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1、预应力混凝土连续梁 毕业设计第1章 绪论1.1本课题的现状和发展趋势由于普通钢筋混凝土结构存在不少缺点：如过早地出现裂缝，使其不能有效地采用高强度材料，结构自重必然大，从而使其跨越能力差，并且使得材料利用率低。为了解决这些问题，预应力混凝土结构应运而生。所谓预应力混凝土结构：就是在结构承担荷载之前，预先对混凝土施加压力，这样就可以抵消外荷载作用下混凝土产生的拉应力。自从预应力结构产生之后，很多普通钢筋混凝土结构被预应力结构所代替。 预应力混凝土桥梁是在二战前后发展起来的，当时西欧很多国家在战后缺钢的情况下，为节省钢材，各国开始竞相采用预应力结构代替部分的钢结构以尽快修复战争带来的创伤。50年代
2、，预应力混凝土桥梁跨径开始突破了100米，到80年代则达到440米。虽然跨径太大时用预应力结构并不总是比其它结构好，但是，在实际工程中，跨径小于400米时，预应力混凝土桥梁常常为优胜方案。 我国的预应力混凝土结构起步晚，但近年来得到了飞速发展。现在，我国已经有了简支梁、带铰或带挂梁的T构、连续梁、桁架拱、桁架梁和斜拉桥等预应力混凝土结构体系。虽然预应力混凝土桥梁的发展还不到80年。但是，在桥梁结构中，随着预应力理论的不断成熟和实践的不断发展，预应力混凝土桥梁结构的运用必将越来越广泛。预应力混凝土连续梁桥是预应力桥梁中的一种，它具有整体性能好、结构刚度大、变形小、抗震性能好，特别是主梁变形挠曲线
3、平缓，桥面伸缩缝少，行车舒适等优点。虽然连续梁有很多优点，但是刚开始它并不是预应力结构体系中的佼佼者，因为限于当时施工主要采用满堂支架法，采用连续梁费工费时。到后来，由于悬臂施工方法的应用，连续梁在预应力混凝土结构中有了飞速的发展。60年代初期在中等跨预应力混凝土连续梁中，应用了逐跨架设法与顶推法；在较大跨连续梁中，则应用更完善的悬臂施工方法，这就使连续梁方案重新获得了竞争力，并逐步在40200米范围内占主要地位。无论是城市桥梁、高架道路、山谷高架栈桥，还是跨河大桥，预应力混凝土连续梁都发挥了其优势，成为优胜方案。另外，由于连续梁体系的发展，预应力混凝土连续梁在中等跨径范围内形成了很多不同类型
4、，无论在桥跨布置、梁、墩截面形式，或是在体系上都不断改进。在城市预应力混凝土连续梁中，为充分利用空间，改善交通的分道行驶，甚至已建成不少双层桥面形式。然而，当跨度很大时，连续梁所需的巨型支座无论是在设计制造方面，还是在养护方面都成为一个难题；而T型刚构在这方面具有无支座的优点。因此有人将两种结构结合起来，形成一种连续刚构体系。这种综合了上述两种体系各自优点的体系是连续梁体系的一个重要发展，也是未来连续梁发展的主要方向。近20年来，我国已建成的具有代表意义的连续梁桥有跨径90m的哈尔滨松花江大桥、跨径120m的湖南常德沅水大桥、主跨125m的宜昌乐天溪桥、跨径154m的云南六库怒江大桥等。下表是
5、我国目前建成的部分主要大跨径预应力混凝土连续梁桥。表1.1 我国已建成的部分主要大跨径混凝土连续梁桥序 号桥 名主桥跨径（m）桥 址1南京长江二桥北汊桥90+165*3+90江苏2六库怒江大桥85+154+85云南3黄浦江奉浦大桥85+1253+85上海4常德阮水大桥84+1203+84湖南5东明黄河公路大桥75+1207+75山东6风陵渡黄河大桥875+87+1147+87山西7沙洋汉江大桥63+1116+63湖北8珠江三桥80+110+80广东9宜城汉江公路大桥55+1004+55湖北10松花江大桥59+907+59黑龙江1.2生产需求状况虽然我国的预应力混凝土连续梁在不断地发展，然而与国
6、际先进水平仍存在一定差距。想要赶超国际先进水平，必须要解决好下面几个问题：1. 发展大吨位的锚固张拉体系，避免配束过多而增大箱梁构造尺寸，否则混凝土保护层难以保证，密集的预应力管道与普通钢筋层层迭置又使混凝土质量难以提高。2. 在一切适宜的桥址，设计与修建墩梁固结的连续刚构体系，尽可能不采用养护调换不易的大吨位支座。3. 充分发挥三向预应力的优点，采用长悬臂顶板的单箱截面，既可节约材料减轻结构自重，又可充分利用悬臂施工方法的特点加快施工进度。另外，在设计预应力连续梁桥时，技术经济指标也是一个很关键的因素，它是设计方案合理性与经济性的标志。目前，各国都以每平方米桥面的三材（混凝土、预应力钢筋、普
7、通钢筋）用量与每平方米桥面造价来表示预应力混凝土桥梁的技术经济指标。但是，桥梁的技术经济指标的研究与分析是一项非常复杂的工作，三材指标和造价指标与很多因素有关，例如：桥址、水文地质、能源供给、材料供应、运输、通航、规划、建筑等地点条件；施工现代化、制品工业化、劳动力和材料价格、机械工业基础等全国基建条件。同时，一座桥的设计方案完成后，造价指标不能仅仅反应了投资额的大小，而是还应该包括整个使用期限内的养护、维修等运营费用在内。通过连续梁、T型刚构、连续刚构等箱形截面上部结构的比较可以发现：连续刚构体系的技术经济指标较高。1.3本设计的的目的和指导思想毕业设计的目的：在杨老师的指导下我能灵活运用大
8、学中所学的各门基础课程和专业课程的知识，并结合相关设计规范，独立地完成一个专业课题的设计工作。在这次设计的过程中能培养我分析问题和解决问题的能力以及实际的动手能力，使我能具备初步专业工程人员的水平，为我将来走向工作岗位打下良好的基础。在设计过程中用到的规范有：公路工程技术标准(JTG B01-2003)公路路线设计规范(JTG D20-2006)公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2004）公路圬工桥涵设计规范（JTG D61-2005）公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D62-2004)公路桥涵地基与基础设计规范（JTG D63-2007）公路工程概算定额（JTG/T B0
9、6-01-2007）1.4本设计的目标和基本内容1.4.1目标通过这次毕业设计，使我们对桥梁的初步设计有一个初步的认识，对以前学习的理论知识做一次全面的回顾和应用，在这个过程中可以培养我综合应用所学基础课、技术基础课及专业课知识和相关技能，解决具体问题的能力，同时为我们以后的工作打下一个坚实的基础。1.4.2 主要设计内容如下表：序 号设计项目要 求备 注1桥位选定1）在地形图上选择路线并简述理由；进行交点坐标和导线方位角设计；平曲线设计；里程桩号的推算；路线平面图的绘制。2）桥位的选择，原则上应服从路线的总方向，路桥综合考虑。交手稿2桥型方案比选确定各种桥型的桥孔孔径；初拟各种桥梁图式；进行
10、方案评比和优选；绘制方案图与编写说明书。至少3个方案3桥梁上部结构设计上部结构设计包括截面尺寸的拟定；内力计算；内力组合；绘制内力包络图；配筋设计；应力验算；强度验算；施工验算。4桥梁下部结构设计下部结构包括桥墩或桥台设计（二选一），也由类型选择、尺寸拟定、内力计算、强度验算、稳定性验算及抗震验算等几部分组成，对于钢筋混凝土和预应力混凝土墩台还应进行配筋设计。桥型也可选择拱桥、梁桥、斜拉桥等。5施工设计确定上下部结构的施工方法；绘制施工流程图。6工程概算只需完成工程概算1.5本设计的重点与难点，拟采用的途径重点与难点：本次设计是我们第一次对某座桥梁进行全面的设计，设计过程包括了桥梁外观、桥梁结
11、构和桥梁施工三个方面：1. 1. 由于没有设计经验，截面尺寸的拟定很难合适的把握。2. 2. 设计中的电算部分，由于对软件的熟悉成度不够，可能出现计算错误。 3. 3. 对规范不够熟悉，设计中有可能出现不符合常规的设计操作。措施和方法：为了按时并保质保量的完成毕业设计，关键是要按照进度和老师的指导开展工作。因为设计经验匮乏，所遇设计过程中必须要保持与老师的联系，经常与老师进行沟通，广泛阅读，积极参照国内外的成功桥梁设计案例，在进行综合分析的基础上，提出当前设计课题的解决方案。并积极搜集与专业相关的资料，例如规范、学术论文、设计案例等。对于设计中所需的桥梁计算软件，要勤于动手，做到能够灵活操作做
12、到对设计任务的全面系统把握。1.6设计规划与进度安排：阶 段内 容第一阶段毕业实习2013年2月24日3月3日毕业实习及撰写开题报告（1周）第二阶段毕业设计成果撰写过程2013年3月4日3月10日纸上定线及公路平面设计（1周）2013年3月11日3月17日桥梁方案比选（1周）2013年3月18日3月24日上、下部结构详细尺寸拟定（1周）2013年3月25日4月14日桥梁上部结构计算（3周）2013年4月15日4月21日桥梁下部结构计算（1周）2013年4月22日5月5日桥梁施工设计（2周）2013年5月6日5月12日桥梁工程概算（1周）第三阶段毕业设计答辩2013年5月13日5月16日修改、完
13、善所有毕业设计成果，准备毕业设计答辩2013年5月17日5月19日第一次毕业设计答辩2013年5月20日5月25日第二次毕业设计答辩第2章 方 案 比 选2.1概述百崎湖大桥位于福建省泉州台商投资区，桥梁全长180m，跨越江西省最大河流的主航道，引桥主要采用40m 预应力简支梁。主桥总长为140m ，设计中应综合考虑安全、适用、造价、美观、工期等因素。2.1.1预应力混凝土连续梁桥概述预应力混凝土连续梁桥以结构受力性能好、变形小、伸缩缝少、行车平顺舒适、造型简洁美观、养护工程量小、抗震能力强等而成为最富有竞争力的主要桥型之一。由于普通钢筋混凝土结构存在不少缺点：如过早地出现裂缝，使其不能有效地
14、采用高强度材料，结构自重必然大，从而使其跨越能力差，并且使得材料利用率低。为了解决这些问题，预应力混凝土结构应运而生，所谓预应力混凝土结构，就是在结构承担荷载之前，预先对混凝土施加压力。这样就可以抵消外荷载作用下混凝土产生的拉应力。自从预应力结构产生之后，很多普通钢筋混凝土结构被预应力结构所代替。当跨度很大时，连续梁所需的巨型支座无论是在设计制造方面，还是在养护方面都成为一个难题；而T型刚构在这方面具有无支座的优点。因此有人将两种结构结合起来，形成一种连续刚构体系。这种综合了上述两种体系各自优点的体系是连续梁体系的一个重要发展，也是未来连续梁发展的主要方向。另外，由于连续梁体系的发展，预应力混
15、凝土连续梁在中等跨径范围内形成了很多不同类型，无论在桥跨布置、梁、墩截面形式，或是在体系上都不断改进。在城市预应力混凝土连续梁中，为充分利用空间，改善交通的分道行驶，甚至已建成不少双层桥面形式。在设计预应力连续梁桥时，技术经济指针也是一个很关键的因素，它是设计方案合理性与经济性的标志。目前，各国都以每平方米桥面的三材（混凝土、预应力钢筋、普通钢筋）用量与每平方米桥面造价来表示预应力混凝土桥梁的技术经济指针。但是，桥梁的技术经济指针的研究与分析是一项非常复杂的工作，三材指标和造价指标与很多因素有关，例如：桥址、水文地质、能源供给、材料供应、运输、通航、规划、建筑等地点条件；施工现代化、制品工业化、劳动力和材料价格、机械工业基础等全国基建条件。同时，一座桥的设计方案完
