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红旗 长江 立交桥 进行 方案 结构 设计 CAD

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红旗路长江道立交桥进行方案比选和结构的设计含5张CAD图.zip,红旗,长江,立交桥,进行,方案,结构,设计,CAD

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摘 要本设计的课题是根据设计任务书的要求和公路桥规的规定，红旗路长江道立交桥进行方案比选和结构的设计。对该桥的设计，本论文提出两种不同的桥型方案进行比较和选择：方案一为预应力混凝土简支梁桥，方案二为箱型拱桥。经由“安全、经济、美观、实用”的八字原则以及设计施工等多方面考虑、比较确定预应力混凝土简支梁桥为推荐方案。本桥为天津市长江道立交桥，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。本次毕业设计共分六章，主要进行了上下两部分结构的计算工作，着重进行了内力计算和钢筋配筋计算两大主要部分。第一章是绪论，这部分主要介绍了本桥的设计资料和工程现状以及工程地质和水文地质条件评价。第二章为方案比选部分。因本桥主要采取了两种简单的桥型比较，所以这部分比较容易。根据一些桥梁设计原则，把两种桥型的优缺点进行比较最后确定了T型梁桥的方案。第三章为上部结构设计说明包括主梁的内力计算、配筋计算和钢筋验算等。设计中，桥梁上部结构的计算着重分析了桥梁在使用工程中恒载以及活载的作用力。运用杠杆原理法、偏心压力法求出活载横向分布系数，并进行了梁的配筋计算，估算了钢绞线的各种预应力损失，并进行预应力阶段和使用阶段主梁截面的强度和变形验算、锚固区局部强度验算和挠度的计算。在这部分计算中涉及到许多相关专业知识的御用和学习，其中有很多我并未接触过的知识，有一些我学过的专业知识，在此过程中我慢慢学习新知识，多多运用旧知识是自己的知识储备更加充沛也更加熟练。第四五六章为下部结构的设计，其中包括盖梁的计算，桥墩墩柱的计算，钻孔灌注桩计算。盖梁计算部分为主要的计算部分，这部分的计算量较大野比较麻烦。后两章的设计内容相对简单，但也很关键，所以每一部分都认真对待。下部结构设计时，首先根据地质条件选择适合本桥的桩基础，方案确定后再从上到下开始计算。首先是盖梁的计算，通过荷载集度进行盖梁内力的计算，经过盖梁内力计算后对盖梁进行配筋及承载力校核；其次是桥墩（台）的计算，桥墩的计算主要是桥墩所受的恒载、活载的计算以及双柱反力的计算，然后对桥墩配筋计算及应力验算；最后是钻孔灌注桩的计算，主要是桩长的计算，桩长根据单桩容许承载力的经验公式确定桩长，桩内力的计算主要是用法，根据法确定桩的内力并进行桩筋的设计及强度验算。以上是我本次设计的主要内容，都是沿用前人的套路并未有过多的创新技术的应用。但是作为现代桥梁设计比较受欢迎的一种桥型，大力发展创新是很有必要的。在我的设计内容完成之后我有研究了一点现在世界比较发达国家和地区的桥梁研究内容，也受到了一点启发。考虑到我的设计内容我觉得我的设计还可以运用另外的形式，比如体外预应力混凝土结构等。体外预应力混凝土结构将预应力筋置于混凝土梁体外，仅在梁的转向块和锚固块处于梁体接触。与传统的体内预应力结构相比，体外预应力结构具有截面尺寸小、自重轻、预应力筋更换与维护管理方便、预应力摩擦损失小、施工工期短以及耐久性好等优点。因此体外预应力结构运用也越来越广泛，既可以运用于预应力混凝土桥梁、特种结构和建筑工程结构等新建结构，也可以运用于既有混凝土结构的加固及维修，同时还可以用于临时性预应力混凝土结构或施工临时性钢索。随着斜拉桥和高强度混凝土技术的发展，体外预应力技术的应用将是现代预应力混凝土结构施工的主要趋势之一。桥梁是一种为全社会服务的公益性建筑，它与人类社会的发展繁荣和人们的生产生活便利息息相关。桥梁建筑是人类认识自然和改造自然的产物，又是人类各个历史阶段文明发展的结晶。桥梁建筑发展的动因与人类社会生产力、材料工业、科学技术等的发展密切相关。因此发展、创新对于桥梁工程的进步是有很大作用的。我们应该大胆的探索新鲜技术、方法和想法，把这些东西相互结合起来最终来促进整个桥梁事业的发展。关键词 预应力混凝土；简支梁桥；盖梁；桥墩（台）；钻孔灌注桩This topic is designed according to the provisions of the requirements of the design task and Highway Bridge Specifications, red road, the Yangtze River Road overpass for scheme design and structure. On the design of the bridge, this paper put forward two different bridge type scheme comparison and selection: a scheme for prestressed concrete beam bridge, the second one box arch bridge. Through the security, economic, aesthetic, practical eight-character principle as well as the design, construction and other aspects to consider, in comparison to determine the prestressed concrete beam bridge as the recommended scheme.This bridge is the Yangtze River Road overpass bridge in Tianjin city, considering the applicability, economy, beautiful and at the same time, we should focus on solving the problem in engineering application. In practice, when the span is greater than 20m,especially the span above 30m, often used in prestressed concrete structure. Due to the larger aperture, beam itself constant load, causing erection difficulties, in order to reduce the weight of T beam with variable cross webs, by 20cm to support 50cm T beam, so as to reduce the weight, and shear strength increase the pivot point, increase the tension of prestressed force area, in order to reduce the weight of T beams the wing plate beam, the relative reduction, in ensuring the strength requirements under the 10cm. The bridge span is larger, in order to reduce the troubles in construction, especially to the assembly structure. The bridge member sizes and forms tend to be standardized, easy fabrication and construction, and save a lot of support template and labor, shorten the construction period.This graduation design is divided into six chapters, mainly the calculation on two part of the structure, especially the calculation of two main parts, the internal force calculation and reinforcement. The first chapter is the introduction, this part introduces the evaluation of the present bridge design data and the situation of the project and the engineering geological and hydrogeological conditions. The second chapter for scheme selection part. Because the bridge is mainly adopted two kinds of simple bridge, so this part is relatively easy. According to some bridge design principles, to compare the T beam bridge scheme of advantages and disadvantages of the two bridge.The third chapter is the upper structure design, internal force calculation including beam reinforcement calculation and reinforcement calculation etc. The design, calculation of the bridge upper structure focuses on the analysis of the forces in the use of engineering bridge dead load and live load. Using lever principle, the eccentric compression method for living the transverse distribution of load coefficient, and the calculation of beam reinforcement, loss of prestress steel strand was estimated, and calculated the prestressed stage and using stage girder cross-section analysis of strength and deformation of anchorage zone, local strength and deflection.Involves many related professional knowledge and learning used in this calculation, many of them I did not come into contact with knowledge, some professional knowledge I learned, I slowly began to learn new knowledge in the process, to use the old knowledge is knowledge of self more abundant reserves of more skilled.Chapter four five six is the design of the lower structure, including the beam calculation, calculation of bridge pier colunm calculation of bored pile. Beam calculation part is calculation part, this part of the computation is being more trouble. The design content after the two chapter is relatively simple, but also is the key, so each part are seriously.When the structure design, the first choice for the bridge pile foundation according to geological conditions, scheme and then from top to bottom, start calculating. First is the beam calculation, through the calculation of capping beam load internal force, internal force calculation of capping beam through the beam reinforcement and bearing capacity; second is the pier (Taiwan) calculation, calculation of bridge pier is calculated dead load, live load of the pier by and calculation of double column force, and then on the pier reinforcement calculation and stress check; finally is the calculation of the bored pile, mainly is the pile length calculation, the pile length according to the empirical formula to determine the allowable bearing capacity of single pile of pile length, pile internal force calculation is the main method, according to the method of determining the internal forces and the design and strength calculation of pile reinforcement the.The above is the main content of this design, is the application of follows previous routine has not had much of the technology innovation. A bridge but as a modern bridge design more popular innovation is very necessary. After the design contents of my finish I have studied a little bridge of developed countries and regions of the world now, is a little inspiration. Considering the design contents of my I think my design can also use other forms, such as external prestressed concrete structure.External prestressed concrete structure will be placed on the prestressed concrete beam in vitro, only in the beam steering and anchoring blocks in the beam body. Compared with the traditional internally prestressed concrete structure, externally prestressed structure with small section size, light weight, prestressed reinforcement replacement and convenient maintenance and management, the prestressed friction loss of small, short construction period and good durability. Therefore, externally prestressed structure is used more and more widely, not only can be used in prestressed concrete bridge, construction and architectural engineering structure, the new structure, can be applied to both reinforcement and repair of concrete structures, but also can be used for temporary prestressed concrete structure or construction of temporary cable. With the development of the cable-stayed bridge and the high strength concrete technology, the application of the external prestressing technology will be one of the main trend of modern prestressed concrete structure construction.The bridge is a kind of serving the whole society public welfare construction, and it is closely related to the prosperity and development of human society, people living and production facilities. Bridge construction is the human nature and nature of the product, but also of human each calendar.Keywords:prestressed concrete simply supported beam bridge; pier; coping; (Taiwan); bored pile-I-摘 要本设计的课题是根据设计任务书的要求和公路桥规的规定，红旗路长江道立交桥进行方案比选和结构的设计。对该桥的设计，本论文提出两种不同的桥型方案进行比较和选择：方案一为预应力混凝土简支梁桥，方案二为箱型拱桥。经由“安全、经济、美观、实用”的八字原则以及设计施工等多方面考虑、比较确定预应力混凝土简支梁桥为推荐方案。 设计中，桥梁上部结构的计算着重分析了桥梁在使用工程中恒载以及活载的作用力。运用杠杆原理法、偏心压力法求出活载横向分布系数，并进行了梁的配筋计算，估算了钢绞线的各种预应力损失，并进行预应力阶段和使用阶段主梁截面的强度和变形验算、锚固区局部强度验算和挠度的计算。下部结构设计时，首先根据地质条件选择适合本桥的桩基础，方案确定后再从上到下开始计算。首先是盖梁的计算，通过荷载集度进行盖梁内力的计算，经过盖梁内力计算后对盖梁进行配筋及承载力校核；其次是桥墩（台）的计算，桥墩的计算主要是桥墩所受的恒载、活载的计算以及双柱反力的计算，然后对桥墩配筋计算及应力验算；最后是钻孔灌注桩的计算，主要是桩长的计算，桩长根据单桩容许承载力的经验公式确定桩长，桩内力的计算主要是用法，根m据法确定桩的内力并进行桩筋的设计及强度验算。m关键词 预应力混凝土；简支梁桥；盖梁；桥墩（台） ；钻孔灌注桩-II-AbstractThis is a partial struct design of a flyover crossing that is over the railway in Hongqi RoadChangjiang Road overpass, this paper provides two different types of bridge for selection: the first one is pre-stressed concrete continuous bridge; the second one is double cantilever half through no-thrust arch bridge. After the comparisons of economy, appearance, characteristic under the strength and effect, the first one is selected.In this design, the checking calculation of strength of main girder was preceded not only in prestressed statement but also in using statement, deflection precamber and the assessment of reinforcing steel bar were checked too. In the design of the bridge structure diversion, according to the geological conditions of the first choice for this bridge pile foundation, compare common pier (Abutment), after scheme will be selected to choose the appropriate bridge pier (Abutment), plan again after the start counting from top to bottom. First is capping beam, capping beam is then cover the beams, capping beam reinforcement through calculation of cover after reinforcement and bearing capacity of beams are checked, Second is the bridge pier, the calculation of main pier is constant, live load calculation and the twin pillars of calculation, and then is calculated and reinforcement stress calculation, Finally the cast-in-place pile length is calculated, the main pile length calculation, the bearing capacity of single pile according to allow pile length, experience formula calculation of internal piles is mainly use m method, according to the method of pile m. internal piles of reinforcement design and strength calculation.Keywords prestressed concrete；simple supported beam bridge；cone anchorage device； capping beam；piers (Abutment)；bored piles.-III-目目 录录摘 要.IABSTRACT.II第 1 章 绪论.11.1 工程概况.11.1.1 原始资料.11.1.2 工程地质条件.11.1.3 气候条件.11.1.4 地震历史.11.1.5 工程地质及水文地质评价.21.1.6 工程地质条件及水文地质条件综合评价.2第 2 章 方案比选.32.1 桥梁设计原则 .32.1.1 预应力混凝土简支梁桥（锥形锚具）.32.1.2 钢筋混凝土箱型拱桥.3第 3 章 上部结构.53.1 设计资料.53.2 结构尺寸.53.3 行车道板内力计算.73.4 梁内力计算.83.4.1 结构自重效应计算.83.4.2 汽车人群荷载内力计算.93.4.3 主梁内力组合计算.153.5 预应力钢筋的计算及布置 .173.5.1 跨中截面钢束的估算与确定.173.5.2 预应力钢束布置.183.5.3 计算主梁截面几何特性.203.6 钢束预应力损失计算 .233.6.1 预应力钢束与管道壁之间的摩擦损失.233.6.2 由锚具变形、钢束回缩引起的损失.233.6.3 混凝土弹性压缩引起的损失.243.6.4 由钢束应力松弛引起的损失.243.6.5 混凝土收缩和徐变引起的损失.243.6.6 预加内力计算及钢束预应力损失汇总.243.7 主梁截面验算 .253.7.1 截面强度验算.253.7.2 截面应力验算.273.8 梁端锚固的局部承压验算 .303.8.1 局部承压强度验算.303.8.2 梁端局部承压区的抗裂验算.313.9 主梁变形验算 .32-IV-3.9.1 活载引起的跨中挠度及验算.323.9.2 计算由预加应力引起的跨中反拱度.323.9.3 恒载引起的跨中挠度.333.9.4 使用荷载作用下的总挠度.33第四章 盖梁计算.344.1 荷载计算 .344.11 上部构造恒载.344.1.2 盖梁自重及内力计算.344.1.3 活载计算.364.1.4 双柱反力的计算.45iG4.2 内力计算 .464.2.1 恒载加活载作用下各截面的内力.464.2.2 盖梁各截面的配筋设计和承载力校核.50第五章 桥墩墩柱计算.565.1 恒载计算 .565.2 活载计算 .565.3 双柱反力横向分布计算 .575.4 荷载组合 .585.4.1 最大最小垂直反力计算（双孔）.585.4.2 最大弯矩计算.595.5 截面配筋计算及应力验算 .605.5.1 作用于墩柱顶的外力.605.5.2 作用于墩柱底的外力.605.5.3 截面配筋验算.60第六章 钻孔灌注桩计算.626.1 荷载设计 .626.1.1 每一根桩承受的荷载.626.2 桩长计算 .646.3 桩的内力计算（M法）.656.3.1 桩的计算宽度的确定.651b6.3.2 桩的变形系数.656.3.3 地面以下深度 z 处桩身截面上弯矩与水平压应力的计算.66zMzxQ6.3.4 桩身截面配筋与强度验算.696.3.5 墩顶的位移验算.70结 论.73参考文献.74谢 辞.75-1- 第 1 章 绪论1.1 工程概况1.1.1 原始资料天津市红旗路长江道立交桥位于大港区境内，东临南港工业区港口石化物流区，解决南港工业区与外阜进出口衔接问题，同时带动港口、物流、石化红旗路互通式立交工程位于南港工业区中心节点，是连接南港港口与外埠的主要通道。加工区等区域经济的快速发展。1.1.2 工程地质条件本次勘察钻孔深度大部分在 65 米左右。局部根据需要勘察钻孔达 80 米左右，主要由黏土（地层编号 10）组成，呈灰色，可塑状态，无层理，含铁质，属中压缩性土。根据岩土工程技术规范 （DB29-20-2000）第 3.2 节、附录 A即本次勘察资料，地基土按成因年代可分为以下 9 层，按力学性质可进一步划分为 15 个亚层。1.1.3 气候条件路线所经地域位于北纬 38344015之间，东经 1164311804之间，主要属暖温带半湿润大陆性季风气候，四季明显。年平均气温 12 摄氏度左右，一月4 摄氏度，七月 26 摄氏度。全年无霜期大约 210 天。年平均降水量约550650 毫米，全年降水 75中在夏季，易成水灾。春季则因降水少，气温升高，往往发生春旱。1.1.4 地震历史天津市处于两个地震带上，一个是北东向的华北平原地震带，另一个是北西向的张家口、渤海地震带。有记载以来，天津市遭受过 12 次地震灾害，其中境内发生的有 6 次，周边地区大地震对天津造成破坏的有 6 次。比如，1976 年唐山 7.8 级大地震，天津死亡人数达 2 万 4 千多人。而本土上最为近期的地震-2-是 1976 年唐山大地震过后，当年的 11 月 15 日发生在宁河县的 6.9 级地震。根据中国地震烈度区划图和河北省各县区地震烈度分区 ，本桥梁基本地震烈度为：8 度基本地震烈度区。根据建筑抗震设计规范 （GB50011-2001）的规定，设计基本地震加速度值为 0.1g。构造物按交通部颁布的公路工程抗震设计规范要求设计1.1.5 工程地质及水文地质评价（1）地质构造本区域地貌为冲海积平原，经人工改造，地形较平坦。（2）地层岩性主要由黏土组成，呈灰色，可塑状态，无层理，含铁质，属中压缩性土。1.1.6 工程地质条件及水文地质条件综合评价该段路线穿越区地处属于滨海盐土典型地区，地区多为盐碱土和盐碱水环境，其地质层多为海相沉积形成，富含、等多种离子， 钻孔地下水的Cl24SO+的离子含量 2049.274110.46mg/L 之间，介于弱腐蚀与强腐蚀离子2Mg4NH最低含量标准之间，+的离子含量一般介于ClCl3NO33200.371187.63mg/L 之间。根据以上结果综合分析判定，本场地地下水碓混凝土具有结晶类、结晶分解复合类强腐蚀。-3-第 2 章 方案比选2.1 桥梁设计原则（1）适用性满足公路交通和铁路的正常运行，以及将来交通量增长的需要。建成的桥梁应保证在使用年限内满足交通要求，并且便于检查和维修。（2）舒适与安全性 现代桥梁设计越来越强调舒适度，要控制桥梁的竖向和横向振幅，避免车辆在桥上震动与冲击。整个桥跨结构及部分构件，在制造、运输、安装和使用过程中应具有足够的强度、刚度、稳定性和耐久性。（3）经济性 设计的经济性一般应占首位。经济性应综合考虑发展远景及将来的养护和维修等费用。（4）美观一座桥梁，应与周围的景致相协调。合理的结构布局和轮廓是美观的主要因素，绝不应把美观片面的理解为豪华的装饰。2.1.1 预应力混凝土简支梁桥（锥形锚具）预应力混凝土简支 T 梁桥，共 12 跨，每跨 40m，则桥面部分全长4012=480m，桥面净空为满足要求，依据水文计算，取桥面净空为9m+21.0m 人行道。主梁全长为 39.96m，计算跨径为 38.88m。预应力混凝土 T 梁桥的优点在于：预应力混凝土梁桥能最有效的利用现代高强度材料，减小构件截面，显著降低自重，增大跨径，扩大了混凝土结构的适用范围。粱的刚度比通常开裂的钢筋混凝土粱要大。可以显著减小建筑高度，使大跨径桥梁做得轻柔美观。扩大了对多种桥型的适用性，而且提高了结构的耐久性。根据需要可在纵向、横向和竖向等施加预应力，使装配式结构集整成理想的整体，扩大了装配式桥梁的适用范围，提高了运营质量。2.1.2 钢筋混凝土箱型拱桥（1）方案简介本方案为钢筋混凝土等截面悬链线无铰拱桥。全桥分八跨，每跨均采用标-4-准跨径 60m。采用箱形截面的拱圈。桥墩为重力式桥墩，桥台为 U 型桥台。（2）尺寸拟定本桥拟用拱轴系数 m=2.24，净跨径为 60.0m，矢跨比为 1/8。桥面行车道宽 9.0m,两边各设 1.5m 的人行道。拱圈采用单箱多室闭合箱，全宽 11.2m，由8 个拱箱组成，高为 1.2m。桥面采用沥青混凝土桥面铺装，厚 0.10m。桥面设双向横坡，坡度为2.0%。为了排除桥面积水，桥面设置预制混凝土集水井和 10cm 铸铁泄水管，布置在拱顶实腹区段。双向纵坡，坡度为 0.6%。（3）施工方法采用无支架缆索吊装施工方法，拱箱分段预制。采用装配整体式结构型式，分阶段施工，最后组拼成一个整体。方案的最终确定：经考虑，简支梁的设计较简单，受力的点明确，比较适合初学者作为毕业设计用，因此我选择了方案一。-5-第 3 章 上部结构3.1 设计资料1桥梁跨径及桥宽标准跨径：40m（墩中心距） ，全桥共：480 米，分 12 跨，主梁全长：39.96m，桥面净空：净9 米，21.0 m 人行道，计算跨径：38.88m。2设计荷载汽20，挂100，人群荷载 3.5kN/m2，两侧人行道、栏杆重量分别为 3.6 kN/ m2和 1.52 kN/ m2。3锚具采用 24 丝锥形锚，锚环、锚塞采用 45 号优质碳结构钢，其中锚塞的 HRC=5558。4 施工工艺按后张法制作主梁，预留预应力钢丝的孔道，由 50mm 的抽拔橡胶管形成。3.2 结构尺寸1主梁间距与主梁片数梁间距随梁高与跨径的增加以加宽为宜，由此可提高主梁截面效率指标 值，采用主梁间距 2.2m。考虑人行道可适当挑出，对设计资料给定的桥面净宽选用 5 片主梁，其横截面的布置型式见图 3-1。图 3-1 主梁横截面2主梁尺寸拟定-6-（1）主梁高度预应力混凝土简支梁桥的主梁高跨比通常在 115125，考虑主梁的建筑高度和预应力钢筋的用量，标准设计的高跨比约为 117119，由此，主梁高度取用 250cm。（2）主梁腹板的厚度在预应混凝土梁中腹板内因主拉应力较小腹板的厚度主要由预应力钢束的孔道设置方式决定，同时从腹腔板的稳定出发，腹板的厚度不宜小于其高度的: 115，故取用腹板厚度为16cm。在跨中区段，钢束主要布置在梁的下缘，以形成较大的内力偶臂，故在梁腹板下部设置马蹄，以利数量较多的钢束布置。图 3-2 主梁断面（3）翼板尺寸拟定翼板的高度由主梁间距决定，取翼板宽度 1.60m，湿接缝宽 60cm。2横截面沿跨长度变化横截面沿跨长变化，主要考虑预应力钢束在梁内布置的要求，以及锚具布置的要求，故为配合钢束的弯起而从四分点开始向支点逐渐抬高，同时腹板的宽度逐渐加厚。3横隔梁设置为增加各主梁的横向联系，使各主梁在荷载作用下的受力均匀，本例共设置9道横隔梁，为减轻吊装重力，横隔梁采用开洞形式，考虑施工方便和钢筋布置，横隔梁厚度上端16cm，下端14cm。3.3 行车道板内力计算1、结构自重及内力（按纵向 1m 宽的板条计算）（1） 、每延米板上的结构自重 g表表 3-13-1 结构自重结构自重沥青表面处置 g10.91.0231.98KN/m-7-C30 混凝土垫层 g20.11.0242.4KN/mT 梁翼板自重 g3KN/m10.150.251.0 25=5.02合计 gKN/m123g=ggg =9.38（2）每米宽板条的恒载内力 KNm22min.g011=gl =9.38 0.95 =4.2322Mag0=gl =9.38 0.95=8.91QKN2、汽车车辆荷载产生的内力将车辆荷载后轮作用于绞缝轴线上，后轮作用力为 P=140KN，车辆荷载后轮着地长度为，宽度为。则有：2a =0.20m2b =0.60m12a =a2=0.202 0.1 0.19 =0.78mH12b =b2=0.62 0.1 0.19 =1.18mH则荷载对于悬臂根部的有效分布宽度为：10a=ad+2l =0.78 1.42 0.95=4.08m 由于汽车荷载局部加载在 T 梁的翼板上，故取冲击系数 1+=1.3作用于每米宽板条上的弯矩为： KNmtmin.p0bp140 21.18=1l= 1.30.95= 14.614a44 4.084M作用于每米宽板条上的剪力为：APp140 2= 1=1.3=22.34a4 4.08QKN3、内力组合：（1）、承载能力极限状态内力组合计算表表 3-23-2 基本组合计算基本组合计算KNmndagac=1.21.4=1.24.231.414.61 =25.53MMM 基本组合ndagac=1.21.4=1.2 8.91 1.4 22.3=41.91QQQKN（2）、正常使用极限状态内力组合计算-8-表表 3-23-2 短期效应组合计算短期效应组合计算KNsdagac=M0.7=4.230.714.611.3= 12.10MMm短期效应组合0.78.91 0.7 22.3 1.320.92sdagapQQQKN3.4 梁内力计算3.4.1 结构自重效应计算（1）结构自重集度计算-9-表表 3-43-4 结构自重集度结构自重集度主梁10.150.2510.2 22.1 0.220.1 0.20.1 0.122520.8/22gKN m 对于边主梁20.150.252.1 0.20.190.201.55 2538.880.77/222gKN m 横隔梁对于中主梁22 0.771.54/gKN m桥面铺装层 30.09 9 230.1 9 24/58.05/gKN m 栏杆与人行道45 2/52/gKN m 对于边主梁20.80.778.05231.62/gKN m合计对于中主梁20.8 1.548.05232.39/gKN m（2）结构自重内力计算表表 3-53-5 结构自重内力结构自重内力边主梁自重内力中主梁自重内力内力截面位置剪力 Q（KN）弯矩 M（KN/m）剪力 Q（KN）弯矩 M（KN/m）x=0614.690629.660x=14307.354481.11314.834590.23x=1205974.8106120.313.4.2 汽车人群荷载内力计算1冲击系数和车道折减系数按桥规规定，对于汽-20级1+=1+（1.3-1.0）/(45-5)(4.5-38.88)=1.0459对于平板挂车不计冲击力影响，即对于挂-100荷载1+=1.0-10-对于双车道不考虑汽车荷载折减，即车道折减系数=1.02主梁的荷载横向分布系数计算（1）跨中的荷载横向分布系数mc本桥跨内设有9到横隔梁，具有可靠的横向联结，且承重结构的长宽比为： L/h=38.88/(52.20)=3.532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mc。（2）计算主梁的抗扭惯矩IT 对于T形梁截面，抗扭惯矩可近似按下式计算：I=miiiitbc13对于跨中截面，翼缘板的换算平均厚度： =（15+21）/2=18（cm） 。1t马蹄部分的换算平均厚度： =（38+50）/2=44（cm） 。3t求得IT=978689.7cm4（3）计算抗扭修正系数主梁的间距相同，并将主梁近似看成等截面，得： 2hTL/BIEGI11与主梁片数n有的系数，当n=5时， 为1.042，B=11.0m，l=38.80m,I=64206700cm4,按G=0.43Eh，求得=0.92 （4）按修正的刚性横梁法计算横向影响线竖坐标值：计算所得的ij值列于表3-6内。 25124 .48maii表表3-63-6 iIiI值值梁号e（m）iIi514.40.568-0.16822.20.3840.01630.00.2000.2000-11-（4）计算荷载横向分布系数1、2、3号主梁的横向影响线和最不利荷载所示。则对于1号梁： 图3-3 跨中截面横向分布系数计算图示汽-20 659. 049. 129. 359. 439. 6791. 6568. 02121mieqI挂-100 381, 019. 309. 499, 489. 5791. 6568. 04141micgI人群荷载 mer=0.618对于2号梁：汽-20 529, 021mi2eq挂-100 290. 041mi2eq人群荷载 mcr=0.409对于3号梁汽-20 mcp=0.400挂-100 mcg=0.200人群荷载 mcr=0.2002）支点截面的荷载横向分布系数m0-12-图3-4 支点截面横向分布系数计算图示汽-20 =0.8750/2=0.409oqm挂-100 =0.5625/4=0.193ogm人群荷载 =1.273orm横向分布系数汇总如表3-7：表表3-73-7 横向分布系数横向分布系数1号梁2号梁3号梁荷载cmomcmomcmom汽车-200.6590.4090.5290.79160.40.796挂-1000.3810.1930.2900.5910.20.591人群0.6181.2730.40900.203计算活载内力在活载内力计算中，本示例对于横向分布系数的取值作如下考虑：计算主梁活载弯矩时，均采用全跨统一的横向分布系数mc ，鉴于跨中四分点剪力影响线的较大坐标位于桥跨中部，故也不按不变化的mc来计算。求支点和变化点截面活载剪力时，由于主要荷重集中在支点附近而应考虑支承条件的影响，按横向分布系数沿桥跨的变化曲线取值，即从支点到1/4之间，横向分布系数用mo与-13-mc值直线插入，区域区段均取mc值。1）计算跨中截面最大弯矩及相应荷载位置的剪力和最大剪力及相应荷载位置的弯矩采用直接加载求活载内力，跨中截面内力计算公式，计算公式为：S=（1+）iicYPm（1）汽车和挂车荷载引起的内力计算（2）人群荷载的内力计算q=1.09=1.03.5=3.5（kN/m）mkNqlmMc.71.40888.385 . 3618. 0818122max相应的Q=0kNqlmQc51.1088.385 . 36216. 081812max mkNqlmMc.36.20416122）求四分点截面的最大弯矩和最大剪力，计算公式为：kmSc1式中：为内力影响线面积，对于四分点弯矩影响线面积为141.718m2，剪力影响线面积为10.935m2。四分点截面内力的计算结果见表3-8；支点各截面最大剪力计算结果见表3-9。-14-表表3-83-8 四分点截面内力的计算表四分点截面内力的计算表荷载类别汽-201+mcPi60.00120.00120.0070.00130.00Yi7.02/0.3619.02/0.4649.72/0.5004.72/-0.2432.72/-0.243Mmax（kNm）相应 Q(kN)PiYi3354.00102.16最大弯及相应剪力1 号梁内力2314.9070.34合力P2120+60=300Qmax(kN)相应 M（kNm）Y0.468.90137.342670.00最大剪力及相应弯矩1 号梁内力94.711841.20荷载类别挂-1001+mcPi250.00250.00250.00250.00Yi7.12/0.3667.72/0.3979.72/0.5009.12/-0.469Mmax（kNm）相应 Q(kN)PiYi8420.00198.58最大弯及相应剪力1 号梁内力3203.3720.00合力P2504=1000Qmax(kN)相应 M（kNm）最大剪力及相应弯矩Y0.428.12-15-8120.001 号梁内力3092.27表表3-93-9 支点最大剪力计算表支点最大剪力计算表荷载类别汽-201+1.0459Pi601201207013070130yI10.89710.86110.63390.5010.11520.0123mi0.4090.5120.5480.659Q223.2（kN）荷载类别挂-100人群1+11Pi250250250250Q=3.5yI0.10.9690.8660.83538.88/23.183mi0.1930.2160.2940.3170.6180.918Q230.4（kN）52.3（kN）3.4.3 主梁内力组合计算根据可能同时出现的作用荷载选择了荷载组合和。在表3-10内，先汇总前面计算所得的内力值，然后进行内力组合及提高荷载系数。-16-表表3-103-10主梁内力组合表主梁内力组合表跨中截面四分点截面支点截面梁号序号荷载类别maxM相应QmaxQ相应MmaxMmaxQmaxM1一期恒载4347.51004347.513262.37223.64447.282二期恒载1560.60001560.601171.0680.28160.553总恒载5908.10005908.104433.43303.92607.834人群408.71010.51204.36306.5423.6552.275汽-202314.9070.3494.711841.201879.13174.90223.2036挂-1003203.3720.00159.073092.272475.01254.45230.407汽+人2723.6170.34105.222045.562185.67198.55275.478恒+汽+人8631.717034105.227953.666619.11502.47883.319恒+挂9111.4720.00159.07900.376908.44558.37838.2310 1.23+1.4710902.7798.48147.319953.508380.05642.671115.06111.23+1.1610613.4322.00174.9810491.228042.63644.60982.84121.45/1035.0%100.0%100.0%29.0%37.0%43.0%26.0%131.16/1133.0%100.0%100.0%32.0%34.0%43.0%26.0%14提高后的11229.8594.48147.3110451.188631.45661.951148.50一15提高后的10613.4322.00174.9810491.228042.63644.60982.8416恒+汽+人7726.1856.4782.9972105911.64443.99876.5017恒+挂8035.7115.22121.087951.156084.19481.621032.9618提高后的10182.0279.06116.199424.257808.04580.911145.29二19提高后的9399.0316.74133.199306.017112.64558.581193.8420恒+汽+人7373.0942.7060.897019.435618.92414.00866.2221恒+挂7517.2810.583.57458.965678.34433.761032.1022提高后的9612.9459.7885.259093.067340.19545.541125.41三23提高后的8852.5811.5591.858788.436684.09507.161195.35-17-3.5 预应力钢筋的计算及布置3.5.1 跨中截面钢束的估算与确定预应力梁满足使用阶段的应力要求和承载能力极限状态的强度条件。以下就跨中截面的各种荷载组合下，分别按照上述要求对各主梁所需的钢束数进行估算，并且按这些估算钢束的多少确定各梁的配束。1按使用阶段的应力要求估算钢束数对于简支梁带马蹄的T形截面，当截面混凝土不出现拉应力控制时，则得到钢束数n的估算公式：ysbyyekRACMn1式中：使用荷载产生的跨中弯矩，按表1-9取用；jM与荷载有关的经验系数，对于汽-20，取0.51；对于挂-100，则取1C1C=0.565；245的钢束截面积，即=4.712cm。1CyAyA（1）对（恒+汽+人）荷载嘴和，将相应的参数代入公式，得： 1号梁 n=11.12 2号梁 n=10.58 3号梁 n=9.94（2）对（恒+挂）荷载组合，将相应的参数代入公式，得 1号梁 n=10.80 2号梁 n=10.18 3号梁 n=9.452按承载能力极限状态钢束数根据极限状态的应力计算图式，受压区混凝土达到极限强度，应力图aR式呈矩形，同时预应力钢束也达到标准强度R，则钢束数n的估算公式为：02hRACMnbyyi式中：经荷载组合并提高后的跨中计算弯矩，按表1-11中值取用；jM-18-估计钢束群中心到混凝土合力作用点力臂长度的经验系数，根据不同2C荷载截面确定：汽-20 =0.78；挂-100 =0.76;2C2C主梁有效高度，即oh2.50.172.33ooyhham（1）对于荷载组合，将相应的参数代入估算公式，得：1号梁 n=8.292号梁 n=7.543号梁 n=7.18（2）对于荷载组合，将相应的参数代入估算公式，得： 1号梁 n=7.74 2号梁 n=7.34 3号梁 n=6.87对于全预应力梁，希望在弹性阶段工作，同时边主梁与中间主梁所需的钢束数相差不多，为方便钢束布置和施工，各主梁统一确定为11束。3.5.2 预应力钢束布置1确定跨中及锚固端截面的钢束位置（1）采用直径5cm抽拔橡胶管成型的管道，对于跨中截面，在保证布置预留管道构造要求的前提下，进可能使钢束中心偏心距大些。 ，由此可直接得出钢束群中心至梁底距离为： =3(8+17+26)+351+441/11=21.1(cm)ya（2）为了方便张拉操作，将所有的钢束都锚固在两端。对于锚固端及诶按，钢束布置考虑一下两方面：一是应力钢束合心中心尽可能靠近截面形心，使截面均匀受压：二是考虑锚头布置的可能性，以满足张拉操作方便灯要求。按照上述锚头布置的均匀、分散灯原则。锚固端截面所布置的钢束如图3-5所示。-19-图3-5 钢束布置图则钢束群中心至梁底距离为：=2(30+60+90)+130+155+180+205+230/11=114.5(cm)ya为检验上述布置的钢束群中心位置，可绘制全预应力混凝土简支梁的束界，以确保钢束群中心处于截面的核心范围内。1钢束起弯角和线形的确定确定钢束起弯角是，既要顾到因其弯起所产生的竖向预剪力有足够的数量，又要考虑到由其增大而导致摩擦预应力损失不宜过大。为此，将锚固端截面分成上、下两部分，上部钢束的弯起角初定为10，相应4跟钢束的竖向间距暂定为25cm；下部钢束弯起角初定为7.5，相应的钢束竖向间距为30cm。为简化计算和施工，所有钢束布置的线形均选用两端为圆弧线中间加一条直线，并且整束道布置在同一个竖直面内。2钢束几何计算锚固点到制作中线的水平距离axi，以NI例，可求得一根钢束的长度为曲线长度、直线长度与两端张拉的工作长度（270cm）之和，其中钢束的曲线长度可按圆弧半径与弯起角碱性计算，计算结果见表3-11。表表3-113-11 钢束长度钢束长度R(cm)弯起角（）曲线长度（cm）直线长度（cm）钢束有效长（cm）钢束预留长（cm）钢束总长（cm）钢束号1234567=5+6N1(N2)2571.67.5336.51643.43959.71404099.7N3(N4)5026.27.5657.61319.13953.41404093.4-20-N5(N6)7480.97.5978.89914.73946.91404086.9N78030.4101400.9586.13973.91404113.9N89083.6101584.6398.83966.81404106.8N910136.7101768.3211.53959.61404099.6N1011189.9101952.124.23952.41404092.4N1111243.1101961.310.63943.81404083.83.5.3 计算主梁截面几何特性本节在求得各盐酸截面的毛截面特性和钢束位置的基础上，计算主梁净截面和换算截面的面积、惯性矩及梁截面分别为重心轴、上梗胁下梗胁的静矩，最后汇总成截面特性值总表，为各受力阶段的应力验算准备计算数据。1.截面面积及惯矩计算（以跨中截面为例）图3-6 锚固端截面尺寸计算公式如下：对于净截面截面积 =-njAhAA截面惯矩 =I- n（-）jIAjsyiy对于换算截面截面 =-n（-10）oAhAyny-21-截面惯矩 =I+n（-1）（-）Ioynaosyjy式中：，I分别为混凝土毛截面面积和惯矩；A，分别为一根管道截面积和钢束截面积；AynA，分别为净截面和换算截面重心到主梁上缘的距离；jsyosy分块面积重心到主梁的上缘距离；iy n计算面积内所含的管道数； 钢束与混凝土的弹性模量比值，由表3-12得=6.06。ynyn2.梁截面对重心轴的静矩计算对净截面重心轴的静矩=ijSiiA y对于换算截面对换算截面重心轴的静矩=i oSiiA y计算结果见表3-12-22-表表3-123-12 主梁截面几何特性主梁截面几何特性截面类型分块分块面积（cm2）Ai重心到梁距离(cm)对顶边面积矩(m3)自身惯矩I截面惯矩毛截面7456102.05760884.8609.1921.065预留孔道215.88228.949414.9320-36.838净截面净截面7240.1398.3711704.779609.192-35.773573.419钢束换算面积262228.959971.8039.316毛面积7456102.05760884.8609.1921.379跨中换算截面换算面积7718106.4821195.2609.19240.695649.887毛截面11917.6105.781260643.728675.1130.0034预留孔道215.88114.524718.260-0.171净截面净截面11701.72105.611235818.649675.113-0.168674.945钢束换算面积262114.52999900.185毛面积11918105.781260686.04675.1130.0122支点换算截面换算面积12180106.11292298675.1130.197615.31毛截面7456102.05760884.8609.1920.836预留孔道215.88216.446716.4320-29.89净截面净截面7240.1398.7714600.831609.192-29.89638.25钢束换算面积262216.456696.8031.99毛面积7456102.0576088418609.1921.11四分点换算截面换算面积77181059817336.2609.19233.01642.29-23-3.6 钢束预应力损失计算当计算主梁截面应力和确定钢束的控制应力时，应计算预应力损失值。后张法梁的预应力损失包裹前期预应力损失，与后期预应力损失，而梁内钢束的锚固应力和有效应力分别等于张拉应力扣除相应阶段的预应力损失。3.6.1 预应力钢束与管道壁之间的摩擦损失计算公式为：11ukxske计算结果见表3-13：表表3-133-13 跨中截面跨中截面计算表计算表1s钢束号ux(m)kx(m)kxue1(MPa)1sN1、N17.50.072019.7910.02970.0967116.0N3、N47.50.072019.7510.02960.0966115.9N5、N67.50.072019.7120.02960.0966115.9N7100.096019.8050.02970.1181141.7N8100.096019.7610.02960.1180141.6N9100.096019.7170.02960.1180141.6N10100.096019.6730.02950.1179141.5N11100.096019.6290.02940.1178141.43.6.2 由锚具变形、钢束回缩引起的损失计算公式为：ysEll2锥形锚具压密值6mm，采用两端同时张拉，=12mm，钢束的有效平均i-24-长度3958.8cm，代入公式得：MPas6 .60100 . 28 .39582 . 1523.6.3 混凝土弹性压缩引起的损失计算公式为：14hysn本例采用逐根张拉钢束，张拉顺序按钢束编号次序进行，计算时应从最后张拉的一束逐步向前推算。3.6.4 由钢束应力松弛引起的损失计算公式为：)(541200045. 0045. 05MPaks3.6.5 混凝土收缩和徐变引起的损失考虑非预应力钢筋的影响由混凝土收缩和徐变引起的应力损失按下式计算：AhyssuEyn101,6本例考虑混凝土收缩和徐变大部分在浇筑桥面之前完成，Ah和u均采用预制梁的数据。对于混凝土毛截面、四分点截面与跨中截面数值完全相同。设混凝土收缩和徐变在野外一般条件下完成，受荷时混凝土加载龄期为28天。按上述条件，得到2 . 2,31023. 0,3.6.6 预加内力计算及钢束预应力损失汇总传力锚固应力及其产生的预内力：yo14211ssskskyo-25-2由产生的预加应力yo纵向力=yoNcosyyoA弯矩=eyoMyoNiy剪力=yoQsinyyoA表3-14示出了各控制截面的钢束预应力损失。表表3-143-14 钢束预应力损失一览表钢束预应力损失一览表预加应力阶段使用阶段有效预加应力截面1s2s4ss5s6ssyy跨中127.660.678.1266,354.0179.35233.35933.7700.35四分点92.2960.678.1230.954.0179.35233.35969.1735.75支点4.260.678.1142.954.0179.35233.351057.1823.753.7 主梁截面验算预应力混凝土梁从预加力开始到受荷破坏，需经受预加应力、使用荷载作用、裂缝出现和破坏等四个受力阶段，为保证主梁受力可靠并予以控制，应对控制截面进行各个阶段的强度及盈利验算。在一下两节中，先进行破坏阶段的截面强度，在分别验算使用阶段和施工阶段的截面应力。至于裂缝出现阶段，根据经验，对于全预应力梁在使用荷载作用下，只要截面不出现拉应力就不必进行抗裂性验算。3.7.1 截面强度验算在承载能力极限状态选，预应力混凝土梁沿着正截面和斜截面都有可能破坏，下面则验算这两类截面的强度。1正截面强度验算（1）对于T形截面受压区翼缘计算跨度b，应取下列三者中的最小值： cmlb12963388831 cmb2201-26- cmhcbb26715124021612211（2）确定混凝土受压区高度对带承托翼缘板的T形截面：当成立yyggiiayyggAARhbRARAR时，中性轴在翼缘部分内，否则在腹板内。Ag=0，这一判别式： =haAyyARaR =12801147123 =288333.9(mm2) 2200150=330000(mm2) 说明受压区位于翼缘板内。（3）验算正截面强度正截面强度按下式计算：323211202120210hhhbbhRhhhbbRxhbxRrMaaacj 式中：为混凝土安全系数，取用 1.25。c则上式计算结果为：11796.43kNm由表 1-9 可知控制跨中截面设计的计算弯矩为 =11229.85kNmjQjQ所以主梁的 T 形截面尺寸符合要求。2）斜截面抗剪强度验算（1）验算是否需要进行斜截面抗剪强度计算若符合下列公式要求时，则不需要进行斜截面抗剪强度计算。 bhRQj1038. 0对于支点截面 b=40cm，=1148.50kN，故上式右边=205.283kN，jQjQ-27-因此需进行斜截面抗剪强度计算。（2）计算斜截面水平投影长度 c c=0.6mh=160.18cm（3）箍筋计算 若选用20cm 的双肢箍筋，则箍筋的总截面面积为：8 2006. 1503. 02cmAk 箍筋间距，箍筋张拉设计强度箍筋配筋率： cmSk20,204MPakRg%314. 0%1001620/006. 1/bSAukk（4）抗剪强度计算主梁斜截面抗剪强度应按下式计算： whkjQQQ =674.177kN0012. 0/2008. 0bhukRmbhRPQgkhk kNQw59.627故kNQQQwhkj76.1301说明主梁支点处斜截面抗剪强度满足要求，同时也表明上述箍筋的配置合理。（5）抗弯强度验算由于梁内预应力钢束根？数沿梁跨没有变化，可不必进行该项强度验算。3.7.2 截面应力验算1使用荷载作用阶段计算（1）混凝土的法向应力验算此阶段为有效预加力和全部恒活载作用的阶段，通常中跨中截面上缘可能出现最大压应力和下缘最大拉应力：spgjsgjsyyysWMMWMWMAN021计算公式：-28-xpgjxgjxyjyxWMMWMWMAN021以 1 号梁跨中截面为为例进行计算，结果如表 3-15 所示：表表 3-153-15 1 1 号梁跨中截面混凝土法向应力（号梁跨中截面混凝土法向应力（kNkN、kNmkNm、MPaMPa）yNyEjA1gMpgMM2jW11233123456789上缘58330011.35-9.37下缘36285.10130.672404347.51034284.5103378000-0.425.01215.219在使用荷载下，混凝土法向压力极限值如下：荷载组合 MPaRba145 . 0荷载组合 MPaRba8 .166 . 0在使用荷载作用下，全预应力梁截面受拉边缘由预加力引起的预压力必须大于或等于由使用荷载引起的拉应力，即。h通过各截面上下缘混凝土法向应力计算，其结果表明受拉区都为出现拉应力，最大压应力为 11.35MPa，故均符合上述规定。（2）混凝土主应力验算计算混凝土主应力时应选择跨径中最不利位置截面， 对该截面的重心处和宽度急剧改变处进行验算。以 1 号梁的 L/4 点截面为例，对其上梗胁、净轴、换轴和下梗胁等四处分别进行主应力验算。a.剪应力计算ygPg 21 jjayopgjjagbISQbIQQbISQ|21各项剪应力激素的年和组合情况见表 3-16 所示。表表 3-16 剪应力计算结果表剪应力计算结果表荷载组合1 jQ2jQpQyQ-29-组合223.6480.28198.55271.730.61组合223.6480.28254.45271.730.75b.主应力计算，当只在主梁总想有预应力时，计算公式为：22122hxhxz2222hxhxza通过各控制截面的混凝土主应力计算，其结果如表 3-17：表表 3-17 截面混凝土主应力计算结果表截面混凝土主应力计算结果表组合组合MPaz1max-0.045-0.065由变化点截面控制MPazamax8.2758.655由跨中截面控制在使用荷载作用下混凝土主应力应符合下列规定：荷载组合 MPaRz08. 28 . 01 MPaRza8 .166 . 0荷载组合 MPaRz34. 29 . 01 MPaRza2 .1865. 0因此，所有计算所得的混凝土主应力均符合上述要求。(3)验算钢束中的最大应力002minIeMnIeMnigyJjigiyyy-30-ooipyyIeMnminmax对于钢束在使用荷载下，预应力钢束的应力应符合下列要求：荷载组合 MPaRy104064. 0荷载组合 MPaRy112070. 02施工阶段计算(1)预加应力的应力验算此阶段指初始预加力与主梁自重力共同作用，为预加力最大而荷载最小的受力阶段，鉴于支点附近截面的荷载弯矩很小，故通常验算这些截面下缘的压应力和上缘的拉应力。对于C40混凝土，截面边缘混凝土的法向应力应符合下列规定：MPaRha64.17289 . 070. 070. 0MPaRh638. 160. 29 . 070. 070. 01通过各控制截面验算，得知截面边缘的混凝土法向应力均能符合上述规定。因此就法向应力而言，表明在主梁混凝土达到 90%强度时可以开始张拉钢束。（2）吊装应力验算采用两点吊装，吊点设在两支点内侧 59cm 处，则两吊点间的距离小于主梁的计算跨径，故吊装应力可不予验算。3.8 梁端锚固的局部承压验算后张预应力混凝土梁的端部，由于锚头集中力的作用，锚下混凝土将承受很大的局部应力，它可能使梁端产生纵向裂缝。3.8.1 局部承压强度验算在锚固端设置两块厚20mm的钢垫板，即在N7-N10的的四根钢束锚下设置200mm962mm的垫板1；在N1-N6的六根钢束锚下设置350mm766mm的垫板2.在垫板下等于梁高的范围内并且不止21层8的间接钢筋网，钢筋网的间距为10cm。根据锚下钢垫板的布置情况，下面分上、下两部各自验算混凝土局部承压强度。预应力混凝土梁局部承压强度按下式计算：cgheacARRN2126 . 0-31-对钢垫板1： =4421.46cm2 =1845.46cm2 =3831.46cm2dAcAheA强度提高系数为： =1.55 he=1.44间接钢筋体积配筋率： t=0.00864把计算数值代入上述公式，则公式右边=4504.912kN=2166.146kN4504.912kN（符合要求）cNcgheacARRN2126 . 0对钢垫板2： =4200.19cm2 =2563.19cm2 =3622.19cm2dAcAheA强度提高系数为： =1.28 he=1.19间接钢筋体积配筋率： t=0.00799把计算数值代入上述公式，则公式右边=4910.102kN=3184.825kN4910.102kN（符合要求）cN3.8.2 梁端局部承压区的抗裂验算计算公式为： gcAARN4509. 01对于钢垫板 1：=0.41826 =3.43810 A=7130cm2鉴于沿截面 A 的深度方向布置 21 层间接钢筋网，并且每层有 2 根钢筋通过截面 A，则： =21.126cm2gA-32-代入计算公式，则右边=0.09（AR1+45Ag）=4563.085=2166.146kN4563.085（符合要求）cN对于钢垫板 2：=0.33304 =2.99910 A=59807130cm2 =21.125cm2gA代入计算公式，则右边=3379.805kN=3184.825kN)，并由荷载组合 19 时控制设计，1G2G此时124057.60; 3805.46GKNGKN4.2 内力计算4.2.1 恒载加活载作用下各截面的内力（1）弯矩计算为求得最大弯矩值，支点负弯矩取非对称布置时的数值，跨中弯矩取用对称布置时数值。各截面弯矩计算式如下： 1-10M2-210.5MR 3-311.7MR 4-411212.70.5MGRR 5-51122.74.42.2MGRR各截面弯矩计算结果见表 4-7：-48-表表 4-7 各截面弯矩计算表各截面弯矩计算表梁的反力各截面弯距 M（KNm）荷载组合情况墩柱反力 G1(KN)R1R2截面 2-2截面 3-3截面 4-4截面 5-5103457.401422.621257.53-711.31-2418.45-1012.44551.89113515.431338.561352.75-669.28-2275.55-775.06625.95123768.321683.711331.34-841.86-2862.31-1443.37197.19133826.351599.651426.56-799.83-2719.41-1205.99154.25143728.451453.411467.01-726.71-2470.80-929.26444.39153786.481369.351562.23-684.68-2327.90-691.88761.45163612.901607.501293.02-803.75-2732.75-1373.86-162.81173670.931523.441388.24-761.72-2589.85-1136.48154.25183999.571644.421577.90-822.21-2795.51-1229.3192.01194057.601560.361673.12-780.18-2652.61-991.93409.07203457.411531.061255.07-765.53-2602.80-1303.99-162.81-49-(2)相应最大弯矩值时的剪力计算：截面 11: 0Q左1QR 右截面 22: 1QQR 右左截面 33: 1QR 左11QGR右截面 44: 112QQGRR右左截面 55: 112QGRR左1123QGRRR右各截面剪力计算结果见下页表 4-8：-50-表表 4-8 各截面剪力计算表各截面剪力计算表梁的反力各截面剪力QKN截面 1-1截面 2-2截面 3-3截面 4-4截面 5-5荷 载组 合墩 柱反 力1GKN1R22R33RQ左右Q左Q右Q左Q右Q左Q右Q左Q右Q103457.401422.621257.531554.490.00-1422.62-1422.62-1422.62-1422.622034.78777.25777.25777.25-777.24113515.431338.561352.751581.710.00-1338.56-1338.56-1338.56-1338.562176.87824.12824.12824.12-757.59123768.321683.711331.341342.460.00-1683.71-1683.71-1683.71-1683.712084.61753.27753.27753.27-589.19133826.351599.651426.561369.680.00-1599.65-1599.65-1599.65-1599.652226.70800.14800.14800.14-569.54143728.451453.411467.011616.060.00-1453.41-1453.41-1453.41-1453.412275.04808.03808.03808.03-808.03153786.481369.351562.231643.280.00-1369.35-1369.35-1369.35-1369.352417.13854.90854.90854.90-788.38163612.901607.501293.021342.550.00-1607.50-1607.50-1607.50-1607.502005.40712.38712.38712.38-630.17173670.931523.441388.241369.770.00-1523.44-1523.44-1523.44-1523.442147.49759.25759.25759.25-610.52183999.571644.421577.901554.490.00-1644.42-1644.42-1644.42-1644.422355.15777.25777.25777.25-777.24194057.601560.361673.121581.710.00-1560.36-1560.36-1560.36-1560.362497.24824.12824.12824.12-757.59203457.411531.061255.071342.560.00-1531.06-1531.06-1531.06-1531.061926.35671.28671.28671.28-671.28213515.441447.001350.291369.780.00-1447.00-1447.00-1447.00-1447.002068.44718.15718.15718.15-651.63-51-综上所述，得盖梁内力汇总表，见表 4-9：表表 4-9 盖梁内力汇总表盖梁内力汇总表各截面力内力1122334455自重-7.86-75.46-310.42-44.15130.81荷载0.00-841.86-2862.31-1443.37761.45弯矩小计-7.86-917.32-3172.73-1487.52892.26左-33.42-123.27-268.47205.700.00自重右-33.42-123.27326.70205.700.00左0.00-1683.71-1683.71854.90854.90荷载右-1683.71-1683.712497.24854.90-808.03左-33.42-1806.98-1952.181060.60854.90剪力小计右-1717.13-1806.982823.941060.60-808.034.2.2 盖梁各截面的配筋设计和承载力校核采用 C30 混凝土，HRB335 钢筋，保护层厚度为 30mm，选用32 钢筋1跨中截面跨中高 h=2200、宽 2200，mmmm则有效高度为：023222003022154dhhcmm 内力组合： 1.21.4MMM自重荷载 1.2 130.81 1.4 761.45 1223mKN-52-由公式得：00()2cxMf bx h3122314.3 102.2 (2.154)2xx解得：00.0180.55 2.1541.18bxmhm所需要的钢筋面积：y1scf Af bx1y221.0 14.3 2.2 0.0183000.001887618.88csf bxAfmcm选用32 钢筋根，实际选用 13 根32 钢筋，实际118.882.358.043ssAnA2104.559sAcm配筋率：104.559100%0.22%220 215.4minymax 0.2% 0.450.21%tff满足要求。实际承载力：y03()20.018300 0.0104559 10(2.154)2usxMf A h6728.371223KN mMKN m验算符合要求。布置一层钢筋，钢筋中心距下缘 4.6cm。1.21.4MMM自重荷载则：4 41.244.151.41443.372073.70KNMm 3-31.2310.421.42862.314379.74KNMm 2-21.275.461.4841.861269.16KNMm 1-11.27.861.4 09.43KNMm -53-由公式得：00()2cxMf bx h截面 4-4：32073.714.3 102.2 (2.154)2xx解得： 00.0310.55 2.1541.18bxmhm所需要的钢筋面积：y1scf Af bx1y221.0 14.3 2.2 0.0313000.00325132.51csf bxAfmcm选用32 钢筋根，实际选用 13 根32 钢筋，实际132.514.048.043ssAnA2104.559sAcm配筋率：104.559100%0.22%220 215.4minymax 0.2% 0.450.21%tff满足要求。实际承载力：y03()20.031300 0.0104559 10(2.154)2usxMf A h6707.982073.7KN mMKN m验算符合要求。截面 3-3：34379.7414.3 102.2 (2.154)2xx解得： 00.0660.55 2.1541.18bxmhm所需要的钢筋面积：y1scf Af bx1y221.0 14.3 2.2 0.0663000.00692169.21csf bxAfmcm-54-选用32 钢筋根，实际选用 13 根32 钢筋，实际169.218.68.043ssAnA2104.559sAcm配筋率：104.559100%0.22%220 215.4minymax 0.2% 0.450.21%tff满足要求。实际承载力：y03()20.066300 0.0104559 10(2.154)2usxMf A h6653.094379.74KN mMKN m验算符合要求。截面 2-2：31269.1614.3 102.2 (2.154)2xx解得： 00.0190.55 2.1541.18bxmhm所需要的钢筋面积：y1scf Af bx1y221.0 14.3 2.2 0.0193000.00199219.92csf bxAfmcm选用32 钢筋根，实际选用 13 根32 钢筋，实际119.922.488.043ssAnA2104.559sAcm配筋率：104.559100%0.22%220 215.4minymax 0.2% 0.450.21%tff满足要求。-55-实际承载力：y03()20.019300 0.0104559 10(2.154)2usxMf A h6726.801269.16KN mMKN m验算符合要求。截面 1-1：02321430.33021384.3dhhcmm 39.4314.3 102.2 (1.3843)2xx解得： 00.00020.55 1.38430.76bxmhm所需要的钢筋面积：y1scf Af bx1y21.0 14.3 2.2 0.00023000.21csf bxAfcm实际选用 13 根32 钢筋，实际2104.559sAcm配筋率：104.559100%0.34%220 138.43minymax 0.2% 0.450.21%tff满足要求。实际承载力：y03()20.0002300 0.0104559 10(1.3843)2usxMf A h4314.929.43KN mMKN m验算符合要求。-56-斜截面抗剪承载力验算(支点 3-3 截面)：按规范先验算截面尺寸是否符合要求：3300.0.51 100.51 10302200 215413237.29dcu kVbhfKN本截面01.0 2823.942823.9413237.29dVKNKN所以构件截面尺寸满足构造要求当截面符合时，可不进行斜截面抗剪承载力计算，tddfbhV02301050. 0按构造要求配筋。截面：1132030.50 100.50 101.0 2200 1384.3 1.392116.59tdbh fKN截面：25 32030.50 100.50 101.0 2200 2154 1.393293.466tdbh fKN所以按构造要求配置箍筋。 -57-第五章 桥墩墩柱计算5.1 恒载计算恒载计算：由前面的计算结果得：(1)上部构造恒重，一孔重：6100.453KN(2)盖梁自重（半根盖梁）：595.17KN(3)墩柱自重：23.14 14 25314kN 作用在墩柱底面的恒载垂直为：16100.453595.173143959.42NKN5.2 活载计算（1）汽车荷载a)单孔荷载：单列车时， , , 01B2524.12BkN12524.12BBkN相应的制动力：524.12 2 10%104.82165TKNKN 按桥规取制动力为：165KN双列车时：21048.24BkN相应的制动力：524.12 2 10% 2209.64TKN 三列车时：31572.36BkN相应的制动力：524.12 2 10% 3 0.78245.28TKN b)双孔荷载：单列车时， , , 1204.12B 2524.12BkN12728.24BBkN相应的制动力：728.24 2 10%145.65165TKNKN 按桥规取制动力为：165KN双列车时：21456.48BkN相应的制动力：728.24 2 10% 2291.3TKN 三列车时：32184.72BkN相应的制动力：728.24 2 10% 3 0.78340.82TKN （2）人群荷载（单侧）-58-单孔行人： , , 10B 268.04BkN1268.04BBkN双孔行人： 1268.04BBKN136.08BKN汽车荷载中双孔荷载产生支点处最大反力值，即产生最大的墩柱垂直力；汽车荷载中单孔荷载产生最大偏心弯矩，即产生最大墩柱底弯矩。5.3 双柱反力横向分布计算（1）人群荷载单侧： 15002701.42654021 1.4260.426 双侧：500. 021（2）汽车荷载：单列车： 13102701.07454021 1.0740.074 双列车： 11552700.78754021 0.7870.213 三列车： 102700.50054021 0.5000.500 荷载布置如图：图 5-1 荷载布置图-59-5.4 荷载组合5.4.1 最大最小垂直反力计算（双孔）汽车荷载：单列车：1111728.24 1.0459 1.074818.03728.24 1.0459 ( 0.074)56.36NBKNNKN 双列车：22211456.48 1.0459 0.7871198.861456.48 1.0459 0.213324.47NBKNNKN 三列车：333312184.72 1.0459 0.5 0.78891.15891.15NBKNNNKN 人群荷载：单侧行人：111136.08 1.426194.05136.08 ( 0.426)57.97NBKNNKN 双侧行人：2222136.08 0.568.0468.04NBKNNNKN 将结果汇总得表 5-1：表表 51 可变荷载组合垂直反力计算可变荷载组合垂直反力计算( (双孔双孔) ) 单位单位：KN最大的垂直反力（KN）最小直反力（KN）编号荷载情况横向分布i1N横向分布iN1单列车1.0741.0459818.03-0.074-56.362双列车0.7871.04591198.860.213324.473汽车荷载三列车0.5001.04591142.500.5001142.504单侧行人1.426194.05-0.426-57.975人群荷载双侧行人0.50068.040.50068.04-60-5.4.2 最大弯矩计算弯矩计算结果汇总成表5-2：表表 52 可变荷载组合最大值弯矩计算（单孔）可变荷载组合最大值弯矩计算（单孔） 单位单位 KMm垂直力（KN）对柱顶中心的弯矩M（KNm）编号荷载情况墩柱顶反力计算式1iB1B2B12BB水平力 H（KN）120.3BB2.25H 1上部构造与盖梁重3645.4000双列车524.12 2 0.787 1.0459 862.830862.831209.64104.822258.85235.852汽车荷载三列车524.12 3 0.5 1.0459 0.78 641.370641.371245.28122.642192.41275.943人群单孔双侧68.04 2 0.5 68.04068.0420.41注：1.垂直力 B 的作用点距柱顶中心的距离为 0.3m，水平力 H 到柱顶中心的距离为：盖梁高度 2.2m+支座厚度 0.52m=2.25m；2.三车道时考虑横向折减系数 0.78，四车道时考虑横向折减系数 0.67；3.水平力 H 由两柱平均分配。-61-5.5 截面配筋计算及应力验算5.5.1 作用于墩柱顶的外力 (1)垂直力： 最大垂直力： max3645.4 1198.86 194.055038.31NKN最小垂直力（需考虑与最大弯矩相适应）得: 3645.468.04862.834576.27ninNKN(2)水平力： 245.282122.64HKN(3)弯矩： max192.41235.8520.41448.67MKN m5.5.2 作用于墩柱底的外力5038.31 3145352.31max4576.273144890.27192.41275.9420.41 122.64 4979.32maxNKNNKNminMKN5.5.3 截面配筋验算墩柱顶用 C30 混凝土，采用 4018 HPB335 钢筋，=101.8sA2cm则纵向钢筋配筋率%32. 021008 .1012rsA 所以02 4472ld1.0 (1) 双孔荷载 最大垂直力时，墩柱顶按轴心受压构件验算 其中为稳定系数0.9 ()0Nf Af Adcy s620.9 114.3 3.14 10210 71.26 1041758.61KNN6689.05KN0d （）符合要求。-62-(2) 单孔荷载最大弯矩时，墩柱顶按小偏心受压构件验算 4576.27dNKN448.67dMKN m 00.098ddMemN00.098em偏心受压构件承载力计算符合下式: (5-1)2203300dcydcyNAr fC r fN eBr fDg r f0cycyBfD gferAfCf其中 0.88g 214.3cfN mm2210yfN mm 代入数据以后得 014.30.59136114.30.672BDeAC经查表得系数 A、B、C、D 为：假设5997. 0,4049. 2,3006. 0,7598. 2,04. 1DCBA代入后得014.3 0.30060.59136 0.599710.11314.3 2.75980.672 2.4049em 则22222.7598 100014.30.0032 10002.4049 210cyAr fC r f 036581.234576.27dKNNKN33330.3006 100014.30.5997 0.0032 0.88 1000210Br fDg r fcy 4653.22517.1200KN mN eKN md由上述可知：墩柱承载力满足要求。-63-第六章 钻孔灌注桩计算6.1 荷载设计桩身受力如图所示： 图 61 钻孔灌注桩桩身受力图6.1.1 每一根桩承受的荷载1.一孔恒载反力： 116100.4533050.232NKN2.盖梁恒重反力： 2595.17NKN3.一根墩柱恒重： KNN3143-64-作用于桩顶的恒载反力：123NNN3050.23595.173143959.4KNN恒4.灌注桩每延米自重： 21.12594.985/qKN m5.可变荷载反力：（1）双孔可变荷载反力： (双列车) (人群荷载,单侧)41198.86NKN4194.05NKN（2）单孔可变荷载反力： (双列车) (人群荷载,双侧)5862.83NKN568.04NKN（3）制动力： 340.82170.412TKN作用在支座中心距桩顶距离为： m23. 642 . 22052. 06.作用于桩顶的外力：170.41HkN862.83 0.3 170.41 6.2368.04 0.31340.92MkN m max3959.4 1198.86 194.055352.31NkN双孔 min3959.4862.8368.044890.27NkN单孔-65-7.作用于地面处桩顶的外力：170.41HkN1340.92 170.41 0.81477.25MkN m max5352.31 94.9855447.3NkNmin4890.2794.9854985.26NkN6.2 桩长计算假定土层是单一的，由确定单桩容许承载力的经验公式初步计算桩长，设桩最大冲刷线以下的桩长为 h，则有 (6-1) 00223132Pulm Akhi i式中：桩周长，用旋转式钻机成孔直径增大 40，则umm；2.247.03um桩在最大冲刷线以下的长度；il 与相对应的各土层与桩侧的极限摩阻力，查表取 90；ilikPa考虑桩入土深度影响的修正系数，查表取 0.75；考虑桩底沉淀淤泥影响的清孔系数，查表取为 0.9；0m 桩底截面积；A2221.13.80mRA 桩底土层的容许承载力，取； 0 0400MPa地基土容许承载力随深度的修正系数，查表取；2k 23.0k 桩底以上土的容重，多层土时按换算容重计算，取2；3211.8KN m桩底的埋置深度（）3h m代入有：-66- 002231(3)2i iPulm Akh 17.03900.75 0.9 3.84003.0 11.84.6832hh 316.352.565 (459.4735.4 )hh.h桩底最大垂直力为：max15447.34.68 94.98594.9855891.8347.492Nhh所以：1178.54407.155891.8347.49hh解得：， 取13.1hm14hm地面以下桩长为4.68 1418.68m所以 .6878.64PKN max5891.8347.49 146556.69NKN由此可见，桩的轴向承载力满足要求。（注：上式中：规定以最大冲刷线以下桩重的一半值作为外荷载计算）h985.94216.3 桩的内力计算（m 法）6.3.1 桩的计算宽度 的确定1b1(1)0.9 (2.2 1)2.88fbKdm6.3.2 桩的变形系数桩的变形系数的计算： （6-51EImb2）其中：I=44415. 12 . 2049087. 00.049087md-67- IEEIh67. 027/106 . 2mKNEh查表取415000mKN m则15729. 015. 1106 . 267. 088. 215000m桩的换算深度 按弹性桩计算。0.29 144.062.5hh6.3.3 地面以下深度 z 处桩身截面上弯矩与水平压应力的计zMzxQ算作用于地面处桩顶的外力：05447.3NkN0170.41HkN01477.25MkN桩身弯矩计算： zM （6-3）00zmmHAMB 其中、可由表格查得，计算结果如表 6-1：mAmB-68-表表 6-1 桩身弯矩桩身弯矩计算表计算表zMZzzhhmAmB0mHA0mMBzM0.000.00004.060.000001.000000.001477.251477.250.250.07254.060.099600.9997458.531476.871535.400.750.21754.060.290100.99382170.471468.121638.591.250.36254.060.457520.97458268.851439.701708.551.500.43504.060.529380.95861311.071416.111727.182.000.58004.060.645610.91324379.371349.081728.452.500.72504.060.723050.85089424.881256.981681.863.250.94254.060.767610.73161451.061080.771531.833.751.08754.060.754660.64081443.45946.641390.094.501.30504.060.684880.49889402.45736.991139.445.001.45004.060.61413