1、 本科毕业 设计说明书 题 目： 新洲跨河大桥设计 院 （部）： 土木工程学院 专 业： 土木工程 班 级： 土木 XXXX 姓 名： XXX 学 号： XXXXXX 指导教师： XXX 完成日期： XXXX 年 XX 月 XX 日XXX 大学毕业设计说明书 I 目 录 摘 要 .V ABSTRACT .VI 1 前 言 .- 1 - 1.1 预应力混凝土连续梁桥概述 . - 1 - 1.2 设计资料 . - 3 - 1.3 采用材料 . - 4 - 1.4 采用规范 . - 4 - 2 方 案 比 选 .- 7 - 2.1 构思宗旨 . - 7 - 2.2 比选标准 . - 7 - 2.3
2、设计方案 . - 7 - 2.3.1 设计方案一 . - 7 - 2.3.2 设计方案二 . - 8 - 2.3.3 设计方案三 . - 8 - 2.3.4 设计方案四 . - 9 - 2.4 方案比选 . - 9 - 2.5 方案确定 . - 10 - 3 预 应 力 混 凝 土 连 续 梁 桥 总 体 布 置 .- 11 - 3.1 桥型布置 . - 11 - 3.1.1 孔径布置 . - 11 - 3.1.2 桥梁截面形式 . - 11 - 3.1.3 桥梁细部尺寸 . - 13 - 3.1.4 桥面铺装 . - 15 - 3.1.5 桥梁下部结构 . - 15 - 3.1.6 本桥使用
3、材料 . - 15 - XXX 大学毕业设计说明书 II 3.2 桥博输入信息 . - 16 - 3.2.1 总体信息输入 . - 16 - 3.2.2 施工信息输入 . - 16 - 3.2.3 使用信息输入 . - 17 - 3.3 全桥三维图模 型 . - 17 - 4 荷 载 内 力 计 算 .- 18 - 4.1 全桥结构单元的划分 . - 18 - 4.1.1 划分单元原则 . - 18 - 4.1.2 桥梁具体单元划分 . - 18 - 4.2 全桥施工节段划分 . - 18 - 4.2.1 桥梁划分施工分段原则 . - 18 - 4.2.2 施工分段划分 . - 18 - 4.
4、3 主梁内力计算 . - 19 - 4.3.1 恒载内力计算 . - 19 - 4.3.2 悬臂浇筑阶段内力 . - 19 - 4.3.3 边跨合拢阶段内力 . - 20 - 4.3.4 中跨合拢阶段内力 . - 22 - 4.3.5 桥面铺装阶段内力 . - 23 - 4.3.6 计预应力成桥后的内力应力图 . - 24 - 4.3.7 支座位移引起的内力计算方法及结果 . - 25 - 4.4 活载内力计算 . - 26 - 4.4.1 活载因子的计算 . - 26 - 4.4.2 横向分布系数的考虑 . - 27 - 4.5 荷载组合 . - 27 - 5 预 应 力 钢 束 的 估 算
5、 与 布 置 .- 29 - 5.1 钢束估算 . - 29 - 5.1.1 按承载能力极限计算时满足正截面强度要求： . - 29 - 5.1.2 按正常使用极限状态的应力要求计算 . - 30 - XXX 大学毕业设计说明书 III 5.2 预应力钢束布置 . - 33 - 5.3 预应力损失 . - 34 - 5.3.1 摩阻损失 . - 35 - 5.3.2. 锚具变形损失 . - 35 - 5.3.3. 混凝土的弹性压缩损失 . - 35 - 5.3.4 预应力筋的引力松弛损失 . - 36 - 5.3.5 收缩徐变 损失 . - 37 - 5.4 预应力计算 . - 38 - 5.
6、5 施工阶段应力验算 . - 38 - 6 次 内 力 验 算 .- 40 - 6.1 徐变次内力的计算 . - 40 - 6.2 预加力引起的二次力矩 . - 40 - 6.3 温度次内力的计算 . - 40 - 7 桥 梁 内 力 组 合 .- 42 - 7.1 内力组合的原则 . - 42 - 7.2 承载能力极限状态下的效应组合 . - 42 - 7.3 正常使用极限状态下的效应组合 . - 43 - 8 主 梁 截 面 验 算 .- 45 - 8.1 正截面抗弯承载力验算 . - 45 - 8.2 持久状况正常使用极限状态应力验算 . - 46 - 8.2.1 正截面抗裂验算 . -
7、 46 - 8.2.2 斜截面抗 裂验算 . - 49 - 8.2.3 使用阶段预应力混凝土受压区混凝土最大压应力验算 . - 49 - 8.2.4 预应力钢筋中的拉应力验算 . - 49 - 8.2.5 混凝土的主压应力验算 . - 50 - 8.3 短暂状况预应力混凝土受弯构件应力验算 . - 50 - 9 下 部 结 构 设 计 计 算 .- 51 - XXX 大学毕业设计说明书 IV 9.1 桥墩的计算 . - 51 - 9.2 承台及桩的设计计算 . - 53 - 9.2.1 桩的计算宽度 b1 . - 54 - 9.2.2 桩的变形系数 . - 54 - 9.2.3 桩顶刚度系数
8、1 2 3 4 、 、 、 值计算 . - 54 - 9.2.4 计算作用在每根 桩顶上的的作用力 Pi 、 Qi 、 Mi . - 55 - 9.2.5 计算最大冲刷线处桩身弯矩、水平力及轴力 . - 55 - 9.2.6 承台验算 . - 59 - 总 结 .- 64 - 谢 辞 .- 65 - 参 考 文 献 .- 66 - XXX 大学毕业设计说明书 V 摘 要 本次设计选用 公路桥梁类型，道路类型为 二级 公路，桥梁取单幅 双 向 四 车道行车，设 计桥梁的跨度为 71.5+117+71.5m，采用的是 单箱双 室箱 型 。桥宽 21.4m， 主梁采用悬臂挂篮施工。 预应力混凝土连续
9、梁桥以结构受力性能好、变形小、伸缩缝少、行车平顺舒适、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。 梁高按二次抛物线变化，从支座处最大 7米到跨中 3米，顶板厚度为 30cm。在设计好截面的基础上， 对结构进行内力分析 （运用 桥梁博士 v3.0） 对钢筋数量进行估计并配置钢筋， 进行预应力筋和次内力计算， 再检算主要控制截面的承载能力和变形情况，最后对主要工程量 进行估算。在昨晚所有的 计算后，绘制结构施工图， 包括桥跨布置图、施工程序图等 ，进行外文翻译， 最后编制设计计算说明书及文档整理。 关键词 ：预应力混凝土连续 梁 桥 ； 抛物线 ； 悬臂施工 ； 桥梁博士 v3.
10、0 XXX 大学毕业设计说明书 VI Design of xinzhou crossing bridge Abstract This for bridge is used in the Secondary road, The road of the bridge serves as double-direction four lanes. The spans of the bridge are 71.5 +117+71.5 meters. It has a the box section of Single-box double room and 21.4-meters wide. The g
11、irder applies cantilever hung-basket bearing and symmetric equilibrium construction. Pre-stressed concrete continuous Girder Bridge become one of main bridge types of the most full of competion ability because of subjecting to the dint function with the structure good, having the small defomation, f
12、ew of control joint,going smoothly comfort,protected the amout of engineering small and having the powerfully ability of earthquake proof and so on. The highness of the beam ranges from 7.0m at the support to 3.0m at the middle of the span, changing at a quadratic parabolas path. The thickness of th
13、e roof is 30cm. At the basis of the designing section , internal force analysis is done(by Dr.Bridge3.0).The amount of the steel bar is estimated and the collocation is done. After these processes, prestressing force loss and the secondary force can be calculated . Then, check whether the carrying c
14、apability and deflection of main controlling section can passes its limits. At last, the major amount of the project is estimated. After all the calculation, draw the construction drawing (including bridge span arrangement, construction procedure and so on), do the translation of foreign language. A
15、t last make the introduction of my design and sort my text file. Key words: Pre-stressed concrete continuous Girder Bridge； parabolic curves； cantilever hung-basket bearing； Dr.Bridge v3.0 XXX 大学毕业设计说明书 - 1 - 1 前 言 1.1 预应力混凝土连续梁桥概述 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
16、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。
17、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。 连续梁和悬臂梁作比较：在恒载作用下，连续梁在支点处有负弯矩，由于负弯矩的卸载作用，跨中正弯矩显著减小，其弯矩与同跨悬臂梁相差不大；但是，在活载作用下，因主梁连续产生支点负弯矩对跨中正弯矩仍有卸载作用，其弯矩分布优于悬臂梁。虽然连续梁有很多优点，但是刚开始它并不是预应力结构体系中的佼佼者，因为限于当时施工主要采用满堂支架法，采用连续梁费工费时。到后来，由于悬臂施工方法的应用，连续梁在预应力混凝土结构中有了飞速的发展。 60 年代初期在中等跨预应力混凝土连续梁中，应用了逐跨架设法与顶推法；在
18、较大跨连续梁中，则应用更完善的悬臂施工方法，这就使连续梁方案重新获得了竞争力，并逐步在 40 200 米范围内占主要地位。无论是城市桥梁、高架道路、山谷高架栈桥，还是跨河大桥，预应力混凝土连续梁都发挥了其优势，成为优胜方案。目前，连续梁结构体系已经成为预应力混凝土桥梁的主要桥型之一。 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XXX 大学毕业设计说明书 - 2 - 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
19、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。在我国，预应力混凝土连续梁虽然也在不断地发展，然而，想要在本世纪末赶超国际先进水平，就必须解决好下面几个课题： 1.发展大吨位的锚固张拉体系，避免配束过多而增大箱梁构造尺寸，否则混凝土保护层难以保证，密集的预应力管道与普通钢筋层层迭 置又使混凝土质量难以提高。 2.在一切适宜的桥址，设计与修建墩梁固结的连续 刚构体系，尽可能不采用养护调换不易的大吨位支座。 3.
20、充分发挥三向预应力的优点，采用长悬臂顶板的单箱截面，既可节约材料减轻结构自重，又可充分利用悬臂施工方法的特点加快施工进度。 另外，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、劳动力和材料价格、机械工业基础等全国基建条件。同时，一座桥的
21、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。 本次设计为 (71.5+117+71.5)m 预应力混凝土连续梁，桥宽为 21.4m。梁体采用单箱双室箱型截面，全梁共分 134 个单元，单元长度分别有 2.5m、 2m、 1.5m、 1m、XXX 大学毕业设计说
22、明书 - 3 - 0.5m。由于多跨连续梁桥的受力特点，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。 由于预应力混凝土连续梁桥为超静定结构，手算工作量比较大，且准确性难以保证，所 以采用桥梁博士软件进行，这样不仅提高了效率，而且准确度也得以提高。 1.2 设计资料 1. 河床剖面图： 见附件一 2. 桥位平面图： 见附件二 3. 设计荷载标准：公路 级；人群 3.0KN/m2 4. 桥梁所处公路等级：二级公路 5. 设计行车速度： 60km/h 6. 桥面：车行道 18m+人行道 1.5x2+栏杆 0.
23、2x2m 纵坡 1.8%,双向横坡 1.5% 7. 水文状况：此河流为一条源短流急的山溪性潮汐河流 ,受上游径流和下游潮流的共同作用 ,桥址处潮差很大 ,历年均潮差为 4.52m,最大潮差高达 7.17m,历年最高潮位 4.50m(黄海高程 )。 8. 地质状况 此桥桥址处地质主要为第四纪软土 ,根据勘察钻孔资料及土工实验成果 ,可将桥址地基土分为 18 个工程地质层 ,即粘土 ;淤泥 ;粉细砂混游泥 ;淤泥含砂 、 粉细砂混淤泥及淤泥 ;中砂 ;卵石 ;粘性土混碎石 ;基岩 。 地层指标 地质层 容许承载力 0 （ KPa） 极限摩阻力 i （ KPa） 粘土 60 26 淤泥 46 8 粉细砂混游泥 75 30 1 淤泥含砂 60 16 2粉细砂混淤泥 70 25 3 淤泥 55 14 中砂 90 35 卵石 750 135
