采砂河桥设计.doc

xx科技大学xx学院毕业设计莂薀羁莆莁螃螄节莀袅聿膈荿薅袂肄莈蚇肇莃莇蝿袀艿蒆袂肆膅蒆薁衿肁蒅蚄肄肇蒄袆袇莅蒃薆膂芁采砂河桥设计摘 要本设计为采砂河大桥，是发展大道东延段跨越采砂河的重要构造物。初步拟定了两种桥梁方案，第一种为30m+45m+30m的预应力混凝土变截面连续箱梁桥，第二种为预应力混凝土T型简支梁桥，桥跨布置为30m+45m+30m。最终确定预应力混凝土变截面连续箱梁桥为最终方案。由于道路中心线与河道斜交，桥梁采用斜交角为9的斜交桥梁。箱梁采用直腹板，桥面铺装采用8cm的C50水泥混凝土和10cm的沥青混凝土。下部结构采用无盖梁柱式桥墩和肋板式桥台。对预应力混凝土变截面连续箱梁桥进行了结构尺寸的拟定，配筋设计，并利用迈达斯桥梁专用软件建立平面模型，进行了PSC截面设计，计算了主梁的恒载、活载等引起的内力，分别对施工阶段正截面法向应力和受拉区钢筋的拉应力等11项结果的验算。验算结果表明，数据通过，设计合理。最后利用CAD绘制了两种桥型图和配筋图。关键词: 预应力；连续梁；迈达斯；配筋；验算IIThe design of CaiSha river bridgeAbstract The design for the CaiSha River Bridge is the development of an important avenue eastern extension across the river sand mining structure. Tentatively Two Bridges program, the first of 30m + 45m + 30m Prestressed Concrete uniform continuous box girder bridge, the second prestressed concrete T type simply supported beam bridge, cross the bridge arranged to 30m + 45m + 30m. Finalization of prestressed concrete variable cross-section continuous box girder bridge as the ultimate solution. Since the centerline of the road and river skew bridge using the skew angle of 9 of Skew Bridges. Straight box girder web, the bridge deck using 8cm C50 cement concrete and asphalt concrete of 10cm. Substructure-free pier cap beams and abutment rib plate.Variable cross-section of prestressed concrete continuous box girder bridge structure size of the formulation, reinforcement design and use special software to build a bridge Midas plane model, the PSC conducted a cross-sectional design, calculation of the dead load of the main beam, live load, etc. internal forces caused by the construction phase checking normal cross section normal stress and tensile stress by 11 results like the tensile zone reinforcement respectively. Checking results show that data through rational design. Finally CAD drawing diagrams and two bridge reinforcement picture.Key words: Prestressed; Continuous beam; Midas; Reinforcement; CheckingIII目 录1 绪 论11.1 工程概况11.2 主要技术指标11.3 本文的研究内容22 桥梁方案比选32.1 拟定方案和比选32.1.1 比选原则32.1.2 方案32.1.3 方案比选52.2 预应力混凝土连续箱梁桥62.2.1 横截面设计62.2.3 主要材料72.2.4 设计计算依据83 MIDAS建模93.1 概述93.2 建立模型103.2.1 定义材料和截面103.2.2 定义截面103.2.3 静力荷载工况113.2.4 钢束特征值及钢束形状12I3.2.5 移动荷载分析154 内力计算与荷载组合184.1 恒载内力的计算184.2 正常使用极限状态设计组合195 配筋设计235.1 预应力筋设计235.1.1 预应力钢束立面235.1.2 预应力钢束的布置235.2 普通钢筋24 5.2.1 原理和公式245.2.2 普通钢筋构造256 截面验算276.1 施工阶段法向压应力验算276.2 受拉区钢筋的拉应力验算296.3 使用阶段正截面抗裂验算306.4 使用阶段斜截面抗裂验算326.5 使用阶段正截面压应力验算346.6 使用阶段斜截面主压应力验算356.7 普通钢筋量估算366.8 预应力钢筋量估算386.9 使用阶段正截面抗弯验算416.10 使用阶段斜截面抗剪验算436.11 使用阶段抗扭验算45结 论47参考文献48致 谢49附录1 外文参考文献（译文）49附录2 外文参考文献（原文）55IIIxx科技大学xx学院毕业设计1 绪 论1.1 工程概况本桥位处采砂河，规划50年一遇，河道不通航。采砂河全长197.4千米，河底宽40190米，排涝控制面积11767平方千米。设计流量448907立方米秒，排涝水深4.56米，为季节性防洪排涝河道。拟建桥梁场地现状为季节型河流，河床起伏不大，地面标高为9097.0m。根据地质勘察报告，桥位处钻探深度范围，内场区地层自上而下可分为3层：种植土（Qml）；圆砾（Q）；中风化泥岩（E）。场地水文地质条件简单，地下水主要类型为上层滞水及孔隙潜水。勘察期间，测得孔隙潜水水稳定水位埋深0.009.50米。水位高程为91.02m120.64m。采砂河桥经过的地形相关已知资料如下表1.1所示：表1.1采砂河桥相关地形资料里程桩号设计高程 m里程桩号设计高程 mK0+264.4496.944K0+342.5097.000K0+267.4496.974K0+372.5696.607K0+297.5097.539K0+380.5696.555K0+320.0097.1351.2 主要技术指标（1） 桥梁设计荷载：城-A级；（2） 人群荷载：根据城市桥梁设计规范取用，为3.72KN/；（3） 通航标准：无通航要求；（4） 设计洪水频率：50年一遇；（5） 设计基准期100年，结构安全等级1级，结构重要系数1.1，环境类别；计算行车速度50km/h；（6） 单桥面布置：2.5m（人行道）+3.5m（非机动车道）+12.0m（机动车道）+0.5m（防撞护栏）=18.5m；（7） 从城区方向往高速方向算起，前半段的纵坡坡度1.0%，坡长150m，后半段纵坡坡度1.7%，坡长150m。桥面横坡2.0%。1.3 本文的研究内容(1) 根据已给设计资料，对预应力混凝土箱型连续梁桥和预应力混凝土T型简支梁桥两种桥型方案进行比选，根据技术和经济比较，最终确定预应力混凝土箱型连续梁桥为最优方案。(2) 对预应力混凝土箱型连续梁桥进行上部结构设计(3) 采用Midas/Civil桥梁专用软件2015版本建模分析，进行各荷载作用下的内力计算和分析。(4) 配筋。绘制预应力筋和普通钢筋布置图。(5) 进行psc分析，并对psc截面进行各项验算，确定桥梁其合理性。(6)外文文献翻译。2 桥梁方案比选2.1 拟定方案和比选2.1.1 比选原则本设计拟定的桥型为预应力混凝土连续箱梁桥和预应力混凝土T型简支梁桥这两种形式。从实用、安全、经济、美观、环保以及占地与工期多方面比选。比选原则为：（1） 实用性。桥梁必须实用，要有足够的承载力。能保证行车的畅通、舒适和安全。既满足当前的需要，又要考虑今后的发展。（2） 安全性。桥梁的设计要能满足施工及运营阶段的受力需要，能够保证其耐久性和稳定性以及在特定地区的抗震需求。（3）经济性。在社会主义市场经济体制的今天，经济性是不得不考虑的重要因素。在能够满足桥两个方面需求的情况下要尽量考虑是否经济，是否以最少的投入获得最好的效果。（4）美观性。在桥梁设计中应尽量考虑桥梁的美观性。桥梁的外形要优美，要与周围环境相适应，合理的轮廓是美观的主要因素。（5）环保性。随着经济的发展，生活水平的不断提高，人们对环境保护提出了更高的要求，在建筑领域，一个工程的建设不能以牺牲环境作代价，在保证顺利工的前提下要尽量避免对环境的破坏以实现经济的可持续发展。应根据上述原则，对桥梁作出综合评估。2.1.2 方案（1） 预应力混凝土连续箱梁桥 拟定该桥跨径组成为（30+45+30）m，全桥长105m。单幅桥宽18.5 m，行车道宽12.0m，人行道宽2.5m，桥面铺装为10cm沥青混凝土（4cmAC-13C + 6cmAC-20）+三涂FYT-1改进型防水层+8cm C50混凝土。上部结构为单箱三室变截面箱形梁，箱梁底板厚度和梁高均按二次抛物线变化，横截面尺寸按规范选定。主桥上部结构采用支架整体现浇。下部结构为无盖梁柱式桥墩，主墩采用双柱式钢筋混凝土柱式墩，肋板式桥台。立面图和桥面的-正截面图如下图2.1和图2.2所示。图2.1 预应力混凝土箱型连续梁桥立面图(单位：cm）图2.2 预应力混凝土箱型连续梁桥面-正截面图(单位：cm）注：-截面为近处桥台处截面（2） 预应力混凝土T型简支梁桥 拟定跨径组成为(30+45+30)m，全桥长105m,桥面净宽为净7+2*0.75m。T梁宽1.60m梁间翼版和横隔板待T梁架设后再现浇，以加强横断面的整体性。中心梁高1.30m，肋厚0.18m，翼缘端部厚0.08m，根部厚0.14m，横隔板间距为4.85m。立面图和桥梁横断面图如下图2.3和图2.4所示。图2.3 T型连续梁桥立面图（单位：cm）图2.4 T型连续梁桥横断面图（单位：cm）2.1.3 方案比选针对预应力混凝土连续箱梁桥和预应力混凝土T型简支梁桥这两种方案，分别从使用性能、受力性能、经济性、和美观性进行必选，方案比选表如下表2.1所示。表2.1 方案比选表桥型方案使用性能受力性能经济性美观性预应力混凝土连续箱型连续梁桥建筑高度较低，易保养和维护，抗震能力强，受力性能好、变形小、伸缩缝少、行车平顺舒适，桥下视觉效果好。 会发生体系转换，受力复杂变截面形式，可减少混凝土圬工，但施工难度大，维修费用低构造简单，线形简洁美观预应力混凝土T型简支梁桥属于静定结构，结构简单，受力明确，利于行车安全，对结构技术要求不是很高，安全性较好受力明确造价和钢材都一般，但是木材，水泥，劳动力消耗少。外形简洁连续梁桥结构可以降低梁高，节省工程数量，有利于争取桥下净空，并改善景观；其结构刚度大，具有良好的动力特性以及减震降噪作用，使行车平稳舒适，后期的维修养护工作也较少。从城市美学效果来看，连续梁造型轻巧、平整、线路流畅，将给城市争色不少。T形梁采用钢筋混凝土结构的已经很少了，从16m到50m跨径，大多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。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。箱梁桥是和简支T梁同时发展起来的斜面形式。建筑高度较低，易保养和维护，桥下视觉效果好受力明确，等截面形式，可大量节省模板，加快建桥进度，简易经济。构造简单，线形简洁美观。桥梁的上、下部可平行施工，使工期大大缩短；无需在高空进行构件制作，质量以控制，可在一处成批生产，从而降低成本。适用于对桥下视觉有要求的工程，适用于各种地质情况；用于对工期紧的工程；对通航无过高要求的工程。 综上所述,选定预应力混凝土箱型连续梁桥为设计方案。2.2 预应力混凝土连续箱梁桥从受力特点分析，连续梁的立面应采取变高度布置为宜。在恒、活载作用下，支点截面将出现较大的负弯矩，从绝对值来看，支点截面的负弯矩往往大于跨中截面的正弯矩，因此，采用变高度梁能较好地符合梁的内力分布规律，另外，变高度梁使梁体外形和谐，节省材料并增大桥下净空。2.2.1 横截面设计横截面的设计主要是确定横截面布置形式，包括主梁截面形式、主梁间距、主梁各部尺寸。箱形截面是大、中跨预应力连续梁最适宜的横截面形式。常见的箱形截面形式有：单箱单室、单箱双室、双箱单室、单箱多室、双箱多室等等。单箱三室截面可以有效减少顶班所承受的正负弯矩数值，而且由于腹板厚度的增加使主拉应力和剪应力都减小，也给布置预应力增加了空间。综合整体条件，本设计采用单箱三室变截面箱梁。预应力混凝土连续梁桥的中、支点主梁高度与其跨径之比，通常在1/151/20 之间，而跨中梁高与主跨之比一般为1/301/50 之间。当建筑高度不受限制时，增大梁高往往是较经济的方案，因为增大梁高只是增加腹板高度，而混凝土用量增加不多，却能显著节省预应力钢束用量。本设计采用变高度的直线梁。针对-截面（跨中截面），边中跨比值为0.667.箱梁顶板宽18.5m，底板宽13.5m，两侧悬臂翼缘板宽2.5m；箱梁中支点处梁高H中=2.8m，跨中及边跨端支点处梁高H边=1.6m，箱梁梁高按2次抛物线变化，H中/L=1/16.1，H边/L=1/28.1；箱梁腹板厚度为布置钢束及锚固需要，跨中45cm，中支点60cm，边支点80cm，箱梁顶板厚均为25cm；箱梁底板厚度变化采用2次抛物线，由箱梁根部40cm渐变到跨中25cm，边跨等高梁端底板厚度均为25cm。跨中截面和边支点的横截面图分别如图2.5和2.5所示。 跨中-截面及第一个桥墩处的-截面示意图如下所示。图2.5 跨中-截面（单位：cm）图2.6 -截面（单位：cm）2.2.3 主要材料该桥的主要材料如下表2.2所示。表2.2 主要材料位置材料及规格单位桥梁下部结构混凝土C30混凝土m3主桥箱梁C50混凝土m3桥面铺装10cm厚沥青混凝土cm普通钢筋HPB235/HRB335t预应力钢筋高强低松弛率钢绞线 直径15.2mm主桥箱梁预应力锚具M15-16套中横梁及端横梁M15-15，M15-12套钢绞线预应力管道预埋金属波纹管成孔保护层C40号纤维混凝土m3支座全桥采用GPZ（II）盆式橡胶支座2.2.4 设计计算依据设计中，采用如下依据和规范：（1） 城市总体规划 （2012-2030）;（2） 经济开发区涌泉工业园控制性详细规划（2012-2030）;（3） 发展大道工程地质勘察报告（4） 发展大道测量资料（5） 城市道路工程设计规范（CJJ 37-2012）（6） 混凝土结构设计规范(GB50010-2002）（7） 混凝土结构设计规范(GB50010-2002）（8） 公路桥涵设计通用规范 （JTJ D60-2004）（9） 公路桥涵地基与基础设计规范 （JTJ D63-2007）（10） 公路桥涵施工技术规范 （JTG/T F50-2011）3 MIDAS建模3.1 概述本文采用Midas/Civil桥梁专用软件2015版本，建立桥梁有限元模型。根据设计资料，将全桥共划分节点97个，单元96个。计算模型如图5所示。图3.1 计算模型3.2 建立模型3.2.1 定义材料和截面混凝土为C50 ，预应力钢束为Strand 1860。3.2.2 定义截面（1）1号截面处于模型变化段低点，具体操作过程如下描述。模型/材料和截面特性/设计截面；截面号：1 ；截面类型：单箱多室2室数：3；截面名称：变化段低点；对称：开； 剪切：开 Z1-自动：开 Z3-自动：开；腹板厚度抵剪用（全部）：开t1-自动：开 t2-自动：开 t3-自动：开；外轮廓尺寸： H01:200;H02:300;H04:2186;B01：2500;B04:4575；内轮廓尺寸：HI1：250;HI2：200;HI3：200;HI4：200;HI5：200;HI6：400BI1：600;BI2：800;BI3：800;BI4：400;BI5：400;BI6：300:;BI7：800BI8：400 （单位：mm）；考虑剪切变形：开，偏心中-上部。（2）102截面是模型第一个桥墩处的截面，具体操作如下描述。模型/材料和截面特性/变截面；截面号：102 ；截面类型：单箱多室2室数：3；截面名称：变化端点；对称：开； 尺寸-IZ1-自动：开；Z3-自动：开；S1-自动：开；S2-自动：开；S3-自动：开T-自动：开；S-Width：18500；L:H01：200；L:H02：300；L:H04：1100；L:B01：2500L:B04：4575；L:HI1：250；L:HI2：200；L:HI3：200；L:HI4：200L:HI5：200；L:HI6：250；L:BI1：450；L:BI2：800；L:BI3：800L:BI4：400；L:BI5：400；L:BI6：225；L:BI7：800；L:BI8：400（单位：mm）；尺寸-JZ1-自动：开；Z3-自动：开；S1-自动：开；S2-自动：开；S3-自动：开T-自动：开；S-Width：18500；L:H01：200；L:H02：300；L:H04：1100；L:B01：2500L:B04：4575；L:HI1：250；L:HI2：200；L:HI3：200；L:HI4：200L:HI5：200；L:HI6：250；L:BI1：450；L:BI2：800；L:BI3：800L:BI4：400；L:BI5：400；L:BI6：225；L:BI7：800；L:BI8：400（单位：mm）；y轴变化：一次方程；Z轴变化：二次方程；考虑剪切变形：开；偏心中-上部。3.2.3 静力荷载工况 静力荷载工况主要包括的内容如下表3.1。表3.1 全部静力荷载工况编号名称工况类型1自重所有荷载工况施工阶段荷载（CS）2预应力荷载所有荷载工况施工阶段荷载（CS）3整体升温所有荷载工况温度（T,TU）4整体降温所有荷载工况温度（T,TU）5温度梯度正所有荷载工况温度梯度（TPG，TG）6温度梯度负所有荷载工况温度梯度（TPG，TG）7二期所有荷载工况施工阶段荷载（CS）3.2.4 钢束特征值及钢束形状（1）模型的预应力钢束的布置步骤如下。荷载/预应力荷载/预应力钢束的特性值；预应力钢束的名称：1预应力钢束类型：内部（后张）；材料：22:钢束；钢束总面积：2240；导管直径：90mm；钢筋松弛系数：开 JTG04 0.3；预应力钢筋抗拉强度标准值（fpk）：1860 ；预应力 钢筋与管道壁的摩擦系数：0.15；管道每米局部偏差的摩擦影响系数：1.5e-006（1/mm）；锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩值开始：6mm；结束：6mm；粘结类型：粘结。（2） 模型的1a预应力钢束的形状布置步骤如下荷载/预应力荷载/预应力钢束形状；钢束名称：1a；钢束特性值：1；分配给单元：1 to 96；输出类型：2-D；曲线类型：圆弧；钢束端部直线段长度开始：0；结束：0。布置形状y轴1X（-5224），Y（6500），R（0），倾斜（无）2X（-5094），Y（6500），R（20000），倾斜（无）3X（-4694），Y（6610），R（20000），倾斜（无） 4X（46940），Y（6610），R（20000），倾斜（无） 5X（50940），Y（6500），R（20000），倾斜（无） 6X（52240），Y（6500），R（0），倾斜（无） 单位（mm）z轴1X（-5224），Z（-400），R（0），倾斜（无）2X（-4544），Z（-650），R（50000），倾斜（无）3X（-3950），Z（-650），R（50000），倾斜（无）4X（-3150），Z（-150），R（50000），倾斜（无）5X（-1674），Z（-150），R（50000），倾斜（无）6X（-3250），Z（-1150），R（50000），倾斜（无）7X（-3250），Z（-1150），R（50000），倾斜（无）8X（16740），Z（-150），R（50000），倾斜（无）9X（30500），Z（-150），R（50000），倾斜（无）10X（39500），Z（-650），R（50000），倾斜（无）11X（45440），Z（-650），R（50000），倾斜（无）12X（52240），Z（-400），R（0），倾斜（无） 单位（mm）对称点：最后钢束形状：直线钢束布置插入点：（0,0,0）mm假想X轴方向：X绕轴选装角度：（）；投影：开绕主轴旋转角度：（）（） （3）1a钢束的形状在模型中的显示如下图3.2所示图3.2 1a钢束形状图模型的3h预应力钢束的形状布置步骤如下荷载/预应力荷载/预应力钢束形状钢束名称：3h钢束特性值：1分配给单元：1 to 96输出类型：2-D；曲线类型：圆弧；钢束端部直线段长度开始：0；结束：0布置形状y轴1X（-5224），Y（6500），R（0），倾斜（无）2X（-5094），Y（6500），R（20000），倾斜（无）3X（-4694），Y（6610），R（20000），倾斜（无） 4X（46940），Y（6610），R（20000），倾斜（无） 5X（50940），Y（6500），R（20000），倾斜（无） 6X（52240），Y（6500），R（0），倾斜（无） 单位（mm）z轴1X（-5224），Z（-1150），R（0），倾斜（无）2X（-4626），Z（-1400），R（50000），倾斜（无）3X（-3206），Z（-1400），R（30000），倾斜（无）4X（-2570），Z（-450），R（30000），倾斜（无）5X（-2020），Z（-450），R（30000），倾斜（无）6X（-1250），Z（-1450），R（30000），倾斜（无）7X（12500），Z（-1450），R（30000），倾斜（无）8X（20216），Z（-450），R（30000），倾斜（无）9X（25549），Z（-450），R（30000），倾斜（无）10X（32060），Z（-1400），R（30000），倾斜（无）11X（46260），Z（-1400），R（50000），倾斜（无）12X（52240），Z（-1150），R（0），倾斜（无） 单位（mm）对称点：最后钢束形状：直线钢束布置插入点：（0,0,0）mm假想X轴方向：X绕轴选装角度：（）；投影：开绕主轴旋转角度：（）（）3h钢束的形状在模型中的显示如下图3.3所示图3.3 3h钢束形状图 3.2.5 移动荷载分析（1）车道荷载1的定义步骤如下荷载/移动荷载分析数据/移动荷载规范/China荷载/移动荷载分析数据/车道荷载车道名称：车道1车道荷载的分布：车道单元车辆移动方向：往返偏心距离：0mm车轮间距：1800mm桥梁跨度：0mm比例系数：1选择两点；（0,0,0）（0,0,0）（2） 人群荷载的定义步骤如下荷载/移动荷载分析数据/移动荷载规范/China荷载/移动荷载分析数据/人群荷载车道名称：人群荷载车道荷载的分布：车道单元车辆移动方向：往返偏心距离：0mm车轮间距：0mm桥梁跨度：0mm比例系数：1选择两点；（0,0,0）（0,0,0）（3）人群荷载工况定义步骤荷载/移动荷载分析数据/移动荷载工况荷载工况名称：人群荷载工况规范类型：公路桥梁/新车辆组VL:CH-CD系数：1加载的最少车道数：1加载的最多车道数：2车道列表选择的车道：人群荷载3.3 运行结构分析直接运行分析。4 内力计算与荷载组合4.1 恒载内力的计算恒载其中包括自重和预应力荷载，其引起的梁单元内力，在单元号为1、14、27、38、49、59、69、82、96下的剪力-z和弯矩-y具体数值如下表4.1 所示。表4.1 自重和预应力下的梁单元内力表单元位置剪力-z(kN)弯矩-y(kN*m)1I1001J2274.18-68.5514I143319.141280.6314J153752.22-2256.1127I279599.5-76804.6127J289965.66-81695.938I38-5610.94-11130.9338J39-5162.59-5741.5949I50-401.1825860.9349J490.0226061.5259I60-5610.92-11130.5159J59-5162.56-5741.269I70-10437.82-81695.1969J69-10071.66-76567.8282I833752-2255.6982J824189.99-6228.1496I970096J96274.18-68.55附注：单元为单元号；位置为输出结果位置；I端为梁单元起始节点（N1）处；J端为梁单元结束节点（N2）处；剪力-z为单元坐标系Z轴方向剪力；弯矩-y为绕单元坐标系y轴弯矩；本模型从左往右为单元1到单元96。单元1为左桥台处单元，单元96为右桥台处单元，单元49为中断面处单元，单元27为左桥墩处单元，单元69为右桥墩处单元，单元14为左桥墩和左桥台中间的单元，单元38为左桥墩和中断面中间的单元，单元59为中断面和右桥墩中间的单元，单元82为右桥墩和右桥台中间的单元。具体内力（弯矩-y和剪力-z）图和变形如下图4.1和4.2所示图4.1 自重加预应力下的梁单元弯矩-y图图4.2 自重加预应力下的梁单元剪力-z图4.2 正常使用极限状态设计组合 车道和人群荷载引起的内力车道和人群荷载按影响线法进行分析，对每个计算点位置，程序都会得到该位置的计算效应最大值，对应的就是CB max，而在此处的车道和人群荷载引起的剪力-z和弯矩-y具体数值如下表4.2 所示。表4.2 车道人群荷载引起的内力单元位置剪力-z(kN)弯矩-y(kN*m)1I1001J21111.81014I141116.148094.9414J151174.797775.6227I271840.52138.9827J281869.22169.4238I38250.274257.01续表4.2 车道人群荷载引起的内力单元位置剪力-z(kN)弯矩-y(kN*m)38J39278.444686.1549I50735.188712.1949J49784.698744.0359I60250.284257.2559J59278.454686.4269I70178.512169.0669J69178.572092.0882I831174.777775.1482J821233.287381.6496I970096J961111.810图4.3 车道人群荷载下的梁单元弯矩-y图图4.4 车道人群荷载下的梁单元剪力-z图5 配筋设计5.1 预应力筋设计5.1.1 预应力钢束立面 预应力1/2钢束立面图如下图5.1所示。图5.1预应力1/2钢束立面图5.1.2 预应力钢束的布置预应力钢束在-截面、-截面、 -截面、-截面的布置图如下如5.6，图5.7，图5.8，图5.9所示图5.6 -截面图5.7 -截面图5.8 -截面图5.9 -截面5.2 普通钢筋5.2.1 原理和公式当沿主拉应力的轨迹配置钢筋且受拉横截面上分布的细钢筋大致与拉应力成比例时，钢筋混凝土构件就能达到最有利的承载能力。箱型截面梁最小配筋量公式推导如下所示：开裂前素混凝土能承受的最大弯矩为 （5.1） 式中：为下缘混凝土开裂前拉应力 一般开裂后截面配筋率为正常高度的箱梁，在破坏时所能承受的弯矩：当时， （5.2） 根据截面最下配筋率的要求，则： （5.3）对钢筋混凝土箱型截面梁，在最下配筋的情况下，时，内力偶臂，为截面有效高度。所以有： （5.4）该式中b用肋宽度代之，且h=1.07，忽略项，最后 （5.5）式中，：纵向受拉钢筋最下配筋率：箱型截面构件腹板宽之和b：箱型截面构件宽度h：截面高度：顶、底板厚度5.2.2 普通钢筋构造普通钢筋的截面配筋图如下图5.14 图5.15 图5.16 图5.17所示图5.14 1-1截面普通钢筋构造图图5.15 2-2截面普通钢筋构造图图5.16 3-3截面普通钢筋构造图图5.17 4-4截面普通钢筋构造图单幅箱梁主要用到20、18、16、12的钢筋。6 截面验算6.1 施工阶段法向压应力验算预应力混凝土受弯构件，在预应力和构件自重等施工荷载作用下截面边缘混凝土的法向应力应符合以下规定 （6.1） 施工阶段法向压应力对单元号1，14,27,38,49,59,69,82,96 的验算结果如下表6.1所示表6.1 施工阶段法向压应力验算单元位置最大/最小阶段验算Sig_T(kN/m2)Sig_B(kN/m2)Sig_TL(kN/m2)Sig_BL(kN/m2)1I1最大1OK00001I1最小1OK00001J2最大1OK31714463317144631J2最小收缩、徐变OK298941992989419914I14最大1OK569148385691483814I14最小收缩、徐变OK525344925253449214J15最大1OK579045675790456714J15最小收缩、徐变OK531242825312428227I27最大收缩、徐变OK241728092417280927I27最小收缩、徐变OK2417280924172809续表6.1 施工阶段法向压应力验算单元位置最大/最小阶段验算Sig_T(kN/m2)Sig_B(kN/m2)Sig_TL(kN/m2)Sig_BL(kN/m2)49I50最大1OK443564354435643549I50最小收缩、徐变OK437855364378553649J49最大1OK446863794468637849J49最小收缩、徐变OK441154844411548459I60最大1OK513141005131410059I60最小收缩、徐变OK464239564642395659J59最大1OK503545435035454359J59最小收缩、徐变OK458843194588431969I70最大收缩、徐变OK217230732172307369I70最小收缩、徐变OK217230732172307369J69最大1OK279026722789267269J69最小收缩、徐变OK244027802440278082I83最大1OK571246635712466382I83最小收缩、徐变OK524343715243437182J82最大1OK576944435769444382J82最小收缩、徐变OK526342085263420896I97最大收缩、徐变OK000096I97最小1OK000096J96最大1OK317144623171446296J96最小收缩、徐变OK2990419829904198单元：单元号位置：位置（I，J）最大/最小：显示最大或最小值阶段：施工阶段验算：验算结果（OK/NG）Sig_T：截面上端应力Sig_B：截面下端应力Sig_TL：截面左上端应力Sig_BL：截面左下端应力注：表中应力压为正拉为负6.2 受拉区钢筋的拉应力验算施工阶段和正常使用阶段预应力钢筋应力计算，结果要满足：钢丝、钢绞线的张拉控制应力值11 （6.2）精轧螺纹钢筋的张拉控制应力值 （6.3） 式中： 预应力钢筋抗拉强度标准值对受拉区钢筋的拉应力验算结果如下表6.2所示表6.2 受拉区钢筋的拉应力验算钢束验算Sig_DL(kN/mm2)Sig_LL(kN/mm2)Sig_ADL(kN/mm2)Sig_ALL(kN/mm2)1aOK1.25831.21481.3951.2091bOK1.22061.19581.3951.2091cOK1.25741.21441.3951.2091dOK1.25741.21441.3951.2091eOK1.25741.21441.3951.2091fOK1.25741.21441.3951.2091gOK1.22061.19581.3951.2091hOK1.25831.21481.3951.2092aOK1.25871.2091.3951.2092bOK1.22191.191.3951.209续表6.2 受拉区钢筋的拉应力验算钢束验算Sig_DL(kN/mm2)Sig_LL(kN/mm2)Sig_ADL(kN/mm2)Sig_ALL(kN/mm2)2cOK1.25791.20861.3951.2092dOK1.25791.20861.3951.2092eOK1.25791.20861.3951.2092fOK1.25791.20861.3951.2092gOK1.22191.191.3951.2092hOK1.25871.2091.3951.2093aOK1.26351.19881.3951.2093bOK1.22551.18341.3951.2093cOK1.26271.19851.3951.2093dOK1.26271.19851.3951.2093eOK1.26271.19851.3951.2093fOK1.26271.19851.3951.2093gOK1.22551.18341.3951.2093hOK