MM大桥设计毕业设计.docx
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MM大桥设计毕业设计
课题名称
长安大学毕业设计（论文）开题报告表
MM大桥毕业设计
课题来源学生姓名
自选项目
课题类型I工程设计
学号
指导教师
■专
通过毕业设计这
毕业设计是大学的最后一个环节，做好毕业设计可以使学生在学完培养计划所规定的基础课、专业基础课及各类必修和选修专业课程之后，
基本知识和基本
独立地、系统地完
一环节，较为集中和专一地培养学生综合运用所学的基础理论、技能，分析和解决实际问题的能力。
和以往的理论教学不同，毕业设计是要学生在老师的指导下,成一个工程设计，以期能掌握一个工程设计的全过程，在巩固已学课程的基础上,学会考虑问题、分析问题和解决问题，并可以继续学习到一些新的专业知识，有所创新。
作为一名桥梁专业的本科毕业生更应该做好这次设计。
我国幅员辽阔，大小山脉和湖泊纵横全国，东面临海，海湾、岛屿众多。
作
为交通枢纽工程的桥梁在建设四通八达的现代化交通网，大力发展交通事业，对
于发展国民经济，加强全国各族人民的团结，促进文化交流和巩固国防等方面都具有非常重要的作用。
改革开放以来，我国桥梁建设事业迅猛发展，跨越大江（河）、海峡（湾）的长大桥梁建设也相继修建，一般公路和高等级公路上的中、小桥、立交桥，形式多样，工程质量不断提高，为公路运输提供了安全、舒适的服务。
随着经济的发展、综合国力增强，我国的建筑材料、设备、建筑技术都有了较快发展。
特别是电子计算技术的广泛应用，为广大工程技术人员提供了方便、快捷的计算分析手段。
更重要的是我国的经济政策为公路事业发展提供多元化的筹资渠道，保证了建设资金来源。
我国广大桥梁工作者，充分认识到这一可贵、难得的机遇，竭尽全力，发挥自己的聪明才智，为我国公路桥梁建设事业，积极工作，多做贡献。
目前国内外桥梁发展的趋势是:
1、跨径不断增大
目前，钢梁、钢拱的最大跨径已超过500m,钢斜拉桥为890m,而钢悬索桥达
1990m。
随着跨江跨海的需要，钢斜拉桥的跨径将突破1000m,钢悬索桥将超过3000m。
至于混凝土桥，梁桥的最大跨径为270m,拱桥已达420m,斜拉桥为530m。
2、桥型不断丰富
本世纪50〜60年代，桥梁技术经历了一次飞跃：
混凝土梁桥悬臂平衡施工法、顶推法和拱桥无支架方法的出现，极大地提高了混凝土桥梁的竞争能力；斜拉桥的涌现和崛起，展示了丰富多彩的内容和极大的生命力；悬索桥采用钢箱加劲梁,技术上出现新的突破。
所有这一切，使桥梁技术得到空前的发展。
3、结构不断轻型化
悬索桥采用钢箱加劲梁，斜拉桥在密索体系的基础上采用开口截面甚至是板，使梁的高跨比大大减少，非常轻颖；拱桥采用少箱甚至拱肋或桁架体系；梁桥采用长悬臂、板件减薄等，这些都使桥梁上部结构越来越轻型化。
本课题主要是通过承载能力极限状态和正常使用极限状态研究计算桥梁的内力、配筋设计出实用、经济、安全、美观和环保的桥梁。
这次设计总共时间是11周，前两周主要是察看相关资料确定桥型方案比选,再根据所选的方案用一周的时间察看相关资料确定总体布置并拟定尺寸，紧后是用三周的时间计算内力和配筋，相关验算的时间大约是一周，最后三周是提交设计及算术和图纸。
这次设计主要用到的工具有：
计算机、桥梁电算程序、桥梁博士、桥梁CAD
绘图软件、图板、丁字尺等。
日期:
指导教师签名:
摘要
本设计的步骤为：
根据设计任务要求，依据现行公路桥梁设计规范,综合考虑桥位的地质、地形条件，经初选后提出了预应力混凝土连续刚构、预应力混凝土连续梁桥、斜拉桥三个比选桥型。
按“实用、经济、安全、美观”的桥梁设计原则，比较三个方案的优缺
点。
比选后把预应力混凝土连续刚构作为主推荐设计方案，进行了结构细部尺寸拟定、静活载内力计算、配筋设计及控制截面强度、应力验算，活载变形验算等。
经分析比较及验算表明该设计计算方法正确，内力分布合理，符合设计任务的要求。
关键词：
方案;预应力混凝土连续刚构;预应力混凝土连续梁桥;斜拉桥；主推荐设计方
案；结构分析;验算.
二、方案比较
1实用性比较
预应力混凝土连续梁桥：
伸缩缝少，结构刚度大，变性小，动力性能好，主梁性能好，主梁变形挠曲线平缓，行车平顺，通畅，安全，可满足交通运输要求，且施工简单，但工期长。
连续刚构：
行车平顺，通畅，安全，可满足交通运输要求，施工技术成熟，易保证工程质量，桥下净空大，可满足通航要求，属有推力体系，对地基要求比连续梁高，此处地势平缓，地质条件不好，跨径大，墩高小，温度，混凝土收缩产生较大位移，对桥墩不利。
斜拉桥：
跨度大，行车性能好，不用作大量基础工程，由于拉锁多点支撑作用，梁高小，可采用悬臂施工，不影响通航，梁可以预制，可加快施工速度。
2安全性比较
预应力混凝土连续梁桥：
技术成熟，计算简单，施工方法简单，质量好，整体性好，刚度大，可保证工程本身安全，同时行车性能良好，可保证司机正常行车，满足交通运输安全要求。
连续刚构：
一般做成薄壁墩，墩的刚度小，难以承受船舶撞击，但此处
不通航，对桥墩有利，因墩梁固结墩处可承受较大弯矩，梁高可做薄，基础
沉降对结构影响大。
斜拉桥：
拉索是柔性体系，风力作用下会震动，会影响桥上行车何桥本身安全，横向刚度小，变性大。
3经济性比较
预应力混凝土连续梁桥：
施工技术成熟，方法简单，易掌握，需要的机具少，无需
大型设备，可充分降低施工成本，所用材料普通，价格低，成桥后养护费用少，需要大型支座，需较多预应力钢筋，基础施工复杂。
连续刚构：
无须支座，节省大型支座费用，其他于连续梁基本相同。
斜拉桥：
需大量拉索钢丝，预应力束，主塔构造复杂，高空作业多，成桥后养护费用高，基础施工复杂，还需减震装置。
3外观比较
预应力混凝土连续梁桥：
形势简单，造型单一。
连续刚构：
墩梁固结作用可降低梁高，使梁看来更纤巧。
斜拉桥：
现代感强，可通过索塔与拉索布置形式获得满意造型，塔较高，使桥向纵向和
横向延伸，比例协调，均匀
预应力混凝土连续刚构桥
第一节方案简介及结构尺寸拟定
：
设计技术标准：
1：
设计荷载汽车-20级，挂车-100级。
人群荷载3KN/M.
2：
桥梁宽度净14+2X2.5m
3：
桥面设1.5%的双向横坡，桥梁纵向设1.5%的双向坡。
：
设计规范：
5：
JTJ041-89
．桥孔长度的确定
本设计经方案比选后，桥跨布置为3x35米+75米+135x3米+75米+3x35米预应力混凝土变截面连续刚构结构，全长690米。
9
9
7
0
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g
0
9
6
4
TT
20
6
0
0
9
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高程（M
6
1
8
5
47
6
3
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7
7
39
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6
3
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0
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0
T
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0
T
0
曲
00
0
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0
0
00
0
0
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桩号（M
丨2
0
5
4
8
0
9
5
7
25
34
0
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4
2
10
0
0
0
+
+
+
+
+
+
+
+
+
++
++
+
+
+
+
+H
卜+
+
+
+
图1桥位地质剖面图
.桥型布置
1.
王跨径的拟定
主跨径定为135m边跨采用0-523倍的中跨径，即68m。
桥梁全长为68+130+68=266m。
2.
顺桥向梁的尺寸拟定
（1）墩顶处梁高：
根据规范，梁高为1/16〜1/20L，取L/20即6.5m。
（2）跨中梁高：
根据规范，梁高为1/30〜1/55L，取L/52,即2.5m。
（3）梁底曲线：
选用圆曲线。
以跨中梁底为原点，曲线方程：
474.781252=乂+（Y+474.78125））
3.
横桥向的尺寸拟定
根据任务书规定，行车道为2X净-7m,另外两边各有宽2.5m的人行道。
根据有关文献，截面采用单箱单室截面。
主梁截面细部尺寸的拟定，如图2所示。
图2主梁截面尺寸图
顶板厚取25cm根据底板厚度按“中薄边厚”的原则取跨中处底板厚25cm以便布置预
应力束，支点处底板厚为1/10~1/12倍的梁高，取80cm中间底板板厚成圆曲线变化；腹板厚度由于要布置预应力钢束锚头，从受力方面来讲，支点附近承受剪力较大，腹板宜加厚；各孔跨中区段承受剪力较小，腹板可适当减薄。
本设计采用直线过渡型。
支点
截面采用55cm;跨中截面采用45cm;承托尺寸采用50cm<40+cm和100cmX32cm,翼缘板与腹扳承托采用50X40。
横隔板共设4道，两支点各两道，厚度支点取50cm,板上留有人孔，尺寸为200cnX200cm
4.桥面铺装
桥面铺装：
根据要求，选用9cm厚的防水沥青混凝土作为铺装层，（平均厚度）。
桥面横坡：
根据规范规定为1.5%〜3.0%,取1.5%,该坡度由铺装层厚度控制。
5．下部构造
2、3号桥墩采用双薄壁形式，桥墩壁厚2米，宽10米，两壁中心距为5米。
基础均为刚性扩大基础。
桥台为埋置式桥台，刚性扩大基础放置在基岩上。
三．施工要点及注意事项
1.桥梁上部采用挂篮悬臂浇注施工，施工时要对称浇注，应注意立模高程的合理设置，
准确控制悬浇高程，主梁边中跨合龙高差应控制在1cm以内。
2.施工后的主梁备用预应力束孔处理如下：
顶板束孔灌浆封填，底板束孔留下备用，但不穿预应力束。
3.箱梁悬浇施工时在底板上的施工孔不封堵，作为箱梁的通气孔。
四.本桥主要材料
参照规范规定，该桥材料取用如下。
1．
混凝土
箱梁采用50号，墩身和基础采用40号，其他结构全部采用25号砼。
2．
钢材
1）纵、横向预应力采用ASTMA416-92-27（级钢绞线，标准强度为1860Mpa直径为15.24mm面积140mm弹性模量为1.9X105Mpa,采用OVM苗具。
2）带肋钢筋应符合《钢筋混凝土用热轧带肋钢筋》GB1499-91的规定、光圆钢筋应
符合《钢筋混凝土用热轧光圆钢筋》GB1499-91的规定。
3．
伸缩缝
伸缩缝采用HXC-80A定型产品，全桥共2道。
4．
桥梁支座
1、4号桥台各安装一个GPZ单向活动和双向活动盆式支座。
五．桥梁设计荷载
根据设计任务书规定：
荷载等级为汽车-20级、挂车-100级。
第二节内力计算与荷载组合
一．全桥结构计算图式的确定按照杆系程序分析的原理，遵循结构离散化的原则。
全桥以下原则在适当位置划分节点：
1）杆件的转折点和截面的变化点；2）施工分界点、边界处及支座处；3）需验算或求位移的截面处；4）当出现位移不连续的情况时，例如相邻两单元以铰接形式相连（转角不连续），可在铰接处设置两个节点，利用主从约束考虑该连接方式。
本设计的单元划分，每一个施工阶段自然划分为一个单元。
而且这些截面正是需要验算的截面。
了几个单元。
这样整个主桥划分成
这样便于模拟施工过程,另外，在墩顶、跨中和一些构造变化位置相应增设89个单元，90个截面，如图4所示。
（桥墩未计）
34353637389404I4243444546474849505I5253545556575E59606I6263646566676869707I7273747576
~■r1IIII111rIr1rIIiiiiiiiiiiijie-i-1c~nz
单元号
左梁高
左面积
左单位重
右梁高
右面积
右单位重
单元重量
2
2.5
II.3
28I
2.5
II.3
28I
422
3
2.5
II.3
28I
2.54
II.4
285
I.27e+03
4
2.54
II.4
285
2.62
II.6
29I
I.3e+03
5
2.62
II.6
29I
2.74
II.9
298
I.33e+03
6
2.74
II.9
298
2.86
I2.2
306
I.06e+03
7
2.86
I2.2
306
3.0
I2.5
3I3
I.08e+03
8
3.0
I2.5
3I3
3.I9
I3.I
327
I.I2e+03
9
3.I9
I3.I
327
3.39
I3.6
340
I.I7e+03
I0
3.39
I3.6
340
3.6
I4.3
356
I.04e+03
II
3.6
I4.3
356
3.8
I4.7
368
I.09e+03
I2
3.8
I4.7
368
4.02
I5.2
379
I.I2e+03
I3
4.02
I5.2
379
4.27
I5.9
396
I.I6e+03
I4
4.27
I5.9
396
4.54
I6.5
4I2
I.2Ie+03
I5
4.54
I6.5
4I2
4.83
I7.3
432
I.26e+03
I6
4.83
I7.3
432
5.I4
I8.I
452
I.33e+03
I7
5.I4
I8.I
452
5.4I
I8.8
470
I.I5e+03
I8
5.4I
I8.8
470
5.7
I9.6
490
I.2e+03
I9
5.7
I9.6
490
5.99
2I.5
537
I.28e+03
20
5.99
2I.5
537
6.3I
23.6
590
I.4Ie+03
2I
6.3I
23.6
590
6.5
24.I
602
I.I9e+03
22
6.5
54.5
1.36e+03
6.5
54.5
1.36e+03
681
23
6.5
24.1
602
6.5
24.1
602
3.01e+03
24
6.5
54.5
1.36e+03
6.5
54.5
1.36e+03
681
25
6.5
24.1
602
6.31
23.6
590
1.19e+03
26
6.31
23.6
590
5.99
21.5
537
1.41e+03
27
5.99
21.5
537
5.7
19.6
490
1.28e+03
28
5.7
19.6
490
5.41
18.8
470
1.2e+03
29
5.41
18.8
470
5.14
18.1
452
1.15e+03
30
5.14
18.1
452
4.83
17.3
432
1.33e+03
31
4.83
17.3
432
4.54
16.5
412
1.26e+03
32
4.54
16.5
412
4.27
15.9
396
1.21e+03
33
4.27
15.9
396
4.02
15.2
379
1.16e+03
34
4.02
15.2
379
3.8
14.7
368
1.12e+03
35
3.8
14.7
368
3.6
14.3
356
1.09e+03
36
3.6
14.3
356
3.39
13.6
340
1.04e+03
37
3.39
13.6
340
3.19
13.1
327
1.17e+03
38
3.19
13.1
327
3.0
12.5
313
1.12e+03
39
3.0
12.5
313
2.86
12.2
306
1.08e+03
39
3.0
12.5
313
2.86
12.2
306
1.08e+03
40
2.86
12.2
306
2.74
11.9
298
1.06e+03
41
2.74
11.9
298
2.62
11.6
291
1.33e+03
42
2.62
11.6
291
2.54
11.4
285
1.3e+03
43
2.54
11.4
285
2.5
11.3
281
1.27e+03
44
2.5
11.3
281
2.5
11.3
281
844
（此为左半跨梁段自重，右半跨与之对应相等）
2.横隔板重量的计算
支点横隔板重：
Q=[（0.15+0.98）*4.5/2+2*6.5+2*3*2]*2*0.5*26=716kN
3.桥面铺装和防撞护栏每米重量计算
q=0.075*1*9.5*21+0.1*9.5*23+5.55=40kN/m
4.主跨施工分段（150t起吊能力）
双薄壁墩作为第一施工段施工完成；
第二段
21-25单元，
10m,
梁段重量
6752kN
第三段
26单元，
0
〜2.5m,
梁段重量
1410kN
第四段
27单元，
2.5
〜5m,
梁段重量
1280kN
第五段
28单元，
5
〜7.5m,
梁段重量
:
1200kN
第六段
29单元，
7.5
〜10m,
梁段重量
1150kN
第七段
30单元，
10
〜13m,
梁段重量
1330kN
第八段
31单元，
13
〜16m,
梁段重量
1260kN
第九段
32单元，
16
〜19m,
梁段重量
1210kN
第十段
33单元，
19
〜22m,
梁段重量
1160kN
第十一段34单元，
22
〜25m,
梁段重量
1120kN
第1单元在边跨合龙时采用满堂支架先浇成形，其它边跨梁段均与主跨梁段同时对称悬臂浇筑，在此不一一列出。
主跨及边跨施工分段见图4。
全桥共分105个单元（89个桥面单元）、106个节点，其中两个边跨各有20个单元，中跨有45个单元，再后面的恒载、活载、施工及验算等内力的计算时，代入程序的单元划分形式都以以上这种划分方式填写数据文件。
主跨施工分段
边跨施工分段
图4主梁施工分段
F面给出上述各段的内力图（图5）
Ar
最大悬臂阶段内力图
边跨合龙阶段内力图
图5主梁主要施工阶段内力图
a）最大悬臂阶段内力；b）边跨合龙阶段内力；C）中跨合龙阶段内力；d）桥面铺装阶段内力
四：
温度及支座沉降次内力计算
（一）温度次内力计算方法及结果
按矩阵位移法求解温度次内力。
本设计考虑主梁上下缘温差5C,温度次内力结果如
图7所示。
个截面挑最不利的工况内力值作为沉降次内力。
本设计考虑2号墩下降2cm4号墩下降1cm沉降次内力如图8所示。
Lmg川川lira川IIW
w-etiiiIIIIIILOIIIMI山
弯矩
P山山山川川hiwiHiTiiIiiTniiiiiiiiij
剪力
轴力
iiuLJjiiuiiiq
五.活载内力计算
（一）影响线的计算
将单位荷载P=1作用在各桥面的节点上，
线和内力影响线。
（二）人群、履带车、挂车加载
人群加载只需求出影响的正、负区段面积；
中荷载加载。
（三）汽车加载
挂车、履带车全桥只考虑一辆。
汽车荷载是由主车和重车组成的车队，车距又受到约束，求其最大、最小效应是个较复杂的问题。
这种情况下，车辆数和车距都是未知参数，随具体影响线而变化，问题归结为求具有多个变量的函数在约束条件下的极值。
此问题的解决借助于计算机程序完成。
全桥活载内力如图9所示。
求得结构的变形及内力，可得位移影响
履带车离散为若干集中力；挂车按集
1
X
■IJILI[III
II
1
X
mn
II
汽车及挂车最大、最小弯矩和剪力如表
6所示。
六.荷载组合
根据大桥的施工程序，按照我国现行公路，桥涵设计规范，对全桥形成和营运各阶段的
内力和应力进行荷载组合，取其中最为不利者。
1:
正常使用极限状态的内力组合
考虑三种组合:
组合I
组合II
组合III
基本可变荷载（平板挂车或履带车除外）的一种或几种，与永久荷载的一种或几种组合。
基本可变荷载（平板挂车或履带车除外）的一种或几种，与永久荷载的一
种或
几种，与其他可变荷载的一种或几种组合。
平板挂车或履带车与结构重力、预应力、土的重力及土侧压力中的一种
或几种相组合。
同时考虑箱梁抗扭提高系数，本桥的上部箱梁在短不及墩顶都有强大的横隔板,且刚构墩处墩梁固结，当箱梁承受偏载作用而使箱梁扭转时，箱梁截面的自由扭转受到
约束，而是纵向纤维受到拉伸或压缩，从而产生约束扭转正应力与约束扭转剪应力，横
向梁抗扭提高系数取用1.15。
按上述规定进行荷载组合，得到内力值见下表8
［由于篇幅所限，在次仅列出边跨现浇段（104,1）；边跨合龙段
（2）；边跨1/4，1/2，
3/4截面所在段（6,10，18）；零号段（21-25），中跨1/4，1/2，3/4截面所在段（28,
35,40）以及中跨合龙段（44）］
承载能力极限状态荷载组合I内力结果：
单元号=104,左节点号=106
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
3.501e+001
3.501e+001
2.334e+001
3.676e+0013.501e+0013.501e+001
剪力
-1.916e+003
-1.916e+003
1.199e+003-2.636e+003-1.916e+003-1.916e+003
弯矩
-7.138e-010-7.138e-010-3.805e-010-7.495e-010-7.138e-010-7.138e-010
单元号=104,
右节点号=
1
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
3.501e+001
3.501e+001
3.676e+001
2.334e+0012.334e+0013.676e+001
剪力
2.422e+003
2.422e+003
3.171e+003-
■7.348e+002-7.405e+0023.168e+003
弯矩
-3.253e+003-3.253e+003-4.247e+0031.362e+0031.455e+003-4.352e+003
单元号=1,左节点号=1
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
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