三跨預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)

1、I / 125 文檔可自由編輯打印西 南 交 通 大 學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(35+50+35)m(35+50+35)m 預(yù)應(yīng)力混凝土預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)連續(xù)梁橋上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)年年 級：級：20072007 級級 學(xué)學(xué) 號：號：姓姓 名：王利強(qiáng)名：王利強(qiáng) 專專 業(yè)：土木工程業(yè)：土木工程指導(dǎo)老師：姚昌榮指導(dǎo)老師：姚昌榮20112011 年年 6 6 月月1 / 125 文檔可自由編輯打印院系 土木工程學(xué)院 專業(yè) 土 木 工 程 年級 2007 級 姓名 王利強(qiáng) 題目 （35+50+35）m 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 指導(dǎo)教師 評 語 指 導(dǎo) 教 師 （簽章） 評 閱 人 評 語 評 閱

2、 人 （簽章）成 績 答辯委員會主任 （簽章） 年 月 日 2 / 125 文檔可自由編輯打印畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書班班 級：土木工程級：土木工程 2007 詹班詹班 學(xué)生姓名：王利強(qiáng)學(xué)生姓名：王利強(qiáng) 學(xué)學(xué) 號：號：20070410 發(fā)題日期：發(fā)題日期：2011 年年 4 月月 完成日期：完成日期：2011 年年 6 月月 題題 目：目：(35+50+35) m 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1 1、本論文的目的、意義、本論文的目的、意義根據(jù)教育部指示，畢業(yè)設(shè)計(jì)是高等工科院校本科培養(yǎng)計(jì)劃中的最后一個教學(xué)環(huán)節(jié)，目的是使學(xué)生在學(xué)完培養(yǎng)計(jì)劃所規(guī)定的基礎(chǔ)課，技術(shù)基礎(chǔ)課及選修專

3、業(yè)課程之后，通過畢業(yè)設(shè)計(jì)這一環(huán)節(jié)，較為集中和專一地培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)的基礎(chǔ)理論、基礎(chǔ)知識和基本技能，分析和解決實(shí)際問題的能力。和以往的理論教學(xué)不同，畢業(yè)設(shè)計(jì)是要學(xué)生在老師的指導(dǎo)下，獨(dú)立的、系統(tǒng)地完成一個工程設(shè)計(jì)，以期能掌握一個工程設(shè)計(jì)的全過程，在鞏固已學(xué)課程的基礎(chǔ)上，學(xué)會考慮問題，分析問題和解決問題，并可以繼續(xù)學(xué)習(xí)到一些新的知識，有所創(chuàng)新。2 2、設(shè)計(jì)原始資料、設(shè)計(jì)原始資料（1 1）主要技術(shù)指標(biāo)：）主要技術(shù)指標(biāo)：孔跨布置 ：(35+50+35)m 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋；荷載標(biāo)準(zhǔn)：公路級荷載、人群荷載 3kN/m2、二期恒載 65kN/m；橋面寬度：車道寬 28.5m+兩側(cè)人行道寬 23.25

4、m+中央分隔帶 2m=25.5m；橋面縱坡： 0% 橋面橫坡：2%的人字排水坡；支座強(qiáng)迫位移：基礎(chǔ)不均勻沉降按邊支座沉降 1cm,中間支座沉降 1.5cm 計(jì)；溫差變化：頂板日照溫差按新規(guī)范溫度豎向溫度梯度曲線考慮，體系溫度按25，15考慮；橋軸平面線型：直線；地震基本烈度：地震動峰值加速度 0.2g,設(shè)防烈度為 8 度；施工方法：考慮經(jīng)濟(jì)效益及便于施工，采用滿堂支架法；設(shè)計(jì)速度：80km/h。3 / 125 文檔可自由編輯打?。? 2）材料規(guī)格：）材料規(guī)格：箱形梁混凝土：C50；鋪裝層混凝土：10cm 厚 C40 防水混凝土鋪裝；預(yù)應(yīng)力鋼鉸線：符合預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絞線GB/T5224-200

5、3 的七股鋼絞線，即直徑 15.24mm 的高強(qiáng)度低松弛鋼絞線，其抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值 1860MPa,張拉控制應(yīng)力： 1395MPa；普通鋼筋：受力鋼筋采用 HRB335 鋼筋；非受力鋼筋及定位網(wǎng)采用 R235 鋼筋。（3 3）施工順序及注意事項(xiàng)：）施工順序及注意事項(xiàng)： 墩臺基礎(chǔ)施工：橋墩采用鉆孔樁基礎(chǔ)。 墩頂現(xiàn)澆主梁并張拉預(yù)應(yīng)力。 橋面鋪裝，后期工程。3 3、設(shè)計(jì)任務(wù)、設(shè)計(jì)任務(wù)（1）橋式方案擬定；（2）結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析； （3）預(yù)應(yīng)力鋼筋及普通鋼筋設(shè)計(jì)；（4）主要截面檢算；（5）編制設(shè)計(jì)說明計(jì)算書；（6）繪制結(jié)構(gòu)主要施工圖：繪制橋梁結(jié)構(gòu)（主梁）主要構(gòu)造圖（立面、平面、橫斷面和階段劃分圖） ，分階段預(yù)

6、應(yīng)力鋼筋布置圖（各個施工階段預(yù)應(yīng)力布置，包括縱向立面、平面及各個橫斷面布置圖） ，施工程序圖等，總計(jì)要求達(dá)到 A3 幅面圖紙不少于 16 張或 A2 幅面圖紙不少于 8 張，手繪 A2 圖紙一張；（7）外文資料翻譯，要求選擇一篇外文專業(yè)科技文獻(xiàn)（外文字符不少于 10000個）翻譯和用外文寫出本人的畢業(yè)設(shè)計(jì)摘要；（8）畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書不少于 15000 個漢字；4 4、設(shè)計(jì)依據(jù)、設(shè)計(jì)依據(jù)（1） 公路橋梁設(shè)計(jì)通用規(guī)范JTG D60-2004，簡稱橋規(guī)JTG D60-2004；（2） 公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范JTG D62-2004 ，簡稱公預(yù)規(guī)JTG D62-2004；5 5、設(shè)計(jì)進(jìn)

7、度安排、設(shè)計(jì)進(jìn)度安排4 / 125 文檔可自由編輯打印第一部分 橋式方案擬定 （1 周）第二部分 結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算 （2 周）第三部分 預(yù)應(yīng)力鋼筋設(shè)計(jì) （2 周）第四部分 主要截面驗(yàn)算 （2 周）第五部分 編制設(shè)計(jì)計(jì)算說明書 （2 周）第六部分 繪制結(jié)構(gòu)主要施工圖 （1 周）第七部分 評閱及答辯 （1 周）備注： 指導(dǎo)教師： 年 月 日審批人： 年 月 日5 / 125 文檔可自由編輯打印摘 要本設(shè)計(jì)主要是關(guān)于公路預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋上部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)跨度 (35+50+35)m。與同等跨徑的簡支梁橋相比，連續(xù)梁橋的跨中截面最大正彎矩得以減小。由于多跨連續(xù)梁橋的受力特點(diǎn)，靠近中間支點(diǎn)附近承受較大

8、的負(fù)彎矩，而跨中則承受正彎矩，梁高采用變高度梁，按二次曲線變化。這樣不僅使梁體自重得以減輕，還增加了橋梁的美觀效果。本設(shè)計(jì)為雙向四車道，C40 混凝土防水橋面。橋面組成為：8.5m（車道寬）2+3.25m（兩側(cè)人行道寬）2+2m（中央分隔帶）=25.5m；橋軸線為直線，線路縱坡 0，橋面橫坡為 2的人字排水坡；設(shè)計(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn)為：公路級荷載、人群荷載 3.0kN/m2。本設(shè)計(jì)采用國內(nèi)著名的有限元分析軟件橋梁博士 3.2.0 計(jì)算,全橋共分 118個單元，119 個截面，兩個施工階段。因?yàn)檫B續(xù)梁的內(nèi)力與其施工方法密切相關(guān)，本設(shè)計(jì)采用滿堂支架法施工。這種施工方法操作比較簡單，相比其他方法從經(jīng)濟(jì)效益上講

9、也比其他方法更有優(yōu)勢，而且施工質(zhì)量易得到保證。計(jì)算過程中由于涉及到大量的數(shù)字運(yùn)算，采用手算比較繁瑣，并且準(zhǔn)確性得不到保證，因此采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)中使用了橋梁博士 3.2.0 來計(jì)算內(nèi)力,并且初步估算配筋量和進(jìn)行初步驗(yàn)算。但為了提高設(shè)計(jì)可靠性，最終還會通過以 Excel電子表格計(jì)算、AutoCAD 輔助軟件進(jìn)行手算，使自己的設(shè)計(jì)能力有較大的提升。關(guān)鍵詞：預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋關(guān)鍵詞：預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋; ; 橋梁博士橋梁博士 3.2.0;3.2.0; 滿堂支架法滿堂支架法 6 / 125 文檔可自由編輯打印ABSTRACTThis graduate design is mainly abo

10、ut the design of the superstructure of the road prestressed concrete continuous bridge. The span of the bridge is 35m+50m+35m. Compared with the same span simple-supported beam, the sagging moments of continuous bridge can be minimized, the bending moment close to the middle pier is comparatively ne

11、gative big and the one of middle span is comparatively positive small. Therefore the height of girder changing in the form of conic makes the self weight light and the appearance well-look. This design is a continuous bridge which has four lanes. The bridge deck is made of C40 water-protected concre

12、te. It consists of 8.5m (the width of road deck) 2 + 3.25m (the width of the sidewalk) 2+2m(medial strip)=25.5m; The axis of this bridge is a straight line, and the grade of deck is 0.0 and the lateral slope of deck is 2% for the drainage. The design load standard is the Road One-Level Load and the

13、crowd load( 2.656kN/m2).This design adopts the domestic famous analytical softwarecalculated by DoctorBridge 3.2.0.The bridge is divided totally into 118 units、119 sections and 2 construction stages. Because of the internal force of the continuous girder bridge relating to the method of construction

14、 closely, the method of construction of this design adopts the full scaffold construction method. Compared with other methods, this method is quite easy to construct and has economic superiority and the quantity of this construction also could get the assurance easily.Because this design involving a

15、 great deal of numerical calculation, its too tedious to work by hand and the accuracy assuranced hardly. So it restores to CAD. Many bridge specialized software are applied, such as DoctorBridge 3.2.0 applied in calculation of internal forces. and the initial estimate amount of reinforcing steel an

16、d initial checking. However, in order to improve design reliability, this will eventually be calculated by the Excel, AutoCAD and other auxiliary software by hand, developing design capabilities with a great improvement at the same time. Key word: Prestressed Concrete Continuous Bridge, DoctorBridge

17、 3.2.0 , Full Scaffold Construction7 / 125 文檔可自由編輯打印目錄第 1 章 緒論.11.1概述.11.2連續(xù)梁橋受力的特點(diǎn).11.3預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋在我國的發(fā)展.11.4本橋設(shè)計(jì)施工方法.21.5畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的與意義.31.5.1畢業(yè)設(shè)計(jì)目的 .31.5.2畢業(yè)設(shè)計(jì)意義 .31.5.3畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 .3第 2 章 橋跨總體布置及主要結(jié)構(gòu)尺寸.52.1橋跨總體布置.52.1.1設(shè)計(jì)概述 .52.1.2橋梁結(jié)構(gòu)計(jì)算圖示 .52.1.3橋跨總體布置 .62.2尺寸擬定.82.2.1變截面箱梁形式 .82.2.2主梁高度 .82.2.3頂?shù)装搴穸?

18、.82.2.4腹板厚度 .82.2.5懸臂板布置 .92.2.6箱梁內(nèi)外承托布置 .92.3單元劃分.112.4毛截面幾何特性計(jì)算.12第 3 章 主梁內(nèi)力計(jì)算.133.1內(nèi)力計(jì)算方法.133.2恒載內(nèi)力計(jì)算.143.3數(shù)據(jù)準(zhǔn)備.143.3.1恒載計(jì)算結(jié)果 .153.4活載內(nèi)力計(jì)算.263.4.1計(jì)算方法 .263.4.2車道橫向折減 .263.4.3沖擊系數(shù)的計(jì)算 .263.4.4計(jì)算結(jié)果 .273.5墩臺基礎(chǔ)沉降次內(nèi)力計(jì)算.353.5.1設(shè)計(jì)方法 .353.5.2計(jì)算結(jié)果 .353.6溫度作用效應(yīng)引起次內(nèi)力計(jì)算.433.6.1溫度對連續(xù)梁結(jié)構(gòu)的影響 .433.6.2溫度應(yīng)力的構(gòu)成 .443

19、.6.3計(jì)算方法 .448 / 125 文檔可自由編輯打印3.6.4計(jì)算結(jié)果 .443.7內(nèi)力組合.483.7.1承載能力極限狀態(tài)組合 .483.7.2正常使用短期效應(yīng)組合 .523.7.3正常使用標(biāo)準(zhǔn)組合 .55第 4 章 預(yù)應(yīng)力鋼筋計(jì)算及布置.604.1預(yù)應(yīng)力鋼束的估算.604.1.1計(jì)算原理 .604.1.2預(yù)應(yīng)力鋼束估算 .634.1.3鋼筋估束結(jié)果 .684.2縱向預(yù)應(yīng)力鋼束的布置.684.2.1縱向預(yù)應(yīng)力鋼束受力特點(diǎn) .684.2.2縱向預(yù)應(yīng)力鋼束布置原則 .694.2.3本橋預(yù)應(yīng)力鋼束布置 .704.3豎向與橫向預(yù)應(yīng)力鋼筋的設(shè)置原則.734.3.1豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋 .734.3.2

20、橫向預(yù)應(yīng)力鋼筋 .73第 5 章 凈截面及換算截面幾何特性計(jì)算.745.1凈截面幾何特性計(jì)算.745.2換算截面幾何特性計(jì)算.74第 6 章 預(yù)應(yīng)力損失及有效預(yù)應(yīng)力計(jì)算.756.1預(yù)應(yīng)力鋼筋與管道之間摩擦引起的預(yù)應(yīng)力損失.756.2錨具變形、鋼束回縮和接縫壓縮引起的應(yīng)力損失.766.3混凝土彈性壓縮引起的應(yīng)力損失.766.4預(yù)應(yīng)力鋼筋的應(yīng)力松弛引起的損失.766.5混凝土收縮和徐變引起的應(yīng)力損失.776.6有效預(yù)應(yīng)力計(jì)算.78第 7 章 預(yù)加力產(chǎn)生的次內(nèi)力及內(nèi)力組合.817.1原理.817.2計(jì)算方法.827.2.1等效荷載法 .827.2.2有限元法 .827.3內(nèi)力極限組合.87第 8 章

21、 主梁截面強(qiáng)度計(jì)算與驗(yàn)算.918.1計(jì)算方法.918.2正截面強(qiáng)度計(jì)算與驗(yàn)算.91第 9 章 應(yīng)力及變形驗(yàn)算.939.1混凝土主拉與主壓應(yīng)力驗(yàn)算.939.1.1主拉應(yīng)力驗(yàn)算 .939 / 125 文檔可自由編輯打印9.1.2主壓應(yīng)力驗(yàn)算 .939.2混凝土最大壓應(yīng)力驗(yàn)算.959.3混凝土最小正應(yīng)力驗(yàn)算.969.4正常使用階段受拉區(qū)預(yù)應(yīng)力的最大拉應(yīng)力驗(yàn)算.979.5剛度驗(yàn)算.98總 結(jié).99致 謝.103參考文獻(xiàn).104附 錄 （畢業(yè)設(shè)計(jì)報(bào)告）.1051 / 125 文檔可自由編輯打印第 1 章 緒論1.1 概述預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋以結(jié)構(gòu)受力性能好、變形小、伸縮縫少、行車平順舒適、造型簡潔美觀、

22、養(yǎng)護(hù)工程量小、抗震能力強(qiáng)等而成為最富有競爭力的主要橋型之一。隨著預(yù)應(yīng)力技術(shù)的發(fā)展和不斷完善，尤其是懸臂、頂推等先進(jìn)施工方法的出現(xiàn)，更使預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋如虎添翼而活躍在整個橋梁工程領(lǐng)域。無論是城市橋梁、高架道路、山區(qū)高架棧橋，還是跨越江河湖濱的大橋，預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋都以它獨(dú)特的魅力，而取代其他橋型成為優(yōu)勝方案。從國內(nèi)外已建成的鋼橋、鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋的修建總數(shù)來看，預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過半數(shù)，充分表現(xiàn)出預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋的強(qiáng)大生命。1.2 連續(xù)梁橋受力的特點(diǎn)連續(xù)梁內(nèi)力的分布比同等跨度的簡支梁要合理。連續(xù)梁和簡支梁絕對正負(fù)彎矩差兩者相等，但由于連續(xù)梁支座處存在負(fù)彎矩

23、，這使得連續(xù)梁跨中最大正彎矩比簡支梁小得多，跨中最大撓度僅為同等跨度簡支梁的 40%左右。因此，不論從剛度方面還是從強(qiáng)度方面來說，連續(xù)梁都可以采用比簡支梁要小的跨中梁高，而支點(diǎn)負(fù)彎矩還可以通過調(diào)整跨徑之比來適當(dāng)降低。預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁的主要缺點(diǎn)是預(yù)應(yīng)力鋼筋的布置難于發(fā)揮預(yù)加力的優(yōu)點(diǎn)。在梁的大部分截面內(nèi)既有正彎矩，也有負(fù)彎矩，這就迫使預(yù)應(yīng)力合力的偏心靠近截面形心軸，從而降低了預(yù)加力的作用，并且還影響到梁的極限承載能力。連續(xù)梁等超靜定結(jié)構(gòu)，由于構(gòu)件的變形受到約束，則在梁體內(nèi)部產(chǎn)生二次力矩，如預(yù)應(yīng)力的次內(nèi)力，混凝土的收縮徐變次內(nèi)力，溫度次內(nèi)力，支座沉降次內(nèi)力等。因此在設(shè)計(jì)預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋時(shí)要考慮

24、這些因素的影響。1.3 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋在我國的發(fā)展2 / 125 文檔可自由編輯打印我國修建預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)體系梁橋最早在鐵路部門，1996 年在成昆線用懸臂拼裝法建成國內(nèi)第一座預(yù)應(yīng)力混凝土鉸接連續(xù)梁橋舊莊河橋，跨度(24+48+24)m。第一座預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋是 1975 年建成的北京樞紐東北環(huán)線通惠河橋，跨度 (26.7+40.7+26.7)m。1979 年 9 月建成蘭州黃河橋(47+370+47)m 為懸臂澆筑的分離式雙室箱梁橋，進(jìn)一步推動了預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁的修建和發(fā)展。此后，相繼建成湖北沙洋漢江公路橋，云南怒江橋，臺州靈江橋等一大批特大跨公路連續(xù)梁橋。目前我國最大跨度的預(yù)

25、應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋?yàn)榻K南京第二長江大橋的北汊橋，主跨 165m。另外，預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋在鐵路部門也得到了廣泛的運(yùn)用，興建了大批大跨徑連續(xù)梁橋。1.4 本橋設(shè)計(jì)施工方法本畢業(yè)設(shè)計(jì)主要是關(guān)于雙向四車道公路預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋上部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)跨度 (35+50+35)m，設(shè)計(jì)時(shí)速 80km/h，C40 混凝土防水橋面。設(shè)計(jì)采用國內(nèi)著名的橋梁設(shè)計(jì)專業(yè)有限元軟件橋梁博士 3.2.0。由于橋面比較寬，梁體采用單箱四室截面，全梁共分 118 個梁段。頂板沿梁長不變，底板、腹板厚度均發(fā)生變化。由于多跨連續(xù)梁橋的受力特點(diǎn)，靠近中間支點(diǎn)附近承受較大的負(fù)彎矩，而跨中則承受正彎矩，則梁高采用變高度梁，按二次

26、曲線變化。這樣不僅使梁體自重得以減輕，還增加了橋梁的美觀效果。因?yàn)檫B續(xù)梁的內(nèi)力與其施工方法密切相關(guān)，本設(shè)計(jì)采用滿堂支架現(xiàn)澆施工，這種施工方法是最原始、最基本的施工方法。這種方法具有如下的特點(diǎn)：(1) 橋梁的整體性好，施工方法簡便易行，施工質(zhì)量可靠，平面及豎曲線線形容易控制，對機(jī)具和超重能力要求不高。隨著鋼支架的采用及支架構(gòu)件的標(biāo)準(zhǔn)化和裝配化，整體式支架施工又恢復(fù)了活力，不僅用于橋墩較低的中、小跨徑連續(xù)梁橋，而且在長大跨徑橋梁中亦有應(yīng)用。(2)預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋采用支架現(xiàn)澆施工，結(jié)構(gòu)在施工過程中一次落架，因此，內(nèi)力計(jì)算原理和方法非常簡單。(3)從構(gòu)造方面來講，當(dāng)采用整體支架施工時(shí)，預(yù)應(yīng)力混凝土

27、連續(xù)梁橋可采用等截面，也可采用變截面。截面形式大都為箱形截面。為了獲得比較合理的恒載內(nèi)力分布，連續(xù)梁的邊孔與中孔跨徑之比一般為 0.60.8。3 / 125 文檔可自由編輯打印滿堂支架現(xiàn)澆施工法也存在一些問題，在設(shè)計(jì)和施工過程中要特別地注意：(1)采用滿堂支架現(xiàn)澆施工法會采用很多臨時(shí)設(shè)備；(2)還要考慮到橋下通航、通車，受季節(jié)、河道水位的影響。1.5 畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的與意義1.5.1畢業(yè)設(shè)計(jì)目的畢業(yè)設(shè)計(jì)是高等工科院校本科培養(yǎng)計(jì)劃中的最后一個教學(xué)環(huán)節(jié)，是對四年所學(xué)知識的總結(jié)與運(yùn)用。(1)運(yùn)用學(xué)過的基礎(chǔ)理論和專業(yè)知識，結(jié)合工程實(shí)際，參考國家有關(guān)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)、工程設(shè)計(jì)圖集及其他參考資料，獨(dú)立地完成預(yù)應(yīng)力

28、混凝土連續(xù)梁橋上部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)；(2)同時(shí)初步掌握橋梁設(shè)計(jì)的步驟、方法，培養(yǎng)分析問題、解決問題的能力，為以后的繼續(xù)學(xué)習(xí)和工作奠定基礎(chǔ)。1.5.2畢業(yè)設(shè)計(jì)意義(1)在老師的指導(dǎo)下，獨(dú)立完成一座三跨公路預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋上部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，基本掌握該工程設(shè)計(jì)的全過程，鞏固已學(xué)知識。(2)增強(qiáng)考慮問題、分析問題和解決問題的能力，其實(shí)踐性和綜合性無以取代，為以后無論是繼續(xù)學(xué)習(xí)還是參加工作都打下了良好的基礎(chǔ)。(3)由于預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋?yàn)槌o定結(jié)構(gòu)，手算工作量較大，且準(zhǔn)確性難以保證，所以采用了專業(yè)橋梁有限元分析軟件橋梁博士 3.2.0 進(jìn)行內(nèi)力計(jì)算，并以AutoCAD, Excel 等進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)計(jì)算，最

29、終再以純手算，與電算進(jìn)行比較。這樣不僅提高了效率，而且準(zhǔn)確度也得以提高，同時(shí)也更加熟練了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件，使自己的能力得以提高。1.5.3畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容由于時(shí)間有限且個人能力有限，未對混凝土連續(xù)梁橋進(jìn)行全面設(shè)計(jì)。此次設(shè)計(jì)主要的內(nèi)容包括：（1）預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋的構(gòu)造尺寸、結(jié)構(gòu)形式及其結(jié)構(gòu)靜力計(jì)算，包括計(jì)算恒載內(nèi)力、活載內(nèi)力、溫度次內(nèi)力、支座沉降引起的次內(nèi)力等，并進(jìn)行截面的作用效應(yīng)組合；4 / 125 文檔可自由編輯打?。?）縱向預(yù)應(yīng)力鋼筋的估算，布置，調(diào)整，優(yōu)化；（3）縱向預(yù)應(yīng)力損失計(jì)算；（4）預(yù)加力產(chǎn)生的次內(nèi)力計(jì)算；（5）主梁截面強(qiáng)度計(jì)算與驗(yàn)算；（6）應(yīng)力變形及其它驗(yàn)算。5 / 12

30、5 文檔可自由編輯打印第 2 章 橋跨總體布置及主要結(jié)構(gòu)尺寸2.1 橋跨總體布置2.1.1設(shè)計(jì)概述該雙向四車道公路預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋按一級公路橋梁標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，主橋采用 (35+50+35)m 的預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁橋。設(shè)計(jì)時(shí)速 80km/h。橋面寬度25.5m，C40 混凝土防水橋面，橋面縱坡 0，行車道橋面橫坡為 2的人字排水坡，人行道采用 1單向排水坡。2.1.2橋梁結(jié)構(gòu)計(jì)算圖示為了與主線橋其它各聯(lián)相配合，橋長為 119.94m，橋梁的結(jié)構(gòu)計(jì)算圖式見圖2-1 所示。圖圖 2-12-1 橋梁結(jié)構(gòu)計(jì)算圖示（單位橋梁結(jié)構(gòu)計(jì)算圖示（單位:cm:cm）6 / 125 文檔可自由編輯打印2.1.3橋跨總體布置

31、圖圖 2-22-2 橋跨總體布置立面圖橋跨總體布置立面圖( (單位單位:cm):cm)圖圖 2-32-3 橋跨總體布置平面圖橋跨總體布置平面圖( (單位單位:cm):cm)7 / 125 文檔可自由編輯打印圖圖 2-42-4 橋跨總體布置橫斷面圖橋跨總體布置橫斷面圖( (單位單位:cm):cm)8 / 125 文檔可自由編輯打印2.2 尺寸擬定2.2.1變截面箱梁形式滿堂支架現(xiàn)澆混凝土連續(xù)梁橋絕大多數(shù)是選用變截面箱梁。連續(xù)梁在外載和自重作用下，支點(diǎn)截面將出現(xiàn)較大的負(fù)彎矩，采用變截面梁能符合梁的受力規(guī)律。箱梁截面能減輕自重，閉口截面的抗彎和抗扭剛度比較大，而且有頂板和底板，可以在跨中或支座部位有

32、效抵抗正負(fù)彎矩，特別適合大跨徑橋梁。箱梁在橫截面的布置形式，主要與橋?qū)?，橋面荷載等有關(guān)；外側(cè)腹板可布置為直腹板，斜腹板等?？紤]到公路級的荷載很大，橋面比較寬，故本設(shè)計(jì)采用單箱四室直腹板截面。2.2.2主梁高度公路橋變截面連續(xù)梁橋的中支點(diǎn)梁高 H中與中跨跨度 L中之比取 1/121/21，本次設(shè)計(jì)取 2.8m, 高跨比為 1/17.8；邊支點(diǎn)梁高 H邊與中支點(diǎn)梁高 H中之比取1/1.51/2.2，本次設(shè)計(jì)取 1.5m，為箱梁中支點(diǎn)的 1/1.871。2.2.3頂?shù)装搴穸阮A(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁除了梁高變化外，箱梁的頂板，腹板，底板也應(yīng)變厚，以滿足梁內(nèi)各截面的不同受力要求。箱形梁的頂板與底板除承受法向荷

33、載外，還要承受軸向拉壓荷載。頂板的法向荷載有橋面活載和施工荷載。軸向荷載是橋跨方向上恒活轉(zhuǎn)換過來的軸向力，以及縱橫向預(yù)應(yīng)力。頂?shù)装宄藰?gòu)造要求決定厚度外，還要有足夠的厚度承受恒載和活載產(chǎn)生的橫向彎矩和剪力。對于公路橋，橋面寬度和腹板間距一般變化不大，一般頂板厚度在 2025cm 之間?？紤]到以上因素，支點(diǎn)底板 30cm，跨中底板取 20cm，板厚按直線變化，頂板沿梁長通常是 22cm。2.2.4腹板厚度腹板聯(lián)系著頂板與底板，對箱梁的橫向受力有著重要的影響。當(dāng)腹板處橋面板的最小彎矩與橋面板跨中的最大彎矩絕對值相差不大時(shí)，橋面板設(shè)計(jì)最為合理。因此，橋面的正負(fù)彎矩平衡不僅受到腹板數(shù)和腹板間距的影響，

34、而且也受腹板在支點(diǎn)和跨中的厚度有關(guān)。9 / 125 文檔可自由編輯打?。?）腹板主要承受豎向剪應(yīng)力和扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力，因此腹板的設(shè)置首先要滿足最小抗剪厚度的要求。（2）考慮到鋼筋錨固構(gòu)造要求及局部應(yīng)力分散的要求，腹板厚度要滿足最小構(gòu)造要求。腹板上要設(shè)置通風(fēng)孔，以縮小箱梁內(nèi)外溫差。2.2.5懸臂板布置橋面板的懸臂長度是調(diào)整板內(nèi)彎矩的重要參數(shù)，懸臂板沿橫向常為變厚，其端部按最小構(gòu)造要求取值，厚約為 30cm?？紤]到橋面布置，懸臂板主要用于承擔(dān)人群荷載。故只需懸臂板根部滿足抗剪和抗彎要求即可，當(dāng)布置有橫向預(yù)應(yīng)力或是采用加勁肋時(shí)，宜盡量外伸，美學(xué)效果要好些，本次設(shè)計(jì)取 2.5m。2.2.6箱梁內(nèi)外承托布置在

35、箱梁的頂板，底板與腹板相交處需要設(shè)置 2020cm 承托，這不僅是受力的需要，也是構(gòu)造的需要。在構(gòu)造方面，承托提供了預(yù)應(yīng)力鋼筋的布置空間，同時(shí)有利于混凝土的澆筑與脫模；在受力方面，有利于剪力的傳遞，可以吸收彎矩，同時(shí)可以提高截面的抗扭和抗彎剛度；克服應(yīng)力集中現(xiàn)象。10 / 125 文檔可自由編輯打印圖圖 2-6 箱形截面橫斷面布置圖（單位：箱形截面橫斷面布置圖（單位：cm）11 / 125 文檔可自由編輯打印2.3 單元劃分圖圖 2-72-7 左半跨主梁單元劃分示意圖（單位：左半跨主梁單元劃分示意圖（單位：cmcm）圖圖 2-82-8 右半跨主梁單元劃分示意圖（單位：右半跨主梁單元劃分示意圖（

36、單位：cmcm）12 / 125 文檔可自由編輯打印2.4 毛截面幾何特性計(jì)算毛截面幾何特性計(jì)算是結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算、配筋計(jì)算及撓度計(jì)算的前提。計(jì)各個關(guān)鍵截面的幾何特性計(jì)算經(jīng)整理得如表 2-1 所示：表表 2-12-1 關(guān)鍵位置處毛截面特性值關(guān)鍵位置處毛截面特性值端部1/4L11/2L13/4L1根部1/4L1/2L中性軸距頂端（m）0.73570.67090.73260.98221.40210.84390.6709中性軸距底端（m）0.76430.82910.89341.09881.39790.99010.8291梁高(m)1.51.51.6262.0812.81.8341.5面積(m2)14.3

37、4 12.34 12.72 14.57 17.93 13.52 12.34 抗彎慣性矩(m4)4.81354.30965.281810.077422.06077.22914.3096說明：L1 為邊跨長度，L 為中跨長度。13 / 125 文檔可自由編輯打印第 3 章 主梁內(nèi)力計(jì)算3.1 內(nèi)力計(jì)算方法對于預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋，當(dāng)截面的幾何尺寸和材料，施工方法確定之后，可根據(jù)施工階段計(jì)算出恒載與活載內(nèi)力。然后根據(jù)實(shí)際情況確定溫度，沉降等作用，計(jì)算其產(chǎn)生的內(nèi)力。然后根據(jù)規(guī)范對各項(xiàng)內(nèi)力進(jìn)行組合。公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范JTG D60-2004 對作用的分類（表 3-1 作用分類）：表表 3-13-1 作

38、作 用用 分分 類類作用分類作用名稱結(jié)構(gòu)重力（包括結(jié)構(gòu)附加重力）預(yù)加力土的重力土側(cè)壓力混凝土收縮及徐變作用水的浮力永久作用基礎(chǔ)變位作用汽車荷載汽車沖擊力汽車離心力汽車引起的土側(cè)壓力人群荷載汽車制動力風(fēng)荷載流水壓力冰壓力溫度（均勻溫度和梯度溫度）作用可變作用支座摩阻力地震作用船舶或漂流物的撞擊作用偶然作用汽車撞擊作用14 / 125 文檔可自由編輯打印設(shè)計(jì)中要進(jìn)行兩次荷載組合。第一次荷載組合是為了估算預(yù)應(yīng)力鋼束。此時(shí)鋼束數(shù)還未確定，預(yù)應(yīng)力也就無法考慮。由于預(yù)應(yīng)力對混凝土的徐變有很大的影響，故估算鋼筋時(shí)也不考慮收縮徐變的影響。況且，此時(shí)用的幾何特性是毛截面特性，所以第一次組合的內(nèi)力不是橋梁的實(shí)際受

39、力狀態(tài)，僅供估筋參考。第二次荷載組合是根據(jù)估束結(jié)果確定鋼筋的數(shù)量和幾何特性后，考慮預(yù)加力和收縮徐變的影響重新計(jì)算的內(nèi)力。如各項(xiàng)驗(yàn)算都通過，則作為最終結(jié)果。如不滿足，則調(diào)整鋼束甚至修改截面后進(jìn)行驗(yàn)算直到全部截面都通過驗(yàn)算。設(shè)計(jì)是一個逐次迭代逐次逼近的過程連續(xù)梁滿堂支架施工中不會進(jìn)行體系轉(zhuǎn)換，直接按照結(jié)構(gòu)力學(xué)的方法進(jìn)行計(jì)算。3.2 恒載內(nèi)力計(jì)算預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋恒載內(nèi)力計(jì)算與所采用的施工方法有著直接的關(guān)系。主梁恒載內(nèi)力，包括自重引起的主梁自重（一期恒載）內(nèi)力和二期恒載（如鋪裝、欄桿等）引起的主梁后期恒載內(nèi)力。3.3 數(shù)據(jù)準(zhǔn)備恒載內(nèi)力計(jì)算采用橋梁博士 3.2.0 建模型計(jì)算。模型示意圖如下圖所示：

40、圖圖 3-13-1 橋梁博士橋梁博士 3.2.03.2.0 建模示意圖（單位：建模示意圖（單位：cmcm）15 / 125 文檔可自由編輯打印混凝土及鋼筋材料特性見表 3-2 。表表 3-23-2 材料特性表材料特性表材料項(xiàng)目計(jì)算取值容重=26kN/m3彈性模量Ec=3.45104MPa線膨脹系數(shù)=1.0105泊松比=0.2混凝土抗壓標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度fck=32.4MPaC50 混凝土混凝土抗拉標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度ftk=2.65MPaC40 混凝土容重=25kN/m3公稱面積A=140mm2抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值fpk=1860MPa低松弛高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力鋼絞線彈性模量Ep=1.95105MPa抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值fsk=335

41、MPa普通鋼筋HRB335彈性模量Es=2.0105MPa預(yù)應(yīng)力束管道：連續(xù)梁縱、橫向采用金屬波紋管成孔。錨具：采用YMYM系列錨具。3.3.1恒載計(jì)算結(jié)果表表 3-33-3 一期恒載計(jì)算結(jié)果一期恒載計(jì)算結(jié)果單元號節(jié)點(diǎn)號剪力（kN）彎矩(kNm)豎向位移(m)轉(zhuǎn)角位移13880.00.00.0000-0.001112-3660.01920.023660.01920.0-0.0005-0.001123-3250.05380.033250.05380.0-0.0016-0.001034-2860.08430.042860.08430.0-0.0026-0.001045-2490.011100.05

42、2490.011100.0-0.0036-0.000956-2090.013600.062090.013600.0-0.0045-0.000867-1720.015500.071720.015500.0-0.0053-0.000778-1360.017100.081360.017100.0-0.0060-0.000689-994.018200.09994.018200.0-0.0065-0.0005910-629.019000.0-0.0070-0.000416 / 125 文檔可自由編輯打印單元號節(jié)點(diǎn)號剪力（kN）彎矩(kNm)豎向位移(m)轉(zhuǎn)角位移10629.019000.01011-33

43、7.019400.011337.019400.0-0.0072-0.00031112212.019500.012-212.019500.0-0.0075-0.00011213578.019100.013-578.019100.0-0.00750.00001314944.018400.014-944.018400.0-0.00740.000214151310.017200.015-1310.017200.0-0.00720.000315161790.015200.016-1790.015200.0-0.00670.000416172160.013200.017-2160.013200.0-0.0

44、0630.000517182530.010900.018-2530.010900.0-0.00570.000618193140.06360.019-3140.06360.0-0.00480.000619203520.03030.020-3520.03030.0-0.00410.000720213910.0-683.021-3910.0-683.0-0.00350.000721224300.0-4790.022-4300.0-4790.0-0.00280.000722234700.0-9290.023-4700.0-9290.0-0.00220.000623245110.0-14200.024-

45、5110.0-14200.0-0.00160.000624255520.0-19500.025-5520.0-19500.0-0.00100.000525265940.0-25200.026-5940.0-25200.0-0.00050.000526276360.0-31400.027-6360.0-31400.0-0.00010.000427286800.0-38000.028-6800.0-38000.00.00030.000328297250.0-45000.029-7250.0-45000.00.00050.000229307700.0-52500.03030-7700.0-52500

46、.00.00070.000117 / 125 文檔可自由編輯打印單元號節(jié)點(diǎn)號剪力（kN）彎矩(kNm)豎向位移(m)轉(zhuǎn)角位移318170.0-60400.031-8170.0-60400.00.00070.000031328650.0-68800.032-8650.0-68800.00.0007-0.000132339140.0-77700.033-9140.0-77700.00.0005-0.000233349640.0-87100.034-9640.0-87100.00.0002-0.000334359950.0-93000.03510300.0-93000.00.0000-0.00043

47、536-9980.0-86900.0369980.0-86900.0-0.0003-0.00053637-9520.0-78100.0379520.0-78100.0-0.0007-0.00063738-9030.0-68800.0389030.0-68800.0-0.0014-0.00073839-8550.0-60000.0398550.0-60000.0-0.0021-0.00083940-8080.0-51700.0408080.0-51700.0-0.0030-0.00094041-7630.0-43900.0417630.0-43900.0-0.0039-0.00104142-71

48、80.0-36500.0427180.0-36500.0-0.0050-0.00114243-6740.0-29500.0436740.0-29500.0-0.0061-0.00124344-6310.0-23000.0446310.0-23000.0-0.0073-0.00134445-5890.0-16900.0455890.0-16900.0-0.0086-0.00134546-5480.0-11200.0465480.0-11200.0-0.0100-0.00144647-5080.0-5910.0475080.0-5910.0-0.0113-0.00144748-4680.0-104

49、0.0484680.0-1040.0-0.0127-0.00144849-4090.05540.0494090.05540.0-0.0148-0.00144950-3700.09430.0503700.09430.0-0.0162-0.00145051-3320.012900.0-0.0175-0.001318 / 125 文檔可自由編輯打印單元號節(jié)點(diǎn)號剪力（kN）彎矩(kNm)豎向位移(m)轉(zhuǎn)角位移513320.012900.05152-2940.016100.0522940.016100.0-0.0187-0.00125253-2570.018800.0532570.018800.0-0.

50、0199-0.00115354-2200.021200.0542200.021200.0-0.0210-0.00105455-1830.023200.0551830.023200.0-0.0219-0.00095556-1460.024900.0561460.024900.0-0.0227-0.00075657-1100.026200.0571100.026200.0-0.0233-0.00055758-731.027100.058731.027100.0-0.0238-0.00045859-365.027600.059365.027600.0-0.0240-0.000259600.02780

51、0.0-0.02410.0000表表 3 34 4 二期恒載計(jì)算結(jié)果二期恒載計(jì)算結(jié)果單元號節(jié)點(diǎn)號剪力（kN）彎矩(kNm)豎向位移(m)轉(zhuǎn)角位移1667.00.00.0000-0.000212-634.0332.02634.0332.0-0.0001-0.000223-569.0934.03569.0934.0-0.0003-0.000234-504.01470.04504.01470.0-0.0005-0.000245-439.01940.05439.01940.0-0.0006-0.000256-368.02380.06368.0 2380.0 -0.0008-0.000167-303.0

52、 2720.0 7303.0 2720.0 -0.0009 -0.0001 78-238.0 2990.0 8238.0 2990.0 -0.0010 -0.0001 89-173.0 3190.0 9173.0 3190.0 -0.0011 -0.0001 910-108.0 3340.0 1010108.0 3340.0 -0.0012 -0.0001 19 / 125 文檔可自由編輯打印單元號節(jié)點(diǎn)號剪力（kN）彎矩(kNm)豎向位移(m)轉(zhuǎn)角位移11-56.4 3400.0 1156.4 3400.0 -0.0013 0.0000 111241.1 3410.0 12-41.1 3410

53、.0 -0.0013 0.0000 1213106.0 3340.0 13-106.0 3340.0 -0.0013 0.0000 1314171.0 3200.0 14-171.0 3200.0 -0.0013 0.0000 1415236.0 3000.0 15-236.0 3000.0 -0.0013 0.0000 1516321.0 2640.0 16-321.0 2640.0 -0.0012 0.0001 1617386.0 2280.0 17-386.0 2280.0 -0.0011 0.0001 1718451.0 1860.0 18-451.0 1860.0 -0.0010 0

54、.0001 1819555.0 1060.0 19-555.0 1060.0 -0.0008 0.0001 1920620.0 473.0 20-620.0 473.0 -0.0007 0.0001 2021685.0 -180.0 21-685.0 -180.0 -0.0006 0.0001 2122750.0 -897.0 22-750.0 -897.0 -0.0005 0.0001 2223815.0 -1680.0 23-815.0 -1680.0 -0.0004 0.0001 2324880.0 -2530.0 24-880.0 -2530.0 -0.0003 0.0001 2425

55、945.0 -3440.0 25-945.0 -3440.0 -0.0002 0.0001 25261010.0 -4420.0 26-1010.0 -4420.0 -0.0001 0.0001 26271070.0 -5460.0 27-1070.0 -5460.0 0.0000 0.0001 27281140.0 -6560.0 28-1140.0 -6560.0 0.0000 0.0001 28291200.0 -7740.0 29-1200.0 -7740.0 0.0001 0.0000 29301270.0 -8970.0 30-1270.0 -8970.0 0.0001 0.000

56、0 30311330.0 -10300.0 0.0001 0.0000 20 / 125 文檔可自由編輯打印單元號節(jié)點(diǎn)號剪力（kN）彎矩(kNm)豎向位移(m)轉(zhuǎn)角位移31-1330.0 -10300.0 31321400.0 -11600.0 32-1400.0 -11600.0 0.0001 0.0000 32331460.0 -13100.0 33-1460.0 -13100.0 0.0001 0.0000 33341530.0 -14600.0 34-1530.0 -14600.0 0.0000 -0.0001 34351570.0 -15500.0 351630.0 -15500.0

57、 0.0000 -0.0001 3536-1590.0 -14500.0 361590.0 -14500.0 0.0000 -0.0001 3637-1530.0 -13100.0 371530.0 -13100.0 -0.0001 -0.0001 3738-1460.0 -11600.0 381460.0 -11600.0 -0.0002 -0.0001 3839-1400.0 -10200.0 391400.0 -10200.0 -0.0004 -0.0001 3940-1330.0 -8850.0 401330.0 -8850.0 -0.0005 -0.0002 4041-1270.0

58、-7550.0 411270.0 -7550.0 -0.0007 -0.0002 4142-1200.0 -6310.0 421200.0 -6310.0 -0.0008 -0.0002 4243-1140.0 -5140.0 431140.0 -5140.0 -0.0010 -0.0002 4344-1070.0 -4040.0 441070.0 -4040.0 -0.0012 -0.0002 4445-1010.0 -3000.0 451010.0 -3000.0 -0.0015 -0.0002 4546-943.0 -2020.0 46943.0 -2020.0 -0.0017 -0.0

59、002 4647-878.0 -1110.0 47878.0 -1110.0 -0.0019 -0.0002 4748-813.0 -267.0 48813.0 -267.0 -0.0022 -0.0002 4849-715.0 878.0 49715.0 878.0 -0.0025 -0.0002 4950-650.0 1560.0 50650.0 1560.0 -0.0028 -0.0002 5051-585.0 2180.0 5151585.0 2180.0 -0.0030 -0.0002 21 / 125 文檔可自由編輯打印單元號節(jié)點(diǎn)號剪力（kN）彎矩(kNm)豎向位移(m)轉(zhuǎn)角位移5

60、2-520.0 2730.0 52520.0 2730.0 -0.0032 -0.0002 5253-455.0 3220.0 53455.0 3220.0 -0.0034 -0.0002 5354-390.0 3640.0 54390.0 3640.0 -0.0036 -0.0002 5455-325.0 4000.0 55325.0 4000.0 -0.0037 -0.0001 5556-260.0 4290.0 56260.0 4290.0 -0.0039 -0.0001 5657-195.0 4520.0 57195.0 4520.0 -0.0040 -0.0001 5758-130.