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1、完整版（2022年）学院：建筑工程学院专业班级：学号：学生姓名：指导教师：2013年6月桥涵是陆路交通中的重要组成部分。在经济上，桥梁和涵洞的造价一般说来平均占公路总造价的10%-20%,特别是在现代高等级公路以及城市高架道路的修建中，桥梁不仅在工程规模上十分巨大，而且也往往是保证全线早日通车的关键新宇大桥是通过3个方案的比选选出来的满足使用、经济、结构尺寸、构造、施工、美观上的要求，做出几种方案，最后通过技术、经济等方面的综合比较获得最优设计，是一个二级公路上的一座预应力简支空心板桥梁，单跨15米，空心板截面不仅能减轻自重而且能充分利用好材料此设计分为上部结构设计和下部结构设计两大部分。上部
2、结构设计中，首先确定桥的类型，构造的设计，梁板布置的选择和定位，本桥采用的是装配式预应力混凝土简支空心板梁桥，其次根据已定的结构设计和计算配筋。其中包括截面尺寸，计算简图的确定，计算方法，荷载计算，内力计算并绘制内力图，影响线等。一些结构需要进行一系类的验算来确定结构的可行性，若不合格需要重新设计计算下部结构设计中，确定为重力式桥墩，进行了墩帽和墩身的设计，有进行了基础的验算，满足了设计要求。最后使用CAD制图将所设计的构造和配筋进行施工说明。关键词：桥梁；跨径；空心板；预应力；结构AbstractBridgeisaroadtrafficintheimportantpart.Economica
3、lly,thecostofbridgesandculverts,roadsgenerallyaccountedforanaveragetotalcostof10%-20%,especiallyinthemodernhighwayandthecityintheconstructionofviaducts,bridgesnotonlyonthesizeoftheprojectishuge,butalsoisoftenthekeytoensurethattheopeninglineoftheearlyUniverseBridgeisthroughthreespecificprogramsmeetth
4、eelectedelection,economy,structuresize,structure,construction,aestheticrequirementstomakeseveraloptions,andfinallythroughthetechnical,economicandotheraspectsofthecomprehensivecomparativeoptimaldesignisasecondaryroadonasimplysupportedprestressedhollowslabbridge,asinglespanof15meters,hollowsectioncann
5、otonlyreduceweightbutalsomakegooduseofmaterialsThisdesignisdividedintoupperandlowerstructuraldesignstructuraldesignoftwoparts.Superstructuredesign,firstdeterminethetypeofbridge,structuraldesign,thechoiceofslablayoutandpositioning,thebridgeusesaprefabricatedprestressedconcretehollowslabbridge,followe
6、dbythestructurehasbeensetaccordingtothedesignandcalculationoftheassignedtendons.Includingcross-sectionaldimension,calculationdiagramtodetermine,calculationmethod,loadcalculation,forcecalculationanddrawforcediagram,affectinglines.Somestructuralrequirementsforcheckingaseriesofclassestodeterminethefeas
7、ibilityofthestructure,ifthecalculationfailedtoredesignSubstructuredesign,identifiedasgravitypiers,piercapsandcarriedoutthedesignofpier,therewerebasicchecking,tomeetthedesignrequirements.FinallydesignedusingCADdrawingstotheconstructionandreinforcementfortheconstructiondescribed.Keywords:bridge;span;h
8、ollowslab;prestressedstructuralIl摘要IAbstractIl第1章设计资料1.第2章构造形式及尺寸选定2.第3章空心板毛截面几何特性计算33.1 毛截面面积3.3.2 毛截面对中心的惯矩3.第4章作用效应计算5.4.1 永久作用效应5.4.1.1 空心、板自重：5.4.1.2 桥面系自重：5.4.1.3 绞缝自重5.4.2 可变作用效应计算6.4.2.1 汽车荷载横向分布系数计算64.2.2 汽车荷载冲击系数计算104.3 可变作用效应计算114.3.1 车道荷载效应11432人群荷载效应134.4 作用效应组合14第5章预应力钢筋数量估算及布置175.1 预应
9、力钢筋数量估算175.2 预应力钢筋的布置195.3 普通钢筋数量的估算及布置19第6章换算截面几何特性计算226.1 换算截面面积226.2 换算截面重心位置226.3 换算截面的惯矩236.4 换算截面弹性抵抗矩23第7章承载能力极限状态计算24Ill7.2斜截面抗剪承载力计算257.2.1 截面抗剪强度上、下限复核257.2.2 斜截面抗剪承载力计算28第8章预应力损失计算308.1 锚具变形、回缩引起的应力损失308.2 加热养护引起的温差损失308.3 预应力钢绞线由于应力松弛引起的预应力损失308.4 混凝土弹性压缩引起的预应力损失3.18.5 混凝土收缩、徐变引起的预应力损失32
10、8.6 预应力损失组合34第9章正常使用极限状态计算369.1 正截面抗裂性验算369.2 斜截面抗裂性验算409.2.1 正温差应力419.2.2 反温差应力419.2.3 主拉应力42第10章变形计算.4710.1 正常使用阶段的挠度计算.4710.2 预加力引起的反挠度计算.4710.2.1 预加力引起的反挠度计算4710.2.2 预拱度地的设置50第11章持续状态应力验算5111.1 跨中截面混泥土法向压应力验算5.1112跨中截面预应力钢绞线拉应力验算5.111.3 斜截面主应力验算5211.3.1 A-A纤维（空间顶面）5211.3.2 B-B纤维5411.3.3 CC纤维54第1
11、2章短暂状态应力验算57121.1由预加力产生的混泥土法向应力571212由板自重产生的板截面上、下缘应力58IV12.2 I/4截面512.3 支点截面60第13章最小配筋率复核63第14章绞缝计算6514.1 绞缝剪力计算6514.1.1 绞缝剪力影响线6514.1.2 绞缝剪力6614.2 绞缝抗剪强度验算67第15章预制空心板吊环计算68第16章支座的计算6916.1 确定支座平面尺寸6916.2 确定支座的厚度6916.3 验算支座的偏转情况7016.4 验算支座的抗滑稳定性71第17章桥墩计算7217.1 汽车荷载与人群荷载计算7217.1.1 汽车荷载7217.1.2 人群荷载7
12、217.2 墩帽与墩身自重7317.3 风荷载7417.4 制动力对墩身底部弯矩7417.5 墩身底截面按承载力极限状态验算7.517.6 内力组合7717.7 桥墩稳定性验算7717.8 墩帽配筋7817.9 基础设计78第18章结论82参考文献83致谢84第1章设计资料1 .跨径：标准跨径Ik=15.00m;计算跨径I=14.60mo2 .桥面净空：2.5+23.5+1.0+2(JTGD62-2004)条文应用算例.袁伦一，鲍卫刚，编著.人民交通出版社，2004年9月；钢筋混凝土及预应力混凝土桥梁结构设计原理(按新颁JTGD62-2004编写).张树仁，郑绍珪，等编著.人民交通出版社，20
13、04年9月；公路小桥涵设计示例.刘培文，周卫，等编著.人民交通出版社，2005年。第2章构造形式及尺寸选定桥面净空为净，全桥宽0.75+43.75+0.75采用20块C40预制预应力混凝土空心板.每块空心板宽99cm,高70cm.空心Ifi全长14.96m.采用先张法施工工艺图21空心板截面构造尺寸（单位cm）第3章空心板毛截面几何特性计算3.1 毛截面面积/、2（=-XX-+IAh99702381842、72,572.575222=3206.3cm23.2 毛截面对中心的惯矩,=.x=每个挖空半圆面积X：A1R2=1192567.1Cm2；22重心：y=；R41980.6mm;，=3X半圆对
14、其自重重心的轴0-0的惯矩：I0.004如Xf）.0863814304411V；+f+-全截面对1/2板高处的静矩:2.5 7 28127S2= 257-721+X-28232.5722=2538.1cm；A2（12.572.57157）87.5cm2绞缝的面积：蚁2二2二dS.板高2538.1v毛截面重心离2板高处的距离为：579c向下移）；Ah3206.3ZXX=+X-XOtr3X-较缝重心对1/2板高处的距离为：U较2538.129cm.87.5_由此得空心板毛截面对重心轴的惯矩Ih:Q29970,3818o2299700.79238180.7941430412122567,1999.8
15、xW空心板截面的抗扭网度03-1计算IT的空心板截面简化图4b2h24X(99-8f(70-7)2h,2b=2(70-7)2x(99-8)T-V8713146915615.73+263150.47103cm4第4章作用效应计算4.1 永久作用效应1.1 .1空心板自重：4gA3206.310258.02kNmo4.12 桥面系自重：人行道板及栏杆重力，参照其他梁桥设计资料，单侧重力取12.0kN/m,桥面铺装采用等厚度IoCm沥青混凝土0.11523=34.5kNm平摊到的每延米桥面系自重g212234,52,925kNm204.13 绞缝自重g387.5170104240.378kNm可得空
16、心板每延米重力g为g1=8.02kNmg=g2+g3=2.925+0.378=3.303(kNm)g=g,=g1+g=8.02+3.303=11.323(kNm)由此可计算出简支空心板永久作用效应表4-1永久作用效应汇总表作用效应V(KN)项目作用效应M(KNm)计聋:用工业去野科毕*设”&支点11跨中荷载种类作用g(kN/m)跨径I(m)际T1I2g8跨g4321g2跨g44g8.0214.60213.69160.2758.5529.270.=-X=(+)-续表4-1项目作用效应M(KNm)作用效应V(KN)荷载作用g计算跨径I跨中1跨3g2支点111跨g(kN/m)1.2g8432144跨
17、中种类(m)g2g3.30314.6088.0166.0122.1211.06Og=g1+g11.32314.60301.7226.2880.6740.33O42可变作用效应计算汽车荷载采用公路Il级荷载，由车道荷载及车辆荷载组成。桥规规定桥梁结构整体计算采用车道荷载。公路Il级的车道荷载有qk=0.7510.5=7.875(kNm)的均布荷载和Pk=180+(360-180)(14.5.6-5)(50-5)0.75=163.8(kN)的集中荷载两部分组成。而在计算剪力效应是，集中荷载标准值Pk应乘以1.2的系数，计算剪力时Pk=1.2Pk=1.2148.8=196.56(kN)按桥规车道荷载
18、的均布荷载应满布于使结构产生最不利效应的同号影响线上,集中荷载标准值只作用于相应影响线中一个最大影响线峰值处。多车道桥梁上考虑多车道折减，四车道折减系数=0.67,但不得小于两设计车道的荷载效应。42.1汽车荷载横向分布系数计算空心板跨瓯JZ4-出的莅薮1法魁L触接板法计算，支点处按打杆原理法计算。支4跨q空心板的Ir至1/4点;I及1/4处的叫度系数：工间的荷B系数按直线内中6求的6荷载横F可分布系数f-)b勺H=算-J53,-1;4(51II(4-1H=一卜)由前面计算：1=1999.8106cm4；l=3150.47103cm4b=100cm;I=14.6102cm；将以上数据代人，得：
19、Y=58MN/M=OOl7273150.47103J460；求的制度参数后，即可按其查公路桥涵段计手册-梁桥（上册）（馀光辉，胡明义，主编人民教育出版社，2000年7月）第一篇附录（二）中20块板的狡接板桥荷载横向分布影响线表，由y=0.01及y=002内插得到y=0.03590时1号板至10号板在车道荷载作用下的荷薮横向分布影响线值35 6 7 8 9 10 11 IE 1：IN 15 16 17 1 19 2(图41110号板横向分布系数各板横向分布系数计算1号板11m0.1040.0670.0480.0270.0200.0110.0070.0040.144汽2i汽2m人l0.1950.0
20、020.19740.072120J7.01(0.00电0.0040.148000喈0.1500.003*.15%680CeQOiocoo士沸Zr4号板：m汽=1(0.147+0.121+0.085+0.043+0.028+0.021+0.012+0.007)=0.232m人=0.120+0.003=0.1235号板m汽=1(0.12+0.134+0.102+0.059+0.040+0.026+0.015+0.011)=0.254m=(0.093+0.093)=0.1866号板m汽=1(0.089+0.127+0.125+0.073+0.054+0.03+0.024+0.014)=0.268mj
21、=0.068+0.005=0.0737号板m汽=1(0.067+0.09+0.125+0.1+0.072+0.0410.027+0.018)=0.270m人=0.051+0.008=0.0598号板m汽=1(0.051+0.073+0.103+0.124+0.095+0.056+0.04)=0.271m=0.038+0.009=0.0479号板m汽=(0.039+0.06+0.078+0.119+0.118+0.075+0.051+0.03)=0.285m=0.023+0.019=0.04210号板m汽=(0.024+0.043+0.05+0.094+0.121+0.097+0.040.069
22、)=0.269m=(0.093+0.093)=0.186表4-2各板可变作用横向分布系数汇总表板号横向分12345678910.布系数ma0.1440.1480.1790.2320.2530.2680.2700.0270.2850.269m人0.1970.1690.1540.1230.1010.0730.0590.0470.0420.042(2)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。图41支点横向分布系数四行汽车：m4=121.0=0.5人群荷载：11u=0(3)支点到I/4处的荷载横向分布系数按直线内插法求得。表4-3空心板的荷载横向分布系数汇总
23、与表位置跨中及I/4处支点种类汽车荷载0.2850.5人群荷载0.1010w三7H22Ih-三cn(4-2)当f14Hz时，=0.4f；当1.5Hzf14Hz时9U1.8汽车荷载*=0.1767Inf-0.0157o式中：I结构的计算跨径（m）;E结构材料的弹性模量（Nm2）;IC结构跨中截面的截面惯矩（m4）；c结构跨中出的单位长度质量（kg/m,当换算为重力单位是为Ns2m2）,mcGgG-结构跨中每延米结构重力（N/m）;g重力加速度，g=9.81ms2o由前面计算得：G=11.323kNm1=14.6mlc=1999.8103cm4=0.01999.8m4由公预规查得C40混凝土的弹性
24、模量E=3.25104MPf1E，c3.251010,0199985.52972Hz22mc214.621132310/9.81则：=0.1767In5.52972-0.0157=0.286481+=1.286484.3可变作用效应计算4.3.1 车道荷载效应计算车道荷载引起的空心板跨中及14截面的效应（弯矩和剪力）时，均布荷载qk应满布于使空心板产生最不利效应的同号影响线上，集中荷载i只作用于影响线中一个最大影响线峰值处，见表4-4o44均布荷载内雌峋缓面积计算Pk(或Pk)类型公路一II级均影响线面积影响线截面布荷载（kN/m）(m24m)图式/Mi210.50.75=I2/826.845
25、/=Z/7.875I/43.65IM类型公路_H级均影响线面积影响线截面布荷载（kN/m）（或m）图式Ql12I/81.875八。U/27.301/21/23I/162.36Mi43232=19.9847.78531/16Ql/4133,I3.5442443/47785I/43.65I/41.跨中截面弯矩：M汽=m（qkkPkyk）（不记冲击时）(4-3)M汽=(1+)rn(qkkPkyk)(计入汽车冲击)(4-4)不记冲击M汽=0.670.285(7.87526.645157.83.65)=149.59(kN*m)计入冲击M汽二1.28648149.59)=192.44(kN*m)剪力：V=
26、汽m(qpy)(不记冲击时)kkkk(4-5)续表4-4V汽=(1+)(kR y（i汽车冲击）（46）V汽=0.67（计入冲击.285(7.8751825+189.3612)=20.82(kN)%=1.2864B20.82=26.78(kN)2.I/4截面弯矩：M汽=m(qklPkyk)（不记冲击时）-X-X-=+M汽=(1+RVm(qkQk+Pkyk)(计入汽车冲击)不记冲击M汽=0.670.285(7.87519.984+157.82.7375)=90.23(kN*m)计入汽车冲击M汽=1.28648x90.23=116.08(kN*m)剪力:V汽=Em(qkk+pky0(不记冲击时)V钎
27、(INO卬纯k+ikX(if)冲击)不记冲击V汽=o.67.285(7.8754.106+189.3634)=33.29(kN)计入冲击V汽=1.28648x33.29=42.83(kN)3.支点截面剪力计算支点截面由于车道荷载产生的效应，考虑横向分布系数沿空心板跨长的变化，均布荷载标准值应满布于使结构产生最不利效应的同号影响线上，集中荷载标准值只作用于相应影响线中一个最大影响线的峰值处，不记冲击系数V汽=0.670.2857.875x6.3+1/2(0.5-0.296)14.647.875(112+11/12)+189.3610.5=77.22(kN)计入冲击系数%=1.28648x77.2
28、2=99.34(kN)4.32人群荷载效应人群荷载是一个均布荷载，其大小按桥规取用为3.0kNm2o人行道沈阳工业大学本科毕业设”净宽为2.5m,因此q人=2.53=7.55(kN/m)o人群荷载产生的效应计算如下跨中截面鸾矩：M人=rnq=0.2397.511.52=20.34(kN/m)人人I加剪力：V人=ijqcv=0.2397.81.2=1.38(kN)I/4截面弯矩：M人=0.2397.58.64=15.14(kN/m)剪力:以=0.239x2.25x2.7=3.11(kN)支点截面人=0.101乂7.5、6.3+1/2”(0.101-0)14.64(1/12+11/12)=1.82kN4.4作用效应组合按桥规公路桥涵结构设计应按承载能力极限状态和正常使用极限状态进7=Y+行效应组合，.并用于不同的计算项目。按承载能力极限状态设计时的基本组合表达式为：0Sd0(12Sgk1.4Sqk0.81.4S0jk)(全7)式中：。一结构重要性系数，本桥属小桥YO=O.9;SUd效应组合设计值；SGK永久作用效应标准值；SQlK-汽车荷载效应(含汽车冲击力)的标准值；=+X鸟人群荷载效应的标准值。按正常使用极限状态设计时，应根据不同的设计要求，采用以下两种效应组合,作用短期效应组合表达式:QIKSSd式中：Ssd一作用短期效应组合设计值；Sgk-一永久作用效应标准值；
