一级公路桥设计硕士论文(编辑修改稿)

一级公路桥设计硕士论文(编辑修改稿)内容摘要：

：我国桥梁事业经历了从辉煌到衰落再到复兴的曲折过程。 正是因为有了老一辈科学家的大力倡导和领导的正确决策，我们才赢得了大桥建设的自主权。 经过全体桥梁人的发奋图强，才有了今天的重大成果。 只要我们进一步在设计施工的创新、工程质量提高和桥梁的美学方面很下功夫，主动参与国际大桥设计竞赛和施工竞标，就一定能够在和外国同行的竞争中确立中国桥梁的国际地位，再创中国桥梁建设的辉煌。 太原理工大学阳泉学院 毕业设计说明书 10 第一章 方案对比 (1) 在符合路线基本走向的同时，力求路线短捷，桥梁较短，尽量降低 工程造价。 (2) 在满足使用功能的前提下，力求桥型结构实用、经济、安全、美观，有利于环保。 同时要根据桥位区的地形、地貌、气象、水文、地质、地震等条件，选用技术先进可靠、施工工艺成熟、便于后期养护的桥型方案。 (3) 桥孔布置应满足通航要求。 (4) 尽量缩短工期，避开洪期。 根据桥位处河流的通航要求，结合桥位处的地形地貌、地质等条件，并着重考虑施工的方便性，对五跨预应力混凝土简支箱梁桥、三跨预应力混凝土 T 形刚构桥、三跨预应力混凝土连续梁桥等桥式方案进行比选。 简支梁桥方案 （ 520） m 三跨预应力混凝土简支梁桥 如图 11，桥长 100m。 主梁采用 T 形截面，梁高为等高度，主梁采用预制装配的施工方法。 桥墩均采用 多柱式桥墩 ，桥台为 重力 式桥台 ，基础为钻孔灌注桩基础。 1000020xx 20xx 20xx 20xx 20xx 图 11 简直梁桥布置 单位（ cm） 太原理工大学阳泉学院 毕业设计说明书 11 T 形刚构桥方案 （ 25＋ 50＋ 25） m 三跨预应力混凝土 T 形刚构桥 如图 12，中间挂梁跨径为 18m ，桥长 100m。 主梁采用箱形截面，梁高为等高度，主梁采用悬臂浇筑施工方法。 桥墩均采用多 柱式桥墩，边跨靠近路堤处需设平衡重，基础为钻孔灌注桩基础。 1000050002500 2500 图 12 T 型刚构桥 单位（ cm） 连续梁桥方案 （ 30＋ 40＋ 30） m 三跨预应力混凝土连续梁桥 如图 13，桥长 100m。 主梁采用箱形截面，梁高为等高度，主梁采用悬臂浇筑施工。 桥墩均采用双柱 式桥墩，桥台为框架式桥台，基础为钻孔灌注桩基础。 40003000 300010000 图 13 连续梁桥 单位（ cm） 太原理工大学阳泉学院 毕业设计说明书 12 方案比较 以上三个方案的优缺点比较如表 11所示： 表 11 方案比较表 方案 简支梁桥方案 （ 20+40+20） m T 形刚构方案 (16+50+16) m 连续梁桥方案(24+40+24) m 施工阶段 施工方案要点及难易度 采用预制装配施工，由于桥梁跨 径不大，节省了大量施工器材，改善了生产条件，施工简便，施工速度快。 采用悬臂拼装法施工，虽然施工阶段的受力与结构使用状态下的受力一致，但是挂梁的预制、运输和安装以及边跨平衡重的设置使得桥梁的施工边得相对复杂。 采用悬臂浇筑法施工，施工过程中需采取临时墩梁固结措施，边跨的一部分采用悬臂施工外，剩余的一部分边跨需要在脚手架上施工，施工机具多，相对复杂。 工期 工期短 工期相对较长 工期相对 较长 营运阶段 航运和跨越条件 无通航要求 无通航要求 无通航要求 抗震性能 静定结构，抗震性能好 静定结构，有较好的抗震性能 超静定结构，抗震性能不如其他两种方案 养护和维修运营 混凝土结构，养护和维修费用低 混凝土结构，养护和维修费用低 混凝土结构，养护和维修费用低 修复 简支结构，修复容 易 设有中间挂梁，修 复较难 修复难 美观 一般 一般 一般 综上所述，此桥跨径不大，采用简支梁桥既能满足功能要求，施工又简单，造价也低，所以采用简支梁桥方案。 太原理工大学阳泉学院 毕业设计说明书 13 第二章 结构设计 设计资料 主梁跨径 标准跨径： 20m 主梁全长： 计算跨径： 如图 21 设计荷载 按 公路 — I级 材料及施工工艺 混凝土：主梁采用 C45混凝土，栏杆采用 C25混凝土。 桥面铺装采用 C25找坡及沥青混凝土面层 预应力钢筋：采用钢绞线 Φ s1 7股，公称直径 d=。 普通钢筋：采用 HRB335 钢筋。 钢板：锚头下支承垫板，支座垫板等均采用普通 A3 碳素钢。 按后张法施工工艺制作主梁，采用直径 40mm 的金属波纹管和 环销 锚 锚具。 设计依据 公路工程技术标准（ JTG B01— 20xx），人民交通出版社， 20xx 年 ； 公路桥 涵通用设计规范（ JTG D60— 20xx），人民交通出版社， 20xx 年 ； 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（ JTG D62— 20xx），人民交通出版社， 20xx年 ； 199619500 图 21 主跨简图（单位： cm ） 太原理工大学阳泉学院 毕业设计说明书 14 基本计算数据表 如表 21 所示 横截面布置 主梁间距与主梁片数 根据设计要求和相关规范确定标准跨径取 20m， 车 道宽 的 5 跨等跨简支梁桥 . 计算 跨径 0l = 2=。 翼缘宽 fb ： （ 1） 内梁翼缘宽 fb 的计算： a. fb =0l 1/3= 1/3= b. fb =车道数每个车道宽 /（总估算梁的根数 1） =6 取 a、 b 中的小值为 fb 值 ， 即 fb =， 为减小梁高方便预制 取 fb = （ 2） 外梁翼缘宽 fb 的计算： 名称 项目 符号 单位 数据 混凝土 立方强度 C MPa 45 弹性模量 Ec MPa 104 轴心抗压标准强度 fck MPa 45 轴心抗压设计强度 fcd MPa 抗拉标准强度 ftk MPa 抗拉设计强度 ftd MPa 钢绞线 标准强度 fpk MPa 1395 弹性模量 Ep MPa 105 抗拉设计强度 fpd MPa 1260 最大控制应力 σ con MPa 1395 抗压强度设计值 fpd’ MPa 390 材料容重 钢筋混凝土 γ 1 KN/m3 25 沥青混凝土 γ 2 KN/m3 22 钢绞线 γ 3 KN/m3 钢束与混凝土的弹性模量比 α EP 无量纲 6 太原理工大学阳泉学院 毕业设计说明书 15 a. fb =++ fh 车道数 =++ 6= b. fb =++= 为预制与施工方便取外梁与内梁相同截面。 （ 3） 腹板厚按规范 规定：腹板厚 b 不小于 140mm， b取值在 140mm～ 400mm 之间。 b=160mm （ 4） 翼缘高 fh 取（ 1/10） h，所以 fh =（ 1/10） h=（ 1/10） =160（ m） （ 5） 根据构造措施得 :1a /1b =1/3,取 1a =150mm， 1b =450mm 桥宽为标准宽度 24m ，桥梁横向选用 11 片标准梁 如图 22。 图 22 梁布置图 单位（ cm） 主梁跨中截面主要尺寸拟定 主梁高度 梁高 h：由 h=（ 1/15～ 1/20） 0l （其中 0l 为桥梁的计算跨径）取 h=（ 1/12） 0l =(m) 主梁截面细部尺寸 T 梁翼板的厚度主要取决于桥面板承受车轮局部荷载的要求，还需考虑能否满足主梁受弯时上翼板抗压强度的要求。 该设计中翼缘悬臂端厚度取为 16cm ，翼板根部厚度取为31cm ，以抵抗翼缘根部较大的弯矩。 腹板宽度一般由布设预制孔道的构造决定，同时还要考虑腹板本身稳定的要求，该设计中腹板宽度取为 16cm。 马蹄的尺寸基本由布置 预应力钢束的需要确定，该设计中初拟马蹄尺寸为宽度 46cm ，高度为 20cm ,马蹄与腹板交接处的三角过渡的高度为 15cm。 按以上拟定的外形尺寸，绘出的预制梁的跨中 与支点截面特征如图 太原理工大学阳泉学院 毕业设计说明书 16 跨中截面 支点截面 图 23 梁截面特征图 单位（ mm） 2 计算截面几何特性 将主梁跨中截面分成五个规则的小单元 见图 24，截面几何特性列表计算见表 22 图 24 内 梁截面特征值 弹性模量比值： /6E s cEE  图表 22 梁截面特性 截面号 iA （ 2mm ） ia (mm) is ( iA ia ) ( 3mm ) iaI ( iA 2ia )( 4mm ) ioI ( 4mm ) ① 510 1520 810 1110 810 ② 410 1390 710 1010 710 ③ 510 820 810 1110 1010 太原理工大学阳泉学院 毕业设计说明书 17 截面号 iA （ 2mm ） ia (mm) is ( iA ia ) ( 3mm ) iaI ( iA 2ia )( 4mm ) ioI ( 4mm ) ④ 410 250 610 810 710 ⑤ 410 100 610 810 810 注： iA 为所编号的截面面积 ia —— 所求截面重心到 T型梁底边的距离 ； is —— 所求截面对 T型梁底边的面积矩 ； iaI —— 所求截面对 T型梁底边的惯性矩 ； ioI —— 所求截面对于其形心轴的惯性矩 ； 横截面沿跨长的变化 主梁 采 用等高形式，横截面的 T 梁翼板厚度沿跨长不变，马蹄部分为配合钢束弯起而从跨径四分点附近开始向支点逐渐抬高。 梁端部 由于锚头集中力的作用而引起较大的局部应力，同时也为布置锚具的需要，在距梁端 150cm 的范围内将腹板加厚到与马蹄同宽。 腹板开始加厚处的截面到支点的距离为 250cm ，其中设置了一段长为 100cm 的腹板加厚过渡段。 如图 25 所示： 图 25 截面变化图 太原理工大学阳泉学院 毕业设计说明书 18 横隔梁的设置 横隔梁能使荷载的横向分布更加合理。 为了减小对主梁设计起主要控制作用的跨中弯矩，在跨中位置设置一道中横隔梁，该设计 中，在四分点、支点处设置 各一 道横隔梁，全跨共五道横隔梁，间距为 480cm。 端横隔梁的高度与主梁同高，厚度为上部 22cm ,下部20cm ；中横隔梁的高度为 124cm ，厚度为上部 17cm ，下部 15cm。 如图 26 示： 图 26 横隔梁布置图 太原理工大学阳泉学院 毕业设计说明书 19 3 主梁内力计算 计算荷载横向分布系数 跨中荷载横向分布系数 结构的宽跨比 B/l=（ 6+ 2 ） m/20m=， 所以是宽桥，计算跨中荷载横向分布系数不能用偏心压力法 ， 所以用考虑主梁抗扭刚度的修正偏心受压法。 （ 1）计算主梁截面抗弯惯性矩 I和抗扭惯性矩 TI I= 4m 对于 T 形截面的抗扭惯性矩 TI 计算，近似等于组成 T 形截面的各个矩形截面的抗扭惯性矩之和。 IT 翼板的换算平均高度 t1=16+15/4=(cm ) 马蹄的换算平均高度 t3=20+15/2=(cm ) 对 T 梁截面，抗扭惯矩可以近似按下式计算： 3iiim1T tbcI  i 上式中： ic — 矩形截面的抗扭刚度系数 ； ib — 单个矩形截面的宽度 ； it — 单个矩形截面的高度 ； m — 梁截面划分成单个矩形截面的个数 ； 式中 ib 和 it 分别为单个矩形截面的长边和短边， ic 为矩形截面的抗扭刚度系数，根据 /iitb值查表 23 可得到。 表 23 太原理工大学阳泉学院 毕业设计说明书 20 t/b 1 0.1 c 1 5 1 9 9 9 0 0 1 2 1/3 IT计算 见 表 24 表 24 分块名称 bi(cm ) ti(cm ) ti/bi ci IT( 4m ) 翼板 1 220 腹板 2 16 马蹄 3 46 ∑ （ 2）计算抗扭修正系数 T 由于各主梁截面均相同， 22。