预应力混凝土毕业设计计算书

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1、. . . . 摘 要本设计是根据设计任务书的要求和公路桥规的规定,对九渡河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，本论文提出三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，方案二为悬索桥，方案三为混凝土箱梁桥。经由以上的八字原则以与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与活载的作用利，采用整体的体积以与自重系数，荷载集度进行恒载力的计算。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

2、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，打印出图与论文。期间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AbstractThis design is according to the design project description request and RoadBridge gauge th

3、e stipulation, nine fords the bridge to Beijing to carry on the plan ratio to elect with the design. For the purpose of make the type of the bridge corresponding with the ambience and cost saving, this paper provides three different types of bridge for selection: the first one is pre-stressed concre

4、te continuous bridge; the second one is Hanging bridge, and the third one is Concrete box beam 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 prece

5、ded 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 con

6、dition, 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 HanshinAwaji earthquake was translated into Chinese,

7、and made a report on. Keywords: prestressed concrete、simple supported beam bridge、cast-in-place pile、cone anchorage device.第一部分、桥梁设计1、 水文计算1.1 原始资料1.1.1 勘测资料(1)、水文、气象九渡河属山区河流，纵坡较陡，流速较大，河床质为第四纪砂夹砾石，最大粒径大于200mm，桥位上游汇水面积为174KM2，含砂量。现场勘测时，搜集到3个调查历史洪水，即：1939年，930m3/s；1963年，730m3/s；1977年，610m3/s；另在北岸桥址上游约

8、400m处获得多年平均洪水位为180.64m，根据河床纵断面测量资料，河床纵坡在该河段为0.036，河床逐年有摆动下切趋势，河流主槽原在南岸，1939年洪水后移至北岸，维持至今，河床下切量预计已达0.5m。多年平均气温：最高220C，最低-100C。每年11月20日至次年2月10日为冬季。风力：7级，W=15m/s。河床粒径分析资料粒径d（mm）200100502552.510.5组分%36.816.49.88.810.46.13.58(2)、桥位纵断面测绘资料见表一。(3)、地质钻孔柱状图见表二。河床表层为砂类卵石、砾石，厚约1213.5m，含砂率（3040）%，承载容许值：；其下为硬质石灰

9、岩，Ra=100MPa。1.1.2、设计标准与施工条件(1）桥面宽度：净9+2*0.75m人行道(2）设计荷载：公路级荷载(3）设计洪水频率：1%(4）不通航(5）材料来源：砂可在河滩就地采集，石料来自当地，开采方便。水泥、钢材等可由供应。施工技术设备可行。表一 桥位断面中线测量资料桩号标高（m）钻孔编号孔口标高0+000（即路线+6500+0270+0320+034.50+038.50+042.50+0500+0560+0780+0920+1000+103.50+1060+1150+1160+1500+2000+2500+293.670+353.60+363181.03181.02178.2

10、8177.34177.03177.33178.63178.85178.44177.39177.46177.64178.02178.57179.01179.62180.30180.15180.25180.82181.020+010（1#孔）0+065（2#孔）0+150（3#孔）181.333178.86179.74表二 钻孔柱状图资料设计资料与构造布置1.2 水文计算1.2.1 求设计流量(1)求cv和cs的值由附表查得：cv=1.2 cs=3cv=3.6(2) 求洪水经验频率p:最大洪水发生年代1939年至今69年。1963和1977年洪水分别为二、三位，其经验频率为：P63= m/(n+1

11、)100%=2/(69+1)=2.9%P77=3/(69+1)=4.3%(3) 求流量模比系数K:根据cv=1.2 cs=3cv=3.6，设计频率p%1，查表得：K1%=6.1按1963年洪水频率P63=2.9%查得K2.9%=4.40按1977年洪水频率p77=4.3%查得K4.33.59(4) 推算设计流量QP%:按1963年洪水流量推算，Q2.9%=Q63K1%/K2.9%=7306.1/4.40=1012m3/s按1977年洪水流量推算，Q4.3%=Q77K1%/K4.3%=6106.1/3.59=1036m3/s按1963年和1977年推算的结果接近，说明是可靠的。但从安全考虑采用较

12、大的。Q1%=1036m3/s1.2.2、桥梁分孔和高程计算过水断面面积和水面宽度B，可根据河流断面图列表计算。假设设计水位为181m。过水断面计算图桩号河床标高水深平均水深水面宽度过水面积累计面积合计K0+000181.0300270河槽309.76m2Bc=116m+027181.0201.3656.86.8+032178.282.723.162.57.914.7+034.5177.343.63.79415.1629.86+038.5177.033.973.82415.2845.14+042.5177.333.673.027.522.6567.79+050178.632.372.26613

13、.5681.35+056178.852.152.362251.92133.27+078178.442.563.091443.26176.53+092177.393.61 3.58828.64205.17+100177.463.543.603.512.6217.77+103.5177.643.36 3.172.57.93225.7+106178.022.982.71924.39250.09+115178.572.432.2112.21252.3+116179.011.991.693457.46309.76+150179.621.38 1.045052361.76河滩t=154.99m2Bt=24

14、7m+200180.300.70.785039400.76+250180.150.85 0.843.6734.94435.7+293.67180.250.750.476028.2463.9+353.6180.820.180.099.40.846464.75+363181.020合计41.64358.07对于河槽部分：hc=2.67mvc=mchc2/3i1/2=252.672/30.00361/2=2.887m/sQc=vc=309.762.887=894m3/s河滩部分：ht=t / Bt =154.99/247=0.627mvt=2.08m/s=mtht2/3i1/2=200.6272/3

15、0.00361/2=0.879m/sQt=t vt=154.990.879136m3/s全断面的设计流量：Qs=Qt+Qc=1030m3/s2) 桥孔长度的计算(1)采用经验公式计算该桥位河段属于山区开阔河段，Lj=Kq()n3 Bc =0.84()0.9116=111m此结果是桥下宣泄设计洪水所需的最小孔径(2)采用冲刷系数法计算选用P=1.25;桥墩水流侧向压缩系数0.95；折减系数0.017；河槽的设计流速vs=2.887m/s桥下最小毛过水面积：Aqj=306m2 (3) 桥面标高的确定考虑壅水、浪高、波浪壅高、河湾超高、水拱、局部股流壅高、床面淤高漂浮物高度等因素1.000m按设计水

16、位计算桥面最低高程：Hmin=Hs+=181+1.000+0.5+ 2.0 =184.50m综合以上考虑，并根据河断面型式，取桥梁全长为320m，在K0+20K0+340处布置桥梁。2、 方案比选桥梁设计原则：（1）适用性满足公路交通和铁路的正常运行，以与将来交通量增长的需要。建成的桥梁应保证在使用年限满足交通要求，并便于检查和维修。（2）舒适与安全性现代桥梁设计越来越强调舒适度，要控制桥梁的竖向与横向振幅，避免车辆在桥上振动与冲击。整个桥跨结构与各部分构件，在制造、运输、安装和使用过程中应具有足够的强度、刚度、稳定性和耐久性。（3）经济性设计的经济性一般应占首位。经济性应综合考虑发展远景与将

17、来的养护和维修等费用。（4）美观一座桥梁，应与周围的景致相协调。合理的结构布局和轮廓是美观的主要因素，决不应把美观片面的理解为豪华的装饰。2.1 方案一、预应力混凝土简支梁桥(详见设计图纸方案一)预应力混凝土简支T梁桥，共8跨，每跨40m，则桥面部分全长408320m，桥面净空为满足要求，依据水文计算，取桥面净空为7m 。桥面宽度为设计标准值9m20.75m人行道。主梁全长为39.96m，计算跨径为38.88m。预应力混凝土T梁的优点在于：预应力混凝土可看作是一种预先储存了足够压力的新型混凝土材料。对混凝土施加预压力的高强度钢筋（或称力筋），既是加力工具，又是抵抗荷载所引起构件里的受力钢筋。预

18、应力混凝土梁桥能最有效地利用现代高强度材料（高强混凝土，高强钢材），减小构件截面，显著降低自重所占全部设计荷载的比重，增大跨径，扩大了混凝土结构的适用围。全预应力混凝土梁宰使用荷载下不出现裂缝，即使是部分预应力混凝土梁在常遇荷载下也无裂缝，鉴于能全面参与工作，梁的刚度就比通常开裂的钢筋混凝土梁要大。可以显著减小建筑高度，使大跨径桥梁做得轻柔美观。扩大了对多种桥型的适应性，而且还提高了结构的耐久性。预应力技术的采用，为现代装配式结构提供了最有效的接头和拼装手段。根据需要可在纵向、横向和竖向等施加预应力，使装配式结构集整成理想的整体，扩大了装配式桥梁的使用围，提高了运营质量。施工方案:简支T梁桥可

19、分为整体式和装配式两种结构。这里考虑采用装配式简支结构，其具有建桥速度快、工期短、模板支架少等优点而应用广泛。下部结构采用钻孔灌注桩施工。同时简支梁桥做预应力结构适用跨径为20m50m之间，该设计符合此跨径要求。2.2 方案二、钢筋混凝土连续箱梁桥（详见设计图纸方案二）该设计取跨度为35m，共9跨，桥梁全长315m。钢筋混凝土连续梁桥，虽然在力学性能上优于简支梁和悬臂梁，可适用于更大跨径的桥型方案，但同悬臂梁一样，同时存在正、负弯矩区段，通常采用箱型截面梁，其构造较复杂；跨径较大时，梁体重量过大不易装配化施工，而往往要在工费昂贵的支架上现浇。钢筋混凝土连续梁，还因支点负弯矩区段存在，不可避免地

20、将在梁顶产生裂缝，桥面虽有防护措施，但仍常因雨水侵蚀而降低使用年限。仅在城市高架、小半径弯桥中有少量应用。施工方案:根据桥跨的整体情况，首选逐孔施工，这样可以进行流水施工，并且可以进行很好的施工组织设计，在施工方面无论从人力、材料、工具、工期、场地等方面都是比较合理的。施工方法选用满堂支架施工，便于计算。下部结构采用钻孔灌注桩施工。2.3 方案三、双塔斜拉桥（详见设计图纸方案三）(1)孔径布置。本方案为双塔斜拉桥，主梁设计为钢箱梁。孔径布置为60+200+60m，桥梁全长320m，桥面宽为10.5m。(2)受力形式。本桥是一种形式独特的双塔斜拉桥，其恒载主要由主塔和斜拉索承受，活载由钢箱梁与拉

21、索和主塔共同承受，荷载通过拉索传至主塔。(3)视觉效果。斜拉桥高耸直立的主塔，配以柔性的拉索，将整个劲性主梁悬挂起来，刚性与柔性的完美结合，给人以美的享受。综合比较， 三者钢筋与混凝土用量相仿，且都满足桥梁设计中适用性、舒适与安全性、经济性、美观的基本原则。但方案二和方案三施工较困难，工期较长，故选取方案一预应力混凝土简支梁桥为九渡河桥梁方案。3、 设计资料与构造布置 3.1 设计资料3.1.1、选定方案：综合考虑，选取预应力混凝土简支T梁桥，共8跨，每跨40m，则桥面部分全长408320m，。桥面净空为满足要求，依据水文计算，取桥面净空为7m 。桥面宽度为设计标准值9m20.75m人行道。主

22、梁全长为39.96m，计算跨径为38.88m,车道布置如下：其中，R0.75m,W=9.0m,桥面宽度共计10.5m3.2.2、荷载标准由设计题目可知，荷载为公路级，由相应规得：车道荷载的均布标准值q7.875KN/m，人群荷载均布标准值q2.25KN/m由线性插法计算得集中荷载标准值P320KN人群荷载：因为计算跨径为38.88m50m，所以人群荷载取人行道以一块板为单元，按标准值的均布荷载计算。计算人行道栏杆时，作用在栏杆立柱顶上的水平推力标准值取，竖向为。3.3.3、材料桥面铺装：C30防水混凝土厚10cm，容重r=24KN/m；普通沥青混凝土面层厚9cm，容重r=23KN/m栏杆与人行

23、道构件重量的作用力为5 KN/m主梁、横隔梁：主梁、横隔梁混凝土采用C50，钢筋混凝土材料容重：r=25KN/m，其力学性能如下表示： 材料项目C50号混凝土弹性模量（Mpa）34500容重（吨/米3）2.50标准抗压强度fck（Mpa）32.4设计抗压强度fcd（Mpa）22.4标准抗拉强度ftk（Mpa）2.65设计抗拉强度ftd（Mpa）1.83预应力钢筋：预应力钢筋采用ASTM A416-97a标准的低松弛钢绞线（17标准型），抗拉强度标准值=1860MPa，抗拉强度设计值=1260MPa，公称直径15.24mm，公称面积140mm2,弹性模量Ep=1.95105MPa;锚具采用夹片式

24、群锚。非预应力筋：非预应力筋HRB400级钢筋，抗拉强度标准值=400MPa抗拉强度设计值=330MPa。箍筋采用HRB335级钢筋，抗拉强度标准值=335MPa，抗拉强度设计值=280 MPa。钢筋弹性模量均为ES=2.0105MPa3.2横截面布置3.2.1、主梁高度预应力混凝土简支梁桥的主梁高跨比通常在，考虑主梁的建筑高度和预应力钢筋的用量，标准设计的高跨比约为，因此，主梁高度取用200cm 。3.2.2、主梁间距与主梁片数全桥宽10.5米，取主梁间距2.10米（T梁上翼缘宽度为208cm，留2cm施工缝），因此共设5片主梁。3.2.3、T梁翼板与腹板布置T梁翼板的厚度主要取决于桥面板承

25、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抗压强度的要求。预制T梁的翼板厚度取用150mm，翼板加厚到250mm，以抵抗翼缘根部较大的弯矩。腹板宽取200mm。3.2.4、 横截面沿跨长的变化，该梁的翼板厚度不变，马蹄尺寸基本由布置预应力钢束的需要确定，马蹄面积占截面总面积的10%20%为适宜，因主梁需要配置较多的钢束，将钢束按三层布置，一层最多排三束，拟定马蹄宽度为400mm，高度200mm，马蹄与腹板交接处做三角过渡，高度120mm，以减小局部应力。3.2.5横截面沿跨长的变化：本设计主梁采用等高形式，横截面的T梁翼板厚度沿跨长不变，马蹄部分为配合钢束弯起而从跨径四分点附近开始

26、向支点逐渐抬高。梁端部分区段由于锚头集中力的作用而引起较大的局部应力，同时也为布置锚具的需要，在距梁端4980mm围逐渐将腹板加厚到与马蹄同宽。3.2.6分别在桥跨、1/4、1/2、3/4、与梁端处布置5道横隔梁，布置型式如下图所示(部分)：3.2.7、桥梁横街面布置如下图所示：4、 桥梁上部结构荷载计算4.1、行车道板力计算4.1.1、结构自重与力(按纵向1m宽的板条计算)(1)、每延米板上的结构自重g沥青表面处置g0.091.0231.98 KN/mC30混凝土垫层g0.11.0242.4 KN/mT梁翼板自重g(0.15+0.25)1.025=5.0 KN/m合计ggg g g9.38

27、KN/m(2)、每米宽板条的恒载力Mgl9.380.954.23 KNmQgl9.380.958.91KN4.1.2、汽车车辆荷载产生的力将车辆荷载后轮作用于绞缝轴线上，后轮作用力为P140 KN，车辆荷载后轮着地长度为a0.20m，宽度b0.60m。则有：a= a+ 2H = 0.20 + 2 (0.1+0.19) = 0.78mb = b2H0.602 (0.1+0.19)1.18m则荷载对于悬臂根部的有效分布宽度：aa+d+2 l=0.781.420.954.08m由于汽车荷载局部加载在T梁的翼板上，故取冲击系数11.3作用于每米宽板条上的弯矩为：M（1）（l）1.3（0.95）14.6

28、1KNm作用于每米宽板条上的剪力为：Q（1）1.322.3 KN4.1.3、力组合（1）、承载能力极限状态力组合计算基本组合M1.2M1.4M1.2（4.23）1.4（14.61）25.53KNmQ1.2 Q1.4Q1.28.911.422.341.91 KN(2)、正常使用极限状态力组合计算短期效应组合MM0.7 M4.230.7（14.61）1.3-12.10KNmQ= Q0.7 Q8.910.722.31.320.92 KN4.2、主梁力计算4.2.1、结构自重效应计算(1)、结构自重集度计算主梁g=0.22+()（2.10.2）2（0.10.2）0.10.122520.8KN/m横隔梁

29、对于边主梁g=1.5-()（）52538.880.77 KN/m对于中主梁g=20.771.54 KN/m桥面铺装层g（0.09923）（0.1924） / 58.05 KN/m栏杆与人行道g=52/5=2 KN/m合计对于边主梁g20.80.778.05231.62 KN/m对于中主梁g20.81.548.05232.39 KN/m (2)、结构自重力计算力截面位置边主梁自重力中主梁自重力剪力Q（KN）弯矩M(KN/m)剪力Q（KN）弯矩M(KN/m)X0Qgl614.690629.660X307.354481.11314.834590.23X05974.8106120.314.2.2、汽车

30、、人群荷载力计算(1)、首先绘制各梁的荷载横向影响线,确定荷载最不利位置，由杠杆原理法确定荷载位于靠近主梁支点处的横向分布系数。由于对称性，、号梁和、号梁的横向分布系数一样，故有各梁支点处的横向分布系数如下：梁号荷载横向分布系数汽车M（0.9000.048）0.474人群M1.338汽车M（0.1431.0000.381）0.762人群M0 （人行道荷载引起负反力）汽车M（0.1431.0000.381）0.762人群M0 （人行道荷载引起负反力）(2)、主梁的荷载横向分布系数计算由于该桥跨结构宽度与长度之比为，故采用偏心压力法来计算横向分布系数M1)、荷载横向分布影响线竖标：本桥各梁的横街面

31、均相等，梁数n5，粱间间距为2.10m，则有：a+a+a+a+a=（22.10）2.100（2.10）（22.10） 44.10 m则号梁在两个边主梁处的横向影响线的竖标为：0.200.40=0.60=-=-=0.20-0.40=-0.202)、绘出荷载横向分布影响线，并按最不利位置布载，其中：人行道缘石至号梁轴线的距离为：1.050.750.3 m设荷载分布影响线的零点至号梁位的距离为x，则按比例关系求得：， 求得 x6.3m由此计算出对应各荷载点的影响线竖标和，具体数值见下图：由上图可得号梁的活载横向分布系数：汽车荷载：m（0.5810.4100.2860.1140.0090.181） 0

32、.601人群荷载：m0.664同以上原理，可得、号梁的活载横向分布系数，计算如下：对于号梁：0.30-0.200.200设荷载分布影响线的零点至号梁位的距离为x，则有：x6.3m由上图可得号梁的活载横向分布系数：汽车荷载：m（0.3900.3050.2430.1570.0950.010） 0.60人群荷载：m0.432对于号梁：0.2-0.20由上图可得号梁的活载横向分布系数：汽车荷载：m(0.20+0.20+0.20+0.20+0.20+0.20)0.60人群荷载：m0.20将荷载横向分布系数汇总如下表所示：梁号荷载位置公路级人群荷载备注跨中m0.6010.664由“偏心压力法”求得支点m0

33、.4741.338由“杠杆法”求得跨中m0.6000.432由“偏心压力法”求得支点m0.7620由“杠杆法”求得跨中m0.6000.200由“偏心压力法”求得支点m0.7620由“杠杆法”求得说明：、号梁与、号梁情况一样，这里省略。(3)、均布荷载和力影响面积计算：类型截面公路级均布荷载(KN/m)人群(KN/m)影响线面积（m或m）影响线图示M10.50.757.87530.752.25l=38.88188.96Q7.8752.2538.880.54.86Q7.8752.2538.88119.44(4)、公路级中集中荷载P计算计算弯矩效应时： P0.75180+(38.88-5)=236.

34、64 KN计算剪力效应时： P1.2236.64283.968 KN(5)、冲击系数的计算：对于单根主梁，其横截面积 A0.832m， I0.37524m，GA250.8322520.8KN/m， G/g20.89.812.12 KNs/m对于C50混凝土，取E3.4510 N/m，则有桥梁基频的值为：f=2.567 Hz故冲击系数0.1767ln0.01570.151则 11.151(6)、跨中弯矩、跨中剪力计算（取1）：计算见下表：梁号截面荷载类型q或q(KN/m)P（KN）1m或ySSSM公路级7.875236.641.1510.601188.961029.372620.499.7215

35、91.12人群2.250.664188.96282.31Q公路级7.875283.9681.1510.6014.8626.48124.70.598.22人群2.250.6644.867.26M公路级7.875236.641.1510.600188.961027.652616.139.721588.48人群2.250432188.96183.67Q公路级7.875283.9681.1510.6004.8626.43124.480.598.05人群2.2504324.864.72M公路级7.875236.641.1510.600188.961027.652616.139.721588.48人群2.

36、250.200188.9685.03Q公路级7.875283.9681.1510.6004.8626.43124.480.598.05人群2.250.2004.862.19（7）支点截面汽车荷载最大剪力计算绘制荷载横向分布系数沿桥纵向的变化图形和支点剪力影响线如下：横向分布系数变化区段的长度：m变化区荷载重心处的力影响线坐标为：1（38.889.7）/38.88=0.916由公式：Q（1）qm+(m- m) Q=（1）mPy对于号梁:Q1.1517.8750.60119.44（0.4740.601）0.916100.76KNQ=1.1510.474283.9681.0154.93 KN则在公路

37、级作用下，号梁支点的最大剪力为QQ Q100.29+154.93=255.22 KN对于号梁：Q1.1517.8750.60019.44（0.7620.600）0.916112.27 KNQ=1.1510.762283.9681.0249.06 KN则在公路级作用下，号梁支点的最大剪力为QQ Q112.27+249.06=361.33 KN对于号梁Q1.1517.8750.60019.44（0.7620.600）0.916112.27 KNQ=1.1510.762283.9681.0249.06 KN则在公路级作用下，号梁支点的最大剪力为QQ Q112.27+249.06=361.33 KN(

38、8)、支点截面人群荷载的最大剪力计算：由公式Qmq(m- m) q对于号梁: Q0.6642.2519.44（1.3380.664）2.250.91635.81 KN对于号梁：Q0.4322.2519.44（00.432）2.250.91614.56 KN对于号梁：Q0.2002.2519.44（00.200）2.250.9166.74 KN4.3、主梁力组合计算4.3.1、按承载能力极限状态组合：梁号序号荷载类别弯矩M（KNm）剪力Q（KN）梁端四分点跨中梁端跨中（1）结构自重04481.115974.81614.690（2）汽车荷载01965.242620.49255.22124.7（3）

39、人群荷载0211.75282.3135.817.26（4）1.2（1）05377.3327169.772737.6280（5）1.4（2）02751.3363668.686357.308174.58（6）081.4（3）0237.16316.187240.10728.1312（7）（4）+(5)+(6)08365.82811154.651135.043182.7112（1）结构自重04590.236120.31629.660（2）汽车荷载01962.112616.13361.33124.48（3）人群荷载0127.35183.6714.564.72（4）1.2（1）05508.2767344.

40、372755.5920（5）1.4（2）02746.9543662.582505.862174.272（6）081.4（3）0142.632205.71016.3075.286（7）（4）+(5)+(6)08397.86211212.661277.76179.558（1）结构自重04590.236120.31629.660（2）汽车荷载01962.112616.13361.33124.48（3）人群荷载063.7785.036.742.19（4）1.2（1）05508.2767344.372755.5920（5）1.4（2）02746.9543662.582505.862174.272（6）0

41、81.4（3）071.422495.2347.5492.453（7）（4）+(5)+(6)08326.65211102.191269.003176.7248（2）、按正常使用极限状态组合如下：梁号序号荷载类别弯矩M（KNm）剪力Q（KN）梁端四分点跨中梁端跨中（1）结构自重04481.115974.81614.690（2）汽车荷载（记）01965.242620.49255.22124.7（3）汽车荷载（不记）01707.422276.707221.738108.341（4）人群荷载0211.75282.3135.817.26（5）短期效应组合（1）+0.7*（3）+1*（4）05888.054

42、7850.815805.71683.098（6）长期效应组合（1）+0.4*(3)+0.4*(4)05248.7786998.417717.70946.24（1）结构自重04590.236120.31629.660（2）汽车荷载（记）01962.112616.13361.33124.48（3）汽车荷载（不记）01704.72272.919313.927108.1494（4）人群荷载0127.35183.6714.564.72（5）短期效应组合（1）+0.7*（3）+1*（4）05910.877895.023863.96980.425（6）长期效应组合（1）+0.4*(3)+0.4*(4)053

43、23.057102.946761.05545.148（1）结构自重04590.236120.31629.660（2）汽车荷载（记）01962.112616.13361.33124.48（3）汽车荷载（不记）01704.72272.919313.927108.15（4）人群荷载0063.7785.036.74（5）短期效应组合（1）+0.7*（3）+1*（4）05783.527775.123934.43982.445（6）长期效应组合（1）+0.4*(3)+0.4*(4)05272.117054.986789.24345.9565、 预应力钢束的计算与其布置：预应力钢筋采用ASTM A416-9

44、7a标准的低松弛钢绞线（17标准型），抗拉强度标准值=1860MPa，抗拉强度设计值=1260MPa，公称直径15.24mm，公称面积140mm2,弹性模量Ep=1.95105MPa;锚具采用夹片式群锚。非预应力筋HRB400级钢筋，抗拉强度标准值=400MPa抗拉强度设计值=330MPa。箍筋采用HRB335级钢筋，抗拉强度标准值=335MPa，抗拉强度设计值=280 MPa。钢筋弹性模量均为ES=2.0105MPa5.1、跨中预应力钢束截面积估算按构件正截面抗裂性要求估算预应力钢筋数量对于(A类)部分预应力混凝土构件，根据跨中截面抗裂要求，可得跨中截面所需的有效预加力为：式中的为正常使用极

45、限状态按作用短期效应组合计算的弯矩值；由力组合表，以弯矩最大的号梁跨中荷载为参考，查得：Ms=7895.023kNm设跨中截面预应力钢筋截面重心距截面下缘为a=100mm,则预应力钢筋的合力作用点至截面重心轴的距离为；钢筋估算时，截面性质近似取用全截面的性质来计算，由表得跨中截面全截面的面积，全截面对抗裂验算边缘的弹性抵抗弯矩为；所以有效预加力合力为：预应力钢筋的拉控制应力为，预应力损失按拉控制应力的20%估算，则可得需要预应力钢筋的面积为：采用6束钢绞线，预应力钢筋的截面积为。采用夹片式群锚，金属波纹管成孔。5.2、 预应力钢筋的布置5.2.1、跨中截面预应力钢筋的布置后法预应力混凝土受弯构

46、件的预应力管道布置应符合公路桥规中的有关构造要求。按公路桥规中的有关构造要求，对跨中截面的预应力钢筋进行初步布置。设计采用径70mm、外径77mm的预埋铁皮波纹管，根据规定，管道至梁底和梁侧净矩不应小于3cm和管道直径的1/2,水平净距不应小于4cm与管道直径锝0.6倍，在竖直方向可叠置。5.2.2、锚固面钢束布置为使施工方便，全部6束预应力钢筋均固于梁端。这样布置符合均匀分数的原则，不仅能满足拉的要求，而且可以提供较大的预剪力。本设计中将端部锚固端截面分成上、下两部分，上部钢束的弯起角定为15，最终弯到梁的上翼缘，下部钢束弯起角定为7钢束弯起点至跨中的距离钢束号起弯高度y1y2L1x3Rx2

47、x1(cm)(cm)(cm)(cm)(cm)(cm)(cm)(cm)N1(N3)4512.198.8110099.2571181.92144.041239.03N4(N6)52.312.1931.1110099.2574173.60508.63870.75N29525.8872.4210096.59152125.37550.09832.62N515525.88100.1210096.59152938.31760.49616.865.2.3、控制截面的钢束重心位置计算(1)、各钢束的重心位置计算当计算截面在曲线段时，计算公式为：当计算截面在近锚固点的直线段时，计算公式为：式中：钢束在计算截面处钢

48、束重心到梁底的距离；钢束起弯前到梁底的距离；钢束弯起半径。(2)、计算钢束群重心到梁底的距离a各计算截面的钢束位置与钢束群重心位置截面钢束号x4Rsina=x4/Rcosa(cm)(cm)(cm)(cm)(cm)四分点N1(N3)未弯起1181.929.09.015.27N4(N6)未弯起4173.6016.716.7N222.72125.3716.716.7N594.372938.310.03680.999329.011.0支点直线段yx5x5tana0ai68.86N1(N3)21732.323.979.026.03N4(N6)43.3728.633.5216.756.48N298.315

49、29.307.8516.7107.15N5126.01523.946.419.0128.595.2.4、非预应力钢筋截面积估算与布置按构件承载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力极限状态的要求来确定。其中=11212.66 KN.m，设预应力钢筋和非预应力钢筋的合力点到截面底端的距离为a=80mm，则有先假设为第一类T形截面，由公式，计算受压区高度x，即 1.011212.661022.42100x（1920x/2）求得x=128.44 mm则根据正截面承载力计算需要的非预应力钢筋截面积为:,（该值为负值）说明预应力钢筋足够,非预应力钢筋只需

50、按构造要求配置即可.采用5根直径为18mm的HRB400钢筋，提供的钢筋截面积A=1272.5。在梁底布置成一排，其间距为75mm，钢筋重心到底边距离为，混凝土保护层厚度为45-18/2=36mm大于规规定的30mm，并大于最大钢筋的直径，故满足构造要求5.3、主梁截面几何特性计算后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。从施工到运营经历了二个阶段：（1）、主梁预制并拉预应力钢筋主梁混凝土达到设计强度的90%后，进行预应力的拉，此时管道尚未压浆，所以其截面特性未计入非预应力钢筋影响（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翼板

51、宽度为2100mm。（2）、灌浆封锚，主梁吊装就位，桥面、栏杆施工和营运阶段预应力钢筋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。此时的主梁即为全截面参与工作，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，T翼板宽度为2100mm。各阶段控制截面几何特性见下表各控制截面不同阶段的截面几何特性汇总表受力阶段计算截面A（mm2）Yu(mm)Yb(mm)Ep(mm)I(mm4)W(mm3)Wu=I/yuWb=I/ybWp=I/ep阶段1孔道压浆前跨中截面832.032601.61250.41050.4375.243.7572.0062.187L/4截面584.009593

52、.21262.8923.8234.363.9212.0292.529支点截面914.209631.71218.3182.5303.274.7432.72216.170阶段2管道结硬后，全截面参与工作跨中截面832.032613.81236.21036.2375.244.0292.2232.427L/4截面593.811609.11240.9902.9249.074.0252.1952.748支点截面956.011602.41247.6179.96293.54.8062.57015.8545.4、持久状况截面承载力极限状态计算5.4.1 、正截面承载力计算（荷载检验时取2100mm）一般取最大的

53、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形截面梁，略去构造钢筋影响，计算混凝土受压区高度x，即受压区全部位于翼缘板，说明确实是第一类T形截面梁。(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为所以由力组合表知，梁跨中截面组合设计值。截面抗弯承载力由公式得：故跨中截面正截面承载力满足要求。5.4.2、 斜截面承载力计算(1) 斜截面抗剪承载力计算以支点处截面的斜截面抗剪承载力验算。首先，根据公式进行截面抗剪强度上、下限复核，即式中的为验算截面处剪力组合设计值，这里；为混凝土强度等级，这里；b=400mm；为相应于剪力组合设计值处的截面有效高度，即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，所以为预应力提高系数，；代入上式得 计算表明，截面尺寸满足设计要求，但需按计算配置抗剪钢筋（箍筋设计）。斜截面抗剪承载力由公式得，式中 其中 异号弯矩影响系数，；预应力提高系数，；受压翼缘的影响系数，。箍筋选用双肢直径为12mm的HRB335钢筋，间距，则，故计算所得出的箍筋配筋率大于（HRB335时的最小配筋率）且箍筋间距小于0.5h=1000mm和40