|
毕业设计任务书
一、 设计的目的及意义
学生应通过本次毕业设计，综合运用所学过的基础理论知识，深入了解公路预应力混凝土桥梁在桥式方案比选、结构计算及施工架设等方面的设计规范、计算方法及设计思想等内容。为学生在毕业后从事桥梁技术工作打好基础。
二、设计的主要内容
1、根据已有的水文地质资料，确定不同的桥式方案并绘图。
2、进行桥式方案的比选和工程量的计算。
3、对基本尺寸的选择进行探讨（包括梁高、边跨与中跨长度及比值等参数）。
4、对已确定的桥式方案进行结构设计及施工方案的确定。
5、运用常规的超静定混凝土桥梁分析程序计算结构内力及变形，布置预应力钢筋，进行正常使用极限状态的截面设计与检核。
6、通过自己编制程序，计算结构在承载能力极限状态下的配筋，并对结果进行校核。
7、梁的一般构造图及配筋图。
三、主要设计技术标准
1、 设计荷载
⑴ 汽车荷载：汽-超20，挂-120；
⑵ 特种荷载：特-300；
⑶ 人群荷载：3.5KN/㎡。
2、桥梁净空：总宽25m，双向6车道6×3.5m，人行道宽2×1.5m，栏杆2×0.5m。
3、坡度：纵坡1％，横坡2％
4、截面形式：变截面箱梁
5、材料：
⑴ 砼： 上部结构采用 C50
下部结构采用 C25
⑵ 钢筋： 预应力钢筋采用9－7Φ5钢绞线（极限抗拉强度1860Mpa）普通钢筋采用Ⅱ级钢筋
6、设计规范：
·《公路桥涵设计通用规范》（JTJ 021-89）
中华人民共和国交通部，1985
·《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTJ 023-85）中华人民共和国交通部，1985
·《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTJ 024-85）中华人民共和国交通部，1985
·《公路桥位勘测设计规程》（JTJ 062-82）
中华人民共和国交通部，1982
7、通航要求：三级通航标准。
四、基本要求
1、编写设计说明书，内容包括：
⑴ 英文摘要
⑵ 桥式方案比选、工程量估算、基本尺寸探讨、施工方案的确定⑶ 选定桥式的内力及变形的分析结果
⑷ 自己编制预应力估索程序并对结果进行校核⑸ 根据配筋结果对结构进行全面成桥检算和施工应力检算⑹ 中英文文献翻译
2、设计图纸
⑴ 桥式方案比选图，至少应有三个方案
⑵ 主桥选定桥式的一般构造图
⑶ 梁部结构预应力钢筋布置图及梁段普通钢筋布置图五、计划进度安排
步骤 设计内容 需要时间 累计周数1 桥式方案比选及工程量计算 1.5 1.52 拟定结构尺寸并优化 1.0 2.53 施工方案拟定 0.5 3.04 运营阶段结构内力计算 2.0 5.05 施工阶段结构内力计算 0.5 5.56 体系转换次内力计算 0.5 6.07 估算并配置主梁的预应力钢筋 2.0 8.08 施工及营运状态的应力计算 0.5 8.59 绘制设计图并编写设计说明书 3.0 11.510 毕业设计论文答辩 0.5 12.01.2 设计提要
一、桥梁结构的总体方案和初步方案拟定
1、根据所给的设计资料对全桥进行立面布置，包括孔径的拟定、跨径的拟定、桥面标高的确定和墩台位置及基础类型的确定。
2、主梁采用变高度箱形截面，应参考已建好桥梁确定箱形截面的形式及主要结构尺寸，同时要考虑到桥面布置、钢索布置、受力、构造及施工要求等各方面因素。
3、主梁采用悬臂施工法施工，分段进行逐段拼装或灌注，因此要确定主梁如何分段，分段长度决定于悬臂吊重的能力，为避免模板和施工复杂化，分段长度类型不要太多。
4、施工方案要先拟定，包括悬臂施工的移动吊车机具设备的构造，梁段砼的运输等问题，都要通过深入细致的构思加以解决，画出施工设计草图，说明施工是否具有可行性。
5、确定主梁梁段的安装顺序，画出悬臂施工程序草图，这是以后进行内力计算和设计、配置钢索的主要依据。
二、桥梁结构设计方案比选
初拟方案完成后，通过初步分析，将其中明显竞争性不大的体系删去，提出2～3个具有特色的体系作进一步分析评比，这2～3个比选方案应力求受力合理，施工可行。然后按比选标准选出最佳推荐方案。
各方案评比的条件应力求相同，例如桥梁总长应接近，桥面与桥头接线的标高应相同，冲刷线以下的基础埋置深度要相同。
各比选方案均要求画一张总体布置图，包括立面布置图，平面布置图和典型横截面布置图（如主梁变高度，则应画出支点和跨中的横截面）。每张立面图上要求标明地质情况、设计洪水位、设计通航水位、低水位、通航净空、桥梁总长、各孔的跨径、桥梁纵坡、桥面竖曲线半径、桥面标高、梁底标高、承台顶面标高、基础底面标高（或桩底标高），在横截面上要求标明桥面总宽度、车行道、人行道，分隔带宽度、主梁外形尺寸、桥面横坡、盖梁、桥墩、承台和基础的外形尺寸。
比选标准主要依据安全、功能、经济与美观。其中以安全与经济为重，在经济、适用和在可能条件下考虑美观。另外还要考虑施工设备和施工能力。每一个比选方案都应初步考虑采用什么施工方法，根据所给的施工设备和现场条件制定施工方案。从经济、工期等方面比较各个方案的可选性。
三、结构尺寸及施工方案的拟定
在方案比选阶段只是初步选定了截面的形式和轮廓尺寸，其余的细部尺寸尚未最后确定。细部尺寸的确定可参考已建成的相同桥型，相近跨径、桥宽、荷载标准的桥梁的截面尺寸；可根据方案的具体情况进行设计，设计时要考虑受力、构造、施工等因素。下部结构的截面尺寸的拟定包括桥墩、桥台和基础的类型和轮廓尺寸，结构的细部尺寸拟定参照《桥涵设计规范》的有关规定，设计时进行全面考虑，最后定出较为合理的结构尺寸。
桥梁结构的施工与设计有十分密切的关系，不同结构形式的桥梁结构可采用不同的施工方法，同种结构型式也可采用不同的施工方法，结构运营阶段的受力状况取决于所选的施工方法。悬臂施工法是连续梁常用的施工方法。
四、悬臂施工时期荷载引起的结构内力计算
悬臂施工方法是从桥墩开始向跨中不断接长梁体构件（包括拼装和现浇）的悬臂架桥法。悬臂施工时期荷载引起的结构内力要计算两种情况：
(1) 当连续梁采用悬臂对称施工时，梁段的总量按静定悬臂梁计算各截面的弯矩和剪力，计算的结果将作为总的设计内力值的一部分。
(2) 上述施工时期悬臂梁所承受的内力除梁段总量外，还应计及模板、支架、施工人员和机具等重量引起的弯矩和剪力。计算的结果将用来估算施工过程中悬臂梁的强度和抗裂安全性。
Ⅰ、梁段总量引起的内力计算可按悬臂梁计算。第i块梁段的总量为：
W(i)=nγ
式中： n-考虑模板可能变形等引起的砼梁段体积增大系数，可取1.05；γ-表示砼的容重，可取2.5～2.6t/，
-表示每块砼梁段的体积。
为简化计算，梁段重量可认为作用于各段中线上。
Ⅱ、施工时期截面最大内力计算
设梁上活动挂蓝计算重量为P，集中作用在已经张拉好的前一节梁段距离端部1m处，P包括以下两部分重量，即P=P1+P2式中：P1-表示挂篮、机具、模板及施工人员等重量，可以估计为50吨；P2-正在灌注的砼梁段重量。
五、连续梁在运营阶段的结构内力计算
1、正确划分节点和单元，在综合考虑设计、施工等因素的前提下，为了计算的方便，将实际结构离散成若干节点和单元，在节点连接方式和边界条件上一定要注意与原结构的保持一致，这是保证计算图式能够真实模拟实际结构的重要条件之一。
2、确定主梁梁高，顶、底板的厚度及腹板厚度的变化规律，计算各截面的几何特性。
3、确定结构在成桥阶段的各项荷载。
4、按《设计规范》分别计算在各种不同荷载组合下的结构内力。
六、由于砼徐变及体系转换引起的结构内力计算在结构的施工过程中，由于发生了体系转换及砼徐变的作用，使得结构重力及预应力产生结构内力都会发生变化，弯矩重分配的计算，可参照下列规定进行。
Ⅰ、在先期结构上由于结构重力产生的弯矩，经过重分配后在后期结构中的弯矩（至t时）,可按下列公式计算：
式中：－表示在先期结构上的结构重力按先期结构体系计算的弯矩；－表示在先期结构上的结构重力按后期结构体系计算的弯矩；－表示从加载龄期时至计算所考虑时间t时的徐变系数，参照《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》中附录四的规定。
Ⅱ、在先期结构上由于结构重力产生的弯矩，经过重分配后在后期结构中的弯矩（至t时）,可按下列公式计算：
式中：－表示作用在先期结构上的预应力按先期结构体系计算的弯矩；－表示作用在先期结构上的预应力按后期结构体系计算的弯矩；－表示从加载龄期时至计算所考虑时间t时的徐变系数，参照《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》中附录四的规定。
七、预应力混凝土结构的配筋计算
根据《桥涵设计规范》规定，预应力梁应满足截面应力的要求和承载力的要求。可以根据这些要求估算截面上预应力筋的数量。一般以荷载作用下截面的应力条件进行配筋。其应力条件为：
式中：、--分别为预应力在截面上缘和下缘所产生的应力；、--分别为荷载最不利组合时的最大和最小弯矩包络图值；、--分别为截面上缘和下缘的抗弯模量；
、--分别为混凝土的容许拉、压应力。
一般情况下，由于梁截面较高，受压区面积较大，压应力不是控制因素，为简便计算，可考虑上缘和下缘的拉应力这个限制条件。对于全预应力混凝土梁，等于零。根据截面受力情况，配筋有三种形式：
⑴ 截面上、下缘均布置力筋以抵抗正、负弯矩；⑵ 仅在截面下缘布置力筋以抵抗正弯矩；
⑶ 仅在截面上缘布置力筋以抵抗负弯矩。
按《桥涵设计规范》分别计算在各种不同情况下预应力筋的数量。
| 
