桥梁课程设计总成果

1 / 27设计说明书1、设计资料 桥面净空 净 9+21.5（人行道） ，设计荷载 公路级，人群荷载3.0KNm2 ，上部采用 30m装配式预应力混凝土 T形梁，主梁、人行道、栏杆及铺装层均采用 C40号混凝土。预应力钢束采用 17标准型-15.2-1860-GB/T 52241995 钢绞线。纵向抗拉普通钢筋采用 HRB400钢筋，箍筋及构造钢筋采用 HRB335钢筋。按后张法施工工艺制作主梁，采用 HVM15-9型锚具。2、设计参数标准跨径：30m计算跨径：29.16m主梁全长：29.96m支点距端顶：0.40m梁高：2.00m设计荷载： 公路级 ，人群荷载 3.0KNm2桥面净空： 净-9+2 1.53、设计要求为减轻主梁的安装重量，增强桥梁的整体性，在预制 T梁上设40cm的湿接缝设计构件尺寸按规范图对内梁各截面进行验算2 / 27上部结构设计T梁桥上部结构横断面图3 / 27横隔梁大样1、跨中截面几何特性计算注：内梁截面型芯至上缘距离=75外梁截面型芯至上缘距离 =72Ai(cm2）Yi(cm)si=Aiyi(cm3)Ii(cm4)di=ys-yi(cm)Ix=Aidi2(cm4)I=Ii+Ix(cm4)分块名內梁翼板 3600 10 36000 120000 65 15297271 15417271 三角承托 480 22 10560 960 53 1357811 1358771 腹板 3020 96 288410 5738252 -20 1246203 6984455 下三角 289 166 47830 4640 -90 2357252 2361892 马蹄 1566 186 290493 109751 -110 19056862 19166613 8955 5973603 45289001 外梁翼板 4000 10 40000 133333 65 16996967 17130300 三角承托 540 22 11880 1080 53 1527537 1528617 腹板 3020 96 288410 5738252 -20 1246203 6984455 下三角 289 166 47830 4640 -90 2357252 2361892 马蹄 1566 186 290493 109751 -110 19056862 19166613 9415 5987056 47171877 4 / 272、检验界面效率指标 （希望 在 0.450.55 之间）內梁 上核心距 =452890018955125=40下核心距 =45289001895575=67截面效率指数 =+ =0.5350.5边梁 上核心距 =47171877941572=39下核心距 =45289001941572=70截面效率指数 =+ =0.5450.5表明以上初拟的主梁跨中截面尺寸是合理的。5 / 27内力计算1、恒载内力计算预制梁自重中梁：g=0.895525=22.4kN/m边梁：g=0.941525=23.538kN/m腹板加厚折成恒载g=(1.3618+0.8955)(0.4+4.86/2)225/29.96=2.202kN/m主梁端部截面面积为 1.3618m2每块横隔板体积V=1.510.99-(0.71+0.91)0.59/2-0.172/2-0.80.06/20.17=0.166m3边梁横隔梁折成恒载：0.166 725/29.96=0.970kN/m中梁横隔梁折成恒载：0.166 1425/29.96=1.939kN/m二期恒载湿接缝折合成恒载：中梁：0.2 0.425=2.0kN/m边梁:2.0 0.5=1.0kN/m栏杆和人行道折合成恒载：3.02/5=1.2kN/m4cm沥青混凝土（0.049.023）/5=1.656kN/m6 / 279.7cmC40混凝土垫层0.5（ 0.03+0.097）9.0241/5=2.743kN/m边梁全部荷载：g=23.538+2.202+0.970+1.0+1.2+1.656+2.743=33.309kN/m中梁全部荷载：g=22.4+2.202+1.939+2.0+1.2+1.656+2.743=34.14kN/m剪 力 影 响 线弯 矩 影 响 线恒载内力计算图恒载内力计算表剪力 弯矩边梁(kN) 中梁(kN) 边梁(kN) 中梁(kN)x=0 485.6 497.8 0 0x=l/4 242.8 248.9 2655.1 2721.7x=l/2 0 0 3540.4 3628.72、活载内力计算横向系数杠杆原理法7 / 27杠杆原理法各梁内力影响线对 1、5 号梁：m oq=0.818/2=0.409mor=1.386对 2、4 号梁：m oq=1/2(0.409+1+0.182)=0.7955mor=0对 3号梁：m oq=1/2(0.409+1+0.182)=0.7955mor=0偏心压力法 11=11=15=1+2115=12= 46841700468417002+452803083+ (2.22)246841700（ 2.22） 2468417002+2.22452803082+0=0.6078 / 27 15=5115=15=11515=12= 46841700468417002+452803083(2.22)246841700（ 2.22） 2468417002+2.22452803082+0=0.199 21=1221=25=1+1225=12= 45290308468417002+452803083+2.24.446841700（ 2.22） 2468417002+2.22452803082+0=0.392 25=5225=25=11225=12= 45290308468417002+4528030832.24.446841700（ 2.22） 2468417002+2.22452803082+0=0.00331=1331=35=11335=12= 45290308468417002+452803083=0.1979 / 27 35=5335=35=11335=12= 45290308468417002+452803083=0.197偏心原理发各梁内力影响线1、5 号梁：m cq=1/2（0.57+0.406+0.286+0.12+0.003-0.162 ）=0.6125mcr=0.6852、4 号梁：m cq=1/2（0.374+0.293+0.235+0.154+0.096+0.015）=0.5835mcr=0.433号梁：m cq=1/2（0.1976）=0.591mcr=0.19710 / 27冲击系数和车道折减系数f1=22= 3.14229.1623.2510100.458064953.48103 =3.819=0.1767lnf-0.0157=0.221则（1+）=1.221=1 qk=10.5kN/m pk=276.64kN3、活载的计算各梁横向系数汇总表梁号 荷载位置 公路级 人群荷载跨中 mc 0.613 0.685 G.M法1、5支点 mo 0.409 1.386 杠杆原理法跨中 mc 0.584 0.430 G.M法2、4支点 mo 0.765 0 杠杆原理法跨中 mc 0.591 0.197 G.M法3支点 mo 0.796 0 杠杆原理法跨中最大弯矩=l2/8=29.162/8=106.29m 2y=l/4=29.16/4=7.29m1、5 号梁：M 1/2 q=(1+) mcq(qk+pky) =1.22110.613(10.5106.64+276.647.29)=2344.78KNmM1/2 R=mcrqk=0.6853.01.5106.2911 / 27=327.39 KNm2、4 号梁：M 1/2 q=2233.85 KNmM1/2 R=205.67 KNm3号梁： M 1/2 q=2260.63 KNmM1/2 R=94.23 KNm跨中最大剪力 仍然用 mcq=0.5 0.529.160.5=3.6451、5 号梁： q1/2 q=(1+)mcq(qk+1.2pky)=1.22110.613(10.53.645+1.2276.640.5)=152.88KNq1/2 R=mcrqk=0.6853.01.53.645=11.24KN2、4 号梁：q 1/2 q=145.65KNq1/2 R=7.05KN3号梁： q 1/2 q=147.39KNq1/2 R=3.23KN支点最大剪力横向系数变化区段 a=4.86m=29.1610.5=14.58m 212 / 271、5 号梁： =(29.164.863)29.161=0.944QA=1+2()+()1.2=1.22114.86/2(0.409-0.613)10.5y+(0.409-0.613)1.2276.641=-88.69kNQOQ=(1+)mcq(qk+1.2pky)+ QA=274.36KNQOR=mcpr+（a/2） （m o-mc）p r =52.1kN2、4 号梁：Q OQ=438.04kN QOR=23.77kN3号梁： Q OQ=439.15kN QOR=10.89KNl/4出弯矩剪力弯矩 =3l2/16=79.72 y=3l/16=5.471、5 号梁：m 1/4 q=1.22110.613(0.579.72+276.645.47)=1759.12kNmm1/4 r=0.6853.01.579.72=245.74kNm2、4 梁： m 1/4 q=1675.9kNmm1/4 r=154.26kNm13 / 273梁：m 1/4 q=1697.14kNmm1/4 r=70.67kNm剪力=29.160.750.50.25=2.73 y=0.751、5 梁：Q 1/4 q=207.81kNQ1/4 r=8.42kN2、4 梁：Q 1/4 q=197.98kNQ1/4 r=5.28kN3梁： Q 1/4 q=200.35kNQ1/4 r=2.42kN隔梁计算中横隔梁弯矩影响线14 / 271、弯矩由前面计算知11=0.607；15=0.-0.199；21=0.392；25=0.003；31=0.197；35=0.19713=0.204；35=0.204；P=1作用在 1号梁上时 （ 2,3） 1=111.5+210.5-11.5=0.6071.52.2+0.3920.52.2-11.52.2=-0.8657P=1作用在 5号梁上时 （ 2,3） 5= 151.5+ 250.5=-0.1991.52.2+0.0030.52.2=-0.6534P=1作用在 3号梁上时 （ 2,3） 3=131.5+230.5=0.2041.52.2+0.2040.52.2=0.897615 / 27中横隔梁弯矩影响线2、剪力由上图知，P=1作用在计算截面以右时右 1=1 即 右1=1右 1=1 -1 即 右1=1-1=12=12(1401+1400.712)=119.842-3 =(1+)=1.2211119.84(1.285+0.651+0.193-0.442 =246.85.右 1 =(1+)=1.2211119.84(0.589+0.424+0.305+0.14+0.00.144=195.34=1.53.04.86=21.8723 =(1+)=1.221121.871.42=37.92.右 1=(1+)=1.221121.870.069=1.8416 / 27鉴于横隔梁的恒载内力甚小，计算中可略去不计，则按极限状态设计的计算内力为：汽车： (23)=0+1.4246.85=345.59 右.=0+1.4195.34=273.476 人群： (23)=0+1.437.92=53.09 右.=0+1.41.84=2.576 行车道板计算沥青混凝土 4cm混凝土垫层 9.7cma2=0.2m b2=0.6ma1= a2+2H=0.2+0.274=0.474mb1=b2+2H=0.6+0.274=0.874m1、单向板l=2.2m ,d=1.4m,p=140.kN,跨中有效宽度：a=a 1+d+l/3=0.474+1.4+2.2/3=2.61m支点出：a =a1+t=0.474+0.23=0.704m恒载：g 1=0.041.023=0.92kN, g2=0.097241.0=2.328kNmG=g1+g2=0.92+2.328=3.248kNm=182=183.2482.22=1.9717 / 27=(1+)8(-12)=1.314082.61(2.2-0.8742 )=15.37t/h=0.23/2=0.1150.25则有：=15.37+1.97=17.34kNm=+跨中弯矩： 中 =+0.5=+8.67支点弯矩： =-12.14kN支 =0.7剪力：A1=Pb1=P/2a=140/2/2.61=26.82kN y1=0.782A2=P(a-a)2/(8ab1)=140（2.61-0.704） 2/82.610.7040.874=39.59 y2=0.841支 =2+(1+)(11+22)=73.82、悬臂板1=0.474 1=0.874 =1+2+=0.474+1.02+1.4=3.874恒载：=-1220=-123.2481.02=-1.624=0=3.6241.0=3.624汽车：18 / 27=-(1+) 4120=-1.3 14043.874.8741.02=-13.44=(1+ )24=1.3214043.874=23.49组合：恒载+汽车荷载kNm=+=1.624+(-13.44)=15.064KNm=+=3.624+23.49=27.114荷载组合1、基本组合 = (=1 + 11+ =2 )其中 =1.2 1=1.4 =1.4 =0.8 =1.02、短期组合=(=1+=11)其中 汽车 1=0.7 人群 1=1.03、长期组合=(=1+=12)其中 汽 车 2= 人群 2=0.44、活载各截面内力计算表内力 剪力 弯矩19 / 271、5 梁 2、4 梁 3梁 1、5 梁 2、4 梁 3梁x=0 485.6 497.8 497.8 0 0 0x=l/4 242.8 248.9 248.9 2655.1 2721.7 2721.7恒载x=l/2 0 0 0 3540.4 3628.7 3628.7x=0 274.36 438.04 439.15 0 0 0x=l/4 207.81 197.98 200.35 1759.12 1675.9 1697.14活载x=l/2 152.88 145.65 147.39 2344.78 2233.85 2260.63x=0 52.18 23.77 10.89 0 0 0x=l/4 8.42 5.28 2.42 245.74 154.26 70.67人群x=l/2 11.24 7.05 3.23 327.39 205.67 94.23一号梁各截面组合内力表跨中 l/4 支点一号梁弯矩 剪力 弯矩 剪力 剪力恒载 3540.4 0 2655.1 242.8 485.6汽车 2344.78 152.88 1759.12 207.81 274.36人群 327.39 11.24 245.74 8.42 52.18基本组合 7897.849 226.6208 5924.117 591.7244 1025.266短期组合 5509.136 118.256 4132.224 396.687 729.832长期组合 4609.268 65.648 3457.044 329.292 616.216二号梁各截面组合内力表跨中 l/4 支点二号梁弯矩 剪力 弯矩 剪力 剪力恒载 3628.7 0 2721.7 248.9 497.8汽车 2233.85 145.65 1675.9 197.98 438.04人群 205.67 7.05 154.26 5.28 23.77基本组合 7712.18 211.806 5785.071 581.7656 1237.238短期组合 5398.065 109.005 4049.09 392.766 828.198长期组合 4604.508 61.08 3453.764 330.204 682.524三号梁各截面组合内力表跨中 l/4 支点三号梁弯矩 剪力 弯矩 剪力 剪力恒载 3628.7 0 2721.7 248.9 497.8汽车 2260.63 147.39 1697.14 200.35 439.15人群 94.23 3.23 70.67 2.42 10.89基本组合 7624.86 209.9636 5721.186 581.8804 1224.367短期组合 5305.371 106.403 3980.368 391.565 816.095长期组合 4570.644 60.248 3428.824 330.008 677.816预应力筋计算20 / 27根据公式 式中 MS=5509.136kN m0.7(1+)设预应力钢筋截面重心距截面上缘为 140mm，则预应力钢筋的合力作用点至截面重心轴的距离为 ep=yb-ap=1248mm,A2=895500mm2,A1=941500mm2。I2=4.5289E+11，I 1=4.7171877E+11，W2=I1/yb=,3.62892628E+8，W 1=3.77979783E+8则 1-0.7(1+)=32890122-0.7(1+)=3165400预应力钢筋的张拉控制应力为con=0.75fpk=0.751860=1395MPa，预应力损失按张拉控制应力的 20%估算，则可得需要预应力钢筋的面积为AP= （ 10.2） =32890120.81395=2947.1432采用 3束 6j15.2 钢绞线，预应力钢筋的面积为AP=36139=3336mm2钢束布置21 / 271、跨中截面钢束的布置对于跨中截面，在保证布置预留管道构造要求的前提下，尽可能使钢束群重心的偏心距大些。设计采用直径 80金属波纹成孔，预留管道直径 87mm。规定，构造要求：预留孔道间静距40mm;梁底静距50mm;梁侧静距35mm。图中布置均满足要求。所以 cmay14320跨中截面钢束布置图 2、锚固面钢束布置为了方便张拉操作将所有钢束都锚固在梁端。对于锚固端截面，钢束布置通常考虑下述两个方面：一是预应力钢束合力重心尽可能靠近截面形心，使截面均匀受压；二是考虑锚头布置的可能性，以满足张拉操作方便等要求。按照上述锚头布置的原则，锚固端截面所布置的钢束如图所示。22 / 27钢束群重心至梁底距离为： cmay 7.1630263、其它截面钢束布置及倾角计算钢束弯起形状及弯起角 确定钢束起弯角时，既要照顾到因其弯起所产生的竖向预剪力有足够的数量，又要考虑到由其增大而导致摩擦预应力损失不宜过大。为简化计算和施工，所有钢束布置的线形均选用两端为圆弧线中间再加一段直线，并且整根钢束都布置在同一个竖直面内。采用圆弧曲线弯起弯起角 ：1，2 号束采用 ；3 号束采用12060钢束计算A 计算钢束起弯点至跨中的距离锚固点到支座中线的水平距离见图 cmtgax 12.37028123 / 27cmtgax 749.23102863钢束起弯点至跨中的距离2 列表计算 钢束起弯点至跨中的距离 x2列表钢束号 钢束弯起高度 c（） cos sinR=c/（ 1cos ）R sin X2 =l/2+ axiR sinN1 148 12 0.9782 0.2079 6772.71 1408.13 62.995N2 110 12 0.9782 0.2079 5033.77 1046.58 435.169N3 50 6 0.9945 0.1045 9127.24 954.06 525.637钢束弯起点及半径计算由 R-C=Rcos0 得，R= 0cos1C钢束弯起点 k的位置：lw=Rsin0各截面钢束位置及其倾角计算：由钢束弯起布置图可求得计算点 i离梁底距离：ai=a+ci24 / 27式中：ai钢束弯起前其重心至梁底的距离；ci计算截面之钢束位置的升高值，ci=R(1-cosi)R钢束曲线半径；i计算截面 i钢束的弯起角（既倾角） ；i= Rli1sn计算截面 i至弯起点 k的水平距离。il各钢束起弯点及其半径计算 各钢束弯起点及其半径计算表 钢束号升高值c(cm) 0（度） Cos 0R= 0cos1(cm)sin 0Lw=Rsin0支点至锚固点的距离 d(cm)起弯点 k至跨中线水平距离xk(cm)xk=l/2+d-lwN1 156.4 12 0.9781 6772.712 0.20791 1408.1 13.12 62.995N2 52.1 12 0.9781 5033.772 0.20791 1046.6 23.75 435.169N3 36.1 6 0.9945 9127.244 0.10453 954.06 21.69 525.63725 / 27各截面钢束位置（A i）及其倾角（ i）计算，各截面钢束位置（A i）及其倾角（ i）计算表 计算截面钢束编号kiixl（cm）iR(cm)lisn1(度)iSiCosiCosR1(cm)a(cm)iic(cm)1 222 103为负植钢束il尚未弯起0 0 1 010（同左）跨中截面Xi=0平均倾角 0 0 1 钢束截面重心 141 666.0 6772.7 5.6434 0.0983 0.9951 33.186 22 55.1862 293.8 5033.8 3.3464 0.0584 0.9983 8.557 10 18.5573 203.4 9127.2 1.2767 0.0223 0.9998 1.825 10 11.8254l截面Xi=729cm平均倾角 3.4167 0.0541 0.9977 钢束截面重心 28.51 909.0 6772.7 7.7133 0.1342 0.9909 61.279 22 83.2792 536.8 5033.8 6.1220 0.1066 0.9943 28.707 10 38.7073 446.4 9127.2 2.8031 0.0489 0.9988 10.921 10 20.921变化点截面Xi=972cm平均倾角 5.5433 0.0951 0.9947 钢束截面重心 47.61 1355.0 6772.7 11.5410 0.2001 0.9798 136.931 22 158