哈尔滨工业大学本科毕业设计1 初步设计1.1 设计基本资料1.1.1 设计标准1）设计荷载：公路I 级2）桥面宽：净2×(12.5+2×0.5)m 防撞墙3）桥面横坡：1.5%4）桥面纵坡：1.0%5）竖曲线半径：桥梁范围内无竖曲线6）平曲线半径：桥梁范围内无平曲线7）温度：季节温差的计算值为-15℃和+20℃1.1.2 主要材料1、混凝土1）桥面沥青混凝土铺装2）连续梁：C503）桩基、承台、桥墩、桥台、搭板：C502、钢筋1）主筋：HRB3352）辅助钢筋：II 级钢筋3）预应力筋：箱梁纵向预应力束采用φj15.24 高强度低松弛预应力270K级钢绞线，ASTMA416-90a270 级标准，标准强度Ry =1860MPa ，Ey=1.95×10 MPa。
3、预应力管道预应力管道均采用镀锌金属波纹管。
4、伸缩缝采用S SF80A 大变位伸缩缝。
5、支座采用盆式橡胶支座。
1.1.3 相关参数1. 相对温度75%2. 管道摩擦系数u=0.253. 管道偏差系数λ=0.0025l/米4. 钢筋回缩和锚具变形为4mm1.1.4 预应力布置箱梁采用O VM 型锚具及配套的设备。
管道成孔采用波纹圆管，且要求钢波纹管的钢带厚度不小于0.35mm。
预应力张拉采用引伸量和张拉吨位双控。
并以引伸量为主。
引伸量误差不得超过-5%~10%。
1.1.5 施工方式满堂支架1.1.6 主要参考文献1．公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2004）2．公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D62—2004）3．公路桥涵地基与基础设计规范（JTG D63-2007）4．公路桥涵施工技术规范（JTJ041—2000）5．公路工程水文勘测设计规范（JTG C30-2002）6.桥涵水文7.桥梁工程8.预应力混凝土连续梁桥设计9.结构设计原理10.基础工程11.桥隧施工技术12.公路桥涵现行标准图第三章上部结构设计3.1 横截面和纵断面尺寸拟定：1、纵截面桥梁分孔关系到桥梁的造价。
跨径和孔数不同时，上部结构和墩台的总造价是不同的。
跨径愈大，孔数愈小，上部结构的孔数就愈大，而墩台的造价就愈小。
最经济的跨径就是要使上部结构和墩台的总造价最低。
因此当桥墩较高或地质不良，基础工程较复杂而造价较高时，桥梁跨径就可选的大一些。
反之，当桥墩较矮或地基较好时，跨径就可以选的小一些。
由于桥位处地质情况为素填土或杂填土、圆砾、黏土、强风化岩，部分桥位处岩石裸露，海堤上地质情况为淤泥、黏土、中风化岩。
地质状况不良，本桥位处桥长150米，拟采用预应力混凝土连续梁桥，所以设置为六跨连续梁较好。
基础拟采用钻孔灌筑桩。
当桥梁总长度很大，当采用顶推或先简支后连续的施工方法时，则等跨结构受力性能较差所带来的欠缺完全可以从施工经济效益的提高而得到补偿。
本桥桥长150米，对于连续体系，拟取30m。
图3.1 纵截面布置图（单位：m）2、横截面桥面净空为净12.5m + 2×0.5m，主梁间距3.3m，栏杆高度1.1m，【4】横截面布置图如下图3.2 横断面布置图（单位：mm）3.1.2截面形式从预应力混凝土连续梁桥的受力特点来分析，连续梁的立面以采用变高度的布置为宜。
而对于采用顶推法、移动模架法、整孔架设法施工的桥梁，其跨径在30m的预应力混凝土连续梁，一般都采用等高粱。
等高度连续梁H = (1/15~1/30)L,这里梁高拟取H=1.6m 截面的选择遇到的问题是箱型截面与T型截面的选择问题。
由于T形截面有利于承受单向弯矩（正弯矩），不利于承受双向弯矩（正负弯矩）。
箱型截面是一种闭口薄壁截面，其抗扭刚度大，并具有较T形截面高的截面效率指标，同时它的顶底板面积均比较大，能够有效地承担正负弯矩，并满足配筋的要求，所以在次选择箱型截面作为设计截面。
接着就遇到了箱型截面是选择单箱单室、单箱多室、多箱单室还是多箱多室。
单箱截面整体性好，施工方便，材料用量经济，当桥面不大时采用单箱截面为好，当桥面较宽时，采用多箱截面。
本桥宽为12.5m + 2×0.5m 所以选择单箱单室截面形式。
底板厚度：对于预应力混凝土连续箱梁底板中需配置一定数量的预应力束筋与普通钢筋，底板厚度一般为150～250mm,这里拟取180mm。
悬臂长度：悬臂长度一般采用2～5m,当长度超过3m后，一般需要布置横向预应力钢束，我们这里悬臂长度取1.65m。
顶板厚度：确定箱形截面顶板厚度通常主要考虑两个因素：桥面板横向弯矩的受力要求和纵向预应力钢束和横向受力钢筋（或横向预应力钢束）的构造要求。
腹板厚度：箱梁一般有两块以上腹板组成，每块腹板的最小厚度要满足构造要求和施工时浇筑混凝土的要求，一般经验认为：对于腹板内有预应力管道布置时腹板厚度为450mm.桥梁横截面拟订图(mm)3.2 计算3.2.1.桥梁原横截面特性计算主梁内力计算包括：结构恒荷载内力计算、活荷载内力计算、温度此内力计算、混凝土收缩、徐变次内力计算及支座沉降次内力计算【5】。
根据桥梁博士计算可得：3.2.2主梁内力计算本设计内力计算均采用桥梁博士软件进行计算。
全桥单元划分时，综合考虑结构在施工过程及正常使用阶段控制界面位置的设计，是控制截面位于单元节点处。
本次设计采用简支转连续梁桥结构，结合施工、使用中的受力特性及预应力钢束布置，将全桥划分为238个单元、239个节点。
各单元长度编辑为：0.25 0.05 0.2 1 0.5 5*1 0.46 7*1 0.46 0.5 （7*1 0.3 5*1 0.5 1 0.2 0.125 0.175 0.175 0.125 0.2 1 0.5 5*1 0.3 7*1 0.5）*5 0.46 7*1 0.46 5*1 0.5 1 0.2 0.05 0.25（1）恒载内力计算一期恒载内力即梁的恒载内力计算:梁的恒载集度：g q 1=γA =3.222)62.41.23(2)2.4642.9(3=+++m kN / 二期恒载的内力计算包括：湿接缝、堵头板和横隔梁。
中梁：边跨端横隔梁：5.11769.12625.0=⨯⨯ 中跨端横隔梁：5.18976.12636.0=⨯⨯堵头板：41.9524.42608.0=⨯⨯ 横向湿接缝:边跨外变化至梁端： 中跨堵头板与横梁间： 边跨横隔梁： 中跨横隔梁： 堵头板：三期恒载内力可视为均布荷载作用在桥上，其大小为人行道、栏杆集度与桥面铺装集度之和。
桥面铺装的集度：80mmC50混凝土铺装层：mKN/72.182608.09=⨯⨯100mm沥青混凝土铺装层：mKN/6.21241.09=⨯⨯恒载作用计算简图第一跨0点内力性质最大轴力最小轴力最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩轴力 1.097e+003 9.141e+002 1.097e+003 9.141e+002 9.141e+002 1.097e+003 剪力8.900e+002 7.417e+002 1.760e+003 6.526e+002 7.417e+002 8.964e+002弯矩-2.980e+000 -2.483e+00-3.563e+00-2.483e+00-2.483e+00-1.279e+002内力性质最大轴力最小轴力最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩轴力 1.097e+003 9.141e+0021.097e+0039.141e+0021.097e+0039.141e+0021.097e+003剪力 4.597e+002 3.831e+0021.034e+0031.732e+0021.024e+0032.940e+0021.024e+003弯矩 4.458e+003 3.715e+0037.920e+0035.867e+0038.239e+0033.166e+0033.166e+003内力性质最大轴力最小轴力最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩轴力 1.097e+003 9.141e+002 1.097e+003 9.141e+002 1.097e+003 9.141e+002剪力 4.750e+000 3.958e+000 3.459e+002 -4.291e+002 -2.706e+002-8.635e+001弯矩 6.191e+003 5.159e+003 1.053e+004 8.027e+003 1.134e+004 3.979e+003内力性质最大轴力最小轴力最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩轴力 1.097e+003 9.141e+002 9.141e+002 1.097e+003 1.097e+003 9.141e+002剪力-4.807e+002 -4.006e+002-2.369e+002-1.158e+003-4.816e+002-4.897e+002弯矩 4.296e+003 3.580e+003 6.900e+003 5.531e+003 8.179e+003 1.728e+003内力性质最大轴力最小轴力最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩轴力 1.097e+003 9.141e+002 9.141e+002 1.097e+003 9.141e+002 1.097e+003 剪力-1.623e+00-1.352e+00-1.272e+00-2.542e+00-1.277e+00-2.327e+00第三跨4/4点第四跨4/4点第六跨4/4点恒载内力计算结果3.3活载内力计算荷载设计等级为公路一级，k q =10.5m kN / 3.3.1冲击系数计算：应用规范给定的公式进行计算。
由于梁体取C50混凝土，混凝土的弹性模量取E =MPa 41045.3⨯。
m Kg g G m c /10396.381.9/102628.1/33⨯=⨯⨯===c I 0.3944m对于边跨：Hz m EI l f c 0698.03396394.01045.33014.3214.3214.31022=⨯⨯⨯⨯==π，故205.00157.0ln 1767.02=-=f u注：当计算连续梁的冲击力引起的正弯矩效应和剪力效应时，采用u ；3.3.2横向分布计算采用桥梁博士软件，结果见表 3.3.3汽车荷载内力计算图3.3中梁边跨支点截面弯矩影响线 （纵坐标单位：KN ·m ；横坐标单位：m ）图3.4中梁边跨支点截面剪力影响线 （ 纵坐标单位：KN ；横坐标单位：m ）图3.3中梁边跨L/4截面弯矩影响线（纵坐标单位：KN·m;横坐标单位：m）图3.4中梁边跨L/4截面剪力影响线（纵坐标单位：KN;横坐标单位：m）图3.7中梁边跨l/2截面弯矩影响线（纵坐标单位：KN·m；横坐标单位：m）图3.8中梁边跨l2截面剪力影响线（纵坐标单位：KN；横坐标单位：m）图3.9中梁中跨支点截面弯矩影响线（纵坐标单位：KN·m；横坐标单位：m）图3.10中梁中跨L/4截面剪力影响线（纵坐标单位：KN·m;横坐标单位：m）图3.11中梁中跨L/2截面弯矩影响线（纵坐标单位：KN·m;横坐标单位：m）图3.12中梁中跨L/2截面剪力影响线（纵坐标单位：KN;横坐标单位：m）图3.13边梁边跨支点截面弯矩影响线（纵坐标单位：KN·m;横坐标单位：m）图3.16边梁边跨支点截面弯矩影响线（纵坐标单位：KN；横坐标单位：m）图3.17边梁边跨l/4截面弯矩影响线（纵坐标单位：KN·m；横坐标单位：m）图3.19边梁边跨l/2截面弯矩影响线（纵坐标单位：KN·m；横坐标单位：m）图3.20边梁边跨l/2截面弯矩影响线（纵坐标单位：KN；横坐标单位：m）图3.2 1边梁中跨支点截面弯矩影响线（纵坐标单位：KN·m；横坐标单位：m）图3.20边梁中跨支点截面剪力影响线（纵坐标单位：KN;横坐标单位：m）图3.23边梁中跨l/4截面弯矩影响线（纵坐标单位：KN·m；横坐标单位：m）图3.24边梁中跨l/4截面弯矩影响线（纵坐标单位：KN；横坐标单位：m）图3.25边梁中跨l/2截面弯矩影响线（纵坐标单位：KN·m；横坐标单位：m）图3.26边梁中跨l/2截面弯矩影响线（纵坐标单位：KN；横坐标单位：m）表1活载内力计算结果（边跨）单位（KN·m;KN）表2活载内力计算结果（中跨）单位（KN·m;KN）2.5其它因素引起的内力计算（1）温度引起的内力计算温度次内力包括：1）年平均温差引起的次内力；2）呈线性变化的温度梯度引起的次内力。