桥梁设计 土木毕业论文

摘要本设计是根据设计任务书的要求和公路桥规中的相关规定，对一座中型桥梁的方案比选和设计。对该桥的设计，本着“安全，经济，美观，实用”的原则，提出了两种不同的桥型方案。方案一为预应力混凝土简支梁桥；方案二为梁拱组合桥，经由以上的原则及从设计施工等多方面考虑。确定第一方案为推荐方案。在本设计中，桥梁上部结构采用预应力混凝土简支T型梁，桥梁全长90米，主梁标准跨径30M，采用预应力钢筋混凝土后张法进行设计，XM锚具施工。计算各根主梁跨中和支点处的荷载横向分布系数时，跨中采用GM法，支座处采用杠杆原理法，并通过分析梁的最不利荷载横向分布求得桥梁的剪力和弯矩设计值，并以此来进行主梁的预制和预应力钢束配筋和强度验算。横隔梁采用偏心压力法来计算其内力，在本设计中仅求出了最不利荷载的跨中横隔梁的控制内力，其它横隔梁以此为依据估算设计。桥梁的支座采用板式橡胶支座，再本设计中的全部图纸均采用计算机辅助设计绘制。关键词预应力混凝土；简支梁桥；荷载横向分布系数；横隔梁；上部结构。ABSTRACTTHISISAMEDIUMSIZEDBRIDGESOFSCHEMESELECTEDANDDESIGN,ACCORDINGTODESIGNINGASSIGNMENTANDTHESTANDARDOFTHEROADANDBRIDGEFORTHEPURPOSEOFMAKETHETYPEOFTHEBRIDGECORRESPONDINGWITHTHEAMBIENCEANDCOSTSAVING,THISPAPERPROVIDESTWODIFFERENTTYPESOFBRIDGE,THESECONDISACOMBINATIONBRIDGEGIRDERANDARCHAFTERTHECOMPARSONSOFECONOMY,APPEARANCE,CHARACTERISTICLUNDERTHESTRENGTHANDEFFECT,THEFIRSTONEISSELECTEDINTHISDESIGN,THEBRIDGESSUPERSTRUCTUREADOPTSTBEAM,REINFRCEDCONCRETEPRETRESSEDSUPPORTBEAMBRIDGEBRIDGETHEBRIDGEIS90MLONG,WHOSESTANDARDSPANIS30MMAINBEAMADOPTSPRESTRESSSINGFORCEREINFORCEDCONCRETEPOSTTENSIONINGMETHEDTODESIGN,XMARCHANGETOCONSTRUCTIUSETHEGMMETHODTOCACULATETHEHORIZONTOLDISTRIBUTEPARAMENTEROFTHEMIDDLESPANOFTHEBEAM,USINGBALANCEMETHODTOCACULATETHEHORIZENTDDISTRIBUTEPARAMETERSHEARANDBENDINGMOMENTISOBTMINEDBYINSIDEFORCEACCOUNTUSINGHORIZONTALDISTRIBUTEPARAMETERANDTHEBRIDGESMOSTDISADVANTAGEOUSBENELUXCARRIESINTHISWAYMAINBEAMMADE,PRESTRESSINGFORCEREINFORCEDSACCOUNTANDSTRENTHCHECKINGCANBECARRTIEDON,SEATADOPTSRUBBERBENRINGALLOFTHESDRAWINGSWEREPROTRACTEDBYAUTOCADKEYWORDSPRESTRESSEDCONCRETE,SIMPLESUPPORTEDBEAMBRIDGE,HORIZONTEDDISTRIBUTEPARANMETER,CROSSGIRDER,SUPERSTRUCTURE目录摘要IABSTRACTII前言I1桥型方案比选111工程概述112设计依据113技术标准114工程地质条件115采用规范116桥梁方案比选及点评1161桥梁设计的原则1162桥型方案比选22桥梁的设计资料及构造布置521设计资料5211桥面净空5212主梁跨径及全长5213设计荷载5214材料及施工工艺5215设计依据5216设计计算方法622桥梁的结构构造布置63主梁截面几何特性初步计算1031受压翼缘的有效宽度FB的计算1032主梁截面几何特性的计算1033检验截面效率指标124主梁的内力计算1441恒载内力的计算14411主梁预制时的自重（第一期恒载）14412桥面板间接头（第二期恒载）16413栏杆、人行道、桥面铺装（第三期恒载）16414主梁恒载总和（见表41）16415主梁恒载内力计算1642主梁活载横向分布系数计算19421主梁跨中的横向分布系数CM19422主梁支点的荷载横向分布系数M。26423横向分布系数汇总2743活载内力计算2944主梁内力组合37441根据公路桥涵设计通用规范中的相关规定对号主梁进行效应组合375预应力钢筋面积的估算及其布置4251预应力钢筋截面积估算4252预应力钢束布置42521跨中截面预应力钢筋的布置42522锚固端预应力钢筋布置43523其他截面钢束的布置及倾角计算4353非预应力钢筋截面积估算及其布置466主梁截面几何特性计算487持久状况截面承载能力极限状态的计算5571正截面承载力的计算5572斜截面承截力计算55721斜截面抗剪承载力计算55722斜截面抗弯承载力578预应力拱失估算5881预应力钢筋张拉控制应力5882预应力钢筋预应力损失58821预应力钢筋与管道壁间摩擦引起的应力损失60822锚具变形、钢丝回缩引起的预应力损失60823分批张拉时混凝土弹性压缩引起的应力损失61824由钢束应力松弛引起的预应力损失）（5L619短暂状况的应力验算6510主梁持久状况的应力验算66101跨中截面混凝土法向正应力验算66102持久状况下预应力钢筋的拉应力验算66103持久状况下的混凝土主应力验算661031截面面积矩的计算661032主应力计算6711主梁抗裂性验算70111主梁在作用短期效应组合作用下的正截面抗裂验算701111预加应力产生的构件抗裂验算边缘的混凝土预压应力的计算70112作用短期效应组合作用下的斜截面抗裂验算7012主梁变形（扰度）计算73121何在短期效应作用下的主梁挠度验算731211可变荷载作用引起的挠度731212考虑长期效应的恒载引起的挠度73122预加力引起的上挠度计算73123预拱度的位置7413主梁锚固区的局部承压验算75131局部承压区的截面验算75132局部抗压承载力计算7514桥梁的行车道板计算及配筋76141恒载及其内力计算76142行车道板的恒载内力计算76143作用效应组合77144行车道板的尺寸复核781441行车道板的尺寸复核781442行车道板的配置781443行车道板的正截面强度验算7915横隔梁的内力计算与配筋80151横隔梁影响线的绘制801511确定作用在横隔梁上得计算荷载801512绘制中横隔梁饿内力影响线80152中横隔梁截面内力计算82153配筋与强度计算821531弯矩配筋821532中横隔梁剪力配筋与强度验算8316支座的设计与计算85161确定橡胶支座的平面尺寸85162验算支座的厚度85163验算直走偏转86164验算支座的抗滑性能86总结88参考文献89致谢90前言毕业设计是学校专业教学过程的最后的一个环节，它的主要目的是培养我们学生综合运用所学专业知识的技能。通过毕业设计，使我们较系统的掌握所学的理论知识，同时与实际工程相结合，培养我们分析解决实际问题的能力。另外，通过毕业设计这一过程还可以培养我们实事求是，谦虚谨慎的学习态度和刻苦钻研、勇于创新的精神。近现代以来，预应力混凝土桥在我国得到了巨大的发展。特别是预应力混凝土梁式桥的定型设计广泛采用T形梁的形式，不但经济适用，而且施工较方便，可以明显加快建桥的速度。近几十年以来，由于建桥材料性能的不断改进和完善，设计理论且趋完美，施工工艺的创新，使得此种桥梁的修建获得了巨大的发展空间，在桥梁工程中占有日益重要的地位。目前预应力混凝土简支梁的最大跨径已达到76M。本次毕业设计就是对一座中型预应力混凝土简支T形梁桥上部结构的设计及计算。本次设计主要包括以下几个方面的内容桥梁的结构设计；主梁的内力计算及配筋；桥梁的行车道板内力计算与配筋；横隔梁的内力计算及配筋；支座的设计及相关验算。桥梁的结构设计包括主梁的梁高、肋宽、翼板厚度、以及横隔梁的片数、高度和厚度。主梁跨中的横向分布系数计算采用比拟正交异型板法即GM法，支点处的荷载横向分布系数采用杠杆原理法。横隔梁的内力计算采用偏心压力法，在设计时，偏安全地采用中横隔梁的设计来代表所有其他横隔梁的设计，只求出了横隔梁的剪力和弯矩进行配筋和强度验算。支座采用的是现代公路桥梁中广泛采用的板式橡胶支座。施工采用预制装配，桥梁构件的形式和尺寸趋于标准化，有利于大规模工业化制造，且不受季节的影响。总之，通过毕业设计，使我们达到基本知识基础理论、基本技能（三基）和运用知识网络获取知识的能力，计算机应用的能力，外语能力以及文化素质，思想品德素质，业务素质（三个素质）的训练，培养我们运用所学专业知识和技术，研究，解决本专业实际问题的初步能力。1桥型方案比选11工程概述该桥建造于低山丘陵地区，桥位位于轴线近南北向的太阳村背斜东翼，桥梁净宽20M，两侧人行道各15M，中间分隔带1M。12设计依据（1）沿线自然地理状况；（2）物探报告和钻孔报告；（3）桥梁跨越障碍的形式为道路。13技术标准（1）路线道路等级二级公路；（2）设计车速80KM/H；（3）桥面净宽20M，双向四车道，人行道2X15M，中间分隔带1M；（4）车辆荷载标准公路工级；（5）桥上纵坡15；（6）设计抗震裂度六级设防；（7）设计洪水频率百年一遇。14工程地质条件桥位区位于轴线近南北向的太阳村背斜东翼，下卧基岩为中石碳流黄龙组灰岩，呈单斜构造，近南北走向，倾向东，倾角1215。其构造运动发生于中生0代白垩系之前，第四纪以来未发现有明显的新构造运动迹象据野外40个钻探孔揭露及土工试验成果，场区岩土层主要为河流冲积作用形成的粘土，亚粘土，卵石等；表部不均匀地分布有填土，新近沉积亚粘土，地基稳定性条件良好。15采用规范公路路线设计规范（JTJ011_94）公路桥梁设计通用规范（JTGD602004）公路桥梁钢筋混凝土及预应力混凝土桥梁设计规范（JTGD622004）16桥梁方案比选及点评161桥梁设计的原则适用性桥上应保证车辆与人群的安全顺畅，并在满足将来交通量增长的需要。桥下应满足泄洪，安全通航或通车要求。建成的桥梁应保证使用年限，并便于检查和维修。舒适与安全性现代桥梁设计越来越强调舒适度，要控制桥梁的竖向与横向振幅，避免车辆在桥上振动与冲击。整个桥跨结构及各部分构件，在制造，运输，安装和使用过程中应该具有足够的强度，刚度，稳定性和耐久性。经济性设计的经济性一般应占首位。经济性应综合考虑到发展远景及将来的养护和维修费用。先进性桥梁的设计应体现现代桥梁建设的新技术。应便于制造和假设，应尽量采用先进工艺技术和施工机械，以利于减少劳动强度，加快施工进度，保证工程质量和施工安全。美观一座桥梁，应与周围的景致相协调。合理的结构布局和轮廓是美观的主要因素，决不应把美观片理的理解为豪华的装饰。另外，在国家经济实力不断增长的时期，公路工程设计应符合环保要求，保持公路的可持续发展。对桥梁，从设计到施工都应考虑到环保要求，有利于环保。桥梁的设计方案应力求结构新颖，尽量采用有特色的新结构，又要保证结构受力合理，技术可靠，施工方便。162桥型方案比选根据上述原则，对本次设计的桥梁进行方案比选如下表11方案比选表比较项目第一方案第二方案桥型预应力混凝土简支T型梁桥梁拱组合桥方案简介此方案采用了跨简支结构，标准跨径为30M，计算跨径为2866M，桥梁全长90M，其具体尺寸见设计图纸，本设计中考虑到各方面因素，将整个桥面用防撞护栏分为两幅，桥墩采用双柱式钻孔灌注桩此方案主跨为65M预应力空心板拱，引桥为30M的钢筋混凝土箱型梁桥，全桥总长为95M。设计技术水平国内设计经验丰富水平先选国内设计经验一般，水平一般施工技术预制T型构件，运至施工地点采用混凝土现浇，将T型梁连接，其特点是外型简单，制造方便，整体性好，便于施工及构件的安装。转体施工法，对周围的影响较小，将结构分开建造，最后再合拢，最近十年来新兴的施工方法，施工难度较大，需要的施工设备配置较高。维修量小较小工期较短，预计16周较长，预计21周方案点评方案一采用预应力钢筋混凝土简支T型梁桥，而预应力钢筋混凝土梁桥可看作是一种预先存储了足够压应力的较新型的混凝土材料。对混凝土施加压力的高强度钢筋，既是加力工具，又是抵抗荷载所引起构件内力的受力钢筋。另外，预应力混凝土梁桥除了具有钢筋混凝土梁的所有有点外还有下述的重要特点能最有效的利用现代化的高强度材料（高强度混凝土，高强度钢材），减小构件截面，显著降低自重所占的全部设计荷载的比重，增大跨域能力，并扩大混凝土结构的适用范围。与钢筋混凝土梁桥相比，一般可以节省钢材3040，跨径愈大，节省愈多。全预应力混凝土梁在使用荷载下不出现裂缝，即使是部分预应力混凝土梁，在一般荷载下也无裂缝，由于能全截面参与工作，梁的刚度就比通常开裂的钢筋混凝土梁要大。因此，预应力梁可显著减少建筑高度，使大跨径桥梁做得轻柔美观。由于能消除裂缝，这就扩大了对多种桥型的适应性，并提高了结构的耐久性。预应力技术的采用，为现代预制装配式结构提供了最有效的接投和拼装手段。根据需要，可在纵、横和竖向任意分段施加预应力，使装配结构集成理想的整体，这就扩大了装配式桥梁的使用范围。方案二采用梁拱组合桥，属于梁拱组合体系，它们利用梁的受弯与拱的承压特点组成联合结构。在预应力混凝土结构中，因梁体内科储备巨大的压力来承受拱的水平推力，使这类结构既具有拱的特点，而又非推力结构，对地基要求不是很高。但这种结构施工比较复杂，一般用于城市跨河桥上。总的来说，这两个方案都符合安全，功能，经济，施工的要求。在功能上第一个方案较有优势，在美观上第二个方案有一定优势，但结合本次毕业设计任务书中的相关条件及本人水平有限，故选择第一方案预应力混凝土简支T型梁桥为最终设计方案2桥梁的设计资料及构造布置21设计资料211桥面净空净（分隔带）（人行道）桥面采用中间分隔带分1M80215M2离的形式。212主梁跨径及全长标准跨径根据总体方案选择的结果，采用装配式预应力混凝土T形简支梁，跨径为30M；主梁全长主梁预制全长L2994M，伸缩缝采用6M；全计算跨径L2866M（相邻支座中心间距）。213设计荷载根据线路的等级，确定荷载等级由公路桥涵设计通用规范中431中的相关规定知道计算荷载为公路工级车道荷载，人群荷载为30KN/M。2214材料及施工工艺水泥混凝土主梁采用C50，抗压强度标准值MPAEC41053FCK324MPA,抗压强度设计值FCD224MPA；抗拉强度标准值，抗拉265MPATKF强度设计值FTD183MPA；预应力钢筋；采用低松弛的钢绞线，抗拉强度标准值FPK1860MPA，抗拉强度设计值FPD1260MPA，公称直径1524M，公称面积140MM2，弹性模量；105MPA9E非预应力钢筋当钢筋直径D12MM时采用HRB400级钢筋，抗拉强度标准值，抗拉强度设计值；当直径时，一律采4SK30MPASDF1MD用HRB335级钢筋，抗拉强度标准值为，抗拉强度设计值5K；非预应力钢筋的弹性模量均为。280MPASDF05MPA2ES锚具采用与预应力钢绞线配套的XM锚具。施工工艺采用后张法施工，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40MM宽的湿接缝，最后施工80MM厚的沥青桥面铺装层。215设计依据公路桥梁设计通用规范（JTGD602004）公路桥梁钢筋混凝土及预应力混凝土桥梁设计规范（JTGD622004）216设计计算方法极限状态设计法22桥梁的结构构造布置主梁间距采用装配式方法进行施工，根据经济因素及现场的吊装能力，主梁间距一般在18M23M之间，本设计中选用20M，整个横桥向共布置10片主梁，设计主梁的宽均为20M；预制时，边梁宽18M，中梁宽16M，主梁间留04后浇段，以减轻吊装重量，同时加强横向整体性，见图22、图23。主梁高根据查阅相关资料得知预应力T行梁的截面尺寸，亮的高跨比选取再1/151/25之间，本设计采用180M，见图21。横隔板间距为了增强主梁之间的横向连接刚度，除了设计端横隔梁外，还设置三片中横隔板，其间距为7165M。共计5片，见图24。主梁腹板的厚度在预应力混凝土梁中，腹板内的主拉应力较小，腹板的厚度主要由预应力钢束的口道设置方式决定的，同时从腹板的稳定出发，腹板的厚度不宜小于其高度的1/5，本设计中取腹板的厚度为20CM。在跨中区段，钢束主要布置在梁的下缘，会形成较大的内力偶臂，故在梁腹下部设置马蹄以利较多数量的钢束布置和承受强大的预应力。设计实践表明马蹄面积与截面面积以1020为好，本设计中马蹄宽为40CM，高为20CM，见图22。主梁采用等高度形式，横截面的T梁翼板厚度沿跨长不变，马蹄部分为配合钢束弯起而从跨中开始向起点所有抬高。两端部区段由于锚固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，在距梁端一倍梁高的范围内（180CM）将腹板加厚到与马蹄等宽。变化点截面（腹板开始加厚处）到支点的距离为370CM，中间设置一节长为270CM的腹板加厚过渡段，见图21。桥面铺装采用厚度为8CM沥青混凝土，坡度由盖梁找平。桥梁横断面见图25。图21主梁细部尺寸图（尺寸单位MM）图22预制梁跨中横截面（尺寸单位MM）图23成桥阶段主梁横截面（尺寸单位MM）图24横隔梁布置图（尺寸单位CM）图25桥梁半横断面（尺寸单位CM）3主梁截面几何特性初步计算31受压翼缘的有效宽度的计算FB预制时翼缘宽度为16M，使用时根据公路桥规中的规定，T型截面梁受压翼缘的有效宽度，取下列三者的最小值FB（1）简支梁桥计算跨径的1/3，即L/39553MM；（2）相邻的两梁的平均间距，对于中梁为2000MM（3），式中B为横腹板宽度，为承托长度，本设计中，12FHHB0HB为受压区翼缘悬出板的厚度，可取跨中截面翼缘板的平均值，即FHFH。所以有M28108010所以，使用阶段受压BBFH9362翼缘的有效宽度取M232主梁截面几何特性的计算预制时翼缘板宽度为16M，使用时为20M，分别计算着二者的截面特性，在工程设计中，主梁几何特性多采用分块数值求和法进行，其计算公式如下全截面面积各分块面积对上缘的面积矩；全截面重IAIIYAS心至梁顶的距离ISSY/全截面惯性矩计算用移轴公式；XISIIMIAI2式中；A分块面积；IY分块面积的重心至梁顶边的距离；IY全截面重心至梁顶的距离；SS各分块对上缘的面积矩；II分块面积对其自身重心轴的惯性矩。I中主梁跨中全截面的几何特性在预制阶段如图31及表31所示。图31中主梁预制阶段跨中全截面（尺寸单位MM）表31中主梁预制阶段跨中全截面几何特性计算表表中主梁跨中全截面的几何特性在使用阶段如图32及表32所示，支座截面及214截面的几何特性，汇总于表33中。分块号分块面积A（MM）I2YI（MM）IIYAS（MM）3YSYI（MM）2SIYA（MM）4II（MM）4700X1802520009022680X10352469139X1090680X109700X1208400022018480X10339413040X1090067X1091600X20032000800256000X10318611071X10968267X109100X200200001533660X10391916891X1090044X109200X400800001700136000X103108694352X1090267X1099105472XI910326XII合计A756000IA18640/XISYAS310682XI83IX图32中主梁使用阶段跨中全截面（尺寸单位MM）表32中主梁使用阶段跨中全截面几何特性计算表33检验截面效率指标分块号分块面积A（MM）I2IYMMIIYAS（MM）3IS（MM）2SIYA（MM）4II（MM）42X700X1803240009029160X1047874029X1090875X109700X1208400022018480X10334810172X100067X1091600X200320000800256000X1023217224X10968267X109100X20020000153330660X10396518625X100044X109200X400800001700136000X101132102514X1090267X109222564X1069520X109合计IA82800012364805/XISYAS910842XIIX跨中截面使用阶段上核心距32861820499XIMSYAIK下核心距；05459XIMX截面效率指标5018623HKS根据以往的设计经验，预应力混凝土T形梁在设计时，检验截面效率指标较合理，且较大者亦较经济。上述计算表明，初拟的土梁跨中截面504是合理的。表33主梁截面几何特性汇总表截面A（MM）2IS（CM）3YS（CM）IM（CM）4中主梁预制阶段7560463820614273873X105边主梁预制阶段7720467060605271405X105跨中使用阶段8280470300568292084X105中主梁预制阶段7560463820614273873X105边主梁预制阶段7720467060605271405X1052/4使用阶段8280470300568292084X105中主梁预制阶段10080683280678320309X105边主梁预制阶段10440686952658332418X105支点使用阶段10800689760639343726X1054主梁的内力计算41恒载内力的计算411主梁预制时的自重（第一期恒载）G1此时翼缘板宽16M按跨中截面计算，主梁每延米自重（即先按等截面计算）中主梁189KN/M25076G1内外边主梁3由马蹄增高与梁端加宽所增加的重量折成每延米重（图41）340C3V31721102MV32167403C332410CMV33211410V3225003CMV32118472014380CMV9KN/M6G632图41腹板加宽示意图（尺寸单位CM）横隔板梁折算成每延米重量中间隔板梁重量（两侧）1KN821206146060102179531横隔梁重量（两侧）KN642801480602148052MKNG）（621每延米自重总和中主梁2145/0619841IG内、外边主梁21854KN/M0X693G2431I412桥面板间接头（第二期恒载）2G中主梁18KN/M504G2内、外边主梁91413栏杆、人行道、桥面铺装（第三期恒载）3G桥面坡度以盖梁做成斜面坡，桥面铺装厚度取为8CM，沥青混凝土的重度取为32KN/MR人行道每侧重41栏杆每侧重15中间绿化带MKN1267802501）8201（4G3每侧内边梁分担631MKN外边梁MKN6353中梁内边梁7912061G3414主梁恒载总和（见表41）表41主梁恒载汇总表荷载第一期恒载1G第二期恒载2G第三期恒载3G总和G（）MKN外边梁218509006522972中主梁214518003682693内边梁218509007693044415主梁恒载内力计算如图42所示，设X为计算截面离左支座的距离，并令，则主梁弯LX矩和剪力的计算公式分别为GLMG21GGXV梁恒载内力计算结果见表42。表42恒载内力计算汇总表MKNGLMG21KNLXVGG21项目L/2L/4L/8L/4L/8支点外边梁22433168279815156723493131中主梁22023165199635153823063074第一期恒载1G（）MKN内边梁22433168279815156723493131外边梁9246334046597129中主梁18481266808130194258第二期恒载2G（）MKN内边梁9246334046597129外边梁669450212929467701934中主梁415831191819290435580第三期恒载3G（）MKN内边梁7895592234545518271102外边梁300512248113148209931474194中主梁280292090412262195829353912总恒载321G（）MKN外边梁31252233821367321833273436242主梁活载横向分布系数计算421主梁跨中的横向分布系数CM主梁间再翼缘板及横隔梁出采用湿接，而且桥宽跨比为20/28660705不是窄桥，不宜用偏心压力法计算，故跨桥中的横向分布系数计算方法采用CCM比拟异性板法（用查表法）。计算几何特性1）主梁的抗弯惯性矩（查表33）主梁的比拟单宽IX61029抗弯惯性矩CMBIJX46520192）横隔梁抗弯惯性矩横隔梁间距取716M，厚度015M，每根中横隔梁的尺寸如图43所示。由于横隔梁截面有变化，故翼板的有效宽度按比值进行计算，其中为横梁的长CLL度，可取两根边主梁的中心距计算。即CM8024043835/CL查桥梁工程中表253得C/0438时；L471/C中横隔梁翼板的有效宽度65M3071求横隔梁截面重心位置YACMAY1261405162725横隔梁抗弯惯性矩为42M9301C270142014125755YI所以，横隔梁比拟单宽抗弯惯性矩为CMAIJY49716931）主梁和横隔梁的抗扭惯性矩对于由于矩形组合而成的梁截面，如T型或工型，其抗扭惯性矩近似等于各个矩形截面的抗扭惯性矩之和31IMITBCI式中相应为单个矩形截面的宽度和厚度（图44）ITB矩形截面抗扭刚度系数，根据B/T计算，按表43计算；ICM梁截面划分成单个矩形截面的块数。图44计算图示表43矩形截面抗扭刚度系数计算表T梁间刚性连接的情况，主梁和横隔梁的抗扭惯性矩应按下列公式计算TYTXTYXAIBHJ/1/3/1B/T101517520253040608010C01410196021402290249026302810299030703130333式中H桥面板的平均厚度主梁肋和内横梁肋的截面抗扭惯矩TYXI主梁翼板的平均厚度CMH15281对于主梁的梁肋查表43知40/2BT032C查表知625533463025014023VITXTBCI对于横隔梁梁肋查表43知C030801B43TY12975CM5238I则CMIABHJTYTXTYX43136871629350613计算参数和桥面半宽2B10,根据公式31950129468504YXJLB式中B为桥梁承重结构的半宽，即CM5020351294605238EJEGYXT01884计算主梁横向影响线坐标由于该桥所在线路的宽度较大，且桥面再绿化带下分离，再计算主梁横向影响线坐标时是取半桥宽来进行计算的；已知03195，查桥梁工程后附的GM法计算图表可查得影响系数K和K的值如下表44所示。10表44影响系数K和K的值荷载位置影响系数梁位03B/4B/2B/40B/42B/43B/4B校核值0094098100104106104100098094804B/4106107108108102100094088083101B/21231181141081010930860810748003B/4141130121109097087080074067802K1B1681421241070930830720680608030082093099108114108099093082796B/4168150134123106089063039019798B/22472101741380980640250170527893B/4332274210151093041016062114800KB410341245163082018054113176799校核根据公式校核值2/1982KKII用来校核K值计算的准确性。用内涵法求实际梁位处的，实际梁位与表列梁位的关系，如图45所01和示。图45粱位关系图（尺寸单位CM）梁位关系示图可知，对于号梁BKB4380215KK43B43B对于号梁BB414B24B67对于号梁KK（这里K是指表列表梁位在0点的K值）00现将号，号和号梁的横向影响线坐标值计算表如下荷载位置梁号和算式B3B/4B/2B/40B/4B/23B/4BKB43819021146413241216108609620862078407280656O034762874217015340908036402360722126401K012215500954044800540498102014501920）（01A037902920180008400100094019202270361AK0307925821990145009180458004404490903SYI/1061605160439029001840092000900900181BK43061115211321112107010080946089408280782OB0028042468211818121012073603900054025801K10521332100607420004021005040774104001A031102520189014000010040009501460197AK0249322161929167010110774048502000061SYI/104999044303860334020201550097004000120K0940098010011040106010401000980094010820009309901080114010800990093008200K012000500010004000800040001000500120）（01A002300100002000800150008000200100023AK0084309400992108811251070099008430169SYI/10188019802180225002140198018801690940计算各梁的荷载横向分布系数在主梁的横向影响线上按横向最不利位置加载后，就可以按相应的影响线坐标值求的主梁跨中的荷载横向分布系数。CM首先绘制各主梁的横向影响线图，见图47。汽车荷载的多车道折减系数为按两车道布载时10；按三车道布载时078；按四车道布载时，067。下图47即为跨中荷载横向分布系数的计算。图47跨中荷载横向分布系数的计算1）对于号梁车辆荷载04635）68012（0421Y2CVM人群荷载5RC2）对于号梁车辆荷载510418703240821YMA人群荷载67RC3）对于号梁425019280521021YMA对于号梁由于影响线与号梁对称，故车辆荷载横向分布系数与号梁也相同。车辆荷载051CQM由于对每个分离式桥来说，人行道为单侧布置，故M需计算（布置位置在CR影响线坐标较小一侧）。人群荷载23CR4）对于号梁与号梁对称车辆荷载同号梁046CQM人群荷载CR422主梁支点的荷载横向分布系数M。当荷载位于支点处时，横向分布系数的计算方法采用杠杆原理法。首先绘制横向影响线图如48所示，在横向影响线上按最不利荷载位置布载即可就得支点的荷载横向分布系数M。1）对于号梁25002OQM15R2）对于号梁051）（0OQMR3）对于号梁725030121OQM0R易知号梁与号梁横向分布系数相同。50OQM0ORM号梁与号梁横向分布系数相同。2图48支点处荷载横向分布系数计算图示423横向分布系数汇总根据横向分布系数的计算结果将其汇总于表46中，并可以得到荷载横向分布系数沿桥跨的变化图，如图49所示。表46横向分布系数汇总表梁号荷载类别CMOCOCO图49荷载横向分布系数沿桥跨的变化图车辆荷载0463025005110550042507250511055004630250人群荷载055211250467001840002300043活载内力计算采用直接加载求汽车荷载内力及人群荷载内力，计算公式为，M1CVKKYPMQSRCAMS式中S所求截面的弯矩或剪力；（1）汽车荷载的冲击系数多车道桥涵的汽车荷载折减系数，067；汽车和人群的跨中荷载横向分布系数；CRV车道荷载中的均布荷载及人群荷载；KQ车道荷载中的集中荷载；P弯矩或剪力影响线的面积；与车道荷载的集中荷载对应的影响线竖标直；KY计算简支梁支点截面的最大剪力时，应考虑荷载横向分布系数。沿跨内的变化。因此，简支梁支点截面最大剪力的计算公式为YQMAQMYPVKCOKCKO211O式中支点截面活载内力（剪力）O支点截面荷载横向分布系数；MA荷载横向分布系数变化区段的长度；荷载横向分布系数变化区段附加三角形重心处对应的支点剪力影响线竖Y标。由公路桥规可知公路工级车道荷载，由分布荷载和集中荷载组成。105KN/MKQ275KNKP计算剪力效应时应乘以12的系数。KP简支梁基频F可采用下列公式计算HZMEILC463109225362823MKGGGC334079式中L结构材料的计算跨径M；E结构跨中截面的截面惯性矩N/M2I结构跨中截面的截面惯性矩M；C4M结构跨中处的单位长度质量KG/M；G结构跨中处延米结构重力N/M；G重力加速度M/S；2由公路桥规中的规定知冲击系数可按下式计算0241570176F所以冲击系数当计算简支梁各截面的最大弯矩和剪力时，可以近似取用不变的跨中横向分布系数；对于支点截面的剪力或靠近支点截面的剪力，尚需计入荷载横向分布CM系数在梁端区段内发生变化所产生的影响。下面以号梁为例，计算各控制截面的弯矩和剪力跨中截面（图410）图410跨中截面内力计算图示1弯矩跨中截面弯矩影响线面积221067M8LMKNYPMQMKKQ6181C250KNRCRA2剪力跨中截面剪力影响线面积38ML052175KN5027146305831046714PYQKKCVQV8950320AMRCR2L/4截面（图411）图411L/4截面内力计算图示1弯矩L/4截面剪力影响线面积222017683MLMKNYPQKK9853628137546017504670241）（MCA17015）（02RCRAM2剪力L/4截面剪力影响线面积806M4375021LMKNYPQKK985362813754601750637041）（VCA2080615AVRCR3L/8截面（图412）图412L/8截面内力计算图示1L/8截面弯矩影响线面积2294187MLMKNYPQKK562628475463092510463704）（MCA19245103RCRA2剪力L/8截面剪力影响线面积29710284MLKNVA915087251463563072427KN10975）（3RCRM4支点截面（图413及图414）图413汽车荷载支点剪力计算图示荷载横向分布系数变化区段附加三角形重心处对应的支点剪力影响线竖标为9170628）157362801Y1荷载的支点剪力为KNVOQ814917052046323463175506702YQMAQMYP1KCOQKCKOQ图414人群荷载支点剪力计算图示荷载横向分布系数变化区段附加三角形重心处对应的支点剪力影响线竖标为9170628157362801_Y2人群荷载支点剪力为KNYQMAMVRCORCROR14917053520162841342044主梁内力组合441根据公路桥涵设计通用规范中的相关规定对号主梁进行效应组合见表47表47号主梁内力效应组合表弯矩（）MKN剪力（KN）序号荷载类别L/8L/4L/2支点L/8L/4（1）恒载131482248130051419431472099（2）汽车荷载5625853911386144815091240（3）人群荷载111619132550441272200（4）12荷载1577826977360615033377642519（5）14X汽车荷载78751195515940211320271736（6）0814人群荷载125021432856484305224（7）承载能力极限基本组合（456）249034107554857755461944479（8）07汽车荷载112327949786638844680723（9）04汽车荷载112187328433792502462413（10）04人群荷载446765102017610980（11）正常极限设计值长期组合（1910）175432937239239547942993022（12）正常极限设计值长期组合（1910）154672608934863485237582592（13）控制设计的计算内力249034107554857755461944479同理，可得其他各号梁的跨中截面，L/4，L/8截面及支点截面的，MAX和V计算结果汇总于表48中。有了最大，最小内力计算值，即控制设计的计算内力后，就可绘制内力包络图。即沿粱轴的各个截面处，将所采用的内力计算值按适当的比例尺绘制而成纵坐标，连接这些坐标点而得到的曲线图，即是内力包络图。图415即是本设计中简支梁的主梁内力包络图。弯矩M剪力V梁号荷载类别L/8L/4L/2支点L/8L/4正常极限设计值短期组合175432937239239547942993022正常极限设计值长期组合154672608934863485237582592号承载力极限设计值基本组合249034107554857755461944479正常极限设计值短期组合178223079040736592044743150正常极限设计值长期组合158822728636299518839192707号承载力极限设计值基本组合251624339656511847865174726正常极限设计值短期组合167102859038195598241712914正常极限设计值长期组合153442624735072526237702589号承载力极限设计值基本组合232263974753085893959694290正常极限设计值短期组合163382795237245583640802847号正常极限设计值长期组合151952599234732520437342562承载力极限设计值基本组合232263903352133810858674215正常极限设计值短期组合155412588234667475638152681正常极限设计值长期组合141352374731821439434372371号承载力极限设计值基本组合2258937040495756724156354086控制设计的计算内力251624339656511893965174726图415简支梁的主梁内力包络图内力包络图只要为再主梁内配置预应力钢筋，纵向主筋，斜筋和箍筋提供设计依据，并进行各种验算。5预应力钢筋面积的估算及其布置51预应力钢筋截面积估算按构件正截面抗裂性要求估算预应力钢筋数量，对于A类部分预应力混凝土构件，根据跨中截面抗裂要求，可得跨中截面所需的有效预加力为/1/70/WEAFWMNTKSPE式中为正带使用极限状态荷载短期效应弯矩组合值，由表48可知436KNS参考标准图取预应力钢筋截面重心距截面下缘为，则预应力钢MA10筋的合力作用点至截面重心轴的距离，钢筋估算时，截面性86YEB质近似取用全截面的性质来计算，由表33知跨中截面全截面面积为；全截面对抗裂验算边缘的弹性地抗拒为25M108A369109231860873MYIWB则有效预加力合力为7KN/WEAFWMNTKSE预应力的张拉控制应力为MPAPK139570预应力损失按张拉控制应力的20估算，则可得需要预应力钢筋的面积为239M01/CONENA采用18根钢绞线，分为4米，预留孔道数为4。其中，2个孔道各布31524钢绞线，锚具采用XM153；其余2个孔道各布61524，锚具采用SSXM156，预应力钢筋的截面积为250M18A52预应力钢束布置521跨中截面预应力钢筋的布置后张法预应力混凝土受弯构件的预应力管道布置应符合公路桥规中的有关构造要求管道中间矩不小于4CM，梁底净距不小于5CM，梁侧净距不小于35CM。参考已有的标准图纸并根据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51）。图51跨中截面钢束位置（尺寸单位MM）522锚固端预应力钢筋布置为使施工方便，全部4米预应力钢筋均应锚固与梁端（见附图）为了减小支点和锚固面上预加力的偏心距和避免过大的局部集中力，应将预应力钢筋尽量布置得分散平均一些，附图中的布置符合均匀分散的原则，不仅能满足张拉的要求，而且NN在梁端弯起较高，可以提供较大的预剪力。12523其他截面钢束的布置及倾角计算钢束弯起形状，弯起角及其弯曲半径采用直线段中接圆弧曲线段的方式弯曲；为使预应力钢筋的预加力垂直作用于锚垫板，和弯起角，N弯起角去45；各钢束的弯曲半径为1N2730和和。580CM180CM80CM钢束各控制点位置的确定以号钢束为例，其弯起布置如图52所示。1由确定导线点距