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文檔簡介
1、<p><b> 3×30m梁橋設計</b></p><p><b> 摘要</b></p><p> 本畢業(yè)設計的對象為一座3×30m簡支梁橋,該橋位于長壽北部新區(qū),跨越桃花溪。橋梁平面位于直線段上,全長100米,寬度32米,設計荷載為公路-I級。主梁橫向由14片T梁組成,梁高均為2.0m,兩片梁之間設置60
2、cm寬現澆濕接縫。本橋采用樁柱式橋墩,直徑1.5m的圓形截面墩柱及直徑1.8m的圓形截面鉆孔灌注樁,樁基礎嵌入完整中風化基巖面5.4m以下;采用重力式U型橋臺,橋臺基礎為直徑1.5m的鉆孔灌注樁基礎。</p><p> 橋梁上部結構采用Midas程序進行分析計算,分析模型為單片簡支T梁,僅分析一片邊梁,中梁偏安全的采用邊梁的分析結果來進行驗算。橫向分布系數通過橋梁博士3.0計算完成。內力計算結果包括基本組合、長
3、期組合及短期組合作用下的彎矩圖、剪力圖、最大應力圖。根據內力計算結果,對主梁進行了承載能力及正常使用性能的驗算。蓋梁承載能力驗算及裂縫寬度驗算與抗剪驗算、墩柱承載力驗算及裂縫寬度驗算、樁基承載力驗算及裂縫寬度驗算均由自編計算機程序計算完成,墩柱與樁基的水平位移及其它效應由橋梁博士3.0計算完成。</p><p> 根據驗算結果得出結論:設計的橋梁結構是安全、經濟、合理的,并滿足現行規(guī)范的要求。</p>
4、;<p> 關鍵詞:橋梁;荷載組合;內力;驗算;承載能力</p><p><b> Abstract</b></p><p> The object in this graduation project is a simply supported three-span girder bridge ( 3×30m) in New Zone
5、of Changshou North and straddles Taohua Stream. The bridge is straight on the plane with 100 metres in length and 32 meters in width.The bridge is a part of a highway which the design load is Highway-I-level. The main be
6、am is made up of 14 T-beams that are 2.0m high and the adjacent beams are linked by pouring wet joint with 60cm in width between the two beams. Substructure is made up of cir</p><p> Analysis of superstruct
7、ure in the bridge be done by using Midas Civil Trial 2006. Simply supported single T-beam is used as analysis model in the program, only one edge beam is analysed and the mid beam using the same result in analyzing on sa
8、fe side. Transverse distributing coefficient can be exported by using Dr bridge 3.0. The calculations include bending moment diagram, shear force diagram and maximum stress under basic/long-term/short-term load combinati
9、on. According to the calculations, ch</p><p> According to the calculation results, the bridge designed in this graduation project was safe, economical and reasonable, and it is qualified for the present br
10、idge design specifications .</p><p> Keywords:Bridge;Load combination; Inner Force; Capacity</p><p><b> 目錄</b></p><p> 第一章 設計說明1</p><p> 第一節(jié) 工程概況1<
11、/p><p> 第二節(jié) 設計依據及規(guī)范1</p><p><b> 一、設計依據1</b></p><p> 二、主要設計規(guī)范1</p><p> 第三節(jié) 地質概況2</p><p><b> 一、地形地貌2</b></p><p>&
12、lt;b> 二、地質構造2</b></p><p><b> 三、地層巖性2</b></p><p> 四、不良地質現象及主要工程地質問題3</p><p><b> 五、地震3</b></p><p> 六、水文地質條件4</p><p&g
13、t; 第二章 設計計算6</p><p> 第一節(jié) 采用的技術標準及參數6</p><p> 第二節(jié) 主要材料及計算參數6</p><p><b> 一、混凝土6</b></p><p><b> 二、普通鋼筋7</b></p><p><b>
14、 三、預應力鋼材7</b></p><p> 四、預應力錨具及管道8</p><p> 第三節(jié) 主要結構設計8</p><p> 第四節(jié) 主梁結構驗算9</p><p> 一、計算模型與恒載取值9</p><p> 二、主梁內力計算及驗算11</p><p>
15、 (一)橫向分布系數計算11</p><p> (二)選擇控制截面12</p><p> ?。ㄈ┯嬎憬Y果(1號梁)12</p><p> ?。ㄋ模┲髁航孛骝炈?7</p><p> (五)撓度驗算27</p><p> ?。┲ё休d力驗算28</p><p> 第五節(jié)
16、下部結構驗算28</p><p><b> 一、蓋梁驗算28</b></p><p> (一)承載能力驗算29</p><p> ?。ǘ┝芽p寬度驗算30</p><p> ?。ㄈ┛辜趄炈?1</p><p> 二、橋墩墩柱驗算32</p><p>
17、(一)墩底截面承載力驗算33</p><p> ?。ǘ┝芽p寬度驗算35</p><p> 三、橋墩樁基驗算36</p><p> ?。ㄒ唬蚨諛痘休d力驗算36</p><p> ?。ǘ┒諛端轿灰萍白饔眯?7</p><p> 四、橋臺樁基驗算38</p><p> (
18、一)橋臺樁基承載力驗算38</p><p> ?。ǘ蚺_樁基水平位移及作用效應40</p><p><b> 第四節(jié) 結論43</b></p><p> 第三章 施工方案設計要點44</p><p><b> 一、下部構造44</b></p><p><
19、;b> 二、上部構造45</b></p><p><b> 三、其它46</b></p><p><b> 結束語48</b></p><p><b> 致謝49</b></p><p><b> 參考文獻50</b>
20、</p><p><b> 第一章 設計說明</b></p><p><b> 第一節(jié) 工程概況</b></p><p> 本橋位于長壽北部新區(qū)渡南路西延伸段,跨越桃花溪。橋梁結構形式為3×30m簡支梁橋,橋梁起點樁號K0+696.217米, 終點樁號K0+796.217米,全長100米;橋梁平面位于直線段
21、上,雙向四車道,標準寬度32米,行車道寬24米,人行道寬4米雙側布置。</p><p> 第二節(jié) 設計依據及規(guī)范</p><p><b> 一、設計依據</b></p><p> 1.林同棪國際工程咨詢(中國)有限公司與業(yè)主方簽訂的設計合同。</p><p> 2.長壽北部新城渡南路西延伸段道路平面、縱斷面設計圖
22、紙。</p><p> 3.地質勘察報告(中冶成都勘察研究總院有限公司)</p><p> 4.《長壽北部新城渡南路西延伸段道路工程初步設計》</p><p> (林同棪國際工程咨詢(中國)有限公司)</p><p> 5.《關于桃花溪及支流改道方案協(xié)調會會議紀要》</p><p> ?。ㄖ貞c市長壽北部新區(qū)管委
23、會 2010.02)</p><p> 6.長壽北部新城渡南路西延伸段道路工程初步設計的批復 </p><p> ?。ㄩL建初設[2011]43號)</p><p> 7.業(yè)主提供的其它資料文件。</p><p><b> 二、主要設計規(guī)范</b></p><p> 1.《公路橋涵設計
24、通用規(guī)范》(JTG D60—2004)</p><p> 2.《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范》(JTG D62—2004)</p><p> 3.《公路橋涵地基與基礎設計規(guī)范》(JTG D63—2007)</p><p> 4.《公路橋梁抗震設計細則》(JTG/T B02-01-2008)</p><p> 5.《公路橋
25、涵施工技術規(guī)范》(JTJ041-2000)</p><p> 6.《公路圬工橋涵設計規(guī)范》(JTG D61-2005)</p><p> 7.《城市橋梁工程施工與質量驗收規(guī)范》(CJJ 2-2008)</p><p> 8.《混凝土結構設計規(guī)范》(GB50010-2002)</p><p><b> 第三節(jié) 地質概況<
26、/b></p><p><b> 一、地形地貌</b></p><p> 長壽區(qū)地殼隆起成陸于一億三千萬年前,屬川東平行嶺谷弧形褶皺低山丘陵區(qū)。長江北岸地勢順大巴山支脈由東北向西南呈階梯下降,東側黃草山(亦名東山,海拔800m~700m左右),中偏西側明月山(亦名西山,海拔500m~900m,主峰白云山1034m,為全區(qū)最高峰),西部邊緣銅鑼山(海拔500米
27、~600米)將全境切割為“三山兩槽”地形。三山之間丘陵波狀起伏,梯田層,沖田密布。東西二山之間沿長墊公路兩側地勢平緩,渡舟、雙龍為較大平壩。</p><p> 擬建區(qū)地勢較低,地形總體變化一般,地貌類型受地層巖性、地質構造控制明顯,泥巖發(fā)育位置地勢相對較高、地面起伏較小,道路沿線僅見一個小山包。地面起伏變化小,多以斜坡、平壩、溝谷等地形為主,屬于構造剝蝕、侵蝕淺丘地貌。擬建道路范圍內地面高程311.50m~32
28、0.22m,高差9.42m。</p><p><b> 二、地質構造</b></p><p> 擬建工程區(qū)在構造上位于梁平向斜南端的南東翼,巖層呈單斜產出,產狀:傾向270°~290°,傾角5°~8°。巖層產狀平緩,未發(fā)現斷層構造,地質構造簡單。</p><p> 場區(qū)內泥質砂巖較發(fā)育,泥質砂巖中風
29、化裂隙及卸荷裂隙發(fā)育,但無規(guī)律性。場區(qū)內局部地帶泥質砂巖中有兩組構造裂隙發(fā)育:一組傾向13°~15°、傾角80°;另一組傾向300°~320°、傾角75°;裂隙間距一般2~3m,裂面較平直,張開寬度0.5~2mm,無充填物,延伸長度一般3~4m,屬剪切裂隙。主要分布在巖體表部,范圍局限,對巖體的完整性影響甚微。場區(qū)內泥巖強風化層網狀風化裂隙發(fā)育,中風化層中裂隙不發(fā)育。</
30、p><p><b> 三、地層巖性</b></p><p> 擬建道路沿線主要出露地層為第四系全新統(tǒng)和侏羅系中統(tǒng)沙溪廟組(J2s)。第四系地層主要由耕土、素填土、細砂、粉質粘土組成。侏羅系中統(tǒng)沙溪廟組地層主要由泥質砂巖和泥巖組成。</p><p> 現將場區(qū)內巖性特征分述如下:</p><p> 1.第四系土層(Q4
31、)</p><p> 耕土(Q4):紅褐色、褐色,主要由粘性土組成,多根系分布,厚度較小,小于1m。</p><p> 素填土:(Q4ml):紅褐色、黃褐色、雜色,主要由粘土、碎塊石及角礫組成,碎塊含量15-35%,成分以強風化泥質砂巖、泥巖為主,呈棱角狀-次棱角狀,粒徑一般在2-30cm之間,結構較為緊密,孔隙較小,為修建道路是堆積,局部可見。</p><p>
32、; 細砂(Q4al+pl):黃褐色,松散~稍密,濕,混大量粘粒,夾粉質粘土夾層。該層主要分布于桃花溪河岸兩側,本次鉆探揭露層厚1.2~4.7m。該層土石等級為Ⅱ級,土石類別為普通土。</p><p> 粉質粘土(Q4el+dl):紅褐色、黃褐色,多呈可塑狀,刀切斷面較光滑,有少量光澤,粘性一般,韌性中等,搖振無反應,干強度中等。該層主要分布于山丘、坡地地帶,本次鉆探揭露層厚1.2~6.0m。該層土石等級為Ⅱ級
33、,土石類別為普通土。</p><p> 2.侏羅系中統(tǒng)上沙溪廟組(J2S)</p><p> 泥質砂巖:灰白色、黃灰色,主要由長石、石英及巖屑組成含泥質,中~細粒結構,中~厚層狀構造,鈣質、泥鈣質膠結。巖層局部含粘土礦物較重,并間斷夾有少量泥質砂巖、泥質粉泥質砂巖夾層及透鏡體。強風化層厚1.5m,呈黃灰色、黃褐色,巖質較軟,巖芯多呈短柱狀、扁狀,有風化裂隙發(fā)育;中風化泥質砂巖巖質堅硬,
34、巖芯完整,巖芯多呈柱狀、長柱狀,有少量層間裂隙發(fā)育,巖芯采取率普遍較高。泥質砂巖土石等級為Ⅳ級,土石類別為較軟石。僅局部鉆孔中可見。</p><p> 泥巖:紅褐色,紫紅色,主要以粘土礦物為主,局部含少量長石、石英,泥質結構,中厚~厚層狀構造。巖芯局部含砂較重,并間斷夾有少量泥質砂巖夾層及透鏡體。強風化泥質泥巖厚0.8~4.0m,巖質較軟,巖芯破碎,巖芯多呈碎塊狀、扁柱狀,力學性能差,有風化裂隙發(fā)育。中風化層巖
35、質較硬,巖芯較完整,巖芯多呈柱狀、長柱狀,有少量層間裂隙發(fā)育,力學性能較好。泥巖土石等級為Ⅲ級,土石類別為軟石。</p><p> 四、不良地質現象及主要工程地質問題</p><p> 經地面調查,擬建場區(qū)內沒有發(fā)現滑坡、崩塌、泥石流等不良地質現象。根據鉆探資料,擬建場區(qū)內沒有發(fā)現軟弱夾層、地下采空區(qū)、地下硐室等。根據區(qū)域地質資料,場區(qū)內沒有斷裂構造通過。</p><
36、;p> 道路沿線主要工程地質問題表現為:按照道路設計方案施工后,道路兩側將會形成高路塹邊坡和填方路堤邊坡。由于道路建設和兩側土地開發(fā)利用存在2~3年的時差,因此道路邊坡在道路施工時必須同時進行治理。</p><p><b> 五、地震</b></p><p> 根據鉆探成果和地區(qū)經驗,場區(qū)內的素填土屬軟弱土,剪切波速建議取130m/s;粉質粘土剪切波速建議
37、取180m/s。泥巖、泥質砂巖剪切波速大于500m/s。</p><p> 據《中國地震烈度區(qū)劃圖》及《公路抗震設計規(guī)范》(JTJ004—89),擬建場區(qū)抗震設防烈度為6度,設計基本地震加速度為0.05g,設計地震分組為第一組。場區(qū)內擬建構筑物抗震設防類別為乙類。場內土層在設計路面標高以下厚度小于15m,因此,擬建場區(qū)屬于建筑抗震一般地段,可采用簡易抗震措施。</p><p><b
38、> 六、水文地質條件</b></p><p><b> 1.地表水</b></p><p> 擬建區(qū)內的地表水主要表現為桃花溪和匯集于地勢較低的溝谷位置處的水田內積水。根據現場調查,擬建場區(qū)內地表水較發(fā)育。</p><p><b> 2.地下水</b></p><p>
39、道路沿線主要以斜坡和寬闊的溝谷為主,局部位置地形起伏較大。根據鉆探資料,擬建道路沿線溝谷位置土層厚度較大,斜坡位置土層厚度小,下部基巖為泥巖和泥質砂巖。根據地下水的賦存條件、水理性質及水力特征,場區(qū)地下水可分為松散巖類孔隙水、基巖裂隙水。</p><p> (1)松散巖類孔隙水</p><p> 該類型地下水由大氣降雨補給為主,儲存在第四系松散土層中,含水能力受地形地貌以及覆蓋層范圍、
40、厚度、物質成分以及透水性能制約,水量大小受季節(jié)、氣候影響大。</p><p> 勘察期間,通過鉆孔內水位觀察,大部分鉆孔內有穩(wěn)定地下水位存在。</p><p><b> (2)基巖裂隙水</b></p><p> 基巖裂隙水主要賦存于巖石風化裂隙、構造裂隙中以及層間裂隙中。場區(qū)內下伏基巖以泥質泥質砂巖、泥質砂巖為主,泥質砂巖屬于粘土類巖石
41、,含水能力和透水能力較差,為相對隔水層;泥質砂巖有少量裂隙發(fā)育,是相對含水層。由于補給量小、補給能力差,水徑流、排泄條件好,因此場區(qū)內基巖裂隙水含量較小。</p><p> 勘察期間,鉆孔施工結束24小時后經水位觀測,除了斜坡等地勢相對較高位置處部分鉆孔內無穩(wěn)定地下水存在外,地勢較低的溝谷位置鉆孔內均有穩(wěn)定地下水存在。</p><p> 3.地下水、土的腐蝕性</p>&
42、lt;p> 根據臨近場區(qū)的建筑經驗,場區(qū)內地下水為HCO3-Ca2+型。根據《公路工程地質勘察規(guī)范》(JTJ064-98)附錄D環(huán)境介質對混凝土腐蝕的評價標準,擬建場地屬于II類環(huán)境,地表水結晶分解復合類、結晶類、分解類均無腐蝕。</p><p> 擬建場區(qū)屬于新開發(fā)區(qū),場區(qū)及周邊人口稀少,工業(yè)不發(fā)達,沒有化工、印染、冶金等污染源,場區(qū)內巖土層沒有受到污染。場區(qū)內巖土層對混凝土及混凝土中的鋼筋無腐蝕性。
43、</p><p><b> 4.地下水的滲透性</b></p><p> 根據臨近場地建筑經驗,擬建場區(qū)內的第四系土層以及基巖裂隙中綜合滲透系數為K=0.24m/d,為弱透水性地層。</p><p><b> 第二章 設計計算</b></p><p> 第一節(jié) 采用的技術標準及參數</
44、p><p><b> 1.技術標準</b></p><p> 道路等級:城市主干道Ⅰ級</p><p> 設計速度:60km/h</p><p> 汽車荷載等級:公路--I級,人群荷載3.5kN/m2</p><p><b> 2.主要設計參數</b></p>
45、;<p> ?。?)環(huán)境類別:I類</p><p> ?。?)結構設計安全等級:二級(橋梁結構重要性系數γ0 =1.0)</p><p><b> (3)永久作用</b></p><p> 結構自重:預應力混凝土26 kN/m3;瀝青混凝土24 kN/m3;鋼材78.5kN/m3;填土20kN/m3。</p>&
46、lt;p> 混凝土收縮及徐變:按照《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范》(JTG D62-2004)[2]取值。</p><p><b> ?。?)可變作用</b></p><p> 汽車荷載:公路-Ι級;</p><p> 人群荷載:3.5kN/m2</p><p> 沖擊系數:按《公路橋涵設計通用
47、規(guī)范》(JTG D60-2004)[1]取值;</p><p> 風荷載:按照《公路橋涵設計通用規(guī)范》(JTG D60-2004)[1]取值;</p><p> 溫度:混凝土結構整體升溫20℃、降溫20℃; </p><p> 梯度溫度:橋面鋪裝為8cm的瀝青混凝土鋪裝層,豎向日照正溫差按照《公路橋涵設計通用規(guī)范》(JTJ D60-2004) [1]表4.3.
48、10-3插值計算。</p><p> 第二節(jié) 主要材料及計算參數</p><p><b> 一、混凝土</b></p><p> 本橋處于溫熱地區(qū),屬于Ⅰ類環(huán)境;本橋使用的各種混凝土,應進行嚴格的質量控制和檢測。在進行混凝土配合比設計時,必須按設計要求考慮大橋使用年限條件下的混凝土耐久性,結合《混凝土結構設計規(guī)范》(GB50010-200
49、2)對混凝土結構環(huán)境類別的劃分,明確提出不同結構混凝土的配合比中水灰比、最小水泥用量、最大氯離子含量、最大堿含量的控制指標和滿足控制指標的具體措施。</p><p> 主橋:主梁采用C50混凝土,蓋梁、橋墩采用C40混凝土,橋臺臺帽、樁基采用C30混凝土,U臺臺身、基礎采用C25片石混凝土(其它構件混凝土標號詳見相應的設計圖并以設計圖為準)。</p><p> C25混凝土及C25片石
50、混凝土:軸心抗壓強度設計值fck=11.5MPa,軸心抗拉強度設計值ftk=1.23MPa,彈性模量Ec=2.80x104MPa。C25片石混凝土要求片石摻入量不大于總體積的25%,且片石強度等級不低于MU40。</p><p> C30混凝土:軸心抗壓強度設計值fcd=13.8MPa,軸心抗拉強度設計值ftd=1.39MPa,彈性模量Ec=3.0x104MPa。</p><p> C
51、40混凝土:軸心抗壓強度設計值fcd=18.4MPa,軸心抗拉強度設計值ftd=1.65MPa,彈性模量Ec=3.25x104MPa。</p><p> C50混凝土:軸心抗壓強度設計值fcd=22.4MPa,軸心抗拉強度設計值ftd=1.83MPa,彈性模量Ec=3.45x104MPa。</p><p><b> 二、普通鋼筋</b></p>&l
52、t;p> 設計采用HRB335、R235鋼筋,R235鋼筋其質量應符合GB1499.1-2008的規(guī)定,HRB335鋼筋其質量應符合GB1499.2-2007要求。直徑≥20mm的鋼筋采用直螺紋I級連接,連接區(qū)段內的接頭率不大于50%,并滿足規(guī)范(JGJ 107—2003/J 257—2003及DB50/5027-2004)要求。</p><p> R235鋼筋:抗拉設計強度fsd≥195MPa,標準強
53、度fsk≥235MPa,彈性模量E=2.1×105MPa。</p><p> HRB335鋼筋:抗拉設計強度fsd≥280MPa,標準強度fsk≥335MPa,彈性模量E=2.0×105MPa。</p><p><b> 三、預應力鋼材</b></p><p> 鋼絞線采用PC高強度低松弛(Ⅱ級松弛)七股型鋼絞線,其應
54、符合圖紙要求及GB/T 5224-2003預應力混凝土用鋼絞線1×7相關要求。</p><p> 鋼絞線主要技術要求應符合如下規(guī)定:</p><p> 鋼鉸線公稱直徑:15.2mm</p><p> 截面面積:139.0mm2</p><p> 抗拉強度標準值:fpk=1860MPa</p><p>
55、 彈性模量:E=1.95×105MPa</p><p><b> 松弛率:≤0.03</b></p><p> 預應力鋼束與管道的摩阻系數:u=0.17</p><p> 預應力管道每米局部偏差對摩擦的影響系數:k=0.0015(塑料波紋管)</p><p> 一端錨具變形及鋼束回縮值小于等于:6.0
56、mm</p><p> 四、預應力錨具及管道</p><p> 預應力錨具必須經過正式鑒定和重大橋梁工程的檢驗,錨具的結構型式及規(guī)格應符合本設計文件及《預應力筋用錨具、夾具和連接器》(GB/T14370-2000)、《預應力筋用錨具、夾具和連接器應用技術規(guī)程》(JGJ85—2002\J219—2002)的相關要求。</p><p> 全橋預應力管道均采用塑料波
57、紋管,管道灌漿方式為真空輔助灌注法,必須保證灌漿飽滿密實。塑料波紋管需滿足行業(yè)標準《預應力混凝土橋梁用塑料波紋管》(JT/T 529-2004)要求。</p><p> 第三節(jié) 主要結構設計</p><p><b> 1.主梁結構。</b></p><p> 橋梁橫斷面由2片邊梁和12片中梁共計14片T梁組成承重結構。梁高2.0m,中梁
58、寬1.7m,邊梁寬1.8m。T梁翼緣板邊緣厚16cm,在與腹板相接根部厚25cm,腹板厚度20cm,底部逐漸變寬為馬蹄形,馬蹄寬為50cm。為增加橋梁的整體穩(wěn)定性,每片T梁分別設5道橫隔板與相鄰T梁橫向連接,翼緣之間采用60cm寬濕接縫填實連接為整體,以使各片梁共同受力。為增強支點處抗剪能力及滿足安放支座的構造要求,在T梁距支承線4.6m處3.6m范圍內腹板漸變加寬至50cm。T梁按全預應力構件設計,設縱向通長預應力鋼束。鋼束布置有豎彎
59、形式,所有彎曲均采用圓弧曲線。</p><p><b> 2.下部結構。</b></p><p> 橋墩采用柱式墩接蓋梁形式,墩身為1.5m圓形截面,基礎為直徑1.8m圓形鉆孔灌注樁,樁基礎應嵌入完整中風化基巖面5.4m。蓋梁長31.56m,寬1.8m,高1.6m。橋臺均采用重力式U型橋臺接直徑為1.5m樁基礎,樁基礎采用人工挖孔樁,樁基礎應嵌入完整中風化基巖面4
60、.5。U型橋臺臺身采用C25片石混凝土砌筑,臺帽采用C30鋼筋混凝土,臺后設置50cm厚級配碎石反濾層,并設置封水層及排水盲溝。</p><p><b> 3.橋面系構成。</b></p><p> 橋面鋪裝最下層為8cm C40防水鋼筋混凝土鋪裝,其上敷設水泥基滲透結晶型防水層,橋面磨耗層采用4cm改性瀝青混凝土AC-16中面層+4cm瀝青瑪蹄脂SMA-13面層
61、。</p><p> 在橋面上設泄水孔通過PVC管沿橋臺將橋面(含人行道內)的積水有組織地排到橋下,避免橋面積水及雨水散亂排。注意根據電照、排水設計埋設管道和照明、排水、交通標志等設備的預埋件。</p><p> 擬從人行道板下通過的管線應盡量在蓋人行道板前安裝就位或預留管道(手工井),避免反復撬動人行道板,損傷人行道板及人行道鋪裝。</p><p><b
62、> 4.其它</b></p><p><b> (1)橋面防水</b></p><p> 在結構層與瀝青混凝土間涂刷水泥基滲透結晶型防水材料作為橋面防水層,其用量應≥1kg/m2,防水材料應具有涂層一次抗?jié)B壓力≥0.8MPa,二次抗?jié)B壓力≥0.6MPa,28d抗壓強度≥18MPa,粘結力≥1.0MPa,同時具有耐高溫、耐堿性性能,以滿足瀝青混凝
63、土攤鋪要求。防水材料各項指標必須滿足中華人民共和國建材行業(yè)標準:道橋用防水涂料(JC/T975-2005)的要求。橋面防水施工工藝必須與相應防水材料要求相匹配。</p><p><b> (2)支座</b></p><p> 支座均采用板式橡膠支座,各支座安裝必須水平,安裝技術詳見支座生產商的安裝說明。所使用支座需滿足行業(yè)標準《公路橋梁板式橡膠支座》(JT/T66
64、3-2006)。</p><p><b> ?。?)伸縮縫</b></p><p> 在橋主梁與橋臺銜接處各設一道80型伸縮縫,伸縮縫詳細資料由生產產家提供。T梁中間二道接縫采用橋面連續(xù)做法。</p><p><b> ?。?)涂裝材料</b></p><p> 建議混凝土外露面采用丙烯酸類硅酸
65、鹽聚合物AC100保護涂料,顏色采用混凝土本色淺灰色或根據景觀要求確定。</p><p><b> ?。?)人行道欄桿</b></p><p> 本設計圖紙中欄桿為參考樣式。由于橋面欄桿類型應與橋梁景觀要求匹配,因此宜對欄桿生產廠家做充分調查,并征求業(yè)主意見后商定欄桿類型。</p><p> 第四節(jié) 主梁結構驗算</p>&
66、lt;p> 一、計算模型與恒載取值</p><p> 橋跨結構采用Midas Civil Trial Version 7.4.1版本進行計算,橫向分布系數由橋梁博士3.0計算。</p><p> 橋梁橫斷面由2片邊梁和12片中梁共計14片T梁組成承重結構。</p><p> 主梁橫向布置如圖1所示。</p><p> 圖1 跨
67、中橫斷面布置圖</p><p> 二期恒載依據下面數據,最后取31.3 kN/m。</p><p> 16cm橋面鋪裝:0.08×25+0.08×23 = 3.84 kN/m2</p><p> 人行道系重量:3.75 kN/m2</p><p> 欄桿重量:3.5 kN/m</p><p>
68、; 管道重量:5kN/m</p><p> T梁計算模型如圖2所示。</p><p><b> 圖2 T梁計算模型</b></p><p> 鋼束線形如圖3所示布置,鋼束采用標準GB/T5224-2003 φs15.2毫米高強低松弛鋼絞線,其抗拉標準強度fpk = 1860 MPa,張拉控制應力σcon =0.72fpk = 1339.
69、2 MPa。邊梁N1采用φs15-10,N2,N3采用φs15-11;中梁N1、N2、N3均采用φs15-10鋼束。</p><p> 圖3 T梁剛束豎向線型</p><p> 二、主梁內力計算及驗算</p><p> ?。ㄒ唬M向分布系數計算</p><p> 橫向分布系數按照剛接板梁法(相鄰梁鉸接),用橋梁博士3.0版本計算。<
70、;/p><p> 橫向分布計算系統(tǒng)輸出</p><p><b> 任務標識:001</b></p><p> 計算方法:剛接板梁法</p><p> 主梁跨徑:30.000 m</p><p> 材料剪切模量/彎曲模量=0.430</p><p> 表1 橫向分布系
71、數計算參數表</p><p><b> 橋面描述:</b></p><p> 人行道分隔帶車行道中央分隔帶車行道分隔帶人行道</p><p> 4.0000.00012.0000.000 0.00012.0000.0004.000</p><p> 左車道數=12,右車道數=12,自動計入
72、車道折減</p><p> 表2 橫向分布系數計算結果表</p><p><b> ?。ǘ┻x擇控制截面</b></p><p> 計算過程中選擇控制截面來概略表示所進行的計算內容和過程,先選定各控制截面并用表格表示其對應的單元號。</p><p><b> 表3 控制截面</b></p
73、><p> ?。ㄈ┯嬎憬Y果(1號梁)</p><p> 根據各片梁受力情況僅給出1號梁的分析計算結果。</p><p> 1.各截面在承載力基本組合作用下最大內力</p><p> 表4 各截面在承載力基本組合作用下的最大內力</p><p> 圖4 1號梁承載能力基本組合彎矩圖(kN?m)&l
74、t;/p><p> 圖5 1號梁承載能力基本組合剪力圖(kN)</p><p> 圖6 1號梁承載能力基本組合梁截面最大組合應力圖(kPa)</p><p> 2.各截面在短期組合作用下最大內力</p><p> 表5 各截面在短期組合作用下的最大內力</p><p> 圖7 1號梁正常使用短期組合彎矩圖(kN?
75、m)</p><p> 圖8 號梁正常使用短期組合剪力圖(kN)</p><p> 圖9 1號梁正常使用短期組合梁截面最大組合應力圖(kPa)</p><p> 3.各截面在長期組合作用下最大內力</p><p> 表6 各截面在長期組合作用下的最大內力</p><p> 圖10 1號梁正常使用長期組合彎矩圖
76、(kN?m)</p><p> 圖11 1號梁正常使用長期組合剪力圖(kN)</p><p> 圖12 1號梁正常使用長期組合梁截面最大組合應力圖(kpa)</p><p><b> ?。ㄋ模┲髁航孛骝炈?lt;/b></p><p><b> 1.荷載組合</b></p><p
77、> 主梁按全預應力混凝土結構進行截面驗算,荷載組合如表七所示。</p><p> 表7 計算荷載組合表</p><p> 2.施工階段法向壓應力驗算</p><p> 表8 施工階段法向壓應力驗算表</p><p><b> 計算說明:</b></p><p> ?。?)進行施工階
78、段正截面法向應力驗算時,由預加力和荷載產生的法向應力可分別按照《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范》(JTG D62—2004)[2]第6.1.5條和第7.1.3條進行計算。此時,預應力鋼筋應扣除相應階段的預應力損失,荷載采用施工荷載,截面性質按本規(guī)范第6.1.4條的規(guī)定采用。對計算結果的疊加要滿足規(guī)范第7.2.8條的規(guī)定。</p><p> ?。?)最大、最小分別代表施工階段在相應截面產生的正截面混凝土
79、法向壓應力和正截面混凝土法向拉應力。</p><p> (3)設計結果表格中最大/最小分別表示的是混凝土最大壓應力/混凝土最大拉應力,同時相應的Sig_ALW指的是施工階段混凝土容許壓應力/容許拉應力。</p><p> ?。?)設計結果表格中應力壓為正,拉為負。</p><p> ?。?)階段表示的是該最大最小值所屬施工階段名稱。</p><
80、p> ?。?)抗壓容許應力取用0.7f’tk,在計算抗壓容許應力時取用的施工階段混凝土的抗壓強度標準值按f‘ck=0.8fck計。按照規(guī)范要求施工階段混凝土的抗壓強度標準值應該取施工時實測的立方體抗壓強度換算抗壓強度標準值。</p><p> ?。?)抗拉容許應力取用1.15f’tk,施工階段混凝土的抗壓強度標準值按f’tk=0.8ftk計。</p><p> 3.使用階段正截面抗
81、裂驗算</p><p> 表9 使用階段正截面抗裂驗算表</p><p><b> 計算說明:</b></p><p> ?。?)按照《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范》(JTG D62—2004)[2]中公式(6.3.2-1)和(6.3.2-2)計算邊緣混凝土的法向拉應力。</p><p><b&g
82、t; (6.3.2-1)</b></p><p><b> (6.3.2-2)</b></p><p> 式中 Mst——按作用(荷載)短期作用效應組合計算的彎矩值;</p><p> Ml——按荷載長期效應組合計算的彎矩值,在組合的活載玩具中,僅考慮汽車、人群等直接作用于構件的荷載產生的彎矩值。</p>&
83、lt;p> ?。?)計算結果的判定標準對于全預應力混凝土受彎構件要滿足《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范》(JTG D62—2004)[2]中公式(6.3.1-1)的要求。</p><p><b> (6.3.1-1)</b></p><p> 式中 ——在作用(荷載)短期效應組合下構件抗裂驗算邊緣混凝土的法向拉應力,按式(6.3.2-1)計算;
84、</p><p> ——扣除全部預應力損失后的預加力在構件抗裂驗算邊緣產生的混凝土預壓應力,按本規(guī)范第6.1.5條規(guī)定計算。</p><p> ?。?)表格中“組合名稱”項表示正截面抗裂驗算時采用的荷載組合。</p><p> ?。?)表格中“類型”項表示所屬荷載組合中(包含移動荷載)顯示的內力項最大時,會產生所需的最大最小值。</p><p&
85、gt; 4.使用階段斜截面抗裂驗算</p><p> 表10 使用階段斜截面抗裂驗算表</p><p><b> 計算說明:</b></p><p> ?。?)按照《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范》(JTG D62—2004)[2] 中公式(6.3.3-1)~(6.3.3-4)計算混凝土主拉應力,并要滿足本規(guī)范6.3.1(第2
86、條)的規(guī)定。</p><p> ?。?)Sig_P1~ Sig_P10指的是位置1~10的主拉應力值。Sig_MAX指的是所有輸出主拉應力位置處主拉應力最大值。設計結果表格中應力壓為正,拉為負。</p><p> 5.受拉區(qū)鋼筋的法向拉應力驗算</p><p> 表10 受拉區(qū)鋼筋的法向拉應力驗算表</p><p><b>
87、計算說明:</b></p><p> ?。?)錨固階段和正常使用階段預應力鋼筋應力計算,結果滿足《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范》(JTG D62—2004)[2]第6.1.3條和第7.1.5(第2條)的規(guī)定。其中σ p 為按照規(guī)范第7.1.3條和第7.1.4條計算預應力混凝土受彎構件由使用階段作用標準值產生的預應力鋼筋的應力增量。</p><p> (2)設計結
88、果表格中Sig_DL指的是施工階段扣除短期預應力損失后的預應力鋼筋錨固端的有效預應力;Sig_LL指的是扣除全部預應力損失并考慮使用階段作用標準值引起的鋼束應力變化后的預應力鋼筋的拉應力;由于本橋主梁為全預應力結構,故不需考慮開裂截面的影響;Sig_ADL指的是施工階段預應力鋼筋錨固端張拉控制應力容許值;Sig_ALL指的是使用階段預應力鋼筋拉應力容許值,按本規(guī)范7.1.5(第2條)取用。</p><p> ?。?/p>
89、3)設計結果表格中應力拉為正,壓為負。</p><p> 6.預應力鋼筋量估算</p><p> 表12 預應力鋼筋量估算表</p><p><b> 計算說明:</b></p><p> (1)表中M j為按照《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范》(JTG D62—2004)[2] 中承載能力荷載組合(
90、不包括預應力鋼束作用)的最大值。Msum為正常使用階段荷載組合(不包括預應力鋼束作用)最大值。</p><p> ?。?)設計結果表格中底、頂指的是分別針對梁截面底部和頂部的預應力鋼筋的估算結果。由于該橋主梁梁頂部不出現負彎矩,故梁頂部可以不配置預應力筋,這時梁頂部預應力筋的估算值為0。</p><p> 7.使用階段正截面抗彎驗算</p><p> 表13 使
91、用階段正截面抗彎驗算表</p><p><b> 計算說明:</b></p><p> ?。?)對截面受拉區(qū)內配置不同種類鋼筋的受彎構件,其正截面相對界限受壓區(qū)高度ξ b的取值應選用相應于各種鋼筋的較小者。</p><p> ?。?)設計結果表格中最大、最小指的是不同荷載組合產生的截面彎矩的最大、最小值。</p><p&g
92、t; 8.使用階段斜截面抗剪驗算</p><p> 表14 使用階段斜截面抗剪驗算表</p><p><b> 計算說明:</b></p><p> ?。?)首先按《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范》(JTG D62—2004)[2]中公式(5.2.9)對截面進行最小尺寸驗算,截面滿足要求。</p><p&g
93、t;<b> (5.2.9)</b></p><p> 式中 Vd——驗算截面處由作用(荷載)產生的剪力組合設計值(kN);</p><p> b——相應于剪力組合設計值處的矩形截面寬度(mm)或T形和I形腹板寬度(mm);</p><p> h0——相應于剪力組合設計值處的截面有效高度,即縱向受力鋼筋合力點至受壓邊緣的距離(mm)。
94、</p><p> ?。?)對于編號為15、16等單元,符合規(guī)范中公式(5.2.10),可不進行斜截面抗剪承載力的驗算,僅需按構造要求配置鋼筋,因此在設計結果斜截面抗剪驗算表格驗算一欄中顯示跳過,其余按照本規(guī)范進行計算來配置抗剪鋼筋。</p><p><b> (5.2.10)</b></p><p> 式中 ftd——混凝土抗拉強度
95、設計值,按本規(guī)范表3.1.4的規(guī)定采用。</p><p><b> ?。ㄎ澹隙闰炈?lt;/b></p><p> 受彎構件在使用階段的撓度應考慮荷載長期效應的影響,即按荷載短期效應組合和《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范》(JTG D62—2004)[2]第6.5.2條剛度計算的撓度值,乘以長期撓度增長系數。按照本規(guī)范第6.5.3條計算得到C50混凝土的值為
96、1.425。</p><p> 鋼筋混凝土和預應力混凝土受彎構件按上述計算的長期撓度值,在消除結構產生的長期撓度后梁式橋主梁的最大撓度處不應超過計算跨徑的1/600。消除結構產生的長期撓度后梁式橋主梁的最大撓度如圖13所示,最大上撓度值為5mm。</p><p><b> 由于 </b></p><p> 故撓度滿足規(guī)范要求。</
97、p><p> 圖13 1號梁使用階段的撓度圖(mm)</p><p> 由于預加力產生的長期反拱值大于按荷載短期效應組合計算的長期撓度值,因此可不設預拱度。</p><p> ?。┲ё休d力驗算</p><p> 圖14 1號梁承載能力基本組合支座豎向反力圖(kN)</p><p> 支座反力1068.9kN&
98、lt;支座承載力1200kN,滿足要求。</p><p> 第五節(jié) 下部結構驗算</p><p> 蓋梁承載能力及裂縫寬度驗算由自編Mathcad文件完成,抗剪驗算由自編Excel表格完成。墩柱承載力及裂縫寬度驗算由自編Mathcad文件計算完成,樁基承載力由自編Excel表格完成,墩樁水平位移及效應由橋梁博士3.0計算完成。上述自編程序及表格均按現行相關規(guī)范編制。</p>
99、<p><b> 一、蓋梁驗算</b></p><p> 蓋梁內力結果直接由總體模型中給出,各組合下彎矩剪力如下(活載取不利的偏載加載):</p><p> 蓋梁計算最大內力見表14。</p><p> 表15 蓋梁最大內力計算表</p><p><b> 承載能力驗算</b>
100、;</p><p> 矩形或T形梁截面鋼筋混凝土受彎構件正截面抗彎承載能力計算:</p><p><b> 橋梁重要性系數:</b></p><p> 混凝土軸心抗壓強度設計值:</p><p> 普通鋼筋抗拉強度設計值:</p><p> 普通鋼筋抗壓強度設計值: </p>
101、<p><b> 計算組合彎矩值:</b></p><p> 截面高度:h=1600mm</p><p> 受拉區(qū)普通鋼筋和預應力鋼筋合力點至受拉區(qū)邊緣的距離:a=75mm</p><p> 受壓區(qū)普通鋼筋合力點至受壓區(qū)邊緣的距離:</p><p> 矩形或T形截面腹板寬度:b=1800mm<
102、;/p><p><b> 截面有效高度:</b></p><p> 縱向受拉鋼筋直徑:d=25mm</p><p> 縱向受拉鋼筋根數:n=34</p><p> 構件受拉區(qū)縱向普通鋼筋的截面面積:</p><p><b> 縱向受壓鋼筋直徑:</b></p>
103、;<p><b> 縱向受壓鋼筋根數:</b></p><p> 構件受壓區(qū)縱向普通鋼筋的截面面積:</p><p> 相對界限受壓區(qū)高度:</p><p><b> 受壓區(qū)高度計算:</b></p><p><b> 受壓區(qū)高度滿足要求</b><
104、/p><p> 正截面抗彎承載能力:</p><p> 承載能力與內力的比值:</p><p> 因此承載能力滿足要求。</p><p><b> 裂縫寬度驗算</b></p><p> 矩形、T型和I形截面鋼筋混凝土構件及B類預應力混凝土受彎構件,其最大裂縫寬度Wfk可按下列公式計算:&l
105、t;/p><p> 截面高度:h=1600mm</p><p> 受拉區(qū)普通鋼筋和預應力鋼筋合力點至受拉區(qū)邊緣的距離:a=75mm</p><p> 矩形或T形截面腹板寬度:b=1800mm</p><p><b> 截面有效高度:</b></p><p> 普通鋼筋的彈性模量:</p
106、><p> 縱向受拉鋼筋直徑:d=25mm</p><p> 縱向受拉鋼筋根數:n=34</p><p> 構件受拉區(qū)縱向普通鋼筋的截面面積:</p><p> 按作用(或荷載)長期效應計算組合計算的內力值:</p><p> 按作用(或荷載)短期效應計算組合計算的內力值:</p><p>
107、;<b> 鋼筋表面形狀系數:</b></p><p> 作用(活荷載)長期效應影響系數:</p><p> 與構件受力性質有關的系數:</p><p> 縱向受拉鋼筋配筋率:</p><p> 有作用(荷載)短期組合效應值引起開裂截面縱向受拉鋼筋的應力:</p><p><b&g
108、t; 最大裂縫寬度:</b></p><p><b> 裂縫寬度滿足要求。</b></p><p><b> ?。ㄈ┛辜趄炈?lt;/b></p><p><b> 計算數據:</b></p><p> 矩形截面寬度或T形和I形截面腹板寬度:b=1800mm&l
109、t;/p><p> 截面有效高度:h0=1525mm</p><p> 混凝土抗壓強度標準值:40MPa</p><p> 混凝土軸心抗拉強度設計值ftd=1.65MPa</p><p> 剪力組合設計值:Vd=4391kN</p><p> 結構重要性系數:γ0=1</p><p>
110、異號彎矩影響系數:α1=1</p><p> 預應力提高系數:α2=1</p><p> 受壓翼緣影響系數:α3=1</p><p> 混凝土和箍筋共同承擔剪力的分配系數:ξ=1</p><p> 抗剪箍筋抗拉強度設計值:fsv=280Mpa</p><p> 彎起鋼筋抗拉強度設計值:fsd=280Mpa&l
111、t;/p><p> 構件受拉區(qū)縱向預應力鋼筋截面面積:Ap=0</p><p> 斜截面內同一彎起平面預應力彎起面積:Apb=0</p><p> 構件受拉區(qū)抗彎縱向普通鋼筋截面面積:As=16689.7mm2</p><p> 驗算抗剪強度上下限(公式適用條件):</p><p><b> kN,即&
112、lt;/b></p><p> 因此截面滿足規(guī)范求,但需要按照計算要求設置抗剪扭鋼筋。</p><p> 斜截面縱向受拉鋼筋配筋百分率:</p><p><b> 箍筋間距:</b></p><p> 選用抗剪箍筋肢數:n=6</p><p> 選用抗剪箍筋直徑:d=12mm<
113、;/p><p> 配置在同一截面內的箍筋的總面積:</p><p> 根據抗剪箍筋間距計算公式可得:Sv=165mm,取SV=100mm</p><p> 斜截面設計配箍率: 滿足要求</p><p> 根據混凝土和箍筋抗剪承載力計算公式:</p><p> 可見:Vcs=4762kN≥γ0Vd=4391kN&l
114、t;/p><p> 所配箍筋滿足抗剪要求,無須配置彎起鋼筋。</p><p> 即:構件所需抗剪箍筋配筋形式為:8Φ12@100</p><p><b> 二、橋墩墩柱驗算</b></p><p> 由計算得到蓋梁下兩側橋墩內力比內側橋墩大,取兩側橋墩進行驗算。</p><p> 橋墩計算內
115、力見表15。</p><p> 表16 橋墩內力計算表</p><p><b> 墩底截面承載力驗算</b></p><p> 橋梁結構重要性系數:</p><p> 墩高:l=8000mm</p><p> 普通鋼筋抗拉強度設計值:</p><p> 普通鋼筋
116、抗壓強度設計值: </p><p> 普通鋼筋的彈性模量:</p><p><b> 混凝土極限壓應變:</b></p><p> 混凝土軸心抗壓強度設計值:</p><p> 受壓構件計算長度:l0=l=8000mm</p><p> 圓心受壓構件截面半徑:r=750mm</p&
117、gt;<p> 縱向鋼筋根數:n=40</p><p> 縱向鋼筋直徑:d=28mm</p><p><b> 縱向鋼筋面積:</b></p><p> 截面邊緣至縱向鋼筋合力點的距離:a=40+10+28/2=64mm</p><p> 縱向鋼筋合力點至截面中心的距離:</p>&
118、lt;p><b> 截面有效高度:</b></p><p><b> 鋼筋間距:</b></p><p> 軸向力組合設計值: 組合彎矩設計值: </p><p><b> 軸向力偏心距:</b></p><p> 構件的慣性半徑: 構件的長細比:&l
119、t;/p><p> 由于長細比大于17.5,應該考慮在彎矩作用平面內的撓曲對軸向力偏心距的影響。因此,應將軸向力對截面中心軸的偏心距e0乘以偏心距增大系數。</p><p><b> 偏心距增大系數:</b></p><p><b> 取</b></p><p><b> 代入計算得:
120、</b></p><p> 修正后軸向力偏心距:</p><p><b> 截面配筋率:</b></p><p> 縱向鋼筋所在圓周的半徑與截面半徑之比:</p><p> 沿周邊均勻配置縱向鋼筋的圓形截面混凝土偏心受壓構件,其正截面抗壓承載力計算應符合公式(5.3.9)規(guī)定《公路鋼筋混凝土及預應力混
121、凝土橋涵設計規(guī)范》[2](JTG D62—2004):</p><p><b> (5.3.9-1)</b></p><p><b> (5.3.9-2)</b></p><p> 上式中A與B、C與D分別為有關混凝土承載力的計算系數和有關縱向鋼筋承載力的計算系數,根據《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范》[
122、2](JTG D62—2004)第C.0.2條規(guī)定,通過試算法取值,經查表C.0.2求得A、B、C、D的值,若按公式(C.0.2-1)算的的與前面算得的值相符,則停止試算,否則繼續(xù)。</p><p><b> ?。–.0.2-1)</b></p><p><b> 已知,,,。</b></p><p> 取,查得A=
123、0.7201,B=0.4828,C=-0.7165,D=1.8225,此時 </p><p> 繼續(xù)取,查得A=3.0569,B=0.0782,C=2.8457,D=0.2615,此時 </p><p> 繼續(xù)取,查得A=2.9886,B=0.1355,C=2.7387,D=0.3476,此時 </p><p> 繼續(xù)取,查得A=2.6943,B=0.3413
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