合肥砀山路桥设计;土木工程

安徽工业大学毕业设计（论文）说明书合肥砀山路桥设计土木工程韩仲089044178指导教师：王翼讲师摘要本设计桥名为合肥砀山路桥，桥全长80米，宽24米，设计成双幅桥，单幅桥面净宽为净—7.5+2+1+2×0.5m，设计荷载为公路-1级。本设计是根据设计任务书要求和交通部现今最新规范的规定，对合肥砀山路桥进行方案比选和设计的。本设计采用预应力混凝土连续T梁桥，施工方法为先简支后连续。整个设计过程包括上部结构设计和下部结构设计两大部分。上部预应力结构设计主要包括内力计算及组合，预应力筋配置及预应力损失计算，截面承载力验算和变形验算；下部结构设计包括盖梁设计，墩柱，桥台设计和灌注桩基础设计。设计计算方法为极限状态法。关键词：预应力混凝土T形连续梁灌注桩基础1安徽工业大学毕业设计（论文）说明书AbstractThedesignofthebridgeisnamedHefeiDangShanRoadBridge,thebridgelengthof80meters,24meterswide,thedesignofdual-ratebridge,singledeckclearwidthnet-7.5+2+1+2×0.5m,designloadfortheCity'sA-level.ThedesignisaccordingtotherequirementsandtheMinistryofTransportationisthelatestspecificationrequirements,HefeiDangShanRoadBridgeschemecomparisonanddesign.ThedesigndeterminedusingprestressedconcretecontinuousgirderT-shapedforcebridge,theconstructionmethodsafterafirstsimply-supported.Thewholedesignprocessincludeupperstructuredesignandlowerstructuredesignoftwoparts.Theupperprestressedstructuredesignincludesinternalforcecalculationandcombination,tendonsconfigurationandthepre-stresslosscalculation,checkedanddeformationcalculatingsectioncapacity;Lowerstructuredesignincludingcappingbeamdesign,piercolumn,pierdesignandgroutingpilefoundationdesign.Designandcalculationmethodforlimitstatelaw.Keywordsprestressedconcretecontinuousgirdert-shapedKeywords:pilefoundation2安徽工业大学毕业设计（论文）说明书1.绪论1.1前言毕业设计是大学本科教育培养目标实现的重要阶段，是大学的最后一个环节，做好毕业设计可以学生在学完培养计划规定的基础课、专业基础课及各类必修和选修专业课之后，通过毕业设计这一环节，较为集中和专一地培养学生综合运用所学的理论基础、基本知识和基本技能，分析和解决实际问题的能力。作为一名土木工程毕业生，在毕业设计中学会桥梁设计的基本步骤，具备初步的设计能力，为今后步入社会打下基础。因此毕业设计具有十分重要的意义。预应力混凝土T形连续梁桥受力较箱梁等较为简单，比较适合手算，同时也广泛适用于中小跨径的桥梁中，因此有着广泛的应用前景。通过此次毕业设计，可以系统的学习设计的基本思路，掌握设计步骤，加深了专业知识的印象。桥梁设计是个十分复杂的问题，需要综合各方面的知识综合把握，连续梁的设计计算工作量很大，计算理论繁琐，计算过程中主要以手算为主，辅助一些计算软件校正。由于是初次设计，没有设计经验，疏漏之处在所难免，请各位老师批评指正。1.2文献综述一、概况自60年代中期在德国莱茵河上采用悬臂浇筑法建成Bendorf桥以来，悬臂浇筑施工法和悬臂拼装施工法得到不断改进、完善和推广应用，从而使得预应力混凝土连续梁桥成为许多国家广泛采用的桥型之一。我国自50年代中期开始修建预应力混凝土梁桥，至今已有40多年的历史，比欧洲起步晚，但近对年来发展迅速，在预应力混凝土桥梁的设计、结构分析、试验研究、预应力材料及工艺设备、施工工艺等方面日新月异，预应力混凝土梁桥的设计技术与施工技术都已达到相当高的水平。预应力混凝土连续梁桥是预应力桥梁中的一种，它具有整体性能好、结构刚度大、变形小、抗震性能好，特别是主梁变形挠曲线平缓，桥面伸缩缝少，行车舒适等优点。加上这种桥型的设计施工均较成熟，施工质量和施工工期能得到控制，成桥后养护工作量小。预应力混凝土连续梁的适用范围一般在150m以内，上述种种因素使得这种桥型在公路、城市和铁路桥梁工程中得到广泛采用。目前我国已建成的有代表性的大跨径公路和城市预应力混凝土连续梁桥如表1所示。虽然本文论述的重点是设置支座的预应力混凝土连续梁桥，但有必要简要介绍一下由T型刚构体系与连续梁体系结合而成，采用薄壁柔性桥墩、墩梁团结的预应力混凝土连续刚构桥。这种桥型上部结构的受弯性能与连续梁基本相同。由于墩梁固结，主墩不设支座，顺桥向抗弯刚度和根桥向抗扭刚度较大，能满足特大跨径桥梁的受力要求，从而使得预应力混凝土梁桥的跨径适用范围从连续梁桥的第1页共190页安徽工业大学毕业设计（论文）说明书150rn左右，发展到300rn以上。表2列出目前世界上已建成的大跨径预应力混凝土连续刚构桥。二、我国预应力混凝土连续梁桥的发展1.桥梁设计技术（1）主要设计规范a.1978年交通部颁布了我国第一部《公路预应力混凝土桥梁设计规范》，该规范按单一系数极限状态设计理论编制，比以往采用的破坏阶段理论规范前进了一步。b．1985年交通部颁布了《公路桥涵设计规范》，其中《公路钢筋混凝土预应力混凝土桥涵设计规范》（JTJ023-85将单一系数改成多系数，以塑性理论为基础作强度极限计算，以弹塑性或弹性理论为基础作正常使用极限计算。85规范原则上是参照1978年CEB-FIP的《国际标准规范》，即《Medelcodeforcon－creteStrUctures》编制的。c.JTK023－85规范允许桥梁构件按部分预应力混凝土（ppc）设计。·A类构件--在短期荷载作用了截面受拉边缘允许出现拉应力，但拉应力值不超过规范中的规定限值，如有些箱梁的顶板横向预应力是按A类构件设计的。·B类构件--在短期荷载作用下，截面受拉边缘允许出现裂缝，即拉应力值超过规范中的规定限值，目前在大跨径预应力箱梁桥设计中未见采用。·PPC构件具有节约钢材、降低造价、能减少由预应力引起的反拱度、改善结构受力性能等优点，已在一般公路桥梁和城市桥梁工程中逐步推广应用。2）桥梁结构分析专用软件和CAD技术a.自70年代后期以来，我国桥梁结构分析专用软件和CAD技术得到大力开发和应用。其中包括采用有限元法编制的桥梁通用综合程序以及许多桥梁专用程序，实现设计、计算。绘图一体化，大大提高了计算精度和速度，特别是用于大量重复计算、局部应力分析、设计方案优化。大跨径预应力混凝土桥梁的结构分析设计软件开发和推广应用，适应了我国桥梁建设高速发展的需要。b.计算机技术已被广泛应用于大跨径预应力混凝土连续梁桥的施工控制。使得成桥后的线型平顺，符合桥梁的纵向设计标高；桥梁结构的受力状态能与设计计算一致。2.桥梁施工技术（1）在我国中小跨径的预应力混凝土连续梁桥施工中，除了最古老的支架现浇方法外，还采用了先简支后连续、顶推法、移动模架逐孔浇筑法、移动导梁逐孔拼装法和梁体预制浮吊安装法等施工技术。（2）平衡悬臂拼装施工法和平衡悬臂浇筑施工法的采用促进了预应力混凝土连续梁桥的发展。大跨径预应力混凝土连续梁桥大多采用悬臂浇筑法施工。根据连续梁桥的特点，采用逐段平衡悬臂浇筑，先形成T构，再逐跨合龙，逐跨释放临时固定支座，完成体系转第2页共190页安徽工业大学毕业设计（论文）说明书换，最终形成多跨预应力混凝土连续梁桥。大跨径预应力混凝土连续箱梁广泛采用挂篮进行悬臂浇筑施工。常用的挂篮形式有偏架式和斜拉式。随着施工技术的进步，挂篮结构向着轻型化的方向发展，尽可能采用构造合理、受力明确、自重轻、利用系数高、使用安全方便，具有良好技术经济指标的挂篮。例如，上海黄浦江奉浦大桥等工程采用的菱型挂篮就是其中之一，该挂篮总重仅50t，利用系数为4.03高强度预应力钢材、高标号混凝土和大吨位预应力锚固体系的研制开发和应用，促进了大跨径预应力混凝土连续梁桥的发展。在80年代后期，国内开始生产18edMPa的低松弛预应力钢绞线，加上与其配套的大吨位预应力钱具和张拉设备的研制成功．C50与C60混凝土的应用，使得预应力连续梁桥结构轻型化，跨越能力得到很大提高。在这以前，我国大量采用16000MPaφ5的高强度碳素钢丝和与其配套的钢质锥形锚（即F式锚具）这种锚具的张拉吨位小．使用时的控制张拉力仅565kN，每张拉10kN预应力需要的布柬面积约为0.255cm2／kN;若采用φj15.2～12型锚具．张拉10kN预应力所需的布束面积约为0.096cm2／kN；采用φj15.2～22型的锚具时，张拉10kN预应力所需的布柬面积约为0.067cm2／kN。三者的比例为1：0.38：0.26，由此可以看到，采用大吨位预应锚具体系后，使得预应力箱梁布柬范围内的顶板、腹板和底板尺寸，设计时由原来的布柬控制改为受力控制和按构造要求控制，这样，大大减小百箱梁断面的尺寸，减轻了上部结构的自重。箱梁混凝土及钢绞线的用量能够大大减少，从而使得预应力结构设计更趋合理、经济。若采用以往的钢质锥形锚具，预应力混凝土连续梁的跨越能力大多在100m左右。随着1860MPa钢绞线和大吨位预应力锚固体系的应用，建桥施工技术的发展，目前，我国连续梁桥的最大跨径已达165。连续剧构桥的最大跨径达到270。，从而使得我国预应力混凝土梁桥的设计、施工技术进入世界先进行列。三、预应力混凝土连续梁桥工程实践中出现的主要问题、形成原因．敏感性分析和设计对策探讨1.预应力混凝土连续梁桥使用过程中存在的主要问题在预应力混凝土连续梁桥，特别是大跨径连续梁桥的施工或使用过程中，部分桥梁有时会出现这样或那样的问题，其主要问题是箱梁混凝土出现了不同性质的裂缝。根据作者所知，在已建成的连续梁桥中，某些桥梁上部结构曾出现了部分裂缝，主要有箱梁顶板和底板的纵向裂缝；箱梁腹板的斜向裂缝。特别是靠近边路现浇箱梁端部范围的两侧腹板，出现近450的斜向裂缝。现举例如下：（l）某公路大桥为三跨预应力连续梁结构。在中跨跨中近60m范围内，箱梁底板下缘合龙段上缘出现纵向裂缝，最多的一个截面有10多条，连续贯通，裂缝宽度0.1～0.4mm。在两只中墩左右的1号节段底板，各有1条长2m对称的纵向裂缝，裂缝宽度02～03mm。在边跨近桥台的4～5个箱梁节段底板。出现不连续、较短的纵向裂第3页共190页安徽工业大学毕业设计（论文）说明书缝，裂缝宽度0．1～0.2mm。（2）某公路大桥为连续刚构一连续梁桥结构。该桥在每孔1／4梁跨处的上、下游箱梁内侧腹板处，发现与顶板呈25°～45°的斜向裂缝，成桥早年后共发现百余条裂缝，最长约4m，最大裂缝宽度达1.8mm。（3）某公路特大桥，在两岸跨箱梁现浇端15m范围的上、下游腹核内外侧，对称出现近45°的斜向裂缝，数量较多，最大裂缝宽度0.4mm。（4）某大桥连续梁结构部分采用单箱多室横断面，该桥箱梁集中在中间两道竖直腹板靠根部处出现100多条外向裂缝。这些裂缝中，沿腹板厚度方向有一部分是贯穿的。其中缝宽0.2～0.58mm的有20多条。从以上几座预应力混凝土桥梁的裂缝来看，其性质大部为受力裂缝