双向6车道主桥全长300m跨径组合60m+90m+90m+60m计算书

兰州市某黄河大桥设计目录第一章设计资料1第一节设计的基本资料及主要内容4第二节设计依据4一、工程地质条件4二、主要气象资料6第三节设计标准6一、主要的技术标准6二、设计依据7第二章兰州市某黄河大桥桥型方案比选9第一节工程概况9第二节主桥桥型方案构思9一、方案一双塔单索面预应力混凝土矮塔斜拉桥9二、方案二三跨拱桥10三、方案三三跨预应力混凝土连续刚构桥10四、方案四四跨预应力混凝土连续梁桥11五、主桥方案综合比较11第三节连续梁桥的优越性12第三章截面的几何特性计算14第一节悬臂截面的确定14第二节主梁各截面尺寸拟定15一、主梁高度选取15二、箱梁底板厚度15三、箱梁顶板厚度15四、箱梁腹板厚度15五、箱梁翼缘厚度15六、各截面尺寸及截面几何特性15七、墩顶、跨中截面细部尺寸16第四章主梁内力计算18第一节有限元模型的建立18一、有限元理论18二、结点划分18第二节恒载内力的计算19一、概述19二、内力计算24第三节活载内力计算27第五章应力条件组合及估束36第一节应力条件组合36一、汽车荷载冲击系数的计算36二、汽车活载产生的内力计算36三、荷载组合38第二节预应力筋的估算及布置43一、钢束布置43二、估束43三、钢束汇总47第六章主验算梁48第一节承载能力的验算48一、受弯构件正截面承载力验算48二、受弯构件斜截面承载力验算52第二节抗裂性的验算53一、正截面的抗裂性验算53二、斜截面的抗裂性验算57第三节应力验算60一、正截面混凝土的法向压应力61二、中支点处钢束拉应力62三、斜截面的主压应力63总结66致谢67参考文献68第一章设计资料第一节设计的基本资料及主要内容兰州市某黄河大桥工程是兰州市“8”字形环路的枢纽工程，是109国道和212国道最便捷的过境桥梁，也是兰州市“十五”期间的重点工程，位于七里河黄河大桥下游316KM，城关黄河大桥上游403KM,距中山铁桥23KM桥址处河床宽300M，西侧上游500余米处靠南岸有一沙洲，丛生树木，将主流挑向南岸，受南岸沙咀阻挡，主流拐向北岸，故桥址处，主流从1号墩（北岸）至2号墩通过。而南侧河床形成较窄（宽约135M）的浅滩，低水位时露出卵石滩，高水位时被淹没。主桥全长300M，跨径组合60M90M90M60M。边跨/主跨067。主梁上部为单箱单室，顶板宽132M，顶板宽65M，梁高2255M，腹板厚3570，顶板厚2540；墩顶H/L1/18，跨中H/L1/40；以距墩中心两边15M处到两边跨中位置，底板内膜抛物线方程为Y000001301X2195,底板外膜抛物线方程为Y0000015224X2225；腹板厚度按阶段变化。并且桥面设置横坡坡度为2。该桥是双幅桥面，采用两桥分修，然后中间搭接成整体。由于两桥结构对称，故设计时可只考虑一幅桥的情况。第二节设计依据一、工程地质条件（一）地形地貌桥址处河床宽300M，西侧上游500余米处靠南岸有一沙洲，丛生树木，将主流挑向南岸，受南岸沙咀阻挡，主流拐向北岸，故桥址处，主流从1桥墩（北岸）至桥墩通过。而南侧河床形成较窄（宽约135M）的浅滩，低水位时2露出卵石滩，高水位时被淹没。（二）地层结构及岩、土性质1、桥墩于刘家堡隐伏活动断裂的北盘，表层堆积5356M厚的第四2系全新统冲积（）卵石、漂石，河岸人工堤坝有36M厚的填筑土；其下为QAL4上第三系中新统咸水河组中段棕红色、暗红色泥岩；其中桥墩在2375M以2下为上第三系中新统咸水河组下段（）淡黄色夹姜黄色疏松块状砂岩（在1XN该层中钻深1175M）；桥墩位于刘家堡隐伏活动断裂南盘，表层有35M厚的3填筑土；其下为第四系全新统冲积（）卵石和中砂；再下为第四系下更新统QAL4冲积（）卵石。全新统地层与下更新统地层无明显界限，参考已有资料，临QAL4近黄河，全新统地层一般厚69M。其岩、土性质叙述于下1、填筑土（）ML4见于南北两岸，厚3536M。淡黄色或灰黑色，以粉土为主，含煤渣、砖块及卵砾石，松散。2、中砂（）QAL4仅见于南岸桥墩Q4卵石的底部，厚16M，中密，饱和。U2160级松3土。3、卵石（）AL4见于、桥墩表层，卵石厚5356M。M。灰色，青灰色，为硬质岩石，23潮湿至饱和，中密。卵石颗粒粒径8040MM居多，由北向南逐渐变细。级硬土。4、卵石（）QAL1仅见于桥墩的下部（149M以下），灰白色、灰色，颗粒粒径分布不均，3成分均为硬质岩石，中密至密实，饱和。级硬土。5、漂石（）AL4仅见于北岸1桥墩填筑土下部，厚53M，灰白色、灰色，粒径大于200MM约65，余为卵砾石及杂砂等充填，中密，饱和，软石。6、泥岩（）21XN据钻探揭示，厚度大于23M，棕红色、暗红色为主，泥质胶结，含钙质，岩芯一般为柱状，每段长3050CM，最长10M。锤击成凹痕，不易破裂，浸水易崩解，露于空气中易产生龟裂缝。上部3M裂隙较发育，以下裂隙逐渐减少。成岩作用差，强风化层与弱风化层无明显界线，从节理发育程度判断，风化层厚约3M。风化线下级软石。7、砂岩（）1XN仅见于桥墩，埋深2375M，顶面高程148825M。淡黄色夹姜黄色，以2中、细砂为主。泥质胶结，胶结性很差，岩芯为1030CM长的柱状，手捏成松散砂粒，未见层理，为块状疏松砂岩，岩层中含地下水。在侧限条件下不扰动其天然状态，很密实，强度较高。级软石。（三）水文地质特征1、地表水桥址处所在地区属黄河水系，黄河由西向东流经兰州市市区北侧。黄河河槽宽300M左右，两岸为人工浆砌堤岸。其水量、水位受黄河上游刘家峡水库调洪影响较大，枯水季节，黄河主流位于黄河北岸，水面宽约50100M，丰水季节或上游水库放水时，则河水淹没整个河床，水流大，流速快。按年内逐月流量分配大致可分为三个时期6月至10月为丰水期，各月平均流量大于1000M；4月至5月及11月为平水期，各月平均流量6001000M；12月至翌年3月为枯水期，各月平均流量小于600M。2、地下水桥址范围内地下水类型为第四系孔隙潜水和基岩裂隙水。第四系孔隙潜水含水层为卵石、漂石层，地下水位埋深5511M，含水层厚度大，水量大。由于受大气降水、黄河河水的影响，地下水位变化幅度较大。基岩裂隙水见于疏松块状砂岩中，水量较小。二、主要气象资料（一）温度最热月平均气温223；最冷月平均气温64极端最高气温391；极端最低气温231；最大日较差302（二）风基本风压值500PAWO历年最大风速170M/S；历年极大风速276M/S（三）降水量、湿度年最大降水量54677MM；历年月最大降水量2362MM；历年日最大降水量98MM；平均相对湿度594；最大冻结深度120M第三节设计标准一、主要的技术标准技术标准及设计指标的取用主要考虑既满足远期交通量的需求和城市路网功能的要求，又尽可能降低工程投资。采用的主要技术标准如下表表11主要技术标准二、设计依据本次方案设计主要依据建设部的相关规范，但也参照交通部的有关标准和规范执行，主要有公路工程技术标准（JTJ00197）城市道路设计规范（CJJ3790）城市桥梁设计准则JTJ1193城市桥梁设计荷载标准CJJ7798公路桥涵设计通用规范JTGD602004公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范JTGD622004道路等级城市主干道计算行车速度（KM/H）50车道数双向6车道桥梁宽度M275荷载标准城市A级地震烈度8度人群荷载（KPA）35坡度桥面纵坡主桥1双面坡2人字坡，人行道1单面坡（向内）通航等级内河级，通航孔通航净宽应不小于46M，上底宽不应小于38M，净高不小于8M，侧高不小于40M。最高通航水位同10年一遇洪水位即151817M设计洪水频率1/100百年一遇流量6500/SM3横向布置25M（人行道）105M（行车道）15M（分隔带）105M（行车道）25M（人行道），桥面全宽275M公路桥涵地基与基础设计规范JTJ02485公路砖石及混凝土桥涵设计规范（JTJ02285）内河通航标准（GBJ13990）公路工程抗震设计规范JTJ00489公路工程地质勘察规范JTJ06498公路桥涵施工技术规范（JTJ0412000）第二章兰州市某黄河大桥桥型方案比选第一节工程概况兰州市某黄河大桥工程是兰州市”8”字形环路的枢纽工程，是109国道和212国道最便捷的过境桥梁，也是兰州市“十五”期间的重点工程，位于七里河黄河大桥下游316KM，城关黄河大桥上游403KM,距中山铁桥23KM南起硷沟沿街，高架跨越某东街、滨河中路及黄河后与滨河北路相接包括西津东路立交、滨河中路立交、黄河大桥、滨河北路立交4部分桥梁面积约472万，工程总投资约4亿元主要技术标准道路等级城市主干道荷载等级M2一城A级人群荷载4KPA地震基本列度8黄河通航等级V级设计洪水频率设计频率1/100，验算频率1/300主要技术指标设计汽车荷载城市A级，设计桥面宽度275M，设计行车速度50KM/H，桥面纵坡主桥1双面坡，桥面横坡2人字坡，人行道1单面坡（向内），地震烈度8度，设计通航净空黄河兰州段通航等级V级，根据中华人民共和国国家标准内河通航标准（GBJ13990）规定，通航孔通航净宽应不小于46M，上底宽不应小于38M，净高不小于8M，侧高不小于40M。最高通航水位同10年一遇洪水位即151817M。第二节主桥桥型方案构思根据前面所述，本桥主桥可选择斜拉桥、拱桥、悬索桥、连续刚构和连续梁桥等。本文就这几种可行桥型方案分别作介绍。一、方案一双塔单索面预应力混凝土矮塔斜拉桥本方案为双塔单索面预应力混凝土矮塔斜拉桥，跨径组合为82M136M82M,主梁采用变截面单箱三室箱形断面，梁顶全宽275M,主梁根部梁高45M，跨中梁高25M，可满足级航道的主槽通航要求，南侧可跨越刘家堡隐伏活动断层，考虑断裂带对桥梁的影响，为便于调整桥梁墩台的不均匀沉降，且使结构受力明确，减小桥墩，基础的水平力，采用塔梁固结，墩与梁体之间设置支座即墩梁分离的结构措施。由于采用了斜拉索，梁高可降为同跨径连续刚构的1/2，因而结构轻巧，外形优美，造型新颖，与刚构相比，桥面高度降低，引桥有所减短，但该方案两主墩位于深水区，设计，施工较复杂，造价较高，后期运营养护费用亦高。图1主桥方案一桥型布置图（单位CM）二、方案二三跨拱桥该桥为三跨连拱，中跨140M，钢管混凝土中承式拱，边跨为80M的钢筋混凝土肋拱，上承式拱桥，桥面全宽275M。钢管混凝土拱桥和钢筋混凝土拱桥是大跨径桥梁中较经济、合理的桥型。边跨上由于采用闭合空心截面，抗弯抗扭刚度大，拱圈的整体性好，应力分布较均匀，同时施工技术成熟，施工操作安全，易保证施工质量。该桥结构轻盈，造型美观，能与周围环境很好的协调。但是钢管截面制作要求较高，对起吊设备要求较高，拱桥桥墩承受水平推力和水平位移较大，技术处理复杂，施工难度大，工期不易保证。图2主桥方案二桥型布置图（单位CM）三、方案三三跨预应力混凝土连续刚构桥该桥为三跨预应力混凝土连续刚构桥，跨径组合为85M130M85M,主梁采用变截面单箱单室箱形梁结构，根部梁高7M,跨中梁高3M,全桥总宽275M，桥墩采用双薄壁墩，增加了墩的柔性，能够适应桥梁在水平方向上的变形，而且还有消减墩顶负弯矩峰值的作用。此桥整体性好、刚度大、抗风、抗震稳定性好，桥型连续，行车舒适，施工方便，无体系转换工序，使用期间维护工作量小，由于不设大吨位支座，减少了支座的维护和更换费用。由于根部梁的下缘距黄河常水位仅6M左右，景观效果很差，影响通航，并有壅水现象，上部结构施工工序较连续梁要多，周期较长，费用较连续梁要高些。图3主桥方案三桥型布置图（单位CM）四、方案四四跨预应力混凝土连续梁桥该桥为四跨预应力混凝土连续梁桥，跨径组合为60M90M90M60M,主梁采用两幅单箱单室的变截面箱梁，连续长度为300M，支点处梁高46M,跨中梁高2M。桥墩采用了圆端形的截面形式，使结构显得更加轻盈、美观。为了疏通地面道路及尽量减少桥墩数量，以避免桥下墩柱林立，增加交通工程的通透性，将主线桥墩设计为双柱带大悬臂的预应力混凝土盖梁形式，又最大限度的减少了与地下管线的冲突。采用悬臂拼装施工或悬臂浇注施工，设计、施工技术成熟，工期也较短。预应力混凝土连续箱梁也是目前公路大跨径桥梁中较经济合理的桥型之一，此桥型结构受力合理，变形小；桥型连续，行车舒适，上部结构施工较连续刚构要简单些，工期也短些，材料用量和费用较连续刚构要省些。但是该桥的整体性不如连续刚构；下部构造较连续刚构要多而庞大，增加了施工的难度和工期；上部构造采用移动支架一次性投入要高，由于增加了大吨位支座，日后维护费用要高些。河中墩较多，跨越能力较差。图4主桥方案四桥型布置图（单位CM）五、主桥方案综合比较主桥方案综合比较见表21由表1可知，从经济、适用角度考虑，方案四是首选方案；从景观、创新方面考虑，方案一是最佳方案，但造价较高，运营阶段养护费用较高；从综合指标上考虑，方案四是首选方案。第三节连续梁桥的优越性一、预应力混凝土连续梁的应用非常广泛，尤其是悬臂施工法、顶推法、逐跨施工法在连续梁桥中的应用，这种充分应用预应力技术的优点使施工设备机械化，生产工厂化，从而提高了施工质量，大大降低了施工费用。二、采用变截面箱梁的预应力混凝土连续梁桥，不仅跨越能力大，而且线条流畅，自然、美观，适于各种不同的环境中建造，并且能够很容易的与各种不同的环境相融合。三、连续梁突出的优点是结构刚度大，变形小，动力性能好，主梁变形挠曲线平缓，有利于高速行车。表21主桥方案综合比较项目方案一方案二方案三方案四方案描述主跨136M的双塔单索面预应力混凝土矮塔斜拉桥主跨的140M三跨拱桥主跨130M的三跨预应力混凝土连续刚构桥主跨90M的四跨预应力钢筋混凝土连续梁桥跨越能力较优优较优一般抗风性能单面索，变截面箱梁，抗风性能较差三平行索面肋式拱，迎风面积较大抗风性能较差抗风性能良好抗风性能良好抗震性能一般较差一般较好技术指标有创新，设计施工难度大设计成熟，施工难度较大无创新，设计施工技术成熟无创新，设计施工技术非常成熟桥面铺装混凝土桥面铺装，技术成熟混凝土桥面铺装，技术成熟混凝土桥面铺装，技术成熟混凝土桥面铺装，技术成熟基础规模一般较大较大一般施工难度构造新颖，施工难度大须在高空假设钢管拱圈，施工难度大技术成熟，施工难度小技术成熟，施工难度小施工速度稍慢较慢一般较快维修养护费用较高较高很少适中景观效果新颖，美观较好较差一般估算建安费（万元，不含引桥）5300560055004700综合评述较优一般一般优第三章截面的几何特性计算第一节悬臂截面的确定由于悬臂施工法建造预应力混凝土连续梁桥，是先从墩顶开始立模灌注一段梁体，待混凝土达到要求强度后，再从墩的两侧平衡悬臂灌注，直到边跨和跨中合龙。合龙段长度为2M。根据施工工艺并结合SAP90的编制的情况，将悬臂段分段。支座处设为坐标原点，顺桥方向为X轴，建立坐标系。表21为悬臂施工各施工块的坐标情况。表21悬臂段各块坐标（单位M）11号块10号块9号块8号块7号块6号块464439535305265号块4号块3号块2号块1号块0号块2151751359555150号块1号块2号块3号块4号块5号块1555951351752156号块7号块8号块9号块10号块11号块26305353954446合龙段合龙段合龙段图21悬臂施工分块编号第二节主梁各截面尺寸拟定箱形截面由顶板、底板、腹板等几部分组成，它的细部尺寸的拟定既要满足箱梁纵，横向的受力要求，又要满足结构构造和施工上的需要，下面为细部尺寸拟定的过程。一、主梁高度选取（一）公路梁桥变高度支点截面取（1/161/20）L。（二）公路梁桥变高度跨中截面取（1/301/50）L。二、箱梁底板厚度支座处箱梁底板厚度随箱梁负弯矩的增大而逐渐加厚直至墩顶，以适应受压要求。底板除需符合使用阶段的受压要求外，在破坏阶段还宜使中和轴保持在底板以内，并有适当的富裕，一般为墩顶的1/101/12。主跨中大跨度连续箱梁因正弯矩要底板内需配一定数量的钢筋和钢束，此时跨中底板厚一般在200MM250MM,跨中设铰的箱梁悬臂端底板厚度一般为150MM180MM。三、箱梁顶板厚度表22顶板厚度参考尺寸取值腹板（M）304570100顶板（MM）176200250300四、箱梁腹板厚度（一）腹板内无预应力钢束管道布置时可采用200MM。（二）腹板内有预应力钢束管道布置时可采用250MM300MM。（三）腹板内有预应力钢束锚头则采用380MM。（四）腹板在支点处的最大厚度约为300MM600MM。腹板高度大于24米时，以上尺寸应予增加，以减少混凝土浇筑的困难。五、箱梁翼缘厚度翼缘板厚度根据规范取为200MM。六、各截面尺寸及截面几何特性图22悬臂截面编号表23各截面尺寸及截面几何特性截面编号梁高M顶板厚CM腹板厚CM底板厚CM面积惯性矩（M4）12250025353000753154952228102535304075765710323730253531807722639142527025503400843278055274302550372088689852630210255041209345128497331902550455098541652683666025605060110282210594062025605640118382924410450702560628012721386221150000406070001547257349125000040707000161865817413500003540681393七、墩顶、跨中截面细部尺寸图23墩顶截面细部尺寸（单位CM）图24跨中截面细部尺寸（单位CM）第四章主梁内力计算第一节有限元模型的建立一、有限元理论杆系结构有限元分析方法（通常又称为矩阵分析方法），其求解过程包含三个基本方面。结构离散化、单元分析、系统分析。二、结点划分主梁单元的划分是以第二章中按悬臂施工以及SAP90程序为基础，对全桥进行合理的分段。在SAP90编写的数据文件中，一共分了94个单元。坐标系采用三维直角坐标系，以边支点作为坐标原点、顺桥向作为X轴正方向、沿梁高向上作为正方向、垂直于纸面向外作为Z轴正方向。图31所示为全桥单元编号图。中跨合龙段边跨合龙段边跨合龙段中跨合龙段图31全桥单元编号第二节恒载内力的计算一、概述恒载内力计算与采用的施工方案有直接的关系，本桥采用“悬臂浇筑”的施工方法，在合拢体系转换前，结构一直处于T构的受力状态。对于成桥的每一阶段都有不同的施工荷载，存在着施工荷载的拆除和安装，恒载内力计算要对于每个施工阶段进行受力分析，保证各阶段的结构体系满足受力要求。（一）悬臂施工阶段因为连续梁墩上为一单支座，为了保证平衡悬臂施工的安全，在墩上设临时锚固。锚固间距为18M，此阶段的主梁自重内力如图32表31悬臂施工阶段恒载内力悬臂施工阶段恒载内力控制截面截面位置MKNMQKN0号台顶100边跨1/420000边跨1/21320269892941051号墩顶22213240510中跨1/43004890486463717中跨1/235002号墩顶48213240510中跨1/26100中跨1/440048904864637173号墩顶74213240510边跨1/2832026989294105边跨1/4500004号台顶9500图32悬臂现浇筑阶段主梁自重内力（二）边跨合龙阶段计算时不考虑主梁自重，边跨合龙段的自重按均布荷载加载。其内力图如图33表32边跨合龙阶段恒载内力边跨合龙阶段恒载内力控制截面截面位置MKNMQKN0号台顶10303645边跨1/4200168681678736边跨1/2131361351042281号墩顶2214435911614802中跨1/430048904860中跨1/235002号墩顶4800中跨1/26100中跨1/4400489048603号墩顶7414435911614802边跨1/283136135104228边跨1/45001686816787364号台顶950303645图33边跨合龙阶段主梁自重内力（三）拆除锚固阶段当双悬臂与边孔合龙梁段合成整体后，即可拆除边支点处的的临时锚固，但由于本桥是四跨，中支点处的锚固还不能拆除。因前面两个阶段在临时锚固时锚固中的力被“释放”，相当于对主梁施加了一对方向相反的力，此力将在单悬臂结构体系上引起的内力。内力如图34表33拆除锚固阶段恒载内力拆除锚固阶段恒载内力控制截面截面位置MKNMQKN0号台顶1048444边跨1/420072666148444边跨1/2131453322484441号墩顶22447819497577中跨1/430000中跨1/235002号墩顶4800中跨1/26100中跨1/4400003号墩顶74447819497577边跨1/283145332248444边跨1/4500726661484444号台顶95048444图34拆除锚固阶段主梁自重内力（四）中跨合龙阶段（混凝土未凝固）当跨中孔梁段和龙时，现浇结合段的自重有杆传至单悬臂梁的悬臂端，将中跨合龙段的自重按两个集中力的形式加载到主梁上。其内力图如图35表34中跨合龙阶段（混凝土未凝固）恒载内力中跨合龙阶段（混凝土未凝固）恒载内力控制截面截面位置MKNMQKN0号台顶101289边跨1/42001933571289边跨1/21338671512891号墩顶22773431958中跨1/43003328681958中跨1/235002号墩顶48843920中跨1/26100中跨1/440033286819583号墩顶74773431958边跨1/2833867151289边跨1/450019335712894号台顶9501289图35中跨合龙阶段（混凝土未凝固）主梁自重内力（五）中跨合龙阶段（混凝土凝固）当结合段混凝土凝固并与两边单悬臂梁相连形成连续梁后，吊杆拆除，就相当于对主梁（连续梁）施加一对方向相反的力。此阶段去掉中支点的锚固，临时锚固中的锚固力被“释放”，相当于对主梁施加了一对方向相反的力。此时的内力如图36表35中跨合龙阶段（混凝土未凝固）恒载内力中跨合龙阶段（混凝土未凝固）恒载内力控制截面截面位置MKNMQKN0号台顶109679边跨1/42001451859679边跨1/21329037196711号墩顶2258074124793中跨1/43003785724793中跨1/235627085116682号墩顶486429571046816中跨1/26162708511668中跨1/440037857247933号墩顶7458074124793边跨1/2832903719671边跨1/450014518596794号台顶9509679图36中跨合龙阶段（混凝土凝固）主梁自重内力施工恒载内力，主梁自重内力图应由这五个阶段的内力图叠加而成。表36中跨合龙阶段（混凝土未凝固）恒载内力中跨合龙阶段（混凝土未凝固）恒载内力控制截面截面位置MKNMQKN0号台顶10348878边跨1/4200236530533503边跨1/21353387635311号墩顶22225125121109312中跨1/43005255516455617中跨1/235625594114812号墩顶48215317621046816中跨1/26162559411481中跨1/440052555164556173号墩顶74225125121109312边跨1/2835338763531边跨1/45002365305335034号台顶950348878图37施工一期恒载弯矩图图38施工一期恒载剪力二、内力计算作用在悬臂梁上的恒载包括箱梁自重、箱梁以上部分的二期恒载（沥青混凝土桥面铺装、护栏等）。以下按施工过程分别计算由这几部分恒载引起的箱梁各个分段点截面上的内力。由于这一幅桥沿全桥中心线对称，故先只计算半桥控制截面内力，即0号台顶（1号）截面、边跨1/4处（200号）截面、边跨1/2处（13号）截面、1号墩顶（22号）截面、主跨1/4处（300号）截面、主跨1/2处（35号）截面及2号墩顶（48号）截面等。（一）、成桥结构一期恒载成桥后由连续梁桥的混凝土自重产生的内力。表37成桥结构一期恒载内力成桥结构一期恒载内力控制截面截面位置MKNMQKN0号台顶1000439413边跨1/4200327969331043边跨1/21315155722719091号墩顶22182116931184541中跨1/43001012677451322中跨1/2353583772241472号墩顶48203870871232928中跨1/261358377224147中跨1/440010126774513223号墩顶74182116931184541边跨1/2831515572271909边跨1/45003279693310434号台顶95000439413图39成桥结构一期恒载弯矩图图310成桥结构一期恒载剪力图考虑混凝土的收缩与徐变，取基本结构与成桥结构的中间值为一期恒载的值。表38一期恒载最终值一期恒载最终值控制截面截面位置MKNMQKN0号台顶103941455边跨1/42002822499123边跨1/21349084831250451号墩顶2220362102511469265中跨1/4300313409654534695中跨1/235147908963332号墩顶482095942451139872中跨1/26114790896333中跨1/440031340965214753号墩顶742036210251146927边跨1/2834908483125045边跨1/450028224991234号台顶9503941455（二）二期恒载二期恒载集度为桥面铺装,人行道，分隔带与栏杆恒载集度之和。本桥桥面铺装采用9CM沥青混凝土加8CMC50混凝土，铺装层宽105M，混凝土容重按23KN/M计，人行道一侧每延米按13KN/M计算，栏杆一侧每延米按1125KN/M计算，分隔带一侧按每延米3KN/M,二期恒载集度（009008）1052313112535818（KN/M）假设二期恒载沥青混凝土桥面铺装层、栏杆等以均布荷载的形式作用于桥面上，利用SAP90编写数据文件（附录B），人行栏杆采用富有现代气息的复合钢管，配以新颖别致的造型。表39二期恒载内力二期恒载内力控制截面截面位置MKNMQKN0号台顶100098955边跨1/420082980411685边跨1/213350558755851号墩顶224535084254083中跨1/4300290894123178中跨1/235100793377272号墩顶485230501269537中跨1/26110079337727中跨1/44002908941231783号墩顶744535084254083边跨1/28335055875585边跨1/4500829804116854号台顶9500098955图311二期恒载剪力图312二期恒载弯矩（三）恒载内力汇总将一期恒载和二期恒载在各截面产生的内力总汇，其结果列于表表39恒载内力汇总一期恒载二期恒载一期，二期恒载之和截面位置MKNMQKNMKNMQKNMKNMQKN1000394146000989550004931012002822499123082980411685365230310455134908483125053505587558584140638809022203621031146927453508425408324897187140101030031340974534702908941231783424991576648351479089633310079337727248702214060482095942511398725230501269537261899261409409611479089633310079337727248702214060400313409721482908941231783424991121031742036210311469274535084254083248971871401010834908483125053505587558584140638809050028224991230829804116853652303104559500039414600098955000493101图313剪力单位（KN）图314弯矩单位（KN/M）第三节活载内力计算先绘出结构的计算截面的影响线，确定加载位置后，算出此计算截面的最大最小内力。加载方法如下一般将集中荷载标准值只作用相应影响线中一个最大影响线峰值处，均布荷载标准值应布满于使结构产生最不利效应的同号影响线上。结合结构力学机动法绘制影响线的原理，运用SAP90程序编写数据文件（附录）。得出1号墩顶剪力影响线，边跨1/4处剪力、弯矩影响线，边跨1/2处剪力、弯矩影响线，2号墩顶剪力、弯矩影响线，主跨1/4处剪力、弯矩影响线、中跨1/2处剪力、弯矩影响线，3号墩顶剪力、弯矩影响线。以及根据规范，本桥跨度在20M150M之间，当计算弯矩时，车道荷载的均布荷载标准值QM采用100KN/M；计算剪力时，均布荷载标准值QQ采用150KN/M，所加集中荷载P采用300KN；由于车道为三车道，所以荷载要乘以横向折减系数078，故分别在影响线的同号区域加均布的车道荷载计算剪力影响线时为117KNM，计算弯矩影响线时为78KNM；在同号区域的峰值处加集中力234KN。各控制截面的影响线及布载图式分别如图所示。计算公式如下（31）1PISMPY控制截面内力影响线及荷载布置图3150号台剪力影响线0号台顶剪力布载边跨1/4剪力影响线边跨1/4剪力布载边跨1/4弯矩影响线边跨1/4正弯矩布载边跨1/4负弯矩布载边跨1/2剪力影响线边跨1/2正剪力布载边跨1/2负剪力布载边跨1/2负弯矩布载边跨1/2正弯矩布载边跨1/2弯矩影响线1号墩顶剪力影响线1号墩剪力布载中跨1/2负剪力布载中跨1/2正剪力布载中跨1/2剪力影响线1号墩顶弯矩影响线1号墩顶正弯矩布载1号墩顶负弯矩布载中跨1/4剪力布载中跨1/4剪力影响线中跨1/4负弯矩布载中跨1/4正弯矩布载中跨1/4弯矩影响线中跨1/2负弯矩布载中跨1/2正弯矩布载中跨1/2弯矩影响线2号墩顶剪力影响线2号墩顶剪力布载2号墩顶弯矩影响线2号墩顶正弯矩布载2号墩顶负弯矩布载控制截面内力影响线及荷载布置图315第五章应力条件组合及估束第一节应力条件组合一、汽车荷载冲击系数的计算（一）计算冲击力引起的正弯矩和剪力效应时F083X1904CMBB0故没有超筋M1112M14MD恒汽11122618992614106294836207642KNM根据0MAUPFD20XH5015140101260（4798）6283153426974KNM36207642KNMDM满足要求。（二）主跨跨中截面验算图52跨中顶板及底板钢束断面布置（单位CM）如图52所示为跨中顶板及底板钢束断面布置图。根据布筋情况，底板预应力筋的重心距截面下缘的距离。A013M下底顶板预应力筋的重心距截面上缘的距离A013M,顶板预应力筋的重心距截面下缘的距离A2250013212M下顶AAA753124017342NM孔42YAAYAAAA下下下孔下底上孔下顶Y51下NNAM下顶上孔下底下孔下3427120102417531446MY22514460804M上NIII下M2下YA2下底下孔A2下顶上孔AN2下NYII52N下M下底下孔下顶上孔A下54957531141722010132012122422427281446225358M4预应力筋的合力53YNCONPCONPA3232215140101860221514010186034323446872KN合力偏心距E54PNYN3232下底下上AYANCOPNCOAA4687210418604351021084263115M由预应力产生的受压区混凝土法向压应力YPCNYANNPIE上NA13084351468720397MPA受压区预应力钢筋合力点处混凝土法向应力等于零时的预应力钢筋应力550PCONLPCE18604323970154927788MPA预应力钢铰线的抗压强度设计值390MPAFPD预应力钢铰线的抗拉强度设计值1260MPAC50混凝土抗压强度设计值F224MPACD3909277882151401022587KNFPD0AP3221514010126058212KN3根据，AXPDFACDFAPPDF02498ACDPDFF03142758顶板面积02132264故受压区高度为X0189M213498X042250130848M没有超筋0HBM1112M14MD恒活11122487022145784654173705KNM根据0MAUPDF0AH2415140101260212013312637296KNM4173705KNMDM综上所述，受弯构件正截面承载力满足要求。二、受弯构件斜截面承载力验算边支点处V56CSSVKCUFFPBH,0332162450异号弯矩影响系数，取09；预应力提高系数，取125；2受压翼缘的影响系数，取11；3B腹板宽度，取14MH斜截面受压端正截面的有效高度，为4798M0混凝土立方体抗压强度标准值；KCUF,箍筋配筋率；SVP斜截面内纵向受拉钢筋的配筋率；箍筋抗拉强度设计值；SVFP100100156379841050600157SVSBA062S为箍筋间距VV091251104510144798CS310015705610269839036KNV12V14VD恒汽12219085314624712891402KNV11V3180542KNCSD故受弯构件斜截面承载力满足要求。第二节抗裂性的验算公路桥涵的持久状况应按正常使用极限状态的要求，对构件进行抗裂性的验算。在进行抗裂性计算时，采用作用（或荷载）的效应（其中汽车荷载不计冲击系数）应采用其短效应设计组合值，给构件材料性能采用其强度设计值。一、正截面的抗裂性验算（一）中支点截面M1110M07MS恒汽113446580710629483873085KNM预应力钢筋弹性模量与混凝土弹性模量之比为557EP451039预应力筋的合力N93010521514010101556KNP66570AEMA孔3540652001557521514010463557对截面下缘应用面积矩定理，得下0YA下孔下孔下孔下孔下4321AAAAM下下下下43AAPEPEPEPE356354062658360015013100015031下042001504920015406755738151401050135571015140105660315572151401050495572151401050672686M下0Y526862314M上I024232212下孔下孔下孔下孔下AAAAYAM2021下下下下下YAPEPEPEPE813933540626583600150131000154240312001504920015067222557361514010501355710151401050316655721514010504955721514010522067356268627897M4W294M0下YI682973受弯构件由作用（或荷载）产生的截面抗裂验算边缘混凝土的法向拉应力13174MPAST0M4953540652001350NAM孔下Y下孔下孔下孔下孔下4321AAAA3540626583800150131000150314200150492001506742636M下NY526362364M上NI24232212下孔下孔下孔下孔下AAAAYAM2下NY81393354062658360015013100015403120015049200150672424350132636279506M45215140109301010101556KNPN66EN930930221AA上上上上AYAYNPN4433上上上上PPN9301455610618724862165M由预加力产生的受拉区混凝土法向压应力PC上NPNYIENA364250791601359438MPA89679438047107072651855MPASTPCTKF满足A类预应力混凝土构件要求。（二）主跨跨中截面M1110M07MS恒汽116354764075784657435658KNM0APEMA孔753124001557241514010467623对截面下缘应用面积矩定理，得下0YA下下孔下AAM下APE762375311417200122501322001013下445572151401022501365572215140100131403M下0Y20222下下下下孔下YAAAAIPEM54957531141720012250132422200101355721514010225013462557221514010013762314036225685M4W4052M0下YI31685302471835MPASTM7531240017342NAM孔4下Y下下孔下AA753114172001225013N下22001013734241446M22514460804M上NY222下下孔下NMYAAYAI5495753114172001225013422200101373421446422562MN9301024151401046872KNP66EN93093021AA下下上上AYAYNPNPN145468726063141M由预加力产生的受拉区混凝土法向压应力PC下NPNYIENA461254687323744MPA1835MPA0818995MPASTPC满足全预应力混凝土构件分段浇筑的要求。二、斜截面的抗裂性验算斜截面抗裂应对构件截面混凝土的主拉应力进行验算，计算式如下TP58TP22CYXCYX59CXP0IMS06510CYVPESBAN5110IVSNNPPBEISSI式中在计算主应力点，由预加力和按作用（或荷载）短期效应组合CX计算的弯矩产生的混凝土法向应力（MPA）；SM由竖向预应力钢筋的预加应力产生的混凝土竖向压应力CY（MPA）；在计算主应力点，由预应力弯起钢筋的预加力和按作用（或荷载）短期效应组合的剪力产生的混凝土剪应力（MPA）；SV在计算主应力点，由扣除全部预应力损失后的纵向预应力产PC生的混凝土法向预压应力（MPA）；换算截面重心轴至计算主应力点的距离M；0Y在同一截面上竖向预应力钢筋的肢数；N竖向预应力钢筋纵向预应力弯起钢筋扣除全部预应力PE、损失后的有效预应力（MPA）；单肢竖向预应力钢筋的截面面积；PVA竖向预应力钢筋的间距M；VS计算主应力点处构件腹板的宽度；MB计算截面上同一弯起平面内预应力弯起钢筋的截面面积PA；计算主应力点以上（或以下）部分换算截面面积对换算截0SN、面重心轴净截面面积重心轴的面积矩M；、3计算截面上预应力弯起钢筋的切线与构件纵轴线的夹角。P（公式中和,当为压应力时以正号代入，当为拉应力CXYPC、0IYMS时以号代入。）（一）对于边跨支点净截面重心轴处35577897M2364M2314M00A0I4上NY上0YNYM3873085KNMS111007SV恒汽V11219085307624532458027KN0909930837MPACONPKF02028371674MPAPECON003200008VA4205MN4B16MS06060201MPACYVPEBN506184722901MPAPCNPAN3510623642314005M上上重00YY29012803MPACXP0IMS978021530313726M重0S3267MPA0IBVS978612245TP22CYXCYX2267018301831468MPA05052651325MPATKF满足要求。二对于中支点上承托35577897M2364M2314M0A0I4上NY上0Y23640401964MNY23140401914M0N101556KN2165MPPNEPCNA0IPNY964178521635837MPAM3873085KNM2458027KN0201MPASSVCY8372248MPACXP0IYS9781652053320713726256411162M上0S重2032171MPA0IBVS9786145TP22CYXCYX22170482201484539MPA05052651325MPATKF满足要求。（三）对于中支点下承托处35577897M2636M2686M0A0I4下NY下0Y072636071936MNY下072686071986M0下N101556KN3500PNA7897M2165MNI4PEPCNPANYI09361785216352489MPAM3873085KNM2458027KN0201MPASSVCY248912229MPACXP0IYS97861053320705下0S重N0Y重1372616193605198600516957M33299MPA0IBVS97861524TP22CYXCYX2293019109113139MPA05052651325MPATKF满足要求。综上所述，边跨支点截面满足抗裂性的要求。第三节应力验算按持久状况设计的预应力混凝土受弯构件，应计算其使用阶段正截面混凝土的法向压应力、受拉区钢筋的拉应力和斜截面混凝土的主压应力，并不得超过规范规定的限值。计算是作用（或荷载）取其标准值，汽车荷载应考虑冲击系数。全预应力混凝土和A类预应力混凝土受弯构件，由作用（或荷载）标准值产生的混凝土法向应力和预应力钢筋的应力，按下列公式计算1混凝土法向压应力和拉应力KCKT或512KCT0YIM2预应力钢筋应力513PKTE式中，按作用（或荷载）标准值组合计算的弯矩值（KNM）；KM构件换算截面重心轴至受压区或受拉区计算纤维处的距离（M）；0Y最外层钢筋重心处的混凝土拉应力（MPA）。KT一、正截面混凝土的法向压应力（一）中跨支点截面M11MMK恒汽113446581062