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某高速公路簡(jiǎn)支梁橋建設(shè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文-文庫(kù)吧資料

2025-07-04 20:40本頁(yè)面
  

【正文】 彎角NNN3三束預(yù)應(yīng)力鋼絞線在跨中截面布置在同一水平面上,而在錨固端五束鋼絞線的重心都在肋板中心線上,為實(shí)現(xiàn)鋼束的這種布筋方式,NN3在主梁肋板中必須從兩側(cè)平彎到肋板中心線上,為了便于施工中布置預(yù)應(yīng)力管道,NN3在梁中的平彎采用想通的形式,平彎段有兩段曲線弧,每段曲線弧的彎曲角為: 非預(yù)應(yīng)力鋼筋布置(mm) 非預(yù)應(yīng)力鋼筋截面積估算及布置按構(gòu)件承載力極限狀態(tài)要求估算非預(yù)應(yīng)力鋼筋數(shù)量:在確定預(yù)應(yīng)力鋼筋數(shù)量后,非預(yù)應(yīng)力鋼筋根據(jù)根據(jù)正截面承載能力極限狀態(tài)的要求來(lái)確定。 () ()當(dāng)時(shí),點(diǎn)位于靠近錨固段的直線段,此時(shí),按下式計(jì)算。 各鋼束彎曲控制要素表鋼束號(hào)升高值彎起角彎起半徑支點(diǎn)至錨固點(diǎn)的水平距離彎起點(diǎn)至距跨中截面水平距離彎止點(diǎn)距跨中截面水平距離N116108450001565956858N2900830000256679610972N34008150003121074712835 各截面鋼束位置及傾角計(jì)算仍以N1號(hào)鋼束為例,計(jì)算鋼束上任一點(diǎn)離梁底距離及該點(diǎn)處鋼束的傾角,式中為鋼束彎起前其重心至梁底的距離,;為點(diǎn)所在計(jì)算截面處鋼束位置的升高值。 鋼束各控制點(diǎn)位置的確定以N1號(hào)鋼束為例。其中: 鋼束錨固端截面幾何特性計(jì)算表分塊名稱(chēng)(1)(2)(3)=(1)(2)(4)(5)(6)(7)=(4)+(6)翼板300010300001000001306800013168000三角承托6306860腹板96009600002048000055296002600960013230計(jì)算得:說(shuō)明鋼束群重心處于截面的核心范圍內(nèi)。按照上述錨頭布置的“均勻” 、“分散”原則。根據(jù)以上規(guī)定,跨中截面的細(xì)部構(gòu)造如圖N211所示。本設(shè)計(jì)中采用采用內(nèi)徑70mm、外徑77mm的預(yù)埋式波紋管,根據(jù)《公預(yù)規(guī)》,管道至梁底和梁側(cè)凈距不應(yīng)小于3cm及管道直徑的1/2。提供的預(yù)應(yīng)力筋截面面積為:Ap=37139=2940mm2,采用夾片錨,162。為滿足抗裂要求,所需的有效預(yù)加應(yīng)力: ()Npe——使用階段預(yù)應(yīng)力鋼筋永久應(yīng)力的合力;Ms——按作用(或荷載)短期效應(yīng)組合計(jì)算的彎矩值; Ms=A——構(gòu)件混凝土全截面面積; A=946000W——構(gòu)件全截面對(duì)抗裂驗(yàn)算邊緣彈性抵抗矩: W=I/yb=/1343=ep——預(yù)應(yīng)力鋼筋的合力作用點(diǎn)至截面重心軸的距離;設(shè)預(yù)應(yīng)力鋼筋截面重心距截面下緣為ap=100mm,則預(yù)應(yīng)力鋼筋的 合力作用點(diǎn)至截面重心軸的距離為 ep=yxap=1343100=1243mm預(yù)應(yīng)力鋼筋的張拉控制應(yīng)力σcon==1860=1395Mpa。4 預(yù)應(yīng)力鋼束的估算及其布置 跨中截面鋼束的估算和確定 按構(gòu)件正截面抗裂性要求估算預(yù)應(yīng)力鋼筋數(shù)量。m)Vmax(KN)Mmax(KNm)Vmax(KN)(1)第一期永久作用00(2)第二期永久作用00(3)總永久作用=(1)+(2)00(4)可變作用(汽車(chē),含沖擊)公路I級(jí)0(5)可變作用(汽車(chē),不含沖擊)公路I級(jí)0(6)承載能力極限狀態(tài)組合=(3)+(4)0(7)正常使用極限狀態(tài)短期效應(yīng)組合(3)+(5)0(8)正常使用極限狀態(tài)長(zhǎng)期效應(yīng)組合=(3)+(5)0 3號(hào)梁作用組合序號(hào)荷載類(lèi)別跨中截面四分點(diǎn)截面支點(diǎn)Mmax(KNm)Vmax(KN)Mmax(KNm)Vmax(KN)Mmax(KN(2) 基本組合計(jì)算按承載能力極限狀態(tài)組合按正常使用極限狀態(tài)短期效應(yīng)組合按正常使用極限狀態(tài)長(zhǎng)期效應(yīng)組合 1號(hào)梁作用組合序號(hào)荷載類(lèi)別跨中截面四分點(diǎn)截面支點(diǎn)Mmax(KN本設(shè)計(jì)中,計(jì)算彎矩時(shí)qk=,(1) 在可變作用效應(yīng)計(jì)算中,對(duì)于橫向分布系數(shù)的取值做如下考慮:支點(diǎn)處橫向分布系數(shù)取mo,從支點(diǎn)到第一根橫梁段;橫向分布系數(shù)從mo過(guò)渡到mo,其余梁段均取mo,(2) 計(jì)算跨中,L/4荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值, ()(3) 跨中, L/。 計(jì)算主梁的橫向分布系數(shù)(1) 跨中的荷載橫向分布系數(shù)屬于窄橋適用于采用偏心壓力法計(jì)算橫向分布系數(shù) ()計(jì)算1號(hào)梁荷載橫向分布系數(shù)r如圖: 跨中橫向分布系數(shù)計(jì)算圖示(尺寸單位mm)則其他各梁采用程序計(jì)算所得,結(jié)果如下1號(hào)5號(hào)梁2號(hào)4號(hào)梁3號(hào)梁 (2)支點(diǎn)截面的荷載橫向分布系數(shù)按杠桿原理法繪制荷載橫向分布影響線并進(jìn)行布載,1號(hào)梁可變作用的橫向分布系數(shù): 支點(diǎn)的橫向分布系數(shù)計(jì)算圖示(尺寸單位mm)其他各梁采用程序計(jì)算所得,結(jié)果如下:1號(hào)5號(hào)梁3號(hào)梁 2號(hào)4號(hào)梁(3) 橫向分布系數(shù)匯總梁號(hào)荷載位置公路一級(jí)荷載人群1,6跨中0支點(diǎn)02,5跨中0支點(diǎn)03,4跨中0支點(diǎn)0 主梁內(nèi)力計(jì)算根據(jù)《橋規(guī)》,公路—I級(jí)的均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值qk=,集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值pk按以下規(guī)定選?。簶蛄河?jì)算跨徑小于或等于5m時(shí),pk =180KN;橋梁計(jì)算跨徑大于或等于50m時(shí),pk =360KN;橋梁計(jì)算跨徑在5m~50m時(shí),pk采用直線內(nèi)插求得。在本設(shè)計(jì)中共設(shè)五道橫隔梁,其間距為7165mm。 大毛截面幾何特征計(jì)算表分塊面積到上緣的距離yi(mm)分塊面積Ai(mm2)分塊面積對(duì)上緣的靜矩Si(mm3)分塊面積自身慣性矩Ii(mm4)di=ysyi(mm)分塊面積對(duì)形心慣性矩Ix(mm4)①②③④⑤⑥翼板①903600032400103109454109三角承托②2209600021120103109324109腹板③80032000256000103109256109下三角④15332000030660103109989109馬蹄⑤1700800001360001031091156109Σ⑥Yu=∑Si/A=544Yb=1256A=∑Ai =87600∑Si =476180103∑Ii=109∑Ix=109 I=∑Ii+∑Ix= 小毛截面幾何特征計(jì)算表分塊面積到上緣的距離yi(mm)分塊面積Ai(mm2)分塊面積對(duì)上緣的靜矩Si(mm3)分塊面積自身慣性矩Ii(mm4)di=ysyi(mm)分塊面積對(duì)形心慣性矩Ix(mm4)①②③④⑤⑥翼板①9028800025920103109454109三角承托②2209600021120103109324109腹板③80032000256000103109256109下三角④15332000030660103109989109馬蹄⑤1700800001360001031091156109Σ⑥Yu=∑Si/A=584Yb=1216A=∑Ai =80400∑Si =469700103∑Ii=109∑Ix=109 I=∑Ii+∑Ix= 橫隔梁的設(shè)置(尺寸單位mm)在荷載作用處的主梁彎矩橫向分布,當(dāng)該處有橫隔梁時(shí)比較均勻,否則直接在荷載作用下的主梁彎矩較大。馬蹄與腹板交接處作三角過(guò)度,高度200mm,以減小局部應(yīng)力。在預(yù)應(yīng)力混凝土梁中腹板內(nèi)主拉應(yīng)力較小,腹板厚度一般由布置預(yù)制孔管的構(gòu)造決定,同時(shí)馬蹄尺寸基本由布置預(yù)應(yīng)力鋼束的需要確定的,初擬馬蹄的寬度為500mm,高度200mm,從腹板本身的穩(wěn)定條件出發(fā),腹板厚度不宜小于其高度的1/15。(2) 主梁截面細(xì)部尺寸T梁翼板的厚度主要取決于橋面板承受車(chē)輪局部荷載要求,還應(yīng)考慮能否滿足主梁受彎時(shí)上翼板受壓的強(qiáng)度要求。當(dāng)建筑高度不受限制時(shí),增大梁高往往是較經(jīng)濟(jì)的方案,因?yàn)樵龃罅焊呖梢怨?jié)省預(yù)應(yīng)力鋼束用量,同時(shí)增大梁高一般只是腹板加高,而混凝土用量增加不多。本設(shè)計(jì)中主梁翼板寬度為2100mm。 設(shè)計(jì)依據(jù)《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》(JTG B012003),簡(jiǎn)稱(chēng)《標(biāo)準(zhǔn)》;《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》(JTG D602004),簡(jiǎn)稱(chēng)《橋規(guī)》;《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTG D622004),簡(jiǎn)稱(chēng)《公預(yù)規(guī)》。后張法施工工藝制作主梁,采用內(nèi)徑70mm、外徑77mm的預(yù)埋式波紋管和夾片錨具。預(yù)應(yīng)力鋼筋采用《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTG D622004),每束7根, =1860MPa。 剪力荷載2 設(shè)計(jì)資料及構(gòu)造布置 設(shè)計(jì)資料 橋梁跨徑及橋?qū)挊?biāo)準(zhǔn)跨徑:30m;計(jì)算跨徑:;預(yù)制梁長(zhǎng):橋面寬度:11m,(防撞護(hù)欄)+10m(行車(chē)道)+(防撞護(hù)欄); 設(shè)計(jì)荷載公路I級(jí),不設(shè)人行道。(b)所示的1號(hào)梁的精確支點(diǎn)剪力影響面中可見(jiàn),在支點(diǎn)截面上的剪力分布和杠桿法的分布相近,而從跨內(nèi)第一片橫梁開(kāi)始,到梁的另一端之間的剪力影響面,在縱橫向可看作各自相似,所以,如果我們?nèi)匀徊捎萌缃y(tǒng)一變量分離的方法繪制近似影響面,(c)所示,則將由于影響面峰值處的圖形被歪曲而導(dǎo)致過(guò)大的誤差。由于在簡(jiǎn)支梁橋中剪力由支點(diǎn)截面控制,因此這里僅討論支點(diǎn)截面的剪力荷載橫向分布計(jì)算。 彎矩荷載剪力荷載:(a)所示是跨中剪力影響面,(b)所示是支點(diǎn)剪力影響面。嚴(yán)格地說(shuō),任意位置上的各個(gè)內(nèi)力都有各自的內(nèi)力影響面,在實(shí)用計(jì)算方法中,應(yīng)有各自的荷載橫向分布系數(shù)。(4) 橫向分布系數(shù)沿縱向的變化彎矩荷載::主梁彎矩影響面在方向和單梁跨中彎矩影響線 相似,都成三角形,而在方向和用剛性橫梁法計(jì)算得到的荷載橫向分布影響線相似。有了荷載橫向分布系數(shù),主梁就可以按承受外荷載為的單梁進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算,即把荷載在內(nèi)力影響線上按縱向最不利位置進(jìn)行加載,計(jì)算最大的設(shè)計(jì)內(nèi)力值。圖中表示每延米人群荷載的強(qiáng)度。在此,表示主梁在橫向分配到的最大荷載比例,稱(chēng)為荷載橫向分布系數(shù),腳碼0表示用杠桿原理法計(jì)算。當(dāng)橋上有車(chē)輛荷載作用時(shí),很明顯,作用在左邊懸臂板上的輪重 只傳遞至1號(hào)和2號(hào)梁,作用在中間簡(jiǎn)支板上者只傳給2號(hào)和3號(hào)梁,也就是板上的輪重各按簡(jiǎn)支梁反力的方式分配給左右兩片主梁,而反力 的大小只要利用簡(jiǎn)支板的靜力平衡條件即可求得,這就是通常所謂的“杠桿原理”。荷載通過(guò)橋面板和橫梁傳遞給各主梁,形成了荷載的橫向分布。(3)簡(jiǎn)支梁橋橫向分布計(jì)算杠桿原理法:因?yàn)樵缙谟行蛄喝缋鲜侥緲?、?jiǎn)易人行橋等雖然在形式上是空間結(jié)構(gòu),但實(shí)際上從力學(xué)觀點(diǎn)分析卻屬于平面結(jié)構(gòu),它們的橋面板僅是簡(jiǎn)支在大梁上,或者是橋面板擱在橫梁上,橫梁再擱在主梁上。 預(yù)張拉產(chǎn)生的撓度不難用共軛梁法、等效荷載法等熟知的計(jì)算方法來(lái)求得。(2) 撓度計(jì)算短期撓度:考慮到在正常條件下構(gòu)件的自重直接與初始預(yù)張拉相迭合,故構(gòu)件在預(yù)張拉作用下的實(shí)際撓度為: —— 荷載橫向分布系數(shù),計(jì)算主梁彎矩可用跨中荷載橫向分布系數(shù)代替全跨各點(diǎn)上的,在計(jì)算主梁剪力時(shí),應(yīng)考慮在跨內(nèi)的變化。 —— 汽車(chē)荷載的折減系數(shù),規(guī)范規(guī)定當(dāng)橋梁橫向布置車(chē)隊(duì)數(shù)大于2時(shí),應(yīng)考慮計(jì)算荷載效應(yīng)的橫向折減,但折減后的效應(yīng)不得小于用兩行車(chē)隊(duì)布載的計(jì)算結(jié)果,對(duì)于驗(yàn)算荷載和人群荷載均不予折減,即=1;對(duì)驗(yàn)算荷載與人群荷載,則不計(jì)沖擊影響,對(duì)鋼筋混凝土橋和預(yù)應(yīng)力混凝土橋,;對(duì)于有經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)工作者來(lái)說(shuō),一般情況下,將車(chē)輛荷載的最大重輪置于影響線的最大坐標(biāo)上即可求得最大活載內(nèi)力。對(duì)汽車(chē)車(chē)列必須比較正向和逆向行駛兩種布置情況,取其大者。為此,要利用實(shí)用空間計(jì)算方法,即把荷載在橫向?qū)Ω髌髁旱姆峙溆谩皺M向分布系數(shù)” 考慮,從而把一個(gè)空間結(jié)構(gòu)的力學(xué)計(jì)算問(wèn)題簡(jiǎn)化成平面問(wèn)題。在使用階段,結(jié)構(gòu)已成為最終體系,其縱向的力學(xué)計(jì)算圖式是明確的。后期恒載內(nèi)力:包括橋面鋪裝、人行道、欄桿、燈柱等,它用于橋上時(shí),主梁結(jié)構(gòu)已形成最終體系,主梁在縱、橫向的聯(lián)接也已完成,因此,計(jì)算這部分內(nèi)力時(shí)應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)的空間受力特點(diǎn),這部分內(nèi)力可直接應(yīng)用結(jié)構(gòu)內(nèi)力影響線進(jìn)行計(jì)算,其計(jì)算方法可參考活載內(nèi)力計(jì)算。而在簡(jiǎn)支梁的施工過(guò)程中結(jié)構(gòu)不發(fā)生體系轉(zhuǎn)換。前期恒載內(nèi)力:主要包括主梁自重,它是在結(jié)構(gòu)逐步形成的過(guò)程中作用于橋上的, 因而它的計(jì)算與施工方法有密切關(guān)系。設(shè)計(jì)實(shí)踐表明:在這幾部分內(nèi)力中,恒、活載內(nèi)力是主要的, 一般它們占整個(gè)設(shè)計(jì)最大內(nèi)力的80~90%以上。
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