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XX工程学院土木工程学院桥梁工程课程设计任务书姓名学号班级指导教师目录第一章任务书 (3)1.1目的与要求....................................。

. (3)1.2设计题目与技术标准 (3)1.3设计内容 (3)1.4归档书写要求 (4)1.5设计规范与参考资料 (4)第二章方案介绍............。

.. (5)2.1方案一:60+105+60M的变截面箱型连续梁 (5)2.2方案二:56.25+110+58.75M斜拉桥 (9)第三章方案比选 (12)3.1方案优缺点比选 (12)3.2结论 (12)第四章设计总结 (13)第五章参考文献 (13)第一章任务书一、目的与要求桥梁工程课程设计是土木工程专业道桥方向《桥梁工程》专业课教学环节的重要组成部分,其目的在于通过桥梁工程课程设计的基本训练,深化掌握本课程的实用理论与设计计算方法;理解桥梁设计的程序、方法和计算内容;熟悉有关标准规范、规程在工程设计中的应用及其重要性;能查阅有关设计手册、标准图、参考书,并进行认真分析研究,为今后独立完成桥梁工程设计打下初步基础。

在课程设计的实践过程中,能使学生巩固和扩大专业知识,掌握本学科的主要知识,进一步培养学生综合运用所学知识分析和解决实际问题的能力,从而提高学生的动手能力和综合素质。

学生在教师的指导下,综合应用所学结构力学、结构设计原理、桥梁工程等课程知识,按时按量独立完成所规定的设计工作。

具体要求如下:1.根据标准图、技术规范与经验公式,正确拟定各部结构尺寸,合理选择材料、标号。

2.计算结构在各种荷载与其他因素作用下的内力组合效应,并进行配筋计算与设计。

3.正确理解《公路桥涵设计规范》有关条文,并在设计中合理运用。

4.加强计算、绘图、文件编制等基本技能的训练。

二、设计题目与技术标准1.设计题目预应力混凝土变截面连续箱型梁桥设计2.技术标准:⑴桥面净空:按桥面标高+12m⑵设计荷载:城市主干道A,人群荷载4.0KN/m2⑶桥面铺装:表层为4cm厚沥青混凝土,下为8cm厚防水混凝土⑷桥面横坡:双向1.5%三、设计内容⑴上部结构横断面布置草图;⑵荷载横向分布系数计算;⑶箱梁内力计算与内力组合;⑷箱梁配筋计算与抗弯、抗剪强度验算;⑸绘制箱梁配筋图;图幅尺寸按3#图纸绘制。

四、归档书写要求计算书:一律用A4纸手写五、设计规范与参考资料[1]《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004)[2]《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60—2004)[3] 李自林《桥梁工程》华中科技大学出版社,2009年[4]. 姚玲森《桥梁工程》人民交通出版社,2009年[5] 邵旭东《桥梁工程》人民交通出版社,2009年第二章方案介绍方案一:60+105+60m的变截面箱型连续梁桥本桥上部构造为60+105+60m的变截面预应力砼连续梁,箱梁采用的单箱双室截面,箱梁支点截面梁高6.5m,跨中截面梁高2.5m,梁宽20m,下部构造桥墩为实体式桥墩配桩基础;桥台为桩柱式桥台。

由于该桥桥位较高,为了减少墩台数量且跨径选择合理。

图1变截面连续梁桥立面图2 变截面连续梁剖面图1.建桥背景鉴于地质地形情况,该处地势崎岖,桥全长较长,故比选方案主要采用预应力混凝土连续梁和斜拉桥形式。

根据安全、适用、经济、美观的设计原则,初步拟定了二个方案。

下面为第一个方案的介绍。

2.技术标准(1)道路等级:城市主干道A 人群较多车道数4 通航等级7级(2)桥面净宽:净15+2*3非机动车道+2*2人行道(3)桥下净空:按桥面标高+12m(4)道路路面设计荷载:BZZ-100型标准轴载人群荷载:人群4.0kN/m,两侧人行道(5)地震烈度:7度(6)设计水位:+102.86m(7)最低水位:+96.00m(8)冲刷深度:一般冲刷线低于河床1m,最大冲刷线低于河床2m。

(9)气温:年最高月平均气温32度,最低温度-4度。

3. 尺寸拟定本设计方案采用三跨一联预应力混凝土变截面连续梁结构,全长225m。

设计主跨为105m。

4. 桥孔分跨连续梁桥有做成三跨或者四跨一联的,也有做成多跨一联的,但一般不超过六跨。

对于桥孔分跨,往往要受到如下因素的影响:桥址地形、地质与水文条件,通航要求以及墩台、基础及支座构造,力学要求,美学要求等。

若采用三跨不等的桥孔布置,一般边跨长度可取为中跨的0.5—0.8倍,这样可使中跨跨中不致产生异号弯矩,此外,边跨跨长与中跨跨长之比还与施工方法有着密切的联系,对于采用现场浇筑的桥梁,边跨长度取为中跨长度的0.8倍是经济合理的。

但是若采用悬臂施工法,则不然。

本设计跨度,主要根据设计任务书来确定,其跨度组合为:(60+105+60)米。

基本符合以上原理要求。

5. 截面形式一、立截面从预应力混凝土连续梁的受力特点来分析,连续梁的立面应采取变高度布置为宜;在恒、活载作用下,支点截面将出现较大的负弯矩,从绝对值来看,支点截面的负弯矩往往大于跨中截面的正弯矩,因此,采用变高度梁能较好地符合梁的内力分布规律,另外,变高度梁使梁体外形和谐,节省材料并增大桥下净空。

二、横截面梁式桥横截面的设计主要是确定横截面布置形式,包括主梁截面形式、主梁间距、主梁各部尺寸;它与梁式桥体系在立面上布置、建筑高度、施工方法、美观要求以及经济用料等等因素都有关系。

当横截面的核心距较大时,轴向压力的偏心可以愈大,也就是预应力钢筋合力的力臂愈大,可以充分发挥预应力的作用。

箱形截面就是这样的一种截面。

此外,箱形截面这种闭合薄壁截面抗扭刚度很大,对于弯桥和采用悬臂施工的桥梁尤为有利;同时,因其都具有较大的面积,所以能够有效地抵抗正负弯矩,并满足配筋要求;箱形截面具有良好的动力特性;再者它收缩变形数值较小,因而也受到了人们的重视。

总之,箱形截面是大、中跨预应力连续梁最适宜的横截面形式。

常见的箱形截面形式有:单箱单室、单箱双室、双箱单室、单箱多室、双箱多室等等。

单箱单室截面的优点是受力明确,施工方便,节省材料用量。

拿单箱单室和单箱双室比较,两者对截面底板的尺寸影响都不大,对腹板的影响也不致改变对方案的取舍;但是,由框架分析可知:两者对顶板厚度的影响显著不同,双室式顶板的正负弯矩一般比单室式分别减少70%和50%。

由于双室式腹板总厚度增加,主拉应力和剪应力数值不大,且布束容易,这是单箱双室的优点;但是双室式也存在一些缺点:施工比较困难,腹板自重弯矩所占恒载弯矩比例增大等等。

本设计是一座城市主干道路连续箱形梁,采用的横截面形式为单箱双室。

6. 梁高根据经验确定,预应力混凝土连续梁桥的中支点主梁高度与其跨径之比通常在1/15—1/25之间,而跨中梁高与主跨之比一般为1/40—1/50之间。

当建筑高度不受限制时,增大梁高往往是较经济的方案,因为增大梁高只是增加腹板高度,而混凝土用量增加不多,却能显著节省预应力钢束用量。

连续梁在支点和跨中的梁估算值:等高度梁: H=(151~301)l ,常用H=(181~201)l 变高度梁:支点处:H=(161~201)l ,跨中H=(301~501)l 而此设计采用变高度的梁,支点处梁为6.5米,跨中梁高为2.5米。

7. 细部尺寸一、 顶板与底板箱形截面的顶板和底板是结构承受正负弯矩的主要工作部位。

其尺寸要受到受力要求和构造两个方面的控制。

支墩处底版还要承受很大的压应力,一般来讲:变截面的底版厚度也随梁高变化,墩顶处底板为梁高的1/10-1/12,跨中处底板一般为200-250。

底板厚最小应有120。

箱梁顶板厚度应满足横向弯矩的要求和布置纵向预应力筋的要求。

本设计中采用双面配筋,且底板由支点处以抛物线的形式向跨中变化。

底板在支点处设计为实心箱型截面,在跨中厚20cm.顶板厚20cm 。

二、 腹板和其它细部结构(1). 箱梁腹板厚度 腹板的功能是承受截面的剪应力和主拉应力。

在预应力梁中,因为弯束对外剪力的抵消作用,所以剪应力和主拉应力的值比较小,腹板不必设得太大;同时,腹板的最小厚度应考虑力筋的布置和混凝土浇筑要求,其设计经验为:1) 腹板内无预应力筋时,采用200mm 。

2) 腹板内有预应力筋管道时,采用250—300mm 。

3) 腹板内有锚头时,采用250—300mm 。

大跨度预应力混凝土箱梁桥,腹板厚度可从跨中逐步向支点加宽,以承受支点处交大的剪力,一般采用300—600mm ,甚至可达到1m 左右。

本设计支座处腹板厚取30cm.,跨中腹板厚取80cm 。

(2). 梗腋 在顶板和腹板接头处须设置梗腋。

梗腋的形式一般为1:2、1:1、1:3、1:4等。

梗腋的作用是:提高截面的抗扭刚度和抗弯刚度,减少扭转剪应力和畸变应力。

此外,梗腋使力线过渡比较平缓,减弱了应力的集中程度。

本设计中,根据箱室的外形设置了宽300mm ,长600mm 的上部梗腋,而下部采用300*300的梗腋。

(3). 横隔梁横隔梁可以增强桥梁的整体性和良好的横向分布,同时还可以限制畸变;支承处的横隔梁还起着承担和分布支承反力的作用。

由于箱形截面的抗扭刚度很大,一般可以比其它截面的桥梁少设置横隔梁,甚至不设置中间横隔梁而只在支座处设置支承横隔梁。

因此本设计没有加以考虑,而且由于中间横隔梁的尺寸及对内力的影响较小,在内力计算中也可不作考虑。

跨中截面及中支点截面示意图如上图图二所示:(单位为cm )8. 主梁分段与施工阶段的划分(1) 分段原则主梁的分段应该考虑有限元在分析杆件时,分段越细,计算结果的内力越接近真实值,并且兼顾施工中的实施,所以本设计分为50个单元。

(2) 具体分段本桥全长225米,全梁共分50个梁段,一般梁段长度分成4.5m。

(3)主梁施工方法及注意事项主梁施工方法:主梁采用悬臂拼装法施工,预制尺寸要求准确,保证接缝密贴,外形准确。

图5.结构简图方案二:56.25+110+58.75m斜拉桥本桥上部构造为56.25+110+58.75m的箱型截面的斜拉桥,由于斜拉桥的多点支撑故可以大大减少主梁的高度,索距为11m,塔高36m。

箱梁采用单相双室,梁高1m,梁宽20m,下部构造桥墩为实体式桥墩配桩基础;桥台为埋置式桥台配桩基础。

图3 斜拉桥立面图图4 斜拉桥剖面图1.建桥背景鉴于地质地形情况,该处地势崎岖,桥全长较长,故比选方案主要采用预应力混凝土连续梁和斜拉桥形式。

根据安全、适用、经济、美观的设计原则,初步拟定了二个方案。

下面为二个方案的介绍。

2.技术标准(1)道路等级:城市主干道A 人群较多车道数4 通航等级7级(2)桥面净宽:净15+2*3非机动车道+2*2人行道(3)桥下净空:按桥面标高+12m(4)道路路面设计荷载:BZZ-100型标准轴载人群荷载:人群4.0kN/m,两侧人行道(5)地震烈度:7度(6)设计水位:+102.86m(7)最低水位:+96.00m(8)冲刷深度:一般冲刷线低于河床1m,最大冲刷线低于河床2m。

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