1、摘要 I 预应力混凝土 T 型刚构桥及施工支架设计 摘要 本文的主要内容有：首先根据地质条件及设计要求进行方案比选，确定桥型以及具体尺寸后建立桥博模型，在进行初步模拟施工后再估算预应力筋，经过估束、配束和调束后，进行主梁验算，主梁验算报告通过后，最后进行零号块施工支架设计及验算。（其中也包括桥面板计算及配筋验算、预应力损失计算以及挂篮模拟等内容） 本设计手算与机算结合，手算以桥梁相关规范及教材为参考，全面而具体地进行相关内容的计算及验算；机算以 Dr.Bridge 软件为主，以尽量模拟桥梁实 际受力及施工状态为原则，对桥梁进行内力计算及验算。并获得了如下的结论： 1 本设计桥型在受力、施工及经
2、济角度，结合地形地质情况，经过比较三种桥型的优劣势，为本设计的最优桥型； 2 在承载能力极限状态和正常使用极限状态内力组合中，手算与机算的误差在 5%以内，满足相关要求； 3 在对主梁的抗裂、应力及挠度变形方面的验算中，本设计均满足相关规范的要求； 4 零号块支架设计中对模板、方木、横纵梁、钢管及地基的设计及验算均满足强度、刚度及稳定性的要求。 本设计符合相关规范和 设计原则，在计算、绘图、查阅文献、使用桥梁规范手册和编写技术 文件及计算机辅助设计计算等基本技能有了较大的提高，为毕业后从事桥梁技术工作打造良好的基础。 关键词 ： T 型 刚 构 ； 模 拟 施 工 ； 主 梁 验 算 ； 支
3、架 设 计Abstract II Design on Prestressed Concrete “T” Shaped Rigid Frame bridge and Bracket in Construction Abstract The main contents are: First, according to the geological conditions and design requirements for program selection, second, determined to build bridge and concrete model, followed by a
4、preliminary simulation before construction estimate Tendons again after estimate bundle, with bundle after bundle and transfer carried out checking the main beam, main beam by checking the report, the final number is applied to the design and construction of zero block checking. (Including checking
5、Deck and reinforcement, prestressing loss calculation and simulation Cradle content) The design hand count and machine count combined with hand calculations related to bridge specification and reference materials, comprehensive and specifically checking calculations and relevant content; machine ope
6、rator to Dr.Bridge software mainly to try to simulate the actual stress and bridges construction status is the principle of the bridge internal force calculation and checking. And obtained the following conclusions: 1. The design of the bridge-in by force, construction and economic point of view, co
7、mbined with the topographic and geologic conditions, the best bridge-after comparison of the advantages and disadvantages of three bridge, oriented design; 2. In the ultimate limit state combination of internal forces and limit state, the hand count and machine count of error of less than 5%, to mee
8、t the relevant requirements; 3. In the main beam of cracking, stress and deflection of checking aspect, the present are designed to meet the requirements of the relevant specification; 4. Zero block bracket design template, square wood, horizontal rails, steel pipes and foundation design and checkin
9、g are to meet the requirements of strength, stiffness and stability. The design meets the relevant specifications and design principles, in computing, graphics, literature, the use of bridge specification manuals and technical documentation and basic skills such as computer-aided design calculations
10、 have been greatly improved, after graduation in technical work to create a good bridge basis. Keyword: “T” Shaped Rigid Frame； Simulation of Construction Process； Primary Beam Checking ； Design on Bracket目录 III 目录 1 绪论 . 1 1.1 设计指标及地形参数 . 1 1.2 常用桥型简介 . 1 1.3 拟采用材料简介 . 3 2 方案比选 . 5 2.1 比选原则 . 5 2.2
11、 三 种桥型设计 . 5 2.2.1（ 60+140+60） 预应力混凝土变截面连续梁桥 . 5 2.2.2（ 2*30+2*70+2*30） T 型钢构变截面梁桥 . 8 2.2.3（ 60+140+60） 双塔三跨式混凝土斜拉桥 .10 2.3 三种桥型比选 . 11 2.3.1 受力角度 . 11 2.3.2 经济角度 .12 2.3.3 施工角度 .13 2.4 确定最终桥型 .13 3 桥梁模型建立及内力计算 .14 3.1 单元尺寸划分 .14 3.1.1 单元划分原则 .14 目录 IV 3.1.2 桥梁单元尺寸划分 .14 3.2 模型建立 .14 3.2.1 初步施工阶段模拟
12、 .14 3.2.2 使用阶段的参数计算 .15 3.2.3 桥博使用阶段模拟 .17 3.3 内力计算 .19 3.3.1 单项荷载计算结果 .19 3.3.2 荷载内力组合 .19 3.3.3 桥博电算与手算对比 .20 4 预应力筋估算 .27 4.1 手算估束 .27 4.1.1 估束原理 .27 4.1.2 按正常使用极限状态估束 .28 4.1.3 按承载能力极限状态估束 .34 4.2 桥博估束 .42 4.3 配束原则 .42 4.4 钢束布置 .43 4.5 钢束估束、配束及调束结果对比 .43 5 挂篮模拟施工阶段 .44 目录 V 5.1 挂篮定义 .44 5.2 挂篮移
13、动操作 .45 6 预应力损失计算 .47 6.1 预应力损失种类 .47 6.2 手算一根预应力的损失 .47 6.3 统计钢束各种损失 .51 7 主梁验算 .55 7.1 承载能力验算 .55 7.2 持久状况抗裂验算 .59 7.3 持久状况应力 验算 .62 7.4 预应力钢筋拉应力验算 .64 7.5 短暂状况应力验算 .66 7.6 持久状况主梁变形验算 .73 8 桥面板计算 .78 8.1 概述 .78 8.2 悬臂板 .78 8.3 单向连续板 .81 8.4 桥面板配筋计算 .86 9 零号块支架设计 .89 目录 VI 9.1 设计依据 .89 9.2 主要材料特征 .
14、89 9.2.1 混凝土 ： .89 9.2.2 钢材 ： .89 9.2.3 木材 ： .89 9.3 零号块荷载集度计算及组合系数取值 .90 9.3.1梁体荷载集度计算 .90 9.3.2 施工荷载取值 .92 9.3.3 荷载组合类型及组合系数选取 .92 9.3.4 各区域面积荷载组合计算 .93 9.4 模板验算 .94 9.4.2 底板模板验算 .95 9.4.3 侧模板验算 .97 9.5 方木验算 . 100 9.5.1 底腹板下方木验算 . 100 9.5.2 翼板方木验算 . 101 9.6 纵梁验算 . 103 9.6.1 底板纵梁验算 . 103 9.6.2 腹板处纵
15、梁验算 . 105 目录 VII 9.6.3 翼板处纵梁验算 . 106 9.7 横梁验算 . 108 9.7.1 底腹板下横梁验算 . 108 9.7.2 翼板下横梁验算 . 110 9.6 螺旋钢管验算 . 112 9.6.1 强度及稳定性验算 . 112 9.6.2 钢管连接强度验算 . 112 9.6.3 地基承载力验算 . 113 10 参考文献 . 114 11 结论 . 115 12 致谢 . 115 附： 毕业实习报告 唐玉风：预应力混凝土 T 型刚构桥及支架设计 华东交通大学论文设计 1 1 绪论 1.1 设计指标及地形 参数 （ 1）设计主要技术指标 道路等级：二级公路；
16、设计车速： 80km/h； 孔跨布置： 2 70m； 设计荷载：公路 II 级汽车荷载，人群 3.5KN/ 2m ； 桥面坡度：不设纵坡，车行道设有 1.5的双向横坡； 桥面横向布置：桥面宽 9.0 米，参考提供资料； 桥面铺装层： 80mm混凝土防水层； 桥轴平面线型：直线； 温度影响：考虑竖向梯度温度效应：正温差 T1=140， T2=5.50C；负温差 T1=-70，T2=-2.750C，年 平均温度变化 25； 地震设防烈度： 7 度； 施工方法：对称逐段悬臂浇筑，挂蓝自重采用 55 吨； 支座强迫位移：边支座可能下沉 2mm； 支架设计主要参数：另行提供设计参考材料。 1.2 常用桥
17、型简介 (1) 梁式桥 梁式桥是一种在竖向荷载作用下无水平反力的结构，由于外力（恒载和活载）的作用方向与承重结构的轴线接近垂直，因而与同样跨径的其他结构相比，梁桥内产生的弯矩最大，通常需用抗弯、抗拉能力强的材料来建造。对于中、小跨径桥梁，目前在公路上应用最广的是标准跨径的钢筋混凝土简支梁桥，施工方法有预制装配和现浇两种，这 种梁桥的结构简单，施工方便，简支梁对地基承载力的要求也不高。 (2) 拱式桥 拱式桥的主要承重结构是拱圈和拱肋（拱圈横截面设计成分离形式时称为拱肋）。拱唐玉风：预应力混凝土 T 型刚构桥及支架设计 2 结构在竖向荷载作用下，桥墩和桥台将承受水平推力。同时，根据作用力和反作用
18、力原理，墩台向拱圈（或拱肋）提供一对水平反力将大大抵消在拱圈（或拱肋）内由荷载所引起的弯矩。因此，与同跨径的梁相比，拱的弯矩、剪力和变形都要小得多，鉴于拱桥的承重结构以受压为主，通常采用抗压能力强的圬工材料和钢筋混凝土来建造。 根据近年的实践 ， 钢筋混凝土拱桥自重较大，跨越能力比不上钢拱桥 ，但是，因为钢筋混凝土拱桥造价低，养护工作量小，抗风性能好等优点，仍被广泛采用，特别是崇山峻岭的我国西南地区 。 (3) 刚构桥 刚构桥的主要承重结构是梁（或板）与立柱（或竖墙）整体结合在一起的刚架结构，梁和柱的连结处具有很大的刚性，以承担负弯矩的作用。在竖向荷载作用下，柱脚处具有水平反力，梁部主要受弯，
19、但弯矩值较同跨径的简支梁小，梁内还有轴压力，因而其受力状态介于梁桥和拱桥之间，刚架桥跨中的建筑高度可做到很小。但普通钢筋混凝土修建的刚架桥在梁柱刚结处较易产生裂缝，需在该处多配钢筋。刚架桥一般均需承受正负弯矩 的交替作用，横截面宜采用箱形截面，连续刚构桥主梁受力与连续梁相近，横截面形式与尺寸也与连续梁基本相同。 (4) 悬索桥 悬索桥（也称吊桥）是用悬挂在塔架上的强大缆索作为主要承重结构，在桥面系竖向荷载作用下，通过吊杆使缆索承受很大的拉力，缆索锚于悬索桥两端的锚碇结构中，为了承受巨大的缆索拉力，锚碇结构需做的很大（重力式锚碇），或者依靠天然完整的岩体来承受水平拉力（隧道式锚碇），缆索传至锚碇
20、的拉力可分解为垂直和水平两个分力，因而悬索桥也是具有水平反力（拉力）的结构。现代悬索桥广泛采用高强度的钢丝成股编制形成钢缆 ，以充分发挥其优良的抗拉性能。悬索桥的承载系统包括缆索、塔柱和锚碇三部分，因此结构自重较轻，能够跨越任何其他桥型无法达到的特大跨度，悬索桥的另一特点是，受力简单明了，成卷的钢缆易于运输，在将缆索架设完成后，便形成了一个强大的结构支承系统，施工过程中的风险相对较小。 (5) 斜拉桥 斜拉桥由塔柱、主梁和斜拉索组成。它的基本受力特点是：受拉的斜索将主梁多点吊起，并将主梁的恒载和车辆等其他荷载传至塔柱，在通过塔柱基础传至地基，塔柱基本上以受压为主。跨度较大的主梁就像一条多点弹性支承（吊起）的连续梁一样工作，从而使主梁内的弯矩大大减小。由于同时受到斜拉索水平分力的作用，主梁截面的基本受力特征是偏心受压构件，斜拉桥属于高次超静定结构，主梁所受弯矩大小与斜拉索的初张力密切
