盤錦新區(qū)緯一河二號(hào)橋設(shè)計(jì)預(yù)應(yīng)力混凝土變截面連續(xù)梁橋設(shè)計(jì)計(jì)算書

1、 理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 新區(qū)緯一河二號(hào)橋設(shè)計(jì)The Design of the No. 2 Bridge on the Wei Yi River in the New District of Pan Jin學(xué) 院（系）： 建設(shè)工程學(xué)部 專 業(yè)： 土 木 工 程 理工大學(xué)DalianUniversity of Technology1 / 341 概 述1.1 工程概況始建于2005年12月的遼東灣新區(qū)（原遼濱沿海經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)），是遼“五點(diǎn)一線”最早的七個(gè)重點(diǎn)園區(qū)之一。新區(qū)地處“沿海經(jīng)濟(jì)帶”、“遼西蒙東城市群經(jīng)濟(jì)圈”、“開發(fā)區(qū)城市群”三大經(jīng)濟(jì)板塊結(jié)合點(diǎn)，是沿海開發(fā)開放戰(zhàn)略的主軸線和渤海翼的交疊之地，

2、承載著振興東北老工業(yè)基地、沿海開發(fā)開放、資源型城市轉(zhuǎn)型試點(diǎn)市等多項(xiàng)國(guó)家戰(zhàn)略。新區(qū)初步形成了水城、產(chǎn)業(yè)、港口三大主體功能區(qū)，影響力、吸引力、輻射力大幅提升。遼濱水城，又叫金帛灣水城。是沿海經(jīng)濟(jì)區(qū)建設(shè)與發(fā)展的最高境界。優(yōu)越的區(qū)位和顯著的地緣優(yōu)勢(shì)，使水城成為極具開發(fā)潛力和美好前景的最佳發(fā)展區(qū)域。遼濱境水系的貫通，城河網(wǎng)的存在，是遼濱水城建設(shè)的重要標(biāo)志。遼濱水城陸域面積與水域面積相當(dāng)，在水城既可以開車，也可以劃船。同時(shí)，水城將根據(jù)全世界400多座名橋的形狀建設(shè)橋梁，緯一河2#橋正是其中一座。由于緯一河緊臨市政府，河上橋梁均仿照中世紀(jì)歐洲橋梁風(fēng)格建造，以達(dá)到莊重美觀的效果?？傮w規(guī)劃布置圖如圖1-1 圖1

3、-1 總體規(guī)劃布置圖1.2 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 道路等級(jí)：雙向八車道城市主干道； 設(shè)計(jì)荷載：公路I級(jí)； 計(jì)算行車速度：40km/h； 橋梁寬度：4.0m（人行道與欄桿）+3m（非機(jī)動(dòng)車道）+30m（行車道）+3m（非機(jī)動(dòng)車道）+4.0m（人行道與欄桿）= 44m。； 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全等級(jí)：I 級(jí)； 地震基本烈度：地震基本烈度為7度，設(shè)計(jì)基本地震峰值加速度為0.10g，按公路橋梁抗震細(xì)則中B類橋梁設(shè)計(jì)。 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期：100年； 1.3 設(shè)計(jì)遵循的依據(jù)公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（JTG B01-2003）。公路橋梁抗震設(shè)計(jì)細(xì)則（JTG/T B02-01-2008）。公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)（JTG D60-2004）公路鋼

4、筋混凝土與預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)（JTG D62-2004）公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)（JTJ D63-2007）。公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)(JTG D50-2006)城市道路照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)（CJJ45-2006）公路工程水文勘測(cè)設(shè)計(jì)規(guī)（JTG 0302002）1.4 方案比選1.4.1 連續(xù)梁方案 橋梁立面圖 橋墩位置斷面圖采用40m+60m+40m分跨，并且采用箱梁截面。變截面加預(yù)應(yīng)力，樁采用摩擦樁。1.4.2 拱橋方案 拱橋立面圖 拱橋中間位置斷面圖中間采用下承式系杠拱，跨徑為100m；兩邊分別采用20m的簡(jiǎn)支梁橋。樁依舊采用摩擦樁基礎(chǔ)，梁也選擇采用一幅的大箱梁。1.4.3 方案比選方案類型 連續(xù)

5、梁橋 拱橋經(jīng)濟(jì)性 較好 較差實(shí)用性三跨連續(xù)梁橋，大跨60m，小跨40m。主跨跨度較大，梁高較高，導(dǎo)致橋下凈空相對(duì)較小三跨，主跨為下承式拱橋，跨徑100m，邊跨為拱橋外觀的簡(jiǎn)支梁橋，跨徑20.5m。梁高度小保證橋下凈空安全性主跨跨度較大，抗震能力差地基條件較差，需以系桿提供拱橋水平推力美觀性變截面，線條優(yōu)美，但橋下凈空較小，離水平較近橋型美觀，邊跨與主跨相呼應(yīng)，與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)受力特點(diǎn)二次超靜定結(jié)構(gòu)，受力較簡(jiǎn)單，但主跨跨徑較大，需考慮主跨的撓度與較小跨的上翹問(wèn)題系桿拱對(duì)地基要求不高，結(jié)構(gòu)受力明確，但是本橋橋面較寬橫向穩(wěn)定存在一定問(wèn)題1.4.4 比選結(jié)果由于本橋?yàn)槌鞘械缆窐蛄?，公路?jí)荷載標(biāo)準(zhǔn)，所以

6、對(duì)橋梁美觀和承載能力有較高的要求。需要選擇橋型美觀、貼合主旨、受力合理、施工方便的方案。綜合表中經(jīng)濟(jì)、實(shí)用、安全、美觀、受力特點(diǎn)等的綜合比選，最終以連續(xù)梁方案作為推薦方案。1.5主要材料與其特性主梁、橋墩：C50混凝土，E=3.45×104Mpa，容重26kN/m3； 橋臺(tái)、承臺(tái)：C45混凝土，E=3.35×104Mpa，容重26kN/m3；樁基：C35混凝土，E=3.15×104Mpa，容重25kN/m3預(yù)應(yīng)力筋：破斷強(qiáng)度為1860Mpa鋼絞線，E=1.95×105Mpa，容重78.5kN/m3普通鋼筋：R235、HRB335、HRB400，E=2.0

7、×105Mpa，容重78.5kN/m31.6計(jì)算荷載1.6.1永久荷載結(jié)構(gòu)自重：包括箱梁自重、二期恒載、管線的重量等。混凝土容重參見(jiàn)材料參數(shù)，管線荷載按單側(cè)5kN考慮。單側(cè)人行道與欄桿：28.6kN/m；單幅10cm瀝青混凝土：43.2kN/m；混凝土收縮、徐變：按公路鋼筋混凝土與預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)（JTG D62-2004）規(guī)定計(jì)算。預(yù)應(yīng)力：按照公路鋼筋混凝土與預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)（JTG D62-2004）規(guī)定考慮相應(yīng)損失。1.6.2活載（1）汽車荷載公路I級(jí)。該橋分為左右兩幅，單幅橋梁按4車道加1非機(jī)動(dòng)車道，折合為5車道進(jìn)行計(jì)算，車道折減系數(shù)為0.6。按照公路橋涵設(shè)計(jì)通用

8、規(guī)計(jì)算得沖擊系數(shù)為1.062。（2）人群荷載局部計(jì)算取4.0kN/m2，縱向整體計(jì)算取3.0kN/m2。（3）汽車制動(dòng)力根據(jù)公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)（JTG D60-2004）4.3.6-1，一個(gè)車道上由汽車荷載產(chǎn)生的制動(dòng)力標(biāo)準(zhǔn)值按本規(guī)第4.3.1條規(guī)定的車道荷載標(biāo)準(zhǔn)值在加載長(zhǎng)度上計(jì)算的總重力的10%計(jì)算，但公路I級(jí)汽車荷載的制動(dòng)力標(biāo)準(zhǔn)值不得小于165kN。1.6.3溫度荷載（1）體系溫差設(shè)計(jì)基準(zhǔn)溫度為10，按照公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)（JTG D60-2004）4.3.10-2條，最高有效溫度34 ，最低有效溫度-23，故均勻升溫取24 ，均勻降溫取-33 。（2）橋面日照溫差梯度溫度按照公路橋涵設(shè)計(jì)通

9、用規(guī)（JTG D60-2004）表4.3.10-3條取值，主梁僅計(jì)車行道寬度圍梯度溫度。橋面為10cm瀝青混凝土鋪裝時(shí)梯度溫度的分布如圖1-2。A、日照正溫差 B、日照負(fù)溫差圖1-2 梯度溫度 (尺寸單位：mm)1.6.4基礎(chǔ)變位樁基均按鉆孔灌注樁設(shè)計(jì)，基礎(chǔ)變?yōu)闉?#177;1cm。1.7荷載組合與容許應(yīng)力荷載組合按公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)（JTG D60-2004）和公路鋼筋混凝土與預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)（JTG D62-2004）規(guī)定進(jìn)行。1.7.1承載力極限狀態(tài)組合：1.2自重+1.0收縮徐變+1.4汽車+0.7人群+0.7梯度溫度+0.7梯度溫度+0.7制動(dòng)力+0.5基礎(chǔ)變位1.2自重+1.

10、0收縮徐變+1.4汽車+0.7人群+0.7梯度溫度+0.7梯度溫度+0.7制動(dòng)力+0.5基礎(chǔ)變位1.2自重+1.0收縮徐變+1.4汽車+0.84人群+0.84梯度溫度+0.84梯度溫度+0.84制動(dòng)力+0.5基礎(chǔ)變位1.2自重+1.0收縮徐變+1.4汽車+0.98人群+0.98梯度溫度+0.98梯度溫度+0.5基礎(chǔ)變位1.2自重+1.0收縮徐變+1.4汽車+0.98人群+0.98制動(dòng)力+0.5基礎(chǔ)變位1.2自重+1.0收縮徐變+1.4汽車+1.12人群+0.5基礎(chǔ)變位1.7.2持久狀況應(yīng)力驗(yàn)算：1.0自重+1.0收縮徐變+0.7汽車+1.0人群+1.0體系溫度+1.0梯度溫度+1.0制動(dòng)力+1

11、.0基礎(chǔ)變位。按照本組合驗(yàn)算，受壓區(qū)混凝土最大壓應(yīng)力應(yīng)小于0.5倍混凝土抗壓拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值fck。1.7.3抗裂驗(yàn)算：作用短期效應(yīng)組合：1.0自重+1.0收縮徐變+0.7汽車（不計(jì)沖擊）+1.0人群+1.0體系溫度+0.8梯度溫度+1.0制動(dòng)力+0.75風(fēng)荷載+1.0基礎(chǔ)變位。在短期效應(yīng)組合下，公路鋼筋混凝土與預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)（JTG D62-2004）要求： A類預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件，正截面的受拉邊緣混凝土拉應(yīng)力應(yīng)小于0.7倍混凝土抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值ftk，同時(shí)長(zhǎng)期荷載組合下不出現(xiàn)拉應(yīng)力；斜截面抗裂驗(yàn)算要求混凝土的主拉應(yīng)力在短期效應(yīng)組合下小于0.5倍混凝土抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值ftk。作用長(zhǎng)期效應(yīng)組合：

12、1.0自重+1.0收縮徐變+0.4汽車（不計(jì)沖擊）+0.4人群+1.0體系溫度+0.8梯度溫度+1.0制動(dòng)力+0.75風(fēng)荷載+1.0基礎(chǔ)變位。在長(zhǎng)期效應(yīng)組合下，公路鋼筋混凝土與預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)（JTG D62-2004）要求： A類預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件，正截面的受拉邊緣混凝土應(yīng)不出現(xiàn)拉應(yīng)力；斜截面抗裂驗(yàn)算要求混凝土的主拉應(yīng)力在短期效應(yīng)組合下小于0.5倍混凝土抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值ftk。橫梁、橋墩、承臺(tái)、樁基的計(jì)算詳見(jiàn)相應(yīng)計(jì)算部分。1.8計(jì)算書的容遼東灣新區(qū)緯一河2#橋工程計(jì)算書共包含兩大部分，分別是橋梁上部結(jié)構(gòu)計(jì)算和橋梁下部結(jié)構(gòu)計(jì)算。2 橋梁上部結(jié)構(gòu)主梁縱向計(jì)算2.1 主梁縱向計(jì)算模型遼東灣新區(qū)緯

13、一河2#橋工程，沿橋梁中心線分為左右兩幅，兩幅橋梁之間設(shè)置2cm寬縱縫，兩幅橋關(guān)于橋梁中心線完全對(duì)稱布置，計(jì)算中取單幅橋進(jìn)行上部結(jié)構(gòu)計(jì)算。全橋總寬為44m，單幅橋?qū)挒?1.99m，跨徑布置為40+60+40=120m，主梁采用單箱五室變截面預(yù)應(yīng)力連續(xù)箱梁，根部梁高3.4m，跨中與邊跨端部梁高1.6m。主梁上部結(jié)構(gòu)縱向計(jì)算模型如圖2-1所示。圖2-1：上部結(jié)構(gòu)縱向計(jì)算模型2.2 主梁縱向計(jì)算結(jié)果配筋情況描述（僅描述主梁1/2頂?shù)装邃摻钋闆r）。頂板：配有559根直徑為16間距為12規(guī)格為HRB 235的普通鋼筋；559根直徑為12間距為12規(guī)格為HRB 335的普通鋼筋。（不同界面鋼筋的具體長(zhǎng)度不

14、一樣）。箍筋為直徑12間距60的 HRB 335鋼筋若干。底板：配有559根直徑為16間距為12規(guī)格為HRB 235的普通鋼筋；559根直徑為12間距為12規(guī)格為HRB 335的普通鋼筋。（不同界面鋼筋的具體長(zhǎng)度不一樣）。箍筋為直徑12間距60的 HRB 335鋼筋若干。2.2.1 承載能力極限狀態(tài)驗(yàn)算圖2-2為正截面抗彎極限承載力包絡(luò)圖，圖2-3為斜截面抗剪極限承載力包絡(luò)圖。圖中分別給出了按承載能力極限狀態(tài)組合的彎矩設(shè)計(jì)值、剪力設(shè)計(jì)值和極限彎矩值、極限剪力值。從圖中可以看出，所有截面的極限承載力均滿足規(guī)要求。圖2-2 正截面抗彎極限承載力驗(yàn)算（kN·m） 圖2-3 斜截面抗剪極限承

15、載力驗(yàn)算（kN）2.2.2 正常使用階段應(yīng)力驗(yàn)算圖2-4和圖2-5分別給出了截面上、下緣混凝土的壓應(yīng)力的計(jì)算結(jié)果；從圖中可以看出，應(yīng)力驗(yàn)算組合下主梁上緣受壓的最大法向壓應(yīng)力=13.5Mpa=16.2Mpa，應(yīng)力驗(yàn)算組合下主梁下緣受壓的最大法向壓應(yīng)力=9.85Mpa=16.2Mpa，滿足規(guī)要求。圖2-4：應(yīng)力驗(yàn)算組合下主梁上緣正應(yīng)力包絡(luò)圖（kPa）圖2.-5：應(yīng)力驗(yàn)算組合下主梁下緣正應(yīng)力包絡(luò)圖（kPa）2.2.3 正常使用階段抗裂驗(yàn)算圖2-6給出了短期效應(yīng)組合下主梁正截面上、下緣混凝土應(yīng)力的計(jì)算結(jié)果，從圖中可以看出，短期效應(yīng)組合下，截面上、下緣最大拉應(yīng)力為=0.53Mpa0.7=1.855Mpa

16、，滿足“規(guī)”要求。A：截面上緣正應(yīng)力B：截面下緣正應(yīng)力圖2-6：作用短期效應(yīng)組合下截面正應(yīng)力圖（kPa）圖2-7給出了長(zhǎng)期效應(yīng)組合下主梁正截面上、下緣混凝土應(yīng)力的計(jì)算結(jié)果，從圖中可以看出，長(zhǎng)期效應(yīng)組合下，截面上、下緣無(wú)拉應(yīng)力出現(xiàn)，滿足“規(guī)”要求。A：截面上緣正應(yīng)力B：截面下緣正應(yīng)力圖2-7：作用長(zhǎng)期效應(yīng)組合下截面正應(yīng)力圖（kPa）圖2-8給出了短期效應(yīng)組合下主梁斜截面混凝土主拉應(yīng)力的計(jì)算結(jié)果，從圖中可以看出，短期效應(yīng)組合下，斜截面主拉應(yīng)力為=0.67Mpa0.5=1.325Mpa，滿足“規(guī)”要求。圖2-8：作用短期效應(yīng)組合斜截面主拉應(yīng)力圖（kPa）2.2.4 撓度驗(yàn)算按荷載短期效應(yīng)組合和規(guī)規(guī)定

17、的預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的剛度計(jì)算的撓度值為22mm，C50混凝土的撓度長(zhǎng)期增長(zhǎng)系數(shù)為1.425，故主梁在使用階段的撓度為22×1.425=31.35mm，不大于計(jì)算跨徑（60m）的1/600(100mm)，滿足規(guī)要求。3 橋梁上部結(jié)構(gòu)橫梁計(jì)算結(jié)果橫梁配筋情況描述：端橫梁：頂?shù)装宸謩e配有14根直徑為25間距為13.5的HRB 335鋼筋。腹板配有3列鋼筋，每一列分別配有11根直徑為16間距為12的HRB 335鋼筋。并且配有直徑為16間距為13.5的HRB 335箍筋若干。端橫梁配有2排，每排3束預(yù)應(yīng)力鋼筋。中橫梁：頂?shù)装宸謩e配有23根直徑為25間距為13的HRB 335鋼筋。腹板兩邊分別

18、配有20根直徑為16間距為12的HRB 335鋼筋。并配有直徑為16間距為13的HRB 335箍筋若干。中橫梁配有2排，每排5束預(yù)應(yīng)力鋼筋。3.1 計(jì)算參數(shù)主梁橫隔梁共分兩類，第一類為端橫梁，第二類為中橫梁。端橫梁梁高1.6m，寬1.9m；中橫梁梁高3.4m，寬3m。（1）持久狀況的應(yīng)力驗(yàn)算組合：1.0自重+1.0預(yù)應(yīng)力+1.0汽車，汽車的沖擊系數(shù)采用1.062。按照本組合驗(yàn)算，混凝土壓應(yīng)力c0.5fck=0.5*32.4=16.2Mpa（2）抗裂驗(yàn)算組合：短期效應(yīng)組合：1.0自重+1.0預(yù)應(yīng)力+0.7汽車(不計(jì)沖擊)。在短期效應(yīng)組合下，“規(guī)”要求：按A類預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件計(jì)算，混凝土拉應(yīng)力：

19、t0.7ftk=0.7*2.65=1.855Mpa。橫梁長(zhǎng)期效應(yīng)組合抗裂驗(yàn)算不控制設(shè)計(jì)，所以本文不再給出長(zhǎng)期效應(yīng)組合下的計(jì)算結(jié)果。3.2 計(jì)算結(jié)果3.2.1 端橫梁驗(yàn)算（1）使用階段的應(yīng)力驗(yàn)算圖3-1給出了截面上、下緣混凝土的壓應(yīng)力的驗(yàn)算結(jié)果。從計(jì)算結(jié)果可以看出，混凝土的最大壓應(yīng)力為4.43 Mpa，小于0.5fck，滿足規(guī)要求。A：截面上緣應(yīng)力B：截面下緣應(yīng)力圖3-1：應(yīng)力驗(yàn)算組合下橫梁正應(yīng)力包絡(luò)圖（kPa）（2）抗裂驗(yàn)算圖3-2給出了短期效應(yīng)組合下截面上、下緣混凝土應(yīng)力的驗(yàn)算結(jié)果，從圖中可以看出，短期效應(yīng)組合下，截面上下緣均無(wú)拉應(yīng)力出現(xiàn)，滿足規(guī)要求。A：截面上緣應(yīng)力B：截面下緣應(yīng)

20、力圖3-2：抗裂驗(yàn)算組合下橫梁正應(yīng)力包絡(luò)圖（kPa）3.2.2 中橫梁驗(yàn)算（1）使用階段的應(yīng)力驗(yàn)算圖3-3給出了截面上、下緣混凝土的壓應(yīng)力的驗(yàn)算結(jié)果。從計(jì)算結(jié)果可以看出，混凝土的最大壓應(yīng)力為2.58 Mpa，小于0.5fck，滿足規(guī)要求。A：截面上緣應(yīng)力B：截面下緣應(yīng)力圖3-3：應(yīng)力驗(yàn)算組合下橫梁正應(yīng)力包絡(luò)圖（kPa）（2）抗裂驗(yàn)算圖3-4給出了短期效應(yīng)組合下截面上、下緣混凝土應(yīng)力的驗(yàn)算結(jié)果，從圖中可以看出，短期效應(yīng)組合下，截面上下緣均無(wú)拉應(yīng)力出現(xiàn)，滿足規(guī)要求。A：截面上緣應(yīng)力B：截面下緣應(yīng)力圖3-4：抗裂驗(yàn)算組合下橫梁正應(yīng)力包絡(luò)圖（kPa）4 橋梁上部結(jié)構(gòu)橋面板和懸臂板計(jì)算結(jié)果4.

21、1 計(jì)算參數(shù)橋面板與懸臂板計(jì)算截面如圖4-1所示，橋面板頂板厚度0.26m，腹板最大凈距3.2m；人行道位置懸臂板長(zhǎng)2m，根部梁高0.5m；車行道位置懸臂板長(zhǎng)0.99m根部梁高0.5m。圖4-1：計(jì)算截面圖（1）荷載組合1.2 恒載+1.4汽車，汽車的沖擊系數(shù)取1.3。按照本組合驗(yàn)算橋面板跨中和支點(diǎn)斷面承載力。4.2 橋面板計(jì)算結(jié)果（1） 橋面板計(jì)算跨徑：。（2） 平行于板跨徑方向分布寬度：。（3） 垂直于板跨徑方向跨徑中部分布寬度：。取兩者較大值3.707m。（4） 垂直于板跨徑方向支撐處分布寬度：。計(jì)算時(shí)取1m寬板條進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算跨徑為3.46m，恒載計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖4-2所示，活載計(jì)算簡(jiǎn)圖如

22、圖4-3所示。圖4-2：橋面板恒載計(jì)算簡(jiǎn)圖圖4-3：橋面板活載計(jì)算簡(jiǎn)圖（5） 計(jì)算結(jié)果：恒載彎矩：。活載彎矩：（考慮1.3的沖擊系數(shù)） 組合彎矩：跨中彎矩：支點(diǎn)彎矩：跨中承載力：Md = 57.5kn.m支撐承載力：Md = 178.3kn.m表4.2.1 截面彎矩最大計(jì)算值與其承載能力比較位置板厚度(cm)承載力（kN·m）彎矩最大計(jì)算值（kN·m）結(jié)論跨中2657.547.92合格支撐46178.367.1合格由表4.2.1可知，橋面板抗彎承載力滿足規(guī)要求。（6） 裂縫計(jì)算結(jié)果：矩形截面鋼筋混凝土構(gòu)件最大裂縫寬度可按下列公式計(jì)算：其中跨中截面：支撐處截面：，滿足要求。4

23、.3 懸臂板計(jì)算結(jié)果4.3.1 車行道懸臂板計(jì)算結(jié)果（1） 橋面板計(jì)算跨徑：。（2） 平行于板跨徑方向分布寬度：。（3） 垂直于板跨徑方向跨徑中部分布寬度：。計(jì)算時(shí)取1m寬板條進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算跨徑為0.99m，恒活載計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖4-4所示。 恒載計(jì)算簡(jiǎn)圖 活載計(jì)算簡(jiǎn)圖圖4-4：車行道懸臂板計(jì)算簡(jiǎn)圖（4） 計(jì)算結(jié)果：恒載彎矩：?；钶d彎矩：（考慮1.3的沖擊系數(shù)） 組合彎矩： 截面抗彎承載力為198.6kn.m69.7kn.m,滿足規(guī)要求。（5） 裂縫計(jì)算結(jié)果：矩形截面鋼筋混凝土構(gòu)件最大裂縫寬度可按下列公式計(jì)算：其中，滿足要求。4.3.2 人行道懸臂板計(jì)算結(jié)果（1） 橋面板計(jì)算跨徑：。計(jì)算時(shí)取1m寬

24、板條進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算跨徑為2m，恒活載均通過(guò)人行道板支撐墻按集中力的形式傳遞給懸臂板，恒載計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖4-5所示，活載計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖4-5所示。 恒載計(jì)算簡(jiǎn)圖 活載計(jì)算簡(jiǎn)圖圖4-5：人行道懸臂板計(jì)算簡(jiǎn)圖（2） 計(jì)算結(jié)果：恒載彎矩：?；钶d彎矩：（人群活載不考慮沖擊） 組合彎矩： 截面抗彎承載力為198.6kn.m58.3kn.m,滿足規(guī)要求。（3） 裂縫計(jì)算結(jié)果：矩形截面鋼筋混凝土構(gòu)件最大裂縫寬度可按下列公式計(jì)算：其中，滿足要求。5 下部結(jié)構(gòu)計(jì)算5.1 計(jì)算參數(shù)5.1.1 荷載恒荷載預(yù)應(yīng)力砼收縮與徐變汽車制動(dòng)力汽車荷載（計(jì)沖擊）人群荷載支座摩阻力（摩阻系數(shù)取0.06）溫度。5.1.2 荷載組合（1）

25、承載能力極限狀態(tài)組合：1） 邊墩軸力：1.2（恒荷載+預(yù)應(yīng)力）+1.4*汽車(計(jì)沖擊)+1.12*人群荷載2） 邊墩彎矩：1.4*摩阻力彎矩1） 中墩軸力：1.2（恒荷載+預(yù)應(yīng)力）+1.4*汽車(計(jì)沖擊)+1.12*人群荷載2） 中墩彎矩：1.4*制動(dòng)力+1.4*不平衡力上述系數(shù)中當(dāng)自重、預(yù)應(yīng)力為有利時(shí)“規(guī)”規(guī)定1.0。（2）抗裂驗(yàn)算組合：短期效應(yīng)組合：1.0恒荷載+1.0預(yù)加力+1.0砼收縮徐變0.7制動(dòng)力（邊墩為摩阻力）+1.0降溫0.8溫度梯度1.0汽車(不計(jì)沖擊)+1.0人群荷載長(zhǎng)期效應(yīng)組合：1.0恒荷載+1.0預(yù)加力+1.0砼收縮徐變+0.4制動(dòng)力（邊墩為摩阻力） +1.0降溫0.8

26、溫度梯度+1.0汽車(不計(jì)沖擊)+0.4人群荷載（3）偶然組合：邊、中墩軸力：1.0恒荷載（不考慮豎向地震）邊、中墩彎矩：1.0地震荷載（E1、E2）按照以上組合驗(yàn)算墩偏心受壓極限承載力。5.2 主橋橋墩、樁的計(jì)算5.2.1 計(jì)算模型橋墩和橋墩位置樁基計(jì)算，靜力計(jì)算和動(dòng)力計(jì)算采用兩種不同的模型，靜力計(jì)算采用如圖5-1所示的墩樁承臺(tái)的獨(dú)立空間模型，把主梁縱向整體模型計(jì)算的支點(diǎn)力施加于該模型之上，以簡(jiǎn)化模型，減少計(jì)算時(shí)間；動(dòng)力計(jì)算采用如圖5-1所示的空間模型，采用反應(yīng)譜法計(jì)算結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)結(jié)果。該模型中主梁，支座，橋墩和樁采用空間梁?jiǎn)卧M，承臺(tái)采用厚板單元模擬，樁基利用土彈簧模擬周圍圡抗力的影響，

27、土彈簧系數(shù)根據(jù)土層的性質(zhì)，厚度，深度，根據(jù)地基基礎(chǔ)規(guī)，利用m法來(lái)求解。橋墩與梁體采用彈性連接的剛性連接模擬，墩與承臺(tái)采用剛性連接主從節(jié)點(diǎn)連接模擬，樁頂與承臺(tái)底部采用剛性連接，樁底部采用固結(jié)模擬。圖5-1 靜力計(jì)算模型圖5-2 動(dòng)力計(jì)算模型墩的類型：上圖之中有兩處橋墩位置，每處橋墩位置上有兩個(gè)墩，分別為1#A類橋墩和1#B橋墩，兩類橋墩的計(jì)算截面如圖所示；1#A橋墩截面俯視圖1#A橋墩截面?zhèn)纫晥D2#B橋墩截面俯視圖 2#B橋墩的側(cè)面圖如同一號(hào)橋墩，圖中長(zhǎng)度單位為厘米。 樁的類型：橋墩下設(shè)直徑2m的鉆孔灌注樁，樁長(zhǎng)60m，單樁承載力根據(jù)公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)（JTGD63-2007）,結(jié)合地質(zhì)勘

28、察報(bào)告，單樁承載力允許值。5.2.2 設(shè)計(jì)計(jì)算參數(shù)恒荷載：此次設(shè)計(jì)之中恒荷載包括了結(jié)構(gòu)的自重，二期恒載，節(jié)點(diǎn)荷載。 1.1 自重： 箱型截面采用c50混凝土制作，Midas軟件自行計(jì)算；1.2 二期恒載：包括橋面鋪裝，人行道板的重量，與欄桿等裝飾材料。根據(jù)公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)，此次設(shè)計(jì)橋面鋪裝采用瀝青混凝土鋪裝，容重取24kN/m3，厚度為十公分，人行道板取22KN/m3，欄桿4KN/m3，合計(jì)17.89×24×0.1+22+4=69.15kn/m3。 1.3 節(jié)點(diǎn)荷載：在支座處，由于支座反力較大，箱型梁在此處一般做為實(shí)心體，在橋臺(tái)處長(zhǎng)為1.9米，在中間支座處為3米，建立模型

29、時(shí)，我們都設(shè)計(jì)為箱型，因此，把此處混凝土的自重等效為節(jié)點(diǎn)荷載。在橋臺(tái)處節(jié)點(diǎn)荷載為4.286×26.5×3=1703.7KN，在中間支座處節(jié)點(diǎn)荷載為1.5×26.5×1.9=377.625KN。預(yù)應(yīng)力荷載：如同上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，采用極限抗拉應(yīng)力為1860Mp的鋼絞線，兩端同時(shí)拉，使鋼絞線的拉應(yīng)力達(dá)到1935Mp，鋼絞線的布置形狀如下圖：混凝土收縮徐變：將混凝土材料其定義時(shí)間依存材料，在定義施工階段時(shí)給其賦予足夠的時(shí)間，軟件將自行計(jì)算收縮徐變對(duì)結(jié)構(gòu)的影響。汽車制動(dòng)力：根據(jù)公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)查的，一個(gè)設(shè)計(jì)車道上的由汽車產(chǎn)生的汽車制動(dòng)力是車道荷載在加載長(zhǎng)度上的總重力

30、的10，一個(gè)車道上的荷載由均布荷載和集中荷載構(gòu)成，一級(jí)公路的車道均布荷載為10.5KN/m，均布荷載根據(jù)規(guī)取360kN，該半幅橋梁為同向四車道，根據(jù)規(guī)，為一個(gè)車道的2.68倍，則汽車制動(dòng)力為（10.5×140+360）×10×2.68=490KN。汽車荷載和人群荷載：根據(jù)規(guī)，在Midas軟件中，定義汽車荷載與人群荷載工況，軟件將自行計(jì)算，只需根據(jù)不同需要將其組合而已。5.2.3 下部主要構(gòu)件的模擬（1）支座：支座是將上部結(jié)構(gòu)自重與各種荷載傳遞到樁基礎(chǔ)的主要構(gòu)件，在下部結(jié)構(gòu)靜力計(jì)算時(shí)，該橋采用剛性連接，給予正確的約束方式。在E2地震作用下，該支座將會(huì)損壞，兩側(cè)用彈性

31、橡膠來(lái)緩沖地震作用。（2） 橋墩：采用梁?jiǎn)卧M（3） 承臺(tái)：采用厚板單元模擬（4） 樁：緯一河二號(hào)橋采用的鉆孔灌注樁，樁身用60份長(zhǎng)為一米的梁?jiǎn)卧M，周圍土對(duì)樁的水平抗力利用土彈簧模擬，根據(jù)地質(zhì)勘探報(bào)告，雖然有多層土質(zhì)，但我們等效為單一土質(zhì)，m值取5000KN/m4。如圖5.2.4主要構(gòu)件間的連接（1） 支座與梁體的連接：采用彈性連接中的剛性連接。（2） 橋墩與承臺(tái)的連接：采用主從節(jié)點(diǎn)連接。（3） 樁頂與承臺(tái)連接：采用彈性連接的剛性連接。（4） 樁底：采用一般支撐的全方位固結(jié)，包括（x,y,z方向的位移與轉(zhuǎn)動(dòng)）。5.2.5靜力計(jì)算結(jié)果（1） 從模型輸出結(jié)果查看，在極限承載力組合下,找出一個(gè)

32、受力最為不利的墩， 其最大的豎向力值（軸力值） =23754KN其最小的豎向力值（軸力值） =16924KN(2) 全橋的只設(shè)制一個(gè)制動(dòng)墩，單墩的水平荷載：汽車制動(dòng)力：F=490.5KN支座摩阻力：F=0.06×21457=1287.42KN支座摩阻力對(duì)制動(dòng)墩產(chǎn)生的彎矩：M=1287.42×1.5=1931KN.m汽車制動(dòng)力與支座摩阻力不同時(shí)參與參合運(yùn)算，計(jì)算時(shí)取支座摩阻力作為水平荷載參與墩樁承載力運(yùn)算。（3）墩運(yùn)算結(jié)果全橋只有一個(gè)制動(dòng)墩，在下部結(jié)構(gòu)的靜力計(jì)算中，各墩的豎向力相差無(wú)幾，但制動(dòng)墩在順橋向的彎矩較大，也最為危險(xiǎn)，所以取該墩進(jìn)行承載力和裂縫寬度驗(yàn)算。結(jié)果見(jiàn)下表 表

33、一、 橋墩承載力計(jì)算結(jié)果墩號(hào)控制截面承載能力極限狀態(tài)組合力承載力結(jié)論最大彎矩M（KN.m）對(duì)應(yīng)的軸力（KN）彎矩承載力（KN.m）軸力承載力（KN）1143號(hào)墩底21133.822137.311043247571436通過(guò) 表二、 橋墩的裂縫寬度計(jì)算結(jié)果墩號(hào)控制截面短期效應(yīng)狀態(tài)組合力長(zhǎng)期效應(yīng)組合力裂縫寬度（mm）最大彎矩M（KN.m）對(duì)應(yīng)的軸力（KN）彎矩承載力（KN.m）軸力承載力（KN）1143號(hào)墩底2035.5518645.542013.3918536.560.186（4） 樁的計(jì)算結(jié)果 樁頂?shù)淖畲筝S力=8672KN<11709KN,滿足地基基礎(chǔ)規(guī)要求，樁頂?shù)淖钚≥S力=5804KN

34、,對(duì)應(yīng)的彎矩為131.5KN.m6 承臺(tái)計(jì)算6.1 計(jì)算參數(shù)6.1.1 荷載 恒荷載； 汽車荷載（計(jì)沖擊，沖擊系數(shù)的選取見(jiàn)主梁縱向計(jì)算總說(shuō)明）； 人群荷載； 地震荷載（承臺(tái)為能力保護(hù)構(gòu)件，取E2地震力）；6.1.2 荷載組合荷載組合按公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)（JTG D60-2004）和公路鋼筋混凝土與預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)（JTG D62-2004）規(guī)定進(jìn)行。1.2恒荷載 +1.4汽車(計(jì)沖擊)+1.12人群1.0恒荷載+1.0地震荷載按照第一個(gè)組合做承臺(tái)沖切驗(yàn)算，按第二個(gè)組合做撐桿系桿、斜截面抗剪、邊角樁沖切驗(yàn)算。6.2 主橋橋墩承臺(tái)主墩承臺(tái)根據(jù)公路鋼筋混凝土與預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)(JTG D

35、622004)進(jìn)行驗(yàn)算，承臺(tái)外排樁中心距小于承臺(tái)高，因此按照“撐桿系桿體系”驗(yàn)算。致 歷經(jīng)幾個(gè)月的的畢業(yè)設(shè)計(jì)接近尾聲了。心理頗多感慨，從一開始對(duì)模型方案圖的一無(wú)所知，對(duì)cad操作的生澀。在老師和同學(xué)的幫助下，逐漸熟悉、熟練。在橋隧，每一位老師都有著各自鮮明的特點(diǎn)，但是他們都有著讓我們一下子豁然開朗的能力。我的導(dǎo)師，王騫老師。相處的幾個(gè)月里，對(duì)我和我們組的夏建光同學(xué)認(rèn)真負(fù)責(zé)。對(duì)我們要求也比較細(xì)。和老師相處的幾個(gè)月里面，感覺(jué)她就像一位大姐姐，在指導(dǎo)我們?cè)O(shè)計(jì)的同時(shí)，我們其他方面的困難也常常向她傾述。還有的少寒設(shè)計(jì)師，專業(yè)是他的代名詞，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們看到了設(shè)計(jì)師專業(yè)的水準(zhǔn)。在諸多技術(shù)上的問(wèn)題，他都

36、能給予明確的解答，讓我們能夠明白！其他的老師大多都是我們方向的專業(yè)老師，也大多給我們授過(guò)課。他們都給與我們很多幫助，幫助我們了解設(shè)計(jì)、了解軟件、了解模型。最后，在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中我們收獲很多，也十分感老師們對(duì)我們的指導(dǎo)幫助！目 錄1 概 述11.1 工程概況11.2 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)21.3 設(shè)計(jì)遵循的依據(jù)21.4 方案比選31.4.1 連續(xù)梁方案31.4.2 拱橋方案41.4.3 方案比選51.4.4 比選結(jié)果51.5主要材料與其特性61.6計(jì)算荷載61.6.1永久荷載61.6.2活載61.6.3溫度荷載71.6.4基礎(chǔ)變位71.7荷載組合與容許應(yīng)力71.7.1承載力極限狀態(tài)組合：81.7.2持久狀況

37、應(yīng)力驗(yàn)算：81.7.3抗裂驗(yàn)算：81.8計(jì)算書的容92 橋梁上部結(jié)構(gòu)主梁縱向計(jì)算92.1 主梁縱向計(jì)算模型92.2 主梁縱向計(jì)算結(jié)果92.2.1 承載能力極限狀態(tài)驗(yàn)算102.2.2 正常使用階段應(yīng)力驗(yàn)算102.2.3 正常使用階段抗裂驗(yàn)算112.2.4 撓度驗(yàn)算123 橋梁上部結(jié)構(gòu)橫梁計(jì)算結(jié)果123.1 計(jì)算參數(shù)133.2 計(jì)算結(jié)果133.2.1 端橫梁驗(yàn)算133.2.2 中橫梁驗(yàn)算144 橋梁上部結(jié)構(gòu)橋面板和懸臂板計(jì)算結(jié)果154.1 計(jì)算參數(shù)154.2 橋面板計(jì)算結(jié)果164.3 懸臂板計(jì)算結(jié)果184.3.1 車行道懸臂板計(jì)算結(jié)果184.3.2 人行道懸臂板計(jì)算結(jié)果195 下部結(jié)構(gòu)計(jì)算215.

38、1 計(jì)算參數(shù)215.1.1 荷載215.1.2 荷載組合215.2 主橋橋墩、樁的計(jì)算225.2.1 計(jì)算模型225.2.2 設(shè)計(jì)計(jì)算參數(shù)245.2.3 下部主要構(gòu)件的模擬255.2.4主要構(gòu)件間的連接265.2.5靜力計(jì)算結(jié)果266 承臺(tái)計(jì)算286.1 計(jì)算參數(shù)286.1.1 荷載286.1.2 荷載組合286.2 主橋橋墩承臺(tái)28致 29摘 要本文主要論述了新區(qū)緯一河二號(hào)橋的設(shè)計(jì)和計(jì)算過(guò)程。首先，進(jìn)行橋型方案的比選，根據(jù)橋梁所處位置的實(shí)際情況與設(shè)計(jì)要求，初步擬定了2個(gè)方案連續(xù)梁橋、拱橋。從安全、經(jīng)濟(jì)、實(shí)用、美觀的原則出發(fā)，比較后最終選擇了一個(gè)設(shè)計(jì)方案連續(xù)梁橋選定此方案后，首先結(jié)合前人設(shè)計(jì)經(jīng)

39、驗(yàn)，規(guī)以與已建的相關(guān)橋梁資料擬定本方案橋梁結(jié)構(gòu)的主要尺寸和細(xì)部尺寸，以便進(jìn)行下一步的結(jié)構(gòu)計(jì)算。其次，進(jìn)行上部結(jié)構(gòu)掛梁和箱梁的計(jì)算，學(xué)習(xí)Midas并用Midas對(duì)主橋部分建立模型進(jìn)行上部結(jié)構(gòu)受力計(jì)算。按計(jì)算所得力對(duì)上部結(jié)構(gòu)配置普通受力筋，分布筋，并將配置的鋼筋輸入Midas建立的模型中。最后對(duì)配好鋼筋的橋梁進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算、裂縫寬度驗(yàn)算、剛度驗(yàn)算。上部結(jié)構(gòu)計(jì)算完成后進(jìn)行下部結(jié)構(gòu)的計(jì)算。下部結(jié)構(gòu)計(jì)算主要是承臺(tái)和樁基礎(chǔ)計(jì)算，包括承臺(tái)和樁的尺寸擬定、配筋設(shè)計(jì)和強(qiáng)度驗(yàn)算。樁配筋后要考慮在E2地震力下的承載力能力是否滿足規(guī)要求。最后對(duì)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)行總結(jié)。關(guān)鍵詞：連續(xù)梁;Midas;上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);下部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

40、AbstractThis article mainly discusses the design and calculation process of the No. 2 Bridge on the Wei Yi River in the New District of Pan Jin. First, make a comparison and a decision of bridge schemes. According to the actual situation of the location of the bridge and the design requirements, pre

41、liminary two schemes are worked out including a simply supported：Continuous girder bridge and Arch bridge. Considered the security, the economy, the practical applicability and the beauty, a design scheme is chosen eventually after the compariasion. The Continuous girder bridge the appearance of which is arch bridge with hanging girder is chosen as the final bridge scheme.The final bridge scheme has been decided. First, the main dimensions