某公路互通立交3×30m预应力混凝土连续箱梁桥设计毕业设计.docx

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1、广电工专就鹿山名就毕业设计（论文）题 目： 某公路互通立交3义30m预应力混凝土连续箱梁桥设计系 别：土木工程系专业班级： 土建L093姓 名：学号： 20091994指导教师：职称：助工（硕士）二。一三年五月十一日2.1 桥梁原横截面特性计算截面特性的计算图2-2支座 跨中转化横截面(m)面积：支座A =(0. 2+0. 5) X2 + 2X X X X X 2X X 2X2=8. 47 m2跨中 A = (0. 2+0. 5) X22X X X X X 2X X 2X2=7. 39 m22.20002.2000求其形心和抗弯惯性矩-* 1,2000 -, 1 p nnnnL U U U U

2、 U.=zi nnn一1.2000一= yi nnn ,.n.suuu.UUU T0.3000-J0.40008.00005.40001.20005.4000 -+1.2000一10.3000-J12,00000.40001.30008.0000图2-3支座跨中横截面(m) 支座截面特性参数AiZiYiAi*Zi1200*30=36000205157380000120*150=180001151052070000800*40=3200020200640000EAi = 86000LAiYi=8830000EAiZi=10090000Zi分块面积的形心至下缘的距离Yi分块面积的形心至上缘的距离形

3、心距下边缘的距离：Z下=SAiZi/SAi=117.3cm形心距上边缘的距离：Z上=220-117.3=102. 7 cm抗弯惯性矩I:支座抗弯惯性矩liAiZi-ZO4 (z, - zjI27000003600027688644027958644033750000180009522033845220426666732000302953280307219947620651607抗弯惯性矩小跨中截面特性参数AiZiYiAi*Zi1200*30=36000115154140000120*60=72007060504000800*40=3200020110640000EAi = 75200ZAiYi

4、=4492000EAiZi =5284000形心距下边缘的距离：Z下= Zo = AiZi/形心距上边缘的距离：Z =抗弯惯性矩I:跨中抗弯惯性矩liAiZi-Z0a, A)?I27000003600072027824747278242160000720052521605254266666320008086633385132999162021348跨中截面抗弯惯性矩小2.1.1 检验截面效率指标p (希望p在0. 50以上)跨中截面ys= Ai*yi/X截面重心至上核心的距离：ks=I/截面重心至下核心的距离：kx=I/X截面效率指标:p=(ks+kx)/h= (0. 529+0. 361)

5、/I. 3=0. 685指.50,合适2. 2桥面板的计算和梁有效宽度的计算2. 2.1桥面板的计算桥面板的计算采用标准车加局部荷载，对板进行局部验算和配筋。该桥是双向 行驶的，桥总宽为24米，按4个车道设计。其内力的计算在后边的恒载内力计算中 有说明。故此处略过。梁有效宽度的计算：2. 2.桥的剪力理论箱型梁和T型梁由于剪力滞效应，在梁承受弯矩时，顶底板所受的拉压应力， 随着离腹板的距离越远，受力越小，所以不是全梁在受力，如果按照全梁截面进 行受力分析，必然导致不平安。目前，桥梁剪力滞计算的方法很多，有线条法，比较杆法，差分法等，但目前 应用较为方便应用也较广泛的是等效宽度法，规范上给出了计

6、算方法。本设计采用次种方法。宽度法考虑梁剪力滞效应：1、简支梁和连续梁各跨中部梁段，悬臂梁中间跨的中部梁段bmi = Pfbi2、简支梁支点，连续梁边支点及中间支点，悬臂梁悬臂段bmi = Psbi2. 2. 2. 2桥的剪力滞计算如下图，将梁根据腹板的数目分成如图的各种小梁，分别进行计算。如下图，将梁根据腹板的数目分成如图的各种小梁，分别进行计算。图2-4梁截面分隔(1)边跨计算：边跨边梁/,2，=0.050.1=0.083,查图得夕0.802,ps =1.6；L b S生查图得4:0.600, hm2 =夕5=2.0； /1 U o x 3U将整个箱梁等效成工字型截面，如下：8.40003

7、.60003.60005.2000120003600010000.40000.3000e.aooo图2-5支座有效截面8.40003.6000- 1.2000 3.6000-t- 1.2000 *-10.3000L30000.4000I5.2000图2-6跨中有效截面2求其形心和抗弯惯性矩：支座有效截面特性参数AiZiYiAi*Zi1.2*EEZi分块面积的形心至下缘的距离Yi分块面积的形心至上缘的距离形心距下边缘的距离：Z下= Zo = XAiZi/E形心距上边缘的距离：Z上m抗弯惯性矩I:支座抗弯惯性矩（m）liAiZi-ZOA (A -A)2I跨中截面特性参数AiZiYiAi*ZiEE形

8、心距下边缘的距离：Z下二4二XAiZi/E形心距上边缘的距离：Z.抗弯惯性矩I:跨中抗弯惯性矩（m）liAiZi-ZO4（4 z）2I对于原来的箱梁截面的形心轴Z卜二川。2. 3主梁内力计算（1）恒载内力以纵向取1H1的板条计算一期恒载内力即梁的恒载内力计算：主梁支座截面的恒载集度：=A/二8.47x25 kN Im主梁跨中截面的恒载集度：l?=A/ = 7.39x25 kN/m二期恒载桥面铺装、栏杆的内力计算：桥面的恒载集度：沥青混凝土找平及抗滑层：, = 0.10x1.0x24 = 2./771钢筋混）凝土面层：& =0lxl.0x25 = 2.5ZN/m钢筋碎防撞栏：g3 =0.5x1x

9、25 = 2.5kN/m_ 13,616 EI _13.61634500xl06 x 1,620 _ . Q7 w% - 22x3.14x3（）2 :20.602x103一 Z kN/m 恒载集度llllllll 11 1图2-7恒载作用计算简图图2-9剪力图图2-10剪力影响线表3.5恒载内力计算结果2. 4活载内力计算跨数位置距本跨左 支点距离 (m)恒载弯矩(kN -in)恒载剪力(kN)第一(三)跨0001/47. 51/2153/4130第二跨001/41/21503/4130荷载设计等级为公路-1级，车道荷载的均布荷载标准值(以)和集中荷载标准值 (A)为：qk =105kN /

10、mPk = (180 +1| xl80)= 280kN(注：设计桥梁为4车道，根据城市桥梁设计通用规范计算弯矩不乘增长系数，计算剪力应乘以增长系数L20)2. 4.1冲击系数计算由于梁体取C50混凝土，混凝土的弹性模量取石=3.45x104外。mc =G/g = 202.150 xlO3 +9.81 = 20.602x103Z:g/mIc = m4连续梁桥：c 13.616 EI 13.616( 34500X106 x 1.620 一八一h 二-J二7J；=3.9/Hz12/，叫 2x3.14x302、20.602xlO3因为 1.5Hz14Hz,故 =0.1767 In/；-0.0157 =

11、0.23c 23.651 EI 23.65134500xl06 x 1.620 八A = =7a; =6.89Hz12/，叫 2x3.14x302 V20.602x103因为L5HzW力 -2,0000-6.00跨中截面跨中截面转化12.00005.40005.40001.20005.40001.20000.30 00-J1.30008.00000.4000跨中截面扭转惯性矩跨中截面扭转惯性矩图2T1跨中转化截面0.30.31.对于翼板,b 12= 0.025 ：查表皿得心对于低板,对于低板,t 04上=J = 0.0520m,W = (4.5-2x) (20)=(4.5-2x 90-20)

12、= 2.925kN/m280208020人群荷载集度X根据弯矩影响线图，进行人群荷载弯矩加载，如以下图：人群荷载加载过程实例：(1)边跨1/2处的影响线图2-39边跨跨中弯矩影响线根据弯矩影响线图，进行人群荷载弯矩加载，如以下图:llllllllllllliuillllll(3)(3)(2)图2-40人群荷载最大正弯矩布载404.25404.25图2-41结构弯矩图图2-41结构弯矩图计算边跨1/2处的人群最大正弯矩为：KN-millllillllllllllillilliillllillllllllllillilli图2-42中跨跨中1/2处人群荷载负弯矩布载图图2-42中跨跨中1/2处人群

13、荷载负弯矩布载图324.84324.84图2-43结构弯矩图计算边跨1/2处的人群最小负弯矩为：KN-m 剪力影响线图示：图2-43结构弯矩图计算边跨1/2处的人群最小负弯矩为：KN-m 剪力影响线图示：图2-44中跨中1/2处影响线根据建立图示，最大剪力加载图示:(2)图2-45边跨跨中人群最大剪力布载图2-46结构剪力图计算边跨1/2处的人群最大正剪力为：KNIIUII1UIII lllllllliuilllllilllllllllllllliuiliuiliu图2-47边跨跨中人群最小剪力布载-78.96图2-48结构剪力图KN人行道正中加载(弯矩以O或剪力为。)各控制截面的内力计算结果

14、如下表:表3.12人行道人群荷载截面内力跨数位置据本跨 支点的 距离(m)弯矩(kNm)剪力(kN)正弯矩负弯矩正剪力负剪力第一跨00001/41/2153/4130第二跨001/41/21513/4130人群荷载增大系数时，S = 7必。或5 = ?必。，其中。=表3.13人行道人群荷载截面内力(计增长系数)跨数位置据本跨 支点的 距离(m)弯矩(kNm)剪力(kN)正弯矩负弯矩正剪力负剪力第一跨00001/41/2153/4130第二跨0041/41/2153/4130查阅公路桥涵设计手册-基本资料X X X 30=3. 072,X XQ =1/2 X 15 X 6+1/2 X (6+4.

15、464) X 3+1/2 X (4.464+3. 072) X 3+1/2 X (3. 072+1. 848) X3+1/2X (1. 848+0. 816) X3+1/2X3X 计算边跨1/2处的人群最大正弯矩为：M = qkQ. X KN - mX X X X X X 30=-0. 96,X X X 30=-0. 225,Q =1/2 X 3 X 0. 585+1/2 X (0. 585+0. 96) X 3+1/2 X (0. 96+1. 155) X 3+1/2 X (1. 155+1.2) X 3+1/2 X (1.2+1. 125) X 3+1/2 X (1. 125+0.96)

16、X 3+1/2 XAbstractThe design is based on graduation design task book requirements and relevant industry standards, design of 30+30+30m prestressed concrete continuous box girder bridge overpass bridge, a highway.In the design, design reference bridges have been built to determine bridge type and stru

17、cture. Calculation of bridge upper structure focuses on the analysis of the bridge during the use of dead load and live load internal force, the load density method, the use of Mechanics Solver for computing the permanent load, live load using the lever principle method, modified eccentric-pressed m

18、ethod (car, the crowd) transverse distribution coefficient of live load, and loading using the maximum load method, the use of mechanics solver to calculate the live load internal force, the other factors (temperature, uneven settlement of foundation, the internal forces caused by creep), calculated

19、 by hand or the electronic calculator; the combination of internal force calculation of bearing capacity limit state including basic combination, short-term effect combination, effects of long-term effect combination; hand count were prestressed reinforcement calculation, loss of prestress steel str

20、and estimated, permanent status of bearing capacity limit state checking, permanent condition normal use limit state checking, design calculation and checking should be lasting pre force calculation and deflection of the arch degree of components. Double column substructures with drilling end bearin

21、g pile foundation, the pot rubber bearing, and were on the pier and pile foundation were calculated and checked. Construction of the scaffold of the full support and design and calculation.This design mostly take hand, part of the auxiliary solver structural mechanics computation, all the drawings o

22、f AutoCAD drawing, computer filing, typesetting, printing out the map and the. Also, translated an English essay Bridge Engineering and Aesthetics1.Keywords: prestressed concrete, continuous beams, the lever principle method, modified eccentric-pressed method.(0. 96+0. 735) X3+1/2X (0. 735+0. 48) X3

23、+1/2X (0. 48+0. 225) X3+1/2X3X计算边跨1/2处的人群最小负弯矩为：Q =1/2 X (0.4000+0.2976) X 3+1/2 X (0.2976+0.2048) X 3+1/2 X (0. 2048+0. 1232) X3+1/2X (0. 1232+0. 0544) X3+1/2X3X 计算边跨1/2处的人群最大正剪力为：Q 二%QXkNQ=l/2X 15X0. 4+1/2X3X0, 039+1/2X (0. 039+0. 064) X3+1/2X (0. 064+0. 077)X 3+1/2 X (0. 077+0. 08) X 3+1/2 X (0.

24、08+0. 075) X 3+1/2 X (0. 075+0, 064)X3+1/2X (0. 064+0. 049) X3+1/2X (0. 049+0. 032) X3+1/2X (0. 032+0.01) X3+1/2X X计算边跨1/2处的人群最小负剪力为：Q 一。二 XkN人群荷载增大系数时，其中0 =人群最大正弯矩S = 7/qkNni 人群最小负弯矩S = ./OXkNm 人群最大正剪力S =4OXkNni人群最小负剪力S =4MOXkNm(1)中支点处的影响线图2-49中支点弯矩影响线根据弯矩影响线图，进行汽车荷载弯矩加载，如以下图:川川川川川川川川川川“山川III川川川川山川

25、II川川图2-50中支点处汽车荷载负弯矩布载346.50346.50图2-51结构弯矩图计算中支点处的汽车最小负弯矩为：KN.m剪力影响线图示：图2-52中支点处剪力影响线 根据建立图示，最大剪力加载图示：WIHIIIHIIIIHIIIIIHlWHHWHIiniliniHIIIHHIHHIWH图2-53中支点处汽车最大剪力布载图2-54结构剪力图计算中支点的汽车最小负剪力为：九=0.5x5 + J1-24)= 0.5x(1 + 1-1) = 0.959人行道正中加载(弯矩以。或剪力%q)各控制截面的内力计算结果如下表:人行道人群荷载截面内力跨数位置据本跨 支点的 距离(m)弯矩()剪力()正弯

26、矩负弯矩正剪力负剪力第一跨000001/401/2153/41300第二跨00001/401/2150003/40013000人群荷载增大系数时，s = 0%。或s = ?必q，其中。=人行道人群荷载截面内力(计增长系数)跨数位置据本跨 支点的 距离(m)弯矩(kNm)剪力(kN)正弯矩负弯矩正剪力负剪力第一跨00001/41/2153/4130第二跨001/41/2153/422. 5130查阅公路桥涵设计手册-基本资料：XXXXXXXXXQ =1/2 X X 3+1/2 X (0.792+1.536) X 3+1/2 X (1.536+2. 184) X 3+1/2 X (2. 184+2

27、. 688) X 3+1/2 X (2. 688+3. 000) X 3+1/2 X (3. 000+3. 072) X 3+1/2 X (3. 072+2. 856) X 3+1/2 X (2. 856+2. 304) X 3+1/2 X (2. 304+1. 368) X 3+1/2 X X3 X计算中支点的汽车最小负弯矩为：M二X KN - m (结构力学计算结果)Q=1/2X 1X30+1/2X X3+1/2X (0.039+0. 064) X3+1/2X (0. 064+0. 077) X3+1/2 X (0. 077+0. 080) X 3+1/2 X (0. 080+0. 075

28、) X 3+1/2 X (0. 075+0. 064) X 3+1/2 X (0. 064+0. 049) X 3+1/2 X (0. 049+0. 032) X 3+1/2 X (0. 032+0. 015) X 3+1/2计算中支点的汽车最小负剪力为：Q =%QXkN （结构力学计算结果） 人群荷载增大系数时，其中。= 汽车最小负弯矩S = XkNem （结构力学计算结果） 汽车最小负剪力S =，p/OXkNni （结构力学计算结果）2. 5内力组合（取截面最大值组合）2d=y。小Gik + /QI SnSQk + 匕 E/qSqzj=2)/0：结构重要性系数，取1.0。本设计取一下设计组

29、合:L 2恒载+1.4汽车荷载(计入冲击力)取以上内力组合的最大值作为承载能力极限状态组合:表3.19承载能力极限状态组合表作用短期效应组合:跨数位置据本跨支 点的距离 (m)弯矩(kNm)剪力(kN)正弯矩负弯矩正剪力负剪力第一跨00001/41/2153/4130-30053第二跨00-300531/41/2153/4130-28212S$d = X $Gik + jQjk/=!J=1恒载+0.7汽车荷载(不计冲击力)(式中以j=0.7 ) 表3.21短期效应组合表跨数位置据本跨支 点的距离 (m)弯矩(kNm)剪力(kN)正弯矩负弯矩正剪力负剪力第一跨0001/4162171/23/42

30、1135第二跨001/42090. 851/2355. . 403/42135作用长期效应组合:?.S 虱=Z Sg/% + Z 2 jSojk/=1j=l恒载+0.4汽车荷载（不计冲击力）（式中2/=。.4）表3. 23长期效应组合表跨数位置据本跨支 点的距离 （m）弯矩(kNm)剪力（kN）正弯矩负弯矩正剪力负剪力第一跨0001/41/23/421135第二跨001/41/23/4211352.6预应力钢筋配筋计算预应力混凝土梁钢筋的数量的一般估计方法是：首先根据构件正截面抗裂性 确定预应力钢筋数量（A类局部预应力混凝土）然后再根据构件承载能力极限状态要求确定非预应力钢筋的数量，预应力钢筋

31、计估算时，构件的截面特性可以取全截面特性。按构件的正截面抗裂性能估算预应力钢筋的数量：全预应力混凝土梁按作用的短期效应组合进行正截面抗裂性验算，计算所得的正截面混凝土法向拉应力应满足% -085%”.0的要求，预应力梁在预应力和 使用荷载作用下的应力状态应满足公桥规条规定截面的上.下缘均不出现拉应力，那么应满足以下条件:以 min2将上式改写为:bpe下%“卜，下：分别表示预应力筋在截面上，下缘产生的有效预应力 . PC IW卜，亚K分别表示为截面上，下缘的抗弯模量（可按毛截面考虑）Mvmax, Mvmin：表示在作用短期荷载效应组合下，计算截面最大.最小弯矩（自带 符号）（1）跨中截面：（1

32、）跨中只在截面下缘配置预应力筋时_ Npe下N网下e下_ _ Npe下,下e下“上二丁 -b“下=丁由截面下缘不出现拉应力来控制，下缘所需的有效预加力为：KmaJ叫9694.63+ 2.308求得以后，再确定适当的控制应力巴,并扣除相应的预应力损失?（对于 配高强钢丝和钢绞线的后张法构件外a,）就可以估算需要预应力钢筋面积 075艇Ap=Npe/Q-U2)/0nAp=Npe/Q-U2)/0n21333.0053= 0.019116/储=191.16 加4,确定以后，可以根据一根钢绞线的截面积是1477?,以12根钢绞线为一束那么 有：=L4x12 = 16.8cm2算出所需的预应力钢筋束数（2）为Ap 191.16 八 Qr= 10.37 x 10束%16.8试中A