1、1.7设计要求51.8设计原则5第二章 桥型方案比选52.1 桥梁方案比选原则52.2 方案比选6第三章 桥梁上部结构设计与计算83.1横截面布置83.1.1主梁间距与主梁片数83.1.2主梁跨中界面主要尺寸拟定83.1.3横截面沿跨长的变化113.1.4横隔梁的布置123.2主梁作用效应计算123.2.1 永久作用效应计算123.2.2 可变作用效应计算（比拟正交异性板法（即G-M法）143.2.3主梁作用效应组合333.3预应力钢束的估算及其位置343.3.1跨中截面钢束的估算和确定343.3.2预应力钢束的布置353.4 计算主梁截面几何特性413.5 钢束预应力损失计算433.5.1
2、预应力钢束与管道壁之间的摩擦引起的预应力损失433.5.2由锚具变形、钢束回缩引起的损失443.5.3 预应力钢筋分批张拉时混凝土弹性压缩引起的预应力损失463.5.4 钢筋松弛引起的预应力损失483.5.5 混凝土收缩和徐变引起的预应力损失483.5.6预加力计算及钢束预应力损失汇总513.6 主梁截面承载力与应力验算513.6.1 持久状况承载能力极限状态承载力验算513.6.2短暂状况的正应力验算553.6.3持久状况的正应力验算563.6.4持久状况下的混凝土主应力验算573.6.5 抗裂性验算613.7 主梁端部的局部承压验算633.7.1 局部承压区的截面尺寸验算633.7.2 局
3、部抗压承载力验算643.8 主梁变形验算653.8.1 荷载短期效应作用下主梁挠度验算653.8.2 预加力引起的上拱值计算663.8.3预拱度的设置673.9 横隔梁的计算673.9.1确定作用在跨中横隔梁上的可变作用673.9.2跨中横隔梁的作用效应影响线683.9.3 截面作用效应计算703.9.4 截面配筋计算713.10支座的计算723.10.1 支座的选取723.10.2 选定支座的平面尺寸723.10.3 确定支座厚度733.10.4 验算支座的偏转733.10.5 验算支座的抗滑稳定性74第四章 桥梁下部结构设计与计算754.1 下部结构及基础布置754.1.1 设计标准及上部
4、构造754.1.2 水文地质条件754.1.3 材料754.1.4 设计依据764.2 盖梁计算764.2.1 荷载计算764.2.2 内力计算904.2.3 截面配筋设计与承载力校核934.3 桥墩墩柱设计954.3.1 荷载计算954.3.2 截面配筋设计及应力验算984.4 钻孔桩设计994.4.1 荷载计算994.4.2 桩长计算1014.4.3 桩的内力计算（法）1024.4.4 桩身截面配筋与承载力验算1044.4.5 墩顶纵向水平位移验算105结 论107致 谢108参 考 文 献109山东交通学院毕业设计前 言预应力混凝土梁桥以结构受力性能好、变形小、伸缩缝少、行车平顺舒适、造
5、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。预应力混凝土桥梁是在二战前后发展起来的，当时西欧很多国家在战后缺钢的情况下，为节省钢材，各国开始竞相采用预应力结构代替部分的钢结构以尽快修复战争带
6、来的创伤。50年代，预应力混凝土桥梁跨径开始突破了100米，到80年代则达到440米。虽然跨径太大时并不总是用预应力结构比其它结构好，但是，在实际工程中，跨径小于400米时，预应力混凝土桥梁常常为优胜方案。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。桥梁是一种为全社会服务的公益性建筑，它与人类社会的发展繁荣和人们生产生活的便利息息相关。桥梁建
7、筑是人类认识自然和改造自然的产物，又是人类各个历史阶段文明发展的结晶。桥梁建筑发展的动因与人类社会生产力、材料工业、科学技术等的发展密切相关。我国从“七五”开始，公路建设进入了高等级公路建设的新 阶段，近几年随着公路等级的不断提高，路桥方面知识得到越来越多的应用，同时，各项规 范也有了较大的变动，为掌握更多路桥方面知识，我选择了 35m 装配式预应力混凝土简支 T 梁设计这一课题。设计内容包括拟定桥梁纵,横断面尺寸、上部结构计算，下部结构计算，施工图绘制,各结构配筋计算，书写计算说明书、编制设计文件这几项任务。在设计中，桥梁上部结构的计算着重分析了桥梁在施工及使用过程中恒载以及活载的作用力，估
8、算了钢绞线的各种预应力损失。下部结构采用以钻孔灌注桩为基础的墩柱。总之，通过毕业设计，达到基本知识、基础理论、基本技能和运用知识能力、网络获取知识的能力、计算机应用的能力、外语能力以及文化素质、思想品德素质、业务素质的训练，培养学生运用所学的专业知识和技术，独立研究、解决本专业实际问题的初步能力。第一章 基本设计资料1.1 水文地质条件地质条件：砾砂。按无横桥向的水平力（漂流物、冲击力、水流压力等）计算。1.2桥梁跨径及桥宽 标准跨径：35m（墩中心距离）； 主梁全长：34.96m； 计算跨径：34.00m； 桥面净空：净63.75m（行车道）+22m（人行道）+20.5m（防撞护栏）=27.
9、5m。1.3设计荷载及其他要求 荷载：公路级人群作用，人群荷载根据公路桥涵设计通用规范（JTG D602004）第4.3.5条取用，人群荷载为3.0kN/m2。每侧的栏杆及人行道构件自重的作用力为5kN/m。 道路等级：三级公路；设计速度：40 km/h（六车道）；设计基准期：100年；地震动峰值加速度 ；0.10g1.4材料及工艺混凝土：主梁用C50，栏杆及桥面铺装用C30，盖梁、墩柱用C35，系梁及钻孔灌注桩用C25。预应力采用公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTGD622004）中的（截面面积为1.4cm2） 钢绞线，每束6根， 1860MPa。按后张法施工工艺制作主梁，采用预
10、应力束管道采用内径70mm、外径77mm的预埋波纹管和夹片锚具。普通钢筋：直径大于和等于12mm的采用HRB335钢筋；直径小于12mm 的均用R235钢筋，盖梁主筋用HRB335钢筋，其他均为钢筋。1.5设计采用规范（1）交通部颁公路工程技术标准（JTG B012003），简称标准 ；（2）交通部颁公路桥涵设计通用规范（JTG D602004），简称桥规 ；（3）交通部颁公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTGD622004），简称公预规。（4）公路桥涵地基与基础设计规范（JTJ 024-85）1.6基本计算数据表1：基本数据表名称项目符号单位数据混凝土立方强度弹性模量轴心抗压标准强
11、度轴心抗拉标准强度轴心抗压设计强度轴心抗拉设计强度5032.42.6522.41.83短暂状态容许压应力容许拉应力20.721.757持久状态标准荷载组合：容许主压应力短期效应组合：容许主拉应力16.219.441.59钢绞线标准强度抗拉设计强度最大控制应力186012601395持久状态应力：标准荷载组合1209材料重度钢筋混凝土沥青混凝土钢绞线25.023.078.5钢束与混凝土的弹性模量比无量纲5.65注：本桥在混凝土强度达到C40时开始张拉预应力钢束，和分别表示钢束张拉时混凝土的抗压、抗拉标准强度，则，。1.7设计要求 根据公路桥涵设计通用规范（JTG D602004）（以下简称桥规）
12、，公路钢筋混凝土及预应混凝土桥涵设计规范（JTG D622004）（以下简称公路桥规）要求，按部分预应混凝土构件设计此梁。1.8设计原则 “适用、经济、安全、美观、环保”的原则第二章 桥型方案比选2.1 桥梁方案比选原则 桥型方案比选是从安全、功能、经济、美观、施工、占地与工期多方面比选，最终确定桥梁形式。 桥梁设计原则： （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。建成的桥梁应保证使用年限，并便于检查和维修。 （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
13、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，设计的经济性一般应占首位。经济性应综合发展远景及将来的养护和维修等费用。 （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，一座桥梁，尤其是座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。应根据上述原则，对桥梁作出综合评估。2.2 方案比选从桥型、结构特点、安全性、施工技术、养护维修量
14、及工期五个方面对三个桥型进行比较，选出最优的设计方案。方案一：采用预应力混凝土简支T梁桥采用预制装配法施工，在现场浇注混凝土，然后张拉预应力筋，然后用龙门吊按一定的次序架设，每跨35m，共三跨，共3*35m=105m。方案二：采用预应力混泥土连续箱梁选用变截面等跨连续梁桥，主梁选用箱梁，采用挂篮施工法施工，三跨，共3*35m=105m方案三：采用钢筋混凝土简支空心板桥选用简支空心板桥，采用预制装配法施工，每跨21m，共五跨，共5*21=105m表2 方案比选方案一方案二方案三桥型预应力混凝土简支T梁桥预应力混凝土悬臂拼装连续箱梁桥钢筋混凝土简支空心板桥结构特点预应力混凝土连简支T梁桥 在垂直荷
15、载 的 作用下， 其支座仅 产生垂直反力， 而 无 水平 推 力。 结构 造 型 灵活 ，整体性好， 刚 度较大，变性较 小 。受力明确， 理 论 计算较简单，设 计和施工的方 法日 臻完善和成熟连续箱梁抗扭刚度大，抵抗风荷载能力强，箱梁预制模板需求大，且模板安装难度大，吊装对设备要求高。简支板桥外形简单，制作方便，且构件质量小，架设方便，采用空心板桥减轻自重，且充分利用材料。安全性1主桥跨度适中，梁式结构施工方便；2采用预制T梁，可工厂预制施工，质量可靠，工期有保障，但需要大型预制场和吊装设备；3行车较平顺。1主体采用箱梁断面，刚度大施工安全；2箱梁在工厂预制施工，质量可靠，但节段的运输和吊
16、装需要多套设备，才能保证工期；3行车平顺。1主桥跨度较小，空心板结构施工方便；2空心板工厂预制，但没有预应力束的张拉，桥梁将带裂缝工作，对环境及混凝土质量要求较高；3行车不平顺。施工技术采用预制拼装法，在现场建设一个预制场，利用预置模版先现浇有预留预应力孔道的T梁，待强度满足在进行预应力张拉，其特点外型，简单、制造方便，整体性好。悬臂施工支座需要临时固结及支承措施，支座处处理比较复杂，而且预应力钢筋需求量大，预应力张拉分阶段，施工难度较大。结构不发生体系转换，施工难度简单养护维修量后期运营养护费用大养护费用小工期较短较长由表2可知，根据本桥的地质情况，结合桥梁设计原则，第一方案桥梁行车舒适性比
17、第三方案好；经济方面比第二方案好，对施工技术方面的要求也比第二方案要低；工期上较短，对整个工程进度来说不会受其影响；施工难度较小，所以选择第一方案作为首选。第三章 桥梁上部结构设计与计算3.1横截面布置 3.1.1主梁间距与主梁片数主梁间距通常应随梁高与跨径的增大而加宽为经济，同时加宽翼板对提高主梁截面效率指标很有效，放在许可条件下应适当加宽T梁翼板。本设计主梁翼板宽度为2400mm，由于宽度较大，为保证桥梁的整体受力性能，桥面板采用现浇混凝土刚性接头，因此主梁的工作截面有两种：预施应力、运输、吊装阶段的小截面和运营阶段的大截面。净27.5m桥宽采用十一片主梁,如图1。 3.1.2主梁跨中界面
18、主要尺寸拟定（1）主梁高度预应力混凝土简支梁桥的主梁高度与其跨径之比通常在1/151/25，标准设计中高跨比在1/181/19。当建筑高度不受限制时，增大梁高往往是较经济的方案，因为增大梁高可以节省预应力钢束用量，同时梁高加大一般只是腹板加高，而混凝土用量增加不多。本设计取用2100mm的主梁高度是比较合适的。图3.1：结构尺寸图（单位：mm）（2）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，还应考虑能否满足主梁受弯时上翼板受压的强度要求。本设计预制T梁的翼板厚度取用210mm，翼板根部加厚到330mm以抵抗翼缘根部较大的弯矩。在预应力混凝土梁中腹板内主拉应力较小，腹
19、板厚度一般由布置预制孔管的构造决定，同时从腹板本身的稳定条件出发，腹板厚度不宜小于其高度的1/15。本设计腹板厚度取200mm。马蹄尺寸基本由布置预应力钢束的需要确定的，设计实践表明，马蹄面积占截面总面积的10%20%为合适。本设计考虑到主梁需要配置较多的钢束，将钢束按二层布置，一层排三束，同时还根据公预规对钢束净距及预留管道的构造要求，初拟马蹄宽度为400mm，高度为300mm，马蹄与腹板交接处作三角过渡，高度为200mm，以减少局部应力。 （3）计算截面几何特征图3.2：跨中截面尺寸图（单位：表3.1：跨中截面几何特性计算表分块名称 分块面积分块面积行心至上 缘 距 离分块面积对 上 缘静
20、矩分块面积的 自 身惯 矩分 块 面 积对 形 心 的惯矩（1） （2）（3）（4）（5）（6）（7）大毛截面翼板504010.55292018522052.513891500-三角承托96025240007680381386240 -腹板3180100.5319590669946537.54471875下三角200170340004444.441072289800马蹄1200195234000900001322090880010580Yu=Si/A=63Yb=1476645106986809.44 -4294821549935024.44小毛截面37803969011664059.51338214545194400030.529581951002000000125187500009320Yu=Si/A=70Yb=1406512806918229.443903434045952569.44（4）检验截面效率指标（希望在0.5以上）上核心距：下核心距：截面效率指标：表明以上初拟的主梁跨中截面是合理的。 3.1.3横截面沿跨长的变化如图1所示，本设计主梁采用等高度形式，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六分点开始和支点逐渐抬高。梁端部区段由于锚头集中力的作用而引起较大的局部应力，也因布置锚具的需要，在距
