本科毕业设计
2跨25m简支梁桥上部及下部设计
2012年6月
本科毕业设计
2跨25m简支梁桥上部及下部设计
学院（系）： 里仁学院 专 业： 土木工程(道桥) 学生 姓名： 学 号： 081607011034 指导 教师： 答辩 日期： 2012年06月17日
燕山大学毕业设计（论文）任务书
学院：里仁学院 系级教学单位：建筑环化系 学 08160701学生 专 业 土木工程（道桥） 号 1034 姓名 班 级 题目名称 2跨25m简支梁桥上部及下部设计 1.理工类：工程设计 （ √ ）；工程技术实验研究型（ ）； 题 目 题目性质 理论研究型（ ）；计算机软件型（ ）；综合型（ ）。 2.文管类（ ）；3.外语类（ ）；4.艺术类（ ）。 题目类型 1.毕业设计（ √ ） 2.论文（ ） 题目来源 科研课题（ ） 生产实际（ ）自选题目（ √ ） 1.结构方案的选择与结构布置 主 要 内 容 2.构件截面初步设计 3.结构体系在恒载和活载作用下的内力分析 4.主梁截面设计及验算 5.主梁及墩台截面验算 6.下部结构的设计及验算 结构计算书一份，荷载计算，荷载横向分布系数计算，主梁截面计算，主梁截面验算。 图纸若干张，总布置图，主梁构造图，墩台构造图，钢筋配筋图等。 公路桥涵设计通用规范 JTG D60-2004 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 JTG D60-2004 公路桥涵地基与基础设计规范 JTJ024－85 第9-11周 第12-14周 第15-17周 基 本 要 求 参 考 资 料 公路桥梁荷载横向分布系数计算 周 次 第1-2周 第3-5周 第6-8周 应 完 成 的 内 容 准备毕业横向分布系梁部结构设两部图纸绘制CAD绘图，输入计算书与施设计相关数计算，主梁计及内力分及下部结构设计算书，并交工图修改、打资料，拟尺寸拟定。 定初步设计方案。 系级教学单位审批： 年 月 日 析验算。 计。 由指导老师审印、装订，准阅修改。 备答辩。 指导教师： 职称： 年 月 日
摘要
摘要
本设计2跨预应力混凝土简支桥梁。桥面净宽14+2×1.75 m，桥下净空5m，跨径为25m。本设计分为以下几个部分：桥面板的设计，综合各种因素，本桥采用预应力T型简支梁，预应力T型简支梁具有安装重量轻、跨度大等优点，适用于大中跨度桥梁。桥面采用7块宽度为2.5 m，梁高为1.6m，跨度为24.96m的预应力T型梁。作用在桥面上的荷载有结构重力、预加应力、土的重力，混凝土收缩以及徐变影响力，汽车荷载以及其引起的冲击力、离心力，和人群荷载，以及所有车辆引起的土侧压力。基本原理是假定忽略主梁之间横向结构的联系作用，桥面板视为沿横向支撑在主梁上的简支梁。画出最不利位置的影响线，据影响线得到横向分布系数M，取最大的横向分布系数作为主梁的控制设计。桥墩设计，桥墩采用桩柱式。由盖梁柱和灌注桩组成。经过荷载计算与组合后，由极限状态设计法决定配筋。桥台采用双柱式桥台，基础采用钻孔灌注桩。桥梁下部结构设置在地基上，其主要作用是支撑桥跨结构，并且将桥跨结构承受的荷载传到地基中去，以确保上部结构的安全使用。
关键词 预应力混凝土；简支T梁；G-M法；桥梁墩台；杠杆原理
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燕山大学本科生毕业设计
Abstract
The design is about a reinforce concrete simply supported gieder bridge, what has five spans.The bridge deck slab’s net breadth is 14+2×1.75 meter ,The clearance under bridge superstructure is 5meter and each span to 25meters.This design is composed of three parts as follows,the design of deck slab.Considering all of the factors,we design the prestressed bridge T-simple beam.The prestressed bridge has mang good qualities,such as it has small weight when installed, it is very simply when construction.And not use so much template.It is suitable for the small bridge.The bridge deck slab is composed of 7 T-simple beams,and the hollow slab is2.5meter wideth,1.6 meter heigh and 24.96 ength.Considering the load is not simple.Theloads that imposedon the bridge are as follows:constructuregravity prestressingsoil gravity,concretestructure’sshrinkage and creep that casued influence force,the car load and impact force,trailer load pedestrian load and lateral earth pressure.The basic principle is that we neglect the link effect of the transversal constraction between the main girder.And supposed the bridge deck slab as simply-supported girder that is supported on the main beam.We draw the influence line that which point is the most adverse,from witch we can know the transverse load foundation ‘s sedimentation,to ensure it suit to the require of the standard.The bridge’s underside structure is installed under the foundation soil,it’s main use is to support the upside structure and transfer the load from the upside structure to the require of the standard.The bridge’sunderside structure is installed under the foundation soil，it’s main use is to spport the upside structure to the foundation,to ensure the safe use of the upside struction.
Key Words Reinforce concrete simply supported gieder bridge bridge pier Gravity abutment cast –in-place pile lever principl
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目 录
摘要 ....................................................................................................................... I Abstract ................................................................................................................ II 第1章 绪论 ........................................................................................................ 1
1.1 课题性质 .............................................................................................. 1 1.2 研究主要内容 ...................................................................................... 1 第2章 桥梁上部结构计算 ................................................................................ 3
2.1 设计资料及构造布置 .......................................................................... 3 2.1.1 设计资料 ........................................................................................ 3 2.1.2 横隔梁的设置 ................................................................................ 8 2.2主梁的作用效应计算 ........................................................................... 8 2.2.1 永久作用效应计算 ........................................................................ 8 2.2.2 可变作用效应计算（G-M法） .................................................. 11 2.2.3 主梁作用效应组合 ...................................................................... 24 2.3 预应力钢束的估算和布置 ................................................................ 24 2.3.1 预应力钢束的估算 ...................................................................... 24 2.3.2 预应力钢束的布置 ...................................................................... 26 2.4 计算主梁截面几何特性 .................................................................... 32 2.4.1 截面面积及惯性计算 .................................................................. 32 2.4.2 截面净距计算 .............................................................................. 34 2.4.3 截面几何特性汇总 ...................................................................... 35 2.5 钢束预应力损失计算 ........................................................................ 38 2.5.1 预应力钢束与管道壁之间的摩擦引起的预应力损失 .............. 38 2.5.2 由锚具、收缩变形引起的预应力损失 ...................................... 39 2.5.3 混凝土弹性压缩引起的预应力损失 .......................................... 40 2.5.4 由钢束应力松弛引起的预应力损失?l5 ..................................... 42
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2.5.5 混凝土收缩和徐变引起的预应力损失 ....................................... 42 2.5.6 预加应力计算及钢束预应力损失汇总 ....................................... 44 2.6 主梁截面承载力与应力验算 ............................................................. 47 2.6.1 持久状况承载能力极限状态承载力验算 ................................... 47 2.6.2 持久状况正常使用极限状态抗裂验算 ....................................... 53 2.6.3 持久状况构件的应力验算 ........................................................... 57 2.6.4 短暂状况构件的应力验算 ........................................................... 62 2.7 主梁端部的局部承压验算 ................................................................. 65 2.7.1 局部承压区的截面尺寸验算 ....................................................... 65 2.7.2 局部抗压承载力验算 ................................................................... 67 2.8 主梁变形验算 ..................................................................................... 68 2.8.1 计算由预加力引起的跨中反拱度 ............................................... 68 2.8.2 计算由荷载引起的跨中挠度 ....................................................... 72 2.8.3 结构刚度验算 ............................................................................... 73 2.8.4 预拱度的设置 ............................................................................... 73 2.9 横隔梁计算 ......................................................................................... 73 2.9.1 横梁的弯矩计算（用G-M法） ................................................. 73 2.9.2 横梁截面配筋与验算 ................................................................... 76 2.9.3 横梁剪力效应计算及配筋设计 ................................................... 78 2.10 行车道板的计算 ............................................................................... 79 2.10.1 悬臂板荷载效应计算 ................................................................. 80 2.10.2 连续板荷载效应计算 ................................................................. 81 2.10.3 截面设计，配筋与承载力验算 ................................................. 85 2.11 支座计算 ........................................................................................... 87 2.11.1 选定支座平面尺寸 ..................................................................... 87 2.11.2 确定支座的厚度 ......................................................................... 87 2.11.3 确定支座偏转情况 ..................................................................... 88 2.11.4 验算抗滑稳定性 ......................................................................... 89
第3章 桥梁下部结构及基础计算 ................................................................... 90
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3.1 下部结构及基础布置 ........................................................................ 90 3.1.1设计标准及上部构造 ................................................................... 90 3.1.2 水文地质条件 .............................................................................. 90 3.1.3 材料 .............................................................................................. 90 3.1.4 设计依据 ...................................................................................... 91 3.2 盖梁计算 ............................................................................................ 91 3.2.1 荷载计算 ...................................................................................... 91 3.2.2 内力计算 .................................................................................... 104 3.2.3 截面配筋设计与承载力校核 .................................................... 107 3.3 桥墩墩柱设计 .................................................................................. 109 3.3.1 荷载计算 .................................................................................... 109 3.3.2 截面配筋设计及应力验算 ......................................................... 112 3.4 钻孔桩设计 ....................................................................................... 114 3.4.1 荷载计算 ..................................................................................... 114 3.4.2 桩长计算 ..................................................................................... 116 3.4.3 桩的内力计算（m法） ............................................................. 117 3.4.4 桩身截面配筋与承载力验算 ..................................................... 119 3.4.5 墩顶纵向水平位移验算 ............................................................ 120
结论 .................................................................................................................. 123 参考文献 .......................................................................................................... 124 致谢 .................................................................................................................. 125
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第1章 绪论
第1章 绪论
1.1 课题性质
本科毕业设计，对于一个即将进入社会的大学生来说是很有意义的，它是从校园理论学习到社会运用的一个过渡阶段。毕业设计是土木工程专业本科培养计划中最后的一个主要教学环节，也是最重要的综合性实践教学环节，目的是通过毕业设计这一时间较长的教学环节，巩固、深化、拓展所学的基础课程，专业基础课和专业课知识，提高同学综合运用这些知识独立进行分析和解决实际问题的能力，从而提高自己专业技术素质；培养土木工程专业本科毕业生综合应用所学基础课、技术基础课及专业课知识和相关技能，解决具体问题的土木工程设计问题所需的综合能力和创新能力。
和其他教学环节不同，毕业设计要求学生在指导老师的指导下，独立系统的完成一项工程设计，解决与之有关的所有问题，熟悉相关设计规范、手册、标准图以及工程实践中常用的方法，具有实践性、综合性强的显著特点。因而对培养学生的综合素质、增强工程意识和创新能力具有其他教学环节无法取代的重要作用。
同时，在完成毕业设计的过程中，还要求我们同时运用感性和理性知识去把握整个建筑的处理，这其中就包括建筑外观和结构两个方面。还要求我们更好的了解国内外建筑设计的发展现状及趋势，更多的关注这方面的学术动态，以及我们在以后的土木工程专业方向有更大的造诣。
这次的预应力混凝土简支梁桥的设计以后会在我们的工作中常接触到，这就为我们以后的工作奠定了一定基础。这次的设计是我们所学的所有科目的综合体现，也为我们更好的掌握知识提供了机会。
1.2 研究主要内容
本设计为预应力混凝土简支T梁桥，预应力混凝土桥出现在20世纪30年代，50年代以来不断取得巨大发展，在中、小跨度范围内现已占绝对优势，在大跨度范围内它正在同钢桥展开激烈竞争。它的主要优点是：节省钢材，降低桥梁的材料费用；由于采用预施应力工艺，能使混凝土结构的工地
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燕山大学本科生毕业设计
接头安全可靠，因而以往只适应于钢桥架设的各种不要支架的施工方法，现在也能用于这种混凝土桥，从而使其造价明显降低；同钢桥相比，其养护费用较省，行车噪声小；同钢筋混凝土桥相比，其自重和建筑高度较小，其耐久性则因采用高质量的材料及消除了活载所致裂纹而大为改进。它的缺点是：自重要比钢桥大，施工工艺有时比钢桥复杂,工期较长。但这些缺点属次要问题,且仍在不断得到克服。因此，在50年代以来所出现的一些新型桥梁之中，它的适用范围最广，其发展仍方兴未艾。
本设计为2×25 m预应力混凝土简支T梁桥，桥梁总长为50 m，桥面宽度为净14+2×1.75 m，活荷载为公路一级荷载，预应力钢束采用钢绞线，1×7标准型。恒载为结构自重和桥面铺装及栏杆的自重，桥下净空为5 m。要求完成主梁截面的设计、主梁及横隔梁内力计算、支座设计及下部结构设计。
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第2章 桥梁上部结构计算
第2章 桥梁上部结构计算
2.1 设计资料及构造布置
2.1.1 设计资料
1．桥梁跨径桥宽
标准跨径：25m（墩中心距离） 主梁全长：24.96m 计算跨径：24.00m
桥面净空：净—14m+2?1.75m=17.5m 2．设计荷载
公路-Ⅰ级，人群荷载3.0kN?m-2，每侧人行柱、防撞栏重力作用分别
?1?1为1.52kN?m和4.99kN?m。
3．材料及工艺
混凝土：主梁采用C50，栏杆及桥面铺装采用C30。
预应力钢筋采用《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》
sf?（JTG D62—2004）的12.7钢绞线，每束7根，全梁配6束，pk=1860Mpa。 普通钢筋直径大于和等于12mm的采用HRB335钢筋；直径小于12mm的均用R235钢筋。
按后张法施工工艺制作主梁，采用内径70mm、外径77mm的预埋波纹管和夹片锚具。
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》。
5．基本计算数据(见表2-1)
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燕山大学本科生毕业设计 表2-1 基本计算数据
名称 项目 立方强度 弹性模量 轴心抗压标准强度 轴心抗拉标准强度 轴心抗压设计强度 轴心抗拉设计强度 混 凝 土 短暂状态 容许压应力 容许拉应力 标准荷载组合 容许压应力 持久状态 容许主压应力 短期效应组合 容许拉应力 容许主拉应力 标准强度 符号 单位 数据 fcu,kEcfckftkfcdftd'0.7fck MPaMPaMPaMPaMPaMPa MPaMPa 503.45?10432.4 2.6522.41.8320.72 1.757 0.7ftk' 0.5fck0.6fck ?st?0.85?pc0.6ftk MPaMPa MPaMPa 16.2 19.440 1.59fpkEpfpd0.75fpk0.6fpk MPa 18601.95?10512601395 ?15.2钢 绞 线 s弹性模量 抗拉设计强度 最大控制应力?con 持久状态应力 标准荷载组合 MPa MPaMPaMPa kN/m?3kN/m?3 kN/m?31209 25.023.0 78.5 料 重 度 钢筋混凝土 沥青混凝土 钢绞线 钢筋与混凝土的弹性模量比 ?1?2 ?3?Ep 无量纲 5.65
2.1.2 横截面布置
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第2章 桥梁上部结构计算
1．主梁间距与主梁片数
主梁间距通常应随梁高与跨径的增大而加宽为经济,同时加宽翼板对提高主梁截面效率指标?很有效，故在许可条件下应适当加宽T梁翼板。由于本设计桥面净空为17.5m,主梁翼板宽度为2500mm，由于宽度较大，为保证桥梁的整体受力性能，桥面板采用现浇混凝土刚性接头，因此主梁的工作截面有两种：预施应力、运输、吊装阶段的小截面(bi=1600mm)和运营阶段的大截面(bi=2500mm)。净—14m+2?1.75m的桥宽选用七片主梁，如图2.1所示。
图2.1 结构尺寸图（尺寸单位：mm）
2．主梁跨中截面主要尺寸拟定 1) 主梁高度
预应力混凝土简支梁桥的主梁高度与其跨径之比通常在1/15~1/25，标准设计中高跨比约在1/18~1/19。当建筑高度不受限制时，增大梁高往往是较经济的方案，而混凝土用量增加不多。综上所述，本设计取用1600mm的主梁高度是比较合适的。 2) 主梁截面细部尺寸
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