毕业设计（论文）-预应力混凝土空心板桥设计.doc

目录前 言1摘 要2一、 水文计算41.1桥位计算41.1.1 设计流量41.1.2 设计水位61.1.3桥孔净长61.2桥面标高81.3桥下河床冲刷81.3.1一般冲刷81.3.2局部冲刷（按“65-1”修正式计算）101.3.3墩台基础最大冲刷111.3.4桥墩基底最小埋置深度的确定12二、 设计资料132.1设计荷载132.2桥面跨径及桥宽132.3主要材料132.3.1混凝土132.3.2钢筋132.3.3板式橡胶支座132.3.4施工工艺132.3.5计算方法及理论132.3.6设计依据13三、 预应力简支空心板桥结构计算143.1构造形式以及尺寸选定143.2空心板毛截面几何特性计算153.2.1中板153.2.2边板163.3作用效应计算173.3.1永久作用效应计算173.3.2可变作用效应计算193.3.3荷载横向分布系数汇总243.3.4活载内力计算253.3.5计算作用效应组合303.3.6主梁内力组合323.4预应力刚筋面积的估算及预应及钢筋布置323.4.1估算预应力钢筋面积323.4.2钢束布置333.5换算截面和净截面几何特性计算363.5.1 换算截面面积373.5.2 换算截面重心位置373.5.3 换算截面惯性矩383.5.4 换算截面弹性抵抗矩393.5.5净截面的几何特性计算393.6承载能力极限状态计算403.6.1跨中截面正截面抗弯承载力计算403.6.2斜截面抗剪承载力计算413.6.3预应力损失估算443.6.4预应力损失组合493.7正常使用极限状态计算503.7.1正截面抗裂性验算503.7.2斜截面抗裂性验算523.8变形计算553.8.1正常使用阶段的挠度计算553.8.2预应力引起的上拱度计算563.8.3预拱度的设置563.9持久状态应力计算573.9.1 跨中截面混凝土法向压应力验算573.9.2 跨中截面预应力钢绞线拉应力验算573.9.3 斜截面主应力验算573.10 短暂状态应力验算603.10.1 跨中截面603.10.2 截面613.10.3 支点截面613.11 最小配筋率复核633.12铰缝计算643.12.1铰缝剪力计算653.12.2铰缝抗剪强度计算673.13支座计算673.13.1确定支座平面尺寸673.13.2 确定支座的厚度683.13.3 验算支座的偏转情况693.13.4 验算支座的抗滑稳定性69四、下部结构计算704.1 盖梁计算704.1.1上部结构永久荷载见表4-1.704.1.2盖梁自重及内力计算（图4-1）见表4-2.704.1.3.可变荷载计算724.1.4上部荷载与活载反力汇总结果（表5-6）794.1.5墩柱反力计算804.1.6 盖梁的配筋设计844.2墩柱设计864.2.1恒载计算864.2.2 截面配筋计算及应力验算884.3桩基设计924.3.1桩长的确定924.3.2桩的内力计算934.3.3墩顶纵向水平位移的验算964.3.4桩基配筋设计974.4埋置式桥台设计984.4.1桥台和基础构造尺寸拟定984.4.2荷载的计算984.3.3支座活载反力计算1024.3.4 支座摩阻力1044.5 荷载组合汇总1044.6 地基承载力验算1064.6.1 台前、台后填土对基底产生的附加应力计算1064.6.2基底压力计算1074.6.3 地基承载力验算1084.7 基底的偏心距验算1084.8基础稳定性验算1084.8.1 倾覆稳定性验算1084.8.2 滑动稳定性验算109致谢110参考文献1114前 言毕业设计是培养学生综合运用所学的基础理论、基本知识和基本技能，分析和解决实际问题的能力。它具有很强实践性和综合性，是培养学生独立工作的一种良好途径和方法。在设计过程中，我重温和巩固了以前所学的基础理论和专业技术知识，弥补了自身在这些方面的欠缺，同时更深刻地体会到了作为一名路桥工作者无论是在设计还是在施工过程中，都必须以科学严谨的态度将理论与实践切实联系起来。在设计中，我翻阅了大量的参考资料，努力使所学的知识不断地系统化，不断地融会贯通。本设计是河北省石家庄市平山治河桥上修建一座板桥，要求完成必要的毕业论文及桥梁总体布置图、主梁一般构造图、桥台构造图等图纸。拟建大桥距平山水文站基线下游约80m。其中河东岸引桥高架跨越沿江南路、建设路后与建宁大道平交，河西岸引桥高架跨越滨江南路后与长江南路平交，另外河西岸设有半互通式立交将大桥与滨江南路相互联接。本次预应力的空心板桥的设计中，桥梁平面位于直线上，桥梁起点桩号K0+411.29,桥梁终点桩号K0+654.29。桥中线与河槽方向正交，桥梁设计等级为公路-I级。在设计中用到了材料力学、混凝土结构设计原理、结构力学、桥梁工程等学科的诸多知识。同时还从图书馆借阅了大量教学参考书，力求在设计过程中尽量做到规范、合理、清楚。此次设计使我所学的基础理论和专业技术知识更加系统、巩固、延伸和拓展，在设计计算的过程中，对力学计算和分析有了更进一步的掌握，对Auto CAD、Office等软件有了更熟练的掌握，从而使我的在土木工程方面的综合水平有了较大的提高，对我以后从事桥梁方面的工作具有很好的指导意义。论文共分四章进行阐述，并配有多幅插图，力求更具说服力。限于本人水平和资料不足，设计中肯定存在诸多不足，敬请老师和同学多多批评指正！在设计过程中，得到了杨俊老师及路桥教研室其他老师的悉心指导，谨此表示感谢！ 摘 要本次设计的题目是平山治河预应力空心板桥的设计。本设计采用预应力混凝土空心板桥，跨径布置为（1220）m，主梁为变截面空心板。跨中板高为0.85m，支点梁高为0.85m。桥墩为梁柱式桥墩，桥台采用埋置式桥台。本文主要阐述了该桥的设计和计算过程。首先进行水文计算，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，最后进行下部结构验算。具体包括以下几个部分：1. 水文计算；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；11. 下部结构验算。关 键 词：预应力混凝土 空心板桥 桩柱式桥墩 埋置式桥台ABSTRACTThis design is entitled Ping Shanzhi river prestressed concreted slab bridge design.The design uses a prestressed concrete slab bridge, span arrangement (12 20) m, the main beam of variable cross-section the support is 0.85m,and the the design and calculation process of the bridge.Firstly, bridge design.Secondly perform the calculation of the internal force and reinforcing bar on the superstructure.Thirdly,check the intensity,stress and deflection.Finally,check the substructure.The main points of the design are as the follows. 1. Hydrological calculations;2.The arrangement of the bridge types;3.The units partition of the structute;4.The calculation of the internal force of dead load;5.The calculation of the internal force of movable load;6.The combination of every kind of load;7.The arrangement of prestressed reinforcing bar;8.The calculation of the prestressed loss;9.The check of the section intensity;10.The check of the section stress and deflection;11.The check the substructure.Keywords: Prestressed conctete Hollow Slab Post-beam pier Embedded abutment.一、 水文计算1.1桥位计算1.1.1 设计流量平山水文站水文基线位于拟建桥梁上游80m处，该站可提供1962年至1990年的逐年最大流量与相应水位的连续观测资料。过水面积A和水面宽度B可根据河流横断面图列表计算。图1-1 河流横断面图连续观测资料年限，n=1990-1962+1=29（年），现将系列资料按递降排列。表1-1 系列资料按递降排列表序号备注序号备注189006.45741.69163480.2520.06287506.34840.3173460.2510.06382505.98635.83183250.2360.056420901.5162.3192860.2080.043511400.8270.68202840.2060.042611000.7980.64212630.1910.03679860.7150.51222550.1850.03489300.6750.46232480.180.03298310.6030.36242230.1620.026107620.5530.31252100.1520.023116950.5040.25262100.1520.023126270.4550.21271940.1410.02135670.4110.17281510.110.012145460.3960.1629400.0290.001154140.30.0939971124.428均值： 变差系数： 由地区水文关系，偏差系数 ，。设计频率P=1%,查表则设计流量1.1.2 设计水位利用连续观测资料绘制水文站Q=f(H)关系曲线，如图，根据可查出相应的图1-2 水文站关系曲线 桥位河段比降 i=0.0038 桥位中线断面设计水位： 1.1.3桥孔净长有关参数详见下表。表1.2 水文计算表桩号距离Dm水位m地面高程m水深hm始+414.370129.5129.50000+4227.63129.5124.05.55.59.7120.98+44220129.5124.15.40.120.00109.00+45715129.5123.46.10.715.0286.25+47619129.5123.56.00.119.00105.45+50024129.5122.76.80.824.01153.60+52020129.5122.07.50.720.01143.00+54222129.5122.37.20.322.00161.70+55917129.5122.86.70.517.01118.15+56910129.5123.16.40.310.0065.50+58213129.5123.46.10.313.0081.25+59210129.5123.06.50.410.0163.00+60412129.5124.55.01.512.0969.00+61511129.5124.84.70.311.0053.35+63217129.5124.05.50.817.0286.70+6342129.5124.55.70.52.0610.50+65117129.5124.05.50.517.0189.75+654.02终3.02129.5129.505.56.288.305239.65129.5245.241425.485水力半径 平均水深 糙率系数选取，则断面流量 与设计流量非常接近，其误差为： 可见误差很小。桥孔净长： 故桥梁布孔方案按240m左右为宜。布孔方案为：1.2桥面标高从桥轴中线位置计算。该桥桥面净空：净7.0+20.75m。根据现场调查壅水值0.4m,浪高取0.6m，共为1.0m，主梁高1.5m，桥面铺装为10cm厚防水混凝土（C30）上铺5cm厚沥青混凝土，桥面设双向横坡。则桥轴中线处桥面设计标高为：1.3桥下河床冲刷1.3.1一般冲刷（1）用“64-2”计算，取墩柱直径1.0m。故 造床河流水位取与相应水位，由Q=f(H)曲线查的相应水位为124.6m。表1.3 过水面积计算表桩号距离Dm水位m地面高程水深hmK+420.930124.6124.600+4221.07124.00.60.321+44220124.10.511.00+45715123.41.212.73+47619123.51.121.85+50024122.71.936.00+52020122.02.645.00+54222122.32.353.90+55917122.81.834.85+56910123.11.516.50+58213123.41.217.55+59210123.01.64.00+60412124.50.110.20+607.673.67124.600.18186.74274.11平均水深： （2）用“64-1”式计算桥台台前锥坡阻水平均宽，两台共暂取4m，则实际桥孔净长：利用河床土质筛分资料计算其平均粒径：含沙量取E=0.86，则桥位中线断面设计水位为：采用“64-2”式计算的结果，取=11.99m。1.3.2局部冲刷（按“65-1”修正式计算）墩前冲刷后流速 泥沙启动流速起冲流速按动床冲刷情况计算桥位中线断面设计水位（按65-2式）1.3.3墩台基础最大冲刷桥墩处的最低冲刷线高程 桥墩处最大冲刷深度 桥台处不计局部冲刷，最大冲刷深参考其他设计资料取用3.69m。1.3.4桥墩基底最小埋置深度的确定查表可得，桥墩基底最小埋置深度为基底埋深安全值加上总冲刷深度之和，即： 2、 设计资料2.1设计荷载本桥设计荷载等级确定为汽车荷载（公路-级），人群荷载为3.0。2.2桥面跨径及桥宽标准跨径：计算跨径：桥面净空：净7.0+20.75米主梁全长：19.96m2.3主要材料2.3.1混凝土采用C50混凝土浇筑预制主梁，栏杆和人行道板采用C30混凝土，C30防水混凝土和沥青混凝土磨耗层；绞缝采用C40混凝土浇筑，封锚混凝土也使用C40，桥面连续采用C30混凝土。2.3.2钢筋主要采用HRB335钢筋。预应力筋为17股钢绞线，直径15.2mm，截面面积1390，抗拉标准强度，弹性模量。采用后张法施工工艺，预应力钢绞线沿板跨长直线布置。2.3.3板式橡胶支座采用三元乙丙橡胶，耐寒型，尺寸根据计算确定。2.3.4施工工艺后张法施工。2.3.5计算方法及理论极限状态设计2.3.6设计依据通用规范公预规3、 预应力简支空心板桥结构计算3.1构造形式以及尺寸选定 桥面净空：净7+20.75m。全桥宽采用8块C50预置预应力混凝土空心板（2块边板，6块中板）每块中板宽1m，板厚85cm。采用后张法施工工艺，预应力钢筋采用17股钢绞线，直径15.2mm，截面面积139，抗拉强度标准值，抗拉设计值，弹性模量。C50混凝土空心板的抗拉强度标准值，抗拉强度设计值，抗拉强度标准值，抗拉强度设计值。全桥空心板横断面布置如图3-1所示，每块空心板截面及构造尺寸图。图3-1 桥梁横断面图（单位:cm）图3-2 空心板截面构造尺寸图（单位:cm）3.2空心板毛截面几何特性计算本设计预制空心板的毛截面几何特性采用分块面积累加法计算，如图3-3所示，图3-3 预制中板、边板断面分块示意图（单位：cm）先按长和宽分别为板轮廓的长和宽的矩形计算，然后与图中所示的挖空面积叠加，叠加时挖空部分按负面积计算，最后再用迈达斯civil进行校核。预制中板挖空部分以后得到的截面，其几何特性用下列公式计算。毛截面面积 对截面上缘面积矩毛截面重心至截面上缘距离毛截面对自身重心轴的惯性矩3.2.1中板3.2.1.1毛截面面积3.2.1.2毛截面重心至截面上缘距离3.2.1.3毛截面对重心轴的惯性矩表3.1 预制中板的毛截面几何特性分块号各分块面积重心距上缘面积矩对重心惯性矩重心到截面重心1-251.67-41.75-34.743.01-46246.5-46281.22-70035.00-24500-285833.39.68-65591.7-3514253-32546.67-16334.5-76284.7-1.99-1287.0-77571.74-5071.67-3583.5-69.4-26.99-36423.0-36353.65-282640.00-113040-636172.54.68-61896.2-698068.76875542.50372087.55271239.92.1841607.35312846.3全截面合计482744.68214587.84272844.9-169837.14103007.83.2.2边板3.2.2.1毛截面面积3.2.2.2毛截面重心至截面上缘距离 3.2.2.3毛截面对重心轴的惯性矩表3-2 预制边板的毛截面几何特性分块号各分块面积重心距上缘面积矩对重心惯性矩重心到截面重心1-12.51.67-20.87-17.440.35-20351.5-20372.42-35035.00-12250-142916.77.02-17248.2-160164.83-162.546.67-7583.88-38142.4-4.65-3513.7-41656.14-2571.67-1791.75-34.7-29.65-21978.1-22012.85-282640.00-113040-636172.52.02-115312.2-751484.76250512502083.337.02342620.1344703.4762.511.67729.37586.830.3557570.25765788457.542.5359443.755092119.8-0.481948.65094068.4全截面合计539442.02226736.6254277006.2223735.246007383.3作用效应计算3.3.1永久作用效应计算3.3.1.1空心板自重（一期恒载）中板： 边板： 3.3.1.2板间接头（二期恒载）中板： 边板： 3.3.1.3桥面系自重（三期恒载）（1） 单侧人行道8cm方砖： 5cm沙垫层：路缘石：17cm二灰土：10cm现浇混凝土：人行道总重：取（2） 行车道部分：桥面铺装采用等厚度10cm厚C40防水混凝土，和5cm厚沥青混凝土，则全桥宽铺每延米总重为： 则中板： （3） 单侧栏杆：参照其他桥梁，取单侧则边板： 3.3.1.4恒载内力计算（1） 主梁恒载总和表3-3 主梁恒载综合表板荷载第一期荷载第二期荷载第三期荷载总计g中板12.072.8454.1419.055边板13.491.42822.91（2） 计算公式： 设x为计算截面离左支座的距离，并令,则：主梁弯矩和剪力的计算公式分别为：简支梁恒载内力计算结果见下表。表3-4 恒载内力汇总表项目内力L2L4L8L4L8支点47.5335.6520.804.887.319.75一期恒载中板5744302515988118边板6414812816699132二期恒载中板13510259142128边板68513071014三期恒载中板19714886203040边板380285166395878中板90668039693139186边板10898174771121672243.3.2可变作用效应计算 汽车荷载采用公路-I级荷载，它由车道荷载级车辆荷载组成。通用规范规定桥梁结构整体计算采用车道荷载。3.3.2.1荷载横向分布系数计算（1） 支座处的荷载横向分布系数计算 按杠杆原理法计算。首先，绘制横向影响线图，在横向线上按最不利荷载布置，如图4-6所示图3-4 利用刚刚原理法计算荷载横向分布系数1号板： 2号板：3号板：4号板：3.3.2.2跨中的荷载横向分布系数计算预制板间采用企口缝连接，所以跨中的荷载横向分布系数按铰接板法计算。空心板的刚度参数 式中：为空心板截面的抗扭刚度，可简化成下图所示的单箱截面，按单箱近似计算。 图3-5 简化单箱截面图其中 b=103-21.5=81.5cm =10cm =15cm=21.5cm-n）、和下梗肋（b-b）等三处分别进行主拉应力验算，其他截面采用同样的方法验算，计算过程及结果见表29表31。预制的全预应力混凝土构件在作用短期效应组合下，斜截面混凝土的主拉应力应符合下列要求： 式中：由作用短期效应组合和预应力产生的混凝土主拉应力，按下式计算：式中：在计算主应力点，由作用短期效应组合和预应力产生的混凝土法向应力； 在计算主应力点，由作用短期效应组合和预应力产生的混凝土剪应力。上梗肋处：(1)剪应力(2)正应力：(3)主应力形心轴处：(1)剪应力 (2)正应力：(3)主应力下梗肋处：(1)剪应力(2)正应力：(3)主应力主应力计算结果表明，形心轴处注拉应力最大：说明斜截面抗裂性满足要求。3.8变形计算3.8.1正常使用阶段的挠度计算 使用阶段的挠度值，按短期荷载效应组合计算，并考虑挠度长期增长系数，对于C50混凝土，通过插值可得，对于部分预应力A类构件，使用阶段的挠度计算时，抗弯刚度。取跨中截面尺寸及配筋情况确定：1、可变荷载作用引起的挠度现将可变荷载作为均布荷载作用在主梁上，则荷载短期效应的可变荷载值为：由可变荷载引起的简支梁跨中截面的挠度值为：考虑长期效应的可变荷载引起的挠度值为：2、考虑长期效应的恒载引起的挠度3.8.2预应力引起的上拱度计算采用L4截面处的使用阶段那永存预加预加力矩作为全梁平均预加力矩计算值，即：截面惯性矩仍采用梁L4处截面惯性矩。则主梁跨中截面上拱度为：考虑长期效应的预加力引起的上拱值为：3.8.3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值的挠度值为：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，故此不需要设置预拱度。3.9持久状态应力计算持久状态应力验算应计算使用阶段正截面混凝土的法向压应力、预应力钢筋的拉应力及斜截面的主压应力。计算时作用取标准值，不计分项系数，汽车荷载考虑冲击系数。3.9.1 跨中截面混凝土法向压应力验算跨中截面的有效预应力：则：3.9.2 跨中截面预应力钢绞线拉应力验算式中：按荷载效应标准值计算的预应力钢绞线重心处混凝土法向应力。3.9.3 斜截面主应力验算斜截面主应力计算选取支点截面的对其上梗肋（a-a）、形心轴（n-n）、和下梗肋（b-b）等三处分别进行主拉应力验算，在标准值效应组合和预加力作用下产生的主压应力和主拉应力计算，并满足的要求。a-a纤维（上梗肋）：由前面计算得： 形心轴处： 下梗肋处： 计算结果表明使用阶段正截面混凝土法向应力、预应力钢筋拉力和斜截面主应力均满足规范要求。以上主拉应力最大值发生在形心轴纤维处为，按公预规7.1.6条，在区段，箍筋可按构造设置。在区段，箍筋间距按下列公式计算：式中：箍筋抗拉强度标准值，由前箍筋采用HRB335，其中；同一截面内箍筋的总截面面积，由前箍筋为双肢 ；腹板宽度，。则箍筋间距计算如下：采用。此时配箍率：按公预规9.3.13条，对于HRB335，不小于0.12%，满足要求。支点附近箍筋间距100mm，其他截面适当加大，需按计算决定，箍筋布置图见图11，既满足斜截面抗剪要求，也满足主拉应力计算要求，箍筋间距也满足不大于板高的一半即，以及不大于400mm的构造要求。3.10 短暂状态应力验算预应力混凝土受弯构件按短暂状态计算时，应计算构件在制造、运输及安装等施工阶段，由预加力（扣除相应的应力损失）、构件自重及其他施工荷载引起的截面应力，并满足公预规要求。为此，对于本桥应计算预应力钢绞线时预制空心板的板底压应力和板顶拉应力。空心板截面法向应力计算取跨中、l4、支点三个截面，计算如下。3.10.1 跨中截面由预加力产生的混凝土法向应力（由公预规6.1.5条）：式中： 2 由板自重产生的板截面上、下缘应力由表，空心板跨中截面板自重弯矩，则由板自重产生的截面法向应力为：由预加力及板自重共同作用，空心板上下缘产生的法向应力为：下缘应力：上缘应力：截面上下缘均为压应力，且小于，符合公预规要求。3.10.2 截面3 由板自重产生的板截面上、下缘应力由表，空心板L4截面板自重弯矩，则由板自重产生的截面法向应力为：由预加力及板自重共同作用，空心板上下缘产生的法向应力为：下缘应力：上缘应力：截面上下缘均为压应力，且小于，符合公预规要求。3.10.3 支点截面4 由板自重产生的板截面上、下缘应力自重在支点截面产生的弯矩为0，因此，支点截面跨中法向应力为：下缘压应力负值为拉应力，正值为压应力，压应力均满足公预规要求。由上述计算，支点截面上缘拉应力为：按公预规7.2.8条，预拉区（截面上缘）应配置纵向钢筋，并应按以下原则配置：当时，预拉区应配置其配筋率不小于0.4%的纵向钢筋。上述配筋率为，为预拉区普通钢筋截面积，为截面毛截面面积， 。由上述规定得到时的纵向钢筋配筋率为0.004，则 。 预拉区的纵向钢筋宜采用带肋钢筋，其直径不宜大于14mm，现采用HRB335钢筋，则 ，大于，满足要求，布置在空心板支点截面上边缘，见图3-16。图3-16 空心板支点截面钢筋布置图（尺寸单位：cm）3.11 最小配筋率复核按公预规9.1.12条，预应力混凝土受弯构件最小配筋率应满足下列要求：式中：受弯构件正截面承载力设计值，由前面计算得；受弯构件正截面开裂弯矩值，按下式计算：其中扣除全部预应力损失后预应力钢筋和普通钢筋合力在构件抗裂边缘产生的混凝土预压应力，由前面计算得；换算截面重心轴以上部分对重心轴的静矩，其值为换算截面抗裂边缘的弹性抵抗矩，由前面计算得混凝土轴心抗拉标准值，C50，。代入计算式得：，满足公预规要求。3.12铰缝计算 图3-17 铰缝剪力计算示意图（尺寸单位：cm）3.12.1铰缝剪力计算（1）铰缝剪力影响线的计算：铰缝剪力近似按荷载横向分布理论计算。设铰缝剪力沿空心板跨长方向按半波正弦曲线分布，则由铰缝半横向分布系数计算可求得铰缝剪力影响线，铰缝剪力影响线的计算表达式为：当单位荷载作用在铰缝以左时，铰缝处的剪力为；当单位荷载作用在铰缝以右时，铰缝处的剪力为；式中：铰缝以左各版的荷载横向分布影响线竖坐标之和。计算结果见表3-17，据此可绘制铰缝的剪力影响线。表3-17 铰缝剪力影响线计算表荷载位置项目123456780.1820.1620.1400.1220.1100.1000.0940.0900.3440.3220.2950.2480.2230.2040.1910.1840.4840.4670.4420.3830.3440.3140.2950.2840.6060.5940.5770.5230.4770.4350.4200.3940.818-0.162-0.140-0.122-0.110-0.100-0.094-0.0900.6560.678-0.295-0.248-0.223-0.204-0.191-0.1840.5160.5330.558-0.383-0.344-0.314-0.295-0.2840.3840.4060.4230.477-0.477-0.435-0.420-0.394经试算比较，铰缝最大剪力发生在第4号和第5号板之间，即为最不利，现画出影响线，见图3-17，并于其上布置汽车荷载，得铰缝的横向分布系数如下：图3-17 剪力影响线及横向最不利加载图（尺寸单位：cm） （2）铰缝剪力计算公路级车道荷载中的均布荷载，沿板桥纵向展开成半波正弦荷载时，其表达式为其跨中峰值为：。车道荷载中的集度荷载展开成半波正弦荷载时，其表达式为：，跨中峰值为（集中荷载只作用于跨中）。计算铰缝剪力时，沿纵向取1m长铰缝考虑，并考虑汽车冲击系数及车道折减系数。则。按承载能力极限状态设计时的基本组合，则铰缝剪力效应组合设计值为：，其中假设铰缝自重。3.12.2铰缝抗剪强度计算按公路圬工桥涵设计规范4.0.13条规定，混凝土构件直接受剪时，可按下式计算 式中：铰缝剪力设计值，； 结构重要性系数， 铰缝受剪截面面积，铰缝受剪面积为，纵向取1m长铰缝，偏安全地取； 混凝土抗剪强度设计值，查公路圬工桥涵设计规范表3.3.2，铰缝为C30混凝土时，； 摩擦系数，采用； 与受剪截面垂直的压力标准值，近似认为。则 因此，铰缝抗剪承载力满足公路圬工桥涵设计规范要求。3.13支座计算由上述计算得支座压力标准值，其中结构自重引起的支座反力标准值为，公路级引起的支座反力标准值为（计入冲击力），由公路级引起的跨中挠度，假设主梁的计算温度。试设计圆形橡胶支座。3.13.1确定支座平面尺寸选定支座的平面尺寸为直径18cm的圆形的橡胶支座，采用中间层橡胶厚度。（1）计算支座的平面形状系数S: （2）计算橡胶支座的弹性模量 （3）验算橡胶支座的承压强度 （合格）3.13.2 确定支座的厚度（1）主梁的计算温度为，温度变形由两端的支座均摊，则每一支座承受的水平位移为： （2）为了计算汽车荷载制动力引起的水平位移，首先要确定作用在每一支座上的制动力，对于19.5m桥跨，一个设计车道上公路级车道荷载总重为： 则其制动力标准值为；但按桥规，不得小于90kN。经比较，去取总制动为90kN参与计算，八块板共32个支座，每个支座承受水平了。（3）确定需要的橡胶片总厚度：不计汽车制动力 计入汽车制动力 桥规的其他规定 选用4层钢板和5层橡胶片组成的支座，上下层橡胶片厚0.25cm，中间层厚0.5cm，薄钢板厚0.2cm，则：橡胶片总厚度 （合格）（4）支座总厚： 3.13.3 验算支座的偏转情况（1）计算支座的平均压缩变形式中：平均压缩变形（忽略薄钢板的变形）；支座抗压弹性模量橡胶弹性体体积模量，；板端转角。代入数据得：按桥规规定，尚应满足，即 （合格）（2）计算梁端转角：由关系式和可得：设结构自重作用下，板处于水平状态。已知公路级荷载下的跨中挠度，代人上式得：（3）验算偏转情况：即 （合格）3.13.4 验算支座的抗滑稳定性（1）计算温度变化引起的水平力： 验算滑动稳定性：式中 ：由结构自重的标准值和0.5倍汽车荷载标准值（计入冲击系数）引起的支座反力标准值；橡胶与混凝土间的摩擦系数以及与钢板间的摩擦系数；由汽车荷载引起的制动力标准值。则 （合格）以及 （合格）结果表明，支座不会发生相对滑动。四、下部结构计算4.1 盖梁计算4.1.1上部结构永久荷载见表4-1.表4-1 上部结构永久荷载每片边梁自重（kNm）每片中梁自重（kNm）一孔上部结构自重（kN）每一个支座恒载反力（kN）1、8号2-7号1、8号2-7号12.0713.4931282241864.1.2盖梁自重及内力计算（图4-1）见表4-2. 表4-2 盖梁自重产生的弯矩、剪力效应计算截面编号自重（kN）弯矩（kNm）剪力（kN）1-1-16.28-16.282-2-39.92-39.923-3-76.3293.284-465.9865.985-500 图4-1 盖梁尺寸图（尺寸单位：cm） 4.1.3.可变荷载计算（1）可变荷载横向分布系数计算：荷载对称布置时用杠杆法，非对称布置时用偏心受压法。1）公路I级a单列车，对称布置（图5-2）时：图4-2 单列车对称布置计算图（尺寸单位：cm）b.双列车，对称布置（图4-3）时：图4-3 双列车对称布置计算图（尺寸单位：cm）c.单、双列车，非对称布置（图4-4）由，已知， 则 图4-4 单、双列车非对称布置计算图（尺寸单位：cm）表4-3 单双车列非对称布置板的荷载横向分布系数板号荷载布置12345678单车列0.2890.2430.1960.1480.0640.0440.0075-0.040双车列0.3200.310