【正文】 .. . . ..湖 南 理 工 學 院畢業(yè)設計（論文）題目 平江大橋施工圖設計 作 者 張 勁 學 號 24060100135 系 別 南湖學院 專 業(yè) 土木工程 指導教師 王 光 輝 職 稱 導 師 完成時間 二0一0年六月六日 聯(lián)系客服有驚喜，可調(diào)換文檔，文檔免費編輯等資源借閱熱服：2552892066 借閱網(wǎng)請相信我們的誠信目 錄1 方案擬訂與比選………………………………………………………2設計資料及構造布置……………………………………………………3主梁的作用效應計算……………………………………………………4 預應力鋼束的估算及布置……………………………………………5 主梁截面幾何特性計算…………………………………………………6持久狀況截面承載能力極限狀態(tài)計算…………………………………7 鋼束預應力損失估算……………………………………………………8 應力驗算…………………………………………………………………9 抗裂性驗算………………………………………………………………10 主梁變形（撓度）計算………………………………………………11 錨固區(qū)局部承壓計算……………………………………………………12 行車道板計算……………………………………………………………13參考文獻…………………………………………………………………第一部分 上部結構設計計算1 方案擬訂與比選 設計資料（1）技術指標：汽車荷載：公路I級橋面寬度：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）設計洪水頻率：百年一遇 ；（3）通航等級：無 ； 設計方案比選方案的主要標準：安全安全標準可從行車安全、通航安全、基礎地質(zhì)條件的安全與施工安全等幾個方面考慮。行車安全主要通過橋面設施的布置來實現(xiàn)。如根據(jù)公路等級和車流具體情況決定是否需設置中央分隔帶、分車帶或護欄以保證行車安全。通航安全雖然有通航凈空保證，但應注意是否有拖船組成的船隊通過，另外橋下水流方向是否與橋梁垂直，如遇到這些情況均應適當加大橋梁跨徑。基礎的安全一方面應該滿足規(guī)范中規(guī)定的基礎埋深與河流的沖刷深度和冰凍深度的關系，另一方面應檢查基礎附近是否有裂縫、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。施工期間結構的安全也是應考慮的重要因素，如果設計要求編制施工組織計劃，則要注意洪水和颶風對橋梁施工的不利影響，一般要求在洪水來臨之前橋墩的施工面要超出設計洪水位。功能橋梁的功能包括兩個方面：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，應選擇傳力路線直接、簡捷的結構形式，以保證結構受力的合理性。此外，還應考慮非正常運營條件下（如地震、風載）能保證結構功能的實施。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，無鉸拱比有鉸拱要好，整體式的比組合式的好，擴大基礎比樁基礎好，低樁比高樁好等。再從突發(fā)的因素破壞橋梁后的修復難易考慮，梁式體系比拱式體系易修復。從該方面考慮，小跨能滿足的就不做大跨；能用標準設計或通用設計的就優(yōu)先考慮。經(jīng)濟經(jīng)濟性主要從造價、工期及養(yǎng)護維修方面考慮。⑴造價：主要包括材料費、人工費及機具設備費。1)材料費的估價因受價格影響比較大，因暫按材料用量來衡量。①用標準設計與通用設計時，可按所附材料查用。②考同類體系、同荷載標準、相近跨度的已建橋梁的工程數(shù)量。③根據(jù)參考書中提出的構造尺寸以及經(jīng)驗尺寸，定出總體設計的輪廓尺寸，然后對主要結構的少數(shù)控制截面進行粗略的驗算。2)人工費和機具設備費的標準各地區(qū)有很大差別，可根據(jù)概預算定額標準進行估算。⑵工期：工期與造價有很大的關系，橋梁作為線路的一部分，應該要求做到“線路修到那里，橋也通到那里”，以保證機具、材料、人員的輸送，線路早日交付運營，可以使國民經(jīng)濟早一天受益。影響工期的因素很多，在資金有保障的前提下，主要受基礎工程量的大小、結構形式、施工方法等影響。上下部結構類型多的橋梁，要求特種機具設備的或新體系的工期也長，非就地取材的橋型，不僅造價高，而且工期長；采用腳手施工才工期長，而且有水毀的可能，需要慎重考慮。 ⑶養(yǎng)護及維修：橋梁在規(guī)定使用期限內(nèi)經(jīng)常維修費用的多少需要考慮，混泥土橋的養(yǎng)護和維修費用比剛橋要低得多，當遭受軍事或自然因素破壞后的修復，梁式橋比拱式橋方便。美觀我國基本建設的方針是“經(jīng)濟、適用和在可能條件下注意美觀”，大量的公路橋和鐵路橋設計時應遵守這一要求，但在特大橋‘城市橋以及位于風景區(qū)的橋梁，應注意選擇美觀的橋型方案。此外，施工設備及能力和環(huán)保也是必須考慮的兩個方面。每個比選方案都應初步考慮采用什么施工方法，根據(jù)所給的施工設備和現(xiàn)場條件制訂施工方案；橋梁設計必須考慮環(huán)境保護和可持續(xù)發(fā)展的要求，包括生態(tài)、水、空氣、噪聲等幾個方面全面考慮。1. 鑒于展架橋地質(zhì)地形情況。該處地勢平緩，故比選方案主要采用簡支梁橋和連續(xù)梁橋形式。根據(jù)安全、適用、經(jīng)濟、美觀的設計原則，我初步擬定了三個方案。 方案一：預應力混凝土簡支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，因為該橋的跨度較大，預應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，在橋面上進行張拉，可防止梁上緣開裂。優(yōu)點：制造簡單，整體性好，接頭也方便，而且能有效的利用現(xiàn)代高強材料，減少構件截面，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：預應力張拉后上拱偏大，影響橋面線形，使橋面鋪裝加厚等。施工方法：采用預制拼裝法（后張法）施工，即先預制T型梁，然后用大型機械吊裝的一種施工方法。其中后張法的施工流程為：先澆筑構件混凝土，并在其中預留孔道，待混凝土達到要求強度后，將預應力鋼筋穿入預留的孔道內(nèi)，將千斤頂支承與混凝土構件端部，張拉預應力鋼筋，使構件也同時受到反力壓縮。待張拉到控制拉力后，即用夾片錨具將預應力鋼筋錨固于混凝土構件上，使混凝土獲得并保持其預壓應力。最后，在預留孔道內(nèi)壓注水泥漿。使預應力鋼筋與混凝土粘結成為整體。立面圖（尺寸單位：cm） 圖1—2 （尺寸單位：cm） 方案二：（30+60+30）m預應力混凝土連續(xù)箱形梁橋本橋采用單箱單室的截面形式及立面圖，因為跨度很大（對連續(xù)梁橋），在外載和自重作用下，支點截面將出現(xiàn)較大的負彎矩，從絕對值來看，支點截面的負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：結構剛度大，變形小，行車平順舒適，伸縮縫少，抗震能力強，線條明快簡潔，施工工藝相對簡單，造價低，后期養(yǎng)護成本不高等。缺點：橋墩處箱梁根部建筑高度較大，橋梁美觀欠佳。超靜定結構，對地基要求高等。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對稱逐段就地澆筑混凝土，待混凝土達到一定強度后，張拉預應力筋，移動機具、模板繼續(xù)施工。方案三：（620）m預應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： 預應力結構通過高強鋼筋對混凝土預壓，不僅充分發(fā)揮了高強材料的特性，而且提高了混凝土的抗裂性，促使結構輕型化，因而預應力混凝土結構具有比鋼筋混凝土結構大得多的跨越能力。 采用空心板截面，減輕了自重，而且能充分利用材料，構件外形簡單，制作方便，方便施工，施工工期短，而且橋型流暢美觀。缺點：行車不順，同時橋梁的運營養(yǎng)護成本在后期較高。施工方法：采用預置裝配（先張法）的施工方法，先張法預制構件的制作工藝是在澆筑混凝土之前先進行預應力筋的張拉，并將其臨時固定在張拉臺座上，然后按照支立模板——鋼筋骨架成型——澆筑及振搗混凝土——養(yǎng)護及拆除模板的基本施工工藝，待混凝土達到規(guī)定強度，逐漸將預應力筋松弛，利用力筋回縮和與混凝土之間的黏結作用，使構件獲得預應力。 方案比選表1—1 方案比選表方案設計方案一設計方案二設計方案三適用性各梁受力相對獨立，避免超靜定梁的復雜問題，行車較舒適。箱形截面抗扭剛度大，可以保證其強度和穩(wěn)定性，有效的承擔正負彎矩，橋梁的結構剛度大，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，構件外形簡單，制作方便，方便施工，施工工期短。美觀性構造簡單，線條簡潔全橋線條簡潔明快，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，細部尺寸相同，可以重復利用模板預制，施工較為方便。相對簡支梁橋的施工要更復雜。相對于簡支T型梁和連續(xù)箱形梁施工較簡單。經(jīng)濟性等截面形式能大量節(jié)約模板，加快建橋進度，簡易經(jīng)濟，但不能充分利用截面作用，基礎設計量大。連續(xù)梁剛度大，變形小，伸縮縫少，能充分利用高強材料的特性，促使結構輕型化，跨越能力強。充分發(fā)揮了高強材料的特性，而且提高了混凝的抗裂性，促使結構輕型化。后期養(yǎng)護成本較高通過對比，從受力合理，安全適用，經(jīng)濟美觀的角度綜合考慮，方案一:預應力混凝土簡支T型梁橋為最佳推薦方案。此方案，采用預應力混凝土簡支T型梁橋，結構簡單，節(jié)省材料，經(jīng)濟合理；采用預制裝配的施工方法，施工方便，周期短；而且橋型流暢美觀。 2設計資料及構造布置 設計資料 橋梁跨徑及橋?qū)挊藴士鐝剑?0m（墩中心距離）主梁全長：計算跨徑：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：鋪裝層鋪設防水混凝土12cm，瀝青混凝土6cm。 設計荷載公路I級，結構重要性系數(shù)=，集中荷載標準值為316KN. 材料及工藝混凝土：采用C50混凝土，=MPa，抗壓強度標準值=，抗壓強度設計值=，抗拉強度的標準值=，抗拉強度設計值=。鋼筋：預應力鋼筋采用ASTMA41697a標準的低松弛鋼絞（17標準型），抗拉強度標準值=1860MPa?？估瓘姸仍O計值=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的預埋波紋管和夾片錨具。 設計依據(jù)（1）交通部頒《公路工程技術標準》（JTGB012003）簡稱《標準》（2）交通部頒《公路橋涵設計通用規(guī)范》（JTGD602004）簡稱《橋規(guī)》（3）交通部頒《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范》（JTGD622004）簡稱《公預規(guī)》 基本計算數(shù)據(jù)見（表21） 表21 基本數(shù)據(jù)計算表 名 稱項 目符 號單 位數(shù) 據(jù)混 凝 土立方強度 fcu,kMPa50 彈性模量EcMPa軸心抗壓標準強度fckMPa 軸心抗拉標準強度ftkMPa 軸心抗壓設計強度fcdMPa 軸心抗拉設計強度ftdMPa 短暫狀態(tài)容許壓應力39。ckMPa 容許拉應力39。tkMPa持久狀態(tài)標準荷載組合:　　　容許壓應力MPa 容許主壓應力MPa短期效應組合:　　　容許拉應力MPa0 容許主拉應力MPa 鋼 絞 線標準強度fpkMPa1860 彈性模量EpMPa105抗拉設計強度fpdMPa1260 最大控制應力σconMPa1395 持久狀態(tài)應力:　　　標準狀態(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無綱量 注：考慮混凝土強度達到90%時開始張拉預應力鋼束。和分別表示鋼束張拉時混凝土的抗壓、抗拉標準強度，則=， =。 橫斷面布置 主梁間距與主梁片數(shù) 本橋為單幅橋，主梁翼板寬度為250cm，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 結構尺寸圖（單位cm） 主梁高度 預應力混凝土簡支梁橋的主梁高度與跨徑之比常在1/141/25,當建筑高度不受限制時（本橋不受限制），增大梁高往往是最經(jīng)濟的方案，因為增大梁高可以取得較大的抗彎力臂，還可以節(jié)省預應力鋼束用量，同時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，還應考慮能