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1、目 录 绪论 1 1 1 预应力混凝土连续梁桥概述 1 1 2 毕业设计的目的与意义 错误 未定义书签 错误 未定义书签 第一章第一章 设计原始资料设计原始资料 第二章第二章 方案比选方案比选 第三章 桥跨总体布置及结构尺寸拟定 4 2 1 尺寸拟定 9 2 1 1 桥孔分跨 9 2 1 2 截面形式 9 2 1 3 梁高 10 2 1 4 细部尺寸 11 2 2 主梁分段与施工阶段的划分 12 2 2 1 分段原则 12 2 2 2 具体分段 12 2 2 3 主梁施工方法及注意事项 13 第四章 荷载内力计算 15 3 1 恒载内力计算 错误 未定义书签 错误 未定义书签 3 2 活载内力
2、计算 错误 未定义书签 错误 未定义书签 3 2 1 横向分布系数的考虑 28 3 2 2 活载因子的计算 30 3 2 3 计算结果 错误 未定义书签 错误 未定义书签 第五章 预应力钢束的估算与布置 33 4 1 力筋估算 33 4 1 1 计算原理 33 4 1 2 预应力钢束的估算 36 4 2 预应力钢束的布置 41 第六章 预应力损失及有效应力的计算 41 5 1 预应力损失的计算 42 5 1 1 摩阻损失 42 5 1 2 锚具变形损失 43 5 1 3 混凝土的弹性压缩 46 5 1 4 钢束松弛损失 49 5 1 5 收缩徐变损失 50 5 2 有效预应力的计算 54 第七
3、章 次内力的计算 55 6 1 徐变次内力的计算 55 6 2 预加力引起的二次力矩 55 6 3 温度次内力的计算 56 6 4 支座位移引起的次内力 58 第八章 内力组合 59 7 1 承载能力极限状态下的效应组合 59 7 2 正常使用极限状态下的效应组合 63 第九章 主梁截面验算 66 8 1 截面强度验算 69 8 2 截面应力验算 71 8 2 1 正截面和斜截面抗裂验算 71 8 2 2 法向拉应力 错误 未定义书签 错误 未定义书签 8 2 3 主拉应力和主压应力 73 8 2 4 使用阶段预应力混凝土受压区混凝土最大压应力验算 77 8 2 5 预应力钢筋中的拉应力 79
4、 8 3 挠度的计算与验算预拱度的设计 83 第十章 施工方法要点及注意事项 85 9 1 材料设备及施工程序 85 9 2 支架及模板 87 9 3 预应力束布置 87 9 4 混凝土工程 87 9 5 张拉和压浆 88 第十一章 主要工程数量计算 89 11 1 混凝土总用量计算 89 11 1 1 梁体混凝土 C40 号 用量计算 89 11 1 3 防撞墙 C20 号 混凝土用量计算 89 11 2 钢绞线及锚具总用量计算 90 毕业设计总结 91 致 谢 92 参考文献 93 附录 1 实习报告 错误 未定义书签 错误 未定义书签 附录 2 外文文献翻译 94 绪论 1 1 预应力混
5、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 预应力混凝土桥梁是在二战前后发展起来的 当时西欧
6、很多国家在战后缺钢的 情况下 为节省钢材 各国开始竞相采用预应力结构代替部分的钢结构以尽快修复 战争带来的创伤 50 年代 预应力混凝土桥梁跨径开始突破了 100 米 到 80 年代 则达到 440 米 虽然跨径太大时并不总是用预应力结构比其它结构好 但是 在实 际工程中 跨径小于 400 米时 预应力混凝土桥梁常常为优胜方案 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 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
7、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
8、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 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
9、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 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
10、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
11、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 毕业设计的目的在于培养毕业生综合能力 灵活运用大学所学的各门基础课和 专业课知识 并结合相关设计规范 独立的完成一个专业课题的设计工作 设计过 程中提高学生独立的分析问题 解决问题的能力以及实践动手能力 达到具备初步 专业工程人员的水平 为将来走向工作岗位打下良好的基础 本次设计为 30
12、40 30 m 预应力砼连续梁 桥宽为 28 分为两幅 设计时只考 虑单幅的设计 梁体采用单箱双室箱型截面 全梁共分 50 个单元一般单元长度分为 2m 顶板 底板 腹板厚度均不变 由于多跨连续梁桥的受力特点 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 所以采用有限元分析软件 MIDAS 进行 这样不仅提高了效率 而且准确度 也得以提高 本次设计的预应力混凝土连续梁采用满堂支架法施工 本次设计中得到了罗纪彬 陈立强
13、李学文等几位老师的悉心指导 在此表示 衷心的感谢 由于本人水平有限 且又是第一次从事这方面的设计 难免出现错误 恳请各 位老师批评指正 第一章 设计原始资料 一 工程概况 1 工程概况 工程项目属衡昆国道主干线福宁至广南高速公路 在某处与沥 2 G319 国道 成 135 立体交叉 属小坝分离式立交桥 全长 900 米 含主桥 东接线长 395 9 米 西接线长 395 9 米 接线按平微一级公路标准建设 大桥全长 108 20 米 宽 25 10 米 本设计为其工程中的 108 20 米立交桥部分 2 技术标准 1 路线道路等级 高速公路上的主干道 2 桥面总宽为 28 00 米 其中机动车
14、双向六车道 栏杆 0 50 米 3 车辆载荷等级 公路 I 级 4 桥面坡度 横坡 1 5 纵坡 2 3 地质条件 该处的地质条件较差 表层 4 米的范围内为沙烁石土 接着为 2 5 米的粘土 中层有 5 米以上沙烁石土 下层为灰延 4 构思宗旨 1 符合城市发展规划 满足交通功能需要 2 桥梁结构造型简洁 轻巧 反映新科技成就 体现人民智慧 3 设计方案力求结构新颖 保证结构受力合理 技术可靠 施工方便 4 与高速公路的等级和周边环境相宜 5 学习等截面梁桥的设计过程 第二章 方案比选 四 设计方案 第一方 装配式预应力混凝土简支箱梁桥 1 孔径布置 30m 40m 30m 全长 108 2
15、0 米 宽 26m 由于为简支箱梁桥 每跨之间还留有 5 厘米的伸缩缝 桥面设有 1 5 的横坡 其中间标高 高于外侧标高 2 主梁结构构造 全桥采用等截面箱梁组合梁 顶板厚度 25cm 腹板厚 度 30cm 底板厚度 25cm 翼缘根部 45cm 翼缘端部厚度 22cm 箱梁 宽度 3 20m 每跨设有 8 片箱梁 全桥共计 24 片箱梁 桥面设有 1 5 的横坡 2 的纵坡 其中间标高高于外侧标高 3 下部构造 采用三圆柱式桥墩 桩基础 钻孔灌注桩 桥台采用埋置 式轻型桥台 4 施工方案 全桥采用装配式施工方法 装配式简支箱梁桥的发展 简支箱形截面梁以其优良的力学特性 具有较大的刚度和强大
16、的抗 扭性能和结构简单 受力明确 节省材料 架设安装方便 跨越能力较 大 桥下视觉效果好等优点 而被广泛地应用于城市桥梁和高等级公路 立交桥的上部结构中 简支箱梁桥是和简支 T 梁同时发展起来的斜面形 式 第二方案 装配式预应力混凝土简支 T 梁 1 孔径布置 30m 40m 30m 全长 105 米 宽 26m 由于为简支 T 梁 桥 每跨之间还留有 4 厘米的伸缩缝 桥面设有 1 5 的横坡 2 的 纵坡 其中间标高高于外侧标高 2 主梁结构构造 全桥采用等跨等截面 T 型梁 主梁间距 2 20m 预制 T 梁宽为 1 8m 现浇湿接缝 0 40m 预制梁间的翼板和横隔板待 T 梁架设后再现浇 以加强横断面的整体性 中心梁高 2 30m 肋厚 0 20m 马蹄宽 0 40m 高 0 40m T 梁翼缘端部厚 0 18m 翼缘根部 厚 0 30m 横隔板间距为 6 5 米 每跨设有 12 片 T 梁 全桥共计 36 片 T 梁 桥面设有 1 5 的横坡 2 的纵坡 其中间标高高于外侧标 高 3 下部构造 采用三圆柱式桥墩 桩基础 钻孔灌注桩 桥台采用埋 置式轻型桥台 4 施工方案 全
