某公路互通立交3×30m预应力混凝土连续箱梁桥设计毕业设计

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1、广西工学院鹿山学院广西工学院鹿山学院毕业设计（论文）毕业设计（论文）题 目： 某公路互通立交330m 预应力混凝土连续箱梁桥设计 系 别： 土木工程系 专业班级： 土建 L093 姓 名： 学 号： 20091994 指导教师： 职 称： 助工（硕士） 二一三 年 五 月 十一 日摘要I摘摘 要要 本设计是根据毕业设计任务书的要求和相关行业的规范,对某公路互通立交桥30+30+30m 预应力混凝土连续箱梁桥进行设计。 在设计中，参照已建桥梁设计方案确定桥梁型式和结构型式。桥梁上部结构的计算着重分析了桥梁在使用过程中的恒载和活载内力，采用荷载集度方法，使用力学求解器进行恒载内力的计算，运用杠杆原

2、理法、修正偏心压力法求出活载（汽车、人群）横向分布系数，并运用最大荷载法法进行活载的加载，使用力学求解器进行活载内力的计算，对于其它因素（温度、基础不均匀沉降、徐变）引起的内力，通过手算或电子计算器计算；内力组合计算包括承载力极限状态的基本组合、作用短期效应组合、作用长期效应组合；手算进行了预应力钢筋配筋计算，估算了钢绞线的各种预应力损失，进行持久状况承载力极限状态验算、持久状况正常使用极限状态验算、持久状况构件的应力验算和挠度的计算与验算预拱度的设计。下部结构采用以钻孔端承桩为基础的双墩柱，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。施工方式采用碗扣式脚手架满堂支架并进行设计与计

3、算。本设计大部分采取手算，部分采用结构力学求解器辅助计算，全部设计图纸 AutoCAD 绘制，计算机编档、排版，打印出图及论文。还有，翻译了一篇英文短文“ Bridge Engineering and Aesthetics” 。关键词：关键词：预应力混凝土;连续梁;杠杆原理法;修正偏心压力法AbstractIIAbstract The design is based on graduation design task book requirements and relevant industry standards, design of 30+30+30m prestressed concre

4、te continuous box girder bridge overpass bridge, a highway. In the design, design reference bridges have been built to determine bridge type and structure. Calculation of bridge upper structure focuses on the analysis of the bridge during the use of dead load and live load internal force, the load d

5、ensity method, the use of Mechanics Solver for computing the permanent load, live load using the lever principle method, modified eccentric-pressed method (car, the crowd) transverse distribution coefficient of live load, and loading using the maximum load method, the use of mechanics solver to calc

6、ulate the live load internal force, the other factors (temperature, uneven settlement of foundation, the internal forces caused by creep), calculated by hand or the electronic calculator; the combination of internal force calculation of bearing capacity limit state including basic combination, short

7、-term effect combination, effects of long-term effect combination; hand count were prestressed reinforcement calculation, loss of prestress steel strand estimated, permanent status of bearing capacity limit state checking, permanent condition normal use limit state checking, design calculation and c

8、hecking should be lasting pre force calculation and deflection of the arch degree of components. Double column substructures with drilling end bearing pile foundation, the pot rubber bearing, and were on the pier and pile foundation were calculated and checked. Construction of the scaffold of the fu

9、ll support and design and calculation. This design mostly take hand, part of the auxiliary solver structural mechanics computation, all the drawings of AutoCAD drawing, computer filing, typesetting, printing out the map and the. Also, translated an English essay Bridge Engineering and Aesthetics. Ke

10、ywords: prestressed concrete, continuous beams, the lever principle method, modified eccentric-pressed method.目录III目目 录录摘 要 .IABSTRACT.II目 录.III1初步设计.11.1设计基本资料.11.1.1设计标准.1 1.1.2 主要资料.1 1.1.3 相关参数.2 1.1.4 预应力布置.2 1.1.5 施工方式.2 1.1.6 设计规范.2 1.2 桥梁方案设计.2 1.2.1 总则.2 1.2.2 连续梁施工方案的选择（比选）.2 1.2.3 结构构造尺寸.

11、32上部结构设计与计算.52.1桥梁原横截面特性计算.52.1.1截面特性的计算.52.1.2 检验截面效率指标 （希望 在 0.50 以上）.72.2 桥面板的计算和梁有效宽度的计算.72.2.1 桥面板的计算.72.2.2 梁有效宽度的计算.72.3 主梁内力计算.102.4 活载内力计算.122.4.1 冲击系数计算.122.4.2 求主梁抗弯惯性矩 IT（扭转虎克定律）.132.4.3 汽车荷载内力计算（结构力学求解器计算）.142.4.4 人群荷载内力计算.212.5 内力组合(取截面最大值组合).292.5.1 承载力极限状态的基本组合.292.5.2 作用短期效应组合.302.5

12、.3 作用长期效应组合.302.6 预应力钢筋配筋计算.312.6.1 构件承载能力极限状态要求估算非预应力钢筋的数量.332.6.2 小配筋率的要求.372.6.3 预应力钢筋的选用.372.6.4 有效截面的截面特性.372.6.5 具体的预应力钢筋布置.39目录V2.6.6 纵向预应力筋弯起设计.392.7 预应力损失及有效预应力的计算.412.7.1 摩擦预应力损失.412.7.2 锚具变形和钢筋回缩损失.422.7.3 钢筋与台座之间的温差引起的预应力损失.432.7.4 混凝土的弹性压缩引起的应力损失.432.7.5 钢束松弛损失.442.7.6 收缩徐变损失.452.7.7 有效

13、预应力的计算.462.8 持久状况承载力极限状态验算.472.8.1 正截面抗弯承载力验算.472.8.2 斜截面抗剪承载力验算.492.9 持久状况正常使用极限状态验算.502.9.1 抗裂验算.502.9.2 裂缝宽度验算.552.10 挠度的计算与验算预拱度的设计.562.10.1 挠度计算.562.10.2 允许挠度的验算.582.11 持久状况构件的应力验算.582.11.1 持久状况构件的应力验算.582.11.2 短暂状况构件的应力验算.612.12 构造配筋.622.13 主梁桥面板悬臂板的计算.632.13.1 恒载内力以纵向梁宽 1m 的板梁计算.632.13.2 活载产生

14、的内力.632.14 锚下局部应力计算.662.14.1 截面尺寸验算.672.14.2 局部承压承载力验算.673 下部结构设计与计算.693.1 桩设计与计算.693.1.1 设计资料.693.1.2 荷载计算.694 下部结构施工设计方案.81设计总结.83致 谢.84参考文献.85广西工学院鹿山学院本科生毕业设计 - 1 -1. 初步设计1.11.1 设计基本资料设计基本资料1.1.1 设计标准1）设计荷载：公路-1级2）桥面宽：全宽24m，分离式两桥.每桥宽12m,横向布置为 1.5m人行道+3m非机动车道+2x3.75m机动车道3）设计车道：4车道4）设计车速：100km/h5）地

15、震烈度：基本烈度 6 度，按 7 度设防6）桥面横坡：1.5%7）桥面纵坡：2.0%8）竖曲线半径：桥梁范围内无竖曲线9）平曲线半径：桥梁范围内无平曲线10）温度：季节温差的计算值为-20和+201.1.2主要材料1、 混凝土 C50(Ec=3.45x104)1） 桥面铺装:选用10cm厚C50防水混凝土作为铺装层，上加6cmAC-20I中粒式沥青混凝土，其上再加4cmAK-13A型沥青混凝土抗滑表层。2） 连续梁：C503） 桩基、承台、桥墩、桥台、搭板：C252、钢筋1）主筋：II 级钢筋2）辅助钢筋：II 级钢筋3）预应力筋：箱梁纵向预应力束采用j15.24高强度低松弛预应力钢绞线，AS

16、TMA416-90a270级标准，标准强度=1860MPa（=1260=1260 pkfpdfMPa，=390=390 MPa） ，Ey=1.95105 MPa。pdf,3、预应力管道预应力管道均采用镀锌金属波纹管。4 伸缩缝广西工学院鹿山学院本科生毕业设计 - 2 -采用 SSF80A大变位伸缩缝。5、支座采用盘式橡胶支座。1.1.3相关参数1. 相对温度 75%2. 管道摩擦系数 u=0.253. 管道偏差系数=0.0025l/米4. 钢筋回缩和锚具变形为 4mm1.1.4预应力布置箱梁采用YM型锚具及配套的设备。管道成孔采用波纹圆管，且要求钢波纹管的钢带厚度不小于 0.35mm。预应力张

17、拉采用引伸量和张拉应力双控。并以引伸量为主。引伸量误差不得超过-5%-10%。1.1.5施工方式整体现浇满堂支架1.1.6设计规范1公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2004）2公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D622004）3公路桥涵地基与基础设计规范（JTG D632007）4公路桥涵施工技术规范（JT J0412000）5公路工程水文勘测设计规范（JTG C30-2002）6. 城市桥梁设计通用规范（CJ J11-2011）7. 公路钢筋混凝土及预压力混凝土桥涵设计规范（JTG D622004）1.21.2 桥型方案设计桥型方案设计1.2.1 总则混凝土连续梁从主筋

18、配置上分为钢筋混凝土连续梁和预应力混凝土连续梁。一般来说钢筋混凝土连续梁适用于 25m 以下的小跨径连续结构，预应力混凝土连续梁适用于 25m 以上的跨径大中等跨径连续梁。等高度连续梁,具有跨越能力小、构造简单、施工方便快捷的特点。是实际公路桥梁中应用最多的结构类型。本桥跨径为70m，故采用预应力混凝土等高度连续梁。1.2.2 连续梁施工方案的选择（比选）在连续梁的设计中，设计方案与施工方法是相互制约的，具体项目设计时应结广西工学院鹿山学院本科生毕业设计 - 3 -合桥址地形、工程规模、工期、造价等因素合理确定施工方案。由于桥址地形平坦、地面土质较好、且桥梁净空较低，采用支架整体现浇，施工中无

19、体系转换，施工方便、快捷，经济效益较好。1.2.3 结构构造尺寸 1.2.3.1 结构跨径布置桥梁跨孔布置受地质、地形、桥下通车通航等因素制约。在条件允许的情况下，应力求受力合理、施工方便、跨孔配置协调一致。 一般情况下，等高度小跨径连续梁可采用相同跨径。本桥跨径采用 30m+30m+30m。1.2.3.2 梁高对变高度连续梁一般取 1/14-1/18（100m 以内） ，跨中截面梁高的高跨比 1/30-1/50；本桥跨径 30m，支点截面梁高 Hc=2.20m。跨中截面梁高 Hc=1.00m 因考虑纵坡故取 Hc=1.30m1.2.3.3 横截面形式箱形截面具有较大的刚度和强大的抗扭性能和结

20、构简单，受力明确、节省材料、架设安装方便，跨越能力较大、桥下视觉效果好等优点。而被广泛地应用于城市桥梁和高等级公路立交桥的上部结构中。故本城市桥梁采用单箱双室箱形截面。1.2.3.4 箱梁横断面细部构造箱梁横断面由顶板、底板、腹板、悬臂板、承托构成；各部分构造须满足受力、构造、施工方便的要求。 1、 顶板 箱梁顶板需要满足横向抗弯以及布置预应力钢筋的需求。一般在腹板间距为3.5-7.0m 时，顶板厚度可采用 0.18-0.3m。拟取 0.28m。2、 底板 箱梁底板需要满足纵向抗弯以及布置预应力钢筋的需求。一般变高度连续梁底板厚度宜采用 0.25-0.30m，靠近横梁处加厚过渡处理。拟取 0.

21、30m。 3、 腹板厚度 腹板厚度除满足受力需求外，还需要满足通过、连接、锚固预应力钢筋的构造需求。 1） 、腹板厚度一般采用 0.40-0.80m。通常，对于变高度连续梁，靠近横梁处加厚过渡处理。拟取 0.6m。2） 、箱梁一般采用直腹板。拟采用采用直腹板。广西工学院鹿山学院本科生毕业设计 - 4 -4、 悬臂板 悬臂板长度及腹板间距是调节桥面板弯矩的主要手段。悬壁板长度拟取 2.0m；悬臂端部厚度一般取 0.16-0.20m，拟取 0.20m；悬臂根部厚度一般为 0.4-0.6m，拟取 0.5m。 5、 承托（梗腋） 承托布置在顶底板与腹板连接的部位，承托的形式有两种：竖承托和横承托。前者

22、对腹板受力有力；后者对顶底板受力有利。一般地，受抗剪、主拉应力控制的宜设置竖承托；受纵横抗弯控制 图 1-1 主桥标准横断面（m）广西工学院鹿山学院本科生毕业设计 - 5 -2. 上部结构设计与计算2.12.1 桥梁原横截面特性计算桥梁原横截面特性计算2.1.1 截面特性的计算 图 2-1 支座 跨中横截面(m) 图 2-2 支座 跨中转化横截面(m)广西工学院鹿山学院本科生毕业设计 - 6 -面积： 支座 A = (0.2+0.5)222+0.62.22+6.8(0.3+0.3) +0.30.922+0.20.422=8.47 跨中 A = (0.2+0.5)222+0.61.32+6.8(

23、0.3+0.3) +0.30.922+0.20.422=7.39求其形心和抗弯惯性矩图 2-3 支座 跨中横截面(m)支座截面 特性参数AiZiYiAi*Zi1200*30=36000205157380000120*150=180001151052070000800*40=3200020200640000Ai = 86000AiYi=8830000 AiZi=10090000Zi分块面积的形心至下缘的距离 Yi分块面积的形心至上缘的距离形心距下边缘的距离： =AiZi/Ai=117.3下Z形心距上边缘的距离： =220-117.3=102.7上Z抗弯惯性矩 I:支座抗弯惯性矩IiAiZi-Z0

24、iA20ZZiI27000003600087.72768864402795864403375000018000-2.39522033845220426666732000-97.3302953280307219947620651607广西工学院鹿山学院本科生毕业设计 - 7 -抗弯惯性矩I=6.20654m跨中截面 特性参数AiZiYiAi*Zi1200*30=36000115154140000120*60=72007060504000800*40=3200020110640000Ai = 75200AiYi=4492000AiZi =5284000形心距下边缘的距离： =AiZi/Ai=70.

25、27cm下Z0Z形心距上边缘的距离： =130-70.27=59.73cm上Z抗弯惯性矩 I:跨中抗弯惯性矩IiAiZi-Z0iA20)(ZZiI27000003600044.73720278247472782421600007200-0.275252160525426666632000-50.278086633385132999162021348跨中截面抗弯惯性矩I=1.62024m2.1.2 检验截面效率指标 （希望 在 0.50 以上）跨中截面ys=Ai*yi/Ai=0.5973 yx=1-0.593=0.407 截面重心至上核心的距离：ks=I/Ai*yx=1.6202/（7.520*

26、0.407）=0.5294 截面重心至下核心的距离：kx=I/Ai*ys=1.6202/（7.520*0.597）=0.3609 截面效率指标：=(ks+kx)/h=（0.529+0.361）/1.3=0.6850.50,合适2.22.2 桥面板的计算和梁有效宽度的计算桥面板的计算和梁有效宽度的计算2.2.1 桥面板的计算桥面板的计算采用标准车加局部荷载，对板进行局部验算和配筋。该桥是双向行驶的,桥总宽为24米，按4个车道设计。其内力的计算在后边的恒载内力计算中有说明。故此处略过。2.2.2 梁有效宽度的计算：2.2.2.1 桥的剪力理论箱型梁和T型梁由于剪力滞效应，在梁承受弯矩时，顶底板所受

27、的拉压应力，广西工学院鹿山学院本科生毕业设计 - 8 -随着离腹板的距离越远，受力越小，所以不是全梁在受力，如果按照全梁截面进行受力分析，必然导致不安全。目前，桥梁剪力滞计算的方法很多，有线条法，比拟杆法，差分法等，但目前应用较为方便应用也较广泛的是等效宽度法，规范上给出了计算方法。本设计采用次种方法。宽度法考虑梁剪力滞效应:1、简支梁和连续梁各跨中部梁段，悬臂梁中间跨的中部梁段ifmibb2、 简支梁支点，连续梁边支点及中间支点，悬臂梁悬臂段ismibb2.2.2.2 桥的剪力滞计算如图所示，将梁根据腹板的数目分成如图的各种小梁，分别进行计算。图 2-4 梁截面分隔（1）边跨计算：边跨边梁=

28、 =0.8 ， = = =0.083，查图得=0.802，=1.6；1ll11lb1 . 005. 084 . 0bts1mbs1b = = =0.142，查图得=0.600，=2.0； 12lb308 . 04 . 3s2mbs1b将整个箱梁等效成工字型截面，如下：图 2-5 支座有效截面面积：A =6.400m2广西工学院鹿山学院本科生毕业设计 - 9 -图 2-6 跨中有效截面 面积：A =5.320m2求其形心和抗弯惯性矩：支座有效截面 特性参数AiZiYiAi*Zi8.4*0.3=2.522.050.155.1661.2*1.5=1.801.151.052.0705.2*0.4=2.

29、080.22.00.416Ai = 6.40AiZi =7.652Zi分块面积的形心至下缘的距离 Yi分块面积的形心至上缘的距离 形心距下边缘的距离： =AiZi/Ai=1.20下Z0Z 形心距上边缘的距离： =2.2-1.20=1.0m上Z抗弯惯性矩 I: 支座 抗弯惯性矩（m）Ii AiZi-Z0iA20ZZiI0.01892.520.851.82071.8400.33751.80-0.050.00450.3420.02772.08-1.002.08002.104.282 支座截面抗弯惯性矩 I=4.2824m跨中截面 特性参数AiZiYiAi*Zi8.4*0.3=2.521.150.15

30、2.8981.2*0.6=0.720.70.60.5045.2*0.4=2.080.21.10.416Ai = 5.32AiZi =3.818广西工学院鹿山学院本科生毕业设计 - 10 -形心距下边缘的距离： =AiZi/Ai=0.71m下Z0Z形心距上边缘的距离： =1.3-0.7=0.6m上Z抗弯惯性矩 I:跨中 抗弯惯性矩（m）Ii AiZi-Z0iA20)(ZZiI0.01892.520.450.5100.52890.02160.72-0.10.0070.02860.02772.08-0.510.5410.56871.1262跨中截面抗弯惯性矩 I=1.1264m 对于原来的箱梁截面的

31、形心轴= 59.73m 来说，抗弯惯性矩 I =1.620。上Z4m2.32.3 主梁内力计算主梁内力计算（1）恒载内力以纵向取 1m 的板条计算 一期恒载内力即梁的恒载内力计算:主梁支座截面的恒载集度：=211.75gq1A2547. 8mkN /主梁跨中截面的恒载集度：=184.75gq1A2539. 7mkN / 二期恒载桥面铺装、栏杆的内力计算：桥面的恒载集度：沥青混凝土找平及抗滑层：=1gmkN /4 . 2240 . 110. 0钢筋混凝土面层：mkNg/5 . 2250 . 11 . 02 钢筋砼防撞栏：mkNg/5 .122515 . 03=17.40gq2HzmEIlfc97

32、. 310602.20620. 110345003014. 32616.132616.1336221mkN / 恒载集度 支座截面的恒载集度：q=211.75+17.40=229.15kN/m 跨中截面的恒载集度：q=184.75+17.40=202.15kN/m 广西工学院鹿山学院本科生毕业设计 - 11 -图 2-7 恒载作用计算简图图 2-8 弯矩图图 2-9 剪力图图 2-9 弯矩影响线图 2-10 剪力影响线广西工学院鹿山学院本科生毕业设计 - 12 -表 3.5 恒载内力计算结果跨数位置距本跨左支点距离(m)恒载弯矩（kNm)恒载剪力(kN)0002435.801/47512583

33、.01919.6731/21513795.09-596.453/422.53504.39-2165.31第一（三）跨130-18906.95-3701.8100-18906.953105.361/47.5-969.001568.861/2154848.3003/422.5-969.00-1568.86第二跨130-18906.95-3105.362.42.4 活载内力计算活载内力计算荷载设计等级为公路-1 级，车道荷载的均布荷载标准值和集中荷载标准值)(kq为：)(kP10.5/kqkN m=280kN kP305(180180)505（注：设计桥梁为 4 车道，根据城市桥梁设计通用规范计算弯

34、矩不乘增长系数，计算剪力应乘以增长系数 1.20） 2.4.1 冲击系数计算由于梁体取 C50 混凝土，混凝土的弹性模量取=。EMPa41045. 3mkggGmc/10602.2081. 910150.202/331.620cI4m连续梁桥：HzmEIlfc97. 310602.20620. 110345003014. 32616.132616.1336221广西工学院鹿山学院本科生毕业设计 - 13 -因为，故HzfHz145 . 1123. 00157. 0ln1767. 011fuHzmEIlfc89. 610602.20620. 110345003014. 32651.232651.

35、2336221因为，故HzfHz145 . 1233. 00157. 0ln1767. 022fu注：1、当计算连续梁的冲击力引起的正弯矩效应和剪力效应时，采用；1u2、计算连续梁冲击引起的负弯矩效应时，采用。2u2.4.2 求主梁抗弯惯性矩 IT（扭转虎克定律）将原截面等效成有效图如下：图 2-11 跨中转化截面跨中截面扭转惯性矩抗弯惯性矩 I=1.6204m 1.对于翼板，1 . 0025. 0123 . 0bt，查表 2-5-2，得 c1=13对于腹板，10 . 26 . 02 . 1bt，查表 2-5-2，得 c2=0.141对于低板，1 . 005. 084 . 0bt，查表 2-5

36、-2，得 c3=13=120.33+0.1410.61.23+80.43=0.425m431imTiiiIcbt1313广西工学院鹿山学院本科生毕业设计 - 14 - 2.车道折减系数在本设计中，去掉对应的路肩宽度后，W 符合单向三车道宽度，按通规4.3.1 条。车道折减系数为 =0.78。 3. 纵向折减系数计算跨径 30m20m， kN/m2925. 22022080209025 . 42020802025 . 4）（）（pwLW 人群荷载集度 qr=2.9252=5.85kN/m 根据弯矩影响线图，进行人群荷载弯矩加载，如下图：人群荷载加载过程实例： （1）边跨 1/2 处的影响线123

37、4( 1 )( 2 )( 3 )图 2-39 边跨跨中弯矩影响线广西工学院鹿山学院本科生毕业设计 - 22 -根据弯矩影响线图，进行人群荷载弯矩加载，如下图：1234( 1 )( 2 )( 3 )图 2-40 人群荷载最大正弯矩布载1234( 1 )( 2 )( 3 )-288.75404.2572.19-288.7572.19图 2-41 结构弯矩图计算边跨 1/2 处的人群最大正弯矩为：M =671.83594mKN1234( 1 )( 2 )( 3 )图 2-42 中跨跨中 1/2 处人群荷载负弯矩布载图1234( 1 )( 2 )( 3 )-216.56-216.56-216.5632

38、4.84-216.56图 2-43 结构弯矩图计算边跨 1/2 处的人群最小负弯矩为：M = -223.94531mKN剪力影响线图示：1234( 1 )( 2 )( 3 ) 图 2-44 中跨中 1/2 处影响线广西工学院鹿山学院本科生毕业设计 - 23 -根据建立图示，最大剪力加载图示：1234( 1 )( 2 )( 3 )图 2-45 边跨跨中人群最大剪力布载1234( 1 )( 2 )( 3 )12.6312.63-59.556.77-1.35图 2-46 结构剪力图计算边跨 1/2 处的人群最大正剪力为：Q = 18.39551KN1234( 1 )( 2 )( 3 )图 2-47

39、边跨跨中人群最小剪力布载1234( 1 )( 2 )( 3 )45.12-27.07-27.0765.42-78.9687.98-56.40图 2-48 结构剪力图计算中跨 1/2 处的人群最小负剪力为：Q = -33.37988KN人行道正中加载（弯矩或剪力）各控制截面的内力计算结果如下表：kqkq表 3.12 人行道人群荷载截面内力弯矩(kNm)剪力(kN)跨数位置据本跨支点的距离(m)正弯矩负弯矩正剪力负剪力000018.3955168.995121/47.5277.6922-44.789118.3955148.520121/215483.7219-89.578118.3955128.0

40、45123/422.5618.0891-134.36718.395517.57012第一跨130680.7938-179.15618.39551-12.904900-447.891-447.8917.1982425.286131/47.5-403.102-80.62037.1982421.786131/215-358.313214.98757.1982418.266133/422.5-313.523438.93287.1982414.78613第二跨130-268.734591.21567.1982411.28613广西工学院鹿山学院本科生毕业设计 - 24 -人群荷载增大系数时，或，其中0.

41、9991kpqSkpqSp表 3.13 人行道人群荷载截面内力（计增长系数）弯矩(kNm)剪力(kN)跨数位置据本跨支点的距离(m)正弯矩负弯矩正剪力负剪力000018.3955168.995121/47.5277.6922-44.789118.3955148.520121/215483.7219-89.578118.3955128.045123/422.5618.0891-134.36718.395517.57012第一跨130680.7938-179.15618.39551-12.904900-447.891-447.8917.1982425.286131/47.5-403.102-80.

42、62037.1982421.786131/215-358.313214.98757.1982418.266133/422.5-313.523438.93287.1982414.78613第二跨130-268.734591.21567.1982411.28613查阅公路桥涵设计手册-基本资料Y5=0.230=6，Y6=0.148830=4.464,Y7=0.102430=3.072,Y8=0.061630=1.848，Y9=0.027230=0.816广西工学院鹿山学院本科生毕业设计 - 25 -=1/2156+1/2(6+4.464)3+1/2(4.464+3.072)3+1/2(3.072+

43、1.848)3+1/2(1.848+0.816)3+1/230.816=84.6计算边跨 1/2 处的人群最大正弯矩为：M = =5.8584.6=494.91kqmKNY11=-0.019530=-0.585，Y12=-0.03230=-0.96，Y13=-0.038530=-1.155，Y14=-0.0430=-1.2，Y15=-0.037530=-1.125，Y16=-0.032030=-0.96，Y17=-0.024530=-0.735，Y18=-0.016030=-0.48，Y19=-0.007530=-0.225，=1/230.585+1/2(0.585+0.96)3+1/2(0.

44、96+1.155)3+1/2(1.155+1.2)3+1/2(1.2+1.125)3+1/2(1.125+0.96)3+1/2(0.96+0.735)3+1/2(0.735+0.48)3+1/2(0.48+0.225)3+1/230.225=22.275计算边跨 1/2 处的人群最小负弯矩为：M = =-5.8522.275=-130.30875kqmKNY5=0.4000，Y6=0.2976,Y7=0.2048,Y8=0.1232，Y9=0.0544 =1/2(0.4000+0.2976)3+1/2(0.2976+0.2048)3+1/2(0.2048+0.1232)3+1/2(0.1232

45、+0.0544)3+1/230.0544=2.64计算边跨 1/2 处的人群最大正剪力为：Q = 5.852.64=15.444kNkqY5=-0.400，Y11=-0.039，Y12=-0.064,Y13=-0.077,Y14=-0.08，Y15=0.075Y16=-0.064，Y17=-0.049,Y18=-0.032,Y19=-0.015=1/2150.4+1/230.039+1/2（0.039+0.064）3+1/2（0.064+0.077）3+1/2（0.077+0.08）3+1/2（0.08+0.075）3+1/2（0.075+0.064）3+1/2（0.064+0.049）3+1

46、/2（0.049+0.032）3+1/2（0.032+0.01）3+1/20.0153=4.485计算边跨 1/2 处的人群最小负剪力为：Q = -5.854.485=-26.23725kNkq人群荷载增大系数时，其中0.9991p人群最大正弯矩=0.961424.5228=407.9664108kNmkpqS广西工学院鹿山学院本科生毕业设计 - 26 -人群最小负弯矩=0.961（-111.77595）=-107.416688kNmkpqS人群最大正剪力=0.96113.24752=12.73086672kNmkpqS人群最小负剪力=0.961(-22.50573)=-21.62800653

47、kNmkpqS（1）中支点处的影响线图 2-49 中支点弯矩影响线根据弯矩影响线图，进行汽车荷载弯矩加载，如下图： 1234( 1 )( 2 )( 3 )图 2-50 中支点处汽车荷载负弯矩布载1234( 1 )( 2 )( 3 )-433.13346.50-433.13-433.13108.28-433.13346.50图 2-51 结构弯矩图计算中支点处的汽车最小负弯矩为：M =-895.78125mKN剪力影响线图示：1234( 1 )( 2 )( 3 )图 2-52 中支点处剪力影响线根据建立图示，最大剪力加载图示：广西工学院鹿山学院本科生毕业设计 - 27 -1234( 1 )( 2

48、 )( 3 )图 2-53 中支点处汽车最大剪力布载1234( 1 )( 2 )( 3 )57.75-86.6372.19-72.1986.63-57.75图 2-54 结构剪力图计算中支点的汽车最小负剪力为：Q = -127.96875959. 0)11 (5 . 0)211 (5 . 0ssa人行道正中加载（弯矩或剪力）各控制截面的内力计算结果如下表：kqkq 人行道人群荷载截面内力弯矩()剪力()跨数位置据本跨支点的距离(m)正弯矩负弯矩正剪力负剪力000070.182501/47.5361.85626.3101/215394.65-17.5653/422.561.44-61.44第一跨

49、1300-526.95-105.315000-526.9587.901/47.50-32.512543.95-107.4941/215132.30003/422.50-32.51250-43.95第二跨1300-526.9500-87.9广西工学院鹿山学院本科生毕业设计 - 28 -人群荷载增大系数时，或，其中0.9991kpqSkpqSp 人行道人群荷载截面内力（计增长系数）弯矩(kNm)剪力(kN)跨数位置据本跨支点的距离(m)正弯矩负弯矩正剪力负剪力000018.3955168.995121/47.5277.6922-44.789118.3955148.520121/215483.721

50、9-89.578118.3955128.045123/422.5618.0891-134.36718.395517.57012第一跨130680.7938-179.15618.39551-12.904900-447.891-447.8917.1982425.286131/47.5-403.102-80.62037.1982421.786131/215-358.313214.98757.1982418.266133/422.5-313.523438.93287.1982414.78613第二跨130-268.734591.21567.1982411.28613查阅公路桥涵设计手册-基本资料：Y1

51、=0.026430=0.792,Y2=0.051230=1.536,Y3=0.072830=2.184,Y4=0.089630=2.688,Y5=0.100030=3.000,Y6=0.102430=3.072,Y7=0.095230=2.856,Y8=0.076830=2.304 ，Y9=0.045630=1.368=1/20.7923+1/2(0.792+1.536)3+1/2(1.536+2.184)3+1/2(2.184+2.688)3+1/2(2.688+3.000)3+1/2(3.000+3.072)3+1/2(3.072+2.856)3+1/2(2.856+2.304)3+1/2

52、(2.304+1.368)3+1/21.36832=110.592广西工学院鹿山学院本科生毕业设计 - 29 -计算中支点的汽车最小负弯矩为：M = =-5.018110.592=-554.950656（结构力学计算结果-895.781）kqmKNY10=1,Y11=0.039,Y12=0.064,Y13=0.077,Y14=0.080,Y15=0.075,Y16=0.064,Y17=0.049,Y18=0.032,Y19=0.015=1/2130+1/20.0393+1/2(0.039+0.064)3+1/2(0.064+0.077)3+1/2(0.077+0.080)3+1/2(0.080

53、+0.075)3+1/2(0.075+0.064)3+1/2(0.064+0.049)3+1/2(0.049+0.032)3+1/2(0.032+0.015)3+1/20.0153 =15.7425计算中支点的汽车最小负剪力为：Q = -5.01815.7425=-78.995865kN（结构力学计算结果-127.969）kq人群荷载增大系数时，其中1.3289p汽车最小负弯矩=1.3289（-554.950656）=-730.2040732kNm（结构力学计算结果-kpqS1504.55）汽车最小负剪力=1.3289(-78.995865)=-103.9427592kNm（结构力学计算结果-

54、kpqS214.936）2.52.5 内力组合内力组合( (取截面最大值组合取截面最大值组合) )2.5.1 承载力极限状态的基本组合：minjQjkQjckQQGikGiudSSSS121100：结构重要性系数，取 1.0。本设计取一下设计组合：01.2 恒载+1.4 汽车荷载（计入冲击力）取以上内力组合的最大值作为承载能力极限状态组合：表 3.19 承载能力极限状态组合表弯矩(kNm)剪力(kN)跨数位置据本跨支点的距离(m)正弯矩负弯矩正剪力负剪力00004065.321/47.522367.601916.581/21528344.78-1688.653/422.57815.34-387

55、3.37第一跨130-30053-6050.35广西工学院鹿山学院本科生毕业设计 - 30 -00-300535103.611/47.52447.272926.621/21515912.92710.80-710.803/422.52447.268-2926.62第二跨130-28212-4823.612.5.2 作用短期效应组合：njQjkjmiGiksdSSS111恒载 +0.7 汽车荷载（不计冲击力） （式中 ）7 . 01j表 3.21 短期效应组合表弯矩(kNm)剪力(kN)跨数位置据本跨支点的距离(m)正弯矩负弯矩正剪力负剪力0003006.981/43.5162171326.161

56、/217.519694.63356.56-1067.363/4215309.42-2802.8第一跨135-24694.2-4505.900-24694.23380.81/43.51867.482090.851/217.512380.05355.40-355.403/4211867.48-1621.06第二跨135-23247.4-3653.952.5.3 作用长期效应组合：QjknjjmiGikldSSS121恒载+0.4 汽车荷载（不计冲击力） （式中 ）4 . 02j表 3.23 长期效应组合表弯矩(kNm)剪力(kN)跨数位置据本跨支点的距离(m)正弯矩负弯矩正剪力负剪力0002762

57、.191/43.514659.51151.951/217.517166.2459.37-865.54第一跨3/4214535.84-2529.6广西工学院鹿山学院本科生毕业设计 - 31 -135-21011.4-4161.2900-21011.43498.841/43.562.451867.141/217.57732.57203.09-203.093/42162.45-1867.14第二跨135-20485.3-3418.842.62.6 预应力钢筋配筋计算预应力钢筋配筋计算预应力混凝土梁钢筋的数量的一般估计方法是：首先根据构件正截面抗裂性确定预应力钢筋数量（A 类部分预应力混凝土）然后再根

58、据构件承载能力极限状态要求确定非预应力钢筋的数量，预应力钢筋计估算时，构件的截面特性可以取全截面特性。按构件的正截面抗裂性能估算预应力钢筋的数量:全预应力混凝土梁按作用的短期效应组合进行正截面抗裂性验算，计算所得的正截面混凝土法向拉应力应满足的要求，预应力梁在预应力和085. 0pcst使用荷载作用下的应力状态应满足公桥规6.3.1 条规定截面的上.下缘均不出现拉应力，则应满足下列条件： 0mins上上WMpe0maxs下下WMpe将上式改写为： 上上WMpemins-下下WMmpeaxs: 分别表示预应力筋在截面上，下缘产生的有效预应力下上，pepe:分别表示为截面上，下缘的抗弯模量（可按毛

59、截面考虑）下上，WW：表示在作用短期荷载效应组合下，计算截面最大.最小弯矩（自minmaxssMM，带符号）（1）跨中截面： （1）跨中只在截面下缘配置预应力筋时 上下下下上WNANpepee-pe下下下下下WNANpepeepe由截面下缘不出现拉应力来控制，下缘所需的有效预加力为：广西工学院鹿山学院本科生毕业设计 - 32 -=21333.005kN下下下下WAWMNpee1/maxs308. 20.59739. 71308. 263.19694求得以后，再确定适当的控制应力并扣除相应的预应力损失（对peNconl于配高强钢丝和钢绞线的后张法构件约为 0.2）就可以估算需要预应力钢lcon筋

60、面积pkconf75. 022316.191019116. 010186075. 08 . 0005.21333)2 . 01/(cmmNAconpep确定以后，可以根据一根钢绞线的截面积是，以 12 根钢绞线为一束则pA24 . 1 cm有：算出所需的预应力钢筋束数（）为 218 .16124 . 1cmAp1n束1037.108 .1616.19111PPAAn 试中是一束预应力钢筋的截面面积1pA （2）中跨跨中只在截面下缘配置预应力筋时 上下下下上WNANpepee-pe下下下下下WNANpepeepe由截面下缘不出现拉应力来控制，下缘所需的有效预加力为：=13614.714kN下下下

61、下WAWMNpee1/maxs308. 20.59739. 71308. 205.12380求得以后，再确定适当的控制应力并扣除相应的预应力损失（对peNconl于配高强钢丝和钢绞线的后张法构件约为 0.2）就可以估算出所需要的预lcon应力钢筋的面积pkconf75. 022399.121012199. 010186075. 08 . 0714.13614)2 . 01/(cmmNAconpep确定以后，可以根据一根钢绞线的截面积是，以 12 根钢绞线为一束则pA24 . 1 cm有：算出所需的预应力钢筋束数（）为 218 .16124 . 1cmAp1n束103 .108 .1699.12

62、111PPAAn广西工学院鹿山学院本科生毕业设计 - 33 -试中是一束预应力钢筋的截面面积1pA（2）支座截面： 只在截面上缘配置预应力筋时 上上上上上WNANpepeepe下上上上下WNANpepee-pe由截面下缘不出现拉应力来控制，下缘所需的有效预加力为：KNWAWMNpe337.130956.0441.1738.51.04424694.24/6e1/mins上上上上求得以后，再确定适当的控制应力并扣除相应的预应力损失（对peNconl于配高强钢丝和钢绞线的后张法构件约为 0.2）就可以估算出所需要的预lcon应力钢筋的面积pkconf75. 0 2237 .12501257. 010

63、18607 . 08 . 0337.13095)2 . 01/(cmmNAconpep确定以后，可以根据一根钢绞线的截面积是，以 9 根钢绞线为一束则pA24 . 1 cm有：算出所需的预应力钢筋束数（）为 216 .1294 . 1cmAp1n束1097. 96 .127 .125/11ppAAn试中是一束预应力钢筋的截面面积1pA2.6.1 构件承载能力极限状态要求估算非预应力钢筋的数量在确定预应力钢筋数量后，非预应力根据构件正截面承载能力极限状态来确定。因不考虑受拉区的砼拉力，故把工字型按 T 型梁计算：对仅受拉区配置预应力钢筋和非预应力筋的预应力混凝土梁（以 T 型截面梁为例）对两类

64、T 型截面，其正截面承载能力计算式分别为： 第一类 T 型截面： 1ssffcdppdssdAfhbfaAfAf 0102/ssfcddAfxhxbfaM第二类 T 型截面： )(sscffcdppdssdAfbxfhbbfAfAf )(2/2/0000sssfffcddahAfhhhbbxhbxfM广西工学院鹿山学院本科生毕业设计 - 34 - 式中：sdppdfcdsfAfxbfA若计算出的受压区高度，则为第二类 T 型截面，需要按第二类 T 型截面xfh的截面不等式重新计算受压区高度 x,若所得的，且的限制条件。xfh0hxb2.6.1.1 边跨中截面 mKNM78.283448 . 0

65、, 0 . 111a2/1200mmNfpd2/280mmNffss 399. 0max,sacmas5 . 935. 92647 . 8mmh1205951300055. 0b 22/83. 1,/4 .22mmNfmmNftccmmmas660 图 2-55 跨中截面转换工字型mKNMmKNhhhbfaMufffc78.283442 .85075)23001205(300120004 .220 . 1)2(01故，按第一种类 T 型梁计算，即:xfh令 由，得 解得 x=91mm mKNMMU78.28344)2(01xhxbfaMfc所以：mkNxhAfMppdpd6886.16973)

66、2911205(121991200)2(0 mkNMS0914.113716886.1697378.28344广西工学院鹿山学院本科生毕业设计 - 35 - 55.007552.01205910bhx96224. 0)11 (5 . 0)211 (5 . 0ssa（式中，）92448. 0121sa，选用 6028 26035024120596224. 0280100914.11371mmhfMAsssS236950mmAS，可以285.36977)0051 (35024mm，满足要求。00317. 01205130028083. 145. 045. 0000.51039. 73695000min6hhffhhst2.6.1.2 支座截面 mKNM98.300538 . 0, 0 . 111a2/1200mmNfpd2/280mmNffss 399. 0max,sacmas5 . 935. 92647 . 8mmh2105952200055. 0b 22/83. 1,/4 .22mmNfmmNftccmmmas660mKNMmKNhhhbfaMufffc98.300534 .13655