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土木工程專業(yè)道路橋梁方向畢業(yè)論文--西柏坡高速公路跨南水北調工程橋梁設計-文庫吧資料

2024-11-16 05:49本頁面
  

【正文】 響線坐標。為簡化計算,此處僅按兩車道和四車道布載,分別進行計算,取最不利情況進行設計。為了計算方便,近似按各板平均分配橋面鋪裝重量來考慮,則每塊空心板分配到的 每延米橋面系重力為: 2 / 13 /G k N m?? ( 3)鉸縫自重計算(二期結構自重) 3G : 43 ( 1 9 9 1 8 0 ) 1 0 2 5 0 .6 9 7 5 /G k N m?? ? ? ? ? ? 有上述計算得空心板每延米總重力為: 1 14. 313 /G kN m? (一期結構自重 ) 23 5 5 /G k N m? ? ? ?(二期結構自重 ) 圖 23 截面抗扭剛度簡化計算圖式(單位: cm) 第 2 章 預應力混凝土空心板的設計計算 15 1 2 3 1 4 .3 1 3 8 .3 0 7 5 2 2 .6 2 0 5G G G k N?? ? ? ? ? 由此可計算出簡支空心板永久作用效應,計 算結果見表 21: 表 21 永久作用效應計算表 作用種類 作用集度 /( kN/m) 計算跨徑 /m 作用效應 彎矩 M( kN 空心板毛截面對其重心軸的慣性矩為: 3 2 3 22 2 24 6 4{ 1 2 2 8 0 / 1 2 1 2 2 8 0 1 .0 6 ( 7 6 5 6 / 1 2 7 6 5 6 1 .0 6 ) 4 2 7 7 . 782 5 0 [ ( 2 8 1 0 / 3 1 .0 6 ) ( 2 8 1 0 / 3 1 .0 6 ) ] 1 9 9 ( 2 9 .3 2 5 1 .0 6 ) 22 8 3 8 .9 1 } 4 .0 3 3 1 0cIc m c m? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ???空心板截面的抗扭剛度可簡化為如圖 23 所示的箱型截面來近似計算: 根據下式,抗扭剛度: 22 123244 / ( 2 / 2 / ) [ 4 ( 12223 ) ( 80 12) ] / 2 [ ( 80 12) / 12 2( 122 23 ) / 23 ] 903TI b h h t b tcm? ? ? ? ?? ? ? ? ? ??? 作用效應計算 永久作用效應計算 ( 1)空心板自重(一期結構自重) 1G : 41 55 05 10 26 / 14 .31 3 /G k N m k N m?? ? ? ? ( 2)橋面系自重(二期結構 自重) 2G :本設計采用混凝土防撞護欄,按單側。 空心板截面幾何特性計算 截面面積 空心板截面面積為: 221 2 2 8 0 7 6 5 6 4 0 .5 1 0 1 0 2 [ ( 3 7 ) 1 5 / 2 1 / 2 7 7 ] 5 5 0 5A c m c m? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ?.2 截面重心位置 全截面對 1/2 板高處的靜矩為 : /2 332 [ 0 . 5 7 7 ( 4 0 1 5 7 / 3 ) 1 5 3 ( 4 0 1 5 / 2 ) 0 . 5 4 1 5( 4 0 2 / 3 1 5 ) ] 5 8 3 5 . 6 6 7hS c m c m? ? ? ? ? ? ? ? ??? ? ? ? ? ??? 鉸縫的面積為: 222 ( 0. 5 7 7 15 3 0. 5 4 15 ) 19 9A c m c m? ? ? ?? ? ? ? ? ?鉸 則毛截面重心離 1/2 板高的距離為: /2 / 583 67 / 550 5 6hd S A c m? ? ? (即毛截面重心離板上緣距離為 ) 鉸縫重心與 1/2 板高處的距離為: /2 / 5 8 3 5 .6 6 7 / 1 9 9 2 9 .3 2 5hd S A c m? ? ?鉸 鉸 空心板毛截面對其重心軸的慣性矩計算 邊長為 10cm 的等腰直角三角形對自身重心軸的慣性矩為: 41 cm? 。 ( 6)橋梁橫斷面與構造及空心板截面尺寸如圖 2圖 22 所示。 ( 4) 橋面鋪裝:為 厚的 C30 瀝青混凝土, 厚的 C40 防水混凝土, 厚的 C30%cm混凝土墊層 11. 5cm防水混凝土8C40防水層cm瀝青混凝土9圖 21 橋梁橫斷面及構造圖(單位: cm) 第 2 章 預應力混凝土空心板的設計計算 13 混凝土墊層。 ( 2)橋面板橫坡為 %,雙向橫坡,各板水平,靠混凝土墊層找坡。 ( 2)鋼筋:預應力鋼筋采用高強度低松弛 7 絲捻制的預應力鋼絞線,公稱直徑為 ,公稱面積 140 ,標準強度 =1860Mpa,彈性模量 Ep= MPa。 ( 3) 設計安全等級:一級。 技術標準 ( 1)設計荷載:公路 I 級。 ( 4)橋面寬度(橋面凈空):凈 +2 (防撞護欄)。 ( 2)計算跨徑 L: 。 綜合考慮以上四項標準來進行橋梁方案比選,最后的設計、施工將會變得容易,建成后的橋梁才是安全 美、經濟美、功能美與環(huán)境、視角美。我們在貴陽市中心環(huán)南線朝陽洞路 —玉廠路立交橋方案設計中,有意把梁底線作成反拱線,在橋墩支點處稍微增加一點材料,但給橋下車輛和行人一種安全美的感覺。 美觀是橋梁設計必須考慮的一部分 城市橋梁建筑不僅是交通工程中的重點建筑物,而且也是美化環(huán)境的點綴品,所以設計必須精心方案比選、精心設計、精心施工,以期求得在增加投資不多的條件下,取得橋梁美觀的效果。橋梁建成后,隨著城市的發(fā)展,車輛的增多,該交叉口經常塞車,不得已取消了地面環(huán)島。作為橋梁設計人員必須注意這一點來進行橋梁方案比選,乃至方案確定后的橋梁分跨。 功能在橋梁結構設計中也不應忽視 城市橋梁不同于公路橋梁,在城市交通日益劇增的情況下,橋梁方案設計中,交通組織功能也要擺在重要的地位上,尤其是立交橋,不光橋上有車輛,橋下車輛也川流不息。因為本橋地處偏遠大山之中的大渡河上,當地的砂、石料比較豐 富,可就地取材,而鋼管拱不僅昂貴,且鋼管運距也相當遠。 經濟是橋梁結構設計的保證 一座橋梁建筑設計的再如何漂亮,若它的造價比看上去一般化的橋梁高出許多,這座漂亮的橋梁設計也是失敗的。根據實際的地形、地質、地物,最后綜合比較選擇了中承式拱橋,一跨 135 米跨過,保證了急流的大渡河流水斷面和橋梁結構自身安全(該橋驗算荷載為特種荷載 300,已于 1999 年 10 月通車,并進行了動、靜載實驗,運行良好)。 安全是橋梁結構設計的前提 隨著改革開放的力度加大,城市車輛的飛速發(fā)展,城市交通運 輸十分繁忙,車速也在不斷提高,橋梁結構不光要求結構自身的受力安全,而且要求橋梁構造的安全。其中自然要數安全與經濟為重,過去設計往往對橋梁功能重視不夠,現在由于城市交通量的發(fā)展,需要十分重視橋下凈空是否滿足城市車輛的通行、橋下車行軌跡是否滿足行車習慣。一旦橋梁方案確定,在初步設計和施工圖設計時,借助于現代橋梁電算,可以說是不難的。 橋梁設計前期方案比選重要性淺析 橋梁設計的方案比選是一個非常重要的課題,也是一個比較困難的問題,它對以后的初步設計乃至施工圖設計起著至關重要的作用。整體性較差,縱向、橫向剛度低,行車穩(wěn)定性不好。整體性較差,縱向、橫向剛度低,行車穩(wěn)定性不好。 缺點 結構自重較大,自重消耗掉大部分材料的強度,因而大大限制其跨越能力,并且增加了下部結材料性能要求高,施工復雜,要求施工水平較高,建成后維修費用高,墩梁固結,在基材料性能要求高,施工復雜,要求施工水平較高,建成后維修費用高,墩梁固結,在基礎發(fā)生變位時不能第 1 章 橋梁設計方案比選 10 構的工程量。同時鋼管兼有縱向主筋和橫向套箍的作用,同時可作為施工模板,方便混凝土澆筑,施工過程中,鋼管可作為勁性 承重骨架,其焊接工作簡單,吊裝重量輕,從而能簡化施工工藝,縮短施工工期。同時鋼管兼有縱向主筋和橫向套箍的作用,同 時 可 作 為施 工 模板,方便混凝土澆筑,施工過程中,鋼管可作為勁性承重骨架,其焊接工作簡單,吊裝重量輕,從而能簡化施工工藝,縮短施工工期。 ( 5)材料用量估算 材料種類、用量等參見表 14 方案三材料用量統(tǒng)計 : 表 14 方案三材料用量統(tǒng)計 方案三材料用量匯總 拱肋、連梁、立柱等鋼管用鋼 材 (kg) 713251 混凝土( ) C50 混凝 土 C40 混凝 土 C30 混凝 土 3469 7339 3427 橫 梁 (kg) 1716324 縱向聯(lián)系 梁 (kg) 202058 鋼 筋 (kg) 28 25 22 20 16 12 10 8 135858 52849 216500 20457 12473 164262 110147 50236 預應力吊 索 (kg) 51138 1 7 標準型 GB/T 52241995 鋼絞線 (kg) 66366 其他構 件 支 座 (個 ) 錨具 (組 ) 定位板鋼 (kg) 橋面鋪 裝 ( ) 728 個 212 4396 瀝青混凝 土 防水混凝 土 480 374 方案比選 三方案各項指標及評定結果如表 15 所示: 圖 18 拱肋橫斷面尺寸圖 第 1 章 橋梁設計方案比選 9 表 15 方案比選表 橋型 內容 指標 預應力鋼筋混凝 土連續(xù)箱梁橋 鋼管混凝土拋物線拱橋 鋼管混凝土圓弧拱橋 橋跨布置 16 9+( 48+60+48)+16 9,總長 444m 16 5+( +60 3+) +16 5,總長375m 16 6+150+16 6,總長342m 截面形式 單箱雙室箱梁 +空心板梁 雙啞鈴拱肋 +空心板梁 雙啞鈴拱肋 +空心板梁 優(yōu)點 、石為主,可就地取材,成本較低; ,可模型號,可根據使用要求澆筑成各種形狀的結構; 、耐久性較好,建成后維修費用較少; 構整體性好,剛度較大,變形較小 應力混凝土梁式橋可有效利用高強度材料,并明顯降低自重所占全部設計荷載的比重,及節(jié)省材料、增大其跨越能力,有提高其抗裂和抗疲勞的能力;采用的預應力技術為橋梁裝配式結構提供了最有效的拼裝手段,通過施加縱向、橫向預應力。具體尺寸等參見方案圖。 2)截面尺寸 主拱截面采用雙啞鈴型鋼管混凝土截面,截面形式及細部構造尺寸如圖 18所示: ( 3)下部結構 22119 10 11 12 1310 2 3 4 5 6 7 8圖 17 圓弧型拱拱橋橋跨布置圖(邊跨采用空心板梁橋) 第 1 章 橋梁設計方案比選 8 引橋橋墩采用柱式墩,單排樁。 ( 2)尺寸擬定 1)橋跨布置 初步確定橋跨布置為 16 6+150+16 6,總長 342m。 I型鋼。 對外露的錨具部分應設防護罩;對靠邊的短吊桿錨端設可轉動球鉸。吊桿及系桿所用防護材料不得含有對鋼材有腐蝕作用的成分。 拱座內拱腳截面下應設置 2~ 4 層分布鋼筋網。 伸入拱座內,伸入長度大于拱肋弦管直徑的 1 倍以上,以確保拱肋與拱座固結。對于鋼管混凝土構件,立柱下端直接與拱肋鋼管焊接形成固結,立柱上端周邊應有鋼筋分別伸入立柱和蓋梁。 采用 C50。 ⑤ 材料選定:(拱肋鋼管、聯(lián)系鋼管)均采用 B 級 Q345 號鋼。 2)本方案根據渠、堤斷面情況主跨采用 單 跨拱橋,跨境為 150 米;兩側邊跨引橋仍然采用 16 米跨境的預應力空心板梁橋 ,每側 6 跨。 ( 5)材料用量估算 材料種類、用量等參見表 13 方案二材料用量統(tǒng)計: 表 13 方案二材料用量統(tǒng)計 方案二材料用量匯總 拱肋、連梁、立柱等鋼管用鋼材 ( kg) 556193 混凝土 C50 混凝土( ) C40 混凝土( ) C30 混凝土( ) 2660 9211 6376 橫梁 (kg) 2419763 縱向聯(lián)系梁 (kg) 283542 HRB335 鋼筋 (kg) 28 25 22 20 16 12 10 8 249542 38612 348106 59075 24454 186932 120611 81193 1 7 標準型 GB/T 52241995 鋼絞線 (kg) 55305 預應力吊索 (kg) 51138 其他構件 支座 (個) 錨具 (組 ) 定位板鋼 (kg) 橋面鋪裝 ( ) 624 個 216 8628 瀝青混凝土 防水混凝土 515 400 與主拱管垂直的連接鋼管采用15 cm 0 .8cm 鋼管;斜撐采用8cm 0 .6 cm 鋼 管。具體尺寸等參見方案圖。布置 如圖 15 所 示: 圖 15 拋物線型拱拱橋 橋跨布置圖(邊跨采用空心板梁橋) 221110 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
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