简支型梁桥设计管理论文

摘要

本次设计的题目是平远街～锁龙寺高速公路11合同段庄田段改地方路1（K0+288.50）预应力混凝土T型梁桥的设计。

本设计采用预应力混凝土T型梁桥，跨径布置为（4×20）m，主梁为变截面T型梁。跨中梁高为1.33m，支点梁高为1.33m。桥墩为重力式桥墩、桥台。

本文主要阐述了该桥的设计和计算过程。首先进行桥型方案比选，对主桥进行总体结构设计，然后对上部结构进行内力、配筋计算，再进行强度、应力及变形验算，最后进行下部结构验算。

具体包括以下几个部分：

1.桥型方案比选；

2.桥型布置，结构各部分尺寸拟定；

3.选取计算结构简图；

4.恒载内力计算；

5.活载内力计算；

6.荷载组合；

7.配筋计算；

8.预应力损失计算；

9.截面强度验算；

10.截面应力及变形验算；

11.下部结构验算。

关键词：预应力混凝土T型简支梁桥重力式桥墩重力式桥台

ABSTRACT

ThisdesignisofthesamesectionaboutthePingYuanStreet~SuoLongMonastery11freewaycontractstolocalfarmlandRoad1(K0+288.50)PrestressedConcretet-shapedsupportedbeambridgedesign.

Thebridgebelongstotheprestressedconcretedstructuerwhichisasimplesupportedbeambridge.Thespanarrangementis（4×20）m.ThesuperstructureisvariableTshapedsupportedbeambridge.Theheightofthegirderonthesupportis1.33m,andtheheightofthemiddleis1.33mtoo.Thepierisgravitypier.Theabutmentisgravityabutment.

Thisessayfocusesonthedesignandcalculationprocessofthebridge.Firstly,compareandchooseabestschemefromseveralbridgetypes;andmakeanoverallstructuredesignofthemainspan.Secondlyperformthecalculationoftheinternalforceandreinforcingbaronthesuperstructure.Thirdly,checktheintensity,stressanddeflection.Finally,checkthesubstructure..

Themainpointsofthedesignareasthefollows.

1.Thecomparisonofseveralbridgetypes;

2.Thearrangementofthebridgetypes;

3.Theunitspartitionofthestructute;

4.Thecalculationoftheinternalforceofdeadload;

5.Thecalculationoftheinternalforceofmovableload;

6.Thecombinationofeverykindofload;

7.Thearrangementofprestressedreinforcingbar;

8.Thecalculationoftheprestressedloss;

9.Thecheckofthesectionintensity;

10.Thecheckofthesectionstressanddeflection;

11.Thecheckthesubstructure.

Keywords:PrestressedconcteteTshapedsupportedbeambridgeGravitypierGravityabutment

（一）概述

平远街至锁龙寺高速公路是国道主干线GZ75（衡阳～南宁～昆明公路）位于云南省境内罗村口至昆明公路的重要段落，是云南省列为“九五”和“十五”期间改造的六条主要干线公路之一。它途径红河、文山两个地州的弥勒、开远、砚山等市县，东连广西省，南接部级边境口岸那发、河口、船头等，西接国道主干线GZ40及国道326线、国道323线，服务于滇中、滇东、滇南、滇东南等广阔地域，是云南省出海通边的主要通道，对云南乃至大西南的经济发展起着十分重要的作用。路线地处云南东南部，位于东经102°43′～103°20′，北纬24°50′～25°02′之间。本设计路段为平远街～锁龙寺高速公路11合同段庄田段，属于改地方路1。此桥梁主要用于连接攀枝花村和庄田村。

（二）工程概况

1．地形地貌

平远街～锁龙寺高速公路路线起点位于砚山县平远镇，止点位于弥勒县朋普镇。行政区划包括文由州、红河州。

路线所经区域位于云贵高原南缘，属滇东南高原及滇中湖盆高原，根据地貌成因可分为三个小的地貌单元。本工程位于第三地貌单元内，即：K124+100～K128+200段内，该地段以地表水、地下水强烈溶蚀作用、大陆停滞水堆积和地表河流侵蚀堆积作用为主，呈现出溶蚀断馅盆地的地形地貌特征。

2．水系

路线所经区域属南盘江水系、地表水主要有绿水塘河、南盘江、甸西河。绿水塘河、甸西河均系盘江支流。根据《南盘江流域洪水调查资料汇编》江边站资料、江边街水文站1954～1969年实测流量资料及朋普七孔桥站实测流量资料，南盘江最大洪峰流量5410米3/秒（1910年），最枯流量21.1米3/秒（1963年），另外根据水文资料计算，南盘江桥位于1/100的洪水水位标高为1012米，1/300的洪水水位标高为1014米。甸西河最大洪峰流量640米3/秒（1915年），最枯流量0.30米3/秒（1958年）。

3．气候

路线所经地域位于东经102°43′～103°20′，北纬24°50′～25°02′之间，主要属于亚热带高原季风气候。干旱季节分明，夏季多雨湿热，冬春少雨干燥。气候随海拔高度变化明显，具垂直分带特征。鹰嘴岩段（K94+000）至止点段（庄田段），位于海拔1000～1300米的河谷及盆地地段，年平均气温19.2°C，最高气温38.2°C，最低气温-2.5°C，平均年降水量795毫米，平均年蒸发量1334.1毫米左右。路线所经区域内降雨量多集中在6～9月，占全年降雨量的66％～83％，蒸发量最大在3～5月，气温最高是5～7月，气温最低是12月至次年2月。总的来说，路线所经区域的气候特点是：降雨丰沛，热量充足，寒、旱、风等灾害天气少，光、热、水分配合理。

4．地震

路线所经区域地震活动频繁，是影响区域稳定性的主要因素。据历史地震记录，区内破坏性地震有9次。1919年12月21日，开远发生5.5级地震，地震烈度7度；1929年3月22日，区内西北角东经103°00′，北纬24°00′发生6.3级地震，地震烈度8度；1950年9月13日，个旧发生5.8级地震，地震烈度8度；1953年5月14日，小龙潭发生5级地震，地震烈度7度；1970年1月5日通海地震，波及本区段，造成部分房屋开裂或破坏。

区内地震多发生在西部，而东部较少。东部区域内地震烈度一般在5～6度，基本属相对稳定地区。西部地区地震活动频繁，有震次增多，震级减少趋势，历次地震烈度达6～8度。据云南省地震局地震队资料，现今地壳垂直变形明显，相对变化达50毫米，说明地壳仍在活动，属于不稳定地区，有可能发生破坏性地震。

区内西部地震活动频繁，其震中多位于南北向断裂带及开远山字型构造的铰接复合部位，且多伴有温泉出露。

根据《中国地震烈度区划图》和《云南省各县区地震烈度分区》，本公路庄田段基本地震烈度为：Ⅶ度基本地震烈度区。

根据《建筑抗震设计规范》（GB50011－2001）的规定，庄田段设计基本地震加速度值为0.15g。构造物按交通部部颁《公路工程抗震设计规范》要求设计。

5．工程地质及水文地质评价

（1）地质构造

本区域经历了多次构造变动，多种构造相互叠加，构造行迹比较复杂，影响本区域的构造体系主要有：开远山字型构造体系、南北向构造体系、北西向构造体系。

路线K123+000～止点K128+200一带为南北向构造影响区域。路线所经区域有南北向构造主干大断裂朋普～开远～个旧断裂于K124+400附近穿越该区域，为第四系地层所覆盖。朋普溶蚀断馅盆地即为该断裂所控制形成。

（2）地层岩性

K124+100～K128+200一带分布河湖相黄色、灰白色粘土（其中灰白色粘土具膨胀性），灰黑色泥炭土，记忆砂、砾石土。

（一）设计概况及构造布置

1．设计资料

（1）设计跨径：标准跨径20.00m（墩中心距离），简支梁计算跨径(相邻支座中心距离)19.50m，主梁全长19.96m。

（2）荷载：汽车－20级；挂车－100级；人群：3KN/m2；每侧栏杆、人行道的重量分别为1.52KN/m和3.6KN/m。

（3）材料及工艺：

混凝土：主梁用40号，人行道，栏杆及桥面铺装用20号。

预应力钢束采用符合冶金部YB255-64标准的φs5mm碳素钢丝，每束由24丝组成。

普通钢筋直径大于和等于12mm的用16Mn钢或其它Ⅱ级热轧螺纹钢筋；直径小于12mm的均由Ⅰ级热轧光钢筋。

钢板和角钢：制作锚头下支承垫板、支座垫板等均用普通A3碳素钢，主梁间的联接用16Mn低合金结构钢钢板。

按后张法工艺制作主梁，采用45号优质碳素钢结构钢的锥形锚具和直径50mm抽拨橡胶管。

目录

一、工程概况及方案比选………………………………………………1

（一）概述………………………………………………………………1

（二）工程概况…………………………………………………………1

（三）方案比选…………………………………………………………6

二、主梁设计……………………………………………………………8

（一）设计概况及构造布置………………………………………………8

（二）横截面布置………………………………………………………8

（三）梁毛截面几何特性计算…………………………………………10

（四）主梁内力计算…………………………………………………16

（五）预应力钢束的估算及其布置……………………………………33

（六）主梁截面几何特性计算…………………………………………39

（七）钢束布置位置（束界）的校核…………………………………41

（八）钢束预应力损失估算……………………………………………43

（九）预加应力阶段的正截面应力验算…………………………………48

（十）使用阶段的正应力验算…………………………………………49

（十一）使用阶段的主应力验算………………………………………51

（十二）截面强度计算…………………………………………………58

（十三）锚固区局部承压验算…………………………………………61

（十四）主梁变形（挠度）计算………………………………………64

三、行车道板计算……………………………………………………66

四、重力式桥台设计…………………………………………………70

（一）设计资料………………………………………………………70

（二）设计方法与内容…………………………………………………70

五、重力式桥墩设计…………………………………………………84

（一）设计资料………………………………………………………84

（二）设计方法与内容…………………………………………………84

参考文献………………………………………………………………102

谢辞………………………………………………………………103