三跨连续箱梁计算书.doc

1、I题 目 学院（系）： 专业班级： 学生姓名： 指导老师： I学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包括任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名： 2007 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保障、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关学位论文管理部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权省级优秀学士论文评选机构将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制

2、手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于 1、保密囗，在 年解密后适用本授权书2、不保密囗 。（请在以上相应方框内打“” ）作者签名： 2007 年 月 日导师签名： 2007 年 月 日I目录摘要 .IAbstract.II绪论 .11 上部结构设计概述 .31.1 设计基本资料 .31.2 截面形式及截面尺寸拟定 .41.3 毛截面几何特性计算 .52 上部结构内力计算 .92.1 单元划分 .92.2 恒载内力计算 .102.3 温度及墩台基础沉降次内力计算 .112.4 收缩次内力 .152.5 活载组合内力计算 .162.6 内力组合 .183 预应力钢束的估算与布置 .243.1

3、计算原理 .243.2 预应力钢束的估算 .273.3 预应力钢束布置 .303.4 预应力损失计算 .324 普通钢筋估算 .365 强度验算 .386 应力、变形验算 .416.1 基本原理 .416.2 施工阶段应力验算 .416.3 使用阶段应力验算 .476.4 挠度的计算与验算预拱度的设计 .577 桥墩的计算 .607.1 设计资料 .607.2 墩柱计算 .618 钻孔灌注桩计算 .658.1 荷载计算 .658.2 桩长计算 .668.3 桩的内力计算（m 法） .668.4 桩顶纵向水平位移验算与桩身材料截面强度验算 .69结束语 .72致谢 .73参考文献 .74I摘要根

4、据设计任务书要求和设计规范的规定，本着“安全、适用、经济、美观”八字原则，对平南高速公路 D 匝道桥第三联进行了设计。该桥上部为四跨预应力混凝土连续梁桥，均为 30m。桥基础为二根桩单排布置。第一章进行上部结构的计算。对 30m 跨径采用刚性铰接板法计算出跨中和 1/4跨的荷载横向分布系数，支点的用杠杆法计算出。根据恒载和活载的两种组合进行了配筋，按新规范进行了预应力损失的计算，按短暂和持久状态进行了应力验算。并对 30m 跨径的用桥梁博士软件进行了配筋和应力验算。第二章进行下部结构的计算，主要包括了盖梁和桩基础的计算。盖梁活载横向分布系数在荷载对称布置时采用杠杆法，非对称布置时采用偏心受压法

5、进行计算。桩基础采用“m 法” ，墩柱采用偏心受压构件进行了计算。然后进一步进行截面强度的验算，其中包括承载能力极限状态和正常使用极限状态。在正常使用极限状态验算中包括计算截面的混凝土法向应力验算、预应力钢筋中的拉应力验算、截面的主应力计算。关键词: 预应力混凝土 桩基础 墩柱IIAbstractAccording to the specification requirements and general design code for bridges and culverts, and on the basis of the principle of the safety, utility，

6、economy and aesthetics ，we have carried out the third unite located at the D ramp bridge of PINGNANP Highway. The bridge is structured with four spans of prestressed concrete continuous bridge, which are simply supported. The length of the four spans is all 30meters. The abutment adopts two piles si

7、ngle-rowly disposed. The first chapter calculates the upper structure. The load lateral distribution coefficient between quarter span and mid span, is calculated with the law of the pin-joint method, and the pivot with the law of lever method. On the basis of two combinations of live loads and dead

8、loads, prestressed cables are calculated. According to the new design code, the loss of the prestressed concrete has also been calculated, by temporary and lasting state. And the 30-meter span has been calculated with the application softwareDoctor Bridge.The second chapter calculates the substructu

9、re, including pier coping and piers. The calculation of lateral distribution coefficient of the pier coping adopts the law of lever method when loads are disposed symmetrically, the law of eccentric-compressing method when loads are disposed unsymmetrically. The calculation of the piles adopts the l

10、aw of m-method. The piers are calculated as eccentric compression members.The last step is checking the main cross section. the work includes the load-caring capacity ultimate state and the normal service ability ultimate state as well as the main sections being out of shape. Keywords: prestressed c

11、oncrete pile pier1绪论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。我国的预应力混凝土结构起步晚，但近

12、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。然而，当跨度很大时，连续梁所需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

13、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，各国都以每平方米桥面的三材（混凝土、预应力钢筋、普通钢筋）用量与每平方米桥面造价来表示预应力混凝土桥梁的技术经济指针。但是，桥梁的技术经济指针的研究与分析是一项非常复杂的工作，三材指标和造价指标与很多因素有关，例如：桥址、水文地质、能源供给、材料供应、运输、通航、规划、建筑等地点条件；施工现代化、制品工业化、劳动力和材料价

14、格、机2械工业基础等全国基建条件。同时，一座桥的设计方案完成后，造价指针不能仅仅反应了投资额的大小，而是还应该包括整个使用期限内的养护、维修等运营费用在内。通过连续梁、T 型刚构、连续刚构等箱形截面上部结构的比较可见：连续刚构体系的技术经济指针较高。因此，从这个角度来看，连续刚构也是未来连续体系的发展方向。总而言之，一座桥的设计包含许多考虑因素，在具体设计中，要求设计人员综合各种因素，作分析、判断，得出可行的最佳方案。本次设计题目为平南高速公路化龙互通 D 匝道桥第三联施工图设计。本次设计为( )m 预应力砼连续梁，桥宽为 12m，分为两幅，设计时只考虑单幅的设计。430梁体采用单箱双室箱型截

15、面，全梁共分 40 个单元一般单元长度分为 1/8 跨长。顶板、底板、腹板厚度均不变。由于多跨连续梁桥的受力特点，靠近中间支点附近承受较大的负弯矩，而跨中则承受正弯矩，则梁高采用变高度梁，按二次抛物线变化。这样不仅使梁体自重得以减轻，还增加了桥梁的美观效果。本次设计的预应力混凝土连续梁采用满堂支架法施工。通过这次设计，我们将对以前所学的专业知识特别是象混凝土结构设计原理 、 桥梁工程 、 基础工程 、荷载与结构设计原理等课程所学的知识进行了巩固，并将理论知识与实际工程问题相结合，加深了我们对所学知识的掌握，让我们能灵活的运用理论知识解决实际桥梁工程问题。通过这次设计，我们对 CAD 软件运用更

16、加熟练，也接触到了一些新的专业软件如桥梁博士。通过这次设计，我们还将学会更加全面的独立思考问题，也将学会广泛查阅文献资料和熟练使用规范手册。为了更好的掌握预应力混凝土的基础知识，这次设计将是一次让我们用所学的知识解决预应力混凝土连续梁桥工程问题的机会。由于本人水平有限，且又是第一次从事这方面的设计，难免出现错误，恳请各位老师批评指正！31 上部结构设计概述1.1 设计基本资料1.1.1 桥面跨径及净宽跨 径： m。430桥面净宽：净12.0 m。主梁全长：120m。1.1.2 主要材料混凝土：（1）预应力混凝土箱梁 C50 混凝土（2）桥台台身及桥墩混凝土 C30 混凝土（3）承台混凝土 C3

17、0 混凝土（4）桩基混凝土 C25 水下混凝土（5）孔道压浆 C40 水泥砂浆桥面铺装 ：采用 10cm 厚沥青混凝土。预应力钢绞线：预应力钢绞线采用 =1860MPa、符合 ASTM162003 的规定，pkf单根钢绞线直径 15.24mm，截面面积 140 ，弹性模 。s2m51.90pEMPa普通钢筋：R235 钢筋,HRB335 钢筋应分别符合 GB13013-91 和 GB1499-98 的规定，钢筋直径12mm 采用 HRB335（20MnSi）热扎螺纹钢，钢筋直径12mm 采用R235（A3）钢。钢板：钢箱梁采用 Q345C 钢板。锚具：采用 OVM15-12 ,OVM15-15

18、 锚具。支座：采用 GPXZ 系统抗震型盆式橡胶支座。伸缩缝：采用 QMF-8O 型伸缩装置。1.1.3 主要技术标准：道路等级：高速公路。车道数：匝道设单向 2 车道。4抗震等级：桥址区地震动峰值加速度为 0.1g，地震动反应谱特征周期 0.35g，地震基本烈度为 VII 度。荷载标准：公路级。设计使用年限：设计基准期为 100 年。1.1.4 设计规范公路桥涵设计通用规范 （JTGD602004）公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 （JTGD622004）公路桥涵施工技术规范 （JTJ0412000）公路工程抗震设计规范 （JTJ00489）公路桥涵地基与基础设计规范 （JTJ024

19、85）1.1.5 支座强迫位移边支座：1cm。中支座：1.5cm。1.1.6 施工方式采用整体式支架现浇施工。1.2 截面形式及截面尺寸拟定1.2.1 桥形布置 该设计是立交桥匝道桥的一联。为减小建筑高度，适当增大跨径并提高行车舒适性，决定采用预应力混凝土连续梁桥，孔径为：30m+30m+30m+30m，见图 1-1。图 1-1 桥梁计算简图1.2.2 截面形式及梁高采用等高度箱型截面。箱梁根部高取 1.8m，高跨比 H1/L=1/16.7。1.2.3 横截面尺寸每幅桥面全宽 12m，故取单箱双室截面为单幅桥的构造断面。箱梁顶板采用钢筋混凝土。为使顶板钢筋较为适宜，箱梁腹板净距以不超过 5m5

20、为宜取 1.38m，采用顶板翼缘外悬 2.4m，则箱梁地板宽度为 7m。考虑布置预应力钢束、普通钢筋及承受轮载的需要箱梁顶板厚度采用 22cm。根据设计经验资料，设置防撞护栏。箱梁顶板翼缘短部厚度采用 15cm。翼缘根部厚度为 40cm。腹板与顶、底板相接处均做 60cm20cm 和 50cm25cm 承托，以利脱模并减弱转角处的应力集中。主梁横截面构造如图 1-2 所示。图 1-2 主梁横截面构造图1.2.4 箱梁底板厚度及腹板宽度设置（1）箱梁底板厚度设置:采用 20cm 厚的箱梁底板。（2）腹板宽度：采用 45cm 厚的腹板。1.2.5 横隔板（梁）设置在过渡墩支座处设置 120cm 的横隔板，中墩支座处设置 150cm 的横隔板。如图1-3 所示。图 1-3 横隔板构造图1.3 毛截面几何特性计算毛截面几何特性计算是结构内力计算、配筋计算及挠度计算的前提。毛截面几何特性计算方法很多，本设计中采用分块面积法计算。具体分块见图 1-4。