先简支后连续T梁桥设计计算书.doc

1、. 目 录1 设计说明11.1 主要技术指标11.2 材料规格11.3 采用的规范11.4 施工方式12 设计方案22.1 方案比选原则22.2备选方案介绍32.3 上部结构尺寸拟定52.3.1 顺桥向尺寸的拟定52.3.2 横桥向尺寸的拟定53 上部结构内力计算63.1 截面几何特性计算63.2 单元划分63.3 恒载内力计算73.3.1恒载内力73.3.2 恒载内力图153.4 活载内力计算163.4.1 冲击系数和车道折减系数163.5 内力组合283.5.1 内力组合原理283.5.2 承载能力极限状态下的效应组合293.6.3 正常使用极限状态效应组合354 普通钢筋的设计计算445

2、 强度验算466应力、变形验算546.1正常使用极限状态应力验算547.2 挠度的计算与验算预拱度的设计807.2.2 使用荷载作用下的挠度817.2.4 预拱度的设置827施工图设计827.1概述827.2 总体布置图827.3 主梁一般构造图83参考文献83致谢84先简支后连续T梁桥设计计算书1 设计说明1.1 主要技术指标桥型布置：720m先简支后连续T梁桥桥面净宽：净9m(行车道)+21.5m(人行道)+20.25m(栏杆)设计荷载：公路级桥面纵坡：-3%桥面横坡：-1%1.2 材料规格主梁：采用40号混凝土，容重为26kN/ m3,弹性模量取3.25X104N/mm2桥面铺装：采用防

3、水混凝土,厚度为10cm,容重为25 kN/ m3 ；防撞栏：按9.2495kN/ m计入恒载；横隔板：每道121.615kN计入。1.3 采用的规范公路工程技术标注（JTGB01-2003）,2003年；公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTJ023-2004）,2004年；公路圬工桥涵设计规范（JTGD61-2005）,2005年.公路桥涵设计通用规范（JTJ021-2004）,2004年；公路桥涵地基与基础设计规范（JTJ024-85）,1985年；公路桥涵施工技术规范（JTJ041-2000）,2000年.1.4 施工方式预制吊装方法。2 设计方案2.1 方案比选原则 在桥梁方

4、案比选中，要注意下列四项主要标准：安全、功能、经济与美观,其中以安全与经济为重。过去对桥下的功能重视不够，现在由于航运事业的发展，需要十分重视桥下的通航净空。至于桥梁美观，要视经济与环境而定。安全 现在我国公路交通运输十分繁忙，车速也在不断提高。所以在四车道中间至少要设置1m宽的中央分隔带。城市桥梁的车道中应设0.5m的分车带或护栏以策安全。高速公路要求更高，必须按交通部有关规定办理。功能 桥梁的功能一是跨越障碍，而是承受荷载。具备了这两种功能的比选方案中，应选择传力路线直接、简洁的结构形式，以保证结构受力的合理性。此外，还应考虑非正常运营条件下（如地震、风载）能保证结构功能的实施。如在地震区

5、修建桥梁要考虑抗震性能好的桥型。梁式桥比拱式体系好，无铰拱比有铰拱好，整体式的比组合式的好，扩大基础比桩基础好等。在既通行公路又通行铁路的地方，不一定都建双层式 公铁两用桥，因为公路设置在铁路的钢梁顶面，虽可节省一部分建筑材料，但是每年能源的多消耗是可观的。在公铁两用桥中，如果欠周，则会有损于公路交通的功能。当考虑功能问题时，还要想到远景的情况，而在结构上加以某些处理是不难的。经济 评价一座桥的经济性可以从造价、养护、工期以及养护维修等方面进行。从科学角度分析，时间就是金钱，时间就是效益。工期短不仅可以减少管理费，而且桥梁的提前竣工通车，也会给国民经济带来巨大的宏观经济效益。从建桥工期的长短分

6、析经济影响时，要想到桥梁基础的施工对工期的长短影响很大，尤其在大桥施工中往往因施工方法不同施工工期差距很大。美观 我国基本建设的方针是“经济、适用和在可能条件下注意美观”，大量公路桥与铁路桥设计时应遵守这一要求，但在特大桥、城市桥以及位于风景区的桥梁，应注意选择美观的桥型方案。因为一座桥梁往往是一个城市的标志，一个城市的骄傲。2.2备选方案介绍比选方案主要采用预应力混凝土连续梁和连续刚构形式。根据安全、适用、经济、美观的设计原则，我初步拟定了三个方案。方案一 简支连续小箱梁 采用7x30m等截面简支连续小箱梁，断面形式为单箱单室，根据查阅相关资料和规范支点初步拟定尺寸为梁高为1.2m，腹板厚0

7、.25m，翼缘根部厚0.25m，翼缘为0.18，底板厚0.25m，预制吊装施工。连续梁桥的特点是桥面板连续，属于超静定结构，混凝土收缩徐变及温度变化会对结构产生次内力。结构刚度大，变形小，伸缩缝少，整体性强，行车平顺舒适，支点处有负弯矩，减少了跨中的正弯矩，混凝土更不容易开裂。随着跨径的增大，结构自重产生的弯矩迅速增大，可以通过配置预应力钢筋来提高混凝土的抗裂性，促进结构的轻型化。简支梁桥属于静定结构，它构造简单，施工方便，其结构尺寸易于设计成系列化和标准化，有利于在工厂内或地上广泛采用工业化施工，组织大规模预制生产，并用现代化的起重设备进行安装。采用装配式的施工方法可以大量节约模板支架木材，

8、降低劳动强度，缩短工期，显著加快建桥速度。然而简支梁桥也存在较大缺点：从运营条件来说，简支梁桥在梁衔接处的挠曲线会发生不利于行车的折点，一般简支梁在梁衔接处设置成伸缩缝或桥面连续，伸缩缝造价较高，易受破坏，又无法避免行车的不舒适性；桥面连续也容易出现破坏（已建工程中简支梁上桥面连续出现破坏的屡见不鲜），另外简支梁跨中弯矩较大，致使梁的截面尺寸和自重显著增加，需要耗用材料多，这些都是简支梁桥的显著缺点。,方案二 连续变截面箱梁采用40m+60m+40m先简支后连续小箱梁，采用4片小箱梁，根据查阅相关资料和规范支点初步拟定尺寸:腹板厚0.45m，翼缘根部为0.5m，翼缘为0.2m，底板为0.4m，

9、施工方法采用悬臂施工法。采用此种桥具有建桥速度快、工期短等优点，通过先张法或者后张法获得预应力。连续梁桥同简支梁桥相比较而言，其特点差别很大：结构较复杂，且从桥梁建筑现代化的角度来衡量，钢筋混凝土连续梁桥逊色于简支梁桥，因为当跨径较大时，长而重的构件不利于预制安装施工，而往往要在工费昂贵的支架上现浇，需要的工期长。但是连续梁桥无断点，行车舒适，且由于支点负弯矩的存在，使跨中正弯矩值明显减少，从而减少材料用量及结构自重，这些特点是简支梁桥所无法比拟的。方案三 先简支后连续T梁(推荐方案)采用720m无预应力简支T梁桥，根据净桥宽，采用6片T梁，根据查阅相关资料和规范支点初步拟定尺寸：腹板厚度为0

10、.18m,翼缘为0.15,翼缘根部为0.2m,没有马蹄,预制安装。简直梁的优点是构造、设计计算简单，受力明确，缺点是中部受弯矩较大，并且没有平衡的方法，而支点处受剪力最大，如果处理不好主梁的连接，就会出现行车不稳的情况。属于静定体系，成桥后，其基础的不均匀沉降、混凝土收缩徐变及温度变化等因素都不会对结构产生次内力。施工时，无体系转换，省掉设置大吨位支座装置及更换支座等优点。桥面不连续，在支点处需设伸缩缝，伸缩缝暴露在大气中，直接受反复的摩擦和冲击作用，容易受损，行车的平顺性会受到影响，所以，该类桥对伸缩缝的要求比较高。桥面的整体性较差，对横隔板的刚度要求比较大先简支后连续T梁是国内外高速公路上

11、常用的一种桥梁结构新形式，具有施工简易、行车条件好且经济合理的特点。它克服了简支梁整体性差的弱点，同时也克服了现浇连续梁对支架和地基的要求。先简支后连续结构相对于传统意义上的连续梁桥而言，降低了施工难度，同时一定程度上达到了结构连续的目的。而相对于简支梁来说，减小了跨中弯矩，提高了结构的承载能力，减少了梁部的伸缩缝，并控制桥面横向裂缝额的产生。因而先简支后连续梁桥是一种经济合理的具有较强竞争力的好桥型，兼备了简支体系及连续体系的优点,根据地质,美观,经济适用等要求,所以本人选用方案三。2.3 上部结构尺寸拟定2.3.1 顺桥向尺寸的拟定T行梁有结构简单，受力明确，节省材料，架设安装方便，跨越能

12、力较大，但其跨径以不超过50米为宜，再加大跨径不论从受力，构造，经济上都不合理了，本此设计采用的跨径为20米，无马蹄，无预应力。2.3.2 横桥向尺寸的拟定（1）主梁高度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。因为增大梁高可以节约预应力钢束的用量，同时梁高加大一般只是腹板加高，而混凝土的用量增加不多，综上所述，本次设计取1.3米的主梁高度（2）主梁的细部尺寸初步拟定截面尺寸为T梁边梁翼缘宽10厘米，翼缘根部厚度为20厘米，中梁翼缘为15厘米。翼缘根部20厘米，腹板为18厘米，主梁间距2m，

13、湿接缝宽度为60厘米。主梁一般尺寸（单位：cm）3 上部结构内力计算3.1 截面几何特性计算 图3-1-1截面图形示意图（单位：cm）表3-1-1结点截面几何特性表 节点号基准弹性模量(MPa)面积A（m2)惯性矩 I(m4)截面高度（m）1-1673.25X104N/mm26.39257.13681.33.2 单元划分为了保证结构在计算时的准确性，不宜将结构单元划分得很细致。本设计中对于全长为150m的桥，我将以每1米为一个单元进行划分，支点和湿接缝等特殊截面划分的更加细致。因此全桥共分为166个单元，共167个截面。 图为第一跨单元划分模型3.3 恒载内力计算3.3.1恒载内力（1）桥面系

14、荷载缘石、栏杆重：q1=4.62475kN/m桥面铺装重：q2=1.7812525=44.53125kN/m合计为q=q1+q2=49.140375 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=26kN/m3的容重，以计主梁自重的形式计入恒载中。且在每5米处设有一道横隔梁，其重量按非结点荷载计算。横隔板重为269.355=243.23kN/m。设横隔板50cm。每道121.615计入。 由桥梁博士计算所得各控制截面恒载内力见表3-3-1表3-3-1 恒载内力图单元号节点号轴力剪力弯距110-2.48E-100205.87-0.58722-327257-0.58

15、73-327-23617233-3272361724-327-20739344-3272073935-327-17758555-3271775856-327-148748续表3-3-166-3271337487-327-10486777-3271048678-327-74.795688-32774.79569-327-45.31.02E+0399-32745.31.02E+0310-327-161.05E+031010-3271.311.05E+0311-327281.03E+031111-327-281.03E+0312-32757.49911212-327-57.499113-32786.

16、79191313-327-86.791914-3271168171414-327-11681715-3271456871515-327-16068716-3271895121616-327-18951217-3272193081717-327-21930818-32724874.31818-327-24874.319-327277-1881919-327-277-18820-327307-4812020-327-321-48121-327351-8172121-327203-81722-327-192-7382222-327192-73823-327-183-6822323-327183-68

17、224-327-174-6282424-327159-62825-327-150-5822525-327150-58226-327-142-5382626-327142-538续表3-3-127-327-130-4832727-297282-48328-297-253-2162828-297253-21629-297-22321.92929-29722321.930-297-1942313030-29719423131-297-1654103131-29715041032-297-1215453232-29712154533-297-91.36513333-29791.365134-297-6

18、1.97283434-29761.972835-297-32.67753535-29732.677536-297-3.277933636-2973.2779337-29726.17823737-297-40.878238-29770.17263838-297-70.172639-29799.46413939-297-99.464140-2971295274040-297-12952741-2971583844141-297-15838442-2971872114242-297-18721143-2972178.884343-297-2328.8844-297261-2374444-297-26

19、1-23745-297290-5134545-29735.6-51346-297-23.9-5014646-29723.9-50147-297-15.1-495续表3-3-14747-29715.1-49548-297-6.27-4924848-297-8.43-49249-29717.2-4964949-297-17.2-49650-29726-5025050-297-26-50251-29737.8-5155151-296289-51552-296-260-2415252-296260-24153-296-2304.145353-2962304.1454-296-2012205454-29

20、618622055-296-1573915555-29615739156-296-1275335656-29612753357-296-98.26465757-29698.264658-296-68.87305858-29668.873059-296-39.57845959-29624.878460-2964.567946060-296-4.5679461-29633.97756161-296-33.977562-29663.27266262-296-63.272663-29692.66486363-296-92.664864-2961225416464-296-13754165-296166

21、3906565-296-16639066-2961952096666-296-19520967-296225-0.9016767-296-225-0.901续表3-3-168-296254-2406868-296-254-24069-296283-5096969-29637.8-50970-296-26-4967070-29626-49671-296-17.2-4907171-29617.2-49072-296-8.44-4867272-296-6.26-48673-29615.1-4897373-296-15.1-48974-29623.9-4957474-296-23.9-49575-29

22、635.6-5077575-297287-50776-297-257-2357676-297257-23577-297-2287.747777-2972287.7478-297-1992217878-29718422179-297-1543907979-29715439080-297-1255308080-29712553081-297-95.86408181-29795.864082-297-66.57228282-29766.572283-297-37.17738383-29737.177384-297-7.797968484-297-6.9179685-29736.27748585-29

23、7-36.277486-29765.67238686-297-65.672387-29794.96438787-297-94.964388-297124533续表3-3-18888-297-12453389-2971543958989-297-16839590-2971982129090-297-19821291-297227-0.7599191-297-227-0.75992-297256-2429292-297-256-24293-297286-5139393-29771.8-51394-297-60-4879494-29760-48795-297-51.2-4709595-29751.2

24、-47096-297-42.4-4569696-29727.7-45697-297-18.9-4499797-29718.9-44998-297-10.1-4459898-29710.1-44599-2971.59-4439999-296274-443100-296-245-183100100-296245-183101-296-21647101101-29621647102-296-186248102102-296172248103-296-142405103103-296142405104-296-113533104104-296113533105-296-83.7631105105-29

25、683.7631106-296-54.4700106106-29654.4700107-296-25740107107-29610.3740108-29619736108108-296-19736续表3-3-1109-29648.3702109109-296-48.3702110-29677.7639110110-296-77.7639111-29691.5554111111-296-91.5554112-296105456112112-296-120456113-296134329113113-296-134329114-296148188114114-296-148188115-29616

26、233.6115115-296-16233.6116-296175-135116116-296-175-135117-296189-317117117-296-86.8-317118-29692.3-353118118-296-92.3-353119-29696.5-381119119-296-96.5-381120-296101-411120120-296-115-411121-296124-447121121-296-124-447122-296133-485122122-296-133-485123-296145-541123123-294293-541124-294-264-26212

27、4124-294264-262125-294-235-12.7125125-294235-12.7126-294-205207126126-294191207127-294-161383127127-294161383128-294-132530128128-294132530129-294-103647续表3-3-1129129-294103647130-294-73.4736130130-29458.7736131-294-29.3779131131-29429.3779132-2941.73E-02794132132-294-1.73E-02794133-29429.4779133133

28、-294-29.4779134-29458.7735134134-294-58.7735135-29488662135135-294-103662136-294132545136136-294-132545137-294161398137137-294-161398138-294191222138138-294-191222139-29422016.4139139-294-22016.4140-294249-218140140-294-249-218141-294279-482141141-294-120-482142-294132-533142142-294-132-533143-29414

29、0-574143143-294-140-574144-294149-617144144-294-164-617145-294173-668145145-294-173-668146-294182-721146146-294-182-721147-294193-7961471470338-7961480-309-4721481480309-4721490-279-1781491490279-178续表3-3-11500-25086.8150150025086.81510-22132215115102063221520-17751415215201775141530-147676153153014

30、76761540-11880815415401188081550-88.7912155155088.79121560-59.4986156156059.49861570-301.03E+03157157015.31.03E+031580141.03E+031581580-141.03E+03159043.31.00E+031591590-43.31.00E+03160072.79451601600-72.794516101028571611610-10285716201317411621620-14674116301755801631630-17558016402053901641640-20

31、539016502341701651650-2341701660255-0.58716616605.87-0.5871670003.3.2 恒载内力图图3.3.1 结构自重弯矩图图3.3.2 结构自重剪力图3.4 活载内力计算3.4.1 冲击系数和车道折减系数汽车荷载由车道荷载和车辆荷载组成，桥梁结构整体计算时采用车道荷载。车道荷载由均布荷载和集中荷载组成。计算汽车荷载内力时，将均布荷载标准值满布于使结构产生最不利效应的同号影响线上，集中荷载标准值作用于相应影响线中一个最大影响线峰值处。本设计的桥梁两边各有1.5米的人行道，需考虑人群荷载的影响。人群荷载标准值取为3.0 KN/ 。 车道折减系

32、数本设计一共为三车道，考虑横向折减。由此算得的横向分布调整系数为30.67=2.01。横向分布系数此桥设有强大的横隔板，宽跨比B/l=15/43.96=0.340.5。故可按偏心压力法来计算横向分布系数mc。求荷载横向分布影响线竖标本桥各根主梁的横截面均相等，梁数n=6，梁间距为2.50m，则1号梁在两个边主梁处的横向影响线的竖标值为绘出荷载横向分布影响线，并按最不利位置布载，如下图所示刚性横梁法计算横向分布系数图示（尺寸单位：cm）计算荷载横向分布系数mc1号梁的活载横向分布系数计算如下汽车荷载按三车道布载得 按二车道布载得 取最不利值，故取0.353。3.4.2计算活载内力由桥梁博士计算所

33、得公路一级汽车荷载作用下，各控制截面的内力值如表3-4-2示：表3-4-1汽车荷载内力表单元号最大弯距最小弯距最大剪力最小剪力1000-21320-35.726903155-33.7252-11.14346-31228-28.55503-28.2205-46.16625-25.4184-64.17713-22.7163-82.48771-19.9143-1019798-17.1124-11910797-14.4106-13811768-11.689-15612716-8.8273.5-17413642-6.0559.5-19214550046.7-20915444-4.2735.4-22516

34、333-44.325.5-24117235-15317.2-25518153-29810.5-2691986.3-4735.23-2812036.7-6703.35-2922129.9-885540-3742254.4-728537-3742376.5-619535-3752485.3-510534-3762575.7-493533-3772653.3-543532-3792755.4-629283-4.822853.8-442272-4.929111-278258-11.730186-145241-21.431271-52223-33.632360-5.76204-48.133441-4.27183-64.4345020162-82.5355410141-102365540121-122375400100-14338499081.1-16439437-4.2263.1-18540355-5.8346.9-205续表3-4-141264-53.232.5-22542179-14720.4-24343104-28110.8-2594446.6-4454.11-2734539-633389-3804653.2-527386-3804775.3-459