預(yù)應(yīng)力混凝土簡支T梁橋設(shè)計66624

1、大連星海大橋 T 橋是跨越障礙的通道，隨著我國城市建設(shè)和高等級公路、道路建設(shè)的發(fā)展，橋梁的建設(shè)也將成為必然的趨勢。預(yù)應(yīng)力混凝土簡支T型梁橋設(shè)計在我國公路上修建很多。本畢業(yè)設(shè)計內(nèi)容為預(yù)應(yīng)力混凝土簡支T型梁橋設(shè)計，結(jié)構(gòu)設(shè)計包括對預(yù)應(yīng)力混凝土簡支T型梁、墩柱及蓋梁的設(shè)計和計算，具體計算方法包括荷載橫向分布系數(shù)計算法、容許應(yīng)力法。施工組織包括鉆孔樁施工、T型梁的預(yù)制和架設(shè)、支座和伸縮縫施工、以及橋面鋪裝和欄桿施工以及附屬結(jié)構(gòu)的施工等。設(shè)計中參考了橋梁計算示例集混凝土簡支梁（板）橋、公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力橋涵設(shè)計規(guī)范、公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范、橋梁工程、橋梁施工組織管理等課內(nèi)外有關(guān)資料。：橋梁，設(shè)計，預(yù)應(yīng)力

2、，混凝土 T梁Bridge across obstacles corridors, with our urban construction and the high-gradehighway, road construction, bridge building will also become the inevitable trend.Pre-stressed Concrete T bridge design teams in the construction of many of our roads.The design elements for Pre-stressed Concrete

3、 graduated from T bridgedesign, structural design, including extensions of Pre-stressed Concrete, and culvertdesign and calculation, the specific methodology including horizontal distribution ofload factor calculations, allowing stress law. Construction organizations, includingbored pile constructio

4、n, and erection of prefabricated T bridge design, secure andjoints construction, decking and railings and deck construction and constructionsubsidiary structure.Specific reference in the design of the bridge of examples Collection -concrete extensions (board) Bridge, and Highway design of reinforced

5、 concrete andpre-stressed norms, road tunnels designed generic norms, bridge project,bridge construction organization and management classes and outside information.: bridge，design， pre-stress，concrete，T bridge. 1 Abstract . 4 二方案比選 . 5. 6. 7 三上部結(jié)構(gòu)設(shè)計 . 7. 8. 8. 103.1.3 . 143.1.4 . 143.2 . 143.2.1 .

6、143.2.2 . 173.2.3 . 253.3 . 263.3.1 . 263.3.2 . 273.4 . 333.4.1 . 333.4.2 . 363.4.3 . 373.5 . 393.5.1 . 403.5.2 . 403.5.3 . 413.5.4 . 423.5.5 . 443.5.6 N7 . 453.5.7 . 463.6 . 463.6.1 . 463.6.2 . 553.6.3 . 583.7 . 663.7.1 . 663.7.2 . 683.8 . 693.8.1 . 693.8.2 . 713.8.3 . 713.8.4 . 713.9 . 723.9.1 . 7

7、23.9.2 . 733.9.3 . 763.10 . 793.10.1 . 793.10.2 . 803.10.3 . 81. 824.1 . 834.2 . 844.2.1 . 844.3 . 924.4 . 964.5 .1004.5.1 .1004.5.2 .1034.6 .1054.6.1 .1054.6.2 .1084.6.3 m .1094.6.4 2-16 . 1114.6.5 . 112. 114. 114. 115. 115. 116. 116. 118.122.129.130.132.132.134.139.140.141 梁式橋種類很多，也是公路橋梁中最常用的橋型，路橋

8、梁常用的梁式橋形式有簡支梁、懸臂梁、連續(xù)梁等，梁式橋跨徑大小是技術(shù)水平的重要指標，一定程度上反映一個國家的工業(yè)、交通、橋梁設(shè)計和施工各方面的成就。80年代以來，我國公路上修建了幾座具有代表性的預(yù)應(yīng)力混凝上簡支T型梁橋（或橋面連續(xù)），如河南的鄭州、開封黃河公路橋，浙江省的飛云江大橋等，其跨徑達到62m，吊裝重220t。T形梁采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的已經(jīng)很少了，從16m到50m跨徑，都是采用預(yù)制拼裝后張法預(yù)應(yīng)力混凝土T形梁。預(yù)應(yīng)力體系采用鋼絞線群錨，在工地預(yù)制，吊裝架設(shè)。其發(fā)展趨勢為：采用高強、低松弛鋼絞線群錨，混凝土標號4060號；T形梁的翼緣板加寬，25m是合適的；吊裝重量增加；為了減少接縫，改善

9、行車，采用工型梁，現(xiàn)澆梁端橫梁濕接頭和橋面，在橋面現(xiàn)澆混凝土中布置負彎矩鋼束，形成比橋面連續(xù)更進一步的“準連續(xù)”結(jié)構(gòu)。預(yù)應(yīng)力混凝土T形梁有結(jié)構(gòu)簡單，受力明確、節(jié)省材料、架設(shè)安裝方便，跨越能力較大等優(yōu)點。其最大跨徑以不超過50m為宜，再加大跨徑不論從受力、構(gòu)造、經(jīng)濟上都不合理了。大于50m跨徑以選擇箱形截面為宜。目前的預(yù)應(yīng)力混凝土簡支“準連續(xù)“。隨著交通建設(shè)事業(yè)的發(fā)展，大量的預(yù)應(yīng)力混凝土簡支T梁被廣泛應(yīng)用，其中的標準化設(shè)計起到了重要作用。我國交通行業(yè)預(yù)應(yīng)力混凝土簡支T梁標準化設(shè)計經(jīng)歷過了一個從無到有的發(fā)展過程。20世紀60年代，主要套用過去蘇聯(lián)的標準圖。20世紀70年代由交通部組織交通部第二公路

10、勘察設(shè)計院編制了裝配式后張法預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁標準圖JT/GQB-025-75。20世紀80年代出版了新的標準圖裝配式鋼筋混凝土簡支梁JT/GQB-024-83。進人20世紀90年代，交通部先后出版了預(yù)應(yīng)力空心板、預(yù)應(yīng)力混凝土I型組合梁標準圖。但預(yù)應(yīng)力混凝土簡支T梁標準化工作相對滯后，這期間的預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁在橋梁建設(shè)中仍占有相當?shù)谋壤?，北京市每年有?0%為這種結(jié)構(gòu)形式，而一些新技術(shù)、新工藝、新材料的迅速發(fā)展和應(yīng)用，原有的標準圖已不適用。為此，北京市公路局于1998年向北京市公路設(shè)計研究院下達了預(yù)應(yīng)力混凝土簡T梁橋通用圖課題，歷時2年，于1999年完成了這一課題并通過了北京市組織的專家鑒定

11、。認為該通用圖結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，完善和提高了國內(nèi)預(yù)應(yīng)力混凝土簡支T梁橋標準化設(shè)計水平，有推廣應(yīng)用價值，為國內(nèi)先進水平。預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁一旦躍上橋梁建設(shè)的歷史舞臺，就顯示出它的強大競爭力，從50年代創(chuàng)建突破了100m的跨徑紀錄，經(jīng)過30余年的迅猛發(fā)展，至今已創(chuàng)建了440m的跨徑紀錄。目前，在規(guī)劃中的設(shè)計方案又突破500m的跨徑紀錄的趨勢。而在實際的工程實踐中，在400m以下的跨徑范圍中，預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁常為優(yōu)勝的方案。 隨著我國經(jīng)濟發(fā)展，材料、機械、設(shè)備工業(yè)相應(yīng)發(fā)展，這為我國修建高質(zhì)量橋梁提供了有力保障。再加上廣大橋梁建設(shè)者的精心設(shè)計和施工，使我國建橋水平已躍身于世界先進行列。我國幅員遼闊，經(jīng)濟發(fā)展

12、水平參差不齊，經(jīng)濟上總體水平不高，公路橋梁發(fā)展還是要著眼于量大、面廣的一般大、中橋，這類橋梁仍以預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)為主。所以我們要著重抓多樣化、標準化，編制適用經(jīng)濟的標準圖，提高施工水平和質(zhì)量，然后抓住跨越大江（河）、海灣的特大型橋梁建設(shè)，不斷總結(jié)經(jīng)驗，高標準、高質(zhì)量建橋。二方案比選 2.1方案編制根據(jù)橋所在的地理位置，橋梁水文，地質(zhì)情況等，決定選擇以下三個方案：第一方案：預(yù)應(yīng)力斜拉橋:5m+80m+10m+80m+5m優(yōu)缺點：斜拉橋就塔墩墩距來說，是大跨徑，可以做到一般型式的橋都難做到的特大跨徑。由于拉索是彈性支承，因而支承剛度(主要決定于拉索面積)是可變的，另外還可對拉索施加預(yù)應(yīng)力。斜纜索的

13、水平分力對主梁的軸向預(yù)施壓力可以增強主梁的抗裂性能，節(jié)約高強度鋼材的用量。斜拉橋也是重要的景觀建筑，可以體現(xiàn)一個城市甚至一個國家的建筑技術(shù)，和藝術(shù)品位。但斜拉橋施工工藝和施工控制不是很成熟，且養(yǎng)護與日常檢查費用較高。第二方案：T形剛構(gòu)橋:10m+40m*4+10m優(yōu)缺點：剛構(gòu)橋外形美觀，結(jié)構(gòu)尺寸較小，橋下凈空大，橋上視野開闊。但敦梁連接構(gòu)造復雜，柱腳有水平推力。鋼筋混凝土剛構(gòu)橋混凝土用量少，然而鋼筋的用量較大，且梁柱剛接處易開裂。剛構(gòu)橋基礎(chǔ)工程造價也較高，施工比較困難。 第三方案：預(yù)應(yīng)力簡支梁橋：6*30m優(yōu)缺點：能最有效的利用現(xiàn)代的高強度材料，減少構(gòu)件截面，顯著降低自重所占全部設(shè)計荷載比重，

14、跨越能力大。預(yù)應(yīng)力混凝土在使用荷載下不出現(xiàn)裂縫，故梁的剛度比較大。有利于生產(chǎn)和施工的機械化。但工程數(shù)量大，造價高。其截面形式不便于運輸，安裝。建筑高度較高，土方量大，引道長度較長，增加了公路造價。需要有一套專門的預(yù)應(yīng)力張拉設(shè)備和材質(zhì)好的、制作精度高的錨具，施工工藝復雜。2.2推薦方案采用方案三，即預(yù)應(yīng)力混凝土簡支T形梁橋，結(jié)構(gòu)形式采用裝配式，優(yōu)點是制造簡單、整體性好、接頭也方便。預(yù)應(yīng)力混凝土T形梁有結(jié)構(gòu)簡單，受力明確、節(jié)省材料、架設(shè)安裝方便，跨越能力較大等優(yōu)點。三上部結(jié)構(gòu)設(shè)計3.1 設(shè)計資料及構(gòu)造布置 1.技術(shù)資料標準跨徑：30m；主梁全長：29.96m；計算跨徑：29.00m；橋面凈寬：11

15、+230.5m (無人行道)設(shè)計荷載:公路級氣溫：年最高氣溫:43 最低：-52.河床地質(zhì)情況見所給橋位地質(zhì)剖面圖3.材料及工藝混凝土：主梁采用C50，欄桿及橋面鋪裝C30。預(yù)應(yīng)力鋼筋采用公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范（JTG D622004）的s?15.2鋼絞線，每束7根，全梁配7束，pkf=1860Mpa。普通鋼筋直徑大于和等于12mm的采用HRB335鋼筋；直徑小于12mm 的均用R235鋼筋。按后張法施工工藝制作主梁，采用內(nèi)徑70mm、外徑77mm的預(yù)埋波紋管和夾片錨具。4.設(shè)計依據(jù)及參考用書中華人民共和國交通部標準，公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范（JTG D60-2004）北京人民交

16、通出版社;中華人民共和國交通部標準，公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范（JTJ029-85）;中華人民共和國交通部標準，公路施工技術(shù)規(guī)范（JTJ041-89）;范立礎(chǔ)主編，橋梁工程（上冊），北京人民交通出版社，1980；顧安邦主編，橋梁工程（下冊），北京人民交通出版社，1980；葉見曙主編，結(jié)構(gòu)設(shè)計原理，北京1997；徐光輝主編，橋梁計算示例集，預(yù)應(yīng)力混凝土剛架橋，1995；李廉錕主編，結(jié)構(gòu)力學，北京教育出版社，1996;陳忠延主編，土木工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計指南，橋梁工程分冊，北京水利水電出版社，2000;5.基本計算數(shù)據(jù)表1-1名稱 項目 符號 單位 數(shù)據(jù)混凝土立方強度 ,cukfMPa 50彈性模量

17、ckfMPa 43.4510?軸心抗壓標準強度 tkfMPa 324軸心抗拉標準強度 cdfMPa 256軸心抗壓設(shè)計強度 tdfMPa 224軸心抗拉設(shè)計強度 cEMPa 183短暫狀態(tài)容許壓應(yīng)力 0.7ckf?MPa 2072容許拉應(yīng)力 0.7tkf?MPa 1757持久狀態(tài)標準荷載組合容許壓應(yīng)力 0.5ckfMPa 62容許主壓應(yīng)力 0.6ckfMPa 1944短暫效應(yīng)組合容許拉應(yīng)力 0.85stpc?MPa 0容許主拉應(yīng)力 0.6tkfMPa 159 15.2s?鋼絞線標準強度 pkfMPa 1860彈性模量 pEMPa 51.9510?抗拉設(shè)計強度 pdfMPa 1260最大控制應(yīng)力

18、 0.75pkfMPa 1395持久狀態(tài)應(yīng)力標準荷載組合 0.65pkfMPa 1209材料重度鋼筋混凝土 1? 3/kNm250瀝青混凝土 2? 3/kNm230鋼絞線 3? 3/kNm785鋼束與混凝土彈性模量比 pE? 5651主梁間距與主梁片數(shù)主梁間距通常應(yīng)隨梁高與跨徑的增大而加寬為經(jīng)濟，同時加寬翼板對提高主梁截面效率指標?很有效，故在許可條件下應(yīng)適當加寬T梁翼板。本設(shè)計主梁翼板寬度為2400mm，由于寬度較大，為保證橋梁的整體受力性能，橋面板采用現(xiàn)澆混凝土剛性接頭，因此主梁的工作截面有兩種：預(yù)施應(yīng)力、運輸、吊裝階段的小截面（ib=1800mm）和運營階段的大截面（ib=2400mm）

19、。凈11+230.5的橋?qū)掃x用五片主梁，如圖11所示。圖11跨徑中線圖1：結(jié)構(gòu)尺寸圖(尺寸單位:mm)半縱剖面支座中心線9cm瀝青混凝土鋪裝2%現(xiàn)澆50混凝土2主梁跨中截面主要尺寸擬訂（1）、主梁高度預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁橋的主梁高度與其跨徑之比通常在1/151/25。當建筑高度不受限制時，增大梁高往往是較經(jīng)濟的方案，因為增大梁高可以節(jié)省預(yù)應(yīng)力鋼束用量，同時梁高增大一般只是腹板加高，而混凝土用量增加不多。綜上所述，主梁高度取1800mm。（2）、主梁截面細部尺寸T梁翼板的厚度主要取決于橋面板承受車輪局部荷載的要求，還應(yīng)考慮能否滿足主梁受彎時上翼板受壓的強度要求。所以預(yù)制T梁翼板的厚度取用160mm

20、，翼板根部加厚到260mm以抵抗翼緣根部較大的彎矩。在預(yù)應(yīng)力混凝土梁中腹板內(nèi)主拉應(yīng)力較小，腹板厚度一般由布置預(yù)制孔管的構(gòu)造決定，同時從腹板本身的穩(wěn)定條件出發(fā)，腹板厚度不宜小于其高度的1/15=120mm，所以腹板厚度取200mm。馬蹄尺寸基本由布置預(yù)應(yīng)力鋼束的要求確定的，設(shè)計實踐表明，馬蹄面積占截面面積的10%20%為合適?？紤]到主梁需要配置較多的鋼束，將鋼束按三層布置，一層最多排三束，同時還應(yīng)根據(jù)公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范（JTG D60-2004）對鋼束凈距及預(yù)留管道的構(gòu)造要求，初擬馬蹄寬度為550mm，高度250mm，馬蹄與腹板交接處作三角過渡，高度150mm，以減小局部應(yīng)力。按照以上擬訂的外

21、形尺寸，就可繪出預(yù)制梁的跨中截面圖。如圖1-2所示：現(xiàn)澆部分圖1-2：跨中截面尺寸圖(尺寸單位:mm)計算截面幾何特征將主梁跨中截面劃分成五個規(guī)則圖形的小單元，截面幾何特征列表計算見表12?？缰薪孛鎺缀翁匦杂嬎惚?表12分塊名稱分塊面積iA2()cm分塊面積形心至上緣距離iy()cm分塊面積對上緣靜矩iiiSAy? 3（cm）分塊面積的自身慣矩iI4（cm） isidyy?（cm）分塊面積對截面形心的慣矩 2xiiIAd? 4（cm） xI?iI=I 4（cm）（1） （2）（3）=（1）?（2）（4） （5） （6）=（7）=（4）+（6）（1）?2（5）大毛截面翼板3840 8 30720

22、 81920 54.55 11426697.6 11508617.6三角承托500 19.333 9666.5 2777.778 43.217 933854.54 936632.318腹板2780 85.5 237690 4476031.667 -22.95 1464232.95 5940264.617下三角262.5 150 39375 3281.25 -87.45 2007469.406 2010750.656馬蹄1375 167.5 230312.5 71614.58 -104.95 15144940.94 15216555.52 ?8757.5 547764 ?I35612820.71

23、小毛截面翼板2560 8 20480 54613.333 63.89 10449746.18 10504359.51三角承托500 19.333 9666.5 2777.778 52.557 1381119.125 1383896.903腹板2780 85.5 237690 4476031.667 -13.61 514945.238 4990976.905下三角262.5 150 39375 3281.25 -78.11 1601557.676 1604838.926馬蹄1375 167.5 230312.5 71614.58 -95.61 12569249.14 12640863.72 ?7

24、477.5 537524 ?I31124935.96注：大毛截面形心至上緣距離：54776462.55()8757.5isiSycmA?小毛截面形心至上緣距離：53752471.89()74777.5isiSycmA? （4）、檢驗截面效率指標（希望在0.5以上）上核心距：sk=xIAy?=?35612820.718757.518062.55?=34.62?cm下核心距：?35612820.7165.018757.562.55xsIcmAky?截面效率指標：34.6265.010.550.5180sxhkk?表明以上初擬的主梁跨中截面是合理的。如圖1所示，主梁采用等高形式，橫截面的T梁翼板厚度

25、沿跨長不變。梁端部區(qū)段由于錨頭集中力的作用而引起較大的局部應(yīng)力，也為布置錨具的需要，在距梁端1980mm范圍內(nèi)將腹板加厚到與馬蹄同寬。馬蹄部分為配合鋼束彎起而從六分點附近（第一道橫隔梁處）開始向支點逐漸抬高，在馬蹄抬高的同時腹板寬度亦開始變化。模型試驗結(jié)果表明，在荷載作用處的主梁彎矩橫向分布，當該處有橫隔梁時比較均勻，否則直接在荷載作用下的主梁彎矩很大。為減小對主梁設(shè)計起主要控制作用的跨中彎矩，在跨中設(shè)置一道中橫隔梁；當跨度較大時，應(yīng)設(shè)置較多的橫隔梁。在橋跨中點和交點、1/4點、3/4點處設(shè)置五道橫隔梁，其間距為7.375m。端橫隔梁的高度與主梁同高，厚度為上部260mm,下部240mm；中橫

26、隔梁高度為1600mm ，厚度為上部180mm，下部160mm。根據(jù)上述梁跨結(jié)構(gòu)縱、橫截面的布置，并通過可變作用下的梁橋荷載橫向分布計算，可分別求得各主梁控制截面（一般取跨中、四分點、變化點截面和支點截面）的永久作用和最大可變作用效應(yīng)，然后進行主梁作用效應(yīng)組合。1永久作用集度（1）預(yù)制梁自重 跨中截面段主梁的自重（四分點截面至跨中截面，長7.25m）： 0.74775257.25135.53()GkN?（1） 馬蹄抬高與腹板變寬段梁的自重（長5m）： (1.1791250.74775)5.75252138.49()GkN?（2） 支點段梁的自重（長1.98m） 1.79125251.9858.

27、37()GkN?（3） 邊主梁的橫隔梁中橫隔梁體積：30.17(1.390.70.50.10.50.50.150.175)0.1589m?端橫隔梁體積： 31.6000.550.25()(1.80.16)0.50.0650.3250.212622m?故半跨內(nèi)橫隔梁重力為：(10.21261.50.1589)2511.27()GkN?（4） 預(yù)制梁永久作用集度 1(135.53138.4958.3711.27)14.9822.94()gkNm?（2）二期永久作用 現(xiàn)澆T梁翼板集度 0160.8253.2()gkNm?（5）. 邊梁現(xiàn)澆部分橫隔梁一片中橫隔梁（現(xiàn)澆部分）體積： 30.170.401.390.09452()m?一片端橫隔梁（現(xiàn)澆部分）體積： 30.250.401.640.164()m?故： 0.0945220