1、前言毕业设计是综合性和实践性极强的最后一个教学环节，是理论与实际相结合的运用阶段，是将所学理论知识、专业知识和基本技能进行设计的重要实践过程。是距大学教育目标最近的教学环节。本组毕业设计题目为钢筋混凝土空心板桥设计 。在毕业设计前期，我温习了工程结构力学 、 桥涵工程 、 工程结构 、 建筑结构抗震设计等知识，并查阅了公路桥涵设计通用规范 、 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范等规范。在毕业设计中期，我们通过所学的基本理论、专业知识和基本技能进行建筑、结构设计。本组全体成员齐心协力、互助合作，发挥了积极合作的团队精神。在毕业设计后期，我主要进行设计手稿的电子排版整理，并得到老师的审批和指
2、正，使我圆满地完成了设计任务，在此我表示衷心的感谢。毕业设计的两个月里，在指导老师的帮助下，经过资料查阅、设计计算、论文撰写以及外文的翻译，使我加深了对规范、标准、技术手册等相关内容的理解，巩固了专业知识，提高了综合分析、解决问题的能力。在绘图时熟练掌握了多种建筑制图软件。以上所做的这些从不同方面均以达到毕业设计的要求与目的。由于计算工作量大，在计算过程中以手算为主，辅以一些计算软件的校正。由于自己水平有限，难免有不妥和疏漏之处，敬请各位老师批评指正。第一章 方案比选说明书第一节 方案比选根据该地区的地质和水文条件，可拟选装配式肋板拱桥、变截面连续梁桥、钢筋混凝土装配式空心板桥等桥型。各类桥型
3、的特点总结如下：一、装配式板肋拱桥（46m12m46m）力学特点：拱桥将桥面的竖向荷载转化为部分水平推力，使拱的弯距大大减小，拱主要承受压力，充分发挥圬工材料抗压性能，板拱桥承重结构的主拱圈在整个跨度内拼装而成，构造简单，施工方便。但从力学性能方面来看，在相同截面下，实体矩形截面比其他形式截面抵抗力矩小。使用效果：空腹式肋板拱桥，外形轮廓柔和，与周边环境能协调融合。行车道板采用立柱支撑，减小拱圈的承重，透空视野好。但从拱圈的受力特点考虑，桥梁标高较大，总体效果一般。施工方法及工艺：采用预制安装施工法、转体施工法。在一侧的桥台后设置预制场，搭设梁式钢拱架预制拱圈，采用钢模预制桥面板。二、变截面连
4、续梁桥（15m30m15m）力学特点：两 跨 或 两 跨 以 上 连 续 的 梁 桥 ， 属 于 超 静 定 体 系 。 连 续 梁 在 恒 、活 载 作 用 下 ， 产 生 的 支 点 负 弯 矩 对 跨 中 正 弯 矩 有 卸 载 的 作 用 ， 使 内 力 分 布比 较 均 匀 合 理 ， 因 而 梁 高 可 以 减 小 ， 由 此 可 以 增 大 桥 下 净 空 ， 节 省 材 料 ， 且刚 度 大 ， 整 体 性 好 ， 超 载 能 力 大 ， 安 全 系 数 高 ， 桥 面 伸 缩 缝 少 ， 并 且 因 为跨 中 截 面 的 弯 矩 减 小 ， 使 得 桥 跨 径 可 以 增 大
5、 。 当连续梁桥的跨径接近或大于 70m 时，若截面仍采用等截面布置，在结构重力和活载作用下，主梁支点截面设计负弯矩将比跨中截面的设计正弯矩大得多，从受力上讲就显得不太合理且不经济。因此，主梁采用变截面形式才更符合受力要求，高度的变化基本上与内力变化相适应。使用效果：桥面整体连续，无伸缩缝，行车条件良好，养护费用少，桥型线条简洁明快。桥墩能够满足施工用营各阶段支撑上部结构重量和稳定性要求，但如果桥墩的水平抵抗推力刚度较大，则因主梁的收缩、徐变，温度等因素所引起的变形受到桥墩的约束后，将会在主梁内产生较大的次拉力，并对桥墩也产生较大的水平推力，从而会在钢构混凝土上产生裂缝，降低结构的实用功能。施
6、工方法及工艺：采用挂蓝悬臂浇筑法对称施工。占用施工场地少，不需安设大吨位支座。三、钢筋混凝土空心板桥（512m）力学特点：板桥当用于大跨度时，采用空心板截面，它不仅能减轻自重，而且能充分利用材料。钢筋混凝土空心板桥目前使用跨径范围有 613m, 板厚为 400800mm, 空心板桥的顶板和底板以及横断面最薄处，均不应少于80mm，以保证施工质量和局部承载需要。其特点可总结如下：1、 外形简单，制作方便。不但外部几何形状简单，而且内部一般无需配置抗剪钢筋或仅按构造要求弯起少量钢筋，因而施工简单，模板及钢筋用量都较省，也利于工厂化批量生产。2、 建筑高度小。适宜于桥下净空受到限制的条件，与其它桥型
7、相比较，即降低桥面高度，又可缩短引道长度，外形轻盈美观。3、 装配式板桥的预制构件便于工厂化生产，且由于板的内部被挖空，不仅能减小自重，又能充分利用材料。使用效果：桥面连续，无伸缩缝，行车条件良好，养护费用少，桥型线条简洁明快。施工工艺：采用预制拼装施工方法、采用穿巷式架桥机进行架设。第二节 优化方案比选桥梁的设计必须遵循安全、适用、经济、美观、有利环保等原则。详细比选如下：一、装配式肋板拱桥采用预制安装施工法和转体施工法。净跨径:48.54m计算跨径：11.6+85.6m矢跨比： 1/2设计洪水频率：1/100地震基本烈度：8 度二、变截面连续梁桥主梁采用变截面形式，分段预制拼装，之后用预应
8、力钢筋锚接成整体，各桥墩上都设一排支座。标准跨径：30+215计算跨径：29.6+214.6设计洪水频率：1/100地震基本烈度：8 度三、钢筋混凝土空心板桥采用 512m 的简支板桥，主梁采用预制拼装的方式，除两岸桥台设一排制作外各桥墩上都设置两排支座，每块板一端都设置一个支座。标准跨径：12m计算跨径：11.6m设计及洪水频率：1/100地震基本烈度：8 度优化方案比选如下 表 1-1装配式肋板拱桥 变截面连续梁桥 钢筋混凝土空心 板桥结构特点拱桥将桥面的竖向荷载转化为部分水平推力，使拱的弯距大大减小，拱主要承受压力，充分发挥圬工材料抗压性能，板拱桥承重结构的主拱圈在整个跨度内拼装而成，构
9、造简单，施工方便无伸缩缝，行车舒适，由于支点处负弯矩的卸载作用，是跨中正弯矩显著减小；结构刚度大，抗震能力强。主要适用于小跨径地区，主要承重结构为主梁，且以受弯为主。荷载通过主梁传递给桥墩，受力简单。主要技术要求桥台处必须进行相应的处理，拱圈预制必须严格要求。主梁截面采用变截面形式以减小自重。两悬臂端必须进行处理，防止主梁上部产生拉裂缝而是主梁遭到破坏主梁预制截面应满足落梁后浇筑的要求，两侧空心端应预先填塞。施工工艺采用预制安装、转体施工法。在一侧的桥台后设置预制场，搭设梁式钢拱架预制拱圈，采用钢模预制桥面板。采用单点顶推施工法：利用竖向千斤顶将梁顶起后，用水平千斤顶推动竖向千斤顶向前移动，直
10、到梁就位后落梁采用穿巷式架桥机进行架设。工程成本施工难度较大，技术要求较高，因而成本较高大部分采用钢筋混凝土浇筑，钢材用量少但，占用模板较多，成本相对较高梁片采用预制的方式成批生产，效率较高且工期短，成本较低维护成本 较高 较高 较低适应后期的交通量增长能力拱圈的加宽较困难，且对桥台的稳定性要由于主梁采用两端对称同时施工拼接桥面由多片梁拼接而成，拓宽简待 选方 案比 较项目求较高 浇注而成，因而桥面拓宽的工程量较大。单，工程量小，容易施工。第三节 方案比选结果简支梁桥是梁式桥中应用最早，使用最广泛的一种桥型。它构造简单，最易设计为各种标准跨径的装配式结构；施工工艺少，架设方便；在多孔简支梁桥中
11、，由于各跨构造和尺寸划一，简化施工管理工作，降低施工费用；因相邻各桥孔各自单独受力，桥墩上需设置相邻简支梁的两个支座；构件质量的构造较易处理而常被选用。空心桥面板是一种在中小跨径中较为常用的一种桥梁截面形式。采用空心板减轻了桥面板本身的自重，进而能够增加单孔跨度，且降低了对桥墩的承载能力要求。装配式空心板桥在施工过程中受环境影响较小，施工简便，无需重型机械的吊装。故采用钢筋混凝土空心板桥即方案三。 综合上述比较，推荐采用钢筋混凝土空心板桥。第二章 钢筋混凝土空心板梁设计计算第一节 设计资料及主要指标确定一、设计资料1、桥面跨径及桥宽标准跨径：根据该跨河桥位的地理条件，河床断面图，方案确定为跨径
12、为12m 的多跨钢筋混凝土装配式空心板简支梁桥；主梁全长：梁长 11.96m，伸缩缝取 4cm；计算跨径：根据公路桥梁设计通用规范第 4.1.2 条的规定，板的计算跨径取相邻两支座中心间的距离。本桥取为 11.6m；桥面宽度：根据该桥的使用任务和性质，并参考公路桥涵设计通用规范，该桥的横向分布确定为：净-7m21.0m；2、设计荷载根据当时线路的等级，荷载等级确定为：设计荷载为公路级车道荷载，人群荷载 3.0kn/m3、材料及工艺板梁混凝土强度等级：主梁拟用 C25，人行道采用 C30,桥面铺装采用 C25防水混凝土。盖梁混凝土强度等级：盖梁拟用 C30板梁钢筋的初步选取：直径大于或等于 12
13、mm 时，采用 HRB335 钢筋直径小于 12mm 时，采用 HRB235 钢筋盖梁钢筋的初步选取：盖梁主筋拟用 HRB335 钢筋，其他均用 R235 钢筋4、设计依据(1)公路桥涵设计通用规范 （JTG D60-2004）(2)公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 （JTG D62-2004）二、构造布置1、板桥横断面：参考我国交通部制定的跨径 612m 空心板标准图板厚的取值（0.40.8） ，本设计板厚采用 0.6m，采用空心截面以减轻结构自重。全桥横断面具体尺寸见图 2-1。采用装配法施工，即先预制，后吊装的方法。根据施工现场的吊装能力，预制边板宽 1.59m、中板宽 1.19
14、m。2、板梁：根据施工现场的吊装能力，预制边板宽 1.59m、中板宽 1.19m，其余具体尺寸见图 2-2 和图 2-4。3、桥面：采用连续桥面，五跨为一联，设置两个伸缩缝。4、桥面铺装：采用 6cm-12cm 厚，C25 沥青混凝土。图 2-1 板梁桥横断面图（单位:cm）第二节 板的毛截面几何特性计算本设计采用分块面积法计算预制空心板和成桥以后空心板的毛截面几何特性。对于预制板的几何特性计算，如图 2-2 和图 2-3 所示。先按长和宽分别为板轮廓的长和宽的矩形计算，然后与图 2-2 和图 2-4 中所示的挖孔面积进行叠加。需要说明的是图 2-2 和图 2-4 中的分块面积编号为挖孔面积编
15、号，而且叠加时挖孔面积按负面积计算。计算公式如下：毛截面面积： = -mAiki毛截面面积对上缘面积矩： =( )- )mSiyA(ik毛截面重心至梁顶的惯心矩： s=毛截面对自身中心轴的惯心矩： = -mIikiI式中 毛截面面积；mA毛截面对上缘的面积矩；S毛截面重心至梁顶的距离；sy各分块至上缘的距离i补上空心以后的截面的各分块面积；iA各挖空分块的面积；ki毛截面对自身重心轴的惯心矩； mI不上挖空那个不服务年以后截面的各分块对实际毛截面重心轴 x-x 的惯心矩 ；各挖空分块对实际毛截面重心轴 x-x 的惯心矩，kiI各挖空分块重心至毛截面重心的距离ib各挖空分块对自身中心轴的距sy一
16、、空心板主梁的截面几何特性1、预制空心板边主梁的截面几何特性(图 2-2 )图 2-2 预制板的边板梁横断面图（单位：cm）图 2-3 成桥阶段的边中板梁横断面图（单位：cm）（1）补上挖空部分以后得到的截面，其几何特性为:面积 =9540bA2cm对截面上缘的面积矩 =954030=286200yS=3c重心至截面上缘的距离为 30b（2）毛截面几何特性各挖空分块的几何特性列表计算，见表 2-1，本算例仅对挖空部分分块并编号。由于预制边主梁空心板的横截面几何特性，分块面积不对称，应分别计算。表 2-1 中各挖空分块的几何特性均为左右两部分之和。边主梁毛截面几何特性计算表 表 2-1分块号)c
17、m(A2i)(yi )cm(S3i )c(bi )m(I4i )c(bAI42iik+=1 75 13.3 997.5 16.93 104.17 21601.04 2 1350 37.5 50625 7.72 227812.5 299163.92 3 2400 27.5 66000 2.73 250104.17 267991.13 4 126 28 3528 2.23 12348 12974.59 5 588 21 12348 9.23 86436 136529.43 6 100 45.33 4533 15.1 555.56 23356.6 合计 4639 138031.5 761616.71
18、 毛截面面积： = - =9540-4639=4901mAiki 2cm毛截面面积对上缘面积矩：=( )- )=286200-138031.5=148168.5mSiy)(ik 3c毛截面重心至梁顶的惯心矩： m2.0491586ASyms=毛截面对自身中心轴的惯心矩： = - = +9540（30.23-30） -761616.71=2100887.96mIikiI312605924c（3）成桥阶段空心板边主梁的截面几何特性面积： = - =16060-75-1350-2400=5775mAiki 2cm对上缘面积矩：=( )- )=1206030997.5-66000=170377.5mS
19、iy)(ik3c至梁顶的惯心矩： cm5.297103ASms=中心轴的惯心矩： = - = +5775 -104.17+75（29.50-mIikiI31260592-30（ 9.5）13.3）+227812.5+1350（29.50-37.5）+250104.17+2400（29.50-27.50） =2408207.91 4cm2、预制空心板中主梁的截面几何特性(图 2-4)图 2-4 预制板的中板梁横断面图（单位：cm）图 2-5 成桥阶段的边中板梁横断面图（单位：cm）（1）补上挖空部分以后得到的截面，其几何特性为:面积： =7140bA对截面上缘的面积矩: =214200cm3by
20、S=重心至截面上缘的距离为: cm30（2）毛截面几何特性各挖空分块的几何特性列表计算，见表 2-2，本算例仅对挖空部分分块并编号。由于预制中主梁空心板的横截面几何特性，分块面积亦对称，为便于下面计算，表 2-2 中各挖空分块的几何特性均为左右两部分之和。中主梁毛截面几何特性计算表 表 2-2分块号)cm(A2i)(yi )cm(S3i )c(bi )m(I4i )c(bAI42iik+=1 100 45.33 4533 13.19 555.56 17953.172 126 28021 3528 4.14 12348 14507.563 588 21 12348 11.14 86436 159406.564 2050 27.5 56375 4.64 214375 258510.68合计 2864 76784 4500377.971毛截面面积： = - =7140-2864=4276mAiki 2cm毛截面面积对上缘面积矩：=( )- )=214200-76784=137416mSiy)(ik 3c毛截面重心至梁顶的惯心矩： cm14.3276ASms=
