预应力混凝土先简支后连续梁桥设计

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资料类型：.PDF
资料等级：
发布时间：2021-09-04

资料介绍

预应力混凝土先简支后连续梁桥设计
摘要
根据工程中的技术指标和水文地质条件，结合国内外各类桥梁在实际运用，综合比较
完成4X30m 预应力混凝土先简支后连续箱梁桥设计。将整跨梁预制、架设就位后在端部
浇筑混凝土并张拉预应力使之连续的“先简支后连续”施工法，而形成的体系则被称为“先简
支后连续结构体系”。
根据桥梁设计的一般方法在设计中进行了桥梁方案比选，确定桥梁设计方案，拟定桥
梁细部尺寸，桥面板计算，利用专业软件桥梁博士建立简化模型，全桥成桥阶段和施工阶
段进行受力分析，完成预应力钢束的估束和配束，并对预应力钢束进行预应力损失计算。
对桥梁下部结构设计，包括桥梁盖梁计算，桥墩配筋计算和钻孔灌注桩基础设计计算。针
对所建桥梁简化模型进行静荷载下的内力分析、应力验算和预应力钢束验算。经过设计计
算、分析比较证明该桥设计方案合理，设计方法正确，内力分布合理，综合分析该设计符
合桥梁设计各项规范要求。
先简支后连续梁桥在实际运用中集合了简支梁桥和连续梁桥的优点同时避免了简支梁
桥桥面容易开裂和现浇连续梁施工的复杂繁琐。梁用批量预制生产的方式来加快连续梁的
建设速度，以省去繁琐的支模工序，所以该桥型在桥梁建设中被广泛运用。
关键词：预应力混凝土先简支后连续梁桥；Doctor Bridge；设计验算；下部结构设计
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Abstract
II
Prestressed concrete simply-supported to continuous beam
bridge design
Abstract
According to the engineering of technical indicators and hydrogeological conditions ,the
combination of domestic and foreign various bridge in actual used,complete 4X30m
prestressed-concrete-simply-supported to continuous beam bridge design.through.The
"simply-supported to continuous"construction method,which concrete pouring and tension
prestressed steel between the precast beam ends after set up in place to make the girders
continuous beams form the system is called "simply-supported-continuous system".
According to the general method of bridge design in the design of bridge ,we do bridge
scheme selection,determination of bridge scheme design,protocol bridge detail size,calculate
bridge panel,using "Doctor bridge"establish simplified model,do tress analysis for finished
bridge and construction stage,Complete prestressed estimation,do calculation of prestress
loss.Do analysis of under static load ,tress calculation and calculation of prestressed by the
"Doctor bridge".Design of substructure of bridges,including the calculation of bridge bent cap
bridge Pier reinforced and Bored pile foundation design and calculation.Through design
calculation, analysis and comparison show that the bridge design is reasonable, the design
method is correct,the distribution of internal force is reasonable, based on a comprehensive
analysis of the design meets the specifications for Bridges.
Prestressed concrete simply-supported to continuous beam bridge combine the advantages of
simply supported girder bridge and continuous girder bridge,and avoid the simply supported
girder bridge's deck cracking easily and the complex construction of continuous girder bridge,so
accelerate the construction speed and construction is easy,In a word prestressed concrete
simply-supported to continuous beam bridge is widely used in bridge construction,
Key words ： Prestressed concrete simply-supported to continuous beam bridge;Doctor
Bridge;Design and checking calculation；Substructures design of bridge
.
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目录
III
目录
摘要 ............................................................ I
Abstract ....................................................... II
第1 章桥梁方案比选............................................. 1
1.1 桥梁设计工程资料........................................... 1
1.1.1 方案比选原则........................................... 1
1.1.2 设计资料............................................... 1
1.1.3 水文及工程地质......................................... 1
1.2 桥梁方案拟定............................................... 2
1.2.1 方案一：简支转连续分离式箱梁桥.......................... 2
1.2.2 方案二：连续梁桥....................................... 5
1.2.3 方案三：4X30m分离式简支梁桥............................ 8
1.3 桥型方案综合比选.......................................... 11
1.3.1 拟定方案比较.......................................... 11
1.3.2 选定桥梁细部尺寸拟定.................................. 11
第2 章桥梁博士建模............................................ 13
2.1 项目的建立................................................ 13
2.1.1 输入总体信息.......................................... 14
2.1.2 基本信息.............................................. 14
2.1.3 计算细节控制.......................................... 15
2.2 4X30M先简支后连续建模过程................................. 16
2.2.1 输入单元信息.......................................... 17
2.2.2 活荷载描述............................................ 18
第3 章桥面板计算.............................................. 19
3.1 自由悬臂板................................................ 19
3.1.1 永久作用.............................................. 19
3.1.2 可变作用.............................................. 20
3.1.3 荷载内力组合.......................................... 20
3.2 连续单向板................................................ 21
3.2.1 永久作用效应.......................................... 21
3.2.2 可变作用效应.......................................... 22
3.2.3 可变作用效应组合...................................... 24
3.3 截面配筋设计以及承载能力验算.............................. 25
3.3.1 悬臂板支点截面配筋设计................................ 25
3.3.2 连续板跨中截面配筋设计................................ 26
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目录
IV
第4 章桥梁博士参数计算........................................ 28
4.1 车道荷载计算.............................................. 28
4.2 人群荷载标准值计算........................................ 28
4.3 冲击系数计算.............................................. 28
4.4 荷载横向分布系数计算...................................... 29
4.5 二期恒载计算.............................................. 33
4.6 温度效应.................................................. 33
4.7 施工方法：................................................ 34
第5 章内力组合................................................ 35
5.1 作用分类.................................................. 35
5.2 承载能力极限状态设计组合.................................. 35
5.2.1 基本组合.............................................. 35
5.2.2 输出基本组合内力图.................................... 36
5.2.3 偶然组合................................................ 37
5.3 正常使用极限状态设计组合.................................. 37
5.3.1 作用短期效应组合...................................... 37
5.3.2 输出短期效应组合图形.................................. 38
5.3.3 作用长期效应组合...................................... 38
5.3.4 输出长期效应组合图形.................................. 39
5.3.5 输出各施工阶段内力图.................................. 39
5.4 手算内力组合.............................................. 40
5.4.1 墩顶截面内力组合...................................... 40
5.4.2 跨中截面内力组合...................................... 41
5.4.3 1/4截面内力组合....................................... 43
第6 章预应力钢束计算及配束.................................... 46
6.1 按正常使用极限状态的应力要求计算.......................... 46
6.1.1 在截面上、下缘均布置预应力钢筋时....................... 46
6.1.2 仅在截面上缘布置预应力钢筋时.......................... 47
6.1.3 仅在上缘布置预应力钢筋时.............................. 48
6.1.4 上、下缘预应力配筋判别条件............................ 49
6.2 按承载能力极限状态的强度要求计算.......................... 49
6.3 截面配筋值选择............................................ 50
6.4 手算各截面预应力钢束估算.................................. 50
6.4.1 跨中截面预应力钢束计算................................ 50
6.4.2 墩顶截面预应力钢束计算................................ 50
6.4.3 1/4截面预应力钢筋计算................................. 51
6.5 承载能力极限状态设计计算.................................. 51
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目录
V
6.5.1 跨中截面计算.......................................... 51
6.5.2 1/4截面计算........................................... 52
6.5.3 墩顶截面计算............................................ 52
6.6 钢束配束原则.............................................. 54
6.7 预应力钢束参数计算........................................ 54
第7 章预应力混凝土桥梁预应力钢束预应力损失..................... 56
7.1 预应力钢束损失原理........................................ 56
7.1.1 摩阻损失.............................................. 56
7.1.2 锚具变形损失.......................................... 56
7.1.3 温度损失.............................................. 56
7.1.4 混凝土弹性压缩损失.................................... 56
7.1.5 预应力钢筋的应力松弛损失.............................. 56
7.1.6 混凝土收缩徐变损失.................................... 56
7.2 手算特征预应力钢束损失.................................... 56
7.2.1 摩阻损失计算.......................................... 57
7.2.2 锚具变形损失计算...................................... 57
7.2.3 混凝土弹性压缩损失计算................................ 59
7.2.4 预应力钢筋应力松弛损失计算............................ 62
7.3 截面预应力损失合计和有效预应力............................ 62
第8 章主梁截面验算............................................ 66
8.1 主梁截面承载力与应力验算.................................. 66
8.1.1 持久状况承载能力极限状态承载力验算..................... 66
8.1.2 持久状况正常使用极限状态抗裂验算....................... 69
8.1.3 持久状况构件的应力验算................................ 73
8.1.4 短期状况构件的应力验算.................................. 76
8.2 挠度验算.................................................. 77
8.2.1 挠度验算原理.......................................... 77
8.2.2 手算跨中截面最大挠度并验算桥梁结构刚度................. 78
第9 章盖梁设计................................................ 80
9.1 拟定盖梁尺寸.............................................. 80
9.2 计算荷载.................................................. 80
9.2.1 梁体自重.............................................. 80
9.2.2 盖梁自重及作用效应计算................................ 81
9.2.3 盖梁活载计算.......................................... 82
9.2.4 双柱反力i G 计算........................................ 87
9.3 内力计算.................................................. 88
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目录
VI
9.3.1 恒载加活载作用下各截面内力............................ 88
9.3.2 各种荷载组合下的各截面弯矩计算......................... 88
9.3.3 最大弯矩时剪力计算.................................... 89
9.4 截面配筋设计与承载力校核.................................. 91
9.4.1 正截面抗弯承载能力验算................................ 91
9.4.2 承载能力校核.......................................... 91
9.4.3 斜截面抗剪承载能力验算................................ 92
第10章桥墩设计............................................... 93
10.1 水温工程地质情况......................................... 93
10.2 桥墩墩柱设计计算......................................... 93
10.2.1 计算桥墩抗推刚度k .................................... 93
10.2.2 墩顶制动力计算....................................... 94
10.2.3 梁温度变形引起的水平力计算........................... 94
10.2.4 个墩墩顶承受水平推力................................. 96
10.3 桥墩墩柱设计计算......................................... 96
10.3.1 截面配筋计算......................................... 96
10.3.2 按最大垂直力时墩柱顶按轴心受压构件验算................ 97
10.3.3 最大弯矩时偏心受压构件验算........................... 97
第11章钻孔灌注桩设计......................................... 98
11.1 荷载计算................................................. 98
11.2 桩长计算................................................. 98
11.3 桩的内力计算............................................. 99
11.4 桩身截面配筋与承载力验算................................ 101
11.5 墩顶纵向水平位移验算.................................... 102
第12章结论 .................................................. 104
致谢.......................................................... 105
参考文献...................................................... 106
实习报告
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华东交通大学毕业设计（论文）
1
第1章桥梁方案比选
1.1 桥梁设计工程资料
1.1.1 方案比选原则
在桥梁方案比选中要注意以下四项主要指标：安全、功能、经济与美观，其中安全与
经济最为重要。过去对桥下功能不重视，现在由于航运事业发展需要十分重视桥下通航净
空。随着经济发展和对社会环境的协调统一要求，桥梁美观也逐步被重视。
1.1.2 设计资料
道路等级：公路I级。
设计车速：一级公路100km/h。
设计荷载：汽车荷载，人群3.5KN/m。
通航等级：无通航要求。
桥面横向布置：公路 I级：桥面宽16.4 米：0.5m（防撞栏）+1.5m(人行道)+12.4m（行
车道）+1.5m(人行道)+0.5（防撞栏）（三车道）
桥面铺装层：上层为10cm 厚沥青混凝土桥面铺装防水层，下层为8cm 厚C50桥面现
浇层。
桥轴平面线型：直线。
温度影响：考虑竖向梯度温度效应；年平均温度变化±16o。
地震烈度区为Ⅵ度区，地震动峰值加速度为0.05g。
1.1.3 水文及工程地质
承台底面中心高出最大冲刷线的距离为1.2m，基岩埋置在最大冲刷线以下30 m，基岩
的天然湿度极限抗压强度为10000Kpa；基岩以上为砾粘土，比例系数m = 30000kN /m4；
桩身与土的极限摩阻力为50kPa；清底系数0.75；竖向容许承载力0 s 为400kPa；考虑桩入
土深度影响的修正系数0.75；土的内摩擦角30°；深度修正系数2 K =2.5；土的浮容重
9 kN / m3。
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王超：4X30m预应力混凝土先简支后连续箱梁设计
2
1.2 桥梁方案拟定
1.2.1 方案一：简支转连续分离式箱梁桥
简支转连续梁桥型集合了简支梁桥和连续梁桥的优点。采用装配式简支梁桥具有建桥
速度快、工期短、模板支架少的优点，而且每跨简支梁制造简单整体性较好、接头方便。
采用等高梁截面使得桥线优美，而且转为连续梁桥后可以避免跨中混凝土开裂导致材料无
法充分利用。因此连续梁桥不仅充分发挥了高强材料特性而且提高了混凝土抗裂性，促使
结构轻型化。对于长桥选用顶推施工或简支转连续施工的桥梁多采用等跨布置，这样结构
简单统一模式，使得桥梁立面协调一致又减少构建及模板规格。此类桥梁一般采用等跨径，
以40~60m 为宜，这样可以使主梁构造简单施工快捷。
综上所述本桥设计采用4X 30m 简支转连续梁桥。施工方法为先简支后连续。先预制箱
梁，待主梁架设完毕后，连续钢束纵向由边跨向中间合拢，横向由两边向中间合拢；支座
强迫位移：公路I级：中支座可能下沉5mm。
方案一桥型总体布置图见《4X30m 先简支后连续箱梁桥总体布置图》、《4X30m 先简支
后连续箱梁桥断面图》。