毕业论文-平山冶河大桥设计

摘要本次设计的题目为平山冶河大桥设计，本设计采用预应力混凝土箱型梁桥，跨径布置为345M，主梁为变截面箱型梁。跨中梁高为160M，支点梁高为160M。桥墩为重力式桥墩、桥台。本文主要阐述了该桥的设计和计算过程。首先进行桥型方案比选，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。具体包括以下几个部分1桥型方案比选；2桥型布置，结构各部分尺寸拟定；3选取计算结构简图；4恒载内力计算；5活载内力计算；6荷载组合；7配筋计算；8预应力损失计算；9截面强度验算；10截面应力及变形验算；关键词预应力混凝土；箱型简支梁桥；计算；验算ABSTRACTTHISDESIGNISOFTHESAMESECTIONABOUTTHEPRESTRESSEDCONCRETEBOXSHAPEDSUPPORTEDBEAMBRIDGEDESIGNTHEBRIDGEBELONGSTOTHEPRESTRESSEDCONCRETEDSTRUCTUREWHICHISASIMPLESUPPORTEDBEAMBRIDGETHESPANARRANGEMENTIS345MTHESUPERSTRUCTUREISVARIABLEBOXSHAPEDSUPPORTEDBEAMBRIDGETHEHEIGHTOFTHEGIRDERONTHESUPPORTIS160M,ANDTHEHEIGHTOFTHEMIDDLEIS160MTOOTHEPIERISGRAVITYPIERTHEABUTMENTISGRAVITYABUTMENTTHISESSAYFOCUSESONTHEDESIGNANDCALCULATIONPROCESSOFTHEBRIDGEFIRSTLY,COMPAREANDCHOOSEABESTSCHEMEFROMSEVERALBRIDGETYPESANDMAKEANOVERALLSTRUCTUREDESIGNOFTHEMAINSPANSECONDLYPERFORMTHECALCULATIONOFTHEINTERNALFORCEANDREINFORCINGBARONTHESUPERSTRUCTURETHIRDLY,CHECKTHEINTENSITY,STRESSDEFLECTIONFINALLY,CHECKTHESUBSTRUCTURETHEMAINPOINTSOFTHEDESIGNAREASTHEFOLLOWS1THECOMPARISONOFSEVERALBRIDGETYPES2THEARRANGEMENTOFTHEBRIDGETYPES3THEUNITSPARTITIONOFTHESTRUCTURE4THECALCULATIONOFTHEINTERNALFORCEOFDEADLOAD5THECALCULATIONOFTHEINTERNALFORCEOFMOVABLELOAD6THECOMBINATIONOFEVERYKINDOFLOAD7THEARRANGEMENTOFPRESTRESSEDREINFORCINGBAR8THECALCULATIONOFTHEPRESTRESSEDLOSS9THECHECKOFTHESECTIONINTENSITY10THECHECKOFTHESECTIONSTRESSANDDEFLECTIONKEYWORDSPRESTRESSEDCONCRETEBOXSHAPEDSUPPORTEDBEAMBRIDGECALCULATINGCOMPUTATIONSCHECKINGCOMPUTATIONS目录摘要IABSTRACTII前言1第1章原始资料、设计要求及方案比选211概述212原始资料213设计要求214方案比选3第2章设计资料及构造布置621设计资料6211桥面跨径及桥宽6212设计荷载6213材料及工艺6214设计依据622构造布置6221主梁间距与主梁片数6222主梁尺寸拟定7223横截面沿跨长改变7224横隔梁设计7225桥面铺装8226桥梁横断面图823主梁毛截面几何特性计算8231计算截面几何特性8232检验截面效率指标10第3章主梁内力计算1131恒载内力计算11311第一期恒载（主梁自重）11312第二期恒载（主梁现浇湿接缝）11313第三期恒载（防撞墙、桥面铺装）12314恒载集度汇总1232恒载内力12第4章荷载横向分布计算1441支点截面横向分布系数计算1442跨中截面横向分布系数计算15421计算主梁抗弯惯性矩I15422计算主梁截面抗扭惯性矩T15423计算主梁截面抗扭刚度修正系数17424跨中截面横向分布系数计算1843荷载截面横向分布系数汇总19第5章活载影响下主梁内力计算2151冲击系数和车道折减系数的确定2152活载内力计算225211号梁活载内力计算225222号梁活载内力计算2853荷载内力组合3554绘制内力包络图35第6章配筋计算3661预应力钢束面积估算3662预应力钢筋布置37621跨中截面预应力钢筋的布置37622锚固面刚束布置3763其他截面刚束位置及倾角计算37631刚束弯起形状、弯起角37632钢束各控制点位置的确定38633刚束平弯段的位置及平弯角4064非预应力钢筋截面面积估算及布置41641受力普通钢筋41642箍筋设计43643水平纵向钢筋45644架立钢筋45645堵头板钢筋4565主梁截面几何特性计算4566持久状况截面承载能力极限状态计算47661正截面承载能力计算47662斜截面承载能力计算4867预应力损失估算52671预应力钢筋与管道壁间摩擦引起的预应力损失1L计算52672锚具变形、钢丝回缩引起的应力损失2L54673预应力钢筋分批张拉时混凝土弹性压缩引起的预应力损失4L56674钢筋松弛引起的预应力损失5L57675混凝土收缩、徐变引起的损失6L57676预应力损失组合6068应力验算60681短暂状况的正应力验算60682持久状况的正应力验算6169抗裂性验算66691作用短期效应组合作用下的正截面抗裂验算66692作用短期效应组合作用下的斜截面抗裂验算67610主梁挠度计算69611锚固区局部承压计算696111局部受压区尺寸要求706112局部抗压承载力计算71第7章横隔梁内力计算7271作用在横梁上的计算荷载7272横隔梁的内力影响线73721荷载1P位于截面的左侧时73722荷载位于截面的右侧时73723绘制剪力影响线7473截面内力计算7574内力组合（鉴于横隔梁的结构自重内力甚小，计算中可略去不计）75第8章行车道板内力计算7681恒载内力计算7682活载内力计算7683承载能力极限状态内力组合77第9章行车道板配筋计算7991行车道板的配筋7992行车道板复核8093现浇湿接缝钢筋80第10章附属设施设计81101桥面铺装81102伸缩缝设计811021伸缩量的计算821022伸缩缝的选取84103桥面排水设施设计851031泄水管的类型对比851032泄水管的选择与设计861033泄水管的验算与校核86104防撞墙设计87第11章软件应用88111截面几何特征计算88112横向分布系数计算杆杠原理法90结论92参考文献93致谢94前言二十世纪以来，公路交通有很大发展。在内陆，需要在更多的河流、峡谷之上建桥。在城市中，以及在各种交通线路相交处，需要建造立交桥。在沿海，既需在大船通航的河口、海湾、海峡修建特大跨度桥梁，又需在某些海岛与大陆之间修建长桥。随着经济的发展，桥梁的重要性日益可见，许多桥梁工作者已经充分认识到这是一个难得的机遇。桥梁工程始终在生产发展与各类科学技术进步的综合影响下，遵循适用、安全、经济与美观的原则，不断的向前发展。根据使用任务、性质和所在线路的远景发展需要，结合该桥所在地平山的地形、气候和水文地质以及交通情况，按照安全、适用、经济、先进和适当照顾美观的原则进行多方案比较，最后选择了预应力混凝土简支箱型梁桥。冶河位于平山县西门外，距石家庄40公里。它不但是省会去革命圣地西柏坡的交通咽喉，而且是石家庄至平山清水口公路通往晋冀交界的阎庄干线的必经之地。本设计全桥长135米，分3跨，跨径45米，为预应力钢筋混凝土简支箱型梁桥。桥梁上部结构内力设计是下面进行的配筋设计及下部结构设计的前提，对于整座桥梁也是极其重要的部分。本设计按照相关桥梁规范规定，对主梁尺寸拟定、主梁内力的计算、横隔梁内力的计算、行车道板内力的计算以及附属设施和概算的设计进行编制。在此过程中，主要参考了桥梁工程、结构力学、材料力学、专业英语等相关的国内外书籍和文献。综合考虑了材料以及结构的强度、刚度、稳定性等综合性能。充分考虑了桥梁设计的“安全、适用、经济、美观”的原则。设计的内容还包括配筋设计。其中包括预应力钢束面积的估算即钢束的布置；非预应力钢筋面积的估算与布置；截面几何特性的计算；持久状况截面承载能力极限状态的计算；预应力损失的计算；短暂状况及持久状况的应力验算；短期效应组合作用下的的截面抗裂性验算；主梁变形（挠度）计算；锚固区局部承压计算；行车道板的配筋设计。设计还包括附属设施防撞墙的设计，工程概预算、施工组织设计及对桥梁先简支后连续一些理论及技术的学习。作为一名道路桥梁专业的学生，毕业后将从事路桥的设计及施工，由于个人兴趣及对今后工作的考虑，此次毕业设计我选择了桥梁设计，并以此提高桥梁设计能力、计算能力、计算机应用能力以及应用中外文献资料的能力，文字表达能力，提高独立分析问题和解决问题的能力，使之以后能成为能够解决大、中桥梁的设计和施工问题的高级应用型人才，为今后从事桥梁工作奠定基础。第1章原始资料、设计要求及方案比选11概述冶河位于平山县西门外，距石家庄40公里。它不但是省会去革命圣地西柏坡的交通咽喉，而且是石家庄至平山清水口公路通往晋冀交界的阎庄干线的必经之地。若该桥通车后，不仅支援了晋煤外运，又为平山县西部山区人民的生产、生活提供了方便的运输条件。尤其对革命老区的经济建设和发展，将会发挥着重要的作用。12原始资料平山县位于河北省西部，太行山东麓，西与全国煤炭基地山西省接壤，东临省会石家庄市40公里，距首都北京260公里。全县地貌属山地类型，有亚高山、中山、低山、丘陵、平原5个亚类，并兼有阶地、岗坡、谷地、凹地等多种地貌类型。平山县属暖温带半湿润季风大陆性气候。由于高差悬殊，立体气候明显，概括了河北全省的气候类型特点，由东至西可分为5个气候区。这5个区可归纳为3个类型，即暖温半干旱区，暖温半湿润区和温凉湿润区。其主要特点是四季分明，季节性强，光照充足，降水量偏少，夏暑冬寒，温差较大。平山县受大气环流分布的制约表现为春暖夏热秋爽冬寒。年平均气温127。年最热月份是7月，平均气温263；最冷月份是1月，平均气温82。年较差295。各月平均气温除最热的7月和最冷的1月外，其余10个月可以7月为轴分为对称的5对近似月。太阳年总辐射量131136千卡/平方厘米每年。无霜期平均140180天。境内地形复杂，西高东低，海拔高度120米2281米，相对高差大。低山、丘陵、河谷面积约占平山县总面积的70，坡度在25度以下的土地面积约占40。由于历史原因造成该区植被稀少，土层较薄，水土流失严重，流失面积是平山县总国土面积的686，一般侵蚀模数为1450吨/年平方公里。土壤主要以褐土为主，褐土面积占平山县土地面积的88，其它土壤主要是棕壤、草甸土和亚高山草甸土。土壤母质以花岗岩、片麻岩为主，有少量石灰岩和页岩分布。河流为独流水域，流量随季节变化大，平均水深1米左右，洪期水深2米左右，地下水类型为第四系空隙潜水，水位埋深45米左右。13设计要求根据公路桥涵设计通用规范（以下简称桥规）、JTGD6024公路钢筋混凝土及预应混凝土桥涵设计规范（以下简称JTGD6204公路桥规）、公路工程水文勘察设计规范、公路桥涵地C3基与基础设计规范要求，按A类即部分预应混凝土构件设计JTGD63207此梁。14方案比选根据原始资料及使用要求，初步拟定以下三种方案方案一预应力混凝土箱型拱桥（重力式墩台）。图11预应力混凝土箱型拱桥（重力式墩台）FIG11PRESTRESSEDCONCRETEARCHBRIDGE（GRAVITYABUTMENT）方案二预应力混凝土连续箱型梁桥1630210三图12预应力混凝土连续箱梁桥FIG12THECONTINUOUSPRESTRESSEDCONCRETEBOXGIRDERBRIDGE1）孔径布置预应力混凝土变截面先简支后连续梁桥，分7跨，每跨17米，全长共120M。2）主梁结构构造主梁为预制预应力钢筋混凝土箱型梁。主梁间距174CM，采用等截面梁高100CM，跨中截面顶板厚度10CM，顶板与腹板相交处设置三角承托。腹板水平厚度247M，底板20M，腹板与底板相接处设置下三24M三三三三10三角承托。3）桥墩基础根据原始资料，主墩基础采用12M和13M的钻井灌注桩，东西边墩（桥台）采用刚性扩大基础。采用梯形盖梁。方案三预应力混凝土简支箱型梁桥图13预应力混凝土简支箱型梁桥FIG13THEPRESTRESSEDCONCRETEBOXGIRDERBRIDGE1）孔径布置预应力混凝土变截面先简支后连续梁桥，分五跨，每跨40米，全长共120M。2）主梁结构构造主梁为预制预应力钢筋混凝土箱型梁。主梁间距312CM，采用等截面梁高160CM，跨中截面顶板厚度10CM，顶板与腹板相交处设置三角承托。腹板水平厚度247CM，底板20CM，腹板与底板相接处设置下三角承托。在距支座一个梁高处采用变截面，由此处开始向支点处向内均匀变化，顶板厚度由10CM增加到20CM，腹板水平宽度由247CM增加到494CM，底板由20CM增加到40CM，梁高保持不变。主梁间预留20CM后浇注。3）桥墩基础根据原始资料，主墩基础采用12M和13M的钻井灌注桩，东西边墩（桥台）采用刚性扩大基础。采用梯形盖梁。4）施工方案现场预制预应力混凝土预应力梁，采用闸门式加桥机施工，然后后浇注桥面板，最终桥面系施工。方案点评及选择方案一是拱桥技术工艺成熟，有大量的可以借鉴的经验，但需要大量吊装设备，占用大量场地以及劳动力。从使用效果方面看，拱桥承载能力大，但是伸缩缝多，养护麻烦，同时纵坡比较大填土高，土方量大，给取土造成施工上的问题。拱桥造价低廉，但耗用木材，水泥，劳动力，工时都很多。重力式墩台圬工量大，技术成熟，但是对地基承载力有很高要求。方案二是预应力混凝土箱型连续梁桥，从使用效果方面看，该结构属于超静定结构受力较好，无伸缩缝，行车条件好，养护方便。柱式墩台，配合桩基础结构稳定，施工方便对地基的强度不过分依赖，对于本设计的亚粘土粉沙地形尤为如此。但是预应力连续梁的技术先进，工艺要求比较严格，需要专门设备和专门技术熟练的队伍，且预应力梁的反拱度不容易控制，该方案机具耗用多，前期投入大，成本较多，成本回收难。方案三是预应力混凝土箱型简支梁桥，简支梁桥是我们最早使用的桥型，也是应用最为广泛的桥型。它受力简单，梁中只有正弯矩，体系温度、混凝土收缩徐变、张拉预应力等均不会在粱中产生附加内力，设计计算方便，最容易设计成各种标准跨径的装配式结构。由于简支梁是静定结构，结构内力不受地基变形的影响，对基础要求较低，适用于地基较差的桥址上建桥。在多孔简支梁桥中，相邻桥孔各自单独受力，便于预制、架设、简化施工管理，施工费用低，因此被广泛采用。缺点是简支梁属于静定结构，受力不如连续梁，同时伸缩缝多，养护麻烦，但是造价低廉劳动力耗用少，工作量小，经济，中小型桥尤其适用。综上，由对比我们可以看出方案三所需设备较少，占用施工场地少，对地基承载能力的要求不高，现行的施工技术、施工工艺和施工设备都很完善，施工难度小，造价低，工期短，适合中小型桥梁。所以，方案三是最佳选择。第2章设计资料及构造布置21设计资料211桥面跨径及桥宽标准跨径总体方案选择的结果，采用装配式预应力混凝土箱型梁，跨度40M，共三跨。主梁长伸缩缝采用4CM，预制梁长3996M。计算跨径取相邻支座中心间距395M。桥面净空由于该桥所在的路线宽度较大，确定采用分离式桥。单侧桥横向布置052（护栏）3752（二车道）1（左路肩）3（右路肩）125M212设计荷载根据线路的等级,确定荷载等级，由一级公路，设计时速100KM/H可查得计算荷载公路一级荷载。213材料及工艺1）水泥混凝土主梁、栏杆、桥面铺装采用C50号混凝土。抗压强度标准值324，抗压强度设计值224，抗拉强度标准值265CKFMPACDFMPATKF，抗拉强度设计值183,345。ATDFAE4102）预应力钢筋采用（ASTMA41697A标准）低松弛钢绞线17标准型。抗拉强度标准值1860，抗拉强度设计值1260，公称直径PKFPPDFPA152，公称面积139，弹性模量195。M2MPE510214设计依据1）公路桥涵设计通用规范（JTGD602004）；2）公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTJD622004）；22构造布置221主梁间距与主梁片数为使材料得到充分利用，拟采用抗弯刚度和抗扭刚度都较大的箱型截面，按单箱单室截面设计，为减小下部结构的工程数量，采用斜腹式。施工方法采用先预制，在吊装的方法。在保证行车道板使用性能挠度和裂缝控制的前提下，将预制箱梁控制在可以吊装的范围内，整桥横向按8片预制箱梁布置，设计主梁间距均为312M，边主梁宽302M,中主梁宽292M，主梁之间留02M后浇段，以减轻吊装重量，同时能加强横向整体性。222主梁尺寸拟定1）主梁高根据预应力混凝土简支梁的截面尺寸设计经验梁高跨比通常为1/151/25，本设计取1/25，即梁高H160M。2）顶板宽度与厚度顶板宽度在桥面宽度和主梁片数确定以后，就已经确定312M；厚度与其受力有关，此处采用变厚度，悬臂远端10CM，在20CM处开始逐渐变厚，与腹板相交处厚度为16CM，由腹板向内依然采用相同的变厚度。3）底板宽度与厚度底板宽度取100CM，厚度既要满足受力要求，又要考虑到预应力钢筋孔道的布置，因此厚度取20CM。4）腹板厚度除了要满足抗剪及施工要求外，腹板厚度选取时还应考虑到预应力钢筋的布置和弯起，此处取24CM（注水平厚度247CM）。223横截面沿跨长改变本设计梁高采用等高度形式，梁端部分由于锚头集中力的作用而引起较大的局部应力，也因布置锚具的要求，在端头附近做成锯齿形，截面厚度在距支座1M处开始变化，厚度由原来各自向内增加一倍。224横隔梁设计为了增强主梁之间的横向连接刚度，除设置端横隔梁外，还在跨中、四分之一处设置三片中横隔梁，共计五片。横隔梁厚度为20CM，为了减轻吊装质量、节省材料横隔梁中间留孔。主梁跨中、支点截面以及横隔梁尺寸见图21、图22所示2020106610边主梁跨中353541047140274602743135210247042604714704中主梁跨中图21箱梁跨中横截面FIG21THECROSSSECTIONOFMIDSPANBOXBEAM2020610106中主梁支点3535410471027602353513472206471105边主梁支点图22箱梁支点截面FIG22THECROSSSECTIONOFSIDEENDSPANBOXBEAM225桥面铺装采用厚度为8CM水泥混凝土垫层，表面7CM的沥青混凝土，桥面横坡为15。226桥梁横断面图156323123121560图23桥梁横断面图（单位CM）FIG23THEDIAGRAMOFBRIDGECROSSSECTION23主梁毛截面几何特性计算231计算截面几何特性本设计采用分块面积法，因为只在距支点1M处开始变截面，为简便计算，可近似按等截面计算，所以只需分别计算边主梁、中主梁预制时和使用时跨中截面的几何特性。主要计算公式如下毛截面面积21IMA各分块面积对上缘的面积距22IIYS毛截面重心至梁顶的距离23IS/毛截面惯性距计算移轴公式242SIIMYAI式中分块面积；IA分块面积重心至梁顶的距离；IY毛截面重心至梁顶的距离；S各分块对上缘的的面积距；IS各分块面积对其自身重心的惯性距。II利用以上公式，分别计算边主梁、中主梁预制时和使用时跨中截面的几何特性，将结果列入一下各表中。表21边梁的截面几何特性计算表（使用前）TAB21THECALCULATIONOFTHEGEOMETRICALFEATURESOFSIDEBEAM（BEFOREUSE）分块号/CM2IA/CMIY/CM4IS/CMSIYD/CM4II/CM4XI顶板302051510062972516671197496712上三角承托776425194101109418492239929978腹板61256784777968100385928704661624088下三角承托100146671466778722222619369底板20001503000008203666667134578418120228171778688775262906771858其中矩形自身惯性矩，三角形自身惯性矩1230BHI360BHI976/ISASY42CM83569SIIYI表22中梁的截面几何特性计算表（使用前）TAB22THECALCULATIONOFTHEGEOMETRICALFEATURESOFCENTERBEAM（BEFOREUSE）分块号/CM2IA/CMIY/CM4IS/CMSIYD/CM4II/CM4XI顶板292051460063524333311774170上三角承托776425961321121849224452661腹板61256784777968958592870465528354下三角承托10014667146677817222226110549底板20001503000008156666671328450011922816677163161972286678264其中568/ISASY42CM26378SIIYI表23主梁的截面几何特性计算表（使用阶段）TAB23THECALCULATIONOFTHEGEOMETRICALFEATURESOFMAINBEAM（THEUSEOFPHASE）分块号/CM2IA/CMIY/CM4IS/CMSIYD/CM4II/CM4XI顶板3120515600624526000121680078上三角承托7764251941010991849223546266腹板6125678477796810558592870466817946下三角承托10014667146677922222226275808底板200015030000082556666671362900512122817677868960856294610128其中4567/ISASY42CM36810SIIYI232检验截面效率指标以跨中截面为例上核心距C013459216380SISYHAIK下核心距M7SIXI截面效率指标50416034HKXS根据设计经验，一般截面效率指标取，且较大者较经济。上述5计算表明，初拟的主梁截面是合理的。第3章主梁内力计算31恒载内力计算311第一期恒载（主梁自重）在距主梁端部1M处为过渡宽度。1）边主梁自重荷载跨中部分3M52412963支点部分/边主梁荷载集度KN/45309631边主G2）中主梁自重荷载跨中部分3M17452963支点部分0/31中主梁荷载集度KN/2396中主G3）横隔梁自重荷载一个横隔梁体积2016542165013520716073CM592横隔梁荷载集度边梁部分KN/M59806392101边隔G中梁部分58中隔第一期恒载集度K/0431945301边GNM62中312第二期恒载（主梁现浇湿接缝）边主梁K/250102边G中主梁KN/M502102中G313第三期恒载（防撞墙、桥面铺装）1）防撞墙按规定（只有边梁承担）KN/648G2）桥面铺装KN/M46923075801231边铺1中铺G第三期恒集度KN/M1846983边/21中G314恒载集度汇总表31主梁恒载汇总表TAB31THECOLLECTIONOFTHEDEADLOADOFMAINBEAM荷载梁第一期荷载1G第二期荷载2G第三期荷载3G总和G边主梁3104802518149398中主梁3139605011264315632恒载内力设为计算截面至支撑中心的距离，并令XLXA/GXL图31恒载内力计算图FIG31THEDIAGRAMOFCONSTANTLOADCALCULATION则计算公式为312/1GLMG322/1LGQG其中M963281596则边主梁和中主梁的恒载内力计算如下表表32恒载内力表TAB32THETABLEOFDEADLOAD/KNMM/KNQIG项目跨中四分点变化点四分点变化点支点A1AL2/219961497873312AL/299914991998边主梁61971846478927114231017465416203431048一期恒载中主梁62666446999827418131365470636272931396边主梁49937432183253754995025二期恒载中主梁9987485436749957599905边主梁361276270957158067180822713236164181二期恒载中主梁22475168562983341124916879224971126边主梁98598473948843139349349740489869749398总恒载中主梁86139464604537688143113646918622643156第4章荷载横向分布计算41支点截面横向分布系数计算本设计应用杠杆法计算支点截面的横向分布系数。杠杆法忽略了主梁之间横向结构的联系作用，假设桥面板在主梁上断开，把桥面板看作沿横向支承在主梁上的简支梁或简支单悬臂梁，主要适用于双肋式梁桥或多梁式桥支点截面。本桥为多梁式桥，当桥上荷载作用在靠近支点处时，荷载的绝大部分通过相邻的主梁直接传至墩台。虽然端横隔梁连续于几根主梁之间，但是其变形极其微小，荷载主要传至两个相邻的主梁支座。因此，偏于安全的用杠杆原理法来计算荷载在支点的横向分布系数。1）对于1号梁，首先绘制1号梁反力影响线，如图41。并确定荷载最不利位置P/2/P/2/0217963412501308504图411号梁横向分布系数图FIG41THEDIAGRAMOF1LEUNGHORIZONTALDISTRIBUTIONCOEFFICIENT1号梁荷载横向分布系数0321796340250M2）对于1号梁，首先绘制1号梁反力影响线，如图42。并确定荷载最不利位置2号梁荷载横向分布系数0641583014230由于高速公路，无人群荷载，所以根据对称性，3号梁与2号梁支点的横向分布系数相同，4号梁与1号梁的横向分布系数相同。18005830423110P/2/P/3180图422号梁横向分布系数图FIG42THEDIAGRAMOF2LEUNGHORIZONTALDISTRIBUTIONCOEFFICIENT42跨中截面横向分布系数计算本设计应用修正偏心压力法计算跨中截面的横向分布系数。修正偏心压力法是当桥主梁间具有可靠连接时，在汽车荷载作用下，中间横隔梁的弹性挠曲变形与主梁的变形相比很小，因此可假定中间横隔梁像一根无穷大的刚性梁一样保持直线形状。本设计因除了设置端横隔梁外，还分别在跨中、四分之一处设置了横隔梁，并且主梁之间预留20CM后浇注，所以在本设计中，主梁之间具有可靠的连接，固选用修正偏心压力法计算跨中横向分布系数。421计算主梁抗弯惯性矩I由前面截面几何特性计算可知44M38150C6381502422计算主梁截面抗扭惯性矩TI对于本设计箱形截面，空室高度大于截面高度06倍（即08106）,所以属于薄壁闭合截面。对于单室箱型截面，其抗扭惯性矩可分为两部分两边悬出的开口部分和薄壁部分。由于本设计截面采用的是变厚度，所以计算前把截面转化成两个矩形和一个闭口槽型，它们的厚度采用转换后的厚度，如图43悬出部分可按实体矩形截面计算41MIITTBCI13其中矩形长边长度IB矩形短边长度IT矩形截面抗扭刚度系数ICN主梁截面划分为单个矩形的块数薄壁闭合部分422121TSTHSIT（注公式中具体尺寸见下图）SHT12箱梁跨中截面转换后20610箱梁跨中截面转换前47140276023图43截面转换图FIG43THECONVERSIONCROSSSECTIONMAP1）计算悬臂部分抗扭惯性矩TI悬臂换算厚度CM7143702641T则/3/B表41矩形截面抗扭刚度系数表TAB41RECTANGULARSECTIONTORSIONALSTIFFNESSCOEFFICIENTTABLET/B1090807060504030201470364167461418757156899331356477557支点截面9750IX788501470311249470369341264633刚束平弯段的位置及平弯角预应力钢绞线在竖直平面弯起，平弯角为0，的平弯角于施工中14N56,N布置采用相同的形式，在梁中的平弯角也采用相同形式，其平弯形式如87N和图64图64钢束平弯示意图（尺寸单位/CM）FIG64STEELBEAMLEVELBENDINGPLAN的平弯段有两段曲线弧，每段曲线弧的弯曲角为56N和455，每段曲线弧的弯曲角为318078N和451。64非预应力钢筋截面面积估算及布置641受力普通钢筋按极限承载力确定普通钢筋数量。在确定预应力钢筋数量后，非预应力钢筋根据正截面承载能力极限状态的要求来确定。设预应力钢筋和非预应力钢筋的合力点到截面底边的距离为100，16001001500MM。依据公路桥规A0HJTDD622004第423条，确定箱型截面翼缘板的有效宽度,对于中间梁的跨中截面计算跨径395MIFMIBIL式中腹板两侧上、下各翼缘的有效宽度,1,2,3,，见公路桥规MIBIJTDD622004图4231；简支梁的跨中截面翼缘有效宽度的计算系数，可按公路桥规FJTDD622004图4232和表423确定；腹板两侧上、下各翼缘的实际宽度,1,2,3,，见桥规JTDIBID602004图4231；0017711828MM且XKNM03DR计算结果表明，跨中截面的抗弯承载力满足要求。662斜截面承载能力计算斜截面抗剪承载能力计算按照公路桥规的规定，对以下截面进行验算1距支点中心处截面；2H距支点H/2截面斜截面抗剪承载力的计算首先，根据公式进行截面抗剪强度上、下限复核，即050660,30231510BHFVRBHFAKCUDTD式中验算截面处剪力组合设计值，按内插法，在这19947KN；DVDV混凝土等级，在这50MPA；KCUF,KCUF,B腹板厚度，在这B24724712351235741MM；计算截面处纵向钢筋合力点至截面上边缘的距离，在变截面处预应0H力钢筋都弯起，0SPHA813103574612421042MM；2579预应力提高系数，取125。A2A则0502310BHFTD31587412591066848KN19947KNDVR00510,35FKCU33297816KN19947KNDR0计算结果表明，截面尺寸满足要求。斜截面抗剪承载能力按下式计算67PBCSDVR0式中斜截面内混凝土和箍筋共同的抗剪承载设计值；CSV与斜截面相交的预应力弯起钢筋抗剪承载设计值。PB68CSSVKCUFFPBHA,033216245式中异号弯矩影响系数，取10；1A预应力提高系数，取125；22受压翼缘的影响系数，本题11；3A3B斜截面受压端正截面处截面腹板宽度，B741MM；P斜截面纵向受拉钢筋配筋百分率；P100，00110HAPSPB10874259所以P100001111箍筋配筋率，0003053SVSVSBSA213740CSVSVKCUFFPHA,03321645101251104510312589615032802314262KN69PBVPBPDAFSIN073式中斜截面受压端正截面处的预应力弯起钢筋切线与水平线的夹，采P用全部8束的平均值SIN00479；PPBVPBDAFSIN107530751012601000800479453017KN该截面的抗剪承载力为2314262453017PBCS276727919947KNDVR0说明变截面抗剪承载力是足够的。2变截面点处（也是箍筋间距改变处）变截面点处斜截面抗剪承载力的计算首先，根据公式进行截面抗剪强度上、下限复核，即0500,30231510BHFVRBHFAKCUDTD式中15721KN，腹板厚度，在这B494MM；DV计算截面处纵向钢筋合力点至截面上边缘的距离，在变截面处预应0H力钢筋都弯起MM；0804132746316SPA1725预应力提高系数，取12522A则050235BHFTD3158493775399KN15721KNDVR00510,3150BHFKCU3154913725244483315721KNDR0计算结果表明，截面尺寸满足要求。斜截面抗剪承载能力按下式计算PBCSDVR0式中斜截面内混凝土和箍筋共同的抗剪承载设计值；CSV与斜截面相交的预应力弯起钢筋抗剪承载设计值。PBCSSVKCUFFPBHA,033216245式中异号弯矩影响系数，取10；1A预应力提高系数，取125；22受压翼缘的影响系数，取11；3A3B斜截面受压端正截面处截面腹板宽度，B494MM；P斜截面纵向受拉钢筋配筋百分率。P100，0014760HAPSPB108493725P1000014761476箍筋配筋率，000183SVSVSBS149250CSVSVKCUFFPBHA,033216245101251104510317614750183201356358KNPBVPBPDAFSIN0753式中斜截面受压端正截面处的预应力弯起钢筋切线与水平线的夹角，采用全部8束的平均值SIN00479；PBVPBPDAFSIN107530751012601000800479453017KN135638453017PBCS180937515721KNDVR0说明截面抗剪和承载力是足够的。67预应力损失估算671预应力钢筋与管道壁间摩擦引起的预应力损失计算1L后张法构件张拉时，预应力钢筋与管道壁间摩擦引起的预应力损失，下1L列公式计算6101KXCONLE式中预应力钢筋锚下的张拉控制应力。按公路桥规规CON定，07507518601395MPAPKF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；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，可以近似的取该段管道在构件X纵轴上的投影长度。对于跨中，XL/2DD为锚固点到支点水平线距离，只有竖弯，14N14N3，不仅有竖弯还有平弯角，2455910由，并考58NV2HV虑空间转角，计算得，同理不仅有竖弯还有平弯角，计算得56109N78N78103N025，00015结构设计原理。K跨中截面的预应力损失估算，以为例（）14N1KXE139576028MPA1KXCONLE02691E同理可以计算出其他钢筋的预应力损失各截面摩擦应力损失值的平均值的计算结果列与1L表65跨中截面摩擦应力损失计算1LTABLE65THEPIPELINERUBSTHELOSSL钢束编号/弧度X/M/KCON/MPA/1L/MPA/14601047002621992400299005451395760285610901902004761987600298007451395103928781083301891004731980300297007411395103370平均值94442表66L/4截面摩擦应力损失计算1LTABLE66L/4SECTIONFRICTIONALSTRESSLOSSCOMPUTATION表67变化点截面摩擦应力损失计算表1LTABLE67CHANGESECTIONFRICTIONALSTRESSLOSESCOMPUTATIONCHART钢束编号/弧度X/M/KCON/MPA/1L/MPA/146010470026210049001510040513955649856109019020026210001001500040413955635878997017400043599280014900567139579097平均值63984钢束编号/弧度X/M/KCON/MPA/1L/MPA/表68支点截面摩擦应力损失计算1LTABLE68PIVOTSECTIONFRICTIONALSTRESSLOSSCOMPUTATION钢束编号/弧度/M/XK/MPA/CON/MPA/1L1422040038500096017400003000991395138115600000000001260000200002139502797800000000000530000100001139501395平均值4743表69各设计控制截面平均值表1LTABLE69THEAVERAGECROSSSECTIONALDESIGNCONTROLTABLEL截面跨中4L变化点支点平均值1L9444263984422224743672锚具变形、钢丝回缩引起的应力损失2L计算锚具变形、钢丝回缩引起的应力损失，后张法曲线布筋的构件应考虑锚固后反摩阻的影响。计算反摩阻影响长度，即FLDPFELLLD0式中张拉端锚具变形值，夹片式锚具顶压张拉时为4MML预应力钢筋的弹性模量，查表得PE1460104700262511200077003331395464545698460171800430506400076004931395687747800054680008200082139511439平均值42222195MPAPE510单位长度由管道摩阻引起的预应力损失DDL0张拉端锚下张拉控制应力，0扣除沿途管道摩擦损失后锚固端预拉应力，L张拉端至锚固端的距离，这里锚固端为为跨中截面将各束预应力钢筋的反摩阻影响长度列表计算于表表610反摩阻影响长度（锚固端为跨中截面）计算表TABLE610COUNTERFRICTIONALRESISTANCEINFLUENCELENGTHANCHORENDFORCROSSSECTIONCOMPUTATIONCHART钢束编号CON0/MPA/1L/MPA/10LL/MPA/L/MM/D/MPAMM/1FL/MM/14139576028131897219924000381432756139510392812910721987600052122477813951033701291631980300052122471当时，所以离张拉端处由锚具变形和钢丝回缩引起的考虑反摩阻LFX后的预应力损失为2LX2LXFLX1FD1式中张拉端由锚具变形引起的考虑反摩阻后的预应力损失当时,表示该截面不受反摩阻影响FLX2当时，预应力钢筋的全长均处于反摩阻影响长度以内，扣除管道F摩阻和钢筋回缩等损失后的预应力后，距张拉端处考虑反摩阻后的预应力损X失为2XL2XLDX将各控制截面的计算列于表6112LX表611锚具变形和钢丝回缩引起的预应力损失计算表TABLE611ANCHORAGEDISTORTIONANDTHESTEELWIRERETRACTIONCAUSESLOSSOFPRESTRESSCOMPUTATIONCHART截面钢束编号X/MM/FL/MM/MPA/2L/MPA/各控制截面平均值2L/MPA/141992414327108885FXL561987612247127369F跨中截面781980312247127369FXL014100491432710888532513561000112247127369233591/4截面78992812247127369241182666314511214327108885700345650641224712736974703变化点截面78546812247127369705027174614174143271088851075635612612247127369126059支点截面785312247127369126818120147673预应力钢筋分批张拉时混凝土弹性压缩引起的预应力损失4L混凝土弹性压缩引起的预应力损失取按应力计算需要控制的截面进行计算。对于简支梁可取截面进行计算。并以其计算结果作为全梁各截面预应力钢4L筋应力损失的平均值，也可直接按简化公式进行计算，即611PCEPLM214式中张拉批数，3；M预应力钢筋弹性模量与混凝土弹性模量的比值，按张拉EP时混凝土的实际强度等级计算；假定为设计强度的90，即CKFCKF09C50C45查附表12得MPA，故CKF43510CEEPCP；54190823全部预应力钢筋的合力在其作用点（全部预应力钢筋PCPN重心点）处所产生的混凝土正应力，截面特性按表中第IEAPPC2一阶段取用其中N1213956842631083540PCONLLPNA2395781PPCNEI33517MPA所以MPAPCEPLM21431582176502674钢筋松弛引起的预应力损失L对于采用超张拉工艺的低松弛级钢绞线，由钢筋松弛引起的预应力损失为612PEPKELF26055式中张拉系数，采用超张拉，取09；钢筋松弛系数，对于低松弛刚绞线，取03；传力锚固时的钢筋应力，这里采用PEPE421LLLCONL/4截面的应力值作为全梁的平均值计算，故有1395639842666365023123933MPAPE124CONLLLPEPKELF260550903（0521391239828938MPA675混凝土收缩、徐变引起的损失6L混凝土收缩、徐变终极值引起的受拉区预应力钢筋的应力损失可按下式计算，即61