桥梁工程毕业设计(T梁)
摘要
本桥位于云南昭通市钟鸣至彝良县三级公路K2+963处，桥梁平面线为直线，与水流方向正交，桥纵向坡度为0%，桥面横坡采用2.5%的双向横坡。
根据所给资料，拟定了预应力混凝土简支T形梁桥、预应力混凝土连续T形梁桥、预应力混凝土连续小箱梁桥三个桥型方案。通过方案比选，推荐方案为T形连续梁桥，孔径布置3×30m，桥梁全长103.85m。桥墩采用钢筋混凝土柱式桥墩，采用刚性扩大基础，桥台采用U型桥台。
上部结构的设计与计算，进行了结构细部尺寸拟定、静活载内力计算、配筋设计及控制截面强度、应力验算，活载变形验算等。经分析比较及验算表明该设计计算方法正确，内力分布合理，符合设计规范的要求。
下部结构计算，计算由上部荷载到桥台的台帽的内力。最后，进行下部结构验算以及地基承载力验算。
关键词：预应力、连续梁桥、柱式桥墩、刚性扩大基础
Abstract
The bridge is located in zhongmingluoze river of zhongming to yiliang yunan province highway K2+963.Bridge horizontal alignment is the straight-line and it is orthogonal to the flow direction. Bridge vertical gradient is 0%. The bridge cross using a 2.5% slope.
According to the given data,three bridge options are developed.The first program is the prestressed concrete simply supported bridge, the second program is the prestressed concrete continuous girder bridge, the third program is the prestressed concrete continuous small scale box girder bridge. Through the comparison, the second program is recommended to be chose,which the total length is 103.85metes and the aperture aperture layout：30+30+30meters. The bridge use column bridge pier .according to bearing layer of foundation, bridge use the expansion of pile. The abutment is U-abutment abutment.
In the superstructures，through drawing up of structure’s dimension, internal force calculation of dead and living load, prestressed steel design, hypoforce calculation, assessment of prestressing loss, checking computation of key section intension, stress, living load distortion, The conclusion can be drawn that the design is up to the design code s for b ridge.
In the substructure，the load, which is transfered from the superstructures ,are calculated. Finally, the bearing capacity of substructure and the ground also be checked.
Key Words:P restress force;Continuous girder bridge;Columnar pier; Rigid spread foundation
目录
第一章桥型方案比选 (1)
1.1 设计桥型的确定 (1)
1.2 设计方案比较 (2)
第二章推荐方案尺寸拟 (3)
2.1 方案简介 (3)
2.2截面细部尺寸的拟定 (3)
2.1.1 T形梁的尺寸拟定 (3)
2.1.2 横隔梁尺寸拟定 (3)
2.3 桥面铺装 (4)
2.4 本桥的主要材料 (4)
2.5 施工方式 (4)
第三章行车道板计算 (5)
3.1悬臂板荷载效应计算 (5)
3.1.1永久作用 (5)
3.1.2可变作用 (6)
3.1.3承载能力极限状态作用基本组合 (6)
3.2单向板荷载效应计算 (7)
3.2.1永久作用 (7)
3.2.2可变作用产生的效应 (8)
3.2.3作用效应组合 (9)
3.3截面设计、配筋与承载能力验算 (10)
第四章主梁内力计算 (12)
4.1 截面特性计算 (12)
4.1.1 梁截面的划分 (12)
4.1.2 分块面积法计算预制中主梁跨中截面几何特性 (12)
4.1.3 跨中截面各单元截面特性 (13)
4.1.4 跨中截面的全截面几何特 (14)
4.1.5 主梁各截面几何特性 (14)
4.2 恒载内力计算 (15)
4.2.1 计算恒载集度 (15)
4.2.2 内力计算 (18)
4.3 汽车荷载作用效 (25)
4.3.1 冲击系数和车道折减系数 (25)
4.3.2 主梁的荷载横向分布系数计算 (26)
4.4 温度次内计算 (33)
4.5 内力组合 (34)
4.5.1 内力组合 (34)
第五章预应力钢束估算及布置 (42)
5.1 钢束估算 (42)
5.1.1 按正常使用极限状态的正截面抗裂验算要求估束 (42)
5.1.2 按承载能力极限状态的应力要求计算 (45)
5.1.3 估算结果 (48)
5.2 钢束布置 (49)
5.2.1 钢束各控制点位置的确定 (49)
5.2.2 钢束平弯段的位置及平弯角 (51)
5.2.3 主梁截面上缘配筋 (51)
5.3 主梁净截面换算截面几何特性计算 (51)
第六章预应力损失计算 (58)
6.1 基本原理 (58)
6.2 预应力损失计算 (58)
6.2.1 后张法由预应力钢筋与管道之间摩擦引起的应力损失 (58)
6.2.2 后张法由锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩引起的应力损失 (61)
6.2.3 后张法由混凝土弹性压缩引起的应力损失 (65)
6.2.4 后张法由钢筋松弛引起的预应力损失终极值 (69)
6.2.5 后张法由混凝土收缩、徐变引起的预应力损失值 (71)
6.2.6 截面预应力损失合计和有效预应力 (73)
第七章预加力次内力计算及组合 (75)
7.1 次内力计算 (75)
7.2 内力组合 (76)
第八章主梁截面强度验算 (79)
8.1 基本理论 (79)
8.2 计算公式 (79)
第九章主梁抗裂验算 (84)
9.1 正截面抗裂验算 (84)
第十章持久状况构件的应力验算 (88)
10.1 正截面混凝土压应力验算 (88)
10.2 预应力筋拉应力验算 (90)
第十一章短暂状况构件的应力验算 (92)
11.1 预加力阶段的应力验算 (92)
11.2 吊装验算 (93)
第十二章主梁变形验算 (94)
12.1 汽车荷载作用下主梁边跨和中跨的最大截面挠度计算 (94)
12.1.1 边跨最大挠度计算 (94)
12.1.2 中跨最大挠度计算 (95)
12.2 温度效应作用下主梁边跨和中跨的最大截面挠度值。 (95)
12.3 消除结构自重后长期挠度验 (96)
第十三章桥台计算 (98)
13.1 桥台及基础构造和拟定尺寸 (98)
13.2 荷载计算 (98)
13.2.1 上部构造恒载反力及桥台台身、基础上土重力计算 (98)
13.2.2 土压力计算 (99)
13.2.3 支座活载反力计算 (102)
13.2.4 支座摩阻力计算 (103)
13.3 按承载能力极限状态设计时效应组合 (103)
13.4 地基承载力验算 (104)
13.4.1 台前、台后填土对基底产生的附加应力 (104)
13.4.2 基底压应力计算 (105)
13.4.3 地基承载力验算 (105)
13.5 基底偏心距验算 (106)
13.5.1 仅受永久作用标准值效应组合时 (106)
13.5.2 墩台承受作用标准值效应时 (106)
13.6 基础稳定性验算 (106)
13.6.1 倾覆稳定性验算 (106)
13.6.2 滑移稳定性验算 (107)
第一章 桥型方案比选
1.1 设计桥型的确定
云南昭通市彝良县钟鸣络泽河大桥位于三级公路K2+963处，据调查历史最高水位为690.23米，经计算设计洪水位1%的水位为690.733米，河道不通航，漂浮物主要为小枯枝、杂草等。
为了设计出经济、实用美观的桥梁，必须根据自然和技术条件，因地制宜，综合应用所学专业知识进行细致深入的分析和对比，才能科学地设计出可行的方案。在云南昭通市彝良县钟鸣洛泽河大桥的设计中共拟定了预应力混凝土简支T 形梁桥、预应力混凝土连续T 形梁桥、预应力混凝土连续小箱梁桥三个桥型方案进行比选，各方案桥型布置简图见图1.1。
a 预应力混凝土简支梁桥；
b 预应力混凝土连续T 形梁桥；
c 预应力混凝土小箱梁桥
图1.1云南昭通市彝良县钟鸣络泽河大桥桥型方案比选图（尺寸单位：m ）
a b c
1.2 设计方案比较
通过对结构受力特点，施工难易程度，运营条件等主要特点比较，推荐采用预应力混凝土连续T形梁桥方案。方案比较见表1.1。
表1.1 云南昭通市彝良县钟鸣络泽河大桥设计各桥型比选表
第二章推荐方案尺寸拟
2.1 方案简介
本设计推荐方案为方案二，为30×3m预应力混凝土连续T形梁桥，桥梁全长103.85米，河道与路线正交，河床稳定，河道顺直。桥梁平面线形为直线，与流水方向正交，纵向坡度为0%。桥面横坡采用2.5%的双向横坡。桥墩采用柱式桥墩，采用刚性扩大基础，桥台采用U型桥台。
2.2截面细部尺寸的拟定
2.1.1T形梁的尺寸拟定
主梁尺寸拟定见图2.1
图2.1主梁跨中横断面图（尺寸单位：cm）
2.1.2横隔梁尺寸拟定
加设横隔板可以增加截面的横向刚度，限制变形，考虑到主梁是由多片T形梁组成的，整体横向抗弯抗扭性能较差，故中间需加设横隔板，横隔板从主梁跨中向支点处方向设置，每7.285m设置一道。为便于施工脱模，横隔板做成上宽下窄和内宽外窄的楔形，上部厚16cm,下部厚15cm。
2.3 桥面铺装
桥面铺装采用C40的防水混凝土，厚度为8cm，磨耗层采用沥青混凝土，厚度为
5cm。
2.4 本桥的主要材料
混凝土：T梁采用C40混凝土，桥面铺装采用C40混凝土。桥墩采用C30混凝土，基础采用C30混凝土。
钢材：纵向预应力筋采用φj15.2，标准强度为1860MPa的高强度、低松弛钢绞线，公称直径为15.24mm。非预应力筋采用R235钢筋。
石料：桥台台身用M7.5浆砌片、块石(面墙用块石、其他用片石，石料强度不小于MU30)，γ=23kN/m3。
填土：台后及溜坡填土γ=17.00kN/m3，填土内摩擦角ψ=35°，黏聚力C=0。
2.5 施工方式
为减小施工难度，本设计采用简支转连续梁桥的施工方法。
第三章 行车道板计算
考虑到主梁翼缘板内钢筋是连续的，故行车道板可按悬臂板（边梁）和两端固结的连续板(中梁)两种情况来计算。
3.1悬臂板荷载效应计算
3.1.1永久作用
1．主梁架设完毕时
桥面板可看成100cm 的单向悬臂板，计算图示见图3.1-b
图3.1悬臂板计算图（尺寸单位：cm ）
计算悬臂根部一期永久作用效应为：
弯矩：
()
m kN 62.14.03
12608.0217.02612.0214.03
14.0217.0212
2'1211?-=????-???-=???-?-=g g M g
剪力：
a )
g 1 ' p
g 2 q r c )
()
kN 54.34.02608.02
10.12612.04.02
10.1'111=???+??=?+?=g g Q g 2．施工二期作用
施工二期永久作用，计算图式如图3.1-c )所示。()kN/m 5.626125.02=??=g 为放置在悬臂板上的人行道板得自重； ()kN 92.25.2/0.114.018.02625.035.0=??+??=p 为悬置于悬臂板外的人行道板及护栏重力。计算二期永久作用效应如下：
弯矩：
()()
m kN 81.792.255.09.05.655.09.05.60
.12/9.01.09.022?-=-??-??-=?-+??-=p g M g
剪力：
()kN 77.89.022=+?=p g Q g
3．总永久作用效应
综上所述，悬臂根部永久作用效应为：
弯矩：
()m kN 43.981.762.121?-=--=+=g g g M M M
剪力：
()kN 31.1277.854.321=+=+=g g g Q Q Q
3.1.2可变作用
在边梁悬臂板处，只作用有人群，计算图式为3.1-d ）所示。()kN/m 0.3=r q 为作用于放置在板上的人行道板上的人群荷载；p =3.0×0.1=0.3kN 为作用于悬出部分的人群荷载。
弯矩：
()()m kN 79.13
.055.09.00.30
.11.02/9.09.0?-=-??-=?-+??-=p q M r r
剪力：
()kN 0.33.09.00.39.0=+?=+?=p q Q r r
3.1.3承载能力极限状态作用基本组合
按(JTG D60-2004)第4.1.6条：
弯矩：
()()m kN 32.1379.18.04.143.92.18.04.12.1?-=??+?-=??+=r g d M M M
剪力：
()kN 13.180.38.04.131.122.18.04.12.1=??+?=??+=r g d Q Q Q
3.2单向板荷载效应计算
考虑到主梁翼缘板在接缝处沿纵向全长采用钢筋扣环现浇混凝土封闭接缝，故行车道板可按单向板计算，见图3.1。
3.2.1永久作用
先计算简支板的跨中弯矩和支点剪力值。根据(JTG D62—2004)第4.1.2条，梁肋间的板，其计算跨径按下列规定取用：
计算弯矩时，()()m 20.22.00.2m 12.212.00.200=+=+≤=+=+=b l t l l ；所以取()2.12m l =。
计算剪力时，()0 2.0m l l ==
计算图示见图3.2。
图3.2单向板内力计算图示
在图3.2中
沥青混凝土层面：
()kN/m 2.1240.105.01=??=g
C40混凝土垫层：
()()kN/m 25.30.12617.008.02
12=??+?=g 现浇部分桥面板自重：
()kN/m 12.30.12612.03=??=g
计算得到简支板跨中二期永久作用弯矩及支点永久作用剪力为：
弯矩：
()
m kN 25.336.012.38
16.012.212.34112.225.38112.22.1816.08
16.0418181222
3322212?=??-???+??+??=?-?++=g l g l g l g M g 剪力：
()kN 65.56.02
121213212=?++=g l g l g Q g 3．总永久作用
总上所述，支点截面永久作用弯矩为：()m kN 345.235.37.0?-=?-=g M 支
支点截面永久作用剪力为：()kN 65.5=g Q 支
跨中截面永久作用弯矩为： ()m kN 68.135.35.0?=?=og M
3.2.2可变作用产生的效应
根据(JTG D60-2004)第4.3.1条，桥梁局部结构加载时，汽车荷载采用车辆荷载。根据(JTG D60-2004)表4.3.1-2，后轮着地宽度b 2及长度a 2为：a 2=0.2m ，b 2=0.6m 平行于板跨径方向的荷载分布宽度：b 1=b 2+2h =0.6+2×0.15=0.90(m)
车轮在板的跨径中部时
垂直于板的跨径方向的荷载分布宽度：
a =a 1+2h +l /3=0.2+2×0.15+2.12/3=1.21≤2l /3=1.41(m)，取a =1.42m ，此时两个后轮的有效分布宽度发生重叠，应求两个车轮的有效分布a =1.41+1.4=2.81(m)。
车轮在板得支撑处时
()()()m 24.122221'=++=+=t h a t a a
所以取a ’=1.24m
车轮在支撑点附近，距支点距离为x 时
垂直于板的跨径方向荷载的有效分布宽度：
()m 224.1224.12'x x x a a +=+=+=
a 的分布见图3.2。
将加重车后轮作用于板的中央，求得简支板跨中最大可变作用（汽车）的弯矩为：
()kN/m 29.5590.081.221402211=??===∑ab P n
ab G q ()()
m kN 01.2790.029.554181.290.029.55413.1414112211?=??
? ????-????=??
? ??-+=qb l qb u M op 计算支点剪力时，可变作用必须尽量靠近梁肋边缘布置。考虑相应的有效工作宽度后，每米板宽的分布荷载如图3.1所示，支点剪力为
()()22111y A y A Q p ?+?+=μ支
()kN 76.49211==
=a P pb A ''1140125.452 1.240.902P p a b ===??
()()
()()()kN 59.2724.181.22129.5545.1252122121''2=-?-=-?-=a a p p A 0110112.00.90220.782.0l b y l --?===
()
'
02011320.87l a a y l -?-== ()()kN 31.8187.059.2778.079.493.1=?+??=P Q 支
t/h =0.13/(1.8-0.13)=0.08 支点断面剪力：Q 支p =81.31(kN) 跨中断面弯矩：M 中=0.5M op =0.5×27.01=13.50(kN·m) 3.2.3作用效应组合 按(JTG D60-2004)第4.1.6条进行承载能力极限状态作用效应基本组合。