襄樊市南冷路珍珠泉大桥施工图设计毕业论文
2021-10-18 09:10
摘 要
本次毕业设计的题目为襄樊市南冷路珍珠泉大桥施工图设计。是建立在实际工程上的一个毕业设计。在设计中选用25m跨径的预应力T梁，结构形式采用结构简直桥面连续结构，跨数设置为2跨。本次设计梁宽为12.5m，设计为3.75mx3的行车道板外加0.5mx2的护栏，剩余的0.25m对称分布在道路左右两侧。本次施工图设计的主要任务上部结构和下部结构两个大方向的计算。而本次设计应要求采用手算加电算相结合的方式。在上部结构采用有限元法midas计算软件进行计算，下部结构采用手算。主要计算内容有截面尺寸的拟定，midas的建模，用midas进行内力计算和配筋计算。下部结构计算盖梁，桥墩和钻孔灌注桩的尺寸拟，内力计算和配筋设计。
关键词：预应力混凝土T梁桥；结构简直桥面连续；内力验算；配筋等
Abstract
The title of this graduation project is the construction design of the Pearl Spring Bridge in Nanliang Road, Xiangfan City. It is a graduation project based on actual engineering. In the design, a 25m-span prestressed T-beam is selected. The structural form adopts the simple structure of the bridge deck and the span is set to 2 spans. The beam width of this design is 12.5m. The 3.75mx3 roadway is designed with a 0.5mx2 guardrail. The remaining 0.25m is symmetrically distributed on the left and right sides of the road. The main tasks of this construction drawing design are the calculation of the two major directions of the upper structure and the lower structure. This design should require the use of a combination of hand calculations and calculations. The upper structure is calculated using the finite element method midas calculation software, and the lower structure is calculated by hand. The main calculations include the formulation of section dimensions, midas modeling, and midas for internal force calculations and reinforcement calculations. The lower structure is used to calculate the dimensions of the girder, piers and cast-in-place bored piles, calculation of internal forces and reinforcement design.
Key words: Prestressed concrete T-beam bridge; structure simple bridge continuous; internal force checking; reinforcement, etc.
目录
目录 V
1绪论 1
1.1 概述 1
1.2 本设计的意义 1
2 设计基本资料 3
2.1 设计标准 3
2.2 设计资料 3
2.3设计内容 3
2.4 技术标准与设计规范 3
3 预应力混凝土T梁内力计算 4
3.1 初拟结构尺寸 4
3.1.1 横断面初布 4
3.1.2 主梁结构尺寸初拟 4
3.2 截面几何特性 6
3. 3横隔梁的设置 10
4 Midas/civil建模及主梁内力计算 10
4. 建模过程 11
4.1 设定建模操作环境 11
4.2 定义材料 12
4.3 节点单元建模方法 13
4.4 节点单元截面信息 14
4.5 定义时间依材料特性 18
4.6 定义边界条件及边界组 20
4.7 建立静力荷载工况 20
4.8 移动荷载工况的定义 24
4.9 生成结果内力图 27
5预应力钢束布置 32
5.1钢束数量 32
5.2预应力损失计算 36
6.1结构验算 44
6.1截面极限承载能力验算 44
6.1使用阶段截面抗裂验算 61
6.1持久状况构件的应力验算 75
6.1短暂状况构件的应力验算 84
第7章 下部结构设计 88
7.1 设计资料 88
7.2 盖梁 89
7.2.1 荷载计算 89
7.2.2 盖梁配筋计算 97
7.3 桥墩墩柱 98
7.3.1 荷载计算 98
7.3.2 截面配筋计算 99
7.4 钻孔灌注桩计算 100
7.4.1 设计资料 100
7.4.2 荷载计算 101
7.4.3 桩长计算 101
7.4.4 桩的内力计算 102
7.4.5 桩顶纵向水平位移验算 104
7.4.6 桩截面配筋计算 105
参考文献 107
第1章绪论
1.1 概述
随着社会的进步，时代的不断发展，现代的桥梁技术可谓是日新月异。逢山开路，遇水搭桥。是我们道桥前辈所克服的困难，将我们的世界连得越来越紧密。河水，峡谷不再是隔断世界的难题，随着世界越来越紧密，更加的需要我们土木工程者的劳动。我们也要随着社会的发展解决一个又一个的桥梁问题。而我国，自古就有优秀的桥梁工程，但随着钢筋混凝土的出现，我们在桥梁方面稍微有些落后，但随着我们坚持不懈的发展，我们的桥梁技术后来居上。现在，我国的桥梁发展前景可谓是一片良好。本次我的毕业设计课题为襄樊市珍珠泉大桥T梁施工图设计，是一个以实际的工程作为参考的课题。
伴随着越来越多的高强度材料的问世，如钢筋混凝土等。由此引发的桥梁形势也发生了翻天覆地的变化。桥梁种类越来越多，桥梁的跨度也越来越大。我们所熟知的梁桥、钢桥、拱桥、悬索桥和斜拉桥等先后出现在我们的视野中。本次我所选的课题的跨径不大。结合上述的几种桥和我的实际情况，我选择用结构简支桥面连续的桥梁作为本次的毕业设计。
简支梁桥有很多的优点，结构简单，简支结构，考虑得出东西也不多。施工方法由于是T梁结构，采用更普遍的预制的方式，施工方法也较为简单。本次桥梁为结构简支，并非是结构连续，所以不需要考虑支点处的负弯矩等。
结构简支桥面连续在计算时还是用简支梁的算法。设计时参考了课本《桥梁工程》和《混凝土结构设计原理》 ，以及《钢筋混凝土及预应力混凝土简支桥梁结构设计》，《连续梁桥》等设计手册。同时查阅了相关的英文文献。
1.2 本设计的意义
毕业设计是立足于大学四年的知识所做的一项工程设计，它需要我们在大学四年中夯实基础，学习到真正的知识，才能在最后的毕业设计中游刃有余。当然，这也是我们查漏补缺的过程，让我们认识到以前在学习中有哪些不足的地方。我们可以在这段时间积极的回顾知识，完善自我。当然，这也是一次理论和实际所结合的机会，我们可以在这段时间中把自己的理论知识真正的用到工程项目中去，让我们认识到工程的严谨和不容易，让我们更加的巩固理论知识，并且为以后的工程中做铺垫。
我的这次选题是预应力混凝土简支T梁，跨径不是很大。设计难度不是很大。我们在设计中要求使用计算软件。在软件中，我选择的是更为精确也是比较普遍的midas软件作为我们的辅助工具，我也紧紧只是在上部结构中用到了midas软件，下部结构用的是手算。在整个计算过程中，我们对知识由了系统的整理，对规范也更加的熟悉。相信本次毕业设计完成之后，我的各方面综合能力有质的提升。
第2章 设计基本资料
2.1 设计标准
荷载选取：公路II级荷载。
桥面铺装设置：桥面宽度为12.5m宽，净宽11.5m，在两侧设置各0.5m的防撞层，车道采用单向三车道。剩余0.25m对称分布在车道两侧。
桥跨设置：桥跨数目设置为2跨，跨径设置为每跨25m，总长50m
2.2 设计资料
上部结构：
混凝土采用C50强度的混凝土，钢筋选用HRB335的钢筋。
下部结构
用现浇C30强度混凝土进行墩柱结构设。
使用现浇C40强度混凝土进行盖梁结构设计
用现浇C25强度混凝土进行钻孔灌注桩的设计。
钢筋均采用HRB335的钢筋进行设计。
2.3设计内容
本次的毕业设计的计算内容主要包括上部结构和下部结构的计算。上部结构采用的是有限元法midas进行计算，上部结构需要先行设计结构尺寸，之后再用midas导入进行内力计算、截面配筋设计和荷载验算。内力计算主要有恒载和活载，截面验算主要包括抗弯强度、抗剪强度、抗弯强度。钢束变形以及预应力损失。这些验算可由midas的PSC截面验算部分算出结果。
下部结构包括盖梁、桥墩以及钻孔灌注桩的结构尺寸的设计、内力计算、截面配筋计算和截面验算。
2.4 技术标准与设计规范
第3章 预应力混凝土T梁内力计算
3.1 初拟结构尺寸
3.1.1 横断面设计
本次毕业设计桥宽12.5m，在设置主梁时，考虑到翼缘板长度和T梁高度。选用中梁210mm，边梁一遍翼缘板205mm是较为合理的，高度设置为170mm。总共设置为6片梁，在两片梁之间设置200mm的现浇层，将6片梁横向连接起来。
3.1.2 主梁结构尺寸设计
(1)主梁高度设计
本次毕业设计的主桥为一联两跨，主梁桥长为50m，一般情况下在连续梁桥在恒载和活载的共同作用下，支点截面负弯矩大于跨中截面正弯矩，但跨径不大时这个差值并不大，
采用等高度截面布置是比较合理的。梁高采用1.7m。
(2)翼板厚度设计
T梁的翼缘板的主要作用是的是达到抗弯条件下的要求。所以在设计时，主要看抗弯作用。在本次设计中翼缘板厚度设置为160mm，根部加厚90mm，厚度为250mm。
(3)腹板厚度设计
腹板厚度的主要作用是达到抗剪作用下的要求，抗剪作用大部分要看腹板，普通钢筋等起到的作用不如腹板。同时，在腹板处设置预应力钢束和普通钢筋等，所以，腹板厚度要满足足够的厚度来满足钢束的布置，本次毕业设计采用20mm作为腹板厚度。
(4)横隔梁设计
当跨径较大，为多片梁时，应设置横隔梁，将梁横向连接起来。通还要在跨中和支点处设置，当单跨跨径较大时，还要在1/4截面处设置横隔梁。结合本次毕业设计，在上述5个位置均设置一片横隔梁，间距为6m。
图3.1.2-1 一般构造图
图3.1.2-2 主梁横断面图
图3.1.2-3T梁跨中一般构造图
3.2 截面几何特性
图3.2-1 T梁支点一般构造图
由midas可直接得出截面几何特性
图3.2-2 跨中中梁截面特性
图3.2-3 支点中梁截面特性
图3.2-4 跨中边梁截面特性
图3.2-5 支点边梁截面特性
第4章 上部结构Midas/civil建模
本次设计上部结构采用midas软件进行计算。主要计算有主梁内力计算包括恒载内力计算和活载内力计算，还有截面的验算。
4.1建模过程
4.1.1 设定建模操作环境
midas是桥梁建模的软件，根据有限元法使我们更精准的分析我们的桥梁模型是否正确。所以正确的使用midas软件使我们的设计更加的精确。本次桥梁为结构简支桥面连续，所以在建模时只需要建议一跨即可。
（1）建立新的模型，保存为设置的名称；
（2）定义单位体系： kN（力），m（长度）；
图4.1.1-1 定义单位体系
- 选择结构类型：采用3-D的结构类型 。
图4.1.1-2 定义结构类型
4.1.2 定义材料
（1）根据之前选定的结构设计等设置“特性”-“材料特性值”，添加设计材料类型。
（2）设置混凝土强度，规范是JTG04 （RC），混凝土标号为C50；设置钢材强度，Strand1860，规范选择JTG04（S）。虚拟横梁设置为自定义，其特性和混凝土C50性质相同，但是质量为设为0。
图4.1.2-1 定义材料类型
4.1.3 节点单元建模方法
- 建立节点，每一米建立一个节点，在变截面，横隔板处增加节点。
- 输入各个截面特性值。将特性值带入到单元中。
图4.1.3-1 截面设置
4.1.4 节点单元截面信息
图4.1.4-2 模型窗口图
- 通过节点单元的方法建立的模型一共生成了198个节点
- 梁单元337个，其中包含横隔板单元25个、虚拟横梁120个，梁单元192个。
表4.1.4-1 节点坐标表
节点 | X(m) | Y(m) | Z(m) | 节点 | X(m) | Y(m) | Z(m) |
1 | 0.00 | 0.03 | 0.00 | 99 | 25.00 | 4.20 | 0.00 |
2 | 0.50 | 0.03 | 0.00 | 100 | 0.00 | 6.30 | 0.00 |
3 | 1.00 | 0.03 | 0.00 | 101 | 0.50 | 6.30 | 0.00 |
4 | 1.50 | 0.03 | 0.00 | 102 | 1.00 | 6.30 | 0.00 |
5 | 2.00 | 0.03 | 0.00 | 103 | 1.50 | 6.30 | 0.00 |
6 | 3.00 | 0.03 | 0.00 | 104 | 2.00 | 6.30 | 0.00 |
7 | 4.00 | 0.03 | 0.00 | 105 | 3.00 | 6.30 | 0.00 |
8 | 5.00 | 0.03 | 0.00 | 106 | 4.00 | 6.30 | 0.00 |
9 | 6.00 | 0.03 | 0.00 | 107 | 5.00 | 6.30 | 0.00 |
10 | 6.50 | 0.03 | 0.00 | 108 | 6.00 | 6.30 | 0.00 |
11 | 7.00 | 0.03 | 0.00 | 109 | 6.50 | 6.30 | 0.00 |
12 | 8.00 | 0.03 | 0.00 | 110 | 7.00 | 6.30 | 0.00 |
13 | 9.00 | 0.03 | 0.00 | 111 | 8.00 | 6.30 | 0.00 |
14 | 10.00 | 0.03 | 0.00 | 112 | 9.00 | 6.30 | 0.00 |
15 | 11.00 | 0.03 | 0.00 | 113 | 10.00 | 6.30 | 0.00 |
16 | 12.00 | 0.03 | 0.00 | 114 | 11.00 | 6.30 | 0.00 |
17 | 12.50 | 0.03 | 0.00 | 115 | 12.00 | 6.30 | 0.00 |
18 | 13.00 | 0.03 | 0.00 | 116 | 12.50 | 6.30 | 0.00 |
19 | 14.00 | 0.03 | 0.00 | 117 | 13.00 | 6.30 | 0.00 |
20 | 15.00 | 0.03 | 0.00 | 118 | 14.00 | 6.30 | 0.00 |
21 | 16.00 | 0.03 | 0.00 | 119 | 15.00 | 6.30 | 0.00 |
22 | 17.00 | 0.03 | 0.00 | 120 | 16.00 | 6.30 | 0.00 |
23 | 18.00 | 0.03 | 0.00 | 121 | 17.00 | 6.30 | 0.00 |
24 | 18.50 | 0.03 | 0.00 | 122 | 18.00 | 6.30 | 0.00 |
25 | 19.00 | 0.03 | 0.00 | 123 | 18.50 | 6.30 | 0.00 |
26 | 20.00 | 0.03 | 0.00 | 124 | 19.00 | 6.30 | 0.00 |
27 | 21.00 | 0.03 | 0.00 | 125 | 20.00 | 6.30 | 0.00 |
28 | 22.00 | 0.03 | 0.00 | 126 | 21.00 | 6.30 | 0.00 |
29 | 23.00 | 0.03 | 0.00 | 127 | 22.00 | 6.30 | 0.00 |
30 | 23.50 | 0.03 | 0.00 | 128 | 23.00 | 6.30 | 0.00 |
31 | 24.00 | 0.03 | 0.00 | 129 | 23.50 | 6.30 | 0.00 |
32 | 24.50 | 0.03 | 0.00 | 130 | 24.00 | 6.30 | 0.00 |
33 | 25.00 | 0.03 | 0.00 | 131 | 24.50 | 6.30 | 0.00 |
34 | 0.00 | 2.10 | 0.00 | 132 | 25.00 | 6.30 | 0.00 |
35 | 0.50 | 2.10 | 0.00 | 133 | 0.00 | 8.40 | 0.00 |
36 | 1.00 | 2.10 | 0.00 | 134 | 0.50 | 8.40 | 0.00 |
37 | 1.50 | 2.10 | 0.00 | 135 | 1.00 | 8.40 | 0.00 |
38 | 2.00 | 2.10 | 0.00 | 136 | 1.50 | 8.40 | 0.00 |
39 | 3.00 | 2.10 | 0.00 | 137 | 2.00 | 8.40 | 0.00 |
40 | 4.00 | 2.10 | 0.00 | 138 | 3.00 | 8.40 | 0.00 |
41 | 5.00 | 2.10 | 0.00 | 139 | 4.00 | 8.40 | 0.00 |
42 | 6.00 | 2.10 | 0.00 | 140 | 5.00 | 8.40 | 0.00 |
43 | 6.50 | 2.10 | 0.00 | 141 | 6.00 | 8.40 | 0.00 |
44 | 7.00 | 2.10 | 0.00 | 142 | 6.50 | 8.40 | 0.00 |
45 | 8.00 | 2.10 | 0.00 | 143 | 7.00 | 8.40 | 0.00 |
46 | 9.00 | 2.10 | 0.00 | 144 | 8.00 | 8.40 | 0.00 |
47 | 10.00 | 2.10 | 0.00 | 145 | 9.00 | 8.40 | 0.00 |
48 | 11.00 | 2.10 | 0.00 | 146 | 10.00 | 8.40 | 0.00 |
49 | 12.00 | 2.10 | 0.00 | 147 | 11.00 | 8.40 | 0.00 |
50 | 12.50 | 2.10 | 0.00 | 148 | 12.00 | 8.40 | 0.00 |
51 | 13.00 | 2.10 | 0.00 | 149 | 12.50 | 8.40 | 0.00 |
52 | 14.00 | 2.10 | 0.00 | 150 | 13.00 | 8.40 | 0.00 |
53 | 15.00 | 2.10 | 0.00 | 151 | 14.00 | 8.40 | 0.00 |
54 | 16.00 | 2.10 | 0.00 | 152 | 15.00 | 8.40 | 0.00 |
55 | 17.00 | 2.10 | 0.00 | 153 | 16.00 | 8.40 | 0.00 |
56 | 18.00 | 2.10 | 0.00 | 154 | 17.00 | 8.40 | 0.00 |
57 | 18.50 | 2.10 | 0.00 | 155 | 18.00 | 8.40 | 0.00 |
58 | 19.00 | 2.10 | 0.00 | 156 | 18.50 | 8.40 | 0.00 |
59 | 20.00 | 2.10 | 0.00 | 157 | 19.00 | 8.40 | 0.00 |
60 | 21.00 | 2.10 | 0.00 | 158 | 20.00 | 8.40 | 0.00 |
61 | 22.00 | 2.10 | 0.00 | 159 | 21.00 | 8.40 | 0.00 |
62 | 23.00 | 2.10 | 0.00 | 160 | 22.00 | 8.40 | 0.00 |
63 | 23.50 | 2.10 | 0.00 | 161 | 23.00 | 8.40 | 0.00 |
64 | 24.00 | 2.10 | 0.00 | 162 | 23.50 | 8.40 | 0.00 |
65 | 24.50 | 2.10 | 0.00 | 163 | 24.00 | 8.40 | 0.00 |
66 | 25.00 | 2.10 | 0.00 | 164 | 24.50 | 8.40 | 0.00 |
67 | 0.00 | 4.20 | 0.00 | 165 | 25.00 | 8.40 | 0.00 |
68 | 0.50 | 4.20 | 0.00 | 166 | 0.00 | 10.48 | 0.00 |
69 | 1.00 | 4.20 | 0.00 | 167 | 0.50 | 10.48 | 0.00 |
70 | 1.50 | 4.20 | 0.00 | 168 | 1.00 | 10.48 | 0.00 |
71 | 2.00 | 4.20 | 0.00 | 169 | 1.50 | 10.48 | 0.00 |
72 | 3.00 | 4.20 | 0.00 | 170 | 2.00 | 10.48 | 0.00 |
73 | 4.00 | 4.20 | 0.00 | 171 | 3.00 | 10.48 | 0.00 |
74 | 5.00 | 4.20 | 0.00 | 172 | 4.00 | 10.48 | 0.00 |
75 | 6.00 | 4.20 | 0.00 | 173 | 5.00 | 10.48 | 0.00 |
76 | 6.50 | 4.20 | 0.00 | 174 | 6.00 | 10.48 | 0.00 |
77 | 7.00 | 4.20 | 0.00 | 175 | 6.50 | 10.48 | 0.00 |
78 | 8.00 | 4.20 | 0.00 | 176 | 7.00 | 10.48 | 0.00 |
79 | 9.00 | 4.20 | 0.00 | 177 | 8.00 | 10.48 | 0.00 |
80 | 10.00 | 4.20 | 0.00 | 178 | 9.00 | 10.48 | 0.00 |
81 | 11.00 | 4.20 | 0.00 | 179 | 10.00 | 10.48 | 0.00 |
82 | 12.00 | 4.20 | 0.00 | 180 | 11.00 | 10.48 | 0.00 |
83 | 12.50 | 4.20 | 0.00 | 181 | 12.00 | 10.48 | 0.00 |
84 | 13.00 | 4.20 | 0.00 | 182 | 12.50 | 10.48 | 0.00 |
85 | 14.00 | 4.20 | 0.00 | 183 | 13.00 | 10.48 | 0.00 |
86 | 15.00 | 4.20 | 0.00 | 184 | 14.00 | 10.48 | 0.00 |
87 | 16.00 | 4.20 | 0.00 | 185 | 15.00 | 10.48 | 0.00 |
88 | 17.00 | 4.20 | 0.00 | 186 | 16.00 | 10.48 | 0.00 |
89 | 18.00 | 4.20 | 0.00 | 187 | 17.00 | 10.48 | 0.00 |
90 | 18.50 | 4.20 | 0.00 | 188 | 18.00 | 10.48 | 0.00 |
91 | 19.00 | 4.20 | 0.00 | 189 | 18.50 | 10.48 | 0.00 |
92 | 20.00 | 4.20 | 0.00 | 190 | 19.00 | 10.48 | 0.00 |
93 | 21.00 | 4.20 | 0.00 | 191 | 20.00 | 10.48 | 0.00 |
94 | 22.00 | 4.20 | 0.00 | 192 | 21.00 | 10.48 | 0.00 |
95 | 23.00 | 4.20 | 0.00 | 193 | 22.00 | 10.48 | 0.00 |
96 | 23.50 | 4.20 | 0.00 | 194 | 23.00 | 10.48 | 0.00 |
97 | 24.00 | 4.20 | 0.00 | 195 | 23.50 | 10.48 | 0.00 |
98 | 24.50 | 4.20 | 0.00 | 196 | 24.00 | 10.48 | 0.00 |
197 | 24.50 | 10.48 | 0.00 | ||||
198 | 25.00 | 10.48 | 0.00 |
4.1.5 添加时间依材料特性
- 添加时间依材料特性；
图4.1.5-1 添加时间依材料特性
- 添加时间依存特性函数（收缩徐变函数，强度发展函数）；
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