【正文】 蘭州交通大學博文學院畢業(yè)設計（論文） 1 xx 高速公路 一、 工程概況及方案比選 （一） 概述 合徐高速公路 南起安徽省會合肥市，北至江蘇省徐州市，全長 275 公里，是國道主干線京福（北京－福州）公路的重要路段。它南連滬蓉（上海－成都）高速公路，北接連霍（連云港－霍爾果斯）高速公路，將這兩條重要的國道主干線連成一體。它的開工建設，對促進淮海經(jīng)濟區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展和淮南、淮北兩淮煤炭基地的建設，改善區(qū)域投資環(huán)境，將起積極的促進作用 。 （二） 工程概況 合徐高速公路 南段工程路線全長 公里，路線南起肥東隴西互通立交，與合寧、合巢高速公路相接，北至蚌埠 市郊區(qū)仁和集互通立交，與合徐高速公路北段及蚌淮路相接，路線途徑合肥、滁州、蚌埠三市及肥東、長豐、定遠、鳳陽、蚌埠市郊區(qū)五縣（區(qū)），全線共設有肥東雙廟（溝通長豐及合肥城北）、永康（溝通定遠、淮南）、仁和集（溝通蚌埠市、定遠）三個互通立交，在定遠吳圩設有功能完備的雙側(cè)服務區(qū)。合徐南高速大大縮短皖北明珠蚌埠與省會合肥的時空距離，完善安徽 省交通運輸網(wǎng)絡。 合徐高速公路北段（蚌埠 徐州）路線南起蚌埠涂山淮河大橋，接合徐高速公路南段，北至國道主干線連云港至霍爾果斯公路，在蕭縣朱圩子與連霍高速公路對接。路線途經(jīng) 蚌埠市懷遠縣、宿州市墉橋區(qū)、淮北市濉溪縣、宿州市蕭縣，跨越三個省轄市、四個縣區(qū)，路線全長 165 公里。 蘭州交通大學博文學院畢業(yè)設計（論文） 2 （三） 方案比選 1． 比選方案的主要標準： 橋梁方案比選有四項主要標準：安全，功能，經(jīng)濟與美觀，其中以安全與經(jīng)濟為重。過去對橋下結(jié)構(gòu)的功能重視不夠，現(xiàn)在航運事業(yè)飛速發(fā)展，橋下凈空往往成為運輸瓶頸，比如南京長江大橋，其橋下凈空過小，導致高噸位級輪船無法通行，影響長江上游城市的發(fā)展。至于橋梁美觀，要視經(jīng)濟與環(huán)境條件而定。 2． 方案比選 方案一： 預應力混凝土 T 形梁橋 施工方便；適合中小跨徑；結(jié)構(gòu)尺寸標準 化。目前國內(nèi)大量采用，安全；行車方便；結(jié)構(gòu)美觀；造價及用材排第二。 方案二：雙鏈式懸索橋 跨越能力大；技術要求先進，工藝要求較嚴格；行車平穩(wěn)； 索力調(diào)整工序比較繁復；施工技術要求高；具有現(xiàn)代氣息，結(jié)構(gòu)輕盈美觀；造價最高，用材較多。 方案三： 中承式拱橋 已有成熟的工藝技術經(jīng)驗，需要大量的吊裝設備，占施工場地大，需用勞力多；拱的承載潛力大，施工技術要求高；結(jié)構(gòu)較美觀；造價最低，耗用鋼材少，但木材、水泥、勞動力消耗均最多。 縱觀橋梁的發(fā)展，拱橋已經(jīng)基本不采用，由于是跨線橋，跨度不大，懸索橋一般用于大跨度的 跨海、跨河大橋，容易受地震等影響，經(jīng)過上述方案的比較，決定采用預應力混凝土 T 形橋梁。 蘭州交通大學博文學院畢業(yè)設計（論文） 3 二、 預應力混凝土 T 形梁橋設計 （一） 設計概況及構(gòu)造布置 1．設計資料 （ 1）跨度和橋面寬度 1）標準跨徑： 20m （墩中心距）。 2）計算跨徑： 。 3）主梁全長： 。 4）橋面寬度（橋面凈空）：凈 —— 10+2 (防撞欄 )。 （ 2）技術標準 1）設計荷載：公路 —— Ⅰ級。 2）環(huán)境標準：Ⅰ類環(huán)境。 3）設計安全等級：二級。 （ 1）混凝土 主梁采用 C40 混凝土； 絞縫為 C30 的集料混凝土； 橋面鋪裝采用 C30 的瀝青混凝土； 欄桿及人行道為 C25 混凝土； 蓋梁，墩柱用 C30 混凝土； 系梁及鉆孔灌注樁采用 C25 混凝土； 橋臺基礎用 C20 混凝土； 橋臺臺帽用 C25 混凝土。 （ 2）鋼材 1)預應力鋼筋采用 ASTM aA 97416? 標準的低松弛的鋼絞線（ 7）標準型，抗拉強度標準值 pkf = mpa1860 ,抗拉強度設計值 pdf = mpa1260 ,公稱直徑 ,公稱 蘭州交通大學博文學院畢業(yè)設計（論文） 4 面積 ,彈性模量 pE = ? 。錨具采用夾片式群錨。每束七根，一股7 s? 鋼絞線。 2)施工工藝：按后張法施工工藝制作主梁，采用金屬波紋管，波紋管內(nèi)徑 70mm,外徑 77mm. 3 相關設計參數(shù) （ 1）相對濕度為 75％。 （ 2）預應力 混凝土結(jié)構(gòu)重度按 26kN/m179。,普通鋼筋混凝土重度按 25kN/m179。計，瀝青混凝土重度按 23kN/m179。計。單側(cè)防撞欄線荷載為 。 4 結(jié)構(gòu)設計 （ 1）本設計圖（見圖 ） 中，主梁各部分構(gòu)造尺寸所對應構(gòu)件溫度為 20℃。 （ 2）橋面板橫坡度假定為和橋面橫坡度相同，本算例架設為平坡。 （ 3）主梁斷面 。主梁高度 ,梁間距 ，翼緣板中間濕接縫寬度 。主梁跨中肋厚 ，馬蹄寬為 ,端部腹板厚度加厚到與馬蹄同寬，以滿足端部錨具布置和局部應力需要。 （ 4）橫隔 梁設置 :橫隔梁共設置四道，間距 ,端橫隔梁寬度 ,跨中橫隔梁寬度 。 （ 5）橋面鋪裝 :設計總厚度 17cm，其中水泥混凝土厚度 8cm，瀝青混凝土厚度 9cm，兩者之間加設防水層。 蘭州交通大學博文學院畢業(yè)設計（論文） 5 圖 預應力混凝土 T形梁結(jié)構(gòu)尺寸圖（ mm） 現(xiàn)澆濕接縫防撞欄C40防水混凝土8cm防水層瀝青混凝土9cm梁中心線預應力混凝土T形 梁結(jié)構(gòu)尺寸圖(尺 寸單位：mm)支座中心線1 1 5 截面幾何特性計算 按照上述資料擬定尺寸，繪制 T型梁的跨中及端部見圖 、圖 。 圖 T 形梁跨中截面尺寸圖（ mm） 圖 T 形梁端部截面尺寸圖 蘭州交通大學博文學院畢業(yè)設計（論文） 6 T形梁 跨中截面尺寸圖（尺寸單位：m m） T形梁 端部截面尺寸圖（尺寸單位：m m） 計算截面幾何特征，計算時可將整個主梁截面劃分為 n 個小塊面積進行計算，跨中截面幾何特征列表計算見表 。 （三） 主梁作用效應計算 主梁的作用效應計算包括永久效應和可變效應。根據(jù)梁跨結(jié)構(gòu)縱，橫截面的布置，計算可變作用下荷載橫向分布系數(shù)，求出各主梁控制截面（取跨中，四分點，變化點截面及支點截面）的永久作用和最大可變作用效應，再進行主梁作用效應組合 (標準組合、短期組合和極限組合 )。 (1)永久作用集度 1）主梁自重 ①跨中截面段主梁自重（五分點截面至跨中截面，長 ） q(1)= 26 = ②馬蹄抬高與腹板變寬段梁的自重近似計算（長 2m） 主梁端部截面面積為 A= 178。 q(2)=(+) 26／ 2kN= ③支點段梁的自重（長 ） q(3)= 26kN= ④邊主梁的橫隔梁 蘭州交通大學博文學院畢業(yè)設計（論文） 7 中橫隔梁體積為： 表 跨中截面幾何特征計算表 1 分塊名稱 分塊面積 分塊面積型心至上緣距離 yi 分塊面積上緣靜距si =Ai yi 分塊面積的自身慣性距 Ii d=yi yi 分塊面積對截面型心的慣性矩I=Ai di 178。 I=Ii +Ix cm178。 Cm cm179。 cm4 cm cm4 cm4 大毛截面（含濕接縫） 翼板 2400 6 14400 28800 3339096 3367896 三角承450 6885 2500 28 352800 355300 蘭州交通大學博文學院畢業(yè)設計（論文） 8 托 腹板 1960 61 119560 1568653.3 2182701.7 下三角 100 10330 60 360000 360555.5 馬蹄 800 120 96000 4706312 4732978.7 ∑ 5710 247175 1099943 小毛截面（不含濕接縫） 翼板 1920 6 11760 23040 3219148.8 三角承托 450 6885 2500 4467625.5 腹板 1960 61 119560 1568653.3 1963867.7 下三100 10330 319225 319780.6 蘭州交通大學博文學院畢業(yè)設計（論文） 9 角 馬蹄 800 120 96000 4286592 4313258.7 ∑ 5230 244535 1428368 大毛截面型心至上翼緣距離 yS =∑ Si /∑ Ai 大毛截面型心至上翼緣距離 yS =∑ Si /∑ Ai （ － ／ 2－ ／ 2） m179。= 179。 端橫隔梁體積為： （ － ／ 2） m 179。= 179。 故半跨內(nèi)橫梁重量 q(4)=(1 ＋ 1 ) 25kN= ⑤主梁永久作用集度 qI =(+++)kN／ =／ m 2)二期恒載 ①翼緣板中間濕接縫集度 q(5)= 25kN／ m=／ m ②邊梁現(xiàn)澆部分橫隔梁 一片中橫隔梁（現(xiàn)澆部分）體積 : 179。=179。 一片端橫隔梁（現(xiàn)澆部分）體積： =179。 q(6)=(2 +2 )=／ m ③橋面鋪裝層 8cm 水泥混凝土鋪裝： 9 25kN／ m=18kN／ m 蘭州交通大學博文學院畢業(yè)設計（論文） 10 9cm 瀝青混凝土鋪裝： 9 23kN／ m=／ m 將橋面鋪裝重量均分給五片主梁，則 q(7)=(18＋ )kN／ 5m=／ m ④防撞欄：單側(cè)防撞欄線荷載為 將兩側(cè)防撞欄均分給五片主梁，則： q(8)= 2kN／ 5m=3kN／ m ⑤邊梁二期永久作用集度 qII =(+++3)kN／ m=／ m （ 2）永久作用效應：下面進行永久作用效應計算 (參照圖 )，設 a為計算截面至左側(cè)支座的距離，并令 c=a/l 主梁彎矩 M和剪力 V 的計算公式分別為 2)1(2/1 lccM c ?? ? ?qlcVC 2121 ?? 圖 永久作用效應計算圖 蘭州交通大學博文學院畢業(yè)設計（論文） 11 永久作用效應計算見表 表 邊梁永久作用效應計算表 作用效應 跨中 c= 變化點c= 四分點c= 支點 c=0 一期 M V 二期 M V ∑ M V 2 可變作用效應計算 （ 1）沖擊系數(shù)和車道折減系數(shù)計算：結(jié)構(gòu)的沖擊系數(shù) 181。與結(jié)構(gòu)的基頻 f ，故應先計算 結(jié)構(gòu)的基頻，簡支梁橋的基頻可按下式計算 HzHzmEIlfcc 1022 ???????? ?? 其中， mkgmkggGm c /????? 由于 ≤ f ≤ 14Hz,故可由下式計算出汽車荷載的沖擊系數(shù)為 ?? ， 31 61 ??f 蘭州交通大學博文學院畢業(yè)設計（論文） 12 當車道大于兩車道時，應進行車道折減，三車道折減 22％，但折減后部得小于用兩車道布載的計算結(jié)果。本設計分別按兩車道和三車道布載進行計算，取最不利情況進行設計。 （ 2）計算主梁的荷載橫向分布系數(shù) 1）計算主梁的抗彎及抗扭慣性矩 I 和 TI 抗彎慣性矩 I在前面已求得： I= 對于 T型梁截面，抗扭慣性矩可近似按下式計算 ??? MI iiIT tbCI 1 3 式中 ib it —— 相應為單個矩形截面的寬度和高度； ic —— 矩形截面抗扭剛度系數(shù) ，可由表下式計算 ?????? ??? 5)( btbtc i m —— 梁截面劃分成單個矩形截面的個數(shù) 對于跨中截面，翼緣板的換算平均厚度 cmcmt 0 10451218 01 ????? 馬蹄部分的換算平均厚度 cmt 252 30203 ??? 腹板部分