20米预应力桥梁设计

B河水文设计原始资料及计算1.1．设计原始资料（1）设计流量：Qs=500m（2）设计流速：Vs=2.66（3）河床比降：7‰（4）汛期含沙量：p=18㎏/m3（5）桥位处于重丘陵区,汛期多为六、七级风,风压0.75Kpa，河流无流冰现象,亦无流木和较大漂浮物,不通航,无抗震要求.标准冰冻深度：hd=1.41.2河段类型判断河段弯曲，水流分支汊，且有沙洲，河床宽浅，抗冲刷能力差，主流在河床内易摆动，滩槽不宜划分，所以综合分析判断：该河属于次稳定河段。1.3设计流量和设计流速的复核根据地质纵剖面图绘出的河床桩号（见下表1.1），绘制河流纵断面图(图1.1)河床桩号表1.1桩号6+056.456+057.756+124.956+126.056+197.45标高478.95477.05476.95477.45478.95图1.1河流纵断面图(单位:㎝)过水面积、水面宽度、湿周计算表表1.2里程桩号河床标高（m）水深（m）平均水深（m）间距（m）过水面积（㎡）湿周累计面积（㎡）6+056.45478.9500.951.32.31.2351.2356+057.75477.051.91.9560.7267.3131.04132.246+124.95476.9521.751.19.81.93134.166+126.05477.451.50.757.1471.453.55187.716+197.45478.950由上表可得：Bc=141mhc==1.33m∴Vc=mc×hc2/3×i1/2=27×1.332/3×0.0071/2=2.73mQs=Wc×Vc=187.75×2.73=512.56m∴Qc≈Qs=500m3∴Vs==2.73≈2.66m/s经过计算与原始资料基本相吻合1.4拟定桥长该河属于开阔顺直微弯河段，按《公路工程水文勘测设计规范》（JTGC30-2002）规定，采用经验公式计算。各系数为：kq=0.84n3=0.9Qp=500m3/sQc=512.56m/sBc所以桥孔最小净长度为：Lj=kq×（）×Bc=0.84××141.00=115.82m经过综合分析套用标准跨径6×20钢筋混凝土简支T型梁桥，采用双柱式桥墩。建桥后实际桥孔净长:Lj=6×20-5×1.5=112.5m（如需要可适当压缩河床以满足要求）1.5计算桥面标高（1）雍水高度Fr==2.732/9.8×1.33=0.572＜1即设计流量通过时为缓流v0M=vc=vs=2.66m桥孔侧收缩系数e=1-0.375=1-0.375=0.95桥墩阻水引起过水断面折减系数r===0.075冲刷系数p=1.3冲刷前桥下含桥墩在内的毛计算过水断面面积：A==164.543净水面积：A=(1-r)=(1-0.075)152.2m河滩路堤阻断面积：A=A-A=187.75-164.543=23.21m河滩路堤阻断流量：Q=A=23.21m=61.74/500=0.12348=12.35％水流阻力系数V=×(+V)=×(+2.66)=2.97=0.07×(2.97-2.66)=0.12m故桥下雍水高度△Z’,=△Z/2=0.06（2）波浪高度甴已知资料可知该河段宽浅为季节性河流,故可以不计算波浪高度。(3)桥面标高不通航河段：△hT=0.5m建筑高度：△hD=1.75+0.14=1.89m桥面标高：Hq=Hj+△hT+△hD=1101.02+0.5+1.89=1103.41m计算水位：Hj=Hs+Σ△h=478.95+0.08+0.38=1101.02m路面标高：484.61m1.6冲刷计算一般冲刷按《公路工程、水文勘测设计规范》（JIGC30—2002）7.3.1-2条规定：A===1.39Q2=,（取Q2=Qp=500m3/s）其中各系数为：μ=0.952,=1.33m,=1.8mm，E=O.86,h=1.95mhp左==(1.39×0.86×1.8)=5.09m局部冲刷V=E·hp2/3=0.86×1.81/6×5.092/3=2.8m/sV0=0.0246=0.0246×=0.7m/skη1=0.8·（）=0.8×（）=1.35V0,=0.462××V0=0.462×（1.8/1.5）0.06×0.70=0.326m/sn1====0.678由于V＞V0故有hb=kε·kη1B10.6（V0-V0,）（）n1=1.05×1.35×1.5×(0.7-0.326)×（）0.678=2.44m桥下河槽最低冲刷线标高Hm=Hs-1.98-1.21=478.95-5.09-2.44=471.42m1.7方案比选方案比选表表1.3方案类别第一方案第二方案第三方案比较项目6×20m钢筋混凝土T梁4×30m预应力混凝土连续箱梁桥6×20m预应力混凝土空心板桥长115.82m115.82m115.82m优点便于成批大量生产，梁体安装方便，其设计和施工经验成熟，结构跨越能力较强便于成批大量生产，梁体安装方便，其设计和施工经验成熟，结构跨越能力较强结构整体性能较好，抗扭刚度大，设计及施工经验丰富其横向稳定性要比T梁强的多缺点单片T梁的横向刚度很小，很容易产生横向位移，给安装带来一定的麻烦，建筑高度高一些箱梁一般都是悬浇施工的变截面箱梁，所以施工进度慢，机械设备投入较大由于梁高较低所以其跨径不能很大但施工中如用的是气囊，很容易引起顶板厚度严重不足使用效果属于静定结构，受力较好。主桥桥面连续，无伸缩缝，行车条件好，养护也容易属于超静定结构，桥面平整度较好，使用阶段易于养护，养护经费较低。属于静定结构，桥面平整，行车条件较好，但养护较麻烦综上所述，三种桥梁中钢筋混凝土T型梁桥相对适应，采用大跨径比较经济且建筑高度满足要求，便于施工，工期较短，故采用第一种方案。2．设计资料及构造布置2.1设计资料2.1.1桥梁跨径及桥宽标准跨径=20.00m主梁全长=19.96m计算跨径=1桥面净空——2(15+20.5)=32m2.1.2设计荷载高速公路,公路—Ⅰ级荷载2.1.3设计依据(1)交通部颁《公路工程技术标准》（JTGB01—2003），简称《标准》。(2)交通部颁《公路桥涵设计通用规范》（JIGD60—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》（JIGD62—2004），简称《公预规》。2.1.4材料及工艺混凝土：主梁用C50，栏杆及桥面铺装用C30。主梁钢筋及附属：主梁采用HRB335钢筋,其他采用R235钢筋。2.1.5设计材料基本数据见下表1.4基本数据表1.4名称项目符号单位数据C50砼立方强度fcu，kMPa50弹性模量EcMPa3.45×104轴心抗压标准强度fckMPa32.4轴心抗拉标准强度ftkMPa2.65轴心抗压设计强度fcdMPa22.4轴心抗拉设计强度ftdMPa1.83HRB335标准强度fpk‘MPa1860弹性模量Ep‘MPa1.95×105抗拉设计强度fpdMPa1260材料重度C50混凝土r1KN/m325.0C30混凝土r4KN/m3242.1.6.结构尺寸（1）1/2主梁断面(如图1.2)图1.21/2主梁断面(单位:㎝)横梁断面(如图1.3)2.2.主梁计算2.2.1主梁跨中截面主要尺寸拟订(1)主梁跨中截面主要尺寸拟订(如图1.4)求主梁界面的重心位置a：平均板厚：cm则a==39.4cmI=160+=9.95101066×10==单位宽度抗弯及抗扭惯矩：2.2.2横梁抗弯及抗扭惯矩横梁抗弯及抗扭惯矩(如图1.5)图1.5横梁抗弯及抗扭惯矩(单位:㎝)翼板有效宽度计算：横梁长度取为两边主梁的轴线间距，即根据比值可查附表，得所以=0.84672，c=0.84672×2.325=1.97m横梁截面重心位置横梁的抗弯和抗扭惯矩和===0.04477=4.477=，查表得=1/3由于连续桥面的单宽抗扭惯矩可取=1/6。，查表=0.284故==单位抗弯及抗扭惯矩和2.2.3计算抗弯参数（B=）,其中，则有故2.2.4计算荷载弯矩横向分布影响线坐标已知，查G——M图表荷载弯矩横向分布影响线坐标表1.5梁位荷载位置b0____b00.500.721.001.251.401.251.000.750.501.151.291.351.431.151.000.580.23-0.092.282.111.691.451.020.750.25-0.18-0.503.22.61.91.280.280.22-0.18-0.48-0.95b5.003.22.11.180.450.09-0.52-0.5-1.1500.60.871.001.121.131.111.000.950.90.91.111.131.21.140.800.850.750.801.601.451.351.161.000.860.750.560.501.901.71.551.140.920.750.650.450.38b2.501.901.51.150.870.630.560.560.27用内插法求各梁位处横向分布影响线坐标值，表格1.6如下：1号（9号）2号（8号）3号（7号）4号（6号）5号列表计算各梁的横向分布影响线坐标值如表1.7各梁的横向分布影响线坐标值表1.7梁号计算式荷载位置b3/4b1/2b1/4b0-1/4b-1/2b-3/4b-b1号K’=2.0801.7871.4451.1220.8720.6530.5440.4220.294=4.2843.2202.2741.2470.4020.164-0.374-0.679-1.1071-2.204-1.473-0.829-0.0270.4700.4890.9181.0991.365-0.412-0.275-0.155-0.0050.0880.0910.1720.2050.2553.8722.9452.1191.2420.4900.255-0.202-0.473-0.816=0.7740.5890.4240.2480.0980.051-0.040-0.095-0.1632号1.6681.5711.3671.1670.9330.7460.6330.4730.4003.2042.6492.0181.3660.5480.382-0.052-0.401-0.768-1.536-1.078-0.651-0.2000.3850.3640.6850.8741.168-0.287-0.201-0.122-0.0370.0720.0680.1280.1630.2182.9172.4471.8961.3290.6200.4500.076-0.238-0.549=0.5830.4890.3790.2660.1240.0900.015-0.048-0.1103号1.3341.3021.2741.201.0220.8220.7370.5660.5222.1471.9741.7621.501.0940.7270.327-0.101-0.412-0.813-0.672-0.488-0.300-0.0720.0950.4100.6670.934-0.152-0.126-0.091-0.056-0.0130.0180.0770.1250.1751.9951.8481.6711.4441.0810.7450.4040.024-0.237=0.3990.3700.3340.2890.2160.1490.0810.005-0.0474号1.0671.1071.1601.1921.1110.9250.8840.7510.6221.1681.2841.4011.4731.2671.2080.6440.305-0.034-0.101-0.177-0.241-0.281-0.156-0.1030.2400.4460.656-0.019-0.033-0.045-0.052-0.029-0.0190.0450.0830.1231.1491.2511.3561.4211.2381.0090.6890.3880.089=0.2300.2500.2710.2840.2480.2020.1380.0780.0185号0.8000.9201.0001.1301.2001.1301.0000.9200.8000.5000.7501.0001.2501.4001.2501.0000.7500.5000.3000.1700-0.120-0.200-0.12000.1700.3000.0560.0320-0.022-0.037-0.02200.0320.0560.5560.7821.0001.2281.3631.2281.0000.7820.556=0.1110.1560.2000.2460.2730.2460.2000.1560.111绘制横向分布影响线图求横向分布系数(图1.6)图1.6横向分布影响线图表1.81号梁两行汽车三行汽车四行汽车防撞墙0.75-0.154=0.5962号梁两行汽车三行汽车四行汽车防撞墙0.57-0.101=0.4693号梁两行汽车三行汽车四行汽车防撞墙0.395-0.04=0.3554号梁两行汽车三行汽车四行汽车防撞墙0.231+0.025=0.2565号梁两行汽车三行汽车四行汽车防撞墙0.116+0.116=0.2322.2.5梁端剪力横向分布系数计算按杠杆法计算则有：1号梁：2号梁：3号梁：4号梁：5号梁：2.2.6.作用效应计算1.永久作用效应（1）永久荷载：①主梁(图1.7)图1.7主梁截面(单位:㎝)则g=0.5=12.5②横隔板(图1.8)图1.8横隔板截面(单位:㎝)每延米重力：③桥面铺装沥青混凝土：混凝土垫层：（取平均厚度9cm）合计：④栏杆防撞墙重力7.850若将两侧防撞墙按横向分布系数分摊至各梁的板重力1号，9号梁：2号，8号梁：3号，7号梁：4号，6号梁：5号梁：各梁的长久荷载表1.9梁号主梁横梁防撞墙铺装层合计1（9）12.751.7444.6794.71623.0172（8）12.751.7443.6824.71622.8923（7）12.751.7442.7794.71621.9894（6）12.751.7442.0174.71621.227512.751.7441.8374.71621.047（2）永久作用效应计算影响线面积计算表2.1项目计算面积影响线面积永久作用效应计算表2.2梁号qqqqqq1（9）23.6447.531123.623.6435.65842.7623.649.75230.52（8）22.6447.53107622.6435.65807.122.649.75220.73（7）21.7447.531033.321.7435.6577521.749.75211.94（6）20.9647.53996.220.9635.65747.220.969.752204.4520.7847.53987.820.7835.65740.820.789.75202.62.可变作用效应（1）汽车荷载冲击系数自振频率为：(2)公路——I级均布荷载，集中荷载及其影响线面积。按照规定：公路一级车道荷载的均布荷载标准值为：，可变作用效应表2.3项目顶点位置l/2处10.523847.53l/4处10.523835.63支点处10.52389.75l/2处10.5238(3)可变作用效应（弯矩）计算公路——I级产生的弯矩表2.4梁号内力弯矩效应10.9460.9461.248010.547.5335.632384.8723.6561958.21468.720.8180.81847.5335.634.8723.6561693.21267.030.7060.70647.5335.634.8723.6551461.41096.140.6020.6027.5335.654.8723.655930.60934.8050.4960.4967.5335.654.8723.655766.70770.20（4）可变荷载剪力效应计算按照《桥规》4.3.1条规定，集中荷载标准值需乘以1.2的系数。跨中剪力的计算跨中剪力表2.5梁号内力弯矩效应10.9461.248010.52.438285.60.5198.820.8181.248010.52.438285.60.5171.930.7061.248010.52.438285.60.5148.440.6021.248010.52.438285.60.5126.550.4961.248010.52.438285.60.5104.2点剪力的计算支点剪力效应横向分布系数（如表2.6）①=0.475=0.945②=0.6=0.82③=0.6=0.705④=0.638=0.6⑤=0.5=0.495表2.6支点剪力效应计算：式中：——相应于某均布活载作用处的横向分布图纵坐标——相应于某均布活载作用的数值——相应于某集中活载的数值梁端剪力效应计算汽车荷载作用产生的支点剪力效应计算（单位：KN）表2.71号梁2号梁3号梁4号梁5号梁3.基本荷载组合基本荷载组合：按《桥规》4.1.6条规定，永久作用设计值效应与可变作用的设计但效应的分项系数为r，永久荷载作用分项系数，汽车荷载作用分项系数，设计安全等级Ⅱ级取弯矩基本组合表（单位：KN*m）表2.8梁号内力①永久荷载②汽车③11123.61958.24089.8842.761468.73067.5210761693.23661.68807.112672742.3231033.31461.43285.927751096.12464.544996.2930.62489.28747.2934.82205.365789.7776.72258.62740.8770.21967.24③剪力效应基本组合剪力效应以I号梁（最大）控制设计桥规4.1.6基本组合安全等级Ⅱ级取1.0，永久作用分项系数取1.2，汽车荷载分项系数取1.4剪力效应组合表（单位：KN）表2.9梁号剪力效应永久荷载汽车荷载1230.5270.23645.60188.26273.832220.7324.92703.580178.63245.763211.9303.87678.740138.73209.474204.4303.56671.370124.57173.425202.6238.6578.640102.4142.962.3.持久状况承载能力极限状态下界面设计，配筋与验算2.3.1.跨中截面的纵向受拉钢筋计算(1)由弯矩基本组合表可知，1号梁Md值最大，考虑到施工方便，偏安全地一律按1号梁计算弯矩进行配筋。设钢筋净保护层为30mm，采用焊接钢筋骨架，设主梁尺寸图如图1.9主梁尺寸(单位:㎝)则主梁有效高度混凝土保护层厚度c取32mm,且满足附表1-8中的规定钢筋间横向净距（故满足构造要求）（2）截面复核则实际有效高度由于﹥故为第一截面按截面实际配筋计算受压高度x=求得正截面抗弯承载力：又所以截面复核满足要求，设计安全。2.3.2.腹筋设计根据斜截面抗剪承载力进行斜筋配置由计算可知，支点剪力效应以2号梁为最大，为偏安全设计，一律用了3号梁计算。跨中剪力效应以1号梁为最大，一律以1号梁为准。其中：假定有通过支点。按《公预规》9.3.10条的构造要求：根据《公预规》5.2.9规定，构造要求需满足==1045.8﹥703.58KN按《公预规》5.2.10条规定：支座截面：跨中截面：介于两者之间应进行持久状况斜截面抗剪极限状态承载力验算（1）斜截面配筋的计算图式，按《公预规》5.2.6条与5.2.4条规定①最大剪力取距支座中心h/2处截面的数值，其中混凝土与箍筋共同承担不小于60%，弯起钢筋承担不大于40%。②算第一排弯起钢筋时，用距支座中心h/2处由弯起钢筋承担的那部分剪力值。③计算以后每一排弯起钢筋时，取用前一排弯起钢筋点处有弯起钢筋承担的那部分剪力值。已知1号梁跨中弯矩，按《公预规》5.2.3公式(5.2.3-2)（1)钢筋数量计算判定T型截面类型，故受压混凝土合力产生的力矩，x≤属于第一类T形截面计算受压高度x,求受拉钢筋面积,布置如图2.1图2.1(单位:㎝)（2）由内插法可得：距梁高处的剪力效应KN其中应由混凝土和箍筋承担的剪力计算值至少为应有弯起钢筋包括斜筋承担的剪力计算值最多为设置弯起钢筋区段长度：弯起钢筋图2.2（3）弯起钢筋及斜筋设计设焊接钢筋骨架的架立钢筋（HRB335）为222，钢筋重心至梁受压翼板上缘距离为弯起钢筋的弯起角度为45度，弯起钢筋末端与架立钢筋焊接。为了得到每对弯起钢筋分配到的剪力，由各排弯起钢筋的末端折点应落在前一排弯起钢筋弯起点的构造规定，来得到各排弯起钢筋的弯起点计算位置。首先要计算弯起钢筋上，下弯起钢筋上，下弯起点之间垂直距离现拟弯起钢筋，将计算的各排弯起钢筋弯起点截面的以及至支座中心距离，分配的剪力计算值，所需的弯起钢筋面积值列入表12根据《公桥规》规定，简支梁的第一排弯起钢筋（对支座而言）的末端弯折点应位于制作中心截面处，这时为：弯筋的弯起角为45度，则第一排弯筋（2N7）的弯起点距支座中心距离为1328mm弯筋与梁纵轴线交点距支座中心距离为对于第二排弯起钢筋：设第二排弯筋（2N6）的弯起点2距支座中心距离为：1328+800=2128mm分配给第二排钢筋的计算剪力值，有比例关系计算其中，，设置弯起港机区段长度为4520.5mm所需弯起钢筋面积为：第二排弯起钢筋与梁轴线交点距支座中心距离为对于第三排钢筋，设第三排弯筋（2N5）的弯起点3距支座中心距离为2128+400=2528mm分配给第三排弯筋的计算剪力值，有比例关系计算所需弯起钢筋面积为第三排弯起钢筋与梁轴线交点3’对于第四排弯起钢筋设第四排弯筋（2N4）的弯起点4距制作中心距离为2528+500=3028mm分配给第四排弯起钢筋的计算剪力值，由比例关系计算所需弯起钢筋面积第四排弯起钢筋与梁轴线交点4’对于第五排弯起钢筋设第五排弯筋（2N3）的弯起点5’距制作中心距离为3028+600=分配给第五排弯起钢筋的计算剪力值，由比例关系计算所需弯起钢筋面积第五排弯起钢筋与梁轴线交点5’对于第六排弯起钢筋设第六排弯筋（2N2）的弯起点6’距制作中心距离为3628+700=分配给第六排弯起钢筋的计算剪力值，由比例关系计算所需弯起钢筋面积第六排弯起钢筋与梁轴线交点6’对于第七排弯起钢筋设分配给第七排弯起钢筋的计算剪力值，由比例关系计算所需弯起钢筋面积第七排弯起钢筋与梁轴线交点7’弯起钢筋计算表3.1弯起点123456713288004005006007009001328212825283028362843285228276.128249.6212.88194.53171.5144111.9需要的1859.81681.11433.81310.231155.1969.9753.6提供的16082321608232160923216082321608232160823216082326641499.51935.32471.13106.93842.74778.5弯起钢筋N7，N6提供的弯起面积小于截面所需的钢筋面积，因此需要在与N7相同的弯起位置加焊接斜筋2N/2弯起面积1608+402=2010＞1833.7,在与N6相同的弯起位置加焊接斜筋2N/3，使得总弯起面积1608+226=1884＞1683.53，从而满足要求。按照计算剪力初步布置弯起钢筋如图2.3现按照同时满足梁跨间各正截面和斜截面抗弯要求，确定弯起钢筋的弯起点位置。由已知跨中截面弯矩计算值，支点中心处，做出梁的计算弯矩包络图如图15.在L/4截面处，因K=4.875m,L=19.5m，，故弯矩计算值为各排弯起钢筋弯起后，相应正截面抗弯承载力计算如表3.2钢筋弯起后相应各正截面抗弯承载能力表3.2梁区段截面纵筋有效高度mmT形截面类型受压区高度抗弯承载能力mm1608支座中心--1点1450.1第一类11.17580.6489020.232171点—2点41432.2第一类22.341139.9858257.848262点—3点61414.3第一类33.511683.7677451.964343点—4点81396.4第一类44.682206.6916583.684024点—5点101378.5第一类55.852702.7125627.396525点—6点121360.6第一类67.033180.4214524.9112606点—7点141342.7第一类78.193635.5673131.4128687点—8点161324.8第一类89.634071.8770其中受压区高度抗弯承载能力将表3.6的正截面抗弯承载能力在图3.3上用平行线表示出来，它们与弯矩包络图的交点分别为i,j……q,由各可求得i,j……q,到跨中截面X厚现以图3.3所示弯起钢筋弯起点初步位置来逐个检查是否满足《公桥规》的要求第一排弯起钢筋（2N7）其充分利用点O的横坐标x=8257.8mm,而N7的弯起点1的横坐标，说明o点位于1点右边，且其不需要点p的横坐标n=9020.20，而N7与梁中轴线交点满足要求第二排弯起钢筋（2N6）其充分利用点n的横坐标x=7451.9mm,而N6的弯起点2的横坐标其不需要点o的横坐标8257.8，而N6与梁中轴线交点第三排弯起钢筋（2N5）其充分利用点m的横坐标x=6583.6mm,而N5的弯起点3的横坐其不需要点o的横坐标7451.9，而N5与梁中轴线交点第四排弯起钢筋（2N4）其充分利用点L的横坐标x=5627.3mm,而N4的弯起点4的横坐标其不需要点m的横坐标6583.6，而N4与梁中轴线交点第五排弯起钢筋（2N3）其充分利用点K的横坐标x=4524.9mm,而N3的弯起点5的横坐标其不需要点L的横坐标5627.3，而N3与梁中轴线交点第六排弯起钢筋（2N2）其充分利用点j的横坐标x=3131.400mm,而N2的弯起点6的横坐标其不需要点K的横坐标4524.9，而N2与梁中轴线交点第七排弯起钢筋（2N1）其充分利用点i的横坐标x=0mm,而N1的弯起点1的横坐标其不需要点j的横坐标3131.400，而N1与梁中轴线交点由上述检查结果可知图15所示弯起钢筋弯起点初步位置满足要求。（4）箍筋设计采用直径为8mm的双支箍筋，箍筋截面积在等截面钢筋混凝土简支梁中，箍筋尽量做到等间距布置。按《公预规》5.2.11条规定，箍筋间距计算公式为：距支座中心处的主筋为箍筋间距选用50mm（5）斜截面抗剪承载力复核据此斜截面抗剪强度的验算截面如图2.4，既有图2.4梁弯起钢筋和斜筋设计布置图（尺寸单位：mm）,a)弯起钢筋和斜截面布置b)相应于剪力计算值Vx的弯矩计算值Mx的包络图，c)剪力计算值的包络图按《公预规》5.2.7条规定：受弯构件配有箍筋和弯起钢筋时，其斜截面抗剪强度验算公式为：斜截面水平投影长度c按下使计算：为了简化计算可近似取c值为c=即由c值内插求得各个斜截面顶端处的最大剪力和相应的弯矩（1）距支座处的截面H截割一组弯起钢筋，则纵向钢筋的含筋率（2）距支座中心1178mm处截面2——2(3)距支座中心1978mm处截面3——3（4）距支座中心2378mm处截面4——4（5）距支座中心2878mm处截面5——5（6）距支座中心3478处截面6——6（7）距支座中心4178处截面7——7（8）距支座中心5078mm处截面8——82.3.3持久状况斜截面抗弯极限承载能力极限状态验算按《公桥规》5.2.12条规定，其最不利的斜截面水平投影长度按下式通过试算确定：一组（两根）弯起钢筋可承受的剪力：一组双肢箍筋可承受的剪力：验算距支座中心h/2处的截面：箍筋间距为10cm，若斜截面通过六根箍筋，2组斜筋时距支座中心1.328m最大计算弯矩按《公预规》5.2.12条规定，斜截面抗弯承载力验算：2.3.4持久状况正常使用极限状态下裂缝宽度验算按《公桥规》6.4.3条规定，最大列缝宽度按下式计算：取1号梁的弯矩效应相结合短期效应组合：长期效应组合：选短期效应组合时，钢筋应力：满足《公预规》6.4.2条在一般正常大气条件下，钢筋混凝土受弯构件不超过最大裂缝宽的要求，但是，还要满足《公预规》9.3.8条规定，在梁腹高的两侧设置直径为的纵向防裂钢筋。若用8，则2.3.5持久状况正常使用极限状态下挠度验算按《公预规》6.5.1和6.5.2条规定X——换算截面中轴距T梁顶面的距离全截面对重心轴的惯性矩：全截面抗裂边缘弹性抵抗矩：为开裂截面的惯性矩根据上述的计算结果，结构的自重弯矩为1132.89KN.m，公路一级可变荷载永久作用可变作用（汽车）《公预规》6.5.3规定当采用c40——c80混凝土，中间强度等级按直线内插入取用c50，2.4横梁的计算2.4.1横梁弯矩计算（用G——M法）对于具有多根内横梁的桥梁，由于主梁跨中处的横梁受力最大，横梁跨中截面受力最不利，故通常只要计算跨中横梁的内力，其它横梁可偏安全地设计，从主梁计算已知当f=0时，查G——M法用表内插法计算荷载位置从0到-b的各项数值均与0到b之间数值对称表3.3系数项荷载位置b荷载位3/4b荷载位置1/2b荷载位置1/4b荷载位置0-0.200-0.100-0.900.0950.225-0.040-0.0250.0050.0400.160-0.270-0.130-0.0170.0550.065-0.050-0.024-0.0030.0100.012-0.250-0.124-0.9030.1050.237绘制横梁跨中截面的弯矩影响线图2.5横梁跨中截面的弯矩影响线(单位:㎝)按最不利位置加载集中荷载换算成正弦荷载的峰值计算：公路一级车辆荷载如图2.6（单位：M）车辆荷载图2.6按《桥规》4.1.6条，荷载安全系数采用如下故横梁内力：正弯矩由汽车荷载控制,负弯矩2.4.2横梁截面配筋与验算1.正弯矩配筋把铺装层折算3cm计入截面，则横梁翼板宽度为：横梁图2.7(单位:㎝)1/3跨径：1400/3=480cm按规范要求取小者，即按《公桥规》5.2.2条规定验算截面抗弯承载力：2.负弯矩配筋（图2.8）负弯矩配筋图2.8(单位:㎝)取a=3cm,均大于《公预规》9.1.12条规定的受拉区钢筋最小配筋百分率0.20%，满足要求。3．行车道板的计算3.1.1行车道板荷载计算（以纵向1m宽的板条进行计算）考虑到主梁翼缘板在接缝处沿纵向全长设置连接钢筋，故行车道板可按两端固定和中间铰接的板计算，如图2.9：行车道板图2.9(单位:㎝)（1）每延米板上的横载g沥青混凝土面层:g1=0.02×1.0×23=0.46KN/m混凝土垫层:g2=0.09×1.0×24=2.16KN/mT梁翼板自重:g3=0.18×1.0×25=4.5KN/m合计:g=Σgi=0.46+2.16+4.5=7.12KN/m（2）每米宽板条上的内力弯矩:MAg=-gl02/2=-7.12×(1.80-0.20)2÷2=-9.11KN/m剪力:QAg=gl0=7.12×1.60÷2=4.56KN（3）可变荷载产生的效应公路I级：以重车后轮作用于绞缝轴线上为最不利布置，此时两边的悬臂板各承受一半的车轮荷载，如图3.1：行车道板的计算图3.1(单位:㎝)将后轮作用于铰缝轴线上，后轴作用力为P=140KN，轴压分布宽度如图。对于车轮荷载中后轮的着地长度为，宽度为，则得：荷载对于悬臂根部的有效分布宽度：其中：冲击系数作用于每米宽板条上的弯矩：(4)荷载组合恒+汽：所以行车道板的设计内力为：3.1.2行车道板截面设计，配筋与强度验算按其中最不利荷载效应配筋，即Md=-30.7•m，悬臂板根部高度h=16cm,净保护层a=30mm,若选用直径18的钢筋，则有效高度按《公预规》5.2.2条γ0∙Md<fcd∙b化简整理得：按《公桥规》5.2.2条规定：当选用半径18的钢筋时，实际配筋面积又大于计算面积，则其承载力肯定大于作用效应，故承载力验算可以忽略，此时所提供的钢筋截面积，按《公预规》5.2.9条规定，矩形截面受弯构件的截面尺寸应符合下列要求：故不需要进行斜截面抗剪承载力计算，仅拉构件需要配置箍筋，承载能力验算：4．支座计算采用板式橡胶支座，其设计按《公预规》要求进行。4.1.1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：计算时由表可知最大支座反力为：故（故满足要求）4·1·2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20m桥梁可布置一行车队，汽车荷载制动力按《桥规》4.3.6条，为一车道上总重力的10%，一车道的荷载的总重为：，,又要求不小于90kN，取制动力为90kN。6根梁共12个支座，每支座承受的水平力为：按《公预规》8.4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：或，即：《桥规》的其他规定：选用3层钢板和4层橡胶片组成橡胶支座。上下层橡胶片厚度为0.25cm，中间层厚度为0.5cm，薄钢板厚0.2cm，总厚度为=20.5+20.25=1.50.601cm并4.0cm（合格）支座总厚度：。4·1·3验算支座的偏转支座的平均压缩变形为：按规范要求应满足，即（合格）跨中挠度值f:梁端转角：设恒载时主梁处于水平状态,则公路—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。4·1·4验算支座的稳定性已知恒载支点反：确定汽车荷载引起的最小支承反力，按《公路桥涵设计通用规范》规定为，温度引起水平力：验算滑动稳定性：0.3(230.5+63.115）=88.11.4h+H=1.48.5+7.5=19.588.1（满足要求）以及:N=0.3230.5=69.151.4h=11.96(满足要求)均满足规范要求，故支座不会发生相对滑动。5．盖梁和桥墩的计算及其配筋5.1盖梁荷载计算5.1.1上部构造永久荷载①边梁自重（1号和9号）：23.017kn/m中梁自重：2号（8号）：22.892kn/m3号（7号）：21.989kn/m4号（6号）：21.272kn/m5号：21.047kn/m一孔构造自重：3977.968kn/m支座恒载反力：1：229.710kn2:228.462kn3:219.450kn4:211.845kn5:210.049kn5.1.2.盖梁自重及作用效应计算图3.2盖梁自重及作用效应计算(单位:㎝)盖梁自重产生的弯矩,剪力效应计算表3.4截面编号自重(KN)弯矩(KN·M)剪力(KN)V左V右1-120.25-4.3-20.25-19.1252-226.7-19.5-46-453-378.8-126.8-122.4-121.054-4109.3-438.5-227.5210.65-5109.3-155.5109.3105.36-6109.3-60.600+26.7＋78.8＋109.3×3=453.65KN5.1.3.盖梁可变荷载计算（1）可变荷载横向分布系数计算：荷载对称布置时按杠杆原理法计算，非对称布置时按偏心受压法。eq\o\ac(○,1)公路I级a.单车列，对称布置如图3.3图3.3可变荷载横向分布(单车列对称布置,单位:㎝)=b.双车列，对称布置图3.4可变荷载横向分布(双车列对称布置,单位:㎝)=c.三车列，对称布置图3.5可变荷载横向分布(三车列对称布置,单位:㎝)=d.同理：四列车对称布置结果如下：e.非对称布置图3.6可变荷载横向分布(非对称布置,单位:㎝)，n=91)单车列，非对称布置（）2)双车列，非对称布置（）3）三车列，非对称布置，车道横向折减系数0.78（）4）同理：四车列非对称布置，车道横向折减系数0.67（）（2）按顺桥向可变荷载移动情况，求支座可变荷载反力（即最大值）图3.7可变荷载移动情况(单位:㎝)表3.5单孔布载单列车B=双列车2B=2×340.375=680.8KN三列车3B=3×340.375=1021.2KN四列车4B=4×340.375=1361.5KN双孔布载单列车B=双列车2B=2×442.75=885.5KN三列车3B=3×442.75=1328.3KN四列车4B=4×442.75=1771KN(3)可变荷载横向分布后各梁的支座反力各梁支点反力计算表3.6荷载横向分布公路一级荷载计算方法布设横向分布系数单孔B单孔R双孔B双孔R按杠杆原理法计算单列行车公路一级0340.40442.7500000000.2585.1110.70.5170.2221.40.2585.1110.7000000000双列行车公路一级0680.80885.500000.181123.2160.30.500340.4442.80.639434.9565.80.5340.4442.80.181123.2160.3000000三列行车公路一级01021.201332.600.08687.8114.20.390398.2518.00.499509.7663.10.39398.2518.00.086509.7663.10.390398.2518.00.08687.8114.2000四列行车公路一级0.51361.5680.751771885.50.0681.69106.30.285388504.70.392533.7694.211361.517710.392533.7694.20.285388504.70.0681.69106.30.5680.75885.5按偏心压力法计算单列行车公路一级0.341340.375115.9446.8150.80.28396.3125.30.22676.9100.10.16857.274.40.11137.849.00.05418.423.9-0.004-1.4-1.8-0.061-20.8-27.0-0.119-40.5-52.7双列行车公路一级0.283680.8192.7887.6250.60.24163.4212.50.197134.1174.40.154104.8136.40.11175.698.30.06846.360.20.02517.022.1-0.018-12.3-15.9-0.061-41.5-54.0三行列车公路一级0.1761012.2179.71330.8223.80.154157.3204.60.131133.8174.00.109111.3144.80.08788.4115.80.06465.485.2-0.042420.9-55.90.02019.926.60.0033.23.9四行列车公路一级0.1131361.5153.81771200.10.103140.2182.40.094127.9166.50.084114.4148.80.074100.8131.10.06588.5115.10.05574.997.40.04662.681.5-0.31-422.1-549(4)各梁永久荷载,可变荷载反力组合（冲击系数1+）表中均取各梁的最大值各梁永久荷载、可变荷载基本组合表(单位:KN)表3.7编号荷载情况1号梁R2号梁R3号梁R4号梁R5号梁R6号梁R7号梁R8号梁R9号梁R1横载461.4459.7440.2425.3422.1425.3440.2459.7461.42公路一级双列对称00200554.6709.9554.6200003公路一级三列对称0145.1645.8826.5645.8826.5645.8145.104公路一级四列对称680.7581.69388533.71361.5533.738881.69680.755公路一级双列非对称315.7267.5219.6172.1123.676.229.2-19.9-69.16公路一级三列非对称302.3265.1220.3182.7145.5107.170.833.36.27公路一级四列非对称153.8140.2127.9114.4100.888.574.962.6-422.181+2461.4459.7640.2979.91132979.9640.2459.7461.491+3461.4604.81058.21251.81067.91251.81086604.8461.4101+41142.2541.4828.29591783.6959828.2541.41142.2111+5777.1727.2659.8597.4545.7501.5469.4439.8392.3121+6763.7724.8660.5608567.6532.4511493467.6131+7615.2599.9568.1539.7522.9513.8515.1522.339.35.1.4双柱反力计算如图，图3.8双柱反力计算图(单位:㎝)双柱反力：经计算可知，由组合7产生的反力最大，所以按照该控制设计。即：5.2盖梁内力计算5.2.1盖梁弯矩计算如图图3.9盖梁弯矩计算图(单位:㎝)截面位置见图，为求得最大弯矩值，支点负弯矩取用非对称布置数值，跨中弯矩取用对称布置时数值。按图的截面位置：表3.8各截面弯矩计算式1-102-23-34-45-56-6各种荷载组合下的各截面弯矩见表：各截面的弯矩计算表3.9荷载组合墩柱反力支座反力组合⑥双列对称3063.1461.4459.7640.2979.9组合⑦三列对称3937.15461.4604.81085.21251.8组合⑧双列不对称3293.5777.1727.2660.5597.4组合⑨三列非对称3228763.7724.8659.8608组合⑩四列对称3167.5743.6718.9648.2617.6表4.1截面弯矩2-23-34-45-56-6-331.7-830.92480.2398.71315.5-331.7-830.92736.1482.61444.4-392.1-1393.54082.5-2099.91153.7-379.31356.33990.8-2067.8-1238.65.2.2盖梁剪力计算将计算结果列于表4.2各截面剪力计算表4.2荷载组合组合⑥组合⑦组合⑧组合⑨墩柱反力G13063.13937.153293.53228梁支座反力R1461.4461.4777.1763.7R2459.7604.8727.2724.8R3640.21085.2660.5659.8R4979.9125．8597.4608R11321067.9567.6567.6各截面剪力①–①0000-461.4-461.4-777.1-763.7②–②-461.4-461.4-777.1-763.7-461.4-461.4-777.1-763.7③–③-461.4-461.4-777.1-763.7-920.7-1060.4-4030.7-3940.9④–④-920.7-1060.4-4030.7-3940.91542.51786.21106.11070.2⑤–⑤1542.51786.21106.11070.2569.8535.5512.7469.1⑥-⑥569.8535.5512.7469.1-567.9-538.2-37.2-105.75.3盖梁截面配筋设计与承载力校核采用C50混凝土,主筋选用HRB335,保护层5cm。则,取1.0取最不利eq\o\ac(○,4)-eq\o\ac(○,4)截面作配筋设计已知：bh=180cm×130cm，取，即：化简后为：0.5解方程后得到：x=74.5mm用钢筋，根数根每一根钢筋的面积为：804.2cm,实际选用16根（12868㎜），实际配筋率：=，该截面实际承载力为：配筋设计满足《公预规》要求5.4桥墩墩柱