1、 湖南科技大学桥梁工程毕业设计（论文）摘 要本设计为如海河桥主桥上部结构,本桥主跨度是 33m+55m+33m，主梁截面为单箱三室，拱肋为钢管混凝土结构，吊杆为柔性吊杆。悬臂桥施工方法用平衡悬臂施工，拱肋钢管采用分段吊装方式施工。设计荷载为公路-级，设计抗震烈度 7 度。主桥上部结构计算按施工阶段采用“桥梁博士 V3.0”进行计算，结合工程实际情况，施工计算共分了 39 个受力阶段。设计中主桥按先边跨合拢，然后中跨合拢的顺序考虑，合拢温度严格控制在 1516。拟定主梁纵、横断面尺寸；采用桥梁博士结构设计程序计算施工阶段和成桥后的主梁各控制截面的恒载内力、活载内力、温度内力及基础沉降引起的内力，
2、分别按承载能力极限状态和正常使用极限状态进行荷载效应组合；估算预应力钢束数量并确定束数；布置钢束位置；对各控制截面进行强度、应力验算，各项验算均满足公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范要求。关键词：预应力混凝土梁拱组合桥；悬臂浇注施工；分段吊装施工；吊杆；作用效应组合；桥梁博士；Q765978417AbstractThe design is for the Ru-Hai-He bridge topside structure the span of which is 33m+55m +33m.and the section is single box girder cross-sectio
3、n of three rooms, rib of steel concrete structure, flexible boom. The cantilever bridge use the method of Balanced Cantilever construction ,Arch steel construction with sub-lifting means.As a result of the design load for one, we use seven for security.Calculation of the main bridge structure used b
4、y the construction phase, “Dr. Bridges V3.0“ calculated, combined with the actual situation in the project, construction of the calculation is divided into 39 by the power stage. The design of the bridge by the first side of the main cross-fold, after the lifting of the interim anchor, the last in o
5、rder to consider cross-fold, close up to strictly control the temperature in the 15 16 .The development of the main longitudinal beams, cross-sectional size; the use of the structural design of the bridge, Dr. calculated into the construction phase and after the bridge girder cross-section of the co
6、ntrol of internal forces of the dead load, live load internal forces, temperature, and the basis for the settlement of internal forces caused by internal forces, respectively, according to carrying capacity limit state and serviceability limit state load combination effects; to estimate the number o
7、f pre-stressed beam of steel and to determine the number of beam; layout steel beam position; cross-section of the control strength, stress check, the check are to meet the “Highway of reinforced concrete and prestressed Concrete Bridge Design Code “requirements.Keywords: Prestressed concrete beam a
8、rch combination bridge; cantilever construction pouring;Break Erection; Tensioning;portfolio effect; Bridge Dr.Q765978417湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）-目 录第一章 前 言 .1第二章 概 述 .22.1 设计依据及标准.22.1.1 设计标准 .22.1.2 主要材料 .32.1.3 桥面铺装 .42.1.4 施工方式 .42.2 桥型及纵、横断面设计.42.2.1 桥型布置及孔径划分 .42.2.2 截面型式及截面尺寸拟定 .42.3 毛截面几何特性.6第三
9、章 内力计算 .73.1 恒载内力的计算.73.1.1 施工方案施工顺序的确定 .73.1.2 单元划分 .73.1.3 恒载集度计算 .93.1.4 恒载内力计算 .93.2 内力影响线计算.153.3 活载内力计算.213.4 温度次内力计算.353.5 支座沉降次内力的计算.413.6 内力组合.45第四章 预应力钢束估算与布置以及吊杆张拉力的确定 .544.1 钢束估算原理.544.1.1 按正常使用极限状态的应力要求计算 .544.1.2 按承载能力极限状态的强度要求计算 .564.2 钢束估算.574.3 钢束布置.614.3.1 配筋数目的确定 .61湖南科技大学潇湘学院本科生毕
10、业设计（论文）-i-4.3.2 布置原则 .614.3.3 钢束布置 .624.4 刚性吊杆法来确定吊杆张拉力.63第五章 预应力损失及有效预应力计算 .645.1 预应力损失种类及相应的计算方法.645.2 钢筋的有效预应力计算原理.675.3 钢束预应力损失及有效预应力计算.675.3.1 钢束张拉（锚下）控制应力（ ） .67con5.3.2 钢束应力损失 .67第六章 配束后主梁内力计算及内力组合 .716.1 施工阶段主梁内力计算.716.2 温度及基础沉降次内力计算.846.3 混凝土收缩、徐变次内力计算.906.4 内力组合.93第七章 截面强度验算 .997.1 截面强度计算原
11、理.997.2 强度验算.100第八章 应力、变形及其他验算 .1028.1 预加应力阶段各截面混凝土法向应力计算.1028.2 正常使用阶段混凝土法向应力及主应力计算与验算.1048.2.1 计算方法 .1048.2.2 计算结果 .1048.2.3 应力验算 .1128.3 正常使用阶段钢束应力计算与验算.1138.3.1 计算方法 .1138.3.2 计算公式 .1138.4 变形计算与验算.1148.4.1 变形验算 .116第九章 锚下局部承压承载力计算 .1189.1 剪切理论.1189.2 局部承压构件的承载力.118湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）-ii-参 考 文
12、献 .121致 谢 .122湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）-0- 第一章 前 言我国自 50 年代中期开始修建预应力梁拱组合桥，至今已有 40 多年的历史，比欧洲起步晚，但近对年来发展迅速，在预应力混凝土梁拱组合桥的设计、结构分析、试验研究、预应力材料及工艺设备、施工工艺等方面日新月异，预应力混凝土梁拱组合桥的设计技术与施工技术都已达到相当高的水平。本设计采用 Dr.Bridge 系统进行初步设计。Dr.Bridge 系统是一个集可视化数据处理、数据库管理、结构分析、打印与帮助为一体的综合性桥梁结构设计与施工计算系统。系统的编制完全按照桥梁设计与施工过程进行，密切结合桥梁设计规范，
13、充分利用现代计算机技术，符合设计人员的习惯。对结构的计算充分考虑了各种结构的复杂组成与施工情况。计算更精确；同时在数据输入的容错性方面作了大量的工作，提高了用户的工作效率。本设计题目为如海河大桥上部结构设计，要求完成必要的毕业论文及总体布置图 ，主梁一般构造图，纵向预应力配筋图（含布置图与大样图） ，断面配筋图，预应力钢束材料数量表，主梁施工程序图等图纸。设计中用到了材料力学、结构设计原理、结构力学、桥梁工程等学科的诸多知识。同时还从图书馆借阅了大量参考书，力求在设计过程中尽量做到规范、合理、清楚。此次设计使我所学的基础理论和专业技术知识更加系统、巩固、延伸和拓展，对我以后从事桥梁方面的工作具
14、有很好的指导意义！论文共分九章进行阐述，并配有多幅插图，力求更具说服力。限于本人水平和资料有限，设计中肯定存在诸多不足，敬请老师和同学多多批评指正！湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）-1- 第二章 概 述2.1 设计依据及标准2.1.1 设计标准（ 一）技术标准1）设计荷载：公路-级，人群荷载 3.5KN/；2) 设计行车速度（公里/小时）：80；3）桥梁断面：引桥：20.5m(防撞护栏）+210.5m（机动车道）+20.75m（波形护栏）+0.5m（中央分隔带）=总宽 24m；主桥：20.5m(防撞护栏）+210.5m（机动车道）+20.3m（金属护栏）+1.4m（中央分隔带）=总宽
15、 24m；桥面横坡：行车道双向 2%；设计洪水频率:1/100;设计地震烈度：设防烈度 7 度(地震动峰值加速度为 0.1g） ， 地震作用 0.5，E23m地震作用 0.7；设计基准期：100 年；耐久性要求：按类环境控制；结构混凝土耐久性的基本要求：最大水灰比 0.55，最小水泥用量 275kg/m3，最低混凝土强度等级 C25，最大氯离子含量（%）0.3，最大含碱量（kg/m3)3.0。对于预应力混凝土构件中最大氯离子含量为 0.06%，最小水泥用量为 350（kg/m3),最低混凝土强度等级为 C40。设计安全等级：一级.；（二）设计规范(1)部颁公路工程技术标准 （JTG B01-2
16、003）(2)部颁公路工程抗震设计细则 （JTG/T B02-01-2008）(3)部颁公路桥涵设计通用规范 （JTG D60-2004）(4)部颁公路圬工桥涵设计规范(JTG D61-2005)(5)部颁公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 （JTG D62-2004）(6)部颁公路桥涵地基与基础设计规范 （JTG D63-2007）(7)部颁公路桥涵施工技术规范(JTG/TF50-2011)；(8)部颁公路勘测规范 （JTG C10-2007)(9)部颁公路工程水文勘测设计规范 （JTGC30-2002）(10)部颁公路勘测细则(JTG -C10-2007)湖南科技大学潇湘学院本科生毕
17、业设计（论文）-2- (11)部颁公路工程抗震设计规范 （JTG 004-89)(12)国颁道路工程制图标准 （GB 50162-92)(13)国颁中国地震动参数区划图 （GB 18306-2001)及第一号修改单(14)部颁公路桥涵钢结构及木结构设计规范 （JTJ 025-86)(15)钢管混凝土结构设计与施工规范 （CESC 28：90)(16)国颁混凝土结构耐久性设计规范 （GB/T50476-2008)(17)部颁公路工程混凝土结构防腐蚀技术规范 （JTG/T B07-01-2006)(18)部颁公路桥梁钢结构防腐蚀涂装技术条件 （JT722-2008)2.1.2 主要材料混凝土C50
18、 砼：主桥连续梁拱组合上部结构、引桥空心板梁、主桥边墩盖梁、桥面水泥砼铺装；C40 砼：主墩墩柱、边墩墩柱；C40 微膨胀砼：拱肋混凝土、主墩、边墩墩柱二次浇筑段；C30 砼：引桥桥台桩基、盖梁、主桥主墩、边墩承台、防撞墙；（二）钢材普通钢筋：采用 HPB235 钢筋和 HRB335 钢筋，其技术标准应符合 GB1449.1-2008和 GB1449.2007 的要求；钢板：采用 Q235e、Q354、Q345qd 钢板，其技术标准应符合 GB/T700-2006 及GB/T1591-2008；预应力筋：钢绞线采用 15.2，fpk=1860Mpa,其性能应符合预应力混凝土用钢绞线GB/T52
19、24-2003 技术标准的高强度钢绞线的要求；吊杆采用 5mm 集束高钢束，fpk=1670Mpa 应符合预应力混凝土用钢丝GB/T5223-2002 的要求；（ 三 ） 其 它1） 锚 具 及 管 道 成 孔预 制 箱 梁 锚 具 采 用 OVM型 锚 具 及 其 配 套 的 设 备 ， 管道采用金属波纹管，吊杆采用冷铸墩头锚；2） 支 座空 心 板 采 用 GPZ板 式 橡 胶 支 座 ；连 续 箱 梁 采 用 GPZ(KZ)盆 式 橡 胶 支 座 ；（ 3） 伸 缩 缝采 用 FM伸 缩 缝 ；2.1.3 桥面铺装主桥为 6cm 现浇混凝土+10cm 沥青混凝土；引桥为 10cm 现浇混
20、凝土+10cm 沥青湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）-3- 混凝土；2.1.4 施工方式悬臂浇筑法挂篮施工；水箱压重法施工；拱肋分段吊装施工；2.2 桥型及纵、横断面设计2.2.1 桥型布置及孔径划分为缩短工期，提高行车的舒适性，并考虑经济要求和施工条件综合分析比较各类桥型后最终采用预应力混凝土连续梁桥，跨径为 33+55+33m，施工方法三跨连续梁采用对称悬臂浇筑法挂篮施工，钢管混凝土拱肋采用分段吊装，待钢管拱肋焊接完毕后，灌注混凝土。本桥分三跨（33+55+33m） 。采用预应力连续梁是因为其有如下特征：1均载弯矩最大值比简支梁可减小 50%左右；2均载弯矩图面积比简支梁可减小
21、2/3 左右；3由于控制弯矩的减小，导致恒载的减小使桥梁自重更轻；4加大连续梁的根部厚度可以减小跨中正弯矩，是连续梁突出特征；5连续梁桥在一联中无伸缩缝，行车条件较好；2.2.2 截面型式及截面尺寸拟定（1）截面形式及梁高采用变截面单箱三室截面，桥梁中心线处主墩支点处梁高 3.1m，跨中、边墩支点处梁高 1.8m，底梁下缘采用 2 次抛物线变化。（2）顶板宽度与厚度箱梁顶板全宽为 24m，厚度为 0.28m，设有 2%的单向横坡，以往通常采用28cm，近年来已趋向于减小为 25cm，这显然与箱宽和施工技术有关。（3）底板宽度与厚度底板厚度由梁端和跨中的 0.25m 渐变至桥墩横隔梁处约 0.5
22、5m；以往通常采用32cm(跨中 )，逐渐向根部变厚，少数桥梁已开始采用 28-25cm 者，其厚跨比通常为（1/1401/160）L,也有用到（1/200）L 者。（4）腹板厚度腹板厚度梁端和跨中为 0.45m，主墩处为 0.7m，在 3 号块及 4 号块由 0.45m 渐变至 0.7m，渐变长度 6m。应特别注意主拉应力的控制，近年来在腹板上出现较多斜裂缝的病害甚多，应予谨慎。增加箱梁的挖空率，减轻截面的结构自重，采用高标号砼，采用较大吨位的预应力钢束，采用三向预应力体系等，无疑都是提高设计水平，获得良好经济效益的重要措施，但同时又必须合理地掌握好“度” ，必须确保结构的安全度湖南科技大学
23、潇湘学院本科生毕业设计（论文）-4- 和耐久性。（5）横隔梁（板）设置在两端支点、两中支点、共设 4 道横隔梁，中跨在相应拱肋吊杆处共设置了 9 道横隔板。（6）拱肋结构拱肋采用钢管混凝土结构，采用矩形加圆角断面，宽 130cm,高 110cm，圆角半径30cm。钢管采用 14mm 厚 Q345qd 钢板焊接组成，内灌 C40 微膨胀混凝土。拱肋吊杆间距统一采用 5m，顺桥向共 9 排吊杆，每个吊点在横桥向采用两排吊索。吊杆采用5mmOVMPES5-55 平行钢丝成品索，标准强度 1670Mpa,采用双层 HDPE 防护，锚具为冷铸墩头锚。 图 2.1 主梁主墩横断面构造（单位：cm）图 2.2 桥中跨箱梁截面（单位：cm）
