四川省三臺(tái)縣華園鎮(zhèn)大西街鋼筋設(shè)計(jì)計(jì)算書

1、四川省三臺(tái)縣華園鎮(zhèn)大西街鋼筋混凝土t型梁橋設(shè)計(jì)與計(jì)算摘 要大西街橋位于四川省三臺(tái)縣華園鎮(zhèn)大西街，跨徑布置采用 122=24m ，橋面凈寬為11+1.52，橫橋向設(shè)置七片主梁，橋面采用雙向橫坡，坡度為1.5，人行道采用單向橫坡，坡度為1，設(shè)計(jì)荷載為公路-級(jí)。下部結(jié)構(gòu)采用雙柱式橋墩及擴(kuò)大基礎(chǔ)，取其中一跨進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。設(shè)計(jì)計(jì)算過程大致為：首先確定橋梁的選型；其次進(jìn)行總體和局部設(shè)計(jì)，包括縱斷面詳細(xì)尺寸的確定和細(xì)部構(gòu)造確定；然后先對(duì)主梁進(jìn)行內(nèi)力、配筋計(jì)算，再進(jìn)行強(qiáng)度、應(yīng)力及變形驗(yàn)算，再對(duì)橋面板進(jìn)行內(nèi)力、配筋計(jì)算，再進(jìn)行強(qiáng)度、應(yīng)力及變形驗(yàn)算，隨后對(duì)橫隔梁進(jìn)行內(nèi)力、配筋計(jì)算，以及連接鋼板的強(qiáng)度、應(yīng)力驗(yàn)算，最

2、后進(jìn)行橋墩和基礎(chǔ)設(shè)計(jì)和驗(yàn)算。關(guān)鍵詞： t型簡(jiǎn)支梁橋;主梁;橫隔梁；蓋梁；擴(kuò)大基礎(chǔ)the design and calculation of the reinforced concrete t-beam for daxijie bridge in sichuan province abstract the daxijie bridge sites in daxijie,huayuanzhen santaixian in sichuan province. the design use the t beam bridge of concretes. the span arrangement is

3、165=80m. the main design calculation process of article include: firstly, carries on the comparision and selection of plan for bridge; secondly, carries on the overall system design, including determination of detailed size of the longitudinal and detail structure; then carries on the computation of

4、 the internal force and the reinforcing bars to the superstructure, thirdly, carries on checking calculation of the intensity、the stress and the deformation again, finally carries on the design and the checking calculation for the substructure. includes the following several parts specifically: 1.th

5、e comparison of several bridge types; 2.the bridge arrangement, drawing up the various part of sizes of the structure; 3. choosing the calculation diagram of the structute; 4. the combination of internal force for the permanent load; 5.the combination of internal force for the live load; 6.the combi

6、nation of every kind of load; 7. the arrangement of reinforcing bar; 8.the check of the section intensity; 9.the checking calculation of crack and deformation; 10. the checking calculation of the substructure. keywords: t shaped supported beam bridge; main bean; diaphragm beam;capping beam; expanded

7、 foundation1 緒論1.1 概述 隨著人們生活水平的提高，人們用的交通工具已經(jīng)有了很大的變化，為了滿足這一變化的要求，政府就必須投入大量資金搞交通建設(shè)，本設(shè)計(jì)也是基于改善人們?nèi)粘Ｉ畹姆奖愣O(shè)計(jì)，該設(shè)計(jì)橋梁位于四川省三臺(tái)縣華園鎮(zhèn)大西街，是一座鄉(xiāng)鎮(zhèn)交通樞紐。該橋梁的設(shè)計(jì)建設(shè)體現(xiàn)了我國(guó)政府對(duì)鄉(xiāng)鎮(zhèn)人民的重視。 橋梁是交通的重要組成部分。從地球上有了人類交通就隨之誕生，而簡(jiǎn)單的橋梁也就出現(xiàn)了，像木橋，石橋等等，但隨著時(shí)代的發(fā)展，自從在有鐵路和高速公路以后，石橋、木橋、鐵橋和原來的橋梁基礎(chǔ)施工技術(shù)就難于適應(yīng)需要。但到了19世紀(jì)，由于力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)的廣泛傳播；鋼材的大量供應(yīng)，使鐵路橋梁工程獲得迅速

8、發(fā)展。20世紀(jì)初，北美洲曾在鐵路鋼橋跨度方面連創(chuàng)世界紀(jì)錄。到第二次世界大戰(zhàn)前，公路鋼橋和鋼筋混凝土橋的跨度紀(jì)錄又都超過了鐵路橋。60年代以來，汽車運(yùn)輸猛增，材料供應(yīng)緩和，科學(xué)技術(shù)迅速發(fā)展，橋梁工程又在提高質(zhì)量、降低造價(jià)、降低橋梁養(yǎng)護(hù)費(fèi)等方面獲得了很大改進(jìn)。隨著社會(huì)的高速發(fā)展，橋梁也隨之得到快速發(fā)展。目前，鋼梁、鋼拱的最大跨徑已超過500m，而鋼懸索橋達(dá)1990m，鋼斜拉橋?yàn)?90m。隨著跨江跨海的需要，鋼斜拉橋鋼懸索橋?qū)⒌玫綇V泛應(yīng)用，它們的跨徑將很快被打破。至于混凝土橋，梁橋的最大跨徑為270m，拱橋已達(dá)420m，斜拉橋?yàn)?30m。橋梁的造價(jià)占整個(gè)交通工程的造價(jià)的10%20%，它也是保證道路通

9、車的關(guān)鍵。橋梁主要是一種功能性的結(jié)構(gòu)物，但也是一座立體造型藝術(shù)工程，它是具有時(shí)代象征的景觀工程。要想快速發(fā)展經(jīng)濟(jì)，就必須發(fā)展交通運(yùn)輸事業(yè)，建立四通八達(dá)的現(xiàn)代交通網(wǎng)，這就離不開橋梁建設(shè)。事實(shí)證明，道路、鐵路、橋梁建設(shè)的突飛猛進(jìn)，對(duì)創(chuàng)造良好的投資環(huán)境，促進(jìn)地域性的經(jīng)濟(jì)騰飛，起到了關(guān)鍵性的作用。1.2橋梁的基本組成橋梁由四個(gè)基本部分組成，即上部結(jié)構(gòu)，下部結(jié)構(gòu)，支座和附屬設(shè)施。 上部結(jié)構(gòu)是在線路中斷時(shí)跨越障礙的主要承重結(jié)構(gòu)，是橋梁支座以上跨越橋孔的總稱，當(dāng)跨越幅度越大時(shí)，上部結(jié)構(gòu)的構(gòu)造也就越復(fù)雜，施工難度也相應(yīng)增加，造價(jià)就會(huì)大幅增加。 下部結(jié)構(gòu)包括橋墩，橋臺(tái)和基礎(chǔ)。橋墩和橋臺(tái)是支持上部結(jié)構(gòu)并將其傳來的

10、恒載和車輛等活載再傳至基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)物。橋墩和橋臺(tái)底部的奠基部分，稱為基礎(chǔ)，基礎(chǔ)承擔(dān)了從橋墩和橋臺(tái)穿來的全部荷載，這些荷載包括豎向荷載以及地震，船舶撞擊墩身等引起的水平荷載。支座是設(shè)在墩(臺(tái))頂，用于支承上部結(jié)構(gòu)的傳力位置，它不僅要傳遞很大的荷載，并且要保證上部結(jié)構(gòu)按設(shè)計(jì)要求能產(chǎn)生一定的變位。橋梁的基本附屬設(shè)施包括橋面系，伸縮縫，橋梁與路堤銜接處的橋踏板和錐形護(hù)坡等。 現(xiàn)代橋梁分為以下幾類：1)按用途分為公路橋、鐵路橋、公鐵兩用橋、農(nóng)橋、人行橋、水運(yùn)橋、管線橋等。2)按主要承重結(jié)構(gòu)所用的材料分為圬工橋、鋼筋混凝土橋、預(yù)應(yīng)力混凝土橋、鋼橋和木橋等。3)按橋梁的受力體系分為梁式橋、拱式橋、鋼構(gòu)橋、組合

11、梁橋。4)按上部結(jié)構(gòu)的行車道位置風(fēng)為上承式橋、中承式橋和下承式橋。5)按跨越障礙的性質(zhì)分為跨河橋、立交橋、高架橋和棧橋等。 各類橋梁都有自己的特點(diǎn)，這里僅介紹按橋梁的受力體系分類的橋梁。 1、梁式橋 梁式橋是一種在豎向荷載作用下無水平反力的結(jié)構(gòu)，由于外力(恒載和活載)的作用方向于承重結(jié)構(gòu)的軸線接近垂直，因而與同樣跨徑的其他結(jié)構(gòu)體系相比，梁式橋產(chǎn)生的彎矩最大，通常用抗彎，抗拉能力強(qiáng)的材料來建造。其施工方法有預(yù)制裝配和現(xiàn)澆兩種，這種梁橋結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，施工方便，對(duì)地基承載力的要求比較低，但在跨徑較大時(shí)，需采用預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支梁橋。 2、拱式橋 拱式橋的主要承重結(jié)構(gòu)是拱圈或拱肋。與同跨徑的梁式橋相比，拱式

12、橋的彎矩、剪力和變形都要小的多。鑒于拱橋的承重結(jié)構(gòu)以受壓為主，通?？捎每箟耗芰?qiáng)的圬工材料(如磚，石，混凝土)和鋼筋混凝土等來建造。拱橋不僅跨越能力很大，而且外形酷似彩虹臥波，十分美觀，在條件許可的情況下，修建拱橋往往是經(jīng)濟(jì)合理的。 3、剛構(gòu)橋 剛構(gòu)橋的主要承重結(jié)構(gòu)是梁或板與立柱或豎墻整體結(jié)合在一起的剛架結(jié)構(gòu)，梁和柱的連接處具有很大的剛性，以承擔(dān)彎矩的作用。起受力狀態(tài)間與梁橋和拱橋之間。但普通鋼筋混凝土修建的剛架橋在梁柱剛接處較易產(chǎn)生裂縫，需在該處多配鋼筋。4、斜拉橋 斜拉橋由塔柱，主梁和斜拉索組成。它的基本受力特點(diǎn)是：受拉的斜索將主梁多點(diǎn)吊起，并將主梁的恒載和車輛等荷載傳至塔柱，再通過塔柱基

13、礎(chǔ)傳至地基。塔柱以受壓為主?？缍容^大的主梁就像一條多點(diǎn)彈性支承(吊起)的連續(xù)梁一樣工作，從而使主梁內(nèi)的彎矩大大減小。由于同時(shí)受到斜拉索水平分力的作用，主梁截面的基本受力特征是偏心受壓構(gòu)件。 由于受到斜拉索的彈性支承，彎矩較小，使得主梁尺寸大大減小，結(jié)構(gòu)自重顯著減輕，從而大幅度地提高了斜拉橋的跨越能力。 5、吊橋(懸索橋) 吊橋是用懸掛在兩邊塔架的強(qiáng)大的纜索作為主要承重結(jié)構(gòu)。在橋面系豎向荷載作用下通過吊桿使纜索受很大的拉力，纜索錨于吊橋兩端的錨碇結(jié)構(gòu)中，為了承受巨大的纜索拉力，錨碇結(jié)構(gòu)需做的很大，或者依靠天然完整的巖體來承受水平拉力，纜索傳至錨碇的拉力可分解為垂直和水平兩個(gè)分力，因而吊橋也是有水

14、平反力的結(jié)構(gòu)。1.3我國(guó)橋梁的發(fā)展 我國(guó)的橋梁建筑具有悠久的歷史，據(jù)記載，梁橋、拱橋、吊橋這三種基本橋型，我國(guó)在兩千年前就已建造。建國(guó)以來，我國(guó)的橋梁建筑技術(shù)有了很大的進(jìn)展，1969年建成的公鐵兩用南京長(zhǎng)江大橋，成為我國(guó)橋梁歷史上的重要標(biāo)志。二十世紀(jì)九十年代，我國(guó)橋梁建設(shè)運(yùn)用現(xiàn)代新技術(shù)、新材料、新設(shè)備，有效地實(shí)現(xiàn)了當(dāng)代國(guó)際橋梁新穎、大跨、高強(qiáng)的發(fā)展目標(biāo)。我國(guó)建造的杭州錢江二橋，武漢長(zhǎng)江二橋、汕頭海灣大橋、廣東虎門大橋、西陵長(zhǎng)江大橋、九江長(zhǎng)江大橋、上海楊浦大橋、南浦大橋等具有國(guó)際先進(jìn)水平的新型橋梁，其技術(shù)的重大突破，為世界橋梁界所矚目。 二十世紀(jì)橋梁將實(shí)現(xiàn)大跨、輕質(zhì)、靈敏的國(guó)際橋梁發(fā)展新目標(biāo)。跨

15、度將突破1500m以上；橋梁主體材料將由高強(qiáng)度輕質(zhì)的太空材料代替；橋梁的新型裝備將使橋梁變得靈敏。高強(qiáng)度鋁合金、玻璃鋼、碳纖維等太空材料將取代當(dāng)代的橋梁鋼、砼，成為橋梁建筑的主體材料，從而實(shí)現(xiàn)輕質(zhì)目標(biāo)； 不同類型輕質(zhì)材料組合拼裝的各類新型斜拉橋、懸索橋、輕質(zhì)拱橋?qū)⒁豢缍^大川或小海灣，實(shí)現(xiàn)1500m以上大跨目標(biāo)；而最令人振奮的是，二十一世紀(jì)橋梁將“頭腦”靈活，“感覺”敏捷。橋梁上裝配的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、傳感系統(tǒng)將可以感知風(fēng)力、氣溫等天氣狀況，同時(shí)可以隨時(shí)得到并反映出大橋的承載情況、交通情況。1.4橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的發(fā)展 在科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)，對(duì)于許多力學(xué)問題和物理問題，人們已經(jīng)得到了它們應(yīng)遵循的基本方程和相

16、應(yīng)的邊界條件。同時(shí)，隨著社會(huì)的進(jìn)步和科技的發(fā)展，人們生活水平和審美觀的提高，對(duì)一切事物的認(rèn)識(shí)有了巨大的變化，對(duì)建筑物的設(shè)計(jì)要求更具人性化和審美化。設(shè)計(jì)理念也從過去的由經(jīng)濟(jì)、設(shè)計(jì)理論和技術(shù)制約橋梁的設(shè)計(jì)發(fā)展到現(xiàn)在由橋梁的使用性能和形式制約設(shè)計(jì)。即過去由設(shè)計(jì)理論和計(jì)算水平以及經(jīng)濟(jì)的限制，橋梁設(shè)計(jì)主要考慮其使用性，巨大笨拙，形式單一，且和周圍的環(huán)境的協(xié)調(diào)差。而現(xiàn)在由橋梁的使用性能、安全性能、環(huán)境的要求和審美的要求等各方面的因素考慮所決定橋梁的幾何形式，后進(jìn)行其力學(xué)等計(jì)算，確定橋梁的安全和實(shí)用等方面的要求。當(dāng)然這不是一次性完成的，而是一個(gè)反復(fù)循環(huán)的過程，不斷調(diào)整的過程，知道最后各方面達(dá)到要求為止。 由

17、于橋梁的發(fā)展趨勢(shì)是逐步向“自重輕、強(qiáng)度高、安裝方便、理論符合實(shí)際、計(jì)算準(zhǔn)確”的方向發(fā)展，因此，在結(jié)構(gòu)體系方面逐步由小跨徑的簡(jiǎn)支板橋向大跨度的連續(xù)梁橋、懸索橋和斜拉橋方向發(fā)展，在設(shè)計(jì)理論方面由彈性理論逐步過度為塑性理論，計(jì)算機(jī)的應(yīng)用使得結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)向最優(yōu)化方向發(fā)展成為現(xiàn)實(shí)。 可以說，設(shè)計(jì)理論有了質(zhì)的飛躍，從過去由橋梁使用性能、安全性能、經(jīng)濟(jì)與幾何形式相互制約設(shè)計(jì)發(fā)展到現(xiàn)在的多元化設(shè)計(jì)?，F(xiàn)在的多元化設(shè)計(jì)主要考慮的因素是：產(chǎn)品的使用性能，安全性能，環(huán)境要求，審美要求，人只用手算難以勝任，而且傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法周期長(zhǎng)，費(fèi)用高。將計(jì)算機(jī)應(yīng)用與設(shè)計(jì)恰好就解決的這個(gè)問題。隨著計(jì)算機(jī)科技的突飛猛進(jìn)，推動(dòng)了現(xiàn)代工業(yè)的進(jìn)

18、步，因此由20世紀(jì)進(jìn)入21世紀(jì)，引導(dǎo)科技再次進(jìn)步的將是與計(jì)算機(jī)相結(jié)合的科技。而計(jì)算機(jī)軟件用于產(chǎn)品的開發(fā)、設(shè)計(jì)、分析和制造，已成為近代工業(yè)提升競(jìng)爭(zhēng)力的主要方法而且應(yīng)用也將越來越廣泛。 1.5 方案比選 橋型設(shè)計(jì)所需方案： 橫斷面布置方案：雙車道，橋面全寬為14m，橋面凈空：凈寬-11m+21. 5m。根據(jù)現(xiàn)橋位地形、水文條件，并綜合考慮工程的經(jīng)濟(jì)性和施工難易程度，由于設(shè)計(jì)橋梁全長(zhǎng)為:24m，橋跨布置的單跨跨徑12m，因此選定簡(jiǎn)支t型梁、裝配式簡(jiǎn)支箱梁橋和拱橋這三種橋型方案來進(jìn)行方案比選。橋型方案一：拱橋(比較方案) 預(yù)設(shè)橋梁全長(zhǎng)：24m 孔徑布置212m 優(yōu)點(diǎn)：跨越能力較大；能充分就地取材，與鋼

19、橋和鋼筋混凝土梁式橋相比，可以節(jié)省大量的鋼材和水泥；耐久性能好，維修維護(hù)費(fèi)用少；外形美觀；構(gòu)造簡(jiǎn)單。 缺點(diǎn)：自重較大，相應(yīng)的水平推力也較大，增加了下部結(jié)構(gòu)的工程量，當(dāng)采用無鉸拱時(shí)，對(duì)地基條件要求較高；拱橋一般都采用有支架施工的方法修建，隨著跨徑和橋高的增大，支架和其他設(shè)備的費(fèi)用也大大增加，從而增加了橋梁的總造價(jià)；由于拱橋水平推力較大，在連續(xù)多孔的大、中橋梁中，為防止一孔破壞而影響全橋的安全，需要采用較復(fù)雜的措施，例如設(shè)置單向推力墩，也會(huì)增加造價(jià)；與梁式橋相比，上承式拱橋的建筑高度較高，當(dāng)用于城市立交及平原地區(qū)橋梁時(shí)因橋面標(biāo)高提高，而使兩岸接線長(zhǎng)度增長(zhǎng)，或者使橋面縱坡增大，即增大了造價(jià)又對(duì)行車不

20、利。因此不選用該方案。橋型方案二：預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁方案(比較方案) 預(yù)設(shè)橋梁全長(zhǎng)：24m 孔徑布置：212m 1、上部構(gòu)造為預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，等高度箱梁，梁高1.4m；下部構(gòu)造為柱式墩身，肋板橋臺(tái)，擴(kuò)大基礎(chǔ)；采用逐孔移動(dòng)支架澆筑施工。 優(yōu)點(diǎn)：裝配式部分預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋集簡(jiǎn)支梁橋和連續(xù)梁橋的優(yōu)點(diǎn)于一身，既有簡(jiǎn)支梁橋的施工簡(jiǎn)便、利于工廠化集中預(yù)制、安裝快捷的特點(diǎn)，又具有連續(xù)梁橋結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)，因此，這一結(jié)構(gòu)在公路工程橋梁建設(shè)中得到了廣泛應(yīng)用。 缺點(diǎn)：箱梁往往會(huì)出現(xiàn)裂縫,而且在運(yùn)營(yíng)過程中裂縫會(huì)日漸增多,橋梁整體承載能力逐漸下降,不能適應(yīng)當(dāng)前重載車輛較多的交通狀況。， 2、預(yù)應(yīng)力混凝土連

21、續(xù)箱梁也是目前公路大跨徑橋梁中經(jīng)常采用的橋型之一。結(jié)構(gòu)受力合理，變形?。粯蛎孢B續(xù)，行車舒適；較t型梁增加了施工的難度和工期；材料用量和費(fèi)用較t型梁要多一些。上部構(gòu)造施工采用移動(dòng)支架一次性投入費(fèi)用要高；且由于增加了大噸位支座，日后維護(hù)費(fèi)用要增加。結(jié)合投資規(guī)模、和考慮施工的難度，本橋不適合于修建連續(xù)箱梁橋。橋型方案三：鋼筋混凝土t型梁方案(推薦方案) 橋梁全長(zhǎng)：24m 孔徑布置：212m 1、上部構(gòu)造為鋼筋混凝土t型梁，梁高1.1m；下部結(jié)構(gòu)采用三柱式橋墩、臺(tái)設(shè)計(jì)，基礎(chǔ)為條形基礎(chǔ)；采用簡(jiǎn)支轉(zhuǎn)連續(xù)施工。 優(yōu)點(diǎn)：對(duì)于中、小跨徑的橋梁鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支梁經(jīng)濟(jì)合理，因此，被廣泛應(yīng)用?？梢圆捎醚b配

22、式的施工方法，可以節(jié)約大量模板支架，縮短施工期限，加快建橋速度。主梁高度如不受建筑高度限制，高跨比宜取偏大值。增大梁高，只增加腹板高度，混凝土數(shù)量增加不多，但可以節(jié)省鋼筋用量，往往比較經(jīng)濟(jì)。 缺點(diǎn)：整體澆筑的簡(jiǎn)支梁，由于費(fèi)工、費(fèi)時(shí)、費(fèi)料，只在少數(shù)如異形變寬截面等場(chǎng)合下采用。 2、預(yù)應(yīng)力混凝土t型梁是目前公路橋梁中經(jīng)濟(jì)合理的橋型之一。橋型能適應(yīng)橋位環(huán)境，施工工藝成熟、安全可靠；采用簡(jiǎn)支轉(zhuǎn)連續(xù)橋型，橋面連續(xù)，行車舒適，施工方便，本設(shè)計(jì)采用預(yù)制拼裝法施工，可以大大縮短工期較短。上部結(jié)構(gòu)施工較連續(xù)梁和連續(xù)剛構(gòu)要簡(jiǎn)單，材料用量和費(fèi)用較少。能有效控制投資規(guī)模，造價(jià)最省。 鑒于橋位處的地形條件，橋跨少跨徑小，并充分考慮經(jīng)濟(jì)合理等方面的原因本設(shè)計(jì)采用鋼筋混凝土t型梁方案較為合理。2 截面設(shè)計(jì)2.1 截面尺寸根據(jù)橋梁工程【1】中常用簡(jiǎn)支梁橋的主要尺寸的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)得簡(jiǎn)支梁橋主梁尺寸：表2.1 簡(jiǎn)支梁橋主梁尺寸（單位：m）橋梁類型適用跨徑主梁間距主梁高度主梁肋寬度簡(jiǎn)支t形梁按公預(yù)規(guī)5.2.10條規(guī)定： 斜截面3-3： 縱向鋼筋的含勁率，。 （kn） () () () 斜截面4-4：縱向鋼筋的含勁率，。 滿足要求。3.3.6 持