变截面箱型连续梁桥桥梁工程毕业设计.docx

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1、目录第一章 方案比选 1.1.1 方案选取 1.1.11方案一： 50+80+50M 的变截面箱型连续梁桥 1.1.12方案二：445m等截面预应力砼连续刚构梁 21.13 方案三： 65+115M 斜拉桥 3.1 .2各方案主要优缺点比较表 4.1.3. 结论 4.第二章 毛截面几何特性计算 52.1 基本资料 52.1.1 主要技术指标 5.2.1.2 材料规格 5.2.2 结构计算简图 52.3 毛截面几何特性计算 6.第三章 内力计算及组合 93.1 荷载 1.0.3.1.1 结构重力荷载 1.0.3.1.2 支座不均匀沉降 1.1.3.1.3 活载1.1.3.2 结构重力作用以及影响

2、线计算 1.1.3.2.1 输入数据 1.1.3.3支座沉降（SQ2荷载）影响计算 203.5 荷载组合 2.4.3.5.1 按承载能力极限状态进行内力组合 2.53.5.2 按正常使用极限状态进行内力组合 2.7第四章 配筋计算 314.1计算原则 3.1.4.2 预应力钢筋估算 3.1.4.2.1 材料性能参数 3.1.4.2.2 预应力钢筋数量的确定及布置 3.14.3 预应力筋的布置原则 3.7.第五章 预应力钢束的估算及布置 395.1 按正常使用极限状态的应力要求估算 3.95.1.1 截面上、下缘均布置预应力筋 3.95.1.2 仅在截面下缘布置预应力筋 4.05.1.3 仅在截

3、面上缘布置预应力筋 4.15.2 按承载能力极限状态的强度要求估算 4.15.3 预应力筋估算结果 4.2.5.4 预应力筋束的布置原则 4.4.5.5 预应力筋束的布置结果 4.5.第六章 净截面及换算截面几何特性计算 456.1 净截面几何特性计算（见表 6-1） 4.66.2 换算截面几何特性计算（见表 6-2） 4.6第七章 预应力损失及有效预应力计算 477.1 控制应力及有关参数的确定 4.8.7.1.1 控制应力 4.8.7.1.2 其他参数 4.8.7.2 摩阻损失 l 1的计算 4.8.7.3 混凝土的弹性压缩损失 l4 的计算 5.07.4 预应力筋束松弛损失 l5 的计算

4、 5.2.7.5 混凝土收缩、徐变损失 l6 的计算 5.27.6 预应力损失组合及有效预应力的计算 5.3第八章 强度验算 568.1 基本理论 5.6.8.2 计算公式 5.6.8.2.1 矩形截面 5.7.8.2.2 工形截面 5.7.8.3 计算结果 5.8.第九章 应力验算 619.1 正常使用极限状态应力验算 6.19.2 短期效应组合 6.2.9.3 长期效应组合 6.7.9.4基本组合 7.3.9.5.承载能力极限状态正截面强度验算 7.8第十章 变形验算 8310.1 挠度验算 错.误 !未定义书签。10.2 预拱度设置 错. 误!未定义书签。第十一章 设计图绘制 8411.

5、1 概述 8.5.11.2 总体布置图 8.5.11.3 主梁一般构造图 8.5.11.4 主梁预应力钢束构造图 8.5.第十二章 设计总结 86参考文献 87致谢 88第一章方案比选1.1方案选取及尺寸拟定鉴于毛利冲地质地形情况，该处地势崎岖，桥全长较长，故比选方案主要采用预应力混凝土连续梁和斜拉桥形式。根据安全、适用、经济、美观的设计原则，初步拟定了三个方案。1.11方案一：50+80+50m的变截面箱型连续梁桥本桥上部构造为50+80+50m的变截面预应力砼连续梁，箱梁采用的单箱单室截面， 箱梁支点截面梁高5m,跨中截面梁高2.5m,梁宽9m,下部构造桥墩为薄壁式桥墩或双 柱式墩配桩基础

6、；桥台为重力式 U型桥台配扩大基础。由于该桥桥位较高，为了减少墩台数量且跨径选择合理。图2变截面连续梁桥立面图3变截面连续梁剖面图1.12方案二：4X 45m等截面预应力砼连续刚构梁1. 本桥上部构造为4X 45m预应力砼连续梁，箱梁采用的单箱单室截面，梁高3m,桥面宽9m,下部构造桥墩为薄壁式桥墩或双柱式墩配桩基础；桥台为重力式U型桥台配扩大基础。AJL西1? nin1134113刑137电131生 13屣less1271271IO!1呂30如图4等截面连续梁立面1.13方案三：65+115m斜拉桥本桥上部构造为65+115m的箱型截面的斜拉桥，由于斜拉桥的多点支撑故可以大 大减少主梁的高度

7、，索距为6m，塔高38m。箱梁采用单相单室，梁高1.8m,梁宽9m, 下部构造桥墩为薄壁式桥墩或双柱式墩配桩基础；桥台为重力式U型桥台配扩大基础。1现也矗0科仃ICO|1 P.nnn1 pp.non立面1341233412702711264图5斜拉桥立面图1.2各方案主要优缺点比较表表2万案一万案一万案二适用性跨越能力较大结构刚度 大、变形小、行车平顺舒 适、伸缩缝少、抗震能力 强跨越能力较大结构刚度 大、变形小、行车平顺舒 适、伸缩缝少、抗震能力 强梁的高跨比小自重明显 比其他小，变形小，行车 舒适安全性箱梁断面刚度大，施工安 全。大跨度连续梁恒载内力 占的比重较大，选用变咼 度梁可以大大减

8、小跨中 区段恒载产生的内力。变咼度符合梁的内力分 布规律。采用悬臂施工时，变高度 梁又与施工时的内力状 态相吻合。箱梁断面刚度大，施工安 全。主桥采用悬臂施工，需要 挂篮，吊装设备及。连续 梁施工控制复杂，工期较 长，连续梁桥主墩需要大型 橡胶支座，养护更换麻烦箱梁断面刚度大，施工安 全。主桥采用悬臂施工，需要 挂篮，吊装设备要求高 由于跨径大，施工难度大 工期长墩台少，下部结构施工少经济性变截面连续梁部分上部 结构造价较咼，支座养护 费用较咼，上部结构造价相对其他 两种较低，主桥的运营养 护成本在后期较低。上部结构下部结构由于 技术要求高所以造价也 高美观性从美学观点出发，变高度 梁比较有韵

9、律感，特别是 位于城市中的桥梁。整体外形单一，跨径安排 较合理，由于桥型较长， 主梁结构单一显得有点 单调气势宏伟，符合地形特 点，但跨径安排较大。显 得不协调13结论通过对比，从受力合理，安全适用，经济美观的角度综合考虑，方案一为最佳推荐方案，即50+80+50m的变截面箱型连续梁桥第二章毛截面几何特性计算2.1基本资料2.1.1主要技术指标桥型布置：50m+80m+50m变截面连续梁桥（图2-1）桥面净空：净-8m设计荷载：公路一I级桥面纵坡：0 %桥面横坡：2%I -1II -II1320. 00图2-1主梁横截面图及桥面布置图（单位：cm）2.1.2材料规格主梁：C50号混凝土，容重为

10、27kN/m3，弹性模量取3.45 X07 kPa； 桥面铺装：采用防水混凝土，厚度为10cm,容重为25kN/m3;人行道、栏杆：C20号混凝土，容重为25kN/m3;横隔板：C50号混凝土，容重为27kN/m3，弹性模量取3.45 X07 kPa。2.2结构计算简图全桥三跨共取52个单元，53个结点，其中13、12-19、34-41、50-52号单元长为3m，9-11、20-22、31-33、42-44 号单元长为 4m，6-8、23-25、28-30、45-47 号单元长5m, 4、5、26、27、48、49号单元长1m。桥墩简化为活动和固定铰支座。结点 x、y坐标按各结点对应截面的形心

11、点的位置来确定，结构计算简图，如图2-2所示图2-2 结构计算简图2.3毛截面几何特性计算用三角形分块法（GE02程序）计算主梁截面几何特性，截面编号和坐标系取用,见图2-3。1516171822232425131421202627(28)43(11)101(19)2(12)图2-3截面几何特性计算的三角形分块结点编号图输入数据文件D2-1-1. DAT，内容为:289,4.2,3.818,-5.0,4.11,-5.0,0.010,4.2,1.2519,-5.0,0.02,5.0,0.011,3.0,0.8520,-3.0,0.853,3.0,0.8512,5.0,0.021,-4.2,1.2

12、54,1.6,0.8513,5.0,4.122,-4.2,3.85,0.4,1.2514,8.0,4.323,-3.0,4.26,0.4,3.815,8.0,4.524,-1.6,4.27,1.6,4.216,-8.0,4.525,-0.4,3.88,3.0,4.217,-8.0,4.326,-0.4,1.2527,-1.6,0.8528,-3.0,0.85以上数据仅为一个结点截面的数据文件，其余结点截面的数据文件省略，其形式与上类同计算结果，见表2-1结点截面几何特性总表”。结点截面几何特性和单元几何特性，分别见表2-2和表2-3表2-1结点截面几何特性总表序号节点号截面咼度截面面积截面抗弯

13、惯距截面形心位置 Hx （ m）112.56.465.912741.41222.56.465.912741.41332.56.465.912741.41442.56.465.912741.41552.56.465.912741.41662.526.487856.011121.42772.646.74936.877851.47882.837.173878.39621.56993.17.7844710.80161.6710103.368.4396213.60471.7811113.679.2444617.46011.9112124.0310.237922.71432.0713134.3311.12

14、4827.87222.214144.6512.140134.32222.3415155.013.342.41422.4916165.013.342.41422.4917175.013.342.41422.4918184.6512.140134.32222.3419194.3311.124827.87222.220204.0310.237922.71432.0721213.679.2444617.46011.9122223.368.4396213.60471.7823233.17.7844710.80161.6724242.837.173878.39621.5625252.646.74936.8

15、77851.4726262.526.487856.011121.4227272.56.465.912741.4128282.526.487856.011121.4229292.646.74936.877851.4730302.837.173878.39621.5631313.17.7844710.80161.6732323.368.4396213.60471.7833333.679.2444617.46011.9134344.0310.237922.71432.0735354.3311.124827.87222.236364.6512.140134.32222.3437375.013.342.

16、41422.4938385.013.342.41422.4939395.013.342.41422.4940404.6512.140134.32222.3441414.3311.124827.87222.242424.0310.237922.71432.0743433.679.2444617.46011.9144443.368.4396213.60471.7845453.17.7844710.80161.6746462.837.173878.39621.5647472.646.74936.877851.4748482.526.487856.011121.4249492.56.465.91274

17、1.4150502.56.465.912741.4151512.56.465.912741.4152522.56.465.912741.41表2-2结点截面几何特性表序列号节点号截面咼度截面面积截面抗弯惯距截面形心位 置 Hx （ m）11-4 50-522.56.465.912741.4126 26 28 482.526.487856.011121.4237 25 29 472.646.74936.877851.4748 24 30 462.837.173878.39621.5659 23 31 453.17.7844710.80161.67610 22 32 443.368.4396213

18、.60471.78711 21 33 453.679.2444617.46011.91812 20 34 424.0310.237922.71432.07913 19 35 414.3311.124827.87222.21014 18 36 404.6512.140134.32222.341115-17 37-395.013.342.41422.49表2-3单元几何特性表序号单元号截面面积截面抗弯惯距截面形心位置Hx （ m）11-4 49-526.465.912741.4125 48 26 276.4739255.961931.41536 25 28 476.6185756.4444851.

19、44547 24 29 466.9615857.6370251.51558 23 30 457.479179.59891.61569 22 31 448.11204512.203151.725710 21 32 438.8420415.53241.845811 20 33 429.7411820.08721.99912 19 34 4110.6813525.293252.1351013 18 35 4011.6324531.09722.271114 17 36 3912.7200538.36822.4151215 16 37 3813.342.41422.49第三章内力计算及组合3.1 荷载3

20、.1.1 结构重力荷载( 1)桥面系荷载防撞护栏重：qi = (0.3+0.5) X0.2/2+0.2X 0.5+0.8X 0.2 252=24.5 kN/m桥面铺装重：q2 = (0.6+0.15)X 4/2X 25X 2 = 21kN/m合计： q=q1+q2 = 45.5 kN/m 将桥面系荷载作为二期恒载以均布荷载的形式加在主梁上。( 2)主梁自重按丫 =27kN/m的容重，以计主梁自重的形式计入恒载中。且在每跨1/4截面、1/2截面以及支点截面各设一道横隔梁，其重量按非结点荷载计算。中跨跨中截面横隔板重：(5-0.4 X 2) X2.5-0.25-0.4)-0.8 X 0.3 X 2

21、-0.3 X 0.3 X 2-1 X 1.5-0.5 X nX 0.75 X 0.75+0.3X 0.3X 2 X 0.2X 27= 26.497 kN中跨 l/4 截面横隔板重：(5-0.538 X 2) X3.362-0.25-0.538)-0.8X 0.3 X 2-0.3 X 0.3 X 2-1.25 X 1.5-0.5 X nX0.75X 0.75+0.3X 0.3X 2X 0.4X 27 X 0.4X 27= 74.112 kN 中跨支点截面横隔板重：(5-0.8 X 2) X8-0.25-0.8)-0.8 X 0.3 X 2-0.3 X 0.3 X 2-1.25 X 1.5-0.5

22、 X nX 0.75 X0.75+0.3X 0.3X 2X 0.4X 27 X 0.6X 27 =165.184 kN边跨 l/4 截面(靠中跨侧)横隔板重：(5-0.644 X 2) X4.029-0.25-0.644)-0.8X 0.3 X 2-0.3 X 0.3 X 2-1.25 X 1.5-0.5 X nX0.75X 0.75+0.3X 0.3X 2X 0.4X 27 X0.4 X27 = 90.705 kN 边跨跨中截面横隔板重：(5-0.495 X 2) X3098-0.25-0.495)-0.8X 0.3 X 2-0.3 X 0.3 X 2-1.25 X 1.5-0.5 X nX

23、0.75X 0.75+0.3X 0.3X 2X 0.4X 27 X0.4 X27 = 66.932 kN边跨 l/4 截面(靠桥台侧)横隔板重：(5-0.405 X 2) X2.51-0.25-0.405)-0.8X 0.3X 2-0.3 X 0.3X 2-1 X 1.5-0.5X nX 0.75X 0.75+0.3X 0.3X 2 X 0.2X 27= 26.510 kN边跨边支点截面横隔板重：(5-0.4 X 2) (2.5-0.25-0.4)-0.8 X 0.3 X 2-0.3 X 0.3 X 2-1 X 1.5-0.5 X nX 0.75 X0.75+0.3X 0.3X 2 X 0.4

24、X 27= 52.984 kN3.1.2 支座不均匀沉降 支座不均匀沉降应根据各墩位处地质情况以及基础的布置形式和支座反力大小按基础工程以及有关规范的规定来计算，这里假定中间两桥墩相对两边桥台下沉 20mm。在荷载组合中，此项荷载作为SQ2, SQ2中还可包括温度等荷载效应，应根据设计要求来取用。3.1.3 活载汽车： 公路 I 级车道荷载（由均布荷载 qk 和集中荷载 Pk 组成）， qk=10.5kN/m， Pk=360kN;计算剪力效应时，Pk=432kN。3.2 结构重力作用以及影响线计算采用FR2程序计算，关心结点取结点153;关心截面取全结构的相关截面。3.2.1 输入数据52,5

25、3,5,32,1,0,1,1,53,11, 1, 2, 1, 1(NM,NJ,NS,NGE,NME,NKA,NCA,NTI,NFI,NFY )2, 2, 3, 1, 23, 3, 4, 1, 3（中间数据省略，其形式与上类同）50, 50, 51, 1, 351, 51, 52, 1, 252, 52, 53, 1, 11, 0.0 ,0.0ISE(I,J),J=1,2 ,(IMG(I,J),J=1,2),I=1,NM2, 3.0 , 0.03, 6.0 , 0.0（中间数据省略，其形式与上类同）50, 171, 0.051, 174 , 0.052, 177 ,0.0( I,(XY(I,J)

26、,J=1,2) )1,27.0,3.45E7( I,(WE(I,J),J=1,2),I=1,NME )1, 22.3875 , 61.36152, 20.6140 , 58.77553, 18.7830 , 55.5940(中间数据省略，其形式与上类同)30, 32.5510 , 328.000031, 33.9680 , 355.975032, 34.0600 , 356.4700(I,(AI(I,J),J=1,2),I=1,NGE)41,9999,0.0,999916,0.0,0.0,999938,9999,0.0,999952,9999,0.0,9999( ISJ (SXYM(J),J=

27、1,3) )1,3, 2,3,3,3,4,3,5,3, 6,3, 7,3,8,3,9,3, 10,3, 11,3,12,3,13,3, 14,3,（中间数据省略，其形式与上类同）50,3, 51,3,52,3,53,3,1,1, 1,2, 2,2,3,2,4,2,5,2, 6,2,7,2,8,2,（中间数据省略，其形式与上类同）46,1,47,1,48,1, 49,1,50,1,51,1,52,2,(JFI(I,J),J=1,2),I=1,NFI)50,52 NLM,NP1,10,98.5,1.0,152,10,98.5,1.0,05,NJP12-53, 016.2, -165.18438,2

28、,165.184, 052.2, - 1,2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9,，,49, 50, 51, 52, 53.3.2.2计算结果(1) 文件.OUT (部分结果)ICA= 1截面最大轴力最小轴力最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩1-1.25E-12-1.50E-123.33E+031.75E+03-6.34E-12-7.60E-122-3.98E-13-4.78E-132.51E+031.12E+038.73E+034.32E+033-1.36E-12-1.64E-121.68E+034.72E+021.50E+046.78E+034-1.28E-11-1.53E-118.6

29、2E+02-1.76E+021.86E+047.38E+0353.65E-113.04E-116.02E+02-3.92E+021.92E+047.16E+036-2.54E-11-3.05E-112.40E+02-8.09E+021.95E+046.74E+037-1.18E-11-1.41E-11-9.06E+02-2.13E+031.89E+043.23E+038-8.70E-11-1.04E-10-2.08E+03-3.52E+031.15E+04-5.71E+039-1.24E-10-1.49E-104.84E+033.15E+03-1.63E+04-4.27E+0410-1.16E

30、-10-1.39E-106.20E+034.25E+03-3.62E+04-6.74E+0411-1.20E-10-1.44E-109.84E+037.25E+03-6.81E+04-1.06E+0512-8.40E-11-1.01E-101.25E+049.41E+03-9.61E+04-1.41E+0513-1.00E-10-1.20E-101.38E+041.04E+04-1.27E+05-1.79E+0514-8.47E-11-1.02E-101.51E+041.15E+04-1.60E+05-2.21E+0515-1.01E-10-1.21E-101.66E+041.27E+04-1

31、.97E+05-2.68E+05168.86E-117.38E-11-1.10E+04-1.44E+04-1.62E+05-2.23E+05178.27E-116.89E-11-9.85E+03-1.30E+04-1.30E+05-1.83E+05189.67E-118.06E-11-8.83E+03-1.17E+04-1.02E+05-1.47E+05197.43E-116.19E-11-7.89E+03-1.05E+04-7.62E+04-1.14E+05208.21E-116.84E-11-6.72E+03-9.06E+03-4.71E+04-7.81E+04217.01E-115.84

32、E-11-5.63E+03-7.69E+03-2.23E+04-4.78E+04222.76E-112.30E-11-3.35E+03-4.90E+03-6.57E+03-2.89E+04239.05E-117.55E-11-2.14E+03-3.42E+037.09E+03-1.38E+04248.56E-117.14E-11-9.86E+02-2.01E+031.48E+04-5.64E+03253.17E-112.64E-111.32E+02-6.59E+021.65E+04-3.96E+03265.60E-114.67E-113.55E+02-3.94E+021.66E+04-3.79

33、E+03279.36E-117.80E-116.81E+02-1.15E+021.65E+04-3.99E+03285.34E-114.45E-115.91E+02-1.94E+021.47E+04-5.86E+0329-3.20E-11-3.83E-112.00E+039.60E+026.82E+03-1.42E+0430-1.28E-10-1.53E-103.48E+032.17E+03-6.95E+03-2.95E+0431-1.25E-10-1.50E-104.76E+033.20E+03-2.28E+04-4.85E+0432-1.59E-10-1.91E-107.64E+035.5

34、5E+03-4.76E+04-7.90E+0433-1.41E-10-1.69E-109.11E+036.71E+03-7.69E+04-1.15E+0534-1.46E-10-1.75E-101.17E+048.86E+03-1.03E+05-1.48E+0535-1.26E-10-1.51E-101.30E+049.88E+03-1.31E+05-1.84E+0536-1.35E-10-1.62E-101.44E+041.10E+04-1.63E+05-2.25E+0537-1.25E-10-1.50E-101.58E+041.21E+04-1.98E+05-2.69E+0538-1.24

35、E-10-1.49E-10-1.13E+04-1.49E+04-1.62E+05-2.23E+0539-1.46E-10-1.76E-10-1.02E+04-1.35E+04-1.29E+05-1.82E+0540-9.42E-11-1.13E-10-9.20E+03-1.23E+04-9.89E+04-1.44E+0541-1.19E-10-1.42E-10-8.24E+03-1.11E+04-7.15E+04-1.11E+0542-1.15E-10-1.38E-10-6.97E+03-9.47E+03-4.09E+04-7.32E+0443-1.34E-10-1.61E-10-5.87E+

36、03-8.12E+03-1.49E+04-4.11E+0444-2.10E-10-2.52E-10-3.29E+03-5.00E+033.85E+02-2.15E+0445-1.57E-10-1.89E-10-2.06E+03-3.50E+031.28E+04-4.57E+0346-1.11E-10-1.33E-10-8.79E+02-2.12E+032.02E+044.21E+0347-4.86E-11-5.83E-114.00E+02-6.28E+021.98E+046.97E+03485.45E-114.54E-116.30E+02-3.79E+021.94E+047.37E+0349-

37、7.38E-12-8.85E-128.94E+02-1.56E+021.88E+047.56E+0350-8.92E-12-1.07E-111.71E+034.92E+021.51E+046.90E+0351-2.73E-12-3.27E-122.54E+031.14E+038.79E+034.38E+03522.05E-121.71E-12-1.14E+03-2.54E+038.79E+034.38E+03532.05E-121.71E-123.36E+031.77E+034.42E-113.68E-11323图形示意:状态荷载-1.50E+04剪力1.50E+041.00E+045.00E

38、+030.00E+00-5.00E+03-1.00E+04系列2-2.50E+05-2.00E+05-1.50E+05-1.00E+05-5.00E+040.00E+005.00E+04系列11.00E-020.00E+00-1.00E-02-2.00E-02-3.00E-02-4.00E-02-5.00E-02-6.00E-02竖向位移桥长953.00E-032.50E-032.00E-031.50E-031.00E-035.00E-040.00E+00-5.00E-04 0-1.00E-03水平位移转角位移|系列1|关心截面内力影响线左支点内力图左支点剪力图左支点剪力影响线桥长系列1左支点

39、弯矩图左支点弯矩影响线5.00E-034.00E-033.00E-032.00E-031.00E-030.00E+00 -1.00E-03 0 -2.00E-03 -3.00E-03 -4.00E-03桥长* 系列1-1.00E-14-5.00E-150.00E+005.00E-151.00E-141.50E-142.00E-142.50E-143.00E-143.50E-14左支点1/4截面内力图左支点1/4截面剪力图左1/4剪力影响线左支点1/4截面弯矩图左1/4弯矩影戏线-4.00E+00-2.00E+000.00E+002.00E+004.00E+006.00E+008.00E+001.00E+01桥长系列1左1/2跨截面内力图左1/2跨截面剪力图8.00E-016.00E-014.00E-012.00E-010.00E+000-6.00E-0179 启七，7 皿 匸严 Io8 XTu6r6旳cOd必/山，2/4/J7711 仁仁 仁仁 1,左1/2处剪力影响线-2.00E-01-4.00E-01桥长系列1左1/2跨截面弯矩图