多跨简支箱型梁桥毕业设计计算说明书第一章桥梁设计概况1 、设计技术标准(1)设计荷载：公路U级；(2)桥梁宽度：净-7m+ 2X 0.5m；( 3)桥梁跨径：32+40+32；( 4)路面横坡：2%；2、结构形式：上部结构为预应力混凝土箱梁；3、材料：混凝土采用C40以上混凝土；钢筋采用热轧R235 HRB235!卩HRB400钢筋；预应力混凝土构件中的箍筋应选用其中的带肋钢筋；按构造配置的钢筋网可采用冷轧带肋钢筋；预应力混凝土构件中的预应力钢筋应选用钢绞线，钢丝；3、地震动参数：地震动峰值加速度0.05g；4、桥址条件：桥址区内场地可划分为可进行建筑的一般地段，场地类别属I类；第二章桥跨布置方案比选及尺寸拟定2.1 方案比选本设计桥梁的形式可考虑拱桥、简支梁桥、连续梁桥三种形式。

从实用、安全、经济、美观、环保以及占地与工期多方面比选，最终确定桥梁形式。

桥梁设计原则：（1）实用性。

桥梁必须实用，要有足够的承载力。

能保证行车的畅通、舒适和安全。

既满足当前的需要，又要考虑今后的发展。

要能满足交通运输本身的需要，也要考虑到支援农业等等。

（2）安全性。

桥梁的设计要能满足施工及运营阶段的受力需要，能够保证其耐久性和稳定性以及在特定地区的抗震需求。

（3）经济性。

在社会主义市场经济体制的今天，经济性是不得不考虑的重要因素。

在能够满足桥两个方面需求的情况下要尽量考虑是否经济，是否以最少的投入获得最好的效果。

（4）美观性。

在桥梁设计中应尽量考虑桥梁的美观性。

桥梁的外形要优美，要与周围环境相适应，合理的轮廓是美观的主要因素。

（5）环保性。

随着经济的发展，生活水平的不断提高，人们对环境保护提出了更高的要求，在建筑领域，一个工程的建设不能以牺牲环境作代价，在保证顺利工的前提下要尽量避免对环境的破坏以实现经济的可持续发展。

应根据上述原则，对桥梁作出综合评估：（1）梁桥：梁式桥是指其结构在垂直荷载的作用下，其支座仅产生垂直反力，而无水平推力的桥梁。

预应力混凝土梁式桥受力明确，理论计算较简单，设计和施工的方法日臻完善和成熟。

预应力混凝土梁式桥具有以下主要特征：（a）混凝土材料以砂、石为主，可就地取材，成本较低；（b ）结构造型灵活，可模型好，可根据使用要求浇铸成各种形状的结构；（c）结构的耐久性和耐火性较好，建成后维修费用较少；（d）结构的整体性好，刚度较大，变性较小；（e）可采用预制方式建造，将桥梁的构件标准化，进而实现工业化生产；设计荷载的比重，既节省材料、增大其跨越能力，又提高其抗裂和抗疲劳的能力；（j ）预应力混凝土梁式桥所采用的预应力技术为桥梁装配式结构提供了最有效的拼装手段，通过施加纵向、横向预应力，使装配式结构集成整体，进一步扩大了装配式结构的应用范围。

简支梁：简支梁可以降低梁高，节省工程数量，有利于争取桥下净空，并改善景观；其结构刚度大，具有良好的动力特性以及减震降噪作用，使行车平稳舒适，后期的维修养护工作也较少。

从城市美学效果来看，连续梁造型轻巧、平整、线路流畅，将给城市争色不少。

连续梁：目前我国道路桥梁结构一般考虑简支梁和连续梁结构形式。

简支梁受力明确，因温度变化产生的附加力、特殊力的影响小，设计施工易标准化、简单化。

（2）拱桥：拱桥的静力特点是，在竖直何在作用下，拱的两端不仅有竖直反力，而且还有水平反力。

由于水平反力的作用，拱的弯矩大大减少。

如在均布荷载q 的作用下，简直梁的跨中弯矩为ql2/8 ，全梁的弯矩图呈抛物线形，而设计得合理的拱轴，主要承受压力，弯矩、剪力均较小，故拱的跨越能力比梁大得多。

由于拱是主要承受压力的结构，因而可以充分利用抗拉性能较差、抗压性能较好的石料，混凝土等来建造。

石拱对石料的要求较高，石料加工、开采与砌筑费工，现在已很少采用。

由墩、台承受水平推力的推力拱桥，要求支撑拱的墩台和地基必须承受拱端的强大推力，因而修建推力拱桥要求有良好的地基。

对于多跨连续拱桥，为防止其中一跨破坏而影响全桥，还要采取特殊的措施，或设置单向推力墩以承受不平衡的推力。

（3）方案比选及截面形状选定：由上述条件可知，根据本设计具体的情况，制作拱桥难度较大，放弃拱桥方案。

简支梁结构简单施工方便，箱形简支梁桥主要用于预应力混凝土梁桥。

尤其适用于桥面较宽的预应力混凝土桥梁结构和跨度较大的斜交桥和弯桥。

最后选定简支梁箱形梁桥。

2.2主梁尺寸拟定2.2.1箱梁高度预应力混凝土简支梁桥的主梁高跨比通常为1/15 ~ 1/25，本设计的主梁高度采用160cm其高跨比为1/20和1/25。

2.2.2箱梁顶、底、腹板的厚度箱梁顶板主要考虑桥面板手里需要，考虑受力要求外，还要考虑布置预应力钢束到的需要，拟定高度为30cm,腹板厚度考虑布置预应力钢束到的需要和抗剪墙厚度的要求，定为30cm,底板拟定高度为30cm.腹板和顶板接处做成0.15m 0.15m的承托，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。

2.3横隔梁设置为方便施工，各主梁均不设跨中横隔梁，反设端横隔梁，各主梁之间的横向联系依靠现浇湿接缝来完成。

横截面布置图如下：2.4主梁全截面几何特征的计算3.1箱梁自重(一期恒载)由主梁构造，故一期恒载集度有：g i=4.5225 X 25=109.219KN/m3.2二期恒载二期恒载由护栏及桥面铺装构成。

g i=2X 24 0.5 /2.5 = 9.6 KN/mg2= (0.06+0.14 ) /2 8 24+0.05 8 23= 28.4KN/mg i=g i+ g 2 =38 KN/m3.3 恒载内力设X为计算截面至左支承中心的距离，令a =X/L,则箱梁的恒载内力计算见表3 —1恒载内力计算表341冲击系数和车道折减系数车道荷载的冲击系数计算得：f=0.003,0.005.均小于 1.5HZ 取 0.05。

双车道不考虑汽车荷载折减，所以车道折减系数E=1.03.4.2 计算活载内力公路 --- 二级车道荷载由均布荷载 q k = 0.75载31.4 5 180 P K = 1800.75 214.2KN 50 5两部分组成，计算剪力效应时，集中荷载标准值 P K 应乘以1.2的系数，即 计算剪力时，4=1.2 当 L=31.4m 时，P K = 1.2 214.2=257.04 KN L=39.4m 时，P K = 1.2 238.2=285.84 KN由杠杆原理法计算出荷载横向分布系数m c =1.3053.4.2.1 计算跨中截面最大弯矩及最大剪力10.5=7.875 KN/m 和集中荷P K = 18039.4 5 18050 50.75 238.2KN1 2 1=1l123.2451,yl 7.85 9.85m14M 1(1)m c(q k 1F)K y ) 1.05 1 1.305 (7.875123.245214.2 7.85) 3633.KN?MM 1 (1 )qk1P K y 1) 1.05 1 1.305 (7.875 194.045 238.2 9.85)5308.9<N?M1 2=2 1l 1 2 2 3.925 4.925 , y 0.5m3.4.2.2 计算四分点截面最大弯矩及最大剪力31/16四分点截面弯矩T P__!_]JF ； * ▼3/4四分点截面剪力图3-23.4.2.3 计算支点截面最大剪力跨中弯矩Pk=257.04KN/285.84KN1/2l/2跨中剪力图3-13=- —l l 92.434 145.53432 16y34=1 3l 38.83 11.08 ,2 443l 5.8875 7.3875 m16y 40.75mO _ __ ___三___ -一一—-L-—■■支点剪力图3-33.5内力组合计算表3—2 内力组合表L=31.4m时，内力组合表车道何载5308.9249.04785.4413.3604.2恒+活33876.0249.026222.11863.43504.441713.0348.632413.62318.74326.1Sj=1.2 恒+1.4活恒+0.7活32283.3174.324786.51739.43323.1提咼后的sj73996.3522.957200.14182.17649.2经计算可知，两种不同的跨径受力，跨径大的箱梁需承受较大的力。

所以按大跨径箱梁分析预应力钢束的布置是安全的。

第4章预应力钢束的布置及估算4.1预应力梁应满足的强度要求1按跨中正截面抗裂性要求估算钢筋面积根据跨中正截面抗裂要求，确定预应力钢筋数量，为满足抗裂性要求，所需的有效预应力为：式中：M s 短期效应弯矩组合设计值;M s= M G i M G2 M Qs=33876.01 kN mA ----- 跨中截面全截面面积。

由表有： A =4522500 mnn ；W――全截面对抗裂验算边缘的弹性抵抗矩。

由表有;1014^37 X 10饰2680.125 IO。

=4522500e p ――预应力钢筋合力作用点到毛截面重心轴的距离。

设预应力钢筋截面重心距截面下缘为a P=100mm则e P= y b—a P=1007—100=907mmf tk ――混凝土抗拉强度标准值；f tk =2.65MPa所以有效预应力合力为:=2.838 X 107 N预应力钢筋采用低松弛钢绞线1X 7标准型A p| =139mm ， f p k =1860 MPa,控制应力的20%古算，则可得需要预应力钢筋的面积为N pe 2.838 1072p=25430.1mm 20.8 1395根据估算结果，采用27束7 j 15.2的预应力钢绞线；锚具采用夹片式群锚,提供的预应力钢筋截面积为 A p =27X 7X139=26270mm ，采用70金属波纹管道 成孔，预留孔道直径75mm4.2 预应力钢筋布置 1跨中截面预应力钢筋的布置后张法预应力混凝土受弯构件的预应力布置应符合 《公路桥规》中的有关构 造要求的规定。

参照有关设计图纸并按《公路桥规》中的规定，对跨中截面预应 力束的初步布置如图11:图11跨中截面钢束布置图（尺寸单位/cm ）2锚固面刚束布置锚固面刚束布置如图12:图12锚固面钢束布置图（尺寸单位/cm ）4.3其他截面刚束位置及倾角计算 （1）刚束弯起形状、弯起角采用直线段中接圆弧段的方式弯起；为使预应力钢筋的预加力垂直作用于锚 垫板，N 12 N 34 N 56 N 7 8 N 910Nn 12 N 1314 N 1516 N 17 的弯起角都为1° N 1819的弯起角都为2°；N2021的弯起角为4°；N 22 23 心425心627的弯起角为6.N 12N 34 N 5 6 N 7 8 N 9 10 N 11 12 N 1314N 1516N 仃升咼值为50mm N 1819的升高值为100mm N 20 21的升高值为200mm, N 22 23的升高值 为300mm , N 24 25 N 26 27的升高值为400mm 各钢束的弯起半径分别为R N1 =40000mm; R N2=35000mm; R N3 =35000mm; R N4=20000mm; R N5=20000mmN peM sW(丄鸟A W0.7 f tk6 633876.01 10 /1014.837 100.7 2.651 4522500 9071014.837 10预应力钢筋的张拉控制应力为con=0.75 f pk 0f pk 为钢筋抗拉强度标准值。