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正文內(nèi)容

本科畢業(yè)論文-吉林市福龍中橋主跨40m的連續(xù)箱梁橋設(shè)計(jì)計(jì)算書(編輯修改稿)

2025-02-12 17:34 本頁面
 

【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 季風(fēng)性溫濕氣候地區(qū),具有四季分明,無霜期長(zhǎng),日照充足,水源充足,濕光同季,雨熱同季的氣候特征。最高月平均氣溫 C?27 , 最低月平均氣溫 C??18 。 設(shè)計(jì)內(nèi)容 ( 1)研究橋梁分孔。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 ( 2)擬制幾個(gè)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較方案,并選定最佳方案。 ( 3)橋孔結(jié)構(gòu)的計(jì)算及設(shè)計(jì)圖。 ( 4)橋梁墩臺(tái)的計(jì)算及設(shè)計(jì)圖。 ( 5)施工方案設(shè)計(jì)(簡(jiǎn)支結(jié)構(gòu)無此內(nèi)容)。 ( 6)編制設(shè)計(jì)說明書 (含計(jì)算書 )。 ( 7)計(jì)算機(jī)繪圖,主要圖紙如下: ①設(shè)計(jì)總說明和全橋工程數(shù)量總表 ②橋型布置圖 ③主梁輪廓尺寸及鋼筋布置圖 ④橋墩輪廓尺寸及鋼筋布置圖 ⑤橋臺(tái)構(gòu)造圖 ⑥施工流程圖。 ( 8)翻譯一篇外文資料。 設(shè)計(jì)要求 ( 1)每位學(xué)生必須獨(dú)立按時(shí)地完成規(guī)定內(nèi)容。 ( 2)設(shè)計(jì)上交成果:設(shè)計(jì)任務(wù)書、指導(dǎo)書,設(shè)計(jì)說明書、計(jì)算書及外文翻譯,設(shè)計(jì)圖紙等。 ( 3) 圖紙一律采用 A3圖,原則上不準(zhǔn)加長(zhǎng),特殊情況下按 210mm的倍數(shù)加長(zhǎng)。橋型布置圖可以手畫,其他圖紙一律計(jì)算機(jī)出圖。 設(shè)計(jì)日程表 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)包括畢業(yè)答辯時(shí)間總共 13周,必須獨(dú)立、嚴(yán)格、按時(shí)地完成規(guī)定的內(nèi)容。 表 日程安排 序號(hào) 工作內(nèi)容 完成期限 占總 時(shí)間 備 注 1 方案階 段 擬定方案 1 周 % 制定 3 個(gè)合適的橋型方案 方案比較 1 周 推薦一個(gè)最優(yōu)方案 2 結(jié)構(gòu)計(jì) 算 結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析 2 周 % 含內(nèi)力組合、包絡(luò)圖及配筋等計(jì)算(上、下部結(jié)構(gòu)) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 3 周 3 設(shè)計(jì)繪圖及施工程序(方法)設(shè)計(jì) 3 周 % 含計(jì)算機(jī)繪圖 4 設(shè)計(jì)說明書 1 周 % 含計(jì)算書 5 翻譯外文資料 1 周 % 含原文 本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 6 資料整理及答辯 1 周 % 7 合 計(jì) 14 周 100% 比選方案 為了獲得經(jīng)濟(jì)、 適用和美觀的橋梁設(shè)計(jì)方案,我們必須根據(jù)各種自然、技術(shù)以及經(jīng)濟(jì)方面的條件,在熟知專業(yè)知識(shí),了解國(guó)內(nèi)外的各種新技術(shù)新工藝的基礎(chǔ)上,進(jìn)行對(duì)比分析,仔細(xì)研究,才會(huì)得到既經(jīng)濟(jì)又適用且美觀的橋梁設(shè)計(jì)方案。 根據(jù)橋梁設(shè)計(jì)的原則,在仔細(xì)分析建橋處的地理環(huán)境和通車要求后,得出了如下三種方案: ( 1) 方案一 變截面連續(xù)梁橋 本方案設(shè)計(jì)為( 40+40+40+40) m預(yù)應(yīng)力混凝土等截面連續(xù)梁橋,橋?qū)挒?16m,主梁采用單箱雙室箱型截面。橋墩為實(shí)體式橋墩。采用鉆孔灌注樁基礎(chǔ)??紤]到此工程項(xiàng)目橋位處沒有河流 ,無通航要求,且橋面高度為 40m左右 ,對(duì)橋墩高度要求不高,故連續(xù)梁橋更為經(jīng)濟(jì)合理。個(gè)橋跨跨徑不大,跨中正彎矩、橋墩處負(fù)彎矩相對(duì)較小,故可采用等截面形式。 由于此系超靜定結(jié)構(gòu),手算工作量大,準(zhǔn)確性難以保證,故采用 MIDAS軟件輔助設(shè)計(jì)計(jì)算。主梁分為 170個(gè)單元,單元長(zhǎng)度均為 1m。 此方案采用先簡(jiǎn)支后連續(xù)的施工方法。 由兩端分別向中間依次逐孔連續(xù)預(yù)制簡(jiǎn)支一連續(xù)施工具有以下特點(diǎn): a、適合于矮箱梁及 T截面梁集零為整,形成連續(xù)梁。 b、適宜跨徑為 25~50m 宜等跨徑布置橋孔。施工工藝成熟簡(jiǎn)單,不需要大型起吊設(shè)備。 c、下部結(jié)構(gòu)和預(yù)制梁可安 排平行作業(yè)施工,橋梁總體施工期短。 橋梁布置圖如下圖所示: 圖 方案一立面圖 ( 2) 方案二 連續(xù)剛構(gòu)橋 本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 本方案為( 40+70+40) m的連續(xù)剛構(gòu)橋,跨越能力大,結(jié)構(gòu)受力性能好,免去了支座,后期維修養(yǎng)護(hù)費(fèi)用少,伸縮縫較少,行車平順,適用于高橋墩的情況,對(duì)橋墩的要求較高。梁墩聯(lián)結(jié)處應(yīng)力復(fù)雜。若地基發(fā)生過大不均勻沉降,連續(xù)梁可通過調(diào)整墩頂支座的高程來補(bǔ)救,連續(xù)剛構(gòu)則無法做到。施工技術(shù)成熟,無需設(shè)支座,避免了連續(xù)梁橋施工時(shí)存在的臨時(shí)固結(jié)、體系轉(zhuǎn)換等問題。施工穩(wěn)固性好。但是在施工難度相對(duì)連續(xù)梁橋較大,要 求較高。 主橋的布置圖如圖所示: 圖 方案二立面圖 ( 3) 方案三 斜腿剛構(gòu) 本方案為( 40+70+40) m的斜腿剛構(gòu)橋,主跨相當(dāng)于折線型拱式橋,其壓力線接近于拱橋的受力狀態(tài),斜腿以受壓為主,跨越能力大。主梁的恒重和車輛荷載都是通過主梁與斜腿相交處的橫隔板在經(jīng)過斜腿傳至地基上。隔板使此處梁截面產(chǎn)生較大的負(fù)彎矩峰值,使通過此截面的預(yù)應(yīng)力鋼筋十分密集,構(gòu)造布置上比較復(fù)雜。施工技術(shù)較為成熟,斜腿在是施工方面存在難度。 圖 方案 三立面圖 ( 4) 方案評(píng)選 表 方案評(píng)選 方案一 方案二 方案三 主橋跨橋型 連續(xù)梁橋 連續(xù)鋼構(gòu)橋 斜腿剛構(gòu)橋 經(jīng)濟(jì)性 2022萬 2200萬 2400萬 此處無通航要求, 連續(xù)剛構(gòu)橋具有較 斜腿剛構(gòu)在中、大 本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 適用性 設(shè)置橋墩對(duì)橋下 交通沒有較大影 響,橋面高度要 求不高,且連續(xù) 梁橋施工難度不 大, 在垂直荷載的 作用下,其支座僅產(chǎn) 生垂直反力,而無水 平推力。適用于中 等跨徑。 大的跨越能力對(duì)養(yǎng) 護(hù)維修要求不高,且 無需設(shè)置大噸位支 座。伸縮縫較 少, 屬有推力體系,對(duì)地基 要求比連續(xù)梁高, 此處跨徑大,墩高 相對(duì)較小,溫度,混 凝土收縮產(chǎn)生較 大位移,對(duì)橋墩不利 跨徑,通航或 跨線要求較高的 情況下優(yōu)勢(shì)明顯, 預(yù)加力、徐變、收 縮、溫度變化以及 基礎(chǔ)變位等都會(huì)使 斜腿剛架橋產(chǎn)生次 內(nèi)力,對(duì)地基要求 高,后期維修困難 安全性 技術(shù)成熟、施工方法簡(jiǎn) 單,質(zhì)量好,剛度大, 可保證工程本身安全, 同時(shí)行車性能良好, 可保證司機(jī)正常行車, 滿足交通運(yùn)輸安全要求 行車平順,通暢, 安全,可滿足交通 運(yùn)輸要求,施工技 術(shù)成熟,易保證工 程 質(zhì)量,橋下凈空 大 行車平順,通暢,后 期維修較困難,施工技 術(shù)相對(duì)不十分成熟,施 工難度較大, 美觀性 線條簡(jiǎn)潔,外形一般 線條流暢,外形較 為美觀 線條流暢,富于變化, 外型美觀 綜合經(jīng)濟(jì)技術(shù),美觀舒適,安全耐久等方面考慮,選擇( 40+40+40) m的等截面連續(xù)梁橋?yàn)樵O(shè)計(jì)方案。 主要材料 混凝土 ( 1)主梁: C50號(hào)混凝土, ( 2)橋面鋪裝、樁基、承臺(tái)、橋臺(tái)、搭板: C50 ( 3)橋墩: C30 鋼材 ( 1)主筋: HRB335級(jí)鋼筋、 R235鋼筋 ( 2)構(gòu)造鋼筋: HRB335級(jí)鋼筋、 R235鋼筋 ( 3)預(yù)應(yīng)力筋:采用 ? 高強(qiáng)度低松弛預(yù)應(yīng)力鋼絞線,公稱面積 2140mm 。 預(yù)應(yīng)力鋼束錨下控制應(yīng)力≤ 1860=1395Mpa,一端錨具變形及鋼束回縮量 ;標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度 1860pkf Mpa? ,計(jì)算彈性模量: 105Mpa;鋼束松弛率003 。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 縱向預(yù)應(yīng)力管道 預(yù)應(yīng)力管道均采用鍍鋅金 屬波紋管。 錨具 錨具采用 YM157錨,內(nèi)徑 70mm。 施工工藝 主梁施工方法為先簡(jiǎn)支后連續(xù)、支架現(xiàn)澆混凝土施工。預(yù)應(yīng)力施工采用后張法。 ( 1)預(yù)應(yīng)力管道安裝: 預(yù)應(yīng)力管道位置安裝的準(zhǔn)確與否直接影響到梁體的受力情況與設(shè)計(jì)是否一致,關(guān)系到橋梁施工質(zhì)量,是預(yù)應(yīng)力施工中的重點(diǎn),在管道安裝的過程中,主要需加強(qiáng)對(duì)波紋管生產(chǎn)質(zhì)量、管道定位和管道接頭進(jìn)行控制,避免管道上浮及漏漿現(xiàn)象。本橋采用的金屬波紋管是厚 ,在現(xiàn)場(chǎng)加工;波紋管的位置有設(shè)計(jì)圖給定的計(jì)算坐標(biāo)確定 ,并采用井字形鋼筋定位網(wǎng)片固定預(yù)應(yīng)力管道位置。 ( 2)混凝土澆筑及振搗措施:合理的混凝土澆筑及振搗工藝,對(duì)防止管道上浮、漏漿及堵塞十分重要。本橋混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度為 C50,按照先底板、腹板,后頂板的施工順序進(jìn)行澆筑?;炷帘仨氁獙H素?fù)責(zé)振搗。振搗時(shí),要避免振搗棒碰撞預(yù)應(yīng)力管道,造成管道漏漿。特別要加強(qiáng)錨墊板下的搗實(shí),因該部位鋼筋較密,振搗棒難以伸入,除用外部振動(dòng)外還應(yīng)用鋼釬或竹棍輔助插動(dòng),確保澆筑的混凝土密實(shí)。為防止管道漏漿,還需在混凝土澆筑前在管道里加穿芯管,并在澆筑過程中隨時(shí)監(jiān)測(cè)管道情況,防止漏漿堵塞,保證 管道通暢。 ( 3)預(yù)應(yīng)力張拉:預(yù)應(yīng)力張拉是預(yù)應(yīng)力施工中最關(guān)鍵的一道工序,必須保證達(dá)到設(shè)計(jì)要求。在預(yù)應(yīng)力張拉時(shí),張拉采用應(yīng)力、伸長(zhǎng)值雙控標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí),也要根據(jù)設(shè)計(jì)資料合理的選擇張拉力、張拉千斤頂型號(hào)以及張拉程序,確保施工質(zhì)量和大橋合攏。 ( 4)孔道灌漿:預(yù)應(yīng)力筋張拉完成后 24h 以內(nèi)要求灌漿,盡快灌漿可防止預(yù)應(yīng)力鋼材銹蝕和松弛,確保力筋中的有效應(yīng)力和耐久性。灌漿時(shí)灰漿強(qiáng)度不低于 40MPa,水灰比為 ~ ,摻入 ~ %FDN高效減水劑。灌漿前要排除管道內(nèi)集水,灌漿壓力開始采用 ~ ,待預(yù)應(yīng)力管道波峰出氣孔或另一端冒出濃漿,然后增壓至,保壓后灌漿方可停止,對(duì)外露錨具要盡快采用同標(biāo)號(hào)混凝土進(jìn)行封錨。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 2 橋跨總體布置及結(jié)構(gòu)尺寸擬定 橋梁結(jié)構(gòu)圖示及尺寸 本設(shè)計(jì)方案采用四跨一聯(lián)預(yù)應(yīng)力混凝土等截面連續(xù)梁結(jié)構(gòu),全長(zhǎng) 160m。上部結(jié)構(gòu)采用雙向四車道布置,單箱雙室結(jié)構(gòu)。根據(jù)土層情況,采用鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。主跨徑定為 40m,等截面連續(xù)梁橋立面布置以等跨徑為宜,故全聯(lián)跨徑 40+40+40+40=160m。 橋孔分跨 對(duì)于橋梁分孔,往往要受到如下因素影響 :橋 址地形、地質(zhì)水文條件、通航要求以及墩臺(tái)、基礎(chǔ)及支座構(gòu)造要求等。 橋梁的分孔和造價(jià)有很大關(guān)系,跨徑和孔數(shù)不同時(shí),上部結(jié)構(gòu)和墩臺(tái)的總造價(jià)不同??鐝皆酱?,孔數(shù)越少,上部結(jié)構(gòu)的造價(jià)就越大,相應(yīng)的墩臺(tái)的造價(jià)則越小。當(dāng)遇到水深較大或河床地質(zhì)不良的河流,其基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)和施工都較復(fù)雜,造價(jià)也就越高,因而跨徑宜選的大一些。對(duì)于寬淺河床(如北方季節(jié)性河流),且河床地質(zhì)較均勻的河流,橋墩和基礎(chǔ)的造價(jià)相對(duì)較低,跨徑也可以取小一些。一般認(rèn)為最經(jīng)濟(jì)的造價(jià)就是要是上部結(jié)構(gòu)和下部結(jié)構(gòu)的總造價(jià)趨于最低。 對(duì)于通航河流,首先應(yīng)該滿足通航要求。將 通航孔布置在主航道位置,其余的橋孔跨徑則應(yīng)選擇經(jīng)濟(jì)跨徑。對(duì)于變遷性河流,則需要多設(shè)計(jì)個(gè)通航孔。 對(duì)于連續(xù)梁橋,結(jié)構(gòu)超過五跨時(shí)內(nèi)力情況雖然與五跨時(shí)相差不大,但是溫度變化等的影響增大,進(jìn)而造成梁端伸縮量增大,需設(shè)置大位移量的伸縮縫。每聯(lián)長(zhǎng)度太短,則伸縮縫的數(shù)目增多,不利于高速行車。 根據(jù)橋址斷面處的情況,此處沒有通航河流,且不存在橋下交通,要求的橋長(zhǎng)為160m,故考慮采用等截面的連續(xù)梁橋,又等截面連續(xù)梁橋立面布置宜為等跨徑,主跨擬定為為 40m,跨徑較小,因而主跨與邊跨產(chǎn)生的跨中彎矩差距相對(duì)較小。結(jié)合橋址斷面土層 情況考慮,確定為 40+40+40+40m的跨度組合。 截面形式 立截面 從預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁的受力特點(diǎn)來分析,由于跨徑較小,故采用等高度布置即可,經(jīng)濟(jì)合理。 橫截面 梁式橋橫截面設(shè)計(jì)主要是確定橫截面布置形式,包括主梁截面形式、主梁間距、主梁各部尺寸。 預(yù)應(yīng)力鋼筋的合力的力臂越大,使預(yù)應(yīng)力的作用得以充分發(fā)揮。箱型截面就具有此種功能。此外,箱型截面這種閉合薄壁截面抗扭剛度很大,對(duì)于彎橋和采用懸臂施本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 工的橋梁尤為有利。同時(shí),箱型截面大多都具有較大的截面面積,因而能夠 有效的抵抗正負(fù)彎矩,又具有較大的空心率,既能滿足配筋要求,又節(jié)約混凝土材料,對(duì)減輕橋梁自重極為有利。除此之外,箱型截面還具有良好的動(dòng)力特性,收縮變形量較小,從而得到越來越廣泛的應(yīng)用。尤其適用于大、中跨徑的橋梁。 常見的箱型截面形式有:?jiǎn)蜗鋯问?、單箱雙室、雙箱單室、單箱多室、雙箱多室等。單箱雙室的優(yōu)點(diǎn)是受力明確、施工方便、節(jié)約材料用量等。加之,雙室腹板總厚度增加,主拉應(yīng)力和剪應(yīng)力的值不大,且布束容易。此項(xiàng)工程橋?qū)捯?guī)定為+15+,采用雙向四車道,易產(chǎn)生較大的扭矩。綜上采用單箱雙室為主梁橫截面形式。 主梁高度 根據(jù)已建成的橋梁分析,主梁高度與起跨徑之比通常在 1/15~ 1/25之間。當(dāng)建筑高度不受限制時(shí),增大梁高是比較經(jīng)濟(jì)的方案??梢怨?jié)省預(yù)應(yīng)力鋼束布置用量,加大深高只是腹板加厚,增大混凝土用量有限。根據(jù)橋下通車線路情況,并且為達(dá)到美觀的效果,取梁高為 2m,這樣高跨比為 2/40=1/20,位于 1/15~ 1/25之間,符合要求。 細(xì)部尺寸 頂板、底板 箱型截面的頂板和底板是結(jié)構(gòu)承受正負(fù)彎矩的主要承受部位。其尺寸要受到力學(xué)要求和構(gòu)造要求兩個(gè)方面的控制。 ( 1)箱型底板厚度:在連續(xù)箱梁中,底板除須符合運(yùn)營(yíng)階段的受壓要求以外,在結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞時(shí),應(yīng)保持中性軸保持在底板以內(nèi),并有適當(dāng)?shù)母挥?,本設(shè)計(jì)底板厚在跨中處取 30cm,支座處取 60cm。 ( 2)箱型頂板的厚度:確定箱型截面頂板的厚度一般要顧及兩個(gè)因素:滿足橋面板橫向彎矩的要求、滿足布置縱向預(yù)應(yīng)力鋼束的要求。本設(shè)計(jì)頂板厚在跨中處取30cm,在支座處取 40cm。 腹板和其他細(xì)部結(jié)構(gòu) (1)箱梁腹板厚度
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