黄河廉庄公路桥初步设计与施工图设计

图书分类号密级毕业设计论文废黄河廉庄公路桥初步设计与施工图设计THEABANDONEDTHEYELLOWRIVERLIANZHUANGROADBRIDGEPRELIMINARYDESIGNANDCONSTRUCTIONDRAWINGDESIGN学生姓名李X学院名称土木工程学院专业名称道路桥梁隧道工程指导教师孙韬2014年5月16日徐州工程学院学位论文原创性声明本人郑重声明所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用或参考的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标注。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。论文作者签名日期年月日徐州工程学院学位论文版权协议书本人完全了解徐州工程学院关于收集、保存、使用学位论文的规定，即本校学生在学习期间所完成的学位论文的知识产权归徐州工程学院所拥有。徐州工程学院有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的纸本复印件和电子文档拷贝，允许论文被查阅和借阅。徐州工程学院可以公布学位论文的全部或部分内容，可以将本学位论文的全部或部分内容提交至各类数据库进行发布和检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。论文作者签名导师签名日期年月日日期年月I日徐州工程学院毕业设计论文摘要本设计是废黄河廉庄公路桥初步设计与施工图设计,本着“安全、经济、美观、实用”的八字原则以及设计要求和地质情况初步拟定了以下几个方案1、预应力混凝土连续梁桥2、拱桥3、连续刚构桥。最后从施工等多方面考虑比较确定最终方案为预应力混凝土连续梁桥。连续梁桥是工程上广泛使用的一种桥型，它不但具有可靠的强度，刚度及抗裂性，而且具有行车舒适平稳，养护工作量小，设计及施工经验成熟的特点。设计一座桥梁必须从桥跨布设，尺寸拟定，钢束布置以及施工方法等方面综合考虑，还要充分考虑设计参数和环境影响。本设计采用主桥143214M的预应力混凝土连续箱梁，施工方式是悬臂施工法。本设计主要阐述了该桥的设计和计算过程，主要运用桥梁博士软件进行计算。首先进行的是方案比选，对主桥进行总体结构设计，然后对上部结构进行内力、配筋计算，再进行强度、应力及变形验算，最后进行下部结构的计算及验算。关键词预应力混凝土；连续梁桥徐州工程学院毕业设计论文IABSTRACTTHISDESIGNISTHEWASTEHUANGHELIANZHUANGROADBRIDGEPRELIMINARYDESIGNANDCONSTRUCTIONDRAWINGDESIGN,INLINEWITH“SAFE,ECONOMIC,BEAUTIFUL,PRACTICAL“EIGHTPRINCIPLESANDDESIGNREQUIREMENTSANDGEOLOGYPRELIMINARYDRAWNUPTHEFOLLOWINGSOLUTIONS1,PRESTRESSEDCONCRETECONTINUOUSGIRDERBRIDGE,2,ARCHBRIDGE3,CONTINUOUSRIGIDFRAMEBRIDGEFROMCONSTRUCTIONASPECTSOFCONSIDERATIONANDCOMPARISONTODETERMINETHEFINALPLANFORPRESTRESSEDCONCRETECONTINUOUSGIRDERBRIDGECONTINUOUSGIRDERBRIDGEISABRIDGEWHICHWIDELYUSEDINENGINEERING,ITNOTONLYHAVESOLIDSTRENGTH,STIFFNESSANDCRACKRESISTANCE,ANDARECHARACTERIZEDBYTHEIRSMOOTHDRIVINGCOMFORT,MAINTENANCEWORKLOADISSMALL,THECHARACTERISTICSOFTHEMATUREDESIGNANDCONSTRUCTIONEXPERIENCEDESIGNMUSTBEFROMABRIDGEACROSSABRIDGELAYOUT,SIZE,STEELBEAMLAYOUTANDCONSTRUCTIONMETHODANDSOONCOMPREHENSIVECONSIDERATION,BUTALSOGIVEFULLCONSIDERATIONTODESIGNPARAMETERSANDENVIRONMENTALIMPACTTHISDESIGNADOPTSTHEMAIN143214MPRESTRESSEDCONCRETECONTINUOUSBOXGIRDER,THECONSTRUCTIONWAYISTHECANTILEVERCONSTRUCTIONMETHODTHISDESIGNMAINLYELABORATEDTHEBRIDGEDESIGNANDCALCULATIONPROCESS,THEMAINUSEDRBRIDGESOFTWARETOCALCULATEFIRSTSCHEMECOMPARISON,THEOVERALLSTRUCTUREOFTHEMAINDESIGN,ANDTHENONTHEUPPERSTRUCTUREINTERNALFORCEANDREINFORCEMENTCALCULATION,FORSTRENGTH,STRESSANDDEFORMATIONCALCULATION,FINALLYTHEBOTTOMSTRUCTUREISCALCULATEDANDCHECKEDKEYWORDSPRESTRESSEDCONCRETECONTINUOUSGIRDERBRIDGE徐州工程学院毕业设计论文II目录第一章方案比选111工程概况112自然地理概述1121地形地貌，水文和气候1122地基土构成与特征1123地下水及水土腐蚀性313方案初选314方案比较3141实用性比较3142安全性比较4143经济性比较415方案确定5第二章结构设计621设计资料6211方案简述6212设计依据622上部构造主梁细部尺寸7221主梁尺寸拟定7222截面特性及单元重量计算成果表823荷载内力计算8231建模及数据输入8232全桥施工阶段划分9233施工过程模拟924计算结果及数据处理10241恒载内力10242活载内力1125荷载组合及其原理16251原理16252内力组合表19第三章预应力钢束数量的估算及其布置2031预应力钢束数量的估算2032预应力钢束布置21321跨中截面及锚固端截面的钢束位置21322钢束计算23第四章预应力损失的计算2741预应力损失计算27411摩擦预应力损失271L徐州工程学院毕业设计论文III412锚具变形钢筋回缩引起的预应力损失282L413钢筋松弛引起的预应力损失315L414混凝土收缩和徐变引起的预应力损失326L415有效预应力35第五章持久状况承载能力极限状态计算3651承载能力极限状态计算理论3652承载能力极限状态计算3753验算最小配筋率（跨中截面）40第六章持久状况正常使用极限状态计算4161全预应力混凝土构件抗裂验算4162全预应力混凝土构件抗裂验算41第七章持久状况构件的应力计算4371持久状况截面应力验算理论4372持久状况截面应力验算44第八章短暂状况构件的应力计算4681短暂状况截面应力验算理论4682短暂状况截面应力验算46第九章变形验算4991由预加力引起的跨中反拱度4992正常使用阶段的挠度计算4993结构刚度验算5094预拱度的设置50第十章桥梁下部结构设计511桥墩512桥台513设计资料514盖梁、桥墩台尺寸535桩长及桩筋设计注意事项53专题论文56总结60致谢61参考文献62徐州工程学院毕业设计论文IV前言毕业即将来临，毕业设计是目前教学计划中的一个重要环节，是在完成学校所有规定的基础课、专业基础课和专业课后进行的，是培养学生综合运用所学的基础知识和专业知识能力的综合体现。毕业设计主要进行了桥梁的结构内力计算，预应力筋的配置设计，截面应力、挠度验算以及训练了手工制图和CAD制图的基本技能和方法。本设计所采用的是预应力钢筋混凝土连续箱梁桥。主要依据公路混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTGD622004）简称公预规和公路桥涵设计通用规范JTGD602004简称桥规并借助迈达斯，桥梁博士等软件进行内力计算，得出各控制截面的内力组合结果，并利用组合结果进行配筋、验算。桥梁施工方法的设计是根据当地的地形条件，施工设备和能力以及工程的可行性而进行的。在老师的悉心指导下，独立地、系统地完成废黄河廉庄公路桥初步工程设计，从而熟悉了解并且掌握一个工程设计的始末，根据大学四年已学的基础课程，进一步完善考虑、讨论、分析和解决问题，并可以继续学习到一些新的专业知识，有所适当的做一点创新，更好更全面的做好这次设计。通过本次的毕业设计，我对桥梁工程设计的过程及内容有了一个全面系统的了解。但是在废黄河廉庄公路桥初步设计中也许会有设计不到位的情况，敬请指导老师和各位同学指正徐州工程学院毕业设计论文0第一章方案比选本章主要根据桥址的地形、地貌、水文地质条件和技术标准的要求，综合考虑经济与安全、时间与空间环境等方面的因素，初步拟定方案，方案完成后，进行初步分析，将明显不能满足“经济、适用、安全、美观”等原则的方案删去，提出几个特色的方案进一步分析比较，比选方案应符合施工可行，设计受力合理的要求。方案比选的标准主要依据安全、适用、经济和美观，其中以安全和经济为重。最终确定方案以设计出“安全适用、经济合理、美观环保”的桥。11工程概况废黄河廉庄公路桥位于徐州市，东西方向横跨废黄河，是废黄河上一座很重要的交通运输桥梁。12自然地理概述121地形地貌，水文和气候本地区属于冲积平原地貌单元，地形较平坦，河床顺直，岸坡平缓。徐州市处在长江流域与黄河流域过渡地带，属于半湿润的暖温带气候区。区内雨量充沛，6、7月间常有冷暖气团遭遇，产生锋面低压和静止锋，形成阴雨连绵的梅雨期。全市年降水量由西向东递增，全市多年平均降雨量为832毫米。122地基土构成与特征勘探深度范围内揭露地层为第四系全新统和上更新统沉积物及基岩。全新统岩性以粉质粘土为主，上更新统岩性以粘土及中砂为主。根据岩性特征、埋藏分布条件、物理力学性质指标，将勘探深度内地层划分为11个工程地质层。（1）亚粘土灰黄色，可塑硬塑，中等中偏高压缩性，表层0305米为耕土；该层连续分布于近地表部位，层厚平均在层厚35M100M，地基容许承载力110160KPA，钻孔灌注桩桩周土的极限摩0阻力3540KPA。I（2）淤泥质亚粘土灰色，流塑，高孔隙比，中偏高高压缩性，为主要软土层仅见于ZK2孔，层厚39米，间夹粉砂薄层；地基容许承载力6080KPA，钻孔灌注桩桩周土的极限摩阻力1520KPA。0I（3）夹砂亚粘土灰色、灰黄色，软塑为主，中等中偏高压缩性，部分夹有亚砂土薄层；该层分布不连续，仅见于ZK7、ZK8孔，层厚88M102M，地基容许承载力100140KPA，钻孔灌注桩桩周土的极限摩阻力0徐州工程学院毕业设计论文13040KPA。I（4）粘土灰黄色，褐黄色，可塑硬塑状态，中等中偏低压缩性，含铁锰结核，土性较好；该层在桥址区总体分布较连续，层厚28M81M；地基容许承载力地基容许承载力200260KPA，钻孔灌注桩桩周土的极限摩阻0力5070KPA。I（5）中粗砂灰黄色，饱和，中密密实状态，局部混亚粘土；层厚41M70M；地基容许承载力170250KPA，钻孔灌注桩桩周土极限摩阻0力4560KPA。I（6）含碎石、砾石亚粘土灰黄色，棕黄色，可塑；碎石成份为石英砂岩；呈次圆状次棱角状，含量2040，部分为含碎石、砾石中粗砂；层厚29M40M。（7）全风化花岗岩黄色带粉红的，结构已破坏，矿物蚀变强，岩芯呈长柱状，手可折断，可捏碎，碎后呈散体砂状；天然状态单轴抗压强度0104MPA；饱和状态下崩解；地基容许承载力220350KPA；钻孔灌注0桩桩周土的极限摩阻力5570KPA。I（8）强风化花岗岩黄色带粉红的，块状结构；岩芯呈柱状短柱状，岩芯蚀变较强，锤击声较哑；天然状态单轴抗压强度1583MPA；饱和状态下大部分试样崩解，未崩解的饱和单轴抗压强度4050MPA；地基容许承载力4501000KPA；钻孔灌注桩桩周土的极限摩阻力80120KPA。0I（9）弱风化花岗岩黄色，块状构造；岩芯呈长柱状夹碎块状，偶见陡倾角裂隙，裂隙面由方解石脉充填，岩石蚀变较强；天然状态下单轴抗压强度150320MPA；饱和状态下部分崩解，未崩解的饱和单轴抗压强度60180MPA；地基容许承载力18003000KPA；钻孔灌注桩桩周土的极0限摩阻力160200KPA。I（10）强风化石英砂岩或泥质粉砂岩此两岩层强度以及水稳性均较差，局部夹有弱风化石英砂岩段；石英砂岩为灰白色，细粒结构，厚层状构造，岩芯以碎块状为主，裂隙较发育，裂隙面由泥质充填或铁锰质渲染，锤击易沿裂隙裂开，质坚硬；地基容许承载力6001000KPA；钻孔灌注桩周土的极限0摩阻力85120KPA；泥质粉砂岩为灰白色，泥质粉砂岩为灰白色，泥砂质结I构，泥钙质胶结，厚层状构造；岩芯呈长柱状，质较软，岩芯可掰断；天然状态单轴抗压强度1924MPA；饱和状态下部分崩解；地基容许承载力徐州工程学院毕业设计论文26001000KPA；钻孔灌注桩桩周土的极限摩阻力75100KPA。0I（11）弱风化石英砂岩灰色，灰白色，细粒砂状结构，厚层状构造，硅质胶结；岩芯呈柱状夹碎块状，质坚硬硬，锤击声脆，裂隙发育，裂隙面有铁锰质渲染，局部有泥质充填；天然状态单轴抗压强度5494MPA；饱和单轴抗压强度7483MPA；地基容许承载力20003000KPA；钻孔灌注桩桩周土0的极限摩阻力180200KPA。I各层岩土层的具体分布情况可具体参见本工程地质纵断面图以及工程地质钻孔综合成果表。123地下水及水土腐蚀性场地地下水对混凝土有微腐蚀性，对钢筋混凝土结构中钢筋长期浸水具微腐蚀性，干湿交替有微腐蚀性；表层土对混凝土有微腐蚀性，对钢筋混凝土结构中钢筋具微腐蚀性，对钢结构具微腐蚀性。13方案初选根据桥址的地形地貌、水文地质条件、以及桥梁主跨等技术标准的要求，初拟出不同结构体系的桥型。“安全适用、经济合理”为宗旨并结合其它因素综合考虑，初拟方案。第一方案连续刚构桥预应力混凝土连续梁桥此方案的桥跨布置为143214,桥全长60。MM第二方案上承式拱桥结构形式主拱圈采用混凝土箱型拱。桥面连续，桥台采用重力式U形桥台，采用浆砌片石，既可满足受力要求，又可节大量混凝土和钢筋。桥型美观度桥型美观，适于险峻的峡谷地段。施工方法分节段吊装施工。优缺点受力好，节约钢筋用量，跨径大施工难度较大，上部梁段多，对行车舒适不利。第三方案预应力混凝土连续梁桥此方案的桥跨布置为143214,桥全长60。MM14方案比较141实用性比较废黄河廉庄公路桥初步设计方案进行比较徐州工程学院毕业设计论文31预应力混凝土连续梁桥这种型式的桥梁变形小，伸缩缝少，结构刚度大，动力性能好，最主要的是主梁性能好，主梁变形挠曲线平缓，另外行车通畅，平顺，安全，更好的满足交通运输要求，施工工艺简单，符合废黄河廉庄公路桥设计、施工。2连续刚构桥这种型式的桥梁行车通畅，平顺，安全，满足交通要求，而且施工技术比较成熟，容易保证工程质量，并且桥梁下净空值比较大，能够满足通航性能的要求，但是此处地质条件不好，墩高小，跨径大，温差大使混凝土收缩产生较大位移，对桥墩不利，不符合废黄河廉庄公路桥设计、施工。3上承式拱桥拱桥是我国公路上使用很广的一种桥型。拱桥不仅可以利用钢、钢筋混凝土等材料来修建，抗风性能好，但是拱桥上部结构自重较大，下部结构工程量大，地质条件要求高，不符合废黄河廉庄公路桥设计、施工。142安全性比较1预应力混凝土连续梁桥这种型式的桥梁技术比较成熟，容易计算，施工工艺简单，而且桥梁的质量好，整体性能也比较好，刚度大，能够保证工程本身安全，行车性能也比较良好，满足交通运输安全要求，符合废黄河廉庄公路桥设计、施工。2连续刚构桥这种型式的桥梁一般将墩做成薄壁墩，但桥墩的刚度比较小，很难承受船舶的撞击力，而且基础沉降对结构影响大，不符合废黄河廉庄公路桥设计、施工。3上承式拱桥在满足桥下净空要求时，上承式拱的曲线底面将增加桥面高程，当其用于城市立体交叉平原地区时，将增加接线的工程量或桥面纵坡，既增大造价又对行车不利，不符合废黄河廉庄公路桥设计、施工。143经济性比较1预应力混凝土连续梁桥基础施工复杂，需要大型支座和较多预应力钢筋，但是施工技术简单，成熟，容易掌握，需要的机械少，大大降低了工程施工成本，价格低廉，桥梁完成后养护费用较少，符合废黄河廉庄公路桥设计、施工。2连续刚构不需要支座，施工工艺较简单，符合废黄河廉庄公路桥设计、施工。徐州工程学院毕业设计论文43上承式拱桥施工工序较多，建桥时间长，一般情况下未能采用高度机械化和工业化的建造方法，辅助设备和劳动力用量多，增加了造价，不符合废黄河廉庄公路桥设计、施工。15方案确定通过以上的方案比选，综合考虑该桥的经济性、技术性、施工可行性及实用性选择第三方案（连续梁桥方案）为最后的实施方案，其优点如下施工工艺悬臂挂梁施工法，混凝土连续梁桥施工期间抗风能力强，在施工期间可以不需要附加的抗风措施，降低混凝土长悬臂施工时抗风带来的风险。徐州工程学院毕业设计论文5第二章结构设计本章主要介绍桥梁的结构设计。桥梁结构设计包括桥梁上部结构和桥梁下部结构设计。桥梁上部结构设计的包括截面尺寸的拟定，内力计算（恒载内力、活载内力和内力组合），配筋设计，施工阶段和使用阶段的应力验算，最终承载力极限状态强度验算、刚度验算，预拱度设置等。下部结构设计的主要内容为桥墩（台）的设计。本章详细介绍了设计资料及上部构造主梁的细部尺寸。21设计资料211方案简述本设计采用主桥143214M的预应力混凝土连续箱梁。具体尺寸为截面梁高22M，为主跨径的1/15；采用实桥墩，桥墩高度为8M。212设计依据1主要技术指标A主跨32MB桥面净宽净宽18M，桥面设计为双向4车道，为单箱单室。C技术标准设计荷载为公路I级；环境标准为I类环境；设计安全等级为二级。D相关参数体系均匀升温25和降温20，同时需考虑不均匀温差；人行栏杆每侧重量分别为15KN/M，单侧防撞栏为70KN/M，桥面铺装用8CM厚防水混凝土8CM厚沥青混凝土。2材料参数A上部结构混凝土采用C55，C55混凝土强度指标抗压强度设计值,24CDFMPA抗拉强度设计值,189S弹性模量。430CEB桥面铺装及下部结构混凝土采用C35，C35混凝土强度指标抗压强度设计值，16CDFPA抗拉强度设计值,4350M弹性模量。4CEC预应力钢筋采用标准强度为1860MPA的低松弛钢绞线，张1524J拉控制应力取为075，预应力筋的锚固方式为群锚，按后张法施工。强PKF度指标为徐州工程学院毕业设计论文6抗拉强度标准值，1860PKFMPA抗拉强度设计值，2D弹性模量。59CED普通钢筋采用HRB400钢筋。其强度指标为抗拉强度设计值，30SDFPA弹性模量，521CM箍筋及构造钢筋采用HRB335钢筋，其强度指标为抗拉强度设计值，80SDFA弹性模量。521CEP3设计依据A公路桥涵设计通用规范（JTGD602004）。B公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTGD622004）。22上部构造主梁细部尺寸221主梁尺寸拟定根据已成桥资料及梁桥、桥梁工程（上册）手册有关连续箱梁桥截面形式及尺寸的相关内容，拟定主梁尺寸如下桥梁单幅采用单箱单室主梁截面，箱顶宽18M，底面宽11M。由于是等截面梁，故梁底采用直线。底板厚为50CM，腹板厚为60CM，顶板厚为30CM。设横隔板四道（两个支点各设两道），板厚40CM，中间留有尺寸为130CM100CM的人道。图12边跨端部和跨中处截面单位（CM）徐州工程学院毕业设计论文7222截面特性及单元重量计算成果表表11单元数量列表单元号左梁高左面积左单位重右梁高右面积右单位重单元重量12217334222173342684422173342221733426848221733422217334268416221733422217334268424221733422217334268427221733422217334268430221733422217334268423荷载内力计算231建模及数据输入废黄河廉庄公路桥初步设计采用桥梁博士软件进行内力分析计算。单元划分根据施工情况及构造要求，全桥共分为30个单元，31个截面。具体划分情况如下图21计算简图徐州工程学院毕业设计论文8图22全桥立面模型图23控制截面位置图232全桥施工阶段划分为了方便全桥施工，现采用桥梁博士软件计算出了全桥上部结构控制截面的几何特性，具体情况如下表21控制截面几何信息节点EC（）MPAAO（）2MI（）4Y（）M1（边跨端部）345E0413689671874（边跨1/2L）345E0413689671878（根部）345E04136896718712主跨1/4L345E04136896718716（主跨1/2L）345E041368967187233施工过程模拟废黄河廉庄公路桥采用悬臂施工法，模拟施工如下徐州工程学院毕业设计论文90号块采用现浇，其余号梁段采用挂篮施工，然后悬臂现浇边跨及中跨，最后合拢中跨。本次设计为简单起见，全桥共分3个施工阶段，第一施工阶段为梁体施工阶段，第二阶段为桥面铺装阶段，第三阶段为随后的养护及运营阶段。横隔板在全桥截面计算中已经计入，故此处不必重复计算，人行栏杆，15/QKNM防撞栏，270桥面铺装层，3824031867/KNM施工阶段每延米重度为。1Q24计算结果及数据处理所有数据输完并检查无误后，进入结构计算模块，输出单元截面内力如下表所示241恒载内力表22控制截面结构重力表节点MKNMVKN106454229014108245005470128350274016193000表23控制截面第一阶段永久荷载结构内力表节点MKNMVKN106454229014108245005470128350274016193000徐州工程学院毕业设计论文10恒载内力作用下，结构弯矩图图24结构弯矩图恒载内力作用下，结构剪力图图25结构剪力图242活载内力A冲击系数冲击系数值可按下式计算U当时，15FHZ05U当时，4F176LN0157F当时，F4式中结构基频（HZ）。桥梁结构的基频反映结构的建筑材料、尺寸、类型等动力特性内容，直接反映冲击系数与桥梁结构间的关系。不管桥梁的建筑材料、结构类型是否有差别，结构尺寸与跨径是否有差别，在桥梁结构的基频相同，同样条件的汽车荷载下，就可以得到基本相同的冲击系数。桥梁的自振频率宜采用有限元方法计算，对于连续梁结构，没有更精确方法计算时，可采用下列公式估算（21）1236CEIFLM徐州工程学院毕业设计论文11（22）223651CEIFLM（23）/CGG式中结构的计算跨径（）；L结构材料的弹性模量（）；E2/N结构跨中截面的截面惯矩（）；CI4结构跨中处的单位长度质量（），当换算为重力计M/KGM算时，其单位应为（）；2/NS结构跨中处延米结构重力（）；G/N重力加速度，。G2981/GMS计算连续梁的冲击力引起的正弯矩、剪力效应时，采用；冲击力引1F起的负弯矩效应时，采用。2F废黄河廉庄公路桥初步设计计算跨径取32M，弹性模量，4350EMPA计算得出跨中截面惯性矩，截面面积，将数据代入4967CI2168A上式351682501/GN4/8629CMGKG1012235967414482CEIFLM1022236565CIFL由于,所以冲击系数按公式计算，则14HZFZ76LN17UF07LN0157LN403UF26154结构的安全等级为二级其重要性系数取10；人群荷载标准值352/KNM徐州工程学院毕业设计论文12图26边跨端部截面内力影响线图27边跨1/2L截面内力影响线图28根部截面内力影响线图29主跨L/4截面内力影响线徐州工程学院毕业设计论文13图210跨中截面内力影响线B汽车活载作用下结构内力表表24控制截面汽车结构内力表MAXM节点VKNMKNM100415310908185133122451260161592010表25控制截面汽车结构内力表MINM节点VKNMKNM1004131709836116001218525416128146表26控制截面汽车结构内力表MAXQ节点VKNMKNM徐州工程学院毕业设计论文14139604193992845980612340955162021620表27控制截面汽车结构内力表MINQ节点VKNMKNM1131042175638185133127981060162051640C人群活载作用下结构内力表表28控制截面人群结构内力表MAXM节点VKNKNM1004269114818415212395158160525327表29控制截面人群结构内力表MINM节点VKNMKNM1004247148徐州工程学院毕业设计论文15885838912184289160284表210控制截面人群结构内力表MAXQ节点VKNMKNM13420410766188583891247169716198149表211控制截面人群结构内力表MINQ节点VKNMKNM1247043251008184152125235981620114925荷载组合及其原理251原理根据公路桥涵设计通用规范（JTGD602004）规定有以下两种组合A承载能力极限状态的效应组合根据“桥规”采用以下两种作用效应组合徐州工程学院毕业设计论文16A基本组合永久作用与可变作用设计值效应相组合，其效应组合表达式（2MINJQJKCKQGIKUDSSS12104）或（2INJJDCDIUD12105）式中SUD承载能力极限状态下作用基本组合的效应组合设计值；结构重要性系数0第I个永久作用效应的分项系数；GI第I个永久作用效应的标准值和设计值；IDIKS、1Q汽车荷载效应（含汽车冲击力、离心力）的分项系数；汽车荷载效应（含汽车冲击力、离心力）的标准值和设DK、计值；在作用效应组合中除汽车荷载效应（含汽车冲击力、离心力）、QJ风荷载外的其他第J个可变作用效应的分项系数；在作用效应组合中除汽车荷载效应（含汽车冲击力、离心JDJKS、力）、风荷载外的其他第J个可变作用效应的标准值和设计值；在作用效应组合中除汽车荷载效应（含汽车冲击力、离心力）C外的其他可变作用效应的组合系数。根据以上条文本设计采用以下三种组合组合12（10）恒14汽组合12（10）恒14汽0814人群组合12（10）恒14汽0814（人群温升或温降）B偶然组合永久作用标准值、可变作用某种代表值、一种偶然作用标准值效应相结合。偶然作用的效应分项系数取10；与偶然作用同时出现的可变作用，根据观测资料和工程经验取适当的代表值。地震作用标准值及其表达式按公路工程抗震设计规范（JTGD602004）规定采用。B正常使用极限状态的效应组合根据“桥规”不同的设计要求，采用以下两种效应组合A作用短期效应组合永久作用标准值与可变作用频遇值效应相组合，徐州工程学院毕业设计论文17其效应组合表达式（2QJKNJMIGKSDSS16）式中SSD作用短期效应组合设计值；第J个可变作用效应的频遇值系数；J1SQJK第J个可变作用效应的频遇值。B作用长期效应组合永久作用标准值与可变作用准永久值效应相组合，其效应组合表达式（2QJKNJMIGKLDSS127）式中SLD作用长期效应组合设计值；第J个可变作用效应的准永久值系数；J2SQJK第J个可变作用效应的准永久值。表212极限状态内力组合值节点内力最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩剪力13704346457741弯矩0000剪力11302030162019004弯矩82320706383900剪力73005440544071708弯矩30900243002430032100剪力381026203360276012弯矩11409900120007960剪力30530922317916弯矩21700256002630019100表213正常使用状态内力组合值徐州工程学院毕业设计论文18节点内力最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩剪力8175836456451弯矩0000剪力13301510147014704弯矩1860210018102630剪力56905460546056508弯矩25000244002440025300剪力289027002760274012弯矩8760879089108230剪力886906395116弯矩20000200002020019200252内力组合表表214内力组合表极限组合标准组合节点内力最大最小最大最小剪力13704348175831弯矩0000剪力4442581011022弯矩1610220863482剪力34511306147993弯矩1270960260385剪力11302030133015104弯矩2070390018102630剪力19002930203022105弯矩4220849053306240剪力26603830274029206弯矩9440147001030012200剪力34004730344036307弯矩16200226001670017600剪力73005440569054608弯矩24300321002440025300剪力62504760499047809弯矩13800187001410014700剪力556040504290409010弯矩4520728051005600剪力469035303590340011弯矩393017102570205012剪力3810262028902700徐州工程学院毕业设计论文19弯矩12000114089108230剪力293018902190205013弯矩18200128001380013000剪力206011601490131014弯矩22700163001740016500剪力118042878961015弯矩25400183002020019200剪力30530988663916弯矩26300191002020019200注弯矩单位为,剪力单位为。MKNKN第三章预应力钢束数量的估算及其布置31预应力钢束数量的估算废黄河廉庄公路桥初步设计采用后张法施工工艺，满足不同设计下规范规定的控制要求，承载力、变形及应力等要求，配筋设计满足结构在正常使用极限状态下的应力要求和承载能力极限状态的强度要求。（1）正常使用极限状态的应力要求估算钢束数废黄河廉庄公路桥初步设计按全预应力混凝土构件设计，正常使用极限状态组合计算时截面不允许出现拉应力。钢束数的估算公式NN1PSPKEFACM式中MK使用荷载产生的跨中弯矩标准组合值，按主梁作用应组合表取用；C1与荷载有关的经验系数，对于公路I级，C1取用051；一束15J1524钢绞线截面积，一根钢绞线的截面积是PA14CM2，故AP21CM2。截面上核心距；SKSKSYHAI预应力钢束重心对大毛截面重心轴的偏心距，PE，可预先假定，为梁高，H220CM；PSPAYHAY截面形心到上缘的距离S抗弯惯性矩I徐州工程学院毕业设计论文20废黄河廉庄公路桥初步设计采用的预应力钢绞线，标准强度为MPA，弹性模量EPMPA。1860PKF5109129951232（KNM）129951232（NM）K09471CMSSYHAI867假设20CM，则PA330131192017881（CM）PSPAYYE钢束数N可求得N7921PSPKEFACM8194701861025623954（2）承载能力极限状态估算钢束数，极限状态的应力计算图式，受压区混凝土达到极限强度，应力图式为矩形，这时预应力钢束也达到设计强度CDF，钢束数的估算公式PDFNPDFAAHM式中MD承载能力极限状态的跨中最大弯矩，按主梁作用应组合表取用；经验系数，一般采用075077，本设计取用076；FPD预应力钢绞线的设计强度，为1260MPA。则725PDFAAHMN643102760根据上述两种极限状态所估算的钢束数量暂取N832预应力钢束布置321跨中截面及锚固端截面的钢束位置1）在对跨中截面进行钢束布置时，应保证预留管道的要求，并使钢束的重心偏心距尽量大。本设计采用内径90MM，外径100MM的预埋金属波纹管，徐州工程学院毕业设计论文21管道至梁底和梁侧净距不应小于30MM及管道半径的一半，另外直线管道的净距不应小于40MM，且不宜小于管道直径的06倍，在竖直方向两管道可重叠，跨中截面的细部构造如下图所示，则钢束群重心至梁底距离为CAP271591图31跨中横截面图CMAP193250图32支座横截面图2）方便于操作，将所有钢束都锚固在梁端截面。对于锚固端截面，预应力钢束合力重心尽量靠近截面形心使截面均匀受压，且要考虑锚具布置的可能性，满足张拉操作方便。布置锚具遵循均匀、分散的原则，锚具端截面布置的钢束如图所示，钢束群重心至梁底距离904150730CMAP徐州工程学院毕业设计论文22图33端部横截面图对钢束群重心位置进行复核，首先计算锚固端截面的几何特性。1013MSYH1187MXS故计算得上核心距698（CM）XSAYIK1307下核心距5960（CM）SXYIK81370591M1885MXKPASXKY钢束群重心处于截面的核心范围内。322钢束起弯角度和线形的确定钢束起弯角度既要考虑预应力钢束弯起产生足够的预剪力，又要考虑所引起的摩擦预应力损失不宜过大。预应力钢筋在跨中分为两排，弯起角度最下排靠近梁中部的四根钢束为，其51余四根为75，简化计算和施工，所有钢束布置的线形均为直线加圆弧徐州工程学院毕业设计论文2334钢束计算图示323钢束计算1）计算钢束起弯点至跨中的距离锚固点至支座中心的水平距离XIA10（CM）XA（317270TAN75）4303（CM）2（3172110TAN75）3776（CM）X（3172150TAN75）3249（CM）4AY210X1X2354L1徐州工程学院毕业设计论文2435锚固端尺寸图表31钢束起弯点至跨中距离计算表起弯高度Y1Y2L1X3RX2X1钢束号YCMCMCMCMCMCMCMCM1330467454674501532550243391138931789315477515184530383547528252572525136751524864041235939636117983169747510330260表中各参数的计算方法如下为靠近锚固端直线长度，根据需要自行设定，为钢束锚固点至钢束起1LY弯点的竖直距离，如钢束计算图式，根据各量的几何关系，分别计算Y1L1SINY2YY1X3L1COSX2RSINL1X1（L/2AXI）X2X3式中钢束弯起角度（）；计算跨径（CM）；徐州工程学院毕业设计论文25锚固点至支座中心线的水平距离（CM）。XIA2）控制截面的钢束重心位置计算各钢束重心位置计算钢束计算图式所示的几何关系计算截面在曲线段1时，计算公式，COS10RAIRX4IN计算截面在近锚固点的直线段时，计算公式TA50XYI式中钢束在计算截面处钢束中心至梁底的距离；IA钢束起弯前到梁底的距离；0钢束弯起半径；R圆弧段起晚点到计算点圆弧长度对应的圆心角。计算钢束群重心到梁底的距离2PA表32各计算截面的钢束位置及钢束群重心位置X4RA0AIAP截面钢束号CMCMSINX4/RCOSCMCMCMN120015000133099127405N220015000133099127405N320015000133099142555分跨跨中N42001500013309914255548N11001500006609982730N21001500006609982730N31001500006609984245主跨四分点N410015000066099842453753）钢束长度计算一根钢束的长度为曲线长度、直线长度与两端工作长度290之和，其中钢束曲线长度按圆弧半径及起弯角度计算。每根钢束长度计算可以得到一片主梁和三孔桥所需钢束的总长度，用于备料和施工。图36纵向预应力筋总体布置图徐州工程学院毕业设计论文26表33钢束长度计算表钢束号R1CMR2CMR3CM直线长度L1CM有效长度钢束预留长度CM钢束长度CM11500100015001867456078618062586215001000150017178960842180626423150010001500165725609351806273541500100015001579836112118062921第四章预应力损失的计算41预应力损失计算411摩擦预应力损失1L1预应力钢筋与管壁间的摩擦损失，根据桥梁设计规范1L（JTGD622004）预规第526条规定，按下列公式计算，其中，,式中1KXLCONE005K张拉钢筋时锚下的控制应力，控制应力张拉徐州工程学院毕业设计论文27，；075CONPKF075186395CONMPA预应力钢筋与管道壁的摩擦系数；从张拉端至计算截面曲线管道部分切线的夹角之和，以计；RAD管道每米局部偏差对摩擦的影响系数；K从张拉端至计算截面的管道长度，以计。XM表41钢束长度表钢束编号有效长度（）A160786A260842A360935A46112124、16号截面的预应力损失计算1钢筋与管壁间摩擦具体值见下表1L表42截面4计算表编号数量A1270071015702500015432772A2270348026202500015653064A327076803670250001586554A4271701047102500015117021表43截面8计算表编号数量A121418307502500015115427A2214211085502500015132769A32142570960250001515946A4214351065025000151855XMRADK1LMPAXMRADK1LMPAC徐州工程学院毕业设计论文28表44截面16计算表编号数量A123041483502500015223461A223042158802500015245634A323047169302500015257339A4230561797702500015288561412锚具变形钢筋回缩引起的预应力损失2L锚具变形、钢筋回缩引起的预应力损失，本设计采用OVM锚具，L按桥梁设计规范（JTGD622004）预规第D02条计算。DF式中为反摩擦影响长度，按下列公式计算F（41）YFDE为单位长度由管道摩擦引起的预应力损失，按下列公式计算D（42）0DLL锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩损失，本设计为；6M张拉端至锚固端的距离；L预应力钢筋扣除沿途摩擦损失后锚固端应力；L预应力钢筋的弹性模量，。YE5190YEMPA表45计算表2L锚固端分跨跨中D影响长度FL锚固端2L距张拉端距离X锚固端2L钢束号MPAMMMPAMMMPA100145989549926130770071568394200153187418926767770348522711300159985539927355770768472405400166483852527906171701404402支座及跨中截面距张拉端的距离大于影响长度，可忽略。2LXMRADK1LMPA徐州工程学院毕业设计论文29412混凝土弹性压缩引起的预应力损失4L为简化起见，特作如下假设A个别钢束在其重心与钢束合力重心是一致的；B每根钢束在其重心上产生的应力是常数；C先张拉负弯矩钢束，后张拉正弯矩钢束；D每次两根同时张拉。那么截面上缘负弯矩钢筋的弹性压缩损失的平均值为（43）H41122HLEPM下上那么截面下缘正弯矩钢筋的弹性压缩损失的平均值为（44）4HLEP下式中、分别为负、正弯矩预应力钢筋的根数M上H全部上缘预应力钢筋在传力锚固阶段作用在其重心处的混凝土的应力全部下缘预应力钢筋在传力锚固阶段作用在上缘钢束重心处的应下力值下H全部下预应力钢筋在传力锚固阶段作用在其重心处的混凝土的应力（45）195/349YEPH（46）上上上JYJYWNEA（47）上下下JYJYH（48）下下下JYJYHEA式中单根钢束面积根数（为张拉时锚下控制应力，YNK750K单根钢束面积为139）2CM截面净面积JA徐州工程学院毕业设计论文30上缘钢束到重心轴的距离（净面积）上JE下缘钢束到重心轴的距离（净面积）下上缘钢筋处截面模量，上JW上上JJEIW下缘钢筋处截面模量，下J下下JJ净截面惯性矩JI表46配筋后截面特性截面号（）2M（）（CM）CM413629196416078648136291964574540161362919630920754A4号截面2136JAM4961JIM0JSE7864JXEM30JSWMJXYN666193510823710XN64319MPAYJXYHJENA4131953822LEPM48LLLMAB8号截面2136JA4965JIM0754JSE0JXEM3129JSWM0JX666958371YNN6237104520359SJYSHSJEMPAAS41314HSLEPM9490LLLMAC16号截面2136JAM4963JIM0JSE092JXEMJAJIJE上JE下徐州工程学院毕业设计论文3130JSWM31047JX666951823710YXNN209375MPA4JXYHJEAX4137511LEPM45LLLMA413钢筋松弛引起的预应力损失5L钢筋松驰引起的应力损失终极值，按下列规定计算预应力钢丝、钢绞线495026PELPEKF式中张拉系数，一次张拉时，；超张拉时，；109钢筋松弛系数，级松弛（普通松弛），；级松弛（低松弛），1；03传力锚固时的钢筋应力，对先张法构件；对后张法构PE2PECONL件，。124CONLLL废黄河廉庄公路桥初步设计未超