桥梁工程毕业设计（论文）-主跨22m普通钢筋混凝土连续梁桥设计.doc

全套图纸加153893706 目录 摘要IAbstractII第1章 桥梁设计方案和比选11.1 设计资料11.2 设计参数11.3 桥型方案比选1第2章 设定截面尺寸和几何特性42.1 截面尺寸42.2 截面几何特性6第3章 横向分布系数和冲击系数计算7第4章 桥博模型的建立84.1 总体信息84.2 单元信息84.3 施工信息94.4 使用信息94.5 桥梁博士内力包络图输出114.6 桥梁博电算内力输出13第5章 荷载效应以及内力组合445.1 永久作用效应445.1.1 一期恒载445.2 可变作用效应445.2.1 计算活载内力445.3 内力组合455.3.1 承载能力极限状态内力组合455.3.2 正常使用极限状态内力组合45第6章 配筋计算与布置466.1 最大正弯矩控制截面计算466.2 有效宽度计算476.3 最大负弯矩控制截面计算49第7章 截面验算517.1 正截面抗弯承载力验算517.2 斜截面抗剪承载力验算537.3 裂缝宽度验算587.4 挠度验算60第8章.桥面板计算648.1 边箱室648.2 悬臂板68第9章 桥面板验算709.1 支点截面709.2 跨中截面719.3 悬臂板验算74第10章.结束语77第11章.对设计的评价及心得体会78参考文献80开题报告81III 全套图纸加153893706 主跨22m 普通钢筋混凝土连续梁桥 专业 ：土木（桥梁） 学号 ： 姓名： 指导老师： 摘要在该毕业设计中，根据地形条件和任务书要求，根据现行国家公路桥梁设计规范提出了普通钢筋混凝土连续梁桥，钢筋混凝土简支梁桥，钢管混凝土拱桥三种桥型方案进行方案选择，本着“环保、经济、健康、美观、合理”的桥梁设计原则，最终选择20m+3*22m+20m普通钢筋混凝土连续梁桥为本次毕业设计的推荐桥型，本人设计的桥面总宽为16m，两边均设置1m人行道。 该桥设计利用桥梁博士软件进行结构分析和内力电算，桥梁的尺寸拟定完成后，就建立桥梁基本模型，在正稿上写出计算原理公式，借助桥梁博士进行内力计算，而后根据桥梁博士得到内力包络图，包络图帮助我们配筋设置，最后进行施工各阶段分析和截面验算。在这个整个过程中，绝对要认真重视混凝土收缩，以及温度次内力等各种因素的作用影响。本设计主要是普通钢筋混凝土连续梁桥的上部结构设计，设计中主要进行了桥梁总体结构的安排的分配，主梁截面尺寸的设计，箱梁截面内力的电算，箱梁截面配置钢筋，截面配筋验算，桥面板的计算与验算。最后，经过分析验算得到结果显示整体设计过程配给满足要求，承载能力足够，尽管在很多地方还存在着欠缺，但是总体符合设计任务的要求。关键字：普通钢筋混凝土连续梁桥；普通钢筋混凝土简支梁桥；拱桥；方案评选；计算；验算Main span of 22m ordinary reinforced concrete continuous beam bridgeAbstractIn this graduation design, according to the terrain conditions and requirements of the mission statement, in accordance with the existing national highway bridge design specifications presented in reinforced concrete continuous beam bridge, reinforced concrete simply supported beam bridge, the the environmental, economic, health, beauty, and reasonable bridge design principles, the final choice 20m +3 * 22m +20 m reinforced concrete continuous beam bridge design recommendation for the graduation bridge, I designed the total width of the bridge 16m, both sides are set to 1m sidewalk.Dr. Bridges bridge design utilizes software for structural analysis and internal force computing, after the completion of the proposed size of the bridge, according to Dr. internal force envelope, the final section of the various stages of construction analysis and checking.This design is a common design of reinforced concrete continuous beam bridge superstructure, bridge design, bridge load calculation of internal forces, reinforcement section of the main beam, main beam section stress checking, checking a combination of internal forces, calculation of the bridge deck and checking.Finally, after checking the analysis shows that the design calculation method is correct, rational distribution of internal forces, although in many places there is still not enough, but overall compliance with the requirements of the design task.Keywords:Reinforced concrete continuous beam bridge; ordinary reinforced concrete simply supported beam bridge; arch; program selection; computing; checkingII 全套图纸加153893706第1章 桥梁设计方案和比选1.1 设计资料(1)标准跨径：20m+223m+20m；(2)桥梁宽度：净14m+21m，总宽16m；(3)桥梁横坡：2%；(4)设计荷载：公路II级；(5)环境类别：类；(6)设计基准期：100年；(7)工艺：整体现浇施工.(8)计算方法：极限状态法。(9)每侧护栏重量按6kN/m计，材料考虑10年的收缩徐变，全部升温、降温均按20考虑1.2 设计参数主梁采用C50混凝土，桥面铺装采用10cm C50混凝土+SBS改性沥青涂膜防水层+10cm沥青混凝土，桥头搭板、盖梁、耳背墙、防撞护栏的混凝土用C30混凝土，桩基用C25混凝土表1.1 混凝土主要参数标号容重y(KN/m)fcd(MPa)ftd(MPa)fck(MPa)ftk(MPa)Ec(MPa)C2526.011.51.2316.71.782.80104C3026.013.81.3920.12.013.00104C5026.022.41.8332.42.653.451041.3 桥型方案比选桥梁的形式有拱桥、梁桥、梁拱组合桥，桁架桥和斜拉桥。任选三种作为设计方案，从合理、节约，环保，经济、美观、实用，多方面考虑，最终确定桥梁形式。桥梁设计原则桥上应保证车辆和人群的平安的通过，以及随时保证车辆的畅通，同时以后交通增长量也需要关注的分析，桥下还要达到泄洪、安全通航等必要要求指标。随着我国的改革开放，经济迅速发展，在大力发展基础设施数量的同时，桥梁设计的质量的舒适也越来越引起人们，桥梁通车的平稳度深受横，纵向振动幅度影响，桥梁机构的承载能力，稳定性，抗疲劳性也是不容忽视的方面。设计的经济性一般优先考虑，尽量减少预算节约出是我们首要的问题。桥梁建设是不分国度的，多多的开展与他国的经验交流，借鉴前人成功的经验，有助于提高我们工程的质量，应用世界先进的技术，加快我们的施工工艺速度，做到保质保量完成项目。桥梁的外形需要充分的考虑与周围环境的适应程度，设计的前提就是尽量保持大自然原始地貌，不改变大自然，让我们的桥梁融入自然，保持生态平衡，做到绿色建桥，环保动工。参考上述原则，作为桥型方案评选的依据。连续梁桥 连续梁是指其主梁至少有两跨以上是连续的，连续梁在荷载作用下会产生正负弯矩，可是产生的截面不一样，负弯矩在支点，正弯矩在跨中，因此有相互抵消的效果，致使内力分布比较均匀，受力比较合理，这样我们在设计桥梁的梁高是就可以降低高度，节约材料，加大整体的刚度，加大了桥梁的跨径。简支梁桥 所有的简支梁桥在支点都是断开的用伸缩缝连接，所以在支点处无负弯矩，只会在跨中有正弯矩，正因为如此，跨中正弯矩比连续梁的要大很多，这就在很大程度上限值了桥梁的跨径，同时伸缩缝过多会让过往同行的车辆不平顺，带来极大的不便。 拱桥 拱桥的特点：在我国古代就存在的主要是利用一些岩石作为承重结构，这种材料抗压性能相当的好，从拱桥的结构受力上分析荷载的作用下，拱的两端会有水平反力的产生，正是缘于该水平力，使得整个拱的弯矩得到了部分抵消，拱桥主要承受的是来自轴向的压力，其它力虽然存在但是均较小可以忽略不计，这样拱的跨越能力实际就比梁提高了一部分，拱是主要承受压力，这样就可以充分发挥混凝土这种抗压性能好而抗拉不行的优势，节约钢筋的用量。 根据以上各个桥型的优缺点和设计地形的，设计桥长等因素，故而选择普通钢筋混凝土连续梁桥为主选方案。第2章 设定截面尺寸和几何特性2.1 截面尺寸 2.1.1 梁高 在分析各种典型案例的钢筋混凝土梁参数的基础上给出：一般简支主梁跨高比为8l2。简支次梁跨高比为l220。固支梁跨高比为简支梁的15倍支点截面的梁高约为做大跨径Lm的1/5,梁的跨中高度按构造选用，一般为最大跨径的1/12-1/25,本桥为等高度梁，因此梁高取1.3m 。2.1.2 横截面形式桥宽16m，采用单箱双室截面形式。2.1.3 细部尺寸箱梁横截面由顶板、底板、腹板、悬臂板、梗腋构成；各部分构造须满足受力、构造、施工方便的要求，具体尺寸如图2.1、图2.2和图2.3。（1）顶板箱梁顶板需要满足横向抗弯以及布置预应力钢筋的需求，（本桥无需考虑预应力筋预留孔），故在此主要考虑腹板间距，一般顶板厚度可采用0.18-0.30m。因此，顶板宽度取 跨中20cm 支点 40cm顶板参考尺寸腹板间距3.55.07.0顶板厚度180200280图2.1 跨中截面（2）底板箱梁底板需要满足纵向抗弯以，箱梁底板厚度随负弯矩从跨中到支点逐渐加厚，跨中底板厚度宜采用0.2-0.3m。因此，为了节约材料所以跨中底板厚度选取20cm，支点底板厚度采用30cm。另外，为了增强墩台支座处抗剪抗扭，在支座处设置实心，接近支座设置渐变段，顶端渐变段为2m，渐变段两端顶板由20cm增至30cm,底板渐变段为4m，底板由20cm增至30cm.图2.2 支点截面图2.3 桥墩支座处实心截面（3）腹板腹板主要承受剪力和主拉应力，厚度主要按照构造要求来确定， 腹板尺寸除满足受力要求外，还需要满足通过、连接、锚固预应力钢筋的构造要求。腹板厚度一般采用0.40-0.80m。通常，支点处腹板较厚，跨中处腹板较薄，起变点一般设置在L/4附近，变化段长度一般为3-6m。腹板采用直腹板，跨中腹板选用40cm,支点处腹板，选用60cm。（4）悬臂板悬臂板长度一般不大于5m，当长度超过3m后，宜布置横向预应力钢筋，悬臂端部厚度一般取0.16-0.20m，悬臂根部厚度一般为0.4-0.6m。因此，悬臂板长度取2m，端部厚度取20cm，根部厚度取50cm。图2.4.箱梁立剖面（5）梗腋梗腋提高了了截面的抗扭刚度和抗弯刚度，减少了扭转剪应力和畸变应力，一般顶板梗腋高宽比通常有1：4，1：3，2：1和1：1，底板梗腋高宽比1：1和1：2。现取顶板梗腋高宽比60x20,底板20x20。图2.5.箱梁平面面根据CAD几何特性查找功能得出截面几何特性2.2 截面几何特性表2.1 截面几何特性项目位置毛截面A/mm2I/mm4C/mm支点12.21.840.687 1/8跨5.877 1.102 0.684 1/4跨5.068 1.050 0.735 跨中7.61.840.818 第3章 横向分布系数和冲击系数计算 （1）汽车荷载效应的参考：整体箱梁、整体板梁结构，其分布系数就是所承受的汽车总列数，考虑横向折减和偏载后的修正值。对于一个桥面4车道的整体箱梁验算时，其横向分布系数为就按公式，偏载系数*车道数*横向折减系数*纵向折减系数 ， 即使：1.1540.671=3.082。汽车的横向分布系数已经考虑了汽车车道数的影响。（2）人群效应：整体箱梁、整体板梁等结构，横向分布系数是：1.013。（3）冲击系数按桥规第4.3.2条规定计算。连续梁的结构基频： （31） （32）其中。求得f1=3.9050Hz，f2=6.7830Hz。计算连续梁的冲击力引起的正弯矩效应和剪力效应用f1；计算连续梁的冲击力引起的负弯矩效应用f2。又当时，=0.1767-0.0157。所以连续梁的冲击力引起的正弯矩效应和剪力效应其冲击系数 1=0.345，连续梁的冲击力引起的负弯矩效应其冲击系数2=0.442（4） 车道汽车荷载的横向车道折减系数为=1第4章 桥博模型的建立4.1 总体信息相对湿度0.8，用中交04规范4.2 单元信息普通钢筋混凝土构件，现场满堂现浇，自重系数为1，加载龄期为28天，主梁的分段考虑有限元在分析杆件时，分段越细其结构的内力值越接近真实值这一元素，因此本设计全桥总长106m，分为108个单元，共109个节点，节点号与控制截面对应关系表如表如下表4.1 节点号与控制截面对应关系表节点号222446688108截面支座1支座2支座3支座4支座5支座6模型简图4.3 施工信息施工阶段划分：现浇主梁二期恒载（桥面铺装），第一施工阶段安装杆件号为1-108各施工阶段信息如下：表4.2 施工阶段的划分阶段所做工作参与的单元1箱梁的浇筑1-1082二期恒载1-1083投入使用1-1084.4 使用信息使用阶段收缩徐变天数为10000天，升温温差和降温温差都为20摄氏度本设计为连续梁，桥纵向只设置一个纵向约束支座，纵向伸缩变形不产生次内力，年平均温差不引起次内力，所以只计算温度梯度引起的次内力温度梯度的取值，根据桥规，桥面铺装10cm的沥青混凝土，所以14，5.5。对混凝土结构梁高H小于400mm，A=H-100，H大于等于400mm，A=300mm，因此A=300mm混凝土结构的竖向反温差为正温差的-0.5倍图4.5 温度梯度活荷载描述：公路级，中车道荷载，不计挂车荷载，人群集度3KN/M2，满人总宽度为16m，人行道宽度为1m，横向分布调整系数，汽车荷载3.082，人群荷载1.013，其它默认0，连续梁正弯矩冲击系数为0.345，负弯矩冲击系数为0.442，桥面特征计算跨径取22m 4.5 桥梁博士内力包络图输出 4.6 桥梁博电算内力输出 承载能力极限状态荷载组合I内力结果:单元号=1,左节点号=1内力性质最大轴力最小轴力最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩轴力0.000e+0000.000e+0000.000e+0000.000e+0000.000e+0000.000e+000剪力0.000e+0000.000e+0000.000e+0000.000e+0000.000e+0000.000e+000弯矩0.000e+0000.000e+0000.000e+0000.000e+0000.000e+0000.000e+000单元号=1,右节点号=2轴力2.917e-0092.431e-0092.917e-0092.431e-0092.431e-0092.917e-009剪力1.267e+0021.056e+0021.432e+0031.056e+0021.056e+0021.526e+003弯矩-1.267e+001-1.056e+001-2.295e+002-1.056e+001-1.056e+001-2.452e+002单元号=2,左节点号=2轴力-3.912e-010-4.695e-010-4.070e-010-1.060e-010-3.912e-010-4.695e-010剪力2.477e+0032.972e+0034.660e+0032.028e+0032.477e+0032.990e+003弯矩-1.056e+001-1.267e+001-1.365e+001-1.056e+001-1.056e+001-2.452e+002单元号=2,右节点号=3轴力-3.912e-010-4.695e-010-1.060e-010-4.070e-010-4.070e-010-1.060e-010剪力-2.054e+003-2.465e+003-1.604e+003-4.048e+003-4.100e+003-1.739e+003弯矩1.802e+0032.162e+0031.473e+0033.276e+0033.314e+0031.315e+003单元号=3,左节点号=3轴力6.468e-0105.390e-0108.527e-010-3.853e-0118.527e-010-3.853e-011剪力2.465e+0032.054e+0034.049e+0031.604e+0032.785e+0031.739e+003弯矩2.162e+0031.802e+0033.276e+0031.473e+0033.314e+0031.315e+003单元号=3,右节点号=4轴力6.468e-0105.390e-010-3.853e-0118.527e-0108.527e-010-3.853e-011剪力-2.003e+003-1.669e+003-1.193e+003-3.459e+003-3.479e+003-1.354e+003弯矩4.392e+0033.660e+0034.769e+0036.694e+0036.788e+0032.855e+003单元号=4,左节点号=4轴力-1.683e-010-2.019e-010-3.271e-0106.517e-010-3.271e-0106.517e-010剪力1.669e+0032.003e+0033.459e+0031.193e+0033.479e+0031.354e+003弯矩3.660e+0034.392e+0036.693e+0034.770e+0036.789e+0032.855e+003单元号=4,右节点号=5轴力-1.683e-010-2.019e-0106.517e-010-3.271e-010-3.271e-0106.517e-010剪力-1.332e+003-1.599e+003-7.702e+002-2.931e+003-2.969e+003-8.704e+002弯矩5.156e+0036.188e+0036.747e+0039.459e+0039.694e+0033.922e+003单元号=5,左节点号=5轴力-7.138e-010-8.566e-010-8.180e-010-9.955e-010-8.180e-010-9.955e-010剪力1.332e+0031.599e+0032.931e+0037.729e+0021.654e+0038.704e+002弯矩5.156e+0036.188e+0039.459e+0036.747e+0039.694e+0033.922e+003单元号=5,右节点号=6轴力-7.138e-010-8.566e-010-9.955e-010-8.180e-010-8.180e-010-9.955e-010剪力-1.024e+003-1.229e+003-3.776e+002-2.441e+003-2.442e+003-5.625e+002弯矩6.334e+0037.601e+0038.297e+0031.163e+0041.195e+0044.660e+003单元号=6,左节点号=6轴力-5.158e-010-6.190e-010-6.580e-010-2.698e-010-6.580e-010-2.698e-010剪力1.024e+0031.229e+0032.441e+0033.732e+0022.442e+0035.623e+002弯矩6.334e+0037.601e+0031.163e+0048.298e+0031.195e+0044.660e+003单元号=6,右节点号=7轴力-5.158e-010-6.190e-010-2.698e-010-6.580e-010-6.580e-010-2.698e-010剪力-7.263e+002-8.715e+0021.488e+001-1.968e+003-1.980e+003-2.633e+002弯矩7.208e+0038.650e+0039.427e+0031.325e+0041.377e+0045.088e+003单元号=7,左节点号=7轴力4.914e-0104.095e-0106.136e-010-1.610e-0106.136e-010-1.610e-010剪力8.715e+0027.263e+0021.968e+003-1.224e+0016.654e+0022.630e+002弯矩8.650e+0037.208e+0031.325e+0049.427e+0031.377e+0045.088e+003单元号=7,右节点号=8轴力4.914e-0104.095e-010-1.610e-0106.136e-0106.136e-010-1.610e-010剪力-5.199e+002-4.333e+0023.966e+002-1.506e+003-1.474e+0033.105e+001弯矩9.346e+0037.788e+0031.014e+0041.434e+0041.493e+0045.219e+003单元号=8,左节点号=8轴力4.839e-0104.032e-0106.061e-0106.095e-0116.061e-0106.095e-011剪力5.199e+0024.333e+0021.506e+003-4.018e+0021.475e+003-3.137e+001弯矩9.346e+0037.788e+0031.434e+0041.014e+0041.493e+0045.219e+003单元号=8,右节点号=9轴力4.839e-0104.032e-0106.095e-0116.061e-0106.061e-0106.095e-011剪力-1.683e+002-1.403e+0027.834e+002-1.048e+003-1.021e+0033.250e+002弯矩9.690e+0038.075e+0031.044e+0041.490e+0041.572e+0045.057e+003单元号=9,左节点号=9轴力4.930e-0104.108e-0106.151e-0106.855e-0116.151e-0106.855e-011剪力1.683e+0021.403e+0021.048e+003-7.885e+002-2.936e+002-3.253e+002弯矩9.690e+0038.075e+0031.490e+0041.044e+0041.572e+0045.057e+003单元号=9,右节点号=10轴力4.930e-0104.108e-0101.507e-0105.330e-0106.151e-0106.855e-011剪力1.833e+0021.527e+0021.206e+003-6.254e+002-5.198e+0026.185e+002弯矩9.682e+0038.069e+0031.193e+0041.335e+0041.581e+0044.602e+003单元号=10,左节点号=10轴力4.820e-0104.017e-0105.239e-0101.398e-0106.042e-0105.943e-011剪力-1.833e+002-1.527e+0026.255e+002-1.202e+0035.199e+002-6.185e+002弯矩9.682e+0038.069e+0031.335e+0041.193e+0041.582e+0044.602e+003单元号=10,右节点号=11轴力4.820e-0104.017e-0101.398e-0105.239e-0106.042e-0105.943e-011剪力5.349e+0024.457e+0021.652e+003-2.363e+002-6.972e+0019.115e+002弯矩9.323e+0037.769e+0031.135e+0041.299e+0041.559e+0043.857e+003单元号=11,左节点号=11轴力-6.170e-011-7.404e-0116.042e-011-6.445e-0104.808e-011-6.321e-010剪力-4.457e+002-5.349e+0022.362e+002-1.692e+003-1.245e+003-9.110e+002弯矩7.769e+0039.323e+0031.299e+0041.157e+0041.559e+0043.857e+003单元号=11,右节点号=12轴力-6.170e-011-7.404e-011-6.445e-0106.042e-0114.808e-011-6.321e-010剪力7.387e+0028.865e+0022.124e+0031.477e+0021.693e+0031.204e+003弯矩7.177e+0038.613e+0031.039e+0041.221e+0041.467e+0042.818e+003单元号=12,左节点号=12轴力4.965e-0104.137e-0105.359e-0101.542e-0106.186e-0107.145e-011剪力-8.865e+002-7.387e+002-1.476e+002-2.123e+003-1.693e+003-1.204e+003弯矩8.613e+0037.177e+0031.221e+0041.040e+0041.467e+0042.818e+003单元号=12,右节点号=13轴力4.965e-0104.137e-0101.542e-0105.359e-0106.186e-0107.145e-011剪力1.238e+0031.032e+0032.555e+0035.259e+0028.719e+0021.497e+003弯矩7.550e+0036.292e+0038.755e+0031.103e+0041.345e+0041.486e+003单元号=13,左节点号=13轴力4.836e-0104.030e-0105.251e-0103.695e-01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