某先简支后连续T型桥梁中期报告.doc

河北工业大学本科毕业设计（论文）中期报告毕业设计（论文）题目：天津市汉沽环线蓟运河桥施工图设计（二）专业（方向）：道路桥梁与渡河工程学 生 信 息： 学号：0814- 姓名： 班级：道桥081指导教师信息：教师号：00000 姓名： 职称：教授报告提交日期：2012年5月10日1.相关设计资料 1.1主要内容1.1.1分析和整理基本设计资料，如：桥涵水文、地质、气象、施工条件等资料；1.1.2完成结构设计计算；1.1.3完成主要施工图的设计；1.1.4适当提出施工方法建议。1.2设计指标天津市汉沽环线蓟运河桥位于汉沽环线改造工程南段、跨越蓟运河。1.2.1设计荷载：公路级、人行荷载3.5kN/m2 ；1.2.2桥梁起讫里程K0+ 911.614K1+ 290.714，全长约379.10m1.2.3桥面宽：总宽度14.0m，横断布置为0.25m栏杆带+0.75m人行道+12m车行道+0.75m人行道+0.25m栏杆带；1.2.4纵坡：0%1.2.5横坡：双向横坡1.5% 。1.2.6地震基本烈度：按度设计，度设防。根据地形和地质情况，拟采用梁桥等型式。1.3设计数据1.3.1水文经水文计算,确定桥面设计标高为7.00m1.3.2气象资料桥址处全年平均气温l2.8，一月份平均气温-3.1。七月份平均气温267历年极端最低气温-21.8，极端最高气温42.3，最大冰冻深度53cm，最大积雪厚度30cm。年平均风速2.4 ms。最大风速18 ms1.3.3地质图1 桥位地质断面图1.3.4其它设计数据按现行规范有关规定取值。2. 遇到的问题、解决问题的方法、效果及启示2.1桥梁结构的总体布置和初步方案拟定桥梁孔径的拟定主要根据泄洪的要求。在公路工程技术标准中规定了不同等级公路的设计洪水频率，本次为公路级。在求得总的孔径后，还需要进一步进行分孔布置即确定桥墩的位置。横截面布置主要包括桥面布置和上部承重结构的横截面设计。桥梁体系及下部结构形式的选定需要根据地质情况，水文情况等综合选定。2.2桥梁结构设计方案比选方案一 简支梁桥 简支梁桥属于静定结构，它构造简单，施工方便，其结构尺寸易于设计成系列化和标准化，有利于在工厂内或地上广泛采用工业化施工，组织大规模预制生产，并用现代化的起重设备进行安装。采用装配式的施工方法可以大量节约模板支架木材，降低劳动强度，缩短工期，显著加快建桥速度。然而简支梁桥也存在较大缺点：从运营条件来说，简支梁桥在梁衔接处的挠曲线会发生不利于行车的折点，一般简支梁在梁衔接处设置成伸缩缝或桥面连续，伸缩缝造价较高，易受破坏，又无法避免行车的不舒适性；桥面连续也容易出现破坏（已建工程中简支梁上桥面连续出现破坏的屡见不鲜），另外简支梁跨中弯矩较大，致使梁的截面尺寸和自重显著增加，需要耗用材料多，这些都是简支梁桥的显著缺点。方案二 连续梁桥 连续梁桥同简支梁桥相比较而言，其特点差别很大：结构较复杂，且从桥梁建筑现代化的角度来衡量，钢筋混凝土连续梁桥逊色于简支梁桥，因为当跨径较大时，长而重的构件不利于预制安装施工，而往往要在工费昂贵的支架上现浇，需要的工期长。但是连续梁桥无断点，行车舒适，且由于支点负弯矩的存在，使跨中正弯矩值明显减少，从而减少材料用量及结构自重，这些特点是简支梁桥所无法比拟的。方案三 先简支后连续T梁桥 先简支后连续T梁是国内外高速公路上常用的一种桥梁结构新形式，具有施工简易、行车条件好且经济合理的特点。它克服了简支梁整体性差的弱点，同时也克服了现浇连续梁对支架和地基的要求。先简支后连续结构相对于传统意义上的连续梁桥而言，降低了施工难度，同时一定程度上达到了结构连续的目的。而相对于简支梁来说，减小了跨中弯矩，提高了结构的承载能力，减少了梁部的伸缩缝，并控制桥面横向裂缝额的产生。因而先简支后连续梁桥是一种经济合理的具有较强竞争力的好桥型，兼备了简支体系及连续体系的优点。 先简支后连续梁桥相比简支梁桥和连续梁桥有如下优势：(1)改善了结构受力状况，采用连续设计比简支设计可减少预应力筋5%-15%。(2)预应力和初始上拱度相对较小，有利于桥面铺装施工。(3)先在现场预制，现场吊装，形成一般简支体系，然后通过现场浇注连续接头段，张拉负弯矩区域的预应力钢筋，使之成为真正的连续梁体系，不但有利于施工，按传统习惯预制和安装预应力梁，减少了桥面伸缩缝，增强了结构的整体性和行车的舒适性，改善了桥面养护维修。(4)先简支后连续T梁比简支T梁桥结构刚度大，梁高低，用料少，结构中的钢材和混凝土数量少，且施工简便，不要搭脚手架，施工质量容易控制，经济效益和社会效益均为可取。(5)由于主体结构采用预制构件，因此混凝土的收缩和徐变对梁的挠度和次内力影响不大。综上，方案三先简支后连续T形梁桥的设计经济、合理、实用，故本工程将使用先简支后连续T形梁桥的设计。先简支后连续结构的受力情况先简支后连续结构的受力情况明显分为两个不同的阶段：(1)在简支阶段，构件所承受的是本身自重、前期预加力及施工荷载等前期荷载，结构为静定结构，混凝土收缩徐变引起的结构变形较大，但在结构内并不产生次内力 (2)形成连续结构后，结构还要承受后期恒载。后期预加力、车辆荷载及其他后期荷载，结构也变成了超静定结构，混凝土收缩徐变将引起结构次内力。随时间的推进，结构中的内力是在不断变化的，将引起结构内力重分布。2.3桥梁结构施工方法的选用 桥梁结构的施工方法与设计有着十分密切的关系，不同结构形式的桥梁结构可采用不同的施工方法，同种结构形式也可采用不同的施工方法，结构运营阶段的受力状况取决于所选用的施工方法。设计必须考虑施工的因素，设计与施工相互配合，相互约束。 根据预选桥型，计划采用预制行车道板，现场吊装，最后连接处现场浇注形成连续性的施工方法。先简支后连续施工过程图和介绍 图1 施工阶段示意图 第一阶段：预制T梁，张拉正弯矩钢束，两端对称张拉；安装临时支座，架设主梁，形 成简支体系第二阶段：安装连续墩永久支座，逐孔现浇梁肋连续段混凝土，张拉墩顶负弯矩钢束。第三阶段：现浇桥面混凝土，从边墩向中墩对称拆除临时支座，形成连续体系。第四阶段：浇筑二期恒载；桥面混凝土铺装，安装排水设施。实际按受力结构可分为简支阶段、体系转换阶段、连续梁阶段和二期恒载施工阶段。3.结构设计的内容，方法和步骤结构设计包括上部结构设计和下部结构设计。上部结构设计主要内容有：截面尺寸的拟定，内力计算，配筋计算，施工阶段和使用阶段的应力验算，最终承载力极限状态验算，刚度验算。下部结构设计包括：桥墩，桥台及基础的设计计算。在此主要介绍上部结构计算。3.1截面尺寸拟定在方案阶段只是初步选定了截面的形式和轮廓尺寸，其余的细部尺寸可参考已建成的相同桥型，相近跨径，桥宽。荷载标准的桥梁的截面尺寸，可根据方案的具体情况进行分析。3.2内力计算 3.2.1钢筋混凝土或预应力混凝土桥梁的恒载，占全部设计荷载的很大部分，而且梁的跨径越大，恒载所占的比重也越大。因此，要准确地计算作用于连续梁桥上的恒载。连续梁桥的恒载内力，主要是结构自重引起的内力。结构自重可由结构的体积剩以材料的容重求出。 3.2.2当活载的荷载横向分布系数确定以后，作用在主梁上的荷载数值就可以求出，利用熟知的结构力学方法就可以计算活载作用下，主梁的截面内力。截面内力的计算方法就可以计算活载作用下，主梁的截面内力。 3.2.3结构次内力的计算,在超静定结构中,温度变化,混凝土收缩,徐变,预应力张拉,墩台的不均匀沉降都会产生次内力,这些次内力虽然都可以用计算机进行计算,但我们在运用这些程序时应掌握这些计算的基本概念以及注意参数的应用,能定性的判断计算结果的正确性 。3.3配筋设计，预应力力钢筋面积的估算及布置，面积应分别按强度要求与施工和使用阶段的应力要求进行估算，在满足要求的同时要尽量经济。钢束布置要按规范满足构造要求，锚于梁端时，为减小支点和锚固面上预加力的偏心距和避免过大的局部集中力，将钢束尽量布置的分散和均匀些。 钢筋布置完后要对梁截面强度进行验算，如不符合要求则应对截面尺寸和钢筋的布置进行调整直到合格。 3.4应力验算，应力验算主要指正常使用阶段的应力验算。对于钢筋混凝土结构主要进行变形和裂缝宽度的验算。预应力混凝土结构主要验算在使用荷载和预加力作用下，混凝土和预应力钢筋的应力，变形及B类构件裂缝宽度。4.结构尺寸 由以上方案比较，选定先简支后连续T型梁桥。 4.1设计资料 4.1.1桥梁跨径及桥宽标准跨径：30m（墩中心距）全桥共：379.1米主梁全长：360m，设3联，每联4跨桥面：总宽度14.0m，横断布置为0.25m栏杆带+0.75m人行道+12m车行道+0.75m人行道+0.25m 栏杆带4.1.2设计荷载公路级、人行荷载3.5kN/m24.1.3气象资料 桥位的温差为64.1摄氏度，平均温度为12.8度，最低气温-21.8摄氏度，最高气温42.3摄氏度。4.1.4材料及工艺混凝土：主梁用C50，栏杆以及桥面铺装用C30。预应力钢筋采用公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥函设计规范（JTG D622004）的s15.5钢绞线，每束5根，全梁配7束， pk=1860MPa。普通钢筋采用HRB335钢筋。按后张法施工工艺制作主梁，采用内径70mm、外径77mm的预埋波纹管和OVM夹片式锚具。4.1.5结构重要性系数假设本桥的重要性程度一般，取结构重要性系数0=1.0。4.1.6设计依据交通部颁公路工程技术标准（JTG B012003），简称标准交通部颁公路桥涵设计通用规范（JTG D602004），简称桥规交通部颁公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D622004），简称公预规4.2横截面布置4.2.1主梁间距与主梁片数主梁间距通常应随梁高与跨径的增大而加宽为经济，同时加宽翼板对提高主梁截面效率指标很有效，故在许可条件下应适当加宽T梁翼板。本设计主梁翼板宽度为240cm，由于宽度较大，为保证桥梁的整体受力性能，桥面板采用现浇混凝土刚性接头。具体横断面的结构设计见下图无横隔板横断面有横隔板横断面4.2.2主梁高度预应力混凝土简支梁桥的主梁高度与其跨径之比通常在1/151/25，标准设计中高跨比约在1/181/19。当建筑高度有受限制时，增大梁高往往是较经济的方案，因为增大梁高可以节省预应力钢束用量，同时梁高加大一般只是腹板加宽，而混凝土用量增加不多。综上所述，本设计中取用180cm（约跨径的1/16.7）的主梁高度是比较合适的。4.2.3主梁截面细部尺寸T梁翼板的厚度主要取决于桥面板承受车轮局部荷载的要求，还应考虑能否满足主梁受弯时上翼板受压的强度要求。本设计预制T梁的翼板厚度取用15cm，翼板根部加厚到29cm以抵抗翼缘根部较大的弯矩。在预应力混凝土梁中腹板内主拉应力较小，腹板厚度一般由布置预制孔管的构造决定，同时从腹板本身的稳定条件出发，腹板厚度不宜小于其高度的1/15。本设计中腹板厚度取20cm。细部结构尺寸见下图：4.2.4横截面沿跨长的变化本设计主梁采用等高形式，横截面的T梁翼板厚度沿跨长不变。梁端部区段由于锚头集中力的作用引起较大的局部应力，也为布置锚具的需要，在距梁端240cm范围内将腹板加厚到与马蹄同宽。马蹄和腹板部分为配合钢束弯起而从四分点开始向支点截面，马蹄逐渐抬高，腹板逐渐加宽。单跨纵断面图及尺寸如下：单跨纵断面图4.2.5横隔梁的布置为了减小跨中弯矩的影响，每跨设五道横隔梁，分别布置在跨中截面、两个四分点及梁端。5.施工流程图 前面已初步介绍先简支后连续梁的大概流程，现对该桥的具体施工流程做出示意图，并在旁以文字做出解释。 由上图可知，先简支后连续梁桥在施工建设时，需先浇筑桥墩，然后吊装预制板（需设置临时简支支座）；第三歩现场浇筑片梁横向间的纵向缝，为减轻吊装重量，横向间的现浇缝设置较大，浇筑时，注意先浇筑左右缝，在浇筑中间的缝，如此，不仅可以防止应力向一方积累造成过大施工误差，还可以提高施工速度；足够进行桥面的铺装即可。