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1、毕 业 论 文（设 计） 2009 届 土木工程 专业 班级题 目 20米预应力混凝土空心板桥设计姓 名 学号 指导教师 职称 副教授 二 九 年 五 月 二十七 日内 容 摘 要立足桥梁设计的基本原则，坚持合理选用标准好像不太通顺，本着质量第一、节约资源的设计理念，以及综合考虑所提供的设计资料，本次设计20米预应力空心板桥，主梁依照部分预应力A类构件方案设计，采用先张法超张拉工艺施工。依据公路桥涵设计通用规范公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范等国家通用规范，依序完成承载能力及正常使用两大极限状态设计，以及持久和短暂状态应力验算，充分保证了本桥全寿命周期的安全度。本次设计的内容主要包括：
2、空心板、盖梁、桩柱三大部分的设计与计算。分别先后完成几何尺寸设计、荷载组合计算、钢筋配置及验算、预应力损失计算、裂缝及变形验算、持久和短暂状态应力验算等具体项目，每一部分都有详细、精确的计算过程。本次设计成果有：计算书和配套施工图纸。关 键 词预应力；空心板；盖梁；桩柱AbstractThe foothold bridge designs basic principle, insisted that selects the standard reasonably, in line with the quality first, nurse resources design idea, the
3、design information which as well as the overall evaluation provides, this design - - 20 meter pre-stressed hollow plank bridges, the king post according to the partial pre-stressed A kind of component project design, uses pretensioning law ultra to pull the craft construction. Rests on Road Arch of
4、bridge Design General Standard Road Reinforced concrete And Prestressed concrete Arch of bridge Design Standard and so on national general standards, completes the bearing capacity in order and uses two big limiting condition design normally, as well as lasting and short condition stress checking ca
5、lculation, has guaranteed this bridge total life cycle degree of security fully. This designs content mainly includes: Spatial core, Ge Liang, pile three major part designs and computation. Does things in order of importance and urgency completes the geometry size design, the load combination comput
6、ation, the steel bar disposition and the checking calculation, the loss of prestress computation, the crack and the distortion checking calculation, lasting and the short condition stress checking calculation and so on specific items, each part has in detail, the precise computational process. This
7、design achievement includes: Account book and necessary construction blueprint.Key WordsPre-stressed ; Spatial core ; Cap beam ; Pile目 录第一章 设计资料41.1地质、地貌及标高41.2跨径及桥宽41.3设计荷载41.4材料41.4.1混凝土41.4.2钢筋51.4.3.板式橡胶支座51.5施工工艺51.6结构尺寸51.6.1 空心板的横断面尺寸见图所示：51.6.2 上部构造尺寸如下图：61.7设计依据和参考书6第二章 设计内容62.1 方案比选62.2 上部
8、结构计算82.2.1主梁截面几何特性计算（先计算中板，后计算边板）82.2.2 作用效应计算92.3 预应力钢筋面积的估算及预应力钢筋布置182.3.1 预应力钢筋数量的估算182.3.2 预应力钢筋的布置212.3.3 普通钢筋数量的估算和布置212.4 主梁截面换算特性计算222.4.1中板222.4.2边板242.5 主梁截面强度及应力验算252.5.1正截面强度计算252.5.2斜截面强度验算262.6预应力损失计算312.6.1锚具变形、钢筋回缩引起的应力损失312.6.2 加热养护引起的损失322.6.3预应力钢筋松弛引起的损失322.6.4混凝土弹性压缩引起的应力损失332.6.
9、5混凝土收缩徐变引起的应力损失332.6.6预应力损失组合3727 正常使用极限状态计算392.7.1 正截面抗裂性验算392.7.2 斜截面抗裂性验算402.8 空心板变形计算432.8.1 正常使用阶段的挠度计算432.8.2 预加力引起的反拱度计算及预拱度设置452.9 持久状态应力验算472.9.1 跨中截面混凝土法向压应力验算472.9.2 跨中截面预应力钢绞线拉应力验算482.9.3 斜截面主应力验算482.10空心板截面短暂状态应力验算522.11最小配筋率复核582.12 桥梁下部结构的计算592.12.1盖梁592.12.2桩柱计算70第三章 附图附表773.177第一章 设
10、计资料1.1地质、地貌及标高 桥址位于地势平坦地区，河床淤泥顶标高-0.2m，常年水位标高0.7m,桥面顶标高5.2m。地基土上层为硬塑粘性土，下层为中密细砂夹砾石。1.2跨径及桥宽本设计为两等跨预应力混凝土空心板桥。标准跨径：20m；主梁全长：19.96米；计算跨径：19.5米；桥宽：净9.0+20.75m1.3设计荷载公路I级； 人群荷载3.5kN/m2 1.4材料1.4.1混凝土采用C50混凝土浇注预制主梁，栏杆和人行道板采用C30混凝土，C30防水混凝土和沥青混凝土磨耗层；铰缝采用C40混凝土浇注，封锚混凝土也使用C40；桥面连续采用C30混凝土。1.4.2钢筋 普通钢筋主要采用HRB
11、335钢筋，预应力钢筋为钢绞线。1.4.3.板式橡胶支座采用三元乙丙橡胶，采用耐寒型，尺寸根据计算确定。1.5施工工艺先张法施工，预应力钢绞线采用两端同时对称张拉。1.6结构尺寸1.6.1 空心板的横断面尺寸见图所示：图 1 空心板截面构造及尺寸（尺寸单位：cm）1.6.2 上部构造尺寸如下图：图2 横断面布置图（尺寸单位：cm）1.7设计依据和参考书 1、公路工程技术标准（JTGB01-2003）； 2、公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2004）； 3、公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D62-2004）； 4、公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTJ 023-
12、85）； 5、公路桥涵设计手册（梁桥）上册，人民交通出版社，1996年； 6、桥梁工程本科教材；7、混凝土简支梁（板）桥易建国编（第二版），人民交通出版社，2000年；第二章 设计内容2.1 方案比选设计的桥为跨径为20米的中型桥，采用公路I级荷载为设计荷载，人群荷载3.5kN/m2 。经综合比较，采用预应力混凝土空心板桥，且边板与中板采用不同的截面形式，即直接在边板悬出挑梁来承担人行荷载。比较优势分析如下：1. 板桥的优点：建筑高度小，使用于桥下净空受限制的桥梁，与其它类型桥梁相比，可以降低桥头引道路堤高度，缩短引道的长度。板桥外形简单，制造方便，既便于采用土模技术，又便于进行工厂化成批生产
13、，且空心板桥重量轻，运输、安装均比较方便。预应力混凝土简支板桥常用跨径在20米以下。2. 预应力优点：有效利用现代高强度材料，减小了构件截面，降低自重，增大跨越能力，节省钢材，达到了显著的经济效益。预应力桥梁刚度大，在长期荷载作用下，减小裂缝发生的可能，提高构件的耐久性。3. 装配式的优点：构件的尺寸及形式趋于标准化，可采用大规模工业化制作。装配式构件可以节省劳动力和降低劳动强度，提高工程质量和生产力，降低了工程造价。构件制作不受季节、天气影响，保证了预制构件的质量，上下部同时施工也加快了施工进度，缩短了工期，节省了大量模板的消耗。 综合以上优点，选用预应力混凝土空心板桥较为经济、合理。2.2
14、 上部结构计算2.2.1主梁截面几何特性计算（先计算中板，后计算边板）1.毛截面面积A (中板)2.质心 故距下缘为40.43cm两边铰缝对圆心轴的距离3.空心板毛截面对质心惯性矩 空心板截面的抗扭刚度可简化为下图图3的单向截面来近似计算：图3 截面的抗扭刚度简化图2.2.2 作用效应计算1. 永久作用效应1）空心板自重（第一阶段结构自重）g1（中板）（边板）2）桥面系自重（第二阶段结构自重）人行道及栏杆重力平均分布于各板上，栏杆：桥面铺装，沥青混凝土： 混凝土：铰缝自重：3）恒载自重g （中板）（边板）计算图式如图4，设为计算截面离左支座的距离，并令,则：主梁弯矩和剪力的计算公式分别为： 图 4 恒载内力计算图式由此可计算简支空心板永久作用（自重效应）计算结果如下永久作用效应汇总表 表1作用类型作用gi(kN/m)计算跨径(m)计算效应M（kN.m)作用效应V(kN)中板边板中板边板跨中(1/8gl2)1/4跨（3/32gl2)支点(1/2gl)1/4跨（
