1、毕业设计（论文）用纸 宁夏交通学校培训中心 联系电话： 0951-8971091 第 I 页 共 107 页 目录 第 1 章 桥型方案比选 . 1 1.1 方案一：预应力混凝土简支 T 型梁桥 . 1 1.1.1 基本构造布置 . 1 1.1.2 设计荷载 . 2 1.2 方案二： 预应力混凝土空心板梁桥 . 2 1.3 方案三 :预应力混凝土连续箱梁 . 3 1.4 方案最终确定 . 3 第 2 章 上部结构设计 . 4 2.1 设计资料及构造布置 . 4 2.1.1 设计资料 . 4 2.1.2 横截面布置 . 6 2.1.3 横截面沿跨长变化 . 11 2.1.4 横隔 梁的布置 .
2、11 2.2 主梁作用效应计算 . 12 2.2.1 永久作用效应计算 . 12 2.2.2 可变作用效应计算（修正刚性横梁法） . 15 2.2.3 主梁作用效应组合 . 25 2.3 预应力钢束的估算及其布置 . 26 2.3.1 跨中截面钢束的估算和确定 . 26 2.3.2 预应力钢束布置 . 27 2.4 计算主梁截面几何特性 . 34 毕业设计（论文）用纸 宁夏交通学校培训中心 联系电话： 0951-8971091 第 II 页 共 107 页 2.4.1 截面面积及惯性矩计算 . 34 2.4.2 截面静距计算 . 37 2.4.3 截面几何特性汇总 . 39 2.5 钢束预应力
3、损失计算 . 40 2.5.1 预应力钢束与管道壁之间的摩擦引起的预应力损失 41 2.5.2 由锚具变形、钢束回缩引起的预应力损失 . 42 2.5.3 混凝土弹性压缩引起的预应力损失 . 43 2.5.4 由钢束应力松弛引起的预应力损失 . 46 2.5.5 混凝土收缩和徐变引起的预应力损失 . 46 2.5.6 预加力计算及钢束预应力损失汇总 . 49 2.6 主梁截面承载力与应力验算 . 53 2.6.1 持久状况承载能力极限状态承载力验算 . 53 2.6.2 持久状况正常使用极限状态抗裂 验算 . 62 2.6.3 持久状态构件的应力验算 . 67 2.6.4 短暂状况构件的应力验
4、算 . 74 2.7 主梁端部的局部承压验算 . 78 2.7.1 局部承压区的截面尺寸验算 . 78 2.7.2 局部抗压承载力验算 . 81 2.8 主梁变形验算 . 82 2.8.1 计算由预加力引起的跨中反拱度 . 82 2.8.2 计算由荷载引起的跨中挠度 . 85 2.8.3 结构刚度验算 . 86 2.8.4 预拱度的设置 . 86 毕业设计（论文）用纸 宁夏交通学校培训中心 联系电话： 0951-8971091 第 III 页 共 107 页 2.9 横隔梁计算 . 87 2.9.1 确定作用在跨中横隔梁上的可变作用 . 87 2.9.2 跨中横隔梁的作用效应影响线 . 88
5、2.9.3 截面作用效应计算 . 90 2.9.4 截面配筋计算 . 91 2.9.5 截面抗剪承载力验算要求 . 95 2.10 行车道板计算 . 95 2.10.1 悬臂板荷载效应计算 . 95 2.10.2 连续板荷载效应计算 . 98 2.10.3 截面设计、配筋与承载力验算 . 103 结论 . 106 致 谢 . 107 毕业设计（论文）用纸 宁夏交通学校培训中心 联系电话： 0951-8971091 第 1 页 共 107 页 第 1 章 桥型方案比选 根据本设计桥梁的桥位地形、水文条件，并综合考虑工程的经济性和施工的难易程度，本桥跨布置的单跨跨径宜在 30m 以上，因此选定简支
6、 T型梁桥、连续箱梁桥和连续钢构桥这三种桥型方案来进行方案比选。 1.1 方案一：预应力混凝土简支 T 型梁桥 1.1.1 基本构造布置 (1)设计资料 标准跨径 :40m; 主梁全长 :39.96m; 计算跨径 :39m; 桥面净空 :净 11m+21.5m; 地震烈度： 8度； 冲刷深度：一般冲刷线低于河床 1m，最大冲刷线低于河床 2米； 气温：年最高月平均温度 18，最低温度 7。 (2)上部结构为预应力混凝土 T型梁 ,梁高 2.3m;下部结构为柱式墩身 ,肋板式桥台 ,桩基础 ;采用简支连续施工。 (3) 预应力混凝土简支 T梁预应力混凝土 T形梁桥有结构简单，受力明确、节省材料、
7、架设安装方便，跨越能力较大等优点，是目前公路桥梁中最经济合理的桥型之一，被广泛用于中小跨径桥型中。 毕业设计（论文）用纸 宁夏交通学校培训中心 联系电话： 0951-8971091 第 2 页 共 107 页 1.1.2 设计荷载 公路 -II级计算跨径小于 50m时人群荷载 3.0KN/m2 ，每侧人行栏、防撞栏重力作用分别为 1.52KN/m和 4.99KN/m。 （ 1）材料及工艺 本桥为预应力混凝土 T型梁桥，锥形锚具； 混凝土：主梁 与横隔梁均 采用 C50 混凝土，桥面铺装用 C30 混凝土； 预应力钢筋 : 预应力钢筋采用公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（ JTG D62
8、 2004）的 直径 15.2 钢绞线，每束五根，全梁配六束，抗拉强度标准值 pkf =1860Mpa。 简支梁的优点：结构简单，架设方便，可减低造价，缩短工期，同时最易设计成各种标准跨径的装配式构件。但相邻两跨之间存在异向转角，路面有折角，影响行车平顺。 1.2 方案二： 预应力混凝土空心板梁桥 预应力混凝土空心板梁桥建筑高度小、自重轻、施工方便，施工速度快、装配化程度高、便于架设安装，桥梁纤细美观，结构断面受力合理，钢束分散布置，避免了锚下混凝土应力集中，节省钢筋，经济效益好。适于跨度 10 30m的单跨板梁或现浇连续板梁 。 优点： 构造简单，工艺成熟 ，多数施工单位都可以操作；体积小，
9、重量轻，便于吊装；建筑高度小，不受填土高度限制；对地基条件要求不高；操受破坏容易修复。 缺点： 采用较大挖空率的预应力大空板，由于其横向应力与其他毕业设计（论文）用纸 宁夏交通学校培训中心 联系电话： 0951-8971091 第 3 页 共 107 页 挖空形式的空心板比大很多，顶板地面在行车荷载作用下更容易产生纵向裂缝，影响板梁的正常使用，必须配置横向受力钢筋；养护条件要求高；先张法施工，放张后空心板易产生较大的上拱度和斜变变形，会影响桥面铺装厚度等。 1.3 方案三 :预应力混凝土连续箱梁 优点： 预应力结构通过高强钢筋对混凝土预压，不仅充分发挥了高强材料的特性，而且提高了混凝土的 抗裂
10、性，促使结构轻型化，因而预应力混凝土结构具有比钢筋混凝土结构大得多的跨越能力。 采用空心板截面，减轻了自重，而且能充分利用材料，构件外形简单，制作方便，方便施工，施工工期短，而且桥型流畅美观。 缺点：行车不顺，同时桥梁的运营养护成本在后期较高。 施工方法：采用预置装配（先张法）的施工方法，先张法预制构件的制作工艺是在浇筑混凝土之前先进行预应力筋的张拉，并将其临时固定在张拉台座上，然后按照支立模板 钢筋骨架成型 浇筑及振捣混凝土 养护及拆除模板的基本施工工艺，待混凝土达到规定强度，逐渐将预应力筋 松弛，利用力筋回缩和与混凝土之间的黏结作用，使构件获得预应力。 1.4 方案最终确定 经过仔细对比考
11、虑过后 ,简支梁的设计较简单 ,受力明确，比较适合该跨径桥梁的设计 ,它的 结构简单，架设方便，可减低造价，缩短毕业设计（论文）用纸 宁夏交通学校培训中心 联系电话： 0951-8971091 第 4 页 共 107 页 工期，同时最易设计成各种标准跨径的装配式构件 ， 因此我选择方案一预应力混凝土简支 T型梁桥 。 第 2 章 上部结构设计 2.1 设计资料及构造布置 2.1.1 设计资料 （ 1）桥梁跨径即桥宽 标准跨径： 40m（墩中心距离） ; 主梁全长： 39.96m(主梁预制长度 ); 计算跨径： 39m(支座中心距离 ); 桥面 净空：净 11m+21.5m（人行道） =12m;
12、 （ 2）设计荷载 公路 - 级由公路桥涵设计通用规范 JTG D60 2004 知道计算跨径小于 50m 时人群荷载 3.0KN/m ，每侧人行栏、防撞栏重力作用分别为 1.52KN/m和 4.99KN/m。 （ 3）材料及工艺 混凝土：主梁采用 C50混凝土，桥面铺装用 C30 混凝土。 预应力钢筋 :采用公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（ JTG D62 2004）的 直径 15.2 钢绞线，每束五根 ，全梁配六束，抗拉强度标准值 pkf =1860Mpa。 普通钢筋直径大于和等于 12mm 的采用 HRB335 钢筋，直径小于 12mm毕业设计（论文）用纸 宁夏交通学校培训中心
13、 联系电话： 0951-8971091 第 5 页 共 107 页 的均用 R235钢筋。 工艺 :按后张法施工工艺要求制作主梁，采用内径 70mm，外径 77mm的预埋波纹管和夹片锚具。 (4)设计依据 : (1)公路工程技术标准（ JTG B01-2003）； (2)公路桥涵设计通用规范（ JTG D60-2004）； (3)公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（ JTG D62-2004）； (4)公路桥涵施工技术规范（ JTJ 041-2000）； (5)预应力筋用锚具、夹具和连接（ GB T14370-93）； (6)公路桥梁板式橡胶支座规格系列（ JTT663-2006）； (
14、7)桥梁工程、结构设计原理等教材； (4)基本计算数据见表 2.1 表 2.1 基本计算数据 名称 项目 符号 单位 数据 混凝土 立方强度 cu,k MPa 50.00 弹性模量 Ec MPa 3.45 104 轴心抗压标准强度 ck MPa 32.40 轴心抗拉标准强度 tk MPa 2.65 轴心抗压设计强度 cd MPa 22.40 轴心抗拉设计强度 td MPa 1.83 短暂状态 容许压应力 0.7 ck MPa 20.72 容许拉应力 0.7 tk MPa 1.76 持久状态 标准荷载组合 容许压应力 0.5ck MPa 16.20 毕业设计（论文）用纸 宁夏交通学校培训中心 联
15、系电话： 0951-8971091 第 6 页 共 107 页 容许主压应力 0.6ck MPa 19.44 短期效应组合 容许拉应力 pt-0.85 pc MPa 0.00 容许主拉应力 0.6tk MPa 1.59 15.2 钢绞线 标准强度 pk MPa 1860.00 弹性模量 Ep MPa 1.95 105 抗拉设计强度 pd MPa 1260.00 最大控制应力 0.75pk MPa 1395.00 持久状态应力 标准荷载组合 0.65pk MPa 1209.00 材料重度 钢筋混凝土 1 KN/m3 25.00 沥青混凝土 2 KN/m3 23.00 钢绞线 3 KN/m3 78
16、.50 钢束与混凝土的弹性模量比 EP 无量纲 5.65 2.1.2 横截面布置 (1)主梁间距和主梁片数 主梁间距通常应随梁高与跨径的增大而加宽为经济，同时加宽翼板对提高主梁截面效率指标 很有效，故在许可条件下应适当加宽 T梁翼板。本桥主梁翼板宽度为 2400mm,由于宽度较大，为保证桥梁的整体受力性能，桥面板采用现浇混凝土刚性接头，因此主梁的工作截面有两种 :预施应力 、运输、吊装阶段的小截面 (b1 =1600mm)和运营阶段的大截面 (b2 =2400mm)。净 11m+2 1.5m（人行道） 的桥宽采用五片主梁 ,如图 2.1所示。 毕业设计（论文）用纸 宁夏交通学校培训中心 联系电话： 0951-8971091 第 7 页 共 107 页 图 2.1 结构尺寸图 （单位 mm） （ 2）主梁跨中截面尺寸拟订
