30m预应力混凝土简支箱型梁桥设计

1、安徽理工大学毕业设计30m预应力混凝土简支箱型梁桥设计1.1上部结构计算设计资料及构造布置1.1.1设计资料1桥梁跨径及桥宽标准跨径：30m；主梁全长：29.96m；计算跨径：28.66m；桥面净宽：净一9+2X1.5m。2. 设计荷载车道荷载：公路一I级；人群荷载：3kN/卅；每侧人行道栏杆的作用力：1.52kN/tf; 每侧人行道重：3.75kN/ tf。3. 桥梁处河道防洪标准为20年一遇设计，50年一遇校核，桥下通过流量1000/s时, 落差不超过0.1m。4. 桥下净空取50年一遇洪水位以上0.3m。5 材料及工艺混凝土：主梁采用C50混凝土；钢绞线：预应力钢束采用15.2钢绞线，每

2、束6根, 全梁配5束；钢筋：直径大于等于12mm的采用HRB335钢筋，直径小于12mm的采用 R235钢筋。采用后张法施工工艺制作主梁。预制时，预留孔道采用内径70mm、外径77mm的预埋金属波纹管成型，钢绞线采用T双作用千斤顶两端同时张拉，锚具采用夹片式群锚。 主梁安装就位后现浇600mm宽的湿接缝，最后施工混凝土桥面铺装层。6.基本计算数据基本计算数据见表5-1表5-1 材料及特性名称项目符号位单数据C40立方强度fcu,kMP40.00混凝弹性模量Eca3.45土轴心抗压标准强度fckMP4X 10轴心抗拉标准强度ftka32.40轴心抗压设计强度fcdMP2.65轴心抗拉标准强度ft

3、da22.40MP1.83aMPaMPa短暂状态容许压应力0.7fckMPa20.72容许拉应力0.7ftkMPa1.76持久状态标 准荷载 组合容许压应力0.5fckMPa16.20容许主压应力0.6fckMPa19.44短 期效益 组合容许拉应力ost -0.85 ocMPa0.00容许主拉应力0.6ftkMPa1.59名称项目符号单位数据s15.2钢绞 线标准强度fpkMPa1860弹性模量EpMPa1.95X 105抗拉设计强度fpdMPa1260最大控制应力ocon0.75fpkMPa1395持久状态应力标准何载组合0.65fpkMPa1209普通钢筋HRB335抗拉标准强度fskM

4、Pa335抗拉设计强度fsdMPa280R235抗拉标准强度fskMPa235抗拉设计强度fsdMPa195材料重度钢筋混凝土丫 1kN/m325.00钢绞线丫 1kN/m378.50钢束与混凝土的弹性模量比a E3无量纲5.651注本例考虑混凝土强度达到C45时开始张拉预应力钢束。fck和ftk分别表示钢束张拉时混凝土的抗压、抗拉标准强度，则：fck = 29.6MPa，ftk = 2.51MPa。1.1.2方案拟定及桥型选择1. 桥型选取的基本原则(1) 在符合线路基本走向的同时，力求接线顺畅、路线短捷、桥梁较短、尽量降低 工程造价(2) 在满足使用功能的前提下，力求桥型结构安全、适用、经

5、济、美观。同时要根据 桥位区的地形、地貌、气象、水文、地质、地震等条件，结合当地施工条件，选用技术 先进可靠、施工工艺成熟、便于后期养护的桥型方案。(3) 尽量降低主桥梁体高度，缩短桥长。2. 桥型方案比选根据桥位的通航要求，结合桥位处的地形地貌、地质等条件，我们对简支梁桥、悬 臂梁桥、T型刚构桥三种方案进行比选(1) 简支梁桥方案采用预应力混凝土箱形截面形式，此结构为静定结构，结构内力不受地基变形及温 度变化等的影响，因此对基础的适应性好。此桥标准跨径为30m,在预应力混凝土简支梁桥的经济跨径之内，且其结构简单、施工方便、受力明确、易采用标准设计，从而可 简化施工、降低建设成本。(2) 悬臂

6、梁桥方案悬臂梁利用悬臂根部的负弯矩对主跨跨中正弯矩产生卸载作用，可节约材料用量、 降低建筑高度。其结构为静定体系，和简支梁一样对基础的适应性较好。但主要缺点是 施工不便，尤其是挂梁部变形挠曲线不连续，使行车不平顺，桥面易损坏。(3) T型刚构桥方案此种桥型结构属静定结构，结构分析较为简单，且不会因为支座位移、温度变化、 混凝土收缩徐变及施加预应力而产生附加内力；施工适合于悬臂节段施工，且不需要体 系转换，施工阶段内力分布与成桥状态一致。但其缺点有二：一是T型刚构桥腿处的梁缝无法做成桥面连续构造，必须设置小位移伸缩缝，影响行车平顺；二是悬臂根部负弯 矩很大，用普通钢筋混凝土修建时不仅钢材用量大，

7、而且控制混凝土裂缝的开展成为关键，因此经济和技术上的要求比较高。经以上比较，简支梁在经济、功能上都优于其他两种方案，因此本项目推荐采用简 支梁桥方案。蓋髒桥示懑T跚肺示就1.1.3横截面布置1.6主梁截面承载能力与应力验算预应力混凝土梁从预加力开始受到荷载破坏，需经受预加应力、使用荷载作用、裂 缝出现和破坏等四个受力阶段，为保证主梁受力可靠并予以控制，应对控制截面进行各 个阶段的验算。下面先进行持久状态下截面承载能力极限状态的验算，再分别进行持久 状态下的抗裂验算和应力验算，最后进行短暂状态下的构件截面应力验算。对于抗裂验 算，公预规根据简支梁标准设计的经验，对于全全预应力梁在使用阶段短期效应

8、组 合下，只要截面不出现拉应力就可满足。1.6.1持久状况下截面承载能力极限状态的验算在承载能力极限状态下，预应力混凝土梁沿正截面和斜截面都有可能破坏。1. 正截面承载能力的验算一般取弯矩最大的跨中截面进行正截面承载力验算。(1) 将箱型截面按面积不变，惯性矩不变的原则转换为I形截面梁，转化图见图 1-12(2)确定混凝土受压区高度x(2) 根据公预规5.2.3条规定，对于I形截面：当fpdAp乞fcdbfh；成立时，中性轴在翼缘板内，否则在腹板内。fpdAp =1260 50.4 0.1 =6350.4(KN )fcdbfhf =22.4 220 11 0.1 =5420.8(KN)即，受压

9、区全部位于翼板内，说明是第一类I形截面梁。设中性轴到截面上缘的距离为x，则fpd Ap 1260 50.4x 匕 p12.89(cm) ： bh=0.4 (170-12) =63.2(cm)fcdbf22.4 220式中：；预应力受压区高度界限系数，对于 C50混凝土和钢绞线，查表5-2得 b=0.40;h =hap梁的有效高度，对于跨中截面，ap为钢束群重心至梁底距离为17cm说明该截面破坏时属于塑性破坏状态。（3）验算正截面承载能力根据公预规522条规定，正截面承载能力按下式计算：xMd 一 fcdbfX（h。）2式中：桥梁结构的重要性系数，取 1.0。30.1289右边 =22.4 10

10、 2 0.1289 （1.7 -0.12）2=8751.88（ KN.m）M d =7801.41（KN .m）跨中截面正截面承载力满足要求。（4）验算最小配筋率根据公预规9.1.12条规定，预应力混凝土受弯构件最小配筋率应满足下列条件：M ud1.019cr式中：Mud 受弯构件正截面抗弯承载能力设计值，由以上计算可知Mud =7539.19kN *m ；M cr 受弯构件正截面开裂弯矩值，按下式计算:M服说贽W式中：S0全截面换算截面重心轴以上（或以下）部分截面对重心轴的面积 矩，见表1-20（ 2）；W0换算截面抗裂边缘的弹性抵抗矩，见表1-20（2）；二pc 扣除全部预应力损失预应力筋

11、在构件抗裂边缘产生的混凝土预压应力。aPCNpIMpAnW,x43671.5 46073796415.35244888二 25.62(MPa)二绝=2 252629 才.6317Wo309654Mcr =(；pcftk)W0 = (23.05+1.57X2.65)X 314497.33X 10-3=8557.63 kN mM 7539 19由此可见芒=85阪T0.880，尚需配置普通钢筋来满足最小配筋率的要求。计算受压区高度X“xoM 0 _ fcdbf x(ho)23X8557.63 =22.4 103.0 x (1.60 -0.17 -)2解得 x=0.09m bh0 =0.4 (1.60

12、-0.17) =0.57m计算普通钢筋Asfcdbx fpdAP22.4x2.3x0.1035 1260x41.7x10*As fsd280即在梁底部配置8 25的HRB335钢筋，A =20.36cm2，以满足最小配筋率的要求。2. 斜截面承载力验算验算受弯构件斜截面抗剪承载力时，其计算位置有：距支座中心h/2处截面；受拉区弯起钢筋弯起点出截面；箍筋数量或间距改变处的截面；构件腹板宽度变化处得截面 和支点截面。本设计验算支点截面。(1)斜截面抗剪承载力验算复核主梁截面尺寸I形截面梁当进行斜截面抗剪承载力计算时，其截面尺寸应符合公预规 5.2.9条 规定，按下式计算：0Vd 0.51 10=,

13、仁亦式中：Vd为经内力组合后支点截面上的最大剪力； b为支点截面的腹板厚度；h。为支点截面的有效高度，h。=1600-196 = 1404 mm。贝0.51 10=0.51 10” 50 533 1404=2698.67kN _ Vd =1303.97kN所以本设计主梁的截面尺寸符合要求。截面抗剪承载力验算根据公预规5.2.10条规定，若满足下式要求，则不需进行斜截面抗剪承载力计 算。即：oVd 乞0.5 10a2 ftdbho式中：ftd 混凝土抗拉设计强度；a2 预应力提高系数，取1.25。贝U： 0.5 10和2 ftdbh。=0.5 10-3 1.25 1.83 533 1404= 8

14、55.90kN 乞 oVd =1303.97kN因此需要进行斜截面抗剪承载力验算。a.箍筋计算根据公预规9.4.1条规定，腹板内箍筋直径不小于10m m,且应采用带肋钢筋，间距不应大于250mm。本设计选用 T020cm的双肢箍筋，则箍筋总截面积为：Asv =2 78.5 =157mm2箍筋间距Sv=20cm，箍筋抗拉设计强度fsv=280MPa，箍筋配筋率 为：包 空 0.002 =0.20%bSv 400 200满足公预规9.3.13条“箍筋配筋率 .，HRB335钢筋不应小于0.12%”的要求。同时，根据公预规9.4.1条规定，在距支点一倍粱高范围内，箍筋间距缩小至10cmb.抗剪承载力

15、计算根据公预规5.2.7条规定，主梁斜截面抗剪承载力按下式计算。即：oVd Vcs VpbVcs1：2：3 0.45 10，bho、(2 0.6P) ；fcu,kfsvVpd =0.75 10fpd3ApdSi 门环式中：Vd 二 1303.97kN；、； 1 二 1.0；、：2 =1.25;、：3 =1.1sinrp采用全部6束预应力钢筋的平均值，即sinrp=0.099,所以：Vcs1：2： 3 0.45 10bh (20.6P) /fcu,k；?svfsv= 1.0 1.25 1.1 0.45 10” 533 1404(2 0.6 0.56) 50 0.002 280 =1408.26k

16、NVpd =0.75 10fpd3Apdsinrp=0.75 10 1260 700 6 0.099 = 392.93kNVcs Vpb =1408.26 415.80 =1765.71oVd -1303.97kN(2)斜截面抗弯承载力的计算由于钢束均锚固于梁端，钢束数量沿跨长方向没有变化，且弯起角缓和，其斜截 面抗弯强度一般不控制设计，不必验算，可通过构造加以保证。1.6.2持久状况下正常使用极限状态抗烈性验算长期以来，桥梁预应力构件的抗裂验算，都是以构件混凝土的拉应力是否超过规定的限值来表示的，分为正截面抗裂和斜截面抗裂验算。1. 在作用短期效应组合下的正截面抗裂验算对预制的全预应力混凝土

17、构件，在短期作用效应组合下，应符合下式要求。即：-st 一0.85辽0本设计抗裂性截面验算取跨中截面下缘。Mgl MsMg1 2684940 丄 4393120-2684940仆Jg- 二15.24MPaWxWox299667.9314497.33pcNpWnx518794672980866317 273849.98= 23.05MPa匚st 0.85；pc =15.24-0.85 23.05 =-4.35 _ 0其结果符合规范要求。2. 在作用短期效应组合下的斜截面抗裂验算对预制的全预应力混凝土构件，在作用短期效应组合下，斜截面混凝土的主拉应力, 应符合下式要求，即：；tp 空 0.6ftk

18、 =1.59MPa式中：匚tp 由作用短期效应组合和预应力产生的混凝土主拉应力，按下式计算:-tp2Np其中:exAnyngiynMs -Mg1y。VgiSn (Vs -Vgi)So VpSnT =十ln.bl.bI n.b式中：匚ex 在计算主应力点，由作用短期效应组合和预应力产生的混凝土法向应力；在计算主应力点，由作用短期效应组合和预应力产生的混凝土剪应力。斜截面抗裂性验算应取剪力和弯矩较大值的最不利荷载截面进行，这里仍取跨中截面进行计算。yns=58.56cm，ys =57.33cm。1.6.3持久状态下构件的应力验算按持久状态设计的预应力混凝土梁，应分别对其使用阶段正截面混凝土的法向压

19、应 力、预应力钢束中的拉应力和斜截面混凝土的主压应力进行验算。应力计算的作用取标准值，汽车荷载应考虑冲击系数。1.正截面混凝土压应力验算根据公预规7.1.5条，使用阶段正截面应力应符合下式要求，即：Sc 匚乞0.5fck =16.2MPa式中：二kc 在作用标准效应组合下混凝土的法向压应力，按下式计算：M gl M k - M g|Scg-g-WnxWos-pt 由预应力产生的混凝土法向拉应力，按下式计算：-ptNpAnWnsMk 标准效应组合的弯矩值，见表1-31持久状况下跨中正截面混凝土的压应力验算结果见表1-31，满足要求2.预应力钢束中的拉应力验算根据公预规7.1.5条，使用阶段预应力

20、筋拉应力应符合下式要求，即：s 265fpk =1209MPa式中：二pe 预应力筋扣除全部预应力损失后的有效预应力；二p 在作用标准效应组合下受拉区预应力筋产生的拉应力，按下式计算:二 p =Ep 二 ktMg1 .en(M k - M g1)e)Inen、e0分别为钢束重心到截面净轴和换轴的距离，即en二ynx-ai二yx-ai，取最不利的外层钢筋N2进行验算，其结果见表1-32,符合规范要求。3. 斜截面混凝土主压应力验算根据公预规7.1.6条，斜截面混凝土主压应力应符合下式要求。即:二cp 乞 0.6fck =19.44MPa式中：二cp 由作用标准效应组合和预应力产生的混凝土主压应力

21、，按下式计算_ _ 2空. ex .2cp 2. 4cxNpIYn二 M giYnYoVgiSn(Vk -Vg|)SoVpSnInbIobInb斜截面抗裂验算应取剪力和弯矩较大值的最不利荷载截面进行，这里仍取跨中截面进行计算，yns=58.56cm, ys=57.33cm。计算结果见表1-35,符合规范要求。164短暂状态下构件的应力验算桥梁构件在短暂状态下，应计算其在制作、运输及安装等施工阶段混凝土截面边缘 的法向应力。1预加应力阶段的应力验算此阶段指初始预加力和主梁自重共同作用的阶段，验算混凝土截面下边缘的最大压应力和上边缘的最大拉应力应符合要求。根据公预规728条，施工阶段正截面应力应符

22、合下列要求：三t E0.7ftk =1.76MPacCl 0.7 fck = 20.72MPa式中：匚Ct，匚Cc 预加应力阶段混凝土的法向拉应力、压应力，按下式计算。即NpoM poM glWnsWnsWns-CCWnxWnxM glWnxtCt与构件在制作、运输及安装等个施工阶段混凝土立方体抗压强度fcu相C45时开始张拉预应力束,应的抗压强度、抗拉强度标准值。本设计考虑混凝土强度达到 则：fCk=29.6MPa, ftk=2.51MPa。预加应力阶段的正截面应力验算结果见表1-36,满足要求。表明在主梁混凝土达到C45强度时可以开始张拉钢束2. 吊装应力验算本设计采用两点吊装，吊点设在两

23、支点内移 50cm处。对于1号梁，一期恒载集度 为g“=25.41kN/m。根据桥规4.1.10条规定，构件在吊装、运输时，构件重力应乘以 动力系数1.20或0.85,分别考虑超重和失重两种情况，其验算过程列于表1-37.可见跨中截面混凝土法向应力验算满足施工阶段的要求。1.7主梁端部锚固区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，可能使梁端产生纵向裂缝，需进行局部承压验算。1.7.1局部承压区的截面尺寸验算配置间接钢筋的混凝土构件，其局部受压区得截面尺寸应满足下式要求，即：%Fld 3叮cd An式中：0取 1.0 ; Fld =1.2

24、X 1395X 7.0 X 0.仁 1171.80kN ; fCd=20.50MPa ;1.0。本设计采用夹片式锚具，该锚具的垫板与其后的喇叭管练成整体。锚垫板尺寸为200mmX 200mm，喇叭管尾端接内径63mm的波纹管。根据锚具的布置情况，进行钢束的局部承压验算。A = 200 200 = 40000(mm2)= 1.5：. 2 2Aln =200 200 - 70 =36152(mm )4Ab =400 225 =90000(mm2)公式右边=1.3 1 1.5 20.5 36152 101445.18( KN)公式左边=oFld =1 1406.16 :右边所以局部承压区尺寸满足规范

25、要求。1.7.2局部抗压承载力验算对锚下配置间接钢筋的局部承压构件，其局部抗压承载力应满足下式要求，即:o% 乞 0.9( std kcorfsd)A本设计采用的间接钢筋为 HRB335级的螺旋形钢筋，fsd=280MPa,直径12mm，间 距s=50mm,螺旋形钢筋中心直径200mm。则dcor =200 -12 =188(mm)2二 1884= 27759( mm)27759:40000-0.8334Ass1 dcor s2二 1220.04813188 50将上述各值带入局部抗压承载力计算公式，可得公式右=0.9 (1 1.565 20.5 2 0.04813 0.833 280) 36

26、152 10 =1774.37( KN 公式左=1406.16( KN故局部抗压承载力验算满足规范要求。1.8主梁变形验算为了掌握主梁在各受力阶段的变形情况，需要计算各阶段的挠度值，并且对体现结 构刚度的活载挠度进行计算。1.8.1由预加力引起的跨中反拱度计算根据公预规6.5.4条，计算预加力引起的反拱度值时，计算公式为：PMX-Mdx式中：fp 扣除全部预应力损失后的预加力作用下的跨中挠度;M x单位力作用在跨中时所产生的弯矩；M p预加力所产生的弯矩。采用跨中截面处得预加力矩作为全梁平均预加力矩值，将全梁近似处理为等截面杆 件计算，在使用阶段的预加力矩为：M 5.76cm2。由于此处钢筋保

27、护层与试算值相同， 实际配筋面积又大于计算面积，则其承载力肯定大于作用效应，故承载力验算可从略。h0 = 0.213m, M d =22.11kN mx. as=a=22.4 0.47“76(cm2)oMd 乞 fcdbx(h。-？)时，不需要进行斜截面抗剪强度计算，仅按构造要求配置钢筋。根据公桥规9.2.5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 8200mm。办公室卫生管理制度一、主要内容与适用范围仁本制度规定了办公室卫生管理的工作内容和要求及检查与考核。2 此管理制度适用于本公司所有办公室卫生的管理二、定义1 公共区

28、域：包括办公室走道、会议室、卫生间，每天由行政文员进行清扫；2 个人区域：包括个人办公桌及办公区域由各部门工作人员每天自行清扫。1. 公共区域环境卫生应做到以下几点：1 )保持公共区域及个人区域地面干净清洁、无污物、污水、浮土，无死角。2)保持门窗干净、无尘土、玻璃清洁、透明。3 )保持墙壁清洁，表面无灰尘、污迹。4 )保持挂件、画框及其他装饰品表面干净整洁。5 )保持卫生间、洗手池内无污垢，经常保持清洁，毛巾放在固定(或隐蔽)的地方。6 )保持卫生工具用后及时清洁整理，保持清洁、摆放整齐。7)垃圾篓摆放紧靠卫生间并及时清理，无溢满现象。2. 办公用品的卫生管理应做到以下几点：1 )办公桌面：

29、办公桌面只能摆放必需物品，其它物品应放在个人抽屉，暂不需要的物品就摆回柜子里，不用的物品要及时清理掉。2 )办公文件、票据：办公文件、票据等应分类放进文件夹、文件盒中，并整齐的摆放至办公桌左上角上。3)办公小用品如笔、尺、橡皮檫、订书机、启丁器等，应放在办公桌一侧，要从哪取使用完后放到原位。4) 电脑：电脑键盘要保持干净，下班或是离开公司前电脑要关机。5)报刊：报刊应摆放到报刊架上，要定时清理过期报刊。6 )饮食水机、灯具、打印机、传真机、文具柜等摆放要整齐，保持表面无污垢，无灰尘，蜘蛛网等，办公室内电器线走向要美观，规范，并用护钉固定不可乱搭接临时线。7)新进设备的包装和报废设备以及不用的杂物应按规定的程序及时予以清除。3.个人卫生应注意以下几点：1) 不随地吐痰，不随地乱扔垃圾。2) 下班后要整理办公桌上的用品，放罢整齐。3 )禁止在办公区域抽烟。4) 下班后先检查各自办公区域的门窗是否锁好，将一切电源切断后即可离开。5)办公室门口及窗外不得丢弃废纸、烟头、倾倒剩茶。4总经理办公室卫生应做到以下几点：1 )保持地面干净清洁、无污物、污水、浮土，无死角。2 ) 保持门窗干净、无尘土、玻璃清洁、透明。3 )保持墙壁清洁，表面无灰尘、污迹。4 )保持挂件、画框及其他装饰品表面干净整洁。三、检查及考核 每天由领导检