长安大学桥梁工程毕业设计计算书

摘 要根据设计任务书要求，依据现行公路桥梁设计规范，综合考虑桥位的地质、地形条件，提出了独塔斜拉桥、上承式钢管混凝土拱桥和预应力混凝土连续钢构三个比选方案。按“安全、经济、适用、美观和有利于环保”的桥梁设计原则，分析了三个方案的优缺点。推荐预应力混凝土连续刚构作为设计方案。推荐方案以基本设计理论为基础，参考国内外成功的大跨连续钢构桥，拟定了 的95417095m跨径，主梁采用 1.8 次抛物线变梁高的单箱单室箱主梁，桥墩为双薄壁空心墩，桥台为轻型桥台，基础为群桩基础，施工阶段采取挂篮悬臂现浇法。对推荐方案进行了结构细部尺寸拟定，对上部结构和下部结构进行了内力计算、配筋设计及控制截面强度、应力验算，变形验算等。经分析比较及验算结果表明该桥梁设计合理，符合设计任务的要求。关键词：预应力混凝土连续刚构，钢管混凝土拱桥，斜拉桥，悬臂现浇，应力验算ABSTRACT毕业设计报告According to the design requirements, the existing design specification of highway bridge, considering the geology and terrain conditions of the bridge site, after preliminary selection, three bridge type schemas are presented, they are cable-stayed bridge, arch bridge and prestressed concrete continuous rigid frame bridge . Then comparing the advantages and disadvantages of three options comprehensively by the philosophy of bridge design as “Security, Economy, Application, Beauty and Environmental Protection”. The PC continuous rigid frame bridge is selected as the recommended scheme after the selections. This project is based on the basic theory of bridge design and take the domestic and international successful designs for example, finally chose a span combination of .The depth of Single cell box girder varies as the 95417095msecond-degree parabola, the pier is a double thin-wall hollow pier, the abutment is light abutment, the foundation is grouped piles foundation,and the the hanging basket cantilever casting construction method. Through drawing up of structures dimension and then design the upper and lower part of the structure ,such as calculated the internal force of dead and living load, prestressed steel design, checking the strength and stress of control cross-section. Finally, check for live load deformation. Checked by the comparison and analysis show that the design method of calculation is correct, and the distribution of reinforcement is Reasonable, so this design meet the design requirements. Key word: prestressed concrete continuous rigid frame bridge, double thin-wall hollow pier , cantilever casting construction 毕业设计报告目 录第一章 概述 11.1 地质条件 11.2 主要技术指标11.3 设计规范及标准1第二章 方案比选22.1 概述 22.2 比选原则 22.3 比选方案 22.3.1 预应力混凝土连续刚构桥 22.3.2 上承式钢管混凝土拱桥 3 2.3.3 独塔斜拉桥 42.4 方案比较5第三章 预应力混凝土连续梁桥总体布置 83.1 桥型布置83.2 桥孔布置83.3 桥梁上部结构尺寸拟定 83.4 桥梁下部结构尺寸拟定103.5 本桥使用材料 113.6 毛截面几何特性计算 11毕业设计报告第四章 荷载内力计算 124.1 模型简介 124.2 全桥结构单元的划分124.2.1 划分单元原则 124.2.2 桥梁具体单元划分 124.3 全桥施工节段的划分124.3.1 桥梁划分施工分段原则 124.3.2 施工分段划分 134.4 恒载、活载内力计算 144.4.1 恒载内力计算 144.4.2 悬臂浇筑阶段内力 154.4.3 边跨合龙阶段内力 164.4.4 次边跨合龙阶段内力 174.4.4 中跨合龙阶段内力 184.4.5 活载内力计算 194.5 其他因素引起的内力计算214.5.1 温度引起的内力计算 214.5.2 支座沉降引起的内力计算 234.5.3 收缩、徐变引起的内力计算 24毕业设计报告4.6 内力组合274.6.1 正常使用极限状态的内力组合 274.6.2 承载能力极限状态的内力组合 274.6.3 主要荷载组合 27第五章 预应力钢束的估算与布置 315.1 钢束估算 315.1.1 按承载能力极限计算时满足正截面强度要求 325.1.2 按正常使用极限状态的应力要求计算 325.2 预应力钢束布置 355.3 预应力损失计算 365.3.1 预应力与管道壁间摩擦引起的应力损失 365.3.2 锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩引起的应力损失 375.3.3 混凝土的弹性压缩引起的应力损失 375.3.4 钢筋松弛引起的应力损失 385.3.5 混凝土收缩徐变引起的应力损失 385.3.6 有效预应力计算 405.4 预应力计算 41第六章 强度验算 416.1 正截面承载能力验算416.2 斜截面承载能力验算43第七章 应力验算 44毕业设计报告7.1 短暂状况预应力混凝土受弯构件应力验算 457.1.1 压应力验算 457.1.2 拉应力验算 457.2 持久状况正常使用极限状态应力验算 467.2.1 持久状况(使用阶段)预应力混凝土受压区混凝土最大压应力验算 467.2.2 持久状况(使用阶段)混凝土的主压应力验算 467.2.3 持久状况(使用阶段)预应力钢筋拉应力验算 46第八章 抗裂验算 508.1 正截面抗裂验算 508.2 斜截面抗裂验算 51致谢 53参考文献 54附录：外文翻译 55毕业设计报告第一章 概述1.1 地质条件图 1-1 桥址纵断面图毕业设计报告1.2 主要技术指标桥面净宽：212m0.5m （分离式）设计荷载：公路级行车速度：80km/h桥面横坡：2%通航要求：无温度：最高年平均温度 34，最低年平均温度-10。1.3 设计规范及标准1、 公路桥涵设计通用规范 （JTG D60-2004） 。2、 公路桥涵地基与基础设计规范 （JTG D63-2007） 。3、 公路桥涵施工技术规范 （JTJ 041-2000） 。4、 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 （JTG D62-2004） 。5、 公路桥涵圬工设计规范 （JTG D61-2005）第二章 方案比选2.1 概述桥式方案比选是初步设计阶段的工作重点，一般要进行多个方案比较。各方案均要求提供桥式布置图，图上必须标明桥跨位置，高程布置，上、下部结构形式及工程数量。对推荐方案，还要提供上、下部结构的结构布置图，以及一些主要的及特殊部位的细节处理图。设计方案的评价和比较，要全面考虑各项指标，综合分析每一方案的优缺点，最后选定一个符合当前条件的最佳推荐方案。有时，占优势的方案还应吸取其他方案的优点进一步加以改善。 毕业设计报告2.2 比选原则设计从安全性、技术适用性、施工难度、设计施工周期、经济性、实用性和观赏性等几方面对各比选方案进行评比，其中安全性为主要因素。2.3 比选方案根据设计任务要求,依据现行公路桥梁设计规范,综合考虑桥位地质地形条件，拟定了三个比选方案：方案一：预应力混凝土连续刚构桥方案二：上承式钢管混凝土拱桥方案三：独塔斜拉桥2.3.1 预应力混凝土连续刚构桥1.结构受力特点在高墩大跨径桥梁中，与其它结构体系比较，预应力混凝土连续刚构桥常成为最佳的桥型方案。预应力砼充分发挥了高强材料的特性，具有强度高、刚度大、变形小以及抗裂性能好的优点。结构伸缩缝数量少，高速行车平顺舒适，维修工作量小，维护简单。可最大限度的应用平衡悬臂施工法，施工技术成熟，易保证工程质量。采用水平抗推刚度较小的双薄壁墩，可以减小水平位移在墩中产生的弯矩，且薄壁墩底承受的弯矩、梁体内的轴力随着墩高的增大而急剧减小。连续钢构除了保持连续梁的优点外，墩梁固结节省了大型支座的昂贵费用，减少了墩和基础的工程量，并改善了结构在水平荷载（例如地震荷载）作用下的受力性能，适用于中等以上跨径的高墩桥梁。2.桥跨布置该桥为全预应力混凝土连续刚构桥，跨径分布为 95m+4170m+95m，桥梁总长870m,边主跨比 0.56。桥梁设置单向纵坡，坡度为 1。3.横断面布置主梁采用单箱单室箱形截面，梁高按 1.8 次抛物线变化，设计为双幅桥，单幅桥位单向双车道，桥面宽 12m，横向布置为 0.5m+10.75m+0.75m，桥面横坡 2%。4.基础基础采用钻孔灌注桩群桩基础，桩径 1.5m，桩中心距 4.0m 采用 C40 混凝土，为摩擦桩。承台为矩形承台，厚 4m，两承台尺寸均为 23m14.5m，采用 C40 混凝土。5.施工要点桥梁上部采用挂篮悬臂浇注施工，施工时要对称浇注，应注意立模高程的合理设置，准确控制悬浇高程，确保每个工况的设计线形，主梁边中跨合龙高差应控制在1cm 以内。施工后的主梁备用预应力束孔处理如下：顶板束预留孔灌浆封填，底板束预留孔留下备用，但不穿预应力束。箱梁悬浇施工时在底板上的施工孔不封堵，作为箱梁的通气孔。毕业设计报告桥墩采用爬模法施工，两端桥台采用整体现浇。6.总体布置图图 2-1 连续刚构桥总体布置图2.3.2 上承式钢管混凝土拱桥1.结构受力特点拱桥是以受压为主的结构体系，对地基的要求比较高。拱上立柱与主梁的弹性连接使结构成为超静定结构，并将主梁上的作用传递到主拱圈上，同时其减跨作用使主梁的高度降低，降低了结构自重。钢管对混凝土形成了三向受压特性，使混凝土的抗压强度大大提高，作为受压为主的结构，大大的提高了材料的利用率。2.桥跨布置该桥为上承式钢管混凝土双连拱，腹孔为连续梁式腹孔；两个拱的矢跨比均采用1/5,计算跨径 320m，净矢高 64m；拱轴系数取 2.24；拱上立柱间距为 10m；拱圈为变高度截面，变高度截面截面高度变化按 Ri