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1、精选优质文档-倾情为你奉上目 录中文摘要.4ABSTRAC .5 6毕业设计任务书.104毕业设计开题报告.109设计题目：35m+45m+35m预应力混凝土连续箱梁桥中文摘要本设计上部结构采用三跨预应力混凝土变截面连续箱形梁桥，跨径为35m+45m+35m，横桥向宽度为10m，横坡为1.5%，双向两车道，荷载等级为公路-级。主梁采用单箱单室整体现浇箱形梁，墩顶梁高2.5m，主跨跨中梁高1.5m，顶板厚度0.25m，底板厚度0.3m，腹板厚度0.4m，距支点1.5m处开始加厚，到距支点4.5m处腹板厚度为0.5m，主梁下缘采用二次抛物线。下部结构采用桩柱式轻型墩台。设计采用了桥梁博士、MIDA
2、S-CIVIL和桥梁通CAD等专业软件，对桥梁的截面几何特性、冲击系数、荷载增大系数和主梁内力进行了计算；在此基础上，进行了内力组合和预应力钢筋估算和布置，并按照构造要求配置了普通钢筋；然后，对桥梁进行了承载能力极限状态和正常使用极限状态进行了安全验算，验算结果表明，桥梁的截面、强度、刚度和抗裂性等均满足规范要求；最后，绘制了桥梁施工图纸。通过毕业设计，实现了对桥梁工程专业知识的梳理，锻炼了专业技能，提高了综合素质，为进一步学习和工作打下了坚实的基础。35m+45m+35m prestressed concrete continuous box girderABSTRACTIn the gra
3、duation design, the superstructure adopts three-span prestressed concrete continuous box girder with variable cross sections. The main span is 45m long and the side span is 35m long. The lateral width is up to 10m with two lanes. The cross slope is 1.5% and the load is highway 2 class load. The main
4、 girder is a single box and single room in-situ box girder. The girder is 2.5m high at the top of the piers and 1.5m high at the midspan. The top deck is 0.25m thick and the bottom deck is 0.3m. The web thickness changes from 0.4m to 0.5m. The descender line is a second degree parabola . The substru
5、cture employs light pile and pillar bridge abutments and piers.The major softwares are used in the design, for example, DOCTOR BRIDGE, MIDAS-CIVIL and BRIDGE GENERAL CAD. The main design parameters are calculated such as the section properties, the impact coefficient, the load and the internal force
6、s. According to the results, the load combination is done and the prestressed strands area is estimated. Then the prestressed strands are arranged based on the estimation results and the reinforcements are laid out according to the construction requirements. The verification for the bridge is done a
7、t ultimate capacity states and service ability limit states according to the specifications. The results indicate that the cross section, the strength, the stiffness and the crack resistance are all satisfied with the specification requirements. Finally, the construction drawings are drawn with AUTO
8、CAD software.The graduation design helps me to sort out the major knowledge, train the major techniques and improve the It lays a solid foundation for further study and future work.结构计算书部分第1章 基本资料1.1 设计资料1.1.1 设计方案上部结构采用三跨预应力混凝土连续箱梁，整体现浇施工，预应力采用后张法施工，下部结构采用桩柱式墩台。1.1.2 技术标准1）标准跨径：35m+45m+35m；2）桥梁宽度：净
9、-7m21.5 m，共10m；3）桥梁横坡：1.5%；4）设计荷载：公路级；5）环境类别：类；6）设计基准期：100年；7）每侧护栏重量按6kN/m计，混凝土考虑10年的收缩徐变，整体升温、降温均按20考虑，基础考虑5mm不均匀沉降，其它作用根据设计情况拟定。8） 计算方法：电算；上部结构用桥梁博士电算，下部结构用桥梁通电算出下部结构图。1.1.3 材料及特性混凝土：主梁采用C50混凝土，桥面铺装采用10cm C50混凝土+SBS改性沥青涂膜防水层+10cm沥青混凝土，桥头搭板、盖梁、耳背墙、防撞护栏、立柱、桩基和系梁的混凝土根据规范选择C30混凝土。预应力筋：采用15.20 高强度低松弛钢绞
10、线、抗拉强度标注值MPa，弹性模量 Mpa，并配套OVM系列锚具。一段锚具变形及钢束回缩值6mm，预应力管道为钢波纹管管道，摩擦系数0.25；管道偏差系数0.0015/m；钢筋回缩和锚具变形为每侧6mm，两端张拉，顶板人孔处预应力钢束采用一端张拉。普通钢筋为R235钢筋（公称直径小于12mm）和HRB335钢筋（公称直径大于12mm）两种。普通钢筋：直径大于和等于12mm的用HRB335级热轧螺纹钢筋、直径小于12mm的均用R235级热轧光圆钢筋。锚具、套管、连接件和伸缩缝等根据相关规范选取。材料容重：混凝土=26kN/m3，沥青混凝土=24kN/m3。以上各种材料特性参数值参见公路钢筋混凝土
11、及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D62-2004），所需参数列成简表1.1如下：表1.1材料特性及基本参数名称项目符号单位数据C50混凝土立方强度fcu，kMpa50.00弹性模量EcMpa3.45104轴心抗压标准强度fckMpa32.40轴心抗拉标准强度ftkMpa2.65轴心抗压设计强度fcdMpa22.40轴心抗拉设计强度ftdMpa1.83短暂状态容许压应力0.7 f ckMpa20.72容许拉应力0.7 f tkMpa1.76持久状态标准荷载组合容许压应力0.5 f ckMpa16.20容许主压应力0.6 f tkMpa19.44短期效应组合容许拉应力st -0.85pcMpa
12、0.00容许主拉应力0.6ftkMpa1.5915.2钢绞线标准强度fpkMpa1860弹性模量EpMpa1.95105抗拉设计强度fpdMpa1260最大控制应力0.75 fpkMpa1395持久状态应力标准荷载组合0.65 fpkMpa1209普通钢筋HRB335抗拉标准强度fskMpa335抗拉设计强度fsdMpa280弹性模量EcMpa2.1105R235抗拉标准强度fskMpa235抗拉设计强度fsdMpa195弹性模量EcMpa2.1105材料重度钢筋混凝土kN/m326.0钢绞线kN/m378.5钢束与混凝土的弹性模量比Ep无量纲5.65根据计算结果和规范选择锚具、波纹管、伸缩缝
13、和支座类型如下：固定端和张拉端都采用OVM15型锚具，OVM15-19，OVM15-8。腹板预应力筋采用圆形塑料波纹管SBG-100Y，顶板预应力筋也采用圆形塑料波纹管SBG-90Y，塑料波纹管环刚度应不小于6kN/m2。伸缩缝装置采用GQF-C100（NR），伸缩缝100mm。1.1.4 设计依据 1）交通部颁公路工程技术标准（JTG B01-2003），简称标准；2）交通部颁公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2004），简称桥规；3）交通部颁公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D62-2004），简称公预规；4）交通部颁公路桥涵地基与基础设计规范（JTG D63-2007
14、）；5）公路桥涵施工技术规范（JTG/T F50-2011）；6）预应力筋用锚具、夹具和连接器（GB/T 14370-2007）；7）公路桥梁板式橡胶支座规格系列（JTT663-2006）；8）公路桥梁盆式橡胶支座（JT/T391-2009）；9）预应力混凝土桥梁用塑料波纹管（JT-T529-2004）；10）桥梁工程、结构设计原理、基础工程等教材。1.2结构尺寸1.2.1 桥型布置图如下图1-1所示为桥型布置图：图1-1 桥型布置图1.2.2 截面尺寸本桥桥面宽1.5m7.0m+1.5m，全桥宽采用连续整体箱梁，整体现浇，箱梁跨中截面高1.5m，桥墩处截面高为2.5m，宽10m，全长35m+
15、45m+35m。采用后张法施工工艺，预应力钢筋采用钢绞线，直径15.20mm，截面面积139mm2，fpk=1860MPa，fpd=1260MPa，Ep=1.95105MPa。预应力钢绞线沿板跨长直线布置。C50混凝土箱梁的fck=32.4MPa，fcd=22.4MPa，ftk=2.65MPa，ftd=1.83MPa。根据类似桥梁设计示例，以及现行桥梁设计趋向，预应力混凝土箱的支点截面跨高比一般取高跨比/L=1/15-1/18(L为中间跨跨长)，此处支点截面高度取2.5m；跨中截面高垮比/一般取1/25-1/50(L为中间跨跨长)，所以跨中截面高度取为1.5m,箱梁宽度取10m。悬臂长度4.0
16、m， 当达到3.0m以上需特殊设计，取厚度0.20m，根部0.40m；箱梁顶板主要考虑桥面板受力需要，一般为0.18-0.30m，此处取为0.25m；梁底板需要满足纵向抗弯以及布置预应力钢筋的要求，一般变高度连续梁底板厚度随负弯矩从跨中到支点逐渐加厚，跨中底板厚度宜采用0.20m-0.30m,因此底板厚度选取0.3m,支点处底板厚度采用0.5m。根据一般的设计经验，当墩上或靠近桥墩的箱梁根部腹板需加厚时，以满足剪力增加的要求，腹板厚度一般采用因此，腹板采用直腹板，跨中腹板选用0.40m-0.80m,所以腹板采用直腹板，跨中腹板选用0.40m，支点处腹板选用0.50m。在桥两端各要留伸缩缝0.1
17、0m，考虑伸缩装置，所以要留伸缩缝预留槽，0.300.20m，因此要加厚顶板，顶板加厚0.20m，加厚长度为3m；加腋，上加腋一般为1：2-1：4，此处取1：2，0.20m0.40m；下加腋一般取1：1-1：2，此处取1：1，0.20m0.20m，使箱壁剪力流能顺利传递，避免在转角处产生过大的应力集中。全桥箱梁截面及构造尺寸见图1-2、1-3、1-4、1-5。图1-2 跨中处截面（尺寸：cm）图1-3 梁端加厚部截面（尺寸：cm）图1-4桥墩支点处截面（尺寸：cm）图1-5桥墩渐变端处截面（尺寸：cm）1.3箱梁的横截面几何特性计算 根据已定好的箱梁截面结构尺寸，计算其截面特性，结果如下：跨中
18、截面高度：1.5m 桥墩处截面高度：2.5m基准材料： 中交新混凝土：C50混凝土基准弹性模量： 3.45104 MPa1、桥墩支座处截面 2、桥墩渐变处截面换算面积：16.6m2 换算面积：7.94m2换算惯矩：9.68m4 换算惯矩：7.52m4中性轴高度：1.36m 中性轴高度：1.34m3、跨中截面 4、桥台支座处截面换算面积：5.75m2 换算面积：10.6m2换算惯矩：1.85m4 换算惯矩：2.25m4 中性轴高度：0.906m 中性轴高度：0.845m注：端部支座截面实心段1m，加厚20cm；1、2号墩上支座截面实心段长2m。第2章 荷载计算2.1电算模型 2.1.1 使用软件
19、Dr.Bridge3.0 2.1.2 模型分析（1）外部环境特性计算相对湿度80%，混凝土考虑10年的收缩徐变，整体升温、降温均按20考虑，基础考虑5mm不均匀沉降。（2）施工阶段划分按照该桥梁实际施工工序，即现浇施工张拉预应力钢束铺装桥面及防撞栏施工完工使用阶段，根据各施工段的施工顺序，由桥梁博士软件建立从施工阶段到成桥阶段的桥梁计算模型。（3）单元划分根据该桥梁构造特性，共划分为126个单元，其中边跨为236个，中跨为54个，桥墩处和桥台处单元长为0.5m，梁中跨部分1/4点处单元长为0.25m及0.75m,中跨1/2点处单元长为0.5m。端部和支座实心段均采用实心截面，桥面铺装和护栏重量
20、均以均布荷载加载于整个梁上。（4）预应力刚束特性预应力管道为塑料波纹管；钢筋回缩和锚具变形为每侧6mm，即两侧张拉时为12mm，一侧张拉时为6mm；腹板预应力筋N1、N2、N3均两端张拉，顶板预应力筋B1、B2也采用一端交替张拉，张拉控制应力。（5）荷载信息 桥梁模型在建立过程中，需输入施工荷载和使用荷载，以模拟实际桥梁受力状况。根据荷载横向分布计算结果，按跨中和支点段分别计算跨中与支点段的荷载效应。1.施工荷载（1）永久荷载：永久性作用于结构上的荷载，如结构横梁重量、二期铺装等；（2）临时荷载：一般为施工机具等荷载，下一阶段将自动去除；（3）施工活载：一般需要验算某阶段集中加载情况下，结构安
21、全性是否满足要求，一般只在特殊阶段需要验算。（4）升温与降温：是作为施工活载处理（5）平均温度：是作为永久荷载处理的。平均温度的效应是指钱一阶段的平均内温度与本阶段的平均温度的差值作为本阶段的温度荷载来计算的2.使用荷载结构在使用阶段车道荷载为公路-II级、人群荷载、升温与降温温非线性温度、收储徐变、支座不均匀沉降等。根据建立的模型，利用桥梁博士软件对结构进行计算，可得到各截面内力值。建立的模型如图所示：左跨半桥模型整桥模型简图2.2恒载作用计算2.2.1 一期恒载（现浇箱梁自重） 用桥博软件进行受力分析时桥博会自动考虑箱梁自重2.2.2 现浇层、沥青铺装层及内外侧栏杆桥面铺装现浇混凝土层厚度
22、为10cm，则现浇层的荷载集度为：沥青铺装层的厚度为10cm，则荷载集度为：人行道构件和栏杆的每侧荷载集度取6kN/m，则两侧的荷载集度为：故箱梁的二期恒载集度为：2.3活载作用计算 2.3.1荷载系数的计算汽车荷载效应：对于整体箱梁、整体板梁等结构，其分布系数就是其所承受的汽车总列数，考虑横向折减、偏载后的修正值。根据公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2004），对于一个桥面2车道的整体箱梁验算时，其横向折减系数为1.0，中小跨径桥梁（不大于150m）不记纵向折减系数，默认为1，偏载系数取1.15，则荷载系数为：偏载系数车道数横向折减系数纵向折减系数=1.1521.001.00=2.30
23、。2.3.2活载作用内力计算1.冲击系数计算根据公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2004）第84页对于连续梁桥正弯矩段与负弯矩段的基频与的计算方法，计算结果如下： 因此，根据桥规4.3.2条有：正弯矩段：负弯矩段：2.活载作用内力根据桥规第4.3条，公路-II级车道荷载的均布荷载标准值为qk=10.50.75=7.875kN/m；计算弯矩效应时，集中荷载Pk= 180+（360-180）（45-5）/（50-5） 0.75=255kN，计算剪力效应时，Pk=1.2255=306kN。对于Ml/2、Ml/4、M支、Q1/2、Ql/4（横向分布系数均相同）的计算，人群荷载标准值按下列规定采用
24、：当桥梁计算跨径小于或等于50m，人群荷载标准值为3.0kN/m2，本设计桥梁计算跨径为45m， 所以人群荷载标准值为3.0kN/m2。汽车荷载作用下的内力计算公式为：人群荷载作用下的内力计算公式：式中：1+冲击系数；多车道桥涵的汽车荷载折减系数；mc跨中横向分布系数；qk 车道均布荷载；qr 纵向每延米人群荷载标准值pk车辆荷载的轴重；弯矩剪力影响线的面积yi沿桥跨纵向与荷载位置对应的内力影响线坐标值3.计算结果根据桥博软件输出计算结果，汽车荷载效应内力和人群荷载效应内力如下表2.1和2.2所示：表2.1 汽车荷载效应内力节点号截面形式最大弯矩（kNm）最 小 弯 矩（kNm）截面形式最大剪
25、力（kN）最小剪力（kN）2M支0-296Q支966-19912Ml/45210-1530Q1/4623-311（左跨）21M1/26390-3140Q1/2335-58139M支1440-7510Q支1150-12452M1/43150-2100Q1/4814-191（中跨）64M1/25220-1420Q1/2465-48176Ml/43390-2390Q1/4195-81789M支1440-7120Q支1120-46.2（右跨）107M1/26190-3010Q1/2587-338116Ml/45120-1460Q1/4313-627126M支0-281Q支7120表2.2 人群荷载效应
26、内力节点号截 面形式最大弯矩（kNm）最小 弯矩（kNm）截面形式最大剪力（kN）最小剪力（kN）2M支0-0.561Q支70.5-20.012Ml/4452-171Q1/438.9-25.1（左跨）21M1/2577-351Q1/217.5-43.139M支147-1020Q支112-11.352M1/4202-223Q1/464.7-14.5（中跨）64M1/2459-197Q1/231.8-32.876Ml/4232-258Q1/415.0-65.589M支147-1030Q支106-4.14（右跨）107M1/2560-338Q1/243.3-17.0116Ml/4444-165Q1/
27、425.1-38.7126M支0-0.534Q支2.1402.4附加内力的计算2.4.1 温度变化引起的附加内力的计算计算桥梁结构由于梯度温度引起的效应时，可采用下图所示的竖向温度梯度曲线，其桥面板表面的最高温度T1规定见公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2004）表4.3.10-3。对于混凝土结构，当梁高H小于400mm时，图中A=H-100（mm）；梁高H等于或大于400mm时，A=300mm。对于带混凝土桥面板的钢结构A=300mm，右图中的t为混凝土面板的厚度（mm）。 竖向梯度温度（单位：mm）根据公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2004），混凝土上部结构和带混凝土桥面板的
28、钢结构的竖向日照反温差为正温差乘以-0.5。表4.3.10-3 竖向日照正温差计算的温度基数结构类型T1 （C）T2（C）混凝土铺装256.750mm沥青混凝土铺装层206.7100mm沥青混凝土铺装层145.5则根据桥梁博士软件输出结果可知，梯度温度变化引起的内力如下表2.3和2.4所示：表2.3 非线性梯度温度1引起的内力变化如下所示：单元号节点号截面形式弯矩（N.m）截面形式剪力（N）22M支0.0Q支122.0361.0-122.01212Ml/41040Q1/4122.0131160-122.021（左跨）21M1/22130Q1/2122.0222260-122.03939M支42
29、10Q支10.1404210-10.15252M1/44320Q1/410.1534330-10.164（中跨）64M1/24430Q1/210.1654440-10.17676Ml/44350Q1/410.1774330-10.18989M支4230Q支-135.0904230135.0107（右跨）107M1/22360Q1/2-135.01082230135.0116116Ml/41150Q1/4-135.01171010135.0125125M支67.5Q支-135.01260135.0表2.4 非线性梯度温度2引起的内力变化如下所示：单元号节点号截面形式弯矩截面形式剪力22M支0.0
30、Q支-61.03-30.561.01212Ml/4-518Q1/4-61.013-57961.021（左跨）21M1/2-1070Q1/2-61.022-113061.03939M支-2100Q支-5.0440-21105.045252M1/4-2160Q1/4-5.0453-21605.0464（中跨）64M1/2-2220Q1/2-5.0465-22205.047676Ml/4-2170Q1/4-5.0477-21605.048989M支-2110Q支67.590-2100-67.5107（右跨）107M1/2-1180Q1/267.5108-1110-67.5116116Ml/4-580
31、Q1/467.5117-505-67.5125125M支-33.8Q支67.51260-67.52.5内力组合 按桥规4.1.6和4.1.7条规定，对同时出现的作用效应选择了三种最不利效应组合：短期效应组合、长期效应组合和承载能力极限状态基本组合。（1）承载能力极限状态基本组合在此基本组合考虑永久作用结构重力，可变作用汽车荷载、温度梯度、基础沉降作用，则基本组合作用效应表达式为：式中：承载能力极限状态下作用基本组合的效应组合设计值；结构重要性系数，取为1.0；永久作用结构重力效应分项系数，取为1.2；可变作用荷载效应分项系数，取为1.4；除汽车荷载效应（含冲击力、离心力）、风荷载外其它可变作用
32、效应系数；永久作用结构重力效应标准值；可变作用汽车荷载效应标准值。（2）正常使用极限状态短期效应组合在此短期组合考虑永久作用结构重力，可变作用汽车荷载、温度梯度、基础沉降作用，则短期组合作用效应表达式为：式中：可变作用荷载效应频遇值系数，汽车取为0.7，温度梯度取为0.8，其他1.0；第j个可变作用荷载效应频遇值。（3）长期效应组合在此长期组合考虑永久作用结构重力，可变作用汽车荷载、温度梯度、基础沉降作用，则长期组合作用效应表达式为：式中：可变作用荷载效应频遇值系数，汽车取为0.4，温度梯度取为0.8，其他1.0；第j个可变作用荷载效应准永久值。内力组合计算如下表2.5所示：表2.5 内力组合
33、单元节点截面形式基本组合短期效应组合长期效应组合弯矩（kN.m）剪力（kN）弯矩（kN.m）剪力（kN）弯矩（kN.m）剪力（kN）2左边支点-42.85340-38.93180-38.935105渐变端处71404610430027204740303012四分点截面29000228017400119019200140021跨中截面30600-476017800-82020100-70928四分点截面11400-24804950-24506620-239039中跨支点截面-356008760-336005610-33100603045八分点截面-127006620-13204140-12704
34、49052四分点截面964004500481027105880299064跨中截面2960095617803581960051776四分点截面10800-20705570-20606730-199083八分点截面-12200-3760-12900-3500-12300-346089中跨支点截面-360009190-339005950-33400634099四分点截面693055401790345032103740107右边跨中截面29900271017601540198001750116四分点截面28600-11717200-45919000-350123渐变处截面7030-18504240-
35、18804670-1820126右边支点截面-42.81440-38.9442-38.9657第3章 钢筋的估算和布置3.1预应力钢束的估算与确定3.1.1 估算方法及结果按承载力极限状态应力要求和使用阶段应力要求综合考虑。本桥采用后张法预应力混凝土箱梁构造形式，要满足结构在正常使用极限状态下的使用性能要求和保证结构在达到承载能力极限状态时有一定的安全储备。因此，预应力混凝土桥梁设计时，一般情况下，首先根据结构在正常使用极限状态正截面抗裂性或裂缝宽度限值确定预应力钢筋的数量，再由构件的承载能力极限状态要求确定普通钢筋的数量。预应力钢筋的类型采用15.20高强度低松弛钢绞线，标准强度为；弹性模量
36、；抗拉设计强度；最大控制应力，大小为1395Mpa；持久状态下的标准荷载组合下的控制应力为，大小为1209Mpa。按公预规，现取 来估算，则由桥梁博士软件导出正常使用阶段截面所需钢筋面积如下表3.1所示：表3.1 钢束估算结果截面号承载能力极限状态正常使用极限状态上缘筋下缘筋上缘筋下缘筋面积（mm2）根数面积（mm2）根数面积（mm2）根数面积（mm2）根数1000010011001228.9100100110013116100200210014008176100111008500169013100119001460032602410013600267004640341001500036800
37、583042100163004690068405010017300531000769056100182005911008370611001890065120088906410019500691300925067100198007114009480691001101007315009560691001102007416009510691001101007317009330681001990072180090306510019600701900862063100192006720008090591001870063210074505410018000582200671049100172005223
38、005880431001640047240049503610015400392500392029100143003126002810211001310023273133162012800620001528158012507420001590072930002200340025100130451033005000361001316100440067004910013277805600850062100133954069001030075100134114008300123008910013513300960014300103100136153001110016400118100137174001260022200160100138187001350023600170100139199001440025200182100140187001350023700171100141176001270018700135100142161001160017100124100143145001050015500112100144130009400140001011001451140083001240090