预应力混凝土箱梁桥设计计算书.doc

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2013届学生

毕业设计材料

（四）

学生毕业设计

设计计算书

课题名称

柳城预应力混凝土箱梁桥

姓名

蒋蕤

学号

0903310-31

院系

土木工程学院

专业

土木工程（桥梁与隧道方向）

指导教师

张锴（讲师）

2013年5月

V

湖南城市学院本科毕业设计诚信声明

本人郑重声明：

所呈交的本科毕业设计，是本人在指导老师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议，除文中已经注明引用的内容外，本设计不含任何其他个人或集体已经发表或写过的作品成果。

对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。

本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。

本科毕业设计作者签名：

2013年5月27日

目录

摘要 IV

Abstract V

1绪论 1

1.1预应力混凝土连续梁桥概述 1

1.2毕业设计的目的与意义 3

1.3毕业设计的任务 3

2桥跨总体布置及结构尺寸拟定 5

2.1设计原始资料 5

2.1.1设计技术标准 5

2.1.2本桥主要材料 5

2.1.3设计规范 6

2.1.4桥位自然条件 6

2.2桥型方案拟定与尺寸拟定 9

2.2.1桥孔分跨 10

2.2.2截面形式 11

2.2.3梁高 12

2.2.4细部尺寸 12

2.2.5下部结构和附属设施 13

2.3主梁分段与施工阶段的划分 14

2.3.1分段原则 14

2.3.2具体分段 14

2.3.3主梁施工方法 14

3内力计算与荷载组合 15

3.1全桥结构计算图式的确定 15

3.2全桥施工阶段的划分 15

3.2.1单元的截面特性和单元重量 15

3.2.2主梁施工分段 17

3.2.3本设计主要单元号与节点号。

18

3.2.4内力计算 18

3.3温度次内力计算 21

3.4活载内力计算 22

3.4.1车道荷载 22

3.4.1人群荷载 23

3.3荷载组合 25

4配筋设计 34

4.1钢束估算 34

4.2预应力钢束的布置 39

4.2.1钢束数确定 39

4.2.2布置原则 40

5预应力损失计算 43

6全桥应力验算 46

6.1施工阶段混凝土应力验算 46

6.2使用阶段混凝土应力验算 53

6.3使用阶段钢束应力验算 57

6.4变形验算 62

7施工说明 63

7.1施工概述 63

7.2主要控制技术 64

7.2.70号块梁段托架拼装及施工 64

7.2.2边跨直线段施工 64

7.2.3体系转换 64

7.3施工的机具设备 65

7.3.1锚具 65

7.3.2施工挂篮 65

7.4施工步骤 66

参考文献 68

附录英文翻译 69

致谢 75

柳城预应力混凝土箱梁桥

摘要：

本毕业设计主要是崀山扶夷江大桥的初步设计由于预应力混凝土连续刚构桥具有刚度大、变形小、行车顺适、跨中建筑高度小、外形美观、用料少、施工用地小等特点。

设计桥梁跨径80m+150m+80m，截面形式为单箱单室箱形截面，桥面总宽14m，双向双车道。

主梁施工采用悬臂挂篮施工，对称平衡浇筑混凝土梁段。

本次设计首先对主桥总体布置及结构尺寸拟定；然后运用桥梁博士V3.0软件对主桥上部结构进行内力计算、荷载效应组合、估算并配置纵向预应力筋、模拟悬臂浇筑施工方法对全桥进行内力验算、输出报告模版的编辑；最后在结构内力验算满足规范要求的基础上，绘制本设计主桥的桥位地质图、桥型方案图、主梁一般构造图、纵向预应力筋截面图、施工流程图等。

关键词：

预应力混凝土连续刚构桥；次内力；悬臂施工

Abstract：

ThegraduationprojectispreliminarydesignonLangshanfuyiRiverprestressedconcretecontinuousbeambridge.Becausetheprestressedconcretecontinuousbridgeinabigwayhasthecharacteristicsthatrigidity,todistort,thedrivingsmooth,thecrossheightofbuildingtissmallslightly,thecontourisartistic,theneededmaterialsarefew,constructionlandissmallandsoon.

Designingthebridgespanfor80m+150m+80m,crosssectionshapeforsingleboxsingleroomboxsections,bridgedecktotal14mwide,dualtwo-lane.Themaingirderconstructionhangingbasketcantileverconstruction,symmetricalbalanceforpouringtheconcretebeam.

Firstforthisdesign,Idrawupthemainspangeneralarrangementandthestructuresize;thenusesoftwarebridgeDr.V3.0tocaculatetheendogenicforcecomputationandtheloadeffectcombinationusingtothemainspansuperstructure,toestimateanddisposesthelongitudinalpre-stressedmuscle,tosimulatebracketconstructionjobpracticetocarryontheendogenicforcecheckingcalculation,tooutputreportpatternplate'seditionoftheentirebridge;Finally,onthebasisofendogenicforcecheckingcalculationsatisfiesthecoderequirement,drawsupthisdesignmainspan'sbridgesitegeologicmap,thebridgediagram,thekingpostgeneralconstructionaldrawing,thelongitudinalpre-stressedmuscleprofilechart,theconstructionflowchartandsoon.

Keywords:

Prestressedconcretecontinuousrigidframebridge;cantileverconstruction;Secondaryforces;Cantileverconstructio

1绪论

1.1预应力混凝土连续梁桥概述

预应力混凝土连续梁桥以结构受力性能好、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、抗震能力强等而成为最富有竞争力的主要桥型之一。

本章简介其发展：

由于普通钢筋混凝土结构存在不少缺点：

如过早地出现裂缝，使其不能有效地采用高强度材料，结构自重必然大，从而使其跨越能力差，并且使得材料利用率低。

为了解决这些问题，预应力混凝土结构应运而生，所谓预应力混凝土结构，就是在结构承担荷载之前，预先对混凝土施加压力。

这样就可以抵消外荷载作用下混凝土产生的拉应力。

自从预应力结构产生之后，很多普通钢筋混凝土结构被预应力结构所代替。

预应力混凝土桥梁是在二战前后发展起来的，当时西欧很多国家在战后缺钢的情况下，为节省钢材，各国开始竞相采用预应力结构代替部分的钢结构以尽快修复战争带来的创伤。

50年代，预应力混凝土桥梁跨径开始突破了100米，到80年代则达到440米。

虽然跨径太大时并不总是用预应力结构比其它结构好，但是，在实际工程中，跨径小于400米时，预应力混凝土桥梁常常为优胜方案。

我国的预应力混凝土结构起步晚，但近年来得到了飞速发展。

现在，我国已经有了简支梁、带铰或带挂梁的T构、连续梁、桁架拱、桁架梁和斜拉桥等预应力混凝土结构体系。

虽然预应力混凝土桥梁的发展还不到80年。

但是，在桥梁结构中，随着预应力理论的不断成熟和实践的不断发展，预应力混凝土桥梁结构的运用必将越来越广泛。

连续梁和悬臂梁作比较：

在恒载作用下，连续梁在支点处有负弯矩，由于负弯矩的卸载作用，跨中正弯矩显著减小，其弯矩与同跨悬臂梁相差不大；但是，在活载作用下，因主梁连续产生支点负弯矩对跨中正弯矩仍有卸载作用，其弯矩分布优于悬臂梁。

虽然连续梁有很多优点，但是刚开始它并不是预应力结构体系中的佼佼者，因为限于当时施工主要采用满堂支架法，采用连续梁费工费时。

到后来，由于悬臂施工方法的应用，连续梁在预应力混凝土结构中有了飞速的发展。

60年代初期在中等跨预应力混凝土连续梁中，应用了逐跨架设法与顶推法；在较大跨连续梁中，则应用更完善的悬臂施工方法，这就使连续梁方案重新获得了竞争力，并逐步在40—200米范围内占主要地位。

无论是城市桥梁、高架道路、山谷高架栈桥，还是跨河大桥，预应力混凝土连续梁都发挥了其优势，成为优胜方案。

目前，连续梁结构体系已经成为预应力混凝土桥梁的主要桥型之一。

然而，当跨度很大时，连续梁所须的巨型支座无论是在设计制造方面，还是在养护方面都成为一个难题；而T型刚构在这方面具有无支座的优点。

因此有人将两种结构结合起来，形成一种连续—刚构体系。

这种综合了上述两种体系各自优点的体系是连续梁体系的一个重要发展，也是未来连续梁发展的主要方向。

另外，由于连续梁体系的发展，预应力混凝土连续梁在中等跨径范围内形成了很多不同类型，无论在桥跨布置、梁、墩截面形式，或是在体系上都不断改进。

在城市预应力混凝土连续梁中，为充分利用空间，改善交通的分道行驶，甚至已建成不少双层桥面形式。

在我国，预应力混凝土连续梁虽然也在不断地发展，然而，想要在本世纪末赶超国际先进水平，就必须解决好下面几个课题：

（1）发展大吨位的锚固张拉体系，避免配束过多而增大箱梁构造尺寸，否则混凝土保护层难以保证，密集的预应力管道与普通钢筋层层迭置又使混凝土质量难以提高。

（2）在一切适宜的桥址，设计与修建墩梁固结的连续—刚构体系，尽可能不采用养护调换不易的大吨位支座。

（3）充分发挥三向预应力的优点，采用长悬臂顶板的单箱截面，既可节约材料减轻结构自重，又可充分利用悬臂施工方法的特点加快施工进度。

另外，在设计预应力连续梁桥时，技术经济指针也是一个很关键的因素，它是设计方案合理性与经济性的标志。

目前，各国都