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南京林业大学
毕业设计文献综述
题目：镇江市官山支线桥施工图设计
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学 院： |
土木工程学院 |
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专 业： |
土木工程（交通土建） |
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学 号： |
160606730 |
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学生姓名： |
陈康 |
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指导老师： |
郑开启 |
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职 称： |
讲师 |
二零一八年二月
镇江市官山支线桥设计
摘 要
镇江市官山支线桥为三跨预应力组合小箱梁桥，本次毕业设计是对其整体桥梁结构进行合理设计。结合本桥的特点，参考了大量文献资料之后，针对桥梁的结构特点、施工方法和预应力的应用写此文献综述。
预应力组合小箱梁是目前我国桥梁工程常用的上部结构，小箱梁技术凭借很强的稳定性、大跨度、价格低廉等特点在桥梁、路基等土木工程中应用到小箱梁施工技术越来越多，目前越来越受到技术工作者的亲睐。但是，预制小箱梁的质量对保证路桥质量有重要作用，由于预制小箱梁自身的构造特性，加上设计施工、超载车辆、自然条件的影响，往往会导致小箱梁出现病害。
本文献综述将简单介绍预应力组合小箱梁桥的发展概况、结构主要特点、设计计算方法、预制小箱梁的病害分析等问题。
关键词：预应力混凝土；组合小箱梁；设计方法
目 录
1 预应力组合小箱梁桥发展概况 1
1.1 我国预应力组合小箱梁桥的发展 1
2 预应力组合小箱梁桥特点概述 1
2.1 组合小箱梁桥特点及适用范围 1
2.2 箱型梁桥的主要优势 2
2.3 预制预应力组合小箱梁主要病害 2
3 预应力组合小箱梁桥的设计方法和计算步骤 3
3.1 设计原则 3
3.2 设计思路与过程 3
3.3 结构设计计算步骤及要点概括 4
3.3.1 设计说明 4
3.3.2 总体布置 4
3.3.3 尺寸拟定 4
3.3.4 内力分析 5
3.3.4.1 主梁内力计算 5
3.3.4.2 活载内力计算 5
3.3.4.3 横隔梁内力计算 5
3.3.4.4 桥面板内力计算 5
3.3.5 预应力钢筋估算和预应力钢筋的布置 5
3.3.6 预应力损失计算 5
3.3.7 变形验算 5
3.3.8 支座验算 6
3.3.9 桥梁墩台基础的计算 6
3.3.10 桥面铺装 6
3.3.11 桥面排水措施 6
结论 6
致谢 7
参考文献： 8
1 预应力组合小箱型梁桥发展概况
1.1 我国预应力组合小箱型梁桥的发展
我国自上世纪50年代中期开始修建预应力混凝土梁桥，至今已有50多年的历史，比欧洲起步晚，但近年来发展迅速，在预应力混凝土桥梁的设计、结构分析、试验研究、预应力材料及工艺设备、施工工艺等方面日新月异，预应力混凝土梁桥的设计技术与施工技术都已达到相当高的水平。预应力组合小箱梁桥作为预应力混凝土桥的桥型之一，具有受力性能好、结构刚度大、行车平稳、造型美观、伸缩缝少、养护简易、施工工艺成熟等特点，因此箱形梁桥在国内外得到了极其广泛的使用，尤其是高标号混凝土材料及高强度预应力材料出现后，为箱梁的使用提供了广阔的前景。
桥梁结构作为公路建设的重要基础设施，对保证公路的整体质量，确保运输安全有至关重要的作用。随着我国经济建设的不断发展，桥梁结构的形式也日益丰富，预制小箱梁以其较高的截面抗弯强度和抗扭强度，并且具有性价比高、施工速度快的优点，因此在国内外施工建设中得到了广泛应用。
近些年，随着我国公路以及铁路事业的迅速发展，使得预制箱梁技术得到广泛的使用。但随着生活水平的提高，人们对于相应的客运专业以及高速铁路的建设与发展还有乘车的安全性以及舒适都提出了更高的要求，因此这也就对相应的预制箱梁技术提出了更好的要求。
2 预应力组合小箱型梁桥主要特点
2.1 预应力组合小箱型梁桥特点及适用范围
2.1.1 优点
小箱梁常用跨径为20～35m，作为装配式结构，易实现机械化、工厂化施工。因仅设端横隔梁，桥下视觉简洁，加之梁高较矮，在梁高受限、景观要求较高之处，具有一定的优势。结构适应变宽能力强，应用领域广。采用宽梁设计，在相同跨径结构中，具有一定的经济优势。结构暴露面少，负弯矩束锚头位于箱内，结构耐久性好。主梁刚度较大，在车辆荷载作用下主梁变形小、行车较舒适。施工稳定性好，易于维护。
2.1.2 缺点
施工工艺要求高，当管理与施工控制不到位时，易出现沿钢束的纵向裂缝或蜂窝麻面。箱内空间较小，砼一次浇注内模拆除相对麻烦，箱内质量不便于检验。同等跨径，相对空心板、T梁而言，吊装重量大。
2.1.3 结构体系
小箱梁设计分为简支与先简支后结构连续两种体系。
先简支后连续小箱梁除了具有小箱梁桥的通用优点外，还具有结构受力性能好、伸缩缝少、行车舒适、抗震能力强等优点。
2.2 箱型梁桥的主要优势
（1）箱形截面梁以其优良的力学特性－具有较大的刚度和强大的抗扭性能；
（2）结构简单，受力明确；
（3）节省材料、架设安装方便；
（4）跨越能力较大、桥下视觉效果好等优点；
（5）建筑高度较低，易保养和维护，桥下视觉效果好；
（6）等截面形式，可大量节省模板，加快建桥进度，简易经济；
（7）构造简单，线形简洁美观；
（8）桥梁的上、下部可平行施工，使工期大大缩短；
（9）无需在高空进行构件制作，质量以控制，可在一处成批生产，从而降低成本。
2.3 预制预应力组合小箱梁的主要病害
2.3.1 箱梁腹板的裂缝
裂缝的形态：箱梁腹板的裂缝主要发生在梁端至1/4跨中处，严重的可影响到整个箱梁的腹板截面。裂缝宽度通常在0.2mm左右，与梁板呈45度夹角，延伸至底板的裂缝多在腹板底部与其结合部纵展，延伸至顶板的裂缝多在腹板和顶板之间。裂缝的深度大多会通过整个腹板截面。
2.3.2 顶板的纵向裂缝
裂缝形态：顶板的纵向裂缝通常位于腹板和顶板相交接的地方，或者处在梁板湿接缝处，沿纵向间断或连续分布，通常在局部还伴有混凝土的碎裂情况，这种裂缝往往造成桥面的防水层破坏，导致梁体铰缝渗漏，造成箱梁横向连接受损，出现单梁受力的现象。
2.3.3 环向裂缝
裂缝形态：在高速公路建设中，两个小箱梁在混凝土浇筑完之后，由于模板拆除之后小箱梁将停置在台座上，在没有施加预应力的情况下，箱梁横断面的腹板、顶板和底板可能会出现环向裂缝，严重时会造成断梁。
3 我所选择的预应力组合小箱梁桥的设计问题
3.1设计原则
（1）安全、经济、适用、耐久、美观是桥梁设计中的主要考虑因素；
（2）符合设计任务书中的所有要求；
（3）符合城市发展规划，满足交通功能需要；
（4）桥梁结构造型简洁，轻巧，反映新科技成就；
（5）设计方案力求结构新颖，保证结构受力合理，技术可靠，施工方便；
3.2设计思路与过程
整个设计内容是桥梁的桥梁整体结构，对全桥总体平面布置图形进行优化设计：
合理拟定上下部结构的细部尺寸→上部结构内力计算及构造设计→正常使用及各施工阶段应力计算与强度验算→挠度计算与刚度验算→绘制上部结构的一般构造图，钢筋构造图及施工示意图→下部结构内力计算与构造设计→绘制下部结构的一般构造图，钢筋构造图及施工示意图→施工中上下部结构技术问题的处理→编写设计计算说明书。
方法流程：
收集资料→整理资料→选题→设计→检查→修改→专题论文→整理装订→答辩
3.3设计计算步骤及要点概括
3.3.1 设计说明
任务依据与设计范围
（1）任务依据和设计范围：所选桥位的地质图；
（2）设计论文原始资料：桥位地形图、地质勘查资料；
（3）设计荷载；
（4）所用材料；
（5）地质资料；
（6）自上而下土层的资料。
3.3.2 总体布置
镇江市官山支线桥为三跨（3times;25 m）预应力组合小箱梁。
3.3.3 尺寸拟定
立截面
从预应力混凝土组合小箱梁的结构特点来分析，梁的立面应采取等高度布置为宜，不仅使梁体构造简单，线形简洁美观，也降低了设计计算难度和施工操作复杂度。
横截面
（1）梁式桥横截面的设计主要是确定横截面布置形式，包括主梁界面形式、主梁间距、主梁各部尺寸；它与梁式桥体系在立面上布置、建筑高度、施工方法、美观要求以及经济节约用料等因素都有关系。
（2）箱形截面的顶板和底板是结构承受正负弯矩的主要工作部位。除承受竖向荷载外，还承受轴向拉、压荷载。竖向荷载是指自重、桥面活载和施工荷载。轴向荷载是指桥跨方向上，恒、活载转换过来的轴向力以及纵向和横向的预应力荷载。因此，顶板、底板除按板的构造要求决定厚度之外，还要按桥跨方向上总弯矩决定其厚度。箱梁根部底板厚度箱梁底板厚度随箱梁负弯矩的增大而逐渐加厚至墩顶，以适应受压要求。底板除须符合使用阶段的受压要求外，在破坏阶段还宜使中和轴保持在底板以内，并有适当的富裕。具体数额取值在后期的计算书中体现。
3.3.4 内力计算
3.3.4.1 主梁内力计算
根据梁跨结构纵断面的布置，并通过对移动荷载作用最不利位置，确定控制截面的内力，然后进行内力组合，画出内力包络图。
3.3.4.2 活载内力计算
可变作用是指结构使用期间，其值随时间变化，且其变化值与平均值比较不可忽略的作用。一般包括汽车荷载、汽车冲击力、汽车离心力、汽车制动力、温度作用、风荷载、支座摩阻力等【21】。
3.3.4.3 横隔梁内力计算
3.3.4.4 桥面板内力计算
恒载产生的内力
汽车车辆荷载产生的内力
内力组合
3.3.5 预应力钢筋估算和预应力钢筋的布置
在满足结构正常使用极限状态下的使用性能要求和保障结构在达到承能力极限状态时具有一定的安全储备。
3.3.5.1 截面特性的计算
3.3.5.2 控制应力和有效应力的选取。
3.3.5.3 估算预应力钢筋的截面积
3.3.5.4 预应力钢筋的布置，一般情况下根据结构在正常使用极限状态下正截面抗裂性或裂缝宽度限值来确定预应力钢筋的数量。
3.3.6 预应力损失计算
预应力损失计算根据设计以及施工要求分项进行计算。后张法梁预应力损失有预应力钢束与管道壁之间的摩擦损失；锚具变形，钢束回缩引起的预应力损失；混凝土弹性压缩引起的损失；钢束应力松弛引起的损失；混凝土收缩和徐变引起的损失五项，然后对着五项进行预应力损失汇总。
3.3.7 变形验算
6.9.1 持久状态应力验算和短暂状态应力验算
6.9.2 主应力验算
计算截面：弯矩和剪力均较大处，跨中截面混凝土正应力验算，1/4、1/8截面正应力验算。
计算点：验算净截面和换算截面重心轴处。
3.3.8 支座验算
3.3.9 桥梁墩台基础的计算
采用钻孔灌注桩，桩基均按摩擦桩设计。
3.3.10 桥面铺装
桥面铺装采用10cm C50混凝土 SBS改性沥青涂膜防水层 10cm沥青混凝土。
3.3.11 桥面排水措施
纵向每隔7m设置一个泄水管，且在横向对称布置。
结语
预应力混凝土桥从不同的角度也会分出很多类，通过近几年的工程实践，本人认为组合小箱梁结构如能在设计方面进一步完善，例如底板、腹板适当加厚，施工方面合理选择粗骨料粒径，优化施工工艺，同时严格按施工规范要求进行预应力张拉压浆，并在规范规定的期限内完成湿接缝的浇筑，就能消除预应力混凝土砼组合小箱梁的常见质量通病，保证预应力混凝士砼组合小箱梁的内在质量和外在质量，使得预制预应力组合小箱梁这种结构型式得到更大的推广应用。
致谢
寒假转眼即逝，为该文献综述做准备的过程中，充满了疑惑的我开始查阅以前课本中所学的相关知识，学到了很多以前没有认真学的知识，所以要说古人说的一点没错，真的是书到用时方很少呀，像没头苍蝇似的在网上查资料，一知半解的整理资料，在郑老师的耐心指导下艰难完成文献综述，这对我是一种警示，敷衍别人就是敷衍自己呀，接下来一学期的毕业设计是个更加严谨更加不可马虎的大山，想要翻越它，就得锻炼自己，充实自己，给自己一个满意的结果!
在上学期接近结束时，我们那时真的是心浮气躁呀，外加正在期末考试，所以郑老师给我们第一次开会的时候是有点人在心不在的状态，但是郑老师还是给我们认真讲解毕业设计的大概情况，针对性的给出了资料供我们学习，也贴心的问我们还有什么问题，给我们留下了很好的印象，很喜欢这样的老师。做文献综述的时候有不懂的都能得到郑老师及时的答复，为我们顺利完成该文献综述提供了最权威最给力的保障，这一切完全离不开我的指导老师郑开启老师的严格要求，耐心的指导我们，交给我很多学习的技巧，所以我们对郑老师的谢意那时大大滴！
参考文献：
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[2] 陈从春，李国芬，黄小广.桥梁工程（第2版）[M].北京:人民交通出版社，2016.
[3] 高东光.公路桥涵设计手册-桥位设计[M].北京：人民交通出版社，2013.
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资料编号：[78220]
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