1、石河子大学道路桥梁工程毕业设计0目录 2.1 设计基本数据.12.2 设计要点.12.3 空心板截面几何特性计算.32.4 主梁作用效应计算.42.5 预应力钢筋数量估算及布置.162.6 计算截面几何特性.182.7 承载能力极限状态计算.202.8 正常使用极限状态计算.242.9 主梁变形验算.302.10 持久状况应力验算.342.11 短暂状况应力验算.39石河子大学道路桥梁工程毕业设计12.1 设计基本数据2.1.1 跨径和桥面宽度（1）标准跨径：16m（墩中心距） 。（2）计算跨径：15.56m。（3）主梁全长：15.96m。（4）桥面宽度：净 13m（行车道）+20.5m（防撞
2、护栏） 。2.1.2 技术标准（1）设计荷载：公路级 （2）环境标准：类环境。（3）设计安全等级：二级。2.1.3 主要材料（1）混凝土空心板采用 C50 混凝土，铰接采用 C40 混凝土;桥面铺装采用C30 沥青混凝土和 C40 防水混凝土。（2）钢筋：预应力钢筋采用高强度低松弛 7 丝捻制的预应力钢绞线，公称直径为 15.20mm，公称面积 140mm2，标准强度 ，设计强度MPafpk860，弹性模量 。MPafpd160PaEp5109.2.2 设计要点2.2.1 结构设计（1）本空心板按全预应力混凝土构件设计。（2）桥面板横坡为 2%单向横坡，各板均斜置，横坡由下部机构调整。（3）空
3、心板断面：空心板高度 0.8m，高度 1.22m，各板之间留有 0.01m 的铰缝。（4）桥面铺装：上层采用 0.10m 厚的沥青混凝土，下层采用 0.12m 厚的C40 防水混凝土，两者之间加设 SBS 防水层。（5）施工工艺：预制预应力空心板采用后张法施工工艺。（6）桥梁横断面与构造及空心板截面尺寸如图 2-1，图 2-2 所示。石河子大学道路桥梁工程毕业设计2图 2- 空 心 板 截 面 细 部 尺 寸 图（ 单 位 ： cm）C40防 水 混 凝 土 .12mSB防 水 层沥 青 混 凝 土 0铰 缝 横断面中心线图 2-1 桥梁横断面及构造图( 单位： cm)2.2.2 设计参数（1
4、）相对湿度为 80%。（2）体系整体均匀升温 25，均匀降温 25（3）C50 混凝土的材料特性； ， ，MPafck4.32Pafcd4.2， 。MPaftk65.Paftd83.1（4）沥青混凝土重度按 23KN/m3 计，预应力混凝土结构重度按 26KN/m3计，混凝土重度按 25KN/ m3 计石河子大学道路桥梁工程毕业设计32.3 空心板截面几何特性计算2.3.1 小毛截面（1）截面面积空心板截面面积为： 2(37)1528576140.5127A cm3cm（2）截面重心位置全截面对 板高处的静矩为：1/ 312 20.57(42.517/3)5(42.15/)0.415(.15)
5、hS cm36.cm铰缝的面积为： 222(0.5710.541)9Acm铰则毛截面重心离 板高的距离为：/2（即毛截面重心离板上缘距离为 ）1263.1.0457hSdcm 43.60cm铰缝重心与 板高处的距离为：/1263.731.8259hSdccA铰 铰（3）空心板毛截面对其重心轴的惯性矩计算边长为 的等腰直角三角形对自身重心轴的惯性矩为： 。10cm 4127.8Icm铰缝对自身重心轴的惯性矩为： 44283.91=56.Icm空心板毛截面对其重心轴的惯性矩为： 3 32 222 24641285761.0(.04)7.850(0./.)(5/.4)19(851.917I cmcm
6、 石河子大学道路桥梁工程毕业设计4空心板截面的抗扭刚度可简化为如图 9-3 所示的箱型截面来近似计算：根据式（3-15） ，抗扭刚度可按下式计算It=4b2h2/（2h/t 1+2h/t2）= cm24*(3)(85)85/3= 46109.cm2.4 主梁作用效应计算2.4.1 永久作用效应计算（1）空心板自重（一期结构自重） 1G4573026/4.9/GkNmk（2）桥面系自重（二期结构自重） 2由于是高速公路，没有人行道及栏杆，只有防撞护栏，本设计采用混凝土防撞护栏，按单侧 7.5KN/m 线荷载计算。桥面铺装上层为 10cm 厚 C30 沥青混凝土，下层为 12cm 厚 C40 防水
7、混凝土，则全桥宽铺装层每延长米重力为 (0.123.5)13/68.9/kNmk以上自重效应是在各空心板形成整体后再加至桥上的，由于桥梁横向弯曲变形，各板分配到的自重效应应该是不同的。为了计算方便，近似按各板平均分配桥面铺装重量来考虑，则每块空心板分配到的每延米桥面系重力为 27.568.9/7.62/1GkNmk（3）铰缝自重计算（二期结构自重） 3G4(985)0/0.1/kkNm由上述计算得空心板每延米长总重力为G （一期结构自重）14./kNmG （二期结构自重）23(7.60.1)/8.37/gkkN石河子大学道路桥梁工程毕业设计5G=G +G (14.98.37)/23.48/kN
8、mk由此可计算出简支空心板永久作用效应，计算结果见表 2-1。表 2-1 永久作用效应计算表作用效应弯矩 K.作用效应剪力 KNV/作用种类作用集度 mKN/计算跨 径/m跨中 1/4 跨 支点 1/4 跨 跨中G 14.911 15.56 451.2695 225.6348 116.0076 58.0038 0G 8.337 15.56 252.3126 126.1563 64.8619 32.4310 0G 23.248 15.56 703.5821 351.7911 180.8694 90.4347 02.4.2 可变作用效应计算公路级车道荷载的均布荷载标准值 和集中荷载标准值 为kqk
9、P10.5/kqNm计算弯矩时， 36018(5.6)1802.4kPkNk计算剪力时， 2.429k（1）冲击系数和车道折减系数计算：结构的冲击系数 与结构的基频 有f关，故应先计算结构的基频，根据式（2-1） ，可计算简支梁桥的基频：10223.45.745.621.692cEIf Hzzlm 其中，38/6.83/9.cGkgmkgg由于 ，故可由下式计算出汽车荷载的冲击系数1.54Hzfz076ln0.157.28当车道大于两车道是，应进行车道折减，三车道折减 33%，但折减后不得小于用两车道汽车荷载布载的计算结果。为简化计算，本计算按两车道布载和四车道布载，分别进行计算，取最不利情况
10、进行设计。（2）汽车荷载横向分布系数：本算例空心板跨中和 处的荷载荷载横向/4l分布系数按铰接板发计算，支点按杠杆原理法计算，支点至 点之间截面的石河子大学道路桥梁工程毕业设计6荷载横向分布系数通过直线内插求得。1）跨中及 处的荷载荷载横向分布系数计算/4l首先计算空心板得刚度参数 ，计算得25.8()TIbl由前面计算知： ， ，单板宽 ，644.031Icm649.031TIcm123bcm计算跨度 ，带入上式得15.6lm267.8().7015在求得刚度参数 后，即可依板块个数及所计算板号按 值查附表 A 得各 版块轴线处的影响线坐标。由 内插得到 时 6 号0.2:0.179:板在车
11、道荷载作用下的荷载横向分布影响线值，内插计算结果见表 2-2。由表9-2 的数据画出各板的横向分布影响线，并按横向最不利位置布载，求得两车道及三车道两种情况下的各板横向分布系数。各板的横向分布影响线及横向最不利布载见图 9-4，由于桥梁横断面结构对称，故只需计算 1-6 号板的横向分布影响线坐标值。表 2-2 各板横向分布影响线坐标值计算表板号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 111 0.2124 0.1769 0.1381 0.1082 0.0854 0.0687 0.0553 0.0461 0.0418 0.0354 0.03342 0.1769 0.1733 0.1474 0.
12、1153 0.0912 0.0729 0.0589 0.0487 0.0421 0.0374 0.03543 0.1381 0.1474 0.1498 0.1308 0.1024 0.0820 0.0663 0.0549 0.0467 0.0421 0.03944 0.1082 0.1153 0.1303 0.1374 0.1211 0.0962 0.0774 0.0643 0.0549 0.0487 0.04615 0.0854 0.0912 0.1024 0.1211 0.1308 0.1165 0.0942 0.0774 0.0663 0.0589 0.05536 0.0687 0.07
13、29 0.0820 0.0962 0.1165 0.1288 0.1165 0.0962 0.0820 0.0729 0.0687石河子大学道路桥梁工程毕业设计70.23690.19360.1380.170.7680.6100.4600.4180.3540.340.1960.17940.17500.1470.140.810.6490.4850.4210.3740.3540.3400.1370.14300.14980.12890.9200.7310.5460.4670.4210.3940.3760.130.1200.130.1360.1830.850.6400.5490.4870.4610.43
14、0.13740.1960.8640.670.8140.850.1240.1260.12350.1380.700.630.5890.530.5280.960.1200.1380.1620.640.7140.8200.9720.1280.1280.7280.820.7290.6870.658.080.1530.128 11号 板2号 板3号 板4号 板5号 板6号 板石河子大学道路桥梁工程毕业设计8图 2-3 各板的荷载横向分布影响线及横向最不利荷载布置图（尺寸单位：cm）各板的荷载横向分布系数计算见表 9-3；计算公式为： ，412im汽 汽 12i汽 汽表 2-3 各板汽车荷载横向分布系数计算
15、表板号 1 号板 2 号板 3 号板荷载 三车道汽 车荷载 两车道汽 车荷载 三车道汽 车荷载 两车道汽 车荷载 三车道汽 车荷载 两车道汽 车荷载0.1936 0.1936 0.1750 0.1750 0.1430 0.14300.1381 0.1381 0.1474 0.1474 0.1498 0.14980.1071 0.1071 0.1141 0.1141 0.1289 0.12890.0768 0.0768 0.0818 0.0818 0.0920 0.09200.0610 - 0.0649 - 0.0731 -汽车荷载横向分布系数0.0460 - 0.0485 - 0.0546 -
16、m 汽 0.3113 0.2578 0.3159 0.2592 0.3207 0.2569板号 4 号板 5 号板 6 号板荷载 三车道汽 车荷载 两车道汽 车荷载 三车道汽 车荷载 两车道汽 车荷载 三车道汽 车荷载 两车道汽 车荷载0.1120 0.1374 0.0885 0.0966 0.0714 0.08880.1303 0.1096 0.1024 0.1200 0.0820 0.11530.1366 0.0864 0.1216 0.1308 0.0972 0.12880.1083 0.0607 0.1235 0.1062 0.1228 0.10710.0855 - 0.1038 -
17、0.1218 -汽车荷载横向分布系数0.0640 - 0.0770 - 0.0728 -m 汽 0.3184 0.1971 0.3084 0.2268 0.284 0.22表 2-4 各板人群荷载横向分布系数计算表板号 1 号板 2 号板 3 号板 4 号板 5 号板 6 号板0.2369 0.1794 0.1317 0.1033 0.0814 0.0604人群荷载横向分布系数 0.0196 0.034 0.0376 0.0443 0.0528 0.0658m 人 0.2565 0.2134 0.1693 0.1476 0.1342 0.1262石河子大学道路桥梁工程毕业设计9由表 2-3 结
18、果可知：四车道和两车道布载时，均为 1 号板的横向分布系数为最不利，因此去跨中和 l/4 出的何在横向分布系数值：m 4 汽 =0.380，m 2 汽=0.282.2）支点处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 2-5,1 号板的横向分布系数计算如下=m4汽 0.87/2=.4392汽1.07491.0 1号 板2号 板图2-4 支点处荷载横向分布影响线及最不利布置图（尺寸单位：cm）3）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/4l布系数计算结果见表 2-5。表 2-5 空心板的荷载横向分布系数作用位置 跨中至 l/4 处 支点 支点至 l/4 处三车道汽车荷载 0.3207 0.5两车道汽车荷载 0.2592 0.5人群荷载 0.2565 1.7直线内插
