【正文】 .. . . ..湖 南 理 工 學(xué) 院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目 平江大橋施工圖設(shè)計(jì) 作 者 張 勁 學(xué) 號(hào) 24060100135 系 別 南湖學(xué)院 專 業(yè) 土木工程 指導(dǎo)教師 王 光 輝 職 稱 導(dǎo) 師 完成時(shí)間 二0一0年六月六日 聯(lián)系客服有驚喜，可調(diào)換文檔，文檔免費(fèi)編輯等資源借閱熱服：2552892066 借閱網(wǎng)請(qǐng)相信我們的誠(chéng)信目 錄1 方案擬訂與比選………………………………………………………2設(shè)計(jì)資料及構(gòu)造布置……………………………………………………3主梁的作用效應(yīng)計(jì)算……………………………………………………4 預(yù)應(yīng)力鋼束的估算及布置……………………………………………5 主梁截面幾何特性計(jì)算…………………………………………………6持久狀況截面承載能力極限狀態(tài)計(jì)算…………………………………7 鋼束預(yù)應(yīng)力損失估算……………………………………………………8 應(yīng)力驗(yàn)算…………………………………………………………………9 抗裂性驗(yàn)算………………………………………………………………10 主梁變形（撓度）計(jì)算………………………………………………11 錨固區(qū)局部承壓計(jì)算……………………………………………………12 行車道板計(jì)算……………………………………………………………13參考文獻(xiàn)…………………………………………………………………第一部分 上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算1 方案擬訂與比選 設(shè)計(jì)資料（1）技術(shù)指標(biāo)：汽車荷載：公路I級(jí)橋面寬度：0．3m欄桿+2m人行道+凈13m行車道+2m人行道+0．3m欄桿（共17．6m寬）（2）設(shè)計(jì)洪水頻率：百年一遇 ；（3）通航等級(jí)：無(wú) ； 設(shè)計(jì)方案比選方案的主要標(biāo)準(zhǔn)：安全安全標(biāo)準(zhǔn)可從行車安全、通航安全、基礎(chǔ)地質(zhì)條件的安全與施工安全等幾個(gè)方面考慮。行車安全主要通過(guò)橋面設(shè)施的布置來(lái)實(shí)現(xiàn)。如根據(jù)公路等級(jí)和車流具體情況決定是否需設(shè)置中央分隔帶、分車帶或護(hù)欄以保證行車安全。通航安全雖然有通航凈空保證，但應(yīng)注意是否有拖船組成的船隊(duì)通過(guò)，另外橋下水流方向是否與橋梁垂直，如遇到這些情況均應(yīng)適當(dāng)加大橋梁跨徑?；A(chǔ)的安全一方面應(yīng)該滿足規(guī)范中規(guī)定的基礎(chǔ)埋深與河流的沖刷深度和冰凍深度的關(guān)系，另一方面應(yīng)檢查基礎(chǔ)附近是否有裂縫、斷層、溶洞等不良地質(zhì)現(xiàn)象存在，由此檢查橋梁分孔是否合理。施工期間結(jié)構(gòu)的安全也是應(yīng)考慮的重要因素，如果設(shè)計(jì)要求編制施工組織計(jì)劃，則要注意洪水和颶風(fēng)對(duì)橋梁施工的不利影響，一般要求在洪水來(lái)臨之前橋墩的施工面要超出設(shè)計(jì)洪水位。功能橋梁的功能包括兩個(gè)方面：一是跨越障礙（河流、山谷或線路），二是承受/荷載。在比選方案時(shí)，應(yīng)選擇傳力路線直接、簡(jiǎn)捷的結(jié)構(gòu)形式，以保證結(jié)構(gòu)受力的合理性。此外，還應(yīng)考慮非正常運(yùn)營(yíng)條件下（如地震、風(fēng)載）能保證結(jié)構(gòu)功能的實(shí)施。在地震區(qū)修建橋梁要考慮抗震性能好的橋型。梁式體系比拱失體系好，無(wú)鉸拱比有鉸拱要好，整體式的比組合式的好，擴(kuò)大基礎(chǔ)比樁基礎(chǔ)好，低樁比高樁好等。再?gòu)耐话l(fā)的因素破壞橋梁后的修復(fù)難易考慮，梁式體系比拱式體系易修復(fù)。從該方面考慮，小跨能滿足的就不做大跨；能用標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)或通用設(shè)計(jì)的就優(yōu)先考慮。經(jīng)濟(jì)經(jīng)濟(jì)性主要從造價(jià)、工期及養(yǎng)護(hù)維修方面考慮。⑴造價(jià)：主要包括材料費(fèi)、人工費(fèi)及機(jī)具設(shè)備費(fèi)。1)材料費(fèi)的估價(jià)因受價(jià)格影響比較大，因暫按材料用量來(lái)衡量。①用標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)與通用設(shè)計(jì)時(shí)，可按所附材料查用。②考同類體系、同荷載標(biāo)準(zhǔn)、相近跨度的已建橋梁的工程數(shù)量。③根據(jù)參考書(shū)中提出的構(gòu)造尺寸以及經(jīng)驗(yàn)尺寸，定出總體設(shè)計(jì)的輪廓尺寸，然后對(duì)主要結(jié)構(gòu)的少數(shù)控制截面進(jìn)行粗略的驗(yàn)算。2)人工費(fèi)和機(jī)具設(shè)備費(fèi)的標(biāo)準(zhǔn)各地區(qū)有很大差別，可根據(jù)概預(yù)算定額標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行估算。⑵工期：工期與造價(jià)有很大的關(guān)系，橋梁作為線路的一部分，應(yīng)該要求做到“線路修到那里，橋也通到那里”，以保證機(jī)具、材料、人員的輸送，線路早日交付運(yùn)營(yíng)，可以使國(guó)民經(jīng)濟(jì)早一天受益。影響工期的因素很多，在資金有保障的前提下，主要受基礎(chǔ)工程量的大小、結(jié)構(gòu)形式、施工方法等影響。上下部結(jié)構(gòu)類型多的橋梁，要求特種機(jī)具設(shè)備的或新體系的工期也長(zhǎng)，非就地取材的橋型，不僅造價(jià)高，而且工期長(zhǎng)；采用腳手施工才工期長(zhǎng)，而且有水毀的可能，需要慎重考慮。 ⑶養(yǎng)護(hù)及維修：橋梁在規(guī)定使用期限內(nèi)經(jīng)常維修費(fèi)用的多少需要考慮，混泥土橋的養(yǎng)護(hù)和維修費(fèi)用比剛橋要低得多，當(dāng)遭受軍事或自然因素破壞后的修復(fù)，梁式橋比拱式橋方便。美觀我國(guó)基本建設(shè)的方針是“經(jīng)濟(jì)、適用和在可能條件下注意美觀”，大量的公路橋和鐵路橋設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)遵守這一要求，但在特大橋‘城市橋以及位于風(fēng)景區(qū)的橋梁，應(yīng)注意選擇美觀的橋型方案。此外，施工設(shè)備及能力和環(huán)保也是必須考慮的兩個(gè)方面。每個(gè)比選方案都應(yīng)初步考慮采用什么施工方法，根據(jù)所給的施工設(shè)備和現(xiàn)場(chǎng)條件制訂施工方案；橋梁設(shè)計(jì)必須考慮環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展的要求，包括生態(tài)、水、空氣、噪聲等幾個(gè)方面全面考慮。1. 鑒于展架橋地質(zhì)地形情況。該處地勢(shì)平緩，故比選方案主要采用簡(jiǎn)支梁橋和連續(xù)梁橋形式。根據(jù)安全、適用、經(jīng)濟(jì)、美觀的設(shè)計(jì)原則，我初步擬定了三個(gè)方案。 方案一：預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支T型梁橋本橋的橫截面采用T型截面（如圖1—1）。防收縮鋼筋采用下密上疏的要求布置所有鋼筋的焊縫均為雙面焊，因?yàn)樵摌虻目缍容^大，預(yù)應(yīng)力鋼筋采用特殊的形式（如圖1—2）布置，這樣不僅有利于抗剪，而且在拼裝完成后，在橋面上進(jìn)行張拉，可防止梁上緣開(kāi)裂。優(yōu)點(diǎn)：制造簡(jiǎn)單，整體性好，接頭也方便，而且能有效的利用現(xiàn)代高強(qiáng)材料，減少構(gòu)件截面，與鋼筋混凝土相比，能節(jié)省鋼材，在使用荷載下不出現(xiàn)裂縫等。缺點(diǎn)：預(yù)應(yīng)力張拉后上拱偏大，影響橋面線形，使橋面鋪裝加厚等。施工方法：采用預(yù)制拼裝法（后張法）施工，即先預(yù)制T型梁，然后用大型機(jī)械吊裝的一種施工方法。其中后張法的施工流程為：先澆筑構(gòu)件混凝土，并在其中預(yù)留孔道，待混凝土達(dá)到要求強(qiáng)度后，將預(yù)應(yīng)力鋼筋穿入預(yù)留的孔道內(nèi)，將千斤頂支承與混凝土構(gòu)件端部，張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋，使構(gòu)件也同時(shí)受到反力壓縮。待張拉到控制拉力后，即用夾片錨具將預(yù)應(yīng)力鋼筋錨固于混凝土構(gòu)件上，使混凝土獲得并保持其預(yù)壓應(yīng)力。最后，在預(yù)留孔道內(nèi)壓注水泥漿。使預(yù)應(yīng)力鋼筋與混凝土粘結(jié)成為整體。立面圖（尺寸單位：cm） 圖1—2 （尺寸單位：cm） 方案二：（30+60+30）m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱形梁橋本橋采用單箱單室的截面形式及立面圖，因?yàn)榭缍群艽螅▽?duì)連續(xù)梁橋），在外載和自重作用下，支點(diǎn)截面將出現(xiàn)較大的負(fù)彎矩，從絕對(duì)值來(lái)看，支點(diǎn)截面的負(fù)彎矩大于跨中截面的正彎矩，因此，采用變截面梁能符合梁的內(nèi)力分布規(guī)律，變截面梁的變化規(guī)律采用二次拋物線。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)剛度大，變形小，行車平順舒適，伸縮縫少，抗震能力強(qiáng)，線條明快簡(jiǎn)潔，施工工藝相對(duì)簡(jiǎn)單，造價(jià)低，后期養(yǎng)護(hù)成本不高等。缺點(diǎn)：橋墩處箱梁根部建筑高度較大，橋梁美觀欠佳。超靜定結(jié)構(gòu)，對(duì)地基要求高等。施工方法：采用懸臂澆筑施工，用單懸臂—連續(xù)的施工程序，這種方法是在橋墩兩側(cè)對(duì)稱逐段就地澆筑混凝土，待混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度后，張拉預(yù)應(yīng)力筋，移動(dòng)機(jī)具、模板繼續(xù)施工。方案三：（620）m預(yù)應(yīng)力混凝土空心板橋本橋橫斷面采用17塊中板和2塊邊板優(yōu)點(diǎn)： 預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)通過(guò)高強(qiáng)鋼筋對(duì)混凝土預(yù)壓，不僅充分發(fā)揮了高強(qiáng)材料的特性，而且提高了混凝土的抗裂性，促使結(jié)構(gòu)輕型化，因而預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)具有比鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)大得多的跨越能力。 采用空心板截面，減輕了自重，而且能充分利用材料，構(gòu)件外形簡(jiǎn)單，制作方便，方便施工，施工工期短，而且橋型流暢美觀。缺點(diǎn)：行車不順，同時(shí)橋梁的運(yùn)營(yíng)養(yǎng)護(hù)成本在后期較高。施工方法：采用預(yù)置裝配（先張法）的施工方法，先張法預(yù)制構(gòu)件的制作工藝是在澆筑混凝土之前先進(jìn)行預(yù)應(yīng)力筋的張拉，并將其臨時(shí)固定在張拉臺(tái)座上，然后按照支立模板——鋼筋骨架成型——澆筑及振搗混凝土——養(yǎng)護(hù)及拆除模板的基本施工工藝，待混凝土達(dá)到規(guī)定強(qiáng)度，逐漸將預(yù)應(yīng)力筋松弛，利用力筋回縮和與混凝土之間的黏結(jié)作用，使構(gòu)件獲得預(yù)應(yīng)力。 方案比選表1—1 方案比選表方案設(shè)計(jì)方案一設(shè)計(jì)方案二設(shè)計(jì)方案三適用性各梁受力相對(duì)獨(dú)立，避免超靜定梁的復(fù)雜問(wèn)題，行車較舒適。箱形截面抗扭剛度大，可以保證其強(qiáng)度和穩(wěn)定性，有效的承擔(dān)正負(fù)彎矩，橋梁的結(jié)構(gòu)剛度大，變形小，行車平穩(wěn)舒適?？招陌褰孛?，減輕了自重，而且能充分利用材料，構(gòu)件外形簡(jiǎn)單，制作方便，方便施工，施工工期短。美觀性構(gòu)造簡(jiǎn)單，線條簡(jiǎn)潔全橋線條簡(jiǎn)潔明快，與周圍環(huán)境協(xié)調(diào)好，因此，橋型美觀全橋線條簡(jiǎn)潔，但橋孔跨度多，因此顯得有些繁縟影響橋型美觀續(xù)上表施工難易等跨徑布置，細(xì)部尺寸相同，可以重復(fù)利用模板預(yù)制，施工較為方便。相對(duì)簡(jiǎn)支梁橋的施工要更復(fù)雜。相對(duì)于簡(jiǎn)支T型梁和連續(xù)箱形梁施工較簡(jiǎn)單。經(jīng)濟(jì)性等截面形式能大量節(jié)約模板，加快建橋進(jìn)度，簡(jiǎn)易經(jīng)濟(jì)，但不能充分利用截面作用，基礎(chǔ)設(shè)計(jì)量大。連續(xù)梁剛度大，變形小，伸縮縫少，能充分利用高強(qiáng)材料的特性，促使結(jié)構(gòu)輕型化，跨越能力強(qiáng)。充分發(fā)揮了高強(qiáng)材料的特性，而且提高了混凝的抗裂性，促使結(jié)構(gòu)輕型化。后期養(yǎng)護(hù)成本較高通過(guò)對(duì)比，從受力合理，安全適用，經(jīng)濟(jì)美觀的角度綜合考慮，方案一:預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支T型梁橋?yàn)樽罴淹扑]方案。此方案，采用預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支T型梁橋，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，節(jié)省材料，經(jīng)濟(jì)合理；采用預(yù)制裝配的施工方法，施工方便，周期短；而且橋型流暢美觀。 2設(shè)計(jì)資料及構(gòu)造布置 設(shè)計(jì)資料 橋梁跨徑及橋?qū)挊?biāo)準(zhǔn)跨徑：30m（墩中心距離）主梁全長(zhǎng)：計(jì)算跨徑：橋?qū)挘?．3m欄桿+2m人行道+凈13m行車道+2m人行道+0．3m欄桿（共17．6m寬）橋面鋪裝：鋪裝層鋪設(shè)防水混凝土12cm，瀝青混凝土6cm。 設(shè)計(jì)荷載公路I級(jí)，結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)=，集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值為316KN. 材料及工藝混凝土：采用C50混凝土，=MPa，抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值=，抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值=，抗拉強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)值=，抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值=。鋼筋：預(yù)應(yīng)力鋼筋采用ASTMA41697a標(biāo)準(zhǔn)的低松弛鋼絞（17標(biāo)準(zhǔn)型），抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值=1860MPa。抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值=1260MPa，公稱面積140，彈性模量Ep=MPa。普通鋼筋直徑大于和等于12mm的采用HRB400鋼筋；直徑小于12mm的均用R235鋼筋。按后張法施工工藝制作主梁，采用內(nèi)徑70mm的預(yù)埋波紋管和夾片錨具。 設(shè)計(jì)依據(jù)（1）交通部頒《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（JTGB012003）簡(jiǎn)稱《標(biāo)準(zhǔn)》（2）交通部頒《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》（JTGD602004）簡(jiǎn)稱《橋規(guī)》（3）交通部頒《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTGD622004）簡(jiǎn)稱《公預(yù)規(guī)》 基本計(jì)算數(shù)據(jù)見(jiàn)（表21） 表21 基本數(shù)據(jù)計(jì)算表 名 稱項(xiàng) 目符 號(hào)單 位數(shù) 據(jù)混 凝 土立方強(qiáng)度 fcu,kMPa50 彈性模量EcMPa軸心抗壓標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度f(wàn)ckMPa 軸心抗拉標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度f(wàn)tkMPa 軸心抗壓設(shè)計(jì)強(qiáng)度f(wàn)cdMPa 軸心抗拉設(shè)計(jì)強(qiáng)度f(wàn)tdMPa 短暫狀態(tài)容許壓應(yīng)力39。ckMPa 容許拉應(yīng)力39。tkMPa持久狀態(tài)標(biāo)準(zhǔn)荷載組合:　　　容許壓應(yīng)力MPa 容許主壓應(yīng)力MPa短期效應(yīng)組合:　　　容許拉應(yīng)力MPa0 容許主拉應(yīng)力MPa 鋼 絞 線標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度f(wàn)pkMPa1860 彈性模量EpMPa105抗拉設(shè)計(jì)強(qiáng)度f(wàn)pdMPa1260 最大控制應(yīng)力σconMPa1395 持久狀態(tài)應(yīng)力:　　　標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)組合MPa1209 材料重度鋼筋混凝土γ1KN/ｍ3 瀝青混凝土γ2KN/ｍ3 鋼絞線γ3KN/ｍ3 　鋼束與混凝土的彈性模量比αEp無(wú)綱量 注：考慮混凝土強(qiáng)度達(dá)到90%時(shí)開(kāi)始張拉預(yù)應(yīng)力鋼束。和分別表示鋼束張拉時(shí)混凝土的抗壓、抗拉標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度，則=， =。 橫斷面布置 主梁間距與主梁片數(shù) 本橋?yàn)閱畏鶚?，主梁翼板寬度?50cm，選用5片主梁和2片邊梁，主梁之間的間距為220cm 主梁跨中截面主要尺寸擬定 圖11 結(jié)構(gòu)尺寸圖（單位cm） 主梁高度 預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支梁橋的主梁高度與跨徑之比常在1/141/25,當(dāng)建筑高度不受限制時(shí)（本橋不受限制），增大梁高往往是最經(jīng)濟(jì)的方案，因?yàn)樵龃罅焊呖梢匀〉幂^大的抗彎力臂，還可以節(jié)省預(yù)應(yīng)力鋼束用量，同時(shí)梁高加大一般只是腹板加高，而混凝土的用量增加不多。終上所述，本橋中取200cm的主梁高度是比較合適的。主梁截面細(xì)部尺寸T梁翼板的厚度取決于橋面板承受車輪局部荷載的要求，還應(yīng)考慮能