桥梁工程毕业设计多跨简支预应力溷凝土T梁桥

1、1 尺寸拟定与方案比选1.1 工程背景及使用要求1.1.1 工程背景介绍广州新洲至化龙快速路，位于广州市东南部，起点与新港东路对接，并与广州环城高速公路东环线连接，跨越珠江后航道之官洲河和沥窖水道、穿越长洲岛，终点于番禺金山大道与广珠高速公路化龙至坦尾段连接。新洲至化龙快速路是广州南部地区未来道路主骨架网络的重要组成部分，是广州市南出口的主要通道之一。总投资19.8亿元。官洲河特大桥为广州南部地区(仑头至龙穴岛)快速路的sd3标段，本标段范围为k2+839k3+764.102，全长925.102米。本桥跨官洲河（小洲）水道，位于小洲村瀛洲生态公园以南，南接新造岛北新造立交。1.1.2 工程使用

2、要求广州市官洲河大桥，必须遵照“技术先进、安全可靠、使用耐久、经济合理”的要求进行设计，同时应满足美观、环境保护和可持续发展的要求。广州市官洲河大桥西引桥的主要技术标准如下：(1) 设计荷载：公路-级；(2) 设计速度：60 km/h（双向四车道）；(3) 桥梁全长：3×30m（每跨T梁长30米）；(4) 桥面宽度：15.0m，横向布置为0.5m（防撞护栏）+14.0m（行车道）+0.5m（防撞护栏）；(5) 设计洪水频率：百年一遇；(6) 通航等级：无。1.2 方案比选1.2.1 方案比选下表列出了3种方案，简述了预应力混凝土连续梁桥、简支预应力混凝土T梁桥和预应力混凝土连续刚构桥

3、的美观、安全和适用的性能，通过对三种桥型的比较，选择合适的方案进行设计计算。表1-2-1 方案比选表方案设计方案一设计方案二设计方案三桥型预应力混凝土连续梁桥简支预应力混凝土T梁桥预应力混凝土连续刚构桥美观性全桥线条简洁明快，与周围环境协调好，因此，桥型美观。桥梁的线型简单单调，但也不缺乏这特有的简单之美。桥型美观，气势宏伟，与周围景观协调一致。安全性1. 选用作为引桥的桥型，桥跨度合适，采用箱形断面，刚度大，施工安全；2. 桥梁本身构造简单，现浇施工，整体刚度好；3. 桥梁的运营养护成本在后期较低。1. T形截面，制造简单，接头也方便，常用跨径7.5-20m，预应力混凝土则为20-50m。2

4、. 施工采用吊装施工，需要一定的吊装设备以保证工期；1.全桥跨度适中用技术先进 的悬臂浇筑法施工能安全的建成，且在施工过程中不需大量施工支架和临时设备，故施工方便，质量可靠，工期较短；2.全桥后期营运养护费用少；3.行车平顺舒适。适用性1.跨径为3×30米，与河道的适应性好； 2. 建筑高度小，外形简单且久用不衰；3. 桥面平顺，行车舒适性较好。1采用预应力混凝土T梁，最大跨径为50米；2.受力明确，构造简单，施工方便，横隔梁保证各根主梁相互结成主体，以提高桥梁的整体刚度。1.中孔主跨跨越主航道，与航道适应性好，通航净空大，防撞要求低；2.河床压缩少，有利于汛期泄洪；3.全桥采用三跨

5、一联的连续刚构，故只在两岸桥台处各有一伸缩缝。 预应力混凝土T梁介绍1.2.2.1 构造布置当跨径超过20m时，一般采用预应力混凝土梁。我国后张法装配式预应力混凝土简支梁的标准设计有25，30，35，40 m四种。主梁梁距通常在1.52.2m之间。横隔梁在装配式T形梁中起着保证各根主梁相互连成整体的作用；它的刚度愈大，桥梁的整体性愈好，在荷载作用下各主梁就能更好地协同工作。然而，设置横隔梁使主梁模板工作稍趋复杂，横隔梁的焊接接头又往往要在设于桥下专门的工作架上进行，施工比较麻烦。实践证明，对于简支梁桥，一般在跨中，四分点，支点处各设一道横隔梁就可满足要求。1.2.2.2 主要尺寸梁高：我国后张

6、法装配式预应力混凝土简支梁的标准设计有25，30，35，40m四种，其梁高分别为1.251.45，1.651.75，2.00，2.30m。标准设计中高跨比值约为1/171/20，其主梁高度主要取决于活载标准，主梁间距可在较大范围内变化，通常其高跨比在1/151/25左右。主梁高度如不受建筑高度限制，高跨比宜取偏大值。增大梁高，只增加腹板高度，混凝土数量增加不多，但可以节省钢筋用量，往往比较经济。肋厚：预应力混凝土，由于预应力和弯起束筋的作用，肋中的主拉应力较小，肋板厚度一般都由构造决定。原则上应满足束筋保护层的要求，并力求模板简单便于浇筑。国外对现浇梁的腹板没有预应力管道时最小厚度为200mm

7、，纵向或竖向管道的腹板需要300mm，既有纵向又有竖向管道的腹板需要380mm。对于高度超过2400mm的梁，这些尺寸尚应增加，以减少混凝土浇筑困难，装配式梁的腹板厚度可适当减少，但不能小于165mm。如为先张法结构，最低值可达125mm。我国目前所采用的值偏低，一般采用160mm，标准设计中为140160mm，在接近梁的两端的区段内，为满足抗剪强度和预应力束筋布置锚具的需要，将肋厚逐渐扩展加厚。：中横梁为主梁高度的3/4，端横梁与主梁同高，宽1220cm，可挖空；预制时，做成上宽下窄和内宽外窄的楔形，以便脱模。横隔梁的高度可取为主梁高度的四分之三左右。在支点处可与主梁同高，以利于梁体在运输和

8、安装中的稳定性。但如果端横隔梁高度比主梁略小一些，则对安装和维修支座是有利的。横隔梁的肋宽常用1220cm。预制时做成上宽下窄和内宽外窄的楔形，以便脱模。箱梁横隔梁的基本作用是增加截面的横向刚度，限制畸变应力。在支承处的横隔板还担负着承受和分布较大支承反力的作用。箱形截面由于具有很大的抗扭刚度，所以横隔板的布置可以比一般肋形的桥梁少一些。目前许多国家认为可以减少或不设置中间横隔板。从受力角度来分析，中间横隔板对纵向应力和横向弯矩的分布影响很小，活载横向弯矩的增加很少超过8%，而恒载应力又不受横隔板的影响，因此，单从结构上来考虑，中间横隔板的作用可以用局部加强腹板或采取特殊的横向框架的办法来代替

9、。：端部较薄，根部加厚，不小于主梁高度的1/12。T梁翼板的厚度，在中小跨径的预应力简支梁中，主要满足于桥面板承受的车辆局部荷载要求。根据受力特点，翼缘板一般都做成变厚度的，即端部较薄，至根部（与梁肋衔接处）加厚，并不小于主梁高度的1/12。翼缘板厚度的具体尺寸，有两种处理方法：一种是考虑翼缘板承担全部桥面上的恒载与活载，板的受力钢筋设在翼缘板内，在铺装层内只有局部的加强钢筋网，这时翼缘板做得较厚一些，端部一般取80mm；另一种是翼缘板只承担桥面铺装层的荷载、施工临时荷载以及自重，活载则由翼缘板和布置有受力钢筋的钢筋混凝土铺装层共同承担（例如：在小跨径无中横隔板的桥上），在此情况下，端部厚度采

10、用60mm就够了。目前高速公路上的桥梁及城市高架桥梁均设置防撞栏杆，根据防冲撞的要求，翼缘板端部厚度不小于200mm。为使翼缘板和梁肋连接平顺，在截面转角处一般均应设置钝角式承托或圆角，以减少局部应力和便于脱模。在预应力混凝土T梁的下缘，为了满足布置预应力束筋及承受张拉阶段压应力的要求，应扩大做成马蹄形。马蹄的尺寸大小应满足预施应力各个阶段的强度要求。个别桥由于马蹄尺寸过小，往往在施工和使用中形成水平纵向裂缝，特别是在马蹄斜坡部分，因此马蹄面积不宜过小，一般应占截面总面积的1020，具体尺寸建议如下：马蹄总宽度约为肋宽的24倍，并注意马蹄部分（特别是斜坡区），管道保护层不宜小于60mm。 下翼

11、缘高度加1/2斜坡区，高度约为梁高的（0.150.20）倍，斜坡宜陡于45°。 应注意的是：下翼缘也不宜过大过高，这就要求将预应力束筋尽可能按二层或单层布置，将其余的束筋布置在肋板内，因为下马蹄过大，会降低截面形心，减小预应力筋的偏心距。1.2.2.3 配筋特点受力钢筋： (1) 预应力筋-根据结构受力配置预应力束。 (2) 非预应力纵受力钢筋-在预应力混凝土简支梁中，有时为了补充局部梁段内强度的不足，有时为了满足极限强度的要求，有时为了更好地分布裂缝和提高梁的韧性，可以将非预应力钢筋与预应力钢筋协同配置，这样往往能达到经济合理的效果。 (3) 斜筋-一般不设斜筋。 (4) 箍筋-预

12、应力混凝土梁中剪应力一般较小，故按计算仅需布置少量的箍筋，但为了防止混凝土受剪时的脆性破坏，常按构造要求配置必要的箍筋，规定如下：箍筋直径不小于6mm，箍筋间距不大于25mm；下马蹄中需设闭合箍筋，箍筋间距不大于150mm。 (5) 翼缘板横向钢筋 (6) 横梁钢筋 分布钢筋： (1) 架立钢筋-根据构造要求布置，用来架设箍筋，以便将各种钢筋扎成骨架。其直径依梁截面尺寸大小而定，通常采用1014mm。 (2) 水平分布钢筋-由于梁的上下翼缘在横向都比腹板厚，阻碍着腹板的收缩变形，因而有可能在腹板上产生平行于轴线的裂缝，为此，需在腹板内设置防裂钢筋。这种钢筋宜用小直径钢筋组成网格放在混凝土表面，

13、紧贴箍筋布置。 (3) 锚固区的加强钢筋-在梁端锚固区应力非常集中，在锚具附近不仅有很大的压应力，还有很大的拉应力，因此，为防止锚具附近混凝土裂缝，因此，必须配置足够的钢筋予以加强。 (4) 支座下局部加强钢筋-提高局部承压构件的裂缝荷载和极限承载力。1.2.2.4 横向联结1.2.2.5 简支梁桥的常用施工方法：预制装配施工是将在预制厂或桥梁现场预制的梁运至桥位处，使用一定的起重设备进行安装和完成横向联结组成桥梁的施工方法。目前，预制安装法是简支梁经常采用的一种施工方法，预制梁的安装主要有联合架桥机法、双导梁安装法、扒杆吊装法、跨墩龙门吊机安装法、自行式吊车安装法、浮吊架设法几种。 1.2.

14、3 方案确定通过对三种方案的对比，在经济上（工程费用，维修养护，运营费大小）的比较，以及以桥梁结构的经济性、实用性、安全性、美观性和施工的难易程度为考虑因素，综合个设计方案的优缺点，最终选定一个最优方案：多跨简支预应力混凝土T梁方案。1.2.4 计算理论1.2.4.1 主梁的内力计算主梁的内力计算，可分为设计和施工内力计算两部分。设计内力是强度验算及配筋设计的依据。 施工内力是指施工过程中，各施工阶段的临时施工荷载以及运输、安装过程中动荷载，如施工机具设备（挂兰、张拉设备等）、模板、施工人员等引起的内力，主要供施工阶段验算用。把这部分内力和该阶段的主梁自重内力叠加，检验设计的截面尺寸和配筋是否

15、满足施工时的强度和刚度要求，否则应增配临时束或对截面进行局部临时加固。这里主要介绍主梁的设计内力计算（以下简称内力计算）。对于简支梁桥，主梁内力包括恒载内力、活载内力和附加内力（如风力或离心力引起的内力）。将它们按规范的规定进行组合，从中挑选最大设计内力，依此进行配筋设计和应力验算。设计实践表明：在这几部分内力中，恒、活载内力是主要的， 一般它们占整个设计最大内力的8090以上。恒载内力：主梁恒载内力，包括主梁自重（前期恒载）引起的主梁自重内力和后期恒载（如桥面铺装、人行道、栏杆、灯柱等引起的主梁后期恒载内力，总称为主梁恒载内力。前期恒载内力：主要包括主梁自重，它是在结构逐步形成的过程中作用于

16、桥上的， 因而它的计算与施工方法有密切关系。特别在大、中跨预应力混凝土超静定梁桥的施工过程中不断有体系转换过程，在计算主梁自重内力时必须分阶段进行，有一定的复杂性。而在简支梁的施工过程中结构不发生体系转换。主梁自重作用于桥上时，结构已是最终体系， 主梁自重内力，可根据沿跨长变化的自重集度，按下式计算： （2-1） 式中：主梁自重内力（弯矩或剪力）；   主梁自重集度；   相应的主梁内力影响线座标。后期恒载内力：包括桥面铺装、人行道、栏杆、灯柱等，它用于桥上时，主梁结构已形成最终体系，主梁在纵、横向的联接也已完成，因此，计算这部分内力时应考虑结构的空间受

17、力特点，这部分内力可直接应用结构内力影响线进行计算，其计算方法可参考活载内力计算。活载内力：活载内力由基本可变荷载中的车辆荷载（包括汽车、履带车、挂车、人群）产生。在使用阶段，结构已成为最终体系，其纵向的力学计算图式是明确的。但如上所述，此时主梁在横向也联成了整体，因此呈现空间结构的受力特性，即荷载在结构的纵向和横向都有传递，精确计算是复杂的。为此，要利用实用空间计算方法，即把荷载在横向对各片主梁的分配用“横向分布系数” 考虑，从而把一个空间结构的力学计算问题简化成平面问题。主梁活载内力计算分为二步：第一步求某一主梁的最不利荷载横向分布系数；第二步应用主梁内力影响线，将荷载乘以横向分布系数，在

18、纵向满足桥梁规范规定的车轮距限制条件下，使最大，确定车辆的最不利位置，相应求得主梁的最大活载内力。对汽车车列必须比较正向和逆向行驶两种布置情况，取其大者。对于三角形或抛物线型的内力影响线，可直接使用等代荷载表，以免除排列荷载的反复试算。对于有经验的设计工作者来说，一般情况下，将车辆荷载的最大重轮置于影响线的最大坐标上即可求得最大活载内力。根据规范要求，对汽车荷载还必须考虑冲击力的影响，因此主梁活载内力计算公式为： （2-2）式中：主梁最大活载内力 （弯矩或剪力）； 汽车荷载的冲击系数， 它与跨径（对于简支梁）或影响线荷载长度（对于悬臂梁或连续梁等）L有关。对验算荷载与人群荷载，则不计冲击影响，

19、对钢筋混凝土桥和预应力混凝土桥，；   汽车荷载的折减系数，规范规定当桥梁横向布置车队数大于2时,应考虑计算荷载效应的横向折减，但折减后的效应不得小于用两行车队布载的计算结果，对于验算荷载和人群荷载均不予折减，即1；   荷载横向分布系数，计算主梁弯矩可用跨中荷载横向分布系数代替全跨各点上的，在计算主梁剪力时，应考虑在跨内的变化。   汽车列车的轮重；   主梁内力影响线的纵座标；   主梁内力影响线的等代荷载；   相应的主梁内力影响线的面积。1.2.4.2 挠度计算短期挠

20、度：考虑到在正常条件下构件的自重直接与初始预张拉相迭合，故构件在预张拉作用下的实际挠度为：  （2-3）式中：构件在预张拉作用下的实际挠度； 初始预张拉力的作用引起的短期挠度；张拉时参与作用的构件自重产生的挠度。 图2-4 预张拉产生的挠度不难用共轭梁法、等效荷载法等熟知的计算方法来求得。对于具有抛物线形预应力筋的预应力混凝土简支梁，如图所示，在初始张拉力作用下的跨中短期挠度为： （2-4）这里汇总了常用的配筋情况以供参考（点击图示）。对于其他较复杂体系的情况，还可应用等效荷载法查阅有关参考手册来确定预应力挠度。任意时刻的挠度：考虑到徐变是在由于收缩、松弛和徐变本身的组合作用而逐渐减

21、小的预张拉力作用下发展的。这就可以采用所谓时段递增法来进行计算。将历经的时间划分成一系列时段t，实际计算各时段内发生的递增变化值，并用总和法来求得任意历经时间t时的预应力挠度。这种逐步逼近的方法虽然仍是近似的，但它能够通过减小所考虑时段的步长，从而增加时段的数量，来提高精度至任意所希望的程度。在此情况下：                    （2-5）式中：将任意时刻t时的挠度；  &

22、#160;  由于应力损失发生后的预张拉力所引起的挠度值；     表示某一时段起始时的预张拉应力所引起的挠度值；表示某一时段起始时和终止时的徐变系数。任一时段终止时的预张拉力，等于该时段起始时的预张拉力减去收缩、徐变和松弛产生的损失。前一时段终止时的预张拉力，就作为后一时段预张拉力的起始值。求得预应力挠度后，就可叠加上恒载和活载的长期挠度和瞬时挠度， 以获得所研究荷载阶段的总挠度。    尚须指出，利用上式计算时，必要的话还可以计及混凝土弹性模量Eh随时间的变化。公路桥梁规范中规定，对于钢筋混凝土及预应力混凝土梁

23、式桥，以汽车荷载（不计冲击力）计算的上部结构跨中最大竖向挠度，不应超过 （为计算跨径）；当用平板挂车或履带荷载验算时，允许的竖向挠度尚可增加20。恒载挠度并不表征结构的刚度特性，它不难通过施工时预设的反向挠度，俗称预拱度，来加以抵消，使竣工后的桥梁达到理想的设计线型。桥梁的预拱度通常按结构的1/2可变荷载频遇值计算的长期挠度值二者之和采用，这意味着在使用阶段常遇荷载情况下桥面基本上接近设计高程。对于一般小跨径的钢筋混凝土桥梁，当由结构自重和汽车荷载所计算的长期挠度不超过跨径的1/1600 时，可不设预拱度。对于位于竖曲线上的桥梁，应视竖曲线的凸起（或凹下）情况，适当增（或减）预拱度值，使竣工后

24、的线型与竖曲线接近一致。1.2.4.3 简支梁桥横向分布计算杠杆原理法：因为早期有些桥梁如老式木桥、简易人行桥等虽然在形式上是空间结构，但实际上从力学观点分析却属于平面结构，它们的桥面板仅是简支在大梁上，或者是桥面板搁在横梁上，横梁再搁在主梁上。桥面板和横梁仅是传递荷载的局部构件，并非与主梁牢固连续共同承载。荷载通过桥面板和横梁传递给各主梁，形成了荷载的横向分布。图1-2-4中(a)所示即为桥面板直接搁在I字形主梁上的装配式梁桥。当桥上有车辆荷载作用时，很明显，作用在左边悬臂板上的轮重 只传递至1号和2号梁，作用在中间简支板上者只传给2号和3号梁，也就是板上的轮重各按简支梁反力的方式分配给左右

25、两片主梁，而反力 的大小只要利用简支板的静力平衡条件即可求得，这就是通常所谓的“杠杆原理”。如果主梁所支承的相邻两块板上都有荷载，则该梁所受的荷载是两个支承反力之和，如图1-2-4中(b)所示2号梁所受的荷载为 。为了求得主梁在横向分配到的最大荷载，首先应求得各片主梁的荷载横向影响线，在此情况即为简支梁反力影响线，如图1-2-4中(b)所示。有了各片主梁的荷载横向影响线，就可根据不同活载按横向最不利位置排列，求得各片主梁分配到的横向荷载最大值为。在此，表示主梁在横向分配到的最大荷载比例，称为荷载横向分布系数，脚码0表示用杠杆原理法计算。图中表示了汽车、挂车和人群的荷载横向分布系数，和的计算表达

26、式。图中表示每延米人群荷载的强度。1-2-6中(从图1-2-6中(b)所示的1号梁的精确支点剪力影响面中可见，在支点截面上的剪力分布和杠杆法的分布相近，而从跨内第一片横梁开始，到梁的另一端之间的剪力影响面，在纵横向可看作各自相似，所以，如果我们仍然采用全跨统一变量分离的方法绘制近似影响面，如图图1-2-6中(c)所示，则将由于影响面峰值处的图形被歪曲而导致过大的误差。为此，我们可以作如下的近似处理：即在计算支点剪力时，其荷载横向分布系数在梁端采用按杠杆法计算得到的，在跨内从第一片横梁则近似采用跨中的荷载横向分布系数，从梁端到第一片中横梁之间采用从到的直线过渡形式，当仅有一片中横梁时，则取用距支

27、点1/4跨径的一段；如图1-2-6中(d)所示。桥 名桥 址福建泉州洛阳桥福 建山东东汉石刻渭水桥山 东浙江绍兴兰亭贴水平桥浙 江四川雅州雅江桥四 川陕西凤翔双亭桥陕 西广州市郊架木桥广 东内蒙古壁画长安渭水桥内蒙古扬州五亭桥江 苏广西兴安灵渠石平桥广 西北 京四 川图1-3-1 简支梁桥施工1.4 文献综述2 设计资料及构造布置2.1 设计资料 桥梁跨径及桥宽标准跨径：30m；计算跨径：28.66m；桥面宽度：15.0m，横向布置为0.5m（防撞护栏）+14.0m（行车道）+0.5m（防撞护栏）； 设计荷载公路-级，不设人行道，两侧防撞护栏重力的作用力为4.99KN/m。2.1.3 材料及工

28、艺混凝土：主梁采用C50，栏杆及桥面铺装采用C30。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 D62-2004）15.2mm的钢绞线，每束6根，全梁配5束， =1860MPa。普通钢筋均采用HRB335钢筋。后张法施工工艺制作主梁，采用内径70mm、外径77mm的预埋式波纹管和夹片锚具。 设计依据1.交通部颁公路工程技术标准（JTG B01-2003）,简称标准；2.交通部颁公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2004）,简称桥规；3.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 D62-2004），简称公预规。2.1.5 基本计算数据表表2-1-1 基本数

29、据计算表名称项目符号单位数据混凝土立方强度50弹性模量续表2-1-1名称项目符号单位数据混凝土轴心抗压标准强度32.4轴心抗拉标准强度2.65轴心抗压设计强度22.4轴心抗拉设计强度1.83暂停状态容许压应力20.72容许拉应力1.757持久状态标准荷载组合容许压应力16.2容许主压应力19.44短期效应组合容许拉应力0容许主拉应力1.59钢绞线标准强度1860弹性模量抗拉设计强度1260最大控制应力1395持久状态应力标准荷载组合1209材料重度钢筋混凝土25.0沥青混凝土23.0钢绞线78.5钢束与混凝土的弹性模量比无量纲5.652.2 构造布置2.2.1 主梁与梁片数主梁间距通常应随梁高

30、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，故在许可条件下应适当加宽T梁翼板。本设计中主梁翼板宽度为1500mm。2.2.2 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的主梁高度与其跨径之比通常在1/151/25，标准设计中高跨比约在1/181/19。当建筑高度不受限制时，增大梁高往往是较经济的方案，因为增大梁高可以节省预应力钢束用量，同时增大梁高一般只是腹板加高，而混凝土用量增加不多。本设计中取用1800mm的主梁高度是比较合适的。.2 主梁截面细部尺寸T梁翼板的厚度主要取决于桥面板承受车轮局部荷载要求，还应考虑能否满足主梁受弯时上翼板受压的强度要求。本

31、设计中预制T梁的翼板厚度取用200mm，翼板根部加厚到400mm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，腹板厚度一般由布置预制孔管的构造决定，同时从腹板本身的稳定条件出发，腹板厚度不宜小于其高度的1/15。本设计中腹板厚度取200mm。马蹄尺寸基本由布置预应力钢束的需要确定的，初拟马蹄的宽度为600mm，高度200mm，马蹄与腹板交接处作三角过度，高度200mm，以减小局部应力。5015001400501.5%1.5%图2-2-1 截面图2.2.3 计算截面几何特征将主梁跨中截面划分为五个规则的小单元，截面几何特性列表计算。表2-2-1 跨中截面几何特性计算表分块名称分

32、块面积分块面积形心至上缘距离分块面积对上缘静矩分块面积的自身惯性矩分块面积截面形心的惯性矩（1）（2）（3）（4）（5）（6）（7）翼板3000.0010.0030000.00100000.0066.8413402756.8013502756.80三角承托1300.0027.7836111.4028888.8949.063129203.803158092.69腹板2800.0070.00140000.001666666.676.8493571.201760237.87下三角400.00133.3345332.208888.89-36.49532695.60541584.49马蹄1200.001

33、70.00204000.001080000.00-73.1619268588.2020348588.2010300.00455443.6039311260.102.2.4 横隔梁的设置跨中截面变化点截面支点截面(a) 主梁横隔梁布置图(b) 跨中截面(c) 变化点截面(d) 支点截面图2-2-2 主梁各部分尺寸图（尺寸单位mm）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，否则直接在荷载作用下的主梁弯矩较大。为减小对主梁设计起主要控制作用的跨中弯矩，在跨中设置横隔梁；当跨度较大时，应设置较多的横隔梁。在本设计中共设五道横隔梁，其间距为7165mm。3 横向分布系数及主梁内力计算3.

34、1 永久作用效应计算3.1.1 预制梁自重跨中截面段主梁的自重：马蹄抬高与腹板变宽段梁的自重：支点段梁的自重：中横隔梁体积：端横隔梁体积：故半跨内横梁重力为：预制梁永久作用集度：3.1.2 二期永久作用铺装：8cm混凝土铺装：5cm沥青铺装：若将桥面铺装均摊给10片主梁，则：栏杆：一侧防撞栏：4.99kN/m。若将两侧防撞栏均摊给10片主梁，则：二期永久作用集度：3.1.3 永久作用效应主梁弯矩和剪力的计算公式分别为： （3-1-1） （3-1-2）表3-1-1 1号梁永久作用效应计算表作用效应跨中四分点变化点支点一期弯矩（）2846.252134.69406.080.00剪力（）0.0018

35、9.75351.39379.50二期弯矩（）608.40456.3086.810.00剪力（）0.0040.5675.1181.12弯矩（）3454.652590.99492.890.00剪力（）0.00230.31426.50460.623.2 可变作用效应及横向分布系数计算3.2.1 冲击系数和车道折减系数按桥规条规定，结构的冲击系数与结构的基频有关，因此要先计算机构的基频，简支梁桥的基频可采用下列公式计算：其中： 根据桥规的基频，可计算出汽车荷载的冲击系数为：按桥规条，当车道大于两车道时，需进行车道折减，本设计按四车道设计，因此在计算可变作用效应时需进行车道折减。3.2.2 计算主梁的横

36、向分布系数.1 跨中的荷载横向分布系数对于T形截面，抗扭惯性矩可近似按下式计算： （3-2-1）式中：，相应为单个矩形截面的宽度和高度；矩形截面抗扭刚度系数；梁截面划分成单个矩形截面的个数。对于跨中截面，翼缘板的换算平均厚度：马蹄部分的换算平均厚度：则：图3-2-1 计算图示（尺寸单位mm）表3-2-1 计算表分块名称翼缘板150305.0000.323313.0937腹板120206.0000.31272.9882马蹄60302.0000.20983.398819.4807对于本设计中的主梁间距相同，并将主梁近似看成等截面，则得：计算横向影响线竖坐标值： （3-2-2）式中：表3-2-2 值

37、梁号10.32670.23600.23600.19070.145320.28130.24510.20880.17250.136330.23600.20880.18160.15440.127240.19070.17250.15440.13630.118150.14530.13630.12720.11810.1091梁号10.05470.0093-0.0360-0.0813-0.126720.06370.0275-0.0088-0.0451-0.081230.07280.04560.0184-0.0088-0.036040.08190.06370.04560.02750.009350.09090.

38、08190.07280.06370.0547计算荷载横向分布系数：5001801301301801801301800.29650.20280.14840.10910.05450.0152-0.03900.24210.3267图3-2-2 跨中横向分布系数计算图示（尺寸单位cm）四车道：三车道：两车道：故取可变作用（汽车）的横向分布系数为：。3.2.2.2 支点截面的荷载横向分布系数按杠杆原理法绘制荷载横向分布影响线并进行布载，1号梁可变作用的横向分布系数：1805010.830.3318013010.531号梁2号梁5号梁4号梁3号梁0.5313010.331800.5313010.33180

39、0.3310.53130180图3-2-3 支点的横向分布系数计算图示（尺寸单位cm）可变作用（汽车）：3.2.2.3 横向分布系数汇总表3-2-3 1号梁可变作用横向分布系数可变作用类别公路-级0.60830.3人群3.3 主梁内力计算3.3.1 均布荷载和内力影响线面积计算表3-3-1 均布荷载和内力影响线面积计算表截面公路-级均布荷载影响线面积影响线图示L/4L7.875LL/2L/2-+7.875L13.3.2 公路-级集中荷载计算计算弯矩时：计算剪力时：3.3.3 计算冲击系数则： 跨中弯矩、跨中剪力计算表3-3-2 跨中弯矩、跨中剪力计算表截面类型公路-级7.875kN/m2101

40、.2330.6083112.50445.201236.677.50791.47公路-级7.875kN/m2521.2330.60833.7514.8478.160.5063.323.3.5 计算支点截面汽车荷载最大剪力横向分布系数变化区段的长度：变化区荷载荷载重心处的内力影响线坐标为公路-级影响线图 3-3-1 支点截面汽车荷载剪力影响线则：公路-级作用下，1号梁支点的最大剪力为：3.3.6 主梁内力组合表3-3-3 主梁内力组合表序号荷载类别弯矩剪力梁端变化点四分点跨中梁端变化点跨中1结构自重0492.902590.993454.65460.62426.5002汽车荷载（不计冲击系数）029

41、9.08856.441339.31107.02202.7372.173汽车荷载（计入冲击系数）0323.90927.521236.67115.9249.978.1640591.483109.194145.58552.74511.80050453.461298.531731.34162.26349.86109.42601044.944407.725876.92715.00861.66109.4270.7汽0419.65599.51937.5274.91141.950.524 预应力钢束的估算及其布置4.1 跨中截面钢束的估算和确定根据公预规规定，预应力梁应满足正常使用极限状态的应力要求和承载能力

42、极限状态的强度要求。一下就跨中截面在各种作用效应组合下，分别按照上述要求对主梁所需的钢束进行估算，并且按这些估算的钢束数的多少确定主梁的配束。4.1.1 按正常使用极限状态的应力要求估算钢束数对于简支梁马蹄的T形截面，当截面混凝土不出现拉应力控制时，则得到钢束数n的估算公式： （4-1-1）式中：持久状态使用荷载产生的跨中弯矩标准组合值；与荷载有关的经验系数，对于公路级，取用0.565；一般615.2钢绞线截面积，一根钢绞线的截面积是1.4，故=8.4。已计算出成桥后跨中截面=180-76.84=103.16，=37.00，初估=15，则钢束偏心距为：=-=103.16-15=88.16。1号

43、梁：4.1.2 按承载能力极限状态估算钢束数根据极限状态的应力计算图示，受压区混凝土达到极限强度，应力图形呈矩形，同时预应力钢束也达到设计强度，则钢束数的计算公式为： （4-1-2）式中：承载能力极限状态的跨中最大弯矩； 经验系数，一般采用，本设计采用0.76； 预应力钢绞线的色合计强度，为1260。计算得：根据上述两种极限状态，取钢束数=5。4.2 预应力钢束布置4.2.1 跨中截面钢束位置对于跨中截面，在保证布置预留管道构造要求的前提下，尽可能使钢束群重心的偏心距大些。本设计中采用采用内径70mm、外径77mm的预埋式波纹管，根据公预规条规定，管道至梁底和梁侧净距不应小于3cm及管道直径的

44、1/2。根据公预规条规定，水平净距不应小于4cm及管道直径的0.6倍，在竖直方向克叠置。根据以上规定，跨中截面的细部构造如图N-2-1-1所示。由此可直接得出钢束群重心至梁底距离为： 锚固区的钢束位置对于锚固端截面，钢束布置通常考虑下述两个方面：一是预应力钢束合力重心尽可能靠近截面形心，使截面均匀受压；二是考虑锚头布置的可能性，以满足张拉操作方便的要求。按照上述锚头布置的“均匀” 、“分散”原则。钢束群重心至梁底距离为：为验核上述布置的钢束群重心位置，需计算锚固端截面几何特性。其中：表4-2-1 钢束锚固端截面几何特性计算表分块名称(1)(2)(3)=(1)(2)(4)(5)(6)(7)=(4

45、)+(6)翼板3000103000010000066.001306800013168000三角承托63024.6715542.1686051.331659904.411666764.41腹板9600122.596000020480000-24.00552960026009600132301005542.140844364.41计算得：说明钢束群重心处于截面的核心范围内。4.3 钢束的计算4.3.1 钢束弯起形状、弯起角及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，N1、N2、N3、N4和N5弯起角均取；各钢束的弯曲半径为：；。4.3.2 钢束各控制点位置

46、的确定以N4、N5号钢束为例，其弯矩如图4-3-1所示。由确定导线点距锚固点的水平距离：由确定弯起点至导线点的水平距离：导线点弯起点直线段RR弯止点3001800211129312328直线段LzLb1Lb2LdLwXk28600/2Xi1004001300i图4-3-1 曲线预应力钢筋计算图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：根据圆弧切线的性质，图中弯止点沿切线方向至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和N3、N4和N5的控制点位置，将各钢束的控制参数汇总于表中。表4-3

47、-1 各钢束弯曲控制要素表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至距跨中截面水平距离弯止点距跨中截面水平距离N116108450001565956858N2、N3900830000256679610972N4、N550081500031210747128354.3.3 各截面钢束位置及倾角计算仍以N4、N5号钢束为例，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至梁底的距离，；为点所在计算截面处钢束位置的升高值。当时，点位于直线段还未弯起，故；当时，点位于圆弧曲段，及按下式计算。 （4-3-1） （4-3-2）当时，点位于靠近锚固段的直线段，此时，按下式

48、计算。即： （4-3-3） 各截面钢束位置及倾角计算列于下表。表4-3-2 各截面钢束位置及倾角计算表计算截面钢束编号跨中截面N15956263为负值，钢束未弯起00100N267964176N367964176N4107472088N5107472088L/4截面N159562638.000481581N2679641760.7052102N3679641760.7052102N4107472088为负值钢束未弯起0.0000100N5107472088为负值钢束未弯起0.0000100变化点截面N159562638.0009681068N2679641767.342246346N36796

49、41767.342246346N4107472088为负值钢束未弯起0.0000100N5107472088为负值钢束未弯起0.0000100支点截面N159562638.00014881588N2679641768.000764864N3679641768.000764864N41074720888.000356456N51074720888.0003564564.3.4 钢束平弯段的位置及平弯角N1、N2、N3、N4和N5五束预应力钢绞线在跨中截面布置在同一水平面上，而在锚固端五束钢绞线的重心都在肋板中心线上，为实现钢束的这种布筋方式，N2、N3、N4和N5在主梁肋板中必须从两侧平弯到肋板中心线上，为了便于施工中布置预应力管道，N2、N3、N4和N5在梁中的平弯采用想通的形式，平弯段有两段曲线弧，每段曲线弧的弯曲角为：4.4 非预应力钢筋截面积估算及布置按构件承载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:先假定为第一类T形截面，由公式计算受压区高度。即：求得：则根据正截面承载力计算需要的非预