预应力混凝土简支梁桥设计毕业设计.docx

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1、预应力混凝土简支梁桥设计毕业设计目录刖言1 .桥型方案比选21.1 工程概况21.2 设计依据21.3 技术标准21.4 工程地质条件21.5 采用规范21.6 桥型方案比选及点评32 .桥梁的设计资料及构造布置62.1 设计资料62.2 桥梁结构构造布置73 .主梁截面几何特征初步计算93.1 受压翼缘有效宽度bf 的计算93.2 主梁截面几何特征的计算93.3 截面效率指标p的计算114 .主梁的内力计算124.1 恒载内力计算124.2 主梁活载横向分布系数计算164.3 主梁活载内力计算254.4 主梁内力效应组合315 .预应力钢筋面积的估算及其布置345.1 预应力钢筋截面积估算3

2、45.2 预应力钢束布置345.3 非预应力钢筋截面积估算及其布置386 .主梁截面积和特征计算387 .持久状况截面承载能力极限状态的计算437.1 正截面承载力计算437.2 斜截面承载力计算438 .预应力损失估算458.1 预应力钢筋张拉控制应力458.2 预应力钢筋预应力损失459 .主梁短暂状况的应力验算5210 .主梁持久状况的应力验算5210.1 跨中截面混凝土法相正应力验算5310.2 持久状况下预应力钢筋的拉应力验算5310.3 持久状况下的混凝土主应力验算5311 .主梁抗裂性验算5811.1 主梁在短期效应组合作用下的正截面抗裂验算5811.2 主梁在短期效应组合作用下

3、的斜截面抗裂验算5812 .主梁变形（挠度）计算6112.1 何在短期效应作用下主梁挠度验算6112.2 预加力引起的上拱度计算6212.3 预拱度的设置6213 .主梁锚固区的局部承压验算6313.1 局部承压区的截面尺寸验算6313.2 局部抗压承载力计算6414 .桥梁的行车道板内力计算及配筋6514.1 行车道板恒载及其内力计算6514.2 行车道板活载内力计算6614.3 行车道板的作用效应组合6614.4 行车道板的配筋及强度验算6715 .横隔梁的内力计算及配筋6915.1 横隔梁影响线的绘制6915.2 横隔梁截面内力计算7215.3 横隔梁配筋及强度验算7216 .支座的设计

4、与计算7416.1 确定支座的平面尺寸7416.2 验算支座的厚度7516.3 验算支座偏转7616.4 验算支座的抗滑性能77结论78参考文献79致谢80U 1-刖百毕业设计是学校专业教学过程的最后的一个环节，它的主要目的是培养我们学生综合运用所学专业知识的技能。通过毕业设计，使我们较系统的掌握所学的理论只是，同时与实际工程相结合，培养我们分析解决实际问题的能力。另外，通过毕业设计这一过程还可以培养我们实事求是，谦虚谨慎的学习态度和刻苦钻研、勇于创新的精神。近现代以来，预应力混凝土桥在我国得到了巨大的发展。特别是预应力混凝土梁式桥的定型设计广泛采用T形梁的形式，不但经济适用而且施工方便，可以

5、明显加快建桥的速度。近几十年以来，由于建桥材料性能的不断改进和完善，设计理论且趋完美，施工工艺的创新，使得此种桥梁的修建获得了巨大的发展空间,在桥梁工程中占有日益重要的地位。目前预应力混凝土简支梁桥的最大跨径已达到76m。本次毕业设计就是对一座中型预应力混凝土简支T形梁桥上部结构的设计及计算。本次设计主要包括以下几个方面的内容：桥梁的结构设计；主梁的内力计算及配筋；桥梁的行车道板内力计算与配筋；横隔梁的内力计算及配筋；支座的设计及相关验算。桥梁的结构设计包括主梁的梁高、肋宽、翼板厚度、以及横隔梁的片数、高度和厚度。主梁的跨中的横向分布系数计算采用比拟正交异型板法即G-m法，支点处的荷载横向分布

6、系数采用杠杆原理法。横隔梁的内力计算采用偏心压力法，在设计设计时，偏于安全地采用横隔梁的设计来代表所有其他横隔梁的设计，只求出了横隔梁的剪力和弯矩进行配筋和强度验算。支座采用的是现代公路桥梁中广泛采用的板式橡胶支座。施工采用预制装配，桥梁构建的形式和尺寸趋于标准化，有利于大规模工业化制造，且不是季节的影响。总之，通过毕业设计，使我们达到基本知识基础理论、基本技能（三基）和运用知识网络获取知识的能力，计算机应用的能力，外语能力以及文化素质，思想品德素质，业务素质（三个素质）的训练，培养我们运用所学专业知识和技术,研究，解决本专业实际问题的初步能力。1 .桥型方案比选1.1 工程概述该桥建造于低山

7、丘陵地区，桥位位于轴线近南北向的太阳村背斜东翼，桥梁净宽20m,两侧人行道各1.5m,中间分隔带1m。2 . 2设计依据(1)沿线自然地理状况；(2)物探报告和钻孔报告1.1 桥梁跨越障碍的形式为：道路。1.3 技术标准(1)路线道路等级：二级公路；(2)设计车速：80km/h;(3)桥面净宽20m,双向四车道，人行道2x1.5m,中间分隔带1m。(4)车辆荷载标准：公路工级；(5)桥上纵坡；1.5%(6)设计抗震裂度：六级；(7)设计洪水频率：百年一遇。1.4 工程地质条件桥位区位于轴线近南北向的太阳村背斜东翼，下卧基岩为中石碳流黄龙组灰岩石，呈单斜构造，近南北走向，倾向东，倾角12到15度

8、。其构造运动发生于中生代白垩系之前，第四纪以来未发现有明显的新构造运动迹象据野外40个钻探孔揭露及土工试验成果，场区岩土层主要为河流冲积作用形成的粘土，亚粘土,卵石等；表部不均匀地分布有填土，新近沉积亚粘土，地基稳定性条件良好。1.5 采用规范公路路线设计规范(JRJ011_94)公路桥梁设计通用规范(JTGD60-2004)公路桥梁钢筋混凝土及预应力混凝土桥梁设计规范(JTGD62-2004)1.6 桥梁方案比选及点评1.6.1 桥梁设计的原则适用性桥上应保证车辆嗯好人群的安全顺畅，并在满足交通量增长的需要。桥应该满足泄洪，安全通航或通车要求。建成的桥梁应保证使用年限并便于检查和维修。舒适与

9、安全性现代桥梁设计越来越强调舒适度，要控制桥梁的竖向与横向中面，避免车辆在桥上振动与冲击。整个桥跨结构及各部分构件，再制造，运输，安装和使用过程中应该具有足够的强度，刚度，稳定性和耐久性。经济性设计的经济性一般应占首位。经济性应综合考虑到发展远景及将来的养护和维修费用。先进性桥梁的设计应体现现代桥梁建设的新技术。应便于制造和假设，应尽量采用先进工艺和施工机械，以利于减少劳动强度，加快施工进度，保证工程质量和施工安全。美观一座桥梁，应与周围的景致相协调。合理的结构布局和轮廓是美观的主要因素，决不应把美观片理的理解为豪华的装饰。另外，在国家经济实力不断增长的时期，公路工程设计应符合环保要求，保持公

10、路的可持续发展。对桥梁，从设计到施工都应考虑到环保要求，有利于环保。桥梁的设计方案应力求结构新颖，尽量采用有特殊的新结构，又要保证结构受力合理，技术可靠，施工方便。1.6.2 桥型方案比选根据上述原则，对本次设计的桥梁进行方案比选。表1-1方案比选表比较项目第一方案第二方案桥型预应力混凝土简支T型梁桥梁拱组合桥方案简介此方案采用了跨简支结构，标准跨径为30米，计算跨径为28.66米，桥梁全长90米，其具体尺寸见设计图纸，将整个桥面用防撞护栏分为两幅，桥墩采用双柱式钻孔灌注桩此方案主跨为65m预应力空心板拱，引桥为3()m的钢筋混凝土箱型梁桥，全桥总长为 95m。设计技术水平国内设计经验丰富水平

11、先选国内设计经验一般，水平一般施工技术预制T型构件，运至施工地点采用混凝土现浇，将T型梁连接，其特点是外型简单，制造方便，整体性好，便于施工及构件的安装。转体施工法，对周围的影响较小，将结构分开建造，最后在合拢，最近十年来新兴的施工方法，施工难度较大，需要的施工设备配置较高。维修量小较小工期较短，预计16周较长，预计21周方案点评：方案一采用预应力钢筋混凝土简支T型梁桥，而预应力混凝土梁桥课看作是一种预先存储了足够压应力的较新型的混凝土材料。队混凝土施加压力的高强度钢筋，既是加力工具有时抵抗荷载所引起构件内力的受力钢筋。另外，预应力混凝土梁桥除了具有钢筋混凝土梁的所有有点外还有下述的重要特点：

12、能最有效的利用现代化的高强度材料(高强度混凝土，高强度钢材)，减小构件截面，显著降低自重所占的全部设计荷载的比重，增大跨域能力，并扩大混凝土结构的使用范围。与钢筋混凝土梁桥相比，一般可以节省钢材304。%,跨径愈大，节省愈多。全预应力混凝土梁在使用荷载下不出现裂缝，即使部分预应力混凝土梁在常遇荷载下也无裂缝，鉴于全截面参加工作，梁的刚度就比通常开裂的钢筋混凝土梁要大。因此，预应力梁可显著减少建筑高度，使大跨径桥梁做得轻柔美观。由于能消除裂缝，这就扩大了对多种桥型的适应性，并提高了结构的耐久性。预应力技术的采用，为现代预制装配式结构提供了最有效的接合和拼装手段。根据需要可在结构纵、横和竖向任意分

13、段，施加预应力，即可集成理想的整体，这就扩大了装配式桥梁的使用范围。方案二采用梁拱组合桥，它们利用梁的受弯与拱的承压特点组成联合结构。在预应力混凝土结构中，因梁体内科储备巨大的压力来承受拱的水平推力，使这类结构既具有拱的特点，而又非推力结构，对地基要求不是很高。但这种结构施工比较复杂，一般用于城市跨河桥上。总的来说，这两个方案都符合安全，功能，经济，施工的要求。在功能上第一个方案较有优势，在美观上第二个方案较有优势，但符合本次毕业设计任务书中的相应条件及本人水平有限，故选择第一个方案预应力混凝土简支T型梁桥为最终设计方案！2桥梁的设计资料及构造布置2.1设计资料2. 1. 1桥面净空净一2x8

14、.0+lm （分隔带）+2xl.5m （人行道）桥面采用中间分隔带分离的形式。2.1.2主梁跨径及全长标准跨径：30m主梁全长：主梁预制全长L全=29.94m,伸缩缝采用6m计算跨径：L=28.66m （相邻支座中心间距）2.1.3设计荷载根据线路的等级，确定荷载等级由公路桥涵设计通用规范中4.3.1中的相关规定知道计算荷载为公路工级车道荷载，人群荷载为3.0KN/m2 o2. 1.4材料及施工工艺水泥混凝土：主梁采用C50, Ec=3.45xlO4MPa,抗压强度标准值fck=32.4MPa,抗压强度设计值fcd=22.4MPa,抗拉强度标准值ftk=2.65MPa,抗拉强度设计值ftd= 1.83MPa；预应力钢筋；采用低松弛的钢绞线，抗拉强度标准值fpk=1860MPa,抗拉强度设计值fpd =1260MPa,公称直径15.24m,公称面积140mm2,弹性模量Eo=1.95xl05MPa；非预应力钢筋：当钢筋直径d12mm时采用HRB400级钢筋，抗拉强度标准值fsk =400MPa,抗拉强度设计值fsd =33()MPa；当直径d小于等于12mm时,一律采用HRB335级钢筋，抗拉强度标准值为fsk =335MPa,抗拉强度设计值fsd=280MPa；非预应力钢筋的弹性模量均为Es=2.0