30m预应力混凝土空心板梁桥设计

论文总字数：52903字

摘 要

本设计为30m跨径的空心板桥，桥宽为26m。空心板采用预应力先张法施工，并进行承载能力极限状态、预应力损失、正常使用极限状态及主梁变形进行验算。另对铰缝也进行计算。上部结构采用MIDAS验算。桥梁的下部结构有支座和桥台，桥台基础底面土体承载力满足要求，故不进行桩基础设计。

关键词：空心板；简支桥；先张法施工；板式橡胶支座；重力式桥台

30m Prestressed Hollow Slab Beam Bridge

Abstract

The design is the hollow slab bridge with a span of 30m, and the bridge width is 26m. The hollow slab is constructed by prestressing pretensioning method, and the ultimate state of bearing capacity, prestress loss, normal use limit state and deformation of main beam are checked. The hinge joints are also calculated. The upper part of the structure is checked by MIDAS and basically passed. The lower structure of the bridge has support and abutment, and the soil bearing capacity of abutment foundation is satisfied, so no pile foundation design is carried out.

Key words: Hollow slab; Simply supported bridge; Construction of the pretensioned method; Plate rubber bearing; Gravity abutment

目 录

摘 要 Ⅰ

Abstract Ⅱ

1. 引言 1

1.1选题背景 1

1.2课题关键及难点 1

1.2设计内容 1

第二章 上部结构设计 2

2.1设计资料 2

2.2设计要点 2

2.3空心板截面几何特性计算 5

2.4作用效应计算 8

2.5预应力钢筋数量估算及布置 16

2.6普通钢筋估算及布置 18

2.7换算截面几何特性参数 19

2.8承载能力极限状态计算 20

2.9预应力损失计算 22

2.10正常使用极限状态计算 26

2.11主梁变形计算 31

2.12持久状态应力计算 33

2.13短暂状况应力验算 36

2.14最小配筋率复核 39

2.15铰缝计算 40

第三章 下部结构设计 43

3.1支座设计 43

3.2桥台设计 45

3.3桩基设计 51

致谢 52

参考文献（References） 53

附录 54

第一章 引言

• 1. 选题背景

背景：本次设计为30m预应力混凝土空心板简支梁桥，桥宽26m，单幅宽13m，梁高1.40m。预应力混凝土简支桥梁以其独有的外形简单、质量较轻、制作和架设方便等优点，在桥梁工程中被广泛运用，并成为中小跨径桥梁的首选桥型。而预应力混凝土空心板梁桥更是以建筑高度小、外形简单、施工方便等优点在现代交通工程中有着较为广泛的应用。

意义：毕业设计是学生在学校最后的总结阶段，也是全部教学过程中不可缺少且至关重要的教学环节。要求学生通过毕业设计的实践，进一步理解和贯彻桥梁设计方针政策，巩固已学的理论知识，从而提高分析和解决工程问题的能力，培养独立工作能力和认真负责的工作态度，同时，对学生的思想品德，工作态度及作风等诸方面都会有很大锻炼。

1.2课题关键及难点

关键问题：主梁桥的内力计算：分为一期恒载计算、二期恒载计算、活载内力计算以及内力组合设计，要求计算准确。这是设计中最基本也是最关键的一步。预应力钢筋的布置：合理布置钢筋，保证达到设计要求并且尽可能的选择较少的材料。主梁截面几何计算：通过精确计算得出桥梁抗拒能力以及各方面具体数值，方便制图。主梁截面强度以及强度计算：保证设计出的桥梁符合设计要求，是非常重要的环节。

难点：铰缝计算和下部结构计算，因为在之前的学习经历中没练习过。另外就是支座形式的选择和计算。桥梁设计相关软件的使用：这次设计中涉及到了MIDAS软件，这是第一次使用，需要锻炼出熟练使用其的能力。图纸的绘制：绘制的图纸需要满足准确的要求，在布局和规划方面需要将相关数据显示，使其分布均匀，一目了然，很好地表现设计。

1.3设计内容

本设计上部结构采取手算为主，手动验算和MIDAS验算相结合。下部结构采用手算及手动验算。

上部结构设计内容包括:空心板几何特性计算、作用效应计算、预应力钢筋估算及布置、普通钢筋估算及布置、换算截面结合特性计算、承载能力极限状态计算、预应力损失计算、正常使用极限状态计算、主梁变形验算、持久状态应力验算、短暂状况应力验算、最小配筋率符合和铰缝计算。MIDAS验算。

下部结构设计内容包括：板式橡胶支座设计、支座偏转和抗滑验算、重力式桥台设计、桥台截面偏心距和承载力验算、桩基础设计。

第二章 上部结构设计

2.1 设计资料

2.1.1 跨度和桥面宽度

（1）标准跨径l_k：30.00m

（2）计算跨径l：29.56m

（3）主梁全长：29.96m

（4）桥面宽度（桥面净空）：2*3*3.75（行车道） 2*0.5（防撞护栏） 4*0.5路缘带 0.5(中央分隔带)

采用混凝土防撞护栏，线荷载为7.5kN/m

2.1.2 技术标准

（1）设计荷载：公路—Ⅱ级

（2）环境标准：Ⅰ类环境

（3）设计安全等级：二级

2.1.3 主要材料

（1）混凝土空心板采用C50混凝土；铰缝采用C40混凝土；桥面铺装采用C30沥青混凝土和C40防水混凝土。

（2）预应力钢筋：采用高强度低松弛7丝捻制的预应力钢绞线，公称直径15.20mm，公称截面面积140mm²，抗拉强度标准值1860MPa，抗拉强度设计值1260MPa，弹性模量195000MPa。

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