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mT梁m桥宽公路级整理
2011届交通土建(本科)毕业设计
题目:
5x13M简支变连续T型梁桥
施工图设计
班级:
09交建本
学号:
911008101008
姓名:
刘斌
指导教师:
黄立浦
2011年4月
5x13M简支变连续T型梁桥
施工图设计
学生姓名:
刘斌
学号:
911008101008
所在函授站:
班级:
09交建本
指导教师:
黄立浦
完成日期:
2011年04月
毕业设计(论文)任务书
题目:
13MT型简支梁桥施工图设计指导老师黄立浦
姓名刘斌班级09交建本学号911008101008
基本任务及要求:
设计任务
1、基本资料:
荷载∶公路-
级;
桥宽∶18m;人群荷载3.0kN/m2;双向横坡∶1.5%;;
桥位处地质情况∶另见地质资料。
2、拟定推荐方案的结构尺寸。
纵断面、横断面、平面布置图,及细部尺寸的拟定。
3、上部结构设计计算。
控制截面的选择、恒载内力,活载内力(横向分布系数的计算,活载的加载)
承载能力极限状态和正常使用极限状态下的内力组合,出包络图。
4、下部结构布置,支座的设计及验算
5、绘制施工图(桥型整体布置图,结构一般构造图)。
基本要求1、掌握中、小桥施工图设计的内容、方法、步骤;2、运用计算机进行结构设计计算,施工图的绘制;3、学习科研论文的撰写,进行专题研究,了解专业动态;4、培养精心设计,认真负责,严谨的工作作风;5、设计思想正确,计算无误,设计文件工整,语句通顺,表达清楚,图纸整洁,布局合理;6、正确地运用所学理论知识解决工程实际问题,培养和训练分析问题解决问题的能力。
二、应提交的文件和图表(或设计图纸)
1、设计计算说明书,说明书的书写遵照毕业设计指导书的要求书写;
设计计算说明书应该包括以下内容:
(1)主梁截面几何特性计算
(2)恒载、活载内力计算(跨中、支点等截面内力影响线及活载布置)
(3)内力组合(承载能力极限状态和正常使用极限状态内力包络图、内力组合表)
(4)支座的设计计算
2、施工图及编写说明,施工图主要绘制结构的一般构造图、数量不少于规定的数;具体要求见下表要求,表中打√是必做内容。
序号
图名
图号
序号
图名
图号
1
设计说明
√
18
伸缩缝构造图
2
材料数量汇总表
19
桥墩一般构造图
√
3
桥型总体布置图
√
20
桥墩盖梁钢筋构造图
√
4
横断面构造图
√
21
桥墩桩柱钢筋构造图
5
中板一般构造图
√
22
0#桥台一般构造图
√
6
边板一般构造图
√
23
2#桥台一般构造图
7
主梁预应力钢筋构造图
24
8
梁端钢筋构造图
25
9
中板普通钢筋构造图
10
边板普通钢筋构造图
11
桥面铺装构造图
12
斜板钝角桥面铺装加强钢筋图
13
桥面连续构造图
14
人行道板及泄水管布置图
15
栏杆构造图
√
16
人行道板一般构造图
17
人行道板中块配筋图
3、专题总结,有能力的同学选做;
三、文献查阅指引
1、主要参考文献
[1]交通部新颁公路桥涵设计规范、图纸;
[2]范立础主编.桥梁工程(上册)[M].北京:
人民交通出版社,2002.
[3]姚玲森主编.桥梁工程[M].北京:
人民交通出版社,2008.
[4]江祖明,王崇礼主编.公路桥涵设计手册-墩台与基础[M].北京:
人民交通出版社,1994.
[5]叶见曙主编.结构设计原理[M].北京:
人民交通出版社,2001.
[6]公路桥涵设计手册-梁桥(上下册)[M].北京:
人民交通出版社,1996.
[7]公路桥涵设计通用规范(JTGD60-2004)[M].北京:
中华人民共和国交通部发布,2004.
以及其它由设计题目组指导教师选择提供或学生根据设计需要自己选择的
目录
摘要1
第1章计算概述1
1.1技术标准和设计规范1
1.1.1跨度和桥面宽度1
1.1.2技术标准1
1.1.3设计规范1
1.2设计计算参数1
1.2.1永久作用1
1.2.2可变作用2
1.3主梁截面形式与毛截面计算2
1.3.1主梁截面形式2
1.3.2毛截面几何特性计算4
1.4主桥总体纵向计算5
1.4.1计算方法概述5
1.4.2施工方法概述6
1.4.3数值符号规定6
1.4.4荷载组合6
第2章纵梁计算报告7
2.1一期恒载(主梁自重)7
2.2二期恒载8
2.3恒载内力计算8
2.3.1冲击系数和车道折减系数计算8
2.3.2计算荷载的取值8
2.3.3计算主梁的荷载横向分布系数8
2.3.4计算活载内力9
2.3.5计算活载弯矩9
2.4中梁计算10
2.4.1主梁截面特性10
2.4.2恒载、活载内力计算11
2.4.3承载能力极限状态及正常使用极限状态正截面强度验算12
2.4.4荷载组合17
2.5边板计算19
2.5.1主梁截面特性19
2.5.2恒载、活载内力计算21
2.5.3承载能力极限状态及正常使用极限状态正截面强度验算23
2.5.4荷载组合27
第3章支座设计计算验算30
3.1选定支座的平面尺寸30
3.2确定支座的厚度30
3.3验算支座的偏转32
3.3.1验算支座的偏转情况32
3.3.2计算梁端转角32
3.3.3验算偏转情况32
3.4验算支座的抗滑稳定性32
3.4.1计入汽车制动力时33
3.4.2不计入汽车制动力时33
参考文献34
致谢36
摘要
本设计是根据设计任务书的要求和设计规范的规定,对5x13M简支变连续T型梁桥(18M桥宽)进行方案设计的。
对该桥的设计,本着“安全、经济、美观、实用”,经由以上的八字原则以及设计施工等多方面考虑、比较,最终确定先简支后连续混凝土T型简支梁桥为施工图设计推荐方案。
拟定推荐方案的结构尺寸,包括纵断面、横断面、平面布置图以及细部尺寸的拟定。
在设计中,桥梁上部结构的计算主要是控制截面的选择、恒载内力,活载内力(横向分布系数的计算,活载的加载)承载能力极限状态和正常使用极限状态下的内力组合,并出包络图,着重分析了桥梁在使用中恒载以及活载内力。
采用整体的体积以及自重系数,荷载集度进行恒载内力的计算。
运用杠杆原理法、G—M法求出活载横向分布系数,根据公路—Ⅰ级荷载加载,进行活载内力计算。
然后根据内力组合进行了主梁的配筋计算,对于预应力混凝土估算钢绞线的各种预应力损失,并进行预应力阶段和使用阶段主梁截面的强度和变形验算、锚固区局部强度验算和挠度的计算。
下部结构采用以钻孔灌注桩为基础的墩柱,采用板式橡胶支座,并对支座进行设计和验算。
最后绘制施工图(桥型整体布置图,结构一般构造图)。
本设计对简支空心板的主梁截面几何特性计算,恒载、活载内力计算(跨中、支点等截面内力影响线及活载布置),内力组合(承载能力极限状态和正常使用极限状态内力包络图、内力组合表),最后进行支座的设计计算,风载,地震,以及结构动力特性没有考虑。
本设计计算采用桥梁博士计算,全部设计图纸采用计算机辅助设计绘制,计算机编档、排版,打印出图纸和计算书。
关键词:
钢筋混凝土、T型梁桥、钻孔灌注桩。
第1章计算概述
1.1技术标准和设计规范
1.1.1跨度和桥面宽度
桥跨布置:
413.0m,桥梁全长52m。
标准跨径:
计算跨径:
12.5m
桥面总宽:
净—18.0m(行车道)+2×0.5m(人行道)
1.1.2技术标准
行车道数:
双向4车道
桥面横坡:
1.5%(双向坡)
荷载等级:
公路Ⅰ级
1.1.3设计规范
(一)《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60-2004)
(二)《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62-2004)
(三)《公路工程抗震设计规范》(JTJ004-89)
(四)《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTGD63-2007)
(五)《公路桥涵施工技术规范》(JTJ041-2000)
(六)《公路工程技术标准》(JTGB01-2003)
(七)《公路桥梁伸缩装置》(JT/T327-2004)
(八)《公路工程质量检验评定标准》(JTGF80/1-2004)
本设计均按《中华人民共和国工程建设标准强制性条文》公路工程部分执行。
1.2设计计算参数
混凝土:
预制T型梁采用C40混凝土;桥面铺装上层采用12cm的沥青混凝土;
普通钢筋:
采用R235钢筋、HRB335钢筋。
1.2.1永久作用
一期恒载:
一期恒载包括主要材料重,混凝土容重取23kN/m3。
二期恒载:
主要包括桥片铺装、防撞栏杆。
桥面铺装:
C40钢筋混凝土铺装厚12cm,容重24kN/m3;
防撞栏杆:
单侧8kN/m。
收缩徐变:
收缩徐变时间取10年,即3650天。
1.2.2可变作用
1汽车荷载
荷载等级:
公路Ⅰ级。
横向分布系数:
采用平面结构程序进行总体计算。
2温度荷载
整体温差:
升温20℃,降温20℃,平均温度15℃。
局部温差:
按《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60-2004)中第4.3.10条计算。
3支座沉降
基础不均匀沉降按照0.5cm计算。
1.3主梁截面形式与毛截面计算
1.3.1主梁截面形式
图1.1主梁横断面图
a)立面图
b)平面图
c)中梁断面图
d)边梁断面图
图1.2纵梁一般构造图
1.3.2毛截面几何特性计算
通过桥梁博士软件计算结果:
中板:
任务类型:
截面几何特征计算
截面高度:
1.16m
------------------------------------------------------------
计算结果:
基准材料:
中交新混凝土:
C40混凝土
基准弹性模量:
3.3e+04MPa
换算面积:
0.442m**2
换算惯矩:
5.12e-02m**4
中性轴高度:
0.842m
沿截面高度方向5点换算静矩(自上而下):
主截面:
点号:
高度(m):
静矩(m**3):
11.160.0
20.876.38e-02
30.585.77e-02
40.293.64e-02
50.00.0
即Am=0.442㎡,yx=0.842m,I0=5.12m。
边板:
任务类型:
截面几何特征计算
------------------------------------------------------------
截面高度:
0.56m
------------------------------------------------------------
计算结果:
基准材料:
中交新混凝土:
C40混凝土
基准弹性模量:
3.3e+04MPa
换算面积:
0.242m**2
换算惯矩:
6.87e-03m**4
中性轴高度:
0.346m
沿截面高度方向5点换算静矩(自上而下):
主截面:
点号:
高度(m):
静矩(m**3):
10.560.0
20.421.71e-02
30.281.73e-02
40.141.16e-02
50.00.0
即Am=0.242㎡,yx=0.346m,Im=6.87m
1.4主桥总体纵向计算
1.4.1计算方法概述
总体纵向计算采用平面杆系理论,根据桥梁施工流程划分结构计算阶段。
计算软件
采用桥梁博士3.0。
桥型布置图如下所示,取单跨单片梁进行计算。
图1.3桥型布置图
1.4.2施工方法概述
主梁采用预制拼装。
1.4.3数值符号规定
弯矩M:
以使单元下缘受拉为正,单元上缘受拉为负。
剪力Q:
以使单元产生顺时针转动为正,反之为负。
轴力N:
以单元受压为正,受拉为负。
应力:
以压应力为正,拉应力为负。
位移:
以向上为正,向下为负。
1.4.4荷载组合
短期效应组合:
永久作用标准值效应与可变作用频遇值效应组合。
长期效应组合:
永久作用标准值效应与可变作用准永久值效应组合。
标准组合:
作用区标准值,汽车荷载考虑冲击系数。
基本组合:
永久作用的设计值效应与可变作用设计值效应相组合。
偶然组合:
永久作用标准值效应与可变作用某种代表值效应、一种偶然作用标准值效应相组合。
第2章纵梁计算报告
主梁利用桥梁博士计算,一片纵梁共划分20个单元、21个节点,模型如下图所示:
a)中梁示意图
b)边梁示意图
图2.1计算模型
2.1一期恒载(主梁自重)
根据主梁构造,对边主梁和主梁考虑四部分恒载集度,即:
按跨中截面计的自重及梁端腹板、底板加厚部分、端横隔梁自重。
2.2二期恒载
二期恒载包括栏杆和人行道、桥面铺装层和现浇湿接缝三项。
2.3恒载内力计算
2.3.1冲击系数和车道折减系数计算
结构的冲击系数与结构的基频有关,故应线计算结构的基频,简支梁桥的基频可按下式计算
(2.1)
其中(2.2)
式中—结构的计算跨径(m);
E—结构材料的弹性模量(N/m2);
—结构跨中截面的截面惯矩(m4);
mc—结构跨中处的单位长度质量(kg/m);
G—结构跨中处延M结构重力(N/m);
g—重力加速度,g=9.81(m/s2)。
2.3.2计算荷载的取值
对于本设计中的公路Ⅰ-级荷载,均布荷载qk=10.5kN/m。
桥梁集中荷载Pk的值与桥梁的计算跨径l有关。
当l≤5m时,Pk=180kN。
当l≥50m时,Pk=360kN。
两者之间则采用内插法求得l=12.5m时,公路-Ⅰ级Pk=210kN。
2.3.3计算主梁的荷载横向分布系数
荷载横向分布如下表:
表2-1恒载横向分布
梁号
汽车
人群
1
0.449
0.594
2
0.792
0
3
0.792
0
4
0.793
0
5
0.793
0
6
0.793
0
7
0.793
0
8
0.793
0
9
0.455
0.553
2.3.4计算活载内力
在计算活载内力时,本设计对于横向分布系数的取值做如下处理:
计算主梁可变作用弯矩时,均采用全梁统一的横向分布系数取mc;计算跨中及四分点可变作用剪力效应时,由于剪力影响线的较大坐标也位于桥跨中部,故也采用横向分布系数mc;计算支点可变作用剪力效应时,从支点至四分点梁段,横向分布系数从直线过渡到mc,其余梁段均取mc。
2.3.5计算活载弯矩
弯矩计算按以下公式计算
式中—汽车冲击系数;
—车道横向折减,对于本设计中的四车道桥梁,取;
—跨中的荷载横向分布系数;
—桥梁集中荷载。
—最大影响线纵标;
—人群荷载(每延M);
——影响线面积。
2.4中梁计算
2.4.1主梁截面特性
表2-2主梁截面特性(原始截面信息)
单元号
节点号
截面抗弯惯距
截面面积
截面高度
1
1
0.0512
0.4423
0.842
2
2
0.0512
0.4423
0.842
3
3
0.0512
0.4423
0.842
4
4
0.0512
0.4423
0.842
5
5
0.0512
0.4423
0.842
6
6
0.0512
0.4423
0.842
7
7
0.0512
0.4423
0.842
8
8
0.0512
0.4423
0.842
9
9
0.0512
0.4423
0.842
10
10
0.0512
0.4423
0.842
11
11
0.0512
0.4423
0.842
12
12
0.0512
0.4423
0.842
13
13
0.0512
0.4423
0.842
14
14
0.0512
0.4423
0.842
15
15
0.0512
0.4423
0.842
16
16
0.0512
0.4423
0.842
17
17
0.0512
0.4423
0.842
18
18
0.0512
0.4423
0.842
19
19
0.0512
0.4423
0.842
20
20
0.0512
0.4423
0.842
表2-3主梁截面特性(第1施工阶段截面信息)
单元号
节点号
截面抗弯惯距
截面面积
截面高度
中性轴高
1
1
0.0640
0.5269
1.16
0.846
2
2
0.0640
0.5269
1.16
0.846
3
3
0.0640
0.5269
1.16
0.846
4
4
0.0640
0.5269
1.16
0.846
5
5
0.0640
0.5269
1.16
0.846
6
6
0.0640
0.5269
1.16
0.846
7
7
0.0640
0.5269
1.16
0.846
8
8
0.0640
0.5269
1.16
0.846
9
9
0.0640
0.5269
1.16
0.846
10
10
0.0640
0.5269
1.16
0.846
11
11
0.0640
0.5269
1.16
0.846
12
12
0.0640
0.5269
1.16
0.846
13
13
0.0640
0.5269
1.16
0.846
14
14
0.0640
0.5269
1.16
0.846
15
15
0.0640
0.5269
1.16
0.846
16
16
0.0640
0.5269
1.16
0.846
17
17
0.0640
0.5269
1.16
0.846
18
18
0.0640
0.5269
1.16
0.846
19
19
0.0640
0.5269
1.16
0.846
20
20
0.0640
0.5269
1.16
0.846
2.4.2恒载、活载内力计算
支点反力影响线
图2.3反力影响线
跨中内力影响线为
图2.4跨中弯矩影响线
图2.5跨中剪力影响线
活载按不利情况布置,如下图所示
图2.6支座剪力最不利情况布载
图2.7跨中弯矩最不利情况布载
图2.8跨中剪力最不利情况布载
2.4.3承载能力极限状态及正常使用极限状态正截面强度验算
表2-4承载能力极限状态内力表
单元号
内力属性
Mj
极限抗力
受力类型
是否满足
最小配筋率是否满足
1
最大弯矩
0.00
-3850.00
轴心受拉
是
是
最小弯矩
0.00
-3850.00
轴心受拉
是
是
2
最大弯矩
406.00
-359.00
下拉偏拉
是
是
最小弯矩
47.50
-963.00
下拉偏拉
是
是
3
最大弯矩
746.00
-359.00
下拉偏拉
是
是
最小弯矩
88.80
-596.00
下拉偏拉
是
是
4
最大弯矩
1020.00
50.90
下拉偏拉
是
是
最小弯矩
124.00
-806.00
下拉偏拉
是
是
5
最大弯矩
1230.00
50.90
下拉偏拉
是
是
最小弯矩
153.00
-806.00
下拉偏拉
是
是
6
最大弯矩
1370.00
50.90
下拉偏拉
是
是
最小弯矩
176.00
-359.00
下拉偏拉
是
是
7
最大弯矩
1510.00
50.90
下拉偏拉
是
是
最小弯矩
192.00
-359.00
下拉偏拉
是
是
8
最大弯矩
1610.00
50.90
下拉偏拉
是
是
最小弯矩
203.00
-359.00
下拉偏拉
是
是
9
最大弯矩
1680.00
50.90
下拉偏拉
是
是
最小弯矩
207.00
-359.00
下拉偏拉
是
是
10
最大弯矩
1700.00
50.90
下拉偏拉
是
是
最小弯矩
205.00
-359.00
下拉偏拉
是
是
11
最大弯矩
1700.00
50.90
下拉偏拉
是
是
最小弯矩
196.00
-359.00
下拉偏拉
是
是
12
最大弯矩
1680.00
50.90
下拉偏拉
是
是
最小弯矩
182.00
-359.00
下拉偏拉
是
是
13
最大弯矩
1620.00
50.90
下拉偏拉
是
是
最小弯矩
161.00
-806.00
下拉偏拉
是
是
续表
单元号
内力属性
Mj
极限抗力
受力类型
是否满足
最小配筋率是否满足
14
最大弯矩
1510.00
50.90
下拉偏拉
是
是
最小弯矩
135.00
-806.00
下拉偏拉
是
是
15
最大弯矩
1390.00
50.90
下拉偏拉
是
是
最小弯矩
102.00
0.00
下拉偏拉
是
是
16
最大弯矩
1230.00
50.90
下拉偏拉
是
是
最小弯矩
62.40
-789.00
下拉偏拉
是
是
17
最大弯矩
1030.00
50.90
下拉偏拉
是
是
最小弯矩
17.00
-2290.00
下拉偏拉
是
是
18
最大弯矩
748.00
-359.00
下拉偏拉
是
是
最小弯矩
-34.60
0.00
上拉偏拉
是
是
19
最大弯矩
405.00
-359.00
下拉偏拉
是
是
最小弯矩
-92.40
-1970.00
上拉偏拉
是
是
20
最大弯矩
-3.10
-2300.00
上拉受弯
是
是
最小弯矩
-157.00
-2300.00
上拉受弯
是
是
图2.9最大抗力及抗力对应内力图
图2.10抗力及抗力对应内力图
表2-5正常使用极限状态内力组合1
单元号
MaxM
MinM
MaxQ
MinQ
1
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