简支梁桥设计说明书

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1、11 桥型方案比选1.1 概述 该桥位于某省境内，由于清河较宽、河水也较深，为此，政府决定在清河畔上建一座新桥。1.1.1 设计依据 （1）清河桥建设规划说明及规划图。 （2）清河桥纵断面及河床断面图。 （3）物探报告和钻孔报告。1.1.2 技术标准 （1）路线道路等级：一级道路。 （2）设计行车速度：60km/h. （3）桥面总宽 17.6m，净 14+21.8m（安全带） 。（4）车辆荷载标准：汽车荷载按公路-I 级，人群荷载为 3.0mkN2（5）通航标准：无通航要求。 （6）设计洪水频率：50 年一遇。1.1.3 工程地质条件 该地层地质条件较好，上层为厚度较小的淤泥，下层为单一密实的

2、细砂加砾 石。1.2 构思宗旨 1）符合地区发展规划，满足交通功能需要。 2）桥梁构造形式简洁、轻巧，体现民族风格，成为这座历史名城发展的象 征。3）设计方案力求结构新颖，尽量采用有特色的新结构，又要保证结构受力 合理，并技术可靠，施工方便。1.3 比选方案 第一方案：上承式拱桥。 （1）孔径布置：跨度 90m，是一种美观经济的常用桥型，尤其该桥位于文化 古城，这种桥型在方案的竞争中有一定的优势。 （2）主跨结构构造。可以采用。 （3）主墩基础。由于该桥修建在软土地基上，故两岸桥台采用轻型结构， 既减小自重，又能增大桥台台背的土抗力，能够减小桥台的水平位移 和转角，保证桥梁能正常的运营。 （4

3、）施工方案。已有成熟的工艺技术经验。需要用大量的吊装设备，占用 一定的场地，同时需要较多的人力。（5）主要工程量见表 1-12主要工程梁表 表 1-1 项目数量 材料构造3m 300 号桁架拱片161.23 微弯板185.87 横系梁等86.24 桥面39.04 横梁52.00 桁架拱边块件100 桥台拱板22.74 台座17.48 栏杆455.77钢筋混凝土200 号灯柱200.76 250 号腹孔班板19.00 150 号片石混凝土基础202.27 台深114.4450 号片石砌块八字墙145.58 钢筋115.399 混凝土2402.4合计 块石圬工260.02第二方案：预应力简支 T

4、形梁 （1）孔径布置：采用 30m 跨径，共 3 跨，全桥长为 90m。 （2）桥梁结构构造：全桥上部结构采用 8 片主梁，主梁高度为 1.8m，主梁 翼缘宽度为 1.8m，每跨设五道横隔梁（支点、跨中、1/4 截面） （3）桥墩基础：选用双柱式桥墩，直径为 2m，系梁高度为 1m。墩下钻孔灌 注桩直径为 2.0m，长度为 5m，桥台柱直径为 1.2m，承台高度为 1m， 台下钻孔灌注桩直径为 2.2m，高度为 15m。 （4）施工方案：采用从下往上流水性作业。 （5）主要工程梁见表 1-2主要工程梁表 表 1-2材料 结构混凝土（）3m钢筋（ ）t钢绞线（ ）t主梁10002570 安全带1

5、4210上部 结构桥面铺装440墩身86074下部 结构基础201288 总 计453419770第三方案：悬臂刚构桥。（1）孔径布置：25m+40m+25m，共长 90m。3（2）桥梁上下部结构构造：上部结构为变截面箱梁，采用单箱单室形式。用高强混凝土以及采用大吨位预应力体系来实现主梁的轻型化。由于弱风化岩强度较高，钻孔灌注桩的终孔深度以弱风化岩控制。为防止水位较低时，钻孔桩露出水面而影响桥梁美观，在承台四周设置了 2m 深的围裙。钻孔灌注桩用 C30 水下混凝土，承台采用 C35 混凝土。（3）采用悬臂浇注施工。（4）主要工程梁见表 1-2主要工程梁表 表 1-3材料 结构混凝土（）3m钢

6、绞线（t）钢筋（ ）t主梁13809056 横隔梁12012上部 结构桥面铺装177 墩身73980下部 结构基础200198 总 计4417902461.4 方案评选 根据设计构思宗旨，桥型方案应满足结构新颖、受力合理、技术可靠、施工 方便的原则。以上三个方案基本都满足这一要求。1.4.1 经济方面从材料用量来评比，第一方案是最经济的。第三方案的材料用梁稍高。如果仅从材料方面看。第一方案是最好的。1.4.2 安全方面由于河道不考虑通航要求，所以通航安全不作为主要的比选对象。而行车安全主要是通过桥面设计布置来实现，结构和基础条件的安全以及施工安全的角度进行比较。其中第二方案在中小跨径使用非常多

7、，其施工技术已趋于成熟；而第三方案抗震性能好。 1.4.3 功能方面桥梁的使用功能包括两个方面：一是跨越障碍，二是承受荷载。悬臂刚构有较好的平整度，所以行车舒适性在三个方案中最好。1.4.4 施工方面从施工难度看，三种方案的施工方法差别不是太大。就施工程序而言，简支梁的施工无疑成为最合适的方案。4总的来说，这三中方案都符合了安全、功能、经济、施工的要求。在美观上第一方案较有优势。在功能要求上，第二方案占有一定的优势。但本次设计鉴于水平有限，故选简支梁作为清河桥的设计方案。52 桥梁的设计计算2.1 设计资料2.1.1 桥梁跨径及桥 设计跨径：30m宽主梁全长：90m计算跨径：28.26m桥面净

8、空：净14+21.82.1.2 设计荷载公路 I 级.2.1.3 材料及工艺混凝土：主梁用 C50。预应力钢束采用 ASTM（美国标准）270 级钢绞线，每束由 7 股组成。抗拉强度标准值,抗拉强度设计值,公称直径mpafpk1860mpafpd126015.24mm，公称面积 140锚局具采用夹片式群锚。2mm非预应力钢筋：HRB400 级钢筋，抗拉强度标准。抗拉强度设计mpafsk400值。直径小于 12 者，一律采用 HRB335 级钢筋，级钢筋，抗拉强度mpafsd330标准，抗拉强度设计值。mpafsk335mpafsd280混凝土：主梁采用 C50，抗拉强度标准值，mpaEC410

9、*45. 3mpafck4 .32抗压强度设计值；抗拉强度标准值，抗拉强度设计值mpafcd4 .22mpaftk65. 2。mpaftd83. 12.1.4 设计依据交通部颁公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 （JTG D622004） ，简称“公预规” 。按预应力混凝土构件设计此梁。2.1.5 施工方法采用后张法施工，预制主梁时，预留孔道采用预埋金属波纹管成型，刚绞线采用 TD 双作用千斤顶两端同时张拉；主梁安装就位后现浇 40mm 宽的湿接封。最后施工沥青桥面铺装层2.2 横截面布置2.2.1 主梁间距与主梁片数主梁间距通常应随梁高与跨径的增大而加宽为经济，同时加宽翼板对提高主梁截

10、面效率 p 很有效，故在许可条件下适当加宽 T 梁翼板。而本设计考虑实际所需桥面宽度。主梁间距采用 220cm。净14+21.8 的桥宽则选用 8 片主梁。6主梁横剖面（尺寸单位：mm） 图 2-12.3 主梁全截面几何特性2.3.1 受压翼缘有效宽度， fb取下列三者最小者。（1） 简支梁计算跨径的 L/3=28660/3=9553mm；（2） 相邻两梁的平均间距，对于中梁为 2200mm；（3） （） ，式中 b 为梁腹板宽度，为承托长度，这里=0，122fhhbbhbhb为受压区翼缘的悬出板的厚度，可取跨中截面翼缘板厚度的平均值， fh fh所以（）=200+60+12228=2936m

11、m；122fhhbb7所以，受压翼缘有效宽度=2200mm fb2.3.2 全截面几何特性的计算在工程设计中，主梁几何特性多采用分块数值求和法进行，其计算式为全截面面积：A=IA全截面重心至梁顶的距离： AyAyii u式中 分块面积iA分块面积的重心至梁顶的距离。iy主梁跨中截面的全截面几何特性如表 2.1 所示，根据图 2.1 可知变化点的截面几何尺寸与跨中截面相同，故几何特性也相同，为 A=876000；IA2mm3310*476180mmyASiii主梁跨中截面的全截面几何特性 表 2.1 分块号分块面 积 Ai（）2mmiy（mm）分块面积对上缘静矩Si=AiYi(cm2)D=21y

12、y （mm）分块面积对 截面形心惯 矩 Ix=AiDi2 (cm4)I(cm4)I121000180=360000903240031045474.202 910*0.972910*2800120=960002202112031032410.078910*0.077910*31600200=320000800256000310-25620.972910*68.267910*4100200=20000153330660310-98919.562910*0.044910*5200400=800001700136000310-1156106.907910*0.267910*合计A=876000IAAy

13、Ayii u=544=1800by-544=1256=iS476180310xI231.721910*iI69.627910*截面分块示意图8y1y29第三章主梁内力计算根据上述梁跨结构纵、横截面的布置，并通过活载作用下的梁桥荷载横向分布计算,分别求得各主梁控制截面（一般取跨中、四分点、变化点截面和支点截面）的恒载和最大活载内力，然后再进行内力组合3.1 恒载内力计算3.1.1 恒载集度 1) 预制梁自重（第一期恒载） a. 按跨中截面计，主梁的横载集度：g(1)=0.87625=21.9kN/mb. 由于变截面的过度区段折算成的横载集度：g(2)= 2.70.21725/28.66=0.8k

14、N/mc. 由于梁端腹板加宽所增加的重力折算成的横载集度g(3)=210.21.825/28.66=0.628 kN/m d. 横隔梁边主梁体积: （0.81.47-0.80.50.12）0.15=0.1692mm3端体积： 0.7（0.2+1.1+0.12）-0.70.50.120.15=0.1428 所以 g(4)=（30.1692+20.1428）25/28.66=0.692 kN/m中主梁的横隔梁体积 g (4)=2 g(4)=20.692=1.384e.第一期恒载: 边主梁的恒载集度为: g(1)=21.9+0.8+0.628+0.692=24.02 41)(iig中主梁的横载集度为

15、:=21.9+0.8+0.628+1.384=24.712) 1 (g 41)(iig2)第二期横载一侧栏杆：1.52kN/m; 一侧人行道：3.60kN/m 101 号梁: 0.5（0.07+0.076）0.425=0.73 kN/m2 号梁 0.5（0.076+0.109）2.225=5.0875 kN/m3 号梁 0.5（0.109+0.142）2.225=6.9025 kN/m4 号梁 0.5（0.142+0.175）2.225=8.7175 kN/m恒载汇总表 表 3-1 梁号一期恒载二期恒载恒载总和124.025.8529.87 224.7125.087529.8 324.7126.902531.6 424.7128.717533.433.1.2 恒载内力 如图所示，设 x 为计算截面离作支座的距离，并令，则：主梁弯矩和lx剪力的计算公式分别为：11（31） ： （32）glM2)1 (21lg)21 (21Q恒载内力计算表恒载内力计算表 表 3-2计算数据l=28.66m l2=821.396m2)()1 (212mkNglMi)lg()21 (21kNQ