预应力混凝土连续梁桥.doc

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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流预应力混凝土连续梁桥.精品文档.预应力混凝土连续梁桥 内蒙古科技大学 本科生毕业设计说明书 题 目：G25遵化至南小营段高速 公路牛狼峪2号桥 学生姓名：王晓燕 学 号：0706116113 专 业：交通工程 班 级： 1班 指导教师：张 玥 摘 要 牛狼峪2号大桥处于唐山市尹各庄村边，跨越山沟、山地、果林及村道。桥址两端位于山坡上，路线线位纵断面受地形高程限制，河沟水位不控制，每座桥宽为14.5m. 根据毕业设计任务书，本设计主要分为五部分。 第一部分是对设计基本资料的整理。第二部分是桥梁设计方案比选。方案一是预应力混凝土T形连续梁桥；方案

2、二是梁拱组合体系拱桥，方案三是预应力混凝土变截面连续箱型梁桥。经过分析比较，推荐方案三，预应力混凝土变截面连续梁桥。上部结构为预应力混凝土变截面箱型梁，下部结构为双柱式桥墩、重力式U型桥台、扩大基础。 第三部分是上部结构计算，包括主梁尺寸拟定、内力计算、预应力筋布置，截面验算，预应力筋的布置及数量，预应力损失计算，预加力的组合，主梁截面强度计算。第四部分桥墩及基础计算。第五部分是施工组织设计。 关键词：连续梁桥、内力计算、。 2 Abstract According to the graduation design task,it is mainly divided into 5 parts.

3、 The first part is to put the basic references in order and to calculate the surface area of vertical section. The second part is to compare the program of the bridge design.Program is preparing dint concrete continual bridge molded like T.Program is to build a preparing dint concrete continual brid

4、ge .By analynis and comparison,in the recommand program ,the upper structure can be preparing dint concrete continual beam and the lower structure can be two-bridge piered,and gravitational bridge structure like U to enlarge the basis. The third part is the calculation of the top construction .This

5、part includes the formulation of measurement, calculation of Inner force,the arrangements for preparing steel and chack calculation of cross section, the calculation of bridge pier beam,the block the loss of preparing dint, the compose of preparing dint, is the strength of the beam,s section. The fo

6、rth part is the calculate of pier and foundation. The fifth part is the design for the organization to work on. Keywords: concrete continual bridge inner-force calculation 3 第一章：桥梁设计任务书及方案比选 1.1设计资料 1.1.1桥梁名称： G25遵化至南小营段高速公路牛狼峪2号桥 1.1.2桥位概况 牛狼峪2号大桥处于唐山市尹各庄村边，跨越山沟、山地、果林及村道。桥址两端位于山坡上，路线线位纵断面受地形高程限制，河沟

7、水位不控制，每座桥宽为14.5m. 1.1.3设计标准 1)公路等级：高速，设计速度：100 Km/h； 2) 设计荷载：公路I级； 3)桥面宽度：桥梁由两座分离式上、下行桥组成，桥面净宽13.5m，内，外侧设0.5m钢筋混凝土墙式防撞护栏，本次仅进行右幅桥梁设计； 4)桥面纵坡：位于直坡段，纵坡为1.5%； 5)桥面横坡：2%； 6)设计洪水频率：1/100; 7)抗震烈度：8度. 1.2设计方案比选 1.2.1构思宗旨 1).追求结构造型简洁、轻巧、美观、造价经济。 2).设计方案力求新颖，尽量采用有特色的新结构又要保证受力合理，技术可靠，施工方便，满足交通功能。 1.2.2方案比选 第一

8、方案：T形预应力混凝土简支梁 1).孔径布置 4 方案为5跨30m简支梁，全长为162.9m。 2).上部结构 主梁采用预应力T形简支梁，主梁梁高为2m，设横隔梁，其间距为8m采用板式橡胶支座。 3).下部结构 东西桥台均为混凝土U型重力式桥台，桥墩采用钢筋混凝土双柱式，基础采用钢筋混凝土扩大基础。 4).施工方案 主梁采用集中预制装配施工，桥墩及基础采用现浇法施工，占用面积大，需要劳动力多。 5）结构特点 简支梁桥为静定结构，温度变化不会引起结构附加内力，在竖向力的作用下与具有相同跨径的其他桥梁相比跨中弯矩大。因该桥上部结构由拼装而成，整体性较差、且伸缩缝多，行车舒适性差。 方案二、空腹式钢

9、筋混凝土箱形拱桥 1).孔径布置 本方案由两端简支引桥和主跨拱桥结构组成，全长168.7m。 2).主跨结构构造 主跨采用上承式钢筋混凝土箱形拱，参照桥梁工程矢跨比F/L=1/41/10，结合实际地形矢跨比取1/6.3。主拱采用等截面悬链线箱形拱。 3).下部结构 拱桥桥墩均为钢筋混凝土桥墩，桥台均为U型重力式桥台，基础底面岩石承载力较高。故采用明挖扩大基础。 4).施工方案 主跨采用箱形主拱无支架门柱式缆索吊装，拱分为5 个箱肋， 纵向分为3段，进行肋间现浇混凝土组合成箱型。箱肋间横向的临时固结，利用箱肋上下两面预埋钢板焊接，肋间纵向节点的接头采用预埋钢板焊接形式。 5).工艺技术要求 已有

10、成熟的工艺技术经验，需要用大量的吊装设备，占用施工场地大，需要劳动力多。 5 6).使用效果 拱的承载潜力大，伸缩缝多，养护较为麻烦，行车时可能会有跳动，感到不是很舒适。 方案三、预应力混凝土箱形连续梁桥 1).孔径布置 孔径设置为4跨40m，桥梁全长168.7m。 2).上部结构 主体采用单箱双室横断面，梁高2.5m，顶板厚0.2m，顶板翼缘外悬3m，腹板厚0.35m，底板厚0.35m，无人行道。 3).下部结构 两端桥台均为钢筋混凝土重力式桥台、桥墩为钢筋混凝土双柱式桥墩，基础采用扩大基础。 4).施工方案 采用逐孔就地浇筑施工,需要支架的数量不多，周转次数多， 利用效力高， 施工速度也比

11、场浇筑快得多，采用此种施工方案，桥梁整体性好。 1.3方案选择 从养护来看，连续梁桥养护简便，简支梁桥需要重点养护。 6 缓，伸缩缝少，刚度大，行车平稳，养护简便，且连续梁主梁采用箱形梁，箱梁的顶板和底板可提供足够的面积来布置预应力钢束以承受负弯矩，同时箱型截面能提供较大的顶板翼缘悬臂，底板宽度相应较窄，可大幅度减小下部结构工程量。所以预应力混凝土箱形连续梁为最佳方案。 7 第二章：推荐方案上部尺寸拟定 2.1细部尺寸的拟定 2.1.1跨径的确定 采用等跨等截面连续梁桥，孔径为40 m，全桥定为4跨。 2.1.2梁的尺寸拟定 顺桥向：由于采用等高度梁， 以及本桥为公路桥，根据参考文献12得，梁

12、高取1/151/25的跨径由于施工要求梁高不应小于1.8m，则这里选用2.5m高，高跨比1/16。 横桥向：箱梁横截面的形式是根据桥宽和施工考虑来确定的。当桥宽在12米内时一般采用单箱单室，桥宽在12m17m时，是用单箱双室。由于本设计中的桥宽为14.5m，单箱单室顶板跨径较大，需施加横向预应力，则采用单箱双室，箱梁由顶板、底板、腹板等各部分组成。 2.1.3箱梁腹板厚度的确定 箱梁腹板厚度的确定主要取决于预应力筋和浇注混凝土必要间隙等构造要求， 一般情况可以按以下原则选用： 腹板内无预应力筋可以用20。 腹板内有预应力筋可以采用2530。 腹板内有预应力筋锚固可采用35。 墩上或靠近桥墩的箱

13、梁根部需加到3060，甚至100。本设计选用35厚腹板（支座处取50厚）。 2.1.4箱型梁尺寸的拟定 1）、顶板：厚度取决于顶板的跨径和顶板内纵向管道的布置锚头所占最小尺寸和施工水平，它首先要满足布置纵预应力筋的构造要求。见表2.1： 根据一些已建成的箱梁统计资料，选用顶板厚度为20。 8 2）、底板：一般构造规定：不配预应力筋厚度可取1518；配预应力筋厚度可取2025；本设计跨中腹板选用35，支座处为50cm厚。 3）、悬臂板：一般可取腹板间距的一半，即2.2m，本设计取3m。 4）、腋：为了提高箱梁的抗扭刚度，减少扭转剪应力在角隅处的应力集中，在箱梁的顶、底板和腹板的交接处应加腋，加腋

14、可改善桥面的受力， 增加布束面积，方便钢束布置，加腋选用35335（1：1）。 5）、横隔板：它可以增加截面的横向刚度，限制畸变力，在支承处的横隔板，还担负承受较大支承反力作用。支点处横隔板厚度取60cm，跨中处横隔板厚度取20cm。： 6）、桥面铺装选定 单层式： 8cm沥青混凝土。 三角垫层：8cm厚的防水混凝土。 7）、排水设施 桥面每隔8m设一泄水管，交错排列行于车道两侧。泄水管直径20。泄水管口顶部采用铸铁格栅盖板，其顶面比周围路面低5。 2.2 本桥主要材料 本设计主梁采用C50混凝土、防撞墙和基础采用C25混凝土，桥台、墩帽、背墙、耳墙采用C30混凝土。 9 梁桥墩），构造钢筋采

15、用级HPB235（基础）。 预应力钢筋7S15.24mm直径15.24mm，截面积140 mm2，抗拉强度1860MPa，弹性模量1.95?105MPa. 10 第三章 桥面板的计算 图3.1主梁的横断图（尺寸单位cm） 本设计采用单箱双室截面，桥面板可分成单向板和悬臂板计算。 3.1单向板计算 3.1.1恒载内力计算 恒载内力以纵向长度为1m的板计算。 每延长米板上恒载g： 沥青混凝土面层：g1?0.08?1?23?1.84kN/m 三角垫层（防水混凝土）：g2?0.08?1?25?0.2kN/m 将承托的面积摊于桥面板上，则： t?20?35?35/372.5?23.29cm g3?0.2

16、329?1?25?5.82kN/m 故：?g?1.84?2?5.82?9.66kN/m 1)计算恒载弯矩M?g: L0?t?3.725?0.2329?3.958m L0?b?3.725?0.35?4.08m 取L?4.08m 2M?g?gl0/8?1/8?9.66?4.082?20.05kN/m 式中： l板的计算跨径 l0板的净跨径 11 t板的厚度 b为梁肋的宽度 2)计算恒载剪力Qsg L?L0?3.725m Qsg?1/2?gl0?1/2?9.66?3.725?17.99kN 3.1.2有效分布宽度的确定 1）车辆荷载产生的内力： 车辆荷载主车车轮的着地长度 a2?0.20m, b2?

17、0.60m 则得板上荷载压力面传递长度为： 前轮： a1?a2?2H?0.2?2?0.16?0.52m b1?b2?2H?0.3?2?0.16?0.62m 后轮： a1?a2?2H?0.2?2?0.16?0.52m b1?b2?2H?0.6?2?0.16?0.92m 当单独一个车轮荷载在跨径中间：（L为计算跨径） 12La?a1?L, a1?0.52?4.08?/3 1.88333 2L/3?2?4.08/3?2.72, a?2.72m?P=140kN? 车辆荷载中轮与后轮着地长度相同，两轴间距d?1.4m a?2.72md，所以荷载有效分布宽度叠加，则a?2.72?1.4m=4.12m G1

18、米宽板条上的荷载计算强度为：q? a?b1 q1?140?2/2?36.94kN/m 4.12?0.92 当单独一个车轮荷载作用在跨径中间时：（L0为净跨径） a?a?3.725?/31?L0/3?0.52 2 故取a?2/3L0?3.725?2.48m 3 12 01.?76Lm2/3 车辆荷载中轮与后轮着地长度相同，两轴间距d?1.4m a?2.48m?d，所以荷载有效分布宽度发生叠加，则a?2.48?1.4?3.88m G1米宽板条上的荷载计算强度为：q? ab1 2?1?39.2 2 q1?kN/m 3.8?80.92 3.1.3活载内力计算 荷载在板的支撑处： a'?a1?t

19、?0.52?2.329?2.849mL/3=1.36m，取a'=1.36m1.4m 考虑到两种叠加 故取a'?L/3?d=1.36+1.4=2.76m q'?G?a?b1140?55.14kN/m 2.76?0.92 a-a'4.12?2.76?0.68m 22 a'?a1?t?0.52?2.329?2.849mL/3=1.24m，取a'=1.24m1.4m 考虑到两种叠加 故取a'?L0/3?d?1.24?1.4?2.64m q'?G?ab170?2?57.64 kN/m 2.64?0.92 a?a'3.88?2.64?

20、0.62m 22 车轮按最不利状态下布置求弯矩和剪力 1） 第一种布置求弯矩（荷载布置见图3.2） 13 图3.2 荷载布置图（尺寸单位：m） 弯矩计算见表3.1， 表3.1 弯矩计算表 计算公式：Mop?1?A1?y1?A2?y2?.?An?yn? Mop?1?0.?3 2） 0.?71?5.11?36.1?71?3.?19 4.?22 77.22kNm 第二种布置求剪力（荷载布置见图3.3） 14 图3.3 荷载布置图（尺寸单位：m） 剪力计算见表3.2， 表3.2 剪力计算表 计算公式：Qsp?1?A1?y1?A2?y2?.?An?yn? Qsp?1?0.?319.?973?3.3?2?

21、5.57 518kNm?76. 内力组合： Qs?1.4?Qsp?1.2Qsg?1.4?76.52?1.2?17.99?128.72kN MO?1.4Mop?1.2Mog?1.4?77.22?1.2?20.05?132.17kN?m 15 根据实验及理论分析对弯矩加以修正 t/h?0.2329/2.05?1/8.8?1/4（主梁抗扭能力大） 跨中弯矩 Mc?0.5?MO?0.?513?2.17 96?6.0支点弯矩 Ms?0.7?MO?0.?713?2.?179?2. 52 3.2悬臂板计算 3.1.1恒载内力计算 恒载内力以纵向长度为1m的板计算。 每延长米板上恒载g： 沥青混凝土面层：g1

22、?0.08?1?23?1.84kN/m 三角垫层（防水混凝土）：g2?0.08?1?25?0.2kN/m 对于悬臂板，由于不等厚，所以取其平均厚度：则： t?（20+55）/2?37.5cm g3?0.375?1?25?9.375kN/m 故：?g?1.84?2?9.375?13.215kN/m 防撞墙沿桥纵向的线荷载集度： q'?8.683kN/m 10.5) 由恒载产生的根部弯矩：MAg?ql2?q'(l0?22 10.5?52?38?.68?( 3 ?13.2122 ?83.35kN?m ) 由恒载产生的根部剪力：QAg?ql?q'?0.5 ?13.215?3?8

23、.683?0.5 ?39.99kN 3.2.2活载内力计算 悬臂板受力如图3.4 16 pp 图3.4 单位（cm） c?3?0.5?0.5?0.92/2?1.54m b1b1?MAp?(1?)?qb1(c-)+q'b(l0?)? 22? 0.92? ?(1?0.?3)36.?94?0.954-?2? ?63.23kN?m 'QAp?(1?)?qb1+qb?=?(1?0.3)?36.94?0.92+8.683?0.5? 0.?5 0.5(3?)+?3?2?) ?49.82kN 内力组合：MA?1.2MAg?MAP?(1.2?83.35?1.4?63.23)?188.542kN?

24、m QAg?1.Q4A?p QA?1.21.?239.?99?1.4?48.8kN2 3.3桥面板配筋 取1m板宽计算：（计算板宽为b?1000mm） 混凝土采用C50，轴心抗压强度设计值 fcd=22.4MPa；轴心抗拉强度设计值 ftd=1.83 MPa。普通钢筋的抗拉强度设计值HRB335，fsd=280 MPa；抗压强度设计值fsd'=280 MPa。相对界限受压区高度b=0.56。结构重要性系数?0?1.0。 3.3.1支点处配筋 计算梁肋截面的有效高度按比例：he?hf?s?tan? 计算 17 he：自承托起点至梁肋中心线之间板的任一验算截面的计算高度。 hf：不计承托时

25、板的有效高度。 s：自承托的起点至肋中心线的距离。 ?：承托下缘与水平线的夹角。当tan?1/3时，取1/3。 he?20?351?25.833cm 23 取as=4.0，则截面的有效高度h0?he?as?258?40?218mm M?0Md Md?58.950kN?m 参见文献【9】得?0?1.0 M?0Md?1.0?58.950?58.950kN?m 受压区高度： x?h0?258?10.41mm bh0?0.56?218?122.08mm As?fcdbx22.4?1000?10.41?832.8mm2 fsd280 选用14180mm As?855mm2 按一排布置。 ?min?0.4

26、5 ?ftd1.83?0.45?0.29% fsd280As855?0.39%?min 满足要求 bh01000?218 3.3.2跨中配筋 设保护层as=40mm 则h0?he?as?200?40?160mm Md=66.09?kN m x=h0?160?19.65mm受压区高度 <?bh0?0.56?160?89.6mm 18 As?fcdbx22.4?1000?19.65?1572mm2 fsd280 选用20200mm As?1572mm2 ?As1572?0.98%?min 满足要求 bh01000?160 3.3.3 悬臂板配筋计算 取1米板宽，取板高度he?20?45?32

27、.5cm?325mm，取as=4.0cm，则有效2 高度h0?h?as?325?40?285mm。M?0Md?1.0?188.542?188.542kN?m 115.18?106 ?0.080 计算系数：?s?1.0?22.4?1000? 253 x?h0?285?31.25mm bh0?0.56?285?159.6mm As?fcdbx22.4?1000?31.25?2500mm2 fsd280 选用HRB400钢筋20125mm，As?2513mm2 ?2513?0.88%?min，满足要求。 1000?285 3.3.4斜截面承载力验算 ?3?V?0.5?10?2ftdbh0?1.25时，可不进行斜截面抗剪承载力的验算。 当0d 式中：?0-桥梁结构的重要系数，按公路桥涵的设计安全等级，一级、二级、三级分别去1.1、1.0、0.9； Vd-斜截面受压端上作用（或荷载）效应所产生的最大剪力组合设计值； ?2-预应力提高系数，对钢筋混凝土受弯构件，?2=1.0；对预应力混凝土受弯构件，?2=1.25 ftd-混凝土抗拉强度设计值。 19 单向板支点处 0.5?10?3?2ftdbh0?1.25?0.5?10?3?1.0?1.83?