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桥梁 全套 设计 资料

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诸永高速公路岩坦桥右线施工图设计诸永高速公路岩坦桥右线施工图设计 1 1 绪论 1.1 本课题设计的目的 （1）通过该课题设计使我们能综合运用所学课程,系统地巩固基本理论和专业知识； （2）培养分析问题和解决问题的独立工作能力； （3）提高计算、绘图、查阅文献、使用规范手册和编写技术文件及计算机辅助设计计算等基本技能,使我们了解生产设计的主要内容和要求； （4）掌握桥梁设计原则、设计方法、步骤； （5）树立正确的设计思想及严谨负责、实事求是、刻苦钻研、勇于创新的作风,具体解决大、中、小桥等常见跨度桥梁的设计,为桥梁建设事业服务。 1.2 国内外研究状况 随着经济的发展、综合国力增强，我国的建筑材料、设备、建筑技术都有了较快发展。特别是电子计算技术的广泛应用，为广大工程技术人员提供了方便、快捷的计算分析手段，各种桥型都有了很大的发展。 1.2.1 板式桥 板式桥是公路桥梁中量大、面广的常用桥型，它构造简单、受力明确，可以采用钢筋混凝土和预应力混凝土结构； 可做成实心和空心， 就地现浇为适应各种形状的弯、 坡、斜桥，因此，一般公路、高等级公路和城市道路桥梁中，广泛采用。尤其是建筑高度受到限制和平原区高速公路上的中、小跨径桥梁，特别受到欢迎，从而可以减低路堤填土高度，少占耕地和节省土方工程量。 实心板一般用于跨径 13m 以下的板桥。因为板高较矮，挖空量很小，空心折模不便，可做成钢筋混凝土实心板，立模现浇或预制拼装均可。空心板用于等于或大于 13m 跨径，一般采用先张或后张预应力混凝土结构。先张法用钢绞线和冷拔钢丝；后张法可用单根钢绞线、多根钢绞线群锚或扁锚，立模现浇或预制拼装。 成孔采用胶囊、 折装式模板或一次性成孔材料如预制薄壁混凝土管或其他材料。 钢筋混凝土和预应力混凝土板桥，其发展趋势为：采用高标号混凝土，为了保证使用性能尽可能采用预应力混凝土结构；预应力方式和锚具多样化；预应力钢材一般采用钢绞线。板桥跨径可做到 25m，目前有建成 3540m 跨径的桥梁。 东北林业大学本科毕业设计 2 1.2.2 梁式桥 梁式桥种类很多，也是公路桥梁中最常用的桥型，其跨越能力可从 20m 直到 300m之间。公路桥梁常用的梁式桥形式有：简支梁、悬臂梁、连续梁、T 型刚构、连续刚构等。 （1）简支 T 型梁桥 T 型梁桥在我国公路上修建最多，早在 50、60 年代，我国就建造了许多 T 型梁桥，这种桥型对改善我国公路交通起到了重要作用。 80 年代以来， 我国公路上修建了几座具有代表性的预应力混凝上简支 T 型梁桥（或桥面连续），如河南的郑州、开封黄河公路桥，浙江省的飞云江大桥等，其跨径达到 62m，吊装重 220t。T 形梁采用钢筋混凝土结构的已经很少了，从 16m 到 50m 跨径，都是采用预制拼装后张法预应力混凝土 T 形梁。预应力体系采用钢绞线群锚，在工地预制，吊装架设。其发展趋势为：采用高强、低松弛钢绞线群锚：混凝土标号 4060 号；T 形梁的翼缘板加宽，25m 是合适的；吊装重量增加；为了减少接缝，改善行车，采用工型梁，现浇梁端横梁湿接头和桥面，在桥面现浇混凝土中布置负弯矩钢束，形成比桥面连续更进一步的“准连续”结构。预应力混凝土 T 形梁有结构简单，受力明确、节省材料、架设安装方便，跨越能力较大等优点。其最大跨径以不超过 50m 为宜，再加大跨径不论从受力、构造、经济上都不合理了。大于50m 跨径以选择箱形截面为宜。 （2）连续箱形梁桥 连续箱形梁箱形截面能适应各种使用条件，特别适合于预应力混凝土连续梁桥、变宽度桥。箱梁截面有单箱单室、单箱双室（或多室），早期为矩形箱，逐渐发展成斜腰板的梯形箱。箱梁桥可以是变高度，也可以是等高度。从美观上看，有较大主孔和边孔的三跨箱梁桥，用变高度箱梁是较美观的；多跨桥（三跨以上）用等高箱梁具有较好的外观效果。随着交通量的快速增长，车速提高，人们出行希望有快速、舒适的交通条件，预应力混凝土连续箱梁桥能适应这一需要。它具有桥面接缝少、梁高小、刚度大、整体性强，外形美观，便于养护等。 70 年代我国公路上开始修建连续箱梁桥，到目前为止我国已建成了多座连续箱梁桥，如一联长度 1340m 的钱塘江第二大桥（公路桥）和跨高集海峡、全长 2070m 的厦门大桥等。 连续箱梁桥的施工方法多种多样，只能因时因地，根据安全经济、保证质量、降低造价、缩短工期等方面因素综合考虑选择。一般常用的方法有：立支架就地现浇、预制诸永高速公路岩坦桥右线施工图设计诸永高速公路岩坦桥右线施工图设计 3 拼装（可以整孔、分段串联）、悬臂浇筑、顶推、用滑模逐跨现浇施工等。由于连续箱梁在构造、施工和使用上的优点，近年来建成预应力混凝土连续箱梁桥较多。其发展趋势为：减轻结构自重，采用高标号混凝土 4060 号；随着建筑材料和预应力技术发展，其跨径增大，葡萄牙已建成 250m 的连续箱梁桥，超过这一跨径，也不是太经济的。我国公路桥梁在 100m 以上多采用预应力混凝土连续刚构桥。 中等跨径的预应力连续箱梁，如跨径 4080m，一般用于特大型桥梁引桥、高速公路和城市道路的跨线桥以及通航净空要求不太高的跨河桥。 （3）连续刚构桥 连续刚构桥也是预应力混凝土连续梁桥之一，一般采用变截面箱梁。我国公路系统从 80 年中期开始设计、建造连续刚构桥，至今方兴未艾。 连续刚构可以多跨相连，也可以将边跨松开，采用支座，形成刚构一连续梁体系。一联内无缝，改善了行车条件；梁、墩固结，不设支座；合理选择梁与墩的刚度，可以减小梁跨中弯矩，从而可以减小梁的建筑高度。所以，连续刚构保持了 T 形刚构和连续梁的优点。连续刚构桥适合于大跨径、高墩。高墩采用柔性薄壁，如同摆柱，对主梁嵌固作用减小，梁的受力接近于连续梁。柔性墩需要考虑主梁纵向变形和转动的影响以及墩身偏压柱的稳定性；墩壁较厚，则作为刚性墩连续梁，如同框架，桥墩要承受较大弯矩。由于连续刚构受力和使用上的特点，在设计大跨径预应力混凝土桥时，优先考虑这种桥形。当然，桥墩较矮时，这种桥型受到限制。 近年来， 我国公路上修建了几座著名的预应力混凝土连续刚构桥， 如广东洛溪大桥，主孔 180m；湖北黄石长江大桥，主孔 3245m；广东虎门大桥副航道桥，主孔 270m，为目前世界同类桥中最大跨径。我国的预应力混凝土连续刚构桥，几乎都采用悬臂浇筑法施工。一般采用 5060 号高标号混凝土和大吨位预应力钢束。 1.2.3 钢筋混凝土拱桥 拱桥在我国有悠久历史，属我国传统项目，也是大跨径桥梁形式之一。我国公路上修建拱桥数量最多。石拱桥由于自重大，在料加工费时费工，大跨石拱桥修建少了。山区道路上的中、小桥涵，因地制宜，采用石拱桥（涵）还是合适的。大跨径拱桥多采用钢筋混凝土箱拱、劲性骨架拱和钢管混凝土拱。 钢筋混凝土拱桥的跨径，一直落后于国外，主要原因是受施工方法的限制。我国桥梁工作者都一直在探索，寻求安全、经济、适用的方法。根据近年的实践，常用的拱桥施工方法有：（1）主支架现浇；（2）预制梁段缆索吊装；（3）预制块件悬臂安装；（4）半拱转体法；（5）刚性或半刚性骨架东北林业大学本科毕业设计 4 法。 钢筋混凝土拱桥自重较大，跨越能力比不上钢拱桥，但是，因为钢筋混凝土拱桥造价低，养护工作量小，抗风性能好等优点，仍被广泛采用，特别是崇山峻岭的我国西南地区。 钢筋混凝土拱桥形式较多，除山区外，也适合平原地区，如下承式系杆拱桥。结合环境、地形，加之拱桥的雄伟、美丽的外形，可以创造出天人合一的景观。例如，贵州省跨乌江的江界河桥，地处深山、峡谷，拱桥跨径 330m，桥面离谷底 263m，桥面仁立，令人叹服桥梁设计者和建设者的匠心和伟大。还有刚建成的万县长江大桥，劲性骨架箱拱，跨径 420m，居世界第一。广西邕宁县的邕江大桥，钢管混凝土拱，跨径 312m，都是令人称道的拱桥。我国钢筋混凝土拱桥的发展趋势：拱圈轻型化，长大化以及施工方法多样化。 1.2.4 斜拉桥 斜拉桥是我国大跨径桥梁最流行的桥型之一。 目前为止建成或正在施工的斜拉桥共有 3O 余座，仅次于德国、日本，而居世界第三位。而大跨径混凝土斜拉桥的数量已居世界第一。50 年代中期，瑞典建成第一座现代斜拉桥，40 多年来，斜拉桥的发展，具有强劲势头。我国 70 年代中期开始修建混凝土斜拉桥，改革开放后，我国修建斜拉桥的势头一直呈上升趋势。我国一直以发展混凝土斜拉桥为主，近几年我国开始修建钢与混凝土的混合式斜拉桥，如汕头石大桥，主跨 518m；武汉长江第三大桥，主跨 618m。钢箱斜拉桥如南京长江第二大桥南汊桥，主跨 628m；武汉军山长江大桥，主跨 460m。前几年上海建成的南浦（主跨 423m）和杨浦（主跨 602m）大桥为钢与混凝土的结合梁斜拉桥。 我国斜拉桥的主梁形式：混凝土以箱式、板式、边箱中板式；钢梁以正交异性极钢箱为主，也有边箱中板式。现在已建成的斜拉桥有独塔、双塔和三塔式。以钢筋混凝土塔为主。塔型有 H 形、倒 Y 形、A 形、钻石形等。 1.2.5 悬索桥 悬索桥是特大跨径桥梁的主要形式之一，可以说是跨千米以上桥梁的唯一桥型（从目前已建成桥梁来看说是唯一桥型）。但从发展趋势上看，斜拉桥具有明显优势。但根据地形、地质条件，若能采用隧道式锚碇，悬索桥在千米以内，也可以同斜拉桥竞争。根据理论分析，就目前的建材水平，悬索桥的最大跨径可达到 3500m 左右。已建成的日本明石海峡大桥，主跨已达 1990m。正在计划中的意大利墨西拿海峡大桥，设计方案之诸永高速公路岩坦桥右线施工图设计诸永高速公路岩坦桥右线施工图设计 5 一是悬索桥，其主跨 3500m。当然还有规划中更大跨径的悬索桥。 我国很早就开始修建悬索桥，究其跨径和规模远不能同现代悬索桥相比。到了 90年代初，我国才开始建造大跨悬索桥，例如：广东汕头海湾大桥，主跨 452m，加劲梁采用混凝土箱梁；广东虎门大桥，主桥跨径 888m，钢箱悬索桥；正在建设的钢箱悬索桥江阴长江大桥，主跨 1385m。由此可见，现代悬索桥在我国已具有相当规模和水平，已进人世界悬索桥的先进行列。 悬索桥结合地形、地质、水文可采用单跨悬吊、双跨不对称悬吊和三跨悬吊（简支和连续体系）。据查，世界上悬索桥多为单跨悬吊，其次是不对称双跨和三跨简支悬吊。三跨悬吊连续体系最少。丹麦大带桥，三跨悬吊连续，其跨径为 535m1624m535m；中国的厦门海沧大桥，三跨悬吊连续，其跨径为 230m648m230m，可称世界同类桥梁的第二位。 1.3 设计的重点与难点和拟采用的途径 （1）以前我们学的,新规范是旧规范,所以对 2004 版新规范欠缺了解,容易犯习惯性的错误,故在设计之前应充分理解新旧规范的区别； （2）跨径的拟订,该公路桥总跨小于 100 米,为了尽可能符合标准化跨径,不得不放弃采用按经济要求确定的孔径； （3）截面尺寸拟订，T 梁间距的设置应根据经济因素和吊装能力主梁高根据预应力混凝土 T 梁的截面尺寸设计经验。梁肋和横隔板的尺寸在靠近支座处需加大； （4）主梁内力计算，恒载内力计算需分一期，二期等。计算横向分布系数时，要根据主梁横向连接的形式，和桥宽跨比来确定计算方法。活载内力计算采用影响线直接加载法，并要考虑多车道的折减系数。横隔梁弯矩的计算，由于中间截面为最不利位置，所以只需计算该处的弯矩，剪力计算只需计算靠近桥两侧边缘处的截面。内力组合时如果恒载和人群的影响较小，可按 0 计算。 （5）预应力力钢筋面积的估算及布置，面积应分别按强度要求与施工和使用阶段的应力要求进行估算，在满足要求的同时要尽量经济。钢束布置要按规范满足构造要求，锚于梁端时，为减小支点和锚固面上预加力的偏心距和避免过大的局部集中力，将钢束尽量布置的分散和均匀些。 （6）钢筋布置完后要对梁截面强度进行验算，如不符合要求则应对截面尺寸和钢筋的布置进行调整直到合格。 东北林业大学本科毕业设计 6 1.4 方案比选 1.4.1 工程背景简介 概算总投资 164 亿元的诸永高速公路，是目前浙江省投资最大的告高速公路工程。主线全 225 公里，连接线 48 公里，将建设互通立交 23 座，服务区 5 处。它北起杭金衢高速公路诸暨直埠立交， 南接永嘉的温州绕城高速公路北线， 中途与正在建设中的甬金，台缙高速公路相交。整个工程将于 2007 年底建成。岩坦桥为诸永线上的一座跨径较小的桥梁。 1.4.2 工程设计要求 岩坦桥跨径较小属于小桥，在桥型设计中除了确保安全之外，设计者还应从功能、经济、与美观三者，根据具体情况分析其中何者占主要地位，然后再在其他方面作相应的考虑。根据我国桥梁施工的情况，还应注意到机具设备的能力，一方面要在我国的现有设备中选择较为合适的工具，另一方面还要参照国外的情况提出可能的改进措施。 1.4.3 设计技术标准 （1）设计荷载：公路一级； （2）桥面宽度：12m（包括 20.5m 防护栏） ； （3）航道等级：无通航要求； 1.4 .4 设计方案 方案一预应力混凝土简支 T 形梁桥 （1）孔径布置：25+25+25m 等跨布置，桥台每侧各长 2.5m，桥全长 80.04m； （2） 桥跨结构构造： 采用三跨等跨 T 形梁， 梁间距 2.0m， 梁高 1.75m， 腹板宽 16cm,在梁端一个横隔板间距内增大到马蹄宽 40cm.T 梁预制时边梁宽 1.8m，中梁宽 1.6m，主梁之间预留 0.4m 后浇段。整个横桥向每幅桥 6 片梁，梁与梁之间设横隔板，起其间距为 46.05m,共计 5 片，横隔板中部挖空，桥面连续； （3）墩台基础：采用桩柱式桥台，1、2 号墩为钻空灌注桩双柱式墩，钻空灌注桩桩径 160cm； （4）施工方案：T 梁采用后张法制造工艺进行预制，采用自行式吊车架梁法吊装。 方案二预应力混凝土简支空心板桥 （1）孔径布置：20+20+20+20m，桥台每边长 2.0m,桥全长 84.04m； （2）桥跨结构构造：采用四跨等跨空心板，板厚 0.9m,宽 1m，中间留有直径 55cm的圆孔，板与板之间采用混凝土铰连接，横桥向每幅桥 12 片板； 诸永高速公路岩坦桥右线施工图设计诸永高速公路岩坦桥右线施工图设计 （3）墩台基础；采用桩柱式桥台，1，2，3 号墩为钻空灌注桩双柱式墩，钻空灌注桩桩径 1.5m； （4）施工方案：空心板采用先张法工艺预制，采用自行式吊车架梁法吊装。 方案三下承式钢筋混凝土拱 （1）孔径布置：一跨过河，跨径 73.2m，全桥长 78.92m，矢高 13.64m,矢跨比 1/5； （2）桥跨结构构造：拱肋为矩形钢筋混凝土肋，肋高 1.3m，肋宽 1.0m，两片肋之间设有三片横撑，纵桥向共有 16 根吊杆，间距 4.575 米，纵梁在吊点处均设预应力混凝土横梁，横梁以上筑混凝土桥面板。吊杆用预应力钢绞线外套波纹管及钢管； （3）墩台基础：桥台采用框架式桥台中的墙式桥台，基础为刚性扩大基础； （4）施工方案：在钢拱架上进行就地浇筑法施工。 1.4.5 方案对比 以上三个方案优缺点比较如表 11 所示。 表表 11 方案比选方案比选 预应力混凝土简支 T 形梁桥 预应力混凝土简支空心板桥 下承式钢筋混凝土拱桥 经济性 一般来说：简支梁桥的造价比拱桥的低，该桥属于小桥，方案一采用三跨布置，方案二则采用四跨布置，因此方案一比方案二少了一个桥墩，这样就降低了下部结构的造价，而方案一的单孔跨径与方案二相差不大，其上部结构造价因此也差别不大，所以综合来讲方案一比方案二更经济。 适用性 a. 河床压缩较少，有利于汛期泄洪. b. 伸缩逢较多，桥面连续易开裂. a. 有四个墩，故河床压缩较多，不利于汛期泄洪. b. 伸缩缝较多. a. 对河床基本上无压缩， 对汛期泄洪十分有利. b. 只有桥两端设有伸缩缝， 主梁连续，桥面不易开裂. 7 东北林业大学本科毕业设计 续表续表 11 预应力混凝土简支 T 形梁桥 预应力混凝土简支空心板桥 下承式钢筋混凝土拱桥 安全性 a. 采用预制 T 梁，工厂化预制施工，质量可靠，工期有保障，但需要大型吊装设备. b. 后期营运养护费用较低. c. 伸缩缝较多，但采用桥面连续，行车较平顺. a. 采用预制空心板，工厂化预制施工，工期有保障，但需要大型吊装设备. b. 后期营运养护费用较低. c. 伸缩缝较多，桥面不连续，易发生跳车现象. a.施工难度相对较大，采用的摸板较多，工期较长. a. 后期营运养护费用较高.特别是吊杆的更换不方便. b. 行车平顺舒适. 美观性 一般 一般 桥型相对梁桥来说比较美观，与周围的环境协调好. 从以上几方面比较，该桥属于小桥，因此更加注重经济性，综合考虑，一方案应应该比较可取。 8 诸永高速公路岩坦桥右线施工图设计诸永高速公路岩坦桥右线施工图设计 2 设计资料及构造布置 2.1 设计资料 2.1.1 桥梁跨径及桥宽 （1）标准跨径:25m(墩中心距离); （2）主梁全长:24.96m; （3）计算跨径:24.2m; （4）桥面净空:净11m+20.5m=12m。 2.1.2 设计荷载 公路级,防撞栏重力的作用力为每侧 6.48kN/m。 2.1.3 材料及工艺 混凝土:主梁采用 C50,栏杆及桥面铺装用 C30。 预应力钢筋采用 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 (JTG D622004)的15.2 钢绞线,每束 5 根,全梁配 3 束,=1860MPa.普通钢筋直径大于和等于 12mm的采用 HRB335 钢筋;直径小于 12mm 的均用 R235 钢筋。 sfpk 按后张法施工工艺制作主梁,采用内径 70mm 外径 77mm 的预埋波纹管和夹片锚具。 2.2 构造布置 2.2.1 主梁间距与片数 本设计主梁翼板宽度为 2000mm,桥面板采用现浇混凝土刚性接头,主梁的工作截面有两种:预施应力、 运输、 吊装阶段的小截面(bi=1600mm)和运营段的大截面(bi=2000mm).净11+20.5m的桥宽选用六片主梁,如图 21 所示. 2.2.1 主梁跨中截面主要尺寸 （1）主梁高度：简支梁桥的梁高一般取其跨径的 1/151/25，本设计取用 1750mm； （2）主梁截面细部尺寸。 T 梁翼板厚度取用 150mm,翼板根部加厚到 230mm,腹板厚度取 160mm,马蹄宽度为400mm,高度 200mm,马蹄与腹板交接处作三角过渡,高度 150mm,具体尺寸见预制梁跨中截面图,如图 22 所示。 9 东北林业大学本科毕业设计 图 2.1 结构尺寸图 2.2.3 横截面沿跨长的变化 如图 21 所示，本设计主梁采用等高形式，横截面的 T 梁翼板厚度沿跨长不变。梁端部区段由于锚头集中力的作用而引起较大的局部应力，也为布置锚具的需要，在距梁端 1750mm 范围内将腹板加厚到与马蹄同宽。马蹄部分为配合钢束弯起而从四分点附近（第一道横隔梁处）开始向支点逐渐抬高，在马蹄抬高的同时腹板宽度也开始变化。 2.2.4 横隔梁的设置 本设计在跨中、支点、四分点处设置五道横隔梁，其间距为 6.05m,横隔梁高度均为1550mm,中横隔梁厚度上部 180mm，下部 160mm，端横隔梁厚度上部 220mm，下部200mm，详见图 21 所示。 10 诸永高速公路岩坦桥右线施工图设计诸永高速公路岩坦桥右线施工图设计 表表 21 计算数据计算数据 项目 符号 单位 数据 立方强度 fkcu,MPa 50 弹性模量 Ec MPa 3.4E+4 轴心抗压标准强度 fck MPa 32.4 轴心抗拉标准强度 ftk MPa 2.65 轴心抗压设计强度 fcd MPa 22.4 轴心抗拉设计强度 ftd Ma 1.83 容许压应力 fck7 . 0MPa 20.72 短 暂状态 容许拉应力 ftk7 . 0MPa 1.757 容许压应力 0.5 fckMPa 16.2 标准荷载组合:容许主压应力 0.6 fckMPa 19.44 容许拉应力 st0.85 pcMPa 0 混凝土 持 久状态 短期效应组合:容许主拉应力 0.6 ftkMPa 1.59 标准强度 fpk MPa 1860 弹性模量 Ep MPa 1.95E+5 抗拉设计强度 fpdMPa 1260 最大控制应力 0.75fpk MPa 1395 s15.2 钢绞线 持久状态应力标准荷载组合 0.65fpk MPa 1209 钢筋混凝土 1 kN/m3 25.0 沥青混凝土 2 kN/m 323.0 材料重度 钢绞线 3 kN/m 378.5 钢束与混凝土的弹性模量比 Ep 无量纲 5.65 注:本设计考虑强度达到 C45 时开始张拉预应力钢束. 和分别表示钢束张拉时的抗压、 抗拉标准强度。 fckftk现浇部分16001750400400400801501502001602000 图 2.2 跨中截面尺寸图（尺寸单位：mm） 11 东北林业大学本科毕业设计 3 毛截面几何特性计算 3.1 计算毛截面几何特性 在工程设计中，主梁几何特性采多用分块数值求和法进行，其计算式为 全截面面积： AiA （31） 全截面中重心至梁顶的距离：AyAyiiu （32） 式中分块面积； Aiyi分块面积的重心至梁顶边的距离。 将主梁跨中截面分成五个规则的小单元,截面几何特性列表计算见表 31 和 32。 表表 31 中梁跨中截面几何特性计算表中梁跨中截面几何特性计算表 分块面积 Ai(cm) 2分块面积形心至上缘距离) )(cmyi分块面积对上缘静矩 )(3cmyAsiii分块面积的自身惯矩 Ii () cm4yydisi (cm) 分块面积对截面形心的惯矩 )(42cmidAIixIIIxicm2() 分块名称 (1) (2) (3)=(1)(2) (4) (5) (6)=（1） 2)5(7)=(4)+(6) 预制阶段预制阶段 翼板 2400 7.5 18000 45000 55.3 7339416 7384416 三角承托 320 17.667 5653 1138 45.133 651836 652974 腹板 2240 85 190400 3658667 -22.2 1103962 4762629 下三角 180 150 27000 2250 -87.2 1368691 1370941 马蹄 800 165 132000 2667 -102.2 8355872 8382539 5940 373053 3733722 18819777 22553499使用阶段使用阶段 翼板 3000 7.5 22500 56250 50.23 7569159 7625409 三角承托 320 17.667 5653 1138 40.06 513537 514675 腹板 2240 85 190400 3658667 -27.27 1665782 5324449 下三角 180 150 27000 2250 -92.27 1532476 1534726 12 诸永高速公路岩坦桥右线施工图设计诸永高速公路岩坦桥右线施工图设计 续表续表 31 马蹄 800 165 132000 26667 -107.27 9205482 9232149 6540 377553 3744972 20486436 24231408注 1：预制阶段截面形心至上缘距离:ys=Asii/ 13 5940373053=62.8(cm)； 2：使用阶段截面形心至上缘距离: :ys=Asii/=6540377553=57.73(cm) 。 表表 32 边梁跨中截面几何特性计算表边梁跨中截面几何特性计算表 分块面积 Aicm () 2分块面积形心至上缘距离 yi (cm)分块面积对上缘静矩yAsiii () cm3分块面积的自身惯矩 Ii () cm4yydisi(cm) 分块面积对截面形心的惯矩 diAIix24（cm) IIIxicm2() 分块名称 (1) (2) (3)=(1)(2) (4) (5) (6)= （1） 2)5(7)=(4)+(6) 预制阶段 翼板 2700 7.5 20250 50625 52.64 7481618 7532243 三角承托 320 17.667 5653 1138 42.47 577266 578404 腹板 2240 85 190400 3658667 -24.86 1384364 5043031 下三角 180 150 27000 2250 -89.86 1453468 1455718 马蹄 800 165 132000 2667 -104.86 8796496 8823163 6240 375303 3737347 19693212 23432559注1: 使用阶段与中梁同； 2：预制阶段截面形心至上缘距离:ys=Asii=62403775303=60.14(cm) 3.2 检验截面效率指标 （1）上核心距：k=syxAI=)73.57175(654024231408=31.59(cm) （2）下核心距：k=xysAI= 64.18 (cm) 截面效率指标：hkkxs=17518.6459.31=0.550.5 东北林业大学本科毕业设计 表明以上初拟的主梁跨中截面是合理的。 3.3 受压翼缘有效宽度的计算 根据公预规4.2.2 条,对于 T 形截面受压区翼缘计算宽度应取下列三者中的最小值: bf/ （1） )(7 .806324203cmlbf； （2）； 主梁间距）)(200 cmbf （3）。 )(24415128616122cmbhbbfhf此处:。 厚度为受压区翼缘悬出板的为承托长度；为计算跨径；hbfhl通过比较得受压翼缘的有效宽度取。 )(200 cm 14 诸永高速公路岩坦桥右线施工图设计诸永高速公路岩坦桥右线施工图设计 4 主梁作用效应计算 根据上述梁跨结构，横截面的布置，并通过可变作用下的梁桥荷载横向分布计算，可分别求得各主梁控制截面（一般取跨中、四分点、变化点截面和支点截面）的永久作用和最大可变作用效应，然后再进行主梁作用效应组合。 4.1 永久作用效应计算 4.1.1 永久作用集度 (1)预制梁自重 跨中截面段主梁的自重（四分点至跨中截面，长6.05m） 中梁：G=0.5940256.05=89.84(kN) ) 1 (边梁：G=0.6240256.05=94.38(kN) ) 1 (马蹄抬高与腹板变宽段的自重（长4.68m） 中梁：G（0.89568+0.5940）/24.6825=87.14(kN) )2(边梁：G（0.92568+0.6240）/24.6825=90.66(kN) )2(支点段梁的自重（长1.75m） 中梁：G=0.895681.7525=39.19(kN) )3(边梁：G=0.925681.7525=40.50(kN) )3(主梁的横隔梁 中横隔梁体积： （0.3+0.4）0.510.52+（1.17+1.344）0.120.5+（1.344+1.40）0.280.520.17=（0.357+0.15084+0.38416）20.17=0.30328m 3端横隔梁体积： （0.3+0.4）0.510.52+（1.40+1.344）0.280.520.21 =（0.357+0.38416）20.21 =0.31129 m 3 15 东北林业大学本科毕业设计 半跨中梁的横隔梁重力为： G)4(=（1.50.30328+10.31129）25=（0.45492+0.31129）25=19.16(kN) 半跨边梁的横隔梁重力为： G)4(=0.519.16=9.58(kN) 预制梁永久作用集度 中梁：=(89.84+87.14+39.19+19.16)/12.48=18.857(kN/m) g1边梁：=(94.38+90.66+40.50+9.58)/12.48=18.840(kN/m) g1（2）二期永久作用 现浇T梁翼板集度： 中梁：=0.40.1525=1.5(kN/m) g2边梁：=0.20.1525=0.75(kN/m) g2桥面铺装： 9cm混凝土铺装：0.091125=24.75(kN/m) 7cm沥青混凝土铺装：0.071123=17.71(kN/m) 若将桥面铺装均摊给6片主梁，则： =(24.75+17.71)/6=7.077(kN/m) g2防撞栏： （一侧） （0.24+0.30）/20.555+（0.30+0.5）0.18+0.0750.525=6.48(kN/m) 若将两侧防撞栏均摊给6片梁，则： g2=6.482/6=2.16(kN/m) 二期永久作用集度： 中梁：=1.5+7.077+2.16=10.737(kN/m) g2边梁：=0.75+7.077+2.16=9.987(kN/m) g2(3)主梁永久作用总和见表41。 16 诸永高速公路岩坦桥右线施工图设计诸永高速公路岩坦桥右线施工图设计 表表 41 永久作用汇总表永久作用汇总表 荷载 梁 第一期永久作用( kN/m) g1第二期永久作用( kN/m) g21第二期永久作用( kN/m) g22永久作用总和 g( kN/m) 中梁 18.857 1.5 9.237 29.594 边梁 18.840 0.75 9.237 28.827 4.1.2 永久作用效应 如图4.1所示，设x为计算截面离左支座的距离，并令=x/l 主梁弯矩和剪力的计算公式分别为： =M21gl2)1 ( Q=21(1-2l )g （41） 永久作用效应计算见表42所示。 表表 42 永久作用效应计算表永久作用效应计算表 M=21gl2)1 ( Q=21(1-2l)g 项目 目 跨中 l/4(变化点) l/4（变化点） 支点 0.5 0.25 0.25 0 0.5（1-）l2 73.205 54.904 0.5(1-2)l 6.05 12.1 中梁 18.857 1380.427 1035.325 114.085 228.17 一期永久作用G 1 边梁 18.84 1379.182 1034.391 113.982 227.964 中梁 1.5 109.808 82.356 9.075 18.15 二期永久作用G 21 边梁 0.75 54.904 41.178 4.538 9.075 中梁 9.237 676.195 507.148 55.884 111.768 二期永久作用G 22 边梁 9.237 676.195 507.148 55.884 111.768 中梁 29.594 2166.429 1624.829 179.044 358.087 总永久作用 G边梁 28.827 2110.281 1582.718 174.403 348.807 17 东北林业大学本科毕业设计 x=al(1-a)l1Mvga(1-a)l1-aQ影响线M影响线l=24.2m 图 4.1 永久作用效应计算图式 4.2 可变作用效应计算 4.2.1 冲击系数和车道折减系数 按桥规4.3.2条规定，结构的冲击系数与结构的基频有关，因此要先计算结构的基频。简支梁的基频可采用下列公式估算： )(00. 667.16662423. 01045. 32 .24214. 321022HZElfmIcc 其中：)/(67.166681. 910256540. 03mkggGmc 根据本桥的基频，可以计算出汽车荷载的冲击系数为 301. 00157. 0ln1767. 0f 按桥规4.3.1条，当车道大于两车道时，需进行车道折减，三车道折减22%，但折减后不得小于两车道布载的计算结果。本设计按三车道设计，因此在计算可变作用时需进行车道折减。 4.2.2 计算主梁的荷载横向分布系数m c（1）跨中的荷载横向分布系数m c本设计跨内设五道横隔梁，具有可靠的横向联系，且承重结构的长宽比为： 18 诸永高速公路岩坦桥右线施工图设计诸永高速公路岩坦桥右线施工图设计 02. 2122 .24Bl 2 所以可按修正的刚性横梁法来绘制横向影响线和计算横向分布系数m c 计算主梁抗扭惯矩IT （42） tbcIimiiiT31式中：b,相应为单个矩形截面的宽度和高度； itici矩形截面抗扭刚度系数； m梁截面划分成单个矩形截面的个数。 对于跨中截面，翼板的换算平均厚度： )(19223151cmt 马蹄部分换算平均厚度： )(5 .27235203cmt 图4.2示出了的计算图式，其计算表见表43所示。 ITt3=275b2=12851502001750b3=400t1=190t2=160400400150b1=200080 图 4.2 计算图式（尺寸单位：mm） IT 19 东北林业大学本科毕业设计 表表 43 计算表计算表 IT分块名称 )(cmbi )(cmti tbii/ ci )10(433mtbcITiiii 翼缘板 200 19 10.526 1/3 4.57267 腹板 128.5 16 8.031 0.3071 1.61638 马蹄 40 27.5 1.455 0.1915 1.59304 7.78209 注：c由桥梁设计手册表1-2-5内插求得。 i 计算抗扭修正系数 对于本设计主梁间距相同，并将主梁看成等截面，则得： iiiIaIlEGTi221211 （43） 式 中 ： ; ;4 . 0 EG2 .24l04669254. 000778209. 06iITi; ma51; ;ma32ma0 . 13am1a54m3;ma56;24231408. 0Iim4。 计算得: =0.95 按修正的刚性横梁法计算横向影响线竖坐标值 7121iiiijaaen （44） 式中:n=6, 70712iia计算所得的 ij值列于表44内。 表表 44 横向影响线竖标值横向影响线竖标值 梁号 1 i 2i 3i 4i 5i 6i 1 0.506 0.3702 0.2345 0.0988 -0.0369 -0.1726 2 0.3702 0.2888 0.2074 0.1260 0.0445 -0.0369 3 0.2345 0.2074 0.1802 0.1531 0.1260 0.0988 20 诸永高速公路岩坦桥右线施工图设计诸永高速公路岩坦桥右线施工图设计 计算荷载横向分布系数 1号梁的横向影响线和最不利布载图式如图43所示。 180018001300510002000180020002000200013005002000100064321-0.1726-0.03690.08530.17350.29560.38390.506 图 4.3 1 号梁跨中的横向分布系数计算图式（尺寸单位:mm） 可变作用(公路级) 三车道:=0.5(0.5060+0.3839+0.2956+0.1735+0.0853-0.0369)0.78 mcq =0.5489 两车道: =0.5(0.5060+0.3839+0.2956+0.1735) mcq =0.6795 故取可变作用(汽车)的横向分布系数为: =0.6795 mcq2号梁的横向影响线和最不利布载图如图44所示。 2号梁180018001300510002000180020002000200013005002000100064321-0.03690.04450.11780.17070.24400.29690.3702 图 4.4 2 号梁跨中的横向分布系数计算图式（尺寸单位:mm） 可变作用: (公路级) 21 东北林业大学本科毕业设计 三车道: =0.5(0.3702+0.2969+0.2440+0.1707+0.1178+0.0445)0.78 mcq =0.4852 两车道: =0.5(0.3702+0.2969+0.2440+0.1707) mcq =0.5409 故可变作用的横向分布系数取: =0.5409 mcq3号梁的横向影响线和最不利布载图如图45所示。 3号梁5200010006432120002000200020001000180013005001800180013000.23450.21010.19240.16800.15040.12600.0988 图 4.5 3 号梁跨中的横向分布系数计算图式（尺寸单位:mm） 可变作用: (公路级) 三车道: =0.5(0.2345+0.2101+0.1924+0.168+0.1504+0.1260)0.78 mcq =0.4217 两车道: =0.5(0.2345+0.2101+0.1924+0.1680) =0.4025 mcq故可变作用的横向分布系数取: =0.4217 mcq(2)支点截面的荷载横向分布系数m o如图46所示,按杠杆原理法绘制荷载横向分布影响线并进行布载。 22 诸永高速公路岩坦桥右线施工图设计诸永高速公路岩坦桥右线施工图设计 180018001300180013001800100010002000200020002000200065432118001.00.350.11.00.351号梁3号梁2号梁 图 4.6 支点的横向分布系数计算图式（尺寸单位:mm） 1号梁可变作用(汽车):=0.5(1.0+0.1)=0.55 moq2号梁可变作用(汽车):=0.5(0.1+1.0+0.35)=0.725 moq3号梁可变作用(汽车):=0.5(0.1+1.0+0.35)=0.725 moq(3)横向分布系数汇总见表45所示。 表表 45 横向分布系数汇总表横向分布系数汇总表 梁号 分布系数 mcq moq 1 0.6795 0.55 2 0.5409 0.725 3 0.4217 0.725 4.2.3 车道荷载的取值 根据桥规4.3.1条,公路级的均布荷载标准值=10.5(kN/m),集中荷载标准值为: qkpk计算弯矩时: =(360-180)/(50-5)(24.2-5)+180=256.8(kN) pk计算剪力时: =256.81.2=308.16(kN) pk 23 东北林业大学本科毕业设计 4.2.4 计算可变作用效应 在可变作用效应计算中,本设计对于横向分布系数的取值作如下考虑:支点处横向分布系数取,从支点至第一根横隔梁段,横向分布系数从直线过渡到,其余梁段均取。 momomc(1) 求跨中截面的最大弯矩和最大剪力 计算跨中截面最大弯矩和最大剪力采用直接加载求可变作用效应,图47给出了跨中截面作用效应计算图式,计算公式为: 0.083324.2qkpkpkqk0.56.05剪力影响线弯矩影响线mmm1号梁2号梁3号梁0.67950.550.54090.7250.42170.7251.008 图 4.7 跨中截面作用效应计算图式 （45） ymmSpqkk式中:S所求截面汽车(人群)标准荷载的弯矩和剪力; qk车道均布荷载标准值; pk车道集中荷载标准值; 影响线上同号区段的面积; y影响线上最大坐标值。 可变作用(汽车)标准效应: 24 诸永高速公路岩坦桥右线施工图设计诸永高速公路岩坦桥右线施工图设计 25 ) (kN) 1号梁可变作用(汽车)标准效应: Mmax=0.50.679510.56.0524.2+0.6795256.86.05-0.12956.0510.51.008=1569.71(kN.m) Vmax=0.50.679510.50.512.1-0.50.12956.0510.50.0833+0.6795308.160.5=125.94(kN2号梁可变作用(汽车)标准效应: Mmax=0.50.540910.56.0524.2+0.18416.0510.51.008+0.5409256.86.05=1267.91(kN.m) Vmax=0.50.540910.50.512.1+0.50.18416.0510.50.0833+0.5409308.160.5=101.01(kN) 3号梁可变作用(汽车)标准效应: Mmax=0.50.421710.56.0524.2+0.30336.0510.51.008+0.4217256.86.05=998.73(kN.m) Vmax=0.50.421710.50.512.1+0.50.30336.0510.50.0833+0.4217308.160.5=79.17(kN) 可变作用(汽车)冲击效应 1号梁:M=1569.710.301=472.48( kN.m) V=125.940.301=37.91 (kN) 2号梁: M=1267.910.301=381.64(kN.m) V=101.010.301=30.40 (kN) 3号梁: M=998.730.301=300.62(kN.m) V=79.170.301=23.83(kN) （2）求四分点(变化点)截面的最大弯矩和剪力) 图4.8为四分点截面作用效应的计算图式。 可变作用(汽车)标准效应: 1号梁可变作用(汽车)标准效应: Mmax=0.50.679510.54.537524.2+0.6795256.84.5375-0.5(1.5125+0.5042) 0.12956.0510.5=1175.19(kN.m) Vmax=0.50.679510.50.7518.15-0.50.12956.0510.50.0833+0.6795308.160.75=205.27东北林业大学本科毕业设计 2号梁可变作用(汽车)标准效应: Mmax=0.50.540910.54.537524.2+0.5(1.5125+0.5042) 0.18416.0510.5+0.5409256.84.5375=953.88(kN.m) Vmax=0.50.540910.50.7518.15+0.50.18416.0510.50.0833+0.5409308.160.75=164.16(kN) 3号梁可变作用(汽车)标准效应: Mmax=0.50.421710.54.537524.2+0.5(1.5125+0.5042)0.30336.0510.5+0.4217256.84.5375=753.92(kN.m) Vmax=0.50.421710.50.7518.15+0.50.30336.0510.50.0833+0.4217308.160.75=128.40(kN) 可变作用(汽车)冲击效应 1号梁:M=1175.190.301=353.73(kN.m) V=205.270.301=61.79 (kN) 2号梁: M=953.880.301=287.12(kN.m) V=164.160.301=49.41 (kN) 3号梁: M=753.920.301=226.93(kN.m) V=128.40.301=38.65(kN) 0.50420.083324.2qkpkpkqk0.75剪力影响线弯矩影响线mmm1号梁2号梁3号梁0.67950.550.54090.7250.42170.7251.51254.5375 图 4.8 四分点（变化点）截面作用效应计算图式 26 诸永高速公路岩坦桥右线施工图设计诸永高速公路岩坦桥右线施工图设计 （3）求支点截面的最大弯矩和剪力 图4.9示出了支点截面最大剪力计算图式。 0.08330.751.0pk0.916724.2qk剪力影响线mmm1号梁2号梁3号梁0.67950.550.54090.7250.42170.725 图 4.9 支点截面剪力计算图式 可变作用(汽车)标准效应: 1号梁可变作用(汽车)标准效应: Vmax=0.50.679510.5124.2-0.50.12956.0510.5(0.0833+0.9167)+1308.160.55=259.93(kN) 2号梁可变作用(汽车)标准效应: Vmax=0.50.540910.5124.2+0.50.18416.0510.5(0.0833+0.9167)+1.0308.160.725=297.99(kN) 3号梁可变作用(汽车)标准效应 Vmax=0.50.421710.5124.2+0.50.30336.0510.5(0.0833+0.9167)+1.0308.160.725=286.63(kN) 可变作用(汽车)冲击效应 1号梁:V=259.930.301=78.24(kN) 2号梁: V=297.990.301=89,69 (kN) 3号梁: V=286.630.301=86.28(kN) 27 东北林业大学本科毕业设计 28 4.3 主梁作用效应组合 本设计按桥规.8条规定，根据可能同时出现的作用效应选择了三种最不利效应组合：短期效应组合、标准效应组合、和承载能力极限状态基本组合，见表46。 表表 46 主梁作用效应组合主梁作用效应组合 跨中 四分点(变化点) 支点 Mmax Vmax Mmax Vmax Vmax 梁 号 序 号 荷载类别 (kN.m) (kN) (kN.m) (kN) (kN) (1) 一期永久 1379.182 0 1034.391 113.982 227.964 (2) 二期(湿接缝) 54.904 0 41.178 4.538 9.075 (3) 二期(铺装栏杆) 676.195 0 507.148 55.884 111.768 (4) (1)+(2)+(3) 2110.281 0 1582.718 174.403 348.807 (5) 汽车标准效应 1569.71 125.94 1175.19 205.27 259.93 (6) 汽车冲击效应 472.48 37.91 353.73 61.79 78.24 (7) 标准组合=(4)+(5)+(6) 4152.47 163.85 3111.64 441.46 686.98 (8) 正常使用短期组合=(4)+0.7(5) 3209.08 88.16 2405.35 318.09 530.76 1 (9) 极 限 组 合 =1.2 (4)+1.4 （5） + （6） 5391.41 229.39 4039.75 583.16 892.97 (1) 一期永久 1380.427 0 1035.325 114.085 228.17 (2) 二期(湿接缝) 109.808 0 82.356 9.075 18.15 (3) 二期(铺装栏杆) 676.195 0 507.148 55.884 111.768 (4) (1)+(2)+(3) 2166.429 0 1624.829 179.004 358.087 (5) 汽车标准效应 1267.91 101.01 953.88 164.16 297.99 (6) 汽车冲击效应 381.64 30.4 287.12 49.41 86.69 (7) 标准组合=(4)+(5)+(6) 3815.98 131.41 2865.83 392.61 742.77 (8) 正常使用短期组合=(4)+0.7(5) 3053.97 70.71 2292.55 293.96 566.68 2 (9) 极 限 组 合 =1.2 (4)+1.4 （5） + （6） 4909.08 183.97 3687.19 513.85 968.25 诸永高速公路岩坦桥右线施工图设计诸永高速公路岩坦桥右线施工图设计 29 续表续表 46 跨中 四分点(变化点) 支点 Mmax Vmax Mmax Vmax Vmax 梁 号 序 号 荷载类别 (kN.m) (kN) (kN.m) (kN) (kN) (1) 一期永久 1380.427 0 1035.325 114.085 228.17 (2) 二期(湿接缝) 109.808 0 82.356 9.075 18.15 (3) 二期(铺装栏杆) 676.195 0 507.148 55.884 111.768 (4) (1)+(2)+(3) 2166.429 0 1624.829 179.004 358.087 (5) 汽车标准效应 998.73 79.17 753.92 128.4 286.63 (6) 汽车冲击效应 300.62 23.83 226.93 38.65 86.28 (7) 标准组合=(4)+(5)+(6) 3465.78 103 2605.98 346.09 731 (8) 正常使用短期组合=(4)+0.7(5) 2865.54 55.42 2152.57 268.92 558.73 3 (9) 极 限 组 合 =1.2 (4)+1.4 （5） + （6） 4418.80 144.2 3322.98 448.72 951.77 东北林业大学本科毕业设计 5 钢筋面积的估算及钢束布置 5.1 预应力钢筋截面积估算 5 1.1 按构件正截面抗裂性要求估算预应力钢筋数量 对于A类部分预应力混凝土构件,根据跨中截面抗裂要求,可得跨中截面所需的有效预应力为: )1(7 . 0/wAwefMNptkspe （51） 式中使用阶段预应力钢筋永存应力的合力； Npe 按作用短期效应组合计算的弯矩值； MsA 构件混凝土全截面面积； W构件全截面对抗裂验算边缘弹性抵抗矩； ep预应力钢筋的合力作用点至截面重心轴的距离。 Ms为正常使用极限状态按短期效应组合计算的弯矩值;由表9可得: 08.3209Ms（kN.m) 设预应力钢筋截面中心距下缘为=100mm,则预应力钢筋的合力作用点至截面重心轴的距离为e=aP3 .pmmaypb7 .10721005771750yb9,钢筋估算时，截面性质近似取用全截面的性质来计算， 由表2可得跨中截面全截面面积A=654000,全截面对抗裂验算边缘的弹性抵抗矩为W=I/=242.31410 /1172.7=206.62910 mm3;所以有效预加力合力为： 2mm6NwAwefMNptkspe666610035. 2)10629.2067 .10726540001(65. 27 . 0)10629.206/(1009.3209)1(7 . 0/ 预应力钢筋的张拉控制应力为MPafpkcon1395186075. 075. 0,预应力 30 诸永高速公路岩坦桥右线施工图设计诸永高速公路岩坦桥右线施工图设计 损失按张拉控制应力的20%估算,则可得预应力钢筋的面积为： 26181913958 . 01003. 2)2 . 01 (mmconpepNA 采用3束5 15.2钢绞线,预应力钢筋的截面积为=35140=2100mm ,采用夹片式锚,Ap270金属波纹管成孔。 5.2 预应力钢筋布置 5.2.1 跨中截面预应力钢筋的布置 后张法预应力钢筋混凝土受弯构件的预应力管道布置应符合公路桥规中的有关构造要求.参考已有的设计图纸并按公路桥规中的构造要求,对跨中截面的预应力钢筋进行初步布置(图5.1a、b)。 5.2.2 锚固面钢束布置 为使施工方便,全部3束预应力的钢筋均锚于梁端(图5.1),这样布置符合均匀分散的原则,不仅能满足张拉的要求,而且N1,N2在梁端均弯起较高,可以提供较大的预剪力. N3N2 N1N3N2N1720400500404312175309012262071762321008012012080 a)预制梁端部； b)钢束在端部的锚固位置 c)跨中截面钢束位置 图 5.1 端部及跨中预应力钢筋布置图（尺寸单位：mm） 5.2.3 其它截面钢束位置及倾角计算 钢束弯起形状,弯起角 及弯曲半径 采用直线段中接圆弧曲线段的方式弯曲;N124000的弯起角 取10,弯起角均取8,各钢束的弯曲半径为:; NN32,mmR300001mmR2;mmR312000 钢束各控制点位置的确定 以钢束为例,其弯起布置如图5.2所示。 N3 31 东北林业大学本科毕业设计 弯起点导线点弯止点 图 5.2 曲线预应力钢筋计算图式 由0cotcLd确定导线点距锚固点的水平距离 0cot cLd=400mm 2846cot8由2tan02 RLb确定弯起点至导线点的水平距离 2tan02 RLb=12000=839mm 4tan所以弯起点至锚固点的水平距离为 LLLbdw2=2846+839=3685mm 则弯起点至跨中截面的水平距离为 =(24200/2+232)-=8415mm XkLw根据圆弧切线的性质,图中弯止点沿切线方向至导线点的距离与弯起点至导线点的水平距离相等,所以弯止点至导线点的水平距离为 021cosLLbb=831mm 8cos839故弯止点至跨中截面的水平距离为 ()=(8415+831+839)=10085mm LLxbbk21 32 诸永高速公路岩坦桥右线施工图设计诸永高速公路岩坦桥右线施工图设计 同理可以计算N1、N2的控制点位置,将各钢束的控制参数汇总于表51。 表表 51 各钢束弯曲控制要素各钢束弯曲控制要素 钢束号 升高值 c (mm) 弯起角 () 弯 曲 半 径R(mm) 支点至锚固点的 水 平 距 离d(mm) 弯 起 点 至跨 中 截 面水 平 距 离(mm) xk弯 止 点 距跨 中 截 面水 平 距 离(mm) N1 1520 10 30000 207 1062 6272 N2 800 8 24000 176 4906 8246 N3 400 8 12000 232 8415 10085 各截面钢束位置及其倾角计算 以号钢束为例,(图5.2),计算钢束上任一点i离梁底距离N3caiia 及该点处钢束的倾角i,式中a为钢束弯起前其重心至梁底的距离,a=100mm;为i点所在计算截面处钢束位置的升高值。 ci计算时,首先判断出i点所在处的区段,然后计算及cii,即 当(0时,i点位于直线段还未弯起, ) xxki0ci,故mmaai100;i=0 当(时,i点位于靠近锚固端的直线段,此时,按下式计算,即 )()21LLxxbbki80ici 01tan)(Lxxcbkii 各截面钢束位置a及其倾角ii计算值详见表52。 钢束平弯段的位置及平弯角 、三束预应力钢绞线在跨中截面布置在同一水平面上,而在锚固端三束钢绞线则都在肋板中心线上,为实现钢束的这种布筋方式, 、在主梁肋板中必须从两侧平弯到肋板中心线上,为了便于施工中布置预应力管道, 、在梁中的平弯采用相同的形式,其平弯位置如图5.3所示.平弯段有两段曲线弧,每段曲线弧的弯曲角 N1N23NN23NN23N为299. 41808000600。 33 东北林业大学本科毕业设计 表表 52 各截面钢束位置各截面钢束位置()及其倾角及其倾角(aii)计算表计算表 计算截面 钢束编号 xk (mm) )(21LLbb (mm) )(xxki (mm) )()(sin1Rxxkici (mm)(mmcaaii N1 1062 5210 N2 4906 3340 跨中 Xi=0 3N 8415 1670 为负值钢束尚未弯起 0 0 100 N1 1062 5210 4988lLbb21 9.571 418 518 N2 4906 3340 1144lLbb21 10 1483 1583 N2 4906 3340 7194lLbb21 8 775 875 支点 Xi=12100 3N 8415 1670 3685lLbb21 8 400 467 弯起点弯止点直线段 图 5.3 钢束平弯示意图（尺寸单位：cm） 5.2 非预应力钢筋截面积估算及布置 按构件承载能力极限状态要求估算非预应力钢筋数量： 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a=80mm,则有 16708017500ahhmm 先假定为第一类T形截面,由公式计算受压区高度)2/(0/0xxhbfMfcddx 34 诸永高速公路岩坦桥右线施工图设计诸永高速公路岩坦桥右线施工图设计 即： )2/1670(20004 .221041.53910 . 16xx 得 mmmmxhbfMhhffcdd1507 .7320004 .221041.53912167016702/62/0200 则根据正截面承载能力计算所需的非预应力钢筋截面积为 2/2342280210012607 .7320004 .22mmxfAfbfAsdppdfcds 采用5根直径为25mm的HRB335钢筋,提供的钢筋截面面积为.在梁底布置成一排(图5.4),其间距为70mm,钢筋重心到底边的距离为. 22454mmAsmm45as4560707060 7070 图 5.4 非预应力钢筋布置图（尺寸单位：mm） 35 东北林业大学本科毕业设计 6 主梁换算截面几何特性计算 后张法预应力混凝土梁主梁截面几何特性应根据不同的受力阶段分别计算.本设计的T形梁从施工到运营经历了如下三个阶段。 (1) 主梁预制并张拉预应力钢筋 主梁混凝土达到设计强度的90%后,进行预应力的张拉,此时管道尚未压浆,所以其截面特性为计入非预应力钢筋影响(非预应力钢筋换算为混凝土)的净截面,该截面的截面几何特性计算中应扣除预应力管道的影响,T梁(边梁)翼板宽度为1800mm； (2) 灌浆封锚,主梁吊装就位并现浇400mm的湿接缝 预应力钢筋张拉完成并进行管道压浆、封锚后,预应力钢筋能够参与截面受力.主梁吊装后现浇400mm的湿接缝,但湿接缝还没参与截面受力,所以此时的截面特性计算采用计入非预应力钢筋和预应力钢筋影响的换算截面,T梁翼板仍采用1800mm； (3) 桥面、栏杆施工和运营阶段 桥面湿接缝结硬后,主梁既为全面参与工作,此时截面特性计算采用计入非预应力钢筋和预应力钢筋影响的换算截面,T梁翼板有效宽度为2000mm。 截面几何特性以列表进行,以第一阶段跨中截面为例列于表61，.同理可求得其它受力阶段控制截面几何特性如表62所示。 表表 61 第一阶段跨中截面几何特性计算表第一阶段跨中截面几何特性计算表 分块名称 分块面积 () 2mm 103 Ai(yi重心至梁顶距离 )2mm对梁顶边的面积矩 )(3mmyAsii 106 自身惯性矩 Ii () 4mm109 yyiu（)mm)(42mmyyAIiuix（109 截面惯性矩 IIxiI （) 4mm109 混凝土全截面 624 601.4 375.3 234.325 1.5 0.001404 非预应力钢筋换算截面 AsES) 1( =11.77 1705 20.068 0 -1102 14.296129 36 诸永高速公路岩坦桥右线施工图设计诸永高速公路岩坦桥右线施工图设计 续表续表 61 分块名称 分块面积 () 2mm 103 Ai(yi重心至梁顶距离 )2mm对梁顶边的面积矩 )(3mmyAsii 自身惯性矩 Ii () 4mm109 yyiu（)mm)(42mmyyAIiuix（109 截面惯性矩 IIIxi （) 4mm109 预留管道面积 -11.545 1650 -19.049 0 -1047 -12.65815 净截面面积 An= 624.225 9 .602Asyninu 376.322 234.325 1.6393828 235.96 表表 62 各控制截面不同阶段的截面几何特性汇总表各控制截面不同阶段的截面几何特性汇总表 )(3mmW 受力阶段 计算截面 )(2mmA103 )(mmyu )(mmyb)(mmep)(4mmI109 yIWuu/108 yIWbb/108 eIWpp/108 跨中 624.225 602.91147 1047 235.964 3.9138 2.0571 2.2535 L/4（变化点） 624.225 605.61144 896 239.292 3.9513 2.0910 2.6704 阶段 1： 孔道压浆 前 支点 925.905 692.21058 71.8 298.461 4.3118 2.8215 41.568 跨中 647.315 640.21110 1010 260.382 4.0672 2.3462 2.5786 L/4（变化点） 647.315 638.51112 863 257.174 4.0278 2.3138 2.9793 阶段 2： 管道结硬至后至湿接缝结硬前 支点 948.995 696.41054 67.6 299.126 4.2953 2.8391 44.249 跨中 677.315 615.21135 1035 269.595 4.3822 2.3757 2.6053 L/4（变化点） 677.315 612.61137 889 266.301 4.3471 2.3413 2.9952 阶段 3： 湿接缝结 硬前 支点 978.995 677.41073 86.6 310.412 4.5824 2.8940 35.844 37 东北林业大学本科毕业设计 7 持久状况截面承载能力极限状态计算 7.1 正截面承载力计算 取弯矩最大的跨中截面进行正截面承载力计算。 7.1.1 求受压区高度x 先按第一类T形截面梁,略去构造钢筋影响,得： mmmmxhbfAfAfffcdssdppd1504 .7420004 .22245428021001260/ 受压区全部位于翼缘板内,说明确实是第一类T形截面梁。 7.1.2 正截面承载力计算 跨中截面的预应力钢筋和非预应力钢筋的布置见图5.1和图5.4,预应力钢筋和非预应力钢筋的合力作用点到截面底边的距离(a)为： mmaAfAfaAfaAfssdppdsssdpppd7 .8824542802100126045245428010021001260 所以mmahh3 .16617 .8817500 从表46中可知,边梁跨中截面弯矩组合设计值为KNmMd41.5391,截面抗弯承载力有 )2/(0/xxhbfMfcdu =22.42000(1661.3-74.4/2) =5413.32)41.53911(0KNmKNmMd 跨中截面正截面承载能力满足要求。 7.2 斜截面承载力计算 7.2.1 斜截面抗剪承载力计算 取距支点h/2处截面和L/4（变化点截面）计算 （1） 距支点h/2处截面 首先,根据公式进行截面抗剪强度上、下限复核,即 38 诸永高速公路岩坦桥右线施工图设计诸永高速公路岩坦桥右线施工图设计 hfVhfbbkcudtd0,300231051. 01050. 0 （71） 式中的V为验算截面处剪力组合设计值;为混凝土强度等级,这里的=50;b=160mm(腹板厚度);为相应于剪力组合设计值处的截面有效高度,即自纵向受拉钢筋合力点(包括预应力钢筋和非预应力钢筋)至混凝土受压边缘的距离,这里纵向受拉钢筋合力点距截面下缘的距离为： dafkcu,fkcu,MPhmmaAfAfaAfaAfssdppdsssdpppd2 .6862454280210012604524542807 .85221001260 所以mmh8 .10632 .68617500;2为预应力提高系数, 2=1.25。 此外可由简支梁的剪力包络图求得V的值 hd2/,KNlxVVVVldldhd82.9142 .24)875. 01 .12(2)39.22925.968(39.2292)(2/,02/,2/,故 KNVd82.91482.9140 . 10VdKN0369.4868 .106340083. 125. 1hftdb0231050. 01050. 0MhfdkcuKNb030,353.15348 .1063400501051. 01051. 0 计算表明,截面尺寸满足要求,但需配置抗剪钢筋。 斜截面抗剪公式为 VVVpdcsd0 （72） 式中 ffhVsvsvkcucspb,03321)6 . 02(1045. 0 ppbpdpdAfVsin1075. 03其中 1异号弯矩系数, 1=1.0; 2预应力提高系数, 2=1.25; 39 3受压翼缘的影响系数, 3=1.1. 07. 18 .1063400245421001001001000hAbpAAspbp 箍筋选用双肢直径为10mm的HRB335钢筋,MPfasv280,间距,则,故 mmsv200208.15754.782mmAsv东北林业大学本科毕业设计 %12. 00019635. 040020008.157bsAvsvsv sinp采 用 全 部 三 束 预 应 力 钢 筋 的 平 均 值,即sinp=0.15069(表8).所 以2800019635. 050)07. 16 . 02(8 .10634001045. 01 . 125. 10 . 13Vcs =843.8kN KNVpd04.29915069. 0210012601075. 03 KNKNVVVdpdcs82.91484.114204.2998 .8430。 故距支点处截面斜截面满足抗剪要求，非预应力构造钢筋作为承载力储备,未予考虑。 2/h（2）截面(变化点截面)处斜截面抗剪 4/l KNVd16.583mmaAfAfaAfaAfssdppdsssdpppd4 .2062454280210012604524542803 .24821001260 mmh6 .15434 .20617500 故 KNVd16.58316.5830 . 10VdKN035 .2826 .154316083. 125. 1hftdb0231050. 01050. 0MhfdkcuKNb030,366.8906 .1543160501051. 01051. 0 计算表明,截面尺寸满足要求,但需配置抗剪钢筋，该截面箍筋仍采用前面所求距支点处截面斜截面的配置方式。 2/h%12. 0004909. 016020008.157bsAvsvsv 40 sinp采用全部三束预应力钢筋的平均值,即sinp=0.0715(表8)所以844. 18 .1063160245421001001001000hAbpAAspbp 诸永高速公路岩坦桥右线施工图设计诸永高速公路岩坦桥右线施工图设计 280004909. 050)844. 16 . 02(6 .10531601045. 01 . 125. 10 . 13Vcs =839.7kN KNVpd9 .1410715. 0210012601075. 03 KNKNVVVdpdcs6 .5836 .9819 .1417 .8390。 故腹板加宽截面的斜截面抗剪也满足要求。 根据桥规要求,在距支点一倍梁高1750mm范围内,箍筋间距缩小至100mm。 7.2.2斜截面抗弯承载力 由于钢束均锚固于梁端,钢束数量沿跨长方向没有变化且弯起角度缓和,其斜截面抗 弯一般不控制设计,故可不进行验算。 41 东北林业大学本科毕业设计 8 钢束预应力损失估算 8.1 预应力钢筋张拉(锚下)控制应力con 按公路桥规规定采用 MPfapkcon1395186075. 075. 0 8.2 钢束预应力损失 8.2.1 预应力钢筋与管道间磨檫引起的预应力损失1l ekxconl)(11 （81） 式中 con锚下张拉控制应力，ANpconcon/，为钢筋锚下张拉控制力；预应力钢筋的截面积； Ncon 从张拉端到计算截面间管道平面曲线的夹角之和，即曲线包角，按绝对值相加，单位以弧度计；如管道为竖平面内和水平面内同时弯曲的三维空间曲线管道，则 22vH vH, 分别为同段管道水平面内的弯曲角与竖向平面内的弯曲角； x从张拉端至计算截面的管道长度在构件纵轴上的投影长度，或为三维空间的曲线管道的长度，以m计； K管道每米长度的局部偏差对磨檫的影响系数； 钢筋与管道壁间的磨檫系数。 对于跨中截面:;为锚固点到支点中心线的水平距离(图12);dlx2/dk,为预应力钢筋与管道壁的磨檫系数及管道每米局部偏差对磨檫的影响系数,采用预埋金属波纹管成型时,由公预规表6.2.2可查得;0015. 0,25. 0k为从张拉端到跨中截面间管道平转过的角度,这里只有竖弯,其角度为,和不仅有竖弯还有N11001NN2N3 42 诸永高速公路岩坦桥右线施工图设计诸永高速公路岩坦桥右线施工图设计 平弯(图13),其角度应为管道转过的空间角度,其中竖弯角度为,平弯角度为 8v598. 8299. 42H,所以空间转角为： 744.118598. 8222232vHNN 跨中截面各钢束磨檫预应力损失1 l见表81。 表表 81 跨中截面磨檫预应力损失跨中截面磨檫预应力损失1l计算表计算表 钢束编号 ( ) 弧度 x (m) kx ekx)(1 con MPa 1l MPa N1 10 0.1744 0.043612.3070.01850.0602 1395 83.98 N2 11.744 0.2049 0.051212.2760.01840.0672 1395 93.74 N3 11.744 0.2049 0.051212.3320.01850.0673 1395 93.88 平均值 90.53 同理可求得截面(变化截面)和支点截面磨檫预应力损失4/l1l分别如表82，和83所示。 82 截面截面(变化截面变化截面) 磨檫预应力损失磨檫预应力损失4/l1 l计算表计算表 钢束编号 ( ) 弧度 x (m) kx ekx)(1 con (MPa) 1l (MPa)N1 0.429 0.0075 0.00196.2570.00940.0112 1395 15.62 N2 10.083 0.1759 0.04406.2260.00930.0519 1395 72.4 N3 11.744 0.2049 0.05126.2820.00940.0588 1395 82.03 平均值 56.68 83 支点截面磨檫预应力损失支点截面磨檫预应力损失1 l计算表计算表 钢束编号 ( ) 弧度 x (m) kx ekx)(1 con (MPa) 1l (MPa)N1 0 0 0 0.2070.00031050.0003105 1395 0.43 N2 0 0 0 0.1760.0002640.000264 1395 0.37 N3 0 0 0 0.2320.0003480.000348 1395 0.49 平均值 0.43 43 东北林业大学本科毕业设计 各控制截面各控制截面磨檫预应力损失1 l汇总见表84。 表表 84 各控制截面磨檫预应力损失各控制截面磨檫预应力损失1l汇总表汇总表 截面 跨中 4/ l(变化点) 支点 1l平均值() MPa90.53 56.68 0.43 8.2.2 锚具变形,钢丝回缩引起的预应力损失2l 计算锚具变形,钢筋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磨阻的影响.首先计算反磨阻影响长度l,即 f dpfEll/ （82） 式中的为张拉端锚具变形值,由公预规表6.2.3查得夹片式锚具顶压张拉时=4:lmmld为单位长度由管道磨阻引起的预应力损失, lld/ )(0;0为张拉端锚下控制应力,l为扣除沿途管道磨檫损失后锚固端预拉应力,1 l0l;l为张拉端至锚固端的距离,这里的锚固端为跨中截面.将各束预应力钢筋的反磨阻影响长度列表计算于表85中。 表表 85 反磨阻影响长度计算表反磨阻影响长度计算表 钢束编号 )(0MPacon )(1MPal )(10MPall )(mml)/(/ )(0mmMPlald )(mmlfN1 1395 83.98 1311.02 123070.006824 10691 N2 1395 93.74 1301.26 122760.007636 10107 N3 1395 93.88 1301.12 123320.007613 10122 求得l后可知三束预应力钢绞线均满足fllf ,所以距张拉端为x处的截面由锚具变形和钢筋回缩引起的考虑反磨阻后的预应力损失)(2/lx为： llfflxx)(2/ （83） 式 中 的f为 张 拉 端 由 锚 具 变 形 引 起 的 考 虑 反 磨 阻 后 的 预 应 力 损 失 ，ld2。若则表示该截面不受反磨阻影响.将各控制截面lfx )(2/lx的计算列于表86中。 44 诸永高速公路岩坦桥右线施工图设计诸永高速公路岩坦桥右线施工图设计 表表 86 锚具变形引起的预应力损失计算表锚具变形引起的预应力损失计算表 截面 钢束编号)(mmx )(mmlf )(MPa )(2/MPal 各控制截面平均值（MPa） 2/ lN1 12307 10691 145.91 N2 12276 10107 154.35 跨中截面 N3 12332 10122 154.12 lxf截面不受反磨阻影响 0 N1 6257 10691 145.91 60.51 N2 6226 10107 154.35 59.27 4/l截面 ( 变化点) N3 6282 10122 154.12 58.47 59.42 N1 207 10691 145.91 143.08 N2 176 10107 154.35 151.66 支点截面 N3 232 10122 154.12 150.59 148.44 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) 混凝土弹性压缩引起的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筋应力损失的平均值,简化公式为： 4/ l pcEPlmm214 （84） 式中m张拉批数, =3； mEP预应力钢筋弹性模量与混凝土弹性模量的比值,按张拉时混凝土的实际强度等 级计 算; 假 定 为 设 计 强 度 的90%,即=0.9,故fck/45cfck/410fck/50cMPEac/35. 382. 51035. 31095. 145/EEcpEP pc全部预应力钢筋(m批)的合力在其作用点(全部预应力钢筋重心点)处所产生的混凝土正应力NpIAeNPNPppc2,截面特性按表13中的第一阶段取 用； 其中KNANpllconp69.26852100)42.5968.561395()(21 45 东北林业大学本科毕业设计 mpeNNaPPppcIA31.1310292.2398961069.268510225.6241069.2685923332 所以, MPapcEPlmm82.2531.1382. 53213214 8.2.4 钢筋松弛引起的预应力损失(5l) 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计算为： pepkpelf)26. 052. 0(5 （85） 式中 张拉系数,采用超张拉,取=0.9； 钢筋松弛系数,对于低松弛级钢绞线, 取=0.3； pe传力锚固时的钢筋应力, pe=421lllcon,这里仍采用截面的应力值作为全梁的平均计算值,故有 4/l MPalllcon08.125382.2542.5968.561395421 所以 MPal56.3008.125326. 0186008.125352. 03 . 09 . 05。 8.2.5 混凝土收缩,徐变引起的损失(6l) 混凝土收缩,徐变引起的受拉区预应力钢筋的应力损失为 psupcEPucspulttttEt151),(),(9 . 0)(006 （86） 式中 ),(),(00ttttuucs加载龄期为t时混凝土收缩应变终极值和徐变系数终极值； 0 t加载龄期,即达到设计强度90%的龄期,近似按标准养护条件 0计算则有:28loglog9 . 00tffckck,则可得;对于二期恒 dt200载的加载龄期t,假定为。 G20dt900该梁所属的桥位于野外一般地区,相对湿度为75%,其构件理论厚度由图2.1可得,由此查公预规表6.2.7并插值的相应的徐变系数终极值为2435380/6540002/2uAc75. 1)20,(),(0tttuu,;混凝土收缩应变终极值为294. 1)90,(),(/0tttuu 46 诸永高速公路岩坦桥右线施工图设计诸永高速公路岩坦桥右线施工图设计 4102 . 2)20,(tucs。 47 pc).20,/(),(/0tttuuN(为传力锚固时,在跨中和截面的全部受力钢筋(包括预应力钢筋和纵向非预 4/ l应力受力钢筋,为简化计算不计构造钢筋的影响)截面重心处,由,所引起的 NPIMG1MG2混凝土正应力的平均值.考虑到加载龄期不同, 按徐变系数变小乘以折减系数 MG2计算和引起的应力时采用第一阶段截面特性,计算M引起 PIMG1G2的应力时采用第三阶段截面特性。 跨中截面 2100)82.25053.901395()AplIcon NPI =2685.17kN WMttWMIeNANopGuunpGnpPInPIlpc2122/,)20,()90,()( =(86869233310605. 2101 .73175. 1294. 110254. 21018.1379)10964.23510471017.268510225.6241017.2685 =8.582MPa 4/ l截面 2100)82.2542.5968.561395()(ANplIconPI =2631.47 MPa 8686923334/,10995. 21033.54875. 1294. 110670. 21039.103410292.2398961047.263110225.6241047.2631lpc =7.816 MPa 所以20. 82/ )816. 7582. 8(pcMPa 00672. 010315.677245421003AAAsp(未计入构造钢筋的影响) 65. 5EP AIeepspspsi00222/11,取跨中与截面的平均值计算,则有 4/ l跨中截面24542100)2 .615451750(245410352100AAeAeAespssppps=1064.5 mm 东北林业大学本科毕业设计 4/ l截面 24542100)6 .612451750(24548892100AAeAeAespssppps =998.6mm 所以6 .10312/ )6 .9985 .1064(epsmm 23010315.677mmA 499010948.2672/10)301.266595.269(mmI 69. 3)10315.677/10948.267/(6 .10311392ps 将以上各项代入即得 MPal33.8169. 300672. 0151)75. 120. 865. 5102 . 21095. 1 (9 . 0456 现将各截面钢束预应力损失平均值及有效预应力汇总于表87中。 表表 87 各截面钢束预应力损失平均值及有效预应力汇总表各截面钢束预应力损失平均值及有效预应力汇总表 预应力阶段 使用阶段 )(421MPallllI)(65MPallIlI 钢束有效预应力 )(MPa 预加力阶段 使用阶段 项目 截面 1 l 2l 4l lI 5l 6l lII lIconpI lIIlIconpII 跨中截面 90.53 0 25.82 116.35 30.56 81.33 111.89 1278.65 1166.76 4/ l(变化点)截面 56.68 59.42 25.82 141.92 30.56 81.33 111.89 1253.08 1141.19 支点截面 0.43 148.44 25.82 174.69 30.56 81.33 111.89 1220.31 1108.42 48 诸永高速公路岩坦桥右线施工图设计诸永高速公路岩坦桥右线施工图设计 9 应力验算 9.1 短暂状况的正应力验算 (1)构件在制作、 运输及安装等施工阶段 ,混凝土强度等级为C45.在预加力和自重作用下,的截面边缘混凝土的法向压应力应符合的要求。 fcktcc/70. 0(2)短暂状况下(预加力阶段)梁截面上,下缘的正应力 上缘:WMWeNANnuGnupnPInpItct1 （91） 下缘:WMWeNANnbGnbpnPInpItcc1 （92） 跨中截面 KNANPPIpI17.2685210065.1278,mKNMG.18.13791,截面特性取第一阶段的截面特性,代入上式得： MPatct64. 010914. 31018.137910914. 310471017.268510225.6241017.2685868333(压) MPatcc26.1110057. 21018.137910057. 210471017.268510225.6241017.2685868333(压) 截面(变化点截面) 4/ lKNANPPIpI30.262170008.12539942. 0140008.1253 ，得： mKNMG.391.10341 MPatct87. 010951. 310391.103410951. 38961030.262110225.6241030.2621868333 MPatcc48.1010057. 21018.137910057. 210471017.268510225.6241017.2685868333 支点截面 KNANPPIpI44.25339886. 0210031.1220, 01MG 49 东北林业大学本科毕业设计 MPatct31. 210312. 48 .711044.253310905.9251044.25338333 MPatcc38. 310312. 48 .711017.268510905.9251044.25338333 91 短暂状况下各控制截面混凝土正应力汇总表短暂状况下各控制截面混凝土正应力汇总表 截面 位置 跨中 4/ l(变化点) 支点 上缘(MPa) tct 0.64 0.87 2.31 下缘(MPa) tcc 11.26 10.48 3.38 由表91可知跨中截面下缘的压应力最大 tccMPfack72.206 .297 . 070. 0/故预加力阶段混凝土的压应力满足应力限制值;混凝土的拉应力通过规定的预拉区配筋率来防止出现裂缝,预拉区混凝土没有出现拉应力,故预拉区只需配置配筋率不小于0.2%的纵向钢筋即可。 (3)支点截面或运输,安装阶段的吊点截面的应力验算,其方法与此相同,本设计采用两点吊装,吊点设在支点内移59cm,即两吊装点间的距离为23.02m,小于计算跨径,可以不考虑应力验算。 9.2 持久状况的正应力验算 9.2.1 截面混凝土的正应力验算 对于预应力混凝土简支梁的正应力,由于配设曲线筋束的关系,应取跨中,应取跨中,截面,支点截面分别进行验算.应力验算的作用取标准值,汽车荷载计入冲击系数.混凝土的正应力为: 4/l上缘:WMMWMWMWeNANouQGouGnuGnupnPIInpIIcu22/211)( （93） 下缘: WMMWMWMWeNANobQGobGnbGnbpnPIInpIIcu22/211)( （94） 其中:AAeslPpIIpIIpnayAayAsnbslpnbP6)()(6 （1）跨中截面： 50 诸永高速公路岩坦桥右线施工图设计诸永高速公路岩坦桥右线施工图设计 此时有kN.m,18.13791MG81.10921MGkN.m, 39.271848.47271.1569195.67622MMQG kN.m, 61.2250245433.81210076.11666AANslPPIIPIIkN mmepn1 .1042245433.81210076.116)451147(245433.81)1001147(210076.1166 将上面各项代入得： 86868683310382. 41039.271810067. 4108 .10910914. 31018.137910914. 3101 .104261.22501061.2250310225.624cu上缘： =7.61MPa 868686833310376. 21039.271810346. 21081.10910057. 21018.137910057. 2101 .104261.225010225.6241061.2250cu下缘： =-1.61 MPa(拉) （2）截面(变化点截面) 4/ l此时有,391.10341MG18.4121MG kN.m, 07.203648.47292.1528148.50722MMQG kN.m, 65.2187245433.81)7009942. 01400(19.11416AANslPPIIPIIkN mmepn5 .87765.2187)451144(245433.81896)7009942. 01400(19.1141 86868683310347. 41007.203610028. 41018.4110951. 310391.103410951. 35 .8771065.21871065.2187310225.624cu上缘： =6.05 MPa 868686833310341. 21039.271810314. 21081.10910091. 21018.137910091. 2101 .104261.225010225.6241061.2250cu下缘： 支点截面 =-1.14 MPa(拉) （3） 此时有, 01MG,021MG,022MMQG 56.2101245433.819886. 0210042.11086AANslPPIIPIIkN mmepn6 .1756.2101)451058(245433.818 .719886. 0210042.1108 51 东北林业大学本科毕业设计 MPacu36. 210312. 4)6 .17(1056.21011056.2101833310905.925上缘： MPacu14. 210822. 2)6 .17(1056.21011056.2101833310905.925上缘： 表表 92 持久状况下各控制截面混凝正应力汇总表持久状况下各控制截面混凝正应力汇总表 截面 位置 跨中 4/ l(变化点) 支点 上缘(MPa) cu 7.61 6.05 2.36 下缘(MPa) cu -1.61 -1.14 2.14 由表92可知持久状况下混凝土正应力的最大值出现在跨中上缘为7.61MPa,根据规范必须满足, cu0.5=0.532.4=16.2 MPa,故持久状况下各截面混凝土正应力验算满足要求。 fck9.2.2 持久状况下预应力钢筋的应力验算 由二期恒载及活载作用产生的预应力钢筋截面重心处的混凝土应力为： WMMWMopQGopGkt22/21 （95） 钢束应力为ktEPpII （1）跨中截面 MPakt86.1010605. 21039.271810579. 21081.1098686 MPa120986.10652. 576.1166 （2）截面(变化截面) 4/l MPakt94. 610995. 21007.203610979. 21018.418686 MPa4 .118094. 6652. 519.1141 （3）支点截面 0kt, MPa42.1108 52 诸永高速公路岩坦桥右线施工图设计诸永高速公路岩坦桥右线施工图设计 表表 93 持久状况下各控制截面钢筋应力汇总表持久状况下各控制截面钢筋应力汇总表 截面 位置 跨中 4/ l(变化点) 支点 (MPa) 1228.14 1180.40 1108.42 根据公预规要求,1209MPa,表明预应力钢筋拉应力超过了规范值.但其比值(1228.14/1209-1)=1.6%5%,可认为钢筋应力满足要求。 fpkMPa9.3 持久状况下的混凝土主应力验算 以跨中截面为例 9.3.1 截面面积矩计算 按图9.1进行计算，其中计算分别取上梗肋aa处,第三阶段截面重心轴处,及下梗肋bb处。 x0x0baba80200016004004004001501750xoxo 图 9.1 主梁截面（尺寸单位：mm） 现以第一阶段截面梗肋aa以上面积对净截面重心轴的面积矩计算为例: xnxnsna3810615. 1)401509 .602(80160)3/801509 .602(808002/1)2/1509 .96021501800mmsna 同理可得,不同计算点处的面积矩,现汇总于表94。 53 东北林业大学本科毕业设计 表表 94 面积矩计算表面积矩计算表 截面类型 第一阶段截面对其重心轴(重心轴位置 x=602.9m第二阶段截面对其重心轴(重心轴位置 x=640.2mm) 第二阶段截面对其重心轴(重心轴位置 x=615.2mm) 计 算 点 位置 aa xoxo xo xo bb aa xobb aa xobb 面 积 矩 符号 sna sxn0 snb sa0/ sx0/0 sb0/ soa sxo0 sob 面积矩 mm3108 1.615 1.726 199. 1 732. 1 1.866 1.163 1.815 1.934 1.193 9.3.2 主应力计算 （1）剪应力:IsAIsVVISVIsVnnppbpeQGGnnGbbbb sin)(0022/0/0211 （96） 其中V为可变作用引起的剪力标准组合, QVVVQQQ21 aa处: =163.85kN VQ故IsAIsVVISVIsVnnppbpeQGGnnGbbbb sin)(0022/0/0211 =0+0+010595.26916010815. 11085.163983 =0.69 MPa（2）正应力:IyMMIyMIyMIyeNANooaQGooaGnnaGnnapnPIInpIIcx)(22211 aa处:KNAANslPPIIPII61.2250245433.81210076.11666 mmePn1 .1042故: MPacx05. 610595.269)2302 .615(1039.271810382.260)2302 .640(109 .54964.235)2309 .602(1018.1379964.235)2309 .602(101 .104261.225010225.6241061.225096966333 54 诸永高速公路岩坦桥右线施工图设计诸永高速公路岩坦桥右线施工图设计 主应力:22)2(2cycxcycxcptp （97） aa处: 2269. 0)205. 6(205. 6cptp= MPaMPa13. 6078. 0同理,可得跨中截面,下梗肋bb的主应力,以及其它各控制截面各位置的主应力,现将其汇总于表95。表表 95 各控制截面主应力计算表各控制截面主应力计算表 x0x0面积矩() 3mm主应力(MP) a 截 面类型 计算纤维 第一阶段净截面 sn第二阶段换算截面so 第三阶段换算截面 s0剪应力 () MPa正应力 (MP) atp cp aa 810615. 1 810732. 1810815. 169. 0 05. 6 078. 0 13. 6 x0- x0810726. 1 810866. 1810934. 173. 0 66. 3 14. 0 80. 3 跨 中截面 bb 810199. 1 810163. 1810193. 145. 0 20. 1 15. 0 35. 1 aa 810623. 1 810723. 1810806. 115. 1 11. 5 25. 0 36. 5 x0- x0810736. 1 810835. 1810926. 122. 1 41. 3 39. 0 80. 3 4/l截 面(变化点) bb 810205. 1 810165. 1810197. 174. 0 30. 0 73. 0 03. 1 aa 810749. 1 810761. 1810887. 160. 0 33. 2 15. 0 48. 2 支 点截面 x0- x0810193. 2 810241. 2810331. 274. 0 27. 2 22. 0 49. 2 9.3.3 主压应力的限制值 混凝土的主压应力限值为MPfack44.194 .326 . 06 . 0,与表25的计算结果比较,可见混凝土主压应力计算值均小于限值,满足要求。 9.3.4 主应力验算 将表25中的主压应力值与主压应力限制进行比较,均小于相应的限制值.最大主拉应力为MPfMPatkatp33. 165. 25 . 05 . 073. 0max,按公路桥规的要求只需按构造布置箍筋。 55 东北林业大学本科毕业设计 10 抗裂验算 10.1 作用短期效应组合作用下的正截面抗裂验算 正截面抗裂验算取跨中截面进行。 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 跨中截面: ,KNNpII61.2250mmepn1 .1042 得 WeNANnbpnPIInpIIpc =833310057. 21 .10421061.225010225.6241061.2250 =15.01MP a10.1.2 由荷载产生的构件抗裂验算边缘混凝土的法向拉应力的计算 后张法构件：WMMWMMOQsGnGsstW21 （101） 式中 st按作用短期效应组合计算的构件抗裂验算边缘混凝土法向拉应力； 按作用短期效应组合计算的弯矩值； Ms 按作用短期效应组合计算的可变荷载弯矩值；对于简支梁 QsM MMMQQQs210 . 17 . 0 1,QQMM2分别为汽车荷载效应（不计冲击系数）和人群荷载效应产生的弯矩标准值。 onW W、分别为构件换算截面和净截面对抗裂验算边缘的弹性抵抗矩。 由上式得WMWMWMWMMoQsoGoGnGsstW22211 =MPa41.1410376. 2108 .109810376. 210195.67610346. 2109 .5410057. 21018.137986868686 56 诸永高速公路岩坦桥右线施工图设计诸永高速公路岩坦桥右线施工图设计 10.1.3 正截面混凝土抗裂验算 对于A类部分预应力混凝土构件,作用荷载短期效应组合作用下的混凝土拉应力应满足下列要求： ftkpcst7 . 0由以上计算可知MPapcst6 . 001.1541.14(压)说明截面在作用短期效应组合作用下没有消压,计算结果满足公路桥规中A类部分预应力构件按作用短期效应组合计算的抗裂要求。 同时A类部分预应力混凝土构件还必须满足作用长期效应组合的抗裂要求 后张法构件 ：21GQllGltnoMMMMWWW （102） 式中lt按作用长期效应； lM按作用长期效应组合计算的弯矩值； 按作用长期效应组合计算的可变作用弯矩值，仅考虑汽车，人群等直接作用 QlM于构件的荷载产生的弯矩值；可按下式计算： 120.40.4QlQQMMM 得 WMWMWMWMMoQloGoGnGlltW22211 =8686868610376. 2104 . 071.156910376. 210195.67610346. 2109 .5410057. 21018.1379 =12.43MP a 058. 201.1543.12pclt 所以构件满足公路桥规中A类部分预应力混凝土构件的作用长期效应组合 的抗裂要求。 10.2作用短期效应组合作用下的斜截面抗裂验算 斜截面抗裂验算取剪力和弯矩较大的最不利区断截面进行,这里取变化点截面()截面进行验算.该截面的面积矩见表94。 4/l 57 东北林业大学本科毕业设计 10.2.1 主应力计算 这里以上梗肋处(aa)为例。 剪应力:KNVQ69.1437 . 027.205 IsAIsVVISVIsVnnppbpeQGGnnGbbbb sin)(0022/0/0211 MPa62. 010292.23916010623. 11072. 0140019.114110301.26616010806. 110)69.143884.55(10174.25716010723. 110538. 410292.239160623. 110982.11398983983983 正应力 IyMMIyMIyMIyeNANooaQGooaGnnaGnnapnPIInpIIcx)(22211 MPa09. 410301.266)2306 .605(10)63.822148.507(10174.257)2305 .638(1018.4110292.239)2306 .605(10391.103410292.23910)2306 .605(4 .87765.218710225.6241065.2187969668333 主拉应力 MPacycxcycxtp092. 062. 0)209. 4(209. 4)2(22222 同理可求得及下梗肋bb的主应力如表101所示。 x0x0表表 101 变化点截面抗裂验算主拉应力计算表变化点截面抗裂验算主拉应力计算表 面积矩() 3mm 计算纤维 第一阶段净截面 sn第二阶段换算截面 so第三阶段换算截面 s0 剪应力 (MP) a 正应力 (MP) a 主 拉 应 力 (MP) tpaaa 810623. 1 810723. 1810806. 162. 0 09. 4 0092. 0 x00- x810736. 1 810835. 1810926. 166. 0 92. 2 14. 0 bb 810205. 1 810165. 1810197. 139. 0 39. 2 06. 0 58 诸永高速公路岩坦桥右线施工图设计诸永高速公路岩坦桥右线施工图设计 10.2.2 主拉应力的限制值 作用短期效应组合下抗裂验算的混凝土主拉应力限值为： MPfatk86. 165. 27 . 07 . 0 从表101中可以看出,以上主拉应力均符合要求,所以变截面点满足作用短期效应组合作用下的斜截面抗裂验算要求。 59 东北林业大学本科毕业设计 11 主梁变形(挠度)计算 根据主梁截面在各阶段混凝土正应力验算结果,可知主梁在使用荷载作用下截面不开裂。 11.1荷载短期效应作用下主梁挠度验算 主梁计算跨径l=24.20m,C50混凝土的弹性模量。 MPEac41045. 3由表62可见,主梁在各控制截面的换算截面惯性矩各不相同,本设计取截面的换算截面惯性矩作为全梁的平均值来计算。 4/l49010301.266mmI 简支梁挠度验算式为: IEMocsMsl95. 02 （111） 式中 梁的计算跨径； l 挠度系数，与弯矩图形和支承的约束条件有关； sM按作用短期效应组合计算的弯矩； oI构件全截面的换算截面惯性矩。 11.1.1 可变荷载引起的挠度 现将可变荷载作为均布荷载作用在主梁上,则主梁跨中挠度系数485(查结构设计原理表13-3)荷载短期效应的可变荷载值为mKNMQs.8 .1098 由可变荷载引起的简支梁跨中截面的挠度为 )(68. 710301.266108 .10981045. 395. 0242004859642mmMQs 考虑长期效应的可变荷载引起的挠度值为 mmlmmwMwQssQl3 .40600242006000 .1168. 743. 1, 满足要求。 60 诸永高速公路岩坦桥右线施工图设计诸永高速公路岩坦桥右线施工图设计 11.1.2 考虑长期效应的一期恒载、二期恒载引起的挠度 )(1 .2110301.26610) 1 .731182.1379(1045. 395. 02420048543. 1)(,964221mmwwMwGGsGl 11.2 预加力引起的上拱度计算 采用截面处的使用阶段永存预加力矩作为全梁平均预加力矩计算值,即 4/ lAAANslPpIIppbpIIpII6cos =245433.8170019.11419942. 0140019.1141 =2187.65kN AAAayAayAAeslppIIppbpIIsobslpobppIIppbpIIpo66cos)()(cos( =58.19923.2387)451137(58.199)3 .2481137(23.2387 =870.2mm mmNeNMpopIIpe.1069.19032 .8701065.218763 截面惯性矩应采用预加力阶段(第一阶段)的截面惯性矩,本设计此处仍取截面惯性矩作为全梁的平均值来计算。 4/ l4910292.239mmIn则主梁上拱度(跨中截面)为 dxlcxpepeIEMM0095. 0 =IEMncpel95. 082 =942610292.2391045. 395. 08242001069.1903 =-17.77mm( )考虑长期效应的预加力引起的上拱值为 )(54.35)77.17(2,mmpepelpe 61 东北林业大学本科毕业设计 11.3 预拱度的设置 梁在预加力和荷载短期效应组合共同作用下并考虑长期效应的挠度值为 )(4 . 354.351 .210 .11,mmlpeGlQllwww 预加力产生的长期反拱值大于按荷载短期效应组合计算的长期挠度值,所以不需要设置预拱度。 62 诸永高速公路岩坦桥右线施工图设计诸永高速公路岩坦桥右线施工图设计 12 锚固区局部承压计算 根据对三束预应力钢筋锚固点的分析,钢束的锚固端局部承压条件最不利,现对N2N2锚固端进行局部承压验算.图12.1为钢束梁端锚具及间接钢筋的构造布置图。 N2注 ： 图 中 钢 筋 均 为 直径 是10的钢 筋计 算 底 面积 重 叠 部分 图 12.1 锚固区局部承压计算图（尺寸单位：mm） 12.1 局部受压尺寸要求 配置间接钢筋的混凝土构件,其局部受压区的尺寸应满足下列锚下混凝土抗裂计算的要求： AfFcdsldln03 . 1 （121） 式中 0结构重要性系数,这里0=1.0； 局部受压面积上的局部压力设计值,后张法锚头局压区应取1.2倍张拉时的最大压力,所以局部压力设计值为 Fld ； KNFld8 .117170013952 . 1 s混凝土局部承压修正系数, s=1.0； 张拉锚固时混凝土轴心抗压强度设计值,混凝土强度达到设计强度的90%时张拉,此时混凝土强度等级相当于0.9C50=C45,fcdMPfacd5 .20; 63 东北林业大学本科毕业设计 混凝土局部承压承载力提高系数,AAlb; 混凝土局部受压面积,AAl,lnAln为扣除孔洞后面积,Al为不扣除孔洞面积;对于具有喇叭管并与垫板连成整体的锚具,Aln可取垫板面积扣除喇叭管尾端内孔面积;本设计采用的即为此类锚具,喇叭管尾端内孔直径为70mm,所以 225600160160mmAl 22ln21752470160160mmA Ab局部受压计算底面积;局部受压面积为边长是160mm的正方形,根据公路桥规中的计算方法,局部承压计算底面为宽400mm,长480mm的矩形,此时和的局部承压计算底面有重叠(图中阴影部分)考虑到局部承压计算底面积重叠的情况及公路桥规对其取“同心、对称”的原则,这里取的局部承有压计算底面为400mm(120+160+120)mm的矩形。 N2N3N2 2160000400400mmAb 5 . 225600/160000/AAlb 所以 217525 .205 . 20 . 13 . 13 . 1lnAfcds = )108 .1171(1023.1449303NNFld计算表明,局部承压区尺寸满足要求。 12.2 局部抗压承载力计算 配置间接钢筋的局部受压构件,其局部抗压承载力计算公式为 AffFsdcorvcdsldkln0)(9 . 0 （122） 且须满足 1AAlcorcor 式中 局部受压面积上的局部压力设计值,FldKNFld8 .1171; 混凝土核心面积,可取局部受压计算底面积范围以内的间接钢筋所包罗的 Acor 64 诸永高速公路岩坦桥右线施工图设计诸永高速公路岩坦桥右线施工图设计 面积,这里配置螺旋钢筋(图12.1),得 22283534/190mmAcor 1052. 12560028353AAlcorcor k间接钢筋影响系数;混凝土等级为C50及以下时,取=2.0; k v间接钢筋体积配筋率;局部承压区配置直径为10mm的HRB335钢筋,单根钢筋截面积为78.54,所以 2mm 0413. 04019054.7844SdAcorsslsv C45混凝土;将上述各计算值代入局部抗压承载力计算公式,可得到 MPfacd5 .20fFcdsu(9 . 0Afsdcorvkln) =21752)280052. 10413. 025 .205 . 21 (9 . 0 =)8 .1171(63.14790KNFld 故局部抗压承载力计算通过。 65 东北林业大学本科毕业设计 13 横隔梁计算 13.1 确定作用在跨中横隔梁上的可变作用 鉴于具有多根内横隔梁的桥梁跨中处的横隔梁受力最大， 通常可只计算跨中横隔梁的作用效应，其余横隔梁可依据跨中横隔梁偏安全地选用相同的截面尺寸和配筋。 根据桥规4.3.1条规定，桥梁结构的局部加载计算应采用车辆荷载，图13.1示出了跨中横隔梁的最不利荷载布置。 图 13.1 跨中横隔梁的受载图式（尺寸单位：mm） 纵向一行车轮对跨中横隔梁的计算荷载为： )(80.123) 11407686. 0140(21210KNiipp 跨中横隔梁受力影响线的面积： )(05. 6) 105. 621(22m 13.2 跨中横隔梁的作用效应影响线 通常横隔梁弯矩为靠近桥中线的截面较大，而剪力则在靠近两侧边缘处的截面较大。 所以， 如图13.2所示的跨中横隔梁， 本设计只取A，B两个截面计算横隔梁的弯矩，取1号梁右和2号梁右截面计算剪力。 本设计采用修正的刚性横梁法计算横隔梁作用效应，先需作出相应的作用效应影响线。 13.2.1 绘制弯矩影响线 （1）计算公式 66 诸永高速公路岩坦桥右线施工图设计诸永高速公路岩坦桥右线施工图设计 如图13.2a所示，在桥梁 跨中当单位荷载P=1作用在j号梁轴上时，i号所受的作用为竖向力ij（考虑主梁抗扭） 。 因此，由平衡条件可写出A截面的弯矩计算公式为： 当P=1作用在截面A左侧时： jAAAjAjAjjAebbbM,332211,1 即 ebbbAAjAjAjjA332211, 式中：bi号梁轴到A截面的距离； iA e单位荷载P=1作用位置到A截面的距离。 A当P=1作用在截面A右侧时同理可得： bbbAjAjAjjA332211, 计算弯矩影响线值 表表 131 各梁横向分布竖标值各梁横向分布竖标值 梁号 1 i 2i 3i 4i 5i 6i 1 0.506 0.3702 0.2345 0.0988 -0.0369 -0.1726 2 0.3702 0.2888 0.2074 0.1260 0.0445 -0.0369 3 0.2345 0.2074 0.1802 0.1531 0.1260 0.0988 注：此表同前面的表44。 对于A截面的弯矩影响线可计算如下： MAP=1作用在1号梁轴时： ebbbAAAAA3312211111 , =1249. 125 . 225 . 02345. 025 . 13703. 025 . 25060. 0 P=1作用在5号梁轴时： bbbAAAA3352251155 , 0.0369 2.5 20.0445 1.5 20.126 0.5 20.075P=1作用在6号梁轴时： bbbAAAA3362261166 , =8749. 025 . 00988. 025 . 1)0369. 0(25 . 21726. 0 67 东北林业大学本科毕业设计 根据上述三点坐标和A截面位置， 便可绘出影响线如图15所示。 同理，M影响线计算如下： MAB2356. 1423702. 04506. 00 . 420 . 421111B 0586. 020445. 04)0369. 0(20 . 425155B 7642. 02)0369. 0(4)1726. 0(20 . 426166B 绘出影响线如图13.2所示。 MB13.2.2 绘制剪力影响线 （1）1号主梁右截面的剪力V影响线计算: 右1P=1作用在计算截面以右时: iVi111(即为1号梁的荷载横向影响线,参见图4.5) P=1作用在计算截面以左时: 1111iVi绘成的V影响线如图13.2所示. 右1（2）2号主梁右截面的剪力V影响线计算: 右2P=1作用在计算截面以右时: iiVi2122 如P=1作用在3号梁轴上时: 4419. 02074. 02345. 02313223V同理: 2095. 02616226VP=1作用在计算截面以左时: 12122iiVi绘成的V影响线如图13.2所示。 右2 68 诸永高速公路岩坦桥右线施工图设计诸永高速公路岩坦桥右线施工图设计 1801001801801801301801801301800.6590.46360.32250.12700.5060.38390.29560.1735-1.2356-0.070911.3526-0.05274-0.76420.81740.64494MA影响线MB影响线V1右影响线V2右影响线2001301.499851301800.0853-0.036860.341-1.1249-0.8749-0.494180-0.1275-0.1726-0.209520020020020010050110050 图 13.2 中横隔梁作用效应影响线图（尺寸单位：mm） 13.3 截面作用效应计算 计算公式: qpios0)1 ( （131） 式中: 横隔梁冲击系数,根据桥规4.3.2条,取0.3; 车道折减系数,三车道为0.78; 车辆对于跨中横隔梁的计算荷载; p0 q人群对于跨中横隔梁的计算荷载; 0 i与计算荷载相对应横隔梁作用效应影响线的竖标值; p0 影响线面积。 69 东北林业大学本科毕业设计 可变作用车辆在相应影响线上的最不利位置加载见图18所示,截面作用效应的计算均列于表132内。 p0表 132 横隔梁截面作用效应计算表 汽车(kN) p0 123.80 i -0.12750.8174 1.4999 0.6449 MA (kN.m) 两车道 MA456.55 i -1.2356-0.0709-0.0527-0.7642 MB (kN.m) MB汽 -341.74 i 0.5060 0.3839 0.2956 0.1735 0.0853 -0.0369三车道V 右汽1176.68 V右1 (kN) 两车道V 右汽1195.64 i 0.659 0.4676 0.3225 0.1270 V右2 (kN) 两车道V 右汽2253.01 组合 MAmax(kN.m) 0+1.4456.55=639.17 MBmin(kN.m) 0+1.4(-341.74)=-478.44 荷 载 组合 V(kN) 0+1.4253.01=354.21 图 13.3 正弯矩配筋 图 13.4 负弯矩配筋 70 诸永高速公路岩坦桥右线施工图设计诸永高速公路岩坦桥右线施工图设计 13.4 截面配筋计算 图13.3和图13.4分别表示横隔梁正弯矩配筋(620布置在下缘)和负弯矩配筋(4布置在上缘),并且示出配筋计算的截面。 剪力钢筋选用间距s为20cm的2208双肢箍筋.经过横隔梁正截面和斜截面承载力的验算,上述配筋均能满足规范的有关规定。由于这里的计算方法与主梁截面承载力验算相同,故从略。 71 东北林业大学本科毕业设计 14 行车道板计算 考虑到主梁翼缘板内钢筋是连续的,故行车道板可按悬臂板(边梁)和两端固结的连续板(中梁)两种情况来计算。 14.1 悬臂板荷载效应计算 由于宽跨比大于2,故按单向板计算,悬臂长度为0.92m。 14.1.1 永久作用 （1）主梁架设完毕时 桥面板可看成92cm的单向悬臂板,计算图式见图14.1b。 p 图 14.1 悬臂板计算图式 计算悬臂根部一期永久作用效应为: 弯矩: ).(64. 14 . 025108. 0213192. 025115. 021221mKNMg 剪力: )(85. 34 . 025108. 02192. 025115. 01KNVg 成桥后 桥面现浇部分完成后,施工二期永久作用,此时桥面板可看成净跨径为0.92m的悬臂 72 诸永高速公路岩坦桥右线施工图设计诸永高速公路岩坦桥右线施工图设计 单向板,计算图式如图14.1c所示.图中:)/(75. 325115. 01mKNg,为现浇部分悬臂板自重;P=6.48kN,为防撞栏重力,为计算二期永久作用效应如下: 弯矩: ).(34. 4)25. 092. 0(48. 62mKNMg 剪力: )(48. 62KNVg总永久作用效应 综上所述,悬臂根部永久作用效应为: 弯矩: ).(98. 534. 464. 1mKNMg剪力: )(33.1048. 685. 3KNVg14.1.2 可变作用 悬臂板处无可变作用。 14.1.3 承载能力极限状态作用基本组合 按桥规4.16条: ).(18. 7)98. 5(2 . 12 . 1mKNMMgd )(40.1233.102 . 12 . 1KNVVgd 14.2 连续板荷载效应计算 14.2.1 永久作用效应 主梁架设完毕时 桥面板可看成72cm的悬臂单向板,计算图式见图,其根部一期永久作用效应为: 弯矩: ).(64. 14 . 025108. 0213192. 025115. 021221mKNMg 剪力: )( 1 . 34 . 025108. 02172. 025115. 01KNVg 成桥以后 先计算简支板的跨中弯矩和支点剪力值.根据公预规4.1.2条.梁肋间的板,其计算 73 东北林业大学本科毕业设计 跨径按下列规定取用: 计算弯矩时,tll0,但不大于bll0;本设计ml99. 115. 084. 1 计算剪力时: ;本设计ll0ml84. 1 其中: 板的计算跨径; l l板的净跨径; 0t板的厚度; b梁肋宽度。 计算图式见图14.2。 图 14.2 简支板二期永久作用计算图式（尺寸单位：mm） 图14.2中:mKNg/75. 31,为现浇部分桥面板的自重;07. 025109. 02g mKN/86. 3231,是二期永久作用,包括9cm的混凝土垫层和7cm的沥青面层.计算得到简支板跨中二期永久作用弯矩,及支点二期永久作用剪力为: ).(58. 286. 34975. 099. 15 . 075. 32 . 0)4975. 03975. 0(2mKNMg )(3 . 486. 392. 075. 32 . 02KNVg 总永久作用效应 综上所述,支点断面永久作用弯矩为:).(84. 258. 27 . 003. 1mKNMsg 支点断面永久作用弯矩为:)(4 . 73 . 41 . 3KNVsg 74 诸永高速公路岩坦桥右线施工图设计诸永高速公路岩坦桥右线施工图设计 75 ) 跨中断面永久作用弯矩为:.(29. 158. 25 . 0mKNMcg 14.2.2 可变作用 根据 桥规4.3.1条,桥梁结构局部加载时,汽车荷载采用车辆荷载.根据 桥规4.3.1-2,后轮着地宽度b及长度为: 1a1 a=0.2m, b=0.6m 11平行于板的跨径方向的荷载分布宽度: )(