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1、青岛理工大学毕业设计（论文）第一章 设计方案比选 1.1 设计资料青岛高新区科技大道桥：规划河道宽度76m，河底标高-0.05m，设计洪水水位高程2.45m，河岸标高3.5m；设计洪水频率1/100，桥下不通航，不需考虑流冰；双向4车道，设计时速60km/h,设计荷载为公路I级；地震烈度为6度。1.2 方案编制 初步确定装配式预应力混凝土简支梁桥、钢筋混凝土拱桥、等截面预应力混凝土连续梁桥三种桥梁形式。（1）装配式预应力混凝土简支T形梁桥 图1-1 预应力混凝土简支T形梁桥（尺寸单位：cm）孔径布置：26m+26m+26m，桥长78米，桥宽212m（分离式）。桥面设有1.5%的横坡，不设纵坡，
2、每跨之间留有4cm的伸缩缝。结构构造：全桥采用等跨等截面预应力T形梁，主梁间距2.4m。预制T梁宽1.8m，现浇湿接缝0.6m，每跨共设10片T梁，全桥共计30片T梁。下部构造：桥墩均采用双柱式桥墩，基础为钻孔灌注桩基础，桥台采用重力式U形桥台。施工方法：主梁采用预制装配式施工方法。（2）钢筋混凝土拱桥 图1-2 钢筋混凝土拱桥（尺寸单位：cm）孔径布置：采用单跨钢筋混凝土拱桥，跨长78m。结构构造：桥面行车道宽15m,两边各设1.5m的人行道，拱圈采用单箱多室闭合箱。下部构造：桥台为重力式U形桥台。（3）装配式预应力混凝土连续梁桥 图1-3 预应力混凝土连续梁桥（尺寸单位：cm）孔跨布置：2
3、4m+30m+24m,桥长78m，桥面宽18m(整体式),设有2m的中间带，桥面设有1.5%的横坡，其中中间标高高于外侧标高。主梁结构：上部结构为等截面板式梁。下部结构：上、下行桥的桥墩基础是连成整体的，全桥基础均采用钻孔灌注摩擦桩，桥墩为圆端型形实体墩。施工方案：全桥采用悬臂节段浇筑施工法。1.3 方案比选表1-1 方案比选表比较项目第一方案第二方案第三方案主跨桥形装配式预应力混凝土简支形梁桥钢筋混凝土拱桥等截面预应力混凝土连续梁桥使用性能建筑高度较低，易保养和维护，桥下视觉效果好。桥面连续，行车舒适。行车平顺舒；抗震能力强；建筑高度较高，易开裂，难以维护受力性能受力明确受力合理，变形小桥墩
4、参加受弯作用，使主梁弯矩进一步减小；超静定次数高，对常年温差、基础变形、日照温均较敏感；对基础要求较高。经济性等截面形式，可大量节省模板，加快建桥进度，简易经济。材料用量和费用较T形梁要多一些；需要采用较复杂的结构措施，或应设置抵抗单向水平力的措施，增加了造价采用等截面梁能较好符合梁的内力分布规律，充分利用截面，合理配置钢筋，经济实用美观性构造简单，线条明晰，但比较单调，与景观配合很不协调跨径较大，线条非常美，与环境和谐，增加了城市的景观侧面上看线条明晰，与当地的地形配合，显得美观大方施工方面桥梁的上、下部可平行施工，使工期大大缩短；无需在高空进行构件制作，质量以控制，可在一处成批生产，从而降
5、低成本。技术要求较高，施工机具也较多，施工工期较长，对地形依赖较强。由于连续体系梁桥与简支体系梁桥受力差别很大，故他们的施工方式大不相同。目前所用的施工方式大致可分为逐孔施工分节段施工法和顶推施工法。由于在高空作业，施工危险度高。适用性适用于对桥下视觉有要求的工程，适用于各种地质情况；用于对工期紧的工程；对通航无过高要求的工程。上承式拱桥的跨度大，满足桥下净空的要求。在桥下没有特殊需求通航要求的航道中采用跨越能力较大的拱桥，显得没有必要对通航无过高要求的工程；对抗震有要求的工程；对整体性有要求的工程。养护维修量小较大小方案的最终确定：由上表可知，根据青岛高新区的情况，结合桥梁设计原则，选择第一
6、方案经济上比第二方案好；另外第一方案工期较短，施工难度较小；在使用性与适用性方面均较好。所以选择第一方案作为最优方案。第二章 上部结构设计2.1 上部结构尺寸拟定2.1.1 设计资料（1）桥梁跨径及桥宽标准跨径：26m（墩中心距离）主梁全长：25.96m计算跨径：25m桥面净空：2（0.25+1+2.5+3.5+2+0.75+0.5）+2.0=26m（分离式） 其中：人行栏杆0.25m；人行道1.0m；右路肩2.5m；行车道7m;左路肩0.75m;防撞栏0.5m；中间带2.0m。（2）设计荷载公路级,人群荷载3.0kN/m，每侧人行栏，防撞栏重力的作用力分别为1.52KN/m和4.99KN/m
7、。（3）材料规格混凝土:预应力混凝土主梁采用C50，墩柱、台帽采用C30混凝土，系梁、承台及灌注桩采用C30预应力钢绞线采用j15.20（75.0）高强低松弛预应力钢绞线，标准强度fpk=1860Mpa，Ep=1.95105Mpa，普通钢筋主要采用HRB335和R235（4）设计依据公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2004），中华人民共和国行业标准，2004公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D62-2004），中华人民共和国行业标准，2004城市桥梁设计荷载标准(CJJ77-98) 人民交通出版社桥梁工程，姜福香主编，机械工业出版社，2010（5）基本计算数据（见表2-1
8、）表2-1 基本计算数据表名 称项 目符 号单 位数 据混 凝 土立方强度fcu,kMPa50 弹性模量EcMPa3.45104轴心抗压标准强度fckMPa32.40 轴心抗拉标准强度ftkMPa2.65 轴心抗压设计强度fcdMPa22.40 轴心抗拉设计强度ftdMPa1.83 短暂状态容许压应力0.7fckMPa20.72 容许拉应力0.7ftkMPa1.76 持久状态标准荷载组合:容许压应力0.5fckMPa16.20 容许主压应力0.6fckMPa19.40 短期效应组合:容许拉应力st-0.85pcMPa0 容许主拉应力0.6ftkMPa1.59 s15.2 钢 绞 线标准强度fp
9、kMPa1860 弹性模量EpMPa1.95105抗拉设计强度fpdMPa1260 最大控制应力con0.75fpkMPa1395 持久状态应力:标准状态组合0.65fpkMPa1209 材料重度钢筋混凝土1kN/325.0 沥青混凝土2kN/323.0 钢绞线3kN/378.5 钢束与混凝土的弹性模量比Ep无纲量5.65 注：考虑混凝土强度达到C45时开始张拉预应力钢束。和分别表示钢束张拉时混凝土的抗压、抗拉标准强度，则=29.6Mpa， =2。51Mpa。2.1.2 横截面布置（1）主梁间距与主梁片数对于跨径较大的预应力混凝土简支梁桥，当吊装重量不受限制时，适当增加主梁的间距，加大翼缘宽度
10、，可以提高截面效率指标，比较经济合理。翼板的宽度为2400mm，由于宽度较大，为了保证桥梁的整体受力性能，桥面板采用现浇混凝土刚性接头，预制T梁宽1.8m，现浇湿接缝0.6m。净212m的桥形选用十片主梁，上下行车道各五片主梁。（2）主梁跨中主要尺寸拟定1）主梁高度对于常用的等截面简支梁，其高跨比的取值范围在1/15-1/25，对预应力混凝土T形梁一般可取1/16-1/18左右。当桥梁建筑高度不受限制时，增大梁高往往是较经济的方案，因为加高腹板使混凝土用量增加不多，而节省预应力筋数量较多。本设计采用1800mm的主梁高度比较合适。2）主梁截面细部尺寸图2-1 结构尺寸图（尺寸单位：cm）T形梁
11、翼板的厚度主要取决于桥面板承受车轮局部荷载的要求，还应考虑能否满足主梁受弯时上翼板受压的强度要求。本设计预制T梁的翼板厚度取用150mm，在于腹板相连处的翼板厚度不应小于梁高的1/10,该处翼板根部加厚到250mm以抵抗翼缘根部较大的弯矩。T形截面梁的腹板厚度规定不小于160mm，同时从腹板本身的稳定条件出发，腹板厚度不宜小于其高度的1/15。本设计腹板厚度取200mm。马蹄尺寸基本由布置预应力钢束的需要确定的，设计实践表明，为了防止在施工过程和运营中马蹄部分出现纵向裂缝，其面积不宜小于截面总面积的10%20%。马蹄宽度约为肋宽的2-4倍，马蹄全宽部分的高度加1/2斜坡区高度约为梁高的0.15
12、-0.2倍。本设计考虑到主梁需要配置较多的钢束，将钢束按二层布置，一层最多排两束，同时还根据公预规对钢束净距及预留管道的构造要求，初拟马蹄宽度为550mm，高度为250mm，马蹄与腹板交接处作三角形过渡，高度为150mm，以减少局部应力。按照以上拟订的外形尺寸就可以绘出预制梁的跨中截面图。图2-2 跨中截面尺寸图(尺寸单位：cm)（3）计算截面几何特征将主梁截面划分成五个规则图形的小单元，截面几何特征列表计算见下表。表2-2-1 跨中、四分点截面几何特性计算表分块名称分块面积分块面积形心至上缘距离分块面积对上缘静距分块面积的自身惯矩（cm)分块面积对截面形心的惯矩(1)(2)(3)= (1)
13、(2)(4)(5) (6)=(1) (5)（7）=（4）+（6）全截面翼板36007.5270006750054.661075577610823276三角承托80018.33314666.44444.443.82715366451541089腹板2800852380004573333-22.8414606646033997下三角262.5150393753281.25-87.8420254152028696马蹄1375167.5230312.571614.58-105.3415257709153293248837.5549353.935756381预制截面翼板27007.5202505062560.861000063710051262三角承托80018.33314666.44444.450.02720021612006605腹板2800852380004573333-16.64775290.95348624下三角262.5150393753281.25-81.6417495861752867马蹄1375167.5230312.571614.58-99.1413514517135861327937.5542603.9
