2011084都江堰市聚兴路-江安河桥梁上部结构设计

1 都江堰市聚兴路-江安河桥梁上部结构设计 城乡建设学院 土木工程专业 许德祥 （指导教师：谢宗荣）

摘要：本设计为都江堰市聚兴路-江安河桥梁(预应力混凝土简支梁桥)的上部结构。在设计中，桥梁上部结构的计算着重分析了桥梁的恒载以及活载的作用力，进行恒载内力的计算。运用杠杆原理法、偏心压力法求出活载横向分布系数，并运用最不利荷载进行内力计算。主梁的配筋计算，采用正常使用极限应力状态方法估算预应力钢筋数量，计算了钢绞线的各种预应力损失；并进行预加应力阶段和使用阶段主梁截面的强度和变形验算、锚固区局部强度验算。主梁采用后张法预制施工。 关键词：预应力混凝土；恒载；活载；预应力损失

Ju Xing Road-Jiang An River Bridge of Du Jiang Yan City

upper structure design Dexiang Xu （Civil Engineering，Department of Civil Engineering，Urban and Rural Development College，Sichuan Agricultural University，20077260） Tutor：Zongrong Xie （Department of Engineering Management，Urban and Rural Development College ,Sichuan Agricultural University，611830） Abstract: This design for Ju Xing Road-Jiang An River Bridge of Du Jiang Yan City(prestressed concrete beam bridge) upper structure. In the design, calculation of bridge the upper structure is analyzed emphatically the constant load and bridge live load, the internal force calculation of constant load. Using lever principle method, eccentric-pressed method for transverse distribution coefficient, living load using the most unfavorable load and internal force calculation. The main girder, the reinforcement calculation of normal use extreme stress state method to estimate the number of prestressed reinforced steel, calculated the various prestress loss; And add stress stage and gets the girder use phase strength and deformation section of anchorage zone checking and calculating local strength. After girder precast construction by post-tensioning method. Key words: pre-stressed concrete; dead load；live load; loss of pre-stress 2

第一部分：设计报告 1前言 1.1设计任务 由于已建石拱桥老化，加之交通量增大，为了缓解交通压力，特修建都江堰市聚兴路-江安河桥梁。 1.2设计标准 《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62—2004)、《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60—2004)。 汽车荷载按公路-Ⅰ级，人群荷载3KN/m2，每侧栏杆、人行道重量的作用力分别为1.52KN/m和3.6KN/m。 1.3任务要求 根据给定的设计原始资料，拟定桥梁类型、分孔布置，选择上部结构形式（不同的情况可采用不同的分孔布置、不同的上部结构形式）。设计时按设计内容要求进行，并控制设计进度。通过本毕业设计，对桥梁设计计算理论，计算方法，施工图设计有一个全面的掌握。完成的设计资料应达到设计规范深度要求。

2设计资料 2.1地形地貌 桥位区主要为现存道路、居住地等。地貌单元为成都平原岷江水系一级阶地。 2.2区域地质情况 都江堰地区位于四川盆地西部，灌县断裂由什邡八角场经都江堰市二王庙从桥区北侧约8公里处通过。该断裂带（什邡）和南段（名山）历史上曾有地震活动，在都江堰市及附近该活动微弱，从地壳稳定性来看桥位区域相对稳定。 2.3地层岩性 该区域有人工填土（杂色，松散-稍密，稍湿，主要有填卵石、砖瓦碎块混少量粘性土、砂组成，厚度1.8-4.5m）和卵石土（灰-青色，松散-密实，饱和。岩浆岩、变质岩为主，含量55-90%,粒径2-15cm，大者有15cm以上；卵石里混有不等量漂石10-30%，粒径在20-40cm）。 地下水对混凝土无结晶类、分解类、结晶分解复合类腐蚀性，所以本场地环境类别为Ⅱ类。 2.4地震基本烈度 根据中华人民共和国《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001），该位置地震烈度为Ⅶ度，设计地震分组为一组，地震加速度为0.1g，特征周期为0.35秒；建筑场地类别为Ⅱ类，为可进行建设的一般场地。 3

2.5地基土物理力学指标 表2.1 地基土物理力学指标

土名 容重（KN/m3） 容许承载力（KPa）

内聚力（KPa） 内摩擦角 （0） 极限摩阻力（KPa） 压缩模量

（MPa）

松散卵石 20.0 180 - 30.0 140 15.0 稍密卵石 21.0 350 - 33.0 160 25.0 中密卵石 22.0 580 - 36.0 180 30.0 密实卵石 23.0 850 - 40.0 260 40.0

3设计要求 3.1使用上的要求 桥上的行车道和人行道宽度要保证车辆和人群的安全畅通，并要满足将来交通量增长的需要。桥型、跨度大小和桥下净空要满足泄洪、安全通航或通车等要求。建成的桥梁要保证使用年限，并便于检查和维修。 3.2经济上的要求 桥梁设计要体现经济上的合理性。在设计中使桥梁的总造价和材料等的消耗为最少，要充分考虑桥梁在使用期间的运营条件以及养护和维修等方面的问题。 3.3设计上的要求 桥梁设计根据因地制宜、就地取材、方便施工的原则，要合理选用适当的桥型。整个桥梁结构及其各部分构件，在制造、运输、安装和使用过程中要具有足够的强度、刚度、稳定性和耐久性。 3.4施工上的要求 桥梁结构要便于制造和架设。尽量采用先进的工艺技术和施工机械,利于加快施工速度，保证工程质量和施工安全。 3.5美观上的要求 由于都江堰是旅游胜地，所以设计的桥梁要具有优美的外形，与周围的景致相协调。 3.6环境保护和可持续发展 桥梁设计要考虑环境保护和可持续发展的要求，包括生态、水、噪声等诸方面，从桥位选择、桥跨布置、上部结构施工方法等多方面考虑环保要求，要采取必要的工程控制措施，将不利影响减至最小。

4方案比选 本设计有三种方案，都采用装配式，方案一为装配式钢筋混凝土简支梁桥，方案二为后张法装配式预应力混凝土简支梁桥，方案三为预应力混凝土箱型梁桥。 4

方案比选是从施工技术、适用性、经济性、美观性等四方面比较。 表4.1 各种桥型方案优缺点比较

项目 方案一 方案二 方案三 装配式钢筋混凝土简 支梁桥，跨径20m，6孔。 后张法装配式预应力混凝土简支梁桥，跨径40m，3孔。 预应力混凝土箱型梁 桥，跨径60m，2孔。

施工技术 主梁采用预制吊装施 工，施工技术成熟， 工艺要求一般。 主梁采用预制吊装施 工，施工技术成熟， 工艺要求较高。 主梁采用预制吊装施 工，施工技术成熟， 工艺要求较高。

适用性 装配式钢筋混凝土 简支梁桥受力明确, 构造简单,施工方便, 便于工业化生产,可 节省大量的模板和 支架,降低劳动强度, 缩短工期。但是由于 材料强度不高而重度 较大，当结构跨径增 大时，其自重也相应 增加，所以承载能力 大部分消耗于结构自 重，从而限制了它的 跨越能力。 具备了装配式钢筋混 凝土简支梁桥的优点。 充分利用了高强度材 料，所以截面小，自 重较小，跨越能力提 高。刚度大，能消除 裂缝，并提高桥梁的 耐久性。 具备方案二的优点。 抗扭刚度大，横向 抗弯刚度大，其稳 定性比方案一、二 好。

经济性 混凝土骨料可就地取 材，因而成本低，维 护费用少。当跨径在 20m时，在此环境中 就增加了桥墩数、基 础数量等，费用也增 加了。

与方案一比较，一般 可以节约钢材30%-40%， 跨径越大，节省越多。 与方案二相同。

美观性 景观效果一般。 采用三孔，桥型较好。 采用两孔，比较呆板。 综上所述，方案二比方案一、三较好，所以采用后张法装配式预应力混凝土简支梁桥设计。

5设计方法 5.1设计思路 5.1.1横断面设计 从上面可知，都江堰的设计车速不超过80km/h。桥梁设计的基准年限是100年，以后都江堰的发展会更加繁荣，而且为了提高都江堰道路的行车速度，把设计行车速度提为80km/h，这就要求单个行车道宽度为3.75m。 为了使行车通畅，车道定为四车道。为了节约成本且适应交通量增加，方便以后建