简支梁桥毕业设计

上部结构

一.设计资料及构造布置

(一).设计资料

1.桥梁跨径及桥宽

标准跨径:30m(墩中心距离)；主梁全长:29.96m；计算跨径：29.0m；桥面净空:净—9m+2x1.5m=12m.

2.设计荷载

公路—Ⅱ级(q k=0.75×10.5=0.875KN/m；P k=0.75×276=207KN)

人群荷载3.0KN/m2,栏杆及人行道板的每延米重取6.0KN/m。

3.材料及工艺

混泥土:主梁用C50,栏杆及桥面铺装用C30, 预应力钢筋采用《公路钢筋混凝土及预应力混泥土桥涵设计规》(JTG D62-2004)的Φs15.2钢绞线,每束6根,全梁配5束,fpk=1860MPa,普通钢筋直径大于和等于12mm的采用HRB335钢筋；直径小于12mm的均用R235钢筋,按后法施工工艺制作主梁,采用径70mm、外径77mm的预埋波纹管和夹片锚具。

4.设计依据

(1)交通部颁《公路工程技术标准》(JTG B01-2003),简称《标准》；

(2)交通部颁《公路桥涵设计通用规》(JTG D60-2004),简称《桥规》；

(3)交通部颁《公路钢筋混泥土及预应力混泥土桥涵设计规》(JTG D62-2004),简称《公预规》；

5.基本设计数据(见表1-1)

(二).横断面布置

1.主梁间距于主梁片数

主梁间距通常应随梁高于跨径的增大而加宽为经济,同时加宽翼板对提高主梁截面效率指标ρ很有效,故在许可条件下应适当加宽T梁翼板,本设计主梁翼板宽度为2400mm,有于宽度较大,为保证桥梁的整体受力性能,桥面板采用现浇混凝土刚性接头,因此主梁的工作截面有两种:预施应力、运输、吊装阶段的小截面(b i=2200mm)和运营阶段的大截面(b i=2400mm),净—9m+2x1.5m的桥宽选用五片主梁,如图1-1所示。

综上所述,本设计取用2000 mm的主梁高度比较合适的。

(2)主梁截面细部尺寸

T梁翼板的厚度主要取决于桥面板受车轮局部荷载的要求,还应考虑是否满足主梁受弯时上翼板受压的强度要求,本设计T梁的翼板厚度取用180mm,翼板根部加厚到300mm以抵抗翼缘板根部较大的弯矩。

在预应力混凝土梁中腹板主拉应力较小,腹板厚度一般有布置预制孔管的构造决定,同时从腹板本身的稳定性条件出发,腹板厚度不宜小于其高度的1/15.本设计腹板厚度取180mm。

马蹄尺寸基本有布置预应力钢束的需要确定的,设计实践表明,马蹄面积占截面总面积的10%—20%为合适,根据《公预规》9.4.9条对钢束净距的要求,初拟马蹄宽度为400mm,高度为250mm,马蹄与腹板交接处作三角过渡,高度为150mm。按照以上拟定的外形尺寸,就可绘出预制梁的跨中截面(见图1—2) 图1-2 跨中截面尺寸图（尺寸单位:mm）

(1)计算截面几何特征:将主梁跨中截面划分成五个规则图形的小单元,截面几何特性列表计算见表1-2

跨中截面几何特性计算表表1-2

大毛截面形心至上缘距离:y s=ΣS i/ΣA i=578650÷9690=59.72(cm)，y b=140.28(cm)

小毛截面形心至上缘距离:y s=ΣS i/ΣA i=572170÷8970=63.79(cm)，y b=136.21(cm)

5.0

51

.0

200

02

.

72

66

.

30

:

)

cm

(

02

.

72

72

.

59

9690

41678634

y

:

)

cm

(

66

.

30

28

.

140

9690

41678634

y

:

s

s

b

>

=

+

=

+

=

=

⨯

=

⨯

=

=

⨯

=

⨯

=

∑

∑

∑

∑

h

K

K

A

I

K

A

I

K

x

x

S

ρ

截面效率指标

下核心距

上核心距

表明以上初拟的主梁跨中截面是合理的。

(三)横截面沿跨长的变化

如图1-1所示,本设计主梁采用等高形式,横截面的T梁翼板厚度沿跨长不变,梁端部区段由于锚头集中力的作用而引起较大的局部应力,也为布置锚具的需要,在距梁端1480mm围将腹板加厚到与马蹄同寛,马蹄部分为配合钢束弯起而从四分点附近(第一道横隔梁处)开始向支点逐渐抬高,在马蹄抬高的同时腹板宽度亦开始变化。

(四)横隔梁的设置

模型试验结果表明,在荷载作用处的主梁弯矩横向分布,当该处有横隔梁时比较均匀,否则直接在荷载作用下的主梁弯矩很大,为减小对主梁设计起主要控制作用的跨中弯矩,在跨中设置一道中横隔梁；当跨度较大时,应设置较多的横隔梁,本设计在桥跨中点、四分点和支点处设置五道横隔梁,其间距为7.25m,由于主梁全长为29.96m,故设置端横隔梁的高度与主梁同高,厚度为上部为250mm,下部为230mm,中横隔梁高度为1750mm,厚度为上部为170mm,下部为150mm,详见图1-1所示。

二.主梁作用效应计算

根据上述梁跨结构纵,横截面的布置,并通过可变作用下的梁桥荷载横向分布计算,可分别求得各主梁控制截面(一般取跨中、四分点、变化点和支点截面)的永久作用和最大可变作用效应,然后再进行主梁作用效应组合,本设计以边梁作用效应计算为例。

(一).永久作用效应计算

1.永久作用集度

(1)预制梁自重

①.跨中截面段主梁的自重(四分点截面至跨中截面,长7.25m):G(1)=0.8970×25×7.25=162.58(KN)

②.马蹄抬高与腹板宽度段梁的自重(长6.25m):G(2)≈(1.173333+0.8970)×25×6.25/2=161.74(KN)

③.支点段梁的自重(长1.48m):G(3)=1.173333×25×1.48=43.41(KN)

④.边主梁的横隔梁

中横隔梁体积:V=0.16×(1.57×0.9-0.5×0.9×0.12-0.5×0.1×0.15)=0.21624(m3)

端横隔梁体积:V=0.24×(1.82×0.8-0.5×0.8×0.32÷3)=0.3392(m3)