桥梁专业本科生毕业设计说明书.doc

本科生毕业设计 目 录 摘要 I Abstract II 第 1 章 绪论 1 1 1 选题的目的及意义 1 1 2 国内外研究状况 1 1 3 工程概况 2 1 4 技术标准和设计依据 2 1 4 1 技术标准 2 1 4 2 设计依据 2 1 5 结构形式 2 1 6 主要材料规格 2 1 7 施工要点 3 1 7 1 上部结构施工要点 3 1 7 2 下部结构施工要点 4 第 2 章 水文计算 5 2 1 水面宽度及过水面积的计算 5 2 2 流量及流速的计算 6 2 3 桥孔长度计算 7 2 3 1 桥孔长度的确定 7 2 3 2 桥墩中心桩号的确定 7 2 4 桥面中心最低标高的确定 7 2 5 桥梁冲刷计算 7 2 5 1 一般冲刷深度计算 8 2 5 2 局部冲刷深度计算 10 2 6 本章小结 11 第 3 章 上部结构一般设计 12 本科生毕业设计 3 1 设计资料及构造布置 12 3 1 1 设计资料 12 3 1 2 横截面布置 12 3 1 3 主梁主要截面几何特性计算 13 3 2 主梁内力计算 16 3 2 1 恒载内力计算 16 3 2 2 活载内力计算 18 3 2 3 主梁内力组合 33 3 3 配筋计算 35 3 3 1 预应力钢筋数量的确定及布置 35 3 3 2 普通钢筋数量的确定及布置 38 3 4 各阶段截面几何性质计算 38 3 5 截面承载能力极限状态计算 40 3 5 1 跨中截面正截面承载力计算 40 3 5 2 斜截面抗剪承载力计算 41 3 6 预应力损失计算 44 3 6 1 钢束应力损失 44 3 6 2 预应力损失值组合 50 3 7 正常使用极限状态计算 50 3 7 1 抗裂性验算 50 3 7 2 变形计算 54 3 8 持久状况的主应力验算 56 3 8 1 跨中截面混凝土法向正应力验算 56 3 8 2 跨中截面预应力钢筋拉应力验算 57 3 8 3 斜截面主应力验算 57 3 9 短暂状态应力验算 59 3 10 本章小结 59 第 4 章 下部结构设计 60 4 1 桥梁墩台尺寸拟定 60 4 1 1 盖梁顶端标高的确定 60 4 1 2 承台标高的确定 60 4 2 承台底面形心荷载计算 61 本科生毕业设计 4 2 1 3 号墩恒载计算 61 4 2 2 3 号墩汽车荷载支反力计算 62 4 2 3 3 号墩制动力计算 62 4 2 4 3 号墩承台底面形心恒载汇总 62 4 3 桩顶荷载计算 62 4 3 1 桩的计算宽度 1 b的确定 62 4 3 2 桩的变形系数 的确定 63 4 3 3 桩顶刚度系数 14 的计算 63 4 3 4 承台底面形心位移 0 a 0 b 0 的计算 64 4 3 5 桩顶荷载 i P i Q i W 的计算 65 4 4 桩长计算 65 4 5 本章小结 67 第 5 章 施工方法 68 5 1 桥梁的基础施工 68 5 1 1 施工步骤 68 5 1 2 施工工艺 68 5 1 3 注意事项 68 5 2 桥梁墩台的施工 69 5 3 装配式 T 梁的预制 69 5 3 1 预应力筋的制备 69 5 3 2 预应力筋的张拉 69 5 3 3 孔道压浆 70 5 4 预应力混凝土梁的运输和安装 70 5 4 1 预应力混凝土梁的运输 70 5 4 2 预应力混凝土梁的安装 70 5 5 桥面系施工 71 5 5 1 桥面铺装施工 71 5 5 2 护栏施工 71 5 5 3 伸缩缝和泄水管 71 5 6 本章小结 71 本科生毕业设计 结论 72 参考文献 73 致谢 74 本科生毕业设计 I 摘 要 本设计为知遇桥两阶段施工图设计 所涉及的桥梁位于黑龙江省西部齐齐哈尔市 境内 跨越乌裕尔河支流流域 连接着扎龙与二龙山 桥梁全长 192 94m 桥面净空 值为 2 12 5 2 0 5 m 公路等级为一级 设计荷载为公路 级 桥梁上部结构采用 36 5m 装配式预应力混凝土简支 T 梁 下部结构采用双柱式桥墩 肋板式桥台 基础 采用桩基础 本设计包括四大部分 第一部分为水文计算 包括确定桥面中心最低标高 桥孔 最小计算净长 桥梁分孔各墩台的中心桩号及冲刷计算 第二部分为上部结构设计 包括截面尺寸拟定 主梁内力计算及组合 预应力钢束的估算及布置 预应力损失及 校核 第三部分为下部结构设计 包括墩台尺寸的拟定 桩长的计算及验算 第四部 分为施工方案的设计与选择 本设计经过验算 均满足要求 施工工艺合理 设计可行 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 本科生毕业设计 II ABSTRACT The design for the two stages ZhiYu bridge construction drawing design bridge length 182 5 m The bridge structure 36 5 m fabricated prestressed concrete simply supported T beam bridge for 2 12 5 2 0 5 meter benches the highway grade 1 the truck load of this design is load class 1 The double column type pier ribbed plate type abutment pile foundation This design includes four parts the first part for hydrological computation including determine the lowest elevation QiaoKong deck center bridge calculating minimum net each pier hole of the center portion and scouring calculation The second part is the upper structure design including the section size the main force calculation and combination of prestressing tendons estimating and arrangement the loss of prestress and check The third part is the bottom structure design including the abutment size length of calculation and checking the fourth part of the design and construction scheme After checking the design construction technology the reasonable requirements design is feasible Keywords The prestressed concrete Simply supported T beam Double column type pier Pile foundation 本科生毕业设计 1 第 1 章 绪 论 1 1 选题的目的及意义 本设计所涉及的桥梁知遇桥位于黑龙江省西部齐齐哈尔市境内 跨越乌裕尔河支 流 连接扎龙与二龙山 气候属中温带大陆性季风气候 四季分明 冬长夏短 年降 水 428 毫米 1 月均温 25 7 7 月均温 22 8 年平均气温 3 1 设计等级为 公路一级 该桥的建设 为我省村村通工程的统一部署 将使当地的交通更加方便快 捷 有利于两岸的经济 文化等方面的交流 给当地以及周边辐射地区的经济发展和 人民生活带来极大的便利 对促进经济发展 改善人民群众物质和文化生活起到积极 作用 通过该桥梁设计 使我能够正确分析现有的桥位水文 地质 气候等自然条件 根据道路等级 荷载等级 桥面净宽 航道等级等设计技术标准 1 结合施工队伍技 术力量和设备条件 独立查阅 应用中外文献资料 正确使用公路桥涵设计规范进行 设计计算 熟练绘制桥梁施工图并撰写设计说明书 从而达到独立完成一般桥梁设计 的目的 1 2 国内外研究状况 现代桥梁发展历史悠久 从 18 世纪后期算起已经历了 200 余年 随着桥梁所用 材料的不断进步 跨度从不足百米到逼近 2000m 1 从我国已建成的预应力混凝土桥 梁来看 大多都采用 C40 C50 混凝土 进而采用减水剂等添加剂制备塑性混凝土 并 发展了泵送混凝土工艺 2 随着桥梁跨度的增加 为减少桥梁结构的自重 混凝土逐渐 向高强 轻质方向发展 日本早在 70 年代采用 C80 混凝土修建了几座单孔跨径为 45m 的简支预应力混凝土铁路桥 后来德国在主跨为 136m 的富林格尔桥上采用了轻 质混凝土 国外目前在高强 轻质混凝土方面已经有所成就 如孟买的第二勃溪大桥 是 一座主跨为 114 7m 的双塔双索面预应力混凝土斜拉桥 3 由孟买国家大桥试验中心 研制成功的 C60 微硅粉高强混凝土首次在该桥主梁浇注使用 作为混凝土的改性材 料 微硅粉高强混凝土具有易浇注 整体密实 长期稳定及强度高等特点 可提高建筑 的内在质量 在桥梁建筑市场上具有极大的推广应用价值 为适应我国经济的发展 缓解交通问题给人们生产生活带来的不便 预应力混凝土 结构的应用范围将更加广阔 因此我们应加强提高预应力技术水平的科研工作 和发 达国家相比 我们预应力混凝土工程的研究相对落后 凭借我们已有的强大队伍 和一 本科生毕业设计 2 些单位在预应力技术推广应用中的创收实力完全可以承担和完成这项重要的科研任务 同时 设计和施工的分离也是影响我国预应力混凝土结构迅速发展的因素之一 简支 梁桥结构简单 施工方便 且对地基承载力的要求也不高 是目前公路上应用最广泛 的桥型之一 4 因此有必要成立大型强而有力的预应力混凝土工程公司 承担重大预 应力混凝土工程 并担负新技术开发研究 并做好与设计和施工之间的联系 以提高我 国的预应力技术水平 1 3 工程概况 桥位河段为乌裕尔河支流 地处松嫩平原西部 地域平坦辽阔 桥位附近河道顺 直 河床稳定 河床土质自上而下依次为黏性土 砂夹黏土 粗砂 密实黏性土 河 床比降 0 16 本桥梁上部结构采用预应力混凝土简支 T 梁 下部结构采用双柱式 桥墩 肋板式桥台 基础采用桩基础 1 4 技术标准和设计依据 1 4 1 技术标准 1 公路工程水文勘测设计规范 JTG C30 2002 2 公路桥涵设计通用规范 JTG D60 2004 3 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 JTJ D62 2004 4 公路桥涵地基与基础设计规范 JTGD 63 2007 5 公路桥涵施工技术规范 JTJ041 2000 6 公路桥涵现行标准图 1 4 2 设计依据 桥面净空 2 12 5 2 0 5 m 设计荷载 公路 级 设计水位 H 157 0m 1 5 结构形式 上部结构采用装配式预应力混凝土简支 T 梁 下部采用双柱式桥墩 肋板式桥 台 桩基础 1 6 主要材料规格 主要材料规格见表 1 1 所示 5 表 1 1 材料规格表 名称类型 等级 项目取值 本科生毕业设计 3 抗压强度标准值 32 4MPa ck f 抗压强度设计值 22 4MPa cd f 抗拉强度标准值 2 65MPa tk f 抗拉强度设计值 1 83MPa td f C50 弹性模量 3 45 MPa c E 4 10 抗压强度标准值 26 8MPa ck f 抗压强度设计值 18 4MPa cd f 抗拉强度标准值 2 40MPa tk f 抗拉强度设计值 1 65MPa td f 混凝土 C40 弹性模量 3 25 MPa c E 4 10 抗拉强度标准值 335Mpa sk f 抗拉强度设计值 280Mpa sd f HRB335 弹性模量 2 0 Mpa s E 5 10 抗拉强度标准值 400Mpa sk f 抗拉强度设计值 330Mpa sd f 非预应力钢筋 HRB400 弹性模量 2 0 Mpa s E 5 10 抗拉强度标准值 1860Mpa pk f 抗拉强度设计值 1260Mpa pd f 预应力钢绞线 2 15 j 弹性模量 1 95 Mpa c E 5 10 1 7 施工要点 1 7 1 上部结构施工要点 上部结构施工要点主要体现在主梁预应力钢束的张拉和预应力混凝土梁的装配两 个方面 其中主梁预应力张拉时应注意以下几个问题 1 张拉应力的控制 控制好初张拉的应力 其值不得大于钢绞线抗拉强度的 75 2 张拉顺序必须合理 防止梁体由于不当受弯而开裂 3 张拉系统使用前应进行标定 4 张拉前应检查张拉系统安全可靠 张拉时应有安全措施 张拉千斤顶后严 禁站人 本科生毕业设计 4 预应力混凝土梁在装配时应注意合理选择混凝土梁的架设方法 根据本设计所涉 及的河床情况及水文特征选用跨墩门式吊车架桥 1 7 2 下部结构施工要点 下部结构施工要点主要体现在钻孔灌注桩基础的施工 钻孔灌注桩基础施工时应 注意 1 设置护筒 防止孔壁坍塌 2 制备泥浆 泥浆稠度应根据地层变化或操作要求灵活掌握 泥浆不易太稀 和太稠 3 混凝土灌注必须连续作业 一气呵成 灌注过程中随时测量和记录孔内混 凝土标高和导管入孔长度 提管时保证导管埋入混凝土 3 5m 的深度 4 灌注桩顶标高应比设计值预加一定的高度 此范围浮浆混凝土应凿除 5 水下混凝土强度应不低于设计强度 本科生毕业设计 5 第 2 章 水文计算 2 1 水面宽度及过水面积的计算 已知河床设计水位 河床横断面计算情况见表 2 1 157 0 s hm 表 2 1 河床横断面计算表 位 置 桩号 m 河床标 高 m 水深 m 累计面积 合计 平均水 深 m 水面宽 度 m 湿周 m 过水面 积 288 415705 4 0 2521 621 615 4 310156 50 523 7 118 318 3318 3 328 3155 51 596 15 1 7541 441 472 45 左 滩 369 71552135 63 2 814 114 1939 48 2 135 63m 95 525m tz tz 383 8153 43 6271 35 4 3531 231 24135 72 415151 95 1423 19 5 229 229 2151 84 444 2151 75 3484 21 5 6510 810 8261 02 4551516659 59 5 7530 530 5175 38 486 5151 55 5885 32 5 0544 744 7225 74 531 2152 44 6952 97 3 320 520 6767 65 河 槽 551 71552992 22 1 2531 431 4439 25 2 856 59m 198 573m 0 025 c c n 583 1156 50 51002 51 0 3529 429 410 29 612 5156 80 21015 74 0 1588 288 213 23 700 7156 90 11025 54 右 滩 720 31570 0 519 619 69 8 2 33 32m 137 202m ty ty 本科生毕业设计 6 本科生毕业设计 7 2 2 流量及流速的计算 由公式 2 1 R 2 2 21 32 1 V Ri n 2 3 QV 式中 湿周 粗糙系数 取 n 1 40 n 水力半径 R 水力坡度 取 0 016 i 过水面积 得 左滩 m 135 63 1 42 95 525 tz tz tz R m s 2 1 3 2 40 1 420 016 0 639 21 32 tz 1 V Ri n 135 63 0 63986 7 tztztz QV 3 m s 河槽 856 59 4 314m 198 573 c c c R 2 1 3 2 40 4 3140 016 1 34m s 21 32 c 1 V Ri n 3 856 59 1 341148 54m s ccc QV 右滩 33 32 0 243m 137 202 ty ty ty R 2 1 3 2 40 0 2430 016 0 197m s 21 32 ty 1 V Ri n 本科生毕业设计 8 3 33 32 0 1976 56m s tytyty QV 综上 全断面设计流量 3 1241 8m s ptzcty Q Q Q Q 2 3 桥孔长度计算 2 3 1 桥孔长度的确定 桥孔长度的计算根据我国公路桥梁最小桥孔净长度的计算公式 2 4 计算 7 j L 2 4 3 n p jqc c Q L kB Q 式中 桥孔最小净长度 j Lm 设计流量 p Q 3 m s 设计水位下 天然河槽流量 c Q 3 m s 天然河槽宽度 c Bm 系数和指数 8 查表得 3q k n0 84 q k 3 0 90n 所以 0 90 1241 8 0 84182164 00m 1148 54 3 n p jqc c Q LkB Q 2 3 2 桥墩中心桩号的确定 前面已求得最小桥孔净长为 164m 设计标准跨径为 36 5m 桥墩直径拟定为 1 8m 故桥梁孔数 n 取孔 5n 则成桥后桥下净长 5 36 5 1 8 4175 3 jj LL 各桥台中心桩号见表 2 2 表 2 2 桥台中心桩号表 0 号台1 号墩2 号墩3 号墩4 号墩5 号台 K136 372 46405 7442 2478 7515 2548 44 本科生毕业设计 9 2 4 桥面中心最低标高的确定 该河段为不通航河段 根据设计水位按公式 2 5 计算桥面高程 min H 2 5 minpjD HHhhh 式中 设计水位 p H 桥下净空安全值 取 0 5m j h 桥梁上部结构建筑高度 包括桥面铺 D h 2 40 182 58m D h 壅水高度 取 h 0 25mh 所以 桥面中心最低标高 min 157 00 250 52 58160 33mH 2 5 桥梁冲刷计算桥梁冲刷计算 2 5 1 一般冲刷深度计算 桥梁一般冲刷深度由公式 2 6 计算 p h 2 6 0 66 0 9 2 1 04 1 c pdcm ccq BQ hAh QB 式中 桥下一般冲刷后的最大水深 p hm 桥下河槽部分通过的设计流量 2 Q 3 m s 当桥下河槽能扩宽至全桥时 3 2 1241 8m s p QQ 天然状态下河槽部分的设计流量 c Q 3 m s 天然河槽宽度 取 c B182m c B 桥长范围内河槽宽度 cq B36 5 5182 5m cq B 设计水位下 在宽度范围内 桥墩阻水总面积与桥下毛过水面积的比 cq B 值 1 8 0 49 36 5 b l 本科生毕业设计 10 桥墩水流侧向压缩系数 经查表 由内插可求得 0 98 桥下河槽最大水深 cm hm6 0m cm h 单宽流量集中系数 d A 0 15 0 15 182 1 33 2 z d z B A H 所以 0 66 0 9 1241 8182 1 04 1 33 6 09 0m 1148 541 0 0490 98 182 5 p h 冲刷深度9 06 035m ppcm hhh 故不需要计算第二层土中的冲刷深度 下面按公式 2 7 进行修正 2 7 3 5 5 3 cm2 d cjcq 1 6 hQ A Bh E p h d 式中 桥下河槽部分桥孔过水净宽 m 本桥桥下河槽能扩宽至全桥 即为全 cj B 桥桥孔过水净宽 桥下河槽平均水深 m cq h 856 59 4 71m 182 c cq c W h B 与汛期含沙量有关的系数 查表得 E0 46E 一般冲刷计算层河槽泥沙平均粒径 查表得 d2mmd 所以 3 3 5 5 5 5 3 3 cm2 d cjcq 11 66 hQ 1241 86 A 1 33 Bh 0 981794 71 7 27m E0 46 2 p h d 本科生毕业设计 11 冲刷深度7 276 01 275m ppcm hhh 综上 最不利冲刷深度为 9m 2 5 2 局部冲刷深度计算 河床泥沙起动流速 0 5 0 5 0 0 280 70 2820 70 46m sVd 一般冲刷后墩前行进流速 2 0 34 0 1 0 1 3 2 1 041 dccm c ccqc ABhQ VV QBh 2 0 34 0 1 0 1 3 1 331241 81826 1 34 1 041148 540 981 0 049182 54 7 1 61m s 由于 采用公式 2 8 计算 0 VV 2 8 2 0 60 15 0 21 0 n bp VV hK KBh V 式中 墩形系数 取 K 1 0K 河床颗粒影响系数 2 K 0 24 22 2 0 0023 0 3750 443Kd d 桥墩宽 取 1 B 1 1 8mB 墩前泥沙起动流速 9 0 Vm s 0 55 0 0 120 50 199m sVd 指数 2 n 0 23 0 19lg 0 2 0 698 d V n V 所以 0 698 0 60 15 1 61 0 199 1 0 443 1 8 91 916m 0 46 b h 下面按修正公式进行计算 河床泥沙起动流速 0 50 14 00 72 10 0 0246332 pp hh Vd d d 本科生毕业设计 12 0 140 5 0 72 9109 0 0246332 2 22 0 789m s 因为 按公式 2 9 进行修正 0 VV 2 9 1 0 6 0 1100 00 n b VV hK K BVV VV 式中 河床颗粒的影响系数 1 K 10 450 15 11 0 81 31K dd 指数 1 n 0 19 0 25 0 1 0 816 d V n V 墩前泥沙始冲流速 0 Vm s 0 06 00 1 0 4620 465m s d VV B 所以 0 816 0 6 1 61 0 465 1 0 1 31 1 80 7890 465 0 7890 465 b h 1 692m 去最不利1 916m b h 故桥墩的最低冲刷线高程 1579 1 916146 084m minspb HHhh 2 6 本章小结本章小结 本章通过给定设计水位计算出河道流量 流速等水文要素 进一步的计算出桥 长及桥面中心最低标高 同时根据河床断面图确定出桥孔布置方案 根据地质水文条 件计算出桥墩的一般冲刷 局部冲刷 从而确定桥墩的一般冲刷线和最大冲刷线 本 章的内容将作为以后设计工作的基础 为第 4 章的下部设计提供了详细的资料和数据 本科生毕业设计 13 第 3 章 上部结构一般设计 3 1 设计资料及构造布置 3 1 1 设计资料 1 桥梁跨径及桥宽 依据设计要求 桥面净宽为m 212 52 0 5 依据水文计算结果 选择上部结构主要尺寸参数如下 标准跨径 36 5m 计算跨径 35 3m 主梁全长 36 46m 主梁梁高 2 40m 2 设计荷载 本设计的设计荷载为公路 级 3 材料及工艺 混凝土 主梁采用 C50 栏杆及桥面铺装用 C40 预应力钢筋 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 JTG D62 2004 的钢绞线 1860 15 2 7 j pk fMpa 按后张法施工工艺制作主梁 采用直径 80mm 的预埋金属波纹管制孔 选用夹 片式锚具 10 4 设计依据 1 交通部颁 公路工程技术标准 JTG B01 2003 简称 标准 2 交通部颁 公路桥涵设计通用规范 JTGD60 2004 简称 桥规 3 交通部颁 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 JTG D62 2004 3 1 2 横截面布置 1 主梁间距与主梁片数 本设计桥梁为分离式桥梁 单向桥宽为 13 5m 横向采用 6 片 T 梁 主梁间距为 2250mm 具体横截面布置见图 3 1 所示 2 横截面沿跨长的变化 本设计主梁采用等高形式 横截面的 T 梁翼板厚度和马蹄沿跨长不变 腹板从变 本科生毕业设计 14 化点处开始逐渐加宽 到支点处腹板加厚到与马蹄同宽 图 3 1 横截面布置 3 1 3 主梁主要截面几何特性计算 主梁跨中截面尺寸如图 3 2 所示 图 3 2 跨中截面尺寸 将主梁跨中截面划分五个规则的图形小单元 11 分别为翼缘板 三角承托 腹 板 下三角和马蹄 通过各小单元的几何性质计算确定出 T 梁截面几何性质 具体 截面几何特性指标计算情况如表 3 1 表 3 2 所示 本科生毕业设计 15 表 3 1 内梁跨中截面几何性质计算表 分块名称 分块面 积 Ai 2 cm 分块面 积形心 至上缘 距离 yi 3 cm 分块面积对上 缘静矩 Si Aiyi 3 cm 分块面积的 自身惯矩 Ii 4 cm di ys yi cm 分块面积对 截 面形心惯矩 Ix Aidi2 4 cm I Ii Ix 4 cm 大毛截面 翼缘板 3280 8 2624069973 3381 821947267 222017240 53 三角承托 540 19 10260243070 82706825 62709255 6 腹板 4400110 48400017746666 7 20 2179537619542042 67 下三角 400213 3 853208888 89 123 561009006109788 89 马蹄 1200230 27600040000 140 22358724823627248 9820 881820 74005575 69I 小毛截面 翼缘板 24008192005120089 851937525419426454 三角承托 54019 10260243078 853357354 153359784 15 腹板 440011048400017746666 67 12 15649539 18396205 67 下三角 400213 3853208888 89 115 4553314815340369 89 马蹄 120023027600040000 132 152095634720996347 8940 874780 67519160 71I 注 矩形 三角形 12 3 bh Ii 36 3 bh Ii 大毛截面 小毛截面 89 8cm i s i S y A 97 85cm s y 内梁跨中大毛截面验算 上核心距 74005575 69 50 174cm 982024089 8 s ix I k A y 下核心距 74005575 69 83 922cm 9820 89 8 s ix I k A y 截面效率指标 50 17483 922 0 5587 240 sx kk h 本科生毕业设计 16 内梁跨中小毛截面验算 上核心距 67519160 71 53 13cm 894024097 85 s ix I k A y 下核心距 67519160 71 77 18cm 8940 97 85 s ix I k A y 截面效率指标 53 1377 18 0 543 240 sx kk h 由于截面效率指标在 0 55 左右 符合要求 故截面拟定合格 12 表 3 2 边梁跨中截面几何性质计算表 分块名称 分块面 积 Ai 2 cm 分块面 积形心 至上缘 距离 yi 3 cm 分块面积对上 缘静矩 Si Aiyi 3 cm 分块面积的 自身惯矩 Ii 4 cm di ys yi cm 分块面积对 截面形心惯矩 Ix Aidi2 4 cm I Ii Ix 4 cm 大毛截面 翼缘板 3280 8 2624069973 3381 821947267 222017240 53 三角承托 540 19 10260243070 82706825 62709255 6 腹板 4400110 48400017746666 7 20 2179537619542042 67 下三角 400213 3 853208888 89 123 561009006109788 89 马蹄 1200230 27600040000 140 22358724823627248 9820 881820 74005575 69I 小毛截面 翼缘板 284082272014506 6785 6420829155 320843661 93 三角承托 54019 10260243074 643008409 983010839 98 腹板 440011048400017746666 67 16 361177658 2418924324 91 下三角 400213 3853208888 89 119 665727406 245736295 13 马蹄 120023027600040000 136 3622312859 522352859 52 9380 878300 70867981 47I 注 矩形 三角形 12 3 bh Ii 36 3 bh Ii 大毛截面 小毛截面89 8cm i s i S y A 93 64cm s y 本科生毕业设计 17 边梁跨中大毛截面验算 上核心距 74005575 69 50 174cm 982024089 8 s ix I k A y 下核心距 74005575 69 83 922cm 9820 89 8 s ix I k A y 截面效率指标 50 17483 922 0 5587 240 sx kk h 边梁跨中小毛截面验算 上核心距 70867981 47 51 62cm 938024093 64 s ix I k A y 下核心距 70867981 47 80 68cm 9380 93 64 s ix I k A y 截面效率指标 51 6280 68 0 551 240 sx kk h 由于截面效率指标在 0 55 左右 符合要求 故也合格 3 2 主梁内力计算 3 2 1 恒载内力计算 1 一期永久荷载 1 跨中截面段主梁自重 中梁 1 0 894 26 11 27261 96KNG 边梁 1 0 938 26 11 27274 85KNG 2 腹板加宽段梁的自重 中梁 2 1 1 640 8945 3726176 899KN 2 G 边梁 2 1 1 640 9385 3726179 972KN 2 G 3 支点截面段梁的自重 中 边梁 3 1 64 26 1 5967 798KNG 4 横隔梁自重 本科生毕业设计 18 跨中段横隔梁体积为 1 V 1 11 0 15 0 750 090 75 1 750 75 0 550 20 55 0 062 0 19 22 V 3 0 576m 支点段横隔梁体积为 2 V 2 1 0 15 0 550 060 55 2 122 0 19 2 V 3 0 451m 跨中段横隔梁一片自重 11 2614 98KN H GV 支点段横隔梁一片自重 22 2611 726KN H GV 所以 预制梁一期永久作用集度为 中梁 1 261 96176 89967 79826 14 984 11 72636 46g 31 947KN m 边梁 2 274 85 179 97267 79823 14 982 11 72636 46g 30 544KN m 2 二期恒载 1 现浇 T 梁翼板恒载集度 边梁 1 0 16 0 25 261 04KN mg 中梁 2 0 16 0 25 26 22 08KN mg 2 现浇横隔梁恒载集度 边梁 1 3 0 275 2 12 0 2752 180 19 2636 460 395KN mg 中梁 21 22 87KN mgg 3 桥面铺装部分恒载集度 桥面铺装采用 80mm 厚的混凝土现浇层和 100mm 的沥青混凝土桥面铺装 40C 混凝土现浇层恒载集度 12 5 0 08 2525KN m 沥青铺装层恒载集度 0 1 12 5 2430KN m 则 均分给六片梁后的集度为 1 253069 17KN mg 4 桥面防撞栏杆部分恒载集度 本科生毕业设计 19 桥面防撞栏杆也采用混凝土 荷载集度为40C0 3554 2 2517 77KN m 若均分给六片梁后 则 2 17 7762 96KN mg 所以 二期永久荷载集度为 边梁 1 4359 172 9613 565KN mg 中梁 2 879 172 9615KN mg 3 恒载内力计算表 主梁弯矩和剪力的计算公式分别为 3 1 1 2 xi Mx lx g 3 2 1 2 2 xi Qlx g 式中 计算跨径 l 计算截面至最近支点距离 x 横载内力计算表见表 3 3 表 3 3 横载内力计算表 跨中 17 65x 4l 8 825x 距支点2h 1 2x 变化点 6 35x 支点 0 x M mKN 4976 13732 08663 222987 160 一期 Q KN 0281 93533 51368 99571 85 M mKN 2336 421752 31311 41402 560 中梁恒载内力 二期 Q KN 0132 375250 5173 25268 5 M mKN 4757 573568 18634 092855 990 一期 Q KN 0269 55510 08352 78546 74 M mKN 2112 91584 68281 611268 380 边梁恒载内力 二期 Q KN 0119 71226 54156 68242 81 3 2 2 活载内力计算 本桥在跨内设有横隔梁 具有强大的横向连接刚性 且承重结构的长宽比 故采用修正刚性横梁法计算活载内力 13 2 l B 本科生毕业设计 20 1 计算主梁汽车冲击系数 主梁汽车冲击系数的计算按简支梁桥的基频计算公式 3 3 计算 3 3 2 2 9 81m s 2 c c c EIG fmg lmg 式中 混凝土弹性模量 E 4 a 3 45 10 MPE 跨中截面惯性矩 取 c I 4 0 74m 结构跨中处单位长度质量 c m 3 46 947 10 4785 63Kg m 9 81 c G m g 所以 10 2 3 45 100 74 2 35 34785 63 f Z 2 92H 汽车冲击系数0 1767ln0 01570 17f 2 主梁荷载横向分布系数的确定 1 计算主梁抗扭惯性矩 T I 主梁抗扭惯性矩的计算由公式 3 4 计算 T I 3 4 m i iiiT tbCI 1 式中 和 相应为单个矩形截面的宽度和高度 i b i t 矩形截面抗扭刚度系数 i c 梁截面划分成单个矩形截面的块数 m 对于跨中截面翼板的换算平均厚度 1 1 1 2050 160600 902 2 186 34mm 2050 2250mm t b 马蹄部分的换算平均厚度 本科生毕业设计 21 2 3 1 200 2002 2 200300mm 400 600mm t b 主梁抗扭惯性矩的计算见表 3 4 t I 表 3 4 主梁抗扭惯性矩计算表 t I 分块名 称 mm i b mm i t ii tb i c 3 84 10 mm tiii Ic b t 翼缘板 2250186 340 0830 3348 04 腹板 1913 662000 1050 31247 76 马蹄 6003000 50 22937 1 I 132 9 2 计算抗扭修正系数 本设计主梁间距相同 并将主梁近似看成等截面 则抗扭修正系数按公式 3 5 计算 3 5 2 2 1 1 12 t i ii nl GI Ea I 式中 22 12 i n aB 桥宽 B 主梁根数 n 与主梁根数有关的系数 1 028 取 G0 4GE 本科生毕业设计 22 所以 2 2 1 1 t l GI EIB 2 84 2 1 36500 4132 9 10101 028 1 74005575 691350 0 95 E E 3 计算荷载横向分布系数 22 88 59m i a 对于 1 号梁 2 2 1 11 2 2 2 25 1 12511 0 950 524 688 59 i a na 2 2 1 16 2 2 2 25 1 12511 0 950 191 688 59 i a na 对应汽车荷载 11 0 5320 4180 3350 221 0 1380 106 0 875 22 cqq m 对于 2 号梁 2 2 1 21 2 2 25 1 12511 0 950 295 688 59 i a na 2 2 1 26 2 2 25 1 12511 0 950 038 688 59 i a na 本科生毕业设计 23 对应汽车荷载 11 0 2980 2570 2270 1860 1560 115 0 620 22 cqq m 对于 3 号梁 2 2 1 31 2 1 12511 0 950 181 6688 59 i a a 2 2 1 36 2 1 12511 0 950 152 6688 59 i a a 对应汽车荷载 11 0 181 0 1780 1750 1700 1670 1620 517 22 cqq m 综上 荷载横向分布系数汇总于表 3 5 表 3 5 荷载横向分布系数汇总表 梁号123456 cq m 0 8750 620 5170 5170 620 875 3 活载内力计算 由于本设计为分离式公路桥 桥上无人群作用 故只需考虑汽车的作用 本设计 设计荷载为公路 级 均布荷载标准值 集中荷载标准值10 5KN m k q 计算剪力效应时 303 2KN k p 1 2 303 2363 84KN k p 汽车荷载作用下的内力计算按公式 3 6 计算 3 6 1 kkk Smp ymq 查表取 0 78 对于本设计 中间有多横隔梁的情况 从距支点处起至支点截面的区段内 4 l x m 呈直线形过渡至 由杠杆法计算支点截面 0 m 0 m 对于 1 号梁 本科生毕业设计 24 1 11 1 0560 2560 656 22 o m 对于 2 号梁 2 11 0 2 1 0 4220 811 22 o m 对于 3 号梁 3 11 0 2 1 0 4220 811 22 o m 1 跨中截面活载内力计算 对于 1 号梁 本科生毕业设计 25 2 max 11 28 825 242 ckmckkck l Mm qHh qP m y 1 0 875 10 5 8 8250 219 8 825 1 47 10 5303 2 0 875 8 825 2 2351 98KNm 考虑冲击作用时 maxmax 12146 42KNmMM max 8 825 111 2222 mkkcckkc Hh qpm qy l Vm 135 3111 0 875 10 50 219 8 825 1 47 10 5363 84 0 875 22222 184 80KN 考虑冲击作用时 maxmax 1168 65KNVV 对于 2 号梁 2 max 11 28 825 242 ckmckkck l Mm qHh qP m y 1 0 62 10 5 8 8250 191 8 825 1 47 10 5303 2 0 62 8 825 2 1713 7KNm 考虑冲击作用时 maxmax 11563 92KNmMM max 8 825 111 2222 mkkcckkc Hh qpm qy l Vm 135 3111 0 62 10 50 191 8 825 1 47 10 5363 84 0 62 22222 154 52KN 考虑冲击作用时 maxmax 1141 01KNVV 对于 3 号梁 本科生毕业设计 26 2 max 11 28 825 242 ckmckkck l Mm qHh qP m y 1 0 517 10 5 8 8250 294 8 825 1 47 10 5303 2 0 517 8 825 2 1447 36KNm 考虑冲击作用时 maxmax 11320 86KNmMM max 8 825 111 2222 mkkcckkc Hh qpm qy l Vm 135 3111 0 517 10 50 294 8 825 1 47 10 5363 84 0 517 22222 138 03KN 考虑冲击作用时 maxmax 1125 97KNVV 2 截面活载内力计算 4 l 对于 1 号梁 本科生毕业设计 27 2 max12 44 131 8 825 2162 lkmckklk l Mm qHhhqPm y 2 131 0 875 10 535 30 219 8 8252 2060 73510 5 2162 303 2 0 875 6 619 2799 47KNm 考虑冲击作用时 maxmax 12554 80KNmMM 2max 11 0 75 8 825 3 2 8 8250 75 2 mkckk Vm qHhqp m 11 0 75 8 825 3 0 875 10 50 219 8 825 0 735 10 5 22 363 84 0 875 0 75 322 53KN 考虑冲击作用时 maxmax 1294 34KNVV 对于 2 号梁 2 max12 44 131 8 825 2162 lkmckklk l Mm qHhhqPm y 2 131 0 62 10 535 30 191 8 8252 2060 73510 5 2162 303 2 0 62 6 619 2030 80KNm 本科生毕业设计 28 考虑冲击作用时 maxmax 11853 31KNmMM 2max 11 0 75 8 825 3 2 8 8250 75 2 mkckk Vm qHhqp m 11 0 75 8 825 3 0 62 10 50 191 8 825 0 735 10 5 22 363 84 0 62 0 75 240 32KN 考虑冲击作用时 maxmax 1219 32KNVV 对于 3 号梁 2 max12 44 131 8 825 2162 lkmckklk l Mm qHhhqPm y 2 131 0 517 10 535 30 294 8 8252 2060 73510 5 2162 303 2 0 517 6 619 1711 78KNm 考虑冲击作用时 maxmax 11562 17KNmMM 2max 11 0 75 8 825 3 2 8 8250 75 2 mkckk Vm qHhqp m 11 0 75 8 825 3 0 517 10 50 294 8 825 0 735 10 5 22 363 84 0 517 0 75 204 99KN 本科生毕业设计 29 考虑冲击作用时 maxmax 1187 07KNVV 3 支点截面活载内力计算 对于