桥梁毕业设计_蒋笪大桥毕业设计

'石家庄铁路职业技术学院毕业设计（论文）蒋笪大桥毕业设计系部：交通系专业：道路桥梁二零一二年六月 石家庄铁路职业技术学院毕业论文任务书学生用表学生姓名学号班级10932指导教师姓名职称讲师系部交通系毕业论文题目蒋笪大桥设计毕业设计（论文）要求：1、熟练准确的阅读施工设计文件和相关的资料。确定工程适用的施工工序。2、依据资料确定合理进度计划，劳动力、材料和机械设备使用计划。3、恰当进行施工现场的布置及施工方案的制定。4、熟练进行文字、数据处理工作，熟练运用CAD等工具软件完成工作。完成期限和主要措施：1、6月3日前完成初稿，6月16日左右进行毕业答辩。2、严格遵守学校有关规章制度。3、查阅有关技术规范，参考相关工程资料。上网检索工程的施工案例4、专职教师对学生进行指导。深入施工现场，理论与实践相结合。主要参考文献：1..陈宝春.钢管混凝土拱桥设计与施工[M].北京：人民交通出版社，20052.薛伟辰.现代预应力结构设计[M].北京：中国建筑工业出版社，20033.王海彦.毕业设计（论文）撰写规范.4.李志业，肖中平，地下结构设计原理与方法指导教师签名：年月日 蒋笪大桥设计(梁桥)摘要本文主要论述了蒋笪大桥的设计过程。首先，进行桥型方案的比选，初步拟定了三个方案——变截面预应力混凝土连续梁桥、变截面预应力混凝土刚构桥和下承式混凝土系杆拱桥。从安全、经济、实用、美观的原则出发，最终选择了一个设计方案——变截面预应力混凝土连续梁桥。选定方案后，结合前人设计经验以及已建的相关桥梁资料拟定本方案桥梁结构的主要尺寸和细部尺寸，以便进行结构计算。其次，进行上部结构计算，对主桥部分建立模型，用桥梁博士进行预应力配筋面积估算。按估算配预应力束及普通受力筋进行结构配筋，并输入桥博软件。最后进行结构应力和强度验算、刚度验算。下部结构计算主要是桥梁墩台、承台和基础计算，包括墩台、承台和桩的尺寸拟定、配筋设计和应力验算。最后总结了本次毕业设计的心得。关键词：预应力混凝土连续梁桥，桥梁博士，上部结构设计，下部结构设计 目录摘要i第一章设计原始资料11.1项目概况11.2设计标准11.3桥位区工程地质条件2第二章方案比选42.1初选方案42.2方案比较42.3结论5第三章桥跨总体布置及结构尺寸拟定63.1尺寸拟定63.1.1桥孔分跨63.1.2截面形式63.1.3横桥向的尺寸拟定73.1.4横截面细部尺寸73.2桥面铺装和线形的选定93.3施工方法选择93.4本桥主要材料及工艺10第四章桥面板设计与验算114.1计算模型的选取114.2单向板内力计算114.2.1恒载内力以纵向取1m的板条计算114.2.3活载内力114.3自由悬臂板内力计算124.3.1恒载内力以纵向梁宽为1m的板梁计算124.3.2活载产生的内力134.3.3行车道板的设计内力134.4桥面板的配筋设计144.4.1支座处配筋设计14 4.4.2跨中正截面抗弯配筋设计154.4.3支座处斜截面抗剪配筋设计15第五章主梁的设计与验算165.1建立计算模型165.1.1单元划分165.1.2全桥施工阶段的划分165.1.3主桥结构使用阶段信息输入165.2恒载、活载内力计算175.2.1恒载内力计算175.2.2活载内力计算195.3温度及支座沉降次内力计算235.4内力组合245.4.1承载内力极限状态的内力组合245.4.2正常使用极限状态的内力组合245.4.3内力组合245.5预应力钢束数量的确定及布置255.5.1预应力钢束数量的确定265.5.2预应力束的布置295.6预应力损失计算315.7预加力次力矩和徐变次内力计算325.8持久状况承载能力极限状态计算345.8.1正截面抗弯承载力计算345.8.2斜截面抗剪承载力计算355.9持久状况正常使用极限状态计算355.9.1电算应力结果355.9.2截面抗裂验算395.9.3正常使用阶段竖向最大位移（挠度）405.10持久状况应力验算425.10.1持久状况应力计算结果425.10.2混凝土截面法向压应力验算44 5.10.3受压区预应力钢束拉应力验算445.10.4斜截面主压应力验算455.11短暂状况构件的应力计算455.12锚下局部应力验算475.12.1截面尺寸验算485.12.2局部承压承载力验算49第六章下部结构设计与验算506.1桥墩设计506.1.1桥墩选型506.1.2支座的选择506.1.3桥墩材料的选择几何尺寸的初步拟定516.1.4墩柱的设计计算516.2桩基础设计556.2.1桩型、桩长和截面尺寸选择556.2.2承台尺寸、桩数及其排列556.2.3单桩承载力验算576.2.4桩顶纵向水平位移验算586.2.5单桩配筋设计596.3承台设计616.3.1．撑杆抗压承载力、系杆抗拉承载力计算626.3.2承台的斜截面抗剪承载力验算636.3.3承台冲切承载力验算64致谢67 第一章设计原始资料1.1项目概况芜申线高溧段从苏皖交界的丹农砖瓦厂至溧阳开发区，是芜申线安徽段进入江南干线航道网的必经之地。芜申线高溧段现有桥梁41座，其中公路桥21座，机耕桥8座，人行桥12座。这些原有桥梁不仅跨径小、净空低，而且设计荷载标准低，严重制约了芜申线航运事业的发展，故迫切需要进行整治。芜申线（高溧段）航道桥梁工程桥梁2标勘察设计（WSX-SJ-QL2合同段）共有桥梁20座，从上游到下游分别为：河定桥、落蓬桥、河口桥、堑口桥、坝头桥、南渡西桥、南渡中桥、南渡大桥、李家漕桥、淦西桥、淦西河桥、南河特大桥、新昌桥、环园西路桥、蒋店桥、五潭渡桥、徐葛桥、泓口大桥、花园头桥、蒋笪大桥。蒋笪大桥位于溧阳市蒋笪里村，原桥为双曲拱桥，桥宽2.9+2×0.3m，总长27m。一侧接线穿过村庄。老桥位于蒋笪河上，桥南侧为大片鱼塘，北侧为村庄。原有老桥上跨南河，南河原为六级航道标准养护，此次芜申航道整治，全线要求达到三级航道标准，要求通航净空满足60×7m，老桥通航净空不满足要求，需拆除重建。1.2设计标准a)公路等级：三级公路；b)设计速度：40km/小时；c)路基宽度：8.5m；d)设计荷载：i.恒载混凝土容重：25KN/m3预应力钢筋混凝土容重：26KN/m3钢材容重：78.5KN/m3考虑桥面二期恒载（包括桥面铺装、防撞栏杆等）。ii.活载 公路II级，均布荷载标准值为7.785kN/m，集中荷载标准值为270kN。相邻基础不均匀沉降按0.8cm计。温度荷载按温度梯度算（见相关规范）基本风压：500Pa地震基本烈度6度，按7度验算。a)设计桥面纵坡：3.8%b)竖曲线:1200M1.3桥位区工程地质条件O层素填土：黄褐色，主要为亚粘土，局部夹碎石，一般分布于路基、河堤、塘堤、田埂等部位。厚度：1.10~2.90m，层底标高：3.10~4.40m。1A层亚粘土：灰黄～黄褐色，可塑，局部软塑，含氧化铁及植物根茎，表层一般有厚约0.3m的耕土，中等压缩性。厚度：0.90~1.60m层底标高：2.00~5.11m。1B0层淤泥质亚粘土：淤泥质亚粘土：灰色，流塑，局部软塑，含有机质，高压缩性。厚度：4.90~7.20m，层底标高：-3.88~-0.50m。1B层亚粘土：亚粘土：黄褐～黄灰色，可塑，局部软塑，含氧化铁，中压缩性。厚度：1.20~3.70m，层底标高：-6.98~0.89m。1B1层亚粘土：褐黄～黄褐色，局部黄灰色，硬塑，局部可塑，含氧化铁，夹粘土、高岭土条带，中压缩性。厚度：2.90~3.20m，层底标高：0.30~2.21m。1C层亚粘土：黄灰～黄褐色，软～可塑，夹亚砂土，含零星贝壳，中压缩性。厚度：2.80~4.00m，层底标高：-3.25~-1.79m。1C1层亚粘土：黄褐～黄灰色，可～硬塑，夹亚砂土，含零星贝壳，中压缩性。厚度：3.20~8.00m，层底标高：-11.00~-6.45m。1D0层亚粘土：灰色，软～流塑，含少量有机质，高压缩性。厚度：2.00~10.00m，层底标高：-20.51~-6.20m。1D层亚粘土：褐黄～黄灰色，可塑，局部软塑，含氧化铁，夹高岭土条带，中压缩性。厚度：2.70~9.90m，层底标高：-28.15~-13.38m。1D1层亚粘土：褐黄～黄褐色，局部灰黄色，硬塑，含氧化铁，夹粘土、高岭土条带，中压缩性。厚度：5.70~14.90m，层底标高：-28.26~-11.90m。1E0层亚粘土：褐灰～灰白色，夹亚砂土，可～硬塑，中压缩性。厚度：2.00~2.00m，层底标高：-28.01~-28.01m。1E层粉细砂：褐灰～灰白色，夹粘性土，中密～密实，中压缩性。厚度：2.10~2.10m，层底标高：-30.11~-30.11m。 1E1层中粗砂：褐灰～灰白色，夹砾石，分选性差，中密～密实，中-低压缩性。厚度：6.50~11.80m，层底标高：-39.60~-36.61m。3层亚粘土：棕红～棕黄色，可～硬塑，本层为残积土，因基岩及风化程度的不同，有时表现为粉细砂，或夹砾石（基岩为砂砾岩时）。厚度：2.10-2.80m，层底标高：-41.35~-38.71m。4A层强风化泥质砂岩：棕红～砖红色，取芯率一般50～75%，呈碎块状或短柱状，手可折断，本层局部为砂砾岩。厚度：2.00-3.50m，层底标高：-43.35~-41.01m。4B0层中风化砂砾岩：棕红～砖红色，取芯率一般65～85%，呈短柱状或柱状，手折难断，本层局部为泥质砂岩。天然单轴抗压强度约1MPa(0.5～2.0Mpa)。厚度：1.80~4.00m，层底标高：-47.35~-42.81m。4B层中风化砂岩：中风化泥质砂岩：棕红～砖红色，取芯率一般70~95%，呈短柱状或柱状，手折不断，部分区段夹砂砾岩或为砂砾岩。天然单轴抗压强度约4MPa(2~10Mpa)。该层未穿透。 第二章方案比选2.1初选方案在桥梁方案比选中，要注意以下四项主要标准：安全、功能、经济与美观。其中以安全与经济为重。过去对桥下的功能重视不够，现在由于航运事业的发展，需要十分重视桥下的通航净空。至于桥梁美观，要视经济与环境条件而定。根据蒋笪大桥桥址处的地形、地貌、工程地址、施工条件，提出了以下三种初步设计方案：(1)下承式系杆拱桥桥梁净跨78.2m，计算跨径80m，桥面宽度8.3m，采用1.5％的横坡，通过横梁高度调整横坡，桥梁纵向为凸曲线，拱轴线是二次抛物线，，钢管拱肋的共轴系数m=1.0,失跨比1/5,失高=16m。(2)预应力混凝土连续箱型梁桥主桥采用三跨预应力混凝土连续梁桥，主跨径为80米，边跨为主跨的0.50.8倍，采用50米，满足要求，主梁采用变截面箱型截面。(3)预应力混凝土T型刚构桥主桥采用三跨预应力混凝土T型刚构桥，主跨径为78米，边跨为47米，主梁采用变截面箱型截面，桥墩采用实体式桥墩，它具有坚固耐久、施工简易的优点，但是工程量较大、自重大。2.2方案比较三个桥梁方案的比较见下表2.1。表2.1方案比选方案比较项目下承式系杆拱桥预应力混凝土连续箱型梁桥预应力混凝土T型钢构桥安全性满足行车安全和通航要求。满足行车安全和通航要求；施工技术先进，施工安全性高。满足行车安全和通航要求，桥下净空大，桥下视野开阔；施工技术较先进，施工安全性较高。 功能性属于超静定结构，拱的承载能力大，但是养护较麻烦，有伸缩缝，行车条件较差，养护很复杂。属于超静定结构，受力较好，主桥桥面连续，无伸缩缝，行车条件好，养护也容易；整体性好，结构刚度大，变形小，抗震性能好。属于静定结构，受力不如超静定结构好；桥面平整度易受悬臂挠度影响，行车条件较差，主桥每孔有两道伸缩缝容易损坏。经济性高桥施工难度较大，要专门的施工机械与器具，需大型设备；施工过程所需技术支持较多，相对耗资比较多。需要的机具少，无需大型设备，可充分降低施工成本；所用材料普通，价格低，但是支座相对较多，成桥后的支座维护费用比较多。工艺要求较严格，主桥上部构造除用挂蓝施工外，挂梁需另搞一套安装设备；混凝土用量少，但钢筋的用量较大，基础的造价也较高。美观性拱的弧形美丽动人，给周围增添了不少景色。没有拱桥那样动人，但是整体性好，放眼望去，显得敦厚朴实。外观同连续梁桥差不多。2.3结论从安全性来讲，三方案均能满足行车安全和通航要求，但是预应力混凝土连续梁桥的施工技术更加成熟，施工安全性能高。从功能性来讲，连续梁桥的行车条件好，更加平顺，且承载能力好。从经济性来讲，连续梁桥使用的设备少，钢材使用量相对较少，不像拱桥跟钢构桥那样多，造价上面也较低。从美观性来讲，很显然拱桥更加漂亮。因为桥梁比选的四个主要标准中安全跟经济放在首要位置，所以尽管拱桥更加漂亮，我们还是选择外观不是那么耀眼但是安全性跟经济性更加好的预应力混凝土连续箱型梁桥。综上所述：选择预应力混凝土连续梁桥为本桥最终设计方案。 第三章桥跨总体布置及结构尺寸拟定3.1尺寸拟定本设计方案采用三跨一联预应力混凝土变截面连续梁结构，全长50+80+10=180m。3.1.1桥孔分跨连续梁桥有做成三跨或者四跨一联的，也有做成多跨一联的，但一般不超过六跨。对于桥孔分跨，往往要受到如下因素的影响：桥址地形、地质与水文条件，通航要求以及墩台、基础及支座构造，力学要求，美学要求等。若采用三跨不等的桥孔布置，一般边跨长度可取为中跨的0.5—0.8倍，这样可使中跨跨中不致产生异号弯矩，此外，边跨跨长与中跨跨长之比还与施工方法有着密切的联系，对于采用现场浇筑的桥梁，边跨长度取为中跨长度的0.8倍是经济合理的。但是若采用悬臂施工法，则不然。本设计跨度，主要根据设计任务书来确定，其跨度组合为：(50+80+50)米。基本符合以上原理要求。3.1.2截面形式从预应力混凝土连续梁的受力特点来分析，连续梁的立面应采取变高度布置为宜；在恒、活载作用下，支点截面将出现较大的负弯矩，从绝对值来看，支点截面的负弯矩往往大于跨中截面的正弯矩，因此，采用变高度梁能较好地符合梁的内力分布规律，另外，变高度梁使梁体外形和谐，节省材料并增大桥下净空。所以本设计中采用变截面梁。对于横截面当横截面的核心距较大时，轴向压力的偏心可以愈大，也就是预应力钢筋合力的力臂愈大，可以充分发挥预应力的作用。箱形截面就是这样的一种截面。此外，箱形截面这种闭合薄壁截面抗扭刚度很大，对于弯桥和采用悬臂施工的桥梁尤为有利；同时，因其都具有较大的面积，所以能够有效地抵抗正负弯矩，并满足配筋要求；箱形截面具有良好的动力特性；再者它收缩变形数值较小，因而也受到了人们的重视。总之，箱形截面是大、中跨预应力连续梁最适宜的横截面形式。 常见的箱形截面形式有：单箱单室、单箱双室、双箱单室、单箱多室、双箱多室等等。单箱单室截面的优点是受力明确，施工方便，节省材料用量。拿单箱单室和单箱双室比较，两者对截面底板的尺寸影响都不大，对腹板的影响也不致改变对方案的取舍；但是，由框架分析可知：两者对顶板厚度的影响显著不同，双室式顶板的正负弯矩一般比单室式分别减少70%和50%。由于双室式腹板总厚度增加，主拉应力和剪应力数值不大，且布束容易，这是单箱双室的优点；但是双室式也存在一些缺点：施工比较困难，腹板自重弯矩所占恒载弯矩比例增大等等。本设计是一座公路连续箱形梁，采用的横截面形式为单箱单室。3.1.3横桥向的尺寸拟定桥面根据通行要求布置2车道，行车道为2×净-7.5m，另外两边各有宽0.5m的安全带，即7.5+2×0.5=8.5m。3.1.4横截面细部尺寸1)梁高根据经验确定，预应力混凝土连续梁桥的中支点主梁高度与其跨径之比通常在1/15—1/25之间，而跨中梁高与主跨之比一般为1/40—1/50之间。当建筑高度不受限制时，增大梁高往往是较经济的方案，因为增大梁高只是增加腹板高度，而混凝土用量增加不多，却能显著节省预应力钢束用量。连续梁在支点和跨中的梁估算值：等高度梁：H=（～）l，常用H=（～）l变高度（曲线）梁：支点处：H=（～）l，跨中H=（～）l变高度（直线）梁：支点处：H=（～）l，跨中H=（～）l而此设计采用变高度的直线梁，支点处梁高为4.0米，跨中梁高为2.0米。2)顶板与底板厚度箱形截面的顶板和底板是结构承受正负弯矩的主要工作部位。其尺寸要受到受力要求和构造两个方面的控制。支墩处底版还要承受很大的压应力，一般来讲：变截面的底板厚度也随梁高变化，墩顶处底板为梁高的1/10-1/12，跨中处底板一般为200-250。底板厚最小应有120mm。箱梁顶板厚度应满足横向弯矩的要求和布置纵向预应力筋的要求。 本设计中采用双面配筋，且底板由支点处以抛物线的形式向跨中变化。在跨中截面底板厚250mm，顶板厚250mm。在支点处由于承受支座的集中荷载，剪力较大，因此支座截面加强,底板厚720mm，顶板厚250mm。1)箱梁腹板厚度腹板的功能是承受截面的剪应力和主拉应力。在预应力梁中，因为弯束对外剪力的抵消作用，所以剪应力和主拉应力的值比较小，腹板不必设得太大；同时，腹板的最小厚度应考虑力筋的布置和混凝土浇筑要求，其设计经验为：（1）腹板内无预应力筋时，采用200mm。（2）腹板内有预应力筋管道时，采用250—300mm。（3）腹板内有锚头时，采用250—300mm。大跨度预应力混凝土箱梁桥，腹板厚度可从跨中逐步向支点加宽，以承受支点处较大的剪力，一般采用300—600mm，甚至可达到1m左右。本设计取腹板厚度为500mm，全桥厚度不变。2)梗腋在顶板和腹板接头处须设置梗腋。梗腋的形式一般为1：2、1：1、1：3、1：4等。梗腋的作用是：提高截面的抗扭刚度和抗弯刚度，减少扭转剪应力和畸变应力。此外，梗腋使力线过渡比较平缓，减弱了应力的集中程度。另外还为布置预应力钢筋和设置锚具留有足够的空间。本设计中，为了满足施工简单及易于布置预应力钢筋的要求，箱室的外部承托尺寸为1000500mm，内部承托尺寸为1000500mm。3)横隔梁横隔梁可以增强桥梁的整体性和良好的横向分布，同时还可以限制畸变；支承处的横隔梁还起着承担和分布支承反力的作用。由于箱形截面的抗扭刚度很大，一般可以比其它截面的桥梁少设置横隔梁，甚至不设置中间横隔梁而只在支座处设置支承横隔梁。本设计在支点处截面尺寸局部加强了，而且由于中间横隔梁的尺寸及对内力的影响较小，在内力计算中也可不作考虑，因此在本设计中没有考虑加设横隔板。跨中截面及中支点截面示意图如下所示：（单位为mm） 图3.1箱形截面细部尺寸3.2桥面铺装和线形的选定1)桥面铺装：选用8cm厚的防水混凝土作为铺装层，上加2cm厚的沥青混凝土磨耗层，共计10cm厚。2)桥面横坡：根据规范规定为1.5%～3.0%,取1.5%,该坡度由铺装层厚度控制。3)竖曲线：纵坡为3.8%，凸曲线半径1200m。 3.3施工方法选择预应力混凝土连续梁桥的施工方法有很多，有支架现浇、悬臂浇筑和悬臂拼装法、顶推法、移动模架法、大型浮吊施工和旋转施工法等。其中悬臂浇筑和悬臂拼装法应用最广。悬臂浇筑法又称无支架平衡支架法、挂蓝法、吊篮法。它是以已经完成的顿顶段（通常称为0号块）为起点，通过悬吊的挂蓝从立模、浇注混凝土、张拉预应力钢筋，逐段对称地向两侧跨中合拢，形成整桥。悬臂浇筑法施工预应力混凝土连续梁桥具有以下特点：1)预应力砼桥的结构受力状态有利于悬臂施工，即悬臂施工时的受力与成桥后的结构受力较为接近。施工时的预应力筋既是施工时的临时需要，又是成桥后的结构受力筋。2)作为无支架施工，有利于通航河流建桥、有利于深山峡谷之间建桥、有利于城市立交桥建桥；不妨碍桥下净空，不影响桥下通航。3)有利于节省施工费用，降低工程造价。因为挂蓝结构简单，成本低廉，逐段浇注混凝土无需大型吊装设备。4)有利于施工作业，加快施工速度。每个节段施工（包括立模、钢筋绑扎、管道定位、混凝土浇注、预应力张拉、管道压浆等）均在挂蓝内进行，挂蓝可设顶棚和养生设备，施工较少受环境影响，可以保证施工的连续性，同时每墩至少有两个工作面平行作业，几个墩可同时施工，个作业面互不干扰，施工速度较快，施工进度有保障。5)有利于变高度箱梁施工。由于采用分段施工，便于梁体设计成为变高度梁，可使预应力混凝土连续梁桥的结构布置成千姿百态。因此本设计主体部分采用悬臂浇筑法，两边跨不对称部分采用满堂支架施工。3.4本桥主要材料及工艺预应力混凝土连续梁采用C50号混凝土；预应力束筋采用270K级钢绞线(15.24)，和型，强度级别1860MPa。纵向预应力筋锚具采用夹片式锚具OVM15-16和OVM15-12。预应力管道采用内径90mm的预埋波纹管； 非预应力钢筋采用HRB335钢筋，构造钢筋采用R235热轧钢筋。伸缩缝装置采用HXC-80A定型产品，全桥共2道。第四章桥面板设计与验算4.1计算模型的选取内部板的计算简图为单向板（49.5/4>2）；而边缘板的计算简图为悬臂板。4.2单向板内力计算单向板内力计算涉及到的荷载有：恒载为结构自重；可变荷载为车辆荷载及冲击荷载。4.2.1恒载内力以纵向取1m的板条计算每延米板上的恒载g沥青混凝土磨耗层：防水混凝土：将承托的面积平摊于桥面板上，则：主梁自重为：合计：1)计算计算跨径：2)计算，作用于每米宽板条上的剪力为： 4.2.3活载内力公路2级车辆荷载后轮轴重为，着地长度为，宽度为。板上荷载分布为：，。有效分布宽度计算：，由于，则。，说明支点处有效分布宽度无重叠。，可得板的有效分布宽度图，在影响线上进行最不利情况的加载，利用结构力学计算得出兼职单向板的内力。作用于每米宽板条上的弯矩为（见图4.1）:作用于每米宽板条上的剪力为： 图4.1主梁桥面单向板计算（单位：mm）内力组合：由于，说以：跨中弯矩4.3自由悬臂板内力计算4.3.1恒载内力以纵向梁宽为1m的板梁计算每延米板上的恒载g沥青混凝土磨耗层：防水混凝土：安全带重量：主梁的自重：合计：每米宽板条的恒载内力 弯矩剪力4.3.2活载产生的内力一个车轮荷载对于悬臂根部的有效分布宽度：（两后轮轴距）后轮的有效分布宽度发生重叠，应以其计算其有效分布宽度。车辆荷载纵向2个车轮对悬臂板根部的有效分布宽度为：有效分布宽度见图4.2。作用于每米宽板条上的弯矩为：作用于每米宽板条上的剪力为：图4.2主梁桥面悬臂板计算（单位：mm）4.3.3行车道板的设计内力故箱型梁腹板顶板处的设计弯矩为：箱型梁顶板中间截面的设计弯矩为：支点处的设计剪力为： 4.4桥面板的配筋设计桥面板配筋选取沿纵向1m宽板条来计算。箱梁混凝土材料为C50，钢筋采用HRB335，则，。4.4.1支座处配筋设计，截面计算高度，代入数据后得令则取实际配筋：B16@100，实际 满足要求。4.4.2跨中正截面抗弯配筋设计，截面计算高度,令则实际配筋：B10@100，实际满足要求。4.4.3支座处斜截面抗剪配筋设计所以只需按构造配置箍筋。 第五章主梁的设计与验算5.1建立计算模型本设计采用桥梁博士软件来进行主梁的内力计算，预应力筋的估算以及全桥安全性验算。5.1.1单元划分本设计的单元划分，每一个施工阶段自然划分为一个单元。这样便于模拟施工过程，而且这些截面正是需要验算的截面。另外，在墩顶、桥台、跨中和一些构造变化位置相应增设了几个单元。这样整个主桥划分成72个单元，73个截面，如图5.1所示。图5.1半桥主梁分段图中1-72号单元为梁单元，而73-80号单元则为为模拟挂蓝施工而建立的挂蓝单元。5.1.2全桥施工阶段的划分按照该桥梁实际施工工序，首先浇筑两个桥墩的0号块和1号块并设置临时固定支座——安装挂蓝，挂蓝就位——分别对称浇筑两个桥墩的2号块——分别对称浇筑两个桥墩的3号墩——······——分别对称浇筑两个桥墩的12号块——分别对称浇筑两个桥墩的13号块和两端主梁的施工——边跨跟、中跨的合拢——桥面铺装及设备安装——完工——使用阶段。根据各施工阶段的施工顺序，由桥梁博士软件建立桥梁计算模型。5.1.3主桥结构使用阶段信息输入(1)非线性温度设置a.非线性温度1(T)杆件号为1-72，高度为距上缘距离，根据《公路桥规》知，温度为23℃，左右界限高度为0mm；温度为6.7℃，左右界限高度为100mm；温度值为0℃，左右界限高度为400mm。b.非线性温度2(B) 杆件号为1-72，高度为距上缘距离，根据《公路桥规》知，温度-11.5℃，左右界限高度为0mm；温度为-3.35℃，左右界限高度为100mm；温度值为0℃，左右界限高度为400mm。(2)不均匀沉降：相邻基础不均匀沉降按2cm计。(3)活荷载的设置各种活载的最终效应解释如下：汽车效应=一列车的效应x汽车横向分布系数。汽车冲击力=汽车效应x冲击系数。根据任务书知，该桥梁的公路等级为Ⅱ级，可以在活荷载入中输入公路Ⅱ级(车道荷载)，不计挂车荷载。(4)横向分布系数的计算：汽车横向分布系数：就是其所承受的汽车总列数，考虑纵横向折减、偏载后的修正值。对于本设计桥面4车道的整体箱梁验算时，其横向分布系数应为2x1（两车道的横向折减系数）x1.155（经计算而得的偏载系数）=2.31,汽车的横向分布系数已经包含了汽车车道数的影响。自定义冲击系数：在桥博中必须人工设置，否则就按老规范中的仅仅跨径有关的计算方法确定。可采用以下公式计算桥梁的自振频率：带入数据算得其中f1用于正弯矩的冲击系数的计算，f2则用于负弯矩的冲击系数的计算。所以征服弯矩段的冲击系数均为0.05。根据建立的模型，利用桥博软件对结构进行计算，可得到各截面的内力值，并由此进行截面配筋估算，待按实际配筋情况在桥博中输入钢束相关信息后进行全桥安全性验算。 5.2恒载、活载内力计算5.2.1恒载内力计算恒载内力计算主要包括自重内力和二期恒载内力的内力叠加。一期恒载和二期恒载由所建立的有限元计算模型输出单元结果信息中引用。一期恒载：程序按截面尺寸信息自动计入；二期恒载：含铺装层和安全带重，按42.8kN/m计入。结构重力的作用效应见表5.1及图5.2.图5.2结构自重内力图表5.1结构重力的作用效应单元号节点号内力单元号节点号内力单元号节点号内力剪力（kN）弯矩（kN.m）剪力（kN）弯矩（kN.m）剪力（kN）弯矩（kN.m）11-1.91E-064.77E-0725257.17E+03-1.02E+054949-7.16E+03-1.03E+05293.8-23.426-6.41E+03-8.21E+04507.69E+03-1.17E+05222.00E+03-23.426266.41E+03-8.21E+045050-7.70E+03-1.17E+053-1.91E+0395527-5.69E+03-6.40E+04518.25E+03-1.33E+05331.91E+0395527275.69E+03-6.40E+045151-8.25E+03-1.33E+054-1.72E+032.77E+0328-5.00E+03-4.80E+04528.81E+03-1.50E+05441.72E+032.77E+0328285.00E+03-4.80E+0452528.90E+03-1.50E+055-1.35E+035.84E+0329-4.33E+03-3.40E+0453-8.34E+03-1.33E+05551.35E+035.84E+0329294.33E+03-3.40E+0453538.33E+03-1.33E+056-9708.16E+0330-3.69E+03-2.19E+0454-7.78E+03-1.17E+05669708.16E+0330303.69E+03-2.19E+0454547.77E+03-1.17E+057-5929.72E+0331-3.08E+03-1.18E+0455-7.23E+03-1.02E+05775929.72E+0331313.08E+03-1.18E+0455557.25E+03-1.02E+058-20.71.06E+0432-2.48E+03-3.47E+0356-6.47E+03-8.15E+048820.71.06E+0432322.48E+03-3.47E+0356566.47E+03-8.15E+0495589.84E+0333-1.89E+033.08E+0357-5.73E+03-6.32E+0499-5589.84E+0333331.89E+033.08E+0357575.73E+03-6.32E+04101.15E+037.28E+0334-1.32E+037.89E+0358-5.01E+03-4.71E+041010-1.15E+037.28E+0334341.32E+037.89E+0358585.01E+03-4.71E+04111.75E+032.94E+0335-7511.10E+0459-4.31E+03-3.31E+041111-1.75E+032.94E+0335357511.10E+0459594.31E+03-3.31E+04 122.36E+03-3.22E+0336-3751.21E+0460-3.64E+03-2.12E+041212-2.36E+03-3.22E+0336363751.21E+0460603.64E+03-2.12E+04132.99E+03-1.12E+04372.91E-021.25E+0461-2.99E+03-1.12E+041313-2.99E+03-1.12E+043737-2.91E-021.25E+0461612.99E+03-1.12E+04143.64E+03-2.12E+04383751.21E+0462-2.36E+03-3.22E+031414-3.64E+03-2.12E+043838-3751.21E+0462622.36E+03-3.22E+03154.31E+03-3.31E+04397511.10E+0463-1.75E+032.94E+031515-4.31E+03-3.31E+043939-7511.10E+0463631.75E+032.94E+03165.01E+03-4.71E+04401.32E+037.89E+0364-1.15E+037.28E+031616-5.01E+03-4.71E+044040-1.32E+037.89E+0364641.15E+037.28E+03175.73E+03-6.32E+04411.89E+033.08E+0365-5589.84E+031717-5.73E+03-6.32E+044141-1.89E+033.08E+0365655589.84E+03186.47E+03-8.15E+04422.48E+03-3.47E+036620.71.06E+041818-6.47E+03-8.15E+044242-2.48E+03-3.47E+036666-20.71.06E+04197.25E+03-1.02E+05433.08E+03-1.18E+04675929.72E+031919-7.24E+03-1.02E+054343-3.08E+03-1.18E+046767-5929.72E+03207.78E+03-1.17E+05443.69E+03-2.19E+04689708.16E+032020-7.79E+03-1.17E+054444-3.69E+03-2.19E+046868-9708.16E+03218.34E+03-1.33E+05454.33E+03-3.40E+04691.35E+035.84E+032121-8.34E+03-1.33E+054545-4.33E+03-3.40E+046969-1.35E+035.84E+03228.89E+03-1.50E+05465.00E+03-4.80E+04701.72E+032.77E+0322228.80E+03-1.50E+054646-5.00E+03-4.80E+047070-1.72E+032.77E+0323-8.25E+03-1.33E+05475.69E+03-6.40E+04711.91E+0395523238.26E+03-1.33E+054747-5.69E+03-6.40E+047171-1.91E+0395524-7.72E+03-1.17E+05486.41E+03-8.21E+04722.00E+03-23.424247.71E+03-1.17E+054848-6.41E+03-8.21E+04727293.8-23.425-7.18E+03-1.02E+05497.17E+03-1.02E+05731.91E-06-9.54E-075.2.2活载内力计算活载的内力计算主要通过有限元软件计算模型，输入使用阶段活载所增加的相关参数得到。计算结果如表5.2到表5.5。表5.2汽车使用阶段内力Mmax单元号节点号内力单元号节点号内力单元号节点号内力剪力（kN）弯矩（kN.m）剪力（kN）弯矩（kN.m）剪力（kN）弯矩（kN.m）11002525-702.66E+034949702.65E+032002623.63.28E+0350-88.32.79E+0322002626-23.63.28E+035050882.79E+033-1.15E+0351227-7344.06E+0351-1082.96E+03 331.15E+035122727-29.14.06E+0351511082.96E+034-1.11E+031.50E+0328-7284.73E+0352-1293.17E+03441.11E+031.50E+0328287284.73E+035252-70.43.17E+035-1.02E+033.31E+032922.45.47E+035311.53.11E+03551.02E+033.31E+032929-22.45.47E+035353-11.53.11E+036-9624.95E+033032.26.32E+0354-40.53.15E+03669624.95E+033030-32.26.32E+03545440.53.15E+037-8716.32E+0331-7167.18E+0355-8153.95E+03778716.32E+033131-46.77.18E+0355558153.95E+038-18.18.10E+0332-7597.95E+0356-1035.41E+038818.28.10E+0332327597.95E+0356561035.41E+039-6639.45E+033359.78.84E+0357-8636.97E+03996639.45E+033333-59.78.84E+0357571006.97E+0310-5481.03E+04341579.60E+0358-7938.34E+0310105481.03E+043434-1579.60E+0358587938.34E+03112991.08E+0435-5071.01E+0459-6949.42E+031111-2991.08E+043535-2561.01E+0459596949.42E+03124091.10E+04363061.02E+04601461.03E+041212-4101.10E+043636-3061.02E+046060-1461.03E+0413-2461.09E+0437-3811.03E+0461-5131.09E+0413132461.09E+043737-3821.03E+046161-2501.09E+0414-1421.03E+0438-3061.02E+0462-4061.10E+0414141421.03E+0438383061.02E+0462624061.10E+0415-50.69.46E+0339-2561.01E+04634391.08E+04151550.69.46E+033939-5071.01E+046363-4391.08E+04167878.29E+03405949.60E+03645521.03E+041616-7878.29E+034040-5949.60E+036464-5521.03E+04171066.90E+0341-71.68.95E+0365-96.29.47E+031717-1066.90E+034141-6918.95E+036565-6679.47E+03188485.38E+034213.37.90E+036621.98.05E+031818-8485.38E+034242-13.37.90E+036666-21.88.05E+0319723.93E+0343-417.13E+03678756.33E+031919-71.93.93E+034343417.13E+036767-8756.33E+032040.53.15E+03447206.30E+03682034.96E+032020-40.53.15E+034444-7206.30E+036868-9654.96E+0321-11.53.11E+03457285.54E+03691.03E+033.31E+03212111.53.11E+034545-7285.54E+036969-1.03E+033.31E+0322-70.43.18E+0346-17.74.69E+03703561.51E+032222-1293.18E+03464617.74.69E+037070-1.12E+031.51E+03231082.96E+0347-17.83.95E+03711.15E+035132323-1082.96E+03474717.83.95E+037171-1.15E+035132488.12.79E+0348-23.63.28E+0372002424-88.32.79E+03484823.63.28E+03727200 25702.66E+0349-702.65E+037300表5.3汽车使用阶段内力Mmin单元号节点号内力单元号节点号内力单元号节点号内力剪力（kN）弯矩（kN.m）剪力（kN）弯矩（kN.m）剪力（kN）弯矩（kN.m）110025251.04E+03-1.37E+044949-1.04E+03-1.37E+042758-31426-941-1.10E+04501.13E+03-1.58E+042210.2-3142626941-1.10E+045050-1.13E+03-1.58E+043189-41027-827-8.50E+03511.19E+03-1.79E+0433-189-4102727827-8.50E+035151-1.19E+03-1.79E+044189-60028-453-6.47E+03521.28E+03-2.02E+0444-189-6002828453-6.47E+035252888-2.02E+045378-1.22E+0329-377-5.26E+0353-792-1.86E+0455-378-1.22E+032929377-5.26E+035353792-1.86E+046378-1.92E+0330-300-4.28E+0354-702-1.72E+0466-378-1.92E+033030300-4.28E+035454702-1.72E+047378-2.61E+0331-225-3.52E+0355-617-1.59E+0477-378-2.61E+033131225-3.52E+035555617-1.59E+048378-3.66E+0332-129-3.02E+0356-497-1.43E+0488-378-3.66E+033232129-3.02E+035656497-1.43E+049378-4.71E+0333-74.2-2.82E+0357-378-1.31E+0499-378-4.71E+03333374.2-2.82E+035757378-1.31E+0410378-5.75E+0334-72.9-2.64E+0358-378-1.20E+041010-378-5.75E+03343472.9-2.64E+035858378-1.20E+0411378-6.80E+0335-72.7-2.46E+0359-378-1.10E+041111-378-6.80E+03353572.7-2.46E+035959378-1.10E+0412378-7.84E+0336-72.6-2.34E+0360-378-9.93E+031212-378-7.84E+03363672.6-2.34E+036060378-9.93E+0313378-8.89E+033772.6-2.22E+0361-378-8.89E+031313-378-8.89E+033737-72.6-2.22E+036161378-8.89E+0314378-9.93E+033872.6-2.34E+0362-378-7.84E+031414-378-9.93E+033838-72.6-2.34E+036262378-7.84E+0315378-1.10E+043972.7-2.46E+0363-378-6.80E+031515-378-1.10E+043939-72.7-2.46E+036363378-6.80E+0316378-1.20E+044073-2.64E+0364-378-5.75E+031616-378-1.20E+044040-73-2.64E+036464378-5.75E+0317378-1.31E+044174.3-2.82E+0365-378-4.70E+031717-378-1.31E+044141-74.3-2.82E+036565378-4.70E+0318497-1.43E+0442129-3.02E+0366-378-3.66E+031818-497-1.43E+044242-129-3.02E+036666378-3.66E+0319617-1.59E+0443225-3.53E+0367-378-2.61E+03 1919-617-1.59E+044343-225-3.53E+036767378-2.61E+0320702-1.72E+0444300-4.28E+0368-378-1.92E+032020-702-1.72E+044444-300-4.28E+036868378-1.92E+0321792-1.86E+0445377-5.26E+0369-378-1.22E+032121-792-1.86E+044545-377-5.26E+036969378-1.22E+0322888-2.02E+0446453-6.47E+0370-190-58522221.28E+03-2.02E+044646-453-6.47E+037070190-58523-1.20E+03-1.79E+0447832-8.50E+0371-190-39423231.20E+03-1.79E+044747-832-8.50E+037171190-39424-1.13E+03-1.58E+0448942-1.10E+04729.68-29824241.13E+03-1.58E+044848-942-1.10E+047272758-31425-1.04E+03-1.37E+04491.04E+03-1.37E+047300表5.4汽车使用阶段内力Qmax单元号节点号内力单元号节点号内力单元号节点号内力剪力（kN）弯矩（kN.m）剪力（kN）弯矩（kN.m）剪力（kN）弯矩（kN.m）110025251.38E+03-7.57E+0349491312.59E+0320026-1.31E+03-5.14E+0350-1302.76E+03221.15E+03-2.2726261.31E+03-5.14E+0350501302.76E+033-1.13E+0350427-1.24E+03-2.94E+0351-1292.95E+03331.13E+0350427271.24E+03-2.94E+0351511292.95E+034-1.09E+031.47E+0328-1.17E+03-96752-1293.17E+03441.09E+031.47E+0328281.17E+03-96752521.45E+03-1.29E+045-1.02E+033.19E+0329-1.09E+0377753-1.39E+03-1.09E+04551.02E+033.19E+0329291.09E+0377753531.39E+03-1.09E+046-9444.65E+0330-1.02E+032.30E+0354-1.33E+03-8.92E+03669444.65E+0330301.02E+032.30E+0354541.33E+03-8.92E+037-8755.88E+0331-9493.61E+0355-1.28E+03-7.10E+03778755.87E+0331319493.61E+0355551.28E+03-7.10E+038-7777.29E+0332-8764.69E+0356-1.20E+03-4.65E+03887777.29E+0332328764.69E+0356561.20E+03-4.65E+039-6858.25E+0333-8035.57E+0357-1.11E+03-2.54E+03996858.25E+0333338035.57E+0357571.11E+03-2.54E+0310-5998.80E+0334-7316.24E+0358-1.03E+03-74310105998.80E+0334347316.24E+0358581.03E+03-74811-5209.01E+0335-6606.71E+0359-95573611115209.01E+0335356606.71E+03595995573612-4468.92E+0336-6136.92E+0360-8761.92E+0312124468.92E+0336366136.92E+0360608761.92E+0313-3798.58E+0337-5687.05E+0361-7972.80E+0313133798.58E+0337375687.05E+0361617972.80E+03 14-3188.03E+0338-5257.10E+0362-7193.39E+0314143188.03E+0338385257.10E+0362627193.39E+0315-2627.32E+0339-4837.08E+0363-6413.70E+0315152627.31E+0339394837.08E+0363636413.70E+0316-2126.48E+0340-4236.93E+0364-5653.73E+0316162126.48E+0340404236.93E+0364645653.73E+0317-1685.58E+0341-3686.66E+0365-4933.54E+0317171685.58E+0341413686.66E+0365654933.54E+0318-1284.62E+0342-3176.27E+0366-4233.11E+0318181284.62E+0342423176.27E+0366664233.11E+0319-923.60E+0343-2715.82E+0367-391-2.20E+03191991.93.60E+0343432715.82E+036767391-2.20E+0320-72.23.00E+0344-2315.31E+0368-385-1.68E+03202072.23.00E+0344442315.31E+036868385-1.68E+0321-70.93.06E+0345-1944.76E+0369-381-1.12E+03212170.93.06E+0345451944.76E+036969381-1.12E+0322-70.43.17E+0346-1634.20E+0370-378-50322221.53E+03-1.32E+0446461634.20E+037070378-50323-1.47E+03-1.12E+0447-1382.19E+0371-378-17223231.47E+03-1.12E+0447471382.19E+037171378-17224-1.43E+03-9.32E+0348-1342.37E+0372-378024241.43E+03-9.33E+0348481342.37E+037272757-29825-1.38E+03-7.57E+0349-1312.59E+037300表5.5汽车使用阶段内力Qmin单元号节点号内力单元号节点号内力单元号节点号内力剪力（kN）弯矩（kN.m）剪力（kN）弯矩（kN.m）剪力（kN）弯矩（kN.m）11-74802525-1292.59E+034949-1.39E+03-7.42E+032757-314261342.37E+03501.43E+03-9.33E+0322-37802626-1342.37E+035050-1.45E+03-9.02E+033378-172271342.19E+03511.48E+03-1.10E+0433-378-1722727-1392.19E+035151-1.48E+03-1.10E+044378-503281574.20E+03521.52E+03-1.32E+0444-379-5032828-1634.20E+035252-70.43.17E+035379-1.12E+03291934.86E+035370.93.06E+0355-381-1.12E+032929-1934.86E+035353-703.06E+036383-1.68E+03302325.47E+035472.33.00E+0366-385-1.68E+033030-2325.47E+035454-70.53.00E+037388-2.20E+03312665.82E+035591.93.60E+0377-389-2.20E+033131-2776.03E+035555-89.53.60E+0384203.11E+03323156.32E+03561284.62E+03 88-4203.11E+033232-3156.32E+035656-1244.62E+0394893.54E+03333706.77E+03571635.58E+0399-4893.54E+033333-3706.77E+035757-1685.58E+03105693.84E+03344307.11E+03582076.48E+031010-5693.84E+033434-4307.11E+035858-2126.48E+03116513.87E+03354797.08E+03592647.45E+031111-6513.87E+033535-4957.32E+035959-2647.45E+03127343.62E+03365307.22E+03603258.22E+031212-7343.62E+033636-5307.22E+036060-3258.22E+03137972.83E+03375657.05E+03613758.58E+031313-7972.83E+033737-5837.29E+036161-3928.82E+03148812.00E+03386197.04E+03624478.97E+031414-8812.00E+033838-6197.04E+036262-4478.98E+0315966871396576.71E+03635269.11E+031515-9668713939-6766.96E+036363-5269.11E+03161.05E+03-568407336.30E+03646128.94E+031616-1.05E+03-5634040-7336.30E+036464-6128.94E+03171.12E+03-2.51E+03418105.70E+03656828.25E+031717-1.12E+03-2.51E+034141-8105.70E+036565-7068.41E+03181.20E+03-4.58E+03428894.88E+03667817.32E+031818-1.20E+03-4.58E+034242-8894.88E+036666-7817.32E+03191.29E+03-6.98E+03439473.61E+03678875.92E+031919-1.29E+03-6.98E+034343-9673.86E+036767-8875.92E+03201.33E+03-8.90E+03441.03E+032.37E+03689434.65E+032020-1.33E+03-8.90E+034444-1.03E+032.37E+036868-9714.72E+03211.40E+03-1.08E+04451.10E+03913691.03E+033.21E+032121-1.40E+03-1.08E+044545-1.10E+039126969-1.03E+033.21E+03221.45E+03-1.30E+04461.18E+03-758701.09E+031.47E+032222-1293.17E+034646-1.18E+03-7587070-1.12E+031.49E+03231282.95E+03471.24E+03-2.94E+03711.15E+035092323-1282.95E+034747-1.26E+03-2.65E+037171-1.15E+03509241302.76E+03481.31E+03-5.06E+03721.15E+03-2.272424-1302.76E+034848-1.31E+03-5.06E+03727200251292.59E+03491.39E+03-7.42E+0373005.3温度及支座沉降次内力计算由于连续梁只有一个横向支座，所以整体温变对梁体的内力没有影响，在这里只考虑桥面板由于日照等因素产生梯度温度效应。根据《桥规》，桥面板表面竖向日照正温差计算基数T1取23℃，T2取6.7℃，竖向日照反温差为正温差乘以-0.5。按以上规定由桥梁博士有限元软件程序可计算出不均匀温度引起的内力。 由于各个支座处的竖向支座反力的不同引起支座的不均匀变位，连续梁是一种超静定结构，对支座的不均匀沉降特别敏感，所以由它引起的内力是构成内力的重要组成部分。其计算方法是：三跨连续梁的四个支点中的每个支点分别下沉2cm，其余支点不动，所得到的内力进行叠加，取最不利的内力范围。5.4内力组合根据《桥规》规定，进行承载能力极限状态的内力组合和正常使用极限状态的内力组合。5.4.1承载内力极限状态的内力组合组合I：基本组合考虑永久作用：结构重力，基础沉降；考虑可变作用：汽车荷载、温度梯度作用。则基本组合作用效应表达式为：或5.4.2正常使用极限状态的内力组合1.短期组合考虑永久作用：结构重力，基础沉降；考虑可变作用：汽车荷载、温度梯度作用。则基本组合作用效应表达式为：2.长期组合考虑永久作用：结构重力，基础沉降；考虑可变作用：汽车荷载、温度梯度作用。则基本组合作用效应表达式为： 5.4.3内力组合按照《桥规》要求和以上计算结果，可进行承载能力极限状态组合和正常使用极限状态组合。承载能力极限状态与正常使用极限状态的内力包络图如图5.3、图5.4所示。弯矩包络图剪力包络图图5.3承载能力极限状态内力包络图弯矩包络图剪力包络图图5.4正常使用极限状态内力包络图5.5预应力钢束数量的确定及布置 预应力混凝土截面配筋，是根据前面两种极限状态的组合结果，确定截面受力的性质，分为轴拉、轴压、上缘受拉偏压、下缘受拉偏压、上缘受拉偏拉、下缘受拉偏拉、上缘受拉受弯和下缘受拉受弯8种受力类型，分别按照相应的钢筋估算公式进行计算。估算结果为截面上缘配筋和截面下缘配筋，此为截面最小配筋，为安全起见可根据经验适当放宽。截面最小配筋图见图5.5.正常使用极限状态结构配筋面积图承载能力极限状态结构配筋面积图图5.5结构配筋面积图为进行预应力筋的估算，需要初步进行主梁内力组合，由于此时预应力钢束并没有张拉，也不用考虑预加力对徐变收缩的影响，以及钢束孔道对截面的影响，所以下图中的各种内力组合结果均是初步的，真正的内力组合见后全桥安全性验算部分。需要说明的是，之所以称为钢束“估算”，是因为计算中使用的组合结果并不是桥梁的真实受力。确定钢束需要知道各截面的计算内力，而布置好钢束前又不可能求得桥梁的真实受力状态，故只能称为“估算”。此时与真实受力状态的差异由以下四方面引起：①未考虑预加力的作用；②未考虑预加力对徐变、收缩的影响；③未考虑（钢束）孔道的影响；④各钢束的预应力损失值只能根据经验事先拟定。5.5.1预应力钢束数量的确定根据各个界面正截面抗裂要求，确定预应力钢束数量。根据《公桥规》规定，正截面抗裂应满足下列条件要求：全预应力混凝土构件，在作用（或荷载）短期效应组合下，分段浇筑或砂浆接缝的纵向分块构件应满足以下要求： 其中为在作用（或荷载）短期效应组合下构件抗裂验算边缘混凝土的法向拉应力，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混凝土预压应力。配置主梁纵向预应力的目的是使预应力混凝土梁在预应力和使用荷载共同作用下截面上、下缘均不产生拉应力，既应满足以下要求：其中分别表示预应力筋在截面上、下缘产生的有效预压应力，分别为截面上、下缘的抗弯模量（可按毛截面考虑），表示在作用（或荷载）短期效应组合下，计算截面最大、最小弯矩。由预应力钢束所产生的截面上、下缘产生的有效预压应力分三种情况讨论:1．截面上。下缘均配置预应力筋由预应力钢束及在截面上、下缘产生的应力分别为：上、下缘所需的钢束的面积为：其中分别为上缘的预应力钢筋重心及下缘的预应力钢筋重心距截面重心的距离，A为估算钢筋数量时近似采用毛截面面积，分别表示截面上、下缘预应力筋的截面积，为预应力筋的张拉控制应力， 为预应力损失，按张拉控制应力的20%估算。2．只在截面下缘配置预应力筋时由下缘预应力钢筋在截面上、下缘产生的应力分别为：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：再由式可估算出下缘截面所需的钢束的面积。3．只在截面上缘配置预应力筋时由上缘预应力钢筋在截面上、下缘产生的应力分别为：由截面上缘不出现拉应力控制，上缘所需的有效预加力为：再由式可估算出下缘截面所需的钢束的面积。拟采用钢绞线，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。所需预应力钢绞线的面积为：由“桥梁博士” 软件估算结构配筋面积可得到在正常使用极限状态短期荷载效应组合下各截面所需预应力钢束的截面面积，见表5.6。表5-6仅给出半跨结构的预应力钢束面积，另半跨与之对称。根据估算的预应力钢束的截面面积，采用、、和预应力钢筋筋，锚具使用OVM15-15、OVM15-12、OVM15-9和OVM15-6四种，采用90金属波纹管成孔，预留孔道直接90mm。由估算钢束面积计算出各截面的钢束用量见表5.7。在两个腹板内每隔600mm对称布置一根直径32mm的RRB400的钢筋，其抗拉屈服强度为400MPa。相当于每延米预加力1072Kn。表5.6预应力钢束估算面积表（m^2）节点号配筋节点号配筋节点号配筋上缘下缘上缘下缘上缘下缘11.00E-041.00E-04141.72E-021.80E-03273.33E-02023.00E-041.00E-04152.18E-020282.79E-020301.00E-03162.69E-020292.25E-020402.80E-03173.22E-020301.77E-022.20E-03505.90E-03183.75E-020311.38E-026.80E-03608.50E-03194.29E-020321.01E-021.11E-02701.04E-02204.64E-020337.20E-031.50E-02801.22E-02215.00E-020344.80E-031.80E-0291.60E-031.28E-02225.60E-020353.20E-032.01E-02103.80E-031.24E-02234.99E-020362.60E-032.08E-02116.60E-031.09E-02244.68E-020372.40E-032.11E-02129.80E-038.50E-03254.36E-020　　　131.33E-025.40E-03263.85E-020　　　表5.7预应力钢束表节点号上缘钢束配置束数下缘钢束配置束数节点号上缘钢束配置束数下缘钢束配置束数6根9根12根15根12根6根9根12根15根12根1002221924220020022220242240300224212422404002242224224050022623242240 6002282424224070022825242200802228262421609222282724214010242282824212011242482924210212242663024284132428431242661424282322424815242100332422101624212034242012172421403520201618242160360020165.5.2预应力束的布置1.布置原则(1)为避免梁体产生横向弯曲，预应力筋应在截面上对称分布，各施工阶段都要满足对称布置的要求；(2)现阶段有取消为抗剪和弯索的趋势，弯索应尽量布置在腹板及梗肋内，锚固在截面中性轴附近，尽量以S型曲线锚固，以消除锚固点产生的横向力；(3)顶、底板的预应力筋应适量集中布置在腹板及梗肋等混凝土较厚的位置，而不宜采用均匀分散的布置方式，底板束一般都平行底板布置；(4)为防止中间支点处因偏心距较大的锚固力作用而导致梁下缘开裂，通常在梁上、下缘布置几束直线通长束；(5)若预应力钢筋数量较多而不得不在板的中部布筋时，应尽量避开很想正弯矩较大的区域，应满足构造要求；(6)顶、底板的预应力筋应适量集中布置在腹板及梗肋等混凝土较厚的位置，而不宜采用均匀分散的布置方式，底板束一般都平行底板布置；(7)为防止中间支点处因偏心距较大的锚固力作用而导致梁下缘开裂，通常在梁上、下缘布置几束直线通长束； 图5.6部分截面配束图（尺寸单位：cm）(1)顶、底板的预应力筋应适量集中布置在腹板及梗肋等混凝土较厚的位置，而不宜采用均匀分散的布置方式，底板束一般都平行底板布置；(2)为防止中间支点处因偏心距较大的锚固力作用而导致梁下缘开裂，通常在梁上、下缘布置几束直线通长束；(3)若预应力钢筋数量较多而不得不在板的中部布筋时，应尽量避开很想正弯矩较大的区域，应满足构造要求； (1)力筋较多时可分层布置，先锚固或弯起靠近腹板中部的力筋，尽量使管道上下对齐，以便浇筑和振捣，不宜采用梅花型布置，特别当管道间距较小时；(2)为了便于计算，应尽量减少预应力筋的类型；(3)本桥采用预埋金属波纹管，根据《公桥规》9.4.9条规定，直线管道的净距不应小于40mm，且不应小于管道直径的0.6倍，其竖直方向可将两管道重叠；(4)根据《公桥规》9.4.10条规定，后张法预应力构件的曲线预应力钢束的曲率半径不得小于4m。1.钢束的布置部分截面预应力束的布置情况见图5.6。5.6预应力损失计算由于施工中预应力钢束的张拉采用后张法，故按《公桥规》6.2.1条，应计算以下各项预应力损失：1.预应力钢束与管道壁之间的摩擦损失（）式中：——张拉钢束时锚下的控制应力（MPa）；——钢束与管道壁的摩擦系数，对于预埋金属波纹管，取；——从张拉端到计算截面间管道平面曲线的夹角之和（rad）；——管道每米局部偏差对摩擦的影响系数，对于预埋金属波纹管，取；——从张拉端至计算截面的管道长度，可近似取其在纵轴上的投影长度（mm）。2.锚具变形、钢束回缩引起的应力损失（） 式中：——张拉端锚具变形、钢束回缩值和接缝压缩值之和（mm），按《公桥规》表6.2.3采用；——预应力钢束的有效长度（mm）；——预应力钢筋弹性模量。1.分批张拉时混凝土弹性回缩引起的应力损失（）式中：——在计算截面先张拉的钢筋重心处，由后张拉各批钢筋而产生的混凝土法向应力（MPa）；——预应力钢筋弹性模量与混凝土模量的比值。2.预应力钢筋的应力松弛损失（）式中：——张拉系数，一次张拉时，；超张拉时，；——钢筋松弛系数，级松弛（普通松弛），，级松弛（低松弛），；在桥梁博士计算程序中，松弛率填写项输入0时，则系统自动根据《公桥规》6.2.6-1公式计算松弛损失，此时松弛系数取用0.3；3.混凝土收缩和徐变引起的预应力损失（）式中——构件受拉区全部纵向钢筋截面重心处，由预应力（扣除相应阶段预应力损失）和结构自重产生的混凝土法向应力；——预应力钢筋传力锚固龄期为t0，计算龄期为t时的混凝土收缩应变；——加载龄期为t0，计算龄期为t时混凝土徐变系数； ——构件受拉区全部纵向钢筋配筋率，。5.7预加力次力矩和徐变次内力计算1.预加力产生的次内力由于预加力次力矩的计算在程序中已经全部考虑，故这部分的计算不再进行。这里仅就次力矩的力法计算做一些介绍。首先选定结构的基本体系，计算出预加力对基本体系的弯矩，此为静定力矩，即初预矩；然后用力法求解结构在预加力作用下的赘余力，此即所谓的“二次内力矩”。初预矩和二次内力矩之和就是预加力对结构的综合力矩。2.徐变引起的次内力计算根据《公桥规》的编制理念，使用阶段的收缩徐变时间应为“0”天，而将结构的收缩徐变考虑考虑到施工阶段，即添加一个较长的施工周期，用以完成结构的收缩徐变，而不再使用阶段考虑。根据《公桥规》4.2.12条规定，在先期结构上由于结构自重产生的弯矩，经过混凝土徐变重分配，在后期结构中t时的弯矩Mgt，可按下式计算。式中：——在先期结构自重作用下，按先期结构体系计算的弯矩；——在先期结构自重作用下，按后期结构体系计算的弯矩；——从先期结构加载龄期至后期结构计算所考虑时间t时的徐变天数，当缺乏符合当地实际计算条件的数据时，可按《公桥规》附录F计算；——从先期结构加载龄期至后期结构计算所烤炉时间t时的徐变天数。按以上规定，由桥梁博士有限元软件程序可算出全桥结构的徐变次内力见表5.8。表5.8混凝土徐变次内力表单元号节点号内力单元号节点号内力单元号节点号内力剪力（kN）弯矩（kN.m）剪力（kN）弯矩（kN.m）剪力（kN）弯矩（kN.m） 110025254.48E-02-2.56E+0349494.48E-02-2.55E+0320026-4.48E-02-2.56E+0350-4.48E-02-2.55E+0322-51.7026264.48E-02-2.56E+0350504.48E-02-2.55E+03351.7-25.827-4.48E-02-2.56E+0351-4.48E-02-2.55E+0333-51.7-25.827274.48E-02-2.56E+0351514.48E-02-2.55E+03451.7-77.528-4.48E-02-2.56E+0352-4.48E-02-2.55E+0344-51.7-77.528284.48E-02-2.56E+03525251.6-2.55E+03551.7-18129-4.48E-02-2.56E+0353-51.6-2.45E+0355-51.7-18129294.48E-02-2.56E+03535351.6-2.45E+03651.7-28430-4.48E-02-2.56E+0354-51.6-2.35E+0366-51.7-28430304.48E-02-2.56E+03545451.6-2.35E+03751.7-38831-4.48E-02-2.56E+0355-51.6-2.24E+0377-51.7-38831314.48E-02-2.56E+03555551.6-2.24E+03851.7-54332-4.48E-02-2.56E+0356-51.6-2.09E+0388-51.7-54332324.48E-02-2.56E+03565651.6-2.09E+03951.7-69833-4.48E-02-2.56E+0357-51.6-1.93E+0399-51.7-69833334.48E-02-2.56E+03575751.6-1.93E+031051.7-85334-4.48E-02-2.56E+0358-51.6-1.78E+031010-51.7-85334344.48E-02-2.56E+03585851.6-1.78E+031151.7-1.01E+0335-4.48E-02-2.56E+0359-51.6-1.63E+031111-51.7-1.01E+0335354.48E-02-2.56E+03595951.6-1.63E+031251.7-1.16E+0336-4.48E-02-2.56E+0360-51.6-1.47E+031212-51.7-1.16E+0336364.48E-02-2.56E+03606051.6-1.47E+031351.7-1.32E+0337-4.48E-02-2.56E+0361-51.6-1.32E+031313-51.7-1.32E+0337374.48E-02-2.56E+03616151.6-1.32E+031451.7-1.47E+0338-4.48E-02-2.56E+0362-51.6-1.16E+031414-51.7-1.47E+0338384.48E-02-2.56E+03626251.6-1.16E+031551.7-1.63E+0339-4.48E-02-2.56E+0363-51.6-1.01E+031515-51.7-1.63E+0339394.48E-02-2.56E+03636351.6-1.01E+031651.7-1.78E+0340-4.48E-02-2.56E+0364-51.6-8511616-51.7-1.78E+0340404.48E-02-2.56E+03646451.6-8511751.7-1.94E+0341-4.48E-02-2.56E+0365-51.6-6971717-51.7-1.94E+0341414.48E-02-2.56E+03656551.6-6971851.7-2.09E+0342-4.48E-02-2.56E+0366-51.6-5421818-51.7-2.09E+0342424.48E-02-2.56E+03666651.6-5421951.7-2.25E+0343-4.48E-02-2.56E+0367-51.6-3871919-51.7-2.25E+0343434.48E-02-2.56E+03676751.6-3872051.7-2.35E+0344-4.48E-02-2.56E+0368-51.6-2842020-51.7-2.35E+0344444.48E-02-2.56E+03686851.6-2842151.7-2.45E+0345-4.48E-02-2.55E+0369-51.6-1812121-51.7-2.45E+0345454.48E-02-2.55E+03696951.6-1812251.7-2.56E+0346-4.48E-02-2.55E+0370-51.6-77.422224.48E-02-2.56E+0346464.48E-02-2.55E+03707051.6-77.4 23-4.48E-02-2.56E+0347-4.48E-02-2.55E+0371-51.6-25.823234.48E-02-2.56E+0347474.48E-02-2.55E+03717151.6-25.824-4.48E-02-2.56E+0348-4.48E-02-2.55E+0372-51.6024244.48E-02-2.56E+0348484.48E-02-2.55E+0372720025-4.48E-02-2.56E+0349-4.48E-02-2.55E+0373005.8持久状况承载能力极限状态计算5.8.1正截面抗弯承载力计算由于单元划分较多，不能在此一一显示，因此依据内力和应力值确定显示结果单元号，一般有跨中、支点、1/4跨、变截面处、配筋变化点等。本模型最终确定显示计算结果的节点号：2#（边跨边支点）、8#（边跨1/4截面）、21#（边跨近中支点截面）、22#（中跨支点）、23#（中跨近中支点截面）、30#（中跨1/4截面）、37#（中跨跨中），见图5.7。图5.7半跨计算节点位置图通过桥梁博士系统计算结构承载能力，结果见表5.9.表5.9承载能力极限状态基本组合正截面强度验算单元号节点号内力属性Mj(kNorkN.M)极限抗力(kNorkN.M)受力类型抗力是否满足受压区高度是否满足22最大弯矩-23.4-1.89E+04上拉受弯是是最小弯矩-490-1.89E+04上拉受弯是是最大轴力0-1.89E+04上拉受弯是是最小轴力-3.58E-10-1.89E+04上拉受弯是是88最大弯矩3.01E+043.22E+04下拉受弯是是最小弯矩6.98E+033.22E+04下拉受弯是是最大轴力0.00E+003.22E+04下拉受弯是是最小轴力-1.45E-103.22E+04下拉受弯是是2121最大弯矩-1.05E+05-2.42E+05上拉受弯是是最小弯矩-1.79E+05-2.42E+05上拉受弯是是最大轴力0.00E+00-2.42E+05上拉受弯是是最小轴力0.00E+00-2.42E+05上拉受弯是是2222最大弯矩-1.21E+05-2.46E+05上拉受弯是是最小弯矩-2.01E+05-2.46E+05上拉受弯是是最大轴力-9.30E-01-2.46E+05上拉受弯是是 最小轴力-1.12E+00-2.46E+05上拉受弯是是2323最大弯矩-1.04E+05-2.42E+05上拉受弯是是最小弯矩-1.78E+05-2.42E+05上拉受弯是是最大轴力-9.30E-01-2.42E+05上拉受弯是是最小轴力-1.12E+00-2.42E+05上拉受弯是是3030最大弯矩1.16E+042.64E+04下拉受弯是是最小弯矩-2.34E+04-6.78E+04上拉受弯是是最大轴力-9.30E-01-6.78E+04上拉受弯是是最小轴力-1.12E+00-6.78E+04上拉受弯是是3737最大弯矩5.48E+046.06E+04下拉受弯是是最小弯矩1.80E+046.06E+04下拉受弯是是最大轴力-9.30E-016.06E+04下拉受弯是是最小轴力-1.12E+006.06E+04下拉受弯是是通过以上计算结果表明，截面抗力，满足规范要求。5.8.2斜截面抗剪承载力计算由于梁体中的主拉应力都不大于，故根据《公桥规》7.1.6条规定，箍筋可仅按构造要求设置，取双肢HRB335直径16mm的钢筋，自支座中心起长度不小于一倍梁高范围内，其间距为100mm，其他梁端箍筋间距取150mm。5.9持久状况正常使用极限状态计算5.9.1电算应力结果1.使用阶段荷载组合I应力（长期效应）根据桥梁博士计算结果输出使用阶段荷载组合I应力（长期效应）见表5.10。表5.10正常使用极限状态组合1应力验算单元号节点号上缘正应力下缘正应力主应力最大值最小值最大值最小值最大主压最小主拉113.072.950.3110.3033.070.12623.012.850.4690.4093.010.126223.012.850.4690.4093.01-0.19233.253.04E+001.841.633.250.126333.253.04E+001.841.633.250.12643.653.311.40.9713.650.126443.653.311.40.9713.650.126 54.143.562.81.884.140.126554.143.562.81.884.140.12664.633.833.992.614.630.126664.633.833.992.614.63-5.91E-0274.963.963.792.094.96-6.40E-02774.963.963.792.094.960.12685.44.163.361.325.40.126886.014.743.61.556.01-6.63E-0296.274.823.31.066.27-2.77E-02996.635.173.511.266.630.126106.374.823.851.536.370.12610106.855.284.211.886.850.126116.354.744.772.466.350.12611117.055.425.423.087.050.126126.915.254.252.086.910.12612127.555.864.922.727.550.126137.35.633.551.587.30.12613136.334.724.652.656.330.126145.954.433.511.75.950.12614146.494.954.132.346.490.1261564.543.261.5960.12615156.044.584.552.916.040.126165.093.765.313.855.340.12616165.213.876.4256.420.126174.623.396.585.326.580.12617175.123.878.377.158.370.126184.913.738.046.948.040.12618185.224.038.777.78.770.126194.873.748.567.578.560.12619195.564.49.738.789.730.126205.424.279.468.539.460.12620206.124.9410.49.5410.40.126216.164.96109.13100.12621216.164.96109.13100.126225.213.9711.510.511.5-0.1222225.223.9911.510.511.5-0.168236.195.029.989.19.980.12623236.195.029.989.19.980.126246.034.9110.69.7910.60.12624245.344.249.628.759.620.126255.364.3110.19.310.10.12625254.73.688.888.018.880.126264.913.929.358.529.350.126 26264.643.668.537.678.530.126274.753.89.068.189.060.12627274.383.436.986.086.980.126284.984.056.765.876.760.12628284.964.035.434.55.610.126295.754.786.165.116.160.12629295.854.884.543.535.850.126306.585.565.294.026.580.12630306.125.114.463.216.120.126316.825.775.423.846.820.12631316.325.284.542.986.320.126326.965.875.523.586.960.12632326.45.334.622.726.40.126336.925.775.893.56.920.12633336.285.155.012.656.280.126346.95.626.113.276.90.12634346.485.185.632.816.480.126356.454.979.165.719.160.12635356.124.638.895.468.89-6.16E-02366.154.618.945.338.94-5.90E-0336365.614.058.675.078.670.126375.754.168.524.848.520.1261.使用阶段荷载组合II应力（短期效应）见表5.11.表5.11正常使用极限状态组合2应力验算表5-11正常使用极限状态组合2应力验算单元号节点号上缘正应力下缘正应力主应力最大值最小值最大值最小值最大主压最小主拉117.477.49E-010.976-3.02E-027.47-3.02E-0227.416.26E-011.187.63E-027.417.63E-02227.416.26E-011.187.63E-027.41-0.72937.720.792.541.237.723.23E-03337.720.792.541.237.723.23E-0348.231.022.090.4548.236.42E-02448.231.022.090.4548.236.42E-0258.961.173.51.158.960.126558.961.173.51.158.960.12669.661.334.71.79.660.126669.661.334.71.79.66-0.188710.21.364.511.0610.2-0.1937710.21.364.511.0610.20.126 810.91.414.090.14810.90.1268811.524.340.38411.5-0.199911.91.954.03-0.17111.9-0.1719912.32.29E+004.243.17E-0212.33.17E-021012.11.844.670.21512.10.126101012.62.295.040.56512.60.1261112.21.675.691.112.20.126111112.92.356.341.7312.90.1261212.82.115.240.72712.80.126121213.42.725.911.3713.40.1261313.12.444.570.29513.10.126131312.21.535.681.3612.20.1261411.81.24.550.51811.80.126141412.31.725.171.1512.30.1261511.81.294.280.53311.80.126151511.81.325.571.8611.80.1261610.80.4876.292.9410.80.1261616110.6047.44.09110.1261710.30.1097.524.5510.30.109171710.80.5969.36.3810.80.1261810.60.4488.936.310.60.126181810.90.7469.677.0610.90.1261910.50.4519.417.0410.50.126191911.21.1110.68.2511.20.12620110.9710.38.06110.126202011.71.6511.39.0711.70.1262111.71.6610.98.6911.70.126212111.71.6610.98.6911.70.1262210.80.61412.41012.4-0.391222210.80.62712.31012.3-0.4832311.81.7210.88.6411.80.126232311.81.7210.88.6411.80.1262411.61.6211.59.2711.60.1262424110.95510.48.22110.12625111.03118.7110.126252510.30.49.747.4110.39.13E-022610.60.65810.37.7410.60.126262610.40.3979.446.8910.40.1262710.60.555107.1910.60.126272710.20.1917.925.0910.27.41E-022810.90.8297.754.6310.90.126282810.90.8096.423.2710.95.41E-022911.81.567.223.5911.80.126 292911.91.665.62.0211.9-6.21E-033012.82.336.442.1612.80.126303012.31.885.611.3612.34.64E-023113.22.536.651.6213.20.126313112.62.045.760.76712.68.50E-023213.42.626.821.0213.40.126323212.92.085.920.14812.91.77E-033313.62.497.280.55713.60.126333312.91.876.4-0.28612.9-0.2863413.72.33E+007.562.55E-0213.72.55E-02343413.31.897.08-0.43413.3-0.4343513.31.6710.62.2413.30.1263535131.3310.41.9913-0.1173613.11.3110.41.813.1-1.90E-02363612.50.74510.21.5412.50.1263712.70.871101.2912.70.126[注]正截面康类型验算仅给出半跨节点，另一半与之一致。5.9.2截面抗裂验算1.验算条件根据《公桥规》6.3.1规定，应满足下列条件：（1）正截面抗裂对于部分预应力A类构件，在作用（或荷载）短期效应组合下：在荷载长期效应组合下：其中：式中：——在作用（或荷载）短期效应组合下构件抗裂验算边缘混凝土的法向拉应力；——在荷载长期效应组合下构件抗裂验算边缘混凝土的法向拉应力；—— 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混凝土预压应力；——混凝土抗拉强度标准值；——为按作用（或荷载）短期效应组合计算的弯矩值；——为按荷载长期效应组合计算的弯矩值，在组合的活荷载弯矩中，仅考虑汽车、人群等直接作用于构件的荷载产生的弯矩值；——为换算截面受拉边缘的弹性抵抗矩，对后张法构件在计算预施应力阶段由构件自重产生的拉应力时，可改为，为构件净截面抗裂验算边缘的弹性抵抗矩；——后张法预应力钢筋和普通钢筋的合力；——换算截面重心轴至预应力钢筋和普通钢筋合力点的距离；（1）斜截面抗裂对于部分预应力A类构件，在作用(荷载)短期效应组合下：现场浇筑（包括预制拼装）构件：1.验算结果根据前述应力计算结果，长期效应（组合I）混凝土边缘未出现拉应力，符合要求；短期效应（组合II）截面拉应力，因为，所以截面拉应力满足要求；主拉应力，，不符合要求。为此，就在部分节点之间的添加竖向预应力束以抗剪，竖向束以直线的形式布置在箱截面的每个腹板的中心线上，即每个截面布置两根竖向束。计算结果表明，正、斜截面的抗剪性均能满足规范要求。5.9.3正常使用阶段竖向最大位移（挠度）1.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，并考虑挠度长期影响系数，其取值按《公桥规》6.5.3规定，对于C50混凝土取。 短期效应组合作用下的挠度值，利用桥梁博士计算程序得到，中跨跨中挠度值为，自重产生的中跨跨中挠度值。因此，消除自重产生的挠度，并考虑挠度长期影响系数后，使用阶段挠度值为计算结果见表5.12。表5-12挠度验算节点号最小竖向位移自重竖向位移使用阶段挠度值1-5.99E-03-1.46E-04-8.36E-032-5.35E-03-3.50E-04-7.15E-033-6.60E-03-5.45E-04-8.66E-034-9.08E-03-9.17E-04-1.17E-025-1.38E-02-1.60E-03-1.74E-026-1.81E-02-2.24E-03-2.27E-027-2.21E-02-2.90E-03-2.75E-028-3.41E-02-1.06E-02-3.36E-029-5.13E-02-2.46E-02-3.82E-0210-5.88E-02-3.00E-02-4.12E-0211-5.82E-02-2.86E-02-4.23E-0212-5.56E-02-2.61E-02-4.22E-0213-5.14E-02-2.29E-02-4.08E-0214-4.59E-02-1.93E-02-3.80E-0215-4.00E-02-1.58E-02-3.46E-0216-3.34E-02-1.22E-02-3.03E-0217-2.61E-02-8.22E-03-2.56E-0218-2.01E-02-5.52E-03-2.08E-0219-1.45E-02-3.20E-03-1.62E-0220-1.11E-02-1.96E-03-1.31E-0221-7.93E-03-9.02E-04-1.01E-0222-5.00E-030-7.15E-0323-6.95E-037.52E-04-1.10E-0224-9.22E-031.35E-03-1.51E-0225-1.18E-021.75E-03-1.94E-0226-1.64E-021.85E-03-2.61E-0227-2.16E-021.48E-03-3.30E-0228-2.85E-02-3.40E-04-4.03E-0229-3.55E-02-1.87E-03-4.81E-0230-4.24E-02-3.50E-03-5.56E-0231-4.94E-02-5.54E-03-6.27E-02 32-5.58E-02-7.44E-03-6.92E-0233-6.09E-02-8.75E-03-7.46E-0234-6.40E-02-8.83E-03-7.89E-0235-5.89E-02-1.47E-03-8.21E-0236-4.36E-021.46E-02-8.32E-0237-4.68E-021.17E-02-8.37E-02由表5-13可知均小于，所以使用阶段的挠度值满足规范要求。1.预加力引起的反拱计算及预拱度的设置按《公桥规》6.5.4条规定，预应力混凝土受弯构件由预加力引起的反拱值等于预加力引起的挠度乘以长期增长系数，取2.0。根据桥梁博士计算程序可以得到中跨跨中由预应力引起的反拱度为结算结果见表5.13。表5.13预应力引起的反拱验算节点号预应力引起的竖向位移预应力引起的反拱度节点号预应力引起的竖向位移预应力引起的反拱度1-1.00E-05-2.00E-05202.52E-045.04E-04200.00E+00211.34E-042.68E-0439.61E-061.92E-052200.00E+0042.80E-055.60E-0523-1.50E-04-3.00E-0456.32E-051.26E-0424-3.15E-04-6.30E-0461.00E-042.00E-0425-4.96E-04-9.92E-0471.43E-042.86E-0426-7.97E-04-1.59E-0382.22E-044.44E-0427-1.13E-03-2.26E-0393.12E-046.24E-0428-1.50E-03-3.00E-03104.05E-048.10E-0429-1.90E-03-3.80E-03114.97E-049.94E-0430-2.33E-03-4.66E-03125.80E-041.16E-0331-2.79E-03-5.58E-03136.42E-041.28E-0332-3.26E-03-6.52E-03146.74E-041.35E-0333-3.71E-03-7.42E-03156.75E-041.35E-0334-4.11E-03-8.22E-03166.42E-041.28E-0335-4.42E-03-8.84E-03175.77E-041.15E-0336-4.55E-03-9.10E-03184.82E-049.64E-0437-4.59E-03-9.18E-03 193.55E-047.10E-04　　　将预加力引起的反拱与按荷载短期效应影响产生的长期挠度值相比较可知，由于预加力产生的长期反拱值小于按荷载短期效应组合计算的长期挠度，所以要设预拱度。预拱度为，取预拱度为6cm。5.10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，应计算其使用阶段正截面混凝土的法向压应力、受拉钢筋的拉应力及斜截面的主压应力。计算时作用取其标准值，不计分项系数，汽车荷载应考虑冲击系数。5.10.1持久状况应力计算结果由桥梁博士计算程序得到正常使用极限状态组合III应力计算结果见表5.14。表5-14正常使用极限状态组合3应力验算单元号节点号上缘正应力下缘正应力主应力最大值最小值最大值最小值最大主压最小主拉118.580.1991.14-1.13E-018.58-0.11328.514.63E-021.39-6.91E-038.51-6.91E-03228.514.63E-021.39-6.91E-038.51-1.0838.870.1992.761.07E+008.87-0.336338.870.1992.761.07E+008.87-0.33649.494.05E-012.331.50E-019.49-0.288449.494.05E-012.331.50E-019.49-0.288510.40.493.85.97E-0110.42.34E-025510.40.493.85.97E-0110.42.34E-02611.30.5825.079.32E-0111.30.1266611.30.5825.079.32E-0111.3-0.34711.90.5434.951.25E-0111.9-0.3677711.90.5434.951.25E-0111.90.125812.70.5044.62-9.64E-0112.7-0.9648813.31.094.87-7.28E-0113.3-0.728913.90.9574.63-1.37E+0013.9-1.379914.21.34.84-1.17E+0014.2-1.171014.10.7785.36-1.00E+0014.1-1101014.61.245.72-6.53E-0114.6-0.6531114.25.56E-016.43-7.90E-0214.2-7.90E-02111114.91.247.085.49E-0114.90.1261214.80.9576.02-3.83E-0114.8-0.383121215.41.576.692.61E-0115.40.126 1315.11.265.37-7.03E-0115.1-0.703131314.10.3496.483.63E-0114.10.1261413.66.58E-035.35-3.39E-0113.6-0.339141414.20.5295.972.97E-0114.20.1261513.68.44E-025.07-1.79E-0113.6-0.179151513.60.1196.361.15E+0013.60.1191612.5-0.7197.052.38E+0012.5-0.719161612.6-0.6028.163.52E+0012.6-0.6021711.9-1.098.244.13E+0011.9-1.09171712.4-0.606105.96E+0012.4-0.6061812.1-0.7529.636.00E+0012.1-0.752181812.4-0.45510.46.76E+0012.4-0.4551911.9-0.75310.16.83E+0011.9-0.753191912.6-9.13E-0211.38.04E+0012.6-9.13E-022012.4-0.241117.89E+0012.4-0.241202013.10.43711.98.91E+0013.10.1262113.20.44111.58.55E+0013.20.126212113.20.44111.58.55E+0013.20.1262212.3-0.65413.19.87E+0013.1-0.654222212.3-0.64113.19.87E+0013.1-0.7122313.20.52211.48.50E+0013.20.126232313.20.52211.48.50E+0013.20.1262413.10.43712.19.10E+0013.10.126242412.4-0.22711.18.05E+0012.4-0.2272512.4-0.12911.68.51E+0012.4-0.129252511.8-0.75810.47.22E+0011.8-0.7582612.1-0.45910.97.47E+0012.1-0.459262611.8-0.72106.62E+0011.8-0.722712.1-0.51510.66.81E+0012.1-0.515272711.7-0.8788.54.71E+0011.7-0.8782812.5-0.198.294.13E+0012.5-0.19282812.5-0.2116.962.76E+0012.5-0.2112913.50.5637.762.93E+0013.50.126292913.60.6586.141.35E+0013.6-0.2113014.61.356.981.29E+0014.60.126303014.10.8976.154.87E-0114.1-0.1743115.11.567.25.19E-0115.10.126313114.61.076.31-3.36E-0114.6-0.3363215.51.667.38-3.28E-0115.5-0.328323214.91.126.48-1.20E+0014.9-1.23315.81.517.87-1.06E+0015.8-1.06333315.10.9026.99-1.90E+0015.1-1.934161.368.17-1.83E+0016-1.83 343415.60.9147.7-2.29E+0015.6-2.293515.80.69611.32.07E-0115.80.126353515.43.54E-0111-4.95E-0215.4-0.193615.50.34111-2.67E-0115.5-0.267363615-0.22310.8-5.31E-0115-0.5313715.2-8.64E-0210.6-8.04E-0115.2-0.8045.10.2混凝土截面法向压应力验算根据《公桥规》7.1.5条规定，未开裂构件受压区混凝土的最大压应力应满足下式要求。其中——混凝土的法向压应力，——按作用标准值组合计算的弯矩值；——构件换算截面重心轴至受压区或受拉区计算纤维处的距离；——由预加力产生的混凝土法向拉应力。最大压应力满足规范要求。5.10.3受压区预应力钢束拉应力验算根据《公桥规》7.1.5条规定，为开裂构件受拉区预应力钢绞线的最大拉应力应满足下式式中：——预应力钢筋的应力；——预应力钢筋抗拉强度标准值。由桥梁博士计算程序得到的预应力钢绞线在极限组合III最大拉应力结果见表5.15。表5-15预应力钢绞线最大拉应力钢束号沿程最大应力钢束号沿程最大应力钢束号沿程最大应力1-95016-1.15E+0331-1.18E+032-95017-1.15E+0332-1.17E+033-1.04E+0318-1.16E+0333-1.16E+034-1.04E+0319-1.16E+0334-1.16E+035-1.09E+0320-1.16E+0335-1.17E+036-1.09E+0321-1.16E+0336-1.17E+037-1.12E+0322-1.16E+0337-9518-1.12E+0323-1.16E+0338-969 9-1.14E+0324-1.16E+0339-1.05E+0310-1.14E+0325-1.16E+0340-1.09E+0311-1.15E+0326-1.15E+0341-1.11E+0312-1.15E+0327-1.14E+0342-1.20E+0313-1.13E+0328-1.14E+0343-1.14E+0314-1.13E+0329-1.15E+0344-1.15E+0315-1.15E+0330-1.15E+0345-1.20E+03由此可得到全桥各钢束最大应力均小于，满足要求。5.10.4斜截面主压应力验算根据《公桥规》7.1.6规定，混凝土主压应力在作用标准值组合下应符合式规定，最大压应力16MPaMpa满足规范要求；计算结果表明，使用阶段正截面混凝土的法向压应力、预应力钢绞线的拉应力及斜截面的主压应力均满足规范要求。5.11短暂状况构件的应力计算由《公桥规》第7.2.8条可知，预应力混凝土受弯构件，在预应力和构件自重等施工荷载作用下截面边缘混凝土的法向应力应符合下列规定：压应力拉应力当时，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，预拉区应配置其配筋率按以上两者直线内插取用。拉应力不应超过。由桥梁博士有限元模型计算结果可得到各施工阶段应力验算结果，现选取第27施工阶段（最大悬臂）、第29施工阶段（边跨合拢）、第30施工阶段（中跨合拢）、第31施工阶段（施加二期恒载）和第32施工阶段（使用阶段混凝土收缩徐变影响）五个施工阶段进行应力验算，结果见表5.16。表5-16施工阶段应力验算表（MPa）节点号第27施工阶段正应力验算节点号第29施工阶段正应力验算上缘最大上缘最小下缘最大下缘最小上缘最大上缘最小下缘最大下缘最小100001-0.003-0.0031.281.28 20-0.0010.0020.0022-0.067-0.0671.381.383000030.04260.04262.882.884-0.010-0.0100.0170.01740.1620.1622.672.675-0.013-0.0130.0210.02150.1850.1854.414.416-0.016-0.0160.0270.02760.2850.2855.855.857000070.3080.3085.85.880.6140.6140.2490.24981.071.075.715.7191.261.260.0120.01291.711.715.365.36101.671.670.5070.507102.12.15.695.69112.212.211.421.42112.62.66.466.46122.822.822.142.14123.473.475.485.48133.283.282.942.94134.244.244.294.29143.613.613.783.78144.844.843.313.31153.373.375.325.32154.834.833.283.28163.093.096.646.64164.454.454.84.8173.533.538.128.12174.784.786.476.47184.114.118.068.06185.275.276.586.58194.94.98.638.63195.965.967.317.31205.735.739.119.11206.736.737.887.88215.995.998.478.47216.936.937.347.34226.36.38.388.38226.256.258.398.39236.916.917.47.4236.886.887.47.4245.835.837.267.26245.85.87.267.26254.924.926.786.78254.894.896.796.79264.344.3477264.314.317.017.01273.453.456.176.17273.423.426.176.17283.33.35.565.56283.273.275.575.57293.673.674.024.02293.653.654.034.03303.373.373.173.17303.343.343.183.18312.972.972.242.24312.952.952.252.25322.432.431.331.33322.412.411.341.34331.721.720.560.56331.71.70.5640.564341.351.35-0.065-0.065341.341.34-0.061-0.061350.9460.946-0.269-0.269350.9370.937-0.266-0.266360000360000370000370000节点号第30施工阶段正应力验算节点号第31施工阶段正应力验算上缘最大上缘最小下缘最大下缘最小上缘最大上缘最小下缘最大下缘最小1-0.003-0.0031.271.2713.073.070.3030.3032-0.067-0.0671.381.3823.013.010.4090.40930.03240.03242.892.8933.23.21.761.7640.1310.1312.712.7143.493.491.31.3 50.1150.1154.514.5153.793.792.592.5960.1770.1775.995.9964.124.123.663.6670.1630.1636674.314.313.363.3680.8710.8715.995.9985.215.213.043.0491.351.355.885.8895.755.752.822.82101.611.616.416.41105.955.953.443.4411227.327.32116.186.184.594.59122.782.786.476.47126.726.724.054.05133.483.485.375.37135.585.583.773.77144.044.044.444.44145.855.853.243.24153.993.994.434.43155.55.53.653.65163.593.595.945.94164.784.785.575.57173.923.927.577.57174.84.87.587.58184.414.417.647.64184.994.997.997.99195.125.128.328.32195.415.418.968.96205.95.98.868.86206.016.019.679.67216.126.128.288.28216.066.069.259.25225.45.49.399.39225.115.1110.610.6236.16.18.318.31236.096.099.219.21245.035.038.188.18245.245.248.878.87254.144.147.77.7254.64.68.148.14263.623.627.897.89264.494.497.867.86272.812.816.996.99274.174.176.356.35282.772.776.266.26284.694.694.884.88293.313.314.524.52295.495.494.044.04303.23.23.393.39305.665.663.993.99313.073.072.072.07315.745.744.14.1322.842.840.6560.656325.75.74.24.2332.492.49-0.713-0.713335.445.444.574.57342.522.52-2-2345.455.455.25.2352.522.52-2.89-2.89354.884.888.468.46361.851.85-3.06-3.06364.294.298.268.26371.921.92-3.19-3.19374.44.48.138.13节点号第32施工阶段正应力验算节点号第32施工阶段正应力验算上缘最大上缘最小下缘最大下缘最小上缘最大上缘最小下缘最大下缘最小12.952.950.3110.311205.585.589.699.6922.892.890.4140.414215.65.69.39.333.083.081.721.72224.684.6810.710.743.373.371.231.23235.635.639.279.2753.693.692.452.45244.834.838.928.9264.034.033.433.43254.244.248.28.274.234.233.113.11264.174.177.897.89 85.115.112.82.8273.893.896.386.3895.615.612.622.62284.424.424.94.9105.795.793.243.24295.235.234.024.02115.985.984.384.38305.445.443.873.87126.466.463.933.93315.585.583.853.85135.345.343.713.71325.615.613.813.81145.595.593.243.24335.445.444.014.01155.215.213.683.68345.535.534.44.4164.514.515.585.58355.075.077.247.24174.54.57.567.56364.554.556.886.88184.654.6588374.674.676.696.69195.035.038.988.98　　　　　计算结果表明，桥梁在预加应力阶段、成桥后、二期恒载施工完成后及使用阶段的收缩徐变影响阶段的应力均满足规范要求。5.12锚下局部应力验算本设计采用OVM15-15、OVM15-12、OVM15-9和OVM15-6型锚具，后面只验算OVM15-15锚具，OVM15-15的锚垫板尺寸为，锚板，螺旋筋，，，，安装孔距225mm，图5.8为OVM15锚固体系构造图。图5.8OVM15锚固体系构造图5.12.1截面尺寸验算根据《公桥规》5.7.1条规定，局部受压截面应满足式要求，其中。式中： ——局部受压面积上的局部压力设计值，对后张法构件的锚头局压区，应取1.2倍张拉时的最大压力；——混凝土轴心抗压强度设计值；——混凝土局部承压修正系数；——混凝土局部承压强度提高系数；——局部承压时的计算底面积；、——混凝土局部受压面积，当局部受压面有孔洞时，为扣除孔洞后的面积，为不扣除孔洞的面积。根据张拉端锚具相关参数和有限元计算结果，得到局部承压计算公式中的参数数值：1.0，=22.4MPa，=（3200）282600mm，300300=90000mm，1.772，300300-9083641.5mm，张拉时混凝土强度为设计强度的90％，近似取0.922.420.16MPa。所以1.31.311.77220.1683641.5=3.884N其中：选取各施工阶段钢束由于锚具压缩损失的最小值，通过桥博计算。计算结果表明局部受压满足要求。5.12.2局部承压承载力验算局部抗压承载力应满足下式：式中：——间接钢筋体积配筋率，对螺旋筋； ——配置间接钢筋时局部抗压承载力提高系数；——间接钢筋影响系数；——方格网或螺旋筋间接钢筋内表面范围内的混凝土核心面积；——单根螺旋筋间接钢筋的截面面积；——螺旋筋间接钢筋内表面范围内混凝土核芯面积的直径；——方格网或螺旋形间接钢筋的层距。计算得公式中各个参数值：=20.16MPa，1.772，2，83641.5mm，90000mm，，70650mm<282600mm，0.886，0.9（）0.9（1.01.77220.16+20.069780.886195）83641.54504242.9N>3024000N计算结果表明局部抗压承载力满足要求。第六章下部结构设计与验算6.1桥墩设计6.1.1桥墩选型 一般桥梁桥墩按构造和受力特点可以分为：重力式桥墩，空心桥墩和柱式桥墩。重力式桥墩的特点是依靠自身重量来平衡外力而保持其平衡，它主要适用于地基良好的大中型桥梁，一般下部采用浅基础，比较笨重，体积大。对于本设计，由前面第一章提供的岩土勘测资料可知，地基条件较差，不适宜采用重力式桥墩和浅基础。另外本设计的上部结构传给桥墩的荷载由桥梁博士计算后按照各种组合分别进行组合，取其最不利值，结果见表6.1。表6-1支座支反力计算节点号反力属性最大弯矩最小弯矩最大竖向力最小竖向力最大水平力最小水平力2水平力000000竖向力2.43E+032.43E+034.03E+032.06E+032.43E+032.43E+03弯矩00000022水平力-0.131-0.131-0.131-0.131-0.131-0.131竖向力1.74E+041.74E+042.02E+041.68E+041.74E+041.74E+04弯矩00000052水平力000000竖向力1.74E+041.74E+042.02E+041.68E+041.74E+041.74E+04弯矩00000072水平力000000竖向力2.43E+032.43E+034.02E+032.06E+032.43E+032.43E+03弯矩000000由上表可知桥墩上支撑反力最大轴力为2.02E+04kN，其值比较大，不宜采用空心桥墩。本设计拟采用双柱式桥墩，由于地形比较好，桥墩高度比较小，而且为了承受上部的较大的支撑反力，单柱的直径会选择比较大，这样桥墩的跨高比会很小，单柱的稳定性不会出现太大的问题，因此初步决定双柱独立，既不设盖梁也没有联系梁，每个柱顶直接设橡胶支座以承担上部结构的荷载。6.1.2支座的选择我国常用的支座有板式橡胶支座和盆式橡胶支座两种，其中国产板式橡胶支座的承载能力范围为150-7000kN，而盆式橡胶支座则适用于支座承载力为1000kN以上的桥梁。由各支座支撑反力表数据可知竖向力最大值为20200kN，远大于7000kN，常用的盆式橡胶支座的承载能力为15000kN，因此只需要采用两个此类支座即可支撑30000kN的荷载，足以满足设计要求。 本设计中的桥梁为一联三跨的箱形截面预应力混凝土连续梁桥，为了减小由于温度，收缩徐变等引起的次效应，四排八个支座中仅有一个采用固定国定支座，其它均采用活动支座，支座布置示意图如下：图6.1支座布置示意图支座型号：桥梁桥墩顶部的固定支座为GPZ15GD,单项活动支座为GPZ15DX，双向活动支座为GPA15SX，设计承载能力均为15000kN，满足竖向承载力。水平力大小为190.8kN<0.1x15000=1500kN，均满足《公桥规》8.4.5要求。6.1.3桥墩材料的选择几何尺寸的初步拟定全桥共两组桥墩，即四个独立的柱式桥墩，由于承受的轴心压力均相等，以及它们所处的地理环境相仿，水平力相差不大，因此四柱采用相同的材料、截面尺寸、高度及配筋。拟采用C25混凝土，HRB335纵向受力钢筋、R235箍筋和加劲箍筋。柱高采用4.0m。6.1.4墩柱的设计计算本设计中的主跨梁端四个桥柱的截面尺寸即材料配筋完全相同，由支座布置示意图可知22节点处一号桥墩的固定支座下的柱受力最不利，四柱轴力相等，但此柱还存在两个方向的水平力，因此以下设计均只针对该柱进行。(1)柱身内力计算：计算永久作用内力 永久作用内力包括上部结构恒载、盖梁、系梁及墩身重力产生的内力效应。计算可变作用内力n按设计荷载布置车道及人群荷载，以得到最不利加载位置；n计算墩柱反力的横向分布系数；n求得车道及人群荷载最大墩柱反力；n计算墩柱沿纵向水平力；n计算横向水平力。对于桥墩的设计，组合一般分为最大竖向力、最大顺桥向水平力和最大横桥向水平力三种。桥墩沿纵向水平力有制动力、温度上升作用力、收缩徐变及温降作用力、支座摩阻力（不能与制动力同时考虑且只作用于活动支座上）、流水压力（本设计桥墩处于河岸上）、风力（本设计忽略不计）及地震力。横向水平力有风力、撞击力等。对于公路桥梁，横桥方向的受力与竖向力相比很小，其验算一般不控制设计,故在此不做考虑。本设计的竖向最大力由桥博所得的各支座支撑反力表可知为：2.02e4/2=1.01e4kN。顺桥向水平力由于仅22节点处的桥墩上的支座有纵向约束，其他桥墩支座顺桥向均为活动的，因此所有的水平力均应按抗侧刚度分配给22节点处的两个桥墩，又为了简化设计，全桥两组四个墩柱采用相同的设计。因此抗侧刚度相等，所以顺桥向水平力平均分配给22节点处的两柱。顺桥向收缩徐变及温度变化产生的水平力由桥博提供的各支座支撑反力表可得，其值很小，可以忽略不计。顺桥向制动力：由桥规可知，同向行驶双车道的汽车荷载制动力标准值为一个设计车道制动力标准值的两倍，而一个设计车道由汽车荷载产生的制动力标准值按车道荷载标准值在加载长度（本设计由于为连续梁桥取全桥长度）上计算的总重力的10%计算，对于公路——II级汽车荷载的制动力标准值不得小于90kN。因此全桥制动力标准值大小为：[10.5x0.75x(50x2+80)+360x0.75]/10=168.75KN>90kN。 综上所述：顺桥向固定的每个墩柱顶的水平力为：168.75/2=84.4kN，作用的竖向力为2.02e4/2=1.01e4kN。(2)截面配筋设计：单个柱墩轴力N顶=1.01e4kN单个柱墩顶部水平力V顶=84.4kN设计截面取柱墩底部截面：墩柱自重按1.5m直径估算为，G墩柱=4x3.14x0.752x25=176.7kN墩柱底部截面轴力N底=1.01e4+176.7=10276.7kN墩柱底部截面弯矩M底=84.4x4=337.6kN.m偏心距e=M底/N底=0.033m，其值比较小，因此先按照轴心受压柱来设计，之后按偏心受压构件来验算即可。有规范可知轴心受压构件的承载力计算公式如下：0Nd0.9(fcdA+fsd,As,)其中：Nd=10276.7kN，0=1.0，由于长细比L0/2r4/1.5=2.7<7,所以查表的=1.0。fcd=11.5MPa，fsd,=280MPa，初步选取配筋率=1.0%，则As,=A=0.01A代入上式得：A0Nd/[0.9(fcd+fsd,)]=10276.7x1000/[0.9x(11.5+0.01x280)]即：A0.799m2所以取截面直径为1.2m，面积A=1130400mm2。G墩柱=4x1.1304x25=113.0kN，Nd=1.01e4+113.0=10213.0kN重新代入承载力计算公式得截面配筋面积：As,0mm2，所以按最小配筋率配筋。1130400*0.5%=5652mm2，取18B20，此时As,=5652mm2。以下按偏心受压截面使用诺模图法来进行截面验算：柱的长细比L0/D=4/1.2=3.33<4.4,取=1.0.相对偏心率为e0/r=Md/Nd/r=763.2/13867.6/0.6=0.0920.1。 配筋率=0.5%=0.005。然后查看相关诺模图，找到图中=0.005和曲线e0/r=0.1的交点的横坐标，可得k=3.07，最后由下式求得承载力：Ndu=kfcdr2=3.0711.56002=12709.8kN0Nd=10213.0kN计算结果表明结构抗压承载力满足要求。局部抗压承载力应满足下式：式中参数同第五章锚具局部承压验算。本设计采用的支座各部分尺寸为：以上各参数见图6.2。图6.2带锚板支座构造图计算得公式中各个参数值： =11.5Mpa，，，1.198，2，787200mm，，949850mm<1130400mm，1.098，0.9（）0.9（1.01.19811.5+20.0191.098195）78720015525050N所以。计算结果表明局部抗压承载力满足要求。6.2桩基础设计桥涵基础的类型，应根据水文、地质、地形、上部构造、荷载、材料供应和施工条件等合理选用。桥涵地基基础的设计应保证具有足够的强度、稳定及耐久性。桥址处工程地址勘测资料应满足查明地质构造、不良地质现象、地基土的物理力学性质及地下水的状态等要求，以保证桥涵上部构造的安全和正常使用。6.2.1桩型、桩长和截面尺寸选择对于本设计，由第一章提供的岩土勘测资料可知,本设计的地质条件并不好，不适宜浅基础，只能采用深基础，对于本设计宜采用钻孔灌注桩。与沉管桩基础和沉井基础相比，它具有如下特点：桩长度可长可短，容易适应持力层面高低不平的地形变化；省工、省料、施工进度较快，桩基础容易适应不同的施工条件和外荷裁情况，它可承受压力，也可承受拉力，当水平力较大时还可设置斜桩。据桥址区地层分布特征及岩土物理力学指标，第1D1层及以下地层，工程性质好，基岩为泥质砂岩，是理想的桩基持力层。其具体桩长应根据设计需要经计算后确定。泥质岩石遇水易软化，当采用基岩为桩基持力层时，应考虑采用干法施工。 由于上部结构传下较大的轴向荷载,为减小桩径,减小承台面积,方便施工，最终选择第4A层为持力层,桩端进入持力层1m（其下无软弱下卧层），因此取桩长为42m。因为泥质砂岩的单轴抗压强度标准值小于2Mpa，所以为摩擦桩。结合国内施工条件及常用的钻孔灌注桩直径，以及上部结构传下的较大的轴向荷载,最终取单桩直径为0.8m。成孔方式为冲击钻机泥浆护壁成孔。6.2.2承台尺寸、桩数及其排列单桩轴向受压承载力容许值:式中：——单桩轴向受压承载力容许值（kN）；——桩身周长（m），取2.512m；——桩端截面面积（m2），对于扩底桩，取扩底截面面积，取0.5024m2；——土的层数；——承台底面或局部冲刷线以下各土层的厚度（m），扩孔部分不计；——与对应的各土层与桩侧的摩阻力标准值（kPa），宜采用单桩摩阻力实验确定；——桩端处土的承载力容许值（kPa）；——桩端处土的承载力基本容许值（kPa）,由规范可查得此处为2000kPa；——桩端的埋置深度（m），当大于40m时按40m计算，所以此处取40m；——容许承载力随深度的修正系数，由规范可查得6.0；——桩端以上各土层的加权平均重度（kN/m3）；——修正系数，取0.72；——清底系数，取0.8。表6.2土层资料 层号厚度（m）重度（kN/m3）桩侧的摩阻力标准值（kPa）0层2.517.3201A层1.519.5401B0层517.79201B层219.39501B1层319.8751C层319.5501D0层219.4201D层318.7701D1层619.47801E0层219.3601E层219.35501E1层719.8603层亚粘土219.5704A层1经过计算可得到，代入可得到，所以取1450kPa；代入前一个公式可得到。桩的根数n可根据承台底面上的竖向荷载和单桩容许承载力按下式估算：式中：——作用于承台底面上的竖向力荷载；——考虑偏心荷载而适当增加桩数的经验系数，可取1.1~1.2将N=N底=10213.0kN代入。最终取n=4，则在两个墩柱下布置8根直径0.8m，长度为42m的摩擦桩。按照相关经验,此例中钻孔成孔的摩擦桩中心距不得小于2.5倍成孔直径，取桩间距为2m。综合考虑承台构造因素后，最终确定承台尺寸及桩布置如下图： 图6.2承台尺寸及桩、柱布置图承台厚度待承台设计时再行确定。6.2.3单桩承载力验算墩柱底部作用力:墩柱底部截面轴力N底=10213.0kN墩柱底部截面弯矩M底=337.6kN.M墩柱底部截面水平力V顶=84.4kN承台厚度取1.5m,其自重为G=8*4.1*1.5*25=1230kN由于水平力很小,而且各桩桩径都相同,因此可以按以下简化公式计算各单桩顶部的外力:其中Ni,Hi分别表示桩端轴向力和水平力，F为墩柱底部轴力，G为承台及其上部土重，n为桩数，MX=337.6x2=675.2kN.m，H=84.4x2=168.8kN，代入上式得： 单桩轴向承载满足要求。6.2.4桩顶纵向水平位移验算1.用m法计算变形系数桩的计算宽度计算公式为：式中：——形状换算系数，取0.9；——受力换算系数，；——桩间的相互影响系数。当桩基有承台联结时，在外力作用平面内有树根桩时，各桩间的受力将会相互产生影响，其影响与桩间的净距L1的大小有关。当时，；当时，。式中：——桩间净距；——桩在地面或最大冲刷线下的计算深度，；——与外力作用平面相互平行所验算的一排桩数有关的系数，取0.6。所以。代入得。当深度内存在两层不同土时，m值的计算公式为：。其中，，， ，。代入可得到。桩混凝土采用C25，弹性模量E=2.80MPa所以桩的水平变形系数，按弹性桩计算。桩顶水平位移计算当时，查表得：2.44066，1.621。。M0=337.6/4=84.4kN.m，HO=84.4/4=21.1kN。代入数据得3.01mm<6mm满足规范要求。6.2.5单桩配筋设计，其中M0=337.6/4=84.4kN.m，HO=84.4/4=21.1kN，代入得，查《基础工程》表4-16得CII=1.291，因此桩身最大弯矩为MMAX=CIIM0=108.96kN.m。由上求得的最大截面弯矩及轴力，按偏心受压构件来进行单桩配筋计算。截面轴力N=2774.5kN，M=MMAX=108.96kN.m。拟采用C25混凝土，fcd=11.5MPa，R235钢筋，fsd=195MPa。截面尺寸已定，为直径为0.8m的圆，配筋率 桩的半径r=400mm，混凝土保护层厚度取60mm，拟采用22钢筋，则rS=400-（60+22/2）=329mm，g=rS/r=0.8225。桩的计算长度L0按一端固支一端铰支座计算，L0=0.7L=29.4m，则长细比L0/d=29.4/0.8=36.75>4.4，所以应计入偏心距增大系数：其中e0=M/N=39.3mm，h0=r+rS=729mm，L0=29.4m，，代入得：。由规范上《圆形截面钢筋混凝土偏压构件正截面抗压承载力计算系数》附表可得以下计算过程：表6.3桩身配筋计算过程相对受压区高度ξABCD配筋率配筋面积(mm2)抗压承载力(kN)0.20.32440.2628-1.52961.4216-0.002210596.8960.210.34810.2787-1.46761.4623-0.002280640.5040.220.37230.2945-1.40741.5004-0.002340685.0320.230.39690.3103-1.34861.5361-0.002390730.2960.240.42190.3259-1.29111.5697-0.002430776.2960.250.44730.3413-1.23481.6012-0.002470823.0320.260.47310.3566-1.17961.6307-0.002490870.5040.270.49920.3717-1.12541.6584-0.002500918.5280.280.52580.3865-1.0721.6843-0.002500967.4720.290.55260.4011-1.01941.7086-0.0024901016.7840.30.57980.4155-0.96751.7313-0.0024701066.8320.310.60730.4295-0.91631.7524-0.0024301117.4320.320.63510.4433-0.86561.7721-0.0023801168.5840.330.66310.4568-0.81541.7903-0.0023201220.1040.340.69150.4699-0.76571.8071-0.0022401272.3600.350.72010.4828-0.71651.8225-0.0021501324.984 0.360.74890.4952-0.66761.8366-0.0020401377.9760.370.7780.5073-0.6191.8494-0.0019101431.5200.380.80740.5191-0.57071.8609-0.0017701485.6160.390.83690.5304-0.52271.8711-0.0016101539.8960.40.86670.5414-0.47491.8801-0.0014301594.7280.410.89660.5519-0.42731.8878-0.0012301649.7440.420.92680.562-0.37981.8943-0.0010001705.3120.430.95710.5717-0.33231.8996-0.0007601761.0640.440.98760.581-0.2851.9036-0.0004901817.1840.451.01820.5898-0.23771.9065-0.0001901873.4880.461.0490.5982-0.19031.90810.0001364.7011929.3960.471.07990.6061-0.14291.90840.00048242.1651984.8680.481.1110.6136-0.09541.90750.00087435.1882041.6630.491.14220.6206-0.04781.90530.00128645.7952099.7320.51.17350.627101.90180.00174875.4542159.2400.511.20490.63310.0481.89710.002241125.7672220.3700.521.23640.63860.09631.89090.002781398.8662283.3380.531.2680.64370.1451.88340.003371694.9222348.3750.541.29960.64830.19411.87440.004012017.4972415.5710.551.33140.65230.24361.86390.004722374.2102485.6750.561.36320.65590.29371.85190.005502762.3612558.6460.571.3950.65890.34441.83810.006353191.2292635.0190.581.42690.66150.3961.82260.007293663.4792715.5440.591.45890.66350.44851.80520.008344191.2012801.0530.61.49080.66510.50211.78560.009504777.0062891.9500.611.52280.66610.55711.76360.010835441.7712990.1250.621.55480.66660.61391.73870.012346200.8973097.117由上表可知:当ξ=0.59时，轴向承载力Nu=2801.053kN，与N=2774.5kN最为接近，即计算轴向力设计值与实际值基本相等，所得配筋率，配筋面积A=4191.201mm2。所以采用1222实际配筋面积为4561.2mm2,实际配筋率为。钢筋间距=2*329*3.14/12=172.2mm，在80~350之间，满足规范要求。其他构造筋按规范《规范-JTGD63-2007》中5.2.2要求配置即可。6.3承台设计按照规范要求,取承台厚度为1.5m，混凝土为C25。 由于外排桩中心距墩台边缘距离为1m小于承台高度，所以承台短臂可按“撑杆——系杆体系”计算撑杆的抗压承载力和系杆的抗拉承载力。承台用C25混凝土，，，，HRB335钢筋，图6.4上、下部结构桥墩处截面6.3.1．撑杆抗压承载力、系杆抗拉承载力计算参数计算如下：=1500-200=1300mm（为计算高度）2.5/2-0.6=0.65m（为桩中心至墩台边缘的距离）=0.15=109mm（为撑杆压力线在承台顶面的作用点至墩台边缘的距离）（撑杆压力线与系杆拉力线的夹角）（为撑杆压力设计值，为承台悬臂下面“1”排桩的根数乘以该排桩中最大单桩竖向力设计值） （b为桩的支撑宽度）s=200mm（s为系杆钢筋的顶层钢筋中心至承台底的距离），钢筋直径取28mm则，（t为撑杆计算高度）（为承台截面计算宽度，为平行于计算截面的边桩中心距承台边缘距离，为桩直径，为平行于计算截面的桩的根数）（为与撑杆相应的系杆拉力设计值）系杆钢筋面积计算：最小配筋率：取0.2%>0.2%最后配筋为B28，面积为41268.5。其他构造配筋详见规范《规范-JTGD62-2004》中9.6.8要求。=0.003687取 符合要求。6.3.2承台的斜截面抗剪承载力验算由于承台下有2排桩，因此仅一个可能的斜截面破坏面。计算参数如下：0.79（为斜截面内纵向受拉钢筋的配筋百分率，为配筋率）<0.5，取0.5（为剪跨比，为沿x轴墩台边缘至计算斜截面外侧第1排桩边缘的距离）符合验算要求。6.3.3承台冲切承载力验算图6.5承台尺寸及桩、柱布置立面图1)墩台向下冲切承台的冲切承载力验算：由上图可知一下参数值:，均小于0.2h0=0.26m，所以取（为柱边缘到桩边缘的水平距离）（为柱边长） h0=1.3mh=1.5m（为冲垮比）（分别为与冲垮比对应的冲切承载力系数）验算符合要求。1)对于墩台向下的冲切破坏锥体以外的角桩和边桩，其向上冲切承台的冲切承载力计算：角桩：式中：分别为与对应的冲切承载力，。验算符合要求边桩：式中为承台边缘至桩内边缘的水平距离，；为方桩的边长，；为桩边缘至相应柱或墩台边缘的水平距离，<。验算符合要求。 致谢本设计的完成是在我们的满洪高老师的细心指导下进行的。在每次设计遇到问题时老师不辞辛苦的讲解才使得我的设计顺利的进行。从设计的选题到资料的搜集直至最后设计的修改的整个过程中，花费了两位老师很多的宝贵时间和精力，在此向两位老师表示衷心地感谢！还要感谢我的几位师兄师姐，是你们在我平时设计中和我一起探讨问题，并指出我设计上的误区，使我能及时的发现问题把设计顺利的进行下去，没有你们的帮助我不可能这样顺利地结稿，在此表示深深的谢意。 石家庄铁路职业技术学院毕业设计（论文）评定表姓名梁海雨学号200901032062存档号系别交通系专业道路桥梁工程技术班级10932毕业论文（设计）题目蒋笪大桥毕业设计指导教师评语：签名：2012年月日答辩委员会意见：签名：2012年月日 备注：'