3-20米简直变连续组合箱梁桥毕业设计

华北水利水电学院土木与交通学院
土木工程专业毕业设计任务书
注：1、课题来源包括科研（注明项目类型，如基金项目、攻关项目、某企事业单位项目等）、教学、生产、模拟、自选。

2、课题类型：(1)A—工程设计；B—技术开发；C—软件工程；D—理论研究；
(2)X—真实课题；Y—模拟课题；Z—虚拟课题；要求（1）、（2）
均要填，如AY，BY等。

1.毕业设计依据
1.1设计依据
(1) 交通部颁《公路工程技术标准》（JTG B01-2003），简称《标准》；
(2) 交通部颁《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004），简称《桥规》；
(3) 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），简称《公预规》；
(4)交通部颁《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTG D63--2007）；
(5)公路桥涵施工技术规范（JTJ 041-2000）；
(6)预应力筋用锚具、夹具和连接修改（GB T14370-93）；
(7)公路桥梁板式橡胶支座规格系列（JTT663-2006）；
(8)预应力混凝土桥梁用塑料波纹管（JT-T529-2004）；
(9)城市桥梁设计荷载标准（CJJ77-98）；
(10)《桥梁工程》、《结构设计原理》、《基础工程》等教材。

1.2 设计方案
上部结构采用连续组合箱梁，采用整体现浇施工或预制施工，预应力采用后张法施工，下部结构采用桩柱式墩台。

1.3技术标准
(1)标准跨径：3×20m；
(2)桥梁宽度：0.5m＋2×7m+0.5m，共15m；
(3)桥梁横坡：2%；
(4)设计荷载：公路一级；
(5)环境类别：Ⅰ类；
(6)设计基准期：100年；
(7)每侧护栏重量按6kN/m计，混凝土考虑10年的收缩徐变，整体升温、降温均按20℃考虑，基础考虑5mm不均匀沉降，其它作用根据设计情况拟定。

1.4主要材料
混凝土：主梁采用C50混凝土，桥面铺装采用10cm C50混凝土+SBS改性沥青涂膜防水层+10cm沥青混凝土，桥头搭板、盖梁、耳背墙、防撞护栏及立柱均采用C30混凝土，桩基、系梁采用C25混凝土，其它自选。

预应力筋：采用Sφ15.20 高强度低松弛钢绞线、抗拉强度标注值1860
f MPa，弹性
=
pk
模量5
=
E MPa。

95
.1⨯
10
P
普通钢筋：直径大于和等于12mm的用HRB335级热轧螺纹钢筋、直径小于12mm的均用R235级热轧光圆钢筋。

锚具、套管、连接件和伸缩缝等根据相关规范选取。

2. 毕业设计任务
2.1 开题报告
在调研、充分理解课题内容和要求的基础上，写出3000汉字左右的开题报告，开题报告严格按照科技论文的格式编写，要注重调研原始资料的完整叙述，文献查阅应在10篇以上，参考文献应在5篇以上，并在报告引用处注明编号，开题报告经指导教师检查合格后方可进入毕业设计工作。

2.2 毕业设计具体内容
2.2.1设计目的
培养学生综合运用所学知识和技能，分析与解决工程实际问题的能力，使学生受到工程技术和科学技术的基本训练以及工程技术人员的所必需的综合训练，并相应地提高各种能力，如调查研究、理论分析、设计计算、绘图、撰写论文和说明书等，通过毕业设计使
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学生初步形成经济、环境、市场、管理等大工程意识，培养学生实事求是，谦虚谨慎的态度和科学钻研、勇于创新的精神。

2.2.2设计要求
(1)明确任务书要求，全面系统的复习教材，自学掌握计算机桥梁CAD，熟悉有关标准和规范；
(2)认真分析设计资料，正确选用有关公式和各项参数；
(3)设计图纸应注明：工艺要求、技术措施，材料质量和规格、注意事项，质量标准；
(4)设计图纸应整洁美观，字迹工整，比例准确，图幅布置均匀协调，采用计算机绘图。

2.2.3 设计成果
(1) 计算书
计算书应包含的内容：
①主梁：主梁截面形式的拟定、截面特性的计算、主梁内力计算及内力组合、主梁配筋及预应力损失的计算、主梁的验算以及钢筋的相关计算；
②桥面板、盖梁、立柱桩基等计算，支座、伸缩装置、护栏等的选取、必要的设计说明等。

(2)设计图纸
①必须包括桥型布置图、主梁一般构造图、主梁普通布置图、主梁预应力钢筋布置图、横隔梁钢筋布置图、桥台一般构造图、桥墩一般构造图、盖梁钢筋布置图、耳背墙钢筋布置图、立柱钢筋布置图、桩基钢筋布置图、桥面连续构造图。

所有图纸须以A3纸出图，并装订成册。

②图纸标注除里程、标高以m计外，余均以cm为单位，实心箭头，箭头和标注文字大小2mm；图纸所有文字的高宽比采用为0.7。

2.3外文资料翻译
根据毕业设计内容，完成与该毕业设计方向相关的外文资料的翻译，翻译工作量不少于3000汉字，要求译文准确流畅。

3. 毕业设计提交的成果
3.1 毕业设计书
(1) 封面，由学校统一印制，按要求打印（详见教务处网页）；
(2) 毕业设计任务书，由指导教师填写，装订于指定位置，教师签字后生效；
3
(3) 毕业设计开题报告，由学生认真书写，经指导教师签字后的开题报告有效；
(4) 中文摘要，中文摘要字数应在400字左右，包括设计（论文）题目、论文摘要、关键词为（3至5个）；
(5) 英文摘要，英文摘要应与中文摘要内容相对应；
(6) 目录，按三级标题编写，要求层次清晰，且要与正文标题一致。

主要包括摘要、正文主要层次标题、参考文献、附录等；
(7) 正文，论文正文包括绪论（或前言、概述等）、论文主体、结论。

论文要符合科技论文格式，正文要标明章节，正文文字：设计说明书应在10000字以上。

(8) 参考文献，必须是本人真正阅读过的杂志类文献、图书类文献等，要与设计工作直接相关；
(9) 附录，主要包括外文原文及翻译、计算机源程序，有关图纸等。

3.2 要求
提交的成果包括纸质和电子文档两部分。

华北水利水电学院设计华北水利水电学院本科生毕业设计开题报告
1
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3
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5
2号梁支座截面
中梁跨中截面中梁支座截面
1.2截面几何特性计算
计算内容包括：毛截面面积，毛截面中心位置，毛截面对重心轴的惯性矩。

并以此确定初步拟定的截面是否合理。

计算方法主要采用电算。

1.3主梁内力计算
1.3.1荷载横向分布系数的计算
支座处荷载横向分布系数的计算
跨中荷载横向分布系数的计算
对荷载横向分布系数汇总
1.3.2 荷载内力计算
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7
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9
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摘要
预应力连续组合箱梁桥设计的内容主要包括荷载和极限设计，其一般设计步骤是先进行结构布置，选取适当的力学模型。

根据工程的具体情况，选择合适的桥梁高跨比，初步选定构件的截面尺寸，并进行内力与组合效应的计算。

主要根据杆件的弯矩分布图形确定预应力筋的索形，并按经验用预应力度法或平衡荷载法初步估算出所需要的预应力筋根数。

本次毕业设计是一座3×20m预应力连续组合箱梁桥设计，包括上部结构设计和下部结构设计两部分。

本设计课题类型为模拟类型，主要目的是让我们掌握桥梁设计的计算和计算软件的应用，掌握桥梁的绘图和CAD绘图软件。

本设计上部结构是在严格按照规范要求的基础上进行电算，初步拟定上部箱梁的尺寸，进行内力计算及组合，配置预应力钢束及普通钢筋，构件变形及应力验算，由桥梁博士导出各计算结果，并绘制上部结构图纸。

下部结构完全采用桥梁通软件进行计算及绘图。

关键词：内力组合、配筋、验算
i
Abstract
Prestressed continuous composite box girder bridge design covers the load and ultimate design, general design procedure is first of its structural layout, select the appropriate mechanical model. According to the specific circumstances of projects, select the appropriate bridge span ratio, the initial selection of components of the section size, and for the calculation of internal forces and combined effects. Moment based mainly on the distribution bar graph form to determine the tendon cable, according to degree of experience of pre-stressed balance method or the initial load method to estimate the required number of roots tendons.
The graduation project is a 3 ×20m prestressed continuous composite box girder bridge design, including the structural design of the upper and the lower part of the structural design of two parts.
This type of design is simulate to the type of issue, the main purpose is to allow us to get hold of the calculation of bridge design and calculation software applications, master the bridge drawing technology and CAD drawing graphics software.
The design of the upper structure is in strict accordance with the specifications and completed with computer, setting the initial formulation of the size of the upper box and composition to calculate internal forces, configuration prestressed and ordinary reinforced steel beam, deformation and stress components checked, and then get the result from the bridge Dr. software, and drawing the upper part of the structure of the drawings. the lower part of the structure of the
华北水利水电学院设计bridge use bridge software to calculate and drawings.
Key words: combination of internal forces, configuration of reinforced, check.
iii
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I 目录
摘要 (i)
A BSTRACT..................................................................... I I
一、上部结构
1、毛截面几何特性计算.................................... 错误！未定义书签。

1.1 基本资料........................................... 错误！未定义书签。

1.2 截面几何尺寸图..................................... 错误！未定义书签。

1.3 毛截面几何特性计算................................. 错误！未定义书签。

2、内力计算及组合........................................ 错误！未定义书签。

2.1永久作用效应计算................................... 错误！未定义书签。

2.2 可变作用效应计算................................... 错误！未定义书签。

2.3 作用效应组合....................................... 错误！未定义书签。

3、预应力钢束的估算及布置................................ 错误！未定义书签。

3.1预应力钢筋数量的估算............................... 错误！未定义书签。

3.2 普通钢筋的计算及布置............................... 错误！未定义书签。

4、换算截面几何特性计算.................................. 错误！未定义书签。

4.1 换算截面面积....................................... 错误！未定义书签。

4.2 换算截面重心的位置................................. 错误！未定义书签。

4.3换算截面惯性矩..................................... 错误！未定义书签。

4.4换算截面的弹性抵抗矩............................... 错误！未定义书签。

5、承载能力极限状态计算.................................. 错误！未定义书签。

5.1跨中截面正截面抗弯承载力计算....................... 错误！未定义书签。

5.2斜截面抗剪承载力计算............................... 错误！未定义书签。

6、预应力损失计算........................................ 错误！未定义书签。

6.1 摩阻损失1l
σ........................................ 错误！未定义书签。

6.2 锚具变形损失2l
σ.................................... 错误！未定义书签。

6.3 分批张拉损失4l
σ.................................... 错误！未定义书签。

σ .............................. 错误！未定义书签。

6.4预应力钢束松弛损失5l
σ............................ 错误！未定义书签。

6.5 混凝土收缩、徐变收缩6l
6.6 预应力损失组合..................................... 错误！未定义书签。

7、安全验算............................................. 错误！未定义书签。

7.1.短期效应组合验算................................... 错误！未定义书签。

7.2 长期效应组合验算................................... 错误！未定义书签。

7.3 变形计算........................................... 错误！未定义书签。

7.4持久状况下预应力构件标准值效应组合应力验算......... 错误！未定义书签。

8、主梁端部的局部承压演算............................... 错误！未定义书签。

8.1 局部承压区的截面尺寸的演算......................... 错误！未定义书签。

8.2 局部抗压承载力验算................................. 错误！未定义书签。

9、支座计算.............................................. 错误！未定义书签。

9.1 选定支座的平面尺寸................................. 错误！未定义书签。

9.2 确定支座的厚度..................................... 错误！未定义书签。

9.3 验算支座的偏转..................................... 错误！未定义书签。

9.4 验算支座的稳定性................................... 错误！未定义书签。

二、下部结构
10、桥墩盖梁设计与计算................................... 错误！未定义书签。

10.1内力计算.......................................... 错误！未定义书签。

10.2 内力组合.......................................... 错误！未定义书签。

10.3 盖梁配筋.......................................... 错误！未定义书签。

11桥台盖梁设计与配筋.................................... 错误！未定义书签。

11.1 内力计算.......................................... 错误！未定义书签。

11.2 盖梁配筋.......................................... 错误！未定义书签。

12、桥墩桩柱计算......................................... 错误！未定义书签。

12.1截面内力计算与配筋................................ 错误！未定义书签。

12.2 桩长计算.......................................... 错误！未定义书签。

13、桥台桩柱计算......................................... 错误！未定义书签。

13.1 截面内力计算及配筋................................ 错误！未定义书签。

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13.2 桩长计算.......................................... 错误！未定义书签。

附录.. (87)
专业外文 (89)
专业外文翻 (101)
参考文献 (110)
III
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1
3×20m 预应力连续组合箱梁桥设计
一、 上部结构
1、毛截面几何特性计算
1.1 基本资料
1. 主要技术指标
(1)标准跨径：3×20m ；
(2)桥梁宽度：0.5m ＋2×7m+0.5m ，共15m ；
(3)桥梁横坡：2%；
(4)设计荷载：公路一级；
(5)环境类别：Ⅰ类；
(6)设计基准期：100年；
(7)每侧护栏重量按6kN/m 计，混凝土考虑10年的收缩徐变，整体升温、降温均按20℃考虑，基础考虑5mm 不均匀沉降，其它作用根据设计情况拟定。

2. 材料规格
混凝土：主梁采用C50混凝土，桥面铺装采用10cm C50混凝土+SBS 改性沥青涂膜防水层+10cm 沥青混凝土，桥头搭板、盖梁、耳背墙、防撞护栏及立柱均采用C30混凝土，桩基、系梁采用C25混凝土，其它自选。

预应力筋：采用S φ15.20 高强度低松弛钢绞线、抗拉强度标注值1860=pk f MPa ，弹性模量51095.1⨯=P E MPa 。

普通钢筋：直径大于和等于12mm 的用HRB335级热轧螺纹钢筋、直径小于12mm 的均用R235级热轧光圆钢筋。

1.2 截面几何尺寸图
1. 桥面横断面布置图
图1-1全桥横断面图2. 截面几何尺寸
边梁跨中截面
边梁支座截面
2号梁跨中截面
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3
2号梁支座截面
中梁跨中截面
中梁支座截面
1.3 毛截面几何特性计算
华北水利水电学院设计表1-1 毛截面几何特性计算结果
5
2、内力计算及组合
2.1永久作用效应计算
1.梁自重和横隔梁自重（一期荷载）
1
(1.23 1.04)
1.230.2222 1.0415
22526.59
19.4
g
+
⨯⨯+⨯⨯+⨯
=⨯=kN/m 2
0.3660.2253
0.283
19.4
g
⨯⨯⨯
==kN/m
2. 桥面系自重（二期荷载）
桥面铺装采等厚度的10cm C50混凝土+SBS改性沥青涂膜防水层+10cm沥青混凝土，,则全桥宽铺装每延米重力为:
0.114(2325)6
⨯⨯+=kN/m
为计算方便近似按各梁平均分担来考虑,则每片梁分摊到的每延米桥面系重力为:
367.2
13.44 5
g==kN/m
3. 湿接缝自重（二期荷载）
40.50.225
1.25
2
g
⨯⨯
==kN/m
4. 防撞护栏自重（二期荷载）
56.72
2.68 5
g
⨯
==kN/m
5. 横隔梁湿接自重（二期荷载）
6(0.10.2)0.20.525
0.019
219.4
g
+⨯⨯⨯
==
⨯
kN/m
由此得边梁每延米总重力g为：
1226.87
g g g
I
=+=kN/m（一期荷载）
345617.4
g g g g g
∏
=+++=kN/m（二期荷载）
6. 恒载内力
本桥为先简支后连续，施工过程包含结构的体系转化，所以结构的自重内力计算过程必须首先将各施工阶段内力计算出来，然后进行叠加。

第一施工阶段：结构体系为简支梁结构，自重作用荷载为g
I
；
第二施工阶段：由于两跨间接头较短，混凝土重量较小，其产生的内力较小，且会减
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7
少跨中的弯矩，故忽略不计；
第三施工阶段：结构体系为连续体系，忽略临时支撑移除产生的效应，考虑翼缘板及横隔梁接头重力和桥梁二期结构自重作用荷载为桥梁二期荷载，即为g ∏。

第一施工阶段结构自重作用效应内力计算：
以边梁为计算单元，此时结构体系为简支梁，计算跨径为19.7l =m ；
设x 为计算截面距支座的距离，并令x a l
=
，则主梁弯矩和剪力计算公式为：
()()211112112g 2a a M a a l g Q a l =-=-
图2-1 内力计算图
各计算截面如下图2—2所示，具体计算结构如表2—1：
图2-2边梁计算截面位置
表2—1 第一施工阶段自重作用效应内力
第三施工阶段自重作用效应内力计算
各计算截面如下图2—3所示，具体计算结构如表2—2：
图2-3 边梁计算截面位置
表2-2 第三施工阶段自重作用效应内力
结构自重作用效应总内力：
上述2个阶段内力均为阶段内力，每个施工阶段的累计内力需要内力叠加得到，如表2-3：
表2-3 结构自重作用效应总内力
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2.2 可变作用效应计算
本桥汽车荷载采用公路—I级荷载，它由车道荷载组成。

《桥规》规定桥梁结构整体计算采用车道荷载。

1. 汽车荷载横向分布系数计算
(1)跨中处荷载横向分布系数计算
根据截面几何尺寸特点,利用《桥梁结构电算程序设计》,得出各梁的横向分配影响线竖标值见表2-4：
表2-4 各梁的横向分配影响线竖标值表
根据各梁的横向分布影响线图，在上加载求得各种作用下的横向分布系数如下，见表2-5：
表2-5 跨中荷载横向分布系数
由上表可知，1＃梁在荷载作用下的横向分布系数最大，为设计和施工简便，各梁设计成同一规格，并以1＃梁进行设计。

(2)支座处荷载横向分布系数计算
9
根据截面几何尺寸特点,利用《桥梁博士》,采用杠杆法计算。

图2-4 1＃梁支点处荷载横向分布影响线及最不利布载图
荷载横向分布系数如表2-6所示 ：
表2-6 荷载横分布系数表
2. 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,对于连续梁桥：
1f =
2f = 冲击系数0.1767ln 0.0157f μ=-（适用于1.514Hz f Hz ≤≤）
式中：1f ，2f ——基频，Hz ，计算连续梁冲击力引起的正负弯矩效应和剪力效应； l ——计算跨径，m ；
E ——混凝土弹性模量，Pa ；
c I ——梁跨中截面惯性矩，4m ；
c m ——结构跨中处的单位长度质量，kg/m ，当换算为重力计算时，其单位应为
22Ns /m ，/e m G g =；
G ——结构跨中处延米结构重力，N/m ；
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g ——重力加速度，为29.81m/s 。

冲击系数计算结果如表2-7：
表2-7 冲击系数计算结果表
3. 车道折减系数
根据《通规》表4.3.1-4中的规定，四车道的折减系数为0.67ε=。

4. 可变作用效应计算
车道荷载取值：
根据《通规》4.3.1条，公路一级的均布荷载标准值和集中荷载的标Z 准值为： 10.5k N /m
k q = 计算弯矩时： ()360180
395180316
k N 505
k P -=
⨯-+=- 计算剪力时：
316 1.2379.2kN k P =⨯=
弯矩:
M ()k k k k m q p y ξ=Ω+汽（不计冲击时）
M =(1)()k k k k m q p y μξ+Ω+汽（计入冲击时）
可变作用效应汇总如表2-8：
表2-8 可变作用效应汇总表
5. 温差应力及基础沉降内力计算 (1)温差应力计算：
根据《通规》4.3.10规定，混凝土上部结构和带混凝土桥面板的钢结构的竖向日照反温差为正温差乘以-0.5，
根据《通规》表4.3.10-3查的混凝土铺装竖向温差计算的温差基数以线性插入法确定。

铺装层表面温度o 114C T =，距上缘100mm 处o 2 5.5C T =，距上缘400mm 处o 30C T =。

温差应力按《公预规》附录b 计算：
t y c c y N A t E α=∑
0t y c c y y M A t E e α=-∑
计算简图如图2-5：
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图2-5 力法计算简图
式中：y A ——截面内的单元面积；
y t ——单元面积内温差梯度平均值，均以正值带入；
c α——混凝土线性膨胀系数，取0.00001；
c E ——混凝土弹性模量，取
Mpa ；
y e ——单位面积重心带重心轴的距。

由0t M 产生的二次矩't M 可用力法求得。

力法方程：
11112210T T T X X δδ++∆=
2112222
0T T T X X δδ++∆
=
11221
211133l l EI δδ⎛⎫
==
+ ⎪⎝⎭ 1221
21
6l EI
δδ== ()1212
T T l l χ∆=∆=+ 式中： 1T ∆、2T ∆——温度变化在赘余力方向引起的变形；
χ——单元梁段挠曲变形后的曲率，t N e
EI
χ=-。

解得：
()
121212112
3t T T N e l l X X l l +==
⎛⎫+ ⎪
⎝⎭
则温度次内力： '1122t T T M X M X M =+ 0't t t M M M =+ 计算结果如表2-9：
表2-9 温度次内力作用效应汇表
(2)基础沉降计算：
取边支座沉降5mm 计算结构的基础沉降内力，同温度次内力类似，采用力法求解。

列力法方程：
()
()12121212120'
112
3T T t t T T t t t l l N e
EI
N e l l X X l l M M M χχ∆=∆=+=-
+==
⎛⎫+ ⎪
⎝⎭=+
21122220X X δδ∆++∆=
11221
211133l l EI δδ⎛⎫==
+ ⎪⎝⎭
1221216l EI δδ==
11
1100l ∆∆= 20∆∆= 式子中：1∆∆、2∆∆——分别为当支座沉降单独作用在基本结构上时，所引起的沿1X 、2X
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方向的转角。

计算结果如表2-10：
表2-10 基础沉降次内力作用效应汇表
2.3 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行效应组合，并用不同的计算项目。

按承载能力极限状态设计时的基本组合表达式为：
001(1.2 1.4)ud GK Q k S S S γγ=+
式中： 0γ——结构重要性系数，本桥取0γ=1.0； u d S ——效应组合设计值； GK S ——永久作用效应标准值；
1Q k S ——汽车荷载效应（含汽车冲击力）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：
'
10.7sd GK Q k S S S =+⨯
式中： sd S ——作用短期效应组合设计值； GK S ——永久作用效应标准值；
'
1Q k S ——不计冲击的汽车荷载效应标准值。

作用长期效应组合表达式：
'10.4l d G K Q
k S S S =+⨯ 式中：各符号意义见上面说明。

《桥规》还规定结构构件当需要弹性阶段截面应力计算时，应采用标准值效应组合，即此时效应组合表达式为：
1GK Q k S S S =+
式中： S ——标准值效应组合设计值；
GK S ，1Q k S ——永久作用效应，汽车荷载效应（含汽车冲击力）的标准值。

根据计算得到的作用效应，按《桥规》各种组合表达式可求得各效应组合设计值，现将计算汇总于表2-11中。

表2-11 箱梁作用效应组合计算汇总表
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由桥梁博士导出承载能力极限状态下的弯矩和剪力包络图：
图2-6 承载能力极限状态弯矩包络图
图2-7 承载能力极限状态剪力包络图
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3、预应力钢束的估算及布置
3.1预应力钢筋数量的估算
本桥采用后张法预应力混凝土连续组合箱梁桥构造形式。

设计时他应满足不同设计状况下规范规定的控制条件要求，例如承载力、抗裂性、裂缝宽度、变形及应力等要求。

在这些控制条件中，最重要的是满足结构在正常使用极限状态下的使用性能要求和保证结构在达到承载能力极限状态时具有一定的安全储备。

因此，预应力混凝土桥梁设计时，一般情况下，首先根据结构在正常使用极限状态正截面抗裂性或裂缝宽度限值确定预应力钢筋的数量，再由构件的承载能力极限状态要求确定普通钢筋的数量。

估算配筋总体信息输入：
本桥为预应力三跨连续箱梁桥，共设89个单元，简直变连续体系。

施工阶段边界条输入： 第一施工阶段边界条件：
第二施工阶段边界条件：
使用阶段活荷载输入：
全桥三维模型：
根据桥梁博士计算所出的结果可以查出再正常使用极限状态截面上下缘所需的钢筋面积。

如表3-1：
表3-1 所需估算钢筋截面面积表
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本工程中预应力钢筋采用S φ15.20 高强度低松弛钢绞线、抗拉强度标注值
1860=pk f MPa ，弹性模量51095.1⨯=P E MPa 。

对应的单根预应力钢筋的截面面积为2140mm 。

因此，需要的预应力钢筋的根数为：
上缘根数：16
0.028
2014010n -=
=⨯
下缘根数：26
0.039
27.914010n -=
=⨯ 这样最终的预应力钢筋的选取为：上缘为4515.2s φ⨯的钢绞线；下缘为
4515.22615.2s s φφ⨯+⨯的钢绞线。

预留钢束孔道为圆形塑料波纹管，分别选用的型号为SBG-50Y ，SBG-60Y 。

钢束布置如下图3-1，3-2：
图 3-1
钢束纵向布置图
跨中处钢束布置图 支座处钢束布置图
图3-2 钢束截面布置图
张拉端锚圈布孔形式如图3-3所示：
锚具分别选用YM15-5，YM15-7，垫 块尺寸分别为165×165×55mm 和190×190× 60mm 。

5孔
6-7孔
图3-3 张拉端锚圈布孔形式
3.2 普通钢筋的计算及布置
普通钢筋选用HRB335，5280Mpa,210Mpa sd s f E ==⨯。

在预应力钢筋数量已经确定的情况下，可由正截面承载能力极限状态要求的条件确定普通钢筋的数量，暂不考虑在受压区配置预应力钢筋，也暂不考虑普通钢筋的影响。

设预应力束和普通钢筋的合力点到截面底边的距离为：ps a =75mm ，则，
0ps h h a =-=1102-75=1027mm , C50混凝土，cd f =22.4N /2mm 。

按《工预规》4.2.3计算上翼缘有效宽度mi b ，mi b =2300mm 。

由公式 /00(/2)d cd f M f b x h x γ≤-，
求解X ： 61.0
43201022.42300(1027
)
2
x
x ⨯⨯≤⨯- 解得：x=85.6mm </f h =200mm ，
则：/()/S cd f pd p sd A f b x f A f =-=（22.4×2300×85.6-1260×3700）/280=-8892mm <0
说明不需按受力计算需要配置纵向普通钢筋，故只需按照构造要求,布置18根16φ普通钢筋，设钢筋间距为50mm ，钢筋重心至梁下50 mm ，满足受力要求。

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4、换算截面几何特性计算
前面计算已知边主梁跨中截面的几何特性。

毛截面面积62
1.0410mm A =⨯。

毛截面重
心轴到1/2板高的距离：681551130mm d =-=（向上），毛截面对其中心轴的惯性矩：
1141.3410mm I =⨯。

4.1 换算截面面积
0(1)(1)
E p P E s s A A A A αα=+-+- 52
4
1.9510 5.65;3700mm 3.4510p
Ep
p
s E A E α⨯====⨯
5
2
4
210 5.8;3617mm 3.4510c Es s s E A E α⨯====⨯
621.0410mm A =⨯
代入得：
620 1.0410(5.651)3700(5.81)36171077821.9(mm )A =⨯+-⨯+-⨯=
4.2 换算截面重心的位置
所有钢筋换算截面距毛截面重心的距离为：
01(1)(681100)(1)(68150)Ep p Es s S A A αα=-⨯-+-⨯-
(5.651)3700581(5.81)3617631=-⨯⨯+-⨯⨯
320951274.6(mm )=
0101020951274.6
19.44mm(1077821.9
S d A =
==向下）
则换算截面重心至箱梁截面下缘的距离为：
0155113019.44661.56mm l y =+-= 则换算截面重心至箱梁截面上缘的距离为：
0155113019.44440.44mm u y =-+= 换算截面重心至预应力钢筋重心的距离为：
01661.56100561.56mm
p e =-=
换算截面重心至普通钢筋重心的距离为：
01661.5650611.56mm s e =-=
4.3换算截面惯性矩
222
0010101(1)(1)Ep p Es s s
I I Ad Ape A e αα=++-+-
1162221.3410 1.041019.44(5.651)3700561.56(5.81)3617611.56=⨯+⨯⨯+-⨯⨯+-⨯⨯
1141.459610(mm )=⨯
4.4换算截面的弹性抵抗矩
下缘：
11
63
00101 1.459610220.6310mm 661.56l l I w y ⨯===⨯
上缘：
11
63
00101 1.459610331.39610mm 440.44l u I w y ⨯===⨯
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5、承载能力极限状态计算
5.1跨中截面正截面抗弯承载力计算
跨中截面构造尺寸及配筋见图3-2。

预应力钢绞线合力作用点到截面底边的距离为
100mm p a =，普通钢筋距底边距离为50mm s a =，则预应力钢筋和普通钢筋的合力作用点
至截面底边距离为ps a =75mm 。

首先按公式： pd p sd s cd f f f A f A f b h ''+≤判断截面类型；
再由下列公式验算跨中截面的抗弯承载力ud M 是否满足要求：
00()2ud cd f d
x
M f b x h r M '=->
图5-1单元承载能力极限组合最大抗力及对应内力
\
图5-2单元承载能力极限组合最小抗力及对应内力图
由桥梁博士导出的计算结果，选取最危险截面验算：
计算结果表明，跨中截面抗弯承载力满足要求。

5.2斜截面抗剪承载力计算
选取距支座h/2处和变截面处，进行斜截面抗剪承载力复核。

其中箍筋采用HRB235级φ10钢筋，v s =100m m ，距支座2.0m 范围内v s =50m m 。

1. 变截面处斜截面抗剪承载力计算 首先，进行截面抗剪强度上下限复核：
32000
0.5100.51td d f bh v αγ-⨯≤≤
d v 是验算截面处的剪力组合设计值()kN ，变截面处：d v =912kN ；
0h 为计算截面处纵向钢筋合力点至截面上边缘的距离。

在本设计中，3#、4#、5#、6#预应力钢束均弯曲，只有普通钢筋和1#、2#预应力钢束沿全梁通过，此处的0h 近似按跨中截面的有效梁高取值，取0h =1002mm 。