桥梁毕业设计

2009级土木工程（道路与桥梁方向）姓名： 班级： 学号： 指导老师： 目录摘要 2第1章 概述 3 1.1 任务概况 3 1.2 河床横断面 4 1.3 工程地质 4 1.4 构思宗旨 4第2章 方案比选 52.1方案一：预应力钢筋混凝土简支梁 5 2.2方案二：预应力混凝土连续箱梁 7 2.3方案三：预应力混凝土空心板桥 9 2.4 方案比选表 11第3章 总体布置及主梁的设计 63.1 设计资料 63.2 横断面布置7 3.3 横断面沿跨长的分布7 3.4 横隔梁的设置7第4章 主梁的作用效应计算 4.1 永久作用效应计算7 4.2 可变作用效应计算7 4.3 主梁作用效应组合7第5章 预应力钢束的估算及布置7 5.1 预应力钢筋截面积估算7 5.2 预应力钢筋的布置7 5.3 非预应力钢筋截面积估算及布置7第6章 主梁截面几何特性计算7 6.1 主梁预制并张拉预应力钢筋7 6.2 灌浆封锚，主梁吊装就位7第7章 持久状况截面承载能力极限状态计算7 7.1 正截面承载力计算7 7.2 斜截面承载力验算7第8章 钢束预应力损失估算7 8.1 预应力钢筋张拉（锚下）控制应力7 8.2 钢束应力损失7第9章 应力验算7 9.1 短暂情况的正应力验算7 9.2 持久状况正应力验算7 9.3 持久状况下的混凝土主应力验算7第10章 抗裂性验算7 10.1 作用短期效应组合作用下的正截面抗裂验算7 10.2 作用短期效应组合作用下的斜截面抗裂验算7第11章 主梁变形（挠度）计算7 11.1 荷载短期效应作用下主梁挠度验算7 11.2 预加力引起的上拱度计算7 11.3 预拱度的设置7第12章 锚固区局部承压计算7 12.1 局部受压尺寸要求7 12.2 局部抗压承载力计算7第13章 行车道板计算7 13.1 悬臂板荷载效应计算7 13.2 连续板荷载效应计算7 13.3 截面设计、配筋及承载力验算7第14章 横隔梁计算7 14.1 确定作用在跨中横隔梁上的可变作用7 14.2 跨中横隔梁的作用效应影响线7 14.3 截面作用效应计算7参考文献摘 要通过学习基本掌握的桥梁设计的相关内容，为检验学习成果，进行本次毕业设计。本设计在预选三种桥型结构，采用比较分析法，根据地质条件和跨径等多种因素的条件是选择最有利的桥型。最终确定设计桥型为预应力钢筋混凝土简支梁。根据桥梁设计规范，和相关指导书展开设计。具体设计内容如下。(1) 桥梁总体布置及主梁结构尺寸设计，(2) 荷载、应力计算及主梁预应力钢束布置，(3) 结构验算。通过结构验算等出整个设计满足相关设计规范。并熟悉了桥梁相关过程及知识。关键词：混凝土简支梁桥 预应力钢束布置 应力计算 第一章 概述1.1、任务概况拟建福州市浦上大桥是福州市为全面实施“东扩南进西拓”城市发展战略、完善路网建设、发展城市经济和交通要道，近期建设的重点工程之一；是福州市连接金山新区和大学城片区建设的又一主要通道。工程场址位于橘园洲大桥与湾边大桥（拟建）之间，起于金山新区洪湾路。技术标准：设计荷载：公路I级桥面净空：净14+人行道21.5米设计洪水频率：100年一遇，最高通航水位：10.109m。有关资料：1） 河床横断面：根据附表桩号标高绘制。2） 河床地质：共4个钻孔的地质资料。3） 水文资料：另行提供4） 该地区气温：月份平均6，月份平均30。5） 材料：钢材，木材，水泥满足供应，砂砾石就地取材，块片料石运距5公里。6） 施工单位，：省级以上公路工程建设公司。7） 桥面标高：往金山方向（0+000） 21.481m，往大学城方向（0+207） 20.071m1.2、河床横断面河 床 横 断 面桩 号标 高（m）桩 号标 高(m)0+00018.6270+20717.5210+01012.3050+0157.8050+0255.5100+505.8000+755.0890+1004.5580+1255.6230+16111.2580+18313.3901.3、工程地质条件大桥位于江心洲西侧及附近水域，钻孔揭露表明，桥位覆盖层厚4.35.0米，主要为中密细、中砂层。下附基岩全、强分化层均很发育，厚2.33.4米。微风化基岩面变化很大，在6.28.3米间，基岩主要为灰白色中粗粒花岗岩、花岗斑岩，微风化基岩岩质坚硬，呈块状大块状砌体结构，为主墩桩基良好的持力层。基础设计时宜采用微风化基岩作为基础持力层，桩端进入微风化基岩一定深度。1.4、构思宗旨1）符合地区发展规划，满足交通功能需要。2）桥梁构造形式简洁、轻巧。3）设计方案力求结构新颖，尽量采用有特色的新结构，又要保证结构受力合理，并技术可靠，施工方便。第二章 方案比选鉴于展架桥地质地形情况。该处地势平缓，故比选方案主要采用简支梁桥和连续梁桥形式。根据安全、适用、经济、美观的设计原则，我初步拟定了三个方案。2.1 方案一：（450）m预应力混凝土简支T型梁桥本桥的横截面采用T型截面（如图21）。防收缩钢筋采用下密上疏的要求布置所有钢筋的焊缝均为双面焊，因为该桥的跨度较大，预应力钢筋采用特殊的形式（如图22）布置，这样不仅有利于抗剪，而且在拼装完成后，在桥面上进行张拉，可防止梁上缘开裂。优点：制造简单，整体性好，接头也方便，而且能有效的利用现代高强材料，减少构件截面，与钢筋混凝土相比，能节省钢材，在使用荷载下不出现裂缝等。缺点：预应力张拉后上拱偏大，影响桥面线形，使桥面铺装加厚等。施工方法：采用预制拼装法（后张法）施工，即先预制T型梁，然后用大型机械吊装的一种施工方法。其中后张法的施工流程为：先浇筑构件混凝土，并在其中预留孔道，待混凝土达到要求强度后，将预应力钢筋穿入预留的孔道内，将千斤顶支承与混凝土构件端部，张拉预应力钢筋，使构件也同时受到反力压缩。待张拉到控制拉力后，即用夹片锚具将预应力钢筋锚固于混凝土构件上，使混凝土获得并保持其预压应力。最后，在预留孔道内压注水泥浆。，使预应力钢筋与混凝土粘结成为整体。 立面图（尺寸单位：cm） 图21 （尺寸单位：cm） 图222.2 方案二：（60+80+60）m预应力混凝土连续箱形梁桥本桥采用单箱双室（如图23）的截面形式因为跨度很大（对连续梁桥），在外载和自重作用下，支点截面将出现较大的负弯矩，从绝对值来看，支点截面的负弯矩大于跨中截面的正弯矩，因此，采用变截面梁能符合梁的内力分布规律，变截面梁的变化规律采用二次抛物线。优点：结构刚度大，变形小，行车平顺舒适，伸缩缝少，抗震能力强，线条明快简洁，施工工艺相对简单，造价低，后期养护成本不高等。缺点：桥墩处箱梁根部建筑高度较大，桥梁美观欠佳。超静定结构，对地基要求高等。施工方法：采用悬臂浇筑施工，用单悬臂连续的施工程序，这种方法是在桥墩两侧对称逐段就地浇筑混凝土，待混凝土达到一定强度后，张拉预应力筋，移动机具、模板继续施工。(尺寸单位：cm) 图23 (尺寸单位：cm)2.3 方案三：（1020）m预应力混凝土空心板桥本桥横断面采用9块中板（如图24、图25）和2块边板（如图26、图27）优点： 预应力结构通过高强钢筋对混凝土预压，不仅充分发挥了高强材料的特性，而且提高了混凝土的抗裂性，促使结构轻型化，因而预应力混凝土结构具有比钢筋混凝土结构大得多的跨越能力。 采用空心板截面，减轻了自重，而且能充分利用材料，构件外形简单，制作方便，方便施工，施工工期短，而且桥型流畅美观。缺点：行车不顺，同时桥梁的运营养护成本在后期较高。施工方法：采用预置装配（先张法）的施工方法，先张法预制构件的制作工艺是在浇筑混凝土之前先进行预应力筋的张拉，并将其临时固定在张拉台座上，然后按照支立模板钢筋骨架成型浇筑及振捣混凝土养护及拆除模板的基本施工工艺，待混凝土达到规定强度，逐渐将预应力筋松弛，利用力筋回缩和与混凝土之间的黏结作用，使构件获得预应力。图24. 中板跨中截面图(尺寸单位：cm) 图25、中板支点截面(尺寸单位：cm)图26. 边板跨中截面(尺寸单位：cm) 图27. 边板支点截面(尺寸单位：cm) 2.4方案比选表 表21 方案比选表序号第一方案第二方案第三方案 （450）m预应力混凝土简支T型梁桥（60+70+60）m预应力混凝土连续箱形梁桥（1020）m预应力混凝土空心板桥1桥高（m）18.85518.59018.4532桥长（m）2002002003最大纵坡（）3.413.413.414工艺技术要求各梁受力相对独立，避免超静定梁的复杂问题，等跨径布置，细部尺寸相同，可以重复利用模板预制，施工较为方便。箱形截面抗扭刚度大，可以保证其强度和稳定性，有效的承担正负弯矩，桥梁的结构刚度大，变形小，相对简支梁桥的施工要更复杂。空心板截面，减轻了自重，而且能充分利用材料，构件外形简单，制作方便，方便施工，施工工期短，相对于简支T型梁和连续箱形梁施工较简单。5使用效果构造简单，线条简洁，行车较舒适。全桥线条简洁明快，与周围环境协调好，因此，桥型美观，行车平稳舒适。全桥线条简洁，但桥孔跨度多，因此显得有些繁缛影响桥型美观6造价及用材等截面形式能大量节约模板，加快建桥进度，简易经济，但不能充分利用截面作用，基础设计量大。连续梁刚度大，变形小，伸缩缝少，能充分利用高强材料的特性，促使结构轻型化，跨越能力强充分发挥了高强材料的特性，而且提高了混凝的抗裂性，促使结构轻型化。后期养护成本较高 通过对比，从受力合理，安全适用，经济美观的角度综合考虑，方案一:预应力混凝土简支T型梁桥为最佳推荐方案。此方案，采用预应力混凝土简支T型梁桥，结构简单，节省材料，经济合理；采用预制装配的施工方法，施工方便，周期短；而且桥型流畅美观。 第三章 总体布置及主梁的设计3.1 设计资料3.1.1 桥梁跨径及桥宽标准跨径：50m（墩中心距离）主梁全长：49.96m计算跨径：49.00m桥面净空：净14m+2X1.5m 3.1.2 设计荷载公路I级，结构重要性系数=1.0，均布荷载的标准值为10.5KN/m，集中荷载标准值为356KN. 3.1.3 材料及工艺混凝土：采用C50混凝土，=3.45MPa，抗压强度标准值=32.4MPa，抗压强度设计值=22.4MPa，抗拉强度的标准值=2.65MPa，抗拉强度设计值=1.83MPa。钢筋：预应力钢筋采用ASTMA416-97a标准的低松弛钢绞（17标准型），抗拉强度标准值=1860MPa。抗拉强度设计值=1260MPa，公称直径15.24mm，公称面积140，弹性模量Ep=1.95MPa。普通钢筋直径大于和等于12mm的采用HRB400钢筋；直径小于12mm的均用R235钢筋。按后张法施工工艺制作主梁，采用内径70mm的预埋波纹管和夹片锚具。3.1.4 设计依据1 、交通部公路工程技术标准 JTG B01032 、交通部公路桥涵设计通用规范 JTG D602004 3 、交通部公路砖石及混凝土桥涵设计规范 JTJ022 85 4 、交通都公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 JTG D622004 5 、交通部公路桥涵地基与基础设计规范 JTJ024 85 6 、交通部公路工程概预算定额 7 、结构设汁原理、基础工程、桥梁工程等有关教材 8 、公路设计手册梁桥 9 、公路桥梁标准图 10 、桥梁计算示例集梁桥 11 、道路工程制图标准 3.1.5 基本计算数据见（表3-1） 表3-1 基本数据计算表 名 称项 目符 号单 位数 据混 凝 土立方强度 fcu,kMPa50 弹性模量EcMPa3.45轴心抗压标准强度fckMPa32.40 轴心抗拉标准强度ftkMPa2.65 轴心抗压设计强度fcdMPa22.40 轴心抗拉设计强度ftdMPa1.83 短暂状态容许压应力0.7fckMPa20.72 容许拉应力0.7ftkMPa1.757持久状态标准荷载组合:容许压应力0.5fckMPa16.20 容许主压应力0.6fckMPa19.44短期效应组合:容许拉应力st-0.85pcMPa0 容许主拉应力0.6ftkMPa1.59 s15.2 钢 绞 线标准强度fpkMPa1860 弹性模量EpMPa1.95105抗拉设计强度fpdMPa1260 最大控制应力con0.75fpkMPa1395 持久状态应力:标准状态组合0.65fpkMPa1209 材料重度钢筋混凝土1KN/325.0 沥青混凝土2KN/323.0 钢绞线3KN/378.5 钢束与混凝土的弹性模量比Ep无纲量5.65 注：考虑混凝土强度达到90%时开始张拉预应力钢束。和分别表示钢束张拉时混凝土的抗压、抗拉标准强度，则=29.6MPa， =2.51MPa3.2 横断面布置 3.2.1 主梁间距与主梁片数 本桥为双幅桥（两幅桥为独立的桥，因此只计算单幅即可），主梁翼板宽度为250cm，单幅的桥宽为7m，选用7片主梁。 3.2.2 主梁跨中截面主要尺寸拟定1/2支点截面 1/2跨中截面 横断面图 半纵剖面图 A-A 图3-1 结构尺寸图（单位cm）1、 主梁高度 预应力混凝土简支梁桥的主梁高度与跨径之比常在1/14-1/25,当建筑高度不受限制时（本桥不受限制），增大梁高往往是最经济的方案，因为增大梁高可以取得较大的抗弯力臂，还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，而混凝土的用量增加不多。终上所述，本桥中取230cm的主梁高度是比较合适的。2、主梁截面细部尺寸T梁翼板的厚度取决于桥面板承受车轮局部荷载的要求，还应考虑能否满足主梁受弯是上翼板受压的强度要求，本桥预制T梁的翼板厚度取用15cm，翼板根部加厚到25cm以抵抗翼缘根部较大的弯矩。在预应力混凝土梁中腹板内主拉应力较小，腹板厚度翼板由布置预制孔管的构造决定，同时从腹板本身的条件出发，腹板厚度不宜小于其高度的1/15，本桥腹板厚度取用20cm。为了防止在施工和运营中使马蹄部分遭致纵向裂缝，马蹄面积占截面总面积的10%20%比较合适，同时根据公预规9.4.9条对钢束净距及预留管道的构造要求，初拟马蹄宽度为55cm，高度为25cm，马蹄与腹板交接处作三角过渡，高度为15cm，以减小局部应力。按照以上拟定的外形尺寸，就可绘制出预制梁的跨中截面图（如图3-2）图3-2 跨中截面尺寸图（单位cm） 3、计算截面几何特征 将主梁跨中截面划分成五个规则图形的小单元，截面几何特性计算见（表3-2） 表3-2 跨中截面几何特性计算表分块名称分块面积()跨中截面形心至上缘距离（cm）分块面积对上缘净距=（）自身惯距（）=-（cm）对截面形心的惯距（）翼板37507.52812570312.575.792154046521610778三角承托50018.3339166.52777.77864.95721097062112484腹板380011041800011431667-26.71271101214142678下三角262.5200525003281.25-116.7135755713578853马蹄1375217.5299062.571614.58-134.2124766946248385609687.580685466283353注：截面形心至上缘距离：4、支点截面几何特性计算表（表3-3）翼板2407.5180004500088.061861095318655953三角承托50018.3339166.52777.77877.2329820052984783腹板380011041800011431667-14.4479235212224018下三角262.5200525003281.25-104.4428632752866556马蹄1375217.5299062.571614.58-121.9420445375205169908337.557248299 表2-3 支点截面几何特性计算表 注：截面形心至上缘距离: 5、检验跨中截面效率指标（希望在0.5以上）上核心距：下核心距：截面效率指标：0.5表明以上初拟的主梁跨中截面是合理的。2.3 横断面沿跨长的分布 本桥主梁采用等高形式，横断面的T梁宽度沿跨长不变，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，距梁端1980mm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附近（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。2.4 横隔梁的设置 在荷载作用下的主梁弯矩横向分布，当该处有横隔梁时比较均匀，否则在直接荷载作用下的主梁弯矩较大，为减少对主梁设计起主要控制作用的跨中弯矩，在跨中设置一道中横隔梁，当跨度较大时，应设置较多的横隔梁。本桥在桥跨中点、三分点、六分点和支点处设置七道横隔梁，其间距为8m。端横隔梁的高度与主梁同高，厚度为上部260mm，下部为240mm。中横隔梁高度为2050mm，厚度为上部180mm，下部160mm。横隔梁的布置见（图31）第四章 主梁的作用效应计算根据上述梁跨结构纵、横截面的布置，可分别求得各主梁控制截面（一般取跨中截面、L/4截面和支点截面）的永久作用效应，并通过可变作用下的梁桥荷载横向分布系数和纵向内力影响线，求得可变荷载的作用效应，最后再进行主梁作用效应组合。4.1 永久作用效应计算 4.1.1 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13m）0.833752516333.5（KN）（2）马蹄抬高与腹板变宽段梁的自重（长5m） (1.443625+0.83375) 525/2=142.34(KN)（3）支点段梁的自重（1.98m） 1.443625251.9871.46（KN）（4）中主梁的横隔梁中横隔梁体积：0.17（1.90.7-0.50.10.5-0.50.0.150.175）0.2196（）端横隔梁体积： 0.25（2.150.525-0.50.0650.325）0.2795（）故半跨内横梁重力为： （2.50.2196+10.2795）25=20.71(KN)（5）预制梁永久作用集度（333.5+142.34+71.46+20.71）/20.4827.73（KN/m）2、二期永久作用 （1）中主梁现浇部分横隔梁： 一片中横隔梁体积（现浇） 0.170.451.9=0.14535（） 一片端横隔梁体积（现浇） 0.250.452.15=0.241875（） 故： =（50.14535+20.241875）25/49.96=0.739（KN/m） （2）铺装 8cm混凝土铺装 0.081425=28.00（KN/m） 5cm沥青铺装 0.051423=16.10（KN/m） 若将桥面铺装均摊给4片（中主梁）+2片（边主梁） =（28+16.10）/7=6.30（KN/m） （3）栏杆 一侧人行栏：1.52KN/m 一侧防撞栏：4.99KN/m 若将两侧防撞栏均摊给7片梁 =（1.52+4.99）2/7=1.86(KN/m) （4）中主梁二期永久作用集度 =3.38+0.76+6.30+1.86=12.30（KN/m）3.1.2 永久作用效应 如图31所示， 设x为计算截面离左支座的距离，并令=X/L 主梁弯矩和剪力的计算公式：=0.5(1-)g （41）=0.5（1-2）Lg （42）永久作用计算表（表41）表41 主梁永久作用效应作用效应跨中截面（=0.5）L/4截面(=0.25)N7锚固点(=0.03704)支点截面(=0)一期弯矩（KNm）8322.476241.851187.380.00剪力（KN）0.00339.69629.06679.39二期弯矩（KNm）2338.541753.90333.610.00剪力（KN）0.00119.93222.08239.85弯矩（KNm）10661.017995.751520.990.00剪力（KN）0.00459.62851.14919.24 图41 永久作用计算图示 4.2 可变作用效应计算4.2.1 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，因此要先计算结构的基频。简支梁桥的基频可采用下列公式估算： (Hz)其中： （KN/m）根据本桥的基频，可计算出汽车荷载的冲击系数为：0.106 按桥规4.3.1条，当车道大于两车道时，需进行车道折减，三车道应折减22，但折减不得小于两车道布截的计算结果。本桥按三车道设计。因此在计算可变作用效应时需进行车道折减。4.2.2 计算主梁的荷载横向分布系数1、跨中的荷载横向分布系数如前所述，本桥桥跨内设五道横隔梁，具有可靠的横向联系，且承重的长宽比为：2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(1) 计算主梁抗扭惯距可近似按下式计算：= （43）式中：、 相应为单个矩形截面的宽度和高度 矩形截面抗扭刚度系数 m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： =图32示出了的计算图示，的计算见表42(2)计算抗扭修正系数对于本桥，主梁的间距相同，并将主梁近似看成等截面，则得： （44）式中：G=0.4E ; L=49.00m ； =70.01267293=0.08871051 ；=7.5m ；=5.0m ；=2.5m ；=0.0m ；=-2.5m ；=-5.0m ；-7.5m =0.66283353.计算得：=0.96 (3) 按修正的刚性横梁法计算横向影响线竖标式中：; 计算所得值见（表43） 图42 计算图示（尺寸单位：cm）表42 计算表分块名称（cm（cm）/(cm)=（）翼缘板25017.214.53491/34.24037腹板180.3209.0150.31004.47144马蹄5532.51.69230.20983.9611212.67293表43 值梁号10.45140.34860.24570.1429-0.04-0.0629-0.165720.34860.280.21140.14290.07430.0057-0.062930.14290.14290.14290.14290.14290.14290.1429(4)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图式如图43所示 可变作用（汽车公路I级） 四车道：=（0.4103+0.3362+0.2827+0.2087+0.1552+0.0811+0.0277-0.0464）0.67=0.4876 三车道：=（0.4103+0.3362+0.2827+0.2087+0.1552+0.0811）0.78=0.5749 两车道：=（0.4103+0.3362+0.2827+0.2087）=0.6190故取可变作用（汽车）的横向分布系数为：=0.6190可变作用（人群)：=0.46892、支点截面的荷载横向分布系数如图44所示，按杠杆原理法绘制荷载横向分布系数并进行布载，1号梁可变作用的横向分布系数计算如下： 图43 跨中的横向分布系数的计算图示（尺寸单位：cm）图44 支点的横向分布系数计算图示（尺寸单位：cm）可变作用（汽车）：=0.50.6=0.3可变作用（人群）：=1.173、横向分布系数汇总（见表44）表44 1号梁可变作用横向分布系数可变作用类别公路I级0.61900.3人群0.46891.173.2.3 车道荷载的取值 根据桥规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： =10.5KN/m计算弯矩时 =KN 计算剪力时 =3561.2=427.2KN3.2.4 计算可变作用效应 在可变作用效应计算中，本桥对于横向分布系数的取值作如下考虑：支点处横向分布系数，从支点至第一根横梁段，横向分布系数从直线过渡到，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，图45示出跨中截面作用效应计算图示，计算公式为： （45）式中：S所求截面汽车标准荷载的弯矩和剪力 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 y影响线上最大坐标值可变作用（汽车）标准效应=0.50.619010.512.2549-0.3190810.51.083+0.619035612.25=4660.91KNm=0.50.619010.50.524.5+0.50.3190810.50.0556+0.6190427.20.5=171.28KN可变作用（汽车）冲击效应 =4660.910.191=890.23KN/m =171.280.191=32.71KN 图45 跨中截面计算图示（尺寸单位：m）2、求L/4截面的最大弯矩和最大剪力图46为L/4截面作用效应的计算图示 图46 L/4截面作用效应计算图（尺寸单位：m）可变作用（汽车）标准效应=0.50.619010.57.312549-0.5（1.625+0.5416）0.3190810.5+0.61903567.3125=2746.8097KN/m=0.50.61910.536.75-0.50.3190810.50.0556+0.6190427.20.75=310.3066KN可变作用（汽车）冲击效应 =2746.80970.191=524.6407KN/m =310.30660.191=59.2686KN3、求支点截面的最大剪力图47示出支点截面最大剪力计算图式 图47 支点截面计算图式（尺寸单位：m）可变作用（汽车）效应=0.510.50.6190149-0.510.50.31906（0.9444+0.0556）+427.20.83330.6190=369.5444KN可变作用（汽车）冲击效应 =369.54440.191=70.5830KN可变作用（人群）效应=0.53.450.4689149-0.53.450.70118（0.9444+0.0556）=29.9586KN可变作用（人群）冲击效应 =29.95860.191=5.7221KN3.3 主梁作用效应组合按桥规4.1.64.1.8条规定，将主梁的作用效应组合汇总。见（表45）表45 主梁作用效应组合序号荷载类别跨中截面四分点截面支点截面MmaxVmaxMmaxVmaxMmaxVmax(KNm)KN(KNm)KN(KNm)KN第一期永久作用8322.470.006241.85339.690.00679.39第二期永久作用2338.540.001753.90119.930.00239.85总永久作用+10661.010.007995.75459.620.00919.24可变作用（汽车）公路-I级4660.91171.282746.81310.310.00369.54可变作用（汽车）冲击890.2332.7524.6459.270.0070.58持久状态的应力计算的可变作用标准值组合=+5551.14203.983271.45369.580.00440.12正常使用极限状态短期效应组合=+0.713923.65119.909918.52676.830.001177.92正常使用极限状态长期效应组合=+0.49442.3671.597080.13525.870.00966.12承载能力极限状态计算的基本组合=1.2+1.4（+）15802.98298.4111845.43984.020.001611.07第五章 预应力钢束的估算及布置5.1 预应力钢筋截面积估算按构件正截面抗裂性要求估算预应力钢筋数量。 因为本桥对拉应力做了一定得限制并不允许开裂，因此属于A类部分构件，所以根据跨中截面抗裂要求，可得跨中截面所需的有效预加力为： （51）式中的为正常使用极限状态按作用（或荷载）短期效应组合计算的弯矩值，由表35查的：=KNm设预应力钢筋截面重心距截面下缘为=150mm，则预应力钢筋的合力作用点到截面重心轴的距离为=1317.1mm；钢筋估算时，截面性质近似取用全截面的性质来计算，由表22可得跨中截面全截面面积=968750mm2,全截面对抗裂验算边缘的弹性抵抗矩为=662.83353109/1461.3=453.6106mm3；所以有效预加力合力为 =7.3272479106N预应力钢筋的张拉控制应力为=0.75=0.751860=1395MPa，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=6566mm2采用4束1215.24钢绞线，预应力钢筋的截面积为=412140=6720mm2。采用夹片式群锚，70金属波纹管成孔。5.2 预应力钢筋的布置5.2.1 跨中截面预应力钢筋的布置 后张法预应力混凝土受弯构件的预应力管道布置应符合公路桥规中的有关构造要求。参考已有的设计图纸并按公路桥规中的构造要求，对跨中截面的预应力钢筋进行初步布置。（如图51） a） b） c）图41 端部及跨中预应力钢筋布置图（尺寸单位：cm）a）预制梁端部；b）钢束在端部的锚固位置；c）跨中截面钢束布置4.2.2 锚固面钢束布置 为使施工方便，全部4束预应力钢筋均锚于梁端（图51a、b）。这样布置符合均匀分散的原则，不仅能满足张拉的要求，而且N1、N2在梁端均弯起较高，可以提供较大的预剪力。4.2.3 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曲线段的方式弯曲；为使预应力钢筋的预加力垂直作用于锚垫板，N1、N2、N3和N4弯起角均取为；各钢束的弯曲半径为：=80000mm；=60000mm；=40000mm;=20000mm。2、钢束各控制点位置的确定 以N3号钢束为例，其弯起布置如图52所示。由确定导线点距锚固点的水平距离=355.8cm 图52 曲线预应力钢筋计算图（尺寸单位：cm）由确定弯起点至导线点的水平距离=279.71cm所以弯起点到锚固点的水平距离为=355.8+279.71=635.51cm则弯起点至跨中截面的水平距离为=（4900/2+34.8）-=1849.29cm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，所以弯止点到导线点的水平距离为=276.99m故弯止点至跨中截面的水平距离为 =（1849.29+276.99+279.71）=2405.99cm同理可以计算N1、N2、N4的控制点位置，将各钢束的控制参数汇总于表51中表51 各钢束弯起控制要素表钢束号升高值c(cm)弯起角（）弯起半径R（cm）支点至锚固点的水平距离d(cm)弯起点距跨中截面水平距离(cm)弯止点距跨中截面水平距离(cm)N12118800012.2401.471514.85N21308600026.41131.841966.88N3508400034.81849.292405.99N4308200047.02143.652422.093、各截面钢束位置及其倾角计算仍以N3号钢束为例（图52），计算钢束上任一点离梁底距离及该点处钢束的倾角，式中为钢束弯起前重心至梁底的距离，=10cm；为点所在计算截面处钢束位置的升高值。计算时，首先应判断出点所处在的区段，然后计算及，即当（-）0时，点位于直线段还未弯起，=0，故=10cm；=0当0（-）（）时，点位于圆弧弯曲段，及按下式计算，即 （52） （53）当（-）（）时，点位于靠近锚固端的直线段，此时=8，按下式计算，即：=（-） （54）各截面钢束位置及其倾角计算值详见表（52）表52 各截面钢束位置（）及其倾角（）计算表计算截面钢束编号（cm）（）(cm)（-）(cm)()(cm)(cm)跨中截面=0N1401.471113.38为负值，钢束尚未弯起0010N21131.84835.04N31849.29556.6N42143.65278.44L/4截面=975cmN1401.471113.38（-）（）869.179.1N21131.84835.040（-）556.50.7510.3410.34N31849.29556.6为负值，钢束尚未弯起0010N42143.65278.44为负值，钢束尚未弯起0010支点截面=1950cmN1401.471113.38（-）（）8206.0216.0N21131.84835.04（-）41768105.1115.1N31849.29556.6（-）2088845.155.1N42143.65278.44（-）1044822.333.34、钢束平弯段的位置及平弯角N1、N2、N3、N4三束预应力钢绞线在跨中截面布置在同一水平面上，而在锚固端四束钢绞线则都在肋板中心线上，为实现钢束的这种布筋方式，N2、N3、N4在主梁肋板中必须从两侧平弯到肋板中心线上，为了便于施工中布置预应力管道，N2、N3、N4在梁中的平弯采用相同的形式。平弯段有两段曲线弧，每段曲线弧的弯曲角为=4.5694.3 非预应力钢筋截面积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底边的距离为=80mm ,则有=2300-80=2220mm先假定为第一类T形截面，由公式计算受压区高度，即 求得 =142.6mm（=152.5mm）则根据正截面承载力计算需要的非预应力钢筋截面积为=2051mm2采用6根直径为22mm的HRB400钢筋,提供的钢筋截面面积=2281 mm2。在梁底布置成一排（图53），其间距为80mm， 图43 非预应力钢筋布置图（尺寸单位：mm）钢筋重心到底边的距离为=45mm。第六章 主梁截面几何特性计算 后张法预应力混凝土梁主梁截面几何特性应根据不同的受力阶段分别计算。该桥中的T形从施工到运营经历了如下两个阶段。5.1 主梁预制并张拉预应力钢筋 主梁混凝土达到设计强度的90%后，进行预应力的张拉，此时管道尚未压浆，所以其截面特性为计入非预应力钢筋影响（将非预应力钢筋换算为混凝土）的净截面，该截面的截面特性计算中应扣除预应力管道的影响，T梁翼板宽度为220cm。 5.2 灌浆封锚，主梁吊装就位 预应力钢筋张拉完成并进行管道压浆、封锚后，预应力钢筋能够参与截面受力。 截面几何特性的计算可以列表进行，第一阶段跨中截面列表于61中。可求得其它受力阶段控制截面几何特性如表62所示。表61 第一阶段跨中截面几何特性计算表分块名称分块面积（）重心