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预应力混凝土箱型梁桥设计

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第一章桥式方案的拟定
1.1设计基本资料
1.1.1、跨度和桥面宽度
(1)标准跨径：28m
(2)桥梁总长：112m
(3)计算跨径：27.36 m
(4)主梁全长：27.96 m
(5)桥面宽度：2×0.50m（防撞栏）+3.75×2m（车行道）+3.5 m（应急车道）1.1.2、技术标准
(1)设计荷载：公路-Ⅰ级
(2)环境标准：Ⅰ类环境
(3)设计安全等级：二等
1.1.3、主要材料
(1) 主梁混凝土：C50级混凝土；
(2) 桥面板及栏杆混凝土：C30级混凝土；
(3) 预应力钢筋：
主梁纵横向预应力钢筋用φS15.2高强度低松弛钢绞线，抗拉强度标准值和抗拉、抗压强度设计值分别为f pk=1860MPa、f pd=1260MPa和f’pd=390MPa。

1.2 桥型的选择
（1）预应力混凝土箱型梁桥
安全性静定结构，构造简单。

主梁高跨比适中，技术成熟，计算简单，施工方法简单，质量好，保证工程本身安全。

行车较为平顺。

可保证司机正常行驶，满足交通运输安全要求；施工技术成熟，方法简单，易掌握，需要的机具少，无需大型设备，可充分降低施工成本，所用材料简单，价格低，成桥后养护费用少。

变形小，动力性能好，主梁性能好，主梁变形挠曲线平缓，行车较为平顺。

可保证司机正常行驶，满足交通运输安全要求，且施工简单。

(2) 连续梁桥：连续梁桥立面布置可采用等跨径，也可采用不等跨径。

并且适用于有支架施工、逐孔架设施工、移动模架施工及顶推法施工。

采用变截面适合悬臂法施工，施工阶段的主梁内力与运营阶段的主梁内力基本一致。

采用变截面结构外形美观，可节省材料并增大桥下净空高度。

（3）上承式刚架拱桥
拱的承载潜力大，但伸缩缝较多。

上承式拱曲线底面将增加桥面高程。

行车条件较差。

需要大量的吊装设备，占用施工场地大，需劳动力多。

工序较多，建桥时间也较长。

上部结构的自重较大，且存在水平推力，下部结构工程量增加，地质条件要求高。

因本地段为非通航河流地段，且地质条件复杂，经综合比较后最终以适用最广、材料用量最少、施工方便的预应力混凝土箱型梁桥作为最佳设计方案。

1.3截面的选取
（1）、板式截面：板式截面建筑高度小、构造简单、施工方便，采用预制装配施工时，预制构件质量小，架设方便。

（2）、T形截面：T形截面的翼缘板构成桥梁的行车道板，又是主梁的受压翼缘，结构合理，制造简单，肋内配筋可做成钢筋骨架，主梁之间借助横隔梁来连接，整体性好。

不足之处是形状不稳定，给运输和安装带来不便。

（3）、箱形截面：箱形截面是全截面参加工作，截面抗弯、抗扭刚度大；材料在截面上分布合理，使其能够有效地抵抗正、负弯矩和较大的扭矩；能够满足普通钢筋和预应力钢筋的配置要求；同时具有良好的横向抗弯能力。

由于箱形截面抗扭刚度大，在车辆荷载作用下各梁受力较均匀，其横向分布系数较小。

箱形截面不仅适用于较大跨径的简支梁桥，还特别适用于较大跨径的连续梁桥、悬臂梁桥和T形刚构桥。

桥跨结构在跨中承受正弯矩，在支座处承受负弯矩，箱形截面的上、下底板完全适应于他们的配筋要求。

综合比较上述三种截面形式方案，本设计截面形式选取可节省材料，成为薄
壁结构，提高了抗扭强度，且能适应各种使用条件的箱型截面
1.4箱型梁构造形式及相关参数设计
1、本箱形梁按全预应力混凝土构件设计，施工工艺为后张法。

2、桥上横坡为双向2%（计算时按照简化的中梁截面特性进行计算）。

3、箱形截面尺寸：梁高1.5m，端部设置横隔梁，高1.3m，宽0.5m，横向共计5片箱形粱，采用湿接缝进行连接，湿接缝宽0.5m，厚度为0.18m，预制箱形粱顶板宽2m，跨中腹板厚0.2m，顶板厚0.2 m，底板厚均0.23m，端部腹板厚0.25m，顶板厚0.20m，底板厚0.25m，腹板和顶板之间设有承托，底板厚度、腹板厚度在距支座中心线1.60m处开始渐变为距支座中心线0.1m处的0.25m 和0.25m（即端部的截面尺寸）。

4、预应力管道采用金属波纹管成形，波纹管内径为60mm，外径为67mm，管道摩擦系数0.2，管道偏差系数k=0.0015，锚具变形和钢束回缩量为6mm（单端）。

5、沥青混凝土重度按23kN/m3计，预应力混凝土结构重度按26kN/m3计，混凝土重度按25kN/m3计，单侧防撞栏线荷载为7.5kN/m。

6、根据以上拟定的各部分尺寸，绘制箱形粱的跨中及端部横截面图，见图2-2。

计算跨中截面几何特性，见表2-1。

由此可计算出截面效率指标ρ（希望ρ在0.5以上）。

ρ=k s+k x
h
=
式中k s——截面上核心距，可按下式计算
k s=∑I
∑Ay x
=
图桥梁横断面及纵剖面结构尺寸图（单位:cm）
分块名称分块面积
A i 分块面积形心
至上缘距离y i
分块面积对上
缘静矩S i=A i y i
分块面积的
自身惯性矩I i
D i=y s-y i
分块面积对截面形
心的惯性矩I x=A i d i2
I=I i+I x
cm2cm cm3cm4cm cm4cm4
大毛截面（含湿接缝）
顶板
承托
腹板
底板
∑
小毛截面（不含湿接缝）
顶板
承托
腹板
底板
∑
大毛截面形心至上缘距离y s=∑S i
∑A i
y s=
小毛截面形心至上缘距离y s=∑S i
∑A i
y s=
k x——截面下核心距，可按下式计算
kx=∑I
∑Ay s
=
因此截面效率指标
=
ρ=k s+k x
k
表明以上的初拟截面是合理的。

图端部及跨中截面尺寸图（尺寸单位：cm）
1.6主梁作用效应计算
主梁的作用效应计算包括永久作用效应和可变作用效应。

根据梁跨结构纵、横截面的布置，计算可变作用下荷载横向分布系数，求出各主梁控制截面（取跨中、四分点、变化点截面及支点截面）的永久作用和最大可变作用效应，再进行主梁作用效应组合（标准组合、短期组合和极限组合）。

此处以边主梁作用效应进行计算，配筋设计及持久状况、正常使用状态应力则偏于安全的按中梁的截面特性考虑。

1.6.1永久作用效应计算（按边主梁计算）
1.永久作用集度
（1）主梁自重
1）跨中截面段主梁自重（底板宽度变化处截面至跨中截面，长）
2）底板加厚与腹板变宽段梁的自重近似计算（长）
主梁端部截面面积为
3）支点段梁的自重（长）
4）边主梁的横隔梁（只在端部设置横隔梁）
端横隔梁体积为
故半跨内横隔梁重量为
5）主梁永久作用集度
（2）二期永久作用
1）顶板中间湿接缝集度
2）边梁现浇部分横隔梁
一片端横隔梁（现浇部分）体积：
所以
3）桥面铺装层
9cm厚沥青混凝土铺装
6cm厚C40混凝土铺装
将桥面铺装均分给五片主梁，则
4）防撞栏：单侧防撞栏线荷载为
将两侧防撞栏均分给五片主梁，则
5）边梁二期永久作用集度
2.永久作用效应：按图进行永久作用效应计算，设a为计算截面离左侧支座的距离，并令c=a/l。

主梁弯矩M和剪力V的计算公式分别为
永久作用效应计算见表
1.6.2可变作用效应计算
1.冲击系数和车道折减系数计算：结构的冲击系数µ与结构的基频f有关，故应先计算结构的基频，简支梁桥的基频可按下式计算
其中
由于
当车道大于两车道时，应进行车道折减，三车道折减22%，四车道折减33%，但折减后不得小于用两车道布载的计算结果。

此处按两车道、三车道和四车道布载分别进行计算，取最不利情况进行设计。

2.计算主梁的荷载横向分布系数
（1）跨中的荷载横向分布系数m c：由于各主梁均不设跨中横隔梁，仅设置端横隔梁，各主梁之间的横向联结系依靠现浇湿接缝来完成，故可以按刚接梁法来绘制横向分布影响线和计算横向分布系数m c。

1）计算主梁的抗弯及抗扭惯性矩I和I T:抗弯惯性矩I在前面已求得，见表，为I=；对箱型截面，其抗扭惯性矩可根据式（）计算
式中Ω——箱形梁闭合截面中线所包含的面积；
——相应单个矩形截面的宽度和高度；
——矩形截面抗扭刚度系数，可根据t/b由表求得；
——梁截面划分成单个矩形截面的个数。

对箱型截面，计算图式见图，计算如下。

上式中
其中c= 由表内插求得，参数为t/b=。

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预应力混凝土连续梁桥的设计尺寸拟定

预应力混凝土连续梁桥的设计尺寸拟定

预应力混凝土连续梁桥的设计1.1总体布置结构总体设计主要包括桥梁跨径分配、主梁截面形式的拟定以及梁高等方面的内容。

1.1.1跨径布置目前，设计工程师认为预应力混凝土连续梁桥的最大理论跨度为250～300m，经济跨度为100～240m。

–布置原则：减小弯矩、增加刚度、方便施工、美观要求–不等跨布置——大部分大跨度连续梁边中跨比为0.5～0.8，最好为0.65–等跨布置——中小跨度连续梁–短边跨布置——特殊使用要求1.1.2主梁截面–板式截面——实用于小跨径连续梁–肋梁式——适合于吊装–箱形截面——适合于节段施工–其它1.1.3箱梁梁高梁高——与跨径、施工方法有关等高度梁——实用于中、小跨径连续梁，一般跨径在50～60米以下变高度梁——实用于大跨径连续梁，100米以上，90%为变高度连续梁桥型公路桥铁路桥支点梁高(m)跨中梁高(m)支点梁高(m)跨中梁高(m)等高梁(1/15～1/25)l(1/16～1/18)l变高（折线）梁(1/16～1/20)l(1/22～1/28)l(1/12～1/16)l(1/22～1/28)l变高（曲线）梁(1/16～1/25)l(1/30～1/50)l(1/12～1/16)l(1/30～1/50)l对于变高梁，一般对于公路桥，支点梁高是跨中梁高的2～3倍；对于铁路桥，支点梁高是跨中梁高的1.5～2倍。

1.2细部设计主梁细部设计包括顶板、底板、腹板等部位尺寸的拟定，横隔板的设置，齿块和承托等构件的设计等。

1.2.1顶板、底板及腹板箱形截面的顶板和底板是结构承受正负弯矩的主要工作部位。

当悬臂施工时，箱梁底板特别是靠近桥墩附近的底板将承受很大的压应力。

在发生变号弯矩的截面中，顶板和底板也都应各自发挥承压的作用。

（1）顶板顶板厚度一般考虑两个因素：满足桥面板横向弯矩的要求；满足布置纵向预应力钢束和横向预应力钢束的构造要求。

另外传统的设计理念认为，顶板厚度与腹板间距相关。

桥面板的悬臂长度也是调节板内弯矩的重要参数，在布置横向预应力时可考虑桥面板的横向坡度和板截面的变高度，以发挥预应力束的偏心效应。

「预应力混凝土简支小箱梁桥设计」

「预应力混凝土简支小箱梁桥设计」

「预应力混凝土简支小箱梁桥设计」预应力混凝土简支小箱梁桥是一种常见的桥梁结构，具有结构简单、施工方便、经济高效等优点。

本文将详细介绍预应力混凝土简支小箱梁桥的设计内容，包括桥梁的布置、荷载计算、截面设计等方面的内容。

首先，预应力混凝土简支小箱梁桥的设计需要根据具体的工程条件和要求进行桥梁布置的确定。

一般而言，桥梁的位置应选择在河流或道路的垂直线上，且保证桥梁两端的主跨与辅跨的比值在1.5~2之间。

桥墩的高度和位置应根据地形条件和水流情况进行确定，同时要考虑桥墩的航道通行能力和洪水的安全要求。

接下来是荷载计算。

荷载计算是预应力混凝土简支小箱梁桥设计的基础，需要综合考虑标准荷载和特殊荷载的作用。

标准荷载包括活载和恒载，例如交通载荷、行人载荷、道路维护车辆等；特殊荷载包括温度荷载、风荷载、地震荷载等。

在荷载计算中，应根据桥梁规范的要求进行动力系数和荷载车型的选取，并合理考虑各种荷载的组合。

在桥梁的截面设计中，需要确定箱梁的净高、净宽、壁厚等。

净高的确定应满足桥梁的承载力、挠曲和剪切等要求，一般可根据经验公式进行初步估算，再根据受拉区钢筋的计算结果进行优化。

净宽的确定应考虑横向强度、波动弯曲、回弹和带宽等要求，需要进行横向强度的校核。

壁厚的确定应满足截面剪切抗力、抗弯抗剪计算要求，一般采用经验公式进行初步估算，再根据具体的计算结果进行调整。

此外，预应力混凝土简支小箱梁桥的设计还需要进行施工过程中的内力、挠度和碰撞等检查。

在施工过程中，应进行各个构件的施工序列和施工方法的确定，考虑各个工况的组合。

钢筋的预应力力值和拉杆的布置应满足受拉区的强度和刚度要求。

在完成施工过程的检查后，还需要进行验收，确保桥梁满足设计要求。

总之，预应力混凝土简支小箱梁桥的设计包括桥梁的布置、荷载计算、截面设计和构件施工等方面的内容。

设计过程中需要综合考虑结构的安全、经济和实用性要求，并按照相关规范和规程进行设计和验收。

通过科学合理的设计，可以保证预应力混凝土简支小箱梁桥的安全稳定和使用寿命。

30m预应力混凝土简支箱型梁桥设计

30m预应力混凝土简支箱型梁桥设计

30m预应力混凝土简支箱型梁桥设计1.1上部结构计算设计资料及构造布置1.1.1 设计资料1.桥梁跨径及桥宽标准跨径：30m；主梁全长：29.96m；计算跨径：28.66m；桥面净宽：净—9+2×1.5m。

2.设计荷载车道荷载：公路—I级；人群荷载：3kN/㎡；每侧人行道栏杆的作用力：1.52kN/㎡；每侧人行道重：3.75kN/㎡。

3.桥梁处河道防洪标准为20年一遇设计，50年一遇校核，桥下通过流量1000/s时，落差不超过0.1m。

4.桥下净空取50年一遇洪水位以上0.3m。

5．材料及工艺混凝土：主梁采用C50混凝土；钢绞线：预应力钢束采用Φ15.2钢绞线，每束6根，全梁配5束；钢筋：直径大于等于12mm的采用HRB335钢筋，直径小于12mm的采用R235钢筋。

采用后张法施工工艺制作主梁。

预制时，预留孔道采用内径70mm、外径77mm的预埋金属波纹管成型，钢绞线采用T双作用千斤顶两端同时张拉，锚具采用夹片式群锚。

主梁安装就位后现浇600mm宽的湿接缝，最后施工混凝土桥面铺装层。

6.基本计算数据基本计算数据见表5-1〖注〗本例考虑混凝土强度达到C45时开始张拉预应力钢束。

f'ck和f'tk分别表示钢束张拉时混凝土的抗压、抗拉标准强度，则：f'ck = 29.6MPa，f'tk = 2.51MPa。

1.1.2 方案拟定及桥型选择1.桥型选取的基本原则(1) 在符合线路基本走向的同时，力求接线顺畅、路线短捷、桥梁较短、尽量降低工程造价(2)在满足使用功能的前提下，力求桥型结构安全、适用、经济、美观。

同时要根据桥位区的地形、地貌、气象、水文、地质、地震等条件，结合当地施工条件，选用技术先进可靠、施工工艺成熟、便于后期养护的桥型方案。

(3)尽量降低主桥梁体高度，缩短桥长。

2.桥型方案比选根据桥位的通航要求，结合桥位处的地形地貌、地质等条件，我们对简支梁桥、悬臂梁桥、T型刚构桥三种方案进行比选(1)简支梁桥方案采用预应力混凝土箱形截面形式，此结构为静定结构，结构内力不受地基变形及温度变化等的影响，因此对基础的适应性好。

三跨预应力混凝土连续箱梁桥设计

三跨预应力混凝土连续箱梁桥设计

The third steps is to calculate the loss of pre-stressing and secondary force due to pre-stressing, first dead loads and temperature, bearing displacement, and so on.
The major girder applies Full scaffold construction , symmetric equilibrium construction .
The procedure of the design is listed below:
The first step as to dimension the structural elements and details of which it is composed, it can’t and certainly should without being fully coordinated with the planning and workingphrases of the project.Considering the distorting stiffness and the bending stiffness, box birder goes as second-parabolic curve, for second-parabolic curve is generally similar to the change of continuous bridge’s bending moments along. The section at the support is strengthened by the provision of thickened webs , bottom slabs and a cross beam , the thickness of the bottom slab and the top slab is0.30m.