钢筋混凝土和预应力混凝土梁式桥设计简介

同里镇永和桥结构设计摘要本设计为同里镇永河桥，桥梁全长608m，桥面全宽为净12. 5m+2×0.5m防撞墙,设计荷载为公路I级，上部结构采用3联7⨯30m+6⨯30+7⨯30m，先简支后桥面连续。

横桥向为6片主梁，下部结构采用双柱式桥墩、桩基础及扩大基础，0号桥台采用桩柱式桥台，20号桥台采用肋板式桥台桩基础。

本桥在0、20号桥台处设仿毛勒80伸缩缝，在7、13号桥墩处设毛勒160伸缩缝。

支座采用板式橡胶支座。

桥面铺装上层采用7cm 厚度的沥青混凝土，下层采用2-27cm防水混凝土。

桥面纵坡采用双向纵坡形式，坡度为1.5%，桥面采用单向横坡，坡度为2%，泄水管对称布置，间距12m。

本桥共进行了三部分的内容设计，第一部分绪论介绍了设计的一些基本资料，第二部分上部结构设计，设计了上部结构平、纵、横断面形式，初拟了T梁横隔梁的截面尺寸，计算了荷载横向分布系数及主梁内力，进行了配筋设计和结构的验算。

最后进行了行车道板内力计算，横隔梁计算。

第三部分为下部结构设计，确定了桥墩、基础的形式，拟定了相应的结构尺寸并计算桩长。

通过以上设计，表明桥梁各部分结构是合理的，经过验算后，均能满足设计要求，符合设计规范。

关键词：预应力T梁；双柱式桥墩；钻孔灌注桩；沥青混凝土The Structure Design of YongheBridge in TongliAbstractThe design of the bridge called the Bridge of Changda,locating at Hubei,whose total longth is 608metres.The clearance of bridge floor is net 12.5+2×0.5m.The truck load is Road-I.The suppersture of brigde is 30m prestressed concrete simply supported T beams with six pieces in transeverse.The substructure of bridge is double-column pier, riblled piate abutment abutment and pile foundation.Two expansion joins are situated and rubbery bearings are set up.Exceeded 90-340mm asphalt concrete are used in bridge deck pavement.Profile grade of bridge floor is amphicheiral of 1.5% and transverse grade is 2%.The main contents of this design are as follows:Firstly,introducing some foundamental documents for this design.Secondly,carring out superstructure design to draw up the sectional type in longitudinal and transverse.At the same time,the dimension of T beam,load distribution coefficient in transverse and internal force are all determinated,from which the strands estimiuation are designd and construction checking computation is carried out. Finally, a lane slabs calculation, and calculation of diaphragm beams.Thirdly,carring out substructure design.Such as;the determination of pier,abutment and foundation types,relative dimentioning and examination of bearing capacity on the bottom of foundation. By this design, shows the structure of the bridge is reasonable, after checking, can meet the design requirements, meet the design standards.Keywords：Prestressed T beams;Double shaft pier ; pile foundation ; Asphalt Concre te1 绪论 (1)1.1选题的背景目的和意义 (1)1.2国内外的研究状况 (1)1.3工程概况 (2)1.3.1地理位置 (2)1.3.2地质情况 (2)1.3.3设计标准 (2)1.4方案比选 (3)2 上部结构 (5)2.1 上部结构尺寸拟定 (5)2.2 主梁作用效应计算 (5)2.2.1 永久作用集度 (7)2.2.2 可变作用效应计算 (10)2.2.3 主梁作用效应组合 (17)2.3 预应力钢束的估算及其布置 (18)2.3.1 跨中截面钢束的估算和确定 (18)2.3.2 预应力钢束布置 (20)2.4 钢束预应力损失计算 (25)2.4.1 预应力钢束与管道壁之间的摩擦引起的预应力损失 (26)2.4.2 由锚具变形、钢束回缩引起的预应力损失 (26)2.4.3混凝土弹性压缩引起的预应力损失 (27)2.4.4 由钢束应力松弛引起的预应力损失 (28)2.4.5 混凝土收缩和徐变引起的预应力损失 (30)2.4.6 成桥后混凝土弹性压缩引起的预应力损失 (31)2.4.7 预加力计算及钢束预应力损失汇总 (33)2.5 主梁截面承载力与应力验算 (38)2.5.1 持久状态承载能力极限状态承载力验算 (38)2.5.2 持久状况正常使用极限状态抗裂验算 (43)2.5.3 持久状况构件的应力验算 (45)2.6 横隔梁计算 (49)2.6.1 计算荷载 (49)2.6.2内力组合 (52)2.6.3 验算截面的抗弯承载力 (54)2.6.4 横隔梁的剪力效应计算及配筋设计 (54)2.7 行车道板计算 (55)2.7.1 悬臂板荷载效应计算 (55)2.7.2 连续板荷载效应计算 (57)2.7.3 截面设计、配筋与承载力验算 (62)2.8支座计算 (64)2.8.1 支座平面尺寸确定 (64)2.8.2 确定支座厚度 (64)2.8.3 支座偏转验算 (65)2.8.4 验算支座抗滑稳定性 (66)3 下部结构设计 (67)3.1 盖梁设计 (67)3.1.1盖梁平面尺寸的拟定： (67)3.2 盖梁计算 (71)3.2.1 荷载计算 (71)3.3 内力计算 (79)3.4截面配筋设计与承载力校核 (79)3.5 桥墩墩柱设计 (82)3.5.1 荷载计算 (82)3.5.2 截面配筋计算及应力验算 (84)3.6 钻孔桩计算 (88)3.6.1 荷载计算 (88)3.6.2 桩长计算 (90)3.6.3 桩的内力计算（m法） (91)3.6.4 墩顶纵向水平位移验算 (95)结论 (98)致谢 ..................................................................................... 错误！未定义书签。

钢筋混凝土和预应力混凝土梁式桥在现代桥梁建设中，钢筋混凝土和预应力混凝土梁式桥是两种广泛应用的结构形式。

它们各自具有独特的特点和优势，为交通运输的发展提供了坚实的支撑。

钢筋混凝土梁式桥是一种常见的桥梁类型。

其主要由钢筋和混凝土两种材料组成。

混凝土具有良好的抗压性能，而钢筋则具备出色的抗拉性能，二者相互结合，使得桥梁能够承受车辆和行人等荷载。

在设计钢筋混凝土梁式桥时，需要充分考虑多种因素。

首先是桥梁的跨度。

跨度较小的钢筋混凝土梁式桥，其结构相对简单，施工也较为容易。

但随着跨度的增加，桥梁自重会显著增大，这就需要更强大的支撑结构和更粗壮的钢筋来保证桥梁的稳定性和安全性。

荷载也是设计中必须重点考虑的因素。

车辆的重量、行人的流量以及可能的风载、地震荷载等，都对桥梁的承载能力提出了要求。

为了确保桥梁在各种荷载作用下能够正常工作，工程师们会进行精确的计算和模拟。

钢筋混凝土梁式桥的施工过程通常包括模板制作、钢筋绑扎、混凝土浇筑和养护等环节。

模板的制作要保证尺寸精确，表面平整，以确保浇筑出的混凝土构件符合设计要求。

钢筋的绑扎需要严格按照设计图纸进行，保证钢筋的位置和间距准确无误。

混凝土的浇筑则要控制好浇筑速度和振捣质量，避免出现蜂窝麻面等质量问题。

养护工作同样重要，合适的养护条件和时间能够保证混凝土达到设计强度。

然而，钢筋混凝土梁式桥也存在一些不足之处。

由于混凝土的抗拉强度较低，在大跨度情况下，容易出现裂缝，影响桥梁的耐久性和美观。

而且，随着跨度的增加，桥梁的自重会大幅增加，导致建设成本上升。

预应力混凝土梁式桥的出现，在一定程度上弥补了钢筋混凝土梁式桥的不足。

预应力混凝土是在混凝土构件承受荷载之前，预先对其施加压力，从而在构件内部产生预压应力。

这种预压应力可以抵消一部分或全部由荷载产生的拉应力，提高了混凝土构件的抗裂性能和承载能力。

预应力混凝土梁式桥的优点十分显著。

它能够有效地减小构件的截面尺寸，减轻结构自重，从而实现更大的跨度。

摘要在本设计中，根据地形图和任务书要求，依据现行公路桥梁设计规范提出了预应力混凝土连续梁桥、预应力混凝土连续刚构、下承式拱桥三种桥型方案。

按照“有用、经济、安全、美观”的桥梁设计原则，经过对各种桥型的比选最终选择54m+84m+54m的预应力混凝土连续梁桥为本次的推举设计桥型。

本设计利用MadisCivil软件进行结构分析，根据桥梁的尺寸拟定建立桥梁基本模型，然后进行内力分析，计算配筋结果，进行施工各阶段分析及截面验算。

同时，一定要考虑混凝土收缩、徐变次内力和温度次内力等因素的影响。

本设计主要是预应力混凝土连续梁桥的上部结构设计，设计中主要进行了桥梁总体布置及结构尺寸拟定、桥梁荷载内力计算、桥梁预应力钢束的估算与布置、桥梁预应力损失及应力的验算、次内力的验算、内力组合验算、主梁截面应力验算、桥梁施工组织设计等主要内容。

最终，经过分析验算表明该设计计算方法正确，内力分布合理，符合设计任务的要求。

关键字：比选方案；连续梁桥；Midas；结构分析；验算ABSTRACTIn this design, accordiOK to the topography, and project requirements，accordiOK to the current highway bridge design specification of prestressed concrete continuous girder bridge forward,Prestressed concrete continuous rigid-frame structure，XiaCheOKShi arch bridge three schemes.AccordiOK to the "practical, beautiful, safe, economic and convenient for construction of bridge design principles, structure after the bridge of various final choice of 54m + 84m + 54m prestressed concrete continuous girder bridge design for this recommendation.This design usiOK the Madis Civil software analysis the structure，accordiOK to the size of the bridge, the basic model establishment bridge worked，then force analysis，calculation results of reinforced，for each phase analysis and construction.At the same time, must consider the concrete shrinkage, Creep force times and temperature resultant times factors.The design of prestressed concrete continuous girder bridge is mainly the upper structure design,in the design of the main bridge layout and structure size，load calculation，bridge prestressiOK tendons estimation and layout，the loss of prestress and stress of the bridge，the resultant checked，internal combination calculation，section stress calculation girder.Finally, after analysis shows that the design calculation method of calculatiOK the internal force distribution, reasonable, comply with the design requirements of the task.KEY WORDS：Selection scheme；Continuous girder bridge；Continuous rigid-frame structure；Arch bridge；Structure analysis；checkiOK computation第一章概述1.1预应力混凝土连续梁桥概述预应力混凝土连续梁桥以结构受力性能好、变形小、伸缩缝少、行车平顺舒适、造型简洁美观、养护工程量小、抗震能力强等而成为最富有竞争力的主要桥型之一。

摘要预应力混凝土梁式桥在我国桥梁建筑上占有重要的地位，在目前，对于中小跨径的永久性桥梁，无论是公路桥梁或者城市桥梁，都在尽量采用预应力混凝土梁式桥，因为这种桥梁具有就地取材，工业化施工，耐久性好，适应性强。

整体性好以及美观等多种优点。

本设计采用简支T梁结构，其上部结构由主梁、横隔梁、行车道板和桥面部分等组成，显然主梁是桥梁的主要承重构件。

其主梁通过横梁和行车道板连接成为整体，使车辆荷载在各主梁之间有良好的横向分布。

桥面部分包括桥面铺装、伸缩装置和栏杆等组成，这些构造虽然不是桥梁的主要承重构件，但它们的设计与施工直接关系到桥梁整体的功能与安全，这里在本设计中也给予了详细的说明。

本设计主要受跨中正弯矩的控制，当跨径增大时，跨中由恒载和活载产生的弯矩将急剧增加，是材料的强度大部分为结构重力所消耗，因而限制的起跨越能力，本设计采用40m标准跨径，合理地解决了这一问题。

在设计中通过主梁内力计算、应力钢筋的布置、主梁截面强度与应力验算、行车道板等设计，完美地构造了一座预应力混凝土简支T梁桥，所验算完全符合要求，所用方法均与新规范相对应。

本设计重点突出了预应力在桥梁中的应用，这也正体现了我国桥梁的发展趋势。

关键词: 预应力混凝土简支T梁后张法施工IAbstractThe prestressed concrete beam plate bridge occupies my important status in our country bridge construction, in at present, regarding small span permanent bridge, regardless of is the highway bridge or the city bridge, all as far as possible is using the prestressed concrete beam plate bridge, because this kind of bridge has makes use of local materials, the industrialization construction, the durability is good, compatible, integrity good as well as artistic and so on many kinds of merits.This design uses simple support T beam structure, its superstructure by the king post, septum transversum beam, the lane boardand the bridge floor part and so on is composed, the obvious king post is the bridge main carrier. Its king post connects into the whole through the crossbeam and the lane board, enable the vehicles load to have the good traverse between various king posts .Bridge floor part including compositions and so on flooring, expansion and contraction installment and parapet, these structures although is not the bridge main carrier, but their design and the construction relates the bridge whole directly the function and the security, here has also given the detailed explanation in this design.This design mainly steps the sagging moment control, when the span increases, cross the bending moment which produces by the dead load and the live load the sharp growth, is the material intensity majority of consumes for the structure gravity, thus limits the spanning ability, this design uses the 40m standard span, has solved this problem reasonably. In the design through the king post endogenic force computation, the stress steel bar arrangement, king post section intensity and stress checking calculation, lane board and so on designs, a structure prestressed concrete simple support T beam bridge, the checking calculation completely has conformed to the requirement perfectly, uses the method and the new standard corresponds. This design has highlighted the pre-stressed with emphasis in the bridge application, this has also been manifesting our country bridge trend of development.Key words: Pre-stressed concrete Simple support T beam Post tensioned constructionII摘要 (I)Abstract (II)第一章预应力混凝土简支T形梁桥设计 (1)1.1 桥梁跨径及桥宽 (1)1.2 设计荷载 (1)1.3 材料规格 (1)1.4 设计依据 (1)1.5 基本计算数据 (1)第二章截面设计 (3)2.1主梁间距与主梁片数 (3)2．2 主梁跨中截面尺寸拟订 (5)2.2.1 主梁高度 (5)2.2.2 主梁截面细部尺寸 (5)2.2.3 计算截面几何特征 (7)2.2.4 检验截面效率指标ρ（希望ρ在0.5以上） (9)第三章主梁作用效应计算 (10)3.1永久作用效应计算 (10)3.1.1 永久作用集度 (10)3.1.2永久作用效应 (11)3.2可变作用效应计算 (13)3.2.1冲击系数和车道折减系数 (13)3.2.2计算主梁的荷载横向分布系数 (13)3.2.3车道荷载取值 (19)3.2.4可变作用效应 (19)3.3主梁作用效应组合 (24)第四章预应力钢束数量估算及其布置 (25)4.1 跨中截面钢束的估算和确定 (25)4.2 预应力钢束的布置 (26)第五章计算主梁截面几何特性 (35)5.1截面面积及惯矩计算 (35)5.2截面静距计算 (36)5.3截面几何特性汇总 (40)第六章主梁界面承载力与应力计算 (42)6.1持久状况承载能力极限状态承载力验算 (42)6.1.1 正截面承载力验算 (42)6.1.2斜截面承载力验算 (45)6.2 持久状况正常使用极限状态抗裂性验算 (50)6.2.1正截面抗裂性验算 (50)6.2.2 斜截面抗裂性验算 (51)第七章主梁变形验算 (56)7.1计算由荷载引起的跨中扰度验算 (56)第八章横隔梁计算 (57)8.1作用在跨中横隔梁上的可变作用 (57)I8.2截面配筋计算 (57)第九章行车道板的计算 (59)9.1 悬臂板（边梁）荷载效应计算 (59)9.1.1 永久作用 (59)9.1.2 可变作用 (60)9.1.3 承载能力极限状态作用基本组合 (61)9.2 连续板荷载效应计算 (61)9.2.1 永久作用 (61)9.2.2 可变作用 (63)9.2.3 承载能力极限状态作用基本组合 (65)9.3 行车道板截面设计、配筋与承载力验算 (65)结论 (69)参考文献 (70)II第一章预应力混凝土简支T形梁桥设计1.1 桥梁跨径及桥宽标准跨径：40m（墩中心距离）主梁全长：39.96m计算跨径：39.00m桥面净空：净23.5+2×0.5m（防撞栏）=24.5m桥梁全长：5×40m=200m设计时速： 80km/h桥面净宽：半幅桥宽12m，配合25m的整体式路基。

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梁式桥简介以受弯为主的主梁作为主要承重构件的桥梁。

主梁可以是实腹梁或者是桁架梁（空腹梁）。

实腹梁外形简单，制作、安装、维修都较方便，因此广泛用于中、小跨径桥梁。

但实腹梁在材料利用上不够经济。

桁架梁中组成桁架的各杆件基本只承受轴向力，可以较好地利用杆件材料强度，但桁架梁的构造复杂、制造费工，多用于较大跨径桥梁。

桁架梁一般用钢材制作，也可用预应力混凝土或钢筋混凝土制作，但用的较少。

过去也曾用木材制作桁架梁，因耐久性差，现很少使用。

实腹梁主要用钢筋混凝土、预应力混凝土制作，也可以用钢材做成钢钣梁或钢箱梁。

实腹梁桥的最早形式是用原木做成的木梁桥和用石材做成的石板桥。

由于天然材料本身的尺寸、性能、资源等原因，木桥现在已基本上不采用，石板桥也只用作小跨人行桥。

根据实腹梁的截面形式可分为板梁、□形梁、T形梁或箱形梁等（图1 实腹梁的截面形式示意图）。

按照主梁的静力图式，梁桥又可分为简支梁桥、连续梁桥和悬臂梁桥。

①简支梁桥：主梁简支在墩台上,各孔独立工作,不受墩台变位影响。

实腹式主梁构造简单，设计简便，施工时可用自行式架桥机或联合架桥机将一片主梁一次架设成功。

但简支梁桥各孔不相连续，车辆在通过断缝时将产生跳跃，影响车速的提高。

因此，目前趋向于把主梁作成为简支，而把桥面作成为连续的形式。

简支梁桥随着跨径增大，主梁内力将急剧增大，用料便相应增多，因而大跨径桥一般不用简支梁。

②连续梁桥：主梁是连续支承在几个桥墩上。

在荷载作用时，主梁的不同截面上有的有正弯矩，有的有负弯矩，而弯矩的绝对值均较同跨径桥的简支梁小。

这样，可节省主梁材料用量。

连续梁桥通常是将3～5孔做成一联，在一联内没有桥面接缝，行车较为顺适。

连续梁桥施工时，可以先将主梁逐孔架设成简支梁然后互相连接成为连续梁。

或者从墩台上逐段悬伸加长最后连接成为连续梁。

近一、二十年，在架设预应力混凝土连续梁时，成功地采用了顶推法施工，即在桥梁一端（或两端）路堤上逐段连续制作梁体逐段顶向桥孔，使施工较为方便。