土木工程(路桥)毕业设计说明书

山东科技大学学生毕业设计（论文）PAGE114PAGE1201工程概况1.1设计标准公路等级：二级公路，设计车速80m/h。设计荷载：公路-Ⅱ级汽车荷载。桥面宽度：净-7.5m+2×0.5m护栏。桥面坡度：双向横坡1.5%，不设纵坡。1.2地质资料1.2.1工程地质概况该地区属于滨海相海陆交互沉积地貌，地形基本平坦。场地表层为人工堆积杂填土，其下为亚粘土、细沙、中沙交替分布，该桥桥位场地土属中软土，场地类别为Ⅲ类。1.2.2场地地震效应拟建场地的基本地震烈度为Ⅶ度，地层分布较均匀稳定，在震动作用下不会发生地震液化现象，属建筑抗震一般地段，比较适宜本工程的建设。1.3水文资料小长河为一条季节性河流，枯水期断流，汛期流量较小，持续时间短。一般冲刷线高程-1.62m；最大冲刷线高程－3.12m。桥址区地表水及地下水为对砼具弱腐蚀性，对砼中的钢筋及钢结构具中等腐蚀性。年平均相对湿度：75%。2初步设计2.1工程概况初步分析本设计中桥梁总跨径50m，属于中桥，无特殊结构要求和不良地质情况。对于中小跨径公路桥，上部结构大多采用钢筋混凝土或预应力混凝土梁式结构。该类结构具有能够就地取材、耐久性好、适应性强、施工方便等优点。其中，尤以预应力混凝土梁桥优势更为明显，预应力技术的采用大大降低了梁高，提高了跨越能力，使建桥技术和运营质量均产生了较大飞跃。从主梁横截面形式上分，混凝土梁式桥可分为板桥、肋梁桥（例如：T形梁桥）和箱形梁桥。板桥构造形式简单、技术成熟、施工方便；肋梁桥显著减轻了自重，使跨越能力提高；箱梁抗弯、抗扭能力强，适于较大跨径体系。从受力特点上分类，混凝土梁式桥分为简支梁（板）桥、连续梁（板）桥和悬臂梁（板）桥。简支梁桥属于静定结构，受力和构造形式简单，应用广泛；连续梁桥属超静定结构，跨越能力大，适用于桥基良好的场合；悬臂梁桥属静定结构，但因其行驶状况不良，目前已较少采用。按施工方法分类，可分为预制装配式和整体现浇式。装配式施工方便，不受季节影响；整体现浇式整体性好，但不利天气会给施工带来很大影响。由《工程地质勘察报告》知，该工程位于冲积平原上，场地土属中软土。对于中软土地基，下部结构多采用柱式桥墩、钻孔灌注桩，桥台多采用埋置式桩柱式桥台。柱式墩是目前公路桥梁中广泛采用的桥墩形式，其自重轻，结构稳定性好，施工方便、快捷，外观轻颖美观，桥墩布设灵活性大等优点。对于基础，由于扩大基础对地基承载力要求高，而且对环境影响大，故对于该类桥，宜采用钻孔灌注桩基础。从以上分析，初选桥梁形式为：上部采用装配式梁式结构（预制空心板或T梁），下部采用柱式桥墩、钻孔灌注桩。2.2预选方案设计方案的选择，应综合考虑适用、经济、美观、安全及施工难易等方面因素，合理选择上部构造型式、下部构造型式、分孔型式等，以最终确定最佳实施方案。对于本桥，提出以下三种预选方案：2.2.1普通混凝土简支T梁桥上部结构采用预制混凝土T型梁，主梁简支、桥面铺装连续，跨径3×16m=48m。主梁全长15.96m，梁端设4cm伸缩缝。横桥向采用4片主梁，梁间距2.1m，中间含0.5m现浇段，中主梁翼缘宽1.6m，边主梁翼缘宽1.9m（外侧悬臂加长0.3m）。下部采用钻孔灌注桩、双柱式墩（台）。墩直径为1.0m，桩直径1.2m，桥台桩柱直径1.2m。2.2.2预应力混凝土简支T梁桥上部结构采用预制预应力混凝土T型梁，主梁简支、桥面铺装连续，跨径3×16m=48m。主梁全长15.96m，梁端设4cm伸缩缝。横桥向采用4片主梁，梁间距2.1m，中间含0.5m现浇段，中主梁翼缘宽1.6m，边主梁翼缘宽1.9m（外侧悬臂加长0.3m）。下部采用钻孔灌注桩、双柱式墩（台）。墩直径为1.0m，桩直径1.2m，桥台桩柱直径1.2m。2.2.3预应力混凝土简支空心板上部采用预制预应力混凝土空心板，先张法，主梁简支、桥面铺装连续，跨径3×16m=48m。主梁全长15.96m，梁端设4cm伸缩缝。横桥向采用8片空心板，中板宽0.99m，边板宽0.995+0.25（悬臂）=1.245m，板底预留逢1cm。下部采用钻孔灌注桩、双柱式墩（台）。墩直径为1.0m，桩直径1.2m，桥台桩柱直径1.2m。2.3方案比选方案必选方案比选项普通混凝土简支T梁桥预应力混凝土简支T梁桥预应力混凝土简支空心板适用性施工方便；结构尺寸标准化。跨越能力大；结构尺寸标准化；施工方便。构造形式简单；广泛适用于中桥；架设方便；施工技术成熟。经济性梁截面尺寸较大；用钢量大。用钢量介于方案1和3之间建筑高度较小；用钢量较T梁小。安全性一般安全，行车方便安全美观性梁高较大，影响美观性一般一般其它方面需要大面积预制场地和吊装设备需要大面积预制场地和吊装设备比T梁更易堆放和吊装经以上各方面的综合比较，选定最优方案为方案—装配式预应力混凝土简支空心板3上部结构设计3.1设计资料3.1.1跨径标准跨径，计算跨径：，主梁全长。3.1.2桥面净空，设计车速80km/h。3.1.3设计荷载公路-Ⅱ级汽车荷载。3.1.4材料预应力钢筋采用钢绞线；非预应力钢筋采用HRB335，R235；空心板采用C40混凝土；铰缝采用C40细集料混凝土；桥面铺装为：10cmC40防水混凝土+FYT-1型防水层+9cm沥青混凝土；栏杆采用C30号混凝土。3.1.5设计依据（1）《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）；（2）《公路钢筋混凝土与预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD64-2004）；（3）《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTJ024-85）；（4）《公路工程技术标准》（JTGB03-2003）；（5）《公路工程抗震设计规范》（JTJ004-89）；（6）《公路桥涵施工技术规范》（JTJ043-2000）。3.2构造形式及尺寸选定该桥桥面净空设为净-7.5+2×0.5（护栏），全桥宽采用8块C40预制预应力砼空心板，中板宽99cm，边板宽99.5cm+25cm（悬臂部分）=124.5cm，板高70cm，空心板全长15.96m。预应力钢绞线沿板跨长直线布置，采用先张法施工工艺。中板横截面构造如图3.1，边板横截面构造如图3.2。图3.1中板横断面（单位：cm）图3.2边板横断面（单位：cm）3.3毛截面几何特性计算3.3.1毛截面面积A1=0.55×5=12.5cm²A2=5×55=275cm²A3=0.5×50×5=125cm²A4=0.5×5×10=25cm²A5=3.14×25×25=1962.5cm²Ah=4530cm²3.3.2毛截面的中心位置3.3.3毛截面对重心的惯距Ih=0.0224cm²3.4作用效应计算3.4.1永久作用效应（恒载）计算空心板自重（第一阶段结构自重）中板：边板：桥面系自重（第二阶段结构自重）栏杆（单侧）：桥面铺装：10cmC40防水混凝土+9cm沥青混凝土每块空心板分摊到的每延米桥面系重力为：铰缝自重（第二阶段结构自重）故得，空心板每延米总重力为：中板：（第一阶段结构自重）（第二阶段结构自重）边板：（第一阶段结构自重）（第二阶段结构自重）表3.2永久作用效应汇总表项目作用种类作用（kN/m）计算跨径l（m）作用效应M（kN·m）作用效应V（kN）跨中1/4跨支点1/4跨中板10.63415.60323.49242.6182.9541.479.05515.60275.45206.5970.6335.3119.68915.60598.94449.20153.5776.79边板12.79215.60389.13291.8599.7849.899.05515.60275.45206.5970.6335.3121.84715.60664.59498.44170.4185.20注：表中。3.4.2可变作用效应计算本桥为野外公路桥，未设人行道，不必计算人群荷载。汽车荷载采用公路-Ⅱ级。汽车荷载横向分布系数计算：在空心板跨中及1/4跨径处采用铰接板法计算，支点处采用杠杆法计算，在支点～1/4跨之间按直线内插求得。a.跨中及1/4跨径处（铰接板法）：空心板刚度参数：（式3.1）计算抗扭刚度，中板、边板可分别简化如下（粗实线所示）：图3.4计算空心板截面简化图（单位：cm）中板：边板：由前面计算知：中板：边板：将以上数据代入式3-1，得中板：边板：根据所求刚度参数查《桥梁工程》附录Ⅰ“铰接板荷载横向分布影响线竖标表”，取8块板情况，P402。中板（2~7号板），边板（1号、8号板），在及间线性内插，得1~4号板在车道荷载作用下的荷载横向分布影响线值，列于下表：表3.3各板荷载横向分布影响线坐标值表位置编号1234567810.010.1910.1680.1420.1220.1070.0960.0890.0850.020.2390.1970.1510.1170.0930.0760.0660.0610.015760.2190.1850.1470.1190.0990.0840.0760.07120.010.1680.1650.1480.1270.1110.1000.0920.0890.020.1970.1930.1630.1270.1010.0830.0710.0660.015390.1840.1800.1560.1270.1060.0910.0810.07730.010.1420.1480.150.1370.1200.1080.1000.0960.020.1510.1630.1680.1470.1160.0960.0830.0760.015390.1470.1560.1600.1420.1180.1020.0910.0850.010.1220.1270.1370.1430.1340.120.1110.1070.020.1170.1270.1470.1580.1420.1160.1010.0930.015390.1190.1270.1420.1510.1380.1180.1060.099将表中的值按一定比例绘于各号板的轴线下方，连成光滑曲线，则得1~4号梁的荷载横向分布影响线，如图3.5所示：图3.5荷载横向分布影响线各板横向分布系数计算如下：1号板：（如图3.5所示，按2列车布设，下同。）2号板：3号板：4号板：b.支点处（杠杆法）支点处横向分布系数按杠杆原理法计算，如图3.6：图3.6支点处荷载横向分布影响线1号板：2号板：3、4号板布载方式同2号板，为最不利状态，横向分布系数为c.支点到1/4跨径处的荷载横向分布系数由线性内插求得。空心板的荷载横向分布系数汇总于下表：表3.4空心板的横向分布系数作用位置板号支点l/4跨中10.370.2780.27820.50.2740.27430.50.2710.27140.50.2630.26汽车荷载冲击系数计算《桥规》规定，汽车冲击系数的计算采用以结构基频为主要影响因素的计算方法。对于简支板桥，结构基频为：。中板：C40混凝土弹性模量，跨中截面惯距，计算跨径，每延米结构自重，分别代入公式：边板：C40混凝土弹性模量，跨中截面惯距，计算跨径，每延米结构自重，分别代入公式：当时，。，所以取作为设计值。，汽车荷载冲击系数：。车道荷载效应计算公路-Ⅱ级车道荷载由均布荷载和集中荷载组成：（计算剪力时）计算车道荷载引起的空心板跨中、l/4跨径处、支点截面的效应时，均布荷载满布于使空心板产生最不利效应的同号影响线上，集中荷载只作用于影响线一个最大峰值处。见图3-7、图3-8、图3-9。计算跨中、l/4跨径处车道荷载效应时，跨中横向分布系数按边板值最不利情况计算；计算支点处时，各截面横向分布系数按3-4号板分别取值计算。跨中截面图3.7空心板跨中截面内力影响线及加载图弯矩：1)不计汽车冲击2）计入汽车冲击剪力：1）不计汽车冲击2）计入汽车冲击l/4截面图3.8空心板l/4跨径截面内力影响线及加载图弯矩：1)不计汽车冲击2）计入汽车冲击剪力：1)不计汽车冲击2）计入汽车冲击c.支点截面支点处弯矩为0，只计算剪力。需考虑各板横向分布系数延空心板跨长的变化。图3.9支点截面剪力计算简图不计汽车冲击1号板（边板）：同样计算方法可得，2、3、4号板的剪力分别为：129.09kN、128.95kN、128.57kN。计入汽车冲击即将上步数值乘以倍，代入数值得1、2、3、4号板的剪力分别为：121.94kN、158.86kN、158.69kN、158.22kN。表3.5车道荷载效应汇总表板号是否计入汽车冲击弯矩M（kN-m）剪力V（kN）支点l/4跨中支点l/4跨中1否0197.78263.7099.0955.1034.59是0243.39324.51121.9467.8042.572否0197.78263.70129.0955.1034.59是0243.39324.51158.8667.8042.573否0197.78263.70128.9555.1034.59是0243.39324.51158.6967.8042.574否0197.78263.70128.5755.1034.59是0243.39324.51158.2267.8042.57控制设计值边板（1号）否0197.78263.7099.0955.1034.59是0243.39324.51121.9467.8042.57中板（2号）否0197.78263.70129.0955.1034.59是0243.39324.51158.8667.8042.573.4.3作用效应组合按《桥规》，公路桥涵结构设计应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，并用于不同的计算项目。按承载能力极限状态设计时基本组合表达式为：——结构重要性系数，本桥属中桥，取；——效应组合设计值；——永久作用效应标准值；——汽车荷载效应（含冲击力）的标准值。按正常使用极限状态设计时，采用以下两种效应组合：作用短期效应组合——作用短期效应组合设计值；——永久作用效应标准值；——不计冲击的汽车荷载效应标准值。作用长期效应组合，式中各符号意义同上。当需进行弹性阶段截面应力计算时，各作用效应的分项系数及组合系数均取为1.0，此时效应组合表达式为：——标准值效应组合设计值；——永久作用效应、汽车荷载效应（含汽车冲击力）的标准值。表3.61号板（边板）作用效应组合计算汇总表作用种类弯矩M（kN-m）剪力V（kN）l/4跨中支点l/4跨中作用效应标准值永久作用效应g()498.44664.59170.4185.200可变作用效应（车道荷载）不计冲击（）197.78263.7099.0955.1034.59计入冲击（）243.39324.51121.9467.8042.57承载能力极限状态基本组合（）1.2(1)598.13797.51204.49102.2401.4(2)340.75454.31170.7294.9259.60(1)+(2)938.871251.82375.21197.1659.60正常使用极限状态作用短期效应组合（）(3)498.44664.59170.4185.20(4)138.45184.5969.3638.5724.21(3)+(4)636.89849.18239.77123.7724.21荷载长期效应组合（）(5)498.44664.59170.4185.20(6)79.11105.4839.6422.0413.84(5)+(6)577.55770.07210.05107.2413.84弹性阶段截面应力计算标准值效应组合S(7)498.44664.59170.4185.20(8)243.39324.51121.9467.8042.57=(7)+(8)741.83989.10292.35153.0042.57表3.72号板（中板）作用效应组合计算汇总表作用种类弯矩M（kN-m）剪力V（kN）l/4跨中支点l/4跨中作用效应标准值永久作用效应g()449.20598.94153.5776.790可变作用效应（车道荷载）不计冲击（）197.78263.70129.0955.1034.59计入冲击（）243.39324.51158.8667.8042.57承载能力极限状态基本组合（）1.2(1)539.04718.73184.2892.1501.4(2)340.75454.31222.4094.9259.60(1)+(2)879.791173.04406.69187.0759.60正常使用极限状态作用短期效应组合（）(3)449.20598.94153.5776.790(4)138.45184.5990.3638.5724.21(3)+(4)587.65783.53243.93115.3624.21荷载长期效应组合（）(5)449.20598.94153.5776.790(6)79.11105.4851.6422.0413.84(5)+(6)528.31704.42205.2198.8313.84弹性阶段截面应力计算标准值效应组合S(7)449.20598.94153.5776.790(8)243.39324.51158.8667.8042.57=(7)+(8)692.59923.45312.43144.5942.573.5预应力钢筋数量估算及布置3.5.1预应力钢筋数量估算按正常使用极限状态正截面抗裂性确定有效预加力，对于部分预应力A类构件，短期荷载效应下，应满足：初步设计时，近似取，，带入上式得本设计中，C40混凝土抗拉强度标准值：，短期弯矩效应组合：，；毛截面面积：A(中板)=0.409m2，A(边板)=0.492m2；抗弯惯矩：，；假设，则预应力筋重心对毛截面中心轴的偏心距：，。将各数值带入上式得：则所需预应力钢筋截面面积：中板、边板均采用1×7股钢绞线作为预应力钢筋，直径12.7mm，截面面积98.7mm2,。按《公预规》，张拉控制应力，取，预应力损失总和近似假定为20%的张拉控制应力。则所需预应力筋截面面积为：中板采用15根钢绞线，则实配预应力筋总面积，满足要求。边板采用16根钢绞线，则实配预应力筋总面积，满足要求。3.5.2预应力筋的布置中板、边板分别采用15根和16根钢绞线布置在空心板下缘，，沿空心板跨长之线布置，见图3-10。预应力筋布置应满足《公预规》要求，钢绞线净距不小于25mm，端部设置长度不小于150cm的螺旋钢筋等。图3.10跨中截面预应力钢筋布置图（单位：cm）3.5.3普通钢筋数量的估算及布置等效截面换算将空心板截面按照等面积、等惯性矩和形心不变的原则换算成工字形截面。换算方法如下：a.中板按面积相等：按惯性矩相等：联立求解上述两式得：，这样，在空心板截面高度、宽度以及圆孔的形心位置都不变的条件下，等效工字形截面尺寸为：上翼板厚度：下翼板厚度：腹板厚度：图3.11中板等效工字型截面（单位：cm）b.边板计算方法同中板，过程如下：，解得：，等效工字形截面尺寸为：，，。图3.12边板等效工字型截面(单位：cm)普通钢筋估算a.中板普通钢筋选用HBR335，。C40混凝土，承载能力极限状态跨中弯矩，，，，，。设受压区高度为x，假设，即中和轴确实在翼缘板之外。上翼缘混凝土能提供的抗弯惯矩：确定受压区高度x：，代入数值解得，，可见中和轴确实在翼缘板之外。普通钢筋的面积需满足：采用4φ14，，满足要求。普通钢筋4φ14布置在中板下缘一排，沿板跨长直线布置，钢筋重心至板下缘4.5cm处，即。b.边板承载能力极限状态跨中弯矩，，，，，其它参数同中板。设受压区高度为x，假设，即中和轴确实在翼缘板之外。，代入数值，解得，，可见中和轴确实在翼缘板之外。普通钢筋的面积需满足：普通钢筋选用HBR335，，采用3φ14，，满足要求。普通钢筋3φ14布置在边板下缘一排，沿板跨长直线布置，钢筋重心至板下缘4.5cm处，即。3.6换算截面几何特性计算3.6.1中板换算截面面积换算截面重心位置所有钢筋换算截面对空心板毛截面重心的静矩为：换算截面重心到毛截面重心的距离为：则换算截面重心至空心板截面下缘、上缘的距离分别为：，换算截面重心至预应力钢筋、普通钢筋重心的距离分别为：，换算截面惯性矩换算截面弹性抵抗矩下缘：上缘：3.6.2边板换算截面面积换算截面重心位置所有钢筋换算截面对空心板毛截面重心的净矩为：换算截面重心到毛截面重心的距离为：则换算截面重心至空心板截面下缘、上缘的距离分别为：，换算截面重心至预应力钢筋、普通钢筋重心的距离分别为：，换算截面惯性矩换算截面弹性抵抗矩下缘：上缘：3.7承载能力极限状态计算3.7.1中板跨中正截面抗弯承载力计算预应力筋和普通钢筋的合力作用点到截面底边的距离：；截面有效高度：。采用等效工字形截面来计算，参见图3-11。判断截面类型：，所以属于第二类T形截面。计算受压区高度x：，代入数值，可见，满足。将x代入下式得出跨中截面的抗弯承载力：可见，跨中截面抗弯承载力满足要求。斜截面抗剪承载力计算a.截面抗剪强度上、下限复核根据《公预规》第5.2.9条，矩形、T形和I形截面的受弯构件，其抗剪截面应符合下列要求：验算截面取距支点h/2处，该处剪力组合设计值由表3-7中支点和跨中剪力线性内插求得：；等效工字形截面腹板宽度。将各数值代入上式得：表明空心板截面尺寸满足要求。按《公预规》第5.2.10条：若满足，可不进行斜截面抗剪承载力的验算，仅需要按第9.3.13条构造要求配置箍筋。图3.13剪力包络图可见，由支点向跨中方向的一段距离内需要按计算要求配置抗剪箍筋，如图3-13所示。为构造和施工方便，本设计预应力混凝土空心板不设斜筋和弯起筋，计算剪力全部由混凝土和箍筋承担。斜截面抗剪承载力按下式计算：式中，各数值按《公预规》5.2.7条规定取用：，纵向钢筋配筋率：，箍筋选用双肢φ10型（HRB335级钢筋），。各参数代入上式得：解得，箍筋的配筋率：。又，，则箍筋间距：取箍筋间距为配箍率：，满足《公预规》9.3.13条最小配箍率规定。按《公预规》要求，在支座中心向跨中方向不小于一倍梁高范围内，箍筋间距取为100mm。该范围定为1m（大于一倍梁高0.7m）。图3.14中板箍筋布置图（单位：cm）对于按构造配筋的区段，仍选用双肢φ10型（HRB335级钢筋），取间距为200mm，可满足规范要求。箍筋沿板跨长布置如图3-14所示。b.斜截面抗剪承载力计算由图-14，选取以下两个位置进行斜截面抗剪承载力计算：eq\o\ac(○,1)距支座中心h/2=350mm处截面，距跨中距离：x=7450mm；eq\o\ac(○,2)距跨中距离：x=6900mm处截面（箍筋间距变化处）。计算截面的剪力组合设计值，可按表3-7由跨中和支点的设计值内插得到，结果列于下表：表3.8各计算截面的剪力组合设计值截面位置x(mm)支点x=7800x=7450x=6900跨中x=0剪力组合设计值406.69391.12366.6459.60eq\o\ac(○,1).距支座中心h/2=350mm处截面，即x=7450mm处。斜截面抗剪承载力：式中，，，，，，，。各参数代入上式得：，抗剪承载力满足要求。eq\o\ac(○,2).距跨中距离：x=6900mm处截面（箍筋间距变化处）。，其它参数与eq\o\ac(○,1)相同。斜截面抗剪承载力：，抗剪承载力满足要求。计算表明，均满足斜截面抗剪承载力要求。3.7.2边板对于边板，计算方法和步骤与中板相同，经验算，跨中截面正截面抗弯承载力满足要求；配置箍筋情况与中板一致，经斜截面抗剪承载力计算，能满足要求。3.8预应力损失计算按《公预规》规定，直径12.7mm的1×7股钢绞线，张拉控制应力取为：。3.8.1锚具变形、钢筋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，采用一段张拉及夹片式锚具，有顶压时，则：3.8.2加热养护引起的损失先张法预应力空心板采用加热养护的方法，为减少温差引起的预应力损失，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：3.8.3预应力钢筋松弛引起的损失根据《公预规》规定，采用超张拉工艺，其计算公式为：σ=张拉系数，低松弛系数，1860MPa，传力锚固时的钢筋应力：σ=1304-15.6=1286.4MPa，代入公式：3.8.4混凝土弹性压缩引起的应力损失对于先张法构件，由混凝土弹性压缩引起的应力损失为：式中，预应力钢筋与混凝土弹性模量的比值：中板：，，，边板：，，，于是得中板、边板预应力损失分别为：3.8.5混凝土收缩徐变引起的应力损失根据《公预规》公式（6.2.7-1）有：中板a.受拉区全部纵筋的含筋率：。，式中：，。代入数值，扣除相应阶段预应力损失后，，式中，代入数值，同时有，=1.9510MPa，6.0。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。中板跨中、l/4处及支点截面全部永久作用弯矩由表3-7查得。在全部钢筋重心处由自重产生的拉应力为：跨中截面：l/4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：l/4截面：支点截面：b.徐变系数及收缩应变按《公预规》6.2.7条及表6.2.7计算。空心板与大气接触的的周边长度：；跨中截面理论厚度：。设传力锚固龄期为7d，桥梁所处环境的年平均相对湿度为75%，即在范围70%≤RH≤99%内。查表6.2.7，在h=100mm和h=200mm之间线性内插得：徐变系数终值：；收缩应变系数终值：。把各项数值代入计算式中，得：跨中：l/4:支点：边板a.受拉区全部纵筋的含筋率。，式中：，。代入数值，扣除相应阶段预应力损失后，，式中，代入数值，同时有，=1.9510MPa，6.0。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。边板跨中、l/4处及支点截面全部永久作用弯矩由表3-6查得。在全部钢筋重心处由自重产生的拉应力为：跨中截面：l/4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：l/4截面：支点截面：b.徐变系数及收缩应变按《公预规》6.2.7条及表6.2.7计算。空心板与大气接触的的周边长度：；跨中截面理论厚度：。设传力锚固龄期为7d，桥梁所处环境的年平均相对湿度为75%，即在范围70%≤RH≤99%内。查表6.2.7，在h=100mm和h=200mm之间线性内插得：徐变系数终值：；收缩应变系数终值：。把各项数值代入计算式中，得：跨中：l/4:支点：3.8.6预应力损失组合中板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：l/4截面：支点截面：各截面的有效预应力：跨中截面：l/4截面：支点截面：边板：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：l/4截面：支点截面：各截面的有效预应力：跨中截面：l/4截面：支点截面：表3.9预应力损失汇总表（单位：MPa）板别传力锚固时的损失(MPa)传力锚固后预应力损失总和(MPa)各截面有效预应力值(MPa)跨中l/4支点跨中l/4支点中板128.31210.96229.21283.961091.041072.791018.04边板127.95213.98232.94288.731088.021069.061013.273.9正常使用极限状态计算3.9.1正截面抗裂性验算该步骤是对空心板跨中截面混凝土拉应力的验算。对于部分预应力A类构件，按《公预规》6.3条，应满足：作用短期效应组合下，；荷载长期效应组合下,。取跨中截面验算。中板：a.作用短期效应组合下，抗裂验算边缘混凝土法向拉应力：跨中截面弯矩（表3-7），换算截面下缘抵抗弯矩，代入得：中板跨中截面下缘的预压应力为：式中，将各数值代入上式中得：荷载长期效应组合下，抗裂验算边缘混凝土法向拉应力：，，代入得：由此得：上述计算结果表明，在作用短期效应组合及荷载长期效应组合下，中板正截面抗裂性满足《公预规》对A类构件的规定。边板：a.作用短期效应组合下，（表3-6），，代入得：边板跨中截面下缘的预压应力为：式中，将各数值代入上式中得：b.荷载长期效应组合下，，，代入得：由此得：上述计算结果表明，在作用短期效应组合及荷载长期效应组合下，边板正截面抗裂性满足《公预规》对A类构件的规定。3.9.2斜截面抗裂性验算部分预应力A类构件斜截面抗裂性的验算，采用作用短期效应组合，以主拉应力为控制，作用短期效应组合及预加力引起的混凝土主拉应力需满足：，C40混凝土抗拉强度标准值：。取支点截面，分别计算A-A纤维（空洞顶面）、B-B纤维（换算面积重心轴处）、C-C纤维（空洞底面）处主拉应力。如图3.15所示：图3.15斜截面抗剪验算（单位：cm）中板：a.A-A纤维（空洞顶面），支点截面作用短期效应组合剪力设计值：；计算主拉应力处截面腹板总宽：；截面抗弯惯矩：；A-A纤维以上截面对空心板换算截面重心代入数值得：式中，，其中：代入得：代入式中：（支点处弯矩）代入式中：负值表示该处受拉应力。可见，A-A纤维处的主拉应力，在限值范围内，满足规范要求。b.B-B纤维（换算面积重心轴处），,,。B-B纤维以上截面对空心板换算截面重心轴的静矩：代入数值得：，其中：，，代入上式得：代入式中：，代入式中：负值表示该处受拉应力。可见，B-B纤维处的主拉应力，在限值范围内，满足规范要求。c.C-C纤维（空洞底面），,,。C-C纤维以下截面对空心板换算截面重心轴的静矩：代入数值得：，其中：，，代入上式得：代入式中：，代入式中：负值表示该处受拉应力。可见，C-C纤维处的主拉应力，在限值范围内，满足规范要求。以上计算结果表明，中板满足《公预规》对部分预应力A类构件斜截面抗裂性要求。边板：a.A-A纤维（空洞顶面），支点截面作用短期效应组合剪力设计值：；计算主拉应力处截面腹板总宽：；截面抗弯惯矩：；A-A纤维以上截面对空心板换算截面重心轴的静矩：代入数值得：式中，，其中：代入得：代入式中：（支点处弯矩）代入式中：负值表示该处受拉应力。可见，A-A纤维处的主拉应力，在限值范围内，满足规范要求。b.B-B纤维（换算面积重心轴处），，，。B-B纤维以上截面对空心板换算截面重心轴的静矩：代入数值得：，其中：，，，代入上式得：代入式中：，代入式中：负值表示该处受拉应力。可见，B-B纤维处的主拉应力，在限值范围内，满足规范要求。c.C-C纤维（空洞底面），，，。C-C纤维以下截面对空心板换算截面重心轴的静矩：代入数值得：，其中：，，，代入上式得：代入上式得：代入式中：负值表示该处受拉应力。可见，C-C纤维处的主拉应力，在限值范围内，满足规范要求。以上计算结果表明，边板满足《公预规》对部分预应力A类构件斜截面抗裂性要求。3.10变形计算3.10.1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，。中板取跨中截面确定抗弯刚度：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：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：可见，使用阶段的挠度值符合《公预规》6.5.3条规定。边板取跨中截面确定抗弯刚度：可见，使用阶段的挠度值符合《公预规》6.5.3条规定。3.10.2预加力引起的反拱度计算放松预应力钢绞线时靠近跨中段产生反拱度，设此时空心板混凝土强度达到C30，。该步计算亦按跨中截面进行，并取长期影响系数。中板抗弯刚度：a.换算截面面积b.换算截面重心位置所有钢筋换算截面对空心板毛截面重心的净矩为：换算截面重心到毛截面重心的距离为：则换算截面重心至空心板截面下缘、上缘的距离分别为：，换算截面重心至预应力钢筋、普通钢筋重心的距离分别为：，c.换算截面惯性矩d.换算截面弹性抵抗矩下缘：上缘：表3.10中板截面几何特性汇总表项目符号单位C40C30换算截面面积420632.30换算截面重心至截面下缘距离326.0325.3换算截面重心至截面上缘距离374.0374.7预应力钢筋至截面重心轴距离281.0280.3普通钢筋至截面重心轴距离281.0280.3换算截面惯矩换算截面弹性抵抗矩由前面3.9.1步得，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，并乘以长期增长系数后得：边板抗弯刚度：a.换算截面面积；b.换算截面重心位置，c.换算截面惯性矩d.换算截面弹性抵抗矩下缘：上缘：表3.11边板截面几何特性汇总表项目符号单位C40C30换算截面面积换算截面重心至截面下缘距离351.6换算截面重心至截面上缘距离348.4预应力钢筋至截面重心轴距离306.6普通钢筋至截面重心轴距离306.6换算截面惯矩换算截面弹性抵抗矩由前面3.9.1步得，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，并乘以长期增长系数后得：3.10.3预拱度设置：由《公预规》6.5.5条，当预加应力的长期反拱值小于荷载短期效应组合计算的长期挠度时，应设置预拱度，其值按该荷载的挠度值与预加应力长期反拱值之差采用。中板:，。。应设置预拱度。跨中预拱度，支点处，预拱度值沿顺桥向做成平顺的曲线。边板:，。。应设置预拱度。跨中预拱度，支点处，预拱度值沿顺桥向做成平顺的曲线。3.11持久状态应力验算该步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，分别计算使用阶段正截面混凝土的法向压应力、预应力筋的拉应力及斜截面的主压应力。3.11.1跨中截面混凝土法向压应力验算中板跨中截面有效预应力：跨中截面有效预加力：由表3-7，标准效应组合：则：边板，3.11.2跨中截面预应力钢绞线拉应力验算中板预应力钢绞线重心处混凝土法向应力：有效预应力：则预应力钢绞线中的拉应力：边板，则预应力钢绞线中的拉应力：3.11.3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纤维在标准值效应组合和预加力作用下产生的主压应力和主拉应力计算，并满足。，，。中板a.A-A纤维（空洞顶面）（该式中（表3-7），其他数据值同九（二）1（1）步。）（同九（二）1（1）步）（支点处弯矩），满足《公预规》要求。b.B-B纤维（换算面积重心轴处），，满足《公预规》要求。c.C-C纤维（空洞底面），，满足《公预规》要求。以上主拉应力最大值发生在A-A纤维，为1.22MPa。《公预规》7.1.6条，当时，箍筋间距按下式计算：由步计算知，HRB335型箍筋抗拉强度标准值；同一截面内箍筋总截面面积；计算主拉应力处截面腹板宽度。代入上式得：取，即在支点至跨中一段距离内配置间距100mm的箍筋，这与3.7.1步计算结果一致，各项参数满足《公预规》要求。箍筋配置见3.7.1步图3.14。边板 a.A-A纤维（空洞顶面）（该式中（表3-6），其他数据值同九（二）2（1）步。）（同九（二）2（1）步）（支点处弯矩），满足《公预规》要求。b.B-B纤维（换算面积重心轴处），（支点处弯矩），满足《公预规》要求。c.C-C纤维（空洞底面），，满足《公预规》要求。以上主拉应力最大值发生在A-A纤维，为1.08MPa。《公预规》7.1.6条，当时，箍筋按构造要求配置即可。在3.7.1步中，，即在支点至跨中一段距离内配置间距100mm的箍筋，按此配置箍筋，箍筋图见3.7.1步图3.14。3.12短暂状态应力验算该步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。设放松钢绞线时混凝土强度达到C30，，，，，。取跨中、l/4、支点三个截面进行计算。3.12.1跨中中板a.按《公预规》6.1.5条，由预加力产生的混凝土法向应力：预应力筋和普通筋的合力：，式中放松预应力钢绞线时的预应力损失值：则，b.由板自重产生的板截面上、下缘应力：由表3-2，中板跨中截面板自重弯矩，则：放松钢绞线时，由预加力及板自重共同作用，空心板上、下缘产生的法向应力为：下缘应力：上缘应力：截面上下缘均为压应力，且均小于，符合《公预规》要求。边板a.由预加力产生的混凝土法向应力：b.由板自重产生的板截面上、下缘应力：由表3-2，放松钢绞线时，由预加力及板自重共同作用，空心板上、下缘产生的法向应力为：下缘应力：上缘应力：截面上下缘均为压应力，且均小于，符合《公预规》要求。3.12.2l/4跨径中板a.由预加力产生的混凝土法向应力：b.由板自重产生的板截面上、下缘应力：由表3-2，中板l/4跨径截面板自重弯矩，则：放松钢绞线时，由预加力及板自重共同作用，空心板上、下缘产生的法向应力为：下缘应力：上缘应力：截面上下缘均为压应力，且均小于，符合《公预规》要求。边板a.由预加力产生的混凝土法向应力：b.由板自重产生的板截面上、下缘应力：由表3-2，放松钢绞线时，由预加力及板自重共同作用，空心板上、下缘产生的法向应力为：下缘应力：上缘应力：截面上下缘均为压应力，且均小于，符合《公预规》要求。3.12.3支点中板a.由预加力产生的混凝土法向应力：b.支点截面自重弯矩，由自重产生的板截面上、下缘应力为0。故支点截面法向应力为：下缘应力：上缘应力：截面下缘压应力小于，符合《公预规》要求。上缘承受拉应力，需在该区配置纵向钢筋，详见下步。边板a.由预加力产生的混凝土法向应力：b.支点截面自重弯矩，由自重产生的板截面上、下缘应力为0。故支点截面法向应力为：下缘应力：上缘应力：截面下缘压应力小于，符合《公预规》要求。上缘承受拉应力，需在该区配置纵向钢筋，详见下步。在放松预应力钢绞线时，中板、边板上、下缘应力计算结果汇总于表3.12、表3.13中：表3.12短暂状态截面正应力汇总表（中板）截面位置跨中l/4支点应力位置作用种类预加力11.33-3.8311.26-3.8011.05-1.73板自重-4.535.20-3.403.9000总应力值(MPa)6.801.377.860.1011.05-1.73压应力值0.7fck’14.0714.0714.0714.0714.07——表3.13短暂状态截面正应力汇总表（边板）截面位置跨中l/4支点应力位置作用种类预加力11.32-3.5911.27-3.5711.11-1.53板自重-4.944.90-3.713.6700总应力值(MPa)6.381.317.560.1011.11-1.53压应力限值14.014.0714.0714.0714.07——注：表中应力单位为MPa，正值表示压应力，负值表示拉应力。3.12.4空心板上缘配筋计算由上述计算知，压应力均满足《公预规》要求。而支点截面上缘承受拉应力，故空心板上缘需配置纵向受力筋。计算过程如下：中板截面上缘拉应力：由《公预规》7.2.8条，截面上缘（预拉区）纵筋配筋率应在0.2%、0.4%线性内插求得。配筋率：中板截面毛截面面积：，代入得纵筋截面面积：采用HRB335钢筋，8φ14，则：满足要求。中板截面上缘（预拉区）纵筋配置如图3.16所示：图3.16中板截面预拉区纵筋配置（单位：cm）边板纵筋配筋率在0.2%、0.4%线性内插求得：边板截面毛截面面积：，代入得纵筋截面面积：采用HRB335钢筋，8φ14，则：满足要求。边板截面上缘（预拉区）纵筋配置如图3.17所示：图3.17边板截面预拉区纵筋配置（单位：cm）3.13最小配筋率复核按《公预规》9.1.12条，预应力混凝土受弯构件最小配筋率应满足：——受弯构件正截面承载力设计值；——受弯构件正截面开裂弯矩值，；——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；——换算截面重心轴以上部分对重心轴的静矩；——换算截面抗裂边缘的弹性抵抗矩；——混凝土轴心抗拉强度标准值，C40混凝土。3.13.1中板由3.7.1步计算得：由3.9.1步计算得：由b步计算得：由3.6.1步计算得：代入式中得：，最小配筋率满足《公预规》9.1.12条要求。3.13.2边板计算边板受压区高度x：代入数值中得：由3.9.1步计算得：由.b步计算得：由3.6.1步计算得：代入式中得：，最小配筋率满足《公预规》9.1.12条要求。4下部结构设计4.1设计资料4.1.1设计标准及上部构造：设计荷载：公路－Ⅱ级；桥面净空：；孔跨分布：；上部构造：装配式预应力空心板，主梁简支，桥面连续。4.1.2地质资料：详见1.2部分。4.1.3材料：钢筋：盖梁、墩柱及灌注桩主筋采用HRB335型，其它采用R235型；混凝土：盖梁、墩柱采用C30，系梁及钻孔灌注桩采用C25。4.1.4下部结构形式：采用单排双柱式桥墩，钻孔灌注桩基础，各部分尺寸如图4.1所示图4.1盖梁及桥墩构造（单位：cm）4.1.5设计依据：（1）《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTJ024-85）；（2）《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）；（3）《公路钢筋混凝土与预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD64-2004）；（4）《公路工程技术标准》（JTGB03-2003）；（5）《公路工程抗震设计规范》（JTJ004-89）；（6）《公路桥涵施工技术规范》（JTJ043-2000）。4.2盖梁设计4.2.1荷载计算上部构造恒载表4.1上部构造恒载汇总表板别每延米自重（kN/m）梁长（m）单板总重（kN）中板（2、3、4、5、6、7号板）19.68915.96314.24边板（1、8号板）21.84715.96348.68一孔上部构造总重（kN）314.24×6+348.68×2=2582.80盖梁自重及内力计算（图4.2）见表4.2图4.2盖梁尺寸及计算截面（单位：cm）表4.2盖梁自重及产生的弯矩、剪力计算截面编号自重（kN）弯矩剪力V左V右3-1q1=0.5×[0.6+(0.6+0.5×0.6)]×0.6×1.3×26=15.21M1=-0.6×0.6×1.3×26×0.6/4-0.6/2×0.6×1.3×26×0.6/3=-4.87-15.21-15.214-2q2=0.5×[(0.6+0.5×0.6)+1.2]×0.6×1.3×26=21.29M2=-0.6×1.2×1.3×26×1.2/4-0.5×0.6×1.2×1.3×26×1.2/3=-19.47-36.50-36.503—3q3=0.6×1.2×1.3×26=24.34M3=-0.6×1.2×1.3×26×(1.2/2+0.6)-0.5×0.6×1.2×1.3×26×(1.2/3+0.6)-24.34×0.6/2=-48.67-60.8499.374—4q4=0.5×1.2×1.3×26=20.28M4=160.21×0.5-(24.34+20.28)×1.1/4-0.6×1.2×1.3×26×1.7-0.5×0.6×1.2×1.3×26×(1.2/3+1.1)=-4.0679.0979.095—5q5=1.2×1.95×1.3×26=79.09M5=160.21×2.45-(24.34+20.28+79.09)×3.05/4-0.6×1.2×1.3×26×3.65-0.5×0.6×1.2×1.3×26×(1.2/3+3.05)=73.0500合计：半片盖梁自重q1+q2+q3+q4+q5=15.21+21.29+24.34+20.28+79.09=160.21KN可变荷载计算a.可变荷载横向分布系数计算：荷载对称布置时用杠杆法，非对称布置时用偏心受压法。单列车，对称布置时：图4.3单列车对称布置η1=η2=η7=η8=0η3=η6=0.5×0.400=0.200η4=η5=0.5×0.600=0.300双列车，对称布置时：图4.4双列车对称布置η1=η8=0η2=η7=0.5×0.950=0.475η3=η6=0.5×(0.050+0.150)=0.100η4=η5=0.5×0.850=0.425单列车，非对称布置时：图4.5单列车非对称布置由ηi=1/n±eai/∑ai2(e,a在同侧取‘+’，e,a在异侧取‘-’)已知n=8，e=2.35，∑ai2=2×(0.52+1.52+2.52+3.52）=42.0η1=1/8+2.35×3.5/42=0.321η2=1/8+2.35×2.5/42=0.265η3=1/8+2.35×1.5/42=0.209η4=1/8+2.35×0.5/42=0.153η5=1/8-2.35×0.5/42=0.097η6=0.041，η7=-0.015，η8=-0.071双列车，非对称布置时：图4-6双列车非对称布置e=0.80，其它数据同3）步，计算得：η1=0.192，η2=0.173，η3=0.154，η4=0.135；η5=0.115，η6=0.096，η7=0.077，η8=0.058。b.按顺桥向活载移动情况，求得支座活载反力的最大值。图4.7顺桥向公路-Ⅱ级布载（单位：cm）1）双孔单列：B=0.5×(15.6×2×7.875)+178.5=301.35kN2）双孔双列：2B=2×301.35=602.70kN3）单孔单列：B=0.5×(15.6×7.875)+178.5=239.93kN4）单孔双列：2B=2×239.93=479.86kNc.可变荷载横向分布后各板支点反力汇总：表4.3各板支点反力计算表荷载横向分布情况单孔双孔计算方法荷载布置横向分布系数ηB(kN)R1(kN)B(kN)R1(kN)对称布置单列η1=0239.930301.350η2=000η3=0.20047.9960.27η4=0.30071.9890.41η5=0.30071.9890.41η6=0.20047.9960.27η7=000η8=000双列η1=0479.860602.700η2=0.475227.93286.28η3=0.10047.9960.27η4=0.425203.94256.15η5=0.425203.94256.15η6=0.10047.9960.27η7=0.475227.93286.28η8=000非对称布置单列η1=0.321239.9377.02301.3596.73η2=0.26563.5879.86η3=0.20950.1562.98η4=0.15336.7146.11η5=0.09723.2729.23η6=0.0419.8412.36η7=-0.015-3.60-4.52η8=-0.071-17.04-21.40双列η1=0.192479.8692.13602.70115.72η2=0.17383.02104.27η3=0.15473.9092.82η4=0.13564.7881.36η5=0.11555.1869.31η6=0.09646.0757.86η7=0.07736.9546.41η8=0.05827.8334.96注：表中计算公式。d.各板永久作用、可变作用反力组合：计算见表4.4。表中均取用各梁的最大值。其中冲击系数为：汽车荷载冲击系数：表4.4各板永久作用、可变作用反力组合计算表编号荷载情况1#板R12#板R23#板R34#板R45#板R56#板R67#板R78#板R81恒载348.68314.24314.24314.24314.24314.24314.24348.682双列对称0352.3074.17315.22315.2274.17352.3003双列非对称142.4128.31114.22100.1385.2971.257.1143.024(1)+(2)348.68666.54388.41629.46629.46388.41666.54348.685(1)+(3)491.08442.55428.46414.37399.53385.44371.353.4双柱反力G1计算计算结果见表4.5。表4.5双柱反力G1计算表荷载组合情况计算式反力G1(kN)组合（4）（双列对称）G1=1/490×（348.68×595+666.54×495+388.41×395+629.46×295+629.46×195+388.41×95-666.54×5-348.68×105）=2033.092033.09组合（5）（双列非对称）G1=1/490×（491.08×595+442.55×495+428.46×395+414.37×295+399.53×195+385.44×95-371.35×5-391.7×105）=1784.2417内力计算恒载加活载作用下各截面的反力a.弯矩计算：截面位置见图2－8。为求得最大弯矩值，支点负弯矩采用非对称布置时数值，跨中弯矩采用对称布置时数值。按图4-8给出的截面位置，各截面弯矩计算式为：M3-1=0M4-2=-R1×（1.4-0.75）M4-3=-R1×（1.8-0.75）-R2×（1.8-1.75）M4-4=-R1×（2.4-0.75）-R2×（0.5+0.05）+G1×0.5M5-5=-R1×3.5-R2×2.5-R3×1.5-R4×0.5+G1×2.45图4.8盖梁内力计算各种荷载组合下的各截面弯矩计算见表4.6。表4.6各截面弯矩计算荷载组合情况墩柱反力（kN）板支座反力（kN）各截面弯矩（kN·m）G1R1R2R3R44-23—34—45—5组合（4）（双列对称）2033.09348.68666.54388.41629.46-156.91-399.44109.491197.00组合（5）（双列非对称）1784.24491.08442.55428.46414.37-220.99-537.76-112.46696.36b.相应于最大弯矩值时的剪力计算。一般计算公式为：截面3-1：V左=V右=0截面4-2：V左=V右=-R1截面4-3：V左=-R3-R2V右=-R3-R2+G1截面4-4：V左=V右=G3-R3-R2截面5-5：V左=V右=G3-R3-R4-R4-R4各截面剪力计算值见表4.7。表4.7各截面剪力计算表荷载组合情况墩柱反力（kN）板支座反力（kN）各截面剪力（kN·m）4-23—34—45—5G1R1R2R3R4V左V右V左V右V左V右V左V右组合（4）2033.9348.68666.54388.41629.46-348.68-348.68-1015.221017.871017.871017.8700组合（5）1784.24491.08442.55428.46414.37-491.08-491.08-93363850.61850.6盖梁内力汇总见表4.8，表中各截面内力均取表4-6、4-7中的最大值。按表4-8可绘制内力计算包络图。表4.8盖梁内力汇总表截面号内力3-14-23—34—45—5弯矩(kN·m)-4.87-19.47-48.67-4.0673.050.00-220.99-537.76-112.461197.00-4.87-240.46-586.43-116.521270.05剪力(kN)左-15.21-36.50-60.8479.090.00右-15.21-36.5099.3779.090.00左0.00-491.08-1015.221017.877.78右0.00-491.081017.871017.877.78左-15.21-527.58-1076.061096.967.78右-15.21-527.581117.241096.967.784.2.3配筋设计及承载力校核盖梁采用C30混凝土，，主筋采用Φ28，HRB335型钢筋，钢筋保护层厚度为5cm。。正截面抗弯承载能力验算：，，取4-3截面作配筋设计，其它截面计算过程相同。,,,。解得：x=28.78mmΦ28钢筋根数：实际选用10根。配筋率：该截面实际承载能力：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。3-1、4-2、4-4、5-5界面计算过程同4-3截面，计算结果及配筋量列于下表：表4.9各截面钢筋量计算截面号M(kN-m)B(m)h0(m)x(mm)钢筋面积A(mm2)所需Φ28根数实际用Φ28根数A(mm2)(%)3-1-4.871.300.850.3220.50.0342463.20.224-2-240.461.301.1511.71750.281.2242463.20.163—3-586.431.301.1528.781843.982.99106158.00.414—4-116.521.301.155.66362.640.5942463.20.165—51270.051.301.1563.34055.726.59106158.00.4斜截面抗剪承载力验算《公预规》5.2.10条，当截面符合：，可不进行斜截面抗剪承载力计算，仅需按构造要求配置箍筋。式中，，。对于3-1截面：对于4-2至5-5截面：按《公预规》5.2.9条，对照表4-8值，可按构造要求设置斜筋与箍筋。见图4.9：图4.9盖梁配筋图（单位：cm）全板承载力校核已知，一根Φ28主筋所能承受的弯矩值为：其中，据此绘制弯矩包络图和全梁承载力校核图，如下图4-10所示。由图可知满足承载力要求。图4.10弯矩包络图4.3双柱式桥墩设计图4.11墩柱一般构造图（尺寸：cm）4.3.1荷载计算恒载计算：由前计算得：上部构造恒载：一孔重2582.80kN盖梁自重（半根盖梁）：160.21kN墩柱自重：3.1416×0.52×2.8×26=57.18kN系梁自重：1.0×0.7×3.9×26=70.98kN作用于墩柱底面的恒载垂直反力为：汽车荷载计算：荷载布置及行驶情况见图4-3至图4-6，由盖梁计算得知：a.单孔布载单列车时：B=239.93kN制动力：T=239.93×2×0.1=47.99kN按《公预规》制动力不小于90kN，故取T=90kN。b.双孔布载单列车时：B=301.35kN制动力：T=301.35×2×0.1=60.27kN按《公预规》制动力不小于90kN，故取T=90kN。双柱反力横向分布计算活载位置见图4.12：图4.12活载位置（单位：cm）单列时：双列时：荷载组合a.最大最小垂直反力时，计算见下表：表4.9可变荷载组合垂直反力计算（双孔布载）荷载情况最大垂直反力（kN）最小垂直反力（kN）横向分布横向分布单列车0.94348.590.0622.25双列车0.66491.660.34253.28注：表中汽车冲击系数b.最大弯矩时，计算见下表：表4.10可变荷载组合最大弯矩计算（单孔布载）荷载情况墩顶反力计算式垂直力B(kN)水平力H(kN)对柱顶中心弯矩(kN.m)0.25B1.14H上部构造与盖梁计算——1451.61——————单孔双列车479.86×0.66×1.2306=389.74389.744597.4451.30注：表中水平力由两墩柱平均分配，即H=T/24.3.2截面配筋计算及应力验算作用于墩柱顶的外力a.垂直力最大垂直力：最小垂直力：需考虑与最大弯矩值相适应。b.水平力：H=45kNc.弯矩：作用于墩柱底的外力截面配筋计算墩柱采用C30混凝土，HRB335型钢筋，18φ22，保护层5cm。，。纵向钢筋配筋率：。由于，故不计偏心增大系数，取。a.双孔荷载，按最大垂直力时，墩柱顶按轴心受压构件验算：根据《公预规》5.3.1条，满足规范要求。b.单孔荷载，最大弯矩时，墩柱顶按小偏心受压构件验算：，，根据《公预规》5.3.9条偏心受压构件承载力计算应符合下列规定：取g=0.88，代入数值得：按《公预规》提供的附录C表C.0.2“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A，B，C，D为：取，此时可见，与实际计算偏心距相符，将该组A、B、C、D值代入《公预规》公式（5.3.9-1）及（5.3.9-2）进行验算：可见，墩柱承载力满足规范要求。4.4钻孔灌注桩计算 钻孔灌注桩直径为1.2m，采用C25混凝土，HRB335型钢筋，18φ22，保护层6cm。，。4.4.1荷载计算：桩顶的恒载反力：由“桥墩设计”步计算知，灌注桩每延米自重：可变荷载反力：两跨可变荷载反力：单跨可变荷载反力：制动力T=45kN，作用点在支座中心，距桩顶距离为：0.5×0.06+1.2+2.8=4.03m纵向风力：风压取0.7×442=309.4Pa则由盖梁引起的风力：。对桩顶的力臂为：0.5×1.2+2.8=3.4m墩柱引起的风力：对桩顶的力臂为：0.5×2.8=1.4m横向风因墩柱横向刚度较大，可不予考虑。作用于桩顶的外力：.2桩长计算假定土层是单一的，可由确定单桩容许承载力的经验公式初步计算桩长。灌注桩最大冲刷线以下的桩长为h，最大冲刷线距地面线距离1.5m。单桩轴向受压容许承载力:式中：U——桩周长，考虑用旋转式钻机，成孔直径增大5cm，则；——桩壁极限摩阻力，按表值取为40kPa；——土层厚度；——考虑桩入土深度影响的修正系数，取为0.75；——考虑孔底沉淀厚度影响的清底系数，取为0.80；A——桩底截面积，；——桩底土层容许承载力，取；——深度修正系数，取为3.0；——土层的重度，（已扣除浮力）；——一般冲刷线以下深度（一般冲刷线与地面线重合）。代入得：桩底最大垂直力为：,即,解得：取h=21m，即地面以下桩长为：21+1.5=22.5m。可见，桩的轴向承载能力满足要求。4.4.3桩的内力计算（采用m法）桩的计算宽度：桩的变形系数：式中，，地基土比例系数：。对受弯构件，，故：，按弹性桩计算。地面以下深度z处桩身截面弯矩与水平压应力的计算：已知作用于地面处桩顶上的外力为：，，a.桩身弯矩式中，系数可由《基础工程》附表3、7查得。计算见表4-11，桩身弯矩分布见图4.15。表4.11桩身弯矩计算（单位：kN.m）00401.000000330.92330.920.530.240.196960.9980624.69330.28354.971.070.440.377390.9861747.31326.34373.651.600.640.529380.9586166.36317.22383.582.130.840.645610.9132480.93302.21383.142.671.040.723050.8508990.64281.58340.761830.7741595.50256.18351.683.731.440.764980.6869495.90227.32323.224.271.640.737340.5937392.43196.48288.914.801.840.684880.4988985.86165.09250.956.402.440.443340.2426255.5880.29135.878.003.040.193050.0759524.2025.1349.339.333.540.050810.013546.374.4810.8510.674.040.000050.000090.010.030.04注：，表中取为4.0。b.桩身水平压应力式中，系数可由《基础工程》附表1、4查得。计算见表4.12，桩身水平压应力分布见图3.16。表4.12水平压应力计算表（单位：kN/㎡）002.440661.621000000.530.22.117791.290883.776.079.841.00.41.802731.000646.429.4115.831.870.71.360240.638858.4810.5118.992.671.00.970410.361198.648.4917.134.001.50.466140.062855.332.00.14696-0.075722.62-3.56-0.948.003.0-0.08741-0.09471-2.33-6.68-9.0110.674.0-0.10788-0.0178-3.84-1.39-5.23图4.15桩身弯矩分布图图4.16桩身压应力分布图4.4.4桩身截面配筋与承载力验算验算最大弯矩处的截面强度，该处的内力值为：钻孔灌注桩采用C25混凝土，竖向主筋采用HRB335型，18φ22。净保护层6cm。，。配筋率：桩的横截面换算面积：桩的换算截面模量：，故桩的计算长度：根据《公预规》5.3.9条和5.3.10条，，取偏心增大系数：则：。取g=0.88，代入数值得：按《公预规》提供的附录C表C.0.2“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A，B，C，D为：取，此时可见，与实际计算偏心距相符，将该组A、B、C、D值代入《公预规》公式（5.3.9-1）及（5.3.9-2）进行验算：钻孔灌注桩正截面承载力满足规范要求。4.4.5墩顶纵向水平位移验算桩在地面处的水平位移和转角计算当时，由《基础工程》）附表1、5查得：代入得：，符合法计算要求。由《基础工程》附表2、6查得：代入得：满足规范要求。墩柱纵向水平位移验算由于桩露出地面部分为变截面，其上部墩柱截面抗弯刚度为，下部桩截面抗弯刚度为，假设，则墩顶的水平位移公式为：式中：故得：代入数值得：墩顶容许的纵向水平位移为：，符合规范要求。参考文献[1]姚玲森.桥梁工程[M].北京：人民交通出版社，1986[2]邵旭东.桥梁工程[M].北京：人民交通出版社，2005[3]叶见曙.结构设计原理[M].北京：人民交通出版社，2005[4]易建国.混凝土简支梁（板）桥[M].北京：人民交通出版社，2000[5]袁伦一，鲍卫国.《公路钢筋混凝土与预应力混凝土桥涵设计规范》条文应用算例[S].北京：人民交通出版社，2005[6]张师定.桥梁建筑的结构构思与设计技巧[M].北京：人民交通出版社，2002[7]凌治平.基础工程[M]，北京：人民交通出版社，1997[8]袁伦一.连续桥面简支梁桥墩台计算实例[M].北京：人民交通出版社，1998[9]公路桥涵设计手册.梁桥（上下册）、墩台与基础.北京：人民交通出版社，2004[10]公路桥涵设计手册编写组.墩台和基础[M].北京：人民交通出版社，1987[11]（JTGD60-2004）公路桥涵设计通用规范[S][12]（JTJ024-85）公路桥涵地基与基础设计规范[S][13]（JTGD62-2004）公路钢筋混凝土与预应力混凝土桥涵设计规范[S][14]陈忠延.土木工程毕业设计指南（桥梁工程分册）[M].中国水利水电出版社[15]Shun-ichiNakamura.Newtechnologiesofsteel/concretecompositebridges.JournalofConstructionalSteelResearch58(2002)99–130[16]GotthardFranz：《KonstruktionslehredesStahlbeton》，Berlin，1964致谢在本设计过程中，得到了山科大张宪堂老师的悉心指导。毕业设计是对大学专业知识的一个系统总结和考核，这其中涉及到很多基础理论和实际工程问题。张宪堂老师以渊博的学识填补了我知识上的漏洞和不足，让我的专业基础理论得到了极大提高。另外，在设计期间，我熟悉了CAD的操作，见到了大量实际工程，在这样一个环境中，我学到了许多学校接触不到的知识。最后，谨张宪堂老师表示最诚挚的谢意，感谢您的指导和教悔！感谢学校同学们的支持和鼓励，也感谢自己的毅力和持之以恒的态度！

毕业论文（设计）原创性声明本人所呈交的毕业论文（设计）是我在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除文中已经注明引用的内容外，本论文（设计）不包含其他个人已经发表或撰写过的研究成果。对本论文（设计）的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明并表示谢意。作者签名：日期：毕业论文（设计）授