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大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)-中南大學(xué)-橋梁畢業(yè)設(shè)計(jì)-閱讀頁

2025-07-14 12:15本頁面
  

【正文】 懸臂長度為34m,合攏段長度為2m。程序會自動(dòng)生成全橋信息,并自動(dòng)算出橋梁各節(jié)點(diǎn)處的截面特征和各單元重量。其中,恒載包括一期恒載和二期恒載;活載為公路Ⅰ級的車道荷載;收縮徐變荷載包括混凝土施工階段產(chǎn)生的收縮徐變荷載和運(yùn)營階段產(chǎn)生的收縮徐變荷載,而運(yùn)營階段的收縮徐變則通過在施工階段加入一個(gè)很長的施工階段來實(shí)現(xiàn)。② 各梁段的重量相差不宜過大,便于掛籃的設(shè)計(jì),易于充分利用掛籃的承載能力,加快施工速度。具體劃分示意圖如下:圖33 施工階段劃分示意圖施工荷載對于懸臂澆筑法的施工過程,每個(gè)施工階段的施工荷載主要是掛籃等施工設(shè)備的重量和相應(yīng)階段梁體的自重。而掛籃的承載能力取決于現(xiàn)澆節(jié)段的最大自重。 施工段項(xiàng)目012345678910節(jié)段長(m)10444444節(jié)段重(t)419143138132127139132126120114108 施工段項(xiàng)目11121314合攏段節(jié)段長(m)44442節(jié)段重(t)102 表31 施工梁段自重掛藍(lán)的操作在橋梁博士施工設(shè)計(jì)中,掛籃的操作是非常關(guān)鍵的。前支點(diǎn)掛籃一般用于斜拉橋的施工,本設(shè)計(jì)中采用的是后支點(diǎn)掛籃,后支點(diǎn)掛籃基本原理為:一般懸臂施工中,現(xiàn)澆節(jié)段的重量由掛籃承受,而掛籃重量靠后支點(diǎn)錨固于已澆注的梁段上;待節(jié)段施工結(jié)束后,此現(xiàn)澆的梁段自重再由已澆注的主梁單元承擔(dān)。① 掛籃安裝:本階段掛籃安裝的信息。② 掛籃加載:本階段新澆注的單元信息。③ 轉(zhuǎn)移錨固:本階段轉(zhuǎn)移錨固的掛籃號。經(jīng)過養(yǎng)護(hù),這些混凝土單元在此階段開始參與結(jié)構(gòu)受力(即填入施工階段的“安裝桿件號”中),其重力不再通過掛籃傳遞。④ 掛籃拆除:本階段拆除的掛籃號。即,一個(gè)掛籃移動(dòng)操作,是由掛籃拆除、掛籃安裝兩個(gè)操作在同一個(gè)階段合成的。其中,最大懸臂施工段、邊跨合攏段、跨中合攏段的結(jié)構(gòu)內(nèi)力,是我們要重點(diǎn)關(guān)注的,估索階段結(jié)構(gòu)的施工荷載主要有以下部分組成:結(jié)構(gòu)自重、施工設(shè)備重量、施工臨時(shí)荷載、施工永久荷載和混凝土的收縮徐變產(chǎn)生的荷載。圖34 最大懸臂施工階段的結(jié)構(gòu)剪力圖圖35 最大懸臂施工階段的結(jié)構(gòu)彎矩圖圖36 邊跨合攏施工階段的結(jié)構(gòu)剪力圖圖37 邊跨合攏施工階段的結(jié)構(gòu)彎矩圖圖38 跨中合攏施工階段的結(jié)構(gòu)剪力圖圖39 跨中合攏施工階段的結(jié)構(gòu)彎矩圖圖310 成橋時(shí)的結(jié)構(gòu)剪力圖圖311 成橋時(shí)的結(jié)構(gòu)彎矩圖 溫度及支座沉降次內(nèi)力計(jì)算 收縮徐變引起的結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁在發(fā)生體系轉(zhuǎn)換時(shí),因混凝土收縮徐變變形,結(jié)構(gòu)受多余約束而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)產(chǎn)生次內(nèi)力。對于徐變的計(jì)算,一般采用以下的假定:① 徐變系數(shù)隨時(shí)間的發(fā)展規(guī)律采用狄辛格爾公式。③ 徐變變形和應(yīng)力呈線性關(guān)系,可采用疊加原理。⑤ 不考慮結(jié)構(gòu)內(nèi)配筋的影響,這對預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中含筋率較小的情況是適用的。在結(jié)構(gòu)的施工過程中,由于發(fā)生了體系轉(zhuǎn)換及混凝土徐變的作用而使得結(jié)構(gòu)恒載產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)內(nèi)力會發(fā)生變化。M2g在先期結(jié)構(gòu)上的結(jié)構(gòu)重力,按后期結(jié)構(gòu)體系計(jì)算的彎矩。確定每個(gè)施工階段的施工周期后,系統(tǒng)會自動(dòng)根據(jù)施工周期和施工過程中的體系轉(zhuǎn)換情況計(jì)算出每個(gè)施工階段收縮徐變引起的結(jié)構(gòu)內(nèi)力,運(yùn)營階段的收縮徐變是通過在施工過程中加入一個(gè)很長的施工階段來實(shí)現(xiàn)的。橋梁博士計(jì)算的收縮徐變引起的結(jié)構(gòu)內(nèi)力累計(jì)值見圖12~圖15。均勻溫度作用是指長年氣溫變化導(dǎo)致橋梁沿縱向均勻的移動(dòng),當(dāng)結(jié)構(gòu)的位移受到約束時(shí)就會引起溫度次內(nèi)力。梯度溫度作用是在太陽輻射的作用下,結(jié)構(gòu)沿高度方向形成非線性的溫度梯度,導(dǎo)致結(jié)構(gòu)產(chǎn)生溫度次內(nèi)力。② 混凝土是彈性均質(zhì)材料。④ 豎向溫度應(yīng)力和橫向溫度應(yīng)力可分別計(jì)算,最后疊加。 (33)按矩陣位移法可求得溫度次內(nèi)力及次應(yīng)力。由于橋梁截面寬度b(y)一般不能寫成連續(xù)函數(shù),而溫度場t(y)一般也不是連續(xù)形式,可用分段折線來近似t(y),這樣可使用類似于節(jié)線法的方法來描敘截面的溫度場。梯度溫度作用是在太陽輻射的作用下,結(jié)構(gòu)沿高度方向形成非線性的溫度梯度,導(dǎo)致結(jié)構(gòu)產(chǎn)生溫度次內(nèi)力。橋梁博士計(jì)算的溫度引起的結(jié)構(gòu)內(nèi)力見圖16~圖23。將式(37)展開,可得: (38)由上式可求得節(jié)點(diǎn)位移列陣{x1},方程解法為改進(jìn)平方跟法。再由{x1}和式(37)可得: (39)超靜定結(jié)構(gòu)當(dāng)考慮由于地基壓密等引起的長期變形影響時(shí),應(yīng)根據(jù)最終的位移量計(jì)算構(gòu)件的效應(yīng),在橋梁設(shè)計(jì)中,支座沉降工況的選取是應(yīng)慎重考慮的問題,一般應(yīng)綜合考慮橋址處的地質(zhì)水文情況,根據(jù)設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)來定。橋梁博士計(jì)算的支座沉降引起的結(jié)構(gòu)內(nèi)力見圖24~圖25??v向預(yù)應(yīng)力鋼筋對結(jié)構(gòu)的內(nèi)力影響如圖26~圖28所示。橋梁博士計(jì)算時(shí),汽車荷載效應(yīng)解釋如下:① 汽車效應(yīng)= 一列車的效應(yīng)汽車橫向分布系數(shù)。因?yàn)槠嚨臋M向分布系數(shù)已經(jīng)包含了汽車車道數(shù)的影響。本設(shè)計(jì)中所設(shè)計(jì)的一片主梁為三車道的整體箱梁,其橫向分布系數(shù)應(yīng)為3 = ?;钶d的作用效用是通過影響線加載,并考慮荷載的橫向分布而得出的,橋梁博士計(jì)算的汽車荷載剪力包絡(luò)圖和彎矩包絡(luò)圖見圖29~圖30所示。當(dāng)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件需要做不同受力方向的驗(yàn)算時(shí),則應(yīng)以不同方向的最不利效應(yīng)組合進(jìn)行組合。實(shí)際不可能同時(shí)出現(xiàn)的作用或同時(shí)參與組合概率很小的作用,不考慮其作用效應(yīng)的組合。④ 多個(gè)偶然作用不同時(shí)參與組合。組合IV:撞擊組合,按規(guī)范JTG 。其余組合不用。組合II:短期效應(yīng)組合,按規(guī)范JTG 。在本設(shè)計(jì)中,根據(jù)以上的組合原則和設(shè)計(jì)中的實(shí)際情況,主要考慮以下三種組合:組合Ⅰ:基本組合。組合Ⅱ:作用短期效應(yīng)組合。組合Ⅲ:作用長期效應(yīng)組合。橋梁博士計(jì)算的各組合的內(nèi)力包絡(luò)圖見圖31~圖40。根據(jù)這些要求可以估算截面上預(yù)應(yīng)力筋的數(shù)目。所以,設(shè)計(jì)時(shí)一般以荷載作用下截面的應(yīng)力條件作為截面配筋的依據(jù)。設(shè)計(jì)時(shí),一般以前一條件作為依據(jù)來確定截面最少的預(yù)應(yīng)力筋的數(shù)目,后一條件常用來確定截面最大的預(yù)應(yīng)力筋數(shù)目,實(shí)際設(shè)計(jì)中很少考慮。在采用拉應(yīng)力控制時(shí),一側(cè)預(yù)應(yīng)力筋產(chǎn)生的彎矩在截面上產(chǎn)生的壓應(yīng)力和預(yù)應(yīng)力筋產(chǎn)生的軸力與原彎矩在該側(cè)產(chǎn)生的拉應(yīng)力平衡,該側(cè)的應(yīng)力為零,另一側(cè)受到壓應(yīng)力。所以在實(shí)際進(jìn)行配筋估算時(shí),預(yù)應(yīng)力筋的數(shù)目采用上緣配筋時(shí)上緣不產(chǎn)生拉應(yīng)力,下緣配筋時(shí)下緣不產(chǎn)生拉應(yīng)力來確定。具體估算公式的推導(dǎo)過程如下:截面上、下緣均不出現(xiàn)拉應(yīng)力,該條件可表示為: (41) (42)可將上面的式子改寫為: (43) (44)式中:、——分別表示預(yù)應(yīng)力筋在截面上、下緣產(chǎn)生的應(yīng)力;、——分別為截面上、下緣的抗彎模量(可按毛截面考慮);、——表示荷載最不利組合時(shí)的計(jì)算截面內(nèi)力(自帶符號); 截面上、下緣均配置預(yù)應(yīng)力筋由預(yù)應(yīng)力鋼筋及在截面上、下緣產(chǎn)生的應(yīng)力分別為: (45) (46)由 (47) (48)將式(47)、(48)分別代入式(45)、(46),聯(lián)立方程式后解得: (49) (410)式中:、——分別表示截面上、下緣的預(yù)應(yīng)力鋼筋重心距截面重心的距離;A——混凝土截面的毛截面積;、——分別表示截面上、下緣預(yù)應(yīng)力筋的數(shù)目;、——分別表示截面上、下緣核心距;——每束(股)預(yù)應(yīng)力筋的截面積;——預(yù)應(yīng)力筋的永存應(yīng)力,將式(43)、(44)分別代入式(49)、(410)中,則按截面上、下緣不出現(xiàn)拉應(yīng)力來控制所需的預(yù)應(yīng)力筋數(shù)目,顯然該值為截面的最小配筋值,分別記為NS、NX,則有:只在截面下緣配置預(yù)應(yīng)力筋時(shí)由下緣預(yù)應(yīng)力鋼筋在截面上、下緣產(chǎn)生的應(yīng)力分別為: (411) (412)將式(48)代入式(411)、(412)分別解得 (413) (414)由截面下緣不出現(xiàn)拉應(yīng)力來控制,下緣所配預(yù)應(yīng)力筋數(shù)目的計(jì)算公式為: 只在截面上緣配置預(yù)應(yīng)力筋時(shí)由上緣預(yù)應(yīng)力鋼筋在截面上、下緣產(chǎn)生的應(yīng)力分別為: (415) (416)將式(47)代入式(415)、(416)分別解得 (417) (418)由截面上緣不出現(xiàn)拉應(yīng)力來控制,上緣所配預(yù)應(yīng)力筋數(shù)目的計(jì)算公式為: (419)截面上、下緣配置預(yù)應(yīng)力筋的判別條件:由于預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件截面配筋的位置不僅與截面承受的彎矩有關(guān),還受截面幾何特性的影響。對于式(49)來說,令,則可得出只在下緣布筋的條件: (420)對于式(410)來說,令,則可得出只在上緣布筋的條件: (421)若式(420)、(421)均不滿足,則應(yīng)在截面上、下緣同時(shí)布置預(yù)應(yīng)力鋼筋。在初步估算預(yù)應(yīng)力筋數(shù)量時(shí),箱形截面當(dāng)其中性軸位于受壓翼緣內(nèi)可按矩形截面計(jì)算,但是當(dāng)忽略實(shí)際上存在的雙筋影響時(shí)(受拉區(qū)、受壓區(qū)都有預(yù)應(yīng)力筋)計(jì)算結(jié)果偏大,作為力筋數(shù)量的估算是允許的。箱形截面,當(dāng)中性軸位于腹板內(nèi),則應(yīng)考慮截面腹板部分受壓混凝土的工作,相應(yīng)計(jì)算方法與公式可以參考規(guī)范所規(guī)定的原則與條文而選用。因?yàn)樵诠浪麟A段,有些荷載沒有考慮,所以在設(shè)定預(yù)應(yīng)力信息時(shí),通過加大預(yù)應(yīng)力損失(本設(shè)計(jì)中采用的預(yù)應(yīng)力損失為30%)來使結(jié)構(gòu)配筋結(jié)果更接近實(shí)際。經(jīng)過多次驗(yàn)算和調(diào)整,最終確定配筋結(jié)果和截面布置。表41 單元鋼束估算面積表截面號承載能力極限狀態(tài)正常使用極限狀態(tài)上緣下緣上緣下緣10020304050607891011120130140150160170180190200210220230240250260270280290300310320截面號承載能力極限狀態(tài)正常使用極限狀態(tài)上緣下緣上緣下緣3303435363738039040041042043044045464748490500510520530540550560570580590600610620630640650660670截面號承載能力極限狀態(tài)正常使用極限狀態(tài)上緣下緣上緣下緣6806907007172737475760770
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