预应力混凝土简支空心板桥施工图设计毕业论文 78页

山东交通学院毕业设计预应力混凝土简支空心板桥施工图设计毕业论文目录摘要1ABSTRACT2前言11计算依据与基础资料21.1标准21.2主要材料21.3设计要点22方案比选32.1方案编制32.2方案比较33上部结构的计算53.1横断面布置53.2内力计算73.2.1永久荷载作用计算：73.2.2可变效应作用计算83.2.3支点横向分布系数：143.2.4支点到处的荷载横向分布系数154可变效应计算164.1车道荷载效应184.2人群荷载效应195作用效应组合206全预应力混凝土梁配筋设计226.1预应力钢筋数量的估算226.2预应力钢筋的布置236.3普通钢筋数量的估算及布置236.4承载能力极限状态计算256.4.1跨中截面正截面抗弯承载能力计算256.4.2斜截面抗剪承载力计算266.5预应力损失计算296.6正常使用极限状态计算346.6.1正截面抗裂性验算346.6.2斜截面抗裂性验算386.7变形计算416.7.1正常使用阶段的挠度计算416.7.2预加应力引起的反拱度计算426.7.3预拱度的设置436.8应力验算44\n山东交通学院毕业设计6.8.1持久状态应力验算446.8.2短暂状态应力验算467最小配筋率复核508栏杆计算518.1栏杆的构造及布置518.2栏杆柱的作用效应计算519扶手计算5510板式橡胶支座5711下部结构计算5811.1盖梁计算5811.2内力计算6211.3截面配筋设计与承载力校核6311.4桥墩墩柱设计6511.4.1作用效用计算6511.4.2荷载组合6611.5截面配筋计算及应力验算6711.5.1作用于墩柱顶的外力6711.5.2作用于墩柱底的外力6711.5.3截面配筋计算及验算6711.6基础计算6811.6.1桩基设计参数6811.3.2桩的计算宽度6911.6.3变形系数6911.6.4最大弯矩及最大弯矩位置6911.6.5局部冲刷线（自然地面）处桩的水平位移6911.6.6桩基内力计算7011.6.7桩身承载力复合70结论72致谢73参考文献74\n\n山东交通学院毕业设计前言我国自50年代中期开始修建预应力混凝土梁桥，预应力技术的运用，使得混凝土梁桥在跨径、裂缝控制、施工方法等方面不断取得突破，预应力的广泛应用使得它成为桥梁建筑领域中的重要技术之一。本次设计通过施加预应力以达到控制裂缝宽度，增大跨径，节约建筑材料和投资的目的。针对我国中、小跨径桥梁众多与预应力技术本身的广泛适应性的情况，因而本次设计对我国桥梁事业的发展具有重要意义。桥梁的设计，除了了解桥位处的地质，地形及水文情况外，还应对所设计桥梁的的构造特点，建筑材料及相应的预应力计算方法和施工方法，这些内容是紧密联系的，相辅相成的。此次设计用到了大学四年学到的所有的专业课本的知识，同时也还用到了许多规范和专业参考书，力求在设计中尽量做到规范、合理、清楚。经过这次设计使我所学的基础知识和专业知识更加系统、巩固、延伸和拓展，对我以后后的工作具有连号的知道意义。桥梁工程的大量实践，为我国的桥梁建设积累了大量的成功经验，但也的得到了不少的教训，为改善设计理念和理论，提高了桥梁工程的设计和施工水平，贯彻了桥梁工程“实用、经济、美观、环保”的原则，提供了更为广阔的探索空间。本设计是关于桥梁上部结构的初步设计。要求完成必要的设计和桥梁的总体布置图、主梁一般构造图、主梁预应力钢束构造图等图纸。设计分别阐述了各部分的计算过程，力求更加明了易懂。同时也限于本人水平的不足，设计中也一定存在很多不足，敬请老师批评指正。\n山东交通学院毕业设计1计算依据与基础资料1.1标准跨径：桥梁标准跨径13m；计算跨径12.60m；桥面净空：2.5m+4×3.75m+2.5m。设计荷载：汽车荷载：公路—Ⅱ级荷载；人群荷载：3.0kN/㎡。1.2主要材料材料：预应力钢筋1×7钢绞线，直径12.7mm；非预应力钢筋HRB335，R235；空心板混凝土采用C40；铰缝采用C30的细集料混凝土；桥面铺装采用C30的沥青混凝土；栏杆及人行横道板采用C25混凝土。1.3设计要点（1）按先张法部分预应力混凝土A类构件设计，考虑10cm厚的桥面铺装层混凝土参与截面组合作用。（2）预应力张拉控制应力值，预应力张拉台座长假定为50m，混凝土强度达到90％时才允许放张预应力钢筋。（3）计算预应力损失时计入加热养护温度差20℃引起的预应力损失。（4）计算混凝土收缩、徐变引起的预应力损失时传力锚固龄期为7d。（5）环境平均相对湿度RH=55％。（6）将空心板吊装就位时混凝土龄期为90d。\n山东交通学院毕业设计2方案比选2.1方案编制初步确定装配式预应力混凝土简支空心板桥、钢管混凝土拱桥、等截面预应力混凝土连续梁桥三种桥梁形式。(1)装配式预应力混凝土简支空心板桥孔径布置：5×13m,桥长65m，桥宽2.5m+4×3.75m+2.5m。桥面有1.5%的横坡不设纵坡。结构构造：全桥采用等跨等截面预应力空心板，全桥公设计20片板。下部结构：桥墩采用双柱式桥墩，基础为钻孔灌注桩基础。施工方法：主梁采用预制装配式施工方法。（2）钢管混凝土拱桥孔径布置：采用单跨钢筋混凝土拱桥，跨长65m。结构构造：桥面向车道宽15m,两边各设1.5m的人行道，拱圈采用单箱多室闭合箱。下部构造：桥台为重力式U型桥台。（3）预应力混凝土连续梁桥孔径布置：20m+25m+20m，跨长65m。桥面宽18m(整体式)，设有2m中央分隔带。主梁结构：上部结构为等截面板式梁。下部结构：上下行桥的桥墩基础是连成整体的，全桥基础均采用钻孔灌注摩擦桩，桥墩为圆端型实体墩。施工方案：全桥采用悬臂阶段浇筑施工法。2.2方案比较比较项目第一方案第二方案第三方案主跨桥型装配式预应力混凝土简支空心板梁桥。钢管混凝土拱桥等截面预应力混凝土连续梁桥\n山东交通学院毕业设计使用性能建筑高度较低，易保养和维护，桥下视觉效果好。桥面连续，行车舒适。行车平顺舒抗震能力强建筑高度高，易开裂难于养护受力性能受力明确受力合理变形小桥墩参加受弯作用，使主梁弯矩进一步减小，超静定次数高，对常年温差基础变形敏感对基础要求较高。经济性等截面形式可大量节省模板，加快建桥进度，简单经济。材料用量相对于空心板桥多一些需要采用铰复杂的结构措施增加造价采用等截面梁能较好的符合梁的内力分布规律，充分利用截面，合理配置钢筋，经济实用美观性构造简单，线条明晰，但比较单调，与景观配合不协调跨境较大，线条非常美，与环境和谐增加城市美观侧面上看线条明晰，与当地的地形配合，美观大方施工方面桥梁的上、下部可平行施工，使工期大大缩短，无需在高空进行构件制作，质量易控制，可在一处批量生产，从而降低成本。技术要求较高，施工机具也较多，施工工期较长，对地形依赖较强。连续梁桥与简支桥梁受理差别很大，故施工方式大不相同，由于需要在高空作业危险度高适用性适用于对桥下视觉有要求的工程适用于各种地质情况，用于对工期的工程，对通航无过高要求的工程上承式拱桥的跨度大，满足桥下净空的要求，在桥下设有特殊需求通航要求需要设计跨度较大的拱桥，没有必要。对通航无过高要求的工程；对整体性有要求的工程养护维修量小较大小\n山东交通学院毕业设计3上部结构的计算3.1横断面布置本桥按高速公路桥梁设计，桥面净宽：2.5m+4×3.75m+2.5m，全桥采用20块C40预制预应力混凝土空心板，每块板的宽度为99cm，高度62cm，空心板全长12.96m。采用先张法施工工艺，预应力钢筋采用1×7股钢绞线，直径12.7mm，截面面积98.7，，。预应力钢绞线沿板跨长直线布置。C40混凝土空心板的，，，。全桥空心板横断面布置如图3-1，每块空心板截面及构造尺寸见图3-2。图3-1桥梁横断面（尺寸单位：cm）图3-2空心板截面构造尺寸（尺寸单位：cm）\n山东交通学院毕业设计（1）毛截面面积A（参见图3.2）（2）毛截面重心位置全断面对1/2板高处的静距：铰缝的面积为:则毛截面重心离1/2板高的距离为：铰缝重心对1/2板高处的距离为：图3-3计算惯性矩空心板简化图（尺寸单位：cm）图3-4挖空半圆构造（尺寸单位：cm）（3）空心板毛截面对其重心的惯性矩I设每个挖空的半圆面积为\n山东交通学院毕业设计半圆重心轴：半圆对其自身重心轴O-O的惯性矩为：由此得毛截面重心轴的惯性矩I为：空心板截面的抗扭惯矩可简化为单箱截面来近似计算：3.2内力计算3.2.1永久荷载作用计算：（1）空心板自重（第一阶段结构自重）（2）桥面系自重（第二阶段结构自重）人行横道及栏杆重力参照其他的桥梁设计资料，单侧按12.0kN/m算。桥面铺装采用等厚10cm的沥青混凝土，则全桥宽铺装4延米重力为：上述自重效应是在各空心板形成整体后，再加至板桥上的，每块空心板分摊到每延米桥面系重力为：(3)铰缝自重（第二阶段自重）\n山东交通学院毕业设计由此得空心板每延米总重力g为：（第一阶段结构自重）（第二段结构自重)由此可计算出简支空心板永久作用（自重)效应，计算结果见表3-1表3-1永久作用效应汇总表157.8作用计算跨径作用作用效应跨中跨支点1/4跨跨中7.93612.60157.49118.1250.0025.0003.28412.6065.1748.8820.6910.34011.22012.60222.66167.0070.6935.3403.2.2可变效应作用计算汽车荷载采用公路—Ⅱ荷载，它由车道荷载和车辆荷载组成。《桥规》规定桥梁的结构的整体计算采用车道荷载。公路—Ⅱ级车道荷载由=0.75×10.5=7.875（KN/m）的均布荷载和=的集中荷载两部分组成。而在计算剪力效应时，集中荷载标准值应该乘以1.2的系数，即计算剪力时按照《桥规》车道荷载的均布荷载应该满布于使结构产生最不利效应的同号影响线上，集中荷载标准只作用于相应影响线中一个最大影响线峰值处。多车道桥梁还应该考虑多车道折减，双车道折减系数ξ=1，四车道折减系数ξ=0.67，\n山东交通学院毕业设计但不得小于两设计车道的荷载效应。1.汽车荷载横向分布系数的计算空心板跨中和处的荷载横向分布系数按铰接板法计算，支点处按杠杆原理法计算。支点至点之间的荷载横向分布系数按直线内插求得。（1）跨中及处的荷载横向分布系数计算空心板的刚度参数γ：求得刚度参数后即可查询《公路桥涵设计手册》第一篇附录（二）中20块板的铰接板桥的荷载横向分布影响线表，由γ=0.02及γ=0.03内插得到γ=0.02084时一号至10号板在车道荷载作用下荷载横向分布影响线值，计算结果汇入表3-2，由表3-2画出各板的横向分布影响线，并按横向最不利的布载，由于桥梁断面结构对称，所以只需计算1-10号板的横向分布影响线坐标值。1号板：汽车荷载人群荷载：2号板：汽车荷载：人群荷载：3号板：汽车荷载：人群荷载：\n山东交通学院毕业设计表3-2各板荷载横向分布影响线坐标值表\n山东交通学院毕业设计图3-5各板横向分布影响线及横向最不利布载图（尺寸单位：m）\n山东交通学院毕业设计\n山东交通学院毕业设计4号板：汽车荷载：\n山东交通学院毕业设计人群荷载：5号板：汽车荷载：人群荷载：6号板：汽车荷载：人群荷载：7号板：汽车荷载：人群荷载：8号板：汽车荷载：人群荷载：9号板：汽车荷载：人群荷载：\n山东交通学院毕业设计10号板：汽车荷载：人群荷载：各板的横向荷载分布系数计算结果汇总于表3-3。两行汽车作用时，5号、6号板为最不利的。为设计和施工方便，各个空心板设计成统一的规格，同时考虑到人群荷载与汽车荷载效应相组合，因此跨中l/4处的荷载横向分布系数偏安全取下列数值：3.2.3空心板的荷载横向分布系数汇总于下表表3-3各板荷载横向分布系数汇总表板号横向系数123456789100.1410.1550.1750.1920.2010.2010.1970.1940.1910.1900.2070.1890.1560.1170.0900.0700.0560.0450.0390.037（1）车道荷载作用于支点处的荷载横向分布系数计算支点处的荷载横向分布系数按杠杆原理法计算。由图3-6,5至8号板的横向分布系数计算如图图3-6支点处荷载横向分布影响线及最不利布载图\n山东交通学院毕业设计汽车荷载：人群荷载：3.2.4支点到处的荷载横向分布系数按直线内插求得。空心板荷载横向分布系数汇总于表3.4表3.4空心板的荷载横向分布系数作用位置作用种类跨中至处支点汽车荷载0.2010.500人群荷载0.0900汽车荷载冲击系数计算《桥规》规定汽车荷载的冲击力标准值为汽车荷载标准值乘以冲击系数μ。μ按结构基频f的不同而不同，对于简支板桥：当f<1.5Hz时，μ=0.05；当f>14Hz时，μ=0.45当1.5Hz计算结果表明跨中截面抗弯承载力满足要求。6.4.2斜截面抗剪承载力计算1.截面抗剪强度上、下面复核选取距支点处截面进行斜截面抗剪承载能力计算。截面构造尺寸及配筋见图6-1.首先进行抗剪强度上、下限复合，按《公预规》5.2.9条：其中用内插法求得则计算结果表明空心板尺寸符合要求按《公预规》5.2.10条：由于并对照表1-6中沿跨长各截面的控制剪力组合设计值，在四分之一至支点的部分区段内应按计算要求配置抗剪箍筋，其他区段可按构造要求配置箍筋。预应力空心板不设弯起钢筋，计算剪力全部由混凝土及箍筋承受，斜截面抗剪承载能力计算如下\n山东交通学院毕业设计——异号弯矩影响系数，简支梁取1.0——预应力提高系数，偏安全去1.0——受压翼缘板的影响系数，取1.1——等效截面肋宽及有效高度，分别为278mm580mmP——纵向钢筋的配筋率，——配箍率，，箍筋选用双股，箍筋间距：取箍筋间距=150mm，并按《公预规》要求，在支座中心向跨中方向不小于一倍梁高范围内，箍筋间距取100mm。配箍率：在组合设计剪力值的部分梁段，可按构造要求配置箍筋，设箍筋仍选用双肢，配箍率则由此求得构造陪酒女的箍筋间距取经比较和综合考虑，箍筋沿空心板跨长布置如图6-3\n山东交通学院毕业设计图6-3空心板箍筋布置图（尺寸单位：cm）2.斜截面抗剪承载力计算由图6-3，选取以下三个位置进行空心板斜截面看见承载力计算：①距支座中心②距跨中位置③距跨中位置计算截面的组合剪力设计值，按表跨中和支点的设计值内插得到，计算结果列于表6-1。表6-1各计算截面简历设计值截面位置（mm）支点x=6300X=5990X=5250X=3300跨中X=0剪力组合设计值287.91275.75246.73170.2540.82（1）距支座中心截面，即x=5990mm由于空心板的预应力筋以及普通钢筋的是直线配筋，顾此截面的有效高度取与跨中近似相等，h=580mm其等效的工字型截面的肋宽b=278mm.由于不设弯起钢筋因此斜截面抗剪承载能力按下式计算斜截面抗剪承载能力：抗剪承载力满足要求。(2)距跨中截面x=3300mm处，\n山东交通学院毕业设计此处箍筋间距，斜截面抗剪承载能力：斜截面抗剪承载力满足要求（3)距跨中截面距离x=5250处，此处，箍筋间距=150mm，斜截面抗剪承载能力：计算结果表明满足斜截面抗剪承载力要求。6.5预应力损失计算（1）锚具变形，回缩引起的应力损失预应力钢绞线的有效长度取为张拉台座的长度，设台座长L=50m，采用一段张拉及夹片式锚具，有预压时，则（2）加热养护引起的温差损失先张法预应力混凝土空心板采用加热养护的方法，为减少温差引起的预应力损失，采用分阶段养护措施，设控制应力钢绞线与台座之间的最大温差，则\n山东交通学院毕业设计（3）混凝土弹性压缩引起的预应力损失对于先张法构件，式中：——预应力钢筋弹性模量与混凝土弹性模量的比值，——在计算截面钢筋重心处，由全部钢筋预加力产生的混凝土法向应力其值为：其中——预应力钢筋传力锚固时的全部预应力损失，由《公预规》6.2.8，先张法构件传力锚固时的损失为则:=1302-15.6-30-0.5×38.45=1237.18（MPa）,,则（4）预应力钢绞线由于应力松弛引起的预应力损失：——张拉系数，一次张拉时，=1.0——钢绞线松弛系数。低松弛为0.3\n山东交通学院毕业设计——预应力钢绞线抗拉强度标准值，为1860——传力锚固时的钢筋应力，由《公预规》6.2.6条，对于先张法构件，代入计算式的：（5）混凝土预应力收缩、徐变引起的损失：其中——构件受拉区全部纵向钢筋的含筋率，；————构件截面受拉区全部纵向钢筋截面重心至构件重心的距离，i——构件截面回转半径，——构件受拉区全部纵向筋重心处，由预应力和结构自重产生的混凝土法向压应力其值为:,——传力锚固时，预应力钢筋的预加力，其值为:——为257.8mm——构件受拉区全部纵向钢筋重心至截面重心的距离，由前面计算\n山东交通学院毕业设计——预应力钢筋传力锚固龄期，计算龄期t时的混凝土收缩应变：——加载龄期为，计算考虑的龄期为t时的徐变系数。考虑自重的影响，由于收缩徐变持续时间较长，采用全部永久作用，空心板跨中截面全部永久作用弯矩，由表1-6查的=241.19kN/m，在全部钢筋重心处由自重产生的拉应力为：跨中截面：截面：支点截面：则全部纵向钢筋重心处的压应力为：跨中：截面支点截面：《公预规》6.2.7条规定，不得大于传力锚固时混凝土立方体抗压强度的0.5倍，设传力锚固时，混凝土达到C30，则=30,0.5=15，则跨中、截面、支点截面的全部钢筋重心处的压应力均小于0.5=15，满足要求。设传力锚固龄期为7天，计算龄期为混凝土终极值，设桥梁所处环境的大气相对湿度为75％。由前面计算，空心板毛截面面积A=3174.3\n山东交通学院毕业设计与大气接触的周边长度为，=理论厚度：，查《公预规》表6.2.7直线内插得到：=0.000297，=2.308现把各项数值代入计算式中，得：跨中：截面：支点截面：（6）预应力损失组合传力锚固时第一批损失：传力锚固后预应力损失总和：跨中截面：截面：支点截面：各截面的有效预应力：。跨中截面：=1302-193.85=1108.15截面：=1302-203.92=1098.08\n山东交通学院毕业设计支点截面：=1302-234.03=1067.976.6正常使用极限状态计算6.6.1正截面抗裂性验算正截面抗裂性计算是对构件跨中截面混凝土的拉应力进行验算，并满足《公预规》6.3要求。即在作用的短期效应组合下，，在长期荷载效应组合下，，即不出现拉应力，式中：——在作用的短期效应组合下，空心板抗裂验算边缘的混凝土法向拉应力，由表5-1，空心板跨中截面弯矩，由前面计算换算截面下缘弹性抵抗矩，代入得——在荷载的长期效应组合下，构件抗裂验算边缘产生的混凝土法向拉应力，跨中截面，同样，代入得：\n山东交通学院毕业设计因此：符合《公预规》对A类构件的要求。图6-4空心板竖向温度梯度（尺寸单位：cm）（1）温差应力计算：按《公预规》附录B计算，桥面铺装系数厚度100mm，由《桥规》4.3.10条，，，竖向温度梯度见图1-12，由于空心板高度为620mm，大于400mm，取A=300mm。对于简支板桥，温差应力：正温差应力：式中：——混凝土线膨胀系数，=0.00001——混凝土弹性模量，C40，=——截面内的单元面积——单元面积内温度差梯度平均值，均以正值代入；y——计算应力点至换算截面重心轴的距离，重心轴以上取正值，以下取负值:\n山东交通学院毕业设计，——换算截面面积和惯矩——单位面积重心至换算截面重心轴的距离，重心轴以上取正值，以下取负值。列表计算，，，计算结果见表6-2表6-2温差应力计算表编号单元面积A(mm²)温度单元面积重心轴至换算截面重心距离（mm）180990=792002（280+70）20=46003正温差应力：①梁顶：②梁底：\n山东交通学院毕业设计③预应力钢筋重心处：③普通钢筋重心处：预应力钢筋温差应力：④普通钢筋温差应力：反温差应力：按《公预规》4.2.10条，反温差为正温差乘以-0.5，则得温差应力：梁顶：=1.68×(-0.5)=-0.84梁底：=0.61×（-0.5）=-0.31预应力钢绞线反温差应力：=2.34×（-0.5）=-1.17普通钢筋反温差应力：=2.40×（-0.5）=-1.20以上正值表示压应力，负值表示拉应力。设温差频遇系数为0.8，则考虑温差应力，在作用短期效应组合下，梁底总拉应力为：则，满足部分预应力A类构件条件。在作用长期效应组合下，梁底的总拉应力为：\n山东交通学院毕业设计则符合A类预应力混凝土条件。结果表明在长期效应和短期效应组合下，并考虑温差应力，正截面抗裂性满足要求。6.6.2斜截面抗裂性验算部分预应力A类构件斜截面抗裂性验算是以主拉应力控制，采用作用的短期效应组合，并考虑温差作用。温差作用效应可利用正截面抗裂性计算温差应力计算及表6-2、根据图6-4，并选用支点截面，分别计算支点截面A-A截面（空洞顶面），B-B截面（空心板换算截面重心轴），C-C截面（空洞底面）处主拉应力，对于部分预应力A类构件应满足：式中：——混凝土抗拉强度标准值，C40，=2.4MPa。——由作用短期效应组合和预加应力引起的混凝土主拉应力，并考虑温差作用。先计算温差应力，由表6-2和图6-4：（1）正温差应力A-A截面=-0.08（MPa)B-B截面=-0.6（MPa）C-C截面：\n山东交通学院毕业设计=0.16（MPa）（2）反温差应力为正温差应力乘以-0.5A-A截面B-B截面C-C截面以上正值表示压应力，负值表示拉应力。（3）主拉应力(1)A-A截面（空洞顶面）式中：——支点截面短期组合效应剪力设计值，由表1-6，=152.58KNb——计算主拉应力处截面腹板总宽，取b=70+2×80=230mm——计算主拉应力截面抗弯惯性矩，=1.5633×——空心板A-A纤维以上截面对空心板换算截面重心轴静矩，=22.35则=（记入正温差效应）计入反温差效应则\n山东交通学院毕业设计=﹣0.64+0.8×0.04=﹣0.61（MPa)主拉应力：=计入反温差应力：=-1.28（MPa)负值表示拉应力。预应力混凝土A类构件，在短期效应组合下，预制构件符合现A-A截面处都小于1.68MPa，符合要求（4）B-B截面处（空心板换算截面重心处）=（MPa)同理，M=0，B-B截面应力均小于1.68MPa，符合《公预规》对部分应力A类构件截面抗裂性要求。C-C（空洞底面）：=\n山东交通学院毕业设计C-C截面处同理主拉应也小于1.68MPa，上述结果表明，本事例空心板满足《公预规》对部分预应力A类构件斜截面抗裂性要求。6.7变形计算6.7.1正常使用阶段的挠度计算使用阶段的挠度值，按短期荷载效应组合计算，并考虑挠度长期增长系数，对于C40混凝土，=1.60，对于部分预应力A类构件，使用阶段的挠度计算时，按抗弯刚度.取跨中截面尺寸及配筋情况确定=短期荷载组合作用下的挠度值，可简化成等效均布荷载作用情况计算：自重产生的挠度值按等效均布荷载作用的情况计算：消除自重产生的挠度，并考虑长期影响系数后，正常试用阶段的挠度值为：计算结果表明，使用阶段的挠度值满足《公预规》要求。6.7.2预加应力引起的反拱度计算\n山东交通学院毕业设计空心板当放松预应力钢绞线时跨中产生反拱度，设这时的空心板混凝土强度达到C30。预加力产生的反拱度计算按跨中截面尺寸及配筋计算，并考虑反拱度长期增长系数先计算此时的抗弯刚度：放松预应力钢绞线时，设空心板混凝土强度达到C30,这时，，则换算截面面积：所有钢筋换算面积对毛截面重心的静矩为：换算截面重心至毛截面重心的距离为：则换算截面重心至空心板下缘的距离：换算截面重心至空心板上缘距离：预应力钢绞线至换算截面重心的距离：普通钢绞线至换算截面重心的距离：换算截面惯性矩：\n山东交通学院毕业设计=1.5676换算截面的弹性抵抗矩：下缘：上缘：由前面九（一）计算得扣除预应力损失为：则由预加力产生的跨中反拱度，并乘以长期增长系数后得：6.7.3预拱度的设置由《公预规》6.5.5条，当预加应力的长期反拱值小于按荷载短期效应组合计算的长期挠度时，应设置预拱度，其值按该荷载的挠度值与预加应力长期反拱之之差采用。由于，应设置预拱度跨中预拱度=-=17.9-14.3=3.6（mm），支点=0，预拱度值沿顺桥向做成平顺的曲线。\n山东交通学院毕业设计6.8应力验算6.8.1持久状态应力验算持久状态应力验算应计算使用阶段正截面混凝土的法向压应力、预应力钢筋的拉应力及斜截面的主拉应力。计算时作用取标准值，不计分项系数，汽车荷载考虑冲击系数并考虑温差应力。（1）跨中截面混凝土法向压应力验算跨中截面的有效预应力：跨中截面的有效预加力：由表1-6得标准值效应组合，则（2）跨中截面预应力钢绞线拉应力验算考虑温差应力则预加应力钢绞线中的拉应力为：（3）斜截面主应力计算斜截面主应力计算选取支点截面的A-A(空洞顶面)、B-B（空心板重心轴）.C-C纤维面在标准效应组和预应力作用下产生的主压应力和主拉应力计算，并满足的要求。\n山东交通学院毕业设计A-A截面（空洞顶面）==C40混凝土主压应力极限值为0.6=0.6×26.8=16.08（MPa）故符合《公预规》规定。B-B截面=则B-B截面处的主应力（记入正温差应力）=记入反温差应力=混凝土主压应力大于4.01MPa，符合《公预规》要求。C-C截面处=\n山东交通学院毕业设计则C-C截面处的主应力（记入正温差应力）=记入反温差应力=混凝土主压应力为符合公预规要求。计算结果表明使用阶段正截面混凝土法向拉应力、预应力钢筋拉应力和斜截面主压力均满足规范要求。区段，箍筋可按构造设置。在区段箍筋间距按下列公式计算：采用=100,mm此时配箍率：按《公预规》9.3.13条，对于HRB33，不小于0.12％，满足要求。支点附近箍筋间距100mm，其他截面适当加大，按计算决定，箍筋布置图见图6-3，即满足斜截面抗剪要求，也满足主拉应力计算要求，箍筋间距也满足不大于板高的一般以及不大于400的构造要求。6.8.2短暂状态应力验算预制空心板当混凝土强度达到C50时，放松预应力钢绞线，这时，空心板处于初始预加应力及空心板自重共同作用下，设计空心板板顶（上缘）、板底（下缘）法向应力。C50混凝土：，、，，、由此计算空心板截面的几何特性。.\n山东交通学院毕业设计（1）跨中截面由预应力产生的混凝土法向应力=空心板的跨中截面板自重弯矩则由板自重产生的截面法向应力为：放松预应力钢绞线时，由预加应力及板自重共同作用，空心板上下缘产生的法向拉应力为：下缘应力：上缘应力：截面上下边缘均为压应力，且小于0.7，符合《公预规》要求。（2）截面=由于截面板自重弯矩则由板自重在截面产生的板上下缘应力为：放松预应力钢绞线时，由预加应力及板自重共同作用下缘板应力为：下缘应力：\n山东交通学院毕业设计上缘应力：板上下缘应力均为压应力，且小于0.7符合《公预规》要求。（3）支点截面=板自重在支点截面产生的弯矩为0，因此，支点截面跨中法向应力为：下缘压应力跨中、、支点三个截面在放松预应力钢绞线时板上下缘应力计算结果汇总于表6-3。表6-3正应力汇总表项目应力位置截面跨中截面截面支点截面作用种类预加力-1.806.48-1.796.43-1.756.30板自重3.24-2.992.43-2.2400总应力值（MPa)1.443.490.644.19-1.756.30压应力极限值14.0714.0714.0714.0714.07表中负值为拉应力，正值为压应力，压应力均满足《公预规》要求。由上述计算，放松预应力钢绞线时，支点截面上缘拉应力为：\n山东交通学院毕业设计按《公预规》7.2.8条，预拉区（截面上缘）应配置纵向钢筋，并按照以下原则配置:时，预拉区应配置的纵向钢筋配筋率按以上两者直线内插取得，预拉区的纵向钢筋宜采用带肋钢筋，其直径不宜大于14mm，现采用HRB335钢筋，812，则,大于876.1，满足要求，布置在空心板支点截面上边缘。图6-5空心板支点截面钢筋布置图（尺寸单位：cm）\n山东交通学院毕业设计7最小配筋率复核按《公预规》9.1.12条，预应力混凝土受弯构件最小配筋率应满足下列要求：其中：S—换算截面重心轴以上部分对重心轴的静矩，其值为，满足《公预规》要求。按《公路规》9.1.12条，部分预应力受弯构件中普通受拉钢筋的截面面积不应小于0.003bh这里b采用空心板等效工字型截面的肋宽。b=278mm,计算结果说明满足《公路规》要求。\n山东交通学院毕业设计8栏杆计算8.1栏杆的构造及布置栏杆构造及布置分为上、下扶手组成，栏杆的间距为2.7m.如图图8-1栏杆构造图8.2栏杆柱的作用效应计算以栏杆柱根部截面为例计算效应。1.永久作用效应扶手自重：栏杆柱自重：栏杆柱根部截面上永久作用产生的总轴力：2.荷载效应按《桥规》4.3.5条。计算人行横道荷载效应时，作用在栏杆柱顶上的水平推力标准值取0.75Kn/m,作用在栏杆扶手上的竖向标准值取1.0kN/m.\n山东交通学院毕业设计则荷载效应计算如下：由于扶手两边对称，作用于扶手的竖向力在栏杆柱根部截面产生轴向力N水平推力在栏杆根部截面形成的剪力V，弯矩M其大小：1.效应组合栏杆柱根部截面上按承载能力极限状态基本组合的效应组合设计值为：2.栏杆的钢筋布置栏杆柱采用C25混凝土，栏杆柱受力钢筋采用R235普通钢筋12，箍筋采用48图8-2栏杆柱截面配筋图（尺寸单位：cm）图8-3栏杆柱计算图示(尺寸单位;cm)栏杆是一个偏心受压构件，按实际的配筋进行承载能力复核。\n山东交通学院毕业设计按照《公预规》9.1.12条，偏心受压构件的全部纵向钢筋的配筋率不应该小于0.5%，一侧钢筋的配筋率不应该小于0.2%。一侧的钢筋配筋率为：均满足要求可按照大偏心受压构件计算。由所有的力对轴向力N的作用点取距的平衡条件，得：把上述各项数值带入平衡方程得：解得：x=14.1mm则（《公预规》表5.2.1）由于x<栏杆确实是大的偏心受压构件。同时，x=14.1mm<2a=2×37mm=74mm,说明受压钢筋中合轴太近构件\n山东交通学院毕业设计破坏时受压钢筋的应力达不到抗压设计强度，这时构件正截面承载可按照下式近似计算得到：计算结果表明，截面抗弯承载力满足要求。\n山东交通学院毕业设计9扶手计算1.扶手作用效应计算按照《桥规》作用在扶手上的水平推力标准值0.75KN/m,作用在扶手上的竖向力标准值为1.0KN/m.扶手可近似成两端简支在两根相邻栏杆上的简支梁，承受0.75KN/m水平推力产生的水平弯矩以及1.0KN/m竖向力产生的竖向弯矩，是一个双向受弯的受弯构件。简支在两根相邻栏杆上的扶手的计算跨经取为栏杆的间距，为2.7m,则最大弯矩图9-1扶手配筋图（尺寸单位cm）扶手的跨中竖向弯矩为：扶手自重产生的跨中竖向弯矩为：效应组合：扶手跨中竖向弯矩按承载能力极限状态基本组合的效应组合设计值为：\n山东交通学院毕业设计扶手跨中水平弯矩按承载能力极限状态基本组合的效应设计值为：2．扶手的承载能力复核首先验算配筋率：混凝土受压区高度：截面能承载的弯矩设计值为：计算结果表明，扶手的截面抗弯承载力是满足的。\n山东交通学院毕业设计10板式橡胶支座承载能力极限状态下，单个支座承受的力,初步选定普通板式橡胶支座。形状系数橡胶支座的平均容许压应力在荷载标准值作用下，支座实际压应力为：局部承压设主梁计算温差，每一支座承受的水平位移为：制动力标准值取165KN，每一支座上的制动力不计制动力时橡胶层厚计入制动力时橡胶层厚为：按照《公路桥梁板式橡胶支座规格系列》表1选取，验算抗滑最小压力抗滑稳定性满足要求。\n山东交通学院毕业设计11下部结构计算11.1盖梁计算1.设计资料⑴设计标准及上部构造：设计荷载：公路-Ⅱ级；标准跨径：13m，计算跨径12.60m，梁长：12.96m；上部构造：预应力空心板简支梁。⑵材料：钢筋：盖梁主筋用HRB335钢筋，其它均用R235钢筋；混凝土：盖梁、墩柱用C30。⑶桥墩尺寸：见CAD标准图。⑷设计依据：[1]《公路桥涵地基与基础设计规范》；[2]《公路钢筋砼及预应力砼桥涵设计规范》(JTGD62-2004)；[3]《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60-2004)；2.盖梁尺寸设计因为，所以计算跨径取。高跨比，承载力的计算方式按照普通梁计算。盖梁与墩柱均用C50混凝土，桩的计算长度暂取15m。盖梁线刚度与墩柱线刚度之比盖梁计算图式可简化为简支梁计算。在施工过程中，当2#3#同时存在时，盖梁跨中将产生最大正弯矩，3荷载计算表11-1盖梁自重产生的弯矩、剪力效应计算截面编号自重（kN）弯矩（kN·m）剪力（kN）\n山东交通学院毕业设计1-19.75-2.25-9.75-9.752-214.25-10.50-24.00-24.003-316.5-21.25-43.8095.704-416.53.7582.5082.505-582.5071.3600可变荷载计算①可变荷载横向分布系数计算：荷载对称布置时用杠杆法，非对称布置时用偏心受压法。①公路—Ⅱ级a.对称布置时：\n山东交通学院毕业设计图11-2车列对称布置图（尺寸数据：×10-2）单车列：双车列：⑵按顺桥向可变荷载移动情况，求得支座可变荷载反力的最大值(图11-3)图11-3顺桥向支座可变荷载示意图(尺寸单位:m)①单孔布载：单孔布置单列车时：单孔布载双列车时：②双孔布载：双孔布载单列车时\n山东交通学院毕业设计双孔布载双列车时：⑶可变荷载横向分布后各梁支点反力，各梁支点反力计算的公式为。⑷各梁永久荷载、可变荷载反力组合计算见表11-2，表中均取用各梁的最大值，其中冲击系数为：表11-2各梁荷载基本组合计算表（单位：KN）编号荷载情况123456789101恒载236.63236.63236.63236.63236.63236.63236.63236.63236.63236.632二车对称0.00192.66357.79385.32385.32357.79357.79357.790.000.0031+2236.63423.78594.42594.42621.95594.42594.42423.78236.63236.634.双柱反力计算双柱反力的计算公式为：11.2内力计算1.恒载加活载作用下各截面的内力A弯矩计算截面位置见图11-4示。为求得最大弯矩，支点负弯矩取用非对称布置时数值，跨中弯矩取用对称布置时数值。按图11-4给出的截面位置，各截面弯矩计算式为：\n山东交通学院毕业设计B相应于最大弯矩时的剪力计算计算公式为：截面1—1：，；截面2—2：；截面3—3：；；　　截面4—4：，　　　　　2.盖梁内力汇总现将盖梁内力汇总于表11-3表11-3盖梁内力汇总表各截面内力截面1-1截面2-2截面3-3截面4-4截面5-5弯矩自重-2.25-10.50-21.253.7571.36荷载0-143.12-286.24463.672429.96计算-2.25-153.62-307.49467.422501.32剪力自重左-9.75-24.00-40.5082.500.00右-9.75-24.0099.0082.500.00荷载左0-286.24-286.241499.82310.96右-286.24-286.241923.601499.82-310.97计算左-9.75-36.24-326.741582.32310.98右-286.24-36.242022.601582.32-310.97\n山东交通学院毕业设计11.3截面配筋设计与承载力校核采用C30混凝土，主筋选用HRB335，保护层5cm（钢筋中心至混凝土边缘）。1.正截面抗弯承载力验算计算公式为：现以3—3截面作配筋设计，已知：则有效高度为：取，即：解方程得：，满足要求。选用φ32钢筋，其根数根，实际选用11根：配筋率：该截面实际承载力为：\n山东交通学院毕业设计就正截面承载能力与配筋率而言，配筋设计满足《公预规》要求。其它截面的配筋设计如表11-4所示。表11-4各截面钢筋量计算表截面号M（kN·m）所需钢筋面积（）所需φ32（根数）实际选用根数（）1—1-308.927.61756.302—2-1400.4034.854.3972.393—3-2948.1774.229.21188.474—4-1807.5545.115.6972.395—5913.8222.662.81188.47对比可知，原标准图的配筋是适合的，均大于计算值。2.斜截面抗剪承载能力验算按《公预规》5.2.9条要求,当截面符合时，则构件截面尺寸满足构造要求。现取最大剪力，对于3—3截面：,因为。所以构件截面尺寸满足要求。按《公预规》5.2.10条要求,当截面符合：可不进行斜截面抗剪承载力计算,仅需按《公预规》9.3.13条构造要求配置箍筋。式中：—预应提高系数，取1.0；—混凝土抗拉设计强度，取1.39MPa。对于1—1截面：对于2—2截面~5—5截面：\n山东交通学院毕业设计对照表17-9值，按构造要求设置斜筋与箍筋，见图11-4图11-4盖梁配筋图（尺寸单位cm）11.4桥墩墩柱设计墩柱一般尺寸见图11-5柱直径为100cm,用C30混凝土,HRB335钢筋。图11-5桥墩墩柱设计（尺寸单位cm）11.4.1作用效用计算1恒载计算由前面的计算结果可得：⑴上部构造结构自重,一孔重：2129.63kN⑵盖梁自重(半根)：139.50kN\n山东交通学院毕业设计⑶横系梁重：1.0×0.7×4.0×25=70kN⑷墩柱自重π××1.9×25=37.31kN作用墩柱底面的恒载垂直力为：2.汽车荷载计算单列车时:，相应的制动力为按《桥规》要求,制动力不小于90kN，故取制动力为90kN。汽车荷载中双孔荷载产生支点处最大反力值,即产生最大墩柱垂直里力:汽车荷载中单孔荷载产生最大偏心弯距,即产生最大墩柱底弯矩。3.双柱反力横向分计算单列车时:双列车时:11.4.2荷载组合⑴最大最小垂直反力时,计算见表11-5。表中已乘以冲击系数，1+μ=1.2392。表11-5可变作用组合垂直反力计算(双孔)编号荷载状况最大垂直反力(kN)最小垂直反力(kN)横向分布横向分布1公路Ⅰ级单列车1.000550.45002双列车0.53583.480.47517.43⑵最大弯矩时,计算见表11-6表11-6可变作用组合最大弯矩计算(单孔)荷载情况墩顶反力垂直力水平力对柱顶中心弯矩0.25()\n山东交通学院毕业设计上部构造与盖梁计算———1378.93000汽车单孔双列车682.60×0.53×1.2392545.570545.5782.5136.39107.2511.5截面配筋计算及应力验算11.5.1作用于墩柱顶的外力垂直力最大垂直力:最小垂直力:水平力：弯矩：11.5.2作用于墩柱底的外力11.5.3截面配筋计算及验算已知墩柱顶用C30混凝土,采用12φ16R235钢筋,，则。由于,故不计偏心增大系数，取。双孔荷载,最大垂直力时,墩顶按轴心受压构件验算,根据《公预规》\n山东交通学院毕业设计满足规范要求.单孔荷载,最大弯矩时,墩柱顶按小偏心受压构件验算:故不计偏心增大系数，取，根据《公预规》5.3.9条规定:设g=0.88,代人，后，整理得：按《公预规》提供的附录C表C.0.2“圆形截面钢筋混凝土偏压构件正截面抗压承载力计算系数”表,经试算查得各系数A,B,C,D为:设,A=2.3047，B=0.5304，C=1.8786，D=0.9639，代入后得:则：墩柱承载力满足规范要求。11.6桩基础计算11.6.1桩基设计参数基础形式采用桩基础，地质图层为单一坚硬粘性土，比例系数\n山东交通学院毕业设计，地基土桩侧摩阻标准值，地基承载力基本容许值，黏土重度为，无水条件。设计桩径1.2m，露出地面部分桩长1m，墩柱高4m，系梁尺寸。单桩荷载包括主梁自重2684.807KN，盖梁自重149.4KN，系梁自重1.857KN，单根墩柱78.540KN，活载反力标准值1620.767KN，制动力82.5KN。各系数可查《基础工程》相关表格得到，，，取24m11.6.2桩的计算宽度11.6.3变形系数按照弹性桩来计算。11.6.4最大弯矩及最大弯矩位置查《基础工程》附表13并内插得到最大弯矩位置，最大弯矩11.6.5局部冲刷线（自然地面）处桩的水平位移\n山东交通学院毕业设计局部冲刷线处桩的水平位移符合规定要求。11.6.6桩基内力计算控制截面轴力按承载能力极限状态要求的计算值为5844.231KN，控制截面弯矩按承载能力极限状态要求的计算值为。偏心距长细比应该考虑纵向弯曲对偏心距的影响。设系数，截面有效高度。取通过试算确定系数ABCD，所需系数值查《结构设计原理》附表1-11。表11-7控制截面轴力试算计算表εABCD配筋率ρNuKN0.5101.2050.6330.0481.8970.00015986.9490.4901.1420.621-0.0481.905-0.00035676.4010.5001.1740.6270.0001.902-0.000095829.948当时，轴力与设计值最为接近。此时配筋率为负数，表示无需配筋，按规定采用最小配筋率。所需钢筋面。现选用HRB400钢筋，。钢筋沿桩身均匀布置，重心距桩边混凝土75mm，符合规范要求。\n山东交通学院毕业设计11.6.7桩身承载力复合当轴心受压时，据长细比查《结构设计原理》附表1-10得稳定系数轴心受压时满足要求。当偏心受压时，控制截面内力通过试算确定。试算所需系数可查《结构设计原理》附表1-11。表11-8偏心距试算计算表0.6101.5230.6660.5571.7640.3290.6201.5550.6670.6141.7390.3200.6301.5870.6670.6731.7100.311当时，与设计值0.318最为接近。故取系数。承载力：≥5845KN满足要求。截面相对界限受压区高度为小偏心受压，无需验算裂缝宽度。\n山东交通学院毕业设计结论在两个月的毕业设计中，我首先根据设计资料进行横断面布置，然后依据桥梁规范和结构设计原理，进行了横向分布系数，内力计算，预应力钢束设计及截面几何性质计算，预应力损失，施工阶段正常使用应力，挠度计算。进行配筋后，对其截面配筋进行了验算，计算表明计算结构满足强度与刚度及稳定性的要求。期间，遇到不懂的问题我咨询老师和同学并查阅了大量书籍，学到了许多新的知识，尤其是桥梁设计与施工方面的基本知识，并且参考了大量设计示例和施工图纸，使自己对桥梁设计和施工方面的认识达到了一个新的高度，这对我以后更好的把理论知识运用到工程实践中，奠定了良好的基础。设计期间，我按照毕业设计任务书的要求，基本按时的完成了所有设计任务。通过这次毕业设计，我加深了对桥梁的基本理论的理解，熟练了计算方法，了解了桥梁设计流程，并熟练的操作Word、Excel、CAD等软件。我清楚地感觉到在此次毕业设计之后，我的设计能力和创新能力得到了很大的提升，并且在解决问题的方法方式上有了创新，这对于我毕业后面对的工作提供了很好的条件。在以后的学习工作过程中，我将继续学习各种理论知识，不断充实自己。\n山东交通学院毕业设计致谢本次设计是大学阶段最为重要的一次设计，设计过程本身也是曲折不断，在一开始进行设计的时候，因为没有任何头绪，耽误了一些时日；中期设计过程，经常会因为尺寸、配筋、重心距设置不合理而导致多次重复计算；但是最终还是成功的整理成本篇设计。本篇设计的成型，除了自身的努力外还得益于众多同学的帮助和指导老师的耐心指点。在这里，我首先要感谢我的指导老师邢德进老师。老师提供了众多的设计规范和计算样例，这对我设计初期提供了莫大的帮助，指导期间的多次检查，邢老师又耐心指正我设计中出现的各种问题，不但使我受益匪浅，更使设计层次更上一层楼。当然，还有我的同学，他们也给了我很多的帮助,他们在做自己的设计的同时，也相互帮助，相互探讨，共同进步。特别值得感谢的是刘继良同学，刘继良同学用实际行动证明了生活与学习是相辅相成的，认真的学习、快乐的生活会使人工作更有效率。还有很多对我有过帮助的人们，这里我就不再一一列举了。最后再一次对所有提供给我帮助的人和对本篇设计做出过贡献的人们表示衷心的感谢。\n山东交通学院毕业设计参考文献[1]公路桥涵设计通用规范（JTGD60-2004）.北京:人民交通出版社,2004.[2]公路圬工桥涵设计规范（JTGD61-2005）.北京:人民交通出版社，2005[3]公路钢筋混凝土及预应力桥梁设计规范（JTGD62-2004）.北京:人民交通出版社,2004.[4]邵旭东.桥梁工程（上、下册）.北京:人民交通出版社,2004.[5]陈忠延.土木工程专业毕业设计指南.北京:中国水力水电出版社,2002.[6]叶见曙.结构设计原理(第二版).北京:人民交通出版社,2005.[7]姚玲森.桥梁工程(第二版).北京:人民交通出版社,2008.[8]范立础.桥梁工程.北京:人民交通出版社,2008.[9]王晓谋.基础工程(第四版).北京:人民交通出版社,2010.