4X40m预应力箱形梁桥施工图设计

山东交通学院毕业设计论文``1前言公路桥梁交通是为国民经济、社会发展和人民生活服务的公共基础设施，是衡量一个国家经济实力和现代化水平的重要标志。我国从“七五”开始，公路建设进入了高等级公路建设的新阶段，近几年随着公路等级的不断提高，路桥方面知识得到越来越多的应用，同时，各项规范也有了较大的变动，为掌握更多路桥方面知识，我选择了40m装配式预应力混凝土简支T梁设计这一课题。本设计是根据设计任务书的要求和《公路桥规》的规定，选定装配式预应力T形截面简支梁桥，该类型的梁桥具有受力均匀、稳定，且对于小跨径单跨不产生负弯矩，施工简单且进度迅速等优点。设计内容包括拟定桥梁纵,横断面尺寸、上部结构计算，下部结构计算，施工组织管理与运营，施工图绘制,各结构配筋计算，书写计算说明书、编制设计文件这几项任务。在设计中，桥梁上部结构的计算着重分析了桥梁在施工及使用过程中恒载以及活载的作用力，采用整体的自重荷载集度进行恒载内力的计算。按照新规范公路I级车道荷载进行布置活载，并进行了梁的配筋计算，估算了钢绞线的各种预应力损失，并进行预应力阶段和使用阶段主梁截面的强度，正应力及主应力的验算。下部结构采用以钻孔灌注桩为基础的墩柱，并分别对桥墩和桩基础进行了计算和验算。主要依据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD062-2004）,《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTJ024-85、,《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（简称《预规》）JTGD60—2004《公路桥涵设计通用规范》（简称《通用规范》）在本次设计过程中，新旧规范的交替，电脑制图的操作，都使我的设计工作一度陷入僵局。在指导老师庞传琴老师及本组其他组员的帮助下，才使的这次设计得以顺利完成。在此，对老师和同学们表示衷心的感谢。由于公路桥梁工程技术的不断进步，技术标准的不断更新，加之本人能力所限，设计过程中的错误和不足再所难免，敬请各位老师给予批评指正。4×40m装配式预应力混凝土简支T梁桥施工图设计2第1章桥型设计方案比选1.1桥梁总体规划原则桥梁的形式可考虑拱桥、梁桥、梁拱组合桥和斜拉桥。任选三种作比较，从安全、功能、经济、美观、施工、占地与工期多方面比选，最终确定桥梁形式。桥梁设计原则（1）适用性桥上应保证车辆和人群的安全畅通，并应满足将来交通量增长的需要。桥下应满足泄洪、安全通航或通车等要求。建成的桥梁应保证使用年限，并便于检查和维修。（2）舒适与安全性现代桥梁设计越来越强调舒适度，要控制桥梁的竖向与横向振幅，避免车辆在桥上振动与冲击。整个桥跨结构及各部分构件，在制造、运输、安装和使用过程中应具有足够的强度、刚度、稳定性和耐久性。（3）经济性设计的经济性一般应占首位。经济性应综合发展远景及将来的养护和维修等费用。（4）先进性桥梁设计应体现现代桥梁建设的新技术。应便于制造和架设，应尽量采用先进工艺技术和施工机械、设备，以利于减少劳动强度，加快施工进度，保证工程质量和施工安全。（5）美观一座桥梁，尤其是座落于城市的桥梁应具有优美的外形，应与周围的景致相协调。合理的结构布局和轮廓是美观的主要因素，决不应把美观片面的理解为豪华的装饰。1.2方案比选方案比选应完成以下内容：（1）确定桥孔孔径。根据桥位附近的地形、水文等资料，确定一河一桥或一河多桥的可靠桥位，接着进行桥孔布设，确定桥长，如需要约束桥孔，则应根据«公路桥规»的要求计算冲刷系数，且不能超过规定的容许值。（2）初拟桥梁图式。拟定方案比选阶段的桥梁图式时，要满足必需的孔径要求，可暂不管经济、美观与否。初拟方案时，通常先考虑主孔要求，再考虑边孔或引桥，能用标准跨度时，宜优先考虑采用定型图，桥长不大时，往往不分正桥和引桥，而是统筹全长来设计。（3）方案评比和优选山东交通学院毕业设计论文``3各方案在评比时，应注意他们的评比条件应力相同，例如桥梁全长应接近，桥面与桥头引线的标高是否一致，冲刷线下的基础埋深要相同。方案评比的主要内容是：①材料（造价）；②施工设备和能力；③工期；④养护和维修运营；⑤修复⑥抗震性能⑦航运和跨线条件；⑧美观。应根据上述原则，对桥梁作出综合评估。方案一：预应力钢筋混凝土简支梁（锥型锚具）1.基本构造布置设计资料桥梁跨径及桥宽标准跨径：40m（墩中心距），全桥共：160米，分4跨，主梁全长：39.96m，桥面净空：净—14m+21.75m；；计算跨径：39m。1).上部构造为预应力混凝土T型梁，梁高1.7m；下部构造为柱式墩身，肋板式桥台，桩基础；采用简支转连续施工。2).预应力混凝土T型梁是目前公路桥梁中经济合理的桥型之一。桥型能适应桥位环境，施工工艺成熟、安全可靠；采用简支转连续桥型，桥面连续，行车舒适，施工方便，工期较短。上部结构施工较连续梁和连续刚构要简单，材料用量和费用较少。能有效控制投资规模，造价最省。4×40m装配式预应力混凝土简支T梁桥施工图设计42.设计荷载公路I级，两侧人行栏，防撞栏杆重量分别为1.53kN/m，4.87kN/m材料及工艺本桥为预应力钢筋混凝土T型梁桥，锥形锚具；混凝土：主梁采用C50号混凝土，桥面铺装用C30号混凝土；桩基、承台、桥墩、桥台、搭板：C30防撞墙：C20预应力钢筋：采用《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62—2004）的ф15.2钢绞线，每束6根主筋：II级钢筋辅助钢筋：I级钢筋简支梁的优点是构造、设计计算简单，受力明确，附加力、特殊力的影响小，设计施工易标准化、简单化、可明显缩短工期。缺点是中部受弯矩较大，并且没有平衡的方法，而支点处受剪力最大，如果处理不好主梁的连接，就会出现行车不稳的情况方案二：钢筋混凝土箱形拱桥1.方案简介本方案为钢筋混凝土等截面悬链线无铰拱桥。全桥分八跨，每跨均采用标准跨径60m。采用箱形截面的拱圈。桥墩为重力式桥墩，桥台为U型桥台。2.尺寸拟定本桥拟用拱轴系数m=2.24，净跨径为60.0m，矢跨比为1/8。桥面行车道宽9.0m,两边各设1.5m的人行道。拱圈采用单箱多室闭合箱，全宽11.2m，由8个拱箱组成，高为1.2m。拱箱尺寸拟定如图1.1888168108132161241688108108208468201021208图1.1箱梁尺寸拟定山东交通学院毕业设计论文``5（1）拱箱宽度：由构件强度、刚度和起吊能力等因素决定，一般为130～160cm。取140cm。（2）拱壁厚度：预制箱壁厚度主要受震捣条件限制，按箱壁钢筋保护层和插入式震动棒的要求，一般需有10cm，若采用附着式震捣器分段震捣，可减少为8cm,取8cm。（3）相邻箱壁间净宽：这部分空间以后用现浇混凝土填筑，构成拱圈的受力部分，一般用10～16cm，这里取16cm。（4）底板厚度：6～14cm。太厚则吊装重量大，太薄则局部稳定性差且中性轴上移。这里取10cm。（5）盖板：有钢筋混凝土板和微弯板两种型式，最小厚度6～8cm,这里取8cm。（6）现浇顶部混凝土厚度：一般不小于10cm，这里取10cm。3.桥面铺装及纵横坡度:桥面采用沥青混凝土桥面铺装，厚0.10m。桥面设双向横坡，坡度为1.5%。为了排除桥面积水，桥面设置预制混凝土集水井和φ10cm铸铁泄水管，布置在拱顶实腹区段。双向纵坡，坡度为0.6%。4.施工方法:采用无支架缆索吊装施工方法，拱箱分段预制。采用装配——整体式结构型式，分阶段施工，最后组拼成一个整体。5.总结:预应力混凝土连续箱梁也是目前公路大跨径桥梁中经常采用的桥型之一。结构受力合理，变形小；桥面连续，行车舒适；较T型梁增加了施工的难度和工期；材料用量和费用较T型梁要多一些。上部构造施工采用移动支架一次性投入费用要高；且由于增加了大吨位支座，日后维护费用要增加。桥型方案三：预应力混凝土连续刚构方案（比较方案）桥梁全长：160m（1）上部构造为预应力混凝土变高度箱梁，根部高4.5m，跨中高2.0m；下部构造为空心矩形截面墩身、肋板式桥台，桩基础；采用挂篮悬臂浇筑施工。（2）预应力混凝土连续刚构桥外型美观，是目前公路大跨径桥梁中经常采用的桥型之一，尤其是墩身高度很高时,更能体现出它的优势。该桥型连续，行车舒适；但上部结构施工工序较T型梁和连续梁要多、周期较长，造价较高。综上所述，简支梁附加力、特殊力的影响小，设计施工易标准化、简单化、可明显缩短工期。再结合所选地区的地质和地形情况。本次设计选用预应力混凝土简支梁桥作本桥的桥梁形式，并采用装配式设计。4×40m装配式预应力混凝土简支T梁桥施工图设计6二.桥梁上部结构计算2.1设计资料2.1.1设计资料1.桥梁跨径及桥宽标准跨径：40m（墩中心距离）；全桥共：160米，分4跨主梁全长：39.96m；计算跨径：39m；桥面净空：净—14m+21.75m；2.设计荷载公路I级车辆荷载，结构重要系数ro=1.0；人群3.5KN/m，两侧人行栏、防撞栏重力分别为1.53kN/m和4.87kN/m。3.材料及工艺材料（1）混凝土①桥面砼土铺装：C30②主梁：C50③桩基、承台、桥墩、桥台、搭板：C30④防撞墙：C20（2）钢筋①主筋：II级钢筋②辅助钢筋：I级钢筋③预应力钢筋：φ15.2钢绞线，每束6根（3）预应力管道预应力管道均采用塑料波纹管成孔，并采用真空压浆技术进行后张法管道灌浆。（4）锚具采用锥形锚具，且其产品性能符合国际预应力协会编制的《先张预应力体系验收建议》（FIP-91）和《预应力筋锚具、夹片和连接器》(GB/T14370-93)的要求。供货厂家必须取得ISO9002和BSI质量体系认证证书。（5）附属结构①桥面铺装桥面铺装采用7cm厚C30混凝土，8cm厚沥青混凝土，沥青混凝土下面做一层桥面防水层。山东交通学院毕业设计论文``7②防撞护栏在T梁边缘50cm范围内设置防撞护栏，护栏上部为钢结构，下部为混凝土结构。护栏在每个墩顶设置伸缩缝。③桥面排水桥面排水采用集水管集中排水的方式，在桥面的边缘处设置泄水孔，便于排水4.设计依据（1）交通部颁《公路工程技术标准》（JTGB01—2003）（2）交通部颁《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60—2004）（3）交通部颁《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62—2004）5.基本计算数据基本数据表名称项目符号单位数据混凝土立方强度RMPa50弹性模量cEMPa3.45×104轴心抗压标准强度fckMPa32.4抗拉标准强度ftkMPa2.65轴心抗压设计强度fcdMPa22.4抗拉设计强度ftdMPa1.83预施应力阶段极限压应力0.7fckMPa20.72极限拉应力0.7ftkMPa1.757使用荷载作用阶段极限压应力0.5fckMPa16.2极限主压应力0.6fckMPa19.44极限主拉应力0.6ftkMPa1.59φj15.2钢绞线标准强度fpkMPa1860弹性模量pEMPa1.95×105抗拉设计强度fpdMPa1488最大控制应力σk0.75fpkMPa13954×40m装配式预应力混凝土简支T梁桥施工图设计8使用荷载作用阶段极限应力0.7fpkMPa1209材料容重钢筋混凝土γ1KN/m225沥青混凝土γ2KN/m223钢绞线γ3KN/m278.5名称项目符号单位数据材料容重钢束与混凝土弹性模量比αEP无量纲5.652.1.2横截面布置（1）主梁间距与主梁片数主梁间距通常应随梁高与跨径的增大而加宽为经济，同时加宽翼板对提高主梁截面效率指标很有效，故在许可条件下应适当加宽T梁翼板。故本设计主梁翼板宽度为2500mm，由于宽度较大，为保证桥梁的整体受力性能，桥面板采用现浇混凝土刚性接头，因此主梁的工作截面有两种：预施应力、运输、吊装阶段的小截面（上翼板宽度1600mm）和运营阶段的大截面（上翼板宽度2500mm）。桥宽为净－14m+2×1.75，桥梁横向布置选用七片主梁。（2）主梁跨中主要尺寸拟定①主梁高度预应力混凝土简支梁的主梁高度与其跨径之比通常在1/15-1/25之间，标准设计中高跨比约在1/18-1/19。当建筑高度不受限制时，增大梁高往往是较经济的方案，因为增大梁高可以节