1、1学 生 毕 业 设 计设 计 计 算 书课题名称 柳城预应力混凝土箱梁桥姓 名 蒋蕤学 号 0903310-31院 系 土木工程学院专 业 土木工程（桥梁与隧道方向）指导教师 张锴（讲师）2013 年 5 月 2013 届学生毕业设计材料（四）I湖南城市学院本科毕业设计诚信声明本人郑重声明：所呈交的本科毕业设计，是本人在指导老师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议，除文中已经注明引用的内容外，本设计不含任何其他个人或集体已经发表或写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。本科毕业设计作者签
2、名：2013年5月27日II目 录摘 要 .IVABSTRACT .V1 绪 论 .11.1 预应力混凝土连续梁桥概述 .11.2 毕业设计的目的与意义 .31.3 毕业设计的任务 .32 桥跨总体布置及结构尺寸拟定 .52.1 设计原始资料 .52.1.1 设计技术标准 .52.1.2 本桥主要材料 .52.1.3 设计规范 .62.1.4 桥位自然条件 .62.2 桥型方案拟定与尺寸拟定 .92.2.1 桥孔分跨 .102.2.2 截面形式 .112.2.3 梁高 .122.2.4 细部尺寸 .122.2.5 下部结构和附属设施 .132.3 主梁分段与施工阶段的划分 .142.3.1 分
3、段原则 .142.3.2 具体分段 .142.3.3 主梁施工方法 .143 内力计算与荷载组合 .153.1 全桥结构计算图式的确定 .153.2 全桥施工阶段的划分 .153.2.1 单元的截面特性和单元重量 .153.2.2 主梁施工分段 .173.2.3 本设计主要单元号与节点号。 .183.2.4 内力计算 .183.3 温度次内力计算 .213.4 活载内力计算 .223.4.1 车道荷载 .223.4.1 人群荷载 .233.3 荷载组合 .254 配筋设计 .344.1 钢束估算 .344.2 预应力钢束的布置 .39III4.2.1 钢束数确定 .394.2.2 布置原则 .
4、405 预应力损失计算 .436 全桥应力验算 .466.1 施工阶段混凝土应力验算 .466.2 使用阶段混凝土应力验算 .536.3 使用阶段钢束应力验算 .576.4 变形验算 .627 施工说明 .637.1 施工概述 .637.2 主要控制技术 .647.2.7 0 号块梁段托架拼装及施工 .647.2.2 边跨直线段施工 .647.2.3 体系转换 .647.3 施工的机具设备 .657.3.1 锚具 .657.3.2 施工挂篮 .657.4 施工步骤 .66参考文献 .68附录 英文翻译 .69致谢 .75IV柳城预应力混凝土箱梁桥摘 要：本毕业设计主要是崀山扶夷江大桥的初步设计
5、由于预应力混凝土连续刚构桥具有刚度大、变形小、行车顺适、跨中建筑高度小、外形美观、用料少、施工用地小等特点。设计桥梁跨径 80m+150m+80m，截面形式为单箱单室箱形截面，桥面总宽14m，双向双车道。主梁施工采用悬臂挂篮施工，对称平衡浇筑混凝土梁段。本次设计首先对主桥总体布置及结构尺寸拟定；然后运用桥梁博士 V3.0 软件对主桥上部结构进行内力计算、荷载效应组合、估算并配置纵向预应力筋、模拟悬臂浇筑施工方法对全桥进行内力验算、输出报告模版的编辑；最后在结构内力验算满足规范要求的基础上，绘制本设计主桥的桥位地质图、桥型方案图、主梁一般构造图、纵向预应力筋截面图、施工流程图等。关键词：预应力混
6、凝土连续刚构桥；次内力；悬臂施工VAbstract：The graduation project is preliminary design on Langshan fuyi River prestressed concrete continuous beam bridge. Because the prestressed concrete continuous bridge in a big way has the characteristics that rigidity, to distort, the driving smooth, the cross height of buildi
7、ng t is small slightly, the contour is artistic, the needed materials are few, construction land is small and so on.Designing the bridge span for80 m+150m+80m ,cross section shape for single box single room box sections,bridge deck total 14 m wide, dual two-lane.The main girder construction hanging
8、basket cantilever construction ,symmetrical balance for pouring the concrete beam.First for this design, I draw up the main span general arrangement and the structure size; then use software bridge Dr. V3.0 to caculate the endogenic force computation and the load effect combination using to the main
9、 span superstructure, to estimate and disposes the longitudinal pre-stressed muscle, to simulate bracket construction job practice to carry on the endogenic force checking calculation, to output report pattern plates edition of the entire bridge; Finally, on the basis of endogenic force checking cal
10、culation satisfies the code requirement, draws up this design main spans bridge site geologic map, the bridge diagram, the king post general constructional drawing, the longitudinal pre-stressed muscle profile chart, the construction flow chart and so on.Keywords: Prestressed concrete continuous rig
11、id frame bridge; cantilever construction; Secondary forces; Cantilever constructio11 绪 论1.1 预应力混凝土连续梁桥概述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，
12、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
13、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。连续梁和悬臂梁作比较：在恒载作用下，连续梁在支点处有负弯矩，由于负弯矩的卸载作用，跨中正弯矩显著减小，其弯矩与同跨悬臂梁相差不大；但是，在活载作用下，因主梁连续产生支点负弯矩对跨中正弯矩仍有卸载作用，其弯矩分布优于悬臂梁。虽然连续梁有很多优点，但是刚开始它并不是预应力2结构体系中的佼佼者，因为限于当时施工主要采用满堂支架法，采用连续梁费工费时。到后来，由于悬臂施工方法的应用，连续梁在预应
14、力混凝土结构中有了飞速的发展。60 年代初期在中等跨预应力混凝土连续梁中，应用了逐跨架设法与顶推法；在较大跨连续梁中，则应用更完善的悬臂施工方法，这就使连续梁方案重新获得了竞争力，并逐步在 40200 米范围内占主要地位。无论是城市桥梁、高架道路、山谷高架栈桥，还是跨河大桥，预应力混凝土连续梁都发挥了其优势，成为优胜方案。目前，连续梁结构体系已经成为预应力混凝土桥梁的主要桥型之一。然而，当跨度很大时，连续梁所须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，形成一种连续刚构体系。这种综合了上述两种体系各自优点的体
15、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。在我国，预应力混凝土连续梁虽然也在不断地发展，然而，想要在本世纪末赶超国际先进水平，就必须解决好下面几个课题：(1) 发展大吨位的锚固张拉体系，避免配束过多而增大箱梁构造尺寸，否则混凝土保护层难以保证，密集的预应力管道与普通钢筋层层迭置又使混凝土质量难以提高。(2)在一切适宜的桥址，设计与修建墩梁固结的连续刚
16、构体系，尽可能不采用养护调换不易的大吨位支座。(3)充分发挥三向预应力的优点，采用长悬臂顶板的单箱截面，既可节约材料减轻结构自重，又可充分利用悬臂施工方法的特点加快施工进度。另外，在设计预应力连续梁桥时，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3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，三材指针和造价指针与很多因素有关，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
17、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、连续刚构等箱形截面上部结构的比较可见：连续刚构体系的技术经济指针较高。因此，从这个角度来看，连续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。1.2 毕业设计的目的与意义毕业设计的目的在于培养毕业生综合能力，灵活运用大学所学的各门基础课和专业课知识，并结合相关设计规范，独立的完成一个专业课题的设计工作。设计过程中提高
18、学生独立的分析问题，解决问题的能力以及实践动手能力，达到具备初步专业工程人员的水平，为将来走向工作岗位打下良好的基础。1.3 毕业设计的任务本次设计任务：桃花江大桥是一座二级公路上的预应力混凝土连续梁桥。桥梁所处河段平顺，河床平坦。根据桥位的自然地质条件，拟定主桥桥长为310m，分孔情况为 80m+150+80m.桥面设计车速为 60km/h，双向双车道，全宽14m。采用 3 跨变截面连续箱梁。横断面采用单箱单室的箱型界面，预应力混凝土连续箱梁具有刚度大、伸缩缝少、变形小、行车顺适、跨中建筑高度小、外形美观、用料省、施工用地小等特点。采用箱行界面具有较大的抗扭刚度。由于预应力混凝土连续梁桥为超
19、静定结构，手算工作量比较大，且准确性难以保证，所以采用有限元分析软件桥梁博士进行，这样不仅提高了效率，而且准确度也得以提高。本次设计的预应力混凝土连续梁桥采用悬臂浇注法施工。悬臂浇注法施工具有很多优越性：它不需要大型的机械设备；不影响桥下通航、通车；且施工受河道水位和季节的影响较小。主要技术标准41) 设计荷载：公路级，人群荷载：2.5kN/m2) 洪水频率：按 300 年一遇设计。3) 桥面净空：净 10 米4) 桥面横坡：行车道 2%人字形面坡6) 连续梁桥的施工方案：逐孔施工法，悬臂施工法，顶推施工法等。本桥采用悬臂施工法，其特点有桥梁在施工过程产生负弯矩，桥墩也要承受由施工产生的弯矩;悬臂浇筑施工简便，施工中可不断调整位置；悬悬臂拼装施工速度快，桥梁上、下结构可平行作业。7) 为了提高工作效率，提高计算精度，使对结构物的受力分析更为符合实际，本次设计上部结构采用桥梁博士 V3.0 设计软件设计及验算、采用 CAD绘图。
