预应力混凝土简支T型梁桥计算书.doc

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1、太原理工大学阳泉学院-毕业设计说明书摘 要本毕业设计采用预应力混凝土T型简支梁桥，跨径布置为（525）m，主梁为等截面T型梁。本文主要阐述了该桥的设计和计算过程。首先进行桥型方案比选，拟定截面尺寸；计算控制截面的设计内力及其相应的组合值；估算预应力钢筋的数量并对其进行布置；计算主梁截面的几何特征值；计算预应力损失值；正截面和斜截面的承载力计算及复核；然后在进行强度、应力及变形验算，最后进行下部结构验算。接着进行了简单的施工方法设计，包括施工前的准备，施工方法设计.关键词：预应力 结构设计 结构验算 施工方法 AbstractThe bridge belongs to the priestess

2、 concreted structure which is simple supported beam bridge , the span arrangement is (525),the superstructure is variable T shaped supported beam bridge.This essay focuses on the design and calculation process of the bridge .Firstly including confirming the size of cross sections, calculating the de

3、sign forces of restraining sections and combining them according to The Criterion, estimating the amount of priestesses steels and arranging them, calculating the geometrical traits of cross sections of girders, calculating the loss of priestess, checking the carrying capacity of cross sections, che

4、ck computations of the antic rack capacity of the structure. Secondly perform the calculation of the internal force and reinforcing bar on the superstructure. Thirdly check the intensity, stress and deflection Finally, check the substructure. After all the work, next is the design of construction me

5、thod. It includes the preparation before construction, the design of construction method of small projects. keywords: priestesses concrete ；design of the structure； Check the substructure ；construction method104目录绪 论1一、大跨径桥梁建设和发展情况1二、21世纪世界桥梁的发展趋向7三、桥梁技术的发展方向8第一部分 方案比选说明书9第一章 工程概况9第二章 方案比选111.方案比选的主

6、要标准112.方案比选113.方案推荐13第二部分 结构设计15第一章 桥身主体设计151.设计资料及结构布置151.1设计资料151.2横截面布置161.3 横截面沿跨长的变化201.4 横隔梁的设置202.计算主梁的荷载横向分布系数202.1 边梁的横向分布系数的计算202.2计算跨中荷载横向分布系数mc：213.主梁内力计算253.1 恒载内力计算253.2 活载内力计算(修正刚性横梁法)283.3 主梁内力组合344.预应力钢束的估算及其布置354.1钢束的估算及其确定按构件正截面抗裂性要求354.2 预应力钢束布置364.3各计算截面的钢束重心位置计算394.4 钢束长度计算405.

7、承载能力极限状态计算415.1 跨中截面正截面承载力计算415.2 斜截面抗剪承载力计算426.预应力损失计算446.1 预应力钢筋与管道壁之间的摩擦引起的预应力损失446.2 预应力钢筋由锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩所引起的预应力损失456.3 由分批张拉所引起的预应力损失466.4 预应力钢筋由于钢筋松弛引起的预应力损失476.5 混凝土收缩、徐变所引起的预应力损失487.预应力损失组合498.抗裂验算509.主梁变形计算529.1可变荷载作用引起的挠度53第二章 桥面构造与计算541.构造规定542.桥面板的计算543.普通钢筋的配置55第三章 桥台设计561.截面假定561.1设计资料

8、562.求重心582.1桥台本身的重心582.2上体的重心593.桥台产生的倾覆力矩和抵抗力矩594.地基承载力的验算61第三部分 施工方法设计64第一章 施工前的准备641.编制依据642.施工准备工作643.施工组织机构和队伍资源配备654.施工总体布置及临时设施设备655.施工材料设备组织66第二章 施工方法671.基础和下部构造672.T型梁的预制703.T梁安装施工工艺794.桥面系82第三章 工程质量和工期的措施841.确保工程质量措施842.保证工期的措施86第四章 安全保证措施和文明施工与环境保护措施881.加强现场管理882.强调安全生产教育和预防措施883.施工用电894.

9、文明施工与环境保护措施89参考文献91外文文献翻译93中文译文100致 谢104太原理工大学阳泉学院-毕业设计说明书绪 论一、大跨径桥梁建设和发展情况 改革开放以来，我国社会主义现代化建设和各项事业取得了世人瞩目的成就，公路交通的大发展和西部地区的大开发为公路桥梁建设带来了良好的机遇。十年来，我国大跨径桥梁的建设进入了一个最辉煌的时期，在中华大地上建设了一大批结构新颖、技术复杂、设计和施工难度大、现代化品位和科技含量高的大跨径斜拉桥、悬索桥、拱桥、PC连续刚构桥，简支梁桥，组合式梁桥，积累了丰富的桥梁设计和施工经验，我国公路桥梁建设水平已跻身于国际先进行列。现综述大跨径桥梁建设和发展情况。 1

10、.斜拉桥 斜拉桥作为一种拉索体系，比梁式桥有更大的跨越能力。由于拉索的自锚特性而不需要悬索桥那样巨大锚碇，加之斜拉桥有良好的力学性能和经济指标，已成为大跨度桥梁最主要桥型，在跨径200m-800m的范围内占据着优势，在跨径800m-1100m特大跨径桥梁角逐竞争中，斜拉桥将扮演重要角色。斜拉桥由索塔、主梁、斜拉索组成，选择不同的结构外形和材料可以组合成多彩多姿、新颖别致的各种形式。索塔型式有A型、倒Y型、H型、独柱，材料有钢、混凝土的。主梁有混凝土梁、钢箱梁、结合梁、混合式梁。斜拉索布置有单索面、平行双索面、斜索面，拉索材料有热挤PE防护平行钢丝索、PE外套防护钢绞线索。 图1 杭州湾大桥现代

11、斜拉桥可以追溯到1956年瑞典建成的主跨182.6m斯特伦松德桥。历经半个世纪，斜拉桥技术得到空前发展，世界已建成主跨200m以上的斜拉桥有200余座，其中跨径大于400m有40余座。尤其20世纪90年代以后在世界上建成的著名的斜拉桥有法国诺曼底斜拉桥（主跨856m），南京长江二桥钢箱梁斜拉桥（主跨628m）、福建青州闽江结合梁斜拉桥（主跨605m）、挪威斯卡恩圣特混凝土梁斜拉桥（主跨530m），1999年日本建成的世界最大跨度多多罗大桥（主跨890m），是斜拉桥跨径的一个重大突破，是世界斜拉桥建设史上的一个里程碑。 我国自1975年四川云阳建成第一座主跨为76m的斜拉桥，二十多年过去了，这种

12、在二次大战后复兴的桥型，在中国改革开放的形势下，得到了充分的发展和推广，至今已建成各种类型斜拉桥100多座，其中跨径大于200m的有52座。多年来，我国在斜拉桥设计、施工技术、施工控制、斜拉索的防风、雨振等方面，积累了丰富的经验。80年代末，我国在总结加拿大安那西斯桥的经验基础上，1991年建成了上海南浦大桥（主跨为423m结合梁斜拉桥），开创了我国修建400m以上大跨度斜拉桥的先河，大跨径斜拉桥如雨后春笋般的发展起来。据统计，我国修 建跨度大于400m的斜拉桥有20座，已建成通车14座，在建6座。我国已成为拥有斜拉桥最多的国家，在世界10大著名斜拉桥排名榜上，中国有6座，跨度600m以上的斜

13、拉桥世界仅有6座，中国占了4座。 2001年建成的名列世界第三位的南京长江二桥钢箱梁斜拉桥（主跨628m）和名列世界第五位的福建青州闽江结合梁斜拉桥（主跨605m）均处于世界斜拉桥领先地位。整体来说，我国斜拉桥设计施工水平已迈入国际先进行列，部分成果达到国际领先水平。目前，我国正在筹划建设的香港昂船洲大桥、江苏苏通大桥，其主跨均达到1000m以上，斜拉桥建设技术将要有新的突破。2.悬索桥 悬索桥是特大跨径桥梁的主要型式之一，悬索桥优美的造型和宏伟的规模，人们常将它称为“桥梁皇后”。当跨径大于800m，悬索桥方案具有很大的竞争力。我国在90年代以前，虽也修建了60多座悬索桥，但跨径小，桥面窄，荷

14、载标准低。 悬索桥由主缆、塔架、加劲梁和锚碇四部分组成。大缆以AS法（空中送丝法）或PPWS法（预制束股法）制造，美国、英国、法国、丹麦等国均采用AS法，中国、日本采用PPWS法。塔架型式一般采用门式框架，材料用钢和混凝土，美国、日本、英国采用钢塔较多，中国、法国、丹麦、瑞典采用混凝土塔。加劲梁有钢桁架梁和扁平钢箱梁，美国、日本等国用钢桁架梁较多，中国、英国、法国、丹麦用钢箱梁较多。锚碇有重力式锚碇和隧道锚碇，采用重力式锚碇居多。 现代悬索桥从1883年美国建成布鲁克林桥（主跨486m）开始，至今已有120年历史。上个世纪30年代，相继建成的美国乔治华盛顿桥（主跨1067m）和旧金山金门大桥（

15、主跨1280m）使悬索桥的跨度超过了1000m。1940年7月美国塔可曼大桥（主跨853m）建成后仅四个月，在19m/s风速作用下突然倒塌，引起各国学者大力研究桥梁风致振动问题；1964年英国塞文桥（主跨988m）首先选用流线型扁平钢箱梁，增大了桥梁抗风性能和抗扭刚度，且用钢量少，维护方便，得到推广；1970年丹麦小海带桥首次采用箱内空气干燥装置，对钢箱梁起到了很好的防腐作用；1995年日本神户大地震，经受大地震考验的明石海峡大桥成功的抗震设计，使得悬索桥的技术在各方面得到空前的发展。 图2 汕头海湾大桥随着世界经济快速发展，尤其从上世纪80年代至世纪末，世界上修建悬索桥到了鼎盛时期，建成跨径

16、大于1000m以上的悬索桥17座。在此期间，世界建成的著名悬索桥有60年代前后美国相继建成的麦基纳克桥（主跨1158m）、韦拉扎诺桥（主跨1298m）和80年代英国建成了亨伯桥（主跨1410m）、90年代丹麦建成了大海带桥（主跨1624m）、瑞典建成了滨海高大桥（主跨1210m）、日本建成了南备赞濑户大桥（主跨1100m，公铁两用）。可喜的是，在这期间我国相继建成了名列世界第四、第五位的江阴长江大桥（主跨1385m）和香港青马大桥（主跨1377m，公铁两用）。日本于1998年建成了世界最大跨度的明石海峡大桥（主跨1991m），将悬索桥跨径从30年代的1000m，历经70年，跨径达到近2000m

17、，这又是一个重大突破，是世界悬索桥建设史上的又一座丰碑。我国在悬索桥建设方面犹如异军突起，1995年在国内率先建成了汕头海湾大桥（主跨452m），在近五年内，相继建成西陵长江大桥（主跨900m）、虎门大桥（主跨888m）、宜昌长江大桥（主跨960m）以及名列世界第四位的江阴长江大桥（主跨1385m），名列世界第五位，（公铁两用桥名列第一位），香港青马大桥（主跨1377m）等11座大跨度悬索桥。多年来，我们积累了丰富的悬索桥设计与施工经验，正满怀信心建设润扬长江大桥（主跨1490m），我国悬索桥设计和施工水平已迈入国际先进水平行列。3.拱桥石拱桥石拱桥是我国历史悠久的源远流长的一种技术。2001

18、年建成的山西晋城晋焦高速公路丹河大桥，跨径146m，是世界最大跨度的石拱桥。 图3 山西晋城丹河石拱桥混凝土拱桥混凝土拱桥分箱形拱、肋拱、桁架拱。我国采用缆索吊装架设法施工的最大跨度是1979年建成的四川宜宾马鸣溪大桥（主跨150m），采用拱架法施工的最大跨度是1982年建成的四川攀枝花市宝鼎大桥（主跨170m），采用支架法施工的最大跨度是河南许沟大桥（主跨220m），采用转体法施工的最大跨度是1990年建成的重庆涪陵乌江大桥（主跨200m）。在这个时期，国外混凝土拱桥最大跨度已达390m（前南斯拉夫克尔克桥，1980年建成）。此时，我国与国外差距最少10年。1990年宜宾南门金沙江大桥在国内

19、首先采用劲性骨架，建成了主跨240m中承式钢骨混凝土拱桥，接着广西邕宁邕江大桥改进了工艺（钢骨采用钢管混凝土）使这种施工方法又跨上了一个新台阶，于1996年建成了主跨312m中承式钢骨混凝土拱桥、1997年建成的重庆万州长江大桥（主跨420m），为世界最大跨度的混凝土拱桥。与此同时，贵州江界河大桥建成了世界最大跨度的混凝土桁架拱桥（主跨330m）。据统计，世界上已建成跨径超过240m混凝土拱桥15座，中国占4座，而跨径大于300m的混凝土拱桥，世界上仅有5座，中国占3座，其中西部地区占2座。我国大跨度混凝土拱桥的建设技术，居国际领先水平。 钢管混凝土拱桥钢管混凝土是一种钢-混凝土复合材料，具有

20、高强、支架、模板三大作用，自架设能力强，较好地解决了大跨径拱桥经济、省料、安装方便，后期承载能力高的问题。该桥型我国近年来发展很快，自90年代以来，我国建成跨径大于120m钢管混凝土拱桥40多座，建成跨径大于200m的13座，最大跨径为2000年建成的广州髻沙珠江大桥（主跨360m）中承式钢管混凝土拱桥，为世界第一钢管混凝土拱桥。相继建成的还有武汉江汉三桥（主跨280m）、广西三岸邕江大桥（主跨270m）等多座钢管混凝土拱桥。 钢拱桥世界最大跨径钢拱桥是1997年建成的美国新河桥（主跨518.2m）上承式钢桁架拱桥；名列第二是1931年建成的美国贝尔桥（主跨504m）中承式钢桁架拱桥；名列第三

21、是1932年建成的澳大利亚悉尼港桥（主跨503m，公铁两用）中承式钢桁架拱桥。我国大跨径钢拱桥修建较少，最大跨径的钢拱桥是四川攀枝花3002桥（主跨180m）。上海动工建设的芦浦大桥（主跨550m）中承式钢箱拱桥,比世界第一的美国新河桥还长31.8m，将夺冠世界第一钢拱桥。4.简支梁桥T型梁桥在我国公路上修建最多，早在50、60年代，我国就建造了许多T型梁桥，这种桥型对改善我国公路交通起到了重要作用。80年代以来，我国公路上修建了几座具有代表性的预应力混凝上简支T型梁桥（或桥面连续），如河南的郑州、开封黄河公路桥，浙江省的飞云江大桥等，其跨径达到62m，吊装重220t。图4 浙江省瑞安飞云江桥

22、T形梁采用钢筋混凝土结构的已经很少了，从16m到5Om跨径，都是采用预制拼装后张法预应力混凝土T形梁。预应力体系采用钢绞线群锚，在工地预制，吊装架设。其发展趋势为：采用高强、低松弛钢绞线群锚：混凝土标号4060号；T形梁的翼缘板加宽，25m是合适的；吊装重量增加；为了减少接缝，改善行车，采用工型梁，现浇梁端横梁湿接头和桥面，在桥面现浇混凝土中布置负弯矩钢束，形成比桥面连续更进一步的“准连续”结构。预应力混凝土T形梁有结构简单，受力明确、节省材料、架设安装方便，跨越能力较大等优点。其最大跨径以不超过50m为宜，再加大跨径不论从受力、构造、经济上都不合理了。大于50m跨径以选择箱形截面为宜。目前的

23、预应力混凝土T形梁采用全预应力结构，预应力张拉后上拱偏大，影响桥面线形，带来桥面铺装加厚。为了改善这些缺点，建议预制时在台座上设反拱，反拱值可采用预施应力后裸梁上拱值的1/22/3。5.组合式梁桥我国在预弯组合梁桥方面的研究工作虽然起步较晚，但进步也很快。根据对已掌握的有关资料的分析，在我国最先引进预弯组合梁概念的是同济大学的张士铎教授。 他首先提出了预弯组合梁初步设计方法，其中包括截面尺寸拟定，挠度及上拱度的估算方法，并且通过计算示例给出了预弯组合梁的主要计算步骤。1989年同济 大学与郑州市公路管理处合作在河南省交通厅立项开展了预弯组合梁桥的研制工作，并修建了试验桥。交通部天津水运科学研究

24、所的留日访问学者竺存宏先生回国后 带回了日本有关预弯组合梁的设计、施工技术，并且结合我国公路桥梁的实际情况开展了预弯组合梁的试验研究，该项研究工作由交通部列入国家“七五重点攻关 项目。1990年，湖南大学与长沙市规划设计院合作在长沙市修建了试验桥。西安公路学院与天津水运科学研究所合作对预弯组合梁的作用机理、截面应力及刚度 的计算方法进行了研究。哈尔滨建筑大学自1990年开始预弯组合梁的研究工作。先后在交通部（“八五行业联合科技攻关计划）、吉林省交通厅、黑龙江省交通厅及哈尔滨 市建委立项，开展了预弯组合梁桥的非线性全过程分析理论，全寿命时效分析理论，极限强度，施工技术及工装设备等方面的研究工作，

25、并完成了三座预弯组合梁桥 的设计和施工指导工作。1996年由（原）国家教委优秀青年教师基金资助开展了预弯组合连续梁桥型结构的研究，并已完成了理论研究部分。目前，国内在预弯组合梁桥设计理论研究方面已突破了日本预弯组合梁桥设计施工指南中的弹性应力设计方法，并在极限强度、时效分 析等方面取得了许多可喜的成果。在预弯组合梁的现场施工技术、工艺设备等方面的研究也已取得了很大进展。根据国外的发展情况可以预测，预弯组合梁结构在我国21世纪的中、小跨径的桥架结构中将占有一席之地。二、21世纪世界桥梁的发展趋向 纵观大跨径桥梁的发展趋势，可以看到世界桥梁建设必将迎来更大规模的建设高潮。 就中国来说，国道主干线同

26、江至三亚就有5个跨海工程，渤海湾跨海工程、长江口跨海工程、杭州湾跨海工程、珠江口伶仃洋跨海工程，以及琼州海峡工程。其中难度最大的有渤海湾跨海工程，海峡宽57公里，建成后将成为世界上最长的桥梁；琼州海峡跨海工程，海峡宽20公里，水深40m，海床以下130m深未见基岩，常年受到台风、海浪频繁袭击。此外，还有舟山大陆连岛工程、青岛至黄岛、以及长江、珠江、黄河等众多的桥梁工程。 在世界上，著名大桥有土耳其伊兹m特海湾大桥（悬索桥，主跨1668m）；希腊里海安蒂雷翁桥（多跨斜拉桥，主跨286+3560+286m），已获批准修建的意大利与西西里岛之间墨西拿海峡大桥，主跨3300m悬索桥，其使用寿命均按20

27、0年标准设计，主塔高376m，桥面宽60m，主缆直径1.24m，估计造价45亿美元；在西班牙与摩洛哥之间，跨直布罗陀海峡桥也提出了一个修建大跨度悬索桥，其中包含2个5000m的连续中跨及2个2000m的边跨，基础深度约300m。另一个方案是修建三跨3100m+8400m+4700m的巨型斜拉桥，基础深约300m，较高的一个塔高达1250m，较低的一个塔高达850m。这个方案需要高级复合材料才能修建，而不是当今桥梁用的钢和混凝土。三、桥梁技术的发展方向1.大跨度桥梁向更长、更大、更柔的方向发展 研究大跨度桥梁在气动、地震和行车动力作用下，结构的安全和稳定性，将截面做成适应气动要求的各种流线型加劲

28、梁，增大特大跨度桥梁的刚度；采用以斜缆为主的空间网状承重体系；采用悬索加斜拉的混合体系；采用轻型而刚度大的复合材料做加劲梁，采用自重轻、强度高的碳纤维材料做主缆。 2.新材料的开发和应用 新材料应具有高强、高弹模、轻质的特点，研究超高强硅烟和聚合物混凝土、高强双相钢丝钢纤维增强混凝土、纤维塑料等一系列材料取代目前桥梁用的钢和混凝土。3.在设计阶段采用高度发展的计算机辅助手段，进行有效的快速优化和仿真分析，运用智能化制造系统在工厂生产部件，利用GPS和遥控技术控制桥梁施工。4.大型深水基础工程 目前世界桥梁基础尚未超过100m深海基础工程，下一步需进行100300m深海基础的实践。5.桥梁建成交

29、付使用后，将通过自动监测和管理系统保证桥梁的安全和正常运行，一旦发生故障或损伤，将自动报告损伤部位和养护对策。6.重视桥梁美学及环境保护 桥梁是人类最杰出的建筑之一，闻名遐尔的美国旧金山金门大桥、澳大利亚悉尼港桥、英国伦敦桥、日本明石海峡大桥、中国上海杨浦大桥、南京长江二桥、香港青马大桥，这些著名大桥都是一件件宝贵的空间艺术品，成为陆地、江河、海洋和天空的景观，成为城市标志性建筑。宏伟壮观的澳大利亚悉尼港桥与现代化别具一格的悉尼歌剧院融为一体，成为今日悉尼的象征。因此，21世纪的桥梁结构必将更加重视建筑艺术造型，重视桥梁美学和景观设计，重视环境保护，达到人文景观同环境景观的完美结合。在20世纪

30、桥梁工程大发展的基础上，描绘21世纪的宏伟蓝图，桥梁建设技术将有更大、更新的发展。第一部分 方案比选说明书 第一章 工程概况1.地形地貌此区位于山西省东北部，地下有大量泥砂，外貌被冲积，而形成高低不平的丘地形。地形起伏较大，组成成份的粘土、粗砂。2.水文地质条件勘探桥梁位于丘陵地段，桥面至河底高差较大，但土质自稳良好，边坡较稳定，不会造成坍塌、崩落以及滑坡等不良地质情况。3气候条件本桥位于山西省阳泉市，地形属于丘陵地形。大陆性干旱半干旱气候区，夏热多雨、冬冷干燥，春暖秋凉，四季分明。多年平均气温15.8。多年平均降水量786.0-808.8mm，年降水量分配不均，多集中在7-9月份。此地区矿产

31、资源比较丰富。4.地震条件 根据建筑抗震设计规范（GB50011-2001）规定，勘探区抗震的设防烈度为7度。勘探地区分布的地层较简单，上部主要为第四纪冲洪积层，下伏为几万年沉积而成的粗砂层，密实质硬。根据中国地震烈度区划图本公路庄田段基本地震烈度为：度基本地震烈度区。根据建筑抗震设计规范（GB500112001）的规定，庄田段设计基本地震加速度值为0.15g。构造物按交通部部颁公路工程抗震设计规范要求设计。5.工程地质及水文地质评价本桥在线路上属于大桥，拟建桥为5跨，每跨25m。勘探孔位于河谷中和河两岸。根据钻孔资料，地表以下为密实中砂。上部为单跨25m预制预应力T梁，桥台两端位于缓和曲线内

32、，中间大多基于直线，桥面纵向坡度i=1.10%，单幅桥面宽度24m，横向排水i=-2%，弯道超高最大横坡i=8%。下部构造为桩柱式桥墩，起点桥台为桩柱肋板式桥台，终点桥台为重力式扩大基础桥台，桩柱桩径1m，最高桩柱5m。地基土工程地质层组成特征描述，是在区域地层划分的基础上，根据钻孔资料，从上到下分层描述：硬质粘土：深褐色，湿，硬塑，夹有花岗岩风化颗粒，颗粒直径1mm3mm，可见少量铁锰质物，有虫迹。密实中砂：棕褐色，饱和，中密，级配好，分选性差，主要成分为石英、长石。勘探区地基地为硬质粘土和密实中砂层，工程地质性质较好，可作为良好的持力层。第二章 方案比选1.方案比选的主要标准 桥梁方案比选

33、有四项主要标准：安全，功能，经济与美观，其中以安全与经济为重。过去对桥下结构的功能重视不够，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。因此为了获得经济，适用和美观的桥梁设计方案，设计记者必须根据自然和技术条件，因地制宜，在综合应用专业知识，了解国内外新技术，新材料，新工艺的基础上，进行深入细致的研究分析对比工作，才能得出完美的设计方案。2.方案比选 设计方案的评价和比较要综合全面考虑各项因素，综合分析每一方案的优缺点，同时在对要素进行分析时又要根据实际情况有所侧重，权

34、衡裨益选择符合实际的最佳方案。本次毕业设计标准跨径为25m，地质资料：粘土塑性指数IP=17，IL=0.24，地基承载力标准值30kPa，所以提出三种方案：1.2.1方案一：简支预应力空心板： 预应力混凝土空心板是小跨径简质梁中最常用的桥型之一。其主要优缺点如下：优点：（1）建筑高度小，引道长度也随之缩短，土方量随之减低，造价也相应减 少； （2）结构简单，施工简单方便，机械施工程度也较高，施工的进度快； （3）板的抗扭矩大，截面稳定整体性好，刚度大抗震性能好单片梁的重量 较轻便于运输和安装； （4）预应力空心板梁比同跨径的普通混凝土空心板节省钢材的用量；缺点：（1）截面利用率相对较低； （2

35、）板的块数较多预制的工作量较大，施工的工序较繁琐； （3）跨径一般较小，对水流的宣泄不利；1.2.2 方案二：预应力简支T梁：简支T型梁我国目前采用较多，其优缺点主要有： 图1-2 简支梁桥方案简图优点：（1）截面的面积较小，材料的用量较少造价相对较低； （2）梁内的配筋可作成钢筋骨架，各主梁用多道的横隔板连接整体性较好； （3）截面刚度大，变形较小； （4）施工的工艺较简单，施工速度较快；缺点：（1）梁的预制工作量大，摸板等材料用量大，预制工序繁琐； （2）施工的工序复杂，机械化水平低，工期较长； （3）构件正好在桥面的跨中接头，对板的受力极为不利；1.2.3方案三：预应力组合箱梁： 目前箱

36、型截面在一些大跨径的桥梁中应用较多，尤其是在大跨径的悬臂梁桥和连续梁桥中应用的较多，也较为经济但是在一些较小跨径的简支梁桥中应用较少。 图1-3 组合箱梁方案简图优缺点主要有：优点：（1）截面的挖空率大，圬工量相对较少； （2）截面的抵抗矩大，抗扭刚度大横向的整体性好，截面稳定； （3）截面的中和轴靠近中部，对于正负弯矩有几乎相等的截面抵抗矩； （4）对于组合箱梁，将梁体合理分割，可以减少单体的吊装重量，减少高 空作业的难度和工作量，加快施工的进度减少投资；缺点：（1）梁高相对较大，引桥相对较长，土方量随之增大； （2）分割后的梁体零散，预制复杂繁琐，预制用的模板等材料多工作量大； （3）零散

37、的梁体运输困难，安装的工序繁琐； （4）施工的工艺复杂，需要的设备较多，中间的现浇部分的比重大层加了 施工难度，施工的工期也随之延长；1.1资料汇总：资料汇总表1-1 各方案资料汇编项目方案一方案二方案三概况上部20m跨径预应力空心板25m跨径预应力T梁25m组合箱梁桥长125m125m125m设计荷载公路-级各方案综合比较项目方案一方案二方案三材料用量较少最少最多施工工艺简单较复杂最复杂运输难度易难较难施工速度快较快慢施工机械用量少较少多与景观适应协调性较差好较好总造价较高低高3.方案推荐 通过三个方案的综合比较分析，按照“适用、经济、安全、美观、环保”等原则，结合实际侧重考虑预制快件的山区

38、运输吊装难度，和引桥的长度（目的是兼顾土方量因为山区取土困难），以及与山区自然景观的协调等几个方面，决定采用第二方案后张法预应力简支T梁。 预应力简支T型梁是最普遍的一种梁桥，国内的施工经验已经很成熟，即能保证质量又能保证进度，结合以上所述综合考虑决定选用方案二。第二部分 结构设计第一章 桥身主体设计1.设计资料及结构布置1.1设计资料1.1.1主跨跨径及桥宽标准跨径：l=25(m)；计算跨径：l0=20-0.42=24.2(m)；标准宽度：3.756+0.752=24(m)1.1.2 设计荷载汽车20级；人群：3kN/m2；每侧栏杆、人行道的重量分别为1.52kN/m和3.6kN/m。1.1

39、.3材料及施工工艺混凝土：均采用C45混凝土。预应力钢筋：采用钢绞线s17股。普通钢筋：采用HRB335钢筋。钢板：锚头下支承垫板，支座垫板等均采用普通A3碳素钢。按后张法施工工艺制作主梁，采用直径80的金属波纹管和OVM锚。1.1.4设计依据公路工程技术标准（JTG B012003），人民交通出版社，2004年。公路桥涵通用设计规范（JTG D602004），人民交通出版社，2004年。公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D622004），人民交通。出版社，2004年。1.1.5 基本计算数据表如表2.1.1所示。 基本计算数据表2.1.1 名称项目符号单位数据混凝土立方强度C

40、MPa45弹性模量EcMPa3.25轴心抗压设计强度fcdMPa20.5抗拉设计强度ftdMPa1.74钢绞线标准强度fpkMPa1860弹性模量EpMPa1.95抗拉设计强度fpdMPa1170最大控制应力conMPa1395抗压强度设计值fpdMPa390材料容重钢筋混凝土1kN/m325沥青混凝土2kN/m322钢束与混凝土的弹性模量比EP无量纲61.2横截面布置1.2.1主梁截面细部尺寸1.梁高h的确定: 主梁高度通常为跨径的1/15-1/25，为了减少桥面板的跨径（一般限制 在2m-3m之内）。所以由h=（1/16）l0=(1/14.3)24.20=1.750m,2.上翼缘板厚度的确

41、定： 在中小跨径的预应力混泥土简支梁中，上翼缘板厚度比小于主梁高度的1/12。目前，高速公路上的桥梁及城市高架桥梁均设置防撞栏杆，根据防冲撞的要求，翼缘板厚度不小于200mm。在本次设计中，取hf=200mm3.腹板厚度的确定： 由于预应力混泥土的预应力和弯起束筋的作用，肋中的主压应力较小，肋板厚度一般由构造决定。同时为了提高结构的耐久性，适当增加钢筋混泥土的保护层厚度，梁肋厚度一般在160mm-400mm。故取b=200mm。4.下翼缘板厚度的确定： 钢筋混泥土简支梁的T形截面的下翼缘一般与肋板等宽。为了满足布置预应力筋及承受张拉阶段压应力的要求，预应力混泥土T梁的下缘应扩大做成马蹄形。马蹄

42、形面积不宜过小，一般应占截面总面积的10%-20%。马蹄总宽度约为肋宽的2-4倍，本设计区三倍，即为600mm。下翼缘高度加1/2斜坡区高度约为梁高的0.15-0.20倍。斜坡宜陡于450。5.内翼缘宽和宽的计算的计算 内翼缘 bf1=l01/3=24.21/3=8.07(m) bf2=车道数 每个车道宽/（总估计梁的根数-1） =63.75/(3.756+12)/2.2-1=2.020(m) 取两者中的较小值，得 bf=2.000(m) 外翼缘bf1=0.9+0.09+hf车道数=0.9+0.09+0.2006=2.190(m) bf2=0.9+0.09+0.67=1.660(m) 取两者中

43、的较小值，但为施工方便取bf=1.600(m) 内梁和支点截面尺寸如图2-1-1、2-1-2所示： 图2-1-1 内梁截面 单位（mm） 图2-1-2 支点截面 单位（mm） 图2-1-3 支座T梁图单位（mm）1.2.2 计算截面几何特性将主梁跨中截面分成五个规则的小单元，截面几何特性列表计算见表2-1-2。 截面特征值表2-1-2截面号(mm2)ai(mm)S(Aai)(mm3)Iia(Aiai2)(mm4)Iio=bl3(mm4)12345注：Ai为所编号的截面面积；ai 为所求截面重心到T梁底边的距离；Si为所求截面对T梁底边的面积矩； Iia为所求截面对T梁底边的惯性矩；Iio为所求截面对于其形心轴的惯性。1.2.3 全截面特征值由表2-1可得：An=8.3105mm2Yn=Si/An=8.605108/8.3105=1.036102mmIn=Iio+Iia-YnSi =3.4841010+1.1821012-1.0361028.605108 =1.2171012mm41