毕业论文邓州市Y线赵楼桥旧桥改造初步设计

毕业设计[论文]题目：邓州市Y001线赵楼桥施工图设计系别：专业：姓名：学号：指导教师：河南城建学院2012年05摘要本设计题目为邓州市Y001线赵楼桥，属于旧桥改造工程。赵楼桥桥面净宽为净-7+2×0.75，设计荷载为公路Ⅱ级，人群荷载为3.0kN/m2。设计是根据交通部现今最新规范的规定，对邓州市Y001线赵楼桥进行方案比选和设计的。文中主要进行了该桥的设计和计算。文中首先对方案比选，确定采用普通钢筋混凝土简支T形梁桥，跨径布置为2×20m，主梁为等截面T形梁，梁高为1.5m。并针对所选的预应力混凝土简支T形梁桥进行了详尽的上部结构计算、下部结构计算和支座的计算。上部设计主要有截面设计、荷载横向分布系数的计算、主梁作用效应计算、横隔梁的内力计算，并进行了主梁截面承载力与预应力验算、主梁变形验算、行车道板的计算。下部结构主要有盖梁墩柱设计计算、基础计算和桥台设计与验算。关键词：钢筋混凝土，T型简支梁桥，横向分布系数，灌注桩基础，埋置式桥台。AbstractThisdesignedbridge,whichisnamedtheZhaoloubridge,istheBridgeofreconstructionproject.It’sdeckclearwidthis7+2×0.75,thedesignloadsisgradetwo,andthedesignedcrowdloadis3.0kN/m2.Thedesigned,Zhaoloubridge,iscarriedoutonthetheY001LineindengzhouisaccordingtotheMinistryofTransportation,whichisthelatestspecificationrequirements,tomaketheselectionanddesign.Thepaperdescribedthedesignandcalculationofthebridge.First,totheprogramcomparisonandselection,IdeterminedtheuseofordinaryreinforcedconcreteT-beambridgespanarrangementof2×20m.ThebeamisT-shapedbeamcross-sectionandtheheightofbeamis1.5m.Fortheselectedsimplysupported,prestressedconcreteT-beambridge,adetailedcalculationoftheupperstructureandthelowerpartofthecalculationofstructuralcalculations.Theupperpartofthedesignsectiondesign,loadlateraldistributionfactorcalculation,calculationofeffectofthemainbeamrole,crossbeamforcecalculation,andthemaingirdersectionbearingcapacityofprestressedchecking.Themainbeamdeformationchecking,calculationofthecarriagewayboard.Substructurecoveredbeampiercolumnsdesigncalculations,designandcheckingofthebasisandabutments.Keywords:reinforcedconcrete,T-typesimplysupportedbeambridge,Transversedistributioncoefficient,Pilefoundation,Embeddedtypeabutments.目录前言11绪论21.1工程概况21.2气象与气质水文条件21.2.1气象资料21.2.2地质资料21.2.3水文资料22初步设计42.1桥式方案的比较42.1.1简支梁桥的特点42.1.2连续梁桥的特点42.1.3连续刚构桥的特点42.2桥式方案的拟定52.3主梁尺寸的确定62.3.1主梁梁肋、翼板尺寸62.3.2横隔梁尺寸62.3.3主梁横截面63主梁设计与计算83.1设计资料83.2主梁截面布置83.3主要内力计算83.3.1恒载内力计算83.3.2主梁恒载内力汇总93.3.3横向分布系数计算93.3.4主梁控制内力计算123.4正截面配筋设计163.4.1正截面配筋计算163.4.2正截面承载能力复核173.5斜截面配筋设计183.5.1斜截面配筋计算183.5.2全梁承载力复核213.6主梁正常使用极限状态验算213.6.1裂缝宽度验算213.6.2挠度验算223.6.3预拱度设置243.7行车道板的计算253.7.1恒载内力计算253.7.2活载内力计算253.7.3作用效应组合263.7.4截面配筋设计273.7.5截面强度验算273.8横隔梁内力计算273.8.1确定作用在中横隔梁上的计算荷载283.8.2绘制横隔梁的内力影响线283.8.3截面内力计算293.8.4横隔梁配筋303.8.5横梁剪力效应计算及配筋设计314支座的设计与计算324.1支座的选用324.2支座核算325盖梁与桩柱的设计365.1墩帽（盖梁）设计365.1.1墩帽（盖梁）一般构造365.1.2垂直荷载计算375.1.3盖梁活载计算385.1.4上部恒载与活载反力汇总结果435.1.5墩柱反力G1计算435.1.6盖梁各截面弯矩计算及组合445.1.7剪力计算445.1.8盖梁的配筋设计455.2墩柱设计48恒载计算485.2.2活载垂直荷载计算485.2.3水平荷载计算495.2.4墩柱底截面内力组合505.2.5墩柱配筋设计505.3桩基设计525.3.1桩长的确定525.3.2桩的内力计算535.3.3墩顶纵向水平位移验算555.3.4桩基配筋设计566埋置式桥台设计586.1桥台和基础构造尺寸拟定586.2荷载计算586.2.1上部构造恒载反力及桥台台身与基础土重的计算586.2.2土压力的计算596.2.3支座活载反力计算616.2.4荷载组合汇总626.3承载力、稳定性、沉降量验算646.3.1台前台后填土上对基底产生的附加应力计算646.3.2基底压力计算646.3.3地基承载力验算656.3.4基底的偏心距验算656.3.5基础稳定性验算666.3.6沉降计算66结语69致谢70参考文献71前言毕业设计（论文）作为一种理论与实践相结合的教学环节，是对我们综合运用所学知识解决本专业实际问题能力的检验，是学习深化和知识提高的重要过程。本次邓州市Y001线桥的施工图设计正是一次宝贵的学习机会。我国自改革开放以来，公路桥梁建设以令世人惊叹的规模和速度迅猛发展，取得了巨大成就。如今，在祖国的江、河、湖、海和高速公路上，不同类型、不同跨径的桥梁，千姿百态，异彩纷呈，展示着我国交通特别是公路桥梁建设的辉煌。桥梁建设的成就和技术进步，是广大桥梁科技工作者才华、智慧和汗水的结晶，充分体现了我国综合国力的增强和改革开放的成果，标志着我国桥梁建设技术总体上进入国际先进水平。

建立四通八达的现代化交通网，大力发展交通运输事业，对于发展国民经济，加强全国各族人民的团结，促进文化交流和巩固国防等方面，都具有非常重要的作用。在公路、铁路、城市和农村道路以及水利建设中，为了跨越各种障碍，必须修建各种类型桥梁和涵洞，因此桥涵是交通线中的重要组成部分，而且是保证全线早日通车的关键。在经济上，桥梁和涵洞的造价一般来说平均占公路总造价的10%~20%。在国防上，桥梁是交通运输的咽喉，在需要高度快速、机动的现代战争中，它具有非常重要的地位。自二十世纪中叶以来，由于科学技术的进步，工业水平的提高，社会生产力的高速发展，人们对桥梁建设提出了更高的要求。现代高速公路上迂回交叉的立交桥、高架桥和城市高架道路，几十公里长的海湾、海峡大桥，新发展的城郊高速铁路桥与轻轨运输高架桥等，这些新型桥梁不但是规模巨大的工程实体，而且犹如一条地上的彩虹，将城市装扮得格外美丽。综观世界各国的大城市，常以耐人寻味的大桥作为城市的标志与骄傲。因而桥梁建筑已不单纯地被视为交通线上重要的工程实体，而且常作为一个国家科学技术、综合国力的综合体现。我们作为即将毕业的大学生，肩负着为国家建设贡献力量的重要使命，这次毕业设计对我们未来的职业发展起着非常重要的促进作用。所以，我们要认真做好这次毕业设计，掌握丰富的知识，为祖国的桥梁事业贡献自己的力量。1绪论1.1工程概况赵楼中桥位于邓州市Y001线上，是Y001线上的一座重要桥梁，Y001线是邓州市一条重要的县乡公路。本桥位于K40+382处，由于原桥为简易混凝土板桥，桥面过窄、年久失修，加上重载交通，破坏严重，影响正常通行，不能满足当前交通量及洪水频率的要求。因此需新建一座桥。1.2气象与气质水文条件1.2.1气象资料项目经过区域属于北温带大陆性气候，气候温和，四季分明，年平均气温14.4℃—15.7℃，1月平均气温0.5℃—2.4℃，年降水量平均为709.5mm—757mm；无霜期年平均为229天—233天。地质资料拟建桥位区地形相对平坦，河谷成“U”字型，属冲积平原地貌，地质钻孔ZK1位于K40+360处，钻孔顶标高106.67m，孔深50.00m。根据钻探结果及区域地质资料，将地基土划分为10个工程地质层，自上而下分述如下：第=1\*GB3①层为杂填土：杂色，松散状态，主要成分为粘性土，含砖瓦碎片及灰渣，该层分布地表，层厚1.20m。第=2\*GB3②层为粉质粘土：褐黄-灰褐色，可塑，无摇振反应，干强度、韧性均为中等，切面光滑，层厚5.10m。第=3\*GB3③层为粉质粘土：棕黄色，可塑，无摇振反应，干强度、韧性均为中等，切面光滑，层厚5.10m。第=4\*GB3④层为粗砂：褐黄-灰白色，饱和，稍密，级配较好，砂的主要矿物成分为长石、石英及少量暗色矿物，层厚5.40m。第=5\*GB3⑤层为粉质粘土：褐黄-浅灰绿色，可塑，无摇振反应，干强度、韧性均为中等，切面光滑，层厚2.40m。第=6\*GB3⑥层为卵石：褐黄-灰白色，饱和，稍密，卵石母岩成分为石英砂岩，空隙填充少量砂砾石及粘性土，层厚2.40m。第=7\*GB3⑦层为粘土：棕黄-灰绿色，硬塑状态，无摇振反应，干强度、韧性均为中等，切面光滑，层厚8.80m。第=8\*GB3⑧层为中砂：棕黄-褐黄色，饱和，中密，砂的主要矿物成分为长石、石英及少量暗色矿物，层厚2.90m。第=9\*GB3⑨层为粘土：灰绿色，半坚硬状态，层厚7.30m。第=10\*GB3⑩层为粘土：灰绿-灰白色，半坚硬状态，层厚8.60m。详细情况见本工程地质报告。1.2.3水文资料拟建桥位处河流为季节流水性河流，常年水位为105.00m，洪峰流量35m3/s，流水冲刷线位于103.00m处，地下水埋藏较浅，地下静止水位4.60m，地下水对钢筋混凝土结构无腐蚀性，对钢结构包括钢管道有弱腐蚀性。2初步设计2.1桥式方案的比较根据邓州市Y001线赵楼桥所处位置的地质水文情况并考虑桥梁长度等各种因素，初步选取了三种桥式方案：简支梁桥、连续梁桥和连续刚构桥。2.1.1简支梁桥的特点主梁为主要的承重构件，在竖向荷载作用下无水平反力。由于外力的作用方向与承重结构的轴线接近垂直，故与同样跨径的其他结构体系相比，梁内产生的弯矩最大，通常采用抗弯能力强的材料来建造。为了节约钢材和木料，目前在公路上应用最广泛的是预制装配式的钢筋混凝土和预应力混凝土简支梁桥。简支梁桥的优点：结构简单、受力明确、施工方便，对地基承载力的要求不高，在温度变化和地基不均匀沉降不会引起结构内产生次内力。简支梁桥的缺点：简支梁桥跨越能力较小，通常跨径超过20m后结构重力占总荷载比例较大，梁桥的经济性大大降低。2.1.2连续梁桥的特点当简支梁桥在支座处连续时就成为了连续梁桥。连续梁桥的跨越能力较简支梁桥大。连续梁桥的优点：由于连续梁桥在支座处连续，在内外荷载作用下在支座处会出现较大的负弯矩，对跨中的弯矩起着卸载作用，因而可以增大单孔的跨越能力，连续梁桥可以做成变截面形式，造型美观、节约材料，桥下净空也较大，适合悬臂法施工。连续梁桥的缺点：连续梁桥由于在支座处连续，形成超静定结构，在温度变化、主梁变形、地基不均匀沉降等作用下会产生较大的结构次内力。另外，连续梁桥较简支梁桥施工困难，对施工过程的控制要求较高。2.1.3连续刚构桥的特点连续刚构桥相对于梁桥省去了支座，结构刚度大。结合了连续梁和T型刚构桥的受力特点，将主梁做成连续梁体与薄壁桥墩固结。连续刚构体系的梁部结构的受力性能如同连续梁一样，随着墩高的增加，薄壁桥墩对上部梁体的嵌固作用愈来愈小，逐步蜕化为柔性墩的作用。薄壁墩底部所承受的弯矩，梁体内的轴力随着墩高的增大而急剧减小。在跨径大而墩高度小的连续刚构桥中，由于体系温度的变化，混凝土收缩等将在墩顶产生较大的水平位移，为减少水平位移在墩中产生的弯矩，连续刚构桥常采用水平抗推刚度较小的双薄壁墩。连续刚构桥的优点：结构刚度大、变形小、动力性能好，主梁变形挠曲线平缓，有利于高速行车。墩梁固接节省了大型支座的昂贵费用，减少了墩及基础的工程量；改善了结构在水平荷载（例如地震荷载）作用下的受力性能。同时，连续刚构桥也适用于悬臂法施工。连续刚构桥的缺点：由于梁墩固结，连续刚构桥的结构次内力很大，不适宜建造在地质条件较差的地区。2.2桥式方案的拟定经过对比上述桥式方案，初步拟定简支梁作为赵楼桥的设计方案，理由有以下几点：1.赵楼桥两头地势平坦，陆地标高较低。从节省路堤工程量满足路线要求（包括考虑设计水位，雍水高度）出发，简支梁桥更接近路堤标高。因而采用简支梁桥可降低桥头引导工程量，大大减缓桥头一道纵坡，为行车创造有利条件。2.从造价来看，无论连续梁桥或是连续刚构桥都比普通钢筋混凝土或预应力钢筋混凝土简支梁桥得造价约高16.5%-23.7%。本着节约得原则，选择简支梁桥是合理的。3.连续梁桥和连续刚构桥为超静定结构，墩台的不均匀沉陷荷位移，气温变化等都将产生超静定内力，即附加内力。邓州市所处的地区温差较大，温度变化引起的材料伸缩的作用时很可观的。4.采用简支梁桥静定结构，对地基条件要求低，不产生附加内力，比较安全，不存在连续梁桥和连续刚构桥的潜在问题，对桥梁的永久性又有更大的保证。5.装配式简支梁桥上下部结构可同时施工，机械化施工程度高，对于邓州市地区气候寒冷早，年施工期限短较为适宜。基于以上分析，同时考虑钢筋混凝土简支梁桥是当今中小型桥梁方面面的主流桥形，有相当多的经验可以借鉴，本设计决定采用钢筋混凝土简支梁的方案。设计方案为两跨简支T型梁桥，桥面宽度为：净—7+2×0.75m人行道。主梁由4片梁肋间距为220cm的T形梁组成。桥墩则选用柱式桥墩，柱式桥墩外形美观，圬工体积小，而且重量较轻。柱式桥墩的形式，主要有单柱式、双柱式、哑铃式及混合双柱式四种。根据赵楼桥所处的河床地质条件和水流环境，决定采用双柱式桥墩，基础则采用灌注桩基础。桥梁概貌简图如下所示：图2.1桥梁概貌图2.3主梁尺寸的确定2.3.1主梁梁肋、翼板尺寸1.主梁的梁高和肋宽主梁的合理高度与梁的间距活载的大小有关。根据规范要求，对于跨径10m、13m、16m和20m的标准设计所采用的梁高相应为0.9m、1.1m、1.3m、1.5m。当出现建筑高度受到严格限制时的情况时，主梁的高度要减小，但需增加钢筋的用量，必要时尚需增加主梁的片数。通过对跨径10m和20m的T形梁进行的经济分析表明，梁高与跨径之比（俗称高跨比）的经济范围大约为1/11至1/16之间，跨径大的取用偏小的值。根据以上分析，取用T形梁高为1.5m。梁肋宽度取18cm。2.主梁翼板尺寸主梁翼板的宽度一般视主梁间距而定，在预制时，翼板的宽度比主梁中距小2cm，以便在安装过程中易于调整T梁的安装位置和操作上的误差。据此翼板宽度采用220cm。翼板的厚度应满足构造和强度最小尺寸要求。根据受力特点翼板通常做成变厚度的，即端部较薄，向根部逐渐加厚。为了保证翼板与梁肋连接的整体性，翼板与梁肋间的衔接处的厚度不小于梁高的1/10。据此，翼板端部厚度取15cm，根部厚度取20cm。2.3.2横隔梁尺寸跨中横隔梁的高度应保证具有足够的抗弯刚度，通常做成主梁的高度3/4左右，取为110cm。横隔梁的肋宽通常为12cm到18cm之间，宜做成上宽下窄、内宽外窄的锲形，以便脱模工作。每片主梁的每侧横隔梁为5片。2.3.3主梁横截面主梁尺寸如图2.2所示：图2.2主梁横截面图3主梁设计与计算3.1设计资料1.跨径：标准跨径Lb=20m,计算跨径L=19.50m。2.梁长：19.96m。3.桥面净空：净—7+2×0.75m人行道。4.桥面铺装：C20防水混凝土8cm厚（r=24kN/m³），4cm厚沥青混凝土面层（r=24kN/m³），桥面横坡为双向=1.5%。5.主要材料：混凝土C30，主筋HRB335，其它HPB235，钢筋混凝土容重为r=25kN/m³。6.设计荷载：公路-Ⅱ级,人群荷载:3kN/m2。3.2主梁截面布置图3.1主梁横截面布置图（单位：cm）3.3主要内力计算3.3.1恒载内力计算假定桥面铺装，人行道等桥面系重量平均分摊给各主梁。1.桥面铺装沥青混凝土：g1=0.04×7.0×23=6.44kN/m混凝土垫层：g2=0.08×7.0×24=10.08kN/m2.栏杆和人行道取栏杆和人行道单侧5kN/m,则两侧为10kN/m。桥面铺装、栏杆和人行道摊各主梁上恒载集度g3=(6.44+10.08+10)/4=6.63kN/m3.主梁根据计算:中主梁g4=(12.88+1.80)×25/19.96=18.39kN/m边主梁g5=(12.98+0.902)×25/19.96=17.38kN/m4.恒载集度中主梁g=6.63+18.39=25.02kN/m边主梁g=6.63+17.38=24.01kN/m3.3.2主梁恒载内力汇总1.支点截面中主梁V0=gl/2=25.02×19.50/2=243.95kNM0=0边主梁V0=gl/2=24.01×19.50/2=234.10kNM0=02.L/4截面中主梁M1/4=²=²=871.92V1/4=V0/2=120.98kN边主梁M1/4=²=²=835.34V1/4=V0/2=117.05kN3.跨中截面中主梁M1/2=²=²=1189.23边主梁M1/2=²=²=1131.233.3.3横向分布系数计算该桥的宽跨比B/L=0.4503<0.5属于窄桥,故跨中横向分布采用修正偏心压力法计算。1.截面重心翼板平均厚截面形心位置2.抗弯惯矩³+²+³+=3.抗扭弯矩翼板，取=1/3梁肋IT=3+=4.主梁抗扭修正系数β=5.跨中横向分布荷载横向分布影响线坐标公式为:=1号梁2号梁图3.21号梁影响线设影响线零点离1号梁距离为，则：解得：=5.33m则荷载横向分布系数为：汽车荷载===0.65人群荷载=图3.32号梁影响线设影响线零点离1号梁距离,则：解得：则荷载横向分布系数为：汽车荷载=人群荷载==0.4266.支点横向分布支点的荷载横向分布系数的计算采用杠杆法。首先绘出1号梁和2号梁的影响线：图3.41号梁支点处影响线图3.52号梁支点处影响线对于1号梁：==1.2614对于2号梁：==0(负值，考虑安全而忽略)根据以上计算,将1号梁2号梁横向分布系数汇总如下:表3.1荷载横向分布系数汇总表位置梁位跨中支点1号梁0.650.770.45451.26142号梁0.550.4260.795503.3.4主梁控制内力计算1.冲击系数计算C30混凝土E=3.0×104MPa=3×1010N/m³中主梁重G=18.39×103N/m则f1=冲击系数2.主梁弯矩的计算计算主梁弯矩时，对跨中荷载横向分布系数与跨内其它各点上采用相同的。跨中最不利加载如图所示:图3.6跨中弯矩计算图1号梁跨中弯矩计算:汽车荷载=(1+0.296)×0.65×(178.5×4.875+7.875××19.52)=1043.99人群荷载=0.77=2.25图3.7l/4截面弯矩计算图1号梁1/4截面计算：汽车荷载=(1+0.296)×0.65×(7.875×43.45+178.5×3.656)=834.50人群荷载=0.7743.45=76.10同理，可以算出2号梁的弯矩：中跨883.3845.561/4跨706.1141.563.主梁剪力计算剪力的横向分布系数是沿跨径变化的，汽车荷载作用下支点剪力的横向分布系数变化如下图所示：图3.81号梁汽车荷载横向分布系数沿桥跨变化图3.92号梁汽车荷载横向分布系数沿桥跨变化图3.10支点剪力影响线1号梁最不利加载位置：汽车荷载支点剪力为：==同理，2号梁汽车荷载支点剪力为：==人群荷载作用下支点剪力的荷载分布系数沿桥跨变化如下图所示：图3.111号梁人群荷载横向分布系数沿桥跨变化图3.122号梁人群荷载横向分布系数沿桥跨变化对于1号梁同理:对与2号梁4.各梁内力汇总表3.21号梁内力汇总作用效应GqrM1/21131.231043.992.25V0234.1195.1319.5表3.32号梁内力汇总作用效应GqrM1/21189.23883.3845.56V0243.95279.857.20根据以上内力汇总，计算各主梁的设计内力值：1号梁设计内力=2891.38=575.942号梁设计内力=2714.84=672.59同理,可求得各截面处设计内力值,汇总如下表:表3.4各截面内力汇总表1号梁2号梁跨中l/4截面支点跨中l/4截面跨中弯矩()2891.382255.9402714.842080.820剪力()153.11397.38575.94128.13345.55672.593.4正截面配筋设计3.4.1正截面配筋计算根据内力汇总，取设as=120mm,则h0=1500-120=1380mm翼板计算宽度bf取以下最小值：bf=6500mmbf=2200mmbf=b+2bk+12hf=180+2×410+12×150=2800mm采用bf=2200mm1.判断截面类型=5942.97×106=5942.972891.38属于第一类T形截面2.求受压区高度整理得解得(舍去)查表得满足要求3.计算AS取用12B32钢筋,满足要求3.4.2正截面承载能力复核as=30+3×35.8=137.4mm，h0=h-as=1362.6mm受压区高度截面所能承受的弯矩=满足结构受力需要，正截面配筋图如下所示：图3.13正截面配筋图3.5斜截面配筋设计3.5.1斜截面配筋计算1.斜截面设计时以距支点h/2处剪力值为控制值。按2B32伸过支点考虑，对支点截面验算截面的上限值：=经验算，满足构造要求。验算是否可按构造配置箍筋：=需按计算配箍。求可按构造配箍的区段长度为2.设计剪力的分配根据《公桥规》规定，混凝土与箍筋承担剪力值不小于0.6Vd，本次设计取值为0.6Vd。0.6Vd=0.6×630.84=378.50kN则弯起钢筋承担值为0.4Vd=252.34kN。3.箍筋的配置箍筋采用A8双肢箍筋,Asv=101mm2。对于支点截面，主筋As=1609mm2纵向配筋百分率则箍筋间距==165.2mm取=150mm4.弯起钢筋的布置第一排弯起钢筋第一排弯起钢筋承担剪力值所需弯起钢筋面积：=弯起2B32,As=1609mm2。满足受力要求。第二排弯起钢筋设计值采用第一排弯起钢筋处剪力值,距支点距离：这里，33mm为架立钢筋净保护层厚，30mm为主筋净保护层厚，25.1mm为架立筋B22的外径，35.8mm为主筋外径。第二排弯起钢筋需面积：仍弯起2B32,As=1609mm2。满足受力要求。第三排钢筋第三排弯起钢筋设计用第二排弯起钢筋弯起处的剪力值,其距支点距离第三排弯起钢筋需要的面积仍采用纵向弯起2B32,As=1609mm2。第四排钢筋=3913.5mm需用面积:仍用纵向主筋弯起,2B32,。第五排仍用纵向主筋弯起,2B32,，能确保安全，计算从略。为保证安全，另加第六、第七排斜筋，分别采用2B16加焊筋。其面积为：图3.14弯起钢筋布置图图3.15剪力分配图图3.15弯矩包络图为了满足斜截面的抗弯要求，还需做出弯矩包络图，及将正截面计算出的所能抵抗弯矩平均分配给每根主筋，按照弯起位置引起的弯矩变化绘制主梁各个截面的抵抗弯矩图，如图3.15所示。3.5.2全梁承载力复核通过绘制全梁承载能力包络图可见：全梁基本组合弯矩变化曲线均位于钢筋逐步弯起后的全梁正截面抗弯能力弯矩折线形图以内，足以保证全梁各承载面承载安全。全梁配筋构造均满足《公桥规》相关规定要求，如各主筋的弯起点距其充分利用点距离均大于梁高一半，即h/2,故斜截面抗弯能力满足要求，不再对此进行核算。3.6主梁正常使用极限状态验算3.6.1裂缝宽度验算求纵向主筋百分率主筋为带肋钢筋，取C1=1.0。T形梁，取C3=1.0。长期效应组合内力为≈1564.69短期效应组合内力为=短期效应组合引起开裂截面纵向主筋应力最大裂缝宽≈0.159mm本桥属于Ⅱ类环境满足抗裂性要求。3.6.2挠度验算1.等效截面抗弯强度开裂截面先按矩形截面计,换算截面重心在翼板内,即,则有整理得解得应在梁肋内，故按T形截面计算，即：解得：应取换算截面惯矩：==开裂截面抗弯刚度全截面换算截面重心解得应取全截面刚度=换算截面重心至受拉边缘距离:换算截面对受拉边缘弹性抵抗矩:换算截面重心以上部分对重心轴静矩:==求开裂弯矩C30混凝土，=2.01MPa=等效截面抗弯刚度==2.消除结构自重影响后的长期挠度因，故满足规范要求。3.6.3预拱度设置荷载短期效应组合并考虑长期效应影响产生的长期挠度为：=应设置预拱度。预挠度值按结构自重和1/2可变荷载频遇值计算的长期挠度采用。这里，汽车活载不计冲击，故有=故简支T梁预制时，其跨中预拱度值取22mm，其余各点位预拱度值按抛物线取值即可。3.7行车道板的计算3.7.1恒载内力计算每米板长恒载集度:沥青混凝土混凝土垫层T形梁翼板则弯矩剪力3.7.2活载内力计算行车道板的活载内力的计算按铰接悬臂板计算，其计算图示如下图：图3.16铰接悬臂板行车道板内力计算图式：图3.17行车道板内力计算图式由图中几何关系知：悬臂根部的荷载分布宽度为:作用于每米宽板条上的弯矩为:==作用于每米宽板条上剪力按自由悬臂板计算,车轮靠板根部布置,且有，则：3.7.3作用效应组合当桥面板按承载能力极限状态设计时，一般应考虑作用效应基本组合，并根据《桥规》规定来求得内力计算值。效应组合：=3.7.4截面配筋设计取由解得：取所需钢筋面积：配置9B12钢筋，As=1017mm2，满足要求。3.7.5截面强度验算取净保护层30mm,B12钢筋外径13.9mm,则满足要求满足要求同时，还需配置垂直主筋方向的构造钢筋，采用B8@150。3.8横隔梁内力计算在钢筋混凝土和预应力混凝土梁桥中,横隔梁对于加强结构的横向联系,保证结构的整体性,起着很大的作用,尤其是在车辆荷载和桥宽不断增大的情况下,横隔梁的计算已成为整个设计中比较重要的一部分。在设计中，可以偏安全的用中横隔梁的设计来代表所有其他横隔梁的设计，只需按求出的中横隔梁的剪力和弯矩配筋和强度验算即可。3.8.1确定作用在中横隔梁上的计算荷载跨中横隔梁的最不利荷载布置如下图所示：图3.18跨中横隔梁的受力图式纵向一行轮重对中横隔梁的计算荷载为：汽车荷载：=3.8.2绘制横隔梁的内力影响线由前面计算知①号梁横向影响线竖标值为：②号梁横向影响线竖标值为：1.绘制弯矩影响线对于②号和③号梁之间的截面弯矩影响线可计算如下：P=1作用在①号梁轴上时：==-0.69P=1作用在④号梁轴上时：==-0.41P=1作用在③号梁轴上时：==0.616有了这三个竖标值和已知影响线折点位置，就可以绘出影响线：图3.19中横隔梁内力影响线2.绘制剪力影响线对于①号主梁处截面的影响线可计算如下P=1作用在截面以右时：即（就是①号梁的荷载横向影响线）P=1作用在截面以左时：即截面内力计算将所求的计算荷载在相应的影响线上按最不利加载，对于汽车荷载并计入冲击作用（），则：汽车荷载产生的弯矩汽车荷载产生的剪力=鉴于横隔梁的恒载内力甚小，计算可略去不计，并考虑到可变作用中汽车荷载效应占总效应的百分比，则承载能力极限状态下作用效应基本组合设计值为：负弯矩由人群荷载控制:横隔梁配筋1.正弯矩配筋把铺装层计入截面，则横梁翼板有效宽度取以下最小值:①1/3跨径：②按规范要求取小者，即。暂取，则按《公预规》条规定：即：解得由公式得选用4B16，。满足要求验算截面抗弯承载力：2.负弯矩配筋取a=3cm由得：即：解得计算得选用4B16，此时验算截面抗弯承载力：横梁正截面含筋率：大于《公预规》条规定的受拉钢筋最小配筋百分率0.20%。满足规范要求。3.8.5横梁剪力效应计算及配筋设计按《公预规》条抗剪承载力验算要求：则横梁只需要按构造配置抗剪箍筋，选用双肢A8箍筋，4支座的设计与计算4.1支座的选用参照《标准图》，为改善行车平顺性，采用板式橡胶支座，板式橡胶支座具有减震性强、易安装、节省钢材等优点。所采用的橡胶板式支座的平面尺寸a×b=200mm×300mm，高h=49mm，橡胶层数为7，构造示意如图所示：图4.1板式橡胶支座构造图（单位：mm）4.2支座核算1.支座平面尺寸校核由满足支座平均压应力要求控制，即满足要求2.支座厚度确定常温下支座剪切变形模量，对寒冷地区（环境温度在-10℃以内）加重力钢板长、短边尺寸：中间橡胶层单层厚支座形状系数支座抗压模量两端支座等厚，主梁温度变形由两端支座均摊，则每一支座承担剪切变形：寒冷地区，温度取34℃-（-10℃）=44℃，对混凝土桥，主梁计算混凝土收缩徐变，暂按降温5℃计。支座橡胶总厚度应满足因墩台帽未设横坡，，则考虑制动力影响时应加入制动力产生的支座剪切变形。因两端支座尺寸与类型一致，抗推刚度相同，故每端支座应当担负一半跨内制动力。考虑双车道按同向行驶单列计：但不得小于90/2=45kN，故取T=45kN,全桥4片主梁，每端支座数4，故每一支座承担制动力T=45/4=11.25kN。计入制动力影响时，应满足：故实际支座橡胶层总厚采用值：满足要求不计制动力时计入制动力时均满足支座剪切变形要求。3.支座平均压缩为了使支座与主梁底不发生腹空现象，从而满足转角要求，为保证支座稳定，应限制其竖向压缩变形，要求。=0.5395mm式中Eb—橡胶弹性体体积模量，Eb=2000MPa主梁挠曲引起的梁端转角:则可见,满足要求。4.加重力钢板厚钢板用屈服极限。取实际规定其最小厚度。5.支座抗滑稳定验算不计制动力时满足要求。计入制动力时满足要求。故支座不会发生相对滑移，能保证使用安全。5盖梁与桩柱的设计5.1墩帽（盖梁）设计盖梁是将上部结构的恒载和活载传递给下部墩柱的重要部件，需要对盖梁的所承受的荷载进行计算，并按要求进行配筋和验算，从而保证整个桥梁那结构的使用安全。墩帽（盖梁）一般构造盖梁的尺寸如下图所示：图5.1桥墩一般构造图（单位：cm）图5.2墩帽（盖梁）一般构造图（单位：cm）5.1.2垂直荷载计算1.上部构造恒载垂直反力边梁中梁2.盖梁自重及内力计算挡块自重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：自重弯矩剪力。5-5截面：自重弯矩。剪力。表5.1盖梁自重及内力表编号自重/kN弯矩/kN*m剪力/kNQ左Q右1-117.97-6.83-20.07-20.072-225.17-11.60-27.27-27.273-352.12-40.08-54.2294.504-4102.1747.5042.3542.355-5146.6270.7900盖梁活载计算1.活载横向分配荷载对称布置用杠杆法,非对称布置用偏心压力法(上部主梁由左至右依次编号为1号,2号,3号,4号)。①单列偏载：1号梁:图5.31号梁横向分布系数计算图示2号梁:图5.42号梁横向分布系数计算图示②单列对称1号梁：图5.5杠杆法计算1号梁横向分布系数图示2号梁:图5.6杠杆法计算1号梁横向分布系数图示③双列偏载1号梁:图5.71号梁横向分布系数计算图示2号梁:图5.82号梁横向分布系数计算图示④双列对称1号梁:图5.91号梁横向分布系数计算图示同理,可计算出2号梁的横向分布系数:2.汽车顺桥行驶公路-Ⅱ级均布荷载公路-Ⅱ级集中荷载计算弯矩效应时计算剪力效应时①单孔单列荷载图5.10单孔荷载支点反力计算图总反力:2.双孔单列汽车荷载图5.11双孔荷载支点反力计算图3.汽车荷载横向分配后各梁支点反力表5.2汽车荷载横向分配后各梁支点反力Ri(单位：kN)计算方法荷载布置横向分布系数mcq单孔荷载双孔荷载BRiBRi按偏心受压法计算单列偏载1号梁0.537295.761158.824374.538201.1272号梁0.346102.334129.593号梁0.346102.344129.594号梁0.537158.824201.127双列偏载1号梁0.655296.761193.724375.538245.3222号梁0.55162.669205.9963号梁0.55162.699205.9964号梁0.655193.724245.322按杠杆法计算单列偏载1号梁0297.7610376.53802号梁0.5147.733187.2693号梁0.5147.733187.2694号梁000双列偏载1号梁0.307298.76190.74377.538114.9832号梁0.693205.052259.5553号梁0.693205.052259.5554号梁0.30790.74114.983计算公式为:式中Ri——考虑横向分配后第i号梁在桥墩处的支点反力（kN）;B——汽车荷载顺桥向行驶，在桥墩处产生的总反力（kN）;4.人群荷载（q=3kN/M）计算单孔布载双孔布载表5.3人群荷载反力表荷载布置横向分布系数mcrBR单孔荷载1号梁0.77830.0123.3482号梁0.42612.7853号梁0.42612.7854号梁0.77823.348双孔荷载1号梁0.77860.0242.6962号梁0.42625.5693号梁0.42625.5694号梁0.77846.696单孔对称1号梁1.26130.0137.8432号梁03号梁04号梁1.26137.843双孔对称1号梁1.26160.0275.6852号梁03号梁04号梁1.26175.685上部恒载与活载反力汇总结果表5.4各梁反力汇总表（单位:kN）荷载情况1号梁2号梁3号梁4号梁上部构造恒载456.94476.64476.64456.94双孔双列对称布置114.983259.555259.555114.983双孔双列非对称布置245.322205.996205.996245.322人群荷载对称布置75.6850075.685人群荷载非对称布置46.69625.56925.56946.6965.1.5墩柱反力G1计算G1计算公式为：分别计算上部恒载、双孔双列对称布置、双孔双列非对称布置和人群荷载对称布置这几种情况下墩柱的反力，并汇总如下：表5.5墩柱反力汇总表荷载情况计算结果（）上部恒载=933.58双孔双列对称布置=374.538双孔双列非对称布置=451.318人群荷载对称布置=75.6855.1.6盖梁各截面弯矩计算及组合表5.6盖梁各截面弯矩汇总表荷载情况各截面弯矩()1-12-23-34-45-5上部恒载①0-91.388-411.246208.386208.386汽车荷载②对称0-29.68-133.558301.918301.918非对称0-63.322-284.95260.66560.665人群荷载③对称0-15.137-68.117-68.117-68.117非对称0-9.339-42.026-8.787-8.787墩帽自重④-6.83-11.6-40.0847.570.79对称-8.196-182.091-804.863653.458681.406非对称-8.196-222.696-987.592382.153415.658上部构造恒载及活载引起的弯矩5.1.7剪力计算组合公式1.2×(①+④)+1.4×②+0.8×1.4×③表5.7剪力汇总表荷载情况墩柱反力各截面剪力()1-12-23-34-45-5左右左右左右左右左右上部恒载933.580-456.94-456.94-456.94-456.94476.64476.64000汽车荷载对称374.5770-118.397-118.397-118.397-118.397334.982334.982000非对称451.3190-316.613-316.613-316.613-316.613265.858265.858000人群荷载对称75.7090-75.709-75.709-75.709-75.70900000非对称72.2650-46.696-46.696-46.696-46.69625.56925.569000墩帽自重220.07-20.07-27.27-27.27-54.2294.542.3542.3500组合结果对称-24.084-873.575-905.9151091.7620-864.935-873.5751154.34250.820非对称-24.084-1074.125-1108.9511023.6270-1067.969-1073.1251086.20750.8205.1.8盖梁的配筋设计盖梁采用C30混凝土，主筋采用HRB335级钢筋，跨中最大弯矩,支点最小负弯矩1.跨中配筋设计由正截面强度计算公式由，解得=34.48查表选用8B25钢筋，满足要求2.支点处配筋设计支点处钢筋先将跨中钢筋部分弯起用于抵抗支座处的负弯矩，如果弯起钢筋不足以抵抗负弯矩再加配钢筋。解得=45.68弯起4根主筋，故还需配筋在本例中，选配4B25，作为架立筋，满足配筋条件。3.抗弯承载力校验(跨中截面)对于5-5截面应满足满足要求。4.截面抗剪检验根据《公预规》规定，应满足满足要求。分布钢筋选用HPB235钢筋取直径为12mm。箍筋选用HPB235级钢筋直径取10mm,箍筋间距取150mm。5.斜截面抗剪承载力校验满足要求。6.盖梁结构图见图纸。5.2墩柱设计恒载计算一孔上部构造恒载。盖梁自重293.24。一根墩柱自重系梁自重桩身每延米自重5.2.2活载垂直荷载计算1.双柱反力横向分布系数计算①单列布载双列布载人群荷载图5.12单双列布载图2.双柱垂直反力计算表5.8墩柱垂直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+)BK1K2(1+)BK2公路Ⅱ级双孔单列374.540.9375453.170.062530.21双孔双列749.080.6145594.0840.3855372.59人群双孔60.021.30778.446-0.307-18.426公路Ⅱ级单孔单列295.760.9375357.8510.062523.857双孔双列591.520.6145469.1190.3855294.297人群单孔30.011.30739.223-0.307-9.213根据上部结构计算结果，表中冲击系数（1+）=1.2906。人群荷载内力不计冲击系数。3.最大弯矩计算表（单孔布载）表5.9最大弯矩计算表荷载布载方式B1/kNB2/kNA墩底弯矩B墩底弯矩K10.25(1+)(B1-B2)K1K20.25(1+)(B1-B2)K2公路Ⅱ级单孔单列295.7600.937589.4630.06255.964单孔双列591.5200.6145117.280.385573.574人群荷载单孔30.0101.3079.806-0.307-2.303水平荷载计算水平荷载的计算采用集成刚度法进行各墩水平力分配。1.墩台刚度计算支座抗推刚度墩柱橡胶支座橡胶板尺寸20cm×30cm×4.9cm,厚度为49mm,剪切模量Ge=1.2MPa,则有：每个墩支座抗推刚度：桥台支座抗推刚度：图5.13墩柱抗推刚度计算图该桥为一墩两柱式，采用C25混凝土，弹性模量：。桥墩（台）与支座串联，其刚度为：桥墩桥台2.汽车制动力分配与计算①制动力的计算双孔布载时，依据《通用规范》，制动力不得小于90，故取HT=90。②制动力的分配，则得桥墩摩阻力由于大于0号台及2号台制动力，取制动力控制设计。3.温度影响力的分配根据规范要求计算，计算结果见汇总表。表5.10各墩台水平荷载汇总墩（台）号荷载类型012汽车制动力16.5628.4416.56温度影响力38.920-38.92墩柱底截面内力组合将墩底截面进行汇总并按表5.11进行内力组合：墩柱配筋设计1．由内力组合表知，有以下两种组合控制设计。其一，1.2×(①+②+③)+1.4×⑦+0.7×1.4×(⑧+⑩+eq\o\ac(○,11))，此时弯矩最大。代入数值得,。其二，1.2×(①+②+③)+1.4×⑤+0.7×1.4×(⑨+⑩+eq\o\ac(○,11))，此时竖向力最大。代入数值得,。2．配筋设计:取混凝土保护层厚度ag=5cm。，假定墩柱一端固定一端自由，由，需考虑挠曲对纵向弯曲的影响。按第一种内力组合控制设计时，,式中；；。代入数值得表5.11墩柱底截面内力组合表截面位置内力编号A柱底截面B柱底截面N/kNH/kNMN/kNH/kNM①上部荷载933.58933.58②盖梁自重146.62146.62③墩柱自重169.65169.65④双孔单列453.1764.7930.214.319⑤双孔双列594.08484.936372.5953.284⑥单孔单列357.85189.46323.8515.964⑦单孔双列469.119117.28294.29773.574⑧人群单孔39.2239.806-9.213-2.303⑨人群双孔78.4460-18.4260⑩温度影响力30.84/2109.48230.84/2109.482eq\o\ac(○,11)双孔制动力27.301/296.91927.301/296.9191.2×(①+②+③)+1.4×④+0.7×1.4×(⑨+⑩+eq\o\ac(○,11))2211.13556.978292.9791524.05656.978208.321.2×(①+②+③)+1.4×⑤+0.7×1.4×(⑨+⑩+eq\o\ac(○,11))2408.41557.978321.1832003.38956.978276.8711.2×(①+②+③)+1.4×⑥+0.7×1.4×(⑨+⑩+eq\o\ac(○,11))2039.2558.978327.5211524.18356.978208.3661.2×(①+②+③)+1.4×⑦+0.7×1.4×(⑨+⑩+eq\o\ac(○,11))2195.02559.978376.0751902.80756.978303.02按第二种内力组合控制设计时，,，同理可得现采用16根B22的HRB335型钢筋进行配置,配筋率。配筋设计以第一种组合情况为依据。由公式，验算截面承载力。根据公式，假设时，A=2.334，B=0.519，C=1.914，D=0.9397，此时，最接近实际值。竖向力验算：==弯矩验算：==5.3桩基设计桩长的确定根据《地基基础规范》规定，摩擦单桩受压容许承载力[Rg]可按下式计算，桩直径1.4m,成孔直径1.45m,桩周长，修正系数，清孔系数m0=0.7,桩底截面面积A=1.539m2,桩底土的容许承载力[]=240kPa,修正系数。设桩的入土深度在地面下h,将各参数代入公式得：==155.9+130.4h每延米桩的重量q1=38.465kN,每延米置换土重q2=27.702kN。考虑地面处，一根桩受到所有竖向荷载包括：N1为两跨恒载反力，N2为盖梁自重反力，N3为系梁自重反力，N4为一根墩柱自重，N5为两跨汽车活载反力，N6为两跨人群荷载反力，最大冲刷线（即地面线）以下桩身自重与换置土重的差值也作为外荷载考虑。++++++()=933.58+146.62+102/2+169.65+594.08+78.45+(38.465-27.702)=由得，h=15.19m，取h=16m。5.3.2桩的内力计算1.计算宽度：2.变形系数：式中；。3.桩的换算深度故按弹性桩计算，当时，按计算。4.最大冲刷线（本设计为地面线）处桩上外力P0、Q0、M0的计算（按一跨活载）=2256.225=5.最大冲刷线以下深度Z处桩截面上的弯矩Mz及水平压应力计算见下表：表5.12截面弯矩计算表005.776010376.074376.0740.550.25.7760.196960.9980615.5434375.342390.8881.110.45.7760.377390.9861729.7824370.872400.6551.660.65.7760.529380.9586141.777360.508402.2852.220.85.7760.645610.9132450.9495343.345394.3952.7715.7760.723050.8508957.0608319.998377.0583.321.25.7760.761830.7241560.1212272.334332.4553.881.45.7760.764980.6869460.3698258.34318.714.351.65.7760.737340.5937358.1885223.286281.4754.991.85.7760.684880.4988954.0486187.619241.6685.5425.7760.614130.4065848.4652152.904201.3696.652.45.7760.443340.2426234.98791.243126.237.762.85.7760.269960.1197921.304445.04966.3549.73.55.7760.050810.013544.009765.0929.10211.0845.7760.000050.000810.003940.3050.309值由凌志平编《基础工程》附表1、4查得弯矩图如下所示图5.14弯矩图值计算见下表：表5.13水平应力计算表005.7762.440661.6210000.550.25.7762.117791.290882.016715.858017.874721.110.45.7761.802731.000643.433769.0817912.51511.660.65.7761.502680.749814.2928710.207914.50082.220.85.7761.22370.537274.661179.7525114.431692.7715.7760.970410.361194.620468.1953912.81583.321.25.7760.745880.219084.261685.9651110.22673.881.45.7760.551750.107933.677913.428517.106414.351.65.7760.38810.024222.956610.879283.835934.991.85.7760.25386-0.03572.17569-1.45880.716825.5425.7760.14696-0.07571.39945-3.4361-2.03676.652.45.7760.00348-0.11030.03976-6.0064-5.96677.762.85.776-0.691-0.1054-0.9201-6.6988-7.61899.73.55.776-0.105-0.0569-1.74896-4.5251-6.274111.0845.776-0.108-0.014-2.0546-1.3496-3.4042水平压力图如下所示：图5.15水平压力图墩顶纵向水平位移验算1.桩在最大冲刷线处水平位移和转角==符合规范要求。==2.墩顶至最大冲刷线处距离,纵向水平力引起的墩顶位移：弯矩引起的墩顶位移=3.墩顶水平位移=4.水平位移允许值，符合要求。桩基配筋设计1.桩身截面材料强度验算最大弯矩出现在Z=1.66m处，该截面上=根据规范要求，取配筋率，则选用16根B25的HRB335型钢筋进行配置,,满足构造要求。桩身混凝土为C25，取。按《基础工程》表3.14得桩的计算长度为，式中由《公预规》第条规定，不再考虑构件在弯矩作用平面内的挠曲对轴向力偏心距的影响。，。根据公式，偏心距，假设时，查得A=2.4501，B=0.4699，C=2.0507，D=0.8483，代入上式算得，最接近实际值。因此得：====可见，桩身材料足够安全，故裂缝宽不在验算。2.绘制桩柱配筋图绘制的配筋图见所附图纸。6埋置式桥台设计6.1桥台和基础构造尺寸拟定1.基础分为两层，每层厚度为0.5m,台前襟边和台阶的宽度为相同值0.4m,台后襟边和台阶宽度为相同值0.2m。基础采用C25素混凝土，容重为24kN/m³。混凝土的刚性角为：。基础的扩散角为：，因此，扩大基础满足刚性角的要求。2.桥台构造采用埋置式U形桥台，台身采用C25片石混凝土浇筑，容重为。桥台帽，桥头搭板均采用C25混凝土，。台后和溜坡填土，内摩擦角为：，黏聚力C=0。3.桥台尺寸布置图如下：图6.1桥台尺寸布置图（单位：cm）6.2荷载计算上部构造恒载反力及桥台台身与基础土重的计算各项数值汇总于下表（注：表中弯矩以顺时针方向为正，逆时针为负，水平力以向右为正。以下同。）根据表中统计得：,表6.1桥台恒载计算表编号计算式竖向力P/kN对基底e/m弯矩11.0×1.549×8×25309.81.25387.2521.6×0.5×8×251600.9515230.5×2.4×0.35×2×25212.9561.9540.5×2.5×2.4×0.5（0.35+0.7）×5078.752.55200.8151.5×2.0×8×25600160061.5×5×8×2313801138070.5×1.6×5×8×23736-2.083-208.5380.5×3.7×8.8×24390.7