《预应力混凝土简支箱形梁桥设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《预应力混凝土简支箱形梁桥设计（78页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第一部分 桥梁设计第一章 方案比选一、方案比选表1-1 方案比选比较项目第一方案第二方案第三方案主桥跨桥型预应力混凝土简支梁桥斜拉桥拱桥主桥跨结构特点预应力混凝土简支梁桥是一种预先储存了足够压应力的新型混凝土材料，预加压应力可大幅度提高梁体的抗裂性，并增加了梁的耐久性；预应力混凝土梁的主要不同之处是截面尺寸减小，高跨比减小。受力明确，理论计算较简单，设计和施工的方法日趋完善和成熟。斜拉桥是用锚固在塔、梁上的若干斜向拉索吊住梁跨结构的桥。梁体尺寸较小，使桥梁的跨越能力增大，受桥下净空和桥面高程的限制少。刚度较小，变形较大，受力较复杂，理论计算较复杂。设计施工方法较成熟。拱桥是一种常用的桥梁形式，
2、在竖向荷载作用下，拱的两端支承处除有竖向反力外，还有水平推力。由于这个水平推力，使得拱内产生轴向压力，从而大减小了拱圈的截面弯矩，使之成为偏心受压构件。因此，可以充分利用主拱截面材料强度，使跨越能力增大。建筑造型侧面上看线条明晰，与当地的地形配合，显得美观大方跨径较大，线条明晰，显得较为雄伟大气跨径较大，外形美观，构造较简单，与环境较和谐养护维修量较小 较大较小设计技术水平经验较丰富，国内先进水平经验一般，国内一般水平经验丰富，国内较高水平 续上表施工技术简支梁的架设，有起吊、纵移、横移、落梁等工序。根据需要，可在纵向、横向和竖向等施加预应力，使装配式结构集整成理想的整体，这就扩大了装配式桥梁
3、的使用范围，提高了运营质量。施工方法简单可行利用塔上塔吊搭设0号块件临时用的支撑钢管架，安装好0号块的件的斜拉索并架设主梁架桥机，利用悬臂吊机安装两侧的1号块的钢主梁，并挂斜拉索，重复上一循环至全桥合龙拱桥的施工方法主要有：就地浇筑或砌筑（有支架施工法）、悬臂施工法、缆索吊装法、转体法和劲性骨架法等。一般都采用支架施工的方法。工 期较 短较长较长方案的最终确定：经考虑，预应力混凝土简支梁桥较适合此桥的设计，受力较明确，因此我考虑采用方案一，并且采用预应力混凝土简支箱形梁桥。第二章 总体布置及主梁的设计一、基本资料（一）、桥梁线形布置1、平曲线半径：无平曲线。2、竖曲线半径：无竖曲线，纵坡按平坡
4、设计。（二）、主要技术标准1、设计荷载：公路I级。2、桥面净宽：16m=43.75m（车道宽度）+20.5m（两侧护拦）3、通航要求：无（三）、主要材料1、水泥混凝土：主梁和横隔梁用C55混凝土。主梁采用55号混凝土，力学性能见表1.1 混凝土力学性能表 材料项目55号混凝土弹性模量（Mpa）35500容重（吨/米3）2.5热膨胀系数0.00001标准抗压强度（Mpa）fck35.5设计抗压强度（Mpa）fcd24.4容许压应力（Mpa）0.5fck17.75标准抗拉强度（Mpa）ftk2.74设计抗拉强度（Mpa）ftd1.89容许拉应力（Mpa）0.7ftk1.922、预应力钢绞线：采用低
5、松弛高强度预应力钢绞线应符合ASTM A417-97的规定，单根低松弛高强钢绞线，直径为.，截面积为139，标准强度，弹性模量。3、普通钢筋：采用符合标准的公斤，直径者采用级热轧螺纹钢；直径12mm者采用I级A3热轧圆钢筋。4、钢板：锚垫板等预埋钢板采用低碳钢。5、锚具：预制箱梁采用OVM型锚具及其配套设备；箱梁接头顶板束采用BM15型锚具及其配套设备。6、预应力管道：采用钢波纹圆、扁管成型。7、支座：采用GYZF系列橡胶支座。8、伸缩缝：采用SSF80A大变位伸缩缝。9、焊条：对于A3钢采用T420型焊条，20MnSi钢采用T500型焊条。（四）、桥面铺装采用11cm沥青混凝土。（五）、施工
6、方法预制装配（六）、设计规范1、公路工程技术标准（JTJB01-2003）.2、公路桥涵设计通用规范（JTG C62-2004）.3、公路钢筋混凝土和预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D62-2004）。（七）、支座强迫位移边支座：下沉1cm。（八）、温度影响质量上、下缘温差5摄氏度。二、桥型及纵横断面布置（一）、桥型布置及孔径划分 该桥为某一级公路的龙洞大桥。为缩短工期，提高行车舒适性，综合分析比较各类桥型后最终才用预应力混凝土简支箱形梁桥，跨径为38m12+32m2,施工方法为预制装配。考虑伸缩缝的设置，实际桥跨长为519.84m,即在桥的两头各设8cm的伸缩缝，桥跨结构的计算简图简图1所
7、示。（二）、截面型式及截面尺寸拟定1、采用等高度箱形截面。主梁截面形式采用装配式预应力混凝土箱型简支梁。主梁间距采用3.25m,高跨比采用1/22.5,梁高度采用1.7m主梁肋宽度采用0.28m,主梁吊装后接缝宽度为25cm。主梁片数取5片。桥面板边缘厚度取18cm。构造图如下图2、横截面尺寸每幅桥面全宽为16m，为了便于模板制作和外形美观，主梁沿纵向外轮廓尺寸保持不变，跨中设置7道横隔梁，高1.4m，宽0.2m，横向共计5片箱形梁，预制箱形梁顶板宽3m，跨中腹板厚0.16m，顶板厚0.20m，底板厚0.25m；端部腹板厚0.28m，顶板厚0.20m,底板厚0.30m;腹板和顶板之间设有承托。
8、预制主梁间采用25cm的湿接缝，从而减少足量的吊装质量。为满足顶板负弯矩钢束、普通钢筋的布置及轮载的局部作用，箱梁顶板取等厚度20cm。同时为防止应力集中和便于脱模，在腹板与顶板交界处设置25cm8cm的承托。主梁横断构造如下图所示。 主梁横断面构造（单位：cm）3、箱梁底板厚度及腹板宽度设计（1）箱梁底板厚度设置将底板厚度在跨内大部分区域设为25cm,仅在距支座260cm处开始加厚，且底板逐渐加厚至30cm，这样的处理同时为锚固底板预应力束提供了空间。箱梁底板厚度变化如下图所示。 箱梁底板厚度变化示意（单位：cm）(2)、腹板宽度设置腹板宽度除在支点附近区域加宽外，其余均为16cm腹板最终加
9、宽至28cm,见下图所示。箱梁腹板变化示意（单位：cm） 4、横隔梁（板）设置为保证支座处传力的可靠性，因此在边永久（临时）支撑处，设一道厚为20cm,横隔梁，中永久支撑处也为20cm的中横隔梁，此外在中临时支撑处设10cm厚的箱内隔板。5、截面效率指标跨中截面几何特性见下表分块名称分块面积()分块面积形心至上缘距离（cm） 分块面积对上缘静矩（）分块面积的自身惯性矩（）()分块面积对截面形心惯性矩（）()（1）（2）(3)=(1)(2)(4)(5)(6)=(1)(5)2(7)=(4)+(6)顶板6000106000020000051.51591350016113500三角承托40024960
10、04266.66737.5562500566766.667腹板400082.53300005208333.34-2117640006972333.34底板2500157.5393750130208.333-9623040000234337501290079335047086350由此可计算出截面效率指标（希望在0.5以上），表明以上的初拟截面是合理的。三、主梁内力计算主梁的内力计算包括恒载内力计算和活荷载内力计算。计算的控制界面有跨中、四分点和支点截面。（一）、恒载内力计算1、一期恒载（主梁自重）据主梁构造，对边主梁和主梁考虑四部分恒载集度，即：按跨中截面计的自重及梁端腹板、底板加厚部分、端横
11、隔梁自重。边梁： 中梁：2、二期恒载（1）、防撞护栏（2）、桥面铺装（3）、现浇湿接缝故每梁二期恒载集度为：3、恒载内力设X为计算截面至左支承中心的距离，并令=X/L,见下图则边梁和中梁的恒载内力计算见下表。边梁和中梁恒载内力计算表计算数据L=38m, =1444项目跨中四分点变化点四分点变化点支座0.50.250.04110.250.041100.1250.09380.01970.250.45890.5边梁第一期恒载44.17960.055973.221254.50418.95769.02837.9第二期恒载19.833579.3152685.92564.10188.39345.80376.
12、77中梁第一期恒载47.78609.856460.831356.91453.15831.80906.30第二期恒载19.833579.322685.92564.10188.39345.80376.77（二）、活荷载内力计算1、冲击系数和车道荷载折减系数按桥规规定，对于箱梁悬臂板的冲击系数取1.3。按桥规规定，对于四车道不考虑汽车荷载折减，即车道折减系数取0.67。2、主梁的荷载横向分布计算（1）、跨中的荷载横向分布系数各主梁均不设跨中横隔梁，仅设端横隔梁，各主梁之间的横向联系依靠现浇湿接缝来完成，所以按照刚接梁法来绘制横向影响线和计算横向分布系数。1）、计算主梁的抗扭惯性矩对于箱形截面，抗扭惯
13、性矩可近似按照下式计算：式中： 、相应为单个矩形截面的宽度和厚度； 矩形截面抗扭刚度系数； 箱梁截面面积。=（162+90）*147.5/2=18585=162/20+90/25+152*2/16=30.7t/b=20/65=0.3077,查表c=0.270,则：2）、计算跨中荷载横向分布影响线横向分布影响线的计算采用刚性梁法，计算结果见下表3)、计算荷载横向分布系数4）、1、2号主梁的横向影响线和最不利布载图式如图所示。对于1号梁，则：对于2号梁，对于3号梁，3、计算活荷载内力在活载内力计算中，对横向分布系数的取值做如下考虑：计算主梁活载弯矩时，均采用全跨统一的横向分布 系数，鉴于跨中和四分点剪力影响线的较大坐标位于桥跨中部，故也按部变化的来计算。求支点和变化点截面活载剪力时，由于主要荷重集中在支点附近而一个考虑支承条件的影响 ，按横向分布系数沿桥跨的变化曲线取值，即从支点到1/4之间，横向分布系数用与值直线插入，其余区段均取值。（1）计算跨中截面最大弯矩及相应荷载位置的剪力和最大剪力及相应荷载位置的弯矩采用直接加载求活载内力，下图示出跨中截面内力计算图式，简化公式为： 式中：S所求截面的弯矩或剪力；车道冲击系
