某40m预应力混凝土简支梁桥的设计

摘要

　　本设计是根据设计任务书的要求和《公路桥规》的规定，对高坎--上官伯段的高坎大桥进行方案比选和设计的。对该桥的设计，本着"安全、经济、美观、实用"的八字原则，本论文提出两种不同的桥型方案进行比较和选择：方案一为预应力混凝土简支梁桥，方案二为  拱桥。经由以上的八字原则以及设计施工等多方面考虑、比较确定预应力混凝土简支梁桥（锥形锚具）为推荐方案。

　　在设计中，桥梁上部结构的计算着重分析了桥梁在使用工程中恒载以及活载的作用利，采用整体的体积以及自重系数，荷载集度进行恒载内力的计算。运用杠杆原理法、偏心压力法求出活载横向分布系数，并运用最大荷载法法进行活载的加载。进行了梁的配筋计算，估算了钢绞线的各种预应力损失，并进行预应力阶段和使用阶段主梁截面的强度和变形验算、锚固区局部强度验算和挠度的计算。下部结构采用以钻孔灌注桩为基础的双墩柱，采用盆式橡胶支座，并分别对桥墩和桩基础进行了计算和验算。

　　本设计全部设计图纸采用计算机辅助设计绘制，计算机编档、排版，打印出图及论文。还有，翻译了一篇英文短文"Reliability analysis".

　　关键词：预应力混凝土、简支梁桥、钻孔灌注桩、锥形锚具、AutoCAD.

Abstract

　　This is a partial struct design of a flyover crossing that is over the railway in Gaokan-Shangguanbo, according to designing assignment and the standard of road and bridge. For the purpose of make the type of the bridge corresponding with the ambience and cost saving, this paper provides two different types of bridge for selection: the first one is pre-stressed concrete continuous bridge; the second one is double cantilever half through no-thrust arch bridge. After the comparisons of economy, appearance, characteristic under the strength and effect, the first one is selected.

　　In this design, The checking calculation of strength of main girder was preceded not only in prestressed statement but also in using statement, deflection,precamber and the assessment of reinforcing steel bar were checked too.

　　The pier of the bridge was basing on digging pile, and adopted rubber pot bearing. According to the characteristic of the overpass bridge and spot condition, it adopted the method that the cantilever job placing combined with bracket job placing.

　　All of the design drawings were protracted by AutoCAD. Except that the thesis called A note on dynamic fracture of the bridge bearing due to the great Hanshin-Awaji earthquake was translated into Chinese, and made a report on.

　　Keywords: prestressed concrete、AutoCAD、simple supported beam bridge、cast-in-place pile、cone anchorage device.
 

目录

　　第一部分  桥梁设计

　　1.1原始资料

　　1.1.1水文资料：

　　浑河发源于辽宁省新宾县的滚马苓，从东向西流过沈阳后，折向西南，至海城市三岔河与太子河相汇，而后汇入辽河。浑河干流长364公里，流域面积11085平方公里。本桥位上游45公里的大伙房水库，于1958年建成，该水库控制汇流面积5563平方公里，对沈阳地区的浑河洪峰流量起到很大的削减作用。根据水文部门的资料，建库前浑河的沈阳水文站百年一遇洪峰流量位11700立方米/秒，建库后百年一遇推算值为4780立方米/秒。浑河没年12月初开始结冰，次年3月开始化冻。汛期一般在7月初至9月上旬，河流无通航要求。桥为处河段属于平原区次稳定河段。

　　1.1.2设计流量

　　根据沈阳水文站资料，近50年的较大的洪峰流量如下：

　　大伙房水库建库前

　　1935年5550立方米/秒

　　1936年3700立方米/秒

　　1939年        3270立方米/秒

　　1942年        3070立方米/秒

　　1947年        2980立方米/秒

　　1950年        2360立方米/秒

　　1951年        2590立方米/秒

　　1953年        3600立方米/秒

　　1954年3030立方米/秒

　　大伙房水库建库后

　　1960年2650立方米/秒

　　1964年2090立方米/秒

　　1971年2090立方米/秒

　　1975年2200立方米/秒

　　1985年2160立方米/秒

　　根据1996年沈阳年鉴，浑河1995年最大洪峰流量4900立方米/秒（沈阳水文站）为百年一遇大洪水。1995年洪水距今较近，现场洪痕清晰可见，根据实测洪水位，采用形态断面计算1995年洪峰流量为5095立方米/秒，与年鉴资料相差在5%之内。故1995年洪峰流量可作为百年一遇流量，洪水比降采用浑河洪水比降0.0528%.

　　经计算确定设计流量为Qs=4976.00立方米/秒，设计水位16米。

桥型布置图


桥型布置图2


桥型布置图3
 

　　1.2 水文计算

　　第二章 方案比选
　　2.1 方案一：预应力钢筋混凝土简支梁（锥型锚具）
　　2.2方案二：钢筋混凝土箱形拱桥

　　第三章 总体布置及主梁的设计
　　3.1设计资料及构造布置
　　3.2主梁内力计算

　　第四章  预应力钢束的估算及其布置
　　4.1跨中截面钢束的估算与确定
　　4.2钢束预应力损失计算
　　4.3截面强度验算

　　4.4预加内力计算
　　4.5主梁斜截面验算
　　4.6截面应力验算
　　4.7主梁端部的局部承压验算

　　第五章  下部结构的计算
　　5.1盖梁的计算
　　5.2桥墩墩柱计算
　　5.3钻孔灌注桩的设计计算

　　第二部分 英文翻译
　　可靠性分析

可靠性分析

　　--混凝土桥的结构处理工具

　　钢筋混凝土桥结构对多种恶化机制敏感，包括碱趋于和缓行动和氯化物进入。 实际的研究已经被与这些机制和其他问题联系起来承担。 这一直特别在那些案件在过去的大约20年，那些目标是鉴定引起，结果并且发展补救策略。 这已经改进加强的混凝土的理解长期性能并且导致技术的发展增加恶化抵抗。

　　目前，在一个问题已经被鉴定之后，最共同的方法是行动，被称为重新活跃的维修。 这不可能以前最经济解决办法，在许多场合，维修比比预防处理方法昂贵。 不过，在恶化是明显的之前，拥有人经常不愿意为预防处理方法支付。 处理方法的尽快应用归根结底可能不是这个最佳的解决办法。 综合恶化和性能预测模型化对很重要支持积极计划和检查，试验与维修。 这作为年龄和理由给提供资金的维护变得越来越批判性的基础设施变得越来越重要。

　　性能评价可以被通过调查，测试和正式的计算取得， 最好基于尽可能准确代表结构的状况的场所数据。 以把提前检测的 恶化模型和评价结合起来工具和性能准则（在元素， 结构或者组水平） 基于维护关于与时间有关的性能剖面图的政体变得可能。 这鉴于花费程序的全部妻子特别相关。

　　可靠性分析已经作为在这个多客观的管理过程里的一件重要的工具出现，这必须考虑到安全，功能性和持续标准。 用简单术语，一个结构或者一个系统的可靠性是取得特别的性能水平的可能性。 可能性或者可能是这个适当的措施，因为全部工程系统对不确定敏感，起因于随便现象和不完全的知识。 在结构工程方面的可靠性分析使与装，材料，恶化，模型化和其他因素相关的不确定的确定数量成为可能。 这些统一到估计在一个结构的使用年限期间达到保证性能水平的可能性的一种方法中。 两个对安全水平的校准来说在规则和标准和改进和精炼评价方法学里，这种方法正越来越被在桥工程使用。 这篇文章的目的是在管理易受到恶化的桥过程中略述它的申请。

　　桥梁性能指标

　　当今英国评价代码关心最后限制说明（ULS）并且不明确要求使用能力所限制的检查说明（ULS）。 可以认为一种现有的结构已经经历SLS在它的生命期间装。 不过，被广泛地相信的挠度的SLS 标准和断裂不完全考虑到那些问题通过恶化矫柔造作。 基于恶化的象弄脏的锈那样的标准，失效并且弄碎需要被认为，因为他们清楚影响桥性能，起作用和金融。 这些经常关于连接管理策略证明有势力的因素。

　　通过明确地考虑到和指定性能水平， 为了建立检查与维修政体适合特别的结构/ 成员工程师知道重要恶化指标。 这些性能水平超时可以改变， 由于在功能，装，例如的结构重要等等方面的变化， 在实际之间的关系和要求性能被用图1 显示的图解概念化。 因此，可靠性分析可能用来阐述性能将超过要求的可能性，因此估计结构的可靠性。 性能测量可能与安全，功能性或者任何其他合适的标准有关

　　解决由氯化物引起的腐蚀

　　这项特别的工程专心于加强的混凝土恶化的一个具体的领域，特别是起因于氯化物进入。 氯化物存在于在冬天在英国使用的除冰的盐。 氯离子迁移虽然使凝固，例如以吸收和扩散。 在合适条件下，他们起动加固酒吧腐蚀。 腐蚀机制产生锈。 金属的被增加的体积，由于锈，导致断裂，失效并且具体的盖子的弄碎。 在更迅速和广泛的加固腐蚀里的这结果。

　　在一个问题已经被鉴定之后，最共同的方法是行动，被称为重新活跃的维修。 这不可能以前最经济解决办法，在许多场合，维修比比预防处理方法昂贵。 不过，在恶化是明显的之前，拥有人经常不愿意为预防处理方法支付。 处理方法的尽快应用归根结底可能不是这个最佳的解决办法。 综合恶化和性能预测模型化对很重要支持积极计划和检查，试验与维修。 这作为年龄和理由给提供资金的维护变得越来越批判性的基础设施变得越来越重要。

　　性能评价可以被通过调查，测试和正式的计算取得， 最好基于尽可能准确代表结构的状况的场所数据。 以把提前检测的 恶化模型和评价结合起来工具和性能准则（在元素， 结构或者组水平） 基于维护关于与时间有关的性能剖面图的政体变得可能。 这鉴于花费程序的全部妻子特别相关。

　　如果共同不及格，加强在伸缩接头下面位于的混凝土桥元素特别对氯化物攻击敏感。 在英国的公路高架桥通常由交叉梁直接在伸缩接头下面位于的加强的混凝土组成，（参阅图2）。 很多交叉梁已经遭受严厉的加固腐蚀，失效和弄碎。 一典型例子在3 图让看，加固覆盖在哪里交叉梁有失效。

　　一概率恶化模特适合加强零部件被发展的混凝土桥，考虑到这些结构和他们的环境的特性。 它以为扩散和吸收都通过混凝土扮演氯化作用迁移的角色， 在到达交叉梁 表面的除冰的盐的数量方面的变化性和每年这些数量怎样变化。 考虑交叉梁的典型氯化物暴露区域包括：

　　位于破坏的扩大的节点下面的水平表面，

　　这种节点是浸于水中的

　　位于扩大的紧密的节点下面的垂直表面，它通常是暴露在道路中氯化物容易飞溅到的地方等。

　　数据适合很多恶化变量能由实验室而来虽然研究，有相似的数据真正的结构不在。 一个模型的重要的特征是修改最初预言的设备， 基于出版（认为为' 早先'） 的数据，使用信息和数据从实际结构直接获得。 可靠性分析适合于这个目的好象它能容易包含附加数据，不断改进达到一个性能目标的可能性。 概念与相似不断改进到达准时的可能性当在一火车上时，有刚刚获得一些额外信息关于操作条件在前面。

　　为一个交叉梁 氯化物暴露区域概率的恶化模型生产的典型的结果， 类似于用图3 显示的领域，图4.认为一个40%的开始的门槛被为第一个检查指定， 模型建议它在8 年之后被承担。 假定检查表明相当较少的腐蚀开始（仅仅这些大约占10%）并且把归于， 由于通过场所调查，对具体的盖子比期望高，性能外形的修正的预言可能被产生。 桥管理行动可能然后被照着改变。

　　说明一个限制怎样说明这个区域的剖面图随以为的条件而变。 恶化模式和契约结合起来限制状态方程。 因此， 组成部分有一个目标每年1 * 10-5的名义上的失效概率， 外形1 建议仅仅17到18 年的寿命，而第2 剖面图建议30到31 年。 当与桥的正常的预期寿命相比较时，两个都是短的寿命。 不过，与这些结果有关系的起始条件以为甲板关节从开始已经失败。 当他们被为完整的建筑物发展时，或者，塑造契约强度的表达方式可能是过于保守的。

　　可靠性分析提供对待不确定的一种合理和一致的框架。 这可能是相似的结构可以被通过超时改变的性能外形比较用的一件有用的管理工具。 结果必须被小心解释，并且经得起常识和工程判别法。 敏感性分析被强烈推荐，并且可能被容易执行。很多数据收集和测试在恶化模型过程中做的解释。 假使有与保持安全，可靠基础结构系统相关的费用，这一凝固的努力以勤奋和组织能产生结实的好处在哪里的一地区。

　　说明一个限制怎样说明这个区域的剖面图随以为的条件而变。 恶化模式和契约结合起来限制状态方程。 因此， 组成部分有一个目标每年1 * 10-5的名义上的失效概率， 外形1 建议仅仅17到18 年的寿命，而第2 剖面图建议30到31 年。 当与桥的正常的预期寿命相比较时，两个都是短的寿命。 不过，与这些结果有关系的起始条件以为甲板关节从开始已经失败。 当他们被为完整的建筑物发展时，或者，塑造契约强度的表达方式可能是过于保守的。

　　可靠性分析提供对待不确定的一种合理和一致的框架。 这可能是相似的结构可以被通过超时改变的性能外形比较用的一件有用的管理工具。 结果必须被小心解释，并且经得起常识和工程判别法。 敏感性分析被强烈推荐，并且可能被容易执行。很多数据收集和测试在恶化模型过程中做的解释。 假使有与保持安全，可靠基础结构系统相关的费用，这一凝固的努力以勤奋和组织能产生结实的好处在哪里的一地区。这项特别的工程专心于加强的混凝土恶化的一个具体的领域，特别是起因于氯化物进入。 氯化物存在于在冬天在英国使用的除冰的盐。 氯离子迁移虽然使凝固，例如以吸收和扩散。 在合适条件下，他们起动加固酒吧腐蚀。 腐蚀机制产生锈。 金属的被增加的体积，由于锈，导致断裂，失效并且具体的盖子的弄碎。 在更迅速和广泛的加固腐蚀里的这结果。

　　说明一个限制怎样说明这个区域的剖面图随以为的条件而变。 恶化模式和契约结合起来限制状态方程。 因此， 组成部分有一个目标每年1 * 10-5的名义上的失效概率， 外形1 建议仅仅17到18 年的寿命，而第2 剖面图建议30到31 年。 当与桥的正常的预期寿命相比较时，两个都是短的寿命。 不过，与这些结果有关系的起始条件以为甲板关节从开始已经失败。 当他们被为完整的建筑物发展时，或者，塑造契约强度的表达方式可能是过于保守的。

　　如果共同不及格，加强在伸缩接头下面位于的混凝土桥元素特别对氯化物攻击敏感。 在英国的公路高架桥通常由交叉梁直接在伸缩接头下面位于的加强的混凝土组成，（参阅图2）。 很多交叉梁已经遭受严厉的加固腐蚀，失效和弄碎。 一典型例子在3 图让看，加固覆盖在哪里交叉梁有失效。

　　总而言之：

　　这项工作受到公路办事处的的大力支持而得以顺利进行， 所表示的观点意见仅代表作者的想法，并不一定被公路办事处接受或分享。

　　主要参考文献
　　[1]姚玲森主编：《桥梁工程》，人民交通出版社，1998
　　[2]中华人民共和国交通部部标准：《公路路线设计规范》，1994
　　[3]金成  主编：《预应力混凝土梁拱组合桥梁》人民交通出版社，2001
　　[4]中华人民共和国交通部部标准：《公路桥涵设计通用规范》1989
　　[5]叶见曙主编：《结构设计原理》，人民交通出版社，2000
　　[6]毛瑞祥、程翔云主编：《基本资料》，人民交通出版社1997
　　[7]徐光辉、胡明义主编：《梁桥》（上、下册），人民交通出版社，1996
　　[8]汪祖铭，晚崇礼主编：《墩台与基础》，人民交通出版社，1997
　　[9]《公路桥涵设计手册》编写组：《墩台与基础》，人民交通出版社，1978
　　[10]中华人民共和国交通部部标准：《公路桥涵施工技术规范》1989
　　[11]中华人民共和国交通部部标准：《公路沥青路面设计规范》1997
　　[12]易建国主编：《桥梁计算示例集》，人民交通出版社，1991

（如您需要查看本篇毕业设计全文，请您联系客服索取）