【正文】 本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支箱形梁橋設(shè)計(jì)預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支箱形梁橋設(shè)計(jì)畢業(yè)論文第一部分 橋梁設(shè)計(jì)第一章 方案比選一、方案比選表11 方案比選比較項(xiàng)目第一方案第二方案第三方案主橋跨橋型預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支梁橋斜拉橋拱橋主橋跨結(jié)構(gòu)特點(diǎn)預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支梁橋是一種預(yù)先儲(chǔ)存了足夠壓應(yīng)力的新型混凝土材料，預(yù)加壓應(yīng)力可大幅度提高梁體的抗裂性，并增加了梁的耐久性；預(yù)應(yīng)力混凝土梁的主要不同之處是截面尺寸減小，高跨比減小。受力明確，理論計(jì)算較簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)和施工的方法日趨完善和成熟。斜拉橋是用錨固在塔、梁上的若干斜向拉索吊住梁跨結(jié)構(gòu)的橋。梁體尺寸較小，使橋梁的跨越能力增大，受橋下凈空和橋面高程的限制少。剛度較小，變形較大，受力較復(fù)雜，理論計(jì)算較復(fù)雜。設(shè)計(jì)施工方法較成熟。拱橋是一種常用的橋梁形式，在豎向荷載作用下，拱的兩端支承處除有豎向反力外，還有水平推力。由于這個(gè)水平推力，使得拱內(nèi)產(chǎn)生軸向壓力，從而大減小了拱圈的截面彎矩，使之成為偏心受壓構(gòu)件。因此，可以充分利用主拱截面材料強(qiáng)度，使跨越能力增大。建筑造型側(cè)面上看線條明晰，與當(dāng)?shù)氐牡匦闻浜?，顯得美觀大方跨徑較大，線條明晰，顯得較為雄偉大氣跨徑較大，外形美觀，構(gòu)造較簡(jiǎn)單，與環(huán)境較和諧養(yǎng)護(hù)維修量較小 較大較小設(shè)計(jì)技術(shù)水平經(jīng)驗(yàn)較豐富，國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平經(jīng)驗(yàn)一般，國(guó)內(nèi)一般水平經(jīng)驗(yàn)豐富，國(guó)內(nèi)較高水平 續(xù)上表施工技術(shù)簡(jiǎn)支梁的架設(shè)，有起吊、縱移、橫移、落梁等工序。根據(jù)需要，可在縱向、橫向和豎向等施加預(yù)應(yīng)力，使裝配式結(jié)構(gòu)集整成理想的整體，這就擴(kuò)大了裝配式橋梁的使用范圍，提高了運(yùn)營(yíng)質(zhì)量。施工方法簡(jiǎn)單可行利用塔上塔吊搭設(shè)0號(hào)塊件臨時(shí)用的支撐鋼管架，安裝好0號(hào)塊的件的斜拉索并架設(shè)主梁架橋機(jī)，利用懸臂吊機(jī)安裝兩側(cè)的1號(hào)塊的鋼主梁，并掛斜拉索，重復(fù)上一循環(huán)至全橋合龍拱橋的施工方法主要有：就地澆筑或砌筑（有支架施工法）、懸臂施工法、纜索吊裝法、轉(zhuǎn)體法和勁性骨架法等。一般都采用支架施工的方法。工 期較 短較長(zhǎng)較長(zhǎng)方案的最終確定：經(jīng)考慮，預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支梁橋較適合此橋的設(shè)計(jì)，受力較明確，因此我考慮采用方案一，并且采用預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支箱形梁橋。第二章 總體布置及主梁的設(shè)計(jì)一、基本資料（一）、橋梁線形布置平曲線半徑：無(wú)平曲線。豎曲線半徑：無(wú)豎曲線，縱坡按平坡設(shè)計(jì)。（二）、主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)荷載：公路I級(jí)。橋面凈寬：16m=4（車(chē)道寬度）+2（兩側(cè)護(hù)攔）通航要求：無(wú)（三）、主要材料水泥混凝土：主梁和橫隔梁用C55混凝土。主梁采用55號(hào)混凝土， 混凝土力學(xué)性能表 材料項(xiàng)目55號(hào)混凝土彈性模量（Mpa）35500容重（噸/米3）熱膨脹系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)抗壓強(qiáng)度（Mpa）fck設(shè)計(jì)抗壓強(qiáng)度（Mpa）fcd容許壓應(yīng)力（Mpa）fck標(biāo)準(zhǔn)抗拉強(qiáng)度（Mpa）ftk設(shè)計(jì)抗拉強(qiáng)度（Mpa）ftd容許拉應(yīng)力（Mpa）ftk預(yù)應(yīng)力鋼絞線：采用低松弛高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力鋼絞線應(yīng)符合ASTM A41797的規(guī)定，單根低松弛高強(qiáng)鋼絞線，截面積為139，標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度，彈性模量。普通鋼筋：采用符合ＧＢ１４９９－８４標(biāo)準(zhǔn)的公斤，直徑１２ｍｍ者采用級(jí)２０ＭｎＳｉ熱軋螺紋鋼；直徑12mm者采用I級(jí)A3熱軋圓鋼筋。鋼板：錨墊板等預(yù)埋鋼板采用低碳鋼。錨具：預(yù)制箱梁采用OVM型錨具及其配套設(shè)備；箱梁接頭頂板束采用BM15型錨具及其配套設(shè)備。預(yù)應(yīng)力管道：采用鋼波紋圓、扁管成型。支座：采用GYZF系列橡膠支座。伸縮縫：采用SSF80A大變位伸縮縫。焊條：對(duì)于A3鋼采用T420型焊條，20MnSi鋼采用T500型焊條。（四）、橋面鋪裝采用11cm瀝青混凝土。（五）、施工方法預(yù)制裝配（六）、設(shè)計(jì)規(guī)范《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（JTJB012003）.《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》（JTG C622004）.《公路鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D622004）。（七）、支座強(qiáng)迫位移邊支座：下沉1cm。（八）、溫度影響質(zhì)量上、下緣溫差5攝氏度。二、橋型及縱橫斷面布置（一）、橋型布置及孔徑劃分 該橋?yàn)槟骋患?jí)公路的龍洞大橋。為縮短工期，提高行車(chē)舒適性，綜合分析比較各類橋型后最終才用預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支箱形梁橋，跨徑為38m12+32m2,施工方法為預(yù)制裝配。考慮伸縮縫的設(shè)置，,即在橋的兩頭各設(shè)8cm的伸縮縫，橋跨結(jié)構(gòu)的計(jì)算簡(jiǎn)圖簡(jiǎn)圖1所示。（二）、截面型式及截面尺寸擬定采用等高度箱形截面。主梁截面形式采用裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土箱型簡(jiǎn)支梁。,高跨比采用1/,主梁吊裝后接縫寬度為25cm。主梁片數(shù)取5片。橋面板邊緣厚度取18cm。構(gòu)造圖如下圖橫截面尺寸每幅橋面全寬為16m，為了便于模板制作和外形美觀，主梁沿縱向外輪廓尺寸保持不變，跨中設(shè)置7道橫隔梁，，橫向共計(jì)5片箱形梁，預(yù)制箱形梁頂板寬3m，，；，,。腹板和頂板之間設(shè)有承托。預(yù)制主梁間采用25cm的濕接縫，從而減少足量的吊裝質(zhì)量。為滿足頂板負(fù)彎矩鋼束、普通鋼筋的布置及輪載的局部作用，箱梁頂板取等厚度20cm。同時(shí)為防止應(yīng)力集中和便于脫模，在腹板與頂板交界處設(shè)置25cm8cm的承托。主梁橫斷構(gòu)造如下圖所示。 主梁橫斷面構(gòu)造（單位：cm）箱梁底板厚度及腹板寬度設(shè)計(jì)（1）箱梁底板厚度設(shè)置將底板厚度在跨內(nèi)大部分區(qū)域設(shè)為25cm,僅在距支座260cm處開(kāi)始加厚，且底板逐漸加厚至30cm，這樣的處理同時(shí)為錨固底板預(yù)應(yīng)力束提供了空間。箱梁底板厚度變化如下圖所示。 箱梁底板厚度變化示意（單位：cm）(2)、腹板寬度設(shè)置腹板寬度除在支點(diǎn)附近區(qū)域加寬外，其余均為16cm腹板最終加寬至28cm,見(jiàn)下圖所示。箱梁腹板變化示意（單位：cm） 橫隔梁（板）設(shè)置為保證支座處傳力的可靠性，因此在邊永久（臨時(shí)）支撐處，設(shè)一道厚為20cm,橫隔梁，中永久支撐處也為20cm的中橫隔梁，此外在中臨時(shí)支撐處設(shè)10cm厚的箱內(nèi)隔板。截面效率指標(biāo)跨中截面幾何特性見(jiàn)下表分塊名稱分塊面積()分塊面積形心至上緣距離（cm） 分塊面積對(duì)上緣靜矩（）分塊面積的自身慣性矩（）()分塊面積對(duì)截面形心慣性矩（）()（1）（2）(3)=(1)(2)(4)(5)(6)=(1)(5)2(7)=(4)+(6)頂板600010600002000001591350016113500三角承托400249600562500腹板4000330000211764000底板25003937509623040000234337501290079335047086350由此可計(jì)算出截面效率指標(biāo)（），表明以上的初擬截面是合理的。三、主梁內(nèi)力計(jì)算主梁的內(nèi)力計(jì)算包括恒載內(nèi)力計(jì)算和活荷載內(nèi)力計(jì)算。計(jì)算的控制界面有跨中、四分點(diǎn)和支點(diǎn)截面。（一）、恒載內(nèi)力計(jì)算一期恒載（主梁自重）據(jù)主梁構(gòu)造，對(duì)邊主梁和主梁考慮四部分恒載集度，即：按跨中截面計(jì)的自重及梁端腹板、底板加厚部分、端橫隔梁自重。邊梁： 中梁：二期恒載（1）、防撞護(hù)欄（2）、橋面鋪裝（3）、現(xiàn)澆濕接縫故每梁二期恒載集度為：恒載內(nèi)力設(shè)X為計(jì)算截面至左支承中心的距離，并令ａ=X/L,見(jiàn)下圖則邊梁和中梁的恒載內(nèi)力計(jì)算見(jiàn)下表。邊梁和中梁恒載內(nèi)力計(jì)算表計(jì)算數(shù)據(jù)L=38m, =1444項(xiàng)目跨中四分點(diǎn)變化點(diǎn)四分點(diǎn)變化點(diǎn)支座0邊梁第一期恒載第二期恒載中梁第一期恒載第二期恒載（二）、活荷載內(nèi)力計(jì)算沖擊系數(shù)和車(chē)道荷載折減系數(shù)按《橋規(guī)》規(guī)定。按《橋規(guī)》規(guī)定，對(duì)于四車(chē)道不考慮汽車(chē)荷載折減。主梁的荷載橫向分布計(jì)算（1）、跨中的荷載橫向分布系數(shù)各主梁均不設(shè)跨中橫隔梁，僅設(shè)端橫隔梁，各主梁之間的橫向聯(lián)系依靠現(xiàn)澆濕接縫來(lái)完成，所以按照剛接梁法來(lái)繪制橫向影響線和計(jì)算橫向分布系數(shù)。1）、計(jì)算主梁的抗扭慣性矩對(duì)于箱形截面，抗扭慣性矩可近似按照下式計(jì)算：式中： 、——相應(yīng)為單個(gè)矩形截面的寬度和厚度； ——矩形截面抗扭剛度系數(shù)； ——箱梁截面面積。=（162+90）*=162/20+90/25+152*2/16=t/b=20/65=,查表c=,則：2）、計(jì)算跨中荷載橫向分布影響線橫向分布影響線的計(jì)算采用剛性梁法，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)下表3)、計(jì)算荷載橫向分布系數(shù)4）、2號(hào)主梁的橫向影響線和最不利布載圖式如圖所示。對(duì)于1號(hào)梁，則：對(duì)于2號(hào)梁，對(duì)于3號(hào)梁，計(jì)算活荷載內(nèi)力在活載內(nèi)力計(jì)算中，對(duì)橫向分布系數(shù)的取值做如下考慮：計(jì)算主梁活載彎矩時(shí)，均采用全跨統(tǒng)一的橫向分布 系數(shù)，鑒于跨中和四分點(diǎn)剪力影響線的較大坐標(biāo)位于橋跨中部，故也按部變化的來(lái)計(jì)算。求支點(diǎn)和變化點(diǎn)截面活載剪力時(shí)，由于主要荷重集中在支點(diǎn)附近而一個(gè)考慮支承條件的影響 ，按橫向分布系數(shù)沿橋跨的變化曲線取值，即從支點(diǎn)到1/4之間，橫向分布系數(shù)用與值直線插入，其余區(qū)段均取值。（1）計(jì)算跨中截面最大彎矩及相應(yīng)荷載位置的剪力和最大剪力及相應(yīng)荷載位置的彎矩采用直接加載求活載內(nèi)力，下圖示出跨中截面內(nèi)力計(jì)算圖式，簡(jiǎn)化公式為： 式中：S——所求截面的彎矩或剪力；——車(chē)道沖擊系數(shù)；——車(chē)道折減系數(shù)；——車(chē)輛荷載的等代荷載（集度），由公路橋涵設(shè)計(jì)手冊(cè)《基本資料》查得,如下表所示?！鄳?yīng)的內(nèi)力影響線的加載面積。簡(jiǎn)支梁內(nèi)力影響線 公路I級(jí)沿跨徑方向跨徑(38m)支點(diǎn)1/81/43/8跨中k相應(yīng)的彎矩影響線面積,剪力影響線面積的計(jì)算公式如下： 計(jì)算結(jié)果如下：支點(diǎn)處 1/8處 1/4處 3/8 處 跨中處 支點(diǎn)處 1/8處 1/4處 3/8處 跨中處 則采用簡(jiǎn)化公式求得的彎矩及相應(yīng)的剪力如下：1號(hào)梁：,,3號(hào)梁：，，,，,，（三）、主梁內(nèi)力組合計(jì)算按《橋規(guī)》規(guī)定，根據(jù)可能同時(shí)出現(xiàn)的作用荷載選擇了荷載組合I。根據(jù)《公預(yù)規(guī)》規(guī)定進(jìn)行內(nèi)力組合及提高荷載系數(shù)。荷載與活荷載產(chǎn)生同號(hào)內(nèi)力時(shí)：荷載組合I：跨內(nèi)力組合彎矩 組合剪力四分點(diǎn)截面：支點(diǎn)截面： %=,即高于5%，故荷載系數(shù)提高提高5%（1+5%）=組合剪力四分點(diǎn)截面：支點(diǎn)截面： 第三章 預(yù)應(yīng)力鋼束的估算及布置一、跨中截面鋼束的估算與確定根據(jù)《公預(yù)規(guī)》規(guī)定，預(yù)應(yīng)力梁應(yīng)滿足使用階段的應(yīng)力要求和承載內(nèi)力極限狀態(tài)的強(qiáng)度條件。以下就跨中截面的各種荷載組合下，分別按照上述要求對(duì)各主梁所需的鋼束進(jìn)行估算，并且按這些估算鋼束的多少確定各梁的配束。按使用階段的盈利要求估算鋼束數(shù)對(duì)于簡(jiǎn)支梁，當(dāng)截面混凝土不出現(xiàn)拉應(yīng)力控制時(shí)，則得到鋼束數(shù)n的估算公式：式中：M——使用荷載產(chǎn)生的跨中彎矩?！c荷載有關(guān)的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，公路一級(jí)，；——鋼束截面積，即=12==。在前面已經(jīng)計(jì)算出跨中截面=170cm, =,設(shè)=25cm，則鋼束的偏心矩為：荷載組合，將相應(yīng)的參數(shù)帶入估算公式，得：1號(hào)梁 2號(hào)梁 3號(hào)梁 按承載能力極限狀態(tài)估算鋼束數(shù)根據(jù)極限狀態(tài)的盈利計(jì)算圖式，受壓區(qū)混凝土達(dá)到極限強(qiáng)度，應(yīng)力圖式呈矩形同時(shí)預(yù)應(yīng)力鋼束也達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度R,則鋼束數(shù)n的估算公式為：式中：——經(jīng)荷載組合并提高后的跨中計(jì)算彎矩。 ——估計(jì)鋼束群重心到混凝土合力作用點(diǎn)力臂長(zhǎng)度的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)。 ——主梁有效高度，即。對(duì)于