预应力混凝土简支梁桥上部结构

前言

随着经济不断发展，桥梁建设得到了飞速发展，它已从最开始的方便人们过河、跨海之用，已广泛应用于各种场合，它的用途不断多样化，它的形式也在最基本的三种受力体系上逐渐多样化，不仅从功能上、规模上，还从美观上、经济效益上，逐渐与时代发展相协调。所以桥梁建筑已不仅是交通线上的重要载体，也是一道美丽的风景被人津津乐道。

本设计说明书所编写的是葫芦岛小寨沟大桥的上部设计方案。通过详细的勘察确定上部可变荷载，拟定桥梁尺寸，以确定相应的内力，配置以合适的预应力钢筋，使其提高桥梁的承载力，使达到桥梁的耐久性要求。在桥梁的使用期内，完成桥梁的使命。

通过本次设计，我基本上掌握了桥梁上部设计的基本内容，从选截面尺寸，到配置钢筋，每一个细节都是经过多次考虑，通过反复验算，使桥梁结构满足要求，且以经济合理的材料用量完成。所以上部设计是要求桥梁设计者，从一开始就要考虑到最后，这样就不会盲目的试算。但通过试算，使我深刻了解到了适算的真正含义。本次设计旨在使我巩固、加深本科期间所学理论知识，使自己能够具备在以后工作中利用知识解决问题的的能力。

限于编者的水平，设计之中一定存在不少缺点，恳请老师批评指导。

1 概述

1.1 设计资料

桥孔布置为5×25预应力混凝土简支桥梁，跨径为25m，桥梁总长为125m。

设计车速为80/

km h，整体式两车道。

路线等级：二级公路；荷载等级：公路-II级荷载；人群荷载：2

kN m。

3.0/

桥面宽：

3.75×2（双车道）+2×1.5（人行道）＋2×0.5（栏杆）=11.5m

1.2 工程地质资料

该地区土质主要分5层：1、粉质粘土 2、卵石土 3、粉砂 4、强风化岩 5、弱风化岩。

地下水类型为第四季孔隙水，水位埋深4m左右，含水层主要岩性为砾石，厚3m左右。地震烈度为八度。

1.3 水文及气候资料

桥梁位于葫芦岛建昌市境内，雨热同季光照充足，四季分明，年平均气温8.2℃。一月平均气温－10℃，最低气温－26.9℃；七月平均气温23.4℃，最高气温40.7℃。年平均降水量550毫米，多集中在七、八月份。设计洪水频率百年一遇。

1.4 设计依据

《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2004)

《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004）

2 方案比选

2.1 方案比选的主要标准

桥梁设计的标准遵循以下原则：安全性、适用性、经济性、美观性，其中以安全性与经济性最为重要。桥型的选择应符合因地制宜、就地取材和便于施工与养护的原则。

很据原始资料及使用要求初步拟定一下三种方案。

2.2 方案编制

2.2.1 预应力混凝土简支箱型梁桥

图2-1 简支梁桥 Fig 2-1 Simple beam Bridge

2.2.2 预应力混凝土连续箱型梁桥

图2-2 连续梁桥

Fig 2-2 Continuous girder bridge

灌注式桩基础

柱式桥墩

灌注式桩基础

埋置式桥台

柱式桥墩

2.2.3 拱式桥

图2-3 拱式桥

Fig 2-3 Arch Bridge

2.3方案比选

方案一：预应力混凝土简支箱型梁桥。简支梁受力明确，构造简单，施工方便，可便于装配施工。省时省工，适用于本设计的规模。简支梁桥属于静定结构，受力不如连续梁桥，养护麻烦。但是构造低廉，劳动力耗用少，工作量小、经济，中小型桥梁尤其适用。

方案二：预应力混凝土箱型连续梁桥，该结构属于超静定结构，受力较好，无伸缩，行车条件好，养护方便。柱式墩台，配合桩基础结构稳定，施工方便，对地基的强度不过分依赖。但是预应力连续梁的技术先进，工艺要求比较严格，需要专门设备和专门技术熟练的队伍，且预应力梁的反拱度不容易控制，该方案机具耗用多，前期投入大，成本较多，成本难回收。

方案三：拱桥技术成熟，有大量的可以借鉴的经验，但需要大量的吊装设备，占用大量场地及劳动力。拱桥跨越能力大，可以就地取材，坚固耐久，养护维修费用少，承载能力大，但拱桥自重较大，相应的水平推力也较大，增加了下部墩台圬工量。施工步骤多，需要劳动力多，剑桥时间长。由于水平推力大，在连续多孔拱中，必须设单项墩，防止连拱破坏，且平原地区不适合建造。

综上所诉：本着经济、安全、适用的原则，又考虑本工程所处的地质条件及未来适用条件，方案二工程大，投资多；方案三建设时间长，劳动多，且不适合平原地区；在承载能力相同的条件下应优先采用方案一。

3 主梁的设计

3.1 设计资料

3.1.1 技术设计标准

简支梁跨径：标准跨径L=25m ，计算跨径l=24.5m ；

桥面净宽： 3.75×2（双车道）+2×1.5（人行道）＋2×0.5（栏杆）=11.5m ；

荷载：公路-II 级荷载；人群荷载：23.0/kN m ； 安全等级为二级，结构重要性系数0 1.0γ=； 环境：非严寒地区，I 类环境条件。

根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JDT D62-2004）》要求，按照A 类预应力混凝土构件设计此梁。

施工方法采用后张法施工；预制主梁时，预留孔道采用预埋金属波纹管成型；钢绞线采用TD 双作用千斤顶两端同时张拉；主梁安装就位后现浇28cm 宽的湿接缝。最后按1.5%施工沥青桥面铺装层。

3.1.2 材料

1)预应力钢筋：采用标准的低松弛钢绞线（17⨯标准型），抗拉强度标准值

1860pk f MPa =，抗拉强度设计值1260pd f MPa =，公称直径15.2mm ，公称截面积2139mm ，弹性模量51.9510p E MPa =⨯，锚具采用夹片式群锚。

2)非预应力钢筋：HRB400级钢筋，抗拉强度标准值400sk f MPa =，抗拉强度设计值

330sd f MPa =；HRB335级钢筋，抗拉强度标准值335sk f MPa =，抗拉强度设计值280sd f MPa =。

3)混凝土：主梁采用C50，43.4510c E MPa =⨯，轴心抗压强度标准值32.4ck f MPa =，轴心抗拉强度标准值 2.65tk f MPa =；轴心抗压强度设计值22.4cd f MPa =，轴心抗拉强度设