基于设计任务书要求,结合当前正在实施的公路桥梁设计规范,依据桥位的地形以及地质等,本文提出了三个比选方案,通过分析各方案的优缺点,综合考虑桥梁的安全性、适用性及经济性等因素,选择的设计方案为三跨简支转连续梁。该方案依托于基本设计理论,参考国内简支转连续梁的工程案例,将跨径定为3×35m,主梁截面采用的是小箱梁。
采用桥梁专用计算软件MIDAS/Civil建立桥梁模型,模拟结构的施工阶段,计算结构在不同荷载作用下的内力、应力及变形值,并结合现行规范进行验算,结果表明,该桥梁设计尺寸、配筋合理,满足规范要求。
关键词:简支梁,连续梁,装配式,荷载组合,应力验算
第一章?? ?绪论?? ?6
1.1 简支梁概述?? ?6
1.2 工程背景?? ?6
1.3 地质条件?? ?7
1.4 设计标准?? ?7
1.5 设计依据?? ?8
第二章?? ?桥型方案比选?? ?9
2.1 桥梁设计原则?? ?9
2.2 桥梁总跨径设计原则?? ?10
2.3 桥梁分孔原则?? ?10
2.4 比选方案?? ?10
2.4.1 设计方案一(装配式简支转连续梁桥)?? ?10
2.4.2 设计方案二(钢结构连续梁桥)?? ?11
2.4.3 设计方案三(独塔斜拉桥)?? ?12
2.5 方案比选?? ?12
第三章?? ?结构尺寸拟定?? ?14
3.1 上部结构?? ?14
3.1.1 梁高?? ?14
3.1.2 底板厚度?? ?14
3.1.3 顶板厚度?? ?14
3.1.4 腹板厚度?? ?15
3.1.5 翼板厚度?? ?15
3.1.6 横隔板?? ?15
3.1.7 桥面铺装?? ?15
3.2 本桥主要材料及材料性能?? ?18
3.2.1 混凝土?? ?18
3.2.2 普通钢筋?? ?18
3.2.3 预应力材料?? ?18
3.2.4 桥面铺装?? ?19
3.2.5 锚具及预应力管道?? ?19
3.3 计算荷载?? ?19
3.4 施工阶段介绍?? ?20
第四章?? ?荷载内力计算?? ?21
4.1 计算模型?? ?21
4.2 荷载横向分布系数?? ?24
4.3 截面特性?? ?24
4.3.1 跨中截面?? ?24
4.3.2 支点截面?? ?25
4.4 内力计算?? ?26
4.4.1 永久作用引起的内力计算?? ?26
4.4.2 可变作用引起的内力计算?? ?26
4.5 作用组合?? ?27
4.5.1 组合原则?? ?27
4.5.2 承载能力极限状态的作用组合?? ?27
4.5.3 正常使用极限状态的作用组合?? ?28
第五章?? ?预应力钢束的估算与布置?? ?29
5.1 预应力钢束估算原则?? ?29
5.2 预应力损失估算?? ?31
5.2.1 预应力损失?? ?31
5.2.2 计算?? ?32
5.3 预应力钢束估算?? ?33
5.4 预应力钢束布置?? ?35
第六章?? ?上部结构计算?? ?39
6.1 强度验算?? ?39
6.1.1 正截面承载能力验算?? ?39
6.1.2 斜截面承载能力验算?? ?41
6.2 应力验算?? ?41
6.2.1 正截面混凝土压应力验算?? ?42
6.2.2 预应力钢筋拉应力验算?? ?43
6.2.3 混凝土主压应力验算?? ?44
6.3 抗裂验算?? ?45
6.3.1 正截面抗裂验算?? ?45
6.3.2 斜截面抗裂性验算?? ?47
6.4 正常使用极限状态挠度验算?? ?48
第七章?? ?基础计算?? ?49
7.1 荷载计算?? ?49
7.2 桩长计算?? ?49
7.3 判断是否为弹性桩?? ?50
参考文献?? ?51
1.4 设计标准
(1) 设计荷载:公路-I级;
(2) 设计速度:100 km/h(单幅两车道);
(3) 桥面宽度:单幅12.75m,其中,防撞护栏、行车道、非机动车道、人行道以及护栏分别为1.25m、7.00m、2.00m、2.00m及0.50m;
(4) 设计洪水频率:按1/100洪水频率设计;
(5) 通航等级:无;
(6) 温度:年平均气温10.1℃,最冷月1月-12℃,最热月7月27℃;
(7) 依照《中国地震动参数区划图》,桥位区地震动峰值加速度为0.15g,地震基本烈度为Ⅶ度。
1.5 设计依据
1、《公路工程技术标准》JTG B01-2014
2、《公路桥涵设计通用规范》JTG D60-2015
3、《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTG 3362-2018
4、《公路工程抗震规范》JTG B02-2013
5、《公路桥梁抗震性能评价细则》JTGT 2231-02-2021
6、《公路桥涵地基与基础设计规范》JTG 3363-2019
7、《简明公路桥涵设计实用指南》,人民交通出版社,2005
2.1 桥梁设计原则
(1)技术先进
以因地制宜为前提,尽可能采用成熟的新型设备、新型材料和新兴工艺。充分学习国内外的先进技术与最新科学技术成就。将实际与创新结合,加之合理利用。
(2)安全可靠
在强度和稳定方面所设计的桥梁结构应有足够的安全储备;在人与车流之间应做好防护栏,防撞栏杆应有足够的刚度和强度,防止车辆发生事故,从而导致撞坏栏杆落至桥下。?
(3)适用耐久
保证桥梁在100年的设计基准期内能够正常使用,并且桥面宽度能满足未来规划年限内的交通流量。桥梁在通过设计荷载时不出现过大的变形和过宽的裂缝,桥梁结构的下面有利于泄洪、通航或车辆和行人的通行。
(4)经济
桥梁设计应当遵循因地制宜,所选的桥位应是地质,水文条件好,桥梁长度也较短。实现就地取材和方便施工的原则。设计中应充公考虑维修的便利情况以及维修费用。?
(5)美观
一座桥梁的设计应具有美观的外形,保证从任何角度看这种外形都应该是美观的。合理的结构布局和轮廓是美观的主要因素,所设计的结构布置须简约,确保设计的桥型应与周围的环境相协调。符合空间上的美感。
(6)环境保护和可持续发展
桥梁设计必须以环境保护为基础,实现可持续发展的需求。桥梁设计应从桥位选择、桥跨布置、基础方案、墩身外形等多方面着手考虑。结合生态、水、空气、噪音等环境因素,采取必要的工程控制措施。在设计基础上建立环境监测保护体系,将不利影响减至最小。
参考文献
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