某先簡支后連續(xù)T型橋梁-畢業(yè)設(shè)計(jì)-中期報(bào)告

河北工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)〔論文〕中期報(bào)告畢業(yè)設(shè)計(jì)〔論文〕題目：天津市漢沽環(huán)線薊運(yùn)河橋施工圖設(shè)計(jì)〔二〕專業(yè)〔方向〕：道路橋梁與渡河工程學(xué)生信息：學(xué)號：0814--姓名：``````班級：道橋081指導(dǎo)教師信息：教師號：00000姓名：職稱：教授報(bào)告提交日期：2012年5月10日1.相關(guān)設(shè)計(jì)資料1.1主要內(nèi)容1.1.1分析和整理根本設(shè)計(jì)資料，如：橋涵水文、地質(zhì)、氣象、施工條件等資料；完成結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算；完成主要施工圖的設(shè)計(jì)；適當(dāng)提出施工方法建議。1.2設(shè)計(jì)指標(biāo)天津市漢沽環(huán)線薊運(yùn)河橋位于漢沽環(huán)線改造工程南段、跨越薊運(yùn)河。1.2.1設(shè)計(jì)荷載：公路Ⅰ級、人行荷載3.5kN/m2；橋梁起訖里程K0+911.614—K1+290.714，全長約379.10m橋面寬：總寬度14.0m，橫斷布置為0.25m欄桿帶+0.75m人行道+12m車行道+0.75m人行道+0.25m欄桿帶；縱坡：0%橫坡：雙向橫坡1.5%。地震根本烈度：按Ⅶ度設(shè)計(jì)，Ⅷ度設(shè)防。根據(jù)地形和地質(zhì)情況，擬采用梁橋等型式。1.3設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)1.3.1水文經(jīng)水文計(jì)算,確定橋面設(shè)計(jì)標(biāo)高為7.00m氣象資料橋址處全年平均氣溫l2.8℃，一月份平均氣溫-3.1℃。七月份平均氣溫26．7℃．歷年極端最低氣溫-21.8℃，極端最高氣溫42.3℃，最大冰凍深度53cm，最大積雪厚度30cm地質(zhì)圖1橋位地質(zhì)斷面圖其它設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)按現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)規(guī)定取值。2.遇到的問題、解決問題的方法、效果及啟示2.1橋梁結(jié)構(gòu)的總體布置和初步方案擬定橋梁孔徑的擬定主要根據(jù)泄洪的要求。在《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定了不同等級公路的設(shè)計(jì)洪水頻率，本次為公路Ⅰ級。在求得總的孔徑后，還需要進(jìn)一步進(jìn)行分孔布置即確定橋墩的位置。橫截面布置主要包括橋面布置和上部承重結(jié)構(gòu)的橫截面設(shè)計(jì)。橋梁體系及下部結(jié)構(gòu)形式的選定需要根據(jù)地質(zhì)情況，水文情況等綜合選定。2.2橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案比選方案一簡支梁橋——簡支梁橋?qū)儆陟o定結(jié)構(gòu)，它構(gòu)造簡單，施工方便，其結(jié)構(gòu)尺寸易于設(shè)計(jì)成系列化和標(biāo)準(zhǔn)化，有利于在工廠內(nèi)或地上廣泛采用工業(yè)化施工，組織大規(guī)模預(yù)制生產(chǎn)，并用現(xiàn)代化的起重設(shè)備進(jìn)行安裝。采用裝配式的施工方法可以大量節(jié)約模板支架木材，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，縮短工期，顯著加快建橋速度。然而簡支梁橋也存在較大缺點(diǎn)：從運(yùn)營條件來說，簡支梁橋在梁銜接處的撓曲線會(huì)發(fā)生不利于行車的折點(diǎn)，一般簡支梁在梁銜接處設(shè)置成伸縮縫或橋面連續(xù)，伸縮縫造價(jià)較高，易受破壞，又無法防止行車的不舒適性；橋面連續(xù)也容易出現(xiàn)破壞〔已建工程中簡支梁上橋面連續(xù)出現(xiàn)破壞的屢見不鮮〕，另外簡支梁跨中彎矩較大，致使梁的截面尺寸和自重顯著增加，需要耗用材料多，這些都是簡支梁橋的顯著缺點(diǎn)。方案二連續(xù)梁橋——連續(xù)梁橋同簡支梁橋相比較而言，其特點(diǎn)差異很大：結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，且從橋梁建筑現(xiàn)代化的角度來衡量，鋼筋混凝土連續(xù)梁橋遜色于簡支梁橋，因?yàn)楫?dāng)跨徑較大時(shí)，長而重的構(gòu)件不利于預(yù)制安裝施工，而往往要在工費(fèi)昂貴的支架上現(xiàn)澆，需要的工期長。但是連續(xù)梁橋無斷點(diǎn)，行車舒適，且由于支點(diǎn)負(fù)彎矩的存在，使跨中正彎矩值明顯減少，從而減少材料用量及結(jié)構(gòu)自重，這些特點(diǎn)是簡支梁橋所無法比較的。方案三先簡支后連續(xù)T梁橋——先簡支后連續(xù)T梁是國內(nèi)外高速公路上常用的一種橋梁結(jié)構(gòu)新形式，具有施工簡易、行車條件好且經(jīng)濟(jì)合理的特點(diǎn)。它克服了簡支梁整體性差的弱點(diǎn)，同時(shí)也克服了現(xiàn)澆連續(xù)梁對支架和地基的要求。先簡支后連續(xù)結(jié)構(gòu)相對于傳統(tǒng)意義上的連續(xù)梁橋而言，降低了施工難度，同時(shí)一定程度上到達(dá)了結(jié)構(gòu)連續(xù)的目的。而相對于簡支梁來說，減小了跨中彎矩，提高了結(jié)構(gòu)的承載能力，減少了梁部的伸縮縫，并控制橋面橫向裂縫額的產(chǎn)生。因而先簡支后連續(xù)梁橋是一種經(jīng)濟(jì)合理的具有較強(qiáng)競爭力的好橋型，兼?zhèn)淞撕喼w系及連續(xù)體系的優(yōu)點(diǎn)。先簡支后連續(xù)梁橋相比簡支梁橋和連續(xù)梁橋有如下優(yōu)勢：(1)改善了結(jié)構(gòu)受力狀況，采用連續(xù)設(shè)計(jì)比簡支設(shè)計(jì)可減少預(yù)應(yīng)力筋5%-15%。(2)預(yù)應(yīng)力和初始上拱度相對較小，有利于橋面鋪裝施工。(3)先在現(xiàn)場預(yù)制，現(xiàn)場吊裝，形成一般簡支體系，然后通過現(xiàn)場澆注連續(xù)接頭段，張拉負(fù)彎矩區(qū)域的預(yù)應(yīng)力鋼筋，使之成為真正的連續(xù)梁體系，不但有利于施工，按傳統(tǒng)習(xí)慣預(yù)制和安裝預(yù)應(yīng)力梁，減少了橋面伸縮縫，增強(qiáng)了結(jié)構(gòu)的整體性和行車的舒適性，改善了橋面養(yǎng)護(hù)維修。(4)先簡支后連續(xù)T梁比簡支T梁橋結(jié)構(gòu)剛度大，梁上下，用料少，結(jié)構(gòu)中的鋼材和混凝土數(shù)量少，且施工簡便，不要搭腳手架，施工質(zhì)量容易控制，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益均為可取。(5)由于主體結(jié)構(gòu)采用預(yù)制構(gòu)件，因此混凝土的收縮和徐變對梁的撓度和次內(nèi)力影響不大。綜上，方案三先簡支后連續(xù)T形梁橋的設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)、合理、實(shí)用，故本工程將使用先簡支后連續(xù)T形梁橋的設(shè)計(jì)。先簡支后連續(xù)結(jié)構(gòu)的受力情況先簡支后連續(xù)結(jié)構(gòu)的受力情況明顯分為兩個(gè)不同的階段：(1)在簡支階段，構(gòu)件所承受的是本身自重、前期預(yù)加力及施工荷載等前期荷載，結(jié)構(gòu)為靜定結(jié)構(gòu)，混凝土收縮徐變引起的結(jié)構(gòu)變形較大，但在結(jié)構(gòu)內(nèi)并不產(chǎn)生次內(nèi)力(2)形成連續(xù)結(jié)構(gòu)后，結(jié)構(gòu)還要承受后期恒載。后期預(yù)加力、車輛荷載及其他后期荷載，結(jié)構(gòu)也變成了超靜定結(jié)構(gòu)，混凝土收縮徐變將引起結(jié)構(gòu)次內(nèi)力。隨時(shí)間的推進(jìn)，結(jié)構(gòu)中的內(nèi)力是在不斷變化的，將引起結(jié)構(gòu)內(nèi)力重分布。2.3橋梁結(jié)構(gòu)施工方法的選用——橋梁結(jié)構(gòu)的施工方法與設(shè)計(jì)有著十分密切的關(guān)系，不同結(jié)構(gòu)形式的橋梁結(jié)構(gòu)可采用不同的施工方法，同種結(jié)構(gòu)形式也可采用不同的施工方法，結(jié)構(gòu)運(yùn)營階段的受力狀況取決于所選用的施工方法。設(shè)計(jì)必須考慮施工的因素，設(shè)計(jì)與施工相互配合，相互約束。——根據(jù)預(yù)選橋型，方案采用預(yù)制行車道板，現(xiàn)場吊裝，最后連接處現(xiàn)場澆注形成連續(xù)性的施工方法。先簡支后連續(xù)施工過程圖和介紹圖1施工階段示意圖第一階段：預(yù)制T梁，張拉正彎矩鋼束，兩端對稱張拉；安裝臨時(shí)支座，架設(shè)主梁，形成簡支體系第二階段：安裝連續(xù)墩永久支座，逐孔現(xiàn)澆梁肋連續(xù)段混凝土，張拉墩頂負(fù)彎矩鋼束。第三階段：現(xiàn)澆橋面混凝土，從邊墩向中墩對稱撤除臨時(shí)支座，形成連續(xù)體系。第四階段：澆筑二期恒載；橋面混凝土鋪裝，安裝排水設(shè)施。實(shí)際按受力結(jié)構(gòu)可分為簡支階段、體系轉(zhuǎn)換階段、連續(xù)梁階段和二期恒載施工階段。3.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)容，方法和步驟結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包括上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和下部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要內(nèi)容有：截面尺寸的擬定，內(nèi)力計(jì)算，配筋計(jì)算，施工階段和使用階段的應(yīng)力驗(yàn)算，最終承載力極限狀態(tài)驗(yàn)算，剛度驗(yàn)算。下部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包括：橋墩，橋臺及根底的設(shè)計(jì)計(jì)算。在此主要介紹上部結(jié)構(gòu)計(jì)算。3.1截面尺寸擬定在方案階段只是初步選定了截面的形式和輪廓尺寸，其余的細(xì)部尺寸可參考已建成的相同橋型，相近跨徑，橋?qū)?。荷載標(biāo)準(zhǔn)的橋梁的截面尺寸，可根據(jù)方案的具體情況進(jìn)行分析。3.2內(nèi)力計(jì)算鋼筋混凝土或預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁的恒載，占全部設(shè)計(jì)荷載的很大局部，而且梁的跨徑越大，恒載所占的比重也越大。因此，要準(zhǔn)確地計(jì)算作用于連續(xù)梁橋上的恒載。連續(xù)梁橋的恒載內(nèi)力，主要是結(jié)構(gòu)自重引起的內(nèi)力。結(jié)構(gòu)自重可由結(jié)構(gòu)的體積剩以材料的容重求出。當(dāng)活載的荷載橫向分布系數(shù)確定以后，作用在主梁上的荷載數(shù)值就可以求出，利用熟知的結(jié)構(gòu)力學(xué)方法就可以計(jì)算活載作用下，主梁的截面內(nèi)力。截面內(nèi)力的計(jì)算方法就可以計(jì)算活載作用下，主梁的截面內(nèi)力。結(jié)構(gòu)次內(nèi)力的計(jì)算,在超靜定結(jié)構(gòu)中,溫度變化,混凝土收縮,徐變,預(yù)應(yīng)力張拉,墩臺的不均勻沉降都會(huì)產(chǎn)生次內(nèi)力,這些次內(nèi)力雖然都可以用計(jì)算機(jī)進(jìn)行計(jì)算,但我們在運(yùn)用這些程序時(shí)應(yīng)掌握這些計(jì)算的根本概念以及注意參數(shù)的應(yīng)用,能定性的判斷計(jì)算結(jié)果的正確性

。3.3配筋設(shè)計(jì)，預(yù)應(yīng)力力鋼筋面積的估算及布置，面積應(yīng)分別按強(qiáng)度要求與施工和使用階段的應(yīng)力要求進(jìn)行估算，在滿足要求的同時(shí)要盡量經(jīng)濟(jì)。鋼束布置要按標(biāo)準(zhǔn)滿足構(gòu)造要求，錨于梁端時(shí)，為減小支點(diǎn)和錨固面上預(yù)加力的偏心距和防止過大的局部集中力，將鋼束盡量布置的分散和均勻些。

鋼筋布置完后要對梁截面強(qiáng)度進(jìn)行驗(yàn)算，如不符合要求那么應(yīng)對截面尺寸和鋼筋的布置進(jìn)行調(diào)整直到合格。

3.4應(yīng)力驗(yàn)算，應(yīng)力驗(yàn)算主要指正常使用階段的應(yīng)力驗(yàn)算。對于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)主要進(jìn)行變形和裂縫寬度的驗(yàn)算。預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)主要驗(yàn)算在使用荷載和預(yù)加力作用下，混凝土和預(yù)應(yīng)力鋼筋的應(yīng)力，變形及B類構(gòu)件裂縫寬度。4.結(jié)構(gòu)尺寸由以上方案比較，選定先簡支后連續(xù)T型梁橋。4.1設(shè)計(jì)資料橋梁跨徑及橋?qū)挊?biāo)準(zhǔn)跨徑：30m〔墩中心距〕全橋共：379.1米主梁全長：360m，設(shè)3聯(lián)，每聯(lián)4跨橋面：總寬度14.0m，橫斷布置為0.25m欄桿帶+0.75m人行道+12m車行道+0.75m人行道+0.25m欄桿帶設(shè)計(jì)荷載公路Ⅰ級、人行荷載3.5kN/m2氣象資料橋位的溫差為64.1攝氏度，平均溫度為12.8度，最低氣溫-21.8攝氏度，最高氣溫42.3攝氏度。材料及工藝混凝土：主梁用C50，欄桿以及橋面鋪裝用C30。預(yù)應(yīng)力鋼筋采用《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋函設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》〔JTGD62—2004〕的φs15.5鋼絞線，每束5根，全梁配7束，pk=1860MPa。普通鋼筋采用HRB335鋼筋。按后張法施工工藝制作主梁，采用內(nèi)徑70mm、外徑77mm的預(yù)埋波紋管和OVM夾片式錨具。結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)假設(shè)本橋的重要性程度一般，取結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)γ0=1.0。設(shè)計(jì)依據(jù)交通部頒《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》〔JTGB01—2003〕，簡稱《標(biāo)準(zhǔn)》交通部頒《公路橋涵設(shè)計(jì)通用標(biāo)準(zhǔn)》〔JTGD60—2004〕，簡稱《橋規(guī)》交通部頒《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》〔JTGD62—2004〕，簡稱《公預(yù)規(guī)》4.2橫截面布置主梁間距與主梁片數(shù)主梁間距通常應(yīng)隨梁高與跨徑的增大而加寬為經(jīng)濟(jì)，同時(shí)加寬翼板對提高主梁截面效率指標(biāo)ρ很有效，故在許可條件下應(yīng)適當(dāng)加寬T梁翼板。本設(shè)計(jì)主梁翼板寬度為240cm，由于寬度較大，為保證橋梁的整體受力性能，橋面板采用現(xiàn)澆混凝土剛性接頭。具體橫斷面的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)見下列圖無橫隔板橫斷面有橫隔板橫斷面主梁高度預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁橋的主梁高度與其跨徑之比通常在1/15~1/25，標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)中高跨比約在1/18~1/19。當(dāng)建筑高度有受限制時(shí)，增大梁高往往是較經(jīng)濟(jì)的方案，因?yàn)樵龃罅焊呖梢怨?jié)省預(yù)應(yīng)力鋼束用量，同時(shí)梁高加大一般只是腹板加寬，而混凝土用量增加不多。綜上所述，本設(shè)計(jì)中取用180cm〔約跨徑的1/16.7〕的主梁高度是比較適宜的。主梁截面細(xì)部尺寸T梁翼板的厚度主要取決于橋面板承受車輪局部荷載的要求，還應(yīng)考慮能否滿足主梁受彎時(shí)上翼板受壓的強(qiáng)度要求。本設(shè)計(jì)預(yù)制T梁的翼板厚度取用15cm，翼板根部加厚到29cm以抵抗翼緣根部較大的彎矩。在預(yù)應(yīng)力混凝土梁中腹板內(nèi)主拉應(yīng)力較小，腹板厚度一般由布置預(yù)制孔管的構(gòu)造決定，同時(shí)從腹板本身的穩(wěn)定條件出發(fā)，腹板厚度不宜小于其高度的1/15。本設(shè)計(jì)中腹板厚度取20cm。細(xì)部結(jié)構(gòu)尺寸見下列圖：橫截面沿跨長的變化本設(shè)計(jì)主梁采用等高形式，橫截面的T梁翼板厚度沿跨長不變。梁端部區(qū)段由于錨頭集中力的作用引起較大的局部應(yīng)力，也為布置錨具的需要，在距梁端240cm范圍內(nèi)將腹板加厚到與馬蹄同寬。馬蹄和腹板局部為配合鋼束彎起而從四分點(diǎn)開始向支點(diǎn)截面，馬蹄逐漸抬高，腹板逐漸加寬。單跨縱斷面圖及尺寸如下：單跨縱斷面圖橫隔梁的布置為了減小跨中