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桥梁设计毕业设计(交通大学)

摘要本设计为预应力混凝土连续梁桥的设计,桥式布置为4 20m、连续空心板梁,梁高90cm,桥面宽度12.5m;双柱式桥墩,桩基础。

本设计对该桥的上部结构做了设计与检算。

根据线路情况,全桥共设为4跨,有3个桥墩,两个桥台。

在上部结构设计中,根据设计要求进行拟定截面尺寸,分别计算结构恒载、活载内力,并进行荷载组合,确定出主梁的最不利荷载,进行预应力钢束的估算和布置并考虑各阶段的预应力损失,最后对控制截面进行强度、应力、抗裂性和挠度检算。

以上各项检算均满足相关规范要求。

本次设计所选方案合理,设计方法正确,设计和检算均采用Excel列表计算,并利用AutoCAD软件绘制了全桥总体布置图、主梁构造图、预应力筋布置图及桥墩构造图。

关键词:预应力;连续梁;空心板;荷载组合AbstractThis paper is the design of the PC continuous beam. which is located at Jiuquan , the 4 20m spans and simply—continuous hollow slab -beams is laid to the form of the bridge, the height of the beam is 90 cm, the width of the pavement is 12.5 m, the pile foundation.The upper rpart of the bridge are calculated in this design, basing on the condition of the line, there are four spans,three piers and two abutments on the bridge. The dimension of the section is referred to the demand of the design, then the structure’s dead load, live load and internal force is calculated, at the same time, the load is assembled, so the main girder’s most disadvantaged load can be decided, considering the each phase’s PC loosing, the PC Steels are generally calculated and arranged. Lastly, the control section’s strengthen, stress, crack resistance, deformation is calculated. All of the calculation is met the correlated criterion.The reasonable programs and proper methods are selected in this design, the tool Excel is used to the calculation and design ,and the picture of the whole bridge , the constructional drawing of main grider , the arrangement of PC steels grid and constructional drawing of pier, the is drew by the software AutoCAD.Keywords: PC;continuous beam;hollow slab;combination of load目录第一章桥梁方案比选 (1)一背景及基本资料 (1)二方案比选 (2)第二章设计资料 (6)一桥梁横向布置 (6)二纵横坡 (6)三桥下净空 (6)四高跨比 (7)五桥面铺装 (7)六上部结构 (7)第三章截面特性计算 (9)一截面特性计算 (9)二空心板截面的抗扭惯矩 (10)三计算刚度参数 (10)第四章作用效应计算 (11)一结构自重作用效应计算 (11)(一)结构自重作用荷载集度的计算 (12)(二)内力计算 (12)二可变作用效应计算 (15)(一)冲击系数计算 (15)(二)横向分布影响线 (16)(三)计算荷载横向分布系数 (19)(四)各截面的汽车荷载效应内力计算 (20)(五)温度变化次内力计算 (21)(六)基础沉降计算 (22)三内力组合 (26)(一)按承载能力极限状态设计 (26)(二)按正常使用极限状态设计 (27)(三)内力包络图 (30)第五章预应力钢筋的估算及布置 (32)一钢束桥规估算的原理与方法 (32)(一)按正常使用极限状态正截面抗裂验算估束 (33)(二)按正常使用极限状态截面压应力验算估束 (35)(三)按承载能力极限状态的应力要求计算 (37)(四)估算结果 (39)二预应力钢束的布置原则 (39)三主梁净、换算截面几何特性计算 (42)第六章预应力损失及有效预应力计算 (46)一后张法由预应力钢束与管道壁间的摩擦损失 (46)二锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩引起的应力损失 (47)三混凝土弹性压缩引起的预应力损失 (47)四钢筋松驰引起的预应力损失终极值 (48)五混凝土收缩、徐变引起的预应力损失 (49)六永存预应力值汇总 (51)第七章主梁的各项验算 (52)一承载能力极限状态验算 (52)二正常使用极限状态验算 (54)三持久状况的应力验算 (58)四短暂状况的应力验算 (62)第八章挠度验算 (64)一恒载效应产生的跨中挠度 (64)二可变荷载产生的跨中挠度 (64)三消除结构自重后的长期挠度验算 (64)结论 (65)致 (66)参考文献 (67)附录一 (I)英文文献翻译 (I)英文文献原文....................................................................................................................... X I 附录二计算机绘图 .......................................................................................................... X XIV第一章桥梁方案比选一背景及基本资料(一)背景酒泉马营河大桥,位于甘肃省酒泉市肃州区。

它是该地区G30连霍高速公路的重要组成部分。

近年来随着西部大开发经济的建设,为了适应经济迅速发展对交通需求的日益增加,连霍高速(东起江苏连云港,西至新疆霍尔果斯,全长4395千米)的建设,加强了东西部经济文化的交流。

马营河大桥的建设,本着“安全、美观、经济、适用”的原则,在下文中对该桥梁的设计提出了几个桥型比选方案。

(二)主要技术指标(1) 道路等级:公路主干道;(2) 设计行车速度:8 0 km/h;(3) 桥面净宽:净11.5 m(行车道)+2×0.5m (防撞护栏);采用混凝土防撞护栏,线荷载为7.5kN/m 。

(4) 荷载等级:公路—Ⅰ级;基本风压强度:550 Pa;(5) 城市防洪标准:100年一遇;(6) 抗震设防标准:抗震设防基本烈度为七度,地震动峰值加速度0.15g;(7) 通航标准:不考虑通航要求。

(三)气象、水文和工程地质情况马营河大桥位于甘肃省酒泉市肃州区。

本区属半沙漠干旱性气候,干燥寒冷,降水奇缺。

从东到西海拔1500-1100米,年均温3.9℃~9.3℃,无霜期127~158天。

夏季干热而较短促,冬季寒冷而较漫长,但春季升温迅速。

区内地下水是在地层、地貌、地质构造和干旱气候等因素制约下形成的。

其分布、埋深与水质水量的变化,在一定的环境条件下表现出明显的规律性:即山区降水和冰雪消融水汇于河谷中,以地下长流方式补给;以河水入渠系、田间后,渗漏补给地下水。

区内地质构造复杂,地层发育齐全,矿产资源丰富。

在地质构造上属缓慢隆升区,地形已趋近准平原化,海拔1500—2500米。

马营河河床主要由卵石,圆砾,砾砂,卵石组成。

(四)所用材料方案(1) 混凝土:混凝土空心板采用C50混凝土,铰缝采用C40混凝土;桥面铺装采用C30沥青混凝土和C40防水混凝土。

(2) 普通钢材: 普通钢筋采用R235 钢筋及HRB335 钢筋,其技术标准必须符合《钢筋混凝土用热轧光圆钢筋》(GB13013 - 1991) 及《钢筋混凝土用热轧带肋钢筋》(GB1499 - 1998) 的规定。

Φ1512mm高强低松弛钢绞线,其标准应符合《预应力混凝土用(3) 预应力钢材:采用s钢绞线》(GB/ T5224- 1995)的规定,标准强度f pk= 1860MPa。

二方案比选(一)方案比选主要标准1.安全:安全标准可从行车安全、通航安全、基础地质条件的安全与施工安全等几个方面考虑。

行车安全主要通过桥面设施的布置来实现。

如根据公路等级和车流具体情况决定是否需设置中央分隔带、分车带或护栏以保证行车安全。

通航安全虽然有通航净空保证,但应注意是否有拖船组成的船队通过,另外桥下水流方向是否与桥梁垂直,如遇到这些情况均应适当加大桥梁跨径。

基础的安全一方面应该满足规范中规定的基础埋深与河流的冲刷深度和冰冻深度的关系,另一方面应检查基础附近是否有裂缝、断层、溶洞等不良地质现象存在,由此检查桥梁分孔是否合理。

施工期间结构的安全也是应考虑的重要因素,如果设计要求编制施工组织计划,则要注意洪水和飓风对桥梁施工的不利影响,一般要求在洪水来临之前桥墩的施工面要超出设计洪水位。

2.功能:桥梁的功能包括两个方面:一是跨越障碍(河流、山谷或线路),二是承受荷载。

在比选方案时,应选择传力路线直接、简捷的结构形式,以保证结构受力的合理性。

此外,还应考虑非正常运营条件下(如地震、风载)能保证结构功能的实施。

在地震区修建桥梁要考虑抗震性能好的桥型。

梁式体系比拱失体系好,无铰拱比有铰拱要好,整体式的比组合式的好,扩大基础比桩基础好,低桩比高桩好等。

再从突发的因素破坏桥梁后的修复难易考虑,梁式体系比拱式体系易修复。

从该方面考虑,小跨能满足的就不做大跨;能用标准设计或通用设计的就优先考虑。

3.经济:经济性主要从造价、工期及养护维修方面考虑。

(1)造价:主要包括材料费、人工费及机具设备费。

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