变截面连续箱梁毕业开题报告

开题报告

1 工程简介

该桥为南水北调中线一期工程总干渠邯邢渠段跨渠公路。地震设防烈度7度。地质资

料如图所示：粘性土（厚度为1.5-4.9m），壤土（厚度为2.2-9.5），粉砂（厚度为1.3-5.3m）。

材料：C50混凝土，铰缝采用C50细石混凝土。立柱、盖梁及桥头搭板采用C30混

凝土，基桩采用C25混凝土。桥面铺装采用三涂FYT-1改进型防水层+10cm厚C50混凝

土（原路面为混凝土路面）或10cmC50混凝土找平层+三涂FYT-1改进型防水层+10cm厚

C50混凝土（原路面为沥青路面）。预应力钢绞线采用1860级高强低松弛s 15.24钢绞线。

2 桥梁设计

（1）桥型布置

分孔：该桥采用现浇预应力变截面连续箱梁，对于多于两跨的连续梁，其边跨一般为中跨的0.6-0.8倍左右，当采用箱型截面的三跨连续梁时，其边跨可以是中跨的0.5-0.7倍。该桥共3跨，跨径采用18+30+18比例合适，总跨径为66m；一般30

梁高的确定：该桥型为变截面连续箱梁。根据规定可知，变截面梁支点截面的梁高H支约为（1/16-1/20）l(l为中间跨径)，跨中梁高H中约为（1/1.6-1/2.5）H支。因此该桥中间跨径l=30m，H支=1.7m，H中=1m。桥宽为4.5m+2×1m的人行道·。

桥两端设置耳墙和背墙，长3m，主要是固定桥两端的土，桥两端分别设置8cm的伸缩缝。

（2）桥横断面设置

①桥向两侧设置2%横坡，主要是有利于排水。桥宽6.5m，属于窄桥，由于桥宽小于20m的一般设置为单箱单室截面，因此该桥箱型设置单箱单室，由于该桥墩型为独立中墩，在中墩处箱梁采用全实梁，全实梁长度为2m，桥台处也采用全实梁，长度为1m。悬臂端部厚度不小于10cm，故跨中梁悬臂端取20cm，悬臂根部取30cm，悬臂长150cm，箱梁顶板厚度应满足横向弯矩的要求和布置纵向预应力筋的要求；参考如下：

腹板与顶板尺寸的关系

②底板厚的拟定：箱梁底板厚度随箱梁负弯矩的增大而逐渐加厚之墩顶，以适应箱梁下缘的受压要求，墩顶区域底板不宜太薄，否则压应力过高，由此产生的徐变将使跨中区域梁体下挠度较多。一般底板厚度与主跨之比宜为1/140~1/170,跨中区域底板厚度可按构造要求设计，跨中底板宜为20~25cm。底板除承受自身荷载外，还承受一定的施工

荷载。设计时应对这些因素给予考虑，因此支点墩顶底板厚度取30cm，跨中底板厚度取20cm。

③根据一般的设计经验：腹板内无预应力束筋管道布置时，其最小厚度可采用20cm；腹板有无预应力束筋管道布置时可采用25~30cm；腹板内有预应力束筋锚固头时，可采用35cm；箱梁腹板的主要功用是承受结构的弯曲剪应力和扭转剪应力所引起的主拉应力，墩顶区域剪应力大，因而腹板较厚，跨中区域的腹板较薄，但腹板的最小厚度应考虑钢束管道的布置、钢筋的布置和混凝土浇筑的要求；应满足剪切极限强度的要求。在预应力箱梁中，弯束提供的预剪力可以抵消一部分弯曲剪切力，剪应力和主拉应力较普通钢筋混凝土梁要小，故同样荷载条件下，如不考虑构造需要，其腹板比普通钢筋混凝土梁更薄一些。大跨度预应力混凝土箱梁中，由跨中到支点剪力逐步增加，故腹板厚度一般也是变化的。为了增强墩台支座处抗剪抗扭，在支座处设置实心，接近支座设置渐变段，渐变率为1/20，渐变段长为2.5m，两侧腹板厚由40cm变为60cm。

④梗腋提高了截面的抗扭刚度和抗弯刚度，减少了扭转剪应力和畸变应力。桥面板支点刚度加大后，可以吸收负弯矩，从而减少了桥面板的跨中正弯矩。此外，梗腋使力线过渡比较平缓，减小了次应力。从构造上考虑，利用梗腋所提供的空间布置纵向预应力筋和横向预应力筋。这也为减薄底板和顶板的厚度提供了构造上的保证。

加腋有竖加腋和水平加腋两种。在顶板和腹板交接处如设置竖向加腋，则可加大腹板的刚度，对腹板受力有利，使腹板剪应力控制截面下移，错开了横向弯曲应力高峰，减小了主拉应力，并有利于竖弯束的布置。缺点是使预应力束合力位置降低，对桥面板跨中受力不利。水平加腋增加了桥面顶板与腹板之间的连接宽度，保证箱梁的整体性。本设计的上部梗腋采用70×20cm，下梗腋采用20×20cm。

由于该桥为独立中墩，故在桥墩和桥台处都要变为实心，在桥台处由于伸缩缝挖槽，防止混凝土损失过大，因此要加厚顶板，加厚15cm，悬臂长变为100cm，支座中心距箱梁下边缘定位50cm。

（3）桥纵向平面布置

⑸伸缩缝和人孔、通气孔的确定，常用的伸缩缝装置有填塞嵌固对接型、钢制支承型、板式橡胶型、模数式、无缝（暗缝）型等类型。伸缩缝装置的设置应保证桥梁接缝处的变形自由、协调，车辆能平稳、安全的通过，并适应接缝周围可能出现的少量的错位，不致因此而引起伸缩缝装置部件的受损或脱落。

在渐变初始地方各设置人孔，主要是让检修人员通过，定期对桥梁进行维修。每隔一段距离设置排气孔，在悬臂端下部设置滴水槽，主要是让桥面水不能流到悬臂下部及箱底和墩柱，以防对下部造成污染损坏。

人孔和滴水槽

6细部尺寸的确定

《桥规》规定两柱间距不得小于2.5倍的柱径，这里根据地质资料、桥长及桥宽选取柱径200cm，桥台桩径为150cm，桥墩桩径150cm，两柱间距为500cm。盖梁厚度一般不小于柱径，这里取200cm。为了防止箱梁向两侧滑动，在桥墩桥台处的盖梁上都设置挡块，挡快的构造依据箱梁横断面，在桥台处由于箱下部是直角，因此这里挡块是竖直的，挡块与箱底两侧留有大概10公分的允许伸缩距离。挡块高60公分，宽30公分。耳背墙长度取3m，横坡段坡度为2，一般耳墙顶要高于锥坡顶0.1m。

在桥墩处的箱截面腹板是倾斜的，因此此处的挡块做成倾斜的，倾角和箱腹板倾角一样，这样更有利于二者吻合，结构更稳定，同时防止了对箱底角的磨损。在桩柱联结处设置细梁，主要是加强横向联系，保证桩柱稳定性。

3 预应力筋初步估算

3.1 计算原理

根据《预规》（JTG D62-2004）规定，预应力梁应满足弹性阶段（既使用阶段）的应力要求和塑性阶段（即承载能力极限状态）的正截面强度要求。在预应力混凝土连续梁中，预应力钢筋共计有三种，分别为纵向、横向和竖向预应力筋。其中纵向预应力筋根据梁的弯矩包络图计算并布置。

本桥梁预应力筋采用的是后张法。后张法预应力混凝土构件的端部锚固区，在锚具下面厚度不小于16mm的垫板或采用具有喇叭管的锚具垫板。垫板下面应设间接钢筋，其体积配筋率ρv不应小于0.5%。后张法预应力混凝土构件，其预应力钢筋管道直线管道的净距不应小于40mm，且不小于管道直径的0.6倍；

3.2预应力筋的估算

⑴预应力混凝土构件在预加应力阶段及使用荷载阶段，截面上、下缘的应力应满足容许应力