1、哈尔滨理工大学学士学位论文-I-哈 尔 滨 理 工 大 学毕 业 论 文题 目：30m 预应力混凝土简支 T 形梁桥设计院 、 系： 建筑工程学院土木工程系 姓 名： 彩雷洲 指导教师： 毕洪涛 系 主 任： 林莉 2013 年 6 月 20 日哈尔滨理工大学学士学位论文-I-30m 预应力混凝土简支 T 形梁桥摘要本设计采用预应力混凝土简支 T 梁结构，其上部结构由主梁、横隔梁、行车道板，桥面部分和支座等组成，显然主梁是桥梁的主要承重构件。其主梁通过横梁和行车道板连接成为整体，使车辆荷载在各主梁之间有良好的横向分布。桥面部分包括桥面铺装、伸缩装置和栏杆等组成，这些构造虽然不是桥梁的主要承重构
2、件，但它们的设计与施工直接关系到桥梁整体的功能与安全，这里在本设计中也给予了详细的说明。本设计主要受跨中正弯矩的控制，当跨径增大时，跨中由恒载和活载产生的弯矩将急剧增加，是材料的强度大部分为结构重力所消耗，因而限制的起跨越能力，本设计采用 30m 标准跨径，合理地解决了这一问题。在设计中通过主梁内力计算、应力钢筋的布置、主梁截面强度与应力验算、行车道板及支座、墩台等等设计，完美地构造了一座装配式预应力混凝土简支 T 梁桥，所验算完全符合要求，所用方法均与新规范相对应。本设计重点突出了预应力在桥梁中的应用，这也正体现了我国桥梁的发展趋势。关键词 预应力；简支 T 梁；后张法；应力验算哈尔滨理工大
3、学学士学位论文-II-30 m Prestressed Concrete Simply Supported T Beam BridgeAbstractThe design is about a reinforce concrete simply supported T beam structure, its superstructure by the king post, septum transversum beam, the lane board, the bridge floor part and the support and so on is composed, the obviou
4、s king post is the bridge main carrier. Its king post connects into the whole through the crossbeam and the lane board, enable the vehicles load to have the good traverse between various king posts .Bridge floor part including compositions and so on flooring, expansion and contraction installment an
5、d parapet, these structures although is not the bridge main carrier, but their design and the construction relates the bridge whole directly the function and the security, here has also given the detailed explanation in this design.This design mainly steps the sagging moment control, when the span i
6、ncreases, cross the bending moment which produces by the dead load and the live load the sharp growth, is the material intensity majority of consumes for the structure gravity, thus limits the spanning ability, this design uses the 30m standard span, has solved this problem reasonably. In the design
7、 through the king post endogenic force computation, the stress steel bar arrangement, king post section intensity and stress checking calculation, lane board and support, pillar Taiwan and so on designs, a structure assembly type prestressed concrete simple support T beam bridge, the checking calcul
8、ation completely has conformed to the requirement perfectly, uses the method and the new standard corresponds. This design has highlighted the pre-stressed with emphasis in the bridge application, this has also been manifesting our country bridge trend of 哈尔滨理工大学学士学位论文-III-development.Keywords Pre-s
9、tressed；Simple support T beam；Tensioning ； Stresschecking calculation哈尔滨理工大学学士学位论文-IV-目录摘要 .IAbstract.II第 1 章 桥涵水力水文 .11.1 设计基本资料 .11.2 用相关分析法插补延长乙站流量资料 .11.3 运用适线法推求该桥设计流量 .31.4 形态断面法推求桥位断面处的设计流量 .81.5 计算桥孔长度 .101.6 确定桥面标高 .111.6.1 列表表示各桥台桩号和水深 .111.6.2 壅水高度计算 .111.6.3 波浪高度计算 .121.6.4 桥面最低高程计算 .131
10、.7 冲刷计算 .131.7.1 64-2 简化公式计算河槽一般冲刷 .131.7.2 64-1 修正式计算河槽一般冲刷 .141.7.3 计算桥台冲刷 ph.141.7.4 河滩一般冲刷 .151.7.5 65-2 修正式计算桥墩局部冲刷 .161.7.6 65-1 修正式计算桥墩局部冲刷 .161.7.7 冲刷值的组合 .171.8 求墩台的最低冲刷线标高 .18本章小结 .19第 2 章 上部结构计算 .202.1 设计资料及构造布置 .202.1.1 设计资料 .202.1.2 横断面布置 .202.1.3 横截面沿跨长的变化 .232.1.4 横隔梁的设置 .232.2 主梁作用效应
11、计算 .242.2.1 永久作用效应计算 .252.2.2 可变作用效应计算(修正刚性横梁法) .272.2.3 主梁作用效应组合 .352.3 预应力钢束的估算和确定 .372.3.1 跨中截面钢束的估算和确定 .37哈尔滨理工大学学士学位论文-V-2.3.2.预应力钢束布置 .382.4 主梁截面几何特性计算 .422.4.1 主梁预制并张拉预应力钢筋 .422.4.2 灌浆封锚，主梁吊装就位并现浇 400mm 湿接缝 .422.4.3 桥面栏杆及人行道施工运营阶段 .432.5 钢束预应力损失估算 .452.5.1 预应力钢束与管道间摩擦引起的预应力损失( 1l) .452.5.2 锚具
12、变形、钢丝回缩引起的预应力损失( 2l) .472.5.3 混凝土弹性压缩引起的预应力损失( 4l) .482.5.4 由钢束松弛引起的预应力损失( 5l) .492.5.5 混凝土收缩徐变引起的预应力损失( 6l) .492.5.6 各截面钢束应力损失平均值及有效预应力 .512.6 主梁截面承载力与应力验算 .512.6.1 持久状况截面承载能力极限状态验算 .512.6.2 主梁截面应力验算 .532.7 主梁变形验算 .612.7.1 荷载短期效应作用下主梁挠度验算 .612.7.2 预拱度的设置 .622.8 主梁端部的局部承压验算 .622.8.1 局部承压区的截面尺寸验算 .62
13、2.8.2 局部抗压承载力验算 .632.9 横隔梁计算 .652.9.1 确定作用在跨中横隔梁上的计算荷载 .652.9.2 跨中横隔梁的内力影响线 .652.9.3 横隔梁的内力计算 .672.9.4 横隔梁配筋计算 .682.10 行车道板计算 .712.10.1 悬臂板荷载效应计算 .712.10.2 连续板荷载效应计算 .722.10.3 截面设计、配筋与承载力验算 .752.11 板式橡胶支座的设计计算 .772.11.1 确定制作平面尺寸 .772.11.2 确定支座的厚度 .782.11.3 验算支座偏转情况 .782.11.4 验算支座的抗滑稳定性 .79本章小结 .81第
14、3 章 下部结构计算 .82哈尔滨理工大学学士学位论文-VI-3.1 设计资料 .823.2 盖梁计算 .833.2.1 荷载计算 .833.2.2 内力计算 .893.2.3 截面配筋设计与承载力校核 .913.3 墩柱计算 .943.3.1 荷载计算 .943.3.2 截面配筋计算及应力验算 .963.4 钻孔桩计算 .983.4.1 荷载计算 .983.4.2 桩长计算 .1003.4.3 桩的内力计算(m 法) .1013.4.4 桩身截面配筋与承载力验算 .1033.4.5 墩顶纵向水平位移验算 .1053.5 桥台计算 .1063.5.1 设计资料及基本数据 .1063.5.2 桥
15、台与基础构造及拟定的尺寸 .1073.5.3 荷载计算及组合 .1083.5.4 地基承载力验算 .1153.5.5 基底偏心距验算 .1163.5.6 基础稳定性验算 .117本章小结 .118结论 .119致谢 .120参考文献 .121附录 A 英文文摘 .122附录 B 中文翻译 .128哈尔滨理工大学学士学位论文-1-第 1 章 桥涵水力水文1.1 设计基本资料南方地区某二级公路上，拟修建一座跨越一条跨河流的钢筋混凝土简支梁中桥( 标准跨径及净跨径自己定)，梁高 2.13m(包括桥面铺装在内)，下部为单排双柱式钻孔桩墩，墩径为 1.5m；采用 U 型桥台，台长为 4.4m，桥前浪程为
16、 1.2km，沿浪程平均水深为 3.0m，无水拱和河床淤积影响，桥前最大壅高不超过 110.6m。桥位河段基本顺直，桥面纵坡为 +2%，桥下为六级航道，汛期沿浪程向为七级风力，推算设计洪水位为 63.0m，推算设计流量为 3400 m3/s，桥下设计流量为河床平坦，两岸较为整齐，无坍塌现象。桥位处河流横断面桩号 K0622.60 为河槽与河滩的分界桩。经调查，桥位河段历年汛期平均含沙量 约为 3kg/m3，据分析桥下河槽能扩宽至全桥，但自然演变冲刷为 0m。历史洪水位水痕标高为 79.30mm，河沟纵坡I 与洪水比降基本相同。另据钻探资料，河槽部分在河底以下 8m 内均为砂砾层，平均粒径 2m
17、m ， 2.5mm， ；河滩部分在地面以下 6m 内为中砂，表层疏松为耕地， 。桥位断面以上集雨面积为25t566km2，桥位上游附近有一个水文站(乙站)，集雨面积为 537km2，具有1955 年至 1982 年期间 22 年断续的年最大流量资料；通过洪水调查和文献考证，该河历史上曾在 1784 年、1880 年，1920 年、1948 年发生过几次较大洪水，其中 1784 年洪水量级大于 1880 年，特大洪水值认为是大于 3500 m3/s。在邻近流域的河流上，也有一个水文站(甲站 )，可以搜集到 1951 年至 1982 年连续 32 年的年最大流量资料。两流域的特征基本相似，气候和自
18、然地理条件基本相同，且两河流上都没有水工建筑物。1.2 用相关分析法插补延长乙站流量资料1比较甲、乙两站均有实测资料并分别求出其平均流量。(下面甲站的 ，乙站的 计)xQy2233.70x23517/n1iiQs/m21728.70y960ii哈尔滨理工大学学士学位论文-2-2列表计算 ， ， ， ，xky2xykyx表 1-1 甲、乙站水文资料3计算相关系数 r 及机误 4Er。=nniyiyikkr1i 122xii )） （ 943.028.523749.5.）（）（4Er 06.68.2nr34930Er则，甲、乙两站流量为直线相关。甲站流量 x2x乙站流量 yk2yyxk2643 1
19、.183 1.400 2000 1.157 1.339 1.3692757 1.234 1.523 2380 1.377 1.895 1.6992549 1.141 1.302 2100 1.215 1.476 1.3863359 1.504 2.261 2600 1.504 2.262 2.2622840 1.271 1.617 2500 1.446 2.091 1.8391160 0.519 0.270 1000 0.578 0.335 0.3001560 0.698 0.488 1100 0.636 0.405 0.4442470 1.106 1.223 1360 0.787 0.619
20、 0.8702150 0.963 0.926 1480 0.856 0.733 0.8243025 1.354 1.834 2250 1.302 1.694 1.7634440 1.988 3.951 2950 1.706 2.912 3.3922702 1.210 1.463 2350 1.359 1.848 1.644755 0.338 0.114 600 0.347 0.120 0.1172000 0.895 0.802 1530 0.885 0.783 0.7922420 1.083 1.174 2170 1.255 1.576 1.3601870 0.837 0.701 1650 0
21、.954 0.911 0.7991900 0.851 0.724 1300 0.752 0.566 0.6402180 0.976 0.952 1850 1.070 1.145 1.0441350 0.604 0.365 900 0.521 0.271 0.3152385 1.068 1.140 1900 1.099 1.208 1.1741200 0.537 0.289 1080 0.625 0.390 0.3361300 0.582 0.339 1010 0.584 0.341 0.3402360 1.057 1.116 1700 0.983 0.967 1.039 23.000 25.9
22、74 23.000 25.888 25.749哈尔滨理工大学学士学位论文-3-4计算期望值 ， 。xy=x12nknii 26.8123974.50.3=y2iyi .5.78.5列表回归方程。 )(35.62194.0yx6利用回归方程插补乙站流量即可。1951 年 9642233.70=1.24(y 1728.70) 得 y=705m3/s1952 年 22992233.70=1.24(y 1728.70) 得 y=1781m3/s1953 年 16452233.70=1.24(y 1728.70) 得 y=1254m3/s1954 年 19382233.70=1.24(y 1728.70
23、) 得 y=1490m3/s1959 年 39972233.70=1.24(y 1728.70) 得 y=3151m3/s1960 年 40932233.70=1.24(y 1728.70) 得 y=3228m3/s1973 年 10602233.70=1.24(y 1728.70) 得 y=782m3/s1974 年 37102233.70=1.24(y 1728.70) 得 y=2919m3/s1978 年 49202233.70=1.24(y 1728.70) 得 y=3895m3/s1.3 运用适线法推求该桥设计流量1计算经验频率(1)按不连续系列第一种方法(单独连续系列处理)首先依流
24、量从大到小顺序排列如表 1-2 第 4 第 5 栏。实测数 n=23，计算的经验频率如表第 7 栏。实测期 N=32(1951-1982 年)，包括此范围内的实测和调查资料，计算频率如表第 9 栏。调查期 N=103(1880-1982 年)，考虑到本期后续调查流量的可能遗漏，频率计算排到 1954 年为止。考证期N=199(1784-1982 年)，考虑到本期后续调查流量的可能遗漏，频率计算排到 1880 年为止。经验频率的选用的方法是：按资料期长的(右列)向资料期短的(左列)，每一流量逐列选取频率值。但若以实测期计算频率来控制经验曲线后半支，往往显得由于经验频率曲线偏小而引起误差较大。为了较好地控制整条经验频率曲线，可以在同一流量下，取实测期和实测数两系列中计算频率较
