金山路沙河桥施工图设计

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1、.毕业设计论文题目：金山路沙河桥施工图设计51 / 57.摘要本设计是根据设计任务书的要求和公路桥规中的相关规定,对一座中型桥梁的方案比选和设计。对该桥的设计,本着安全,经济,美观,使用的原则,提出了两种不同的桥型方案。方案一为预应力混凝土空心板简支梁桥；方案二为梁拱组合桥,经由以上的原则及从设计施工等的多方面的考虑。确定第一方案为推荐方案。 在本设计中,桥梁上部结构采用装配式预应力混凝土简支空心板桥,桥梁全长32米,主梁标准跨径15.6m,采用预应力钢筋混凝土后张法进行设计。计算各根梁跨中和支点处的荷载横向分布系数时,跨中采用铰接板梁法,支座处采用杠杆原理法,并通过分析梁的最不利荷载横向分布

2、确定桥梁的剪力和弯矩设计值,并以此来进行主梁的预制和预应力钢筋配筋和强度验算。桥梁的支座采用板式橡胶支座。桥梁下部结构采用轻型双柱式桥墩,桥台采用U型桥台。再本设计中的全部图纸均采用计算机辅助设计绘制。关键词：空心板,预应力,横向分布系数,上部结构,下部结构.AbstractThis is a medium-sized bridges of scheme selected and design,according to designing assignment and the standard of the road and bridge.For the purpose of designin

3、g two types of bridges is presented.one is Prestressed concrete hollow-core slabs and the other one is a combination bridge girder and arch。Basing on the principle of security, economic, artistic,usability ,an optimal programmeis determined.In the design, the superstructure is using pre-stressed con

4、crete simply supported hollow slab bridge.the bridge is 32m long,whose standard span is 15.6m.Main beam adopts prestresssing force reinforced concrete posttensioning methed to design. The design is using the hinged slab method to caculate the horizon tol distribute paramenter of the middle span of t

5、he beam,using balance method to Calculation of the beam and pivot of load transverse distribution coefficient.Then analysis the most unfavorable load lateral distribution of beam bridge to design the shear force and bending moment. And thus to main beam reinforcement and checking computation of stre

6、ngth of the precast and prestressed reinforcement.Base plate rubber bearing for bridge.Bridge substructures using lightweight double-column bridge piers, using u-shaped bridge abutment of the bridge.All of the design drawings using CAD drawing.Keywords:hollowslabs,prestressing,transversedistribution

7、,coefficient,superstructure,substructure.目录前言11 引言21.1本毕业设计课题的技术参数21.2主要材料规格22 方案拟定与比选33 毛截面几何特性计算43.1 基本资料43.1.1 主要技术指标43.1.2 材料规格43.1.3 设计规范43.2 截面几何尺寸图4桥面横断面布置图5板块结构几何尺寸53.3 毛截面几何特性计算6毛截面面积6毛截面重心位置6空心板毛截面对其重心轴的惯矩74 主梁内力计算及作用效应组合84.1永久作用效应计算84.1.1 空心板自重84.1.2 桥面系自重84.1.3 铰缝自重84.2可变作用效应计算94.2.2 汽车荷

8、载冲击系数计算134.2.3 可变作用效应计算134.3作用效应组合164.3.1 承载能力极限状态164.3.2 正常使用极限状态175 预应力钢束的估算及布置195.1预应力钢筋数量的估算195.2预应力钢筋的布置205.3普通钢筋数量的估算及布置216.1 换算截面面积A0246.2 换算截面重心位置246.3 换算截面惯性矩256.4 换算截面弹性抵抗矩257 承载能力极限状态计算267.1 跨中截面正截面抗弯承载力计算267.2 斜截面抗剪承载力计算26截面抗剪强度上,下限复核267.2.2 斜截面抗剪承载力计算288 预应力损失计算318.1 锚具变形、回缩引起的应力损失318.2

9、 加热养护引起的温度损失318.3 混凝土弹性压缩引起的预应力损失318.4 钢筋松弛引起的应力损失328.5 混凝土收缩、徐变引起的预应力损失328.6 预应力损失组合349 验算369.1正常使用极限状态计算36正截面抗裂性验算36斜截面抗裂性验算379.2 变形计算399.2.1 正常使用阶段的挠度计算409.2.2 预加力引起的反拱度计算及预拱度的设置409.3 持久状态应力验算42跨中截面混凝土的法向压应力验算429.3.2 跨中预应力钢绞线的拉应力验算429.3.3 斜截面主应力验算439.4短暂状态应力验算449.4.1 跨中截面459.4.2 截面46支点截面4610 最小配筋

10、率复核4911.1 支座的平面设计5011.2支座竖向平均压缩验算5111.3 加重力钢板厚度5111.4 验算支座的稳定性5112下部结构计算5312.1盖梁计算5312.1.1 设计资料5312.1.2 盖梁计算55内力计算6612.1.4 截面配筋设计与承载力校核68斜截面抗剪承载能力验算7212.2 桥墩墩柱设计73方案比选73作用效用计算74截面配筋及应力计算7612.3桩基设计78荷载计算78桩长计算79桩的内力计算80桩身截面配筋与承载力验算82墩顶纵向水平位移验算84墩顶纵向水平位移验算8412.4桥台设计85输入各种参数86荷载计算87台背土压力计算88偏心距验算91地基承载

11、力验算91抗滑稳定性验算91抗倾覆稳定性验算92验算结果汇总92设计总结93致谢94参考文献95.前言毕业设计是学校专业教学过程的最后的一个环节,它的主要目的是培养我们学生综合运用所学专业知识的技能。通过毕业设计,使我们较系统的掌握所学的理论只是,同时与实际工程相结合,培养我们分析解决实际问题的能力。另外,通过毕业设计这一过程还可以培养我们实事求是,谦虚谨慎的学习态度和刻苦钻研、勇于创新的精神。近现代以来,预应力混凝土桥在我国得到了巨大的发展。特别是预应力混凝土空心板桥的应用更加广泛,不但经济适用而且施工方便,可以明显加快建桥的速度。近几十年以来,由于建桥材料性能的不断改进和完善,设计理论且趋

12、完美,施工工艺的创新,使得此种桥梁的修建获得了巨大的发展空间,在桥梁工程中占有日益重要的地位。目前预应力混凝土简支梁桥的最大跨径已达到76m。本次毕业设计就是对一座中型预应力混凝土空心板桥的设计及计算。本次设计主要包括以下几个方面的内容：桥梁的结构设计；主板的内力计算及配筋；预应力损失；变形及应力计算；支座的设计及相关验算；盖梁设计与验算；桥梁墩柱及基础设计及验算；桥台设计及验算。主板的跨中的横向分布系数计算采用交接板梁法,支点处的荷载横向分布系数采用杠杆原理法。支座采用的是现代公路桥梁中广泛采用的板式橡胶支座。桥梁下部结构采用轻型双柱式桥墩,桥台采用U型桥台。施工采用预制装配,桥梁构建的形式

13、和尺寸趋于标准化,有利于大规模工业化制造,且不是季节的影响。总之,通过毕业设计,使我们达到基本知识基础理论、基本技能三基和运用知识网络获取知识的能力,计算机应用的能力,外语能力以及文化素质,思想品德素质,业务素质三个素质的训练,培养我们运用所学专业知识和技术,研究,解决本专业实际问题的初步能力。.1 引言1.1本毕业设计课题的技术参数地质水文资料A.冲刷线深度：不通航,最大冲刷线为河床下2米处B.地质条件：地基土为密实细砂夹砾石C.按无横桥向的水平力漂流物、冲击力、水流压力等设计工程概况该桥位于某二级公路,规划河道宽度32m。设计桥梁与河道正交,双向两车道,设计行车速度60km/h,两侧人行道

14、各宽1.0m。建议采用装配式预应力混凝土空心板桥。设计依据A.简支梁桥标准跨径16m,共分两跨。B.桥宽：23.5+21.0 C.横坡：；D.桥面铺装a.沥青混凝土铺装5cm左右；b.混凝土铺装10cm左右,主梁截面强度验算时计入8cm左右的铺装参与受力。设计荷载恒载标准值：体积乘以密度；汽车荷载标准值：公路车道荷载地震烈度：地震烈度7度,具体按公路桥涵抗震设计规范办理。河道规划情况：规划河道宽度32m,最大冲刷线标高330.66m,常水位标高339.00m,支座底板标高346.88m。各级荷载可按桥规有关条文执行1.2主要材料规格普通钢筋主要用HRB335钢筋,预应力钢筋用钢铰线。采用C40

15、混凝土浇注预制主梁和浇注铰缝,栏杆和安全带用C25混凝土,桥面面层为沥青混凝土。施工工艺采用先张法施工,预应力钢铰线采用两端同时对称张拉。支座采用板式橡胶.2 方案拟定与比选桥梁设计必须按照安全,适用,经济,美观和有利于环保的原则进行设计。一座桥梁的设计方案的确定也必须从以上原则为根本出发点确定最佳方案。1. 从地形地貌及河流水文条件。2. 从设计年限、抗震要求、行车要求。3. 从桥梁的施工工艺、技术复杂程度及工程造价和用材通过以上内容选定一下两种方案：表2.1 各方案主要优缺点比较表预应力混凝土空心板桥预应力混凝土连续箱型梁桥跨径2x16m32m安全性自重轻,跨径合适,施工安全。整体性好,结

16、构刚度大,变形小,抗震性能好。适用性建筑高度小,外形简单,制作方便,构件质量小,方便架设。能适用各种适用条件,因为嵌固在箱梁上的悬臂板,其长度可以较大幅度变化,并且腹板间距也能放大,箱梁有较大抗扭刚度。美观性桥型流畅美观,与周围环境和谐。主桥线条简明,结构稳定,梁的等截面布置外形和谐,个比例协调,造型朴实。经济性空心板截面可以充分利用材料,经济合理。箱型截面充分利用材料,节约材料。施工难易程度采用预制拼装的施工方法,工期缩短。采用预制装配的施工方法,施工周期短。通过方案比较很容易确定预应力简支空心板桥为最佳设计方案。.3 毛截面几何特性计算3.1 基本资料3.1.1 主要技术指标桥跨布置:21

17、6 m。标准跨径：16.00 m。计算跨径：15.56 m。桥面总宽:路基宽25.5m,城市环线道路,半幅桥全宽12.5m设计荷载：城市A级3.1.2 材料规格预应力钢筋钢绞线,直径15.2mm,截面面积139.0mm2,弹性摸量,抗拉强度标准值,抗拉强度设计值普通钢筋HRB335,R235,抗拉强度标准值,抗拉强度设计值;空心板块混凝土采用C50,弹性模量取3.45104 MPa,抗拉强度标准值,抗拉强度设计值。3.1.3 设计规范1JTJ01-1997.公路工程技术标准S.北京:人民交通出版社,1997 简称标准。2JTG D60-2004.公路桥涵设计通用规范S.北京:人民交通出版社,2

18、004.简称桥规。3JTG D62-2004.公路钢筋混凝土及预应力桥梁设计规范S.北京:人民交通出版社,2004.简称公预规。4JTG D60-1985.公路桥涵地基与基础设计规范S. 北京:人民交通出版,1985。5邵旭东.桥梁工程上、下册M.北京:人民交通出版社,2004.。3.2 截面几何尺寸图该桥净空为0.5+1+2*3.75+3+0.5,全桥宽采用9块C50混凝土空心板预制件。采用先张法施工,预应力钢绞线采用两端同时对称张拉。桥面横断面布置图图3.1 横断面图板块结构几何尺寸3.3 毛截面几何特性计算4 主梁内力计算及作用效应组合4.1永久作用效应计算一期恒载q1 ：预制板重力密度

19、取 = 26KN/ m3边板 q1 =A边 = 260.721=18.746中板 q1 =A中 = 260.5551=14.433二期恒载q2 ：100mm C40 混凝土和 100mm 沥青混凝土铺装重力密度取 = 24KN/ m3铰缝混凝土0.1144m / m3 ,重力密度取 = 25KN/ m3护栏单侧0.35m3 / m,重力密度取 =25KN/ m3 ,近似按横向分布系数分配重量,边板取0.236,中板取0.194。 边板：q2 = 2*24*0.1*1.875+25*0.1144/2+2*25*0.35*0.236=14.560KN/m中板：q2 = 2*24*0.1*1.25+

20、25*0.1144+2*25*0.35*0.194=12.255KN/m由此可计算出简支空心板的恒载,计算结果见表4.1表4.1 永久作用效应汇总表中板项目作用种类计算跨径作用效应作用效应跨中1/4跨支点1/4跨跨中15.56436.80327.60112.2956.140370.89278.1795.3447.6704.2可变作用效应计算本设计为城市环线道路,故汽车荷载采用城市-A级荷载,它由车道荷载和车辆荷载组成。桥规规定桥梁结构整体计算采用车道荷载。城市-A级车道荷载的均布荷载标准值集中荷载两部分组成。=10.5KN/m而在计算剪力效应时,集中荷载标准值应乘以1.2的系数,即计算剪力按桥

21、规车道荷载的均布荷载应满布于使结构产生最不利效应的同号影响线上,集中荷载标准值只作用在相应影响线中一个最大影响线峰值处。本桥采用双车道,应考虑折减为1.0。汽车荷载横向分布系数计算空心板跨中和L/4的横向分布系数按铰接板法计算。支点按杠杆法计算荷载横向分布系数；支点到L/4间按直线内插求得。1跨中和L/4的荷载横向分布系数：首先计算空心板的刚度系数：由前面计算得到： IT= b=1.24m L=15.56m将以上数据代入：r=0.0206求得刚度系数后,即可查公路桥涵设计手册-梁桥上册徐光辉,胡明义,主编,人民交通出版社,1996年3月中铰接板桥荷载横向分布影响线表,由r=0.0206车道荷载

22、作用下荷载横向分布系影响线,计算结果列表4.2中,由表4.2画出各板横向分布影响线图4.1,并按横向最不利位置布载,求得两车道情况下各板的横向分布系数。由于桥梁横断面结构对称,所以只需计算1号至5号板的横向分布影响线坐标值。表4.2 各板的横向分配影响线竖标值表荷载作用板号节点号1#2#3#4#5#10.2360.1940.1470.1130.08820.1940.1890.1600.1220.09530.1470.1600.1640.1410.11040.1130.1220.1410.1520.13450.0880.0950.1100.1340.14860.0700.0750.0870.10

23、60.13470.0570.0620.0720.0870.11080.0490.0530.0620.0750.09590.0460.0490.0570.0700.088根据表4.2作出影响线:图4.1影响线图及布载位置根据各板的横向分布影响线图,在上加载求得各种作用下的横向分布系数如下：汽车荷载作用下：m汽=1/2i汽板号1：二列汽车：m2汽=1/20.245+0.183+0.130+0.102=0.330板号2：二列汽车：m2汽=1/20.200+0.181+0.152+0.105=0.319板号3：二列汽车：m2汽=1/20.155+0.164+0.152+0.128=0.300板号4：二

24、列汽车：m2汽=1/20.115+0.138+0.152+0.131=0.268板号5：二列汽车：m2汽=1/20.120+0.140+0.148+0.135=0.272见表4.3：表4.3 车道荷载作用下的横向分布系数表板号1#2#3#4#5#m2汽0.3300.3190.3000.2680.272为设计和施工方便,各空心板设计成统一规格。同时考虑到人群荷载与汽车荷载效应组合,因此跨中和处的横向分布系数偏于安全地取不利数值：m2汽=0.330支点的荷载横向分布系数,则按杠杆法计算,由图4.2得板的支点荷载横向分布系数如下：图4.2支点处荷载横向分布影响线及最不利布载图m汽=0.51.200=

25、0.6003支点到L/4处的荷载横向分布系数按内插法求得。空心板荷载横向分布系数汇总于如下。表4.4 空心板的荷载横向分布系数作用位置跨中至L/4处支点汽车荷载0.3000.6004.2.2汽车荷载冲击系数计算桥规规定汽车荷载的冲击力标准值为汽车荷载标准值乘以冲击系数。按结构基频的不同而不同,对于简支板桥:当时,=0.05;当时,=0.45;当时,。 其中：,Im=代入得:所以,=-0.0157=0.3481+=1.3484.2.3 可变作用效应计算1车道荷载效应跨中截面两车道荷载：不计冲击时kNm计入冲击kNm不计冲击时kN计入冲击kNl/4截面两车道荷载：不计冲击时kNm计入冲击 不计冲击

26、时kN计入冲击KN图4.3简支空心板跨中截面内力影响线及加载图图4.4简支空心板l/4截面内力影响线及加载图支点截面剪力计算支点截面由于车道荷载产生的效应时,考虑横向分布系数沿空心板跨长的变化,同样均布荷载标准值应满布于使结构产生最不利的同号影响线上,集中荷载标准值只作用于相应影响线中一个最大影响线的峰值处,见图4.5。两车道荷载：不计冲击时:计入冲击:图4.5简支空心板支点截面内力影响线及加载图可变作用效应汇总表4.5中：表4.5可变作用效应汇总表位置跨中弯矩M剪力VkN跨中L/4处跨中L/4处支点车道荷载不计冲击系数390.16292.6150.7481.17192.49车道荷载计冲击系数

27、525.94394.4468.40109.42259.484.3作用效应组合按桥规公路桥涵结构设计应按承载能力极限状态和正常使用极限状态进行效应组合,并用不同的计算项目。4.3.1 承载能力极限状态按承载能力极限状态设计时的基本组合表达式为：式中：结构重要性系数,本桥属中小桥,=1.0；效应组合设计值；永久作用效应标准值；汽车荷载效应含汽车冲击力的标准值。人群荷载效应的标准值4.3.2 正常使用极限状态按正常使用极限状态设计时,应根据不同的设计要求,采用以下两种效应组合:作用短期效应组合表达式：式中：作用短期效应组合设计值；永久作用效应标准值；不计冲击的汽车荷载效应标准值。人群荷载效应的标准值

28、作用长期效应组合表达式：式中：各符号意义见上面说明。桥规还规定结构构件当需要弹性阶段截面应力计算时,应采用标准值效应组合,即此时效应组合表达式为：式中：标准值效应组合设计值；,永久作用效应,汽车荷载效应含汽车冲击力的标准值。根据计算得到的作用效应,按桥规各种组合表达式可求得各效应组合设计值,现将计算汇总于表4.6中。表4.6空心板作用效应组合计算汇总表.序号荷载类别跨中截面四分点截面支点截面MVMVVKN.mKNKN.mKNKN1g1436.80327.656.14112.292g2370.890278.1747.6795.343 g总807.690605.77103.81207.634可变作

29、用不计冲击390.1650.74292.6181.17192.495可变作用计冲击525.9468.4394.44109.42259.486标准组合1333.6368.41000.21213.23467.117短期组合1080.835.52810.6160.63342.378极限组合1705.5495.761279.14277.76612.439长期组合963.7520.3722.81136.28284.63.5 预应力钢束的估算及布置5.1预应力钢筋数量的估算本桥设计时它应满足不同设计状况下规范规定的控制条件要求,例如承载力、抗裂性、裂缝宽度、变形及应力等要求。在这些控制条件中,最重要的是满

30、足结构在正常使用极限状态下的使用性能要求和保证结构在达到承载能力极限状态时具有一定的安全储备。因此,预应力混凝土桥梁设计时,一般情况下,首先根据结构在正常使用极限状态正截面抗裂性或裂缝宽度限值确定预应力钢筋的数量,在由构件的承载能力极限状态要求确定普通纲纪的数量。本桥以部分预应力A类构件设计,首先按正常使用极限状态正截面抗裂性确定有效预加力Npe。按公预规条,A类预应力混凝土构件正截面抗裂性是控制混凝土的法向拉应力,并符合以下条件：在作用短期效应组合下,应满足要求式中:在作用短期效应组合作用下,构件抗裂性验算边缘混凝土的法向拉应力；构件抗裂验算边缘混凝土的有效预应力。在初步设计时,和可按公式近

31、似计算：式中:构件毛截面面积及对毛截面受拉边缘的弹性抵抗矩；预应力钢筋重心对毛截面重心轴的偏心矩,可预先假定。代入即可求得满足部分预应力A类构件正截面抗裂性要求所需的有效预加力为：式中：混凝土抗拉强度标准值。本预应力空心板桥采用C50,=2.65Mpa,由表4-6得,空心板的毛截面换算面积：假设,则代入得：则所需的预应力钢筋截面面积Ap为：式中：预应力钢筋的张拉控制应力；全部预应力损失值,按张拉控制应力的20%估算。本桥采用17股钢绞线作为预应力钢筋,直径15.2mm,公称截面面积139mm,=1860Mpa,=1260Mpa,=Mpa。按公预规,现取=0.65,预应力损失总和近似假定为20%

32、张拉控制应力来估算,则采用1215.2钢绞线,单根钢绞线公称面积140mm2,则=12140=满足要求。5.2预应力钢筋的布置预应力空心板选用1215.2钢绞线布置在空心板下缘,=45mm,沿空心板跨长直线布置,即沿跨长=45mm保持不变,见图5.1.预应力钢筋布置应满足公预规的要求,钢绞线净距不小于25mm,端部设置长度不小于150mm的螺旋钢筋等。图5.1空心板中板跨中截面预应力钢筋的布置5.3普通钢筋数量的估算及布置在预应力钢筋数量已经确定的情况下,可由正截面承载能力极限状态要求的条件确定普通钢筋的数量,暂不考虑在受压区配置预应力钢筋,也暂不考虑普通钢筋的影响。空心板截面根据惯性矩相等和

33、面积相等可换算成等效工字形截面来考虑:由b=求得cm,=37.8cm则得到等效工字形截面的上翼缘板厚度:=cm等效工字形截面的下翼缘板厚度:等效工字形截面的肋板厚度b:b=b-2b=124-237.8=48.4cm等效工字形截面尺寸见图5.2:图5.2 空心板换算等效工字形截面cm估算普通钢筋时,计算简图见图5.3图5.3普通钢筋计算简图可先假定,则由下列可求得受压区的高度,设：由公预规,. 由表4-6,跨中,代入上式得:整理得:,且说明中和轴在翼缘板内,可用下式求得普通钢筋面积:0说明按受力计算不需要配置纵向普通钢筋,现按照构造要求配置。普通钢筋选用HRB335,.由公预规,普通钢筋选用的H

34、RB335,普通钢筋布置在空心板下缘一带,沿空心板跨长直线布置。钢筋重心至板下缘45mm处,即,见图5.4。图5.4普通钢筋布置图.6 换算截面几何特性计算由前面计算已知空心板毛截面的几何特性,毛截面面积,毛截面对其重心轴惯性。6.1 换算截面面积A0A=代入得6.2 换算截面重心位置所有钢筋换算截面对毛截面重心的静矩为：换算截面重心至空心板毛截面重心的距离为：向下移则换算截面重心至空心板毛截面下缘的距离为：则换算截面重心至空心板毛截面上缘的距离为：换算截面重心至预应力钢筋重心的距离为：换算截面重心至普通钢筋重心的距离为：6.3 换算截面惯性矩6.4 换算截面弹性抵抗矩下缘：上缘：.7 承载能

35、力极限状态计算7.1 跨中截面正截面抗弯承载力计算预应力钢绞线合力作用点到截面底边的距离,普通钢筋离截面底边的距离,则预应力钢筋和普通钢筋的合理作用点到截面底边的距离为。采用换算等效工字形截面来计算,上翼缘厚度,上翼缘工作宽度,肋宽b.首先按公式来判断截面类型：所以属于第一类T型,应按宽度的矩形截面来计算其抗弯承载力。由计算混泥土受压区高度x:将代入下式计算出跨中截面的抗弯承载力计算结果表明,跨中截面抗弯承载力满足要求。7.2 斜截面抗剪承载力计算截面抗剪强度上,下限复核选取距支点处截面进行斜截面抗剪承载力计算。首先进行抗剪强度上、下限复核,按公预规条：式中:-验算截面处的剪力组合设计值,由表

36、2-7得支点处剪力及跨中截面剪力,内插得到的距支点=475mm处的截面剪力:代入数据得：计算结果表明空心板截面尺寸符合要求。按公预规条 由于 因此,不需要进行斜截面抗剪承载力计算,梁体可按构造要求配置箍筋即可。参考构造要求,在支座中心向跨中方向不小于1倍梁高范围内,箍筋间距不应大于100mm,故在支座中心到跨中1.03m范围内箍筋间距取为100mm,其他梁段箍筋间距取为250mm,箍筋布置见图7.1。图7.1箍筋布置 跨中部分箍筋配筋率为满足最小配筋率的要求。7.2.2 斜截面抗剪承载力计算-我们选取以下两个位置进行空心板斜截面抗剪承载力计算：距支座中心处截面,；距支座中心处截面箍筋间距变化处

37、,；计算截面的剪力组合设计值,可按表5-1由跨中和支点的设计枝内插得到,计算结果见表7.1。表7.1 各计算截面剪力组合设计值截面位置支点截面截面剪力612.43571.56523.82277.76距支座中心处截面,由于是直线配筋,故此截面有效高度取与跨中近似相同,由于不设弯起钢筋,因此,斜截面抗剪承载力按下式计算：公式中,b,h与前面相同。此处,箍筋间距抗剪承载力满足要求。距跨中截面处截面此处,箍筋间距,斜截面抗剪承载力满足要求。以上计算均表明满足斜截面抗剪承载力要求。.8 预应力损失计算预应力损失与施工工艺、材料性能及环境影响等有关,影响因素复杂。在无可靠试验资料的情况下,则按公路桥规的规

38、定估算。本桥采用先张法施工。本桥预应力钢筋采用直径为15.2mm的17股钢绞线,控制应力取。8.1 锚具变形、回缩引起的应力损失预应力钢绞线的有效长度取为张拉台座的长度,设台座长,采用一端张拉及夹片式锚具,有顶压时,则8.2 加热养护引起的温度损失先张法预应力混凝土空心板采用加热养护的方法,为减少温度引起的预应力损失,采用分阶段养护措施。设控制预应力钢绞线与台座之间的最大温差,则： =28.3 混凝土弹性压缩引起的预应力损失对于先张拉法构件由公预规条,先张法构件传力锚固时的损失为：,则：,则：8.4钢筋松弛引起的应力损失8.5 混凝土收缩、徐变引起的预应力损失,构件受拉区全部纵向钢筋重心处,由

39、预应力扣除相应阶段的预应力损失和结构自重产生的混凝土法向压应力,其值为：预应力钢筋传力锚固龄期,计算龄期为t时的混凝土收缩应变,加载龄期为,计算考虑的龄期为t时的徐变系数。考虑自重的影响,由于收缩徐变持续时间较长,采用全部永久作用,查表3-6得空心板全部永久作用弯矩,在全部钢筋重心处由自重产生的拉应力为:跨中截面：支点截面：则全部纵向钢筋重心处的压应力为：跨中截面：支点截面：公预规规定,不得大于传力锚固时混凝土立方体抗压强度的0.5倍,设传力锚固时,混凝土达到C,则=45MP,0.5=22.5MP,则跨中、L/4、支点截面全部钢筋重心处的压应力为2.95MPa,4.24 MPa,8.08MPa

40、,均小于22.5 MPa,满足要求。设传力锚固龄期为7d,计算龄期为混凝土终极值t,设桥梁所处环境的大气相对湿度为80%,由前面计算知,空心板毛截面面积A=555100,空心板与大气接触的周边长度为u,u理论厚度h=查公预规表直线内插得到:把各项数据代入计算公式得:跨中截面：支点截面：8.6 预应力损失组合传力锚固时第一批损失传力锚固后预应力损失总和:跨中截面：支点截面：各截面的有效预应力：。跨中截面：支点截面：.9 验算9.1正常使用极限状态计算9.1.1正截面抗裂性验算正截面抗裂性计算是对构件跨中截面混凝土的拉应力进行计算,并满足公预规6.3条要求。对于部分预应力A类构件,应满足两个要求：

41、第一,在作用短期效应组合下,；第二,在作用长期效应组合下,即不出现拉应力。为在作用短期效应组合下,空心板抗裂验算边缘的混凝土法向拉应力空心板跨中截面弯矩,换算截面下缘抵抗矩代人得：为扣除全部预应力损失后的预加力,在构件抗裂验算边缘产生的预压应力,为在作用长期效应组合下,空心板抗裂验算边缘的混凝土法向拉应力:空心板跨中截面弯矩,换算截面下缘抵抗矩符合公预规对A类构件的规定。斜截面抗裂性验算部分预应力A类构件斜截面抗裂性验算是以主拉应力控制,采用作用的短期效应组合。选用支点截面,分别计算支点截面A-A纤维空洞顶面,B-B纤维空心板换算截面,C-C纤维空洞底面处主拉应力,对于部分预应力A类构件应满足

42、：为混凝土的抗拉强度标准值,C50,；主拉应力1A-A纤维：为支点截面短期组合效应剪力设计值为计算主拉应力出处截面腹板的宽度480mm。为空心板A-A纤维以上截面对空心伴换算截面重心轴的静矩预应力混凝土A类构件,在短期效应组合下,预制构件应符合现A-A纤维：符合要求。2B-B纤维：S=为竖向荷载产生的弯矩,在支点,B-B纤维,符合公预规对部分预应力A类构件斜截面抗裂性要求。3纤维：为竖向荷载产生的弯矩,在支点,纤维上述结果表明,本桥空心板满足公预规对部分预应力A类构件斜截面抗裂性要求。9.2 变形计算9.2.1 正常使用阶段的挠度计算使用阶段的挠度值,按短期荷载效应组合计算,并考虑挠度长期增长

43、系数,对于C50混凝土,对于部分预应力A类构件,使用阶段的挠度计算时,抗弯刚度。取跨中截面尺寸及配筋情况确定：短期荷载组合作用下的挠度值,可简化为按等效均布荷载作用情况计算：自重产生的挠度值按等效均布荷载作用情况计算：消除自重产生的挠度,并考虑长期影响系数后,正常使用阶段的挠度值为：计算结果表明,使用阶段的挠度值满足公预规要求。9.2.2 预加力引起的反拱度计算及预拱度的设置1预加力引起的反拱度计算空心板当放松预应力钢绞线时跨中产生反拱度,设这时空心板混凝土强度达到C45。预应力产生的反拱度计算按跨中截面尺寸及配筋计算,并考虑反拱长期增长系数。此时的抗弯刚度：。空心板当放松预应力钢绞线时设空心

44、板混凝土强度达到C45,换算截面面积：所有钢筋截面换算面积对毛截面重心的静矩为：换算截面重心至毛截面重心的距离：向下移换算截面重心至空心板下缘的距离：y=换算截面重心至空心板上缘的距离：预应力钢绞线至换算截面重心的距离：普通钢筋至换算截面重心的距离：换算截面惯矩：换算截面的弹性抵抗矩：下缘上缘跨中反拱度的计算扣除全部预应力损失后的预加力为近似取跨中处损失值则由预加力产生的弯矩为则由预加力产生的跨中反拱度,并乘反拱长期增长系数,得：2预拱度的设置由公预规条,当预加应力的长期反拱值小于按荷载短期效应组合计算的长期挠度时,应设预拱度,其值按该荷载的挠度值与预加应力长期反拱值之差采用。,应设预拱度。跨

45、中预拱度,支点,预拱度值沿顺桥向做成平顺的曲线。9.3 持久状态应力验算持久状态应力计算应计算使用阶段正截面混凝土的法向压应力、预应力钢筋的拉应力、斜截面的主压应力。计算时作用取标准值,不计分项系数,汽车荷载考虑冲击系数。跨中截面混凝土的法向压应力验算标准值效应组合：9.3.2 跨中预应力钢绞线的拉应力验算为按荷载效应标准值计算的预应力钢绞线重心处混凝土法向拉应力：不考虑温差应力,预应力钢绞线中的拉应力为：9.3.3 斜截面主应力验算斜截面主应力计算选取支点截面的A-A纤维、B-B纤维、C-C纤维在标准值效应和预应力作用下产生的主压应力和主拉应力验算,并满足：的要求。1A-A纤维,符合公预规要

46、求。2B-B纤维,符合公预规要求。C-C纤维,符合公预规要求。9.4短暂状态应力验算预应力混凝土受弯构件按短暂状态计算时,应计算构件在制造、运输及安装等施工阶段,由预加力扣除相应的应力损失、构件自重及其它施工荷载引起的截面应力,并满足公预规要求。为此,对本桥应计算在放松预应力钢绞线时预制空心板的板底压应力和板顶拉应力。设预制空心板当混凝土强度达到C45时,放松预应力钢绞线,这时,空心板处于初始预加力及空心板自重共同作用下,计算空心板板顶上缘、板底下缘法向应力。由此计算空心板截面的几何特性。放松预应力钢绞线时,空心板截面法向应力计算取跨中、L/4、支点三个截面,计算如下。9.4.1 跨中截面由预

47、加力产生的混凝土法向应力由公预规6.1.5条：式中：先张法预应力钢筋和普通钢筋的合力,其值为其中放松预应力钢绞线时预应力损失值,由公预规条对先张法构件,则由板自重产生的板截面上、下缘应力由表4.6,空心板跨中截面板自重弯矩由板自重产生的截面法向应力为：放松预应力钢绞线时,由预加力及板自重共同作用,空心板上下缘产生的法向应力为：截面上下缘均为压应力,且小于,符合公预规要求。9.4.2 截面由表4.6,L/4截面板自重弯矩,由板自重产生的截面法向应力为：放松预应力钢绞线时,由预加力及板自重共同作用下板上下缘应力为：板上下缘应力为压应力,且小于,符合公预规要求。支点截面预加力产生的支点截面上下缘的法

48、向应力为：板自重在支点截面产生的弯矩为0,因此,支点截面跨中法向应力为：下缘压应力：,符合公预规要求。跨中、L/4、支点三个截面在放松预应力钢绞线时板上下缘应力计算结果汇总于表9.2。表9.2短暂状态空心板截面正应力汇总表 截 面跨中截面L/4截面支点截面 应力位置 项目作用种类预加力-2.5378.527-2.5148.451-2.4478.223板自重3.338-3.0692.594-2.30200总应力值0.8015.4580.086.149-2.4478.223压应力限值20.7220.7220.7220.72 20.7220.72表中负值为拉应力,正值为压应力,压应力均满足公预规要求

49、。由上述计算,在放松预应力钢绞线时,支点截面上缘拉应力为：按公预规条,预拉区截面上缘应配置纵向钢筋,并按以下原则配置：当时,预拉区应配置其配筋率不小于0.2%的纵向钢筋；当时,预拉区应配置其配筋率不小于0.4%的纵向钢筋；当时,预拉区应配置的纵向钢筋其配筋率按以上两者直线内插取得。上述配筋率为,为预拉区普通钢筋截面积,为截面毛截面。则：时的纵向钢筋配筋率为0.322%,。预拉区的纵向钢筋宜采用带肋钢筋,其直径不宜大于14mm,现采用的HRB335钢筋,则,大于,满足要求,布置在空心板支点截面上边缘。.10 最小配筋率复核按公预规条,预应力混凝土受弯构件最小配筋率应满足下列要求：式中：受弯构件正

50、截面承载力设计值,6.1计算得：;受弯构件正截面开裂弯矩值,按下式计算：其中扣除全部预应力损失后预应力钢筋和普通钢筋合力在构件抗裂边缘产生的混凝土预压应力,由7.1计算得,换算截面重心轴以上部分对重心轴的静矩,其值为换算截面抗裂边缘的弹性抵抗矩,由5.4计算得,混凝土轴心抗拉标准值,C50,。代入计算式得：,满足公预规要求。.11 支座计算采用板式橡胶支座,其设计按公预规8.4条要求进行设计。11.1 支座的平面设计取支座使用阶段的平均压应力限值：=,R=107.25+124.46=231.71KN,A=23171mm。两端支座等候,主板温度变形有两端支座均摊,则每一个支座承担的剪切变形。取3

51、4=混凝土桥的主板计算混凝土收缩徐变暂按降温计。取线膨胀系数。设单层厚度：支座形状系数：S=考虑制动力影响时,应加入制动力产生的支座剪切变形,因两端支座尺寸与类型一致,抗推刚度相同,故每端支座担但不得小于5KN。负一半跨内制动力。计入制动力影响的应满足,故取,全桥9块板每端支座数为9,故每一支座承担制动力T=45/4=11.2故采用矩形板式支座160,h=49mm共7层。11.2支座竖向平均压缩验算为使支座与主板不发生腹空现象,从而满足转角要求,为保证支座稳定,应限制其竖向压缩变形要求取。主梁挠曲引起梁端转角。则=160/20.07可见满足要求。11.3 加重力钢板厚度钢板用16,屈服极限取实

52、际规定其最小厚度11.4 验算支座的稳定性按公预规条规定,按下式验算支座抗滑稳定性计入汽车制动力：计入汽车制动力时:式中：在结构重力作用下的支座反力标准值；橡胶支座的剪切模量,取；由汽车荷载引起的制动力标准值,取；橡胶支座与混凝土表面的摩阻系数,取；结构自重标准值和0.5倍汽车荷载标准值计入冲击系数引起的支座反力；支座平面毛面积,。则：均满足规范要求,支座不会发生相对滑动。.12下部结构计算12.1盖梁计算12.1.1 设计资料设计标准及上部构造设计荷载：城市-A级；标准跨径：16m,计算跨径15.56 m；上部构造：预应力空心板简支梁。地质条件亚砂土,细砂,淤泥质土,亚粘土,卵石材料钢筋：盖

53、梁主筋用HRB335钢筋,其它均用R235钢筋；混凝土：盖梁、墩柱用C50桥墩尺寸图12.1 桥墩尺寸图cm12.1.2 盖梁计算荷载计算A 上部结构永久作用见表12.1表12.1结构自重kN/mg114.433g212.255B 盖梁自重及作用效应计算1/2盖梁长度图12.2 尺寸单位：cm表12.2盖梁自重产生的弯矩、剪力效应计算截面编号自重kN弯矩kNm剪力kN1-1=-29.7-29.72-2-46.2-46.23-3=16.5-62.7138.64-4=16.5122.1122.15-500C 可变荷载计算可变荷载横向分布系数计算：横载对称布置时用杠杆法,非对称布置时用偏心受压法。城

54、市-A级a.单列车对称布置时：图12.3.1单车列对称布置图mm单车列：图12.3.2双车列对称布置图mm双车列：b. 非对称布置时图 12.4车列非对称布置mm单列车：由11-1已知,则双列车：由,已知,则:按顺桥向可变荷载移动情况,求得支座可变荷载反力的最大值。图12.6 支座荷载城市-A级双孔布载单列车时：双孔布载双列车时：单孔布置单列车时：单孔布载双列车时：可变荷载横向分布后各梁支点反力计算的公式为,见表1。表12.3.1各梁支点反力计算荷载横向分布情况城市-A级荷载kN计算方法荷载布置横向分布系数单孔双孔对称布置按杠杆法算单列行车1#0303.930385.6202#0003#000

55、4#0.36109.41138.825#0.2885.10107.976#0.36109.41138.827#0008#0009#000双列行车1#0607.860771.2402#0003#0.419254.69323.154#0.34206.67262.225#0.48291.77370.206#0.34206.67262.227#0.419254.69323.158#0009#000 非对称布置按偏心受压法计算单列行车1#0.343303.93104.25385.62132.272#0.28586.62109.903#0.22768.9987.544#0.16951.3665.175#0

56、.11133.7442.806#0.05316.1120.447#-0.005-1.52-1.938#-0.063-19.15-24.299#-0.121-36.78-46.66双列行车1#0.260607.86158.04771.24200.522#0.223135.55171.993#0.186113.06143.454#0.14889.96114.145#0.11167.4785.616#0.07444.9857.077#0.03621.8827.768#-0.001-0.61-0.779#-0.038-23.10-29.31各梁永久荷载、可变荷载反力组合：计算见表12.4,表中均取用各梁的最大值,其中冲击系数为：表12.4永久荷载、可变荷载反力组合单位：kN编号荷载情况1号梁2号梁3号梁4号梁5号梁6号梁7号梁8号梁9号梁1恒载201.3201.3201.3201.3201.3201.3201.3201.3201.32城市-A级双列对称00435.61353.47499.03353.47435.61003城市-A级双列非对称270.30231.84193.37153.87115.4076.9337.43-1.04-39.51