桥梁毕业设计计算书(图纸无法上传,需要可联系我)

1、吉林建筑建筑工程学院建筑装饰学院2011届毕业设计第一章 绪论1.1 概述预应力混凝土梁桥是采用抗压性能好的混凝土和抗拉能力较高的钢筋结合在一起建成的。根据混凝土受预压程度的不同，预应力混凝土结构可分为全预应力的和部分预应力的两种。前一种在最大使用荷载作用下混凝土不出现任何拉应力，后一种则容许出现不超过规定限制的拉应力或者裂缝。梁桥是指在结构在垂直荷载作用下，支座只产生垂直反力的的无推力的梁式体系的桥梁。预应力混凝土梁桥，按承重结构的静力体系可分为简支梁桥，悬臂和连续体系梁桥三个类型。预应力混凝土梁桥，按承重结构截面形式可分为板桥、肋梁桥和箱型梁桥三大类。预应力混凝土梁桥，按施工方法不同可分为

2、整体式梁桥和装配式梁桥。前者是将桥梁上部结构在桥位上整体现场浇注制造或整体预制安装就位；后者，是将桥梁上部结构浇筑成若干节段，在桥位上分段现浇筑或分段预制装配连接而成。预应力混凝土梁桥工程中占有重要的地位，至今绝大多数中、小跨径桥梁都属于预应力混凝土梁式结构。在100m以上的大跨径桥梁中，预应力混凝土梁桥占整个预应力混凝土桥梁总数的80%以上。1.2桥梁的组成和分类1.2.1桥梁的组成概括的说桥梁由四个部分组成，即上部结构，下部结构，支座和附属设施。上部结构是在线路上中断时跨越障碍的主要承重结构，是桥梁支座以上（无铰拱或钢架主梁底线以上）跨越桥孔的总称，当跨越桥孔的总称，当跨越幅度越大时，上部

3、也就越复杂，施工也就越复杂，难度也就相应的增加。下部结构包括桥墩，桥台和基础。支座结构包括桥跨结构与桥墩或桥台的支撑处设置的传力装置。附属设施包括桥面系，伸缩缝，桥梁与路堤衔接处的桥头搭板和锥形护坡等。1.2.2桥梁的分类桥梁按结构体系分类可以分为梁桥，拱桥，刚架桥，吊桥和组合体系桥。 梁式体系：梁式体系是以梁的抗弯能力来承受荷载的。梁式桥可分为简支梁桥，悬臂梁桥，连续梁桥。 拱式体系：拱式体系的主要承重构件是主拱圈，以承压为主。拱可分简单体系拱和组合体系拱，其中简单体系拱又有单铰拱，双铰拱，无铰拱。 刚架桥体系：刚架桥是界于梁和拱之间的一种结构体系，它是由受弯的上部结构和承压的下部结构整体结

4、合在一起的结构。 组合体系：a T型钢构桥与连续刚架桥 T型钢构桥，连续刚架桥是由梁和钢架相结合的体系b梁拱组合体系 这类体系中有系杆拱，桁架拱，刚架拱等。它们利用梁的受弯与拱的承压特点组合而成。c斜拉桥 它是由承压的塔，受拉的索和受弯的梁组合起来的结构体系。1.2.3桥梁的其它分类简述按用途划分，有公路桥，铁路桥，公路铁路两用桥，农桥，人行桥，运水桥及其他专用桥梁。按桥梁全长与跨径的不同来划分，分为特殊大桥，大桥，中桥和小桥。按主要承重结构所用材料来划分，有圬工结构桥，钢筋混凝土桥，预应力混凝土桥，刚桥和木桥。按跨越障碍的性质可分为跨河桥，跨线桥，高架桥和栈桥， 按上部结构的行车道位置。分为

5、上承式，下承式和中承式。1.3 预应力混凝梁桥的特点预应力混凝土可以看作是一种预先存储了压应力的新型混凝土材料。在钢筋混凝土受拉区域虽然布置有受力钢筋，但任不可避免地出现裂缝，因此采用预加应力来改善结构的使用性能。通过张拉预应力钢筋，使受拉区预先存备一定数值的压应力；当外荷载作用时，混凝土可不出现拉应力或者不出现超过某个限制的拉应力。对混凝土施加预压力的高强钢筋（或称力筋），既是加力工具又是提抗构件内力的受力钢筋。考虑到混凝土收缩和徐变会导致预应力大量损失而采用高强材料，是预应力混凝土结构得到广泛的应用。预应力混凝土梁桥除了具有钢筋混凝土梁桥的所有优点外，还有下述重要特点：（1） 能最有效利用

6、现代的高强材料（高强度混凝土、高强度钢材），减少构件截面，显著减低自重所占全部设计荷载的比重，增大跨越能力，并扩大混凝土结构的适用范围。（2） 与钢筋混凝土梁桥相比，一半可以节约30%40的钢材，跨径越大，节省越多。（3） 全预应力混凝土在正常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，梁的刚度比通常开裂的钢筋混凝土要大。因此，预应力混凝土梁可显著减少建筑高度，是大跨径桥梁做的轻柔美观。由于能消除裂缝，就扩大了对多种桥型的适用性，并提高了结构的耐久性。（4） 预应力技术的采用，为现代装配式结构提供了最有效的接头和拼接手段。根据需要，可在纵向、横向

7、和竖向等施加预应力，使装配式结构集成理想的整体，这就扩大了装配式桥梁的适用范围。显然，要建造好一座预应力混凝土桥梁，首先要有作为预应力筋的优质高强钢材和高强度混凝土，同时需要有一整套的预应力张拉设备和材质好、制作精度高的锚具，并且要掌握较复杂的施工工艺。1.4设计原则1.4.1设计原则桥梁是公路或城市道路的重要组成部分，特别是，大中型桥，对当地的政治经济都具有重要的意义。因此，应根据所设计桥梁的的使用任务，性质和所在路线的远景发展要求，按照运用，经济适当照顾美观的要求，进行总体规划设计。1.4.2使用上的要求1） 使用上的要求双岔公路四号桥的行车道宽度应保证车辆的安全行驶，并应满足未来30年的

8、交通量增长的需要。2） 经济上的要求坚持因地制宜、就地取材、方便施工的原则，合理选用适当的桥型。并能满足快速施工的要求以达到缩短工期的桥梁设计，以提早通车在运输上带来大的经济效益。3） 结构尺寸和构造上的要求整个桥梁结构及其各部分构件，在制造、运输。和使用过程中应具有足够的强度、刚度、稳定性和耐久性。4） 施工上的要求双岔公路四号桥的结构应便于制造和架设，应尽量采用先进的工艺技术和施工机械，以利于加快施工速度，保证工程质量和施工安全。5） 美观上的要求在外观上力求与周围的景致相协调。1.5方案选定1.5.1标准满足交通量的要求。桥梁结构安全，功能经济美观，以安全的经济标准保证结构腕力合理、技术

9、可靠，施工方便。方案一 梁桥梁式桥是指其结构在垂直荷载的作用下，其支座仅产生垂直反力，而无水平推力的桥梁。预应力混凝土梁式桥受力明确，理论计算较简单，设计和施工的方法日臻完善和成熟。预应力混凝土梁式桥具有以下主要特征：1）混凝土材料以砂、石为主，可就地取材，成本较低；2）结构造型灵活，可模型好，可根据使用要求浇铸成各种形状的结构；3）结构的耐久性和耐火性较好，建成后维修费用较少；4）结构的整体性好，刚度较大，变性较小；5）可采用预制方式建造，将桥梁的构件标准化，进而实现工业化生产；6）结构自重较大，自重耗掉大部分材料的强度，因而大大限制其跨越能力；7）预应力混凝土梁式桥可有效利用高强度材料，并

10、明显降低自重所占全部设计荷载的比重，既节省材料、增大其跨越能力，又提高其抗裂和抗疲劳的能力；8）预应力混凝土梁式桥所采用的预应力技术为桥梁装配式结构提供了最有效的拼装手段，通过施加纵向、横向预应力，使装配式结构集成整体，进一步扩大了装配式结构的应用范围。方案二 拱桥 拱桥的静力特点是，在竖直何在作用下，拱的两端不仅有竖直反力，而且还有水平反力。由于水平反力的作用，拱的弯矩大大减少。如在均布荷载q的作用下，简支梁的跨中弯矩为qL2/8，全梁的弯矩图呈抛物线形，而拱轴为抛物线形的三铰拱的任何截面弯矩均为零，拱只受轴向压力。设计得合理的拱轴，主要承受压力，弯矩、剪力均较小，故拱的跨越能力比梁大得多。

11、由于拱是主要承受压力的结构，因而可以充分利用抗拉性能较差、抗压性能较好的石料，混凝土等来建造。石拱对石料的要求较高，石料加工、开采与砌筑费工，现在已很少采用。由墩、台承受水平推力的推力拱桥，要求支撑拱的墩台和地基必须承受拱端的强大推力，因而修建推力拱桥要求有良好的地基。对于多跨连续拱桥，为防止其中一跨破坏而影响全桥，还要采取特殊的措施，或设置单向推力墩以承受不平衡的推力。由于双岔公路四号桥所建位置地质情况是软塑性粘土地基，无较好的持力层，故不考虑此桥型。方案三 梁拱组合桥软土地基上建造拱桥，存在桥台抵抗水平推力的薄弱环节。为此采用大吨位预应力筋以承担拱的水平推力；预应力筋的寄体是系梁，即加劲纵

12、梁，从而以梁式桥为基体，按各种梁桥的弯矩包络图用拱来加强。这样可以使桥梁结构轻型化，同时能提高这类桥梁的跨越能力。这类桥梁不仅技术经济指标先进、造价低廉，同时桥型美观，反映出力与美的统一、结构形式与环境的和谐，增加了城市的景观。方案四 斜拉桥斜拉桥的特点是依靠固定与索塔的斜拉索支撑梁跨，梁是多跨弹性支撑梁，梁内弯矩与桥梁的跨度基本无关，而与拉索的间距有关。他们适用于大跨、特大跨度桥梁，现在还没有其他类型的桥梁的跨度能超过他们。斜拉桥与悬索桥不同之处是，斜拉桥直接锚于主梁上，称自锚体系，拉索承受巨大的拉力，拉索的水平分力使主梁受压，因此塔、梁均为压弯构件。由于斜拉桥的主梁通过拉紧的斜索与塔直接相

13、连，增加了主梁抗弯、抗扭刚度，在动力特性上一般远胜于悬索桥。悬索桥的主缆为承重索，它通过吊索吊住加劲梁，索两端锚于地面，称地锚体系。斜拉桥具有施工方便、桥型美观、用料省、主梁高度小、梁底直线容易满足通航和排洪要求、动力性能好的优点，发展非常迅速，跨径不断增大。但实际跨度不大，此桥型不予考虑。综上可知：选择第一方案经济上比第三方案好；跨径上满足要求，景观与环境协调，比第二方案好；工期上较短，对整个工程进度来说不会受其影响；施工难度较小，针对当地地质情况，采用桩基，加强基础强度。所以选择第一方案作为首选。方案：预应力混凝土T桥图1-1 预应力混凝土简支梁桥（单位：cm）a 预应力混凝土简支梁桥,全

14、长70m。b 桥跨结构，共2跨，每跨35m。主梁为T型预制混凝土梁。主梁间距180cm，等截面梁高200cm，胁厚20cm，上翼缘宽度150cm。湿接30cm，上翼缘厚度为15cm。下翼缘马蹄尺寸宽40cm，高18cm，斜坡高15cm。c 墩台结构：根据原始资料，桥址下方以软塑性粘土为主，主墩基础采用1.5m的钻井灌注桩，东西边墩（桥台）采用桩基接承台。采用梯形盖梁。d 施工方案：工厂化预制预应力混凝土预应力梁，采用闸门式加桥机施工，然后后浇注桥面板，最终桥面系施工。1.5.2方案特点1） 根据设计构思宗旨，桥型方案应满足结构新颖，受力合理，技术可靠，施工方便的原则。根据设计的思路，所有桥型方

15、案都可以满足受力合理、技术可靠、施工方便的要求。2） 从结构外形上看，方案满足美观要求，与周围环境相协调。3） 从材料用量来评比，方案比较经济。4） 从施工难度上，方案所需设备较少，占用施工场地少，对地基承载能力的要求不高，现行的施工技术、施工工艺和施工设备都很完善，预应力梁桥又是当今桥梁建设中倡导的方案，所以，采用预应力简支梁桥有其固有的优点。方案具有安全，功能美观的要求，工期短，造价低，具有明显的优越性，符合实际情况予以采纳。第二章 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桥梁跨径及桥宽 标准跨径：35.00m（墩中心距离） 主梁全长：34.96m 计算跨径：34.00

16、m 桥面净空：净-7m+2×0.75 m 2 设计荷载 公路-级，每侧人行道、护栏重力的作用为5kN/m。3材料及工艺 混凝土：主梁用C50，护栏及桥面铺装用C30混凝土。 预应力钢筋采用公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D622004）的s 15.24钢绞线，每束6根，全梁4束，fPK =1860Mpa。 普通钢筋直径大于和等于12mm的采用HRB335钢筋；直径小于12mm的均采用R235钢筋。 按后张法施工工艺制作主梁，采用内径70mm、外径77mm的预埋波纹管和夹片锚具。4设计依据 （1）交通部颁公路桥涵设计通用规范（JTG D602004）简称标准。 （2）

17、交通部颁公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D622004），简称公预规。 （3）结构设计原理叶见曙、李国平，北京人民教育出版社。（2005） （4）桥梁工程白宝玉，高等教育出版社。（2005） （5）混凝土简支梁（板）桥（第三版）易建国，北京人民教育出版社。（2005）5基本计算数据（见表2-1）2.1.2 横断面布置 1.主梁间距及主梁片数 主梁间距通常应随梁高与跨径的增大而加宽为经济。同时加宽翼板对提高主梁截面效率指标很有效。故在条件允许下可适当加宽T梁翼板。本设计采用翼板宽度为1800mm。为保证桥梁的整体受力性能，桥面板采用现浇混凝土刚性接头，因此主梁截面可分为两种：预

18、施应力、运输、吊装阶段的小截面（b=1500mm），和运营阶段的大截面（b=1800mm）。净-7+2×0.75m的桥宽选用五片主梁。（如图2-1所示）基本计算数据表 表（2-1）名称项目符号单位数据混凝土立方强度fcu,kMPa50弹性模量ECMPa3.45×104轴心抗压标准强度fckMPa32.4轴心抗拉标准强度ftkMpa2.65轴心抗压设计强度fcdMPa22.4轴心抗拉设计强度ftdMPa1.83混凝土短暂状态容许压应力0.75fckMpa20.72容许拉应力0.7ftkMPa1.757持久状态标准荷载组合容许压应力0.5fckMpa16.2容许主压应力0.6f

19、ckMPa19.44短期效应组合容许拉应力st-0.85pcMPa0容许主拉应力0.6ftkMPa1.59s15.2钢绞线标准强度fPKMPa1860弹性模量EPMpa1.95×105抗拉设计强度fpdMPa1260最大控制应力con0.75ftkMPa1395持久状态应力标准荷载组合0.65fpkMpa1209材料重度钢筋混凝土1KN/m325沥青混凝土2KN/m323钢绞线3KN/m378.5钢束与混凝土弹性模量EP无量纲5.65 纵断面图（单位：cm） 图2-1结构尺寸构造图（尺寸单位：cm）2.主梁跨中截面主要尺寸拟定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

20、在1/151/20，标准设计高跨比约在1/181/19。本设计主梁高度采用2000mm。2）主梁截面细部尺寸 T梁翼板的厚度只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150mm，翼板根部加厚到250mm以抵抗翼缘根部较大的弯矩。 腹板厚度一般由布置预制孔道的构造决定，同时从腹板本身的稳定条件出发，腹板厚度不宜小于高度的1/15，本设计采用200mm。 马蹄尺寸基本由布置预应力钢束的需要确定的，设计实践表明，马蹄面积占总面积的10%20%为合适，本设计配置4束钢绞线，分三层布置，同时根据公预规9.4.9条对钢束净距及预留管

21、道的构造要求，初拟马蹄宽度为500mm，高度180mm，马蹄和腹板交接处作三角过渡，高度150mm，以减小局部应力。 按照以上拟定的外形尺寸，绘出预制梁的跨中截面图（图2-2所示）。图（2-2）跨中截面尺寸图（尺寸单位：cm）3）计算截面几何特征 截面几何特性列表计算 表（2-2）分块名称分块面积分块面积形心至上缘距离分块面积对上缘净距分块面积自身惯距di=ys-yi分块面积对截面形心的惯距I=Ii+IxAiYiSi=AiyiIiIx=Aidi2(cm2)(cm)(cm3)(cm4)(cm)(cm4)(cm4)123=1×2456=1×527=4+6大毛截面翼板24007.

22、51800029293.3366.8811073541810764711.44三角承托50018.3339166.6672777. 77856.04815706801573457.765腹板36409133124010047613.33-16.6191005315.311052928.61下三角225177398252812.5-102.6192369390.52372202.969马蹄90019117190024300-116.6191223995612264256.47665570131.66738027557.18小毛截面翼板19507.51462536562.571.053984450

23、7.29881069.687三角承托50018.3339166.6672777. 77860.2191813177.21815954.959腹板36409133124010047613.33-12.447563977.7710611591.1下三角225177398252812.5-98.4472180677.52183489.98马蹄90019117190024300-112.4471137998611404285.597215566756.66735896391.32注：大毛截面形心至上缘距离：（cm）小毛截面形心至上缘距离：（cm）4）检验截面效率指标上核心距： （cm） 下核心距： （

24、cm） 截面效率指标： 表明以上初拟的主梁跨中截面合理。2.1.3 横截面沿跨长的变化本设计采用主梁等高形式，横截面的T梁翼板厚度沿跨长不变。梁端部区段由于锚头集中力作用而引起较大的局部应力，也为布置锚具的需要，在距梁端1980mm范围内将腹板加厚到与马蹄同宽。马蹄部分为配合钢束弯起而从第一道横隔梁处开始向支点逐步抬高同时腹板宽度开始变化。2.1.4 横隔梁的布置 在荷载作用处主梁弯矩横向分布，当该处有横隔梁时比较均匀，否则直接在荷载作用下的主梁弯矩很大。为减小对主梁设计起主要作用的跨中弯矩，在跨中设置一道横隔梁；当跨度较大时，应设置较多的横隔梁。本设计在桥跨中点、三分点、六分点、支点处设置七

25、道横隔梁，其间距约为5.667m。端横隔梁与主梁同高，厚度为上部170mm，下部150mm；中横隔梁高度1670mm，厚度为上部170mm，下部150mm，详见图（2-1）所示。2.2主梁作用效应计算根据上述梁跨结构纵、横截面的布置，并通过可变作用下的梁桥荷载横向分布计算，可分别求的主梁控制截面（取跨中、四分点、变化点截面和支点截面）的永久作用和最大可变作用效应，然后再进行主梁作用效应组合。2.2.1 永久作用效应计算1.永久作用集度1）预制梁自重跨中截面段主梁的自重（六分点至跨中，长为11.334m）G（1）=0.7215×25×11.334=204.437（kN）马蹄抬

26、高与腹板变宽段梁自重（4.166m）G（2）=（1.17450.7125）×4.166×25/2=98.266（kN）支点段梁自重（长1.98m）G（3）=1.1745×25×1.98=58.138（kN）一片边主梁的横隔梁中横隔梁体积：0.16×（1.67×0.650.5×0.15×0.150.5×0.5×0.10）=0.1679（m3）端横隔梁体积：0.16×（1.85×0.50.5×0.15×0.150.5×0.5×0.10）=0

27、.1422（m3）故半跨内边主梁横隔梁重力为：G（4）=（0.1679×2.5+0.1422×1）×25=14.048（kN）半跨内中主梁横隔梁重力为：G（5）=14.048×2=28.096（kN）预制梁永久作用集度边主梁：g1=（204.43798.26658.13814.048）/17.48=21.447（kN/m）中主梁：g1=（204.43798.26658.13828.096）/17.48=22.250（kN/m）2）二期永久作用现浇T梁翼板集度g（5）=0.15×0.30×25=1.125（kN/m）现浇部分横隔梁边主梁

28、：一片中横隔梁体积（现浇部分）：0.16×0.15×1.67=0.040（m3）一片端横隔梁体积（现浇部分）：0.16×0.15×1.85=0.044（m3）边主梁：g（6）=（5×0.0402×0.044）×25/34.96=0.207（kN/m）中主梁：g（6）=0.207×2=0.414（kN/m）铺装10-16.375cm混凝土铺装：(0.1+0.16375)/2×7.0×25=23.078（kN/m）5cm沥青铺装：0.05×7.0×23=8.05（kN/m）将铺装

29、均摊给五片主梁：g（7）=（23.0788.05）/5=6.226（kN/m）护栏两侧人行道栏杆重力均摊给五片主梁：g（8）=（5.0×2）/5=2.0（kN/m）二期永久作用集度边主梁：g21=1.1250.207=1.332（kN/m）g22=6.2262.0=8.226（kN/m）中主梁：g21=1.1250.414=1.539（kN/m）g22=6.2262.0=8.226（kN/m）综上所述：边主梁恒载集度g=21.447+1.332+8.226=31.005（kN/m）中主梁恒载集度g=22.250+1.539+8.226=32.015（kN/m）2.永久作用效应计算边主

30、梁的弯矩和剪力，用材料力学中的公式计算。计算图示如图（2-3）所示，设x为计算截面离左支座的距离。永久作用效应计算见表2-3.主梁弯矩和剪力计算公式分别为： 图（2-3）永久作用效应计算图主梁弯矩和剪力计算公式分别为： 1号梁永久作用效应标准值 表（2-3）作用效应跨中截面L/4 截面变化点截面支点截面一期G1弯矩（kN·m）3099.0922324.319 522.771 0剪力（kN）0182.300 332.429 364.599二期现浇湿接缝G21弯矩（kN·m）192.474144.356 32.468 0剪力（kN）011.322 20.870 22.644桥面

31、及栏杆G22弯矩（kN·m）1188.657891.493 200.509 0剪力（kN）069.921 127.503 139.842弯矩（kN·m）4480.2233360.167 755.747 0剪力（kN）0263.543 480.801 527.0852.2.2可变效应计算(修正的刚性横梁法)1.冲击系数和车道折减系数按桥规4.3.2规定，结构的冲击系数与结构的基频有关，因此先计算结构的基频，简支梁桥的基频可采用下列 公式计算：（HZ） 其中：（kg/m） 1.5HZf14HZ,根据本桥基频可以计算出汽车荷载冲击系数为： 按桥规4.3.1条规定，本设计按双车道设

32、计，折减系数=1.02.计算主梁的荷载横向分布系数1）跨中的荷载横向分布系数mc本设计桥跨内设有七根横隔梁，有可靠的横向联系，且承重结构长宽比为： 因此可按修正的刚性横隔梁法来绘制横向影响线和计算横向荷载分布系数. 计算主梁抗扭惯距IT对于T型截面，抗扭惯距为 式中：biti相应为单个矩形截面的宽度和高度 Ci矩形截面的抗扭刚度系数 m梁截面划分成单个矩形截面的个数对于跨中截面翼板的换算平均厚度：（cm）马蹄部分的换算平均厚度： （cm） IT计算图见图2-4，IT计算表见表2-4. 图（2-4）It计算图示 （尺寸单位：cm） IT计算表 表（2-4）分块名称bi（cm）ti（cm）bi/t

33、ici（cm）IT=ci·bi·ti3（x10-3m4）翼缘板18017.810.112 0.333 3.380 腹板156.7207.835 0.3063.836 马蹄5025.51.961 1.96116.258 23.475 计算抗扭修正系数：对于本设计主梁的间距相同，将主梁近似看成等截面，则：式中：G=0.425E；l=34.00m；ITi=5×23.475×10-3=0.117375（m4）； Ii=0.3803；a1=3.6m；a2=1.8m；a3=0m；a4=-1.8m；a5=-3.6m；（m2）则 按修正的刚性横梁法计算横向影响线竖坐标值

34、： 对于号梁考虑抗扭修正后的横向分布系数影响线竖标值为：对于号梁考虑抗扭修正后的横向分布系数影响线竖标值为：对于号梁考虑抗扭修正后的横向分布系数影响线竖标值为：由k1和k5绘制、横向影响线，如图2-5所示。图中按桥规中规定确定了汽车荷载的最不利位置。计算出ki的值列于表2-5中。 ki值 表（2-5）梁号k1k2k3k4k50.48760.34380.20.562-0.08760.34380.21790.20.12810.05620.20.20.20.20.2进而插值的方法计算各荷载相应于各荷载最不利位置相对应横向影响线竖标值q和r 。号梁横向分布系数：汽车荷载：人群荷载：号梁横向分布系数：汽

35、车荷载：人群荷载：号梁横向分布系数： 汽车荷载：人群荷载：图（2-5）支点的横向分布系数mc计算图示（尺寸单位：cm）2）支点的荷载横向分布系数mo如图2-6所示，按杠杆原理法绘制荷载横向分布影响线并进行计算。首先绘制、号梁的横向分布影响线，按桥规规定，确定荷载最不利位置。对于汽车荷载，规定的车辆横向轮距为1.8m。两列车轮的横向最小间距为1.30m。车轮距离人行道缘石的最小距离为0.5m。分别求出个各荷载最不利位置相对应的影响线竖标值后，即可得到、号梁相应的荷载分布系数。号梁横向分布系数：汽车荷载：人群荷载：号梁横向分布系数：汽车荷载：人群荷载：号梁横向分布系数：汽车荷载：人群荷载：图（2-

36、6）支点的横向分布系数mo计算图示（尺寸单位：cm）综上，荷载在跨中截面和支点截面的荷载横向分布系数汇总如表2-6所示。横向分布系数汇总 表2-6梁号momcmormoqmcrmcq1.5280.3340.50960.487900.50.40.444900.63890.40.4从上述计算结果中，篇安全的取同一片梁荷载时各块板中最大的荷载横向分布系数值作为该荷载时的设计采用值；但是考虑到人群荷载系与汽车荷载效应组合，人群荷载及人行道板荷载则与汽车荷载最大值相应板号的横向分布系数值作为设计采用值。设计采用采用的跨中荷载横向分布系数为：汽车荷载 mcq=0.4879人群荷载 mcr=0.5096设计

37、采用采用的支点荷载横向分布系数为：汽车荷载 moq=0.6389人群荷载 mor=1.528 3 车道荷载的取值据桥规4.3.1条公路-级的均布荷载标准值qk和集中荷载标准值Pk为:（kN/m）计算弯矩时：（kN）计算剪力时:（kN）4 计算可变作用效应在可变作用效应计算中，支点处横向分布系数取moq，从支点到第一道横梁段横向荷载分布系数从moq直线过渡到mcq，其余段均取mcq。1）跨中截面的最大弯矩和最大剪力采用直接加载求可变效应，计算图示如下图（2-7）所示，计算公式： 式中：s-所求截面汽车（人群）标准荷载的弯矩剪力； qk-车道均布荷载标准值； y-影响线最大坐标值； PK-车道集中

38、荷载标准值； -影响线上同号区段的面积；图（2-7）跨中截面作用效应图可变作用（汽车）标准效应：（kN·m）（kN）可变作用（汽车）冲击效应：（kN·m）（kN）可变作用（人群）效应：（kN·m）（kN）2）四分点截面的最大弯矩和最大剪力图2-8为四分点截面作用效应的计算图式。图（2-8）四分点截面作用效应图可变作用（汽车）标准效应：（kN·m）（kN）可变作用（汽车）冲击效应：（kN·m）（kN）可变作用（人群）效应：（kN·m）（kN）3）变化点截面的最大弯矩和最大剪力图2-9为变化点截面作用效应的计算图式。图（2-9）变化点截面

39、作用效应图可变作用（汽车）标准效应：（kN·m）（kN）可变作用（汽车）冲击效应：（kN·m）（kN）可变作用（人群）效应：（kN·m）（kN）4）支点截面的最大弯矩和最大剪力图2-10为支点截面作用效应的计算图式。图（2-10）支点截面作用效应图荷载横向分布系数变化区段附加三角形重心对应的支点剪力影响线竖标为：可变作用（汽车）标准效应： （kN）可变作用（汽车）冲击效应：（kN）可变作用（人群）效应：（kN）2.2.3主梁作用效应组合根据桥规规定，根据可能出现的作用效应选择三种最不利效应组合：短期效应组合、标准效应组合和承载能力极限状态基本组合。主梁作用效应组合

40、计算见表2-7所示。 主梁作用效应组合表 表（2-7） 序号荷载类别跨中截面四分点截面变化点支点截面MmaxVmaxMmaxVmaxMmaxVmaxVmax（kN·m）（kN）（kN·m）（kN）（kN·m）（kN）（kN）第一期永久作用3099.09202324.319182.300522.771332.429364.599第二期永久作用现浇湿接缝G21192.4740144.35611.32232.46820.87022.644桥面及栏杆G221188.6570891.49369.921200.509127.503139.842总永久作用4480.223033

41、60.167263.543755.747480.801527.085可变作用（汽车）公路-级1475.48281.3181106.900134.224819.888153.619238.701可变作用（汽车）冲击305.42516.833229.12927.784169.71731.79849.411可变作用（人群）165.6844.873124.26310.96490.04213.53120.105标准值组合=+6426.814103.0244820.458436.5151835.394679.749835.302短期组合=+0.7×+5678.74461.7964259.2603

42、68.46331419.711601.866714.281基本组合=1.2×+1.4×+ +1.4×0.8×8055.103142.8696032.015555.3422393.190851.7001058.3772.3预应力钢束的估算及其布置2.3.1预应力钢筋的面积估算1.按构件正截面抗裂性要求估算Ap 对于A类预应力混凝土构件，根据跨中截面抗裂要求，可得跨中截面所需有效预加力为： 式中Ms为正常使用极限状态短期效应组合计算弯矩；由表2-7知：Ms=5678.744（kN·m）设预应力钢筋截面重心离截面下缘为ap=100mm;yb=1256

43、.2mm;预应力钢筋的合力作用点至截面重心轴的距离为ep=yb-ap=1256.2-100=1156.2mm;钢筋估算时，截面性质近似取用全截面的性质来计算。由表1-2知，跨中截面全截面面积A=766500mm2全截面对抗裂验算边缘的弹性抵抗矩为： （mm3）预应力钢筋的张拉控制应力为： Mpa预应力损失按张拉控制应力的20%估算 mm2采用4束6j15.24钢绞线，预应力钢筋的截面积为Ap=4×6×139=3336mm2采用夹片式群锚，70金属波纹管成孔。2.3.2.预应力钢筋布置1）跨中截面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

44、造要求。对跨中截面的预应力钢筋进行初步布置（图2-11）所示。2）锚固面钢束布置为使施工方便，全部4束预应力钢筋均锚于梁端。这样布置符合均匀分散的原则，不仅能满足张拉的要求，而且N3、N4在梁端均弯起较高，可以提供较大的预剪力。3）其它截面钢束位置及倾角计算钢束弯起形状、弯起角度及其弯曲半径采用直线段中接圆弧线段的方式弯曲；为使预应力钢筋的预加力垂直作用于锚垫板，N1、N2和N3弯起角度均为6°；各钢束的弯曲半径为：RN1= RN2=40000mm;RN3=35000mm;RN4=25000mm。 图（1-11）端部及跨中预应力钢筋布置图（单位：cm）a) 预制梁端部；b)钢束在端部

45、的锚固位置；c)跨中截面钢束位置钢束各控制点位置的确定以N3号钢束为例，其弯起布置如图2-12所示。导线点距锚固点的水平距离：Ld=c·cot0=900×cot6°=8563mm弯起点至导线点水平距离：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圆弧切线性质，图中弯起点沿切线方向值导线点的距离与弯起点至导线点的水平距离相等，所以弯止点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同理可以计算N1、N2、N4的控制点位置，将各钢束的控制参数汇总与表1-8中。图（2-12）曲线预应力钢筋计算图（尺寸单位：cm） 同理计算N1、N2、N4的

46、控制点位置：将各钢束的控制参数汇总于表（2-8）各钢束弯曲控制要素表 表（2-8）钢束号升高值c（mm）弯起角0（o）弯起半径R（mm）支点到锚固点的水平距离d（mm）弯起点距跨中截面水平距离xk（mm）弯起点距跨中截面水平距离（mm）N1,N25006450003131114915853N3900635000272782611485N4130062500019954238036各截面钢束位置及倾角计算N3号钢束，计算钢束上任一点i离梁底距离ai=a+ci及该点处钢束的倾角，式中a为钢束弯起前其重心至梁底的距离a=100mm，ci为i点所在计算截面处钢束位置的升高值。首先判断处i点所在处的区段

47、，然后计算ci及i当时，i点位于直线段还未弯起，ci=0;ai=a=100mm;i=0当时，i点位于圆弧弯曲段，ci及i按以下公式计算： 当时，i点位于靠近锚固端的直线段，此时i=0=6°，ci按下列公式计算： 各截面钢束位置ai及其倾角i计算值如表（2-9）所示。 各截面钢束位置（ai）及其倾角（i）计算表 表（2-9）计算截面钢束编号xk（mm）（Lb1+Lb2）（mm）（xi-xk）（mm）i=sin-1（xi-xk）/R（mm）ci（mm）ai=a+ci（mm）跨中截面（-）xi=0N1、N2111494704为负值，钢束尚未弯起00100N378263659N4542326

48、13200L/4截面xi=8500N1、N2111494704为负值，钢束尚未弯起00100N3782636590<（xi-xk）=674<36591.1036106N454232613（xi-xk）>（Lb1+Lb2）6131331变化点截面（-）xi=11334N1、N21114947040<（xi-xk）=185<47040.2361101N378263659（xi-xk）>（Lb1+Lb2）6176276N454232613（xi-xk）>（Lb1+Lb3）6484684支点截面xi=17000N1、N2111494704（xi-xk）>

49、（Lb1+Lb4）6367467N378263659（xi-xk）>（Lb1+Lb5）69641064N454232613（xi-xk）>（Lb1+Lb6）610791279钢束平弯段的位置及平弯角N1、N2、N3、N4四束预应力钢绞线在跨中截面在同一水平面上，且在锚固端四束钢绞线和跨中截面的相对水平位置并没有改变。本设计只存在竖向弯曲，并没有平弯。 2.3.3非预应力钢筋面积估算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设预应力钢筋和非预应力钢筋的合力点到截面底边距离为a=80mm;h0=h-a=2000-80=1920mm;假定为第一类T形截面计算受压区高度x，即：

50、采用HRB335钢筋；抗拉强度标准值;抗拉强度设计值则非预应力钢筋截面面积为： 故本设计中预应力钢筋已够满足构件承载能力极限状态的要求，无需配置非预应钢筋2.4主梁截面几何特性后张法预应力混凝土主梁截面几何特性应根据不同受力阶段分别计算。本设计中的T形梁从施工到运营经历如下三个阶段。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，T梁翼板宽度为1500mm。2. 灌浆封锚、主梁吊装就位并现浇300mm湿接缝预应力钢筋张拉完

51、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300mm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，T梁翼板宽度为1500mm。3. 桥面、栏杆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，T梁翼板有效宽度为1800mm。2.4.1截面面积及惯性矩计算截面几何特性的计算可以列表进行，以第一阶段中截面为例列表于（2-10）中，同理，可求得其他受力阶段控制截面几何特性如表（2-11）。 第一阶段跨中截面几何特性计算表 表（2-10）分块名称分块面积AiAi重心至两顶距离yi对梁顶边的面积矩Si=Aiyi自身惯性矩Ii（yu-yi）(mm)Ix=Ai(yu-yi)(mm4)截面惯性I=Ii+Ix混凝土全截面602.5×103721434.374×106217.653×109724-721=30.005×109219.838×109非预应力钢筋换算面积（Es-1）As=12.74×103165521.08×10