空心板简支梁桥毕业设计开题报告

华北水利水电学院本科生毕业设计开题报告

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设计方向：阿北通道骆驼沟大桥（右线）

摘要：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。本设计简要介绍预应力混凝土简支梁桥在国内外的现状和展望，以及预应力空心板桥的特点和上部结构的初步设计步骤

关键字：预应力空心板预应力混凝土

1桥梁工程的现状和展望

发展交通事业，实现四通八达的现代化交通，对发展国民经济，巩固国防具有非常重要的作用。50年来，新中国桥梁建设取得了突飞猛进的发展，公路铁路两用桥向着大跨度、重荷载、高时速方向发展。从大桥主跨度上看，武汉长江大桥主跨为128米，而正在建设中的武汉天兴洲长江大桥主跨则达到504米，比２０００年修建的世界最大公铁两用桥丹麦厄勒海峡大桥主跨还长14米。从荷载和时速上看，武汉天兴洲长江大桥荷载达到了2万吨，而南京大胜关长江大桥设计时速达到了300公里，成为世界上设计运行速度最高的铁路桥梁。公路桥梁也在朝着美观、大跨、轻型的方向发展。

1.1由国内外桥梁的发展我们可以预见今后桥梁建设趋势：

1.1.1跨径不断增大：

目前，钢梁、钢拱的最大跨径已超过500m，钢斜拉桥为890m，而钢悬索桥达1990m。随着跨江跨海的需要，钢斜拉桥的跨径将突破1000m，钢悬索桥将超过3000m。至于混凝土桥，梁桥的最大跨径为270m，拱桥已达420m，斜拉桥为530m

1.1.2、桥型不断丰富

本世纪50～60年代，桥梁技术经历了一次飞跃：混凝土梁桥悬臂平衡施工法、顶推法和拱桥无支架方法的出现，极大地提高了混凝土桥梁的竞争能力；斜拉桥的涌现和崛起，展示了丰富多彩的内容和极大的生命力；悬索桥采用钢箱加劲梁，技术上出现新的突破。所有这一切，使桥梁技术得到空前的发展。

1.1.3、结构不断轻型化

悬索桥采用钢箱加劲梁，斜拉桥在密索体系的基础上采用开口截面甚至是板，使梁的高跨比大大减少，非常轻颖；拱桥采用少箱甚至拱肋或桁架体系；梁桥采用长悬臂、板件减薄等，这些都使桥梁上部结构越来越轻型化

1.1.4，预应力应用更加丰富和灵活

部分预应力在公路桥梁中得到较广泛的采用。不仅允许出现拉应力，而且允许在极端荷载时出现开裂。其优点是，可以避免全预应力时易出现的沿钢束纵向开裂及拱度过大；刚度较全预应力为小，有利于抗震；并可充分利用钢筋骨架，减少钢束，节省用钢量。

体外预应力得到了应用与发展。体外预应力早在本世界20年代末就开始应用，70年代后应用多了起来。体外配索，可以减小截面尺寸，减轻结构恒载，提高构件的施工质量；力筋的线型更适合设计要求，其更换维修也较方便。加固桥梁时用体外索更是方便。著名的美国Longkey桥，跨径36m，即是采用了体外索。

1.2在我国，预应力混凝土桥梁结构已经成为桥梁发展的主体

一系列在建和已建的桥梁工程表明：预应力技术在公路桥梁中得到较广泛的采用，预应力混凝土桥梁具有一定的刚度和强度，抗裂性能和较少的维修工作量。预应力应用更加丰富和灵活，以及总体造价的降低，采用预应力混凝土桥梁是符合我国实际的。

1.2.1从上世纪90年代初开始，中国的桥梁建设者就积极开展从内陆建桥向跨海建桥的研究和谋划。大跨、轻型、快速施工是２１世纪的跨海桥梁发展的方向。2005年建成的东海大桥是中国第一座真正意义上的跨海大桥，全长３２．５公里，当时是全球30多座跨海大桥中最长的一座；而刚刚贯通的杭州湾跨海大桥，全长约36公里，又改写了这项世界之最。正在建设中的跨海工程还包括上海崇明越江通道工程、青岛跨海大桥、厦门跨海大桥等。

1.2.2中小跨径的公路铁路桥梁以及市政立交桥将被预应力混凝土桥梁所替代。

1.2.3在跨度100---300米的公路铁路桥梁中，预应力混凝土连续梁具有较大的优势。

2 空心板桥的特点

我国常用的装配式桥型截面形状有实心板和空心板两种。实心板，其具有形状简单，施工方便，施工质量容易控制，建筑物高度小，结构整体刚度大等优点，但截面材料不经济，自重大，运输不便，而若现浇施工受季节及气候影响，又需模板与支架，跨径一般不超过8米。空心板较同跨径的实心板重量轻，运输安装方便，建筑高度又较同跨径的T梁小，其中间挖空形式有很多种，可以减轻自重，同时充分利用材料。当其跨径增加时，就显得不笨重而且不经济，故多用在中小跨径桥上。

预应力混凝土空心板桥的跨径可以达到8 10 13 16 20 米，主要有以下优点：采用高强度钢筋，可以节省约20%---40%的钢筋量。预应力可以大幅度提高梁的抗裂性能和耐久性能，利用高标号混凝土可以使截面尺寸减小，梁自重减轻，也增大桥梁的跨越能力，也利于施工运输和架设。由于混凝土的全面受压，充分发挥了混凝土的抗压性好的优势，提高了梁的刚度。

本毕业设计以阿北通道骆驼沟大桥（右线）为背景，进行桥梁上部结构设计，并绘制相关图纸。

3预应力混凝土空心板设计计算步骤

3.1尺寸初步拟订

确定构件主要建筑材料，构件的截面形式及尺寸的选定，桥梁纵横端面等预应力混凝土空心板，其挖空部分采用圆形，圆端形的截面，一般取高跨比h/I=1/15—1/20，板宽一般取用1100-1400mm顶板和底板厚度不宜小于80mm，预应力混凝土空心板一般采用现场预制直线配筋的先张法生产，跨径适用于8--20m，后张法预制预应力混凝土空心板的适用跨径为16--22 m。根据类似桥梁设计示例，以及现行桥梁设计趋向，空心板的初步尺寸定为：高度取900 mm，板宽取1500 mm，顶板和底板厚度取100 mm，腹板厚度170mm。其简图如下所示：

边主梁截面图形中主梁截面尺寸图形

3.2 截面几何特性计算

计算内容包括：毛截面面积，毛截面中心位置，毛截面对重心轴的惯性矩。

计算方法采用手算和电算相结合。

3.3主梁内力计算

3.3.1荷载横向分布系数的计算

支座处荷载横向分布系数的计算采用杠杆原理

跨中荷载横向分布系数的计算，采用铰接板梁法

对荷载横向分布系数汇总

3.3.2 荷载内力计算

永久荷载产生的内力

基本可变荷载产生的内力

内力组合

3.4 预应力钢筋估算和预应力钢筋的布置

在满足结构正常使用极限状态下的使用性能要求和保障结构在达到承能力极限状态时具有一定的安全储备。

3.4.1 截面特性的计算

3.4.2控制应力和有效应力的选取

3.4.3 估算预应力钢筋的截面积

3.4.4 预应力钢筋的布置，一般情况下根据结构在正常使用极限状态下正截面抗裂性或裂缝宽度限值来确定预应力钢筋的数量。

3.5 计算净面积和换算面积，重心位置，惯矩

3.6预应力损失计算