山东科技大学学生毕业设计（论文）高速公路桥梁设计目 录1桥梁设计概况1 1.1工程概况1 1.2设计依据及主要设计规范1 1.3设计技术标准12桥梁方案比选2 2.1设计原则2 2.2方案比选2 2.2.1预应力空心板桥2 2.2.2预应力混凝土简支T梁桥2 2.2.3钢筋混凝土空腹拱桥2 2.3技术经济指标比较和最优方案拟定23预应力混凝土T型梁桥结构设计4 3.1设计资料及构造布置4 3.1.1设计资料4 3.1.2主梁纵横截面布置5 3.1.3横截面沿跨长的变化10 3.1.4横隔梁的布置10 3.1.5基本计算数据10 3.2主梁作用效应10 3.2.1永久作用效应计算10 3.2.2可变作用效应计算（修正偏心压力法）13 3.2.3主梁作用效应组合汇总25 3.3预应力钢束的估算极其布置27 3.3.1跨中截面的钢束的估算和确定27 3.3.2预应力钢束位置28 3.4计算主梁截面几何特性33 3.4.1截面面积及惯性矩计算33 3.4.2截面静矩计算36 3.4.3截面几何特性汇总38 3.5钢束预应力损失计算39 3.5.1预应力钢束与管道壁之间的摩擦损失引起的预应力损失39 3.5.2由锚具变形、钢束回缩引起的预应力损失39 3.5.3混凝土弹性压缩引起的损失41 3.5.4由钢束预应力松弛引起的预应力损失42 3.5.5混凝土收缩和徐变引起的预应力损失42 3.5.6成桥后张拉N6号钢束混凝土弹性压缩引起的预应力损失 54 3.5.7预加力计算及钢束预应力损失汇总54 3.6主梁截面承载力与应力验算55 3.6.1持久状态承载能力极限状态承载力验算55 3.6.2持久状况正常使用极限状态抗裂验算61 3.6.3持久状态构件的应力验算68 3.6.4短暂状况构件的应力验算74 3.7主梁局部抗压承载力验算78 3.7.1局部承压区的截面尺寸验算78 3.7.2局部抗压承载力验算80 3.8行车道板计算81 3.8.1悬臂板荷载效应计算81 3.8.2连续板荷载效应计算82 3.8.3截面设计、配筋与承载力验算874专题研究横隔梁作用效应计算与截面设计88 4.1确定作用在跨中横隔梁上的可变作用88 4.2跨中横隔梁作用效应影响线89 4.3截面效应计算91 4.4截面配筋计算92参考文献93致 谢 词94I 1桥梁设计概况1.1工程概况该桥是国道218线清水河至伊宁高速公路第一合同段内的一座大桥，起点桩号为K2+417，中心桩号为K2+510，终点桩号为K2+603，全桥长180m。该桥为跨越季节性河流大东沟而建，设计流量为235立方米每秒，设计流速2.72米每秒，设计水位为717.60m，地表水对混凝土无腐蚀。气象地质情况：新建桥址处地质情况通过钻探挖探查明，持力层主要为圆砾。所处区域为温带干旱型气候，夏季温和湿润，秋季天高气爽，降温迅速，昼夜温差较大，冬季漫长寒冷，夏季炎热，在公路自然区划中属VI4b区（伊利河谷副区）。平均气温为9，极端最低气温-41.6，极端最高气温39.1，最大冻土深度1.2m，年平均降水量214mm年平均蒸发量1410mm。地震基本烈度为度，地震动峰值加速度0.15g。要求新建桥梁的荷载等级为公路I级1.2设计依据及主要设计规范（1）公路工程技术标准（JTG B01-2003）（2）公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2004）,简称桥规（3）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）桥梁计算示例丛书 混凝土简支梁（板）桥（第三版）易建国著.人民交通出版社（5）公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D62-2004）条文应用算例袁伦一，鲍卫刚著.人民交通出版社（6）桥梁工程刘嘉玲著.人民交通出版社（7）结构设计原理计算示例赵志蒙著. 人民交通出版社（8）公路圬工桥涵设计规范（JTG D61-2005）,简称圬工规范（9）桥梁设计常用手册，人民交通出版社1.3设计技术标准（1）线路等级：高速公路（2）桥面净空：0.5m防撞栏+净12.5m行车道+0.5m护栏+1.0m分隔带+0.5m护栏+净12.5m行车道+0.5m防撞栏，总宽28m（3）车道荷载标准：公路级荷载（4）设计坡度：纵坡 imax =2.5%，横坡度1.5%（5）抗震设防等级：按地震烈度 级设防（6）线路及其他相关标准符合高速公路设计规范2桥梁方案比选2.1设计原则结合G218线清水河至伊宁高速公路大东沟大桥的桥位水文地质情况，本着“安全、适用、经济、美观、和有利环保”的基本原则，从主要材料用量、劳动力数量、全桥总造价、工期、养护费用、运营条件、有无困难工程、是否需要特种机具、美观等，综合权衡技术因素和使用要求，初拟2-3个可行性方案。2.2方案比选2.2.1预应力空心板桥孔径布置：标准跨径20m,920m,全长180m。结构构造：桥梁上部采用预应力钢筋混凝土空心板、桥面连续，下部采用柱式墩、肋板式桥台和埋置式桥台，基础为条形基础。2.2.2预应力混凝土简支T梁桥孔径布置：标准跨径30m，630m，全长180m。结构构造：主梁间距为2.25m，高2.30m，采用梁肋下部加宽为马蹄形，以便钢束的布置和满足承载预压力的需要。2.2.3钢筋混凝土空腹拱桥本方案为钢筋混凝土等截面悬链线无铰拱桥。全桥分4跨，每跨均采用标准跨径40m。采用矩形截面的拱圈。桥墩为重力式桥墩，桥台为U型桥台。尺寸拟定：本桥拟用拱轴系数m=2.24，净跨径为40.0m，矢跨比为1/8。桥面行车道宽28.0m。2.3技术经济指标比较和最优方案拟定经济指标对比分析如下。（1）主要材料用量：第一、二方案较第三方案在水泥、钢材等方面用量较大，而第二方案在材料即砌筑工程材料上较前二者方案严格，且用量相当大，由该桥位置看，材料供给比较方便。（2）劳动需求量方面第一方案总用工日约为2万工日左右，第二方案则约为2.2万左右，而第三方案用工日量高达25万日左右，几乎为前两者的10倍之多。（3）全桥造价：第一、二方案约在1000万左右，第三方案约在750万左右，较前两者可节约造价约为1/4。（4）施工工期：第一、二方案（梁板桥）约在220天左右，而第三方案约在400天左右，其施工工期较长，相对机械、人工等不可避免而造成的误工、窝工等现象发生的几率较大。当施工工期要求较短时就会跟不上节拍，无法及时竣工。（5）养护费用方面：在这一方面，梁桥与拱桥相差不多。梁（板）桥部分构件出现损坏容易维修与更换，拱桥损坏修复较梁桥困难。再则该桥为高速公路跨河而建，其交通量大，不宜中断交通修复。故选用梁桥较为适宜。（6）各种材料运输方面：在材料运输方面较为方便，省级干线公路运营条件也比较好，为各种材料运输提供较大的便利。综合上述几点评比，虽然第一、二方案在总造价上较第三方案大，但在其它几个方面相对后者则有明显的优势，加之施工现场的施工条件等方面，经过认真比选决定采用第二方案即预应力混凝土装配式简支T型梁桥(详见方案比选表2-1)表2-1 G218线清水河至伊宁高速公路大东沟大桥方案比较表序号比较内容第一方案第二方案第三方案预应力空心板桥预应力简支T型梁上承式空腹钢筋混凝土拱桥1桥高10m10m10m2桥长180m180m190m3特点建筑高度较小，外形轻巧、美观，但因该桥角较长支座数量较多，后期养护工作量大，以较少采用技术较先进工艺要求较严格，采用后张法施工，二次灌注法灌注。且在近几年来有了较成熟的施工经验和施工技术传统的砌筑工艺，人工用量较大，施工机械用俩少难以采用机械化施工4使用效果评价伸缩缝较多，行车舒适度差，板块之间的横向连接构造容易产生损坏属于静定结构，受力较好。桥面连续，行车条件好，使用阶段易于养护且经费很低阅微阁小说www.ikdzs.com自重较大，对于地基承载力要求较高，水平推力大，拱桥建筑高度较大，但养护费用较低3预应力混凝土T型梁桥结构设计3.1设计资料及构造布置3.1.1设计资料1.桥梁跨径及桥宽标准跨径：30m（墩中心距），全桥共：180米，分6跨，主梁全长：29.96m，桥面净空：0.5m防撞栏+净12.5m行车道+0.5m护栏+1.0m分隔带+0.5m护栏+净12.5m行车道+0.5m防撞栏，总宽28m计算跨径：29.00m。2.设计荷载 公路级荷载。3.材料及工艺本桥为预应力钢筋混凝土T型梁桥，锥形锚具；混凝土：主梁采用C50，防撞护栏及桥面铺装用C30号；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（JTG D62-2004）的钢绞线；每束6根，全梁共配6束，普通钢筋直径大于和等于12mm的采用HRB335钢筋；直径小于1