预应力混凝土T型简支梁桥

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word格式文档2011—2012学年第一学期道桥专业毕业设计两河口公路预应力梁桥施工组织设计及预算班级：道桥3095姓名：张凯学号：04301090542实习单位：中铁信达工程投资有限公司指导老师：李刚起止日期：2011.09-2011.12专业资料整理 word格式文档顶岗实习成绩评定单姓名张凯班级道桥3095学号04301090542实习单位中铁信达公司两河口水电站工程项目部成绩评定实习表现成绩实习报告成绩综合成绩指导教师评语指导教师(学院)：年月日专业资料整理 word格式文档任务书一、毕业设计目的1、通过毕业设计这一环节，巩固并适当扩大和加强所学基本理论知识。培养和提高学生的独立工作能力及分析和解决工程实际问题的能力，并提出解决问题的思路和设计方案。2、进一步提高理论计算、绘图、编制说明书等基本技能及表达能力。3、提高阅读参考书、设计规范和施工规范的能力。二、毕业设计题目两河口公路预应力梁桥施工组织设计及预算（1）项目及研究背景桥梁是公路（铁路）跨越江河山谷及其他线路等障碍物的重要结构物，我国的桥梁的建设水平已经迈进了世界先进行列。在桥梁建设中，先进设备，先进技术以及新工艺、新材料、新标准得到了广泛应用。特别是近年来随着高等级公路建设的迅速发展，预应力钢筋混凝土桥梁已经在全国范围内得到普及，预应力钢筋混凝土桥梁技术不断被广大技术人员所掌握。本设计的是一座预应力钢筋混凝土梁桥，包括上、下部结构的内力计算分析和配筋设计，并按规定绘制部分施工图。预应力混凝土结构与普通钢筋混凝土结构比较有以下特点：1、提高了结构的抗裂性和耐久性。2、增大了构件的刚度。3、节省材料4、减轻结构自重和增加跨越能力。5、预应力结构还可以作为一种构件拼装的施工手段，使大型建筑物的施工难度大大减小，又保持良好的整体性。三、毕业设计内容（一）设计(1)前言(2)桥梁上部结构设计1.结构尺寸拟定2.行车道板计算3.主梁作用效应计算4.预应力钢束估算及布置5.预应力损失及有效预应力计算6配预应力钢束后的内力及内力组合7.截面强度验算专业资料整理 word格式文档8.抗裂验算9.持久状态构件的应力验算10.短暂状态构件的应力验算11.挠度验算(3)支座的计算(4)桥梁墩台的设计1.拟定桥梁墩台的尺寸2.桥梁墩台的内力计算及配筋计算(5)基础的设计(6)桥面铺装及栏杆(7)附属设施的选用（二）绘制施工图1.桥梁整体断面图2.主梁结构及配筋图3.横隔梁结构及配筋图4.行车道板结构及配筋图5.桥墩结构配筋图6.桥台（包括台帽、前墙、侧墙或耳墙）结构配筋图7.盖梁结构配筋图8.基础结构图四、主要参考文献1、交通部，公路工程技术标准（JTGB01-2003），北京：人民交通出版社，20032、交通部，公路桥涵施工规范（JTJ041-2000），北京：人民交通出版社，20003、交通部，公路工程基本建设项目概算预算编制办法，北京：人民交通出版社，2008.14、交通部，公路工程预算定额，北京：人民交通出版社，2008.15、交通部公路定额站，公路工程施工定额，北京：人民交通出版社，20096、交通部，公路工程机械台班费用定额，北京：人民交通出版社，20087、公路定额站，公路工程施工招投标与计量，北京：人民交通出版社，20078、陆春其，公路工程造价，北京：人民交通出版社，20079、文德云，公路工程招标投标文件编制示例，北京：人民交通出版社，200410、公路工程、桥梁工程、公路工程管理、地基基础等教材专业资料整理 word格式文档工程概况本毕业设计主要是关于小跨度预应力混凝土T型简支梁桥的设计。预应力混凝土T型简支梁桥受力明确，构造简单，施工方便，整体性好，是中小跨径桥梁中应用最广泛的桥型。本毕业设计为两河口大桥。桥梁共5跨，每跨标准跨径50米。经技术经济比较，上部结构采用装配式后张预应力混凝土T型简支梁桥，下部结构采用柱式桥墩、轻型桥台、钻孔灌注桩基。本设计采用预应力混凝土T型梁桥，跨径布置为（5×50）m，主梁为变截面T型梁。跨中梁高为2.50m，支点梁高为2.50m。桥墩为重力式桥墩、桥台。本文主要阐述了该桥的设计和计算过程。首先进行主桥总体结构设计，然后对上部结构进行内力、配筋计算，再进行强度、应力及变形验算，最后进行下部结构验算。设计具体包括以下几个部分：桥型布置，结构各部分尺寸拟定；选取计算结构简图；恒载内力计算；活载内力计算；荷载组合；配筋计算；预应力损失计算；截面强度验算；截面应力及变形验算；下部结构验算。关键词：预应力，混凝土,T型简支梁桥专业资料整理 word格式文档目录前言1第一部分上部结构计算2第1章初步设计21.1设计资料及构造布置31.1.1桥梁跨径及桥宽31.1.2设计荷载与设计车速31.1.3材料及工艺31.1.4设计依据31.1.5基本计算数据31.2横截面布置41.2.1主梁间距与主梁片数41.2.2主梁高度51.2.3主梁截面细部尺寸51.2.4计算截面几何特征61.2.5检验截面效率指标61.3横截面沿跨长的变化81.4横隔梁的设置8第2章施工图设计92.1主梁永久作用效应计算92.1.1永久作用集度92.1.2永久作用效应102.2主梁可变作用效应计算112.2.1冲击系数和车道折减系数112.2.2计算主梁的荷载横向分布系数122.2.3车道荷载的取值142.2.4计算可变作用效应152.2.5主梁作用效应组合202.3预应力钢束的估算及其布置212.3.1跨中截面钢束的估算和确定212.3.2预应力钢束布置222.4计算主梁截面几何特性292.4.1截面面积及惯矩计算292.4.2截面静矩计算302.4.3截面几何特性汇总322.5钢束预应力损失计算332.5.1预应力钢束与管道壁之间的摩擦引起的预应力损失342.5.2由锚具变形、钢束回缩引起的预应力损失352.5.3混凝土弹性压缩引起的预应力损失362.5.4由钢束应力松弛引起的预应力损失392.5.5混凝土收缩和徐变引起的预应力损失39专业资料整理 word格式文档2.5.6成桥后张拉N7号钢束混凝土弹性压缩引起的预应力损失432.5.7预加力计算以及钢束预应力损失汇总432.6主梁截面承载力与应力验算472.6.1持久状况承载能力极限状态承载力验算482.6.2斜截面承载力验算502.7持久状况正常使用极限状态抗裂验算542.7.1正截面抗裂验算542.8持久状况构件的应力验算592.8.1正截面混凝土压应力验算592.8.2预应力筋拉应力验算602.8.3截面混凝土主压应力验算622.9主梁变形验算712.9.1计算由预加力引起的跨中反拱度712.9.2计算由荷载引起的跨中挠度742.9.3结构刚度验算742.9.4预拱度的设置742.10横隔梁计算742.10.1确定作用在跨中横隔梁上的可变作用742.10.2跨中横隔梁的作用效应影响线752.10.3截面作用效应计算782.10.4截面配筋计算792.11行车道板计算802.11.1截面设计、配筋与承载力验算87第二部分钻孔灌注桩、三柱式桥墩的计算91第1章设计资料911.1设计标准及上部构造911.2水文地质条件911.3材料911.4桥墩尺寸911.5设计依据92第2章钻孔桩计算932.1荷载计算932.1.1一孔恒载反力932.1.2盖梁恒重反力932.1.3系梁恒重反力932.1.4一根墩柱自重932.1.5灌注桩每延米自重932.1.6可变荷载反力932.1.7作用于桩顶的外力942.1.8作用于地面处桩顶上的外力942.2桩长计算952.3桩身截面配筋与承载力验算9824墩顶纵向水平位移验算992.4.1桩在地面处的水平位移和转角计算992.4.2墩顶纵向水平位移验算100结论102专业资料整理 word格式文档致谢103专业资料整理 word格式文档前言毕业设计是大学教育培养目标实现的重要阶段，是毕业前的综合学习阶段,是深化、拓宽、综合教和学的重要过程,是对大学期间所学专业知识的全面总结。通过毕业设计,可以将以前学过的知识重温回顾,对疑难知识再学习,对提高个人的综合知识结构有着重要的作用。通过毕业设计,使我们在资料查找、设计安排、分析计算、施工图绘制、口头表达等各个方面得到综合训练,具备从事相关工作的基本技术素质和技能。目前，我国桥梁建筑中仍以预应力钢筋混凝土结构为主，其材料钢筋和混凝土造价较低，材料来源丰富，且可以浇筑成各种复杂断面形状，节省钢材，承载力也不低，经过合理设计可以获得较好的抗震性能。今后几十年，预应力钢筋混凝土结构仍将活跃在我国的建筑史上。框架结构体系的主要特点是平面布置比较灵活，能提供较大的室内空间，对于办公楼是最常用的结构体系。预应力混凝土简支梁桥的设计，除了要根据桥面高度、承载要求等合理选择结构材料、抗侧力结构体系外，要特别重视桥梁截面形式和桥梁的总体布置。桥梁截面形式是指桥梁的平面和立面；桥梁的总体布置指桥梁的平面布置和竖向布置。桥梁截面形式和桥梁的总体布置对桥梁结构的各方面性能有决定性的作用。毕业设计的三个月里，在指导老师的帮助下，经过查阅资料、设计计算、以及图纸绘制，加深了对规范等相关内容的理解，巩固了专业知识，提高了综合分析、解决问题的能力。并熟练掌握了AutoCAD和结构设计软件桥梁大师，基本上达到了毕业设计的目的与要求。框架结构设计的计算工作量很大，在计算过程中以手算为主，后面采用建筑结构软件桥梁大师进行电算,并将电算结果与手算结果进行了误差分析对比。由于自己水平有限，难免有不妥和疏忽之处，敬请各位老师批评指正。专业资料整理 word格式文档两河口公路预应力梁桥施工组织设计及预算第一部分上部结构计算第1章初步设计1.1设计资料及构造布置1.1.1桥梁跨径及桥宽桥梁总长：250m桥梁分孔布置：5等跨标准跨径：50m（墩中心距离）主梁全长：49.96m计算跨径：48.96m桥面净空：净—24m+1.75m×2=27.5m1.1.2设计荷载与设计车速公路—Ⅰ级，人群荷载3.0kN/㎡，每侧人行栏、防撞护栏重力的作用力分别为1.52kN/m和4,99kN/m。根据使用要求确定设计车速为80km/h。1.1.3材料及工艺混凝土：主梁采用C50，栏杆及桥面铺装用C30。桥面铺装采用两层式：上面层5cm沥青；下面层8cm混凝土。预应力钢筋采用《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥函设计规范》（JTGD62—2004）的φs15.2钢绞线，每束9根，全梁配7束，pk=1860MPa。普通钢筋主梁采用HRB335钢筋；其他均采用R235钢筋。按后张法施工工艺制作主梁，采用内径83mm、外径95mm的预埋波纹管和夹片锚具。1.1.4设计依据交通部，公路工程技术标准（JTGB01-2003），北京：人民交通出版社，2003交通部，公路桥涵施工规范（JTJ041-2000），北京：人民交通出版社，2000交通部颁《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62—2004），简称《公预规》。专业资料整理 word格式文档1.1.5基本计算数据（见表1-1）表1-1基本计算数据名称项目符号单位数据混凝土立方强度fcu,kMPa50弹性模量EcMPa3.45×104轴心抗压标准强度fckMPa32.40轴心抗拉标准强度ftkMPa2.65轴心抗压设计强度fcdMPa22.40轴心抗拉设计强度ftdMPa1.83短暂状态容许压应力0.7f'ckMPa20.72容许拉应力0.7f'tkMPa1.76持久状态标准荷载组合:容许压应力0.5fckMPa16.20容许主压应力0.6fckMPa19.40短期效应组合:容许拉应力σst-0.85σpcMPa0容许主拉应力0.6ftkMPa1.59φs15.2钢绞线标准强度fpkMPa1860弹性模量EpMPa1.95×105抗拉设计强度fpdMPa1260最大控制应力σcon0.75fpkMPa1395持久状态应力:标准状态组合0.65fpkMPa1209材料重度钢筋混凝土γ1KN/ｍ325.0沥青混凝土γ2KN/ｍ323.0钢绞线γ3KN/ｍ378.5钢束与混凝土的弹性模量比αEp无纲量5.65注：考虑混凝土强度达到C50时开始张拉预应力钢束。和分别表示钢束张拉时混凝土的抗压、抗拉标准强度，则=32.4Mpa，=2.65Mpa。1.2横截面布置1.2.1主梁间距与主梁片数：主梁间距通常应随梁高与跨径的增大而加宽为经济，同时加宽翼板对提高主梁截面效率指标ρ很有效，故在许可条件下应适当加宽T梁翼板。本设计主梁翼板宽度为2500mm，由于宽度较大，为保证桥梁的整体受力性能，桥面板采用现浇混凝土刚性接头，因此主梁的工作截面有两种，预施应力、运输、吊装阶段的小截面（bi=1900mm）和运营阶段的大截面（bi=2500mm）。净—24m+2×1.75m的桥宽选用11片主梁，如图1-1所示。专业资料整理 word格式文档图1-1结构尺寸（单位：cm）1.2.2主梁高度：预应力混凝土简支梁桥的主梁高度与其跨径之比通常在1/15~1/25，标准设计中高跨比约在1/18~1/19。当建筑高度有受限制时，增大梁高往往是较经济的方案，因为增大梁高可以节省预应力钢束用量，同时梁高加大一般只是腹板加宽，而混凝土用量增加不多。综上所述，本设计中取用2500mm的主梁高度是比较合适的。1.2.3主梁截面尺寸：T梁翼板的厚度主要取决于桥面板承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受压的强度要求。本设计预制T梁的翼板厚度取用180mm，翼板根部加厚到280mm以抵抗翼缘根部较大的弯矩。在预应力混凝土梁中腹板内主拉应力较小，腹板厚度一般由布置预制孔管的构造决定，同时从腹板本身的稳定条件出发，腹板厚度不宜小于其高度的1/15。腹板厚度取280mm。马蹄尺寸基本由布置预应力钢束的需要确定的，设计实践表明，马蹄面积占截面总面积的10%~20%为合适。考虑到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，同时还根据《公预规》9.4.9条对钢束间距及预留管道的构造要求，初拟马蹄宽度为600mm，高度为250mm，马蹄与腹板交接处作三角过渡，高度过250mm，以减小局部应力。专业资料整理 word格式文档按照以上拟订的外形尺寸，就可绘出预制梁的跨中截面图（见图1-2）。图1-2跨中截面尺寸图（尺寸单位：cm）1.2.4计算截面几何特征将主梁跨中截面划分成五个规则图形的小单元，截面几何特征列表计算见表1-2。1.2.5检验截面效率指标ρ（希望ρ在0.5以上）上核心距：下核心距：截面效率指标：ρ=表明以上初拟的主梁中截面是合理的。专业资料整理 word格式文档表1-2跨中截面几何特性计算表分块名称分块面积Ai(cm2)分块面积形心至上缘距离yi(cm)分块面积对上缘静矩Si=Aiyi(cm3)分块面积的自身惯矩Ii(cm4)di=ys-yi(cm)分块面积对截面形心的惯矩Ix=Aidi2(cm4)I=Ii+Ix(cm4)（1）（2）(3)=(1)×(2)（4）（5）(6)=(1)×(5)²(7)=(4)+(6)大毛截面翼板450094050012150082.4530591011.330712511三角承托50021.3310666.52777.77870.1172458196.852460975腹板4140121.550301014782905-30.053738430.3518521335下三角500216.66108333.517361.111-125.2177839648.557857010马蹄1500237.535625078125-146.0531995903.832074029∑11140　1018760　　　91625860小毛截面翼板3420930780923491.328508059.828517294三角承托50021.3310666.52777.77878.9673117893.553120671腹板4140121.550301014782905-21.21860681.616643587下三角500216.66108333.517361.11-116.3676770639.356788000马蹄1500237.535625078125-137.22823576028343885∑10060　1009040　　　83374437注：大毛截面形心至上缘距离：小毛截面形心至上缘距离：1.3横截面沿跨长的变化如图1所示，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。梁端部区段由于锚头集中力的作用引起较大的局部应力，也为布置锚具的需要，在距梁端2000mm范围内将腹板加厚到与马蹄同宽。马蹄部分为配合钢束弯起而从六分点附近（第一道横隔梁处）开始向支点逐渐抬高，在马蹄抬高的同时腹板宽度变开始变化。1.4横隔梁的设置模型试验结果表明，在荷载作用处的主梁弯矩横向分布，当该处有横隔梁时比较均匀，否则直接在荷载作用下的主梁弯矩很大。为减小对主梁设计起主要控制作用的跨中弯矩，在跨中设置一道路中横隔梁；当跨度较大时，应设置较多的横隔梁。本设计在桥跨中点和三分点、六分点、支点处共设置七道横隔梁，其间距为8.16m。端横隔梁的高度与主梁同高，厚度为上部260mm，下部240mm；中横隔梁高度为2000mm，厚度为上部200mm，下部180mm。详见图1-1所示。专业资料整理 word格式文档第2章施工图设计2.1主梁永久作用效应计算根据上述梁跨结构纵、横截面的布置，并通过可变作用下的桥梁荷载横向分布计算，可以分别求得各主梁控制截面（一般取跨中、四分点、变化点截面和支点截面）的永久作用和最大可变作用效应，然后在进行主梁作用效应组合。2.1.1永久作用集度1、永久作用集度（1）预制梁自重①跨中截面段主梁的自重（六分点截面至跨中截面，长16.23m）：G(1)=1.006×25×16.23=410.45(kN)②马蹄抬高与腹板变宽段梁的自重（长6.66m）：支点段梁的截面面积：250×18+60×﹙250－18﹚+30×6=18600（cm）=1.86(㎡)G(2)=(1.86+1.006)×6.66×25/2=238.59(kN)③支点段梁的自重（长2m）：G(3)=1.86×25×2=73.2(kN)④横隔梁自重边主梁中横隔梁体积：0.19×[﹙2.0－0.18﹚×﹙0.95－0.1﹚－0.5×0.5×0.1]=0.2892(m3)端横隔梁体积：0.25×[﹙2.5－0.18﹚×0.65－0.5×﹙0.5－0.2﹚×0.06]=0.375(m3)故半跨内横梁重力为：G(4)=（0.2892×0.25+0.375）×25=27.45（kN）⑤预制梁永久作用集度：g1=(410.45+238.59+73.2+27.45)/24.98=30.01(kN/m)（2）二期永久作用①现浇T梁翼板集度G(5)=0.18×0.6×25=2.7(kN/m)②边梁现浇部分横隔梁一片中横隔梁（现浇部分）体积：0.19×0.3×﹙2.0－0.18﹚=0.10374(m3)一片端横隔梁（现浇部分）体积：0.25×0.3×﹙2.5－0.18﹚=0.174(m3)故：g(6)=(5×0.10374+2×0.174)×25/49.96=0.434(kN/m)③铺装：8cm混凝土铺装：0.8×﹙3.75×6﹚×25=45.00(kN/m)专业资料整理 word格式文档5cm沥青铺装：0.05×﹙3.75×6﹚×23=25.88﹙kN/m﹚若将桥面铺装均摊给十一片主梁，则：g(7)=﹙45＋25.88﹚/11=6.44(kN/m)④栏杆：一侧防撞栏：4.99kN/m。一侧人行栏：1.52kN/m若将两侧人行栏、防撞栏均摊给十一片主梁，则：g(8)=﹙1.52×2＋4.99×3﹚／11=1.64kN/m)⑤边梁二期永久作用集度：g2=2.7+0.434+6.44+1.64=11.21(kN/m)2.1.2永久作用效应如图2-1所示，设为计算截面离左支座的距离，并令。图2-1永久作用效应计算图主梁弯矩和剪力的计算公式分别为：(2-1)(2-2)专业资料整理 word格式文档永久作用效应计算见表2-1表2-11号梁永久作用效应作用效应跨中α=0.5四分点α=0.25N7锚固点α=0.0295支点α=0.00一期弯矩(KN·ｍ)8992.056744.041029.760剪力(KN)0367.32691.3734.67二期弯矩(KN·ｍ)3358.912519.18384.660剪力(KN)0137.21258.23274.42∑弯矩(KN·ｍ)12350.969263.221414.420剪力(KN)05043.53949.531009.062.2主梁可变作用效应计算（刚性横梁法）2.2.1冲击系数和车道折减系数按《桥规》4.3.2条规定，结构的冲击系数与结构的基频有关，因此要先计算结构的基频。简支梁桥的基频可采用下列公式估算：其中：mc=根据本桥的基频，可计算出汽车荷载的冲击系数为μ=0.176ln-0.0157=0.123按《桥规》4.3.1条，当车道大于两车道时，需进行车道折减，三车道折减系数为0.78，四车道折减系数为0.67，五车道折减系数为0.6，六车道折减系数0.55，但这件后不得小于用两行车队布载的计算结果。本设计按六车道设计，因此在计算可变作用效应时，需进行车道折减。2.2.2计算主梁的荷载横向分布系数（1）跨中的荷载横向分布系数mc如前所述，桥跨内设七道横隔梁，具有可靠的横向联系，且承重结构的长宽比为：所以可按偏安全的刚性横梁法来绘制横向影响线和计算横向分布系数mc。因为各梁截面均相同，若P=1的力作用在i号梁上，则k号梁的横向影响线的竖标值为：(2-3)其中：专业资料整理 word格式文档计算所得的值列于表2-2内表2-2值ηik梁号ηi1ηi2ηi3ηi4ηi5ηi6ηi7ηi8ηi9ηi10ηi1110.31810.27270.22730.18180.13640.09090.04550-0.0455-0.0909-0.136420.27270.23640.20.16360.12730.09090.05450.0182-0.0182-0.0545-0.090930.22730.20.17270.14550.11820.09090.6360.03640.0091-0.0182-0.045540.18180.16360.14550.12730.10910.09090.07270.05450.03640.0182050.13640.12730.11820.10910.10.09090.08180.07270.06360.05450.045560.09090.09090.09090.09090.09090.09090.09090.09090.09090.09090.0909（2）计算荷载横向分布系数:1号梁的横向影响线和最不得布载图式如图2-2所示。图2-2跨中的横向分布系数mc计算图式（尺寸单位：mm）可变作用（汽车公路—Ⅰ级）；一号梁：两车道：三车道：专业资料整理 word格式文档四车道：五车道：故取可变作用（汽车）的横向分布系数为：=0.5105可变作用（人群）的横向分布系数为：m=0.3226（3）支点截面的荷载横向分布系数mo如图2-3所示，按杠杆原理法绘制荷载横向分布影响线并进行布载，1号梁可变作用的横向分布系数可计算如下：图2-3支点的横向分布系数mo计算图式（尺寸单位：mm）可变作用（汽车）：m=×0.40=0.2可变作用（人群）：m=1.1专业资料整理 word格式文档（3）横向分布系数汇总（见表2-3）表2-31号梁可变作用横向分布系数可变作用类别mcm0公路-Ι级0.51050.2人群0.32261.12.2.3车道荷载的取值根据《桥规》4.3.1条，公路—I级车道荷载的均匀荷载标准值qk和集中荷载标准值Pk为：qk=10.5(kN/m)计算弯矩时：计算剪力时：2.2.4计算可变作用效应在可变作用效应计算中，对于横向分布系数和取值作如下考虑：支点处横向分布系数取m0，从支点至第一根横梁段，横向分布系数从m0直线过渡到mc，其余梁段均取mc。（1）求跨中截面的最大弯矩和最大剪力：计算跨中截面最大弯矩和最大剪力采用直接加载求可变作用效应，图2-4示出跨中截面作用效应计算图示，计算公式为：(2-4)式中：S—所求截面汽车（人群）标准荷载的弯矩或剪力；qk—车道均布荷载标准值；Pk——车道集中荷载标准值；Ω——影响线上同号区段的面积；y——影响线上最大坐标值。专业资料整理 word格式文档图2-4跨中截面作用效应计算图式可变作用（汽车）标准效应：可变作用（汽车）冲击效应：可变作用（人群）效应：当桥梁计算跨径小于或等于50m时，人群荷载标准值为3.0kN/㎡,对于城镇郊区行人密集的桥梁，其人群荷载标准值在此基础上再提高15%，即q=1.15×3.0=3.45(kN/m)。（2）求四分点截面的最大弯矩和最大剪力：图2-5为四分点截面作用效应的计算图示。可变作用（汽车）标准效应：专业资料整理 word格式文档可变作用（汽车）冲击效应：可变作用（人群）效应：专业资料整理 word格式文档图2-5四分点截面作用效应计算图式（3）求N7锚固截面的最大弯矩和最大剪力图2-6为钢束N7锚固截面作用效应的计算图式。由于本设计中该处有预应力筋锚固，应力有突变，是控制截面，位置离支座中心1.4444m。图2-6N7锚固点截面作用效应计算图式专业资料整理 word格式文档可变作用（汽车）效应：计算N7锚固截面汽车荷载产生的弯矩和剪力时，应特别注意集中荷载的作用位置。集中荷载若作用在计算截面，虽然影响线纵坐标最大，但其对应的横向分布系数较小，荷载向跨中方向移动，就出现相反的情况。因此对应两个截面进行比较，即影响线纵坐标最大截面（N7锚固截面）和横向分布系数达到最大值的截面（第一根横隔梁处截面），然后取一个最大的作为所求值。通过比较，集中荷载作用在第一根横隔梁为最不利情况，结果如下：可变作用（汽车）冲击效应：可变作用（人群）效应：（4）求支点截面的最大剪力：图2-7示出支点截面最大剪力计算图示。可变作用（汽车）效应：专业资料整理 word格式文档可变作用（汽车）冲击效应：可变作用（人群）效应：图2-7支点截面最大剪力计算图式2.2.5主梁作用效应组合本设计按《桥规》4.1.6～4.1.8条规定，根据可能同时出现的作用效应选择了三种最不理效应组合：短期效应组合，标准效应组合和承载能力极限状态基本组合，专业资料整理 word格式文档见表2-4。表2-4主梁作用效应组合序号荷载类别跨中截面四分点截面N7锚固点截面支点MmaxVmaxMmaxVmaxMmaxVmaxVmax(KN·ｍ)(KN)(KN·ｍ)(KN)(KN·ｍ)(KN)(KN)①第一期永久作用8992.0506744.04367.321029.76691.3734.64②第二期永久作用3358.9102519.18137.21384.66258.23274.42③总永久作用=（1）+（2）12350.9609263.22504.531414.42949.531009.06④可变作用（汽车）公路-Ⅰ级3788.73141.112836.76236.64384.32296.63299.65⑤可变作用（汽车）冲击466.0117.36348.9229.1147.2736.4936.86⑥可变作用（人群）363.037.42279.8815.9351.3433.3438.19⑦标准组合=（3）+（4）+（5）+（6）16968.73165.8912728.78786.211897.351215.991383.76⑧短期组合=（3）+0.7×（4）+（6）15366.01106.1811528.83686.111734.781190.511257⑨极限组合=1.2×（3）+1.4×［（4）+（5）］+1.12×（6）21184.38230.1715889.28995.332359.031643.141724.762.3预应力钢束的估算及其布置2.3.1跨中截面钢束的估算和确定根据《公桥规》规定，预应力梁应满足正常使用极限状态的应力要求和承载能力极限状态的强度要求。以下就按跨中截面在各种作用效应组合下，分别按照上述要求对主梁所需的钢束数进行估算，并且按这些估算的钢束数的多少确定主梁的配束。（1）按正常使用极限状态的应力要求估算钢束数对于简支梁带马蹄的T形截面，当截面混凝土不出现拉应力控制时，则得到钢束数n的估算公式：(2-5)式中：——持久状态使用荷载产生的跨中弯矩标准组合值，按表7取用；——与荷载有关的经验系数，对于公路-Ι级，取用0.565；专业资料整理 word格式文档——一股9φ15.2钢绞线截面积，一根钢绞线的截面积是1.4,故△Ap=12.6。在一中已计算出成桥后跨中截面=158.55㎝,=51.88㎝,初估a=15㎝,则钢束偏心矩为：1号梁：（2）按承载能力极限状态估算钢束数根据极限状态的应力计算图式，受压区混凝土达到极限强度，应力图式呈矩形，同时预应力钢束也达到设计强度，则钢束数的估算公式为：(2-6)式中：——承载能力极限状态的跨中最大弯矩，按表7取用；——经验系数，一般采用0.75-0.77，取0.77；——预应力钢绞线的设计强度，见表1，为1260MPa。计算得：根据上述两种极限状态，综合取钢束数=7。2.3.2预应力钢束布置（1）跨中截面及锚固端截面的钢束位置①对于跨中截面，在保证布置预留管道构造要求的前提下，尽可能使钢束群重心的偏心距大些。本设计采用内径83mm，外径95mm的预留铁皮波纹管，根据《公预规》9.1.1条规定，管道至梁底和梁侧净距不应小于3cm及管道直径1/2。根据《公预规》9.4.9条规定，水平净距不应小于4cm及管道直径的0.6倍，在竖直方向可叠置。根据以上规定，跨中截面的细部构造如图10a）所示。由此可直接得出钢束群重心至梁底距离为：②专业资料整理 word格式文档由于主梁预制时为小截面，若钢束全部在预制时张拉完毕，有可能会在上缘出现较大的拉应力，在下缘出现较大的压应力。考虑到这个原因，本设计预制时在梁端锚固N1-N7号钢束，N7号钢束在成桥后锚固在梁顶，布置如图10c)。对于锚固端截面，钢束布置通常考虑下述两个方面：一是预应力钢束合力重心尽可能靠近截面形心，使截面均匀受压；二是考虑锚头布置的可能性，以满足张拉操作方便的要求。按照上述锚头布置的“均匀”、“分散”原则，锚固端截面所布置的钢束如图2-8所示。钢束群重心至梁底距离为：图2-8钢束布置图（尺寸单位：mm）a)跨中截面；b)锚固截面为验核上述布置的钢束群重心位置，需计算锚固端截面几何特性。锚固端截面特性计算见表2-5所示。表2-5钢束锚固截面几何特性计算表分块名称AiyiSiIidi=ys-yiIx=Aidi2I=Ai+Ix(㎝2)(㎝)(㎝3)(㎝4)(㎝)(㎝4)(㎝4)⑴⑵(3)=(1)×(2)⑷⑸⑹(7)=(4)+(6)大毛截面翼板450094050012150093.1339029386.0539150886.05三角承托18020360036082.131214160.641212520.64腹板13920134186528062435840-31.8714138500.8576574340.85∑18600　1909380　　　116939747.5小毛截面翼板34209307809374099.4333811231.1633904971.16三角承托18020360036088.431407575.6821407935.68腹板13920134186528062435840-25.579101242.60871537082.61∑17520　1899660　　　106849989.4专业资料整理 word格式文档其中：故计算得：说明钢束群重心处于截面的核心范围内。图2-9钢束群重心位置复核图式图2-10封锚端混凝土块尺寸图（尺寸单位：mm）（尺寸单位：mm）（2）钢束起弯角和线形的确定：确定钢束起弯角时，即要照顾到由其弯起产生足够的竖向预剪力，又要考虑到所引起的摩擦预应力损失不宜过大。为此，将端部锚固端截面分成上，下两部分（见图2-10）上部钢束的弯起角为15o，下部钢束弯起角定为7o。在梁顶锚固的钢束弯起角定位18o。N7号钢束在离支座中心线1444.4mm处锚固。为简化计算和施工，所有钢束布置的线形均为直线加圆弧，并且整根钢束都布置在同一竖直面内。（3）钢束计算：①计算钢束起弯点至跨中的距离专业资料整理 word格式文档锚固点到支座中心线的水平距离（见图2-10）为：图2-11示出钢束计算图式，钢束起弯点至跨中的距离x1列表计算在表2-6内。图2-11钢束计算图式（尺寸单位：mm）表2-6钢束布置钢束号弯起高度y(㎝)y1(㎝)y2(㎝)L1(㎝)x3(㎝)R(㎝)x2(㎝)x1(㎝)N1(N2)2912.1916.8110099.2572255.21274.482105N3(N4)59.512.1947.3110099.2576347.06773.511601.42N514925.88123.1210096.59153613.29935.191445.52N6179.525.88153.6210096.59154508.41166.861203.13N7202.8830.09171.9810095.11183512.211085.331123.12①控制截面的钢束重心位置计算专业资料整理 word格式文档由图2-11所示的几何关系，当计算截面在曲线端时，计算公式为：(2-7)(2-8)当计算截面在近锚固点的直线段时，计算公式为：(2-9)式中：——钢束在计算截面处钢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（见表2-7）。计算钢束群重心到梁底距离（见表2-7）表2-7各计算截面的钢束位置及钢束群重心位置截面钢束号x4(cm)R(cm)sinα=x4/Rcosαa0(cm)ai(cm)ap(cm)四分点N1(N2)未弯起2255.2101111118N3(N4)未弯起6347.060120.520.5N5未弯起3613.29011111N620.874508.40.004629140.99998920.520.55N7100.883512.210.0287230.9995873031.45N7锚固点N1(N2)198.562255.210.0880450.9961161119.7684.51N3(N4)702.146347.060.1106240.98776220.598.17N5858.043613.290.2374680.97139511114.36N61100.434508.40.2440840.96975420.5156.84支点直线段yx5x5tanφa0ai95.52N1(N2)29730.093.821136.18N3(N4)59.9725.183.2120.576.79N51491529.647.8511152.15N6179.51521.64.9820.5195.02①钢束长度计算专业资料整理 word格式文档一根钢束的长度为曲线长度，直线长度与两端工作长度之和，其中钢束的曲线长度可按圆弧半径与弯起角度进行计算。通过每根钢束长度计算，就可得出一片主梁和一孔桥所需钢束的总长度，以利备料和施工。计算结果见表2-8所示。表2-8钢束长度计算钢束号R(cm)曲线长度S=π/180·α(cm)直线长度x1直线长度x1(见表2-7)(㎝)直线长度L1(见表2-7)(㎝)有效长度2(S+x1+L1)(㎝)钢束预留长度(㎝)钢束长度(㎝)(见表2-7)(㎝)⑴⑵⑶⑷⑸⑹⑺(8)=(6)+(7)N1(N2)2255.217275.3921051004960.781405100.78N3(N4)6347.067775.051601.421004952.941405092.94N53613.2915945.481445.5210049821405122N64508.4151179.71203.131004965.661405105.6N73512.21181102.831123.121004651.911404791.912.4计算主梁截面几何特性本节在求得各验算截面的毛截面特性和钢束位置的基础上，计算主梁净截面和换算截面的面积、惯性矩及梁截面分别对重心轴、上梗肋与下梗肋的静矩，最后汇总成截面特性值总表，为各受力阶段的应力验算准备计算数据。现以跨中截面为例，说明其计算方法，在表2-10中亦示出其他截面特性值的计算结果。2.4.1截面面积及惯矩计算（1）净截面几何特性计算计算公式如下：在预加应力阶段，只需要计算小截面的几何特性：截面积：(2-10)截面惯矩：(2-11)（2）换算截面几何特性计算：①整体截面几何特性计算在使用荷载阶段需要计算大截面（结构整体化以后的截面）的几何特性，计算公式如下：截面积(2-12)截面惯矩(2-13)以上式中：——分别为混凝土毛截面面积和惯矩专业资料整理 word格式文档——分别为一根管道截面积和钢束截面积；——分别为净截面和换算截面重心到主梁上缘的距离；——分面积重心到主梁上缘的距离；——计算面积内所含的管道（钢束）数；——钢束与混凝土的弹性摸量比值，由表1-1得=5.65。表2-10跨中截面对重心轴静矩计算分块名称及序号b1=190㎝ys=93.25㎝b1=250㎝ys=96.59㎝静矩类别及符号分块面积Ai(㎝2)分块面积重心至全截面重心距离yi(㎝)对净轴*静矩Si-j=Ai·yi(㎝3)静矩类别及符号分块面积Ai(㎝2)分块面积重心至全截面重心距离yi(㎝)对净轴**静矩Si-j=Ai·yi(㎝3)翼板①翼缘部分对净轴*静矩Sa-n(㎝3)342084.25288135翼缘部分对换轴**静矩Sa-o(㎝3)450087.59394155三角托②50074.923746050078.2639130肋部③20070.251405020073.5914718∑——339645——448003下三角④马蹄部分对净轴静矩Sb-n(㎝3)500123.4261710马蹄部分对换轴静矩Sb-o(㎝3)500120.0860040马蹄⑤1500144.252163751500140.91211365肋部⑥500119.2559625500115.9157955管道或钢束-495.92142.92-70876.89410.13139.5857245.95∑——266833.11——386605.95翼板①净轴以上静面积对净轴静矩Sn-n(㎝3)342084.25288135净轴以上静面积对换轴静矩Sn-o(㎝3)450087.59394155三角托②50074.923746050078.2639130肋部③150555.6383723.15150558.9788749.85∑——409318.15——522034.85翼板①换轴以上静面积对净轴静矩So-n(㎝3)342084.25288135换轴以上静面积对换轴静矩So-o(㎝3)450087.59394155三角托②50074.923746050078.2639130肋部③1571.853.9684814.231571.857.390056.28∑——410409.33——52334128②效分布宽度内截面几何特性计算专业资料整理 word格式文档根据《公预规》4.2.2条，预应力混凝土梁在计算预应力引起的混凝土应力时，预加力作为轴向力产生的应力按实际翼缘全宽计算，由预加力偏心引起的弯矩产生的应力按翼缘有效宽度计算。因此表2-9中的抗弯惯矩应进行折减。由于采用有效宽度方法计算的等效法向应力体积和原全宽内实际的法向应力体积是相等的，因此用有效宽度截面计算等代法向应力时，中性轴应取原全宽截面的中性轴。有效分布宽度的计算：根据《公预规》4.2.2条，对于T形截面受压区翼缘计算宽度bf′，应取用下列三者中的最小值：此处bh＞3hh，根据规范，取bh=3hh=30(㎝)。故：bf′=250(㎝)。有效分布宽度内截面几何特性计算：由于截面宽度不折减，截面的抗弯惯矩也不需折减，取全宽截面值。2.4.2截面静矩计算预应力钢筋混凝土梁在张拉阶段和使用阶段都要产生剪应力，这两个阶的剪应力应该叠加。在每一个阶段中，凡是中和轴位置和面积突变处的剪应力，都是需要计算的。例如，张拉阶段和使用阶段的截面（图2-12），除了两个阶段a-a和b-b位置的剪应力需要计算外，还应计算：图2-12静矩计算图式（尺寸单位：mm）（1）在张拉阶段，净截面的中和轴（简称净轴）位置产生的最大剪应力，应该与使用阶段在净轴位置产生的剪应力叠加。专业资料整理 word格式文档（2）在使用阶段，换算截面的中和轴（简称换轴）位置产生的最大剪应力，应该与张拉阶段在换轴位置的剪应力叠加。因此，对于每一个荷载作用阶段，需要计算四个位置（共8种）的剪应力，即需要计算下面几种情况的静矩：①a线（图2-12）以上（或以下）的面积对中性轴（净轴和换轴）的静矩；表2-11跨中截面对重心轴静矩计算分块名称及序号b1=190㎝ys=93.25㎝b1=250㎝ys=96.59㎝静矩类别及符号分块面积Ai(㎝2)分块面积重心至全截面重心距离yi(㎝)对净轴*静矩Si-j=Ai·yi(㎝3)静矩类别及符号分块面积Ai(㎝2)分块面积重心至全截面重心距离yi(㎝)对净轴**静矩Si-j=Ai·yi(㎝3)翼板①翼缘部分对净轴*静矩Sa-n(㎝3)342084.25288135翼缘部分对换轴**静矩Sa-o(㎝3)450087.59394155三角托②50074.923746050078.2639130肋部③20070.251405020073.5914718∑——339645——448003下三角④马蹄部分对净轴静矩Sb-n(㎝3)500123.4261710马蹄部分对换轴静矩Sb-o(㎝3)500120.0860040马蹄⑤1500144.252163751500140.91211365肋部⑥500119.2559625500115.9157955管道或钢束-495.92142.92-70876.89410.13139.5857245.95∑——266833.11——386605.95翼板①净轴以上静面积对净轴静矩Sn-n(㎝3)342084.25288135净轴以上静面积对换轴静矩Sn-o(㎝3)450087.59394155三角托②50074.923746050078.2639130肋部③150555.6383723.15150558.9788749.85∑————专业资料整理 word格式文档409318.15522034.85①b线以上（或以下）的面积对中性轴（两个）的静矩；①净轴（n-n）以上（或以下）的面积对称中性轴（两个）的静矩；轴（o-o）以上（或以下）的面积对中性轴（两个）的静矩；计算结果列于表2-11续上表分块名称及序号b1=190㎝ys=93.25㎝b1=250㎝ys=96.59㎝静矩类别及符号分块面积Ai(㎝2)静矩类别及符号分块面积Ai(㎝2)静矩类别及符号分块面积Ai(㎝2)翼板①换轴以上静面积对净轴静矩So-n(㎝3)342084.25288135换轴以上静面积对换轴静矩So-o(㎝3)450087.59394155三角托②50074.923746050078.2639130肋部③1571.853.9684814.231571.857.390056.28∑——410409.33——523341.282.4.3截面几何特性汇总其它截面的特性值均可用同样方法计算，下面将计算结果一并列于表2-12内。表2-12主梁截面特性值总表名称符号单位截面跨中四分点N7锚固点支点混凝土净截面净面积An㎝29564.089564.0817024.0817094.92净惯矩In㎝473744719.7374236742.15105188316105767516.9净轴到截面上缘的距离yns㎝93.2593.47106.77107.08净轴到截面下缘的距离ynx㎝156.75156.53143.23142.92截面抵抗矩上缘Wns㎝3790828.09795193.56985186.07987742.97下缘Wnx㎝3470460.73474840.24734401.43740047对净轴净矩翼缘部分面积Sa-n㎝3339645339051.4380869.2382096.8静轴以上面积Sn-n㎝3409318.15409091.36682266.99685371.79换轴以上面积So-n㎝3410409.33410064.8679083.46681288.65马蹄部分面积Sb-n㎝3266833.11268460.8——专业资料整理 word格式文档钢束群重心到净轴距离en㎝142.92138.5358.7247.4续上表名称符号单位截面跨中四分点N7锚固点支点混凝土净截面净面积Ao㎝211550.1311550.1319010.1318951.54净惯矩Io㎝499910563.0299440006.25118524356117866639.9换轴到yos㎝96.5996.44104.01103.61截面上缘的距离换轴到截面下缘的距离yox㎝153.41153.56145.99146.39截面抵抗矩上缘Wos㎝31034377.921031107.491139547.691137599.07下缘Wox㎝3651265647564.51811866.26805155对净轴净矩翼缘部分面积Sa-o㎝3448003445723472550.447静轴以上面积Sn-o㎝3522034.85519651.87760256.18534.4换轴以上面积So-o㎝3523341.28520801.74757515.01756512.14马蹄部分面积Sb-o㎝3386605.95385332.22——钢束群重心到净轴距离eo㎝139.58135.5661.4850.87钢束群重心到截面下缘的距离ap㎝13.831884.5195.522.5钢束预应力损失计算根据《公预规》6.2.1条规定，当计算主梁截面应力和确定钢束的控制应力时，应计算预应力损失值。后张法梁的预应力损失包括前期预应力损失（钢束与管道壁的摩擦损失，锚具变形、钢束回缩引起的损失，分批张拉混凝土弹性压缩引起的损失）和后期预应力损失（钢绞线应力松弛、混凝土收缩和徐变引起的应力损失），而梁内钢束的锚固应力和有效应力（永存应力）分别等于张拉应力扣除相应阶段的预应力损失。预应力损失值因梁截面位置不同而有差异，现以四分点截面（既有直线束，又有曲线束通过）为例说明各项预应力损失的计算方法。对于其他截面均可用同样方法计算，它们的计算结果均列入钢束预应力损失及预加内力一览表内（表2-13～表2-19）。2.5.1预应力钢束与管道壁之间的摩擦引起的预应力损失按《公预规》6.2.2条规定，计算公式为：专业资料整理 word格式文档(2-14)式中：σcom——张拉钢束时锚下的控制应力；根据《公预规》6.1.3条规定，对于钢绞线取张拉控制应力为：σcom=1395（MPa）（见表1-1）μ——钢束与管道壁的摩擦系数，对于预埋波纹管取µ=0.20；θ——从张拉端到计算截面曲线管道部分切线的夹角之和（rad）；k——管道每米局部偏差对摩擦的影响系数，取k=0.0015；x——从张拉端到计算截面的管道长度（m），可近似取其在纵轴上的投影长度（见图2-11），当四分点为计算截面时，。表2-13计算截面管道摩擦损失σl1计算表截面钢束号θ=ψ-αxμθ+kx(°)(rad)(ｍ)(Mpa)跨中N1(N2)70.122124.79090.06160.059783.28N3(N4)70.122124.74180.06150.059683.14N5150.261824.7730.08950.0856119.41N6150.261824.6660.08930.0854119.13N7180.31423.0360.09740.0928129.47四分点N1(N2)70.122212.5510.04320.044361.8N3(N4)70.122112.5020.04320.044361.8N5150.261712.5330.07110.068695.7N614.73480.250712.4260.010.067694.3N713.35140.23310.7960.06280.060984.96N7锚固点N1(N2)1.94890.0341.7550.0009430.00093913.1N3(N4)0.64870.01131.7060.000480.0004816.71N51.26290.0221.7370.00070.0006989.74N60.87230.01521.630.000550.0005477.63支点N1(N2)00-0.0004660.0004660.65N3(N4)00-0.00039270.0003930.55N500-0.00043950.0004390.61N600-0.00027870.0002790.392.5.2由锚具变形、钢束回缩引起的预应力损失按《公预规》6.2.3条，对曲线预应力筋，在计算锚具变形、钢束回缩引起的预应力损失时，应考虑锚固后反向摩擦的影响。根据《公预规》附录D，计算公式如下。反向摩擦影响长度：(2-15)专业资料整理 word格式文档式中：——锚具变形、钢束回缩值（mm），按《公预规》6.2.3条采用；对于夹片锚=6mm；——单位长度由管道摩擦引起的预应力损失，按下列公式计算：(2-16)其中——张拉端锚下控制应力，本设计为1395Mpa；——预应力钢筋扣除沿途摩擦损失后锚固端应力，即跨中截面扣除后的钢筋应力，——张拉端至锚固端距离。张拉端锚下预应力损失：(2-17)在反摩擦影响长度内，距张拉端x处的锚具变形、钢筋回缩损失：(2-18)在反摩擦影响长度外，锚具变形、钢筋回缩损失：。四分点截面的计算结果见表2-14。表2-14计算截面σl2的计算表截面钢束号Δσd(Mpa/㎜)影响长度lf(㎜)锚固端σl2(Mpa)距张拉端距离x(㎜)σl2四分点N1(N2)0.003359318662125.3912550.941.06N3(N4)0.003360318660125.4012501.841.38N50.004820215580150.191253329.37N60.004829815564150.3412425.830.32N70.005289114873157.3310795.643.13续上表截面钢束号Δσd(Mpa/㎜)影响长度lf(㎜)锚固端σl2(Mpa)距张拉端距离x(㎜)σl2N7锚固点N1(N2)0.003359318662125.391755.3113.59N3(N4)0.003360318660125.401706.2113.94N50.004820215580150.191737.4133.45N60.004829815564150.341630.2134.60支点N1(N2)0.003359318662125.39310.9123.30N3(N4)0.003360318660125.40261.8123.64N50.004820215580150.19293147.37N60.004829815564150.34185.8148.552.5.3混凝土弹性压缩引起的预应力损失后张法梁当采用分批张拉时，先张拉的钢束由于张拉后批钢束产生的混凝土弹性压缩引起的应力损失，根据《公预规》6.2.5条规定，计算公式为：专业资料整理 word格式文档(2-19)式中：——在先张拉钢束重心处。由后张拉各批钢束而产生的混凝土法向应力，可按下式计算：(2-20)其中Np0,Mp0——分别为钢束锚固时预加的纵向力和弯矩，——计算截面上钢束重心到截面净矩的距离，,其中ynx值见表2-11所示，值见表2-12。采用逐根张拉钢束，预制时张拉钢束N1—N6，张拉顺序为N5，N6,N1，N4，N2，N3。计算时应从最后张拉的一束逐步向前推进。本设计为了区分预制阶段和使用阶段的预应力损失，先不考虑N7号束对其它N1—N6号束的影响，计算得预制阶段见表2-15。2.5.4由钢束应力松弛引起的预应力损失《公预规》6.2.6规定，钢绞线由松弛引起的应力损失的终极值，按下式计算：(2-21)式中：Ψ——张拉系数，本设计采用一次张拉，Ψ=1.0，ζ——钢筋松弛系数，对低松弛钢筋，ζ=0.3，σpe——传力锚固时的钢筋应力。计算得四分点截面钢绞线由松弛引起的应力损失的终极值见表2-16。表2-16计算截面计算表截面跨中四分点N7锚固点支点钢束号σpe(Mpa)σl5σpe(Mpa)σl5σpe(Mpa)σl5σpe(Mpa)σl5N11207.9728.161190.7726.041230.2630.98123431.46N21277.5337.241258.0334.611258.3134.651259.7434.84N31311.8642.011291.8239.201274.3536.801270.8136.32N41244.5932.841226.0930.451257.434.531250.7333.64N51107.6116.501105.3916.261226.7730.531223.6330.13N61144.8820.631142.3920.351235.831.701241.6232.45N71265.5335.611266.9135.802.6主梁截面承载力与应力验算专业资料整理 word格式文档预应力混凝土梁从预加力开始到是受荷破坏，需经受预加应力、使用荷载作用，裂缝出现和破坏等四个受力阶段，为保证主梁受力可靠并予以控制。应对控制截面进行各个阶段的验算。在以下内容中，先进行持久状态承载能力极限状态承载力验算，再分别验算持久状态抗裂验算和应力验算，最后进行短暂状态构件的截面应力验算。对于抗裂验算，《公预规》根据公路简支标准设计的经验，对于全预应力梁在使用阶段短期效应组合作用下，只要截面不出现拉应力就可满足。2.6.1持久状况承载能力极限状态承载力验算在承载能力极限状态下，预应力混凝土梁沿正截面和斜截面都有可能破坏，下面验算这两类截面的承载力。（1）正截面承载力验算：图2-13示出正截面承载力计算图式图2-13正截面承载力计算图（单位：cm）①确定混凝土受压区高度：根据《公预规》5.2.3条规定，对于带承托翼缘板的T形截面；当成立时，中性轴带翼缘板内，否则在腹板内。本设计的这一判别式：左边==1260×88.2×0.1=11113.2(kN)右边==22.4×250×18×0.1=10080(kN)左边>右边，即中性轴在腹板内。设中性轴到截面上缘距离为x，则：(2-28)专业资料整理 word格式文档(2-29)式中：ξb——预应力受压区高度界限系数，按《公预规》表5.2.1采用，对于C50混凝土和钢绞线，ξb=0.40；h0——梁的有效高度，,以跨中截面为例，ap=17.00cm(见表2-12)说明该截面为塑性破坏。②验算正截面承载力：由《公预规》5.2.2条，正截面承载力按下式计算：(2-30)式中：γ0——桥梁结构的重要性系数，按《公预规》5.1.5条采用，按二级安全设计，故取1.0。则上式为：=31237.56（kN·m）＞γ0Md=21184.38(kN·m)(跨中)　主梁跨中正截面承载能力满足要求。其它截面均可用同样方法验算。③验算最小配筋率：由《公预规》9.1.12条，预应力混凝土受弯构件最小配筋率应满足下列条件：(2-31)式中：Mud——受弯构件正截面抗弯承载力设计植，由以上计算可知Mud=25229.74（kN·m），Mcr——受弯构件正截面开裂弯矩只值，按下式计算：(2-32)(2-33)(2-34)式中：S0——全截面换算截面重心轴以上（或以下）部分截面对重心轴的面积矩，见表14；W0——换算截面抗裂边缘的弹性抵抗矩，见表14；σpc——扣除预应力损失预应力筋在构件抗裂边缘产生的混凝土预压应力。专业资料整理 word格式文档Mcr=（σpc+γftk）W0=（35.59+1.26×2.65）×651265×10-3=25353.10(kN·m)由此可见，，不需配置普通钢筋来满足最小配筋率要求：2.6.2斜截面承载力验算（1）斜截面抗剪承载力验算：根据《公预规》5.2.6条，计算受弯构件斜截面抗剪承载力时，其计算位置应按下列规定采用：①距支座中心h/2处截面；②受拉区弯起钢筋弯起点处截面；③锚于受拉区的纵向钢筋开始不受力处的截面；④箍筋数量或间距改变处的截面；⑤构件腹板宽度变化处的截面。本设计以N7锚固截面为例进行斜截面抗剪承载力验算。①复核主梁截面尺寸T形截面梁当进行斜截面抗剪承载力计算时，其截面尺寸应符合《公预规》5.2.9条规定，即(2-35)式中：——经内力组合后支点截面的最大剪力（kN），见表7，1号梁的为1724.76kN；b——支点截面腹板厚度（mm）,即b=600mm；h0——支点截面的有效高度(mm),即h0=h－ap=2500－955.2=1544.8(mm)fcu,k——混凝土强度等级（MPa）上边右式=所以该设计主梁的T形截面尺寸符合要求②截面抗剪承载力验算：验算是否需进行斜截面抗剪承载力计算根据《公预规》5.2.10条规定，若符合下列公式要求时，则不需进行斜截面抗剪承载力计算。γ0Vd≤0.50×10-3α2bh0(2-36)专业资料整理 word格式文档式中：—混凝土抗拉设计强度（MPa）α2—预应力提高系数，对预应力混凝土受压构件，取1.25。对于N7锚固截面：b=600mm,ap=845.1mm,Vd=1643.14kN上式右边=0.50×10-3×1.25×1.83×600×（2500－845.1）=1135.675(kN)＜γ0Vd因此该设计需进行斜截面抗剪承载力计算。⑴计算斜截面水平投影长度C按《公预规》5.2.8条，计算斜截面水平投影长度C：C=0.6mh0(2-37)式中：m——斜截面受压端正截面处的广义剪跨比，,当m＞3.0时，取m=3.0;Vd　——通过斜截面受压端正截面内由使用荷载产生的最大剪力组合设计值；Md——相应于上述最大剪力时的弯矩组合设计值；h0——通过斜截面受压区顶端正截面上的有效高度，自受拉纵向主钢筋的合力点至受压边缘的距离。为了计算剪跨比m，首先必须在确定最不利的截面位置后才能得到V值和相应的M值，因此只能采取试算的方法，即首先假定Ci值，按所假定的不利截面位置计算V和M，根据上述公式求得m值和C值，如先假定的Ci值与计算的C值相等或基本相符，则最不利位置就可确定了。首先假定Ci=2.550m,计算得Vd=1496.8kN,对应Md=6285.65kN·m。C=0.6mh0=0.6Md/Vd=0.6×6285.65/1496.8=2.52(m)与假定的Ci基本相同，可认为是最不利截面。即最不利截面为距支座3.994m处。⑵箍筋计算：根据《公预规》9.4.1条，腹板内箍筋直径不小于10mm，且应采用带肋钢筋，间距不应大于250mm，该设计选用φ10@20cm的双肢箍筋，则箍筋的总面积为：Asv=2×78.5=157(mm2)箍筋间距SV=20cm,箍筋抗拉强度设计值fsv=280MPa,箍筋配筋率ρsv为：ρsv===0.00175=0.175％式中：b——斜截面受压端正截面处T形截面腹板宽度，此处b=44.8cm.专业资料整理 word格式文档满足《公预规》9.3.13条“箍筋配筋率ρsv，HRB400钢筋不应小于0.12％”的要求。同时，根据《公预规》9.4.1条，在距支点一倍梁高范围内，箍筋间距缩小至10cm.⑶抗剪承载力计算：根据《公预规》5.2.7条规定，主梁斜截面抗剪承载力应按下式计算：γ0Vd≤Vcs+Vpb(2-38)式中：Vd——斜截面受压端正截面内最大剪力组合设计值，为1496.8kN;Vcs——斜截面内混凝土与箍筋共同的抗剪承载力(kN)，按下式计算：Vcs=α1α2α30.45×10-3bh0(2-39)α1——异号弯矩影响系数，简支梁取1.0；α2——预应力提高系数，对预应力混凝土受弯构件，取1.25；α3——受压翼缘的影响系数，取1.1；b——斜截面受压端正截面处，T形截面腹板宽度，此处b=448mm;h0——斜截面受压端正截面处梁的有效高度，h0=h－ap,ap=587mm（见表22），因此h0=2500-587=1913mm;P——斜截面内纵向受拉钢筋的陪筋率，P=100ρ，ρ=(Ap+Apb)/(bh0)，当P＞2.5时，取P=2.5；——混凝土强度等级；——斜截面内箍筋配筋率，=Asv/(Svb);——箍筋抗拉设计强度；Asv——斜截面内配置在同一截面的箍筋各肢总截面面积（mm2）;Sv——斜截面内箍筋间距（mm）；——与斜截面相交的预应力弯起钢束的抗剪承载力(kN)，按下式计算：(2-40)——斜截面内在同一弯起平面的预应力弯起钢筋的截面面积(mm2)；——预应力弯起钢束的抗拉设计强度（MPa），该设计的—=1260MPa;——预应力弯起钢筋在斜截面受压端正截面处的切线与水平线的夹角，表2-21示出了N1～N7钢束的值。专业资料整理 word格式文档表2-21斜截面受压端正截面处的钢束位置及钢束重心位置截面钢束号x4(㎝)R(㎝)sinθp=x4/Rcosθpa0(㎝)ai(㎝)ap(㎝)N7锚固点斜截面顶端N1(N2)02255.210.0000001.0000001111.0058.69N3(N4)447.186347.060.0704550.99751520.536.27N5603.083613.290.1669060.9859731161.68N6845.474508.40.1875320.98225820.5100.49N7925.483512.210.2635040.96465830154.13=1596.92(kN)1260×[2×(0+0.070455)+0.166906+0.187532+0.263504]=624.1379(mm2)Vpb=0.75×10-3×1260×624.1379=564.53(kN)Vcs+Vpb=1596.92+564.53=2161.45(kN)＞γ0V0=1496.8(kN)说明主梁N7钢束锚固处的斜截面抗剪承载力满足要求，同时也说明上述箍筋的配置是合理的。（2）斜截面抗弯承载力验算：本设计中，由于梁内预应力钢束只有N7号钢束在近支点附近锚起，其它钢束都在梁端锚固，即钢束根数沿梁跨几乎没有变化，可不必进行该项承载力验算，通过构造加以保证。2.7持久状况正常使用极限状态抗裂验算长期以来，桥梁预应力构件的抗裂验算，都是以构件混凝土的拉应力是否超过规定的限值来表示，分为正截面抗裂和斜截面抗裂验算。2.7.1正截面抗裂验算根据《公预规》6.3.1条，对预制的全预应力混凝土构件，在作用长期菏载效应组合下，应符合下列要求：专业资料整理 word格式文档(2-41)式中：—在作用短期效应组合下构件抗裂验算边缘混凝土的法向拉应力，按下式计算：(2-42)(2-43)由表2-22示出了正截面抗裂验算的计算过程和结果，可见其结果符合规范要求。表2-22正截面抗裂验算表应力部位跨中下缘四分点下缘N7锚固点下缘支点下缘NP（0.1KN)(见表21)⑴90672.687787.883134.9683387.38MP（N·M)(见表22)⑵122850171188547451517694235878An(cm2)(见表14)⑶9564.089564.0817024.0817094.92Wnx(cm3)(见表14)⑷470460.73474840.24734401.43740047Wox(cm3)(见表14)⑸651265647565811866805155Mg1（N·M)(见表7)⑹8992050674404010297600Ms（N·M)(见表7)⑺153660101152883017347800Np/An(Mpa)⑻=⑴/⑶9.48053559.178906914.8833746084.877904Mp/Wnx(Mpa)⑼=⑵/⑷26.11273625.03046927.0149223435.723796σpc(Mpa)⑽=⑻+⑼35.59327234.209376111.8982969510.6017Mg1/Wnx(Mpa)⑾=⑹/⑷19.11328514.20275591.4021759190(Ms-Mg1)/Wox(Mpa)⑿=[⑺-⑹]/⑸9.78704527.388895320.8683945380σst(Mpa)⒀=⑾+⑿28.9003321.59165122.2705704570σst-0.85σpc(Mpa)⒁=⒀-0.85×⑽-1.353951-7.4863185-7.842981951-9.011452.8持久状况构件的应力验算按持久状况设计的预应力混凝土受弯构件，应计算其使用阶段正截面混凝土的法向压应力、受拉区钢筋的拉应力和斜截面混凝土的主压应力，并不得超过规范规定的极限值。计算时荷载取其标准值，汽车荷载应考虑冲击系数。2.8.1正截面混凝土压应力验算根据《公预规》7.1.5条，使用阶段正截面应力应符合下列要求：(2-48)专业资料整理 word格式文档式中：——在作用标准效应组合下混凝土的法向压应力，按下式计算：(2-49)——由预应力产生的混凝土法向拉应力，按下式计算：(2-50)——标准效应组合的弯矩值，见表7.表28示出了正截面混凝土压应力验算的计算过程和结果，最大压应力在四分点下缘，为15.99MPa，可见其结果符合规范要求。2.8.2预应力筋拉应力验算根据《公预规》7.1.5条，使用阶段预应力筋拉应力符合下列要求：(2-51)式中：——预应力筋扣除全部应力损失后的有效预应力；——杂作用标准效应组合下受拉区预应力筋产生的拉应力，按下式计算：(2-52)(2-53)——分别为钢束重心到截面净轴和换轴的距离，即(2-54)——在作用标准效应组合下预应力筋重心处混凝土的法向拉应力；——预应力筋与混凝土的弹性模量比。取最不利的外层钢筋N2进行验算，表29示出了N2号预应力筋拉应力的计算过程和结果，最大拉应力在跨中截面，为1210.60MPa，可见其结果符合规范要求。专业资料整理 word格式文档专业资料整理 word格式文档表2-27N2号预应力筋拉应力验算表应力部位跨中四分点N7锚固点支点In(㎝4)⑴7374472074326742105188316105767517Io(㎝4)⑵999105639944000611852435611786640en(㎝)⑶145.75145.53123.47106.7e0(㎝)⑷142.41142.56126.23110.21Mg1(N·ｍ)⑸8992050674404010297600Mg1(N·ｍ)⑹169687306744040127287800Mglen/In(MPa)(7)=(5)×(3)/(1)17.7720016813.204670551.2087318440(Mk-Mgl)e0/I0(MPa)(8)=［(6)-(5)］×(4)/(2)11.369758768.5798922260.9239947750σkt(MPa)(9)=(7)+(8)29.1417604421.784562782.132726620σp=αEp·σkt(MPa)(10)=5.65×(9)164.6509465123.082779712.04990540σpe(MPa)⑾1055.951016.841121.261132.49σp+σpe(MPa)(12)=(10)+(11)1210.61139.922781133.3099051132.49注：在后张法中，钢筋的控制应力是在预加力和自重作用下测得的，所以在计算钢绞线最大应力时，不再考虑自重的影响。但考虑到在预加应力时，梁的两端并非理想支座，而梁架设好后的支座反力明确，因此，由预应力反拱所产生的Mg1要比使用阶段时产生的Mg1要小。偏安全计，在计算钢绞线应力时，考虑梁自重应力。2.8.3截面混凝土主压应力验算此项验算主要为了保证混凝土在沿主压应力方向破坏时也具有足够的安全度。在梁的跨中截面，对其上梗肋（a-a）,净轴（n-n）、换轴（o-o）和下梗肋（b-b）等四处分别进行主压应力验算。根据《公预规》7.1.6条，斜截面混凝土主压应力符合下列要求：(2-55)式中：——由作用标准效应组合和预应力产生的混凝土主压应力，按下式计算：(2-56)(2-57)(2-58)其中：——在计算主应力点，由荷载标准组合和预应力产生的混凝土法向应力；——在计算主应力点，由荷载标准组合和预应力产生的混凝土剪应力；专业资料整理 word格式文档表2-28示出了的计算过程，表2-29示出了的计算过程，混凝土主压应力计算结果见表2-30，最大压应力为12.054MPa，可见起结果符合规范要求。专业资料整理 word格式文档专业资料整理 word格式文档表2-30σtp计算表截面主应力部位σcxτ(Mpa)(Mpa)(Mpa)标准组合标准组合标准组合⑴⑵⑸跨中a-a12.040.3712.05o-o9.630.449.65n-n9.750.449.77b-b5.990.386.02四分点a-a8.771.679.08o-o9.381.989.79n-n9.361.989.76b-b10.321.5310.54N7锚固点a-a2.350.032.35o-o4.78-0.024.78n-n4.86-0.024.86支点a-a1.640.021.64o-o4.74-0.044.74n-n4.88-0.044.88注：在混凝土主应力计算中，习惯上在计算剪应力时取用计算截面的最大剪力，计算法向应力时也取用各计算截面的最大弯矩。实际上，由于对同一计算截面不可能同时出现最大剪和弯矩，因此上表所计算的主应力值稍偏大些。2.9主梁变形验算为了掌握主梁在各受力阶段的变形情况，需要计算个阶段的挠度值，并且对体现结构刚度的活载挠度进行验算。以四分点截面为平均值将全梁近似处理为等截面杆件，然后计算跨中挠度值。2.9.1计算由预加力引起的跨中反拱度根据《公预规》6.5.4条，计算预加力引起的反拱度值时，刚度采用，计算公式：(2-66)式中：——扣除全部预应力损失后的预加力作用下的跨中挠度；——使用阶段各根钢束的预加弯矩；——单位力作用在跨中时所产生的弯矩；——全截面的换算惯性矩。图18示出了反拱度的计算图式，其中图绘在（b）图内。设图的面积及其形心至跨中的距离分别为A和d，并将他们分成六个规则图形，分块面积及形心位置为，计算公式均列入表2-32内。专业资料整理 word格式文档图2-16反拱度计算图表2-33分块面积及形心位置的计算分块面积Ai(㎝2)形心位置di(㎝)形心处的值(㎝)矩形1A1=(h3-h1)×l1d1=l1/2矩形2A2=h1×(l1+l2)d2=(l1+l2)/2三角形3A3=0.5×h2×(l2-l3)d3=l1+l2/3+2l3/3矩形4A4=h3×l3d4=l1+l3/2三角形5A5=0.5×l3×(h3-h1-h2)d5=l1+l3/3弓形6半个My图注：h1为锚固点截面的钢束重心到净轴的竖直距离（见图19）；h2为弯起结束点到锚固点的竖直距离；h3为钢束起弯点到净轴的竖直距离；φ为钢束弯起角。上述积分按图乘法计算，即单束反拱度，具体计算见表2-33所示。专业资料整理 word格式文档表2-34各束引起的反拱度跨中反拱度：=10.366(cm)(↑)根据《公预规》6.5.4条，考虑长期效应的影响，预应力引起的反拱值应乘以长期增长系数2.0，即：=20.83(cm)(↑)2.9.2计算由荷载引起的跨中挠度根据《公预规》6.5.2条，全预应力混凝土构件的刚度采用0.95EcI0,则恒载效应产生的跨中挠度可近似按下列公式计算；专业资料整理 word格式文档(↓)短期荷载效应组合产生的跨中挠度可近似按下列公式计算：(↓)根据《公预规》6.5.3条，受弯构件在使用阶段的挠度应考虑荷载长期效应的影响，即按荷载短期效应组合计算的挠度值，乘以挠度长期增长期增长系数，对C50混凝土，=1.425，则荷载短期效应组合引起的长期挠度值为：(↓)恒载引起的长期挠度值为：(↓)2.9.3结构刚度验算根据《公预规》6.5.3条规定，预应力混凝土受弯构件计算的长期挠度值，在消除结构自重产生的长期挠度后梁的最大挠度不应超过计算结构的1/600，即：可见，结构刚度满足规范要求。2.9.4预拱度的设置根据《公预规》6.5.5条规定，当预加力产生的长期反拱值大于按荷载短期效应组合计算的长期挠度时，可不设预拱度。预加力产生的长期反拱值为20.83cm，大于按荷载短期效应组合计算的长期挠度值16.68cm，满足规范要求，可不设预拱度。2.10横隔梁计算2.10.1确定作用在跨中横隔梁上的可变作用鉴于具有很多内横隔梁的桥梁跨中处的横隔梁受力最大，通常可只计算跨中横隔梁的作用效应，其余横隔梁可依据跨中横隔梁偏安全地选用相同的截面尺寸和配筋。根据《桥规》4.3.1条规定，桥梁结构的局部加载计算应采用车辆荷载，图2-17示出跨中横隔梁纵向的最不利荷载布置。图2-17跨中横隔梁的受载图式（尺寸单位：mm）专业资料整理 word格式文档纵向一行车轮荷载对跨中横隔梁的计算荷载为：汽车：跨中横隔梁受力影响线的面积：人群荷载：2.10.2跨中横隔梁的作用效应影响线通常横隔梁弯矩为靠近桥中线的截面较大，而剪力则在靠近两侧边缘处的截面较大。所以，如图20所示的跨中横隔梁，可以只取A、B两个截面计算横隔梁的弯矩，取1号梁右和2号梁右截面计算剪力。采用修正的刚性横梁法计算横隔梁作用效应，先需作出相应的作用效应影响线。绘制弯矩影响线计算公式如图2-18所示，在桥梁跨中当单位荷载P=1作用在j号梁轴上时，i号所受的作用为竖向力（不考虑主梁抗扭）。因此，由平衡条件就可写出A截面的弯矩计算公式：当P=1作用在截面A的左侧时：(2-67)即：(2-68)式中：——i号梁轴到A截面的距离；——单位荷载P=1作用位置到A截面的距离。当P=1作用在截面A的右侧时，同理可得：(2-69)计算弯矩影响线值在表5中已得到：=0.3181，=0.2727，=0.2273，=0.1818，=0.1364，=-0.0455，=-0.0182，=0.0091，=0.0364，=0.0636，=-0.1364，=-0.0909，=-0.0455，=0，=0.0455对于A截面的弯矩影响线可计算如下：专业资料整理 word格式文档P=1作用在1号梁轴上时：P=1作用在9号梁轴上时：P=1作用在11号梁轴上时：根据上述三点坐标和A截面位置，便可绘出影响线如图2-18所示。同理，影响线计算如下：=-2.8420=-0.3460=-2.8188绘出影响线如图2-18所示。绘制剪力影响线1号主梁右截面的剪力影响线计算：P=1作用在计算截面以右时：（即为1号梁的荷载横向影响线，参见图2-3）P=1作用在计算截面以左时：绘成的影响线如图2-18所示。2号主梁右截面的剪力影响线计算：P=1作用在计算截面以右时：专业资料整理 word格式文档如P=1作用在9号梁轴上时：同理：P=1作用在计算截面以左时：绘成的影响线如图2-18所示。图2-18中横隔梁作用效应影响线图（尺寸单位：mm）专业资料整理 word格式文档2.10.3截面作用效应计算计算公式：(2-70)式中：——横隔梁冲击系数，根据《桥规》4.3.2条，取0.3；——车道折减系数，三车道为0.78，四车道为0.67；——车辆对于跨中横隔梁的计算荷载；——人群对于跨中横隔梁的计算荷载；——与计算荷载相对应横隔梁作用效应影响线的竖坐标值；——影响线面积。可变作用车辆P0和人群q0在相应影响线上的最不利位置加载见图2-18所示,截面作用效应的计算均列入表2-35内。表2-35横隔梁截面作用效应计算表汽车p0(KN)127.988人群qo(kN/m)28.15MA(KN·ｍ)ηi0.59651.61922.35783.38042.51691.73981.17990.4019MA1584.6896MB(KN·ｍ)ηi-2.0805-1.1777-0.52210.3830.3462-0.5446-1.89-2.077MB汽960.7082MB人（-2.9681-2.9424）×28.15×1.5=-249.5709（kN.m）V1右(KN)ηi0.29080.25810.23450.20180.17810.14540.07730.0445V1汽右284.28V1人右0.3136×0.25×28.15=2.207（kN）V2右(KN)ηi0.50890.450.40740.34850.3060.24710.15710.0982V2汽右294.3277荷载组合组合ⅠMamax(kN·ｍ)0+1.4×1584.6896=2218.56MBmin(kN·ｍ)0+1.4×（-960.07-0.8×249.579）=-1624.5V(kN)0+1.4×294.33=412.06注：因为横隔梁的永久作用效应相比可变作用甚小，计算中略去不计。2.10.4截面配筋计算图2-19a)和图2-19b)分别表示横隔梁正弯矩配筋（6φ25布置在下缘）和负弯矩配筋（4φ25布置在上缘）,并且示出配筋计算的相应截面。剪力钢筋选用间距s为20cm的2φ10双肢箍筋。经过横隔梁正截面的斜截面承载力的验算,上述配筋均能满足规范的有关规定。专业资料整理 word格式文档(a)(b)图2-19(a)正弯矩配筋及其计算截面;(b)负弯矩配筋及其计算截面(尺寸单位:mm)2.11行车道板计算2.11.1截面设计、配筋与承载力验算悬臂板及连续板支点采用相同的抗弯钢筋，故只需要按其最不利荷载效应配筋，即Md＝－35.41KN.m。其高度为h＝28cm，净保护层a＝3cm。若选用φ12钢筋，则有效高度h0为：按《公桥规》5.2.2条：1.0×35.4122.4×103·x·(0.24－x/2)x＝0.0067(m)验算：ξbh0＝0.56×0.24＝0.1344(m)＞x＝0.0067(m)按《公桥规》5.2.2条：查有关板宽1m内钢筋截面与距离表，当选用φ12钢筋时，需要钢筋间距为19㎝，此时所提供的钢筋面积为：As＝5.95cm2＞5.36cm2。由于此处钢筋保护层与试算值相同，实际配筋面积又大于计算面积，则其承载力肯定大于作用效应，故承载力验算可从略。所以，连续板跨中截面处需在板的下缘配置钢筋间距为15cm的φ12钢筋。为使施工简便，取板上下缘配筋相同，均为φ12@150mm。配筋布置如图25。按《公桥规》5.2.9条规定，矩形截面受弯构件的截面尺寸要符合下列要求。即：图2-23行车道板受力钢筋布置图式（尺寸单位：mm）专业资料整理 word格式文档满足抗截最小尺寸要求。按《公桥规》5.2.10条，，即：0.50×10-3×1.0×1.83×1000×240=219.61kN时，不需要进行斜截面抗剪强度计算，仅按构造要求配置钢筋。根据《公桥规》9.2.5条，板内应设置垂直于主钢筋的分布钢筋，直径不应小于8mm，间距不应大于200mm，因此本设计中板内分布钢筋用φ8@200mm。专业资料整理 word格式文档第二部分钻孔灌注桩、三柱式桥墩的计算第1章设计资料1.1设计标准及上部构造设计荷载：公路-I级；桥面净空：净-2300+2×2.25m；标准跨径：=20m，梁长48.96m；上部构造：钢筋混凝土T形梁。1.2水文地质条件冲刷深度：最大冲刷线为河床线下2.8m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。1.3材料钢筋：盖梁主筋用HRB335钢筋，其它均用R235钢筋；混凝土：盖梁、墩柱用C30，系梁及钻孔灌注桩用C25。1.4桥墩尺寸考虑有标准图，选用如图1-1所示结构尺寸。图1-1（尺寸单位：cm）专业资料整理 word格式文档1.5设计依据交通部，公路桥涵施工规范（JTJ041-2000），北京：人民交通出版社，2000专业资料整理 word格式文档第2章钻孔桩计算钻孔灌注桩直径为2.5m，用C25混凝土，φ16R235级钢筋。灌注桩按m法计算，m值为5×kN/（软塑粘性土）。桩身混凝土受压弹性模量=2.60×MPa。2.1荷载计算每一根桩承受的荷载为：2.1.1一孔恒载反力（图2-1）=1/3×22878.03=7626（kN）2.1.2盖梁恒重反力=1/3×2635.5=878.5（kN）2.1.3系梁恒重反力=1/3×475=158.33（kN）2.1.4一根墩柱自重=157（kN）作用于桩顶的恒载反力为：N=+++=8819.83（kN）2.1.5灌注桩每延米自重q=π/4××15=73.59（kN/m）（已扣除浮力）2.1.6可变荷载反力（1）两跨可变荷载反力：=1594.84（公路-I级）=242.77（人群荷载、单侧）（2）单跨可变荷载反力：=1226.08（公路-Ⅱ级）=170.61（人群荷载、单侧）（3）制动力T=55kN，作用点在支座中心，距桩顶距离为：（1/2×0.099+2+2）=4.05（m）（4）纵向风力：风压取0.7×442=309.4（Pa），则由盖梁引起的风力：=1/3×15.16=5.05（kN）。对桩顶的力臂为：2×1/2+2=3（m）。墩柱引起的风力：=1.55（kN）。对桩顶的力臂为：1/2×2=1（m）。横向丰因墩柱横向刚度较大，可不予考虑。专业资料整理 word格式文档2.1.7作用于桩顶的外力（图2-2）图2-1图2-2=8819.83+1594.86+242.77=10657.46（kN）（双孔）=8819.83+1226.08+170.61=10216.52（kN）（单孔）H=55+5.05+1.55=61.6（kN）M=×0.45+T×4.05+×3+×1.0+×0.45=1226.08×0.45+55×4.05+5.05×3+1.55×1.0+170.61×0.45=867.96（kN·m）2.1.8作用于地面处桩顶上的外力=10657.46+73.59=10731.05（kN）=10216.52+73.59=10290.11（kN）=61.6（kN）=867.96+61.6×1.0=929.56（kN·m）2.2桩长计算由于假定土层是单一的，可由确定单桩容许承载力的经验公式初步计算桩长。灌注桩最大冲刷线以下的桩长为h，则：(2-1)式中：U—桩周长，考虑用旋转式钻机，成孔直径增大5cm，则U=3.14×2.55=8.01（m）；—桩壁极限摩擦阻力，按表取值为40kPa,即40kN/；—土层厚度（m）；λ—考虑桩入土深度影响的修正系数，取为0.75；专业资料整理 word格式文档—考虑孔底沉淀厚度影响的清底系数，取为0.80；A—桩底截面积，A=π=5.10；[]—桩底土层容许承载力，取[]=220kPa；—深度修正系数，取=1.5；—土层的重度，取=8.0kN/（已扣除浮力）；—一般冲刷线以下深度（m）。代入得：[N]=0.5×[8.01×(2.8+h)×40]+0.75×0.8×5.10×[220+1.5×8×(2.8+h-3)]=1113.86+196.72h桩底最大垂直力为：=10731.05+2.8×73.59+1/2×73.59h=10937.10+36.8h即：1113.86+196.72h=10937.10+36.8h故：h=61.43（m）取h=62m，即地面以下桩长为64.80m，由上式反求：[N]=1113.86+196.72×62=13310.5（kN）>=10937.10+36.8×62=13218.7（kN）可知桩的轴向承载力满足要求。2.3桩身截面配筋与承载力验算（图2-4）图2-4验算最大弯矩z=2.78m处的截面强度，该处的内力值为：M=1042.057kN·mN=10731.05kN桩内竖向钢筋按0.2%配置，则=π/4××0.2%=98.125（）选用12φ35，=115.4，ρ=0.235%。桩的换算面积为：专业资料整理 word格式文档=+n=π/4×+10×115.4×=5.022（）桩的换算截面模量为：为桩的计算长度，当𝞪h4时，取根据《公预规》5.3.9条和5.3.10条相关规定：。偏心增大系数：则η=626.98mm627mm。按桥墩墩柱一节所示方法，查《公预规》附录C相关表格，可得到相关关系数。经试算，当ξ=0.5286时，从表中查得A=1.4217，B=0.6662，C=0.7250，D=1.7132。另设g=0.9，ρ=0.235%，=11.5MPa,=195MPa,代入下式：则：=10731.05kNA+Cρ=26065（kN）=6728.37kNB+=16343（kN）钻孔桩的正截面受压承载力满足要求。2.4墩顶纵向水平位移验算2.4.1桩在地面处的水平位移和转角（，）计算(2-5)当h4，z=0时，查表得到：=2.44066，=1.621=×2.6××1.916×0.67=3.36×专业资料整理 word格式文档=×2.6××1.916×0.67=15.57×故：（符合m法计算要求）(2-6)同上查表得到：=-1.621，=-1.751=0.216×2.6××1.916×0.67=72.02×代入得：2.4.2墩顶纵向水平位移验算（图2-5）图2-5由于桩露出地面部分为变截面，其上部墩柱截面抗弯刚度为（直径），下部桩截面抗弯刚度为EI（直径d），假设n=/（EI），则墩顶的水平位移公式为：式中：专业资料整理 word格式文档(2-8)(2-9)由于，所以已知：=2m，=1m，h=64.8m故：墩顶容许的纵向水平位移[Δ]为：[Δ]=5=5=39.37（mm）>=10.57（mm）符合规范要求。专业资料整理 word格式文档结论桥梁墩台主要是由墩（台）帽、墩（台）身和基础三部分组成，它的作用主要是承受上部结构传来的荷载，并通过基础又将此荷载及自身自重传递到地基上。对于大跨径的桥墩，既要考虑墩身的轻巧，又要考虑有利于上部结构的受力和施工，以达到节约材料和整个工程造价。桥墩的设计与计算：它包括桥墩的类型与构造布置，尺寸的拟定，荷载及其组合，墩身强度验算，墩顶水平位移的验算，基础底面土的承载力和偏心力的验算，桥墩的整体稳定性验算。桥台的设计与计算：它包括桥台类型与构造布置，尺寸的拟定，荷载及其组合，台身桥墩，基础底面土的承载力和偏心力的验算，桥台整体稳定性的验算。在本设计中，桥台采用的双柱式薄壁桥墩，它的特点是圬工体积小，结构轻巧，比重力式桥墩可节约圬工量70%左右且施工简便，外形美观，过水性良好，适于用于地基土软弱的地区。桥台采用的是墙式框架式埋置式桥台，这种配用桩基础的轻型桥台适用于本设计这样的软土地基。它借助于结构物的整体刚度和材料强度承受外力，从而可节省材料，降低对地基强度的要求和扩大应用范围，为在软土地基上修建桥台开辟了经济可行的途径。对于在设计中关于各部分尺寸计算一般是参考已有的设计资料及桥梁设计中的具体要求事先拟定的，然后根据有关规范的要求进行配筋设计验算，经验算合理后确定。由于在本设计中，我一直试图解决的主要技术问题之一就是如何在此双向四车道的桥梁中，在保持双柱式墩台结构不变的前提下，使盖梁不因跨度太大而产生使用上的安全隐患，对此问题，我分别采用了分离式双桥结构，增加墩柱的直径和盖梁的配筋数量等措施以提高强度，并且曾经试图采用纤维混凝土这种新型材料来加固。但是由于考虑了技术和经济上的种种原因最后还是没能实现对这一新型材料的大胆尝试，我希望在以后的研究和学习中能更多掌握类似于这种材料的知识并将其应用到实践中。专业资料整理 word格式文档致谢本毕业设计是在合同总经王小志，安环部部长李明等专业老师的精心指导下经过本人两个多月的辛苦工作完成的。本设计按照有关规定和标准要求，通过对本简支箱梁桥的认真设计，制定出两河口大桥大桥的下部结构的设计说明书。该毕业设计，不仅使我对专业知识的理解更加深刻，而且对相当一部分重点和难点有了新的认识，达到了对专业知识的再学习和再吸收的效果，并使认识达到了更深的层次。同时在设计过程中本人查阅了大量专业文献资料，学习到了许多新的专业知识，比较系统地掌握了桥梁设计与施工方面的知识，并把这些知识在进行了相应的整合，为将来深入施工现场作好了知识储备。本次设计，不仅丰富了我的专业知识，开阔了视野，更让我感觉到了理论知识与实践相结合的重要性，为我今后能够更好的学习和工作打下了坚实的基础。由于本人知识水平有限，加之缺乏实践经验、时间仓促，在设计中难免存在缺点和不足，在此恳请老师能够给予批评和指正，我一定会在未来的工作中加以注意。最后，时值分别前夕，我向三年来向我传播知识，指导我完成学业，教会我如何为人处世的各位恩师们表达我最衷心的感谢和最真诚的祝福：是你们的教导为我指明了前进的方向，让我在探求知识与真理的道路上不再迷茫，祝你们身体健康，工作顺利！同时，也向三年学习生活中如同兄弟姐妹般陪伴我左右的学友们表示感谢，并祝福你们在未来的工作岗位上工作顺利，前程似锦！专业资料整理