1. 研究目的与意义
3x20m混凝土连续弯梁桥是城市高架,特别是匝道中,非常常见的一种桥型,材料多采用混凝土,并且仅使用普通钢筋进行配筋,截面形式采用箱形截面,桥宽一般满足双车道运营的要求。
通过毕业设计,能理解桥梁设计的过程和内容,将大学四年所学的课本理论知识综合运用于设计过程中,能主动地查阅、运用相关规范文献,自我发现并解决问题,独立自主地完成设计各环节。
2. 课题关键问题和重难点
1桥梁形式的选择
可以有多种选择:拱桥、连续梁桥、简支梁桥等。拱桥跨越能力强但计算复杂,施工繁琐。简支梁桥施工简单,设计容易,但跨越能力一般。而连续梁桥施工较简支梁桥施工复杂较拱桥、悬索桥、斜拉桥施工简单,且跨越好,整体性强。鉴于此段需建大跨度桥梁,因此选择连续梁桥。
2桥梁博士软件的使用
3. 国内外研究现状(文献综述)
我国预应力混凝土连续梁桥的建造在近 20余年得到了广泛的发展,主要表现在:桥梁的跨越能力不断提高,连续梁桥的构造体系增多;所使用的建筑材料、锚具、支座及伸缩缝等都有新的发展:施工的技术和机具设备不断改进、更新等等。为此,连续梁桥已成为预应力混凝土桥梁的主要桥型之一。连续梁桥在结构体系上主要分有:连续梁桥、连续刚构桥及刚构连续组合梁桥等。连续刚构是墩梁固结的连续结构,它利用高墩的柔度来适应结构由预应力、混凝土收缩、徐变和温度变化所引起的位移。其受力是主梁与桥墩固结,上下结构协同受力,使得墩顶处箱梁截面的负弯矩减小,有利于减小梁高;桥墩高而柔,顺桥向抗推刚度小,能有效减小湿度和混凝土收缩、徐变和横向抗扭刚度大,能满足特大跨径桥梁的受力要求。
桥梁一般讲由五大部件和五小部件组成,五大部件是指桥梁承受汽车或其他车辆运输荷载的桥跨上部结构与下部结构,是桥梁结构安全的保证。包括(1)桥跨结构(或称桥孔结构,上部结构)、(2)支座系统、(3)桥墩、(4)桥台、(5)墩台基础。五小部件是指直接与桥梁服务功能有关的部件,过去称为桥面构造。包括(1)桥面铺装、(2)防排水系统、(3)栏杆、(4)伸缩缝、(5)灯光照明。 按用途分为公路桥、公铁两用桥、人行桥、机耕桥、过水桥。按跨径大小和多跨总长分为小桥、中桥、大桥、特大桥。按结构分为梁式桥,拱桥,钢架桥,缆索承重桥(斜拉桥和悬索桥)四种基本体系,此外还有组合体系桥。按行车道位置分为上承式桥、中承式桥、下承式桥。按使用年限可分为永久性桥、半永久性桥、临时桥。按材料类型分为木桥、圬工桥、钢筋混凝土桥、预应力桥、钢桥。桥梁分类,多孔跨径总长L(米)单孔跨径L0(米);特大桥L>1000,L0>150;大桥:100≤L≤1000,40≤L0≤150;中桥:30,20≤L0;小桥:8≤L≤30,5。涵洞:L0(注:①单孔跨径系指标准跨径。②梁式桥、板式桥的多孔跨径总长为多孔标准跨径的总长;拱式桥为两岸桥台内起拱线间的距离;其他形式桥梁为桥梁为桥面系车道长度。③管涵及箱涵不论管径或跨径大小、孔数多少,均称为涵洞。④标准跨径:梁式桥、板式桥以两桥墩中线距离或桥墩中线与台背前缘间距为准;涵洞以净跨径为准。
桥梁上部结构采用悬臂施工。悬臂施工方法有:悬臂浇筑法、悬臂拼装法。悬臂浇筑法无须建立落地支架,无须大型起重与运输机具,主要设备是一对能行走的挂篮。悬拼与悬浇施工具有相同的优点,不同之处在于悬拼以吊机将预制好的梁段逐段拼装。此外还具备以下优点:①梁体的预制可与桥梁下部构造施工同时进行,平行作业缩短了建桥周期;②预制梁的混凝土龄期比悬浇法的长,从而减少了悬拼成梁后混凝土的收缩和徐变;③预制场或工厂化的梁段预制生产利于整体施工的质量控制。
4. 研究方案
1、主梁内力计算:恒载集度、恒载内力2、活载内力计算:①横向分布系数的计算、计算主梁抗扭、抗弯惯性矩、计算抗扭修正系数、计算荷载横向分布系数、画出横向分布系数的影响线②计算公路-Ⅱ级荷载的最大弯矩和最大剪力、跨中截面车道活载最大弯矩、计算跨中截面车道活载最大剪力、L/4处截面最大弯矩、L/4处截面车道活载最大剪力、变截面处最大弯矩及最大剪力、计算支点截面车道活载最大剪力3、主梁内力组合:通过公示计算各个位置主梁的内力
4、预应力钢筋及普通钢筋数量的确定:采用全预应力混凝土梁设计方法确定预应力钢筋的数量和布置5、截面几何性质计算:根据不同的受力阶段分别计算截面的几何性质6、承载能力极限状态的计算:①跨中截面正截面承载力计算②斜截面抗剪承载力计算:距支点h/2截面抗剪承载力计算、变截面点处抗剪承载力计算7、预应力损失计算①摩阻损失②锚具变形损失③分批张拉损失④钢筋应力松弛损失⑤混凝土收缩、徐变损失⑥预应力损失组合8、正常使用极限状态计算:①抗裂性计算:正截面抗裂性计算、斜截面抗裂性计算②变形计算:使用阶段的挠度计算、由预加力产生的反拱度及预拱度的设置9、持久状况的应力计算:分别计算使用阶段正截面混凝土法向应力、预应力钢筋拉应力、斜截面主压应力、斜截面主拉应力10、短暂状态应力验算:上缘混凝土应力与下缘混凝土应力计算
5. 工作计划
01 周:根据论文题目进行调研,按照指导教师所下任务书的具体要求,积极做好论文前期准备工作,除老师规定的参考文献外,另外参考3-5篇文献,完成开题报告;了解毕业设计有关要求,进行英文翻译。熟悉桥梁相关图纸,考虑桥梁结构方案。
02 周:完成英文翻译。完成桥梁结构方案并进行布置。
03 周:对论文的框架和内容有一个大体的构思,并在指导老师的帮助下,整理相关资料、补学空白知识点,做好撰写论文的前期准备工作;学习桥梁博士软件。
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