国道312线石门桥设计毕业设计.doc

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1、毕业设计（论文）简介 题 目：国道312线石门桥设计 姓 名: 学 号： 09300129 班 级： 交通土建（1）班 指导教师： 题目类型： 工程设计 国道312线石门桥设计 一、绪论 预应力混凝土连续梁桥以结构受力性能好、变形小、伸缩缝少、行车平顺舒适、造型简洁美观、养护工程量小、抗震能力强等而成为最富有竞争力的主要桥型之一。本章简介其发展： 由于普通钢筋混凝土结构存在不少缺点：如过早地出现裂缝，使其不能有效地采用高强度材料，结构自重必然大，从而使其跨越能力差，并且使得材料利用率低。 为了解决这些问题，预应力混凝土结构应运而生，所谓预应力混凝土结构，就是在结构承担荷载之前，预先对混凝土施加

2、压力。这样就可以抵消外荷载作用下混凝土产生的拉应力。自从预应力结构产生之后，很多普通钢筋混凝土结构被预应力结构所代替。总而言之，一座桥的设计包含许多考虑因素，在具体设计中，要求设计人员综合各种因素，作分析、判断，得出可行的最佳方案。 毕业设计的目的在于培养毕业生综合能力，灵活运用大学所学的各门基础课和专业课知识，并结合相关设计规范，独立的完成一个专业课题的设计工作。设计过程中提高学生独立的分析问题，解决问题的能力以及实践动手能力，达到具备初步专业工程人员的水平，为将来走向工作岗位打下良好的基础。二、方案比选桥梁方案比选有四项主要标准：安全，材料，功能，经济，其中以安全与经济为重。过去对桥下结构

3、的功能重视不够，现在航运事业飞速发展，桥下净空往往成为运输瓶颈，比如南京长江大桥，其桥下净空过小，导致高吨位级轮船无法通行，影响长江上游城市的发展。至于桥梁美观，要视经济与环境条件而定。根据桥梁的功能要求，结合桥位地形、地质，通过方案比选，确定桥型。初步设计阶段，对桥型提出三种方案，分别是：中承式桁架拱桥、部分预应力混凝土斜拉桥、预应力混凝土简支梁桥。因本地段为非通航河流地段，且地质条件复杂，经综合比较后最终以适用最广、材料用量最少、施工方便的预应力混凝土简支梁桥作为最佳设计方案。 三、设计基本资料及构造布置 （一）设计资料 1.设计跨径和桥面宽度 （1）标准跨径：35m（墩中心线）。 （2）

4、计算跨径：34.0m。 （3）主梁全长：34.96m. （4）桥面宽度（桥面净宽）：16.8m。 2.设计标准 （1）设计荷载：公路I级，人群荷载3.5KN/m2,每侧栏杆、人行道的重量分别为1.52KN/m和3.6KN/m。 （2）环境标准：类环境。 （3）设计安全等级：二级。 （二） 主要材料和工艺 1. 主要材料 （1）预应力钢筋：抗拉强度标准值fpk=1680MPa，公称直径d=15.2mm的低松弛高强度钢绞线， 强度应符合相关规范规定。 （2）非预应力钢筋：采用HRB335，R235。 （3）混凝土：主梁、横隔梁、湿接缝、锚固端以及桥面现浇均采用C50混凝土；桥面铺装采用 沥青混凝土

5、。 （4）其他材料：钢板采用碳素结构钢（GB700-1988）规定的Q235B钢板；锚具采用15-6型 或15-7型系列锚具及其配件；预应力管道采用圆形金属波纹管；支座可采用 板式橡胶支座或盆式橡胶支座，其材料和力学性能均应符合现行国家和行业标 准的规定。 2.主要施工工艺按后张法施工工艺制作主梁，采用金属波纹管和夹片锚具，波纹管内径70mm，外径77mm。 （三）结构设计 （1）本设计为混凝土预应力简支T形梁。（2）桥面板横坡假定为和桥面横坡相同，本设计假设为平坡。（3）主梁断面：主梁高1.7m，梁间距为2.4m其中预制梁宽1.8m，翼缘板中间湿接缝宽度为0.6m。翼板厚度为0.20m。马蹄

6、宽为0.46m,端部腹板厚度加厚到与马蹄同宽，以满足端部锚具布置和局部应力需要。（4）桥面铺装：设计总厚度19cm，其中水泥混凝土厚度为10cm，沥青混凝土厚度为9cm，两者之间加设防水层。（四）几何特性计算 上述资料拟定尺寸，绘制T梁跨中截面、结构尺寸见图2.1，图2.2。主梁间距通常应随梁高与跨径的增大而加宽为经济，同时加宽翼板对提高主梁截面效率指标很有效，故在许可条件下应适当加宽T梁翼板。本设计主梁翼板宽度为2400mm，净16.8/m的桥宽选用7片主梁，如下图。 图2.1 结构尺寸图 1.主梁跨中截面主要尺寸拟订 主梁高度：预应力混凝土简支梁桥的主梁高度与其跨径之比通常在1/151/2

7、5。当建筑高度不受限制时，增大梁高往往是较经济的方案，因为增大梁高可以节省预应力钢束用量，同时梁高加大一般只是腹板加高，而混凝土用量增加不多。综上所述，本设计中取1700mm的主梁高度是比较合适的。 主梁截面细部尺寸：T梁翼板的厚度主要取决于桥面板承受车轮局部荷载的要求，还应考虑能否满足主梁受弯时上翼板受压的强度要求。本设计预制T梁的翼板的厚度取用160mm。在预应力混凝土梁中腹板内主拉应力较小，腹板厚度一般由布置预制孔管的构造决定，同时从腹板本身的稳定条件出发，腹板厚度不宜小于其高度的1/15，本设计腹板厚度取200mm。 马蹄尺寸基本由布置预应力钢束的需要确定的，设计实践表明，马蹄面积占截

8、面总面积的10%20%为合适。本设计考虑到主梁需要配置较多的钢束，将钢束按三层布置，一层最多排三束，同时还应根据公预规9.4.9条对钢束净距及预留管道的构造要求，初拟马蹄宽度为460mm，高度240mm，马蹄与腹板交接处作三角过渡，高度200mm，以减小局部应力。 2.截面几何特性计算按照上述资料拟定尺寸，绘制T形梁的跨中及支点截面图如下。 2.2主边梁截面图 （五）截面几何特征计算计算时可将整个主梁截面划分为n个小块面积进行计算。 四、主梁设计 （一）主梁作用效应计算 主梁的作用效应计算包括永久作用和可变作用。根据梁跨结构纵、横截面的布置，计算可变作用下荷载横向分布系数，求处各主梁控制截面（

9、取跨中、四分点截面、变化点截面及支点截面）的永久作用和最大可变作用效应，再进行主梁作用效应组合（标准组合、短期组合和极限组合）。 （二）预应力钢束数量估算及其布置本设计采用后张法施工工艺，设计时应满足不同状况下规范规定的控制条件要求，即承载力，变形及应力等要求，在配筋设计时，要满足结构在正常使用极限状态下的应力要求和承载能力极限状态下的强度要求。以下就以跨中截面在各种作用效应组合下，分别按照上述要求对主梁所需的钢束数进行估算，并按照这些估算的钢束数确定主梁的配筋数量。 （三）计算主梁截面几何特性计算 主梁截面几何特性包括计算主梁净截面和换算截面的面积、惯性矩以及梁截面分别对重心轴、上梗肋与下梗

10、肋的净矩，最后列出截面特性值总表，为各受力阶段的应力验算准备计算数据。 （四）钢束预应力损失计算 当计算主梁截面应力和确定钢束的控制应力时，应计算预应力的损失值，后张法梁的预应力损失值包括前期预应力损失（钢束与管道壁的摩擦损失，锚具变形损失，钢束回缩引起的预应力损失，分批张拉混凝土弹性压缩引起的损失）和后期预应力的损失（钢绞线应力松弛，混凝土收缩徐变引起的损失），而梁内钢束的锚固应力和有效应力分别等于张拉应力扣除相应阶段的预应力损失值。 （五）主梁截面应力与变形验算 根据预应力混凝土主梁的破坏特性，主梁承载力的验算主要包括持久状况承载能力极限状态承载力验算，持久状况抗裂性和应力验算，以及短暂状

11、况构件的截面应力验算。 五、横隔梁的设计 （一）横隔梁的内力计算 对于跨中横隔梁的最不利荷载布置，计算最不利的车道荷载。 对于有多根横隔梁的桥梁应选最大受力处横隔梁计算起作用效应，其余横隔梁依据该处横隔梁偏安全地选用相同的截面尺寸和配筋，在计算最大受力处横隔梁的作用效应时应偏安全的假设横隔梁位于跨中，按跨中截面进行计算。（二）横隔梁的截面配筋和验算包括确定横隔梁的翼板有效宽度，以及横隔梁正截面配筋率计算。截面抗剪承载力： = 满足要求。横隔梁正截面配筋率满足要求。待添加的隐藏文字内容1 六、行车道板计算考虑到主梁翼缘内钢筋是连续的，故行车道板可按悬臂板（边梁）和两端固结的连续板（中梁）两种情况

12、来计算。 （一）悬臂板荷载效应计算由于宽跨比大于2，故按单向板计算，悬臂长度为1.1m，计算时取悬臂板换度为0.9m。 （二）连续板荷载效应计算对于梁肋间的行车道板，在桥面现浇部分完成后，行车道板实质上是一个支承在一系列弹性支承上的多跨连续板，实际受力很复杂。目前，通常采用较简便的近似方法进行计算。对于弯矩，先计算出一个跨度相同的简支板在永久作用和活载作用下的跨中弯矩，再乘以偏安全的经验系数加以修正，以求得支点处和跨中截面的设计弯矩。弯矩修正系数可视板厚t与梁肋高度h的比值来选用。 取跨中弯矩：；支点弯矩。对于剪力，可不考虑板和主梁的弹性固结作用，认为简支板的支点剪力即为连续板的支点剪力。（三

13、）截面设计、配筋与承载力验算悬臂板及连续板支点采用相同的抗弯钢筋，故只需按其中最不利荷载效应配筋，即Md=-31.71。其高度为h=35cm，净保护层a=5。经过验算，承载力满足要求。 根据公预规8.2.5条，板内应设置垂直于主钢筋的分布钢筋，直径不应小于8mm，间距不应大于200mm，因此本设计中板内分布钢筋用 以满足构造要求。 七、端部的局部承压验算后张法预应力混凝土梁的端部，由于锚头集中力的作用，锚下混凝土将承受很大的局部压力，可能使梁段产生纵向裂缝，需进行局部承压验算。包括局部承压区的截面尺寸验算和局部抗压承载力验算。 参 考 文 献1 陈守兰建筑施工技术（第三版）北京：科学出版社，2

14、008.2 侯治国混凝土结构（第三版）武汉：武汉理工大学出版社，2006.3 金大钧桥梁史话上海：上海科学技术出版社，1979.4 沈蒲生桥梁工程北京：人民交通出版社，1980.5 何广汉铁路钢筋混凝土桥北京：中国铁道出版社，1981.6 中国建筑科学研究院建筑结构设计统一标准北京：建筑工业出版社，1985.7 茅以升中国古桥技术史北京：北京出版社，1986.8 叶见曙结构设计原理北京：人民交通出版社，1996.9 袁伦一公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范北京：人民教育出版社，2005.10 高大钊土质学与土力学（第三版）北京：人民交通出版社，2001.11 冯忠居基础工程北京：人民交通出版社，人民交通出版社，2001.12 贾金青桥梁工程设计计算方法及应用北京：中国建筑出版社，2002.13 孙训方材料力学北京：高等教育出版社，2001.14 姚玲森桥梁工程北京：人民交通出版社，1984.15共和国行业标准.JTG D60-2004公路桥涵设计通用规范S.北京:人民交通出版社.2004.16民共和国行业标准.JTG D62-2004公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范S.北京:人民交通出版社，2004.17混凝土简支梁(板)桥M.3版.北京:人民交通出版社,2006.