文档介绍：毕业设计
中文题目:
悬臂施工连续梁桥设计
英文题目:
2007 届土木工程分院(系)
专业土木工程
学号
学生姓名
指导教师
完成日期2007年6月日
第一章概述 2
、受力及构造特点 2
第二章截面拟定和内力计算 4
第三章预应力筋的设计与布置 18
第四章截面特性表 22
第五章预应力损失计算 25
第六章正截面承载能力计算 30
第七章斜截面抗剪承载力 33
、受力及构造特点
悬臂施工方法分为悬臂浇筑和悬臂拼装。悬臂施工具有很大的优越性:不需要大量的施工机械和了临时设备;不影响桥下通航、通车;施工受季节、河道水位影响小。因此悬臂施工在连续梁和连续刚构中得到了广泛的应用,如虎门大桥辅航道桥(主跨270m连续刚构)即采用悬臂浇筑法施工。
设计特点
预应力混凝土连续梁桥设计的一般步骤为:参照已有的设计拟定截面结构几何尺寸和材料类型,模拟实际的施工步骤,计算出恒载及活载内力;然后再根据实际情况确定温度、沉降等荷载,计算其产生的内力,并与恒、活载内力进行正常使用与承载能力组合。这是设计过程中的第一次组合,两种组合的结果分别作为按应力和按承载能力估算钢束的计算内力。估算出个截面的钢束后,按照一定要求将钢束布置好,重新模拟施工过程并考虑预应力的作用,计算恒载内力。由于钢束对截面几何特性的影响,温度、沉降等内力也要重新计算,但其与钢束估算时计算得到的结果差别非常小。各种荷载作用下内力计算出来后,需进行承载能力组合和正常使用组合,以进行截面强度验算、应力验算和变形验算,这是设计过程中的第二次组合。如各项验算均满足要求且认为合理,则设计通过。如有些截面的有些验算通不过,则需调整钢束甚至修改截面尺寸后重新计算,直到验算均通过后为止。
如上所述,设计过程一般包括两次组合。第一次组合是为了估算钢束。此时钢束还未确定,也就无法考虑预加力的作用。由于预加力对徐变有很大影响,故估算钢束时一般也不考虑收缩徐变的影响。况且,此时用的几何特性都是毛截面几何特性,所以第一次组合的内力不是桥梁的实际受力状态,仅供估束参考,根据估束结果确定钢束数量和几何形状后,考虑预加力和收缩徐变的影响重新计算的内力是当前配束下的受力。如各项验算均通过,那么可作为最终结果。如个别截面不满足,但两次组合结果相差不大,可适当调整钢束后重新计算;如两次组合结果相差较大,则应将第二次组合内力作为估束依据重新估束,再重复进行验算,直到各项验算全部通过且两次组合结果相差不大为止。总之,设计的过程就是一个逐次迭代逼近的过程。
预应力混凝土连续梁采用悬臂施工法需在施工中进行体系转换,经过一系列的施工阶段而逐步形成最终的连续梁体系。在各个施工阶段,可能具有不同的静力体系,其中包括安装单元、拆除单元、张拉预应力、移动挂蓝等工况。
受力特点
采用悬臂施工的连续梁桥,在施工过程中经历T型刚构受力状态,合龙后形成连续梁桥,其恒载产生的内力由各个施工阶段产生的内力叠加而成。由于合龙段较短,其产生的内力一般较小,故T型刚构受力状态为主要部分。对悬臂施工连续梁桥,合龙后根部负弯矩很大,而中跨跨中恒载弯矩很小。二期恒载加上以后,根部负弯矩增大,中跨跨中承受相对较小的正弯矩。因此截面几何尺寸拟定以后,应根据以上弯矩分布特点,增大主梁根部附近断面的抗弯刚度,提高截面下缘的承压能力。
悬臂施工时,浇筑一节段梁体,达到一定强度后张拉此段钢束。梁体自重产生负弯矩,预应力钢束产生正弯矩,二者结合使得梁体基本处于偏心受压受力状态,其轴向力非常大,抗剪强度一般不成问题,而最小正应力又较大,故主拉应力也易满足,所以可不设下弯矩索。否则,可微弯纵向束,设置竖向预应力筋。
构造特点
零号块是悬臂浇注施工的中心块体,又是体系转换的控制块体。梁体的受力经零号块通过支座向墩身传递,零号块受力非常复杂,且一般作为施工机具和材料堆放的临时场地,故其顶板、底板、腹板尺寸都取得较大。零号块以不能处理为一般的杆系,对重要桥梁都要对零号块进行空间应力分析。从国内施工来看,零号块有时开裂,故其施工工艺及结构构造是很值得研究的问题。
悬臂施工的连续梁多采用箱形截面,抗扭刚度大,故除支点部位零号块内设置横膈板外。主桥沿纵向一般不设置横膈板。零号块内横膈板传递荷载较大,通常采用一片实体或两片刚性横膈板,中部开设过人洞。在和块支点处一般将底板和腹板加厚,以起到柔性横膈板的作用。端横膈板在构造上需考虑不平衡段底板钢束弯起锚固的要求,还需设置预留伸缩槽。
合龙段的施工是桥梁施工的重要环节。在合龙段施工过程中,由于温度变化、混凝土早期收缩、已完成结构的收缩徐变、新浇混凝土的水化热,以及结构体系变化和施工荷载等因素,对尚未达到强度的合龙段混凝土有直接影