桥梁工程毕业设计：预应力混凝土空心板桥

桥梁工程毕业设计：预应力混凝土空心板桥1方案拟订与比选11设计资料1技术指标汽车荷载公路-Ⅱ级桥面宽度净702×10m人行道2设计洪水频率百年一遇3通航等级无4地震动参数地震动峰值加速度005g地震动反应谱特征周期035s相当于原地震基本烈度VI度12设计方案鉴于展架桥地质地形情况该处地势平缓桥全长较短故比选方案主要采用简支梁桥和连续梁桥形式根据安全适用经济美观的设计原则我初步拟定了两个方案121方案一预应力混凝土空心板桥本桥上部构造为6х16m的预应力混凝土空心板结构简单施工容易本桥采用预制安装先张法的施工方法先张法预制构件的制作工艺是在浇筑混凝土之前先进行预应力筋的张拉并将其临时固定在张拉台座上然后按照支立模板钢筋骨架成型浇筑及振捣混凝土养护及拆除模板的基本施工工艺待混凝土达到规定强度逐渐将预应力筋松弛利用力筋回缩和与混凝土之间的黏结作用使构件获得预应力优点预应力结构通过高强钢筋对混凝土预压不仅充分发挥了高强材料的特性而且提高了混凝土的抗裂性促使结构轻型化因而预应力混凝土结构具有比钢筋混凝土结构大得多的跨越能力采用空心板截面减轻了自重而且能充分利用材料构件外形简单制作方便方便施工施工工期短而且桥型流畅美观缺点行车不顺同时桥梁的运营养护成本在后期较高图1-1空心板桥布置图122方案二预应力混凝土连续箱型梁桥跨径分布3х32m箱形截面整体性好结构刚度大变形小抗震性能好主梁变形挠曲线平缓桥面伸缩缝少行车舒适施工采用预制安装的施工方法设计施工较成熟施工质量和工期能得到有效控制该种桥型传力明确计算简洁箱形截面有较大的抗扭刚度整体性好同时主桥线条明确结构稳定梁的等截面外形和谐各比例协调造型朴实图1-2连续箱梁布置图13方案比选表1-1各方案主要优缺点比较表预应力混凝土空心板桥预应力混凝土连续箱型梁桥跨径6х16m3х32m安全性自重轻跨径合适施工安全整体性好结构刚度大变形小抗震性能好适用性建筑高度小外形简单制作方便构件质量小方便架设能适用各种适用条件因为嵌固在箱梁上的悬臂板其长度可以较大幅度变化并且腹板间距也能放大箱梁有较大抗扭刚度美观性桥型流畅美观与周围环境和谐主桥线条简明结构稳定梁的等截面布置外形和谐个比例协调造型朴实经济性空心板截面可以充分利用材料经济合理箱型截面充分利用材料节约材料施工难易程度采用预制拼装的施工方法工期缩短采用预制装配的施工方法施工周期短通过对比从受力合理安全适用经济美观的角度综合考虑方案一预应力混凝土空心板桥为最佳推荐方案此方案采用预应力混凝土空心板结构简单节省材料经济合理采用预制装配的施工方法施工方便周期短而且桥型流畅美观2毛截面几何特性计算21基本资料211主要技术指标桥跨布置616m标准跨径1600m计算跨径1556m桥面总宽9m72×10m人行道设计荷载公路-Ⅱ级212材料规格预应力钢筋钢绞线直径mm截面面积1390mm2弹性摸量195×105MPa抗拉强度标准值1860MPa抗拉强度设计值1260MPa普通钢筋抗拉强度标准值335MPa抗拉强度设计值280MPa20×105MPa空心板块混凝土采用C40弹性模量取325×104MPa抗拉强度标准值184MPa抗拉强度设计值240MPa213设计规范1JTJ01-1997公路工程技术标准〔S〕北京人民交通出版社1997简称《标准》2JTGD60-2004公路桥涵设计通用规范〔S〕北京人民交通出版社2004简称《桥规》3JTGD62-2004公路钢筋混凝土及预应力桥梁设计规范〔S〕北京人民交通出版社2004简称《公预规》4JTGD60-1985公路桥涵地基与基础设计规范〔S〕北京人民交通出版社19855邵旭东桥梁工程上下册〔M〕北京人民交通出版社200422截面几何尺寸图本桥主梁采用124cm空心板桥宽9m选用5片主梁和两片边梁221桥面横断面布置图图21横断面图222板块结构几何尺寸a中板跨中截面b边板跨中截面图22截面几何尺寸图23毛截面几何特性计算231毛截面面积232毛截面重心位置全截面对12板高的静矩铰缝的面积毛截面重心离12板高处的距离铰缝重心对12板高处的距离233空心板毛截面对其重心轴的惯矩空心板的抗扭刚度可简化为图2-3的单箱截面近似计算图23计算的空心板简化图尺寸单位cm3主梁内力计算及作用效应组合31永久作用效应计算311空心板自重一期恒载A×ｒ5539×10×25138475kNm312桥面系自重二期恒载桥面铺装采用5cm的砼防水铺装层005×7×25875kNm10cm沥青混凝土01×7×23161kNm人行道采用混凝土则单侧人行道自重1×04×2496kNm单侧栏杆152kNm为计算方便近似各板平均分担考虑则每块空心板分摊到的每延米桥面系重力为313铰缝自重第二阶段结构自重因为铰缝自重采用C40混凝土因此其自重为5291×75×10×Ⅱ级荷载它由车道荷载和车辆荷载组成《桥规》规定桥梁结构整体计算采用车道荷载公路Ⅱ级车道荷载由075×1057875kNm的平均荷载和集中荷载两部分组成而在计算剪力效应时集中荷载标准值应乘以12的系数即计算剪力1212×16668200016kNm按《桥规》车道荷载的均布荷载应满布于使结构产生最不利效应的同号影响线上集中荷载标准值只作用在相应影响线中一个最大影响线峰值处本桥采用双车道应考虑折减汽车荷载横向分布系数计算跨中和四分点的横向分布系数按铰接板法计算支点按杠杆法计算荷载横向分布系数支点到四分点间按直线内插求得1跨中和四分点的荷载横向分布系数首先计算空心板的刚度系数由前面计算得到I39883×IT7173×∑ηi汽m∑ηi人板号1二列汽车m2汽120221＋0157＋0122＋00900295m026200780340板号2二列汽车m2汽120199＋0171＋0131＋01000301m021000790289板号3二列汽车m2汽120170＋0173＋0150＋01150304m015100980249板号4二列汽车m2汽120142＋0162＋0162＋01420304m011901190238见表3-3表3-3车道荷载作用下的横向分布系数表板号1234m2汽0295030103040304m0340028902490238由上表可知34板在荷载作用下最为不利考虑到人群荷载与汽车效应相组合因此跨中和四分点的荷载横向分布系数偏安全地取下列数据m2汽0304m02492支点的荷载横向分布系数则按杠杆法计算由图1-4得3-4板的支点荷载横向分布系数如下图33支点处荷载横向分布影响线及最不利布载图m汽05×100050m03支点到四分点处的荷载横向分布系数按内插法求得故由以上计算可知取3号板作为设计板其荷载横向分布系数如下表3-43板的荷载横向分布系数作用位置跨中至L4处支点汽车荷载030405人群荷载02490322汽车荷载冲击系数计算《桥规》规定汽车荷载的冲击力标准值为汽车荷载标准值乘以冲击系数按结构基频的不同而不同对于简支板桥3-1当时005当时045当时3-2其中I39883×10m代入得所以01767㏑-0015701767㏑49692-0015702676112676323可变作用效应计算1车道荷载效应跨中截面见图34弯矩不计冲击时3-3两车道荷载不计冲击kN·m计入冲击kN·m剪力不计冲击时3-4两车道荷载不计冲击kN计入冲击kN图34简支空心板跨中截面内力影响线及加载图l4截面参照图35弯矩不计冲击时3-3两车道荷载不计冲击kN·m计入冲击kN·m剪力不计冲击时两车道荷载不计冲击5608kN计入冲击7109kN图35简支空心板l4截面内力影响线及加载图支点截面剪力计算支点截面由于车道荷载产生的效应时考虑横向分布系数沿空心板跨长的变化同样均布荷载标准值应满布于使结构产生最不利的同号影响线上集中荷载标准值只作用于相应影响线中一个最大影响线的峰值处见图36两车道荷载不计冲3-4代入数据有12164kN计入冲击3-5代入数据有15419kN图36简支空心板支点截面内力影响线及加载图2人群荷载效应人群荷载是一个均布荷载当桥梁计算跨径小于或等于50m时人群荷载标准值为30kNm人行道板宽为净宽1m因此q1×33kNm跨中截面弯矩m0249×3×3026422261kNm剪力V0249×3×1945145kNm四分点截面弯矩m0249×3×226981696kNm剪力V0249×3×4376327kNm支点截面剪力V0249×3×778-××0249-0×3×××7股钢绞线作为预应力钢筋直径152mm公称截面面积139mm1860Mpa1260MpaMpa按《公预规》现取070预应力损失总和近似假定为20张拉控制应力来估算则采用10152钢绞线单根钢绞线公称面积139mm2则10×1391390mm2满足要求42预应力钢筋的布置预应力空心板选用10152钢绞线布置在空心板下缘40mm沿空心板跨长直线布置即沿跨长40mm保持不变见图41预应力钢筋布置应满足公预规的要求钢绞线净距不小于25mm端部设置长度不小于150mm的螺旋钢筋等图41空心板中板跨中截面预应力钢筋的布置43普通钢筋数量的估算及布置在预应力钢筋数量已经确定的情况下可由正截面承载能力极限状态要求的条件确定普通钢筋的数量暂不考虑在受压区配置预应力钢筋也暂不考虑普通钢筋的影响空心板截面根据惯性矩相等和面积相等可换算成等效工字形截面来考虑由cm2bh×16×55×23×9×23×46×23×46×2263311111求得cm394cm则得到等效工字形截面的上翼缘板厚度cm等效工字形截面的下翼缘板厚度cm等效工字形截面的肋板厚度bbb-2b124-2×394452cm等效工字形截面尺寸见图42图42空心板换算等效工字形截面尺寸单位cm估算普通钢筋时计算简图见图43图43普通钢筋计算简图可先假定则由下列可求得受压区的高度设由公预规由表3-6跨中代入上式得整理得且说明中和轴在翼缘板内可用下式求得普通钢筋面积≤0说明按受力计算不需要配置纵向普通钢筋现按照构造要求配置普通钢筋选用HRB335由公预规普通钢筋选用普通钢筋布置在空心板下缘一带截面受拉边缘沿空心板跨长直线布置钢筋重心至板下缘40mm处即见图43图44普通钢筋布置图5换算截面几何特性计算由前面计算已知空心板毛截面的几何特性毛截面面积毛截面重心轴至12板高的距离毛截面对其重心轴惯性51换算截面面积A05-15-25-3代入得52换算截面重心位置所有钢筋换算截面对毛截面重心的静矩为换算截面重心至空心板毛截面重心的距离为向下移则换算截面重心至空心板毛截面下缘的距离为则换算截面重心至空心板毛截面上缘的距离为换算截面重心至预应力钢筋重心的距离为换算截面重心至普通钢筋重心的距离为53换算截面惯性矩54换算截面弹性抵抗矩下缘上缘6承载能力极限状态计算61跨中截面正截面抗弯承载力计算预应力钢绞线合力作用点到截面底边的距离普通钢筋离截面底边的距离则预应力钢筋和普通钢筋的合理作用点到截面底边的距离为采用换算等效工字形截面来计算上翼缘厚度上翼缘工作宽度肋宽b452mm首先按公式来判断截面类型所以属于第一类T型应按宽度的矩形截面来计算其抗弯承载力由计算混泥土受压区高度x6-1将代入下式计算出跨中截面的抗弯承载力计算结果表明跨中截面抗弯承载力满足要求62斜截面抗剪承载力计算621截面抗剪强度上下限复核选取距支点处截面进行斜截面抗剪承载力计算截面构造尺寸及配筋见图5首先进行抗剪强度上下限复核按公预规529条6-2式中--验算截面处的剪力组合设计值KN由表2-7得支点处剪力及跨中截面剪力内插得到的距支点375mm处的截面剪力代入数据得计算结果表明空心板截面尺寸符合要求按公预规5210条由于并对照表3-6沿跨长各截面的控制剪力组合设计值在L5至支点的部分区段内按计算要求配置抗剪钢筋其他区段可按构造要求配置箍筋为了构造方便和便于施工本设计预应力混凝土空心板不设弯起钢筋计算剪力全部由混凝土和箍筋承受则斜截面抗剪承载力按下式计算6-3式中各系数按公预规527条规定采用箍筋采用双股则写出箍筋间距的计算式为箍筋采用HRB335则取箍筋间距150mm并按《公预规》要求在支左中心向跨中方向不小于一倍梁高范围内箍筋间距取100mm故箍筋间距取100mm配箍率按公预规9313条规定HRB335在组合设计剪力值的部分梁段可只按构造要求配置箍筋设箍筋仍选用双肢配筋率则可求得构造配筋的箍筋间距取经过综合考虑和比较箍筋沿空心板跨长布置如图61图61空心板箍筋布置图单位cm622斜截面抗剪承载力计算由图7-1我们选取以下三个位置进行空心板斜截面抗剪承载力计算①距支左中心处截面②距跨中位置处截面箍筋间距变化处③距跨中位置处箍筋间距变化处计算截面的剪力组合设计值可按表4-1由跨中和支点的设计枝内插得到计算结果见表6-1表6-1各计算截面剪力组合设计值截面位置跨中剪力426374089036905250236384⑴距支左中心处截面由于是直线配筋故此截面有效高度取与跨中近似相同由于不设弯起钢筋因此斜截面抗剪承载力按下式计算此处箍筋间距抗剪承载力满足要求⑵距跨中截面处截面此处箍筋间距斜截面抗剪承载力满足要求⑶距跨中位置处此处箍筋间距以上计算均表明满足斜截面抗剪承载力要求7预应力损失计算预应力损失与施工工艺材料性能及环境影响等有关影响因素复杂在无可靠试验资料的情况下则按《公路桥规》的规定估算本桥采用先张法施工本桥预应力钢筋采用直径为152mm的17股钢绞线控制应力取71锚具变形回缩引起的应力损失预应力钢绞线的有效长度取为张拉台座的长度设台座长采用一端张拉及夹片式锚具有顶压时则7-172加热养护引起的温度损失先张法预应力混凝土空心板采用加热养护的方法为减少温度引起的预应力损失采用分阶段养护措施设控制预应力钢绞线与台座之间的最大温差则273混凝土弹性压缩引起的预应力损失对于先张拉法构件7-2由公预规628条先张法构件传力锚固时的损失为则则74钢筋松弛引起的应力损失7-3式中代入得75混凝土收缩徐变引起的预应力损失7-4构件受拉区全部纵向钢筋重心处由预应力扣除相应阶段的预应力损失和结构自重产生的混凝土法向压应力其值为7-5预应力钢筋传力锚固龄期计算龄期为t时的混凝土收缩应变加载龄期为计算考虑的龄期为t时的徐变系数考虑自重的影响由于收缩徐变持续时间较长采用全部永久作用查表3-6得空心板全部永久作用弯矩在全部钢筋重心处由自重产生的拉应力为跨中截面支点截面则全部纵向钢筋重心处的压应力为跨中截面支点截面《公预规》规定不得大于传力锚固时混凝土立方体抗压强度的05倍设传力锚固时混凝土达到C则30MP0515MP则跨中四分点支点截面全部钢筋重心处的压应力为295MPa405MPa736MPa均小于15MPa满足要求设传力锚固龄期为7d计算龄期为混凝土终极值t设桥梁所处环境的大气相对湿度为75由前面计算知空心板毛截面面积A553900空心板与大气接触的周边长度为uu2×12402×7502×3202×904××2349301mm理论厚度h2247查公预规表627直线内插得到把各项数据代入计算公式得跨中截面支点截面76预应力损失组合传力锚固时第一批损失传力锚固后预应力损失总和跨中截面支点截面各截面的有效预应力跨中截面支点截面8验算81正常使用极限状态计算811正截面抗裂性验算正截面抗裂性计算是对构件跨中截面混凝土的拉应力进行计算并满足《公预规》63条要求对于部分预应力A类构件应满足两个要求第一在作用短期效应组合下第二在作用长期效应组合下即不出现拉应力为在作用短期效应组合下空心板抗裂验算边缘的混凝土法向拉应力空心板跨中截面弯矩换算截面下缘抵抗矩为扣除全部预应力损失后的预加力在构件抗裂验算边缘产生的预压应力8-18-2为在作用长期效应组合下空心板抗裂验算边缘的混凝土法向拉应力空心板跨中截面弯矩换算截面下缘抵抗矩符合《公预规》对A类构件的规定812斜截面抗裂性验算部分预应力A类构件斜截面抗裂性验算是以主拉应力控制采用作用的短期效应组合选用支点截面分别计算支点截面A-A纤维空洞顶面B-B纤维空心板换算截面C-C纤维空洞底面处主拉应力对于部分预应力A类构件应满足为混凝土的抗拉强度标准值C40主拉应力8121A-A纤维8-3为支点截面短期组合效应剪力设计值为计算主拉应力出处截面腹板的宽度为空心板A-A纤维以上截面对空心伴换算截面重心轴的静矩8-48-5为竖向荷载产生的弯矩在支点负值表示拉应力预应力混凝土A类构件在短期效应组合下预制构件应符合现A-A纤维符合要求8122B-B纤维S1240×39797×-2××230×39797-100--230×320×39797-100--780×39797-330×8264×10mm为竖向荷载产生的弯矩在支点B-B纤维符合《公预规》对部分预应力A类构件斜截面抗裂性要求8123C-C纤维为竖向荷载产生的弯矩在支点B-B纤维上述结果表明本桥空心板满足《公预规》对部分预应力A类构件斜截面抗裂性要求82变形计算821正常使用阶段的挠度计算使用阶段的挠度值按短期荷载效应组合计算并考虑挠度长期增长系数对于C40混凝土对于部分预应力A类构件使用阶段的挠度计算时抗弯刚度取跨中截面尺寸及配筋情况确定短期荷载组合作用下的挠度值可简化为按等效均布荷载作用情况计算8-6自重产生的挠度值按等效均布荷载作用情况计算↓消除自重产生的挠度并考虑长期影响系数后正常使用阶段的挠度值为计算结果表明使用阶段的挠度值满足《公预规》要求822预加力引起的反拱度计算及预拱度的设置8221预加力引起的反拱度计算空心板当放松预应力钢绞线时跨中产生反拱度设这时空心板混凝土强度达到C30预应力产生的反拱度计算按跨中截面尺寸及配筋计算并考虑反拱长期增长系数此时的抗弯刚度空心板当放松预应力钢绞线时设空心板混凝土强度达到C30换算截面面积所有钢筋截面换算面积对毛截面重心的静矩为换算截面重心至毛截面重心的距离向下移换算截面重心至空心板下缘的距离y-1614-7535136mm换算截面重心至空心板上缘的距离预应力钢绞线至换算截面重心的距离普通钢筋至换算截面重心的距离换算截面惯矩换算截面的弹性抵抗矩下缘上缘空心板换算截面几何特性汇总于表8-1表8-1空心板换算截面几何特性汇总表项目符号单位换算截面面积5672735566026换算截面重心至截面下缘距离3513635203换算截面重心至截面上缘距离3986439797预应力钢筋至截面重心轴距离3113631203普通钢筋至截面重心轴距离3113631203换算截面惯矩换算截面弹性抵抗矩由81计算得扣除预应力损失后的预加力为则由预加力产生的跨中反拱度并乘反拱长期增长系数得8222预拱度的设置由《公预规》655条当预加应力的长期反拱值小于按荷载短期效应组合计算的长期挠度时应设预拱度其值按该荷载的挠度值与预加应力长期反拱值之差采用应设预拱度跨中预拱度支点预拱度值沿顺桥向做成平顺的曲线83持久状态应力验算持久状态应力计算应计算使用阶段正截面混凝土的法向压应力预应力钢筋的拉应力斜截面的主压应力计算时作用取标准值不计分项系数汽车荷载考虑冲击系数831跨中截面混凝土的法向压应力验算跨中截面的有效预应力跨中截面的有效预加力标准值效应组合8-7832跨中预应力钢绞线的拉应力验算8-8为按荷载效应标准值计算的预应力钢绞线重心处混凝土法向拉应力预应力钢绞线中的拉应力为833斜截面主应力验算斜截面主应力计算选取支点截面的A-A纤维B-B纤维C-C纤维在标准值效应和预应力作用下产生的主压应力和主拉应力验算并满足的要求8-98-108-118331A-A纤维符合《公预规》要求8332B-B纤维符合《公预规》要求8333C-C纤维符合《公预规》要求84短暂状态应力验算预应力混凝土受弯构件按短暂状态计算时应计算构件在制造运输及安装等施工阶段由预加力扣除相应的应力损失构件自重及其它施工荷载引起的截面应力并满足《公预规》要求为此对本桥应计算在放松预应力钢绞线时预制空心板的板底压应力和板顶拉应力设预制空心板当混凝土强度达到C30时放松预应力钢绞线这时空心板处于初始预加力及空心板自重共同作用下计算空心板板顶上缘板底下缘法向应力由此计算空心板截面的几何特性见表1-9放松预应力钢绞线时空心板截面法向应力计算取跨中L4支点三个截面计算如下841跨中截面8411由预加力产生的混凝土法向应力由《公预规》615条8-13式中先张法预应力钢筋和普通钢筋的合力其值为8-148-15其中放松预应力钢绞线时预应力损失值由《公预规》628条对先张法构件则1395-156-30-05×14则大于满足要求布置在空心板支点截面上边缘9最小配筋率复核按《公预规》9112条预应力混凝土受弯构件最小配筋率应满足下列要求式中受弯构件正截面承载力设计值51计算得受弯构件正截面开裂弯矩值按下式计算其中扣除全部预应力损失后预应力钢筋和普通钢筋合力在构件抗裂边缘产生的混凝土预压应力由71计算得换算截面重心轴以上部分对重心轴的静矩其值为换算截面抗裂边缘的弹性抵抗矩由54计算得混凝土轴心抗拉标准值C40代入计算式得满足《公预规》要求10支座计算采用板式橡胶支座其设计按《公预规》84条要求进行设计101选定支座的平面尺寸橡胶支座的平面尺寸由橡胶板的抗拉强度和梁端或墩台顶混凝土的局部承压强度来确定对橡胶板应满足若选定支座平面尺寸则支座形状系数S为式中t中间层橡胶片厚度取满足规范要求橡胶板的平均容许压应力为橡胶支座的剪变弹性模量常温下橡胶支座的抗压弹性模量为计算时由表3-7可知最大支座反力为故102确定支座的厚度主梁的计算温度取温度变形由两端的支座均摊则每一个支座承受的水平位移为计算汽车荷载制动力引起的水平位移首先必须确定作用在每一个支座上的制动力对于16m桥梁可布置一行车队汽车荷载制动力按《桥规》436条为一车道上总重力的10一车道的荷载的总重为则其制动力标准值又要求不小于90kN取制动力为90kN7块板共28个支座每支座承受的水平力为按《公预规》84条要求橡胶层总厚度应满足不计汽车制动力时计汽车制动力时即《公预规》的其他规定选用四层钢板和五层橡胶片组成橡胶支座上下层橡胶片厚度为025cm中间层厚度为05cm薄钢板厚02cm则橡胶片的总厚度为支座总厚度符合规范要求103验算支座的偏转支座的平均压缩变形为其中按规范要求应满足即合格梁端转角为设恒载时主梁处于水平状态已知公路Ⅱ级荷载作用下梁端转角为验算偏转情况应满足符合规范要求104验算支座的稳定性按《公预规》843条规定按下式验算支座抗滑稳定性计入汽车制动力时不计入汽车制动力时式中在结构重力作用下的支座反力标准值橡胶支座的剪切模量取由汽车荷载引起的制动力标准值取橡胶支座与混凝土表面的摩阻系数取结构自重标准值和05倍汽车荷载标准值计入冲击系数引起的支座反力支座平面毛面积计算温度变化引起的水平力计入汽车制动力时则不计入汽车制动均满足规范要求支座不会发生相对滑动11下部结构计算111盖梁计算1111设计资料11111设计标准及上部构造设计荷载公路-Ⅱ级标准跨径16m计算跨径1556m上部构造预应力空心板简支梁11112地质条件亚砂土细砂淤泥质土亚粘土卵石11113材料钢筋盖梁主筋用HRB335钢筋其它均用R235钢筋混凝土盖梁墩柱用C3011114桥墩尺寸图111桥墩尺寸图cm1112盖梁计算11121荷载计算A上部结构永久作用见表11-1表11-1自重kNm单片138475全部220242B盖梁自重及作用效应计算12盖梁长度图112尺寸单位cm表11-2盖梁自重产生的弯矩剪力效应计算截面编号自重kN弯矩kN·m剪力kN1-105×10×12×2512×06×10×12×25288-18×12-108×13-126-126-1262-21×11×12×2533-15×15-9×131-33×12-51-6367923-305×11×12×251651362×05-33165×152-05×10×12×25×2-9×1315-230256276274-419×11×12×256271362×24-33165627×342-05×10×12×25×39-9×13245304001362KNC可变荷载计算可变荷载横向分布系数计算横载对称布置时用杠杆法非对称布置时用偏心受压法①公路Ⅱ级a对称布置时图1131单车列对称布置图尺寸单位cm图1132双车列对称布置图尺寸单位cm单车列双车列b非对称布置时图114车列非对称布置尺寸单位cm单列车由11-1已知则双列车由已知则②人群荷载图115人群布置图两侧有人群对称布置时b单侧有人群非对称布置时已知则按顺桥向可变荷载移动情况求得支座可变荷载反力的最大值图116尺寸单位m①公路Ⅱ级图116双孔布载单列车时双孔布载双列车时单孔布置单列车时单孔布载双列车时②人群荷载图117图117尺寸单位m单孔满载时双孔满载时可变荷载横向分布后各梁支点反力计算的公式为见表11-3表11-3各梁支点反力计算荷载横向分布情况公路ⅡⅡⅡ⑥公路Ⅱ级双列对称人群对称39872×61564059×4959273×36569465×2459273×115-64059×01-39872×⑦公路Ⅱ级双列对称人群非对称36539×61566725×4960473×36570133×2459408×115-64592×01-33336×⑧公路Ⅱ级双列非对称人群对称53803×61546094×4945928×36544756×2443582×115-41549×01-46911×⑨公路Ⅱ级双列非对称人群非对称50470×61548760×4947128×36545424×2443717×115-42082×01-40375×⑥⑦⑧⑨⑥⑦⑧⑨·φ22保护层5cm钢筋中心至混凝土边缘11141正截面抗弯承载力验算11-1011-1111-12先以1-1截面作配筋设计已知取即化简得解方程得用φ22钢筋其根数根实际选用8根配筋率该截面实际承载力为2-2截面已知取即化简得解方程得用φ22钢筋其根数根实际选用10根配筋率该截面实际承载力为3-3截面已知取即化简得解方程得用φ22钢筋其根数根实际选用8根配筋率该截面实际承载力为4-4截面已知取即化简得解方程得用φ22钢筋其根数根实际选用10根配筋率该截面实际承载力为就正截面承载能力与配筋率而言配筋设计满足《公预规》要求其它截面的配筋设计如表10-9所示表11-9各截面钢筋量计算表截面号MkN·m所需钢筋面积所需φ×07×43×257525kN墩柱自重31416××99×2519439kN作用墩柱底面的结构自重垂直力11212汽车荷载计算公路Ⅰ级单孔荷载单列车时相应的制动力为按《桥规》要求制动力不小于90kN故取制动力为90kN双孔作用单列车时相应的制动力为按《桥规》要求制动力不小于90kN故取制动力为90kN人群荷载单孔行人单侧双孔行人单侧汽车荷载中双孔荷载产生支点处最大反力值即产生最大墩柱垂直里力汽车荷载中单孔荷载产生最大偏心弯距即产生最大墩柱底弯矩11213双柱反力横向分计算单列车时双列车时人群荷载单列车双列车11214荷载组合最大最小垂直反力时计算见表10-10表11-10可变作用组合垂直反力计算双孔编号荷载状况最大垂直反力kN最小垂直反力kN横向分布横向分布1公路-ⅠⅠ级已乘以冲击系数12321最大弯矩时计算见表11-11表11-11可变作用组合最大弯矩计算单孔编号荷载情况墩顶反力垂直力水平力对柱顶中心弯矩041上部构造与盖梁计算139383002单孔双列车4559×0615××0437343734934注表11-11内水平力由两墩柱平均分配1122截面配筋计算及应力验算11221作用于墩柱顶的外力图1110作用于墩柱顶的外力垂直力最大垂直力最小垂直力水平力弯矩11222作用于墩柱底的外力11223截面配筋计算及验算已知墩柱顶用C30混凝土采用HRB335钢筋按规范取最小配筋率求的所需面积现选用12满足最小配筋率要求由于取双孔荷载按最大垂直力时墩顶按轴心受压构件验算根据《公预规》531条11-13满足规范要求单孔荷载最大弯矩时墩顶按小偏心受压构件验算计算得根据《公预规》539条规定设g088代入上式得按《公预规》提供的附录C表C02圆形截面钢筋混凝土偏压构件正截面抗压承载力计算系数表经试算查得各系数ABCD为设A1049B05982C-01903D19081代入后得0645m则故墩柱承载力满足规范要求12设计总结三个月的毕业设计我先根据设计资料进行横断面布置依据桥梁规范和结构设计原理进行了横向分布系数内力计算预应力钢束设计及截面几何性质计算预应力损失施工阶段正常使用应力挠度计算进行配筋后对其截面配筋进行了验算计算表明计算结构满足强度与刚度及稳定性的要求我查阅了大量书籍学到了许多新的知识尤其是桥梁设计与施工方面的基本知识在设计过程中我认真学习了大量设计示例和施工图纸使自己对桥梁设计和施工方面的认识达到了一个新的高度这对我以后更好的把理论知识运用到工程实践中打下了良好的基础在设计中我做到了严谨负责实事求是刻苦钻研积极收集查阅各种资料以保证设计依据充分计算准确无误我按照