桥梁毕业设计-预应力T梁

1、第一章 桥型选择1.1、 方案比选的原则：在桥梁设计中必须遵从适用、经济、安全和美观的基本原则。具体应满足以下各项要求：安全可靠的原则，即所设计的桥梁结构在强度、稳定和耐久性方面应有足够的安全储备；防撞栏杆应具有足够的高度和强度，人与车流之间应设防护栏，防止车辆撞人人行道或撞坏栏杆而落到桥下。适用耐久的原则，即 桥梁结构在通过设计荷载时不出现过大的变形和过宽的裂缝；桥跨结构的下方要有利于泄洪；桥梁的两端要便于车辆的进入和疏散，而不致产生交通堵塞现象等；考虑综合利用，方便各种管线(水、电气、通信等)的搭载。经济合理的原则，即桥梁设计应遵循因地制宜，就地取材和方便施工的原则；经济的桥型应该是造价和

2、养护费用综合最省的桥型。设计中应充分考虑维修的方便和维修费用少，维修时尽可能不中断交通，或使中断交通的时间最短。技术先进的原则，即在因地制宜的前提下，桥梁设计应尽可能采用成熟的新结构、新设备、新材料和新工艺。在注意认真学习国内外的先进技术、充分利用最新科学技术成就的同时，努力创新，淘汰和摒弃原来落后和不合理的设计思想。只有这样才能更好地贯彻适用、经济、安全、美观的原则，提高我国的桥梁建设水平，赶上和超过世界先进水平。环境保护和可持续发展的原则，即桥梁设计应考虑环境保护和可持续发展的要求。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、施工组织设计等全面考虑环境要求，采取必要的工程控

3、制措施，并建立环境监测保护体系，将不利影响减至最小。1.2、方案比选方案一：（3×30）m装配式预应力混凝土简支T型梁桥本桥的横截面采用最基本的T型截面。T型梁的翼板构成桥梁的行车道板，直接承受车辆和人群荷载的作用，又是主梁的受压翼缘，在预应力混凝土梁中，受拉翼缘部分做成加宽的马蹄形，以满足承受压应力和布置预应力钢筋的需要。它的优点是：外形简单，制造方便，肋内配筋可做成刚劲的钢筋骨架，主梁之间借助横隔梁连接，整体性较好，接头也较方便。但构件的截面形状不稳定，运输和安装较麻烦；横向接头正好位于桥面板的跨中，对板的受力不利。桥采用装配式施工，根据经济因素及现场的吊装能力，主梁间距一般在1

4、.82.2m之间，本方案选用2.4m，整个横桥向共6片主梁，设计主梁宽均为2.4m。预制时，主梁宽1.8m。T梁翼缘板边缘厚16cm，在与腹板相接根部厚25cm，腹板厚度20cm，底部逐渐变宽为马蹄形，马蹄宽为44cm。为增加桥梁的整体稳定性，每片T梁分别设5道横隔板与相邻T梁横向连接,翼缘之间采用60cm宽湿接缝填实连接为整体，以使各片梁共同受力。主梁高2.0m。采用后张法施工，根据简支梁的受力特点采用曲线配筋的形式。预应力筋全部弯至梁端锚固的布置形式，这样布置可使张拉操作简便，预应力筋的弯起角度不大（一般都小于20°的限制），对减小摩阻损失有利。 方案二：（28+34+28）m预

5、应力混凝土连续梁桥作为超静定结构，预应力混凝土连续梁桥由于预应力结构能充分发挥高强材料的特性，促使结构轻型化，以致具有比钢筋混凝土连续梁桥大得多的跨越能力，同时它还可以有效地避免混凝土开裂，特别是处于负弯矩区的桥面板的开裂。连续梁桥的伸缩缝少，变形缓和，行车平稳的同时，它的材料要求高，采用悬臂法分段施工时，会导致内力的变化，故在设计中还应计及连续梁在施工中的结构体系转化问题；模板支架安装较为复杂，而且后期养护较为复杂。横截面采用箱型截面，便于顶、底板内布置预应力筋；梁高取跨径的1/161/26，本设计梁高取2m。本桥采用单箱单室（如图3）的截面形式及立面图（如图4），因为跨度较大（对连续梁桥）

6、，在外载和自重作用下，支点截面将出现较大的负弯矩，从绝对值来看，支点截面的负弯矩大于跨中截面的正弯矩，因此，采用变截面梁能符合梁的内力分布规律，变截面梁的变化规律采用二次抛物线。施工方法：采用顶推法施工，预应力筋布置形式为直线型。上、下的通束使截面接近轴心受压，以抵抗顶推过程中各截面承受的正负弯矩。待顶推完成后，再在跨中的底部和支点的顶部增加局部预应力筋，用来满足运营荷载下相应的内力要求。 方案三：（82）m预应力混凝土刚构桥本方案桥梁主跨为预应力混凝土斜腿刚构，斜腿支点间距为82m。结构兼有拱和梁的特点，斜腿与跨中形成拱的作用，承受较大的轴向压力，但只分担较小的弯矩。由于是超静定结构，还须考

7、虑预应力、混凝土收缩徐变、温度变化等因素对结构内力的影响，并尽量予以减小。在梁端设活动支座，腿趾处设铰支座而形成为三次超静定结构。在超静定预应力混凝土结构中，由于赘余约束的存在，在预加张拉力作用时将产生次应力，它可能增加结构某些部分的负担；其次中跨存在较大的轴向压力，而边跨对中跨有卸载作用；此外梁端支座对梁的上翘是没有约束的，所以应尽量避免梁端出现负反力。基于上述因素，对边跨与中跨及梁高的比值作了多种选择，最后选定的尺寸是张拉应力最小，梁体各部受力比较合理，梁端基本上不出现负反力。为了减小混凝土收缩徐变等因素对结构内力的影响，预应力配筋采用“吻合索”，就是使钢束群重心线与实际的预应力线相吻合。

8、斜腿按偏心压杆设计。施工时要安装支架，现场浇筑等工作时尽量对称进行，使支架受力均匀，变形小，施工工艺较简单，安全可靠。方案比选表方案设计方案一设计方案二设计方案三适用性外形简单，制造方便，整体性较好，接头也较方便，行车较舒适。伸缩缝少，变形缓和，行车平稳。斜腿刚构，兼有梁和拱的受力特点，而且能充分利用材料，构件外形简单，结构安全可靠。美观性构造简单，线条简洁全桥线条简洁明快，与周围环境协调好，因此，桥型美观全桥线条简洁，较美观施工难易可以机械化施工，预制件运输和安装较麻烦，施工较为方便。对施工精细化要求高，预应力筋布设较为麻烦，相对方案一困难相对于简支T型梁和连续箱形梁施工复杂，支架模板安装困

9、难。经济性等截面形式能大量节约模板，加快建桥进度，简易经济，但不能充分利用截面作用，基础设计量大。连续梁刚度大，变形小，伸缩缝少，能充分利用高强材料的特性，促使结构轻型化，跨越能力强。充分发挥了高强材料的特性，而且提高了混凝的抗裂性，促使结构轻型化。后期养护成本较高结论：通过经济性、适用性、美观性、施工难易等方面的综合比较，我推荐第一个方案。第二章 设计资料及构造布置2.1设计资料(1) 跨径和桥面宽度标准跨径：30m（墩中心距）；计算跨径：29.4m；主梁预制长度：29.96m；桥面宽度：全宽15m。0.5防撞护栏+净-14（行车道）+0.5（防撞护栏）=15m (2) 技术标准设计荷载：公

10、路级；环境标准：类环境；单幅桥面单向横坡：2%；设计安全等级：一级。(3) 主要材料混凝土：预制T梁及横隔梁、湿接缝、封锚端、桥面现浇混凝土均采用C50，钢筋混凝土重力密度=25kN/，弹性模量=3.45 MPa；桥面铺装采用沥青混凝土, 重力密度=23.0 kN/。钢材：1）预应力钢筋：低松弛钢绞线，标准强度1860MPa，弹性模量1.95×105MPa，2）普通钢筋：d12mm，采用级HRB235钢筋；d12mm，用级热轧光圆R235钢筋。 锚具：采用与预应力钢绞线配套的XM锚具。(4)设计依据公路工程技术标准（JTG B012003）；公路桥涵设计通用规范（JTG D60200

11、4）（简称通规）；公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D622004）（简称桥规）。(5)设计要点1）本设计按全预应力混凝土构件设计；2）结构重要性系数取1.1；3）预应力钢束张拉控制应力值=0.75；4）计算混凝土收缩、徐变引起的预应力损失时传力锚固龄期为7d;5）环境平均相对湿度RH=55%；6）存梁时间为90d;2.2、构造布置(1) .梁间距：采用装配式施工，根据经济因素及现场的吊装能力，主梁间距一般在1.82.3m之间，此设计由于桥面净宽较大，场地适宜起吊及安装，主梁间距选用2.4m，整个横向共布置6片主梁，设计主梁宽均为2.4m。预制时，主梁宽1.8m，主梁之间采用0

12、.6m宽湿接缝填实连接为整体，以使各片梁共同受力。(2) 主梁高：根据预应力混凝土T形梁的截面尺寸设计经验，梁高选取在l/15l/25之间，跨径越大取越小值，本设计标准跨径30m，属较大跨径简支梁桥，去较小值，梁高选用2.0m。(3) 横隔板间距：为了增强主梁之间的横向连接刚度，每片主梁之间均设置5片横隔梁，间距为4×7.25m。(4) 梁肋：根据抗剪强度需要和施工振捣的需要（一般取1525之间），厚度暂定为20cm，在腹板底部逐渐变宽为马蹄形，马蹄全宽部分高度加1/2斜坡去高度约（0.150.2）h之间，斜坡宜陡于45°，设计取马蹄宽44cm。(5) 桥面铺装：采用2cm

13、厚沥青处治和9cm厚C50混凝土桥面，坡度由盖梁找平。(6) 具体尺寸见图：322.3截面几何特性的计算 跨中截面几何特性计算表分块名称分块面积（）分块面积形心至上缘距离（）分块面积对上缘静矩（）分块面积的自身惯矩（）（）分块面积对截面形心的惯矩（）（）（1）（2）（3）=（1）（2）（4）（5）（6）=（1）（7）=（4）+（6）全截面翼板352082816075093.3357 11436480 11511573 三角承托5401910260243046 1142640 1145070 腹板3600903240009720000-25 2250000 11970000 下三角2401734

14、15205333.33-108 2799360 2804693 马蹄88019016720029333.33-125 13750000 13779333 878057114041210669 预制截面翼板256082048054613.3364.05 10485760 10540373 三角承托5401910260243053.05 1516860 1519290 腹板3600903240009720000-17.95 1166400 10886400 下三角240173415205333.33-100.95 2448240 2453573 马蹄88019016720029333.33-117

15、.95 12253120 12282453 782056346037682089 注：全截面：（cm）; 预制截面： (cm)。 支点截面几何特性计算表分块名称分块面积（）分块面积形心至上缘距离（）分块面积对上缘静矩（）分块面积的自身惯矩（）（）分块面积对截面形心的惯矩（）（）（1）（2）（3）=（1）（2）（4）（5）（6）=（1）（7）=（4）+（6）全截面翼板313682508866901.3366.21 1366041613727317 三角承托345.618.46359995.3355,81 1083801.61084797 腹板880010088000029333333.33-25

16、.79 594880035282133 12281.691144750094247 预制截面翼板217681740846421.3371.83 11280384 11326805 三角承托345.618.46359995.3361.43 1285977.6 1286973 腹板880010088000029333333.33-20.17 3520000 32853333 11321.6903767 45467111 注：全截面：（cm）; 预制截面形心至上缘距离：(cm)。 截面的几何特性跨中截面毛截面面积A()抗弯惯矩I()截面重心到梁顶距离（m）全截面0.878 0.412 0.651 预

17、制截面0.7820. 3770.721支点截面毛截面面积A()抗弯惯矩I()截面重心到梁顶距离（m）全截面1.2280.5010.742预制截面1.1320.4450.798检验截面效率指标（希望在0.5以上）上核心距：下核心距： 截面效率指标：表明以上初拟的主梁跨中截面是合理的。第三章 主梁作用效应计算3.1恒载内力计算（1）主梁预制时的自重，一期恒载g 此时翼板宽1.80m1) 按跨中截面计算，主梁每延米自重（按等截面计算）中主梁： 边梁：2) 由马蹄增高与梁端加宽所增加的重量折成每延米重3) 横隔梁折算成每延米重边主梁：中主梁：每延米自重总和：中主梁：边梁：（2）二期恒载桥面板间接头重量

18、：中主梁：边梁：防撞护栏、桥面铺装重量：（护栏每侧重1.5Kn/m,桥面铺装结构组成为：2cm沥青处治=23KN/m和9cm厚C50混凝土=25KN/m）（3）主梁恒载总和：一期恒载g二期恒载gg中主梁24.9175.39930.316边主梁30.655.39936.049（4）主梁恒载内力计算设x为计算截面离左支座的距离，令，则：主梁弯矩M和剪力Q的计算公式分别为：项目支点108.0581.0347.277.3511.0314.7一期恒载中主梁2692.282019.021177.83183.14274.83366.28边梁3311.732483.571448.83225.28338.104

19、50.56二期恒载中主梁583.36437.48255.2139.6859.5679.37边梁583.36437.48255.2139.6859.5679.37中主梁3275.642456.51433.04222.82334.39445.65边梁3895.092921.051704.04264.96397.66529.933.2主梁活载横向分布系数计算（1） 支点的荷载横向分布系数计算采用杠杆原理法。首先绘制横向分布影响线，在横向分布影响线上确定荷载的最不利位置进行布载，并由此求得相应于荷载位置的影响线竖标值后，可得各梁的荷载横向分布系数，（无人行道所以无人群荷载），计算公式为对于边梁：对于中

20、梁：易知，中间各主梁的荷载横向分布系数是相同的。（2） 跨中的荷载横向分布系数 主梁间在翼缘板及横隔梁处采用湿接，而且桥宽跨比为B/L=15/29.4=0.510.5，所以本桥并非窄桥，不宜用偏心压力法计算m，故跨中的横向分布系数计算方法采用修正的偏心压力法：1） 计算I和 翼板的换算平均高度： 横梁长度取为两边主梁的轴线间距，即 =200-20=180cm, 所以c/l=2.905/12=0.2421查表，通过线性内插求得：/c=0.7225,故=0.7225c=0.72252.905=2.1m横梁截面重心位置 主梁刚度按中梁跨中截面考虑，抗弯惯性矩I在前面已求得：I=0.412对于跨中截面

21、，翼缘板的换算平均厚度马蹄部分的换算平均厚度根据=0.205/6=0.0342<0.1，查c取值表得=1/3=0.333，=0.19/（1.8-0.205）=0.1195，查表计算得=0.2969。对于T形梁截面，抗扭惯性矩可近似按下式计算式中 、相应为单个矩形截面的宽度和高度； 矩形截面抗扭刚度系数，可由表下式计算 m梁截面划分成单个矩形截面的个数。的计算结果见下表。 计算表分块名称/cm/cm/翼板24018.450.07690.3171840.00478腹板151.55200.1319690.305620.003705马蹄44300.6818180.1927060.0022890.

22、010774 所以综合得： 2） 计算抗扭修正系数 查表可得：当n=6时，=1.028，并取G=0.425E，代入 3）计算横向影响线竖标值对于1号边梁考虑抗扭修正后的横向影响线竖标值为：得1号梁荷载横向分布影响线如图：进而由计算横向影响线的零点位置，设零点至1号梁位的距离为x，则：解得：x=10.09m于是，1号梁的荷载横向分布系数可计算如下（以表示影响线零点至汽车车轮的横向坐标距离）：对于2号边梁考虑抗扭修正后的横向影响线竖标值为：得2号梁荷载横向分布影响线如图：进而由计算横向影响线的零点位置，设零点至1号梁位的距离为x，则：解得：x=12.08m于是，2号梁的荷载横向分布系数可计算如下（

23、以表示影响线零点至汽车车轮的横向坐标距离）：对于3号边梁考虑抗扭修正后的横向影响线竖标值为：得3号梁荷载横向分布影响线如图：进而由计算横向影响线的零点位置，设零点至1号梁位的距离为x，则：解得：x=26.45于是，3号梁的荷载横向分布系数可计算如下（以表示影响线零点至汽车车轮的横向坐标距离）：对于4号梁，由于影响线与3号梁相同，故活载的荷载横向分布系数也与3号梁相同，对于5号梁，由于影响线与2号梁相同，故活载的荷载横向分布系数也与2号梁相同，对于6号梁，由于影响线与1号梁相同，故活载的荷载横向分布系数也与1号梁相同，所以，支点和跨中的各梁荷载横向分布系数汇总如下表所示：支点跨中1，6号梁0.8

24、330.8252，5号梁0.8540.5383，4号梁0.8540.1693.3主梁活载内力计算（1）汽车荷载冲击系数值计算简支梁结构基频 通规条文说明4.3.2式中 l结构的计算跨径（m）; 结构跨中截面的截面惯矩； C50混凝土 =3.45； 梁跨中处单位长度质量：，其中：G跨中延米结构自重（N/m）,g重力加速度g=9.81 =kg/m 按照通规第4.3.2条，冲击系数可按下式计算：当1.5Hz14Hz时，=（）-0.0157=（4.5786）-0.0157=0.2531汽车荷载的局部加载的冲击系数按通规4.3.2-6要求，采用1+=1.2531。（2）、车道荷载公路-级车道荷载为均布荷

25、载加集中荷载。 均布荷载标准值为10.5KN/m； 集中荷载按以下标准选取： 计算跨径L5m,PK=180KN L50m,PK=360KN 5<L<50m,PK值采用线性内插求得。所以=10.5kN/m计算弯矩时，=（29-5）+180kN=276kN计算剪力时，=2761.2=331.2kN（3） 、计算可变作用效应： 采用影响线直接加载求活载内力，计算公式为： 公式中：所求截面的弯矩或剪力；汽车荷载的冲击系数；多车道桥涵的汽车荷载折减系数，四车道折减系数为0.67； 沿桥跨纵向与集中荷载位置对应的横向分布系数；跨中荷载横向分布系数；弯矩、剪力影响线的面积； 车道荷载的均布荷载；

26、车道荷载的集中荷载；计算剪力时，；所加载影响线中一个最大影响线峰值。所以，1）1号梁跨中截面的活载内力为： 当不计算冲击效应时，活载内力为： 2）1号梁截面的活载内力为： 当不计算冲击效应时，活载内力为： 3）1号梁截面的活载内力为： 当不计算冲击效应时，活载内力为：4）1号梁支点截面的活载内力为：跨中荷载横向分布系数同取0.825，当不计算冲击效应时，活载内力为：同理，计算2号，3号梁的活载内力，汇总于下表：主梁各控制截面可变作用效应汇总截面梁号荷载横向分布系数MQ弯矩影响线计冲击力不计冲击力剪力影响线计冲击力不计冲击力()(m)(m)M（集中荷载布置在内力影响线最大位置产生的弯矩）()M(

27、)()(m)(m)Q ()Q()跨中截面1,6号梁（边梁）0.8330.82545.134.75784.652.3750.5111.9281.942,5号梁（中梁0.8540.538760.73108.5079.443,4号梁（中梁0.8540.169719.26102.5975.11 主梁各控制截面可变作用效应汇总截面梁号荷载横向分布系数MQ弯矩影响线计冲击力不计冲击力剪力影响线计冲击力不计冲击力()(m)(m)M （集中荷载布置在内力影响线最大位置产生的弯矩）()M()()(m)(m)Q ()Q()L/4截面1,6号梁（边梁）0.8330.82533.843.563803.89588.55

28、5.3430.75132.112,5号梁（中梁）0.8540.538779.39570.60128.083,4号梁（中梁）0.8540.169736.90544.24121.10 主梁各控制截面可变作用效应汇总截面梁号荷载横向分布系数MQ弯矩影响线计冲击力不计冲击力剪力影响线计冲击力不计冲击力()(m)(m)M （集中荷载布置在内力影响线最大位置产生的弯矩）()M()()(m)(m)Q ()Q()L/8截面1,6号梁（边梁）0.8330.82530.003.1581.25738.91546.085.92140.78950.083147.322,5号梁（中梁0.8540.538744.51550

29、.18148.793,4号梁（中梁）0.8540.169711.03531.78142.33 主梁各控制截面可变作用效应汇总截面梁号荷载横向分布系数MQ弯矩影响线计冲击力不计冲击力剪力影响线计冲击力不计冲击力()(m)(m)M （集中荷载布置在内力影响线最大位置产生的弯矩）()M()()(m)(m) Q ()Q()支点截面1,6号梁（边梁）0.8330.8259.510.91772.16238.872,5号梁（中梁0.8540.53875.42285.223,4号梁（中梁）0.8540.16972.69283.22 作用效应组合表梁号序号荷载等级跨中截面L/4截面L/8截面支座()()()()

30、()()（）1，6号梁（边梁）（1）第一期永久作用G1912.740684.55896.078605.697111.451192.157第二期永久作用G2515.0570386.29354.217342.42062.777108.433（3）总永久作用（1）+（2）1495.25901121.448157.396992.967182.451314.793（4）可变作用（汽车）不计冲击力1041.41108.75781.14175.34692.466186.61251.27（5）可变作用（汽车）计冲击力1422.47148.541066.96239.49945.84254.89343.18（6）

31、标准组合（3）+（5）2917.729148.542188.408396.8861938.807437.341657.973（7）长期组合（3）+0.4×（4）1911.82343.51433.904227.5321269.953257.095415.301（8）短期组合（3）+0.7×（4）2224.24676.1251668.246280.1341477.693313.078490.682（9）基本组合1.1×1.2（3）+1.4×（5）4164.346228.75163123.43576.57732767.31633.3659944.024表3-2-8 作用效应组合表梁号序号荷载等级跨中截面L/4截面L/8截面支座()()()()()()（）2,5号梁（主梁）（1）第一期永久作用G1950.0170712.512100.000631.590115.792200.00（2）第二期永久作用现浇湿接缝G21134.9240101.19314.20389.716.44528.405桥面及栏杆G22515.0570386.29354.217342.42062.777108.433（3）总永久作用（1）+（2）1599.99801199.998168.421063.71195.014336.838（4）可变作用（汽车）不计冲