巩玉玺毕业设计.doc 71页

'山东交通学院毕业设计（论文）毕业设计摘要预应力混凝土梁式桥在我国桥梁建筑上占我重要的地位，在目前，对于中小跨径的永久性桥梁，无论是公路桥梁或者城市桥梁，都在尽量采用预应力混凝土梁式桥，因为这种桥梁具有就地取材，工业化施工，耐久性好，适应性强，。整体性好以及美观等多种优点。本设计采用装配式简支T梁结构，其上部结构由主梁、横隔梁、行车道板，桥面部分和支座等组成，显然主梁是桥梁的主要承重构件。其主梁通过横梁和行车道板连接成为整体，使车辆荷载在各主梁之间有良好的横向分布。桥面部分包括桥面铺装、伸缩装置和栏杆等组成，这些构造虽然不是桥梁的主要承重构件，但它们的设计与施工直接关系到桥梁整体的功能与安全，这里在本设计中也给予了详细的说明。本设计主要受跨中正弯矩的控制，当跨径增大时，跨中由恒载和活载产生的弯矩将急剧增加，是材料的强度大部分为结构重力所消耗，因而限制的起跨越能力，本设计采用27m标准跨径，合理地解决了这一问题。在设计中通过主梁内力计算、应力钢筋的布置、主梁截面强度与应力验算、行车道板及支座、墩台等等设计，完美地构造了一座装配式预应力混凝土简支T梁桥，所验算完全符合要求，所用方法均与新规范相对应。本设计重点突出了预应力在桥梁中的应用，这也正体现了我国桥梁的发展趋势。关键词：预应力，简支T梁，后张法，应力验算71 山东交通学院毕业设计（论文）AbstractTheprestressedconcretebeamplatebridgeoccupiesmyimportantstatusinourcountrybridgeconstruction,inatpresent,regardingsmallspanpermanentbridge,regardlessofisthehighwaybridgeorthecitybridge,allasfaraspossibleisusingtheprestressedconcretebeamplatebridge,becausethiskindofbridgehasmakesuseoflocalmaterials,theindustrializationconstruction,thedurabilityisgood,compatible,integritygoodaswellasartisticandsoonmanykindsofmerits.ThisdesignusesassemblytypesimplesupportTbeamstructure,itssuperstructurebythekingpost,septumtransversumbeam,thelaneboard,thebridgefloorpartandthesupportandsooniscomposed,theobviouskingpostisthebridgemaincarrier.Itskingpostconnectsintothewholethroughthecrossbeamandthelaneboard,enablethevehiclesloadtohavethegoodtraversebetweenvariouskingposts.Bridgefloorpartincludingcompositionsandsoonflooring,expansionandcontractioninstallmentandparapet,thesestructuresalthoughisnotthebridgemaincarrier,buttheirdesignandtheconstructionrelatesthebridgewholedirectlythefunctionandthesecurity,herehasalsogiventhedetailedexplanationinthisdesign.Thisdesignmainlystepsthesaggingmomentcontrol,whenthespanincreases,crossthebendingmomentwhichproducesbythedeadloadandtheliveloadthesharpgrowth,isthematerialintensitymajorityofconsumesforthestructuregravity,thuslimitsthespanningability,thisdesignusesthe27mstandardspan,hassolvedthisproblemreasonably.Inthedesignthroughthekingpostendogenicforcecomputation,thestresssteelbararrangement,kingpostsectionintensityandstresscheckingcalculation,laneboardandsupport,pillarTaiwanandsoondesigns,astructureassemblytypeprestressedconcretesimplesupportTbeambridge,thecheckingcalculationcompletelyhasconformedtotherequirementperfectly,usesthemethodandthenewstandardcorresponds.Thisdesignhashighlightedthepre-stressedwithemphasisinthebridgeapplication,thishasalsobeenmanifestingourcountrybridgetrendofdevelopment.Keyword:Pre-stressed，SimplesupportTbeam，Tensioning，Stresscheckingcalculation71 山东交通学院毕业设计（论文）前言公路桥梁交通是为国民经济、社会发展和人民生活服务的公共基础设施，是衡量一个国家经济实力和现代化水平的重要标志。我国从“七五”开始，公路建设进入了高等级公路建设的新阶段，近几年随着公路等级的不断提高，路桥方面知识得到越来越多的应用，同时，各项规范也有了较大的变动，为掌握更多路桥方面知识，我选择了28m装配式预应力混凝土简支T梁设计这一课题。本设计是根据设计任务书的要求和《公路桥规》的规定，选定装配式预应力T形截面简支梁桥，该类型的梁桥具有受力均匀、稳定，且对于小跨径单跨不产生负弯矩，施工简单且进度迅速等优点。设计内容包括拟定桥梁纵,横断面尺寸、上部结构计算，下部结构计算，施工组织管理与运营，施工图绘制,各结构配筋计算，书写计算说明书、编制设计文件这几项任务。在设计中，桥梁上部结构的计算着重分析了桥梁在施工及使用过程中恒载以及活载的作用力，采用整体的自重荷载集度进行恒载内力的计算。按照新规范车道荷载进行布置活载，并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，正应力及主应力的验算。下部结构采用以钻孔灌注桩为基础的墩柱，并分别对桥墩和桩基础进行了计算和验算。主要依据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD062-2004）,《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTJ024-85、,《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（简称《预规》）JTGD60—2004《公路桥涵设计通用规范》（简称《通用规范》）在本次设计过程中，得到了指导老师司老师及本组其他组员的帮助，才使的这次设计得以顺利完成。在此，对老师和同学们表示衷心的感谢。由于公路桥梁工程技术的不断进步，技术标准的不断更新，加之本人能力所限，设计过程中的错误和不足再所难免，敬请各位老师给予批评指正。71 山东交通学院毕业设计（论文）第1章桥型设计方案根据现桥位地形、水文条件，并综合考虑工程的经济性和施工难易程度，本桥桥跨布置的单跨跨径宜在30m以上，设计车速为60km/h，单车道宽度为3.5m。因此选定简支T型梁、连续箱梁和连续刚构桥这三种桥型方案来进行方案比较。1.1方案一：预应力钢筋混凝土简支梁（锥型锚具）1.1.1基本构造布置设计资料桥梁跨径及桥宽标准跨径：31m（墩中心距），全桥共：93米，分3跨主梁全长：30.96m桥面净空：净—7+20.5=8m计算跨径：30m1).上部构造为预应力混凝土T型梁，梁高1.9m；下部构造为柱式墩身，肋板式桥台，桩基础；采用简支转连续施工。2).预应力混凝土T型梁是目前公路桥梁中经济合理的桥型之一。桥型能适应桥位环境，施工工艺成熟、安全可靠；采用简支转连续桥型，桥面连续，行车舒适，施工方便，工期较短。上部结构施工较连续梁和连续刚构要简单，材料用量和费用较少。能有效控制投资规模，造价最省。图1.1桥梁立面图71 山东交通学院毕业设计（论文）1.1.2设计荷载两侧防撞栏杆重量分别为5kN/m。材料及工艺本桥为预应力钢筋混凝土T型梁桥。混凝土：主梁采用50号混凝土，桥面铺装用30号混凝土；预应力钢筋：采用标准型低松弛钢绞线（1×7标准型），抗拉强度标准值=1860MPa，抗拉强度设计值=1260MPa，公称直径15.2mm，公称面积1400mm，弹性模量E=1.95×10MPa，锚具采用夹片式群锚。简支梁的优点是构造、设计计算简单，受力明确，缺点是中部受弯矩较大，并且没有平衡的方法，而支点处受剪力最大，如果处理不好主梁的连接，就会出现行车不稳的情况1.2方案二：钢筋混凝土箱形拱桥1.2.1方案简介本方案为钢筋混凝土等截面悬链线无铰拱桥。全桥分八跨，每跨均采用标准跨径60m。采用箱形截面的拱圈。桥墩为重力式桥墩，桥台为U型桥台。1.2.2尺寸拟定本桥拟用拱轴系数m=2.24，净跨径为60.0m，矢跨比为1/8。桥面行车道宽9.0m,两边各设1.5m的人行道。拱圈采用单箱多室闭合箱，全宽11.2m，由8个拱箱组成，高为1.2m。拱箱尺寸拟定如图1.1图1.1箱梁尺寸拟定（1）拱箱宽度：由构件强度、刚度和起吊能力等因素决定，一般为130～160cm。取140cm。71 山东交通学院毕业设计（论文）（2）拱壁厚度：预制箱壁厚度主要受震捣条件限制，按箱壁钢筋保护层和插入式震动棒的要求，一般需有10cm，若采用附着式震捣器分段震捣，可减少为8cm,取8cm。（3）相邻箱壁间净宽：这部分空间以后用现浇混凝土填筑，构成拱圈的受力部分，一般用10～16cm，这里取16cm。（4）底板厚度：6～14cm。太厚则吊装重量大，太薄则局部稳定性差且中性轴上移。这里取10cm。（5）盖板：有钢筋混凝土板和微弯板两种型式，最小厚度6～8cm,这里取8cm。（6）现浇顶部混凝土厚度：一般不小于10cm，这里取10cm。（7）横隔板：多采用挖空的钢筋混凝土预制板，厚6～8cm，间距3.0～5.0m。横隔板应预留人行孔，以便于维修养护。这里取厚6cm。1.2.3桥面铺装及纵横坡度桥面采用沥青混凝土桥面铺装，厚0.10m。桥面设双向横坡，坡度为2.0%。为了排除桥面积水，桥面设置预制混凝土集水井和φ10cm铸铁泄水管，布置在拱顶实腹区段。双向纵坡，坡度为0.6%。1.2.4施工方法采用无支架缆索吊装施工方法，拱箱分段预制。采用装配——整体式结构型式，分阶段施工，最后组拼成一个整体。1.2.5总结预应力混凝土连续箱梁也是目前公路大跨径桥梁中经常采用的桥型之一。结构受力合理，变形小；桥面连续，行车舒适；较T型梁增加了施工的难度和工期；材料用量和费用较T型梁要多一些。上部构造施工采用移动支架一次性投入费用要高；且由于增加了大吨位支座，日后维护费用要增加。1.3桥型方案三：预应力混凝土连续刚构方案（比较方案）桥梁全长：93m（1）上部构造为预应力混凝土变高度箱梁，根部高4.5m，跨中高2.0m；下部构造为空心矩形截面墩身、肋板式桥台，桩基础；采用挂篮悬臂浇筑施工。（2）预应力混凝土连续刚构桥外型美观，是目前公路大跨径桥梁中经常采用的桥型之一，尤其是墩身高度很高时,更能体现出它的优势。该桥型连续，行车舒适；但上部结构施工工序较T型梁和连续梁要多、周期较长，造价较高。鉴于桥位处的地形条件，河流断面宽约70m，桥墩高28m左右，且由于连续刚构桥桥梁上部结构建筑高度较高，如采用该方案需要提升桥面标高，增加桥头引道长度。结合投资规模、和考虑施工的难度，本桥不适合于修建连续刚构桥。71 山东交通学院毕业设计（论文）方案的最终确定：经考虑，简直梁的设计较简单，受力的点明确，比较适合初学者作为毕业设计用，因此我选着了方案一。第2章上部结构设计2.1计资料及结构布置2.1.1设计资料（1）桥梁跨径及桥宽标准跨径：31m（墩中心距离）；主梁全长：30.96m；计算跨径：30m；桥面净空：分离式，[7m（行车道）+20.5m（防撞护栏）]×2，中间间距1m（2）设计荷载公路-Ⅰ级每侧防撞栏重力的作用力为5KN/m。（3）材料及工艺混凝土：主梁用C50，弹性模量E=3.4510MPa，抗压强度标准值=32.4MPa，抗压强度设计值=22.4MPa，抗拉强度标准值=2.65MPa，抗拉强度设计值=1.83MPa。桥面铺装：用9cm厚的C30混凝土垫层（重度为24kN/m）和7cm厚的沥青混凝土面层（重度为24kN/m）预应力钢筋：采用标准型低松弛钢绞线（1×7标准型），抗拉强度标准值=1860MPa，抗拉强度设计值=1260MPa，公称直径15.2mm，公称面积1400mm，弹性模量E=1.95×10MPa，锚具采用夹片式群锚。普通钢筋:直径大于等于12mm的采用HRB400级钢筋，抗拉强度标准值=400MPa，抗拉强度设计值71 山东交通学院毕业设计（论文）=330MPa。直径小于12mm的均用HRB335级钢筋，抗拉强度标准值=335MPa，抗拉强度设计值=280MPa。（4）设计依据（一）交通部颁《公路工程技术标准》（JTGB01—2003）（二）交通部颁《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60—2004）（三）交通部颁《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62—2004）（5）施工方法：采用后张法施工，预制主梁时，预留孔道采用预埋金属波纹管成型，钢绞线采用TD双作用千斤顶两端同时张拉。2.1.2横截面布置（1）主梁间距与主梁片数主梁间距通常应随梁高与跨径的增大而加宽为经济，同时加宽翼板对提高主梁截面效率指标很有效，故在许可条件下应适当加宽T梁翼板。翼板的宽度为2000mm,由于宽度较大，为了保证桥梁的整体受力性能，桥面板采用现浇混凝土刚性接头，因此主梁的工作截面有两种：预应力、运输、吊装阶段的小截面（b1=1500mm)和运营阶段的大截面（b2=2000mm)。净—7m+20.5m的桥宽选用四片主梁。（2）主梁跨中主要尺寸拟定1）主梁高度预应力简支梁桥的主要高度与其跨径之比通常在1/15—1/25，标准设计中高跨比约在1/18—1/19。本桥采用1900mm的主梁高度比较合适。2）主梁截面细部尺寸T梁翼板的厚度主要取决于桥面板承受车轮局部荷载的要求，还应考虑能否满足主梁受弯时上翼板受压的强度要求。预置T梁的翼板厚度取用150mm，翼板跟部加厚到250mm以抵抗翼缘跟部较大的弯矩。腹板厚度取为200mm。马蹄宽400mm，高200mm，与梁肋做三角过渡，高200mm。按照以上拟订的外形尺寸就可以绘出主梁各部分尺寸图（见图2.1）71 山东交通学院毕业设计（论文）71 山东交通学院毕业设计（论文）图2.13）计算截面几何特征将主梁跨中截面划分成五个规则图形的小单元，截面几何特征列表计算见表2.1。跨中截面几何特征计算表表2.1分块名称分块面积分块面积形心至上缘距离分块面积对上缘静距分块面积的自身惯矩（cm)分块面积对截面形心的惯矩(1)(2)(3)(4)(5)（7）=（4）+（6）大毛截面翼板30007.5225005625056.749658282.89714533三角承托65018.3311914.53611.145.911370023.31373634腹板310092.52867506206458-28.262475745.68682204下三角200163.33326664444.4-99.091963765.21968210马蹄80018014400026666.7-115.7610720302107469697750497830.532485550小毛截面71 山东交通学院毕业设计（论文）翼板22507.51687542187.562.8288792938921481三角承托65018.3311914.53611.151.991756924.11760535腹板310092.52867506206458-22.181525052.47731510下三角200163.33326664444.4-93.0117301721734616马蹄80018014400026666.7-109.68962376296504297000492205.529798571大毛截面全截面重心至两顶距离小毛截面全截面重心至两顶距离4）检查截面效率指标（希望在0.5以上）上核心距：下核心距：截面效率指标：表明以上初拟的主梁跨中截面是合理的。2.1.3横截面沿跨长变化横截面沿跨长的变化，该梁的翼板厚度不变，马蹄部分逐渐抬高，梁端处腹板加厚到与马蹄等宽，主梁的基本布置到这里就基本结束了。2.1.4横隔梁的布置由于主梁很长，为了减小跨中弯矩的影响，全梁共设了五道横隔梁，分别布置在跨中截面、两个四分点及梁端，其间距为7.5m。2.2主梁作用效应计算2.2.1永久作用效应计算（1）永久作用集度1）预制梁自重跨中截面段主梁的自重马蹄抬高与腹板宽度段梁的自重71 山东交通学院毕业设计（论文）支点段梁的自重边主梁的横隔梁中横隔梁体积端横隔梁体积故半跨内横隔梁重力为预制梁永久作用集度2）二期永久作用现浇T梁翼板集度边梁现浇部分横隔梁一片中横隔梁（现浇部分）体积：一片端横隔梁（现浇部分）体积：故：铺装9cm混凝土铺装：7cm沥青铺装：若将桥面铺装均摊给四片主梁，则：栏杆两侧防撞护栏分别为5KN/m若将两侧防撞栏均摊给四片主梁，则：边梁二期永久作用集度：（2）永久效应如图2.2所示，设x为计算截面离左支座的距离主梁弯矩和剪力的计算公式分别为：71 山东交通学院毕业设计（论文）图2.2主梁弯矩和剪力图永久作用效应计算表表2.2作用效应跨中四分点变化点支点一期弯矩（KN·m)2219.621664.721025.960剪力(KN)0147.98217.03295.95二期弯矩（KN·m)1283.63962.72593.320剪力(KN)085.58125.51171.15弯矩（KN·m)3503.252627.441619.280剪力(KN)0233.26342.54467.12.2.2可变作用效应计算（1）冲击系数和车道折减系数按《桥规》4.3.2条规定，结构的冲击系数与结构的基频有关，因此要先计算结构的频率。简支梁桥的频率可采用下列公式估算：71 山东交通学院毕业设计（论文）其中：根据本桥的基频，可计算出汽车荷载的冲击系数为：按《桥规》4.3.1条，当车道为两车道时，不需进行横向折减,。（2）计算主梁的荷载横向分布系数1）跨中的荷载横向分布系数本桥跨中内设5道横隔梁，具有可靠地横向联系，且承重结构的长宽比为:因此采用修正的刚性横梁法来绘制横向影响线并计算横向分布系数主梁的抗弯及抗扭惯性矩和=32485550=0.32485550对于T形梁截面，抗扭惯性矩可以近似按下式计算：式中：—相应为单个矩形截面的宽度和高度—矩形截面抗扭刚度系数—梁截面划分成单个矩形截面的个数对于跨中截面，翼缘板的换算平均厚度：马蹄部分的换算平均厚度：图2.3给出了的计算图示，的计算见表2.371 山东交通学院毕业设计（论文）图2.3的计算表2.3分块名称翼缘板20018.60.0931/30.0042899腹板141.4200.1410.3030.0034275马蹄40300.750.180.0019440.0096614计算抗扭修正系数β此设计中主梁的间距相同，同时将主梁近似看成等截面，则得：式中：G=0.425El=30m=0.0096614×4=0.0386456()=3m=1m=-1m=-3m=0.3248555计算得β=0.743671 山东交通学院毕业设计（论文）按修正的刚性横梁法计算横向影响线竖坐标值：式中：n=4计算所得的值列于表2.4内值表2.4梁号10.58460.36150.1385-0.084620.36150.28720.21280.1385④计算荷载横向分布系数 1、2号梁的横向影响线和最不利布载图式如图2.4所示。71 山东交通学院毕业设计（论文）图2.4跨中处荷载横向分布系数计算图对1号梁：对2号梁：取荷载横向分布系数=0.62272）支点截面的荷载横向分布系数采用杠杆原理方法计算，首先绘制横向影响线图（如下图2.5所示），在横向按最不利荷载布置。71 山东交通学院毕业设计（论文）图2.5支座处荷载横向分布系数计算图对于号梁：对于号梁：3）横向分布系数汇总，下表2.5：横向分布系数汇总表表2.5荷载类别①②③④0.62270.550.52050.7250.52050.7250.62270.5571 山东交通学院毕业设计（论文）公路I级（3）车道荷载的取值根据《桥规》4.3.1条的均布荷载标准根据《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）公路-I级车道荷载的均布荷载标准值=10.5KN/m车道荷载的集中荷载标准值计算剪力效应时，（4）计算可变作用效应主梁活载弯矩时，均采用全跨统一的横向分布系数m,鉴于跨中和四分点剪力响线的较大坐标位于桥跨中部，故也按不变的m来计算。求支点和变化点截面活载剪力时，由于主要荷重集中在支点附近而应考虑支撑条件的影响，按横向分布系数沿桥跨的变化曲线取值，即从支点到四分之一之间，横向分布系数用m,m直线插入其区段均取m值。1）跨中截面最大弯矩和最大剪力（如图2.6所示）式中：S—所求截面的弯矩或剪力（1+µ）—汽车荷载的冲击系数，等于1.236ξ—多车道桥涵的汽车荷载折减系数，等于1m—主梁的横向分布系数ω—使结构产生最不利效应的同号影响线的面积y—所加载影响线中一个最大影响线峰值故不计冲击系数71 山东交通学院毕业设计（论文）图2.6跨中截面2）求四分点截面的最大弯矩和最大剪力（如图2.7所示）不计冲击系数71 山东交通学院毕业设计（论文）图2.7四分点截面图3）求支点截面的最大剪力（如下图2.8）不计冲击系数4）求变化点截面的最大弯矩和最大剪力（如下图2.9）71 山东交通学院毕业设计（论文）图2.8支点截面图2.9变化点截面71 山东交通学院毕业设计（论文）不计冲击系数2.2.3主梁作用效应组合按《桥规》4.1.6—4.1.8条规定，根据可能同时出现的作用效应选择了三种最不利效应组合：正常使用短期效应组合和长期效应组合、标准效应组合和承载能力极限状态基本组合（如下表2.6所示）主梁作用效应组合表2.6序号荷载类别跨中截面四分点截面变化点截面支点(KN·m)(KN)(KN·m)(KN)(KN·m)(KN)(KN)①第一期永久作用2219.6201664.72147.981025.96217.03295.95②第二期永久作用1283.630962.7285.58593.32125.51171.15现浇湿接缝210.940158.214.0697.520.6328.13③总永久作用=①+②3503.2502627.44233.261619.28342.54467.1④可变作用不计冲击2043.24129.131532.43212.09893.10242.04280.25⑤可变作用计冲击2525.44159.61894.08262.141103.87299.16346.39⑥标准组合=③+⑤6028.69159.64521.52495.42723.15641.7813.49⑦极限组合=1.0×（1.2×③+1.4×⑤）7739.52223.445804.64646.913488.55829.871045.47⑧短期组合=0.7×④1430.2790.391072.7148.46625.17169.43196.18⑨长期组合=0.4×④817.351.65612.9784.84357.2496.82112.171 山东交通学院毕业设计（论文）2.3钢筋面积的估算及钢束位置2.3.1预应力钢筋截面积的估算（1）按构件正截面抗裂性要求估算预应力钢筋数量本设计按A类部分预应力混凝土构件考虑，根据跨中截面抗裂要求，可得到跨中截面所需的有效预加力为：式中：—正常使用极限状态按作用短期效应组合计算得弯矩值，4933.52KN·m—混凝土C50抗拉强度标准值，2.65MPaA—构件混凝土全截面面积，775000mm²—预应力钢筋的合力作用点至截面重心轴的距离，设预应力钢筋截面重心距截面下缘为=100mm，则W—构件全截面对抗裂验算边缘弹性抵抗矩，所以有效预加力合力为:预应力钢筋的张拉控制应力为，预应力损失按张拉控制应力的20%估算，则需要预应力钢筋的面积为采用3束715.2钢绞线，预应力钢筋的截面积为。采用夹片式群锚，金属波纹管成孔。2.3.2预应力钢筋布置（1）跨中截面预应力钢筋的布置71 山东交通学院毕业设计（论文）后张预应力混凝土受弯构件的预应力管道布置应符合《公路桥规》中的有关构造要求。参考已有的设计图纸并按《公路桥规》中的构造要求，对跨中截面的预应力钢筋进行初步设置（见图2.10）图2.10端部及跨中预应力钢筋布置图（2）其他截面钢束位置及倾角计算①钢束弯起形状、弯起角θ及其弯曲半径采用直线段中接圆弧曲线段的方式弯曲。为使预应力钢筋的预加力垂直作用于锚垫板，N1、N2、N3弯起角θ均取。各钢束的弯曲半径为、、。②钢束各控制点位置的确定以N3号钢束为例，其弯起布置如图2.11所示由确定导线点距锚固点的水平距离由确定弯起点距导线点的水平距离所以弯起点至锚固点的水平距离为71 山东交通学院毕业设计（论文）图2.11曲线预应力钢筋计算图则弯起点至跨中截面的水平距离为根据圆弧切线的性质，图中弯止点沿切线方向至导线点的距离与弯起点至导线点的水平距离相等，所以弯止点至导线点的水平距离为故弯止点至跨中截面的水平距离为同理可计算N1、N2的控制点的位置，将各钢束的控制参数汇总与表2.7各钢束弯曲控制要素表表2.7钢束号升高值（mm）弯起角（°）弯起半径R（mm）支点至锚固点的水平距离d（mm）弯起点至跨中截面的水平距离Xk（mm）弯止点距跨中水平距离（mm）N117008450001436116874N2950830000249710311279N3500815000312114171350571 山东交通学院毕业设计（论文）③各截面钢束位置及其倾角计算仍以N3号钢束为例（如图2.11），计算钢束上任一点i离梁底距离及该点处钢束的倾角，式中为钢束弯起前其重心至梁底的距离，，为i点所在计算截面处钢束位置的升高值。计算时，首先应判断出i点所在的区段，然后计算及，即当时，i点位于直线段还未弯起，，故，当时，i点位于圆弧弯曲段，及按下式计算，即当时，i位于靠近锚固端的直线段，此时，按下式计算，即各截面钢束位置及其倾角计算值详见表2.8各截面钢束位置及其倾角计算表表2.8计算截面钢束编号（mm）（mm）（mm）(°)(mm)(mm)跨中截面N16116263为负值，钢束尚未弯起00100N271034176N3114172088L/4截面N161162638526626N2710341760.7583103N3114172088为负值，钢束尚未弯起00100变化点截面N16116263810181118N2710341767.464254354N3114172088为负值，钢束尚未弯起0010071 山东交通学院毕业设计（论文）支点截面N16116263815801680N2710341768815915N31141720888356456④钢束平弯段的位置及平弯角N1、N2、N3三束预应力钢绞线在跨中截面布置在同一水平面上，而在锚固端三束钢绞线则都在肋板中心线上。为实现钢束的这种布筋方式，N2、N3在主梁肋板中必须从两侧平弯到肋板中心线上。为了便于施工中布置预应力管道，N2、N3在梁中的平弯采用相同的形式，其平弯位置如图2.12所示。平弯段有两段曲线弧，每段曲线弧的弯曲角为。图2.11钢束平弯示意图2.3.3非预应力钢筋截面积估算及布置按构件承载能力极限状态要求估算非预应力钢筋数量。在确定预应力钢筋数量后，非预应力钢筋数量根据正截面承载能力极限状态的要求来确定。按《公路桥规》规定，T梁截面受压翼缘有效宽度取下列三者中的最小值：（1）简支梁计算跨径的1/3。即10000mm。(2)相邻两梁的平均间距。即2000mm。(3),式中b为梁腹板宽度200mm，为承托长度0，71 山东交通学院毕业设计（论文）为受压翼缘悬出板厚度，取平均值为186mm。故。故取设预应力钢筋和非预应力钢筋的合力点到截面底边的距离为a=80mm,则有先假定为第一类T型截面，由公式计算受压区高度x,即求得则根据正截面承载力计算所需要的非预应力钢筋的截面积为；采用7根直径为20mm的HRB400钢筋，提供的钢筋截面积为As=2200（mm²）在梁底布置成一排（图2.12），其间距为50mm，钢筋重心到底边的间距为。图2.122.4主梁截面几何特性计算71 山东交通学院毕业设计（论文）后张法预应力混凝土梁主梁截面几何特性应根据不同的受力阶段分别计算。本设计的T梁从施工到运营经历了如下三个阶段。（1）主梁预制并张拉预应力钢筋主梁混凝土达到设计强度的90%后，进行预应力的张拉，此时管道尚未压浆，所以其截面特性为计入非预应力钢筋的影响（将非预应力钢筋换算为混凝土）的净截面。该截面的截面特性计算中应扣除预应力管道的影响，T梁翼板宽度为1500mm。（2）灌浆封锚，主梁吊装就位并现浇500mm湿接缝预应力钢筋张拉完成并进行管道压浆、封锚后，预应力钢筋能够参与截面受力。主梁吊装就位后现浇500mm湿接缝，但湿接缝还没有参与截面受力，所以此时的截面特性计算采用计入预应力钢筋和非预应力钢筋影响的换算截面，T梁翼板宽度仍为1500mm。（3）桥面、防撞护栏施工和营运阶段桥面湿接缝结硬后主梁即为全截面参与工作，此时截面特性计算采用计入预应力钢筋和非预应力钢筋影响的换算截面，T梁翼板宽度为2000mm。截面几何特性的计算以列表进行，以跨中截面为例列表于表2.9。同理，可求得其他受力阶段控制截面几何特性如表2.10。第一阶段跨中截面几何特性计算表表2.9分块名称分块面积重心至梁顶距离对梁顶边的面积距自身惯性矩截面惯性距混凝土全截面非预应力钢筋换算面积预留管道面积-3×π×70²/4净截面面积71 山东交通学院毕业设计（论文）注：各控制截面不同阶段的截面几何特性汇总表表2.10受力阶段计算截面阶段1孔道压浆前跨中截面699.008298.0974.2432.4892.716L/4截面699.008302.24.2842.5303.291变化点截面699.008306.7324.3232.5764.602支点截面970.549361.8384.673.21633.442阶段2管道结硬后至湿接缝结硬前跨中截面724.224327.4194.4042.8313.099L/4截面724.224322.7254.3772.7763.641变化点截面724.224317.5454.3342.724.936支点截面995.765362.8174.6663.23334.423阶段3跨中截面799.224357.6675.2742.9273.18871 山东交通学院毕业设计（论文）湿接缝结硬后L/4截面799.224352.6785.2232.8793.718变化点截面799.224347.0795.1732.8244.923支点截面1070.765396.6975.4463.38625.6602.5持久状况截面承载能力极限状态计算2.5.1正截面承载力计算一般取弯矩最大的跨中截面进行正截面承载力计算（1）求受压区高度x先按第一类T型截面梁，略去构造钢筋影响，由得到受压区全部位于翼板内，说明确实是第一类T型截面梁。（2）正截面承载力计算跨中截面的预应力钢筋和非预应力钢筋的合力作用点到截面底边距离a为所以截面抗弯承载力跨中截面正截面承载力满足要求。2.5.2斜截面承载力计算（1）斜截面抗剪承载力计算预应力混凝土简支梁应按规定需要验算的各个截面进行斜截面抗剪承载力验算，以下以变化点截面处的斜截面为例进行斜截面抗剪承载力验算。首先，根据公式进行截面抗剪计算的上下限复核，即式中：—验算截面处剪力组合设计值，为829.87KN71 山东交通学院毕业设计（论文）—混凝土强度等级，为50MPab—腹板厚度，为200mm—相应于剪力组合设计值处的截面有效高度，即自纵向受拉钢筋合力点（包括预应力钢筋和非预应力钢筋）至混凝土受压边缘的距离，这里纵向受拉钢筋合力点距截面下缘的距离为所以—预应力提高系数，为1.25代入上式得计算表明，截面尺寸满足要求，但需配置抗剪钢筋。斜截面抗剪承载力按公式计算。斜截面内混凝土和箍筋共同的抗剪承载力设计值与斜截面相交的预应力弯起钢筋抗剪承载力设计值式中：—异号弯矩影响系数，为1.0—预应力提高系数，为1.25—受压翼缘影响系数，为1.1箍筋选用双肢直径为10mm的HRB335钢筋，，间距，则。故71 山东交通学院毕业设计（论文）采用全部3束预应力钢筋的平均值，即。所以=878.318（KN）变化点截面处斜截面抗剪满足要求。非预应力构造钢筋作为承载力储备，未予考虑。（2）斜截面抗弯承载力由于钢束均锚固于梁端，钢束数量沿跨长方向没有变化，且弯起角度缓和，其斜截面抗弯强度一般不控制设计，故不另行验算。2.6钢束预应力损失估算2.6.1预应力钢筋张拉（锚下）控制应力按《公路桥规》规定采用2.6.2钢束预应力损失（1）预应力钢筋与管道间摩擦引起的预应力损失对于跨中截面：；d为锚固点到支点中线的水平距离（图2.11）；、k分别为预应力钢筋与管道壁的摩擦系数及管道每米局部偏差对摩擦的影响系数，采用预埋金属波纹管成型时，由表查得，k=0.0015；为从张拉端到跨中截面间，管道转过的角度，这里N1只有竖弯，其角度为，N2和N3不仅有竖弯还有平弯（图2.12），其角度应为管道转过的空间角度，其中竖弯角度为，平弯角度为，所以空间转角为跨中截面各钢束摩擦应力损失值见表2.11。同理可算出其他控制截面处的值。各截面摩擦应力损失值的平均值的计算结果见表2.12。71 山东交通学院毕业设计（论文）跨中截面摩擦应力损失计算表2.11钢束编号θx(m)kx(MPa)（°）（rad）N180.13960.034915.1430.02270.0560139578.12N212.1450.21200.053015.2490.02290.07311395101.97N312.1450.21200.053015.3120.02300.07321395102.11平均值94.07各控制截面平均值表2.12截面跨中L/4变化点支点平均值（MPa）94.0754.1325.990.49（2）锚具变形、钢丝回缩引起的应力损失计算锚具变形、钢筋回缩引起的应力损失，后张法曲线布筋的构件应考虑锚固后反摩擦的影响。首先根据公式计算反摩擦影响长度，即式中的为张拉端锚具变形值，由表查得夹片式锚具顶压张拉时为4mm；为单位长度由管道摩阻引起的预应力损失，；为张拉端锚下张拉控制应力，为扣除沿途管道摩擦损失后锚固端预拉应力，；为张拉端至锚固端的距离，这里的锚固端为跨中截面。将各束预应力钢筋的反摩擦影响长度列表2.13反摩擦影响长度计算表表2.13钢束编号（MPa）（MPa）（MPa）（mm）(MPa/mm)(mm)71 山东交通学院毕业设计（论文）N1139578.121316.88151430.00515912296N21395101.971293.03152490.00668710800N31395102.111292.89153120.00666910815求得后可知三束预应力钢绞线均满足，所以距张拉端为x处的截面由锚具变形和钢筋回缩引起的考虑反摩擦后的预应力损失可按下式计算，即式中的为张拉端由锚具变形引起的考虑反摩擦后的预应力损失，。若则表示该截面不受反摩擦的影响。将各控制截面的计算列表2.14。锚具变形引起的预应力损失计算表表2.14截面钢束编号x（mm）（mm）（mm）（MPa）各控制截面平均值（MPa）跨中截面N11514312296126.87截面不受反摩擦影响。0N21524910800144.44N31531210815144.25L/4截面N1764312296126.8748.0142.95N2774910800144.4440.80N3781210815144.2540.05变化点截面N1414312296126.8784.1286.16N2424910800144.4487.61N3431210815144.2586.74支点截面N114312296126.87125.39135.53N224910800144.44141.11N331210815144.25140.09(3)预应力钢筋分批张拉时混凝土弹性压缩引起的应力损失（）混凝土弹性压缩引起的应力损失取按应力计算需要控制的截面进行计算。对于简支梁可取截面计算，并以其计算结果作为全梁各截面预应力钢筋应力损失的平均值。71 山东交通学院毕业设计（论文）式中：m—张拉批数，为3—预应力钢筋弹性模量与混凝土弹性模量的比值，按张拉时混凝土的实际强度等级计算，假定为设计强度的90%，即，查表得，故—全部预应力钢筋（m批）的合力在其作用点（全部预应力钢筋重心点）处所产生的混凝土正应力，，截面特性按表2.10中第一阶段取用。所以（4）钢筋松弛引起的预应力损失（）对于采用超张拉工艺的低松弛级钢绞线，由钢筋松弛引起的预应力损失按下式计算式中：—张拉系数，采用超张拉，取为0.9—钢筋松弛系数，对于低松弛钢绞线，取为0.3—传力锚固时的钢筋应力，，这里仍采用截面的应力值作为全梁的平均值计算，故有所以（5）混凝土收缩、徐变引起的损失（）混凝土收缩、徐变终极值引起的受拉区预应力钢筋的应力损失可按下式计算式中：—加载龄期为时混凝土收缩应变终极值和徐变系数终极值71 山东交通学院毕业设计（论文）—加载龄期，即达到设计强度为90%的龄期，近似按标准养护条件计算则有：，则可得；对于二期恒载的加载龄期，假定为。该梁所属的桥位于野外一般地区，相对湿度为75%，其构件理论厚度由图2.1中跨中截面可得，由此可查表并插值得相应的徐变系数终极值为、；混凝土收缩应变终极值为。为传力锚固时在跨中和截面的全部受力钢筋（包括预应力钢筋和纵向非预应力钢筋,为简化计算不计构造钢筋影响）截面重心处由所引起的混凝土正应力的平均值。考虑到加载龄期不同，按徐变系数变小乘以折减系数。计算引起的应力时采用第一阶段截面特性，计算引起的应力时采用第三阶段截面特性。跨中截面截面所以（未计构造钢筋影响），取跨中与的平均值计算，则有71 山东交通学院毕业设计（论文）跨中截面截面所以将以上各项代入即得现将各截面钢束应力损失平均值及有效预应力汇总于表2.15各截面钢束应力损失平均值及有效预应力汇总表表2.15计算截面应力损失工作阶段预加应力阶段使用阶段钢束有效预应力预加力阶段使用阶段跨中截面94.07031.25125.3232.1975.14107.331269.681162.35截面54.1342.9531.25128.3332.1975.14107.331266.671159.34变化点截面25.9986.1631.25143.432.1975.14107.331251.61144.27支点截面0.49135.5331.25167.2732.1975.14107.331227.731120.42.7应力验算2.7.1短暂状况的正应力验算71 山东交通学院毕业设计（论文）（1）构件在制作、运输及安装等施工阶段，混凝土强度等级为C45。在预加力和自重作用下的截面边缘混凝土的法向压应力应符合公式要求（2）短暂状况下（预加力阶段）梁跨中截面上、下缘的正应力为上缘下缘其中：，。截面特性取用表2.10中的第一阶段的截面特性。代入上式得（压）（压）预加力阶段混凝土的压应力满足应力限制值的要求；混凝土的拉应力通过规定的预拉区配筋率来防止出现裂缝，预拉区混凝土没有出现拉应力，故预拉区只需配置配筋率不小于0.2%的纵向钢筋即可。2.7.2持久状况的正应力验算（1）截面混凝土的正应力验算对于预应力混凝土简支梁的正应力，由于配设曲线筋束的关系，应取跨中、、支点及钢束突然变化处（截断或弯出梁顶等）分别进行验算。应力计算的作用（或荷载）取标准值，汽车荷载计入冲击系数。在此仅以跨中截面为例，进行验算。此时有跨中截面混凝土上边缘压应力计算值为71 山东交通学院毕业设计（论文）持久状况下跨中截面混凝土正应力验算满足要求。（2）持久状况下预应力钢筋的应力验算由二期恒载及活载作用产生的预应力钢筋截面重心处的混凝土应力为所以钢束应力为计算表明预应力钢筋拉应力超过了规范规定值。但其比值（1230/1209-1）=1.74%<5%,可以认为钢筋应力满足要求。2.7.3持久状况下的混凝土主应力验算本设计取剪力和弯矩都有较大的变化点截面进行计算。（1）截面面积矩计算按图2.13进行计算。其中计算点分别取上梗肋处、第三阶段截面重心轴处及下梗肋处。71 山东交通学院毕业设计（论文）图2.13变化点截面现在以第一阶段截面梗肋以上面积对净截面重心轴的面积矩计算同理可得不同计算点处的面积矩，现汇总于表2.16面积矩计算表表2.16截面类型第一阶段净截面对其重心轴（重心轴位置x=709.5）第二阶段换算截面对其重心轴（重心轴位置x=732.7）第三阶段换算截面对其重心轴（重心轴位置x=671）计算点位置面积矩符号面积矩1.8272.0381.4131.9432.1761.3812.1992.3761.46771 山东交通学院毕业设计（论文）（2）主应力计算以上梗肋处的主应力计算为例①剪应力剪应力的计算公式为式中：—可变作用引起的剪力标准值组合。—分别为一期和二期恒载作用引起的剪力标准值。—计算主应力点以上（或以下）部分换算截面面积对截面重心轴、净截面面积对截面重心轴的面积矩。—计算截面上预应力弯起钢筋的切线与构件纵轴线的夹角。—计算主应力点处构件腹板的宽度。—纵向预应力弯起钢筋扣除全部预应力损失后的有效预应力。—计算截面上同一弯起平面内预应力弯起钢筋的截面面积。所以有②正应力71 山东交通学院毕业设计（论文）③主应力同理可得及下梗肋的主应力见表2.17变化点截面主应力计算表表2.17计算纤维面积矩剪应力正应力主应力第一阶段净截面第二阶段换算截面第三阶段换算截面1.8271.9432.1991.095.13-0.225.352.0382.1762.3761.174.38-0.294.671.4131.3811.4670.663.11-0.133.24（3）主压应力的限制值混凝土的主压应力限值为，与表2.17的计算结果相比，可见混凝土主压应力的计算值均小于限值，满足要求。71 山东交通学院毕业设计（论文）（4）主应力验算将表2.17中的主压应力值与主压应力限值比较，均小于相应的限制值。最大主拉应力为按《公路桥规》的要求，仅需按构造布置箍筋。2.8抗裂性验算2.8.1作用短期效应组合作用下的正截面抗裂验算正截面抗裂验算取跨中截面进行。（1）预加力产生的构件边缘的混凝土预压应力计算跨中截面（2）由荷载产生的构件边缘混凝土的法向拉应力计算（3）正截面混凝土抗裂验算对于A类部分预应力混凝土构件，作用荷载短期效应组合下的混凝土拉应力应满足由以上计算可知（压），说明截面在荷载短期效应组合作用下没有消压，计算结果满足《公路桥规》中A类部分预应力构件按作用短期效应组合计算的抗裂要求。同时A类部分预应力混凝土构件还必须满足作用长期效应组合的抗裂要求。71 山东交通学院毕业设计（论文）所以构件满足《公路桥规》中A类部分预应力混凝土构件的作用长期效应组合的抗裂要求。2.8.2作用短期效应组合作用下的斜截面抗裂验算斜截面抗裂验算应取剪力和弯矩均较大的最不利区段截面进行，这里仍取剪力和弯矩都较大的变化点截面进行计算。该截面的面积矩见表2.16（1）主应力计算以上梗肋处（）的主应力计算为例。①剪应力剪应力的计算按公式进行，其中为可变作用引起的剪力短期效应组合值，。所以有②正应力③主拉应力71 山东交通学院毕业设计（论文）同理可得及下梗肋的主应力见表2.18变化点截面抗裂验算主拉应力计算表表2.18计算纤维面积矩剪应力正应力主拉应力第一阶段净截面第二阶段换算截面第三阶段换算截面1.8271.9432.1990.684.55-0.102.0382.1762.3760.734.43-0.121.4131.3811.4670.434.25-0.04（2）主拉应力的限制值作用短期效应组合下抗裂验算的混凝土主拉应力限值为从表2.18中可以看出，以上主拉应力均符合要求，所以变化点截面满足作用短期效应组合下的斜截面抗裂验算要求。2.9主梁变形计算根据主梁截面在各阶段混凝土正应力验算结果可知主梁在荷载作用下截面不开裂。2.9.1荷载短期效应作用下主梁挠度验算主梁计算跨径L=30m，C50混凝土的弹性模量E=3.4510MPa。由表2.10可见，主梁在各控制截面的换算截面惯性矩各不相同，取梁L/4处截面的换算惯性矩作为全梁的平均值来计算。简支梁挠度验算式为（1）可变荷载作用引起的挠度现将可变荷载作为均布荷载作用在主梁上，则主梁跨中挠度系数，荷载短期效应的可变荷载值为。71 山东交通学院毕业设计（论文）由可变荷载引起的简支梁跨中截面的挠度为考虑长期效应的可变荷载引起的挠度值为满足要求。（2）考虑长期效应的一期恒载、二期恒载引起的挠度2.9.2预加力引起的上拱值计算采用L/4截面处的使用阶段永存预加力矩作用为全梁平均预加力矩计算值，即截面惯性矩应采用预加力阶段(第一阶段)的截面惯矩，为简化，这里仍以梁L/4处截面的截面惯性矩作为全梁的平均值来计算。则主梁上拱值（跨中截面）为考虑长期效应的预加力引起的上拱值为（3）预拱度的设置梁在预加力和荷载短期效应组合共同作用下并考虑长期效应的挠度值为71 山东交通学院毕业设计（论文）预加力产生的长期上拱值大于按荷载短期效应组合计算的长期挠度值，所以不需要设置预拱度。2.10锚固区局部承压计算根据对三束预应力钢筋锚固点的分析，N2钢束的锚固端局部承压条件最不利，现对N2锚固端进行局部承压验算。图2.14为N2钢束梁端锚具及间接钢筋的构造布置图。2.10.1局部受压区尺寸要求配置间接钢筋的混凝土构件，其局部受压区的尺寸应满足式中：—结构重要性系数，这里为1.0—局部受压面积上的局部压力设计值，后张法锚头局压区应取1.2倍张拉时的最大压力，所以局部压力设计值为—混凝土局部承压修正系数，71 山东交通学院毕业设计（论文）图2.14锚固区局部承压计算图注：图中钢筋均为直径是10mm的HRB335钢筋—张拉锚固时混凝土轴心抗压强度设计值，混凝土强度达到设计强度的90%时张拉，此时混凝土强度等级相当于0.9×C50=C45，查表得—混凝土局部承压承载力提高系数，—混凝土局部受压面积，为扣除孔洞后的面积，为不扣除孔洞面积；对具有喇叭管并与垫板连成整体的锚具，可取垫板面积扣除喇叭管尾端内孔面积，本设计中采用的即为此类锚具，喇叭管尾端内孔直径为70mm。—71 山东交通学院毕业设计（论文）局部受压计算底面积，局部受压面为边长160mm的正方形，根据《公路桥规》中的计算方法，局部承压计算底面为宽400mm、长480mm的矩形（图2.14），此时N2和N3的局部承压计算底面有重叠（图中阴影部分），考虑到局部承压计算底面积重叠的情况及《公路桥规》对其取“同心、对称”的原则，这里取N2的局部承压计算底面为400mm×（160+160+160）的矩形。计算表明，局部承压区尺寸满足要求。2.10.2局部抗压承载力计算配置间接钢筋的局部受压构件，其局部抗压承载力计算公式为且需满足式中：—局部受压面积上的局部压力设计值，—混凝土核心面积，可取局部受压计算底面积范围以内的间接钢筋所包围的面积，这里配置螺旋钢筋（图2.14），得—间接钢筋影响系数；混凝土强度等级为C50及以下时，取2.0—间接钢筋体积配筋率；局部承压区配置直径为10mm的HRB335钢筋，单根钢筋截面积为78.54mm2，所以C45混凝土,将上述各计算值代入局部抗压承载力计算公式，可得到71 山东交通学院毕业设计（论文）故局部抗压承载力计算通过。所以N2钢束锚下局部承压计算满足要求。同理可对N1、N3号钢束进行局部承压计算。2.11横隔梁内力计算2.11.1确定作用在跨中横隔梁的计算荷载该设计简支梁桥中具有多根内横隔梁，鉴于桥梁跨中处的横隔梁受力最大，通常可只计算跨中横隔梁的内力，其余横隔梁可依据跨中横隔梁偏安全的选用相同的截面尺寸和配筋。如图2.15所示，为跨中横隔梁纵向的最不利荷载布置。图2.15跨中横隔梁的受载图示纵向一列车轮对于中横梁的计算荷载为：计算弯矩时计算剪力时2.11.2绘制中横隔梁内力影响线通常横隔梁弯矩为靠近桥中心线位置的截面较大，而剪力则在靠近两侧边缘位置的截面较大。所以，该设计可以只取2-3截面计算横隔梁的弯矩，取1号梁右截面计算横隔梁的剪力，采用偏心压力法来计算横隔梁的内力，现需做出相应的影响线。在表2.4中已算得1号梁的横向影响线竖坐标为2号梁的横向影响线竖坐标为（1）绘制弯矩影响线对于2号和3号主梁之间截面的弯矩影响线可计算如下：71 山东交通学院毕业设计（论文）P=1作用在1号梁轴时：P=1作用在3号梁轴时：P=1作用在4号梁轴时：（2）绘制剪力影响线对于1号主梁处截面的剪力影响线可计算如下：P=1作用在计算截面以右时：，即（就是1号梁荷载横向影响线）P=1作用在计算截面以左时：，即绘出的和影响线如图2.16所示。2.11.3截面内力计算将求得的计算荷载在相应的影响线上按最不利荷载位置加载，对于汽车荷载并计入冲击影响，则得：鉴于横隔梁的结构自重内力甚小，计算中略去不计，按极限状态设计的计算内力为：2.11.4配筋计算按两层钢筋布置，设，则有效高度由得71 山东交通学院毕业设计（论文）图2.16中隔梁内力影响线受压区高度所需钢筋面积选择3根直径为20的HRB400钢筋，提供的钢筋截面积为配筋如图2.17所示。71 山东交通学院毕业设计（论文）图2.17横隔梁配筋图2.12行车道板内力计算计算如图2.18所示T梁翼板所构成的铰接悬臂板的设计内力，荷载为公路-I级，桥面铺装为9cm厚的C30混凝土垫层（重度为24）和7cm厚的沥青混凝土面层（重度为24），T梁翼板材料的重度为25。图2.18铰接悬臂行车道板2.12.1恒载及其内力以纵向1m宽的板条进行计算（1）每延米板上的恒载g71 山东交通学院毕业设计（论文）沥青混凝土面层：g1=0.07×1×24=1.68KN/mC30混凝土垫层：g2=0.09×1×24=2.16KN/mT梁翼板自重：g2=0.186×1×25=4.65KN/m合计：g=（2）每米宽板条的恒载内力弯矩剪力2.12.2车辆荷载产生的内力将后轮作用于铰缝轴线上，后轴作用力为P=140KN,轮压分布宽度如图2.19。对于车轮荷载中后轮的着地宽度为，宽度为，则荷载对于悬臂跟部的有效分布宽度：冲击系数：作用于每米宽板条上的弯矩为：作用于每米宽板条上的剪力为：2.12.3荷载组合承载能力极限状态内力组合计算所以，行车道板的设计内力为：71 山东交通学院毕业设计（论文）图2.19车轮荷载的计算图式2.12.4桥面板截面配筋悬臂板及连续板支点采用相同的抗弯钢筋，故只需按最不利荷载效应配筋。其高度h=240mm，净保护层厚度c=30mm。若选用钢筋，则有效高度由即得所以查表得当选用钢筋时，需要的钢筋间距为165mm，此时所提供的钢筋面积为：71 山东交通学院毕业设计（论文）。根据“公预规”第9.2.5条，板内应设置垂直于主钢筋的分布钢筋，直径不应小于8mm，间距不应大于200mm。因此本设计板内分布钢筋采用直径为8mm，间距为200mm，以满足构造要求。第3章基础的设计3.1盖梁的计算3.1.1荷载计算（1）上部构造恒载边主梁自重（KN）中主梁自重（KN）上部结构总重（KN）每一支座恒载反力（KN）9649853898.5487.3盖梁尺寸如图3.1图3.1盖梁立面图（尺寸单位：cm）（2）盖梁自重及内力71 山东交通学院毕业设计（论文）图3.2盖梁自重计算简图（尺寸单位：cm）盖梁自重及产生的弯矩、剪力表3.1截面编号自重（KN）弯矩（KN·m）剪力（KN）左右1-1-15.94-15.942-2-41.25-41.253-3-89.251324-490905-50071 山东交通学院毕业设计（论文）（3）可变荷载计算1）可变荷载横向分布系数计算，荷载对称布置时用杠杆原理法，非对称布置时用偏心压力法。a.单列车对称布置时（图3.3）图3.3单列车对称布载图b.双列车对称布置时（图3.4）c.单列车非对称布置时（图3.5）图3.5单列车非对称布载图由及、得71 山东交通学院毕业设计（论文）图3.4双列车对称布载图d.双列车非对称布置时（图3.6）图3.6双列车非对称布载图71 山东交通学院毕业设计（论文）2)按顺桥向荷载移动情况，求得支座荷载反力的最大值考虑到支点外布置荷载，对支点最不利的情况下汽车荷载布载长度为=30+0.5=30.5m，其中0.5m为二分之一支座中心距。图3.7顺桥向可变荷载移动时计算图示双孔布载单列车时：双孔布载双列车时：单孔布载单列车时：单孔布载双列车时：3）可变荷载横向分布后各梁支点反力（计算的一般式为），见表3.2。各梁支点反力计算表3.2类别荷载横向分布系数单孔（KN）双孔（KN）BRiBRi对称布载单列车44706100223.5305223.53050071 山东交通学院毕业设计（论文）对称布载双列车894326.311220445.3576.63786.9576.63786.9326.31445.3非对称布载单列车447252.56610344.65158.68216.5564.8288.45-29.0539.65非对称布载双列车894297.701220406.26248.53339.16199.36272.06150.19204.964）各梁永久荷载、可变荷载反力组合冲击系数：汽车-I级各梁永久荷载、可变荷载反力组合（单位：KN）表3.3编号荷载情况1#R12#R23#R34#R4横载964985985964汽车I级双列对称550.4972.6972.6550.4汽车I级双列非对称502.1419.2336.3253.3+1514.41957.61957.61514.4+1466.11404.21321.31217.371 山东交通学院毕业设计（论文）5）双柱反力计算双柱反力计算表表3.4荷载组合计算式反力（KN）反力（KN）组合④34723472组合⑤28932516由上表计算可知，当组合④时，立柱反力最大，此时控制设计为。3.1.2内力计算1）荷载作用下各截面的内力计算图3.8荷载布置图71 山东交通学院毕业设计（论文）（1）弯矩计算荷载组合下的各截面弯矩计算表表3.5荷载组合墩柱反力（KN）梁的反力（KN）各截面弯矩（KN·m）1-12-23-34-45-5组合④34721514.41957.600-1121.5158.81137.6组合⑤28931466.11404.200-1172.9-174.0562.1（2）剪力计算截面1-1：截面2-2：截面3-3：截面4-4：截面5-5：荷载组合下的各截面剪力计算表表3.6荷载组合墩柱反力（KN）梁的反力（KN）各截面剪力（KN）1-12-23-34-45-5组合④34721514.41957.6000-1514.4-1514.41957.61957.61957.600组合⑤28931466.11404.2000-1466.1-1466.11426.91426.91426.922.722.7（3）盖梁内力汇总71 山东交通学院毕业设计（论文）盖梁内力汇总表表3.7内力1-12-23-34-45-5弯矩（KN·m）-3.59-17.5-69.7875.500-1172.9-174.01137.6-3.59-17.5-1242.6-1661213.1剪力（KN）左-15.94-41.25-89.25900右-15.94-41.25132900左00-1514.41957.622.7右0-1514.41957.61957.622.7左-15.94-41.25-1603.652047.622.7右-15.94-1555.652089.62047.622.73.2桥墩墩柱计算桥墩采用直径140cm，C30混凝土，HRB335级钢筋。3.2.1荷载计算（1）恒载计算上部构造恒载一孔重3898.5KN；盖梁自重（半根盖梁）221.25KN；墩柱自重KN；作用在墩柱底面的横载垂直力为：N=3898.5÷2+221.25+346.4=2517KN（2）活载计算单孔荷载单列车时：B=447KN相应的制动力：447×10%=44.7<165,取165KN双列车时：B=894KN相应的制动力：894×10%=89.4<165,取165KN双孔荷载单列车时：2B=610KN相应的制动力：610×10%=61.0<165,取165KN双列车时：2B=1220KN相应的制动力：1220×10%=122<165,取165KN71 山东交通学院毕业设计（论文）（3）双柱反力横向分布计算单列车时：双列车时：（4）荷载组合①最大最小垂直反力时，可变作用按双孔布载。可变荷载组合垂直反力表3.8编号荷载情况最大垂直反力（KN）最小垂直反力（KN）汽车荷载单列车0.977736.60.02317.3双列车0.625942.50.375565.5②最大弯矩时，可变作用按单孔布载。活载组合最大弯矩表3.9编号荷载情况墩柱顶反力计算垂直反力水平力HkN对墩顶中心弯矩B1+B2B1+B2（B1+B2）×0.321.64H上部+盖梁---2170.5---单孔双列11050.625690.60690.682.5221135.33.2.2截面配筋计算及应力验算(1）作用于墩柱顶的外力①垂直力②水平力H=82.5KN③弯矩(2）作用于墩柱底的外力71 山东交通学院毕业设计（论文）（3）截面配筋计算墩柱的计算长度，柱直径d=1.4m，柱底截面的轴向力KN弯矩，采用C30级混凝土，HRB335级钢筋。①计算偏心距增大系数长细比，应考虑纵向弯曲对偏心距的影响，取，则截面有效高度。取则②计算受压区高度系数以下采用试算法列表计算（表3.10）试算法表表3.10ABCD(KN)(KN)0.240.42190.3259-1.29111.5697-0.0007312982.43207.50.930.250.44730.3413-1.23481.6012-0.0006883141.23207.50.980.260.47310.3566-1.17961.6307-0.00057633023207.51.03由表3.10可见，当时，计算纵向力与设计值相近，这时得到③求所需的纵向钢筋截面面积71 山东交通学院毕业设计（论文）由于小于规定的最小配筋率，故采用计算。所需的纵向钢筋。现选用2122，，实际配筋率钢筋布置如图3.9所示。，纵向钢筋间净距为152mm，满足规定的净距不应小于50mm，且不应大于350mm的要求。图3.9墩柱截面配筋图（4）承载力验算已知，，，①在垂直于弯矩作用平面内长细比，稳定系数。71 山东交通学院毕业设计（论文）混凝土截面面积为，实际纵向钢筋面积，则在垂直于弯矩作用平面内的承载力为②在弯矩作用平面内以下采用试算法列表计算（表3.11）试算法表表3.11ABCD(mm)(mm)/0.491.14220.6206-0.04781.9053497.94841.030.501.17350.62710.00001.90184864841.000.511.20490.63310.04801.8971474.74840.98由表可知，当时，与设计的非常接近，故取为计算值。在弯矩作用平面内的承载力为所以墩柱满足承载力要求。3.3钻孔灌注桩计算3.3.1设计资料（1）地质与水文资料地基土为密实细砂夹砾石，地基土水平向抗力系数的比例系数；地基土的桩侧摩阻力标准值（本设计中土层单一，故桩侧摩阻力标准值用表示）；地基土内摩擦角，黏聚力c=0；地基土承载力基本容许值土重度（已考虑浮力）；一般冲刷线为330m，常水位高程为334m，局部冲刷线高程为325m。71 山东交通学院毕业设计（论文）（2）桩、墩、尺寸与材料墩冒顶高程为344.6m，桩顶高程为334m，墩柱顶高程为343m；墩柱直径1.4m，桩直径1.5m；桩身混凝土直径1.5m，桩身混凝土用C20，其受压弹性模量（3）荷载情况每一根桩承受的作用力为两跨恒载反力盖梁自重71'