1、題目：五跨預應力連續(xù)箱梁設計（5*30m ）指導教師：職稱：學生姓名：專業(yè)：院（系）：完成時間：吉俊講師倪傳志土木工程建筑工程學院年月日目 錄目 錄1摘 要3緒 論41 設計基本資料71.1 工程概況71.2 設計標準71.3 橋梁設計.7 2 設計要點及結構尺寸定92.1 設計要點92.2 結構尺寸的擬定103 主梁作用效應的計算133.1 自重作用效應的計算133.2 汽車荷載的效應和人群荷載效應193.3 溫度應力及支座沉降內(nèi)力計算283.4 內(nèi)力組合304 預應力鋼束的估算及布置394.1 采用部分預應力混凝土設計，以邊梁計算為例394.2 鋼束的布置404.3 主梁凈、換算截面幾何特

2、性計算445 預應力損失及有效預應力計算465.1 基本理論465.2 預應力損失計算466 配束后主梁內(nèi)力計算及內(nèi)力組合587 截面強度驗算667.1 基本理論667.2 計算公式668 抗裂驗算708.1公預規(guī)要求708.2 抗裂計算709 持久狀況構件的應力驗算819.1 正截面混凝土壓應力驗算819.2 預應力筋拉應力驗算849.3 混凝土壓應力驗算8510 短暫狀況構件的應力驗算9310.1 預加應力階段的應力驗算9310.2 吊裝應力驗算94致 謝96參考文獻97附 錄 英語翻譯98摘要連續(xù)梁橋是工程上廣泛使用的一種橋型， 它不但具有可靠的強度、 剛度及抗裂性， 而且具有行車舒適平

3、穩(wěn)， 養(yǎng)護工作量小， 設計及施工經(jīng)驗成熟的特點。 設計一座橋梁必須從橋跨布設，尺寸擬定， 鋼束布置以及施工方法等方面綜合考慮， 還要充分考慮設計參數(shù)和環(huán)境影響。本設計是五跨連續(xù)梁橋， 截面形式為四片單箱單室預制箱型梁， 縱向橫截面； 施工方式是先簡支后連續(xù)施工的連續(xù)梁橋。 該設計首先進行恒載、 活載及次內(nèi)力的計算， 在此基礎上進行荷載組合， 繪制彎矩和剪力包絡圖； 其次，根據(jù)短期效應組合配置預應力鋼筋，并進行預應力損失的計算；最后，對連續(xù)梁橋進行驗算，是否滿足設計要求。關鍵詞：設計；連續(xù)梁橋；先簡支后連續(xù)；預應力AbstractThe continuous beam bridge is a k

4、ind of bridge type used widely on the project.It notonly has a reliable strength,stiffness and cracking,but also has a smooth journeycomfortable,conservation workon the design and construction experience of thecharacteristics of maturity.Design a bridge must be laid across from the bridgesize of the

5、 development,steel beam layout and construction methods,but also give full-laying,theconsideration to the design parameters and environmental impact.This is a design for a five-span continuous bridge,whose cross-section is one-compartment and no changing on the road direction,constructed by after a

6、first simply-supported.The first design includes constant load,the live load and the calculation of the internal forces.On the basis of a load combination,we can draw moment and shear envelope map.Next,according to the short-term effect combination disposition prestressed reinforcement,and carries o

7、n the loss of prestress the computation.Finally,carries on the checking calculation to this continuous bridge,whether to satisfy the design requirements.Key Words: design; continuous bridge; after a first simply-supported; prestress緒論0.1 預應力混凝土連續(xù)梁橋概述預應力混凝土連續(xù)梁橋以結構受力性能好、變形小、伸縮縫少、行車平順舒適、造型簡潔美觀、養(yǎng)護工程量小、

8、抗震能力強等而成為最富有競爭力的主要橋型之一。本章簡介其發(fā)展：由于普通鋼筋混凝土結構存在不少缺點：如過早地出現(xiàn)裂縫， 使其不能有效地采用高強度材料，結構自重必然大，從而使其跨越能力差，并且使得材料利用率低。為了解決這些問題，預應力混凝土結構應運而生，所謂預應力混凝土結構，就是在結構承擔荷載之前，預先對混凝土施加壓力。這樣就可以抵消外荷載作用下混凝土產(chǎn)生的拉應力。自從預應力結構產(chǎn)生之后，很多普通鋼筋混凝土結構被預應力結構所代替。預應力混凝土橋梁是在二戰(zhàn)前后發(fā)展起來的，當時西歐很多國家在戰(zhàn)后缺鋼的情況下，為節(jié)省鋼材， 各國開始競相采用預應力結構代替部分的鋼結構以盡快修復戰(zhàn)爭帶來的創(chuàng)傷。50 年代，

9、預應力混凝土橋梁跨徑開始突破了100 米，到 80 年代則達到440 米。雖然跨徑太大時并不總是用預應力結構比其它結構好，但是，在實際工程中， 跨徑小于400 米時，預應力混凝土橋梁常常為優(yōu)勝方案。我國的預應力混凝土結構起步晚，但近年來得到了飛速發(fā)展。現(xiàn)在，我國已經(jīng)有了簡支梁、帶鉸或帶掛梁的 T 構、連續(xù)梁、桁架拱、桁架梁和斜拉橋等預應力混凝土結構體系。雖然預應力混凝土橋梁的發(fā)展還不到80 年。但是，在橋梁結構中，隨著預應力理論的不斷成熟和實踐的不斷發(fā)展，預應力混凝土橋梁結構的運用必將越來越廣泛。連續(xù)梁和懸臂梁作比較： 在恒載作用下， 連續(xù)梁在支點處有負彎矩，由于負彎矩的卸載作用，跨中正彎矩顯

10、著減小，其彎矩與同跨懸臂梁相差不大；但是，在活載作用下， 因主梁連續(xù)產(chǎn)生支點負彎矩對跨中正彎矩仍有卸載作用，其彎矩分布優(yōu)于懸臂梁。 雖然連續(xù)梁有很多優(yōu)點，但是剛開始它并不是預應力結構體系中的佼佼者，因為限于當時施工主要采用滿堂支架法，采用連續(xù)梁費工費時。 到后來， 由于懸臂施工方法的應用，連續(xù)梁在預應力混凝土結構中有了飛速的發(fā)展。 60 年代初期在中等跨預應力混凝土連續(xù)梁中，應用了逐跨架設法與頂推法；在較大跨連續(xù)梁中，則應用更完善的懸臂施工方法，這就使連續(xù)梁方案重新獲得了競爭力，并逐步在 40200 米范圍內(nèi)占主要地位。無論是城市橋梁、 高架道路、 山谷高架棧橋， 還是跨河大橋， 預應力混凝土

11、連續(xù)梁都發(fā)揮了其優(yōu)勢，成為優(yōu)勝方案。 目前，連續(xù)梁結構體系已經(jīng)成為預應力混凝土橋梁的主要橋型之一。然而，當跨度很大時， 連續(xù)梁所需的巨型支座無論是在設計制造方面，還是在養(yǎng)護方面都成為一個難題； 而 T 型剛構在這方面具有無支座的優(yōu)點。因此有人將兩種結構結合起來，形成一種連續(xù)剛構體系。 這種綜合了上述兩種體系各自優(yōu)點的體系是連續(xù)梁體系的一個重要發(fā)展，也是未來連續(xù)梁發(fā)展的主要方向。另外，由于連續(xù)梁體系的發(fā)展，預應力混凝土連續(xù)梁在中等跨徑范圍內(nèi)形成了很多不同類型，無論在橋跨布置、梁、墩截面形式，或是在體系上都不斷改進。在城市預應力混凝土連續(xù)梁中，為充分利用空間，改善交通的分道行駛，甚至已建成不少雙層

12、橋面形式。在我國， 預應力混凝土連續(xù)梁雖然也在不斷地發(fā)展，然而，想要在本世紀末趕超國際先進水平，就必須解決好下面幾個課題：1) 發(fā)展大噸位的錨固張拉體系，避免配束過多而增大箱梁構造尺寸，否則混凝土保護層難以保證，密集的預應力管道與普通鋼筋層層迭置又使混凝土質量難以提高。2) 在一切適宜的橋址， 設計與修建墩梁固結的連續(xù)剛構體系， 盡可能不采用養(yǎng)護調換不易的大噸位支座。3) 充分利用時間的時間價值， 采用先簡支后連續(xù)的施工方法， 可以大大的加快工程的施工進度。另外，在設計預應力連續(xù)梁橋時，技術經(jīng)濟指針也是一個很關鍵的因素，它是設計方案合理性與經(jīng)濟性的標志。目前，各國都以每平方米橋面的三材（混凝土

13、、預應力鋼筋、普通鋼筋）用量與每平方米橋面造價來表示預應力混凝土橋梁的技術經(jīng)濟指針。但是，橋梁的技術經(jīng)濟指針的研究與分析是一項非常復雜的工作，三材指標和造價指標與很多因素有關，例如：橋址、水文地質、能源供給、材料供應、 運輸、 通航、規(guī)劃、建筑等地點條件；施工現(xiàn)代化、制品工業(yè)化、勞動力和材料價格、機械工業(yè)基礎等全國基建條件。同時，一座橋的設計方案完成后，造價指針不能僅僅反應了投資額的大小，而是還應該包括整個使用期限內(nèi)的養(yǎng)護、維修等運營費用在內(nèi)。通過連續(xù)梁、 T 型剛構、 連續(xù)剛構等箱形截面上部結構的比較可見：連續(xù)剛構體系的技術經(jīng)濟指針較高。因此，從這個角度來看，連續(xù)剛構也是未來連續(xù)體系的發(fā)展方

14、向。總而言之， 一座橋的設計包含許多考慮因素，在具體設計中， 要求設計人員綜合各種因素，作分析、判斷，得出可行的最佳方案。0.2 畢業(yè)設計的目的與意義畢業(yè)設計的目的在于培養(yǎng)畢業(yè)生綜合能力，靈活運用大學所學的各門基礎課和專業(yè)課知識，并結合相關設計規(guī)范，獨立的完成一個專業(yè)課題的設計工作。設計過程中提高學生獨立的分析問題， 解決問題的能力以及實踐動手能力，達到具備初步專業(yè)工程人員的水平，為將來走向工作崗位打下良好的基礎。本次設計為 (5× 30)m 預應力砼連續(xù)梁，橋面凈寬10.5m，分為兩幅，設計時只考慮單幅的設計。梁體采用由四片梁組成的單箱單室箱型截面，由于預應力混凝土連續(xù)梁橋為超靜定

15、結構，手算工作量比較大，且準確性難以保證，所以結合有限元分析軟件MIDAS 進行，這樣不僅提高了效率，而且準確度也得以提高。本次設計的預應力混凝土連續(xù)梁采用先簡支后連續(xù)法施工。1 設計基本資料1.1 工程概況本設計為河南省洛陽市國道3 利新區(qū)新建公路工程K2+825 處實際大橋，本工程全線采用路基寬 26 米雙向四車道一級公路標準，設計時速為80 公里 / 小時。為了便于施工，上部結構為采用通用跨徑30m 裝配式預應力混凝土連續(xù)箱梁。1.2 設計標準設計荷載：公路級； 設計洪水頻率： 1/100 ；橋面凈寬： 2× 10.5 米；人群荷載3.0kN/m2 。1.3 橋梁設計橋梁方案的

16、確定1) 橋孔設計：大橋設計以適用、安全、經(jīng)濟、協(xié)調和美觀為原則，在選擇孔徑時還根據(jù)本地區(qū)在自然條件、 材料供應和地質情況以及施工要求的使用效果、與自然景觀是否協(xié)調等綜合考慮，做到技術可行經(jīng)濟合理，并盡量做到標準化、系列化和施工機械化。本項目山區(qū)段橋梁密度很大橋孔布置時，通盤考慮橋孔附近的其他建筑物，防止個建筑物之間的距離太近，避免造成路基壓實時作業(yè)面過小、近距離多處橋頭跳車現(xiàn)象。2) 橋梁結構形式： 本段內(nèi)橋梁上部結構形式裝配式部分預應力混凝土連續(xù)箱梁，先簡支后連續(xù)；下部結構根據(jù)不同情況采用柱式墩，橋臺采用樁柱式或肋板式臺， 鉆孔灌注樁基礎。根據(jù)墩高橋梁的樁徑尺寸類型盡量一致，以方便施工。1

17、.3.2 主要材料1) 混凝土：預制箱梁、現(xiàn)澆接頭、濕接縫、調平層均采用C50 號混凝土橋墩橋臺中除承臺、肋身、樁基礎采用 C25 混凝土外，其余均采用C30 混凝土。2) 鋼材：低松弛高強度預應力鋼絞線采用符合GB/T5224-2003規(guī)定，單根鋼絞線直徑15.2mm ，公稱面積 1402mm ，標準強度 pkf=1860MPa ，彈性模量 MPa1095.15PE；一般鋼筋直徑 d 12mm 者為 HRB335熱軋螺紋鋼，直徑 d<12mm 者采用 R235 鋼筋，R235,HRB335鋼筋其規(guī)格和技術標準分別符合GB1310-91 和 GB1499-89 之規(guī)定；鋼板采用符合GB7

18、00-98規(guī)定的 Q235 鋼板。3) 錨具及管道成孔：預制箱梁及頂板負彎矩鋼束錨具采用OVM型或其他型號錨具及其配套張拉設備、管道成型采用鋼波紋管。4) 支座：箱梁采用符合交通部行業(yè)標準JT/T4-2004公路橋梁板式橡膠支座之規(guī)定的GYZ和 4GYZF系列產(chǎn)品。5) 伸縮縫：采用D80 型鋼縫及D160 型模數(shù)式伸縮縫裝置。6) 防水層：橋面防水層采用路橋用水性瀝青防水涂料。7) 橋梁兩側均采用鋼筋混凝土墻式護欄。設計要點1) 平面布置：橋墩采用徑向布置（設計線長為標準跨徑），橋臺背墻線平行梁端布置，對于同一跨橋盡量采用同一預制梁長， 通過梁染之間的現(xiàn)澆接縫在長度變化解決徑向布置內(nèi)弧外弧不

19、等長的問題，設計保證梁梁之間地現(xiàn)澆接頭最小長度20mm 左右。2) 弦弧差在調整： 同一跨內(nèi)預制梁為平行布置， 梁邊緣與曲線之間存在著差值 （弦弧弓形高） ，調整外緣的距離形成平面線形。3) 墩頂濕接著的處理： 由于徑向布設橋墩及同一孔內(nèi)預制梁長相同，形成橋墩處相鄰孔預制梁端梯形開口， 造成墩頂濕接著的長度不等，設計時逐墩逐梁詳細提供現(xiàn)澆接頭在長度，并給出由此引起變化的圖紙，如：臨時支座布置圖、墩頂現(xiàn)澆接頭配筋圖等。由于同樣的原因，各片梁下臨時支座距蓋梁邊緣的距離不等，設計時已根據(jù)不同情況對個別墩蓋梁的寬度予以調整。4) 橋面橫坡的形成： 由于橋梁處于不同的平曲線上， 各墩臺蓋梁頂?shù)臋M坡不同，

20、 有的還可能相差很大，但同一跨內(nèi)梁的橫坡必須為一定值，設計時取該孔梁相鄰墩臺橫坡的平均值。30 跨徑箱梁通用圖在設計時按底板平坡、頂板橫坡為2%設計，為了形成橋面橫坡，通過梁底預埋鋼板、支座墊石現(xiàn)澆調平層（控制原則：最薄10cm 高）共同調整來形成橋面橫坡，設計時保證支座頂面底面水平。各橋在設計時均考慮了路線縱坡橫坡的影響給出了梁底板的具體尺寸及厚度、墊石頂面標高及臨時支座位置。5) 墩頂水平推力的計算： 墩頂水平推力計算采用柔性墩理論中的集成剛度法， 采用串聯(lián)和并聯(lián)的彈簧來模擬橋墩入支座， 考慮上下部結構的聯(lián)合作用， 并假定梁體為剛體， 將橋面油汽車制動力、 梁體混凝土收縮、徐變、 溫度產(chǎn)生的水平力， 同時考慮一聯(lián)中設光滑板支座的影響后，根據(jù)各墩的剛度進行分配。6) 在墩、臺擋塊內(nèi)側、 背墻與預制梁對應位置及可能發(fā)生構件剛性碰撞的位置設置橡膠緩沖塊。7) 位于