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1、本科毕业设计说明书题 目：新洲跨河大桥设计院 （部）：土木工程学院专 业： 土木工程班 级： 土木 XXXX姓 名： XXX学 号： XXXXXX指导教师： XXX完成日期： XXXX 年 XX 月 XX 日XXX 大学毕业设计说明书I目 录摘 要.VABSTRACT.VI1 前 言.- 1 -1.1 预应力混凝土连续梁桥概述 .- 1 -1.2 设计资料 .- 3 -1.3 采用材料.- 4 -1.4 采用规范.- 4 -2 方 案 比 选.- 7 -2.1 构思宗旨 .- 7 -2.2 比选标准 .- 7 -2.3 设计方案 .- 7 -2.3.1 设计方案一 .- 7 -2.3.2 设计
2、方案二 .- 8 -2.3.3 设计方案三 .- 8 -2.3.4 设计方案四 .- 9 -2.4 方案比选 .- 9 -2.5 方案确定 .- 10 -3 预 应 力 混 凝 土 连 续 梁 桥 总 体 布 置.- 11 -3.1 桥型布置 .- 11 -3.1.1 孔径布置 .- 11 -3.1.2 桥梁截面形式 .- 11 -3.1.3 桥梁细部尺寸 .- 13 -3.1.4 桥面铺装 .- 15 -3.1.5 桥梁下部结构 .- 15 -3.1.6 本桥使用材料 .- 15 -XXX 大学毕业设计说明书II3.2 桥博输入信息 .- 16 -3.2.1 总体信息输入.- 16 -3.2
3、.2 施工信息输入.- 16 -3.2.3 使用信息输入.- 17 -3.3 全桥三维图模型.- 17 -4 荷 载 内 力 计 算.- 18 -4.1 全桥结构单元的划分 .- 18 -4.1.1 划分单元原则.- 18 -4.1.2 桥梁具体单元划分 .- 18 -4.2 全桥施工节段划分 .- 18 -4.2.1 桥梁划分施工分段原则 .- 18 -4.2.2 施工分段划分 .- 18 -4.3 主梁内力计算 .- 19 -4.3.1 恒载内力计算 .- 19 -4.3.2 悬臂浇筑阶段内力 .- 19 -4.3.3 边跨合拢阶段内力 .- 20 -4.3.4 中跨合拢阶段内力 .- 2
4、2 -4.3.5 桥面铺装阶段内力 .- 23 -4.3.6 计预应力成桥后的内力应力图.- 24 -4.3.7 支座位移引起的内力计算方法及结果 .- 25 -4.4 活载内力计算 .- 26 -4.4.1 活载因子的计算 .- 26 -4.4.2 横向分布系数的考虑 .- 27 -4.5 荷载组合 .- 27 -5 预 应 力 钢 束 的 估 算 与 布 置.- 29 -5.1 钢束估算 .- 29 -5.1.1 按承载能力极限计算时满足正截面强度要求： .- 29 -5.1.2 按正常使用极限状态的应力要求计算 .- 30 -XXX 大学毕业设计说明书III5.2 预应力钢束布置 .-
5、33 -5.3 预应力损失 .- 34 -5.3.1 摩阻损失 .- 35 -5.3.2. 锚具变形损失.- 35 -5.3.3. 混凝土的弹性压缩损失.- 35 -5.3.4 预应力筋的引力松弛损失 .- 36 -5.3.5 收缩徐变损失 .- 37 -5.4 预应力计算 .- 38 -5.5 施工阶段应力验算 .- 38 -6 次 内 力 验 算.- 40 -6.1 徐变次内力的计算 .- 40 -6.2 预加力引起的二次力矩.- 40 -6.3 温度次内力的计算.- 40 -7 桥 梁 内 力 组 合.- 42 -7.1 内力组合的原则 .- 42 -7.2 承载能力极限状态下的效应组合
6、 .- 42 -7.3 正常使用极限状态下的效应组合 .- 43 -8 主 梁 截 面 验 算.- 45 -8.1 正截面抗弯承载力验算.- 45 -8.2 持久状况正常使用极限状态应力验算.- 46 -8.2.1 正截面抗裂验算.- 46 -8.2.2 斜截面抗裂验算.- 49 -8.2.3 使用阶段预应力混凝土受压区混凝土最大压应力验算.- 49 -8.2.4 预应力钢筋中的拉应力验算.- 49 -8.2.5 混凝土的主压应力验算.- 50 -8.3 短暂状况预应力混凝土受弯构件应力验算.- 50 -9 下 部 结 构 设 计 计 算.- 51 -XXX 大学毕业设计说明书IV9.1 桥墩
7、的计算 .- 51 -9.2 承台及桩的设计计算 .- 53 -9.2.1 桩的计算宽度 b1.- 54 -9.2.2 桩的变形系数.- 54 -9.2.3 桩顶刚度系数1234、值计算 .- 54 -9.2.4 计算作用在每根桩顶上的的作用力 Pi 、Qi 、Mi.- 55 -9.2.5 计算最大冲刷线处桩身弯矩、水平力及轴力 .- 55 -9.2.6 承台验算.- 59 -总 结.- 64 -谢 辞.- 65 -参 考 文 献.- 66 -XXX 大学毕业设计说明书V摘 要本次设计选用公路桥梁类型，道路类型为二级公路，桥梁取单幅双向四车道行车，设计桥梁的跨度为 71.5+117+71.5m
8、，采用的是单箱双室箱型。桥宽21.4m，主梁采用悬臂挂篮施工。 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、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。梁高按二次抛物线变化，从支座处最大 7 米到跨中 3 米，顶板厚度为 30cm。在设计好截面的基础上，对结构进行内力分析（运用桥梁博士 v3.0）对钢筋数量进行估计并配置钢筋，进行预应力筋和次内力计算，再检算主要控制截面的承载能力和变形情况，最后对主要工程量进行估算。在昨晚所有的计算后，绘制结构施工图，包括桥跨布置图、施工程序图等，进行外文翻译，最后编制设计计算说明书及文档整理。关键词关键词：预应力混凝
9、土连续梁桥；抛物线；悬臂施工；桥梁博士 v3.0XXX 大学毕业设计说明书VIDesign of xinzhou crossing bridgeAbstractThis for bridge is used in the Secondary road, The road of the bridge serves as double-direction four lanes. The spans of the bridge are 71.5 +117+71.5 meters. It has a the box section of Single-box double room and 21.4-
10、meters wide. The girder applies cantilever hung-basket bearing and symmetric equilibrium construction.Pre-stressed concrete continuous Girder Bridge become one of main bridge types of the most full of competion ability because of subjecting to the dint function with the structure good, having the sm
11、all defomation, few of control joint,going smoothly comfort,protected the amout of engineering small and having the powerfully ability of earthquake proof and so on. The highness of the beam ranges from 7.0m at the support to 3.0m at the middle of the span, changing at a quadratic parabolas path. Th
12、e thickness of the roof is 30cm. At the basis of the designing section , internal force analysis is done(by Dr.Bridge3.0).The amount of the steel bar is estimated and the collocation is done. After these processes, prestressing force loss and the secondary force can be calculated . Then, check wheth
13、er the carrying capability and deflection of main controlling section can passes its limits. At last, the major amount of the project is estimated. After all the calculation, draw the construction drawing (including bridge span arrangement, construction procedure and so on), do the translation of fo
14、reign language. At last make the introduction of my design and sort my text file.Key words:Pre-stressed concrete continuous Girder Bridge；parabolic curves；cantilever hung-basket bearing；Dr.Bridge v3.0XXX 大学毕业设计说明书- 1 -1 前 言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
15、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。 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
16、 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
17、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。XXX 大学毕业设计说明书- 2 - 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
18、。 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
19、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，
20、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。本次设计为(71.5+117+71.5)m 预应力混凝土连续梁，桥宽为 21.4m。梁体采XXX 大学毕业设计说明书- 3 -用单箱双室箱型截面，全梁共分 134 个单元，单元长度分别有2.5m、2m、1.5m、1m、0.5m。由于多跨连续梁
21、桥的受力特点，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，所以采用桥梁博士软件进行，这样不仅提高了效率，而且准确度也得以提高。1.2 设计资料1. 河床剖面图：见附件一2. 桥位平面图：见附件二3. 设计荷载标准：公路级；人群3.0KN/m24. 桥梁所处公路等级：二级公路5. 设计行车速度：60km/h6. 桥面：车行道 18m+人行道 1.5x2+栏杆 0.2x2m纵坡 1.8%,双向横坡 1.5% 7. 水文状况：此河流为一
22、条源短流急的山溪性潮汐河流,受上游径流和下游潮流的共同作用,桥址处潮差很大,历年均潮差为 4.52m,最大潮差高达 7.17m,历年最高潮位 4.50m(黄海高程)。8. 地质状况此桥桥址处地质主要为第四纪软土,根据勘察钻孔资料及土工实验成果,可将桥址地基土分为 18 个工程地质层,即粘土;淤泥;粉细砂混游泥;淤泥含砂、粉细砂混淤泥及淤泥;中砂;卵石;粘性土混碎石;基岩。 地层指标 地质层容许承载力（KPa） 0极限摩阻力（KPa）i粘土6026淤泥468粉细砂混游泥75301 淤泥含砂60162 粉细砂混淤泥7025XXX 大学毕业设计说明书- 4 -3 淤泥5514中砂9035卵石7501
23、35粘性土混碎石150501 全风化层400602 强风化层12001003 弱风化层25002004 微风化层35003501.3 采用材料 混凝土：上部结构采用 C60 混凝土，下部结构采用 C40 混凝土混凝土桥面铺装材料：C40 混凝土预应力钢筋：j15 钢绞线 非预应力钢筋：直径12mm 的用级螺纹钢筋，直径12mm 的用级光圆钢筋；锚具：XM 锚或 OVM 锚1.4 采用规范JTG D60-2004公路桥涵设计通用规范 JTG D62-2004公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范JTG D62-2004公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范1.5 设计图纸XXX 大学毕业设计
24、说明书- 5 -24.75-(-22.80)-18.70-(-16.75)-18.00-(-16.05)-7.50-(-5.55)1.15-(0.80)-21.45-(-23.82)-14.20-(-16.57)-13.15-(-15.52)-1.75-(-4.12)-19.85-(-22.75)-14.75-(-17.75)-13.60-(-16.50)1.25-(-4.15)-1.75-(-6.40)-12.85-(-17.50)-20.70-(-25.35)-2.65-(-6.875)-13.25-(-17.475)-17.40-(-21.625)-11.75-(-17.50)-0.25
25、-(-6.00)-19.35-(-25.10)-17.35-(-24.45)-10.55-(-17.65)-18.875-(-23.975)-13.75-(-18.85)-2.05-(-7.15)-23.875-(-21.825)-18.60-(-16.55)-10.85-(-8.80)-3.00-(-0.95)-0.50-(1.55)-24.075-(-22.075)-20.725-(-18.725)-16.60-(-14.60)-3.00-(-1.00)-0.70-(1.30)-13.75-(-12.45)-11.50-(-10.30)-8.75-(-7.45)-2.90-(-1.60)-
26、1.50-(-0.20)-4.75-(-2.25)-3.15-(-0.65)-1.90-(0.60)-1.30-(1.20)-1.05-(1.45)-5.40-(-1.90)-3.80-(-0.30)-2.20-(1.30)-1.65-(1.85)-1.10-(2.40)-3.20-(3.70)-3.25-(5.25)-2.40-(6.10)-1.25-(7.25)-0.60-(7.90)B-B剖面 比例尺水平 1：1500垂直 1：225工程勘察院某跨河桥工程地质剖面图钻孔 ZK13 1.95钻孔 ZK 14 -2.37钻孔 D 5 -2.90钻孔 ZK 15-1 -4.65钻孔 D 4 -
27、4.225钻孔 ZK 16-1 -5.75钻孔 ZK 17 -7.10钻孔 D 3 -5.10钻孔 ZK 18 2.05钻孔 ZK 19 2.00钻孔 D 2 1.30钻孔 ZK 20 2.50钻孔 ZK 21 3.50钻孔 ZK 22 8.50135634623617343838484838281勘测点间距（m) 里程桩号附件一：河床剖面图XXX 大学毕业设计说明书- 6 -工程勘察院某跨河桥平面图ZK11(K2+993)K3+008D7(K3+018)江心岛屿河流小山主桥跨 1：2000ZK12(K3+048)K3+058D6(K3+081)ZK 13(K3+116)K3+157D5(K3
28、+183)K3+207ZK 15-2（K3+223）D4(K3+245)K3+257ZK 16-2(K3+272)K3+307ZK 17(K3+310)D3(K3+340)K3+357ZK 18(K3+370)K3+407ZK 19(K3+413)D2(K3+450)K3+457ZK 20(K3+488)ZK 21(K3+508)ZK 22(K3+529)主桥终点=南引桥起点ZK 16-1(K3+272)ZK 15-1(K3+223)北引桥终点=主桥起点ZK 14(K3+147)DCD附件二：桥位平面图XXX 大学毕业设计说明书- 7 -2 方 案 比 选2.1 构思宗旨（1）符合城市发展规划
29、，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）学习变截面梁桥的设计过程。2.2 比选标准在我国，安全、经济、适用、美观是桥梁设计中的主要考虑因素，安全尤为重要。2.3 设计方案2.3.1 设计方案一 图 2.1 连续梁桥布置图 单位：cm变截面预应力混凝土连续梁桥（1）孔径布置：71.5m+117m+71.5m，全长 260m，宽 21.4m。箱梁根部梁高 7m，跨中梁高 3m，从一号块到跨中按二次抛物线变化。由桥面设有 1.5的横坡，1.8%的纵坡，
30、其中中间标高高于两侧标高。（2）主梁结构构造：上部结构为变截面箱梁。采用单幅单箱双室箱型形式。主要采用高强混凝土以及大吨位预应力体系来实现主梁的轻型化。（3）下部结构：桥墩基础是连成整体的，全桥基础均采用钻孔灌注端承桩，桥墩为圆端型实体墩。XXX 大学毕业设计说明书- 8 -（4）施工方法：全桥整体采用悬臂节段浇筑施工法，两端桥台处使用整体现浇法。2.3.2 设计方案二图 2.2 简支梁桥布置图 单位：cm 等截面预应力简支 T 形梁桥（1）孔径布置：7*40m,全长 280m，宽 21.4m.桥面设有 1.5的横坡，1.8%的纵坡，其中间标高高于外侧标高。（2）主梁结构构造：上部结构 T 型
31、梁。主要采用高强混凝土以及大吨位预应力体系来实现主梁的轻型化。 （3）下部构造：全桥基础均采用钻孔灌注端承桩，桥墩为圆端形实体墩。（4）施工方案：全桥采用满堂支架浇筑施工法。2.3.3 设计方案三图 2.3 中承式拱桥布置图 单位：cmXXX 大学毕业设计说明书- 9 -中承式拱桥（1）孔径布置：跨径65m+130m+65m，全长260m，桥宽21.4m。桥面设有1.5的双向横坡，1.8%的纵坡。护栏采用金属制桥梁护栏。（2）结构构造：主桥采用劲性骨架钢筋混凝土拱桥，主跨 130m，拱圈高 26m，矢跨比为 1/5，主梁采用单箱三室。拱肋截面形式采用三角形格构型形式，这种形式纵向刚度大，横向刚
32、度也大。钢管采用 16Mn 钢，即可采用成品无缝钢管，也可由钢板卷制加工而成。横撑钢管采用 D60*12mm 与 D80*12mm 钢管。（3）主梁施工：主梁采用加劲骨架下的挂篮现浇施工。（4）下部构造：全桥基础均采用钻孔灌注端承桩（5）施工方案：岸跨及边跨采用有支架施工，主拱圈建成后，进行进行骨架下吊篮现浇施工。2.3.4 设计方案四图 2.4 斜拉桥布置图 单位：cm 独塔斜拉桥 （1）孔径布置：130m+130m，全长 260m。桥面设有 1.5%的双向横坡和 1.8%的纵坡。 （2）结构构造：主梁采用单箱三室箱型形式，塔高 38 米，斜拉索采用热挤聚乙烯拉索，冷铸镦头锚锚固体系，钢丝直
33、径为 7 毫米。 （3）下部结构：桥墩采用钻孔灌注端承桩，桥墩为矩形实体墩。 （4）施工方案：全桥采用满堂支架施工。XXX 大学毕业设计说明书- 10 -2.4 方案比选（1）根据设计构思宗旨，桥型方案应满足结构新颖、受力合理、技术可靠、施工方便、造价合理的原则。以上四种方案基本都满足着一要求。（2）方案一与方案二都属于预应力混凝土梁桥，与方案三的拱桥和方案四的斜拉桥相比，他们具有很多梁桥所有的优点：1.预应力混凝土结构，由于能够充分利用高强度材料（高强度混凝土、高强度钢筋） ，所以构件截面小，自重弯矩占总弯矩的比例大大下降，桥梁的跨越能力得到提高。2.与钢筋混凝土梁桥相比，一般可以节省钢材
34、3040，跨径愈大，节省愈多。3.全预应力混凝土梁在使用荷载下不出现裂缝，即使部分预应力混凝土梁在常遇荷载下也无裂缝，鉴于全截面参加工作，梁的刚度就比通常开裂的钢筋混凝土梁要大。因此，预应力梁可显著减少建筑高度，使大跨径桥梁做得轻柔美观。由于能消除裂缝，这就扩大了对多种桥型的适应性，并提高了结构的耐久性。 4. 预应力技术的采用，不但使钢桥采用的一些施工方法，如：悬臂拼装、顶推法（由钢桥的纵向拖拉施工方法演化而成）和旋转施工法在预应力混凝土梁桥中得到新的发展与应用，而且为现代预制装配式结构提供了最有效的接合和拼装手段。根据需要可在结构纵、横和竖向任意分段，施加预应力，即可集成理想的整体。此外还
35、发展了逐段或逐孔现浇施工方法。这种分段现浇或分段预制拼装的施工方法，国外统称为节段施工法，用这种施工方法建成的预应力混凝土桥梁统称为预应力混凝土节段式桥梁。（3）方案一与方案二相比，一个是预应力混凝土连续梁桥，一个是预应力混凝土连续刚构桥。预应力混凝土连续梁桥结构受力性能好、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。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。2.5 方案确定综上所述，根据安全、经济、适用、美观变截面预应力混凝土连续梁桥，最终选定为本次设计的推荐方案。XXX 大学毕业设计说明书-
36、 11 -3 预 应 力 混 凝 土 连 续 梁 桥 总 体 布 置3.1 桥型布置本设计推荐方案采用三跨一联预应力混凝土变截面连续梁结构，桥全长260m。3.1.1 孔径布置连续梁跨径布置一般以采用不等跨形式 。以三跨连续梁为例，若为三孔等跨连续梁，其中孔跨中活载正弯矩与活载负弯矩的绝对值之和（即弯矩变化峰值）与同跨简支梁弯矩相同。如果减小边跨长度，则边跨和中跨的跨中弯矩都将减小。一般边跨长度可取为中跨长度的（0508）倍，这样可使中跨跨中弯矩不致产生异号弯矩。由于某些因素的影响，连续梁的分跨问题不能够按最理想的跨长来选择，以致有些跨度过长，有些跨度过短，这时可根据不同情况灵活处理。例如，对
37、于城市桥梁或跨线桥，有时为了增大中跨跨径，使边跨跨长与中跨跨长之比小于或等于 0.3，此时边跨端支点上将出现较大的负应力，为此就要设计专门的能抵抗拉力的支座，或者在跨端部分设置巨大的平衡重来消除负应力。从结构受力性能分析，等跨连续梁要比不等跨的连续梁差一些。但在某些条件下，特别由于施工工艺要求，也需要采用等跨布置，例如，当桥梁总长度很大，设计者决定采用顶推或先简支后连续梁施工方法时，则等跨结构受力性能较差所带来的欠缺完全可以从施工经济效益的提高而得到补偿。所以跨湖、过海湾的长桥多采用等跨连续梁的布置。本设计推荐方案根据任务书要求以及桥址地形、地质与水文条件，通航要求等确定为 71.5m+117
38、m+71.5m 的形式。3.1.2 桥梁截面形式（1）桥梁立面图从预应力混凝土连续梁桥的受力特点来分析，连续梁的立面应采取变高度的布置为宜。连续梁在恒、活载作用下，支点截面的负弯矩往往大于跨中正弯矩，因此采用变高度梁能较好的符合梁的内力分布规律。同时，采用悬臂法施工的连续梁，变高度梁又与施工时的内力状况相吻合。另外，变高度梁使梁体外形和谐，XXX 大学毕业设计说明书- 12 -节省材料并增大桥下净空。所以从已建桥梁统计资料分析，跨径大于 100m 的预应力混凝土连续梁桥有 90%以上是选用变高度梁。再者在恒、活载作用下，支点截面将出现较大的负弯矩，从绝对值来看，支点截面的负弯矩往往大于跨中截面
39、的正弯矩，因此，采用变高度梁能较好地符合梁的内力分布规律，另外，变高度梁使梁体外形和谐，节省材料并增大桥下净空。图 3.1 设计桥布置图 单位：cm变高度与等高度相比较，等高度梁的缺点是：在支点上不能利用增加梁高而只能增加预应力束筋用量来抵抗较大的负弯矩，材料用量多。综上所述，推荐方案采用的是变截面预应力连续梁桥，其中箱梁根部梁高7m，跨中梁高 3m。梁截面采用二次抛物线形，二次抛物线的变化规律与连续梁的弯矩变化规律基本相近。（2）桥梁横截面梁式桥横截面的设计主要是确定横截面布置形式，包括主梁截面形式、主梁间距、主梁各部尺寸；它与梁式桥体系在立面上布置、建筑高度、施工方法、美观要求以及经济用料
40、等等因素都有关系。在目前已建成的大跨径预应力混凝土梁桥中，当梁桥的跨径继续增大超过 60m 后，箱形截面是最适宜的横截面型式。箱型截面还有如下优点：这种闭合薄壁截面抗扭刚度很大，对于采用悬臂施工的桥梁尤为有利。同时，因其顶板和底板都有较大的面积，所以能有效的抵抗正、负弯矩，并满足配筋要求。箱形截面亦具有良好的动力特性。常见的箱形截面形式有：单箱单室、单箱双室、双箱单室、单箱多室、双箱XXX 大学毕业设计说明书- 13 -多室等等。从对箱形截面的受力状态分析表明，单箱双室截面受力明确，施工方便，节省材料用量。一般常用在桥宽 22m 以内的范围。图 3.2 支座和跨中截面尺寸 单位：cm综上所述，
41、根据任务书设计要求本推荐桥型方案横截面采用的是单箱双室的箱型截面。如上图：顶板厚度取 30cm；跨中处底板厚 40cm，支点处底板厚为 80cm,中间底板板厚成二次抛物线性变化；跨中处腹板厚度采用 40cm，支点处腹板采用80cm，中间腹板厚度采用二次抛物线性变化。（3）桥梁的梁高连续梁在支点和跨中的梁估算值：根据已建成桥梁的资料分析，梁高可按下表采用：桥型支点梁高 (m)跨中梁高 (m)等高度连续梁H =(1/151/30) L 常用(1/181/20) L变高度(折线形)连续梁H =(1/161/20) Lh =(1/221/28) L变高度(曲线形)连续梁H =(1/161/20) Lh
42、 =(1/301/50) L根据以上估算值，本推荐方案取得支点处梁高为 7m，跨中梁高为 3m。3.1.3 桥梁细部尺寸（1）顶板与底板箱形截面的顶板和底板是结构承受正负弯矩的主要工作部位。除承受竖向荷载外，还承受轴向拉、压荷载。竖向荷载是指自重、桥面活载和施工荷载。轴向XXX 大学毕业设计说明书- 14 -荷载是指桥跨方向上，恒、活载转换过来的轴向力以及纵向和横向的预应力荷载。因此，顶板、底板除按板的构造要求决定厚度之外，还要按桥跨方向上总弯矩决定其厚度。箱梁根部底板厚度箱梁底板厚度随箱梁负弯矩的增大而逐渐加厚至墩顶，以适应受压要求。底板除须符合使用阶段的受压要求外，在破坏阶段还宜使中和轴保
43、持在底板以内，并有适当的富裕。一般约为墩顶梁高的 1/101/12，或按以下推荐公式选用：墩上底板厚度参数式中： K1墩上底板厚度参数 HS墩上梁高; B桥面宽度; AF箱梁底板混凝土面积。 Lm最大跨径。箱梁跨中底板厚度一般按构造选定，若不配预应力筋，厚度可取 1518cm，当跨度较大，跨中正弯矩较大，需要配置一定数量的钢束或钢筋时，厚度可取2025cm。当设有横向预应力筋时，顶板厚度须足够布置预应力筋的套管并留有混凝土的注入间隙。在结构设计时，尽可能用长悬臂或利用横向坡度和弯折预应力筋以调整板中横向弯矩。本推荐设计方案底板由支点处以二次抛物线的形式向跨中变化。底板在支点处厚 80cm，在跨
44、中厚 40cm.顶板厚 30cm。（2）腹板腹板的功能是承受截面的剪应力和主拉应力。在预应力梁中，因为弯束对外剪力的抵消作用，所以剪应力和主拉应力的值比较小，腹板不必设得太大；同时，腹板的最小厚度应考虑力筋的布置和混凝土浇筑要求，其设计经验为：a 腹板内无预应力筋时，采用 200mm。b 腹板内有预应力筋管道时，采用 250300mm。XXX 大学毕业设计说明书- 15 -c 腹板内有锚头时，采用 250300mm。大跨度预应力混凝土箱梁桥，腹板厚度可从跨中逐步向支点加宽，以承受支点处较大的剪力，一般采用 300600mm，甚至可达到 1m 左右。腹板厚度也可按以下推荐公式选定。墩上腹板厚度参
45、数式中：K2墩上腹板厚度；t3s墩上腹板厚度总和。 HS箱梁跨中梁高。跨中腹板厚度参数 式中： K3箱梁跨中腹板厚度t3c箱梁跨中腹板厚度总和。Hc箱梁跨中梁高。本推荐设计方案支座处腹板厚取 80cm.，跨中腹板厚取 40cm。中间腹板厚度采用二次抛物线性变化。3.1.4 桥面铺装桥面铺装：根据桥梁工程 （上）选用 2cm 厚的防水混凝土作为铺装层，上加 8cm 厚的沥青混凝土磨耗层，共计 10cm 厚。3.1.5 桥梁下部结构 全桥基础均采用钻孔灌注端承桩，桥墩圆端型实体墩。3.1.6 本桥使用材料（1）使用混凝土箱梁采用 60 号混凝土，墩身采用、承台、防撞护栏、采用 40 号混凝土。（2
46、）使用钢材纵、横向预应力采用 ASTMA416-92-270 级钢绞线，标准强度为 1860Mpa，直XXX 大学毕业设计说明书- 16 -径为 15.24mm，面积 139mm2,弹性模量为 1.9105 Mpa，采用 OVM 锚具。带肋钢筋应符合钢筋混凝土用热轧带肋钢筋GB1499-91 的规定、光圆钢筋应符合钢筋混凝土用热轧光圆钢筋GB1499-91 的规定。非预应力钢筋：直径12mm 的用级螺纹钢筋，直径90KN初拟跨中桥墩直径 2m，用 C40 混凝土，HRB335 级直径 25mm 的钢筋验算桥墩配筋和承载力校核 Mmax=2096.655KN m桥墩计算长度：l0=2xl=22m
47、 查表得：fcd=18.4MPa fsd=280MPa(1)计算偏心距增大系数 6max072096.655 1049.94.2 10MemmN长细比 应考虑纵向弯曲偏心距的影响022000114.42000ld取 rs=0.9r=0.9x1000=900mm 则截面有效高度 h0=r+rs=1000+900=1900mm则 20120011()1400()hehh XXX 大学毕业设计说明书- 52 -01049.90.22.70.22.70.271900eh 取 102220001.150.011.150.011.0412000lh21 1900220001()0.27 11.881400
48、 49.92000 则01.88 49.993.8emm（2）计算受压区高度系数00()184001725.92()26264252000cdsdfBrAeBAfCeDgrCD 226818.4 102.8 10ucdsdNAr fC r fAC试算后得0 根据规范最小配筋率不得小于 0.005。现选用 38 根 HRB335 直径 25mm 的钢筋，As=18644mm2实际配筋率：=0.0059钢筋布置图如下：图 9.2 桥墩钢筋布置图在垂直于弯矩作用平面内 长细比 查表得混凝土稳定系数022000112000ld0.94 混凝土截面面积 226220003.143.14 1044cdAm
49、m 实际纵向钢筋面积 As=18644mm2 则在垂直于弯矩作用平面的承载力为：0.9 ()ucdcsdSNf Af AXXX 大学毕业设计说明书- 53 - 60.9 0.94 (18.4 3.14 10280 18644)53294.88642000KNKN在平行于弯矩作用平面内 0cdsdcdsdBfD gferAfCf=18.40.0059 0.9 280100018.40.0059 280BDAC184001486.818.41.652BDAC以下采用试算法列表计算ABCD0e0e00()ee1.092.83410.25112.51290.520495.8193.81.021.102
50、.84800.24152.53300.550591.893.80.981.112.86150.23192.55250.490887.8693.80.94当时，=95.81mm 与设计的=93.8 较接近，故取为计算值。1.090e0e1.09在弯矩作用平面内的承载力为： 22ucdsdNAr fC r f 222.8341 100018.42.5129 0.0059 1000280 445.63 104.2 10KNNKN经验算满足条件。9.2 承台及桩的设计计算单桩容许承载力 2440.6 3.14 1.54.7 10 +2 3.14 1.5 (0.05 2 4.7 10 )aR +0.5
51、0.2 2 3.14 (7.5 50+0.8 60+5.2 300) 5 2.45 10 kN采用双排六棵桩单墩自重：598.04KN三墩自重：2694.12KNXXX 大学毕业设计说明书- 54 -承台自重：1.63x104KNFH=571.5KNFN=1.26x105+0.269x104+1.63x104=1.45x105KNM=8001KN m9.2.1 桩的计算宽度 b1 10fbkkk d =1110.6blkbh1 0.630.7670.612Kf=0.9 0111.333kd b1=0.9x1.333x0.767x3=2.761m9.2.2 桩的变形系数m=5000KN/m4E=
52、0.8Ec=0.8x3.25x107KN m2I=3.97m4115575000 2.7610.180.8 3.25 103.97mbmEI 故按弹性桩计算。0.18 223.963.5hhm9.2.3 桩顶刚度系数值计算1234、L0=0m h=22m 0.5227.074dAmC0=m0h=5000 x22=1.1x105KN/m3A0=28.26m2100010.3581hEIlhAEC A查表可得 XQ=1.06159 Xm=0.98364 1.48249m220.034QEIXEIXXX 大学毕业设计说明书- 55 -230.03187mEIXEI40.26684mEIEI4.计算承
53、台底原点 O 处位移4016.8 10NbnEI24131022224131()3190.35()niiniinXHnMaEInnXn23022224131411.72()niinMnHEInnXn9.2.4 计算作用在每根桩顶上的的作用力 Pi 、Qi 、Mi竖向力: 41006.8 10411.72()0.358(3)iipbxEIEIEI 442.48 102.39 10kNkN水平力：203095.35iQaKN 203095.35iQaKN 弯矩： 40308.19iMaKN m 校核：6 95.35572.1571.5inQKNHKN18050.868001niiiiX PnMKN
54、 mMKN m 5511.46 101.45 10niinPKNKN9.2.5 计算最大冲刷线处桩身弯矩、水平力及轴力M0=8.19KNm Q0=95.35KN P0=2.48x104KN计算最大冲刷线以下深度 Z 处桩截面上的弯矩 Mz 及水平压应力mmZBMAQM00无量纲系数及由表查得，值计算列表如下，其结果以图 表示之：mAmBXXX 大学毕业设计说明书- 56 -003.960108.198.191.10.23.960.196950.99806104.328758.1741114112.502862.20.43.960.377340.98615199.88538.0765685207
55、.961873.30.63.960.529220.95856280.339487.8506064288.190084.40.83.960.645250.91312341.803127.4784528349.281575.513.960.722370.85067382.655286.9669873389.622276.61.23.960.76070.77379402.959536.3373401409.296877.71.43.960.763260.68639404.315615.6215341409.937158.81.63.960.734890.59295389.28744.85626053
56、94.143669.91.83.960.681580.49784361.047924.0773096365.1252311.123.960.609880.40524323.066853.3189156326.3857712.22.23.960.526330.31859278.808582.6092521281.4178313.32.43.960.437090.24066231.536191.9710054233.5071914.42.63.960.347460.17325184.057211.4189175185.4761215.52.793.960.270770.123143.432831.
57、00737144.4402mmZBMAQM00无量纲系数及由表查得，值计算列表如下，其结果以图 表示之xAxB00000001.10.22.122361.292352.6386031.0928893.7314922.20.41.806981.0024.493021.6947036.1877223.30.61.506620.751075.6192711.905457.524724.40.81.227310.538426.1033641.8212817.9246455.510.973680.362226.052591.5315757.5841646.61.20.748780.219995.5854
58、791.116226.70177.71.40.554240.10874.8233730.6434635.4668368.81.60.39010.024833.8799030.1679824.0478859.91.80.25528-0.03532.856369-0.268672.58770311.12O.14767-0.075541.8359-0.638811.19708812.22.20.06444-0.09950.881258-0.92557-0.0443213.32.40.00221-0.110760.032971-1.12398-1.0910114.42.6-0.07251-0.1122
59、5-1.17192-1.23403-2.4059415.52.79-0.07018-0.10739-1.21715-1.26688ZZZhhmAmBmAQ0mBM 0ZMxAxBxZAQb01xZBMb012ZXZZZXXX 大学毕业设计说明书- 57 -024681012141618050100150200250300350400450系列1图 9.3 桩截面弯矩随深度变化曲线024681012141618-4-20246810系列 1图 9.4 桩截面水平压力随深度变化曲线桩顶纵向水平位移验算桩在最大冲刷线处水平位移和转角=0.39mm6mm 符合规范要求xxBEIMAEIQ20300 x
60、=-4.7radBEIMAEIQ0200桥墩 I1=0.785m4 E1=E所以1 10.918E InEI333211 2121 11 ()()6.15 103QQxnhhnhh hhmE I2212121 1(2)1.22 102mMxhnhhhmE I墩顶纵向水平位移XXX 大学毕业设计说明书- 58 -10012()19.398Qmxxhhxxmm水平位移容许值： 符合要求。 0.50.5 1175.41Lcm桩身材料截面强度验算验算最大弯矩（z=7.7m 处）截面强度，该处弯矩 Mj=409.94KNm轴向力 Nj=1.45x105KN桩内竖向钢筋按 0.3%配置2230.3%212
61、4gAcm现选用 38 根直径 28 的 HRB335 钢筋22381.4233.9sAcm图 9.5 桩身配筋图 单位：钢筋：mm 其他 cm桩身混凝土标号 40 号 0.08,18.4gaRMPa桩的计算长度 lp，040.5()7.75phlhm当时，l偏心距增大系数 21110cjpehh br NlE I r0.10.1430.47=1.021ejjMN d则XXX 大学毕业设计说明书- 59 -00.003jjMemN 1.42ggrram0.9grgr根据经验公式经验算0ggBRDugRerARCuR01.460.002970.003e时，最接近此时 A=3.1354 B=0.0
62、061 C=3.0838 D=0.1275 22cdsdAr fC r f24233.1354 1.518.4 103.0838 0.0033 1.5280 10 551.47 101.45 10jKNNKN 33cdsdBr fD r f33330.0061 1.518.4 100.1275 0.0033 1.5280 10 满足要求10048.19jKN mMKN m9.2.6 承台验算1 桩顶处的局部受压验算 23326.8 1041.54jcaimA RPr541.23 102.48 10KNKN满足要求2 装对承台的冲剪验算0jmjmiPtru R432.48 103(32 2.5
63、tan35 )2.48 102mo 1.031 满足要求3 承台配筋计算XXX 大学毕业设计说明书- 60 -图 9.6 承台平面图441 11 113 0.5 2.48 103.72 10Mm s pKN m 442 22 0.5 2.48 102.48 10MKN m查表得 18.4cdfMpa1.65tdfMpa280sdfMpa 2360/yfN mm21.43/tfN mm 取080h =3000-80=2920mmsamm则对 1-1 截面 210210csscMMf bhf bh105323.72 101.2 101 18.4 1019000 2920 511 21.2 100.
64、518sb 满足要求 0.5(11 2)1ssr 0sy sMAf rh1023.72 1035388360 1 2920mm 353880.06%0.2%3000 19000取 0.2%5219000 3000 0.2%1.14 10sAmmXXX 大学毕业设计说明书- 61 - 114000186.2190615.4nn取则需配 190 根直径 28 的 HRB335 钢筋对 2-2 截面 210210csscMMf bhf bh10522.48 101.4 101 18400 11000 2920 511 21.4 100.518sb 满足要求0.5(11 2)1ssr0sy sMAf
65、rh1022.48 1023592360 1 2920mm 235930.07%0.2%3000 11000取 0.2%4211000 3000 0.2%6.6 10sAmm 66000107.2108615.4nn取则需配 108 根直径 28 的 HRB335 钢筋抗剪 1-1 截面 3200.5 10tf bh30.5 101.0 1.71 19000 2920 444.7 106 3.72 10KNKN312300.45 10(20.6 )cscuksvvVbhpff 351.0 1.0 1.1 0.45 1019000 2920 (20.6 3.5) 26.82102.2 10svK
66、N 满足2-2 截面3440.5 101 1.43 11000 29202.2 102 3.72 10KNKN 31.0 1.0 1.1 0.45 1011000 2920 (20.6 0.4)26.8210 0.2%csV541.11 107.44 10KNKN满足 经验算承台配筋满足要求。4. 按照公预规第 8.5.3 条规定：当外排桩中心距墩台边缘等于或小于承台高度时，XXX 大学毕业设计说明书- 62 -承台短悬臂可按“撑杆系杆体系”计算撑杆的抗压承载力和系杆的抗拉承载力，如下图所示：承台底面单桩竖向力设计值:41006.8 10411.72()0.358(3)iipbxEIEIEI 442.48 102.39 10kNkN撑杆抗压承载力计算：0,20.481.43304 110.002 cotsincos6idcd scu kcd scu kidissiaiaDtbffffTA Etbhhsd代人数值计算得到2253,2480010.002 cot0.002cot 50.10.00623386.72 2.0 1010sincos0.8 3000sin50.1 1568cos5
