预应力混凝土变截面连续箱梁桥计算书

预应力混凝土变截面连续箱梁桥计算书目录绪论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3第一章设计原始资料…4第二章方案比选……5第三章桥跨总体布置及结构尺寸拟定62.1尺寸拟定92.1.1桥孔分跨92.1.2截面形式92.1.3梁高102.1.4细部尺寸112.2主梁分段与施工阶段的划分122.2.1分段原则122.2.2具体分段132.2.3主梁施工方法及注意事项13第四章荷载内力计算153.1恒载内力计算163.2活载内力计算233.2.1横向分布系数的考虑283.2.2活载因子的计算313.2.3计算结果32第五章预应力钢束的估算与布置334.1力筋估算334.1.1计算原理334.1.2预应力钢束的估算364.2预应力钢束的布置41第六章预应力损失及有效应力的计算415.1预应力损失的计算425.1.1摩阻损失425.1.2.锚具变形损失435.1.3.混凝土的弹性压缩465.1.4.钢束松弛损失495.1.5.收缩徐变损失505.2有效预应力的计算54第七章次内力的计算55预应力混凝土变截面连续箱梁桥计算书6.1徐变次内力的计算556.2预加力引起的二次力矩556.3温度次内力的计算566.4支座位移引起的次内力58第八章内力组合607.1承载能力极限状态下的效应组合607.2正常使用极限状态下的效应组合62第九章主梁截面验算648.1截面强度验算678.2截面应力验算698.2.1正截面和斜截面抗裂验算698.2.2法向拉应力728.2.3主拉应力和主压应力718.2.4使用阶段预应力混凝土受压区混凝土最大压应力验算758.2.5预应力钢筋中的拉应力778.3挠度的计算与验算预拱度的设计81第十章施工方法要点及注意事项839.1材料设备及施工程序839.2支架及模板859.3预应力束布置859.4混凝土工程859.5张拉和压浆86第十一章主要工程数量计算8711.1混凝土总用量计算8711.1.1梁体混凝土（C40号）用量计算8711.1.3防撞墙（C20号）混凝土用量计算8711.2钢绞线及锚具总用量计算88毕业设计总结89致谢90参考文献91附录1：实习报告94附录2外文文献翻译921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，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40—200米范围2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，连续梁所需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，三材指标和造价指标与很多因素有关，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。3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。本次设计为(30+40+30)m预应力砼连续梁，桥宽为28，分为两幅，设计时只考虑单幅的设计。梁体采用单箱双室箱型截面，全梁共分50个单元一般单元长度分为2m。顶板、底板、腹板厚度均不变。由于多跨连续梁桥的受力特点，靠近中间支点附近承受较大的负弯矩，而跨中则承受正弯矩，则梁高采用变高度梁，按二次抛物线变化。这样不仅使梁体自重得以减轻，还增加了桥梁的美观效果。由于预应力混凝土连续梁桥为超静定结构，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—MIDAS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采用满堂支架法施工。本次设计中得到了罗纪彬、陈立强、李学文等几位老师的悉心指导，在此表示衷心的感谢。由于本人水平有限，且又是第一次从事这方面的设计，难免出现错误，恳请各位老师批评指正。4第一章设计原始资料一、工程概况：1工程概况：工程项目属衡昆国道主干线福宁至广南高速公路。在某处与沥2（G319）国道成135°立体交叉，属小坝分离式立交桥。全长900米(含主桥)，东接线长395.9米，西接线长395.9米。接线按平微一级公路标准建设。大桥全长108.20米，宽25.10米。本设计为其工程中的108.20米立交桥部分。2技术标准（1）路线道路等级：高速公路上的主干道（2）桥面总宽为28.00米，其中机动车双向六车道，栏杆0.50米。（3）车辆载荷等级：公路—I级（4）桥面坡度：横坡1.5％、纵坡2％3地质条件该处的地质条件较差，表层4米的范围内为沙烁石土，接着为2.5米的粘土，中层有5米以上沙烁石土，下层为灰延。4构思宗旨（1）符合城市发展规划，满足交通功能需要。（2）桥梁结构造型简洁，轻巧，反映新科技成就，体现人民智慧。（3）设计方案力求结构新颖，保证结构受力合理，技术可靠，施工方便。（4）与高速公路的等级和周边环境相宜。（5）学习等截面梁桥的设计过程。5第二章方案比选四、设计方案第一方：装配式预应力混凝土简支箱梁桥（1）孔径布置：30m+40m+30m，全长108.20米,宽26m。由于为简支箱梁桥，每跨之间还留有5厘米的伸缩缝。桥面设有1.5％的横坡，其中间标高高于外侧标高。（2）主梁结构构造：全桥采用等截面箱梁组合梁。顶板厚度25cm，腹板厚度30cm，底板厚度25cm。翼缘根部45cm，翼缘端部厚度22cm，箱梁宽度3.20m。每跨设有8片箱梁，全桥共计24片箱梁。桥面设有1.5％的横坡，2%的纵坡,其中间标高高于外侧标高。（3）下部构造：采用三圆柱式桥墩；桩基础（钻孔灌注桩）。桥台采用埋置式轻型桥台。（4）施工方案：全桥采用装配式施工方法。装配式简支箱梁桥的发展简支箱形截面梁以其优良的力学特性－具有较大的刚度和强大的抗扭性能和结构简单，受力明确、节省材料、架设安装方便，跨越能力较大、桥下视觉效果好等优点。而被广泛地应用于城市桥梁和高等级公路立交桥的上部结构中。简支箱梁桥是和简支T梁同时发展起来的斜面形式。第二方案：装配式预应力混凝土简支T梁（1）孔径布置：30m+40m+30m，全长105米，宽26m。由于为简支T梁桥，每跨之间还留有4厘米的伸缩缝。桥面设有1.5％的横坡，2%的纵坡。其中间标高高于外侧标高。（2）主梁结构构造：全桥采用等跨等截面T型梁，主梁间距2.20m。预制T梁宽为1.8m，现浇湿接缝0.40m，预制梁间的翼板和横隔板待T梁架设后再现浇，以加强横断面的整体性。中心梁高2.30m，肋厚0.20m，马蹄宽0.40m，高0.40m，T梁翼缘端部厚0.18m，翼缘根部厚0.30m。横隔板间距为6.5米。每跨设有12片T梁，全桥共计36片T梁。桥面设有1.5％的横坡，2%的纵坡。其中间标高高于外侧标高。（3）下部构造：采用三圆柱式桥墩；桩基础（钻孔灌注桩）。桥台采用埋置式轻型桥台。（4）施工方案：全桥采用装配式施工方法。装配式预应力混凝土简支T梁预应力混凝土T形梁桥有结构简单，受力明确、节省材料、架设安装方便，跨越能力较大等优点。T型梁桥在我国公路上修建最多，早在50、60年代，我国就建造了许多T型梁桥，这种桥型对改善我国公路交通起到了重要作用。80年代以来，我国公路上修建了几座具有代表性的预应力混凝上简支T型梁桥（或桥面连续），如河南的郑州、开封黄河公路桥，浙江省的飞云江大桥等，其跨径达到62m，吊装重220t。T形梁采用钢筋混凝土结构的已经很少了，从16m到50m跨径，大多都是采用预制拼装后张法预应力混凝土T形梁。预应力体系采用钢6绞线群锚，在工地预制，吊装架设。其发展趋势为：采用高强、低松弛钢绞线群锚：混凝土标号40～60号；T形梁的翼缘板加宽，25m是合适的；吊装重量增加；为了减少接缝，改善行车，采用工型梁，现浇梁端横梁湿接头和桥面，在桥面现浇混凝土中布置负弯矩钢束，形成比桥面连续更进一步的“准连续”结构。