毕业设计---桥梁上部结构设计.docVIP

中文题目：辽宁省东兴镇东兴桥梁上部结构设计 外文题目：design of superstructure of dongxing bridge of dongxing township in liaoning province 毕业设计共 176 页（其中：外文文献及译文 19 页）图纸共 19 张 完成日期 2012 年 6 月 答辩日期 2012 年 6 月 辽辽宁工程技宁工程技术术大学大学 本科本科毕业设计毕业设计学生学生诚诚信承信承诺诺保保证书证书 本人郑重承诺：辽宁省东兴镇东兴桥梁上部结构设计毕业设计的内 容真实、可靠，系本人在 郑大为 指导教师的指导下，独立完成。如果存在 弄虚作假、抄袭的情况，本人承担全部责任。 学生签名: 年 月 日 辽辽宁工程技宁工程技术术大学大学 本科本科毕业设计毕业设计指指导导教教师诚师诚信承信承诺诺保保证书证书 本人郑重承诺：我已按学校相关规定对 同学的毕业设计 的选题与内容进行了指导和审核，确认由该生独立完成。如果存在弄虚 作假、抄袭的情况，本人承担指导教师相关责任。 指导教师签名： 年 月 日 i 摘要 根据志欣高速总体规划并满足构筑城市跨江交通网架的需要，本次毕业设计的题目 是辽宁省东兴镇东兴桥梁上部结构设计。依据公路桥涵通用设计规范 jtg d60 2004和公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 jtg d622004 ，通过综合 运用所学过的基础理论及专业知识，独立进行桥梁设计。 首先，根据地形图提出三种桥型比较方案。然后从外观、施工难易程度和造价等多 方面考虑，选定本设计的最优方案,即桥全桥，分为 跨，每跨，设计荷载为公130m526m 路级。 其次，进主梁截面尺寸拟定、截面特性和内力的计算、主梁配筋和强度验算、预应 力钢束的损失估算、行车道板配筋计算及附属设施（人行道、栏杆、泄水管等）的设置。 计算中采用了杠杠法、修正偏心受压法等计算方法，并参照了有关规范与规定进行 设计与校核。 本设计解决了设计中的计算与验算问题，并且绘制了相应的工程设计图纸，根据设 计资料，勘察地质资料，工程图纸和实地情况编制了预算文件和施工方案。 关键词：简支梁桥；预应力；箱型梁；截面特性； ii abstract according to the overall planning of zhixin highway and meeting the need of building river-crossing transportation network.the title of this graduation design is design of superstructure of dongxing bridge of dongxing township in liaoning province.on the basis of the common specification of highway bridge and culvert jtg d60-2004 and specifications for design of reinforced concrete and prestressed concrete highway bridges and culverts jtg d62-2004,we design the bridge independently with the use of the knowledge of basic theory and profession. the first step is to give three types of the bridge according to topograohic map.then consider the outward appearance,easy of construction,cost and other aspects to choose the best program for this design.at last,coming up with the best program for the design with the full bridge 130m,divided into 5 cross ,each cross-26m and the designed load for the highway is. this design includes the following aspects: draft of prestressed concrete box girde section size, the calculation of cross-section properties and internal forces,the assignment and intensity check of reinforced in the grider, the estimation of prestressing loss and the assigiment of reinforced in the grider of carriageway and the setting of affiliatied facilities etc. the calculation method includes lever,eccentric-pressed method and other calculation methods and it refers to the provisions of relevant standards to design and check. this design solve the problems in the design of calculation and checking and draw the corresponding engineering drawings.organizing the project budget documents and arrangement and method for construction according to the design materials,survey and geological materials,engineering drawings and field conditions. key word: simple supported bridge; prestress; box beam; section parameters 目录 前言.1 1 概述.2 1.1 设计说明 2 1.1.1 桥梁设计的基本原则和要求.2 1.1.2 计算荷载的确定.2 1.1.3 作用效应组合原理.3 1.2 设计资料 4 1.2.1 设计标准.4 1.2.2 工程地质资料.4 1.2.3 水文及气候资料.4 1.2.4 设计依据.5 1.3 材料规格 5 2 方案比选.7 2.1 方案比选的主要标准 7 2.2 方案编制 7 2.2.1 梁式桥.7 2.2.2 刚架桥.7 2.2.3 拱式桥.8 2.3 方案比选 8 3 主梁的设计.10 3.1 主梁截面尺寸拟定 10 3.1.1 横截面布置.10 3.1.2 桥梁横断面图.11 3.1.3 纵断面的布置.11 3.2 毛截面几何特性 11 4 主梁内力计算.15 4.1 横向分布系数m.15 4.1.1 支点截面的横向分布系数求法：杠杆法.16 4.1.2 跨中截面横向分布系数的求法：偏心受压法.17 4.1.3 荷载横向分布系数汇总.22 4.2 荷载内力计算 22 4.2.1 荷载集度.22 4.2.2 恒载内力.24 4.2.3 活载内力计算.26 4.2.4 主梁内力组合.40 5 预应力钢筋面积的估算及预应力筋布置.43 5.1 预应力钢筋截面积估算 43 5.2 预应力钢筋布置 44 5.2.1 跨中截面预应力钢筋的布置.44 5.2.2 锚固面钢束布置.44 5.2.3 其他截面钢束位置及倾角计算.45 5.2.4 钢束平弯段的位置及平弯角.49 5.3 非预应力钢筋截面估计及布置 49 6 主梁截面几何特性计算.52 6.1 第一阶段：主梁预制并张拉预应力钢筋 53 6.1.1 跨中截面.53 6.1.2 四分之一跨截面.58 6.1.3 变化点截面.60 6.1.4 支点截面.62 6.2 第二阶段：灌浆封锚，主梁吊装就位并现浇湿接缝.64200mm 6.2.1 跨中截面.64 6.2.2 四分之一跨截面.66 6.2.3 变化点截面.68 6.2.4 支点截面.70 6.3 第三阶段：桥面、栏杆及人行道施工和运营阶段 72 6.3.1 跨中截面.72 6.3.2 四分之一跨截面.74 6.3.3 变化点截面.76 6.3.4 支点截面.78 7 持久状况截面承载能力极限状态计算.81 7.1 正截面承载力计算 81 7.2 斜截面承载力计算 82 7.2.1 斜截面抗剪承载力.82 7.2.2 斜截面抗弯承载力.83 8 钢束预应力损失估算.84 8.1 预应力钢筋张拉（锚下）控制应力计算 84 8.2 钢束应力损失 84 8.2.1 预应力钢筋与管道间摩擦引起的预应力损失 1l 84 8.2.2 锚具变形、钢丝回缩引起的预应力损失 2l .88 8.2.3 预应力钢筋分批张拉时混凝土弹性压缩引起的应力损失 4l 89 8.2.4 钢筋松弛引起的预应力损失 5l 90 8.2.5 混凝土收缩、徐变引起的损失 6l .91 9 应力验算.94 9.1 短暂状况下的正应力验算 94 9.2 持久状况下的正应力验算 95 9.2.1 截面混凝土的正应力验算.95 9.2.2 持久状况下预应力钢筋的应力验算.97 9.2.3 持久状况下的混凝土主应力验算.97 10 抗裂性验算.106 10.1 作用短期效应组合作用下的正截面抗裂验算 106 10.1.1 预加力产生的构件抗裂验算边缘的混凝土预压应力的计算 .106 10.1.2 由荷载产生的构件抗裂性验算边缘混凝土的法向拉应力的计算106 10.1.3 正截面混凝土抗裂验算.106 10.2 作用短期效应组合作用下的斜截面抗裂验算 107 10.2.1 主应力计算 .107 10.2.2 主压应力的限制值.110 11 主梁变形（挠度）计算.111 11.1 荷载短期效应作用下截面不开裂挠度验算 111 11.1.1 可变荷载作用引起的挠度.111 11.1.2 考虑长期效应的一期荷载、二期荷载引起的挠度 112 11.2 预加力引起的上拱度值计算 112 11.3 预拱度的设置 113 12 锚固区局部承压计算.114 12.1 局部受压区尺寸要求 114 12.2 局部抗压承载力计算 116 13 行车道板配筋设计.117 13.1 桥面板的内力计算 117 13.1.1 恒载内力（以纵向1m宽的板进行计算） 117 13.1.2 活载内力.117 13.2 行车道板配筋及验算 119 13.2.1 行车道板的配筋.119 13.2.2 行车道板复核.120 13.3 现浇湿接缝 121 14 附属设施设计.122 14.1 排水设施的设置 122 14.2 伸缩缝的设置 122 14.2.1 设计资料.122 14.2.2 伸缩缝的计算.123 14.3 人行道及护栏的设置 124 15 结论.125 致谢.126 参考文献.127 辽宁工程技术大学毕业设计 1 前言 桥梁是公路、铁路和城市道路的重要组成部分，桥梁是保证全线贯通的咽喉， “一桥 飞架南北，天堑变通途” 。因此，桥梁工程的设计应符合技术先进、安全可靠、适用耐久、 经济合理的要求，同时应满足美观、环境保护和可持续发展的要求。而未来的桥梁也将 向更长、更大、更柔的方向发展，更加注重桥梁美学的建设及环境保护。 本设计所要编写的是辽宁省东兴镇东兴桥梁上部结构设计方案，是依照交通部颁发 的有关公路桥涵设计规范（jtg 系列）及根据指导教师的指导拟定设计而成。在设计过程 中，还参考了诸如桥梁工程、结构设计原理、理论力学、结构力学、材料力学等相关书 籍和文献。在设计过程中，综合考虑了设计桥梁跨径与材料的优化配合。 志欣高速横穿东兴镇，东兴大桥是则是实施志欣高速总体规划、构筑城市跨江交通 网架的需要，有利于改善东兴镇的交通状况，缩短车辆行驶距离及减少怠速时间，加强 了滨江区和滨阳新区之间的联系，为老城区的合理布局和新区深度开发提供方便的交通 运输环境，促进了城市产业结构调整和未来规划布局，有利于将滨阳新区打造成集商贸 商务商住于一体、凸现江城滨水特色的城市景观带和经济生活带，全面融入东兴镇“两 江两岸”协调发展之中，也是实现区域可持续发展战略的需要，对改善投资环境和生活 环境的具有重要战略意义。 本设计研究的主要内容包括：桥型方案的拟定和比选；主梁截面拟定；主梁的内力 计算；主梁的配筋设计；截面特性的计算；预应力损失的估算；主梁应力及截面验算； 行车道板的配筋与验算；附属设施的设计等。 黄发兴：辽宁省东兴镇东兴桥梁上部结构设计 2 1 概述 1.1 设计说明 1.1.1 桥梁设计的基本原则和要求 1使用上的要求 桥梁必须适用。要有足够的承载和泄洪能力，能保证车辆和行人的安全畅通；既满 足当前的要求，又照顾今后的发展，既满足交通运输本身的需要，也要兼顾其它方面的 要求；在通航河道上，应满足航运的要求；靠近城市、村镇、铁路及水利设施的桥梁还 应结合有关方面的要求，考虑综合利用。建成的桥梁要保证使用年限，并便于检查和维 护。 2经济上的要求 桥梁设计应体现经济上的合理性。一切设计必须经过详细周密的技术经济比较，使 桥梁的总造价和材料等的消耗为最小，在使用期间养护维修费用最省，并且经久耐用； 另外桥梁设计还应满足快速施工的要求，缩短工期不仅能降低施工费用，面且尽早通车 在运输上将带来很大的经济效益。 3设计上的要求 桥梁设计必须积极采用新结构、新设备、新材料、新工艺利新的设计思想，认真研 究国外的先进技术，充分利用国际最新科学技术成果，把国外的先进技术与我们自己的 独创结合起来，保证整个桥梁结构及其各部分构件在制造、运输、安装和使用过程中具 有足够的强度、刚度、稳定性和耐久性。 4施工上的要求 桥梁结构应便于制造和安装，尽量采用先进的工艺技术和施工机械，以利于加快施 工速度，保证工程质量和施工安全。 5美观上的要求 在满足上述要求的前提下，尽可能使桥梁具行优美的 建筑外型，并与周围的景物相 协调，在城市和游览地区，应更多地考虑桥梁的建筑艺术，但不可把美观片面地理解为 豪华的细部装饰。 1.1.2 计算荷载的确定 桥梁承受着整个结构物的自重及所传递来的各种荷载，作用在桥梁上的计算荷载有 辽宁工程技术大学本科毕业设计 3 各种不同的特性，各种荷载出现的机率也不同，因此需将作用荷载进行分类，并将实际 可能同时出现的荷载组合起来，确定设计时的计算荷载。 作用分类与计算 为了便于设计时应用，将作用在桥梁及道路构造物上的各种荷载，根据其性质分为： 永久作用、可变作用和偶然作用三类。 1永久作用 指长期作用着荷载和作用力，包括结构重力（包括结构附加重力） 、预加力、土重力 及土的侧压力、混凝土收缩徐变作用、水的浮力和基础变位而产生的影响力。 2可变作用 指经常作用而作用位置可移动和量值可变化的作用力。包括汽车荷载及其的引起的 冲击力、离心力、汽车引起的土侧压力、人群荷载、汽车制动力、风荷载、流水压力、 温度作用和支座摩阻力。 3偶然作用 偶然作用是指在特定条件下可能出现的较强大的作用，如地震作用或船只或漂浮物 的撞击力和汽车的撞击作用（施工荷载也属于此类） 。 1.1.3 作用效应组合原理 公路桥涵结构设计应考虑结构上可能同时出现的作用，按承载能力极限状态和正常 使用极限状态进行作用效应组合，取其最不利效应组合进行设计。 公路桥涵结构按承载能力极限状态设计时，应采用以下两种作用效应组合： 1基本组合。永久作用的设计值效应与可变作用设计值效应相组合，其效应组合表 达式为： 0sud=0(gisgik+q1sq1k+cqisqjk) m i 1 n j 2 2偶然组合。永久作用标准值效应与可变作用某种代表值效应、一种偶然作用标准 值效应相组合。偶然作用的效应分项系数取；与偶然作用同时出现的可变作用，可根1.0 据观测资料和工程经验取用适当的代表值。 公路桥涵结构按正常使用极限状态设计时，应根据不同的设计要求，采用以下两种 作用效应组合： （1）作用短期效应组合。永久作用标准值效应与可变作用濒遇值效应相组合，其效 黄发兴：辽宁省东兴镇东兴桥梁上部结构设计 4 应组合表达式为： ssd=sgik+1jsqjk m i 1 n j 2 （2）作用长期效应组合。永久作用标准值效应与可变作用永久值效应相组合，其效 应组合表达式为： sld=sgik+2jsqjk m i 1 n j 2 1.2 设计资料 1.2.1 设计标准 标准跨径：；26m 跨数：5 跨； 桥梁总长: ；26 5150m 伸缩缝：，预制梁长；4cm25.96m 计算跨径：取相邻支座中心间距；25.5m 公路等级：二级，时速；80/km h 荷载等级：公路-级； 人群荷载：； 2 3.0/kn m 环境：严寒地区，类环境； 安全等级：二级，结构重要性系数；1.0 湿接缝：翼缘板两端都是；10cm 桥面净空：23.75m(机动车道)+0.5m（双黄线）+21.5m（人行道）+20.5m（护栏） =12m。 1.2.2 工程地质资料 该地区土质主要分 5 层：1、粘土，2、亚粘土，3、亚砂土，4、中砂，5、细砂。 地下水类型为第四季孔隙水，水位埋深 4m 左右，含水层主要岩性为砾石，厚 3m 左 右。地震烈度为六度。 1.2.3 水文及气候资料 本项目所在区地处黄淮冲积平原，属暖温带半湿润季风气候区，主要气候特征是： 辽宁工程技术大学本科毕业设计 5 季风明显、四季分明、气候温和、雨量适中、光照充足。年平均气温为 14.515.0； 元月份气温最低，平均气温为-0.21.2,最低气温-25，有轻冻；七月份最热，平均 气温为 2728，最高气温为 32.8，无霜期 220 天左右，年平均降水量 850910 毫 米，设计洪水频率百年一遇。 1.2.4 设计依据 公路工程技术标准 （jtg b01-2003） 公路桥涵设计通用规范 （jtg d60-2004） 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 （jtg d62-2004）方案 东兴镇桥涵设计资料 1.3 材料规格 1主梁：采用混凝土c50 弹性模量： 4 c e3.45 10 mpa 轴心抗压强度标准值32.4 ck fmpa 轴心抗拉强度标准值2.65 tk fmpa 轴心抗压强度设计值22.4 cd fmpa 轴心抗拉强度设计值1.83 td fmpa 2预应力钢筋：美国 astm-a416-97a 低松弛钢绞线（标准型）1 7 弹性模量： 5 1.95 10 p empa 抗拉强度标准值：1860 pk fmpa 抗拉强度设计值：1260 pd fmpa 选择公称直径为，公称面积为15.2mm 2 139mm 3非预应力钢筋： ，选用级钢筋，抗拉强度设计值12dmmhrb400 s 330 d fmpa 抗压强度设计值 330 sd fmpa 抗拉强度标准值400 sk fmpa 黄发兴：辽宁省东兴镇东兴桥梁上部结构设计 6 ，选用级钢筋，抗拉强度设计值12dmm335hrb280 sk fmpa 抗压强度设计值 280 sd fmpa 抗拉强度标准值 s 335 d fmpa 4锚具：采用夹片式群锚，其锚固效率系数大于95% 5泄水管：圆形泄水管，直径，泄水管顶部采用铸铁格栅盖板15dcm 6预应力管道：采用预埋圆形和扁形塑料波纹管 7伸缩缝：全桥伸缩缝分别采用伸缩缝，采用类型为矩形橡胶型深锁装置40mm 8桥面铺装：面层沥青，容重10cm 3 23/kn m 三角垫层防水混凝土平均厚度为，容重12cm 3 25/kn m 9护栏：采用预制装配式，宽度为。50cm 辽宁工程技术大学本科毕业设计 7 2 方案比选 2.1 方案比选的主要标准 桥梁设计的标准遵循以下原则：安全性、适用性、经济性、美观性，其中以安全性 与经济性最为重要。桥型的选择应符合因地制宜、就地取材和便于施工与养护的原则。 2.2 方案编制 2.2.1 梁式桥 梁式桥是一种在竖向荷载作用下无水平反力的结构，由于外力（恒载和活载）的作 用方向与桥梁结构的轴线接近垂直，因此与相同跨径的其他结构相比，桥梁内产生的弯 矩最大，因此需要用抗弯、抗拉能力强的材料来建造，适合标准跨径的中等跨径桥。这 种桥结构简单、施工方便，且对地基承载力要求也不高。 （图 2-1） 图 2-1 简支梁桥 fig.2-1 simple beam bridge 2.2.2 刚架桥 桥跨结构主梁与墩台整体相连的桥梁称为刚架桥。由于梁和柱两者之间是刚性连接 的，在竖向荷载作用下，将在主梁端部产生负弯矩，在柱脚处产生水平反力，梁部主要 受弯，但其弯矩较同跨径的简支梁小，梁内有轴力作用，因此，刚架桥的受力状态介于 梁桥与拱桥之间，在竖向荷载的作用下，都会产生水平推力，为此，必须要有良好的地 质条件或较深的基础，也可以用特殊的构造措施来抵抗水平推力的作用。（图 2-2） 黄发兴：辽宁省东兴镇东兴桥梁上部结构设计 8 图 2-2 刚架桥 fig.2-2 rigid frame bridge 2.2.3 拱式桥 拱桥主要承重结构是主拱圈或拱肋，在竖向荷载作用下，桥墩和桥台将承受水平推 力。同时，墩台向拱圈或拱肋提供水平反力，这将大大抵消拱圈或拱肋中的由荷载产生 的弯矩。因此，与同跨径的梁式桥相比，拱桥的弯矩、剪力和变形却要小得多，拱圈或 拱肋以受压为主。拱式桥不仅跨越能力大，外形也比较美观，在允许条件按下，修建拱 桥往往是经济合理的。但而为了确保安全，下部结构（特别是桥台）和地基必须具备能 承受很大水平推力的能力。 （图 2-3） 图 2-3 拱式桥 fig.2-3 arch bridge 2.3 方案比选 对上述三种桥梁结构形式的对比，经过对桥位所在附近地质的探测，包含其土壤的 分层、物理力学性能、地下水等；调查和测量河流的水文情况，包括河道性质，历年洪 水资料等；当地有关气象资料：气温，雨量等。综合上述资料以及查得该地区地基承载 力不是很高。 辽宁工程技术大学本科毕业设计 9 且当地盛产建筑材料（砂、石料等） ，水泥钢材运输也方便。 综合而言，预应力简支梁桥具有造价经济，施工工艺简单更成熟，施工工序相对简 单，工期短，且最主要的是桥墩对基础承载能力要求不是很高，这样对于当地承载力不 高的基础的要求就不大。故为使该桥做到结构先进可靠，施工方便，行车舒适，故推荐 预应力简支梁桥方案。 黄发兴：辽宁省东兴镇东兴桥梁上部结构设计 10 3 主梁的设计 3.1 主梁截面尺寸拟定 3.1.1 横截面布置 图 3-1 主梁跨中预制阶段截面尺寸（尺寸单位：mm） fig.3-1 the diagram of girder cross-section size in pre-stage（size units:mm） 图 3-2 主梁跨中使用阶段截面尺寸图（单位尺寸：mm） fig.3-2 the diagram of girder cross-section size in used phase（unit size:mm） 1截面形式：单箱单室 2横向尺寸布置：悬臂长度，符合，两腹板之间的距离500bmm5000bmm ，符合1200amm 11 2.53 b a : 3顶板厚度： 1 140mm 辽宁工程技术大学本科毕业设计 11 4底板厚度： 2 180mm 5腹板厚度：，250tmm300tmm 6承托：采用承托的坡度为：，取高度为1 180mm 7梁高：1300mm 8主梁间距：2400mm 3.1.2 桥梁横断面图 图 3-3 桥梁横断面图（尺寸单位：mm） fig.3-3 the diagram of bridge cross section（size units:mm） 3.1.3 纵断面的布置 横截面沿跨长的变化，靠近支点时为适应预应力钢筋的弯起布置，从跨截面，/8l 腹板和底板开始加厚，如图 3-4 所示，其中左右腹板各加宽，底板加厚。50mm70mm 图 3-4 主梁梁端截面尺寸图（尺寸单位：mm） fig.3-4 girder pivot cross-section size diagram（size units:mm） 3.2 毛截面几何特性 （以中主梁使用阶段计算为例） 黄发兴：辽宁省东兴镇东兴桥梁上部结构设计 12 图 3-5 中主梁使用阶段分割块 fig.3-5 the split block of the main beam in used phase 1面积 ； ； 2 1 a =14 10=140cm 2 2 a =220 14=3080cm ； ； 2 3 a =0.5 50 8=200cm 2 4 a =25 116=2900cm ； ； 2 5 a =18 70=1260cm 2 6 a =0.5 8 8=32cm 123456 2224aaaaaaa 2 140 23080200 22900 2 126032 410948cm 2分块截面形心至上边缘距离: ； ； ； 1 7ycm 2 7ycm 3 850 14 33 ycm ； ； 4 11672 14 33 ycm 5 18 130121 3 ycm ； ； 6 850 14 33 ycm 上6 8328 130 18 33 ycm 下 3分块面积对上缘净距： iii say ； ； 3 111 =98s7=0aycm 140 3 222 3080 721560saycm ； ； 3 333 5010000 200 33 saycm 3 444 2900 72208800saycm ； 3 555 1260 121152460saycm 3 666 501600 32= 33 saycm 上上 辽宁工程技术大学本科毕业设计 13 ； 3 666 32810496 32 33 saycm 下下 1234566 2ss2s2ss2(s)ss 下上 3 10000160010496 2 9802156022 208800 1524602()=608310 333 cm 4分块面积的自身惯性矩： xi i 608310 55.56 10948 u s ycm a 则： ； 1 48.56 u yycm 2=48.56u yycm ； 3 38.89 u yycm 4 14.66 u yycm ； 5 65.44 u yycm 6 38.89 u yycm 上6 53.77 u yycm 下 所以有： ； ； 24 1 140 48.56330130.3 x icm 24 2 3080 48.56726866.7 x icm ； ； 24 3 200 38.89302486.4 x icm 24 4 290016.4478379.4 x icm （） ； 24 5 126065.445395815.9 x icm （） 24 6 32 38.89 =48397.8 x icm 上 ； 24 6 3253.77=92518.8 x icm 下 （） 1234566 22222 xixxxxxxx iiiiiiii 下上 2 330130.3726866.72 302486.42 78379.45395815.9248397.8+92518.8 （） 4 =15773336cm 5自身惯性矩： i i ； ； 34 1 1 10 1402286.6 12 icm 34 2 1 220 1450306.6 12 icm ； ； 34 3 1 50 8711.1 36 icm 34 4 1 25 1163251866.7 12 icm ； ； 34 5 1 70 1834020 12 icm 34 6 1 8 8 =113.7 36 icm 123456 2224 i iiiiiii 4 2 2286.650306.62 711.12 3251866.7340204 113.7=6549240.3cm 黄发兴：辽宁省东兴镇东兴桥梁上部结构设计 14 故预制阶段的边主梁： 4 157733366549240.32232576.3 mxii iiicm 检验截面效率指标（以使用阶段中主梁为例）： 上核心距： (3-1) m s s i k a y 即： 22322576.3 27.39 ()10948 (13055.56) mm s xu ii kcm a yahy 下核心距： (3-2) m x u i k a y 即： 22322576.3 36.7 10948 55.56 m x u i kcm a y 截面效率指标： (3-3) 27.3936.7 0.49 130 sx kk h 根据设计经验：一般截面效率指标取，且较大者宜较经济，上述计算0.45 0.55 表明，初拟主梁跨中截面是合理的。 辽宁工程技术大学本科毕业设计 15 4 主梁内力计算 4.1 横向分布系数m 梁桥的上部结构由承重结构及传力结构（横隔梁、行车道板）两大部分构成。各片 主梁靠横隔梁和行车道板连成空间整体结构，当桥上作用荷载（桥面板上作用两个车轴， 前轴轴重为，后轴轴重为）时，各片主梁共同参与工作，形成各片主梁之间的内力 1 p 2 p 分布。 计算恒载：除了主梁自重外，一般将桥面铺装、人行道、栏杆等总重除以梁片数， 得到每片梁承担的重量。 计算活载：需要考虑活载在各片梁间的分布，汽车荷载所引起的各片梁的内力大小 与梁的横断面形式、荷载作用位置有关。 横向分布系数的定义：m 将第 号梁所承担的力表示为系数与轴重的乘积，则称为第 号梁i i r i mp ii rmpi 的荷载横向分布系数，横向分布系数的计算方法因桥梁构造而异，常见的有杠杠法、铰 接板法和刚性横梁法，其中杠杠法使用于双肋式梁桥及多梁式桥支点截面；刚性横梁法 适用于桥的宽跨比小于，且主梁间具有可靠连接。0.5 黄发兴：辽宁省东兴镇东兴桥梁上部结构设计 16 4.1.1 支点截面的横向分布系数求法：杠杆法 图 4-1 支点截面杠杆法 1、2、3 号梁计算图示 fig.4-1 the calculation diagram of the pivot cross of 1、2and 3 beam using fulcrum lever 的计算过程如下： i m 1 号梁： (4-1) 21 1 2402707550240 10 ； ； 1 0.958 2 0.479 (4-2) 11 0.4790.240 22 oqi m 2 号梁： 3124 1 240101075502407524075 130 ； ； ； 1 0.042 2 0.563 3 0.688 4 0.146 ； 11 0.5630.6880.1460.699 22 oqi m 辽宁工程技术大学本科毕业设计 17 3 号梁： 12 1 24040 180240 130 ； 1 0.25 2 0.458 11 0.25 1 0.4580.854 22 oqi m 对于人群荷载，单侧人群荷载的集度，其分布系数为人 2 3.0/qkn m单侧人行道宽 群荷载重心位置的荷载横向分布影响线坐标。mor r 表 4-1 杠杠法计算 1、2、3 号梁的横向分布系数 i m tab.4-1the calucation of horizontal distribution coefficient of 1、2and 3 beam using fulcrum lever 4.1.2 跨中截面横向分布系数的求法：偏心受压法 当桥的宽跨比，且主梁具有可靠的连接时，在汽车荷载的作用下，中间横/0.5b l 隔梁的弹性挠曲变形相比很小，因此可以假定横隔梁像一根无穷大的刚性梁一样保持直 线形状。由于此法假定横隔梁为无限刚性，称为刚性横梁法，又称偏心受压法。 由于此桥，故采用偏心受压法计算横向分布系数。/12/ 260.460.5b l 1截面的抗扭惯矩：将截面图形转化（图 4-2） 梁号荷载横向分布系数 i m 汽车0.240 1 人群0.985 汽车0.699 2 人群0.042 汽车0.854 3 人群0 黄发兴：辽宁省东兴镇东兴桥梁上部结构设计 18 图 4-2 计算抗扭惯距的截面转化图形 fig.4-2 transform section into shapes when calculate the inertia of torsional moment 2 1 1 1 12082 2 0.53 h hcm 2 2 1 (50 10)8 50 2 3.33 h hcm 1 14+0.53=14.53tcm 2 18+0.53=18.53tcm 3 14+3.33=17.33tcm 对薄壁矩形截面（如图 4-2 所示）： (4-3) 22 1 12 1 4 2 t ib h hbb ttt 22 1 4 95113.67 2 113.679595 2514.3318.33 4 22311662.9cm 对实体截面（如图 4-2 所示）： (4-4) 5 23 2 1 1 0.630.052 3 t tt icbtbt bb 5 3 12525 1 0.630.05295 25 39595 4 412792.9cm 44 12 222311662.92 412792.923137248.70.2314 ttt iiicmm 辽宁工程技术大学本科毕业设计 19 2计算主梁抗扭修正系数： ，并取 ， 5n 1.042eg425 . 0 12lm 则： (4-5) 2 1 1 t gil eib （） 2 1 0.4250.231425.96 1 1.042 0.223212 e e （） 0.92 3汽车荷载横向分布系数：m 图 4-3 偏心受压法桥梁横截面及荷载布置（尺寸单位：mm） 其中： （a）桥梁横截面； （b）双列汽车偏载（2p）横向分布系数； （c）单列汽车偏载； (d)单侧人群荷载横向分布系数； fig.4-3 the cross section of girder when using eccentric compression method and the distribution of load (a)the cross section of girder; (b) the horizontal distribution coefficient in condition of the eccentric load of double motor; (c) the eccentric load of single motor; (d) the horizontal distribution coefficient in condition of unilateral crowd; 黄发兴：辽宁省东兴镇东兴桥梁上部结构设计 20 22222222222 i12345 (2 2.4)2.40( 2.4)( 2 2.4)57.6maaaaaa 1）双列汽车偏载（）作用时（见图 4-3(a)）：2p (4-6) 800130 50 180=105cm1.05 22 em 1 号梁的荷载横向分布系数为： (4-7) i cq5 2 1 114.8 1.05 220.920.561(0.575) 557.6 i i ae m n a 2 号梁的荷载横向分布系数为： i cq5 2 1 112.4 1.05 220.920.481(0.473) 557.6 i i ae m n a 3 号梁的荷载横向分布系数为： ； i cq5 2 1 11 220.4(0.4) 5 i i ae m n a 2）单列汽车偏载（）作用时（见图 4-3（c） ）：1p ； 800180 e50=260cm2.6m 22 1 号梁的荷载横向分布系数为： ； i 5 2 1 114.8 2.6 0.920.399(0.417) 557.6 cq i i ae m n a 2 号梁的荷载横向分布系数为： ； i 5 2 1 112.4 2.6 0.920.300(0.308) 557.6 cq i i ae m n a 3 号梁的荷载横向分布系数为： ； i 5 2 1 11 0.2 5 cq i i ae m n a 辽宁工程技术大学本科毕业设计 21 比较单列偏载作用和双列偏载作用的横向分布系数，双列偏载作用下更不利，故取 双列偏载作用下的横向分布系数，即：2pm ； ； ； 1 0.561 cq m 2 0.481 cq m 3 0.4 cq m 4人群荷载横向分布系数（见图 4-3（d） ）： 1）考虑单侧布置人群荷载时，荷载偏心距； 800150 475cm4.75 22 em 1 号梁的荷载横向分布系数为： ； i 5 2 1 114.8 4.75 0.920.564(0.600) 557.6 cr i i ae m n a 2 号梁的荷载横向分布系数为： ； i 5 2 1 112.4 4.75 0.920.382(0.398) 557.6 cr i i ae m n a 3 号梁的荷载横向分布系数为： ； i 5 2 1 11 0.2 5 cr i i ae m n a 2）考虑双侧布置人群荷载时，荷载偏心距，0e 1、2、3 号梁：； i 5 2 1 11 220.4 5 cr i i ae m n a 比较单侧布置人群荷载和双侧布置人群荷载的横向分布系数得，部分单侧布置人群 荷载更不利，故取： ； ； ； 1 0.564 cr m 2 0.0.4 cr m 3 0.4 cr m 黄发兴：辽宁省东兴镇东兴桥梁上部结构设计 22 4.1.3 荷载横向分布系数汇总 将以上算得的荷载横向分布系数汇总到表 4-2 中： 表 4-2 横向分布系数汇总表 tab.4 -2 the summary of horizontal distribution coefficient 梁号荷载位置 公路级荷载作 用横向分布系数 人群荷载作用横 向分布系数 备注 支点 0 m0.2400.985 1 跨中 c m0.5610.564 支点 0 m0.6990.042 2 跨中 c m0.4810.4 支点 0 m0.8540 3 跨中 c m0.40.4 支点截面按“杠 杠原理计算” 跨中截面用“修 正偏心压力法” 计算 4.2 荷载内力计算 4.2.1 荷载集度 1主梁预制时的自重（第一期恒载） 1 g 为简化计算按不变截面计算，主梁每延米自重 1 号梁： 预制阶段截面面 4222 220 140.5 50 8 2 120 116 -70 98+4 0.5 8 +14 10=10808cm1.080am 1 1.080 2527.02/gkn m 2 号梁： 预制阶段截面面积 22 10808 14 10106681.0668acmm 1 1.0668 2526.67/gkn m 根据对称性，1 号梁与 5 号梁相等，2、3、4 号梁相等。 1 g 1 g 辽宁工程技术大学本科毕业设计 23 2桥面板间接头（第二期恒载） 2 g 1 号梁： 2 0.14 0.1 250.35/gkn m 2 号梁： 2 0.14 0.2 250.7/gkn m 3栏杆、人行道、桥面铺装（第三期恒载） 3 g 1. 0% 界面渗透型防水层 10cm沥青混凝土桥面铺装 平均12cm厚c50防水混凝土现浇层 1. 5% 图 4-4 桥面铺装 fig.4-4 pavement calculation 栏杆和人行道都取 10kn/m；垫层坡度取 1.5%。 1 号梁 3 1 100.060.0660.4250.1 0.4 2311.55/ 2 gkn m 2 号梁 3 1 0.0660.1322.4250.1 2.4 2311.46/ 2 gkn m 3 号梁 3 1 0.1320.151.22 250.1 2.4 2313.98/ 2 gkn m 黄发兴：辽宁省东