桥梁计算书.docx

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桥梁计算书

摘要

本设计是根据设计任务书的要求和《公路桥规》的规定,对高坎——上官伯段的高坎大桥进行方案比选和设计的。

对该桥的设计，本着“安全、经济、美观、实用”的八字原则，本论文提出两种不同的桥型方案进行比较和选择：

方案一为预应力混凝土简支梁桥，方案二为拱桥。

经由以上的八字原则以及设计施工等多方面考虑、比较确定预应力混凝土简支梁桥（锥形锚具）为推荐方案。

在设计中，桥梁上部结构的计算着重分析了桥梁在使用工程中恒载以及活载的作用利，采用整体的体积以及自重系数，荷载集度进行恒载内力的计算。

运用杠杆原理法、偏心压力法求出活载横向分布系数，并运用最大荷载法法进行活载的加载。

进行了梁的配筋计算，估算了钢绞线的各种预应力损失，并进行预应力阶段和使用阶段主梁截面的强度和变形验算、锚固区局部强度验算和挠度的计算。

下部结构采用以钻孔灌注桩为基础的双墩柱，采用盆式橡胶支座，并分别对桥墩和桩基础进行了计算和验算。

本设计全部设计图纸采用计算机辅助设计绘制，计算机编档、排版，打印出图及论文。

还有，翻译了一篇英文短文“Reliabilityanalysis”。

关键词：

预应力混凝土、简支梁桥、钻孔灌注桩、锥形锚具、AutoCAD。

Abstract

ThisisapartialstructdesignofaflyovercrossingthatisovertherailwayinGaokan—Shangguanbo,accordingtodesigningassignmentandthestandardofroadandbridge.Forthepurposeofmakethetypeofthebridgecorrespondingwiththeambienceandcostsaving,thispaperprovidestwodifferenttypesofbridgeforselection:

thefirstoneispre-stressedconcretecontinuousbridge;thesecondoneisdoublecantileverhalfthroughno-thrustarchbridge.Afterthecomparisonsofeconomy,appearance,characteristicunderthestrengthandeffect,thefirstoneisselected.

Inthisdesign,Thecheckingcalculationofstrengthofmaingirderwasprecedednotonlyinprestressedstatementbutalsoinusingstatement,deflection,precamberandtheassessmentofreinforcingsteelbarwerecheckedtoo.

Thepierofthebridgewasbasingondiggingpile,andadoptedrubberpotbearing.Accordingtothecharacteristicoftheoverpassbridgeandspotcondition,itadoptedthemethodthatthecantileverjobplacingcombinedwithbracketjobplacing.

AllofthedesigndrawingswereprotractedbyAutoCAD.ExceptthatthethesiscalledAnoteondynamicfractureofthebridgebearingduetothegreatHanshin–AwajiearthquakewastranslatedintoChinese,andmadeareporton.

Keywords:

prestressedconcrete、AutoCAD、simplesupportedbeambridge、cast-in-placepile、coneanchoragedevice。

目录

第一部分桥梁设计1

第一章水文计算1

1.1原始资料1

1.2水文计算3

第二章方案比选6

2.1方案一：

预应力钢筋混凝土简支梁（锥型锚具）6

2.2方案二：

钢筋混凝土箱形拱桥10

第三章总体布置及主梁的设计11

3.1设计资料及构造布置11

3.2主梁内力计算12

第四章预应力钢束的估算及其布置21

4.1跨中截面钢束的估算与确定21

4.2钢束预应力损失计算25

4.3截面强度验算28

4.4预加内力计算34

4.5主梁斜截面验算35

4.6截面应力验算41

4.7主梁端部的局部承压验算46

第五章下部结构的计算51

5.1盖梁的计算51

5.2桥墩墩柱计算58

5.3钻孔灌注桩的设计计算60

第二部分英文翻译63

Reliabilityanalysis:

63

可靠性分析70

结束语74

第一部分桥梁设计

第一章水文计算

1.1原始资料

1.1.1水文资料：

浑河发源于辽宁省新宾县的滚马苓，从东向西流过沈阳后，折向西南，至海城市三岔河与太子河相汇，而后汇入辽河。

浑河干流长364公里，流域面积11085平方公里。

本桥位上游45公里的大伙房水库，于1958年建成，该水库控制汇流面积5563平方公里，对沈阳地区的浑河洪峰流量起到很大的削减作用。

根据水文部门的资料，建库前浑河的沈阳水文站百年一遇洪峰流量位11700立方米/秒，建库后百年一遇推算值为4780立方米/秒。

浑河没年12月初开始结冰，次年3月开始化冻。

汛期一般在7月初至9月上旬，河流无通航要求。

桥为处河段属于平原区次稳定河段。

1.1.2设计流量

根据沈阳水文站资料，近50年的较大的洪峰流量如下：

大伙房水库建库前

1935年5550立方米/秒

1936年3700立方米/秒

1939年3270立方米/秒

1942年3070立方米/秒

1947年2980立方米/秒

1950年2360立方米/秒

1951年2590立方米/秒

1953年3600立方米/秒

1954年3030立方米/秒

大伙房水库建库后

1960年2650立方米/秒

1964年2090立方米/秒

1971年2090立方米/秒

1975年2200立方米/秒

1985年2160立方米/秒

根据1996年沈阳年鉴，浑河1995年最大洪峰流量4900立方米/秒（沈阳水文站）为百年一遇大洪水。

1995年洪水距今较近，现场洪痕清晰可见，根据实测洪水位，采用形态断面计算1995年洪峰流量为5095立方米/秒，与年鉴资料相差在5％之内。

故1995年洪峰流量可作为百年一遇流量，洪水比降采用浑河洪水比降0.0528％。

经计算确定设计流量为Qs＝4976.00立方米/秒，设计水位16米。

1.1.3地质资料：

一、自然地理

本桥址区地处浑河流域的冲击平原，地势较平阔。

河水为季节性河流，主要受底下径流或大气降水所补给。

汛期每年七月下旬至八月下旬，近几年，尤其是2000年河水位历史少见的下降，以致影响工农业、甚至民众生活用水。

本区于北寒温带气候类型，为类型冻土区，冻结深度1.40－1.45米。

冬季漫长，气候比较干燥；春秋较短，稍较温湿，宜植被生长。

二、大地构造

桥地区正位于走向北东、倾向北西二界沟断裂上，此断裂南西至营口，北东至沈阳40公里，走向北东、倾向北西的抚顺－营口断裂相交。

这兩断裂均属郯城－庐江大断裂带系统。

二界沟断裂最后一次活动时期为白垩纪。

三、地层及岩性

桥址区地层，上部为第四纪厚6－11米的圆砾层，d>2mm为70－80％；d>20mm为32－37％，为卵石层。

但通过桥位附近采砾场，从河底下6－7米深挖采处的砂砾中最大可达25－35cm，个别甚至达40cm左右。

从实际使用地址资料出发，d>80-100mm颗粒，一般未予计入百分含量内，且无代表性。

砾石颗粒，尤其稍大颗粒，岩石强度较高，无棱角，磨圆程度良好。

其岩性或矿物成份由花岗岩类或砂页岩、石灰岩以及其他暗色矿物构成。

砾石层底或风化岩顶面标高自南而北为2.8米－4.9米，由低而高坡形上升，高差2.1米左右，但由于钻孔间距较远，不知其间有无起伏。

砾石层下部为前震旦纪花岗岩，上部为全风化，下部为强风化或局部全风化。

上部为散体状，下部为碎石状且散装体。

1、圆砾：

褐黄色或褐灰色，d>2mm为73－80％，松散，其间含粗砾砂薄层。

砂砾颗粒强度较高，软弱颗粒含量较少。

drp＝15.5mm，d95＝73.1mm，d10＝0.77mm，CU=73.1,，。

2、圆砾：

褐黄色或褐灰色，d>2mm为73－80％，中密，其间夹含粗砾砂薄层。

砂砾颗粒强度较高，磨圆或磨光程度良好。

drp＝15.5mm，d95＝74mm，d10＝0.77mm，CU=67.1,，。

3混和岩：

全风化，散体状，砂砾状或土状。

，。

4、混和岩：

褐黄色，全风化或含强风化，碎石状或局部为散体装，砂砾状。

，

5、混和岩：

褐黄色，强风化，碎石状。

，

6、混和岩：

强风化，碎石状。

，

7、混和岩：

褐黄色，强风化或全风化，碎石状或散体状。

，

8、混和岩：

褐黄色，强风化，节理裂缝发育，岩石破碎，碎石状。

，

9、混和岩：

褐黄色，强风化，节理裂缝发育，岩石破碎，碎石状，不能提取岩芯。

，

10、混和岩：

褐黄色，强风化，节理裂缝发育，岩石破碎，碎石状，不能提取岩芯。

，

11、混和岩：

褐黄色，强风化，节理裂缝发育，岩石较比破碎，碎石状，不能提取岩芯。

，

1.1.4工程地质评价

1、工程地质条件良好，无不良工程地质现象或地段。

2、地下水位深0.77－5.40米，砂砾颗粒较大，地下水较丰富。

钻孔过程中于标高3－6米左右地段常常孔壁塌落，有时越发严重，以致钻孔无法继续钻进，成为废孔。

由于采用膨润土同聚丙乙烯胺混和成浆糊流体护壁，才能得到有效控制。

1.2水文计算

1.2.1桥孔长度确定：

a.单宽流量公式＝

水流压缩系数

次稳定河段＝0.92

则

河槽平均单宽流量＝

最小桥孔净长＝m

b．过水面积法

冲刷前桥下毛过水面积Wq＝

式中：

冲刷系数P取1.3

设计流速VS=Vc＝1.84

因桥墩阻水而引起的桥下过水面积折减系数

＝60>50压缩系数

Wq

净过水面积Wj＝（1-

桥孔净长m

1.2.2壅水计算

桥前最大壅水高度

河滩路堤阻断流量与设计流量的比值＝572+129-45.9＝655.1m

系数

桥下平均流速Vm＝

断面平均流速V0=

m

桥下壅水高度

波浪高度hb1％＝0.4728mVW=15m/s

平均水深，良程D＝8×102m

本桥设计水位：

16.0+0.095+

上部结构底标高为17.73m

1．冲刷深度

A河槽的一般冲刷

一般冲刷后的最大水深

hp＝

Q1=Q2=4275m3,B1=B2=533.43m,k=1.04,μ＝1.0，λ＝0.0625，hmax＝10.1m

A——单宽流量集中系数，A＝

hp＝m

B河槽处桥墩的局部冲刷

桥位处的冲止流速

h=13.73m,d=3m,查表得：

V0＝0.9648m/s