高坎大桥桥梁设计计算书

'摘要本设计是根据设计任务书的要求和《公路桥规》的规定,对高坎——上官伯段的高坎大桥进行方案比选和设计的。对该桥的设计，本着“安全、经济、美观、实用”的八字原则，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，方案二为拱桥。经由以上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（锥形锚具）为推荐方案。在设计中，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利，采用整体的体积以及自重系数，荷载集度进行恒载内力的计算。运用杠杆原理法、偏心压力法求出活载横向分布系数，并运用最大荷载法进行活载的加载。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。下部结构采用以钻孔灌注桩为基础的双墩柱，采用盆式橡胶支座，并分别对桥墩和桩基础进行了计算和验算。本设计全部设计图纸采用计算机辅助设计绘制，计算机编档、排版，打印出图及论文。还有，翻译了一篇英文短文“Reliabilityanalysis”。关键词：预应力混凝土、简支梁桥、钻孔灌注桩、锥形锚具、AutoCAD。-1- AbstractThisisapartialstructdesignofaflyovercrossingthatisovertherailwayinGaokan—Shangguanbo,accordingtodesigningassignmentandthestandardofroadandbridge.Forthepurposeofmakethetypeofthebridgecorrespondingwiththeambienceandcostsaving,thispaperprovidestwodifferenttypesofbridgeforselection:thefirstoneispre-stressedconcretecontinuousbridge;thesecondoneisdoublecantileverhalfthroughno-thrustarchbridge.Afterthecomparisonsofeconomy,appearance,characteristicunderthestrengthandeffect,thefirstoneisselected.Inthisdesign,Thecheckingcalculationofstrengthofmaingirderwasprecedednotonlyinprestressedstatementbutalsoinusingstatement,deflection,precamberandtheassessmentofreinforcingsteelbarwerecheckedtoo.Thepierofthebridgewasbasingondiggingpile,andadoptedrubberpotbearing.Accordingtothecharacteristicoftheoverpassbridgeandspotcondition,itadoptedthemethodthatthecantileverjobplacingcombinedwithbracketjobplacing.AllofthedesigndrawingswereprotractedbyAutoCAD.ExceptthatthethesiscalledAnoteondynamicfractureofthebridgebearingduetothegreatHanshin–AwajiearthquakewastranslatedintoChinese,andmadeareporton.Keywords:prestressedconcrete、AutoCAD、simplesupportedbeambridge、cast-in-placepile、coneanchoragedevice。毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明 本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作者签名：　　　　　日　期：　　　　　指导教师签名：　　　　　日　　期：　　　　　使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名：　　　　　日　期：　　　　　 学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权　　　　大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日 指导教师评阅书指导教师评价：一、撰写（设计）过程1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神□优□良□中□及格□不及格2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度□优□良□中□及格□不及格3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力□优□良□中□及格□不及格4、研究方法的科学性；技术线路的可行性；设计方案的合理性□优□良□中□及格□不及格5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况□优□良□中□及格□不及格二、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？□优□良□中□及格□不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？□优□良□中□及格□不及格三、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义□优□良□中□及格□不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？□优□良□中□及格□不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平□优□良□中□及格□不及格建议成绩：□优□良□中□及格□不及格（在所选等级前的□内画“√”）指导教师：（签名）单位：（盖章）年月日 评阅教师评阅书评阅教师评价：一、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？□优□良□中□及格□不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？□优□良□中□及格□不及格二、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义□优□良□中□及格□不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？□优□良□中□及格□不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平□优□良□中□及格□不及格建议成绩：□优□良□中□及格□不及格（在所选等级前的□内画“√”）评阅教师：（签名）单位：（盖章）年月日 教研室（或答辩小组）及教学系意见 教研室（或答辩小组）评价：一、答辩过程1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况□优□良□中□及格□不及格2、对答辩问题的反应、理解、表达情况□优□良□中□及格□不及格3、学生答辩过程中的精神状态□优□良□中□及格□不及格二、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？□优□良□中□及格□不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？□优□良□中□及格□不及格三、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义□优□良□中□及格□不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？□优□良□中□及格□不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平□优□良□中□及格□不及格评定成绩：□优□良□中□及格□不及格（在所选等级前的□内画“√”）教研室主任（或答辩小组组长）：（签名）年月日教学系意见：系主任：（签名）年月日 目录第一部分桥梁设计1第一章水文计算11.1原始资料11.2水文计算3第二章方案比选62.1方案一：预应力钢筋混凝土简支梁（锥型锚具）62.2方案二：钢筋混凝土箱形拱桥10第三章总体布置及主梁的设计113.1设计资料及构造布置113.2主梁内力计算12第四章预应力钢束的估算及其布置214.1跨中截面钢束的估算与确定214.2钢束预应力损失计算254.3截面强度验算284.4预加内力计算344.5主梁斜截面验算354.6截面应力验算414.7主梁端部的局部承压验算46第五章下部结构的计算515.1盖梁的计算515.2桥墩墩柱计算585.3钻孔灌注桩的设计计算60第二部分英文翻译63Reliabilityanalysis:63可靠性分析70结束语74 第一部分桥梁设计第一章水文计算1.1原始资料1.1.1水文资料：浑河发源于辽宁省新宾县的滚马苓，从东向西流过沈阳后，折向西南，至海城市三岔河与太子河相汇，而后汇入辽河。浑河干流长364公里，流域面积11085平方公里。本桥位上游45公里的大伙房水库，于1958年建成，该水库控制汇流面积5563平方公里，对沈阳地区的浑河洪峰流量起到很大的削减作用。根据水文部门的资料，建库前浑河的沈阳水文站百年一遇洪峰流量位11700立方米/秒，建库后百年一遇推算值为4780立方米/秒。浑河每年12月初开始结冰，次年3月开始化冻。汛期一般在7月初至9月上旬，河流无通航要求。桥为处河段属于平原区次稳定河段。1.1.2设计流量根据沈阳水文站资料，近50年的较大的洪峰流量如下：大伙房水库建库前1935年5550立方米/秒1936年3700立方米/秒1939年3270立方米/秒1942年3070立方米/秒1947年2980立方米/秒1950年2360立方米/秒1951年2590立方米/秒1953年3600立方米/秒1954年3030立方米/秒大伙房水库建库后1960年2650立方米/秒1964年2090立方米/秒1971年2090立方米/秒1975年2200立方米/秒1985年2160立方米/秒根据1996年沈阳年鉴，浑河1995年最大洪峰流量4900立方米 /秒（沈阳水文站）为百年一遇大洪水。1995年洪水距今较近，现场洪痕清晰可见，根据实测洪水位，采用形态断面计算1995年洪峰流量为5095立方米/秒，与年鉴资料相差在5％之内。故1995年洪峰流量可作为百年一遇流量，洪水比降采用浑河洪水比降0.0528％。经计算确定设计流量为Qs＝4976.00立方米/秒，设计水位16米。1.1.3地质资料：一、自然地理本桥址区地处浑河流域的冲击平原，地势较平阔。河水为季节性河流，主要受底下径流或大气降水所补给。汛期每年七月下旬至八月下旬，近几年，尤其是2000年河水位历史少见的下降，以致影响工农业、甚至民众生活用水。本区于北寒温带气候类型，为类型冻土区，冻结深度1.40－1.45米。冬季漫长，气候比较干燥；春秋较短，稍较温湿，宜植被生长。二、大地构造桥地区正位于走向北东、倾向北西二界沟断裂上，此断裂南西至营口，北东至沈阳40公里，走向北东、倾向北西的抚顺－营口断裂相交。这兩断裂均属郯城－庐江大断裂带系统。二界沟断裂最后一次活动时期为白垩纪。三、地层及岩性桥址区地层，上部为第四纪厚6－11米的圆砾层，d>2mm为70－80％；d>20mm为32－37％，为卵石层。但通过桥位附近采砾场，从河底下6－7米深挖采处的砂砾中最大可达25－35cm，个别甚至达40cm左右。从实际使用地址资料出发，d>80-100mm颗粒，一般未予计入百分含量内，且无代表性。砾石颗粒，尤其稍大颗粒，岩石强度较高，无棱角，磨圆程度良好。其岩性或矿物成份由花岗岩类或砂页岩、石灰岩以及其他暗色矿物构成。砾石层底或风化岩顶面标高自南而北为2.8米－4.9米，由低而高坡形上升，高差2.1米左右，但由于钻孔间距较远，不知其间有无起伏。砾石层下部为前震旦纪花岗岩，上部为全风化，下部为强风化或局部全风化。上部为散体状，下部为碎石状且散装体。1、圆砾：褐黄色或褐灰色，d>2mm为73－80％，松散，其间含粗砾砂薄层。砂砾颗粒强度较高，软弱颗粒含量较少。drp＝15.5mm，d95＝73.1mm，d10＝0.77mm，CU=73.1,，。2、圆砾：褐黄色或褐灰色，d>2mm为73－80％，中密，其间夹含粗砾砂薄层。砂砾颗粒强度较高，磨圆或磨光程度良好。drp＝15.5mm，d95＝74mm，d10＝0.77mm，CU=67.1,，。3混和岩：全风化，散体状，砂砾状或土状。，。4、混和岩：褐黄色，全风化或含强风化，碎石状或局部为散体装，砂砾状。， 5、混和岩：褐黄色，强风化，碎石状。，6、混和岩：强风化，碎石状。，7、混和岩：褐黄色，强风化或全风化，碎石状或散体状。，8、混和岩：褐黄色，强风化，节理裂缝发育，岩石破碎，碎石状。，9、混和岩：褐黄色，强风化，节理裂缝发育，岩石破碎，碎石状，不能提取岩芯。，10、混和岩：褐黄色，强风化，节理裂缝发育，岩石破碎，碎石状，不能提取岩芯。，11、混和岩：褐黄色，强风化，节理裂缝发育，岩石较比破碎，碎石状，不能提取岩芯。，1.1.4工程地质评价1、工程地质条件良好，无不良工程地质现象或地段。2、地下水位深0.77－5.40米，砂砾颗粒较大，地下水较丰富。钻孔过程中于标高3－6米左右地段常常孔壁塌落，有时越发严重，以致钻孔无法继续钻进，成为废孔。由于采用膨润土同聚丙乙烯胺混和成浆糊流体护壁，才能得到有效控制。1.2水文计算1.2.1桥孔长度确定：a.单宽流量公式＝水流压缩系数次稳定河段＝0.92则河槽平均单宽流量＝ 最小桥孔净长＝mb．过水面积法冲刷前桥下毛过水面积Wq＝式中：冲刷系数P取1.3设计流速VS=Vc＝1.84因桥墩阻水而引起的桥下过水面积折减系数＝60>50压缩系数Wq净过水面积Wj＝（1-桥孔净长m1.2.2壅水计算桥前最大壅水高度河滩路堤阻断流量与设计流量的比值＝572+129-45.9＝655.1m系数桥下平均流速Vm＝断面平均流速V0=m桥下壅水高度波浪高度hb1％＝0.4728mVW=15m/s平均水深，良程D＝8×102m本桥设计水位：16.0+0.095+ 上部结构底标高为17.73m1．冲刷深度A河槽的一般冲刷一般冲刷后的最大水深hp＝Q1=Q2=4275m3,B1=B2=533.43m,k=1.04,μ＝1.0，λ＝0.0625，hmax＝10.1mA——单宽流量集中系数，A＝hp＝mB河槽处桥墩的局部冲刷桥位处的冲止流速h=13.73m,d=3m,查表得：V0＝0.9648m/s，V0′＝0.31∵V0＝Vz﹥V0，＝1.0，B＝4m，＝（1.3919+0.0409）1/2＝1.1970η＝＝＝0.8588hb＝kηB0.6（V0-V0′）（V/V0）n=1.0×1.1970×40.6×（0.9648-0.31）×（1.84/0.9648）0.8588＝3.1349m总冲刷深度hs＝hp+hb＝13.73+3.13＝16.86m不考虑标高因素，总冲刷深度为16.86-16＝0.86m1.2.3结论百年一遇底设计流量为Qs＝4976立方米/秒，设计水位16米 。计算最小桥孔净长Lj＝505.6米，实际最小桥孔净长为538.3米。桥前最大壅水高度，桥下壅水高度米。本桥设计水位：16米，上部结构标高为17.9米。计算水位距上部结构底面最小距离1.9米（按《桥规》最小距离为0.50米）。以上标高均为假定标高系统。第二章方案比选2.1方案一：预应力钢筋混凝土简支梁（锥型锚具）2.1.1基本构造布置（一）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，2×1.5人行道，计算跨径：38.88m。立面及平面图图表1（二）设计荷载汽—20，挂—100，人群荷载3.5kN/m，两侧人行道、栏杆重量分别为3.6kN/m和1.52kN/m。 2.1.2材料及工艺本桥为预应力钢筋混凝土T型梁桥，锥形锚具；混凝土：主梁采用40号混凝土，人行道、栏杆及桥面铺装用20号混凝土；预应力钢筋：冶金部TB—64标准的5㎜碳素钢丝，每束32根。横断面图如下：图2主梁截面沿纵向的变化示例：图表3简直梁的优点是构造、设计计算简单，受力明确，缺点是中部受弯矩较大，并且没有平衡的方法，而支点处受剪力最大，如果处理不好主梁的连接，就会出现行车不稳的情况1.4桥孔长度确定： a.单宽流量公式＝水流压缩系数次稳定河段＝0.92则河槽平均单宽流量＝最小桥孔净长＝mb．过水面积法冲刷前桥下毛过水面积Wq＝式中：冲刷系数P取1.3设计流速VS=Vc＝1.84因桥墩阻水而引起的桥下过水面积折减系数＝60>50压缩系数Wq净过水面积Wj＝（1-桥孔净长m1.5壅水计算桥前最大壅水高度河滩路堤阻断流量与设计流量的比值＝572+129-45.9＝655.1m系数桥下平均流速Vm＝ 断面平均流速V0=m桥下壅水高度波浪高度hb1％＝0.4728mVW=15m/s平均水深，良程D＝8×102m本桥设计水位：16.0+0.095+上部结构底标高为17.73m1.6冲刷深度A河槽的一般冲刷一般冲刷后的最大水深hp＝Q1=Q2=4275m3,B1=B2=533.43m,k=1.04,μ＝1.0，λ＝0.0625，hmax＝10.1mA——单宽流量集中系数，A＝hp＝mB河槽处桥墩的局部冲刷桥位处的冲止流速h=13.73m,d=3m,查表得：V0＝0.9648m/s，V0′＝0.31∵V0＝Vz﹥V0，＝1.0，B＝4m，＝（1.3919+0.0409）1/2＝1.1970 η＝＝＝0.8588hb＝kηB0.6（V0-V0′）（V/V0）n=1.0×1.1970×40.6×（0.9648-0.31）×（1.84/0.9648）0.8588＝3.1349m总冲刷深度hs＝hp+hb＝13.73+3.13＝16.86m不考虑标高因素，总冲刷深度为16.86-16＝0.86m2.2方案二：钢筋混凝土箱形拱桥（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。拱箱尺寸拟定如图1-1：图41）拱箱宽度：由构件强度、刚度和起吊能力等因素决定，一般为130～160cm。取140cm。2）拱壁厚度：预制箱壁厚度主要受震捣条件限制，按箱壁钢筋保护层和插入式震动棒的要求，一般需有10cm，若采用附着式震捣器分段震捣，可减少为8cm,取8cm。 3）相邻箱壁间净宽：这部分空间以后用现浇混凝土填筑，构成拱圈的受力部分，一般用10～16cm，这里取16cm。4）底板厚度：6～14cm。太厚则吊装重量大，太薄则局部稳定性差且中性轴上移。这里取10cm。5）盖板：有钢筋混凝土板和微弯板两种型式，最小厚度6～8cm,这里取8cm。6）现浇顶部混凝土厚度：一般不小于10cm，这里取10cm。7）横隔板：多采用挖空的钢筋混凝土预制板，厚6～8cm，间距3.0～5.0m。横隔板应预留人行孔，以便于维修养护。这里取厚6cm。（3）桥面铺装及纵横坡度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φ10cm铸铁泄水管，布置在拱顶实腹区段。双向纵坡，坡度为0.6%。（4）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，简直梁的设计较简单，受力的点明确，比较适合初学者作为毕业设计用，因此我选着了方案一。第三章总体布置及主梁的设计3.1设计资料及构造布置（一）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，2×1.5人行道，计算跨径：38.88m。2、设计荷载汽—20，挂—100，人群荷载3.5kN/m，两侧人行道、栏杆重量分别为3.6kN/m和1.52kN/m。3、材料及工艺 本桥为预应力钢筋混凝土T型梁桥，锥形锚具；混凝土：主梁用40号，人行道、栏杆及桥面铺装用20号；预应力钢筋：冶金部TB—64标准的5㎜碳素钢丝，每束32根；其他内容鲜见设计说明书。（二）横截面布置本设计采用公路桥涵标准图40米跨径的定型设计，因此主要尺寸已经大致定下，，以下为初步选定截面尺寸。1、主梁间距与主梁片数全桥宽12米，主梁间距1.6米（T梁上翼缘宽度为158cm，留2cm施工缝），因此共设7片主梁，根据一些资料，主梁的梁高选用230米详细布置见下图：图表42、横截面沿跨长的变化，该梁的翼板厚度不变，马蹄部分逐渐抬高，梁端处腹板加厚到与马蹄等宽，主梁的基本布置到这里就基本结束了。（三）横隔梁的布置由于主梁很长，为了减小跨中弯矩的影响，全梁共设了五道横隔梁，分别布置在跨中截面、两个四分点及梁端.3.2主梁内力计算3.2.1恒载内力计算1、恒载集度（由于一直到这里，我的设计均参照《预应力混凝土简支梁桥算例》，故恒载集度已知，结果如下：边主梁的恒载集度为：g1=17.813KN/m.中主梁的恒载集度为： KN/m（2）第二期恒载栏杆：g（1)=1.52KN/m人行道：g(2)=3.60KN/m桥面铺装层(见图3):g(4)=[0.5×(0.07+0.15)×5.10+0.5×(0.075+0.15)×4.90]×24=26.694KN/m若将各恒载均摊给7片主梁，则：g2=（1.52+3.6+7.754+26.694）/7=5.653KN/m2、恒载内力如图6所示，设x为计算截面离左支座的距离并令则主梁弯矩和剪力的计算公式分别为：1恒载内力计算见表2恒载内力计算表表2计算数据L=38.88m项目g1跨中四分点变化点四分点变化点支点 0.1250.250.0530.250.0530第一期恒载17.7073345.8572510.371671.848172.112307.736344.224第二期恒载5.037951.775714.212191.11648.96087.54097.919（二）活载内力计算1、冲击系数和车道折减系数对汽—20，1+u=1.04,其他活载不计。以下为荷载横向分布系数的计算：（1）跨中截面的荷载横向分布系数mc本桥跨内有三道横隔梁，具有可靠的横向联结，且承重结构的长宽比为：所以可选用偏心压力法来绘制横向影响线和计算横向分布系数mca.计算主梁抗扭惯矩IT对于T梁截面式中bi和ti—相应为单个矩形截面的宽度和厚度；ci—矩形截面抗扭刚度系数（可查《桥梁工程》表2-5-2）；1．桥孔长度确定：a.单宽流量公式＝水流压缩系数次稳定河段＝0.92则河槽平均单宽流量＝最小桥孔净长＝mb．过水面积法 冲刷前桥下毛过水面积Wq＝式中：冲刷系数P取1.3设计流速VS=Vc＝1.84因桥墩阻水而引起的桥下过水面积折减系数＝60>50压缩系数Wq净过水面积Wj＝（1-桥孔净长m1．壅水计算桥前最大壅水高度河滩路堤阻断流量与设计流量的比值＝572+129-45.9＝655.1m系数桥下平均流速Vm＝断面平均流速V0=m桥下壅水高度波浪高度hb1％＝0.4728mVW=15m/s平均水深，良程D＝8×102m本桥设计水位：16.0+0.095+上部结构底标高为17.73m2．冲刷深度A河槽的一般冲刷 一般冲刷后的最大水深hp＝Q1=Q2=4275m3,B1=B2=533.43m,k=1.04,μ＝1.0，λ＝0.0625，hmax＝10.1mA——单宽流量集中系数，A＝hp＝mB河槽处桥墩的局部冲刷桥位处的冲止流速h=13.73m,d=3m,查表得：V0＝0.9648m/s，V0′＝0.31∵V0＝Vz﹥V0，＝1.0，B＝4m，＝（1.3919+0.0409）1/2＝1.1970η＝＝＝0.8588hb＝kηB0.6（V0-V0′）（V/V0）n=1.0×1.1970×40.6×（0.9648-0.31）×（1.84/0.9648）0.8588＝3.1349m总冲刷深度hs＝hp+hb＝13.73+3.13＝16.86m不考虑标高因素，总冲刷深度为16.86-16＝0.86m1．结论百年一遇底设计流量为Qs＝4976立方米/秒，设计水位16米。计算最小桥孔净长Lj＝505.6米，实际最小桥孔净长为538.3米。桥前最大壅水高度，桥下壅水高度米。 本桥设计水位：16米，上部结构标高为17.9米。计算水位距上部结构底面最小距离1.9米（按《桥规》最小距离为0.50米）。b.计算抗扭修正系数β其中IT=5.93756×10-3m4，I=0.42564186m4，查《桥梁工程》表2-5-1，n=7时，ξ=1.021，并取G=0.425E∴c.按偏心压力法计算横向影响线竖标值求出一号梁在两个边主梁的横向分不影响线竖标值为： 图5计算荷载横向分布系数如图8所示1、2、4号梁的横向影响线和最不利布载，因为很显然1号梁的横向分布系数最大，故只需计算1号梁的横向分布系数：汽-20：挂-100：人群荷载：支点截面的横向荷载分布系数计算，该截面用杠杆原理法计算，绘制荷载横向影响线并进行布载如下图 汽-20：挂-100：人群荷载：3.2.2活载内力计算活载的内力计算主要考虑的是最不利荷载布置时的主梁各截面受力情况，其中包括最大弯矩及最大剪力作用时的截面内力值：祥见下表:1号梁跨中截面最大内力计算表类别汽-20挂-1001+μ1.041.0mc0.4640.272Pi6012012070130250250250250 最大弯矩及相应剪力yi2.724.729.729.027.029.129.727.727.127.020.36119.020.4649.720.50.472-0.257.12-0.1397.120.36637.720.3979.720.59.12-0.462相应Q（KN）相应Q（KN）3354102.1638420198.5751号梁内力值1618.50649.302290.2454.011最大剪力及相应弯矩合力P2×120+60=300250×4=1000Y0.45788.90.41778.12Py137.442670417.781201号梁内力值66.2751288.43113.6142208.641号梁支点最大剪力计算表荷载类别汽-20挂-100人群1+μ1.04591.01.0Pi601201207013070130250250250250q=3.0yi1.00.89710.86110.60390.50100.11520.01230.83130.80040.69750.6667y人=0.9167mi0.3750.43630.45780.5240.23720.26070.2990.478×36.820.5×0.897×7.66Qmax=（1+μ）∑Piyimi=186.292（KN）203.43635.848 各个截面的荷载均已求出，因此可以得出每个截面的最大内力值，以下即为主梁的恒载组合：主梁内力组合表序号荷载类别跨中截面四分点截面变化点截面支点截面MmaxQmaxMmaxQmaxMmaxQmaxQmax1第一期恒载3345.8602510.7172.1671.85307.74344.222第二期恒载951.7750714.2248.96191.12875.497.9193总恒载=1+24296.2403224.9221.1862.961183.1442.144人群325.388.369244.0418.8365.70641.0247.985汽-201915.5266.2751315.5122.5357.88169.61184.16挂-1002290.2454.0111776.9181.7484.51189.15187.757汽+人1987.3274.6441559.5141.3423.59210.63232.088恒+汽+人6241.5874.6444784.5362.41286.61393.8674.229恒+挂6587.8754.0114991.9402.71347.51372.3629.8910Si7878.61045.56053.3285110949144935630.611Sj7676.4259.4125813.6465.11568.51627.8737.09121.4(7)/Si35%100%36%42%36%17%38%131.1挂/Si33%100%33%25%34%13%32%14提高后的Si8114.96104.536234.94771667.41800.4881.1515提高后的Sj7676.4261.195813.6789.31568.51627.9648.67第四章预应力钢束的估算及其布置4.1跨中截面钢束的估算与确定4.1.1钢束数量的估算1．按使用阶段的应力要求估算钢束数 式中：M—使用荷载产生的跨中弯矩，按表10取用；C1—与荷载有关的经验系数，对于汽-20，C1=0.51；对于挂-100，取C1=0.565；—一根32φs5的钢束截面积，即：=32×π×0.52/4=5.891cm2--φs5碳素钢丝的标准强度，=1600MPa；ks—上核心距，在前以算出ks=48.258cm；ey—钢束偏心距，初估ay=17cm，则ey=yx-ay=139.03-17=122.03cm（1）对（恒+汽+人）荷载组合（2）对（恒+挂）荷载组合2．按承载能力极限状态估算钢束数式中：Mj—经荷载组合并提高后的跨中计算弯距，按表9取用；C2—估计钢束群重心到混凝土合力作用点力臂长度的经验系数，汽-20：C2=0.78，挂-100：C2=0.76；h0—主梁有效高度，即h0=h-ay=2.30-0.17=2.13m（1）对于荷载组合Ⅰ（2）对于荷载组合Ⅲ 为方便钢束布置和施工，各主梁统一确定为10束。4.1.2确定跨中及锚固截面的钢束位置1、（1）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，选用直径5cm抽拔橡胶成型的管道，取管道净距4cm，至梁底净距5cm，如图13-a所示。（2）对于锚固截面，为了方便张拉操作，将所有钢束都锚固在梁端，所以钢束布置要考虑到锚头布置的可能性以满足张拉要求，也要使预应力钢束合力重心尽可能靠近截面形心，使截面均匀受压。祥图如下：图7由上图可知，预应力钢筋为9根，布置在主梁的不同截面上，其中3根最终拉倒上翼缘。2、钢束位子的确定（1）弯起角度的确定：上部：12下部：7.5（1）弯起点的确定：A1=a2=39-30*tan7.5=35.051cm A3=a4=31.1cmA5=a6=27.15cmA7=30.710cmA8=25.396cmA9=20.082cm(4)各截面钢束位子弯起点到跨中的距离钢束号弯起高度角度cossinRX1，222.57.50.99140.1312625.516363，443.57.50.99140.1315081.81313.85，664.57.50.99140.1317535987.67147.5120.97810.2086735.2574.478163.5120.97810.2087465.8417.279179.5120.97810.2088196.3260.06钢束中心到下边缘的距离XRCA0A 截面钢束号四分点N1，N2　　　7.57.5N3，N4　　　16.516.5N5，N6　　　22.525.5N7397.536735.1611.7337.519.233N8554.7347468.7520.635816.537.136N9711.9388196.3530.97822.556.478变化点N1，N2102.052625.511.9787.59.484N3，N4424.245081.7817.73816.534.238N5，N6750.147535.0537.458522.562.96N71163.536735.05101.2647.5108.76N81320.737465.65117.95916.5134.46N91477.948196.35134.41622.5159.92支点N1，N2308.052625.5118.1167.525.62N3，N4630.2245081.7839.2316.555.73N5，N6956.47535.0560.9422.586.443N71369.536735.16147.157.5154.65N81.5E+077465.75157.77816.5174.28N91683.978196.37174.85522.5200.354.2钢束预应力损失计算预应力损失值因梁截面位置不同而有差异，选四分点截面（即有直线束又有曲线束通过）计算。4.2.1预应力钢束与管道壁之间的摩擦损失（σs1见表16）按规范，计算公式为：式中：σk—张拉钢束时锚下的控制应力；根据规定，对于钢丝束取张拉控制应力为：σk=0.75Rby=0.75×1600=1200MPa；μ—钢束与管道壁的摩擦系数，对于橡胶管抽芯成型的管道取 μ=0.55；θ—从张拉端到计算截面曲线管道部分切线的夹角之和，以rad计；k—管道每米局部偏差对摩擦的影响系数，取k=0.0015；x—从张拉端到计算截面的管道长度（以m计），可近似取其在纵轴上的投影长度（见图15所示），当四分点为计算截面时，x=axi+l/4；4.2.2由锚具变形、钢束回缩引起的损失（σs2，见表17）按规范，计算公式为：四分点预应力损失计算表钢束号θ=φ-αuxkxu=xeg0radN1.N27.50.1310.110.10.020.0870.083100.08N3.N47.50.1310.1100.020.0870.083100.02N5.N67.50.1310.19.990.010.0870.08399.948N77.20.1260.110.10.020.0840.08197.152N86.350.1110.1100.020.0760.07388.176N95.680.0990.1100.020.070.06881.036N105.120.08909.950.010.0640.06274.532式中：△l—锚具变形、钢束回缩值（以mm计），按《桥规》表5.2.7采用；对于钢制锥形锚△l=6mm，本设计采用两端同时张拉，则∑△l=12mm；l—预应力钢束的有效长度（以mm计）。σs2计算表表17项目N1,N2N3,N4N5,N6N7N8N9N10 l（mm）（见表12）39600395403947939753396833964139544（MPa）60.6066069860.79260.37360.47960.58560.6924.2.3混凝土弹性压缩引起的损失（σs4见表18）后张法梁当采用分批张拉时，先张拉的钢束由于张拉后批钢束所产生的混凝土弹性压缩引起的应力损失，根据《桥规》第5.2.9条规定，计算公式为：σs4=ny∑△σhl式中：∑△σhl—在先张拉钢束重心处，由后张拉各批钢束而产生的混凝土法向应力，可按下式计算：式中：Ny0、My0—分别为钢束锚固时预加的纵向力和弯矩；eyi—计算截面上钢束重心到截面净轴的距离，eyi=yjx-ai，其yjx值见表15所示，ai值见表134.2.4由钢束预应力松弛引起的损失（σs5）按规范，对于作超张拉的钢丝束由松弛引起的应力损失的终极值，按下式计算：σs5=0.045σk=0.045×1200=54MPa4.2.5混凝土收缩和徐变引起的损失（σs6）按规范，计算公式如下：式中：σs6—全部钢束重心处的预应力损失值；σh—钢束锚固时，在计算截面上全部钢束重心处由预加应力（扣除相应阶段的应力损失）产生的混凝土法向应力，并根据张拉受力情况，考虑主梁重力的影响；μ—配筋率，；A—为钢束锚锚固时相应的净截面积Aj，见表15；ρA=1+eA2/r2eA—钢束群重心到截面净轴的距离ej，见表15 r—截面回转半径r2=Ij/Aj；--加载龄期为τ时的混凝土徐变系数终值；--自混凝土龄期τ开始的收缩应变终值；1.徐变系数和收缩应变系数的计算构件理论厚度=式中：Ah—主梁混凝土截面面积；u—与大气接触的截面周边长度。4.3截面强度验算4.3.1T形截面受压区翼缘计算（1）按规定，对于T形截面受压区翼缘计算宽度b1‘，应取用下列三者中的最小值：b1‘≤l/3=3888/3=1296cm；b1‘≤160cm（主梁间距）；b1‘≤b+2c+12h1‘=16+2×71+12×8=254cm故取b1‘=160cm（2）确定混凝土受压区高度按规范，对于带承托翼缘板的T形截面：当RgAg+RyAy≤Rabi‘hi‘+Rg‘Ag‘+σya‘Ay‘成立时，中性轴载翼缘部分内，否则在腹板内，所以：左边=RyAy=1280×10-1×47.12=6031.36KN右边=Rab1‘h1‘+0.5Ra（b+b2‘）h1‘=23.0×[160×8+0.5（16+158）×12]×10-1=5345.2KN 左边>右边，即中性轴在腹板内。设中性轴到截面上缘距离为x，则：即KN式中：b=16cm，h2‘=8cm，h1‘=12cm，Ra=23.0MPa，得x=38.65cm。同时公预规要求混凝土受压区高度应符合：x≤ξjyh0式中：ξjy—预应力受压区高度界限系数，对于预应力碳素钢丝ξjy=0.4跨中截面ay=18.3cm则：h0=h-ay=230-18.3=211.7cmξjyh0=0.4×211.7=84.68cm>x说明该截面破坏时属于塑性破坏状态。（3）验算正截面强度按规范，计算公式为：式中：γc—混凝土安全系数，取用1.25。则上式：右边=由表9可知控制跨中截面设计得计算弯矩为7867.969KN.m< 右边，主梁跨中正截面满足强度要求4.4截面强度验算4.4.1斜截面抗剪强度验算选腹板宽度改变处的截面（变化点截面）验算：1）复核主梁截面尺寸T形截面梁当进行斜截面抗剪强度计算时，其截面尺寸应符合：Qj≤0.051式中：Qj—经内力组合后支点截面上的最大剪力，见表9得支点截面处最大为Qj为898.734KN；b—支点截面得腹板厚度（cm），即b=36cm；h0—支点截面得有效高度，即：h0=h-ay=230-98.54=131.46cmR—混凝土标号（MPa）；上式右边=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a.验算是否需要进行斜截面抗剪强度计算根据规范，若符合下列公式要求时，则不需要进行斜截面抗剪计算：Qj≤0.038R1bh0式中：R1—混凝土抗拉设计强度（MPa）；Qj、b、h0的单位同上述说明一致。对于变化点截面：b=16cm，ay=72.96cm，Qj=821.676KN，故：上式右边=0.038×2.15×16×（230-72.96）=205.283右边，即中性轴在腹板内。设中性轴到截面上缘距离为x，则：即KN式中：b=16cm，h2‘=8cm，h1‘=12cm，Ra=23.0MPa，得x=38.65cm。同时公预规要求混凝土受压区高度应符合：x≤ξjyh0 式中：ξjy—预应力受压区高度界限系数，对于预应力碳素钢丝ξjy=0.4跨中截面ay=18.3cm则：h0=h-ay=230-18.3=211.7cmξjyh0=0.4×211.7=84.68cm>x说明该截面破坏时属于塑性破坏状态。应力部位Ny（0.1KN）My（Nm）Aj（cm2）Mg1（Nm）Wj（cm3）±（MPa）（MPa）（MPa）Wc（cm3）Mg2（Nm）（1）（2）（3）（4）（5）（9）（10）上缘33212.654199.26×1036131.653345.85×1034483747.4625.417-9.366477695999.58×103下缘27592712.12615.299339850应力部位组合Ⅰ组合ⅢM汽+人（Nm）σh（MPa）M挂（Nm）σh（MPa）（11）（13）=（6）+（7）+（8）+（12）（14）（16）=（6）+（7）+（8）+（13）上缘2087.356×1036.4629.9752737.342×1037.82311.336下缘-9.083-0.573-10.996-2.486（3）验算正截面强度 按规范，计算公式为：式中：γc—混凝土安全系数，取用1.25。则上式：右边=由表9可知控制跨中截面设计得计算弯矩为7867.969KN.m<右边，主梁跨中正截面满足强度要求4.5.2斜截面强度验算（1）斜截面抗剪强度验算选腹板宽度改变处的截面（变化点截面）验算：1）复核主梁截面尺寸T形截面梁当进行斜截面抗剪强度计算时，其截面尺寸应符合：Qj≤0.051式中：Qj—经内力组合后支点截面上的最大剪力，见表9得支点截面处最大为Qj为898.734KN；b—支点截面得腹板厚度（cm），即b=36cm；h0—支点截面得有效高度，即：h0=h-ay=230-98.54=131.46cmR—混凝土标号（MPa）；上式右边=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a.验算是否需要进行斜截面抗剪强度计算根据规范，若符合下列公式要求时，则不需要进行斜截面抗剪计算：Qj≤0.038R1bh0式中：R1—混凝土抗拉设计强度（MPa）；Qj、b、h0的单位同上述说明一致。对于变化点截面：b=16cm，ay=72.96cm，Qj=821.676KN，故：上式右边=0.038×2.15×16×（230-72.96）=205.2837,偏心矩的增大系数：=1.054。（1）双孔荷载，最大垂直反力时，墩柱按轴心受压构件验算：=Nmax/（Ah+mAg）式中：Ah=3.1416×0.752=1.767㎡m——钢筋屈服强度与混凝土轴心抗压极限强度的比值，按I钢筋与20号混凝土可查的：m=17。故=7027.665/1.054×（1.767+17×）=3756.548kPa<[] (2)单孔荷载，最大弯矩时，墩柱按小偏心受压构件计算e0=M/N=2345.352÷7027.665=0.337<0.5e0’=0.337÷0.75=0.44720号混凝土，按圆型钢筋混凝土截面杆件强度计算公式，查表可得：T=0.861S=0.75压应力：=6216.567÷1.767×（0.861+0.447+0.75）=6897.38<[]拉应力：=31.8651×（0.961－1.102）=－495.17<650kPaK=6897.38÷(6897.38－495.17)=1.077钢筋应力：=－10×6897.38×（1.61－0.05）÷1.61=－66831.756<135000kPa混凝土拉应力小于容许应力，表明墩柱不会出现裂缝，按小偏心构件计算可行。同时墩柱配筋满足规范要求，箍筋和驾立筋可按要求配置。5.3钻孔灌注桩的设计计算钻孔灌注桩的直径为2.0m，用20号混凝土，20I及钢筋。由于该地区经由有关部门勘测显示，：工程地质条件良好，无不良工程地质现象或地段。地下水深0.77—5.40米，沙砾颗粒较大，地下水较丰富，6米以下为花岗岩层，可做为承载地基，宜设计钻孔灌注桩基础。5.3.1荷载计算首先计算每根桩承受的垂直荷载Nmax(包括活载)N=7027.665+1/2(1.5×2×6.0×25)=7252.665kN灌注桩每延米自重q=3.1416×1.02×15=47.123kN/m水平荷载：T=63.25kN（不考虑风力、地震力）弯矩M=（1065+70.09）×0.56+63.25×23=2090.406kN*m5.3.2桩长计算按已有的地质资料，地面以下大约1到6米为圆砾层，再以下均为混合花岗岩层，由于上层很薄且与花岗岩比较差不很大，所以均按花岗岩计算，并且预留两米作为补充。我取桩长为18米，考虑冲刷及补充，最后取20米。 检验装的承载力：[N]=1/2（3.1416×2.05×17×120）+0.75×1.1×3.1416×（700+34.2）=8471.9kN>7252.665Kn所以，选取的装厂可以满足垂直承载力的要求。5.3.3桩的内力计算1、该桩可按弹性桩计算，先算桩身的弯矩装的变形系数：a=0.367m-1,桩的计算宽度：b=0.9×(2.0+1.0)=2.7m已知作用于地面处桩顶上的外力，见上页。桩身在地面以下深度Z处截面上的弯矩MZ与水平力的计算，见下面两表：桩身弯矩Mg计算（单位：kN*m）ZZ*aa*hAmBmHo*Am/aMoBmMg0.280.102767.340.09960.9997417.16542089.862107.020.560.205527.340.196960.9980633.94472086.342120.291.130.414717.340.377390.9861765.04062061.492126.531.690.620237.340.529380.9586191.23512003.882095.112.260.829427.340.645610.91234111.2671907.162018.422.821.034947.340.723050.85089124.6131778.71903.313.671.346897.340.767610.73161132.2921529.361661.654.421.622147.340.754660.68694130.0611435.981566.045.652.073557.340.614130.40658105.841849.915955.7567.062.591027.340.398960.1476368.7581308.606377.3648.473.108497.340.193050.0759533.2709158.766192.0379.893.629637.340.050810.013548.7567628.30437.060811.34.14717.340.000050.000090.008620.188140.19675水平压应力计算(单位:kN/m2)ZZ*aAXBxaHoZAx/ba2MoZB/b00　　0000.560.22.117991.290883.64180526.9224730.564271.130.41.802731.000646.19945541.738547.937961.980.71.360240.638858.18608846.6332854.819372.540.91.093610.444818.46189941.7461150.208013.111.10.854410.286068.08019532.8132240.893414.241.50.466140.062886.0113289.83564415.84697 5.6520.14696-0.07572.526923-15.7921-13.26528.473-0.0874-0.0947-2.25447-29.6289-31.883411.34-0.1079-0.0149-3.70991-6.20255-9.912465.3.4桩身截面配筋与强度验算验算最大弯矩值（Z=1.13m）处的截面强度，该处内力值为：M=2126.53kN*mN=7252.665+1.13×47.123=7328.91kN/m该桩的配筋情况为2020，Ag=62.832（㎝2），=0.2%。由上计算可知：主梁的满足要求。 第二部分英文翻译Reliabilityanalysis:astructuresmanagementtoolforconcretebridgesReinforcedconcretestructuresaresusceptibletoavarietyofdeteriorationmechanisms,includingalkali-thawactionandchlorideingress.Substantialresearchhasbeenundertakeninrelationtothesemechanismsandotherproblems.Thishasparticularlybeenthecaseoverthelast20yearsorso,wheretheobjectivehasbeentoidentifycauses,consequencesanddevelopremediationstrategies.Thishasimprovedunderstandingoflong-termbehaviourofreinforcedconcreteandresultedinthedevelopmentoftechniquestoincreasedeteriorationresistance.Atpresent,themostcommonapproachistoactafteraproblemhasbeenidentified,knownasre-activemaintenance.Thismaynotbethemosteconomicsolutionsince,inmanycases,maintenanceismorecostlythanpreventativetreatments.However,ownersareoftenreluctanttopayforpreventativetreatmentsbeforedeteriorationisapparent.Earlyapplicationoftreatmentsmaynotbetheoptimalsolutioninthelongrun.Integrateddeteriorationandperformancepredictionmodelingisessentialtopro-activelyplanandprioritiseinspection,testingandmaintenance.Thisbecomesincreasinglyimportantasinfrastructureagesandjustificationfor maintenancefundingbecomesincreasinglycritical.Performanceassessmentcanbeachievedthroughsurveys,testingandformalcalculations,ideallybasedonsitedatathatrepresent,asaccuratelyaspossible,thestateofthestructure.Byintegratingpredictivedeteriorationmodelswithassessmenttoolsandperformancecriteria(atelement,structureorgrouplevel)itbecomespossibletobasethemaintenanceregimeontime-dependentperformanceprofiles.Thisisparticularlyrelevantinthecontextofwhole-wifecostingprocedures.Substantialresearchhasbeenundertakeninrelationtothesemechanismsandotherproblems.Thishasparticularlybeenthecaseoverthelast20yearsorso,wheretheobjectivehasbeentoidentifycauses,consequencesanddevelopremediationstrategies.Thishasimprovedunderstandingoflong-termbehaviourofreinforcedconcreteandresultedinthedevelopmentoftechniquestoincreasedeteriorationresistance.Atpresent,themostcommonapproachistoactafteraproblemhasbeenidentified,knownasre-activemaintenance.Thismaynotbethemosteconomicsolutionsince,inmanycases,maintenanceismorecostlythanpreventativetreatments.However,ownersareoftenreluctanttopayforpreventativetreatmentsbeforedeteriorationisapparent.Earlyapplicationoftreatmentsmaynotbetheoptimalsolutioninthelongrun.Integrated deteriorationandperformancepredictionmodelingisessentialtopro-activelyplanandprioritiseinspection,testingandmaintenance.Thisbecomesincreasinglyimportantasinfrastructureagesandjustificationformaintenancefundingbecomesincreasinglycritical.Reliabilityanalysishasemergedasanimportanttoolinthismulti-objectivemanagementprocess,whichmusttakeintoaccountsafety,functionalityandsustainabilitycriteria.Insimpleterms,thereliabilityofastructureorasystemistheprobabilityofachievingaparticularperformancelevel.Probabilityorlikelihoodistheappropriatemeasure,sinceallengineeringsystemsaresusceptibletouncertainties,arisingfromrandomphenomenaandincompleteknowledge.Reliabilityanalysisinstructuralengineeringenablesquantificationofuncertaintiesassociatedwithloading,materials,deterioration,modelingandotherfactors.Theseareintegratedintoamethodthatestimatestheprobabilityofreachingthespecifiedperformancelevelduringtheservicelifeofastructure.Themethodisincreasinglybeingusedinbridgeengineering,bothforcalibrationofsafetylevelsincodesandstandardsandimprovingandrefiningassessmentmethodologies.Thepurposeofthisarticleistooutlineitsapplicationinmanagingbridgessusceptibletodeterioration.Althoughdataformanydeteriorationvariablescanbederivedfrom laboratorystudies,thereisanabsenceofsimilardatarealstructures.Animportantfeatureofthemodelisthefacilitytomodifyinitialpredictions,basedonpublished(knownas‘prior’)data,usinginformationanddataobtaineddirectlyfromtheactualstructures.Reliabilityanalysisisappropriateforthispursoseasifitcanreadilyincorporateadditionaldata,updatingtheprobabilityofreachingaperformancetarget.Theconceptisanalogoustoupdatingtheprobabilityofarrivingontimewhilstonatrain,havingjustobtainsomeextrainformationregardingtheoperatingconditionsahead.Typicalresultsproducedbytheprobabilisticdeteriorationmodelforacrossbeamchlorideexposurezone,similartothedelaminatedareashowninFigure3,areshowninFigure4.Assumingathresholdof40%initiationisspecifiedforthefirstinspection,themodelsuggeststhatitshouldbeundertakenaftereightyears.Assumingthatinspectionindicatessignificantlylesscorrosioninitiation(e.g.onlyabout10%)andattributed,throughsiteinvestigations,toconcretecoverbeinghigherthanexpected,arevisedpredictionoftheperformanceprofilemaybegenerated.Thebridgemanagementactionsmaythenbealteredaccordingly.Figure5illustrateshowalimitstateprofileforthiszonechangeswithassumedconditions.Thedeteriorationmodelhasbeenintegratedwithbond limitstateequations.Thus,assumingthatthecomponenthasatargetnominalprobabilityoffailureof1×10-5peryear,profile1suggestsalifetimeofonly17to18years,whereasProfile2suggests30to31years.Bothareshortlifetimeswhencomparedwiththenormallifeexpectancyofbridges.However,initialconditionsrelatingtotheseresultsassumethatthedeckjointhasfailedfromtheoutset.Alternatively,theexpressionsformodellingbondstrengthmaybeover-conservative,astheyweredevelopedforintactstructures.Substantialresearchhasbeenundertakeninrelationtothesemechanismsandotherproblems.Thishasparticularlybeenthecaseoverthelast20yearsorso,wheretheobjectivehasbeentoidentifycauses,consequencesanddevelopremediationstrategies.Thishasimprovedunderstandingoflong-termbehaviourofreinforcedconcreteandresultedinthedevelopmentoftechniquestoincreasedeteriorationresistance.Atpresent,themostcommonapproachistoactafteraproblemhasbeenidentified,knownasre-activemaintenance.Thismaynotbethemosteconomicsolutionsince,inmanycases,maintenanceismorecostlythanpreventativetreatments.However,ownersareoftenreluctanttopayforpreventativetreatmentsbeforedeteriorationisapparent.Earlyapplicationoftreatmentsmaynotbetheoptimalsolutioninthelongrun.Integrated deteriorationandperformancepredictionmodelingisessentialtopro-activelyplanandprioritiseinspection,testingandmaintenance.Thisbecomesincreasinglyimportantasinfrastructureagesandjustificationformaintenancefundingbecomesincreasinglycritical.BridgeperformancecriteriaCurrentUKassessmentcodesareconcernedwithultimatelimitstates(ULS)anddonotexplicitlyrequirecheckingofserviceabilitylimitstates(ULS).ItisassumedthatanexistingstructurehasexperiencedSLSloadsduringitslife.However,thewidelyacceptedSLScriteriaofdeflectionandcrackingdonotfullytakeintoaccounttheproblemsposedbydeterioration.Deterioration-basedcriteriasuchasruststaining,delaminationandspallingneedtobeconsideredbecausetheyclearlyinfluencebridgeperformance,bothfunctionalandfinancial.Theseoftenprovethedominantfactorwithregardtobridgemanagementstrategy.Byexplicitlyconsideringandspecifyingperformancelevels,theengineerisawareoftheimportantdeteriorationindicatorsinordertoestablishtheinspectionandmaintenanceregimefortheparticularstructure/member.Theseperformancelevelsmaychangeovertime,duetochangesinfunction,loading,structureimportanceetc.forexample,therelationshipbetweenactualandrequiredperformanceisconceptualizedby thediagramshowninFigure1.Thus,reliabilityanalysismaybeusedtoformulatetheprobabilitythatperformancewillexceedthatrequired,therebyestimatingthereliabilityofthestructure.Theperformancemeasurecanberelatedtosafety,functionalityoranyotherappropriatecriterion.Modelingchloride-induceddeteriorationThisparticularprojectconcentratedononespecificareaofreinforcedconcretedeterioration,specificallyarisingfromchlorideingress.Chloridesarepresentinde-icingsaltsusedintheUKduringwinter.Chlorideionsmigratethoughtheconcrete,e.g.byabsorptionanddiffusion.Undersuitableconditions,theyinitiatereinforcementbarcorrosion.Thecorrosionmechanismproducesrust.Theincreasedvolumeofthemetal,duetotherust,leadstocracking,delaminationandspallingoftheconcretecover.Thisresultsinmorerapidandextensivereinforcementcorrosion.Reinforcedconcretebridgeelementslocatedbelowexpansionjointsareparticularlysusceptibletochlorideattackifthejointfails.HighwayviaductsintheUKtypicallyconsistofareinforcedconcretecrossbeamdirectlylocatedbelowtheexpansionjoint,(seeFigure2).Manycrossbeamshavesufferedseverereinforcementcorrosion,delaminationandspalling.AtypicalexampleisshowninFigure3,wherethereinforcementcoveroverthecrossbeamhasdelaminated. Aprobabilisticdeteriorationmodelforreinforcedconcretebridgecomponentswasdeveloped,takingintoaccountthecharacteristicsofthesestructuresandtheirenvironment.Itassumesthatbothdiffusionandabsorptionplayapartinchlotidemigrationthroughtheconcrete,thevariabilityinthequantityofde-icingsaltsreachingthecrossbeamsurfaceandhowthesequantitiesvaryannually.Typicalchlorideexposurezonesconsideredforthecrossbeamsincludethe:●Horizontalsurfacebelowafailedexpansionjointwherewaterpondingcanoccur●verticalsurfacebelowafailedexpansionjointsurfacesbelowanintactexpansionjoint,butexposedtotrafficsprayetc.Althoughdataformanydeteriorationvariablescanbederivedfromlaboratorystudies,thereisanabsenceofsimilardatarealstructures.Animportantfeatureofthemodelisthefacilitytomodifyinitialpredictions,basedonpublished(knownas‘prior’)data,usinginformationanddataobtaineddirectlyfromtheactualstructures.Reliabilityanalysisisappropriateforthispursoseasifitcanreadilyincorporateadditionaldata,updatingtheprobabilityofreachingaperformancetarget.Theconceptisanalogoustoupdatingtheprobabilityofarrivingontimewhilstonatrain, havingjustobtainsomeextrainformationregardingtheoperatingconditionsahead.Typicalresultsproducedbytheprobabilisticdeteriorationmodelforacrossbeamchlorideexposurezone,similartothedelaminatedareashowninFigure3,areshowninFigure4.Assumingathresholdof40%initiationisspecifiedforthefirstinspection,themodelsuggeststhatitshouldbeundertakenaftereightyears.Assumingthatinspectionindicatessignificantlylesscorrosioninitiation(e.g.onlyabout10%)andattributed,throughsiteinvestigations,toconcretecoverbeinghigherthanexpected,arevisedpredictionoftheperformanceprofilemaybegenerated.Thebridgemanagementactionsmaythenbealteredaccordingly.Laboratoryandsitedataareessentialforimproveddeteriorationmodelingandreliability.Muchdatacollectionandtestinterpretationsmadeinthedeteriorationmodels.Giventhecostsassociatedwithmaintainingsafe,reliableinfrastructuresystems,thisisanareawhereaconcretedeffortbyindustryandorganizationscouldyieldsubstantialbenefits.Figure5illustrateshowalimitstateprofileforthiszonechangeswithassumedconditions.Thedeteriorationmodelhasbeenintegratedwithbondlimitstateequations.Thus,assumingthatthecomponenthasatargetnominalprobabilityoffailureof1×10-5peryear,profile1suggestsa lifetimeofonly17to18years,whereasProfile2suggests30to31years.Bothareshortlifetimeswhencomparedwiththenormallifeexpectancyofbridges.However,initialconditionsrelatingtotheseresultsassumethatthedeckjointhasfailedfromtheoutset.Alternatively,theexpressionsformodellingbondstrengthmaybeover-conservative,astheyweredevelopedforintactstructures.ConcludingremarksReliabilityanalysisprovidesarationalandconsistentframeworkfortreatinguncertainties.Itcanbeausefulmanagementtoolwithwhichsimilarstructurescanbecomparedthroughperformanceprofileswhichchangeovertime.Theresultsmustbeinterpretedwithcare,andstanduptocommonsenseandengineeringjudgement.Sensitivityanalysisisstronglyrecommended,andcanbereadilyperformed.Laboratoryandsitedataareessentialforimproveddeteriorationmodelingandreliability.Muchdatacollectionandtestinterpretationsmadeinthedeteriorationmodels.Giventhecostsassociatedwithmaintainingsafe,reliableinfrastructuresystems,thisisanareawhereaconcretedeffortbyindustryandorganizationscouldyieldsubstantialbenefits.AcknowledgementsThisworkwasperformedwiththesupportoftheHighwaysAgency. TheviewsexpressedarethoseoftheauthorsandarenotnecessarilysharedbytheHighwaysAgency.可靠性分析——混凝土桥的结构处理工具钢筋混凝土桥结构对多种恶化机制敏感，包括碱趋于和缓行动和氯化物进入。实际的研究已经被与这些机制和其他问题联系起来承担。这一直特别在那些案件在过去的大约20年，那些目标是鉴定引起，结果并且发展补救策略。这已经改进加强的混凝土的理解长期性能并且导致技术的发展增加恶化抵抗。目前，在一个问题已经被鉴定之后，最共同的方法是行动，被称为重新活跃的维修。这不可能以前最经济解决办法，在许多场合，维修比比预防处理方法昂贵。 不过，在恶化是明显的之前，拥有人经常不愿意为预防处理方法支付。处理方法的尽快应用归根结底可能不是这个最佳的解决办法。综合恶化和性能预测模型化对很重要支持积极计划和检查，试验与维修。这作为年龄和理由给提供资金的维护变得越来越批判性的基础设施变得越来越重要。性能评价可以被通过调查，测试和正式的计算取得，最好基于尽可能准确代表结构的状况的场所数据。以把提前检测的恶化模型和评价结合起来工具和性能准则(在元素，结构或者组水平)基于维护关于与时间有关的性能剖面图的政体变得可能。这鉴于花费程序的全部妻子特别相关。可靠性分析已经作为在这个多客观的管理过程里的一件重要的工具出现，这必须考虑到安全，功能性和持续标准。用简单术语，一个结构或者一个系统的可靠性是取得特别的性能水平的可能性。可能性或者可能是这个适当的措施，因为全部工程系统对不确定敏感，起因于随便现象和不完全的知识。在结构工程方面的可靠性分析使与装，材料，恶化，模型化和其他因素相关的不确定的确定数量成为可能。这些统一到估计在一个结构的使用年限期间达到保证性能水平的可能性的一种方法中。两个对安全水平的校准来说在规则和标准和改进和精炼评价方法学里，这种方法正越来越被在桥工程使用。这篇文章的目的是在管理易受到恶化的桥过程中略述它的申请。桥梁性能指标当今英国评价代码关心最后限制说明(ULS)并且不明确要求使用能力所限制的检查说明(ULS)。可以认为一种现有的结构已经经历SLS在它的生命期间装。不过，被广泛地相信的挠度的SLS标准和断裂不完全考虑到那些问题通过恶化矫柔造作。基于恶化的象弄脏的锈那样的标准，失效并且弄碎需要被认为，因为他们清楚影响桥性能，起作用和金融。这些经常关于连接管理策略证明有势力的因素。通过明确地考虑到和指定性能水平，为了建立检查与维修政体适合特别的结构/成员工程师知道重要恶化指标。这些性能水平超时可以改变，由于在功能，装，例如的结构重要等等方面的变化，在实际之间的关系和要求性能被用图1显示的图解概念化。因此，可靠性分析可能用来阐述性能将超过要求的可能性，因此估计结构的可靠性。性能测量可能与安全，功能性或者任何其他合适的标准有关解决由氯化物引起的腐蚀这项特别的工程专心于加强的混凝土恶化的一个具体的领域，特别是起因于氯化物进入。氯化物存在于在冬天在英国使用的除冰的盐。 氯离子迁移虽然使凝固，例如以吸收和扩散。在合适条件下，他们起动加固酒吧腐蚀。腐蚀机制产生锈。金属的被增加的体积，由于锈，导致断裂，失效并且具体的盖子的弄碎。在更迅速和广泛的加固腐蚀里的这结果。在一个问题已经被鉴定之后，最共同的方法是行动，被称为重新活跃的维修。这不可能以前最经济解决办法，在许多场合，维修比比预防处理方法昂贵。不过，在恶化是明显的之前，拥有人经常不愿意为预防处理方法支付。处理方法的尽快应用归根结底可能不是这个最佳的解决办法。综合恶化和性能预测模型化对很重要支持积极计划和检查，试验与维修。这作为年龄和理由给提供资金的维护变得越来越批判性的基础设施变得越来越重要。性能评价可以被通过调查，测试和正式的计算取得，最好基于尽可能准确代表结构的状况的场所数据。以把提前检测的恶化模型和评价结合起来工具和性能准则(在元素，结构或者组水平)基于维护关于与时间有关的性能剖面图的政体变得可能。这鉴于花费程序的全部妻子特别相关。如果共同不及格，加强在伸缩接头下面位于的混凝土桥元素特别对氯化物攻击敏感。在英国的公路高架桥通常由交叉梁直接在伸缩接头下面位于的加强的混凝土组成，(参阅图2)。很多交叉梁已经遭受严厉的加固腐蚀，失效和弄碎。一典型例子在3图让看，加固覆盖在哪里交叉梁有失效。一概率恶化模特适合加强零部件被发展的混凝土桥，考虑到这些结构和他们的环境的特性。它以为扩散和吸收都通过混凝土扮演氯化作用迁移的角色，在到达交叉梁表面的除冰的盐的数量方面的变化性和每年这些数量怎样变化。考虑交叉梁的典型氯化物暴露区域包括：位于破坏的扩大的节点下面的水平表面，这种节点是浸于水中的位于扩大的紧密的节点下面的垂直表面，它通常是暴露在道路中氯化物容易飞溅到的地方等.数据适合很多恶化变量能由实验室而来虽然研究，有相似的数据真正的结构不在。一个模型的重要的特征是修改最初预言的设备，基于出版(认为为"早先")的数据，使用信息和数据从实际结构直接获得。可靠性分析适合于这个目的好象它能容易包含附加数据，不断改进达到一个性能目标的可能性。概念与相似不断改进到达准时的可能性当在一火车上时，有刚刚获得一些额外信息关于操作条件在前面。为一个交叉梁氯化物暴露区域概率的恶化模型生产的典型的结果， 类似于用图3显示的领域，图4.认为一个40%的开始的门槛被为第一个检查指定，模型建议它在8年之后被承担。假定检查表明相当较少的腐蚀开始(仅仅这些大约占10%)并且把归于，由于通过场所调查，对具体的盖子比期望高，性能外形的修正的预言可能被产生。桥管理行动可能然后被照着改变。说明一个限制怎样说明这个区域的剖面图随以为的条件而变。恶化模式和契约结合起来限制状态方程。因此，组成部分有一个目标每年1*10-5的名义上的失效概率，外形1建议仅仅17到18年的寿命，而第2剖面图建议30到31年。当与桥的正常的预期寿命相比较时，两个都是短的寿命。不过，与这些结果有关系的起始条件以为甲板关节从开始已经失败。当他们被为完整的建筑物发展时，或者，塑造契约强度的表达方式可能是过于保守的。可靠性分析提供对待不确定的一种合理和一致的框架。这可能是相似的结构可以被通过超时改变的性能外形比较用的一件有用的管理工具。结果必须被小心解释，并且经得起常识和工程判别法。敏感性分析被强烈推荐，并且可能被容易执行。很多数据收集和测试在恶化模型过程中做的解释。假使有与保持安全，可靠基础结构系统相关的费用，这一凝固的努力以勤奋和组织能产生结实的好处在哪里的一地区。说明一个限制怎样说明这个区域的剖面图随以为的条件而变。恶化模式和契约结合起来限制状态方程。因此，组成部分有一个目标每年1*10-5的名义上的失效概率，外形1建议仅仅17到18年的寿命，而第2剖面图建议30到31年。当与桥的正常的预期寿命相比较时，两个都是短的寿命。不过，与这些结果有关系的起始条件以为甲板关节从开始已经失败。当他们被为完整的建筑物发展时，或者，塑造契约强度的表达方式可能是过于保守的。可靠性分析提供对待不确定的一种合理和一致的框架。这可能是相似的结构可以被通过超时改变的性能外形比较用的一件有用的管理工具。结果必须被小心解释，并且经得起常识和工程判别法。敏感性分析被强烈推荐，并且可能被容易执行。很多数据收集和测试在恶化模型过程中做的解释。假使有与保持安全，可靠基础结构系统相关的费用，这一凝固的努力以勤奋和组织能产生结实的好处在哪里的一地区。这项特别的工程专心于加强的混凝土恶化的一个具体的领域，特别是起因于氯化物进入。氯化物存在于在冬天在英国使用的除冰的盐。氯离子迁移虽然使凝固，例如以吸收和扩散。在合适条件下，他们起动加固酒吧腐蚀。腐蚀机制产生锈。金属的被增加的体积，由于锈，导致断裂，失效并且具体的盖子的弄碎。在更迅速和广泛的加固腐蚀里的这结果。 说明一个限制怎样说明这个区域的剖面图随以为的条件而变。恶化模式和契约结合起来限制状态方程。因此，组成部分有一个目标每年1*10-5的名义上的失效概率，外形1建议仅仅17到18年的寿命，而第2剖面图建议30到31年。当与桥的正常的预期寿命相比较时，两个都是短的寿命。不过，与这些结果有关系的起始条件以为甲板关节从开始已经失败。当他们被为完整的建筑物发展时，或者，塑造契约强度的表达方式可能是过于保守的。如果共同不及格，加强在伸缩接头下面位于的混凝土桥元素特别对氯化物攻击敏感。在英国的公路高架桥通常由交叉梁直接在伸缩接头下面位于的加强的混凝土组成，(参阅图2)。很多交叉梁已经遭受严厉的加固腐蚀，失效和弄碎。一典型例子在3图让看，加固覆盖在哪里交叉梁有失效。总而言之：这项工作受到公路办事处的的大力支持而得以顺利进行，所表示的观点意见仅代表作者的想法，并不一定被公路办事处接受或分享。 主要参考文献[1]姚玲森主编：《桥梁工程》，人民交通出版社，1998[2]中华人民共和国交通部部标准：《公路路线设计规范》，1994[3]金成主编：《预应力混凝土梁拱组合桥梁》人民交通出版社，2001[4]中华人民共和国交通部部标准：《公路桥涵设计通用规范》1989[5]叶见曙主编：《结构设计原理》，人民交通出版社，2000[6]毛瑞祥、程翔云主编：《基本资料》，人民交通出版社1997[7]徐光辉、胡明义主编：《梁桥》（上、下册），人民交通出版社，1996[8]汪祖铭，晚崇礼主编：《墩台与基础》，人民交通出版社，1997[9]《公路桥涵设计手册》编写组：《墩台与基础》，人民交通出版社，1978[10]中华人民共和国交通部部标准：《公路桥涵施工技术规范》1989[11]中华人民共和国交通部部标准：《公路沥青路面设计规范》1997[12]易建国主编：《桥梁计算示例集》，人民交通出版社，1991 学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行的研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经特别注明引用的内容和致谢的地方外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明并表示感谢。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者（本人签名）：年月日学位论文出版授权书本人及导师完全同意《中国博士学位论文全文数据库出版章程》、《中国优秀硕士学位论文全文数据库出版章程》(以下简称“章程”)，愿意将本人的学位论文提交“中国学术期刊（光盘版）电子杂志社”在《中国博士学位论文全文数据库》、《中国优秀硕士学位论文全文数据库》中全文发表和以电子、网络形式公开出版，并同意编入CNKI《中国知识资源总库》，在《中国博硕士学位论文评价数据库》中使用和在互联网上传播，同意按“章程”规定享受相关权益。论文密级：□公开□保密（___年__月至__年__月）(保密的学位论文在解密后应遵守此协议)作者签名：_______导师签名：______________年_____月_____日_______年_____月_____日 独创声明本人郑重声明：所呈交的毕业设计(论文)，是本人在指导老师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本设计（论文）不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。本声明的法律后果由本人承担。 作者签名:二〇一〇年九月二十日 毕业设计（论文）使用授权声明本人完全了解滨州学院关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定。本人愿意按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版，同意学校保存学位论文的印刷本和电子版，或采用影印、数字化或其它复制手段保存设计（论文）；同意学校在不以营利为目的的前提下，建立目录检索与阅览服务系统，公布设计（论文）的部分或全部内容，允许他人依法合理使用。（保密论文在解密后遵守此规定） 作者签名: 二〇一〇年九月二十日 致谢时间飞逝，大学的学习生活很快就要过去，在这四年的学习生活中，收获了很多，而这些成绩的取得是和一直关心帮助我的人分不开的。首先非常感谢学校开设这个课题，为本人日后从事计算机方面的工作提供了经验，奠定了基础。本次毕业设计大概持续了半年，现在终于到结尾了。本次毕业设计是对我大学四年学习下来最好的检验。经过这次毕业设计，我的能力有了很大的提高，比如操作能力、分析问题的能力、合作精神、严谨的工作作风等方方面面都有很大的进步。这期间凝聚了很多人的心血，在此我表示由衷的感谢。没有他们的帮助，我将无法顺利完成这次设计。首先，我要特别感谢我的知道郭谦功老师对我的悉心指导，在我的论文书写及设计过程中给了我大量的帮助和指导，为我理清了设计思路和操作方法，并对我所做的课题提出了有效的改进方案。郭谦功老师渊博的知识、严谨的作风和诲人不倦的态度给我留下了深刻的印象。从他身上，我学到了许多能受益终生的东西。再次对周巍老师表示衷心的感谢。其次，我要感谢大学四年中所有的任课老师和辅导员在学习期间对我的严格要求，感谢他们对我学习上和生活上的帮助，使我了解了许多专业知识和为人的道理，能够在今后的生活道路上有继续奋斗的力量。另外，我还要感谢大学四年和我一起走过的同学朋友对我的关心与支持，与他们一起学习、生活，让我在大学期间生活的很充实，给我留下了很多难忘的回忆。最后，我要感谢我的父母对我的关系和理解，如果没有他们在我的学习生涯中的无私奉献和默默支持，我将无法顺利完成今天的学业。四年的大学生活就快走入尾声，我们的校园生活就要划上句号，心中是无尽的难舍与眷恋。从这里走出，对我的人生来说，将是踏上一个新的征程，要把所学的知识应用到实际工作中去。回首四年，取得了些许成绩，生活中有快乐也有艰辛。感谢老师四年来对我孜孜不倦的教诲，对我成长的关心和爱护。学友情深，情同兄妹。四年的风风雨雨，我们一同走过，充满着关爱，给我留下了值得珍藏的最美好的记忆。在我的十几年求学历程里，离不开父母的鼓励和支持，是他们辛勤的劳作，无私的付出，为我创造良好的学习条件，我才能顺利完成完成学业，感激他们一直以来对我的抚养与培育。 最后，我要特别感谢我的导师赵达睿老师、和研究生助教熊伟丽老师。是他们在我毕业的最后关头给了我们巨大的帮助与鼓励，给了我很多解决问题的思路，在此表示衷心的感激。老师们认真负责的工作态度，严谨的治学精神和深厚的理论水平都使我收益匪浅。他无论在理论上还是在实践中，都给与我很大的帮助，使我得到不少的提高这对于我以后的工作和学习都有一种巨大的帮助，感谢他耐心的辅导。在论文的撰写过程中老师们给予我很大的帮助，帮助解决了不少的难点，使得论文能够及时完成，这里一并表示真诚的感谢。'