预应力混凝土T型刚构桥毕业设计指导书(悬浇)

2010届土木工程专业桥梁方向

预应力混凝土T型刚构桥（悬浇）及挂篮设计毕业设计指导书

华东交通大学土木建筑学院桥梁教研室

指导教师：桂水荣

2010年2月20日

2009届土木工程专业桥梁方向

预应力混凝土T型刚构桥（悬浇）及

挂篮设计毕业设计指导书

一、设计论文（计算书）各章节要求：

计算书中，在写出计算过程的同时，注意以下内容要求：

1．桥式方案比选

绘出参与比选的各类桥型简单示意图。

2．拟定主梁和桥墩基本尺寸；建立计算模型；进行单元和节点的划分。

梁体和桥墩构造立面尺寸示意；梁体和桥墩主要截面尺寸示意；结构计算模型示意图；结构离散示意图(即单元、节点划分示意)。

3．估算主梁纵向预应力钢束的数量：

配筋面积需满足持久状况下正常使用极限状态的应力要求和承载能力极限状态的强度要求。考虑荷载（或作用）：恒载（结构自重、基础变位）、汽车荷载、温度影响。以上作用组合按桥规要求进行。

输出主梁重要断面（墩顶处、跨中处、梁端、L/4断面）汽车荷载效应、温度次力矩、基础沉降次力矩。

输出估束时粗分的各施工阶段结构自重弯矩曲线（标出峰值点数值）；输出以上各阶段累计弯矩曲线。

输出正常使用极限状态下弯矩和剪力包络图；承载能力极限状态下弯矩和剪力包络图；正常使用极限状态下结构配筋面积表；承载能力极限状态下结构配筋面积表；主梁各截面通过束数量表；各梁段锚固束数量表。

4．主梁纵向预应力钢束的线形布臵和坐标计算

作出顶板束、腹板束、底板束的立面线形一般示意；梁体主要横断面预应力钢束布臵示意、竖弯曲线要素表（包括钢束弯起角度、曲线半径、切线长度、导线点坐标等）

5．利用软件模拟桥梁悬臂施工过程直至全桥合拢、桥面系铺装完成。计算一期恒载内力和二期恒载内力。施工信息中需考虑：阶段安装单元、张拉锚固相应的纵向和竖向预应力钢束、该阶段施工时的边界条件、主从约束和挂蓝移动操作等。

施加荷载统计：梁段自重、桥面系自重、预加力、混凝土收缩与徐变、基础沉降；温度影响；施工所用挂蓝、机具等荷载。

输出主梁重要施工阶段（最大悬臂阶段、边跨合拢阶段、中跨合拢阶段、桥面铺装阶段）内力图；输出最大悬臂阶段应力验算结果；输出最终恒载内力（各施工阶段的累计内力）图形。

打印：某施工信息输入界面的当时屏幕显示（可用屏幕硬拷贝）。

6、预应力损失及有效预应力的计算

给出某号钢束预应力损失和有效预应力数据表。

7、预加力、混凝土徐变等次内力计算

给出使用阶段的预应力总效应（包括初内力和次内力）；使用阶段混凝土徐变效应。

（可挑选主要单元的结果）

8．主梁加载计算与使用阶段作用效应组合：

进行持久状况下正常使用极限状态组合（短期效应）和承载能力极限状态组合（基本组合），其中荷载分项系数和组合系数按桥规有关规定。

给出以上作用组合弯矩包络图。

9．主梁各项验算：

主要断面持久状况承载能力极限状态强度验算表；持久状况主梁砼最大压应力验算表、预应力束最大拉应力验算表；持久状况主梁砼主压应力验算表。

主要断面持久状况正常使用极限状态：正截面抗裂验算表、斜截面抗裂验算表、挠度验算（手工验算）。

以上结果仅输出主要截面（桥墩处、中跨跨中或梁端）验算数据表格。

10.挂篮设计

按给定的挂篮形式及构件的材料类型，设计挂篮，并做以下验算：

主梁、前上横梁、前下横梁的内力、挠度计算并绘出相关简化计算模型及内力图，最不利截面位臵处构件材料强度及焊缝验算。

后锚固系统：锚杆、扁担梁、钢销及开孔处钢板强度验算。

吊挂系统：吊杆、扁担梁、销钉及销钉开孔处钢板强度验算。

挂篮行走稳定验算。

绘图：绘制挂篮施工总图、箱梁预留孔（筋）位臵图、底模平台图；补充绘制部分主梁结构图、前上横梁结构图、中横梁结构图、吊挂系统结构图、后锚固系统图。

以下对局部内容给出一些参考性意见：

二．桥型方案比选

方案比选应包括不同桥型方案的经济分析比较、技术难度、可行性比较、结构受力特性，下表是T形刚构、连续梁与连续刚构桥三种桥型结构体系受力特性的比较情况。

三．梁部结构尺寸拟定；单元与节点的划分；建立计算模型

（一）梁墩固接处的设计

刚构桥的梁墩固接处构造与受力十分复杂，是结构设计的关键部位。固接处的联结形式，首先取决于墩柱的形式，同时应考虑使传力路径明确简洁、力线流畅、避免应力集中和施工方便。以下为几座大桥墩梁联结构造，具体介绍见参考文献[2]。

（二）结构离散

在使用杆系程序分析结构前，必须对桥梁结构进行离散化，建立结构的计算图式。可遵循以下原则：（1）保证体系的几何不变性。在较复杂的施工体系转换中尤其应注意。同时也应避免与结构受力不符的多余约束。（2）计算模型应尽量符合结构的构造特点和受力特点。如对于零号块的处理、支座的处理等。（3）在合理模拟结构、保证计算精度的前提下，尽量减少节点数目，以缩小计算规模。

一般在以下位臵应划分节点：（1）构件的转折点和截面变化点；（2）施工分界点、边界处及支座处；（3）需验算或求位移的截面；（4）初位移不连续处。

单元、节点编号时，应尽量使单元两侧节点号之差最小，这样可使形成的总刚度矩阵带宽最小，从而节省存储量和减少运算量。

（三）建立计算模型

1．建立桥墩和主梁固结的整体模型，固接处可采用给定同一节点号（或采用不同节点并且用主从约束定义主从节点）。

2．主梁为桥面单元、全预应力混凝土结构；定义桥墩时为非桥面单元、钢筋混凝土构件。输入单元信息时应选择是否为现浇构件，因为在04规范中，对预制拼装构件和现场浇筑构件的验算标准是不同的。

3．冲击系数的计算按桥规4.3.2及条文说明进行，计算后自行输入。

4．桥面横坡可通过调整两侧腹板不等高度来达到，计算模型模型建立时可简化为平坡。

5.悬臂施工时，对现浇梁段加载龄期可取28天，预制拼装梁段龄期取7～10天。

L（L为计算跨径），可满足工程精度要求，并防止双薄臂墩之间距6.动态加载步长取

50

离过小造成程序运行时间过长。

四．估算主梁纵向预应力钢束数量：

（一）估束时定义的荷载信息：

1．永久作用：包括自重、基础变位

可粗略划分主要几个施工阶段来计算由结构自重引起的内力（包括梁体自重和桥面系自重）。施工阶段可粗略划分为悬臂浇筑至最大长度、边跨支架现浇、边跨合拢、中跨合拢、桥面铺装、（混凝土收缩徐变1000天）这五（六）个施工阶段。