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土木土建毕业设计
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土木土建47桥梁设计计算说明书,土木土建毕业设计
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黑龙江工程学院本科毕业设计 目 录 摘要 . I Abstract . 第 1 章 绪论 . 1 1.1 选题的 目的及意义 . 1 1.1.1 国内外研究状况 . 1 1.1.2 工程概况 . 1 1.2 技术资料 . 2 1.2.1 桥面净空 . 2 1.2.2 设计荷载 . 2 1.2.3 设计水位 . 2 1.2.4 计算要求 . 2 1.3 结构形式 . 2 1.4 主要材料 . 2 1.5 上部结构说明书 . 3 1.5.1 技术标准和技术规范 . 3 1.5.2 技术标准 . 3 1.5.3 设计要求 . 3 1.5.4 施工工艺 . 3 1.6 下部结构说明书 . 3 1.6.1 各部分尺寸见墩台一般构造图 . 3 1.6.2 质量标准 . 3 1.6.3 施工注意事项 . 4 第 2 章 水文计算 . 5 2.1 计算设计洪水流量 . 5 2.2 桥长的计算 . 5 2.2.1 桥孔净长度 . 5 2.2.2 河床桥孔布设 . 6 2.2.3 桥面最 低 高程计算 . 6 nts黑龙江工程学院本科毕业设计 2.3 冲刷计算 . 6 2.3.1 一般冲刷后水深 . 6 2.3.2 桥墩局部冲刷深度 . 7 2.3.3 桥墩的最低冲刷线高程 . 7 2.4 本章小结 . 7 第 3 章 上部结构设计 . 9 3.1 尺寸拟定 . 9 3.1.1 主梁间距与主梁片数 . 9 3.1.2 主梁高度 . 9 3.1.3 主梁截面细部尺寸 . 9 3.1.4 计算 截面几何特性 . 10 3.1.5 横截面布置 . 12 3.1.6 横截面沿跨长的变化 . 13 3.1.7 横隔梁的设置 . 13 3.2 主梁内力计算 . 13 3.2.1 恒载内力计算 . 14 3.2.2 活载内力计算 . 17 3.2.3 计算活载内力 . 24 3.2.4 主梁内力组合 . 38 3.3 预应力钢筋数量的确定和布置 . 40 3.3.1 估算预应力钢筋数量的确定和布置 . 40 3.3.2 估算普通钢筋数量的确定和布置 . 41 3.4 截面几何性质计算 . 44 3.5 承载能力极限状态计算 . 51 3.5.1 斜截面抗剪承载力计算 . 51 3.5.2 距支点 h/2 截面抗剪承载力验算 . 51 3.5.3 变截面点处抗剪承载力验算 . 52 3.6 预应力损失计算 . 54 3.6.1 摩阻损失 . 54 3.6.2 锚具变形损失 . 55 3.6.3 分批张拉损失 . 56 3.6.4 第一批预应力损失汇总 . 60 nts黑龙江工程学院本科毕业设计 3.6.5 钢筋应力松弛损失 . 60 3.6.6 混凝土收缩、徐变损失 . 61 3.7 正常使用极限状态 . 62 3.7.1 正截面抗裂性验算 . 62 3.7.2 斜截面抗裂性验算 . 63 3.8 持久状况应力验算 . 67 3.8.1 跨中截面混凝土法向正应力验算 . 67 3.8.2 斜截面主应力验 算 . 67 3.9 短暂状态应力验算 . 69 3.9.1 上缘混凝土应力 . 69 3.9.2 下缘混凝土应力 . 70 3.10 本章小结 . 70 第 4 章 下部结构设计 . 71 4.1 高程计算 . 71 4.2 尺寸拟定 . 71 4.2.1 桥台尺寸拟定 . 71 4.3 承载力验算 . 74 4.4 桩长计算 . 82 4.4.1 桥墩桩长计算 . 83 4.4.2 桥台台高及桥台下钻孔灌注桩桩长计算 . 85 4.5 本章小结 . 87 第 5 章 施工方法设计 . 88 5.1 预应力混凝土梁的预制 . 88 5.1.1 模板 . 88 5.1.2 预应力钢筋的置备 . 88 5.1.3 预应力钢筋的张拉 . 88 5.1.4 孔道压浆 . 88 5.2 预应力混凝土梁的安装 . 88 5.3 桩基础的施工 . 89 5.3.1 准备工作 . 89 5.3.2 钻孔 . 90 5.3.3 清孔、吊装钢筋骨架、验孔 . 90 nts黑龙江工程学院本科毕业设计 5.3.4 灌注水下混凝土 . 90 5.4 桥墩桥台施工 . 90 5.4.1 施工前期准备 . 90 5.4.2 施工过程及要点 . 90 5.5 本章小结 . 90 结论 . 92 参考文献 . 93 致谢 . 94 nts黑龙江工程学院本科毕业设计 I 摘 要 本设计 桥名为永和桥，桥位中心桩号为 K0+904.73，桥梁全长 188.480m 。桥 面净宽为净 7+2 1.0m，设计荷载为公路级，人群荷载为 3.0KN/m2。桥梁上部结 构采用30m 预应力混凝土 T 梁，横桥向 4 片主梁，纵向 6 跨；下部结构采用双柱式桥墩，肋板式桥台，钻孔桩基础。本桥设 3 道伸缩缝，分别在两桥台和桥中心处。支座采用普通板式橡胶支座，全桥设 48 个板式橡胶支座。 本桥共进行了 四 部分内容设计，第 一 部分水文计算，在此部分计算了设计流量 ，确定了满足水文要求的最小桥长、桥面最低标高以及冲刷线 标高；第 二 部分进行了上部结构设计， 设计了上部结构总、横断面形式， 拟定了 T 梁 的截面尺寸，计算了荷载横向分布 系数以及主梁内力，进行了配筋设计和结构验算。第 三 部分为下部结构设计，设计了墩、台、基础的形式，拟定了相应的尺寸 ，并计算了桩长。 第 四 部分 对施工工艺进行简要的设计。 关键词 ：预应力混凝土简支 T 梁；双柱式桥墩； 肋板式 桥台；桩基础 ；板式橡胶支座 nts黑龙江工程学院本科毕业设计 II ABSTRACT The bridge designed, whose central pier number is K0+904.73, is named as Yonghe Bridge. The total longitude of the bridge is 188.480m, and the width of whose bridge floor is 7+21.0. The bridge is designed up to Grade for motorway, and 3.0KN/ for crowds. The superstructure of the bridge adopts 30m prestressed concrete simple-span beams. There are four beams in the latitude and six in the longitude. The substructure uses doubled piers, ribbing abutments, and pile foundation. The bridge has three expansion joints, which are located at the two abutments and the centre of the bridge. The slab-shaped rubber bearings are chosen in the design. There are 48 common rubber piers in this design. Four sections constitute this design. The first is hydrological calculation, which figures out the designed discharge, ascertains the minimum length of the bridge to satisfy the hydrological requirements, the minimum height of the deck and the minimum line to be washed. The second part deals with the superstructure, gives a design of vertical and horizontal cut section dimensions of the T-beam, calculates the horizontal load distributing modulus, the stress of the beam, proofreads the steel rod demand and the consequence. The third section designs the substructure, ascertains the forms of piers, abutments, basements and their corresponding dimensions, and thus ,works out the length of the pile . At last,a brief explanation to construction technics has been given . Key words: Prestressed concrete simple span T beam； Doubled pier； Ribbing abutment；Pile foundation； Slab-shaped rubber bearing nts黑龙江工程学院本科毕业设计 I nts黑龙江工程学院本科毕业设计 1 第 1 章 绪 论 1.1 选题的目的及意义 我是一名即将投身于结构设计研究的毕业生，因此，我 选了桥梁设计作为我这次毕业设计，以此来对设计行业进行一个了解。 随着黑龙江地区经济的迅速发展，流动车辆数量激增，导致车辆过河呈拥挤、堵车状况，严重阻碍了河两岸地区的发展。为了缓解此状况，决定在该河段修建一座桥。此桥的建设将带动城市工业、商业、旅游业等诸多方面的高速经济发展。 1.1.1 国内外研究状况 预应力混凝土桥梁是在 上个世纪中叶左右 发展起来的，当时 钢材紧缺， 为节省钢材，各国开始采用预应力结构代替部分的钢结构以尽快 发展经济 。 50 年代，预应力混凝土桥梁跨径开始突破了 100 米，到 80 年代则达到 440 米。虽然跨 径太大时并不总是用预应力结构比其它结构好，但是，在实际工程中，跨径小于 400 米时，预应力混凝土桥梁常常为优胜方案。 我国的预应力混凝土结构 发展晚，但是发展速度大 。现在，我国已经有了简支梁、带铰或带挂梁的 T 构、连续梁、桁架拱、桁架梁和斜拉桥等预应力混凝土结构体系。 虽然预应力混凝土桥梁的发展还不到 80 年。但是，在桥梁结构中，随着预应力理论的不断成熟和实践的不断发展，预应力混凝土桥梁结构的运用必将越来越广泛。 伴随着高强度水泥、特种水泥的出现，预应力混凝土构件的使用得到了空前的推广，预应力混凝土 大跨度桥梁纷纷诞生。还由于砼造假低廉，预应力混凝土结构正向钢结构发起冲击。 1.1.2 工程概况 永和桥位于松花 江干流中 下 游 。 桥位处河床宽阔，沟底较平坦，比降 0.025%，属平原区宽滩河段，具有坡降平缓、流速小、含沙量小的特点 ,抗冲刷能力较差。 河床土质由表至下为种植土、亚粘土、中砂、砂夹砾石。 永和桥所处地属于严寒地区。 根据对该河段的地质、地貌、水文条件的调查，本次设计采用简支 T 形梁桥结构。简支梁桥是一种历史悠久的经典桥型。简支梁桥一般主梁预制，吊装安装施工。该结构具有以下特点：施工方法简单，施工质量可靠，实 现桥梁的工厂化、标准化和装配化生产。结构简单、受力简单、制作方便。 1.2 技术资料 nts黑龙江工程学院本科毕业设计 2 1.2.1 桥面净空 净 7+21.0 1.2.2 设计荷载 公路 级，人群荷载 23.0 /KN m 1.2.3 设计水位 125.00m 1.2.4 计算要求 设计流量 确定桥长 确定桥面最低标高 上部结构内力计算 下部结构计算 1.3 结构形式 上部采用 30m 装配式 A 类部分预应力混凝土简支 T 形梁 下部采用双柱式桥墩，肋板式桥台，钻孔桩基础，全桥全部支座采用普通板式橡胶支座 3 5 0 6 3 ( )G Y Z N R 。 1.4 主要材料 预应力钢筋： 采用 17 标准型 -15.2-1860- -GB/T 5224 1995 钢绞线 ,其各项指标为： 抗拉强度标准值： MPafpk 1860抗拉强度设计值： MPafpd 1260弹性摸量 ： M PaEp 51095.1 线密度： 1 . 1 0 1 /p K g m 非预应力钢筋： 主筋采用 HRB400 钢筋 抗拉强度标 准值： 400skf M Pa抗拉强度设计值 : 330sdf M Pa弹性摸量 : MPaE s 5100.2 混凝土 : 主梁采用强度等级为 C50 的混凝土 抗压强度标准值： MPafck 4.32抗压强度设计值： MPafcd 4.22nts黑龙江工程学院本科毕业设计 3 抗拉强度标准值： MPaftk 65.2抗拉强度设计值： MPaftd 83.1弹性模量： M P aEc 41045.3 剪切模量： 440 . 4 0 . 4 3 . 4 5 1 0 1 . 3 8 1 0ccG E M P a 重度： 32 5 /K N m砼 1.5 上部结构说明书 1.5.1 技术标准和技术规范 公路桥涵 通用 设计 规范 （ JTG B01-2003） 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 （ JTG D62-2004） 公路工程技术标准 （ JTG B01-2003） 1.5.2 技术标准 标准跨径 30m 计算跨径 29.14m 主梁全长 29.96m 梁高 1.95m 1.5.3 设计要求 1 为减轻主梁的安装重量，增强桥梁的整体性，在预制 T 梁上设 600mm 的湿接缝 2 设计构件尺寸按照 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 (JTG D62-2004)中关于主梁构造的要求和主梁横截面抗弯效率指标的检验确定。 3 对 主 梁各截面进行 正常使用极限状态和承载能力极限状态进行 验算 。 1.5.4 施工 工艺 （ 1） 按后张法施工工艺制作主梁，采用 OVM 夹片锚具， 55 金属波纹管成孔。 （ 2） 支架、模板 的安装应保证工程构造物的形状、尺寸及各部分相互位置的正确性。 （ 3） 预应力钢束采用分批张拉，严格按规程操作。 （ 4） 管道成孔要保证质量，保证孔道畅通。 （ 5） 保证混凝土的质量。 1.6 下部结构说明书 1.6.1 各部分尺寸见墩台一般构造图 1.6.2 质量标准 （ 1） 灌注桩用的原材料和混凝土强度必须符合设计要求和施工规范的规定 nts黑龙江工程学院本科毕业设计 4 （ 2） 成孔深度必须符合设计要求 （ 3） 实际浇注混凝土不得小于计算体积 （ 4） 灌注后的桩顶标高必须符合设计要求 1.6.3 施工注意事项 （ 1） 预防塌孔 （ 2） 预防桩孔偏斜 （ 3） 预防钢 筋笼变形，保护层不够，深度不符合要求 nts黑龙江工程学院本科毕业设计 5 第 2 章 水文计算 2.1 计算设计洪水流量 已知 粗糙系数：因为无河滩，所以： 1 43c cmm n ，洪水比降 0.025%i ， 设计水位 125sHm。 表 2.1 洪水断面水力计算 桩号 河床标高 （ m） 水深 （ m） 平均水深 （ m) 水面宽度 （ m） 过水面积 （ ) 累计面积 （） K0 821.61 121.90 3.10 0 K0 826.75 120.83 4.17 3.635 5.14 18.7 18.7 K0 836.20 117.92 7.08 5.625 9.45 53.2 71.8 K0 856.20 117.70 7.30 7.190 20.00 143.8 215.6 K0 881.26 117.19 7.81 7.555 25.06 189.3 405.0 K0 899.69 117.00 8.00 7.905 18.43 145.7 550.7 K0 915.05 117.04 7.96 7.980 15.36 122.6 673.2 K0 942.70 118.28 6.72 7.340 27.65 203.0 876.2 K0 956.01 117.00 8.00 7.360 13.31 98.0 974.1 K0 977.51 117.43 7.57 7.785 21.50 167.4 1141.5 K0 989.80 122.36 2.64 5.105 12.29 62.7 1204.3 由表 2.1 得： 过水面积 21204.3Am 河床宽 9 8 9 . 8 0 8 2 1 . 6 0 1 6 8 . 1 9Bm 平均水深 1 2 0 4 . 3 7 . 1 61 6 8 . 1 9AhmB 平均流速 2112 3223 4 0 7 . 1 6 0 . 0 2 5 % 2 . 3 5 ( / )v m h i m s 流量 31 2 0 4 . 3 2 . 3 5 2 8 2 9 . 4 2 ( / )cQ Q A v m s 2.2 桥长的计算 2.2.1 桥孔净长度 由于该河段有明显河槽 1 ，所以根据我国公路桥梁最小桥孔净长度jL公式计算：nts黑龙江工程学院本科毕业设计 6 nsjccQL K BQ （ 2.1） 因为 该桥位于次稳定河段 1 ，知 k=0.95,n=0.87。 即 由公式（ 2.1）得 ，桥梁最小桥孔净长度jL为： 0 . 8 72 8 2 9 . 4 20 . 9 5 1 6 8 . 1 9 1 5 9 . 7 82 8 2 9 . 4 2jLm 2.2.2 河床桥孔布 设 根据桥位河床横断面形态，将左岸桥台桩号布置在 K0+817.113； 取 6 孔 30 米预应力混凝土简支 T 梁为上部结构；双柱式桥墩，墩径 1.5 米 ；各墩台位置和桩号如 表2.2 所示；右 岸 桥台桩号为 K0+992.331。 该桥孔布设方案的桥孔净长度为 30 6 1.5 5 172.5m最小桥孔净长度 159.78 米 1 ， 所以该桥孔布设方案合理。 表 2.2 墩台位置及桩号 墩台 中心 0 号桥台 1 号桥墩 2 号桥墩 3 号桥墩 4 号桥墩 5 号桥墩 6 号桥台 里程桩号 K0+ 817.113 844.729 874.725 904.722 934.719 964.715 992.331 2.2.3 桥面最底高程计算 该河 段 不通航 1 ，则 按设计洪水位计算桥面最低高程： m i n s j DH H h h h （ 2.2）式中： sH 设计水位，本水文计算中 125sHm。 h 各种水面升高值总和，经综合考虑后，取 0.4m。 jh 桥下净空安全值 1 ， 本设计取jh=0.5m。 Dh 桥梁上部构造建筑高度Dh=梁高 +铺装层厚度 =1.95+0.12=2.07m。 所以， 由公式（ 2.2）得： 桥面最低高程m i n 1 2 5 0 . 4 0 . 5 2 . 0 7 1 2 7 . 9 7 ( )Hm 2.3 冲刷计算 2.3.1 一般冲刷后水深 因为河床土质是粘性土 1 ，所以 粘性土河槽的一般冲 刷 后水深ph为： nts黑龙江工程学院本科毕业设计 7 55 8m a x2 3 ()10 . 3 3 ( )c cpLhQAB hhI（ 2.3） 其中： 32 2 8 2 9 . 4 2 /sQ Q m s ; 1.09A ; max 8.00hm ；7.16chm ； 5 1 . 5 1 6 8 . 1 9 7 . 5 1 6 0 . 6 9ccB B m ； 2 . 3 51 0 . 3 7 5 1 0 . 3 7 5 0 . 9 6 93 0 1 . 5jVl ；LI=0.55。 由公 式 （ 2.3）得： 一般冲刷后水深 55 832 8 2 9 . 4 2 8 . 0 01 . 0 9 ( )0 . 9 6 9 1 6 0 . 6 9 7 . 1 6 9 . 9 810 . 3 3 ( )0 . 5 5phm 2.3.2 桥墩局部冲刷深度 因为河床土质是粘性土，19 . 9 8 2 . 5 2 . 5 1 . 5 3 . 7 5ph m B m 式中： B1 计算墩宽 ， 本设计中为 1.5 米 所以 ,粘性土河槽的 桥墩局部 冲刷 深度bh为： 0 . 6 1 . 2 510 . 8 3bLh K B I v （ 2.4） 本桥的 桥墩为双柱式墩，墩径 1.5 米 1 ， 墩形系数表 K 1.0，计算墩宽1B 1.5米 ， 行近流速 2 .3 5 /V m s 。 由公式（ 2.4） ，即 ： 0 . 6 1 . 2 5 0 . 6 1 . 2 510 . 8 3 0 . 8 3 1 . 0 1 . 5 0 . 5 5 2 . 3 5 1 . 5 0 ( )bLh K B I v m 2.3.
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