预应力混凝土箱梁桥设计计算书_毕业设计(编辑修改稿)

预应力混凝土箱梁桥设计计算书_毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

新统 Q4 填筑土：褐黄色，灰褐色，松散，主要由黏性土组成，零呈分布于河堤及桥位区中的宅基地、乡村路路基中，层厚约。 8 种植土：褐色，灰褐色，松散，含少量植物根系，厚约 ，主要分布于 桃花江 两岸水田中。 淤泥质粉质黏土：灰褐色，灰黑色，灰绿色，流 ~软塑，含有机质及腐殖质，稍有异味，层厚约 零呈分布于桥位区内的水沟、鱼塘中。 粉质黏土：褐色，灰褐色，深灰色，可塑 ~硬塑状，手摸略有砂感，局部夹薄层状粉砂、圆砾，层厚约 ，主要分布于桥位区大堤两侧农田 中。 细沙：灰褐色，灰绿色，稍密 ~中密状，稍含泥，局部可见黑色腐殖质，局部夹少量圆砾及卵石，厚约 ~。 圆砾：杂色，饱和，中 密 ~密实，粒径一般 ~2Cm，呈亚圆状，圆状，成分为砂岩，石英砂岩及其他硅质岩，间隙充填细沙，局部夹卵石，层厚约~，桥位区广泛分布，局部以透镜体形式夹于卵石层中。 卵石：灰褐色等杂色，饱和，中密 ~密实，粒径约 2~7cm,最大约 18cm，呈圆状，亚圆状，成分为砂岩、石英砂岩及其它硅质岩，局部夹漂石，间隙充填细沙、细圆砾及少量粘性土，层厚约 ~，桥位区广泛分布。 第四系上更新统 Q3 卵石：褐黄色为主，饱和，中密 ~密实，粒径约 3~9cm，最大约 15cm，呈圆状，亚圆状，成分为砂岩、 石英岩及其它硅质岩，局部夹漂石，间隙充填细沙、细圆砾及少量粘性土，层厚约 ~，桥位区广泛分布 圆砾：褐黄色等杂色，饱和，中密 ~密实，粒径一般 ~2Cm，呈亚圆状，圆状，成分为砂岩，石英砂岩及其他硅质岩，间隙充填细沙，局部夹卵石，层厚约 ~，桥位区广泛分布。 砾砂：灰褐色，褐黄色，饱和，中密 ~密实，含少量有机质及黏性土，稍含砾及卵石，揭露层厚为 ~，该层主要以透镜体形式夹于卵石层中，桥位区广泛分布。 粉砂： 灰色，褐黄色，饱和，中密 ~密实，含少量有机质及黏性土 ，稍含砾及卵石，层厚约 ，主要以透镜体形式存在，仅局部存在。 黏土：褐色，灰褐色，褐黄色，切口平之光滑，粘感强，含少量黑色铁锰质结核及灰白色高岭土，层厚约 ~，桥位区仅局部分布，主要以透镜体形式存在。 9 砾砂：灰褐色，褐黄色，饱和，中密 ~密实，含少量有机质及黏性土，稍含砾及卵石，揭露层厚为 ~，该层埋深较大，主要分布于 沩水河床中。 卵石：杂色，饱和， 中密 ~密实，粒径约 2~13cm，最大约 15cm，呈圆状，亚圆状，成分为砂岩、石英岩及其它硅质岩，局部夹漂石，间隙充填细沙、细圆 砾 及少量粘性土，层厚约 5~7m，该层埋深较大，仅局部揭露。 (五 )不良地质 桥位区范围内的特殊性岩土主要为软土，仅零星分布于桥位区内的水沟、鱼塘中，系长期高水位形成，厚度一般小于 3m，对桥梁桩基影响不大。 位于桥梁两侧接线路基部分的软土建议采用直接清除、填砂砾的方法处理。 图 桥位地质 剖面 图 桥型方案拟定与 尺寸拟定 随着桥梁理论的不断成熟，在桥梁设计中要求桥的适用性强、舒适安全、建桥费用经济、科技含量高。 桥梁的形式可从安全、功能、经济、美观、施工、占地与工期多方面拟定。 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。 10 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 设计的经济性一般占首位。 经济性应综合发展远景及将来的养护费用。 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） 美观性 一座桥梁，尤其是坐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。 依据上述分析，连续 刚构 桥造价适中，施工方便，使用结构性能好，河床压缩少，有利于汛期泄洪，结合本地的具体地质条件和人文环境以及其他客观因素，我最终选择了预应力混凝土连续 刚构 桥作为设计方案进行设计。 本设计方案采用预应力混凝土变截 面连续 刚构 结构，全长 248m。 设计主跨为 120m。 桥孔分跨 连续 刚构 桥有做成三跨或者四跨一联的，也有做成多跨一联的，但一般不超过六跨。 对于桥孔分跨，往往要受到如下因素的影响：桥址地形、地质与水文条件，通航要求以及墩台、基础及支座构造，力学要求，美学要求等。 若采用三跨或四跨不等的桥孔布置，一般边跨长度可取为中跨的 — 倍，这样可使中跨跨中不致产生异号弯矩，此外，边跨跨长与中跨跨长之比还与施工方法有着密切的联系，对于采用现场浇筑的桥梁，边跨长度取为中跨长度的 倍是经济合理的。 但是若采用 悬臂施工法，则不然。 本设计跨度，主要根据设计任务书来确定，其跨度组合为： 80m+150m+80m。 基本符合以上原理要求。 11 截面形式 立截面 从预应力混凝土连续 刚构 的受力特点来分析，连续 刚构 的立面应采取变高度布置为宜；在恒、活载作用下，支点截面将出现较大的负弯矩，从绝对值来看，支点截面的负弯矩往往大于跨中截面的正弯矩，因此，采用变高度梁能较好地符合梁的内力分布规律，另外，变高度梁使梁体外形和谐，节省材料并增大桥下净空。 但是，移动模架法、整孔架设法施工的桥梁，由于施工的需要，一般采用等高度梁。 等 高度梁的缺点是：在支点上不能利用增加梁高而只能增加预应力束筋用量来抵抗较大的负弯矩，材料用量多，但是其优点是结构构造简单、线形简洁美观、预制定型、施工方便。 结合以上的叙述，所以本设计中采用悬臂施工法，变截面的梁。 横截面 梁式桥横截面的设计主要是确定横截面布置形式，包括主梁截面形式、主梁间距、主梁各部尺寸；它与梁式桥体系 在立面上布置、建筑高度、施工方法、美观要求以及经济用料等等因素都有关系。 当横截面的核心距较大时，轴向压力的偏心可以愈大，也就是预应力钢筋合力的力臂愈大，可以充分发挥预应力的作用。 箱形 截面就是这样的一种截面。 此外，箱形截面这种闭合薄壁截面抗扭刚度很大，对于弯桥和采用悬臂施工的桥梁尤为有利；同时，因其都具有较大的面积，所以能够有效地抵抗正负弯矩，并满足配筋要求；箱形截面具有良好的动力特性；再者它收缩变形数值较小，因而也受到了人们的重视。 总之，箱形截面是大、中跨预应力连续梁最适宜的横截面形式。 常见的箱形截面形式有：单箱单室、单箱双室、双箱单室、单箱多室、双箱多室等等。 单箱单室截面的优点是受力明确，施工方便，节省材料用量。 拿单箱单室和单箱双室比较，两者对截面底板的尺寸影响都不大，对腹板的影响也不致改变对方案的取舍；但是，由框架分析可知：两者对顶板厚度的影响显著不同，双室式顶板的正负弯矩一般比单室式分别减少 70%和 50%。 由于双室式腹板总厚度增加，主拉应力和剪应力数值不大，且布束容易，这是单箱双室的优点；但是双室式也存在一些缺点：施工比较困难，腹板自重弯矩所占恒载弯矩比例增大等等。 本设计是一座公路连续箱型梁，采用的横截面形式为 单箱单室箱形截面。 12 梁高 根据经验确定，预应力混凝土连续 梁 桥的支点截面梁高 h 支 一般取 （ 1/16～1/20） L，其中 L 为主跨长度；跨中梁高 h 中 =（ 1/～ 1/） h 支。 本设计采用支点处梁高为 米，跨中梁高为 米。 细部尺寸 悬臂长度 悬臂长度一般不大于 5m，长度超过 3m，宜布置横向预应力筋。 单箱单室截面 b:a 之比为 1：（ ～ ） 时横向受力状态较好。 本设计采用 b=， a=。 悬臂端部厚度不小于 10cm，在本设计中取25cm， 靠腹板端悬臂厚度取 70cm。 顶板与底板 箱形截面的顶板和底板是结构承受正负弯矩的主要工作部位。 其尺寸要受到受力要求和构造两个方面的控制。 支墩处底板还要承受很大的压应力，一般来讲：底板厚度 2δ 与跨径 L 之比一般取 1/140～ 1/170，跨中区域底板厚度则可按构造要求设计，一般取 22～ 28cm。 底板厚最小应有 120mm。 箱梁顶板厚度应满足横向弯矩的要求和布置纵向预应力筋的要求。 参考如下（跨中截面）： 表 腹板与顶板尺寸关系 腹板间距（ m） 顶板厚度（ mm） 180 200 280 本设计中采用双面配筋，且底板由支点处以抛物线的形式向跨中变化。 底板在支点处厚 70cm,在跨中厚 50cm。 腹板和其它细部结构 （ 1） 箱梁腹板厚度 腹板的功能是承受截面的剪应力和主拉应力。 在预应力梁中，因为弯束对外剪力的抵消作用，所以剪应力和主拉应力的值比较小，腹板不必设得太大； 同时，腹板的最小厚度应考虑力筋的布置和混凝土浇筑要求，其设计 为： （ a） 墩上腹板厚度参数 ： 3m ax110 BlhtK pwp （ b） 跨中腹板厚度参数： 3m ax2 10 BlhtK mwm 试中： wpt —— 墩上截面腹板厚度总和； 13 wmt —— 跨中截面腹板厚度总和； ph —— 墩上截面梁高； mh —— 跨中截面梁高； B—— 桥面总宽。 maxl —— 桥梁最大跨径。 本设计支座处腹板厚取 700mm，跨中腹板厚取 500mm。 （ 2） 横隔梁 横隔梁可以增强桥梁的整体性和良好的横向分布，同时还可以限制畸变；支承处的横隔梁还起着承担和分布支承反力的作用。 由于箱形截面的抗扭刚度很大，一般可以比其它截面的桥梁少设置横 隔梁，甚至不设置中间横隔梁而只在支座处设置支承横隔梁。 因此本设计只在支座处设置支承横隔梁。 图 跨中和支点截面 (尺寸单位： cm) 下部结构和附属设施 下部构造 14 承台尺寸为。 基础为群桩基础，每 个 墩桩基 础 分 双 排 ，共 6 根 D200cm端承 桩。 桥面铺装 （ 1） 桥面铺装 根据要求，选用 2cm 厚的防水层、 8cm厚的 C50 防水混凝土和 10cm 沥青混凝土作为铺装层， (平均厚度 )。 （ 2） 桥面横坡 根据规范规定为 %～ %,取 2%双向 人字 横坡。 （ 3） 人行 道 人行道的宽度为 1. 5m， 设 的栏杆。 栏杆高度为。 主梁分段与施工阶段的划分 分段原则 悬臂浇筑的每个节段长度一般为 34m，节段太长，将增加混凝土自重与挂篮结构的重量。 同时还要相应增加平衡重或挂篮后锚固设施； 节段过短，影响施工进度。 具体分段 本桥全长 310 米，中支点 0块长度 6m， 1— 8长 3m， 918长 4m。 边跨合拢段长 ，中跨合拢段长 ，边跨直线段长。 主梁施工方法 主梁施工方法 主梁采用悬臂浇注法施工，墩 顶梁段分别在各墩顶浇注，其余梁段用活动挂篮悬臂浇注，挂篮及附属设备重不大于 130t。 墩顶 0梁段开始浇注之前， 正式支座及临时支座 (即钢筋混凝土支墩 )均先就位，主跨墩支座全部临时刚接形成固定钢支座，活动支座应给予临时锁定。 施工程序建议分为三大步骤 （ 1） 在墩顶 0梁段施工完毕之后，两侧对称悬臂浇注至合拢之前的梁段，边跨上的等高直线段采用满堂支架施工，一次性浇注，边跨 3 号 段合拢，形成单悬臂简支梁。 （ 2） 拆除主跨跨中挂篮，灌注主跨中跨合拢段。 （ 3） 拆除全部模板，解除临时约束并将主跨支座的一个改成固定 铰支座，其余两个改成活动铰支座，形成四跨连续梁，张拉全部剩余钢索。 15 3 内力计算与荷载组合 全桥结构计算图式的确定 按照杆系程序分析的原理，遵循结构离散化的原则。 全桥以下原则在适当位置划分节点： 1）杆件的转折点和截面的变化点； 2）施工分界点、边界处及支座处； 3）需验算或求位移的截面处； 4）当出现位移不连续的情况时，例如相邻两单元以铰接形式相连（转角不连续），可在铰接处设置两个节点，利用主从约束考虑该连接方式。 本设计的单元划分，每一个施工阶段自然划分为一个单元。 这样便于模拟施工过程，而且这些截面正 是需要验算的截面。 化位置相应增设了几个单元。 如图所示 图 主桥单元划分示意图 全桥施工阶段的划分 单元的截面特性和单元重量 为了方便全桥的施工分段，更好地根据起吊重量来划分，特用程序将划分的梁的单元的截面特性和单元重量计算出来，具体结果见表 ： 表 单元毛截面特征 单元号 截面抗弯惯距 (m4) 截面面积 (m2) 截面高度 (m) 中性轴高 (m) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 13 （ 续上表 ） 单元号 截面抗弯惯距 (m4) 截面面积 (m2) 截面高度 (m) 中性轴高 (m)。