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中欧钢筋及预应力混凝土梁桥设计规范对比研究

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摘要

第一章 绪论

1.1 国内外混凝土桥梁发展概况

1.2 混凝土结构设计方法的发展

1.3 中欧公路桥梁设计规范简介

1.3.1 我国公路桥梁设计规范

1.3.2 欧洲桥梁规范

1.3.3 国内外规范研究概述

1.4 研究内容及意义

1.4.1 研究内容

1.4.2 研究意义

第二章 设计基本原则与材料参数对比

2.1 设计准则

2.1.1 总则

2.1.2 设计基准期和使用寿命

2.1.3 设计安全等级

2.1.4 极限状态的划分

2.1.5 目标可靠度

2.2 材料

2.2.1 混凝土

2.2.2 普通钢筋

2.2.3 预应力钢筋

2.3 本章小结

第三章 荷载效应对比分析

3.1 荷载及作用效应组合

3.1.1 荷载的分类

3.1.2 作用效应组合

3.2 恒荷载

3.3 汽车荷载

3.3.1 设计车道数

3.3.2 汽车荷载模式

3.3.3 纵横向折减

3.3.4 冲击系数

3.4 横向分布

3.5 内力计算

3.5.1 选取桥梁样本

3.5.2 计算横向分布系数

3.5.3 活载内力计算

3.5.4 荷载效应组合

3.6 本章小结

第四章 承载能力极限状态对比分析

4.1 正截面抗弯承载力

4.1.1 应力计算图式

4.1.2 相对界限受压区高度

4.1.3 最小和最大配筋率

4.1.4 抗弯计算表达式

4.1.5 计算结果对比分析

4.2 斜截面抗剪承载力

4.2.1 确定计算截面

4.2.2 无腹筋构件

4.2.3 有腹筋构件

4.2.4 构造要求

4.2.5 计算结果对比分析

4.3 轴心受压承载力

4.3.1 计算表达式

4.3.2 计算结果对比分析

4.4 偏心受压承载力

4.4.1 构件长细比

4.4.2 二阶弯矩的影响

4.4.3 矩形截面偏心受压构件承载力

4.4.4 圆形截面偏心受压构件承载力

4.4.5 计算结果对比分析

4.5 本章小结

第五章 正常使用极限状态对比分析

5.1 预应力损失对比

5.1.1 预应力损失的分类

5.1.2 预应力损失的组合

5.1.3 计算结果对比分析

5.2 施工阶段应力控制

5.2.1 施工阶段混凝土应力

5.2.2 施工阶段预应力筋应力

5.3 使用阶段应力控制

5.3.1 使用阶段混凝土应力控制

5.3.2 使用阶段预应力筋的应力控制

5.3.3 抗裂性验算

5.4 裂缝宽度验算

5.4.1 裂缝宽度限值

5.4.2 最大裂缝宽度计算方法

5.5 挠度验算

5.6 本章小结

第六章 工程计算实例及经济性对比

6.1 4×30m连续梁桥计算实例

6.1.1 设计基本资料

6.1.2 桥型及纵、横断面布置

6.1.3 预应力钢束布置

6.1.4 内力计算及荷载效应组合

6.1.5 承载力、应力及变形验算

6.2 经济性对比分析

6.2.1 PC简支T梁桥

6.2.2 PC简支空心板梁桥

6.2.3 4×30m连续梁桥

6.3 本章小结

第七章 结论与展望

7.1 研究结论

7.2 展望

参考文献

作者简介

致谢

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摘要

桥梁作为公路工程的枢纽,在国民经济中占有重要地位,其安全性和经济性对社会财富和国有资产有着直接的影响。桥梁设计规范是工程技术人员开展设计工作的依据,是评判桥梁结构安全性和适用性的标准。随着建筑服务贸易自由化和国际化的不断推进,以及“一带一路”战略的实施,越来越多的工程建设企业开始致力于对国外相关规范的研究工作。
  本论文是中国路桥工程有限责任公司科研项目——“中外公路桥梁设计规范对比研究”的主要内容之一。针对中、欧桥梁规范中的设计准则、材料、荷载及作用效应组合、承载能力极限状态、正常使用极限状态等方面的内容进行了全面地分析对比。通过对我国交通运输部颁的通用图中的19座常用典型桥梁的计算、分析和对比,分别从作用效应、承载力、承载力/作用效应等角度论述了中、欧桥梁规范的安全性和经济性差异。主要完成的工作内容如下:
  首先,论文阐述了中、欧桥梁设计规范关于设计准则、极限状态计算方法及可靠度指标的相关规定;归纳总结了中、欧桥梁设计规范中材料强度指标、荷载效应及其组合方式以及相关系数取值等内容;着重论述了中、欧桥梁规范中汽车荷载计算模式和预应力损失计算方法的差异。
  其次,运用Midas/Civil8.2.1有限元分析软件建立了19座样本桥梁的有限元分析模型,分别按照中、欧桥梁规范的规定确定设计参数,对承载能力极限状态和正常使用极限状态进行计算分析,得到了作用效应、截面承载力、应力及挠度等计算数据。
  最后,根据程序计算的结果,综合对比了中、欧荷载效应、截面承载力以及截面承载力与荷载效应的比值,分析论述了两本规范的经济性差异,得出了按欧洲桥梁规范进行设计更具经济性优势的结论。提供了一座4×30m连续梁桥的计算实例。
  本文的研究方法和结论对国内路桥企业参与海外项目的竞争,具有一定的参考和应用价值。

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