简支梁桥毕业设计.docx

简支梁桥毕业设计 第一章设计方案比选 1.1 设计资料 青岛高新区科技大道桥：规划河道宽度76m，河底标高-0.05m，设计洪水水位高程2.45m，河岸标高3.5m；设计洪水频率1/100，桥下不通航，不需考虑流冰；双向4车道，设计时速60km/h,设计荷载为公路I级；地震烈度为6度。 1.2 方案编制 初步确定装配式预应力混凝土简支梁桥、钢筋混凝土拱桥、等截面预应力混凝土连续梁桥三种桥梁形式。 （1）装配式预应力混凝土简支T形梁桥 图1-1 预应力混凝土简支T形梁桥（尺寸单位：cm） 孔径布置：26m+26m+26m，桥长78米，桥宽2×12m（分离式）。桥面设有1.5%的横坡，不设纵坡，每跨之间留有4cm的伸缩缝。 结构构造：全桥采用等跨等截面预应力T形梁，主梁间距2.4m。预制T梁宽1.8m，现浇湿接缝0.6m，每跨共设10片T梁，全桥共计30片T梁。 下部构造：桥墩均采用双柱式桥墩，基础为钻孔灌注桩基础，桥台采用重力式U形桥台。 施工方法：主梁采用预制装配式施工方法。 （2）钢筋混凝土拱桥 图1-2 钢筋混凝土拱桥（尺寸单位：cm） 孔径布置：采用单跨钢筋混凝土拱桥，跨长78m。 结构构造：桥面行车道宽15m,两边各设1.5m的人行道，拱圈采用单箱多室闭合箱。 下部构造：桥台为重力式U形桥台。 （3）装配式预应力混凝土连续梁桥 图1-3 预应力混凝土连续梁桥（尺寸单位：cm） 孔跨布置：24m+30m+24m,桥长78m，桥面宽18m(整体式),设有2m的中间带，桥面设有1.5%的横坡，其中中间标高高于外侧标高。 主梁结构：上部结构为等截面板式梁。 下部结构：上、下行桥的桥墩基础是连成整体的，全桥基础均采用钻孔灌注摩擦桩，桥墩为圆端型形实体墩。 施工方案：全桥采用悬臂节段浇筑施工法。 1.3 方案比选 表1-1 方案比选表 选择第一方案经济上比第二方案好；另外第一方案工期较短，施工难度较小；在使用性与适用性方面均较好。所以选择第一方案作为最优方案。 第二章上部结构设计 2.1 上部结构尺寸拟定 2.1.1 设计资料 （1）桥梁跨径及桥宽 标准跨径：26m（墩中心距离） 主梁全长：25.96m 计算跨径：25m 桥面净空：2×（0.25+1+2.5+3.5+2+0.75+0.5）+2.0=26m（分离式） 其中：人行栏杆0.25m；人行道1.0m；右路肩2.5m；行车道7m;左路肩0.75m;防撞栏0.5m；中间带2.0m。 （2）设计荷载 公路级,人群荷载3.0kN/m2，每侧人行栏，防撞栏重力的作用力分别为1.52KN/m和4.99KN/m。 （3）材料规格 混凝土:预应力混凝土主梁采用C50，墩柱、台帽采用C30混凝土，系梁、承台及灌注桩采用C30 预应力钢绞线采用j15.20（75.0）高强低松弛预应力钢绞线，标准强度fpk=1860Mpa，Ep=1.95×105Mpa，普通钢筋主要采用HRB335和R235 （4）设计依据 公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2022），中华人民共和国行业标准，2022 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D62-2022），中华人民共和国行业标准，2022 城市桥梁设计荷载标准(CJJ77-98) 人民交通出版社 桥梁工程，姜福香主编，机械工业出版社，2022 （5）基本计算数据（见表2-1） 注：考虑混凝土强度达到C45时开始张拉预应力钢束。ck 和tk 分别表示钢束张拉时混凝土的抗压、抗拉标准强度，则ck f '=29.6Mpa ， tk f ' =2。51Mpa 。 2.1.2 横截面布置 （1）主梁间距与主梁片数 对于跨径较大的预应力混凝土简支梁桥，当吊装重量不受限制时，适当增加主梁的间距，加大翼缘宽度，可以提高截面效率指标，比较经济合理。翼板的宽度为2400mm ，由于宽度较大，为了保证桥梁的整体受力性能，桥面板采用现浇混凝土刚性接头，预制T 梁宽1.8m ，现浇湿接缝0.6m 。净2×12m 的桥形选用十片主梁，上下行车道各五片主梁。 （2）主梁跨中主要尺寸拟定 1）主梁高度 对于常用的等截面简支梁，其高跨比的取值范围在1/15-1/25，对预应力混凝土T 形梁一般可取1/16-1/18左右。当桥梁建筑高度不受限制时，增大梁高往往是较经济的方案，因为加高腹板使混凝土用量增加不多，而节省预应力筋数量较多。本设计采用1800mm 的主梁高度比较合适。 2）主梁截面细部尺寸 图2-1 结构尺寸图（尺寸单位：cm） T形梁翼板的厚度主要取决于桥面板承受车轮局部荷载的要求，还应考虑能否满足主梁受弯时上翼板受压的强度要求。本设计预制T梁的翼板厚度取用150mm，在于腹板相连处的翼板厚度不应小于梁高的1/10,该处翼板根部加厚到250mm以抵抗翼缘根部较大的弯矩。 T形截面梁的腹板厚度规定不小于160mm，同时从腹板本身的稳定条件出发，腹板厚度不宜小于其高度的1/15。本设计腹板厚度取200mm。 马蹄尺寸基本由布置预应力钢束的需要确定的，设计实践表明，为了防止在施工过程和运营中马蹄部分出现纵向裂缝，其面积不宜小于截面总面积的10%20%。马蹄宽度约为肋宽的2-4倍，马蹄全宽部分的高度加1/2斜坡区高度约为梁高的0.15-0.2倍。本设计考虑到主梁需要配置较多的钢束，将钢束按二层布置，一层最多排两束，同时还根据公预规对钢束净距及预留管道的构造要求，初拟马蹄宽度为550mm，高度为250mm，马蹄与腹板交接处作三角形过渡，高度为150mm，以减少局部应力。 按照以上拟订的外形尺寸就可以绘出预制梁的跨中截面图。 图2-2 跨中截面尺寸图(尺寸单位：cm) （3）计算截面几何特征 将主梁截面划分成五个规则图形的小单元，截面几何特征列表计算见下表。 跨中：全截面形心至上缘距离：16.625.8837549353.9 = = i i s A S y （cm ） ； 预制截面形心至上缘距离：36.685 .79379 .542603= = i i s A S y (cm)。 支点：全截面形心至上缘距离：92.6928.131*.2 = i i s A S y （cm ） ； 预制截面形心至上缘距离：50.7428 .122632 .913656= = i i s A S y (cm)。 （4）检查截面效率指标（希望在0.5以上） 上核心距：) (33.34)16.62180(5.883735756381 .x cm y A I k s =-?= 下核心距： ) (09.6516.625.883735756381 .x cm y A I k s =?= 截面效率指标： 5.055.018009 .6533.34>=+=+= h k k x s 上述计算表明，初拟的主梁跨中截面是合理的。 2.1.3 横截面沿跨长的变化 本设计主梁采用等高形式，横截面的T 梁翼板厚度沿跨长不变。粱端部区段由于锚头集中力的作用而引起较大的局部应力，也为布置锚具的需要，在距梁端1250mm 范围内将腹板加厚到与马蹄同宽。马蹄部分为配合钢束弯起而从四分点附近开始向支点逐渐抬高，在马蹄抬高的同时腹板宽度亦开始变化。 2.1.4 横隔梁的布置 由于主梁很长，为了减小跨中弯矩的影响，全梁共设了五道横隔梁，分别布置在跨中截面、两个四分点及支点处，其间距为6.25m 。端横隔梁的高度与主梁同高，厚度为上部260mm ，下部240mm ；中横隔梁高度为1450mm ，厚度为上部180mm ，下部160mm 。 2.2 桥面铺装 桥面为6cm 混凝土铺装层(两边最薄处为8cm ，按1.5%的坡度过渡到跨中)，重度25kN/m 3；4cm 沥青铺装层，重度23kN/m 3。 2.3 主梁内力计算 根据上述梁跨结构纵，横截面的布置，并通过可变作用下的梁桥荷载横向分布计算，可分别求得主梁控制截面（一般取跨中、四分点和支点截面）的恒载和最大活载内力，然后在进行主梁内力组合。 2.3.1 恒载内力计算 （1）恒载集度 ）预制梁自重（一期恒载）： 跨中截面段主梁的自重（长6.25米） G(1)=0.79375×25×6.25=124.02(kN) 马蹄抬高与腹板变宽段梁的自重（长5米） G(2)=(0.79375+1.2263)×5×25/2=126.25(kN) 支点段梁的自重（长1.73米） G(3)= 1.2263×25×1.73=52.73(kN) 边主梁的横隔梁 中横隔梁体积： 0.17×（1.4×0.8-0.5×（0.8×0.1+0.175×0.15）=0.1814(m 3) 端横隔梁体积: 0.25×(1.65×0.625-0.5×0.078×0.625)=0.2517(m 3) 故半跨内横隔梁重力为： G(4) =（1.5×0.1814+1.0×0.2517）×25=13.10（kN） 中主梁的横隔梁 中横隔梁体积： 0.1814×2=0.3628(m 3) 端横隔梁体积: 0.2517×2=0.5034(m 3) 故半跨内横隔梁重力为: G(5) =（1.5×0.3628+1.0×0.5034）×25=26.19（kN） 预制梁恒载集度： 边梁：g1=（124.02126.2552.7313.10）/12.98=24.35(kN/m) 中梁：g2=（124.02126.2552.7326.19）/12.98=25.36(kN/m) ）二期恒载 现浇T梁翼板集度 g(6)=0.15×0.6×25=2.25（kN/m） 边梁现浇部分横隔梁 一片中横隔梁（现浇部分）体积：0.17×0.3×1.4=0.0714m3 一片端横隔梁（现浇部分）体积：0.25×0.3×1.65=0.12375m3 故g(7)=（3×0.07142×0.12375）×25/25=0.46（kN/m） 铺装 8cm混凝土铺装：0.08×12×250.5×12×0.09×25=37.5（kN/m） 4cm沥青铺装：0.04×（620.092）?×23=5.52（kN/m）若将桥面铺装均摊给五片主梁，则： g(8)=(37.55.52)/5=8.60(kN/m) 栏杆