16m跨径设计计算书1

'黄淮学院本科毕业设计本科毕业设计 攀枝花菁河桥系院：建筑工程学院学生姓名：郭小伟学号：1037110321专业：土木工程年级：1003ZB完成日期：2012.05.20指导教师：李修忠75 黄淮学院本科毕业设计摘要预应力混凝土简支T形梁桥由于其具有外形简单，制造方便，结构受力合理，主梁高跨比小，横向借助横隔梁联结，结构整体性好，桥梁下部结构尺寸小和桥型美观等优点，目前在公路桥梁工程中应用非常广泛。本次毕业设计为一级公路桥设计，主梁就选用了后张法预应力混凝土简支T形梁。首先进行了桥型方案的比选，确定简支梁桥方案后，就其进行了结构设计，设计的主要内容有：拟定截面尺寸；计算控制截面的设计内力及其相应的组合值；估算预应力钢筋的数量并对其进行布置；计算主梁截面的几何特征值；计算预应力损失值；正截面和斜截面的承载力复核；正常使用极限状态下构件抗裂性及变形验算；持久状态下和短暂状态下构件截面应力验算。接着进行了简单的施工方法设计，包括施工前的准备，主要分项工程的施工方法设计，冬季和雨季的施工安排以及施工过程中的环境保护措施等。关键词：预应力；T形梁；方案比选；结构设计；施工方法75 黄淮学院本科毕业设计AbstractPrestressedconcreteT-shapedgirderbridgesareofmanyadvantages.Theyhavesimpleoutlinesandcanbefabricatedeasily.Theforcesthatactontheirstructuresarereasonable.Theratioofheightofgirderstospanofgirdersissmall.Inlandscapeorientationthegirdersareconnectedbyintersectinggirders.Thereforethewholestructureisofgoodentirety.Andtherearestillmanyothermerits,suchassmallsizeofinfrastructure,thebeautyofthistypeofbridgeandsoon.BecauseoftheseadvantagesthePCT-shapedgirderbridgesarenowwidelyappliedinhighwaybridgeprojects.Thepaperisaboutthedesignoffirstclasshighway.PosttensioningprestressedconcreteT-shapedgirderischosenasthemaingirderofthebridge.Intheprocessofthedesignofthebridge,thecomparisonofdifferenttypesofbridgeisdonefirstly.Afterthecomfirmationofthetypeofthebridge,thedesignofthestructureisdone,includingconfirmingthesizeofcrosssections,calculatingthedesignforcesofrestrainingsectionsandcombiningthemaccordingtoTheCriterion,estimatingtheamountofprestressedsteelsandarrangingthem,calculatingthegeometricaltraitsofcrosssectionsofgirders,calculatingthelossofprestress,checkingthecarryingcapacityofcrosssections,checkcomputationsoftheanticrackcapacityofthestructureanddeformationintheultimatestateofnormaluse,andthestressofcrosssectionrespectivelyinthestateoflastingloadandinthestateoftemporaryload.Afterallthework,nextisthedesignofconstructionmethod.Itincludesthepreparationbeforeconstruction,thedesignofconstructionmethodofsmallprojects,thearrangementsofconstructionintherainyseasonandinwinter,themeasurementsofprotectingenvironmentintheprocessofconstruction.Keywords:prestress;T-shapedgirder;comparionofdifferentschemes;thedesignofthestructure;constructionmethod75 黄淮学院本科毕业设计目录Ⅰ桥梁上部结构设计61引桥计算61.1设计资料61.1.1桥面净空61.1.2主梁跨径及全长61.1.3设计荷载61.1.4材料61.1.5计算方法61.1.6结构尺寸61.1.7设计依据71.2主梁的计算71.2.1跨中荷载弯矩横向分布系数（按G—M法）71.2.2横梁抗弯及抗扭惯矩81.2.3计算抗弯参数和抗弯参数91.2.4计算荷载弯矩横向分布系数影响坐标91.3作用效应计算131.3.1永久作用效应131.3.2永久作用效应计算141.3.3可变作用效应151.3.4可变荷载剪力效应计算171.4持久状况承载能力极限状态下截面设计、配筋与验算201.4.1配置主筋201.4.2持久状况截面承载能力极限状态计算211.4.3根据斜截面抗剪承载力进行斜筋配置211.4.4箍筋配置241.4.5斜截面抗剪承载能力验算251.5持久状况正常使用极限状态下裂缝宽度验算271.6持久状况正常使用极限状态下的挠度验算282主桥计算302.1设计资料302.1.1桥面净空302.1.2主梁跨径及全长302.1.3设计荷载302.1.4材料302.1.5施工工艺302.1.6设计依据302.2横截面布置312.2.1主梁间距与主梁片数312.2.2主梁跨中截面主要尺寸（图Ⅱ-1图Ⅱ-2）322.2.3检验截面效率指标3375 黄淮学院本科毕业设计2.2.4横截面沿跨长变化332.2.5横隔梁的设置342.3永久作用效应计算342.3.1永久作用集度342.3.2二期永久作用352.3永久作用效应352.3.1冲击系数和车道折减系数362.3.2计算主梁的荷载横向分布系数372.4预应力钢束的估算及其布置452.4.1跨中截面钢筋的估算和确定452.4.2其它截面钢束位置及倾角计算472.4.3钢束预应力损失估算512.5持久状况截面承载能力极限状态计算562.5.1正截面承载能力计算562.5.2斜截面承载力计算572.5.3斜截面抗弯承载力582.5.4持久状况下的混凝土主应力验算602.5.5抗裂性验算632.6支座计算682.6.1选定支座的平面尺寸682.6.2确定支座的厚度682.6.3验算支座的偏转692.6.4验算支座的抗滑稳定性6975 黄淮学院本科毕业设计Ⅰ桥梁上部结构设计1引桥计算1.1设计资料1.1.1.桥面净空净—8m+2×0.75m（挡石及防撞栏杆）1.1.2主梁跨径及全长标准跨径：l=16.00m(墩中心距离)；计算跨径：l=15.50m(支座中心距离)；主梁全长：l=15.96m（主梁预制长度）。1.1.3设计荷载公路—Ⅰ级。人群荷载取3KN/m。1.1.4材料钢筋：主筋用HRB335钢筋，其他选用R235钢筋；混凝土：标号C30。1.1.5计算方法极限状态法。1.1.6结构尺寸如图Ⅰ-1所示，全断面五片主梁，设五根横梁。图Ⅰ-1（尺寸单位：cm）75 黄淮学院本科毕业设计1.1.7设计依据（1）《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60—2004），简称《桥规》；（2）《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62—2004），简称《公预规》。(3)《公路小桥涵设计示例》刘培文周卫编著人民交通出版社2005年2主梁的计算1.2.1跨中荷载弯矩横向分布系数（按G—M法）主梁的的抗弯及抗扭惯矩和主梁界面的重心位置(图Ⅰ-2)：图1-2（单位：cm）h1=1/2（8+12）=10（cm）==42.14(cm)=(m)T形截面抗扭惯矩近似等于各个矩形截面的抗扭惯矩之和，即：=式中：——矩形截面抗扭惯矩刚度系数（见表Ⅰ-1）；，——相应各矩形的宽度和厚度。75 黄淮学院本科毕业设计表Ⅰ-1t/b10.90.80.70.60.50.40.30.20.1<0.1c0.1410.1550.1710.1890.2090.2290.2500.2700.2910.3121/3查表可知：/=0.10/2.00=0.050<0.1，=1/3/=0.20/（1.3-0.10）=0.167，内插得=0.40故==4.408（m）单位宽度抗弯及抗扭惯矩：=/b=7.240714/180=4.023(m/cm)=/b=4.408/180=2.45(m/cm)1.2.2横梁抗弯及抗扭惯矩翼板有效宽度λ计算（图Ⅰ-3）横梁长度取为两边主梁的轴线间距，即：l=4b=41.8=7.2(m)c==1.85(m)=100cm,=15cm=1.85/7.2=0.275根据比值可查表Ⅰ-2，求得：/=0.6995则=0.6995=1.294(m)求横梁截面中心位置：=图Ⅰ-3==0.21m横梁的抗弯和抗扭惯矩和：==3.2010(m)=，查表Ⅰ-1，有：=0.0285<0.1，查表得=1/3，但由于连续桥面得单宽抗扭惯矩只有独立板宽扁板者的一半，所以取=1/6。，=0.298。75 黄淮学院本科毕业设计故==1.547(m)表Ⅰ-20.050.100.150.200.250.300.350.400.450.50λ/0.9830.9360.8670.7890.710.6350.5680.5090.4590.416单位抗弯及抗扭惯矩：=/b=3.2010/385=0.832(m/cm)=/b=1.547/385=0.402(m/cm)1.2.3计算抗弯参数和扭弯参数==0.38式中：——桥宽的一半；——计算跨径。=（+）/2（因为混凝土膨胀系数很小，所以未计入横向收缩的影响）按《公预规》3.1.6条，取=0.42，则：=0.024，=0.1551.2.4计算荷载弯矩横向分布系数影响坐标已知0.38，查G—M图表，可得表Ⅰ-3中数值。表Ⅰ-3梁位荷载位置000.790.901.001.081.121.081.000.900.79b/41.721.521.351.251.110.910.650.390.18b/22.402.101.751.400.980.520.15-0.47-0.653b/43.342.772.101.490.920.38-0.18-0.59-1.08b1.671.082.911.600.820.15-0.53-1.08-1.6701.920.961.001.051.061.051.000.961.92b/41.061.071.081.101.040.980.900.830.78b/21.201.251.151.081.000.900.800.720.663b/41.511.381.221.050.940.830.780.700.62b1.751.521.281.050.720.930.830.700.6375 黄淮学院本科毕业设计用内插法求各梁位处横向分布影响线坐标值（图Ⅰ-4）图Ⅰ-4（尺寸单位：cm）1号、5号梁：=0.22号、4号梁：=0.63号梁：（系梁位在0点的值）列表计算各梁的横向分布影响线坐标值（表Ⅰ-4）各梁的横向分布影响线坐标值表Ⅰ-4梁号计算式荷载位置01号0.21.5581.4081.2321.0500.8960.8500.7900.7000.6223.0062.4321.8622.0001.5120.150.250.6881.198-=-1.448-1.024-0.63-0.95-0.6160.700.541.032-0.576-0.224-0.159-0.098-0.147-0.0950.0890.0840.160-0.0892.7822.2730.7641.8531.4170.0610.1660.5281.28775 黄淮学院本科毕业设计=/50.5560.4550.1530.3710.2830.0120.0330.1060.2572号0.61.1441.1781.1221.0881.0160.9320.8400.7640.7080.62.1281.8681.591.341.0320.6760.35-0.438-0.462-=-0.984-0.69-0.468-0.252-0.0160.2560.491.2021.242-0.153-0.107-0.073-0.039-0.0020.0400.0760.1860.1931.9751.7611.5171.3011.0300.636-0.624-0.624-0.66=/50.3950.3520.3030.2600.2060.127-0.1250.125-0.1323号=0.920.961.001.051.061.051.000.961.92=0.790.901.001.081.121.081.000.900.79-=0.130.060.00-0.03-0.06-0.030.000.060.130.0200.0090.00-0.005-0.009-0.0050.000.0090.0200.920.9091.001.0751.1111.0751.0000.9090.92=/50.1840.1820.200.2150.2220.2150.2000.1820.184绘制横向分布影响线图（图Ⅰ-5）求横向分布系数。按照《桥规》4.3.1条和4.3.5条规定：汽车荷载距人行道边缘距离不小于0.5m，人群荷载3kN/m.各梁横向分布系数：公路—Ⅰ级：75 黄淮学院本科毕业设计图Ⅰ-5（尺寸单位：cm）=（0.502+0.260+0.164-0.010）=0.458=（0.370+0.289+0.202+0.029）=0.445=（0.183+0.219+0.202+0.16）=0.382人群荷载：=0.574=0.366=0.1542梁端剪力横向分布系数计算（按杠杆法）公路—Ⅰ级：=1/2×0.858=0.429=1/21.00=0.500=1/2（1.00+0.328）=0.66475 黄淮学院本科毕业设计人群荷载：=1.338=-0.3983作用效应计算1.3.1永久作用效应(1)永久荷载假定桥面构造各部分中立平均分配给主梁承担，计算见表Ⅰ-5。钢筋混凝土T形梁桥永久荷载计算表Ⅰ-5构件名构件简图尺寸（mm）单元构件体积及计算公式重度（）每延米重力（）主梁0.4022510.05横隔梁中梁∣边梁251.920.95桥面铺装沥青混凝土：0.061.8=0.108混凝土垫层:0.081.8=0.14423242.4843.45675 黄淮学院本科毕业设计人行道部分缘石：2.50.320.15=0.120支撑梁：21.040.220.15=0.069人行道梁A：0.850.240.14=0.058人行道梁B：0.850.240.14=0.028人行道板：0.850.062.50=0.13镶面帖：0.850.022.5=0.043栏杆柱：1.00.180.14=0.025扶手：22.360.080.12=0.04523252525251825252.761.731.430.713.190.770.631.13各梁的永久荷载汇总于表Ⅰ-6。各梁的永久荷载（单位：kN.m）表Ⅰ-6梁号主梁横梁铺装层栏杆及人行道合计1（5）10.050.955.942.53516.942（4）10.051.925.941.6917.91310.051.925.941.34217.911.3.2永久作用效应计算影响线面积计算见表Ⅰ-7。影响线面积计算表Ⅰ-7项目计算面积影响线面积=75 黄淮学院本科毕业设计===永久作用效应计算见表Ⅰ-8。永久作用效应计算表Ⅰ-8梁号M1/2(KN.m)M1/4(KN.m)Q0(KN)qw0qw0qw0qw0qw0qw01（5）16.9430.03508.7116.9422.52381.4916.947.75131.292（4）17.9130.03537.8417.9122.52403.3317.917.75138.80317.9130.03537.8417.9122.52403.3317.917.75138.801.3.3可变作用效应(1)汽车荷载冲击系数简支梁的自振频率为：=7.187（Hz）介于1.5Hz和14Hz之间，按《桥规》4．3．2条规定，冲击系数按照下式计算：(2)公路—Ⅰ级均布荷载，集中荷载及其影响线面积（表Ⅰ-9）按照《桥规》规定，公路—Ⅰ级均布荷载=10.5，集中荷载当跨径≤75 黄淮学院本科毕业设计5m时为180，≥50m时为360。本梁为跨径16m，故取=222。公路—Ⅰ级及其影响线面积表Ⅰ-9项目顶点位置（）（）处10.522230.03处10.522222.52支点处10.52227.75处10.52221.938可变作用（人群）（每延米）：=30.75=2.25(3)可变作用效应计算公路—Ⅰ级产生的弯矩（单位：kN.m）表Ⅰ-10梁号内力（1）1+（2）（3）（4）（5）（6）弯矩效应（1）（2）[（3）（4）+（5）（6）]10.4580.4581.332810.530.0322.522224.8753.656853.10639.7820.4450.4451.332810.530.0322.522224.8753.656828.8921.6230.3820.3821.332810.530.0322.522224.8753.656711.54633.61人群产生的弯矩(单位:kN.m)表Ⅰ-11梁号内力（1）（2）（3）弯矩效应（1）（2）（3）10.5742.2530.0322.5238.7829.0875 黄淮学院本科毕业设计20.3662.2530.0322.5224.7318.5530.1542.2530.0322.5210.417.80基本荷载组合：按《桥规》4．1．6条规定，永久作用设计值效应与可变作用设计值效应的分项系数为：永久荷载作用分项系数：=1.2；汽车荷载作用分项系数：=1.4；人群荷载作用分项系数：=1.4。弯矩基本组合表（单位:kN.m）表Ⅰ-12梁号内力永久荷载人群汽车①②③④⑤1508.71381.4938.7829.08853.10639.781663.391247.442537.84403.3324.7318.55828.89621.621650.021237.543537.84403.3310.417.80711.54533.611487.901115.81注：——桥梁结构重要性系数，取0.9。——与其它可变荷载作用效应的组合系数，取0.8。1.3.4可变荷载剪力效应计算计算可变荷载剪力效应应计入横向分布系数沿桥跨变化的影响。通常分两步进行，先按跨中的由等代荷载计算跨中剪力效应；再用支点剪力荷载横向分布系数并考虑支点至为直线变化来计算支点剪力效应。剪力计算时，按照《桥规》75 黄淮学院本科毕业设计4.3.1规定，集中荷载标准值P需乘以1.2的系数。①跨中剪力的计算（见表表Ⅰ-13和表Ⅰ-14）公路—Ⅰ级产生的跨中剪力(单位：kN)表Ⅰ-13梁号内力（1）1+（2）（3）（4）（5）（6）弯矩效应（1）（2）[（3）（4）+（5）（6）]10.4581.332810.51.938266.40.593.7320.4451.332810.51.938266.40.590.7430.3821.332810.51.938266.40.578.18人群荷载产生的跨中剪力（单位：kN）表Ⅰ-14梁号内力（1）（2）（3）弯矩效应（1）（2）（3）10.5742.251.9382.50320.3662.251.9381.59630.1542.251.9380.672②支点剪力的计算（见表Ⅰ-15～表Ⅰ-17）计算支点剪力效应的横向分布系数的取值为：、支点处按杠杆法计算的、按跨中弯矩的横向分布系数（同前）、支点～处在和之间按照直线变化（图Ⅰ-6）75 黄淮学院本科毕业设计图Ⅰ-6支点剪力效应计算式为：式中：——相应于某均布活载作用处的横向分布图纵坐标；——相应于某均布活载作用的数值；——相应的某集中活载的数值。人群均布荷载产生的支点剪力效应计算式为：式中：——跨中横向分布系数；——支点处横向分布系数。梁端剪力效应计算：汽车荷载作用下如图Ⅰ-6所示，计算结果如表Ⅰ-15公路—I级产生的支点剪力效应计算表（单位:kN）表Ⅰ-15梁号剪力效应（）75 黄淮学院本科毕业设计1231.328266.41.00.938+10.5(15.5/20.458-0.7515.5/40.2580.5-0.2515.5/80.2582/3)=282.34266.41.00.5+10.5(15.5/20.445+0.7515.5/40.0150.5)+0.2515.5/80.0152/3=169.65266.41.00.639+10.5(15.5/20.397+0.7515.5/40.2420.5)+0.2515.5/80.2422/3=284.74376.30226.11379.50人群荷载作用如图图Ⅰ-7，计算结果如表Ⅰ-16所示。图Ⅰ-7①剪力效应基本组合由表Ⅰ-15可知：剪力效应以3号梁（最大）控制设计。可变作用产生的支点剪力计算表（单位：kN）表Ⅰ-16梁号123公式计算值1/215.50.6813+1/815.5(1.486-0.681)30.917=15.0931/215.50.3823+1/815.5(-0.486-0.382)30.917=3.1911/215.50.1463+1/815.5(0-0.146)30.917=1.962剪力效应组合表（单位：kN）表Ⅰ-17梁号剪力效应永久荷载人群汽车1142.3815.093239.88414.5975 黄淮学院本科毕业设计02.969117.84122.522149.143.191287.22456.6101.666105.94108.893149.141.962223.48388.8100.63774.8576.25注：——桥梁结构重要性系数，取0.9。——与其它可变荷载作用效应的组合系数，取0.8。4.持久状况承载能力极限状态下截面设计、配筋与验算1.4.1配置主筋由弯矩组合表Ⅰ-12可知，1号梁值最大，考虑到施工方便，偏安全的一律按1号梁设计弯矩进行配筋。主梁尺寸如图Ⅰ-7.①确定翼缘板的有效计算宽度a、简支梁计算跨径的为：b、主梁中心距为1800mmc、综上所述：取翼缘板的有效计算宽度为=1.78m。②判断T形截面类型已知：MPa280MPa1.39MPa设c=30cm则则中性轴在翼缘内，属于第一类T型梁，应按照的矩形截面进行设计。③计算主钢筋数量截面混凝土受压区高度75 黄淮学院本科毕业设计并且。受拉钢筋截面面积选取832钢筋。钢筋叠高层数为4层，采用焊接钢筋骨架形式，布置图如图1—8所示。混凝土保护层厚度c取32mm，钢筋间横向净距：，并且1.25d=。故均满足构造要求。图Ⅰ-8（尺寸单位：mm）由钢筋布置图得：=1.802KNm，故为第一类T型截面。正截面抗弯承载力又%>%=0.22%>0.2％故正截面复核验算满足要求，即设计安全。1.4.2腹筋配置①截面尺寸检查75 黄淮学院本科毕业设计根据构造要求，梁最底层钢筋232通过支座截面，支点截面的有效高度为：故截面尺寸符合设计要求。斜截面的配筋的计算图式。按《公预规》5．2．6条与5．2．11条规定：①最大剪力取用梁高一半处截面的数值，其中混凝土与箍筋共同承担不小于60%，弯起钢筋承担不大于40%；②计算第一排弯起钢筋时，取用距支座中心处由弯起钢筋承担的那部分剪力值；③计算以后每一排弯起钢筋时，取用前一排弯起钢筋点处由弯起钢筋承担的那部分剪力值。弯起钢筋配置计算图式如图Ⅰ-9所示。图Ⅰ-9(尺寸单位：cm)由内插可得：距梁高处的剪力效应为：=579.32KN，其中：相应各排弯起钢筋位置与承担的剪力值见表Ⅰ-17.相应各排弯起钢筋位置与承担的剪力值表Ⅰ-17斜筋排次弯起点距支座中心的距离m承担的剪力值kN11.15109.8222.2770.1575 黄淮学院本科毕业设计33.3531.89(2)各排弯起钢筋的计算，按《公预规》5．2．7条规定,与斜截面相交的弯起钢筋的抗剪承载能力（KN）按下式计算：式中：——弯起钢筋的抗拉设计强度；——在一个弯起钢筋平面内的弯起钢筋的总面积；——弯起钢筋与构件纵向轴线的夹角。相应的各排钢筋弯起钢筋的面积按下式计算：式中：=280，=45，=0.75。则每排钢筋的面积为：弯起：在近跨中处，增设辅助斜筋。按《公预规》5．2．11条规定，弯起钢筋的弯起点，应设在抗弯强度计算不需要该钢筋的截面以外不小于，满足要求。(3)主筋弯起后持久状况承载能力极限状态正截面承载能力校核：计算每一弯起截面的抵抗弯矩时，由于钢筋根数不同，其钢筋的重心亦不相同，则有效高度大小不同，现进行估算。钢筋的抵抗弯矩为：75 黄淮学院本科毕业设计1.4.4箍筋配置按《公预规》5．2．11条规定，箍筋间距的计算公式：式中：——异形弯矩影响系数，取；——受压翼缘的影响系数，取；——距支座中心处截面上的计算剪力；——同一截面上箍筋的总截面面积；——箍筋的抗拉设计强度；——混凝土和钢筋的剪力分担系数，取。选用双肢箍筋，则面积；距支座中心处的主筋为，，，计算剪力。代入公式，可得:选用根据《公预规》9.3.13条规定，在支座中心向跨径方向长度不小于1倍梁高范围内，箍筋间距不宜大于100mm。综上所述，全梁箍筋的配置为双肢箍筋：由支点至距支座中心2.27m处，为10cm，其余地方箍筋间距为20cm。则配筋率分别为：当=10cm时：当=20cm时：均大于规范规定的最小配筋率：R235钢筋不小于0.18%的要求。1.4.5斜截面抗剪承载能力验算按《公预规》5．2．6条规定，斜截面抗剪强度验算位置为：(1)距支座中心（梁高一半）处截面；75 黄淮学院本科毕业设计(2)受拉区弯起钢筋弯起点处的截面；(3)锚于受拉区的纵向主筋开始不受力处的截面；(4)箍筋数量或间距有变化改变处的截面；(5)受弯构件腹板宽度改变处的截面。因此，本桥主梁斜截面抗剪斜截面强度的验算截面如图Ⅰ-10所示。图Ⅰ-10（单位：cm）(1)距支座中心（梁高一半）处截面1-1，；(2)距支座中心1.2m处截面2-2，相应的；(3)距支座中心2.3m处截面3-3，相应的；(4)距支座中心3.4m处截面4-4，相应的；按《公预规》5．2．7条的规定：受弯构件配有箍筋和弯起钢筋时，其斜截面抗剪强度验算公式为：式中：——斜截面内混凝土与箍筋共同的抗剪能力；——与斜截面相交的普通弯起钢筋的抗剪能力；——斜截面内在同以弯起平面的普通弯起钢筋的截面面积。斜截面水平投影长度C按下式计算：式中：——斜截面受压端正截面处的剪跨比。近似取，即：75 黄淮学院本科毕业设计由C值内插求得各个截面顶端处的最大剪力和相应的弯矩，按《公预规》取，。斜截面1-1：截割一组弯起钢筋，纵向钢筋含筋率。斜截面2-2：截割一组弯起筋,纵向钢筋含筋率，）斜截面3-3：截割二组弯起钢筋，纵向钢筋含筋率，）斜截面4-4：截割二组弯起钢筋，纵向钢筋含筋率，经验算，斜截面抗剪承载力满足要求。1.5持久状况正常使用极限状态下裂缝宽度验算按《公预规》6．4．3条的规定，最大裂缝宽度按下式计算：75 黄淮学院本科毕业设计式中：——考虑钢筋表面形状的系数，取。——考虑荷载作用的系数，长期荷载作用时，，其中为长期荷载效应组合下的内力，为短期效应组合计算的内力；——与构件形式有关的系数，取；——受拉钢筋在使用荷载作用下的应力，按《公预规》6．4．4条公式计算：取1号梁的弯矩组合效应相结合：短期效应组合：=797.08+0.7783.96+66.3=1412.15长期效应组合：=1137.18选短期组合时,钢筋应力：代入公式得满足《公预规》6．4．2条的要求。但是，还应满足《公预规》9．3．8条规定，在梁腹高的两侧设置直径为的纵向防裂钢筋，以防止产生裂缝。选用，则介于0.00120.002之间，可以选用。1.6持久状况正常使用极限状态下的挠度验算按《公预规》6．5．1条和《公预规》6．5．2条规定：75 黄淮学院本科毕业设计式中：——全截面（不考虑开裂）换算截面重心轴以上部分对重心轴的面积矩；——换算截面中性轴T梁顶面的距离。代入数据并化简解方程得：全截面对重心轴的惯性矩：全截面抗裂边缘弹性抵抗矩：为开裂截面的惯性矩，按下式计算：代入数据后得：=4.5997将所有数据代入公式后得：根据上述的计算结果，结构的自重弯矩为645.95。公路—Ⅰ级可变荷载；，跨中横向分布系数；人群荷载，跨中横向分布系数。永久作用：可变作用（汽车）：75 黄淮学院本科毕业设计可变作用（人群）：式中：——作用短期效应组合的频遇值系数，对汽车，对人群。根据《公预规》6.5.3条规定，当采用C40以下混凝土时，挠度长期增长系数，施工中可以通过预拱度消除永久作用挠度，则：挠度符合规范的要求。75 黄淮学院本科毕业设计2主桥计算2.1设计资料2.1.1桥面净空净—8m+2×0.75m人行道。2.1.2主梁跨径及全长标准跨径：l=35m(墩中心距离)；计算跨径：l=34m(支座中心距离)；主梁全长：=34.96m（主梁预制长度）。2.1.3设计荷载公路—Ⅰ级，荷载—Ⅰ级。人群荷载取3KN/m；每侧人行栏、防撞栏的作用力分别为1.52KN/m和4.99KN/m.2.1.4材料钢筋：主筋用HRB335钢筋，其它选用R235钢筋；混凝土：标号C50，栏杆及桥面铺装用C30。2.1.5施工工艺后张法部分预应力施工，采用内径70外径77的预埋波纹管和夹片锚具。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》（JTCD62——2004）的钢绞线，。普通钢筋直径大于和等于12的采用HRB335，直径小于12的均用R235钢筋。2.1.6设计依据（1）交通部颁《公路工程技术标准》（JTGB01—2003），简称《标准》；（2）交通部颁《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60—2004），简称《桥规》；（3）交通部颁《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62—2004），简称《公预规》。75 黄淮学院本科毕业设计2.2横截面布置2.2.1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，故在许可条件下应适当加宽T梁翼板。本桥主梁翼板宽度为1800mm，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，因此主梁的工作截面有两种：预施应力、运输、吊装阶段的小截面(b=1400mm)和运营阶段的大截面(b=1800mm)。净—8m+20.75m的桥宽选用五片主梁，如图II—1所示。基本计算数据见表Ⅱ—1。基本计算数据表Ⅱ—1名称项目符号单位数据混凝土立方强度弹性模量轴心抗压标准强度轴心抗拉标准强度轴心抗压设计强度轴心抗拉设计强度5032.42.6522.41.83短暂状态容许压应力容许拉应力20.721.757持久状态标准荷载组合：容许压应力容许主压应力短期效应组合：容许拉应力容许主拉应力16.219.4401.59钢绞线标准强度弹性模量抗拉设计强度最大控制应力186012601395持久状态应力：标准荷载组合1209材料重度钢筋混凝土沥青混凝土钢绞线25.023.078.5钢束与混凝土的弹性模量比无量纲5.65注：本桥在混凝土强度达到C40时开始张拉预应力钢束，和75 黄淮学院本科毕业设计分别表示钢束张拉时混凝土的抗压、抗拉标准强度，则，。2.2.2主梁跨中截面主要尺寸（图Ⅱ-1图Ⅱ-2）预应力混凝土简支梁桥的主梁高度与其跨径之比通常在1/15~/25，标准设计中高跨比约在1/18~1/19。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。综上所说，本桥取用1800mm的主梁高度是比较合适的。在预应力混凝土梁中腹板内主拉应力较小，腹板厚度一般由布置预制孔管的构造决定，同时从腹板本身的稳定条件出发，腹板厚度不宜小于其高度的1/15.本桥腹板厚度取190mm。75 黄淮学院本科毕业设计图Ⅱ-2（尺寸单位：mm）跨中截面几何特性计算表表Ⅱ—2分块名称分块面积分块面积形心至上缘距离分块面积对上缘静矩分块面积的自身惯矩分块面积对截面形心的惯矩（1）（2）（3）=（1）（2）（4）（5）（6）=（1）（7）=（4）+（6）翼板27007.5202505062562.811065175910702384三角承托50018.3339166.52777.77851.97713518041353582腹板2660852261004344566.667-14.695740184912685下三角270155418503375-84.6919365471939922马蹄1375167.5230312.571614.58-97.191298810713059722750552767931974295小毛截面翼板21007.5157503937562.8197876659627040三角承托50018.3339156.52787.77851.97716496771652455腹板2660852261004344666.667-14.692256134572280下三角270155418503375-84.6916948961699271马蹄1375167.5230312.572614.58-97.1911569790115414056905523179295904512.2.3检验截面效率指标上核心距：75 黄淮学院本科毕业设计下核心距：截面效率指标：表明跨中截面尺寸合理。2.2.4横截面沿跨长变化本设计主梁采用等高形式，横截面的T梁翼板厚度沿跨长不变。梁端部区段由于锚头集中作用二引起较大的局部应力，也为布置锚具的需要，在距梁端2080范围内将腹板加厚到与马蹄同宽。马蹄部分为配合钢束弯起而从六分点处（第一道横隔梁处）开始向支点逐渐抬高，在马蹄抬高的同时腹板宽度亦开始变化。(2)横隔梁能使荷载的横向分布更加合理。为了减小对主梁设计起主要控制作用的跨中弯矩，在跨中位置设置一道中横隔梁，该设计中，桥梁跨度较大，还在桥跨中点、三分点、六分点、支点处设置了横隔梁，全跨共七道横隔梁，间距为650。端横隔梁的高度与主梁同高，厚度为上部26,下部24；中横隔梁的高度为205，厚度为上部18，下部16。2.2.5横隔梁的设置本设计在桥跨中点和三分点、六分点、支点处设置七道横隔梁，其间距为5.7m。端横隔梁的高度与主梁同高，厚度为上部260mm，下部240mm；中横隔梁高度为1550mm，厚度为上部180mm，下部160mm。详见图Ⅱ-1所示。2.3永久作用效应计算2.3.1永久作用集度(1)预制梁自重①跨中截面段主梁的自重（六分点截面至跨中截面，长11.4m）：G(1)=0.73375×25×8.5=155.8（KN）②马蹄抬高到腹板变宽段（长5m）G(2)=(1.2+0.73375)×7×25/2=169.2（KN）③支点段梁的自重G(3)=1.2×25×1.98=59.4（KN）75 黄淮学院本科毕业设计④边主梁的横隔梁中横隔梁的体积0.17×（1.4×0.7-0.5×0.1×0.5-0.5×0.15×0.175）/2=0.16()同理算得端横隔梁的体积为0.2795则G(4)=(1.5×0.16+1×0.26)×25=12.5()根据以上数据，得到预制梁永久作用集度对边梁g1=（155.8+169.2+59.4+12.5）×17.48=22.7（）⑤预制梁永久作用集度2.3.2二期永久作用1.现浇T梁翼板集度2.边梁现浇部分横隔梁一片中横隔梁（现浇部分）体积：一片中横隔梁（现浇部分）体积：故：3.铺装8cm混凝土铺装：5cm沥青铺装：若将桥面铺装均摊给五片主梁，则：④栏杆一侧人行栏：一侧防撞栏：4.99）若将两侧人行栏均摊给五片主梁，则：75 黄淮学院本科毕业设计⑤边梁二期永久作用集度：2.3永久作用效应如图Ⅱ-3所示，设为计算截面离左支座的距离，并令。主梁弯矩和剪力的计算公式分别为：图Ⅱ-3永久作用计算表见表Ⅱ—3表Ⅱ—3作用效应跨中L/4截面变化点截面支点一期弯矩（）3280.152451.6538.670.0000剪力（）0.0000192.95350.47385.9二期弯矩（）14321074235.160.0000剪力（）0.000084.23152.61168.4775 黄淮学院本科毕业设计弯矩（）4812.153525.6773.830.0000剪力（）0.0000273.19503.08554.3703.可变作用效应计算（修正刚性横梁法）2.3.1冲击系数和车道折减系数按《桥规》4．3．2条规定，结构的冲击系数与结构的基频有关。简支梁的自振频率为：=3.26（Hz）其中：介于1.5Hz和14Hz之间，冲击系数按照下式计算：2.3.2计算主梁的荷载横向分布系数1.0跨中的荷载横向分布系数图2-4计算图（尺寸单位：mm）由于桥跨内设七道横隔梁，具有可靠的横向联系，且承重结构的长宽比为：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。75 黄淮学院本科毕业设计2.计算主梁抗扭惯矩对于T形梁截面，抗扭惯矩可近似按下式计算：式中：——矩形截面抗扭惯矩刚度系数（见表Ⅰ-1）；，——相应各矩形的宽度和厚度；——梁截面划分成单个矩形截面的个数。对于跨中截面，翼缘板的换算平均厚度：马蹄部分的换算平均厚度：计算表表Ⅱ—4分块名称/翼缘板18017.810.11243.38385腹板129.7196.8260.11842.75424马蹄5532.51.69230.201003.9611210.6638③修正抗扭修正系数因主梁的间距相同，则得：式中：；；；，，，，；。④计算得修正系数：按修正的刚性横梁法计算横向影响线竖坐标值式中：，。计算所得值列于表Ⅱ—575 黄淮学院本科毕业设计值表Ⅱ—5梁号105320.3660.20.034-0.13220.3660.2830.20.1170.03430.20.20.20.20.2⑤计算荷载横向分布系数1号梁的横向影响线和最不利布载（如图Ⅱ-4）图2-4计算图（尺寸单位：mm）图Ⅱ-4可变作用（汽车公路—Ⅰ级）：设影响线零点离1号梁轴线的距离为，则：解得=5.77m两车道：可变作用（人群）：75 黄淮学院本科毕业设计⑥支点截面的荷载横向分布系数如图Ⅱ-5，按杠杆原理法绘制荷载横向分布系数影响线并进行布载，1号梁可变作用的横向分布系数计算如下：图Ⅱ-5可变作用（汽车）：可变作用（人群）：横向分布系数汇总（见表Ⅱ—6）表Ⅱ—6可变作用类别公路—Ⅰ级0.5020.334人群0.5691.222(3)车道荷载的取值根据《公预规》4．3．1条，公路—Ⅰ级的均布荷载标准值和集中荷载标准值为：计算弯矩时：计算剪力时：75 黄淮学院本科毕业设计(4)计算可变作用效应在可变作用效应计算中：支点处横向分布系数取，从支点至第一根横梁段，横向分布系数从直线过度到，其余梁段均取。①求跨中截面的最大弯矩和最大剪力计算跨中截面最大弯矩和最大剪力采用直接加载求可变作用效应，跨中截面作用效应计算图式如图Ⅱ-6，计算公式为：图Ⅱ-6式中：——所求截面汽车（人群）标准荷载的弯矩或剪力；——车道均布荷载标准值；——车道集中荷载标准值；——影响线上同号区段的面积；——影响线上最大坐标值。可变作用（汽车）标准效应：可变作用（汽车）冲击效应：75 黄淮学院本科毕业设计可变作用（人群）效应：②求四分点截面的最大弯矩和最大剪力图Ⅱ-7为四分点截面作用效应的计算图式。图Ⅱ-7可变作用（汽车）标准效应：可变作用（汽车）冲击效应：可变作用（人群）效应：75 黄淮学院本科毕业设计③求变化点截面的最大弯矩和最大剪力图Ⅱ-8为刚束变化点截面作用效应的计算图式。由于本桥中该处有预应力筋锚固，应力有突变，是控制截面，位置离支座中心1.4444cm。图Ⅱ-8可变作用（汽车）效应：计算变化点截面汽车荷载产生的弯矩和剪力时，应特别注意集中荷载的作用位置，集中荷载若作用在计算截面，虽然影响线纵坐标最大，但其对应的横向分布系数较小，荷载向跨中方向移动，就会出现相反的情况。因此应对两个截面进行比较，即影响线纵坐标最大截面（变化点截面）和横向分布系数达到最大值的截面（第一根横梁处截面），然后取一个最大的作为所求值。通过比较，集中荷载作用在第一根横梁处为最不利情况，结果如下：75 黄淮学院本科毕业设计可变作用（汽车）冲击效应：可变作用（人群）效应：④求支点截面的最大弯矩和最大剪力图Ⅱ-9为支点截面作用效应的计算图式。图Ⅱ-9可变作用（汽车）效应：可变作用（汽车）冲击效应：75 黄淮学院本科毕业设计可变作用（人群）效应：4.主梁作用效应组合根据《公预规》4．1．64．1．8条规定，根据可能同时出现的作用效应选择了三种最不利效应组合：短期效应组合、标准效应组合和承载能力极限状态基本组合。主梁作用效应组合表Ⅱ—7序号荷载类别跨中截面四分点截面变化点截面支点　　　　　　　(1)第一期永久作用3168.8902376.66186.41452.11345.19372.81(2)第二期永久作用1271.60953.7074.80181.42138.52149.60(3)总永久作用=（1）+（2）4440.4903330.36261.21633.53483.71522.41(4)可变作用（汽车）公路—Ⅰ级2033.57112.521523.02185.70292.99226.38235.73(5)可变作用（汽车）冲击392.4821.72293.9435.8456.5543.6945.50(6)可变作用（人群）260.397.66318.4316.7351.5832.5436.24(7)标准组合=（3）+（4）+（5）+（6）7126.93141.905465.75499.481034.65786.32839.88(8)短期组合=（3）+0.7*（4）+（6）6124.3886.424714.90407.93890.20674.72723.66(9)极限组合=1.2*（3）+1.4*[（4）+（5）]+1.12*(6)9016.69196.526896.82642.351307.36940.391061.202.4预应力钢束的估算及其布置2.4.1跨中截面钢筋的估算和确定根据《公预规》规定，预应力梁应满足正常使用极限状态的盈利要求和承载能力极限状态的强度要求。由表Ⅱ—2可知主梁跨中截面的几何性质（初估）：，，，（为预应力钢筋重心至梁截面重心的距离），（为截面对主梁上缘的净矩），，（为短期效应弯矩组合设计值）。（1）预应力钢筋截面积估算75 黄淮学院本科毕业设计本桥梁属于A类部分预应力混凝土桥梁，根据跨中截面的抗裂要求，本桥所需的有效预应力为将已知的数据带入上式得：预应力钢筋的张拉控制应力为，预应力损失按张拉控制应力的20%估算，则可得需要预应力钢筋的面积为：采用四束钢绞线，，满足要求。(2)普通钢筋的确定及布置依据强度条件确定普通钢筋。翼板的有效宽度取，计算弯矩为。设中性轴在翼板中通过，则设预应力钢筋和普通钢筋合力作用点至梁底距离，则，将已知数据代入公式，求得：，所以主梁中性轴在翼缘中通过，则布置HRB335钢筋，提供钢筋面积，满足要求。（3）预应力钢筋和普通钢筋的布置对于跨中截面，根据《公预规》9．1．1条规定，管道至梁底和梁侧的净距不应小于3cm及管道直径的1/2；根据《公预规》9．4．9条规定，水平净距不应小于4cm及管道直径的0.6倍，在竖直方向可叠置。预应力钢束及普通钢筋布置在跨中截面的细部构造如图Ⅱ-10。75 黄淮学院本科毕业设计图Ⅱ-10预应力钢筋重心至梁底的距离，普通钢筋重心至梁底距离，则预应力钢筋和普通钢筋合力作用点至梁底距离所以。(4)锚固面预应力钢筋布置为了施工方便，布置如图Ⅱ-11图Ⅱ-11a)预制梁端部b)钢束在端部的锚固位置2.4.2其它截面钢束位置及倾角计算①钢束弯起形状、弯起角及其弯曲半径采用直线段中接圆弧线段的方式弯曲；为使预应力钢筋的预加力垂直作用于锚垫板，N1、N2、N3、N4弯起角取；各钢束的弯曲半径为：75 黄淮学院本科毕业设计。②钢束各控制点位置的确定由确定导线点距锚固点的水平距离N1：N2：N3、N4：由确定弯起点至导线点的水平距离N1：N2：N3、N4：所以弯起点至锚固点的水平距离为N1：N2：N3、N4：则弯起点至跨中截面的水平距离为N1：N2：N3、N4：根据圆弧切线的性质，图中弯止点沿切线方向至导线点的距离与弯起点至导线点的水平距离相等，所以弯止点至导线点的水平距离为N1：N2：N3、N4：故弯止点至跨中截面的水平距离为N1：N2：N3、N4：各钢束控制点的控制参数汇总于表Ⅱ—8表Ⅱ—8钢束号升高值c（mm）弯起角弯起半径R（mm）支点至锚固点的水平距离d（mm）弯止点距跨中截面的水平距离（mm）75 黄淮学院本科毕业设计弯起点至跨中截面的水平距离（mm）N116001040000111527012217N210001025000182998914330N3、N460010100002381356915306(5)各截面钢束位置及其倾角计算计算钢束上任一点离梁底距离及该点处钢束的倾角，式中为钢束弯起前其重心至梁底的距离，；为点所在计算截面处钢束位置的升高值。计算时，首先应判断处点所在处的区段，然后计算和，即：①当时，点位于直线段还未弯起，=0，故=，②当时，点位于圆弧弯曲段，、按下式计算③当时，点位于靠近锚固端的直线段，此时，按下式计算，即各截面钢束位置及其倾角计算值详见表Ⅱ—9。表Ⅱ—9计算截面（mm）钢束编号+跨中截面N152706947为负值，钢束未弯起00150N29989434100150N313569173700150N4四分点截面=8500N1527069478.431267417N299894341为负值，钢束未弯起00150N3135691737为负值，钢束未弯起00150N4变化点截面N1527069471078393375 黄淮学院本科毕业设计=11300N2998943415.82296246N3135691737为负值，钢束未弯起00150N4支点截面=17000N1527069471014311581N29989434110821971N313569173710315465N42主梁截面几何特性计算第一阶段跨中截面几何特性计算表Ⅱ—10表Ⅱ—10分块名称分块面积（mm）重心至梁顶距离（mm）对梁顶边的面积矩（mm）自身惯性矩（mm）（mm）（mm）截面惯性矩（mm）混凝土全截面703.1527.679344.79-201.134.72379.51非预应力钢筋换算面积174828.5030-124727.56327.563预留管道面积=-18.6261642.5-30.5930-1141.5-21.262-20.059净截面面积A=731.874502367.399344.7936.74381.53注：主梁截面几何特性计算表Ⅱ—11受力阶段计算面积A（mm）I（mm）（mm）75 黄淮学院本科毕业设计孔道压浆前跨中截面731.8750212981148357.0267.1122.7513.110L/4截面731.8749513051155369.3877.4622.8313.198变化点截面731.8747813221172379.1737.9322.8683.235支点截面1237.25727915211371417.2961.4952.7433.044孔道结硬后跨中截面731.8748313171167421.4788.7263.2003.612L/4截面731.8747813221172423.0298.8693.1973.606变化点截面731.8745913411291437.8189.5393.2653.391支点截面1269.75926915311481446.8141.6612.9183.0172.4.3钢束预应力损失估算根据《公预规》6.2.1条规定，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预应力损失（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）和后期预应力损失（钢绞线应力松弛、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。(1)预应力钢筋张拉（锚下）控制应力按《公预规》规定采用(2)钢束应力损失预应力钢筋与管道摩擦引起的预应力损失对于跨中截面：为锚固点到支点中线的水平距离；、分别为预应力钢筋与管道壁的摩擦系数及管道每米局部偏差对摩擦的影响系数，采用预埋金属波纹管成型时，可查表得；为从张拉端到跨中截面间，管道平面转过的角度，因为各钢束都只有竖直角度，所以都为。跨中净截面各钢束摩擦应力损失值表Ⅱ—12钢束编号75 黄淮学院本科毕业设计弧度N1100.17450.043617.1110.02570.0669139593.326N2100.17450.043617.1820.02580.0670139593.465N3、N4100.17450.043617.2380.02590.0671139593.605平均值93.465L/4净截面各钢束摩擦应力损失值表Ⅱ—13钢束编号弧度N18.4310.14710.03688.6110.01290.0485139567.658N2100.17450.04368.6820.01300.0550139576.725N3、N4100.17450.04368.7380.01310.0551139576.865平均值73.749变化点净截面各钢束摩擦应力损失值表Ⅱ—14钢束编号弧度N10005.8110.00870.0087139512.137N25.822010160.02546.3820.00960.0344139547.988N3、N4100.17450.04366.4380.00970.0519139572.401平均值44.175支点净截面各钢束摩擦应力损失值表Ⅱ—15钢束编号弧度N10000.1110.00020.000213950.279N20000.1820.00030.000313950.4185N3、N40000.2380.00040.000413950.558平均值0.4185各控制截面处的值汇总表Ⅱ—16截面跨中截面L/4截面变化点截面支点截面平均值93.46573.74944.1750.4185(3)锚具变形、钢丝回缩引起的应力损失75 黄淮学院本科毕业设计计算锚具变形、钢丝回缩引起的应力损失，首先计算反摩擦影响长度式中的为张拉端锚具变形值，夹片式锚具顶压张拉时为4mm；为单位长度由管道摩阻引起的应力损失，；为张拉端锚下张拉控制应力，为扣除沿途管道摩擦损失后锚固端顶拉应力，；为张拉端至锚固端的距离，这里的锚固端为跨中截面反摩擦影响长度计算表表Ⅱ—17钢束编号（mm）（mm）N1139593.3261301.674171110.00545411959N2139593.4651301.535171820.00544011974N3、N4139593.6051301.395172380.00543011985求得后可知各预应力钢绞线均满足，所以距张拉端为处的截面由锚具变形和钢筋回缩引起的考虑反摩擦阻后的预应力损失按下式计算式中的为张拉端由锚具变形引起的考虑反摩阻后的预应力损失，。若则表示该截面不受摩阻影响。各控制截面的计算见表II-18锚具变形引起的预应力损失计算表表Ⅱ—18截面钢束编号（mm）（mm）各控制截面平均值跨中截面N11711111959130.449截面不受反摩阻力0N21718211974130.277N3、N41723811985130.157L/4截面N1861111959130.44936.52035.884N2868211974130.27735.817N3、N4873811985130.15735.262变化点截面N1581111959130.44967.06362.71N2638211974130.27760.840N3、N4643811985130.15760.240支点截面N111111959130.449129.238128.369N218211974130.277128.297N3、N423811985130.157127.572(4)预应力钢筋分批张拉时混凝土弹性压缩引起的应力损失75 黄淮学院本科毕业设计混凝土弹性压缩引起的应力损失取按应力计算需要控制的截面进行计算，本桥属于简支梁可取L/4截面计算，并以其结果作为全梁各截面预应力钢筋应力损失的平均值。使用简化公式进行计算式中：——张拉批数，=4；——预应力钢筋弹性模量与混凝土弹性模量的比，=5.65——全部预应力钢筋（批）的合力在其作用点（全部预应力钢筋重心点）处所产生的混凝土正应力，，截面特性按表中第一阶段取用；其中所以(5)钢筋松弛引起的预应力损失对于采用超张拉工艺的低松弛级钢绞线，由钢筋松弛引起的预应力损失按下式计算式中：——张拉系数，采用超张拉，取；——钢筋松弛系数，对于低松弛钢绞线，取；——传力锚固时的钢筋应力，，仍采用L/4截面的应力值作为全梁的平均值计算，故有所以(6)混凝土收缩、徐变引起的损失混凝土收缩、徐变终极值引起的受拉区预应力钢筋的应力损失按下式计算：式中：、——加载龄期为75 黄淮学院本科毕业设计时混凝土收缩应变终极值和徐变系数终极值；——加载龄期，即达到设计强度为90%的龄期，近似按标准养护条件计算则有：，则可得；对于二期恒载的加载龄期，假定为。该梁所属的桥位于野外一般条件，相对湿度为75%，其构件理论厚度由图中截面可得，可查《混凝土收缩应变终极值和徐变系数终极值表》得到，，。为传力锚固时在跨中和L/4截面的全部受力钢筋（包括预应力钢筋和纵向非预应力受力钢筋，为简化计算不计构造钢筋影响）截面重心处，由、、所引起的混凝土正应力的平均值。考虑到加龄期不同，按徐变系数变小乘以折减系数。计算和引起的应力时采用第一阶段截面特性。跨中截面L/4截面所以（未计入构造钢筋影响），取跨中与L/4截面的平均值计算，有：跨中截面L/4截面75 黄淮学院本科毕业设计所以将以上各项带入即得现将各截面钢束应力损失平均值及有效预应力汇总于表Ⅱ—19各截面钢束应力损失平均值及有效预应力汇总表Ⅱ—19预加应力阶段使用阶段钢束有效应力预加力阶段使用阶段跨中截面93.465053.14146.60528.11153.83181.941248.3951066.455L/4截面73.74935.88453.14162.77328.11153.83181.941232.2271050.287变化点截面44.17562.7153.14160.02528.11153.83181.941234.9751053.035支点截面0.4185128.36953.14181.92828.11153.83181.941213.0721031.1322.5持久状况截面承载能力极限状态计算2.5.1正截面承载能力计算一般取弯矩最大的跨中截面进行正截面承载力计算求受压区高度先按第一类T形截面梁，略去构造钢筋影响，计算混凝土受压区高度75 黄淮学院本科毕业设计受压区全部位于翼缘板内，说明确实属于第一类T形梁。正截面承载力计算跨中截面的预应力钢筋和非预应力钢筋的布置，预应力钢筋和非预应力钢筋的合力作用点到截面底边距离()为所以从表II-7知，跨中截面弯矩组合设计值。截面抗弯承载力为跨中正截面承载力满足要求。2.5.2斜截面承载力计算(1)斜截面抗剪承载力计算预应力混凝土简支梁应按规定需要验算的各个截面进行斜截面抗剪承载力验算，以下以变化点截面处的斜截面为例进行斜截面抗剪承载力验算。首先，根据公式进行截面抗剪强度上、下限复核，即式中的为验算截面处剪力组合设计值，这里；为混凝土强度等级，这里；（腹板厚度）；为相应于剪力组合设计值处的截面有效高度，即自纵向受拉钢筋合力点（包括预应力钢筋和非预应力钢筋）至混凝土受压边缘的距离，这里纵向受拉钢筋合力点距下缘的距离为所以为预应力提高系数，取；代入公式得计算表明，截面尺寸满足要求，但需配置抗剪钢筋(2)斜截面抗剪承载力计算75 黄淮学院本科毕业设计式中——异形弯矩影响系数，取；——预应力提高系数，取；——受压翼缘的影响系数，取。箍筋选用双肢直径为10mm的R235钢筋，，间距，则，故采用全部预应力钢筋的平均值，即。所以变化点截面处斜截面抗剪承载能力满足要求。非预应力钢筋作为承载力储备，未予考虑。2.5.3斜截面抗弯承载力由于本桥主梁中钢束均锚固于梁端，钢束沿跨长方向没有变化，其斜截面抗弯强度不用控制设计，故不再验算。3应力验算(1)短暂状况的正应力验算①构件在制作、运输及安装等施工阶段，混凝土强度等级为C45.②短暂状态下（预加应力阶段）梁跨中截面上、下缘的正应力上缘：下缘：其中，。截面特性取表中的第一阶段截面特性。得：75 黄淮学院本科毕业设计预加应力阶段混凝土的压应力满足应力限制值的要求，混凝土的拉应力通过规定的预拉区配筋率来防止出现裂缝，预拉区混凝土没有出现拉应力，故预拉区只需配置不小于0.2%配筋率的纵向钢筋即可。(2)持久状况的正应力验算①预应力钢筋的应力验算根据《公预规》7．1．5条，使用阶段预应力钢筋拉应力应符合下列要求：式中：——在作用标准效应组合下受拉区预应力钢筋产生的拉应力，按下式计算：——在作用标准效应组合下预应力钢筋重心处混凝土的法向拉应力。取最不利位置跨中截面进行验算：，代入公式得所以钢束应力为计算表明，预应力钢筋拉应力满足规范要求。(3)截面混凝土的正应力验算应力计算的作用取标准值，汽车荷载计入冲击系数。取最不利的跨中截面进行验算。跨中截面混凝土上边缘压应力计算值为75 黄淮学院本科毕业设计计算表明，混凝土截面正应力验算满足要求。2.5.4持久状况下的混凝土主应力验算取剪力和弯矩都由较大变化的变化点截面进行计算。①截面面积矩计算按图Ⅱ-12计算。其中分别取上梗肋处、第二阶段重心轴处及下梗肋处。图Ⅱ-12第一阶段截面梗肋以上面积对净截面重心轴的面积矩：以上截面对净截面重心轴的面积矩：下梗肋以上截面对净截面重心轴的面积矩：75 黄淮学院本科毕业设计第二阶段截面梗肋以上面积对净截面重心轴的面积矩：以上截面对净截面重心轴的面积矩：下梗肋以上截面对净截面重心轴的面积矩：面积矩汇总表表Ⅱ—20截面类型第一阶段净截面对其重心轴（重心轴位置）第二阶段换算截面对其重心轴（重心轴位置）计算点位置面积矩符号面积矩()②主应力计算上梗肋处截面主应力计算剪应力剪应力中，，所以有75 黄淮学院本科毕业设计=正应力主应力同理可得表Ⅱ—21计算纤维面积矩剪应力正应力主应力第一阶段净截面第二阶段净截面1.254.12-0.294.431.293.76-0.434.011.072.79-0.253.28③主压应力的限制值混凝土的主压应力限制值为，与表II-20中的计算结果比较，可见混凝土主压应力计算值均小于限制值，满足要求。④主应力验算75 黄淮学院本科毕业设计将表中主压应力值与主压应力限制进行比较，均小于相应的限制值。最大主拉应力为，按《公路桥规》的要求，仅需按构造布置箍筋。2.5.5抗裂性验算1作用短期效应组合作用下的正截面抗裂验算正截面抗裂验算取跨中截面进行。(1)预加力产生的构件抗裂验算边缘的混凝土预压应力的计算跨中截面：，可求得=(2)由荷载产生的构件抗裂验算边缘混凝土的法向拉应力的计算(3)正截面混凝土抗裂验算对于A类部分预应力混凝土构件，作用荷载短期效应组合作用下的混凝土拉应力应满足下列要求：由以上结果知，计算结果满足《公路桥规》中A类部分预应力构件按作用短期效应组合计算的抗裂要求。同时，A类部分预应力混凝土构件还必须满足作用长期效应组合的抗裂要求。所以构件满足《公路桥规》中A类部分预应力混凝土构件的作用长期效应组合的抗裂要求。2.作用短期效应组合作用下的斜截面抗裂验算75 黄淮学院本科毕业设计因变化点截面的剪力和弯矩在全梁截面中变化最大，所以取变化点截面进行验算。(1)主应力计算①剪应力由以前数据知可变作用引起的剪力短期效应组合,则②正应力③主应力表Ⅱ—22计算纤维面积矩剪应力正应力主应力第一阶段净截面第二阶段净截面0.233.81-0.020.273.43-0.070.132.67-0.03(2)主拉应力的限制值作用短期效应组合下抗裂计算的混凝土的主拉应力限制值为从表Ⅱ—22中可以看出，以上主拉应力均符合要求，所以变化点截面满足作用短期效应组合作用下的斜截面抗裂验算要求。75 黄淮学院本科毕业设计2.7主梁变形（挠度）计算根据主梁截面在各阶段混凝土正应力验算结果，可知主梁在使用荷载作用下截面不开裂。1.荷载短期效应组合下主梁挠度验算主梁计算跨径L=35m，C50混凝土的弹性模量。由表Ⅱ—10可见，主梁在各控制截面的换算截面惯性矩各不相同，现取L/4处主梁截面的换算截面惯性矩作为全梁的平均值来计算。简支梁的挠度验算公式为(1)可变荷载作用引起的挠度现将可变荷载作为均布荷载作用在主梁上，则查表得主梁跨中挠度系数，荷载短期效应的可变荷载值为由可变荷载引起的简支梁跨中截面的挠度为(↓)考虑长期效应的可变和在引起的挠度值为满足要求。(2)考虑长期效应的一期荷载、二期荷载引起的挠度（↓）2.预加应力引起的上拱度计算采用L/4截面处的使用阶段预加力矩作用为全梁平均预加力矩计算值，即：则主梁上拱度（跨中截面）为75 黄淮学院本科毕业设计考虑长期效应的预加力引起的上拱值为(↑)3.预拱度的设置梁在预加力和荷载短期效应组合共同作用下并考虑长期效应的挠度为(↑)预加力产生的长期反拱值大于按荷载短期效应组合计算的长期挠度值，所以不需要设置预拱度。2.8锚固区局部承压计算根据对三束预应力钢筋锚固点的分析，N2钢束的锚固端局部承压条件最不利，现对N2钢束锚固端进行局部承压计算。1.局部受压区尺寸要求配置间接钢筋的混凝土构件，其局部受压区的尺寸应满足下列锚下混凝土抗裂计算的要求:式中：——局部受压面积上的局部压力设计值，后张法锚头局压区应取1.2倍张拉时的最大压力，所以局部压力设计值为——张拉锚固时混凝土轴心抗压强度设计值，混凝土强度达到设计强度的90%时张拉，此时混凝土强度等级相当于0.9C50=C45，则；——混凝土局部承压修正系数，；——混凝土局部承压承载力提高系数，；，——混凝土局部受压面积，为扣除孔洞后面积，为不扣除孔洞面积；则——局部受压计算底面积；75 黄淮学院本科毕业设计所以计算表明，局部承压尺寸满足要求。2.局部抗压承载力计算配置间接钢筋的局部受压构件，其局部抗压承载力计算为且必须满足式中：——混凝土核心面积，可取局部是受压计算底面积范围以内的间接钢筋所包罗的面积，则——间接钢筋体积配筋率；将各数据代入公式，可得故局部抗压承载力计算满足要求。2.6支座计算采用板式橡胶支座，设计按《公预规》8．4条要求进行。75 黄淮学院本科毕业设计2.6.1选定支座的平面尺寸橡胶支座的平面尺寸由橡胶板的抗拉强度和梁端或墩台顶混凝土的局部承压强度来确定。对橡胶板应满足：若选定支座平面尺寸，则支座形状系数为：，满足规范要求。式中：——中间层橡胶片厚度，取。橡胶片的平均容许压应力为，橡胶支座的剪变弹性模量（常温下），橡胶支座的抗压弹性模量为：计算时最大支座反力为，，。故（可以选用）2.6.2确定支座的厚度主梁的计算温差取，温度变形由两端的支座均摊，则每一个支座承受的水平位移为：计算汽车荷载制动力引起的水平位移，首先需确定作用在每一个支座上的制动力。按《公预规》4．3．6条规定，汽车荷载制动力为一车道上总重力的10%，一车道的荷载总重力为：，，由要求不小于90，取制动力为90。五根梁共10个支座，每支座承受的水平力为：按《公预规》8．4条要求，橡胶层总厚度应满足：(1)不计汽车制动力时：；(2)计汽车制动力时：或75 黄淮学院本科毕业设计(3)选用六层钢板、七层橡胶组成的橡胶支座。上下层橡胶片厚0.25cm，中间层厚0.5cm，钢板厚0.2cm，则：橡胶片的总厚度：。支座总厚度：。经验证，支座厚度满足规范要求。2.6.3验算支座的偏转支座的平均压缩变形为：按规范要求应满足，即：梁端转角为：设恒载时主梁处于水平状态。已知公路—Ⅰ级荷载作用下梁端转角验算偏转情况应满足：符合规范要求。2.6.4验算支座的抗滑稳定性按《公预规》8．4．3条规定，按下式验算支座抗滑稳定性；计入汽车制动力时：不计入汽车制动力时：式中：——在结构重力作用下的支座反力标准值，即；——橡胶支座的剪切模量，取；——由汽车荷载引起的制动力标准值，取；——橡胶支座与混凝土表面的摩阻系数，取；——支座平面毛截面，。计入汽车制动力时：75 黄淮学院本科毕业设计不计入汽车制动力时均满足规范要求，支座不会发生相对滑动。结论75 黄淮学院本科毕业设计毕业设计是土木工程专业本科培养计划中最后一个主要环节，也是最重要的综合性实践环节，通过毕业设计这几个多月的学习与实践，培养了我综合运用所学基础课、技术基础课及专业课知识和相应技能，也培养我查阅相关资料的能力，解决具体的土木工程设计问题所需的综合能力。培养了我的综合素质，增强了工程意识和创新能力。本设计完全根据新规范进行设计的，采用了当今比较前沿的设计方法。主要目的是以满足各种功能为主，具有较强的适用性，在设计的全过程中采用了新工艺，新方法等，综合考虑各种因素，务实地做到了经济，并宜就地取材，运用准确的设计方法，这是本设计中一个最显著的特点。设计合理，能够满足公共需要，体现出了时代精神，具有很好的适用性。结构设计考虑了便于施工，安全，经济合理等因素，具有较好的安全性，适用性及耐久性。从建筑设计到结构设计都运用了科学设计方法，合理的设计理论。在设计过程中，对结构设计进行了大量的理论验算，然后进行比较，取其合理的计算方法。总之，通过本次设计，使我们对四年的知识又系统的学习一遍，把所有的零散的东西拼凑起来，在脑海中对我们专业知识有了更系统、更鲜明的认识，这是我们从学校进入工作单位的一个前提，对我们以后的工作有很大帮助。参考文献75 黄淮学院本科毕业设计[1]《桥梁工程》姚玲森主编，人民交通出版社，2004[2]《公路路线设计规范》中华人民共和国交通部部标准，2004[3]《预应力混凝土梁拱组合桥梁》金成主编，人民交通出版社，2001[4]《公路桥涵设计通用规范》中华人民共和国交通部部标准2004[5]《结构设计原理》叶见曙主编，人民交通出版社，2000[6]《基本资料》毛瑞祥、程翔云主编，人民交通出版社2004[7]《梁桥》（上、下册）徐光辉、胡明义主编，人民交通出版社，2004[8]《墩台与基础》汪祖铭，晚崇礼主编，人民交通出版社，2004[9]《公路桥涵设计手册》编写组：《墩台与基础》，人民交通出版社，2004[10]《公路桥涵施工技术规范》中华人民共和国交通部部标，2004[11]《公路沥青路面设计规范》中华人民共和国交通部部标准，2004[12]《桥梁计算示例集》易建国主编，人民交通出版社，2004[13]《桥梁下部结构设计》陈惠发主编，人民交通出版社，2000[14]DTLR.AnNewDealforTransport:BetterforEveryone,2000[15]CAOFlaherty.TransportPlanningandTrafficEngineering.ReptinterbyButterworth-Heinemann,200175 黄淮学院本科毕业设计致谢本次设计从始至终得到了我们建筑工程系领导、教师的关心和支持，尤其是王明老师和吉俊老师。他们都在繁忙的工作中抽出大量宝贵的时间对我的设计进行指导。在毕业设计过程中,他们为我提供大量资料供我参考，帮助我解决了许多难题，在我遇到疑难问题能够及时给予解答,使我们的设计能顺利进行，并能在这么短的时间内把所学过的专业知识能够综合运用,从而能顺利完成本次设计任务。为期一个月的毕业设计已接近尾声了，我的大学生涯也即将圈上一个句号。此刻我的心中却有些怅然若失，因为那些熟悉的恩师们和各位可爱的同学们，我们也即将挥手告别了。 值此设计完成之际，心中充满了一片感激之情，在整个设计完成的过程中得到了我的导师王明老师和吉俊老师的精心指导，在此要向他们致以最崇敬的感谢。王老师和吉老师总是在百忙之中抽出时间来为我们解答论文设计过程中的疑惑，由于他们平易近人的生活作风和高深的学术造诣，他们严谨细致、一丝不苟的作风一直是我工作、学习中的榜样；他们循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪。再次向王老师和吉老师献上诚挚的谢意同时也要感谢本设计中其他同学的帮助，在设计中我们相互之间能及时互通信息，互相帮助。感谢其他组的同学，在我手工计算和计算机计算中的大力帮助。谨此表示忠心的感谢！75 黄淮学院本科毕业设计75'