李庄跨线桥施工图设计 毕业设计计算书

'毕业设计[论文]题目：李庄跨线桥施工图设计学院：交通运输工程学院专业：道路桥梁与渡河工程姓名：学号：072409219指导老师：完成时间：2013年05月25日 河南城建学院本科毕业设计（论文）摘要摘要摘要：本设计是一装配式预应力混凝土T型简支梁桥设计（部分预应力B类构件），桥梁全长123，总跨径120，4跨，标准跨径为30，计算跨径29.16。桥面净空为净—0.5（安全带）+11.75（行车道）+2（中央分隔带）+11.75（行车道）+0.5（安全带），道路等级为高速公路，设计时速为120。桥梁施工工艺采用后张法，预应力钢筋采用1860钢绞线，锚具采用夹片式群锚，混凝土等级为C50，普通钢筋等级为HRB400，桥墩采用轻型式桥墩，基础采用桩基础，采用埋置式桥台。设计分为上部结构与下部结构两部分，分别对上部结构进行配筋计算，绘制施工图纸。设计中采用了杠杆原理法、G─M法、和偏心压力法，充分考虑了可能对承载力造成影响的各种作用并进行合理组合，同时参照有关规范与规定进行设计与校核，使桥梁达到预期的设计要求。关键词：预应力混凝土，B类构件，钢绞线，简支梁桥，夹片式群锚—I— 河南城建学院本科毕业设计（论文）AbstractAbstractAbstract：ThisdesignisaassembledprestressedconcreteSimple-SupportedT-shapeGirderdesign(PartiallyPrestressedClassBmember),thatthelengthofbridgeis123m,andit’stotalspanis120m.Thenumberofthebridge’sspanis4,withthestandardspan30mandcalculationspan29.16m.Theclearanceabovebridgefloorisclear—0.5m(safetybelts)+11.75m(carriageway)+2m(medianseparator)+11.75m(carriageway)+0.5m(seatbelts).Theroadishighway,withthedesignspeedof120km/h.Thetechnicsofbridge’sconstructionispost-tensioningmethod,andtheprestressedsteelisstrand1860.Theanchorageofthebridgeanchorclip-typeanchorgroup,withtheconcreteC50andordinarysteelbarHRB400.Thepiersarelighttypesandtheirfoundationsarepilefoundations.Thedesignisdividedintotwoparts—superstructureandsubstructure,makingareinforcementcalculationonsuperstructureandworkingdrawingofsuperstructure.Thedesignusesleverprinciplemethod,theG─Mmethod,andtheeccentric-pressedmethod,takingthevariousroleswhichmayaffectthebridge’sbearingcapacityfullyintoaccountandmakingareasonablecombination.Accordingtotherelevantcriterionsandprovisionstodesignandueberpruefungthedesign，sothatthebridge’squalitycanachievethedesireddesignrequirements.Keywords:Prestressedconcrete,ClassBmember,Strand,SimPlysuPPortedbeambridge,CliP-tyPeanchorgrouP—II—河南城建学院本科毕业设计（论文）目录—IV— 河南城建学院本科毕业设计（论文）目录目录前言11引言31.1课题性质31.2研究的主要内容32桥梁上部结构计算52.1设计资料及构造布置52.1.1设计资料52.1.2主梁计算72.1.3横截面沿跨长度变化82.1.4横隔梁的设置82.2主梁内力计算82.2.1恒载内力计算82.2.2活载内力计算112.3预应力钢筋及普通钢筋的布置282.3.1预应力钢筋束的估算及布置282.3.2普通钢筋的数量估算及布置292.4主梁几何特性计算302.5持久状态截面承载力极限状态计算332.5.1正截面承载力计算332.5.2斜截面承载力计算332.6预应力损失计算382.7正常使用极限状态计算442.7.1裂缝宽度计算442.7.2变形计算472.7.3斜截面抗裂性验算492.8持久状态应力验算522.8.1跨中截面混凝土法向压应力522.8.2钢筋应力计算532.8.3斜截面主应力验算542.9荷载短期效应组合作用下的应力验算552.9.1跨中截面混凝土法向压应力552.9.2钢筋应力计算572.10短暂状态应力验算572.11局部承压验算582.12构造配筋612.13横隔梁的计算622.14桥面板的计算672.15支座计算702.15.1确定支座平面尺寸70—IV— 河南城建学院本科毕业设计（论文）目录2.15.2支座厚度验算712.15.3支座偏转验算712.15.4抗滑性验算723桥梁下部结构计算733.1下部结构及基础布置733.1.1设计标准及上部构造733.1.2地址资料733.1.3材料733.1.4设计依据753.2盖梁计算753.2.1荷载计算753.2.2盖梁配筋计算913.3墩柱设计933.3.1恒载计算933.3.2活载垂直荷载计算933.3.3水平荷载计算943.4基础的设计983.4.1设计资料983.4.2承台的尺寸拟定983.4.3桩长的确定993.4.4桩内力计算993.5桥台设计1043.5.1桥台尺寸拟定1043.5.2荷载计算1043.5.3荷载组合汇总1103.5.4地基承载力验算1113.5.5基底偏心距验算1133.5.6基础稳定性验算1133.5.7沉降计算114结论117致谢118参考文献119—IV— 河南城建学院本科毕业设计（论文）前言前言随着经济的快速发展，基础建设的重要性越来越明显，尤其是高速公路建设的发展趋势。便利的交通极大程度地方便了我们的生活，为我们的日常出行带来了极大的好处，同时也为我们的经济发展带来了巨大利益。近年来，我国投入巨资用于建设基础设施，来拉动内需保持国民经济发展。其中用于公路、铁路和桥梁建设的占大部分，这对桥梁建设来说是一个千载难逢的好机会。该桥位于河南省平顶山市某地区，为拉动当地经济发展，当地人民出行及加强与外地的交流起到强有力的推动作用。T型梁的最大跨径是20m，而预应力T型梁桥的最大跨径已经发展到52m，并且预应力结构在今后的实际工程中占的比重越来越大。本设计是河南省平顶山市某地区高速公路跨线桥施工图的设计，主要进行上下部结构的设计，桥梁全长123m，总跨径120m，4跨，标准跨径30m，计算跨径29.16m，主梁上部结构采用装配式预应力简支T型梁（部分预应力B类构件）。上部结构的内力计算及配筋计算是下部结构设计的前提，对于整座桥梁也是起到重要作用。参照相关规范及参考书籍，对主梁尺寸拟定、主梁内力计算、横隔梁内力计算、行车道板内力计算及配筋的设计进行设计和施工图绘制，在此过程中，主要的参考书籍有《桥梁工程》、《混凝土及预应力混凝土结构设计原理》、《公路桥涵设计通用规范》、《公路桥涵混凝土及预应力混凝土设计规范》。下部结构采用桩柱式桥墩，桩基础，轻型式桥台。参考相关书籍及规范对盖梁、墩柱、桥台及基础细部尺寸进行确定，进行盖梁、墩柱、桥台及基础的内力组合，并进行配筋设计和施工图绘制。近些年来，预应力T型梁桥越来越普遍，尤其是部分预应力B类构件，它具有节省材料、使用跨径大、变形小、结构刚度大、行车舒适、易于养护、抗震能力强等优点。这是桥梁设计中最常用的桥梁形式。据现代桥梁设计要求，桥梁设计要满足：安全、经济、使用、美观等标准，其中安全与经济是最重要的标准。随着现代化交通事业的迅速发展，对桥梁功能的要求也日益提高，尤其是桥下的通航净空要求，往往在方案比选中有重要地位。至于桥梁美观，要视经济、安全与环境条件而定。毕业设计是将大学四年所学的知识综合运用到实际中，其目的与意义是通过毕业设计，综合运用所学过的基础知识，深入了解公路桥梁在桥式方案比选、结构内力计算及施工架设等方面的内容及细节，以及计算方法、计算内容和设计步骤，为今后的工作奠定基础。—12— 河南城建学院本科毕业设计（论文）前言毕业设计是大学培养计划中最后一个环节，目的是使学生在学完培养计划所规定的基础课和专业课后通过毕业设计这一环节，较为集中和专一地培养学生综合运用所学的基础理论、基本知识和基本技能，分析和解决问题的能力。毕业设计是要学生在指导老师的指导下，独立自主并系统地完成一个工程设计，以及掌握一个工程设计全过程，在巩固已学课程的基础上，学会独立思考和解决问题，并继续学习一些新的专业知识，有所创新。—12— 河南城建学院本科毕业设计（论文）引言1引言1.1课题性质本科毕业设计，对于一个即将进入社会的大学生来说是很有意义的，它是从校园理论学习到社会运用的一个过渡阶段。毕业设计是土木工程专业本科培养计划中最后的一个主要教学环节，也是最重要的综合性实践教学环节，目的是通过毕业设计这一时间较长的教学环节，巩固、深化、拓展所学的基础课程，专业基础课和专业课知识，提高同学综合运用这些知识独立进行分析和解决实际问题的能力，从而提高自己专业技术素质；培养土木工程专业本科毕业生综合应用所学基础课、技术基础课及专业课知识和相关技能，解决具体问题的土木工程设计问题所需的综合能力和创新能力。和其他教学环节不同，毕业设计要求学生在指导老师的指导下，独立系统的完成一项工程设计，解决与之有关的所有问题，熟悉相关设计规范、手册、标准图以及工程实践中常用的方法，具有实践性、综合性强的显著特点。因而对培养学生的综合素质、增强工程意识和创新能力具有其他教学环节无法取代的重要作用。同时，在完成毕业设计的过程中，还要求我们同时运用感性和理性知识去把握整个建筑的处理，这其中就包括建筑外观和结构两个方面。还要求我们更好的了解国内外建筑设计的发展现状及趋势，更多的关注这方面的学术动态，以及我们在以后的土木工程专业方向有更大的造诣。这次的预应力混凝土简支梁桥的设计以后会在我们的工作中常接触到，这就为我们以后的工作奠定了一定基础。这次的设计是我们所学的所有科目的综合体现，也为我们更好的掌握知识提供了机会。1.2研究的主要内容本设计为预应力混凝土简支T梁桥，预应力混凝土桥出现在20世纪30年代，50—12— 河南城建学院本科毕业设计（论文）引言年代以来不断取得巨大发展，在中、小跨度范围内现已占绝对优势，在大跨度范围内它正在同钢桥展开激烈竞争。它的主要优点是：节省钢材，降低桥梁的材料费用；由于采用预施应力工艺，能使混凝土结构的工地接头安全可靠，因而以往只适应于钢桥架设的各种不要支架的施工方法，现在也能用于这种混凝土桥，从而使其造价明显降低；同钢桥相比，其养护费用较省，行车噪声小；同钢筋混凝土桥相比，其自重和建筑高度较小，其耐久性则因采用高质量的材料及消除了活载所致裂纹而大为改进。它的缺点是：自重要比钢筋混凝土桥梁大，施工工艺有时比钢筋混凝土桥梁复杂,工期较长。但这些缺点属次要问题,且仍在不断得到克服。因此，在50年代以来所出现的一些新型桥梁之中，它的适用范围最广，其发展仍方兴未艾。本设计为4×30m预应力混凝土简支T梁桥，桥梁总长为123m，总跨径120m，桥面宽度为净—0.5m（安全带）+11.75m（行车道）+2m（中央分隔带）+11.75m（行车道）+0.5m（安全带），活荷载为公路一级车道荷载，预应力钢束采用钢绞线，1×7标准型。恒载为结构自重和桥面铺装及护栏的自重，桥下净空为7.5m。要求完成主梁截面的设计、主梁及横隔梁内力及配筋计算、支座设计及下部结构设计。—12— 河南城建学院本科毕业设计（论文）桥梁上部结构计算2桥梁上部结构计算2.1设计资料及构造布置2.1.1设计资料1.桥梁跨径及桥面净空标准跨径：30m（桥墩中心线距离）计算跨径：29.16m（支座中心线距离）主梁全长：29.96m桥面净空：净—0.5m（安全带）+11.75（行车道）+2m（中央分隔带）+11.75（行车道）+0.5m（安全带）2.设计荷载公路Ⅰ级车道荷载，每侧护栏标准值为1.0kN/m，结构重要性系数为。3.材料及工艺混凝土：主梁用C50级混凝土，护栏及桥梁铺装用C25级混凝土，防水层用2cm厚的沥青玛蹄脂，面层用7cm厚的沥青混凝土。C50混凝土的性能指标：强度标准值：，强度设计值：，弹性模量：预应力钢筋：采用《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62—2004）的1×7标准型的1860钢绞线。预应力的性能指标：强度标准值：强度设计值：弹性模量：相对界限受压区高度：普通钢筋：受力钢筋采用HRB400级钢筋，箍筋采用HRB335级带肋钢筋。HRB400级钢筋性能指标：强度标准值：强度设计值：弹性模量：相对界限受压区高度：HRB335级钢筋性能指标：强度标准值：，采用两端张拉，后张法施工，预留孔洞用预埋金属波纹管成孔，夹片式群锚。—12— 河南城建学院本科毕业设计（论文）桥梁上部结构计算4.主要结构尺寸拟定1)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。当建筑高度不受限制时，增大梁高往往是较经济的方案，而混凝土用量增加不多。综上所述，本设计取用1700mm的主梁高度，主梁间距取1800mm。2)主梁截面细部尺寸T梁翼板的厚度主要取决与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100mm，翼板根部加厚到180mm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，腹板的厚度一般由布置孔管的构造决定，同时从腹板本身稳定条件出发，腹板厚度不宜小于其高度的1/15。本设计腹板厚度取150mm。马蹄尺寸基本由布置预应力钢筋束的需要确定，设计表明，马蹄面积占截面总面积的10%~20%为合适。本设计将钢束按一层布置，一层最多排三束，同时还根据《公路桥涵混凝土及预应力混凝土规范》9.4.9条对钢束净距的要求，初拟马蹄宽度为310mm，高度300mm，马蹄与腹板交接处作三角过渡，高度100mm，以减小局部应力。按照以上拟订的外形尺寸，就可绘出预制梁跨中截面图（见图2.1）。(a)(b)图2.1主梁细部尺寸及桥梁横断面图注：主梁细部尺寸见图1-1(a)，桥梁横断面见图1-1(b)，单位mm。5.设计依据—12— 河南城建学院本科毕业设计（论文）桥梁上部结构计算交通部颁《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60—2004），简称《桥规》。交通部颁《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD60—2004），简称《公预规》。2.1.2主梁计算将主梁跨中截面划分为五个规则图形小单元，界面结合特性见表2.1表2.1跨中截面几何特性计算表分块面积分块面积Ai（mm2）分块面积形心之上缘距离yi（mm）分块面积对上缘静矩Si=Aiyi（mm3）分块面积自身惯性矩Ii（mm4）di=ys-yi（mm）分块面积对形心惯性矩Ix=Aidi2(mm4)I=Ix+Ii(mm4)⑴⑵⑶=⑴×⑵⑷⑸⑹⑺=⑷+⑹翼板（Ⅰ）1800590001500053.852099925224992三角承托（Ⅱ）66012.783602346.746.114046471406994.1腹板（Ⅲ）1950751462502746250-16.25117583258008下三角（Ⅳ）80136.710933.3444.4-77.9485061.6485506马蹄（Ⅴ）93015514415069750-96.286066298676379.2∑5420　3186932833791　1621808819051879.3截面形心至上缘距离检验截面效率指标（）上核心距：下核心距：截面效率指标：，满足要求。—12— 河南城建学院本科毕业设计（论文）桥梁上部结构计算2.1.3横截面沿跨长度变化如图2.1（a）所示，主梁用等高形式，横截面的T梁腹板等厚，马蹄部分为配合钢束弯起，截面从四分点开始向支点逐渐抬高。梁端部区段由于锚头集中力的作用而引起较大的局部应力，也因布置锚具的需要而在距梁端一倍梁高范围内（170cm）将腹板加宽至马蹄同宽，变化截面（腹板开始加宽处，到支点距离为160cm）到支点方向，中间还设了一节30cm的腹板加宽过渡段。2.1.4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，否则直线在荷载作用下的主梁弯矩很大。为减小对主梁设计起主要作用的跨中弯矩，在跨中设计一道中横隔梁；当跨度较大时，应设置较多横隔梁。本设计在桥梁中点和四分点，支点处设置五道横隔梁，其间距为7.29m。横隔梁的高度采用等高形式，高度为130cm，厚度采用等厚形式，厚度为150mm。2.2主梁内力计算2.2.1恒载内力计算1.恒载集度a.据跨中截面计算，主梁恒载集度b.由于马蹄抬高形成四个横置的三棱柱，由此折算成的恒载集度c.由于腹板加宽所增加的重力折算成的恒载集度d.横隔梁折算成的恒载集度边主梁的内横隔梁体积：边主梁的端横隔梁体积：边主梁的横隔梁恒载集度中主梁的横隔梁恒载集度e.桥面铺装层折算成的恒载集度—12— 河南城建学院本科毕业设计（论文）桥梁上部结构计算f.栏杆及护栏折算成的恒载集度对边主梁，其恒载集度对中主梁，其恒载集度2.恒载内力计算边主梁：跨中处弯矩：跨中处剪力：处弯矩：处剪力：变化点处弯矩：变化点处剪力：支点处弯矩：支点处剪力：中主梁：—12— 河南城建学院本科毕业设计（论文）桥梁上部结构计算跨中处弯矩：跨中处剪力：处弯矩：处剪力：变化点处弯矩：变化点处剪力：支点处弯矩：支点处剪力：主梁恒载内力计算汇总表见表2.2表2.2主梁恒载内力计算汇总表主梁截面支点截面变化点截面处截面跨中截面项目VMVMVMVM(kN)（kN·m）(kN)（kN·m）(kN)（kN·m）(kN)（kN·m）边梁281.9550251.014426.375140.9781541.59102055.454中梁290.7270258.822439.639145.3631589.54802119.3972.2.2活载内力计算1.冲击系数和车道折减因主梁结构为T型结构，故据《桥规》规定，其冲击系数取1.3。—12— 河南城建学院本科毕业设计（论文）桥梁上部结构计算因该桥梁结构为双向六车道，故横向折减系数，又因该桥跨小于150m，故纵向不予折减。2.计算主梁横向分布系数(1)跨中横向分布系数mc如前述，本例桥跨设三道横隔梁，具有可靠的横向连接，且承重结构宽跨比为，故用G—M法。〈1〉计算几何特性①主梁抗弯惯性矩：。主梁的比拟单宽抗弯惯性矩：②横隔梁抗弯惯性矩每根横隔梁尺寸如图2.2所示：图2.2横隔梁尺寸图（cm）横隔梁长度取两边主梁中心线之间的距离，即，故查表《桥梁工程》（白宝玉），表2-5-3知：时，∴求横隔梁界面重心位置ay：故横隔梁抗弯刚度为：—12— 河南城建学院本科毕业设计（论文）桥梁上部结构计算故，横隔梁比拟单宽抗弯惯性矩为：③主梁及横隔梁的抗扭惯性矩对T梁翼板刚性连接的情况如图2.3所示：对于主梁梁肋，主梁翼板平均厚度为：，马蹄平均高度为：，，故查表《桥梁工程》（白宝玉）表2-5-1知：∴图2.3T梁翼板刚性连接图对横隔梁梁肋，，故查表《桥梁工程》（白宝玉），表2-5-1知：∴，最后：〈2〉计算参数θ和α式中B为桥梁承重结构半宽，，则〈3〉计算各主梁横向影响线坐标—12— —13—河南城建学院本科毕业设计（论文）桥梁上部结构计算表2.3各主梁横向影响线坐标影响系数梁位荷载位置校核B3B/4B/2B/40-B/4-B/2-3B/4-BK100.78080.88301.00001.13541.22041.13541.00000.88300.78088.0380B/41.05531.16091.23311.23981.13660.96900.78180.65090.56717.9833B/21.49631.50421.43521.22730.99200.77960.61070.50160.41768.00763B/42.03931.83141.50541.16320.85770.63060.47290.36820.28777.9929B2.58352.04231.47781.07490.75320.56370.38770.29930.24178.0115K000.20130.63261.01991.43801.55661.43801.01990.63260.20137.9389B/40.98161.27111.46631.57651.37801.02780.61480.1911-0.23137.9008B/22.14742.05211.90091.51841.04660.61100.2067-0.1667-0.50947.98803B/43.88432.94631.97341.33170.65260.2191-0.1800-0.4404-0.72898.0804B5.96863.88432.16271.01310.0641-0.2165-0.5185-0.7285-0.93148.1793用内插法求实际梁位处的K1和K0。实际梁位如图2.4所示图2.4实际梁位图（cm） 河南城建学院本科毕业设计（论文）桥梁上部结构计算—14—表2.4各主梁横向分布系数表梁号算式荷载位置B3B/4B/2B/40-B/4-B/2-3B/4-B①2.42801.98201.48571.10010.78310.58280.41200.31900.25485.37313.61632.10861.10410.2322-0.0920-0.4218-0.6462-0.87354.99943.40892.02961.10360.3021-0.0064-0.3160-0.5237-0.73040.3570.2430.1450.0790.0220.000-0.023-0.037-0.052②2.14941.89061.52541.16900.85640.63110.46820.36420.28574.24373.12712.03181.30730.57890.1603-0.2312-0.4885-0.76943.97792.97021.96751.28980.61410.2201-0.1425-0.3803-0.63550.2840.2120.1410.0920.0440.016-0.010-0.027-0.045 河南城建学院本科毕业设计（论文）桥梁上部结构计算—15—续表2.4梁号算式荷载位置B3B/4B/2B/40-B/4-B/2-3B/4-B③1.80661.69121.47531.19070.91530.69450.53200.42540.34343.13992.56311.94231.41170.82150.3871-0.0143-0.3231-0.63482.97072.45241.88311.38370.83340.42610.0550-0.2281-0.51070.2120.1750.1350.0990.0600.0300.004-0.016-0.036④1.49631.50421.43521.22730.99200.77960.61070.50160.41762.14742.05211.90091.51841.04660.61100.2067-0.1667-0.50942.06481.98261.84181.48151.03970.63240.2580-0.0819-0.39180.1470.1420.1320.1060.0740.0450.018-0.006-0.028⑤1.24431.30801.31971.23441.07460.88780.70850.58690.50301.48121.60581.65261.55161.23600.84920.43990.0378-0.35051.45121.56801.61031.51141.21550.85410.47400.1074-0.24220.1040.1120.1150.1080.0870.0610.0340.008-0.017 河南城建学院本科毕业设计（论文）桥梁上部结构计算—16—续表2.4梁号算式荷载位置B3B/4B/2B/40-B/4-B/2-3B/4-B⑥1.01611.12121.19981.22491.14860.99280.81300.68410.59760.87011.17991.40251.55671.40351.08640.67270.2542-0.16950.88871.17241.37681.51461.37121.07450.69050.3087-0.07220.0630.0840.0980.1080.0980.0770.0490.022-0.005⑦0.85920.96241.06661.16521.19651.08790.93770.81670.71970.42420.81501.14741.47761.50561.32080.90420.50650.07770.47940.83371.13721.43791.46631.29120.90840.54580.15920.0340.0600.0810.1030.1050.0920.0650.0390.011表2.5各主梁横向分布系数汇总表1234567mcmomcmomcmomcmomcmomcmomcmo汽车荷载0.5930.8060.5700.6390.5120.6390.4830.6390.4480.6390.4300.5000.4490 河南城建学院本科毕业设计（论文）桥梁上部结构计算对1号梁：对2号梁：对3号梁：对4号梁：对5号梁：对6号梁：对7号梁：〈4〉计算各主梁荷载横向分布系数先利用表2.4中横向影响线坐标值绘制出横向影响线，如图2.5所示：图2.5各主梁横向影响线在影响线上据最不利位置加载后，求其横向分布系数—25— 河南城建学院本科毕业设计（论文）桥梁上部结构计算对1号梁：对2号梁：对3号梁：对4号梁：对5号梁：对6号梁：对7号梁：（2）计算支点处荷载横向分布系数m0。因支座处横向连接刚度较大，故用杠杆原理法。其横向影响先如图2.6所示：对1号梁：对2，3，4，5号梁：对6号梁：对7号梁：—25— 河南城建学院本科毕业设计（论文）桥梁上部结构计算图2.6支点处横向影响线3.计算活载内力∵设计荷载为公路一级，∴∵桥梁计算跨径为，∴各主梁横向分布系数汇总表见表2.5。（1）主梁跨中弯矩对1号梁：图2.7跨中弯矩计算图—25— 河南城建学院本科毕业设计（论文）桥梁上部结构计算对2号梁：对3号梁：对4号梁：对5号梁：对6号梁：对7号梁：（2）处弯矩及剪力—25— 河南城建学院本科毕业设计（论文）桥梁上部结构计算其计算简图如图2.8所示：图2.8四分跨处弯矩及剪力计算简图对1号梁：—25— 河南城建学院本科毕业设计（论文）桥梁上部结构计算对2号梁：对3号梁：对4号梁：—25— 河南城建学院本科毕业设计（论文）桥梁上部结构计算对5号梁：对6号梁：对7号梁：—25— 河南城建学院本科毕业设计（论文）桥梁上部结构计算（3）变化点处弯矩及剪力计算简图类似与四分点处计算简图，利用线性内插法计算出变化点横向分布系数，带入下式，计算出各主梁弯矩及剪力：弯矩：剪力：对1号梁：，对2号梁：，对3号梁：，对4号梁：，对5号梁：，对6号梁：，对7号梁：，（4）支点剪力其计算简图如图2.9所示：将数据带入下式计算出各主梁支点剪力：对1号梁：对2号梁：对3号梁：对4号梁：对5号梁：对6号梁：—25— 河南城建学院本科毕业设计（论文）桥梁上部结构计算对7号梁：图2.9支点剪力计算简图—25— 河南城建学院本科毕业设计（论文）桥梁上部结构计算河南城建学院本科毕业设计（论文）桥梁上部结构计算—26—（5）荷载组合荷载组合见表2.6：表2.6荷载组合表12支点变化点处跨中支点变化点处跨中V/kNV/kNM/kN·mV/kNM/kN·mM/kN·mV/kNV/kNM/kN·mV/kNM/kN·mM/kN·m恒载281.955251.014426.375140.9781541.5912055.454290.727258.822439.639145.3631589.5482119.397活载261.156243.942190.816170.881996.1971328.263275.794260.625183.415174.675957.5591276.745基本组合703.964642.736778.792408.4073244.5854326.113734.984675.461784.348418.9813248.0404330.719长期组合386.417348.591502.701209.3301940.0702586.759401.045363.072513.005215.2331972.5722630.095短期组合464.764421.773559.946260.5952238.9292985.238483.783441.260568.030267.6362259.8393013.119续表2.634支点变化点处跨中支点变化点处跨中V/kNV/kNM/kN·mV/kNM/kN·mM/kN·mV/kNV/kNM/kN·mV/kNM/kN·mM/kN·m恒载290.727258.822439.639145.3631589.5482119.397290.727258.822439.639145.3631589.5482119.397活载210.901196.428164.752114.567860.1231146.830208.455194.329155.420114.513811.4051081.873基本组合644.134585.586758.220334.8293111.6304148.838640.709582.647745.155334.7543043.4254057.899长期组合375.087337.393505.540191.1901933.5972578.129374.109336.554501.807191.1681914.1102552.146短期组合438.358396.322554.965225.5602191.6342922.178436.646394.852548.433225.5222157.5322876.708 河南城建学院本科毕业设计（论文）桥梁上部结构计算河南城建学院本科毕业设计（论文）桥梁上部结构计算—27—续表2.656支点变化点处跨中支点变化点处跨中V/kNV/kNM/kN·mV/kNM/kN·mM/kN·mV/kNV/kNM/kN·mV/kNM/kN·mM/kN·m恒载290.727258.822439.639145.3631589.5482119.397290.727258.822439.639145.3631589.5482119.397活载205.502191.797144.158114.448752.6071003.377167.503155.825138.36689.700722.369963.158基本组合636.575579.102729.388334.6632961.1073948.004583.377528.741721.279300.0162918.7743891.698长期组合372.928335.541497.302191.1421890.5912520.748357.728321.152494.985181.2431878.4962504.660短期组合434.578393.080540.550225.4772116.3732821.761407.979367.900536.495208.1532095.2062793.608续表2.67支点变化点处跨中V/kNV/kNM/kN·mV/kNM/kN·mM/kN·m恒载290.727258.822439.639145.3631589.5482119.397活载37.88030.639144.4800.835754.2871097.553基本组合401.904353.481729.839175.6052963.4594079.851长期组合305.879271.078497.431145.6971891.2632558.418短期组合317.243280.269540.775145.9482117.5492887.684 河南城建学院本科毕业设计（论文）桥梁上部结构计算2.3预应力钢筋及普通钢筋的布置2.3.1预应力钢筋束的估算及布置（1）跨中截面钢筋束的估算与确定∵该桥环境为Ⅱ类环境，∴其裂缝宽度，∵混凝土等级为C50，由《钢筋混凝土及预应力混凝土结构设计原理》（张树仁）表15-3-1知：。计入高度修正系数，并假设普通钢筋配筋率为1.5%，则修正后的名义拉应力为，。，，，。，为预应力钢筋重心至毛截面重心的距离：，令，则。为满足抗裂要求，所需有效预应力为：用1×7标准型—15.2—1860—Ⅱ—GB/T5224—1995钢绞线，但根钢绞线的工称面积，抗拉强度标准值为：，则张拉控制应力为：，预应力损失据张拉控制应力的20%估算。则所需钢绞线的根数为，取12根。。用3束，预应力钢筋束，用的金属波纹管成孔，用夹片式群锚。2.预应力钢筋布置如图2.10所示：—30— 河南城建学院本科毕业设计（论文）桥梁上部结构计算图2.10跨中及锚固点预应力钢筋的布置（mm）3.其它截面钢筋束的位置及倾角预应力钢筋的弯起方式采用“直线—抛物线”的形式弯曲，各根钢筋束的弯曲方程为：1号钢筋束：2、3号钢筋束：（曲线长度为91797mm）各钢筋束弯曲方程见表2.7：表2.7各钢筋束弯曲方程钢束编号弯起点距跨中（mm）曲线段长度（mm）曲线方程10148002、391085692各截面钢束的位置及倾角见表2.8：表2.8各截面钢束位置及倾角项目计算截面锚固截面支点截面变截面四分点截面跨中截面距跨中（mm）14800145801298072900钢束到梁底（mm）①1210.01179.3969.9422.3170.0②、③570.0539.6355.1170.0170.0钢束与水平线夹角（°）①8.00007.88267.02673.96000.0000②、③7.99967.69425.46080.00000.0000累计角度（°）①0.00000.11740.97334.04008.0000②、③0.00000.30542.53887.99967.99962.3.2普通钢筋的数量估算及布置1.换算截面翼板平均厚度据《公预规》4.2.2规定，翼板有效宽度去一下三者中较小者：—30— 河南城建学院本科毕业设计（论文）桥梁上部结构计算①取计算跨径的1/3，即②取相邻两梁平均距离，即③则，2.钢筋截面估算假设预应力钢筋与普通钢筋合力点至梁底缘则先假设为第一类T型截面，由，计算出受压区高度,故该截面为第一类截面。据正截面承载力需求求非预应力钢筋。由知：取8C22（），在梁底排成两排，间距为70mm，底层钢筋形心至梁底30mm，如图2.11所示：2.4主梁几何特性计算后张法预应力混凝土梁主梁截面几何特性应据不同受力阶段分析，分别计算，本例中T型梁从施工到运营经历两个阶段：（1）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，进行张拉预应力钢筋，此时管道未灌浆，故截面特性未计入非预应力钢筋影响，将非预应力钢筋换算为混凝土的净截面。该截面的几何特性应图2.11跨中截面配筋图扣除管道影响。（2）预应力钢筋张拉完毕后并进行管道压浆，封锚后吊装跨中截面几何特性见表2.9所示：—30— 河南城建学院本科毕业设计（论文）桥梁上部结构计算—31—表2.9跨中截面几何特性分块名称分跨面积（mm2）重心至梁顶距离（mm）对梁顶边的面积矩（mm3）自身惯性矩（mm4）（mm）(mm4)截面惯性矩（mm4）混凝土全截面588.017.8非预应力钢筋换算面积1670.0-1064.2预留孔道面积1600.0-994.2净截面面积注：各控制截面几何特性见表2.10所示： —32—河南城建学院本科毕业设计（论文）桥梁上部结构计算表2.10各控制截面几何特性受力阶段计算截面A（mm2）yu(mm)yb(mm)ep(mm)I(mm4)W(mm3)段1，孔道压浆前跨中550697605.81094.2994.2处550697606.71093.3909.2变化点550697610.01090.0600.0支点738447626.11073.9391.1阶段2，管道硬结后吊装跨中564347646.61053.4953.4处564347644.51055.5871.4变化点564347637.11062.9572.9支点752097665.21034.8352.0 河南城建学院本科毕业设计（论文）桥梁上部结构计算2.5持久状态截面承载力极限状态计算2.5.1正截面承载力计算先按第一类T型截面计算混凝土受压区高度，即：故为第一类T型截面。跨中正截面的预应力钢筋与非预应力钢筋合力点至截面底边缘的距离为：故，则，截面承载力：故，满足要求。2.5.2斜截面承载力计算1.支点斜截面抗剪承载力计算支点处：，为混凝土标准抗压强度，，b腹板宽度，，a为预应力钢筋及普通钢筋合力作用点至梁底边的距离：则，∵此为允许开裂的预应力钢筋混凝土构件，∴预应力提高系数∵—44— 河南城建学院本科毕业设计（论文）桥梁上部结构计算∴计算表明，截面尺寸满足要求，但要配置抗剪钢筋。斜截面抗剪承载力计算：为异号弯矩影响系数，；为预应力提高系数；为受压翼缘影响系数，。箍筋用双肢箍B10的带肋钢筋，，间距为，取三根钢筋束的平均值，即。故∴∴支点处斜截面抗剪承载力满足要求，非预应力构造钢筋作为承载力的储备，未考虑。2.距支点处的抗剪承载力的计算距支点处的剪力组合值，此处为混凝土标准抗压强度，，b腹板宽度，，，—44— 河南城建学院本科毕业设计（论文）桥梁上部结构计算则故，截面尺寸满足要求，但要配置抗剪钢筋。斜截面抗剪承载力计算：为异号弯矩影响系数，；为预应力提高系数；为受压翼缘影响系数，。箍筋用双肢箍B10的带肋钢筋，，间距为，取三根钢筋束的平均值，即。故∴∴支点处斜截面抗剪承载力满足要求，非预应力构造钢筋作为承载力的储备，未考虑。3.变截面处的抗剪承载力的计算变截面处的剪力组合设计值为，此处为混凝土标准抗压—44— 河南城建学院本科毕业设计（论文）桥梁上部结构计算强度，，b腹板宽度，，，则。故，截面尺寸满足要求，但要配置抗剪钢筋。斜截面抗剪承载力计算：为异号弯矩影响系数，；为预应力提高系数；为受压翼缘影响系数，。箍筋用双肢箍B10的带肋钢筋，，间距为，取三根钢筋束的平均值，即。故∴∴—44— 河南城建学院本科毕业设计（论文）桥梁上部结构计算支点处斜截面抗剪承载力满足要求，非预应力构造钢筋作为承载力的储备，未考虑。4、处的抗剪承载力的计算处的剪力组合设计值为，此处为混凝土标准抗压强度，，b腹板宽度，，，则，。故，截面尺寸满足要求，但要配置抗剪钢筋。斜截面抗剪承载力计算：为异号弯矩影响系数，；为预应力提高系数；为受压翼缘影响系数，。箍筋用双肢箍B10的带肋钢筋，，间距为，取三根钢筋束的平均值，即。故—44— 河南城建学院本科毕业设计（论文）桥梁上部结构计算∴∴支点处斜截面抗剪承载力满足要求，非预应力构造钢筋作为承载力的储备，未考虑。2.6预应力损失计算1、预应力钢筋张拉（锚下）控制应力。据《公预规》采用，2、钢束预应力损失（1）预应力钢筋与管道壁间的摩擦引起的预应力损失（）①对跨中截面，；d为锚固点到支点中心线的水平距离，μ，k分别为预应力钢筋与管道壁的摩擦系数及每米局部偏差对摩擦的影响系数。用预埋波纹管成型时，由《公预规》表6.2.2查得，θ为从张拉端到跨中截面，管道水平转过的角度，此处N1、N2、N3只有竖直角度，，。跨中截面各钢筋束摩擦预应力损失值，见表2.11：表2.11跨中截面各钢束摩擦预应力损失钢束编号θμθ(m)kx（MPa）（MPa）（°）（rad）N18.00000.13960.034914.6820.02200.0553139577.14N27.99960.13960.034914.7720.02220.0555139577.42N37.99960.13960.034914.7720.02220.0555139577.42平均值77.327②对截面，，d为锚固点到处都水平距离，，，。截面各钢筋束摩擦预应力损失值见表2.12：—44— 河南城建学院本科毕业设计（论文）桥梁上部结构计算表2.12截面各钢筋束摩擦预应力损失钢束编号θμθ(m)kx（MPa）（MPa）（°）（rad）N14.04000.07050.01767.3920.01110.0283139539.48N27.99960.13960.03497.4820.01120.0451139562.91N37.99960.13960.03497.4820.01120.0451139562.91平均值55.100③对变截面处；d为锚固点到变截面处都水平距离，，，。变截面处各钢筋束摩擦预应力损失值见表2.13：表2.13变截面处各钢筋束摩擦预应力损失钢束编号θμθ(m)kx（MPa）（MPa）（°）（rad）N10.97330.01700.00431.7020.00260.006913959.63N22.53880.04430.01111.7920.00270.0137139519.11N32.53880.04430.01111.7920.00270.0137139519.11平均值15.950④支点中心线处，，d为锚固点到支点截面处都水平距离，，，。支点截面处各钢筋束摩擦预应力损失值见表2.14：表2.14变截面处各钢筋束摩擦预应力损失钢束编号θμθ(m)kx（MPa）（MPa）（°）（rad）N10.11740.00200.00050.1020.00020.000713950.98N20.30540.00530.00130.1920.00030.001613952.23N30.30540.00530.00130.1920.00030.001613952.23平均值1.813则各截面预应力损失平均值见表2.15：—44— 河南城建学院本科毕业设计（论文）桥梁上部结构计算表2.15各截面预应力损失平均值截面跨中截面截面变截面支点截面平均值（MPa）77.32755.10015.9501.813（2）锚具变形引起的预应力损失（）用夹片式群锚，计算锚具变形，钢丝回缩引起的预应力损失，后张法曲线布置钢筋的构件应考虑锚固后反摩阻影响长度，即，为张拉端锚具变形值，由《公预规》表6.2.3知：夹片式锚具有定压时；为单位长度上由管道摩阻引起的预应力损失，；为张拉端锚下张拉控制应力，为扣除沿管道摩擦损失后锚固端预拉应力，；为张拉端至锚固端的距离，这里的锚固端为跨中截面，反摩阻影响长度计算见表2.16：表2.16反摩阻影响长度计算值钢束编号(MPa)(MPa)(MPa)(mm)（MPa/mm）(mm)N1139577.141317.86146820.00525412184N2139577.421317.58147720.00524112199N3139577.421317.58147720.00524112199求得后可知三束预应力钢绞线均满足，故距离张拉端为的截面由于锚具变形和钢筋回缩引起的考虑反摩阻的预应力损失，按下式计算：，其中。若，则表明该截面不受反摩阻影响。各控制截面的计算结果见表2.17：—44— 河南城建学院本科毕业设计（论文）桥梁上部结构计算表2.17各控制截面因锚具变形引起的预应力损失截面钢束编号（mm）(mm)(MPa)(MPa)各控制截面平均值(MPa)跨中截面N11468212184128.03，该截面不受反摩阻影响0N21477212199127.87N31477212199127.87截面N1739212184128.0350.3549.743N2748212199127.8749.44N3748212199127.8749.44变截面N1170212184128.03110.15109.443N2179212199127.87109.09N3179212199127.87109.09支点截面N110212184128.03126.96126.227N219212199127.87125.86N319212199127.87125.86（3）预应力钢筋分批张拉时混凝土弹性压缩引起的预应力损失（）混凝土弹性压缩引起的预应力损失，取按应力计算需控制的截面进行计算。。对于简支梁取截面进行计算，其结构作为全梁各截面的预应力钢筋预应力损失的平均值，分批张拉的顺序为：3→2→1。为张拉批数，；为全部预应力钢筋合力在其作用点处所产生的混凝土正应力，其中正应力计算公式为：，截面特性取阶段1。其中则，—44— 河南城建学院本科毕业设计（论文）桥梁上部结构计算（4）预应力钢筋松弛引起的预应力损失（）对于采用超张拉地松弛的钢绞线，由钢筋松弛引起的预应力损失按下式计算：式中：为张拉系数，采用一次张拉，；为钢筋松弛系数，采用Ⅱ松弛（低松弛），；为传力锚固时的预应力钢筋应力，此处仍采用截面进行计算，其结构作为全梁各截面的预应力钢筋预应力损失的平均值，故有：（5）混凝土收缩、徐变引起的预应力损失（）混凝土收缩、徐变引起的受拉区预应力钢筋的应力损失为：式中：，，为加载龄期为时混凝土收缩应变终极值，和徐变系数终极值；据《公预规》表6.2.7，取为加载龄期，即达到设计强度的90%的龄期，近似按标准养护条件计算，则有，已知对于二期恒载G2，的加载龄期，。该桥位于半干旱半湿润地区，相对湿度为70%，其构件理论厚度为，，，，由《公预规》表6.2.7内插法知：混凝土收缩徐变系数终极值。收缩应变终极值：，混凝土徐变系数终极值：—44— 河南城建学院本科毕业设计（论文）桥梁上部结构计算为传力锚固时在跨中及截面的全部受力钢筋（不计构造筋）截面重心处由所引起的混凝土正应力平均值，据徐变系数变小乘以折减系数，，用第一阶段几何特性，用第二阶段几何特性。跨中截面：截面：故跨中截面：截面：故—44— 河南城建学院本科毕业设计（论文）桥梁上部结构计算，则各钢筋束预应力损失平均值及有效应力汇总表见表2.18：2.7正常使用极限状态计算2.7.1裂缝宽度计算部分预应力混凝土B类构件在短期荷载效应组合作用下的裂缝宽度据下式计算：式中：为钢筋表面形状系数，对带肋钢筋；为作用长期影响系数，；为构件形式有关系数，；为纵向受拉钢筋直径，用预应力钢筋及非预应力钢筋的等效直径。截面配筋率为：为短期荷载效应组合作用下，受拉钢筋的应力，其数值可近似按下式计算：；其中：；—44— 河南城建学院本科毕业设计（论文）桥梁上部结构计算—45—表2.18各钢筋束预应力损失平均值及有效应力预加应力阶段（MPa）使用阶段（MPa）钢束有效预应力（MPa）预加力阶段使用阶段跨中截面77.3270.00023.926101.25335.70858.25193.9591293.7471199.788截面55.10049.74323.926128.76935.70858.25193.9591266.2311172.272变截面15.950109.44323.926149.31935.70858.25193.9591245.6811151.722支点截面1.813126.22723.926151.96635.70858.25193.9591243.0341149.075 河南城建学院本科毕业设计（论文）桥梁上部结构计算为混凝土法向应力为零时的预应力。作用点至净截面重心的距离为：，作用点到净截面重心的距离为：为作用点到纵向受拉预应力钢筋和普通钢筋的合力作用点的距离，代入数据得：—62— 河南城建学院本科毕业设计（论文）桥梁上部结构计算故，满足要求。2.7.2变形计算1.使用阶段的挠度计算部分预应力B类构件变形，应按开裂前和开裂后两种情况分别计算。在开裂弯矩作用下，刚度在作用下，刚度，其中为距跨中开裂截面对换算截面重心轴的惯性矩。开裂弯矩查表2.10知：开裂弯矩略大于短期荷载效应组合弯矩值，两者相差3.8%，故可按短期荷载效应组合作用下，全截面参加工作，取刚度。短期荷载效应组合作用下的挠度：自重产生的挠度：—62— 河南城建学院本科毕业设计（论文）桥梁上部结构计算混凝土等级为C50，则。则扣除自重影响后代长期挠度为：，故，满足要求。2.由预加应力产生的反拱度及预拱度设置部分预应力B类构件在预加力作用下处于不开裂状态，其反拱度的计算方法如下：取取，其中为距支点处预应力钢筋重心到换算截面重心的距离，；为距支点处非预应力钢筋重心到换算截面重心的距离，。故，—62— 河南城建学院本科毕业设计（论文）桥梁上部结构计算故，预拱度设为：。2.7.3斜截面抗裂性验算斜截面抗裂性验算，以主拉应力控制，一般变截面点分别计算截面上梗肋、形心轴和下梗肋处短期荷载效应组合作用下的主拉应力，应满足：。上述计算公式中车辆荷载产生的内力值，按最大剪力布置荷载，即取最大剪力对应的弯矩值。恒载内力值：；活载内力值：；变截面几何特性值：变截面各计算点位置示意图见图2.11，变截面各计算点的部分断面几何特性据表2.19取值。A1为阴影部分面积，S1为阴影对截面形心的面积距，yx1为阴影距形心距离；d为计算点到形心的距离。—62— 河南城建学院本科毕业设计（论文）桥梁上部结构计算图2.11变截面各计算点位置示意图表2.19变截面各计算点的部分断面几何特性计算点受力阶段A1（×106mm2）yx1(mm)d(mm)S1(×109mm3)上梗肋阶段10.2580001016.2910.00.23478阶段20.258000989.1882.90.22779形心轴阶段10.324601769.227.10.24968阶段20.326565752.600.24577下梗肋阶段10.112073417.2210.00.04676阶段20.116000425.6237.10.04937截面处的有效应力：预应力钢筋弯起角度分别为：将上述数据带入，分别计算上梗肋、形心轴及下梗肋处的主拉应力。a.上梗肋处：—62— 河南城建学院本科毕业设计（论文）桥梁上部结构计算b.形心轴处c、下梗肋处变截面处各计算点主应力汇总表见表2.20：计算结果表明，上梗肋处的主拉应力最大，其数值为，小于《公预规》的限值，满足要求。—62— 河南城建学院本科毕业设计（论文）桥梁上部结构计算表2.20变截面处各计算点主应力汇总表计算点位置正应力（MPa）剪应力（MPa）主拉应力（MPa）上梗肋0.7351.210-0.897形心轴3.5821.300-0.422下梗肋2.5770.255-0.0252.8持久状态应力验算2.8.1跨中截面混凝土法向压应力部分预应力混凝土B类构件在使用荷载作用下的正截面法向压应力及受拉钢筋应力应按开裂截面计算，斜截面主应力按不开裂截面计算。1.开裂截面中性轴位置的确定肖压状态下的虚拟荷载可由裂缝计算中得到：，。使用荷载作用下的设计弯矩：将和转化为作用于距截面受压边距离为，的偏心力。中性轴位置的方程式为：已知：；；；；；；；；；；—62— 河南城建学院本科毕业设计（论文）桥梁上部结构计算解三次方程：知：。2.混凝土受压边缘应力（）则，小于混凝土控制应力2.8.2钢筋应力计算1.预应力钢筋拉应力，故满足要求。2.普通钢筋的拉应力—62— 河南城建学院本科毕业设计（论文）桥梁上部结构计算2.8.3斜截面主应力验算部分预应力B类构件的斜截面主应力计算公式如下：a、上梗肋处b、形心轴处—62— 河南城建学院本科毕业设计（论文）桥梁上部结构计算c、下梗肋处变截面处不同计算点主应力汇总表见表2.21：表2.21变截面处不同计算点主应力计算点位置正应力(MPa)剪应力(MPa)主拉应力(MPa)主压应力(MPa)上梗肋1.0882.702-1.2422.331形心轴3.5822.412-1.2134.795下梗肋4.0130.457-0.0514.064斜截面最大压应力；最大主拉应力。故可按构造配筋。2.9荷载短期效应组合作用下的应力验算2.9.1跨中截面混凝土法向压应力1.开裂截面中性轴位置的确定，。中性轴位置的方程式为：已知：；；—62— 河南城建学院本科毕业设计（论文）桥梁上部结构计算；；；；；；；；解三次方程：知：。2.混凝土受压边缘应力（）则，小于混凝土控制应力—62— 河南城建学院本科毕业设计（论文）桥梁上部结构计算2.9.2钢筋应力计算1.预应力钢筋拉应力，故满足要求。2.普通钢筋的拉应力2.10短暂状态应力验算预应力混凝土结构按短暂状态设计时，应计算构件在制造运输及安装等施工阶段，由预加力（扣除相应预应力损失）、构件自重及其它施工荷载引起的截面应力。对简支梁，以跨中截面上下缘混凝土正应力控制。（1）上缘混凝土应力（2）下缘混凝土应力计算结果表明：在预施应力阶段，梁的上缘不出现拉应力，下缘混凝土的压应力满足要求。—62— 河南城建学院本科毕业设计（论文）桥梁上部结构计算2.11局部承压验算垫两块厚度为20mm的垫板。垫板1为150mm×150mm，垫板2为240mm×150mm。垫板1下附设180mm×180mm钢筋网，方向为焊接，，钢筋选用10，单根钢筋的面积；垫板2下附设250mm×180mm，的钢筋网，方向为焊接，钢筋选用10，单根钢筋的面积。顶层钢筋网片距局部承压面为30mm。其布置图见图2.12所示：图2.12垫板布置图（mm）1.对垫板1（1）局部承压尺寸要求配置间接钢筋的混凝土，其局部受压面积尺寸应满足下列锚固要求：。，为混凝土局部受压面积，受压底面积为：300mm×300mm的正方形，。为局部受压面积上的局部压力设计值，后张法锚头局部受压区取1.2倍的张拉时最大压力，即；为混凝土局部承压修正系数，；为张拉时混凝土轴心抗压强度设计值，混凝土强度达到其强度设计值时张拉，此时；—62— 河南城建学院本科毕业设计（论文）桥梁上部结构计算为混凝土局部承压承载能力提高系数，计算表明：局部承压尺寸满足要求。（2）局部抗压承载力计算配置间接钢筋的局部承压构件，其局部抗压承载力计算公式为：，且满足为局部受压面积上的局部压力设计值，；为混凝土核心面积，可取局部受压计算底面积范围内间接钢筋所包围的面积，这里为钢筋网片，；；为间接钢筋影响系数，混凝土等级为C50，取；为间接钢筋体积配筋率，局部承压配置为A10d的钢筋，单根钢筋面积为78.5mm2,则。故，局部承压承载能力计算通过。2.垫板2（1）局部承压尺寸要求配置间接钢筋的混凝土，其局部受压面积尺寸应满足下列锚固要求：。，为混凝土局部受压面积，受压底面积为：300mm×300mm的正方形，。—62— 河南城建学院本科毕业设计（论文）桥梁上部结构计算为局部受压面积上的局部压力设计值，后张法锚头局部受压区取1.2倍的张拉时最大压力，即；为混凝土局部承压修正系数，；为张拉时混凝土轴心抗压强度设计值，混凝土强度达到其强度设计值时张拉，此时；为混凝土局部承压承载能力提高系数，计算表明：局部承压尺寸满足要求。（2）局部抗压承载力计算配置间接钢筋的局部承压构件，其局部抗压承载力计算公式为：，且满足为局部受压面积上的局部压力设计值，；为混凝土核心面积，可取局部受压计算底面积范围内间接钢筋所包围的面积，这里为钢筋网片，；为间接钢筋影响系数，混凝土等级为C50，取；为间接钢筋体积配筋率，局部承压配置为A10d的钢筋，单根钢筋面积为78.5mm2,则。故，局部承压承载能力计算通过。—62— 河南城建学院本科毕业设计（论文）桥梁上部结构计算2.12构造配筋腹板两侧配置10B8（A=503.3mm2），单肢箍筋用B10（带肋钢筋）；马蹄部分的定位钢筋用B14的带肋钢筋，马蹄内部配置B10@100mm的带肋钢筋做箍筋。其配筋图如图2.13所示：图2.13跨中截面构造筋配筋图其跨中截面横断面配筋图如图2.14所示：—62— 河南城建学院本科毕业设计（论文）桥梁上部结构计算图2.14跨中截面横断面配筋图2.13横隔梁的计算1.计算跨中横隔梁的弯矩影响线坐标∵∴∴用G—M法。∵，∴跨中截面弯矩影响线坐标计算见表2.22，。由《桥梁工程》（白宝玉）附录Ⅱ中查得：—62— —63—河南城建学院本科毕业设计（论文）桥梁上部结构计算，表2.22跨中截面弯矩影响线坐标计算项目荷载位置B3B/4B/2B/40-B/4-B/2-B/4-B-0.190-0.096-0.0070.0960.2130.096-0.007-0.096-0.190-0.053-0.0260.0020.0570.1560.0570.002-0.026-0.0530.1370.0700.009-0.039-0.057-0.0390.0090.0700.1370.0170.0090.001-0.005-0.007-0.0050.0010.0090.017-0.173-0.087-0.0060.0910.2060.091-0.006-0.087-0.173-2.180-1.096-0.0761.1472.5961.147-0.076-1.096-2.180-15.892-7.990-0.5548.36218.9258.362-0.554-7.990-15.892 河南城建学院本科毕业设计（论文）桥梁上部结构计算2.计算荷载峰值车辆荷载沿桥跨的布置，应使跨中横隔梁受力最大，如图2.15所示：图2.15车辆荷载沿桥跨的布置图对于纵向一行轮重的正弦荷载峰值为：3.计算跨中横隔梁中间截面弯矩先绘出值的横隔梁影响线，之后再进行横向最不利加载。其加载图如图2.16所示：图2.16值的横隔梁影响线—73— 河南城建学院本科毕业设计（论文）桥梁上部结构计算在汽车荷载作用下，中间截面（）的最大正弯矩为：最小负弯矩：4.横隔梁配筋（1）正弯矩配筋把铺装层折作3cm计入截面，则横隔梁翼板有效宽度为：按规范取较小者，即，，则选用6C18（）。此时，则∴，满足要求。∵∴承载力，满足要求。（2）最小负弯矩配筋—73— 河南城建学院本科毕业设计（论文）桥梁上部结构计算取，则选用8C25（）。此时，则∴，满足要求。∵∴承载力，满足要求。横截面配筋率：均大于0.15%，满足要求。（3）横隔梁剪力计算及配筋汽车荷载：其剪力计算简图如图2.17所示：计算剪力横隔梁需配置抗剪钢筋，拟全部由箍筋承担。选用B10mm的光面钢筋，其中，取。则，—73— 河南城建学院本科毕业设计（论文）桥梁上部结构计算则，抗剪承载力，满足要求。图2.17横隔梁剪力计算简图2.14桥面板的计算1.恒载内力计算（1）每米宽板的荷载集度沥青混凝土面层：C25混凝土垫层：T梁翼板：板的荷载集度：（2）每米宽板的恒载内力∴—73— 河南城建学院本科毕业设计（论文）桥梁上部结构计算则弯矩：剪力：2.活载内力将车轮布在接缝处，加重车两后轮各为。轮压分布图如图2.18所示：车轮着地长度，宽度。则板上压力面边长为:冲击系数为作用于每米宽板跨中弯矩：支点剪力：∴故，则因为，所以跨中弯矩：支点弯矩：所以其弯矩剪力汇总表见表2.23：—73— 河南城建学院本科毕业设计（论文）桥梁上部结构计算表2.23弯矩剪力汇总表M中M支V支+9.967kN•m-13.94kN•m72.671kN3.截面设计，配筋与强度验算（1）支点：根部高度净保护层厚度，则有效高度正截面验算斜截面配筋图2.18桥面板计算简图(cm)选用5B10（）@250mm。则由其承载力：，满足要求。（2）跨中—73— 河南城建学院本科毕业设计（论文）桥梁上部结构计算∴选用5B14（）@250mm。由其承载力：，满足要求。∵即上缘每米配5B10（）@250mm；下缘每米配5B14（）@250mm。2.15支座计算支座反力为：恒载反力：；活载反力：。短期效应组合：；长期效应组合：。跨中挠度为：。选用板式橡胶支座，其设计按《公预规》8.4条之规定进行。2.15.1确定支座平面尺寸拟定a=b=310mm，14根主梁每一梁段设置一个橡胶支座，厚度出拟h=52mm，其中钢板厚度为5mm，上下两层橡胶片为4mm，中间三层厚度均为8mm。则总厚度∑t=2×4+3×8=32mm。31mm=a/10≤∑t≤a/5=62mm。，∴5101634.711537510283.1.3材料钢筋：盖梁主筋用HRB335钢筋，其他均为R235钢筋；混凝土：盖梁、墩柱用C40，系梁及钻孔灌注桩用C30。桥墩尺寸（尺寸如图3.1所示）—73— —74—河南城建学院本科毕业设计（论文）桥梁下部结构计算图3.1墩柱尺寸图（cm） 河南城建学院本科毕业设计（论文）桥梁下部结构计算3.1.4设计依据《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTJ024-85）3.2盖梁计算3.2.1荷载计算1.上部结构永久荷载见表3.2。表3.2上部结构永久荷载每片边梁自重度（kN/m）每片中梁自重度（）一孔上部结构自重（kN）每个支座的恒载反力（kN）边梁中梁边梁中梁19.338519.940112048.288543.111566.5212.盖梁自重及作用效应计算（1/2盖梁长度）挡块自重：1-1截面自重：弯矩：剪力：，2-2截面自重：弯矩：剪力：，3-3截面自重：弯矩：剪力：，4-4截面—88— 河南城建学院本科毕业设计（论文）桥梁下部结构计算自重：弯矩：剪力：，5-5截面自重：弯矩：剪力：，6-6截面自重：弯矩：剪力：，7-7截面自重：弯矩：剪力：，8-8截面自重：弯矩：剪力：，9-9截面—88— 河南城建学院本科毕业设计（论文）桥梁下部结构计算自重：弯矩：剪力：，10-10截面自重：弯矩：剪力：，盖梁自重及内力汇总表见表3.3：表3.3盖梁自重及内力汇总表编号自重(kN)弯矩(kN•m)剪力(kN)Q左Q右1-125.171-8.926-28.261-28.2612-2136.527-284.697-139.617-139.6173-3213.777-365.233-216.867249.9054-4275.577-287.735188.105188.1055-5414.627-74.29149.05549.0556-6553.677-111.137-89.995-89.9957-7669.552-333.036-205.870231.7508-8692.727-266.987208.58208.589-9831.777-16.69769.5369.5310-10901.30214.589003.盖梁活载计算（1）活载横向分布荷载对称分布用杠杆原理法，非对称用偏心压力法。﹤1﹥两列偏载其影响线如图3.2所示：—88— 河南城建学院本科毕业设计（论文）桥梁下部结构计算图3.2两列偏载影响线对1号梁：则对2号梁：则对3号梁：则对4号梁：则—88— 河南城建学院本科毕业设计（论文）桥梁下部结构计算对5号梁：则对6号梁：则对7号梁：则﹤2﹥两列对称加载其横向影响先如图3.3所示：图3.3两列对称加载横向影响线对1、2、3、4号梁：—88— 河南城建学院本科毕业设计（论文）桥梁下部结构计算对5号梁：对6号梁：对7号梁：﹤3﹥四列偏载其横向影响线如图3.4所示：图3.4四列偏载横向影响线对1号梁：则对2号梁：—88— 河南城建学院本科毕业设计（论文）桥梁下部结构计算则对3号梁：则对4号梁：则对5号梁：则对6号梁：则对7号梁：则﹤4﹥四列对称加载其横向影响线如图3.5所示：—88— 河南城建学院本科毕业设计（论文）桥梁下部结构计算图3.5四列对称加载横向影响线对1、2号梁：对3号梁：对4号梁：对5号梁：对6号梁：对7号梁：﹤5﹥六列偏载其横向影响线如图3.6所示：—88— 河南城建学院本科毕业设计（论文）桥梁下部结构计算图3.6六列偏载横向影响线对1号梁：则对2号梁：则对3号梁：则—88— 河南城建学院本科毕业设计（论文）桥梁下部结构计算对4号梁：则对5号梁：则对6号梁：则对7号梁：则﹤6﹥六列对称加载其横向影响线如图3.7所示：对1号梁：对1号梁：对3号梁：对4号梁：对5号梁：对6号梁：对7号梁：—88— 河南城建学院本科毕业设计（论文）桥梁下部结构计算图3.7六列对称加载横向影响线（2）汽车顺桥向行驶公路一级均布荷载。公路一级集中荷载计算弯矩效应时。计算剪力效应时单孔单列及双孔单列荷载计算简图如图3.8所示：—88— 河南城建学院本科毕业设计（论文）桥梁下部结构计算图3.8单孔单列及双孔单列荷载计算简图﹤1﹥单孔单列荷载总反力：﹤2﹥双孔单列荷载总反力：﹤3﹥汽车荷载横向分配后各梁支点反力见表3.4。计算公式为：，Ri为考虑横向分配后第i号梁在桥墩处的支点反力。表3.4汽车荷载横向分配后各梁支点反力荷载分配情况汽车荷载（kN）计算方法荷载分布横向分布系数单孔荷载双孔荷载BRiBRi按偏心压力法计算双列偏载1号梁0.4135494.085204.304651.554269.4182号梁0.3825188.988249.2193号梁0.3385167.248220.5514号梁0.2960146.249192.8605号梁0.2520124.509164.1926号梁0.2080102.770135.5237号梁0.168083.006109.461四列偏载1号梁0.6570324.614428.0712号梁0.5980295.463389.6293号梁0.5410267.300352.4914号梁0.4810237.655313.397—88— 河南城建学院本科毕业设计（论文）桥梁下部结构计算续表3.4荷载分配情况汽车荷载（kN）计算方法荷载分布横向分布系数单孔荷载双孔荷载BRiBRi5号梁0.4280494.085211.468651.554278.8656号梁0.3710183.306241.7277号梁0.3190157.613207.846六列偏载1号梁0.6725332.272438.1702号梁0.6315312.015411.4563号梁0.5940293.486387.0234号梁0.5550274.217361.6125号梁0.5210257.418339.4606号梁0.4950244.572322.5197号梁0.4500222.338293.199按杠杆原理法计算双列对称1号梁0002号梁0003号梁0004号梁0.166582.265108.4845号梁0.5000247.043325.7776号梁0.3335164.777217.2937号梁0.3335164.777217.293四列对称1号梁0002号梁0003号梁0.028013.83418.2444号梁0.5000247.043325.7775号梁0.6385315.473416.0176号梁0.5000247.043325.7777号梁0.3335164.777217.293六列对称1号梁0002号梁0.3890192.199253.4553号梁0.5000247.043325.7774号梁0.6110301.886398.0995号梁0.6385315.473416.0176号梁0.5000247.043325.7777号梁0.3335164.777217.293—88— 河南城建学院本科毕业设计（论文）桥梁下部结构计算4.上部恒载与活载反力汇总（见表3.5）表3.5上部恒载与活载汇总表荷载清孔1号梁2号梁3号梁4号梁5号梁6号梁7号梁R1（kN）R2（kN）R3（kN）R4（kN）R5（kN）R6（kN）R7（kN）上部恒载543.111566.521566.521566.521566.521566.521566.521双孔六列对称0253.455325.777398.099416.017325.777217.293双孔六列偏载438.170411.456387.023361.612339.460316.004293.1995.墩柱反力G计算边柱：中柱：墩柱反力汇总表见表3.6：表3.6墩柱反力汇总表荷载情况G（kN）上部恒载G1391.549G22575.445双孔六列对称G1219.784G2901.666双孔六列偏载G1267.564G21237.4456.盖梁各截面弯矩计算及组合上部结构恒载及活载引起的弯矩：盖梁各截面弯矩计算及汇总表见表3.7：—88— —89—河南城建学院本科毕业设计（论文）桥梁下部结构计算表3.7盖梁各截面弯矩计算及汇总荷载情况各截面弯矩（kN·m）1-12-23-34-45-56-67-78-89-910-10上部恒载①0-997.600-2087.23-944.58704.1441303.13-1129.77-999.81264.143836.416汽车荷载×（1+µ）②对称00-253.455265.144845.495409.298-1.178990.2061814.42530.922非对称0-788.706-1638.33-1328.3172.768-822.89-1990.74-57.814505.837993.764墩帽自重③-8.926-284.697-365.233-287.74-74.291-111.14-333.036-266.99-16.69714.5891.2×（①+③）+1.4×②对称-10.711-1514.756-3297.8-1107.61939.522003.41-1757.02-133.864036.935364.497非对称-10.711-2618.945-5236.62-338.34997.7278.344-4542.41-1601.12204.936012.476表中（1+µ）为冲击系数，有上部结构计算结果取1.3。7、剪力组合计算表3.8各截面剪力组合荷载情况各截面剪力（kN）1-12-23-34-45-5LRLRLRLRLR上部恒载①0-543.111-543.111-566.521-566.521566.521566.521566.521566.521566.521汽车荷载×（1+µ）②对称000-253.455-253.455325.777325.777398.099398.099-416.017非对称0-438.17-438.17-411.456-411.456387.023387.023361.612361.612-339.460墩帽自重③-28.261-28.261-139.617-139.617-216.867249.905188.105188.10549.05549.0551.2×（①+③）+1.4×②对称左-39.565-819.265-1244.4031361.6391269.030右-685.646-1202.2031435.7991462.8901321.115非对称左-39.565-1174.102-1516.1041447.3831244.948右-1299.084-1423.4041521.5431411.8081213.935 —90—河南城建学院本科毕业设计（论文）桥梁下部结构计算续表3.8荷载情况各截面弯矩（kN）6-67-78-89-910-10LRLRLRLRLR上部恒载①-566.521-566.521-566.521566.521566.521566.521566.521000汽车荷载×（1+µ）②对称-416.017-416.017-416.017325.777325.777217.293217.293000非对称-339.460-339.460-339.460316.004316.004293.199293.199000墩帽自重③-89.995-89.995-205.870231.750208.575208.57569.52569.525001.2×（①+③）+1.4×②对称左-1370.243-1509.2931386.2031067.4650右-1370.2431414.0131234.32583.4300非对称左-1263.063-1402.1131372.5211173.7340右-1263.0631400.3311340.48283.4300 河南城建学院本科毕业设计（论文）桥梁下部结构计算3.2.2盖梁配筋计算盖梁采用C40混凝土，fcd=18.4MPa。主筋采用HRB335级钢筋，则抗拉强度设计值fsd=280MPa，，。跨中最大正弯矩为：，支点处最小负弯矩为：。（1）跨中截面配筋设计及验算h=1500mm，b=2350mm，取as=50mm，则h0=1450mm。则由则由，所以选用30B28（）。则，满足要求。由则，满足要求。钢筋间距：，满足要求。（2）支点处配筋设计及验算跨中处钢筋先部分弯起用以抵消支座处负弯矩，取。先弯起10根，则。最小负弯矩：—105— 河南城建学院本科毕业设计（论文）桥梁下部结构计算则由由，故所需要的钢筋面积为。故还需配置13B28（），即。其承载力，满足要求。（3）截面抗剪检验∵，∴据《公预规》8.2.5条，应满足：所以，满足要求。分布钢筋用HPB235钢筋，直径取12mm。箍筋用HPB235钢筋，直径取12mm。箍筋间距取150mm，肢数为4。据《公预规》9.3.13条规定，其最小配筋率为0.12%，则此时其配箍率为：，所以，满足要求。（4）斜截面抗剪承载力校验据《公预规》8.2.6条规定：对于边梁支点梁段：。则，满足要求。—105— 河南城建学院本科毕业设计（论文）桥梁下部结构计算3.3墩柱设计3.3.1恒载计算一孔上部构造恒载为：；盖梁自重：1802.604kN；一根墩柱自重为；3.3.2活载垂直荷载计算1.四柱反力横向分布系数计算公路一级，计算简图如图3.9所示：图3.9四柱反力横向分布系数计算简图（cm）双孔双列布载：双孔四列布载：双孔六列布载：2.四柱反力计算见表3.9：表3.9四柱反力计算表荷载布载方式B/kN最大垂直力最小垂直力K1（1+µ）BK1K2（1+µ）BK1公路一级双孔双列651.5440.8048681.6710.1952165.336双孔四列1303.1080.71771215.8130.2823478.228双孔六列1954.6620.63061602.3930.3694938.668注：（1+µ）=1.3—105— 河南城建学院本科毕业设计（论文）桥梁下部结构计算3.最大弯矩计算表（单孔布载）见表3.10：表3.10最大弯矩计算表荷载布载方式B/kNA墩底弯矩（kN•m）B墩底弯矩（kN•m）B1B2K10.25（1+µ）BK1K20.25（1+µ）BK1公路一级双孔双列0494.0950.8048129.2350.195231.345双孔四列0988.1700.7177230.4930.282390.662双孔六列01482.2550.6306303.7810.3694177.9523.3.3水平荷载计算采用集成刚度法进行各墩柱水平力分配。1.墩台刚度计算（1）支座抗推刚度墩柱橡胶支座的尺寸：31cm×31cm×5.2cm，厚度为5.2cm，剪切模量为：。每个墩柱支座抗推刚度：桥台支座抗推刚度为：（2）墩柱抗推刚度其计算简图如图3.10所示：图3.10墩柱抗推刚度计算简图该桥为一墩四柱式，采用C40混凝土，弹性模量Ec=3.25×104MPa，惯性矩：。墩台与支座串联，其刚度为墩：桥台刚度为：2.汽车制动力的计算及分配（1）汽车制动力的计算（因桥面连续，最大制动力在一联上布载计算）—105— 河南城建学院本科毕业设计（论文）桥梁下部结构计算双孔布载时：据《桥规》制动力不得小于165×2.34kN=386.1kN。（2）制动力分配桥墩摩阻力：由于Fmin大于0号和4号桥台制动力，故取制动力控制设计。3.温度影响力的分配（1）温度变化0-0线距0号桥台距离：其中n=4为总跨数，li为各跨跨径。（2）各墩温度影响力分配，xi为i号墩台至0-0线的距离。则各墩台水平力汇总表，见表3.11：表3.11各墩台水平力汇总表墩台号01234汽车制动力/kN52.24694.04694.06494.06452.264温度影响力/kN407.501244.474-244.474-733.421-679.169—105— 河南城建学院本科毕业设计（论文）桥梁下部结构计算4、墩柱底面内力组合表（见表3.12）表3.12墩柱底面内力组合表A柱底面B柱底面N/kNH/kNM/kN·mN/kNH/kNM/kN·ma上部恒载2575.4552575.455b盖梁自重901.302901.302c墩柱自重381.704381.704d公路一级（双孔双列）681.682129.233165.33831.345e公路一级（双孔四列）1215.813230.493478.22890.662f公路一级（双孔六列）1602.393303.781938.668303.781g公路一级（单孔双列）516.932129.233125.38031.345h公路一级（单孔四列）921.972230.493362.64890.662i公路一级（单孔六列）1215.124303.781711.808177.952j温度影响力244.474733.421k双孔制动力94.06494.064l1.2×(a+b+c)+1.4×d+0.7×1.4×(j+k)5584.508331.767180.9264861.626810.93543.883m1.2×(a+b+c)+1.4×e+0.7×1.4×(j+k)6332.291331.767322.6905299.672810.935126.927n1.2×(a+b+c)+1.4×f+0.7×1.4×(j+k)6873.503331.767425.2935944.288810.935425.293—105— 河南城建学院本科毕业设计（论文）桥梁下部结构计算续表3.12A柱底面B柱底面N/kNH/kNM/kN·mN/kNH/kNM/kN·mo1.2×(a+b+c)+1.4×g+0.7×1.4×(j+k)5353.858331.767180.9264805.685810.93543.883p1.2×(a+b+c)+1.4×h+0.7×1.4×(j+k)5920.914331.767322.6905137.860810.935126.927q1.2×(a+b+c)+1.4×i+0.7×1.4×(j+k)6331.327331.767425.2935626.684810.935249.1335.墩柱配筋设计由内力组合表可知，组合n的弯矩和竖向力最大。即，。配筋设计：混凝土为C30，钢筋为HRB335钢筋，取主筋混凝土保护层厚度为。，，假定墩柱一端固定一端自由，则；据《公预规》5.3.10条规定，不需要考虑构件在弯矩作用平面内的挠曲变形对轴向力偏心距的影响。故按轴心受压构件设计。配置A12@80mm的箍筋。因，故；又因混凝土等级为C40，所以取钢筋重心至构件外边缘5cm，则则则螺旋箍筋换算面积：—105— 河南城建学院本科毕业设计（论文）桥梁下部结构计算因主筋为HRB335，故；箍筋为HPB235，故。则由知：所以取则由故，不需据计算配筋，据构造配筋，其配筋率，，配置HPB235级分布钢筋，故选择51A16（）3.4基础的设计3.4.1设计资料基础采用桩基础（钻孔灌注桩）。标准跨径为30m，计算跨径为29.16m，板式橡胶支座，桥面宽为26.5m，双向六车道。设计荷载为公路一级。材料：盖梁及墩柱均采用C40混凝土，；基础采用C25混凝土，。地质资料：地下水位埋深为3.5m，对下水无腐蚀性。地基土的物理性质指标见表3.1所示。3.4.2承台的尺寸拟定因混凝土等级为C40，故其刚性角，则襟边取50cm，。则。承台尺寸：。则承台自重为2076.480kN。—105— 河南城建学院本科毕业设计（论文）桥梁下部结构计算3.4.3桩长的确定单桩受到全部竖向荷载因柱的直径为2.0m，则，，。，，则两跨活载：取。桩总长为31m。则。轴向承载力符合要求。3.4.4桩内力计算（1）确定桩的计算宽度：（2）计算桩变形系数：（3）桩的换算深度：。故按弹性桩计算，当。（4）最大冲刷线（此处为地面线）处桩上外力的计算（据一跨活载计算）—105— 河南城建学院本科毕业设计（论文）桥梁下部结构计算截面弯矩Mz计算表见表3.13：表3.13截面弯矩MzzAMBM616.669AM1669.423BMMz0.00.00001.0000001669.4231669.4230.20.7430.196960.99806121.4591666.1841787.6430.41.4870.377390.98617232.7251646.3351879.0600.62.2300.529380.95861326.4521600.3261926.7780.82.9740.645610.91324398.1281524.5841922.7121.03.7170.720350.85089444.2181420.4951864.7131.24.4610.761830.77415469.7971292.3841762.1811.45.2040.764980.68694471.7391146.7931618.5331.65.9480.737340.59373454.695991.1871445.8811.86.6910.684880.49889422.344832.8581255.2032.07.4350.614130.40658378.715678.7541057.4692.28.1780.531600.32025327.821534.633862.4542.48.9220.443340.24262273.394405.035678.4292.69.6650.354580.17546218.658292.917511.5752.810.4090.269960.11979166.476199.980366.4563.011.1520.193050.07595119.048126.793245.8413.513.0110.058010.0135435.77322.60458.3774.014.8700.000050.000090.0310.1500.181注：（5）桩身最大弯矩Mmax及最大弯矩位置的计算由知：由及，查《基础工程》（王晓谋）附表13知：，故。由及，由附表13知则—105— 河南城建学院本科毕业设计（论文）桥梁下部结构计算（6）局部冲刷线以下深度z处横向土抗力Pzx计算其水平力计算见表3.14：表3.14水平力计算表zAxBx16.256Ax44.008Bx0.00.0002.440661.6210039.6753771.337111.0120.20.7432.117791.2908834.4267956.80991.2360.41.4871.802731.0006429.3051844.03673.3410.62.2301.502680.7498124.4275732.99857.4250.82.9741.223700.5372719.8924723.64443.5371.03.7170.970410.3611915.7749815.89531.6701.24.4610.745880.2190812.125039.64121.7661.45.2040.551750.107938.9692484.75013.7191.65.9480.388100.024226.3089541.0667.3751.86.6910.25386-0.035724.126748-1.5722.5552.07.4350.14696-0.075722.388982-3.332-0.9432.28.1780.06461-0.099401.0503-4.374-3.3242.48.9220.00348-0.110300.056571-4.854-4.7982.69.665-0.03986-0.11136-0.64796-4.901-5.5492.810.409-0.06902-0.10544-1.12199-4.640-5.7623.011.152-0.08741-0.09471-1.42094-4.168-5.5893.513.011-0.10495-0.05698-1.70607-2.508-4.2144.014.870-0.10788-0.01487-1.7537-0.654-2.408（7）桩身配筋计算及桩身材料截面强度验算由表3.13和表3.14知，最大弯矩发生在地面线下2.558m处，该处。计算轴向力时，取恒载作用效应系数为1.2，活载作用效应系数为1.4。①纵向钢筋面积庄内竖向钢筋配筋率为0.2%。—105— 河南城建学院本科毕业设计（论文）桥梁下部结构计算选用18B22（），桩柱用C25混凝土，。②偏心距增大系数长细比，故③偏心距④据求得轴向力的偏心距，令，所以：以下用试算法，见表3.15：表3.15试算表ABCD()0.792.09260.59821.59381.14962492820.880.802.12340.58951.63811.12122422820.860.812.15400.58101.68111.09342342820.83由表3.15可知：时，（）=249mm，与实际最接近，故取0.79为计算值。⑤截面抗压承载力满足要求。据弯矩分布，桩基钢筋骨架宜至桩底，如考虑分段配筋，在z=6.691m处为界限：M=1255.202kN·m。按均质材料验算该截面应力。—105— 河南城建学院本科毕业设计（论文）桥梁下部结构计算截面面积：截面地抗拒：⑥裂缝宽度验算据《公预规》，截面相对界限受压区高度，则构件为小偏心受压，无需验算裂缝宽度。（7）桩顶纵向水平位移计算①桩在局部冲刷线处水平位移x0和转角因为z=0，处所以由则②墩顶纵桥向水平位移计算故则由《基础工程》（王晓谋）附表14.15知：则—105— 河南城建学院本科毕业设计（论文）桥梁下部结构计算则（8）冲切验算因d=2050mm，故换算为d=1640mm的正方形。又因h=2000mm，则因，故按构造配筋。故在b方向配置38B12()，a方向配置A12@300mm的四肢箍筋。满足要求。3.5桥台设计3.5.1桥台尺寸拟定桥台尺寸如图3.11所示：①基础分两层，每层厚度均为1m，襟边均为80cm。基础用C25混凝土，容重为，混凝土刚性角。基础扩散角，因此用扩大基础满足要求。②桥台的构造为埋置式U型桥台，台身用C25片石混凝土浇筑，容重为，台帽，桥头搭板均用C25混凝土容重为。台后和溜坡填土容重为，填土内摩擦角为，内聚力为。3.5.2荷载计算1.上部构造恒载反力及桥台台身，基础上土重计算其荷载组合见表3.16：—105— 河南城建学院本科毕业设计（论文）桥梁下部结构计算表3.16荷载组合表编号计算式竖向力P/kN基地偏心距e/m弯矩kN·m11.0×1.852×24.62×25=1139.9061139.9061.0501196.90122.07×0.3×24.62×25=382.226382.2260.465177.73530.5×2.4×0.5×25×2=30.00030.0002.75082.50040.5×2.5×2.4×0.5×（0.5+0.7）×2×25=90.00090.0002.350211.50051.97×2×24.62×25=2425.0702425.0700.5151248.91161.97×5.5×24.62×25=6668.9436668.9430.5153434.50670.5×5.5×1.03×24.62×25=1743.4041743.404-0.863-1504.55881.0×4.7×26.22×24=2957.6162957.6160091.0×6.3×27.82×24=4221.5044221.5040010[0.5×（5.38+6.98）×2.4-0.5×1.6×5]×24.62×17=4533.6254533.625-1.025-4646.966110.5×（5.38+7.98）×0.8×3.9×2×17=708.614708.614-0.074-52.437120.5×0.4×4.3×2×17=29.24029.2400.1002.924130.5×0.4×8.8×17=29.92029.920-1.850-55.352140.3×0.6×0.2×2×25=1.8001.8000.4500.810150.2×1.0×0.35×2×25=3.5003.5001.2504.375—105— —106—河南城建学院本科毕业设计（论文）桥梁下部结构计算图3.11桥台尺寸拟定图（cm） 河南城建学院本科毕业设计（论文）桥梁下部结构计算所以，2.土压力计算土压力按台背竖直，；填土的内摩擦角为；台背与填土间外摩擦角为；台背填土为水平。（1）台后填土表面无活载时土压力计算台后填土自重引起的主动土压力为：所以①水平分力作用点据基底形心轴距离：则水平产生的弯矩：②竖向分力作用点距基底形心距离竖向力产生的弯矩（2）台后填土表面有汽车荷载时土压力计算由于汽车荷载换算的等代均布土层厚度为：因台背竖直—119— 河南城建学院本科毕业设计（论文）桥梁下部结构计算所以：在破坏棱体长度范围内只能布一辆车，因为车道数为6，故。。则台背在填土自重连同车辆荷载作用下引起的土压力为：①水平分力作用点据基底形心距离：水平力产生的弯矩：②竖直分力作用点距基底形心距离：竖向力产生的弯矩：（3）台前溜坡填土自重对桥台前侧面上的主动土压力以基础的前侧边垂线作为假想的台背，土表面的请教以溜坡的坡度1：1得。则基础的前边缘至坡面垂直距离为。主动土压力系数：主动土压力：①水平分力—119— 河南城建学院本科毕业设计（论文）桥梁下部结构计算作用点至基底形心距离：水平力产生的弯矩：②竖向分力作用点距基底形心距离竖向力产生的弯矩3.支座活载反力计算（1）桥上有汽车作用且台后无荷载①汽车荷载反力桥跨上的汽车荷载布置用等代荷载与反力影响线面积图乘求得，反力影响线如图3.12所示：汽车支座反力：支座反力作用点至基底形心距离：支座反力对基底形心产生的弯矩：图3.12汽车荷载布置用等代荷载图②汽车制动力如支座计算中，制动力为车道荷载在一个设计车道上的总重力为：558.649kN。制动力为：558.649×10%kN=55.8649kN。据《桥规》，其制动力标准值为：165×2.34kN=386.1kN。（2）桥上和台后均有汽车荷载且车辆在台后①汽车反力—119— 河南城建学院本科毕业设计（论文）桥梁下部结构计算汽车荷载布置图如图3.13所示：图3.13汽车荷载布置图由于支座反力作用点在基底形心的右侧，为了在活载作用下得到最大的逆时针力矩，应使桥跨上的活载产生的顺时针力矩最小。则汽车荷载支座反力：对基底形心产生的弯矩：②汽车制动力据桥墩计算结果，桥台分配制动力均为：52.264kN。③桥上无汽车荷载，且台后有汽车荷载此时，将汽车荷载换算为均布土层。求台后土压力详见土压力计算。4.支座摩阻力因橡胶支座摩擦系数为f=0.2。所以支座摩阻力：对基底形心产生的弯矩：3.5.3荷载组合汇总1.汽车荷载组合见表3.17：考虑四种荷载加载情况：a.桥上有活载，台后无活载；b、桥上、台后均有活载；c.桥上无活载，台后有活载；d、无上部结构荷载。2.由于刚性扩大基础，设计时考虑刚性角，可不进行基础本身强度验算。据《地基基础规范》考虑下列组合：a.基本组合（用于稳定验算）1.0×永久作用+1.0×汽车荷载+1.0×（汽车土压力+支座摩阻力）b.长期组合（用于基础沉降计算）—119— 河南城建学院本科毕业设计（论文）桥梁下部结构计算永久作用标准值+0.4×汽车效应c.短期组合（用于地基竖向承载力验算）永久作用+1.0×汽车效应+1.0×其他可变作用表3.17荷载组合荷载类型荷载工况水平力/kN竖向力/kN弯矩/kN·m永久作用24998.368100.849台后自重土压力-13596.6844368.232-26387.506（汽车+土重）土压力-14795.3674664.962-33181.960台前土压力3677.457844.1995720.962支座摩阻力-515.0895126.166汽车荷载a859.460111.730b306.18039.803cd000荷载工况组合方式a、桥上有活载，台后无活载基本-10434.31630210.799-15439.529长期-9919.22730554.583-20521.003短期-10434.31631070.259-25580.131b、桥上，台后均有汽车荷载基本-11117.91030813.709-27320.346长期-11117.91030630.001-27344.228短期-11117.91030813.709-27320.346c、桥上无汽车，台后有汽车基本-11117.91030507.529-27360.149长期-9919.22730210.799-20565.695短期-11117.91030507.529-27360.149d、无上部结构-9919.22730210.799-20565.695注：1.地基承载力验算以短期效应组合值验算，以a种荷载布置（竖向力为31070.259kN，弯矩为-25580.131kN·m）和b种荷载布置（竖向力30812.747kN，弯矩为-27320.346）。选取最不利的荷载布置。2.基础稳定性验算以基本组合值验算。3.基础沉降验算考虑长期效应组合。3.5.4地基承载力验算1.台前、台后填土对基底产生的附加应力计算据桥台情况，台后填土高度为，基础埋深为2.0m。在计算基础后边缘附加应力时取；基础前边缘取。则后边缘处。前边缘—119— 河南城建学院本科毕业设计（论文）桥梁下部结构计算。另外，台前溜坡锥体的基础前边缘底面引起的附加应力，填土高度近似以基础边缘做垂线与坡面交点距离（），取系数。则2.基底压力计算1）建成后使用时工况a：则工况b：则以工况b控制验算，考虑附加应力的影响。台前：台后：2）施工时则附加应力影响台前：台后：3.地基承载力验算—119— 河南城建学院本科毕业设计（论文）桥梁下部结构计算1）据土工数据，持力层为一层亚粘土与亚砂土互层。据《地基基础规范》，当时，查表知。2）下卧层为亚粘土，据土工数据，当时，查表知：。故满足要求，无需验算。3.5.5基底偏心距验算1.仅受恒载作用，应满足：2.作用过程中，考虑工况b，应满足3.5.6基础稳定性验算1.倾覆稳定性验算以工况b最不利，以基本组合值为依据。，满足要求。2.滑动稳定性验算地基土为亚粘土，故。以工况c最不利，以基本组合控制，则，满足要求。—119— 河南城建学院本科毕业设计（论文）桥梁下部结构计算3.5.7沉降计算持力层以下土层为软弱的下卧层，对基础沉降影响较大，故计算沉降用单向应力分层总和法计算。1.受压层深度确定在土层Ⅱ底部自重应力：基底附加应力以工况a最不利，以长期效应组合控制。2.持力层分层将持力层分为两层，每层2.5m，下卧层分为五层，每层2.5m。则每层底面自重应力分别为：第一层：，则，第二层：，则，第三层：，则，第四层：，则，第五层：，则，第六层：，则，第七层：，—119— 河南城建学院本科毕业设计（论文）桥梁下部结构计算则，则有，故算至此处以满足要求。3.每层附加应力计算4.每层沉降量计算—119— 河南城建学院本科毕业设计（论文）桥梁下部结构计算5.基础中心点以下总沉降量计算据《地基基础规范》，墩台容许均匀沉降量为，当时，取，则容许沉降量为，满足要求。—119— 河南城建学院本科毕业设计（论文）结论结论经过几个月的努力与学习，终于完成了这份毕业设计。在这次的毕业设计中我们综合运用大学四年所学的基本理论和专业知识，同时，这一过程培养了我们独立的分析问题和解决问题的能力和团队合作意识。这一过程为我们以后的工作奠定了坚实的基础。本设计为3×30m预应力钢筋混凝土简支T梁桥设计，该桥梁总跨径为120m，总长为126.8m，桥面净空为净—0.5m（安全带）+11.75（行车道）+2m（中央分隔带）+11.75（行车道）+0.5m（安全带），上部结构设六个车道，采用14片梁，桥面总宽26.5m。活荷载为公路一级荷载，恒载为结构自重和桥面铺装及栏杆的自重。回顾设计的内容，第一部分是桥梁的上部结构计算，主要的计算内容包括分为主梁、横隔梁及行车道板的配筋和验算，和支座的计算。计算采用极限状态法，假设桥梁的各个截面在最不利的荷载作用下，进行各个构件的设计和验算，在满足其承载力的前提下做到所用材料最省。第二部分是桥梁下部结构的计算，包括下部结构和基础布置，盖梁、桥墩、桩和桥台的设计，考虑到上部结构的荷载作用性质和下部地基条件决定采用四柱式桥墩和钻孔灌注桩，桥台采用埋置式U型桥台，桥台采用刚性扩大基础。通过这次毕业设计我系统的掌握了道路桥梁专业设计的基本程序和方法，对桥梁设计有了新的认识。相信这对以后的工作会有很大的帮助。—119— 河南城建学院本科毕业设计（论文）致谢致谢四年的大学生涯即将结束，毕业设计在紧张忙碌中画上了句号。在这段时间里，为了完成这份代表着我们大学四年在专业领域中的所感、所悟、所得的毕业设计，我在指导教师姚永峰的悉心指导和关怀下，翻阅并且研读各种专业资料，同时也对自己大学四年所学的专业知识进行了总结和应用，汇集大量的参考资料，严谨而认真的编写、修改完成这篇毕业设计，在这一过程中，我总结了自己的所得，并且感悟很深刻，相信在以后的工作中定能学以至用。在毕业设计结束之际，特此对所有给予我关心和帮助的老师致以我最真诚的谢意！在此我首先对老师和给予我指导以及协助我完成毕业设计工作的同学表示感谢。感谢我的专业老师和指导老师对于我设计内容及格式的细心指导。我们专业老师的严谨治学精神，精益求精的工作作风，一直深深的感染和鼓励着我。特别的感谢在大学四年教育和支持我的老师，姚永峰老师，宋帅奇老师，张永存老师，尹振羽老师，杨国洲老师，夏英志老师，李辉老师和教育过我的所有老师。从设计题目的选择到最终完成，他们给予了我很多的指导和支持。同时感谢学院为我们提供了如此丰富的设计资料。在此对帮助我完成毕业设计的所有老师及同学再次致以衷心的感谢。—119— 河南城建学院本科毕业设计（论文）参考文献参考文献[1]姚玲森．桥梁工程[M]．北京：人民交通出版社，2008[2]白宝玉．桥梁工程[M]．北京：高等教育出版社，2005[3]沈蒲生．混凝土结构设计原理[M]．北京：高等教育出版社，2007[4]张树仁，郑绍珪，黄侨．钢筋混凝土及预应力混凝土桥梁设计原理[M]．北京：人民交通出版社，2004[5]叶见曙．结构设计原理[M]．北京：人民交通出版社，2005[6]王慧东．桥梁墩台与基础工程[M]．北京：中国铁道出版社，2005[7]王晓谋．基础工程[M]．北京：人民交通出版社，2010[8]JTGD62—2004公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范[S]．北京：人民交通出版社，2004[9]JTGD60—2004公路桥涵设计通用规范[S]．北京：人民交通出版社，2004[10]JTGD63—2007公路桥涵地基与基础设计规范[S]．北京：人民交通出版社，2007—119—'