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摘 要
本次设计的题目是福建省长泰县城林大桥的设计。
本设计采用装配式预应力混凝土简支空心板桥，中心桩号为K21+240,跨径布置为（6×20）m,主梁为预应力简支空心板。基础采用双柱式钻孔灌注桩基础。
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.支座验算；
12.下部结构验算。
关键词：预应力混凝土，装配式空心板桥，双柱式钻孔灌注桩
Abstract
This design's topic is the design of the Fujian Province Changtai Chenlin big bridge.
The assembly adopted the design of prestressed concrete simple hollow Panchiao, the Centre for Zhuanghao K21 +240, span arrangement for （6 × 20） m, the main beam for the simple prestressed hollow plate. Based on a dual column bored pile foundation.
This paper described the bridge's design and calculation process. First of all programmes to bridge than the election, the main bridge on the overall structural design, and the upper structure of the internal forces, reinforced, further strength, stress and deformation checked, the final structure to the lower part of checking.
Specifically include the following:
1. Bridge project selection;
2. Bridge layout, the structure of the size of the development;
3. Select calculation structure diagram;
4. Heng internal forces are calculated;
5. Live on internal force calculation;
6. Load combination;
7. Reinforcement calculation;
8. Prestressed loss calculation;
9. Intensity of checking cross-section;
10. Stress and deformation of checking cross-section;
11. Checking bearings;
12. Checking the lower part of the structure.
Key words:Prestressed,Concrete,Fabricated hollow,Panchiao,Two-column bored piles
目 录
第1章 绪 论
我国幅员辽阔，大小山脉和江河湖泽纵横全国，在已通车的公路路线中尚有大量渡口需要改建为桥梁，并且随着社会主义工业、农业、国防和科学技术现代化的逐步实现，还迫切需要修建许多公路、铁路和桥梁，在此我们广大桥梁工程技术人员将不断面临着设计和建造各类桥梁的光荣而艰巨的任务。
空心板桥是公路桥梁中量大、面广的常用桥型，它构造简单、受力明确，可以采用钢筋混凝土和预应力混凝土结构；可做成实心或空心，就地现浇为适应各种形状的弯、坡、斜桥，因此，一般公路、高等级公路和城市道路桥梁中，广泛采用。尤其是建筑高度受到限制和平原区高速公路上的中、小跨径桥梁，特别受到欢迎，从而可以减低路堤填土高度，少占耕地和节省土方工程量。
实心板一般用于跨径13m以下的板桥。因为板高较矮，挖空量很小，空心折模不便，可做成钢筋混凝土实心板，立模现浇或预制拼装均可。
空心板用于等于或大于13m跨径，一般采用先张或后张预应力混凝土结构。先张法用钢绞线和冷拔钢丝；后张法可用单根钢绞线、多根钢绞线群锚或扁锚，立模现浇或预制拼装。成孔采用胶囊、折装式模板或一次性成孔材料如预制薄壁混凝土管或其他材料。
钢筋混凝土和预应力混凝土板桥，其发展趋势为：采用高标号混凝土，为了保证使用性能尽可能采用预应力混凝土结构；预应力方式和锚具多样化；预应力钢材一般采用钢绞线。空心板桥跨径可做到25m,目前 <http://mind.studa.com/>有建成35~40 m跨径的桥梁。在我看来跨径太大，用材料不省，板太高、刚度小，预应力度偏大，上拱高，预应力度偏小，可能出现下挠；若采用预制安装，横向连接不强，使用时容易出现桥面纵向开裂等问题 <http://www.studa.cn>.由于吊装能力增大，预制空心板幅宽有加大趋势，1.5m左右板宽是合适的。
预制装配式板应特别注意加强板的横向连接，保证板的整体性，如接缝处采用抗剪力钢筋。为了保证横向剪力传递，至少在跨中处要施加横向预应力。
第2章 概 述
长泰县是中国福建省的一个生态旅游区。这里经济基础雄厚，发展旅游业潜力巨大。自从2004年以来，长泰县由台商投资进行了大规模的基础设施建设，尤其在交通、通讯方面发展迅速，有并且建成了多家星级宾馆、旅行社、以及大量的豪华型别墅，重点景区开发建设力度加大，旅游知名度和影响力不断提升。随着县委、县政府建设生态旅游强县目标的确立，旅游业已逐步成为全县经济发展的新兴主导产业。
本次设计的是长泰县的一座大桥，名为城林大桥，它横跨长泰县的马洋河，贯通了该河的两岸的一条国家一级公路。连接了两岸的交通，对河对岸的生态旅游开发提供了重要枢纽，将为景区的发展提供有力的保障。
2.1方案的选择
桥梁的种类很多，按照上部结构的截面形式可分为"T"形梁桥、箱形梁桥、"I"形梁桥、板桥等。而针对于中小跨径的桥梁，现在一般采用空心板作为主梁的截面形式，因为空心板具有如下优点：[1]
1.外形简单，制作方便。不但外部几何形状简单，而且内部一般无需配置抗剪钢筋，仅按构造弯起斜筋，因而，施工简单，模板及钢筋工作都比较省，也利于工厂化成批生产。
2.建筑高度小，适宜于桥下净空受到限制的桥梁使用。与其他桥型相比较，既降低桥面高度，又可缩短引道长度。现在，整体式连续板桥，跨中厚度已经做到跨径的1/50,这样外形清盈美观，可以节省材料，充分利用空间。
3.对于装配式板桥的预制构件，便于工厂化生产，构件重量较轻，便于安装。
4.空心板可以减轻结构自重。空心板内部被挖空，这样结构的自重减小，跨径增大。
当然，不足之处就是跨径较小。
针对长泰县城林桥位的地形、地质水文特点，按照交通规划分析对未来交通量进行预测，考虑安全和经济等综合因素，拟建长泰县城林桥采用装配式预应力钢筋混凝土空心板结构。
下部结构采用桩基础。由于地质上层为粘性土，下层为砂性土，碎石类土，上部结构荷载较大，地基上部土层软弱，地基持力层位置较深，采用浅基础或人工地基在技术，经济上不全理，故选择双柱式钻孔灌注桩基础。
2.3基本资料
福建省长泰城林大桥属跨河桥梁。河道水浅，为不通航河流。该桥是国道跨越该河的纽带，拟建桥位地势平坦，河床地质为亚粘土层与砂性土，还有大量河卵石；当地气温七月份平均为+35℃，一月份平均为10℃。
本桥主要为跨马洋河而设，标准跨径20m,公路I级，道路路基宽12m,原先设计的桥面布置形式是净-9+2×1.75（人行道+栏杆）；后由于业主要求去除人行道，改为行车道，桥面布置形式改为净-11+2×0.5m（防撞墙），全宽12m.城林大桥只有第六个孔部分长度进入缓和曲线上，其余部分均位于直线上，采用6×20m先张预应力混凝土简支空心板梁，与路线正交，起点里程K21+177.58,终点里程K21+302.42,全桥长124.84m.桥台采用圆形双柱式桥台；桥墩采用圆形双柱式墩，钻孔灌注桩基础。
2.4空心板设计特点
为了使装配式预应力混凝土空心板桥的板块组成整体，共同承受车辆荷载，在块件之间的横向连接采用企口混凝土铰连接，保证了传递横向剪力，使各块板共同受力。
装配式预应力混凝土空心板桥设计的一般步骤为：参照已有设计确定截面形式并拟定结构的几何尺寸，计算毛截面的几何性质，模拟实际的先张法施工工艺，计算出恒载及其活载内力，并将恒载、活载内力进行正常使用状态和承载能力极限状态组合。选取最不利组合值估算预应力钢束的面积，并布置预应力钢束。求出换算截面的几何性质，正截面的强度，并对截面配置箍筋。对于斜截面的抗剪强度也需验算，若各项验算均满足要求。可进行预应力损失计算，并对预应力损失值进行组合，以进行应力验算和变形验算，如各项验算均满足规范要求且合理，则设计通过。如有些验算通不过，则需调整钢束甚至修改截面尺寸后重新计算，直至各项验算均满足规范要求为止。
2.5空心板受力特点
采用装配式空心板桥利用板间企口缝填入混凝土拼连而成，从结构受力性能上分析，它不是双向受力的整体宽板，而是一系列单向受力的窄板式的梁，板与板之间借铰缝传递剪力而共同受力。对于每块窄板而言，它主要沿跨径方向承受弯曲与扭转。装配式板桥做成横截面被挖空的空心板桥，以达到减小自重和加大适用跨径的目的。
2.7空心板构造特点
装配式板桥做成横截面挖空的空心板桥，以达到减小自重和加大适用跨径的目的，而且对材料的充分利用也是合理的。预应力空心板桥目前以建成35~40m跨径的桥梁。较同跨径的实心板重量小，运输安装方便，而建筑高度较同跨径的T梁小，目前使用较多。
第3章 尺寸拟定及截面性质计算
3.1基本设计资料
3.1.1设计条件
3.1.2主要材料：
3.1.3设计依据及参考书
3.2截面尺寸的拟定
3.3毛截面几何性质计算
3.3.1毛截面面积
3.3.2毛截面重心位置
3.3.3毛截面对重心的惯矩
第4章 内力组合
4.1恒载内力计算
4.1.2桥面系自重g3（二期恒载）
4.1.3铰缝重g4（二期恒载）
4.1.4恒载内力计算
4.2活载内力计算
4.2.1荷载横向分布系数
4.2.2活载内力计算
4.3内力组合
第5章 预应力钢筋的估算及布置
5.1控制截面钢束面积估算
5.2钢束的布置
5.3换算截面的几何特性
5.3.1换算截面的面积
5.3.2换算截面的重心位置
5.3.3换算截面的惯矩
第6章 空心板强度计算
6.1正截面强度计算
6.2箍筋设计
6.2.1空心板截面尺寸检查
6.2.2检查是否需要进行箍筋计算
6.2.3箍筋计算
6.3斜截面抗剪强度验算
第7章 预应力损失及有效预应力计算
7.1预应力损失的计算
7.1.1锚具变形钢筋回缩和接缝压缩引起的应力损失
7.1.2预应力钢筋与台座之间的温差
7.1.3钢筋松弛引起的预应力损失
7.1.4混凝土的弹性压缩引起的应力损失
7.1.5混凝土的收缩和徐变引起的应力损失
7.2各阶段预应力损失值的组合
第8章 应力验算
8.1短暂状况的正应力验算
8.2使用阶段空心板截面应力验算
8.2.1跨中截面混凝土正应力验算
8.2.2受拉区预应力钢筋的拉应力的验算
8.2.3斜截面主压应力验算
8.2.4主压应力的限制值
第9章 抗裂性验算
9.1正截面抗裂性验算
9.1.1作用短期效应组合下构件边缘砼的正应力计算
9.1.2作用长期效应组合下构件边缘砼的法向拉应力
9.2斜截面抗裂验算
第10章 变形验算
10.1预加力引起的挠度
10.2使用荷载作用下的挠度
10.3预拱度的设置
第11章 板式橡胶支座的计算
11.1确定支座的平面尺寸
11.2确定支座的厚度
11.3验算支座偏转情况
11.4验算支座底抗滑稳定性
第12章 桥墩及基础配筋、强度验算
12.1盖梁的计算及配筋
12.1.1设计资料
12.1.2盖梁尺寸的拟定
12.1.3盖梁计算
12.1.4内力计算
12.1.5截面配筋设计与承载力校核
12.2桥墩墩柱的计算
12.2.1荷载的计算
12.2.2截面配筋计算及应力验算
12.3钻孔灌注桩的计算
12.3.1荷载计算
12.3.2桩长计算
12.3.4桩身截面配筋与强度验算
12.3.5墩顶纵向水平位移验算
结 语
经过了几个月的学习和工作，我终于完成了毕业设计。通过这个实际工程的设计，使自己真正地融入到了实际工作中去，用自己所学的知识设计一个实际工程，理论结合实际，使自己大学几年所学的知识得到了升华。
通过本次毕业设计，加深了我对桥梁工程及相关专业课的基本理论和重要概念的理解，熟悉具体工程设计的计算、内容、步骤与方法等等，将在学校所学知识运用到实际的工程当中，使理论与实际有机地结合起来。在实习过程中，首先从识图、读图做起，从熟悉桥梁各部做起，逐步参与到具体实际工程的设计复核当中。尤其是通过本次毕业设计：对装配式预应力空心板桥的计算、设计，使我对梁桥设计有了一个比较全面系统的认识。
通过认真计算与设计，自己对本次毕业设计所取得的成果基本满意，也达到了设计的目的与要求。可以说成功的完成了学校所下达的设计任务。
致 谢
我要感谢我的父母，是他们以无私的父爱、母爱抚育我成长，从小教我做人的道理。每当我学习、生活上遇到了困难和挫折的时候，他们都给予了我以莫大的关心、支持与理解，在精神上、物质上及其它各个方面都为我提供了良好的条件，使我能够专心学习，顺利完成了从小学到大学的学业，正是这个学习的历程让我成为了一个对国家、社会有用的人才。
感谢XXX老师在百忙之中抽空辅导了我这次毕业设计的每一个环节，XXX老师对待学生认真负责、和蔼耐心的态度和对待工作一丝不苟的作风给我留下了深刻的印象，为我今后的学习工作树立了榜样。
感谢建筑工程学院的领导和老师在百忙之中为我们细心指导设计，从开始进入课题到论文的顺利完成，有多少可敬的师长、同学、朋友给了我无言的帮助，在这里请接受我诚挚的谢意。
参考文献
[1]交通部。公路钢筋砼及预应力砼桥涵设计规范（JTGD62-2004）。人民交通出版社，2004.
[2]交通部。公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2004）。 人民交通出版社，2004.
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[9]交通部公路规划设计院：《沙洋汉江公路大桥设计介绍》，1983.
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[13]交通部公路规划设计院：《沙洋汉江公路大桥设计介绍》，1983.
[14]上海市政工程设计院：《重庆长江大桥设计与理论分析》，1983.
[15]张歧宣、夏心安：《预应力混凝土》，河南科学技术出版社，1981.
[16]E.H.KpblJIbLLO:《COBPEMEHHbIE ЖEJIE3OEETOHHbIE MOCTbI》MOCKBA,TPAHCIIOPT,1974.
[17]Gotthard Frans:《Konstruktionslehre dea Stahlbeton》Springer-Verlag,Berlin,1984.
[18]易建国、桥梁计算示例集，人民交通出版社，2000
[19]胡兆同等、桥梁通用构造及简支梁桥，人民交通出版社，2001
[20]赵明华、桥梁地基与基础，人民交通出版社，2000
附录
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