桥梁专业优秀毕业设计：54+90+54应力混凝土连续梁桥

1、毕业设计说明书题目龙开口永久交通桥设计专业土木工程（桥梁）班级2008级茅桥班学生衡炼指导教师刘东重庆交通大学2012年6月前言毕业设计是教学计划中必不可少的环节，是在学完教学大纲所规定的基础课、技术基础课和必修的专业课以后进行的，是培养学生综合运用所学的基础知识和专业知识。本设计是在刘东老师和同组其他各位同学的耐心指导和帮助下完成的。龙开口永久交通桥毕业设计主要进行了桥梁方案的设计与比较，桥梁的结构计算，施工组织设计以及手工制图和CAD制图。桥梁的方案设计与比较是按安全、实用、经济、美观的基本原则进行的，从拟定的六个方案中，选出三个进行了详细的经济技术比较。桥梁的结构计算中，运用了Midas

2、软件进行电算和手算相结合的方法，配置预应力钢束、验算。该桥位最终选定为预应力连续梁桥，该桥特点是梁体连续，既保持了连续梁主梁连续无缝，行车平顺又可最大限度地应用平衡悬臂施工法的优点；边跨合龙后，拆除临时锚固，转换为支座即体系的转换，然后进行中跨合龙。连续梁结构整体性好，采用单柱式桥墩。并且结构性能好，变形小，伸缩缝少，行车平顺舒适、造型简洁美观、养护工程量小，抗震能力强等优点而成为最富有竞争力的主要桥型之一。随着预应力技术的发展和不断完善，特别是伴随各种先进的施工方法的出现，更使预应力连续梁桥活跃在桥梁工程的各个领域，以它独有的魅力而取代其他的桥型成为优胜方案。如今伴随着我国经济的飞速发展，我

3、国的基础建设要结合我国实际情况考虑运营的长远发展。通过本次毕业设计，使我初步了解了一座桥从最初的地质资料，到设计完成中间的工程，尤其是对连续梁桥的内力计算和施工有了更进一步的认识。同时也培养了本人查阅参考资料的能力以及进一步熟悉、应用和理解桥涵设计规范，进一步巩固已学基础课程知识和专业知识。全文由本人编写，刘东老师指导审阅。由于本人水平有限、时间仓促，设计中难免有疏忽和错误，恳请各位老师和同学批评指正，使本人得到更进一步的提高，谢谢大家的支持！目录TOC o 1-5 h z摘要I HYPERLINK l bookmark12 ABSTRACTII HYPERLINK l bookmark14

4、第一章设计基本资料1 HYPERLINK l bookmark16 设计资料1 HYPERLINK l bookmark18 地形1 HYPERLINK l bookmark20 地质描述2 HYPERLINK l bookmark22 水文情况2路线资料2桥面布置2设计荷载2当地气象情况2 HYPERLINK l bookmark24 设计依据2 HYPERLINK l bookmark26 第二章方案比选4 HYPERLINK l bookmark28 2.1初拟桥梁方案4 HYPERLINK l bookmark32 2.2比选桥梁方案5 HYPERLINK l bookmark34 技

5、术比较8 HYPERLINK l bookmark36 各方案的技术经济性比较9 HYPERLINK l bookmark38 推荐桥型方案10 HYPERLINK l bookmark40 第三章结构构造及内力计算11 HYPERLINK l bookmark42 3.1桥梁要素简述11 HYPERLINK l bookmark46 推荐桥型方案结构尺寸细化及使用材料11设计基本情况11上部构造主箱细部尺寸拟定12下部构造13 HYPERLINK l bookmark72 单元的划分及结构模型的建立14 HYPERLINK l bookmark74 3.4内力计算15 HYPERLINK l

6、 bookmark76 第四章预应力钢筋估算和配筋17 HYPERLINK l bookmark78 4.1配筋估算17主梁控制截面17最不利荷载组合18筋束计算19控制截面估束22 HYPERLINK l bookmark116 预应力束布置24布置原则24钢束布置25控制截面截面特性计算26 HYPERLINK l bookmark118 第五章预应力损失计算29 HYPERLINK l bookmark122 5.1钢束与管道壁间摩擦引起的应力损失(b)29l1 HYPERLINK l bookmark128 5.2锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩引起的应力损失(b)33l2 HYPERLI

7、NK l bookmark130 5.3后张法由混凝土弹性压缩引起的预应力损失(b)37l45.3.1边跨跨中截面375.3.2支点截面37中跨1/4L截面385.3.4中跨跨中截面38钢筋松弛引起的预应力损失38混凝土收缩、徐变引起的应力损失395.5.1边跨跨中截面405.5.2支点截面41中跨1/4截面41中跨跨中截面41 HYPERLINK l bookmark172 各截面钢束预应力损失值汇总组合42 HYPERLINK l bookmark174 第六章结构验算436.1承载能力极限状态下的强度验算43全预应力混凝土构件抗裂性验算436.2.1边跨跨中控制截面446.2.2支点控制

8、截面446.2.3中跨1/4L控制截面456.2.4中跨跨中控制截面45 HYPERLINK l bookmark176 持久状况应力验算46对于边跨跨中控制截面46对于支点控制截面47对于中跨1/4L控制截面48对于中跨跨中控制截面496.4短暂状况应力验算50对于边跨跨中控制截面50对于支点控制截面50对于中跨1/4L控制截面51对于中跨跨中控制截面51 HYPERLINK l bookmark226 6.5挠度验算52 HYPERLINK l bookmark237 第七章行车道板计算54 HYPERLINK l bookmark239 7.1悬臂板荷载效应计算54恒载效应54活载效应5

9、57.2单向板荷载效应计算55恒载效应56活载效应567.3荷载组合59悬臂板的荷载组合59单向板的荷载组合597.4配筋计算59悬臂板的配筋59单向板的配筋60 HYPERLINK l bookmark259 第八章施工组织设计62 HYPERLINK l bookmark261 工程概况介绍62 HYPERLINK l bookmark263 8.2各结构施工方法的选定62 HYPERLINK l bookmark265 施工组织设计63施工过程描述如下图63梁段细部施工63基础及桥墩的施工64主梁施工65 HYPERLINK l bookmark269 8.4预应力张拉工艺678.5伸缩

10、缝、支座及桥面系施工68 HYPERLINK l bookmark271 施工注意事项69 HYPERLINK l bookmark273 8.7施工工序图见附图70 HYPERLINK l bookmark275 结论71 HYPERLINK l bookmark277 致谢72 HYPERLINK l bookmark279 参考文献732012届土木工程（桥梁）专业毕业设计2012届土木工程（桥梁）专业毕业设计摘要本设计是一座全长216米的3跨预应力混凝土连续梁桥，跨径布置为：54m+90m+54m。在设计中充分地考虑了预应力混凝土连续梁桥设计的基本理念和方法、施工的关键技术与应力和变形

11、控制技术等。并且严格遵照设计的程序，内容包括对连续梁桥的概述、方案的初选、方案的比选、最后的评定以及对主梁内力计算结构计算和验算、施工图设计、施工方法的选择等，在设计中，本桥拟用大跨径的连续梁的主要施工方法悬臂现浇施工法进行施工。采用现浇这种方式，结构的整体性更好，全截面共同承受恒载和活载。在设计过程中，设计者查阅了较多关于连续梁桥的资料，参阅了一些关于在建或已建的同类桥梁的设计和施工资料。同时严格遵从交通部颁布实施的关于此类桥梁设计、施工规范，最终达到了理论与实践相结合的目的。关键词：预应力混凝土连续梁桥，方案设计，施工组织设计，平衡悬臂施工衡炼龙开口永久交通桥设计衡炼龙开口永久交通桥设计A

12、BSTRACTThedesignisathree-spanpre-stressedcontinuousgirderbridge.Itis216meterslong.Thespanis54meters+90meters+54meters。Inthisdesign,itcontainstheconceptionofthepre-stressedcontinuousgirderbridgethemaintechnologyaboutconstructionprestressedcontrolanddeformationcontrol.Italsocontainsthecomparisonofproj

13、ects,theinherentstrIIess,thecalculationofstructure;thedesignofconstructiondrawings、theselectionofconstructionmethodandsoon.Inthisdesign,thisbridgewillbuildbythemainconstructionmethodofthelong-spancontinuousgirderbridgecantileverconstructionmethodandthesupportingconstructionmethod.Forcast-in-placecon

14、structionthegridersandslabaregenerallyformedtogether.sothisconstructionisfullycompositefordeadloadandliveload.Thedesignalsocontainsalotofdataaboutthecontinuousgirderbridgeandmanyrulesabouttheconstructionofthebridge.Itcombinestheorywithpractice.KEYWORDS:continuouspre-stressedgirderbridge,projectdesig

15、n，constructionorganizationdesign，balancedcantileverconstruction衡炼龙开口永久交通桥设计2012届土木工程（桥梁）专业毕业设计 第一章设计基本资料设计资料1.1.1地形龙开口永久交通桥桩号地面标高设计标高24940359.327362.924950354.656362.924960350.276362.924970346.254362.924980341.732362.924990339.379362.925000338.449362.925010336.083362.925020334.003362.925030333.95636

16、2.925040333.408362.925050332.859362.925060329.592362.925070332.789362.925080334.973362.925090336.08362.925100339.95362.925110341.193362.925120344.776362.925130345.638362.925140350.927362.925150358.7723地质描述覆盖层为块石土，厚1.5m3m,下伏基岩为砂岩。1.1.3水文情况低水位333,设计洪水位338,设计洪水频率1/100。路线资料直线桥桥面布置净9m(行车道)+2x2.0

17、m(人行道)+2x0.25m(栏杆)=13.5m设计荷载公路-II级人群荷载根据公路桥涵设计通用规范(JTGD602004)第条取用。当地气象情况多年平均气温为16C，极端最高气温38C，极端最低气温-2C。设计依据公路桥涵设计通用规范(JTGD60-2004)公路圬工桥涵设计规范(JTGD61-2005)公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTGD62-2004)公路桥涵地基及基础设计规范(JTGD63-2007)公路桥涵设计手册梁桥(上、下册)公路桥涵设计手册拱桥(上、下册)(7)公路桥涵设计手册基本资料(8)公路桥涵设计手册墩台与基础桥梁工程(上册)范立础编桥梁工程(下册)顾安邦编

18、11）桥梁施工与组织管理（上、下册）黄绳武编12）桥梁毕业设计指导书第二章方案比选初拟桥梁方案根据桥址地形、地质、水文条件和设计要求以及施工上的可行性，初步拟出不同体系、不同材料且各具特色并可能实现的六个方案图式，分别为：（一）连续梁桥：跨径布置（54m+90m+54m）（二）上承式拱桥：跨径布置（3x20m+100m+3x20m）（三）简支梁桥：跨径布置（5x40m）（四）连续刚构桥：跨径布置（54m+95+54m）（五）独塔斜拉桥：跨径布置（120m+80m）（六）斜腿刚构：跨径布置（50m+105m+50m）根据初步拟定的六个方案进行粗选，方案四的连续钢构桥和方案一的连续梁桥方案有一定的

19、类似处，但桥址处地形较为平坦，高差约20m，设置的墩柔性较差，所以舍弃连续钢构桥方案；对于独塔斜拉桥桥梁造价高，尤其是拉索费用昂贵；施工比较复杂，不但要修建比较高的索塔，施工中还要多次调整索力，工序复杂；主塔锚固区应力集中，混凝土易开裂；主梁锚固区应力集中，也容易出现开裂；斜拉桥成桥后维修养护费用高，尤其涉及换索时，费用昂贵。斜腿刚构桥钢材用量大，施工较为复杂，造价较高，且施工控制难度大。所以综合桥址地层良好等因素，从总体布局、通航要求、环境协调、技术先进性、施工可能、景观要求、技术、经济等方面考虑后，舍去连续钢构桥、独塔斜拉桥和斜腿钢构桥三个方案，选出简支梁桥、上承式拱桥、变截面连续梁桥三个

20、方进行方案精选比较比选桥梁方案第一方案连续梁桥（54m+90m+54m）图2-1连续梁桥布置图1、方案优点:a、连续梁充分应用了预应力技术的优点使施工设备机械化，生产工厂化，提高了施工质量，降低了施工费用。b、连续梁结构刚度大，变形小，动力性能好，主梁变形挠曲线平缓，有利于高速行车。c、桥梁外型较美观与设计资料的地形结合较完美，无需水下施工，主梁纵向为变截面形式，使梁体外形和谐，节省材料并加大了桥下净空，目前连续梁桥设计施工经验成熟。2、总体布局和结构体系：此方案的桥跨布置为：54m+90m+54m，桥梁全长216m,三跨变截面单箱单室连续梁体系，采用三向预应力体系，桥面宽度13.5m,桥面横

21、桥向设1.5%的双向横坡。3、主梁截面：箱梁支点梁高5m，跨中及端部梁高均为2m，从支点到跨中（两端）箱梁底缘按二次抛物线变化，箱梁顶板宽13.5m，底板宽7m，翼缘板悬臂长为3.25m,底板厚度从0.8m变化到0.25m,全桥的顶板厚度不发生变化为0.25m，跨中腹板厚为0.25m，支点腹板厚度为0.8m。0#块距墩中心2.25m范围内箱梁顶板、底板厚度分别为0.25m、0.8m，腹板厚度为0.8m，采用C50混凝土浇筑。4、下部构造：由于整个地形较为平坦，设墩处墩高约为20m,且桥墩处无水，故拟采用厚为2.5m.宽8.2m的钢筋混凝土实体板式桥墩，基础采用高1.5m,襟边0.8m的两层扩大

22、基础。总体布置图见图2-1。5、施工方案：该三跨预应力混凝土连续梁桥采用挂蓝悬臂施工，0号块采用搭支架现浇，然后采用挂篮悬臂现浇施工，跨中合龙。合龙顺序为：先边跨合龙，然后进行体系转换，最后中跨合龙。墩身采用滑模施工法，基础和桥台采用明挖扩大基础的施工方法。6、综合评价：连续梁桥线型优美与地形完美结合，协调；桥面连续，无需设伸缩缝，行车平稳、舒适；连续梁桥采用传统的挂篮悬臂施工，目前施工工艺成熟，施工简便，建桥费用比较省，日后维修养护费用也比较少；可以通过设置预拱度、中跨合龙前进行预推解决主跨跨中下挠问题；结构刚度大，动力性能好，变形小，主梁变形挠曲线平缓；当然连续梁也有不足，比如连续梁是超静

23、定结构，基础不均匀沉降将在结构中产生附加内力，因此，对桥梁基础要求较高。此外，箱梁截面局部温差，混凝土收缩、徐变及预应力均会在结构中产生附加内力，增加了设计的复杂性。第二方案上承式拱桥(3x20m+100m+3x20m)图2-2上承式拱桥布置图1、方案优点:a、拱是主要承受轴向压力作用，这样可充分发挥混凝土的抗压性能，无需昂贵的预应力钢绞线，构造简单，与其他方案相比节省钢材水泥。b、拱桥曲线优美，造型美观，抗风稳定性强、造价低、维护费用少。、采用缆索吊装施工,质量易于保证，施工周期较短。2、总体布局和结构体系：此方案的桥跨布置为：3X20m+100m+3X20m，主跨为净跨径100m的箱板拱桥

24、，净矢高为20m，矢跨比为1，拱轴系数为1.79。拱上为矩形立柱，桥面为11跨9.7m的钢筋混凝土简支空心板梁。两边引桥分别为3跨20m预应力简支空心板梁；下部结构采用圆形桥墩，基础为扩大基础。全桥宽为13.5m，桥面横坡为双向1.5%。3、主拱截面：采用钢筋混凝土箱板拱，拱全宽11.96m，拱厚2m,箱形截面底板厚0.15m,顶板厚0.15m,箱壁厚0.1m。采用C40混凝土。主拱圈初拟采用缆索吊装施工，因为桥位两侧地势平坦，有利于预制拱肋。拱箱吊装就位以后，采用湿接缝连接，为增大拱箱的整体性，除了在吊装点和立柱下设置横隔板外，在每隔3m的拱肋弧长处设置一横隔板。4、桥面系：拱上桥面系采用预

25、制等跨钢筋混凝土简支空心板梁，跨径为9.7m，板厚为0.5m，每块板宽1.2m（预留企口现浇连接），全桥宽度方向共有11块。桥面板吊装就位以后，采用湿接缝连接；引桥桥面系采用预制等跨预应力简支空心板梁跨径为20m，板厚为lm，每块板宽1.5m（预留企口现浇连接），全桥宽度方向共有9块。在整个桥面板上现浇10公分左右的混凝土垫层，5公分左右的沥青混凝土铺装层。5、拱上建筑：采用三柱式矩形立柱，平面尺寸为0.8mX1.2m。在与拱圈相接的地方设置一个柱脚，平均高约lm，对高度超过10.00m的立柱，设有横系梁。6、引桥下部结构：引桥下部结构采用直径为1.5m的三柱式圆形桥墩，基础采用襟边0.5m，

26、高1m的双层扩大基础总体布置见图2-2.7、施工方案：虽然此桥所在地形较好，但跨径较大，为了节省模板支架，提高工效，以及保证施工质量，主拱采用缆索吊装施工，拱圈合龙后再完成拱上建筑的施工。拱上立柱及桥面板采用预制吊装的施工方法；引桥桥墩采用模板现浇，基础采用明挖扩大基础的施工方法。8、综合评价：上承式拱桥方案总体来说造型比较美观，环境结合较为协调，造价较省，预制构件节省了施工时间。然而，拱桥是一种推力结构，支承拱的墩台和地基必须承受拱端的强大推力，对地基要求很高；桥面系为简支体系，连续性较差，行车舒适度较差，在缆索吊装过程中施工控制难度较大，建造时需要的劳动力较多，不利于节约成本。第三方案先简

27、支后结构连续预应力混凝土梁桥（540m）图2-3先简支后结构连续梁桥布置1、方案优点：a、受力简单，在一期恒载作用下梁中只有正弯矩，适用T形截面梁这种构造简单的截面形式。b、静定结构受力明确，体系温度变化、混凝土收缩徐变、张拉预应力等均不会在梁中产生附加内力，且对地基要求不高。C、设计计算方便，标准跨径可工厂预制，工艺成熟，质量能够保证。d、采用先简支后结构连续，行车舒适。2、总体布局和结构体系：此方案的桥跨布置为：540m的预应力简支T形截面梁桥，桥梁全长215.5m，桥面宽度13.5m，桥面设双向横坡，坡度为1.5%。下部结构采用圆柱形桥墩，基础采用扩大基础。3、主梁截面：主梁采用预应力简

28、支T梁，梁高2.5米,每片主梁总宽2.25m，桥面总宽13.5m，共六片T梁，中梁两翼缘板留0.125m的现浇湿接缝，跨中腹板宽0.18m,支点腹板宽0.5m，跨中到支点在1/4处渐变。9m行车道，两边各设2m的人行道和0.25m的栏杆。4、下部构造：整个下部结构桥墩均采用直径2.2m的双柱式圆形实心桥墩，基础采用高lm,襟边0.5m的两层扩大基础。每个桥墩中部设一道横隔梁，横隔梁高1.5m，宽1.2m。总体布置图见图2-3。5、施工方案：本桥采用预制安装的施工方法，在工厂将梁体预制完成后运至施工现场吊装就位，再现浇湿接缝。盖梁采用现浇施工，基础采用明挖扩大基础的施工方法。6、总体评价：根据地

29、形情况，简支梁桥方案也是可行的，简支梁桥受力明确，简单，计算清楚。另外施工工艺成熟，工厂化施工缩短了施工工期。但简支梁桥由于设置的伸缩缝较多，对于行车的舒适性有较大的影响，另外梁体的吊装对设备要求较高，对于本桥40m的简支梁，梁体的笨重也使得安装重力较大，相对的给装配式施工带来了困难，实际上显得并不经济。同时本桥3#桥墩处在深水处，在设计上有一定缺陷，施工上也带来了一定的难度。技术比较1、根据设计构思宗旨，桥型方案应满足受力合理、技术可靠、施工方便、造价经济以及环保美观的原则。以上三个方案基本符合要求。2、从结构外形及受力的角度看：第一方案变截面连续梁桥，变截面箱形梁适应梁的纵向变形，线型优美

30、，与环境相协调，同时桥面连续提高了行车的舒适度；第二方案上承式拱桥，这种桥型充分发挥了混凝土的抗压性能，曲线优美，受力较为明确；第三方案预应力简支梁桥，结构受力明确，外形简洁美观，施工方便，快捷。3、从施工及维护方面评比：三个方案在国内多有较成熟的施工经验。第三方案，预应力简支梁桥，桥型略显笨重，安装重力较大，对吊装设备要求较高，给施工带来一定困难，综合来看并不经济方案，第二方案，上承式拱桥，在设计上有一点缺陷，桥长较其他两个方案长一些，材料用量较大，施工中占用场地较大施工监控难度大；相比之下，第一方案，连续梁桥，结构合理，受力明确，节省施工用料施工速度快，不但施工安全，质量可靠，造价相对较低

31、。各方案的技术经济性比较表2.1方案比选表工程项目方案类别第一方案第-二方第二方案主桥跨桥型结构连续梁上承式拱桥简支梁桥主跨梁高5m0.5m2.5m主桥跨结构特点高速行车平顺，结构刚度大，变形小，动力性能好外形美观高速车行平顺，线型简易养护维修工作量很少较少少设计经验技术平经验丰富国际水平技术成熟技术成熟施工万法和难易程度挂篮平衡悬臂现浇施工缆索吊装，施工安全，质量可靠，施工容易预制吊装，施工方便、安全，施工较容易工期短较长短工混凝土（m3）4531.256738.83051.6程数量钢绞线（t）116.6432.556.5钢材（t）643.35722.2418.4推荐桥型方案经过对以上三个比

32、选方案的技术,经济比较，推荐第一方案连续梁桥作为推荐桥型方案。其优点如下:（1）、连续梁桥线型流畅，造型简洁美观，行车舒适性较好，养护工程量小（2）、连续梁桥受力明确，支点负弯矩对跨中有卸载作用，故比其他桥型承载能力大。（3）、连续梁桥，主梁采用箱形截面，其是一种闭口薄壁截面，其抗扭刚度大，并且有较高的截面效率指标，同时它的顶板和底板面积均比较大，能有效承担正负弯矩，并满足配筋要求；另外箱形截面的整体稳定性好，材料用量也较省，符合安全、经济的原则。（4）、连续梁桥施工方便，采用平衡悬臂施工法，充分利用预应力技术的优点，使施工设备机械化，生产工厂化，从而提高施工质量，降低费用。（5）、近几年建造

33、连续梁较多，施工技术可靠。根据设计的安排和教学的需要，以及设计者的意愿，最终确定的方案为连续梁桥。第三章结构构造及内力计算桥梁要素简述设计范围K24+940-K25+150桥跨布置：主跨径定为90m,边跨跨径根据国内外已有的经验和文献，主跨与边跨的比值为1:0.55-1:0.65,本设计才用1:0.6即54m+90m+54m预应力混凝土连续梁桥。桥梁全长216m。箱梁：根据设计资料及结构要求，主桥采用单箱单室箱梁，箱顶宽13.5m，箱底宽7m,梁高52m。梁体在端部、墩顶处设有横隔板，横隔板中部设有孔洞，以利1检查人员通过。支点处高跨比，在范围内1/1711/201，满足要求。18主墩：钢筋混

34、凝土实心单柱式桥墩，1号墩高22.8m,2号墩高24.5m，采用扩大基础，墩厚2.5m，宽8.2m。桥面铺装：由于本设计中桥面横坡设置在桥面铺装上，横坡1.50%所以在本设计中铺装层从桥面边缘到桥面中心防水混凝土厚度为10cm,上加5cm厚的沥青混凝土磨耗层，桥面混凝土与沥青混凝土之间防水层，防水层采用桥面专用防水涂料。3.2.推荐桥型方案结构尺寸细化及使用材料设计基本情况a、.桥梁宽度：0.25m（防护栏）2m（人行道）+9m（行车道）+2m（人行道）0.25m（防护栏）=13.5mb、.荷载等级：公路II级；人群荷载按照公路桥涵设计通用规范内插取值为2.7kN/mc、.材料性能参数（1）混

35、凝土主桥箱梁混凝土强度等级为C50，主要强度指标为：强度标准值fck=32.4MPa,f=2.65MPa；强度设计值f=22.4MPa,f=1.83MPa；弹性模量tkcdtdE=3.45X104MPa.c桥墩强度等级为C30，主要强度指标为：强度标准值f=20.1MPa,ckf=2.01MPa；强度设计值f=13.8MPa,f=1.39MPa；弹性模量E=3.00Xtkcdtdc104MPa.（2）普通钢筋1）纵向抗拉普通钢筋采用HRB400钢筋，其强度指标为抗拉强度标准值f=400MPask抗拉强度设计值f=340MPasd弹性模量E=2.0X105MPac2）箍筋及构造钢筋采用R235钢

36、筋，其强度指标为抗拉强度标准值f=235MPask抗拉强度设计值f=195MPasd弹性模量E=2.1X105MPac（3）预应力钢筋具体指标详见第4章.上部构造主箱细部尺寸拟定立面布置：本桥主桥边跨为54m,主跨为90m,边中跨比为0.6。上部结构根据已成桥资料及梁桥、桥梁工程（上册）手册有关连续梁截面形式及尺寸的相关内容，拟订主梁尺寸如下：采用单箱单室箱梁截面，箱顶板宽13.5m，底板宽7m。变截面梁墩顶处梁高与最大跨径的关系：梁高为1/181，依据此关系支点梁高取5.0m.变截面梁跨中处梁高与最大跨径的关系：梁高为1/45l,依据此关系跨中梁高取2.0m.梁底高度曲线采用2次抛物线变化以

37、跨中梁底为原点，顶板厚不变，取25cm，跨中处底板厚25cm，支点底板厚80cm，以便布置预应力束，箱梁底板按2次抛物线变化以跨中梁底为原点。其支点、跨中截面如下图3-1,3-2所示：图3-1支点梁截面图图3-2中跨跨中梁截面图下部构造两个主墩均采用单柱式实体桥墩，纵桥向宽度为2.5m，横桥向宽度8.2m，墩高分别为22.8m,24.5m。根据给出的地质条件，认为地质条件良好，基础采用扩大基础，采用人工明挖扩大基础施工。其它情况说明：桥面铺装中心厚度为10.15cm，靠人行道处10cm，桥面设置1.5%横坡，桥面铺装时形成横坡，桥面铺装使用C40号防水混凝土。3.3单元的划分及结构模型的建立根

38、据施工的要求，挂篮的承重量一般在200吨以内，这就要求单元长度在3m-5m之间。中跨合拢段一般都在1.5m-3m之间。本桥单元划分长度为3.25m、5m。本桥模型采用midas软件建立。本次使用的midas软件是在网络上购买的，附带加密狗，网址：。全桥共分为58个单元，主梁58个，因为是连续梁，故模型中没有建桥墩。边跨两端各为8m的现浇段，分为3个单元2m，3m，3m。边跨、中跨合龙段均为2m，并单独划分成2个单元。施工按照划分的单元逐段悬臂施工。坐标原点建在全桥左端桥面上，沿跨径为x轴（向右为正）。支点处4.5m长为等高度的梁高，支点到跨中截面变化为二次曲线。以下为全桥计算单元划分示意图：连

39、续梁桥施工节段布置图（半跨）I-图3-3连续梁桥施工节段划分图Midas输出0号块施工图（渲染效果图）：图3-40号块施工图Midas输出0号块施工弯矩内力图:ll图3-50号块施工时弯矩图Midas输出最大悬臂段施工图（渲染效果图）: # luiniiHimhimlHumlu1111111112012届土木工程（桥梁）专业毕业设计图3-7最大悬臂段施工时弯矩图Midas输出成桥阶段极限承载能力弯矩组合包络图:图3-6最大悬臂段施工图Midas输出最大悬臂段施工弯矩内力图:图3-8成桥阶段承载能力极限组合弯矩包络图Midas输出成桥阶段正常使用状态短期组合弯矩包络图:图3-9成桥阶段正常使用状

40、态短期组合弯矩包络图内力计算采用midas软件建模，考虑施工阶段的影响，荷载为车道荷载，将全部活载及恒载以及收缩徐变温度荷载按最不利荷载组合得到承载能力极限状态基本组合和正常使用阶段短期效应组合和长期效应组合的包络图，现选取主要内力控制截面:边跨垮中，支点，中跨1/4处，中跨跨中内力计算结果列于表3.1，如下:衡炼龙开口永久交通桥设计2012届土木工程（桥梁）专业毕业设计 表3.1承载能力极限状态和使用阶段主梁内力组合计算结果阶段选取的控制截面最大轴力(KN)最小轴力(KN)最大剪力(KN)最小剪力(KN)最大弯矩(KNM)最小弯矩(KNM)承载能力极限状态组合边跨跨中-156.1-209.6

41、-5278.4-7267.8-20314.2-57369.3支点0021186.818256.4-335051.9-387058.7中跨l/4-298.9-381.991667044.7-48605.3-69816.9中跨跨中001066.9-837.74043417205.6使用阶段短期效应组合边跨跨中-132.1-162.7-4486.5-5609.7-19535-41193.2支点0016967.715254.3-276776.5-308024.4中跨l/4-251.6-299.87154.35941-39559-51835.6中跨跨中00661.05-595.1532140.11863

42、6.9使用阶段长期效应组合边跨跨中-136.1-151.9-4636.8-5222.1-24726.5-35812.8支点0016202.815325.9-278908.6-294680.8中跨l/4-255.7-280.56671.66043.6-42351.4-48667.3中跨跨中00347.1-211.527115.420184.3第四章预应力钢筋估算和配筋梁段力筋布置采用三向预应力，包括纵向预应力，横向预应力和竖向预应力，主要进行纵向预应力的设计，对于横向预应力和竖向预应力在力筋布置时做简要说明。根据公路桥涵设计通用规范（JTGD060-2004）和公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设

43、计规范（JTGD062-2004）的要求，参照结构设计原理（人民交通出版社）和公路桥涵设计手册梁桥分册（人民交通出版社）采用手算。预应力混凝土连续梁应满足使用荷载下的应力要求和承载能力极限状态下的正截面强度要求。因此预应力钢筋的数量可以从这两方面综合确定。预应力梁达到受弯极限状态时，受压区的混凝土应力达到混凝土抗压设计强度受拉区钢筋达到设计强度，本桥取边跨跨中截面、支点截面、1/4跨中截面，跨中截面进行预应力束估算。配筋估算主梁控制截面截面几何特性（边跨跨中，桥墩支点，中跨1/4L处、中跨跨中截面）计算，调用midas截面计算。假设边跨跨中截面预应力钢束的重心距上缘30cm，支点截面预应力钢束

44、的重心距上缘50cm，中跨1/4L截面预应力钢束的重心距上缘40cm，中跨跨中截面预应力钢束的重心距下缘10cm。计算结果见表4.1。表4.1截面几何特性计算表截面净截面积A（m2）惯性矩I（m4）ys（m）yx（m）Ws（m3）Wx（m3）ks（m）kx（m）es（m）边跨跨中9.316.710.871.457.714.630.830.50.57支点17.5661.892.42.625.7923.801.471.361.9中跨1/4L处10.149.531.021.589.346.030.920.590.62中跨跨中1.35.943.20.730.39ex1.2其中：y

45、截面形心距截面上缘的距离；sy截面形心距截面下缘的距离；xW截面上缘抗弯模量，按下式计算W=1/y；sSsW截面下缘抗弯模量，按下式计算W=1/y；xXxk，k截面上下缘核心矩，按下式计算，k，k=W/A，W/A;sxsxsxe，e截面上缘，下缘预应力钢筋重心距截面形心的距离；sx最不利荷载组合表4.2荷载最不利组合计算表阶段选取的控制截面最大轴力(KN)最小轴力(KN)最大剪力(KN)最小剪力(KN)最大弯矩(KNM)最小弯矩(KNM)承载能力极限状态组合边跨跨中-156.1-209.6-5278.4-7267.8-20314.2-57369.3支点0021186.818256.4-3350

46、51.9-387058.7中跨1/4-298.9-381.991667044.7-48605.3-69816.9中跨跨中001066.9-837.74043417205.6使用阶段短期效应组合边跨跨中-132.1-162.7-4486.5-5609.7-19535-41193.2支点0016967.715254.3-276776.5-308024.4中跨1/4-251.6-299.87154.35941-39559-51835.6中跨跨中00601.8-466.332140.118636.9使用阶段长期效应组合边跨跨中-136.1-151.9-4636.8-5222.1-24726.5-358

47、12.8支点0016202.815325.9-278908.6-294680.8中跨1/4-255.7-280.56671.66043.6-42351.4-48667.3中跨跨中00347.1-211.527115.420184.3筋束计算预应力混凝土梁在预加应力和使用荷载作用下的应力状态应满足的条件是：截面上、下缘均不产生拉应力，且上、下缘的混凝土均不被压碎。上缘应力：b+mi0式（4.1）ysWsMbma0式（4.2）yxWxMb+mab式（4.3）ysWwsbmib式（44）yxWwx式中：b,b由预加力在截面上缘和下缘所产生的应力；ysyxW,W分别为截面上、下缘的抗弯模量（可按毛截面

48、考虑）；sxM,M荷载最不利组合时的计算截面内力，当为正弯矩时取正值，当为负弯maxmin矩时取负值；b混凝土弯压应力限值。w一般情况下，由于梁截面较高，受压区面积较大，上、下缘的压应力不是控制因素，为简便计，可只考虑上缘和下缘的拉应力的这个限值条件。在公路桥规中，当预拉区配置受力的非预应力钢筋时，容许截面出现少许拉应力，但在估算数量时，依然假设R等于零。由力筋N和N在sX式（4.5）式（4.6）根据截面受力情况，其配筋由三种形式：截面上、下缘均布置力筋以抵抗正、负弯矩；仅在截面下缘布置力筋以抵抗正弯矩或仅在上缘布置力筋以抵抗负弯矩。下面就分这三种情况讨论：（一）截面上下缘均配置有力筋N和N以

49、抵抗截面正负弯矩，sx截面上下缘产生的应力分别是：NNeNNe4+S4+XXX=bAWAWysssNNeNNesS_S+X+X_X=bAWAWyx将式（4.1）式（4.4）分别代入式（4.5）、式（4.6）,解联立方程式后得到:M(e-k)一M(k+e)Nmaxxxminsxs(k+k)(e+e)sxsx式（4.7）M(k+e)+M(k-e)Nmaxxsminss-x(k+k)(e+e)sxsx式（4.8）式中：e,e分别是上缘的预应力力筋重心和下缘的预应力力筋重心离截面重心的距sx离；k,k分别是截面的上核心矩和下核心矩；sxA混凝土截面积，本计算书中取净截面面积计算。令Nnfb，Nnfcs

50、saaxxaa代入式（4.7）、式（4.8）中得到：M（e-k）-M（k+e）1s（k+k）（e+e）fcsxsxaaM(k+e)+M(k-e)1nmaxxsminssx(k+k)(e+e)fbsxsxaa式（4.9）式（4.10）式中：n,n上缘和下缘预应力筋的数目；sxf每束预应力筋的面积；ab预应力筋的永存应力。a二）当截面只在下缘布置力筋N以抵抗正弯矩时当上缘不出现拉应力控制时：xmin得至UWsminxe-kxxM1式(4.11)nminxe-kfbxxaa当下缘不出现拉应力控制时：maxWxNe+x_xWxMmaxk+esxM1nmaxxk+efbsxaa三）截面中只在上缘布置力筋

51、N以抵抗负弯矩时：s当由上缘不出现拉应力控制时mi得到:WsMNminse+ksxM1nmin一se+kfbsxaa当由下缘不出现拉应力控制时：式（4.12）式（4.13）-s-s-smaxWxNeMNmaxsk-essM1式（4.14）nmaxsk-efbssaa预应力梁到达受弯的极限状态时，受压区混凝土应力达到混凝土抗压设计强度，受拉区钢筋达到抗拉设计强度。截面安全性时通过计算截面抗弯安全系数来保证的。在初步估算预应力力筋数量时，T型或箱形截面，当中性轴位于受压翼缘内可按矩形截面计算，但是当忽略实际上存在的双筋影响时（受拉区、受压区均有预应力筋）会使计算结果偏大，作为力筋数量的估算使允许的

52、。按破坏阶段估算预应力筋的基本公式是：如图4-1知：X0NRbx式（4.15）yaM0丫MMRbx（hX）式（4.16）cpa02图4-1截面内力图由式（4.16）解得：!2Mx-h-.h2-c式（4.17）00Rba将式（4.17）代入式（4.15），整理后得：i2Mi2MN-Rb（h-:h2-c）或n-Rb（h-h2-c）/fR式（4.18）ya00Rbya00RbayVaa式中：n预应力筋数目；yR混凝土抗压设计强度；aR预应力筋抗拉设计强度；yy混凝土安全系数，通常取125；ch截面有效高度。0若截面承受双向弯矩时，可视为单筋截面，分别计算上、下缘所需得力筋数量。T型或箱形截面，当中性

53、轴位于腹板内，则应考虑截面腹板部分受压混凝土得工作，相应计算方法与公式可以参照公路桥规。控制截面估束拟采用如15.2钢绞线，单根钢绞线的公称截面面积A-139mm2,抗拉强度标准值yf-1860Mpa，抗拉强度设计值f-1260Mpa，张拉控制应力取TOC o 1-5 h zpkpda-0.75f-0.75x1860-1395Mpa,预应力损失张拉控制应力的20%估算。混凝土conpk采用抗压强度设计值f-22.4Mpa，结构重要性系数取y-1.0。cd0a、承载能力极限状态设计边跨跨中截面：由荷载组合包络图知仅上缘布置钢筋。M-57369.3KNm,H=2.32m-0.31m,b-7m,5-

54、0.25mb-13.5m,取min底底顶顶a=0.3m,h=2.320.3=2.02m,k=2o2yM2x1.0 x5.73693x10722.4x106x7x=h,h20=2.02-(2.022=0.19mfbncdypdh-h2、2Me0fb丿cd底=22.4x16x7xO.19=170.16540.000139x1260 x106支点截面：由荷载组合包络图知仅上缘布置钢筋。M=387058.7KNm,H=5m,5=0.8m,b=7m,5=0.25mb=13.5m,min底底顶顶a=0.5m,h=50.5=4.5m,k=2ox=h-咕TVcd底22.4x106x7=4.5-4.52-2x1

55、x3870587x108=0.58mcdAfypdh-h2、2M0fb丿cd底丿22.4x106x7x0.58=0.000139x1260 x106=525.36中跨1/4L截面：由荷载组合包络图知仅上缘布置钢筋。M=69816.9KNm,H=2.6m,5=0.36m,b=7m,5=0.25mb=13.5m,min底底顶顶a=0.4m,h=2.60.4=2.2m,k=2o=0.21mcdAfypdh-th20、2yM0fb丿cd底丿224x106x7x.21=190.40.000139x1260 x106中跨跨中截面：由荷载组合包络图知仅下缘布筋。b=13.5m,顶M=40434KNm,H=2

56、m,5=0.25m,b=7m,5=0.25mmin底一a=0.1m,h=20.1=1.9m,k=2o7r2丫M“2X1.0X4.0434x107八“x=h一h2一o=1.9-1.92-=0.07m5o0fb22.4X106X13.5顶cd顶故可按第一类形截面设计fbcdAfypd、2M00fbcd顶22.4x106x13.5x0.070.000139x1260 x106=123.8b、按正常使用极限状态的正截面抗裂验算要求和截面压应力要求估算。根据前面预应力估束所满足的条件代入公式进行估束，荷载组合分别为使用阶段的短期效应组合和弹性效应组合，详细计算在excel表格中完成，现将计算结果整理后汇

57、总列于下表。表4.3预应力估束汇总表截面承载能力极限状态估束正常使用极限状态截面抗裂估束正常使用极限状态截面抗压估束实际配数minminmaxminmax边跨跨中170.16311.08757.06432支点525.36762.415169.11-1038.691372.36972中跨1/4L处190.40343.83937.79432中跨跨中123.84134.15186.18-484.37232.21160预应力束布置布置原则1、纵向预应力钢束为结构的主要受力钢筋，为设计和施工方便，进行了对称布束，锚头布置尽量靠近压应力区，且预应力钢筋的布置，其重心线不得超出束界范围。2、钢束在横断面中布

58、置时直束靠近顶板布置，弯束位于或靠近腹板，便于下弯锚固；预应力钢筋弯起的角度应与所承受的剪力变化规律相配合。3、本桥采用预埋金属波纹管，根据公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTGD62-2004)第条规定，其水平净距不应小于4cm，且不宜小于管道直径的0.6倍，管道与构件顶面或侧面边缘的净距不应小于3.5cm；至构件底面的净距不小于5cm；管道的内径比预应力筋的外径至少大于1cm；后张预应力构件的曲线预应力钢筋的曲率半径钢绞线不应小于6m。本桥取定管道外径为10cm，管道净间距为8cm。上缘最边缘预应力钢束到梁顶的净距为10cm，下缘最边缘预应力钢束到梁顶的净距为8cm。钢束布置横断

59、面布置a、边跨跨中截面边跨跨中截面钢束估算为432根，拟分为24束，每束18根，平均分布在上翼缘板上，钢丝束、钢绞线其曲率半径不小于4m；纵向预应力钢束为结构的主要受力钢筋，为了设计和施工方便，进行对称布置，预应力钢束布置如图4-2。图4-2边跨跨中截面预应力布置图b、支点截面支点截面钢束估算为972根，拟分为54束，每束18根，平均分布在上翼缘板上，钢丝束、钢绞线其曲率半径不小于4m；纵向预应力钢束为结构的主要受力钢筋，为了设计和施工方便，进行对称布置，预应力钢束布置如图4-3。图4-3支点截面预应力布置图c、中跨1/4截面中跨1/4截面预应力根数与边跨相同，全部布置在上翼缘板上，布置与边跨

60、跨中截面相同，故此处不在列出。详见图4-2d.中跨跨中截面中跨跨中截面钢束估算为160根，拟分为16束，每束10根，平均分布在底板上，钢丝束、钢绞线其曲率半径不小于4m；纵向预应力钢束为结构的主要受力钢筋，为了设计和施工方便，进行对称布置,预应力钢束布置如图4-4。图4-4中跨跨中截面预应力布置图控制截面截面特性计算根据布置的预应力钢束，重新进行截面特性计算。现将控制截面：边跨跨中截面，支点截面，1/4中跨截面，中跨跨中截面的截面特性计算结果分别列于表4.4,表4.5,表4.6和表4.7。计算过程在excel中完成。表4.4边跨跨中截面特性计算表截面类别分块名称分块面积Ai(m2)A重心i至梁