桥宽12.5米-总跨100米-单跨跨径25米预应力简支T梁毕业设计说明书.doc
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毕业设计
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目录
第一章鲁溪桥桥型设计方案比选说明 1
1.1工程设计概述 1
1.1.1地形 1
1.1.2地质描述 2
1.1.3当地气象情况 2
1.2设计技术标准和规范 3
1.2.1设计采用的主要规范及标准 3
1.2.2主要设计技术指标 3
1.3桥梁结构设计方案比选 4
1.3.1桥型选取的原则 4
1.3.2桥型方案的提出及结构介绍 4
1.3.3推荐方案说明 6
第二章鲁溪桥计算书 8
2.1设计资料 8
2.1.1桥面宽度 8
2.1.2荷载 8
2.1.3跨径及梁长 8
2.1.4材料 8
2.1.5施工工艺 9
2.1.6设计规范 9
2.2桥梁尺寸拟定 9
2.3截面特性计算 10
2.3.1计算截面几何特征 10
2.3.1检验截面效率指标 12
2.4主梁恒载内力计算 12
2.4.1永久作用集度 12
2.4.2永久作用效应 14
2.5桥面板内力计算 15
2.5.1悬臂板荷载效应计算 15
2.5.2连续板荷载效应计算 16
2.6主梁荷载横向分布系数计算 20
2.7主梁活载内力计算 23
2.7.1冲击系数 23
2.8主梁内力组合 28
2.9主梁钢筋配置 28
2.9.1预应力筋配置 29
2.9.2预应力钢筋布置 32
2.9.3计算主梁截面几何特性 37
2.10钢束预应力损失计算 40
2.10.1预应力钢束与管道壁之间的摩擦引起的预应力损失 40
2.10.2由锚具变形、钢束回缩引起的预应力损失 41
2.10.3混凝土弹性压缩引起的预应力损失 42
2.10.4由钢束应力松弛引起的预应力损失 43
2.10.5混凝土收缩和徐变引起的预应力损失 44
2.10.6钢束预应力损失汇总 47
2.11主梁验算 47
2.11.1持久状况承载能力极限状态承载力验算 47
2.11.2持久状况下正常使用极限状态抗裂验算 51
2.11.3持久状况构件的应力验算 55
2.12刚度验算 60
2.12.1由荷载引起的跨中挠度 60
2.12.2结构刚度验算 60
2.13锚固区局部承压计算 61
2.13.1局部承压区尺寸要求 61
2.13.2局部承压力计算 62
2.14主梁挠度及预拱度计算 63
2.14.1汽车荷载引起的跨中挠度 63
2.14.2恒载引起的跨中挠度 64
2.15支座设计 65
2.15.1选定支座的平面尺寸 65
2.15.2确定支座的厚度 65
2.15.3验算支座的偏转 66
2.15.4验算支座的抗滑性 67
第三章鲁溪桥施工组织方案 68
3.1编制依据 68
3.2编制说明 68
3.3工程概况 68
3.4施工组织 68
3.4.1施工目标 68
3.4.2现场施工组织机构 69
3.5施工方案 69
3.5.1桥梁墩桩基的施工组织方案 69
3.5.2T梁施工方法 71
3.6预应力简支T梁施工方法拟定 77
3.7确保工程质量和工期的措施 81
3.7.1质量管理措施 81
3.7.2保证工程进度的措施 85
3.8安全施工措施 86
3.8.1安全施工措施 86
3.8.2安全保证措施 87
3.8.3安全生产技术措施 89
3.8.4施工现场及临时工程安全保证措施 90
3.9文明施工措施 91
3.9.1文明施工方案 91
3.9.2文明施工措施 91
3.10环境保护措施 95
3.10.1环保、水保总体方案 95
3.10.2组织措施 95
3.10.3技术措施 95
3.10.4绿色植被、土地作业和现有公用实施的保护措施 98
毕业设计总结 99
致谢 100
参考资料 101
附录 102
摘要
本设计为鲁溪桥设计，桥长共100m,采用预应力混凝土简支梁桥方案。
在设计中，上部结构的计算着重分析了恒载和活载的作用，并按承载能力极限状态和正常使用极限状态进行了作用效应的组合。
取其最不利效应估算钢绞线的数量，并将其布置梁截面中。
之后估算了钢绞线的各种预应力损失，并进行了施加预应力阶段和使用阶段主梁截面的强度和变形验算，锚固区局部强度验算和挠度的验算。
下部结构采用一钻孔灌注桩为基础的。
初拟方案图纸为手绘，后续图纸均由CAD绘图，计算书由计算机编排并打印。
关键词：
预应力混凝土，简支T梁桥，钢绞线，后张法
ABSTRACT
DesignfortheLuRiverBridge,thelengthofthebridgeis100m,builtbyprestressedconcretesimply-supportedbeambridge.Inthedesign,thecalculationofupperstructureisfocusingontheanalysisofthedeadloadandliveloadaffect,Accordingtotheultimatelimitstateandserviceabilitylimitstatetocombinetheeffects.Takingitsmostadverseeffecttoestimatethenumberofsteelstrandandarrangeitinthebeamsection,thenestimatingthelossofprestressedsteelstrand,checkingthestrengthanddeformationofthemainbeamsatprestressingstageandusingphases,checkingthelocalstrengthofanchoragezone,andcalculatingthebeamdeflection.alldrawingsaredrawnbytheCAD,calculatingbookislayoutandprintedbythecomputer
Keywords:
prestressedconcrete,simply-supportedbeamTbridge，steelstrand,post-tensioningmethod
0
前言
交通工程的发展是现代经济与社会发展的必然趋势，尤其是高速公路的发展对促进经济发展与文化交流具有重要意义。
建立四通八达的现代交通网，大力发展交通运输事业，对于发展国民经济、促进区域经济发展、促进文化交流和巩固国防等方面，都具有非常重要的意义。
我国交通行业发展具有明显的区域性，东部地区比较发达，西部相对欠发达。
这主要与地域经济发展相关。
我国地域幅员辽阔，地形复杂，尤其是西部地区多山区、南方多河流，这就对道路的跨越能力提出了较高的要求。
这就直接促进了桥梁的设计、施工等技术的快速发展，提高了桥梁的性能和跨越能力。
近年来，桥梁正向着更长、更柔的方向发展，高难度、大跨度、高科技含量的桥梁不断涌现，这是以先进的结构理论创新、成熟的预应力技术、施工技术及机械的发展为基础的，反过来这也促进了桥梁技术的快速发展。
这对交通工程的发展具有重要意义。
但是，我们应该看到，一般跨度桥梁仍是桥梁建设的主题，其设计与施工技术的成熟加快了交通工程的建设。
随着时代的不断发展，普通桥梁的设计与施工加强了成本控制、进度控制、质量控制、环境影响评价等方面的发展，使得桥梁建设更加科学、合理，本桥就是基于基本桥梁理论和施工技术进行设计的。
鲁溪桥桥的设计主要进行了桥型方案的比选与设计，桥梁结构内力计算，预应力钢筋估算与布置，预应力束损失计算，结构验算，截面验算，施工方法的设计。
这次毕业设计训练了我手工制图和CAD制图的基本技能和方法，。
桥梁的方案设计与比较是按照实用、经济、安全、美观的基本原则进行的，从拟订的五个方案中，选出三个进行了详细的技术经济比较。
桥梁施工方法的设计是根据当地的地形条件，施工设备和能力以及工程的可行性而进行的，采用上导梁式架桥机的施工方法，本次设计是对整个桥梁设计过程的一次系统的学习和总结。
2016届土木工程毕业设计
第一章鲁溪桥桥型设计方案比选说明
1.1工程设计概述
1.1.1地形
里程桩号地面高程设计高程
K0+088.253200.555200.000
100.000200.000200.000
102.400199.800200.000
127.046178.726200.000
128.246173.226200.000
150.246165.226200.000
152.746161.326200.000
158.146160.326200.000
162.396161.326200.000
166.646162.326200.000
172.610158.345200.000
180.700162.799200.000
182.280166.551200.000
184.480166.851200.000
193.051185.104200.000
204.709194.908200.000
213.718199.008200.000
241.736206.435200.000
地形图
1.1.2地质描述
地面表层为强风化砂岩2.5~4米，下层为中风化砂岩。
1.1.3当地气象情况
多年平均气温为15.5℃，极端最高气温39℃，极端最低气温-2
1.2设计技术标准和规范
1.2.1设计采用的主要规范及标准
1.《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2015）
2.《公路圬工桥涵设计规范》（JTGD61-2005）
3．《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62-2012）
4．《公路桥涵地基及基础设计规范》（JTGD63-2007）
5.《公路桥梁预应力钢绞线用锚具、夹具和连接器》（JTT329-2010）
6.《公路桥涵设计手册》（拱桥上下册）、（梁桥上下册）、（基本资料）
、（墩台基础）
1.2.2主要设计技术指标
设计荷载：
公路Ⅱ级
桥面布置：
净9m（行车道）+2x1.75m（人行道）=12.5m
平曲线：
直线桥
1.3桥梁结构设计方案比选
1.3.1桥型选取的原则
本设计桥梁的形式可考虑预应力混凝土简支T梁桥、上承式拱桥、下承式拱桥三种形式。
从实用、安全、经济、美观、环保以及工期多方面比选。
比选原则：
（1）实用性。
桥梁必须实用，要有足够的承载力。
能保证行车的畅通、舒适和安全。
既满足当前的需要，又要考虑今后的发展。
要能满足交通运输本身的需要，也要考虑到支援农业等等。
（2）安全性。
桥梁的设计要能满足施工及运营阶段的受力需要，能够保证其耐久性和稳定性以及在特定地区的抗震需求。
（3）经济性。
在社会主义市场经济体制的今天，经济性是不得不考虑的重要因素。
在能够满足桥两个方面需求的情况下要尽量考虑是否经济，是否以最少的投入获得最好的效果。
（4）美观性。
在桥梁设计中应尽量考虑桥梁的美观性。
桥梁的外形要优美，要与周围环境相适应，合理的轮廓是美观的主要因素。
（5）环保性。
随着经济的发展，生活水平的不断提高，人们对环境保护提出了更高的要求，在建筑领域，一个工程的建设不能以牺牲环境作代价，在保证顺利工的前提下要尽量避免对环境的破坏以实现经济的可持续发展。
应根据上述原则，对桥梁作出综合评估。
1.3.2桥型方案的提出及结构介绍
方案一：
装配式预应力简支T梁桥
（1）桥型介绍
本设计采用装配式简支T梁结构，其上部结构由主梁、横隔梁、行车道板，桥面部分和支座等组成，显然主梁是桥梁的主要承重构件。
其主梁通过横梁和行车道板连接成为整体，使车辆荷载在各主梁之间有良好的横向分布。
（2）尺寸拟定
①桥跨布置:
本桥型有4跨，采用25m的后张法装配式预应力混凝土简支梁桥的标准设计，初步确定桥跨布置为：
4×25m，全长为100m。
②截面尺寸:
采用5片主梁，梁高1.75m,间距2.4m。
预制时中梁宽1.8m，留0.6m后浇缝以减轻吊装重量,翼板端厚18cm,翼板根部厚28cm,肋宽18cm,马蹄全宽42cm。
③下部结构：
本桥墩身采用圆柱式实心墩，墩直径2.2m,中系梁高1.8m,宽1.5m，基础采用钻孔灌注桩,桩直径2.5m,地系梁高2.2m，宽2m。
桥台采用U型桥台，桥台前墙顶宽1.84m，桥台高10.35m,台帽出檐0.1m,基础b=0.61,h=0.8,刚性角37.3°。
（3）施工方法设计
本桥由于桥梁较高且处于无水峡谷，故采用上导梁式架桥机。
方案二：
上承式钢筋混凝土拱桥
（1）桥型介绍
拱桥是我国公路上使用较广泛的一种桥型。
拱桥与梁桥的区别，不仅在于外形不同，更重要的是两者的受力性能有较大的差别。
由力学知，拱桥结构在竖向荷载作用下，两端将产生水平推力。
正是这个水平推力，使拱内产生轴向压力，从而大大减小了拱圈的截面弯矩，使之成为偏心受压构件，截面上的应力分布与受弯梁的应力相比，较为均匀。
因此，可以充分发挥主拱截面材料强度，使跨越能力增大。
上承式桥优点是：
桥面系构造简单、施工方便，桥跨主要承重结构的宽度可以做得小一些（也可以密排），因而节省墩台圬工；另外，桥上视野开阔。
（2）尺寸拟定
①桥跨布置：
本桥设计为1×100m的上承式拱桥,总长100m，计算矢高14.28m,矢跨比1/7。
拱上建筑为10×10m的混凝土空心板梁。
②截面尺寸：
主拱圈采用双肋式拱圈，拱肋高1.8m,拱肋宽1.5米，横系梁高0.9m，拱上建筑为10×10m的混凝土空心板梁，为空腹式拱桥。
③下部结构：
桥台顶宽3.69m，高17.2m,基础b=0.3m,h=0.8,刚性角20°。
（3）施工方法
对于主拱圈的施工，常见的施工方法有悬臂浇筑法、悬臂拼装法、转体施工法……，对于此桥，考虑到施工环境的影响，采用缆索吊装拼装法。
拱上建筑空心板梁采用预制安装法，以缩短工期。
方案三：
下承式钢筋混凝土拱桥
（1）桥型介绍
桥面铺装层支承在上部结构的下面，即桥梁上部结构完全处于桥面高程之上的桥被称为下承式桥，下承式桥有开式和穿式两种，其桥面净空必须满足有关规定，一般在桥梁建筑高度受到严格控制时考虑。
（2）尺寸拟定
①桥跨布置：
本桥设计为1×100m的下承式拱桥,总长100m，计算矢高14.28m,矢跨比1/7。
②截面尺寸：
主拱圈采用双肋式拱圈，拱肋高2.0m,拱肋宽1.6米，横系梁高0.9m，拱上简支梁的跨径为10×10m，拟定采用钢筋混凝土板。
③下部结构：
桥台顶宽7.38m，高11m,承台厚0.9m,下部桩长6.7m。
（3）施工方法
对于主拱圈的施工，常见的施工方法有悬臂浇筑法、悬臂拼装法、转体施工法……，对于此桥，考虑到施工环境的影响，采用缆索吊装拼装法。
拱上建筑简支T梁采用预制安装法，以缩短工期
1.3.3推荐方案说明
三个方案可以分为梁式桥（方案一）、上承式拱桥（方案二）和下承式拱桥（方案三）三种类型。
方案序号
设计方案一
设计方案二
设计方案三
桥型
简支梁桥
上承式拱桥
下承式拱桥
主跨跨径
25m
100m
100m
桥长
100m
100m
100m
桥型特点
结构造型灵活整体性好，刚度较大，变性较小。
受力明确，理论计算较简单
空腹式拱桥轻巧，节省材料，外形美观，还有助于泄洪；
拱肋，桥面板等可在预制场预制，可同时施工基础等下部结构，构件精度高，节省施工时间。
其桥面净空必须满足有关规定，一般在桥梁建筑高度受到严格控制时考虑。
行车安全
好
较好
较好
功能及受力
好
好
好
造价
低
较低
高
工期
较短
较短
较短
养护与维护费用
较低
较高
较高
美观
好
好
差
经过对技术、经济、桥梁结构性能、施工难易、环境保护、美观要求等多方面的综合考虑，梁式桥主桥线条流畅，与周边环境协调，制作简单，施工技术成熟，所以推荐为鲁西桥最终设计方案。
第二章鲁溪桥计算书
2.1设计资料
2.1.1桥面宽度
总宽12.5m，其中行车道宽度9.0，两侧人行道宽度各1.75m。
2.1.2荷载
汽车荷载：
公路－Ⅱ级
人群荷载：
3.0kN/m2
人行道荷载：
每侧重4.0kN/m
2.1.3跨径及梁长
标准跨径Lb=25m
计算跨径L=24.5m
主梁全长=24.96m
2.1.4材料
（1）钢筋与钢材
预应力筋：
采用15.2mm钢绞线
标准强度=1860MPa
设计强度=1260MPa
钢板：
Q345或Q235钢
锚具：
锚具为夹片群锚
（2）混凝土
主梁：
C50
人行道及栏杆：
C30
桥面铺装：
总厚度18cm，其中下层10cm为C40混凝土，上层为8cm沥青混凝土
2.1.5施工工艺
主梁采用预制安装施工，预应力筋采用后张法施工
2.1.6设计规范
《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2015）
《公路钢筋混凝土和预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62-2012）
2.2桥梁尺寸拟定
1．主梁高度：
h=1.75m
2．梁间距：
采用5片主梁，间距2.4m。
预制时中梁宽1.8m，留0.6m后浇缝以减轻吊装重量，并能加强横向整体性，中间桥面板按连续板设计。
3．横隔梁：
采用六片横隔梁，间距为4.6m+3×5.0m+4.6m。
4．梁肋：
跨中厚度为18cm，在梁端一个横隔梁间距内逐渐加厚，由18cm加厚至42cm。
5．桥面横坡：
车行道采用双向向外1.5%横坡，人行道采用向内1%横坡。
图2-1T梁中部和端部立面图及截面尺寸（尺寸单位：
cm）
图2-2单幅桥横截面尺寸（尺寸单位：
cm）
图2-3半纵剖面图（尺寸单位：
cm）
2.3截面特性计算
2.3.1计算截面几何特征
将主梁跨中截面划分成五个规则图形的小单元，截面几何特性列表见表3.1。
表3.1跨中截面几何特性计算表
分块名称
分块面积
分块面积形心至上缘距离
分块面积对上缘静距
分块面积的自身惯性矩
分块面积对截面形心的惯性矩
（1）
（2）
（3）=
（1）×
（2）
（4）
（5）
（6）
（7）=（4）+
（6）
大毛截面
翼板
4320
9
38880
116640
43.101
8025437.093
8142077.093
三角承托
400
21.333
8533.2
2222.222
30.768
378680.455
380902.6775
腹板
2430
85.5
207765
3690562.5
-33.398
2710565.878
6401128.378
下三角
144
149
21456
1152
-96.898
1352061.732
1353213.732
马蹄
924
164
151536
37268
-111.898
11569655.62
11606923.62
Σ
8218
428170.2
27884245.5
小毛截面
翼板
3240
9
29160
87480
49.622
7978277.632
8065757.632
三角承托
400
21.333
8533.2
2222.222
37.289
556214.4053
558436.6273
腹板
2430
85.5
207765
3690562.5
-26.877
1755380.867
5445943.367
下三角
144
149
21456
1152
-90.377
1176195.129
1177347.129
马蹄
924
164
151536
37268
-105.377
10260405.52
10297673.52
Σ
7138
418450.2
25545158.28
注：
大毛截面形心至上缘距离：
式（2.1）
小毛截面形心至上缘距离：
式（2.2）
2.3.1检验截面效率指标：
上核心距：
式（2.3）
下核心距：
式（2.4）
截面效率指标：
式（2.5）
由此表明以上初拟的主梁跨中截面是合理的。
2.4主梁恒载内力计算
2.4.1永久作用集度
一期恒载：
预制梁重力密度取
（1）跨中截面段主梁自重（五分点截面至跨中截面，长7.58m）：
（2）马蹄抬高与腹板变宽段梁的自重（长4.3m）
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