本科桥梁毕业设计

本 科 毕 业 设 计 设计题目：阿格娜中桥设计 姓 名 院 系 土木工程学院 专 业 土木工程 年 级 2011 级 学 号 20113415549 指导教师 2015 年 4 月 8 日

独 创 声 明 本人郑重承诺：所呈交的毕业设计，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。

此声明的法律后果由本人承担。

作者签名: 年 月 日 毕业设计使用授权声明 本人完全了解鲁东大学关于收集、保存、使用毕业设计的规定。

本人愿意按照学校要求提交设计的印刷本和电子版，同意学校保存设计的印刷本和电子版，或采用影印、数字化或其它复制手段保存设计；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: 年 月 日

毕业论文开题报告 姓名 性别 男 学院 土木工程学院 年级 2011 级 学号 20113415549 题 目 阿格娜桥设计 课题来源 教师推荐 课题类别 应用研究 选题意义（包括科学意义和应用前景，研究概况，水平和发展趋势，列出主要参考文献目录）：

预应力混凝土桥梁是各类桥梁中缺陷率最低、使用寿命最长的，桥梁在 20 世纪后期，取得了多方面的进展，使它的结构性能、使用寿命与设计施工水平都进入了一个新的、更高的层次。T 形梁桥主要适用于小跨径桥梁，自身具有外形简单，制作方便，便于现场浇筑，自重较小，便于施工等特点。在以后的城市小跨径桥梁会有更多的使用。

主要参考文献：

[1] 公路桥涵设计手册 梁桥（上）徐广辉，人民交通出版社出版，2000 年。

公路桥涵设计手册 梁桥（下），刘效尧，人民交通出版社出版，2000 年。

[2] 姚玲森：桥梁工程，人民交通出版社出版，2000 年。

[3] 凌治平：基础工程，人民交通出版社出版，2000 年。

[4] 张树仁：钢筋砼及预应力砼桥梁结构设计原理，人民交通出版社出版，2004 年。

[5] 张雨化：道路勘测设计，人民交通出版社出版，2001 年。

[6] 胡兆同：

桥梁通用构造及简支梁桥，人民交通出版社出版，2003 年。

研究主要内容和预期结果（说明具体研究内容和拟解决的关键问题，预期结果和形式，如在理论上解决哪些问题及其价值，或应用的可能性及效果）：

本设计主要进行 T 形梁桥上部结构的设计与计算并且对主要构件进行强度承载能力极限状态和正常使用极限状态验算。计算自重荷载和车道荷载的数值，对桥 T 形梁桥进行预应力钢筋和箍筋的设计计算。由于自身水平的有限性，应该会遇到很多问题，如遇到问题，可以查阅规范，咨询同学还可以请指导老师进行指导。设计结果应包括计算书和配筋图。设计应该运用 cad，桥梁工程等软件，在毕业设计过程中可以从新学习和了解软件的功能。希望通过对本设计的计算，可以对大学四年的知识进行一个总体复习。

拟采取的研究方法和技术路线（包括理论分析、计算，实验方法和步骤及其可行性论证，可能遇到的问题和解决方法，以及研究的进度与计划）：

本设计在开始前期，需要查阅大量的规范本，通过对从各方面收集资料的研究对桥位、桥址和水文条件有了一个全面的掌握，进而确定桥梁的分孔和跨径、桥梁墩台的形式和埋深以及桥梁上部结构的形式，拟定出最适应方案，然后对其可行性进行论证。选定方案后根据道路等级要求的组合和恒载的大小计算出各控制界面的应力大小，进行配筋。然后对下部结构及基础进行验算。在设计过程中很可能由于经验的不足出现不符合规范，用料浪费，与实际情况不符的各种问题，这些问题除了请教指导老师，还要我参考大量的相似设计，吸取已有桥梁的经验教训。此次设计历时3个月，基本以2个周为一个阶段，将设计的每个部分阶段性完成。

指导教师意见（对论文选题的意义、应用性、可行性、进度与计划等内容进行评价，填写审核结果：同意开题、修改后再开题、不同意开题）：

预应力混凝土简支 T 形梁桥是毕业设计常见的一种桥型，该生选择该桥作为毕业设计有一定的实际意义和应用价值，上部结构学生套用标准图，比较合适符合构造要求，进行上部结构计算，写明计算说明书绘出 CAD 图纸。要求论述比较清晰，文字通顺。图纸比较规范，学习态度尚好，遵守纪律。选题基本符合规范化要求。同意开题。

签名：

年 月 日 院（系）毕业论文（设计）领导小组意见：

（签章）年 月 日

毕业论文结题报告 姓名 性别 男 学院 土木工程学院 年级 2011 级 学号 题 目 阿格娜中桥设计 课题来源 教师推荐 课题类别 应用研究 本课题完成情况介绍（包括研究过程、实验过程、结果分析、存在的问题及应用情况等。）本文对一个跨径40米的后张法预应力混凝土 T 形梁桥进行了设计计算，并且对主要构件进行了强度承载能力极限状态和正常使用极限状态验算。其中，上部结构的拟定主要参考了桥涵规范以相关范例。并且参考相关算例，查横向分布影响线，进而求得横向分布系数。本设计的主要内容包括对 T 形梁桥的设计与计算，分先后完成了几何尺寸设计，荷载组合计算，钢筋配置及验算，预应力损伤计算，持久和短暂状态应力验算等具体项目，每一部分都有计算工程。通过对本设计的研究，对 T 形梁桥有了一个全新的认识，比从课本上了解的更加的清楚明白。在这一工程中遇到了很多的问题，通过查阅规范和资料阅读课本进行解决。本设计还有许多的不足，个人还需继续学习。

指导教师评语：

预应力混凝土简支 T 形梁桥是学生毕业后常见的一种桥型，该生选择该桥作为毕业设计有一定的实际意义和应用价值，上部结构套用标准图进行了上部结构计算，计算比较正确，图纸偏少；论述比较清晰，文字通顺。图纸比较规范，施工方案内容偏少，学习态度尚好，遵守纪律。设计基本符合规范化要求。同意参加答辩。

签名：

年 月 日 院（系）毕业论文（设计）领导小组意见：

（公章）年 月 日 指导教师 评定成绩

毕业论文成绩评定表 学院：

土木工程学院 学号：20113415549 姓 名 总成绩：

题 目 阿格娜中桥设计 评 阅 人 评 语 安东同学选择该桥作为毕业设计有一定的实际意义和应用价值，上部结构套用标准图，符合构造要求，进行了上部结构计算。计算比较正确，图纸偏少；论述比较清晰，文字通顺。图纸比较规范，施工方案内容偏少，学习态度尚好，遵守纪律。

经审阅，该设计是一个合格的本科毕业设计。

评定成绩：

签名：

年 月 日 答 辩 小 组 评 语 该学生答辩思路清晰，举止得体。在答辩的过程中很好的回答教师提出的问题，并且表达比较准确。图纸和计算书的编排也都符合相关规范要求。设计书文字通顺，书写整洁，简练明确；图画清楚整洁，构造合理，能很好地表达设计意图，符合国家制图标准，并与计算书一致。

经答辩委员会评议，该设计是一个合格的本科毕业设计。

答辩成绩：

组长签名：

年 月 日 注：总成绩=指导教师评定成绩（50%）+评阅人评定成绩（20%）+答辩成绩（30%），将总成绩由百分制转换为五级制，填入本表相应位置。

目 录 1 设计依据....................................................................................................................................................1 1.1 工程概述.............................................................................................................................................1 1.2 自然条件.............................................................................................................................................1 1.3 设计标准及规范.................................................................................................................................1 1.3.1 设计标准....................................................................................................................................1 1.3.2 设计规范....................................................................................................................................1 2 方案构思与设计........................................................................................................................................2 2.1 桥梁设计原则....................................................................................................................................2 2.2 桥型方案构思与总体设计.................................................................................................................2 2.2.1 方案初选（拟定桥型图式）.....................................................................................................2 2.2.2 桥墩方案比选.............................................................................................................................3 3 初步设计....................................................................................................................................................5 3.1 设计资料及构造布置.........................................................................................................................5 3.1.1 地质资料....................................................................................................................................5 3.1.2 桥梁跨径及桥宽.........................................................................................................................5 3.1.3 设计荷载....................................................................................................................................6 3.1.4 材料及工艺.................................................................................................................................6 3.1.5 设计依据....................................................................................................................................6 3.2 截面布置............................................................................................................................................7 3.2.1 主梁跨中截面主要尺寸拟订.....................................................................................................8 3.2.2 计算截面几何特征.....................................................................................................................9 3.2.3 检验截面效率指标 ρ（希望 ρ 在 0.5 以上）....................................................................10 3.3 横截面沿跨长的变化........................................................................................................................11 3.4 横隔梁的设置...................................................................................................................................11 4 上部结构施工图设计................................................................................................................................11 4.1 主梁永久作用效应计算....................................................................................................................11 4.1.1 永久作用集度............................................................................................................................11 4.1.2 永久作用效应...........................................................................................................................12 4.2 可变作用效应计算（修正刚性横梁法）.......................................................................................13 4.2.1 冲击系数和车道折减系数.......................................................................................................13 4.2.2 计算主梁的荷载横向分布系数...............................................................................................14 4.2.3 道荷载的取值..............................................................................................................................17 4.2.4 计算可变作用效应......................................................................................................................17 4.3 主梁作用效应组合...........................................................................................................................18 4.4 预应力钢束的估算及其布置............................................................................................................18

4.4.1 跨中截面钢束的估算和确定...................................................................................................18 4.4.2 预应力钢束布置..........................................................................................................................21 4.5 计算主梁截面几何特性...................................................................................................................24 4.5.1 截面面积及惯矩计算...............................................................................................................24 4.5.2 截面静矩计算...........................................................................................................................25 4.6 钢束预应力损失计算........................................................................................................................26 4.6.1 预应力钢束与管道壁之间的摩擦引起的预应力损失..............................................................26 4.6.2 曲锚具变形、钢束回缩引起的预应力损失...........................................................................27 4.6.3 混凝土弹性压缩引起的预应力损失..........................................................................................28 4.6.4 由钢束应力松弛引起的预应力损失..........................................................................................29 4.6.5 混凝土收缩和徐变引起的预应力损失...................................................................................29 4.6.6 预加力计算以及钢束预应力损失汇总...................................................................................30 4.7 主梁截面承载力与应力验算...........................................................................................................31 4.7.1 持久状况承载能力极限状态承载力验算...............................................................................31 4.7.2 持久状况正常使用极限状态抗裂验算...................................................................................34 4.7.3 持久状况构件的应力验算.......................................................................................................37 4.7.4 短暂状况构件的应力验算..........................................................................................................41 4.8 主梁端部锚固区局部承压验算.......................................................................................................42 4.8.1 局部承压区的截面尺寸验算...................................................................................................42 4.8.2 局部抗压承载力验算...............................................................................................................43 4.9 主梁变形验算..................................................................................................................................44 4.9.1 由预加力引起的跨中反拱度的计算.......................................................................................44 4.9.2 计算由荷载引起的跨中挠度...................................................................................................44 4.9.3 结构刚度验算...........................................................................................................................45 4.9.4 预拱度的设置...........................................................................................................................45 5 结束语......................................................................................................................................................46 参考文献：

..................................................................................................................................................46 致 谢............................................................................................................................................................47

阿格娜中桥设计 安东（土木工程学院，土木工程专业，土木本 1105,20113415549）摘 要：

：预应力混凝土简支 T 形梁桥在我国桥梁建筑史上具有十分重要的地位，对于中跨径的永久性桥梁一般都在采用预应力混凝土简支 T形梁桥。预应力混凝土简支 T形梁桥具有建筑高度小，适用于桥下净空受限制的桥梁。外形简单，制作方便，既便于现场整体浇筑，又便于工厂成批量生产，而且装配式板桥构件质量小，架设方便。从而决定了本设计中桥梁的选择。本文对一个跨径 40米的后张法预应力混凝土简支 T 形梁桥进行了设计计算，并且对主要构件进行了强度承载能力极限状态和正常使用极限状态验算。其中，上部结构的拟定主要参考了桥涵规范以相关范例。并且参考相关算例，查横向分布影响线，进而求得横向分布系数。本设计的主要内容包括对 T 形梁的设计与计算，分先后完成了几何尺寸设计，荷载组合计算，钢筋配置及验算，预应力损伤计算，持久和短暂状态应力验算等具体项目，每一部分都有计算工程。

关键词：预应力，桥梁，规范，影响线 A Gena Bridge Design AnDong(Institute of civil engineering, Civil engineering, Class 5 Grade2011，20113415549)Abstract: The prestressed concrete hollow slab bridge in our country, have very important position in the history of architecture of the permanent bridge span in are generally in the prestressed concrete hollow slab bridge.Prestressed concrete hollow slab bridge with a small building height, apply to the restricted clearance of bridge under the bridge.Appearance is simple, easy and convenient for field integral casting, and convenient for the factory to mass production, small and precast slab quality components, construction is convenient.Which determines the choices in the design of the www.hhtsg.cn this paper, a span of 20 meters first tensioning prestressed concrete hollow slab bridge has carried on the design and calculation, and the strength of main component bearing capacity limit state and serviceability limit state.Among them, the upper structure of the main reference for bridge specifications with relevant examples.Using hinged plate method and the lever principle method to solve the transverse distribution coefficient.And relevant reference example for grouping hollow slab, the influence line of transverse distribution of the check, then the lateral distribution coefficient.The main content of this design includes the design and calculation of hollow plate, points successively completed the geometry design, computing load combinations, steel bar configuration and checking calculation of prestressed damage calculation, persistent and transient state stress check and so on specific projects, each part has engineering calculation.Key words：

：

prestressing force;slab bridge;specification;influence line

1 1 设计依据 1.1 工程概述 该桥设计车速为 80Km/h，桥位于直线段内，桥位起迄中心桩号为 k2+100~k2+220。桥梁全长 4×30m，上部结构为装配式预应力混凝土简支 T 型梁桥，下部结构为双柱式墩，桩基础，轻型薄壁桥台。本桥上部结构采用先预制后张拉的施工形式。

1.2 自然条件（1）河流及水文情况 河床比降为+1.25％，设计洪水位为 14m，桥下没有通航要求。

（2）当地建材情况 桥梁附近采石场有充足的碎石、块石可供，水泥与钢材可选择当地材料市场供应。

（3）气象情况 查阅当地气象资料。年极端最高气温 44ºC，年最低气温—12ºC。

（4）地震情况 地震烈度为 6 级。

1.3 设计标准及规范 1.3.1 设计标准 桥型：双向整体式装配预应力混凝土简支 T 型梁桥 桥面宽度：全宽 17.6m 桥面净宽：净—14+2×1.8m。

桥面纵坡：2.0% 桥面横坡：2.0% 车辆荷载等级：公路—Ⅰ级 1.3.2 设计规范 《公路工程抗震设计规范》（JTJ004———2005）《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041———2000）《公路工程技术标准》（JTG01———2003）《公路桥涵通用规范》（JTG60———2004）

2 2 方案构思与设计 2.1 桥梁设计原则（1）使用上的要求 桥上应保证车辆和人群的安全畅通，并应满足将来交通量增长的需要。桥型、跨度大小和桥下净空应满足泄洪、安全通航或通车等要求。建成的桥梁应保证使用年限，并便于检查和维修。

（2）舒适与安全性的要求 现代桥梁设计越来越强调舒适度，要控制桥梁的竖向与横向振幅，避免车辆在桥上振动与冲击。整个桥跨结构及各部分构件，在制造、运输、安装和使用过程中应具有足够的强度、刚度、稳定性和耐久性。

（3）经济上的要求 在设计中必须进行详细周密的技术经济比较，使得桥梁的总造价和材料等的消耗为最少。桥梁设计应遵循因地制宜，就地取材和方便施工的原则。并且桥梁的桥型应该是造价和使用年限内养护费用综合最省的桥型，设计中应该充分考虑维修的方便和维修费用少，维修时尽可能不中断交通，或中断交通的时间最短。能满足快速施工要求以达到缩短工期的桥梁设计，不仅能降低造价，而且提早通车在运输上将带来很大的经济效益。

（4）先进性上的要求 桥梁设计应体现现代桥梁建设的新技术。应便于制造和架设，应尽量采用先进工艺技术和施工机械、设备，以利于减少劳动强度，加快施工进度，保证工程质量和施工安全。

（5）美观上的要求 一座桥梁应具有优美的外形，应与周围的景观相协调。城市桥梁和游览地区的桥梁，可较多的考虑建筑艺术上的要求。合理的结构布局和轮廓是美观的主要因素，决不应把美观片面的理解为豪华的细部装饰。

2.2 桥型方案构思与总体设计 2.2.1 方案初选（拟定桥型图式）根据桥梁设计原则，从安全、功能、经济、美观、施工、占地与工期等多方面比选，初步确定梁桥、拱桥、刚架桥三种桥梁形式。3 种方案的比较表暂列于后。

方案一、预应力混凝土简支梁桥

3 图 2.1 预应力混凝土简支梁桥（单位：cm）方案二、上承式拱桥 图 2.2 上承式拱桥（单位：cm）方案三、刚架桥 图 2.3 刚架桥(单位：cm)2.2.2 桥墩方案比选 桥墩类型有重力式实体桥墩、空心桥墩、柱式桥墩、轻型桥墩和拼装式桥墩。现选取前 3 种形式进行比较，以便选择一个较好的方案。

① 重力式实体桥墩 采用混凝土或石砌的实体结构施工简易，取材方便，节约钢材。但是墩身较为厚重，圬工量大，外形粗大笨重，减少桥下有效孔径，增大地基负荷；当桥墩较高，4 地基承载力较低时尤为不利。

② 空心桥墩 这种桥墩具有截面积小、截面模量大、自重轻、结构刚度和强度较好的特点，多用于高桥。但是薄壁空心桥墩施工较复杂，又费钢材。

③ 柱式桥墩 柱式桥墩的结构特点是由分离的两根或者多根立柱所组成，城市路桥的桥墩布置和形式好环，直接影响交通和美观，双柱式桥墩楣梁可以外露或出于美观需要而隐蔽于上部结构之内，造型美观，此地基采用钻空罐注桩，双柱式桥墩在强度和刚度上也满足要求。此外双柱式桥墩外形轻巧大方，圬工体积较少。所以采用双柱式桥墩。

表 2.1 三种桥型方案主要优缺点比较表 方案 比较项目 第一方案 第二方案 第三方案 预应力混凝土简支梁桥 预应力混凝土刚构桥 预应力混凝土刚构桥 主要特征(1)混凝土材料以砂、石为主，可方便取材，经济性较好；(2)结构的耐久性和耐火性较好，结构简单，建成后维修费用较少；(3)结构的整体性能好，刚度较大，变形较小；(4)结构自重较大，自重耗掉很大部分材料的强度，因而大大限制桥梁跨越能力；(5)预应力混凝土梁式桥可有效利用高强钢筋与高强混凝土，并明显降低自重所占全部设计荷载的比重。

(1)主梁的恒重和车辆荷载都是通过主梁与斜腿相交处的横隔板，再经过斜腿传至地基上。这样的单隔板或承三角形的隔板将使此处梁截面产生较大的负弯矩峰值，使得通过此截面的预应力钢筋十分密集，在构造布置上比较杂。

(2)预应力、徐变、收缩、温度变化以及基础变位等因素都会使斜腿刚架桥产生次内力，受力分析上也相对较复杂。

(3)该方案的斜腿使施工难度增加。

(1)跨越能力较大；(2)能充分就地取材，与混凝土梁式桥相比，可以节省大量的钢材和水泥；(3)耐久性能好，维修，养护费用少，外形美观，构造较简单；(4)自重较大，相应的水平推力也较大，增加了下部结构的工程量，当采用无铰拱时，对地基要求高；(5)上承式拱桥的建筑高度较高使桥面标高提高，使两岸接线长度增长。

适用性(1)在无特殊需求、通航要求的航道采用多跨简支分离式桥型，满足桥下净空的要求。

(2)河床的压缩少，有利于汛期泄洪。

(3)属于静定结构，受力简单，行车条件好，(1)本身主桥的跨度很大，也满足桥下净空的要求。但是在无特殊需求通航要求的航道中采用连续刚构体系显得没有必要。

(2)河床的压缩多，汛期泄洪能力较差(1)上承式拱桥的跨度大，满足桥下净空的要求。同连续刚构体系一样，在桥下没有特殊需求通航要求的航道中采用跨越能力较大的拱桥，显得没有必要。

(2)河床压缩较多，泄洪

5 养护也容易。

(3)属于静定结构，桥面平整度易受悬臂挠度影响，行车条件较差，伸缩缝易坏。

能力较好。

(3)拱的承载能力大，但伸缩缝较多，养护较麻烦，纵坡较大，引道填土太高，土方量大，土方来源困难。

安全性(1)跨度适中，简支 T 型梁桥的施工方便，工期较短。

(2)采用预制 T 梁，可以在工厂预制施工，质量可靠，工期有保障。

(3)行车较平顺(1)主梁与斜腿均采用箱形截面，且在斜腿基脚之间采用固结构造，施工较为复杂，而且工期较长。

(2)对地基的要求高。

(3)后期维护和检测费用高。

(1)跨度大，在竖向荷载作用下，桥墩或桥台将承受很大水平推力。对下部结构和地基的要求性较高。

(2)施工较为复杂，施工机具也较多，工期较长。

(3)桥面平顺，但是伸缩缝和变形缝较多，养护费用大 工艺技术要求 技术先进，工艺要求较严格，所需设备较少，占用施工场地少。

技术较先进，工艺要求较严格，桥梁上部结构除用挂篮施工外，挂梁需另用一套安装设备。

已有成熟的工艺技术经验，需用大量的吊装设备，占用施工场地，劳动力多。

美观性 桥型简洁明快，与周围环境的协调性好。

桥型简洁明快，与周围的协调性好。

桥型结构复杂，与周围的协调性较差 3 初步设计 3.1 设计资料及构造布置 3.1.1 地质资料 弥渡河地质分布：

Ⅰ.亚粘土：分布在标高503.54m以上， 0210KPa  ，3118.5 / KN m  ，110 C KPa ，0120  ，4112000 / m KN m ，5 313 10 / k KN m   ； Ⅱ.中 密 中 砂 ：

分 布 在 标 高 505.74m 至 502.51m 之 间， 0350KPa  ，3219.5 / KN m  ，20 C KPa ，0238  ，4220000 / m KN m ，5 326 10 / k KN m   ； Ⅲ.砂砾石层：属中密圆砾，分布在标高 502.51m 以下， 0550KPa  ，33/ 21 m KN  ，KPa C 03，0340  ，43/ 60000 m KN m ，3 53/ 10 12 m KN k   3.1.2 桥梁跨径及桥宽

6 桥梁总长：120m 桥梁分孔布置：3 等跨 标准跨径：40m（墩中心距离）主梁全长：39.96m 计算跨径：39.5m 桥面净空：净—1.8m+14m+1.8m+m=17.6m 3.1.3 设计荷载 公路—Ⅰ级，人群荷载：3.0KN/m 2，一侧栏杆重量的作用力为 1.52kN/m，每侧人行道重：3.57 kN/m。

3.1.4 材料及工艺 混凝土：主梁用 C50。

应力钢筋采用《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥函设计规范》（JTG D62—2004）的φ s 15.2 钢绞线，每束 6 根，全梁配 5 束。

普通钢筋采用 HRB335 钢筋；吊环采用 R235 钢筋。

按后张法采用 TD 双作用千斤顶两端同时张拉施工工艺制作主梁，采用内径 70mm、外径 77mm 的预埋波纹管和锚具;主梁安装就位后现浇 60cm 宽的湿接缝。最后施工混凝土桥面铺装层。

3.1.5 设计依据 交通部颁《公路工程技术标准》（JTG B01—2003），简称《标准》； 交通部颁《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60—2004），简称《桥规》； 交通部颁《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62—2004）。

表 3.1 基本计算数据 名 称 项 目 符 号 单 位 数 据 混 凝 土 立方强度 f cu,k MPa 50 弹性模量 E c MPa 3.45×10 4 轴心抗压标准强度 f ck MPa 32.40 轴心抗拉标准强度 f tk MPa 2.65 轴心抗压设计强度 f cd MPa 22.40 轴心抗拉设计强度 f td MPa 1.83 短暂状态 容许压应力 0.7f" ck MPa 20.72 容许拉应力 0.7f" tk MPa 1.76

7 持久状态 标准荷载组合: 容许压应力 0.5f ck MPa 16.20 容许主压应力 0.6f ck MPa 19.40 短期效应组合: 容许拉应力 σ st—0.85σ pc MPa 0 容许主拉应力 0.6f tk MPa 1.59 φ s 15.2 钢 绞 线 标准强度 f pk MPa 1860 弹性模量 E p MPa 1.95×10 5 抗拉设计强度 fpd MPa 1260 最大控制应力 σ con 0.75f pk MPa 1395 持久状态应力 标准状态组合 0.65f pk MPa 1209 材料重度 钢筋混凝土 γ 1 KN/m 3 25.0 沥青混凝土 γ 2 KN/m 3 23.0 钢绞线 γ 3 KN/m 3 78.5 钢束与混凝土的弹性模量比 α Ep 无纲量 5.65 注：考虑混凝土强度达到 C45 时开始张拉预应力钢束。ckf和tkf分别表示钢束张拉时混凝土的抗压、抗拉标准强度，则ckf=29.6Mpa，tkf=2.51Mpa。

3.2 截面布置 220 220 220 220 220 220 220180 180 1400250

8 ·30 160 30***90 3025030 160 305030 220250 1801208830 *** 98301000 65025009500 98308830 图 3.1 结构尺寸（尺寸单位：cm）3.2.1 主梁跨中截面主要尺寸拟订 主梁高度：

预应力混凝土简支梁桥的主梁高度与其跨径之比通常在 1/15~1/25，标准设计中高跨比约在 1/18~1/19。当建筑高度有受限制时，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宽，而混凝土用量增加不多。综上所述，本设计中取用 2500mm 的主梁高度是比较合适的，本桥桥体有 8 片梁。

主梁截面细部尺寸：

T 梁翼板的厚度主要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时上翼板受压的强度要求。本设计预制 T 梁的翼板厚度取用 180mm，翼板根部加厚到 300mm 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。腹板厚度取200mm。

马蹄尺寸基本由布置预应力钢束的需要确定的，设计实践表明，马蹄面积占截面总面积的 10%~20%为合适。考虑到主梁需要配置较多的钢束，将钢束按三层布置，一层最多排三束，同时还根据《公预规》9.4.9 条对钢束间距及预留管道的构造要求，初拟马蹄宽度为 500mm，高度为 300mm，马蹄与腹板交接处作三角过渡，高度过 100mm，以减小局部应力。

按照以上拟订的外形尺寸，就可绘出预制梁的跨中截面图（见图 3.2）。

9 30 160 30501015190 302503018 图 3.2 跨中截面尺寸图（尺寸单位：cm）3.2.2 计算截面几何特征 对于 T 型截面受压翼缘的计算宽度 b f，根据《公路桥规》计算得出的有效宽度为2200mm。将主梁跨中截面划分成五个规则图形的小单元。见图 3.3。

截面形心至上缘距离为：

i isyy =AA 式中：A i——分块面积； iy——分块面积的形心至上缘的距离。

主梁的工作截面有两种：预制和吊装阶段的小截面（b=160cm）；运营阶段的大截面（b=220cm）。主梁跨中截面的全截面几何特性如表 3.2。

30 160 3050101594,913542 图 3.3 主梁跨中截面分块图表

10 表 3.2(1)主梁跨中小毛截面的几何特性 分块名称 分块面积 A i(cm 2)(1)y i(cm)(2)分块面积对上缘静矩 S i =A i y i(cm 3))2()1()3(  d i =y s—y i(cm)(4)分块面积对截面形心的惯矩 I x =A i d i 2(cm 4)2)4()1()5(  分块面积的静矩 I i(cm 4)(6)翼板① 2520 9 22680 85.9 185.9×10 5 0.68×10 5 三角承托② 840 22 1848 72.9 44.6×10 5 0.07×10 5 腹板③ 4400 90 484000—15.1 10.03×10 5 146×10 5 下三角④ 150 163.3 31995—118.4 21.02×10 5 0.004×10 5 马蹄⑤ 1500 185 352500—140.1 294.42×10 5 1.13×10 5 ∑ 9410——893023——555.97×10 5 147.87×10 5       I I Ii738.22×10 5(cm 4), i isyy =AA =94.9，xy =250—77.5=172.50 表 3.2(2)主梁跨中大毛截面的几何特性 分块名称 分块面积A i(cm 2)(1)y i(cm)(2)分块面积对上缘静矩 S i =A i y i(cm 3))2()1()3(  d i =y s—y i(cm)(4)分块面积对截面形心的惯矩 I x =A i d i 2(cm 4)2)4()1()5(  分块面积的静矩 I i(cm 4)(6)翼板① 3600 9 32400 85.9 185.9×10 5 0.97×10 5 三角承托② 840 22 18480 72.9 44.6×10 5 0.07×10 5 腹板③ 4400 110 484000—15.1 10.03×10 5 146×10 5 下三角④ 150 213.3 31995—118.4 10.02×10 5 0.004×10 5 马蹄⑤ 1500 235 352500—140.1 294.42×10 5 1.13×10 5 ∑ 10490—893023—555.97×10 5 147.88×10 5 ∑Ⅰ=∑Ⅰ i +∑Ⅰ=777.97×10 5(cm 4), sy =87.64cm, xy =250—87.64=162.36cm 3.2.3 检验截面效率指标 ρ（希望 ρ 在 0.5 以上）上核心距：

cmy AIkss69.4536.162 1049077797000 下核心距：

62.8464.87 104904784800sxy AIk

11 截面效率指标：ρ= 5.0 52.025062.84 69.45 hK Kx s 表明以上初拟的主梁中截面是合理的。

3.3 横截面沿跨长的变化 如图 3.1 所示，本设计主梁采用等高的形式，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力的作用引起较大的局部应力，也为布置锚具的需要，在距支座 2250mm 范围内将腹板加厚到与马蹄同宽。见图 3.1。

3.4 横隔梁的设置 模型试验结果表明，在荷载作用处的主梁弯矩横向分布，当该处有横隔梁时比较均匀，否则直接在荷载作用下的主梁弯矩很大。为减小对主梁设计起主要控制作用的跨中弯矩，在跨中设置一道路中横隔梁；当跨度较大时，应设置较多的横隔梁。本设计在桥跨中点、四分点、和支座处共设置五道横隔梁，其间距分别为 7m 和 7.33m。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 2000mm，厚度为上部 180mm，下部 160mm。详见图 3.1 所示。

4 上部结构施工图设计 4.1 主梁永久作用效应计算 4.1.1 永久作用集度（1）预制梁自重（一期横载）按跨中截面计，主梁的横载集度：)1(g =0.941×25=23.53kN/m 由于变截面的过渡区段折算成的横载集度：)3(g =2×1.25×0.35×(1.4+1.5+0.026)×0.5×25/39.5=0.81kN/m 由于梁端腹板加宽所增加的重力折算成的横载集度：)3(g ＝2×1.0×0.3×1.46×25/39.5=0,55kN/m 中横隔梁体积：（0.7×1.62—0.7×0.5×0.12）×0.15=0.16mm 3 端横隔梁体积：（0.55×1.5+0.55×0.5×0.12）×0.15=0.13mm 3 边主梁的横隔梁横载集度：)4(g =（3×0.1638+2×0.1287）×25/39.5=0.47kN/m 边主梁的横隔梁横载集度：)4( g =2 ×g（4）=2×0.47=0.94kN/m 边主梁的一期横载集度为：

12 g 1 =     4136.25 47.0 55.0 81.0 53.23ikN/m 中主梁的一期横载集度为：

g 1 ′=25.53+0.81+0.76+0.94=26.04kN/m（2）二期永久作用 一侧人行道栏杆 1.52 kN/m；一侧人行道 3.57 kN/m；桥面铺装层重，见图 4.1。

40220 22077.610.914.217.52 3 4 图 4.1 桥面铺装（尺寸单位：cm）1 号梁：0.5×（0.07+0.076）×0.4×25=0.73 kN/m 2 号梁：0.5×（0.76+0.109）×2.2×25=5.09 kN/m 3 号梁：0.5×（0.109+0.142）×2.2×25=6.90 kN/m 4 号梁：0.5×（0.142+0.175）×2.2×25=8.72 kN/m 现将恒载作用汇总如表 4.1 表 4.1 恒载汇总表 梁号 一期横载 g 1（kN/m）二期横载 g 2（kN/m）总荷载（kN/m）1 25.36 5.82=1.52+3.57+0.73 31.18 2 26.04 5.09 31.13 3 26.04 6.90 32.94 4 26.04 8.72 34.76 4.1.2 永久作用效应 如图 4.2 所示，设 x 为计算截面离左支座的距离，并令 / x l  。

13 M影响线V影响线39501 图 4.2 永久作用效应计算图 主梁弯矩和剪力的计算公式分别为：

21(1)2M l g    lg 2 121）（  V 永久作用效应计算见表 4.2。

表 4.2 号梁永久作用效应 项目 总荷载 M g（kN/m）Q s（kN）跨中 四分点 四分点 支点 ɑ——0.5 0.25 0.25 0.00 1 号梁 31.18 6081.08 4560.80 307.90 615.81 2 号梁 31.13 6071.32 4553.50 307.41 614.82 3 号梁 32.94 6424.33 4818.25 325.28 650,57 4 号梁 34.76 6779.29 5084.46 343.26 686.51 4.2 可变作用效应计算（修正刚性横梁法）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：

HzmEllfcc19.384.26757787.0 10 45.35.39 214.32102 2  其中：m c =G/g=1.05×25×10 3 /9.81=2675.84 l=39.5m E=3.45×10 10 N/m 2 Ic=777.97×10 9 mm 4 根据本桥的基频，可计算出汽车荷载的冲击系数为：

μ=0.176ln f—0.0157=0.188 所以 1+μ=1.267 按《桥规》4.3.1 条，两车道不折减，三车道折减系数为 0.78，四车道折减系数为

14 0.67，但折减后的值不得小于两行车队布载时的计算结果。

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 m c 如前所述，桥跨内设五道横隔梁，具有可靠的横向联系，且承重结构的长宽比为：

45.05.396.17 IB 认为具有得靠的横向联接，宽跨比接近0.5，按修正偏心压力法计算。

①计算主梁抗扭惯矩 I T 对于 T 形梁截面，搞扭惯矩可近似按下式计算：

31imti i Tt b c I 式中：bi，ti—相应为单个矩形截面的宽度和高度； ci—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：

12425001000 12 5.0 100 250    t 马蹄部分的换算平均厚度：

mm 3502400 300t 1  I T 的计算图式见图 4.3，结果见表 4.3 30 160 ***4 191 35 图 4.3 I T 计算图式（尺寸单位：mm）表 4.3 I T 计 算 表 分块名称 b i(m)t i(m)t i /b i c i I ti =c i ·b i ·t i 3(m 4)翼缘板① 2.2 0.24 0.11 0.310 9.43310   腹板② 1.91 0.20 0.10 0.305 3.70310  

15 马蹄③ 0.50 0.35 0.70 0.189 4.05310   ∑ 17.16310   ② 计算抗扭修正系数 β 对于本算例主梁...

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