完整版桥梁毕业课程设计总成果.docx
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完整版桥梁毕业课程设计总成果
设计说明书
1、设计资料
桥面净空净9+2×1.5（人行道），设计荷载公路Ⅰ级，人群荷载3.0KN•m2，上部采用30m装配式预应力混凝土T形梁，主梁、人行道、栏杆及铺装层均采用C40号混凝土。
预应力钢束采用1×7标准HRB400钢筋，箍筋及构造钢筋采用HRB335钢筋。
按后张法施工工艺制作主梁，采用HVM15-9型锚具。
2、设计参数
标准跨径：
30m
计算跨径：
29.16m
主梁全长：
29.96m
支点距端顶：
0.40m
梁高：
2.00m
设计荷载：
公路Ⅰ级，人群荷载3.0KN•m2
桥面净空：
净-9+21.5
3、设计要求
为减轻主梁的安装重量，增强桥梁的整体性，在预制T梁上设40cm的湿接缝
设计构件尺寸按规范图
对内梁各截面进行验算
上部结构设计
T梁桥上部结构横断面图
横隔梁大样
1、跨中截面几何特性计算
分块名
Ai
（cm2）
Yi
（cm）
si=Aiyi
（cm3）
Ii
（cm4）
di=ys-yi
（cm）
Ix=Aidi^2
（cm4）
I=Ii+Ix
（cm4）
內梁
翼板
3600
10
36000
120000
65
三角承托
480
22
10560
960
53
腹板
3020
96
288410
-20
下三角
289
166
47830
4640
-90
马蹄
1566
186
290493
109751
-110
∑
8955
外梁
翼板
4000
10
40000
133333
65
三角承托
540
22
11880
1080
53
腹板
3020
96
288410
-20
下三角
289
166
47830
4640
-90
马蹄
1566
186
290493
109751
-110
∑
9415
注：
内梁截面型芯至上缘距离
外梁截面型芯至上缘距离
2、检验界面效率指标ρ（希望ρ在0.45—0.55之间）
內梁上核心距
下核心距
截面效率指数
边梁上核心距
下核心距
截面效率指数
表明以上初拟的主梁跨中截面尺寸是合理的。
内力计算
1、恒载内力计算
预制梁自重
中梁：
g=0.8955×25=22.4kNm
边梁：
g=0.9415×25=23.538kNm
腹板加厚折成恒载
g=（1.3618+0.8955）×（0.4+4.862）×2×2529.96=2.202kNm
主梁端部截面面积为1.3618m2
每块横隔板体积
V=[1.51×0.99-（0.71+0.91）×0.592-0.1722-0.8×0.062]×0.17
=0.166m3
边梁横隔梁折成恒载：
0.166×7×2529.96=0.970kNm
中梁横隔梁折成恒载：
0.166×14×2529.96=1.939kNm
二期恒载
湿接缝折合成恒载：
中梁：
0.2×0.4×25=2.0kNm
边梁:
2.0×0.5=1.0kNm
栏杆和人行道折合成恒载：
3.0×25=1.2kNm
4cm沥青混凝土
（0.04×9.0×23）5=1.656kNm
9.7cmC40混凝土垫层
0.5×（0.03+0.097）×9.0×24×15=2.743kNm
边梁全部荷载：
g=23.538+2.202+0.970+1.0+1.2+1.656+2.743=33.309kNm
中梁全部荷载：
g=22.4+2.202+1.939+2.0+1.2+1.656+2.743=34.14kNm
恒载内力计算图
恒载内力计算表
剪力
弯矩
边梁（kN）
中梁（kN）
边梁（kN）
中梁（kN）
x=0
485.6
497.8
0
0
x=l4
242.8
248.9
2655.1
2721.7
x=l2
0
0
3540.4
3628.7
2、活载内力计算
横向系数
杠杆原理法
杠杆原理法各梁内力影响线
对1、5号梁：
moq=0.8182=0.409
mor=1.386
对2、4号梁：
moq=12（0.409+1+0.182）=0.7955
mor=0
对3号梁：
moq=12（0.409+1+0.182）=0.7955
mor=0
偏心压力法
偏心原理发各梁内力影响线
1、5号梁：
mcq=12（0.57+0.406+0.286+0.12+0.003-0.162）=0.6125
mcr=0.685
2、4号梁：
mcq=12（0.374+0.293+0.235+0.154+0.096+0.015）=0.5835
mcr=0.43
3号梁：
mcq=12（0.197×6）=0.591
mcr=0.197
冲击系数和车道折减系数
f1=
μ=0.1767×lnf-0.0157=0.221
则（1+μ）=1.221
ζ=1qk=10.5kNmpk=276.64kN
3、活载的计算
各梁横向系数汇总表
梁号
荷载位置
公路Ⅰ级
人群荷载
1、5
跨中mc
0.613
0.685
G.M法
支点mo
0.409
1.386
杠杆原理法
2、4
跨中mc
0.584
0.430
G.M法
支点mo
0.765
0
杠杆原理法
3
跨中mc
0.591
0.197
G.M法
支点mo
0.796
0
杠杆原理法
跨中最大弯矩
ω=l28=29.1628=106.29m2
y=l4=29.164=7.29m
1、5号梁：
M12q=（1+μ）×ξ×mcq×（qk×ω+pky）
=1.221×1×0.613×（10.5×106.64+276.64×7.29）
=2344.78KN•m
M12R=mcr×qk×ω
=0.685×3.0×1.5×106.29
=327.39KN•m
2、4号梁：
M12q=2233.85KN•m
M12R=205.67KN•m
3号梁：
M12q=2260.63KN•m
M12R=94.23KN•m
跨中最大剪力仍然用mcq
ω=0.5×0.5×29.16×0.5=3.645
1、5号梁：
q12q=（1+μ）×ξ×mcq×（qk×ω+1.2×p×ky）
=1.221×1×0.613×（10.5×3.645+1.2×276.64×0.5）
=152.88KN
q12R=mcr×qk×ω
=0.685×3.0×1.5×3.645
=11.24KN
2、4号梁：
q12q=145.65KN
q12R=7.05KN
3号梁：
q12q=147.39KN
q12R=3.23KN
支点最大剪力
横向系数变化区段a=4.86m
ω=29.16×1×0.5=14.58m2
1、5号梁：
ΔQA=
=1.221×1×[4.862（0.409-0.613）×10.5×y+（0.409-0.613）×1.2×276.64×1]
=-88.69kN
QOQ=（1+μ）×ξ×mcq×（qk×ω+1.2×pk×y）+ΔQA
=274.36KN
QOR=mc×pr×ω+（a2）×（mo-mc）×pr×
=52.1kN
2、4号梁：
QOQ=438.04kNQOR=23.77kN
3号梁：
QOQ=439.15kNQOR=10.89KN
l4出弯矩剪力
弯矩
ω=3×l216=79.72y=3×l16=5.47
1、5号梁：
m14q=1.221×1×0.613×（0.5×79.72+276.64×5.47）
=1759.12kN•m
m14r=0.685×3.0×1.5×79.72=245.74kN•m
2、4梁：
m14q=1675.9kN•m
m14r=154.26kN•m
3梁：
m14q=1697.14kN•m
m14r=70.67kN•m
剪力
ω=29.16×0.75×0.5×0.25=2.73y=0.75
1、5梁：
Q14q=207.81kN
Q14r=8.42kN
2、4梁：
Q14q=197.98kN
Q14r=5.28kN
3梁：
Q14q=200.35kN
Q14r=2.42kN
隔梁计算
中横隔梁弯矩影响线
1、弯矩
由前面计算知
η11=0.607；η15=0.-0.199；
η21=0.392；η25=0.003；
η31=0.197；η35=0.197
η13=0.204；η35=0.204；
P=1作用在1号梁上时
=0.607×1.5×2.2+0.392×0.5×2.2-1×1.5×2.2
=-0.8657
P=1作用在5号梁上时
=-0.199×1.5×2.2+0.003×0.5×2.2
=-0.6534
P=1作用在3号梁上时
=0.204×1.5×2.2+0.204×0.5×2.2
=0.8976
中横隔梁弯矩影响线
2、剪力
由上图知，
P=1作用在计算截面以右时
鉴于横隔梁的恒载内力甚小，计算中可略去不计，则按极限状态设计的计算内力为：
汽车：
行车道板计算
沥青混凝土4cm
混凝土垫层9.7cm
a2=0.2mb2=0.6m
a1=a2+2H=0.2+0.274=0.474m
b1=b2+2H=0.6+0.274=0.874m
1、单向板
l=2.2m,d=1.4m,p=140.kN,
跨中有效宽度：
a=a1+d+l3=0.474+1.4+2.23=2.61m
支点出：
a’=a1+t=0.474+0.23=0.704m
恒载：
g1=0.04×1.0×23=0.92kN,g2=0.097×24×1.0=2.328kN•m
G=g1+g2=0.92+2.328=3.248kN•m
t=0.75fpk=0.75×1860=1395MPa，预应力损失按张拉控制应力的20%估算，则可得需要预应力钢筋的面积为
AP=
采用3束6φj15.2钢绞线，预应力钢筋的面积为
AP=3×6×139=3336mm2
钢束布置
1、跨中截面钢束的布置
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。
设计采用直径80金属波纹成孔，预留管道直径87mm。
规定，构造要求：
预留孔道间静距≮40mm;梁底静距≮50mm;梁侧静距≮35mm。
图中布置均满足要求。
所以
跨中截面钢束布置图
2、锚固面钢束布置
为了方便张拉操作将所有钢束都锚固在梁端。
对于锚固端截面，钢束布置通常考虑下述两个方面：
一是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；二是考虑锚头布置的可能性，以满足张拉操作方便等要求。
按照上述锚头布置的原则，锚固端截面所布置的钢束如图所示。
钢束群重心至梁底距离为：
3、其它截面钢束布置及倾角计算
钢束弯起形状及弯起角θ
确定钢束起弯角时，既要照顾到因其弯起所产生的竖向预剪力有足够的数量，又要考虑到由其增大而导致摩擦预应力损失不宜过大。
为简化计算和施工，所有钢束布置的线形均选用两端为圆弧线中间再加一段直线，并且整根钢束都布置在同一个竖直面内。
⑴采用圆弧曲线弯起
⑵弯起角θ：
1，2号束采用；3号束采用
钢束计算
A计算钢束起弯点至跨中的距离
锚固点到支座中线的水平距离见图
钢束起弯点至跨中的距离×2列表计算
钢束起弯点至跨中的距离x2列表
钢束号
钢束弯起高度
c（㎝）
cos
sin
R=c
（1－cos）
Rsin
X2=l2+axi－Rsin
N1
148
12
0.9782
0.2079
6772.71
1408.13
62.995
N2
110
12
0.9782
0.2079
5033.77
1046.58
435.169
N3
50
6
0.9945
0.1045
9127.24
954.06
525.637
钢束弯起点及半径计算
由R-C=Rcosθ0得，R=
钢束弯起点k的位置：
lw=Rsinθ0
各截面钢束位置及其倾角计算：
由钢束弯起布置图可求得计算点i离梁底距离：
ai=a+ci
式中：
ai——钢束弯起前其重心至梁底的距离；
ci——计算截面之钢束位置的升高值，ci=R（1-cosθi）
R——钢束曲线半径；
θi——计算截面i钢束的弯起角（既倾角）；θi=
——计算截面i至弯起点k的水平距离。
各钢束起弯点及其半径计算
各钢束弯起点及其半径计算表
钢束号
升高值c
（cm）
θ0
（度）
Cosθ0
R=
（cm）
sinθ0
Lw=
Rsinθ0
支点至锚固点的距离d（cm）
起弯点k至跨中线水平距离xk（cm）
xk=l2+d-lw
N1
156.4
12
0.9781
6772.712
0.20791
1408.1
13.12
62.995
N2
52.1
12
0.9781
5033.772
0.20791
1046.6
23.75
435.169
N3
36.1
6
0.9945
9127.244
0.10453
954.06
21.69
525.637
各截面钢束位置（Ai）及其倾角（θi）计算，
各截面钢束位置（Ai）及其倾角（θi）计算表
计
算
截
面
钢
束
编
号
（cm）
（cm）
（度）
（cm）
（cm）
（cm）
跨
中
截
面
Xi=0
1
为负植钢束
尚未弯起
0
0
1
0
22
（同左）
2
10
3
10
平均倾角
0
0
1
钢束截面重心
14
截
面
Xi=729cm
1
666.0
6772.7
5.6434
0.0983
0.9951
33.186
22
55.186
2
293.8
5033.8
3.3464
0.0584
0.9983
8.557
10
18.557
3
203.4
9127.2
1.2767
0.0223
0.9998
1.825
10
11.825
平均倾角
3.4167
0.0541
0.9977
钢束截面重心
28.5
变化点
截面
Xi=972cm
1
909.0
6772.7
7.7133
0.1342
0.9909
61.279
22
83.279
2
536.8
5033.8
6.1220
0.1066
0.9943
28.707
10
38.707
3
446.4
9127.2
2.8031
0.0489
0.9988
10.921
10
20.921
平均倾角
5.5433
0.0951
0.9947
钢束截面重心
47.6
支点截面
Xi=1458cm
1
1355.0
6772.7
11.5410
0.2001
0.9798
136.931
22
158.931
2
982.8
5033.8
11.2592
0.1952
0.9808
96.880
10
106.88
3
892.4
9127.2
5.6107
0.0978
0.9952
43.728
10
53.728
平均倾角
9.4667
0.1626
0.9862
钢束截面重心
106.5
钢束长度计算
一根钢束的长度为曲线长度、直线长度与两端张拉的工作长度（2×70㎝）之和，其中钢束的曲线长度可按圆弧半径与弯起角度进行计算。
钢束长度计算表
钢束号
R
（㎝）
钢束弯起角度
曲线
长度S=
R180
直线
长度x2
（㎝）
钢束有效长度
2（S+x2）
钢束预留长度
（㎝）
钢束
长度
（㎝）
N1
6772.71
12
1418.47
62.99
2962.94
140
3102.94
N2
5.33.77
12
1054.27
435.17
2978.88
140
3118.88
N3
9127.24
6
955.80
525.64
2962.88
140
3102.88
ai
9324.696
技术标准和技术规范
《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTJ021-89
《公路工程技术标准》JTJ01-88
参考文献
1 中华人民共和国行业标准.公路桥涵设计通用规范（JTGD60—2004）.北京：
人民交通出版社，2004年9月
2 中华人民共和国行业标准.公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTGD62—2004）.北京：
人民交通出版社，2004年11月
3 姚玲森.桥梁工程. 北京：
人民交通出版社，1985年12月
4 邵旭东.桥梁工程. 北京：
人民交通出版社，2004年1月
5 邵旭东.桥梁工程. 武汉：
武汉理工大学出版社，2000年5月
6 刘夏平，于天来，王岚.桥梁工程. 北京：
科学出版社，2005年9月
7 范立础.桥梁工程. 北京：
人民交通出版社，2003年1月
8 张树仁，郑绍珪，黄侨，鲍卫刚. 钢筋混凝土及预应力混凝土桥梁结构设计原理. 北京：
人民交通出版社，2004年9月
9 贾艳敏，高力.结构设计原理. 北京：
人民交通出版社，2004年8月
10胡兆同，陈万春.桥梁通用构造及简支梁桥. 北京：
人民交通出版社，2001年3月
11 公路桥涵设计手册（梁桥）上册.北京：
人民交通出版社
12 易建国.混凝土简支梁（板）桥. 北京：
人民交通出版社，2002年3月
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