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預應力簡支t梁畢業(yè)設計計算書-展示頁

2024-12-13 16:05本頁面
  

【正文】 標準設計主要為 5 配合各種橋面寬度,使橋梁標準化而采用統一的主梁間距。 《公路橋涵設計通用規(guī)范》 JTGD602021 以下簡稱《橋規(guī) 》。 按后張法工藝制作主梁, 采用 45 號優(yōu)質碳素結構鋼的錐形錨具,錐形錨具外徑110mm,高度 53mm,錨孔直徑 57mm;預留孔道采用直徑 50mm 抽拔橡膠管 。 普通鋼筋直徑大于和等于 12mm 的用 HRB335,Rbg=335Mpa,小于 12mm 采用 R235,Rbg=235Mpa。防撞欄桿采用 C30 混凝 土 。 (2)荷載: 公路 — II 級 (3)設計行車車 速 : 20km/h (4)坡 度:縱坡 1%,橫坡 2% (5)設計洪水頻率 : 1/100 (6)航度等 級 :無 (7)材料及工藝: 混凝 土 : 主梁 采用 C40 混凝土 ,橋面鋪裝 層采 用 C40 防水混凝土 。 圖 石拱 橋 技術經濟比較和最佳方案的確定 觀橋梁的發(fā)展,從安全考慮石拱橋用的已經越來越少;空心板橋安全 性比石拱橋要高,但比起梁橋又稍差;連續(xù)梁橋對橋下凈空要求高,造價高; 預應力混凝土簡支T 形梁橋 在小橋中用途最廣,由于 T 梁可以預制,施工速度比同類型橋梁要快等許多優(yōu)點, 經過上述方案的比較 ,決定采用 預應力混凝土簡支 T 形梁橋 。這些措施更加擴大了拱橋的使用范圍,提高了拱橋的跨越能力。 如果要在地質條件不好的地區(qū)修建拱橋時,就可從結構體系上、構造形式上采取措施,或利用輕質材料來減輕結構物的自重,或設法提高地基承載能力等。 板橋以它美觀的結構和可靠的安全性,以及較短的施工周期和較少的造價,從而廣泛應用于現階段的中小橋。預應力混凝土空心板橋常用跨徑范圍為 8~ 16m。 從 橋梁 空心板橋的發(fā)展來看, 空心板橋所用水泥相對較少,所用鋼材比 T 梁要大, 16m 至 20m都用先張法預應力空心板橋,其高跨比在 1/18 左右,板寬一般是 1m。 從力學性能上分析,位于受拉區(qū)域的混凝土材料不但不能發(fā)揮作用,反而增大了結構的自重,當跨度稍大時就顯得笨重而不經濟。 圖 預應力混凝土簡支 T 型梁橋 預應力空心板橋 板橋的承重結構是矩形 截面的鋼筋混凝土或預應力混凝土板,其主要特點是構造簡單,施工方便,而且建筑高度較小。在鋼筋混凝土簡支梁橋中,經濟合理的常用跨徑在 20m 以下。 簡支梁橋的靜定結構,結構內力不受地基變形等的影響,因而能在地基較差的橋位上建橋。 圖 某農村渡改橋 河床斷面標高圖 (單位: m) 編制方案和 擬定橋型圖示 預應力混凝土簡支 T 型梁橋 簡支梁橋是梁橋中應用最早、使用最廣泛的一種橋型。設計洪水高程 為 ,常水位高程為 。 1 1 工程概況及橋型方案比選 工程概況 基本條件 本工程位于隆回縣橫板橋鎮(zhèn), 設計橋梁的 河床斷面標高如表 所示。 表 隆回縣東南橋河床斷面標高 (m) 樁號 100 113 133 153 173 190 地面高程 地質條件 地面以下 為砂卵石層,承載力基本容許值為 300KPa,卵石層以下 6m 為中風化碳質灰?guī)r,承載力基本容許值為 2021KPa。地震烈度為 6 度區(qū),地震動峰值加速度為 。它的結構簡單,最易設計成各種標準跨徑胡裝配式結構;施工工序少,架設方便;造價比較低,施工周期相對其它橋梁要短;結構美觀,安全性好;在多孔簡支梁橋中,由于各跨構造和尺寸劃一,可簡化施工管理工作,降低施工費用;因相鄰橋孔各自單獨受力,橋墩上需要設置相鄰簡支梁的兩個基本點支座;簡支梁橋的構造較易處理而常被選用。 2 簡支梁的設計主要受跨中正彎距的控制。我國預應力混凝土簡支梁橋的常用跨徑載 40m 以下。對于高等級公路和城市立交工程,板橋又以機易滿足斜、彎、坡及 S 形、喇叭形等特殊要求的特點而受到重視。板橋大多為小跨徑。 板橋跨徑超過一定限度時,截面的增高使自重加 大??招陌遢^同跨徑的實心板質量輕,運輸安裝方便,而建筑高度又較同跨徑的 T 梁小,一般板厚為 ~ 。 圖 預應力空心板橋 石 拱橋 拱橋的跨越能力大,能充分做到就地取材,與鋼橋和鋼筋混凝土梁式橋相比,可以節(jié)省大量的鋼材和水泥;能耐久,而且養(yǎng)護費用少,承載能力大;外形美觀,構造較簡單,尤其是圬工 拱橋,技術容易掌握,有利于廣泛采用。為了節(jié)約 3 勞動力、加快施工進度,可采用預制構件及無支架施工??傊?,今后拱橋仍將是我國公路橋梁的一種主要形式。 4 2 上部結構設計 設計資料和結構尺寸 設計資料 (1)設計跨徑:標準跨徑 (墩中心距離),簡支梁計算跨徑 (相鄰支座中心距離 ),主梁全長 。T 梁鉸縫、搭板等構件采用 C40 混凝土 。 預應力鋼束 : 采用 2415???j 低松弛預應力鋼鉸線 ,抗拉強度 MPaRby 1860? ,彈性模量 MPaEY ?? ,張拉控制應力 M P aRQ hyk 1 4 4 8, ?? ,單束張拉噸位 。 鋼板和角鋼:制作錨頭下支承墊板、支座墊板等均用普通 A3 碳素鋼,主梁間的聯接用 16Mn 低合金結構鋼鋼板。 (8)設計依據 《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范》 JTGD622021 以下簡稱《公預規(guī)》。 橫截面布置 (1)主梁間距和主梁片數 主梁間距通常應隨梁高與跨徑的增大而加寬為經濟,同時加寬翼板對提高主梁截面效率指標 ρ 很有效,故在許可的條件下應適當加寬 T 梁翼板。由 《公預規(guī)》 第 條規(guī)定 選取主梁間距 (留 2 cm 工作縫, T 梁上翼沿寬度為 148cm),片數為 3 片 。 ② 主梁腹板厚度 在預應力混凝土梁 中腹板處 因主拉力很小,腹板厚度一般由布置孔管的構造決定,同時從腹板本身的穩(wěn)定條件出發(fā),腹板厚度不宜小于其高度的 1/15。腹板高度 80cm。 (3)翼板尺寸擬定 翼板的高度 由主梁間距決定 ,考慮主梁間必須留工作縫 ,故取翼板寬度 ,施工縫寬 2cm。 (5)橫隔梁設置 為了增強主梁間的橫向連接剛度,除設置端橫隔梁外,還設置 3 片中橫隔梁,間距為 4,共 5 片,采用開洞形式 ,平均厚度 。為了翼板與腹板連接和順,在截面 轉 角處設置圓角,以減小局部應力和便于脫模。 圖 預制梁跨中截面圖 表 主梁 跨中截面何特性計算表 分 塊 號 分塊 面積 Ai( 2cm ) 分塊面積 形心至上 緣的距離 yi(cm) 分塊面積對上緣靜距 Si=Ai*yi (cm3) id =ysyi (cm) 分塊面積自身的慣性矩Ix=Ai(ysyi )2 (cm4) 分塊面積對截面形心的慣性矩 Ii (cm4) (1) (2) (3)=(1)*(2) (4) (5) (6)= (1)*(4) ① 1056 4 4224 105 563212 8662 3 ??? ② 660 105 366736 10662 3 ??? ③ 1696 53 89888 105 53 ??? ④ 64 105 36 882 3 ??? ⑤ 576 115 66240 105 15552121832 3 ?? 合 計 iA? = 4052 iis Asy ??? = ??is 1055 5??xI ??? iI ??????? jx III 主梁內力計算 主梁的內力計算包括恒載內力計算和活載內力計算。 主梁和橫隔梁、混凝土面層的重度均為 25 3/mkN ,每側欄桿的重力為 mkN/ 。 ??????? (2)恒載內力 計算邊主梁的彎矩和剪力,用材料力學中的公式計算,各計算截面的剪力和彎矩值列于表 所示 。 主梁活載內力計算分為兩步:第一步求某一主梁的荷載橫向分布系數 m;第二步應用主梁內力影響線,將荷載 P 乘以橫向分布系數后,在 縱向按不利位置的內力影響線上加載,求得主梁最大活載內力。 (1) 支點截面的荷載橫向分布系數 0m 如圖 所示,按杠桿原理法繪制荷載橫向分布影響線進行布載, ① 號、 ② 號梁可變作用的橫向分布系數可計算如下: ① 號主梁活載橫向分布系數 公路 — II 級: ???? qoqm ? ② 號主梁活載橫向分布系數 公路 — II 級: ???? qoqm ? 7 圖 支點的橫向分布系數 0m 計算圖示 ( 尺寸單位: cm) (a)橋梁橫 截 面; ( b)① 號梁橫向 影響線; ( c)② 號梁橫向 影響線 (2)跨中的荷載橫向分布系數 cm 由圖 可知,此橋設有剛度強大的橫隔梁,且承重結構的寬 跨比為 ????BL 故可按偏心壓力法來計算橫向分布系數 cm ,其步驟如下: ① 求荷載橫向分布影響線豎標 本橋各根主梁的橫截面均相等,梁數 n=3,梁間距 ,則 22232221312 m = ???????? aaaai i 則 ① 號主梁在兩個邊主梁處的橫向影響線的豎標值為: 8 3 23122111 ????? ??i iaan? 3113123113 ?????????i iaaan? 8 則 ② 號主梁在兩個邊主梁處的橫向影響線的 豎標值 為: 3122121 ????????i iaaan? 3113122123 ????????i iaaan? ② 繪出荷載橫向分布影響線 在 最不利位置布載, 如 圖 ,其中 Δ 為 0。 ③ 計算荷載橫向分布系數 cm 在中間橫隔梁剛度相當大的窄橋上,在沿橫向偏心布置的汽車荷載作用下,總是靠近汽車荷載一側的邊主梁受載最大。 則 ① 號梁的活載橫向分布系數分別計算如下: 汽車荷載 )(2121 ?????qcqm ? 9 則 ② 號梁的活載 橫向分布系數 ?cqm 求得 ① 號主梁 和 ② 號主梁 的各種荷載橫向分布系數后,就可得到各類荷載分布至該梁的最大荷載值。 表 荷載 橫向分布系數匯總 梁號 荷載位置 公路- II 級 ① 號 主梁 跨中 cm 支點 0m 梁號 荷載位置 公路- II 級 ②號 主梁 跨中 cm 支點 0m (3)計算活載內力 在活載內力計算中,本設計對于橫向分布系數的取值作如下考慮:計算主梁活載彎距時,均采用統一的橫向分布系數 cm ,鑒于跨中和四分點剪力影響線的較大坐標位于橋跨中部,故也按不變化的 cm 來計算。 計算跨中截面最大彎距及相應荷載位置的剪力和最大剪力及相應荷載位置的彎距采用直接加載求活載內力,計算公式為: 對于汽車荷載: (1 ) ( )c k i k iS m q m P y??? ? ? ? ? ?汽 ① 均布荷載和內力影響線面積計算如表 所示 10 表 均布荷載和內力影響線面積計算 類型 截面 公路 — II 級 均布荷載 ( / )kNm 影響線面積 ( 2m 或 m) 影響線圖示 /2lM 218l?? = 2m LL/4 /2lV 111222l?? ? ? = 1/2 1 /2L /4lM 2332l?? = 2m 3L /1 6L 0V 1 12 l?? ? ? = L1 ② 公路 — II 級 集中荷載 kP 計算 計算彎距效應 時: mkNPk ????? ?????? )(550 計算剪力效應時: kNP k 1 7 ??? ③ 計算沖擊系數 ? 和 車道拆減系數 按 《 橋規(guī) 》 第 條規(guī)定 汽車荷載在 T 梁上的沖擊系數 ? 采用 。 ④ 計算 ① 號主梁的lM21 、lM4LQ2 0Q , 數據 如表 所示 。 ⑤ 計算支點截面荷載最大剪力 繪制荷載橫向
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