75+140+75变截面连续箱梁计算书

山东交通学院毕业设计（论文）- 1 -前 言毕业设计的主要目的是培养学生综合运用所学知识和技能，分析解决实际问题的能力。通过毕业设计使学生形成经济、环境、市场、管理等大型工程意识，培养学生实事求是、谦虚谨慎的学习态度和刻苦钻研、勇于创新的精神。毕业设计过程中复习以前所学习的专业知识，同时也锻炼了学生将理论运用于实践的能力。桥梁的设计需要综合考虑各个方面的因素，其中包括桥址处地形、地貌、气象、水文条件、工程地质、以及周围所处的环境等等，除此之外，任何一个设计都必须要考虑的问题就是怎样将经济、实用、美观三者都融于设计之中。设计主要包括三个部分：一是桥梁的结构设计，二是桥梁的施工组织设计，三是桥梁工程的概预算。桥梁的结构设计，主要是主梁、桩柱的内力计算、截面配筋、强度验算等。通过方案比选后确定本桥为变截面预应力混凝土连续箱梁桥（75m+140m+75m） ，桥长 290 米。计算过程中主要参考了公路桥涵设计手册梁桥(下册) 、 连续梁桥 、 桥梁工程 、 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 、公路桥涵设计通用规范 、 基础工程等书籍；其中桥梁结构上的车道荷载布置、超静定连续梁内力分析涉及的所有计算全部由迈达斯(Midas/civil)和 Excel 辅助计算功能求出和输出原始数据，为下一步的分析和准确计算打下了坚实基础。接下来的上部主梁和下部墩柱的结构设计计算当中，再以程序精算结果的基础上，充分利用了AutoCAD 计算机辅助设计功能和 Excel 辅助计算功能计算；桥梁的施工组织设计，主要完成了桥梁主体结构的施工方案以及施工重点，设计过程中主要参考了桥梁施工及组织管理 。此次毕业设计除了有详细的计算书外，还按照设计要求绘制了一定量的施工图纸。总之，通过毕业设计，达到基本知识、基础理论、基本技能（三基）和运用知识能力、网络获取知识的能力、计算机应用的能力、外语能力以及文化素质、思想品德素质、业务素质（三个素质）的训练，培养学生运用所学的专业知识和技术，研究、解决本专业实际问题的初步能力。李智存：变载面预应力混凝土连续箱梁设计与分析（75+140+75）- 2 -第一章 概 述1.1 设计题目75m+140m+75m 预应力钢筋混凝土连续箱梁。1.2 工程概况青银高速公路济南黄河大桥位于山东省济南市北部，是国道主干线青岛银川(也是济南北绕城高速公路)跨越黄河的一座特大桥，同时也是京沪高速公路复线(山东段)的关键工程之一。大桥起点桩号 K11+624.48 终点桩号 K16+097.52，桥梁全长 4473.04 米，分别包括南侧堤外引桥(9*30+8*30+6*45+6*45m)、南侧跨大堤大桥(75+140+75m)、南侧河滩引桥(6*45+6*45m)、主桥(60+60+160+386m) 、北侧河滩引桥 (5*46+5*46m)、北侧跨大堤大桥(75+140+75m)、北侧堤外引桥(6*45+6*45+7*30+6*30m)1.3 设计内容南侧跨大堤大桥施工图设计。1.4 主要工程技术标准(1)公路等级：双向八车道高速公路(2)设计速度：120 公里/小时(3)标准路基宽度：42 米(4)桥梁宽度：40.5 米，上、下行两幅(5)最大纵坡：2(6)桥涵设计汽车荷载：公路-级(7)黄河设计防洪流量：11000 洪流量：11000 3/ms(8)黄河航道等级：级航道(9)最高通航流量 9000 3/ms(10)设计风速：10 米高处 10 分钟平均最大风速 28.6m/s(11)地震动峰值加速度：0.05g其余技术指标均按照部颁公路工程技术标准 （JTG BO1-2003）规定值和本项目工程可行性研究报告批复要求。1.5 气象条件拟建桥位地处山东半岛中部腹地，位于我国东部暖温带亚湿润大陆性季风气候区，受海洋气候影响较少，区域内具有明显的大陆性气候待征，一年四季分明，春季气温山东交通学院毕业设计（论文）- 3 -回升快，风多雨少，气候干燥；夏季高温多雨，雨量充沛集中，雨热同期，常有大风暴雨、冰雹、雷击等灾害性天气，冬季寒冷干燥，雨雪量减少。1.4.1 气温：年平均气温在 13.013.6，一月份平均气温最低，为-4，七月份平均气温最高，为 27.5,极端最低气温出现在 1972 年 2 月 7 日，达-14.9,极端高温出现在2002 年 7 月 15 日，达 42。1.4.2 降水：历年平均降水量为 650 毫米，区域降水受季风影响明显， ，降水量分布不均匀，年际、年内变幅大，降水主要集中在 6-8 月份，占全年降水的 75以上。1.4.3 风：冬季盛行西北风、北风、东北风，夏季盛行西南、南和东南风，春秋两季是过渡季节，风向多变。大风全年各月均有出现，4 月份最多，8、9 月最少，全年平均大风天数 22.6 天，桥位处百年一遇风速为 28.9m/s,风压为 0.6KN/1.4.4 霜冻：历年平均初霜期为 10 月 27 日。最早出现在 10 月 3 日(1956 年)，最晚在 11 月10 日(1965 年)；平均终霜冻期为 4 月 13 日、最早在 3 月 27 日(1977 年)，最晚在 5月 4 日(1961 年)；平均无霜期 198 天。历年最大冻土深度 44 厘米1.4.5 湿度：桥位所处区域属亚湿润地带，年平均相对湿度 6468，1964 年最大 为 76%。全年 8 月份较大，月平均 80.14,1974 年 8 月达 86.2 月较少，月平均 60,1977年 2 月仅 38。1.4.6 灾害性气候：桥位处灾害性气候主要有：暴雨、冰雹、雷暴、雾等，暴雨出现在每年的 59月，4 月偶有暴雨出现，7、8 月出现的次数最多，历年平均达 2.7 天。冰雹最早出现在 4 月，最晚出现在 10 月，集中出现在 48 月，6 月份最多，历年平均冰雹日数 0.5天。雷暴最早出现在 3 月，最晚出现在 11 月，集中出现在 68 月，历年年平均雷暴日数 24 天；雾全年各月均月出现，10 月至次年 2 月最多，36 月较少，历年年平均雾日数 18.2 天1.6 堤防工程的设计标准根据国家堤防工程设计规范 、黄河水利委员会黄河下游防洪工程标准 、 黄河下游标准化堤防建设标准若干规定以及相关规划，河务部门要求：堤防标准为级，顶宽设计标准为 12 米，设计超高 2.1 米，临、背河边坡为 1：3，淤背区设计宽度 100米，边坡 1：3，高度与设计洪水位平。李智存：变载面预应力混凝土连续箱梁设计与分析（75+140+75）- 4 -1.7 地震地震危险性分析的结果表明，工程场地平均土条件下的地震基本烈度为度。各个年超越概率水平下均土条件的地震烈度和水平向基岩加速度峰值计算值（单位为）见下表 11。2cm/s年超越概率水平桥位0.002 0.001 0.002加速度峰值（ Amax）史家坞桥位 40.9 56.5 112.5烈度 史家坞桥位 6.2（） 6.5（） 7.0（）表 111.8 区域地质概况场区位于鲁西北帚状构造之济阳拗陷带南侧，与鲁西隆起区之泰山沂山隆起毗连。两者在地貌上构成南部剥蚀中低山与北部沉积平原接壤，在构造上地部则为产状平缓的寒武奥陶系山脉与北部隐伏的石炭二迭系阶梯状断层斜坡带相连。鲁西隆起区与济阳拗陷这两大构造单元在中生代以前是连在一起的，没有经受过强烈的构造运动，只是局部地区表现为平缓的上升或下降，从中生代燕山运动起，断裂高度发育，两者分化、脱节，鲁西帚状构造强烈凹陷，接受了数百米到一、二千米的第三、四系沉积。而泰山沂山相对隆起塑造了南部山区与北部平原直接接壤的景观。受区域地质控制，场区下伏基岩为石炭、二迭系沉积岩与燕山期辉长岩闪光岩接触带上，其上为厚约一百米至数百米的新生界沉积。桥址附近第四系埋深推估在 200 米左右。1.9 场地地层情况及工程物理力学性质指标本场区勘察深度范围内，地基土自上而下分为如下 26 层层亚砂土：黄褐色，饱和，松散稍密，夹薄层亚粘土。场区分布，厚度为0.818.85m，平均 17.47m; 层底埋深：2.205.80m, 平均 4.44m。其物理力学指标值为：=26. 1; =19.40; e=0.572;C=30.8;=19.9 ； =0.72； =11.86Mpa。LISE1 层耕植土：黄褐色，很湿，由亚砂土组成，见根系及云母。场区普遍分布，厚度：0.84.3m，平均 0.82m;层底标高:19.3121.83m;平均 21.03m;层底埋深：0.301.70m，平均 0.82m1 2 层亚粘土、粘土：黄褐色，湿，软塑，含较多粉粒。场区普遍分布，厚度：1.003.15m，平均 1.88m;层底标高：15.7018.56m; 平均 16.85m，层底埋深：2.906.65m；平均 5.03m。其物理力学指标值为：=33.1 ; =18.6; e=0.915;C=27.2;=10.1； =0.62； =5.2Mpa。LISE2 层粉细砂：黄褐、灰黄色，饱和，松散。见锈斑，含云母振动析水，夹薄层亚粘土及亚砂土。场区普遍分布，厚度：1.554.30m，平均 2.81m;层底标高：山东交通学院毕业设计（论文）- 5 -9.5514.46m，平均 12.79m；层底埋深 7.8012.30m，平均 9.10m-1 层亚砂土：黄褐色灰褐色，软可塑，稍密，见锈斑，少量云母，夹薄层粉细砂。厚度：1.20-5.80m平均 2.7m，层底标高 8.95-15.66m,平均 12.23m；层底埋深：5.70-13.30m，平均9.73m。其物理力学指标值为：=24.5;=19.7; e=0.697;C=36.0;=25.4； =0.56；LI=9.44Mpa。SE-2 层亚砂土：浅黄褐色灰褐色，软硬塑，夹薄层淤泥质土，厚度：0.6-2.70m，平均 1.78m；层底标高 12.96-15.84m，平均 14.58m, 层底埋深 5.90-8.40m，平均6.73m, 其物理力学指标值为：=31.8;=18.9; e=0.864;C=27.5;=12.20 ； =0.66； =7.21Mpa。LISE-3 层亚砂土：灰黑色，软硬塑，极少量姜石直径 5-13 厘米，含少量有机质及铁锰氧化物。厚度：1.30-4.90m，平均 2.93m；层底标高 10.33-12.95m，平均 11.52m, 层底埋深 9.30-12.00m，平均 10.53m, 其物理力学指标值为：=29.9;=19.1; e=0.821;C=31.1;=11.2 ； =0.36； =6.08Mpa。LISE层亚粘土：灰黑色，黄棕色灰绿色，软硬塑，少量云母及小姜石，局部含有机质及生物贝壳。场区普遍分布，厚度 3.90-8.9m,平均 6.40m；层底标高 1.43-6.54m，平均 4.43m, 层底埋深 15.20-20.90m，平均 17.42m, 其物理力学指标值为：=22.6 ; =20.3; e=0.597; =0.46；C=37.5; =12.0； =5.98Mpa。LI SE-1 层亚砂土：棕黄色夹灰绿色，湿饱和，软硬塑，厚度 0.50-0.50m,平均0.50m；层底标高 10.44-10.44m，平均 10.44m, 层底埋深 11.30-11.30m，平均 11.30m, 层亚粘土，可硬塑，含少量云母及少量小姜石，局部含有铁锰氧化物。场区普遍分布，厚度 3.80-8.2m,平均 6.57m；层底标高-5.77-1.74m，平均-2.14m, 层底埋深20.00-28.10m，平均 23.99m, 其物理力学指标值为：=21.3;=20.3 e=0.577; =0.33；C=44.0;=14.2； =7.12Mpa。LI SE-1 层亚砂土，棕黄色，灰黄色，湿饱和，松散稍密，软塑，厚度 2.5-2.5m,平均 2.5m；层底标高-0.76-0.76m，平均-0.76m, 层底埋深 22.50-22.50m，平均 22.50m, 其物理力学指标值为：=23.3;=20.2 e=0.612; =0.63；C=39.7; =2.9； LI=4.97Mpa。SE层亚砂土：黄褐色，饱和，中密，相变粉砂，含零星姜石，直径 520mm。场区普遍分布，厚度:0.504.80m,平均 2.22m；层底标高-6.59-2.26m，平均-4.64m, 层底埋深 24.00-28.70m，平均 26.49m, 其物理力学指标值为：=20.3;=20.3 e=0.562; =0.36；C=40.8;=26.2； =10.20Mpa。LI SE李智存：变载面预应力混凝土连续箱梁设计与分析（75+140+75）- 6 -1 层粉砂：黄褐色，饱和，中密，少量云母。厚度：1.101.60m,平均 1.43m；层底标高-5.51-3.86m，平均-4.87m, 层底埋深 25.6027.50m，平均 26.67m, 其物理力学指标值为：=20.0;=20.23 ；e=0.551; =0.35；C=33.8; =20.9； LI=10.98Mpa。SE-2 层亚粘土：黄褐色，硬塑，少量云母，极少量姜石。厚度：0.901.50m,平均1.20m；层底标高-4.64-4.41m，平均-4.53m, 层底埋深 25.8026.00m，平均25.9m。层亚粘土：黄褐色夹白色，可塑半坚硬 ，极少量云母 5%，底部混约 30%姜石，局部含少量砂粒。场区普遍分布， 。厚度：9.7014.70m,平均 13.23m；层底标高-20.79-17.87m，平均-19.11m, 层底埋深 40.2041.80m，平均 40.96m, 其物理力学指标值为：=23.9;=19.9 ；e=0.663; =0.21；C=62.6;=10.6； =7.34Mpa。LI SE-1 层弱胶结姜石层：褐黄色杂色，硬塑，钙质胶结，取芯短柱状，力学性质偏软。厚度：1.101.10m,平均 1.10m；层底标高-17.59m, 层底埋深 38.3m。-2 层亚砂土：锈黄色，饱和，中密，夹菁层中粗砂。场区普遍分布同，厚度：1.501.80m,平均 1.65m；层底标高-9.97-6.06m,平均-8.02m，38.3m。层底埋深27.8032.30m，平均 30.05m。黄褐色黄棕色，硬半坚硬，含 15%姜石。场区普遍分布，厚度：4.507.80m,平均 5.90m；层底标高-25.67-24.24m,平均-25.01m。层底埋深 45.6048.00m，平均46.86m。其物理力学指标值为：=24.6 ; =19.7；e=0.686; =0.24；C=67.5; =11.8； =7.68Mpa。LI SE层弱胶结姜石层：黄褐色，岩芯呈柱状，采取率 80%，钙质泥胶结，呈透镜体状分布。场区普遍分布，厚度：0.401.30m,平均 0.68m；层底标高-25.89-25.26m,平均-25.60m。层底埋深 46.6048.10m，平均 47.37m。层亚粘土：黄棕色，硬塑半坚硬 ，含少量姜石，局部富集，直径 525mm，含铁锰质钙核。场区普遍分布。厚度：3.4516.20m,平均 12.58m；层底标高-40.01-29.34m，平均-38.26m, 层底埋深 50.0562.40m，平均 60.11m, 其物理力学指标值为：=23.3 ; =19.9；e=0.653; =0.25；C=73.2; =15.0； =8.37Mpa。LI SE-1 层弱胶结姜石层：黄褐色，坚硬 ，钙质泥质胶结，局部呈来粘土状，取芯呈柱状，厚度：0.400.55m,平均 0.49m；层底标高-37.71-28.84m,平均-32.28m。层底埋深51.1059.10m，平均 54.19m。层亚粘土：黄棕色黄棕色，硬半坚硬 ，少量云母及姜石，场区普遍分布。厚度：3.2014.70m,平均 10.57m；层底标高-53.95-42.74m，平均-50.18m, 层底埋深65.0076.20m，平均 72.18m, 其物理力学指标值为：=23.8 ;=19.8；e=0.667; =0.20；C=83;=14.3； =10.41Mpa。LI SE山东交通学院毕业设计（论文）- 7 -1 层姜石层：黄褐色，坚硬，钙质泥质胶结，取芯短柱状。场区普遍分布，厚度：0.501.45m，平均 0.82m；层底标高：-53.35-41.67m，平均-45.89m, 层底埋深64.0075.60m，平均 68.20m。层亚粘土：棕黄色，杂色，硬塑半坚硬 ，含少量姜石，粒径 520mm，集部富集含量大于 50%.场区普遍分布。厚度：4.609.50m,平均 6.92m；层底标高-61.64-57.55m，平均-59.39m, 层底埋深 79.9083.00m，平均 81.43m, 其物理力学指标值为：=22.0 ; =20.0；e=0.623; =0.11；C=76.0; =14.9； =8.97Mpa。LI SE层亚粘土：褐黄色，灰绿色，棕黄色，稍湿，硬塑，含姜石及铁锰结核。场区普遍分布。厚度：3.506.10m,平均 4.55m；层底标高-66.64-63.27m，平均-64.76m, 层底埋深 85.6088.00m，平均 86.68m, 其物理力学指标值为：=23.8 ; =19.5；e=0.696; =0.10；C=86.10; =18.0； =9.56Mpa。LI SE层亚粘土：黄褐色，棕黄色，稍湿，夹姜石层，局部富集并胶结。该层未穿透，厚度大于 9.40m. 其物理力学指标值为：=23.1 ;=19.7；e=0.669; =0.12；C=90.60;=17.70； =9.83Mpa。LI SE层号岩性0(Kpa)i(Kpa)层号岩性0(Kpa)i(Kpa) 亚砂土 90100 3035 -2 亚粘土 200 55-1 耕土 80 20 亚粘土 180220 5060-2 亚粘土 100110 3035 -1 姜石 280 65 粉细砂 100110 3035 -2 亚砂土 180 55-1 亚砂土 95100 3538 亚粘土 200220 5560-2 亚粘土 110120 3538 姜石 320 75-3 淤泥质亚粘土 120 38 亚粘土 220240 6065 亚粘土 120160 3850 -1 姜石 280 65-1 亚砂土 110 38 亚粘土 220240 6065 亚粘土 140200 4555 -1 姜石 320 75-1 亚砂土 160 45 亚粘土 240260 6065 亚砂土 160180 5055 亚粘土 240260 6568-1 粉砂 140 48 亚粘土 240260 6570表 12李智存：变载面预应力混凝土连续箱梁设计与分析（75+140+75）- 8 -1.10 勘察工作内容和工程量工 作 量 统 计 表 工作项目 单位 数量 备注钻探 m/孔 3926.76/38 泥浆护壁平面地质调查 Km2 1.5 1:2000采取原状土样 件 2374土工实验 件 2226静三轴实验 组 18标准贯入实验 次 468固结系数试验 件 447渗透系数试验 个 15膨胀土试验 个 47颗粒分析试验 个 151绘制工程纵断面图 张 1绘制工程地质平面图 张 1绘制钻孔地质柱状图 孔 6编写工程地质勘察报告 份 1表 13勘察所依据的规程、规范和规定为：1） 公路工程技术标准 (JTGB01-2003)山东交通学院毕业设计（论文）- 9 -2)公路工程地质勘察规范 （JTJ064-98）3） 公路桥涵地基与基础设计规范 （JTJ024-85）4)公路路基设计规范 （JTJ013-95）5） 岩土工程勘察规范 （GB50021-2001）6)公路工程抗震设计规范 （JTJ004-89 ）第 2 章 方案比选2.1 桥梁设计原则桥梁的形式可考虑拱桥、梁桥、梁拱组合桥和斜拉桥。任选三种作比较，从安全、功能、经济、美