预应力混凝土简支空心板桥毕业论文

1装配式预应力混凝土简支空心板桥毕业设计任务书第一章概述发展交通事业，实现四通八达的现代化交通，对发展国民经济，巩固国防具有非常重要的作用。在公路、铁路、城市和农村道路交通以及水利等建设中，为了跨越各种障碍（如河流、沟谷或其他线路）必建各种类型的桥梁与涵洞，因此，桥涵又成为陆路交通中的重要组成部分。在经济上，桥梁和涵洞的造价一般说来平均占公路总造价的10%-20%，特别是在现代高等级公路以及城市高架道路的修建中，桥梁不仅在工程规模上十分巨大，而且也往往是保证全线早日通车的关键。在国防上，桥梁是交通运输的咽喉，在需要高度快速、机动的现代战争中具有非常重要的地位。考虑到沙河两岸具有许多工厂、商业区、大量高层建筑房屋，政府有关部门计划在沙河之上建一座桥梁，以方便两岸人民、发展两岸经济，并命名为“利民桥”。第二章方案比较为了获得适用、经济和美观的桥梁设计，有关部门进行了深入细致的调查和研究，并结合有关方面的要求综合考虑，满足使用、经济、结构尺寸、构造、施工、美观上的要求，做出几种方案，最后通过技术、经济等方面的综合比较获得最优设计。方案一：预应力混凝土连续梁桥（8×8m）方案二：预应力混凝土简支板桥（16×4m）方案三：钢筋混凝土双曲拱桥（32×2m）表2-1方案比较表序号方案类比别较项目第一方案第二方案第三方案预应力混凝土连续梁（8×8m）预应力混凝土简支板桥（16×4m）钢筋混凝土双曲拱桥（32×2m）1桥高（m）3332桥长（m）6464643最大纵坡（%）1.52.02.04工艺技术要求技术先进，工艺要求严格，所需设备较少，占用施工场地少。技术较先进，工艺要求严格，施工方便，制造工艺简单。已有成熟的工艺技术经验，需用大量的吊装设备，占用施工场地大，需用劳力多。25使用效果属于超静定结构，受力较好，主桥桥面连续，无伸缩缝，行车条件好，养护也容易。属于静定结构，受力不如超静定结构好，但其结构质量安全可靠，耐劳性好，计算简便。拱的承载潜力大。伸缩缝多，养护较麻烦。纵坡较大，东岸广场及引道填土太高，土方量大，土方来源困难。6造价及用材钢材用量大，造价也大。钢材用量小，造价低。造价最低，耗用钢材少，但木材、水泥多。通过以上三种方案比较，从使用效果、造价、材料等诸多方面看，第二方案优点最多。第一方案由于“利民桥”属于城市桥梁且桥跨较小，造价较高不宜采用；第三方案由于在城市施工，施工场地不宜占大且土方来源困难，不宜采用。所以第二方案最为合理。第三章初步设计第一节原始资料一、水文数据资料设计洪水为频率为2%，设计流量为：,/9623smQs设计流速为smV/1.40，IL=0.8，e=0.8，波浪高度取0.5m。二、气象资料：当地最热日月平均气温23.5Co，最冷日月平均气温-6.1Co，极端最高温38Co，极端最低温度-25.0Co，地面冻土深0.8m，设计风速smv/17。三、地质资料据工程地质勘察报告（钻探深度为20m），桥位河床下的地质条件如下表：表3-1河床下地质资料报告表土名土特征参数充填土33'0/1.19,/87.9,3.25,5.1,70,20mkNmkNvmkPakPaseti层厚淤泥质粘土5.23,/90.9,/5.165.3102.17012,4.03'3021setiivmkNmkNmkPaekPakPaMPaa，层厚打入桩，，，灌注桩粉质粘土mkPaekPakPamkNmkNmkNkPacIiisoL515073.06570/9.26/7.18,/91.9,22,13%,4.20,3.00333'，层厚，（灌注桩）（打入桩），，，3粘土mkPaekPakPamkNmkNmkNkPacIiisoL5.11208.04037/1.27/0.19,/73.9,20,10%2.25,8.00333'，层厚，（灌注桩）（打入桩），，，，中砂mkPakPakPamkNmkNDiisor5.126005065/9.26/8.19,36%9.19,5.0033，层厚（灌注桩），（打入桩），，，，砾砂（该层未钻透），层厚（灌注桩），（打入桩），，，，mkPakPakPamkNmkNDiisor6560100100/7.26/8.17,42%1.26,8.0033河流两岸除河床标高下与河中心相同外，岸边河中心标高以上为松散砂土，地基容许承载力kPa700，空隙比e=0.95，夹有淤泥质粘土，层厚为1m。四、设计荷载公路-II级人群荷载：3.02/mkN桥面宽度：净-7＋2×1.0m道路等级：II级本河道不通航抗震设防烈度为7度第二节水文计算一、过水面积计算设计水位拟订为983.33m,水面宽度69.606m过水面积：A1=0.333×0.12×21=0.022mA2=4.9×（0.12＋3.16）×21=8.0362mA3=27.3×（3.16+3.91）×21=96.5062mA4=3.4×（3.91+4.44）×21=14.1952mA5=15.3×（4.44+4.08）×21=65.1782mA6=12.9×（4.08+2.76）×21=44.1182mA7=2.76×5.496×21=7.5842mAqx=A1＋A2＋A3＋A4＋A5＋A6＋A7=235.6372m4设计过水面积：W=qs/v0=962/4.1=234.6342mAqx－W=235.637－234.634=1.0032m取标准跨径l=16m分为4跨，桥长64m，桥墩宽取1.2m。lj=15.1m；p=1.2m；Qp=962m3/s；Lj=60.4m=d/l0=1.2/64=0.01875，=1－1.151.4375.0=0.8982；Aq=31pQp=1.401875.012.18982.0962=221.8492mAJ=AQ×（1-）=217.6892m二、桥面标高非通航河流：Hmm=HP＋hhjh0hj查《桥涵水文》表12-4hj=0.5m桥面铺装采用防水混凝土铺装，上面层为3㎝厚的细粒式沥青混凝土与5㎝厚的中粒式沥青混凝土，下面层为10cm厚的C40防水混凝土。波浪高度hl=0.5mh2/3×0.5=0.33mHP=983.33mHmm=983.33+0.33+0.5+0.88=984.95m三、桥梁墩台的冲刷计算（一）一般冲刷深度计算河槽为粘土质河槽Il=0.3；e=0.95；hmax=4.44m；Lj=60.4m；h=Ac/Lc=235.637/64=3.682单宽流量集中系数：=1.3；桥孔侧收缩系数：=0.8982；5河槽部分一般冲刷深度：hp=8535max133.0IQljcphhL=85353.0133.0682.344.44.608982.09623.1=8.14m（二）最大冲刷深度计算：桥墩计算宽度B=1.2m；桥型系数K=0.99；冲止流速：=2=0.2215.11eIl32ph=0.223215.114.895.03.01=1.185；5.278.62.114.80Bhp；25.16.0083.0lbIBKh=185.13.02.199.083.025.16.0=0.24m；最大冲刷深度：mhhhbps38.824.014.8第三节桥面总体布置一、桥面总体布置：预制板标准跨径：mlb00.16；计算跨径：ml60.15；板长：15.96m；桥面净空：净7+2×1.0m；设计荷载：公路—II级；人群荷载：3.0kN/2m。常水位983.33图3-1桥梁立面示意图二、构造型式及尺寸选定6桥面净空为：7+2×1.0m；全桥宽采用九块预制预应力空心板，每块空心板宽99cm。空心板全长15.96m，每块板内主筋采用钢铰线1×3束12.9cm2。图3-2空心板截面构造及尺寸（尺寸单位cm）（一）毛截面面积57215.275.2721221941838270992hA=6930-1368-2268.2299-87.5=3206.3cm2（二）毛截面对中心的惯矩每个挖空的半圆面积为：21AR2=1.56719212cm2；重心：y=6.80319434Rmm；半圆对其自重重心的轴O-O的惯矩为：143043800686.000686.044dIcm4；全截面对1/2板搞出的静矩：S1/2板高=372875.221272875.22173275212=2538.1cm2；毛截面重心离1/2板高处的距离为：cmASdhh79.03.32061.25382/1板高（向下移）；铰缝重心对1/2板高处的距离为：cmd295.871.2538铰；由此得空心板毛截面对重心轴的惯矩Ih：1.567214304479.01838121838279.070991270992223hI7=2829750+4325.013-37789.7688-57216-661619.0107-77651.35875=1999.8×103cm4第四章作用效应计算第一节永久作用效应计算一、空心板自重：mkNAgh/02.825103.320641。二、人行道板及栏杆重力计算人行道板及栏杆重力，参照其他梁桥设计资料，单侧重力取12.0mkN/，桥面铺装采用等厚度8cm沥青混凝土。则全桥宽铺装每延米总重：0.08×7×23=12.88mkN/；10cm厚的C40防水混凝土重：0.1×7×25=17.5mkN/mkNg/34.495.1788.122122。三、铰缝重力mkNg/378.024107015.8743。由此得空心板的每延米的恒载：mkNggg/718.432四、恒载内力计算表4-1恒载内力计算组合项目荷载种类g（kN/m）l（m）M（kN·m）Q(kN)跨中281gl232341gl跨gl21支点gl4141跨一期恒载8.0215.60243.968182.97662.55631.278二期恒载4.71815.60143.521107.64136.80018.400恒载合计12.73815.60387.489290.61799.35649.678第二节基本可变作用效应计算一、基本可变作用横向分布系数8空心板的可变作用横向分布系数跨中和4/l处按铰接板法计算，支点处按杠杆原理法计算，支点到4/l之间按直线内插求得。（一）跨中及4/l处的可变作用横向分布系数计算空心板的刚度系数：2228.54lbIIlbGIEITT；I=Ih=1999.8×103cm4；b=100cm；l=15.6×102cm；IT——空心板截面的抗扭刚度（空心板截面构造简化如下图4-1）78992877027708994224222122tbthhbIT=431047.31502673.15131469156cm则23315601001047.3150108.19998.5=0.01513图4-1汽车及人群荷载横向最不利加载如下图：9图4-2横向分布影响线及横向最不利加载图表4-2各板可变作用横向分布影响线坐标表板号单位荷载作用位置（i号板中心）12345678910.01185162136115