桥梁的总体设计毕业设计

《桥梁的总体设计毕业设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《桥梁的总体设计毕业设计（65页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、1 方案比选和总体设计1.1 方案比选根据现代化桥梁设计的要求，一个桥梁的方案比选应考虑下列标准：安全、功能、经济与美观，其中安全和经济最为重要。同时还应综合考虑桥梁的受力特点，建桥材料，适应跨度，施工条件，经济安全等方面来综合比较，最终选定一种构造合理造价经济的优美适用的桥型。1.1.1 桥梁设计的基本要求(1)使用上的要求桥上应保证车辆和人群的安全畅通，并应满足将来交通量增长的需要。桥下应满足泄洪、安全通航或通车等要求。建成的桥梁应保证使用年限，并便于检查和维修。(2)结构尺寸和构造上的要求整个桥梁结构及其各部分构件，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。桥

2、梁结构的强度应使全部构造及其连接构造材料抗力或承载能力具有足够的安全储备。对于刚度的要求，应使桥梁在荷载作用下的变形不超过规定的容许值，过度的变形会使结构的连接松弛，而且挠度过大会导致高速行车困难，引起桥梁剧烈振动，使行车不适，严重则会危及桥梁结构的安全。结构的稳定性，是要桥梁结构在各种外力作用下，具有保持原来形状和位置的能力。例如，桥跨结构和墩台的整体布置导致倾倒或滑移，受压构件不致引起纵向屈曲变形等。在地震区修建桥梁时，在计算和构造上还要满足抵御地震破坏力的要求。(3)经济上的要求桥梁设计应体现经济上的合理性。设计的经济性一般应占首位。在设计前应进行详细周密的技术经济比较，使桥梁的总造价和

3、材料等消耗最少。经济性应综合考虑到发展远景及将来的养护和维修等费用。桥梁设计应根据因地制宜、就地取材、方便施工的原则，合理选用适当的桥型。此外，能满足快速施工要求已达到缩短工期的桥梁设计，不仅能降低造价，而且提早通车在运输上将带来很大的经济效益。(4)施工上的要求桥梁结构应便于制造和架设。应尽量体现现代桥梁建设的新技术，同时还应尽量采用先进工艺技术和施工机械、设备，以利于减少劳动强度，加快施工进度，保证工程质量和施工安全。(5)美观上的要求一座桥梁，尤其是坐落于城市上的桥梁应具有优美的外形，应与周围的景致相协调。城市桥梁和游览地区的桥梁，可较多的考虑建筑艺术上的要求。合理的结构布局和轮廓是美观

4、的主要因素，决不应把美观片面的理解为豪华的装饰。1.1.2 桥梁的综合评估（1）梁桥梁式桥是指其结构在垂直荷载的作用下，其支座仅产生垂直反力，而无水平推力的桥梁。预应力混凝土梁式桥受力明确，理论计算较简单，设计和施工的方法日臻完善和成熟。预应力混凝土梁式桥具有以下主要特征：.混凝土材料以砂、石为主，可就地取材，成本较低.结构造型灵活，可模性好，可根据使用要求浇铸成各种形状的结构.结构的耐久性和耐火性较好，建成后维修费用较少.结构的整体性好，刚度较大，变性较小.可采用预制方式建造，将桥梁的构件标准化，进而实现工业化生产.结构自重较大，自重耗掉大部分材料的强度，因而大大限制其跨越能力.预应力混凝土

5、梁式桥可有效利用高强度材料，并明显降低自重所占全部设计荷载的比重，既节省材料、增大其跨越能力，又提高其抗裂和抗疲劳的能力.预应力混凝土梁式桥所采用的预应力技术为桥梁装配式结构提供了最有效的拼装手段，通过施加纵向、横向预应力，使装配式结构集成整体，进一步扩大了装配式结构的应用范围。（2）板桥无论对钢筋混凝土还是预应力混凝土装配式板桥来说，跨径增大，实心矩形截面就显得不合理。因而将截面中部部分地挖空，做成空心板，不仅能减小自重，而且对材料的充分利用也是合理的。钢筋混凝土空心板目前使用范围在616m。空心板较同跨径的实心板重量小，运输安装方便，而建筑高度又较同跨径的T梁小，因此目前使用较多。相应于这

6、些跨径的板厚，对于钢筋混凝土板为0.40.8m。（3）拱桥 拱桥的静力特点是，在竖直力作用下，拱的两端不仅有竖直反力，而且还有水平反力。由于水平反力的作用，拱的弯矩大大减少。如在均布荷载的作用下，简直梁的跨中弯矩为，全梁的弯矩图呈抛物线形，而拱轴为抛物线形的三铰拱的任何截面弯矩均为零，拱只受轴向压力。设计合理的拱轴，主要承受压力，弯矩、剪力均较小，故拱的跨越能力比梁大得多。由于拱是主要承受压力的结构，因而可以充分利用抗拉性能较差、抗压性能较好的石料，混凝土等来建造。石拱对石料的要求较高，石料加工、开采与砌筑费工，现在已很少采用。由墩、台承受水平推力的推力拱桥，要求支撑拱的墩台和地基必须承受拱端

7、的强大推力，因而修建推力拱桥要求有良好的地基。对于多跨连续拱桥，为防止其中一跨破坏而影响全桥，还要采取特殊的措施，或设置单向推力墩以承受不平衡的推力。（4）梁拱组合桥软土地基上建造拱桥，存在桥台抵抗水平推力的薄弱环节。为此采用大吨位预应力筋以承担拱的水平推力；预应力筋的寄体是系梁，即加劲纵梁，从而以梁式桥为基体，按各种梁桥的弯矩包络图用拱来加强。这样可以使桥梁结构轻型化，同时能提高这类桥梁的跨越能力。这类桥梁不仅技术经济指标先进、造价低廉，同时桥型美观，反映出力与美的统一、结构形式与环境的和谐，增加了城市的景观。（5）斜拉桥斜拉桥的特点是依靠固定与索塔的斜拉索支撑梁跨，梁是多跨弹性支撑梁，梁内

8、弯矩与桥梁的跨度基本无关，而与拉索的间距有关。他们适用于大跨、特大跨度桥梁，现在还没有其他类型的桥梁的跨度能超过斜拉桥。斜拉桥与悬索桥不同之处是，斜拉桥直接锚于主梁上，称自锚体系，拉索承受巨大的拉力，拉索的水平分力使主梁受压，因此塔、梁均为压弯构件。由于斜拉桥的主梁通过拉紧的斜索与塔直接相连，增加了主梁抗弯、抗扭刚度，在动力特性上一般远胜于悬索桥。斜拉桥具有施工方便、桥型美观、用料省、主梁高度小、梁底直线容易满足通航和排洪要求、动力性能好的优点，发展非常迅速，跨径不断增大。但实际跨度不大，此方案不考虑。1.1.3 初定方案（1）方案一：装配式预应力混凝土简支T梁桥该方案采用跨径540m的装配式

9、预应力混凝土简支T梁桥，桥面净宽为9+20.5=11.0m。桥梁上部结构采用3片主梁，主梁间距取用3.6m，其中预制主梁宽3.0m。桥面设有1.5%的双向横坡，在墩台顶部做成倾斜的桥面板来实现，桥墩采用重力式墩，共2个桥墩。 桥台采用重力式U型桥台，共2个。预应力混凝土简支梁桥的特点：.简支梁桥属于单孔静定结构，它受力明确，结构简单，施工方便，结构内力系受外力影响，能适应在地质较差的桥位上建桥。.在多孔简支梁桥中，由于各跨经结构尺寸统一，其结构尺寸易于设计成系列化，标准化。有利于组织大规模的工厂预制生产并用现代化起重设备，进行安装，简化施工管理工作，降低施工费用。.装配式的施工方法可以节省大量

10、模板，并且上下部结构可同时施工，显著加快建桥速度缩短工期。.在简支梁桥中，因相邻各跨单独受力，桥墩上常设置相邻简支梁的支座，相应可以增加墩的宽度。（2）方案二：预应力混凝土连续T梁桥根据水文计算，桥孔全长拟定为200m,分为五跨.跨中截面梁高为2.0m，支座截面梁高2.0m，截面惯距变化和内力变化比较协调，而且显得轻盈美观。预应力混凝土连续梁桥属于超静定结构，具有整体性好、结构刚度大、接缝少、挠度小，行车舒适、跨中建筑高度小。还可以减少下部工程量和简化下部施工，外型美观，钢筋混凝土节省，以及应用施工场地小经济效益显著等，但其结构和工艺较复杂，二次内力系要精确计算。（3）方案三：预应力混凝土简支

11、箱形梁桥该方案采用跨径540m的装配式预应力混凝土简支箱形梁桥，桥面净宽为9+20.5=11.0m。桥梁上部结构采用3片主梁，主梁间距取用3.6m，其中预制主梁宽3.0m。桥面设有1.5%的双向横坡，在墩台顶部做成倾斜的桥面板来实现，桥墩采用钻孔灌注桩双柱式桥墩，共2个桥墩。 桥台采用重力式U型桥台，共2个。预应力混凝土简支箱形梁桥除具有预应力混凝土简支T梁桥的特点外还具有其独到的特点：.箱形截面是一种闭口薄壁截面，其抗扭刚度大，受偏心荷载时箱形截面梁内力分布比较均匀。.具有比T形截面高的截面效率指标。.顶板和底板面积比较大，能有效地承担正负弯矩，并能满足配筋的需要。.桥梁处于悬臂状态时，具有

12、良好的静力和动力稳定性，有利于施工。.整体性能好，在限制车道数通过车辆时，可超载通行。经过仔细的对比，方案三无论从工艺技术要求，使用效果，施工方法，造价及用材等经济因素多方面都优于其他方案。所以本设计采用装配式预应力混凝土简支箱形梁桥。1.2 桥梁的总体设计1.2.1 平面设计 桥上及桥头引道的线形应与路线布设相互协调，各项技术指标应符合路线布设的规定。桥梁的线形及桥头引道要保持平顺，使车辆能平稳的通过。从桥梁本身的经济性和施工方便来说，应尽可能避免桥梁与河流或与桥下路线斜交。此桥为二级公路上的大桥，桥梁位于直线上。1.2.2 纵断面设计桥梁纵断面设计包括确定桥梁的总跨径、桥梁的分孔、桥道的标

13、高、桥上和桥头引道的纵坡以及基础的埋置深度等。现分述如下：（1） 桥梁总跨径的确定对于一般跨河桥梁，总跨径可参照水文计算确定。桥梁的总跨径须保证桥下有足够的排洪面积，使河床不致遭受过大冲刷，根据河床土壤性质和基础埋置情况，应视河床容许冲刷深度，适当缩短桥梁的总长度，以节约总投资。本桥位于四川省庆丰县附近，大渡河右岸支流河段上，属于大渡河某水电站工程，起止桩号约为K9+652K9+858。经实地调查，桥梁跨越大渡河右岸支流河谷，常年水位较小，雨季时雨水充沛，东岸地形略显平缓，西岸地势陡峻，水电站水库正常蓄水位为2253.00m，死水位为2248.00m，水库消落深度5m，桥下无通航要求。经分析，

14、此桥的总跨径为200m较为经济。（2） 桥梁的分孔 对于一座较长的桥梁，应当分成几孔，各孔的跨径应该多大，这不仅影响到使用效果、施工难易等，并在很大程度上关系到桥梁的总造价。跨径越大，分孔越少，上部结构的造价就很高，墩台的造价就减少；反之，跨径减小，分孔增多，又将会使下部结构的造价提高。最经济的分孔就是使上下部结构之间，相互协调考虑，进而使总造价趋于最低。跨径的选择还与施工能力有关，有时选用较大的跨径虽然是经济合理的，但是由于当时的施工技术能力和设备条件等方面受到限制，满足不了要求，这样也不得不将跨径减小。此外，整体规划桥梁分孔时必须重视美观上的要求。综上所述，根据使用任务，桥位处的地形和环境

15、，河床地质、水文等具体情况，并通过技术经济等方面的分析比较，又由于此桥下无通航要求，故设定本桥分五孔，每跨40m。（3） 桥道标高的确定对于跨河桥梁，桥道的标高应保证桥下排洪和通航的需要。必须根据设计洪水位、桥下通航净空等需要，结合桥型、跨径等一起考虑，以确定合理的桥道标高。为了保证桥下流水净空，梁底一般应高于水库正常蓄水位（包括壅水和浪高）不小于50cm，高出最高流冰水位75cm；支座底面应高出水库正常蓄水位不小于25cm，高出最高流冰水位不小于50cm，但如果支座部分有围护隔水者可不受此限制。（4） 桥上和桥头引道的纵坡桥道标高确定后，就可根据两端桥头的地形和线路要求来设计桥梁的纵断面线形

16、。为了利于桥面排水和降低引道路堤高度，本桥的桥头引道纵坡设为1.5%。桥上或引道处纵坡发生变更的地方均应按规定设置竖曲线。本设计桥上及引道处均无纵坡，故均不用设置竖曲线。（5） 基础的埋置深度公路基规3.1.2条规定：设置在岩石上的一般桥梁墩台，如果风化层较厚，河流的冲刷又不太大，在全部清除风化层有困难的情况下，在保证安全条件时，基础可以考虑设置在风化层内，其埋置深度要根据岩层的风化程度、冲刷情况以及其相应的承载能 力来确定。由以上分析，本桥可将持力层选在中风化的花岗岩上，以承受上部荷载较大的压力。1.2.3 横断面设计桥梁横断面的设计，主要是要决定桥面的宽度和与桥面宽度有关的桥跨结构横断面的

17、布置。而桥面宽度则决定于行车和行人的交通需要。本桥的设计为二级公路，双向两车道，中间不设置分隔带，行车道宽度为9.0m，人行道宽度为20. 5m，故桥面净空为：净-9+20. 5=11.0m。由于本桥纵坡为+0.5%，为确保行人和行车的安全，人行道高出行车道面30cm。2 设计资料和结构尺寸2.1 设计条件1. 建桥位置：该桥位于至四川省庆丰县城附近，大渡河右岸支流河段上，属于四川某水电站工程2. 设计技术1指标 3. 桥面净空：净9+21.04. 荷载等级：公路级5. 人群荷载： 3.0 加栏杆取5.0 6. 设计原则：经济、适用、安全、美观 2.2 设计构造布置1. 桥面跨径及桥宽主梁标准

18、跨径,预制梁全长，计算跨径。2. 材料性能参数（1）混凝土强度等级为C50，主要强度指标为：强度标准值： 强度设计值： 弹性模量： （2）预应力钢筋拟采用j15.2 -1860-GB/T5224-1995钢绞线，其强度指标为：抗拉强度标准值： 抗拉强度设计值： 弹性模量： 相对界限受压区高度：,（3）纵向抗拉普通钢筋采用HRB400钢筋，其强度指标为:抗拉强度标准值： 抗拉强度设计值： 弹性模量： 相对界限受压区高度：，（4）箍筋及构造钢筋采用HRB335钢筋，其强度指标为：抗拉强度标准值： 抗拉强度设计值： 弹性模量： 2.3 构造形式及尺寸选定1. 截面形式：由于跨度较大，拟采用抗弯刚度和

19、抗扭刚度都较大的箱形截面，按单箱单室设计。施工方法采用先预制，再吊装的方法。2. 主梁间距：参照较大跨度预应力混凝土T形梁的经济跨径范围：，在保证行车道板使用性能挠度和裂缝控制的前提下，将预制箱梁控制在可以吊装的范围内，横桥向按3片预制箱梁布置，间距为。3. 主梁梁高：鉴于常见的预应力混凝土等截面简支梁的高跨比一般取在1/151/25内，所以取。4. 板宽度与厚度：此处采用变厚度，与腹板连接处取20cm，边主梁的悬臂端和腹板间的跨中取17.5cm。5. 底板：宽度取200cm，厚度取25cm，在距支座中心线1.8m处开始由25cm开始变化至35cm，其余都不变。6. 腹板厚度：除了要满足抗剪及

20、施工要求外，腹板厚度选取时还应考虑到预应力钢筋的布置和弯起，此处取25cm，在距支座中心线1.8m处开始由25cm开始变化至35cm，其余都不变。7. 横隔梁：仅在梁端设横隔梁，各主梁之间的横向联系依靠现浇湿接缝来完成（30cm），横隔梁高165cm，厚度上面18cm，下面17cm。8. 桥面铺装：采用厚度为7cm的水泥混凝土垫层，表面4cm的沥青混凝土。3 上部结构计算3.1 主梁内力计算3.1.1 计算截面几何特性将中主梁T形横断面划分成七个规则的小单元，截面几何特性列表计算见表3.1。 支点截面（尺寸单位：cm） 跨中截面（尺寸单位：cm） 横截面 图3.1 截面几何特性图 图3.2 截

21、面分块示意图（尺寸单位：cm）经以下计算可知截面效率指标满足要求： ， ， ，表3.1 中主梁跨中截面几何特性计算表分块编号分块面积分块面积至上缘距离分块面积对上缘静矩分块面积的自身惯矩分块面积对截面形心惯矩1212007.52900022250089.0429513745.922250021.67210835211111.1174.8722802758.45340001040000133333.3386.5429956686.442112.52522812.521406.2571.542575771.8152387597.52377812.527758072.92-0.9623571.262

22、112.517021912521406.25-73.462607091.8175000187.5937500260416.67-90.96413686082060019888003.1.2 主梁内力计算鉴于桥的对称性，只计算1号和2号梁即可。3.1.2.1 恒载内力计算1. 主梁预制时的自重（一期恒载）为简化计算按不变截面计算，主梁每延米自重横隔梁：面积=1号梁：2号梁： 主梁： 1号梁： 2号梁： 一期恒载： 1号梁： 2号梁：2. 桥面板间接头（二期恒载）现浇桥面板湿接缝折算成线荷载： 1号梁：2号梁：3. 栏杆、人行道、桥面铺装（三期恒载）人行道和栏杆按5.0KN/m计算:1号梁：2号梁

23、：4. 恒载集度汇总 表3.2 恒载集度汇总 梁号一期恒载二期恒载三期恒载总和（KN/m）+150.5751.12511.9163.61249.652.258.7160.615. 各控制截面恒载内力计算表3.3 梁各控制截面恒载内力计算表计算数据 项目跨中四分点变化点四分点变化点支点0.50.250.04560.250.045600.1250.09380.02180.250.45440.5一期恒载50.5759863.77401.71720.2499.4907.8998.9二期恒载1.125219.4164.638.311.120.222.2三期恒载11.912322.81743.0405.1

24、117.6213.8235.2恒载汇总63.6112405.99309.32163.6628.11141.81256.3表3.4 梁各控制截面恒载内力计算表 计算数据 项目跨中四分点变化点四分点变化点支点0.50.250.04560.25045600.1250.09380.02180.250.45440.5一期恒载49.659683.37266.31688.8490.3891.2980.6二期恒载2.25438.8329.376.522.240.444.4三期恒载8.711698.71274.7296.386.01565.3172.0恒载汇总60.6111820.88870.32061.659

25、8.51087.91197.03.1.2.2 活载内力计算1. 主梁的荷载横向分布系数计算（1）主梁端部荷载横向分布系数计算由于荷载位于梁端，所以采用杠杆原理法计算荷载横向分布系数。首先绘制主梁的荷载横向影响线，如图3.3所示。再根据桥规规定，在横向影响线上确定荷载沿横向最不利的位置布置。求出相应荷载位置的影响线竖标值后，按公式可得各号梁的荷载横向分布系数如下：梁和梁图3.3 主梁的荷载横向影响线公路-I级： 双向车道不考虑车道折减系数。人群荷载： 梁图3.4 主梁的荷载横向影响线公路-I级：双向车道不考虑车道折减系数。人群荷载：（2）主梁跨中荷载横向分布系数计算跨中截面采用偏心压力法计算横向

26、分布系数（桥上有可靠的联接）。梁跨中横向分布系数.求荷载横向分布影响线竖标图3.5 主梁的荷载横向影响线梁荷载在两个边主梁处的荷载横向分布系数的竖标值为：.绘制荷载横向分布影响线并按最不利位置布载（如图3.5所示）.计算荷载横向分布系数梁的活载横向分布系数分别计算如下：汽车荷载：双向车道不考虑车道折减系数。人群荷载：梁跨中横向分布系数.求荷载横向分布影响线竖标 图3.6 主梁的荷载横向影响线梁荷载在两个边主梁处的荷载横向分布系数的竖标值为： .绘制荷载横向分布影响线并按最不利位置布载。（如图3.6所示）.计算荷载横向分布系数梁的活载横向分布系数分别计算如下：汽车荷载：1.166此时车道不考虑车

27、道折减系数：人群荷载：（3）主梁的荷载横向分布系数汇总表3.5 主梁的荷载横向分布系数汇总表 梁 号截面位置公路-I级人群荷载梁跨中1.0971.027支点0.9861.389梁跨中0.9090.333支点1.1390（4）主梁活载内力计算.均布荷载内力影响线面积计算（见表3.6） 表3.6 均布荷载内力影响线面积计算表 公路-I级均布荷载（KN/m）人群荷载（KN/m）影响线面积（或m）10.53.010.53.010.53.010.53.010.53.010.53.010.53.0.公路-I级中集中荷载计算计算弯矩效应时：计算剪力效应时：.计算冲击系数简支梁桥基频计算公式C50混凝土取E=

28、所以：则：.跨中、跨中、四分点和四分点计算梁表3.7 梁跨中、，四分点、 ，变截面、 计算表 截面荷载类型或（KN/m）或公路-I级10.53181.3481.097195.033028.227671.889.8754643.66人群3.01.027195.03600.89公路-I级10.5381.61.3481.0974.9476.70358.850.5282.15人群3.01.0274.9415.22公路-I级10.53181.3481.0973.7057.453541.967.413484.51人群3.01.0273.7011.40公路-I级10.5381.61.3481.09711.1

29、1172.50595.720.75423.22人群3.01.02711.1134.23公路-I级10.53181.3481.00633.93483.131224.861.72741.73人群3.01.32333.93134.67公路-I级10.5381.61.3481.00617.99256.16749.840.954493.68人群3.01.32317.9971.40 梁（见下页表3.8） 表3.8 梁跨中、，四分点、，变截面、 计算表 截面荷载类型或（KN/m）或公路-I级10.53181.3480.909195.032509.256357.19.8753847.85人群3.00.3331

30、95.03194.83公路-I级10.5381.61.3480.9094.9463.56297.350.5233.79人群3.00.3334.944.94公路-I级10.53181.3480.9093.7047.602934.957.412887.35人群3.00.3333.703.70公路-I级10.5381.61.3480.90911.11142.94493.630.75350.69人群3.00.33311.1111.10公路-I级10.5 318 1.348 1.09733.93526.831335.651.72808.82人群3.0 0.06133.936.21公路-I级10.5381

31、.61.348 1.09717.99279.33817.670.954538.34人群3.0 0.06117.993.29.计算支点截面汽车荷载最大剪力a.梁支点截面汽车荷载最大剪力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。如图3.7所示。图3.7 支点剪力计算图示（尺寸单位：m）横向分布系数变化区段的长度： 变化区荷载重心处的内力影响线坐标为：则可计算得：则公路-I级荷载作用下，梁支点的最大剪力为：b.梁支点截面汽车荷载最大剪力同理梁的支点最大剪力计算为：.计算支点截面人群荷载最大剪力a.梁支点截面人群荷载最大剪力b.梁支点截面人群荷载最大剪力（5）主梁荷载内力组合.基本组合(

32、用于承载能力极限状态计算).短期组合（用于正常使用极限状态计算）.长期组合（用于正常使用极限状态计算） 表3.9 梁荷载组合计算结果 荷载类别弯矩M（KNm）剪力Q（KN）支点l/4变截面跨中支点l/4变截面跨中结构自重09309.32163.612405.91256.3628.11141.80汽车荷载03541.961224.867671.88722.77595.72749.84358.85人群荷载011.40134.67600.8965.7734.2371.4015.22基本组合016142.6724461.9526300.702593.101626.072499.90519.44短期组合

33、011160.002934.3216990.701697.40971.681602.58201.57长期组合010364.892580.9314922.781497.08818.561392.86112.57 表3.10 梁荷载组合计算结果 荷载类别弯矩M（KNm）剪力Q（KN）支点l/4变截面跨中支点l/4变截面跨中结构自重08870.32061.611820.81197.0598.51087.90汽车荷载02934.951335.656357.1854.74493.63817.67297.35人群荷载03.706.21194.8315.2111.103.294.94基本组合014757.4

34、34350.7923303.112650.071421.712453.90421.82短期组合088742761.4015316.791656.07865.941515.80159.35长期组合09742.692460.4213785.111456.72749.421331.8590.21从上两表可以看出梁的内力比梁的内力要大，据此将梁的内力作为控制内力。3.2 配筋计算本设计按部分预应力混凝土A类梁设计3.2.1 预应力钢筋及普通钢筋数量的确定及布置1. 预应力钢筋数量的确定及布置首先，根据跨中截面正截面抗裂要求，确定预应力钢筋数量。为满足抗裂要求，所需的有效预加力为：为短期效应弯矩组合设计

35、值，由表3.9查得A、W为估算钢筋数量时近似采用的毛截面几何性质，按图3.2给定的截面尺寸计算：，假设，拟采用钢绞线，单根钢绞线的公称面积，损失20%，所需预应力钢绞线的面积为：采用12束6，预应力钢筋束的布置方案如图3-8，共给的预应力筋截面面积为：。采用HVM15-6型锚具，预留孔道直径为。预应力筋束的曲线要素及有关计算参数见表3.11和表3.12。（注：表中所示曲线方程以截面底边为x坐标，以过起弯点垂线为y坐标。）跨中截面和锚固端截面的预应力钢束布置由左向右分别见于下页图3.8。图3.8 预应力筋束布置（尺寸单位：mm）表3.11 预应力筋束的曲线要素表 钢束编号起弯点距跨中（mm）曲线

36、水平长度（mm）曲线方程1、20199803、43000169805、66000139807、129000109808、9、10、11140005980表3.12 各计算截面预应力筋束的位置和倾角 计算截面距离跨中（mm）锚固截面19980支点截19750变截面17950截面9875跨中截面0钢束到梁底距离（mm）1、2号束18001766.61518.4696.63403、4号束14001369.31143.7446.92605、6号束1000973.2779.1243.01807、12号束600579.3432.2103.21008、9、10、11号束200192.5143.6100100

37、合力点1000976.2803.4317.9196钢束与水平夹角（弧度）1、2号束0.145120.143470.130550.0721103、4号束0.133480.131690.117680.0543105、6号束0.116780.114870.099940.0325007、12号束0.090820.088930.074100.0072608、9、10、11号束0.033430.032150.0220900合力点0.103930.102220.088870.033240累计角度（度）1、2号束00.001650.014570.073010.145123、4号束00.001790.01580

38、.079170.133485、6号束00.001910.016840.084280.116787、12号束00.001280.016720.083560.090828、9、10、11号束00.001710.011340.033430.033432.普通钢筋数量的确定及布置预应力束合力点到截面底边距离，。假设，则。由公式，求解x：解得：则：采用11根直径为32mm的HRB400钢筋，提供钢筋面积。在梁底布置成一排，钢筋重心到截面底边距离。3.2.2 截面几何性质计算关于普通钢筋换算面积计算，按等效换算原理：。截面几何性质的计算需根据不同的受力阶段分别计算。本设计中，主梁从施工到运营经历了如下几个

39、阶段：1.主梁混凝土浇筑，预应力筋束张拉（阶段1）混凝土浇注并达到设计强度后，进行预应力筋束的张拉，但此时管道尚未灌浆，因此，其截面几何性质为计入了普通钢筋的换算截面，但应扣除预应力筋预留管道的影响。该阶段顶板的宽度为3000mm。2.灌浆封锚，吊装并现浇顶板600mm的连接段（阶段2）预应力筋束张拉完成并进行管道灌浆、封锚后，预应力束就已经能够参与全截面受力。再将主梁吊装就位，并现浇顶板600mm的连接段时，该段的自重荷载由上一阶段的截面承受，此时，截面几何性质应为计入了普通钢筋、预应力钢筋的换算截面性质。该阶段顶板的宽度仍为3000mm。3.二期恒载及活载作用（阶段3）该阶段主梁截面全部参

40、与工作，顶板的宽度为3600mm，截面几何性质为计入了普通钢筋和预应力钢筋的换算截面性质。各阶段截面几何性质的计算见表3.13。表3.13 部分预应力A类构件各阶段截面几何性质计算表 阶段截面阶段1支点2.492412980.61019.443.21.0684811.089621.0481524.73336变截面2.052412932.01068.0264.61.0683131.1462591.000294.03746l/42.052412921.31078.7760.81.0569481.147240.979831.38926跨中2.052412918.71081.3885.31.05500

41、61.148370.975681.19169阶段2支点2.595467965.31034.758.51.0717211.110251.0357818.32002变截面2.155467919.51080.5277.11.0718041.165640.991953.86793l/42.155467919.51080.5762.61.0718041.165640.991951.40546跨中2.155467919.51080.5884.51.0718041.165640.991951.21176阶段3支点2.685467935.41064.688.41.0717391.145751.0067112.

42、12374变截面2.2454567885.71114.3310.91.0718221.210140.961883.44748l/42.245467885.71114.3796.41.0718221.210140.961881.34583跨中2.245467885.71114.3918.31.0718221.210140.961881.167183.3 承载能力极限状态计算3.3.1 跨中截面正截面承载力计算将箱形截面按面积不变，惯性矩不变的原则转换为I字形截面。预应力束和普通钢筋的合力点到截面底边的距离：所以：。首先按式：判断截面类型：属于第一类T形。应按宽度为的矩形截面计算其承载力。由的条件

43、，计算混凝土受压区高度:将代入下式计算截面承载能力:计算结果表明，跨中截面的抗弯承载能力满足要求。3.3.2 斜截面抗剪承载力计算选取距支点h/2和变截面点进行斜截面抗剪承载力复核。箍筋采用HRB335钢筋，直径为10mm，双肢箍，间距，距支点相当于一倍梁高范围内，箍筋间距。1.距支点h/2截面斜截面抗剪承载力计算首先，进行截面抗剪上、下限复核：为验算截面处剪力组合设计值，按内插法得距支点h/2=900mm处的为：预应力提高系数，验算截面处的截面腹板宽度，为计算截面处纵向钢筋合力作用点至截面上边缘的距离。在本设计中，所有预应力钢筋均弯起，只有纵向构造钢筋沿全梁通过，此处的近似按跨中截面的有效高

44、度取值，取。计算结果表明，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下式计算：为混凝土和箍筋共同的抗剪承载力式中：异号变矩影响系数，对简支梁，；预应力提高系数，；受压翼缘影响系数，取； 斜截面受压端正截面处截面腹板宽度，；斜截面纵向受拉钢筋配筋率，当时，取， 箍筋配筋率，为预应力弯起钢筋的抗剪承载力式中：在截面受压区端正截面处的预应力弯起钢筋切线与水平线的夹角，其数值可由表2-1给出的方程计算，, , sin该截面的抗剪承载力为：计算结果表明，截面抗剪承载力是足够的。2.变截面点处斜截面抗剪承载力计算首先进行抗剪强度上、下限复核：其中：，。计算结果表明，截面尺寸满足要求，但需配置抗

45、剪钢筋。斜截面抗剪承载力按下式计算：式中：异号变矩影响系数，对简支梁，；预应力提高系数，；受压翼缘影响系数，取； 斜截面受压端正截面处截面腹板宽度，； 斜截面纵向受拉钢筋配筋率，当时，取， 箍筋配筋率，为预应力弯起钢筋的抗剪承载力式中：在截面受压区端正截面处的预应力弯起钢筋切线与水平线的夹角，其数值可由表3-11给出的方程计算，sin该截面的抗剪承载力为：计算结果表明，截面抗剪承载力是足够的。3.4 预应力损失计算3.4.1 摩阻损失式中：张拉控制应力，； 摩擦系数，取； 管道每米局部偏差对摩擦的影响系数，取； 从张拉端至计算截面曲线管道部分切线的夹角之和。各截面摩阻损失计算见表3.14。表3

46、.14 摩阻损失计算表 钢束号 截面1、23、45、67、128、910、11总计（MPa）支点截面0.230.230.230.230.230.001650.001790.001910.001890.001281.0561.1051.1471.1400.9275.38变截面2.032.032.032.032.030.014570.015800.016840.016720.011349.2989.72410.08410.0438.17947.33L/4截面10.10510.10510.10510.10510.1050.073010.079170.084280.083560.0334345.837

47、47.91350.53749.39132.421226.10跨中截面19.9819.9819.9819.9819.980.145120.133480.116780.090820.0334389.42488.35982.53573.48252.455386.263.4.2 摩具变形损失反摩擦影响长度， 式中：张拉端锚下控制张拉应力；锚具变形值，OVM夹片锚有顶压时去4mm；扣除沿途管道摩擦损失后锚固端的预拉应力； 张拉端到锚固端之间的距离，本设计中；单位长度由管道摩阻引起的预应力损失。当时，离张拉端x处由锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩引起的、考虑反摩擦后的预拉力损失为：， 当时，表示该截面不受锚具

48、变形的影响，即=0。锚具变形损失的计算见表3.15和表3.16所示。表3.15 反摩擦影响长度计算表 钢束号1、23、45、67、128、9、10、11139513951395139513951305.5761306.6411312.4651321.5181342.5450.0653440.0653970.0656890.0661420.0671943455.03453.63445.93434.13407.1表3.16 锚具变形损失计算表 钢束号截面1、23、45、67、128、910、11总 计（MPa）支点截面230230230230230451.53451.71452.72454.284

49、57.87421.47421.63422.50423.85426.962116.41变截面20302030203020302030451.53451.71452.72454.28457.87186.23186.20186.02185.74185.06929.25L/4截面1010510105101051010510105451.53451.71452.72454.028457.87000000跨中截面1998019980199801998019980451.53451.71452.72454.28457.870000003.4.3 分批张拉损失 式中：在计算截面先张拉的钢筋重心处，由后张拉的各

50、批钢筋产生的混凝土法向应力，为预应力钢筋预加应力合力至净截面重心轴间距，为先批张拉钢筋重心至混凝土净截面重心轴间距；预应力钢筋与混凝土弹性模量之比，本设计中预应力筋束的张拉顺序为：10-9-11-8-12-7-6-5-4-3-2-1。有效张拉力为张拉控制力减去了摩擦损失和锚具变形损失后的张拉力。预应力分批张拉损失的计算，因后张法构件多为曲线配筋，钢筋在各截面的相对位置不断变化，是个截面的“”也不同，要详细计算，非常麻烦。为使计算简便，取按应力计算序言控制的截面进行计算。对于简支梁可取l/4截面进行计算，并以其计算结果作为各截面预应力筋应力损失的平均值。可直接按简化公式进行计算，即： 式中：m张

51、拉批数，m=12； 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2-3中第一阶段取用，其中所以： 3.4.4 钢筋应力松弛损失对于采用一次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，即： 式中：张拉系数，一次张拉时；钢筋松弛系数，低松弛；传力锚固时的钢筋应力，对后张法构件。钢筋应力松弛损失的计算见下页表3.17。 钢束截面 1、23、45、67、12 8、910、111、23、45、67、128、9、10、11支 点941.114940.905939.993938.65935.75 30.880.860.790.68

52、0.45变截 面1168.1121167.7161167.5361167.8571168.47523.3323.2823.2623.3023.37 L/41317.8031315.7271313.1031314.2491331.21942.8642.5742.1942.3544.80跨中1274.2161275.2811281.1051290.1581311.18536.7936.9337.7338.9741.92表3.17 钢筋应力松弛损失的计算表 3.4.5 混凝土收缩、徐变损失 式中： ，为加载龄期时混凝土收缩应变终极值和徐变 系数终极值； 加载龄期，即达到设计强度90%的龄期，近似按标准养护条件计算则有：