一座桥梁完整的设计计算书

中国桥梁网 目录 工贸企业有限空间作业目录特种设备作业人员作业种类与目录特种设备作业人员目录1类医疗器械目录高值医用耗材参考目录 1第一部分 桥梁设计 1第一章 水文计算 11.1原始资料 31.2 水文计算 6第二章 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 比选 62.1 方案一：预应力钢筋混凝土简支梁（锥型锚具） 102.2方案二：钢筋混凝土箱形拱桥 11第三章 总体布置及主梁的设计 113.1设计资料及构造布置 123.2主梁内力计算 21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 254.2钢束预应力损失计算 284.3截面强度验算 344.4预加内力计算 354.5主梁斜截面验算 414.6截面应力验算 464.7主梁端部的局部承压验算 50第五章 下部结构的计算 505.1盖梁的计算 575.2桥墩墩柱计算 595.3钻孔灌注桩的设计计算 62第二部分 英文翻译 62Reliability analysis : 73可靠性分析 错误！未定义书签。结束语 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。浑河没年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 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 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 ＝ m b．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 m 1.2.2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％＝0.4728m VW=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17.73m 1． 冲刷深度 A 河槽的一般冲刷 一般冲刷后的最大水深 hp＝ EMBED Equation.3 Q1=Q2=4275m3,B1=B2=533.43m,k=1.04,μ＝1.0，λ＝0.0625，hmax＝10.1m A——单宽流量集中系数，A＝ hp＝ m B 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＝ ＝ ＝0.8588 hb＝ 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＝0.86m 1.2.3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 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 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3.6 kN/m和1.52 kN/m。 2.1.2 材料 关于××同志的政审材料调查表环保先进个人材料国家普通话测试材料农民专业合作社注销四查四问剖析材料 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 ＝ m b．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 m 1.5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％＝0.4728m VW=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17.73m 1.6冲刷深度 A 河槽的一般冲刷 一般冲刷后的最大水深 hp＝ EMBED Equation.3 Q1=Q2=4275m3,B1=B2=533.43m,k=1.04,μ＝1.0，λ＝0.0625，hmax＝10.1m A——单宽流量集中系数，A＝ hp＝ m B 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＝ ＝ ＝0.8588 hb＝ 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＝0.86m 2.2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4 1）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3.6 kN/m和1.52 kN/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 4 2、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=17.813 KN/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）=5.653KN/m 2、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 0.125 0.25 0.053 0.25 0.053 0 第一期恒载 17.707 3345.857 2510.371 671.848 172.112 307.736 344.224 第二期恒载 5.037 951.775 714.212 191.116 48.960 87.540 97.919 （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mc a.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）； 2． 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 ＝ m b．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 m 3． 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％＝0.4728m VW=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17.73m 4． 冲刷深度 A 河槽的一般冲刷 一般冲刷后的最大水深 hp＝ EMBED Equation.3 Q1=Q2=4275m3,B1=B2=533.43m,k=1.04,μ＝1.0，λ＝0.0625，hmax＝10.1m A——单宽流量集中系数，A＝ hp＝ m B 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＝ ＝ ＝0.8588 hb＝ 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＝0.86m 5． 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-100 1+μ 1.04 1.0 mc 0.464 0.272 最大弯矩及相应剪力 Pi 60 120 120 70 130 250 250 250 250 yi 2.72 4.72 9.72 9.02 7.02 9.12 9.72 7.72 7.12 7.02 0.3611 9.02 0.464 9.720.5 0.472 -0.25 7.12 -0.139 7.12 0.3663 7.72 0.397 9.72 0.5 9.12 -0.462 相应Q（KN） 相应Q（KN） 3354 102.163 8420 198.575 1号梁内力值 1618.506 49.30 2290.24 54.011 最大剪力及相应弯矩 合力P 2×120+60=300 250×4=1000 Y 0.4578 8.9 0.4177 8.12 Py 137.44 2670 417.7 8120 1号梁内力值 66.275 1288.43 113.614 2208.64 1号梁支点最大剪力计算表 荷载 类别 汽-20 挂-100 人群 1+μ 1.0459 1.0 1.0 Pi 60 120 120 70 130 70 130 250 250 250 250 q=3.0 yi 1.0 0.8 971 0.8 611 0.6 039 0.5 010 0.1 152 0.0 123 0.8 313 0.8 004 0.6 975 0.6 667 y人= 0.9167 mi 0.3 75 0.4 363 0.4 578 0.524 0.2 372 0.2 607 0.299 0.478×3 6.82 0.5× 0.897× 7.66 Qmax=（1+μ）∑Piyimi=186.292（KN） 203.436 35.848 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 Mmax Qmax Mmax Qmax Mmax Qmax Qmax 1 第一期恒载 3345.86 0 2510.7 172.1 671.85 307.74 344.22 2 第二期恒载 951.775 0 714.22 48.96 191.12 875.4 97.919 3 总恒载=1+2 4296.24 0 3224.9 221.1 862.96 1183.1 442.14 4 人群 325.38 8.369 244.04 18.83 65.706 41.02 47.98 5 汽-20 1915.52 66.275 1315.5 122.5 357.88 169.61 184.1 6 挂-100 2290.24 54.011 1776.9 181.7 484.51 189.15 187.75 7 汽+人 1987.32 74.644 1559.5 141.3 423.59 210.63 232.08 8 恒+汽+人 6241.58 74.644 4784.5 362.4 1286.6 1393.8 674.22 9 恒+挂 6587.87 54.011 4991.9 402.7 1347.5 1372.3 629.89 10 Si 7878.6 1045.5 6053.3 2851 10949 14493 5630.6 11 Sj 7676.42 59.412 5813.6 465.1 1568.5 1627.8 737.09 12 1.4(7)/Si 35% 100% 36% 42% 36% 17% 38% 13 1.1挂/Si 33% 100% 33% 25% 34% 13% 32% 14 提高后的Si 8114.96 104.53 6234.9 477 1667.4 1800.4 881.15 15 提高后的Sj 7676.42 61.19 5813.6 789.3 1568.5 1627.9 648.67 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 （3） 弯起点的确定： A1=a2=39-30*tan7.5=35.051cm A3=a4=31.1cm A5=a6=27.15cm A7=30.710cm A8=25.396cm A9=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 cos sin R X 1，2 22.5 7.5 0.9914 0.131 2625.5 3，4 43.5 7.5 0.9914 0.131 5081.8 1313.8 5，6 64.5 7.5 0.9914 0.131 7535 987.6 7 147.5 12 0.9781 0.208 6735.2 574.47 8 163.5 12 0.9781 0.208 7465.8 417.27 9 179.5 12 0.9781 0.208 8196.3 260.06 钢束中心到下边缘的距离 截面 钢束号 X R C A0 A 四 分 点 N1，N2 　 　 　 7.5 7.5 N3，N4 　 　 　 16.5 16.5 N5，N6 　 　 　 22.5 25.5 N7 397.53 6735.16 11.733 7.5 19.233 N8 554.734 7468.75 20.6358 16.5 37.136 N9 711.938 8196.35 30.978 22.5 56.478 变 化 点 N1，N2 102.05 2625.51 1.978 7.5 9.484 N3，N4 424.24 5081.78 17.738 16.5 34.238 N5，N6 750.14 7535.05 37.4585 22.5 62.96 N7 1163.53 6735.05 101.264 7.5 108.76 N8 1320.73 7465.65 117.959 16.5 134.46 N9 1477.94 8196.35 134.416 22.5 159.92 支 点 N1，N2 308.05 2625.51 18.116 7.5 25.62 N3，N4 630.224 5081.78 39.23 16.5 55.73 N5，N6 956.4 7535.05 60.94 22.5 86.443 N7 1369.53 6735.16 147.15 7.5 154.65 N8 1.5E+07 7465.75 157.778 16.5 174.28 N9 1683.97 8196.37 174.855 22.5 200.35 4.2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-α u x kx u=x e g 0 rad N1.N2 7.5 0.131 0.1 10.1 0.02 0.087 0.083 100.08 N3.N4 7.5 0.131 0.1 10 0.02 0.087 0.083 100.02 N5.N6 7.5 0.131 0.1 9.99 0.01 0.087 0.083 99.948 N7 7.2 0.126 0.1 10.1 0.02 0.084 0.081 97.152 N8 6.35 0.111 0.1 10 0.02 0.076 0.073 88.176 N9 5.68 0.099 0.1 10 0.02 0.07 0.068 81.036 N10 5.12 0.089 0 9.95 0.01 0.064 0.062 74.532 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,N2 N3,N4 N5,N6 N7 N8 N9 N10 l（mm）（见表12） 39600 39540 39479 39753 39683 39641 39544 （MPa） 60.606 60698 60.792 60.373 60.479 60.585 60.692 4.2.3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13 4.2.4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=54MPa 4.2.5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/r2 eA—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 4.3.1 T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+12 h1‘=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‘+0.5 Ra（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=211.7cm ξjyh0=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=131.46cm R—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< Qj 因此需要进行斜截面抗剪强度计算。 b.计算斜面水平投影长度c 计算公式为： c=0.6mh0 式中：m—斜截面顶端正截面处的剪跨比，m=M/Qh0，当m<1.7时，取 m=1.7 Q—通过斜截面顶端正截面内由使用荷载产生的最大剪力； M—相应于上述最大剪力时的弯矩； h0—通过斜截面受压区顶端截面上的有效高度，自受拉纵向主钢筋的合力点至受压边缘的距离（以cm计） 上述的Q、M、h0近似取变化点截面的最大剪力、最大弯矩和截面有效高度，则： ，取m=1.7，故： c=0.6×1.7×157.04=160.18cm c.箍筋计算 若选用Φ8@20cm的双肢箍筋，则箍筋的总截面的总截面积为 Ak=2×0.053=1.006cm2 箍筋间距sk=20cm，箍筋抗拉设计强度Rgk=240MPa，箍筋配筋率： 在锚固端设置两块厚20mm的钢垫板，即在N7-N10的四根钢束锚下设置200×962mm的垫板1；在N1-N6的六根钢束下设置350×766mm的垫板2。在垫板下等于梁高（230cm）的范围内并且布置21层φ8的间接钢筋网，钢筋网的间距为10cm，其中锚下第一层钢筋网的布置如图16-b所示，根据锚下钢垫板的布置情况，分上、下两部分各自验算混凝土局部承压强度。计算公式如下： 式中： Nc—局部承压时的纵向力，在梁端两块钢垫板中，分别考虑除最后张拉的一束为控制应力外，其余各束均为传力锚固应力，可计算出垫板1、2的Nc各为2166.146KN和3184.825KN； β—混凝土局部承压时的纵向力，按下式计算： β= Ad—局部承压的计算底面积（扣除孔道面积）； Ac—局部承压（扣孔道）面积； βhe—配置间接钢筋时局部承压强度提高系数，按下式计算： Ahe—包罗在钢筋网配筋范围内的混凝土核心面积； Ra—混凝土抗压设计强度，对于40号混凝土，Ra=23.0MPa，考虑在主梁混凝土达到90%强度时开始张拉钢束，所以 =0.9 Ra=20.7MPa； Rg—间接钢筋抗拉设计强度，对于Ⅰ级钢筋Rg=240MPa； μt—间接钢筋的体积配筋率，对于方格钢筋网 n1、aj1和n2、aj2—钢筋网分别沿纵横方向的钢筋数即单钢筋的截面积； s—钢筋网的间距。 对于钢垫板1（见图16）： =4421.46cm2 =1845.46cm2 =3831.46cm2 强度系数为： 间接钢筋体积配筋率： 把计算数值代入上述公式得： 公式右边=0.6×（1.55×20.7+2×0.00864×1.442×240）×1845.46×10-1=4504.912KN Nc=2166.146<右边，符合要求。 d.抗剪强度计算 主梁斜截面抗剪强度应按下式计算： Qj≤Qhk+Qw 式中：Qj—经组合后通过斜截面顶端正截面内的最大剪力（KN），对于变化点截面Qj=832.294KN； 本设计考虑混凝土收缩和徐变大部分在浇筑桥面之前完成，Ah和u均采用预制梁的数据。对于混凝土毛截面，四分点截面与跨中截面上述数值完全相同，即：Ah=6328cm2（见表1） u=158+2×（8+72+172+14+28）+36=782cm（见图3） ∴ 设混凝土收缩和徐变在野外一般条件（相对湿度为75%）下完成，受荷时混凝土加载龄期为28天。查《桥规》附表4.2得到： =2.2 =0.23×10-3 计算数据 Ny0=4620.388KN My0=5224.774KN.m Mg1=2510.731KN.m Ij=39742163cm4 Aj=6131.65cm2 eA=ej=114.02cm Ey=2.0×105MPa ny=6.06 计算σh σh（MPa） （1） （2） （3） 7.535 7.787 15.322 计算应力损失 计算公式： 分子项 分母项 (4) 204.273 r2=Ij/Aj 6481.479 (5) 46 ρA=1+eA2/r2 3.006 (6) （4）+（5） 250.273 μ=10△Ay/Aj 0.768% 1+10μρA 1.23086 4.4预加内力计算 传力锚固应力σy0及其产生的预加内力： 1.σy0=σk-σs1=σk-σs1-σs2-σs3 2.由σy0产生的预加内力 纵向力： Ny0=∑σy0△Aycosα 弯 矩： My0=Ny0eyi 剪 力： Qy0=∑σy0△Aysinα 式中：α—钢束弯起后与梁轴的夹角，sinα与cosα的值见表12； △Ay—单根钢束的截面积，△Ay=4.71cm2 使用荷载阶段的有效预加应力： 四分点愈加内力计算表 钢束号 预加应力由张拉钢束产生内力 由σsⅡ而消失的预加内力 Sina Cosa σy0△Ay Qy0 △Ny Qy My 　 1） 2） 3） 5） 7） 8） 9） 10） 1 0 1 425.02 0 257.3 121.2 652.1 1210.859×1.0669 2 0 1 432.66 0 3 0 1 442.34 0 4 0 1 449.53 0 5 0 1 458.03 0 6 0 1 464.73 0 7 0.0486 0.9988 472.6 22.964 8 0.0635 0.998 484.67 30.786 9 0.0754 0.9972 494.06 37.233 ∑ 0.2725 9.9903 4620.4 133.601 5225 1211 33.02 1291.9 纵向力：Ny=Ny0-Ny‘=4620.388-1210.859=3409.529 剪力：Qy=Qy0-Qy‘=133.601-33.022=100.579 弯矩：My=My0-My‘=5224.774-1291.865=3932.909 4.5主梁斜截面验算 4.5.1斜截面强度验算 1.斜截面强度验算 （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+12 h1‘=16+2×71+12×8=254cm 故取b1‘=160cm （