桥梁上部结构设计.doc 110页

'辽宁工程技术大学毕业设计（论文）桥梁上部结构设计0前言随着经济不断发展，桥梁建设得到了飞速发展，它已从最开始的方便人们过河、跨海之用，已广泛应用于各种场合，它的用途不断多样化，它的形式也在最基本的三种受力体系上逐渐多样化，不仅从功能上、规模上，还从美观上、经济效益上，逐渐与时代发展相协调。所以桥梁建筑已不仅是交通线上的重要载体，也是一道美丽的风景被人津津乐道。面对着新工艺、新挑战，原有的桥梁建设正面对历史的考验，当代建设者肩负着光荣而又艰巨的任务，为明天创造历史。本设计说明书所编写的是沈阳至阜新公路桥的上部设计方案。通过详细的勘察确定上部可变荷载，拟定桥梁尺寸，以确定相应的内力，配置以合适的预应力钢筋，使其提高桥梁的承载力，使达到桥梁的耐久性要求。在桥梁的使用期内，完成桥梁的使命。通过本次设计，我基本上掌握了桥梁上部设计的基本内容，从选截面尺寸，到配置钢筋，每一个细节都是经过多次考虑，通过反复验算，使桥梁结构满足要求，且以经济合理的材料用量完成。所以上部设计是要求桥梁设计者，从一开始就要考虑到最后，这样就不会盲目的试算。但通过试算，使我深刻了解到了适当的真正含义。本次设计旨在使我巩固、加深本科期间所学理论知识，使自己能够具备在以后工作中利用知识解决问题的的能力。109 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）1概述1.1设计资料桥孔布置为预应力混凝土简支桥梁，跨径为35m，桥梁总长为175m。设计车速为，整体式双向四车道。路线等级：一级公路；荷载等级：公路-Ⅰ级荷载，人群荷载：。桥面宽：。1.2工程地质资料该地区土质主要分5层：1、素黏土2、砾石3、亚黏土4、粉砂5、泥岩。地下水类型为第四季孔隙水，水位埋深4m左右，含水层主要岩性为砾石，厚3m左右。地震烈度为四度。1.3水文及气候资料桥梁位于阜新市境内，河流均为独流水域，流量随季节变化较大，平均水深0.5m左右，地表水体为沙河支流，属于季节性河流（勘察时无水），设计洪水频率百年一遇。气候属北温带大陆性气候，冬寒夏热，昼夜温差大，年平均最低气温-23℃，历史最高气温为37.4℃，年平均气温为7℃。年平均降水量为450mm-550mm，无霜期为145-160天。109 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）1.4设计依据《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60-2004)《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62-2004）沈阳至阜新公路桥设计资料2方案比选2.1方案比选的主要标准桥梁设计的标准遵循以下原则：安全性、适用性、经济性、美观性，其中以安全性与经济性最为重要。桥型的选择应符合因地制宜、就地取材和便于施工与养护的原则。2.2方案编制2.2.1梁式桥梁式桥是一种在竖向荷载作用下无水平反力的结构，由于外力（恒载和活载）的作用方向与桥梁结构的轴线接近垂直，因此与相同跨径的其他结构相比，桥梁内产生的弯矩最大，因此需要用抗弯、抗拉能力强的材料来建造，适合标准跨径的中等跨径桥。这种桥结构简单、施工方便，且对地基承载力要求也不高。（图2-1）图2-1简支梁桥Fig2-1SimplebeamBridge109 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）2.2.2刚架桥桥跨结构主梁与墩台整体相连的桥梁称为刚架桥。由于梁和柱两者之间是刚性连接的，在竖向荷载作用下，将在主梁端部产生负弯矩，在柱脚处产生水平反力，梁部主要受弯，但其弯矩较同跨径的简支梁小，梁内有轴力作用，因此，刚架桥的受力状态介于梁桥与拱桥之间，在竖向荷载的作用下，都会产生水平推力，为此，必须要有良好的地质条件或较深的基础，也可以用特殊的构造措施来抵抗水平推力的作用。（图2-2）图2-2刚架桥Fig2-2RigidFrameBridge2.2.3拱式桥拱桥主要承重结构是主拱圈或拱肋，在竖向荷载作用下，桥墩和桥台将承受水平推力。同时，墩台向拱圈或拱肋提供水平反力，这将大大抵消拱圈或拱肋中的由荷载产生的弯矩。因此，与同跨径的梁式桥相比，拱桥的弯矩、剪力和变形却要小得多，拱圈或拱肋以受压为主。拱式桥不仅跨越能力大，外形也比较美观，在允许条件按下，修建拱桥往往是经济合理的。但而为了确保安全，下部结构（特别是桥台）和地基必须具备能承受很大水平推力的能力。（图2-3）图2-3拱式桥109 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）Fig2-3ArchBridge2.3方案比选对上述三种桥梁结构形式的对比，经过对桥位所在附近地质的探测，包含其土壤的分层、物理力学性能、地下水等；调查和测量河流的水文情况（勘测时无水），包括河道性质，历年洪水资料等；当地有关气象资料：气温，雨量等。综合上述资料以及查得该地区地基承载力不是很高。且当地盛产建筑材料（砂、石料等），水泥钢材运输也方便。综合而言，预应力简支梁桥具有造价经济，施工工艺简单更成熟，施工工序相对简单，工期短，且最主要的是桥墩对基础承载能力要求不是很高，这样对于当地承载力不高的基础的要求就不大。故为使该桥做到结构先进可靠，施工方便，行车舒适，故推荐预应力简支梁桥方案。109 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）3主梁的设计3.1设计资料3.1.1技术设计标准简支梁跨径：标准跨径，计算跨径；桥面净宽：；荷载：公路-Ⅰ级荷载；人群荷载：；安全等级为二级，结构重要性系数；环境：严寒地区，Ⅱ类环境条件。根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JDTD62-2004）》要求，按照A类预应力混凝土构件设计此梁。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；主梁安装就位后现浇30cm宽的湿接缝。最后按1.5%施工沥青桥面铺装层。3.1.2材料1)预应力钢筋：采用ASTMA416-97a标准的低松弛钢绞线（标准型），抗拉强度标准值，抗拉强度设计值，公称直径15.2mm，公称截面积109 辽宁工程技术大学毕业设计（论文），弹性模量，锚具采用夹片式群锚。2)非预应力钢筋：HRB400级钢筋，抗拉强度标准值，抗拉强度设计值；HRB335级钢筋，抗拉强度标准值，抗拉强度设计值。3)混凝土：主梁采用C50，，轴心抗压强度标准值，轴心抗拉强度标准值；轴心抗压强度设计值，轴心抗拉强度设计值。3.2主梁截面尺寸拟定3.2.1横截面布置图3-1主梁跨中预制阶段截面尺寸Fig3-1Pre-stageofthemainbeamundersectionsize109 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）图3-2主梁跨中使用阶段截面尺寸图Fig3-2Girdercross-sectionsizeusedinphasediagram梁高：160cm；梁肋宽度：25cm；箱梁腹板（直腹式），取厚度：25cm；主梁间距：310cm；翼板宽度；280cm（30cm为湿接缝宽度）；翼板厚度：翼板端部12cm，翼板与腹板连接处18cm。根据“公路桥规”条文说明，由于箱型梁的顶板直接承受活载，为了改善其受力状态，顶板与腹板相交处设置承托。另外，设置承托也可以增加箱型截面的抗扭能力，故采用1:1形式，取高度：6cm；底板宽度：腹板间距a和悬臂长b应满足，取a=160cm，b=60cm，则；腹板厚度：为满足抗剪及施工要求，取25cm。桥面铺装：面层沥青混凝土10cm，容重，三角垫层防水混凝土15cm，容重。3.2.2纵断面的布置横截面沿跨长的变化，靠近支点时为适应预应力钢筋的弯起布置，从跨截面截面，腹板和底板开始加厚。109 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）图3-3主梁端截面尺寸图Fig3-3Themainbeamendsectionsizechart3.2.3毛截面几何特性（以中主梁使用阶段计算为例）1)面积，，，，，图3-4中主梁使用阶段分割块Fig3-4Stageinthemainbeamusingthesplitblock109 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）2)分块截面形心至上边缘距离，，，，，，3)分块面积对上缘净距：，，，，，，，4)分块面积的自身惯性矩则，，，，所以有，，，109 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）5)自身惯性矩，，，故预制阶段的边主梁：，预制阶段的中主梁：，检验截面效率指标（以使用阶段中主梁为例）：上核心距：(3-1)下核心距：(3-2)截面效率指标：(3-3)109 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）根据设计经验：一般截面效率指标取,且较大者宜较经济，上述计算表明，初拟主梁跨中截面是合理的。4恒载内力计算主梁内力由两大部分组成，各片主梁靠行车道板连成空间整体结构，当桥上作用荷载（桥面板上两个车轴，前轴轴重为，后轴轴重为），各片主梁共同参与工作，形成各片主梁之间的内力分布。计算活载：考虑各片梁的分布，汽车荷载所引起的各片梁的内力大小与梁的横断面形式、荷载作用位置有关。计算恒载：主梁自重。桥面铺装、人行道、栏杆总重除以梁片数，得到每片梁承担的重量。109 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）4.1荷载的横向分布系数4.1.1支点截面：杠杆法图4-1支点截面杠杆法1、2号梁计算图示Fig4-1FulcrumLever1,2beamcross-sectioncalculationicon1号梁：(4-1)(4-2)2号梁：（人群荷载对2号梁将引起负反力，故为有利荷载）3号梁：（无影响），109 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）图4-2支点截面杠杆法3号梁计算图示Fig4-2FulcrumLeverActsection3onthecalculationicon4.1.2跨中截面：铰接板法由于此桥的宽跨比，故采用铰接板法计算。截面面积（不考虑钢筋的影响）：截面对形心轴的抗弯惯矩：a.截面的抗扭惯矩：将截面图形转化（图4-3），(4-3)(4-4)109 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）图4-3计算抗扭惯距的截面转化图形Fig4-3Cross-sectionintoshapesb.计算刚度系数：(4-5)根据，查公路设计手册《桥梁》（上册）第一篇，附表二，在0.04-0.06之间，按直线内插可求的的影响线竖标值，1号、2号和3号梁列表如下：表4-1影响线竖标值Table4-1Standardvaluesofverticalimpactline梁号单位荷载作用位置（第号梁中心）时的值12345610.040.3120.2390.1650.1170.0900.07710.060.3580.2570.1590.1010.0690.055109 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）0.04420.32170.24280.16370.11360.08560.072420.040.2390.2380.1920.1370.1050.09010.060.2570.2590.2000.1270.0870.0690.04420.24280.24240.2000.13490.10120.085630.040.1650.1920.2100.1790.1370.11710.060.1590.2000.2270.1860.1270.1010.04420.16370.19370.22870.18050.13490.1136表4-2荷载横向折减系数Table4-2LateralLoadReductionFactor横向布置车道数2345横向折减系数1.000.780.670.6图中内插得到活载作用位置的竖标值图4-4铰接板法计算跨中截面的竖标值Fig4-4Thelawoftheboardsteppedupintherearsection1号梁5列车4列车3列车2列车109 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）2号梁5列车4列车3列车2列车3号梁5列车4列车3列车2列车人群：3号梁2号梁1号梁表4-3跨中荷载横向分布系数汇总如下Table4-3Summaryofcoefficientoflateraldistributionofload梁号横向分布系数采用值汽车5列汽车4列汽车3列汽车2列109 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）10.49010.48950.49110.48860.4911（3列）20.51860.51600.36110.46300.5186（5列）30.52730.50490.46370.38680.5073（5列）表4-4荷载横向分布系数总汇Table4-4Summaryofcoefficientoflateraldistributionofload梁号自跨中至段的分布系数支点分布系数汽车荷载人群荷载汽车荷载人群荷载10.49110.38100.5491.16120.51860.32591030.52730.2691104.2内力计算4.2.1活载内力计算桥面净宽：=15.5m，车辆双向行驶，，横向布置车队数为4，考虑折减系数。公路-Ⅰ级荷载：计算跨径，位于5-50之间，集中荷载标准值，；均布荷载标准值；人群荷载标准值为；计算剪力效应时。结构基频：(4-6)109 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）因为当时，。跨中截面：图4-5内力活载跨中截面Fig4-5Crosssectionofinternalforcesintheimpactofline1)弯矩：，1号梁：(4-7)(4-8)2号梁：3号梁：109 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）2)剪力：1号梁(4-9)(4-10)2号梁3号梁跨截面：109 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）图4-6内力活载跨截面Fig4-6Crosssectionofinternalforcesintheimpactofline1)弯矩：，1号梁2号梁3号梁)109 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）2)剪力：，1号梁2号梁3号梁变截面（截面处）：1)弯矩：，1号梁109 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）图4-7内力活载变化点截面Fig4-7Crosssectionofinternalforcesintheimpactofline2号梁3号梁2)剪力1号梁109 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）2号梁3号梁109 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）支点截面：图4-8内力活载支点截面Fig4-8Liveloadpivotsectioninternalforce计算需考虑荷载横向分布系数沿桥纵向的变化，支点截面取，取，支点至段的横向分布系数按直线变化。1号梁因为109 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）(4-11)(4-12)(4-13)2号梁因为3号梁109 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）因为4.2.2恒载内力计算恒载集度：1)主梁预制时的自重（第一期恒载）为简化计算按不变截面计算，主梁每延米自重1号梁：2号梁：2)桥面板间接头（第二期恒载）1号梁：2号梁：3)栏杆、人行道、桥面铺装（第三期恒载）109 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）图4-9内力计算桥面铺装Fig4-9Pavementcalculation栏杆和人行道都取10KN/m；垫层坡度取1.5%。铺装层：1号梁2号梁3号梁恒载集度汇总于表4-54.2.3各截面内力计算1)计算恒载弯矩和剪力的公式：设为计算位置距左边支座的距离(4-14)(4-15)则计算在表4-6。表4-5主梁恒载109 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）Table4-5Setdegreemainbeamdeadload荷载和梁号第一期恒载第二期恒载第三期恒载恒载总和1号35.250.4515.3251.022号34.750.910.446.053号34.750.916.9552.6表4-6各截面恒载内力汇总表Table4-6Thesectioncontainingtheinternalforceconstantmatrix项目支点第一期恒载1号梁5099.623824.712231.08299.8524.65599.602号梁5027.283770.462199.44295.54517.21591.103号梁5027.283770.462199.44295.54517.21591.10第二期恒载1号梁65.1048.8328.482.836.707.652号梁130.2097.6556.967.6513.4015.313号梁1302.97.6556.967.6513.4015.31第三期恒载1号梁2216.351662.26969.65130.30228.02260.592号梁1504.571128.43658.2588.45154.79176.903号梁2452.161839.121072.82144.16252.28288.321号梁7381.075535.803229.22433.93759.37867.852号梁6662.064996.542914.65391.66685.40783.313号梁7609.645707.233329.22447.36782.89894.73表4-71号梁作用效应组合值109 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）Table4-7Tablegirdercombinationofinternalforces截面内力名称跨中截面截面变化点截面支点截面荷载内力值一期恒载标准值①5099.6203824.71299.82231.08524.65599.6二期恒载标准值②65.1048.833.8328.486.77.65人群荷载标准值③330.729.72248.0321.88292.79357.12856.13公路-级汽车荷载标准值（不计冲击系数）④1356.3775.121017.39123.70628.29172.34195.45公路-级汽车荷载标准值（计入冲击系数，冲击系数）⑤1590.2188.071192.79145.03736.61202.05229.15持久状态的应力计算的可变作用标准组合（汽+人）⑥1920.9397.791440.82166.911029.34259.18286.28承载能力极限状态计算的基本组合⑦8794.36134.186595.95591.94070.65984.471113.50正常使用极限状态按作用短期效应组合计算的可变荷载设计值（0.7汽+1.0人）⑧1280.1862.304960.20108.47732.60177.77193.95正常使用极限状态按作用长期效应组合计算的可变荷载设计值（0.4汽+0.4人）⑨674.8433.94506.1758.23368.4397.79101.03表4-82号梁作用效应组合值109 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）Table4-8Tablegirdercombinationofinternalforces截面内力名称跨中截面截面变化点截面支点截面荷载内力值一期恒载标准值①5027.2803770.46295.542199.44517.21591.10二期恒载标准值②130.20097.657.6556.9613.4015.31人群荷载标准值③282.718.316212.1618.7161.88225.63925.639公路-级汽车荷载标准值（不计冲击系数）④1432.3378.321074.37139.16917.34238.74321.34公路-级汽车荷载标准值（计入冲击系数，冲击系数）⑤1679.26931259.59153.151075.49279.9376.744持久状态的应力计算的可变作用标准组合（汽+人）⑥1961.97101.321471.75171.861137.37305.54402.38承载能力极限状态计算的基本组合⑦8856.58139.516642.78599.194282.671057.311283.85正常使用极限状态按作用短期效应组合计算的可变荷载设计值（0.7汽+1.0人）⑧1285.3463.84964.22116.12704.02192.76250.58正常使用极限状态按作用长期效应组合计算的可变荷载设计值（0.4汽+0.4人）⑨686.0235.05514.6163.15391.69105.75138.79表4-93号梁作用效应组合值109 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）Table4-9Tablegirdercombinationofinternalforces截面内力名称跨中截面截面变化点截面支点截面荷载内力值一期恒载标准值①5027.2803370.46295.542199.44517.21591.10二期恒载标准值②130.20097.657.6556.9613.4015.31人群荷载标准值③233.586.86175.18145.4551.09621.1721.17公路-级汽车荷载标准值（不计冲击系数）④1391.1580.661092.39132.80922.55240.50385.24公路-级汽车荷载标准值（计入冲击系数，冲击系数）⑤1630.9895.561280.72155.721081.6281.96154.66持久状态的应力计算的可变作用标准组合（汽+人）⑥1864.56101.421455.9171.171132.70303.66472.83承载能力极限状态计算的基本组合⑦8733.96140.076150.94599.144279.151053.791383.73正常使用极限状态按作用短期效应组合计算的可变荷载设计值（0.7汽+1.0人）⑧1207.3956.46939.85108.42696.88181.52290.94正常使用极限状态按作用长期效应组合计算的可变荷载设计值（0.4汽+0.4人）⑨649.8935.01507.0359.31389.46104.67162.56109 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）5钢筋面积的估算及布置材料：a.混凝土：C50强度标准值：轴心抗压：轴心抗拉：强度设计值：轴心抗压：轴心抗拉：b.预应力钢筋：美国ASTM-A416-97a标准的低松弛钢绞线（标准型）抗拉强度标准值：抗拉强度设计值：选择公称直径为15.2mm，公称面积为c.非预应力钢筋：，选用HRB400级钢筋，抗拉强度设计值；抗压强度设计值；抗拉强度标准值；，选用级钢筋，抗拉强度设计值；抗拉强度标准值；d.锚具：采用夹片式群锚设计要求：《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG-D62-2004)的要求，按类预应力混凝土构件设计。施工方法：后张法施工，预制主梁时预留孔道采用预埋螺旋金属波纹管成型，钢绞线采用TD双作用千斤顶两端同时张拉，主梁安装就位后现浇30cm宽的湿接缝，最后施工平均厚度为10.35cm厚的沥青混凝土桥面铺装层。109 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）5.1预应力钢筋截面积估算A类部分预应力混凝土构件，根据跨中截面抗裂要求，得跨中截面所需的有效预加力为：(5-1)式中的正常使用极限状态按作用短期效应作何计算的弯矩值；由内力表（2号梁）有：设预应力钢筋截面中心距下缘为，则预应力钢筋的合力作用点至截面重心的距离为：截面性质近似取全截面的性质来计算：跨中截面面积为，截面对抗裂验算边缘的弹性抵抗矩：(5-2)所以有效预加力合力：预应力损失按张拉控制应力：预应力损失按张拉控制应力的估算，则可得需要的预应力钢筋的面积为109 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）(5-3)故采用8束钢绞线。采用夹片式群锚，的金属波纹管成孔。5.2预应力钢筋布置5.2.1预应力钢筋布置后张法预应力钢筋混凝土受弯构件的预应力管道布置符合《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布置。图5-1跨中截面钢束布置图Fig5-1cross-prestressedreinforcementlayout5.2.2支点截面钢束布置为使施工方便，全部8束预应力钢筋均锚固与两端如下图。这样布置符合均匀分散的原则，还能满足张拉的要求，而且钢束在两端均弯曲较高，可提供较大的预剪力。设伸缩缝为，则净跨径为则支座处距两端距离为109 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）图5-2支点截面钢束布置Fig5-2Fulcrumsectionofsteelbeamarrangement5.2.3其他截面钢束位置及倾角计算1)钢束弯起形状、弯起角及弯起半径采用直线段中接圆弧曲线段的方式弯起；为使预应力钢筋的预应力垂直作用于锚垫板上。为1号、2号钢筋，弯起取；为3号、4号钢筋，弯起取；为5号、6号钢筋，弯起取；为7号、8号钢筋，弯起取。各钢束的弯起半径为，，。2)钢束控制点位置的确定a．号钢筋，其弯起布置如下由，由，所以弯起点至锚固点的水平距离为，则弯起点至跨中截面的水平距离为，根据圆弧切线性质，图中弯止点沿切线方向至导线点的水平距离为，109 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）故弯止点至跨中截面的水平距离为；图5-3曲线预应力钢筋计算图Fig5-3Calculationofprestressedreinforcedcurvediagramb．号钢束由，由，则弯起点至跨中截面的水平距离为，则弯起点至跨中截面的水平距离为，根据圆弧切线性质，图中弯止点沿切线方向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；c．号钢束由，由，所以弯起点至锚固点的水平距离为，则弯起点至跨中截面的水平距离为，根据圆弧切线性质，图中弯止点沿切线方向至导线点的水平距离为109 辽宁工程技术大学毕业设计（论文），故弯止点至跨中截面的水平距离为；d.号钢束由，由，所以弯起点至锚固点的水平距离为，则弯起点至跨中截面的水平距离为，根据圆弧切线性质，图中弯止点沿切线方向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。表5-1各钢束弯曲控制要素Table5-1controlofthesteelbeammatrixparameters钢束号升高值弯起角/弯起半径支点至锚固点的水平距离弯起点距跨中截面水平距离弯止点距跨中截面水平距离3)各截面钢束位置及倾角计算计算钢束上任一点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质量地距离，，和的，的。为点所在计算截面处钢束位置的升高值。109 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）计算时，应首先判断出点所处的区段，然后计算和，计算如下：a.当时，点位于直线段还未弯起，，故；b.当时，点位于圆弧弯曲段，和均按下式计算：(5-4)(5-5)c.当时，点位于靠近锚固段的直线段，此时，按下式计算，则各个钢束弯起情况汇总表5-25.2.4钢束平弯段的位置及平弯角、、和，四束预应力钢铰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，为了便于施工中布置预应力管道，、、和在梁中的平弯段采用相同的形式，其平弯段有两段曲线弧，；；每段曲线弧的弯曲角；；和平弯角度极小，可直接平弯过去，故取；横向向右偏移，横向向右偏移，横向向右偏移，横向向左偏移。图5-1钢筋平弯示意图Fig5-1Schematicdiagramofsteelbendingbeamflat109 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）表5-2各截面钢束位置及倾角计算表Table5-2Locationofthecross-sectionofsteelbeamandanglecomputation计算截面钢束号跨中截面122272354为负，钢筋尚未弯起00100875620048631277775696947286截面122272354为负，钢筋尚未弯起001008756200486312777756969471.3411095296.95变化点截面1222723540.67531038756200451572578631277783934837569694710297.7584支点截面12227235431892898756200456347348631277789711081756969471010481334109 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）5.3非预应力钢筋截面估计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，非预应力钢筋根据正截面承载能力极限状态的要求来确定。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，则有，依据《公路桥规》JTG-D62第4.2.3条来确定箱型截面翼缘板的有效宽度，对于中间梁：有，。图5-3箱形梁截面翼缘板的有效宽度Fig5-3Theboxgirderscross-sectionoftheflangeplates，，，，，，根据上述的比值，由《桥规》(JTG-D62)查的。109 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）由公式，求解为第一类形，则采用7根直径为18mm的HRB400级钢筋，提供的钢筋截面面积为，在两地布成一排，其间距为200mm，钢筋中心到底边的距离为；预应力钢筋重心到截面底边距离，则预应力钢筋和普通钢筋的合力作用点到截面底边的距离为109 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）6主梁截面几何特性计算后张法预应力混凝土主梁截面几何特性按照不同阶段分别计算如下：a.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，箱梁翼板宽度为2800mm。b.灌浆封锚，主梁吊装就位并现浇300mm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300mm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非预应力钢筋和预应力钢筋影响的换算截面，箱梁翼板宽度仍为2800mm。c.桥面、栏杆及人行道施工和运营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非预应力钢筋和预应力钢筋影响的换算截面，箱梁翼板有效宽度为3100mm。图6-1第一阶段混凝土截面划分Fig6-1Thefirstphaseoftheconcretecross-sectiondivided109 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）6.1第一阶段：主梁预制并张拉预应力钢筋6.1.1跨中截面混凝土：分块面积：，，，，，，分块面积至梁顶距离：对梁顶面积矩：109 辽宁工程技术大学毕业设计（论文），，，，各分块自身惯性矩：，，，，，，预留孔道面积：，，分块面积至梁顶距离：，，对梁顶面积矩：109 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）非预应力钢筋非预应力钢筋的弹性模量：混凝土的弹性模量：所以有故重心至梁顶的距离：，净截面：109 辽宁工程技术大学毕业设计（论文），6.1.2四分之一跨截面混凝土截面同跨中截面预留孔道面积：分块面积至梁顶距离：对梁顶面积矩：109 辽宁工程技术大学毕业设计（论文），6.1.3变化点截面混凝土截面：同跨中截面预留孔道：面积：，分块面积至梁顶距离：对梁顶面积矩净截面109 辽宁工程技术大学毕业设计（论文），6.1.4支点截面混凝土面积：分块面积至梁顶距离：对梁顶面积矩109 辽宁工程技术大学毕业设计（论文），对梁顶面积矩，净截面：109 辽宁工程技术大学毕业设计（论文），6.2第二阶段：灌浆封锚，主梁吊装就位并现浇300mm湿接缝6.2.1跨中截面混凝土全截面（同第一阶段）预应力钢筋截面换算：预应力弹性模量：混凝土的弹性模量：重心之梁顶距离：对梁顶面积矩：109 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）非预应力钢筋截面换算（同第一阶段）净截面：6.2.2四分之一跨截面混凝土截面（同第一阶段）预应力钢筋：重心之梁顶距离：对梁顶面积矩：109 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）(因为)非预应力钢筋（同第一阶段跨中）净截面：6.2.3变化点截面混凝土截面：（同第一阶段）预应力钢筋截面换算：重心之梁顶距离：对梁顶面积矩：109 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）非预应力钢筋截面换算：（同第一阶段）净截面：，6.2.4支点截面图6-2第三阶段混凝土支点截面划分Fig6-2Thethirdphaseoftheconcretecross-sectiondivided109 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）混凝土截面：重心之梁顶距离：109 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）预应力钢筋：（同第一阶段）非预应力钢筋：（同第一阶段）净截面：，6.3第三阶段：桥面、栏杆及人行道施工和运营阶段6.3.1跨中截面分块面积：，，预应力钢筋截面换算（同第二阶段）非预应力钢筋同第二阶段净截面：，109 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）6.3.2四分之一跨截面混凝土、预应力、钢筋非预应力钢筋同上一阶段净截面：，，6.3.3变化点截面混凝土同第三阶段钢筋截面同第二阶段净截面：，，，6.3.4支点截面混凝土截面：重心之梁顶距离：109 辽宁工程技术大学毕业设计（论文），，，，，，，预应力钢筋：（同第二阶段）非预应力钢筋：（同第一阶段）净截面：，109 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）表6-1各控制截面不同阶段的截面几何特性汇总表Table6-1eachsectionofvariousstageofcross-sectionalgeometrycomputation受力阶段计算截面阶段Ⅰ：孔道压浆前跨中截面1371971758.8841.2694.7465618095100613624268.7553516518.2670243407.4L/4截面1371971758.9841.1691.9465620189300613546171.2553584816.7672958793.6L/8截面1371971758.0842.0485.0465815922700614532879.6553225561.4960445201.4支点截面1655771774.9825.1-34.9507538628100654971774.6615122564.7阶段Ⅱ：管道结硬后至湿接缝结硬前跨中截面1423435785.4814.6668.1466030254800593366761.9572097047.4697545659L/4截面1423435786.4813.2664.0466076603500592369857573138961.5701922595.6L/8截面1423435773.6826.4469.4471744392100609804022.9570842681.61004994444支点截面1707235788.7811.3-48.7507787589800643828565.7625893738.2阶段Ⅲ：湿接缝结硬后跨中截面1459435747.8852.2705.7483282677400646272636.3567100067.4684827373.4L/4截面1459435768.8831.2682.0483329026100628679794.6581483428.9708693586.7L/8截面1459435756.0844.0487.0488996814700646821183.5579380112.21004100236支点截面1743235773.6826.4-33.6527091369900681348720.1637816275.3109 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）7持久状况截面承载能力极限状态计算7.1正截面承载力计算取弯矩最大的跨中截面进行计算。预应力钢筋和非预应力钢筋的合力点到截面边缘的距离为：(7-1)上翼缘平均厚度：，有效工作宽度：首先按式：(7-2)来判断截面类型。因为，所以属于第一类型。计算混凝土受压高度：(7-3)计算结果表明：跨中截面正承载力满足要求。109 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）7.2斜截面承载力计算7.2.1斜截面抗剪承载力预应力钢筋简支梁应对规定需要验算的各个截面进行斜截面承载力验算，以变化点和距支点处的截面进行斜截面看见承载力验算。a.首先进行斜截面抗剪强度上、下限复核，即(7-4)式中：为验算截面处剪力组合设计值，变化点截面，距支点处的截面；为混凝土的强度等级，即得混凝土；为计算截面处的腹板宽度，变化点截面，距支点截面处；为剪力组合作用处的截面有效高度;为预应力提高系数，。变化点截面：则：计算表明，变化点截面截面尺寸满足要求，但需要配置抗剪钢筋。距支点处的截面：；109 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）计算结果表明，距支点处的截面截面尺寸满足要求，但需要配置抗剪钢筋。b.斜截面抗剪承载力，按式验算。其中，(7-5)(7-6)式中，为异号弯矩影响线，为预应力钢筋提高系数，为受压翼缘的影响线系数，对具有受压翼缘的截面，取。变化点截面处(7-7)箍筋选用的双肢直径为且，即取选用型钢筋，故（箍筋抗拉强度设计值）根据构造要求，箍筋间距，故取(7-8)采用全部8束预应力钢筋的平均值，即即变化点截面处斜截面抗剪满足要求。109 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）距支点的截面处：采用全部8束预应力钢筋的平均值，即即距支点的截面斜截面抗剪满足要求。以上计算，非预应力构造钢筋作为承载力储备，未予以考虑。7.2.2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。109 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）8钢束预应力损失估算8.1预应力钢筋张拉（锚下）控制应力计算8.2钢束应力损失8.2.1预应力钢筋与管道间摩擦引起的预应力损失(8-1)对于跨中截面：，为锚固点到支点中线的水平距离，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是，查得，为从张拉端到跨中截面间，管道平面转过的角度，其中每股钢束都有平弯和竖弯，其角度应为管道转过的空间角度。跨中截面：截面：109 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）截面：支点截面：表8-1跨中截面摩擦应力损失计算Table8-1cross-sectionoffrictionstressinthelosscalculation钢束编号弧度4.8570.08470.021217.2210.02580.0459139564.0316.2440.10890.027217.1900.02580.0516139571.98280.13960.034917.1450.02570.0588139582.026100.17440.043617.10270.02570.0670139593.465平均值77.876109 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）表8-2截面摩擦应力损失计算Table8-2-sectionoffrictionstressinthelosscalculation钢束编号弧度4.8570.08470.02128.7160.01310.0337139547.0125.3380.09310.02338.6850.01300.056139549.66280.13960.03498.640.01310.0468139565.2868.6590.15110.03788.5980.01290.0494139568.913平均值57.718表8-3截面摩擦应力损失计算Table8-3-sectionoffrictionstressinthelosscalculation钢束编号弧度3.0080.05250.01314.46320.006690.0196139527.3420004.43290.006650.0066313959.2490004.38750.006580.0065613959.150004.34520.006520.0065013959.068平均值13.703109 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）表8-4支点截面摩擦应力损失计算Table8-4Theend-sectionoffrictionstressinthelosscalculation钢束编号弧度0000.21070.0003213950.4460000.18040.0002713950.3770000.1350.000213950.2190000.09270.0001413950.195平均值0.324表8-5各设计控制截面的平均值Table8-5theaveragecross-sectionofthedesigncontrol截面跨中截面截面截面支点截面平均值77.87657.71813.7030.3248.2.2锚具变形、钢丝回缩引起的预应力损失(8-2)式中，查表得到夹片式锚具顶压张拉时；为单位长度由管道摩阻引起的预应力损失，(8-3)为张拉至锚固端的距离；。109 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）表8-5反摩阻影响长度计算表Table8-5theimpactofanti-frictiontablelength钢束编号139564.0311330.96917220.70.07733777139571.9821323.01817190.40.07703183139582.0261312.974171450.07663191139593.4651301.53517102.70.07613202求得的各截面中均小于，所以距张拉端为处的截面锚具变形和钢筋回缩引起的考虑反摩阻后的预应力损失，即(8-4)式中为张拉端锚具变形引起的考虑反摩阻后的预应力损失(8-5)若，则该截面不受反摩阻的影响。计算结果如表8-6表示。8.2.3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，可取截面进行计算，并以其计算结果作为全梁各截面预应力钢筋损失的平均值，即(8-6)式中，为张拉批次，采用对称张拉，故m=4；为按张拉时混凝土的实际强度等级；为假定设计的强度的计算，即；109 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）查得(8-7)为全部预应力钢筋（4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，(8-8)(8-9)(8-10)8.2.4钢筋松弛引起的预应力损失此处仍采用截面进行计算对于采用超张拉的低松弛钢绞线，由钢筋松弛引起的预应力损失，按下式计算：(8-11)采用超张拉，；采用Ⅱ级松弛，即低松弛取，(8-12)109 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）8.2.5混凝土收缩、徐变引起的损失混凝土收缩、徐变引起的受拉区预应力钢筋的应力损失，按(8-13)，分别为加载龄期为时的混凝土收缩应变终极值和徐变系数终极值；为加载龄期，即达到设计强度为的龄期，近似按标准养护条件计算，则有，则可得，对二期恒载的加龄期，假定,该梁位于城市郊区一般地区，相对湿度为，其理论厚度有跨中截面可得（其中为梁与大气接触的周长，除梁顶面），由此查表并插得相应的徐变系数终极值为,；则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受力钢筋，为简化计算不计构造钢筋影响）的截面重心处，由，，所引起的混凝土正应力的平均值。考虑到加载龄期的不同，按徐变系数变小乘以折减系数。计算和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：(8-14)截面：109 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）（未计构造钢筋的影响）跨中截面：截面：有将以上各值代入即得：109 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）表8-6锚具变形引起的预应力损失计算表Table8-6pre-stressedanchorlosscausedbythedeformationcomputation截面钢束编号各控制截面平均值跨中截面17220.73177491.16017190.43183490.18171453191488.8617102.73202487.34截面8715.73177491.1608685.43183490.1886403191488.868597.73202487.34变化点截面4463.23177491.1604432.93183490.184387.53191488.864345.23202487.34支点截面210.73177491.16458.59465.6180.43183490.18462.401353191488.86468.1892.73202487.34473.23109 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）表8-7各阶段预应力损失Table8-7cross-sectionsteelbeamoftheaveragestressandtheeffectivepresstressloss工作阶段应力损失项目应力损失计算截面预加应力阶段使用阶段钢束有效应力预加力阶段使用阶段跨中截面77.876024.86102.73637.8988.8126.691292.2641165.574截面57.718024.8682.57837.8988.8126.691312.4221185.762变化点截面13.703024.8638.56337.8988.8126.691356.4371229.747支点截面0.324465.624.86490.78437.8988.8126.69904.216777.526109 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）9应力验算9.1短暂状况下的正应力验算a.构件在制作、运输及安装等施工阶段，混凝土强度等级为。在预应力和自重作用下的截面边缘混凝土的法向压应力符合的要求。b.短暂状况下（预应力阶段）梁跨中截面上、下缘的正应力。上缘：(9-1)下缘：(9-2)其中截面特性取用第一阶段的截面特性，代入上式（压）（压）预加压力阶段混凝土的压应力满足应力限制值的要求；混凝土的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预拉应力，故预拉应力区只需配置配筋率不小于的纵向钢筋即可。c.支点截面验算方法同上109 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）其中，，则（压）（压）9.2持久状况下的正应力验算9.2.1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、截面、截面、支点截面以及钢束突然变化处（截断或弯出梁顶等）分别进行验算。应力计算的作用取标准值，汽车计入冲击系数。跨中截面：(9-3)(9-4)跨中截面混凝土上边缘压应力计算值为109 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）(9-5)所以，持久状况下跨中截面混凝土正应力验算满足要求。跨截面：跨截面混凝土上边缘压应力计算值为所以，持久状况下跨截面混凝土验算满足要求。变化点截面：109 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）变化点截面混凝土上边缘压应力计算值为所以，持久状况下变化点截面混凝土验算满足要求。9.2.2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下产生的预应力钢筋截面重心处的混凝土应力为(9-6)所以，钢束应力为：(9-7)故预应力钢筋满足要求。109 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）9.2.3持久状况下的混凝土主应力验算取弯矩和剪力都有较大变化的变化点截面（跨截面）进行计算。1)截面面积矩计算：其中计算点分别取上梗肋，第三阶段截面重心轴，以及下梗肋处。图9-1变化点截面Fig9-1Changesomecross-sectiona.第一阶段，截面梗肋以上面积对截面重心轴的面积矩。第三阶段截面重心轴以上面积对截面重心轴的面积矩。109 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）下梗肋以上面积对截面重心轴的面积矩。b.第二阶段，截面梗肋以上面积对截面重心轴的面积矩。第三阶段截面重心轴以上面积对截面重心轴的面积矩。下梗肋以上面积对截面重心轴的面积矩。c.第三阶段：截面梗肋以上面积对截面重心轴的面积矩109 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）第三阶段截面重心轴以上面积对截面重心轴的面积矩。下梗肋以上面积对截面重心轴的面积矩。表9-1面积矩计算表Table9-1momentcomputationarea截面类型第一阶段净截面对其重心轴（）第二阶段净截面对其重心轴（）第三阶段净截面对其重心轴（）计算点位置面积矩符号面积矩2)主应力计算：的主应力计算a.剪应力按下式进行计算，其中为可变作用引起的剪力标准值组合，109 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）所以，(9-8)b.正应力(9-10)(9-11)c.主应力(9-12)109 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）的主应力计算：a.剪应力b.正应力c.主应力109 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）的主应力a剪应力：b.正应力c主应力变化点截面（截面处）主应力计算汇总如表9-2109 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）3)主应力的限制值混凝土的主压应力限制值为，与上表比较，可见混凝土主压应力均小于限值，满足要求。表9-2变化点截面（截面处）主应力计算表Table9-2sectionofthemainstresscomputation计算纤维面积矩剪应力正应力主应力第一阶段换算截面第二阶段换算截面第三阶段换算截面0.5284.524-0.064.5850.6723.848-0.1143.9620.54762.751-0.1052.8574)主拉应力验算混凝土的主拉应力限制值为，可见混凝土主拉应力均小于限制值，按《公路桥规》的要求，仅需按构造布置箍筋。109 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）10抗裂性验算10.1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。10.1.1预加力产生的构件抗裂验算边缘的混凝土预压应力的计算跨中截面：(10-1)10.1.2由荷载产生的构件抗裂性验算边缘混凝土的法向拉应力的计算(10-2)10.1.3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作用下的混凝土拉应力满足下列要求：，由以上计算计算结果满足《公路桥规》中类部分预应力混凝土构件，按短期效用组合计算的抗裂要求。109 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）同时，类部分预应力混凝土构件还应满足作用长期效用组合的抗裂要求。(10-3)所以，构件满足《公路桥规》中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。10.2作用短期效应组合作用下的斜截面抗裂验算斜截面抗裂性验算应取剪力和弯矩均较大的不利区段截面进行，这里取变化点（）截面进行计算。10.2.1主应力计算以处的主应力计算剪应力计算如下，其中为可变作用引起的剪力短期效应组合值，，所以有109 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）正应力(10-4)主拉应力(10-5)以处的主应力计算剪应力正应力109 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）主拉应力以处的主应力计算剪应力正应力主拉应力109 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）表10-1变化点截面（截面）抗裂性验算主拉应力计算表Table10-1sectionofthemaintensilestresscrackcheckingaccount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净截面第三阶段净截面10.2.2主压应力的限制值作用短期效应组合下抗裂性验算的混凝土的主拉应力限制值为从上表可知，以上主拉应力均符合要求，所以变化点截面均满足作用短期效用组合下竖弯斜截面抗裂验算要求。109 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）11主梁变形（挠度）计算根据主梁截面在各个阶段混凝土正应力验算结果，可知主梁在使用荷载作用下截面不开裂。11.1荷载短期效应作用下截面不开裂挠度验算主梁计算跨径，混凝土的弹性模量，由各控制截面不同阶段的截面几何特性汇总表可见，主梁在各控制截面的换算截面惯性矩各不相同，为简化计算，取梁处的截面换算惯性矩个不同，为简化计算，取梁处的截面换算惯性矩（第三阶段）作为全梁的平均值来计算。简支梁挠度验算式为(11-1)11.1.1可变作用引起的挠度现将可变作用作用作为均布荷载作用在主梁上，则主梁跨中挠度系数（查挠度系数表），荷载短期效应的可变荷载值为（查内力组合表）由可变荷载引起的简支梁跨中截面的挠度为(11-2)考虑长期效应组合的可变荷载引起的挠度值为(11-3)，满足要求。109 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）11.1.2考虑长期效应的一期荷载、二期荷载引起的挠度(11-4)11.2预加力引起的上拱度值计算采用截面处的使用阶段永存预加力矩作用为全梁平均值预加力矩计算值，即截面惯性矩应采用预加力阶段（第一阶段）的截面惯性矩，为简化采用截面的截面惯性矩，作为全梁的平均值来计算。则主梁上拱度值（跨中截面）为109 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）11.3预拱度的设置梁在预加力和短期效应组合共同作用下并考虑长期效应的挠度为(11-5)故需要设置预拱度。根据《公路桥规》对预拱度的设置规定，得到梁跨中截面处的预拱度为(11-6)109 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）12锚固区局部承压计算根据束预应力钢筋锚固点的分析，分别对锚固端进行局部承压计算。钢束梁端锚具及间接钢筋的构造布置图。图12-1锚固局部承压计算图尺寸单位：mmFig12-1partialpressurecalculationofanchoragezonemapsizeunit:mm1)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下列锚下混凝土抗裂计算的要求。(12-1)；为局部受压面积上的局部压力设计值。后张法锚头局部区应取1.2倍张拉时的最大拉力，所以局部压力设计值为；为混凝土局部承压修正系数，；为张拉锚固时混凝土轴心抗拉强度设计值，混凝土强度达到设计强度的109 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）时张拉，此时混凝土强度等级相当于，；为混凝土局部承载力提高系数，；为混凝土局部受压面积，为扣除孔洞后面积，为不扣除孔洞面积；对于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；喇叭管内孔直径为70mm；所以，。为局部受压计算底面积；局部受压面积为边长为的正方形，根据《公路桥规》中的计算方法，局部承压计算底面积为的计算底面为的矩形。(12-2)所以，计算结果表明，的局部承压尺寸满足要求。的计算底面为的矩形。所以，计算结果表明，的局部承压尺寸满足要求。的计算底面为的矩形。109 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）所以，承压不够，故采用垫板面积为，所以；又有所以，计算结果表明，局部承压尺寸也满足要求。的计算底面为的矩形。所以，故局部承压尺寸也满足要求。综上，和垫板尺寸为，和垫板尺寸为。1)局部承压承载力计算配置间接钢筋的局部受压构件，其局部抗压承载力公式为(12-3)且需满足(12-4)和取所以，109 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）为间接钢筋影响系数，C50及以下k=2.0；为间接钢筋体积配筋率；局部承压区配置直径为10mm的HRB335，单根钢筋截面积为，所以，对于、的对于、的C45混凝土的，将上述各计算值代入局部抗压承载力计算公式，对于，对于，对于，对于，109 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）故局部承压承载力计算通过。所以，、、和钢束锚下局部承压计算全部满足要求。109 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）13行车道板配筋设计桥面铺装为的沥青混凝土面层（重度为）和平均厚度为的水泥混凝土垫层（重度为），箱形梁翼板钢筋混凝土的重度为。13.1桥面板的内力计算13.1.1恒载内力（以纵向宽的板进行计算）每米板上的恒载集度：沥青混凝土面层：水凝混凝土垫层：箱梁翼板自重：合计：每米板板条的恒载内力：弯矩：剪力：13.1.2活载内力公路—Ⅰ级车辆荷载纵、横向布置如图13-1两个轴重的后轮（轴间距为）沿桥梁的纵向，作用于铰缝轴线上最为不利荷载。由《桥规》查到重车后轮的着地长度，着地宽度，车轮在板上的布置及压力分布图形如下图所示，铺装层总厚度为，则板上荷载压力的边长为109 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）图13-1公路—Ⅰ级车辆荷载尺寸单位（m）Fig13-1Road—Ⅰlevelsofvehiclesload有图13-2可知重车后轴两轮的有效分布宽度重叠，重叠长度为，则冲击系数作用于每米宽板条上的弯矩为(13-1)作用于每米宽板条活载最大弯矩时的每米宽板条上的剪力为(13-2)13.2行车道板配筋及验算（混凝土，级钢筋）13.2.1行车道板的配筋由桥面板知109 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）由，故取板宽，板的平均厚度为，设，图13-2车辆荷载两个后轴轮载作用于铰缝轴线上尺寸单位（m）Fig13-2Thelayoutofthewheelintheboardanditspressuredistribution利用单筋矩形截面，有求解解得：则钢筋面积：选择并布置钢筋：现取板的受力钢筋为，钢筋间距为，当板宽的钢筋面积为109 辽宁工程技术大学毕业设计（论文），取，则，截面实际配筋率：板的分布钢筋取，其间距为。13.2.2行车道板复核保护层厚度C=30mm，大于钢筋直径d=14mm且满足最小保护层厚度的要求。受压区高度：所以不会发生超筋现象。求矩形截面板的抗弯承载力：设计满足要求。13.3现浇湿接缝钢筋宽度为30cm的现浇湿接缝，钢筋采用直径为10mm的HRB335级钢筋，钢筋间距与行车道板采用相同间距为200mm。109 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）14附属设施设计14.1排水设施的设置为了迅速排除桥面积水，防止雨水积滞于桥面并渗入梁体而影响梁的耐久性，在桥梁设计时要有一个完整的排水系统，包括桥面上设置一定数量的排水管和泄水管。对于泄水管：在距离缘石20cm设置，每隔15m设置一个泄水管，两侧对称布置且在桥梁的伸缩缝上游增设泄水管。泄水管安装在主梁预制时在顶板和底板预留的孔洞中，使桥面积水直接排入桥下河中。这时需要做好孔洞的密封措施防止水渗入桥体。采用圆形泄水管，直径采用15cm，泄水管口顶部采用铸铁格栅盖板，其顶面比路面低10mm。泄水管采用铸铁管，内径为15cm，泄水管周围配置补强钢筋。图14-1泄水管图示Fig14-1ventpipelayout109 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）14.2伸缩缝的设置14.2.1设计资料温度变化范围：-23℃-37.4℃；线膨胀系数：；伸缩梁的长度：L=35m；收缩应变：；徐变系数：；应力产生的平均截面内力：；混凝土的弹性模量：；混凝土收缩折减系数：；假定伸缩装置的安装温度为10℃-15℃。14.2.2伸缩缝的计算梁体因温度变化产生的伸缩量为：10℃安装时因温度变化产生的梁体伸长量为15℃安装时因温度变化产生的梁体伸长量为：混凝土收缩引起梁体缩短量为混凝土徐变引起的梁体缩短量为为所以梁体的伸长量为9.59mm，梁体的缩短量为13.3+3.15+2.05=18.5mm因考虑到多方因素的影响，在选择伸缩装置规格时，对上述伸缩量取约30%的富余度，则伸缩装置的基本伸缩量为9.59+18.5=28.09mm,则设计伸缩量为1.328.09=36.52mm.。相应的，伸缩装置的设计闭口量为1.39-59=12.48mm,设计开口量为1.318.5=24.05mm。109 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）所以设置长为40mm的伸缩缝。采用类型为矩形橡胶型伸缩装置。如图14-2所示。14.3人行道及护栏的设置采用预制装配式，宽度为，倾向桥面的排水横坡，且在桥面断缝处设置伸缩缝。如图14-3所示图14-2橡胶伸缩缝设置Fig14-2rubberjoints图14-3人行道及护栏设置Fig14-3thepavementandbarsSchema109 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）15结论本设计为预应力混凝土简支梁桥的上部结构设计，设计内容主要包括主梁截面设计；主梁的内力计算；主梁的配筋设计；主梁应力计算及截面验算；附属设施设计等内容。通过本次设计，使自己在桥梁设计方面有了更深刻的了解。在设计的每一个过程中我都有深刻的体会：最开始的截面选型，由于我的经验不足，选择的截面在最开始的截面效率指标中就不合格，但在后来我认真依据规范的规定细心设置截面的每个尺寸后才合格。还有配筋时，由于预应力钢筋的截面积选取不够，直到计算截面承载能力时才发现承载力不够。调整钢筋数量后，在计算斜截面承载能力时，截面尺寸又不满足要求，再一次从截面尺寸上改过等等。经过多次的更改，从一开始的照规范抄公式，我一点点明白了各个计算过程存在的意义，在每次截面的调整时，我都有虚心的请教老师，仔细的查找规范，认真的研究算例，通过多次努力后验证到自己设计的合理性。在这个过程中，我深刻了解到了课程设计的真正意义，它不仅让我重新学习了一次大学的课程，而且更加深刻，通过其过程的历练效果会在我在日后学习和工作中逐步体现出来。虽然我所学的理论知识在设计中得到了应用，但在实践方面我还未能有所进步，某些细节难免与实际有偏差，因此在设计中出现有欠考虑的地方，恳请老师批评指正。109 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）致谢经过一个多月的上部桥梁设计结束了，在张彬老师的细心指导下，以及郑大为老师，易富老师、赵文华老师不厌其烦的解答下，根据桥梁设计任务书的要求，我完成了桥梁设计的上部结构设计。我是按照桥梁设计规范的要求，通过查看桥梁所在位置的地域环境、气候条件以及交通量，结合当地人文气息，依据安全、适用、经济、美观的原则设计了简支箱形梁桥，制定了沈阳至阜新公路桥的设计说明书。通过本次设计，我认真的看到、感受到桥梁设计中的每一个过程，通过查找文献我初步了解到桥梁发展的过程。通过设计，我还知道了桥梁建设国内外的发展状况。在设计过程中，除了学到知识外，我还得到老师们不厌其烦的解惑。由于我知识学的不扎实，给老师带来了不断的问题，甚至是休息时也会有电话的骚扰，现以真诚的谢意感谢老师的包容和无私的帮助，让我能够按时完成设计。还有我可爱的同学们，在我们最后的相聚的时间里，我感受到了齐心协力的快乐，当大家遇到问题又无法及时得到老师的解惑时，是大家一起研究，一起讨论，去克服每一道难题。在此感谢老师的同时，也谢谢我可爱的同学们，你们让我感受到了齐心协力的力量，看到了团队合作的精神。最后，祝愿各位老师身体健康，工作顺利！祝愿各位同学前程似锦、一路顺风！109 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）参考文献[1]公路桥涵设计手册：基本资料.人民交通出版社.[2]公路桥涵设计手册：桥梁（上）.人民交通出版社.[3]公路施工施工手册：桥梁附属构造与支座.人民交通出版社.[4]JTGD62-2004公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范.[5]JTGD60-2004公路桥涵设计通用规范.[6]叶见曙.结构设计原理[M].第2版.北京:人民交通出版社,2005.[7]周先雁,王解军.桥梁工程[M].第1版.北京:北京大学出版社,2008.[8]贾金青,陈凤山.桥梁工程设计计算方法及应用.第1版.北京:中国建筑工业出版社，2003.[9]李扬海,程潮洋.公路桥梁伸缩装置.第1版.北京:人民交通出版社,1999.109 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）目录0前言11概述21.1设计资料21.2工程地质资料21.3水文及气候资料21.4设计依据22方案比选32.1方案比选的主要标准32.2方案编制32.3方案比选43主梁的设计63.1设计资料63.2主梁截面尺寸拟定74恒载内力计算124.1荷载的横向分布系数124.2内力计算175钢筋面积的估算及布置325.1预应力钢筋截面积估算335.2预应力钢筋布置345.3非预应力钢筋截面估计及布置406主梁截面几何特性计算42109 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）6.1第一阶段：主梁预制并张拉预应力钢筋436.2第二阶段：灌浆封锚，主梁吊装就位并现浇300mm湿接缝506.3第三阶段：桥面、栏杆及人行道施工和运营阶段557持久状况截面承载能力极限状态计算597.1正截面承载力计算597.2斜截面承载力计算608钢束预应力损失估算638.1预应力钢筋张拉（锚下）控制应力计算638.2钢束应力损失639应力验算739.1短暂状况下的正应力验算739.2持久状况下的正应力验算7410抗裂性验算8410.1作用短期效应组合作用下的正截面抗裂验算8410.2作用短期效应组合作用下的斜截面抗裂验算8511主梁变形（挠度）计算8911.1荷载短期效应作用下截面不开裂挠度验算8911.2预加力引起的上拱度值计算9011.3预拱度的设置9112锚固区局部承压计算9213行车道板配筋设计9713.1桥面板的内力计算97109 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）13.2行车道板配筋及验算9813.3现浇湿接缝钢筋10014附属设施设计10114.1排水设施的设置10114.2伸缩缝的设置10214.3人行道及护栏的设置10315结论104109'