走馬灘大橋設(shè)計畢業(yè)論文.doc

走馬灘大橋設(shè)計畢業(yè)論文目 錄1 概述11.1 選題依據(jù)11.1.1 設(shè)計目的及設(shè)計的主要內(nèi)容11.1.2 設(shè)計擬應(yīng)用的現(xiàn)場資料綜述11.1.3 設(shè)計擬應(yīng)用的文獻綜述11.1.4 設(shè)計相關(guān)技術(shù)的國內(nèi)外現(xiàn)狀11.2 研究（設(shè)計）思路21.3 研究（設(shè)計）內(nèi)容22 方案比選32.1 概述32.2 各種設(shè)計橋式特點42.2.1 混凝土連續(xù)梁橋42.2.2 預(yù)應(yīng)力混凝土雙肢薄壁剛構(gòu)橋82.2.3 預(yù)應(yīng)力混凝土箱型簡支梁橋112.2.4 方案點評113 上部結(jié)構(gòu)的計算133.1 行車道板計算133.1.1 懸臂板荷載效應(yīng)計算133.1.2 連續(xù)板荷載效應(yīng)計算143.1.3 內(nèi)力組合計算173.1.4 行車道板配筋183.2 主梁內(nèi)力計算與截面驗算183.2.1 主梁截面幾何特性的計算183.2.2 主梁恒載內(nèi)力計算203.2.3 主梁活載內(nèi)力計算223.3 截面設(shè)計313.3.1 預(yù)應(yīng)力鋼束數(shù)量的確定及布置313.3.2 截面幾何特性計算353.3.3 截面承載能力極限狀態(tài)計算423.3.4 預(yù)應(yīng)力損失計算443.3.5 正常使用極限狀態(tài)計算493.3.6 持久狀況應(yīng)力計算543.3.7 短暫狀態(tài)應(yīng)力驗算573.4 錨固端驗算583.4.1 混凝土的局部承壓承載力583.5 橫隔梁內(nèi)力計算603.5.1 計算荷載603.5.2 橫隔梁內(nèi)力影響線613.5.3 橫隔梁配筋633.6 支座的選定653.6.1 確定支座平面尺寸653.6.2 確定支座的厚度663.6.3 驗算支座的偏轉(zhuǎn)情況663.6.4 驗算支座的抗滑穩(wěn)定性674 下部結(jié)構(gòu)的計算674.1 設(shè)計資料674.2 蓋梁計算684.2.1 荷載計算684.2.2 內(nèi)力計算754.2.3 截面配筋設(shè)計與承載力效核834.3 橋墩墩柱計算834.3.1 荷載計算834.3.2 截面配筋計算及應(yīng)力驗算864.4 鉆孔灌注樁計算874.4.1 荷載計算874.4.2 樁長計算894.4.3 樁的內(nèi)力及變位置計算904.4.4 樁身截面配筋與強度驗算914.4.5 墩頂縱向水平位移驗算935 施工945.1 施工方案945.1.1 工程概況945.1.2 總體施工方案945.2施工方法945.2.1 基礎(chǔ)施工945.3 墩臺施工955.3.1 墩臺身施工955.3.2 墩臺帽施工965.3.3 箱梁預(yù)制及安裝965.4橋面系施工1025.4.1 防撞護欄及路緣石施工1025.4.2 橋面板施工1025.4.3 橋梁伸縮縫102結(jié)束語參考文獻謝辭附錄（設(shè)計圖紙）1概述1.1 選題依據(jù)1.1.1 設(shè)計目的及設(shè)計的主要內(nèi)容本設(shè)計通過自行擬定橋梁形式及斷面尺寸，設(shè)計下部結(jié)構(gòu)墩臺基礎(chǔ)并編制施工方案，使我們?nèi)娴卣莆諛蛄旱脑O(shè)計及施工理論，并學(xué)會將其應(yīng)用于實踐。橋梁的設(shè)計是系統(tǒng)性十分強的工作，有了本次設(shè)計我們可以對四年來所學(xué)的專業(yè)知識有一個綜合系統(tǒng)的回顧和學(xué)習(xí)，并為今后的實際工作打下良好的基礎(chǔ)。 本橋位在考慮它的使用、經(jīng)濟、美觀的同時，我們還要著重解決其在工程實際中的問題。在建橋?qū)嵺`中，該橋采用20m跨徑，采用預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)。使橋梁構(gòu)件的尺寸和形式趨于標(biāo)準(zhǔn)化，便于預(yù)制和施工，并節(jié)省大量支架模板和勞動力，縮短工期。1.1.2 設(shè)計擬應(yīng)用的現(xiàn)場資料綜述橋位地質(zhì)情況，根據(jù)工程物探解釋及工程地質(zhì)調(diào)繪，橋址區(qū)地層自下而上由第四系沖洪積物及太古界大別山群變質(zhì)巖組成。1.1.3 設(shè)計擬應(yīng)用的文獻綜述本設(shè)計涉及內(nèi)容廣泛，需應(yīng)用到材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、橋梁學(xué)、結(jié)構(gòu)設(shè)計學(xué)及基礎(chǔ)工程學(xué)等方面的知識。采用是2004年頒布的新規(guī)范公路橋涵通用設(shè)計規(guī)范，嚴(yán)格執(zhí)行其規(guī)定。根據(jù)設(shè)計荷載等確定橋長、跨徑及孔數(shù)。根據(jù)橋梁工程公路橋涵設(shè)計手冊中的簡支梁橋的計算進行行車道板的計算；荷載橫向分布計算；主梁內(nèi)力計算；橫隔梁內(nèi)力計算及撓度、預(yù)拱度的計算。根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計原理進行主梁、橫隔梁、行車道板及墩臺與基礎(chǔ)的截面尺寸設(shè)計及配筋計算。根據(jù)基礎(chǔ)工程及公路橋涵設(shè)計手冊進行墩臺與基礎(chǔ)的設(shè)計。并根據(jù)橋梁工程基礎(chǔ)工程擬訂施工方案。根據(jù)有關(guān)橋涵標(biāo)準(zhǔn)圖進行施工圖紙設(shè)計。知識涉及相對全面，能為以后的工作和學(xué)習(xí)打下比較扎實的基礎(chǔ)。1.1.4 設(shè)計相關(guān)技術(shù)的國內(nèi)外現(xiàn)狀預(yù)應(yīng)力混凝土梁式橋在我國獲得了很大的發(fā)展。早在70年代，我國就建成了跨徑達五十多米的預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁橋。除了簡支梁橋以外，近年來我國還修建了多座現(xiàn)代化大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土箱型剛架橋、連續(xù)梁橋和懸臂兩梁橋。目前，我國在預(yù)應(yīng)力混凝土箱型梁橋的施工技術(shù)方面達到了世界先進水平。在國外，預(yù)應(yīng)力混凝土梁式橋的研究起步較早，法國著名工程師弗萊西奈經(jīng)過20年研究使預(yù)應(yīng)力混凝土技術(shù)付諸實踐后，新穎的預(yù)應(yīng)力混凝土梁式橋首先在法國和德國以異乎尋常的速度發(fā)展起來。西德最早用全懸臂法建造預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁，特別是在1952年成功地建成了萊茵河上的沃倫姆斯橋后，這種方法就傳播到全世界。近年來，國外對大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土橋的結(jié)構(gòu)體系有這樣的見解，傾向于采用懸臂澆筑工藝來修建連續(xù)梁橋。這種方法在世界發(fā)展甚快。1.2 研究（設(shè)計）思路跨徑大于20米的簡支梁橋，均采用預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋。它比普通鋼筋混凝土梁橋一般可節(jié)省鋼材30%，跨徑越大節(jié)省越多。其剛度比普通鋼筋混凝土橋要大，因此建筑高度可顯著減少，使大跨徑橋梁輕柔美觀。由于能消除裂縫，擴大了對多種橋型的適應(yīng)性，并提高了結(jié)構(gòu)的耐久性。 本設(shè)計其優(yōu)點是橋梁構(gòu)件的尺寸和形式趨于標(biāo)準(zhǔn)化，便于預(yù)制和施工，并節(jié)省大量支架模板和勞動力，縮短工期。1.3 研究（設(shè)計）內(nèi)容根據(jù)設(shè)計任務(wù)書給定的地質(zhì)資料、設(shè)計荷載及橋面凈空，擬定本設(shè)計為預(yù)應(yīng)力混凝土箱型簡支梁橋，其中上部結(jié)構(gòu)采用預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁，共設(shè)四片主梁，五道橫隔梁。下部結(jié)構(gòu)采用鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。上部結(jié)構(gòu)計算內(nèi)容包括：預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁內(nèi)力計算；預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁配筋計算；行車道板的內(nèi)力計算與配筋；橫隔梁的內(nèi)力計算與配筋。下部結(jié)構(gòu)計算內(nèi)容包括：蓋梁的內(nèi)力計算；墩柱得內(nèi)力計算；基礎(chǔ)的內(nèi)力計算。2方案比選2.1 概述隨著橋梁理論的不斷成熟，在橋梁設(shè)計中要求橋的適用性強、舒適安全、建橋費用經(jīng)濟、科技含量高。對建在城市中的橋梁還特別注重美觀大方。由此，對于一定的建橋條件，根據(jù)側(cè)重點的不同可能會作出基于基本要求的多種不同設(shè)計方案，只有通過技術(shù)經(jīng)濟等方面的綜合比較才能科學(xué)的得出完美的設(shè)計方案。在方案比較中主要有以下三項任務(wù)：一是擬定橋梁圖式，二是編制方案，三是技術(shù)經(jīng)濟比較和最優(yōu)方案的選定。編制設(shè)計方案,通常是從橋梁分孔和擬定橋粱圖式開始。對一般的大跨度橋梁，依據(jù)以往的設(shè)計經(jīng)驗，主跨與邊跨的比值有一個范圍，再由此選定可能實現(xiàn)的橋型圖式，鼓勵新式橋式的大膽采用。一般選幾個(通常24個)構(gòu)思好、各具優(yōu)點、但一時還難以斷定孰優(yōu)孰差的圖式,作為進一步詳細研究而進行比較的方案。對每一圖式可在跨度、高度、矢度等方面大致按比例畫在同樣大小的橋址斷面圖上。編制方案中，主要指標(biāo)包括：主要材料(普通鋼筋、預(yù)應(yīng)力鋼筋、砼)用量、勞動力數(shù)量、全橋總造價(分上、下部結(jié)構(gòu)列出)、工期、養(yǎng)護費用、運營條件、有無困難工程、特種機具。其目的在于為每個橋式提供全面的技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)，以便相互比較，科學(xué)的從中選定最佳方案。在編制方案中要擬定結(jié)構(gòu)主要尺寸，并計算主要工程量。有了工程量，采取相應(yīng)的材料和勞動力定額以擴大單價，就可以確定全橋造價。并且在每個方案中繪制出河床斷面及地質(zhì)分層的立面圖和橫斷面圖。設(shè)計方案的評價和比較要全面考慮上述各項指標(biāo)，綜合分析每一方案的有缺點，最后選定一個最佳的推薦方案。按橋梁的設(shè)計原則、造價低、材料省、勞動力少和橋型美觀的應(yīng)是優(yōu)秀方案。但當(dāng)技術(shù)因素或是使用性質(zhì)候特殊要求時就另當(dāng)別論，注重考慮設(shè)計的側(cè)重點。技術(shù)高，造價必然會高，個個因素是相互制約的。所以在比較時必須從任務(wù)書提出的要求以及地形資料和施工條件，找出所面臨的問題的關(guān)鍵所在，分清主次。在方案比較中，除了繪制方案比較圖外，還應(yīng)編寫方案比較說明書。其中應(yīng)闡明編制方案的主要原則，擬定方案的理由，方案比較的綜合評述，對于推薦方案的詳細說明等。有關(guān)擬定結(jié)構(gòu)主要尺寸所作的各種計算資料，以及為估算三材指標(biāo)和造價等所依據(jù)的文件名稱，均以附件的形式載入。在對本橋的設(shè)計中，選定三種橋式名分別是：A.預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋B.雙肢薄壁剛構(gòu)橋C.預(yù)應(yīng)力混凝土箱型簡支梁橋2.2 各種設(shè)計橋式特點2.2.1 混凝土連續(xù)梁橋一、構(gòu)思宗旨：A 在40200m的跨徑范圍內(nèi)，與其它結(jié)構(gòu)體系比較，常成為最佳的橋型方案。B 預(yù)應(yīng)力砼充分發(fā)揮了高強材料的特性，具有可靠強度、剛度以及抗裂性能。C 結(jié)構(gòu)在車輛運營中噪音小，維修工作量小。D 其施工方法已達到相當(dāng)先進的水平，工期短效益明顯。E 伸縮縫少，行車舒適，滿足高速行車的要求。再用滑動支座時，連續(xù)長度可增大。溫度、砼收縮徐變產(chǎn)生的附加內(nèi)力較小。且全橋有較好的抗震性能。F 連續(xù)梁內(nèi)力的分布較合理，其剛度搭，對活載產(chǎn)生的動力影響較小?；炷潦湛s徐變引起的變形也是最小的。連續(xù)梁超載時有可能發(fā)生內(nèi)力重分布，提高梁部結(jié)構(gòu)的承載力。G 除動墩外，連續(xù)梁的橋墩及基礎(chǔ)尺寸都可以做得小些。連續(xù)梁的邊主跨的比值在0.50.8之間。二、尺寸擬定在預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋的設(shè)計中分跨、主梁高度、橫截面形式和主要尺寸的擬定是方案設(shè)計中的關(guān)鍵所在。通過以上資料對比，當(dāng)采用不等跨等截面連續(xù)梁時，邊跨跨徑約為中跨跨徑的0.50.8倍。當(dāng)邊跨采用主跨徑的0.5倍或更小時，則在橋臺上要設(shè)置拉力支座。當(dāng)跨徑超過60m時，易采用變高梁高度梁，主梁高度根據(jù)統(tǒng)計資料：變高度梁跨中截面h1=（1/301/50）L變高度支點截面公路橋h2=（1/161/25）L，h1/h2=2.03.0箱型截面的頂板和底板是結(jié)構(gòu)承受正負(fù)彎矩的主要工作部位，箱梁底板厚度隨箱梁負(fù)彎矩的增大而逐漸加厚直至墩頂，以適應(yīng)受壓要求。底板厚度約為梁高1/101/12?？缰械装鍍?nèi)需要配置一定數(shù)量的鋼索和鋼筋，跨中底板厚度一般在2025cm。腹板應(yīng)考慮最小厚度，若腹板內(nèi)有預(yù)應(yīng)力管道布置時，可采用2530cm。腹板在支點處的最大厚度約為3060cm。A 上部結(jié)構(gòu)a 孔徑布置此橋是一座預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋，它由主橋和引此橋是一座預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋，它由主橋和引橋組成，跨徑組合為40m+40m，邊中跨比值為0.75，縱坡1.5%，橋總長80m。b 順橋尺寸跨中梁高為3.0m，支點梁高3.0m。c 橫橋向的尺寸截面縱向為等截面，橋面寬12m,采用單箱雙室。頂板厚30cm,取全橋一致，支點處底板厚60cm，跨中厚為30cm，以方便布置預(yù)應(yīng)力鋼筋。頂部承托采用1：2的比例，高度分別為30cm60cm；底部采用1：1的比例,高度分別為30cm30cm。橋面設(shè)2.0的單向坡。d 人行道板圖示1為連續(xù)梁橋跨中處截面 單位：cm圖示2為連續(xù)梁橋支點變化處截面 單位：cm圖示3為連續(xù)梁橋支點處主梁截面 單位：cmB 下部結(jié)構(gòu)主橋橋面標(biāo)高高，采用矩形截面空心墩，墩較高，為柔性墩，柔性墩有足夠的柔度，在減小水平力的作用時很有效。其它橋墩均為空心墩?；A(chǔ)工程采用樁基型式，樁基施工雖采用比較復(fù)雜的機具，但可節(jié)約不少材料和開挖基坑的土方量，施工過程中也不會遇到像深基坑那樣的防水、防漏和防土等復(fù)雜問題；此外，它還具有承載力高，沉降量小，且均勻，能承受較大的垂直和水平荷載等特點。在橋梁基礎(chǔ)中，樁基是一種常用的型式。本基礎(chǔ)采用柱樁。三、施工方案連續(xù)梁最成熟的施工方法是掛藍懸臂澆注的施工方法，為保證施工過程中結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定可靠，采用0號塊梁段與橋墩臨時固結(jié)。其具體措施是將0號塊梁段臨時支撐在扇形或門式托架的二側(cè)。第一步：首先從B、C墩臨開始對稱懸臂施工。第二步：兩邊跨合攏，釋放B、C墩臨時固結(jié)措施，形成單懸臂梁。第三步：合攏中跨。圖4懸臂施工示意圖施工流程如下：拼裝模板，施工主墩搭設(shè)墩旁托架施工0#架設(shè)掛藍，安裝箱梁底模板，安裝鋼筋，預(yù)留張拉管道稱懸臂澆注，養(yǎng)生拆模后張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋合攏邊跨合攏中跨四、工程數(shù)量工程數(shù)量是技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)之一，它很直觀的反映了一座橋梁建造的水平。目前我國以每平方米橋面的三材（混凝土，預(yù)應(yīng)力鋼筋，普通鋼筋）用量與每平方米橋面造價來表示預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)。本橋主要材料 混凝土：上部結(jié)構(gòu): 預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁C50；鋼筋混凝土橋梁C30下部結(jié)構(gòu): 橋墩C30，樁及基礎(chǔ)C25鋼筋：預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁：預(yù)應(yīng)力鋼筋9-75鋼鉸線；普通鋼筋：HPB335鋼筋(級鋼)鋼筋混凝土橋梁；主鋼筋及箍筋、斜筋：HPB335鋼筋(級鋼)構(gòu)造及架立鋼筋：R235(級鋼),.2.2.2 預(yù)應(yīng)力混凝土雙肢薄壁剛構(gòu)橋連續(xù)剛構(gòu)是墩梁固結(jié)的連續(xù)結(jié)構(gòu)，它利用高墩的柔度來適應(yīng)結(jié)構(gòu)由預(yù)應(yīng)力、砼收縮、徐變和溫度變化引起的位移，是一種很有競爭潛力的橋型。一、構(gòu)思宗旨：A 沿用橋位舊址處雙肢薄壁鐵路橋，橋型新穎簡潔輕巧，外形美觀，橋凈空大，橋下視野開闊。B 柔性雙薄墩減小了主梁支墩凈距，能有效消減墩頂彎矩峰值。梁高小，跨度大，帶有橫梁的雙肢薄壁墩具有一定的聯(lián)合剛度，要承受較大彎矩，而各壁板內(nèi)彎矩并不大。C 因墩與上部結(jié)構(gòu)固結(jié)，在大跨度連續(xù)結(jié)構(gòu)中減少了安裝大型支座和養(yǎng)護上的麻煩，減少了橋墩及基礎(chǔ)工程的材料用量，適用于較高橋墩。D 施工體系轉(zhuǎn)換方便，伸縮縫少，行車舒服。E 順橋向抗彎剛度和橫向抗扭剛度大，受力性能好。F 順橋向抗推剛度小，對溫度、砼收縮徐變及地震影響均有利。G.由于無支座，省掉了施工中體系轉(zhuǎn)換和墩上的臨時固結(jié)措施。H.此橋型可進一步增大跨徑，上部結(jié)構(gòu)不斷輕型化且連續(xù)長度可增長，由此可進一步簡化預(yù)應(yīng)力索類型。二、成橋經(jīng)驗資料表由以下統(tǒng)計質(zhì)料可以總結(jié)如下規(guī)律：連續(xù)剛構(gòu)的邊主跨徑比在0.50.6之間，支點梁高為跨中梁高的3倍左右，頂板厚在25cm左右，腹板和底板是沿全橋變化底，腹板跨中為40cm左右，支點處為60100cm之間。表21國內(nèi)部分連續(xù)剛構(gòu)橋分析表橋名跨徑組合邊主跨比梁高板厚跨中根部數(shù)值(m)與中跨比數(shù)值(m)與跨中比頂板(cm)底板(cm)腹板(cm)虎門大橋1502701500.5651/5414.83.425321304060重慶黃花園大5484.31/5813.83.425281504070黃石長江大5844.11/61133.125321355080江津長江大橋16232451620.6634.21/5313.53.225321205080重慶嘉陵江大橋1402401400.5833.61/6725321204060南澳跨海大橋1222211220.55231/73113.625321204060華南大橋1101901100.5731/639.52.828321203555三、尺寸擬定剛構(gòu)橋底主要尺寸包括主梁跨度、墩柱高度、橋梁橫向?qū)挾?。這些尺寸要取決于主梁和支柱底剛度或兩者的比例，主梁與支柱底剛度比決定了剛構(gòu)橋的內(nèi)力分布。剛度比很大，受力趨于簡支梁，剛度比較小趨向于固端梁受力情況。剛架橋兩端懸出長度為中跨跨度的0.20.5兩者之間。若懸臂加長，端支柱彎矩可以減小，跨中正彎矩也可以減小，但主梁變形較大，中跨主梁彎矩變化也較大。對于主梁彎矩較大的三跨連續(xù)剛架橋，邊跨一般為中跨的0.7倍。主梁高度約為中跨跨度的1/301/40左右。當(dāng)采用變高度梁時，端部梁高可為跨中梁高的1.22.5倍，適當(dāng)加大端部的主梁高度，可以減小截面正彎矩，這樣可使大多數(shù)預(yù)應(yīng)力鋼筋布置在主梁的頂部，使其構(gòu)造簡單且施工簡單。A 上部結(jié)構(gòu)a 孔徑布置主橋為三跨預(yù)應(yīng)力連續(xù)剛構(gòu)橋，引橋為預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁主橋橋孔布置為20m+40m+20m。邊跨與中跨的比值為0.75。b 縱橋向梁的尺寸梁高采用變截面形式，梁底按二次拋物線變化，跨中梁高為3.0m，支點梁高為6m，為跨中梁高的2倍。 圖5為剛構(gòu)橋支點處橫截面圖 單位：cmc 橫截面尺寸頂板厚30cm ,取全橋一致，支點處底板厚60cm，跨中厚為30cm，以方便布置預(yù)應(yīng)力鋼筋。頂部承托采用1：2的比例，高度分別為30cm60cm；底部采用1：1的比例,高度分別為30cm30cm。橋面設(shè)2.0的單向坡。B 下部結(jié)構(gòu)主橋采用有兩個橫聯(lián)的雙肢薄壁墩，承擔(dān)縱向水平力的作用，頂部與梁固結(jié)，中間設(shè)兩個箱型橫聯(lián)。主墩的基礎(chǔ)采用樁基，大量減少基礎(chǔ)工程量。橋臺為鋼筋混凝土重力式U型橋臺，其它橋墩均為混凝土空心墩，基礎(chǔ)為樁型基礎(chǔ)。四、施工方案本橋上部結(jié)構(gòu)施工采用掛藍懸臂澆注法施工。合攏的順序是先邊跨后中跨，邊跨和中跨的合攏均采用支架法，且邊跨合攏段與邊跨同時澆注施工。兩個箱梁分開澆注，分別合攏后，再澆注橫梁和橋面板。在墩柱兩側(cè)設(shè)墩旁托架澆注0號塊，掛藍的施工階段最長為4m，其它看情況而定長，由于是墩梁固結(jié)的形式，如此就省去了臨時固結(jié)的措施。施工掛籃為斜拉式，其主要特點為自重輕，結(jié)構(gòu)受力明確，拼裝方便。施工流程如下：拼裝模板，施工主墩搭設(shè)墩旁托架施工0#塊架設(shè)掛藍，安裝箱梁底模板，安裝鋼筋，預(yù)留張拉管道稱懸臂澆注，養(yǎng)生拆模后張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋合攏邊跨合攏中跨五、工程數(shù)量工程數(shù)量是技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)之一，它很直觀的反映了一座橋梁建造的水平。目前我國以每平方米橋面的三材（混凝土，預(yù)應(yīng)力鋼筋，普通鋼筋）用量與每平方米橋面造價來表示預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁技術(shù)經(jīng)濟指本橋主要材料?；炷粒荷喜拷Y(jié)構(gòu): 預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁C50；鋼筋混凝土橋梁C30下部結(jié)構(gòu): 橋墩C30，樁及基礎(chǔ)C25鋼筋：預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁：預(yù)應(yīng)力鋼筋9-75鋼鉸線；普通鋼筋：HPB335鋼筋(級鋼)鋼筋混凝土橋梁；主鋼筋及箍筋、斜筋：HPB335鋼筋(級鋼)構(gòu)造及架立鋼筋：R235(級鋼),.2.2.3 預(yù)應(yīng)力混凝土箱型簡支梁橋一、構(gòu)思宗旨A 在考慮它的使用、經(jīng)濟、美觀的同時，我們還要著重解決其在工程實際中的問題。在建橋?qū)嵺`中，當(dāng)跨徑大于20m，特別是30m以上的跨徑，往往采用預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)。B 為了減輕箱梁自重，梁的翼板相對減薄，在保證強度要求下擬采用18cm。C 本橋跨徑雖較小，但為減少施工中的麻煩，特采用裝配式結(jié)構(gòu)，以使橋梁構(gòu)件的尺寸和形式趨于標(biāo)準(zhǔn)化，便于預(yù)制和施工，并節(jié)省大量支架模板和勞動力，縮短工期。及配筋計算；墩柱的內(nèi)力及配筋計算；鉆孔灌注樁基礎(chǔ)的內(nèi)力及配筋計算。二、尺寸擬定A 孔徑布置：預(yù)應(yīng)力混凝土變截面先簡支后連續(xù)梁橋，分四跨，每跨20米，全長共80m。B 主梁結(jié)構(gòu)構(gòu)造：主梁為預(yù)制預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土箱型梁。主梁間距50cm，采用等截面梁高120cm，跨中截面頂板厚度18cm，頂板與腹板相交處設(shè)置三角承托。腹板水平厚度20cm，底板25cm，腹板與底板相接處設(shè)置下三角承托。梁間鉸接，橫橋向設(shè)置端隔板。梁頂設(shè)厚度為8cm的調(diào)平層，并與濕接縫一同澆注，使箱梁橫橋向連為整體。橋面鋪裝為10厘米瀝青混凝土。橋面橫坡由橋面鋪裝形成。C 橋墩基礎(chǔ)：根據(jù)原始資料，主墩基礎(chǔ)采用1.2m和1.3m的鉆井灌注樁，東西邊墩（橋臺）采用剛性擴大基礎(chǔ)。采用梯形蓋梁。D 施工方案：現(xiàn)場預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土預(yù)應(yīng)力梁，后張法預(yù)應(yīng)力箱梁施工，鉆孔灌注樁，然后后澆注橋面板，最終橋面系施工。2.2.4 方案點評表2-2方案比選表方案一二三橋型名稱預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁預(yù)應(yīng)力混凝土剛構(gòu)橋預(yù)應(yīng)力混凝土箱型簡支梁橋1跨徑布置（m）40+4020+40+2020+20+20+202通航凈空（m）3縱向坡度1.51.51.54截面形式一個單箱雙室箱形截面一個單箱單室箱形截面4孔16片箱梁5跨中梁高（m）3.03.01.26支點梁高（m）3.06.01.27工藝技術(shù)要求工藝要求較嚴(yán)格，需要的施工設(shè)備少，技術(shù)先進，占用施工場地少，施工中利用臨時墩，有體系轉(zhuǎn)換主墩無支座，施工體系轉(zhuǎn)換方便，施工技術(shù)易，但工藝復(fù)雜，所需設(shè)備較少現(xiàn)行的施工技術(shù)、施工工藝和施工設(shè)備都很完善，施工難度小，造價低，工期短，適合中小型橋梁8上部結(jié)構(gòu)施工方法懸臂澆注法懸臂澆注法后張法9使用效果屬超靜定結(jié)構(gòu)，有可靠的強度、剛度、及抗裂性能，伸縮縫小，行車舒適，易養(yǎng)護抗扭剛度大，受力性能好，雙肢薄壁墩有一定的聯(lián)合強度是靜定結(jié)構(gòu)，對基礎(chǔ)要求較低，便于預(yù)制、架設(shè)、簡化施工管理，施工費用低10工程量鋼絞線：t普通鋼筋：t砼： m鋼絞線：t普通鋼筋：t砼：m鋼絞線：t普通鋼筋：t砼：m通過仔細比較，預(yù)應(yīng)力混凝土剛構(gòu)橋雖抗扭強度較大，但施工復(fù)雜；預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋結(jié)構(gòu)受力性能較好，且施工方便，養(yǎng)護工程量小，造價相對而言較低。預(yù)應(yīng)力混凝土箱型簡支梁橋，簡支梁橋是我們最早使用的橋型，也是應(yīng)用最為廣泛的橋型。它受力簡單，梁中只有正彎矩，體系溫度、混凝土收縮徐變、張拉預(yù)應(yīng)力等均不會在粱中產(chǎn)生附加內(nèi)力，設(shè)計計算方便，最容易設(shè)計成各種標(biāo)準(zhǔn)跨徑的結(jié)構(gòu)。由于簡支梁是靜定結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)內(nèi)力不受地基變形的影響，對基礎(chǔ)要求較低，適用于地基較差的橋址上建橋。在多孔簡支梁橋中，相鄰橋孔各自單獨受力，便于預(yù)制、架設(shè)、簡化施工管理，施工費用低，因此被廣泛采用。缺點是簡支梁屬于靜定結(jié)構(gòu)，受力不如連續(xù)梁，同時伸縮縫多，養(yǎng)護麻煩，但是造價低廉勞動力耗用少，工作量小，經(jīng)濟，中小型橋尤其適用。綜上，由對比我們可以看出方案三所需設(shè)備較少，占用施工場地少，對地基承載能力的要求不高，現(xiàn)行的施工技術(shù)、施工工藝和施工設(shè)備都很完善，施工難度小，造價低，工期短，適合中小型橋梁。所以，方案三是最佳選擇。所以本設(shè)計最終確定選擇預(yù)應(yīng)力混凝土箱型簡支梁橋。3上部結(jié)構(gòu)的計算3.1 行車道板計算考慮到主梁翼緣板內(nèi)鋼筋是連續(xù)的，故行車道板可按懸臂板（邊梁）和兩端固結(jié)的連續(xù)板（中梁）兩種情況來計算。3.1.1 懸臂板荷載效應(yīng)計算由于行車道板寬跨比大于2，故按單向板計算，懸臂長度64cm。一、恒載效應(yīng)A 剛架設(shè)完畢時橋面板可看成64cm長的單向懸臂板，計算圖式見下圖所示：圖3-1 尺寸圖（單位：）計算懸臂板根部一期恒載內(nèi)力為：彎矩：剪力：B 成橋后橋面現(xiàn)澆部分完成后，施工二期永久作用，由于邊梁懸出端沒有現(xiàn)澆部分，此時橋面板可以看成凈跨徑為0.64的懸臂單向板。人行道和欄桿的重量：，計算第二期恒載內(nèi)力如下：彎矩：剪力： 綜上所述，懸臂根部永久作用效應(yīng)為：彎矩: 剪力: 二、活載效應(yīng)左邊懸臂板處，只作用有人群荷載，見圖1-1彎矩：剪力：承載能力極限狀態(tài)作用基本組合：按“公預(yù)規(guī)”第4.1.2條3.1.2 連續(xù)板荷載效應(yīng)計算對于梁肋間的行車道板，在橋面現(xiàn)澆部分完成后，行車道板實質(zhì)上是一個支承在一系列彈性支承上的多跨連續(xù)板，因此對于彎矩，先計算一個跨度相同的簡支板在恒載和活載作用下的跨中彎矩M，再乘以偏安全的經(jīng)驗系數(shù)加以修正，以求得支點處和跨中截面的設(shè)計彎矩。，即主梁抗扭能力較大，取跨中彎矩，支點彎矩一、永久作用A 主梁剛架設(shè)完畢時橋面板可看成39的懸臂單向板，如下圖1-2圖3-2 尺寸圖（單位：mm）其根部一期恒載內(nèi)力為：彎矩：剪力：B 成橋后先計算簡支板的跨中彎矩和支點剪力值，梁肋間的板的計算跨徑按下列規(guī)定取用：計算彎矩時：但不大于，本設(shè)計：計算剪力時： 即 式中：為板的計算跨徑，為板的凈跨徑，為板厚，為梁肋寬度。計算圖式見下圖圖3-3計算圖式（mm）現(xiàn)澆部分橋面板的自重為：8混凝土墊層和10瀝青面層：計算得到簡支板跨中二期恒載彎矩及支點二期恒載剪力為：彎矩：剪力：綜上所述，連續(xù)板恒載效應(yīng)如下：支點斷面恒載彎矩：支點斷面恒載剪力：跨中斷面恒載彎矩：二、活載效應(yīng)A 公路級產(chǎn)生的內(nèi)力根據(jù)橋規(guī)，橋梁結(jié)構(gòu)局部加載時，汽車荷載采用車輛荷載。后車輪著地寬度及長度為：；順行車方向輪壓分布寬度： 垂直行車方向輪壓分布寬度：荷載位于板中央地帶的有效寬度： 但不能小于取，產(chǎn)生重疊，應(yīng)重新求，兩個荷載的有效分布寬度：，折合成一個荷載的有效分布寬度為：荷載位于靠近支承處的有效寬度：但不能小于故取支點與跨中之間的有效分布寬度可近似按45線過渡。， 為跨中汽車荷載彎矩：為跨中汽車荷載彎矩：綜上所述，連續(xù)板荷載效應(yīng)如下：支點斷面彎距：支點斷面剪力：跨中斷面彎距：圖3-4內(nèi)力計算圖示3.1.3 內(nèi)力組合計算一、承載能力極限狀態(tài)內(nèi)力組合計算（基本組合）A 支點斷面彎矩：B 支點斷面剪力：C 跨中斷面彎矩：二、正常使用極限狀態(tài)內(nèi)力組合計算（短期效應(yīng)組合）：A 支點斷面彎矩組合：B 支點斷面剪力組合：C 跨中斷面彎矩組合：3.1.4 行車道板配筋懸臂板及連續(xù)板支點采用相同的抗彎鋼筋，故只需按其中最不利荷載效應(yīng)配筋，即，其高度h=25,凈保護層=4，選用鋼筋，則有效高度：由公式：；解得=5b=0.53203=108；s=400故選取5鋼筋，鋼筋間距為20cm,此時所提供給的鋼筋面積為565400。由于，其高度其有效高度h=18cm,凈保護層a=4cm，選用鋼筋，則有效高度： 由公式： ；解得可知，跨中、支點處配筋相同，均為.按公預(yù)規(guī)5.2.9條規(guī)定，矩形截面受彎構(gòu)件的截面尺寸應(yīng)符合下列要求：滿足抗剪最小尺寸要求。按公預(yù)規(guī)5.2.10條規(guī)定：，即98.43KN時不需要進行斜截面抗剪強度。計算，僅按構(gòu)造要求配置鋼筋。根據(jù)公預(yù)規(guī)第9.2.5條，板內(nèi)應(yīng)設(shè)置垂直于主鋼筋。3.2 主梁內(nèi)力計算與截面驗算3.2.1 主梁截面幾何特性的計算本設(shè)計采用分塊面積法計算,公式如下：毛截面面積：=i；各分塊面積對上緣的靜矩：i=ii毛截面重心至梁頂?shù)木嚯x：ys=i/i毛截面慣性矩計算公式:=+Ai(yi-ys)2式中:分塊面積；i分塊面積的重心至梁頂邊的距離s截面重心到梁頂?shù)木嚯x；i各分塊對上緣的面積矩分塊面積對其自身重心軸的慣性矩一、預(yù)制中主梁的截面幾何特性圖3-5主梁橫截面單位（cm）梁跨中截面幾何特性計算表 表3-1分塊名稱分塊積i()分塊面積形心至上緣距離i ()=ii（）分塊面積的自身慣性矩Ii()i=si ()分塊面積對形心的慣性矩x=ii2 ()截面慣性矩=i+x（）5220009046981041.40910933056.8510958.2610928000203.3569.21040.07621092171.321091.369109252002155421040.01031092051.0591091.0691092772006351760210413.70109-21512.81410926.511091800001110199801040.486109-69085.7010986.19109合計1032400=420=7804338110415.68109157.74109173.43109二、檢驗截面效率指標(biāo)以跨中截面為例：上核心矩：s=下核心矩：x=截面效率指標(biāo)： =根據(jù)設(shè)計經(jīng)驗，一般截面效率指標(biāo)取為0.45至0.55，且較大者亦較經(jīng)濟。上述計算結(jié)果表明，初擬的主梁跨中截面是比較合理的。3.2.2 主梁恒載內(nèi)力計算一、一期恒載（預(yù)制梁自重）為簡化計算按不變截面計，主梁的恒載集度邊主梁：中主梁：2、 二期恒載（橋面板接頭）：邊主梁：0 ；中主梁：三、三期恒載（欄桿、人行道、橋面鋪裝）g： 人行道和欄桿按8.5計算邊主梁 ：中主梁 ：4、 主梁恒載匯總主梁恒載匯總表 表32梁號荷載邊主梁中主梁一期恒載25.7424.61二期恒載02.25三期恒載g15.3812.47恒載總和（）41.1239.33五、恒載內(nèi)力計算如圖所示，設(shè)x為計算截面離左支座的距離，并令=.圖3-6 影響線主梁彎矩和剪力的計算分別公式如下：，=29.1，2=1533.502變化點到支點的距離為6.5主梁恒載內(nèi)力計算結(jié)果如下表所示：主梁恒載內(nèi)力計算表 表3-3項目（）（）L/2L/4變截面支點L/2L/4變截面支點=L0.5（）47.5335.6521.250=L0.5（）04.887.259.75一期恒載（）一號梁1223.42917.63546.9800125.61186.62250.97二號梁1169.71877.35522.9600120.1178.42239.95二期恒載（）一號梁00000000二號梁106.9480.2147.81300109816.3121.94三期恒載g（）一號梁g731.011548.3326.830075.05111.51149.96二號梁g592.70444.56264.990060.8590.41121.58恒載總和g1+g2+ g（）一號梁1955.381465.93873.800200.67111.51400.92二號梁1869.351402.11835.7300191.93285.14383.473.2.3 主梁活載內(nèi)力計算一、沖擊系數(shù)的計算f1.5HZ 時=0.05 ，1.5f14HZ時，0.1767lnf-0.0157f14HZ時，=0.45其中=，=結(jié)構(gòu)的計算跨徑（）；結(jié)構(gòu)材料的彈性模量()結(jié)構(gòu)跨中截面的截面慣性矩 ()；結(jié)構(gòu)跨中處的單位長度質(zhì)量（），當(dāng)換算為重力時單位長度應(yīng)為（）；G結(jié)構(gòu)跨中處延米結(jié)構(gòu)重力（）， 由于是雙車道，不折減，故車道折減系數(shù)為：=1。二、橫向分布系數(shù)支點截面采用杠桿法計算，跨中截面采用修正偏心壓力法。A 支點截面1號梁:,2號梁:,圖3-7支點和跨中橫向分布系數(shù)（尺寸單位：）B 跨中截面因為B/L=9.0/19.5=0.460.5,故可用修正偏心壓力法計算。a 計算主梁的抗扭慣矩對于箱形截面，抗扭慣性矩可近似按下式計算：= + = 圖3-8 箱梁的計算模型（單位：）翼緣板的平均換算厚度:,由知，,查表得,b 計算抗扭修正系數(shù)c 鑒于橋的對稱性，只要計算1、2號梁即可，下面采用修正偏心壓力法計算橫向分布系數(shù)m。本橋各根主梁的橫截面均相等，梁數(shù)n=4，梁間距為2.9，則=c 1號、2號梁在兩個邊主梁處的橫向影響線的豎標(biāo)值為=+=+0.4879=0.47=-=-0.4879=0.03=+=0.27 =-=0.23d 繪出荷載橫向分布影響線，并按不利位置布載，如圖1-6所示；其中人行道緣石至1號梁軸線的距離為=1.65-1.5=0.15；荷載橫向分布影響線的零點到1號梁位的距離為x，可按比例關(guān)系求得：=，解得x=9.3 m并據(jù)此計算出對應(yīng)各荷載點的影響線豎標(biāo)。f 計算荷載橫向分布系數(shù)m1號梁：汽車荷載： 人群荷載： 2號梁：汽車荷載： 人群荷載：C 荷載橫向分布系數(shù)匯總荷載橫向分布系數(shù)匯總表 表3-4荷載1號梁2號梁跨中c支點oco汽車0.75150.50.751人群0.515510.32230三、計算活載內(nèi)力公路級：人群荷載：汽車荷載：集中荷載：計算剪力時據(jù)表3-4可知：1號梁的恒載內(nèi)力比2號梁的要大。而且荷載橫向分布系數(shù)也大，所以活載內(nèi)力也必然大，因此可以得到此結(jié)論，即1號梁總的荷載效應(yīng)比2號梁大，因此可將1號梁的內(nèi)力作為控制內(nèi)力，只需計算1號梁即可。在可變作用效應(yīng)計算中，對橫向分布系數(shù)的取值做以下考慮：支點處橫向分布系數(shù)取,從離支點L/4處到支點的區(qū)段內(nèi)呈直線形過度至支點截面處，跨中部分采用不變的mc。求各截面的最大彎矩和剪力：計算跨中截面最大彎矩和最大剪力時采用直接加載，計算公式：S =+ y式中：S所求截面汽車（人群）標(biāo)準(zhǔn)荷載的彎矩、剪力車道均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值車道集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值影響線上同號區(qū)段的面積y影響線上最大坐標(biāo)值圖3-9跨中截面作用效應(yīng)計算圖式A 跨中截面可變作用（汽車）標(biāo)準(zhǔn)效應(yīng)： M=0.75154.87519.5-0.25154.8757.8750.8125+0.7515178.54.875=927.39V=0.75157.8750.59.75-0.25154.8750.0833+0.7515214.20.5=94.86KN可變作用沖擊效應(yīng)：M=927.390.3=278.22 V=94.860.3=28.46 KN可變作用（人群）效應(yīng)：M=0.515534.87519.5+0.48454.87530.8125=79.26V=0.515530.59.75+0.48454.87530.0833=4.06KN圖3-10四分點作用效應(yīng)計算圖式B L/4截面處可變作用（汽車）標(biāo)準(zhǔn)效應(yīng)：M=0.75157.8753.656319.5-（1.2188+0.4063）0.25154.8757.875+0.7515178.53.6563=693.59V=0.75157.8750.7514.625-0.25154.8757.8750.0833+0.7515214.20.75=152.78KN可變作用沖擊效應(yīng)：M=693.590.3=208.08 ，V=152.780.3=45.83 KN可變作用（人群）效應(yīng)：M=0.515533.656319.5+（1.2188+0.4063）0.48454.8753=60.89V=0.515530.7514.625+0.48454.87530.0833=8.78KN圖3-11變截面截面作用效應(yīng)計算圖式C 變化點截面可變作用（汽車）標(biāo)準(zhǔn)效應(yīng)：M=7.8750.75152.179519.5-2.57.8752.17950.1655-7.8750.1225(4.875-2.5)2.078-7.8750.25154.8750.2083+178.52.17950.7515=411.19V=7.8750.75150.871817-2.57.8752.17950.1655-7.8750.12252.3750.8312-7.8750.25154.8750.0833+214.20.87180.7515=182.73KN圖3-12支點截面作用效應(yīng)計算圖式可變作用沖擊效應(yīng)：M=411.190.3=123.26，V=182.730.3=54.82 KN可變作用（人群）效應(yīng)：M=30.51552.179519.5+2.532.17950.3208+30.2375(4.875-2.5)2.078+30.48454.8750.2083=20.20V=30.51550.871817+30.23752.3750.8312+30.48454.8750.0833=12.46KND 支座截面處可變作用（汽車）標(biāo)準(zhǔn)效應(yīng)：M=0V=7.87519.510.7515-0.57.8750.25154.875（0.9167+0.0833）+214.210.7515=2