摘 要

Abstract 2

1 绪论 3

1.1目的及意义 3

1.2国内外设计现状和发展趋势 3

1.3基本内容和技术方案 5

2 设计资料 7

2.1 设计标准 7

2.2 主要材料 7

3 方案比选 8

3.1 比选标准 8

3.2 桥型方案的比选 8

3.3 桥型方案确认 10

4 桥梁总体布置 11

4.1 总体布置 11

4.2梁截面布置 11

4.3 桥面布置 12

4.4 施工方式介绍 12

5 主梁内力计算 13

5.1恒载内力计算 13

5.2活载内力计算 13

5.3 主梁内力组合 14

6 预应力钢筋布置 17

6.1 预应力钢束估算 17

6.2 预应力钢束布置 21

7 主梁截面验算 23

7.1 持久状况承载能力极限状态验算 23

7.2持久状况正常使用极限状态验算 28

7.3预应力混凝土受弯构件的应力验算 36

7.4 结论 47

7.5 施工方案 47

参考文献 48

致谢 49

摘 要

本次毕业设计旨在通过电算与理论知识结合完成一座桥梁的设计计算工作。

本设计为318国道引江济汉工程荆州段桥梁结构的设计计算，根据桥址情况，拟定出三个比选方案。以经济、安全、适用、美观为原则，最后选取桥梁为四跨预应力混凝土连续箱梁桥，沿跨中对称布置。主梁采用等截面单箱双室预应力箱梁，可以减轻桥梁自重，提高承载力。施工采用顶推施工法。设计内容主要包括成桥后结构内力计算。具体结构计算采用MIDAS结构设计软件，建模后针对成桥后具体情况分别施加荷载，荷载包括静力荷载和移动荷载，静力荷载为自重和二期恒载，移动荷载为车道荷载和人群荷载，计算控制截面影响线，按最不利位置布载，求出控制截面最大和最小结构内力。

关键词：预应力混凝土；等截面连续梁桥；单箱单室预应力箱梁

Abstract

The graduation project is designed to complete the design and calculation of a bridge by combining computer theory with theoretical knowledge.

This design is the design and calculation of the bridge structure of the Jingzhou section of the 318 National Road diversion project from Yangtze to Han. According to the situation of the bridge site, three comparison schemes are worked out. Based on the principles of economy, safety, applicability and aesthetics, the bridge is chosen as a four span prestressed concrete continuous box girder bridge, which is symmetrically arranged along the middle span. The main girder adopts uniform cross section single box double chamber prestressed box girder, which can lighten the bridge's self weight and improve its bearing capacity. The jacking method is adopted in the construction. The design contents mainly include the internal force calculation of the bridge after completion. The concrete structure calculation adopts the MIDAS structure design software. After the modeling, the load is applied to the concrete condition after the bridge, the load includes the static load and the moving load, the static load is self weight and the two constant load, the moving load is the lane load and the crowd load, and the control section shadow line is calculated, and the control is controlled according to the most disadvantageous position. The maximum and minimum structural internal forces are made.

Key Words：presressed concrete;continuous beam bridge with equal section ; single box single room prestressed box girder

1 绪论

1.1目的及意义

随着科学技术的进步和经济、社会、文化水平的提高，人们对桥梁建设提出了更高的要求，大跨度、轻质材料、舒适驾驶、美观大方已成为桥梁设计中应考虑的地方。本次毕业设计将锻炼我们四年来所学的知识，让我们在一个工程设计中系统结合地我们已有的知识体系。这次的毕业设计是对于我们联系理论与实际，有着极其重要的意义:

(1)通过桥梁毕业设计，通过对学生学习的课程进行系统化的训练，掌握桥梁的基本理论、基本知识和基本计算方法。

(2)通过毕业设计实践，理论联系实际，独立完成设计，不断提高分析问题和解决问题的能力。

(3)通过毕业设计，不断提高计算、绘图和查阅文献的能力。使用桥梁规范和设计手册，编写技术文档，并使用计算机等基本技能。树立正确的设计理念，逐步掌握设计原则、设计方法和设计步骤。

(4)熟悉计算机AutoCAD软件绘图和MIDAS设计软件。

(5)学习撰写科研论文，了解专业趋势。

(6)设计思路正确，计算正确，设计文件整洁，语句流畅，表达清晰，绘图整齐，布局合理。

本次毕业设计是对学生毕业前进行系统的巩固训练，让我们可以学到一些新的专业知识。为今后的工作和学习打下坚实的基础，积累一定的工作设计经验，掌握工程设计的全过程。这对提高学生的知识水平和工作态度，培养综合能力，培养艰苦奋斗的作风，都有很大的帮助。

1.2国内外设计现状和发展趋势

钢桥、混凝土桥梁和预应力混凝土桥梁在欧洲工业革命后蓬勃兴起。20世纪30年代，由于采用高强度钢和高强度混凝土，预应力混凝土结构以其重量轻、刚度大、抗震性好、抗裂性好等优点，在各种工程中得到广泛应用，被称为混凝土技术革命。在预应力混凝土桥梁中，有许多新的桥梁形式和新的桥梁设计理论，施工技术越来越完善，从而提高了质量，降低了造价，甚至与大跨度桥梁中的钢桥相媲美。

图1-1 法国里昂简支梁桥

1960年中国最早建成的钢筋混凝土箱型薄壁梁桥一山东济宁跃进桥，是我国第一座混凝土箱梁桥，跨径为37m 53m 37m；而后在1964年，广西昌江悬臂箱梁桥又拔地而起，主跨55m。鉴于钢筋混凝土结构存在用钢多、自重大、易开裂等诸多缺点，因此，为满足大跨径桥梁发展的需要，使用预应力混凝土是必由之路。

图1-2 山东济宁跃进桥

50年代中期，我国开始修建预应力混凝土梁桥，至今已有70年的历史，比欧洲起步晚，但在近20年中，我们发展迅速，在预应力混凝土桥梁的各方面技术日新月异，预应力混凝土梁桥的设计技术与施工技术都已达到相当高的水平。

在过去的十年中，我们引进、消化和吸收国外桥梁建设的经验，并在先进技术集成的支持下，积累了世界上各种桥梁的跨度记录的一半。桥梁结构分析方法和分析方法与世界先进水平相结合。特别是，世界桥梁工程的重点由跨河、跨海中国。随着城市交通的迅猛发展，城市桥梁的设计和建造理念发生了变化，而桥梁不再只是省道的交通功能，它已成为城市景观和城市地标的重要体现。

1.3基本内容和技术方案

1.3.1初步拟定方案

1.3.1.1桥型选择

考虑到地质情况及经济条件以及施工的的安全性与方便性，斜拉桥与悬索桥不经济，拱桥施工困难，所以在连续梁桥与间支梁桥间选择最佳方案。

表1-1 桥型对比表

1.3.1.2方案拟定

根据给定的毕业设计任务书和河床断面图，通过比较各种桥型的结构特点、受力特点以及根据现行公路桥梁设计规范，确定桥梁总跨径、桥孔分孔，初拟桥梁图示、基础以及墩台的形式、桥梁横断面尺寸的设计、上下部构造主要尺寸的拟订，得出2—3套可行方案，并进行桥梁方案的比选。

1.3.2方案验算与确定

对初步拟定的方案分别进行配筋、荷载分布计算、梁体内力计算、截面承载力验算、全梁承载能力校核变形和裂缝宽度计算。

若方案未通过验算，则重新拟定方案或对原有方案进行优化；若有多个方案通过验算，则根据具体情况确定方案。

1.3.3绘图

根据确定的方案运用CAD及相关辅助程序绘制结构构造图和钢筋布置图。

2 设计资料

318国道引江济汉工程跨引江济汉桥位于荆州市纪南文旅区，是承东启西，连接武汉城市圈和鄂西生态文化旅游圈的重点工程。设计速度60Km/h，双向四车道，设计荷载为公路I级，设计洪水频率1/300，结构设计基准期100年，抗震烈度7度，设计风速31.1m/s,设计风压0.55KN/m2。

2.1 设计标准

（1）设计荷载：公路I级

（2）单幅桥面宽：0.5米（护栏） 1.5米（非机动车道） 7.5米（车行道） 0.5米（护栏）=10m

（3）设计车道：4车道

（4）设计车速：60km/h

（5）地震烈度：基本烈度6度，按7度设防

（6）桥面横坡：双向2%横坡

（7）桥面纵坡：3.0%以内

（8）温度：1月平均气温-10.5℃，极端最低气温-26℃，7月平均气温23.2℃，极端最高气温40.9℃。

2.2 主要材料

混凝土：

(1)桥面沥青混凝土铺装：容重23KN/m3

(2)桥面混凝土垫层：C25

(3）连续梁：C55

(4）桩基、承台、桥墩、桥台、搭板：C40

钢筋：

(1)预应力筋：箱梁纵向预应力束采用1×7φ15.2mm 高强度低松弛预应力钢绞线，标准强度1860MPa ，

E=1.95×105MPa。

(2)辅助钢筋：II级钢筋

3 方案比选

3.1 比选标准

桥梁是铁路、公路或城市道路的重要组成部分，特别是大中型桥梁的建设，对当地的政治、经济、国防等都具有重要意义。因此，公路桥梁应立足于道路的作用、性质和未来发展。除了技术先进性、安全性、应用性和经济性的要求外，还应根据美观原则和良好的环境保护原则，考虑当地条件、当地材料、施工和维护等因素：

1. 设计的桥梁结构在强度、稳定性和耐久性方面应具有足够的安全储备。如碰撞栏杆应有足够的高度和强度，以防止车辆撞击人行道或栏杆，桥梁在地震区内建造时，应根据抗震要求采取抗震措施。对于大跨度柔性桥梁，应考虑风振。
2. 桥梁结构在设计荷载作用下不会发生过大变形或过大裂缝。在桥梁跨度结构下，应有利于车辆、行人的泄洪、通航、交通。在当前和未来的规划年内，桥面宽度可以满足交通量（包括行人通道）。桥的两端应便于车辆的进入和疏散，而不会造成交通堵塞。
3. 选桥位置应具有良好的地质水文条件，使桥梁更短。桥梁设计应遵循因地制宜、局部材料、施工方便的原则。桥梁型经济应该是造价和维修成本的最全面的桥梁。在设计中，应充分考虑维护的方便性和维护成本低。我们不应该在维修期间尽可能地中断交通，或者中断交通的最短时间。
4. 在局部条件的前提下，桥梁设计应采用成熟的新结构、新设备、新材料和新技术。在认真研究国内外先进技术的同时，充分利用科学技术的最新成果，努力创新、消除和摒弃原有的、不合理的设计思想。
5. 桥梁应该有一个美丽的外观。结构布局必须简洁明了，在空间上具有协调的比例。合理的结构布置和外形是桥梁美观的主要因素。此外，施工质量对桥梁的外观也有很大的影响。
6. 环境保护和可持续发展桥梁设计应考虑到环境保护和可持续发展的要求。从桥梁位置、桥梁跨距布置、基础方案、墩身形状、上部结构施工方法、施工组织设计等方面采取必要的工程控制措施，并建立环境监测与保护系统。尽量消除不良影响。

3.2 桥型方案的比选

根据已有资料提出以下四种方案：

方案一：预应力混凝土简支T型梁桥

跨径采用40m×7七跨布置。

图3-1 方案一布置图

适用性：属单孔静定结构，受力明确，构造简单，施工方便，是中小跨径中应用最广泛的桥型；

安全性：结构简单，受力明确，利于行车安全，对结构技术要求不是很高，安全性较好；

美观性：全桥线条简洁明快，与周围环境相协调，桥型美观；

经济性：有利于采用工业化施工，组织生产，便于安装，打了节约末班支架木材，降低劳动强度，缩短工期，显著加快建桥速度，提高经济效益。

方案二：预应力混凝土连续刚构桥

跨径采用75m 130m 75m三跨布置

图3-2 方案二布置图

实用性：行车平顺，通畅，安全，可满足交通运输要求，施工技术成熟，易保证工程质量，桥下净空大，可满足通航要求；

安全性：为如果将桥墩做成双肢薄壁式墩，抗震性能好，又能减小因温度变化、基础变位等引起的附加内力，受力性能较佳；

美观性：墩梁固结作用可降低梁高，使梁看来更纤巧，主梁做成变截面形式，造型美观；

经济性：无须支座，节省大型支座费用，其他于连续梁基本相同；

方案三：预应力混凝土连续梁桥

跨径采用70m×4四跨布置

图3-3 方案三布置图

实用性：伸缩缝少，结构刚度大，变性小，动力性能好，主梁性能好，主梁变形挠曲线平缓，行车平顺，通畅，安全，可满足交通运输要求，且施工简单；

安全性：技术成熟，计算简单，施工方法简单，质量好，整体性好，刚度大，可保证工程本身安全，同时行车性能良好，可保证司机正常行车，满足交通运输安全要求；

美观性：全桥线条简洁明快，与周围环境相协调，桥型美观；

经济性：施工技术成熟，方法简单，易掌握，需要的机具少，无需大型设备，可充分降低施工成本，所用材料普通，价格低，成桥后养护费用少，需要大型支座，需较多预应力钢筋，基础施工复杂；

3.3 桥型方案确认

经过仔细比较之后，选择方案三比选择一、二方案在各方面要好，所以方案一为最佳方案，即采用70m×4预应力混凝土等截面连续梁桥。

4 桥梁总体布置

4.1 总体布置

本桥总跨径280米，拟采用70×4四跨结构。

图4-1 梁跨布置

4.2梁截面布置

该主梁采用单箱单室截面，按照规范，梁高多为跨径的1/18左右，故支座梁高选用4m，具体截面尺寸布置如下：

图4-2 支座处截面尺寸

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