桥梁工程毕业设计毕业论文.doc

目录 桥梁工程毕业设计毕业论文桥梁工程毕业设计毕业论文 目目 录录 目 录 1 第 1 章 上部结构计算 1 1 设计资料 1 1 1 原始设计资料 1 1 2 设计资料 2 2 主体结构设计 4 2 1 横断面布置 4 3 主梁内力计算 6 3 1 恒载内力计算 7 3 2 活载内力计算 9 3 3 主梁荷载作用效应组合 18 4 预应力钢束的估算及其布置 21 4 1 跨中截面钢束的估算与确定 21 4 2 预应力钢束布置 22 5 计算主梁截面几何特性 26 5 1 截面面积及惯矩计算 26 5 2 各阶段截面对形心轴的静矩计算 29 6 预应力钢筋损失计算 35 6 1 预应力钢筋与管道之间摩擦引起的预应力损失 35 6 2 预应力直线钢筋由锚具变形 钢筋回缩和接缝压缩引起的预应力损失 36 6 3 混凝土构件由混凝土弹性压缩引起的预应力损失 37 6 4 预应力钢筋由钢筋松弛引起的预应力损失 40 6 5 由混凝土收缩 徐变引起的构件预应力钢筋的预应力损失 42 7 预加内力计算 46 8 主梁截面强度验算 47 8 1 截面强度验算 47 8 2 截面应力验算 51 8 3 截面抗裂性验算 55 9 主梁变形 挠度 计算 57 9 1 荷载短期效应组合下主梁挠度验算 57 9 2 预加力引起的上拱度计算 58 9 3 预拱度的设置 58 10 主梁端部的局部承压验算 59 10 1 局部承压区的截面尺寸验算 59 10 2 局部抗压承载力计算 60 11 桥面板计算 60 青海大学本科毕业设计 同仁县隆务河大桥方案九 青海大学建筑工程系 2 11 1 结构自重及其内力 60 11 2 汽车车辆荷载产生的内力 61 11 3 桥面板内力组合 62 11 4 桥面板的截面设计 配筋与强度验算 62 12 横隔梁计算 63 12 1 确定作用在跨中横隔梁上的计算荷载 63 12 2 绘制中横隔梁的内力影响线 64 12 3 横隔梁截面内力计算 65 12 4 横隔梁内力组合 66 12 5 横隔梁截面配筋计算 66 第 2 章 梁桥支座计算 68 1 选支座类型和平面尺寸 68 1 1 计算支座的平面形状系数 68 1 2 计算支座的弹性模量 68 1 3 验算支座的承压强度 68 第 3 章 桥梁下部结构设计 72 1 设计资料 72 2 盖梁计算 73 2 1 盖梁荷载计算 73 2 2 内力计算 82 2 3 盖梁内力汇总 84 2 4 截面配筋设计与承载力计算 84 3 桥墩墩柱计算 87 3 1 作用 荷载 计算 87 3 2 荷载效应组合 88 3 3 截面配筋及其验算 89 4 桩基础的设计与计算 91 4 1 作用效应计算 91 4 2 桩基础类型的确定 92 4 3 确定基桩长 根数 间距及其平面布置 92 4 4 桩的内力计算及其变位计算 93 4 5 群桩基础承载力和沉降量的计算 99 5 承台的计算 100 5 1 桩顶处的局部受压 100 5 2 桩对承台的冲剪验算 100 参考文献 103 致谢 104 第 1 章 上部结构计算 青海大学建筑工程系 1 第第 1 章章 上部结构计算上部结构计算 1 设计资料设计资料 1 1 原始设计资料 1 1 1 地形地貌资料 隆务河大桥地处同仁盆地 由于受构造和侵蚀剥蚀作用 此外 山势高俊 垂直分带明显 从 而形成河流湍急 落差大 切割剧烈 形成冲沟深崖 隆务河两侧发育有不连续的 级阶 地及高阶地 高阶地在隆务河两侧均有发育 不对称 西岸长约 4km 宽约 1500m 岸宽约 30m 长 约 50 100m 不甚明显 高阶地西岸坡残积层长约 50m 坡度 64 在局部地方形成在局部地方形 成高 15 18m 垂直的陡坎 在桥址处形成 3 5m 的陡坎 该陡坎宽约 300 500m 长约 50m 东岸 宽仅 10 30m 经人为改造与山前坡坡残积层混合 已在地形上无法区分 1 1 2 地层岩性资料 根据地质钻孔揭示 桥位处的地层为第四系的黄土 黄土状土 含漂石的卵石 第三系的泥岩 及白垩系砂砾岩组成 分述如下 填筑土 Qme 主要分布在隆务河 级阶地及高阶地表部 主要由生活垃圾 建筑垃圾 砖块 黄土状土 卵石 园砾组成 厚 3 11m 黄土状土 Q4al pl 分布在隆务河的 级阶地上 厚 2 0 18 0m 主要由细砂粉土 及粉质粘土组成 具湿陷性 局部地段被清除 含漂石的卵石 Q4al pl 青灰色 饱水 分布 级阶地下 分布在黄土状土下部厚 2 8 0m 下伏为白垩系砂砾岩 黄土状土 Q4dl pl 主要分布在构造剥蚀中高山的坡角处 结构杂乱 主要由含少量泥岩及砂 岩团块的黄土组成 有湿陷性 厚 1 15m 含漂石的卵石 Q4dl 仅分布在隆务河高阶地的前缘斜坡及陡坎处 分布范围小 结构杂乱 厚度 1 8m 黄土状土 Q3al pl 主要分布在隆务河的高阶地上 厚 5 20m 具湿陷性 下覆地层为第三 系泥岩 局部地段为白垩系砂砾岩 黄土状土 Q3dl 分布山体的滑坡处 面积较大 厚 30 50m 黄土 Q3eoL 主要在同仁地区的构造剥蚀中高山的顶部及坡面上 具垂直节理及大孔隙 厚 约 10 30m 含漂石的卵石 Q3al pl 分布在隆务河高阶地上 黄土状土下部 厚约 7 12m 泥岩 N 在同仁盆地均有分布 局部地段冲刷缺失 在高阶地前缘局部及山体中均有出露 为软硬相间 厚 50 200m 砂砾岩 K 在同仁盆地皆有分布 分布在第三系泥岩下部 在高台地及高阶地的局部地段 均有出露 1 1 3 气象水文资料 隆务河大桥所在区为黄南州所在地 地处青藏高原的东部 远离海洋 具有高原性大陆气候特 征 又兼有地方性气候特点 气温偏低 降水量小 蒸发量大 四季不分明 冬季寒冷漫长 夏季 凉爽短暂 日照时间长 根据同仁县气象站资料 年均气温 6 5 极端最高气温 39 2 极端最 青海大学本科毕业设计 同仁县隆务河大桥方案九 青海大学建筑工程系 2 低气温 17 6 相对湿度 61 5 历年平均风速成 1 6m s 大风天气 16 天 沙尘暴天气 2 5 天 历 年平均降水量 350 历年平均蒸发量 1650 降水多集中在 6 9 月份 占全年降雨量的 85 无霜期 168 天左右 最大冻土深度 1 08m 流域面积 4959 2 年均流量 22 9m3 s 年均迳流量 7 22 亿立方米 近年来水流量有所下降 同时隆务河 级阶地上存在地下水 高阶地在隆 务寺处出露一较大泉流量 10L s 其余地段未见地下水出露 1 1 4 地质构造与地震资料 设计的隆务河大桥地处祁吕贺山字型前弧西翼南缘部分和昆仑纬向构造带的头尾交接的复合部 位 在南北方向和东西方向两大水平压力交替作用下 经历了反复多次的构造运动 断裂 长约 5 为欧拉区域性大断裂的支断裂 断裂走向北北东向 倾向北 断裂破碎带宽度约 30m 为一 逆断裂 且沿断裂两侧发育有大量的大型和超大型滑坡的古老滑坡 在桥址下游 120m 处见有走向 270 倾向 47 方向小断层 断层长度约 1 破碎带宽度约 2m 为层间小断裂发生在白垩系 断 裂两侧沿层面见有大量的镜面擦痕 据有关资料 1962 2004 年同仁地区发生有感地震八次 已 发生地震震级皆小于 5 级 从震中分布规律上看 地震区域性断裂控制 根据 中国地震参数区划 图 GB18306 2001 及 地震动峰值加速度分布与地震基本烈度对照表 桥址区地震动峰值加 速度为 0 10g 地震动反应谱特征周期 0 45s 地震烈度相当于 度 在靠近起点约 1 0km 处发育一条 活动断裂 设计时应按 进行设防 1 1 5 不良地质资料 桥址区不良地质主要为湿陷性 滑坡及边坡不稳等影响 1 2 设计资料 1 2 1 选择桥位 根据交通行业标准的规定 公路桥梁应根据桥梁的使用任务 功能和将来发展的需要 按 安 全 经济 适用 美观 的原则进行设计 原则上一般应顺着路线走向 桥轴线应与航道中心线 或水流流向 正交 尽量选择在河 道顺直 河床稳定 河槽明显的地段和地址条件良好的地段上 如有困难 其偏角在 5 以内可按 正桥建 超过 5 时 可按斜桥建或扩大跨径 在能保证其正投影的净宽符合规定者亦可正桥建设 桥位的选择应考虑桥头引道的线性标准一致 在特定的设计车速条件下应符合 公路或城 市道路设计规范 的规定 桥梁应考虑在弯曲河段上跨越 桥位离弯道起 迄 点小于 200 m 者 应论证后确定 公路桥涵必须满足安全宣泄设计洪水量 流量 径流量 必要时应修建导流构造物或防护 构造物等 隆务河大桥在其州政府隆务镇地处同仁县的交接地带 地貌类型复杂 地形起伏较大且桥 位选择应考虑不破坏所在集镇的街区现状或规划布局 避免或减少拆迁量 减少征租用地 应适当 考虑 尽可能的降低经济费用和环境破坏 综合考虑地形 地貌 地质和水文方面的要求 综合上述 本桥桥位应选择顺接中山路跨越隆务河 详见隆务河大桥平面图 1 2 2 桥型方案选择 综合考虑 应选用等截面的预应力混凝土简支 T 梁桥 其优点是构造设计计算简单 受力明确 均载弯矩最大值比混凝土简支梁可减少 第 1 章 上部结构计算 青海大学建筑工程系 3 1 2 3 桥梁跨径 桥宽的选择 跨径的确定 据资料知隆务河大桥为非通航河道 但河口较宽 桥跨起点距桥跨终点 420 m 桥跨的确定考虑泄洪 经济 施工等方面的因素 从泄洪方面 30 m 跨径绰绰有余 但在水中 墩较多对泄洪不利 而采用 35 m 跨径阻水面积可减少 若采用 40 m 跨径水中墩会减少对泄洪有利 但这三种跨径的造价不同 一般来说 跨径越大造价越高 相应的下部结构则减少 综合考虑各方 面的因素 最后确定采用以 35 m 的标准跨径 分 12 跨 全桥共长 420 m 主梁全长的确定 为了便于在施工和安装过程中易于调节 T 梁的位置以及在制作上的误差 在设计时应使翼板的宽度比主梁间距小 20mm 即采用 40 mm 的伸缩缝 从而取主梁全长为 34 96m 计算跨径为 34 20 m 桥宽的确定 以设计任务书知本桥为城市主干道 级公路桥 取桥宽为 22 0 m 即净 16 23 0m 1 2 4 设计荷载的确定 本桥为城市主干道 级公路桥 取设计汽车荷载为公路 级 经查 公路桥规 公路 级车道荷载的均布荷载标准值为 集中荷载标准值 Pk按以下规定选取 桥涵计算m Nk 5 10qk 跨径小于或等于时 桥涵计算跨径等于或大于 50m 时 桥涵计算m5kN180Pk kN360Pk 跨径大于 5m 小于 50m 时 值采用直线内插求得 计算剪力效应时 上述集中荷载标准值应乘 k P 以 1 2 的系数 人群荷载标准值按以下规定选取 当桥涵计算跨径小于或等于 50m 时人群荷载标准 值为 当桥梁计算跨径等于或大于 50m 时 人群荷载标准值为 当桥梁计 2 m kN0 3 2 m kN5 2 算跨径在 50 150m 之间时 可由线性内插得到人群荷载标准值 对于跨径不等的连续结构 以最 大计算跨径为准 城镇郊区行人密集地区的公路桥梁 人群荷载标准值为上述标准值的倍 专15 1 业人行桥梁 人群荷载标准值为 从而可计算出本桥的设计设计荷载为 2 m kN5 3 汽车荷载标准值为 Nk 8 2961805 2 34 550 180360 Pk m Nk 5 10qk 人群荷载标准值为 2 m Nk0 3q 人 1 2 5 材料及工艺 公路桥规 规定 预应力混凝土构件的混凝土强度等级不低于 C40 而且钢材强度越高 混 凝土强度级别也相应要求提高 只有这样才能充分发挥高强钢材的抗拉强度 有效的减小构件截面 尺寸 从而可减轻结构自重 故 水泥混凝土 主梁采用 50 号混凝土 其余采用 30 号混凝土 预应力钢材 采用碳素钢绞线 采用内径为 外径为的金属波纹管成孔 2 157 1 s 70 77 和夹片式群锚 非预应力钢材 采用 HRB335 级钢筋 钢板 均采用普通碳素钢板 按后张法工艺制作主梁 1 2 6 设计依据 交通部颁 公路桥涵设计通用规范 JTJ D60 2004 交通部颁 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 JTJ D62 2004 交通部颁 公路桥涵地基与基础设计规范 JTJ 024 85 青海大学本科毕业设计 同仁县隆务河大桥方案九 青海大学建筑工程系 4 相关专业书及资料 1 2 7 各材料的工艺参数 表 1 1 各材料工艺参数 名称项目符号数据单位 立方强度 k cu f 50MPa 弹性模量 c E 4 1045 3 MPa 轴心抗压标准值 ck f32 4MPa 抗拉标准值 tk f2 65MPa 轴心抗压设计值 cd f22 4MPa C50 混 凝 土 轴心抗拉设计值 td f1 83MPa 抗拉强度标准值 pk f 1860MPa 弹性模量 p E 5 1095 1 MPa 钢 绞 线 抗拉设计强度 pd f 1260MPa 钢绞线 1 78 5 3 mkN 预应力混凝土 2 25 0 3 mkN 材料 容量 沥青混凝土 3 23 0 3 mkN 钢束与混凝土的弹性模量比值 Ep 5 65 2 主体结构设计主体结构设计 2 1 横断面布置 2 1 1 主梁间距与主梁片数 主梁间距通常随梁高与跨径的增大而加宽为经济 同时加宽翼板对提高主梁截面效率很有效 故在许可条件下应适当加宽 T 梁翼板 减少梁的片数 但标准设计主要为配合各种桥面宽度 使桥 梁标准化而采用统一的主梁间距 预应力混凝土梁主梁间距一般为 1 8 2 5 取主梁间距为 2 2m 留 0 02工作缝 T 梁上翼板宽度为 2 18 考虑人行道适当挑当 净 16 附 2 3 0的桥mmmm 面宽应该选用 9 片主梁 2 1 2 主梁跨中截面主要尺寸拟定 主梁高度 预应力混凝土简支梁桥的主要高度与其跨径之比通常在 之间 当建141251 筑高度不受限制时 增大梁高往往是较经济的方案 因为增大梁高可节省预应力钢束用量 同时梁 高加大一般只是腹板加高 而混凝土用量增加不多 综上所述 标准跨径设计中对于 35跨径的m 简支梁桥选用 2 0的梁高是比较合适的 m 主梁截面细部尺寸 T 梁翼板的厚度主要取决于桥面板承受车轮局部荷载的要求 还应考虑 能否满足主梁受弯时上翼板的强度要求 翼板通常做成变厚截面 即端部较薄逐渐向根部加厚 本 设计 T 梁的翼板厚度端部取用 8 根部取 20 以减小局部应力和便于脱模 cmcm 在预应力混凝土梁中腹板内因主拉应力甚小 腹板厚度一般由布置制孔管的构造决定 同时从 腹板本身的稳定条件出发 腹板厚度不宜小于其高度的的 1 15 一般在 0 18 0 20 之间 本设计 T 梁腹板厚度选用 0 18m 第 1 章 上部结构计算 青海大学建筑工程系 5 马蹄尺寸基本由布置预应力钢束的需要确定的 设计实践表明 马蹄面积占截面总面积的 10 20 为合适 考虑到主梁需要配置较多的钢束 以满足钢束净距及预留管道的构造要求 拟 定马蹄尺寸为 0 40m 高度为 0 28m 在马蹄与腹板交接处做成 45 斜坡的折线钝角 以减小局部 应力 其高度为 0 11m 按照以上拟定的外形尺寸 就可绘制梁跨中截面图 81214111 40 218 28 200 18 图 1 梁跨中截面尺寸图 单位 cm 计算截面几何特性 将主梁跨中截面划分成五个规则小单元 截面几何特性列表如下 表 2 1 截面几何特性 分 块 名 称 分块面 积 i A 2 cm 分块面积 形心至上 缘距离 i y cm 分块面积对 上缘净矩 iii yAS 3 cm 分块面积的自 身惯矩 i I 4 cm isi yyd cm 分块面积对截 面形心的惯矩 2 iix dAI 4 cm xi III 4 cm 翼 板 1744469769301 3368 2638126756 0238136057 35 三 角 120012144009600 0060 2634357955 0034367555 00 腹 板 2952902656806616416 17 737928702 6517545118 65 下 三 角 121168 3320367 3813 39 96 0671116693 0871117506 48 马 蹄 112018620832073173 33 113 73714488437 7914561611 12 7137 515743 93 I 35727848 6 注 截面形心至上缘的距离 青海大学本科毕业设计 同仁县隆务河大桥方案九 青海大学建筑工程系 6 263cm 72 7137 93 515743 A S y i i s 检验截面效率指标 希望在 0 5 以上 上核心距 cm190 39 263 72200 7137 6 35727848 yA I k xi s 下核心距 cm275 69 263 727137 6 35727848 yA I k si x 截面效率指标 5 0542 0 200 275 69190 39 h kk xs 即表明以上拟定的主梁跨中截面尺寸是合理的 2 1 3 横截面沿跨长的变化 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 马蹄部分为配合钢束如下图所 示弯起而从四分点处点开始向支点逐渐抬高 梁端部区段由于锚头集中的作用而引起较大的局部应 力 也为布置锚具的需要 在距梁端一倍范围内 200 将腹板加厚到与马蹄同宽 在马蹄抬高cm 的同时腹板宽度亦开始变化 2 1 4 横隔梁的设置 模型试验表明 在荷载作用处的主梁弯矩横向分布 当该处有内横隔梁时它比较均匀 否则直 接在荷载作用下的盖梁弯矩很大 为减小对主梁设计起控制作用的跨中弯矩 应该在跨中必须设置 一道横隔梁 当弯矩较大时 四分点处也应设置横隔梁 再在中间等间距设置共七道横隔梁 其间 距为 5 7m 横隔梁采用无洞形式 横隔梁高度为主梁高度的 0 7 0 9 倍 厚度一般为 0 15 0 18 m 为便于施工脱模 一般做成上宽下窄的楔形 从而本设计采用横隔梁的高度为 0 18 m 厚度为 上部 0 17 m 下部为 0 15 m 端部横隔梁的高度与主梁同高 详见下图 380570057005700 1500420011400 17480 80 120 2000 400400 2200 170 150 17100380 180 跨 径 中 线 AA A A剖面 图 2 结构尺寸图 单位 mm 3 主梁内力计算主梁内力计算 根据上述梁跨纵横截面的布置 并可通过活载作用下的梁桥荷载横向分布计算可求得主梁各控 制截面 一般取跨中 四分点 变化点和支点截面 的恒载和最大活载内力 然后再进行主梁内力 组合 第 1 章 上部结构计算 青海大学建筑工程系 7 3 1 恒载内力计算 3 1 1 恒载集度 一期永久作用 1 预制梁的自重 按跨中截面计 主梁的恒载集度 长 m40 11 Nk40 20340 110 257137 0g 1 马蹄抬高所形成的三棱柱重力折算成恒载集度 长 m20 4 面积为 2 2 m037452 1 802180 2 1 4002180 1802180 120 400802000 则 Nk94 9120 4 2 1 257137 0 037452 1 g 2 由于梁端腹板加宽所增加的重力折算成的集度 长 m88 1 Nk760 4888 1 25037452 1 g 3 边主梁的横隔梁 內横隔梁体积为 3 m245432 0 2 1 11 0 11 0 2 1 00 1 12 0 00 1 80 1 16 0 端横隔梁体积为 3 m265576 0 11 0 89 0 2 1 89 0 08 0 00 2 16 0 所以边主梁集度为 Nk9789 21251265576 0 5 2245432 0 g 4 中主梁集度为 Nk9578 43252265576 0 5245432 0 g 5 则预制梁的恒载集度为 边主梁 m 943kN 2096 34 29789 21760 4894 9140 203g1 中主梁 m 200kN 2296 34 29578 43760 4894 9140 203g 1 3 1 2 二期永久作用 桥面铺装 8cm 混凝土铺装 m 32kN251608 0 5cm 沥青铺装 m 4kN 18231605 0 若将桥面铺装均摊给九片主梁 则 m 6kN 5 9 4 1832g 1 栏杆人行道 一侧栏杆 一侧人行道 采用预制厚的人行道板 纵向 从而一侧m 52kN 1 10cm0m 1 人行道 m 5kN 7 250 10 31 0 且将每侧栏杆 人行道全部分给边主梁承担 则 9 02kN m5 752 1 g 2 则二期恒载作用 青海大学本科毕业设计 同仁县隆务河大桥方案九 青海大学建筑工程系 8 边主梁 m 62kN 1402 9 6 5g2 中主梁 m 6kN 5 g 2 3 1 3 恒载作用汇总 m kN 表 3 1 恒载作用汇总 荷载一期恒载二期恒载总恒载 中主梁22 2005 627 80 边主梁20 94314 6235 563 3 1 4 恒载内力 如图所示 设 x 为截面离左支座的距离 则主梁弯矩和剪力计算公式为 主梁弯矩和剪力的计算公式分别为 弯矩为 剪力为 xl 2 gx Mx x2l 2 g Qx g A B QX MX X l 34 2 x 图 3 恒载内力计算图式 单位 m 表 3 2 边主梁内力 作用效应跨中四分点变化点支点 弯矩 mkN 3061 972296 48636 270 一期恒载 作用 剪力 kN 0179 06318 75358 13 弯矩 mkN 2137 521603 14444 170 二期恒载 作用 剪力 kN 0125 00222 52250 00 弯矩 mkN 5199 493899 621080 440 剪力 kN 0304 06541 27608 13 第 1 章 上部结构计算 青海大学建筑工程系 9 表 3 3 中主梁内力 作用效应跨中四分点变化点支点 弯矩 mkN 3245 752434 31674 450 一期恒载 作用 剪力 kN 0189 81337 88379 62 弯矩 mkN 818 75614 06170 130 二期恒载 作用 剪力 kN 047 8885 2395 76 弯矩 mkN 4064 53048 37844 580 剪力 kN 0237 69423 11475 38 3 2 活载内力计算 3 2 1 冲击系数和车道折减系数 根据 桥规 简支梁的基频可按下式进行计算 c c 2 m EI L2 f 其中 跨中截面惯性矩 其值为 c I 4 357278486m 0 跨中单位长度的质量 c mmkg81 8181 81 9 10253771 0 g G m 3 c 简支梁的计算跨径 L2m 34L 混凝土的弹性模量 EMPa1045 3 E 4 则简支梁的基频为 494Hz 3 81 1818 357278486 0 1045 3 2 342 14 3 m EI L2 f 10 2 c c 2 根据 桥规 冲击系数可按下列规定计算取值 当时 5Hz 1 f 05 0 当时 14Hzf5Hz 1 0157 0 1767lnf 0 当时 14Hzf 45 0 因为 则14Hz494Hz 3 5Hz 1 205 0 0157 0 1767lnf 0 从而可去 205 1 1 按 桥规 当车道大于两车道时 才需要进行车道折减 在车道数为 4 车道时 其横向折减 系数为 即 67 0 67 0 3 2 2 计算主梁的荷载横向分布 跨中荷载横向分布系数 按偏心受压法来绘制影响线和计算 c m c m 本桥各根主梁的截面均相等 梁数为 梁间距为 则 9m2 2 青海大学本科毕业设计 同仁县隆务河大桥方案九 青海大学建筑工程系 10 2 20 220 2220 2320 24 a 2 222 9 1i 2 i 284 4 36 1956 4344 77 2 m 4 290 由式 n 1i 2 i ki ik a aa n 1 n 1i 2 i ki ik a aa n 1 计算各号梁的影响线竖标为 对于 号梁横向影响线竖标为 38 0 27 0 11 0 4 290 20 2 4 9 1 a aa n 1 2 n 1i 2 i ki 11 16 0 4 290 20 2 4 9 1 a aa n 1 2 n 1i 2 i ki 19 对于 号梁横向影响线竖标为 310 0 2 011 0 4 290 20 2 420 2 3 9 1 a aa n 1 n 1i 2 i ki 21 09 0 4 290 20 2 420 2 3 9 1 a aa n 1 n 1i 2 i ki 29 对于 号梁横向影响线竖标为 244 0 134 0 11 0 4 290 20 2 420 2 2 9 1 a aa n 1 n 1i 2 i ki 31 0 024134 0 11 0 4 290 20 2 420 2 2 9 1 a aa n 1 n 1i 2 i ki 39 对于 号梁横向影响线竖标为 180 0 07 0 11 0 4 290 20 2 420 2 9 1 a aa n 1 n 1i 2 i ki 41 04 0 07 0 11 0 4 290 20 2 420 2 9 1 a aa n 1 n 1i 2 i ki 49 对于 号梁横向影响线竖标为 第 1 章 上部结构计算 青海大学建筑工程系 11 110 0 9 1 a aa n 1 n 1i 2 i ki 51 110 0 9 1 a aa n 1 n 1i 2 i ki 59 由以上绘制各号梁横向影响线 如图 4 所示 ik 0 5 1号梁 1 8 1 3 1 8 1 3 1 8 1 3 1 8 2号梁 3号梁 4号梁 5号梁 0 68 0 38 0 340 0 285 0 245 0 190 0 150 0 095 0 055 0 025 0 160 0 326 0 310 0 280 0 240 0 210 0 170 0 140 0 100 0 070 0 255 0 244 0 224 0 197 0 177 0 150 0 100 0 083 0 055 0 024 0 183 0 180 0 169 0 155 0 145 0 131 0 107 0 097 0 083 0 040 0 030 0 090 0 1300 121 0 110 3 0016 00 3 00 0 110 0 110 0 110 0 110 0 110 0 110 0 110 0 110 0 110 pr pr pr pr pr 图 4 跨中截面横向分布系数计算图式 尺寸单位 m 青海大学本科毕业设计 同仁县隆务河大桥方案九 青海大学建筑工程系 12 进而有可计算出各荷载所对应的影响线竖标值 现将列于下表 ik 表 3 4 跨中截面荷载横向分布系数计算 c m 梁号 号梁 号梁 号梁 号梁 号梁 汽车荷载 cq m 0 6800 6200 5580 5040 444 人群荷载 cr m0 4010 3260 2550 1830 111 支点截面荷载横向分布系数 o m 按杠杆原理法绘制横向分布影响线并进行布载 各梁的荷载布置如下图 5 现将列于下表 对 号梁 205 0 409 0 2 1 2 1 moq 318 1 mor 对 号梁 796 0 409 0 00 1 182 0 2 1 2 1 moq 0mor 对 号梁 796 0 409 0 00 1 182 0 2 1 2 1 moq 0mor 对 号梁 796 0 409 0 00 1 182 0 2 1 2 1 moq 0mor 对 号梁 796 0 409 0 00 1 182 0 2 1 2 1 moq 0mor 表 3 5 支点截面荷载横向分布系数计算 0 m 梁号 号梁 号梁 号梁 号梁 号梁 汽车荷载 qo m 0 2050 7960 7960 7960 796 第 1 章 上部结构计算 青海大学建筑工程系 13 人群荷载 ro m1 3180000 pr p 0 5 1 0 0 409 0 409 1 0 pp 1 31 8 0 182 p 1号梁 2号梁 3号梁 p 0 182 1 8 1 3 pp 1 0 0 409 4号梁 p 0 182 1 8 1 3 pp 1 0 0 409 5号梁 p 0 182 1 8 1 3 pp 1 0 0 409 1 318 3 0016 003 00 图 5 支点截面横向分布系数计算图式 尺寸单位 m 3 2 3 计算活载内力 车道荷载取公路 级 由前面计算得 当为公路 级时的均布荷载标准值 集中荷载标准值 计算剪力效应是应乘以的系数 经查 桥m Nk 5 10qk kN 8 296Pk 2 1 规 车道数为时横向折减系数 467 0 绘制各截面的影响线如下 青海大学本科毕业设计 同仁县隆务河大桥方案九 青海大学建筑工程系 14 L L 2 8 55 0 5 qk pk qk pk 跨中剪力影响线 跨中弯矩影响线 275 4 5 0 2 1 2 1 L205 146 2 34 8 1 8 1 22 L pk qk pk qk 0 756 4125 3L 4 L 四分点剪力影响线 四分点弯矩影响线 619 9 2 1 4 3 75 0 L654 109 2 1 2 344125 6 pk qk 1 00 L 支点剪力影响线10 1700 1 2 34 2 1 00 1 2 1 L 第 1 章 上部结构计算 青海大学建筑工程系 15 pk qk pk qk 0 945 1 777 34 2 1 88L 变截面剪力影响线 变截面弯矩影响线 2712 15 2 1 88 1 2 34 945 0 387 30 2 1 2 34777 1 图 6 各截面内力影响线 尺寸单位 m 对于无中间横隔梁或仅有一根中横隔梁的情况 跨中部分须永不变的 从离支点处起 c m4 L 至支点的区段内呈直线形过渡至 对于有多根内横隔梁的情况 从第一根内横隔梁起向 x m o m c m 支点的直线形过渡 如图所示 o m mcmo 公路 I级 mcmo 人群荷载 L 34 2 5 70 图 7 各梁横向分布系数沿桥跨的变化 尺寸单位 m 各梁内力计算 现将 号梁计算为例 其余梁经计算填于下表内 其内力计算公式为 在计算内力时应另外计荷载横向分布系数变化而引起的内力增 减 值 对汽车荷载 ikikc yPmqm1S 对人群荷载 rcq mS 式中 截面的弯矩或剪力 S 汽车荷载的冲击系数 汽车荷载横向折减系数 67 0 跨中截面横向分布系数 c m 汽车车道荷载中 每延米均布荷载标准值 k q 弯矩 剪力影响线面积 沿桥跨纵向与荷载位置对应的横向分布系数 i m 沿桥跨纵向与荷载位置对应的内力影响线坐标值 i y 青海大学本科毕业设计 同仁县隆务河大桥方案九 青海大学建筑工程系 16 纵向每延米人群荷载标准值 r q 汽车荷载产生的内力为 支点剪力 2 1Pmqymm 2 a qm1Q kikcokcO1q 146 686kN 2 10 1 8 296205 0 5 10944 0 680 0 205 0 2 5 7 17 110 50 680 67 0 205 1 变截面剪力 2 1Pmqymm 2 a qm1Q kikcokcO2q kN45 220 2 1945 0 8 296523 0 5 10844 0 680 0 205 0 2 7 5 2712 15 5 10680 0 67 0 205 1 四分点截面剪力 2 1Pmqymm 2 a qm1Q kikcokcO3q kN78 1 194 2 175 0 8 296680 0 5 1096 0 680 0 205 0 2 7 5 619 9 5 10680 0 67 0 205 1 跨中截面剪力 2 1Pmqymm 2 a qm1Q kikcokcO4q kN13 3 117 2 15 0 8 296680 0 5 10444 0 680 0 205 0 2 7 5 275 4 5 10680 0 67 0 205 1 跨中截面弯矩 kikcokcc1q Pmqymmaqm1M mkN35 2192 55 8 8 296680 0 5 109 1 680 0 205 0 7 5205 146 5 10680 0 67 0 205 1 四分点截面弯矩 kikcokcc2q Pmqymmaqm1M m3 36kN316 4125 6 8 296680 0 5 109 1 680 0 205 0 7 5654 109 5 10680 0 67 0 205 1 变截面弯矩 kikcokcc3q Pmqymmaqm1M mkN25 354 777 1 8 296523 0 5 109 1 68 0 205 0 7 5387 30 5 10680 0 67 0 205 1 第 1 章 上部结构计算 青海大学建筑工程系 17 支点截面弯矩 0Mc4q 人群荷载产生的内力为 支点截面剪力 3yqmm 2 a qmQ coco1r 人人 kN811 83 3944 0 3401 0 318 1 2 7 5 1 173401 0 四分点截面剪力 3yqmm 2 a qmQ coco2r 人人 kN944 50 3690 03401 0 318 1 2 7 5 619 93401 0 变截面剪力 3yqmm 2 a qmQ coco3r 人人 kN96 74 3844 0 3401 0 318 1 2 7 5 2712 153401 0 跨中截面剪力 3yqmm 2 a qmQ coco4r 人人 kN87 25 3444 0 3401 0 318 1 2 7 5 275 4 3401 0 跨中截面弯矩 3yqmm 2 a qmM cocc1r 人人 mkN03 617 39 13401 0 318 1 7 5205 1463401 0 四分点截面弯矩 3yqmm 2 a qmM cocc2r 人人 mkN12 485 39 13401 0 318 1 7 5654 1093401 0 变截面弯矩 3yqmm 2 a qmM cocc3r 人人 mkN05 199 39 13401 0 318 1 7 5387 303401 0 其余梁经计算填于下表内 表 3 6 号梁活载内力计算 作用类型跨中四分点变截面支点 青海大学本科毕业设计 同仁县隆务河大桥方案九 青海大学建筑工程系 18 弯矩 mkN 2192 351633 36354 250 汽车 荷载 剪力 kN 117 313194 178220 45146 686 弯矩 mkN 617 03485 12199 050 人群 荷载 剪力 kN 25 8750 94474 9683 811 表 3 7 号梁活载内力计算 作用类型跨中四分点变截面支点 弯矩 mkN 2054 691545 15490 110 汽车 荷载 剪力 kN 113 622187 178284 389322 775 弯矩 mkN 397 19289 9557 380 人群 荷载 剪力 kN 4 6523 6236 91242 279 表 3 8 号梁活载内力计算 作用类型跨中四分点变截面支点 弯矩 mkN 1840 061379 73453 500 汽车 荷载 剪力 kN 103 00169 80272 42315 202 弯矩 mkN 310 68226 8065 380 人群 荷载 剪力 kN 3 63617 7329 5233 069 表 3 9 号梁活载内力计算 作用类型跨中四分点变截面支点 弯矩 mkN 1684 051247 63441 930 汽车 荷载 剪力 kN 93 86154 65253 26308 606 弯矩 mkN 237 67162 5732 210 人群 荷载 剪力 kN 2 6112 621 1823 733 表 3 10 号梁活载内力计算 作用类型跨中四分点变截面支点 弯矩 mkN 1492 261127 27409 590 汽车 荷载 剪力 kN 83 70137 83249 43301 277 第 1 章 上部结构计算 青海大学建筑工程系 19 弯矩 mkN 135 2398 72519 530 人群 荷载 剪力 kN 1 5847 64412 56714 394 3 3 主梁荷载作用效应组合 公路桥涵设计应考虑结构上同时出现的作用 分别按承载能力极限状态和正常使用极限状态等 进行效应组合后 取其最不利的效应组合进行设计 按承载能力极限状态下作用基本组合公式为 m 1i n 2j QjkQjck1Q1QGikGi0ud0 SSS S 由于在设计中只有人群荷载 汽车荷载和结构自重 从而公式可以为 k2Q2Qck1Q1Qk1G1Gud SSSS 经查规范 上式中 永久作用效应的分向系数 G1 2 1 1G 汽车荷载效应的分向系数 Q1 4 1 1Q 人群荷载效应的分向系数 Q2 4 1 2Q 人群荷载效应的组合系数 c 08 0 c 按正常使用极限状态下作用基本组合公式为 作用短期效应组合 m 1i n 1j Qjk1iGikds SSS 由于在设计中只有人群荷载 汽车荷载和结构自重 从而公式可以为 不计冲击力 Q2k12 Q1k11 Gikds S 1 S SS 经查规范 上式中 汽车荷载作用效应系数 11 7 0 11 人群荷载作用效应系数 12 1 0 12 作用长期效应组合 m 1i n 1j Qjk2iGikd l SSS 同样 只有人群荷载 汽车荷载和结构自重 从而公式可以为 不计冲击力 Q2k22 Q1k21 Gikd l S 1 S SS 经查规范 上式中 汽车荷载作用效应系数 21 4 0 21 人群荷载作用效应系数 22 0 4 22 从而将各梁作用组合如下表 表 3 11 号梁荷载作用效应组合 组合类型跨中四分点变截面支点 青海大学本科毕业设计 同仁县隆务河大桥方案九 青海大学建筑工程系 20 弯矩 mkN 9552 967162 291880 720 承载能力 极限状态 剪力 kN 198 35696 391043 161028 98 弯矩 mkN 6676 495007 921350 340 短期效应 组合 剪力 kN 102 45472 09745 99794 62 弯矩 mkN 6010 804507 781225 860 长期效应 组合 剪力 kN 52 09390 32645 00690 35 弯矩 mkN 7604 465701 601507 900 标准组合 剪力 kN 149 21552 20837 90838 60 表 3 12 号梁荷载作用效应组合 组合类型跨中四分点变截面支点 弯矩 mkN 7897 025924 101715 660 承载能 力极限状态 剪力 kN 167 08571 59947 851069 69 弯矩 mkN 5391 184043 231149 030 短期效 应组合 剪力 kN 71 82367 39625 47705 16 弯矩 mkN 4798 993596 381014 360 长期效 应组合 剪力 kN 40 24308 32532 41599 44 弯矩 mkN 6248 904687 301351 000 标准 组合 剪力 kN 120 30446 30744 80840 9 表 3 13 号梁荷载作用效应组合 组合类型跨中四分点变截面支点 弯矩 mkN 7581 975689 121679 380 承载能力极 限状态 剪力 kN 152 30542 81921 941024 08 弯矩 mkN 5244 403933 841131 120 短期效应组 合 剪力 kN 65 14353 08610 44691 55 弯矩 mkN 4720 263540 681005 040 长期效应组 合 剪力 kN 36 60300 90525 20593 24 第 1 章 上部结构计算 青海大学建筑工程系 21 弯矩 mkN 6017 804515 101324 000 标准 组合 剪力 kN 109 50424 80724 75823 65 表 3 14 号梁荷载作用效应组合 组合类型跨中四分点变截面支点 弯矩 mkN 7302 775480 911628 690 承载能力极 限状态 剪力 kN 139 26517 04886 491011 36 弯矩 mkN 5112 263835 391107 190 短期效应组 合 剪力 kN 59 18339 99591 36678 39 弯矩 mkN 4649 973488 28992 300 长期效应组 合 剪力 kN 33 37294 19515 70587 32 弯矩 mkN 5812 304361 801286 700 标准 组合 剪力 kN 99 90405 50697 70807 70 表 3 15 号梁荷载作用效应组合 组合类型跨中四分点变截面支点 弯矩 mkN 6996 325252 361610 790 承载能力极 限状态 剪力 kN 124 91488 96872 19997 62 弯矩 mkN 4968 823728 501096 880 短期效应组 合 剪力 kN 52 68325 93581 07664 79 弯矩 mkN 4573 223431 06987 320 长期效应组 合 剪力 kN 29 82286 93511 22581 15 弯矩 mkN 5587 304194 101272 800 标准 组合 剪力 kN 89 50384 50685 90791 10 4 预应力钢束的估算及其布置预应力钢束的估算及其布置 4 1 跨中截面钢束的估算与确定 公预规 规定 预应力梁应满足使用阶段的应力要求和承载力极限状态的强度条件 由于 号梁的作用效应组合最大 取其进行配筋设计 4 1 1 按正常使用阶段的应力要求估算钢束 对于简支梁带马蹄的 T 型截面 当截面不出现拉应力控制时 则得到钢束数的计算公式为 n 青海大学本科毕业设计 同仁县隆务河大桥方案九 青海大学建筑工程系 22 ek fAC M n pspky1 其中 使用阶段荷载产生的跨中弯矩 即 Mm80kN 6010M 与荷载有关的经验系数 对于公路 级 取 1 C51 0 一股钢绞线截面积 一根钢绞线的截面积为 则 y A 2 1571 s 2 39cm 1 2 y 73cm 9 39 1 7A 一根钢绞线标准强度 其值为 pk f1860MPafpk 在前面已计算可得 跨中截面 初估 则钢737cm 127yx 190cm 39ks 0cm 13ap 束的偏心距为 cm737 114 0 13737 127aye pxp 则 钢束根数为 ek fAC M n pspky1 23 4 1014737 1 3919 0 10186073 9 51 0 1080 6010