通幽桥毕业设计桥梁毕业设计

毕 业 设 计题 目： 通幽桥毕业设计 学 院： 土木工程学院 专 业： 土木工程 姓 名： 学 号： 011409125 指导老师： 完成时间： 2013年05月30日 I摘 要根据桥址处的具体情况，并结合设计要求，拟定出三个比选方案。分别是预应力混凝土连续梁桥、钢筋混凝土简支梁桥、钢筋混凝土连续刚构桥。根据安全、适用、经济、美观的原则确定钢筋混凝土简支梁桥为推荐方案，桥梁总长93m。主梁采用T形截面。施工方法采用满堂支架施工法。计算结构的恒载内力，求得恒载内力下结构的弯矩图及剪力图；计算各控制截面内力影响线，并按最不利情况进行加载，求得活载作用下内力包络图。定义基础沉降组，按最不利组合求得基础沉降引起的内力。施加温度荷载，求得温度荷载下内力。并进行荷载组合，根据各控制截面内力进行了估束和配筋计算，并对梁体进行具体的钢筋布置。最后，对各控制截面进行了强度、抗裂性、应力和变形验算。关键词：钢筋混凝土；简支梁桥；荷载组合 101 AbstractAccording to the specific situation at the bridge site, combined with the design requirements, to work out more than three alternatives. Are continuous prestressed concrete beam bridge, bridge of reinforced concre beams reinforced concrete continuous rigid frame bridge. According to security, application, economic, aesthetic principles of prestressed concrete continuous beam bridge to determine the recommended program Bridge length 93m . Girder with t-shaped cross section. Construction methods using full framing construction method. Computing structure dead load internal force, internal force of dead load is obtained under the structure of the bending moment diagram and shear force diagram; Control section internal force influence line is calculated, and according to the most unfavorable situation to load, internal force envelope diagram under the influence of live load are obtained. Definition of foundation settlement group, according to the obtained the most unfavorable combination internal forces caused by foundation settlement. The internal force under temperature load, temperature load is obtained. And load combination, according to each control cross section internal force of the estimation and reinforcement calculation, beam and the beam body concrete reinforcement layout. Finally, to each control cross section strength, crack resistance, stress and deformation calculation.Keywords: The reinforced concrete ; Simply supported girder ; load combinationIII1 桥梁建筑设计11.1桥梁平面设计11.2桥梁纵断面设计11.2.1桥梁总跨径的确定21.2.2桥梁的分孔21.2.3桥梁标高、桥上纵坡及基础埋深的确定21.3桥梁横断面设计31.4桥梁上部及下部设计31.4.1上部结构31.4.2人行道设计41.4.3支座设计41.4.4桥墩设计41.4.5 桥台设计52 基本设计资料72.1 跨度和桥面宽度72.2技术标准72.3主要材料72.4设计依据72.5结构布置72.6构造形式及截面尺寸82.7参考资料83 主梁设计103.1主梁的荷载横向分布系数103.1.1跨中荷载横向分布系数（按G-M法）103.1.2主梁的抗弯及抗扭惯矩Ix和ITX103.1.3计算抗扭修正系数123.1.4按修正的刚性横梁法计算横向影响线竖坐标值123.1.5计算跨中荷载横向分布系数133.2支点处横向分布系数计算143.3恒载内力153.4可变作用效应171013.4.1公路级荷载冲击系数计算173.4.2 公路-级均布荷载、集中荷载及其影响线面积计算183.4.3可变作用弯矩效应193.5荷载组合203.6可变作用的剪力效应计算213.6.1跨中截面剪力V1/2的计算213.6.2支点处截面剪力Vo的计算213.6.3梁端剪力效应计算223.7持久状况承载能力极限状态下截面设计、配筋与验算243.7.1配置主梁受力钢筋243.7.2配置主梁受力钢筋验263.8持久状况截面承载能力极限状态计算263.9斜截面抗剪承载力计算273.9.1斜截面配筋的计算图式283.9.2各排弯起钢筋的计算293.9.3主筋弯起后持久状况承载能力极限状态正截面承载力验算303.10箍筋设计313.11斜截面抗剪承载力验算323.11.1斜截面抗剪强度验算位置为323.11.2斜截面抗剪强度验算333.12持久状况斜截面抗弯极限承载能力验算373.13持久状况正常使用极限状态下裂缝宽度验算373.14持久状况正常使用极限状态下的挠度验算384 横隔梁设计424.1 确定横隔梁的形式及尺寸424.2 横隔梁的配筋计算424.2.1确定作用在跨中横隔梁上的可变作用424.2.2跨中横隔梁受力影响线的面积424.3 跨中横隔梁的作用影响线计算434.3.1弯矩影响线43V4.3.2剪力影响线444.4 截面作用效应计算464.5横隔梁截面配筋与验算484.5.1正弯矩配筋484.5.2负弯矩平配筋504.5.3抗剪计算与配筋设计515 行车道板的计算545.1 永久荷载效应计算545.2恒载及其内力545.2.1 每延米板上的恒载g545.2.2 永久荷载效应计算545.2.3 可变荷载效应545.3 截面设计与配筋及验算566 支座设计586.1 选定支座的平面尺寸586.2 确定支座厚度596.3 验算支座的偏转607下部结构设计资料627.1 设计标准及上部构造627.2 材料627.3 桥墩尺寸627.4设计依据628盖梁设计638.1荷载计算638.1.1上部结构永久作638.1.2 盖梁自重及作用效应计算638.1.3可变作用计算648.2 可变恒载横向分布后各梁支点反力698.3各梁永久恒载、可变荷载反力组合718.4 双柱反力计算711018.5 内力计算738.5.1恒载加活载作用下各截面的内力计算图式738.5.2弯矩计算738.5.3相应于最大弯矩时的剪力计算748.6盖梁内力汇总（表）768.7 截面配筋设计和承载力校核768.7.1 正截面抗弯承载力验算768.7.2 斜截面抗剪承载力验算808.7.3全梁承载力校核839 桥墩墩柱设计859.1 荷载计算859.1.1恒载计算859.1.2 汽车荷载计算859.1.3 双柱反力横向分布计算869.2 荷载组合879.3 截面配筋计算及应力验算889.3.1 作用于墩柱顶的外力889.3.2 作用于墩柱底的外力899.3.3 截面配筋计算9010 钻孔灌注桩设计9210.1 荷载计算9210.2 桩长的计算9310.3 桩的内力计算（m法）9410.4桩身截面配筋与强度验算9710.5 桩顶纵向水平位移验算9810.5.1 桩在地面处的水平位移和转角验算9810.5.2 桩顶纵向水平位移验算（见图44）99致谢101参考文献102VII1 桥梁建筑设计1.1桥梁平面设计在桥梁的平面设计中，一般要求桥梁及桥头引道的线形应与路线的布设保持平顺，使车辆能平稳地通过，且各项技术指标应符合线路布设的规定。在本桥的设计中，桥梁与原有道路连接，连接处设置U形伸缩缝，保证与原有线路平顺过渡。根据原有道路的地形，本桥采用0.4%的桥面纵坡。桥面平面布置图如图1所示。图1-1 通幽桥平面布置图1.2桥梁纵断面设计桥梁纵断面设计包括确定桥梁总跨径、桥梁分孔、桥梁标高、桥上和桥头引道纵坡以及基础埋深等内容。桥梁总立面图如图2所示。图1-2 通幽桥桥纵断面图1.2.1桥梁总跨径的确定在桥梁总跨径的设计中，根据下部桥梁的桥宽和人流量，同时考虑桥上行车来确定桥台位置，总的来说，桥梁的总跨径应根据具体情况经过全面分析后加以确定。在本桥的设计中，考虑到桥下唐河的宽度，综合经济因素，确定本桥总跨径为80m。1.2.2桥梁的分孔桥梁的总跨径确定后，还需进一步进行分孔布置。在桥梁分孔设计中，一座桥梁应当分成几孔，各孔的跨径应当多大，有几个桥墩，这要根据地形、地质、桥下行车要求以及技术经济和美观条件加以确定。在本桥的设计中，考虑桥下河道宽度同时综合经济因素，对不同跨径布置进行粗略的方案比较，该桥分为4孔，单孔跨径为16m。1.2.3桥梁标高、桥上纵坡及基础埋深的确定在桥梁纵断面设计中，桥面标高设计主要考虑三个因素：路线纵断面设计要求，本桥设计为公路桥梁，不需要考虑航道要求、排洪要求。对于中小型桥梁，桥面标高一般由路线断面的设计要求来确定。本桥设计过程中，考虑桥梁线路纵断面设计要求，确定桥面标高为5.754m。桥梁标高确定后，就可以根据两端桥头的地形要求来设计桥梁的纵断面线形。根据公路工程技术标准（JTG B012003）的规定，公路桥梁的桥上纵坡不宜大于5%；桥上纵坡和桥头引道纵坡均不得大于3%，桥头两端引道线形应与桥上线形相匹配。本桥设计中，桥梁纵坡设置为0.4%，满足设计要求。桥头两端引线和桥上线形以直线连接，使得线形匹配，路线平顺。基础埋深主要考虑地基的地质条件、桥上荷载等内容确定，根据地理位置、地理条件等因素，本桥采用桩基础，考虑到钻孔灌注桩在施工过程中无挤土，可以减少或避免捶打的噪音，所以采用钻孔灌注桩。根据设计资料加以计算，确定桩基础埋深为22.70m。1.3桥梁横断面设计桥梁横断面设计包括桥面宽度、桥跨结构横断面布置等。桥面宽度的设计取决于行车和行人的交通需要。桥面净宽包括行车道、非机动车道和人行道的宽度。其中，为满足行车要求，行车道为双向二车道，宽度为：24.25=8.5m；人行道宽度： 21.0=2.0m。桥面总宽度为：24.25+21.00+0.5=11m。本桥采用5片T形梁，T形梁的翼缘构成桥梁的行车道板，主梁之间设置横隔梁，保证桥梁结构的整体刚度。同时为了满足桥面排水要求，从桥面中央倾向两侧1.5%的横向坡度。桥梁横断面图如图3所示。图1-3 通幽桥横断面图1.4桥梁上部及下部设计1.4.1上部结构在本桥设计中，根据桥址、地质条件、使用要求、交通发展和城市发展要求，按照公路桥梁设计中应遵循的“适用、安全、经济、美观”原则，本桥主梁采用16m钢筋混凝土简支T形梁，每跨5片，沿主梁纵向布置5根横隔梁，断面布置图如图4所示。 图1-4 桥梁横断面布置图1.4.2人行道设计本桥位于公路主干路，故应设置人行道。人行道一般高出行车道行车道0.250.35m。在人行道内边缘设有缘石，对人行道上的行人起保护作用，缘石用专门的石材。本桥的人行道高出行车道0.25m。为使施工方便，提高效率，人行道采用预制形式。1.4.3支座设计支座架设于墩台上，是位于桥梁上部结构之间的传力装置。其作用是传递上部结构的支承反力（包括恒载和活荷载引起的竖向力和水平力）；保证结构在荷载、温度变化、混凝土收缩和徐变等因素作用下发生一定的变形，使上部结构可自由变形而不产生额外的附加内力。由于板式橡胶具有足够的竖向刚度、构造简单、经济实用、无需养护、易于更换。介于板式橡胶支座的优点，本桥采用板式橡胶支座。板式橡胶支座图如图6所示。图1-5 板式橡胶支座图1.4.4桥墩设计桥墩是桥梁的主要组成部分，它是由盖梁、墩身和基础组成的。本桥梁采用的桥墩采用为双柱式。其优点是外形美观、圬工体积小、重量轻，特别适用于桥梁宽度较大的公路桥梁。桥墩布置图如图7所示。图1-6 桥墩布置图1.4.5 桥台设计本桥采用重力式桥台，具体尺寸如图所示图1-7 桥台布置图2 基本设计资料2.1 跨度和桥面宽度（1）标准跨径：16m（墩中心距）。（2）计算跨径：15.5m。（3）主梁全长：15.96m。（4）桥面宽度（桥面净空）：横向布置为 净1.0m（人行道）+4.25m（行车道）0.5m（分隔栏杆）+4.25m（行车道）+1.0m（人行道）2.2技术标准设计荷载：公路II级，人行道和栏杆自重线密度按照单侧6kN/m计算，人群荷载为3.0kN/。环境标准：I类环境。设计安全等级：二级。2.3主要材料（1） 混凝土：混凝土简支T形梁及横梁采用C50混凝土；桥面铺装上层采用0.03m沥青混凝土，下层为厚0.060.13m的C30混凝土，沥青混凝土重度按23kN/计，混凝土重度按25kN/计。（2）刚材：采用R235钢筋、HRB335钢筋，直径12mm采用HRB335级钢筋，直径12mm采用HPB235级热轧光面钢筋2.4设计依据（1）公路桥涵设计通用规范 （JTGD60-2004）（2）公路钢筋混凝土预应力混凝土桥涵设计规范（JTGD62-2004）（3）桥梁工程 （4）桥梁工程设计方法及应用2.5结构布置(1)主梁高：以往的经济分析表明钢筋混凝土T形简支梁高跨比的经济范围大约在之间，本桥取，则梁高取1.5m.(2)主梁间距：装配式钢筋混凝土T形简支梁的主梁间距一般选在1.62.2之间，本桥选用1.8m(3)主梁梁肋宽：为保证主梁抗剪需要，梁肋受压时的稳定，以及混凝土的振捣质量，通常梁肋宽度为15cm18cm，鉴于本桥跨度16m按较大取18cm(4)翼缘板尺寸：由于桥面宽度是给定的，主梁间距确定后，翼缘板宽即可得到边跨取1.950m、中跨去2.1m。因为翼缘板同时又是桥面板,根据受力特点,一般设计通常取不小于主梁高的,本设计取平均值为15cm。(5)横隔梁：为增强桥面系的横向刚度，本桥除支座处设置端横隔梁外，在跨中等间距布置三根中间横隔梁，间距4385m，梁高一般为主梁高的左右，取1.15mm，厚度取1216之间，本设计横隔梁下为16cm，上缘18cm(6)桥面铺装：采用3cm厚的沥青混凝土面层，0.060.13m的C30混凝土。2.6构造形式及截面尺寸如图8-1所示，全桥共由5片T形梁组成，单片T形梁高为1.5m，宽1.8m；桥上横坡为单向1.5，坡度由C30混凝土桥面铺装控制；设有五根横梁。图2-1 横断面图图2-2 纵断面2j20220图2.7参考资料（1）结构设计原理：叶见曙 ，人民交通出版社（2）桥梁工程：姚玲森，人民交通出版社（3）公路桥梁设计手册梁桥（上、下册）人民交通出版社（4）桥梁计算示例丛书混凝土简支梁（板）桥（第三版）易建国主编。人民交通出版社；（5）钢筋混凝土及预应力混凝土简支梁结构设计闫志刚主编，机械工业出版社。3 主梁设计3.1主梁的荷载横向分布系数3.1.1跨中荷载横向分布系数（按G-M法）承重机构的宽跨比为：B/L=12/12.6=0.953.1.2主梁的抗弯及抗扭惯矩Ix和ITX（1）求主梁截面的重心位置 (图3)图3-1 主梁截面的重心位置 翼缘板厚按平均厚度计算，其平均板厚度为：h1=15cm 则 （2）抗弯惯性矩Ix为：对于T形梁截面，抗扭惯性矩可近似按下式计算T形抗扭惯矩近似等于各个矩形截面的抗扭惯矩之和，即： 式中：Ci 为矩形截面抗扭刚度系数（查附表1）； bi、ti 为相应各矩形的宽度与厚度。 表3-1 t/b10.90.80.70.60.50.40.30.20.10Vd=1.0530.054kN=530.054kN故端部抗剪截面尺寸满足要求。若端部抗剪满足条件0Vd0.510-3ftdbh0 ,可不需要进行斜截面抗剪强度计算，仅按构造要求设置钢筋。则：0Vd=1.0530.054kN=530.054kN0.510-32ftdbh0=0.510-31.01.831801452kN=239.144kN因