预应力混凝土空心板桥设计毕业设计.doc
《预应力混凝土空心板桥设计毕业设计.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《预应力混凝土空心板桥设计毕业设计.doc（117页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
目录
前言 1
摘要 2
一、水文计算 4
1.1桥位计算 4
1.1.1设计流量 4
1.1.2设计水位 6
1.1.3桥孔净长 6
1.2桥面标高 8
1.3桥下河床冲刷 8
1.3.1一般冲刷 8
1.3.2局部冲刷（按“65-1”修正式计算） 10
1.3.3墩台基础最大冲刷 11
1.3.4桥墩基底最小埋置深度的确定 12
二、设计资料 13
2.1设计荷载 13
2.2桥面跨径及桥宽 13
2.3主要材料 13
2.3.1混凝土 13
2.3.2钢筋 13
2.3.3板式橡胶支座 13
2.3.4施工工艺 13
2.3.5计算方法及理论 13
2.3.6设计依据 13
三、预应力简支空心板桥结构计算 14
3.1构造形式以及尺寸选定 14
3.2空心板毛截面几何特性计算 15
3.2.1中板 15
3.2.2边板 16
3.3作用效应计算 17
3.3.1永久作用效应计算 17
3.3.2可变作用效应计算 19
3.3.3荷载横向分布系数汇总 24
3.3.4活载内力计算 25
3.3.5计算作用效应组合 30
3.3.6主梁内力组合 32
3.4预应力刚筋面积的估算及预应及钢筋布置 32
3.4.1估算预应力钢筋面积 32
3.4.2钢束布置 33
3.5换算截面和净截面几何特性计算 36
3.5.1换算截面面积 37
3.5.2换算截面重心位置 37
3.5.3换算截面惯性矩 38
3.5.4换算截面弹性抵抗矩 39
3.5.5净截面的几何特性计算 39
3.6承载能力极限状态计算 40
3.6.1跨中截面正截面抗弯承载力计算 40
3.6.2斜截面抗剪承载力计算 41
3.6.3预应力损失估算 44
3.6.4预应力损失组合 49
3.7正常使用极限状态计算 50
3.7.1正截面抗裂性验算 50
3.7.2斜截面抗裂性验算 52
3.8变形计算 55
3.8.1正常使用阶段的挠度计算 55
3.8.2预应力引起的上拱度计算 56
3.8.3预拱度的设置 56
3.9持久状态应力计算 57
3.9.1跨中截面混凝土法向压应力验算 57
3.9.2跨中截面预应力钢绞线拉应力验算 57
3.9.3斜截面主应力验算 57
3.10短暂状态应力验算 60
3.10.1跨中截面 60
3.10.2截面 61
3.10.3支点截面 61
3.11最小配筋率复核 63
3.12铰缝计算 64
3.12.1铰缝剪力计算 65
3.12.2铰缝抗剪强度计算 67
3.13支座计算 67
3.13.1确定支座平面尺寸 67
3.13.2确定支座的厚度 68
3.13.3验算支座的偏转情况 69
3.13.4验算支座的抗滑稳定性 69
四、下部结构计算 70
4.1盖梁计算 70
4.1.1上部结构永久荷载见表4-1. 70
4.1.2盖梁自重及内力计算（图4-1）见表4-2. 70
4.1.3.可变荷载计算 72
4.1.4上部荷载与活载反力汇总结果（表5-6） 79
4.1.5墩柱反力计算 80
4.1.6盖梁的配筋设计 84
4.2墩柱设计 86
4.2.1恒载计算 86
4.2.2截面配筋计算及应力验算 88
4.3桩基设计 92
4.3.1桩长的确定 92
4.3.2桩的内力计算 93
4.3.3墩顶纵向水平位移的验算 96
4.3.4桩基配筋设计 97
4.4埋置式桥台设计 98
4.4.1桥台和基础构造尺寸拟定 98
4.4.2荷载的计算 98
4.3.3支座活载反力计算 102
4.3.4支座摩阻力 104
4.5荷载组合汇总 104
4.6地基承载力验算 106
4.6.1台前、台后填土对基底产生的附加应力计算 106
4.6.2基底压力计算 107
4.6.3地基承载力验算 108
4.7基底的偏心距验算 108
4.8基础稳定性验算 108
4.8.1倾覆稳定性验算 108
4.8.2滑动稳定性验算 109
致谢 110
参考文献 111
前言
毕业设计是培养学生综合运用所学的基础理论、基本知识和基本技能，分析和解决实际问题的能力。
它具有很强实践性和综合性，是培养学生独立工作的一种良好途径和方法。
在设计过程中，我重温和巩固了以前所学的基础理论和专业技术知识，弥补了自身在这些方面的欠缺，同时更深刻地体会到了作为一名路桥工作者无论是在设计还是在施工过程中，都必须以科学严谨的态度将理论与实践切实联系起来。
在设计中，我翻阅了大量的参考资料，努力使所学的知识不断地系统化，不断地融会贯通。
本设计是河北省石家庄市平山治河桥上修建一座板桥，要求完成必要的毕业论文及桥梁总体布置图、主梁一般构造图、桥台构造图等图纸。
拟建大桥距平山水文站基线下游约80m。
其中河东岸引桥高架跨越沿江南路、建设路后与建宁大道平交，河西岸引桥高架跨越滨江南路后与长江南路平交，另外河西岸设有半互通式立交将大桥与滨江南路相互联接。
本次预应力的空心板桥的设计中，桥梁平面位于直线上，桥梁起点桩号K0+411.29,桥梁终点桩号K0+654.29。
桥中线与河槽方向正交，桥梁设计等级为公路-I级。
在设计中用到了材料力学、混凝土结构设计原理、结构力学、桥梁工程等学科的诸多知识。
同时还从图书馆借阅了大量教学参考书，力求在设计过程中尽量做到规范、合理、清楚。
此次设计使我所学的基础理论和专业技术知识更加系统、巩固、延伸和拓展，在设计计算的过程中，对力学计算和分析有了更进一步的掌握，对AutoCAD、Office等软件有了更熟练的掌握，从而使我的在土木工程方面的综合水平有了较大的提高，对我以后从事桥梁方面的工作具有很好的指导意义。
论文共分四章进行阐述，并配有多幅插图，力求更具说服力。
限于本人水平和资料不足，设计中肯定存在诸多不足，敬请老师和同学多多批评指正！
在设计过程中，得到了杨俊老师及路桥教研室其他老师的悉心指导，谨此表示感谢！
摘要
本次设计的题目是平山治河预应力空心板桥的设计。
本设计采用预应力混凝土空心板桥，跨径布置为（12×20）m，主梁为变截面空心板。
跨中板高为0.85m，支点梁高为0.85m。
桥墩为梁柱式桥墩，桥台采用埋置式桥台。
本文主要阐述了该桥的设计和计算过程。
首先进行水文计算，对主桥进行总体结构设计，然后对上部结构进行内力、配筋计算，再进行强度、应力及变形验算，最后进行下部结构验算。
具体包括以下几个部分：
1.水文计算；
2.桥型布置，结构各部分尺寸拟定；
3.选取计算结构简图；
4.恒载内力计算；
5.活载内力计算；
6.荷载组合；
7.配筋计算；
8.预应力损失计算；
9.截面强度验算；
10.截面应力及变形验算；
11.下部结构验算。
关键词：
预应力混凝土空心板桥桩柱式桥墩埋置式桥台
ABSTRACT
ThisdesignisentitledPingShanzhiriverprestressedconcretedslabbridgedesign.
Thedesignusesaprestressedconcreteslabbridge,spanarrangement（12×20）m,themainbeamofvariablecross-sectionhollow.Theheightoftheslabonthesupportis0.85m,andtheheightofthemiddleis0.85mtoo.Thepierispost-beampier.Theabutmentisembeddedabutment.
Thisessayfocusesonthedesignandcalculationprocessofthebridge.Firstly,hydrologicalcalculations,theoverallstructureofthemainbridgedesign.Secondlyperformthecalculationoftheinternalforceandreinforcingbaronthesuperstructure.Thirdly,checktheintensity,stressanddeflection.Finally,checkthesubstructure..
Themainpointsofthedesignareasthefollows.
1.Hydrologicalcalculations;
2.Thearrangementofthebridgetypes;
3.Theunitspartitionofthestructute;
4.Thecalculationoftheinternalforceofdeadload;
5.Thecalculationoftheinternalforceofmovableload;
6.Thecombinationofeverykindofload;
7.Thearrangementofprestressedreinforcingbar;
8.Thecalculationoftheprestressedloss;
9.Thecheckofthesectionintensity;
10.Thecheckofthesectionstressanddeflection;
11.Thecheckthesubstructure.
Keywords:
PrestressedconcteteHollowSlabPost-beampierEmbeddedabutment.
一、水文计算
1.1桥位计算
1.1.1设计流量
平山水文站水文基线位于拟建桥梁上游80m处，该站可提供1962年至1990年的逐年最大流量与相应水位的连续观测资料。
过水面积A和水面宽度B可根据河流横断面图列表计算。
图1-1河流横断面图
连续观测资料年限，n=1990-1962+1=29（年），现将系列资料按递降排列。
表1-1系列资料按递降排列表
序号
备注
序号
备注
1
8900
6.457
41.69
——
16
348
0.252
0.06
——
2
8750
6.348
40.3
——
17
346
0.251
0.06
——
3
8250
5.986
35.83
——
18
325
0.236
0.056
——
4
2090
1.516
2.3
——
19
286
0.208
0.043
——
5
1140
0.827
0.68
——
20
284
0.206
0.042
——
6
1100
0.798
0.64
——
21
263
0.191
0.036
——
7
986
0.715
0.51
——
22
255
0.185
0.034
——
8
930
0.675
0.46
——
23
248
0.18
0.032
——
9
831
0.603
0.36
——
24
223
0.162
0.026
——
10
762
0.553
0.31
——
25
210
0.152
0.023
——
11
695
0.504
0.25
——
26
210
0.152
0.023
——
12
627
0.455
0.21
——
27
194
0.141
0.02
——
13
567
0.411
0.17
——
28
151
0.11
0.012
——
14
546
0.396
0.16
——
29
40
0.029
0.001
——
15
414
0.3
0.09
——
∑
39971
——
124.428
——
均值：
变差系数：
由地区水文关系，偏差系数，。
设计频率P=1%,查表
则设计流量
1.1.2设计水位
利用连续观测资料绘制水文站Q=f（H）关系曲线，如图，根据可查出相应的
图1-2水文站关系曲线
桥位河段比降i=0.0038
桥位中线断面设计水位：
1.1.3桥孔净长
有关参数详见下表。
表1.2水文计算表
桩号
距离D/m
水位/m
地面高程/m
水深h/m
始
+414.37
0
129.5
129.5
0
0
0
0
+422
7.63
129.5
124.0
5.5
5.5
9.71
20.98
+442
20
129.5
124.1
5.4
0.1
20.00
109.00
+457
15
129.5
123.4
6.1
0.7
15.02
86.25
+476
19
129.5
123.5
6.0
0.1
19.00
105.45
+500
24
129.5
122.7
6.8
0.8
24.01
153.60
+520
20
129.5
122.0
7.5
0.7
20.01
143.00
+542
22
129.5
122.3
7.2
0.3
22.00
161.70
+559
17
129.5
122.8
6.7
0.5
17.01
118.15
+569
10
129.5
123.1
6.4
0.3
10.00
65.50
+582
13
129.5
123.4
6.1
0.3
13.00
81.25
+592
10
129.5
123.0
6.5
0.4
10.01
63.00
+604
12
129.5
124.5
5.0
1.5
12.09
69.00
+615
11
129.5
124.8
4.7
0.3
11.00
53.35
+632
17
129.5
124.0
5.5
0.8
17.02
86.70
+634
2
129.5
124.5
5.7
0.5
2.06
10.50
+651
17
129.5
124.0
5.5
0.5
17.01
89.75
+654.02
终
3.02
129.5
129.5
0
5.5
6.28
8.305
239.65
129.5
——
——
——
245.24
1425.485
水力半径
平均水深
糙率系数选取，则
断面流量
与设计流量非常接近，其误差为：
可见误差很小。
桥孔净长：
故桥梁布孔方案按240m左右为宜。
布孔方案为：
1.2桥面标高
从桥轴中线位置计算。
该桥桥面净空：
净7.0+2×0.75m。
根据现场调查壅水值0.4m,浪高取0.6m，共为1.0m，主梁高1.5m，桥面铺装为10cm厚防水混凝土（C30）上铺5cm厚沥青混凝土，桥面设双向横坡。
则桥轴中线处桥面设计标高为：
1.3桥下河床冲刷
1.3.1一般冲刷
（1）用“64-2”计算，取墩柱直径1.0m。
故
造床河流水位取与相应水位，由Q=f（H）曲线查的相应水位为124.6m。
表1.3过水面积计算表
桩号
距离D/m
水位/m
地面高程
水深h/m
K+420.93
0
124.6
124.6
0
0
+422
1.07
——
124.0
0.6
0.321
+442
20
——
124.1
0.5
11.00
+457
15
——
123.4
1.2
12.73
+476
19
——
123.5
1.1
21.85
+500
24
——
122.7
1.9
36.00
+520
20
122.0
2.6
45.00
+542
22
——
122.3
2.3
53.90
+559
17
——
122.8
1.8
34.85
+569
10
——
123.1
1.5
16.50
+582
13
——
123.4
1.2
17.55
+592
10
——
123.0
1.6
4.00
+604
12
——
124.5
0.1
10.20
+607.67
3.67
——
124.6
0
0.18
186.74
——
——
——
274.11
平均水深：
（2）用“64-1”式计算
桥台台前锥坡阻水平均宽，两台共暂取4m，则实际桥孔净长：
利用河床土质筛分资料计算其平均粒径：
含沙量取E=0.86，则桥位中线断面设计水位为：
采用“64-2”式计算的结果，取=11.99m。
1.3.2局部冲刷（按“65-1”修正式计算）
墩前冲刷后流速
泥沙启动流速
起冲流速
按动床冲刷情况计算桥位中线断面设计水位（按65-2式）
1.3.3墩台基础最大冲刷
桥墩处的最低冲刷线高程
桥墩处最大冲刷深度
桥台处不计局部冲刷，最大冲刷深参考其他设计资料取用3.69m。
1.3.4桥墩基底最小埋置深度的确定
查表可得，桥墩基底最小埋置深度为基底埋深安全值加上总冲刷深度之和，即：
12
二、设计资料
2.1设计荷载
本桥设计荷载等级确定为汽车荷载（公路-Ⅰ级），人群荷载为3.0。
2.2桥面跨径及桥宽
标准跨径：
计算跨径：
桥面净空：
净—7.0+2×0.75米
主梁全长：
19.96m
2.3主要材料
2.3.1混凝土
采用C50混凝土浇筑预制主梁，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；绞缝采用C40混凝土浇筑，封锚混凝土也使用C40，桥面连续采用C30混凝土。
2.3.2钢筋
主要采用HRB335钢筋。
预应力筋为1×7股钢绞线，直径15.2mm，截面面积1390，抗拉标准强度，弹性模量。
采用后张法施工工艺，预应力钢绞线沿板跨长直线布置。
2.3.3板式橡胶支座
采用三元乙丙橡胶，耐寒型，尺寸根据计算确定。
2.3.4施工工艺
后张法施工。
2.3.5计算方法及理论
极限状态设计
2.3.6设计依据
《通用规范》《公预规》
三、预应力简支空心板桥结构计算
3.1构造形式以及尺寸选定
桥面净空：
净—7+2×0.75m。
全桥宽采用8块C50预置预应力混凝土空心板（2块边板，6块中板）每块中板宽1m，板厚85cm。
采用后张法施工工艺，预应力钢筋采用1×7股钢绞线，直径15.2mm，截面面积139，抗拉强度标准值，抗拉设计值，弹性模量。
C50混凝土空心板的抗拉强度标准值，抗拉强度设计值，抗拉强度标准值，抗拉强度设计值。
全桥空心板横断面布置如图3-1所示，每块空心板截面及构造尺寸图。
图3-1桥梁横断面图（单位:
cm）
图3-2空心板截面构造尺寸图（单位:
cm）
3.2空心板毛截面几何特性计算
本设计预制空心板的毛截面几何特性采用分块面积累加法计算，如图3-3所示，
图3-3预制中板、边板断面分块示意图（单位：
cm）
先按长和宽分别为板轮廓的长和宽的矩形计算，然后与图中所示的挖空面积叠加，叠加时挖空部分按负面积计算，最后再用迈达斯civil进行校核。
预制中板挖空部分以后得到的截面，其几何特性用下列公式计算。
毛截面面积
对截面上缘面积矩
毛截面重心至截面上缘距离
毛截面对自身重心轴的惯性矩
3.2.1中板
3.2.1.1毛截面面积
3.2.1.2毛截面重心至截面上缘距离
3.2.1.3毛截面对重心轴的惯性矩
表3.1预制中板的毛截面几何特性
分块号
各分块面积
重心距上缘
面积矩
对重心惯性矩
重心到截面重心
1
-25
1.67
-41.75
-34.7
43.01
-46246.5
-46281.2
2
-700
35.00
-24500
-285833.3
9.68
-65591.7
-351425
3
-325
46.67
-16334.5
-76284.7
-1.99
-1287.0
-77571.7
4
-50
71.67
-3583.5
-69.4
-26.99
-36423.0
-36353.6
5
-2826
40.00
-113040
-636172.5
4.68
-61896.2
-698068.7
6
8755
42.50
372087.5
5271239.9
2.18
41607.3
5312846.3
全截面合计
4827
44.68
214587.8
4272844.9
-169837.1
4103007.8
3.2.2边板
3.2.2.1毛截面面积
3.2.2.2毛截面重心至截面上缘距离
3.2.2.3毛截面对重心轴的惯性矩
表3-2预制边板的毛截面几何特性
分块号
各分块面积
重心距上缘
面积矩
对重心惯性矩
重心到截面重心
1
-12.5
1.67
-20.87
-17.4
40.35
-20351.5
-20372.4
2
-350
35.00
-12250
-142916.7
7.02
-17248.2
-160164.8
3
-162.5
46.67
-7583.88
-38142.4
-4.65
-3513.7
-41656.1
4
-25
71.67
-1791.75
-34.7
-29.65
-21978.1
-22012.8
5
-2826
40.00
-113040
-636172.5
2.02
-115312.2
-751484.7
6
250
5
1250
2083.3
37.02
342620.1
344703.4
升级会员 