洮儿河主河道桥施工图设计毕业论文.doc

洮儿河主河道桥施工图设计洮儿河主河道桥施工图设计毕业论文目录引 言11 设计总说明52 设计计算书102.1 上部结构102.1.1 设计资料及构造布置102.1.2 行车道板计算122.1.3 主梁内力计算152.1.4 主梁配筋计算322.1.5 主梁截面几何特性计算362.1.6 承载能力极限状态计算372.1.7 预应力损失计算412.1.8 正常使用极限状态计算462.1.9 持久状况应力验算532.1.10 短暂状态应力验算562.1.11 横隔梁内力计算572.1.12 支座的设计计算622.2 下部结构642.2.1 盖梁荷载计算652.2.2 内力计算722.2.3 截面配筋设计与承载力效核：752.2.4 桥墩墩柱计算782.2.5 钻孔灌注桩计算833 设计图纸924 施工组织934.1 预应力T梁施工技术934.2 施工方案954.2.1 工程概况954.2.2 施工准备954.2.3 施工方案及程序编制964.2.4 质量保证措施1034.2.5 安全施工1044.2.6 环境保护措施105参考文献107致 谢108I土木工程部洮儿河主河道桥施工图设计引 言一 选题依据设计目的及设计的主要内容本设计通过自行拟定桥梁形式及断面尺寸，设计下部结构，编制施工方案，使我们全面地掌握桥梁的设计及施工理论，便于将其应用于实践。桥梁的设计是系统性十分强的工作，有了本次设计我们可以对四年来所学的专业知识有一个综合系统的回顾和学习，为今后的实际工作打下良好的基础。根据设计任务书给定的地质资料、设计荷载及桥面净空，拟定本设计为装配式预应力混凝土T型简支梁桥，其中上部结构采用装配式预应力混凝土T梁，共设五片主梁，五道横隔梁。下部结构采用双柱式桥墩，基础采用单牌双柱式钻孔灌注桩基础。上部结构计算内容包括：预应力混凝土T梁内力计算；预应力混凝土T梁配筋计算；行车道板的内力计算与配筋计算。下部结构计算内容包括：盖梁内力及配筋计算；桥墩墩柱内力及配筋计算；钻孔灌注桩基础内力及配筋计算。设计拟解决的工程实际问题本桥为长白线一级公路洮儿河主河道桥。在考虑桥的适用、经济、美观的同时，我们还要着重解决其在工程实际中的问题。实践中，当跨径大于20m，特别是30m以上的跨径，往往采用预应力混凝土结构。由于孔径较大，梁本身恒载重量大，造成施工吊装困难，为减轻T梁自重，T梁采用变腹板由跨中20cm至支点50cm，这样既能减轻自重，又能加大支点处抗剪强度，增加张拉预应力的受力面积，为了减轻T梁自重，梁的翼板相对减薄，在保证强度要求下拟采用10cm。本桥跨径较大，为减少施工中的麻烦，特采用装配式结构。使桥梁构件的尺寸和形式趋于标准化，便于预制和施工，并节省大量支架模板和劳动力，缩短工期。 设计拟应用的现场资料综述桥位地质情况，从上到下的土层依次为：亚粘土，粉细砂层，亚粘土。设计拟应用的文献综述本设计涉及内容广泛，需应用到材料力学、结构力学、桥梁学、结构设计学及基础工程学等方面的知识。采用是2004年颁布的新规范公路桥涵通用设计规范，严格执行其规定。根据设计荷载等确定桥长、跨径及孔数。根据桥梁工程公路桥涵设计手册中的简支梁桥的计算进行行车道板的计算；荷载横向分布计算；主梁内力计算；横隔梁内力计算及挠度、预拱度的计算。根据结构设计原理进行主梁、横隔梁、行车道板及墩台与基础的截面尺寸设计及配筋计算。根据基础工程及 公路桥涵设计手册进行墩台与基础的设计。并根据桥梁工程基础工程拟订施工方案。根据有关桥涵标准图进行施工图纸设计。知识涉及相对全面，能为以后的工作和学习打下比较扎实的基础。设计相关技术的国内外现状预应力混凝土梁式桥在我国获得了很大的发展。早在70年代，我国就建成了跨径达五十多米的预应力混凝土简支梁桥。除了简支梁桥以外，近年来我国还修建了多座现代化大跨径预应力混凝土T型刚架桥、连续梁桥和悬臂两梁桥。目前，我国在预应力混凝土T型梁桥的施工技术方面达到了世界先进水平。在国外，预应力混凝土梁式桥的研究起步较早，法国著名工程师弗莱西奈经过20年研究使预应力混凝土技术付诸实践后，新颖的预应力混凝土梁式桥首先在法国和德国以异乎寻常的速度发展起来。西德最早用全悬臂法建造预应力混凝土桥梁，特别是在1952年成功地建成了莱茵河上的沃伦姆斯桥后，这种方法就传播到全世界。近年来，国外对大跨径预应力混凝土桥的结构体系有这样的见解，倾向于采用悬臂浇筑工艺来修建连续梁桥。这种方法在世界发展甚快。二 、研究（设计）思路为获得经济、实用和美观的桥梁设计，设计者需要运用丰富的桥梁建筑理论和实践知识，进行深入细致的分析研究工作。本设计采用预应力混凝土T型简支梁桥。简支梁桥是使用广泛、构造简单的梁式桥。简支梁属静定结构，且相邻桥孔各自单独受力，故易设计成各种标准跨径的装配式构件。鉴于多孔简支梁桥各跨的构造和尺寸划一，从而就能简化施工管理工作，并降低施工费用。跨径大于20米的简支梁桥，均采用预应力混凝土梁桥。它比普通钢筋混凝土梁桥一般可节省钢材30%，跨径越大节省越多。其刚度比普通钢筋混凝土桥要大，因此建筑高度可显著减少，使大跨径桥梁轻柔美观。由于能消除裂缝，扩大了对多种桥型的适应性，并提高了结构的耐久性。 本设计采用装配式梁桥，其优点是：桥梁构件的尺寸和形式趋于标准化，便于预制和施工，节省大量支架模板和劳动力，缩短工期。根据水文、地质等情况确定桥墩采用单排双柱式桥墩，基础采用钻孔灌注桩。三 设计内容本设计为装配式预应力混凝土T型简支梁桥，其中上部结构采用装配式预应力混凝土T梁，共设五片主梁，五道横隔梁。下部结构采用双柱式桥墩，基础采用单牌双柱式钻孔灌注桩基础。上部结构计算内容包括 预应力混凝土箱梁内力计算： 恒载内力计算 活载内力计算 内力组合 预应力混凝土梁配筋计算 主梁截面几何计算 承载能力极限状态验算 预应力损失计算 正常使用极限状态验算 持久状况验算 短暂状态应力验算行车道板的内力计算与配筋；横隔梁的内力计算及配筋；支座的设计计算。下部结构计算内容包括：盖梁的内力计算：自重及内力计算活载计算：对称布置采用杠杆法，非对称布置时采用偏心受压法盖梁配筋计算；墩柱的内力计算：荷载计算双柱反力横向分布计算截面配筋及应力计算；钻孔灌注桩基础的内力及配筋计算： 荷载计算 作用于桩顶的外力 桩长计算 桩顶位移及桩身强度验算。1 设计总说明一、设计条件(1)、建桥位置:该桥为长白线一级公路洮儿河主河道桥，桥中心桩号为K30+867。具体见平面图。(2)、设计技术指标：桥面净空：净9+20.75m荷载等级：公路-级(3).设计原则：经济、适用、安全、美观的原则二、桥梁概况该桥的中心里程桩号为K30+867，布置1个勘探孔，总进尺43.38米。共取岩样6组，标准贯入试验7次。三、调查情况该桥位于河道较直，有支流。桥位处河床断面为单式断面。河底较平整。河道水流流速较快，水流通畅。该区土壤为有枯枝落叶的原始森林土。四、场地工程地质情况(1)、地形地貌：拟建洮儿河桥，勘察桩桩位最高点标高为141.4米，最低点标高为98.02米，高差43.38米。(2)、场地地层结构及岩土物理力学性质该桥在勘察深度范围内揭露的地层按其物理力学性质等自上而下分为六层：亚粘土：黑色，湿，可塑，容许承载力。淤泥质亚粘土：灰黑色，软塑，湿，容许承载力为。粉细砂层：灰色，湿，稍松，容许承载力为。粉细砂层：灰色，湿，中密，局部，夹粘土，容许承载力为。亚粘土：灰黑色，湿，可塑，局部夹砂层，容许承载力为。亚粘土：灰黑色，干，硬，容许承载力为。五、场地水文地质条件该桥中心为河谷,地表水主要接受大气降水补给,该处地下水为孔隙潜水,埋藏在砂层中,根据区域资料,地下水对混凝土及钢筋均无侵蚀性.六、其他条件(1)本工程地处长白山地区，构造运动较强烈，地震基本烈度为度区。根据部颁公路工程抗震设计规范的要求，本工程采用简易设防。(2）气象资料：位于中东北西部润干季冻区，属于温和半干旱区气候，年平均气温4.30C,年平均降水量为413.8毫米，年平均蒸发量1716毫米。场地标准冻结深度为1.60米。七、桥梁设计标准跨径：29.96米。计算跨径：28.92米上部结构：钢筋混凝土简支T梁 （T梁高2.1m，主梁间距2.0m，全预应力钢筋混凝土配筋）下部结构：双柱式桥墩（墩柱高2.9m）,钻孔灌注桩基础（桩身高38.0m）(1)设计题目洮儿河主河道桥（桥面净空9+20.75；公路-级）施工图设计。上部结构采用简支装配式全预应力混凝土T梁，下部结构采用双柱式桥墩，钻孔灌注桩基础。(2)桥长及分孔(3)桥宽及桥面横坡 桥宽： 横坡：1.5%(4)桥面铺装 沥青混凝土面层8cm 混凝土垫层平均厚度16cm(5)荷载等级公路级(6)材料 预应力钢筋预应力钢筋采用7j15.2钢绞线，抗拉强度标准值fPK=1860Mpa 非预应力钢筋采用HRB335钢筋 主梁采用C50混凝土, ,墩台采用C30混凝土(7)提交的成果 上部结构设计计算书及桥墩设计计算书一份 图纸预应力T梁一般构造图（一）预应力T梁一般构造图（二）T梁预应力钢束纵向布置图T梁预应力钢束平面布置图桥型图预应力T梁主梁钢筋构造图（一）预应力T梁主梁钢筋构造图（二）预应力T梁主梁钢筋构造图（三）盖梁钢筋图桥墩桩柱配筋图横隔板钢筋图设计原则 经济、适用、安全、美观的原则时间安排2012年3月1日至5月21日，共15周。3-4周，通过各种途径查阅相关资料；5-8周，整理资料，进行设计，形成初稿；9-11周，进行中英文翻译；12-13周，准备中期检查；14-15周，在导师的指导下，对初稿进行修改；16周，准备答辩八、设计说明本设计为长白线一级公路洮儿河主河道桥设计,初步设计为预应力混凝土简支T型梁桥。全桥3跨，跨径30米。下部结构采用单排双柱式桥墩，钻孔灌注桩基础。 设计规范桥涵设计手册 人民教育出版社公路桥涵设计通用规范（JTG D602004）混凝土结构设计原理（GB 500102002）公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D622004）公路工程技术标准（JTG 0012004） 技术标准设计荷载：公路-级桥面净空：净9+20.75m桥面横坡：1.5%双向横坡 跨径、T梁结构跨径：90米（采用并列分离双幅布置）T梁结构：T梁为后张法预应力混凝土刚接T梁，T梁间设置中横隔板和端横隔板，T梁高2.1米，T梁间距离2.0米，预制宽度1.6米，横段布置五片梁。为减轻T梁自重并增大梁端的抗剪能力，有利于梁端的局部受压，T梁作为变截面梁。为了T梁剪力能顺利传递，在腹板和顶板相接处作为承托以增加主梁抗剪。 主要材料混凝土：预制T梁、横隔板混凝土标号为50号桥面整体性混凝土标号为40号钢筋：预应力钢筋采用低松弛钢绞线，公称面积为139mm2，抗拉强度标准值为，应符合ASTM A41690a规范非预应力钢筋采用HRB400钢筋，应符合GB149979规定钢板：结构所用钢板为16Mn钢板，应符合GB70079和GB159179规定锚具：本设计采用OVM156型锚具，应符合GB69965规定 设计要点本设计主要采用手工计算。上部为装配式全预应力钢筋混凝土简支T梁。为降低主梁高度，减少预应力引起的上拱度，后张法预应力混凝土T梁在设计荷载下按全预应力混凝土构件设计，主梁配筋采用预应力筋。为减轻主梁安装重量，加强桥梁整体性，在预制T梁上设16cm的现浇整体化混凝土,运营状态下主梁按预制T梁和现浇整体化混凝土共同受力计算，现浇整体化混凝土中设置的钢筋网在运营状态下参与桥梁横向受力。在8cm的沥青混凝土桥面铺装和整体化混凝土之间设沥青防水层，每平方米洒0.52kg防水沥青，桥面沥青混凝土和沥青防水层中掺入4（按沥青重量比）的AST31沥青抗剥剂。每束钢丝都采用两端同时张拉，使主梁预加力均匀，锚具采用OVM156型锚具，锚具变形钢筋回缩按3mm计。预制件在张拉钢绞线时混凝土的强度应达到85%以上方可张拉。设计中预应力钢筋孔道按预埋金属波纹管孔道考虑，孔道直径为85cm。张拉控制应力，张拉控制力为4072.01KN，其均为锚下预应力钢筋应力,未包括锚口损失。预应力钢筋的松弛损失按采用超张拉工艺计算，施工时采用超张拉105%并控制张拉和伸长量。桥面横坡由梁底三角楔块形成，采用板式橡胶支座。一片主梁下有二个支座，支座采用板式橡胶支座，安装时应保证二个支座同时受力，避免主梁产生附加扭曲。2 设计计算书2.1 上部结构2.1.1 设计资料及构造布置 设计资料 标准跨径：采用装配式预应力混凝土简支T梁，单孔跨径30米。 主 梁 长：伸缩缝采用4厘米，预制梁长29.96米。 计算跨径： 取相邻支座中心间距28.92米。 桥面净空: 荷载等级： 公路-级，人群荷载2.25 KN/m。 梁间距主梁间距2.0m，共布置5片主梁，主梁宽均1.60m，留湿接缝0.40m，能加强横向整体性。 梁高 预应力混凝土简支梁的主梁高度与其跨径之比通常在之间，标准设计中，高跨比约在，当建筑高度不受限制时，增大梁高是比较经济的方案。本设计采用2.10m梁高。 横隔梁间距为了增强主梁间的横向连接刚度，除设端横隔梁外，还设中横隔梁，本设计在跨中和两个四分点及梁端共设置五道横隔梁，间距7.23 m，横隔梁采用开洞形式，高度1.85m，厚度0.16m。 细部尺寸T梁翼板的厚度主要取决于桥面板系承受车轮局部荷载的要求，还应该考虑能否满足主梁受弯时翼板受压的要求，拟定翼板厚度10cm,根部加厚的12cm，以抵抗翼缘根部较大的弯矩。为使工板和腹板连接和顺，在截面转折处设置倒角，以减少局部应力和便于施工脱模。T梁腹板厚度取20 cm。马蹄尺寸根据实践应用，马蹄面积占截面总面积的10%20%较为理想。根据公路桥涵设计规范规定，初拟马蹄宽度50cm,高度为30cm,马蹄与腹板连接处做成斜45的折线钝角,以减少局部应力。 横截面沿跨长的变化 主梁采用等高度形式，横截面T梁翼板厚度沿跨长不变，马蹄部分为配合钢束弯起从四分点开始逐渐向支点抬高，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，也因布置锚具的需要，在距梁端一倍范围内（210cm）将腹板加厚到与马蹄同宽，变化点截面到支点距离为185cm，中间设置一节长为30cm的腹板加厚过度段。 桥面铺装桥面铺装底层为16cm厚的现浇整体化防水混凝土，面层为8cm厚的沥青混凝土。 桥梁横断面：如图所示图2-1 主梁横断面简图（cm）其中跨中截面和支点截面如下：图2-2 跨中断面(cm) 图2-3 支点断面（cm）横隔梁设置及尺寸如下图所示：图2-4内梁半立面图（cm）2.1.2 行车道板计算一、恒载及活载内力计算每延米板上的恒载沥青混凝土面层：水泥混凝土垫层：T梁翼板自重 ：合计：每米宽板条的恒载内力 确定板的计算跨径L 取L=1.96m每延米宽板条的横载内力： 荷载产生的内力 荷载有效分布宽度:荷载在跨径中间 则: 所以顺桥向不发生重叠.荷载在板的支承处: 所以另一轮进入板内. 比较 ， 大小： 所以进入单元中的车辆不重叠影响.活载弯距： 则： 同理得： 由于 即主梁抗扭能力大。则： 活载剪力： 二、行车道板配筋计算取矩形截面尺寸bh=1000600mm,承受的弯矩组合设计值Md=19.27 KNm，地区处于类环境中桥，结构重要性参数0=1.1，拟采用C40混凝土，HRB33516钢筋，主筋间距150mm，保护层厚度取30mm，顺桥向布置分布筋，间隔150mm，横桥向布置受力筋，属单向板计算。根据拟采用的材料查表： 拟取，有效高度求受压区高度x. 解得：将代入公式 As= 截面配筋率: 满足最小配筋率的要求。受压区高度x= m 则截面所能承受的弯矩组合设计值为：Mdu= =19.271KNm 0Md=19.27 KNm该构件正截面承载力满足要求。2.1.3 主梁内力计算一、截面几何特性的计算将主梁跨中截面划分为五个规则图形的小单元，列表如下：表2-1 跨中截面几何特性表分块名称分块面积Ai(cm2)分块面积形心距上缘静矩 Yi(cm)分块面积对上缘的静矩 Si=AiYi分块面积自身的惯性矩 Di=Ys-Yi(cm)分块面积对截面形心的惯性矩Ix=AiDi (cm4)=+翼板1600580001333371.0180678728081205上承托8401411760672062.0132300023236722腹板3400952230008188333-18.9912261089414441下三角225176.667397502812-100.65722796622282474马蹄1500195292500112500-118.99 21237930213504307565-575010=44365272注：ys=cm 检验截面效率指标上核心矩：Ks=下核心矩：Kx=cm截面效率指标：=0.5根据设计经验，一般截面效率指标取=0.450.55，且较大者亦较经济。上述计算结果表明，初拟的主梁跨中截面是合理的。二、主梁恒载内力计算恒载集度沥青混凝土铺状容重水泥混凝土铺装容重主梁容重表2-2结构自重集度计算表主梁边主梁的横隔梁中主梁的横隔梁桥面铺装 = KN/m湿接缝边主梁=0.14 KN/m中主梁栏杆和人行道=表2-3主梁恒载内力 荷 载主 梁一期恒载g1二期恒载g2三期恒载g总和g（KN/m）边主梁15.381.09.6626.04中主梁17.42.07.6127.01注：一期恒载：预制主梁（包括横隔梁）的自重二期恒载：桥面板湿接缝折成线荷载三期恒载：栏杆、人行道、桥面铺装表2-4 恒载内力计算项目弯矩Mx （KNm）剪力Qx （KN）支点变截面L/4跨中支点变截面L/4跨中距支点截面的距离x（m）0.001.587.2314.460.001.587.2314.46一期恒载g1（KN/m）边主梁0.00332.191205.941607.9122.39198.0911.20.00中主梁0.00375.821364.321819.1251.61224.12125.80.00二期恒载g2（KN/m）边主梁0.0024.6289.39119.1816.4814.688.240.00中主梁0.0049.24178.77238.3632.9729.3716.480.00三期恒载g3（KN/m）边主梁0.00208.64757.431009.91139.68124.4269.840.00中主梁0.00164.37596.7795.59110.0498.0255.020.00（KN/m）边主梁0.00565.432052.762737.01378.56337.2189.280.00中主梁0.00589.402139.792853.05394.61351.5197.310.00三、主梁活载内力计算1 荷载横向分布系数计算对主梁端部：采用杠杆法（支点截面）1号梁：公路-级：人群 荷载：2号梁公路-级：人群 荷载：3号梁公路-级：人群 荷载：图2-5 荷载横向分布影响线（cm）跨中截面桥梁跨宽比采用修正偏心压力法计算主梁抗扭惯性矩IT对T梁：IT=其中 bi,ti相应为单个矩形截面的宽度和厚度ci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跨中截面翼板的换算厚度： 马蹄部分的换算厚度平均为：梁 肋 的 换 算 高 度 为 ：故ax=63.45cm主梁抗弯惯性矩：=0.32m4主梁抗扭惯性矩：表2-5绘出IT计算图式如表分块名称bi (cm)ti (cm)ti / biciIT=翼板160160.11/32.18453腹板156.5200.12781/34.17333马蹄5037.50.750.184.7460911.10395计算抗扭修正系数本桥横向主梁间距相同,并将主梁近似看成等截面则 与主梁片数n有关的系数 n=5时，=1.042 按桥规第2.1.3条，取G=0.43EN按修正刚性横隔梁法计算横向影响线竖标值： 图2-8对于一号边梁考虑抗扭修正后的横向影响线数标值为： 11=0.56 15=-0.16设荷载横向分布影响线零点至1号梁位的距离为X则 解得 x=6.22 解得=0.398同理：=0.28 =0.12 =0.002 =0.64荷载横向分布系数：公路-级： 人群 荷载：对于二号梁考虑抗扭修正后的横向影响线数标值为： 21= 25=设荷载横向分布影响线零点至1号梁位的距离为则 解得=7.6荷载横向分布系数：公路-级：人群 荷载：对于三号梁考虑抗扭修正后的横向影响线数标值为： 荷载横向分布系数：公路-级：人群 荷载：表2-6 横向分布系数汇总荷载类别1号梁2号梁3号梁公路-级0.550.60.7250.4980.7250.4人群 荷载1.4380.640.00.420.00.23 计算活载内力公路-级均布荷载标准值 人群荷载为 =2.25 KN/m计算弯矩时集中荷载标准值 =231.4 KN计算剪力效应时集中荷载标准值表2-7均布荷载和内力影响线面积 类型截面公路-级均布荷载（KN/m）人群荷载（KN）影响线面积（或）影响线图式7.8752.25=m7.8752.25=m7.8752.25=m7.8752.25= m7.8752.25=m7.8752.25= m7.8752.25=m四、荷载内力计算 采用影响线直接加载求活载内力 公式为： 式中 s 所求截面弯矩或简力 1+汽车荷载的冲击系数 多车道桥涵的汽车荷载折减系数沿桥跨纵向与荷载位置对应的横向分布系数车辆荷载轴重沿桥跨纵向与荷载位置对应的内力影响线坐标值计算惯性矩：由以上计算得截面形心至上翼缘的距离为=63.45cm =0.47986235 m4图2-9 尺寸单位计算冲击系数： 单根主梁A=0.4165 m2 结构跨中处每延米结构重力G=0.416525=10.41KN/m 采用C40混凝土 取基频 f1=双车道不考虑汽车折减，车道折减系数取=1.0。 一号梁荷载横向分布系数沿桥跨变化图2-10汽车人群作用效应计算： 表2-8截面荷载类型(KN/m)(KN)1+S(KNm或KN)SiSMl/2公路-级7.875231.41.3330.6104.55658.51996.587.231338.08人群荷载2.25/0.64104.55150.55Ql/2公路-级7.875277.681.3330.63.6222.8133.840.5111.04人群荷载2.25/0.643.625.21Ml/4公路-级7.875231.41.3330.678.41493.861496.965.421003.1人群荷载2.25/0.6478.41112.91Ql/4公路-级7.875277.681.3330.68.1351.21217.780.75166.57人群荷载2.25/0.648.1311.71M变公路-级7.875231.41.3330.5621.6126.98384.361.49257.38人群荷载2.25/1.2621.661.24Q变公路-级7.875277.681.3330.5612.9275.95272.870.95196.92人群荷载2.25/1.2612.9236.63计算支点截面汽车荷载最大剪力： m变化区荷载重心处的内力影响线坐标为： 公路-级作用下，1号梁支点的最大剪力为： 计算支点截面人群荷载最大剪力：表2-9 1号主梁内力组合序号荷载类型弯矩M (KNm)剪力Q（KN）梁端变截面四分点跨中梁端变截面四分点跨中（1）结构自重0589.42139.792853.05394.61351.5197.310（2）汽车荷载0384.361496.961996.58292.92272.87217.78133.84（3）人群荷载061.24112.91150.5526.7736.6311.715.21（4）1.2（1）0707.282567.753423.66473.53421.8236.770（5）1.4（1）0538.12095.742795.21410.09382.02304.89187.38（6）0.81.4（1）068.59126.46168.6229.9841.0313.125.84（7）=（4）+（5）+（6）01313.974789.956387.49913.6844.85554.78193.22二号梁荷载横向分布系数沿桥跨变化表2-10 汽车人群作用效应计算截面荷载类型(KN/m)(KN)1+S(KNm或KN)SiSMl/2公路级7.875231.41.3330.498104.55546.561657.177.231110.61人群荷载2.25/0.42104.5598.8Ql/2公路级7.875277.681.3330.4983.6218.92110.090.592.17人群荷载2.25/0.423.623.42Ml/4公路级7.875231.41.3330.49878.41409.911242.485.42832.57人群荷载2.25/0.4278.4174.1Ql/4公路级7.875277.681.3330.4988.1342.5180.750.75138.25人群荷载2.25/0.428.137.68M变公路级7.875231.41.3330.67521.6153.06463.291.49310.23人群荷载2.25/0.0921.64.37Q变公路级7.875277.681.3330.67512.9291.55328.910.95237.36人群荷载2.25/0.0912.922.62计算支点截面汽车荷载最大剪力： 公路-级作用下，2号梁支点的最大剪力为： 计算支点截面人群荷载最大剪力：表2-11 2号主梁内力组合序号荷载类型弯矩M (KNm)剪力Q（KN）梁端变截面四分点跨中梁端变截面四分点跨中（1）结构自重0589.42139.792853.05394.61351.5197.310（2）汽车荷载0463.291242.481657.17351.85328.91180.75110.09（3）人群荷载04.3774.1098.810.532.267.683.42（4）1.2（1）0707.282567.753423.66473.53421.8236.770（5）1.4（1）0648.611739.472320.04492.59460.47253.05154.13（6）0.81.4（1）04.8982.99110.6611.792.938.603.83（7）=（4）+（5）+（6）01360.784390.215854.36977.91885.2498.42157.96三号梁荷载横向分布系数沿桥跨变化表2-12 汽车人群作用效应计算截面荷载类型(KN/m)(KN)1+S(KNm或KN)SiSMl/2公路-级7.875231.41.3330.4104.554391331.067.23892.06人群荷载2.25/0.2104.5547.05Ql/2公路-级7.875277.681.3330.43.6215.289.230.574.03人群荷载2.25/0.23.621.63Ml/4公路-级7.875231.41.3330.478.41329.24997.975.42668.73人群荷载2.25/0.278.4135.28Ql/4公路-级7.875277.681.3330.48.1334.14145.180.75111.04人群荷载2.25/0.28.133.66M变公路-级7.875231.41.3330.65421.6148.29247.141.4998.85人群荷载2.25/0.04421.62.14Q变公路-级7.875277.681.3330.65412.9288.56318.530.95229.97人群荷载2.25/0.04412.921.28计算支点截面汽车荷载最大剪力： 公路-级作用下，2号梁支点的最大剪力为： 计算支点截面人群荷载最大剪力：表2-13 3号主梁内力组合序号荷载类型弯矩M (KNm)剪力Q（KN）梁端变截面四分点跨中梁端变截面四分点跨中（1）结构自重0589.42139.792853.05394.61351.5197.310（2）汽车荷载0247.14997.971331.06340.39318.53145.1889.23（3）人群荷载02.1435.2847.055.021.283.661.63（4）1.2（1）0707.282567.753423.66473.53421.8236.770（5）1.4（1）0346.01397.161863.48476.55445.94203.25124.92（6）0.81.4（1）02.439.5152.75.621.434.11.83（7）=（4）+（5）+（6）01005.684004.425339.84955.7869.17444.12126.75主梁荷载内力组合 基本组合（用于承载能力极限状态） 短期组合（用于正常使用极限状态） 长期组合（用于正常使用极限状态） 表2-14 各种荷载组合情况见下表承载能力极限状态基本组合弯矩M(KNm)简力Q（KN）支点变截面四分点跨中支点变截面四分点跨中01360.784789.956387.49977.91885.2554.78193.22正常使用极限状态短期组合0852.483038.84052.07589.91531.42323.3875.49长期组合0730.172634.153517.39504.4451.25267.3442.242.1.4 主梁配筋计算预应力钢筋的确定及布设 首先，根据跨中截面正截面抗裂要求，确定预应力钢筋数量。为了满足抗裂要求，所需的有效预加力为：NPe式中：Ms为荷载短期效应组合设计值 Ms=4052.07KNm Ac=0.7565106mm2 ycx=760.1mm ycs=1339.9mm Jc=0.443651012mm4 Wx=I/yx=0.3311109mm4eP为预应力钢筋重心至混凝土截面重心轴的距离：假设ap=150mm NPe=拟采用j15.2钢绞线的公称截面面积Ap1=139mm2，抗拉强度标准值fpk=1860MPa，张拉控制力取，预应力损失按张拉控制力的25%估算。所需预应力钢绞线的根数:p= = =20.15根，取21根。采用3束7j15.2预应力钢筋，预应力钢束的布置方案如图所示，供给的预应力钢筋截面面积为： 采用OVM15-6型锚具，80金属波纹管成孔，预留孔道直径85mm。预应力筋束的布置见下图：图2-13 尺寸单位（cm）预应力钢筋的纵断面设计 预应力钢筋合力作用点至截面上核心点的距离： 预应力钢筋合力作用点至截面下核心点的距离： 为满足全梁正截面抗裂要求所需预应力钢束偏心矩的下限值，为上限值。图2-14 索界图表2-15 预应力筋束曲线要素表钢束编号起弯点距离跨中长度（mm）曲线水平长度（mm）曲线方程1150013300y=283+7.74910-6x22，380006800y=176+1.47810-6x2 注：表中所示曲线方程以截面底边线为x坐标，以过起弯点垂线为y坐标表2-16 各计算截面预应力钢束的位置和倾角计算截面锚固截面支点截面变截面L/4截面跨中截面截面距离跨中（mm）14800144601288072300钢束到梁底距离（mm）1号束19801903.31568.5668.13002、3号束500485421.2253.3200合力点993.3957.8803.6391.6233.3钢束与水平线夹角（度）1号束12.918512.631411.28876.393402、3号束2.5052.44752.18041.22430平均值5.97625.84215.21652.94730累计角度（度）1号束00.28711.62986.525112.91852、3号束00.05750.32461.28072.505普通钢筋数量的确定及布置 设预应力筋束和普通钢筋的合力点到截面底边的距离为： 则 由 取由公式： 求x 采用4根直径为14mm的HRB400钢筋，提供钢筋截面面积为，在梁底布置成一排，其间距为110mm，钢筋重心到截面底边距离为 钢筋布置如图所示：图2-15 尺寸单位mm普通钢筋换算： 预应力钢筋换算： 预留管道面积计算：2.1.5 主梁截面几何特性计算截面几何性质的计算需根据不同的受力阶段分别计算。本设计中，主梁从施工到运营经历了如下几个阶段：1 主梁混凝土浇筑，预应力筋束张拉（阶段1）混凝土浇筑并达到设计强度后，进行预应力筋束的张拉，但此时管道尚未灌浆，因此，其截面几何性质为计入了普通钢筋的换算截面，但应扣除预应力筋预留管道的影响。该阶段顶板的宽度为1600mm。2 灌浆封锚，吊装并现浇顶板400mm(阶段2)预应力筋束张拉完成并进行管道灌浆、封锚后，预应力束就已经能够参与全截面受力。再将主梁吊装就位，并现浇顶板的连接段时，该段的自重荷载由上一阶段的截面承受，此时，截面几何性质应为计如了普通钢筋、预应力钢筋的换算截面性质。该阶段顶板的宽度仍为1600mm。3 二期恒载及活载作用（阶段3）该阶段主梁截面全部参与工作，顶板的宽度为2000mm,截面几何性质为计入了普通钢筋和预应力钢筋的换算截面性质。表2-17 全预应力构件各阶段截面几何性质计算阶 段截面A(106mm2)ys(mm)yx(mm)ep(mm)I(1012mm4)W(109mm2)Ws=I/ ysWx=I/ yxWp=I/ ep阶段1：钢束灌浆锚固前支点1.2089859081192234.20.52620.57950.4414 2.247变截面0.874485889.41210.64070.50