(整理)杜淇录预应力溷凝土连续梁桥设计

1、精品文档精品文档题目预应力混凝土连续梁桥设计专 业：_学 号：1佃27438 _姓名：_指导教师：周正峰 _学习中心：_西南交通大学网络教育学院精品文档精品文档2013 年 4 月 2 日院系 西南交大网络教育学院 _专 业土木工程（道路与桥梁）年级 2011-3班（专升本） 学 号11827438 姓 名 杜淇録学习中心 直属学习中心_ 指导教师 周正峰 _题目预应力混凝土连续桥梁设计_指导教师评 语_是否同意答辩_ 过程分（满分20）_指导教师 _（签章）评阅人评 语_评阅人 _（签章）成 绩_精品文档精品文档答辩组组长 _签章）毕业设计任务书班 级 土木工程（道路与桥梁）2011-3班（

2、专） 学生姓名 杜淇録 学 号 11827438开题日期：2013年3月5 日完成日期：2013年4月2 日题 目_题目类型：工程设计技术专题研究理论研究软硬件产品开发一、设计任务及要求1桥式方案的比选及施工方案拟定2上部结构尺寸拟定3桥面板的计算及配筋4上部结构截面几何特性的计算5.上部结构计算图式及有限元单元戈U分6上部结构永久作用效应的计算（一期恒载、二期恒载分开计算）7. 上部结构可变作用效应的计算（1）影响线计算及绘图（2）影响线加载8. 支座位移引起的内力计算9. 上部结构作用效应组合（内力包络图的绘制）10. 上部结构预应力钢筋的估算及布置11. 主梁的各项检算（1）承载能力极限

3、状态强度计算（2）正常使用极限状态应力计算二、应完成的硬件或软件实验预应力混凝土连续桥梁的设计精品文档精品文档应交出的设计文件及实物（包括设计论文、程序清单或磁盘、实验装置或产品等）毕业设计、设计图纸三、指导教师提供的设计资料徐岳预应力混凝土连续梁桥设计人民交通出版社，2000精品文档精品文档张继挠.梁桥（上）.人民交通出版，2000.李廉锟.结构力学.高等教育出版社，2003.四、1.要求学生搜集的技术资料（指出搜集资料的技术领域）结构设计原理邵容光主编2.桥梁工程范立础主编3.桥梁施工及组织管理人民交通出版社4.预应力混凝土连续梁桥设计人民交通出版社5.公路桥梁电算程序人民交通出版社6.桥

4、梁工程概算及概预算编制实例人民交通岀版社7.桥梁设计百问人民交通出版社8.桥梁方案比选人民交通出版社9.大跨度桥梁结构计算理论人民交通出版社10.桥梁工程专业毕业设计指南中国水利水电出版社五、设计进度安排第一部分桥式方案拟疋（1 周）第二部分 结构尺寸拟定_ （ 1 周）第三部分结构恒载内力的计算_（2周）第四部分结构活载内力的计算_（2周）第五部分荷载组合、预应力钢筋的估算及布置_（ 4 周）第六部分主梁的各项检算、计算机文整、绘图_（2周）评阅或答辩_（ 1 周）指导教师：年月日学院审查意见：审批人：年月日精品文档精品文档诚信承诺一、本设计是本人独立完成；二、本设计没有任何抄袭行为；三、若

5、有不实，一经查出，请答辩委员会取消本人答辩（评阅）资格。承诺人（钢笔填写）：年 月 日精品文档精品文档目录摘要. .1第1章概述. 21.1桥梁的总体规划 . 21.1.1桥梁设计的基本要求 . 21.1.2设计资料的调查收集 . 31.1.3桥梁立面总体设计 . 41.1.4桥梁横断面设计 . 51.2桥梁的设计步骤 . 51.2.1预工程可行性研究阶段 . 61.2.2工程可行性研究阶段 . 61.2.3初步设计阶段 . 61.2.4技术设计阶段 . 71.2.5施工图设计阶段 . 71.3桥梁设计方案的筛选 . 7第2章桥式方案比选. 92.1工程地质条件与简评. 92.1.1方案比选

6、. 92.1.2桥式方案选定 . 10第3章设计资料. 113.1设计的基本资料及主要内容 . 113.2设计依据. 123.2.1工程地质条件 . 123.2.2岩土物理力学性质 . 133.2.3不良地质现象 . 133.2.4地震 . 143.3设计标准. 143.3.1主要的技术标准 . 14精品文档精品文档3.3.2设计依据 . 14第4章截面的几何特性. 154.1悬臂截面的确定 . 154.2主梁各截面尺寸拟定 . 154.2.1主梁高度选取 . 154.2.2箱梁底板厚度 . 154.2.3箱梁顶板厚度 . 154.2.4箱梁腹板厚度 . 164.2.5箱梁翼缘厚度 . 16第

7、5章主梁内力计算. 175.1有限元模型的建立 . 175.1.1有限元理论 . 175.1.2结点划分 . 175.2恒载内力的计算 . 185.2.1概述. 185.2.2内力计算 . 195.3活载内力计算 . 24第6章 应力条件组合及估束 . 306.1应力条件组合 . 306.1.1汽车荷载冲击系数的计算 . 306.1.2汽车活载产生的内力计算 . 316.1.3荷载组合 . 346.2预应力筋的估算及布置 . 366.2.1钢束布置 . 366.2.2估束 . 376.2.3钢束汇总 . 40第7章主梁验算. 417.1承载能力的验算 . 41精品文档精品文档7.1.1受弯构件

8、正截面承载力验算。 . 437.1.2受弯构件斜截面承载力验算 . 477.2抗裂性的验算 . 48721正截面的抗裂性验算 . 487.2.2斜截面的抗裂性验算 . 527.3应力验算. 567.3.1正截面混凝土的法向压应力 . 577.3.2中支点处钢束拉应力. 587.3.3斜截面的主压应力 . 59第8章 预应力混凝土连续梁桥施工组织指导 . 608.1目的. 608.2编制依据. 608.3适用范围. 608.4施工工艺流程. 608.5施工方法及工艺要求. 668.6 悬臂段浇筑施工方法 . 678.7质量要求及验收标准 . 698.8箱梁施工的线型控制. 69致谢. 73参考文

9、献. 74附录一 . 75附录二. 76精品文档精品文档摘要预应力混凝土连续梁桥是预应力桥梁中的一种，它具有整体性能好、结构刚度大、 变形小、抗震性能好，特别是主梁变形挠曲线平缓，桥面伸缩缝少，行车舒适等优点。 在恒载作用下，连续梁由于支点负弯矩的卸载作用，跨中正弯矩显著减小，其弯矩图与 相应跨径的悬臂梁桥相差不大， 如果悬臂梁的悬臂长度恰好与连续梁弯矩零点位置相对 应，则连续梁弯矩图与悬臂梁弯矩图完全一致。 连续梁桥是工程上广泛使用的一种桥型 , 它不但具有可靠的强度 , 刚度及抗裂性 , 而且具有行车舒适平稳 , 养护工作量小 , 设计及 施工经验成熟的特点。 设计一座梁桥必须从桥跨布设

10、,尺寸拟定 ,钢束布置以及施工方法 等方面综合考虑 , 还要充分考虑设计参数和环境影响。本设计是一联五跨连续梁桥，截 面形式为单箱双室， 纵向变截面； 施工方式是满堂支架整体现浇。 该设计首先进行恒载、 活载及次内力的计算 , 在此基础上进行荷载组合 , 绘制弯矩和剪力包络图；其次 , 根据短 期效应组合配置预应力钢筋， 并进行预应力损失的计算； 最后，对该连续梁桥进行验算， 是否满足设计要求。对预应力板各截面进行多种可能的荷载效应组合的受弯强度设计， 计算时要考虑预 应力产生的次弯矩的影响。采用混合配筋设置非预应力筋，提高结构在地震作用下的延 性和能量吸收，可有效分散受拉区裂缝，改善结构的受

11、力性能。由于连续梁桥是一种外 部超静定结构，基础不均匀沉降将引起结构附加内力，这样就对桥梁的基础要求较高， 通常应选择良好的地基条件和沉降量较小的基础形式。关键字：预应力混凝土；连续梁桥；荷载；预应力精品文档预应力混凝土连续梁桥的设计第 1 章 概述1.1桥梁的总体规划就桥梁设计而言应遵循技术先进、安全可靠、使用耐久、经济合理、美观及利于环 保的原则。由于桥梁是公路工程的一个重要组成部分，因而桥梁设计一般应符合线路布 设的规则，桥梁在功能上的各项技术指标也应符合线路的要求。除了满足上述基本要求 之外，因为桥梁建设与当地的社会、经济、文化和人民生活密切相关，应适当考虑到当 地的需要，如考虑农田的

12、排灌需要，靠近村镇、城市、铁路及水利设施的桥梁，应结合 各有关方面的要求，适当考虑综合利用。1.1.1桥梁设计的基本要求1、结构尺寸和构造上的要求 桥梁作为一个永久性的工程构筑物，其整体及内部各构件，在施工和后期使用过程 中应具有足够的强度、刚度、稳定性和耐久性。桥梁的各项上述结构上的技术指标必须 满足相应规范的有关规定。 强度要求即桥梁的所有构件及连接构造和承载能力具有足够 的安全储备。刚度要求即桥梁在荷载作用下的变形控制在容许的范围之内。为稳定性要 求即要求桥梁结构在各种外力作用下，具有保持原来的形状和位置的能力。耐久性的要 求即确保桥梁结构在设计寿命年限之内，其各项技术指标能长期符合设计

13、要求。2、使用上的要求桥上的行车道和人行道的宽度应保证车辆和人群的安全畅通， 并应满足将来交通量 增长的需求。，桥上的纵坡不宜过大，弯桥应按规范设置超高，桥面排水设施应足够完 善。桥下净空应满足泄洪、通航或通车的需求，并便于桥梁在后期使用过程中的检查和 维修工作。3、经济上的要求 桥梁设计应体现经济上的合理性，在设计阶段必须进行详细周密的技术经济比较， 最经济的方案应该是总造价及今后可预期的维护费用之和为最少的方案。 要做到经济上 的合理性，桥梁设计需遵循因地制宜、就地取材、方便施工的原则，选用适当的桥型和 精品文档精品文档精品文档施工方法。此外，对于通车要求紧迫的情形，采用施工工期短的桥梁方

14、案，提早通车， 在经济上、社会影响方面都会带来很大的效益。4、 施工上的要求桥型方案的设计应同时考虑施工的方便和经济，应尽可能采用先 进的工艺、技术和施工机械，以利于加快施工速度，保证工程质量和施工安全。5、 美学和景观上的要求对美的追求是人类的共性， 因此每一座桥梁都应具有优美的外形。 为达到这一目的， 结构布置必须精炼，并在空间上有和谐的比例。桥型应与周围的环境相协调，城市桥梁 和游览地区的桥梁，可较多的考虑到艺术上的要求。对于特别重要的桥梁，还应作景观 设计，即仔细推敲桥梁的色彩和灯饰，对重要构造做艺术造型设计，并对桥梁周边坏境 进行美学创造和美学景观资源的开发。6、环境保护和可持续发展

15、公路建设离不开环境和资源的支撑，桥梁设计应考虑环境 保护和可持续发展的要求。从桥位选择、桥跨布置、基础方案、墩身外形、上部结构施 工方法、施工组织设计等多方面全面考虑环境要求，采取必要的工程控制措施，并建立 环境监测保护体系，将不利影响减至最小。桥梁施工完成后，将两头植被恢复或进一步 美化桥梁周边景观，亦属环境保护的内容。1.1.2 设计资料的调查收集桥梁设计首先要确定桥位，按照公路工程技术标准的规定，小桥和涵洞的位置 与线型一般应符合路线总走向，为满足水文、线路弯道等要求，可设计斜桥和弯桥，对 于公路上的特大桥、大、中桥桥位，原则上应符合线路走向，桥、路综合考虑，尽量选 择在河道顺直、水流稳

16、定、地质良好的河段上。设计资料的调查收集是因地制宜设计桥 梁的基础性工作，只有资料收集完整了，才能作出合理的设计方案。一般桥梁中需要调 查收集的资料内容如下：1、交通要求情况调查。即确定桥梁建成后若干年内预期的交通流量的大小，调查桥 上机动车，非机动车和行人的往来密度，并据此确定桥梁的荷载等级、车行道、人行道 的宽度，调查桥上是否需要通过管线，如水管、煤气管、电力、通讯线路等，为此可能 要在桥梁上设置一定的空间。2、桥位出地形、地质和水文情况的调查。通过测量或从有关部门获取桥位处一定范 围内的地形图，这对设计中制定桥型方案和相应的施工方案，以及对施工中临时场地的 布置等都是十分重要的。桥位处的

17、地质情况必须仔细探明，包括土的分层和标高、无力 精品文档精品文档力学特性、地下水位等，并将钻探所得资料绘制成地质剖面图。水文情况的调查主要包 括最高洪水位、流速、流量等，从航运部门了解河道的通航等级和通航水位。3、气象资料的调查。包括气温、雨量和风速等情况。1.1.3 桥梁立面总体设计桥梁立面总体设计包括确定桥梁的总跨径、分孔、各种标高、桥上和桥两头的纵坡 以及基础的埋置深度等。对于跨河桥梁，立面总体设计首先应考虑泄洪的要求，如果因建设造成河道泄洪受 阻，洪水可能将桥梁冲坏甚至冲毁，是两岸堤坝受到冲刷严重加剧，桥位处雍水还会影 响到堤坝抗洪的安全可靠性，有时不得不为此加高堤坝以防雍水漫堤。1、

18、桥梁总跨径的确定。桥梁的总跨径长度必须保证桥下有足够的泄洪面积，这由水 文计算确定。对于一般水中设墩的情形，需做雍水和冲刷的计算，包括河床冲刷和堤坝 冲刷。桥梁基础埋置深度必须充分考虑冲刷的影响，因为对于摩擦桩，冲刷将导致土与 桩的摩擦面积减小，对于奠基于若风化层上的基础，大的冲刷将导致岩体风化加速。为 确保桥梁长期安全可靠，在上述情况下均应加大基础的埋置深度，另外山区河流流速较 大，应尽可能少压缩或不压缩河床。2、桥梁分孔对于一座较长的桥，一般应当分为几孔，确定分孔的过程也就是确定桥 梁跨径的过程，而桥梁的跨径与桥型和施工方法密切相关，每一种桥型都有它适宜的跨 径，因而分孔和桥型方案应同时考

19、虑。桥梁的跨径越大，上部结构的造价就越高，而墩 台的造价就减少，反之亦然。经济的方案应使上下结构的总造价最低。一般对于水深流 急的河床，桥跨宜增大，对于基础埋深较浅、墩深又不是很高的情形，跨径过大将是不 经济的。对于通航的河流， 分孔时应首先考虑桥下通航的要求通航孔应布置在航行最方便的 河道处，但是这种最方便的河道往往不是固定的，例如，对于变迁性的河流，通航位置 可能会发生变化。对于平时状况，航道一般设在河水较深的河床中央，但是，在洪水季 节，河中央流速较快航行危险因而为了抢险需要，靠近岸侧也需要设置临时桥孔。在平 原地区的宽阔河流上修筑多孔桥时通常在主桥部分按需要布置较大的通航孔， 而在两岸

20、 浅滩部分按经济跨径分孔。在山区和深谷上，应加大跨径，甚至可以考虑一孔跨越。在 布置桥孔是，应尽可能避开不利的地质段。对于不同的桥梁体系，分孔时中孔和边孔间 应有适当的比例关系以利于受力和方便施工，同时，适当的桥跨比例对于营造桥梁景观也是十分重要的。从战备的要求考虑，桥跨宜较小，且跨径相同，以便战时快速修复。 精品文档精品文档总之，桥梁的分孔是一个复杂的多因素综合性问题，必须根据使用要求、桥位处的 具体情况，综合桥型方案，通过技术经济美观等方面的比较，才能做出比较经济的设计3、桥梁各种标高的确定。标高的确定包括保证桥下排洪和通航的要求及桥下安全行 车，同时也必须保证排洪、通航、行车过程中桥梁自

21、身的安全。桥梁容许建造高度是确 定桥梁各种标高时首先考虑的因素，对于跨河桥梁，上部结构的底缘标高右通航净空要 求或泄洪要求确定，而桥面顶面的标高与桥上纵坡和两端接线长度密切相关，桥面标高 的抬高将导致纵坡加大或引线加长，前者影响使用，后者影响造价。容许建造高度也影 响着桥型方案的选择范围。1.1.4桥梁横断面设计桥梁横断面的设计， 就是确定桥梁为满足使用功能所需的桥面宽度以及桥面的截面 形式，其中桥面净空由公路桥涵设计通用规范 (JTG D602004)3.3 条确定，铁路 桥梁、城市桥梁也有相应的规范。在桥面净空限界内，不得有仍何物体侵入。横截面形 式主要与上部结构的桥型方案及跨径有关。对于

22、桥面上有结构物的桥梁，如中、下承式 拱桥，斜拉桥、悬索桥等，结构物将占去部分桥面宽度，因而桥面总宽度为桥面净宽加 结构物所需宽度之和。设计行车速度大于等于 80km/h时，单个行车道宽度应为3.75m , 防撞栏与行车道之间应设0.5m左右宽的路缘带，以策安全，对于高速公路和一级公路， 还需在行车方向的右侧设应急停车带。高速公路、一级公路上一般宜设计为上下行的两 座独立桥。桥上人行道的宽度一般为0.75m或1.0m，大于1.0m时，按0.5m的倍数增加。不设 人行道的桥梁应设栏杆和安全带。小桥、涵洞各仅设缘石或栏杆。1.2桥梁的设计步骤设计工作是桥梁建设的灵魂，对于小桥的设计，除了满足线路走向

23、外，同时充分考 虑桥下泄洪、通航和通车的要求， 小桥应尽可能采用标准设计， 以提高效率和规避风险。 对于大、中桥，特别是跨度大技术复杂的桥梁设计，为了能在错综复杂的客观条件基础 上，遴选出经济适用又美观的设计方案， 就需按照国家基本建设程序的要求， 循序渐进， 逐步深入、地开展工作，一座大型桥梁的完整设计工作，分前期工作阶段和设计工作阶精品文档精品文档段进行。前者又分为：预工程可行性研究阶段和工程可行性研究阶段。后者可分为：初 步设计、技术设计和施工图设计三个阶段，各阶段所包含的内容、深度、目的、解决的 问题是不同的。1.2.1预工程可行性研究阶段预可行性阶段着重研究桥梁建设的必要性以及宏观经

24、济上的合理性在预可行性研 究形成的预工程可行性研究报告书中，应从经济、 、政治、国防等方面，详细阐明建桥 理由和工程建设的必要性和重要性，同时初步谈讨技术上的可行性。对于区域性线路上 的桥梁，应以建桥地点的车辆流量调查为立论依据。预可阶段的主要工作目标是解决建 设项目的上报立项问题，因而在“预可报告”中，应编制几个可能的桥型方案，并对工 程造价、资金来源、投资回报等问题也有初步的估算和设想。设计方案“预可报告” 交业主后， 由业主据此编制 “项目建议书” 报主管上级审批1.2.2工程可行性研究阶段在“项目建议书”被审批确认后，着手“工可”阶段的工作，在该阶段，着重研究 和制定桥梁的技术标准，包

25、括设计荷载标准、桥面宽度、通航标准、设计车速、桥面纵 坡、桥面平、纵曲线半径等，在这一阶段，应与河道、航运、规划等部门共同研究，以 共同协商确定相关的技术标准，并做环境和地震评价。在“工可”阶段，应提出多个桥 型方案，并按交通部公路基本建设工程投资估算编制办法估算造价，对资金来源和 投资回报等问题应基本落实。1.2.3初步设计阶段初步设计应根据批复的可行性报告、测设合同和初勘或定勘、祥勘资料的编制。初 步设计的目的是确定设计方案，应通过多个桥型方案的必选，推荐最优方案，报上级审 批。在编制各个桥型方案时，应提供平、纵、横布置图，标明主要尺寸，计算结果（内 力、应力）并估算工程数量和主要材料数量

26、，提出施工方案的意见，编制设计概算，提 供文字说明和图表资料，初步设计经批复后，则成为施工准备、编制施工图设计文件和 控制建设项目投资等的依据。精品文档精品文档1.2.4技术设计阶段对于技术上复杂的特大桥、 互通式立交桥或新型桥梁结构， 必要时需进行技术设计。 技术设计应根据初步设计批复意见、测设合同的要求，对重的、复杂的技术问题通过科 学实验、专题研究、加深勘探调查及分析比较，进一步完善批复的桥型方案的总体和细 部各种技术问题以及施工方案，并修正工程概算。1.2.5施工图设计阶段两阶段施工图设计应根据初步设计批复意见、测设合同，进一步对所审定的修建原 则、设计方案、技术决定加以具体和深化，在

27、此阶段中，必须对桥梁各种构件进行详细 的结构计算，并且确定强度、刚度、稳定、裂缝、构造等各种技术指标满足规范要求， 绘制出施工详图，提出文字说明及施工组织计划，并编制施工图预算。国内一般的桥梁 采用两阶段设计，即初步设计和施工图设计，对于技术简单、方案明确的小桥，也可采 用一阶段设计，即施工图设计。1.3 桥梁设计方案的筛选为了获得经济、适用和美观的桥梁设计方案，设计者必须根据各种自然、技术上的 条件，因地制宜，在综合应用专业知识、了解国掌握内外先进技术、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，才能科学的得出完美的设计方案。桥梁设 计方案的必选和确定有下列步骤：1、明确各种标

28、高的要求。在桥位纵断面图上，先按比例绘出设计水位、通航水位、 堤顶标高、桥面标高、通航净空、堤顶行车净空位置图。2、桥梁分孔和初拟桥型方案草图。在上述确定了各种标高的纵断图上，根据泄洪总 跨径的要求，做桥梁分孔和桥型方案草图，做草图时思路要宽广，只要基本可行，尽可 能多绘些草图，以免遗漏可能的桥型方案。3、方案初筛。对草图方案做技术和经济上的初步分析和判断，筛去弱势方案，从中 选出两到四个构思好、各具特点的桥型方案，作进一步详细研究和比较。4、祥绘桥型方案。根据不同桥型、不同跨径、宽度和施工方法，拟定主要尺寸并尽 可能细致地绘制各个桥型方案的尺寸详图对于新结构，应作初步的力学分析，以准确拟 定

29、个方案的主要尺寸。精品文档精品文档5、编制估算和概算。依据编制方案详图可以计算出上、下结构的主要工程数量，然 后依据各省、市或行业的“估算定额”或“概算定额” ，编制出各方案的主要材料用量、 劳动力数量、全桥总造价。6、方案选定和文件汇总。全面考虑建设造价、养护费用、建设工期、营运适用性、 美观等因素，综合分析，阐述每个方案的优缺点，最后选定一个最佳的方案。在深入比 较过程中，应当及时发现并调整方案中的不尽合理之处，确保最后选定的方案是最好方 案。精品文档精品文档第2章桥式方案比选2.1工程地质条件与简评地形地貌：桥位区属构造剥蚀地貌，地形起伏小，地势平缓，两地区高程相差不足 两米，地貌类型属

30、于河流冲击地貌。经钻孔探知，桥区地层由上而下依次为第四系全新 统人工填筑土层（Qme），冲积层（Qal），侏罗系上统遂宁组J3sn岩层。桥位区地层稳定、 连续，没有滑坡、危岩等不良地质现象。桥位区不良地质作用主要表现为基坑开挖边坡 的稳定性和施工时地下水对基坑壁的稳定性的影响问题。2.1.1方案比选桥型方案的比选见表2-12.1.2桥式方案选定通过桥型方案必选，根据桥梁设计的原则，按适用、经济、安全、美观和环保等条 件，选择预应力混凝土连续刚构桥和预应力混凝土连续梁桥两种桥型，但从受力角度考 虑刚构桥支点处受力复杂，考虑到该桥位于城市中，担有城市主干道的作用，以及后期 的维修管理等方面的方便性

31、，宜采用预应力混凝土连续梁桥，即采用方案一的桥型进行 设计。表2-1方案比选万案一万案一万案二备选方 案 比 较项目应力混续梁桥预应力混凝土 T性刚构桥预应力混凝土等截面连续梁桥方 案 简 介桥跨布置32.8m + 49m + 32.8m 桥梁跟部高 3.0m ,跨中 和垄段梁高1.8m桥面纵 坡1.0%人字形，跨径布置30m + 50 m + 30m，桥梁根 部高3.1m，跨中和垄段梁高1.6m桥面纵坡1.0%人字 形，跨径布置32.8m + 49m + 32.8m ,梁高3.1m,桥面纵坡1.0%人字形，精品文档精品文档桥长(m)114.6110114.6最大纵坡（ ）1.01.01.0引

32、桥预应力混凝土间支梁桥预应力混凝土间支梁桥预应力混凝土间支梁桥工艺技术要求技术先进，工艺要求 较为严格，所需设备较 少，占用施工场地较少， 适用于有支架施工技术较为先进，工乙要 求较为严格，主桥上部构造 除用挂蓝施工外挂梁需要 另一套施工设备。技术较为先进，工乙要求 较为严格，适用于有支架施工、 逐空架设施工、移动模板施工 和顶推法施工使 用 效 果属于超静定结构，受 力较好，主梁桥面连续， 无伸缩缝，行车条件好且 后期养护较方便，美观属于静定结构，受力不 如超静定结构好，桥面平整 度容易受到悬臂挠度影响， 行车条件稍差。主桥每孔有 两道伸缩缝，在后期使用过 程中养护较为麻烦。属于超静定结构，

33、支点处 受力复杂，主梁支点截面的负 弯矩将比跨中正弯矩大得多， 从受力上讲就显得不合理。后 期维修难度较大，美观程度较 为逊色。造价评估造价适中造价适中耗用木材较多精品文档精品文档30 0n（号台1号墩2号墩3号墩4号墩第3章设计资料3.1设计的基本资料及主要内容本桥位于某城市交通主干道上， 桥梁平面为直线，立面位于半径为6000m的竖曲线 上；桥面最高点位于里程k93 580.00处，桥中心里程为k93 601.50处；线路上坡设计 坡度为1/100，下坡设计坡度-1/100 ;桥址纵断面平缓，地下岩层多为泥岩和砂岩，故 岩层的承载力偏低，桩基础需打的较深；一般公路桥不需考虑水位及通航问题，

34、但本桥 下需通航，桥下有净空要求，且需设置护栏。主桥全长114.6m，跨径组合：32.8m 49m - 32.8m.边跨/主跨二0.67。主梁上部为 单箱单室，顶板宽12.5m，底板宽7.0m，梁高1.8m 3.0m，腹板厚60cm 80cm，顶板 厚27cm 40cm ;墩顶H/L-1/18，跨中H/L-1/30 ;以距墩中心两边1.8m处到两边 跨中位置，底板内膜抛物线方程为:Y二-0.000018188X123，底板外膜抛物线方程为:Y二-0.000021236 X2 -150，腹板厚度按直线变换，其方程为：-0.0093023X - 0.6。并且桥面设置横坡坡度为2%，人行道坡度为1%

35、 （内向）。该桥为分离式双幅桥面，采用两桥分修。由于两桥结构对称，故设计时可只考虑一 幅桥的情况。图3-1总体布置（单位m）350300030003280328075103.131103.83103.861103.632103.753103.36575THTT111460 4900精品文档精品文档-32.8-49-32.8 -图3-2连续梁布置（单位 m）3.2设计依据3.2.1工程地质条件1地形地貌桥位区属构造剥蚀地貌，地形起伏小，地势平缓，两地区高程相差不足2m;桥位地面咼程最底处为86.050m ;桥位区最咼点标咼94.590m，相对咼差8.540m。2、地层岩性桥区地层由上而下依次为第

36、四系全新统人工填筑土层（Q4me），冲积层（Q4al），侏罗系上统遂宁组（J3sn）岩层，分述如下：1.第四系全新统填筑土层（Qqme）该层主要分布于整个桥址面上，厚度变化不大，底界标高91.500m 93.060m。2.第四系全新统冲积层（Qqal）该层主要分布于靠近左岸方向，分布不连续，以其成分可分为如下：亚粘土（低液限粘土）：褐褐黄色，灰色，软塑。含粉细砂及少量有机质，厚度 大约0.5m，底界标高约92.500m。3、侏罗系上统遂宁组（J3sn）1.砂岩：砖红色、青灰色、暗紫色，细粒结构，厚层状构造，主要矿物成分以长石、 石英为主，次为云母，钙泥质胶结。精品文档精品文档2.泥岩：紫红色，

37、泥质结构，中厚层、厚层状构造，局部含灰绿色团块，在整个桥 位区几乎均有揭露，钻探揭露厚度 2.20m11.80m，底界标高69.000 88.000m。分布 于整个土层中。精品文档精品文档322岩土物理力学性质亚粘土：- 180KPa，阳二 40 KPa ；粉砂岩：-300510KPa, y =70140KPa ；砂岩:- 400 1200KPa, y =80 180KPa泥岩:二=300 1200KPa, y = 65180KPa;细砂岩：:;=600KPa, y =140KPa;3.2.3不良地质现象桥位区地层稳定、连续，没有滑坡、危岩等不良地质现象。桥位区不良地质作用主 要表现为基坑开挖

38、边坡的稳定性和施工时地下水对基坑壁的稳定性的影响问题。3.2.4地震桥位区地震动峰值加速度0.05g,反应谱特征周0.35s,对应的地震基本烈度切度。3.3设计标准3.3.1主要的技术标准技术标准及设计指标的取用主要考虑既满足远期交通量的需求和城市路网功能的要求，又尽可能降低工程投资。采用的主要技术标准如下表3-2 :表3-2主要技术标准道路等级城市主干道计算行车速度(km/h)50车道数双向6车道桥面净宽度(m)25荷载标准城市-I级通航等级内河V级地震烈度7度精品文档精品文档3.2 设计依据本次方案设计主要依据建设部的相关规范，但也参照交通部的有关标准和规范执行，主要有：公路桥涵设计通用规

39、范 ( JTG D602004)城市桥梁设计准则 (CJJ11-93)城市道路设计规范 (CJJ37-90)公路工程技术标准 (JTG B01-2003)公路桥涵设计规范 (合订本 -1989)公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 (JTG D62-2004)精品文档精品文档第4章截面的几何特性4.1悬臂截面的确定由于悬臂施工法建造预应力混凝土连续梁桥，是先从墩顶开始立模灌注一段梁体， 待混凝土达到要求强度后，再从墩的两侧平衡悬臂灌注，直到边跨和跨中合龙。边跨和 中跨合龙时为2m的合龙段。根据施工工艺并结合Dr.Bridge V3.0的编制的情况，将悬臂 段分段。以K93 426处设为坐标

40、原点，顺桥方向为 X轴，建立坐标系。表4-1为悬臂 端截面的的坐标情况。表4-1悬臂端各段坐标（单位 m）截面9截面8截面7截面6截面58. 511. 251518. 7521 . 5截面4截面3截面2截面1截面024. 32527. 229. 229. 630截面1截面2截面3截面4截面530. 430. 832. 835. 62538. 5截面6截面7截面8截面941 . 254548. 7551. 5763 Pf 3 彳：）：）678 （图4-1悬臂端编号4.2主梁各截面尺寸拟定箱形截面由顶板、底板、腹板等几部分组成，它的细部尺寸的拟定既要满足箱梁纵, 横向的受力要求，又要满足结构构造和

41、施工上的需要，下面为细部尺寸拟定的过程。精品文档精品文档4.2.1主梁高度选取1公路梁桥变高度支点截面取(1/151/25)L 02、公路梁桥变高度跨中截面取(1/30 1/50)L 4.2.2箱梁底板厚度支座处：箱梁底板厚度随箱梁负弯矩的增大而逐渐加厚直至墩顶，以适应受压要求。底板除 需符合使用阶段的受压要求外，在破坏阶段还宜使中和轴保持在底板以内，并有适当的 富裕，一般为墩顶的1/10120 主跨中：大跨度连续箱梁因正弯矩要底板内需配一定数量的钢筋和钢束，此时跨中底板厚一般在200mm 250mm,跨中设铰的箱梁悬臂端底板厚度一般为 150mm 180mm 4.2.3箱梁顶板厚度表4-2顶

42、板厚度参考尺寸取值腹板(m)3.04.57.010.0顶板(mm)1762002503004.2.4箱梁腹板厚度1、 腹板内无预应力钢束管道布置时可采用200mm 2、 腹板内有预应力钢束管道布置时可采用250mm 300mm 3、腹板内有预应力钢束锚头则采用 380mm 4、腹板在支点处的最大厚度约为 300mm 600mm 腹板高度大于2.4m时，以上尺寸应予增加，以减少混凝土浇筑的困难4.2.5箱梁翼缘厚度目前高速公路上的桥梁及城市高架桥均设置防撞栏杆，根据防撞的要求，缘端部厚度不小于200mm。本桥取翼缘板厚度为200mm 精品文档精品文档表4-3 0截面截面尺寸及截面几何特性X(m)

43、梁高(m)顶板厚(cm)腹板厚(cm)22.53.040.080.0底板厚(cm)面积(m2)惯性矩(m4)质心(cm)60.011.309.403140.22表4-41截面 截面尺寸及截面几何特性X(m)梁高(m)顶板厚(cm)腹板厚(cm)22.128.7538.378.3底板厚(cm)面积(m2)惯性矩(m4)质心(cm)57.010.899.036139.69表4-52截面截面尺寸及截面几何特性X(m)梁高(m)顶板厚(cm)腹板厚(cm)21.72.80536.376.4底板厚(cm)面积(m2)4惯性矩(m )质心(cm)54.310.178.703139.07表4-6 3截面截面

44、尺寸及截面几何特性X(m)梁高(m)顶板厚(cm)腹板厚(cm)19.72.7040.080.0底板厚(cm)面积(m2)惯性矩(m4)质心(cm)60.011.309.403140.22表4-74截面截面尺寸及截面几何特性X(m)梁高(m)顶板厚(cm)腹板厚(cm)16.8752.40527.060.8底板厚(cm)面积(m2)惯性矩(m4)质心(cm)35.78.625.144125.68精品文档精品文档表4-85截面截面尺寸及截面几何特性X(m)梁高(m)顶板厚(cm)腹板厚(cm)14.002.1627.060.0底板厚(cm)面积(m2)惯性矩(m4)质心(cm)33.08.063

45、.933116.43表4-96截面截面尺寸及截面几何特性X(m)梁高(m)顶板厚(cm)腹板厚(cm)11.251.9727.060.0底板厚(cm)面积(m2)惯性矩(m4)质心(cm)30.97.763.15108.71表4-107截面截面尺寸及截面几何特性X(m)梁高(m)顶板厚(cm)腹板厚(cm)7.501.9227.060.0底板厚(cm)面积(m2)4惯性矩(m )质心(cm)28.77.462.458100.48表4-118截面截面尺寸及截面几何特性X(m)梁高(m)顶板厚(cm)腹板厚(cm)3.751.8327.060.0底板厚(cm)面积(m2)4惯性矩(m )质心(cm

46、)27.47.292.09295.42表4-129截面截面尺寸及截面几何特性X(m)梁高(m)顶板厚(cm)腹板厚(cm)01.8027.060.0底板厚(cm)面积(m2)惯性矩(m4)质心(cm)27.07.231.97893.71精品文档精品文档第5章主梁内力计算5.1有限元模型的建立5.1.1有限元理论杆系结构有限元分析方法（通常又称为矩阵分析方法），其求解过程包含三个基本 方面。结构离散化、单元分析、系统分析。5.1.2结点划分主梁单元的划分是以第二章中按悬臂施工以及Dr.Bridge V3.0软件程序为基础，对全桥进行合理的分段。在 Dr.Bridge V3.0软件编写的数据文件中

47、，一共分了50个单元。坐标系采用三维直角坐标系，以边支点作为坐标原点、顺桥向作为X轴正方向、沿梁高向上作为正方向、垂直于纸面向外作为Z轴正方向。图5-1所示为全桥单元编号图。桥墩中心线桥中心线桥墩中心线615173537462-1415-4k-31 35034 57 8 9 10 1112131619202122 23 24252728 29 3031323336394041 42 43 4445|7!951图5-1全桥单元编号5.2恒载内力的计算5.2.1概述恒载内力计算与采用的施工方案有直接的关系，本桥采用“悬臂浇筑”的施工方法,精品文档精品文档在合拢体系转换前，结构一直处于 T构的受力状

48、态。对于成桥的每一阶段都有不同的施 工荷载，存在着施工荷载的拆除和安装，恒载内力计算要对于每个施工阶段进行受力分 析，保证各阶段的结构体系满足受力要求。本桥的施工（受力分析）程序为：1、悬臂施工阶段图5-2悬臂现浇筑阶段主梁自重内力2、边跨合龙阶段图5-3边跨合龙阶段主梁自重内力3、拆除锚固阶段图5-4拆除锚固阶段主梁自重内力4、中跨合龙阶段（混凝土未凝固）图5-5中跨合龙阶段（混凝土未凝固）主梁自重内力5、中跨合龙阶段（混凝土凝固）精品文档精品文档图5-6中跨合龙阶段（混凝土凝固）主梁自重内力5.2.2内力计算作用在悬臂梁上的恒载包括箱梁自重、箱梁以上部分的二期恒载（沥青混凝土桥面 铺装、护

49、栏等）。以下按施工过程分别计算由这几部分恒载引起的箱梁各个分段点截面 上的内力。由于这一幅桥沿全桥中心线对称，故先只计算半桥控制截面内力，即边支点（2号）截面、边跨1 2处（9号）截面、中支点（16号）截面、主跨1 4处（22号）截 面及主跨跨中（26号）截面等。1、悬臂施工阶段根据第二章各截面几何特性计算表，利用Dr.Bridge V3.0软件编写的数据文件，即可求出箱梁悬臂施工时对各截面所产生的弯距 M1、剪力Q1。表5-1控制截面悬臂施工阶段内力控制截面弯距M/KN m）剪力Q1（KN）2009-5312.54-1418.6316-37744.10-4001.2422-5312.54-1

50、418.6326002、边跨合龙阶段因连续梁墩上为一单支座，为保证平衡悬臂施工的安全，在墩上设临时锚固。支架 上现浇边跨及合龙段，利用 Dr.Bridge V3.0软件编写数据文件，即可求出边跨合龙时对 各截面产生的弯距M2、剪力Q2。表5-2控制截面边跨合龙阶段内力控制截面弯距 M2（KN m）剪力Q2（KN ）201273.1791110.97-479.7416-4741.89-479.74精品文档精品文档220026003、拆除临时锚固阶段当双悬臂与边孔合龙梁段连成整体后，即可拆除临时锚固。利用Dr.Bridge V3.0软件编写数据文件，即可求出拆除临时锚固阶段时对各截面产生的弯距M3

51、、剪力Q3表5-3控制截面拆除临时锚固阶段内力控制截面弯距 M3（KN m）剪力Q3（KN）20203.1893037.51203.18165516.27203中跨合龙（混凝土凝固前）这一阶段由于现场浇筑的混凝土未凝固，还不能单独参与受力，其自重及模板等重 量只和由悬臂端承受。利用 Dr.Bridge V3.0软件编写数据文件，即可求出中跨合龙混凝 土凝固前对各截面产生的弯距 M4、剪力Q4。表5-4控制截面中跨合龙阶段（混凝土凝固前）内力控制截面弯距 M4（KN m）剪力Q4（KN ）20-215.919-3227.86-25.9116-6466.51300.772

52、2-3082.87300.7726005、中跨合龙（混凝土凝固后）当结合段混凝土凝固并与两边单悬臂梁相连形成连续梁后，吊杆拆除，就相当于 对主梁（连续梁）施加一对方向相反的力，而梁段自重则作用于连续梁上。利用Dr.Bridge V3.0软件编写数据文件，即可求出中跨合龙混凝土凝固后对各截面产生的弯距M5、剪力Q5。表5-5控制截面中跨合龙阶段（混凝土凝固后）内力控制截面弯距 M5（KN m）剪力Q5（KN ）精品文档精品文档20104.5691563.24104.56163131.72-300.7722-251.92-300.7726-3334.7906、成桥后一期恒载成桥后由连续梁桥的混凝土

53、自重产生的内力。利用Dr.Bridge V3.0软件编写数据文件，即可求出施加一期恒载对各截面产生的弯距M6、剪力Q6。表5-6列出了控制截面在这一阶段的内力。表5-6控制截面一期恒载下的内力控制截面弯距 M6(KN m)剪力Q(KN)201646.3393585.79-1173.9716-36990.854651.3022582.562149.972612572.530精品文档图5-10二期恒载弯矩精品文档&恒载内力汇总7、二期恒载二期恒载集度为桥面铺装与护栏恒载集度之和。本桥桥面铺装采用9cm沥青混凝土加8cm C50混凝土，铺装层宽10m，混凝土容重 按23KN/m3计，护栏一侧每延米按

54、0.311m3混凝土计。混凝土的容重按25KN/m3。二期恒载集度=(0.09 0.08) 10 23 0.311 2 25= 62.47(KN /m)假设二期恒载沥青混凝土桥面铺装层、栏杆等以均布荷载的形式作用于桥面上，利用Dr.Bridge V3.0软件编写数据文件，即可求出施加二期恒载对各截面产生的弯距M 7、剪力Q7。表5-7列出了控制截面在这一阶段的内力值。表5-7控制截面二期恒载下的内力控制截面弯距 M7（KN m）剪力Q7(KN)20544.2291154.95-389.7116-11718.581405.5722140.98702.79264094.160精品文档图 5-12

55、弯矩(KN M)精品文档Ifhr图5-11剪力“fiirtil 11wiii屮 .叫川III刖肛E将一期恒载和二期恒载在各截面产生的内力总汇，利用Dr.Bridge V3.0软件编写数据文件所得结果见（附表 A）。其控制面计算结果列于表5-8中。表5-8 一期和二期内力总和一期恒载二期恒载一期，二期恒载之和截面位置M(KN m)Q(KN )M(KN m)Q(KN)M (KN m)Q(KN )201646.330544.2202190.5593585.79-1173.971154.95-388.714740.74-1563.6816-36990.854651.3-11718.581405.57-

56、48709.436056.8722582.562149.97140.98702.79723.542852.762612572.5304094.16016666.69030582.562149.97140.98702.79723.542852.7636-36990.654651.3-11718.581405.57-48709.436056.87433585.79-1173.971154.95-388.714740.74-1563.685001646.330544.220-2190.55根据上表，绘出主梁的剪力和弯矩图，见图5-7和图5-85.3活载内力计算先绘出结构的计算截面的影响线，确定加载位

57、置后，算出此计算截面的最大最小内 487服43精品文档精品文档力。加载方法如下：一般将集中荷载标准值只作用相应影响线中一个最大影响线峰值处， 均布荷载标准值应布满于使结构产生最不利效应的同号影响线上。结合结构力学机动法绘制影响线的原理，运用Dr.Bridge V3.0软件编写数据文件。得出主跨跨中弯矩影响线、 中支点弯矩影响线、边跨1/2处影响线、主跨1/4处弯矩影响线、中支点剪力影响线、 边支点剪力影响线。以及根据规范，本桥跨度在5m 50m之间，故分别在影响线的同号 区域加均布的车道荷载10.5KN m及在同号区域的峰值处加集中力340KN。需注意的是，在求剪力时集中力为1.2 340 -

58、408KN。各控制截面的影响线及布载图式分别如图 所示。计算公式如下：Sp =（1）ImPiYi（5-1）影响线及荷载布置图式图5-13主跨跨中弯矩影响线Pk=340kN精品文档图5-17中支点负弯矩布载精品文档图5-14主跨跨中负弯矩布载Pk=340kN图5-15主跨跨中正弯矩布载Pk=340kN精品文档Pk=340kN精品文档图5-18中支点正弯矩布载图5-19边跨跨中弯矩影响线Pk=340kN图5-20边跨二分之一处正弯矩布载精品文档精品文档Pk=340kN图5-21边跨二分之一处负弯矩布载图5-22主跨四分之一处弯矩影响线Pk=340kN精品文档精品文档Pk=340kNqk=10.5k

59、N图5-24主跨四分之一处正弯矩布载图5-25边支点剪力影响线qk=10.5kNqk=10.5kN图5-26边支点剪力布载精品文档精品文档精品文档精品文档图5-27中支点剪力影响线qk=10.5kN精品文档精品文档13.616 EI212 : m1 361 62 二 4 52 3.5汉1 d .9 781 8 4483= 1.714 ： 1.5Hz23.651 EI2亍:m第6章应力条件组合及估束6.1应力条件组合6.1.1汽车荷载冲击系数的计算1、计算冲击力引起的正弯矩和剪力效应时取 J =0.052、计算冲击力引起的负弯矩时空苓匡!巨!冬1.117 1.5Hz2二 4 5 1 8 4483

60、取 J =0.05l 结构计算跨径（m）E 结构材料弹性模量（1 104 N / mm5）Ic 结构跨中截面惯性矩（m4）mc 结构跨中处单位长度质量（kg/m）G结构跨中处延米结构重力（N/m）6.1.2汽车活载产生的内力计算1、公路桥涵结构按承载能力极限状态设计时，应采用以下的作用效应组合：基本 组合。永久作用的设计值效应与可变作用设计值效应相组合，其效应组合表达式为：4支点处：Qmax 43.75KN综上所述，即求得恒载及活载对控制截面产生的内力。其中，弯矩值经过组合后可 以用来估束和进行承载力、抗裂性和应力的验算；而边支点剪力经过组合可为下部结构 的计算提供依据；中支点剪力经过组合可进