《武汉至孝感连续梁桥》由会员分享，可在线阅读，更多相关《武汉至孝感连续梁桥（42页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1,武汉至孝感（75m+125m+75m）连续梁桥 下部结构设计,班 级：土木091班 学 号：200902704,2013年6月10日,目 录,武汉至孝感城际铁路客运专线上的一座双线铁路连续梁桥，中心里程为DK058+782.4。该桥位于孝感市东城区，地势较为平坦，跨越董永路，主桥跨径布置为75m+125m+75m。桥址处的线路条件为直线，平坡；桥宽11.6m，线间距4.6m，桥上为无砟轨道；设计时速200km/h,设计荷载为ZK荷载。,1.设计资料,182、3号墩沉井基础方案,桥梁方案的选择以“安全、实用、经济、美观、环保、可持续发展”的设计原则，综合考虑桥梁的结 构形式，从安全、功能、经
2、济、美观、施工、占地、工期与造价等 多方面比选，最终确定桥梁形式。在实用、经济和安全的前提下， 尽可能使桥梁具有优美的外形， 并与周围环境相协调。另外，桥 梁设计必须积极采用新结构、新 设备、新材料、新工艺，认真学 习国外的先进技术，充分利用国 际最新科学技术成就，把学习国 外和自己独创结合起来 。,2.方案比选,182号墩空心墩和实体墩方案,183号过渡桥墩空心墩和实体墩方案,推荐方案总体布置图,1.支座拟定：本桥连续桥墩180183号墩采用GTQZ支座。其中主梁采用GTQZ系球形支座，每个支点设两个制作，中支座为5000kN级，端支座为8000kN级支座。,2.顶帽：顶帽的类型有飞檐式和托
3、盘式两种。对于墩身较高而言，顶帽常做成托盘式以节省圬工，顶帽顶面要设置不小于3%的排水坡。对于本桥，采用圆端型托盘式顶帽，顶帽上设有排水坡，顶帽、托盘间没有设置飞檐。顶帽厚度取0.5m。,顶帽纵向宽度C应满足： C C0+2C1+C2+2C3+2C4,B C5+C2+2C3+2C4,顶帽横向宽度B应满足：,3.托盘：铁路桥涵设计基本规范规定：托盘底面横向宽度不易小于支座下底板外缘的间距；托盘侧面与竖直间的角不得大于45。；支撑垫石向边缘外侧0.5m处顶帽底缘点的竖向线与该底缘点同托盘底部边缘处的连线夹角不得大于30。,182、183号墩的顶帽、托盘尺寸,考虑到局部失稳破坏，需要对有无横隔板进行
4、设计，因为横隔板的局部环箍作用是很有效果的。理论上分析说明，混凝土空心墩当t/b1/10,局部失稳临界应力与混凝土抗压强度很接近，对于182、183号墩来讲，t/b=1.3%1/10，故不需要设计横隔板。为检查墩壁内部况，空心墩顶部设置带门的进人孔一个，洞门尺寸1.3m0.6m，并可设置固定或活动的检查设备。 综上所属，本设计空心墩外坡度设计为40：1.内坡度设置为50:1，墩颈壁厚60cm。高度（托盘底部到墩底的距离）182号墩为60m，183号墩为64.5m。182桩基础的承台厚度为4m，长度为23m，宽度为15.2m。183桩基础的承台厚度为3m，长度为16.73m，宽度为12.13m。
5、,4.桩基础的布置,182、183号墩桩基布置,5.按照桥墩构造，对于桥墩沿竖向进行检算截面的划分,182号墩,183号墩,1.由midas建立主梁分析有限元模型，四个支座编号分别为 88、89、90、91号。梁结构采用C50混凝土，采用标准为GB（RC）， 其容重为26kN/m3。,3.荷载组合与检算,主梁的有限元计算模型,182号墩支座反力影响线,183号墩大跨梁支座反力影响线,182号墩ZK活载最不利加载（受压）,183号墩大跨梁ZK活载最不利加载（受压）,183号墩小跨梁支座反力影响线ZK活载最不利加载,ZK活载形式,182、183号墩自重二期恒载支反力,182、183号墩ZK加载的支
6、反力,2.附加力计算 在计算完主力后，我有进行了风荷载、制动力的附加力计算，计算结果及表格在我的文整 中均有显示。,由于此设计为空心桥墩，故应考虑冲击系数的影响，故提取的活载应（1+u）。,3.温度应力计算：,空心墩由于墩内通风条件差，而混凝土本身导热性能低，在温度骤变时，墩壁内外产生温差，且沿墩壁厚度分布是非线性的，而截面变形服从平界面假定，于是截面温度变形受到约束而产生内约束温度应力。超静定结构由于温度变形还产生外部约束冗力，所以同时产生外约束力和内约束温度应力。温度应力一般是日照正温差时，外壁受压内壁受拉，而寒潮负温差时，外壁受拉内壁受压。,求合力作用点图示,夏季气温作用下温度应力与太阳
7、辐射作用下的温度应力,冬季气温作用下温度应力与太阳辐射作用下的温度应力,4.固端干扰力计算：,从空心墩的构造看，空心墩墩身与顶帽及基础连接处，相当于固端的边界条件，对墩壁变形有约束作用，因而产生局部的纵向应力和环向应力，称为边界干扰局部应力，可用薄壳公式计算。 固端干扰产生的单位宽度附加纵向弯矩，环向弯矩和轴力为：,边界干扰局部应力的影响长度可按下式确定； 中心受压时,横向弯曲时,可知：182号、183号墩均为中心受压。 182号墩：从空心顶来算，XL=26.8m 从空心底来算，XL=33.8m 183号墩：从空心顶来算，XL=23.2m 从空心底来算，XL=31m 计算检算时由于要取算最不利
8、组合，故固端干扰力取x=0计算,182、183号墩固端干扰力检算截面计算,182、183号桥墩主力和附加力计算表,8.墩身稳定性检算,182、183号墩主力+纵向附加力组合及墩身稳定性检算,182、183号墩底截面横纵向弯矩增大系数,182、183号墩主力+横向附加力检算,由表可知182号墩最大最小应力均大于0。183号墩最小应力小于0，即出现拉应力，故需要进行应力重分不。根据规范查得C35混凝土偏心受压容许应力为：=11.8MPa=11800kPa，故墩身容许应力为：1.3=15340kPa。通过检算可知：182、183号墩墩底截面偏心由ZK加纵向附加力控制但是未超过允许值。,5.墩身位移,
9、空心墩墩顶位移包括三项：由于外力（离心力、制动力、风力、偏心作用的竖直力等）引起的水平位移w；日照作用下，由于向阳面与背阳面温差引起的位移z,墩台顶帽处的位移，包括由于墩身和基础的弹性变形，空心墩还应考虑温度影响，即=0.4w+0.5z w墩身挠曲引起的位移。按墩顶为自由端，墩底为固定的悬臂梁计算，对于放坡的变截面墩身等分为n段，每段高h，再分别计算各段的平均截面惯性矩、平均弯矩及其到墩顶的平均高度，计算式为,182号墩墩身挠曲引起的位移计算结果,表5-7 183号墩墩身挠曲引起的位移计算结果,设桥墩高度为h，且h，则有,所以,对于壁厚变化的空心圆墩，因其壁厚及半径均有变化，可以将墩身沿高度分
10、作若干段来计算。假设各段高度分别为h1，h2，hn，根据上式先求出各段的位移，通过推导可得出，第n段顶端总位移n为,182号墩计算：,183号墩计算：,182号墩温差引起的位移计算结果,183号墩温差引起的位移计算结果,5.墩身位移,在墩身稳定性及变形检算满足要求的情况下，我进行了配筋，根据偏心受压法判断为小偏心构件，故只需布置构造钢筋。根据固端干扰力的影响范围，我布置了加强钢筋。,182、183号墩墩身截面配筋图,4.桩基的内力计算及配筋,1.桩基的内力计算,通过“m”法计算182号墩桩基的,计算土面以下桩身弯矩My和剪力Qy,同理 计算183号墩桩基的,计算土面以下桩身弯矩My和剪力Qy,
11、182号墩My计算结果,182号墩Qy计算结果,182号桩身弯矩、剪力分布,183号墩Qy计算结果,183号墩My计算结果,183号桩身弯矩、剪力分布,式中 P桩的轴向容许承载力（kN）； U桩截面周长，按成孔桩径计算； h自新鲜岩石面（平均高程）算起的嵌入深度，182号h=76m，183号h=41m； C1、C2系数，根据岩石层破碎程度和清底情况决定，C1=0.5，C2=0.04; A柱底支撑面积（m2），按设计桩径计算，182号A=2.54m2，183号A=1.23m2 R岩石试块单轴抗压极限强度（kPa），取R=20000kPa。 将所有值代入可计算的,2.单桩承载力,182墩桩,183
12、墩桩,满足要求,满足要求,3.群桩承载力 将桩基视为实体桩基（如图4-8）按下式计算,式中 桩底平面土的最大应力 A桩底面积； W桩外缘抵抗矩； N桩底竖向力，包括群桩重力，实体范围内土重，承台重以及墩和梁的恒载。 桩底处地基容许承载力,代入所有数值计算得,182号墩,183号墩,代入所有数值计算得,群桩基础的地基承载力满足规范要求,4.单桩沉降 由桩身变形和地基变形两部分组成。,5.群桩沉降 群桩沉降由于桩基底处为岩石，根据桥梁墩台与基础设计要求，不需要检算群桩沉降。,d桩基础变位引起的墩顶位移 =H+a,对于182号墩来讲，桩基础变位,对于183号墩来讲，桩基础变位,6.基础变形,7.墩顶
13、水平位移,空心墩墩顶位移包括三项：由于外力（离心力、制动力、风力、偏心作用的竖直力等）引起的水平位移w；日照作用下，由于向阳面与背阳面温差引起的位移z；由于地基不均匀变化的墩顶位移d 铁路桥涵设计基本规范要求墩顶的纵向弹性水平位移应符合以下规定：,L桥梁跨度，当为不等跨时，采用相邻跨之中的较小的跨度,墩台顶帽处的位移，包括由于墩身和基础的弹性变形，空心墩还应考虑温度影响，即=0.4w+0.5z+d,182、183号墩桩基配筋图,1)钻孔灌注桩主筋宜采用光 钢筋，必要时可采用带肋 钢筋。 2)主筋直径不宜小于16mm， 净距不宜小于120mm。 3)主筋的净保护层不应小于 60mm。 4)箍筋的
14、直径可采用8mm， 其间距采用200mm，摩擦 桩下部可增大至400mm， 顺钢筋笼长度每隔2.02.5m， 加一道直径为1622mm 的 骨架钢筋，以增大钢筋笼 的刚度。,经过三个多月的工作历程，在老师的悉心指导、小组同学的帮助以及自己的努力下，我顺利完成了毕业设计任务书所要求的各项任务，同时学到了很多知识，有很大的收获。 通过这次设计，我熟悉了Midas、CAD、Word、Excel等软件。尤其是Excel软件帮助我实现了大部分计算工作，有效的避免了繁冗的手算工作可能带来的误差及错误。由于是第一次做一个相对完整的设计，没有设计和施工经验，导致自己的时间安排不够合理和后期较大的工作量。在前面的设计环节不能准确地遇见后面可能发生的的问题，所以在此过程中，我和小组内的同学们一起讨论问题，向老师请教解决问题，最终通过各项检算均能满足要求，且富余量较大，但是计算偏于保守。 通过这次毕业设计，我熟悉了铁路桥涵设计规范的实用，提高了我对所学知识的综合运用能力，为我的大学生活画上了圆满的句号，也为自己今后的学习奠定了基础并指明了前进的方向。,5.小结,谢谢大家,
