某公路互通立交330m预应力混凝土连续箱梁桥设计Word文档下载推荐.docx

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2.1.1截而特性的计算5

2.1.2检验截而效率指标p（希望p在0.50以上）7

2.2桥而板的计算和梁有效宽度的计算7

2.2.1桥面板的计算7

2.2.2梁有效宽度的计算7

2.3主梁内力计算10

2.4活载内力计算12

2.4.1冲击系数计算12

2.4.2求主梁抗弯惯性矩It（扭转虎克宦律）13

2.4.3汽车荷载内力计算（结构力学求解器计算）14

2.4.4人群荷载内力计算21

2.5内力组合（取截面最大值组合）29

2.5.1承载力极限状态的基本组合29

2.5.2作用短期效应组合30

2.5.3作用长期效应组合30

2.6预应力钢筋配筋计算31

2.6.1构件承载能力极限状态要求估算非预应力钢筋的数量33

2.6.2小配筋率的要求37

2.6.3预应力钢筋的选用37

2.6.4有效截而的截而特性37

2.6.5具体的预应力钢筋布置39

III

2.6.6纵向预应力筋弯起设计39

2.7预应力损失及有效预应力的计算41

2.7.1摩擦预应力损失41

2.7.2锚具变形和钢筋回缩损失42

2.7.3钢筋与台座之间的温差引起的预应力损失43

2.7.4混凝土的弹性压缩引起的应力损失43

2.7.5钢束松弛损失44

2.7.6收缩徐变损失45

2.7.7有效预应力的计算46

2.8持久状况承载力极限状态验算47

2.8.1正截而抗弯承载力验算47

2.8.2斜截而抗剪承载力验算49

2.9持久状况正常使用极限状态验算50

2.9.1抗裂验算50

2.9.2裂缝宽度验算55

2.10挠度的计算与验算预拱度的设计56

2.10.1挠度计算56

2.10.2允许挠度的验算58

2.11持久状况构件的应力验算58

2.11」持久状况构件的应力验算58

2.11.2短暂状况构件的应力脸算61

2.12构造配筋62

2.13主梁桥面板悬臂板的计算63

2.13.1恒载内力以纵向梁宽lm的板梁计算63

2.13.2活载产生的内力63

2.14锚下局部应力计算66

2.14.1截面尺寸验算67

2.14.2局部承压承载力验算67

3下部结构设计与计算69

3.1桩设计与计算69

3.1.1设计资料69

3.1.2荷载计算69

4下部结构施工设计方案81

设计总结83

致谢84

参考文献85

广西工学院鹿山学院木科生毕业设计

1.初步设计

1.1设计基本资料

1.1.1设计标准

1）设计荷载：

公路-1级

2）桥面宽：

全宽24m,分离式两桥.每桥宽12m,横向布置为1.5m人行道+3m非机动车道+2x3.75m机动车道

3）设计车道：

4车道

4）设计车速：

100km/h

5）地震烈度：

基本烈度6度，按7度设防

6）桥面横坡:

1.5%

7）桥面纵坡：

2.0%

8）竖曲线半径：

桥梁范围内无竖曲线

9）平曲线半径：

桥梁范圉内无平曲线

10）温度：

季节温差的讣算值为-20°

C和+20°

C

1.1.2主要材料

1、混凝土C50（Ec二3.45xl0"

4）

1）桥面铺装:

选用10cm厚C50防水混凝土作为铺装层，上加6cmAC-20I中粒式沥青混凝土，其上再加4cmAK-13A型沥青混凝土抗滑表层。

2）连续梁：

C50

3）桩基、承台、桥墩、桥台、搭板：

C25

2、钢筋

1）主筋：

II级钢筋

2）辅助钢筋：

3）预应力筋：

箱梁纵向预应力束釆用“jl5.24高强度低松弛预应力钢绞线，ASTMA416-90a270级标准，标准强度几=1860MPa（=1260MPa,f=390MPa）,

Ey=l.95X10^5MPa。

3、预应力管道

预应力管道均采用镀锌金属波纹管。

4伸缩缝

采用SSF80A大变位伸缩缝。

5、支座

釆用盘式橡胶支座。

1.1.3相关参数

1.相对温度75%

2.管道摩擦系数u二0.25

3.管道偏差系数X二0.00251/米

4.钢筋回缩和锚具变形为4mm

1.1.4预应力布置

箱梁采用YM型锚具及配套的设备。

管道成孔采用波纹圆管，且要求钢波纹管的钢带厚度不小于0.35mm。

预应力张拉釆用引伸量和张拉应力双控。

并以引伸量为主。

引伸量误差不得超过-5%-10%o

1.1.5施工方式

整体现浇满堂支架

1.1.6设计规范

1.公路桥涵设计通用规范（JTGD60-2004）

2.公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTGD62—2004）

3.公路桥涵地基与基础设计规范（JTGD63—2007）

4.公路桥涵施工技术规范（JTJ041—2000）

5.公路工程水文勘测设计规范（JTGC30-2002）

6.城市桥梁设计通用规范（CJJ11-2011）

7.公路钢筋混凝土及预压力混凝土桥涵设计规范（JTGD62-2004）

1.2桥型方案设计

1.2.1总则

混凝土连续梁从主筋配置上分为钢筋混凝土连续梁和预应力混凝土连续梁。

一般来说钢筋混凝土连续梁适用于25m以下的小跨径连续结构，预应力混凝土连续梁适用于25m以上的跨径大中等跨径连续梁。

等高度连续梁，具有跨越能力小、构造简单、施工方便快捷的特点。

是实际公路桥梁中应用最多的结构类型。

本桥跨径为70m,故釆用预应力混凝土等高度连续梁。

1.2.2连续梁施工方案的选择（比选）

在连续梁的设计中，设计方案与施工方法是相互制约的，具体项H设计时应结合

桥址地形、工程规模、工期、造价等因素合理确定施工方案。

由于桥址地形平坦、地面土质较好、且桥梁净空较低，釆用支架整体现浇，施工中无体系转换，施工方便、快捷，经济效益较好。

1.2.3结构构造尺寸

1.2.3.1结构跨径布置

桥梁跨孔布置受地质、地形、桥下通车通航等因素制约。

在条件允许的情况下，应力求受力合理、施工方便、跨孔配置协调一致。

一般情况下，等高度小跨径连续梁可采用相同跨径。

本桥跨径采用30m+30m+30m。

1.2.3.2梁高

对变高度连续梁一般取1/14-1/18（100m以内），跨中截面梁高的高跨比1/30-1/50；

本桥跨径30m,支点截面梁高比二2.20m。

跨中截面梁高Hc=l.00m因考虑纵坡故取K=l.30m

1.2.3.3横截面形式

箱形截面具有较大的刚度和强大的抗扭性能和结构简单，受力明确、节省材料、架设安装方便，跨越能力较大、桥下视觉效果好等优点。

而被广泛地应用于城市桥梁和高等级公路立交桥的上部结构中。

故本城市桥梁釆用单箱双室箱形截面。

1.2.3.4箱梁横断面细部构造

箱梁横断面由顶板、底板、腹板、悬臂板、承托构成；

各部分构造须满足受力、构造、施工方便的要求。

1、顶板

箱梁顶板需要满足横向抗弯以及布置预应力钢筋的需求。

一般在腹板间距为

3.5-7.0m时，顶板厚度可采用0.18-0.3m。

拟取0.28m。

2、底板

箱梁底板需要满足纵向抗弯以及布置预应力钢筋的需求。

一般变高度连续梁底板厚度宜釆用0.25-0.30m,靠近横梁处加厚过渡处理。

拟取0.30m。

3、腹板厚度

腹板厚度除满足受力需求外，还需要满足通过、连接、锚固预应力钢筋的构造需求。

1）、腹板厚度一般釆用0.40-0.80m。

通常，对于变高度连续梁，靠近横梁处加厚过渡处理。

拟取0.6m。

2）、箱梁一般采用直腹板。

拟釆用釆用直腹板。

-3-

广西工学院鹿山学院木科生毕业设讣

4、悬臂板

悬臂板长度及腹板间距是调节桥面板弯矩的主要手段。

悬壁板长度拟取2.Om；

悬臂端部尽度一般取0.16-0.20m,拟取0.20m；

悬臂根部厚度一般为0.4-0.6m,拟取0.5m。

5、承托（梗腋）

承托布置在顶底板与腹板连接的部位，承托的形式有两种：

竖承托和横承托。

前者对腹板受力有力；

后者对顶底板受力有利。

一般地，受抗剪、主拉应力控制的宜设置竖承托；

受纵横抗弯控制

行车道

行年道

非机动牟道人行道

3.7500

3.0000

3.75（10

1SOOO-

r-0.3000

偸0Q-

0.9000

2.0000

）00

•8.0

12.0000

、0.5000

VFP

0.40

HJO

2.2000

图1-1主桥标准横断面（m）

2.上部结构设计与计算

2.1桥梁原横截面特性计算

2.1.1截面特性的计算

图2-1支座跨中横截面（m）

图2-2支座跨中转化横截面（m）

面积：

支座A二（0.2+0.5）X2宁2X2+0.6X2.2X2+6.8X（0.3+0.3）+0.3X0.9=2X2+0.2X0.44-2X2=8.47nV

跨中A二（0.2+0.5）X2F2X2+0.6X1.3X2+6.8X（0.3+0.3）+0.3X0.94-2X2+0.2X0.44-2X2=7.39m1

求其形心和抗弯惯性矩

5.4000

1.2000

—1.2000

8.0000

O.3DOD」

0.4000

0.300

L.3OO0

图2-3支座跨中横截面（m）支座截面特性参数

Ai

Zi

Yi

Ai*Zi

1200*30二36000

205

15

7380000

120*150=18000

115

105

2070000

800*40=32000

20

200

640000

EAi=86000

LAiYi=8830000

EAiZi=10090000

Zi——分块而积的形心至下缘的距离Yi——分块而积的形心至上缘的距离

形心距下边缘的距离：

ZF=LAiZi/LAi=U7.3cm

形心距上边缘的距离：

Z=220-117.3=102.7cm

抗弯惯性矩I：

支座抗弯惯性矩

Ii

Zi-Z0

A（z,-z0）2

I

2700000

36000

87.7

276886440

279586440

33750000

18000

-2.3

95220

33845220

4266667

32000

-97.3

302953280

307219947

620651607

・6・

抗弯惯性矩1=6.2065m4

跨中截面特性参数

1200*30=36000

4140000

120*60=7200

70

60

504000

110

EAi二75200

LAiYi=4492000

EAiZi=5284000

ZF=Z（1=LAiZi/LAi=70.27cm

Z=130-70.27=59.73cm

跨中抗弯惯性矩

Zi-ZO

A（乙厶）2

44.73

72027824

74727824

2160000

7200

-0.27

525

2160525

4266666

-50.27

80866333

85132999

162021348

跨中截面抗弯惯性矩1=1.6202/m4

2.1.2检验截面效率指标p（希望P在0.50以上）

跨中截面

ys=EAi*yi/EAi=0.5973yx二1-0.593=0.407

截面重心至上核心的距离:

ks=EI/LAi*yx=1.6202/（7.520*0.407）=0.5294

截面重心至下核心的距离：

kx=LI/EAi*ys=1.6202/（7.520*0.597）=0.3609

截面效率指标：

P=（ks+kx）/h=（0.529+0.361）/l.3=0.685>

0.50,合适

2.2桥面板的计算和梁有效宽度的计算

2.2.1桥面板的计算

桥面板的讣算采用标准车加局部荷载，对板进行局部验算和配筋。

该桥是双向行驶的，桥总宽为24米，按4个车道设计。

其内力的计算在后边的恒载内力讣算中有说明。

故此处略过。

2.2.2梁有效宽度的计算：

2.2.2.1桥的剪力理论

箱型梁和T型梁山于剪力滞效应，在梁承受弯矩时，顶底板所受的拉压应力，

-7-

随着离腹板的距离越远，受力越小，所以不是全梁在受力，如果按照全梁截面进

行受力分析，必然导致不安全。

LI前，桥梁剪力滞计算的方法很多，有线条法，比拟杆法，差分法等，但口前应用较为方便应用也较广泛的是等效宽度法，规范上给出了计算方法。

本设计采用次种方法。

宽度法考虑梁剪力滞效应:

1、简支梁和连续梁各跨中部梁段，悬臂梁中间跨的中部梁段

bnu=Pfbi

2、简支梁支点，连续梁边支点及中间支点，悬臂梁悬臂段

2.2.2.2桥的剪力滞计算

如图所示，将梁根据腹板的数LI分成如图的各种小梁，分别进行计算。

图2-4梁截面分隔

（1）边跨计算:

边跨边梁

=0.8/,-J-=i=—=0.05<

0.1=0.083,查图得口二0.802,bm}=ps^,=1.6；

11b8

乞二一——=0.142,查图得ps=0.600,bm2-psb}=2.0：

l{0.8x30

将整个箱梁等效成工字型截面，如下:

3.6000

8.4000

12000

aaoao

5.200CI

图2-5支座有效截面

0.3000

300

T

A=6.400m

•8・

5.2000

1.3000

图2-6跨中有效截面

A=5.320m2

Zi——分块面积的形心至下缘的距离距离

求其形心和抗弯惯性矩：

8.4*0.3=2.52

2.05

0.15

5.166

1.2*1.5=1.80

1.15

1.05

2.070

5.2*0.4=2.08

0.2

2.0

0.416

EAi二6.40

EAiZi=7.652

支座有效截面特性参数

Yi—一分块面积的形心至上缘的

Zr=Z0=LAiZi/lAi=l.20

Z,=2.2-1.20=1.0m

抗弯惯性矩I:

支座抗弯惯性矩（m）

A（z,—zj

0.0189

2.52

0.85

1.8207

1.840

0.3375

1.80

-0.05

0.0045

0.342

0.0277

2.08

-1.00

2.0800

2.10

4.282

支座截面抗弯惯性矩1=4.282/m4

2.898

1.2*0.6=0.72

0.7

0.6

0.504

1.1

EAi=5.32

EAiZi=3.818

ZF=Zo=LAiZi/lAi=O.71m

Z,=1.3-0.7=0.6m

跨中抗弯惯性矩（ID）

A0%）2

0.45

0.510

0.5289

0.0216

0.72

-0.1

0.007

0.0286

-0.51

0.541

0.5687

1.1262

跨中截面抗弯惯性矩1=1.126,7/

对于原来的箱梁截面的形心轴Z：

二59.73m来说，抗弯惯性矩I二1.620

2.3主梁内力计算

（1）恒载内力以纵向取lm的板条计算

一期恒载内力即梁的恒载内力计算：

主梁支座截面的恒载集度：

?

=Ay=8.47x25=211.75kN/m

主梁跨中截面的恒载集度：

=Ay=7.39x25=184.75kN/m

二期恒载桥