40m预应力砼简支T型梁桥毕业设计.docx
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40m预应力砼简支T型梁桥毕业设计
40m预应力砼简支T型梁桥毕业设计
河北联合大学轻工学院09级本科毕业设计共73页
目录................................................................................................................................1
摘要..............................................................................................................................3
Abstract..........................................................................................................................4
第一部分、桥梁设计....................................................................................................6
1、水文计算.........................................................................................................6
1.1原始资料.................................................................................................6
1.2水文计算...................................................................................................6
2、方案比选.........................................................................................................9
2.1方案一、预应力混凝土简支梁桥...........................................................9
2.2方案二、钢筋混凝土连续箱梁桥.........................................................10
2.3方案三、双塔斜拉桥.............................................................................10
3、设计资料及构造布置...................................................................................11
3.1设计资料.................................................................................................11
3.2横截面布置..............................................................................................12
4、桥梁上部结构荷载计算...............................................................................14
4.1、行车道板内力计算...............................................................................14
4.2、主梁内力计算.......................................................................................15
4.3、主梁内力组合计算...............................................................................25
5、预应力钢束的计算及其布置.......................................................................26
5.1、跨中预应力钢束截面积估算...............................................................27
5.3、主梁截面几何特性计算.......................................................................32
5.4、持久状况截面承载力极限状态计算...................................................32
5.5、钢束预应力损失计算...........................................................................35
5.6、应力验算.............................................................................................43
5.7、抗裂性验算...........................................................................................45
5.8主梁变形（挠度）计算..........................................................................46
5.9、主梁端部（锚固端）的局部承压验算...............................................471
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6、桥梁下部结构计算.......................................................................................50
6.1、盖梁的计算...........................................................................................50
6.2桥墩墩柱计算.........................................................................................63
6.3钻孔灌注桩桩的设计计算.....................................................................67
第二部分、结论........................................................................................................75
第三部分、参考文献................................................................................................76第四部分、
致谢........................................................................................................772
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摘要
本设计是根据设计任务书的要求和《公路桥规》的规定,对资阳市九曲河3×40m简支梁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，本论文提出三种不同的桥型方案进行比较和选择，方案一：
预应力混凝土简支梁桥；方案二：
悬索桥；方案三：
混凝土箱梁桥。
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。
期间翻译了一篇英文短文：
“Thebridgecrackproducedthereasontosimplyanalyse”。
关键词：
预应力混凝土、简支梁桥、钻孔灌注桩、锥形锚具
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Abstract
Thisdesignisaccordingtothedesignprojectdescriptionrequestand"RoadBridgegauge"thestipulation,3×40msimplesupportedbeambridgetoZiyangshitocarryonthenine-bendRivertoelectwiththedesign.Forthepurposeofmakethetypeofthebridgecorrespondingwiththeambienceandcostsaving.Thispaperpresentsthreedifferentkindsofcomparisonandselectionofbridgetypealternativesfor
two-pylon,scheme1:
prestressedconcretesimplysupportedgirderbridge;Scheme2:
suspensionbridge;Solution3:
throughtheconcreteboxgirderbridgeaswellasthedesignandconstructionaspectsoffengshui
principlestoconsidermoredeterminetheprestressedconcretebeambridge（taperedanchorage）astherecommendedplan
Inthedesign,thecalculationofbridgeupperstructurebridgeis
analyzedemphaticallyintheuseofengineeringzhonghengloadandliveloadeffect,theoverallvolumeandweightcoefficient,loadsetdegreeofinternalforceofdeadloadcalculationusingtheleverprinciplemethodofliveloadtransversedistributioncoefficientofeccentricpressuremethod,andusingthemethodofmaximumloadmethodfortheloadliveloadofbeamreinforcementcalculation,estimatethevariouslossofprestresssteelstrand,prestressedstageandusingstageofmaingirdersectionandthestrengthanddeformationcalculationofanchoragezonelocalstrengthcalculationanddeflectioncalculationofbottomstructurewithdoublepieronthebasisoftheboredpiles,usingpotrubberbearing,andrespectively
onthepiersandpilefoundationcalculationandchecking4
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Thisdesignalldesigndrawingsusingcaddrawing,computertypesettingfilings,printoutthedrawingandpaperduringtranslationaessayinEnglish“Thebridgecrackproducedthereasontosimplyanalyse”。
Keywords:
prestressedconcrete、simplesupportedbeambridge、cast-in-placepile、coneanchoragedevice.
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第一部分、桥梁设计
1、水文计算
1.1原始资料
1.1.1勘测资料
（1）地貌特征
资阳市属新华厦构造体系，东有华莹山皱断裂带，西有龙泉山褶皱断裂带，南有威远旋转扭构造，但这些构造对场地影响小，处于新构造活动微弱的均衡抬升区，区内广泛分布中生界侏罗系地层，亲生界地层主要分布在沱江干流两侧。
风化、崩塌、滑等常见的物理地质现象经常产生外，境内无大的不良地质构造。
（2）场地的工程地质条件
根据地勘资料显示，资阳市3×40m简支梁桥钻勘的地质从上至下依次为：
素填土，冲填土，粉质粘土，细沙，强风化泥岩。
（3）场地地下水埋藏条件
根据设计文件说明得知，场地地下水类型主要为上层滞水、孔隙潜水及裂隙水，静止水位4.30—4.60m。
1.2水文计算
1.2.1求设计流量
（1）求cv和cs的值
由附表查得：
cv=1.2cs=3cv=3.6
（2）求洪水经验频率p:
最大洪水发生年代1939年至今69年。
1963和1977年洪水分别为二、三位，其经验频率为：
P63=m/（n+1）×100%=2/（69+1）=2.9%
P77=3/（69+1）=4.3%
（3）求流量模比系数K:
根据cv=1.2cs=3cv=3.6，设计频率p%＝1％，查表得：
K1%=6.1
按1963年洪水频率P63=2.9%查得K2.9%=4.40
按1977年洪水频率p77=4.3%查得K4.3％＝3.59
（4）推算设计流量QP%:
按1963年洪水流量推算，
Q2.9%=Q63×K1%/K2.9%=730×6.1/4.40=1012m3/s
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河北联合大学轻工学院09级本科毕业设计共73页按1977年洪水流量推算，
Q4.3%=Q77×K1%/K4.3%=610×6.1/3.59=1036m3/s
按1963年和1977年推算的结果接近，说明是可靠的。
但从安全考虑采用较大的。
Q1%=1036m3/s
1.2.2、桥梁分孔和高程计算
过水断面面积?
和水面宽度B，可根据河流断面图列表计算。
假设设计水位为181m。
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过水断面计算图
对于河槽部分：
?
c
hc=Bc=2.67m
vc=mchc2/3i1/2=25×2.672/3×0.00361/2=2.887m/sQc=?
c*vc=176.53×2.887=509.64m3/s河滩部分：
ht=?
t/Bt=154.99/247=3.5m
vt=2.08m/s=mtht2/3i1/2=20×3.5/3×0.00361/2=0.042m/sQt=?
tvt=133.23×0.042＝5.6m3/s全断面的设计流量：
Qs=Qt+Qc=512.25m3/s2）桥孔长度的计算
（1）采用经验公式计算
该桥位河段属于山区开阔河段，
512.25Qs
Lj=Kq（Qc）n3Bc=0.84×（509.64）0.9×116=88m
此结果是桥下宣泄设计洪水所需的最小孔径
（2）采用冲刷系数法计算
选用P=1.25;桥墩水流侧向压缩系数?
＝0.95；
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b1.3
折减系数?
＝l＝78＝0.017；河槽的设计流速vs=3.887m/s
桥下最小毛过水面积：
Qs512.25
Aqj=?
（1?
?
）Pvs=0.95（1?
0.017）*1.25*3.887=112m2
（3）桥面标高的确定
考虑壅水、浪高、波浪壅高、河湾超高、水拱、局部股流壅高、床面淤高漂浮物高度等因素?
?
h＝1.000m
按设计水位计算桥面最低高程：
Hmin=Hs+?
?
h?
hj?
h0++=181+1.000+0.5+2.0=184.50m
综合以上考虑，并根据河曹断面型式，取桥梁全长为120m，
2、方案比选
桥梁设计原则：
（1）适用性
满足公路交通和铁路的正常运行，以及将来交通量增长的需要。
建成的桥梁应保证在使用年限内满足交通要求，并便于检查和维修。
（2）舒适与安全性
现代桥梁设计越来越强调舒适度，要控制桥梁的竖向与横向振幅，避免车辆在桥上振动与冲击。
整个桥跨结构及各部分构件，在制造、运输、安装和使用过程中应具有足够的强度、刚度、稳定性和耐久性。
（3）经济性
设计的经济性一般应占首位。
经济性应综合考虑发展远景及将来的养护和维修等费用。
（4）美观
一座桥梁，，应与周围的景致相协调。
合理的结构布局和轮廓是美观的主要因素，决不应把美观片面的理解为豪华的装饰。
2.1方案一、预应力混凝土简支梁桥
预应力混凝土简支T梁桥，共3跨，每跨40m，则桥面部分全长40×3＝120m，桥面净空为满足要求，依据水文计算，取桥面净空为7m。
桥面宽度为设计标准值9m＋2×0.75m人行道。
主梁全长为39.96m，计算跨径为38.88m。
预应力混凝土T梁的优点在于：
预应力混凝土可看作是一种预先储存了足够9
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压力的新型混凝土材料。
对混凝土施加预压力的高强度钢筋（或称力筋），既是加力工具，又是抵抗荷载所引起构件内里的受力钢筋。
预应力混凝土梁桥能最有效地利用现代高强度材料（高强混凝土，高强钢材），减小构件截面，显著降低自重所占全部设计荷载的比重，增大跨径，扩大了混凝土结构的适用范围。
全预应力混凝土梁宰使用荷载下不出现裂缝，即使是部分预应力混凝土梁在常遇荷载下也无裂缝，鉴于能全面参与工作，梁的刚度就比通常开裂的钢筋混凝土梁要大。
可以显著减小建筑高度，使大跨径桥梁做得轻柔美观。
扩大了对多种桥型的适应性，而且还提高了结构的耐久性。
预应力技术的采用，为现代装配式结构提供了最有效的接头和拼装手段。
根据需要可在纵向、横向和竖向等施加预应力，使装配式结构集整成理想的整体，扩大了装配式桥梁的使用范围，提高了运营质量。
施工方案:
简支T梁桥可分为整体式和装配式两种结构。
这里考虑采用装配式简支结构，其具有建桥速度快、工期短、模板支架少等优点而应用广泛。
下部结构采用钻孔灌注桩施工。
同时简支梁桥做预应力结构适用跨径为20m—50m之间，该设计符合此跨径要求。
2.2方案二、钢筋混凝土连续箱梁桥
该设计取跨度为35m，共4跨，桥梁全长140m。
钢筋混凝土连续梁桥，虽然在力学性能上优于简支梁和悬臂梁，可适用于更大跨径的桥型方案，但同悬臂梁一样，同时存在正、负弯矩区段，通常采用箱型截面梁，其构造较复杂；跨径较大时，梁体重量过大不易装配化施工，而往往要在工费昂贵的支架上现浇。
钢筋混凝土连续梁，还因支点负弯矩区段存在，不可避免地将在梁顶产生裂缝，桥面虽有防护措施，但仍常因雨水侵蚀而降低使用年限。
仅在城市高架、小半径弯桥中有少量应用。
施工方案:
根据桥跨的整体情况，首选逐孔施工，这样可以进行流水施工，并且可以进行很好的施工组织设计，在施工方面无论从人力、材料、工具、工期、场地等方面都是比较合理的。
施工方法选用满堂支架施工，便于计算。
下部结构采用钻孔灌注桩施工。
2.3方案三、双塔斜拉桥
（1）孔径布置。
本方案为双塔斜拉桥，主梁设计为钢箱梁。
孔径布置为20+80+20m，桥梁全长120m，桥面宽为10.5m。
（2）受力形式。
本桥是一种形式独特的双塔斜拉桥，其恒载主要由主塔和斜拉索承受，活载由钢箱梁及拉索和主塔共同承受，荷载通过拉索传至主塔。
（3）视觉效果。
斜拉桥高耸直立的主塔，配以柔性的拉索，将整个劲性主梁悬挂起来，刚性与柔性的完美结合，给人以美的享受。
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综合比较，三者钢筋及混凝土用量相仿，且都满足桥梁设计中适用性、舒适与安全性、经济性、美观的基本原则。
但方案二和方案三施工较困难，工期较长，故选取方案一预应力混凝土简支梁桥为北京九渡河桥梁方案。
3、设计资料及构造布置
3.1设计资料
3.1.1、选定方案：
综合考虑，选取预应力混凝土简支T梁桥，共3跨，每跨40m，则桥面部分全长40×3＝120m，。
桥面净空为满足要求，依据水文计算，取桥面净空为7m。
桥面宽度为设计标准值9m＋2×0.75m人行道。
主梁全长为39.96m，计算跨径为38.88m,车道布置如下：
其中，R＝0.75m,W=9.0m,桥面宽度共计10.5m
3.2.2、荷载标准
由设计题目可知，荷载为公路－Ⅱ级，由相应规范得：
车道荷载的均布标准值7.875KN/m，人群荷载均布标准值2.25KN/m，由线性内插法计算得集中荷载标准值320K
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