《新整理施工方案大全》三车道高速公路(64+2×113+64)m连续梁桥设计（计算书+工程量104页）.doc

《《新整理施工方案大全》三车道高速公路(64+2×113+64)m连续梁桥设计（计算书+工程量104页）.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《新整理施工方案大全》三车道高速公路(64+2×113+64)m连续梁桥设计（计算书+工程量104页）.doc（105页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、西南交通大学本科毕业设计(论文)西 南 交 通 大 学本 科 毕 业 设 计高速公路(64+2113+64)m连续梁桥设计年 级： 2010 级学 号：20100449 姓 名： 专 业：土木工程 指导老师：2014年 6月 院系 土木工程 专 业 桥梁工程 年级 2010级 姓 名 题目 高速公路(64+2113+64)m连续梁桥设计 指导教师 评 语 指导教师 (签章) 评 阅 人评 语 评 阅 人 (签章)成 绩 答辩委员会主任 (签章) 年 月 日毕业设计（论文）任务书班 级 土木5班 学生姓名 学号 20100449 发题日期：2013年11月22日 完成日期：2014年 6 月 1

2、日题目 高速公路(64+2113+64)m连续梁桥设计 1、本论文的目的、意义 毕业设计基本目的是培养学生综合运用所学理论知识的技能以及分析与解决桥梁工程实际问题的能力。通过本题目，让学生将前3年多中理论学习的知识综合应用起来，一方面复习所学习的理论知识，并将其应用到工程实践中，锻炼其工程应用能力，初步形成桥梁工程的设计工作能力，并培养学生严肃认真的科学态度和严谨求实的工作作风。使学生通过毕业设计在具备工程师素质方面更快地得到提高。 2、 设计任务（1）桥梁结构方案拟定根据给定的桥梁跨径结合桥梁结构受力的合理性和经济性等，初步拟定桥梁结构的主要尺寸，如预应力混凝土连续梁主梁截面高度、顶底板与腹

3、板厚度及其变化规律、梁体截面尺寸等确定。（2）结构内力分析理解结构内力分析基本原理，并逐步掌握桥梁专业计算软件的使用；针对拟定的桥梁结构，应用有限元结构分析软件进行建模计算，包括结构计算图式的确定、单元划分、施工阶段的划分及其对应的内力计算、运营阶段内力计算等。（3）预应力钢筋的设计根据桥梁结构的初步设计及恒载、活载计算结果，依据结构设计原理进行各截面的预应力钢束配筋计算，并列出相应计算表格，完成预应力钢束的设计。在设计说明需要进行相关基本设计计算原理需要简要描述，相关设计规范应用的具体公式、参数表征方式的使用；构造要求；具体的计算分析过程描述和表格化数据罗列。（4）主要截面检算在设计预应力钢

4、束后，对桥梁结构进行主要截面的承载能力和使用性能进行验算。在设计说明文档中需要表达出基本设计计算原理的描述，相关设计规范应用的具体公式、参数表征方式的使用以及具体的计算分析过程描述和表格化数据罗列。（5）编制设计计算说明书设计计算说明书的内容包括：桥式方案拟定和比较的基本原则、设计思路以及 主要结构尺寸拟定原理的综合叙述和阐述；结构主要施工方法选定的叙述；主要设计计算原理和方法的叙述；结构在主要荷载效应（内力弯矩、剪力、轴力、变形位移等）下的计算分析过程及具体计算结果和分析。文整格式一般以设计题目为首，按照设计题目、设计任务书、中文和外文摘要、目录、正文、外文资料翻译（包括外文原文及中文翻译）

5、、毕业设计小结，以及毕业实习报告等顺序组织。设计说明书总字数不少于15000字。（6）绘制结构主要施工图绘制桥梁结构主要构造图：预应力混凝土连续梁和连续刚够桥主梁、中间墩等立面、平面和横断面图，横隔板构造图，主梁分段预应力钢筋布置图(包括纵向立面、平面和各个横断面布置，以及预应力钢筋要素等图标)，施工程序图，结构工程数量等，要求达到A3幅面图纸不少于16张或A2幅面图纸不少于8张(相当于0#图2张)。最好用用A3幅面图纸绘制。（7）外文资料翻译要求选择一篇外文专业科技文献翻译成中文，外文字符数不少于10000字符。（8）摘要即对整个毕业设计工作内容的摘要。中文摘要均不少于500字，同时将中文摘

6、要翻译成外文。（9）毕业实习报告根据毕业设计期间的野外实习资料，分析整理出对实习过程的认识汇报，要求字数不少于1500字。 第IX页3、论文各部分内容及时间分配：（共 16周）第一部分布置任务，拟定尺寸，准备计算数据； (1周)第二部分桥梁结构建模，结构内力计算； (3周)第三部分估束、布束、调束，计算各项预应力损失； (3周) 第四部分计算弹性次内力以及徐变次内力； (2周) 第五部分进行荷载组合、截面验算以； (1周) 第六部分编制设计说明书，绘制设计图及资料翻译； (3周) 第七部分 教师审核毕业设计说明书； (1周) 第八部分 修改完善毕业设计说明书等并装订成册； (1周) 评阅及答辩

7、 (1周)备 注 指导教师： 年 月 日审 批 人： 年 月 日摘 要本设计为高速公路（642113+64）m连续梁桥设计。本设计的桥梁为单室，三车道，四跨公路连续梁桥，桥面宽度为12.75m,桥底宽7m。支座处梁高为7m，跨中处为 3m，按1.6次抛物线变化；底板厚度支座处为0.8m,跨中为0.4m，线性变化；腹板厚度支座处0.7m，跨中处0.4m，线性变化。桥轴线为直线，采用2%的横坡设计，不设置纵坡。设计荷载为公路级。本设计主要采用桥梁博士3.0分析软件来进行结构内力分析计算，期间也用了Autocad 和Excel进行辅助设计。全桥上部结构共分为112个梁单元，定义有51个施工阶段。本设

8、计的顺序是在CAD中画好各个截面，导入桥梁博士完成桥梁建模。并把每个毛截面的特性和内力以文本的形式输出。对荷载进行简单组合，把自重内力与移动活载内力进行组合用来初步估算纵向预应力钢筋束量。运行桥梁博士数据计算，根据估算的预应力钢筋束在桥梁博士中调束，最后以文本的形式输出桥梁的预应力损失和各个次内力的数据。接着进行各项验算，若验算通过则设计成功，否则返回进行调束，进行验算，直至验算通过。最后出图并编写计算书。关键词：预应力混凝土；梁桥；悬臂浇筑施工；设计；Abstract The design for the highway (64 +2 113 +64) m continuous girder

9、 bridge design. The design of the bridge is a single room, three-lane, four-span continuous girder road bridge deck width 12.75m, bridge bottom width 7m. Bearing beam at a height of 7m, at midspan is 3m, by 1.6 times parabola; backplane thickness at the support of 0.8m, cross for 0.4m, linear change

10、; web thickness bearing at 0.7m, at midspan 0.4m, linear. Bridge axis is a straight line, using a 2% cross slope design, do not set the longitudinal slope. Design load for the highway -1. This design uses Dr. Bridges 3.0 analysis software for structural analysis and calculation of internal forces, a

11、lso used during the Autocad and Excel aided design. Ministry of full bridge girder structure is divided into 112 units, there are 51 definitions construction phase. The design is in the order of the CAD drawing the various sections, the import is completed, Dr. bridge bridge modeling. And the charac

12、teristics and internal forces the output of each section of the hair in the form of text. For simple load combination, the weight of internal forces and moving live load force combined to preliminary estimates the amount of longitudinal prestressing tendons. Dr. Run bridge data calculation, based on

13、 estimates of prestressing tendons, Dr. bridge beam tuning in, the final form of text output bridge prestressing loss of secondary forces and various data. Followed by the checking, checking through the design if successful otherwise returns be adjusted beam, checking, checking up through. Finally,

14、a map and written calculations.Keywords: prestressed concrete; bridge; cantilever casting construction; design;目 录 第1章 绪论11.1 预应力混凝土连续梁桥概述11.2 毕业设计的目的和意义11.3 施工工艺11.3.1 施工特点11.3.2 施工顺序21.3.3 设计流程2第2章 整体设计说明32.1 设计的基本资料32.1.1 主要技术指标32.1.2 所用材料规格32.2 截面尺寸的拟定42.2.1 梁高的拟定42.2.2 腹板总厚度的拟定42.2.3 底板厚度的拟定52.

15、2.4 截面尺寸的最后拟定52.2.5 截面尺寸图52.3 主梁的施工分段6第3章 桥梁建模93.1 桥梁博士3.0的简介93.2 利用桥梁博士建模93.2.1输入单元信息93.2.2 输入施工阶段信息103.2.3 输入使用阶段信息11第4章 主梁结构内力计算144.1 主梁恒载内力计算144.1.1 分段截面的几何特性144.1.2施工时的荷载144.1.3 所用二期恒载154.1.4 桥博计算模型154.1.5 恒载计算结果154.2 活载内力计算结果22第5章 预应力筋的估束和布置325.1 预应力筋的估算原理325.2 预应力筋的估算325.2.1组合最不利荷载325.2.2 估算预

16、应力钢筋365.3 预应力筋的布置425.3.1 CAD模型中钢筋图的布置425.3.2 桥梁博士模型中钢筋图的布置42第6章 预应力损失及有效预应力计算446.1 预应力损失计算原理446.1.1 管道摩阻损失计算446.1.2 锚头变形损失计算446.1.3 温差损失计算446.1.4弹性压缩损失计算456.1.5 钢筋松弛损失计算456.1.6 混凝土收缩徐变损失计算466.2 有效预应力值计算46第7章 次内力的计算507.1 收缩、徐变次内力507.2 温度次内力557.3 支座不均匀沉降引起的次内力61第8章 结构验算648.1 内力组合与验算648.1.1 承载能力极限状态基本组

17、合648.1.2正常使用极限状态短期效应组合648.1.3正常使用极限状态长期效应组合658.2 承载能力极限状态下的正截面验算658.3 正常使用极限状态计算748.3.1 正常使用极限状态计算理论748.3.2使用阶段正截面应力验算758.4 挠度验算82第9章 主要工程量849.1 混凝土用量849.2 预应力钢绞线用量849.3 锚具用量估算85毕业设计总结86致谢87附录89附录1 毕业实习报告89第1章 绪论1.1 预应力混凝土连续梁桥概述由于高速公路比普通公路速度高很多，所以其设计规范比较严格。高速公路桥梁主要以桥梁刚度以及整体性为主。因为此特殊原因，高速公路桥梁的施工造价也很高

18、。设计时也要重点考虑。连续梁桥是适合跨径介于20-300m之间的桥型，也是目前应用广泛的公路和铁路桥梁形式。本设计采用箱型截面，箱型截面具有较好的抗弯和抗扭特性。预应力混凝土连续箱梁桥受力极其复杂，其箱型截面腹板的主拉应力极其重要，如果腹板上的主拉应力超限，会使腹板出现裂缝，如果设计不当，会造成裂缝过多，进而导致桥梁跨中挠度过大，一来桥梁美观受到影响；二来对桥梁的整体刚度也有很大影响。1.2 毕业设计的目的和意义本次设计的具体内容是（642113+64）m公路预应力混凝土连续梁桥设计，桥宽为26.5m，单幅设计。全桥上部结构共分为112个梁单元，定义有51个施工阶段。本设计中主要利用的软件主要

19、有桥梁博士、Excel编程计算、CAD软件。1.3 施工工艺1.3.1 施工特点主要部分0号块，是整个预应力混凝土连续桥梁的核心，0号块最先被浇筑，然后以0号块为操作平台，在上面安装施工器械、挂篮。然后对称浇筑1、2、3、4号块等等。由于0号块的特殊作用。其跨度一般为12m。0号块内部结构复杂，普通钢筋和预应力钢筋交错，中间需要增设刚性横隔板以传递荷载。0号块中间设有过人小洞。由于在施工过程中昼夜温差大、混凝土收缩徐变等问题导致合拢段两侧桥梁变形不一致，进而出现内力传递出现问题。2第2页 1.3.2 施工顺序下面是施工顺序及所需的天数：1.0#块浇筑。由于是悬臂施工，合龙之前0#块通过固定支座

20、固定在桥墩上（30天）2. 等0#块强度达到一定要求，进行预应力张拉（1天）3.1#块挂篮安装。（2天）4.1#块安装。（8天）5.重复前面步骤，直至合龙段前三个施工阶段开始用满堂支架施工边跨现浇段。（28天）6.继续施工，至合龙段，进行边跨合龙。（8天）7.边跨顶、底板束张拉。（2天）8.中跨合龙。（8天）9. 中跨顶、底板束张拉。（2天）10.改变约束条件。（2天）11.桥面铺装。（30天）12.收缩徐变。（1000天）1.3.3 设计流程1. 根据经验公式拟定桥梁的截面尺寸。2. 利用桥博软件建立桥梁模型，并确定施工阶段，使用阶段阶段。3. 利用桥博软件计算内力，并进行组合。按照组合情况

21、计算配筋情况。并确定预应力筋的布置。4. 将算好的钢筋画到CAD中，并导入桥梁博士中。5. 计算由不均温差、支座沉降、收缩徐变产生的次内力。6. 进行承载力极限状态和正常使用极限状态下的强度、应力和变形验算。若验算不合格，修改截面或调整配束直至验算合格为止。7. 当一切都通过时，绘制施工图，编写计算书。 第2章 整体设计说明2.1 设计的基本资料2.1.1 主要技术指标1. 荷载标准：荷载标准直接反映桥梁通行荷载类型和承载力水平。我国的三类桥梁类型相应的荷载标准为：（1） 公路荷载：公路级、公路级；（2） 铁路荷载：铁路A级、铁路B级；（3） 城市道路荷载：城A级、城B级；（4） 人群荷载：2

22、.54kN/m2此次毕设荷载标准值取公路级。2. 桥面宽度:高速公路取2（0.5m防撞栏杆+11.75m车行道+1m/2中间分隔带）=25.5m其中，车行道包括：3m应急停车带+7.5m车行道+1.25m左路沿带。3. 桥面纵坡：桥面纵坡是桥梁线形设计的重要指标。本次毕设取桥跨线路纵坡为0%，即为平坡。4. 桥面横坡：公路桥梁桥面比较宽，横坡范围为1.520%。此次桥面横坡取2%。2.1.2 所用材料规格1. 主梁混凝土：本设计跨度为113m，小于200m，因此采用C50级混凝土。2. 预应力钢束：此次设计所用钢绞线为七股钢绞线，由七股的钢丝绕制而成的钢绞线，用表示。上下缘都用19根一束进行锚

23、固，对应锚群YM15-19，对应波纹管直径为。2.2 截面尺寸的拟定根据公路连续梁桥结构尺寸拟定的经验公式可以依次拟定出截面中支点梁高、中跨跨中梁高、腹板厚度t、箱室间距和顶底板厚度等。2.2.1 梁高的拟定1.中支点梁高的拟定：其中，为中支点梁高；为中跨跨径。2.中跨跨中梁高的拟定：其中，为中跨跨中梁高；为中跨跨径。 在本设计，跨中截面处梁高为3m，支座处梁高为7.0m。梁高方程为：（ 坐标原点为中跨跨中） ；2.2.2 腹板总厚度的拟定腹板总厚度的拟定：其中，为桥面总宽度（单位：m）；为主跨跨径（单位：m）。为单个腹板厚度，是为了满足构造要求。2.2.3 底板厚度的拟定顶底板厚度的拟定：

24、顶、底板最小厚度不小于箱室间距的和。 在本设计中墩处的底板厚取80cm，跨中底板厚取40cm，在墩与跨中间按1.6次抛物线形变化，则底板厚度的变化方程为：（ 坐标原点为中跨跨中）y40+0.000753x1.6(cm) 2.2.4 截面尺寸的最后拟定经过计算，基本确定下了截面尺寸，如表2-12-1 截面尺寸拟定取值范围 拟定尺寸（m）4.25-7.53 7（m）2.05-2.85 3箱室间距（m）不大于7 7顶板厚度（m） 不小于0.23 0.3底板厚度（m）支座处底板厚度 不小于0.23 0.8跨中底板厚度 不小于0.23 0.4桥面宽度（m）/12.752.2.5 截面尺寸图 箱梁截面尺寸

25、如图2-1、2-2 所示：图2-1 跨中截面尺寸图 (单位：cm)图2-2 支座截面尺寸图 (单位：cm)2.3 主梁的施工分段本设计整个桥梁划分成 112个单元；从墩中心线向跨中计起：0号块12m ，6m1+3m1+3.5m3+4m4+5m4+1m=56.5m，中跨和边跨合龙段均是2m，边跨现浇段为6.5m，共354m。具体划分见图纸。各梁段截面尺寸如图2-3所示：图2-3 梁段截面尺寸图 (单位：cm)具体尺寸如表2-2所示：表2-2截面尺寸参数 截面号 X坐标(m) 截面高度h(cm) 底板厚度h2(cm) 腹板厚度b1(cm) 截面面积(mm2)10300404010.1225322.

26、84142.9710.41310342.84345.9410.86415369.745.748.9111.43520403.849.151.8812.16624433.752.154.2612.8728468.755.656.6313.57832505.759.35914.39936545.863.361.3815.311039.5582.76763.4616.171143621.770.965.5417.11246.5663.775.167.6218.111349.5689.878.769.419.021456.5700807019.35其中第1号截面是跨中截面，而14号截面是支点处的截面。

27、中间2号截面到13号截面是中间的截面。各梁段重量如表2-3所示:表2-3悬臂施工时各梁段重量梁段长度（m） 重量（t）梁段长度（m） 重量（t）1号块3.0 128 7号块4 1402号块 3.5 1338号块4149 3号块3.5 1399号块5138 4号块3.514710号块51465号块4125 11号块51546号块413212号块5139第3章 桥梁建模3.1 桥梁博士3.0的简介 桥梁博士系统非常的精确，可以与迈达斯等工程软件相媲美，大大的节省了计算过程的繁琐。唯一缺点就是，桥梁博士是二维空间的设计，不涉及桥梁横向的结构，因此，程序是大大简单化了，但是，相应的设计出来的结果还需进

28、行进一步优化。3.2 利用桥梁博士建模3.2.1输入单元信息桥梁博士支持多种截面输入方式，本设计采用第五种方式，先把划分好的梁段左右截面图画在CAD中，根据上述表格数据，画好各个截面，保存为cad2007 dxf格式图纸，进入输入单元信息选项，右键左截面或者右截面出现如图 3-1所示，然后进而出现如图 3-2的条框，点击浏览，选择之前画好的dxf文件路径，注意准确填写单元编号、截面类型再从CAD中导入截面，图3-1桥博中导入cad图图3-2桥博中浏览选项以此操作方法可完成对桥梁的截面输入，依次把各个单元的左右截面导入桥梁博士中，然后在经过对称，得出全桥单元图，从而完成桥梁建模。如下图3-3,3

29、-4：图3-3桥边跨单元图图3-4 1/2桥跨中单元图3.2.2 输入施工阶段信息 首先桥梁是0号块浇筑，然后在以0号块为基础浇筑其他普通梁段，整个桥总体步骤是首先浇筑0号块，其次浇筑其他普通梁段，然后是合拢段，最后铺装道砟也就是二期恒载、收缩徐变阶段。浇筑普通梁段分为为期8天的浇筑混凝土阶段、为期一天的张拉预应力钢筋阶段、为期一天的挂篮前移阶段。所以每一个梁段需要十天的工期，本桥梁共设计了51个施工阶段，具体的施工工序为：，0#块浇筑，等0#块强度达到一定要求，进行预应力张拉，1#块挂篮安装，1#块安装。重复前面步骤，直至合龙段前三个施工阶段开始用满堂支架施工边跨现浇段继续施工，至合龙段，进

30、行边跨合龙边跨顶、底板束张拉。中跨合龙，中跨顶、底板束张拉，改变约束条件，桥面铺装，收缩徐变。二期恒载：包括铺装层和栏杆重，按30kN/m 计入。图3-3第四施工阶段图3.2.3 输入使用阶段信息1、 活载中汽车荷载为公路级。汽车荷载由车道荷载和车辆荷载组成。2、 车道荷载横向分布系数，按设计车道数布置车辆荷载进行计算。多车道桥梁的汽车荷载应考虑折减，但折减后的效应不得小于两条设计车道的荷载效应。表3-1 横向折减系数取值横向布置设计车道数2345678横向折减系数10.780.670.60.550.520.5 本次毕设我所用车道数为3，因此横向折减系数为0.78.大跨度桥梁要考虑车道荷载纵向

31、折减。折减系数的取值原则见表3-2。表3-2 纵向折减系数取值计算跨径L0（m）纵向折减系数计算跨径L0（m）纵向折减系数150L04000.97800L010000.94400L06000.96LO10000.93600L08000.95 本次毕设计算跨径为113m，因此纵向折减系数为0.97.3、汽车荷载包括竖向动力作用时，应将竖向静荷载乘以动力系数，其中为冲击系数。 连续梁桥基频计算： 为计算冲击力引起的正弯矩和剪力效应时使用；为计算冲击力引起的负弯矩时使用。本次毕设使用，代入各参数计算得。 冲击系数计算公式见下： 代入，可计算得，动力系数=1.1314、桥梁结构在坏境中受到的梯度温度见

32、下图。如图所示为竖向温度梯度曲线，为桥面板表面的最高温度，当400mm时，。的取值见表。 表3-3 竖向日照正温差计算的温度基数取值结构类型T1（C)T2（C)混凝土铺装256.750mm混凝土沥青铺装206.7100mm混凝土沥青铺装145.5 此次毕设铺装层为100mm沥青混凝土，因此,.因此要输入升温温差，降温温差，按照规范取为20度，非线性温度按梯度取值，箱梁表面为10度，100mm处为6.07度，400mm处为1.35度，支座沉降为中间两个支座沉降1cm。此次毕设为高速公路，因此不计人群荷载。 最后得出桥梁整体的模型。如图3-4图3-4 全桥一半模型图第4章 主梁结构内力计算4.1

33、主梁恒载内力计算4.1.1 分段截面的几何特性打开桥梁博士中的单元整体信息一栏，可以查到各截面的几何特性，如表4-1。表4-1 分段截面的几何特性值截面号面积A(m2)惯性矩Ix(m4) 中性轴至梁顶Y0(m) 梁高(m)110.1213.51.333.0210.4114.821.3823.228310.8617.611.4853.428411.4321.831.6263.697512.16281.8064.038612.834.21.9694.337713.5742.482.1614.687814.3952.492.3665.057915.3164.932.5895.4581016.1777

34、.842.7995.8271117.193.183.0216.2171218.11111.73.2626.6371319.02129.63.4676.9981419.35136.33.5417.0其中第1号截面是跨中截面，而14号截面是支点处的截面。中间2号截面到13号截面是中间的截面。4.1.2施工时的荷载本设计中，最大块的重量小于800kN，故挂篮重量可取800kN，这样的话保证各个梁段能顺利挂篮施工。4.1.3 所用二期恒载此外，我们还要设置二期恒载，根据高速公路相关规范，我们的二期恒载取为30kN/m。4.1.4 桥博计算模型最后成型的桥梁模型如图4-1所示图4-1 桥博中桥模型4.1

35、.5 恒载计算结果桥梁博士可以完成所有荷载的内力计算，这里的恒载包括一期恒载和二期恒载，桥梁博士支持内力以txt文本格式进行输出，然后在excel里导入其txt。恒载作用下结构内力见下表4-1，结构内力图见图4-2。表4-1 恒载内力（全桥）单元节点号轴力（kN）剪力 Q(kN)弯矩 M(kNm）11-2.10E-102.06E-111.95E-1012-2.10E-101.42E+02-3.54E+01231.24E-10-2.01E+034.54E+03343.75E-10-1.44E+037.99E+03451.50E-10-8.73E+021.03E+04566.06E-11-5.90

36、E+021.10E+0467-4.23E-10-3.07E+021.15E+0478-2.01E-101.13E+039.44E+0389-3.82E-102.61E+031.33E+02910-2.87E-104.15E+03-1.67E+041011-4.08E-105.77E+03-4.15E+041112-5.97E-107.14E+03-6.73E+041213-4.97E-108.58E+03-9.87E+041314-4.26E-101.01E+04-1.36E+051415-7.48E-101.17E+04-1.80E+051516-4.58E-101.32E+04-2.23E+051617-1.47E-101.48E+04-2.72E+051718-9.48E-111.64E+04-3.27E+0518191.76E-101.79E+04-3.78E+0519201.47E-111.84E+04-3.96E+0520211.13E-