4230米预应力混凝土T型梁桥毕业设计

I目录第1章桥型方案比选.................................11.1方案一：预应力混凝土简支T型梁桥...............11.1.1基本构造布置..............................11.1.2设计荷载..................................11.2方案二：钢筋混凝土箱型拱桥.....................21.3方案三:预应力混凝土连续箱梁....................31.4方案最终确定..................................3第2章上部结构设计...............................42.1设计资料及构造布置............................42.1.1设计资料..................................42.1.2横截面布置................................62.1.3横截面沿跨长变化.........................112.1.4横隔梁的布置.............................112.2主梁作用效应计算.............................122.2.1永久作用效应计算.........................122.2.2可变作用效应计算（修正刚性横梁法）.......152.2.3主梁作用效应组合........................252.3预应力钢束的估算及其布置.....................262.3.1跨中截面钢束的估算和确定.................262.3.2预应力钢束布置...........................27II2.4计算主梁截面几何特性.........................342.4.1截面面积及惯性矩计算.....................342.4.2截面静距计算.............................372.4.3截面几何特性汇总.........................392.5钢束预应力损失计算...........................402.5.1预应力钢束与管道壁之间的摩擦引起的预应力损失..............................................412.5.2由锚具变形、钢束回缩引起的预应力损失.....422.5.3混凝土弹性压缩引起的预应力损失...........432.5.4由钢束应力松弛引起的预应力损失...........462.5.5混凝土收缩和徐变引起的预应力损失.........462.5.6预加力计算及钢束预应力损失汇总...........492.6主梁截面承载力与应力验算.....................532.6.1持久状况承载能力极限状态承载力验算.......532.6.2持久状况正常使用极限状态抗裂验算.........622.6.3持久状态构件的应力验算...................672.6.4短暂状况构件的应力验算...................742.7主梁端部的局部承压验算........................782.7.1局部承压区的截面尺寸验算.................782.7.2局部抗压承载力验算.......................812.8主梁变形验算.................................822.8.1计算由预加力引起的跨中反拱度.............82III2.8.2计算由荷载引起的跨中挠度.................852.8.3结构刚度验算.............................862.8.4预拱度的设置.............................862.9横隔梁计算...................................872.9.1确定作用在跨中横隔梁上的可变作用.........872.9.2跨中横隔梁的作用效应影响线...............882.9.3截面作用效应计算.........................902.9.4截面配筋计算.............................912.9.5截面抗剪承载力验算要求..................952.10行车道板计算................................952.10.1悬臂板荷载效应计算......................952.10.2连续板荷载效应计算......................982.10.3截面设计、配筋与承载力验算.............103结论...............................................106致谢...............................................107参考文献...........................................1081第1章桥型方案比选根据本设计桥梁的桥位地形、水文条件，并综合考虑工程的经济性和施工的难易程度，本桥跨布置的单跨跨径宜在30m以上，因此选定简支T型梁桥、连续箱梁桥和连续钢构桥这三种桥型方案来进行方案比选。1.1方案一：预应力混凝土简支T型梁桥1.1.1基本构造布置(1)设计资料标准跨径:30m;主梁全长:29.96m;计算跨径:29m;桥面净空:净─9m+21.5m（人行道）=12m;(2)上部结构为预应力混凝土T型梁,梁高2.3m;下部结构为柱式墩身,肋板式桥台,桩基础;采用简支连续施工。(3)预应力混凝土简支T梁预应力混凝土T形梁桥有结构简单，受力明确、节省材料、架设安装方便，跨越能力较大等优点，是目前公路桥梁中最经济合理的桥型之一，被广泛用于中小跨径桥型中。1.1.2设计荷载公路-II级计算跨径小于50m时人群荷载3.0KN/m2，每侧人行栏、2防撞栏重力作用分别为1.52KN/m和4.99KN/m。（1）材料及工艺本桥为预应力混凝土T型梁桥，锥形锚具；混凝土：主梁与横隔梁均采用C50混凝土，桥面铺装用C30混凝土；预应力钢筋: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）的直径15.2钢绞线，每束五根，全梁配六束，抗拉强度标准值pkf=1860Mpa。简支梁的优点：结构简单，架设方便，可减低造价，缩短工期，同时最易设计成各种标准跨径的装配式构件。但相邻两跨之间存在异向转角，路面有折角，影响行车平顺。1.2方案二：钢筋混凝土箱型拱桥本桥采用钢筋混凝土箱型拱桥因为跨度很大（对连续梁桥），在外载和自重作用下，支点截面将出现较大的负弯矩，从绝对值来看，支点截面的负弯矩大于跨中截面的正弯矩，因此，采用变截面梁能符合梁的内力分布规律，变截面梁的变化规律采用二次抛物线。优点：结构刚度大，变形小，行车平顺舒适，伸缩缝少，抗震能力强，线条明快简洁，施工工艺相对简单，造价低，后期养护成本不高等。缺点：桥墩处箱梁根部建筑高度较大，桥梁美观欠佳。超静定结构，对地基要求高等。施工方法：采用悬臂浇筑施工，用单悬臂—连续的施工程序，这3种方法是在桥墩两侧对称逐段就地浇筑混凝土，待混凝土达到一定强度后，张拉预应力筋，移动机具、模板继续施工。1.3方案三:预应力混凝土连续箱梁优点：预应力结构通过高强钢筋对混凝土预压，不仅充分发挥了高强材料的特性，而且提高了混凝土的抗裂性，促使结构轻型化，因而预应力混凝土结构具有比钢筋混凝土结构大得多的跨越能力。采用空心板截面，减轻了自重，而且能充分利用材料，构件外形简单，制作方便，方便施工，施工工期短，而且桥型流畅美观。缺点：行车不顺，同时桥梁的运营养护成本在后期较高。施工方法：采用预置装配（先张法）的施工方法，先张法预制构件的制作工艺是在浇筑混凝土之前先进行预应力筋的张拉，并将其临时固定在张拉台座上，然后按照支立模板——钢筋骨架成型——浇筑及振捣混凝土——养护及拆除模板的基本施工工艺，待混凝土达到规定强度，逐渐将预应力筋松弛，利用力筋回缩和与混凝土之间的黏结作用，使构件获得预应力。1.4方案最终确定经过仔细对比考虑过后,简支梁的设计较简单,受力明确，比较适合该跨径桥梁的设计,它的结构简单，架设方便，可减低造价，缩短工期，同时最易设计成各种标准跨径的装配式构件，因此我选择方案一预应力混凝土简支T型梁桥。4第2章上部结构设计2.1设计资料及构造布置2.1.1设计资料（1）桥梁跨径即桥宽标准跨径：30m（墩中心距离）;主梁全长：29.96m(主梁预制长度);计算跨径：29m(支座中心距离);桥面净空：净─9m+21.5m（人行道）=12m;（2）设计荷载公路-Ⅱ级由《公路桥涵设计通用规范》JTGD60─2004知道计算跨径小于50m时人群荷载3.0KN/m，每侧人行栏、防撞栏重力作用分别为1.52KN/m和4.99KN/m。（3）材料及工艺混凝土：主梁采用C50混凝土，桥面铺装用C30混凝土。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）的直径15.2钢绞线，每束五根，全梁配六束，抗拉强度标准值pkf=1860Mpa。普通钢筋直径大于和等于12mm的采用HRB335钢筋，直径小于12mm的均用R235钢筋。工艺:按后张法施工工艺要求制作主梁，采用内径70mm，外径77mm5的预埋波纹管和夹片锚具。(4)设计依据:(1)《公路工程技术标准》（JTGB01-2003）；(2)《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）；(3)《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62-2004）；(4)《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2000）；(5)《预应力筋用锚具、夹具和连接》（GBT14370-93）；(6)《公路桥梁板式橡胶支座规格系列》（JTT663-2006）；(7)《桥梁工程》、《结构设计原理》等教材；(4)基本计算数据见表2.1表2.1基本计算数据名称项目符号单位数据混凝土立方强度ƒcu,kMPa50.00弹性模量EcMPa3.45×104轴心抗压标准强度ƒckMPa32.40轴心抗拉标准强度ƒtkMPa2.65轴心抗压设计强度ƒcdMPa22.40轴心抗拉设计强度ƒtdMPa1.83短暂状态容许压应力0.7ƒ′ckMPa20.72容许拉应力0.7ƒ′tkMPa1.76持久状态标准荷载组合容许压应力0.5ƒckMPa16.20容许主压应力0.6ƒckMPa19.44短期效应组合容许拉应力σpt-0.85σpcMPa0.006容许主拉应力0.6ƒtkMPa1.59Φ15.2钢绞线标准强度ƒpkMPa1860.00弹性模量EpMPa1.95×105抗拉设计强度ƒpdMPa1260.00最大控制应力0.75ƒpkMPa1395.00持久状态应力标准荷载组合0.65ƒpkMPa1209.00材料重度钢筋混凝土γ1KN/m325.00沥青混凝土γ2KN/m323.00钢绞线γ3KN/m378.50钢束与混凝土的弹性模量比αEP无量纲5.652.1.2横截面布置(1)主梁间距和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。本桥主梁翼板宽度为2400mm,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(b1=1600mm)和运营阶段的大截面(b2=2400mm)。净─9m+21.5