混凝土简支梁桥设计说明书

1 混凝土简支梁桥设计说明书

1.绪论

1.1毕业设计的背景

现代所修建的桥梁中，无论公路桥或是铁路桥梁，中小跨径桥梁占有主导地位，其中混凝土简支梁桥又占有绝对数量。混凝土简支梁桥由于其结构简单、受力明确、施工方便，是中小跨径桥梁的首选结构。一般认为，混凝土简支梁桥的合理跨径在50 m

以下，超出这一范围，梁高急剧加大，将失去其经济合理性。但随着新材料、新技术和新工艺的发展，该跨度范围有增大之趋势。目前以国内情况而言由于钢筋混凝土梁桥具有能就地取材，工业化施工，而持久性好，适应性强，整体性好以及美观等各种优点，它们仍将得到推广和运用。

在我国混凝土简支梁桥的建设取得了很大的成就，其技术进步主要表现在以下几方面：在结构材料方面，高强、早强混凝土，高性能混凝土，高弹模、轻质的特点，研究超高强硅烟和聚合物混泥土、高强双相钢丝刚纤维增强混泥土、纤维塑料等一系列材料取代目前桥梁用的钢和混凝土；以及在特殊使用要求下的特种混凝土正在得到推广应用，商品混凝土和泵送混凝土正在取代传统的施工方法；大吨位的新型支座，大位移量的伸缩缝也在推陈出新，在结构设计方面，计算结构力学的发展和计算的普及应用，使得大型复杂桥梁的计算和绘图工效率大大提高；同时，一些复杂的力学分析，诸如挠度、徐变收缩、剪滞效应、非线性、抗震等棘手的问，可以通过电算来求出较为符合实际的结果。在施工技术方面，以悬拼、悬灌为代表的各种无架施工方法走向成熟，施工机具的现代化水平正提高，施工管理的水平也上了新台阶。桥梁的安全性：桥梁建成交付使用后，将通过自动检测和管理系统保证桥梁的安全和正常运行，一旦发生故障或损伤，将自动报告损伤部位和养护对策。

1.2毕业设计的要求

（1）通过毕业设计，使学生能综合运用所学课程，系统地巩固基本理论和专业知识。培养学生独立分析问题和解决问题的能力。

（2）提高计算、绘图、查阅文献、使用规范手册的基本技能，掌握大、中型桥梁的设计原则、设计方法和步骤。

2 （3）在设计过程中让学生熟练掌握Auto CAD, 桥梁大师、桥梁博士、桥梁通等工程软件，并懂得利用我些软件解决工程中遇到的实际问题。

（4）树立正确的设计思想以及严谨负责、实事求是、刻苦钻研、勇于创新的作风

（5）本课题在设计计算中应严格遵循技术先进、安全可靠、适用耐久、经济合理的基本原则进行，同时应充分考虑美观、环境保护和可持续发展的要求。

1.3毕业设计的内容

通过参阅相关资料完成对13~20mT梁桥的整体设计，将所学的知识与实际运用相结合，更加深入的了解桥梁设计的各个步骤，对桥梁的每部分构造有更加直观的认识。熟悉掌握AUTOCAD的方法，同时力求达到将设计结果与实际施工要求相吻合。

1.桥式的选择

⑴桥跨长自定，桥面尽量连续；

⑵桥面横向坡度的实现;

⑶桥面高程的确定;

⑷桥墩的样式选择及详细尺寸拟定;

⑸基础样式选择详细尺寸拟定。

2.桥梁设计计算

用极限状态法进行以下内容计算：

⑴梁体检算：梁的内力，横向分配系数的计算，活载布置与计算，荷载组合，梁体配筋计算，最后按规范要求进行各项检算；

⑵盖梁配筋及检算：包括盖梁的支撑点，变截面处等截面检算，墩柱反力计算，全部求出后按简支梁进行配筋检算。

⑶桥墩柱和基础检算：包括墩柱的内力检算及配筋，单桩容许承载力检算，单桩配筋及其检算，墩顶稳定性检算。（选做部分）

3. 设计重点和难点

重点：桥式的选择，横坡的实现，上部与下部结构的内力计算。

难点：盖梁配筋及检算，墩柱配筋及检算。

4. 解决方法

桥式的选择布置参照有关参考书；

3 横坡通过支撑垫石桥面铺装来调整和实现。

结构设计与内力计算依照规范进行；

盖梁配筋及检算：检算时先选出盖梁的检算截面（如梁支撑点处，变截面处等），根据检算截面的受力情况将和人群按对称与非对称两种情况进行横向分布系数的计算，以便于计算每片梁支撑处的反力，而后纵向按影响线布置荷载，使支撑处的反力为最大，求出该处的反力，再求出墩柱对盖梁的支撑反力，盖梁受力全部求出后按简支梁进行配筋计算；

对墩的检算采用极限状态法，对桩采用M 法。然后采用《公预规》中圆形截面偏心受压法对桩的承载力进行检算。

参造结构设计原理的配筋原则和规范构造要求，在具体配筋实施中，坚持以下几点原则：各截面配筋必须满足最小配筋所需的根数；盖梁主筋的弯起尽量满足对称原则；弯矩包络图与全梁承载力图关系尽量满足最优原则；墩柱配筋沿圆圈均匀分布，在变截面处焊接，适当配置螺旋筋和箍筋。

2.方案比选

2.1 设计标准荷载

根据城市桥梁荷载设计规范的规定，城市——B级的标准车辆为汽车——20级；挂车——100级且纵、平面荷载布置如下：

轴重：（KN） 60 120 120

轮重：（KN） 30 60 60

2.2 钢筋混凝土简支T型梁桥

简支梁桥是梁桥中应用最早、使用最广泛的一种桥型。它的结构简单，最易设计成各种标准跨径胡装配式结构；施工工序少，架设方便；造价比较低，施工周期相对其它桥梁要短；结构美观，安全性好；在多孔简支梁桥中，由于各跨构造和尺寸划一，可简化施工管理工作，降低施工费用；因相邻桥孔各自单独受力，桥墩上需要设置相邻简支梁的两个基本点支座；简支梁桥的构造较易处理而常被选用。

简支梁桥的静定结构，结构内力不受地基变形等的影响，因而能在地基较差的桥位上建桥。

简支梁的设计主要受跨中正弯距的控制。在钢筋混凝土简支梁桥中，经济合理的常用跨径在20m以下。我国预应力混凝土简支梁桥的常用跨径载40m以下。

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图1.2 钢筋混凝土简支T型梁桥

2.3 拱桥

拱桥的跨越能力大，能充分做到就地取材，与钢桥和钢筋混凝土梁式桥相比，可以节省大量的钢材和水泥；能耐久，而且养护费用少，承载能力大；外形美观，构造较简单，尤其是圬工拱桥，技术容易掌握，有利于广泛采用。

如果要在地质条件不好的地区修建拱桥时，就可从结构体系上、构造形式上采取措施，或利用轻质材料来减轻结构物的自重，或设法提高地基承载能力等。为了节约劳动力、加快施工进度，可采用预制构件及无支架施工。这些措施更加扩大了拱桥的使用范围，提高了拱桥的跨越能力。总之，今后拱桥仍将是我国公路桥梁的一种主要形式。

2.4 技术经济比较和最佳方案的确定

观桥梁的发展，从安全考虑石拱桥用的已经越来越少；空心板桥安全性比石拱桥要高，但比起梁桥又稍差；连续梁桥对桥下净空要求高，造价高；预应力混凝土简支T形梁桥在小桥中用途最广，由于T梁可以预制，施工速度比同类型桥梁要快等许多优点，经过上述方案的比较，决定采用预应力混凝土简支T形梁桥。

3.主梁设计

3.1 上部结构尺寸的拟定

设计荷载：城市—B级；

桥梁长度布置：16米+16米+16米，全长48m；

桥面净宽：7+0.75×2+0.25×2m

上部构造：钢筋混凝土T梁.

5 材料

钢筋：盖梁主筋用HRB335钢筋，其他均为钢筋；

混凝土：盖梁、墩柱用C30，系梁及钻孔灌注桩用C25。

3.2 主梁的计算

3.2.1 计算荷载横向分布系数

a．当荷载位于支点处，利用杠杆原理法计算

横断面

对于1#梁：

1#梁

对于汽车荷载 421.02842.02121moq1q

对于人群荷载 368.11rorm

对于2＃梁：

6

2＃梁

对于汽车荷载 632.02211.0598.0158.021m2qoq

对于人群荷载 2orm=0 （由于是出现负的，取零，出于安全考虑）

对于3＃梁：

3＃梁

对于汽车荷载 684.02263.00.1105.021moq3q

对于人群荷载 30orm

b．当荷载位于跨中时

此桥在跨度内设有横隔板，具有强大的横向联结刚性，且承重结构的长度比为053.2)9.1*5/(5.19LB

可按刚性横梁法绘制影响线并计算横向分布系数cqm，本桥各根主梁的横向截面均相等，梁数n=5, 梁间距为1.9米。

51i222225242322211.3629.19.109.129.1aaaaa

（1）求1＃梁横向影响线的竖标值：

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1＃梁影响线

6.01.369.1251n125122111iiaa

2.01.369.1251n125125115iiaaa

由11、15绘制1＃梁的横向影响线，如上图及最不利荷载位置

对于汽车荷载

44.07.02.15.24.51.366.021211qcqm

对于人群荷载

67.05.02.07.57.56.01rcrm

（2）求2＃梁横向影响线的竖标值：

2＃梁影响线

4.01.369.19.1251n15122121iiaaa

8 01.369.19.1251n15125225iiaaa

由21、25绘制2＃梁的横向影响线，如上图及最不利荷载位置

对于汽车荷载 5.02.21.44.53.76.74.021212qcqm

对于人群荷载 44.05.02.06.76.74.02rcrm

（3）求 3＃梁横向影响线的竖标值

3＃梁影响线

3110.25、3510.25

对于汽车荷载 3110.240.422cqqm

对于人群荷载 30.20.20.4crrm

3.2.2 主梁内力计算

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a．恒载集度

（1）主梁：mKN/48.112518.09.1214.008.05.118.0g1

（2）横隔梁

对于边主梁：

mKN/389.15.13/255216.015.0218.09.1214.018.02.1g1

对于中主梁：mKN/778.2389.12g2

（3）桥面铺装层：

mKN/296.55/24812.006.021230.805.0g3

（4）栏杆和人行道：mKN/4.2526g4、

作用于边主梁的全部恒载强度：

mKNggi/57.204.230.539.148.11

作用于中主梁的全部恒载强度：

mKNggi/96.214.230.578.248.11

b．恒载内力的计算