30m预应力混凝土t型简支梁桥设计

130M预应力混凝土T型简支梁桥设计专业土木工程（本）学号学生指导老师摘要预应力钢筋混凝土T型简支梁桥设计计算随着经济的发展，交通已经成为社会的经济命脉，交通的不畅会制约着经济的发展,而桥梁又是交通设施中不可缺少的一部分，它的安全性对于我们来说是至关重要的，所以就需要对桥梁进行各方面的计算，来保证它能正常的工作。本设计为预应力混凝土T型简支梁桥，桥梁总长30M，桥面净空净8215M,，通过方案比选的方法确定桥梁的桥型，设计的主要内容包括上部结构的内力，配筋计算，再进行强度，应力及变形计算最后在进行下部结构的计算。通过本次桥梁设计，使自己对桥梁的计算有了进一步的认识，我相信这对以后都是很有帮助的。关键词混凝土，T型简支梁，上部结构，预应力1X30MPRESTRESSEDCONCRETETBEAMBRIDGEDESIGNABSTRACTREINFORCEDCONCRETEBEAMSPRESTRESSEDTSHAPEDBEAMBRIDGEDESIGNCALCULATIONSWITHTHEDEVELOPMENTOFECONOMY,THETRAFFICHASBECOMETHELIFEBLOODOFSOCIALECONOMY,ITSSMOOTHWILLRESTRICTSOCIALDEVELOPMENTOFECONOMYHOWEVER,THEBRIDGEISANINDISPENSABLEPARTOFTHETRAFFICFACILITIES,ITSSAFETYISVERYIMPORTANTFORUSSOWENEEDTOCALCULATEALLASPECTSOFTHEBRIDGE,TOENSURETHATITCANWORKNORMALLYTHISDESIGNFORPRESTRESSEDCONCRETETBEAMBRIDGE,THEBRIDGELENGTHOF30M,THEDECKISCLEARNET82X15M,ANDDETERMINETHEBRIDGEBRIDGEBYUSINGTHEMETHODOFSCHEMECOMPARISON,DESIGNMAINCONTENTINCLUDESTHEUPPERSTRUCTUREOFTHEINTERNALFORCEANDREINFORCEMENTCALCULATION,FORSTRENGTH,STRESSANDDEFORMATIONCALCULATIONINTHEBOTTOMOFTHESTRUCTUREOFTHECALCULATIONITMAKESMEHAVETHEFURTHERUNDERSTANDINGOFTHECALCULATIONOFBRIDGESTHROUGHTHEDESIGNOFTHEBRIDGEFROMMYPERSPECTIVE,THISDESIGNHASAGREATINFLUENCEONMYFUTUREJOBKEYWORDSCONCRETE,TGIRDER,PRESTRESSED,SUPERSTRUCTUREDESIGN目录绪论11工程概述211设计题目212地质情况213设计资料214桥梁设计的基本要求2141使用上的要求3142经济上的要求3143结构和尺寸上的要求32方案比选421桥位概述422方案一预应力简支T梁结构4221预应力简支T梁结构立面图4222全桥主要尺寸4223预应力简之T梁结构特点4224预应力简支T梁结构经济性523方案二钢筋混凝土非预应力简支T梁桥5231钢筋混凝土桥立面图5232全桥主要尺寸6233钢筋混凝土简支桥梁的特点6234钢筋混凝土简支梁桥经济性724方案确定73桥梁设计资料及上部构造布置831设计资料8311桥梁跨径及桥宽8312设计荷载8313环境8314材料及工艺8315设计要求8316施工方法8317设计依据9318基本计算数据932构造布置（上部结构）10321横截面布置10322主梁跨中截面主要尺寸拟订（中梁）10323横截面沿跨长的变化12324横隔梁的设置124主梁作用效应计算1341主梁尺寸1342主梁永久作用效应计算13421永久作用集度13422永久作用效应1443可变作用效应计算（修正刚性横梁法）15431冲击系数和车道折减系数15432计算主梁的的荷载横向分布系数15433计算汽车荷载、人群荷载内力18434内力组合20435主梁弯矩2044横隔梁内力计算23441绘制中横隔梁的内力影响线23442截面内力计算25443行车道板的计算255预应力钢束估算及布置2751预应力钢束数量估算2752预应力钢束布置27521跨中截面及锚固截面的钢束布置27522钢束起弯角和线形的确定29523非预应力钢筋截面估算及布置2953钢束计算30531计算钢束起弯点到跨中的距离30532计算控制截面钢束重心31533预应力计算钢束长度3254钢束预应力损失计算32541预应力钢筋与管道壁间摩擦引起的应力损失1L32542预应力钢束由锚具变形、钢筋回缩引起的预应力损失33543混凝土弹性压缩引起的损失4L34544由钢束应力松弛引起的损失5L34545混凝土收缩、徐变引起的损失6L3555应力的验算37551短暂状况应力验算37552持久状况应力验算37553跨中截面混凝土法向正应力验算37554跨中截面预应力钢筋拉应力验算38555斜截面主应力验算3856主梁变形计算41561荷载短期效应作用下主梁挠度验算41562预加力引起的上拱度计算41563预拱度的设置4257锚固区局部承压计算42571局部受压区尺寸要求42572局部抗压承载力计算4358承载力的计算44581跨中截面正截面承载力计算44582斜截面抗剪承载力计算45583变化点处斜截面抗剪承载力验算4759支座（局部承压）计算476下部结构设计4961桥台计算49611设计资料及基本数据49612桥台与基础构造及拟定的尺寸49613荷载计算及组合50614地基承载力验算58615基底偏心距验算59616基础稳定性验算597施工方法6171桥梁的基础施工6172桥梁台施工61721混凝土采用现场拌和，泵送运输61722模板和支架6173T梁的预制61731主梁预制步骤61732主梁张拉预应力后张法预制工艺6274预应力混凝土梁的运输和安装6375桥台桥后填土6476桥面附属工程64761伸缩缝64762泄水管64763人行道64764栏杆64设计小结65结论66参考文献67致谢68绪论自20世纪80年代以来，我国道路、桥梁建设取得了飞速的发展，使我国的交通运输环境得到了巨大的发展，这对改善环境、促进经济、改善人民生活起了至关重要的作用。在公路、铁路、城市和农村道路交通建设以及水利建设中，为了跨越各种障碍（如河流、沟谷或者其他线路等）必须修建各种类型的桥梁。桥梁是保证道路全线贯通的咽喉。随着国内的经济发展不论是铁路、公路还是城市道路都在向着高速的方向发展，而高速就意味着更多的桥梁和隧道。特别是在非平原地区，桥梁在高速公路上的应用起着更加重要的作用。比如四川，典型的丘陵地形，近年来飞速的发展，让交通建设更加的尤为重要，在丘陵地区的桥梁特点是短而多，就是跨度较小而桥的需求量很大。在这些情况下，就非常适合结构简单而跨度较小较小的梁桥，所以在我国以后的桥梁建筑中，梁桥将占很大一部分。现在预应力混凝土的技术相对比较成熟，应用也很广泛，预应力结构具有跨越能力大、受力性能好、耐久性优越而且经济效益显著等优点，所以非常适合高速公路桥梁的建设。本此设计就单独的一座高速公路后张法预应力混凝土T型简支梁桥梁的上部结构及下部结构进行研究和设计，希望能以点带面的就桥梁设计方面进行研究。1工程概述11设计题目130M预应力混凝土T型简支梁桥设计12地质情况该工程位于成都平原上，地形平坦，地势地平，沿线分布较多的耕织土，粉砂，粉土，沿线地层简单，第四系地层广泛发育，地层分布从上到下依次为人工堆积层，新近沉积层，上部陆相层，成都平原地质十分坚硬，总的来说地质条件良好13设计资料1、设计荷载（1）道路等级公路一级（2）设计速度80KM/H（3）车道荷载2/510MKN（4）人群荷载32、桥梁净宽净8215M11M两车道3、坡度纵坡15，双向横坡24、截面形式分片式T梁5、地震烈度7度6、气温年最高月平均气温32度，最低温度4度7、材料混凝土上部结构预应力混凝土桥梁C50下部结构桥墩C30，桥台及基础C25钢筋预应力钢筋采用公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥梁设计规范（JTGD622004）的钢绞线，1860MPA。215PKF普通钢筋HPB335钢筋级钢14桥梁设计的基本要求桥梁是公路或城市道路的重要组成部分，特别是大、中桥梁对当地的政治、经济、文化等都具有中重要的意义。因此，应根据所设计桥梁的适用任务、性质和所在路线的远景发展需要、按照实用、经济和美观的原则进行总体规划和设计。与设计其他工程结构物一样，在桥梁设计中必须考虑以下各项基本要求。141使用上的要求桥上的行车道与人行道应保证车辆和行人的安全畅通，并要满足将来交通发展的需求。桥型、跨度大小和桥下净空应满足泄洪、安全通航或用通车要求。142经济上的要求桥梁设计应体现经济上的合理。桥梁方案的选择要充分考虑因地制宜和当地取材以和施工水平，方法等物质条件，力求在满足功能要求的基础上，使总造价和材料等消耗量最少，工期最短，提早投入使用。143结构和尺寸上的要求整个桥梁上部结构及其各部分构件，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。144施工上的要求桥梁结构应便于制造和架设。应尽量采用先进的工艺技术和施工机械，以利于加快施工速度，保证工程安全和施工质量等要求。145美观上的要求一座桥梁应具有优美的外形，应与周围的环境与景色相协调。同时也要和绿色环保的理念相结合，使用时对周边环境和生态不造成影响或者破坏。2方案比选21桥位概述该桥位于城市支路上，跨越一小沟。该桥长约30米，其路线标高与地面标高之差有65米。故在考虑桥型时要注意桥下净空与美观。在考虑工艺施工时，更注意不影响附近居民的生活。22方案一预应力简支T梁结构221预应力简支T梁结构立面图预应力简支T梁结构立面图如图21图21预应力简支T梁结构立面图222全桥主要尺寸本设计采用一跨，T梁全长2996M，高200M，现浇混凝土50CM，采用5片主梁，预制主梁采用C50混凝土，计算跨径2914M，桥面铺装采用10CMC30混凝土，面层用5CM厚的沥青混凝土。桥面布置，人行道宽15M，车行道8M。预应力筋为低松弛钢纹线。223预应力简之T梁结构特点1预应力混凝土梁式桥具有以下主要特点混凝土材料以砂、石为主，可以就地取材，成本较低；结构造型灵活，可根据使用要求浇铸成各种形状的结构；结构的耐久性和耐火性比较好，建成后维修费用较少；结构的整体性好，刚度较大，变性较小；可以采用预制方式建造，将桥梁的构件标准化，进而可以实现工业化生产；结构自重较大，自重耗掉大部分材料的强度，所以大大限制其跨越能力；预应力混凝土梁式桥可以有效利用高强度材料，并明显降低自重所占全部设计荷载的比重，既可以节省材料、增大其跨越能力，又可以提高其抗裂和抗疲劳的能力；预应力混凝土梁式桥所采用的预应力技术为桥梁装配式结构提供了最有效的拼装手段，通过施加纵向、横向预应力，使装配式结构集成整体，进一步扩大了装配式结构的应用范围。2由于采用预制构件，因而可以在预制场内批量生产。这样就便于统一生产管理并严格控制预制构件的尺寸。采用标准构件时更有利于技术操作，提高预制的速度，节约模板的用费。3由于在下部结构施工的同时便可以进行上部结构的预制，因而节约了施工的时间，加快了施工的速度，有利于提高经济效益。4整片梁的吊装就位只需要吊装设备，简支梁的预应力筋张拉可在工厂进行，而负弯矩的布置或张拉可在梁上或挂篮上进行，因此既减少了施工设备，又可避免造成地面障碍，在拥挤的市区或风景区以及城市立交桥等一些要求施工中不能中断交通的工程中特别适用。5避免采用大量的脚手架，可保护环境，节约用费。224预应力简支T梁结构经济性（1）造价材料费的估价由于目前缺乏经济指标的资料，而各地区的计算又不一致，故暂按材料用量来衡量。一片主梁的体积为24265M3，全桥总体积为121323M3，桥面铺装的垫层为10CM的防水混凝土，沥青混凝土的3CM，它们体积分别为29968M3、8988M3。（2）工期该桥梁采用预制T梁，对于本设计方案可以用上、下结构平行施工，可节约时间。（3）养护与组修在桥梁规定使用年限内维修费用的多少要考虑，预应力桥主梁裂缝不出现或很少，维修费用少。（4）舒适度由于只有一跨，桥面连续，施工接缝少，提高了行车速度和行车舒适度。23方案二钢筋混凝土非预应力简支T梁桥231钢筋混凝土桥立面图钢筋混凝土桥立面图如图22图22钢筋混凝土桥立面图232全桥主要尺寸本设计方案分两跨，每跨计算跨径1457M，主梁长1498M。主梁间距18M，梁高13M，全长2996M，每边人行道外悬02M。预制T梁采用C30混凝土，普通钢筋用HPB335钢筋级钢，桥面铺装采用10CM的C30防水混凝土。3CM沥青铺装。桥面布置为人行道15M，车行道8M。桥台采用2个直径为14M独立圆墩，其上是盖梁。233钢筋混凝土简支桥梁的特点1预应力混凝土梁式桥具有以下主要特征混凝土材料以砂、石为主，可就地取材，成本较低；结构造型灵活，可以根据使用要求浇铸成各种形状的结构；结构的整体性好，刚度较大，变性较小；可以采用预制方式建造，将桥梁的构件标准化，实现工业化生产；结构自重较大，自重耗掉大部分材料的强度，因而大大限制其跨越能力；2由于采用预制构件，因而可以在预制场内批量生产。这样则便于统一生产管理并严格控制预制构件的尺寸。采用标准构件时更有利于技术操作，提高预制速度，节约模板用费。3由于在下部结构施工的同时便可以进行上部结构的预制，因而节约了施工时间，加快了施工速度，有利于提高经济效益。4避免采用大量的脚手架，可保护环境，节约用费。5结构本身自重大，约占全部设计荷载，跨度越大则自重所占的比值更显著增大。6就地浇筋的钢筋混凝土桥施工工期长，支梁河横板耗损大7容易开裂，不利于养护234钢筋混凝土简支梁桥经济性（1）造价一片主梁体积03704176297M3，全桥的总体积为75564M3，桥面铺装10CMC30防水混凝土24472M3，3CM的沥青铺装73416M3，但中间桥墩费用极大（上部费用较少）。（2）该桥梁采用的预制T梁，对于不了方案可以用上、下结构平行施工，节约时间。（3）养护与维修容易开裂，维修费用高（4）舒适度施工缝比一跨的多，没有方案1的舒适度好。24方案确定钢筋混凝土与预应力T梁简支梁桥在我国都有相当的历史，技术相当成熟，两者都属于梁桥，其受力相同。表21方案比选表第一方案第二方案预应力简支T梁桥钢筋混凝土简支T梁桥梁高大小受力特点垂直荷载作用大，支座仅产生垂直反力，而无水平推力，T梁下缘是压应力或拉应力极小，不开裂垂直荷载作用下，支座仅产生垂直反力，而无水平推力，T梁下缘可能较大的拉应力，容易开裂技术成熟成熟结构自重重较重施工梁体采用预制，然后用架桥机架设，由于单片梁体自重较大，对架桥机要求高，现流部分宽度大，每跨桥所需粱数少，工作量小梁体采用预制，然后用架桥机架设，单片梁体自重较小，架设方便，但每块梁宽小，每跨桥所需的粱数少，工作量大，较简单使用安全安全安全美观好好经济混凝土，钢筋，原料可就地取材，成本较低。梁体自重体积较大，材料用量大混凝土，钢筋，原料可就地取材，成本较低。梁体自重体积较小，材料用量小，但加了一个桥墩和基础费用极大方案类型比较项目两种方案都属于简支梁桥，在我国发展历史很悠久了，技术力量雄厚、经济、实用、美观等方面相差不多，综合表21，选用预应力简支梁桥（一跨）3桥梁设计资料及上部构造布置31设计资料311桥梁跨径及桥宽标准跨径30M（墩中心距离）主梁全长2996M计算跨径2914M桥面净空8M215M312设计荷载公路级，人群荷载35KN/M2，结构重要性系数每侧的栏杆及人10行道构件重量的作用力为25KN/M。313环境桥址位于城市支路地区，跨沟桥，类环境条件，年平均相对湿度为75。314材料及工艺混凝土上部结构预应力混凝土桥梁C50下部结构桥墩C30，桩及基础C25预应力钢筋采用公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTGDGZ2004）中的152钢纹线，共用25根，配3束，5MPAFPK1860普通钢筋HPB335钢筋级钢钢筋混凝土桥梁；主钢筋及箍筋、斜筋HPB335钢筋级钢构造及架立钢筋R235级钢非预应力钢筋HRB400级钢筋，抗拉强度标准值。直径PAFSK30D12MM者，一律采用HRB335级钢筋，抗拉强度标准值，抗拉M5强度设计值。钢筋弹性横量均为。MPAFSD280MPAES5102315设计要求根据公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTGDGZ2004）要求，按A类预应力混凝土构件设计此梁。316施工方法施工方法按后张法施工，工艺制作主梁，采用内径70MM，外径75MM的预埋波纹管和夹片锚具，钢纹线采用TD双作用千斤顶两端同时张拉，主梁安装就位后现浇200MM宽的湿接缝。最后施工在100MM的防水混凝土为铺水层（施工于桥面上），防水混凝土再铺30MM沥青混凝土。317设计依据公路桥涵设计通用规范（JTJD602004）中华人民共和国交通部，2004，人民交通出版社公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTJD622004）中华人民共和国交通部，2004，人民交通出版社公路桥涵地基与基础设计规范（JTJ02485），中华人民共和国交通部，1985，人民交通出版社318基本计算数据基本计算数据如表31表31基本计算数据名称项目符号单位数据立方强度CUKFMPA50弹性模量EC345410轴心抗压标准强度CK324轴心抗压标准强度TF264轴心抗压设计强度CDPA224容许拉应力CKF70M短暂状态容许拉应力TA荷载标准组合容许压应力CKF50P162混凝土持久容许主压应6A1944力短期效应组合容许拉应力PCST8560MPA0状态容许主拉应力TKF158标准强度P1860弹性横量PEA5109抗拉设计强度DF1260最大控制应力为PK750M1395持久状态应为215标准荷载组合钢筋混凝土（主梁）1KN/M250沥青混凝土（铺装）2KN/M230防水混凝土（铺装）3KN/M240材料重度钢绞线4KN/M785钢束与混凝土的弹性横量比EPA无量纲量56532构造布置（上部结构）321横截面布置主梁间距与主梁片数主梁间距通常应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指标很有效，故在许可条件可适当加宽T梁翼板2000MM，由于宽度较大，为保证桥梁的整体受力性能，桥面板采用现浇混凝土刚性接头，因此加上此梁为预应力梁，主梁的工作截面有3种预应力孔道压浆前为一阶段，管道结硬后至湿接缝前为一阶段，湿接缝结硬后为一阶段。净8M215M的桥宽采用五片主梁。322主梁跨中截面主要尺寸拟订（中梁）（1）主梁高度预应力混凝土简支梁桥的主梁高度与其跨径之比通常在1/151/25，标准设计中高跨比约在1/181/19,当建筑高度不受限制时，增大梁高往往是较经济的方案。因为增大梁高往往是可以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，本设计取用2000MM的主梁高度是比较合适的。（2）主梁截面细部尺寸T梁翼板的厚度主要取决于桥面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受压的强度要求。本设计预制T梁的翼板厚度取用180MM，翼板根部加宽到280MM以抵抗翼缘根部较大的弯矩。预应力混凝土梁中腹板内主拉力较小，腹板厚度一般由布置预制孔管的构造决定，同时从小腹板本身的稳定性出发，腹板厚度不宜小于其高度的1/15，本设计腹板厚度取200MM。马蹄尺寸基本由布置预应力钢束的需要确定，设计实践表明，马蹄面积占截面积占截面总面积的1020为合适本设计考虑了主梁需要配置的钢束的需要，同时还根据公预规949条对钢束净距及预留管道的构造要求，初拟马蹄宽度460MM，高度250MM，马蹄与腹板交接处作三角过渡，高度130MM，以减小局部应力。（3）计算截面几何特征（中梁）图31内梁中梁跨中截面尺寸图本设计在计算几何特征时，采用AUTOCAD计算辅助绘图软件计算大毛截面和小毛截面的几何参数，具体的数据如表32所示，跨中截面尺寸如图31表32几何参数截面面积（）2CM形心轴至上缘距离（CM）惯性矩（）XI4CM大毛截面84596956710小毛截面809972253958注大毛截面形心至上缘距离CMASYIS569小毛截面形心至上缘距离27IS（4）检验截面效率指标（希望在05以上）上核心距离9365208459177XSYAIK下核心距离8637SXI截面效率指标5022093HKXS表明以初拟的主梁中梁跨中截面是合理的323横截面沿跨长的变化如图A3图所示，本设计主梁采用等高形式，横截面的下梁翼板厚度沿跨长度不变。在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，也为布置锚具的需要。马蹄和腹板部分为配合钢束弯起而从第三道横隔梁处向支点附近逐渐抬高，马蹄抬高到上翼缘板的下端，同时腹板宽度加宽到与马蹄同宽，为46CM。324横隔梁的设置模型实验结果表明，在荷载作用处的主梁弯矩横向分布，当该处有横隔梁时比较均匀，否则直接在荷载作用下的主梁弯矩很大。为减小队主梁设计起主要控制作用的跨中弯矩，在跨中设置一道横隔梁。本设计在桥跨中点，支点，及其他几处设横隔梁，具体尺寸布置见A3图。（本设计中共设5道横隔梁，其中跨中一道，四分点两道，支点处两道。横梁的间距为72M，为了计算方便，五道横隔梁的厚度取值相同取12CM（延高度不变），其高度以和下马蹄相交为准。4主梁作用效应计算41主梁尺寸主梁横截面如图41所示图41主梁横截面42主梁永久作用效应计算421永久作用集度1一期永久作用预制梁自重主梁自重主梁截面面积S08099主梁重力集度GS0809925202475KN/M横隔梁横隔梁截面面积S100505体积VSH10050501501507575M重量MV250150757537689KN总重量M总3768985150756KNGM总/（29965）100638KN/M预制梁永久作用集度2024751006382125388KN/M1G2二期永久作用现浇T梁翼板集度01025KN/045KN/M180G3M栏杆与人行道面积S1503011055重量M05529962258239KNGM/（29965）55KN/M铺装10CM混凝土铺装01824192KN/M5CM沥青铺装00582392KN/M将桥面铺装均摊给五片主梁G（19292）/5568KN/M边梁二期永久作用集度045555681163KN/M2G422永久作用效应如图所示，设X为计算截面离左支座的距离，并令LX主梁弯矩和剪力的计算公式GLM212）（Q（12）GL集度分布如图42，永久作用效应计算见表41图42集度表41永久作用效应表作用效应计算跨中50四分点250支点0弯矩（KNM）225593916919540一期剪力（KN）0154835309670弯矩（KNM）12344379258280二期剪力（KN）084725169449弯矩（KNM）349037626177820剪力（KN）023956047911943可变作用效应计算（修正刚性横梁法）431冲击系数和车道折减系数按桥规规定，结构的冲击系数与结构的基频有关，因此先要计算结构的基频，简支梁桥的基频可用下列公式估算3、冲击系数计算1）简支梁基频,2CEIFLMGGG结构跨中处每延米结构重力（N/M）经计算得039358202M4CI3288388KN/M12G查表得E345104MPA带入其他相关数据，从而算出HZMIELFC7213103288954512932310且15HZ37213HZ14HZ2）根据本桥的基频，可算出汽车荷载的冲击系数为1101767LNF00157122HZ按桥规当车道大于两车道，需要进行车道折减，三车道折减22，四车道折减33当折减后不得小于用两车道布载的计算结果。本设计按两车道设计，因此计算可变作用效应时无需进行车道折减432计算主梁的的荷载横向分布系数（1）跨中的荷载横向分布系数（）CM本桥的宽跨比。属于窄桥，桥的横向连接刚度较大，LB50271498跨中出按偏心压力法计算，其中N52222MAI1）第一片梁的影响线竖标值6045122IAN22115I2第二片梁的影响线竖标值30451222IAN2224I3第三片梁的影响线竖标值20451233IAN从而绘制出1、2、3号梁的横向影响线如图43所示（单位CM）图43偏心压力法计算荷载横向分部系数简图按横向最不利布置车轮荷载得到1、2、3号梁跨中位置处汽车、人群荷载作用下的横向分布系数如下A、第一片梁的跨中横系那个分布系数05503702400606112CQIM0675RB、第二片梁的跨中横系那个分布系数03750285022013050521CQI04375RMC、第三片梁的跨中横系那个分布系数40204312CQI20204CR（2）、支点的荷载横向分部系数计算（采用杠杆原理法进行计算，见0M图44所示）图44杠杆原理法计算荷载横向分部系数简图A、第一片梁的支点横向分布系数MOQ075/20375，MOR1375B、第二片梁的支点横向分布系数MOQ025085020065，210ORC、第三片梁的支点横向分布系数MOQ0150800300625，MOR0荷载横系那个分布系数汇总表，如表42所示表42横向分布系数汇总表1号梁2号梁3号梁荷载类别C0C0CM0车辆荷载06103750505065040625人群荷载06751375043750040433计算汽车荷载、人群荷载内力通过以上计算分析可知，第一片梁的横向分布系数最大，说明第一片梁在按最不利不在情况下，最危险。又因各片主梁的特性一致，所以只需对第一片梁进行弯矩、剪力计算。在内力计算时，对横向分布系数的取值做如下考虑计算弯矩时，均采用全跨统一的荷载横向分部系数；求支点截面剪力时，由于主要荷载集中在支CM点附近而应考虑支承条件的影响，考虑横行分布系数沿桥跨的变化影响（即从支点到第一根内横隔梁之间变化）公路级，105KN/KQ180180（29145）/（505）27656KNKP1）跨中弯矩（荷载横行分布系数取第一片梁数值进行计算，计算图如图45所示）QCQKMMPY1221061（1051/829142914276561/42914）23287769KNM0675351/8291429142507615KNMRCRQ图45跨中弯矩计算图2）支点剪力（荷载横行分布系数取第一片梁数值进行计算，计算图如图46所示）12PK331872KN105KN/MKQ因为，则QCM012KOQCQOXLXVPMA2914037561840375821021XXMADXV,取得4851036229AYLQOQKOQCKVMPYY83562016375028417350121457464KN2RCRORCRLAVMQQY0675352914/2485/213750675350833562393740KN图46支点剪力计算图434内力组合1）弯矩组合0GGQQCRMM101234903761423287769082507615772959174KNM2）剪力组合0GGQQCRVV10124791191414574640839374082308664KN435主梁弯矩主梁跨中的最大弯矩见前述内容，要绘制主梁弯矩包络图和剪力包络图，还需要计算主梁1/4跨处的最大弯矩、剪力和主梁跨中剪力等。1）跨中剪力计算（最不利位置在荷载只满布半跨结构上）QCQKKVMPY12210061（1051/829143318721/2）1519524KN0675351/8291486054KNRCRQ内力组合0GGQQCRVV1012014151952408860542223714KN21/4跨弯矩计算（计算简图如图47所示）A、恒载弯矩计算2103GML2/32（21253881163）2914291417451878KNMB、活载弯矩1QCQKMPY12210061（1053/3229142914276563/162914）17465827KNM0675353/32291429141880712KNMRCRMQ内力组合0GGQQCRM10121745187814（17465827081880712）47500809KNM图471/4跨弯矩计算图3）1/4跨剪力计算（计算简图如图48所示）1/4（21253881163）29142395591KN124GVLB、活载剪力计算Q12CQKKIMPY12210061（1059/32291412276563/4）2492758KN0675359/322914193622KNRCRVQ内力组合0GGQQCRV10122395591142492758081936226581427KN图481/4跨剪力计算图作用效应组合数据如表43所示表43作用效应组合表序号荷载类别跨中截面四分点截面支点截面MMAXVMAXMMAXVMAXVMAXKNMKNKNMKNKN一期永久作用2255939000001691954154835309670二期永久作用12344370000092582884725169449永久作用3490376000002617782239560479119汽车荷载标准值（含冲击力，U022）232877715195217465832492761457464汽车荷载标准值，（不含冲击力）19088341245511431625204325119464人群荷载标准值25076286051880711936239374作用长期效应组合100404）4354214532623265660329035542654作用短期效应组合100710）5077322957913807991401950602118承载能力极限状态下的基本组合12140814）7729592222371475008165814382308744横隔梁内力计算横隔梁自重较小，此处不计算，仅计算活载作用下横隔梁的内力。441绘制中横隔梁的内力影响线P1作用在1号梁轴上时（06，04）1211255RMDD0625204152125208P1作用在5号梁轴上时（020，0）1525DRM22515020252010P1作用在2号梁轴上时（04，03）1222155RMDD0425203152115201P1作用在3号梁轴上时（0202）1323312505RMDD022520215205206根据计算所得竖标值绘制中横隔梁的弯矩影响线，如图49所示。图49横隔梁弯矩及剪力影响线P1作用在计算截面以右时11IIVR右右，即P1作用在计算截面以左时11II左左，即442截面内力计算1）将求得的计算荷载在相应的影响线上按最不利荷载位置加载，得到OQP弯矩和剪力的最大值为12211198406ROQM877223KNM122111984（055037020）1OQVP右1637494KN2）对于承载能力极限状态内力组合，横隔梁恒载甚小，计算忽略不计0148772231228112KNMRM01416374942292492KN1V右443行车道板的计算1）恒载内力（以纵向1M宽板继续进行计算）A、每延米恒载G沥青G10031023069KN/MC40混凝土垫层G2013241312KN/M翼缘板自重G2023125575KN/M所以GG1G2G2956KN/MB、每米板宽的恒载内力05956080830592KNM205GLMG9560887648KNQ2车辆荷载计算查公路桥涵设计通用规范（JTGD602004）可知后轮着地A102M；B106M；A单个车轮作用时BB12H062003013092MAA12H022003013208212M02L作用在每米宽板条上的弯矩为41BLAPMSPMKN234908124301作用在每米宽板条上的剪力为APQSP61230注公路桥涵设计通用规范在计算T梁悬臂板冲击系数U取03B、两个车轮同时作用时BB12H062003013092MAA12HD02200301320814352M02L作用在每米宽板条上的弯矩为41BLAPMSPMKN74192085320APQSP853141经计算分析，当两个车轮同时作用在铰接悬臂板时活载的内力最大。3）内力组合M悬1012305921414742431KNM0SPQCQ悬1012876481425854671KN5预应力钢束估算及布置51预应力钢束数量估算根据公预规规定，预应力梁应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。以下就以跨中截面在各种效应组合下，分别按照上述要求对主梁所需的钢束进行估算，并以此确定主梁的配筋数量。按正常使用极限状态的应力要求估算钢筋数量主梁按全预应力混凝土构件设计，按正常使用极限状态作用效应组合计算时，截面不允许出现拉应力，根据此要求，钢筋预加力应满足8501850/PCXSCXPCXSPEEAWMEAN式中，CM37432477XCYIW为短期效应弯矩组合值，SMPXPAYE为预应力钢筋束截面重心到底缘的距离，可预先假定为20CM；PA计算得KN039PEN拟采用7152预应力钢绞线，单根钢绞线截面积14，一束钢绞线面积S2CM1PACM2，钢绞线抗拉强度标准值，张拉控制应力取8913MPAFPK186，预应力损失按张拉控制应力的20估算，则AFPKCON13956050所需预应力钢束数量为。取N4根65321PCONEAN52预应力钢束布置521跨中截面及锚固截面的钢束布置对于跨中截面，在保证布置预留管道构造要求的前提下，尽可能使钢束群重心的偏心距大些。采用70MM金属波纹管成孔，预留孔道直径为75MM，根据公预规911条规定，管道至梁底和梁侧净距不应小于3CM及管道直径的1/2。根据公预规949条规定，水平净距不应小于4CM及管道直径的06倍，在竖直方向可叠置。本设计采用70MM金属波纹管成孔，预留孔道直径为75MM。根据以上规定，跨中截面的细部构造如图51图51跨中细部构造图由此可直接得出钢束群重心至梁底距离为CMAY15420锚固端预应力钢束群重心到梁底距离CM789635P为保证预加力不使梁上下缘出现拉应力，应使预应力钢束群重心在梁截面上下核心以内，以下就对预应力钢束群重心进行复核。计算锚固端截面几何特性计算列于表51，锚固端几何特性计算列表如表51其中62480157394AISYSCM7920SXH上核心距CM9365208451XSYIK下核心距CASX86937CMSXPXKYMAKY说明钢束重心在截面核心范围内，钢束布置合理。表51锚固端几何特性面积AI到上缘距离YI对上缘静矩SI分块CM2CMCM3翼板3240929160三角承托911252025184528125腹板8372109912548117031259435532813522钢束起弯角和线形的确定确定钢束起弯角时，既要照顾到由其弯起产生足够的竖向预剪力，又要考虑到所引起的摩擦预应力损失不宜过大。为此，将端部锚固端截面分为上、下两部分，上部钢束的弯起角定为150，下部钢束弯起角定为。如图52O7为简化计算和施工，所有钢束布置的线形均为直线加圆弧，并且整根钢束都在同一竖直平面内。图52钢束起弯角和线性图523非预应力钢筋截面估算及布置按构件承载能力极限状态要求估算非预应力钢筋数量。在确定预应力钢筋数量后，非预应力钢筋根据正截面承载能力极限状态的要求来确定。设预应力钢筋和非预应力钢筋的合力点到截面底边的距离为A100MM，则有MAH190200先假定为第一类T形截面，有公式计算受压区高度，2XHBFMOCDOX即0478192047512620HBFMCDSSMHX150931040根据正截面承载力计算需要的非预应力钢筋截面面积，MFABASDPCS256130902624采用5根直径为26MM的HRB335级钢筋，提供的钢筋截面面积为，在梁底布置成一排，其间距为75MM，钢筋重心到底MSS0,26面的距离。如下图53图53非预应力钢筋布置图53钢束计算531计算钢束起弯点到跨中的距离首先计算锚固点到制作中线的距离CM86127TAN503）ACM32）4T61）参照图52计算钢束起弯点到跨中线的距离，计算列于表52表52弯起点到跨中距离计算弯起高度YY1Y2L1X3RX2X1钢束号CMCMCMCMCMCMCMCM11563623119771401352315351497990974443433621033106719412011591152111276546439816961345012193781100996275072548618188761502表中L1为弯起后直线段长度，由设计者自定，Y是锚固点到钢束起弯点的竖直距离，其余符号参见图74，表中各量的几何关系如下,SIN1LY12Y,COS3LXSIN2RX/2RIAY31其中，L计算跨径（CM）钢束弯起角度第I束钢束锚固点到支座中心线的水平距离（CM）。IA532计算控制截面钢束重心根据图74可以计算各计算截面预应力钢束重心的位置当计算截面在钢束近锚固端的直线段时，计算式为TAN50XYAPI当计算截面在钢束的曲线段时，计算式为COS10RPI24COSX其中，钢束在计算截面处的重心到梁底的距离PIA钢束弯起前到梁底的距离0圆弧段起弯点到计算点圆弧对应的夹角计算各计算截面钢束重心后，可计算截面钢束群的重心到梁底的距离，PA计算列于表53表53计算截面钢束位置及钢束重心位置截面钢束号X4半径RX4/RCOS0APIPA（CM145453235149790129309916142471920211127601312312四分点34050725480122322336925弯起高度Y弯起角度RADX5X5TAN0APIPACM1156026172123568942419271121030261722536037312128163支点3450012212521309522369205114821533预应力计算钢束长度预应力钢束长度为直线长度、曲线长度和梁端预留工作长度之和，结果列于表54。钢筋纵向布置如图54表54钢筋长度计算弯起半径弯起角曲线长度RS180直线长度1X直线长度L1有效长度21LXS预留长度钢束长度钢束号CMCMCMCMCMCMCM1351497915919752843433614029881776140312817762211127615550450681696112029748232140311482323（4）507254876194145761502100296183301403101833图54钢筋纵向布置图（单位CM）54钢束预应力损失计算根据公预规的规定，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括前期应力损失（钢束与管道壁的摩擦损失，锚具变形、钢束回缩引起的损失，分批张拉混凝土弹性压缩引起的损失）；后期预应力损失（钢绞线应力松弛引起的应力损失，混凝土收缩和徐变引起的应力损失），而梁内钢束的锚固应力和有效应力（永存应力）分别等于张拉应力扣除相应阶段的预应力损失。541预应力钢筋与管道壁间摩擦引起的应力损失1L按公预规622计算公式11KXCONLE式中预应力钢筋锚下的张拉控制应力（MPA）CON1395MPA075PKF预应力钢束与管道摩擦系数，取020管道每米局部偏差对摩擦的影响系数，取00015K从张拉端到计算截面曲线管道部分切线夹角之和（RAD）从张拉端到计算截面的管道长度MX各控制截面的计算结果见表55。1L表55管道摩擦损失计算表1LXKXKXE1L截面钢束号（）（RADMMPA115026171479300745300718100161215026171484200746000719100301跨中截面34701221147940046610045563473同理，可计算出其他控制截面处的值，各截面摩擦应力损失值的平1L1L均值的计算结果列于下表56，表56各截面摩擦应力损失值542预应力钢束由锚具变形、钢筋回缩引起的预应力损失按规范附录D02条，预应力曲线钢筋由锚具变形和钢筋回缩引起的考虑反响摩擦影响后的预应力损失按如下方法计算反响摩擦影响长度DPFLEL式中，锚具变形、钢筋回缩值（MM），按规范623条取L取6MM；L单位长度由管道引起的预应力损失，按下式计算DLD0其中，张拉控制应力；0预应力钢束扣除沿途摩擦损失后的锚固端应力；这里的锚固L端为跨中截面截面跨中4L支点平均值1L818527335042张拉端至锚固端的距离（MM）；L将各束预应力钢筋的反摩阻影响长度，列表计算于表57，MPAEP5109在反向摩擦影响长度内，距离张拉端X处的锚具变形、钢筋回缩预应力损失；FLL2FDL2在反向摩擦影响长度外，。0L57反摩阻影响长度计算表钢束编号CON（）MPA1L1LOLPAMMLOD/MPAFMM113951001611294839147930006771314621395100301129469914842000676131563413956347313315271479400042916514支点，四分点和跨中截面计算如表582L表58支点、四分点和跨中截面计算2L截面钢束MXLF2L平均值11479313146178002148421315617787FX跨中截面3（4）147941651414169147673817223131461780080202734