簡支T梁35m畢業(yè)設(shè)計計算書完整版

1、XXXX大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計摘 要本次設(shè)計的是倒水河大橋35m后張法預(yù)應(yīng)力混凝土簡支T梁橋施工圖設(shè)計。根據(jù)相關(guān)技術(shù)規(guī)范要求，通過設(shè)計任務(wù)書、開題報告給出的基本數(shù)據(jù)，設(shè)計上部構(gòu)造形式、橫截面相應(yīng)寬模度、預(yù)置高度、邊梁懸臂長度、截面尺寸、繪制施工圖等。本設(shè)計采用的是后張法預(yù)應(yīng)力混凝土的簡支T型梁橋，35mT梁的計算跨徑是34.0m，梁長34.96m，主梁為變截面T型梁。路基全寬26m，半幅橋梁寬12.5m，兩側(cè)采用剛性護欄寬度各0.5m，不設(shè)人行道；橋面鋪裝采用5cm瀝青混凝土10cm水泥混凝土；車道數(shù)為雙向4車道；汽車荷載是公路級。上部構(gòu)造形式采用5梁式；梁寬模數(shù)為B=2.5m，T梁預(yù)制高度為2.0

2、m。具體包括以下幾個部分：橋型方案比選，橋型布置，結(jié)構(gòu)各部分尺寸擬定；選取計算結(jié)構(gòu)簡圖；恒載內(nèi)力計算；活載內(nèi)力計算；荷載組合；預(yù)應(yīng)力鋼束的估算及其布置；配筋計算；預(yù)應(yīng)力損失計算；截面強度驗算；截面應(yīng)力及變形驗算；行車道板的計算；下部結(jié)構(gòu)計算；繪制施工圖。使用的工具有：“Auto CAD”繪圖軟件、“MathType”數(shù)學(xué)公式編輯器、“橋梁博士”計算軟件。關(guān)鍵詞： 后張法； 預(yù)應(yīng)力混凝土； 內(nèi)力計算AbstractThe design of a bridge in Daoshuihe 35m post-tensioned prestressed concrete simply supported

3、 T beam bridge structure construction drawing design. According to the relevant technical specifications, through the design plan, opening report gives the basic data, design the form of superstructure, the corresponding cross-section width of Modular, preset height, beam, cantilever length, section

4、 size, construction drawing etc. This design uses a post-tensioned priestesss concrete simply supported T-beam bridge, 35mT calculations span beam is 34.0m, beam length 34.96m, the main beam for the variable cross-section T-beam. Sub grade full width 26m, half of the bridge width 12.5m, on both side

5、s of the width of the rigid barrier 0.5m, with no sidewalks; asphalt concrete pavement 5cm by 10cm cement concrete; Drive number of two-way 4 Drive; car load highway - level. Superstructure forms a 5 beam; beam width modulus B = 2.5m, T precast beam height 2.0m. Specifically include the following co

6、mponents: Bridge scheme selection ，bridge layout, structural dimensions of various parts of the development; select the calculation structure diagram; dead load of the internal force calculation; Live Load calculation; load combination; prestressed steel beam and the layout of the estimation; reinfo

7、rcement calculation; prestress loss calculation; strength calculation section; section stress and deformation of checking; lane board calculations；construction drawing. Use the tools: "Auto CAD" drawing software, "MathType" mathematical formula editor, "Bridge Doctor" c

8、alculation software.Key Words： Post-tensioned; Priestesses concrete; Internal force calculation目 錄緒論11設(shè)計依據(jù)及標準21.1 設(shè)計依據(jù)、規(guī)范及技術(shù)指標21.1.1設(shè)計依據(jù)21.1.2設(shè)計規(guī)范21.2 主要使用材料22 水文計算32.1 設(shè)計流量Qs及河床斷面平均流速v均計算32.2 確定橋孔長度52.3 確定橋面最低標高62.4繪制通航界限圖82.5 沖刷計算93 倒水河大橋設(shè)計方案比選113.1 編制設(shè)計方案的主要原則113.2初步擬定比較方案113.3 技術(shù)經(jīng)濟比較和最終方案確定154 上

9、部結(jié)構(gòu)計算設(shè)計資料174.1 橋梁跨徑及橋?qū)?74.2 設(shè)計作用174.3 材料及施工工藝174.4 基本計算數(shù)據(jù)175 上部結(jié)構(gòu)橫截面布置185.1 主梁間距與主梁片數(shù)185.2 主梁跨中截面主要尺寸擬定196 主梁作用效應(yīng)計算226.1 永久作用集度計算226.2 恒載作用效應(yīng)236.3 活載內(nèi)力計算246.4 計算可變作用效應(yīng)287 預(yù)應(yīng)力鋼束的估算及其布置317.1 跨中截面鋼束的估算和確定317.2 預(yù)應(yīng)力鋼束布置338 主梁截面幾何特性計算418.1 受壓翼緣有效寬度bf,的計算418.2 截面幾何特征值的計算419 持久狀況截面承載能力極限狀態(tài)計算439.1 正截面承載力計算43

10、9.2斜截面承載力計算4610 鋼束預(yù)應(yīng)力損失計算5110.1預(yù)應(yīng)力鋼束張拉（錨下）控制應(yīng)力5110.2 鋼束應(yīng)力損失5111 應(yīng)力驗算6011.1 短暫狀況的正應(yīng)力驗算6011.2 持久狀況的正應(yīng)力驗算6211.2.1 持久狀況下跨中截面混凝土正應(yīng)力驗算6211.2.2 持久狀況下預(yù)應(yīng)力鋼筋的應(yīng)力驗算6311.2.3 持久狀況下的混凝土主應(yīng)力驗算6412 抗裂性驗算6812.1 作用短期效應(yīng)組合作用下的正截面抗裂驗算6812.2 作用短期效應(yīng)組合作用下的斜截面抗裂驗算6913 主梁變形（撓度）計算7013.1 可變荷載引起的主梁撓度7113.2 長期效應(yīng)的一期恒載、二期恒載引起的撓度7213

11、.3 預(yù)加力引起的上拱度計算7213.4 預(yù)拱度的設(shè)置7314 錨固區(qū)局部承壓計算7314.1 局部承壓區(qū)尺寸要求7314.2 局部承壓力計算7415 橫隔梁計算7515.1 橫隔梁上的可變作用計算7515.2 跨中橫隔梁的作用效應(yīng)影響線7615.3 橫隔梁截面作用效應(yīng)計算7815.4 橫隔梁截面作用效應(yīng)組合7815.5 橫隔梁截面配筋計算7816 行車道板計算8016.1 懸臂板荷載效應(yīng)計算8016.2 連續(xù)板荷載效應(yīng)計算8116.3截面設(shè)計、配筋與強度驗算8717 下部結(jié)構(gòu)計算8817.1 下部結(jié)構(gòu)設(shè)計資料8817.2 蓋梁計算8917.3 橋梁墩柱計算9717.4 鉆孔灌注樁計算102結(jié)

12、束語111參考文獻112致謝114120緒 論幾十年來，新中國橋梁建設(shè)取得了突飛猛進的發(fā)展，公路鐵路兩用橋向著跨徑不斷增大、橋型不斷豐富、結(jié)構(gòu)不斷輕型化和預(yù)應(yīng)力應(yīng)用更加豐富和靈活方向發(fā)展。鋼筋混凝土簡支梁橋是目前公路上應(yīng)用最廣泛的一種橋型，施工方法有預(yù)制裝配和現(xiàn)澆兩種，這種橋型的結(jié)構(gòu)簡單，施工方便，簡支梁對地基承載力要求也不高，其常用跨徑在25m以下，當跨徑大于30m時，需采用預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁橋，預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁橋與鋼筋混凝土簡支梁橋相比，不僅具有能就地取材、工業(yè)化施工、耐久性好、適應(yīng)性強、整體性好以及美觀等許多優(yōu)點，更兼有降低梁高和跨越能力大的長處，特別是預(yù)應(yīng)力技術(shù)的采用，為現(xiàn)代裝配式結(jié)

13、構(gòu)提供了最有效的接頭和拼裝手段，使建橋技術(shù)和運營質(zhì)量均產(chǎn)生了較大的飛躍。它不僅允許出現(xiàn)拉應(yīng)力，而且允許在極端荷載時出現(xiàn)開裂。其優(yōu)點是，可以避免全預(yù)應(yīng)力時易出現(xiàn)的沿鋼束縱向開裂及拱度過大；剛度較全預(yù)應(yīng)力為小，有利于抗震；并可充分利用鋼筋骨架，減少鋼束，節(jié)省用鋼量。目前，預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁橋的跨徑已達到50-70m。而裝配式簡支T形梁橋是使用最為普遍的結(jié)構(gòu)形式，其具有建橋速度快、工期短、模板支架少、制造簡單、整體性好、接頭方便等優(yōu)點而應(yīng)用廣泛。本次畢業(yè)設(shè)計的題目是倒水河大橋施工圖設(shè)計，綜合各方面因素，最終決定采用35m簡支T梁橋作為本次設(shè)計的設(shè)計方案。本次設(shè)計主要采用手算的方法進行橋梁設(shè)計和計算，

14、Auto CAD繪制主要施工圖，掌握橋梁設(shè)計和計算的基本方法，熟悉橋梁設(shè)計和計算的基本流程。通過獨立地完成一座橋梁的設(shè)計任務(wù)，使自己基本上掌握橋梁設(shè)計的全過程，學(xué)會搜集資料、考慮問題、分析問題和解決問題的方法，進一步鞏固已學(xué)的水力學(xué)與橋涵水文、基礎(chǔ)工程、結(jié)構(gòu)設(shè)計原理、橋梁工程等課程，并能查閱資料，熟悉、理解和應(yīng)用公路工程技術(shù)標準和橋涵設(shè)計規(guī)范，為今后的工作學(xué)習(xí)打下扎實的基礎(chǔ)。1 設(shè)計依據(jù)及標準1.1 設(shè)計依據(jù)、規(guī)范及技術(shù)指標1.1.1設(shè)計依據(jù) （1）橋面寬度布置：雙幅分離式12.5m（11.50m+2×0.5m）+1m（中央分隔帶）+12.5m（11.50m+2×0.5m）

15、（2）設(shè)計荷載：公路-I級，設(shè)計時速：100公里/小時；（3）橋面縱坡：不大于3%；（4）設(shè)計洪水頻率：1/300；（5）設(shè)計溫度：標準溫度20，體系溫變±16，梁上下緣溫差6；（6）通航標準：洪排河級；（7）地質(zhì)質(zhì)料見橋址縱斷面剖面圖。1.1.2設(shè)計規(guī)范 （1）中華人民共和國交通部部標準公路工程技術(shù)標準 (JTG B01-2003)；（2）中華人民共和國交通部部標準公路工程抗震設(shè)計規(guī)范(JTJ 004-89)；（3）中華人民共和國交通部部標準公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范(JTG D60- 2004)；（4）中華人民共和國交通部部標準公路圬工橋涵設(shè)計規(guī)范 (JTG D061-2005)；（5

16、）中華人民共和國交通部部標準公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范。（6）中華人民共和國交通部部標準公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范(JTG D63-2007)。1.2 主要使用材料（1）混凝土后張預(yù)應(yīng)力 T 梁及現(xiàn)澆接頭采用 C50 混凝土；現(xiàn)澆混凝土鋪裝層采用添加聚丙烯纖維的 C50 防水混凝土；蓋梁、臺帽、柱式臺背墻、墩臺柱及橋頭搭板均采用 C30 混凝土。（2）鋼筋普通鋼筋帶肋鋼筋應(yīng)符合GB1499-1998鋼筋混凝土用熱軋帶肋鋼筋的規(guī)定，光圓鋼筋應(yīng)符合鋼筋混凝土用熱軋光圓鋼筋的規(guī)定GB13013-1991的規(guī)定。直徑大于和等于12mm及錨下支承墊板后的10mm螺旋筋采用HRB335鋼筋，

17、其余小于12mm的采用R235級鋼筋。（3）鋼絞線采用GB/T5224-95級s15.20低松弛鋼絞線，每束7根，標準強度1860MPa，最小破斷荷載260.7KN，張拉控制應(yīng)力1395MPa。（4）鋼板結(jié)構(gòu)用鋼板均采用 Q235C 鋼，材質(zhì)應(yīng)符合現(xiàn)行國標 GB700-88、GB8162-87、 YB(T)10-81的規(guī)定。（5）支座橋墩采用球冠圓形板式橡膠支座，支座規(guī)格：LQGYZ 250×42 CR；橋臺采用聚四氟乙烯球冠圓形板式橡膠支座，支座規(guī)格：LQGYZF4 250×44 CR。（6）伸縮縫采用 SSF-60 毛肋伸縮縫。（7）預(yù)應(yīng)力管道預(yù)應(yīng)力管道均采用鋼波紋管成

18、形。2 水文計算 針對給定的資料，對橋位進行水文計算并提出 23 個以上的可行性方案，然后根據(jù)施工工期、工程造價及三材用量等方面進一步進行技術(shù)經(jīng)濟性比較，選出推選方案四孔35m 預(yù)應(yīng)力混凝土簡支 T 型梁橋。 河床斷面的水文計算均參閱橋涵水文（第四版）高冬光 王亞玲編著相關(guān)章節(jié)。2.1 設(shè)計流量Qs及河床斷面平均流速v均計算根據(jù)河道橫斷面圖式，本河道采用復(fù)式，采用形態(tài)法計算。（1）確定粗糙系數(shù)（糙率）根據(jù)橋涵水文（第四版）高冬光 王亞玲編著表2-4-1，由所給地質(zhì)圖分析得，K28+840為河槽與河灘的分界，選取糙率系數(shù)：河槽 n c=0.020， m c=50，河灘n t=0.033， m t

19、=30。（2）確定洪水比降 因缺乏相應(yīng)洪水比降設(shè)計資料，現(xiàn)取洪水比降 i =0.5。（3）過水面積A 及水位寬度 B 計算以最大洪水位作為設(shè)計水位,Hs=109.61m，起止樁號為 K28+745K28+895。橋址斷面過水面積A 及水位寬度 B的計算過程見表 2.1河槽部分：平均水深hc=AcBc=104.5840=2.6145m平均流速:由謝才滿寧公式得vc=m chc23i12=50×2.614523×0.000512=2.1287m/s表2.1 洪水斷面水力計算樁號河床高程（m）水深（m）平均水深（m）水面寬度（m）過水面積（m2）累計面積（m2）合計K28+800

20、.00109.610.000河槽Ac=104.58m2Bc=40m0.58105.80+810.00108.451.165.802.686.517.39+816.50105.424.1923.194.453.515.58+820.00104.904.7138.764.357.532.59+827.50105.633.9871.353.575.5419.78+833.04106.453.1691.132.403.468.29+836.50107.981.6399.411.473.55.16+840.00108.291.32104.58河灘At=77.81m2 Bt=31.48m2.082.55.

21、19+842.50106.782.83109.762.7317.547.77+860.00106.982.63157.542.627.519.65+867.50107.002.61177.191.313.985.19+871.48109.610.00182.38合計71.48182.38流量Qc=Acvc=104.58×2.1287=222.6194 m3/s河灘部分：平均水深ht=AtBt=77.8131.48=2.47m平均流速：由謝才滿寧公式得vt=m tht23i12=30×2.4723×0.000512=1.2295m/s流量Qt=Atvt=77.81&

22、#215;1.2295=95.664 m3/s全斷面總流量Q=Qc+Qt=222.6194+95.664=318.283m3/s偏于安全考慮取設(shè)計洪水總流量Qs=350m3/s。全斷面設(shè)計平均流速：vs=QA=350182.38=1.919 m/s2.2 確定橋孔長度依據(jù)橋位地質(zhì)剖面圖，假定該橋位河段為順直型穩(wěn)定性河段。橋孔布設(shè)原則是：橋孔不宜過多地壓縮河槽；墩臺基礎(chǔ)可以視沖刷程度置于不同地標高上。通過以下兩種計算方法確定橋長：（1）采用經(jīng)驗公式計算橋長對于有明顯河槽的河段，本設(shè)計可以采用的經(jīng)驗公式為： Lj=Qsqc （2.1）式中：Lj最小橋孔凈長度（m）；Qs設(shè)計洪水總流量Qs=350(

23、m3/s）;qc設(shè)計洪水的河槽平均單寬流量qc=QcBc=222.619440= 5.565(m3/s）;壓縮系數(shù)，=K1（BcHc）0.06，其中K1為系數(shù)，穩(wěn)定河段為1.0，次穩(wěn)定河段為0.92；河槽寬度Bc=40（m）；河槽平均高度Hc=AcBc=104.5840=2.6145（m）；故=K1（BcHc）0.06=1.0×（402.6145）0.06=1.1718，Lj=Qsqc=3501.1718×5.565=53.67m（2）采用過水面積計算橋長（沖刷系數(shù)法）上部結(jié)構(gòu)采用預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土 T 梁，標準跨徑為 35m；下部結(jié)構(gòu)采用單排雙柱式橋墩，柱直徑 d=2.0m

24、 ； 根據(jù)橋涵水文（第四版）高冬光 王亞玲編著公式6-2-2計算公式為： Aq=Qs(1-)pvs （2.2）式中：Aq沖刷前橋下毛過水面積（m2）Qs設(shè)計洪水總流量Qs=350(m3/s）vs設(shè)計平均流速vs=1.919 m/s因墩臺側(cè)面渦流阻水而引起的過水面積折減系數(shù)，又稱壓縮系數(shù)，=1-0.375vs/L0=1-0.375×1.919÷35-2）=0.9782，其中，L0為橋墩凈間距因橋墩阻水而引起的過水面積折減系數(shù)，對于一般寬淺河流，可認為各橋墩處的水深近似相等，則=b/l=2/35= 0.05714,其中b是橋墩的寬度，l為橋墩中心間距p沖刷系數(shù)，一般情況下，平原

25、河段不應(yīng)大于1.20，取p=1.20Aq=Qs(1-)pvs=3500.9782×1-0.05714×1.2×1.919 =164.79m2根據(jù)推薦方案圖，橋下凈過水面積Aj=182.38-2×（1.16+2.8）=174.46m2>164.79m2,可以采用。2.3 確定橋面最低標高（1）計算橋前最大壅水高度DZ 按公路工程水文勘測設(shè)計指南（規(guī)范編寫組，2001年）推薦公式計算橋前最大壅水高度： DZ=KNKy2g(vM2-voM2) (2.3)式中：DZ橋前最大壅水高度（m）voM天然狀態(tài)下橋孔的平均流速（m/s）,voM=vs=1.919m/

26、svc河槽平均流速（m/s）,vc=2.1287m/sd50河床質(zhì)中值粒徑，本設(shè)計中，因河床主要為沙礫，取d50=0.2mmg重力加速度，取9.81m/s2vM,沖刷后橋下平均流速（m/s）, vM,=QsAj=360174.46=350174.46=2.0062 m/svM沖刷后橋下平均流速（m/s）, vM=vM,1+0.5d50-0.25(vMvc-1)=2.00621+0.5×0.2-0.25×(2.00622.1287-1)=2.096m/sKy修正系數(shù)，Ky=0.5vMg-0.1=0.52.0969.8-0.1=4.475KN定床壅水系數(shù)，KN=2vMvoM-1

27、=22.0961.919-1=6.585DZ=KNKy2g(vM2-voM2) =6.585×4.4752×9.81(2.0962-1.9192)= 1.0674 m（2）計算橋下壅水高度DZ, 根據(jù)橋涵水文（第四版）高冬光 王亞玲編著表6-3-2，按一般情況，DZ,=DZ/2=1.0674/2=0.5337m(3)計算浪高 根據(jù)橋涵水文（第四版）高冬光 王亞玲編著公式6-3-7 hL1%=0.13th0.7ghvw20.7th0.0018gDvw20.450.13th0.7ghvw20.7gvw2 （2.4）式中：hL1%計算浪高（m）即連續(xù)觀測 100 個波浪高度值的最

28、大值；th 雙曲正切函數(shù)；h 平均水深，h=AB=182.3871.48=2.55m；D 計算浪程（m）按最不利影響考慮，D= 600m；g 重力加速度（=9.81 m/s2）；vw風(fēng)速， vw=20m/s；所以，0.7ghvw20.7=0.79.81×2.552020.7=0.100554724th0.7ghvw20.7= th0.100554724=e0.100554724-e-0.100554724e0.100554724+e-0.100554724=0.100220.13 th0.7ghvw20.7=0.13×0.10022=0.0130280.0018gDvw20

29、.45=0.0018×9.81×6004000.45=0.006036th0.0018gDvw20.450.13th0.7ghvw20.7= th0.006036=e0.006036-e-0.006036e0.006036+e-0.006036=0.0060359gvw2=9.81400=0.024525hL1%=0.13th0.7ghvw20.7th0.0018gDvw20.450.13th0.7ghvw20.7gvw2=0.0060359×0.0130280.024525=0.0032m計算橋面高度和計算水位時，以橋位處波浪高度hL1% 的三分之二計入。（4）

30、橋面標高確定(a)按不通航情況 Hmin=Hs+Dh+Dhj+DhD （2.5）式中：Hmin橋面最低高程（m）；Hs設(shè)計水位（m），Hs=109.61m；Dh各種水面升高值總和，Dh=DZ+2hL1%/3=0.5337+2×0.0032÷3=0.5358m；Dhj橋下凈空安全值（m），據(jù)橋涵水文（第四版）高冬光 王亞玲編著表6-3-6，Dhj=0.5m；DhD橋梁上部構(gòu)造建筑高度（本設(shè)計橋面鋪裝0.15m，預(yù)應(yīng)力混凝土 T 梁梁高 2.5m），DhD=0.15+2.5=2.65m；Hmin=Hs+Dh+Dhj+DhD=109.61+0.5358+0.5+2.65=113.

31、2958m(b)通航河流的橋面高程除滿足不通航河流的要求外，還應(yīng)滿足： Hmin=Hth+HM+DhD （2.6）式中：Hmin橋面最低高程（m）；Hth設(shè)計最高通航水位（m），Hth=109.61m；HM通航凈空高度，本設(shè)計通航標準是洪排河級，據(jù)橋涵水文（第四版）高冬光 王亞玲編著表6-3-8，HM=6.0m；DhD橋梁上部構(gòu)造建筑高度（本設(shè)計橋面鋪裝0.15m，預(yù)應(yīng)力混凝土 T 梁梁高 2.5m），DhD=0.15+2.5=2.65m；Hmin=Htn+HM+DhD=109.61+6.0+2.65=118.26m故橋面最低標高為118.26m。2.4繪制通航界限圖查橋梁工程（第二版）邵旭東

32、主編表1-2-2，航道等級-（2），單向通航孔，凈高6.0m，凈寬25m，上底寬18m，側(cè)高4.0m，如圖2.1圖2.1 通航界限圖（尺寸單位：cm）2.5 沖刷計算本河段已假定為平原穩(wěn)定性河段，本河槽自然演變的影響不明顯，對該橋址地質(zhì)斷面圖分析，河床屬砂礫土壤，應(yīng)按砂礫土壤計算。該橋上部結(jié)構(gòu)采用4孔35m 預(yù)應(yīng)力混凝土T梁，下部結(jié)構(gòu)采用鋼筋混凝土單排雙柱式橋墩，柱徑 D= 1.5m ，鉆孔灌注樁樁徑D= 1.5m；橋臺采用樁柱式，樁直徑D= 1.5m。（1）計算河床的一般沖刷據(jù)橋涵水文（第四版）高冬光 王亞玲編著公式7-3-3 hp=K(AQ2Q1)4m1(B1(1-)B2)3m1hmc （

33、2.7）式中：hp般沖刷后最大水深（m）；hmc橋下河槽最大水深4.71（m）；K綜合系數(shù)，K=1+0.02lgHmaxHd=1+0.02×lg4.712.55×0.002=1.036,其中，Hmax為河槽最大水深4.71m，H為河槽平均水深2.55m，d為床沙平均粒徑0.002m；A單寬流量集中系數(shù)，A=（BcH）0.15=（402.55）0.15=1.1461.8；Bc為河槽寬度40m；m1與相對糙率有關(guān)的指數(shù)0.2160.243，本設(shè)計取0.24；因墩臺側(cè)面渦流阻水而引起的過水面積折減系數(shù)，又稱壓縮系數(shù)，=1-0.375vs/L0=1-0.375×1.919

34、÷（35-2）=0.9782，其中，L0為橋墩凈間距；因橋墩阻水而引起的過水面積折減系數(shù)，對于一般寬淺河流，可認為各橋墩處的水深近似相等，則=b/l=2/35= 0.05714,其中b是橋墩的寬度，l為橋墩中心間距；Q1計算斷面的天然河槽流量Q1=222.6194 m3/s；Q2橋下河槽通過的流量，當不能擴寬時，Q2=QcQc+Qt"Qs=222.6194222.6194+95.664×350=244.80m3/s, Qt"為天然狀態(tài)下，橋下河灘部分通過的流量95.664m3/s，Qs為設(shè)計流量； Hp=KAQ2Q14m1B11-B23m1hmc=1.0

35、36×1.146×244.8222.61944×0.24×400.97821-0.05714×383×0.24×4.71=6.7m（2）計算河槽中橋墩的局部沖刷對于非粘性土河床可采用以下公式計算局部沖刷： hb=0.46KB10.60h0.15d-0.068(v-vo'vo-vo')n （2.8）式中：hb橋墩局部沖刷深度（m）；K墩形系數(shù)，查橋涵水文（第四版）高冬光 王亞玲編著表7-4-1,取1.0；B1橋墩計算寬度B1=2（m）；h墩前行近水深h=6.7m；d沖刷層內(nèi)泥沙平均粒徑d=0.002m；v墩前行

36、近流速v=Ed1/6h2/3=0.66×21/66.72/3=2.63m/s；vo床沙啟動流速，查橋涵水文（第四版）高冬光 王亞玲編著公式7-1-2，vo=(hd)0.14(29d+0.00000060510+hd0.72)0.5=(6.70.002)0.14(29×0.002+0.000000605×10+6.70.0020.72)0.5=0.76 m/s；vo'橋墩起沖流速（m/s）, 查橋涵水文（第四版）高冬光 王亞玲編著公式7-4-4, vo'=0.645×(dB1)0.053vo=0.645×(0.0022)0.053

37、×0.76=0.3381 m/s；n指數(shù)，查橋涵水文（第四版）高冬光 王亞玲編著公式7-4-5,n=（vov）9.35+2.23lgd=（0.762.63）9.35+2.23lg0.002=0.01599；hb=0.46KB10.60h0.15d-0.068(v-vo'vo-vo')n=0.46×1.0×20.60×6.70.150.002-0.068(2.63-0.33810.76-0.3381)0.01599=1.454m（3）確定墩臺的最低沖刷線橋位河段為穩(wěn)定河段，河槽中的橋墩可以采用相同的最低沖刷線標高，并以河槽中的最大水深計算沖

38、刷深度，未考慮其它因素引起的沖刷，DH=0 ， 總沖刷深度hs=hp+hb=6.7+1.454=8.154m最低沖刷線標高Hm=Hs-hs=109.61-8.154=101.456m3 倒水河大橋設(shè)計方案比選3.1 編制設(shè)計方案的主要原則 1.隨著橋梁理論的不斷成熟，在橋梁設(shè)計中要求橋的適用性強、舒適安全、建橋費用經(jīng)濟、科技含量高。對建在城市中的橋梁還特別注重美觀大方。由此，對于一定的建橋條件，根據(jù)側(cè)重點的不同可能會作出基于基本要求的多種不同設(shè)計方案，只有通過技術(shù)經(jīng)濟等方面的綜合比較才能科學(xué)的得出完美的設(shè)計方案。2.設(shè)計方案的評價和比較要全面考慮各項指標，綜合分析每一方案的有缺點，最后選定一個

39、最佳的推薦方案。按橋梁的設(shè)計原則、造價低、材料省、勞動力少和橋型美觀的應(yīng)是優(yōu)秀方案。但當技術(shù)因素或是使用性質(zhì)候特殊要求時就另當別論，注重考慮設(shè)計的側(cè)重點。技術(shù)高，造價必然會高，個個因素是相互制約的。所以在比較時必須從任務(wù)書提出的要求以及地形資料和施工條件，找出所面臨的問題的關(guān)鍵所在，分清主次。3.根據(jù)橋位斷面水文計算結(jié)果，無論哪種方案均要在滿足全斷面流量的情況下，根據(jù)已確定的橋長及橋面最低標高選擇橋型； 4.選擇橋型要綜合考慮當?shù)氐慕ㄖ牧系墓┙o及利用率；還要考慮當?shù)剡\輸條件方面的情況；在滿足以上條件的情況下，要充分利用當?shù)氐牟牧蟽?yōu)勢，考慮橋型要美觀，與當?shù)氐淖匀画h(huán)境要協(xié)調(diào)，與公路等級要適應(yīng)，

40、而且經(jīng)濟費用要合理，要經(jīng)久耐用；5.設(shè)計及選擇橋型以滿足一級公路技術(shù)指標為依據(jù)，設(shè)計荷載：公路級，設(shè)計時速：100公里/小時。3.2初步擬定比較方案 根據(jù)水文條件和公路等級要求，初步擬定以下三種方案供比較選擇：方案一，預(yù)應(yīng)力混凝土簡支T型梁橋，標準跨徑 35m，全長 152m，4孔×35m（如圖 3.1 所示） 圖 3.1 預(yù)應(yīng)力混凝土簡支T型梁橋（尺寸單位：cm） 上部結(jié)構(gòu)采用預(yù)應(yīng)力35m簡支T梁（變截面，后張法），一幅五片梁。橫截面詳見圖3.2，下部結(jié)構(gòu)采用雙柱橋墩和U形橋臺。圖3.2 35m簡支T梁橋橫斷面（尺寸單位：cm）構(gòu)思宗旨:1.簡支梁橋?qū)儆陟o定結(jié)構(gòu)，它構(gòu)造簡單，施工方

41、便，其結(jié)構(gòu)尺寸易于設(shè)計成系列化和標準化，有利于在工廠內(nèi)或地上廣泛采用工業(yè)化施工，組織大規(guī)模預(yù)制生產(chǎn)，并用現(xiàn)代化的起重設(shè)備進行安裝；2.采用裝配式的施工方法可以大量節(jié)約模板支架木材，降低勞動強度，縮短工期，顯著加快建橋速度。缺點：從運營條件來說，簡支梁橋在梁銜接處的撓曲線會發(fā)生不利于行車的折點，一般簡支梁在梁銜接處設(shè)置成伸縮縫或橋面連續(xù)，伸縮縫造價較高，易受破壞，又無法避免行車的不舒適性；橋面連續(xù)也容易出現(xiàn)破壞（已建工程中簡支梁上橋面連續(xù)出現(xiàn)破壞的屢見不鮮），另外簡支梁跨中彎矩較大，致使梁的截面尺寸和自重顯著增加，需要耗用材料多，這些都是簡支梁橋的顯著缺點。方案二，鋼筋混凝土箱型肋拱橋，跨徑布置

42、為 2×10m+10×10m+2×10m，全長 152.24m（如圖 3.3 所示）圖3.3 上承式箱形肋拱橋（尺寸單位：cm） 本橋為雙幅分離式箱形肋拱橋，上部結(jié)構(gòu)采用1410m預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土空心板型組合梁，中間10跨通過立柱，簡支擱置在立柱上，然后傳遞到箱型拱肋上。本橋主拱圈為等截面懸鏈線箱形肋拱橋，矢高18.8m，跨徑120m，矢跨比1/6.38，拱圈高2.4m。另外兩側(cè)，各兩跨架立于墩柱上。上部橫截面見圖3.4，箱形拱肋橫截面見圖3.5。圖3.4 上承式箱形肋拱橋上部橫截面布置圖（尺寸單位：cm）圖3.5 上承式箱形肋拱橋拱肋橫截面尺寸圖（尺寸單位：cm

43、）構(gòu)思宗旨: 1.充分利用橋下空間；2.外形較美觀，橋型較簡潔；3.橋下凈空大；4.承重結(jié)構(gòu)采用箱型拱肋，自重比例小，減輕了拱肋恒載內(nèi)力，相應(yīng)活載內(nèi)力比重增大，所以跨越能力較大；5.上部結(jié)構(gòu)采用等跨徑簡支空心板梁，方便工廠預(yù)制，縮短施工周期，加快建橋速度。缺點：需要大量的吊裝設(shè)備，所需勞力多，主要是鋼筋混凝土箱形拱肋承重，跨徑較大，為平衡水平推力，需采用大型抵抗水平力基礎(chǔ)。方案三，斜拉橋，主跨為單塔對稱雙跨，跨徑布置為60m+90m，全長 159m（如圖 3.4.3所示）圖3.6 斜拉橋（尺寸單位：cm） 本橋獨塔不等跨(60m+90m)斜拉橋，塔高30m，主梁采用混凝土三角形雙箱梁截面，主梁

44、橫截面見圖3.7。圖3.7 斜拉橋主梁橫截面（尺寸單位：cm）構(gòu)思宗旨:1、 鑒于主梁增加了中間的斜索支承，彎矩顯著減小，與其他體系的橋梁比較，混凝土斜拉橋的鋼材和混凝土用量均較節(jié)省；2、 借斜索的預(yù)壓力可以調(diào)整主梁的內(nèi)力，使之分布均勻合理，獲得經(jīng)濟效果，并且能將主梁做成等截面，便于制造和安裝；3、 斜索的水平分力相當于對混凝土梁施加的預(yù)壓力，借以提高梁的抗裂性能，并充分發(fā)揮了高強材料的特性；4、 結(jié)構(gòu)輕巧，適用性強。利用梁、索、塔三者的組合變化成不同體系，可適用不同的地形和地質(zhì)條件；5、 建筑高度小，主梁高度一般為跨度的1/40-1/100，能充分滿足橋下凈空和美觀要求，并能降低引道填土高度

45、；6、 豎向剛度及抗扭剛度均較強，抗風(fēng)穩(wěn)定性要好的多，用鋼量較小以及鋼索的錨固裝置較簡單；7.便于懸臂法施工和架設(shè)，施工安全可靠。缺點：斜拉橋是高次超靜定的組合體系，與其他體系梁橋相比較，包含有較多的設(shè)計變量，全橋總的技術(shù)經(jīng)濟合理性，不宜簡單的由結(jié)構(gòu)體積小，重量輕或滿應(yīng)力等概念準確表示出來，是選橋型方案和尋求合理設(shè)計帶來一定困難。索力調(diào)整是斜拉橋主梁受力均勻，以達到經(jīng)濟安全的重要措施。3.3 技術(shù)經(jīng)濟比較和最終方案確定表3.1 方案比選表序號方案類別比較項目方案一方案二方案三預(yù)應(yīng)力混凝土簡支T型梁橋4×35m鋼筋混凝土箱形肋拱橋10m+10m+100m+10m+10m獨塔斜拉橋60m

46、+90m1全長（m）152152.241592橋面最大標高（m）122.60124.39121.843縱向坡度0.40.40.44承重結(jié)構(gòu)截面形式2×（5個T形梁截面）2×（2個鋼筋混凝土箱形拱肋截面）2×（空心板型組合梁截面）5工藝技術(shù)要求 工藝要求較嚴格，需要的施工設(shè)備較少，技術(shù)先進，采用預(yù)制拼裝法施工，占用施工場地多 。 已有成熟的工程技術(shù)經(jīng)驗，需要大量的吊裝設(shè)備，所需勞力多。 高度機械化，施工作業(yè)周期進行，需一整套機械動力設(shè)備，施工速度快，占用場地少。6主要施工方法預(yù)制拼裝法節(jié)段懸拼法懸臂拼裝法7使用效果屬靜定結(jié)構(gòu)，受力明確，橋面少量接縫，梁高小，剛度大，

47、易養(yǎng)護。主要是鋼筋混凝土箱形拱肋承重，為平衡水平推力，需采用大型基礎(chǔ)。造型新穎美觀，為提高抗風(fēng)穩(wěn)定性，要采取復(fù)雜的措施。8造價及用材材料用量最少，造價最低。造價高，鋼材、 木材、水泥和勞動力消耗均多。造價高，鋼材用量大。9行車條件伸縮縫較少，易于行車。伸縮縫最多，不易于行車。伸縮縫最少，易于行車。10美觀性不太美觀，橋型簡潔。美觀，橋型較復(fù)雜。美觀，橋型復(fù)雜。 通過仔細比較，鋼筋混凝土箱形肋拱橋雖承載能力大，橋下凈空大，但鋼材、 木材、水泥和勞動力消耗均多,造價高，為平衡水平推力，需采用大型基礎(chǔ),橋面高程偏大，施工繁瑣，需要大量的吊裝設(shè)備，所需勞力多；斜拉橋雖然橋型美觀，但橋型復(fù)雜, 鋼材用量

48、大, 造價高, 為提高抗風(fēng)穩(wěn)定性，要采取復(fù)雜的措施,較適用于較大跨度，小跨度采用斜拉橋不經(jīng)濟；預(yù)應(yīng)力混凝土簡支T型梁橋結(jié)構(gòu)橋型簡潔，受力性能好，屬靜定結(jié)構(gòu)，受力明確，橋面少量接縫，梁高小，剛度大，易養(yǎng)護。且采用預(yù)制拼裝法施工，施工方便，養(yǎng)護工程量小，可以縮短施工周期，材料用量最少，造價最低。該橋連通武漢與麻城，交通量大，屬于高速公路的一部分，人口相對稀疏，經(jīng)濟耐用放在首位，所以本設(shè)計最終確定選擇方案一預(yù)應(yīng)力混凝土簡支T型梁橋。4 上部結(jié)構(gòu)計算設(shè)計資料通過水文計算和技術(shù)經(jīng)濟性比較，選出推選方案為四孔 35m 預(yù)應(yīng)力混凝土簡支T型梁橋。4.1 橋梁跨徑及橋?qū)挊藴士鐝剑?5m（墩中心距）；計算跨徑：

49、34.0m；主梁全長：34.96m；半幅橋?qū)挘?.5m（防撞護欄）+11.5m（車行道）+0.5m（防撞護欄）=12.5m。4.2 設(shè)計作用公路I級，設(shè)計時速：100公里/小時。4.3 材料及施工工藝橋梁主梁混凝土采用C50，預(yù)應(yīng)力鋼筋采用公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范（JTG D622004）的15.2鋼絞線，每束7根，全梁配7束，=1860Mpa。普通鋼筋直徑大于和等于12mm的采用HRB335鋼筋；直徑小于12mm 的均用R235鋼筋。橋面鋪裝：設(shè)計總厚度15cm，其中水泥混凝土厚度10cm，瀝青混凝土厚度5cm。按后張法施工工藝制作主梁，采用內(nèi)徑70mm、外徑77mm的預(yù)埋波

50、紋管和夾片錨具。4.4 基本計算數(shù)據(jù)基本計算數(shù)據(jù)見表 4.1。表4.1 基本計算數(shù)據(jù)表名稱項目符號單位數(shù)據(jù)C50混凝土立方體抗壓強度標準值fcu,kMPa50彈性模量EcMPa3.45×104軸心抗壓強度標準值fckMPa32.4軸心抗拉強度標準值ftkMPa2.65軸心抗壓強度設(shè)計值fcdMPa22.4軸心抗拉強度設(shè)計值ftdMPa1.83短暫狀況極限壓應(yīng)力0.7fck,MPa22.68極限拉應(yīng)力0.7ftk,MPa1.855持久狀況極限壓應(yīng)力0.5fckMPa16.2極限主拉應(yīng)力0.5ftkMPa1.33極限主壓應(yīng)力0.6fckMPa19.4415.2鋼絞線彈性模量EpMPa1.

51、95×105抗拉強度標準值fpkMPa1860抗拉強度設(shè)計值fpdMPa1260抗壓強度設(shè)計值fpd'MPa390最大控制應(yīng)力con0.75fpkMPa1395使用階段極限拉應(yīng)力0.65fpkMPa1209材料容重鋼筋混凝土1KN/m325.0瀝青混凝土2KN/m324.0鋼絞線3KN/m378.5鋼束與混凝土的彈性模量比EP無量綱5.652注：考慮到混凝土強度達到50號時開始張拉預(yù)應(yīng)力鋼束，fck,和ftk,分別表示張拉預(yù)應(yīng)力鋼束時混凝土的抗壓和抗拉強度標準值。fck,=32.4MPa, ftk,=2.65MPa。5 上部結(jié)構(gòu)橫截面布置5.1 主梁間距與主梁片數(shù)主梁間距通常

52、應(yīng)隨梁高與跨徑的增大而加寬為經(jīng)濟，同時加寬翼板對提高主梁截面效率指標很有效，故在許可條件下應(yīng)適當加寬T梁翼板。本設(shè)計主梁翼板寬度為2500mm，由于寬度較大，為保證橋梁的整體受力性能，橋面板采用現(xiàn)澆混凝土剛性接頭，因此主梁的工作截面有兩種：預(yù)施應(yīng)力、運輸、吊裝階段的小截面（上翼緣板寬度2000mm）和運營階段的大截面（上翼緣板寬度2500mm）。凈12.50m（11.50m+2×0.5m）的橋?qū)掃x用5片主梁，如圖5.1。圖5.1 上部結(jié)構(gòu)構(gòu)造圖（尺寸單位：cm）5.2 主梁跨中截面主要尺寸擬定（1）主梁高度預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁橋的主梁高度與其跨徑之比通常在1/151/25。當建筑高度不

53、受限制時，增大梁高往往是較經(jīng)濟的方案，因為增大梁高可以節(jié)省預(yù)應(yīng)力鋼束用量，同時梁高加大一般只是腹板加高，而混凝土用量增加不多。綜上所述，本設(shè)計中取2000mm的主梁高度是比較合適的。（2）主梁截面細部尺寸T梁翼板的厚度主要取決于橋面板承受車輪局部荷載的要求，還應(yīng)考慮能否滿足主梁受彎時上翼板受壓的強度要求。本設(shè)計預(yù)制T梁的翼板的厚度取用150mm，翼板根部加厚到250mm以抵抗翼緣根部較大的彎矩。在預(yù)應(yīng)力混凝土梁中腹板內(nèi)主拉應(yīng)力較小，腹板厚度一般由布置預(yù)制孔管的構(gòu)造決定，同時從腹板本身的穩(wěn)定條件出發(fā)，腹板厚度不宜小于其高度的1/15，本設(shè)計腹板厚度取200mm。馬蹄尺寸基本由布置預(yù)應(yīng)力鋼束的需要

54、確定的，設(shè)計實踐表明，馬蹄面積占截面總面積的10%20%為合適。本設(shè)計考慮到主梁需要配置較多的鋼束，將鋼束按三層布置，一層最多排三束，同時還應(yīng)根據(jù)公預(yù)規(guī)9.4.9條對鋼束凈距及預(yù)留管道的構(gòu)造要求，初擬馬蹄寬度為400mm，高度250mm，馬蹄與腹板交接處作三角過渡，高度100mm，以減小局部應(yīng)力。按照上述資料擬定尺寸，繪制T形梁的跨中截面如圖5.2。圖5.2 T形梁的跨中截面尺寸圖（尺寸單位：cm）（3）計算截面幾何特征計算時可將整個主梁截面劃分為n個小塊面積進行計算，跨中截面幾何特征列表計算表5.2。(4)檢驗截面效率指標上核心距：=IA.(h-ys)=394527608550×(200-63.85)=33.89cm下核心距： kx=IAys=394527608550×63.85=72.