论文总字数：35758字

摘 要

本次设计采用预制预应力混凝土箱梁桥。本桥跨径为30m，梁高1.6m，采用分离式设计，整体桥宽26m，单幅宽12.75m。主梁为变截面箱型梁，支座采用板式橡胶支座。

本文主要表述了该桥的设计和计算过程。首先进行桥型的整体布置以及结构各部分尺寸的拟定。计算包括主梁自重、湿接缝、桥面铺装及护栏在内的恒载内力。运用杠杆原理分布法以及修正偏心压力法求出荷载横向分布系数，通过影响线求出活载内力。根据求得的内力组合，对预应力钢筋进行估算与配置，并以此计算后张法下的钢束预应力损失。验算方面，主要进行持久状况截面承载能力极限状态计算、应力验算、抗裂性验算、主梁变形计算以及锚固区局部承压计算。此外，还需对横梁、行车道板以及支座等进行设计计算。

关键词：预应力混凝土 箱形简支梁桥 荷载 预应力损失 验算

Design of 30m Precast Prestressed Concrete Box-girder Bridge

Abstract

This design is of the same section about the precast prestressed concrete box-girder bridge. The span of this bridge is 30m, the height of beam is 1.60m. Separate design is used in this bridge. The width is 26m, and the single-width is 12.75m.The main girders are box girders with variable cross sections, and laminated rubber bearings are used in this bridge.

This essay focuses on the design and calculation process of the bridge. Firstly, make the general layout of this bridge, and formulate each part of the structure. Calculate the constant load internal force, which includes the weight of the mian span, wet joint, deck pavement and parapets. Count the transverse distribution coefficient by lever principle method and modified eccentric pressure method, and then calculate the live load internal force by influence line. According to the obtained internal force combination, we can estimate and arrange the prestressed tendons, and then calculate the prestress loss in post-tensioning system. At the aspect of checking computations, the major works are calculation of limit state of bearing capacity, stress checking, checking calculation of crack resistance, deformation calculation of main beam and local pressure calculation of anchorage zone. In addition, the calculation of the crossbeam, deck and bearings is also be done.

Key words: Prestressed concrete; Simple supported box-girder bridge; Load; Prestress loss; Checking calculation.

目录

摘要 I

Abstract II

目录 III

第一章 绪论 - 1 -

1.1 概述 - 1 -

1.2 方案论证 - 2 -

第二章 设计资料及构造布置 - 4 -

2.1 设计资料 - 4 -

2.1.1 桥面跨径及桥宽 - 4 -

2.1.2 设计荷载 - 4 -

2.1.3 材料及工艺 - 4 -

2.1.4 设计依据 - 4 -

2.2 构造布置 - 5 -

2.2.1 主梁截面形式及间距 - 5 -

2.2.2 跨中主梁尺寸拟定 - 5 -

2.2.3 主梁端部尺寸拟定 - 6 -

2.2.4 横隔梁设计 - 6 -

2.2.5 桥面铺装 - 7 -

2.2.6 桥梁横断面图 - 7 -

2.3 主梁截面几何特性计算 - 7 -

2.3.1 计算截面几何特性 - 7 -

2.3.2 检验截面效率指标 - 9 -

第三章 主梁内力计算 - 11 -

3.1 恒载内力计算 - 11 -

3.1.1 一期恒载 - 11 -

3.1.2 二期恒载 - 11 -

3.1.4 恒载集度汇总 - 12 -

3.1.5 恒载内力 - 12 -

3.2 荷载横向分布系数计算 - 14 -

3.2.1 支点截面横向分布系数计算 - 14 -

3.2.2 跨中截面横向分布系数计算 - 15 -

3.2.3 荷载截面横向分布系数汇总 - 18 -

3.3 活载影响下主梁内力计算 - 19 -

3.3.1 冲击系数和车道折减系数的确定 - 19 -

3.3.2 活载内力计算 - 20 -

3.3.3 荷载内力组合 - 32 -

3.3.4 绘制内力包络图 - 34 -

第四章 配筋计算 - 35 -

4.1 预应力钢束面积估算 - 35 -

4.2 预应力钢筋布置 - 36 -

4.2.1 跨中截面的预应力钢筋布置 - 36 -

4.2.2 锚固面的刚束布置 - 36 -

4.3 其他截面刚束位置及倾角计算 - 37 -

4.3.1 钢束弯起形状、弯起角及弯曲半径 - 37 -

4.3.2 钢束各控制点位置的确定 - 37 -

4.3.3 各截面钢束位置及其倾角计算 - 39 -

4.4 非预应力钢筋截面面积估算及布置 - 40 -

4.4.1 受力普通钢筋 - 40 -

4.4.2 箍筋设计 - 42 -

4.4.3 水平纵向钢筋 - 44 -

4.4.4 架立钢筋 - 44 -

4.4.5 堵头板钢筋 - 44 -

4.4.6 现浇湿接缝钢筋 - 45 -

4.5 主梁截面几何特性计算 - 45 -

4.6 持久状况截面承载能力极限状态计算 - 46 -

4.6.1 正截面承载能力计算 - 46 -

4.6.2 斜截面承载能力计算 - 47 -

4.7 预应力损失估算 - 51 -

4.7.1 预应力钢筋与管道壁间摩擦引起的预应力损失计算 - 51 -

4.7.2 锚具变形、钢丝回缩引起的应力损失 - 53 -

4.7.3 预应力钢筋分批张拉时混凝土弹性压缩引起的预应力损失 - 55 -

4.7.4 钢筋松弛引起的预应力损失 - 56 -

4.7.5 混凝土收缩、徐变引起的损失 - 57 -

4.7.6 预应力损失组合 - 59 -

4.8 应力验算 - 60 -

4.8.1 短暂状况的正应力验算 - 60 -

4.8.2 持久状况的正应力验算 - 61 -

4.9 抗裂性验算 - 66 -

4.9.1 作用短期效应组合作用下的正截面抗裂验算 - 66 -

4.9.2 作用短期效应组合作用下的斜截面抗裂验算 - 67 -

4.10 变形计算 - 69 -

4.10.1 荷载短期效应作用下主梁的挠度验算 - 69 -

4.10.2 预应力引起的上拱值计算 - 70 -

4.10.3 预拱度的设置 - 71 -

4.11 锚固区局部承压计算 - 71 -

4.11.1 局部受压区尺寸要求 - 71 -

4.11.2 局部抗压承载力计算 - 73 -

第五章 横隔梁计算 - 75 -

5.1 作用在横梁上的计算荷载 - 75 -

5.2 横隔梁的内力影响线 - 76 -

5.3 截面内力计算 - 78 -

5.4 内力组合 - 78 -

第六章 行车道板计算 - 80 -

6.1 行车道板的内力计算 - 80 -

6.1.1 恒载内力计算 - 80 -

6.1.2 活载内力计算 - 81 -

6.1.3 承载能力极限状态内力组合 - 82 -

6.2 行车道板的配筋计算 - 82 -

6.2.1 行车道板的配筋 - 82 -

6.2.2 行车道板复核 - 83 -

第七章 支座计算 - 85 -

7.1 选定支座的平面尺寸 - 85 -

7.2 确定支座的厚度 - 85 -

7.3 验算支座的偏转 - 86 -

7.4 验算支座的抗滑稳定性 - 87 -

结论 - 89 -

致谢 - 90 -

参考文献 - 91 -

第一章 绪论

1.1 概述

在物质与资讯流通极为频繁的现代社会，交通可以在相当程度上促进一个地区的经济和文化的发展。而桥梁作为跨越障碍，甚至天堑的主要构造之一，在经济、文化、民生、国防等领域有着重要的作用。一座桥梁的设计，在满足使用任务和发展需要的情况下，应符合“安全、适用、经济、美观”的原则。随着时代的发展，材料与技术的不断突破，桥梁的形式也不断多样化。作为桥梁设计工作者，应学习先进的知识与技术，并结合实践，将经验与创新结合起来。

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