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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流桥梁毕业设计计算书变截面连续刚构结构箱梁.精品文档.目 录1 方案拟订与比选11.1 设计资料11.1.1 设计标准11.1.2 主要材料11.1.3 采用规范22 上部结构尺寸拟定和内力计算32.1 主跨径的拟定32.2 主梁尺寸拟定32.3 主要材料42.4 主桥内力计算42.4.1 一期恒载作用下主梁产生的内力52.4.2 二期恒载作用下主梁产生的内力82.4.3 支座沉降引起的内力计算102.4.4 活载内力计算132.5 荷载组合202.5.1 承载能力极限状态计算时作用效应组合202.5.2 正常使用极限状态计算时作用效应组合21
2、2.5.3 内力组合结果223 施工方法介绍323.1 悬臂施工法简介323.2 悬臂浇筑法的特点323.3 各施工阶段模拟与计算334 预应力钢束的估算及布置344.1 按构件正截面抗裂性要求估算预应力钢筋数量344.2 预应力钢束的布置355 承载能力验算375.1 正截面承载力计算375.2 计算结果376 应力验算386.1 基本理论386.2 预加应力阶段的正应力验算386.3 持久状况下正应力验算386.4 持久状况下的混凝土主应力验算397 变形验算40设计总结41参考文献42致谢43附表441 方案拟订与比选1.1 设计资料1.1.1 设计标准（1）设计荷载：公路级（2）设计车
3、速：80公里/小时（3）行车道宽度：4 净16.2桥梁宽度：0.5m（防撞护栏）+15（行车道）+1.4m（分隔带）+15（行车道）+0.5m（防撞护栏）=32.4m（4）地震烈度：基本烈度为六级，桥梁设计按七级设防（5）设计最大风速：11.7m/s（6）温度：本桥区最高气温为32.5度，最低气温为-5.8度，年平均气温16.4 度，设计合拢温度1020 度1.1.2 主要材料（1）混凝土：箱梁、墩身、支座垫石的混凝土采用C50混凝土，混凝土弹性计算模量E=3.5104Mpa；防撞护栏采用C30混凝土（2）预应力钢材：预应力锚具技术标准必须符合国标预应力筋用锚具、夹具和联结器（GB/T1437
4、0-1993），产品均须抽样检测，检验标准应符合国标及国际预应力协会后张法预应力体系验收和应用建议（FIB-1991）要求。预应力钢绞线采用12.7低松驰预应力钢绞线，其抗拉标准强度，弹性模量Ey=1.9105 MPa，技术标准必须符合GB/T5224-1995。（3）普通钢筋：普通钢筋必须符合“GB149998”和“GB1301391”标准的规定，其中钢筋直径D12mm全部采用级钢筋，抗拉标准强度=340MPa；钢筋直径D12mm全部采用级钢筋，抗拉标准强度=240MPa。（4）预应力锚具：所使用的预应力锚具可采用HVM或OVM符合国家GB/T14370-2000D（预应力筋用锚具、夹具和连
5、接器）的锚具及其相应的配套设备。施工时可采用其他厂家的产品，且外形尺寸与OVM 锚具相同。（5）预应力管道：纵向预应力钢束管道采用SBG塑料波纹管，横向预应力钢束管道则采用镀锌金属波纹管，竖向预应力管道采用镀锌金属波纹管。（6）伸缩缝及支座：伸缩缝及支座都必须符合国家有关标准，并要求伸缩缝供货商在边跨现浇段施工时提供图纸，以便进行调整。主桥的伸缩缝采用万宝系列E-240型。1.1.3 采用规范（1）公路工程技术标准 JTJ001-88（2）公路桥涵设计通用规范 JTG D60-2004（3）公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 JTG D60-2004（4）公路桥涵地基与基础设计规范 JT
6、J02485（5）公路砖石及混凝土桥涵设计规范 JTG D61-2005（6）公路桥涵施工技术规范 JTG041-892 上部结构尺寸拟定和内力计算通过上一章节的方案比选，确定了本设计为悬臂施工变截面连续刚构桥方案设计，以公路桥规（JTG D60-2004）为依据，进行在成桥状态下，主梁在恒载、活载、支座沉降、温度、混凝土收缩徐变等荷载作用下的内力计算，还依据公路桥规（JTG D60-2004），按承载能力极限状态和正常使用极限状态，结合相应的设计状况进行作用效应组合，取其最不利组合进行设计，得出相应包络图。2.1 主跨径的拟定本桥采用三跨一联双幅预应力混凝土变截面连续刚构结构，根据设计要求确
7、定桥梁的分孔，主跨长度为76m，取边跨为45m，边主跨之比为0.59210526。桥梁全长为45m+76m+45m=166m。大桥桥面宽32.4m，按一级公路进行设计，行车速度80Km/h。桥梁总体布置图见图2.1。注：单位为m图2.1 桥型布置图2.2 主梁尺寸拟定横截面布置采用C50双悬臂单箱双室的变高度箱形截面，箱梁顶宽16.2m，底板宽11.2m，翼缘板长2.5m，支点处梁高4.5m，跨中梁高2m。根据公路桥规（JTG D60-2004），箱梁根部底板厚度一般为墩顶梁高的1/10-1/12,考虑到支座截面的受力情况，取支座截面底板厚度为0.6m。根据规范，箱梁跨中底板厚度一般按构造要求
8、选定，配有预应力筋，厚度可取20-27mm，跨中底板厚度取0.25m。箱梁顶面设2%单向横坡，主梁支点截面图见图2.2，主梁跨中截面图见2.3。2.3 主要材料桥面铺装为10厘米厚沥青混凝土，箱梁和桥段采用C50混凝土，预应力束筋采用1715.2、1515.2、1915.2，防撞护栏采用C30混凝土，非预应力钢筋采用级螺纹钢筋，构造钢筋采用级光圆钢筋。注：单位为m图2.2 主梁跨中截面图注：单位为m图2.3 主梁支座截面图2.4 主桥内力计算利用Midas桥梁计算软件建模，计算模型中全桥共划分为61个节点，60个单元。确定计算模型时主要根据主桥梁段施工段情况来确定，分成悬臂浇筑段、边跨现浇段、
9、边跨合龙段、中跨合龙段，其中悬臂浇筑段是以主墩为中心两边对称悬臂浇筑，划分成0-9号块，其中1-4号块为3m为一单元，5-9号块为4m一个单元，0号块为3.5m+1.5m（桥墩）。计算模型中现浇段外侧设置一个横向支撑模拟连续梁施工过程中的临时固结，挂篮荷载按现行施工水平控制为0.3倍最大梁段自重。施工阶段的分析考虑挂篮移动，混凝土浇注，预应力钢筋张拉以及施工临时荷载的变化等。主梁在双肢薄壁墩施工完成后由托架现浇墩顶0号梁段、然后由在两个主墩上用挂篮分段对称悬臂浇筑的梁段、吊架上浇筑的跨中合拢梁段及落地支架上浇筑的边跨现浇梁段组成，墩顶0号梁段长10m，两个悬臂各分为9对梁段，全桥共有一个2m
10、长的主跨跨中合拢梁段和两个2m 长的边跨合拢梁段，两个边跨现浇梁段各长6m。按连续梁悬臂施工的施工工艺，将主梁分为60个单元，取其对称结构，其左半部分的单元分块见图2.4注：1单元长0.6m，2单元长0.7m 3单元长0.5m，4号单元长4.2，5号单元长2m，6-10、25-29单元长4m，11-15、21-24单元长3m，0号块长10m。图2.4 左半部分的单元分块图2.4.1一期恒载作用下主梁产生的内力利用有限元软件计算得一期恒载作用下主梁产生的的内力图见下图2.5、图2.6。图2.5 一期恒载作用下主梁产生的弯矩图图2.6 一期恒载作用下主梁产生的剪力图主梁各个关键截面在一期恒载作用下
11、产生的弯矩和剪力具体数值见表2-1。表2-1 一期恒载作用下的弯矩、剪力值单元荷载剪力-z(kN)弯矩-y(kN*m)2一期恒载-2087.691727.783一期恒载-1858.32868.294一期恒载-496.879004.245一期恒载1187.948838.526一期恒载2338.683056.617一期恒载3560.35-7445.598一期恒载4875.65-23040.429一期恒载6274.48-44066.5710一期恒载7388.14-63624.1611一期恒载8602.31-86665.7312一期恒载9934.36-113559.9813一期恒载11370.01-1
12、44631.4214一期恒载13184.31-186592.3415一期恒载13968.57-193234.89续表2-1单元荷载剪力-z(kN)弯矩-y(kN*m)16一期恒载15444.04-207626.5917一期恒载-13256.87-186081.3918一期恒载-11389.19-142932.3919一期恒载-9945.63-110858.720一期恒载-8607.15-82976.621一期恒载-7398.13-58950.0122一期恒载-6285.45-38409.1423一期恒载-4879.79-16087.924一期恒载-3563.92782.9825一期恒载-234
13、6.4812765.1926一期恒载-1198.5920162.3427一期恒载-77.0223438.0428一期恒载200.1523560.3529一期恒载477.3323405.4730一期恒载1598.919999.4831一期恒载2747.4312474.062.4.2 二期恒载作用下主梁产生的内力 桥面铺装：10cm厚的沥青层和6cm的混凝土g3=0.1616.225= 64.8kN/m；单侧防撞栏：15kN/m，对单幅来说，将一侧的防撞栏均摊给主梁，则：g4=15kN/m；二期恒载集度：g2=g3+g4=79.8kN/m；利用有限元软件计算得到的二期恒载作用下主梁产生的内力图如图
14、2.7。图2.7 二期恒载作用下主梁产生的弯矩图图2.8 二期恒载作用下主梁产生的剪力图主梁各个关键截面在二期恒载作用下产生的弯矩和剪力具体数值见表2-2。表2-2 二期恒载作用下的弯矩、剪力值单元荷载剪力-z (kN)弯矩-y (kN*m)2二期恒载-638.271195.43二期恒载-236.094353.624二期恒载-44.725263.795二期恒载338.315935续表2-2单元荷载剪力-z (kN)弯矩-y (kN*m)6二期恒载721.325074.037二期恒载1104.072680.888二期恒载1486.5-1244.59二期恒载1868.74-6702.1610二期恒
15、载2155.04-11800.9911二期恒载2440.9-17761.7312二期恒载2725.77-24584.3713二期恒载3010.93-32268.9414二期恒载3343.19-42323.715二期恒载3402.87-43855.8616二期恒载3498.63-46992.0117二期恒载-3312.31-41915.8218二期恒载-2967.55-30909.3319二期恒载-2681.79-22408.9820二期恒载-2395.83-14770.5821二期恒载-2111.34-7994.122二期恒载-1825.78-2079.5723二期恒载-1443.344465
16、.6624二期恒载-1060.759478.5725二期恒载-678.413152.0826二期恒载-295.5715419.3327二期恒载87.4516571.0528二期恒载183.2216619.5829二期恒载278.9816572.3530二期恒载661.9915425.8331二期恒载104513165.832.4.3 支座沉降引起的内力计算由于各个支座处的竖向支座反力和地质条件的不同引起支座的不均匀沉降，支座沉降会引起桥梁产生内力。假设三跨连续钢构的四个支点分别下沉1.5mm，最少沉降1个支座，最多沉降4个支座，将各种支座沉降情况所得到的内力进行叠加，取最不利的内力范围，利用M
17、idas软件从而得出在支座沉降下主梁产生的内力图如图2.9、2.10。图2.9 支座沉降作用下主梁产生的弯距包络图图2.10 支座沉降作用下主梁产生的剪力包络图主梁个关键截面在支座沉降作用下产生的弯矩和剪力具体数值见表2-3。表2-3 支座沉降作用下的弯矩、剪力值单元荷载剪力-z (kN)弯矩-y (kN*m)2支座沉降(全部)-342.4803支座沉降(全部)-342.4239.744支座沉降(全部)-342.36410.985支座沉降(全部)342.481849.416支座沉降(全部)342.472534.387支座沉降(全部)342.473904.318支座沉降(全部)342.39-52
18、74.249支座沉降(全部)342.296644.1810支座沉降(全部)342.28014.1111支座沉降(全部)342.129384.0412支座沉降(全部)341.9110411.4913支座沉降(全部)341.7111438.9414支座沉降(全部)341.5612466.3915支座沉降(全部)341.3713493.8416支座沉降(全部)342.48-14692.5317支座沉降(全部)342.48-14863.7818支座沉降(全部)400.28-15206.2619支座沉降(全部)400.2814805.9820支座沉降(全部)-399.114605.8421支座沉降(全部
19、)399.1813204.8722支座沉降(全部)-399.2612004.0423支座沉降(全部)399.6310803.2124支座沉降(全部)399.949602.3825支座沉降(全部)399.968401.5526支座沉降(全部)400.016800.4427支座沉降(全部)400.185199.34续表2-3单元荷载剪力-z (kN)弯矩-y (kN*m)28支座沉降(全部)400.264009.5529支座沉降(全部)-400.263094.2430支座沉降(全部)400.283094.5331支座沉降(全部)400.283094.62.4.4 活载内力计算2.4.4.1 冲击系
20、数的计算汽车的冲击系数是汽车过桥时对桥梁结构产生的竖向动力效应的增大系数。冲击作用以车体的振动和桥跨自身的变形和振动。可通过midas计算得出。利用有限元软件计算得到在活载作用下的弯矩、剪力包络图如图2.13。图2.13 活载作用下主梁产生的弯矩包络图图2.14 活载作用下主梁产生的剪力包络图主梁各个关键截面在活载作用下产生的弯矩和剪力具体数值见表2-4。表2-4 活载作用下的弯矩、剪力值 单元荷载剪力-z (kN)弯矩-y (kN*m)2车辆荷载-1787.52-613.143车辆荷载(全部)-1787.041112.374车辆荷载(全部)-1743.551879.47续表2-45车辆荷载(
21、全部)-1475.677414.646车辆荷载(全部)-1354.689489.097车辆荷载(全部)-1128.5112598.738车辆荷载(全部)983.1714409.869车辆荷载(全部)1163.4415045.7510车辆荷载(全部)1343.4214623.7311车辆荷载(全部)1523.02-16086.9912车辆荷载(全部)1656.85-17847.7613车辆荷载(全部)1790.66-19646.9214车辆荷载(全部)1925.06-21859.9315车辆荷载(全部)2060.08-24580.2916车辆荷载(全部)2227.58-2846317车辆荷载(全
22、部)2250.68-29086.2518车辆荷载(全部)-2424.16-30388.4919车辆荷载(全部)-2385.41-28567.2820车辆荷载(全部)-2358.96-27674.3821车辆荷载(全部)-2224.25-21814.1622车辆荷载(全部)-2108.68-17344.8723车辆荷载(全部)-1994.18-13389.3524车辆荷载(全部)-1878.48-10125.7325车辆荷载(全部)-1760.518403.2续表2-426车辆荷载(全部)-1601.8810032.6727车辆荷载(全部)-1442.4411691.2528车辆荷载(全部)-1
23、281.8213544.1829车辆荷载(全部)-1121.9814805.2830车辆荷载(全部)-966.4915347.731车辆荷载(全部)929.0915369.722.4.5 温度内力计算桥梁设计中通常温度分沿梁高线性变化和非线性变化，在线性温差变化情况下，梁式结构将产生挠曲变形，且梁再变形后仍然服从平截面假定，在连续梁结构中，它不但引起结构的位移，且由于多余约束的影响，从而产生结构温度次内力。在成桥阶段，考虑桥梁在温度荷载作用下产生的内力。在本设计中，考虑顶板升温20度、降温26度两种温度力以及它们对桥梁结构的影响，还有日照升温和日照降温对桥梁的影响。利用有限元软件得出桥梁在体系
24、升温、体系降温、日照升温、日照降温作用下产生的弯矩、剪力图如图2.15。图2.15 体系升温作用下主梁产生的弯矩图图2.16 体系升温作用下主梁产生的剪力图图2.17 体系降温作用下主梁产生的弯矩图图2.18 体系降温作用下主梁产生的剪力图图2.19 日照升温作用下主梁产生的弯矩图图2.20 日照升温作用下主梁产生的弯矩图图2.21 日照降温下主梁产生的弯矩图图2.23 日照降温下主梁产生的剪力图2.5 荷载组合2.5.1 承载能力极限状态计算时作用效应组合基本组合是承载能力极限状态设计时，永久作用标准值效应与可变作用标准值效应的组合，其基本表达式为： （2-2）式中： 桥梁结构重要性系数，取
25、1.1； 作用效应（其中汽车计入冲击系数）基本组合设计值； 第i 个永久作用效应的分项系数，取1.2； 第i 个永久作用效应的标准值； 汽车荷载效应（含冲击系数、离心力）的分项系数，取1.4； 汽车荷载效应（含冲击系数、离心力）的标准值； 在作用组合中，除汽车荷载效应（含冲击系数、离心力）、风荷载外的其他第j 个可变作用效应的分项系数，取.； 在作用组合中，除汽车荷载效应（含冲击系数、离心力）外的其他可变作用效应的组合项系数，取.；承载能力极限状态下的弯矩图如图2.24。图2.24 承载能力极限状态下的主梁弯矩图承载能力极限状态下主要截面的内力见附表1。2.5.2 正常使用极限状态计算时作用效
26、应组合2.5.2.1 作用短期效应组合作用短期效应组合是永久作用标准值效应与可变作用频遇值效应的组合基本表达式为: （2-3）式中： 作用短期效应组合设计值；第j 个可变作用效应的频遇值，汽车荷载取0.7 ，其他作用取1.0 ；第j 个可变作用效应的频遇值；其他符号意义同前。作用短期效应组合产生的弯矩见图2.25。短期效应组合下主要截面的内力见附表22.5.2.2 作用长期效应组合作用长期效应组合是永久作用标准值效应与可变作用准永久遇值效应的组合,其基本表达式为： （2-4）式中： 作用长期效应组合设计值； 第j 个可变作用效应的频遇值，汽车荷载取0.4，其他作用取1.0； 第j个可变作用效应
27、的频遇值；其他符号意义同前。图2.25 短期作用效应下的弯矩图短期效应组合下主要截面的内力见附表2。作用长期效应组合产生的弯矩见图2.26：图2.26 作用长期效应组合下的弯矩图作用长期效用组合下主要截面的内力见附表32.5.3 内力组合结果2.5.3.1 承载能力极限状态（见图2.27和表2-5）：图2.27 承载能力极限状态下的弯矩包络图表2-5 承载能力极限状态最不利组合下关键截面的内力值单元轴向 (kN)剪力-y (kN)剪力-z (kN)扭矩 (kN*m)弯矩-y (kN*m)弯矩-z (kN*m)13.78034.28-0.020-6.321-104449.29011982.35-
28、1121.7625433.93-6.322-104446.78.728476.9-1559.8225433.95444.052-104742.758.728990.62-1559.8220688.24439.293-104021.148.726467.01-1563.7823233.5417.943-102584.058.726588.53-1520.7420368.79415.044-102145.1817.9512059.41-1514.120469.95467.294-103286.5718.064580.831219.82-15181.31434.725-100961.038.7214
29、44.14-1229.12-14286.84411.235-101225.28.72-809.34-1093.86-16539.67399.516-111987.7-9.91-2874.57-1096.48-11728.02394.126-112609.63-9.921728.48-1025.19-13726.04371.687-132581.71-11.75-2305.59-1025.648921.79371.287-132972.31-11.763085.81-1022.28-10287.21359.978-148494.98-17.6-3092.191022.4213280.87366.
30、58-128463.56-16.412047.221044.513656.45347.099-137532.848.81-3244.461043.4631686.05354.51续表2-5单元轴向 (kN)剪力-y (kN)剪力-z (kN)扭矩 (kN*m)弯矩-y (kN*m)弯矩-z (kN*m)9-137622.348.812097.741136.2234244.83-335.2310-153346.928.82-3667.541134.2640555.8-341.1710-132269.928.831027.051318.8543234.36-326.8711-146355.318.
31、82-4931.441317.5251478.82-332.3311-135450.998.831535.51449.3667977.7-324.9412-149557.02-8.87-5039.371446.2977203.97-338.6512-125012.11-8.932492.491572.7184917.12-329.7313-139942.514.78-3154.58-1572.6896206.22-341.4913-141416.6414.841378.51-1695.83100957.61-335.8314-156131.2414.37-4372.8-1694.1311440
32、0.66-344.614-157593.7414.42973.45-1813.58121495.43-341.415-173332.7214.01-6716.51-1811.8138518.59-352.1615-174967.2114.06-869.5-1947.65152494.88-350.5116-181989.778.7214966.45-1952.87123278.18-215.6416-182150.548.7216089.37-1970.43116601.33-213.5317-182151.198.7216089.84-1970.42116601.3-213.617-1823
33、46.78.7218312.88-2005.48101498.63-210.0618-182359.365.73-19084.132301.36101535.37-506.5618-181716.235.73-16903.762267.54116699.12-504.7519-181715.555.73-16903.292267.55116699.15-504.6619-181371.295.73-15825.25-2250.62123475.88-503.7620-174407.19-11.08-2289.852233.3152625.02651.5320-171745.88-114546.
34、542104.98141649.49636.5121-156807.26-11.38-1829.852106.15124932.78631.9121-154861.84-11.313352.511994.12118564.87619.2522-140690.14-11.8-1675.791995.36105299.67614.8322-138948.47-11.732969.251880.61100147.17602.9223-124474.456.03-3344.89-1884.7989345.5579.6223-131694.246.023287.03-1768.8277108.52-56
35、9.3424-117516.45-5.83-3358.1-1775.6467866.95-545.17续表2-5单元轴向 (kN)剪力-y (kN)剪力-z (kN)扭矩 (kN*m)弯矩-y (kN*m)弯矩-z (kN*m)24-134937.23-5.812969.01-1656.750014.83-535.0125-120741.96-5.83-1985.49-1657.1641433.58-533.4325-129055.1-5.821417.23-1493.4833229.91520.226-112747.49-5.83-3376.05-1494.5326319.35516.962
36、6-124943.79-5.823074.68-1322.4217300.22505.5227-104236.3412.08-3440.21-1328.62-8586.1490.6227-116757.3312.822321.95-1164.848811.49-485.8928-100201.797.46-3324.581165.89-10653.1-474.1328-112929.037.681231.751134.43-7632.92-471.9529-91592.297.42-1252.661134.21-17316.35-472.0729-91028.67.411971.91120.4
37、2-18511.07-469.9530-79798.975.73-1108.94-1120.32-23386.64-464.8830-79491.45.73768.13-1119.71-23194.63-464.6431-79491.395.73768.13-1119.71-23194.63-464.6231-79303.65.731157.05-1120.32-23091.68-464.8432-90271.48-7.4-2433.58-1120.43-18378.72-469.9232-90306.92-7.41346.75-1134.21-16957.72-471.9833-111230
38、.05-7.64-2547.47-1134.45-8733.11-471.7833-99087.95-7.443373.64-1165.9-10540.64-473.934-115420.1-12.74-2743.271164.858735.84-485.5734-107728.65-12.294291.541328.8210194.94490.2535-123954.335.82-3744.581322.4216830.35505.3835-112133.045.833407.731494.5325759.97516.7836-128382.635.82-1878.91493.4832603
39、.77520.0136-119596.35.832137.061657.1641361.18-533.1937-133895.75.81-3344.041656.7149971.08-534.7537-117402.55.823389.741775.6567240.09-544.8838-131794.93-6.02-3813.091768.8276586.58-569.0838-124781.15-6.033328.51884.889004.6579.33续表2-5单元轴向 (kN)剪力-y (kN)剪力-z (kN)扭矩 (kN*m)弯矩-y (kN*m)弯矩-z (kN*m)39-139
40、706.211.77-3074.03-1880.6100216.2602.6639-141297.6611.831613.1-1995.36105357.91614.5440-155997.6611.35-3791.57-1994.14119032.71618.9340-157563.3311.411732.08-2106.16125088.85631.5541-17331311.05-5426.45-2105.01142425.44636.1341-175029.2411.12190.75-2233.31152440.76651.142-181994.475.7315771.872250.61123108.17-503.3642-182164.095.7316893.34-2267.54116152.43-504.2643-182164.785.7316893.8-2267.53116152.39-504.3543-182377.955.7319113.96-23