毕业设计（论文）-津霸公路K4+320桥梁施工图设计（下部结构）（含全套CAD图纸） .doc

毕毕业业设设计计说说明明书书 设计题目：设计题目：津霸公路津霸公路 k4+320k4+320 桥梁施工图设计（桥梁施工图设计（1 1） 学生姓名：学生姓名： 学学 号号： 专业班级：专业班级： 0808 交通交通 2 2 班班 学学 部：土木工程部部：土木工程部 指导教师：指导教师： 2012 年 05 月 21 日 摘摘 要要 本设计是根据设计任务书的要求和公路桥规的规定,对津霸公路 k4+320 桥梁进行方案比选和设计的。对该桥的设计，本着“安全、经济、美观、 实用”的八字原则，经由以上的八字原则以及设计施工等多方面考虑，确定设 计桥型为预应力混凝土连续箱梁桥。 在设计中，桥梁上部结构的计算着重分析了桥梁在使用工程中恒载以及活 载的作用，采用整体的体积以及自重系数，荷载集度进行恒载内力的计算。运 用修正偏心压力法求出活载横向分布系数。进行了梁的配筋计算，估算了钢绞 线的各种预应力损失，并进行预应力阶段和使用阶段主梁截面的强度和变形验 算、锚固区局部强度验算和挠度的计算。下部结构采用以钻孔灌注桩为基础的 双墩柱，采用盆式橡胶支座，并对桥墩和桩基础进行了计算。 全套全套 cadcad 图纸及完整版设计，联系图纸及完整版设计，联系 153893706153893706 关键词: 预应力混凝土；连续梁桥；箱型梁；单箱双室；修正偏心压力法；autocad。 abstract this is a partial strut design of a flyover crossing that is over the railway in jin-ba highway, according to designing assignment and the standard of road and bridge. the purpose of make the type of the bridge corresponding is the ambience and cost saving。after the comparisons of economy, appearance, characteristic under the strength and effect, the pre-stressed concrete continuous bridge is selected. in this design, the checking calculation of strength of main girder was preceded not only in prestressed statement but also in using statement; deflection, preamble and the assessment of reinforcing steel bar were checked too. the pier of the bridge was basing on digging pile, and adopted rubber pot bearing. according to the characteristic of the overpass bridge and spot condition, it adopted the method that the cantilever job placing combined with bracket job placing. keywords : prestressed concrete；autocad；simple supported beam bridge； cast-in-place pile. 目 录 1 引言1 1.1 工程概况 1 1.2 设计基本资料 .2 2 桥型方案比选3 2.1 桥梁设计原则 .3 2.2 梁部截面形式比选 .7 3 初步设计8 3.1 主要材料 .8 3.2 桥型及纵、横断面布置.9 4 梁的有效宽度计算13 4.1 桥的剪力理论 .13 4.2 桥的剪力滞计算 .15 5 主梁内力计算17 5.1 恒载的内力计算 .17 5.2 活载内力计算 .18 5.3 冲击系数的计算 .19 5.4 荷载横向分布系数的计算及荷载增大系数的计算19 5.5 汽车荷载内力计算 .21 6 温度引起的内力计算26 7 支座位移引起的内力计算28 8 内力组合与弯矩折减29 8.1 承载力极限状态的基本组合 .29 8.2 正常使用极限承载力组合 .30 8.3 弯矩折减 .32 9 预应力筋的设计与布置33 9.1 预应力钢筋配筋原理 .33 9.2 预应力钢筋的选用 .35 9.3 有效截面的截面特性 .36 9.4 配筋量计算结果 .36 10 预应力损失计算38 10.1 各方面引起的应力损失 .38 10.2 有效预应力的计算 .45 11 承载能力极限状态验算47 11.1 正截面抗弯承载力验算 .47 12 持久状况正常使用极限状态验算51 13 挠度的计算与预拱度设置56 13.1 挠度计算、验算及预拱度设置 56 13.2 挠度计算结果 .57 14 下部结构的计算59 14.1 桥墩桩长的计算 .59 14.2 桥台桩长计算 .60 结 论62 参考文献63 致 谢65 1 引言 毕业设计的主要目的是培养学生综合运用所学知识和技能，分析解决实际 问题的能力。通过毕业设计使学生形成经济、环境、市场、管理等大工程意识， 培养学生实事求是、谦虚谨慎的学习态度和刻苦钻研、勇于创新的精神。毕业 设计过程中复习以前所学习的专业知识，同时也锻炼了学生将理论运用于实践 的能力。 桥梁的设计需要综合考虑各个方面的因素，其中包括桥址处地形、地貌、 气象、水文条件、工程地质、以及周围所处的环境等等，除此之外，任何一个 设计都必须要考虑的问题就是怎样将经济、实用、美观三者都融于设计之中。 设计主要包括三个部分：一是桥梁的结构设计，二是桥梁的施工组织设计， 三是桥梁工程的概预算。桥梁的结构设计，主要是行车道板、主梁、盖梁、桩 柱的内力计算、截面配筋、强度验算等。通过方案比选后确定本桥为连续箱梁 桥，桥长 150 米。计算过程中主要参考了公路桥涵设计手册梁桥(上册) 、 钢筋混凝土连续梁（板）桥 、 桥梁工程 、 公路钢筋混凝土及预应力混凝 土桥涵设计规范 、 公路桥涵设计通用规范等书籍；桥梁的施工组织设计， 主要完成了桥梁主体结构的施工方案以及施工重点，设计过程中主要参考了 桥梁施工及组织管理 ；桥梁工程的概预算，首先确定技术方案和工程量。此 次毕业设计除了有详细的计算书外，还按照设计要求绘制了一定量的施工图纸。 总之，通过毕业设计，达到基本知识、基础理论、基本技能（三基）和运 用知识能力、网络获取知识的能力、计算机应用的能力、外语能力以及文化素 质、思想品德素质、业务素质（三个素质）的训练，培养学生运用所学的专业 知识和技术，研究、解决本专业实际问题的初步能力。 1.1 工程概况 津霸公路 k4+320 桥梁，设计荷载：公路级；桥面的宽度： 护栏；纵向坡度 0%；双向横坡度 1.5%；地质资料为粘土和粉质粘m5 . 0212 土。地震基本烈度：按度设计，度设防。根据地形和地质情况，主桥上部 结构为跨径为 30m 的等跨截面的预应力混凝土连续桥梁，截面形式为单箱双室。 施工方法采用满堂支架现浇施工方法。 1.2 设计基本资料 1.2.1 设计标准 1设计荷载：公路级 2桥面宽：净护栏，无人行道 m5 . 0212 3平面形状：位于直线段 4竖向形状：位于 0%的直线坡上 5. 横向坡度：1.5% 6地震基本烈度：按度设计，度设防 7水准系统：黄海 1.2.2 水文地质资料，拟定桥梁设计方案 1水文：经水文计算,确定桥面设计标高为 7.00m。 2气象资料：桥址处全年平均气温 l2.8，一月份平均气温-3.1，七 月份平均气温 267，历年极端最低气温-21.8，极端最高气温 42.3，最 大冰冻深度 53cm，最大积雪厚度 30cm，年平均风速 2.4 ms，最大风速 18 ms。最高温度、最低温度影响到温度力的设计，对于连续梁温度变化会产生 附加内力，应该加以控制。考虑梁的安装温度，纵向湿接缝可克服温度变化等 不利因素；考虑设计的冰冻深度，对于基础埋置深度应考虑埋在冰冻线以下 0.5m；对于风速影响，应考虑其产生的风荷载。 1.2.3 地质条件 地质资料见图 1-1，由图中地质资料可以看出，地基土主要为粘土。 图图 1-11-1 地质资料图地质资料图 2 桥型方案比选 2.1 桥梁设计原则 桥梁是铁路、公路或城市道路的重要组成部分，特别是大、中桥梁的建设 对当地的政治、经济、国防等都具有重要意义。因此，公路桥梁应根据所在公 路的作用、性质和将来发展的需要，除应符合技术先进、安全可靠、适用耐久、 经济合理的要求外，还应按照美观和有利环保的原则进行设计，并考虑因地制 宜、就地取材、便与施工和养护等因素。 (1)安全可靠 1）所设计的桥梁结构在强度、稳定和耐久性方面应有足够的安全储备。 2）防撞栏杆应具有足够的高度和强度，人与车流之间应设防护栏，防护车 辆撞入人行道或撞坏栏杆而落到桥下。 3）对于交通繁忙的桥梁，应设计好照明设施，并有明确的交通标志，两端 引桥坡度不宜太陡，以避免发生车辆碰撞等引起的车祸。 4）对于河床易变迁的河道，应设计好导流设施，防止桥梁基础底部被过度 冲刷;对于通行大吨位船舶的河道，除按规定加大桥孔跨径外，必要时设置防撞 构筑物等。 5）对修建在地震区的桥梁，应按抗震要求采取防震措施；对于大跨柔性桥 梁，尚应考虑风振效应。 (2)适用耐久 1）桥面宽度能满足当前以及今后规划年限内交通流量（包括行人通道） 。 2）桥梁结构在通过设计荷载时不出现过大的变形和过宽的裂缝。 3）桥跨结构的下方要有利于泄洪、通航（跨河桥）或车辆（立交桥）和行 人的通行（旱桥） 。 4）桥梁的两端要便于车辆的进入和疏散，而不致产生交通堵塞现象等。 5）考虑综合利用，方便各种管线（水、电气、通信等）的搭载。 (3)经济合理 1）桥梁设计应遵循因地制宜，就地取材和方便施工的原则。 2）经济的桥型应该是造价和养护费用综合最省的桥型。设计中应充分考虑 维修的方便和维修费用少，维修时尽可能不中断交通，或使中断交通的时间最 短。 3）所选择的桥位应是地质、水文条件好，并使桥梁长度较短。 4）桥梁应考虑建在能缩短河道两岸运距的位置，以促进该地区的经济发展， 产生最大的效益。对于过桥收费的桥梁能吸引更多的车辆通过，达到尽快回收 投资的目的。 (4)技术先进 在因地制宜的前提下，桥梁设计应尽可能采取成熟的新结构、新技术、新 材料和新工艺。在注意认真学习国内外的先进技术、充分利用最新科学技术成 就的同时，努力创新，淘汰和摒弃原来落后和不合理的设计思想。只有这样才 能更好地贯彻适用、经济、安全、美观的原则，提高我国的桥梁建设水平，赶 上和超过世界先进水平。 (5)美观 一座桥梁应具有优美的外形，而且这种外形从任何角度看都应该是优美的。 结构布置必须简练，并在空间上有和谐的比例。桥型应与周围环境相协调，城 市桥梁和游览区的桥梁，可较多地考虑建筑艺术上的要求。合理的结构布局和 轮廓是桥梁美观的主要因素，另外，施工质量对桥梁美观也有很大影响。 (6)环境保护和可持续发展 桥梁设计应考虑保护和可持续发展的要求。从桥位选择、桥跨布置、基础 方案、墩身外形、上部结构施工方法、施工组织设计等全面考虑环境要求，采 取必须的工程控制措施，并建设环境监测保护体系，将不利影响减至最小。 应根据上述原则，对桥梁作出综合评估。 梁桥 梁式桥是指其结构在垂直荷载的作用下，其支座仅产生垂直反力，而无水 平推力的桥梁。预应力混凝土梁式桥受力明确，理论计算较简单，设计和施工 的方法日臻完善和成熟。 预应力混凝土梁式桥具有以下主要特征：1）混凝土材料以砂、石为主，可 就地取材，成本较低；2）结构造型灵活，可模型好，可根据使用要求浇铸成各 种形状的结构；3）结构的耐久性和耐火性较好，建成后维修费用较少；4）结 构的整体性好，刚度较大，变性较小；5）可采用预制方式建造，将桥梁的构件 标准化，进而实现工业化生产；6）结构自重较大，自重耗掉大部分材料的强度， 因而大大限制其跨越能力；7）预应力混凝土梁式桥可有效利用高强度材料，并 明显降低自重所占全部设计荷载的比重，既节省材料、增大其跨越能力，又提 高其抗裂和抗疲劳的能力；8）预应力混凝土梁式桥所采用的预应力技术为桥梁 装配式结构提供了最有效的拼装手段，通过施加纵向、横向预应力，使装配式 结构集成整体，进一步扩大了装配式结构的应用范围。 拱桥 拱桥的静力特点是，在竖直荷载作用下，拱的两端不仅有竖直反力，而且 还有水平反力。由于水平反力的作用，拱的弯矩大大减少。如在均布荷载 q 的 作用下，简直梁的跨中弯矩为，全梁的弯矩图呈抛物线形，而拱轴为抛8/ 2 ql 物线形的三铰拱的任何截面弯矩均为零，拱只受轴向压力。设计得合理的拱轴， 主要承受压力、弯矩、剪力均较小，故拱的跨越能力比梁大得多。由于拱是主 要承受压力的结构，因而可以充分利用抗拉性能较差、抗压性能较好的石料、 混凝土等来建造。石拱对石料的要求较高，石料加工、开采与砌筑费工，现在 已很少采用。 由墩、台承受水平推力的推力拱桥，要求支撑拱的墩台和地基必须承受拱 端的强大推力，因而修建推力拱桥要求有良好的地基。对于多跨连续拱桥，为 防止其中一跨破坏而影响全桥，还要采取特殊的措施，或设置单向推力墩以承 受不平衡的推力。 梁拱组合桥 软土地基上建造拱桥，存在桥台抵抗水平推力的薄弱环节，为此采用大吨 位预应力筋以承担拱的水平推力；预应力筋的寄体是系梁，即加劲纵梁，从而 以梁 式桥为基体，按各种梁桥的弯矩包络图用拱来加强。这样可以使桥梁结构轻型 化，同时能提高这类桥梁的跨越能力。这类桥梁不仅技术经济指标先进、造价 低廉，同时桥型美观，反映出力与美的统一、结构形式与环境的和谐，增加了 城市的景观。 斜拉桥 斜拉桥的特点是依靠固定与索塔的斜拉索支撑梁跨，梁是多跨弹性支撑梁， 梁内弯矩与桥梁的跨度基本无关，而与拉索的间距有关。他们适用于大跨、特 大跨度桥梁，现在还没有其他类型的桥梁的跨度能超过他们。 斜拉桥与悬索桥不同之处是，斜拉桥直接锚于主梁上，称自锚体系，拉索 承受巨大的拉力，拉索的水平分力使主梁受压，因此塔、梁均为压弯构件。由 于斜拉桥的主梁通过拉紧的斜索与塔直接相连，增加了主梁抗弯、抗扭刚度， 在动力特性上一般远胜于悬索桥。悬索桥的主缆为承重索，它通过吊索吊住加 劲梁，索两端锚于地面，称地锚体系。 斜拉桥具有施工方便、桥型美观、用料省、主梁高度小、梁底直线容易满 足通航和排洪要求、动力性能好的优点，发展非常迅速，跨径不断增大。但实 际跨度不大，此桥型不予考虑。 目前我国城市高架桥结构一般考虑简支梁和连续梁结构形式。简支梁受力 明确，受无缝钢轨因温度变化产生的附加力、特殊力的影响小，设计施工易标 准化、简单化；但其梁高较大，景观稍差，行车条件也不如连续梁。连续梁结 构与同等跨度的简支梁相比，可以降低梁高，节省工程数量，有利于争取桥下 净空，并改善景观；其结构刚度大，具有良好的动力特性以及减震降噪作用， 使行车平稳舒适，后期的维修养护工作也较少。从城市美学效果来看，连续梁 造型轻巧、平整、线路流畅。但连续梁对基础沉降要求严格，特别是由于联长 较大，因温度变化而产生的水平力很大，使得梁体与墩台之间的受力十分复杂， 加大了设计难度。考虑工程地质条件，综合考虑，采用连续梁结构。 梁拱组合桥 钢筋混凝土简直梁桥 连续梁桥 图图 2-12-1 三种桥梁三种桥梁 预应力混凝土连续梁 预应力混凝土连续梁桥在垂直荷载的作用下，其支座仅产生垂直反力，而 无水平推力。结构造型灵活，可模型好，可根据使用要求浇铸成各种形状的结 构，整体性好，刚度较大，变性较小。受力明确，理论计算较简单，设计和施 工的方法日臻完善和成熟。 预应力混凝土连续梁侧面上看线条明晰，与当地的 地形配合，显得美观大方。 养护维修量小，施工时采用满堂支架法：结构不发 生体系转换，不引起恒载徐变二次矩，预应力筋可以一次布置，集中张拉等优 点。施工难度一般，工期较短。 预应力混凝土简支梁 应力混凝土简支梁桥在垂直荷载的作用下，其支座仅产生垂直反力，而无 水平推力。结构造型灵活，整体性好，刚度较大，其跨径较小；且简直梁梁高 较大，与城市的景观不协调。跨径一般，线条明晰，但比较单调，与景观配合 很不协调。设计水平经验丰富，国内水平在世界先进行列。施工时预制 t 型构 件，运至施工地点，采用混凝土现浇，将 t 型梁连接，其特点外型简单、制造 方便，整体性好，施工周期短。 梁拱组合桥 梁拱组合桥软土地基上建造拱桥，存在桥台抵抗水平推力的薄弱环节，为 此采用大吨位预应力筋以承担拱的水平推力；预应力筋的寄体是系梁，即加劲 纵梁，从而以梁式桥为基体，按各种梁桥的弯矩包络图用拱来加强，这样可以 使桥梁结构轻型化，同时能提高这类桥梁的跨越能力，跨径较大，线条非常美， 与环境和谐，增加了城市的景观。设计技术水平经验一般，国内水平一般，施 工时转体施工法：对周围的影响较小，将结构分开建造，再最后合拢，可加快 工期，是近十年来新兴的施工方法，施工难度较大且工期较长。 由上可知，结合桥梁设计原则，选择第一方案经济上比第三方案好；跨径 上满足要求，景观与环境协调，比第二方案好；工期上较短，对整个工程进度 来说不会受其影响；施工难度较小，针对当地地质情况，采用桩基，加强基础 强度。所以选择第一方案作为首选。 2.2 梁部截面形式比选 梁部截面形式考虑了箱形梁、组合箱梁、槽型梁、t 型梁等可采用的梁型。 连续单箱梁方案该方案结构整体性强，抗扭刚度大，适应性强，景观效果 好。该方案需采用就地浇筑，现场浇筑砼及张拉预应力工作量大，但可全线同 步施工，施工期间工期不受控制。 简直组合箱梁结构整体性强，抗扭刚度大，适应性强。双箱梁预制吊装， 铺预制板，重量轻，但从桥下看,景观效果稍差。从预制厂到工地的运输要求相 对较低，运输费用较低，但桥面板需现浇施工,增加现场作业量，工期也相应延 长，但美观较差，并且徐变变形大。 槽型梁为下承式结构，其主要优点是造型轻巧美观，线路建筑高度最低,且 两侧的主梁可起到部分隔声屏障的作用，但下承式混凝土结构受力不很合理， 受拉区混凝土即车道板圬工量大，受压区混凝土圬工量小，梁体多以受压区(上 翼缘)压溃为主要特征，不能充分发挥钢及混凝土材料的性能。同时，由于结构 为开口截面，结构刚度及抗扭性较差，而且需要较大的技术储备才能实现。 t 型梁结构受力明确，设计及施工经验成熟,跨越能力大,施工可采用预制 吊装的方法，施工进度较快。该方案建筑结构高度最高，由于梁底部呈网状,景 观效果差。同时，其帽梁虽较槽型梁方案短些，但较其他梁型长，设计时其帽 梁也须设计成预应力钢筋混凝土帽梁，另外预制和吊装的实施过程也存在着与 其他预制梁同样的问题。 相比之下，箱型梁抗扭刚度大，整体受力和动力稳定性能好，外观简洁， 适应性强，在直线、曲线、折返线及过渡线等区间段均可采用，且施工技术成 熟，造价适中。因此，结合工程特点和施工条件，选择连续箱型梁。 3 初步设计 3.1 主要材料 3.1.1 混凝土 （1）桥面混凝土铺装：c50 （2）连续梁：c50 （3）桩基、承台、桥墩、桥台、盖梁：c50 3.1.2 钢筋 （1）主筋：级钢筋 （2）辅助钢筋：级钢筋 （3）预应力筋：箱梁纵向预应力束采用 高强度低松弛预应力钢绞24.15 线，标准强度 1860mpa。 3.1.3 预应力管道 预应力管道均采用镀锌金属波纹管 3.1.4 锚具 锚具采用群锚体系 ovm 锚 表表 3-13-1 锚具采用群锚体系锚具采用群锚体系 ovmovm 锚锚 锚具型号 锚垫寸 （mm） 波纹管经 外/内（mm） 螺旋筋 径（mm） 圈数 千斤顶 型号 锚具最小 距（mm） ovm15-518062/551704ycw100200 ovm15-720077/702406ycw150230 ovm15-923087/802706ycw250260 ovm15-1727097/903307ycw250290 ovm15-19320107/1004008ycw400420 ovm15-27370127/1204708ycw650490 3.1.5 伸缩缝 采用 ssf80a 大变拉伸缩缝 3.1.6 支座 支座采用构造简单、重量轻、经济的盆式橡胶支座 3.2 桥型及纵、横断面布置 桥梁全长为 150m，采用 5 等跨一跨 30m 等截面预应力连续箱梁。预应力采 用后张法，构件混凝土，待混凝土结硬后，再张拉预应力钢筋并锚固的方法。 施工方法采用满堂支架施工法。采用单箱双室箱型梁，箱宽 13.0m。 3.2.1 主跨径的拟定 主跨径定为 30m 3.2.2 主梁尺寸拟定（跨中截面） 主梁高度 预应力混凝土连续梁桥的主梁高度与起跨径之比通常在 1/151/25 之间， 标准设计中，高跨比约在 1/181/19，当建筑高度不受限制时，增大梁高是比 较经济的方案。可以节省预应力钢束布置用量，加大深高只是腹板加厚，增大 混凝土用量有限。取梁高为 1.7m，高跨比为位于 1/151/25 之间，符合要求。 桥梁纵断面 1. 孔径布置：、纵坡 1.5%、桥总长 150m。m305 2. 顺桥尺寸 梁高为 1.7m、全桥采用等截面 15000 3000240 240 3000300030003000 桥面中心标高7.00 梁底标高6.30 1:1.13 -26.5 k4+332.6 k4+301.5 -8.43 图图 3-13-1 桥梁纵断面桥梁纵断面 单位单位 cmcm 桥梁横断面 附 注 ： 1、 图 中 尺 寸 均 以 厘 米 计 ； 2、 荷 载 等 级 ： 公 路 -ii级 ； 3、 桥 梁 宽 度 （ 1/2桥 宽 ） 为 ：0 .5m（ 防 撞 护 栏 ）+ +9.0m（ 行 车 道 ）+ 0 .5m（ 防 撞 护 栏 ） ； 4、 本 桥 上 部 结 构 530m预 应 力 混 凝 土 连 续 梁 桥 ， 采 用 满 堂 支 架 的 施 工 方 法 ； 5、 桥 面 双 向 横 度 为1 .5%， 纵 坡 为0 %； 图图 3-23-2 桥梁横断面桥梁横断面 （单位（单位 cmcm） 3.2.3 截面形式及截面尺寸拟定 （一）立截面 在预应力混凝土连续梁的受力特点来分析，连续梁的立面应采取变高度布 置为宜；在恒、活载作用下，支点截面将出现较大的负弯矩，从绝对值来看， 支点截面的负弯矩往往大于跨中截面的正弯矩，因此，采用变高度梁能较好的 符合梁的内力分布规律，另外，变高度梁使梁体外形和谐，节省材料并增大桥 下净空。但是，在采用顶推法、移动模架法、整孔架设法施工的桥梁，由于施 工的需要，一般采用等高度梁。等高度梁的缺点是：在支点上不能利用增加梁 高而只能增加预应力束筋用量来抵抗较大的负弯矩，材料用量多，但是其优点 是结构构造简单、线形简洁美观、预置定型、施工方便。一般用于以下情况： （1）桥梁为中等跨径采用等截面布置使桥梁构造简单，施工迅速。由于跨 径不大，梁的各截面内力差异不大，可采用构造措施予以调解。 （2）等截面布置以等跨布置为宜，由于各种原因需要对个别跨径改变跨长 时，也以等截面布置。 （3）采用有支架施工，逐跨架设施工、移动模架法和顶推法施工的连续梁 桥较多采用等截面布置。 综述，等截面连续梁有施工快捷、方便等优点，并且根据本桥具体状况选 用等截面。 （二）横截面 梁式桥横截面的设计主要是确定横截面布置形式，包括主梁截面形式、主 梁间距、主梁各部尺寸。它与梁式桥体系在立面上布置、建筑高度、施工方法、 美观要求以及经济用料等等因素都有关系。 当横截面的核心距较大时，轴向压力的偏心可以愈大，也就是预应力钢筋 合力的力臂愈大，可以充分发挥预应力的作用，箱型截面就是这样的一中截面。 此外，箱型截面这种闭合薄壁截面抗扭刚度很大，对于弯桥和采用悬臂施工的 桥梁尤为有利。同时，因其都具有较大的面积，所以能够有效地抵抗正负弯矩， 并满足配筋要求。箱型截面具有良好的动力特性，且收缩变形数值较小，因而 也受到人们的重视。总之，箱型截面是大、中跨径预应力连续梁最适宜的横截 面形式。 常见的箱型截面形式有：单箱单室、单箱双室、双箱单室、单箱多室、双 箱多室等等。单箱双室的优点是腹板总厚度增加，主拉应力和剪应力数值不大， 且布束容易。其也有一些缺点：施工比较困难，腹板自重弯矩所占恒载弯矩比 例增大等等。本设计是一座公路连续箱梁，采用的截面形式是单箱双室。 （三）梁高 根据经验确定，预应力混凝土连续梁桥的中支点主梁高度与其跨径之比通 常在 1/151/25 之间，而跨中梁高与主跨之比一般为 1/401/50 之间。当建 筑高度不受限制时，增大梁高往往是较经济的方案，因为增大梁高只是增加腹 板高度，而混凝土用量增加不多，却能显著节省预应力钢束用量。 连续梁在支点和跨中的梁估算值： 等高度梁：h=（1/161/20）l，常用 h=（1/181/20）l 变高度（曲线）梁：支点处：h=（1/161/20）l 跨中 h=（1/301/50）l 变高度（直线）梁：支点处：h=（1/161/20）l 跨中：h=（1/221/28）l 本设计梁高 1.7m,符合一般设计要求。25/130/7 . 118/1 3.2.4 细部尺寸 顶板与底板 箱型截面的顶板和底板是结构承受正负弯矩的主要工作部位。其尺寸要受 到受力要求和构造两个方面的控制。支墩处底板还要承受很大的压应力，一般 来讲，变截面的底板厚度也随梁高变化，墩顶处底板为梁高的 1/101/12，等 高度连续梁底板厚度宜采用 0.200.25m，靠近横梁处加厚过渡处理，变高度 连续梁底板厚度随负弯矩从跨中到支点逐渐加厚。 跨中底板宜采用 0.250.3m。箱梁顶板厚度应满足横向弯矩的要求和布置纵向预应力筋的要求。 本设计采用等截面箱型梁。 腹板和其他细部结构 箱梁腹板厚度：腹板的功能是承受截面的剪应力和主拉应力。在预应力梁 中，因为弯束对外剪力的抵消作用，所以剪应力和主拉应力的值比较小，腹板 不必设的太大。同时，腹板厚度除满足受力需求外，还需要满足通过、连接、 锚固预应力钢筋的构造需求。腹板厚度一般采用 0.400.80m。通常，中大跨 径连续梁支点处腹板较厚，跨中处较薄，对于变高度连续梁折线变化点一般设 置在 l/4 附近，变化段长度一般取 36m。对于等高度连续梁，靠近横梁处加 厚过渡处理。另外箱梁一般采用直腹板。等高度箱梁外侧腹板也可采用斜腹板， 但变高度箱梁不宜采用斜腹板，以免施工困难和因支点附近底板宽度过小造成 设计困难。本设计边腹板厚度为 0.60m，中间腹板厚度为 0.60m。 横隔梁：横隔梁可以增强桥梁的整体性和良好的横向分布，同时还可以限 制畸变。支承处的横隔梁还起着承担和分布支承反力的作用。由于箱型截面的 抗扭刚度很大，一般可以比其他截面的桥梁少设置横隔梁，甚至不设置中间横 隔梁而只在支座处设置支承横隔梁。 3.2.5 桥梁铺装 10cm 沥青混凝土等厚度桥面铺装，横向坡度 1.5 ，每侧栏杆构件重量的 作用力依据其他桥梁取做 5kn/m。 4 梁的有效宽度计算 4.1 桥的剪力理论 箱型梁和 t 型梁由于剪力滞效应，在梁承受弯矩时，顶底板所受的拉压应 力，随着离腹板的距离越远，受力越小，所以不是全梁在受力，如果按照全梁 截面进行受力分析，必然导致不安全。 目前，桥梁剪力滞计算的方法很多，有 有线条法，比拟杆法，差分法等，但目前应用较为方便应用也较广泛的是等效 宽度法，规范上给出了计算方法。本设计采用此种方法。 宽度法考虑梁剪力 滞效应: (1)简支梁和连续梁各跨中部梁段，悬臂梁中间跨的中部梁段 ifmi bb (2) 简支梁支点，连续梁边支点及中间支点，悬臂梁悬臂段 ismi bb 式中：、-分别为腹板上、下翼缘的有效宽度和实际宽度 mi b i b （） ；3 , 2 , 1i -分别为相关梁跨中段和支点处截面的翼缘的有效宽度的 sf 、 计算系数，可参见表 4-1 和图 4-1。 图图 4-1 曲线图曲线图 sf 、 表表 4-14-1 ifs l的应用位置和理论跨径、 结构体系理论跨径 i l 简 支 梁 跨中部分梁段 a a f l a s s 1 i l 边 跨 c s f l a s 边支点或跨中 部分梁段 lli8 . 0 连 续 梁中 间 跨 c c c s f s l 跨中分梁段 ，中lli6 . 0 间支点去 i l 0.2 倍两相邻 跨径之和 悬 臂 梁 s l s c lli5 . 1 4.2 桥的剪力滞计算 如图所示，将梁根据腹板的数目分成如图的各种小梁，分别进行计算： 图图 4-24-2 横截面分隔横截面分隔 图图 4-34-3 边梁截面边梁截面 （1）边跨的计算： 24308 . 08 . 0 1 s ll 对于边跨边梁： 查表 125 . 0 8 1 24 3 1 1 l b 875 . 0 f mbb fm 625. 2 11 表得 054 . 0 24 3 . 1 1 2 l b 1 f mbb fm 3 . 1 22 对于边跨中梁 查表得 054. 0 24 3 . 1 1 3 l b 1 f mbb fm 3 . 1 22 图图 4-4 中梁截面中梁截面 （2）中间跨的计算： s ll6 . 0 2 对于边跨边梁： 查表 167 . 0 6 1 18 3 2 1 l b 8 . 0 f mbb fm 42 11 表得 072 . 0 18 3 . 1 2 2 l b 1 f mbb fm 3 . 1 22 对于边跨中梁 查表得 072 . 0 18 3 . 1 2 3 l b 1 f mbb fm 3 . 1 22 截面特性：面积，抗弯惯性矩。 2 7318 . 8 ma 4 1357 . 3 mi 5 主梁内力计算 5.1 恒载的内力计算 （1）一期恒载即梁的恒载内力的计算 梁的恒载集度：mknaq g /295.218257318 . 8 1 （2) 二期恒载即桥面铺装与柱栏的内力计算 桥面的恒载集度：mknq g / 6 . 372523121 . 0 2 恒载集度：mknqq gg /895.255 6 . 37295.218 21 根据结构力学求解器解得以下弯矩与剪力图 图图 5-15-1 剪力图剪力图(kn)(kn) 图图 5-25-2 弯矩图弯矩图(kn.m)(kn.m) 根据上图所示的弯矩与剪力图，第一跨的弯矩与剪力变化都较大，第二跨 变化次之，第三跨变化稍小，根据变化幅度分控制界面，由结构力学求解器分 别求的各个截面的内力 表表 5-15-1 恒载内力计算结果恒载内力计算结果 跨数位置恒载弯矩恒载剪力 003029.96 1/107938.352262.27 1/510953.141494.97 3/1013546.54727.28 2/517939.59-40.4 1/212546.54-808.08 3/59658.24-1575.77 7/107212.19-2343.46 4/5-969.71-3111.14 9/10-11454.66-3878.83 第一跨 1-24242.68-4646.51 0-24242.684040.44 1/5-1136.372121.23 2/53367.031481.49 3/57575.83202.02 4/55387.26-1077.45 第二跨 1-18182.01-3636.4 0-18182.013838.42 1/5242.422303.05 2/59454.64767.68 3/59454.64-767.68 4/5242.42-2303.05 第三跨 1-18182.01-3838.42 5.2 活载内力计算 设计荷载为公路级：均布荷载： mknqk/875 . 7 集中荷载计算弯矩效应时： mknpk/ 2 . 2592 . 1216 集中荷载计算剪力效应时： mknpk/216 5.3 冲击系数的计算 应用规范给定的公式进行 mknggmc/1009.2681 . 9 /255895/ 3 计算正弯矩和剪力效应时，冲击系数计算如下： hz m ei l f c 13 . 7 1009.26 1357 . 3 1034500 3014 . 3 2 616.13 2 616.13 3 6 22 1 ，hzfhz145 . 1 1 33 . 0 0157. 01767 . 0 11 inf 33 . 1 1 1 计算负弯矩时，冲击系数计算如下 hz m ei l f c 52 . 8 1009.26 1357 . 3 1034500 3014 . 3 2 616.23 2 616.23 3 6 22 2 故，hzfhz145 . 1 1 36 . 0 0157 . 0 1767 . 0 12 inf 36 . 1 1 2 注：当计算连续梁的冲击力引起的正弯矩效应和剪力效应时，采用 ； 1 计算连续梁的冲击力引起的负弯矩效应时，采用 。 2 5.4 荷载横向分布系数的计算及荷载增大系数的计算 截面特性：面积，抗弯惯性矩 2 7318 . 8 ma 4 1357 . 3 mi 如图所示，将的整体截面做如图的分割，将梁分为三部分： 图图 5-35-3 梁分隔图梁分隔图 图图 5-45-4 边梁截面边梁截面 抗弯惯性矩： 4 1 749 . 0 mi 图图 5-55-5 中梁截面中梁截面 抗弯惯性矩： 4 2 0840 . 1 mi 箱型梁的抗扭惯性矩比较大，一般采用修正偏心压力法， 2 ii iie i i ie ai ai i i 2 2 1 12 1 1 ic tc ai i c c e gnl 边 其中为抗弯惯性换算系数，采用结构力学求解器计算 w c 96 . 1 c 剪切模量）(43 . 0 eg 1 c e 为混凝土弹性模量， g 为混凝土剪切模量 经计算得46. 0 边梁的汽车横向分布系数最大 ，计算得 51 . 0 46 . 0 000840 . 1 2825 . 2 825 . 2 7091 . 0 825 . 2 825 . 2 7091 . 0 0840 . 1 7091 . 0 2 7091 . 0 11 28 . 0 1 中 经边梁横向加载双车道偏载计算汽车荷载的横向分布系数 m 84 . 0 2 1872 . 0 3626 . 0 4537 . 0 6384 . 0 m 全梁汽车荷载的增大系数 52 . 2 384 . 0 p 5.5 汽车荷载内力计算 汽车荷载的加载过程：1）首先根据结构力学求解器求出各个控制截面的剪 力和弯矩的影响线。2）然后根据影响线加载，求出最大正弯矩（与剪力）与最 大负弯矩（与剪力） 。3)列表统计。加载过程示例： (1).第一跨 1/2 处的弯矩影响线如下图所示 图图 5-65-6 1/21/2 影响线图影响线图 根据弯矩影响线图示，进行汽车荷载最大弯矩加载如图 图图 5-75-7 1/21/2 正弯矩纵向加载正弯矩纵向加载 计算第一跨 1/2 处汽车荷载的最大正弯矩mknm.56.1624 根据弯矩影响线图示，进行汽车荷载最小弯矩加载如图 图图 5-85-8 1/21/2 负弯矩纵向加载负弯矩纵向加载 计算第一跨 1/2 处汽车荷载的最大负弯矩mknm.54.315 (2).第一跨 1/2 处的剪力影响线 图图 5-95-9 1/21/2 剪力影响线剪力影响线 根据剪力影响线图示，进行汽车荷载最大正剪力加载如图 123456 ( 1 )( 2 )( 3 )( 4 )( 5 ) 图图 5-105-10 1/21/2 正剪力加载正剪力加载 计算第一跨 1/2 处汽车荷载的最大正剪力knq66.119 根据剪力影响线图示，进行汽车荷载最大负剪力加载如图 123456 ( 1 )( 2 )( 3 )( 4 )( 5 ) 图图 5-115-11 1/21/2 负剪力加载负剪力加载 计算第一跨 1/2 处汽车荷载的最大负剪力knq56.140 单车道正中加载(弯矩或剪力)各控制截面的内力结ypq kk ypq kk 2 . 1 果如下表 表表 5-25-2 单车道车载截面内力单车道车载截面内力 弯矩剪力 跨数位置 正弯矩负弯矩正剪力负剪力 000191.98-28.32 1/10540.52-84.97308.29-46.72 1/51010.17-169.44167.88-83.52 3/101408.87-254.92136.58-110.75 2/51624.56-315.54119.66-140.56 1/21993.87-424.86109.49-172.59 3/51524.69-603.2672.56-225.54 7/101365.32-721.2356.26-286.26 4/5875.28-969.7143.54-350.29 9/10389.23-1145.6619.46-401.65 第 一 跨 1229.62-1498.886.29-456.26 0229.63-1498.88400.29-16.95 1/5636.41-794.437289.83-45.77 2/51254.65-573.25212.36-72.69 3/51679.59-512.36178.33-80.62 4/51256.65-616.85125.46-126.89 第 二 跨 1403.36-1311.5262.16-336.32 0403.36-1311.52166.23-57.29 1/5540.52-756.26465.89-96.34 2/5769.54-596.26236.54-120.65 3/5496.26-546.98156.29-175.69 4/5296.39-636.8975.36-265.87 第 三 跨 1229.64-1498.8946.36-454.59 汽车荷载计入冲击系数和增大系数（即双车道偏载）时： 表表 5-35-3 双车道车载截面内力（未计入冲击系数）双车道车载截面内力（未计入冲击系数） 弯矩剪力 跨数位置 正弯矩负弯矩正剪力负剪力 00.000.00483.79-71.37 1/101362.11-214.12776.89-117.73 1/52545.63-426.99423.06-210.47 3/103550.35-642.40344.18-279.09 2/54093.89-795.16301.54-354.21 1/25024.55-1070.65275.91-434.93 3/53842.22-1520.22182.85-568.36 7/103440.61-1817.50141.78-721.38 4/52205.71-2443.67109.72-882.73 9/10980.86-2887.0649.04-1012.16 第一跨 1578.64-3777.1815.85-1149.78 0578.67-3777.181008.73-42.71 1/51603.75-2001.98730.37-115.34 2/53161.72-1444.59535.15-183.18 3/54232.57-1291.15449.39-203.16 4/53166.76-1554.46316.16-319.76 第二跨 11016.47-3305.03156.64-847.53 01016.47-3305.03418.90-144.37 1/51362.11-1905.781174.04-242.78 2/51939.24-1502.58596.08-304.04 3/51250.58-1378.39393.85-442.74 4/5746.90-1604.96189.91-669.99 第三跨 1578.69-3777.20116.83-1145.57 汽车荷载计入冲击系数和增大系数（即双车道偏载）时： )2 . 1()1 ()()1 (ypqsypqs kkpkkp 或 计算正弯矩和剪力效应时：，计算负弯矩效应： 33. 0 1 36 . 0 2 其中 52 . 2 , 1 p 表表 5-45-4 双车道车载截面内力（计入冲击系数）双车道车载截面内力（计入冲击系数） 弯矩剪力 跨数位置 正弯矩负弯矩正剪力负剪力 00.000.00643.44-97.06 1/101811.61-291.211033.26-160.12 1/53385.69-580.70562.67-286.24 3/104721.97-873.66457.76-379.56 2/55444.88-1081.42401.05-481.73 1/26682.65-1488.20366.97-591.50 3/55110.15-2067.49243.19-772.97 7/104576.01-2471.80188.56-981.07 4/52933.59-3323.39145.93-1200.51 9/101304.54-3926.4165.22-1376.53 第一跨 1769.59-5136.9621.08-1563.69 0769.63-5136.961341.61-58.09 1/52132.99-2722.69971.39-156.86 2/54205.08-1964.64711.75-249.12 3/55629.31-1755.96597.69-276.30 4/54211.79-2114.07420.49-434.88 第二跨 11351.90-4494.84208.34-1152.64 01351.90-4494.84208.34-1152.64 1/51811.61-2591.851561.48-330.18 2/52579.19-2043.50792.79-413.49 3/51663.27-1874.61523.82-602.12 4/5993.38-2182.75