盘锦新区纬一河二号桥设计预应力混凝土变截面连续梁桥设计计算书 精品.docx

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盘锦新区纬一河二号桥设计预应力混凝土变截面连续梁桥设计计算书精品

大连理工大学本科毕业设计

盘锦新区纬一河二号桥设计

TheDesignoftheNo.2BridgeontheWeiYiRiverintheNewDistrictofPanJin

学院（系）：

建设工程学部

专业：

土木工程

大连理工大学

DalianUniversityofTechnology

概述

工程概况

始建于2005年12月的盘锦辽东湾新区（原盘锦辽滨沿海经济开发区），是辽“五点一线”最早的七个重点园区之一。

新区地处“辽宁沿海经济带”、“辽西蒙东城市群经济圈”、“沈阳开发区城市群”三大经济板块结合点，是辽宁沿海开发开放战略的主轴线和渤海翼的交叠之地，承载着振兴东北老工业基地、辽宁沿海开发开放、资源型城市转型试点市等多项国家战略。

新区初步形成了水城、产业、港口三大主体功能区，影响力、吸引力、辐射力大幅提升。

辽滨水城，又叫金帛湾水城。

是盘锦沿海经济区建设与发展的最高境界。

优越的区位和显著的地缘优势，使水城成为极具开发潜力和美好前景的最佳发展区域。

辽滨境内水系的贯通，城内河网的存在，是辽滨水城建设的重要标志。

辽滨水城陆域面积与水域面积相当，在水城内既可以开车，也可以划船。

同时，水城内将根据全世界400多座名桥的形状建设桥梁，纬一河2#桥正是其中一座。

由于纬一河紧临市政府，河上桥梁均仿照中世纪欧洲桥梁风格建造，以达到庄重美观的效果。

总体规划布置图如图1-1

图1-1总体规划布置图

技术标准

⑴道路等级：

双向八车道城市主干道；

⑵设计荷载：

公路I级；

⑶计算行车速度：

40km/h；

⑷桥梁宽度：

4.0m（人行道及栏杆）+3m（非机动车道）+30m（行车道）+3m（非机动车道）+4.0m（人行道及栏杆）=44m。

；

⑸结构设计安全等级：

I级；

⑹地震基本烈度：

地震基本烈度为7度，设计基本地震峰值加速度为0.10g，按《公路桥梁抗震细则》中B类桥梁设计。

⑺结构设计基准期：

100年；

设计遵循的依据

⑴《公路工程技术标准》（JTGB01-2003）。

⑵《公路桥梁抗震设计细则》（JTG/TB02-01-2008）。

⑶《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）

⑷《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62-2004）

⑸《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTJD63-2007）。

⑹《公路沥青路面设计规范》（JTGD50-2006）

⑺《城市道路照明设计标准》（CJJ45-2006）

⑻《公路工程水文勘测设计规范》（JTG030—2002）

方案比选

连续梁方案

桥梁立面图

桥墩位置断面图

采用40m+60m+40m分跨，并且采用箱梁截面。

变截面加预应力，桩采用摩擦桩。

拱桥方案

拱桥立面图

拱桥中间位置断面图

中间采用下承式系杠拱，跨径为100m；两边分别采用20m的简支梁桥。

桩依旧采用摩擦桩基础，梁也选择采用一幅的大箱梁。

方案比选

方案类型

连续梁桥

拱桥

经济性

较好

较差

实用性

三跨连续梁桥，大跨60m，小跨40m。

主跨跨度较大，梁高较高，导致桥下净空相对较小

三跨，主跨为下承式拱桥，跨径100m，边跨为拱桥外观的简支梁桥，跨径20.5m。

梁高度小保证桥下净空

安全性

主跨跨度较大，抗震能力差

地基条件较差，需以系杆提供拱桥水平推力

美观性

变截面，线条优美，但桥下净空较小，离水平较近

桥型美观，边跨与主跨相呼应，与周围环境相协调

受力特点

二次超静定结构，受力较简单，但主跨跨径较大，需考虑主跨的挠度及较小跨的上翘问题

系杆拱对地基要求不高，结构受力明确，但是本桥桥面较宽横向稳定存在一定问题

比选结果

由于本桥为城市道路桥梁，公路—Ⅰ级荷载标准，所以对桥梁美观和承载能力有较高的要求。

需要选择桥型美观、贴合主旨、受力合理、施工方便的方案。

综合表中经济、实用、安全、美观、受力特点等的综合比选，最终以连续梁方案作为推荐方案。

1.5主要材料及其特性

⑴主梁、桥墩：

C50混凝土，E=3.45×104Mpa，容重26kN/m3；

⑵桥台、承台：

C45混凝土，E=3.35×104Mpa，容重26kN/m3；

⑶桩基：

C35混凝土，E=3.15×104Mpa，容重25kN/m3

⑷预应力筋：

破断强度为1860Mpa钢绞线，E=1.95×105Mpa，容重78.5kN/m3

⑸普通钢筋：

R235、HRB335、HRB400，E=2.0×105Mpa，容重78.5kN/m3

1.6计算荷载

1.6.1永久荷载

结构自重：

包括箱梁自重、二期恒载、管线的重量等。

混凝土容重参见材料参数，管线荷载按单侧5kN考虑。

单侧人行道及栏杆：

28.6kN/m；

单幅10cm沥青混凝土：

43.2kN/m；

混凝土收缩、徐变：

按《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62-2004）规定计算。

预应力：

按照《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62-2004）规定考虑相应损失。

1.6.2活载

（1）汽车荷载

公路—I级。

该桥分为左右两幅，单幅桥梁按4车道加1非机动车道，折合为5车道进行计算，车道折减系数为0.6。

按照《公路桥涵设计通用规范》计算得冲击系数为1.062。

（2）人群荷载

局部计算取4.0kN/m2，纵向整体计算取3.0kN/m2。

（3）汽车制动力

根据《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）4.3.6-1，一个车道上由汽车荷载产生的制动力标准值按本规范第4.3.1条规定的车道荷载标准值在加载长度上计算的总重力的10%计算，但公路—I级汽车荷载的制动力标准值不得小于165kN。

1.6.3温度荷载

（1）体系温差

设计基准温度为10℃，按照《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）4.3.10-2条，最高有效温度34℃，最低有效温度-23℃，故均匀升温取24℃，均匀降温取-33℃。

（2）桥面日照温差

梯度温度按照《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）表4.3.10-3条取值，主梁仅计车行道宽度范围内梯度温度。

桥面为10cm沥青混凝土铺装时梯度温度的分布如图1-2。

A、日照正温差B、日照负温差

图1-2梯度温度（尺寸单位：

mm）

1.6.4基础变位

桩基均按钻孔灌注桩设计，基础变为为±1cm。

1.7荷载组合及容许应力

荷载组合按《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）和《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62-2004）规定进行。

1.7.1承载力极限状态组合：

1.2自重+1.0收缩徐变+1.4汽车+0.7人群+0.7梯度温度+0.7梯度温度+0.7制动力+0.5基础变位

1.2自重+1.0收缩徐变+1.4汽车+0.7人群+0.7梯度温度+0.7梯度温度+0.7制动力+0.5基础变位

1.2自重+1.0收缩徐变+1.4汽车+0.84人群+0.84梯度温度+0.84梯度温度+0.84制动力+0.5基础变位

1.2自重+1.0收缩徐变+1.4汽车+0.98人群+0.98梯度温度+0.98梯度温度+0.5基础变位

1.2自重+1.0收缩徐变+1.4汽车+0.98人群+0.98制动力+0.5基础变位

1.2自重+1.0收缩徐变+1.4汽车+1.12人群+0.5基础变位

1.7.2持久状况应力验算：

1.0自重+1.0收缩徐变+0.7汽车+1.0人群+1.0体系温度+1.0梯度温度+1.0制动力+1.0基础变位。

按照本组合验算，受压区混凝土最大压应力应小于0.5倍混凝土抗压拉强度标准值fck。

1.7.3抗裂验算：

作用短期效应组合：

1.0自重+1.0收缩徐变+0.7汽车（不计冲击）+1.0人群+1.0体系温度+0.8梯度温度+1.0制动力+0.75风荷载+1.0基础变位。

在短期效应组合下，《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62-2004）要求：

A类预应力混凝土构件，正截面的受拉边缘混凝土拉应力应小于0.7倍混凝土抗拉强度标准值ftk，同时长期荷载组合下不出现拉应力；斜截面抗裂验算要求混凝土的主拉应力在短期效应组合下小于0.5倍混凝土抗拉强度标准值ftk。

作用长期效应组合：

1.0自重+1.0收缩徐变+0.4汽车（不计冲击）+0.4人群+1.0体系温度+0.8梯度温度+1.0制动力+0.75风荷载+1.0基础变位。

在长期效应组合下，《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62-2004）要求：

A类预应力混凝土构件，正截面的受拉边缘混凝土应不出现拉应力；斜截面抗裂验算要求混凝土的主拉应力在短期效应组合下小于0.5倍混凝土抗拉强度标准值ftk。

横梁、桥墩、承台、桩基的计算详见相应计算部分。

1.8计算书的内容

盘锦辽东湾新区纬一河2#桥工程计算书共包含两大部分，分别是桥梁上部结构计算和桥梁下部结构计算。

桥梁上部结构主梁纵向计算

主梁纵向计算模型

盘锦辽东湾新区纬一河2#桥工程，沿桥梁中心线分为左右两幅，两幅桥梁之间设置2cm宽纵缝，两幅桥关于桥梁中心线完全对称布置，计算中取单幅桥进行上部结构计算。

全桥总宽为44m，单幅桥宽为21.99m，跨径布置为40+60+40=120m，主梁采用单箱五室变截面预应力连续箱梁，根部梁高3.4m，跨中及边跨端部梁高1.6m。

主梁上部结构纵向计算模型如图2-1所示。

图2-1：

上部结构纵向计算模型

主梁纵向计算结果

配筋情况描述（仅描述主梁1/2顶底板钢筋情况）。

顶板：

配有559根直径为16间距为12规格为HRB235的普通钢筋；559根直径为12间距为12规格为HRB335的普通钢筋。

（不同界面钢筋的具体长度不一样）。

箍筋为直径12间距60的HRB335钢筋若干。

底板：

配有559根直径为16间距为12规格为HRB235的普通钢筋；559根直径为12间距为12规格为HRB335的普通钢筋。

（不同界面钢筋的具体长度不一样）。

箍筋为直径12间距60的HRB335钢筋若干。

承载能力极限状态验算

图2-2为正截面抗弯极限承载力包络图，图2-3为斜截面抗剪极限承载力包络图。

图中分别给出了按承载能力极限状态组合的弯矩设计值、剪力设计值和极限弯矩值、极限剪力值。

从图中可以看出，所有截面的极限承载力均满足规范要求。

图2-2正截面抗弯极限承载力验算（kN·m）

图2-3斜截面抗剪极限承载力验算（kN）

正常使用阶段应力验算

图2-4和图2-5分别给出了截面上、下缘混凝土的压应力的计算结果；从图中可以看出，应力验算组合下主梁上缘受压的最大法向压应力=13.5Mpa≤=16.2Mpa，应力验算组合下主梁下缘受压的最大法向压应力=9.85Mpa≤=16.2Mpa，满足规范要求。

图2-4：

应力验算组合下主梁上缘正应力包络图（kPa）

图2.-5：

应力验算组合下主梁下缘正应力包络图（kPa）

正常使用阶段抗裂验算

图2-6给出了短期效应组合下主梁正截面上、下缘混凝土应力的计算结果，从图中可以看出，短期效应组合下，截面上、下缘最大拉应力为=0.53Mpa≤0.7=1.855Mpa，满足“规范”要求。

A：

截面上缘正应力

B：

截面下缘正应力

图2-6：

作用短期效应组合下截面正应力图（kPa）

图2-7给出了长期效应组合下主梁正截面上、下缘混凝土应力的计算结果，从图中可以看出，长期效应组合下，截面上、下缘无拉应力出现，满足“规范”要求。

A：

截面上缘正