1、西南交通大学本科毕业设计（论文） 西 南 交 通 大 学 本 科 毕 业 设 计 高速公路 (64+2 113+64)m 连续梁桥设计 年 级： 2010 级 学 号： 20100449 姓 名：樊志飞 专 业：土木工程 指导老师：施 洲 2014年 6月西南交通大学本科毕业设计（论文） 第 II 页 院系 土木工程 专 业 桥梁工程 年级 2010 级 姓 名 樊志飞 题目 高速公路 (64+2 113+64)m 连续梁桥设计 指导教师 施洲 评 语 指导教师 (签章 ) 评 阅 人 评 语 评 阅 人 (签章 ) 成 绩 答辩委员会主任 (签章 ) 年 月 日 西南交通大学本科 毕业设计
2、(论文 ) 第 III 页 摘 要 本设计为 （ 64 2113+64） m公路预应力混凝土连续 梁 桥设计 ， 此桥为高速公 路单室，三车道，四跨公路连续梁桥。 桥面宽度为 12.75m,桥底宽 7m。支座处梁高为 7m，跨中处为 3m，按 1.6 次抛物线变化；底板厚度支座处为 0.8m,跨中为 0.4m，厚度线性变化；腹板厚度支座处 0.7m，跨中处 0.4m，线性变化。桥轴线为直线，采用 2%的横坡设计，不设置纵坡。设计荷载为 公路 级 。主梁采用挂篮悬臂对称施工， 边跨采用满堂支架就地浇筑施工法，合龙方案为先边合龙再中合龙 。 本设计主要采用 桥梁博士 3.0 分析软件来进行结构内力
3、分析计算，期间也用了Autocad 和 Excel 进行辅助设计。全桥上部结构 共分为 112 个梁单元，定义有 51 个施工阶段 。 本设计的顺序是在 CAD中画好各个截面，导入桥梁博士完成桥梁建模。并把每个毛截面的特性和内力以文本的形式输出。对荷载进行简单组合，把自重内力与移动活载内力进行组合用来初步估算纵向预应力钢筋束量。运行桥梁博士数据计算，根据估算的预应力钢筋束在桥梁博士中调束，最后以文本的形式输出桥梁的预应力损失和各个次内力的数据。最后进行运营结构验算，包括主力组合、附加力组合和抗裂组合。承载能力极限验算包括主力组合和主力 +附加力组合，要确保每种组合应力不超过容许值，设计才能通过
4、。 关键词：预应力混凝土；梁桥； 悬臂 浇筑 施工 ；设计； 西南交通大学本科 毕业设计 (论文 ) 第 IV 页 Abstract The design for the (64 +2 113 +64) m highway prestressed concrete continuous beam bridge design , this highway bridge is a single room, three -lane , four-span continuous girder highway bridges . Deck width 12.75m, bridge bottom widt
5、h 7m. Bearing beam at a height of 7m, the span at mid is 3m, by 1.6 times parabola ; the plane at back thickness at the support of 0.8m, cross for 0.4m, thickness varies linearly ; web thickness bearing at 0.7m, span at 0.4m, linear. Bridge axis is a straight line, using a 2% cross slope design, do
6、not set the longitudinal slope . Design load for the highway - . Cradle cantilever beam with symmetrical main construction , side -situ pouring across adopt Trestle construction method , closure plan for the closure and then the first side closure . This design uses Dr. Bridges 3.0 analysis software
7、 for structural analysis and calculation of internal forces , also used during the Autocad and Excel aided design . Ministry of full bridge girder structure is divided into 112 units , there are 51 definitions construction phase . The design is in the order of the CAD drawing the various sections, t
8、he import is completed , Dr. bridge bridge modeling . And the characteristics and internal forces the output of each section of the hair in the form of text. For simple load combination , the weight of internal forces and moving live load force combined to preliminary estimates the amount of longitu
9、dinal prestressing tendons . Dr. Run bridge data calculation , based on estimates of prestressing tendons , Dr. bridge beam tuning in , the final form of text output bridge prestressing loss of secondary forces and various data . Finally, the operational structure checking, including the main mix, a
10、 combination of additional forces and crack combinations. Carrying capacity limit checking the main mix and the main and portfolio includes additional force to ensure that each combination does not exceed the allowable stress values .Than the designed can be passed. Keywords : prestressed concrete ;
11、 bridge ; cantilever casting construction ; design ; 西南交通大学本科 毕业设计 (论文 ) 第 V 页 目 录 第 1 章 绪论 .1 1.1 预应力混凝土连续梁桥概述 .1 1.2 毕业设计的目的和意义 .1 1.3 施工 工艺 .1 1.3.1 施工特点 .1 1.3.2 施工顺序 .2 1.3.3 设计流程 .2 第 2 章 整体设计说明 .4 2.1 设计的基本资料 .4 2.1.1 主要技术指标 .4 2.1.2 所用材料规格 .4 2.2 截面尺寸的拟定 .5 2.2.1 梁高的拟定 .5 2.2.2 腹板总厚度的拟定 .5 2
12、.2.3 底板厚度的拟定 .6 2.2.4 截面尺寸的最后拟定 .6 2.2.5 截面尺寸图 .7 2.3 主梁的施工分段 .7 第 3 章 桥梁建模 .10 3.1 桥梁博士 3.0 的简介 .10 3.2 利用桥梁博士建模 .10 3.2.1 输入单元信息 .10 3.2.2 输入施工阶段信息 .12 3.2.3 输入使用阶段信息 .13 第 4 章 主梁结构内力计算 .16 4.1 主梁恒载内力计算 .16 4.1.1 毛截面几何特性 .16 西南交通大学本科 毕业设计 (论文 ) 第 VI 页 4.1.2 施工时的荷载 .16 4.1.3 所用二期恒载 .17 4.1.4 计算模型 .
13、17 4.1.5 恒载计算结果 .17 4.2 活载内力计算结果 .20 第 5 章 预应力筋的估束和布置 .27 5.1 预应力筋的估算原理 .27 5.2 预应力筋的估算 .27 5.2.1 组合最不利荷载 .27 5.2.2 估算预应力钢筋 .29 5.3 预应力筋的布置 .35 5.3.1 CAD 模型中钢筋图的布置 .35 5.3.2 桥梁博士 模型中钢筋图的布置 .35 第 6 章 预应力损失及有效预应力计算 .37 6.1 预应力损失计算原理 .37 6.1.1 管道摩阻损失 11 计算 .37 6.1.2 锚头变形损失 12 计算 .37 6.1.3 温差损失 13 计算 .3
14、7 6.1.4 弹性压缩损失 14 计算 .38 6.1.5 钢筋松弛损失 15 计算 .38 6.1.6 混凝土收缩徐变损失 16 计算 .39 6.2 有效预应 力值计算 .39 第 7 章 次内力的计算 .43 7.1 收缩、徐变次内力 .43 7.2 温度次内力 .49 7.3 支座不均匀沉 降引起的次内力 .52 第 8 章 截面验算 .56 西南交通大学本科 毕业设计 (论文 ) 第 VII 页 8.1 内力组合与截面验算 .56 8.1.1 承载能力极限状态基本组合 .56 8.1.2 正常使用极限状态短期效应组合 .56 8.1.3 正常使用极限状态长期效应组合 .57 8.2
15、 承载能力极限状态下的正截面验算 .57 8.3 正常使用极限状态计算 .66 8.3.1 正常使用极限状态计算理论 .66 8.3.2 使用阶段正截面抗裂验算 .67 8.4 挠度验算 .74 第 9 章 主要工程数量估算 .76 9.1 混凝土用量估算 .76 9.2 预应力钢绞线用量 .76 9.3 锚具用量估算 .77 毕业设计总结 .78 致谢 .79 附录 .81 附录 1 毕业实习报告 .81 西南交通大学本科毕业设计（论文） 第 VIII 页 西南交通大学本科毕业设计（论文） 第 1 页 第 1 章 绪论 1.1 预应力混凝土连续 梁 桥概述 由于高速公路比普通公路速度高很多，
16、所以其设计规范比较严格。高速公路桥梁主要以桥梁刚度以 及整体性为主。因为此特殊原因，高速公路桥梁的施工造价也很高。设计时也要重点考虑。当超载时，连续梁有可能发生内力重分布，提高整个两部结构的承载能力。因此连续梁桥是适合跨径介于 20-300m 之间的桥型，也是目前应用广泛的公路和铁路桥梁形式。 本设计采用箱型截面，箱型截面具有较好的抗弯和抗扭特性。预应力混凝土连续箱梁桥受力极其复杂，其箱型截面腹板的主拉应力极其重要，如果腹板上的主拉应力超限，会使腹板出现裂缝，如果设计不当，会造成裂缝过多，进而导致桥梁跨中挠度过大，一来桥梁美观受到影响；二来对桥梁的整体刚度也有很大 影响。 1.2 毕业设计的目
17、的和意义 本次设计的具体内容是 （ 64 2113+64） m公路预应力混凝土连续 梁 桥设计，桥宽为 26.5m，分为两幅，设计时只考虑单幅的设计。梁体采用单箱单室箱型截面，主梁共分 112 个单元，单元长度分 3m、 3.5m、 4m、 5m四 种，合 龙 段为 2m。由于多跨连续刚构桥的受力特点，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 1.6 次抛物线变化。 本设计中主要利用的软件主要有 桥梁博士 、 Excel编程计算 、 CAD 软件 。 1.3 施工工艺 1.3.1 施工特 点 主要部分 0号块，是整个预应力混凝土连续桥梁的核心， 0号块最先被
18、浇筑，然后以 0号块为操作平台，在上面安装施工器械、挂篮。然后对称浇筑 1、 2、 3、 4号块等等。由于 0号块的特殊作用。其跨度一般为 12m。 0号块内部结构复杂，普通钢筋和预西南交通大学本科 毕业设计 (论文 ) 第 2 页 应力钢筋交错，中间需要增设刚性横隔板以传递荷载。 0号块中间设有过人小洞。由于在施工过程中昼夜温差大、混凝土收缩徐变等问题导致合拢段两侧桥梁变形不一致，进而出现内力传递出现问题。 1.3.2 施工顺序 下面是施工顺序及所需的天数： 1.0#块浇筑。由于是悬臂施工，合龙之前 0#块通过 固定支座固定在桥墩上（ 30天） 2. 等 0#块强度达到一定要求，进行预应力张
19、拉（ 1 天） 3.1#块挂篮安装。（ 2 天） 4.1#块安装。（ 8 天） 5.重复前面步骤，直至合龙段前三个施工阶段开始用满堂支架施工边跨现浇段。（ 28 天） 6.继续施工，至合龙段，进行边跨合龙。（ 8 天） 7.边跨顶、底板束张拉。（ 2 天） 8.中跨合龙。（ 8 天） 9. 中跨顶、底板束张拉。（ 2 天） 10.改变约束条件。（ 2 天） 11.桥面铺装。（ 30 天） 12.收缩徐变。（ 1000 天） 1.3.3 设计流程 1. 根据经验公式拟定桥梁的 截面尺寸。 2. 利用桥博软件建立桥梁模型，并确定施工阶段，使用阶段阶段。 3. 利用桥博软件计算内力，并进行组合。按照组合情况计算配筋情况。并确定预应力筋的布置。 4. 将算好的钢筋画到 CAD 中，并导入桥梁博士中。
