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1、湖南科技大学毕业设计（论文）A部分：30m设计书第一章 设计资料1.1、背景 石牛大桥位于浙江省丽水市境内，工程起自水阁工业区主干路进城连接线与水阁中二路交叉口（K2+980.000）向西布线，在东岸村附近徬依低山丘，正交跨越大溪，经碧湖一号路与规划中的碧湖区主干道石牛大桥相接（K4+388.384），总线位呈东北至西南走向，路线全长1.408公里。K2+980至K3+140段道路东侧紧邻道路有一8米宽的雨水渠，至K3+140处雨水渠正交穿过道路至道路西侧，此处设一8米跨径的小桥，桥宽33米（3m人行道+12m车行道+3m中央绿化带+12m车行道+3m人行道），上部采用钢筋混凝土空心板，下部采
2、用轻型薄壁台，基础为100cm钻孔灌注桩。K3+811.00处有一小渠，设32.5m钢筋混凝土盖板涵。石牛大桥的起讫点桩号为K3+440.98K3+769.02,全桥长328.04m,桥宽31.5m(3m人行道+12m车行道+3m中央绿化分隔带+12m车行道+3m人行道）上部采用（640m）先简支后连续的T梁。1.2、主要技术指标(1)道路等级：一级(2)设计行车速度：60 km/h；(3)桥面宽度：11.25m(行车道)+3m (人行道，包括栏杆)；(4)荷载等级：城市-A级(5)城市防洪标准：100年一遇；(6)设计洪水频率1/100：Q=1/100=1580 m3/s；(7)桥上横坡：双
3、向1.5；人行道横坡1（向桥中心倾斜）(8)桥上纵坡：0.914；(9)通航标准：不考虑通航要求。1.3、材料规格材料：(1)、 混凝土:上部T 梁、湿接缝、横隔板、T 梁梁端湿接头、孔道压浆采用C50级混凝土,桥面铺装及伸缩装置槽口采用沥青混凝土。(2)、 普通钢材: 普通钢筋采用R235 钢筋及HRB335 钢筋,其技术标准必须符合钢筋混凝土用热轧光圆钢筋(GB13013 - 1991) 及钢筋混凝土用热轧带肋钢筋(GB1499 - 1998) 的规定。(3)、预应力钢材:采用公路钢筋混凝土急预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D622004）中d=15.2mm的钢绞线，公称面积为140mm
4、2,标准强度f pk = 1 860 MPa。(4)、采用预埋圆形和扁形塑料波纹管成型。(5)、支座：采用聚四氟乙烯滑板橡胶支座和板式橡胶支座，其技术性能及规格应符合JT/T42004公路桥梁板式橡胶支座要求，其安装应按厂家的要求执行。1.4、设计依据及参考书(1)公路工程技术标准（JTGB012003）(2)公路桥涵设计通用规范(JTGD60-2004)(3)公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTGD62-2004)1.5、基本计算数据根据公预规中各条规定，混凝土，钢绞线和钢筋的各项基本数据以及在各个阶段的容许值。1.6、桥型布置石牛大桥采用630m六跨连续梁。跨径：标准跨径30m
5、; 梁长29.92m;计算跨径29.2m; 梁缝0.08m 。第二章 设计要点以及构造尺寸拟定2.1、设计要点本桥上部结构为六跨预应力混凝土连续梁桥，采用先简支后连续施工方法。预应力钢束必须待混凝土立方体强度达到设计强度等级的90后（且龄期不小于4天），方可张拉。预制梁内正弯矩钢束采用两段张拉，锚下控制应力为0.6f pk =1116Mpa;墩顶桥面现浇层负弯矩钢束采用单端张拉，锚下控制应力为0.60f pk =1116Mpa。2.2、结构尺寸的拟订2.2.1主梁片数与主梁间距本桥共七片梁，主梁间距为2.108m,其中湿接缝的宽度为0.508m。主梁横断面布置图如下所示。图2.1 主梁横断面布
6、置图2.2.2主梁结构尺寸拟订梁高 预应力混凝土连续梁桥的中支点主梁高度与其跨径之比通常在1/151/25之间，而跨中梁高与主跨之比一般为1/401/50之间。当建筑高度不受限制时，增大梁高往往是较经济的方案，因为增大梁高只是增加腹板高度，而混凝土用量增加不多，却能显著节省预应力钢束用量。连续梁在支点和跨中的梁估算值：等高度梁： H=（）L，常用H=（）L。而此设计采用等高度的T，主梁采用T形截面，梁高190cm,搞垮比,满足要求。顶板厚度确定T形截面顶板厚度通常主要考虑两个因素：桥面板横向弯矩的受力要求和布置纵向预应力束和横向受力钢筋的构造要求。根据以上要求确定T梁顶板厚度15cm。腹板厚度
7、主梁的梁肋宽为梁高的1/61/7且不应小于14cm,则取梁肋宽为20cm。翼板厚度 取翼缘板厚度为15cm 。 横隔板横隔板的设置间距不应该大于10吗，在每桥跨四分点及支座处设置横隔板，间距为7.5m,横隔板厚度20cm高度150cm。马蹄尺寸 宽40cm，高20cm，直角边为13cm的腋。湿接缝尺寸 50.8cm15cm 桥面铺装： 11cm的沥青混凝土上部结构图 图2.2 主梁详图 2.3、截面特性由于大部分控制截面跟跨中截面一样，因而这儿只计算跨中截面的界面特性。跨中边跨和中跨截面又差别，因而应分别计算。由软件中截面特性的查询可得：（是截面质心距截面上表面的距离） 由软件取值为： 第三章
8、 结构模型主桥上部结构采用简支转连续施工，结构计算采用midas6.7.1进行电算，辅以手算校核。3.1、结构离散化的基本原则3.1.1结构离散时应遵循以下三个基本原则（1）计算模型应尽量符合实际结构的构造特点和受力特点，以保证解的真实性。（2）保证体系的几何不变性，特别是在错综复杂的转换过程中更应注意，同时要避免出现与实际结构受力不符的多余联结。（3）在合理模型的前提下，减少不必要的结点数目，以缩短计算时间，减少后处理工作量。3.1.2杆系单元的划分应根据结构的构造特点，实际问题的需要以及计算精度的要求来决定。因此，用来划分单元的结点，应在以下位置设置：（1）各关键控制截面处；（2）构件交接
9、点、转折点；（3）截面突变处；（4）不同材料结合处；（5）所有支承点（包括永久和临时支承）；（6）对于由等截面直杆组成的桥梁结构，除梁、柱等构件的自然交结点处必须设置结点外，杆件中间结点的多少，对计算精度并无影响。一般根据验算截面的布置以及求算影响线时单位力作用点的要求，来确定所需的中间结点；（7）对于变截面杆或曲杆结构，尽量细分，使折线形模型尽可能接近实际曲线结构的受力状态。3.1.3桥梁具体单元划分本桥全长180m，全梁共分990个单元，最小的单元长度0.8m，最长的单元长度2m，本桥型的单元划分：14*2m+1*1.2m+1*0.8m(仅列出了一跨的单元分配，q其余五跨单元划分与此跨一致
10、)。3.2全桥施工阶段划分3.2.1桥梁划分施工分段原则（1）有利于结构的整体性，尽量利用伸缩缝或沉降缝、在平面上有变化处以及留茬而不影响质量处。 （2）分段应尽量使各段工程量大致相等，以便于施工组织节奏流畅，使施工均衡。 （3）施工段数应与主要施工过程相协调，以主导施工为主形成工艺组合。工艺组合数应等于或小于施工段数。 （4）分段的大小要与劳动组织相适当，有足够的工作面。3.2.2施工分段划分要点(1)全桥主梁分段为990个单元。763个节点。全桥整体采用简支转连续施工法。本模型共建立了三个结构组（简支阶段即除去主梁接缝所在单元后全部单元，连续阶段即接头所在单元，湿接缝浇筑虚拟横梁单元），三
11、个边界组（简支梁内、简支两端，永久支座）、四个荷载组（自重、预应力一、预应力二、二期）和两个钢束组（钢束1、钢束2）。(2)湿接缝采用虚拟横隔梁模拟(3)施工阶段;临时支座采用一般支撑模拟，永久支座采用弹性支撑模拟。(4)结构组的定义(图3-1)以及施工过程的截图（图3.2、3.3、3.4、3.5、3.6）如下： 图3.1 构组定义图3.2 第一施工阶段定义过程图图3.3 第二施工阶段定义过程图图3.4 第三施工阶段定义过程图图3.5 第四施工阶段定义过程图图3.6 第五施工阶段定义过程图 第四章 恒载作用的内力计算 在恒载内力计算之前，先对施工过程给与简要介绍，第一施工阶段为预制主梁，待混凝
12、土达到设计强度90%后张拉正弯矩区的预应力钢束，并压住水泥浆，再将各跨预制T梁安装就位，形成有临时支座支撑的简支梁状态；第二施工阶段首先浇注第、跨连续段接头混凝土，达到设计强度后，张拉负弯矩区预应力钢束，并压住水泥浆，形成六跨连续梁。第三施工阶段拆除全桥的临时支座，主梁支承在永久支座上，完成体系转换，在浇注主梁横向接缝；第四施工阶段进行防护栏及桥面铺装施工。由以上施工阶段的分析可知：结构恒载是分阶段形成的，主要包括预制T梁一期恒载集度（g1），成桥后桥面铺装二期恒载（g2）。根据本设计横断面的具体构造特点及平面杆系有限元计算分析的特点，恒载计算时将空间桥跨结构简化为平面结构进行分析，即只对由单
13、片梁够成的六跨简支转连续梁进行结构分析，恒载空间效应按每片梁均分考虑（将桥面铺装和栏杆及其他空间效应给七片梁均摊）。根据上面的主梁截面特性，恒载计算应分边跨、中跨分别计算。又因主梁采用C50钢筋混凝土，有通用规范可知其容重为25KN/m326KN/m3，在此取25 KN/m3。恒载集度计算公式采。4.1一期恒载（主梁自重）g1中=A125KN/m3=0.775225=19.38KN/mg1边=A225KN/m3=0.758125=18.95KN/m4.2二期恒载（包括栏杆、人行道、桥面铺装） 桥面铺装采用11cm的沥青混凝土铺装，且铺装层宽为11.25m，沥青混凝土重度为24KN/m3，一侧护
14、栏按每延米0.3m3混凝土计，混凝土重度按25KN/m计，因桥横向由7片梁组成，则每片梁承担的全部二期永久作用效应的1/7。 g2=(0.1111.2524+10.325)/7=5.59KN/m 4.3横隔梁重力根据结构尺寸一块预制横隔板的体积为：V横=0.21.512.648=3.79m3全桥共有25片横隔板，则起每延米的自重为:g横=（0.21.512.6482525）/(7180)=1.88KN/m4.4计算结果由施工过程可知，g1适用于主梁第一、二、三施工阶段恒载内力计算，g2+g1适用于第四施工阶段恒载内力计算，则根据单元划分及相应的恒载集度，采用平面杆系有限元专用软件进行恒内力计算。其汇总表见表4.1：表4.1 恒载集度汇总表适用施工阶段梁类一期恒载二期恒载恒载汇总、中19.3819.38边 18.9518.95中19.385.5924.97边18.955.5924.544
