1、华东交通大学理工学院毕业设计（论文）3-16m 预应力混凝土空心板_毕业设计说明书 1目录第一章 概述 .1第二章 方案比较 .12.1 方案一：预应力混凝土空心板桥 .12.2 方案二：预应力混凝土连续箱型梁桥 .2第一部分 上部结构 .2第三章 桥梁设计 .33.1 桥梁设计资料 .33.1.1 设计基本资料 .33.2 桥面总体布置 .43.3 构造型式及尺寸选定 .43.3.1 构造形式及尺寸 .43.3.2 截面抗弯惯性矩计算 .6第四章 作用效应计算 .74.1 永久作用效应计算 .74.1.1 空心板自重： （边板重mkNAgh /52.14105841 15.343KN/m）
2、。 .74.1.2 桥面铺装、栏杆及铰接缝重力计算 .74.1.3 恒载内力计算 .84.2 基本可变作用效应计算 .94.2.1 基本可变作用横向分布系数 .94.2.2 杠杆法计算梁端横向分布系数 .124.2.3 活载内力计算 .134.3.1 按承载能力极限状态组合（ ） .17汽1自 重 4.2SSmiud4.3.2 正常使用状态长期效应组合（ ） .17不 计 冲 击 力汽自 重 0s4.3.3 正常使用状态短期效应组合 （ ） .17不 计 冲 击 力汽1自 重 7.SSmid4.3.4 弹性阶段截面应力计算标准值效应组合（ ） .18汽1自 重misd第五章 预应力钢筋设计 .
3、185.1 预应力钢筋数量的估算 .185.2 预应力钢筋的布置 .205.3 普通钢筋数量的估算及布置 .205.4 换算截面几何特性计算 .235.4.1 换算截面面积 A0.235.4.2 换算截面重心位置 .245.4.3 换算截面惯性矩 .24I华东交通大学理工学院毕业设计（论文）3-16m 预应力混凝土空心板_毕业设计说明书 25.4.4 换算截面弹性抵抗矩 .245.5 承载能力极限状态计算 .255.5.1 跨中截面正截面抗弯承载力计算 .255.6 斜截面抗剪承载力计算 .265.6.1 截面抗剪强度上、下限复核 .265.6.2 斜截面抗剪承载力计算 .28第六章 预应力损
4、失计算 .306.1 锚具变形、回缩引起的应力损失 .302l6.2 加热养护引起的温度损失 .303l6.3 混凝土弹性压缩引起的预应力损失 .304l6.4 钢筋松弛引起的应力损失 .315l6.5 混凝土收缩、徐变引起的预应力损失 .326l6.6 预应力损失组合 .35第七章 验算 .357.1 正常使用极限状态计算 .357.1.1 正截面抗裂性验算 .357.1.2 斜截面抗裂性验算 .377.2 变形计算 .407.2.1 正常使用阶段的挠度计算 .407.2.2 预加力引起的反拱度计算及预拱度的设置 .417.3 持久状态应力验算 .437.4 短暂状态应力验算 .45第八章
5、最小配筋率复核 .51第九章 铰缝的抗剪强度验算 .529.1 铰缝剪力影响线 .529.2 作用在铰缝上的荷载计算 .549.2.1 铰缝剪力计算 .549.2.2 铰缝抗剪强度计算 .55第十章、支座计算 .5510.1 选定支座的平面尺寸 .5610.2 确定支座的厚度 .5610.3 验算支座的偏转 .5710.4 验算支座的稳定性 .5810.5 支座的选配 .59第二部分 下部结构 .59第十一章 设计资料 .59第十二章 盖梁计算 .6012.1 构造型式 .60华东交通大学理工学院毕业设计（论文）3-16m 预应力混凝土空心板_毕业设计说明书 312.2 荷载计算 .6012.
6、2.1 上部结构永久荷载见表 4-1 .6012.2.2 盖梁自重及作用效应计算（计算结果见表 2-2） .6112.2.3 可变荷载计算 .6212.2.4 双柱反力 G 计算 .6812.3 内力计算 .6912.3.1 弯矩计算 .6912.3.2 相应与最大弯矩时的剪力计算 .6912.3.3 盖梁内力汇总 .70第十三章 桥梁墩柱计算 .7013.1 荷载计算 .7113.1.1 恒载计算 .7113.1.2 汽车荷载计算 .7113.1.3 双柱反力横向分布计算 .7113.1.4 荷载组合 .72第十四章 钻孔桩计算 .7314.1 荷载计算 .7314.2 桩长计算： .743
7、-16m 装配式预应力混凝土简支空心板桥第一章 概述50 年来，新中国桥梁建设取得了突飞猛进的发展，公路铁路两用桥向着大跨度、重荷载、高时速方向发展。从大桥主跨度上看，武汉长江大桥主跨为 128 米，而正在建设中的武汉天兴洲长江大桥主跨则达到 504 米，比 2000 年修建的世界最大公铁两用桥丹麦厄勒海峡大桥主跨还长 14 米。从荷载和时速上看，武汉天兴洲长江大桥荷载达到了万吨，而南京大胜关长江大桥设计时速达到了 300 公里，成为世界上设计运行速度最高的铁路桥梁。与此同时，公路桥梁也在朝着美观、大跨、轻型的方向发展。发展交通事业，实现四通八达的现代化交通，对发展国民经济，巩固国防具有非常重
8、要的作用。在公路、铁路、城市和农村道路交通以及水利等建设中，为了跨越各种障碍（如河流、沟谷或其他线路）必建各种类型的桥梁与涵洞，因此，桥涵又成为陆路交通中的重要组成部分。华东交通大学理工学院毕业设计（论文）3-16m 预应力混凝土空心板_毕业设计说明书 4第二章 方案比较为了获得适用、经济和美观的桥梁设计，有关部门进行了深入细致的调查和研究，并结合有关方面的要求综合考虑，满足使用、经济、结构尺寸、构造、施工、美观上的要求，做出几种方案，最后通过技术、经济等方面的综合比较获得最优设计。2.1 方案一：预应力混凝土空心板桥本桥上部构造为 316m 的预应力混凝土空心板，结构简单，施工容易。本桥采用
9、预制安装（先张法）的施工方法：先张法预制构件的制作工艺是在浇筑混凝土之前先进行预应力筋的张拉，并将其临时固定在张拉台座上，然后按照支立模板钢筋骨架成型浇筑及振捣混凝土养护及拆除模板的基本施工工艺，待混凝土达到规定强度，逐渐将预应力筋松弛，利用力筋回缩和与混凝土之间的黏结作用，使构件获得预应力。 优点： 预应力结构通过高强钢筋对混凝土预压，不仅充分发挥了高强材料的特性，而且提高了混凝土的抗裂性，促使结构轻型化，因而预应力混凝土结构具有比钢筋混凝土结构大得多的跨越能力。 采用空心板截面，减轻了自重，而且能充分利用材料，构件外形简单，制作方便，方便施工，施工工期短，而且桥型流畅美观。缺点：行车不顺，
10、同时桥梁的运营养护成本在后期较高。2.2 方案二：预应力混凝土连续箱型梁桥跨径分布：224m 。箱形截面整体性好，结构刚度大，变形小，抗震性能好，主梁变形挠曲线平缓，桥面伸缩缝少，行车舒适。施工采用预制安装的施工方法，设计施工较成熟，施工质量和工期能得到有效控制，该种桥型传力明确，计算简洁。箱形截面有较大的抗扭刚度，整体性好。同时主桥线条明确，结构稳定，梁的等截面外形和谐，各比例协调，造型朴实。表 2-1 方案比较表序号方案类比 别第一方案 第二方案华东交通大学理工学院毕业设计（论文）3-16m 预应力混凝土空心板_毕业设计说明书 5较项目 预应力混凝土连续箱型梁 桥（224m） 预应力混凝土
11、简支板桥 （316m）1 工艺技术要求技术先进，工艺要求严格，所需设备较少，占用施工场地少。技术较先进，工艺要求严格，施工方便，制造工艺简单。2 使用效果属于超静定结构，受力较好，主桥桥面连续，无伸缩缝，行车条件好，养护也容易。主桥线条简明，结构稳定，梁的等截面布置外形和谐，个比例协调，造型朴实。属于静定结构，受力不如超静定结构好，但其结构质量安全可靠，耐劳性好，计算简便。桥型流畅美观，与周围环境和谐。3 造价及用材箱型截面充分利用材料，节约材料。钢材用量大，造价也大。空心板截面可以充分利用材料，经济合理。钢材用量小，造价低。通过以上三种方案比较，从使用效果、造价、材料等诸多方面看，第二方案优
12、点最多。第一方案由于“利民桥”属于城市桥梁且桥跨较小，造价较高不宜采用；第三方案由于在城市施工，施工场地不宜占大且土方来源困难，不宜采用。所以第二方案最为合理。第一部分 上部结构第三章 桥梁设计3.1 桥梁设计资料3.1.1 设计基本资料（1）跨径：标准跨径 16m，计算跨径：15.6m；桥梁全长 163=48m；分为 3 跨；主梁全长：15.96m；双幅路，每幅路两车道。（2）荷载：公路级，安全等级为一级。（3）桥面布置形式：0.5+10.75+1+1+10.75+0.5=24.5m。（4）主要材料：钢筋：主钢筋用级钢筋，其他钢筋用级钢筋，其技术指标见表 3-1。表 3-1种类 弹性模量 E
13、s 抗拉强度标准值 抗拉强度设计值华东交通大学理工学院毕业设计（论文）3-16m 预应力混凝土空心板_毕业设计说明书 6sk sdR235 钢筋 2.1105MPa 235 MPa 195MPaHRB335 钢筋 2.0105MPa 335 MPa 280MPa混凝土：C50，其技术指标见表 3-2表 3-2强度等级 弹性模量 Ec 轴心抗压强度 设计值 cd轴心抗拉强度设计值 td轴心抗拉强度标准值tk轴心抗拉强度标准值ckC50 3.45104MPa 22.4 MPa 1.83MPa 2.65MPa 32.4MPa（5）设计计算内容拟定桥梁纵横断面结构尺寸；主梁内力、配筋计算；主梁配筋图；
14、桥梁下部结构墩台计算；第五章 下部结构的计算3-16m 预应力混凝土空心板_毕业设计说明书 7出图。（6）设计依据：叶见曙.结构设计原理(第二版)M.北京:人民交通出版社,2005.JTG D60-2004.公路桥涵设计通用规范S.北京:人民交通出版社,2004.JTG D61-2005.公路圬工桥涵设计规范S.北京:人民交通出版社，2005JTG D62-2004.公路钢筋混凝土及预应力桥梁设计规范S.北京:人民交通出版社,2004.JTG D60-1985.公路桥涵地基与基础设计规范S. 北京:人民交通出版社,1985.张健仁、朱剑桥编M.钢筋混凝土与砖石结构。邵旭东.桥梁工程（上、下册）
15、 M.北京:人民交通出版社,2004.颜东煌，李学文.桥梁电算M.长沙:湖南大学出版社,1999.李传习，夏桂云.大跨度桥梁结构计算理论M.北京:人民交通出版社,2002.周念先.桥梁方案比选M.上海:同济大学出版社,1997.3.2 桥面总体布置预制板标准跨径： ；计算跨径： ；板长：15.96mlb0.16ml60.15；m桥宽：0.5+10.75+1=12.25 ；公路-级，双幅路，每幅路两车道。图 3-1 桥梁立面示意图3.3 构造型式及尺寸选定3.3.1 构造形式及尺寸桥宽为：0.5+10.75+1=12.25 ；m全桥宽采用 18 块预制预应力空心板，每块空心板宽 124 ，空心板
16、全长 15.96cm。m第五章 下部结构的计算3-16m 预应力混凝土空心板_毕业设计说明书 8图 3-2 空心板截面边板构造及尺寸（尺寸单位 ）m图 3-3 空心板截面中板构造及尺寸（尺寸单位 ）m第五章 下部结构的计算3-16m 预应力混凝土空心板_毕业设计说明书 9图 3-4 空心板标准横断面图（尺寸单位 ）m3.3.2 截面抗弯惯性矩计算以空心板中板截面为例。构造尺寸如图 3-3：（1）毛截面面积Ah=1240800-250500.52+5050+58050+0.558030-(400760+2801500.5+2801200.5)=992000-85400-325600=581000
17、mm2=5810 2（边板为 6137cm2） 。cm（2）毛截面重心位置全截面对 1/2 板高处（即离板上缘 400mm 处）的静矩为：S 1/2 板高=20.55050（400-50/3）+60050（400-600/2）-0.530550（400-200-1/3550）-0.58050（400-2/380）=2888.333 3；cm铰缝的面积为：A 铰 =934 2；c毛截面重心离 1/2 板高的距离为：d= S 1/2 板高 /Ah=2888.333/5810=0.5cm(即毛截面重心离板上缘距离为 40.5cm)；第五章 下部结构的计算3-16m 预应力混凝土空心板_毕业设计说明书
18、 10铰缝重心对 1/2 板高处的距离为：d 铰 = S1/2 板高 /A 铰 =2888.333/934=3.092cm；（3）毛截面惯性矩计算饺缝对自身重心轴的惯性矩为 I1=351419 4；cm空心板毛截面对其重心轴的惯性矩为：I=12480 3+124800.52-351419-2934(3.092+0.5)2-(76563/12+76560.52)+21283/36+21280.5(28.5-8/3)2+21583/36+21580.5(27.5-8/3)2=4.082106 4（边板为cm4.756106 4） 。cm第四章 作用效应计算4.1 永久作用效应计算4.1.1 空心板自重：（边板重 15.343KN/m） 。mkNAgh /52.14105841 4.1.2 桥面铺装、栏杆及铰接缝重力计算桥面铺装采用 4cm 厚度沥青混凝土抗滑层+6cm 厚中粒式沥青混凝土+10cm厚 C50 桥面现浇混凝土。（1）则全桥宽铺装每延米总重： g 2=0.12310.75=24.725 ；mkN/（2）10cm 厚的 C40 防水混凝土重：g 3=0.110.7525=26.875 ；
