高速铁路(60+108+60)m预应力混凝土连续梁桥设计

西南交通大学本科毕业设计（论文）高速铁路(60+108+60)m预应力混凝土连续梁桥设计年级:学号:姓名:专业:指导老师:2013年6月西南交通大学本科毕业设计（论文）第I页院系专业年级姓名题目指导教师评语指导教师(签章)评阅人评语评阅人(签章)成绩答辩委员会主任(签章)年月西南交通大学本科毕业设计（论文）第II页毕业设计（论文）任务书班级学生姓名学号发题日期：2013年3月4日完成日期：2013年6月19日题目高速铁路(60+108+60)m预应力混凝土连续梁桥设计1.目的、意义培养土木工程专业本科毕业生综合应用大学所学的各门基础课和专业课知识，并结合相关设计规范，掌握桥梁设计的基本原理和方法，独立完成一座桥梁的设计工作的能力，熟悉有关设计规范的应用和相关桥梁专业计算软件的使用所做的设计工作应该满足相关规范的要求。设计计算无误，数据表格化；文整说明简明扼要，条理清晰。通过设计，提高学生分析问题、解决问题的能力，达到桥梁工程设计人员的初步水平，为将来走上工作岗位打下良好的基础。2.设计基础资料(1)设计标准：高速铁路，双线，设计速度350km/h，按ZK荷载设计；无碴轨道。(2)桥面布置：桥面宽度12m。线间距5m。建筑限界按净高为7.25m，双线净宽9.88m。(3)桥面线形：平面为直线，纵坡为平坡，中跨桥面跨中高程为500m。桥面横坡：2%。(4)设计基准温度20°C，体系温度变化：±20°C。(5)基础变位：相邻墩台基础不均沉降1cm。(6)基本风压：500Pa。其它基础资料见提供的附图（电子版）。3.设计规范(1)《铁路技术管理规程》（铁道部令第29号）(2)《铁路桥涵设计基本规范》（TB10002.1－2005）(3)《铁路桥梁钢结构设计规范》（TB10002.2-2005）(4)《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》（TB10002.3-2005）西南交通大学本科毕业设计（论文）第III页(5)《铁路桥涵砼和砌体结构设计规范》（TB-10002.4-2005）(6)《铁路桥涵地基和基础设计规范》（TB10002.5-2005）(7)《高速铁路设计规范》（试行）(TB10621-2009)(8)《铁路桥涵施工技术规范》（TB10203-2002）4.材料规格(1)主梁混凝土：C55级混凝土；(2)主墩混凝土：C50级混凝土；(3)预应力钢筋及锚具：预应力钢绞线：符合美国ASTMA416—97A标准，270级高强度低松弛钢绞线，其标准强度fpk=1860Mpa，Ep=1.95×105Mpa，松弛率小于0.035，用于全桥纵向预应力钢束和主桥横桥向预应力钢束及部分竖向预应力钢束。预应力钢筋可选用7-φj15.24、9-φj15.24、12-φj15.24或19-φj15.24高强度低松弛钢绞线(1-φj15.24公称断面面积为140.00mm2)，fpk=1860Mpa；对应锚具分别为YM15-7、YM15-9、YM15-12或YM15-19；对应波纹管直径分别为(内径)φ70、φ80、φ85、φ100mm(外径比内径大7mm)。主梁竖向预应力钢筋采用32PSB830钢筋，fpk=830Mpa；对应锚具为M34×3(螺距)；对应孔道直径φ43mm，锚垫板边长a=140mm，相邻锚板中心距离不小于15cm。(4)普通钢筋：受力主钢筋用HRB335钢筋(12～28)，fpk=335MPa；非受力钢筋用Q235钢筋(φ8～20)，fpk=235MPa。5.设计内容(1)总体设计收集资料，了解大跨度连续梁（刚构）桥的发展现状和计算理论。根据题目给定的跨度尺寸和平面横断面图，布置桥跨；在参考已建桥梁的基础上，拟定主梁、桥墩的截面形式和尺寸，进行结构总体设计。总体设计内容包括：跨度设计、主梁主墩结构尺寸的拟定、横截面尺寸拟定、桥面的布置和相应设计等，完成总体设计图与总体设计说明。(2)内力分析熟悉有限元结构分析计算和设计软件的原理及使用，包括结构计算图式的确定、单元划分、施工阶段的划分及其对应的内力计算、运营阶段内力计算等。根据拟定的结构尺寸，计算结构及杆件的截面特性和恒载，熟悉结构内力分析的基本原西南交通大学本科毕业设计（论文）第IV页理，采用有限元结构分析计算软件，计算结构的恒载状态。计算ZK荷载、温度效应、静力风荷载作用下的结构最不利内力和变形。对结构在各种荷载作用下的内力进行组合，按《铁路桥涵设计基本规范》（TB10002.1－2005）进行组合。(3)预应力钢束设计对主梁预应力钢束布置进行设计计算，根据相关设计规范应用具体公式和参数；考虑构造要求；具体的计算分析过程描述和表格化数据罗列。(4)结构验算按照预应力混凝土结构设计原理，根据设计规范具体公式和参数，对结构的强度、抗裂、应力、裂缝宽度、变形、自振频率进行验算。(5)编制设计说明、完成毕业设计文档。设计说明和设计图按规定装订，设计计算说明书的内容包括：桥式方案拟定和比较的基本原则、设计思路以及主要结构尺寸拟定原理的综合叙述和阐述；结构主要施工方法选定的叙述；主要设计计算原理和方法的叙述；结构在主要荷载效应（弯矩、剪力、轴力、位移等）下的计算分析过程及具体计算结果和分析。文整格式一般以设计题目为首，按照设计题目、设计任务书、中文和外文摘要、目录、正文、外文资料翻译（包括外文原文及中文翻译）、毕业设计小结，以及毕业实习报告等顺序组织。设计说明书总字数不少于15000字。(6)绘制结构设计图绘制图形及装订顺序如下：设计说明、全桥工程数量汇总表、桥梁总体布置图。绘制桥梁结构主要构造图：预应力混凝土连续梁和连续刚构桥主梁、中间墩等立面、平面和横断面图，横隔板构造图，主梁分段预应力钢筋布置图(包括纵向立面、平面和各个横断面布置，以及预应力钢筋要素图表等)，施工程序图、结构工程数量等。要求达到A3幅面图纸不少于16张或A2幅面图纸不少于8张(相当于0#图2张)。最好用用A3幅面图纸绘制。(7)外文资料翻译要求选择一篇外文专业科技文献（外文字符不少于10000个）翻译，写出中英文的毕业设计摘要（不少于500汉字）。6、设计要求西南交通大学本科毕业设计（论文）第V页(1)根据任务书提出完成毕业设计工作计划并报指导教师认可。(2)掌握桥梁设计的基本原理和方法。(3)熟悉有关设计规范的应用和相关桥梁专业计算软件的使用。(4)设计计算无误，数据表格化；文整说明简明扼要，条理清晰；章节编号分明，图、表编号说明清楚；文句通顺，字迹工整，图纸美观；装订成册。7、参考文献[1]强士中.桥梁工程（下册），北京：高等教育出版社，2000[2]范立础主编，桥梁工程（上册），北京：人民交通出版社，2001[3]范立础主编，预应力混凝土连续梁桥，北京：人民交通出版社，1988[4]邹毅松、王银辉,连续梁桥，北京：人民交通出版社，2009[5]邬晓光、邵新鹏、万振江，刚架桥，北京：人民交通出版社，20017[6]郑健，中国高速铁路桥梁，北京：高等教育出版社，2001[7]黄棠、王效通，结构设计原理（上），北京：中国铁道出版社，19978、毕业设计各部分内容及时间分配：（共15周）第一部分熟悉毕业设计任务、文献阅读、资料收集；熟悉软件使用；桥跨总体布置选定结构尺寸，确定施工方法；(2周)第二部分结构内力计算、自重产生的徐变次内力计算；恒、活载简单组合、内力包络图；(3周)第三部分预应力筋估算和布置、预应力损失计算、预应力弹性次内力、徐变次内力、温度次内力、支座沉降次内力计算；(3周)第四部分荷载组合、截面验算、变形检算、工程数量计算；(2周)第五部分编制设计说明书、编制设计图、外文资料翻译；(2周)第六部分毕业实习、编制实习报告、设计说明书和图纸的整理；(1周)第七部分毕业设计检查、完善、制作答辩PPT，毕业设计审查；(1周)评阅及答辩(1周)备注：期间有3天在实习指导教师：年月日审批人：年月日西南交通大学本科毕业设计（论文）第VI页摘要本设计所设计的是高速铁路预应力混凝土连续梁桥，为双线铁路桥梁，主要设计桥梁的上部结构，设计荷载采用ZK活载。本设计采用预应力混凝土连续梁桥，其孔径布置为60+108+60m，全长为228m。主梁采用变高度变截面的单箱单室箱型截面，主梁的高度变化曲线采用二次抛物线。桥面宽度为12m，中支座梁高9m，中跨跨中梁高5m。主梁采用对称悬臂施工法，边跨现浇段采用满堂支架施工。本设计使用midas软件分析，考虑施工过程体系转换和混凝土收缩徐变因素进行恒载内力计算。计算各控制截面内力影响线，并按最不利情况进行加载，求得活载内力包络图。定义基础沉降组，按最不利组合求得基础沉降引起的最不利内力。依据规范选取截面梯度温差模式，并计算温差引起的结构内力。分别按主力组合和主力附加力进行荷载组合，并得到结构组合内力包络图。根据各控制截面内力进行了估束和配筋计算，并绘制了梁体钢束布置图。最后，对各控制截面进行了强度、抗裂性、应力和变形验算，各项检算均满足规范对全预应力结构的要求。关键词：连续梁；悬臂施工；内力计算；验算；midas西南交通大学本科毕业设计（论文）第VII页AbstractThisdesignisaprestressedconcretecontinuousbeambridge.Itisadoublelinerailway.Thisdesignmainlydesignedthesuperstructureofthebridge.Theloadfordesignisthe“ZK”liveload.Itadoptaprestressedconcretecontinuousbeambridgewiththreespansof60+108+60m，Itstotalspanis228m.First,thesizeofgirderisdetermined；highlyvariableforthevariablebeamcross-sectionsingle-BoxSinglegirder.Andtheboxgirder’sshapelikesasecond-paraboliccurve.Thebridgedeckis12minwidth,thedepthofbeamatmiddlebridgeseatis9m,andthedepthofbeamatmid-spanis5m.Balancedcantileverconstructionmethodisusedinconstructingmaingirder,andthecast-in-situsegmentisconstructedbyfullscaffoldconstructionmethod.ThentheMidasprogramisusedtocalculatetheinternalforcecausedbydeadloadofthefirststageconsideringtheconstructionstage，afterimposingthesecondstagedeadloadonthecompletesystem.Theinternalforceofthestageiscalculated.Theinternalforceinfluencelinesofthecontrolsectioniscalculated，thentheliveloadisimposedaccordingtothemostadversecircumstancestogettheForceEnvelope.Theprogramisusedtodeterminethemostadversecircumstancesandcalculatetheinternalforceafterdefiningthesettlementgroupsofthebasis.Thetemperatureloadisimposedconsidertheshrinkageandcreepoftheconcrete.Thencombinationofloadeffects