《梁桥毕业设计》word版

1、梁桥毕业设计 目录 绪论 . 4 第一章 N河水文设计原始资料及计算 . 5 1.1 原始资料 . 5 1.2 河段类型判断. 5 1.3 设计流量和设计流速的复核 . 5 1.5计算桥面标高. 8 1.6 冲刷计算 . 9 1.7 方案比选 . 9 第二章 设计资料 . 11 2.1 主要技术指标.11 2.2 材料规格 .11 2.3 采用的技术规范.11 第三章 构造形式及尺寸选定 . 12 第四章 空心板毛截面几何特性计算 . 13 4.1 边跨空心板毛截面几何特性计算 . 13 4.2 中跨空心板毛截面几何特性计算 . 14 4.3 边、中跨空心板毛截面几何特性汇总 . 16 第五章

2、 作用效应计算 . 17 5.1永久作用效应计算 . 17 5.2可变作用效应计算 . 19 5.3作用效应组合汇总 . 19 第六章 预应力钢筋数量估算及布置 . 21 6.1预应力钢筋数量的估算 . 21 6.2预应力钢筋的布置 . 22 6.3普通钢筋数量的估算及布置 . 23 第七章 换算截面几何特性计算 . 22 7.1换算截面面积A0 . 22 7.2换算截面重心的位置 . 23 7.3换算截面惯性矩I0 . 23 7.4换算截面的弹性抵抗矩 . 24 第八章 承载能力极限状态计算 . 24 8.1跨中截面正截面抗弯承载力计算 . 24 8.2斜截面抗弯承载力计算 . 25 第九章

3、 预应力损失计算 . 29 9.1 锚具变形、回缩引起的应力损失?l2 . 29 9.2 钢筋与台座间的温差引起的应力损失?l3 . 29 9.3 混凝土弹性压缩引起的预应力损失?l4 . 30 9.4 预应力钢绞线由于应力松弛引起的预应力损失?l5 . 30 9.5混凝土的收缩和徐变引起的应力损失?l6 . 30 9.6预应力损失组合. 33 第十章 正常使用极限状态计算 . 33 10.1正截面抗裂性验算 . 34 10.2斜截面抗裂性验算 . 38 第十一章 变形计算 . 42 11.1 正常使用阶段的挠度计算 . 42 11.2预加力引起的反拱度计算及预拱度的设置 . 43 第十二章

4、持久状态应力验算 . 45 12.1跨中截面混凝土的法向压应力?kc验算 . 45 12.2 跨中预应力钢绞线的拉应力?p验算 . 45 12.3 斜截面主应力验算 . 46 第十三章 短暂状态应力验算 . 48 13.1 跨中截面 . 49 13.2 l截面 . 50 13.3支点截面 . 51 第十四章 最小配筋率复核 . 52 第十五章 铰缝计算 . 53 15.1铰缝剪力计算. 53 15.2铰缝抗剪强度验算 . 55 第十六章 预制空心板吊杯计算 . 57 第十七章 支座计算 . 57 17.1 选定支座的平面尺寸 . 57 17.2 确定支座的厚度 . 58 17.3 验算支座的偏

5、转 . 59 17.4 验算支座的稳定性 . 59 第十八章 下部结构计算 . 61 18.1盖梁计算 . 61 18.2 桥墩墩柱设计. 76 参考文献 . 82 致谢 . 83 绪论 20m预应力混凝土空心板桥设计 【摘要】本设计是根据设计任务书的要求和公路桥规的规定,对N河大桥进行方案比选和设计的。对该桥的设计，本着“安全、经济、美观、实用”的八字原则，本论文提出三种不同的桥型方案进行比较和选择：方案一为预应力混凝土T形梁桥，方案二为预应力混凝土空心板桥，方案三为非预应力混凝土T型简支梁桥。经由以上的八字原则以及设计施工等多方面考虑、比较确定预应力混凝土空心板桥为推荐方案。 在设计中，桥

6、梁上部结构采用3孔20米预应力空心板，桥梁上部结构的计算着重分析了桥梁在使用工程中恒载以及活载的作用力，荷载集度进行恒载内力的计算。运用杠杆原理法、铰接板法求出活载横向分布系数，进行活载的加载。进行了梁的配筋计算，估算了钢绞线的各种预应力损失，并进行预应力阶段和使用阶段主梁截面的强度和变形验算、挠度的计算。下部结构采用钢筋混凝土单排双程式墩柱，并分别对桥墩和桩基础进行了计算和验算。 关键词：预应力混凝土、空心板桥、钻孔灌注桩。 第一章 N河水文设计原始资料及计算 1.1 原始资料 （1）桥面平面图 （2）桥位地质纵剖面图 （3）设计流量：Qs=57m3/s（1%） （4）设计流速：1.23m/

7、s （5）南方某平原区河流,桥位河段的水面比降为0.07%,m=35 (6)地面以下均为中沙,d95=0.72mm,汛期含沙率为7Kg?m3 （7）、经实地调查波浪推进长度D=3Km,h纵=0.95m,风速15m s （8）该地区汛期一般为七,八级风,风压为550Pa （9）无漂流物及通航要求,同时不考虑抗震等 （10）洪雨季节一般为六,七,八,九,十月 （11）该地区标准冻深为0.6m 1.2 河段类型判断 河段弯曲，水流分支汊，且有沙洲，河床宽浅，抗冲刷能力差，主流在河床内易摆动，滩槽不宜划分，所以综合分析判断：N河属于次稳定河段。 1.3 设计流量和设计流速的复核 根据地质纵剖面图绘出的

8、河床桩号，绘制河流纵断面图。（见下表1.1） 表1.1 过水面积、水面宽度、湿周计算表 表1.2 由于滩槽不易划分,故河床全部改为河槽 Wc=59.23 Bc=48.5 m hc= Wc =1.221 m Bc mc=35 i=0.7 Vc= mc×hc2/3×i1/2=35×1.2212/3×0.71/2=1.058 m/s Qs= Wc×Vc=59.23×1.221=62.66 m/s QcQs Vs=Qc=0.96m/s （基本吻合） Wc 1.4拟定桥长 N河属次稳定类，查规范公路工程水文勘测设计规范（1991），计算 qk=

9、0.95 n=0.87 桥孔最小净长度为：Lj=kq·（QP）·Bc=46.075 m QCn 综合分析桥型拟订方案为3×20 m装配式T型梁桥 建桥后实际桥孔净长: Lj=3×（201.5）=55.5 m46.075m （初步拟订柱宽为1.5 m） 1.5计算桥面标高 （1）、雍水高度 VCFr=0.131 即设计流量通过时为缓流 ghc 因为N河属于平原区河流,根据<<水力学与桥涵水文经验规定，壅水高度常取0，所以此处壅水高度为0 （2）、 波浪高度 Vw=15m/s D=3000m H=1.221m 2 gD0.0018

10、()22gHvwvw h2=·0.13·th0.7·（2）0.7·th?gH?0.7?gvw?0.13th?2?vw? ?h20.45=0.26m H=0.26/1.221=0.210.1 h2=KF?h2=2.3×0.26=0.60m （3）、 计算水位 Hj=Hs+h=1693.58+0.60=1694.18m （4）、 桥面标高 不通航河段 hT=0.5m 建筑高度 hD=1.75+0.14=1.89m 桥面标高 Hq=Hj+hT+hD=1696.57m 路面标高 1700.05m 1.6 冲刷计算 （1）、 一般冲刷 h3hcmax&#

11、215; c cpp= LjEd =k1× hcBc0.06=1.5 综上所述,可得: hp=2.037m （2）、 局部冲刷 hb= vvpmax ?1 hp=0.4m n 1.7 方案比选 方案比较表 表1.2 从对比来看，我比较倾向于预应力空心板桥。（3×20m） 20m预应力混凝土空心板桥设计计算书 第二章 设计资料 2.1 主要技术指标 桥跨布置: 3×20.0 m，桥梁全长60 m。 跨径: 标准跨径：20.0m； 计算跨径：18. 88m。 桥面总宽: 13.25m，横向布置为0.5 m（防撞护栏）+0.5 m（左路肩安全距离）+ （3×3

12、.75）m（车道宽）+0.5 m（右路肩安全距离）+0.5 m（防撞护栏）。 设计荷载：公路-I级。 桥面纵坡：2%。 桥面横坡：1.5%。 2.2 材料规格 主梁：采用C50预应力混凝土，容重为26kN/m3；弹性模量为3.45×107KPa； 现浇铺平层：采用C50混凝土,厚度为10cm； 桥面铺装：采用防水混凝土，厚度为8cm,容重为25 kN/m3。 缘石、栏杆：参照已建桥梁，按5.4kN/m计入恒载。 2.3 采用的技术规范 1 公路桥涵设计通用规范(JTG D60-2004 )； 2 公路钢筋砼及预应力砼桥涵设计规范(JTG D62-2004)； 3 公路砖石及砼桥涵设计

13、规范(JTJ D63-2005)。 第三章 构造形式及尺寸选定 本设计全桥6车道，单幅宽度为13.25m,全桥采用C50预制预应力混凝土空心板，每块空心板宽99cm，高85cm,空心板全长19.96m。全桥空心板横断面布置如图3-1，边、中跨空心板截面及构造尺寸见图3-1。 图3.1 全桥横断面布置(单位: cm) （1）边跨空心板截面构造及尺寸(单位 : cm) （2）中跨空心板截面构造及尺寸(单位: cm) 图3.2 边、中跨空心板截面构造及尺寸 第四章 空心板毛截面几何特性计算 4.1 边跨空心板毛截面几何特性计算 4.1.1 毛截面面积A 空心板毛截面面积为： 11?1?A?99?85

14、?13?8?13?8?2?38?31?2?192?8?2.5?8?2.5?8?5?22?2? 4.1.2 毛截面重心位置 全截面对1/2板高处的静距： ?3896.77?cm2? S1 2板高18?8?13?8?34.5?13?8?34.5+?23?2? ? ?18?8?18?2.5?8?34.5+?2.5?8?34.5+?5?8?34.5-?3?2?23? ?2 ?3881?cm3? 则毛截面重心离1/2板高的距离为 : S1 d?2板高 A?3881?0.996?1?cm?3896.77 把毛截面外框简化为规则矩形时的余缺部分面积A余缺: ?1?A余缺?13?8?13?8?2? ?1?21

15、?2.5?8?8?2.?52?8?5c?m?106? 余缺部分对1/2板高的距离为: S1 d余缺?2板高A余缺?3881?36.61?cm?106 4.1.3 空心板毛截面对其重心轴的惯距I 如图3-2中(1)图,设每个挖空的半圆面积为A: 11A'?d2?382?567.1?cm2?88 半圆重心轴： y?4d4?38?8.06?cm?6?6? 半圆对其自身重心轴的惯性距I'为： I'?0.00686d4?0.00686?384?14304?cm4? 则空心板毛截面对其重心轴的惯性距I为： ?38?313?99?8532I?99?85?1?2

16、?38?31?12?4?1430412?12? 222?2?567.1?15.5?8.06?1?15.5?8.06?1?106?36.61?1? ?3.699716?106?cm4? 4.2 中跨空心板毛截面几何特性计算 4.2.1 毛截面面积A 空心板毛截面面积为： 1?1?A?99?85?2?38?31?2?192?2?8?2.5?8?2.5?8?5?2?2? ?3690.77?cm2? 4.2.2 毛截面重心位置 全截面对1/2板高处的静距： S1 2板高?18?8?18?2?2.5?8?34.5+?2.5?8?34.5+?5?8?34.5-?3?2?23? ?2 ?3556.67?cm

17、3? 则毛截面重心离1/2板高的距离为: S1 d?2板高 A?3556.67?0.96?cm?3690.77 把毛截面外框简化为规则矩形时的铰缝面积A铰: 1?1?A铰?2?2.5?8?8?2.5?8?5?100?cm2?2?2? 铰缝重心对1/2板高的距离为: S1 d铰?2板高A余缺?3556.67?35.57?cm?100 4.2.3 空心板毛截面对其重心轴的惯距I 如图3-2中(1)图,设每个挖空的半圆面积为A: 11A'?d2?382?567.1?cm2?88 半圆重心轴： y?4d4?38?8.06?cm?6?6? 半圆对其自身重心轴的惯性距I'为

18、： I'?0.00686d4?0.00686?384?14304?cm4? 则空心板毛截面对其重心轴的惯性距I为： ?38?313?99?853 2I?99?85?0.96?2?38?31?0.962? 12?12? 22?4?14304?2?567.1?15.5?8.06?0.96?15.5?8.06?0.96? ? ?100?35.57?0.96? ?3.43156?106?cm4? 2 4.3 边、中跨空心板毛截面几何特性汇总 本桥梁设计的预制空心板的毛截面几何特性采用分块面积累加法计算，叠加时挖空部分按负面积计算。 空心板截面的抗扭刚度可简化为图4-1的单箱截面来计算:

19、 图4.1 计算IT的空心板截面图简化图（尺寸单位：cm） 抗扭惯矩IT为： 4?99?8?85?8?4bhIT?4.676?106?cm4? 2?85?82?99?8?t1t2882222 表4-1 毛截面几何特性计算汇总 第五章 作用效应计算 5.1永久作用效应计算 5.1.1 边跨板作用效应计算 空心板自重（第一阶段结构自重）g1 g1=A?0.389677?26?10.1316(kN/m) 桥面系自重（第二阶段结构自重）g2 栏杆、缘石（参照已建桥梁）取（1.45+1.25）?2=5.4(kN/m) 桥面铺装采用8cm等厚度的防水混凝土,则全桥宽铺装每延米重力为: 0.08?12.25

20、?25?24.5(kN/m) 桥面现浇C50桥面板每延米重力（10cm厚）： ?126?13.?25?2? ?1?0.?0?1?5?13?kN36.m?985 / 为计算方便近似按各板平均分担来考虑,则每块空心板分摊到的每延米桥面系重力为: g2 =5.4?24.5?36.985?5.145(kN/m) 13 铰缝自重（第二阶段结构自重）g3 铰缝采用C40细集料混凝土，容重为24kN/m,边跨取单个铰缝的一半计算，则其自重为: 1g3=?100?1?85?10?4?24=0.222(kN/m) 2 由此得空心板每延米总重力g为： g?g1?10.1316(kN/m)（第一阶段结构自重） g?

21、g2?g3?5.145?0.222?5.367(kN/m)（第二阶段结构自重） g?g?g?g?10.1316?5.367?15.4986(kN/m) 5.1.2 中跨板作用效应计算 空心板自重（第一阶段结构自重）g1 g1=A?0.369077?26?9.596(kN/m) 桥面系自重（第二阶段结构自重）g2 栏杆、缘石（参照已建桥梁）取（1.45+1.25）×2=5.4(kN/m)。 桥面铺装采用8cm等厚度的防水混凝土,则全桥宽铺装每延米重力为: 0.08?12.25?25?24.5(kN/m) 桥面现浇C50桥面板每延米重力（10cm厚）： ?126?13.?25?2? ?1

22、?0.?0?1?5?13?kN36.m?985 / 为计算方便近似按各板平均分担来考虑,则每块空心板分摊到的每延米桥面系重力为: g2 =5.4?24.5?36.985?5.145(kN/m) 13 铰缝自重（第二阶段结构自重）g3 铰缝采用C40细集料混凝土，容重为24kN/m,中跨取两个单铰缝的一半计算，即为一个铰缝重量，则其自重为: g3=?100?1?85?10?424=0.444(kN/m) 由此得空心板每延米总重力g为： g?g1?9.596(kN/m)（第一阶段结构自重） g?g2?g3?5.145?0.444?5.589(kN/m)（第二阶段结构自重） g?g?g?g?9.59

23、6?5.589?15.185(kN/m) 5.1.3 横隔板重 每块板的横格梁均设置在板两端空心部分，封住端部口，厚度h为20cm,其横隔板重为： 横隔板截面面积A=2312.11498×2=4624.2298（cm2) 重力G=g·A·h=26×0.46242298×0.2=2.4046(kN) 5.2可变作用效应计算 本桥汽车荷载采用公路级荷载，它由车道荷载和车辆荷载组成。桥规规定桥梁结构整体计算采用车道荷载。公路级车道荷载均布荷载标准值qk为10.5 kN/m， 轾360-180集中荷载 Pk=?(18.88)5+犏臌50-518=0 2

24、(3k5.N52)。 而在计算剪力效应时，集中荷载标准值Pk应乘以1.2的系数，即计算剪力时 'Pk?1.2?PK?1.2?235.52?282.624?kN? 5.3作用效应组合汇总 按桥规公路桥涵结构设计应按承载能力极限状态和正常使用极限状态进行效应组合，并用不同的计算项目。按承载能力极限状态设计时的基本组合表达式为： ?0Sud?0(1.2SGK?1.4SQ1k) 式中： ?0结构重要性系数，本桥属大桥，?0=1.0； Sud效应组合设计值； SGK永久作用效应标准值； SQ1k汽车荷载效应（含汽车冲击力）的标准值。 按正常使用极限状态设计时，应根据不同的设计要求，采用以

25、下两种效应组合: '(1)作用短期效应组合表达式： Ssd?SGK?0.7?SQ1k 式中： Ssd作用短期效应组合设计值； SGK永久作用效应标准值； ' SQ1k不计冲击的汽车荷载效应标准值。 (2)作用长期效应组合表达式： ' Sld?SGK?0.4?S k 1Q 式中：各符号意义见上面说明。 桥规还规定结构构件当需要弹性阶段截面应力计算时，应采用标准值效应组合，即此时效应组合表达式为： S?SGK?SQ1k 式中： S标准值效应组合设计值； SGK,SQ1k永久作用效应，汽车荷载效应（含汽车冲击力）的标准值。 按桥规各种组合表达式可求得各

26、效应组合设计值，现将计算汇总于表4-3中。 表5-3 空心板作用效应组合计算汇总表 第六章 预应力钢筋数量估算及布置 6.1预应力钢筋数量的估算 本桥采用先张法预应力混凝土空心板构造形式。设计时应满足不同设计状况下规范规定的控制条件要求，例如承载力、抗裂性、裂缝宽度、变形及应力等要求。在这些控制条件中，最重要的是满足结构在正常使用极限状态下的使用性能要求和保证结构在达到承载能力极限状态时具有一定的安全储备。因此，预应力混凝土桥梁设计时，一般情况下，首先根据结构在正常使用极限状态正截面抗裂性或裂缝宽度限值确定预应力钢筋的数量，在由构件的承载能力极限状态要求确定普通钢筋的数量。本设计以部分预应力A

27、类构件设计，首先按正常使用极限状态正截面抗裂性确定有效预加力Npe。 按公预规6.3.1条，A类预应力混凝土构件正截面抗裂性是控制混凝土的法向拉应力，并符合以下条件： 在作用短期效应组合下，应满足?st?pc?0.70ftk要求。 式中: ?st 在作用短期效应组合Msd作用下，构件抗裂性验算边缘混凝土的法向拉应力； 在初步设计时，?st和?pc可按公式近似计算： ?st? ?pcMsd (6-1) WNpeNpe?p? (6-2) AW 式中: A,W构件毛截面面积及对毛截面受拉边缘的弹性抵抗矩； lp预应力钢筋重心对毛截面重心轴的偏心矩，lp?y?ap,ap可预先假定。 代入?st?pc?

28、0.70ftk即可求得满足部分预应力A类构件正截面抗裂性要求所需 的有效预加力为： Msd?0.7f0tk Npe? (6-3) l1?p AW 式中：ftk混凝土抗拉强度标准值。 本预应力空心板桥采用C50，ftk=2.65Mpa,由表5-3得，Msd?951.84kN ?m=951.84?10N?mm,空心板的毛截面换算面积: A?3896.77cm2?3896.77?102mm2 6 I3699.716?103cm4 W?85.05?106mm3 y下(42.5?1.0)cm 假设ap=4cm, 则 ep?y下?ap?(42.5?1?4)?395mm,代入得： 951.84?106 ?0

29、.7?2.656Npe?1294842.72(N) 1395?3896.77?10085.05?106 则所需的预应力钢筋截面面积Ap为： Ap?Npe ?con?l (6-4) 式中： ?con预应力钢筋的张拉控制应力； ?l全部预应力损失值，按张拉控制应力的20%估算。 本桥采用1×7股钢绞线作为预应力钢筋，直径15.2mm，公称截面面积1390mm， 10Mpa. fpk=1860Mpa，Ep=1.95× 按公预规?con?0.75fpk, 现取?con?0.70fpk,预应力损失总和近似假定为20%张拉控制应力来估算，则: Ap?52Npe ?con?l?Npe?c

30、on?0.2?con?1294842.72?1243.13?mm2? 0.8?0.70?1860 采用10根，?s15.2钢绞线，单根钢绞线公称面积139mm2,Ap=1390mm2。 6.2预应力钢筋的布置 预应力空心板选用10根1×7钢绞线布置在空心板下缘，ap =40mm，沿空心板跨 长直线布置 ，即沿跨长ap=40mm保持不变，见图5.1.预应力钢筋布置应满足公预规 的要求，钢绞线净距不小于25mm,端部设置长度不小于150mm的螺旋钢筋。 图6.1 空心板跨中截面预应力钢筋置 图6.2 空心板换算等效工字形截面 （尺寸单位：cm） （尺寸单位：cm） 6.3普通钢筋数量的估

31、算及布置 在预应力钢筋数量已经确定的情况下，可由正截面承载能力极限状态要求的条件确定普通钢筋的数量，暂不考虑在受压区配置预应力钢筋，也暂不考虑普通钢筋的影响。空心板截面可换算成等效工字形截面来考虑： 换算成工字型截面时，由： bkhk?192?31?38?2313.115?cm2? 得： 138?31331?3bkhk?2?0.00686?384?2?567.1?8.06?752510.71?cm4?12122? 联立上式可得，bk=37.0cm，hk=62.5cm。 则得等效工字形截面的上翼板缘厚度： h' f?y上?hk?11.25cm2 hk?11.25cm2 2得等效工

32、字形截面的下翼板缘厚度： hf?y下? 得等效工字形截面的肋板厚度： b?b' f?2bk?99?2?37?25cm 等效工字形截面尺寸见上图图6.2。 ?，设估算普通钢筋时，可先假定?h?f,则由下列可求得受压区的高度 h0?h?aps?85?4?81cm?810mm，根据公式 : ?0Mud?fcdb'fx?h0? 2 ? x? ? （6-5） 由公预规可得：g0=1.0，fcd=22.4Mpa，b'f=990mm ,h'f=11.25cm，跨中弯矩 Mud=1470.09醋106Nmm，代人上式： ? 1.0?1470.09?106?22.4?990?810? 2? 解得： ?86.5mm?h?f?112.5mm，且?bh0?0.4?810?324mm。 说明中和轴在翼缘板内，可由下式求的普通钢筋面积为： As? fcdb?f?fpdAp fsd 22.4?990?86.5?1260?13902 ?595.8mm 280 拟采用5f14HRB335,A=770mm2>595.8mm2,fsd=280Mpa,Es=2?10