预应力混凝土简支转连续梁毕业论文

1、i目目 录录第 1 章 绪论.11.1 概述.11.2 国内外简支转连续桥梁的研究状况.11.2.1 国外研究现状 .11.2.2 国内研究现状 .21.3 简支转连续梁桥的施工特点.31.4 桥梁博士系统简介.41.4.1 直线桥梁计算 .41.4.2 截面计算 .51.4.3 横向分布系数计算 .5第 2 章 桥梁设计方案和比选.62.1 概述.62.1.1 设计依据 .62.1.2 技术标准 .62.1.3 地质条件 .62.1.4 采用规范 .62.2 桥型方案及比选.62.2.1 桥梁设计原则 .62.2.2 桥型方案 .72.2.3 方案比较 .8第 3 章 结构尺寸拟定.103.

2、1 设计基本概况.103.1.1 桥梁线型布置 .103.1.2 主要技术标准 .103.1.3 主要材料 .103.1.4 桥面铺装 .113.1.5 桥面排水 .113.1.6 施工方式 .113.1.7 设计依据 .113.1.8 支座强迫位移 .113.1.9 温度影响 .123.2 桥型及纵、横断面布置.12ii3.2.1 桥型布置及孔径划分 .123.2.2 截面形式及截面尺寸拟定 .123.2.3 箱梁底板厚度及腹板宽度设置 .143.2.4 下部结构尺寸的拟定 .153.3 毛截面几何特性计算.153.3.1 手算毛截面几何特性 .153.3.2 桥梁博士计算毛截面几何特性 .

3、173.3.3 箱梁抗扭惯性矩的计算 .173.4 截面效率指标.18第 4 章 桥面板设计.194.1 桥面板恒载内力计算.194.2 桥面板活载内力计算.204.3 桥面板荷载内力组合.214.4 主梁行车道板配筋.224.4.1 行车道板尺寸的复核 .224.4.2 支点处配筋 .224.4.3 板跨中配筋 .234.5 抗剪验算.23第 5 章 主梁内力初步计算.245.1 模型的建立.245.1.1 施工阶段的划分 .255.1.2 单元的划分、结构的离散 .255.2 恒载内力计算.265.2.1 预制箱梁一期恒载集度 .265.2.2 成桥后一期恒载集度 .285.2.3 二期恒

4、载集度 .285.2.4 各阶段恒载效应计算 .295.3 活载内力计算.315.3.1 主梁的最不利荷载横向分布系数 计算 .31m5.3.2 手算活载效应 .375.3.3 电算活载效应 .395.4 温度次内力计算.395.4.1 简支梁阶段温差作用效应计算 .405.4.2 连续梁阶段温差作用效应计算 .415.4.3 电算温度作用效应 .425.5 基础沉降次内力计算.43iii5.5.1 手算边支座沉降效应 .435.5.2 电算各支座单独沉降效应 .44第 6 章 主梁内力初步组合.466.1 按持久状态承载能力极限状态设计.466.1.1 基本组合 .466.1.2 偶然组合

5、.476.2 按持久状态下正常使用极限状态设计.476.2.1 作用短期效应组合 .476.2.2 作用长期效应组合 .486.3 荷载内力组合结果.486.3.1 手算部分控制截面组合内力 .486.3.2 电算组合内力 .496.4 荷载内力包络图.52第 7 章 预应力钢束的估算及布置.537.1 预应力筋的估算.537.1.1 按正常使用极限状态的应力要求计算 .537.1.2 按承载能力极限状态的强度要求计算 .567.1.3 手算配筋.577.1.4 电算配筋 .587.2 预应力筋束的布置.597.2.1 预应力筋的布置原则 .597.2.2 束筋的选择与布置 .607.2.3

6、普通钢筋的布置 .637.3 主梁净、换算截面几何特性计算.637.4 束界的校核.65第 8 章 预应力损失及有效预应力的计算.668.1 预应力损失计算.668.1.1 预应力筋与孔壁间摩擦引起的应力损失 .668.1.2 锚具变形与压密、预应力筋回缩等引起的应力损失 .678.1.3 预应力筋和台座间温差引起的应力损失 .688.1.4 混凝土弹性压缩引起的应力损失 .688.1.5 预应力筋松弛引起的应力损失终极值 .698.1.6 混凝土收缩和徐变引起的应力损失 .708.2 有效预应力的计算 .708.2.1 预应力损失组合 .718.2.2 各阶段有效预应力计算 .71iv8.3

7、 减小预应力损失的措施.72第 9 章 配束后主梁内力计算.739.1 施工阶段主梁内力计算.739.2 运营阶段汽车活载内力、温度及基础沉降次内力计算.749.3 混凝土收缩徐变次内力计算.779.4 预应力效应计算.809.4.1 简支梁阶段预应力效应 .809.4.2 连续梁阶段预应力效应 .819.4.3 线性变换 .839.4.4 吻合束 .839.5 内力组合.83第 10 章 主梁截面验算.8510.1 持久状况承载能力极限状态计算.8510.1.1 正截面强度验算 .8510.1.2 斜截面强度验算 .8610.2 持久状况正常使用极限状态计算.8810.2.1 全预应力混凝土

8、构件抗裂性验算 .8810.2.2 挠度的计算及预拱度的设置 .9110.3 短暂状况构件的应力计算与验算.9510.4 持久状况构件的应力计算与验算.101第 11 章 主要工程量计算.10411.1 混凝土总用量计算.10411.2 钢绞线及锚具总用量计算.104第 12 章 结论与展望.10612.1 结论.10612.2 展望.106参考文献.107致 谢.108外文翻译材料.109江西理工大学 2009 届本科生毕业设计（论文）1第 1 章 绪论1.1 概述随着我国公路建设的飞速发展，我国现已建成京石、沈大、广佛等数条高速公路主干线，它们已经成为促进我国国民经济发展的重要因素，目前全

9、国各省市都在进行着公路的大建设。预应力混凝土连续梁桥由于具有变形小、刚度大、伸缩缝少、行车平稳舒适、施工简便、养护简单、抗震能力强等许多优点，因而常常成为公路桥梁建设中首选的方案。由于现浇连续梁的施工复杂繁琐、费工费时，人们一直希望将简支梁的批量预制生产和连续梁的优越性能结合起来，实现用梁或板批量预制生产的方式来加快连续梁的建设速度，同时省去繁琐的支模工序。预制拼装法即是在这一情况下应运而生的，而该种方法一经出现则迅速得到了国内外桥梁工作者的欢迎，并迅速推广。早期的预制拼装法仅仅局限于节段(segment)的预制和拼装。随着公路建设的迅速发展，大量中等跨径的预应力混凝土连续梁桥方案常常作为优胜

10、方案而被采用。为了适应中等跨径长桥的建设的需要，出现了全跨径长度的梁或板的预制构件，形成了将整跨梁或板架设于支座就位后“拼装”成连续梁的逐孔施工方法，此“拼装”的含义也发生了变化。这种整跨梁预制、架设就位后，在支座处通过现浇接头、待混凝土强度达到规定值后张拉预应力筋实现结构连续的施工方法，即是我们常说的“简支转连续施工”方法。为了与常规的施工方法形成的连续梁结构体系区分开来，我们把这种施工方法形成的结构体系称为“简支转连续结构体系” 。1.2 国内外简支转连续桥梁的研究状况 1.2.1 国外研究现状在国外，无论是日本、韩国等亚洲地区，还是美国、加拿大等美洲地区及欧洲地区，都出现了很多采用简支转

11、连续施工方法造成的桥梁实例。其中有 2座桥梁在简支转连续结构体系中占具有重要的代表意义,它们是美国内布拉斯加州林肯市建造的 2 座人行桥：一座为第十街的人行天桥，另一座为第五号街的天。 1桥大约在 20 世纪 60 年代，波特兰混凝土协会（简称 pca）对预制梁通过现浇桥面板和连续横隔板连续（两种类型的正弯矩连接，例如焊接在构造上的直钢筋以及弯钢筋）方法进行了研究。预制梁的连续可以通过桥墩上方桥面板内江西理工大学 2009 届本科生毕业设计（论文）2布置连续的钢筋以及内支座处两片预制梁端部之间的混凝土横隔板得以实现。40 年以来，该种类型的连接一直是许多人研究的主题，这种连接方法已经成功的应用

12、于诸多国。 1家在 20 世纪 70 年代后期，作为密苏里州联合公路研究计划的一部分，密苏里州一哥仑比亚大学研究了将钢绞线延伸到连接横隔板内部以形成正弯矩连接的可行性，提出了一种设计方法，它将钢绞线的应力限制在其极限承载力的 15%，以避免疲劳破坏，该研究还建议连续横隔板应该在桥面板之前浇筑。在 1993 年，josepha. picenec,steven. kneip 等介绍了内布拉斯加州林肯市第十街高架桥工程，该桥为预应力混凝土连续梁（i 型截面）桥，采用简支转连续施工方法，后连续工艺利用了内布拉斯加州大学研究设计的一种新的后连续方式。在 20 世纪 90 年代后期，在国家联合公路研究计划

13、的框架下，施工技术实验室（简称为 ctl）对该类连续梁桥进行了分析研究，该项研究显示，由于时间效应所产生的正弯矩可以引起连续性连接的开裂。但相反抵抗矩将变大，因此配筋和没有配筋的连接最终可能都会开裂。该研究跨中实际上与连续性横隔板内的配筋无关，研究表明，正弯矩连接、费时、安装费用高，并且没有结构上的优。 2点在英国，clark 和 sugie 在 20 世纪 90 年代后期，研究了预制梁的正、负弯矩连接。他们建议不去计算徐变和收缩效应，而是对跨径在 2036范围直m接在铰处设计能够抵抗 700的正弯矩，而梁高至少为 1.1。对于小一点kn mm跨度的梁，建议设计 600的正弯矩。kn m在 2

14、000 年，a.r.marl 和 j.montaner 详细探讨了一种新型的预制混凝土连续箱梁桥的几何特征、概念设计、分析以及建造。该种典型的桥梁包括“u”形截面的预制预应力混凝土梁和通过横隔板端实现混凝土桥面板的后连续预应力连。 3接可知，国外对于简支转连续结构体系的研究不仅包括后连续的工艺上、后连续端部的力学特性，还包括后连续端部的正负弯矩筋的配置，由于简支转连续结构体系多采用组合体系，因而很多的研究集中在混凝土的收缩徐变对简支转连续结构体系的影响上。1.2.2 国内研究现状国内采用此方法的时间与国外相差并不长，但是由于高等级公路的发展滞后，因而简支转连续结构体系的设计和施工水平都与国外有

15、很大的差距，造成了国内对该种体系研究的落后现状。简支转连续的含义也在不断扩展，不仅包含了早期的桥面连续、桥面板连续、普通钢筋实现结构本身的连续、使用预应江西理工大学 2009 届本科生毕业设计（论文）3力实现结构本身的连续等内容，而且涵盖了利用钢梁或混凝土梁作为简支构件，在现浇混凝土板内利用预应力实现结构连续的钢混凝土组合梁桥的后连续问题；后连续的内容也从早期的纵向连续扩展到横向桥面板的连续问题（使用普通钢筋或预应力筋） ；简支转连续的施工方法所采用的截面形式也得到了扩展，由早期的 i 型截面、t 型截面、空心板梁发展到了箱型截面。简支转连续施工方法在 20 世纪 80 年代兴起，并很快得到了

16、广泛的应用。我国河北滦河大桥、广东三洪奇大桥、柳南高速公路洛维大桥（30t 梁） 、京m沈高速公路潮白河大桥（20空心板梁） 、福宁高速公路八尺门海湾特大桥（30m、50t 梁） 、敦延一级公路长新高架桥引桥（40t 梁） 、梅河口绕越一级公mmm路辉发河大桥（30箱梁） 、国道 102 长平一级公路东辽河大桥（20箱梁）以mm及肇源松花江特大桥引桥（40t 梁）等都是采用此方法建成的简支转连续梁m。 4-7桥虽然目前国内对简支转连续结构体系的研究已广泛开展，但仍存在以下几个主要问题：由于缺乏相应的规范及参考资料，目前我国简支转连续体系的预制构件的设计依然根据规范上简支梁和连续梁的相关条例进行

17、，没有考虑简支转连续结构体系的固有特点。在简支转连续结构体系的施工工艺上，存在很大的分歧，对后连续端部的浇筑顺序、后连续预应力的张拉顺序以及后连续端部的浇筑方式缺乏统一的认识。在后连续端部的配筋方式和配筋量上没有统一的规定，因而导致端部配筋的设计种类繁多，且带有一定的主观随意性。1.3 简支转连续梁桥的施工特点简支转连续施工方法是连续梁桥施工中较为常见的一种方法。一般先架设预制主梁，形成简支梁状态；进而再将主梁在墩顶连成整体，最终形成连续梁体系。该施工方法的主要特点是施工方法简单可行，施工质量可靠，实现了桥梁施工的工厂化、标准化和装配化。概括地讲简支转连续施工法是采用简支梁的施工工艺，却可达到

18、建造连续梁桥的目的。目前随着公路的发展，为改善桥梁行车的舒适性，简支转连续梁桥在中、小跨径的连续梁桥中得到了广泛的应用。在简支转连续梁桥中由简支状态转换为连续梁状态的常见方法有以下几种：将主梁内的普通钢筋在墩顶连续；将主梁内纵向预应力钢束在墩顶采用特殊的连接器进行连接；在墩顶两侧一定范围内的主梁上部布设局部预应力短束来实现连续。第一种方法虽然简单易行，但常在墩顶负弯矩区内发生横向裂缝，影响桥梁的正常使用。方法的效果最好，但施工很困难，故一般不采用。第三种方江西理工大学 2009 届本科生毕业设计（论文）4法不仅施工可行，并且具有方法的优点，同时又克服了仅采用普通钢筋连续的开裂问题。所以一般简支

19、转连续桥多采用墩顶短束与普通钢筋连续这样的构造处理来实现简支转连续。由于简支转连续梁桥在施工过程常存在体系转换，需依据具体的施工过程来分析结构的受力。施工的第一阶段是形成简支梁，此阶段主梁承受一期恒载自重产生的内力及在简支梁上施加的预加力；第二阶段首先浇筑墩顶连续段混凝土，待混凝土达到要求的强度后张拉墩顶负弯矩束（局部短束） ，最终形成连续梁。连续梁成桥状态主要承受二期恒载、活载、温度、支座沉降产生的内力以及负弯矩束的预加力、预加力的二次矩、徐变二次矩等。由上面的分析可知，简支转连续梁桥跨中正弯矩要比现浇一次落架大，而支点负弯矩要比现浇一次落架小。因此，在主梁内要配置足够数量的正弯矩束筋，以满

20、足连续梁状态的承载要求和简支状态下承受结构自重的施工荷载的需要。简支转连续梁桥施工程序对结构内力也有一定影响。目前施工有两种做法：一种是先将每片简支梁转换为连续梁后，再进行横向整体化；另外一种做法是先将简支梁横向整体化后，再进行结构的体系转换。前者按平面结构进行计算分析较为合理；而后者转换后已属空间结构，要进行较为精确分析，比较繁杂。1.4 桥梁博士系统简介本文的工程九洲田大桥所采用的简支转连续梁桥的设计计算采用同济大学桥梁博士（v3.0 版）直线梁桥平面杆系有限元法程序。现对桥梁博士软件作一简要介绍。桥梁博士是一套通用桥梁结构设计施工计算系统。所有的功能都在窗口的菜单内，与 windows

21、的使用标准一致。该系统自 1995 年投向市场以来设计计算了钢筋混凝土及预应力混凝土连续梁、刚构、连续拱、桁架梁、斜拉桥等多种桥梁。在设计过程中充分发挥了程序实用性强、可操作性好、自动化程度较高等特点，对于提高桥梁设计能力考虑到了很好的作用。桥梁博士 v3.0 版本又增加了新版桥规即公路桥涵设计通用规范 （jtgd60-2004）和公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 （jtg d62-2004）的内容。1.4.1 直线桥梁计算能够计算钢筋混凝土、预应力混凝土、组合梁以及钢结构的各种结构体系的与活载的各种线性与非线性结构响应，其中非线性的包括：结构的几何非线性；江西理工大学 2009 届本

22、科生毕业设计（论文）5结构混凝土的收缩徐变非线性影响；组合构件截面不同材料对收缩徐变的非线性影响；钢筋混凝土、预应力混凝土中普通钢筋对收缩徐变的非线性影响；结构在非线性温度场作用下的结构与截面的非线性影响；受轴力构件的压弯非线性和索构件的垂度引起的非线性影响，结构混凝土的收缩徐变非线性影响。对于带索结构可根据用户要求计算各索的一次施工张拉力或考虑活载后估算拉索的面积和恒载的优化索力。活载的类型包括公路汽车、挂车、人群、特殊活载、特殊车列、铁路中活载、高速列车和城市轻轨荷载。可以按照用户的要求对各种构件和预应力钢束进行承载能力极限状态和正常使用极限状态及施工阶段的配筋计算或应力和强度验算，并根据

23、规范限值判断是否满足规范。1.4.2 截面计算截面特征计算：可以计算任意截面的几何特征，并能同时考虑普通钢筋、预应力钢筋以及不同材料对几何特征的影响。荷载组合计算：对本系统定义的各种荷载效应进行承载能力极限状态荷载组合和正常使用极限荷载组合的计算。截面配筋计算：可以根据用户提供的混凝土截面描述和荷载描述进行承载能力极限状态荷载组合和正常使用极限状态荷载组合的荷载组合计算，并进行6种组合状态的普通钢筋或预应力钢筋的配筋计算。应力验算：可根据用户提供的任意截面和截面荷载描述进行承载能力极限状态荷载组合和正常使用极限状态荷载组合共 9 种组合的计算，并进行种组合的应力验算及承载能力极限强度验算；其中

24、强度验算根据截面的受力状态按轴心受压、轴心受拉、上缘受拉偏心受压、下缘受拉偏心受压、上缘受拉偏心受拉、下缘受拉偏心受拉、上缘受拉受弯、下缘受拉受弯 8 种受力情况分别给出强度验算结果。1.4.3 横向分布系数计算运用杠杆法、刚性横梁法或刚接（铰接）板梁法计算主梁在各种活载作用下的横向分布系数。江西理工大学 2009 届本科生毕业设计（论文）6第 2 章 桥梁设计方案和比选2.1 概述2.1.1 设计依据该大桥地处会昌县麻洲镇，该大桥跨越湘水,是赣州市实施渡改桥建设项目重要工程。桥梁设计总长度 100，为公路桥梁。m2.1.2 技术标准（1）路线道路等级：二级道路。（2）设计行车速度：80。km

25、/ h（3）桥面总宽 10，其中机动车道双向两车道宽 7.5（2 3.75） ，人行mm道宽 2 1，栏杆 2 0.25。mm（4）荷载标准：公路级，人群荷载取 3.0。2kn / m（5）设计洪水频率：百年一遇。（6）桥梁类型：预应力钢筋混凝土梁桥。（7）通航要求：无。（8）桥梁纵坡：3%。（9）桥梁横坡：1%。2.1.3 地质条件地质结构为分化和弱分化泥岩地层。2.1.4 采用规范公路桥涵设计通用规范(jtg d602004)；公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(jtg d622004)；公路工程技术标准 （jtg b012003） 。2.2 桥型方案及比选2.2.1 桥梁设计原则（

26、1）适用性。桥上应保证车辆和人群的安全畅通，并应满足将来交通量增江西理工大学 2009 届本科生毕业设计（论文）7长的需要。桥下应满足泄洪、安全通航或通车等要求。建成的桥梁应保证使用年限，并便于检查和维修。（2）舒适与安全性。现代桥梁设计越来越强调舒适度，要控制桥梁的竖向与横向振幅，避免车辆在桥上振动与冲击。整个桥跨结构及各部分构件，在制造、运输、安装和使用过程中应具有足够的强度、刚度、稳定性和耐久性。（3）经济性。设计的经济性一般应占首位。经济性应综合发展远景及将来的养护和维修等费用。（4）先进性。桥梁设计应体现现代桥梁建设的新技术。应便于制造和架设，应尽量采用先进工艺技术和施工机械、设备，

27、以利于减少劳动强度，加快施工进度，保证工程质量和施工安全。（5）美观。一座桥梁，尤其是座落于城市的桥梁应具有优美的外形，应与周围的景致相协调。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装饰。应根据上述原则，对桥梁作出综合评估。2.2.2 桥型方案（1）比选方案的主要标准桥梁方案比选有四项主要标准：安全，功能，经济与美观，环保，其中以安全与经济为重。至于桥梁美观，要视经济与环境条件而定。（2）初拟方案先简支后连续梁箱型梁桥，如图 2-1 所示。 图 2-1 先简支后连续梁箱型梁桥简支 t 型梁桥，如图 2-2 所示。图 2-2 简支 t 型梁桥江西理工大学 2009 届

28、本科生毕业设计（论文）8t 形刚构桥，如图 2-3 所示。图 2-3 t 形刚构桥2.2.3 方案比较方案一的优点：从总体看，桥型线形简洁明快，伸缩缝少，行车平顺；跨越能力大，自重较轻，受力性能好，变形小；施工方便简易，降低了整体预算，比较合理；采用先简支后连续施工，简单方便，施工快；桥面上视野开阔，便于行车。缺点：预应力钢束张拉较多，技术要求较高。方案二的优点：易与建造，构造简单，适应性强；不受基础的限制，可标准生产；结构造型灵活，整体性好，刚度较大。缺点：跨径较小，梁高较大，桥墩较多；线条明晰，但比较单调，与景观配合很不协调。方案三的优点：外形尺寸小，桥下净空大，桥下视野开阔；混凝土用量少

29、，节约材料；跨越能力大，自重较轻，受力性能好，变形小。缺点： 钢筋用量大，造价高；刚构桥超静定结构，对基础要求很高。因此基础造价也是很高。三个初拟方案特点比较列于方案比选表表 2-1。江西理工大学 2009 届本科生毕业设计（论文）9表 2-1 方案比选表比较项目第一方案第二方案第三方案桥型预应力混凝土连续梁桥简支梁预应力混凝土刚构桥桥跨结构特点预应力混凝土连续梁桥在垂直荷载的作用下，其支座仅产生垂直反力，而无水平推力。结构造型灵活，可模型好，可根据使用要求浇铸成各种形状的结构，整体性好，刚度较大，变形较小。受力明确，理论计算较简单，设计和施工的方法日臻完善和成熟在垂直荷载的作用下，其支座仅产

30、生垂直反力，而无水平推力。结构造型灵活，整体性好，刚度较大，其跨径较小；且简支梁梁高较大，与城市的景观不协调刚构桥在竖向荷载作用下，一般产生水平推力，所以要求良好的地基。支柱除承受压力外，还承受变矩。刚构桥为超静定结构，所以在混凝土收缩、温度变化、不均匀沉降都会产生附加内力。建筑造型侧面上看线条明晰，与当地的地形配合，显得美观大方跨径一般，线条明晰，但比较单调，与景观配合很不协调。侧面上看线条明晰，与当地的地形配合外形尺寸小，桥下净空大，桥下视野开阔养护维修量小小较大设计技术水平经验丰富，国内先进水平经验较丰富，国内先进水平经验一般，国内一般水平施工技术采用先简支后连续施工。预制简支梁，分片进

31、行预制安装，安装完成后浇筑墩顶接头的混凝土，更换支座。把桥梁转换为连续梁。施工简单、易行。预制 t 型构件，运至施工地点，采用混凝土现浇，将t 型梁连接，其特点外型简单、制造方便，整体性好悬臂拼装法：对周围的影响较小，不影响桥下的通航。将结构分开预制，运输，拼装，再最后合拢，可加快工期。但施工阶段较复杂。工 期较短较 短较 长由表中比较可知，根据地质地形条件，结合桥梁设计原则，选择第一方案。因为经济、受力、基础要求上比第三方案好；跨径上满足要求，景观与环境协调，比第二方案好；工期上较短，对整个工程进度来说不会受其影响；施工难度较小。所以选择第一方案作为首选。江西理工大学 2009 届本科生毕业

32、设计（论文）10第 3 章 结构尺寸拟定3.1 设计基本概况本设计系江西省赣州市会昌县九洲田大桥。该桥位于江西省会昌县麻洲地段，跨越湘水，属山岭重丘区。根据线路及相应行业技术要求，经比选，采用简支转连续预应力混凝土等截面小箱梁桥型方案。3.1.1 桥梁线型布置 （1）平曲线半径：无平曲线。（2）竖曲线半径：无竖曲线，纵坡采用 1.5%。3.1.2 主要技术标准（1）设计荷载：公路级，人群荷载取 3.02/mkn（2）设计速度：80km/ h（3）桥面布置：双向两车道车道总宽 2 3.75=7.5+两侧各 1宽人行道+mm两侧各 0.25护栏m（4）设计基准期：100 年（5）设计安全等级：二级

33、（6）设计洪水频率：1/100（7）通航标准：不通航3.1.3 主要材料（1）混凝土预制箱梁、横梁：c40 混凝土，弹性模量 ec=32500；m pa现浇接头、湿接缝、人行道、护栏：c40 混凝土；18.4cdfm pa水泥混凝土铺装层：c25 混凝土，ec=28000。m pa（2）钢材低松弛高强度预应力钢绞线应符合 astm a416-97 的规定，单根钢绞线直径15.24，钢绞线面积；sjm m140a 2m m钢绞线抗拉强度标准=1860，设计值，弹性1860pkfm pam pa1260pdfm pa模量。51.95 10pe m pa、级钢筋应分别符合钢筋混凝土用热轧光圆钢筋gb

34、1301391江西理工大学 2009 届本科生毕业设计（论文）11和钢筋混凝土用热轧带肋钢筋gb1499-98 的规定。凡钢筋直径12者，m m均采用 hrb335（20mnsi）热轧螺纹钢筋，；凡52.0 10se m pa280sdfm pa钢筋直径12者，采用 r235（a3）钢筋，。m m52.1 10pe m pa195sdfm pa（3）其它锚具及管道成孔。预制箱梁锚具采用锥形锚具，预应力孔道采用金属波纹管，孔道内径为 5.5。cm桥梁支座性能应符合交通部行业标准公路桥梁板式橡胶支座jt/t4-93 的规定。采用 gpxz 协调抗震型盆式橡胶支座。桥梁伸缩采用 j-75 型伸缩装置

35、。3.1.4 桥面铺装2混凝土磨耗层（容重 24）+ 9混凝土垫层（容重 25） ，cm3kn/ mcm3kn/ m桥面横坡采用 1%，在梁底利用三角垫层设置横向坡度。3.1.5 桥面排水桥面纵向设置 1.5%的坡度，排水采用自然排水，在桥面两侧设置排水管，使用铸铁泄水管，桥面两侧每隔 5设置一对，采用直排式。 m3.1.6 施工方式简支转预应力连续施工方法。3.1.7 设计依据（1）交通部标准公路工程技术标准 （jtg b01-2003） ；（2）交通部标准公路桥涵设计通用规范 （jtg d60-2004） ；（3）交通部标准公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（jtgd62-2004）

36、 ；（4）交通部标准公路桥涵施工技术规范 （jtj041-2000） ；（5）同济大学 dr.bridge 系统桥梁博士v3.0 版。3.1.8 支座强迫位移每个支座单独下沉 10，取最不利组合设计。m m江西理工大学 2009 届本科生毕业设计（论文）123.1.9 温度影响按规范规定值采用，本设计假设桥面板和梁底的不均匀温差为 5。3.2 桥型及纵、横断面布置3.2.1 桥型布置及孔径划分为了缩短工期，提高行车的舒适性，综合分析比较各种桥型后最终采用预应力混凝土连续梁桥，全桥长度为 100，分为四跨，即每跨 25。桥跨的两端mm各设置 8伸缩缝，即主跨的实际跨径为 99.84，主梁计算简图

37、如图 3-1 所示。cmm图 3-1 主梁计算简图 （单位：）cm图 3-1 中，两边孔计算跨径为 2452 ,两中孔计算跨径为 2500,连续梁cmcm两端至支座中心线之间的距离为 40。cm3.2.2 截面形式及截面尺寸拟定（1）截面形式及梁高预制箱型梁的高度从方便施工、减小主梁变形的角度考虑定为 1.25，高m跨比 h/l=1/20。这个高度的选择利于后期上拱度的控制，对桥梁的耐久性也有明显提高，主梁沿纵向外轮廓尺寸保持不变。如图 3-2.图 3-3 所示。（2）横截面尺寸整桥宽度为 10。由于采用先简支后连续的施工方法，主梁需先预制再运m输、吊装就位，因此在横截面布置时应考虑到施工中的

38、运输及吊装能力。采用四片单箱单室小箱梁组合截面。其中，预制边梁顶板宽 230,底板宽 100；cmcm预制中梁顶板宽 210，底板宽 100；预制制主梁间采用 40的湿接缝进cmcmcm行连接。为减轻主梁自重及防止温度应力过大，边、中主梁均采用斜腹板，腹板斜度为 1:4。为满足顶板负弯矩钢束、普通钢筋的布置及轮载的局部作用，箱梁顶板取等厚度 15。同时为了防止应力集中和方便脱模，在腹板与顶板交cm界处设置 2010的承托。cmcm江西理工大学 2009 届本科生毕业设计（论文）13跨中横断面箱梁布置图如图 3-2 所示，主梁横断面构造如图 3-3 所示。图 3-2 横断面箱梁布置图 （单位：）

39、cm 中梁跨中 边梁跨中图 3-3a 主梁跨中横断面构造图 （单位：）cm 中梁支点 边梁支点 图 3-3b 主梁支点横断面构造图 （单位：）cm江西理工大学 2009 届本科生毕业设计（论文）143.2.3 箱梁底板厚度及腹板宽度设置（1）箱梁底板厚度的设置，如图 3-4 所示。简支转连续施工的梁桥跨中正弯矩较大，因此底板不宜过厚；但是支点处存在负弯矩，需要底板有一定的厚度来提供受压面积。因此将底板厚度在跨内大部分区域设置为 15，仅在距边支点 160、中支点 220处开始加厚，cmcmcm加厚区段长度均为 150,且底板加厚至 25，为锚固底板预应力束提供空间。cmcm 边支承线 中支承线

40、图 3-4 箱梁底板厚度变化示意图 （单位：）cm（2）腹板宽度设置，如图 3-5 所示。由连续梁剪力变化规律，兼顾施工方便性，腹板宽度除在支点附近区域加宽，其余均为 15，距边支点 160、中支点 220处开始加宽，加宽区段cmcmcm长度均为 150，且腹板最终加宽至 25。cmcm 图 3-5 腹板宽度变化示意图 （单位：）cm（3）横隔梁（板）设置，如图 3-6 示。为保证支座传力的可靠性，仅在永久和临时支承处设置。在边永久（临时）支承处，设置一道厚为 20的端横隔梁，中间永久支承处设置 35横隔梁，cmcm此外在中间临时支承处设置 10厚的箱内横隔板。cm江西理工大学 2009 届本

41、科生毕业设计（论文）15边永久（临时）支承线 中临时支承线 中永久支承线图 3-6 横隔梁设置示意图 （单位：）cm3.2.4 下部结构尺寸的拟定本设计对桥梁的下部结构不做详细设计要求，仅根据同类型桥梁下部结构尺寸，拟定本设计中桥梁下部尺寸。桥墩采用桩柱式，桥台采用墙式桥台，钻孔桩基础。桥墩和桥台采用 1.2钻孔灌注桩基础，详细尺寸见施工图 s-m12。3.3 毛截面几何特性计算3.3.1 手算毛截面几何特性采用节线法计算预制边梁支点的毛截面几何特性，计算简图见图 3-7 所示，可用下面公式计算。图 3-7 预制边梁支点毛截面几何特性计算毛截面面积： （3-miaa1）江西理工大学 2009

42、届本科生毕业设计（论文）16各分块面积对下缘的面积矩： （3-iiisay2）中性轴距截面下缘的距离： （3-/simysa3）毛截面惯性矩： （3-22() () miiisiisiiia yyia yy4）式中：-单个分块重心距截面下缘的距离；iy-分块对自身的惯性矩。ii节线描述基本数据列于表 3-1，表 3-2。截面宽度发生突变处，可以采用其中一根节线高度升高 1来解决，这样对计算结果的精度影响极其微小。m m表 3-1 预制边梁截面节线描述（单位：）m m节线号节线高度（）ih节线宽度()il1010002250112532515004100050051100130061101230

43、0712502300表 3-2 截面几何特性的计算表截面分块块面积（）ia2m块中心至底缘距离（）iym静矩（）is3m中性轴至梁底距离()sym10.2656250.1250.03320320.00081250.25050.00020430.37450.62550.2342540.091.0500.0945/simysa0.76698/1.075sy =0.713江西理工大学 2009 届本科生毕业设计（论文）1750.00181.10050.00198160.34271.17550.402844=1.075ma2m=0.76698is3m注：表中，。11() ()/ 2iiiiiallhh

44、1()/ 2iiiyhh3.3.2 桥梁博士计算毛截面几何特性采用桥梁博士 v3.0 计算各控制截面几何特性，计算结果列于表 3-3。表 3-3 主梁毛截面几何特性计算结果 截面位置（截面面积）（a）2m(截面惯矩)()i4m（中和轴至梁底距离）x（）m预制中梁跨中0.7930.1580.757预制中梁支点1.040.1910.701预制边梁跨中0.8230.1630.772预制边梁支点1.070.1980.714成桥后中梁跨中0.8530.1680.786成桥后中梁支点1.10.2040.726成桥后边梁跨中0.8530.1680.786成桥后边梁支点1.10.2040.726由表 3-3

45、中结果与 3.3.1 节手算结果表 3-2 比较可知，手算与桥梁博士软件计算之间误差较小，可以采用软件计算结果。3.3.3 箱梁抗扭惯性矩的计算 对于薄壁箱梁截面，其抗扭惯性的计算可分为两部分：两边悬出的开口ti部分和闭口薄壁部分。悬出部分计算公式： （3-3tiabt5）式中：系数，矩形宽度 ， 矩形高度。 abt闭口薄壁部分计算公式： 江西理工大学 2009 届本科生毕业设计（论文）18 （3-221212121()2tisshsssttt6）以下计算成桥后一片主梁跨中截面抗扭惯性矩，闭合截面以外的翼板可以忽略不计，计算误差在 1%左右，这样可以将主梁简化成为一个对称梯形，计算图示如图 3

46、-8 所示。图 3-8 抗扭惯性矩计算简图 （单位：）cm=147.5,=85,=113.4,=110,=15,t=14.6。代1scm2scmscmhcm12ttcmcm入式（3-6）则： 21(147.5110)0.211113.4147.585214.61515ti 4m即成桥以后主梁跨中截面抗扭惯性矩为。0.2114m3.4 截面效率指标跨中截面效率指标计算采用表 3-3 数据结果，由以下公式求解。上核心距： （3-msmika y7）下核心距： （3-()mxmikahy8）截面效率指标： （3-sxkkh江西理工大学 2009 届本科生毕业设计（论文）199）， 0.1680.25

47、10.853 0.786skm0.1680.4240.853 (1.250.786)xk m。0.251 0.4240.541.25根据经验要求，一般截面效率指标取，且较大者更经济。上0.45 0.55述计算表明，初拟的主梁跨中截面是合理的。经计算其他截面尺寸都合理，计算过程略。江西理工大学 2009 届本科生毕业设计（论文）20第 4 章 桥面板设计主梁桥面板计算示意图如图 4-1 所示。图 4-1 主梁跨中截面桥面板计算示意图 （单位：）cm由公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范第 4.1.1 条，因板的长边长度与短边长度之比为 24.52/1.35=18.22，故按单向板计算。4.1

48、 桥面板恒载内力计算以纵向梁宽 1m 的板梁计算,每延米板上恒载：铺装层：，10.02 1 240.48g kn/ m20.09 1 252.25g kn/ m将承托的面积摊于桥面板上面，则板厚 15 10 20/12016.667t cm桥面板：30.1667 1 254.1668g kn/ m计算梁肋处的截面有效高度：，s=27.5。efhhstg1011120233tgtg取cm1527.5/324.167eh cm总恒载：0.482.254.166.897g kn/ m肋间净距：=1200lcm计算跨径：l=；=1.35，=1.350000min(,)ltlblt lb 0ltm0lb

49、，因此取 l=1.35。mm江西理工大学 2009 届本科生毕业设计（论文）21跨中弯矩：2211/8 6.897 1.351.5718sgmglkn m支点剪力：2116.897 1.24.13822sgqglkn4.2 桥面板活载内力计算单向板内力计算简图如图 4-2 所示。图 4-2 单向板内力计算简图 （单位：）m采用公路级汽车荷载，后轴轴重标准值，车轮着地宽度140p kn。110.60 ,0.20bamm（1）荷载分布宽度平行于板的跨径方向的荷载分布宽度：120.62 0.110.82bbh m垂直于板的跨径方向的荷载分布宽度：单个车轮在板的跨径中部：122(2 )0.90333l

50、llaaham江西理工大学 2009 届本科生毕业设计（论文）22荷载位于靠近板的支承处：11(2 )(2 )0.5863laahtaaht m冲击系数取,汽车荷载在 1m 宽简支板条中所产生的内力，跨中弯11.3矩计算公式（4-1）： （4-(1)()82oppbmla1）代入数据： 1400.821.3(1.35)23.768 0.902opmkn m剪力计算计算公式（4-2）： （4-1122(1)()spqa ya y2）式中：114077.78222 0.9ppapbbaba2m222211140()()()(0.90.586)2288 0.9 0.586 0.823.89pappa

51、aaaaabm10.90.586()0.15722aam故,210.954,0.658yy1122(1)()1.3 (77.78 0.6583.89 0.954)71.36spqa ya ykn4.3 桥面板荷载内力组合跨中弯矩：，001.21.4sgpmmm01.2 1.571 1.4 23.7635.15m kn m支点剪力：，01.21.4sgspqqq01.2 4.138 1.4 71.36104.76q kn内力修正：因 即主梁抗扭能力大， 故/16.667/1100.1521/ 4t h 支点弯矩修正：00.70.7 35.1524.61smm kn m跨中弯矩修正：00.50.5

52、 35.1517.58cmmkn m支点剪力： 。104.76q kn江西理工大学 2009 届本科生毕业设计（论文）234.4 主梁行车道板配筋4.4.1 行车道板尺寸的复核对正截面尺寸进行复核在给定尺寸的前提下，矩形截面板的抗弯极限承载力按下式计算。 （4-200(1 0.5)/ubbcdmbhf 3）式中：相对界限受压区高度，参考表 5.2.1；b0.56b 10规范,参考第 5.1.5 条；0结构重要性系数取1. 0 10规范钢筋合力点到受拉边缘的距离 ，板条宽 b=1, 。3.0scmm18.4cdfm pa则跨中，；支点，00.150.030.12h m00.240.030.21h

53、 m将数据代入式（4-3）：105.6um中kn m17.58cm kn m323.56um支kn m17.58cm kn m由此可见，板厚满足正截面设计要求。4.4.2 支点处配筋取单位 1宽计算（b=1） ，采用（hrb335）级钢筋,c40 混凝土。有效高mm度,钢筋合力点到受拉边缘的距离。计算高1527.5/324.167eh cm3.0scm度。024.1673.021.167eshhcm查第 5.2.2 公式： 10规范 （4-00()2dcdxmfx h4） (4-5)sdscdfafbx （4-0(0.56)bbxh6）式中：；24.61ddsmmm弯矩组合设计值,kn m；0

54、结构重要性系数取1. 0；x截面受压区高度；cdf混凝土抗压强度设计值取18. 4m pa江西理工大学 2009 届本科生毕业设计（论文）24；280sdf钢筋抗拉强度设计值取m pa；sa 受拉钢筋截面积b-板宽，。m式（4-4）取等号，将数据代入式（4-4）和式（4-5）中。3621.0 24.61 1018.4 10(22.167 10)2xx28018.4 1sax ，。0.0064x m0.00042sa 2m，满足式（4-6） ，可以。选用00.00640.56 0.211670.116bxhm布置钢筋，钢筋间距 20，。12cm505sa 2m m2.6scm4.4.3 板跨中配

55、筋 取单位 1宽板计算（b=1）钢筋合力点到受拉边缘的距离，计mm3.0scm算高度，由公式（4-4） ，公0153.012fshhcm17.58dcmmkn m式（4-5） 。3621.0 17.58 1018.4 10(12 10)2xx28018.4 1sax 解得： ， 0.008x m0.00053sa 2m，可以。选用布置钢筋，钢筋间距00.56 0.120.066bxhm1219，。cm595sa 2m m2.6scm4.5 抗剪验算由第 5.2.10 计算公式： 10规范 （4-30200.50 10dtdvfbh7）；混凝土抗拉强度104.76dvqkn0结构重要性系数取1.

56、 021.0。1.65tdfm pa代入式（4-7）右边:332000.50 100.50 101.0 1.65 1000 241.7 199.4104.76tddfbh knkn故,混凝土已经能满足抗剪要求，只需按构造配置箍筋。江西理工大学 2009 届本科生毕业设计（论文）25第 5 章 主梁内力初步计算5.1 模型的建立本设计采用同济大学桥梁博士软件进行计算分析。针对横断面的具体构造特点及平面杆系有限元程序计算分析的特点，将空间桥跨结构简化为平面结构进行计算，即只对由单片箱梁构成的一联简支转连续梁桥进行结构分析，将 4片梁独立分别进行计算， 。由于时间和个人能力限制，本设计只计算最不利一

57、片梁，其余各梁采用相同的配筋方式。对于每片梁的荷载包括恒载、活载和附加荷载三部分。恒载包括自重荷载和桥面铺装、栏杆等二期荷载。自重荷载计算时根据截面特性自动计入，二期荷载作为均布力加在各个单元上。活载计算根据荷载横向分布的概念，计算出作用在整个桥宽上的荷载横向分布到每片梁上的内力。汽车冲击力按规范自动计入。附加荷载考虑温度次内力和边支座沉降的次内力，另外还考虑了混凝土的收缩徐变作用。有限元计算模型如图 5-1,图 5-2 所示。图 5-1 有限元计算模型图 5-2 阶段计算模型江西理工大学 2009 届本科生毕业设计（论文）265.1.1 施工阶段的划分施工阶段结合施工监测的工况划分 5 个阶

58、段：（1）先预制主梁，混凝土达到设计强度的 95%后，张拉正弯矩区预应力钢束，压注水泥浆并及时清理箱梁底板通气孔。（2）设置临时支座并安装好永久支座（联端无需设临时支座）逐孔安装主梁，置于临时支座上成为简支状态，及时连接桥面板钢筋及端横梁钢筋。（3）连接连续接头段钢筋，绑扎横梁钢筋，设置接头板束波纹管并穿束，在日温最低时，浇筑连续接头、中横梁及其两侧与顶板负弯矩束同长度范围内的桥面板，达到设计强度的 95%后，张拉顶板负弯矩预应力钢束，并压注水泥浆。（4）接头施工完成后，浇筑剩余部分桥面板湿接缝混凝土，剩余部分桥面板湿接缝混凝土应由跨中向支点浇筑。浇筑完成后拆除一联内临时支座，完成体系转换。（

59、5）连接顶板钢束张拉预留槽口处钢筋后，现浇调平层混凝土、喷洒防水层、护栏施工、进行桥面铺装施工及伸缩缝安装。5.1.2 单元的划分、结构的离散因本设计主要采用桥梁博士 v3.0 有限元程序计算。需对全桥进行单元的划分。根据所计算的内容，将小箱梁的端点、支点、以及 1/4 点、1/8 点等设为节点，且每隔 2m 划分一单元。全桥四跨一联共划分 71 个节点，70 个单元。在简支状态，设有 8 个支撑点，4 个为竖向支撑、4 个为水平竖向支撑。连续阶段设为 4 个竖向支撑、1 个水平竖向支。半桥单元划分示意图如图 5-3 所示，各节点号、控制截面及节点坐标列于表 5-1，表 5-2。表 5-1 节

60、点号与控制截面对应表节点号2369121516控制截面永久（临时）支点变化点l/4l/23l/4变化点临时支点节点号18202124273033控制截面永久支点临时支点变化点l/4l/23l/4变化点节点号34363839424548控制截面临时支点永久支点临时支点变化点1/41/23/4节点号51525456576063控制截面变化点临时支点永久支点临时支点变化点l/4l/2节点号666970控制截面3l/4变化点永久（临时）江西理工大学 2009 届本科生毕业设计（论文）27支点图 5-3 半桥单元划分示意 （单位：）cm表 5-2 各节点总体坐标表 节点号123456789x 坐标()m