桥工程梁施工组织设计毕业论文.doc

桥工程梁施工组织设计毕业论文目录长江大学毕业设计(论文)任务书I毕业设计(论文)开题报告VIII长江大学毕业论文(设计)指导教师评审意见XVI长江大学毕业论文(设计)评阅教师评语XVII长江大学毕业论文(设计)答辩记录及成绩评定XVIII中文摘要XX英文摘要XXI绪论XXII第一章 工程概况11.1 工程概述11.2 设计总体要求11.3 主要技术指标11.4 设计内容21.5毕业设计成果应包括2第二章 方案比选42.1桥梁设计原则42.2桥梁总跨径设计原则52.3桥梁分孔原则52.4方案选定及比较5第三章 总体布置及主梁的设计113.1设计资料113.2 尺寸拟定113.2.1 截面形式113.2.2横截面细部尺寸123.2.3 桥墩宽度143.3 施工方法选择15第四章 桥面板设计与验算164.1 计算模型的选取164.2 单向板内力计算164.2.1 恒载内力以纵向取1m的板条计算164.2.2 活载内力164.3 自由悬臂板内力计算174.3.1 恒载内力以纵向梁宽为1m的板梁计算174.3.2 活载产生的内力184.4 桥面板的配筋设计194.4.1 支座处配筋设计19第五章 主梁的设计与验算215.1恒载、活载内力计算215.1.1恒载内力计算215.1.2活载内力计算225.2 建立计算模型245.2.1 单元划分245.2.2 全桥施工阶段的划分245.3 恒载、活载内力计算255.3.1 恒载内力计算255.3.2 活载内力计算275.4 内力组合335.4.1 承载内力极限状态的内力组合335.4.2 正常使用极限状态的内力组合335.4.3 内力组合345.5 预应力钢束数量的确定及布置355.5.1 预应力钢束数量的确定365.5.2 预应力束的布置415.6 预应力损失计算425.7 预加力次力矩和徐变次内力计算445.8 持久状况承载能力极限状态计算465.8.2 斜截面抗剪承载力计算495.9 持久状况正常使用极限状态计算505.9.1 电算应力结果505.9.2 截面抗裂验算595.9.3 正常使用阶段竖向最大位移（挠度）605.10 持久状况应力验算635.10.1 持久状况应力计算结果635.10.2 混凝土截面法向压应力验算685.10.3 斜截面主压应力验算68第六章 下部结构设计与验算696.1 桥墩设计696.1.1 桥墩选型696.1.2 竖直荷载计算706.2 桥台设计716.2.1 桥台竖梁的承载力验算716.2.2 基底应力验算726.3 支座计算726.3.1 确定支座平面尺寸726.3.2 确定支座厚度736.3.3 支座偏转验算746.3.4 支座抗滑性能验算756.4 基础设计76参考文献77结 论78致 谢80第一章 工程概况第一章 工程概况1.1 工程概述谷竹（谷城至竹溪）高速公路是湖北省规划的“六纵五横一环”骨架公路网重要组成路段，起于谷城石花镇陡坡店，与已建的福银高速公路相接，经保康县、房县、竹山县、竹溪县等地，止于鄂陕交界处的罗汉垭附近，与拟建的陕西平利至安康高速公路相接。公路采用双向四车道高速公路标准，设计时速80公里/小时，路基宽24.5米；谷竹高速公路全长226.454公里，总投资178.76亿元。该公路的建设对实施中部崛起和西部大开发两大战略，构建鄂西生态文化旅游圈，加强中西部地区的联系与交流，改善中西部山区交通条件有十分重要的意义。本工程位于谷竹高速公路K126+226桩号处，为地方道路与省级高速公路的相交，采用分离式立交形式，地方道路在高速公路上方采用车行天桥的形式跨越高速公路。天桥所属地方道路设计行车速度为40km/h，荷载等级为汽车级。1.2 设计总体要求天桥所在地区位于湖北十堰地区房县境内，所属地方道路为三级公路，单幅双车道，行车速度为40km/h，荷载等级为汽车级。在桥梁方案拟定时，桥型方案应满足桥下高速公路的通行净空要求，桥上、桥下路面设计高程采用假定相对高程；下部结构方案拟定时考虑湖北十堰地区一般的地形地质条件。1.3 主要技术指标(1) 设计资料：桥址中线地质断面图一幅； (2) 道路等级：三级公路，单幅双车道；(3) 设计车速：40km/h；(4) 桥面净宽：净7.0+20.5 m人行道及护栏；(5) 设计荷载：汽车级；(6) 设计基本风速：20 m/s ；(7) 设计基准期：100年；(8) 路线相关参数：依据实际地形条件，路线纵断面设计时，桥位路段为单向上坡，坡度2%；桥上、桥下路面设计高程采用假定相对高程；(9) 抗震要求：结构抗震设计应符合公路工程抗震设计规范（JTJ004-89）与公路桥梁抗震设计细则（JTG_T B02-01-2008）的相关规定。1.4 设计内容设计资料的收集及设计条件分析；水文计算与方案比选；上部结构设计；下部结构设计；支座及其它附属设施设计；施工技术/施工组织设计；其他。1.5毕业设计成果应包括（1）设计说明书一本设计计算说明书按设计内容，详细说明设计依据、设计思想、方案论证、计算方法及过程、力学图式、依据和必要的说明、设计计算成果等，要求思路明确、条理清晰、图表整齐；电算部分，还应附上计算程序及源程序说明书。设计计算说明书主要应包括设计资料的收集及设计条件分析、水文计算与方案比选，上部结构设计计算书，下部结构设计计算书，支座及其它附属设施设计计算书，施工技术/施工组织设计*等内容；相关设计成果应在设计说明书与设计图纸中都有体现。设计说明书应有封面、目录，并与设计图纸分开，装订成册。（2）设计图表分册一本设计图表分册应包括：桥梁方案比选示意图、桥型布置图、上部结构施工图（含一般构造图、结构配筋图等）、下部结构施工图（含一般构造图、结构配筋图等）、附属设施构造图、细部构造图（至少有一副手绘图）、结构大样图（至少有一副手绘图）、施工总平面布置图*、施工程序图或施工工艺流程图*、施工进度图*、表第 79 页 共 80 页第一章 工程概况格部分及其它内容等，装订成册。图纸目录应参考相应桥型桥梁结构施工图目录进行，图纸质量与绘图要求应满足相应规范要求。（3）手算要求与手绘要求设计计算部分：本设计推荐学生采用相应辅助设计软件进行设计，但对其主要构件或核心内容应采用手算进行校核；图纸绘制部分：至少有3张图纸为手绘，3张图纸应分别属于不同类型的图纸。（4）英文翻译一本英文原文、中文译文。第二章 方案比选第二章 方案比选2.1桥梁设计原则建设一座桥梁，不但对当地的经济、文化和人民生活有着密切关系，而且一座重要的桥梁还对国家发展交通运输事业，发展国民经济，促进文化交流和巩固国防等方面，都具有非常重要的意义。公路桥梁的设计，根据其使用任务、性质和所在线路的远景发展需要，应符合技术先进、安全可靠、使用耐久、经济合理的要求外，还应考虑造型美观和有利环保的原则，同时尚应考虑因地制宜、就地取材、便于施工和养护等条件。在靠近村镇、城市、铁路及水利设施的桥梁，应结合各有关方面的要求，考虑综合利用。(1)技术先进在因地制宜的前提下，尽可能采用成熟的新结构、新设备、新材料和新工艺，必须认真学习国内外的先进技术，充分利用最新科学技术成就，把学习和创新结合起来，淘汰和摒弃原来落后和不合理的东西。(2)安全可靠所设计的桥梁结构在强度和稳定方面应有足够的安全储备；防撞栏杆应有足够的刚度和强度，人与车流之间应做好防护栏，防止车辆撞入人行道或撞坏栏杆而落到桥下；对于修建在地震区的桥梁，应按抗震要求采取防震措施；对于河床易变迁的河道应设计好导流设施，防止桥梁基础底部被过度冲刷。(3)适用耐久应保证桥梁在100年的设计基准期内应能正常使用，桥面宽度能满足当前及以后规划年限内的交通流量，桥梁在通过设计荷载时不出现过大的变形和过宽的裂缝，桥梁结构的下面有利于泄洪、通航或车辆和行人的通行。(4)经济桥梁设计应遵循因地制宜，就地取材和方便施工的原则，合理选用适当的桥型；经济的桥型应该是造价和养护费用综合最省的桥型，设计中应充公考虑维修的方便和维修费用少，维修时尽可能不中断或中断交通时间最短；所选的桥位应是地质，水文条件好，桥梁长度也较短。(5)美观一座桥梁应具有优美的外形，应与周围的景观相协调。而且这种外形从任何角度看都应该是优美的，结构布置必须合理，并在空间有和谐的比例。桥型应与周围的环境相协调。合理的结构布局和轮廓是美观的主要因素。(6)环境保护和可持续发展桥梁设计必须考虑环境保护和可持续发展的要求，包括生态、水、空气、噪音等几方面，应从桥位选择、桥跨布置、基础方案、墩身外形、上部结构施工方法、施工组织设计等多方面全面考虑环境要求，采取必要的工程控制措施，并建立环境监测保护体系，将不利影响减至最小。2.2桥梁总跨径设计原则桥梁总跨径一般根据水文计算来确定。其基本原则是：应使桥梁在整个使用年限内，保证设计洪水能顺利宣泄；河流中可能出现的流冰和船只、排筏能顺利通过；避免应过分压缩河床引起河道和河岸的不利变迁等。2.3桥梁分孔原则对于一座较长的桥梁，应当分成几孔，各孔的跨径应当多大，这不仅影响到使用效果、施工难易等，而且在很大程度上还影响到桥梁的总造价。采用的跨径越大、孔数越少，可以降低墩台的造价，但会使上部结构的造价大大增加；反之，则上部的造价虽然降低，但下部结构的造价升高。这与桥墩的高度以及基础工程的难易程度有密切关系。因此，在最经济的桥梁分孔方式应该使得上部和下部的总造价最少。另外，桥梁的分孔方案还要满足许多的技术与使用要求：对于通航河流，应首先满足桥下的通航要求；对于在山区深谷上、水流湍急的江河上时，为了减少中间桥墩，应加大孔径；对于河流中存在裂隙、溶洞等不良地质时，为避开这些区段可加大跨径。2.4方案选定及比较（1）简支梁桥梁式桥是指其结构在垂直荷载的作用下，其支座仅产生垂直反力，而无水平推力的桥梁。预应力混凝土梁式桥受力明确，理论计算较简单，设计和施工的方法日臻完善和成熟。预应力混凝土梁式桥具有以下主要特征：a、混凝土材料以砂、石为主，可就地取材，成本较低；b、结构造型灵活，可模性好，可根据使用要求浇铸成各种形状的结构；c、结构的耐久性和耐火性较好，建成后维修费用较少；d、结构的整体性好，刚度较大，变性较小；e、可采用预制方式建造，将桥梁的构件标准化，进而实现工业化生产；f、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；g、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；h、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。 预应力混凝土简支梁桥（25m+25m）（2）斜腿刚构桥斜腿刚构在结构上属于端点简支的三跨刚构，斜腿与跨中又构成吻合性较差的拱式结构，具有连续粱与拱的性能，受力情况复杂。桥面两端简支，斜腿下端铰接，构成三次超静定结构。斜腿刚构因其具有水平向的粱式构件和呈斜向的支承构件而在力学行为上兼具梁式刚构特性和拱的特性，且在桥型构件的组成上使受力较大的区域(跨中附近)产生压力，而其受力较小的区域(近端部)让其纯弯，合理地解决了桥梁构件中受力不均匀问题，可使桥梁各组成构件变得匀称。同时，整个桥梁上下部各构件相互固结形成坚固几何形态的整体结构共同受力抵抗外荷载。因此，桥梁整体性和刚度均得到提高。并大大削弱了组成构件的内力峰值而使构件受力较小，这样各构件的体量和尺度变得轻巧和纤细。斜腿刚构的斜腿不仅可以分担粱部弯矩，且对中跨梁体提供压力而使其从纯弯构件变成偏心受压构件，故其力学性能比传统的梁式桥优越。另一方面从桥梁的形态和力学角度看，两斜腿与中跨主梁近似构成“折线拱式结构”，其力学行为呈现拱的特点偏心受压。但因其类似折线拱。构件中的压力线(特别是恒载压力线)偏离构件形心线较大，截面会产生较大弯矩，又向梁的特点靠近。因此仅就受力性能而言，斜腿刚构并不比拱桥优越。但因其桥型构造简单，以最有限的构件组成最简练的桥体形态，力的传递非常清晰、明了、直接。因此，桥梁材料用量指标较低，施工也较方便，工序较少。正是由于这种桥型的特点。使它具有较大的跨越能力及较高的承载能力，特别是对中跨梁段能提供轴向力。因此粱的截面相对较小，使工程用料有所降低。其次，在施工方法上，除了采用传统的缆索无支架施工、缆索有支架施工、悬臂拼装、悬臂浇筑法外，尚可使用设备较简单的转体法施工。后者尤其适用于城市跨线桥、深山峡谷水流湍急、通航河道等桥下有频繁交通运输的桥位施工。 斜腿刚构桥（12.5m+22m+12.5m）（3）T 形钢构桥T型钢构桥是在简支预应力桥和大跨钢筋砼箱梁桥的基础上，在运用悬臂施工的过程中产生的。T 形钢构桥一种具有悬臂受力特点的梁式桥。从墩上伸出悬臂，跨中用剪力铰或简支挂梁组合而成，因墩上在两侧伸出悬臂，形同T 字，故称此名。由于悬臂施工方法的突出的优点，预应力T 型钢构桥的近十年来得到了较快的发展，成为大跨径桥梁中广泛采用的结构形式之一，跨径从60米至170 米。预应力混凝土T 型钢构桥现在得到了广泛的推广和应用。T 形钢构桥块件预制时，逐块密贴，拼装接缝由纯干接缝改进为胶结，使之更为安全可靠。预制构件可采用工厂或工地预制，上下部施工可同时进行。由于张拉前砼有足够强度，预应力损失少，长期挠度可减少，质量容易控制，几乎不受气温影响，速度快，施工期短。T 形钢构桥有所需场地大，运输与安装设备较多，预制需要有很高的精确度，施工非常困难等缺点。T构因为墩梁固结，优点很多，既可以方便平衡悬臂施工，又可以省掉大型的支座。墩的作用使主梁弯矩减小，对比其他设计方案T构桥具有材料用量省，施工简便经济的特点，具有很高的竞争力。T构受力特性类似悬臂梁，应力交变的范围小，适合采用预应力结构和悬臂施工法施工，即在墩顶两侧对称，逐段悬臂浇筑混凝土或者拼装预制节段，然后重复操作，继续下一节段悬臂施工。该方法每墩有两个工作面平行作业且多个墩可同时施工，利于缩短工期。由于节段施工是重复作业，有利于施工技术的熟练掌握，提高工效。其成桥受力同施工阶段受力比较接近，悬臂施工时不用临时支撑，因此，不会因为施工而过多地增加材料。 预应力混凝T型刚构桥（26m+26m）序 号方案类别比较项目第一方案第二方案第三方案预应力混凝土 简支梁桥（25m+25m）斜腿刚构桥（12.5m+22m+12.5m）预应力混凝土 T型刚构桥（26m+26m） 1桥长（m）5047522最大纵坡（%）2.52.22.43经济性造价较高工期较短造价较高工期较长造价较低工期较短4适用性1桥梁建筑高度最大，抗震能力差。2伸缩缝多，桥面不连续，行车不顺。3施工方便；斜腿刚构在中、大跨径，通航或跨线要求较高的情况下优势明显，预加力、徐变、收缩、温度变化以及基础变位等都会使斜腿刚架桥产生次内力，对地基要求高，后期维修困难。既可以方便平衡悬臂施工，又可以省掉大型的支座。墩的作用使主梁弯矩减小，对比其他设计方案T构桥具材料用量省，施工简便经济的特点，具有很高的竞争力。5安全性目前国内大量采用，安全，行车方便。行车平顺，通畅，后期维修较困难，施工技术相对不十分成熟，施工难度较大。满足行车安全和通航要求，桥下净空大，桥下视野开阔；施工技术较先进，施工安全性较高 。6美观性简单线条流畅，富于变化，外型美观。结构美观经济技术评价及综合比较：本工程位于谷竹高速公路K126+226桩号处，为地方道路与省级高速公路的相交，采用分离式立交形式，地方道路在高速公路上方采用车行天桥的形式跨越高速公路。该桥梁跨径不大，需满足行车安全，对建筑高度要求不高。所需承担荷载无特殊性，抗震要求低。T型刚构桥（第三方案）构造简单，工艺不复杂，施工方便，造价较低，实用性强。虽结构稳定性略低于斜腿刚构桥，但能够完全满足实际要求。从经济和实用性兼顾施工复杂程度方面，考虑选用第三方案。第三章 总体布置及主梁的设计第三章 总体布置及主梁的设计3.1设计资料（1）标准跨径26m，计算跨径25.50m，梁长25.96m。（2）设计荷载：汽车荷载按公路级，人群荷载为3.0KN/m2，结构重要性系数取1.0,每侧的栏杆及人行道构件重量的作用力为5KN/m。（3）桥面宽 净7+20.5m。（4）材料及工艺桥梁上部结构：采用C50 混凝土，弹性模量，抗压强度标准值，抗压强度设计值，抗拉强度标准值，抗拉强度设计值。钢筋采用HRB335级钢筋，抗拉强度标准值,抗拉强度设计值，钢筋的弹性摸量为。箍筋采用R235级钢筋。桥梁下部结构：墩柱主筋用HRB335钢筋，其他均用R235钢筋。墩柱采用C30混凝土，人行道混凝土：C20，基础混凝土：C20。（5）桥面铺装：选用 8cm 厚的防水混凝土作为铺装层，上加2cm 厚的沥青混凝土磨耗层，共计10cm 厚。（6）桥面横坡：根据规范规定为1.5%3.0%,取2.0%,该坡度由铺装层厚度控制。3.2 尺寸拟定本设计方案采用两跨预应力混凝土变截面T型刚构结构，全长26+26=52m。3.2.1 截面形式从预应力混凝土T型刚构的受力特点来分析，T型刚构的立面应采取变高度布置为宜；在恒、活载作用下，支点截面将出现较大的负弯矩，从绝对值来看，支点截面的负弯矩往往大于跨中截面的正弯矩，因此，采用变高度梁能较好地符合梁的内力分布规律，另外，变高度梁使梁体外形和谐，节省材料并增大桥下净空。所以本设计中采用变截面梁。第三章 总体布置及主梁的设计对于横截面当横截面的核心距较大时，轴向压力的偏心可以愈大，也就是预应力钢筋合力的力臂愈大，可以充分发挥预应力的作用。箱形截面就是这样的一种截面。此外，箱形截面这种闭合薄壁截面抗扭刚度很大，对于弯桥和采用悬臂施工的桥梁尤为有利；同时，因其都具有较大的面积，所以能够有效地抵抗正负弯矩，并满足配筋要求；箱形截面具有良好的动力特性；再者它收缩变形数值较小，因而也受到了人们的重视。总之，箱形截面是大、中跨预应力连续梁最适宜的横截面形式。常见的箱形截面形式有：单箱单室、单箱双室、双箱单室、单箱多室、双箱多室等等。单箱单室截面的优点是受力明确，施工方便，节省材料用量。本设计是一座公路T型刚构，采用的横截面形式为单箱单室。3.2.2横截面细部尺寸1) 梁高经查相关文献及规范有：预应力混凝土T 型刚构桥中，当跨径小于100m 时，支点处梁高与跨径之比（H/L）选用1/141/22. L=26m, L/22HL/14m，即1.18H1.86m本设计中，取H=1.8m.跨中梁高一般为支点梁高的1/51/2 之间，当挂梁跨径小于30m 时，h2m.H=1.8m1.18/5h1.86/2m,即0.24h0.93m. 本设计中，取h=1.20m2) 顶板与底板厚度箱形截面的顶板和底板是结构承受正负弯矩的主要工作部位。其尺寸要受到受力要求和构造两个方面的控制。支墩处底板还要承受很大的压应力，一般来讲：变截面的底板厚度也随梁高变化，墩顶处底板为梁高的1/10-1/12，跨中处底板一般为150-250mm。底板厚最小应有120mm。箱梁顶板厚度应满足横向弯矩的要求和布置纵向预应力筋的要求。本设计中采用双面配筋，且底板由支点处以抛物线的形式向跨中变化。在跨中截面底板厚200mm，顶板厚200mm。在支点处由于承受支座的集中荷载，剪力较大，因此支座截面加强, 底板厚250mm，顶板厚200mm。3) 箱梁腹板厚度腹板的功能是承受截面的剪应力和主拉应力。在预应力梁中，因为弯束对外剪力的抵消作用，所以剪应力和主拉应力的值比较小，腹板不必设得太大；同时，腹板的最小厚度应考虑力筋的布置和混凝土浇筑要求，其设计经验为：（1） 腹板内无预应力筋时，采用200mm。（2） 腹板内有预应力筋管道时，采用250300mm。（3） 腹板内有锚头时，采用250300mm。大跨度预应力混凝土箱梁桥，腹板厚度可从跨中逐步向支点加宽，以承受支点处较大的剪力，一般采用300600mm，甚至可达到1m 左右。本设计取腹板厚度为500mm，全桥厚度不变。4) 梗腋在顶板和腹板接头处须设置梗腋。梗腋的形式一般为1：2、1：1、1：3、1：4 等。梗腋的作用是：提高截面的抗扭刚度和抗弯刚度，减少扭转剪应力和畸变应力。此外，梗腋使力线过渡比较平缓，减弱了应力的集中程度。另外还为布置预应力钢筋和设置锚具留有足够的空间。本设计中，为了满足施工简单及易于布置预应力钢筋的要求，箱室的内部承托尺寸为400*200mm。5) 横隔梁横隔梁可以增强桥梁的整体性和良好的横向分布，同时还可以限制畸变；支承处的横隔梁还起着承担和分布支承反力的作用。由于箱形截面的抗扭刚度很大，一般可以比其它截面的桥梁少设置横隔梁，甚至不设置中间横隔梁而只在支座处设置支承横隔梁。本设计在支点处截面尺寸局部加强了，而且由于中间横隔梁的尺寸及对内力的影响较小，在内力计算中也可不作考虑，因此在本设计中没有考虑加设横隔板。跨中截面及支点截面示意图如下所示：（单位为cm）跨中截面（单位为cm）支点截面（单位为cm）3.2.3 桥墩宽度经查阅相关文献及规范有：T 型刚构桥的墩宽取0.71.0H 间.根据设计资料及上文有： H=1.8m0.71.8T1.01.8m,即1.26T1.8m. 本设计中，取T=1.8m.3.3 施工方法选择预应力混凝土T型刚构桥的施工方法有很多，有支架现浇、悬臂浇筑和悬臂拼装法、大型浮吊施工和旋转施工法等。其中悬臂浇筑和悬臂拼装法应用最广。悬臂浇筑法又称无支架平衡支架法、挂蓝法、吊篮法。它是以已经完成的墩顶段（通常称为0 号块）为起点，通过悬吊的挂蓝从立模、浇注混凝土、张拉预应力钢筋，逐段对称地向两侧跨中合拢，形成整桥。悬臂浇筑法施工预应力混凝土T型刚构桥具有以下特点：1) 预应力砼桥的结构受力状态有利于悬臂施工，即悬臂施工时的受力与成桥后的结构受力较为接近。施工时的预应力筋既是施工时的临时需要，又是成桥后的结构受力筋。2) 作为无支架施工，有利于通航河流建桥、有利于深山峡谷之间建桥、有利于城市立交桥建桥；不妨碍桥下净空，不影响桥下通航。3) 有利于节省施工费用，降低工程造价。因为挂蓝结构简单，成本低廉，逐段浇注混凝土无需大型吊装设备。4) 有利于施工作业，加快施工速度。每个节段施工（包括立模、钢筋绑扎、管道定位、混凝土浇注、预应力张拉、管道压浆等）均在挂蓝内进行，挂蓝可设顶棚和养生设备，施工较少受环境影响，可以保证施工的连续性，同时每墩至少有两个工作面平行作业，几个墩可同时施工，个作业面互不干扰，施工速度较快，施工进度有保障。5) 有利于变高度箱梁施工。由于采用分段施工，便于梁体设计成为变高度梁，可使预应力混凝土连续梁桥的结构布置成千姿百态。因此本设计主体部分采用悬臂浇筑法。第四章 桥面板设计与验算第四章 桥面板设计与验算4.1 计算模型的选取内部板的计算简图为单向板（25.5/4.52）；而边缘板的计算简图为悬臂板。4.2 单向板内力计算单向板内力计算涉及到的荷载有：恒载为结构自重；可变荷载为车辆荷载及冲击荷载。4.2.1 恒载内力以纵向取1m的板条计算每延米板上的恒载 g沥青混凝土磨耗层： =0.02*1*22=0.44kN/m防水混凝土： =0.08*1*23=1.84kN/m将承托的面积平摊于桥面板上，则：t=200+400*200/4500=218mm主梁板自重为： =0.218*1*25=5.45kN/m合计：g= =0.44+1.84+5.45=7.73kN/m1) 计算计算跨径：l=4.5m=g=*7.73*=19.57 kN.m2) 计算l0=4.0m，作用于每米宽板条上的剪力为：=g l0=*7.73*4.0=15.46kN4.2.2 活载内力公路II级车辆荷载后轮轴重为P=140kN ，着地长度为=0.2m，宽度为=0.6m。板上荷载分布为：=+2H=0.4m, =+2H=0.8m.有效分布宽度计算: a=max(+,)=3m, 由于 a1.4m ，则a=3+1.4=4.4m。= max(+t,)=1.5m1.4m, 说明支点处有效分布宽度有重叠。p=19.89 kN/m ,=58.3kN/m可得板的有效分布宽度图，在影响线上进行最不利情况的加载，利用结构力学计算得出简支单向板的内力。作用于每米宽板条上的弯矩为:=（1+u）*（l-）=21.20 kN.m作用于每米宽板条上的剪力为：= （1+u）*=15.91 kN/m，=0.9，=27.87 kN/m，=0.76=37.45 kN内力组合：Mo=1.2 Mog+1.4 Mop=1.2*19.57+1.4*21.20=53.16 kN.m=1.2+1.4=1.2*15.46+1.4*37.45=70.98 kN由于t / h=218 / 1200=0.1821/ 4,所以：跨中弯矩 =26.58 kN.m =-37.21 kN.m4.3 自由悬臂板内力计算4.3.1 恒载内力以纵向梁宽为1m的板梁计算每延米板上的恒载 g沥青混凝土磨耗层: =0.02*1*22=0.44kN/m防水混凝土：=0.08*1*23=1.84kN/m主梁翼板的自重：=*1*25=7.5 kN/m合计：g=0.44+1.84+7.5=9.78 kN/m每米宽板条的恒载内力：弯矩 =-*9.78*=-33 kN.m剪力 =9.78*1.5=14.67 KN4.3.2 活载产生的内力一个车轮荷载对于悬臂根部的有效分布宽度：a=0.4+2*1.5=3.4m1.4m（两后轮轴距）后轮的有效分布宽度发生重叠，应以其计算其有效分布宽度。车辆荷载纵向2个车轮对悬臂板根部的有效分布宽度为：a=0.4+1.4+2*1.5=4.8m作用于每米宽板条上的弯矩为：=-1.3*(1.5)=20.85 kN.m作用于每米宽板条上的剪力为：=1.3*=18.96 kN内力组合：=-68.79 kN.m=44.15 KN故箱型梁腹板顶板处的设计弯矩为：=-68.79kN.m箱型梁顶板中间截面的设计弯矩为：=26.58 kN.m支点处的设计剪力为:= 70.98 kN4.4 桥面板的配筋设计桥面板配筋选取沿纵向1m 宽板条来计算。箱梁混凝土材料为 C50，钢筋采用 HRB335，则=1.0，=1.89MPa，=23.1MPa，=300MPa， =0.564.4.1 支座处配筋设计b=1000mm, =40mm, 截面计算高度,代入数据后得=200+1750*min(1/3,200/1500)=433.3mm=-68.79kN.m令，=0.0159=0.01600.56=0.992则=533=0.28%取=433.3*1000*0.28%=1213实际配筋：B14100，实际=1539.，满足要求。4.4.2 跨中正截面抗弯配筋设计b=1000mm, =40mm, 截面计算高度=200-40=160mm，=26.58 kN.m令，=0.045=0.0460.56=0.977则=567=0.28%实际配筋：B10100，实际=785.，满足要求。4.4.3 支座处斜截面抗剪配筋设计所以只需按构造配置箍筋。第五章 主梁的设计与验算第五章 主梁的设计与验算5.1恒载、活载内力计算5.1.1恒载内力计算1.恒载集度主梁：桥面铺装层：栏杆和人行道：作用于主梁的全部恒载为：=95+18.24+10=123.24 kN/m2.恒载内力计算主梁的弯矩和剪力，计算图式如图所示：则：第五章 主梁的设计与验算M图（单位：KN.m）Q图（单位：KN），5.1.2活载内力计算车道荷载的均布荷载标准值，对于公路I级荷载=10.5 kN/m，本设计为II级，则=0.7510.5=7.875 kN/m车道荷载的集中荷载标准值，按以下规定选取；桥梁计算跨径小于等于5m时，=180kn，桥梁计算跨径大于等于50m时，=360kn桥梁计算跨径在5-50m之间时，值采用直线内插求得，计算剪力效应时，上述集中荷载标准值应乘以1.2的系数。本设计中：=262 KN 则：M图（单位：KN.m）Q图（单位：KN）5.2 建立计算模型本设计采用桥梁博士软件来进行主梁的内力计算，预应力筋的估算以及全桥安全性验算。5.2.1 单元划分本设计的单元划分，每一个施工阶段自然划分为一个单元。这样便于模拟施工过程，而且这些截面正是需要验算的截面。整个主桥划分成52个单元，53个截面，如图5.1 所示。图5.1 半桥主梁分段5.2.2 全桥施工阶段的划分按照该桥梁实际施工工序，首先浇筑桥墩的0号块并设置临时固定支座安装挂蓝，挂蓝就位分别对称浇筑桥墩的1号块分别对称浇筑桥墩的2号墩 分别对称浇筑桥墩的12号块分别对称浇筑桥墩的13号块桥面铺装及设备安装完工使用阶段。根据各施工阶段的施工顺序，由桥梁博士软件建立桥梁计算模型。5.2.3 主桥结构使用阶段信息输入(1)非线性温度设置a.非线性温度1(T)杆件号为1-52，高度为距上缘距离，根据公路桥规知，温度为23，左右界限高度为0mm；温度为6.7，左右界限高度为100mm；温度值为0，左右界限高度为400mm。b.非线性温度2(B)杆件号为1-52，高度为距上缘距离，根据公路桥规知，温度-11.5，左右界限高度为0mm；温度为-3.35，左右界限高度为100mm；温度值为0，左右界限高度为400mm。(2) 不均匀沉降：相邻基础不均匀沉降按2cm 计。(3)活荷载的设置各种活载的最终效应解释如下：汽车效应=一列车的效应x 汽车横向分布系数。汽车冲击力=汽车效应x 冲击系数。根据任务书知，该桥梁的公路等级为级，可以在活荷载入中输入公路级(车道荷载)，不计挂车荷载。(4)横向分布系数的计算：荷载横向分布是指作用在桥上的车辆荷载如何在各主梁之间进行分配的，或者说各主梁如何分担车辆荷载。截面采用单箱单室，用一根梁来模拟计算箱梁，通常取横向分布系数=1.15*车道数*横向折减系数；桥面净宽为W=7m。车辆双向行驶，设计车道数为两车道，由公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范得横向折减系数为1.0，因此横向分布系数为1.15*2*1.0=2.25。5.3 恒载、活载内力计算5.3.1 恒载内力计算恒载内力计算主要包括自重内力和二期恒载内力的内力叠加。一期恒载和二期恒载由所建立的有限元计算模型输出单元结果信息中引用。一期恒载：程序按截面尺寸信息自动计入；二期恒载：含铺装层和安全带重，按28.24kN/m 计入。结构重力的作用效应见表5.1 及图5.2.图5.2 结构自重内力图表5.1 结构重力的作用效应单元号节点号剪力弯矩单元号节点号剪力弯矩119.74E+02-3.88E-1227272.28E+03-1.51E+042-8.58E+029.16E+0228-2.14E+03-1.29E+04228.58E+029.16E+0228282.14E+03-1.29E+043-7.43E+021.72E+0329-2.00E+03-1.08E+04337.43E+021.72E+0329292.00E+03-1.08E+044-6.27E+022.40E+0330-1.86E+03-8.90E+03446.27E+022.40E+0330301.86E+03-8.90E+035-5.11E+022.97E+0331-1.72E+03-7.11E+03555.11E+022.97E+0331311.72E+03-7.11E+036-3.95E+023.42E+0332-1.58E+03-5.46E+03663.95E+023.42E+0332321.58E+03-5.46E+037-2.80E+023.76E+0333-1.45E+03-3.95E+03772.80E+023.76E+0333331.45E+03-3.95E+038-1.64E+023.98E+0334-1.31E+03-2.57E+03881.64E+023.98E+0334341.31E+03-2.57E+039-4.71E+014.09E+0335-1.18E+03-1.33E+03994.71E+014.09E+0335351.18E+03-1.33E+03107.04E+014.08E+0336-1.05E+03-2.14E+021010-7.04E+014.08E+0336361.05E+03-2.14E+02111.89E+023.95E+0337-9.20E+027.70E+021111-1.89E+023.95E+0337379.20E+027.70E+02123.08E+023.70E+0338-7.92E+021.63E+031212-3.08E+023.70E+0338387.92E+021.63E+03134.29E+023.34E+0339-6.67E+022.36E+031313-4.29E+023.34E+0339396.67E+022.36E+03145.52E+022.85E+0340-5.43E+022.96E+031414-5.52E+022.85E+0340405.43E+022.96E+03156.76E+022.23E+0341-4.20E+023.44E+031515-6.76E+022.23E+0341414.20E+023.44E+03168.02E+021.50E+0342-2.99E+023.80E+031616-8.02E+021.50E+0342422.99E+023.80E+03179.29E+026.33E+0243-1.80E+024.04E+031717-9.29E+026.33E+0243431.80E+024.04E+03181.06E+03-3.59E+0244-6.11E+014.16E+031818-1.06E+03-3.59E+0244446.11E+014.16E+03191.19E+03-1.48E+03455.63E+014.16E+031919-1.19E+03-1.48E+034545-5.63E+014.16E+03201.32E+03-2.73E+03461.73E+024.05E+032020-1.32E+03-2.73E+034646-1.73E+024.05E+03211.46E+03-4.12E+03472.89E+023.82E+032121-1.46E+03-4.12E+034747-2.89E+023.82E+03221.59E+03-5.64E+03484.05E+023.47E+032222-1.59E+03-5.64E+034848-4.05E+023.47E+03231.73E+03-7.30E+03495.20E+023.01E+032323-1.73E+03-7.30E+034949-5.20E+023.01E+03241.87E+03-9.09E+03506.36E+022.43E+032424-1.87E+03-9.09E+035050-6.36E+022.43E+03252.01E+03-1.10E+04517.52E+021.74E+032525-2.01E+03-1.10E+045151-7.52E+021.74E+03262.15E+03-1.31E+04528.68E+029.25E+022626-2.15E+03-1.31E+045252-8.68E+029.25E+02272.29E+03-1.53E+04539.83E+02-3.88E-125.3.2 活载内力计算活载的内力计算主要通过有限元软件计算模型，输入使用阶段活载所增加的相关参数得到。计算结果如表5.2 到表5.5。表5.2 汽车使用阶段内力Mmax单元号节点号剪力弯矩单元号节点号剪力弯矩110.00E+000.00E+0027270.00E+000.00E+002-2.87E+022.53E+0228-3.53E-024.82E+01224.59E+012.53E+0228284.17E-014.81E+013-2.64E+024.70E+0229-2.38E+029.78E+01332.20E+014.70E+0229292.38E+029.79E+014-2.40E+026.54E+0230-6.29E-011.60E+0244-1.71E+006.54E+0230306.32E-011.60E+025-2.17E+028.05E+0231-2.39E+022.30E+0255-2.51E+018.05E+0231312.39E+022.30E+026-1.94E+029.24E+0232-1.37E+002.95E+0266-4.80E+019.24E+0232321.37E+002.95E+027-1.71E+021.01E+03331.12E+003.86E+0277-7.03E+011.01E+033333-1.11E+003.86E+028-1.50E+021.08E+0334-2.39E+024.73E+0288-9.19E+011.08E+033434-2.13E+004.73E+029-1.29E+021.11E+0335-2.39E+025.63E+0299-1.13E+021.11E+033535-3.09E+005.63E+0210-1.09E+021.13E+033