1、四跨预应力混凝土连续梁桥设计摘要 IIAbstract II绪论 11上部结构设计概述 31.1设计基本资料 31.2截面形式及截面尺寸拟定 41.3毛截面几何特性计算 52上部结构内力计算 92.1单元划分 92.2恒载内力计算 102.3温度及墩台基础沉降次内力计算 112.4收缩次内力 152.5活载组合内力计算 162.6内力组合 183预应力钢束的估算与布置 243.1计算原理 243.2预应力钢束的估算 273.3 预应力钢束布置 293.4预应力损失计算 324普通钢筋估算 375强度验算 396应力、变形验算 416.1基本原理 416.2施工阶段应力验算 416.3使用阶段应
2、力验算 476.4挠度的计算与验算预拱度的设计 577桥墩的计算 607.1设计资料 607.2墩柱计算 618钻孔灌注桩计算 658.1荷载计算 658.2桩长计算 668.3桩的内力计算（m法） 668.4桩顶纵向水平位移验算与桩身材料截面强度验算 69结束语 72致谢 73参考文献 74摘要根据设计任务书要求和设计规范的规定，本着“安全、适用、经济、美观”八字 原则，对平南高速公路D匝道桥第三联进行了设计。该桥上部为四跨预应力混凝土连 续梁桥，均为30m桥基础为二根桩单排布置。第一章进行上部结构的计算。对 30m跨径采用刚性铰接板法计算出跨中和 1/4 跨的荷载横向分布系数，支点的用杠杆
3、法计算出。根据恒载和活载的两种组合进行了 配筋，按新规范进行了预应力损失的计算， 按短暂和持久状态进行了应力验算。 并对 30m跨径的用桥梁博士软件进行了配筋和应力验算。第二章进行下部结构的计算，主要包括了盖梁和桩基础的计算。盖梁活载横向分 布系数在荷载对称布置时采用杠杆法，非对称布置时采用偏心受压法进行计算。桩基 础采用“ m法”，墩柱采用偏心受压构件进行了计算。然后进一步进行截面强度的验算，其中包括承载能力极限状态和正常使用极限状 态。在正常使用极限状态验算中包括计算截面的混凝土法向应力验算、 预应力钢筋中的拉应力验算、截面的主应力计算。关键词：预应力混凝土 桩基础 墩柱AbstractA
4、ccord ing to the specificati on requireme nts and gen eral desig n code for bridges and culverts, and on the basis of the principle of the safety, utility, economy and aesthetics, we have carried out the third un ite located at the D ramp bridge of PINGNANP Highway. The bridge is structured with fou
5、r spa ns of prestressed con crete continu ous bridge, which are simply supported. The len gth of the four spa ns is all 30meters. The abutme nt adopts two piles sin gle-rowly disposed.The first chapter calculates the upper structure. The load lateral distribution coefficie nt betwee n quarter spa n
6、and mid spa n, is calculated with the law of the pin-joint method, and the pivot with the law of lever method. On the basis of two comb in ati ons of live loads and dead loads, prestressed cables are calculated. Accordi ng to the new desig n code, the loss of the prestressedconcrete has also been ca
7、lculated, by temporary and lasting state. And the 30-meter span has been calculated with the application software Doctor Bridge.The sec ond chapter calculates the substructure, in clud ing pier cop ing and piers. The calculation of lateral distribution coefficient of the pier coping adopts the law o
8、f lever method whe n loads are disposed symmetrically, the law of ecce ntric-compress ing method whe n loads are disposed un symmetrically. The calculati on of the piles adopts the law of m-method. The piers are calculated as ecce ntric compressi on members.The last step is check ing the main cross
9、sect ion. the work in cludes the load-cari ng capacity ultimate state and the normal service ability ultimate state as well as the main section s being out of shape.Keywords: prestressed concrete pile pier绪论预应力混凝土连续梁桥以结构受力性能好、变形小、伸缩缝少、行车平顺舒适、 造型简洁美观、养护工程量小、抗震能力强等而成为最富有竞争力的主要桥型之一。 本章简介其发展：由于普通钢筋混凝土结构
10、存在不少缺点： 如过早地出现裂缝，使其 不能有效地采用高强度材料，结构自重必然大，从而使其跨越能力差，并且使得材料 利用率低。为了解决这些问题，预应力混凝土结构应运而生，所谓预应力混凝土结构，就是 在结构承担荷载之前，预先对混凝土施加压力。这样就可以抵消外荷载作用下混凝土 产生的拉应力。自从预应力结构产生之后，很多普通钢筋混凝土结构被预应力结构所 代替。我国的预应力混凝土结构起步晚，但近年来得到了飞速发展。现在，我国已经有 了简支梁、带铰或带挂梁的T构、连续梁、桁架拱、桁架梁和斜拉桥等预应力混凝土 结构体系。虽然预应力混凝土桥梁的发展还不到 80年。但是，在桥梁结构中，随着 预应力理论的不断成
11、熟和实践的不断发展，预应力混凝土桥梁结构的运用必将越来越 广泛。然而，当跨度很大时，连续梁所需的巨型支座无论是在设计制造方面，还是在 养护方面都成为一个难题；而T型刚构在这方面具有无支座的优点。 因此有人将两种 结构结合起来，形成一种连续一刚构体系。这种综合了上述两种体系各自优点的体系 是连续梁体系的一个重要发展，也是未来连续梁发展的主要方向。 另外，由于连续梁 体系的发展，预应力混凝土连续梁在中等跨径范围内形成了很多不同类型， 无论在桥跨布置、梁、墩截面形式，或是在体系上都不断改进。在城市预应力混凝土连续梁中， 为充分利用空间，改善交通的分道行驶，甚至已建成不少双层桥面形式。在设计预应力连续
12、梁桥时，技术经济指针也是一个很关键的因素， 它是设计方案 合理性与经济性的标志。目前，各国都以每平方米桥面的三材（混凝土、预应力钢筋、 普通钢筋）用量与每平方米桥面造价来表示预应力混凝土桥梁的技术经济指针。 但是,桥梁的技术经济指针的研究与分析是一项非常复杂的工作，三材指标和造价指标与很 多因素有关，例如：桥址、水文地质、能源供给、材料供应、运输、通航、规划、建 筑等地点条件；施工现代化、制品工业化、劳动力和材料价格、机械工业基础等全国 基建条件。同时，一座桥的设计方案完成后，造价指针不能仅仅反应了投资额的大小，而是还应该包括整个使用期限内的养护、维修等运营费用在内。通过连续梁、 T型刚构、连
13、续一刚构等箱形截面上部结构的比较可见： 连续一刚构体系的技术经济指针较高。因此，从这个角度来看，连续一刚构也是未来连续体系的发展方向。总而言之，一座桥的设计包含许多考虑因素，在具体设计中，要求设计人员综合 各种因素，作分析、判断，得出可行的最佳方案。本次设计题目为平南高速公路化龙互通 D匝道桥第三联施工图设计。本次设计为 (4 30)m预应力砼连续梁，桥宽为12m分为两幅，设计时只考虑单幅的设计。梁体 采用单箱双室箱型截面，全梁共分 40个单元一般单元长度分为1/8跨长。顶板、底 板、腹板厚度均不变。由于多跨连续梁桥的受力特点，靠近中间支点附近承受较大的 负弯矩，而跨中则承受正弯矩，则梁高采用
14、变高度梁，按二次抛物线变化。这样不仅 使梁体自重得以减轻，还增加了桥梁的美观效果。1上部结构设计概述1.1设计基本资料1.1.1桥面跨径及净宽跨 径：4 30 m桥面净宽：净一12.0 m。主梁全长：120m1.1.2主要材料混凝土：(1)预应力混凝土箱梁C50混凝土(2)桥台台身及桥墩混凝土 C30混凝土(3)承台混凝土C30混凝土(4)桩基混凝土C25水下混凝土(5)孔道压浆C40水泥砂浆桥面铺装：采用10c m厚沥青混凝土。预应力钢绞线：预应力钢绞线采用fpk =1860MPa符合ASTM 16 2003的规定， 单根钢绞线直径*s 15.24mm截面面积人=140mm2，弹性模Ep =
15、 1.9505MPa。普通钢筋：R235钢筋,HRB335i冈筋应分别符合 GB13013-91和GB1499-98的规定， 钢筋直径12mm采用HRB335(20MnSi)热扎螺纹钢，钢筋直径12mn采用R235(A3) 钢。钢板：钢箱梁采用Q345C冈板。锚具：采用 OVM15-12 QVM15-15!具。支座：采用GPXZ系统抗震型盆式橡胶支座。伸缩缝：采用QMF-8如伸缩装置。1.1.3主要技术标准：道路等级：高速公路。车道数：匝道设单向2车道。抗震等级：桥址区地震动峰值加速度为0.1g ,地震动反应谱特征周期0.35g ,地 震基本烈度为VII度。荷载标准：公路I级。设计使用年限：设
16、计基准期为100年。1.1.4设计规范公路桥涵设计通用规范 (JTGD60- 2004)公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 (JTGD62- 2004)(JTJ041 - 2000)(JTJ004 - 89)(JTJ024 - 85)公路桥涵施工技术规范公路工程抗震设计规范公路桥涵地基与基础设计规范1.1.5支座强迫位移边支座：1cm。 中支座：1.5cm。1.1.6施工方式采用整体式支架现浇施工1.2截面形式及截面尺寸拟定1.2.1桥形布置该设计是立交桥匝道桥的一联。为减小建筑高度，适当增大跨径并提高行车舒适 性，决定采用预应力混凝土连续梁桥，孔径为： 30m+30m+30m+30mi
17、图1-1。图1-1桥梁计算简图1.2.2截面形式及梁高采用等高度箱型截面。箱梁根部高取 1.8m，高跨比H1/L=1/16.71.2.3横截面尺寸每幅桥面全宽12m故取单箱双室截面为单幅桥的构造断面。箱梁顶板采用钢筋混凝土。为使顶板钢筋较为适宜，箱梁腹板净距以不超过 5m为宜取1.38m,采用顶板翼缘外悬2.4m，贝U箱梁地板宽度为7m考虑布置预应力钢束、普通钢筋及承受轮载的需要箱梁顶板厚度采用 22cm根据设计经验资料，设置防撞护栏。箱梁顶板翼缘短部厚度采用15cm翼缘根部厚度为40cm腹板与顶、底板相接处均做60cmX 20cm和50cmX 25cm承托，以利脱模并减弱转 角处的应力集中。
18、主梁横截面构造如图 1-2所示。图1-2主梁横截面构造图1.2.4箱梁底板厚度及腹板宽度设置(1)箱梁底板厚度设置：采用20cm厚的箱梁底板。(2)腹板宽度：采用45cm厚的腹板。1.2.5横隔板(梁)设置在过渡墩支座处设置120c m的横隔板，中墩支座处设置150c m的横隔板。如图1-3所示。图1-3横隔板构造图1.3毛截面几何特性计算毛截面几何特性计算是结构内力计算、 配筋计算及挠度计算的前提。毛截面几何特性计算方法很多，本设计中采用分块面积法计算。具体分块见图 1-41.3.1分块面积法手算截面特性A空心(282.5 138 -60 20 -50 25) 22= 73100cmA实心=
19、2 (15 25) 240 2 350 180 2-731002二 66130 cm表1-1毛截面积几何特性分块 号分块面积Ai(cm2)Yi(cm)Si=Ai*Yi(cm3)(Ys-Yi)(cm)Ix=Ai(Ys-Yi) 2 (cm4)4Ii(cm )12*240*15=72007.55400066.4317445122*240*153/12=135000225*240=600023.314000050.6153621602*240*253/36=208333.332*180*45=1620090145800-16.141992022*45*1803/12=4374000042*282.5*
20、22=124301113673062.949178176.32*282.5*223/12=50134352*282.5*20=113001701921000-96.11043578732*282.5*203/12=37666762*60*20=240028.76880045.249032964*60*203/36=53333.372*50*25=2500151.7379250-77.8151321004*50*253/36=48828.18180*45=810090729000-16.1209960145*1803/12=21870000Ys=Z Ix =Z Ii =合计Z Ai =Z SiZ
21、 Si =/226976920.366933504.766130Z Ai=73.94886660293910425Z A截 =6.613 zA空 =7.31i=66.67cm图1-4截面分块示意图1.3.2施工阶段的单元信息与截面特性运用桥梁博士软件计算得到施工阶段的单元信息与截面特性，见表 1-2表1-2第1-6施工阶段的截面特性M 1 1=1. 单元号节点号节点坐标X（ m）截面面积（m）截面抗弯惯距（m4）截面中心轴高度（m）110.06.6132.939221.0620.56.6132.939221.06220.56.6132.939221.0634.196.6132.939221.0
22、6334.196.6132.939221.0647.886.6132.939221.06447.886.6132.939221.06511.66.6132.939221.065511.66.6132.939221.06615.36.6132.939221.066615.36.6132.939221.06718.96.6132.939221.067718.96.6132.939221.06822.66.6132.939221.068822.66.6132.939221.06924.06.6132.939221.069924.06.6132.939221.061029.36.6132.939221
23、.06101029.36.6132.939221.061130.06.6132.939221.06111130.06.6132.939221.061230.86.6132.939221.06121230.86.6132.939221.061333.86.6132.939221.06131333.86.6132.939221.061437.56.6132.939221.06141437.56.6132.939221.061541.36.6132.939221.06151541.36.6132.939221.061645.06.6132.939221.06161645.06.6132.939221
24、.061748.86.6132.939221.06171748.86.6132.939221.061852.56.6132.939221.06181852.56.6132.939221.061954.06.6132.939221.06191954.06.6132.939221.062059.36.6132.939221.06202059.36.6132.939221.062160.06.6132.939221.06续表1-2单元号节点号节点坐标X （m）截面面积（m）截面抗弯惯距（m4）截面中心轴高度（m）212160.06.6132.939221.062260.86.6132.939221.
25、06222260.86.6132.939221.062363.86.6132.939221.06232363.86.6132.939221.062467.56.6132.939221.06242467.56.6132.939221.062571.36.6132.939221.06252571.36.6132.939221.062675.06.6132.939221.06262675.06.6132.939221.062778.86.6132.939221.06272778.86.6132.939221.062882.56.6132.939221.06282882.56.6132.939221.
26、062984.06.6132.939221.06292984.06.6132.939221.063089.36.6132.939221.06303089.36.6132.939221.063190.06.6132.939221.06313190.06.6132.939221.063290.86.6132.939221.06323290.86.6132.939221.063393.86.6132.939221.06333393.76.6132.939221.063497.46.6132.939221.06343497.46.6132.939221.06351016.6132.939221.063
27、5351016.6132.939221.06361056.6132.939221.0636361056.6132.939221.06371086.6132.939221.0637371086.6132.939221.06381126.6132.939221.0638381126.6132.939221.06391146.6132.939221.0639391146.6132.939221.06401206.6132.939221.0640401206.6132.939221.06411206.6132.939221.062上部结构内力计算满堂支架施工的连续梁桥不产生恒载徐变二次力， 且在配置预应力刚束前尚无法 计算预加力产生的次内力，因此，当前情况下的主梁内力计算包括：恒载内力计算、 活载内力计算、温度次内力计算及支座沉降次内力计算。2.1单元划分拆分单元时，应将支点和公路桥规(JTGD62004)规定的验算截面位于单元的节点处，同时在截面构造尺寸变化点处也应布置节点。 考虑到本例桥跨较小，将每孔计算跨径之8等分作为一个单元，另外，为便于中支点剪力计算，在 A、D BC支点两边及边支点以外分别增加 0.75m的小单元(即错误！未找到引用源。、错误！a单元节点图b桥博中单元模型示意图图2-1单元划分示意图表2-1节
