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30米预应力混凝土T型梁桥毕业设计


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第1章 桥型方案比选 ................................. 1 1.1 方案一:预应力混凝土简支 T 型梁桥 ............... 1 1.1.1 基本构造布置 .............................. 1 1.1.2 设计荷载 .................................. 1 1.2 方案二:钢筋混凝土箱型拱桥..................... 2 1.3 方案三:预应力混凝土连续箱梁 .................... 3 1.4 方案最终确定 .................................. 3 第2章 上部结构设计 ............................... 4

2.1 设计资料及构造布置 ............................ 4 2.1.1 设计资料 .................................. 4 2.1.2 横截面布置 ................................ 6 2.1.3 横截面沿跨长变化 ......................... 12 2.1.4 横隔梁的布置 ............................. 12 2.2 主梁作用效应计算 ............................. 13 2.2.1 永久作用效应计算 ......................... 13 2.2.2 可变作用效应计算(修正刚性横梁法) ....... 17 2.2.3 主梁作用效应组合 ........................ 27 2.3 预应力钢束的估算及其布置 ..................... 28 2.3.1 跨中截面钢束的估算和确定 ................. 28 2.3.2 预应力钢束布置 ........................... 29
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2.4 计算主梁截面几何特性 ......................... 37 2.4.1 截面面积及惯性矩计算 ..................... 37 2.4.2 截面静距计算 ............................. 40 2.4.3 截面几何特性汇总 ......................... 44 2.5 钢束预应力损失计算 ........................... 45 2.5.1 预应力钢束与管道壁之间的摩擦引起的预应力损失 .............................................. 46 2.5.2 由锚具变形、钢束回缩引起的预应力损失 ..... 47 2.5.3 混凝土弹性压缩引起的预应力损失 ........... 48 2.5.4 由钢束应力松弛引起的预应力损失 ........... 52 2.5.5 混凝土收缩和徐变引起的预应力损失 ......... 52 2.5.6 预加力计算及钢束预应力损失汇总 ........... 56 2.6 主梁截面承载力与应力验算 ..................... 60 2.6.1 持久状况承载能力极限状态承载力验算 ....... 60 2.6.2 持久状况正常使用极限状态抗裂验算 ......... 70 2.6.3 持久状态构件的应力验算 ................... 77 2.6.4 短暂状况构件的应力验算 ................... 87 2.7 主梁端部的局部承压验算........................ 94 2.7.1 局部承压区的截面尺寸验算 ................. 94 2.7.2 局部抗压承载力验算 ....................... 97 2.8 主梁变形验算 ................................. 98 2.8.1 计算由预加力引起的跨中反拱度 ............. 98
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2.8.2 计算由荷载引起的跨中挠度 ................ 102 2.8.3 结构刚度验算 ............................ 103 2.8.4 预拱度的设置 ............................ 103 2.9 横隔梁计算 .................................. 103 2.9.1 确定作用在跨中横隔梁上的可变作用 ........ 103 2.9.2 跨中横隔梁的作用效应影响线 .............. 104 2.9.3 截面作用效应计算 ........................ 107 2.9.4 截面配筋计算 ............................ 108 2.9.5 截面抗剪承载力验算要求 ................. 111 2.10 行车道板计算 ............................... 112 2.10.1 悬臂板荷载效应计算 ..................... 112 2.10.2 连续板荷载效应计算 ..................... 114 2.10.3 截面设计、配筋与承载力验算 ............. 120 结论 ............................................... 122 致谢 ............................................... 123 参考文献 ........................................... 124

III

第1章

桥型方案比选

根据本设计桥梁的桥位地形、水文条件,并综合考虑工程的经济 性和施工的难易程度,本桥跨布置的单跨跨径宜在 30m 以上,因此 选定简支 T 型梁桥、 连续箱梁桥和连续钢构桥这三种桥型方案来进行 方案比选。

1.1 方案一:预应力混凝土简支 T 型梁桥 1.1.1 基本构造布置
(1)设计资料 标准跨径:30m; 主梁全长:29.96m; 计算跨径:29m; 桥面净空:净─9m+2 ? 1.5m(人行道)=12m; (2)上部结构为预应力混凝土 T 型梁,梁高 2.3m;下部结构为柱式墩身, 肋板式桥台,桩基础;采用简支连续施工。 (3) 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,是目前公路 桥梁中最经济合理的桥型之一,被广泛用于中小跨径桥型中。

1.1.2 设计荷载
公路-II 级计算跨径小于 50m 时人群荷载 3.0KN/m 2 ,每侧人行
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栏、防撞栏重力作用分别为 1.52KN/m 和 4.99KN/m。 (1)材料及工艺 本桥为预应力混凝土 T 型梁桥,锥形锚具; 混凝土: 主梁与横隔梁均采用 C50 混凝土, 桥面铺装用 C30 混凝土; 预应力钢筋: 预应力钢筋采用《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵 设计规范》 (JTG D62—2004)的直径 15.2 钢绞线,每束五根,全 梁配六束,抗拉强度标准值 f pk =1860Mpa。 简支梁的优点:结构简单,架设方便,可减低造价,缩短工期,同时 最易设计成各种标准跨径的装配式构件。 但相邻两跨之间存在异向转 角,路面有折角,影响行车平顺。

1.2 方案二:钢筋混凝土箱型拱桥
本桥采用钢筋混凝土箱型拱桥因为跨度很大(对连续梁桥) ,在 外载和自重作用下,支点截面将出现较大的负弯矩,从绝对值来看, 支点截面的负弯矩大于跨中截面的正弯矩,因此,采用变截面梁能符 合梁的内力分布规律,变截面梁的变化规律采用二次抛物线。 优点:结构刚度大,变形小,行车平顺舒适,伸缩缝少,抗震能 力强,线条明快简洁,施工工艺相对简单,造价低,后期养护成本不 高等。 缺点:桥墩处箱梁根部建筑高度较大,桥梁美观欠佳。超静定结 构,对地基要求高等。 施工方法:采用悬臂浇筑施工,用单悬臂—连续的施工程序,这
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种方法是在桥墩两侧对称逐段就地浇筑混凝土, 待混凝土达到一定强 度后,张拉预应力筋,移动机具、模板继续施工。

1.3 方案三:预应力混凝土连续箱梁
优点: 预应力结构通过高强钢筋对混凝土预压,不仅充分发挥 了高强材料的特性,而且提高了混凝土的抗裂性,促使结构轻型化, 因而预应力混凝土结构具有比钢筋混凝土结构大得多的跨越能力。 采用空心板截面,减轻了自重,而且能充分利用材料,构件外形 简单,制作方便,方便施工,施工工期短,而且桥型流畅美观。 缺点:行车不顺,同时桥梁的运营养护成本在后期较高。 施工方法:采用预置装配(先张法)的施工方法,先张法预制构 件的制作工艺是在浇筑混凝土之前先进行预应力筋的张拉, 并将其临 时固定在张拉台座上, 然后按照支立模板——钢筋骨架成型——浇筑 及振捣混凝土——养护及拆除模板的基本施工工艺, 待混凝土达到规 定强度,逐渐将预应力筋松弛,利用力筋回缩和与混凝土之间的黏结 作用,使构件获得预应力。

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