3-20米简直变连续组合箱梁桥毕业设计(总131页)

1、华北水利水电学院土木与交通学院 土木工程专业毕业设计任务书 课题名称320m 预应力连续组合箱梁桥设计 指导教师李晓克 课题来源模拟课题类型AY 注：1、课题来源包括科研科研（注明项目类型，如基金项目、攻关项目、某企事业单位 项目等） 、教学、生产、模拟、自选教学、生产、模拟、自选。 2、课题类型：(1)A工程设计；B技术开发；C软件工程；D理论研究； (2)X真实课题；Y模拟课题；Z虚拟课题；要求（1） 、 （2） 均要填，如 AY，BY 等。 1. 毕业设计依据 1.1 设计依据 (1) 交通部颁公路工程技术标准 （JTG B01-2003） ，简称标准 ； (2) 交通部颁公路桥涵设计通

2、用规范 （JTG D60-2004） ，简称桥规 ； (3) 交通部颁公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 （JTG D62-2004） ，简 称公预规 ； (4)交通部颁公路桥涵地基与基础设计规范 （JTG D63-2007） ； (5)公路桥涵施工技术规范（JTJ 041-2000） ； (6)预应力筋用锚具、夹具和连接修改（GB T14370-93） ； (7)公路桥梁板式橡胶支座规格系列（JTT663-2006） ； (8)预应力混凝土桥梁用塑料波纹管（JT-T529-2004） ； (9)城市桥梁设计荷载标准（CJJ77-98） ； (10)桥梁工程 、 结构设计原理 、 基础工

3、程等教材。 1.2 设计方案 上部结构采用连续组合箱梁，采用整体现浇施工或预制施工，预应力采用后张法施 工，下部结构采用桩柱式墩台。 1.3 技术标准 (1)标准跨径：320m； (2)桥梁宽度：0.5m27m+0.5m，共 15m； (3)桥梁横坡：2%； (4)设计荷载：公路一级； (5)环境类别：类； (6)设计基准期：100 年； (7)每侧护栏重量按 6kN/m 计，混凝土考虑 10 年的收缩徐变，整体升温、降温均按 20考虑，基础考虑 5mm 不均匀沉降，其它作用根据设计情况拟定。 1.4 主要材料 混凝土：主梁采用 C50 混凝土，桥面铺装采用 10cm C50 混凝土+SBS

4、改性沥青涂膜 防水层+10cm 沥青混凝土，桥头搭板、盖梁、耳背墙、防撞护栏及立柱均采用 C30 混凝 土，桩基、系梁采用 C25 混凝土，其它自选。 预应力筋：采用15.20 高强度低松弛钢绞线、抗拉强度标注值MPa，弹 S 1860 pk f 性模量 MPa。 5 1095. 1 P E 普通钢筋：直径大于和等于 12mm 的用 HRB335 级热轧螺纹钢筋、直径小于 12mm 的均用 R235 级热轧光圆钢筋。 锚具、套管、连接件和伸缩缝等根据相关规范选取。 2. 毕业设计任务 2.1 开题报告 在调研、充分理解课题内容和要求的基础上，写出 3000 汉字左右的开题报告，开题 报告严格按

5、照科技论文的格式编写，要注重调研原始资料的完整叙述，文献查阅应在 10 篇以上，参考文献应在 5 篇以上，并在报告引用处注明编号，开题报告经指导教师检查 合格后方可进入毕业设计工作。 2.2 毕业设计具体内容 2.2.1 设计目的 培养学生综合运用所学知识和技能，分析与解决工程实际问题的能力，使学生受到 工程技术和科学技术的基本训练以及工程技术人员的所必需的综合训练，并相应地提高 各种能力，如调查研究、理论分析、设计计算、绘图、撰写论文和说明书等，通过毕业 设计使学生初步形成经济、环境、市场、管理等大工程意识，培养学生实事求是，谦虚 谨慎的态度和科学钻研、勇于创新的精神。 2.2.2 设计要求

6、 (1)明确任务书要求，全面系统的复习教材，自学掌握计算机桥梁 CAD，熟悉有关标 准和规范； (2)认真分析设计资料，正确选用有关公式和各项参数； (3)设计图纸应注明：工艺要求、技术措施，材料质量和规格、注意事项，质量标准； (4)设计图纸应整洁美观，字迹工整，比例准确，图幅布置均匀协调，采用计算机绘 图。 2.2.3 设计成果 (1) 计算书 计算书应包含的内容： 主梁：主梁截面形式的拟定、截面特性的计算、主梁内力计算及内力组合、主梁 配筋及预应力损失的计算、主梁的验算以及钢筋的相关计算； 桥面板、盖梁、立柱桩基等计算，支座、伸缩装置、护栏等的选取、必要的设计 说明等。 (2)设计图纸

7、必须包括桥型布置图、主梁一般构造图、主梁普通布置图、主梁预应力钢筋布置 图、横隔梁钢筋布置图、桥台一般构造图、桥墩一般构造图、盖梁钢筋布置图、耳背墙 钢筋布置图、立柱钢筋布置图、桩基钢筋布置图、桥面连续构造图。所有图纸须以 A3 纸 出图，并装订成册。 图纸标注除里程、标高以 m 计外，余均以 cm 为单位，实心箭头，箭头和标注文 字大小 2mm；图纸所有文字的高宽比采用为 0.7。 2.3 外文资料翻译 根据毕业设计内容，完成与该毕业设计方向相关的外文资料的翻译，翻译工作量不 少于 3000 汉字，要求译文准确流畅。 3. 毕业设计提交的成果 3.1 毕业设计书 (1) 封面，由学校统一印制

8、，按要求打印（详见教务处网页） ； (2) 毕业设计任务书，由指导教师填写，装订于指定位置，教师签字后生效； (3) 毕业设计开题报告，由学生认真书写，经指导教师签字后的开题报告有效； (4) 中文摘要，中文摘要字数应在 400 字左右，包括设计（论文）题目、论文摘要、 关键词为（3 至 5 个） ； (5) 英文摘要，英文摘要应与中文摘要内容相对应； (6) 目录，按三级标题编写，要求层次清晰，且要与正文标题一致。主要包括摘要、 正文主要层次标题、参考文献、附录等； (7) 正文，论文正文包括绪论（或前言、概述等） 、论文主体、结论。论文要符合科 技论文格式，正文要标明章节，正文文字：设计说

9、明书应在 10000 字以上。 (8) 参考文献，必须是本人真正阅读过的杂志类文献、图书类文献等，要与设计工作 直接相关； (9) 附录，主要包括外文原文及翻译、计算机源程序，有关图纸等。 3.2 要求 提交的成果包括纸质和电子文档两部分。 华北水利水电学院本科生毕业设计开题报告 学生 姓名 张野学号专业土木工程 题目 名称 320m 预应力连续组合箱梁桥设计 课 题 意 义 毕业设计是一个总结性的教学环节，是学生全面系统地融汇所学理论知识 和专业技能并运用于解决实际问题的过程。通过本教学环节，要加深学生对所 学基本理论知识的理解，培养学生综合分析和处理问题的能力以及设计创新精 神，使学生得到

10、有关单位工程建设从方案制定到施工组织的全过程系统性的训 练。 通过毕业设计这一重要的教学环节，培养土木工程专业本科毕业生正确的 理论联系实际的工作作风，严肃认真的科学态度。 毕业设计要求我们在指导 老师的指导下，独立系统的完成一项工程设计，解决与之有关的所有问题，熟 悉相关设计规范、手册、标准图以及工程实践中常用的方法，具有实践性、综 合性强的显著特点。因此毕业设计对于培养学生初步的科学研究能力，提高其 综合运用所学知识分析问题、解决问题能力有着重要意义。 毕业设计是专业教学过程中的最后一个环节，是理论联系实际的重要过程。 综合运用所学过的基础理论知识，通过所给的各种桥梁的实际资料培养我们综

11、合运用所学知识，掌握桥梁建设的全过程，学会搜集资料、分析问题、解决实 际工程问题的方法，进一步巩固已学的课程，并能查阅资料，专业文献，深入 了解和应用公路混凝土桥梁在桥式方案比选、结构计算及施工架设等方面的设 计规范、计算方法及设计思想等内容。同时熟悉并运用公路桥梁工程技术标准 和桥梁设计规范，使用我们具备从事专业路桥设计，施工，工程项目管理、造 价编制的能力。为我们在毕业后从事桥梁技术工作打好基础。 选 题 依 据 桥梁不仅是一个国家文化的象征,更是生产发展和科学进步的写照。桥梁 是供铁路、道路、渠道、管线、行人等跨越河流、海湾、湖泊、山谷、低地或 其他交通线路时使用的建筑结构。它是一种永久

12、性的公共建筑物，具有广泛的 社会性。因此，从一座桥上不仅可看出当时当地社会的发展状况和技术工艺水 平的高低，而且可折射出一个国家和地区政治、经济、科学、技术、文化等各 方面情况。改革开放以来,我国公路建设进入了以高速公路为标志的快速发展 阶段.随着国家实施积极的财政政策,公路投资力度不断加大,公路建设更是以 前所未有的速度向前发展,这对于加强全国各族人民的团结,促进文化交流,巩固 国防等都有非常重要的作用。 我国幅员辽阔，地形东南低而西北高，河道纵横交错，有著名的长江、黄 河和珠江等流域，这里孕育了中华民族，创造了灿烂的华夏文化。在历史的长 河中，中华民族建设了数以千万计的桥梁，成为华夏文化的

13、重要组成部分。但 是经济发展水平参差不齐,经济上总体水平不高,公路桥梁发展还是要着眼于量 大、面广的一般大、中桥,这类桥梁仍以预应力混凝土结构为主。预应力混凝土 T 形刚构桥的兴建，为桥梁建设实现结构高强轻型化，跨度长大化、施工机械 化、装配化等方面开辟了新的途径。预加应力的新技术和悬臂施工的新工艺， 使得这种桥型的结构性能和施工特点达到高度的协调统一，从而能获得满意的 经济指标。特别是对于跨越深水、深谷、大河、急流的大跨度桥梁，采用预应 力混凝土 T 形刚构桥，施工十分有利。 20 世纪 90 年代,我国桥梁建设出现了一个全新的时期,突出体现在桥梁技术、 桥型、跨越能力和施工管理水平的升华,

14、千里江面上的座座跨江大桥与现代化高 等级的公路迂回交叉的立交桥,以及特大跨度上深水基础的海湾、海峡大桥等, 使江河、海峡天堑变通途,逐步形成了我国的立体交通网络。随着我国经济发展、 材料、机械、设备工业相应发展,这为我国修建大跨径斜拉桥和悬索桥提供了有 力保障,再加上广大桥梁建设者的精心设计和施工,使我过建桥水平已跻身世界 先进行列。 参 考 文 献 (1) 交通部颁公路工程技术标准 （JTG B01-2003） ，简称标准 ； (2) 交通部颁公路桥涵设计通用规范 （JTG D60-2004） ，简称桥规 ； (3) 交通部颁公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 （JTG D62- 20

15、04） ，简称公预规 ； (4) 交通部颁公路桥涵地基与基础设计规范 （JTG D63-2007） ； (5) 公路桥涵施工技术规范（JTJ 041-2000） ； (6) 预应力筋用锚具、夹具和连接修改（GB T14370-93） ； (7) 公路桥梁板式橡胶支座规格系列（JTT663-2006） ； (8) 预应力混凝土桥梁用塑料波纹管（JT-T529-2004） ； (9) 城市桥梁设计荷载标准（CJJ77-98） ； (10)桥梁工程 、 结构设计原理 、 基础工程等教材。 研 究 内 容 1 连续箱形梁桥发展近况 箱形截面能适应各种使用条件，特别适合于预应力混凝土连续梁桥、变宽 度桥

16、。因为嵌固在箱梁上的悬臂板，其长度可以较大幅度变化，并且腹板间距 也能放大；箱梁有较大的抗扭刚度，因此，箱梁能在独柱支墩上建成弯斜桥； 箱梁容许有最大细长度；应力值较低，重心轴不偏一边，同 T 形梁相比徐变变 形较小。 由于连续箱梁在构造、施工和使用上的优点，近年来建成预应力混凝土连 续箱梁桥较多。其发展趋势为：减轻结构自重，采用高标号混凝土 C40C60；随着建筑材料和预应力技术发展，其跨径增大，葡萄牙已建成 250m 的连续箱梁桥，超过这一跨径，也不是太经济的。大跨径连续箱粱要采 用大吨位支座，如南京二桥北汊桥 165m 变截面连续箱梁，盆式橡胶支座吨位 达 6500kN.这种样大吨位支座

17、性能如何？将来如何更换等一系列问题有待研究。 我国公路桥梁在 100m 以上多采用预应力混凝土连续刚构桥。 中等跨径的预应力连续箱梁，如跨径 4080m，一般用于特大型桥梁引桥、 高速公路和城市道路的跨线桥以及通航净空要求不太高的跨河桥。 随着交通量的快速增长，车速提高，人们出行希望有快速、舒适的交通 条件，预应力混凝土连续箱梁桥能适应这一需要。它具有桥面接缝少、梁高小、 刚度大、整体性强，外形美观，便于养护等。 2 设计内容 依据所给资料，该桥是 320m 预应力连续组合箱梁桥，桥宽： 0.5m27m+0.5m，共 15m，按公路-I 级桥梁设计。先拟定桥型结构主要尺寸， 根据技术经济比较，

18、选择最优方案进行上下部结构设计，拟定各部结构细部尺 寸。 就选择方案进行下列设计思路： 对全桥总体平面布置图形进行优化设计，合理拟定上下部结构的细部尺寸 上部结构内力计算及构造设计正常使用及各施工阶段应力计算与强度验算 挠度计算与刚度验算绘制上部结构的一般构造图，钢筋构造图及施工示意 研 究 内 容 图下部结构内力计算与构造设计绘制下部结构的一般构造图，钢筋构造图 及施工示意图施工中上下部结构技术问题的处理编写设计计算说明书。 方法流程： 收集资料整理资料选题设计检查修改专题论文整理装订 答辩 3 结构的作用效应 常见的作用效应有： (1)内力: 剪力，即作用引起的结构或构件某一截面上的切向力

19、; 弯矩，即作用引起的结构或构件某一截面上的内力矩; 扭矩，即作用引起的结构或构件某一截面上的剪力构成的力偶矩。 (2)应力：如正应力、剪应力、主应力等。 (3)位移：作用引起的结构或构件中某点位变(线位移)或某线段方向的改变 (角位移)。 (4)挠度：构件轴线或中面上某点在弯短作用平面内垂直于轴线或中面的线 位移。 (5)变形：作用引起的结构或构件中各点间的相对位移。变形分为弹性变形 和塑性变形。 (6)应变：如线应变、剪应变和主应变等。 4 极限状态 整个结构或结构的一部分超过某一特定状态就不能满足设计规定的某一功 能要求，此特定状态称为该功能的极限状态。极限状态可分为两类： 4.1. 承

20、载能力极限状态。结构或结构构件达到最大承载能力或达到不适于继 续承载的变形的极限状态： (1)整个结构或结构的一部分作为刚体失去平衡(如倾覆等); (2)结构构件或连接因材料强度被超过而破坏(包括疲劳破坏)，或因过度的 塑性变形而不适于继续承载 (3)结构转变为机动体系; (4)结构或结构构件丧失稳定(如压屈等)。 研 究 内 容 4.2. 正常使用极限状态。结构或结构构件达到使用功能上允许的某一限值的 极限状态。出现下列状态之一时，即认为超过了正常使用极限状态： (1)影响正常使用或外观的变形; (2)影响正常使用或耐久性能的局部损坏(包括裂缝); (3)影响正常使用的振动; (4)影响正常

21、使用的其它特定状态。 5 注意事项 设计前期主要准备： (1)熟悉设计任务书； (2)收集必要的设计原始资料； (3)学习相关的工程规范和设计步骤； (4)应准备好相应的设计软件，桥梁博士设计上部结构，桥梁通设计下部结 构，CAD 等相关绘图软件； 设计过程中应全面考虑，严格按照规范上的规定，选取合适的截面和相应 的尺寸。 设设 计计 步步 骤骤 1 上部结构设计计算步骤 1.1 尺寸初步拟定 确定构件主要建筑材料，构件的截面形式及尺寸的选定，桥梁纵横端面等。 根据类似桥梁设计示例，以及现行桥梁设计趋向，预应力混凝土箱梁一般取高 跨比 h/l=1/161/20，此处取中梁截面高度为 1.2m，

22、利用改变箱梁截面造坡。 箱梁顶板主要考虑桥面板受力需要，确定厚度为 0.2m,宽度取 2.6m;近梁端底板 厚度除考虑受力要求外，还要考虑预应力锚具布置的需要，取 0.3m，其余部分 取 0.2m；近梁端处腹板厚度考虑布置预应力锚具的需要和抗剪强度的要求，取 0.3m,其余部分取 0.2m。截面变化处从距支座 0.15m 处开始变化。顶板与腹板 相接做成斜率为 1：3 的承托，大小为 0.06m0.18m；底板与腹板连接处做成 斜率为 1：1 的倒角，大小为 0.1m0.1m，使箱壁剪力流能顺利传递，避免在 转角处产生过大的应力集中。其截面简图如下所示： 边梁跨中截面 边梁支座截面 2 号梁跨

23、中截面 2 号梁支座截面 中梁跨中截面 中梁支座截面 1.2 截面几何特性计算 计算内容包括：毛截面面积，毛截面中心位置，毛截面对重心轴的惯性矩。 并以此确定初步拟定的截面是否合理。计算方法主要采用电算。 1.3 主梁内力计算 1.3.1 荷载横向分布系数的计算 支座处荷载横向分布系数的计算 跨中荷载横向分布系数的计算 对荷载横向分布系数汇总 1.3.2 荷载内力计算 永久荷载产生的内力 基本可变荷载产生的内力 内力组合 1.4 横隔梁内力计算 1.5 桥面板内力计算 恒载产生的内力 汽车车辆荷载产生的内力 内力组合 1.6 预应力钢筋估算和预应力钢筋的布置 在满足结构正常使用极限状态下的使用

24、性能要求和保障结构在达到承能力 极限状态时具有一定的安全储备。 1.6.1 截面特性的计算 1.6.2 控制应力和有效应力的选取。 1.6.3 估算预应力钢筋的截面积 1.6.4 预应力钢筋的布置，一般情况下根据结构在正常使用极限状态下正 截面抗裂性或裂缝宽度限值来确定预应力钢筋的数量。 1.7 计算净面积和换算面积，重心位置，惯矩 1.8 预应力损失计算 预应力损失计算根据设计以及施工要求分项进行计算。后张法梁预应力损 失有预应力钢束与管道壁之间的摩擦损失；锚具变形，钢束回缩引起的预应力 损失；混凝土弹性压缩引起的损失；钢束应力松弛引起的损失；混凝土收缩和 徐变引起的损失五项，然后对着五项进

25、行预应力损失汇总。 1.9 变形验算 1.9.1 持久状态应力验算和短暂状态应力验算 1.9.2 主应力验算 计算截面：弯矩和剪力均较大处，跨中截面混凝土正应力验算，1/4、1/8 截面正应力验算。 计算点：验算净截面和换算截面重心轴处。 1.10 主应力验算与校核（主要采用电算） 验算内容：正截面抗弯强度验算，斜截面抗剪强度验算，斜截面抗弯强度 验算。 1.11 梁端锚固区的局部承压验算 1.12 主梁变形验算 1.13 支座验算 2、桥梁墩台基础的计算 桥基拟采用直径为 150cm 的钻孔灌注桩，均采用 C25 混凝土。 3、桥梁墩台的计算 桥墩的直径拟定选用 100cm 双向柱式桥墩。

26、4、支座的计算 由计算所得的竖向力查规范确定。 5、桥面铺装 桥面铺装采用 10cm C50 混凝土+SBS 改性沥青涂膜防水层+10cm 沥青混凝 土。 6、桥面伸缩缝设置 桥面伸缩装置采用 5cm 的锌铁皮装置。 7、桥面排水措施 纵向每隔 7m 设置一个泄水管，且在横向对称布置。 总 任 务 、 进 度 、 预 期 结 果 1. 总的工作任务 培养科学的思维方式和正确的设计思想，综合运用所学理论，知识和技能 分析和解决实际问题的能力，加强创新意识，创新能力和创业精神的培养，完 成公路路线选择、桥梁的立面设计，桥梁的平面设计，基础的设计，墩台的设 计，变截面梁的布筋和张拉设计，桥面系铺装设

27、计，桥梁附属构造设计，排水 设计，桥梁景观设计，主要工程项目施工工艺说明及图表，桥梁施工图预算， 毕业设计说明，中英文摘要和专业英语文献翻译 2 工作进度安排 周 次内 容 1-2查阅资料、英文翻译和开题报告 3实训 4-6生产实习 7-9建模计算 10-11整理结构计算书 12-13CAD 绘制 14最后整理、装订成册及准备答辩 15毕业答辩 3 .预期结果 理论联系实际真正结合，拓宽，加深所学专业知识，提高己的综合素质， 同时能够按时的完成毕业设计为以后从事桥梁事业打下坚实的基础。 摘要 预应力连续组合箱梁桥设计的内容主要包括荷载和极限设计，其一般设计步骤是先 进行结构布置，选取适当的力学

28、模型。根据工程的具体情况，选择合适的桥梁高跨比， 初步选定构件的截面尺寸，并进行内力与组合效应的计算。主要根据杆件的弯矩分布图 形确定预应力筋的索形，并按经验用预应力度法或平衡荷载法初步估算出所需要的预应 力筋根数。 本次毕业设计是一座 320m 预应力连续组合箱梁桥设计，包括上部结构设计和下部 结构设计两部分。 本设计课题类型为模拟类型，主要目的是让我们掌握桥梁设计的计算和计算软件的 应用，掌握桥梁的绘图和 CAD 绘图软件。 本设计上部结构是在严格按照规范要求的基础上进行电算，初步拟定上部箱梁的尺 寸，进行内力计算及组合，配置预应力钢束及普通钢筋，构件变形及应力验算，由桥梁 博士导出各计算

29、结果，并绘制上部结构图纸。下部结构完全采用桥梁通软件进行计算及 绘图。 关键词：内力组合、配筋、验算 Abstract Prestressed continuous composite box girder bridge design covers the load and ultimate design, general design procedure is first of its structural layout, select the appropriate mechanical model. According to the specific circumstances of p

30、rojects, select the appropriate bridge span ratio, the initial selection of components of the section size, and for the calculation of internal forces and combined effects. Moment based mainly on the distribution bar graph form to determine the tendon cable, according to degree of experience of pre-

31、stressed balance method or the initial load method to estimate the required number of roots tendons. The graduation project is a 3 20m prestressed continuous composite box girder bridge design, including the structural design of the upper and the lower part of the structural design of two parts. Thi

32、s type of design is simulate to the type of issue, the main purpose is to allow us to get hold of the calculation of bridge design and calculation software applications, master the bridge drawing technology and CAD drawing graphics software. The design of the upper structure is in strict accordance

33、with the specifications and completed with computer, setting the initial formulation of the size of the upper box and composition to calculate internal forces, configuration prestressed and ordinary reinforced steel beam, deformation and stress components checked, and then get the result from the br

34、idge Dr. software, and drawing the upper part of the structure of the drawings. the lower part of the structure of the bridge use bridge software to calculate and drawings. Key words: combination of internal forces, configuration of reinforced, check. 目录 摘要.i i ABSTRACT.II 一、一、 上部结构上部结构 1、毛截面几何特性计算

35、.1 1.1 基本资料 .1 1.2 截面几何尺寸图 .1 1.3 毛截面几何特性计算 .5 2、内力计算及组合 .6 2.1 永久作用效应计算.6 2.2 可变作用效应计算 .9 2.3 作用效应组合 .15 3、预应力钢束的估算及布置 .19 3.1 预应力钢筋数量的估算.19 3.2 普通钢筋的计算及布置 .22 4、换算截面几何特性计算 .23 4.1 换算截面面积 .23 4.2 换算截面重心的位置 .23 4.3 换算截面惯性矩.24 4.4 换算截面的弹性抵抗矩.24 5、承载能力极限状态计算 .25 5.1 跨中截面正截面抗弯承载力计算.25 5.2 斜截面抗剪承载力计算.26

36、 6、预应力损失计算 .29 6.1 摩阻损失 1 l .29 6.2 锚具变形损失 2l .29 6.3 分批张拉损失 4l .31 6.4 预应力钢束松弛损失 5l .32 6.5 混凝土收缩、徐变收缩 6l .33 6.6 预应力损失组合 .34 7、 安全验算.35 7.1.短期效应组合验算 .36 7.2 长期效应组合验算 .37 7.3 变形计算 .38 7.4 持久状况下预应力构件标准值效应组合应力验算.39 8、 主梁端部的局部承压演算.40 8.1 局部承压区的截面尺寸的演算 .40 8.2 局部抗压承载力验算 .41 9、支座计算 .43 9.1 选定支座的平面尺寸 .43

37、 9.2 确定支座的厚度 .43 9.3 验算支座的偏转 .44 9.4 验算支座的稳定性 .44 二、下部结构二、下部结构 10、桥墩盖梁设计与计算 .46 10.1 内力计算.48 10.2 内力组合 .50 10.3 盖梁配筋 .51 11 桥台盖梁设计与配筋.56 11.1 内力计算 .58 11.2 盖梁配筋 .61 12、桥墩桩柱计算 .67 12.1 截面内力计算与配筋.68 12.2 桩长计算 .74 13、桥台桩柱计算 .77 13.1 截面内力计算及配筋 .77 13.2 桩长计算 .84 附录 .87 专业外文 .89 专业外文翻 .101 参考文献 .110 320m

38、预应力连续组合箱梁桥设计 一、 上部结构 1、毛截面几何特性计算 1.1 基本资料 1. 主要技术指标 (1)标准跨径：320m； (2)桥梁宽度：0.5m27m+0.5m，共 15m； (3)桥梁横坡：2%； (4)设计荷载：公路一级； (5)环境类别：类； (6)设计基准期：100 年； (7)每侧护栏重量按 6kN/m 计，混凝土考虑 10 年的收缩徐变，整体升温、降温均按 20考虑，基础考虑 5mm 不均匀沉降，其它作用根据设计情况拟定。 2. 材料规格 混凝土：主梁采用 C50 混凝土，桥面铺装采用 10cm C50 混凝土+SBS 改性沥青涂膜 防水层+10cm 沥青混凝土，桥头搭

39、板、盖梁、耳背墙、防撞护栏及立柱均采用 C30 混凝 土，桩基、系梁采用 C25 混凝土，其它自选。 预应力筋：采用15.20 高强度低松弛钢绞线、抗拉强度标注值MPa，弹 S 1860 pk f 性模量 MPa。 5 1095. 1 P E 普通钢筋：直径大于和等于 12mm 的用 HRB335 级热轧螺纹钢筋、直径小于 12mm 的均用 R235 级热轧光圆钢筋。 1.2 截面几何尺寸图 1. 桥面横断面布置图 图 1-1 全桥横断面图 2. 截面几何尺寸 边梁跨中截面 边梁支座截面 2 号梁跨中截面 2 号梁支座截面 中梁跨中截面 中梁支座截面 1.3 毛截面几何特性计算 表 1-1 毛

40、截面几何特性计算结果 截面位置 中梁跨中截 面 中梁支座截 面 2 号梁跨中截 面 2 号梁支座 截面 边梁跨中截 面 边梁支座截 面 截面形式 面积1.081.281.071.261.041.23 抗弯惯矩0.170.190.1570.1750.1340.149 抗扭惯矩0.3980.4170.3960.4140.3930.409 中性轴高度0.7550.7190.730.6950.6810.649 2、内力计算及组合 2.1 永久作用效应计算 1. 梁自重和横隔梁自重（一期荷载） kN/m 1 (1.23 1.04) 1.23 0.2 22 2 1.04 15 2 2526.59 19.4

41、 g kN/m 2 0.366 0.2 25 3 0.283 19.4 g 2. 桥面系自重（二期荷载） 桥面铺装采等厚度的 10cm C50 混凝土+SBS 改性沥青涂膜防水层+10cm 沥青混凝土， ,则全桥宽铺装每延米重力为: kN/m0.1 14 (2325)67.2 为计算方便近似按各梁平均分担来考虑,则每片梁分摊到的每延米桥面系重力为: kN/m 3 67.2 13.44 5 g 3. 湿接缝自重（二期荷载） kN/m 4 0.5 0.2 25 1.25 2 g 4. 防撞护栏自重（二期荷载） kN/m 5 6.72 2.68 5 g 5. 横隔梁湿接自重（二期荷载） kN/m 6

42、 (0.10.2) 0.2 0.5 25 0.019 2 19.4 g 由此得边梁每延米总重力为：g kN/m（一期荷载） 12 26.87ggg kN/m（二期荷载） 3456 17.4ggggg 6. 恒载内力 本桥为先简支后连续，施工过程包含结构的体系转化，所以结构的自重内力计算过 程必须首先将各施工阶段内力计算出来，然后进行叠加。 第一施工阶段：结构体系为简支梁结构，自重作用荷载为； g 第二施工阶段：由于两跨间接头较短，混凝土重量较小，其产生的内力较小，且会 减少跨中的弯矩，故忽略不计； 第三施工阶段：结构体系为连续体系，忽略临时支撑移除产生的效应，考虑翼缘板 及横隔梁接头重力和桥梁

43、二期结构自重作用荷载为桥梁二期荷载，即为。g 第一施工阶段结构自重作用效应内力计算： 以边梁为计算单元，此时结构体系为简支梁，计算跨径为m；19.7l 设为计算截面距支座的距离，并令，则主梁弯矩和剪力计算公式为：x x a l 2 1 1 1 1 2 1 1 2g 2 a a Maa l g Qa l 图 2-1 内力计算图 各计算截面如下图 22 所示，具体计算结构如表 21： 图 2-2 边梁计算截面位置 表 21 第一施工阶段自重作用效应内力 截面剪力（kN）弯矩（kNm） 支点2540.0 左变化点197448 1/4 截面224.5888 跨中0.01190 3/4 截面-224.5

44、888 右变化点-197448 支点-2540.0 第三施工阶段自重作用效应内力计算 各计算截面如下图 23 所示，具体计算结构如表 22： 图 2-3 边梁计算截面位置 表 2-2 第三施工阶段自重作用效应内力 截面 剪力 （kN） 弯矩 （kNm） 截面 剪力 （kN） 弯矩 （kNm） 左边支点（左） 1340左中支点（左）-197-598 边跨左变化点99.2233左中支点（右）169-610 边跨 1/451.85438中跨左变化点113-192 边跨跨中403470中跨 1/482.75-16.5 边跨 3/4-123129.5中跨跨中0.0174 边跨右变化点-162-239 结

45、构自重作用效应总内力： 上述 2 个阶段内力均为阶段内力，每个施工阶段的累计内力需要内力叠加得到，如 表 2-3： 表 2-3 结构自重作用效应总内力 截面剪 力 （kN） 弯矩 （kNm） 截面剪力 （kN） 弯矩 （kNm） 左边支点（左）3880左中支点（左）-457-650 边跨左变化点296681左中支点（右）425-675 边跨 1/4176.751325中跨左变化点327136 边跨跨中-31.11680中跨 1/4207.75835 边跨 3/42391028中跨跨中0.01360 边跨右变化点-38126.5 2.2 可变作用效应计算 本桥汽车荷载采用公路I 级荷载，它由车道

46、荷载组成。 桥规规定桥梁结构整体 计算采用车道荷载。 1. 汽车荷载横向分布系数计算 (1)跨中处荷载横向分布系数计算 根据截面几何尺寸特点,利用桥梁结构电算程序设计,得出各梁的横向分配影响线 竖标值见表 2-4： 表 2-4 各梁的横向分配影响线竖标值表 1#2#3#4#5# 0.0000.5920.3920.233-0.008-0.208 3.1000.3920.2920.2330.092-0.008 6.2000.1920.1920.2330.1920.192 9.300-0.0080.0920.2330.2920.392 12.400-0.208-0.0080.2330.3920.59

47、2 根据各梁的横向分布影响线图，在上加载求得各种作用下的横向分布系数如下，见 表 2-5： 表 2-5 跨中荷载横向分布系数 梁号分布系数1梁2梁3梁4梁5梁 汽车荷载横向分布系数0.8230.5940.5450.5930.821 由上表可知，1梁在荷载作用下的横向分布系数最大，为设计和施工简便，各梁设 计成同一规格，并以 1梁进行设计。 (2)支座处荷载横向分布系数计算 梁 号 坐标 根据截面几何尺寸特点,利用桥梁博士,采用杠杆法计算。 图 2-4 1梁支点处荷载横向分布影响线及最不利布载图 荷载横向分布系数如表 2-6 所示 ： 表 2-6 荷载横分布系数表 作用位置跨中至 L0/4 处支

48、点处 汽车荷载0.8230.850 2. 汽车荷载冲击系数计算 桥规规定汽车荷载的冲击力标准值为汽车荷载标准值乘以冲击系数。按结构 基频 f 的不同而不同,对于连续梁桥： ， 1 2 13.616 2 c c EI f lm 2 2 23.651 2 c c EI f lm 冲击系数（适用于）0.1767ln0.0157f1.514HzfHz 式中：，基频，Hz，计算连续梁冲击力引起的正负弯矩效应和剪力效应； 1 f 2 f 计算跨径，m；l E混凝土弹性模量，；Pa 梁跨中截面惯性矩，； c I 4 m 结构跨中处的单位长度质量，当换算为重力计算时，其单位应为 c mkg/m ，； 22 N

49、s /m/ e mG g 结构跨中处延米结构重力，；GN/m 重力加速度，为。g 2 9.81m/s 冲击系数计算结果如表 2-7： 表 2-7 冲击系数计算结果表 3. 车道折减系数 根据通规表 4.3.1-4 中的规定，四车道的折减系数为。0.67 4. 可变作用效应计算 车道荷载取值： 根据通规4.3.1 条，公路一级的均布荷载标准值和集中荷载的标 Z 准值为： 10.5kN/m k q 计算弯矩时： 360 180 395180316kN 505 k P 计算剪力时： 316 1.2379.2kN k P 弯矩: （不计冲击时） M() kkkk m qp y 汽 （计入冲击时）M =

50、(1)() kkkk m qp y 汽 可变作用效应汇总如表 2-8： 表 2-8 可变作用效应汇总表 截面（） max MkN m（） min MkN m（） min QkN ( ) max QkN 左边支点（左）0.00.0-28.3301 边跨左变化点471-51.6-38.5254 边跨 1/4883-118-83.2195 边跨跨中1070-243.5-166108 边跨 3/4674-363-25643.4 边跨右变化点305-471-29918.7 左中支点（左）155-690-3308.97 左中支点（右）142-734-43.6321 中跨左变化点298-543-45.928

51、5 中跨 1/4606-436-67.5241 中跨跨中904-320-146144 5. 温差应力及基础沉降内力计算 (1)温差应力计算： 根据通规4.3.10 规定，混凝土上部结构和带混凝土桥面板的钢结构的竖向日照反 温差为正温差乘以-0.5， 根据通规表 4.3.10-3 查的混凝土铺装竖向温差计算的温差基数以线性插入法确定。 铺装层表面温度，距上缘 100mm 处，距上缘 400mm 处。 o 1 14 CT o 2 5.5 CT o 3 0 CT 温差应力按公预规附录 b 计算： tycc y NA tE 0 tyccy y MA tE e 计算简图如图 2-5： 图 2-5 力法计

52、算简图 式中：截面内的单元面积； y A 单元面积内温差梯度平均值，均以正值带入； y t 混凝土线性膨胀系数，取 0.00001； c 混凝土弹性模量，取Mpa； c E 3.45 104 单位面积重心带重心轴的距。 y e 由产生的二次矩可用力法求得。力法方程： 0 t M t M 1111221 0 TTT XX 2112222 0 TTT XX 112212 111 33 ll EI 12212 1 6 l EI 1212TT ll 式中： 、温度变化在赘余力方向引起的变形； 1T 2T 单元梁段挠曲变形后的曲率，。 t N e EI 解得： 12 12 12 11 23 t TT N

53、 e ll XX ll 则温度次内力： 1122tTT MX MXM 0 ttt MMM 计算结果如表 2-9： 表 2-9 温度次内力作用效应汇表 截面 剪力 （kN） 弯矩 （kNm） 截面 剪力 （kN） 弯矩 （kNm） 左边支点（左）20.90.0左中支点（左）20.9399 边跨左变化点20.941.8左中支点（右）0.0405 边跨 1/420.993.5中跨左变化点0.0405 边跨跨中20.9198中跨 1/40.0405 边跨 3/420.9302中跨跨中0.0405 边跨右变化点20.9355 (2)基础沉降计算： 取边支座沉降 5mm 计算结构的基础沉降内力，同温度次内

54、力类似，采用力法求解。 列力法方程： 1212 12 12 12 0 11 23 TT t t TT ttt ll N e EI N e ll XX ll MMM 2112222 0XX 112212 111 33 ll EI 12212 1 6 l EI 1 1 1 100l 2 0 式子中：、分别为当支座沉降单独作用在基本结构上时，所引起的沿、 1 2 1 X 方向的转角。 2 X 计算结果如表 2-10： 表 2-10 基础沉降次内力作用效应汇表 截面 剪力 （kN） 弯矩 （）kN m 截面 剪力 （kN） 弯矩 （）kN m 左支点1.320.0中跨 3/4-6.32-66.8 边跨

55、左变化点1.320.66中跨右变化点-6.32-84.4 边跨 1/41.321.98右中支点（左）-6.32-97.8 边跨跨中1.3212.3右中支点（右）5.13-96.3 边跨 3/41.3219.2边跨左变化点5.13-87.3 边跨右变化点1.3222.4边跨 1/45.13-73.2 左中支点（左）1.3225.2边跨跨中5.13-48.7 左中支点（右）-6.3223.1边跨 3/45.13-24.3 中跨左变化点-6.3210.4边跨右变化点5.13-10.3 中跨 1/4-6.32-6.7右支点5.130.0 中跨跨中-6.32-40.1 2.3 作用效应组合 按桥规公路桥

56、涵结构设计应按承载能力极限状态和正常使用极限状态进行效应 组合，并用不同的计算项目。按承载能力极限状态设计时的基本组合表达式为： 001 (1.21.4) udGKQ k SSS 式中： 结构重要性系数，本桥取=1.0； 0 0 效应组合设计值； ud S 永久作用效应标准值； GK S 汽车荷载效应（含汽车冲击力）的标准值。 1Q k S 按正常使用极限状态设计时，应根据不同的设计要求，采用以下两种效应组合: 作用短期效应组合表达式： 1 0.7 sdGKQ k SSS 式中： 作用短期效应组合设计值； sd S 永久作用效应标准值； GK S 不计冲击的汽车荷载效应标准值。 1Q k S

57、作用长期效应组合表达式： 1 0.4 ldGKQ k SSS 式中：各符号意义见上面说明。 桥规还规定结构构件当需要弹性阶段截面应力计算时，应采用标准值效应组合， 即此时效应组合表达式为： 1GKQ k SSS 式中： 标准值效应组合设计值；S ，永久作用效应，汽车荷载效应（含汽车冲击力）的标准值。 GK S 1Q k S 根据计算得到的作用效应，按桥规各种组合表达式可求得各效应组合设计值， 现将计算汇总于表 2-11 中。 表 2-11 箱梁作用效应组合计算汇总表 荷载组合 荷载类别及截面位置 承载能力极限 状态（不利） 长期作用组合短期作用组合 最大弯矩（）kN m0.00.00.0 最小

58、弯矩（）kN m0.00.00.0 最大剪力（kN）454174104 左 支 点最小剪力（kN）9.619.619.61 最大弯矩（）kN m1360827718 最小弯矩（）kN m402461476 最大剪力（kN）912542462 边跨 左变 化点 最小剪力（kN）241275284 边最大弯矩（）kN m307018701630 最小弯矩（）kN m90810301060 最大剪力（kN）678386323 跨 1/4 最小剪力（kN）58.3138159 最大弯矩（）kN m432027102380 最小弯矩（）kN m106013401400 最大剪力（kN）24010267.

59、5 边跨 跨中 最小剪力（kN）-329-141-93.6 最大弯矩（）kN m307020001790 最小弯矩（）kN m117542648 最大剪力（kN）-110-166-180 边跨 3/4 最小剪力（kN）-768-426-351 最大弯矩（）kN m1330926830 最小弯矩（）kN m-1060-486-345 最大剪力（kN）-294-316-322 边跨 右变 化点 最小剪力（kN）-1010-590-500 最大弯矩（）kN m2607225.7 最小弯矩（）kN m-2470-1490-1280 最大剪力（kN）-406-417-419 左中 支点 （左）最小剪力（

60、kN）-1180.0-705-606 最大弯矩（）kN m23252.810.2 最小弯矩（）kN m-2570-1530-1310 最大剪力（kN）1120669572 左中 支点 （右） 最小剪力（kN）324364377 最大弯矩（）kN m963656585 最小弯矩（）kN m-1560-812-638 最大剪力（kN）987580492 中跨 左变 化点 最小剪力（kN）254294307 最大弯矩（）kN m240015501390中跨 1/4 最小弯矩（）kN m-50382.1215 最大剪力（kN）768439364 最小剪力（kN）119175192 最大弯矩（）kN m