毕业设计-桥梁上部结构设计

中文题目：辽宁省东兴镇东兴桥梁上部结构设计外文题目：DesignofsuperstructureofDongxingBridgeofDongxingtownshipinLiaoningProvince毕业设计共176页〔其中：外文文献及译文19页〕图纸共19张完成日期2021年6月辩论日期2021年6月辽宁工程技术大学本科毕业设计学生诚信承诺保证书本人郑重承诺：?辽宁省东兴镇东兴桥梁上部结构设计?毕业设计的内容真实、可靠，系本人在郑大为指导教师的指导下，独立完成。如果存在弄虚作假、抄袭的情况，本人承当全部责任。学生签名:年月日辽宁工程技术大学本科毕业设计指导教师诚信承诺保证书本人郑重承诺：我已按学校相关规定对同学的毕业设计的选题与内容进行了指导和审核，确认由该生独立完成。如果存在弄虚作假、抄袭的情况，本人承当指导教师相关责任。指导教师签名：年月日摘要根据志欣高速总体规划并满足构筑城市跨江交通网架的需要，本次毕业设计的题目是辽宁省东兴镇东兴桥梁上部结构设计。依据?公路桥涵通用设计标准JTGD60—2004?和?公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计标准JTGD62—2004?，通过综合运用所学过的根底理论及专业知识，独立进行桥梁设计。首先，根据地形图提出三种桥型比拟方案。然后从外观、施工难易程度和造价等多方面考虑，选定本设计的最优方案,即桥全桥，分为跨，每跨，设计荷载为公路Ⅱ级。其次，进主梁截面尺寸拟定、截面特性和内力的计算、主梁配筋和强度验算、预应力钢束的损失估算、行车道板配筋计算及附属设施〔人行道、栏杆、泄水管等〕的设置。计算中采用了杠杠法、修正偏心受压法等计算方法，并参照了有关标准与规定进行设计与校核。本设计解决了设计中的计算与验算问题，并且绘制了相应的工程设计图纸，根据设计资料，勘察地质资料，工程图纸和实地情况编制了预算文件和施工方案。关键词：简支梁桥；预应力；箱型梁；截面特性；AbstractAccordingtotheoverallplanningofZhixinhighwayandmeetingtheneedofbuildingriver-crossingtransportationnetwork.ThetitleofthisgraduationdesignisDesignofsuperstructureofDongxingBridgeofDongxingtownshipinLiaoningProvince.OnthebasisofTheCommonSpecificationofHighwayBridgeandCulvertJTGD60-2004andSpecificationsforDesignofReinforcedConcreteandPrestressedConcreteHighwayBridgesandCulvertsJTGD62-2004,wedesignthebridgeindependentlywiththeuseoftheknowledgeofbasictheoryandprofession.Thefirststepistogivethreetypesofthebridgeaccordingtotopograohicmap.Thenconsidertheoutwardappearance,easyofconstruction,costandotheraspectstochoosethebestprogramforthisdesign.Atlast,comingupwiththebestprogramforthedesignwiththefullbridge130m,dividedinto5cross,eachcross-26mandthedesignedloadforthehighwayisⅡThisdesignincludesthefollowingaspects:draftofprestressedconcreteboxgirdesectionsize,thecalculationofcross-sectionpropertiesandinternalforces,theassignmentandintensitycheckofreinforcedinthegrider,theestimationofprestressinglossandtheassigimentofreinforcedinthegriderofcarriagewayandthesettingofaffiliatiedfacilitiesetc.Thecalculationmethodincludeslever,eccentric-pressedmethodandothercalculationmethodsanditreferstotheprovisionsofrelevantstandardstodesignandcheck.Thisdesignsolvetheproblemsinthedesignofcalculationandcheckinganddrawthecorrespondingtheprojectbudgetdocumentsandarrangementandmethodforconstructionaccordingtothedesignmaterials,surveyandgeologicalmaterials,engineeringdrawingsandfieldconditions.Keyword:Simplesupportedbridge;Prestress;Boxbeam;Sectionparameters目录TOC\o"1-3"\f\h\z\u前言 11概述 21.1设计说明 21.1.1桥梁设计的根本原那么和要求 21.1.2计算荷载确实定 21.1.3作用效应组合原理 31.2设计资料 41.2.1设计标准 41.2.2工程地质资料 4水文及气候资料 41.2.4设计依据 51.3材料规格 52方案比选 72.1方案比选的主要标准 72.2方案编制 72.2.1梁式桥 72.2.2刚架桥 72.2.3拱式桥 82.3方案比选 83主梁的设计 103.1主梁截面尺寸拟定 103.1.1横截面布置 103.1.2桥梁横断面图 11纵断面的布置 113.2毛截面几何特性 114主梁内力计算 154.1横向分布系数 154.1.1支点截面的横向分布系数求法：杠杆法 164.1.2跨中截面横向分布系数的求法：偏心受压法 174.1.3荷载横向分布系数汇总 224.2荷载内力计算 224.2.1荷载集度 224.2.2恒载内力 244.2.3活载内力计算 264.2.4主梁内力组合 405预应力钢筋面积的估算及预应力筋布置 435.1预应力钢筋截面积估算 435.2预应力钢筋布置 445.2.1跨中截面预应力钢筋的布置 445.2.2锚固面钢束布置 445.2.3其他截面钢束位置及倾角计算 455.2.4钢束平弯段的位置及平弯角 495.3非预应力钢筋截面估计及布置 496主梁截面几何特性计算 526.1第一阶段：主梁预制并张拉预应力钢筋 536.1.1跨中截面 536.1.2四分之一跨截面 586.1.3变化点截面 606.1.4支点截面 626.2第二阶段：灌浆封锚，主梁吊装就位并现浇湿接缝 646.2.1跨中截面 646.2.2四分之一跨截面 666.2.3变化点截面 686.2.4支点截面 706.3第三阶段：桥面、栏杆及人行道施工和运营阶段 726.3.1跨中截面 726.3.2四分之一跨截面 746.3.3变化点截面 766.3.4支点截面 787持久状况截面承载能力极限状态计算 817.1正截面承载力计算 817.2斜截面承载力计算 827.2.1斜截面抗剪承载力 827.2.2斜截面抗弯承载力 838钢束预应力损失估算 848.1预应力钢筋张拉〔锚下〕控制应力计算 848.2钢束应力损失 848.2.1预应力钢筋与管道间摩擦引起的预应力损失 848.2.2锚具变形、钢丝回缩引起的预应力损失 888.2.3预应力钢筋分批张拉时混凝土弹性压缩引起的应力损失 898.2.4钢筋松弛引起的预应力损失 908.2.5混凝土收缩、徐变引起的损失 919应力验算 949.1短暂状况下的正应力验算 949.2持久状况下的正应力验算 959.2.1截面混凝土的正应力验算 959.2.2持久状况下预应力钢筋的应力验算 979.2.3持久状况下的混凝土主应力验算 9710抗裂性验算 10610.1作用短期效应组合作用下的正截面抗裂验算 10610.1.1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 106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 10610.1.3正截面混凝土抗裂验算 10610.2作用短期效应组合作用下的斜截面抗裂验算 10710.2.1主应力计算 10710.2.2主压应力的限制值 11011主梁变形〔挠度〕计算 11111.1荷载短期效应作用下截面不开裂挠度验算 11111.1.1可变荷载作用引起的挠度 11111.1.2考虑长期效应的一期荷载、二期荷载引起的挠度 11211.2预加力引起的上拱度值计算 11211.3预拱度的设置 11312锚固区局部承压计算 11412.1局部受压区尺寸要求 11412.2局部抗压承载力计算 11613行车道板配筋设计 11713.1桥面板的内力计算 11713.1.1恒载内力〔以纵向宽的板进行计算〕 11713.1.2活载内力 11713.2行车道板配筋及验算 11913.2.1行车道板的配筋 11913.2.2行车道板复核 12013.3现浇湿接缝 12114附属设施设计 12214.1排水设施的设置 12214.2伸缩缝的设置 12214.2.1设计资料 122伸缩缝的计算 12314.3人行道及护栏的设置 12415结论 125致谢 126参考文献 127前言桥梁是公路、铁路和城市道路的重要组成局部，桥梁是保证全线贯穿的咽喉，“一桥飞架南北，天堑变通途〞。因此，桥梁工程的设计应符合技术先进、平安可靠、适用耐久、经济合理的要求，同时应满足美观、环境保护和可持续开展的要求。而未来的桥梁也将向更长、更大、更柔的方向开展，更加注重桥梁美学的建设及环境保护。本设计所要编写的是辽宁省东兴镇东兴桥梁上部结构设计方案，是依照交通部颁发的有关公路桥涵设计标准〔JTG系列〕及根据指导教师的指导拟定设计而成。在设计过程中，还参考了诸如桥梁工程、结构设计原理、理论力学、结构力学、材料力学等相关书籍和文献。在设计过程中，综合考虑了设计桥梁跨径与材料的优化配合。志欣高速横穿东兴镇，东兴大桥是那么是实施志欣高速总体规划、构筑城市跨江交通网架的需要，有利于改善东兴镇的交通状况，缩短车辆行驶距离及减少怠速时间，加强了滨江区和滨阳新区之间的联系，为老城区的合理布局和新区深度开发提供方便的交通运输环境，促进了城市产业结构调整和未来规划布局，有利于将滨阳新区打造成集商贸商务商住于一体、凸现江城滨水特色的城市景观带和经济生活带，全面融入东兴镇“两江两岸〞协调开展之中，也是实现区域可持续开展战略的需要，对改善投资环境和生活环境的具有重要战略意义。本设计研究的主要内容包括：桥型方案的拟定和比选；主梁截面拟定；主梁的内力计算；主梁的配筋设计；截面特性的计算；预应力损失的估算；主梁应力及截面验算；行车道板的配筋与验算；附属设施的设计等。1概述设计说明桥梁设计的根本原那么和要求1．使用上的要求桥梁必须适用。要有足够的承载和泄洪能力，能保证车辆和行人的平安畅通；既满足当前的要求，又照顾今后的开展，既满足交通运输本身的需要，也要兼顾其它方面的要求；在通航河道上，应满足航运的要求；靠近城市、村镇、铁路及水利设施的桥梁还应结合有关方面的要求，考虑综合利用。建成的桥梁要保证使用年限，并便于检查和维护。2．经济上的要求桥梁设计应表达经济上的合理性。一切设计必须经过详细周密的技术经济比拟，使桥梁的总造价和材料等的消耗为最小，在使用期间养护维修费用最省，并且经久耐用；另外桥梁设计还应满足快速施工的要求，缩短工期不仅能降低施工费用，面且尽早通车在运输上将带来很大的经济效益。3．设计上的要求桥梁设计必须积极采用新结构、新设备、新材料、新工艺利新的设计思想，认真研究国外的先进技术，充分利用国际最新科学技术成果，把国外的先进技术与我们自己的独创结合起来，保证整个桥梁结构及其各局部构件在制造、运输、安装和使用过程中具有足够的强度、刚度、稳定性和耐久性。4．施工上的要求桥梁结构应便于制造和安装，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平安。5．美观上的要求在满足上述要求的前提下，尽可能使桥梁具行优美的建筑外型，并与周围的景物相协调，在城市和游览地区，应更多地考虑桥梁的建筑艺术，但不可把美观片面地理解为豪华的细部装饰。计算荷载确实定桥梁承受着整个结构物的自重及所传递来的各种荷载，作用在桥梁上的计算荷载有各种不同的特性，各种荷载出现的机率也不同，因此需将作用荷载进行分类，并将实际可能同时出现的荷载组合起来，确定设计时的计算荷载。作用分类与计算为了便于设计时应用，将作用在桥梁及道路构造物上的各种荷载，根据其性质分为：永久作用、可变作用和偶然作用三类。1．永久作用指长期作用着荷载和作用力，包括结构重力〔包括结构附加重力〕、预加力、土重力及土的侧压力、混凝土收缩徐变作用、水的浮力和根底变位而产生的影响力。2．可变作用指经常作用而作用位置可移动和量值可变化的作用力。包括汽车荷载及其的引起的冲击力、离心力、汽车引起的土侧压力、人群荷载、汽车制动力、风荷载、流水压力、温度作用和支座摩阻力。3．偶然作用偶然作用是指在特定条件下可能出现的较强大的作用，如地震作用或船只或漂浮物的撞击力和汽车的撞击作用〔施工荷载也属于此类〕。作用效应组合原理公路桥涵结构设计应考虑结构上可能同时出现的作用，按承载能力极限状态和正常使用极限状态进行作用效应组合，取其最不利效应组合进行设计。公路桥涵结构按承载能力极限状态设计时，应采用以下两种作用效应组合：1．根本组合。永久作用的设计值效应与可变作用设计值效应相组合，其效应组合表达式为：γ0Sud=γ0(γGiSGik+γQ1SQ1k+ψcγQiSQjk)2．偶然组合。永久作用标准值效应与可变作用某种代表值效应、一种偶然作用标准值效应相组合。偶然作用的效应分项系数取；与偶然作用同时出现的可变作用，可根据观测资料和工程经验取用适当的代表值。公路桥涵结构按正常使用极限状态设计时，应根据不同的设计要求，采用以下两种作用效应组合：〔1〕作用短期效应组合。永久作用标准值效应与可变作用濒遇值效应相组合，其效应组合表达式为：Ssd=SGik+ψ1jSQjk〔2〕作用长期效应组合。永久作用标准值效应与可变作用永久值效应相组合，其效应组合表达式为：Sld=SGik+ψ2jSQjk1.2设计资料设计标准标准跨径：；跨数：5跨；桥梁总长:；伸缩缝：QUOTE，预制梁长QUOTE；计算跨径：取相邻支座中心间距QUOTE；公路等级：二级，时速；QUOTE荷载等级：公路-Ⅱ级；人群荷载：QUOTE；环境：严寒地区，Ⅱ类环境；平安等级：二级，结构重要性系数QUOTE；湿接缝：翼缘板两端都是QUOTE；桥面净空：2×3.75m(机动车道)+0.5m〔双黄线〕+2×1.5m〔人行道〕+2×0.5m〔护栏〕=12m。工程地质资料该地区土质主要分5层：1、粘土，2、亚粘土，3、亚砂土，4、中砂，5、细砂。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。地震烈度为六度。水文及气候资料本工程所在区地处黄淮冲积平原，属暖温带半湿润季风气候区，主要气候特征是：季风明显、四季清楚、气候温和、雨量适中、光照充足。年平均气温为℃℃；元℃℃,最低气温-25℃，有轻冻；七月份最热，平均气温为27℃～28℃，最高气温为℃，无霜期220天左右，年平均降水量850～910毫米，设计洪水频率百年一遇。1.设计依据?公路工程技术标准?〔JTGB01-2003〕?公路桥涵设计通用标准?〔JTGD60-2004〕?公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计标准?〔JTGD62-2004〕方案东兴镇桥涵设计资料1.3材料规格1．主梁：采用QUOTE混凝土弹性模量：QUOTE轴心抗压强度标准值QUOTE轴心抗拉强度标准值QUOTE轴心抗压强度设计值QUOTE轴心抗拉强度设计值QUOTE2．预应力钢筋：美国ASTM-A416-97a低松弛钢绞线〔QUOTE标准型〕弹性模量：QUOTE抗拉强度标准值：QUOTE抗拉强度设计值：QUOTE选择公称直径为QUOTE，公称面积为QUOTE3．非预应力钢筋：QUOTE，选用QUOTE级钢筋，抗拉强度设计值QUOTE抗压强度设计值QUOTE抗拉强度标准值QUOTEQUOTE，选用QUOTE级钢筋，抗拉强度设计值QUOTE抗压强度设计值QUOTE抗拉强度标准值QUOTE4．锚具：采用夹片式群锚，其锚固效率系数大于QUOTE5．泄水管：圆形泄水管，直径QUOTE，泄水管顶部采用铸铁格栅盖板6．预应力管道：采用预埋圆形和扁形塑料波纹管7．伸缩缝：全桥伸缩缝分别采用QUOTE伸缩缝，采用类型为矩形橡胶型深锁装置8．桥面铺装：面层沥青QUOTE，容重QUOTE三角垫层防水混凝土平均厚度为QUOTE，容重QUOTE9．护栏：采用预制装配式，宽度为。2方案比选方案比选的主要标准桥梁设计的标准遵循以下原那么：平安性、适用性、经济性、美观性，其中以平安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那么。方案编制梁式桥梁式桥是一种在竖向荷载作用下无水平反力的结构，由于外力〔恒载和活载〕的作用方向与桥梁结构的轴线接近垂直，因此与相同跨径的其他结构相比，桥梁内产生的弯矩最大，因此需要用抗弯、抗拉能力强的材料来建造，适合标准跨径的中等跨径桥。这种桥结构简单、施工方便，且对地基承载力要求也不高。〔图2-1〕图2-1简支梁桥Fig.2-1SimplebeamBridge刚架桥桥跨结构主梁与墩台整体相连的桥梁称为刚架桥。由于梁和柱两者之间是刚性连接的，在竖向荷载作用下，将在主梁端部产生负弯矩，在柱脚处产生水平反力，梁部主要受弯，但其弯矩较同跨径的简支梁小，梁内有轴力作用，因此，刚架桥的受力状态介于梁桥与拱桥之间，在竖向荷载的作用下，都会产生水平推力，为此，必须要有良好的地质条件或较深的根底，也可以用特殊的构造措施来抵抗水平推力的作用。〔图2-2〕图2-2刚架桥Fig.2-2RigidFrame拱式桥拱桥主要承重结构是主拱圈或拱肋，在竖向荷载作用下，桥墩和桥台将承受水平推力。同时，墩台向拱圈或拱肋提供水平反力，这将大大抵消拱圈或拱肋中的由荷载产生的弯矩。因此，与同跨径的梁式桥相比，拱桥的弯矩、剪力和变形却要小得多，拱圈或拱肋以受压为主。拱式桥不仅跨越能力大，外形也比拟美观，在允许条件按下，修建拱桥往往是经济合理的。但而为了确保平安，下部结构〔特别是桥台〕和地基必须具备能承受很大水平推力的能力。〔图2-3〕图2-3拱式桥Fig.2-3Arch方案比选对上述三种桥梁结构形式的比照，经过对桥位所在附近地质的探测，包含其土壤的分层、物理力学性能、地下水等；调查和测量河流的水文情况，包括河道性质，历年洪水资料等；当地有关气象资料：气温，雨量等。综合上述资料以及查得该地区地基承载力不是很高。且当地盛产建筑材料〔砂、石料等〕，水泥钢材运输也方便。综合而言，预应力简支梁桥具有造价经济，施工工艺简单更成熟，施工工序相对简单，工期短，且最主要的是桥墩对根底承载能力要求不是很高，这样对于当地承载力不高的根底的要求就不大。故为使该桥做到结构先进可靠，施工方便，行车舒适，故推荐预应力简支梁桥方案。3主梁的设计主梁截面尺寸拟定横截面布置图3-1主梁跨中预制阶段截面尺寸〔尺寸单位：mm〕Fig.3-1Thediagramofgirdercross-sectionsizeinPre-stage〔sizeunits:mm〕图3-2主梁跨中使用阶段截面尺寸图〔单位尺寸：mm〕Fig.3-2Thediagramofgirdercross-sectionsizeinusedphase〔unitsize:mm〕1．截面形式：单箱单室2．横向尺寸布置：悬臂长度QUOTE，符合QUOTE，两腹板之间的距离QUOTE，符合QUOTE3．顶板厚度：QUOTE4．底板厚度：QUOTE5．腹板厚度：，QUOTE6．承托：采用承托的坡度为：QUOTE，取高度为QUOTE7．梁高：QUOTE8．主梁间距：QUOTE桥梁横断面图图3-3桥梁横断面图〔尺寸单位：mm〕Fig.3-3Thediagramofbridgecrosssection〔sizeunits:mm〕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QUOTE跨截面，腹板和底板开始加厚，如图3-4所示，其中左右腹板各加宽，底板加厚。图3-4主梁梁端截面尺寸图〔尺寸单位：mm〕Girderpivotcross-sectionsizediagram〔sizeunits:mm〕毛截面几何特性〔以中主梁使用阶段计算为例〕图3-5中主梁使用阶段分割块Fig.3-5Thesplitblockofthemainbeaminusedphase1．面积；；；；；；2．分块截面形心至上边缘距离:；；；；；；；3．分块面积对上缘净距：QUOTE；；；；；；；4．分块面积的自身惯性矩QUOTE：QUOTE那么：；；；；；；；所以有：；；；；；；；5．自身惯性矩：；；；；；；故预制阶段的边主梁：检验截面效率指标〔以使用阶段中主梁为例〕：上核心距：(3-1)即：下核心距：(3-2)即：截面效率指标：(3-3)根据设计经验：一般截面效率指标取，且较大者宜较经济，上述计算说明，初拟主梁跨中截面是合理的。4主梁内力计算横向分布系数梁桥的上部结构由承重结构及传力结构〔横隔梁、行车道板〕两大局部构成。各片主梁靠横隔梁和行车道板连成空间整体结构，当桥上作用荷载〔桥面板上作用两个车轴，前轴轴重为，后轴轴重为〕时，各片主梁共同参与工作，形成各片主梁之间的内力分布。计算恒载：除了主梁自重外，一般将桥面铺装、人行道、栏杆等总重除以梁片数，得到每片梁承当的重量。计算活载：需要考虑活载在各片梁间的分布，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。横向分布系数的定义：将第号梁所承当的力表示为系数与轴重的乘积，那么称为第号梁的荷载横向分布系数，横向分布系数的计算方法因桥梁构造而异，常见的有杠杠法、铰接板法和刚性横梁法，其中杠杠法使用于双肋式梁桥及多梁式桥支点截面；刚性横梁法适用于桥的宽跨比小于，且主梁间具有可靠连接。支点截面的横向分布系数求法：杠杆法图4-1支点截面杠杆法1、2、3号梁计算图示Fig.4-1Thecalculationdiagramofthepivotcrossof1、2and3beamusingFulcrumLever的计算过程如下：1号梁：(4-1)；；(4-2)2号梁：；；；；；3号梁：；；对于人群荷载，单侧人群荷载的集度，其分布系数为人群荷载重心位置的荷载横向分布影响线坐标。表4-1杠杠法计算1、2、3号梁的横向分布系数Tab.4-1Thecalucationofhorizontaldistributioncoefficientof1、2and3beamusingFulcrumLever梁号荷载横向分布系数1汽车人群2汽车人群3汽车人群0跨中截面横向分布系数的求法：偏心受压法当桥的宽跨比，且主梁具有可靠的连接时，在汽车荷载的作用下，中间横隔梁的弹性挠曲变形相比很小，因此可以假定横隔梁像一根无穷大的刚性梁一样保持直线形状。由于此法假定横隔梁为无限刚性，称为刚性横梁法，又称偏心受压法。由于此桥，故采用偏心受压法计算横向分布系数。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Fig.4-2TransformsectionintoshapeswhencalculatetheinertiaofTorsionalmoment对薄壁矩形截面〔如图4-2所示〕：(4-3)对实体截面〔如图4-2所示〕：(4-4)2．计算主梁抗扭修正系数：，，并取

，那么：(4-5)3．汽车荷载横向分布系数：图4-3偏心受压法桥梁横截面及荷载布置〔尺寸单位：mm〕其中：〔a〕桥梁横截面；〔b〕双列汽车偏载〔2P〕横向分布系数；〔c〕单列汽车偏载；(d)单侧人群荷载横向分布系数；Fig.4-3Thecrosssectionofgirderwhenusingeccentriccompressionmethodandthedistributionofload(a)Thecrosssectionofgirder;(b)Thehorizontaldistributioncoefficientinconditionoftheeccentricloadofdoublemotor;(c)Theeccentricloadofsinglemotor;(d)Thehorizontaldistributioncoefficientinconditionofunilateralcrowd;1〕双列汽车偏载〔〕作用时〔见图4-3(a)〕：(4-6)1号梁的荷载横向分布系数为：(4-7)2号梁的荷载横向分布系数为：3号梁的荷载横向分布系数为：；2〕单列汽车偏载〔〕作用时〔见图4-3〔c〕〕：；1号梁的荷载横向分布系数为：；2号梁的荷载横向分布系数为：；3号梁的荷载横向分布系数为：；比拟单列偏载作用和双列偏载作用的横向分布系数，双列偏载作用下更不利，故取双列偏载作用下的横向分布系数，即：；；；4．人群荷载横向分布系数〔见图4-3〔d〕〕：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为：；2号梁的荷载横向分布系数为：；3号梁的荷载横向分布系数为：；2〕考虑双侧布置人群荷载时，荷载偏心距，1、2、3号梁：；比拟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，局部单侧布置人群荷载更不利，故取：；；；荷载横向分布系数汇总将以上算得的荷载横向分布系数汇总到表4-2中：表4-2横向分布系数汇总表Tab.4-2Thesummaryofhorizontaldistributioncoefficient梁号荷载位置公路Ⅱ级荷载作用横向分布系数人群荷载作用横向分布系数备注1支点支点截面按“杠杠原理计算〞跨中截面用“修正偏心压力法〞计算跨中2支点跨中3支点0跨中荷载内力计算荷载集度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：预制阶段截面面2号梁：预制阶段截面面积根据对称性，1号梁与5号梁相等，2、3、4号梁相等。2．桥面板间接头〔第二期恒载〕1号梁：2号梁：3．栏杆、人行道、桥面铺装〔第三期恒载〕图4-4桥面铺装Fig.4-4Pavementcalculation栏杆和人行道都取10KN/m；垫层坡度取1.5%。1号梁2号梁3号梁将恒载集度汇总于表4-3中。表4-3主梁恒载Table.4-3Thepermanentloadofgirder荷载和梁号第一期恒载第二期恒载第三期恒载恒载总和1号2号3号恒载内力法1：用分布荷载乘以影响线的面积〔含弯矩和剪力〕，公式推导如下：图4-5用机动法做的弯矩M的影响线Fig.4-5Theinfluencelineofmomentworkedbykinematicmethod如图4-5所示，根据比例关系有：即：那么弯矩影响线面积：(4-8)图4-6用机动法做的剪力的影响线Fig.4-6Theinfluencelineofshearingforceworkedbykinematicmethod如图4-6所示，根据比例关系有：解得：，那么剪力Q影响线面积(4-9)式中：为支点至作用点距离与计算跨径的比值。法2：静力平衡法设为计算位置距左边支座的距离，那么：弯矩：剪力：现在用法1将各个截面恒载内力计算汇总于表4-4中。

表4-4各截面恒载内力汇总Table.4-4Thesummaryofinternalforceofeachcrosssection工程L/2L/4L/8L/4L/8支点一期恒载()1号梁2号梁3号梁二期恒载()1号梁2号梁3号梁三期恒载()1号梁2号梁3号梁()1号梁2号梁3号梁活载内力计算1．汽车车道荷载标准值：查JTGD60-2004“标准〞，桥面净宽：，车辆双向行驶，，横向布置车队数为2，不考虑折减系数。公路—Ⅰ级荷载：计算跨径，位于之间，集中荷载标准值，均布荷载标准值；公路—Ⅱ级车道荷载为公路-Ⅰ荷载的0.75倍，那么；，计算剪力效应时，集中荷载标准值应乘以1.2的系数，即，。2．人群荷载标准值：计算人群荷载标准值为，；3．冲击系数和车道折减系数确实定根据?桥规?，简支梁桥的自振频率可采用以下公式估算：(4-10)式中：—结构计算跨径〔〕—结构材料的弹性模量〔〕，对，—结构跨中截面的截面惯矩〔〕—结构跨中处的单位长度质量〔〕，当换算为重力计算时其单位为〔〕—结构跨中处延米结构重力〔〕—重力加速度即：?桥规?规定，冲击系数按下式计算：当时，；当时，；当时，，本计算，故：(4-11)所以4．跨中截面：图4-7内力活载跨中截面Fig.4-7Thecross-sectionoftheinternalforcesofliveload1〕弯矩：，1号梁：(4-12)(4-13)2号梁：3号梁：2〕剪力：；1号梁2号梁3号梁5．四分之一跨截面：四分之一跨截面弯矩需要考虑荷载横向分布系数沿桥纵向的变化，支点处取，至取，支点到段横向分布系数按直线变化。图4-6内力活载四分之一跨截面Fig.4-6The1/4cross-sectionoftheinternalforcesofliveload1)弯矩：三角形合力作用点影响线坐标值：1号梁：2号梁：3号梁：2)剪力：处剪力影响线的最大坐标值：处剪力影响线面积：1号梁由引起：由均布荷载引起：(4-14)2号梁3号梁6．变截面〔截面处〕：对于中间无横隔梁情况，从离支点处起至支点〔横向分布系数〕的区段内呈直线形过渡。图4-8内力活载变化点截面Fig.4-8Thechangepointsectionoftheinternalforcesofliveload弯矩：处弯矩影响线的最大坐标值：处弯矩影响线的最大坐标值：大三角形合力作用点影响线坐标值：1号梁2号梁3号梁剪力处剪力影响线的最大坐标值：处剪力影响线的面积：小三角形合力作用点影响线坐标值：1号梁由引起：由均布荷载引起：2号梁3号梁7．支点截面：图4-8内力活载支点截面Fig.4-8Thepivotsectionoftheinternalforceofliveload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，支点至段的横向分布系数按直线变化。弯矩：剪力：1号梁2号梁3号梁主梁内力组合将个号梁荷载组合计算过程汇总于以下各表中。表4-51号梁作用效应组合值Table.4-5Thecombinationvalueof1girder’seffect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①0二期恒载标准值②0人群荷载标准值③公路-Ⅱ级汽车荷载标准值〔不计冲击系数〕④159公路-Ⅱ级汽车荷载标准值〔计入冲击系数，冲击系数〕⑤持久状态的应力计算的可变作用标准组合〔汽+人〕⑥承载能力极限状态计算的根本组合⑦3816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〕⑧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〕⑨表4-62号梁作用效应组合值Table.4-6Thecombinationvalueof2girder’seffect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①0二期恒载标准值②024089人群荷载标准值③公路-Ⅱ级汽车荷载标准值〔不计冲击系数〕④公路-Ⅱ级汽车荷载标准值〔计入冲击系数，冲击系数〕⑤持久状态的应力计算的可变作用标准组合〔汽+人〕⑥281承载能力极限状态计算的根本组合⑦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〕⑧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〕⑨表4-73号梁作用效应组合值Table.4-7Thecombinationvalueof3girder’seffect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①0二期恒载标准值②0人群荷载标准值③18公路-级汽车荷载标准值〔不计冲击系数〕④725公路-级汽车荷载标准值〔计入冲击系数，冲击系数〕⑤929持久状态的应力计算的可变作用标准组合〔汽+人〕⑥承载能力极限状态计算的根本组合⑦378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〕⑧80254230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〕⑨5预应力钢筋面积的估算及预应力筋布置预应力钢筋截面积估算〔1〕按构件正截面抗裂性要求估算预应力钢筋数量对于A类局部预应力混凝土构件，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〕式中的为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〔2号梁〕有：〔5-2〕设预应力钢筋截面中心距下缘为，那么预应力钢筋的合力作用点至截面重心的距离为：钢筋估算时，截面性质近似取全截面的性质来计算，跨中截面面积为，全截面对抗裂验算边缘的弹性抵抗矩：〔5-3〕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，那么可得需要的预应力钢筋的面积为：〔5-4〕故采用4束钢绞线，预应力钢筋截面积为，采用夹片式群锚，的金属波纹管成孔。预应力钢筋布置跨中截面预应力钢筋的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〔如图5-1〕。图5-1跨中截面钢束布置图〔尺寸单位：mm〕Fig.5-1Thelayoutofsteelbeaminthecross-section锚固面钢束布置为了施工方便，全部4束预应力钢筋均锚固于两端〔如图5-2〕。这样布置符合均匀分散的原那么，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。图5-2支点截面钢束布置Fig.5-2Thelayoutofsteelbeaminthepivotsection图5-3预制梁端部Fig.5-3Theendofprefabricatedgirder设伸缩缝为，那么净跨径为，那么支座处距梁端的距离为。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曲；为使预应力钢筋的预应力垂直作用于锚垫板上。为1号钢筋，为2号钢筋，为3号钢筋，为4号钢筋，四束钢筋的弯起角均取，并且、的弯起半径为，、的弯起半径。2)钢束控制点位置确实定a．、号钢筋，如图5-4，其弯起布置如下：由〔5-4〕由〔5-5〕所以弯起点至锚固点的水平距离为那么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：〔5-6〕故弯止点至跨中截面的水平距离为图5-4曲线预应力钢筋、计算图Fig.5-4Thecalculationdiagramofprestressedreinforcedcurve、b．、号钢束，曲线预应力钢筋、计算图与图5-4类似由由所以弯起点至跨中截面的水平距离为那么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将各钢束的控制参数汇总于表5-1中。表5-1各钢束弯曲控制要素Table.5-1Thecontrolelementsofthesteelbeam’sbend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、4500086407810341、300001568336125123)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至梁底的距离，；为点所在计算截面处钢束位置的升高值。计算时，应首先判断出点所处的区段，然后计算和，即：时，点位于直线段还未弯起，故，；时，点位于圆弧弯曲段，和均按下式计算，即：〔5-7〕时，点位于靠近锚固段的直线段，此时，按下式计算，即：〔5-8〕各截面钢束位置及其倾角计算值详见表5-2中。表5-2各截面钢束位置〔〕及倾角〔〕计算表Table.5-2Thecalculationtableofthelocationandthedipangleofsteelbeaminthecross-section计算截面钢束编号跨中截面40788128为负，钢筋尚未弯起0010083363521截面407881285915983363521为负，钢筋尚未弯起00100变化点截面40788128733543583363521支点截面407881288833635218钢束平弯段的位置及平弯角、、和四束预应力钢铰线在跨中截面布置在同一水平面上，而在锚固端四束钢绞线那么都在肋板中心线上，故和钢绞线在主梁肋板中必须从梁的靠近中间位置平弯到肋板中心线上，为了便于施工中布置预应力管道，和在梁中的平弯段采用相同的形式，其平弯段有两段曲线弧，这里设每段曲线弧的弯曲角为；和的平弯示意图如图5-4所示。图5-4钢筋平弯示意图Fig.5-4Theskechmapofflatbendedsteelbar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，那么有，依据?公路桥规?JTG-D62第条来确定箱型截面翼缘板的有效宽度，对于中间梁：有，。图5-3箱形梁截面翼缘板的有效宽度Fig.5-3Theeffectivewidthoftheflangeplatesinboxgirder’ssection，，，，，，根据上述的比值，由?桥规?(JTG-D62)查的，先假定为第一类T形截面，由公式，其中取1号梁跨中，即：解得那么根据正截面承载力计算需要的非预应力钢筋截面积为：采用7根直径为28mm的级钢筋，提供的钢筋截面面积为，在梁底布成一排，钢筋中心到底边的距离为；非预应力钢筋布筋图如图5-4。图5-4非预应力钢筋布筋图Fig.5-4Thelayoutofnonprestressedreinforce预应力钢筋重心到截面底边距离，那么预应力钢筋和普通钢筋的合力作用点到截面底边的距离为：〔5-9〕故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：主梁混凝土到达设计强度的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，箱梁翼板宽度为。b.灌浆封锚，主梁吊装就位并现浇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。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。图6-1第一阶段混凝土截面划分Fig.6-1Thefirststageoftheconcretesectiondivided第一阶段：主梁预制并张拉预应力钢筋跨中截面图6-2第一阶段跨中截面计算图Fig.6-2Thecalaculationdiagramofthecross-sectioninthefirststage1．混凝土：分块面积：；；；；；；；分块面积至梁顶距离：；；；；；；对梁顶面积矩：〔6-1〕；；；；；；