预应力箱型毕业设计.doc

1、 毕业设计说明书 题目： 邢衡高速 K14+500 桥梁施工图设计 系 名 建筑工程系 专 业 土木工程 学 号 6011207445 学生姓名 张云鹏 指导教师 宋娃丽 2015 年 5 月 15 日 摘 要 本桥采用预应力混凝土 箱型 梁桥，桥长 120 米， 四 跨结构，跨径 30 米，桥宽 16.75米 。设计中完成桥梁在恒载、活载等引起的结构内力和变形；并且分析了预应力 箱 梁桥在恒载和活载作用下的受力性能， 对全桥进行预应力钢束的设计计算 等。 本设计采用的是装配式预应力混凝土箱型梁桥，这种桥可以减少施工时间，而且可以充分利用机器化，可以提高工作效率，而且质量也可以提高，由于是预应

2、力，可以有效发挥材料的性能，充分利用资源，而且可以增加桥梁的有效跨径。而且易于就地取材，所用材料价格低，外形美观，施工方便。 本设计严格遵守 相关规范，以新出版的各种规范为基础，在老师的指导和帮助下，顺利完成设计。 关键词 ： 箱型梁； 预应力混凝土；四 跨结构；预应力钢束； ABSTRACT The bridge is simply supported by priestessed concrete Box-beam, which is 120 meters length, four span structure , and the single-hole span 30 meters, t

3、he bridge width 16.75 meters width. In the design of the bridge, we have completed the following work, such as bridge structure endogen force and distortion which caused by the dead load and the live load function, and have analyzed the performance of the bridge when it is affected by the dead load

4、and the live load stress. Simultaneously， we carry on the design calculation which to the entire bridge the pre-stressed steel ties. Design approach of the constant load, completed in live load caused internal force and deformation of the structure; The prestressed slab bridge and analysis in consta

5、nt load and under the influence of live load and the mechanical properties of prestressed steel, the approach to design and calculation of the beam. The design according to the comprehensive implementation the policy, “the economy, suitable, artistic, and safe“, approach to the basic function reques

6、t and the use premise requests. Keywords: Box-beam ; prestressed concrete ; four span structure; pre-stressed steel ties 1 目 录 第一章 绪论 . 2 1.1 设计资料 .2 第二章 方案比选 . 2 2.1 桥型方案 .2 2.2 方案比选 .3 2.3 方案确定 .4 第三章 上部结构计算 . 5 3.1 设计资料及构造布置 .5 3.2 主梁内力计算 .8 3.3 预应力钢束的估算及布置 . 21 3.4 主梁截面几何特性 . 27 3.5 钢束预应力损失计算 .

7、37 3.6 主梁截面强度与应力 验算 . 48 3.7 主梁端部的局部承压强度验算 . 74 3.8 主梁变形验算 . 76 第四章 下部结构计算 . 82 4.1 下部结构形式 . 82 4.2 桥墩桩长计算 . 84 参考文献 . 88 外文资料 中文翻译 致 谢 天津大学仁爱学院 2015 届本科生毕业设计（论文） 1 第一章 绪论 1.1 设计 资料 一、 设计技术指标 1.设计荷载：公路 I 级 2.设计速度： 80km/h 3.桥面净空： 0.50m（防撞栏） +3.754m（车行道） +0.50m（防撞栏） =16m 4.桥面横坡：双向 2% 5.平面形状：位于直线段 6.地

8、震裂度： 基本烈度 6 度，按 7 度设防 二、 有关设计 条件 1、地区气温：一月平均气温 3.1 ，七月平均气温 26.7 2、材料供应：钢、木、水泥供应充足，砂、砾石可就地取用，所以材料运距不超过 5km 3、施工单位：甲级公路工程公司，机具及技术人员满足施工要求。 三、 场地工程地质条件简述 1、 场区地形平坦。在勘察深度范围内，地面以下土质为硬塑粘性土，孔隙比e0=0.8；液性指数 IL=0.7。 2、 地下水特征 场地地表水及地下水不发育，仅在上部素填土中存在少量的上层滞水，受大气降水补给，该场地地下水和地表水对混凝 土无结晶类腐蚀、无分解类腐蚀、无结晶分解复合类腐蚀。 3、 场地

9、地震效应评价 本区抗震设防烈度为 7 度，设计基本地震加速度值为 0.05g。 天津大学仁爱学院 2015 届本科生毕业设计（论文） 2 第二章 方案比选 2.1 桥型方案 方案一：预应力钢筋混凝土简支箱梁桥 1、桥梁跨径及桥宽 标准跨径： 30m 全桥总长： 30x4=120m 主梁全长： 29.96m 计算跨径： 29.16m 桥面宽度： 0.50m（防撞栏） +15.75m（车行道） +0.50m（防撞护栏） =16m 2、材料及工艺： 本桥为预应力钢筋混凝土简支箱梁桥 混凝土部分：主梁等、湿接缝、现 浇连续段均采用 C50 砼，桥面铺装采用 C40防水砼。 图 2-1 方案一（单位：

10、m） 方案二：预应力钢筋混凝土简支 T 梁桥 1、桥型优势 桥型新颖简洁轻巧，外形美观，桥净空大，桥下视野开阔； 2、尺寸拟定 桥宽布置： 0.50m（防撞栏） +15.75m（车行道） +0.50m（防撞护栏） =16m 跨径布置： 30x4=120m 图 2-2 方案二（单位： m） 方案三：斜拉桥 天津大学仁爱学院 2015 届本科生毕业设计（论文） 3 1、 桥型优势 主梁增加了中间的斜索支撑，弯矩显著减小，与其他体系的大跨度桥梁比较，混凝土斜拉桥的钢材和混凝土用量均较节省；借斜拉索的预压力可以调整主梁的内力，使之分布均匀合理，获得经济效果，并且能将主梁做成等截面，便于制造和安装；斜索

11、的水平分力相当于对混凝土梁施加的预压力，借以提高梁的抗裂性能，并能充分发挥了高强材料的特性；结构轻巧，适用性强。 2、尺寸拟定 跨径布置： 60m+60m 图2-3 方案三（单位： m） 2.2 方案比选 表 2-1 方案比选 1 方案 一 二 三 2 桥型布置 预应力混凝土简支箱梁桥 预应力混凝土简支 T 梁桥 斜拉桥 3 跨径布置（ m） 30+30+30+30 30+30+30+30 60+60 4 截面形式 五个单箱单室箱型截面 T 型截面 五个单箱单室箱型截面 5 技术要求 邻桥孔各自单独受力，便于预制、架设、简化施工管理，施工费用低 施工技术易，但工艺复杂，所需设备较少 高度机械化

12、，需要一整套机械动力设备，施工速度快，占用场地少 6 上部结构施工方法 预制安装法 预制安装法 悬臂拼装法 7 经济性 好 一般 较好 天津大学仁爱学院 2015 届本科生毕业设计（论文） 4 2.3 方案确定 简支梁桥受力简单，梁中只有正弯矩，体系温度、混凝土收缩徐变、张拉预应力等均不会在 梁 中产生附加内力，设计计算方便，最容易设计成各种标准跨径的装配式结构。由于简支梁是静定结构，结构内力不受地基变形的影响，对基础要求较低，适用于地基较差的桥址上建桥。在多孔简支梁桥中，相邻桥孔各自单独受力，便于预制、架设、简化施工管理，施工费用低，因此被广泛采用。综合比较各种方案的经济指标，技术指标，施工

13、难易程度等，还有本地的具体地质条件和人文环境以及其它客观因素，我最终选择第一方案即预应 力混凝土简支箱梁桥方案作为推荐设计方案进行设计。 天津大学仁爱学院 2015 届本科生毕业设计（论文） 5 第三章 上部结构 计算 3.1 设计资料及构造布置 3.1.1 设计资料 一、 桥梁跨径及桥宽 标准跨径： 30m（墩中心距离） ;主梁全长： 29.96m；计算跨径： 29.16m; 桥面宽度： 0.50m（防撞栏） +15.75m（车行道） +0.50m（防撞栏） =16m 二、 设计荷载：公路 I 级。 三、 主要材料 （ 1）混凝土： 主梁（板）等、湿接缝、现浇连续段均采用 C50 砼； 桥面

14、铺装采用 C40 防水砼。防撞栏、桥头搭板： C30 砼 （ 2）钢材： 预应力钢筋采 用高强度低松驰 7 丝捻制的预应力钢绞线，公称直径为 15.20mm ，公称面积 140 2mm ，标准强度 MPaf pk 1860 ，弹性模量 M P aE p 51095.1 ， 1000h后应力松驰率不大于 2.5%，其技术性能必须符合中华人民共和国国家标准 (GB/T 5224 2003)预应力筋用钢绞线的规定。 普通钢筋直径大于或等于 mm12 的采用 335HRB 钢筋；直径小于 mm12 的均采用235HPB 钢筋。 3.1.2 箱型梁构造形式及相关参数设计 一、 本 箱型梁 按全预应力混凝

15、土构件设计，施工工艺为后张法 二、 桥上横坡为双向 2%（计算时按照简化的中 梁 截面特性进行计算）。 三、 箱形截面尺寸：梁高 1.2m，端部设置横隔梁，高 1m，宽 0.5m，横向共计 5片箱型梁 ，采用湿接缝进行连接，湿接缝宽 0.8m，厚度为 0.16m，预制箱型梁 顶板宽2.55m，跨中腹板 厚 0.18m，顶板、底板厚均 0.18m，端部腹板厚 0.25m，顶板厚 0.18m，底板厚 0.25m，腹板和顶板之间设有承托，底板厚度、腹板厚度在距支座中心线 1.78m处开始渐变为距支座中心线 0.1m处的 0.25m和 0.25m（即端部的截面尺寸），见图 3-1。 四、 预应力管道采

16、用金属波纹管成形，波纹管内径为 60mm，外径为 67mm，管道摩擦系数 0.2 ，管道偏差系数 k=0.0015，锚具变形和钢束回缩量为 6mm（单端）。 五、 沥青混凝土重度按 23 3kN/m 计，预应力混凝土结构重度按 26 3kN/m 计，混凝土重度按 25 3kN/m 计，单侧防撞栏线荷载为 8kN/m。 六、 根据以上拟定的各部分尺寸，绘制箱形 梁 的跨中及端部横截面图，见图 3-2。计算跨中截面几何特性，见表 3-1。 天津大学仁爱学院 2015 届本科生毕业设计（论文） 6 由此可计算出截面效率指标 （希望 在 0.5 以上） 。 hkk xs (式 3-1) 图 3-1 桥梁横断面图及纵剖面结构尺寸图（单位： cm） 图 3-2 端部及跨中截面尺寸图（单位： cm） 截面上核心距 cm71.2039.40-1 2 01 0 8 6 4 24.1 7 9 1 5 7 1 5Ay Ik xs ）（截面下核心距 cm83.4039.401 0 8 6 4 24.1 7 9 1 5 7 1 5Ay Ik sx 因此截面效率指标 5.051.0120 83.4071.20h kk xs 大于 初拟截面是合理的。