土木工程交通工程毕业设计（论文）-白潭沟桥设计（上部结构）

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1、1 绪论全套完整版设计，联系 153893706课题背景一课题来源教师假拟。二目的和意义预应力混凝土空心板在国外20世纪30年代已出现，并使用到工程中，近年来已经到达了一个较高的技术水平，最大跨径到达20米。局部预应力混凝土下部结构的设计包括桥梁双柱式桥墩和墙式框架桥台及桩根底的设计。这种形式的墩台和根底都是目前桥梁设计中广泛应用的。当前，各个国家的桥梁建设都在迅速的开展，这种开展和进步表达在桥梁下部结构上即是墩台向轻型化、合理化开展。现今的墩台设计在平安的根底上更加注重墩台的纤细、美观和空透性，更加注重增加墩台的艺术处理的构思，墩台的设计在满足平安要求的条件下更加注重把结构上的轻巧合理和艺术

2、造型上的美观统一起来。 双柱式桥墩和墙式框架桥台因具有这些特点而得到了广泛的应用，这种墩台既能适应城市宽广桥面而又具有较高审美价值，而且具有节省空间的优点。钻孔灌注桩根底是目前桥梁界广泛应用的一种根底形式，这种根底形式解决了桥下深水施工的问题，把水下作业改为水上施工，其技术优越性非常突出，为目前桥梁界广泛采用的根底形式。预应力混凝土桥的双柱式桥墩和墙式框架桥台及桩根底由于具有以上的优点,因而得到了广泛的应用，因此，对其进行设计和研究仍是非常有现实意义的。三解决的主要问题及技术要求需要解决的主要问题：(1) 荷载横向分布系数计算 (2) 纵向受拉钢筋弯起位置确实定(3) 预应力损失计算 (4)

3、轴向容许承载力技术要求：(1)支座处的荷载横向分布系数用杠杆原理法求解，跨中荷载横向分布系数用铰接法确定。(2) 通过梁斜截面抗剪设计初步确定,同时应满足截面的正截面和斜截面抗弯承载力要求,采用梁抵抗弯矩图应覆盖计算包络图的原那么来解决。(3) 预应力损失：预应力钢筋与管道壁间的摩擦引起的预应力损失；锚具变形、钢丝回缩引起的预应力损失；分批张拉时混凝土弹性压缩引起的应力损失；预应力筋松弛引起的应力损失；混凝土收缩、徐变引起的预应力损失等等。 (4) 钻孔灌注桩的单桩轴向受压容许承载力为：。开展概况预应力混凝土空心板是在非预应力混凝土空心板根底上开展起来的，在中小跨径公路桥涵中广泛使用预应力空心

4、板这种形式的简支桥梁在实际工程中应用较为广泛。20世纪中叶以后，大跨径桥梁都普遍运用仿真模拟技术、实验技术进行结构平安试验、检测；钢筋混凝土、预应力混凝土、高强钢材、复合材料等建桥材料向轻质高强方向开展，进入20世纪90年代，交通部出版了预应力空心板标准图，预应力空心板已形成标准化设计，其理论设计及施工方法越来越成熟与完善。目前，预应力混凝土空心板的设计都采用有限元、有限条等方法使用应用软件进行设计，同时,一些复杂的力学分析,诸如温度、徐变收缩、剪滞效应、非线性、抗震等棘手的问题,可以通过电算来求出较为符合实际的结果。存在问题桩柱式桥墩的使用跨径和墩身高度有限制，一般跨径不大于30米，墩身高度

5、不大于10米；墙式框架桥台必须使用双排基桩；钻孔灌注桩当施工水位太深、流速较大以及对淤泥及可能发生流沙或有承压水的地基在施工时比拟困难。设计指导思想概率极限状态设计法。 2 方案论证设计资料一桥面跨径及桥宽标准跨径：,计算跨径：；桥面净空:净； 水文地质资料：冲刷深度最大冲刷线为河床线下处；地质条件软塑粘性土；按无横桥向的水平力漂流物，冲击力，水流压力等计算；材料盖梁主筋采用级钢筋，其它均用级钢筋； 混凝土盖梁用C25，系梁以及钻孔灌注桩用C20二设计荷载上部结构：设计荷载：公路级，人群；下部结构：设计荷载：公路 级，人群；三材料及工艺上部结构：材料：非预应力钢筋采用热扎级和级钢筋；空心板块为

6、40号混凝土；铰缝为30号细骨料混凝土；桥面铺装采用30号沥青混凝土；栏杆及人行道板采用25号混凝土。下部结构：材料：盖梁主筋采用级钢筋，其它均用级钢筋； 混凝土盖梁用C25，系梁以及钻孔灌注桩用C20四设计依据：?公路桥涵设计通用标准?JTGD602004?公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计标准?JTGD622004?公路桥涵地基与根底设计标准?JTJ02485方案比选方案一： 1主梁间距与主梁片数桥面净宽选用9片主梁，预制时边主梁宽,中主梁宽1m,主梁之间留后浇段。2主梁高度预应力混凝土简支梁桥的主梁高跨比通常在1/151/25，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

7、1/171/19，由此，主梁高度取1m。3桥面铺装 桥面铺装采用8 厘米厚30号防水钢筋砼及9 厘米厚沥青砼面层。 4根底设置采用双柱式桥墩、墙式框架桥台，配合使用桩根底。方案二：1主梁间距与主梁片数桥面净宽选用6片主梁，预制时边主梁宽,中主梁宽,主梁之间留后浇段。2主梁高度预应力混凝土简支梁桥的主梁高跨比通常在1/151/25，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1/171/19，由此，主梁高度取1m。3桥面铺装 桥面铺装采用8 厘米厚30号防水钢筋砼及9 厘米厚沥青砼面层。4根底设置采用重力式桥墩，重力式桥台，并配合使用刚性扩大根底。方案由于方案二中主梁吊装重量大，结

8、构布置不如方案一合理，因此选用方案一。3 上部结构设计3.1设计资料一跨径：标准跨径,计算跨径二桥面净空：净三设计荷载：公路级，人群四材料：非预应力钢筋采用热扎级和级钢筋；空心板块为40号混凝土；铰缝为30号细骨料混凝土；桥面铺装采用30号沥青混凝土；栏杆及人行道板采用25号混凝土。五上部采用非预应力混凝土空心板桥。六设计依据及参考书。3.2构造型式及尺寸选定：例如取桥面净宽为净,全桥采用9块预制预应力混凝土空心板，每块空心板宽98cm，非预应力钢筋采用热扎级和级级粗钢筋，沿跨长直线配筋。全桥空心板横断面布置如图1，每块空心板截面及构造尺寸见以下图2。图3-1 桥梁横断面图单位：mm图3-2

9、空心板横断面图单位：mm3.3截面几何特性计算：一毛截面面积中板：边板：二毛截面重心位置全截面对1/2板高处的静矩：铰缝面积： 毛截面重心离1/2板高处的距离：铰缝重心对1/2板高处的距离：三毛截面对重心的惯性矩如图每个挖空的半圆面积为：重心半圆对其自身重心轴00的惯性矩为I：由此得空心板毛截面对重心轴的惯性矩：四全截面几何特性的计算在工程设计中，主梁几何特性多采用分块数值求和法进行，其计算式为全截面面积：全截面重心至梁顶的距离：式中 分块面积； 分块面积的重心至梁顶边的距离。主梁跨中截面的全截面几何特性如下表。=；=254；式中 分块面积对其自身重心轴的惯性矩； 分块面积对重心轴的惯性矩。计

10、算结果见表3-13.4内力计算：一永久荷载恒载产生的内力一空心板自重一期恒载二桥面系自重二期恒载人行道板及栏杆重力，参照其它梁桥设计资料，单侧重力取用12.0KN/m。桥面铺装采用等厚度10cm设桥面系二期恒载重力近似按各板平均分担来考虑，那么每块空心板分摊的每延米桥面系的重力为：三铰缝重二期恒载由此得空心板的每延米一期恒载g及二期恒载g：表3-1 荷载计算表分块号A150000025042335219452504四恒载内力计算计算结果见表2二根本可变荷载活载产生的内力一荷载横向分布系数空心板的荷载横向分布系数跨中和处按铰接板法计算，支点处按杠杆原理法计算，支点至点之间按直线内插求得。A.跨中

11、及处的荷载横向分布系数计算首先计算空心板的刚度系数r：表3-2 简支梁恒载内力计算结果荷载种类跨中1/4跨支点1/4跨一期恒载77二期恒载恒载合计式中： 空心板截面的抗扭刚度。参照?桥梁工程?，略去中间肋板将图简化成工字形，按单箱计算： 代入式求得刚度系数后，即可按其查?公路桥涵设计手册?上册第一篇附录二中9块板的铰接板桥荷载横向分布影响线表。由时1号板至9号板的荷载横向分布影响值，计算结果列于表中。由表画出各板的横向分布影响线，并在横向最不利位置布置公路人群，以求得各板在不同荷载作用下的横向分布系数表3-2 横向分布系数 板号单位荷载作用位置号板中心123456789100011851621

12、36115098086077072069100021621581411191020900810750721000313614114212911109708708107710004115119129133123108097090086100050981021111231311231111030981000各板的横向分布系数影响线及横向最不利布载见以下图： 图3-3 荷载横向分布图各板荷载横向分布系数计算如下：公路公路级作用下：人群荷载作用下：1号板：公路级：人群： 2号板：公路级： 人群： 3号板：公路级：人群： 4号板：公路级：人群： 5号板：公路级：人群： 计算结果列于表3-4。由表3-4看

13、出，汽车荷载的横向分布系数最大值为=以及人群荷载为。在设计中通常偏平安的取这些最大值来计算内力。表3-4 荷载横向分布系数表荷载类别12345公路级人 群B.支点处的荷载横向分布系数支点处的荷载横向分布系数按杠杆原理法计算。由图1号或2号板的横向分布系数如下： 图3-5 杠杆原理法横向分布计算图 2号板的横向分布系数如下：同理求得3、4、5号板的荷载横向分布系数列于下：表3-5 横向分布系数 荷载类别12345公路级人 群0000二活载内力计算当计算简支梁各截面的最大弯矩和跨中最大剪力时，可近似取用不变跨中横向分布系数计算，如图3-5，车道荷载的计算公式，人群荷载计算公式式中： 1+汽车荷载冲

14、击系数 跨中的荷载横向分布系数 人群荷载横向分布系数 公路级荷载 人群荷载标准值单侧人行道宽= 跨中截面计算内力影响线面积汽车荷载的横向折减系数，=1A.跨中及L/4截面的弯矩、剪力计算公式： 其中：计算跨中弯矩影响线面积：计算L/4截面弯矩影响线面积：计算L/2截面剪力影响线面积：计算L/4截面剪力影响线面积：跨中及L/4截面的内力影响线及加载布置见图3-6图3-6 简支空心板跨中、支点以及L/4截面内力影响线图公路级集中荷载计算：计算弯矩效应时：计算剪力效应时：=混凝土取 结构基频又故那么双车道无折减系数，故=1，计算如表表3-6 跨中、支点及L/4的弯矩计算 截面荷载类型或 Ml/2公路

15、级人群Q l/2公路级人群M l/4公路级人群Ql/4公路级人群B.支点剪力 图3-7 空心板支点剪力图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：利用公式计算得：又故公路级作用下，1号梁支点的最大剪力为：计算支点截面人群荷载最大剪力人群荷载引起的支点剪力按公式： 三主梁内力组合钢筋混凝土以及预应力混凝土梁式桥，当按承载能力极限状态设计时，作用效应计算按下表 表3-7 承载能力极限状态设计公式表承载能力极限状态结构重力对结构的承载能力不利时结构重力对结构的承载能力有利时正常使用极限状态短期效应组合长期效应组合表3-8 空心板各截面内力组合序号荷载类别弯矩M(KN/m)剪力Q

16、(KN)梁端四分点跨中梁端四分点跨中结构自重00汽车荷载061人群荷载021.2001.400.81.4*012Sud=+0短期效应+0.7/(1+) +0长期效应+0.4/(1+)+03.5预应力钢筋面积的估算及预应力钢筋布置一预应力钢筋截面积的估算本设计先张法预应力混凝土空心板桥的预应力钢筋采用级冷拉粗钢筋，沿空心板径方向桥梁纵向采用直线布置。预应力钢筋混凝土梁钢筋数量估算的一般方法是，首先根据结构截面抗裂性确定预应钢筋的数量，然后再由构件承载能力极限状态要求确定非预应力钢筋数量。一预应力钢筋数量确实定以及布置：由跨中截面正截面抗裂要求，确定预应力钢筋数量，为满足抗裂性要求，所需要的预加应

17、力为： W=I/= 采用钢绞线，单根钢绞线的公称截面面积，抗拉强度标准值，张拉控制应力取，预应力损失按张拉控制应力的20估算，所需要预应力钢绞线的面积为：所需钢筋束数钢束根数根，所以预应力钢筋确定为每孔5根，共两个孔道。钢束布置如图，由于跨径小采用水平配置钢筋，采用2束预应力钢筋。 图3-8 钢束布置图 表3-9钢束位置表 截面位置支点l/4跨中支点N1 N255555555合力点55555555二非预应力钢筋截面积估算及布置按构件承载能力极限状态要求估算非预应力钢筋。在跨中截面抗弯能力极限状态下，预应力钢筋到达抗拉设计强度。在这里近似将图3-9所示的空心板截面等效成工字形截面，并根据“公预规

18、第条取空心板受压翼缘计算宽度=98cm，且忽略铰缝，如下图：由公式： 图3-9 换算截面图 及得 那么等效工字形的上翼缘板厚等效工字形的下翼缘板厚度：等效工字形截面的肋板厚度为：估算预应力钢筋面积Ay时，设预应力钢筋布置在空心板下部一排，并假定预应力钢筋重心距板下边缘距离为,取=8cm,那么板的有效高度,由表1-8，空心板跨中截面Mj=830.6KN M。由故属于第二类T 型截面求受压区高度x：由公式：即 得 解得 受拉钢筋面积计算：由公式 现选择1428，钢筋面积为8621，混凝土保护层C=30，且满足要求，钢筋间净距，故满足要求3.6换算截面几何特性计算一换算截面面积式中 表3-10 截面

19、几何性质计算 截面类型分块名称分块面积Ai(cm)Ai重心距主梁距离yi(cm)对梁顶面的面积距Si自身惯性距Iiys-yiIx=Ai( ys-yi )I=Ii+ Ix净截面毛截面钢束孔道面积0-混凝土净面积换算截面钢束换算面积0毛面积换算截面面积表3-11 预应力构件各阶段截面几何性质表 阶段截面Ays(mm)yx(mm)ep(mm)IWWs=I/ ysWx=I/ yxWp=I/ ep1跨中03520727012299174901030381704484058952跨中0412932622381830110041980462206010表3-12 1号板使用阶段跨中截面 截面类型分块名称Ai

20、yiSiIys-yiIxI净截面毛截面410742583钢束孔道面积0混凝土净面积换算截面钢束换算面积毛面积0换算截面面积 3.7空心板强度计算一正截面强度验算一般仅需对简支桥的跨中截面控制截面进行正截面强度验算。空心板跨中截面受压翼缘宽度，截面有效高度 ，40号混凝土，冷拉级粗钢筋的抗拉设计强度双控，跨中截面最大计算弯矩见表8。仍采用将空心板截面等效成工字形截面的方法进行，那么，而：式中结构重要系数1.0,首先按式判断截面类型：第二类型是中性轴位于腹板内，即，混凝土受压区为T形。其中正截面承载力计算公式，确定混凝土受压区高度： 计算结果说明，该截面的抗弯承载力是足够的，结构是平安。二斜截面抗

21、剪承载力计算 斜截面抗剪强度上、下限复核选取距支点h/2处截面进行斜截面抗剪承载力计算。截面构造尺寸以及配置钢筋见图，首先进行抗剪强度上、下限复核，按照?公预规?条： 式中：验算截面处的剪力组合设计值,由计算内插得到距离支点h/2=250mm处的数值为：边长为150mm的混凝土立方体抗压强度，空心板为C40,那么 ; 等效工字形截面的腹板宽度，代入上述公式：所以不需要进行斜截面抗剪承载力计算，仅需要按构造要求配置箍筋。按照?公预规?第条， 由于沿跨长各截面的控制剪力组合设计值，在l/4至支点的局部区段内应按计算要求配置抗剪箍筋，其它区段可按构造要求配置箍筋。为了构造方便和便于施工，本例如预应力

22、混凝土空心板不设置弯起钢筋，计算剪力全部由混凝土以及箍筋承受，那么斜截面抗剪承载力按下式计算： 式中，各系数值按?公预规?条规定取用： 异号弯矩影响系数，简支梁 =1.0； 预应力提高系数，本例如为局部预应力A类构件，偏平安取=1.0； 受压翼缘的影响系数，取=1.1; 等效工字形截面的肋宽以及有效高度， 斜截面受压端正截面受拉钢筋配置钢筋的百分率，如果2.5,取P=2.5，箍筋配筋率那么写出箍筋的间距计算公式为： 取箍筋间距150mm，并且按照?公预规?要求，在支座中心向跨中方向不小于一倍梁高范围内，箍筋间距取100mm。配置箍筋率按照?公预规?条规定，,在组合设计剪力值的局部梁段，可只按照

23、构造要求配置箍筋，设箍筋仍选用双肢10，配置箍筋率取最小0.0012，那么由此求得构造配置箍筋的间距为 经过比拟和综合考虑，箍筋沿空心板跨长布置如图： 图3-10 空心板箍筋布置图三截面抗剪承载力计算由上图，选取以下三个位置进行空心板斜截面抗剪承载力计算：距离支座处截面，；距离跨中 处截面箍筋间距变化处；距离跨中处箍筋间距变化处。计算剪力组合设计值，可按照由跨中和支点的设计值内插得到，计算结果列于下：表3-13各计算截面剪力组合设计值 截面位置mm支x=8800mmx=7550mmx=5600mmx=3600mmx=0mm剪力组合设计值Vd (KN)一距离支座处截面，由于空心板的预应力钢筋以及

24、普通钢筋是直线配置的，故此截面的有效高度取与跨中近似相同，,其等效工字形截面的肋宽,由于不设置弯起钢筋，因此，斜截面抗剪承载力按下式计算： 式中， 此处，箍筋间距 代入，得：抗剪承载力满足要求。二距离跨中 x=3600mm处截面箍筋间距变化处此处箍筋间距斜截面抗剪承载力：斜截面抗剪承载力满足要求。三距离跨中 处箍筋间距变化处此处，箍筋间距斜截面抗剪承载力：计算说明均满足斜截面抗剪承载力要求。由混凝土和箍筋承受全部计算剪力条件得：3.8预应力损失计算按“公预规规定，冷拉级粗钢筋的张拉控制应力取，即：一锚具变形引起的应力损失先张法施工冷拉粗钢筋冷拉后临时锚固在台座上，采用带螺帽的锚具，一端张拉采用

25、超张拉，设用一块垫板，预应力钢筋的有效长度为张拉台座的长度，设台座长，由“公预规第条，那么： 张拉端锚具变形，钢筋回缩和接缝压缩值;张拉端距离锚固端之间的间距；预应力钢筋的弹性模量采用单侧张拉，夹片式锚具所以 二加热养护引起的应力损失采用分段养护措施。设控制预应力钢筋与台座之间的最大温差60度， 三钢筋的应力松弛徐舒损失?桥规?JTGD62预应力钢筋由钢筋应力松弛引起的预应力损失终值由： 超张拉系数，一次张拉时钢筋松弛系数，级松弛普通松弛取 级松弛低松弛取传力锚固时的钢筋应力，对于后张法的构件，对于先张法预应力钢筋的抗拉强度标准值 四混凝土弹性压缩引起的应力损失预应力混凝土在受到预加力作用后，

26、混凝土将产生弹性压缩变形，造成预应力损失，在先张法中，构件受压时钢筋与混凝土黏结，两者共同变形，由混凝土弹性压缩引起的应力损失为：五混凝土收缩徐变引起的应力损失六 预应力损失组合：先张法传力锚固时损失第一批传力锚固后的损失第二批平均3.9短暂状况应力验算预应力混凝土结构按短暂状态设计时，应计算构件在制造、运输以及安装等施工阶段，由预加力扣除相应的应力损失构件自重以及其他施工荷载引起的截面应力，对简支梁，以跨中截面上、下缘混凝土正应力控制。一上缘混凝土拉应力由?桥规?JTGD62中条知，预拉区按构造配置钢筋。二下缘混凝土压应力由?桥规?JTGD62中条知，下缘混凝土压应力满足 计算结果说明，在预

27、施应力阶段，梁的上缘不出现拉应力，下缘混凝土的压应力满足标准要求。3.10持久状况应力验算按持久状况设计的预应力混凝土受弯构件，尚应计算其使用阶段正截面混凝土的法向正应力，受拉钢筋的拉应力以及斜截面主应力。计算时作用活荷载取其标准值，不计分项系数，汽车荷载应考虑冲击。一跨中截面混凝土法向应力验算根据?桥规?JTGD62中条规定：未开裂构件受压区混凝土的最大压应力应满足 由正截面抗裂验算中求得： 二跨中截面预应力钢筋拉应力的验算根据?桥规?JTGD62中条规定：未开裂构件受压区混凝土的最大压应力应满足是按荷载效应标准值计算的预应力钢筋重心处混凝土的法向应力： 三斜截面主应力验算主应力验算，一般变

28、截面点分别计算截面上梗肋、形心、和下梗肋处在标准值效应组合作用下的主压应力，其值应满足的要求，为荷载标准值效应组合作用下的主拉应力，主压应力。 ，式中：上梗肋处 MP 下梗肋处 形心处 MPa 表3-14 应力计算表计算位置正应力cx(MPa)剪应力(MPa)主压应力tp(MPa)主拉应力tp(MPa)上梗肋处aa723800238677238形心轴oo下梗肋处bb 计算结果说明，使用阶段正截面混凝土法向应力，预应力以及斜截面主应力均满足标准要求。3.11正常使用极限状态计算一局部预应力混凝土构件抗裂性验算一正截面抗裂性验算荷载短期效应组合作用下的抗裂性正截面抗裂性验算以跨中截面受拉边正应力控

29、制，在荷载短期效应组合作用下，应满足： 二荷载长期效应组合作用下的抗裂性 在荷载长期效应组合作用下应满足 计算结果说明，在荷载长期效应组合作用下，正截面抗裂满足要求。一斜截面抗裂验算 局部预应力混凝土A类构件的斜截面抗裂性验算，以主拉应力控制，在短期效应组合作用下主拉应力，应满足为荷载短期效应组合作用下的住拉应力式中： 正应力 剪应力上述公式中，车辆荷载和人群荷载产生的内力值，按最大剪力布置荷载，即取最大剪力对应的弯矩值。见表8恒载内力值： 活载内力值： 跨中截面几何性质： 如图各计算点的位置示意图，各计算点的局部断面几何性质按表计算点几何性质取值表中：为图中阴影局部面积为图中阴影局部对截面形

30、心轴的距离为图中阴影局部的形心轴到截面形心轴的距离为计算点到截面形心轴的距离图3-11 计算点的位置示意图 表3-15 车辆荷计算点几何性质计算点受力阶段A1yx1(mm)d(mm)S1上梗肋处aa净截面005521701300009384换算截面005521701300009384形心处净截面nn01105240298002654换算截面oo01152500002875下梗肋处bb净截面005521701300009384换算截面005521701300009384 跨中截面处的有效预应力 预应力钢筋无弯起，将数值代入，分别计算上梗肋，形心轴和下梗肋处的主梁拉应力。 上梗肋处 形心处下梗肋处

31、 表3-16变截面处不同计算点主应力汇总 计算位置正应力剪应力主拉应力上梗肋处aa6130024形心轴oo下梗肋处bb计算结果说明，下梗肋bb处主拉应力最大，其值为小于标准规定的限值3.12变形计算使用阶段的挠度计算值，按短期荷载效应组合计算，并考虑挠度长期影响系数对40号混凝土，刚度,预应力混凝土简支梁的挠度计算可近似地按等截面梁计算，截面刚度按跨中截面尺寸以及配置钢筋情况确定。 自重产生的挠度按等效均布荷载的作用情况计算，消除自重产生的挠度值，并考虑挠度长期影响系数后，使用阶段挠度值为：所以计算结果满足使用阶段标准的挠度值要求。预加力引起的反拱近似按等截面计算，截面刚度按跨中截面换算截面确

32、定，即取：所求变形点作用竖向单位力P=1时弯矩图预加力引起的弯矩图 对于等截面梁，应用图乘法得为跨中截面作用单位力时，产生的图在半范围内的面积，为半跨范围内图重心距离支点L/3对应的预加力引起的弯矩图纵坐标由于预加力产生的长期的反拱值大于按荷载短期效应组合计算的长期挠度，可不设预拱度。3.13行车道板计算桥面铺装为2cm的沥青外表处治重心的密度和平均9cm厚混凝土垫层重心密度，C40简化的工字形翼板重心密度为25。一结构自重及其内力按纵向1m宽的板条计算每延米板上的结构自重沥青外表处治 C25混凝土垫层 T梁翼板自重 合 计 图3-12 行车道板示意图每延米宽板条上的恒载内力 二汽车车辆荷载产

33、生的内力将车辆荷载后轮作用于铰缝轴线上，后轴作用力为P=140KN,轮压分布宽度如图车辆荷载后轮着地长度,宽度 那么荷载对于悬臂根部的有效分布宽度： 由于是汽车荷载局部加载在工字形梁上，冲击系数，作用每米宽板条上的弯矩为：作用每米宽板上的剪力为：三内力组合一承载能力极限状态内力组合计算根本组合：所以行车道板的设计内力为： 二正常使用极限状态内力组合计算：短期效应组合： 按单筋矩形截面配筋，矩形截面尺寸120 980mm，承受弯矩组合设计值Md=16.5872KNm 梁的有效高度ho=500-40=460mm,按布置一排钢筋估算首先，由公式求解受压区高度x即得：选取720外直径提供的钢筋截面面积

34、钢筋按一排布置所需要截面的最小宽度,梁的实际有效高度 实际配筋率3.14支座计算结构自重引起的支座反力标准值为,公路级引起的支座反力标准值为20.51KN，人群荷载的标准值为8.259KN，(见表8)支座压力标准值为：149.417KN，公路和人群荷载作用下的挠,又主梁的计算温差度，一确定支座平面尺寸选定支座的平面尺寸为,采用中间层橡胶片厚度一计算支座的平面形状系数S: 二计算支座的弹性模量： 三验算橡胶支座的承压强度 合格二确定支座的厚度一主梁的计算温差为度，温度变形由两端的支座均分摊，那么每一支座承受的水平位移为：二为了计算汽车荷载制动力引起的水平位移，首先要确定作用在每一支座上的制动力H

35、T对于的桥跨，一个设计车道上公路级车道荷载总重为：311.4KN，但按?桥规?不得小于90 KN，经比拟取总制动力为90 KN参与计算，三确定需要的橡胶片总厚度te: 不计汽车制动力： 计入汽车制动力：?桥规?的其它规定 选用4层钢板和5层橡胶片组成的支座，上下层橡胶片厚度，中间层厚度，薄钢板厚，那么：橡胶片总厚度：合格四支座总后 三 验算支座偏转情况一由公式：按?桥规?，尚应满足二计算梁端转角设结构自重作用下，主梁处于水平状态，公路级荷载作用下的跨中挠度,三验算偏转情况0094cm(150.0053)/2=0.037(合格)四演算支座抗滑稳定性一计算温度变化引起的水平位移二由公式4 下部结构

36、计算根本设计资料一设计荷载标准二上部构造：钢筋混凝土预应力空心板桥，标准跨径Lb=18m，计算跨径，梁长17.96 m，桥面净宽：7+2,主梁为空心板梁9片梁。三设计资料冲刷深度：最大冲刷线为河床线下处地质条件：软塑粘性土按无横桥向的水平力漂流物，冲击力，水流压力等计算材料：盖梁主筋采用级钢筋，其它均用级钢筋；混凝土：盖梁用C25，系梁以及钻孔灌注桩用C20桥墩尺寸：考虑原有标准图，选用如图示结构尺寸 设计依据：?公路桥涵地基与根底设计标准?JTJ02485桥墩的一般构造及桥面连续布置如图 图4-1 桥墩示意图盖梁的计算一荷载计算见表一 盖梁几何设计A.纵桥向盖梁最小宽度b(cm)相邻两支座的

37、中心距离cm相邻两桥跨结构间的最小容许缝隙伸缩缝，按温度变化，弹性变形，以及构件预制、安装条件等具体确定，中小跨径桥梁为35 cm和支座中心轴到桥跨结构端的距离5 cm和支座垫板的纵向桥宽15 cm檐口，宽度510 cm为了防止支座过于靠近墩身侧面边缘造成应力集中，提高混凝土局部抗压能力，考虑施工误差以及预留锚栓孔的要求，支座边缘到墩身边缘的最小距离纵向20 cm，横向30 cmB.横桥向墩帽最小最小宽度表4-1 空心板自重表 每片梁自重KN/m每片中梁自重KN/m一孔上部构造总重KN每一个支座恒载反力KN边梁中梁中梁20351371137124545918274312311581231158

38、 注：由表3-1得表4-2 盖梁自重以及产生的弯矩、剪力计算盖梁自重以及产生的弯矩、剪力计算截面编号自重(KN)弯矩(KNM)剪力(KN)Q左Q右1-12-2M2=-0.51.21250.6-1/20.61.2251/3=-12-24-243-34-45-500二活载计算 A.荷载横向分布系数计算，公路级，荷载对称布置用杠杆法，非对称布置用偏心压力法计算a、单列车对称布置 图4-2 单列车对称布置图=0，=0.45，b、双列车对称布置 图4-3 双列车对称布置图=0，=0.255，=0.257，=0.325，c、单列车非对称布置 图4-4 单列车非对称布置图= 0.215，=0.216，=0.

39、181，=0.146，=0.041，=0.006，d、双列车非对称布置 图4-5 双列车非对称布置图= 0.1811，=0.1636，=0.1461，=0.1286，=0.111，=0.0936，=0.076，=0.0586，B.人群荷载a人群荷载双侧对布置 图4-6 人群荷载双侧对布置图=1，=0，=0.255，=0，=b单侧有人群非对称布置时表4-3 计算汇总表 荷载横向分布情况公路级荷载KN人群荷载KN计算方法荷载布置横向分布系数单孔双孔单孔双孔BR1BR2BR1BR2对称布置按杠杆法单列行车公路级1=2=3=7=8=9=0双列行车公路极1=09=00000人群荷载1=9=02=3=4=

40、5=6=7=8=0非对称布置按偏心受压法计算单列行车公路级双列行车公路极人群荷载非对称布置按偏心受压法计 算人群荷载= 0.3778，=0.311，=0.244，=0.178， =0.111，=0.0557，2，=-0.089，C.按顺桥向活载移动情况，求得支座活载反力的最大值公路级双孔布载单列车时 图4-7 计算图示双孔布载双列车时 单孔布载单列车时 单孔布载双列车时人群荷载双孔满载时一侧 图4-8 计算图示单孔满载时双孔满载时一侧可变荷载横向分布后梁支点反力计算的一般公式为如表：D.各梁永久荷载，可变荷载反力组合：计算如表，表中均取用各梁的最大值，其中冲击系数为表4-4 各梁永久荷载、可变

41、荷载根本组合计算单位：KN编号荷载情况1号梁R12号梁R23号梁R34号梁R45号梁R56号梁R67号梁R78号梁R89号梁R9恒载公路双列荷载对称00公路双列荷载非对称人群对称0000000人群非对称+389389+507影响线长度按双孔计算，即为217.6=，且表中汽车荷载项已经计入冲击系数。E.双柱反力Gi计算如图，所引用的各梁反力如下表4-5：表4-5 梁反力计算表 荷载组合情况计算式子反力GiKN组合公路双列荷载对称人群对称+374.382.6+365.221.6+337.770.6-328.61组合公路双列荷载对称人群非对称(374.386.6+335.925.6+343.514.

42、6+369.413.6+376.992.6+366.61.6+组合公路双列荷载非对称人群对称(521.626.6+366.035.6+353.224.6+327.513.6+327.512.6+340.41.6+组合公路双列荷载非对称人群非对称5036.6+374.235.6+358.9614.6+344.593.6+由表4-5可知，偏载左边的立柱反力最大即G1G2，并且荷载组合8时公路双列荷载非对称人群对称，控制设计，此时G1=1607.48 KN ，G2=1121.98 KN图4-9 剪力计算图示图4-10 盖梁剪力计算截面图示二盖梁各截面内力计算计算点如上图一恒载加活载作用下各截面的内力

43、A.弯矩计算，截面位置见图示。为求得最大弯矩植，支点负弯矩取用非对称布置时的计算值，跨中弯矩取用对称布置时的弯矩值。按图给出的截面位置，各截面弯矩计算式为：表4-6 内力汇总表 荷载组合情况墩柱反力KN梁反力支座KN各截面弯矩G1R1R2R3R4截面截面截面截面组合公路级双列对称2386组合公路级双列对称组合公路级双列非对称组合公路级双列非对称507B.相应于最大弯矩值时的剪力计算，一般公式为：表4-7 内力汇总表 荷载组合情况墩柱反力KNG1梁反力支座KN各截面剪力VKN截面截面截面截面截面R1R2R3R4V左V右V左V右V左V右V左V右V左V右组合公路级14963893283373650-

44、389-389-389-717778组合公路级16073743353433690-374-374-374-710.897组合公路级17455213663533400-521.-521-521.-887857组合公路级双列非对称17395073743583440-507-507-507881858C.盖梁内力汇总 表中各截面内力均取弯矩，剪力表中的最大值，按下表绘制内力计算的包络图表4-8 盖梁内力汇总表 截面号内力弯矩KN*MM自重-12M荷载0M计算剪力KNV自重左-240右-240V荷载左0右V计算左右注：由表4-6、4-7得三截面配筋的设计与承载力校核 盖梁采用30号砼，其轴心抗压强度为

45、：主筋采用II级25钢筋，其抗拉设计强度为：钢筋保护层厚度取,一根II级25钢筋的面积为 1.正截抗弯承载能力验算 以下取截面作配置钢筋设计，其它截面相同，：用25钢筋，其根数根，实际用8根，配置钢筋率：0.2。该截面实际承载能力就正截面承载力与配筋率而言，配筋设计满足?公预规?要求。表4-9 其它截面配筋设计如 截面号M(KNm)钢筋面积As(mm)所需要根数实际根数实际As(mm)含筋率415202648462945315258392727804629453034583927比照可知，原标准图的配筋是适宜的，均大于计算值。斜截面抗剪承载力验算按?公预规?条要求，当截面符合：可不进行斜截面抗

46、剪承载力计算，仅需要按?公预规?9.3.13条构造要求配置箍筋。式中：混凝土抗拉设计强度，本例题取对于截面：对于截面： 按?公预规?条规定：对照盖梁内力计算汇总表，本设计可按构造要求配置斜筋与箍筋如图：图4-11 盖梁钢筋布置示意图全梁承载力校核，一根主筋25所能承受的弯矩值为,代入后得,根据此绘制弯矩包络图和全梁承载力校核图，如下图：图4-12 盖梁弯矩剪力包络图墩柱的内力及配筋计算：一荷载计算一恒载计算A.一孔上部构造恒载：B.盖梁自重半边盖梁：C.一根墩自重当时：D.系梁自重： E.作用墩柱底面的恒载垂直力为：二活载计算A.公路级：单孔单列汽车荷载：相应的制动力：，按?公预规?制动力不小于90KN，故取制动力为90KN双孔单列车：相应的制动力：，取制动力为。B.人群荷载：单孔行人单侧：双孔行人单侧：三双柱反力横向分布系数汽车荷载位置如图A.公路级荷载单列布载 如图4-13、4-14、4-15图4-13 公路级荷载单列布载图公路 级荷载双列