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1、摘 要本设计是根据设计任务书的要求和公路桥规的规定，对国道101沙河桥进行方案比选和设计的。对该桥的设计，本着“安全、经济、美观、实用”的八字原则，本论文提出三种不同的桥型方案进行比较和选择：方案一为预应力混凝土简支板桥，方案二为预应力混凝土简支T梁桥，方案三为预应力混凝土简支箱形梁桥。经由以上的八字原则以及设计施工等多方面考虑，确定预应力混凝土简支板桥为推荐方案。在设计中，桥梁上部结构的计算着重分析了桥梁在使用过程中恒载以及活载的作用，运用铰接板法求出活载横向分布系数，并运用最不利荷载法法进行活载的加载。进行了梁的配筋计算，估算了钢绞线的各种预应力损失，并进行预应力阶段和使用阶段主梁截面的强
2、度和变形验算、锚固区局部强度验算和挠度的计算。本设计全部图纸采用计算机辅助设计绘制，计算机编档、排版，打印出图及论文。最后，翻译了一篇英文短文“Protecting steel superstructures”。关键词：预应力混凝土、简支板桥、挠度AbstractThis design is based on the requirements of the design specification and the rules of Highway Bridge Regulation. National highway 101 Sha river bridge is compared and d
3、esigned. In the bridge design, the principles are safe, economy, beautiful and practical. This paper put forward three different kinds of bridge type to compare and select. Project 1 is a prestressed concrete simply-supported slab bridge; project 2 is a prestressed concrete simply-supported T-beam b
4、ridge; project 3 is a prestressed concrete simply-supported box beam bridge. Through the above 8 principles and design construction, the prestressed concrete simply-supported slab bridge is selected.In the design, the calculation of the bridge superstructure analyze stressly the dead load and live l
5、oad of bridge in use, and the live load transverse distribution factors are calculated by Hinged panels method and the live load is calculated by maximum load design. The reinforcement of beam, all kinds of prestress losses, strength and deformation of main beam in the prestress phase and use phase,
6、 local strength in anchorage zone and deflection are also calculated.All the papers and drawings are classified and protracted by computer, and then I have translated a essay named “Protecting steel superstructures” Keywords: prestressed concrete, simple supported slab bridge, deflection目录第一章 方案比选11
7、.1 方案1 预应力混凝土简支板桥11.2 方案2 预应力混凝土简支T形梁桥21.3 方案3 预应力混凝土简支箱形梁桥31.4 方案比选3第二章 预应力混凝土空心板桥上部结构设计52.1 设计基本数据52.2 设计要点52.3 空心板截面几何特性计算62.4 主梁作用效应计算82.5 预应力钢筋数量估算及布置192.6 计算截面几何特性242.7 钢束预应力损失计算302.8 承载能力极限状态计算382.9 持久状况正常使用极限状态抗裂性验算442.10 持久状况构件应力计算502.11 短暂状况构件的应力验算562.12 主梁端部的局部承压验算572.13 主梁变形验算592.14 铰缝验算
8、632.15 行车道板计算67参考文献71外文翻译原文72外文翻译译文90致谢98第一章 方案比选1.1 方案1 预应力混凝土简支板桥1.1.1 桥型优势桥型新颖，简介轻巧，外形美观，净空大，桥下视野开阔。在垂直荷载的作用下， 其支座仅产生垂直反力，而无水平推力。结构造型灵活，整体性好，刚度较大，其跨径较小。 1.1.2 尺寸拟定a）桥梁横断面及构造图(单位：cm)b）空心板截面细部尺寸图（单位：cm）图1.1 板桥的尺寸拟定上部结构尺寸如图1.1所示，本设计为3跨16m板桥。桥面宽度（桥面净空）：净12m（行车道）+22.0m（人行道）； 1.1.3 施工方法 施工中，桥面板采用现场预制，并
9、且采用后涨法。1.2 方案2 预应力混凝土简支T形梁桥1.2.1 桥型优势桥型新颖，简介轻巧，外形美观，净空大，桥下事业开阔。在垂直荷载的作用下， 其支座仅产生垂直反力，而无水平推力。结构造型灵活，整体性好，刚度较大，其跨径较小；且简直梁梁高较大。但是T 形梁桥在横向连接上有许多缺陷。 1.2.2 尺寸拟定图1.2桥梁横断面及构造图（单位：cm）（1）孔径布置 设置为两跨预应力简支梁桥，桥孔按24m等跨布置 （2）桥梁纵向尺寸 梁高采用等截面形式。1.2.3 施工方案 按后张法施工工艺预制主梁，采用内径60mm，外径67mm的预埋波纹管和夹片锚具。 1.2.4 工程数量 工程数量是技术经济指标
10、之一，他可以很直观的反应出桥梁的建造水平。本方案中上部结构采用C50混凝土，的低松弛钢绞线，级普通钢筋。1.3 方案3 预应力混凝土简支箱形梁桥1.3.1 桥型优势桥型新颖，简介轻巧，外形美观，净空大，桥下视野开阔。1.3.2 尺寸拟定图1-3桥梁横断面及构造图（单位：cm）1.4 方案比选 1.4.1 适用性 桥上应保证车辆和人群的安全畅通，并应满足将来交通量增长的需要。桥下应满足泄洪、安全通航或通车等要求。建成的桥梁应保证使用年限，并便于检查和维修。 1.4.2 舒适与安全性 现代桥梁设计越来越强调舒适度，要控制桥梁的竖向与横向振幅，避免车辆在桥上振动与冲击。整个桥跨结构及各部分构件，在制
11、造、运输、安装和使用过程中应具有足够的强度、刚度、稳定性和耐久性。1.4.3 经济性设计的经济性一般应占首位。经济性应综合发展远景及将来的养护和维修等费用。1.4.4 先进性 桥梁设计应体现现代桥梁建设的新技术。应便于制造和架设，应尽量采用先进工艺技术和施工机械、设备，以利于减少劳动强度，加快施工进度，保证工程质量和施工安全。 1.4.5 美观 一座桥梁，尤其是座落于城市的桥梁应具有优美的外形，应与周围的景致相协调。合理的结构布局和轮廓是美观的主要因素。比选结果见表1-1。表1-1 方案比选方案一二三桥型名称预应力混凝土简支板桥预应力混凝土简支T梁桥预应力混凝土简支箱形梁桥1跨径布置（m）16
12、+16+1616+16+1616+16+162纵向横坡1.5%1.5%1.5%3截面形式空心板T梁箱梁4跨中梁高（m）0.801.701.605技术要求施工技术简单，但工艺复杂，所需设备较少，需要小型吊装设备工艺要求较严格，需要的施工设备少，技术先进，占用施工场地较少施工技术简单，但工艺复杂，所需设备较少6上部结构施工方法现场预制现场预制现场预制7工程材料钢绞线普通钢筋混凝土钢绞线普通钢筋混凝土钢绞线普通钢筋混凝土8使用效果造型简洁流畅，施工快捷，成本较低由可靠的强度，刚度，以及抗裂性，伸缩缝小，行车舒适，易养护结构的耐久性，抗裂性，受力性能好经比选后选择预应力混凝土简支板桥进行设计。第二章
13、预应力混凝土空心板桥上部结构设计2.1 设计基本数据2.1.1 跨径和桥面宽度（1）标准跨径：16m（墩中心距）。（2）计算跨径：15.56m。（3）主梁全长：15.96m。（4）桥面宽度：净12m（行车道）+22.0m（人行道）。2.1.2 技术标准（1）设计荷载：公路级 人群：4.0kN/m2。（2）环境标准：类环境。（3）设计安全等级：二级。2.1.3 主要材料（1）混凝土：主梁混凝土采用C50，铰缝为C30细集料混凝土，桥面铺装上层采用C30沥青混凝土，下层采用C40防水混凝土。（2）钢材1）预应力钢束：17钢绞线，公称直径为12.7mm，公称面积为98.7，标准强度，设计强度，弹性模
14、量。2）普通钢筋：采用R235钢筋和HRB335钢筋。2.2 设计要点2.1.1 结构设计（1）本空心板按全预应力混凝土构件设计。（2）桥面板横坡为1.5%单向横坡，各板均斜置，横坡由下部机构调整。（3）空心板断面：空心板高度0.8m，高度1.22m，各板之间留有0.01m的铰缝。（4）桥面铺装：上层采用0.10m厚的沥青混凝土，下层采用0.12m厚的C40防水混凝土，两者之间加设SBS防水层。（5）施工工艺：预制预应力空心板采用后张法施工工艺。（6）桥梁横断面与构造及空心板截面尺寸如图2-1，图2-2所示。图2-1 桥梁横断面及构造图(单位：cm)图2-2 空心板截面细部尺寸图（单位：cm）
15、2.1.2 设计参数（1）相对湿度为75%。（2）C50混凝土的材料特性：，。（3）沥青混凝土重度按23计，预应力混凝土机构重度按26计，混凝土重度按25计，人行道线荷载为8。2.3 空心板截面几何特性计算2.3.1 小毛截面（1）截面面积空心板截面面积为：（2）截面重心位置全截面对板高处的静矩为： 铰缝的面积为：则毛截面重心离板高的距离为：（即毛截面重心离板上缘距离为）铰缝重心与板高处的距离为：全截面对上缘静矩：（3）空心板毛截面对其重心轴的惯性矩计算边长为的等腰直角三角形对自身重心轴的惯性矩为：。铰缝对自身重心轴的惯性矩为：空心板毛截面对其重心轴的惯性矩为：2.3.2 大毛截面（1）截面面积空心板截面面积为：（2）截面重心位置全截面对上缘静矩为：（3）空心板毛截面对其重心轴的惯性
