土木工程桥梁工程设计计算书 - 图文

贵州省盘县红果新城环城东线改造工程岔沟大桥施工图纸设计

目 录

1 设计说明 ................................................................................................................................................. 1 1.1 主要技术指标 .................................................................................................................................... 1 1.2 材料规格 ............................................................................................................................................ 1 1.3 采用的规范 ........................................................................................................................................ 1 1.4 施工方式 ............................................................................................................................................ 1 2 设计方案 ................................................................................................................................................. 2 2.1 方案比选原则 .................................................................................................................................... 2 2.2备选方案介绍 .................................................................................................................................... 3 2.3 上部结构尺寸拟定 ............................................................................................................................ 5 2.3.1 顺桥向尺寸的拟定 .................................................................................................................... 5 2.3.2 横桥向尺寸的拟定 .................................................................................................................... 5 3 上部结构内力计算 ................................................................................................................................... 6 3.1 截面几何特性计算 ............................................................................................................................ 6 3.2 单元划分 ............................................................................................................................................ 6 3.3 恒载内力计算 .................................................................................................................................... 7 3.3.1恒载内力 .................................................................................................................................... 7 3.3.2 恒载内力图.............................................................................................................................. 16 3.4 活载内力计算 .................................................................................................................................. 16 3.4.1 冲击系数和车道折减系数 ...................................................................................................... 16 3.5 内力组合 .......................................................................................................................................... 28 3.5.1 内力组合原理 .......................................................................................................................... 29 3.5.2 承载能力极限状态下的效应组合 .......................................................................................... 29 3.6.3 正常使用极限状态效应组合 .................................................................................................. 35 4 普通钢筋的设计计算 ............................................................................................................................. 45 5 强度验算 ............................................................................................................................................... 46 6应力、变形验算 ...................................................................................................................................... 54 6.1正常使用极限状态应力验算 .......................................................................................................... 54 7.2 挠度的计算与验算预拱度的设计 .................................................................................................. 81 7.2.2 使用荷载作用下的挠度 .......................................................................................................... 81 7.2.4 预拱度的设置 .......................................................................................................................... 82 7施工图设计 .............................................................................................................................................. 82 7.1概述 .................................................................................................................................................. 82 7.2 总体布置图 ...................................................................................................................................... 83 7.3 主梁一般构造图 .............................................................................................................................. 83 参考文献 ..................................................................................................................................................... 83 致谢 ............................................................................................................................................................. 84

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1 设计说明

1.1 主要技术指标

桥型布置：7×20m先简支后连续T梁桥

桥面净宽：净9m(行车道)+2×1.5m(人行道)+2×0.25m(栏杆) 设计荷载：公路Ⅰ级 桥面纵坡：-3% 桥面横坡：-1%

1.2 材料规格

主梁：采用40号混凝土，容重为26kN/ m3,弹性模量取3.25X10^4N/mm^2 桥面铺装：采用防水混凝土,厚度为10cm,容重为25 kN/ m3 ； 防撞栏：按9.2495kN/ m计入恒载； 横隔板：每道121.615kN计入。

1.3 采用的规范

①《公路工程技术标注》（JTGB01-2003）,2003年；

②《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTJ023-2004）,2004年； ③《公路圬工桥涵设计规范》（JTGD61-2005）,2005年. ④《公路桥涵设计通用规范》（JTJ021-2004）,2004年； ⑤《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTJ024-85）,1985年； ⑥《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2000）,2000年.

1.4 施工方式

预制吊装方法。

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2 设计方案

2.1 方案比选原则

在桥梁方案比选中，要注意下列四项主要标准：安全、功能、经济与美观,其中以安全与经济为重。过去对桥下的功能重视不够，现在由于航运事业的发展，需要十分重视桥下的通航净空。至于桥梁美观，要视经济与环境而定。

安全 现在我国公路交通运输十分繁忙，车速也在不断提高。所以在四车道中间至少要设置1m宽的中央分隔带。城市桥梁的车道中应设0.5m的分车带或护栏以策安全。高速公路要求更高，必须按交通部有关规定办理。

功能 桥梁的功能一是跨越障碍，而是承受荷载。具备了这两种功能的比选方案中，应选择传力路线直接、简洁的结构形式，以保证结构受力的合理性。此外，还应考虑非正常运营条件下（如地震、风载）能保证结构功能的实施。如在地震区修建桥梁要考虑抗震性能好的桥型。梁式桥比拱式体系好，无铰拱比有铰拱好，整体式的比组合式的好，扩大基础比桩基础好等。在既通行公路又通行铁路的地方，不一定都建双层式 公铁两用桥，因为公路设置在铁路的钢梁顶面，虽可节省一部分建筑材料，但是每年能源的多消耗是可观的。在公铁两用桥中，如果欠周，则会有损于公路交通的功能。当考虑功能问题时，还要想到远景的情况，而在结构上加以某些处理是不难的。

经济 评价一座桥的经济性可以从造价、养护、工期以及养护维修等方面进行。从科学角度分析，时间就是金钱，时间就是效益。工期短不仅可以减少管理费，而且桥梁的提前竣工通车，也会给国民经济带来巨大的宏观经济效益。从建桥工期的长短分析经济影响时，要想到桥梁基础的施工对工期的长短影响很大，尤其在大桥施工中往往因施工方法不同施工工期差距很大。

美观 我国基本建设的方针是“经济、适用和在可能条件下注意美观”，大量公路桥与铁路桥设计时应遵守这一要求，但在特大桥、城市桥以及位于风景区的桥梁，应注意选择美观的桥型方案。因为一座桥梁往往是一个城市的标志，一个城市的骄傲。

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2.2备选方案介绍

比选方案主要采用预应力混凝土连续梁和连续刚构形式。根据安全、适用、经济、美观的设计原则，我初步拟定了三个方案。 方案一 简支连续小箱梁

采用7x30m等截面简支连续小箱梁，断面形式为单箱单室，根据查阅相关资料和规范支点初步拟定尺寸为梁高为1.2m，腹板厚0.25m，翼缘根部厚0.25m，翼缘为0.18，底板厚0.25m，预制吊装施工。连续梁桥的特点是桥面板连续，属于超静定结构，混凝土收缩徐变及温度变化会对结构产生次内力。结构刚度大，变形小，伸缩缝少，整体性强，行车平顺舒适，支点处有负弯矩，减少了跨中的正弯矩，混凝土更不容易开裂。随着跨径的增大，结构自重产生的弯矩迅速增大，可以通过配置预应力钢筋来提高混凝土的抗裂性，促进结构的轻型化。

简支梁桥属于静定结构，它构造简单，施工方便，其结构尺寸易于设计成系列化和标准化，有利于在工厂内或地上广泛采用工业化施工，组织大规模预制生产，并用现代化的起重设备进行安装。采用装配式的施工方法可以大量节约模板支架木材，降低劳动强度，缩短工期，显著加快建桥速度。然而简支梁桥也存在较大缺点：从运营条件来说，简支梁桥在梁衔接处的挠曲线会发生不利于行车的折点，一般简支梁在梁衔接处设置成伸缩缝或桥面连续，伸缩缝造价较高，易受破坏，又无法避免行车的不舒适性；桥面连续也容易出现破坏（已建工程中简支梁上桥面连续出现破坏的屡见不鲜），另外简支梁跨中弯矩较大，致使梁的截面尺寸和自重显著增加，需要耗用材料多，这些都是简支梁桥的显著缺点。 ,

方案二 连续变截面箱梁

采用40m+60m+40m先简支后连续小箱梁，采用4片小箱梁，根据查阅相关资料和规范支点初步拟定尺寸:腹板厚0.45m，翼缘根部为0.5m，翼缘为0.2m，底板为0.4m，施工方法采用悬臂施工法。采用此种桥具有建桥速度快、工期短等优点，

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通过先张法或者后张法获得预应力。

连续梁桥同简支梁桥相比较而言，其特点差别很大：结构较复杂，且从桥梁建筑现代化的角度来衡量，钢筋混凝土连续梁桥逊色于简支梁桥，因为当跨径较大时，长而重的构件不利于预制安装施工，而往往要在工费昂贵的支架上现浇，需要的工期长。但是连续梁桥无断点，行车舒适，且由于支点负弯矩的存在，使跨中正弯矩值明显减少，从而减少材料用量及结构自重，这些特点是简支梁桥所无法比拟的。

方案三 先简支后连续T梁(推荐方案)

采用7×20m无预应力简支T梁桥，根据净桥宽，采用6片T梁，根据查阅相关资料和规范支点初步拟定尺寸：腹板厚度为0.18m,翼缘为0.15,翼缘根部为0.2m,没有马蹄,预制安装。简直梁的优点是构造、设计计算简单，受力明确，缺点是中部受弯矩较大，并且没有平衡的方法，而支点处受剪力最大，如果处理不好主梁的连接，就会出现行车不稳的情况。属于静定体系，成桥后，其基础的不均匀沉降、混凝土收缩徐变及温度变化等因素都不会对结构产生次内力。施工时，无体系转换，省掉设置大吨位支座装置及更换支座等优点。桥面不连续，在支点处需设伸缩缝，伸缩缝暴露在大气中，直接受反复的摩擦和冲击作用，容易受损，行车的平顺性会受到影响，所以，该类桥对伸缩缝的要求比较高。桥面的整体性较差，对横隔板的刚度要求比较大

先简支后连续T梁是国内外高速公路上常用的一种桥梁结构新形式，具有施工简易、行车条件好且经济合理的特点。它克服了简支梁整体性差的弱点，同时也克服了现浇连续梁对支架和地基的要求。先简支后连续结构相对于传统意义上的连续梁桥而言，降低了施工难度，同时一定程度上达到了结构连续的目的。而相对于简支梁来说，减小了跨中弯矩，提高了结构的承载能力，减少了梁部的伸缩缝，并控制桥面横向裂缝额的产生。

因而先简支后连续梁桥是一种经济合理的具有较强竞争力的好桥型，兼备了简支体系及连续体系的优点,根据地质,美观,经济适用等要求,所以本人选用方案三。

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