35m预应力简支梁桥毕业设计

第一章 工程概述 .51.1 设计题目 .51.2 设计资料 .513 桥梁设计的基本要求 .51.3.1 使用上的要求： .51.3.2 经济上的要求： .51.3.3 结构和尺寸上的要求： .51.3.4 施工上的要求： .61.3.5 美观上的要求： .6第二章 方案比选 .62.1 桥位概述 .62.2 方案一：预应力简支 T 梁结构 .62.2.1 预应力简支 T 梁结构（祥图见 A3 图）立面图 .62.2.2 全桥主要尺寸 .62.2.3 预应力简之 T 梁结构特点： .72.2.4 预应力简支 T 梁结构经济性 .72.3 钢筋混凝土简支 T 形桥梁 .82.3 方案二：钢筋混凝土非预应力简支 T 梁桥 .82.3.1 钢筋混凝土桥立面图（详图见 A3 图） .82.3.2 全桥主要尺寸 .82.3.3 钢筋混凝土简支桥梁的特点 .82.3.4 钢筋混凝土简支梁桥经济性 .92.4 方案确定 .9第三章 桥梁设计资料及上部构造布置 .123.1 设计资料 .123.1.1 桥梁跨径及桥宽 .123.1.2 设计荷载 .123.1.3 环境 .123.1.4 材料及工艺 .123.1.5 设计要求 .123.1.6 施工方法 .123.1.7 设计依据 .133.1.8 基本计算数据 .133.2 构造布置（上部结构） .143.2.1 横截面布置 .143.2.2 横截面沿跨长的变化 .193.2.3 横隔梁的设置 .203.3 构造布置图 见 A3 图纸 .203.4 四个验算截面断面图 见 A3 图 .20第四章 主梁作用效应计算 .214.1 主梁编号 .174.2 1 号梁永久作用效应计算 .214.2.1 永久作用集度 .214.2.2 永久作用 效应 .224.3 可变作用效应计算（修正刚性横梁法） .234.3.1 冲击系数和车道折减系数 .234.3.2 计算主梁的的荷载横向分布系数 .234.3.3 车道荷载的取值 .274.3.4 计算可变作用效应 .284.4 主梁作用效应组合 .33第五章 预应力钢束估算、布置 .345.1 预应力钢筋面积的估算 .345.2 预应力钢筋布置 .355.3 非预应力钢筋面积估算及布置 .426.1 后张法预应力混凝土梁主梁截面几何特性计算 .436.1.1 孔道压浆前 .436.1.3 桥面、栏杆及人行道施工和运营阶段 .446.2 跨中截面面积、惯矩、静矩的计算 .456.2.1 截面面积及惯矩计算 .466.2.2 截面净矩计算 .476.3 变化点截面面积和惯矩计算，静矩计算 .486.3.1 变化点面积惯矩计算 .496.3.2 变化点截面静矩计算 .506.4 支点截面面积及惯矩静矩计算 .516.4.1 支点截面面积及惯矩计算 .526.4.2 支点截面静矩计算 .536.5 四分点面积及惯矩静矩计算 .556.5.1 四分点面积及惯矩计算 .556.5.2 四分点静矩计算 .566.6 主梁截面几何特性汇总 .57第七章 钢束预应力损失计算 .587.1 预应力钢束与管道壁之间的摩擦引起的预应力损失 .597.2 由锚具变形、钢束回缩引起的预应力损失 .607.3 钢筋与台座间的温差引起的应力损失 .617.5 由钢束应力松弛引起的预应力损失 .627.6 混泥土收缩和徐变引起的预应力损失 .637.7 成桥后钢束混凝土弹性压缩引起的预应力损失 .637.8 预加应力计算 .647.9 钢束预应力损失汇总 .69第八章 截面承载力验算 .728.1 正截面承载力验算 .728.1.1 确定混凝土受压区高度 .738.1.2 验算正载面承载力 .748.1.3 验算最小配筋率 .748.2 斜截面承载力验算 .758.2.1 复核主梁载面尺寸 .758.2.2 截面抗剪承载力验算 .768.2.3 计算斜截面水平投影长度 C .768.2.4 箍筋计算（斜截面） .778.2.5 抗剪承载力计算（斜截面） .778.2.6 抗弯承载力验算（斜截面） .798.2.7 其它斜截面承载力验算 .79第九章 抗裂验算 .799.1 正截面抗裂验算 .799.2 斜截面抗裂计算 .80第十章 应力计算 .8610.1 持久状况正截面混凝土压应力验算 .8710.2 持久状况预应力筋拉应力验算 .8910.3 持久状况斜截面混凝土主压应力验算 .9110.4 短暂状况预加应力阶段的应力验算 .9710.5 短暂状况构件的吊装应力验算 .99第十一章 变形验算 .10111.1 计算由预加力引起的跨中反拱度 .10111.2 计算由荷载引起的跨中挠度 .10511.3 结构刚度验算 .10611.4 预挠度的设置 .106第十二章 局部承压计算 .10712.1 局部承压区的截面尺寸验算 .10712.2 局部抗压承载力验算 .109第十三章 横隔梁计算 .11013.1 确定作用在跨中横隔梁上的可变作用 .11013.2 跨中横隔梁的作用效应影响线 .11113.3 截面作用效应计算 .11413.4 截面配筋计算 .115第十四章 行车道板计算 .11714.1 悬臂板荷载作用效应计算（考虑跨中边梁） .11714.1.1 永久作用 .11714.1.2 可变作用 .11814.1.3 承载能力极限状态作用效应基本组合 .11814.2 连续板荷载作用效应计算（考虑跨中处） .11814.2.1 永久作用 .11914.2.2 可变作用 .12114.2.3 作用效应组合 .12314.3 截面设计、配筋及承载力验算 .123第一章 工程概述1.1 设计题目城市桥梁设计1.2 设计资料 道路等级：城市快速路 荷载：城市A 级 桥道宽：独立桥宽 道路纵断面图，桥位平面图，桥道标高 材料：钢材，级，混凝土 30-50 级，支座用橡胶板式支座详细计算数据见第三章13 桥梁设计的基本要求桥梁是公路或城市道路的重要组成部分，特别是大、中桥梁对当地的政治、经济、国防等都具有中重要的意义。因此，应根据所设计桥梁的适用任务、性质和所在路线的远景发展需要、按照实用、经济和适当照顾美观的原则进行总体规划和设计。与设计其他工程结构物一样，在桥梁设计中必须考虑以下各项要求。1.3.1 使用上的要求：桥上的车行道与人行道宽度应保证车辆和人群的安全畅通，并应满足未来交通量增长的需求。桥型、跨度大小和桥下净空应满足泄洪、安全通航或用通车等要求。建成的桥梁要保证使用年限，并便于检查和维修1.3.2 经济上的要求：桥梁设计应体现经济上的合理。在技术经济比较中，应充分考虑桥梁在使用期间的运营条件以及养护和维修等方面的问题。另外，桥梁设计应根据因地制宜、就地取材、方便施工的原则，合理选用适当的桥型。还要能满足快速施工的要求以达到缩短工期的目的，不仅能降低造价，而且提早通车在运输上将带来很大的经济效益。1.3.3 结构和尺寸上的要求：整个桥梁结构及其各部分构件，在制造、运营、安装和适用过程中应具有足够的强度、刚度、稳定性和耐久性。1.3.4 施工上的要求：桥梁结构应便于制造和架设。应尽量采用先进的工艺技术和施工机械，以利于加快施工速度，保证工程质量和施工安全。1.3.5 美观上的要求：一座桥梁应具有优美的外形，应与周围的精致相协调。城市桥梁和旅游地区的桥梁，可较多地考虑建筑艺术上的要求。合理的结构布局和轮廓是美观的主要因素，决不应把美观片面的理解为豪华的细部装饰。第二章 方案比选2.1 桥位概述该桥位于城市支路上，桥长约 35 米，其路线标高与地面标高之差有 6.5 米。故在考虑桥型时要注意桥下净空与美观。在考虑工艺施工时，更注意不影响附近居民的生活。2.2 方案一：预应力简支 T 梁结构2.2.1 预应力简支 T 梁结构（祥图见 A3 图）立面图2.2.2 全桥主要尺寸本设计采用一跨，T 梁全长 34.96m，高 2.25m，现浇混凝土 50cm，采用 5 片主梁，预制主梁采用 C50 混凝土，计算跨径 34m，桥面铺装采用 10 cm C30 混凝土，面层用 30 cm 厚的沥青混凝土。桥面布置，人行道宽 1.5m，车行道 7m。预应力筋为低松弛钢纹线。 2.2.3 预应力简之 T 梁结构特点：1 预应力混凝土梁式桥具有以下主要特征：混凝土材料以砂、石为主，可就地取材，成本较低；结构造型灵活，可以根据使用要求浇铸成各种形状的结构；结构的耐久性和耐火性较好，建成后维修费用较少；结构的整体性好，刚度较大，变性较小；可以采用预制方式建造，将桥梁的构件标准化，进而实现工业化生产；结构自重较大，自重耗掉大部分材料的强度，因而大大限制其跨越能力；预应力混凝土梁式桥可有效利用高强度材料，并明显降低自重所占全部设计荷载的比重，既节省材料、增大其跨越能力，又提高其抗裂和抗疲劳的能力；预应力混凝土梁式桥所采用的预应力技术为桥梁装配式结构提供了最有效的拼装手段，通过施加纵向、横向预应力，使装配式结构集成整体，进一步扩大了装配式结构的应用范围。2. 由于采用预制构件，因而可以在预制场内批量生产。这样则便于统一生产管理并严格控制预制构件的尺寸。采用标准构件时更有利于技术操作，提高预制速度，节约模板用费。3. 由于在下部结构施工的同时便可以进行上部结构的预制，因而节约了施工时间，加快了施工速度，有利于提高经济效益。4. 整片梁的吊装就位仅需要吊装设备，简支梁的预应力筋张拉可在工厂进行，而负弯矩的布置或张拉可在梁上或挂蓝上进行，因而减少了施工设备，又可避免造成地面障碍，在拥挤的市区或风景区以及城市立交桥等一些要求施工中不能中断交通的工程中特别适用。5.避免采用大量的脚手架，可保护环境，节约用费。2.2.4 预应力简支 T 梁结构经济性（1）造价材料费的估价 由于目前缺乏经济指标的资料，而各地区的计算又不一致，故暂按材料用量来衡量。一片主梁的体积为 26.453m3，全桥总体积为 132.265m3，桥面铺装的垫层为 10cm 的防水混凝土，沥青混凝土的 3cm，它们体积分别为 24.472 m3、7.3416 m 3 。（2）工期该桥梁采用预制 T 梁，对于本设计方案可以用上、下结构平行施工，可节约时间。（3）养护与组修在桥梁规定使用年限内维修费用的多少要考虑，预应力桥主梁裂缝不出现或很少，维修费用少。（4）舒适度由于只有一跨，桥面连续，施工接缝少，提高了行车速度和行车舒适度。2.3 钢筋混凝土简支 T 形桥梁2.3 方案二：钢筋混凝土非预应力简支 T 梁桥2.3.1 钢筋混凝土桥立面图（详图见 A3 图）2.3.2 全桥主要尺寸本设计方案分两跨，每跨计算跨径 17m，主梁长 17.48m。主梁间距 1.6m，梁高1.3m，全长 34.96m，用 12 片主梁，每边人行道外悬 0.2m。预制 T 梁采用 C30 混凝土，普通钢筋用 HRB400 级钢筋，桥面铺装采用 10cm 的 C30 防水混凝土。3cm 沥青铺装。桥面布置为人行道 1.5m，车行道 7m。桥台采用 2 个直径为 1.4m 独立圆墩，其上是盖梁。2.3.3 钢筋混凝土简支桥梁的特点1 预应力混凝土梁式桥具有以下主要特征：混凝土材料以砂、石为主，可就地取材，成本较低；结构造型灵活，可以根据使用要求浇铸成各种形状的结构；结构的整体性好，刚度较大，变性较小；可以采用预制方式建造，将桥梁的构件标准化，进而实现工业化生产；结构自重较大，自重耗掉大部分材料的强度，因而大大限制其跨越能力；2. 由于采用预制构件，因而可以在预制场内批量生产。这样则便于统一生产管理并严格控制预制构件的尺寸。采用标准构件时更有利于技术操作，提高预制速度，节约模板用费。3. 由于在下部结构施工的同时便可以进行上部结构的预制，因而节约了施工时间，加快了施工速度，有利于提高经济效益。4.避免采用大量的脚手架，可保护环境，节约用费。5.结构本身的自重大，约占全部设计荷载（包括恒载和活载的 30%60%）跨度越大则自重所占的比值更显著增大。鉴于材料大部分为结构本身的重量说消耗，大大限制了钢筋混凝土梁式桥的跨越能力。6.就地浇筋的钢筋混凝土桥施工工期长，支梁河横板耗损大7.容易开裂，不利于养护2.3.4 钢筋混凝土简支梁桥经济性（1）造价：一片主梁体积 0.370417=6.297m3，全桥的总体积为 75.564m3，桥面铺装 10cmC30 防水混凝土 24.472m3，3cm 的沥青铺装 7.3416m3，但中间桥墩费用极大（上部费用较少） 。（2）该桥梁采用的预制 T 梁，对于不了方案可以用上、下结构平行施工，节约时间。（3）养护与维修：容易开裂，维修费用高（4）舒适度：施工缝比一跨的多，没有方案 1 的舒适度好。2.4 方案确定钢筋混凝土与预应力 T 梁简支梁桥在我国都有相当的历史，技术相当成熟，两者都属于梁桥，其受力相同。表 2-1 方案比选表第一方案 第二方案预应力简支 T 梁桥 钢筋混凝土简支 T 梁桥梁高 大 小受力特点垂直荷载作用大，支座仅产生垂直反力，而无水平推力，T 梁下缘是压应力或拉应力极小，不开裂垂直荷载作用下，支座仅产生垂直反力，而无水平推力，T 梁下缘可能较大的拉应力，容易开裂技术 成熟 成熟结构自重 重 较重表 2-1（续）施工梁