35m 35m预应力混凝土箱梁桥设计

论文总字数：28110字

摘 要

本次设计为35m预制预应力混凝土箱梁桥，桥宽26m，单幅宽12.75m，梁高1.65m。预应力混凝土箱型梁，能承受较大的正负弯矩及扭矩，预制，运输，吊装，及安装经验丰富，在交通日趋繁重的当今社会，箱型梁桥目前使用很多。箱型梁桥由于其内空的截面特性，能承担较大的正负弯矩及扭矩，与同跨径的其他桥型相比，能够减小自重。

关键词：预应力混凝土箱梁；现浇法；手算；Midas;

Design of 35m 35m prestressed concrete box girder bridge

ABSTRACT

This design is 35m precast prestressed concrete box girder bridge, bridge width 26m, single width 12.75m, beam height 1.65m. Prestressed concrete box girder can bear large positive and negative bending moment and torque, prefabrication, transportation, hoisting, and installation experience. In today"s increasingly heavy traffic, box girder bridges are now used a lot. The box girder bridge can bear greater positive and negative bending moments and torques due to its internal air section characteristics. Compared with other bridges with the same span, the box girder can reduce its self weight.

Key words: prestressed concrete box girder; cast-in-place method; manual calculation;

摘 要 I

Abstract II

1.1 前言 7

1.2 基本设计资料 8

1.21跨度和桥面宽度 8

1.22技术标准 8

1.23主要材料 8

1.24技术标准 8

1.25箱梁构造形式及设计参数 8

1.26截面设计 9

1.27横向分布系数计算 10

1.28主梁内力计算 10

1.3 活载内力计算 11

1.31横向分布系数汇总 12

1.32 计算公路I级荷载的跨中弯矩 12

1.4内力组合 14

1.5预应力钢束的估算和布置 15

1.51预应力钢束的估算 16

1.52预应力钢束的布置 16

1.53钢束计算 18

1.6计算主梁截面几何特性 21

1.61截面面积及惯性矩计算 21

1.62截面静矩计算 23

1.7钢束预应力损失计算 25

1.71预应力钢束与管道壁之间的摩擦损失 25

1.72由锚具变形、钢束回缩引起的预应力损失 26

1.73混凝土弹性压缩引起的预应力损失 27

1.74由钢束应力松弛引起的预应力损失 28

1.75混凝土收缩和徐变引起的预应力损失 29

1.76成桥后由张拉钢束产生的预加力作用效应计算表 30

1.77预应力损失汇总及预加力计算 30

1.8承载能力极限状态计算 33

1.81跨中截面承载力计算 33

1.82斜截面抗剪承载力计算 33

1.9持久状况构件应力的极限验算 35

1.91正截面混凝土法向压应力计算 35

1.92预应力筋拉应力验算 36

1.93斜截面混凝土主压应力验算 36

2.1 短暂状况构件应力的计算验算 38

2.11预加应力的应力验算 38

2.12吊装应力验算 38

2.2主梁端部的局部承压验算 40

2.21局部承压区的截面尺寸验算 40

2.22局部抗压承载力验算 40

2.3主梁变形验算 41

2.31计算由预加力引起的跨中反拱度 41

2.32计算由荷载引起的跨中挠度 41

结束语 42

致谢 43

参考文献 44

1.1 前言

简支梁桥是梁式桥中应用最早、使用最广泛的一种桥形。其构造简单，以孔为单元，相邻桥孔各自单独受力，属静定结构，适用于中小跨度，架设方便，可减低造价，缩短工期，同时最易设计成各种标准跨径的装配式构件。结构内力不受地基变形，温度改变的影响。静定结构,没有多余约束,支座位移对结构内力没有影响。但梁桥抗震力较弱，若搭在超高墩台上，在超外力作用下，安全储备则较低。相邻两跨之间存在异向转角，路面有折角，影响行车平顺。随着交通建设事业的发展，大量的预应力混凝土简支箱梁被广泛应用。除了具有钢筋混凝土梁桥的所有优点外，能够充分利用高强度材料（高强度混凝土、高强度钢筋），所以构件截面小，自重弯矩占总弯矩的比例大大下降，桥梁的跨越能力得到提高。与钢筋混凝土T梁桥相比，一般可以节省钢材30～40％，跨径愈大，节省愈多。而且由于内空的截面特点，箱型梁能承受较大的正负弯矩和扭矩，在相同的荷载标准情况下，预应力箱梁能比预应力T型梁跨径更大。横向抗弯刚度大，在预施应力、运输、安装阶段单梁的稳定性要你T梁好得多。然而箱梁薄壁构件的预施工比较复杂，单根箱梁的安装质量通常也比T梁大，这在确定桥梁类型是必须加以考虑。装配式梁桥通常借助沿纵向布置的横隔梁的接头和桥面板的接缝连成整体，以使桥上车辆荷载能分配给各主梁共同负担。但是横隔梁的存在对于装配式主梁的制作增加了一定的难度。通过实践，虽然可以不设置横隔梁，但对承受超重单列车辆荷载的潜在能力不如有横隔梁的好。而且为了加强桥面板的额外材料费相比横隔梁也不见得经济。对于箱型梁桥由于其本身抗扭能力大，可以少设或布设跨中横隔梁，但端横隔梁通常是必要的。箱型梁桥在材料，工艺，土建以及施工技术,都有丰富的理论和实践经验。尤其是随着部分预应力概念的逐步成熟,突破了混凝土不能受拉与开裂的约束,大大扩展了它的应用范围。预应力混凝土已成为国内外土建工程最主要的一种结构材料,而且预应力技术已扩大应用到型钢，砖，石，木等各种结构材料,并用以处理结构设计，施工中用常规技术难以解决的各种疑难。我国预应力混凝土箱型梁的起步较晚,但发展迅速,应用数量庞大。我国近年来在土木工程投资方面，建设规模方面均居世界前列。在混凝土工程技术，预应力技术应用方面取得了巨大进步。近来二三十年来,我国预应力混凝土箱型梁发展很快,无论在桥型，跨度以及施工方法与技术方面都有突破性发展,不少预应力混凝土桥梁的修建技术已达到国际先进水平。 1956年在公路上建成了第一座跨径为20m的预应力混凝土简支梁桥，中国的预应力混凝土简支梁桥和连续梁桥在八十年代以后得到广泛采用，成为长桥和大跨径桥梁的主要桥型。浙江省瑞安飞云江桥最大跨径62米，桥长1722米，是中国当时最大跨径的预应力混凝土简支梁公路桥。1976年建成洛阳黄河大桥和开封黄河大桥，跨径达到50m,全长都在3km以上。

1.2基本设计资料

1. 跨度和桥面跨度
2. 标准跨径:35m
3. 计算跨径:34.96m
4. 桥面宽度（桥面净空）:26m
5. 技术标准
6. 设计荷载：公路-I级
7. 环境标准：I类环境
8. 设计安全等级：二级
9. 主要材料
10. 混凝土：现浇箱形梁采用C40混凝土；桥面铺装上层采用沥青混凝土，下层为厚C40土。
11. 钢材：
12. 预应力钢束：采用ASTM270K级低松弛钢绞线，公称直径15.24mm，标准抗拉强度1860Mpa，弹性模量。
13. 普通钢筋：直径≥12mm，采用HRB335级钢筋，直径＜12mm，采用R235级，预应力金属波纹管直径50mm。

4.设计依据

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