预应力混凝土简支梁桥上部结构毕业设计

'辽宁工程技术大学毕业设计（论文）前言随着经济不断发展，桥梁建设得到了飞速发展，它已从最开始的方便人们过河、跨海之用，已广泛应用于各种场合，它的用途不断多样化，它的形式也在最基本的三种受力体系上逐渐多样化，不仅从功能上、规模上，还从美观上、经济效益上，逐渐与时代发展相协调。所以桥梁建筑已不仅是交通线上的重要载体，也是一道美丽的风景被人津津乐道。本设计说明书所编写的是葫芦岛小寨沟大桥的上部设计方案。通过详细的勘察确定上部可变荷载，拟定桥梁尺寸，以确定相应的内力，配置以合适的预应力钢筋，使其提高桥梁的承载力，使达到桥梁的耐久性要求。在桥梁的使用期内，完成桥梁的使命。通过本次设计，我基本上掌握了桥梁上部设计的基本内容，从选截面尺寸，到配置钢筋，每一个细节都是经过多次考虑，通过反复验算，使桥梁结构满足要求，且以经济合理的材料用量完成。所以上部设计是要求桥梁设计者，从一开始就要考虑到最后，这样就不会盲目的试算。但通过试算，使我深刻了解到了适算的真正含义。本次设计旨在使我巩固、加深本科期间所学理论知识，使自己能够具备在以后工作中利用知识解决问题的的能力。限于编者的水平，设计之中一定存在不少缺点，恳请老师批评指导。89 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）1概述1.1设计资料桥孔布置为5×25预应力混凝土简支桥梁，跨径为25m，桥梁总长为125m。设计车速为，整体式两车道。路线等级：二级公路；荷载等级：公路-II级荷载；人群荷载：。桥面宽：3.75×2（双车道）+2×1.5（人行道）＋2×0.5（栏杆）=11.5m1.2工程地质资料该地区土质主要分5层：1、粉质粘土2、卵石土3、粉砂4、强风化岩5、弱风化岩。地下水类型为第四季孔隙水，水位埋深4m左右，含水层主要岩性为砾石，厚3m左右。地震烈度为八度。1.3水文及气候资料桥梁位于葫芦岛建昌市境内，雨热同季光照充足，四季分明，年平均气温8.2℃。一月平均气温－10℃，最低气温－26.9℃；七月平均气温23.4℃，最高气温40.7℃。年平均降水量550毫米，多集中在七、八月份。设计洪水频率百年一遇。1.4设计依据《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60-2004)《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62-2004）89 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）2方案比选2.1方案比选的主要标准桥梁设计的标准遵循以下原则：安全性、适用性、经济性、美观性，其中以安全性与经济性最为重要。桥型的选择应符合因地制宜、就地取材和便于施工与养护的原则。很据原始资料及使用要求初步拟定一下三种方案。2.2方案编制2.2.1预应力混凝土简支箱型梁桥图2-1简支梁桥Fig2-1SimplebeamBridge2.2.2预应力混凝土连续箱型梁桥图2-2连续梁桥Fig2-2Continuousgirderbridge89 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）2.2.3拱式桥图2-3拱式桥Fig2-3ArchBridge2.3方案比选方案一：预应力混凝土简支箱型梁桥。简支梁受力明确，构造简单，施工方便，可便于装配施工。省时省工，适用于本设计的规模。简支梁桥属于静定结构，受力不如连续梁桥，养护麻烦。但是构造低廉，劳动力耗用少，工作量小、经济，中小型桥梁尤其适用。方案二：预应力混凝土箱型连续梁桥，该结构属于超静定结构，受力较好，无伸缩，行车条件好，养护方便。柱式墩台，配合桩基础结构稳定，施工方便，对地基的强度不过分依赖。但是预应力连续梁的技术先进，工艺要求比较严格，需要专门设备和专门技术熟练的队伍，且预应力梁的反拱度不容易控制，该方案机具耗用多，前期投入大，成本较多，成本难回收。方案三：拱桥技术成熟，有大量的可以借鉴的经验，但需要大量的吊装设备，占用大量场地及劳动力。拱桥跨越能力大，可以就地取材，坚固耐久，养护维修费用少，承载能力大，但拱桥自重较大，相应的水平推力也较大，增加了下部墩台圬工量。施工步骤多，需要劳动力多，剑桥时间长。由于水平推力大，在连续多孔拱中，必须设单项墩，防止连拱破坏，且平原地区不适合建造。综上所诉：本着经济、安全、适用的原则，又考虑本工程所处的地质条件及未来适用条件，方案二工程大，投资多；方案三建设时间长，劳动多，且不适合平原地区；在承载能力相同的条件下应优先采用方案一。89 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）3主梁的设计3.1设计资料3.1.1技术设计标准简支梁跨径：标准跨径L=25m，计算跨径l=24.5m；桥面净宽：3.75×2（双车道）+2×1.5（人行道）＋2×0.5（栏杆）=11.5m；荷载：公路-II级荷载；人群荷载：；安全等级为二级，结构重要性系数；环境：非严寒地区，I类环境条件。根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JDTD62-2004）》要求，按照A类预应力混凝土构件设计此梁。施工方法采用后张法施工；预制主梁时，预留孔道采用预埋金属波纹管成型；钢绞线采用TD双作用千斤顶两端同时张拉；主梁安装就位后现浇28cm宽的湿接缝。最后按1.5%施工沥青桥面铺装层。3.1.2材料1)预应力钢筋：采用标准的低松弛钢绞线（标准型），抗拉强度标准值，抗拉强度设计值，公称直径15.2mm，公称截面积，弹性模量，锚具采用夹片式群锚。2)非预应力钢筋：HRB400级钢筋，抗拉强度标准值，抗拉强度设计值；HRB335级钢筋，抗拉强度标准值，抗拉强度设计值。3)混凝土：主梁采用C50，，轴心抗压强度标准值，轴心抗拉强度标准值；轴心抗压强度设计值89 辽宁工程技术大学毕业设计（论文），轴心抗拉强度设计值。3.2主梁截面尺寸拟定3.2.1横截面布置图3-1主梁跨中使用阶段截面尺寸图Fig3-1Girdercross-sectionsizeusedinphasediagram图3-2主梁跨中预制阶段截面尺寸Fig3-2Pre-stageofthemainbeamundersectionsize89 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）梁高：110cm；箱梁腹板（直腹式），取厚度：25cm；主梁间距：230cm；翼板宽度；202cm（28cm为湿接缝宽度）；翼板厚度：翼板端部12cm，翼板与腹板连接处16cm。根据“公路桥规”条文说明，由于箱型梁的顶板直接承受活载，为了改善其受力状态，顶板与腹板相交处设置承托。另外，设置承托也可以增加箱型截面的抗扭能力，故采用1:1形式，取高度：8cm；底板宽度：腹板间距a和悬臂长b应满足，取a=41cm，b=120cm，则=0.342；腹板厚度：为满足抗剪及施工要求，取25cm。桥面铺装：面层沥青混凝土9cm，容重，三角垫层防水混凝土15cm，容重。3.2.2纵断面的布置横截面沿跨长的变化，靠近支点时为适应预应力钢筋的弯起布置，从跨截面截面，腹板和底板开始加厚。图3-3主梁端截面尺寸图(尺寸单位：cm)Fig3-3Themainbeamendsectionsizechart(sizeunit:cm)89 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）3.2.3毛截面几何特性（以中主梁使用阶段计算为例）图3-4中主梁使用阶段分割块（单位尺寸：cm）Fig3-4Stageinthemainbeamusingthesplitblock(sizeunit:cm)1)面积=12×202=2424=×41×8=164=70×82=5740=120×98=11760=2)分块截面形心至上边缘距离y1=6cmy2=6cmy3=12+8×=14.67cmy4=12+=53cmy5=12+=61cmy61=12+8×=14.67cmy62=86+×8=88.67cm3)分块面积对上缘净距：S1=168×6=1008cm3S2=2424×6=14544cm3S3=164×14.67=1405.88cm3S4=5740×53=304220cm389 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）S5=11760×61=717360cm3S61=31×14.67×2=938.88cm3S61=32×88.67×2=5674.88cm3S=2S1+S2+2S3-S4+S5+S61+S62=441125.52cm34)分块面积的自身惯性矩yu-y1=41.76cmyu-y2=41.76yu-y3=33.09cmyu-y4=-5.24cmyu-y5=-13.24cmyu-y61=33.09yu-y62=-40.91cm所以有5）自身惯性矩=7253382.40+6230348.01=13483730.41cm489 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）检验截面效率指标（以使用阶段中主梁为例）：上核心距：=下核心距：==30.56cm截面效率指标：根据设计经验：一般截面效率指标取,且较大者宜较经济，上述计算表明，初拟主梁跨中截面是合理的。89 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）4恒载内力计算主梁内力由两大部分组成，各片主梁靠行车道板连成空间整体结构，当桥上作用荷载（桥面板上两个车轴，前轴轴重为，后轴轴重为），各片主梁共同参与工作，形成各片主梁之间的内力分布。计算活载：考虑各片梁的分布，汽车荷载所引起的各片梁的内力大小与梁的横断面形式、荷载作用位置有关。计算恒载：主梁自重。桥面铺装、人行道、栏杆总重除以梁片数，得到每片梁承担的重量。4.1荷载的横向分布系数4.1.1支点截面：杠杆法图4-1支点截面杠杆法1、2号梁计算图示（单位尺寸：mm）Fig4-1FulcrumLever1,2beamcross-sectioncalculationicon(sizeunit:mm)1号梁：89 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）(4-1)2号梁：（4-2）3号梁：4.1.2跨中截面：（偏心压力法）由于此桥的宽跨比，故采用偏心压力法计算。利用AUTOCAD软件中的工具菜单下查询命令可得：截面面积（不考虑钢筋的影响）：A=9235.2cm2转换后截面对形心轴的抗弯惯矩：13344076cm4（1）截面的抗扭惯矩：将截面图形转化（图4-2）图4-2计算抗扭惯距的截面转化图形（单位尺寸：cm）Fig4-2Cross-sectionintoshapes(sizeunit:cm)89 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）(4-3)（2）计算主梁抗扭修正系数：，，并取，(4-4)图4-3偏心受压法荷载分布(尺寸单位：cm)Fig4-3Eccentricloadingloaddistributionmethod(sizeunit:cm)（3）汽车荷载横向分布系数①双列汽车偏载（2P）作用时1号梁的荷载横向分布系数：89 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）2号梁的荷载横向分布系数：3号梁的荷载横向分布系数：②单列汽车偏载（P）作用时1号梁的荷载横向分布系数：2号梁的荷载横向分布系数：3号梁的荷载横向分布系数：（4）人群荷载横向分布系数①考虑单侧布置人群荷载时，荷载偏心距1号梁的荷载横向分布系数：2号梁的荷载横向分布系数：3号梁的荷载横向分布系数：②考虑双侧布置人群荷载时，荷载偏心距，1、2、3号梁的89 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）比较单侧布置人群荷载和双侧布置人群荷载的横向分布系数得，双侧布置人群荷载更不利，各号梁都取。表4-1跨中荷载横向分布系数汇总如下Table4-1Summaryofcoefficientoflateraldistributionofload梁号横向分布系数采用值汽车2列汽车单列10.4360.2530.436（2列）20.4180.2260.418（2列）30.40.20.4（2列）表4-2荷载横向分布系数总汇Table4-2Summaryofcoefficientoflateraldistributionofload梁号自跨中至段的分布系数支点分布系数汽车荷载人群荷载汽车荷载人群荷载10.4360.40.2070.95720.4180.40.6090.04330.40.40.82604.2内力计算4.2.1活载内力计算桥面净宽：=11.5m，车辆双向行驶，横向车道数为2，考虑折减系数89 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）。公路-I级荷载：计算跨径l，位于5-50之间，集中荷载标准值，=180+；均布荷载标准值.公路-II级车道荷载为公路-I级车道荷载的0.75倍，则，；人群荷载标准值为。计算剪力效应时，集中荷载标准值应乘以1.2的系数，则计算剪力时，集中荷载标准值；均布荷载标准值。结构基频：(4-5)因为当时，=0.1767-0.0157=0.2136取跨中截面：图4-4内力活载跨中截面Fig4-4Crosssectionofinternalforcesintheimpactofline89 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）1)弯矩：1号梁：(4-6)(4-7)2号梁：3号梁：2)剪力：1号梁(4-8)(4-9)2号梁89 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）3号梁跨截面：图4-5内力活载跨截面Fig4-5Crosssectionofinternalforcesintheimpactofline89 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）1)弯矩：1号梁2号梁3号梁2)剪力：m1号梁2号梁89 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）3号梁变截面（截面处）：图4-6内力活载截面Fig4-6Crosssectionofinternalforcesintheimpactofline1)弯矩：，1号梁89 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）=2号梁3号梁89 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）2)剪力1号梁2号梁89 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）3号梁支点截面：计算需考虑荷载横向分布系数沿桥纵向的变化，支点截面取，取，支点至89 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）段的横向分布系数按直线变化。图4-7内力活载支点截面Fig4-7Liveloadpivotsectioninternalforce1号梁(4-10)取荷载作用于距支座L/4位置处，相应的横向分布系数，将x=6.125m代入上式，则(4-11)89 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）(4-12)2号梁3号梁89 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）4.2.2恒载内力计算恒载集度1)主梁预制时的自重（第一期恒载）为简化计算按不变截面计算，主梁每延米自重1号梁：2号梁：3号梁：图4-9内力计算桥面铺装Fig4-9Pavementcalculation2)栏杆、人行道、桥面铺装（第三期恒载）栏杆和人行道都取5KN/m；垫层坡度取1.5%。铺装层：1号梁89 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）2号梁3号梁恒载集度汇总于表4-3表4-3主梁恒载Table4-3Setdegreemainbeamdeadload荷载和梁号第一期恒载第二期恒载恒载总和1号23.098.9532.042号23.0915.4038.493号23.0916.8939.984.2.3各截面内力计算1)计算恒载弯矩和剪力的公式：设为计算位置距左边支座的距离(4-13)(4-14)则计算在表4-4。89 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）表4-4各截面恒载内力汇总表Table4-4Thesectioncontainingtheinternalforceconstantmatrix项目支点第一期恒载1号梁1793.251299.36757.96141.43212.14282.852号梁1793.251299.36757.96141.43212.14282.853号梁1793.251299.36757.96141.43212.14282.85第二期恒载1号梁671.54256.97293.5953.7082.24109.642号梁1154.47886.59505.1694.36141.50188.653号梁1267.27950.44554.07105.55155.21206.9089 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）表4-51号梁作用效应组合值Table4-5Tablegirdercombinationofinternalforces截面内力名称跨中截面截面变化点截面支点截面荷载内力值一期恒载标准值①1793.2501299.36141.43757.96212.14282.85二期恒载标准值②671.540256.9753.70293.5982.24109.64人群荷载标准值③135.065.51101.2712.40100.2429.0929.09公路-II级汽车荷载标准值（不计冲击系数）④774.36610.14580.4599.59476.38172.55239.81公路-II级汽车荷载标准值（计入冲击系数，冲击系数）⑤939.7674.19704.43120.86578.13209.41291.03持久状态的应力计算的可变作用标准组合（汽+人）⑥1074.8279.70805.7133.26678.37238.50320.12承载能力极限状态计算的基本组合⑦4424.68110.042967.22417.252183.57679.01911.01正常使用极限状态按作用短期效应组合计算的可变荷载设计值（0.7汽+1.0人）⑧677.11433.03507.5981.95433.71149.88196.96正常使用极限状态按作用长期效应组合计算的可变荷载设计值（0.4汽+0.4人）⑨363.77246.50272.6944.80230.6580.66107.5689 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）表4-62号梁作用效应组合值Table4-6Tablegirdercombinationofinternalforces截面内力名称跨中截面截面变化点截面支点截面荷载内力值一期恒载标准值①1793.2501299.36141.43757.96212.14282.85二期恒载标准值②1155.470866.5994.36505.16141.50188.65人群荷载标准值③135.065.51101.2712.4032.7217.5417.54公路-II级汽车荷载标准值（不计冲击系数）④742.3858.61556.4895.48399.05148.88177.50公路-II级汽车荷载标准值（计入冲击系数，冲击系数）⑤900.9671.13675.34115.87484.29180.68215.42持久状态的应力计算的可变作用标准组合（汽+人）⑥1036.0276.64776.61128.27517.01198.22232.96承载能力极限状态计算的基本组合⑦4951.08105.753658.04495.052230.40696.96887.03正常使用极限状态按作用短期效应组合计算的可变荷载设计值（0.7汽+1.0人）⑧654.7346.54490.8179.24312.06121.76141.79正常使用极限状态按作用长期效应组合计算的可变荷载设计值（0.4汽+0.4人）⑨350.9825.65263.1043.15172.7166.5778.0289 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）表4-73号梁作用效应组合值Table4-7Tablegirdercombinationofinternalforces截面内力名称跨中截面截面变化点截面支点截面荷载内力值一期恒载标准值①1793.2501299.36141.43757.96212.14282.85二期恒载标准值②1267.270950.44105.55554.07155.21206.90人群荷载标准值③135.065.51101.2712.4029.5517.0017.00公路-II级汽车荷载标准值（不计冲击系数）④710.4256.09532.5191.36476.38172.55238.81公路-II级汽车荷载标准值（计入冲击系数冲击系数）⑤862.1668.07646.26110.88578.13209.41291.03持久状态的应力计算的可变作用标准组合（汽+人）⑥997.2273.58747.53123.28607.68226.41308.03承载能力极限状态计算的基本组合⑦5030.92101.473717.95465.502416.91753.031014.18正常使用极限状态按作用短期效应组合计算的可变荷载设计值（0.7汽+1.0人）⑧632.3544.77474.0376.35363.02137.79184.17正常使用极限状态按作用长期效应组合计算的可变荷载设计值（0.4汽+0.4人）⑨338.1924.62253.5141.50202.3775.82102.3289 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）5钢筋面积的估算及布置材料：a.混凝土：C50强度标准值：轴心抗压：轴心抗拉：强度设计值：轴心抗压：轴心抗拉：b.预应力钢筋：美国ASTM-A416-97a标准的低松弛钢绞线（标准型）抗拉强度标准值：抗拉强度设计值：选择公称直径为15.2mm，公称面积为c.非预应力钢筋：，选用HRB400级钢筋，抗拉强度设计值；抗压强度设计值；抗拉强度标准值；，选用级钢筋，抗拉强度设计值；抗拉强度标准值；d.锚具：采用夹片式群锚设计要求：《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG-D62-2004)的要求，按类预应力混凝土构件设计。施工方法：后张法施工，预制主梁时预留孔道采用预埋螺旋金属波纹管成型，钢绞线采用TD双作用千斤顶两端同时张拉，主梁安装就位后现浇28cm宽的湿接缝。89 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）5.1预应力钢筋截面积估算A类部分预应力混凝土构件，根据跨中截面抗裂要求，得跨中截面所需的有效预加力为：(5-1)式中的正常使用极限状态按作用短期效应作何计算的弯矩值；由内力表（3号梁）有：设预应力钢筋截面中心距下缘为，则预应力钢筋的合力作用点至截面重心的距离为：截面性质近似取全截面的性质来计算：跨中截面面积为，截面对抗裂验算边缘的弹性抵抗矩：（5-2）所以有效预加力合力：预应力损失按张拉控制应力：预应力损失按张拉控制应力的估算，则可得需要的预应力钢筋的面积为89 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）(5-3)故采用4束钢绞线。采用夹片式群锚，的金属波纹管成孔。5.2预应力钢筋布置5.2.1预应力钢筋布置后张法预应力钢筋混凝土受弯构件的预应力管道布置符合《公路桥规》中的有关构造要求。参考已有的设计图纸并按《公路桥规》中的构造要求，对跨中截面的预应力钢筋进行初步布置。图5-1跨中截面钢束布置图Fig5-1cross-prestressedreinforcementlayout5.2.2支点截面钢束布置为使施工方便，全部4束预应力钢筋均锚固与两端如下图。这样布置符合均匀分散的原则，还能满足张拉的要求，而且钢束在两端均弯曲较高，可提供较大的预剪力。设伸缩缝为，则净跨径为则支座处距两端距离为89 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）图5-2支点截面钢束布置Fig5-2Fulcrumsectionofsteelbeamarrangement5.2.3其他截面钢束位置及倾角计算1)钢束弯起形状、弯起角及弯起半径采用直线段中接圆弧曲线段的方式弯起；为使预应力钢筋的预应力垂直作用于锚垫板上。为1号、2号钢筋，弯起取；为3号、4号钢筋，弯起取。各钢束的弯起半径为，。2)钢束控制点位置的确定a．号钢筋，其弯起布置如下由，由，所以弯起点至锚固点的水平距离为，则弯起点至跨中截面的水平距离为，根据圆弧切线性质，图中弯止点沿切线方向至导线点的水平距离为，故弯止点至跨中截面的水平距离为；89 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）图5-3曲线预应力钢筋计算图Fig5-3Calculationofprestressedreinforcedcurvediagramb．号钢束由，由，则弯起点至跨中截面的水平距离为，则弯起点至跨中截面的水平距离为，根据圆弧切线性质，图中弯止点沿切线方向至导线点的水平距离为，故弯止点至跨中截面的水平距离为；表5-1各钢束弯曲控制要素Table5-1controlofthesteelbeammatrixparameters钢束号升高值弯起角/弯起半径支点至锚固点的水平距离弯起点距跨中截面水平距离弯止点距跨中截面水平距离30045000157666912659700300009349341000989 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）3)各截面钢束位置及倾角计算计算钢束上任一点离梁底距离及该点处钢束的倾角，式中为钢束弯起前其重心质量地距离，，的，计算时，应首先判断出点所处的区段，然后计算和，计算如下：a.当时，点位于直线段还未弯起，，故；b.当时，点位于圆弧弯曲段，和均按下式计算：(5-4)(5-5)c.当时，点位于靠近锚固段的直线段，此时，按下式计算：表5-2各截面钢束位置及倾角计算表Table5-2Locationofthecross-sectionofsteelbeamandanglecomputation计算截面钢束号跨中截面79564703为负，钢筋尚未弯起008058334176截面=612579564703为负，钢筋尚未弯起0080583341761.4281.42变化点截面9187.57956470316.85496.85458334176188.078268.078支点截面=1225079564703205.34285.3458334176607.00687.0089 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）5.3非预应力钢筋截面估计及布置按构件承载能力极限状态要求估算非预应力钢筋数量，在确定预应力钢筋数量后，非预应力钢筋根据正截面承载能力极限状态的要求来确定。设预应力钢筋和非预应力钢筋的合力点到截面底边的距离为则有，依据《公路桥规》JTG-D62第4.2.3条来确定箱型截面翼缘板的有效宽度，对于简支梁桥：有，。图5-4箱形梁截面翼缘板的有效宽度Fig5-4Theboxgirderscross-sectionoftheflangeplates，，根据上述的比值，由《桥规》(JTG-D62)查的。89 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）将箱型转化为T型截面，箱形截面全截面的计算弯矩为5030.92KNm，一个T型截面承受弯矩为2515.46KNm故属于第一类截面。由公式，求解采用10根直径为14mm的HRB400级钢筋，提供的钢筋截面面积为，布成一排，其间距为100mm，钢筋中心到底边的距离为；图5-5等效工字形截面和截面配筋图Fig5-5Equivalenti-sectionsectionandsectionreinforcementfigure89 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）6主梁截面几何特性计算后张法预应力混凝土主梁截面几何特性按照不同阶段分别计算如下：a.主梁预制并张拉预应力钢筋主梁混凝土达到设计强度的90%后，进行预应力的张拉，此时管道尚未压浆，所以其截面特性为计入非预应力钢筋的影响（将非预应力钢筋换算为混凝土）的净截面，该截面的截面特性计算中应扣除预应力管道的影响，箱梁翼板宽度为2020mm。b.灌浆封锚，主梁吊装就位并现浇280mm湿接缝预应力钢筋张拉完成并进行管道压浆、封锚后，预应力钢筋能够参与截面受力。主梁吊装就位后现浇280mm湿接缝，但湿接缝还没有参与截面受力，所以此时的截面特性计算采用计入非预应力钢筋和预应力钢筋影响的换算截面，箱梁翼板宽度仍为2020mm。c.桥面、栏杆及人行道施工和运营阶段桥面湿接缝结硬后，主梁即为全截面参与工作，此时截面特性计算采用计入非预应力钢筋和预应力钢筋影响的换算截面，箱梁翼板有效宽度为2300mm。图6-1第一阶段混凝土截面划分Fig6-1Thefirstphaseoftheconcretecross-sectiondivided89 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）6.1第一阶段：主梁预制并张拉预应力钢筋6.1.1跨中截面混凝土：分块面积：,,,,,,分块面积至梁顶距离：,,,,,对梁顶面积矩：，，，，，，89 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）则，，，，，，，，，，，，各分块自身惯性矩：，，，，，，预留孔道面积：，，分块面积至梁顶距离：，89 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）对梁顶面积矩：，非预应力钢筋非预应力钢筋的弹性模量：混凝土的弹性模量：所以有故，重心至梁顶的距离：，，净截面：89 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）表6-1第一阶段跨中截面几何特性计算表Table6-1Thefiststagecross-sectiongeometryinfeaturecomputation分块面积分块面积Ai（mm2）Ai重心至的距离yi（mm）Si=Aiyi（mm3)自身惯性Ii（mm4）yu-yi（mm）Ix=Ai（yu-yi）2（mm4）截面惯性矩I（mm4）混凝土全截面493.6-5非预应力钢筋换算面积1060-571.4预留管道面积1020-531.4净截面面积488.6表6-2第一阶段截面几何特性计算表Table6-2thefirststagesectiongeometrycalculation分块面积分块面积Ai（mm2）Ai重心至的距离yi（mm）Si=Aiyi（mm3)自身惯性Ii（mm4）yu-yi（mm）Ix=Ai（yu-yi）2（mm4）截面惯性矩I（mm4）混凝土全截面493.6-4.8非预应力钢筋换算面积1060-571.2预留管道面积1019.3-530.5净截面面积488.889 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）表6-3第一阶段支点截面几何特性计算表Table6-3Thefirststagefulcrumsectiongeometrycharacteristiccalculatetable分块面积分块面积Ai（mm2）Ai重心至的距离yi（mm）Si=Aiyi（mm3)自身惯性Ii（mm4）yu-yi（mm）Ix=Ai（yu-yi）2（mm4）截面惯性矩I（mm4）混凝土全截面1086.2515.3559.691143,.65020.043非预应力钢筋换算面积7.38610607.829-542.72.175预留管道面积-15.386637.2-9.804-119.0-0.221净截面面积1078.2517.3557.716143.6501.959145.609表6-4第二阶段跨中截面几何特性计算表Table6-4Thesecondstageofthecrosssectiongeometrycharacteristiccalculatetable分块面积分块面积Ai（mm2）Ai重心至的距离yi（mm）Si=Aiyi（mm3)自身惯性Ii（mm4）yu-yi（mm）Ix=Ai（yu-yi）2（mm4）截面惯性矩I（mm4）混凝土全截面493.6150.200非预应力钢筋换算面积7.38610607.829-551.42.246预应力钢筋面积18.105102018.468-511.44.735净截面面积915.491508.6465.577128.8547.181130.03589 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）表6-5第二阶段截面几何特性计算表Table6-5thesecondstagesectiongeometrycalculationcalculatestable分块面积分块面积Ai（mm2）Ai重心至的距离yi（mm）Si=Aiyi（mm3)自身惯性Ii（mm4）yu-yi（mm）Ix=Ai（yu-yi）2（mm4）截面惯性矩I（mm4）混凝土全截面493.614.90.198非预应力钢筋换算面积7.38610607.829-551.52.246预应力钢筋面积18.1051019.318.454-510.84.724净截面面积915.491508.6465.563128.8547.168136.022表6-6第二阶段支点截面几何特性计算表Table6-6Thesecondstagefulcrumsectiongeometrycharacteristiccalculatetable分块面积分块面积Ai（mm2）Ai重心至的距离yi（mm）Si=Aiyi（mm3)自身惯性Ii（mm4）yu-yimmIx=Ai（yu-yi）2（mm4）截面惯性矩I（mm4）混凝土全截面1086.2515.3559.69143.6505.60.034非预应力钢筋换算面积7.38610607.829-539.12.147预应力钢筋面积18.105637.211.537-116.30.225净截面面积1111.7520.9579.056143.6502.406146.05689 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）表6-7第三阶段跨中截面几何特性计算表Table6-7Thethirdstageofthecrosssectiongeometrycharacteristiccalculatetable分块面积分块面积Ai（mm2）Ai重心至的距离yi（mm）Si=Aiyi（mm3)自身惯性Ii（mm4）yu-yi（mm）Ix=Ai（yu-yi）2（mm4）截面惯性矩I（mm4）混凝土全截面923.6477.6441.125134.8377.50.052非预应力钢筋换算面积7.38610607.829-574.92.441预应力钢筋面积18.105102011.537-534.95.180净截面面积949.1485.1460.376134.8377.673142.51表6-8第三阶段截面几何特性计算表Table6-8Thethirdstagesectiongeometrycalculationcalculatestable分块面积分块面积Ai（mm2）Ai重心至的距离yi（mm）Si=Aiyi（mm3)自身惯性Ii（mm4）yu-yi（mm）Ix=Ai（yu-yi）2（mm4）截面惯性矩I（mm4）混凝土全截面923.6477.6441.125134.83714.90.205非预应力钢筋换算面积7.38610607.829-567.52.379预应力钢筋面积18.1051019.318.454527.55.038净截面面积949.1492.5467.410134.8377.622142.45989 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）表6-9第三阶段支点截面几何特性计算表Table6-9Thethirdstagefulcrumsectiongeometrycharacteristiccalculatetable分块面积分块面积Ai（mm2）Ai重心至的距离yi（mm）Si=Aiyi（mm3)自身惯性Ii（mm4）yu-yi（mm）Ix=Ai（yu-yi）2（mm4）截面惯性矩I（mm4）混凝土全截面1119.8501.6561.692149.9265.70.036非预应力钢筋换算面积7.38610607.829-552.72.256预应力钢筋面积18.105637.211.537-129.90.306净截面面积1145.291507.3581.058149.9262.598152.52489 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）表6-10主梁截面几何特性计算Table6-10Mainsectiongeometrycalculation受力阶段计算截面阶段Ⅰ：孔道压浆前跨中截面488.6611.4531.42.5982.0762.389L/4截面488.8611.2530.52.5972.0772.393支点截面517.3582.796.52.8342.51615.193阶段Ⅱ：管道结硬后至湿接缝结硬前跨中截面508.6591.4511.42.6752.3002.660L/4截面508.5591.5510.82.6752.3002.663支点截面520.9579.192.92.8042.52215.722阶段Ⅲ：湿接缝结硬后跨中截面485.1614.9534.92.9382.3182．664L/4截面492.5607.5526.82.8932.3452.704支点截面507.3592.7106.53.0072.57314.32189 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）7持久状况截面承载能力极限状态计算7.1正截面承载力计算取弯矩最大的跨中截面进行计算。预应力钢筋和非预应力钢筋的合力点到截面边缘的距离为：(7-1)(7-2)故属于第一类T型截面。梁跨中截面弯矩设计值。(7-3)计算结果表明：跨中截面正承载力满足要求。7.2斜截面承载力计算7.2.1斜截面抗剪承载力预应力钢筋简支梁应对规定需要验算的各个截面进行斜截面承载力验算，以八分之一的截面进行斜截面看见承载力验算。a.首先进行斜截面抗剪强度上、下限复核，即(7-4)式中：为验算截面处剪力组合设计值，变化点截面，89 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）为混凝土的强度等级，即得混凝土；为计算截面处的腹板宽度，变化点截面；为剪力组合作用处的截面有效高度;为预应力提高系数，。变化点截面：则：计算表明，变化点截面截面尺寸满足要求，但需要配置抗剪钢筋。斜截面抗剪承载力按式式中(7-5)(7-6)式中，为异号弯矩影响线，为预应力钢筋提高系数，为受压翼缘的影响线系数，对具有受压翼缘的截面，取。；(7-7)箍筋选用双肢10mm的HRB335的钢筋，，间距为200mm,则，故89 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）(7-8)采用全部2束预应力钢筋的平均值，即。所以变化点截面处斜截面抗剪满足要求。非预应力构造配筋作为承载力储备，未予以考虑。7.2.2斜截面抗弯承载力由于钢束均锚固于梁端，钢束数量沿跨长方向没有变化，且弯起角度缓和，其斜截面抗弯强度一般不控制设计，故不另行验算。89 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）8钢束预应力损失估算8.1预应力钢筋张拉（锚下）控制应力计算8.2钢束应力损失8.2.1预应力钢筋与管道间摩擦引起的预应力损失(8-1)对于跨中截面：，为锚固点到支点中线的水平距离，分别为预应力钢筋与管道壁的摩擦系数及管道每米局部偏差对摩擦的影响系数，采用预埋金属波纹管成型是，查得，为从张拉端到跨中截面间，管道平面转过的角度，这里每股钢束都只有竖弯，没有平弯，所以空间转角就为竖弯角度。跨中截面各钢束摩擦应力损失值见下表。表8-1跨中截面摩擦应力损失计算Table8-1cross-sectionoffrictionstressinthelosscalculation钢束编号弧度60.10470.026212.4070.01860.0438139561.1080.13960.034912.3430.01850.0520139572.54平均值66.8289 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）表8-2截面摩擦应力损失计算Table8-2-sectionoffrictionstressinthelosscalculation钢束编号弧度60.10470.02626.2870.00940.0350139548.837.4420.12980.03256.2180.00930.0409139557.06平均值52.95表8-3截面摩擦应力损失计算Table8-3-sectionoffrictionstressinthelosscalculation钢束编号弧度4.4320.07730.01933.2200.00480.0238139533.201.5810.02760.00693.1560.00470.0115139516.04平均值24.6289 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）表8-4支点截面摩擦应力损失计算Table8-4Theend-sectionoffrictionstressinthelosscalculation钢束编号弧度0.5240.00910.00230.1570.00020.002513953.49.0000.0930.000113950.14平均值1.82表8-5各设计控制截面的平均值Table8-5theaveragecross-sectionofthedesigncontrol截面跨中截面截面截面支点截面平均值66.8252.9524.621.828.2.2锚具变形、钢丝回缩引起的预应力损失计算锚具变形、钢筋回缩引起的应力损失，后张法曲线分布筋的构件应考虑锚固后反摩阻的影响。根据式(8-1)计算反摩阻影响,即(8-2)式中，查表得到夹片式锚具顶压张拉时；为单位长度由管道摩阻引起的预应力损失，(8-3)为张拉至锚固端的距离；这里的锚固端为跨中截面。89 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）。图8-1考虑反摩阻后预应力钢筋应力损失计算简图Fig8-1Considertheprestressingsteelstressanti-frictionlosscalculationdiagram表8-6反摩阻影响长度计算表Table8-6theimpactofanti-frictiontablelength钢束编号139560.101333.90124070.00492512585139572.541322.46123430.00587711520求得可知，当>时，距张拉端为处的截面锚具变形和钢筋回缩引起的考虑反摩阻后的预应力损失，按式；当<时，距张拉端为处的截面锚具变形和钢筋回缩引起的考虑反摩阻后的预应力损失，按式计算。若则表示该截面不受反摩阻影响。将各控制截面的计算列于表8-6中。89 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）表8-7锚具变形引起的预应力损失计算表Table8-7pre-stressedanchorlosscausedbythedeformationcomputation截面钢束编号各控制截面平均值跨中截面1240712585128.676.463.231234311520135.41不受影响截面1240712585128.6731.0126.151234311520135.4121.28变化点截面1240712585128.6762.2782.441234311520135.41102.61支点截面1240712585128.67121.69128.411234311520135.41135.138.2.3预应力钢筋分批张拉时混凝土弹性压缩引起的应力损失混凝土弹性压缩引起的应力损失取按应力计算需要控制的截面进行计算。对于简支梁，可取截面进行计算，并以其计算结果作为全梁各截面预应力钢筋损失的平均值，即(8-4)式中，为张拉批次，采用对称张拉，故m=2；为按张拉时混凝土的实际强度等级；为假定设计的强度的计算，即；查得为全部预应力钢筋（2批）的合力89 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）在其作用点（全部预应力钢筋重心点）处所产生的混凝土正应力，(8-5)(8-6)(8-7)(8-8)8.2.4钢筋松弛引起的预应力损失对于采用超张拉的低松弛钢绞线，由钢筋松弛引起的预应力损失，按下式计算：(8-9)式中，—张拉系数，采用超张拉，取；—钢筋松弛系数，对于低松弛钢绞线，取；—传力锚固时的钢筋应力，，这里仍采用截面进行计算，故有8.2.5混凝土收缩、徐变引起的损失混凝土收缩、徐变引起的受拉区预应力钢筋的应力损失，按89 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）(8-10)式中，分别为加载龄期为时的混凝土收缩应变终极值和徐变系数终极值；为加载龄期，即达到设计强度为的龄期，近似按标准养护条件计算则有：，则可得，对二期恒载的加龄期，假定,该梁位于城市郊区一般地区，相对湿度为75%，其理论厚度有跨中截面可得（其中为梁与大气接触的周长，除梁顶面），由此查表并插得相应的徐变系数终极值为,；则混凝土收缩应变终极值为。为传力锚固时在跨中和截面的全部受力钢筋（包括预应力钢筋和纵向非预应力受力钢筋，为简化计算不计构造钢筋影响）的截面重心处，由，，所引起的混凝土正应力的平均值。考虑到加载龄期的不同，按徐变系数变小乘以折减系数。计算和引起的应力时采用第一阶段截面特性，计算引起的应力时采用第三阶段截面特性。跨中截面：(8-11)(8-12)截面：89 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）(8-13)所以（未计构造钢筋的影响），取跨中与截面的平均值计算，则有跨中截面：截面：所以将以上各值代入即得：现将各截面钢束应力损失平均值及有效预应力汇总于表8-7.89 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）表8-8各阶段预应力损失Table8-8cross-sectionsteelbeamoftheaveragestressandtheeffectivepresstressloss工作阶段应力损失项目应力损失计算截面预加应力阶段使用阶段钢束有效应力预加力阶段使用阶段跨中截面66.823.2317.3887.4336.1269.35105.471307.571202.1截面52.9526.1517.386.4836.1269.35105.471298.521193.05变化点截面24.6282.4417.38124.4436.1269.35105.471270.561165.09支点截面1.82128.4117.38147.6136.1269.35105.471247.391141.9289 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）9应力验算9.1短暂状况下的正应力验算(1)构件在制作、运输及安装等施工阶段，混凝土强度等级为。在预应力和自重作用下的截面边缘混凝土的法向压应力符合的要求。(2)短暂状况下（预应力阶段）梁跨中截面上、下缘的正应力上缘：(9-1)下缘：(9-2)其中截面特性取用第一阶段的截面特性，代入上式预加压力阶段混凝土的压应力满足应力限制值的要求；混凝土的应力通过规定的预拉区配筋率来防止出现裂缝，预拉区混凝土没有出现预拉应力，故预拉应力区只需配置配筋率不小于的纵向钢筋即可。(3)支点截面上、下缘的正应力89 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）9.2持久状况下的正应力验算9.2.1截面混凝土的正应力验算对于预应力混凝土简支梁的正应力，由于配设曲线筋束的关系，应取跨中、截面、支点截面以及钢束突然变化处（截断或弯出梁顶等）分别进行验算。应力计算的作用（或荷载）取标准值，汽车计入冲击系数。（1）跨中截面：；(9-3)(9-4)跨中截面混凝土上边缘压应力计算值为89 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）(9-5)（2）截面截面混凝土上边缘压应力计算值为（3）支点截面支点截面混凝土上边缘压应力计算值为89 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）由计算可知持久状况下跨中截面、截面、支点截面混凝土正应力验算满足要求。9.2.2持久状况下预应力钢筋的应力验算由二期恒载及活载作用下产生的预应力钢筋截面重心处的混凝土应力为(9-6)所以，钢束应力为(9-7)计算表明预应力钢筋拉应力超过了规范规定值。但其比值,故可以认为钢筋应力满足要求。9.2.3持久状况下的混凝土主应力验算取弯矩和剪力都有较大变化点（L/4跨截面）进行计算。1）截面面积矩计算：按图9-1进行计算。其中计算点分别取上梗肋，第三阶段截面重心轴处以及下梗肋处。①第一阶段截面梗肋以上面积对截面重心轴的面积矩89 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）第三阶段截面重心轴以上面积对截面重心轴的面积矩。图9-1变化点（）截面Fig9-1Changesomecross-section下梗肋以上面积对截面重心轴的面积矩。同理可以计算不同点处的面积矩，汇总于表9-1.表9-1面积矩计算表Table9-1momentcomputationarea截面类型第一阶段净截面对其重心轴第二阶段净截面对其重心轴第三阶段净截面对其重心轴计算点位置面积矩符号面积矩1.305×1081.409×1081.237×1081.368×1081.487×1081.332×1081.462×1081.569×1081.400×1082)主应力计算：89 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）的主应力计算a.剪应力按下式进行计算，其中为可变作用引起的剪力标准值组合，，所以有；；所以，(9-8)b.正应力(9-9)c.主应力89 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）=的主应力计算：a.剪应力b.正应力(9-10)c.主应力89 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）(9-11)=的主应力a.剪应力b.正应力c.主应力89 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）=表9-2截面处主应力计算表Table9-2sectionofthemainstresscomputation计算纤维面积矩剪应力正应力主应力第一阶段换算截面第二阶段换算截面第三阶段换算截面1.875.65-0.526.782.0245.17-0.695.871.804.76-0.694.713)主应力的限制值混凝土的主压应力限制值为，与上表比较，可见混凝土主压应力均小于限值，满足要求。4)主拉应力验算混凝土的主拉应力限制值为，可见混凝土主拉应力均小于限制值，按《公路桥规》的要求，仅需按构造布置箍筋。89 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）10抗裂性验算10.1作用短期效应组合作用下的正截面抗裂验算10.1.1预加力产生的构件抗裂验算边缘的混凝土预压应力的计算跨中截面：，(10-1)10.1.2由荷载产生的构件抗裂性验算边缘混凝土的法向拉应力的计算(10-2)10.1.3正截面混凝土抗裂验算对于A类部分预应力混凝土构件，作用荷载短期效应组合作用下的混凝土拉应力满足下列要求：，由以上计算计算结果满足《公路桥规》中类部分预应力混凝土构件，按短期效用组合计算的抗裂要求。同时，类部分预应力混凝土构件还应满足作用长期效用组合的抗裂要求。(10-3)89 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）所以，构件满足《公路桥规》中类部分预应力混凝土构件的作用长期效应组合的抗裂要求。10.2作用短期效应组合作用下的斜截面抗裂验算斜截面抗裂性验算应取剪力和弯矩均较大的不利区段截面进行，这里取截面进行计算。10.2.1主应力计算以处的主应力计算①剪应力计算如下，其中为可变作用引起的剪力短期效应组合值，，所以有②正应力(10-4)③主应力89 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）(10-5)=的主应力计算：①剪应力②正应力③主应力=的主应力①剪应力89 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）②正应力c.主应力=表10-1截面抗裂性验算主拉应力计算表Table10-1sectionofthemaintensilestresscrackcheckingaccount计算纤维面积矩剪应力正应力主应力第一阶段换算截面第二阶段换算截面第三阶段换算截面1.305.65-0.281.355.17-0.331.254.76-0.3189 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）10.2.2主压应力的限制值作用短期效应组合下抗裂性验算的混凝土的主拉应力限制值为从上表可知，以上主拉应力均符合要求，所以变化点截面均满足作用短期效用组合下竖弯斜截面抗裂验算要求。89 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）11主梁变形（挠度）计算根据主梁截面在各个阶段混凝土正应力验算结果，可知主梁在使用荷载作用下截面不开裂。11.1荷载短期效应作用下截面不开裂挠度验算主梁计算跨径，混凝土的弹性模量，由各控制截面不同阶段的截面几何特性汇总表可见，主梁在各控制截面的换算截面惯性矩各不相同，为简化计算，取梁处的截面换算惯性矩个不同，为简化计算，取梁处的截面换算惯性矩作为全梁的平均值来计算。简支梁挠度验算式为(11-1)11.1.1可变作用引起的挠度现将可变作用作用作为均布荷载作用在主梁上，则主梁跨中挠度系数（查挠度系数表），荷载短期效应的可变荷载值为（查内力组合表）。由可变荷载引起的简支梁跨中截面的挠度为(11-2)考虑长期效应组合的可变荷载引起的挠度值为(11-3)，满足要求。89 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）11.1.2考虑长期效应的一期荷载、二期荷载引起的挠度(11-4)11.2预加力引起的上拱度值计算采用截面处的使用阶段永存预加力矩作用为全梁平均值预加力矩计算值，即截面惯性矩应采用预加力阶段（第一阶段）的截面惯性矩，为简化采用截面的截面惯性矩，作为全梁的平均值来计算。则主梁上拱度值（跨中截面）为考虑长期效应的预加力引起的上拱值为89 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）11.3预拱度的设置梁在预加力和短期效应组合共同作用下并考虑长期效应的挠度值为(11-5)预加力产生的长期上拱值大于按荷载短期效应组合计算的长期上拱值，所以不需要设置预拱度。89 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）12锚固区局部承压计算根据3束预应力钢筋锚固点的分析，钢束的锚固端局部承压条件最不利，现对锚固端进行局部承压计算。图为钢束梁端锚具及间接钢筋的构造布置图。图12-1锚固局部承压计算图(尺寸单位：mm)Fig12-1partialpressurecalculationofanchoragezonemap(sizeunit:mm)1)局部受压区尺寸要求配置间接钢筋的混凝土构件，其局部受压区的尺寸应满足下列锚下混凝土抗裂计算要求：(12-1)式中——结构重要系数，；——局部受压面积上的局部压力设计值。后张法锚头局部区应取1.2倍张拉时的最大拉力，所以局部压力设计值为；——为混凝土局部承压修正系数，；——为张拉锚固时混凝土轴心抗拉强度设计值，混凝土强度达到设计强度的89 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）时张拉，此时混凝土强度等级相当于，由附表查的；——为混凝土局部承载力提高系数，；——为混凝土局部受压面积，为扣除孔洞后面积，为不扣除孔洞面积；对于具有喇叭管并与垫板连成整体的锚具，可取垫板面积扣除喇叭管尾端内孔面积；本设计中采用的就是此类锚具，喇叭管内孔直径为70mm，所以——为局部受压计算底面积；局部受压面积为边长为200的正方形，根据《公路桥规》中的计算方法，局部承压计算底面为的矩形。(12-2)所以计算表明，局部承压尺寸满足要求。1)局部抗压承载力计算配置间接钢筋的局部受压构件，其局部抗压承载力公式为(12-3)且须满足(12-4)式中——混凝土核心面积，可取局部受压计算底面积范围内的间接钢筋所包罗的面积，这里配置螺旋钢筋，得89 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）——为间接钢筋影响系数，C50及以下k=2.0；——为间接钢筋体积配筋率；局部承压区配置直径为10mm的HRB335，单根钢筋截面积为，所以C45混凝土的，将上述各计算值代入局部抗压承载力计算公式，可得到故局部抗压承载力计算通过。所以钢束锚下局部承压计算满足要求。89 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）13行车道板配筋设计桥面铺装为9cm的沥青混凝土面层（重度为）和15cm的水泥混凝土垫层（重度为），箱形梁翼板钢筋混凝土的重度为13.1桥面板的内力计算13.1.1恒载内力（以纵向宽的板进行计算）每米板上的恒载集度：沥青混凝土面层：C50水凝混凝土垫层：箱梁翼板自重：合计：每米板板条的恒载内力：弯矩：剪力：13.1.2活载内力两个轴重的后轮（轴间距为）沿桥梁的纵向，作用于铰缝轴线上最为不利荷载。由《桥规》查到重车后轮的着地长度，着地宽度，车轮在板上的布置及压力分布图形如下图所示，铺装层总厚度为，则板上荷载压力的边长为有图13-2可知重车后轴两轮的有效分布宽度重叠，重叠长度为89 辽宁工程技术大学毕业设计（论文），则冲击系数作用于每米宽板条上的弯矩为(13-1)作用于每米宽板条活载最大弯矩时的每米宽板条上的剪力为(13-2)荷载内力组合为公路—II级车辆荷载纵、横向布置如图13-1图13-1公路—II级车辆荷载（尺寸单位：m）Fig13-1Road—IIlevelsofvehiclesload(sizeunit:m)89 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）13.2行车道板配筋及验算（混凝土，级钢筋）13.2.1行车道板的配筋由桥面板知，由，故取板宽，板的平均厚度为，设图13-2车辆荷载两个后轴轮载作用于铰缝轴线上（尺寸单：m）Fig13-2Thelayoutofthewheelintheboardanditspressuredistribution(sizeunit:m)利用单筋矩形截面，有求解解得：则钢筋面积89 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）选择并布置钢筋：现取板的受力钢筋为，钢筋间距为，当板宽的钢筋面积为，保护层，故，取，则有效高度。截面实际配筋率：最小配筋率：且不应小于0.2%，故取。13.2.2行车道板复核保护层厚度C=40mm，大于钢筋直径d=12mm且满足最小保护层厚度的要求。受压区高度：求矩形截面板的抗弯承载力：设计满足要求。89 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）14附属设施设计14.1排水设施的设置为了迅速排除桥面积水，防止雨水积滞于桥面并渗入梁体而影响梁的耐久性，在桥梁设计时要有一个完整的排水系统，包括桥面上设置一定数量的排水管和泄水管。桥面排水管的数量应根据径流面积计算确定。《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60--2004）里面提出：1961年版的《公路桥涵设计规范》1041条规定：每平方米桥面宜设置300的排水管面积：排水管直径不宜小于100。通常，当桥面纵坡大于2%而桥长小于50m时，桥上可以不设置泄水管；当桥面纵坡大于2%而桥长大于50m时，桥上每隔12-15m设置一个泄水管：当桥面纵坡小于2%时，应隔6-8设置一个泄水管。纵坡：2.1%横坡：1.5%需要泄水管的面积：设置圆形泄水管直径170mm，面积为需要排水管个数：故取20个，每测10个间距为，符合要求。14.2伸缩缝的设置14.2.1设计资料温度变化范围：-26.9℃-39.8℃；线膨胀系数：；伸缩梁的长度：L=25m；收缩应变：；徐变系数：；应力产生的平均截面内力：；混凝土的弹性模量：；混凝土收缩折减系数：；假定伸缩装置的安装温度为10℃-15℃。89 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）14.2.2伸缩缝的计算梁体因温度变化产生的伸缩量为：10℃安装时因温度变化产生的梁体伸长量为15℃安装时因温度变化产生的梁体伸长量为混凝土收缩引起梁体缩短量为混凝土徐变引起的梁体缩短量为为所以梁体的基本伸缩量为对于其他因素，例如，梁断的转角变位、安装时的偏差等，一般都作为安全储备和构造上的需要来考虑。通常在基本伸缩缝的基础上，再增加20%的安全储量即可。则则设计伸缩量为对于小跨径的桥梁，当变形量在20~40mm以内时，常采用以锌铁皮为跨缝材料的伸缩缝构造。本设计为桥面连续铺装，所以在桥的两端设置长为40mm的伸缩缝。采用类型为矩形橡胶型伸缩装置。14.3人行道及护栏的设置本设计采用组合式护栏，它具有美观的外形并且使用安全性高，在我国桥梁上普遍采用。护栏容重为5kN/m3。人行道采用预制装配式，它具有拼装简单化、构件多种多样的有点，在各种桥梁中广泛使用。89 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）15结论本设计是小寨沟大桥上部设计，本桥采用预应力混凝土箱型简支梁桥，双车道布置。本设计主要包括预应力混凝土箱梁截面尺寸的拟定、截面特性的计算、恒载活载内力的计算、行车道板内力计算、主梁挠度计算和附属设施的设计。对于梁的设计中，分别采用杠杆法和偏心压力法对梁的支点和跨中、四分支截面、八分之截面进行荷载横向分布系数计算。结合荷载横向分布系数计算出主梁结构恒载内力和活载内力，按照规范进行荷载效应组合，并且应用铰接悬臂法计算行车道板的内力。本设计主要是在理论上进行设计和验算，忽略了一些次要因素的影响，如抗风抗震性能等等。而且在附属设施设计中，对于护栏的设计，由于现在没有系统的理论对护栏的强度进行计算和校核，所以只能按照一些参考资料经行选取。对于这些方面，我会在以后的学习工作中不断的积累经验，不断研究，争取早日解决。89 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）致谢本毕业设计在赵文华老师等教研室老师的悉心指导和严格要求下，按照有关桥梁规范和相关标准要求，经过三个多月的时间，完成了对小寨沟大桥的上部结构设计。在设计中，遇到许多疑问，在赵文华老师、郑大伟老师和教研室其他老师的的帮助下才一一解决。多次在休息日还打扰老师，老师总是耐心的讲解。正是由于老师给予我设计上的指导，使得我的设计能够顺利完成。同时，在设计过程中也使我接触到了许多理论和实际上的新问题，通过老师的帮助在解决的过程中使我学到了很多新的东西，在设计的过程中，老师教会我很多实际的问题，使我懂得了纸上设计要和实际相联系，在老师的指导下学会了很多减少造价的方法。在此，向教研室所有老师表示诚挚的感谢和由衷的敬意。同时，在设计的过程中，遇到问题，通过同学之间的讨论和研究也受益匪浅。在此，也向给予我帮助的同学表示深深的感谢。通过这次设计，使我把大学四年学习到的知识综合的运用到其中，是对大学四年的一个总结与复习。同时，在设计的过程中使我发现了自己还有很多的缺点和不足，我会在以后的学习生活中不断努力加以解决。在这即将毕业之际，我衷心的祝愿各位老师身体健康，工作顺利；祝愿所有同学在以后的学习工作中一切顺利，事业有成！89 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）参考文献[1]公路桥涵设计通用规范（JTGD60-2004）[Z].北京：人民交通出版社，2004.[2]公路桥涵地基与基础设计规范（JTJ024-85）[Z].北京：人民交通出版社,2004.[3]公路工程技术标准（JTGB01-2003）[Z].北京：人民交通出版社，2004.[4]公路沥青路面设计规范（JTJ014-97）[Z].北京：人民交通出版社，2004.[5]公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTGD62-2004）[Z].北京：人民交通出版社，2004.[6]公路工程预算定额（JTG/TB06-02-2007）[Z].北京：人民交通出版社，2007.[7]贾金青，陈凤山.桥梁工程设计计算方法及应用[M].(第1版).北京：人中国建筑工业出版社，2003.[8]EdmundHambly:BridgeFoundation,Substructures[M],1998.[9]M.C.Kunde,R.S.Jangid.Seismicbehaviorofisolatedbridges:A-state-of-the-artreview[J].ElectronicJournalofStructuralEngineering.2003.[10]胡兆同.桥梁通用构造及简支梁桥[M].陈万春.第1版.北京：人民交通出版社,2000.[11]王建瑶.公路桥涵设计手册：墩台与基础[M].(第1版).北京：人民交通出版社，2004.[12]叶见曙.结构设计原理[M].(第2版).北京:人民交通出版社,2005.[13]周先雁，王解军.桥梁工程[M].(第1版).北京:北京大学出版社,2008.[14]陈忠延.土木工程专业毕业设计指南桥梁工程分册[M].北京：中国水利水电出版社，2000.89'