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工程师论文范文预应力混凝土连续梁桥设计分析


所属栏目:交通运输论文
发布时间:2015-11-19 14:26:09  更新时间:2015-11-19 13:52:39

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  交通运输中,桥梁建设是非常重要的一部分,桥梁的种类有很多,各种桥梁的建造方法和施工技术都不相同。预应力混凝土在桥梁建设中的应用越来越广泛了,本文是一篇工程师论文范文,主要论述了预应力混凝土连续梁桥设计分析。
  摘 要:目前的桥梁建设中,预应力混凝土连续梁桥的应用越来越广泛。本文介绍了渭河特大桥跨南北大堤连续梁桥的设计,这是一座采用满堂支架法法施工、三跨变截面设计的连续梁桥,对设计计算进行了比较详细的分析,得出了一些设计经验。

  关键词:预应力混凝土,连续梁桥,设计

  预应力混凝土连续梁桥是大跨径桥梁的主要桥型之一,它能充分发挥高强材料的特性,具有可靠的强度、刚度以及抗裂性能,具有变形小、结构刚度好、行车平顺舒适,伸缩缝少,养护简易,抗震能力强等优点。

  韦庄至罗敷高速公路是陕西省“2367”高速公路网规划中榆商线的重要组成路段,也是已建成的连霍高速与京昆高速之间的联络线之一。渭河特大桥为全线惟一一座特大桥,为陕西省内跨渭河最长的公路桥梁,桥梁全长4457米,主桥上部结构采用50+75+50m预应力混凝土连续梁桥。

  1.设计技术标准

  公路等级:一级公路;

  设计行车速度:100公里/小时;

  桥面宽度12.9m:0.5m(防撞护栏)+11.5m(车行道)+0.9m(防撞护栏),桥面设双向2%横坡;

  设计荷载:公路―Ⅰ级;汽车制动力等按规范取值;

  设计温度:系统温度±20度,温度梯度采用规范取值;

  地震:基本烈度为Ⅷ度,地震动峰值加速度值: 0.25g;

  设计洪水频率:1/300。

  2.结构形式

  图2.1 渭河特大桥主桥结构形式图

  2.1上部结构截面布置

  图2.2 跨中断面

  图2.3 根部断面

  2.2预应力体系

  腹板、顶板、边跨顶、底板合拢索及中跨底板合拢索纵向预应力钢束采用19-φs15.2,顶板横向预应力钢束采用3-φs15.2。

  3.设计荷载

  ① 一期恒载:预应力混凝土容重取2.6t/m3,主梁按实际断面取值,横隔板、齿板以集中力计入。

  ② 二期恒载:包括护栏、桥面铺装等。

  ③ 活载: 公路-Ⅰ级。

  ④ 温度梯度:主梁顶、底板日照温差按照《公路桥涵设计通用规范》4.3.10条规定取值计算;

  整体升降温按照±20℃考虑。

  ⑤支座沉降:主墩20mm,边墩10mm。

  ⑥冲击系数:按照《公路桥涵设计通用规范》4.3.2计算求得μ=0.06。

  4.计算分析

  4.1内力组合计算结果

  图4.1恒载+附加力+活载弯矩包络图

  图4.2 恒载+附加力+活载剪力包络图

  4.2持久状态极限承载能力验算

  表4.1 持久状况承载能力极限状态正截面抗弯验算(单位:KN.m)

  位置 最大/最小 组合名称 rMu Mn

  边跨跨中 最大 组合10 59554.2 72142.8

  最小 组合9 -4432.9 69648.0

  1#主墩墩顶 最大 组合10 -156762.0 425321.5

  最小 组合9 -283868.1 425321.5

  中跨跨中 最大 组合10 109371.6 121044.2

  最小 组合9 40517.3 121044.2

  2#主墩墩顶 最大 组合10 -156889.0 425321.5

  最小 组合9 -284011.1 425321.5

  最大/最小:不同荷载组合产生的截面弯矩的最大、最小值

  rMu:r×Vd(重要性系数×最大弯矩组合) Mn:结构抗弯承载能力

  可见,上部箱梁持久状态极限承载能力验算满足规范要求。

  4.3持久状态正常使用极限状态抗裂验算

  预应力混凝土受弯构件为满足正常使用极限状态,应进行正截面和斜截面抗裂验算。

  ①正截面抗裂验算

  表4.2 短期荷载效应下主梁正截面抗裂验算 (单位:Mpa)

  位置 荷载组合名称 截面上端最小应力 最小应力 容许拉应力

  截面下端最小应力

  边跨支点 组合3 0.36 0.36 0

  5.96

  边跨跨中 组合3 1.94 1.94 0

  7.61

  1#主墩墩顶 组合3 1.92 1.92 0

  9.32

  中跨跨中 组合10 8.56 1.13 0

  1.13

  2#主墩墩顶 组合3 2.07 2.07 0

  9.28

  注:表中正值表示压应力,负值表示拉应力。

  规范强制性条款6.3.1,对于全预应力混凝土受弯构件,在短期效应组合下不允许出现拉应力。最不利状态下截面最小压应力为0.36 MPa,满足规范要求。

  ②斜截面抗裂验算

  表4.3 短期荷载效应下主梁斜截面抗裂验算 (单位:Mpa)

  位置 组合名称 主拉应力值最大值 容许主拉应力

  边跨支点 组合10 -0.80 -1.06

  边跨跨中 组合8 -0.19 -1.06

  1#主墩墩顶 组合10 -0.98 -1.06

  中跨跨中 组合10 -0.06 -1.06

  2#主墩墩顶 组合10 -0.96 -1.06

  注:表中正值表示压应力,负值表示拉应力。

  最不利状况下,截面主拉应力最大值为0.98MPa,出现在主墩墩顶截面。规范规定全预应力构件主拉应力不允许超过0.4ftk=1.06MPa,满足规范要求。   4.4持久状况正截面法向压应力验算

  按持久状况设计的预应力混凝土受弯构件,应计算其使用阶段正截面混凝土法向压应力。

  表4.4 主梁正截面压应力验算 (单位:Mpa)

  位置 组合名称 截面上端最大应力 最大压应力 容许压应力

  截面下端最大应力

  边跨支点 组合8 3.72 7.92 16.20

  7.92

  边跨跨中 组合10 10.38 10.38 16.20

  2.63

  1#主墩墩顶 组合10 11.54 11.54 16.20

  5.31

  中跨跨中 组合10 10.52 10.52 16.20
工程师论文范文

  1.69

  2#主墩墩顶 组合10 11.59 11.59 16.20

  5.30

  注:表中正值表示压应力,负值表示拉应力。

  ①截面法向压应力

  规范条款7.1.5-1,对于全预应力混凝土受弯构件,在作用标准值组合下,σkc+σpt≤0.5fck=16.20MPa,最不利状态下截面最大压应力为14.95 MPa,满足规范要求。

  4.5持久状态斜截面混凝土的主压应力验算。

  ① 按持久状况设计的预应力混凝土受弯构件,应计算其使用阶段斜截面混凝土主压应力。

  表4.5 主梁斜截面主压应力验算 (单位:Mpa)

  位置 组合名称 主压应力值最大值 容许主压应力

  边跨支点 组合8 7.92 19.44

  边跨跨中 组合10 10.73 19.44

  1#主墩墩顶 组合10 11.54 19.44

  中跨跨中 组合10 10.52 19.44

  2#主墩墩顶 组合10 11.59 19.44

  注:表中正值表示压应力,负值表示拉应力。

  规范条款7.1.6-1,对于预应力混凝土受弯构件,在作用标准值组合下,σcp≤0.6fck =19.44MPa。最不利活载下主压应力为14.95MPa,满足规范要求。

  综上,桥梁的上部结构验算满足规范要求。

  5.结语

  预应力混凝土连续梁桥的设计与其施工方法有着紧密的联系,不同的施工方法,在施工各阶段的内力也不同,对连续梁桥,结构设计必须考虑施工方法、施工内力与变形而施工方法的选择也应符合设计的要求。

  渭河特大桥于2012年6月动工,于2014年10月竣工。建成后,将为沿线经济发展做出重要贡献,并与周围景观相协调,实现经济性和美观性的统一。

  参考文献

  [1] 范立础.预应力混凝土连续梁桥[M].人民交通出版社,2001

  [2] 范立础主编.桥梁工程(上册)[M],人民交通出版社,2001

  [3] JTG D62-2004,公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范,人民交通出版社,2004

  [4] JTG D60-2004,公路桥涵设计通用规范,人民交通出版社,2004

  [5] 徐岳、王亚君、万振江.预应力混凝土连续梁桥设计[M].人民交通出版社,2000
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