1、 南 京 工 程 学 院毕业设计说明书作 者： 卞勋垒 学 号：214090640 系 部： 建筑工程学院 专 业： 土木工程 题 目：3X13m 预应力混凝土简支空心板梁桥设计指导者： 陈冬华 讲师 评阅者： 臧华 副教授 2013 年 6 月 南 京南京工程学院毕业设计说明书摘要 预 应 力 混 凝 土 空 心 板 桥 在 我 国 桥 梁 建 筑 上 占 我 重 要 的 地 位 ， 在 目 前 ， 对 于中 小 跨 径 的 永 久 性 桥 梁 ， 无 论 是 公 路 桥 梁 或 者 城 市 桥 梁 ， 都 在 尽 量 采 用 预 应 力混 凝 土 空 心 板 桥 ， 因 为 这 种 桥 梁
2、 具 有 就 地 取 材 ， 工 业 化 施 工 ， 耐 久 性 好 ， 适 应性 强 ， 整 体 性 好 等 多 种 优 点 ， 从 而 决 定 了 本 设 计 中 桥 型 的 选 择 ， 整 个 计 算 的 方法 。本 设 计 采 用 装 配 式 预 应 力 简 支 梁 结 构 ， 跨 径 组 成 为 ， 其 上 部 结 构31m由 主 梁 ， 桥 面 部 分 和 支 座 等 组 成 ， 主 梁 是 桥 梁 的 主 要 承 重 构 件 。 桥 面 部 分 包 括桥 面 铺 装 和 栏 杆 等 组 成 ， 这 些 构 造 虽 然 不 是 桥 梁 的 主 要 承 重 构 件 ， 但 它 们 的
3、 设计 与 施 工 直 接 关 系 到 桥 梁 整 体 的 功 能 与 安 全 ， 这 里 在 本 设 计 中 也 给 予 了 详 细 的说 明 。 下 部 由 盖 梁 、 桥 墩 等 组 成 ， 共 同 支 撑 了 整 个 下 部 结 构 。 在 设 计 中 ， 桥 梁上 部 结 构 的 计 算 着 重 分 析 了 桥 梁 在 施 工 及 使 用 过 程 中 恒 载 以 及 活 载 的 作 用 力 ，采 用 整 体 的 自 重 荷 载 集 度 进 行 恒 载 内 力 的 计 算 。 按 照 新 规 范 公 路 级 车 道 荷载 进 行 布 置 活 载 ， 并 进 行 了 梁 的 配 筋 计
4、算 ， 估 算 了 钢 绞 线 的 各 种 预 应 力 损 失 ，并 进 行 预 应 力 阶 段 和 使 用 阶 段 主 梁 截 面 的 强 度 ， 正 应 力 及 主 应 力 的 验 算 。在 设 计 中 通 过 主 梁 荷 载 计 算 、 内 力 计 算 、 应 力 钢 筋 的 布 置 、 主 梁 截 面 强 度与 应 力 验 算 、 支 座 等 设 计 ， 完 整 地 构 造 了 一 座 装 配 式 预 应 力 混 凝 土 简 支 梁 桥 ，本 设 计 主 要 计 算 主 跨 结 构 ， 边 跨 均 以 构 造 图 进 行 设 计 。关 键 词 ： 预 应 力 ， 简 支 空 心 板 梁
5、 ， 先 张 法 南京工程学院毕业设计说明书Design of a 3 13m prestressed concrete simply-supported hollow plate girder bridgeAbstractPrestressed concrete hollow slab bridge in the bridge construction of our country occupies my important status, At present, the permanent bridges for the medium and small span, Regardless
6、of is the highway bridge or the bridge in the city, as far as possible the use of prestressed concrete hollow slab bridge, Because this kind of bridge has obtain raw material locally, the industrialization construction, the durability is good, adaptability is strong, has the advantages of good integ
7、rity etc.To determine the design of bridge type selection, the calculation method of. This design uses the assembly type prestressed simply supported beam structure, the span of the bridge is ， The upper structure is composed of a 31main beam, bridge floor part and the support and so on, The girder
8、is the main bearing member of bridge. Bridge floor part composed of bridge deck and railings, These structures although is not the bridge main bearing members, but their design and construction is directly related to the safety of the whole bridge function and here in this design has also given a de
9、tailed description of. In the design, calculation of the bridge upper structure focuses on the analysis of the force of bridge in the construction and use of the process of constant load and live load, the dead load the whole set of constant load internal force calculation. Layout according to the n
10、ew code for highway grade II Lane load live load, Calculation and beam reinforcement, loss of prestress steel strand was estimated, and prestressed phase and use phase of the girder section strength, is checking calculation of the stress and the principal stress. 南京工程学院毕业设计说明书In the design of the ma
11、in girder load calculation, internal force calculation, the stress steel bar arrangement, the main beam intensity and stress checking computations, support he design of the main calculation of main span structure, the side span with structural map design. Keywords: prestressed, simple hollow board b
12、eam, pretensioning method 南京工程学院毕业设计说明书目录前言 .1第一章 预应力混凝土简支空心板桥上部结构设计 .21.1 设计资料 .21.2 构造及尺寸选定 .21.3 空心板毛截面几何特性计算 .41.3.1 毛截面面积 .41.3.2 毛截面重心位置 .41.3.3 空心板毛截面对其重心轴的惯性矩 .41.4 作用效应计算 .61.4.1 永久作用效应计算 .61.4.2 可变作用效应计算 .71.4.3 作用效应组合计算 .161.5 预应力钢筋数量估算及布置 .181.5.1 预应力钢筋数量的估算 .181.5.2 预应力钢筋的布置 .201.5.3 普通
13、钢筋数量的估算及布置 .211.6 换算截面几何特性计算 .231.6.1 换算截面面积 .231.6.2 换算截面重心位置 .241.6.3 换算截面惯性矩 .241.7 承载能力极限状态计算 .251.7.1 跨中截面正截面抗弯承载力计算 .251.7.2 斜截面抗剪承载力计算 .261.8 预应力损失计算 .311.8.1 锚具变形、回缩引起的应力损失 .311.8.2 加热养护引起的温差损失 .31南京工程学院毕业设计说明书1.8.3 预应力钢绞线由于应力松弛引起的预应力损失 .321.8.4 混凝土弹性压缩损失引起的预应力损失 .321.8.5 混凝土收缩、徐变引起的预应力损失 .3
14、31.8.6 预应力损失组合 .361.9 正常使用极限状态计算 .361.9.1 正截面抗裂性验算 .361.9.2 斜截面抗裂性验算 .411.10 变形验算 .471.10.1 正常使用阶段的挠度验算 .471.10.2 预加应力引起的反拱度及预拱度的设置 .481.11 持久状态应力验算 .501.11.1 跨中截面混凝土法向压应力 验算 .51kc1.11.2 跨中截面预应力钢绞线拉应力 验算 .51p1.11.3 斜截面主应力验算 .521.12 短暂状态应力验算 .561.12.1 跨中截面应力验算 .561.12.2 L/4 截面应力验算 .581.12.3 支点截面应力验算
15、.591.13 最小配筋率复核 .611.14 铰缝计算 .631.14.1 铰缝剪力计算 .631.14.2 铰缝抗剪强度验算 .661.15 预制空心板吊环计算 .671.16 栏杆计算 .681.16.1 栏杆的构造及布置 .681.17 支座计算 .69南京工程学院毕业设计说明书1.17.2 确定支座的厚度 .701.17.3 验算支座的偏转 .721.17.4 验算支座的稳定性 .73第二章 预应力混凝土简支空心板桥下部结构计算 .752.1 设计资料 .752.1.1 设计标准及上部构造 .752.1.2 材料 .752.1.3 桥墩尺寸 .752.2 盖梁计算 .762.2.1
16、荷载计算 .762.2.2 内力计算 .902.2.3 截面配筋设计与承载力校核 .932.3、桥墩墩柱设计 .982.3.1 作用效用计算 .982.3.2 截面配筋计算及应力验算 .101结论 .105参考文献 .107致谢 .108南京工程学院毕业设计说明书第 0 页前言选 择 本 课 题 主 要 是 根 据 建 设 单 位 的 对 于 桥 梁 的 功 能 要 求 进 行 设 计 ， 满 足 该 桥梁 的 特 定 功 能 ， 同 时 考 虑 到 建 设 成 本 的 等 众 多 因 素 ， 桥 面 上 面 通 行 的 公 路 荷 载 ， 由 于 与 桥 梁 连 接 的 道 路 的 等 级
17、比 较 高 ， 既 要 满 足 车 辆 的 通 行 安 全 ， 同时 必 须 考 虑 汽 车 等 的 通 行 顺 畅 。 在 接 受 设 计 任 务 时 除 考 虑 以 上 条 件 ， 还 是 需 要安 全 适 用 ， 经 济 ， 美 观 ， 环 保 。设 计 时 首 先 依 照 建 设 单 位 设 计 要 求 和 场 地 的 具 体 情 况 ， 进 行 方 案 比 选 ， 确定 桥 梁 的 整 体 形 式 ； 选 取 截 面 形 式 和 具 体 的 尺 寸 ； 根 据 材 料 的 性 质 ， 运 用 桥 梁设 计 相 关 软 件 （ 桥 梁 博 士 ） 对 桥 梁 所 承 受 的 荷 载 进
18、 行 计 算 ； 取 出 截 面 的 最 大 设计 荷 载 ； 用 承 载 能 力 设 计 值 对 构 件 进 行 配 筋 ； 用 正 常 使 用 设 计 值 进 行 校 核 计 算 ；再 对 桥 面 板 ， 伸 缩 缝 ， 支 座 等 细 部 构 件 进 行 配 筋 验 算 ； 最 后 对 下 部 结 构 进 行 拟定 尺 寸 ， 配 筋 计 算 ， 抗 倾 覆 ， 抗 滑 移 等 验 算 。本 设 计 的 上 部 构 造 为 3 13m 的 预 应 力 混 凝 土 空 心 板 ， 结 构 简 单 ， 施 工 容易 。 本 设 计 采 用 预 制 安 装 （ 先 张 法 ） 的 施 工 方
19、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 。 优 点 ： 预 应 力 结 构 通 过 高 强 钢 筋 对 混 凝 土
20、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 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 。南京工程学院毕
21、业设计说明书第 1 页第一章 预应力混凝土简支空心板桥上部结构设计1.1 设计资料1、 跨 径 ： 标 准 跨 径 =13.00m；kL计 算 跨 径 L=12.60m；2、 桥 面 宽 度 ： 7m+0.75m2；3、 设 计 荷 载 ： 汽 车 荷 载 ： 公 路 - 级 荷 载 ； 人 群 荷 载 ： 3.0KN/m2；4、 环 境 标 准 ： 类 环 境 ；5、 材 料 ： 预 应 力 钢 筋 :17 钢 绞 线 ， 直 径 12.7mm； 非 预 应 力 筋 采 用HRB335， R235； 空 心 板 混 凝 土 采 用 C40 混 凝 土 ； 铰 缝 为 C30 细 集 料 混
22、凝 土 ；桥 面 铺 装 采 用 C40 沥 青 混 凝 土 ； 栏 杆 采 用 汉 白 玉 栏 杆 ， 人 行 道 板 为 C25混 凝 土 。6、 设 计 依 据 及 参 考 书 ：（ 1） 公 路 桥 梁 设 计 通 用 规 范 （ JTG D60-2004） ；（ 2） 公 路 钢 筋 混 凝 土 及 预 应 力 混 凝 土 桥 涵 设 计 规 范 （ TG D62-2004） ；（ 3） 公 路 桥 涵 地 基 与 基 础 设 计 规 范 （ JTG D63-2007） ；（ 4） 公 路 工 程 技 术 标 准 （ JTG B01-2003） ；（ 5） 公 路 圬 工 桥 涵 设
23、 计 规 范 （ JTG D61-2005） ；（ 6） 公 路 钢 筋 混 凝 土 及 预 应 力 混 凝 土 桥 涵 设 计 规 范 条 文 应 用 算 例 ， 袁伦 一 ， 鲍 卫 刚 编 著 ， 人 民 交 通 出 版 社 ， 2005；（ 7） 钢 筋 混 凝 土 及 预 应 力 混 凝 土 结 构 设 计 原 理 张 树 仁 ， 郑 绍 珪 等 编 著 ，人 民 交 通 出 版 社 ， 2004；（ 8） 公 路 小 桥 涵 设 计 示 例 刘 培 文 ， 周 卫 等 编 著 ， 人 民 交 通 出 版 社 ，2005。南京工程学院毕业设计说明书第 2 页1.2 构造及尺寸选定本
24、设 计 桥 面 净 宽 为 7m+0.75m2， 全 桥 采 用 9 块 C40 的 预 制 预 应 力 混 凝 土空 心 板 ， 每 块 空 心 板 宽 度 为 99cm,高 62cm,空 心 板 全 长 12.96m。 采 用 先 张 法施 工 工 艺 ， 预 应 力 钢 筋 采 用 17 股 钢 绞 线 ， 直 径 12.7mm， 截 面 面 积 。28.7， , ,预 应 力 钢 绞 线 延 板 跨 长 布 置 。1860pkafM260pdaf5.90pEMpaC40 混 凝 土 空 心 板 的 ,.8ck， ， 。 全 桥 空 心 板 横 断 面 布 置 如 图 1-.ctf .4tf1.65tdf1， 每 块 空 心 板 截 面 及 构 造 如 图 1-2。1%1% 15cmC402%图 1-1 上部结构横断面标准布置图
