桥梁工程毕业论文11

前 言

通过两个多月紧张而有序的勤奋努力，本次毕业设计终于告一段落，毕业设计是学校教学的一个重要环节，它是大学生们在即将跨出校门、走向社会的关键时刻全面展示自己素质和才能的良好时机。从其中我受益匪浅，其实毕业设计是一个增长知识、交流信息的过程。

桥梁工程作为道路中的咽喉部位，在交通系统中占有重要的地位，桥梁能否正常工作直接影响着道路的使用状况。本次毕业设计的主要任务是完成国道209线胜天桥的设计，熟悉桥梁设计的过程。在设计过程中我进行了桥梁方案的比选，上部结构 ，支座，下部结构的计算以及相关构造图配筋图的绘制。

通过本次设计首先使我认识到了自己专业知识在深度和广度上的欠缺，并且促使自己查缺补漏，从而使我逐渐扎实了专业知识；其次，学校通过此次设计，培养了学生综合运用所学知识结合实际独立完成课题的工作能力。同时也对对学生的知识面，掌握知识的深度，运用理论结合实际去处理问题的能力，实验能力，外语水平，计算机运用水平，书面及口头表达能力进行考核；最后，在学习过程中我们要敢于对书本中有疑点，片面和模糊不清的地方提出疑问，进一步推敲，大胆论证。

目 录

摘 要 ..................................................................... 1 第一章 设计资料 ............................................................ 3

1.1跨度和桥面宽度 ..................................................... 3 1.2技术标准 ........................................................... 3 1.3地质资料 ........................................................... 3 1.4主要材料 ........................................................... 3 第二章 桥梁方案比选 ........................................................ 4 第三章 空心板截面几何特性计算 .............................................. 7

3.1截面面积 ........................................................... 7 3.2截面重心位置 ....................................................... 7 3.3空心板毛截面对其重心轴的惯性矩计算 .................................. 7 第四章作用效应计算 ......................................................... 9

4.1.永久作用效应计算 ................................................... 9 4.2可变作用效应计算 ...................................................10 4.3车道荷载效应计算 ...................................................14 4.4人群荷载效应 .......................................................18 第五章 预应力钢束数量估算及其布置 ..........................................20

5.1预应力钢束数量的估算 ................................................20 5.2预应力钢束的布置 ...................................................21 参考文献 ...................................................................90 致谢 ......................................................................90

摘 要

根据给定资料，该设计桥梁共长48米，经过方案的综合比选，采用装配式预应力混凝土板式梁桥，分为三跨，单跨16米。设计内容主要分为上部结构计算和基础部分计算两大部分，上部结构采用后张法施工工艺，计算内容主要包括了截面尺寸的拟定，恒载及活载内力计算，配筋，强度验算，裂缝和挠度验算及行车道板的计算，其中设计荷载为公路-Ⅱ级，横向分布系数采用修正偏心压力法计算；基础部分计算主要包括了结构尺寸的拟定、盖梁计算、桥墩墩柱的计算及钻孔桩的计算，其中桩基础施工方法为旋转钻成孔，单排桩。

关键词：方案比选，预应力混凝土，上部结构，基础部分，后张法施工。

第一章 设计资料

1.1跨度和桥面宽度

（1）标准跨径：16m； （2）计算跨径：15.56m； （3）主梁全长：15.96m；

（4）桥面宽度（桥面净空）：净（防撞护栏）。

1.2技术标准

（1）设计荷载：公路-Ⅱ级； （2）设计时速：60km=4。

5.2预应力钢束的布置

5.2.1跨中截面及锚固端截面的钢束位置

（1）对钢束截面进行钢束布置时，应保证预留管道的要求，并使钢束的重心偏心距尽量大。本设计采用内径60mm，外径66mm的预埋金属波纹管，管道至梁底和梁侧净距不应小于30mm及管道直径的一半，另外直线管道的净距不应小于40mm，且不宜小于管道直径的0.6倍，在竖直方向两管道可重叠跨中截面的细部构造如图-9-a所示。则钢束群重心至梁底缘的距离为：

。

图-8

（2）为了操作方便，将所有钢束兜帽股灾梁端。对于锚固端截面，应使预应力预应力钢束合力重心尽可能靠近截面形心，使界面均匀受压，而且要考虑锚具布置的的可能性，以满足张拉操作方便的要求。在布置锚具时，应遵循均匀、分散的原则。锚固端截面布置的钢束如图-8所示，钢束群重心至梁底的距离为：

下面对钢束重心位置进行复核，首先计算锚固端截面的几何特性。图-11为计算图式，锚固端截面几何特性见表-9。

其中 yx?h?ys?85?42.5?42.5cm

图-9

上核心距为： ks?下核心距为：

?I?Ay?x5319168.44?18.83cm

6648?42.5

23.67cm?yx?kx?ap?ys?ks?61.33cm

说明钢束群重心处于截面核心范围内，见图-9。 5.2.2钢束弯起角度和线形的确定

在确定钢束弯起角度时，既要考虑到由预应力钢束弯起会产生足够的预剪力，又要考虑到所引起的摩擦预应力损失不宜过大。本设计钢束在跨中分为两排，,弯起角度为2.5°,弯起角度为12°。为了简化计算和施工。所有钢束布置的线形成为直线和圆弧，最下排两根钢束需进行平弯。

5.2.3钢束计算

（1）计算钢束起弯点至跨中的距离;锚固点至支座中心线的水平距离为（见图-11）

ax3?ax4?(13?14tan2.5?)cm?12.39cmax1?ax2?(13?6tan12?)cm?11.72cm为见表-6。

钢束计算图式见图-11，钢束起弯点至跨中的距离

图-10

图-11钢束计算图式

表-6 钢束起弯点至跨中距离计算表

钢起弯束高度号 ycm 4 3 2 1 5.5 5.5 51 51 3.00974 3.00974 2.4903 2.4903 cm cm cm 69 69 cm 弯起角度（°） 2.5 2.5 12 12 Rcm cm cm 68.9343 68.9343 174.1103 174.1103 2616.4703 2616.4703 640.2821 640.2821 114.1288 114.1288 133.1221 133.1221 607.3269 607.3269 482.4876 482.4876 37.0083 13.9917 178 37.0083 13.9917 178 上表中各参数的计算方法如下;

为靠近锚固端的直线段长度，需自行设计，y为钢束锚固点至钢束弯起点的垂直距离，如图-12，根据各量的几何关系，可分别计算如下：

y1?Lsin?,y2?y?y1x3?L1cos?,R?y2/(1?cos?)x2?Rsin?,x1?L/2?x2?x3?axi式中 ——钢束弯起角度（°）; ——计算跨径（cm）;

——锚固点至支座中心线的距离（cm）。

（2）控制截面的钢束重心计算

①各钢束重心位置计算：根据图11所示几何关系，当计算截面在曲线段时，计算公式为ai?a0?R(1?cos?),sin??x4 R当计算截面在近锚固点的直线段时，计算公式为：

式中 ——钢束起弯前到梁底的距离；

——钢束在计算截面处到梁底的距离； ——钢束弯起半径；

——圆弧段起弯点到计算点圆弧长度对应的圆心角。 ②计算钢束群到梁底的距离见表-7，钢束布置图见图-13.

表-7各计算截面的钢束位置及钢束群重心位置计算表

截面 四分点 钢束号 4 3 2 1 未弯起 未弯起 未弯起 未弯起 Rcm 2616.4703 2616.4703 640.2821 640.2821 0 0 0 0 1 1 1 1 8.5 8.5 19.5 19.5 8.5 8.5 19.5 19.5 14

截面 直线段 4 支点 3 2 1 5.5 5.5 51 51 0.0436 0.0436 0.2093 0.2093 12.39 12.39 11.72 11.72 0.5410 0.5410 2.4912 2.4912 8.5 8.5 19.5 19.5 13.459 13.459 68.5088 68.5088 40.9839 （3）钢束长度计算：

一根钢束的长度为曲线段、直线段与两端工作长度（）之和，其中钢束长度可按圆弧半径及弯起角度计算。通过每根钢束长度计算，就可以得到一片主梁和一孔桥所需钢束的总长度，用于备料和施工。计算结果见表-8。

表-8 钢束长度计算表

钢束号 4 3 2

半径Rcm 弯起角rad 0.0436 0.0436 0.2093 曲线长度cm 114.11 114.11 134.03 直线长度cm 607.3269 607.3269 482.4876 cm 有效长度cm 1580.87 1580.87 1589.04 钢束预留长度cm 140 140 140 钢束长度 cm 1720.87 1720.87 1729.04 2616.4703 2616.4703 640.2821 69 69 178

1 640.2821 0.2093 134.03 482.4876 178 1589.04 140 1729.04

不小于0.2%的纵向非预应力钢筋即可。

(4) 短暂状况下（预加力阶段）梁处截面上、下缘的正应力 上缘： 下缘：

其中NpI??pI?Ap?1555.12?1974?3069.81?103N,。截面特性取用表-17中的净截面特性。代人上式得：

3069.81?1033069.81?103?253.76368.146?106?????1.38MPa（压） 388610.12?101.124?101.124?10'ct3069.81?1033069.81?103?253.76368.146?106???? 38610.12?101.302?101.302?108'ct'(?0.7?26.8?18.76) （压）?0.7fck预加力阶段混凝土的压应力满足应力限制值的要求；混凝土的拉应力通过规定的预拉区配筋率来防止出现裂缝，预拉区混凝土没有出现拉应力，故预拉区只需配置配筋率不小于0.2%的纵向非预应力钢筋即可。

8.2.2持久状况的正应力验算 （1）跨中截面的验算

对于预应力混凝土简支梁的正应力，由于配设曲线筋束的关系，应取跨中、、支点分别进行计算。应力计算的作用(或荷载)取标准值，汽车荷载计入冲击系数。

① 截面混凝土的正应力验算： 此时有,，

MG22?MQ?142.94?32.55?363.17?538.66KN?mNPⅡ??pⅡ?Ap??l6As?1184.94?1974?71.73??0?2339.07?103N

?pⅡAp(ynb?ap)??l6As(ynb?as)epn?

?pⅡ?ap??l6?As ?

跨中截面混凝土上边缘压应力计算值为

1184.94?1974?（393.76?140）?0

1184.94?1974?cu?(

NpⅡAn?NpⅡ?enWnu)?MG1MG21MG22?MQ??'WnuWouWou

2339.07?1032339.07?103?253.76490.86?10631.02?106538.66?106?(?)???610.12?1031.124?1081.124?1081.212?1081.212?108?7.62〈0.5fck?0.5?26.8?13.4MPa

持久状况下跨中截面混凝土正应力验算满足要求。 ②持久状况下预应力钢筋的应力验算

由二期恒载及活载作用产生的预应力钢筋截面重心处的混凝土应力为

?klMG21MG22?MQ31.02?106538.66?106?????2.77MPa '88WWOp2.02?102.061?10Op所以钢束应力为：

???pⅡ??EP?kl?1184.94?6.19?2.77

?1202.09MPa?0.65?1860?1209MPa

计算表明应力钢筋拉力符合规范定值。 (2)处截面的验算

①截面混凝土的正应力验算： 此时有,，

MG22?MQ?107.199?24.41?272.38?403.989KN?mNPⅡ??pⅡ?Ap??l6As?1134.58?1974?71.73??0?2239.66?103N

?pⅡAp(ynb?ap)??l6As(ynb?as)epn?

?pⅡ?ap??l6?As ?

跨中截面混凝土上边缘压应力计算值为

1134.58?1974?（393.76?140）?0

1134.58?1974?cu?(NpⅡAn?NpⅡ?enWnuMG1MG21MG22?MQ)???'WnuWouWou

2239.66?1032239.66?103?253.76368.14?10623.27?106403.989?106?(?)???610.12?1031.124?1081.124?1081.212?1081.212?108?5.41〈0.5fck?0.5?26.8?13.4MPa

持久状况下跨中截面混凝土正应力验算满足要求。 ② 持久状况下预应力钢筋的应力验算

由二期恒载及活载作用产生的预应力钢筋截面重心处的混凝土应力为

?klMG21MG22?MQ23.27?106403.989?106?????2.08MPa 'WOpWOp2.02?1082.061?108所以钢束应力为：

???pⅡ??EP?kl?1134.58?6.19?2.08

?1147.4552MPa?0.65?1860?1209MPa

计算表明应力钢筋拉力符合规范定值。由二期恒载及活载作用产生的预应力 (3)支点截面的验算

①截面混凝土的正应力验算： 此时有, ,

NPⅡ??pⅡ?Ap??l6As?1127.49?1974?71.73??0?2225.67?103N

?pⅡAp(ynb?ap)??l6As(ynb?as)epn?

?pⅡ?ap??l6?As ?

跨中截面混凝土上边缘压应力计算值为

1127.49?1974?（425?409.84）?0

1127.49?1974?cu?(

NpⅡAn?NpⅡ?enWnuMG1MG21MG22?MQ )???'WnuWouWou2225.67?1032225.67?103?15.16000?(?)???634.12?1031.227?1081.227?1081.252?1081.252?108?3.23〈0.5fck?0.5?26.8?13.4MPa

持久状况下跨中截面混凝土正应力验算满足要求。 ②持久状况下预应力钢筋的应力验算

由二期恒载及活载作用产生的预应力钢筋截面重心处的混凝土应力为

?kl?MG21MG22?MQ??0 'WOpWOp所以钢束应力为：

???pⅡ??EP?kl?1127.49?6.19?0?1127.49MPa

?1127.49MPa?0.65?1860?1209MPa

计算表明应力钢筋拉力符合规范定值。 8.2.3持久状况下的混凝土主应力验算

本设计取剪力和弯矩都有较大的截面进行计算。 （1）截面面积矩计算

按图-18进行计算。其中计算点分别取顶板处，换界面重心轴处及底板 处。

参考文献

[1].叶见署.结构设计原理[M].北京：人民交通出版社 [2].陈忠廷等.土木工程专业毕业设计指南——桥梁工程分册 [3].范立础.桥梁工程[M].北京：人民交通出版社 [4].凌治平,易经武.基础工程[M].北京:人民交通出版社

[5].毛瑞祥,程翔云.公路桥涵设计手册—基本资料[M].北京:人民交通出版社 [6].闫志刚.钢筋混凝土及预应力混凝土简支桥梁结构设计[M].北京:机械工业出版社 [7].易建国.混凝土简支梁（板）桥[M]（第三版）.北京：人民交通出版社

致 谢

本次课程设计已经顺利结束，历经了两个多月，在这其中充满了很多荆棘和坎坷，过程是即艰辛又甜蜜，但结局和回忆注定是美好的，是难忘的。毕业设计是我们离校前最后一次施展自己能力的机会了，而它也是一次信息交流的过程。

首先要感谢母校为我们提供这一次机会，给了我们锻炼和提升能力的机会，在情感上也让我们感触到了很多以前从未有过的东西，严师背后的和蔼可亲，同学彼此间的虔诚帮助。感谢校图书馆为我们提供了宝贵的知识信息，由于我们专业知识和计算机软件水平有限，难免在课设过程中遇到很多的知识盲区和软件难题，是图书馆为我们提供了更多的宝贵知识。其中功劳最大的莫过于我们的刘云帅老师，他作为指导老师，敬职敬业；他跟我们年轻相仿，但是知识渊博，责任心强，作为老师，他严厉，不厌其烦的帮助我们寻根究底的解决问题，引导我们解决了一道道难题，作为我们的“大哥”，他和蔼可亲，关心、照顾同学们的生活，让同学们很是敬畏爱戴，在此向老师表示崇高的敬意和真诚的感谢，您辛苦了。

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