箱梁毕业设计计算书

由公式：
解得 =5 ＜ξb =0.53×203=108
s= = =400
故选取5 钢筋，钢筋间距为20cm,此时所提供给的钢筋面积为565 ＞400 。
由于 ，其高度其有效高度h=18cm,净保护层a=4cm，选用 钢筋，则
有效高度：
由公式：
解得
可知，跨中、支点处配筋相同，均为
按《公预规》5.2.9条规定，矩形截面受弯构件的截面尺寸应符合下列要求：
56.85×109
58.26×109
②
28000
203.3
569.2×104
0.0762×109
217
1.32×109
1.369×109
③
25200
215
542×104
0.0103×109
205
1.059×109
1.069×109
④
277200
635
17602×104
13.70×109
-215
12.814×109
前 言
一、选题依据
（一）设计目的及设计的主要内容：
本设计通过自行拟定桥梁形式及断面尺寸，设计下部结构——墩台与基础并编制施工方案，使我们全面地掌握桥梁的设计及施工理论，并学会将其应用于实践。桥梁的设计是系统性十分强的工作，有了本次设计我们可以对四年来所学的专业知识有一个综合系统的回顾和学习，并为今后的实际工作打下良好的基础。
计算悬臂板根部一期恒载内力为：
弯矩：
剪力：
1）成桥后
桥面现浇部分完成后，施工二期永久作用，由于边梁悬出端没有现浇部分，此时桥面板可以看成净跨径为0.64 的悬臂单向板。
人行道和栏杆的重量： ，
计算第二期恒载内力如下：
弯矩：
剪力：
综上所述，悬臂根部永久作用效应为：
弯矩:
剪力:
1.1.2活载效应
左边悬臂板处，只作用有人群荷载，见图1-1
毛截面面积： =Σ i
各分块面积对上缘的静矩：
分块名称
分块面积 i( )
分块面积形心至上缘距离 i( )
= i i
（ ）
分块面积的自身惯性矩Ii( )
i= s－ i( )
分块面积对形心的惯性矩 x= i i2( )
截面惯性矩 = i+ x（ ）
①
522000
90
4698×104
1.409×109
330
1)支点截面
1号梁
2号梁
图1-6支点和跨中横向分布系数（尺寸单位： ）
2)跨中截面
因为B/L=9.0/19.5=0.46<0.5,故可用修正偏心压力法计算。
①计算主梁的抗扭惯矩
对于箱形截面，抗扭惯性矩可近似按下式计算：
= + =
图1-7 箱梁的计算模型（单位： ）
翼缘板的平均换算厚度
由 知， ,查表得
如图所示，设x为计算截面离左支座的距离，并令α= .
图1-5 影响线
主梁弯矩和剪力的计算分别公式如下：
=29.1 2=1533.50 2变化点到支点的距离为6.5
主梁恒载内力计算结果如下表所示：
主梁恒载内力计算表表1-3
项目
（ ）
（ ）
L/2
L/4
变截面
支点
L/2
L/4
变截面
支点
=L 0.5（１－α）α
二号梁
106.94
80.21
47.813
0
0
10．98
16.31
21.94
三期恒载g （ ）
一号梁g
731.011
548.3
326.83
0
0
75.05
111.51
149.96
二号梁g
592.70
444.56
264.99
0
0
60.85
90.41
121.58
恒载总和g1+g2+g （ ）
一号梁
1955.38
满足抗剪最小尺寸要求。
按《公预规》5.2.10条规定： ，即
98.43KN 时不需要进行斜截面抗剪强度
计算，仅按构造要求配置钢筋。
根据《公预规》第9.2.5条，板内应设置垂直于主钢筋的分布钢筋，直径不应小于
8 ,间距不应大于200 ，因此选取钢筋 。
2主梁内力计算与配筋
2.1主梁截面几何特性的计算
本设计采用分块面积法计算,公式如下：
1.2.2活载效应
1）公路—Ⅱ级产生的内力
根据《桥规》，桥梁结构局部加载时，汽车荷载采用车辆荷载。
后车轮着地宽度 及长度 为：
顺行车方向轮压分布宽度：
垂直行车方向轮压分布宽度：
荷载位于板中央地带的有效宽度：
但不能小于 取 ，产生重叠，应重新求 ，
两个荷载的有效分布宽度： ，
折合成一个荷载的有效分布宽度为：
（四）设计相关技术的国内外现状：
预应力混凝土梁式桥在我国获得了很大的发展。早在70年代，我国就建成了跨径达五十多米的预应力混凝土简支梁桥。除了简支梁桥以外，近年来我国还修建了多座现代化大跨径预应力混凝土箱型刚架桥、连续梁桥和悬臂两梁桥。目前，我国在预应力混凝土箱型梁桥的施工技术方面达到了世界先进水平。在国外，预应力混凝土梁式桥的研究起步较早，法国著名工程师弗莱西奈经过20年研究使预应力混凝土技术付诸实践后，新颖的预应力混凝土梁式桥首先在法国和德国以异乎寻常的速度发展起来。西德最早用全悬臂法建造预应力混凝土桥梁，特别是在1952年成功地建成了莱茵河上的沃伦姆斯桥后，这种方法就传播到全世界。近年来，国外对大跨径预应力混凝土桥的结构体系有这样的见解，倾向于采用悬臂浇筑工艺来修建连续梁桥。这种方法在世界发展甚快。
荷载位于靠近支承处的有效宽度：
但不能小于 故取
支点与跨中之间的有效分布宽度可近似按45°线过渡。
为跨中汽车荷载弯矩：
为跨中汽车荷载弯矩：
综上所述，连续板荷载效应如下：
支点断面弯距：
支点断面剪力：
跨中断面弯距：
图1-3内力计算图示
1.3内力组合计算
1.3.1承载能力极限状态内力组合计算（基本组合）：
1）支点断面弯矩：
弯矩：
剪力：
承载能力极限状态作用基本组合：按“公预规”第4.1.2条
1.2连续板荷载效应计算
对于梁肋间的行车道板，在桥面现浇部分完成后，行车道板实质上是一个支承在一系列弹性支承上的多跨连续板，因此对于弯矩，先计算一个跨度相同的简支板在恒载和活载作用下的跨中弯矩M，再乘以偏安全的经验系数加以修正，以求得支点处和跨中截面的设计弯矩。
，即主梁抗扭能力较大，取跨中弯矩 ，支点弯矩
Βιβλιοθήκη Baidu1.2.1永久作用
1）主梁刚架设完毕时
桥面板可看成39 的悬臂单向板，如下图1-2
图1-2 尺寸图（单位：mm）
其根部一期恒载内力为：
弯矩：
剪力：
2）成桥后
先计算简支板的跨中弯矩和支点剪力值，梁肋间的板的计算跨径按下列规定取用：
计算弯矩时： 但不大于 ，本设计：
=Σ[ +Ai(yi-ys)2]
式中: —分块面积
i—分块面积的重心至梁顶边的距离
s—截面重心到梁顶的距离
i—各分块对上缘的面积矩
—分块面积对其自身重心轴的惯性矩
2.1.1预制中主梁的截面几何特性
图1-4主梁横截面
中梁跨中截面几何特性计算表表1-1
2.1.2检验截面效率指标
以跨中截面为例
上核心矩： s= =
（三）设计拟应用的文献综述：
本设计涉及内容广泛，需应用到材料力学、结构力学、桥梁学、结构设计学及基础工程学等方面的知识。采用是2004年颁布的新规范《公路桥涵通用设计规范》，严格执行其规定。根据设计荷载等确定桥长、跨径及孔数。根据《桥梁工程》《公路桥涵设计手册》中的简支梁桥的计算进行行车道板的计算；荷载横向分布计算；主梁内力计算；横隔梁内力计算及挠度、预拱度的计算。根据《结构设计原理》进行主梁、横隔梁、行车道板及墩台与基础的截面尺寸设计及配筋计算。根据《基础工程》及 《公路桥涵设计手册》进行墩台与基础的设计。并根据《桥梁工程》《基础工程》拟订施工方案。根据《有关桥涵标准图》进行施工图纸设计。知识涉及相对全面，能为以后的工作和学习打下比较扎实的基础。
边主梁：0
中主梁：
2.2.3三期恒载（栏杆、人行道、桥面铺装）g
人行道和栏杆按8.5 计算
边主梁 ：
中主梁 ：
2.2.4主梁恒载汇总
主梁恒载汇总表 表1-2
梁号
荷载
边主梁
中主梁
一期恒载
25.74
24.61
二期恒载
0
2.25
三期恒载g
15.38
12.47
恒载总和（ ）
41.12
39.33
2.2.5恒载内力计算
26.51×109
⑤
180000
1110
19980×104
0.486×109
-690
85.70×109
86.19×109
合计
1032400
=420
=780
43381×104
15.68×109
157.74×109
173.43×109
i= i i
毛截面重心至梁顶的距离：
ys=Σ i/Σ i
毛截面惯性矩计算公式:
计算剪力时： 即
式中： 为板的计算跨径， 为板的净跨径， 为板厚， 为梁肋宽度。
计算图式见下图
计算图式（mm）
现浇部分桥面板的自重为：
8 混凝土垫层和10 沥青面层：
计算得到简支板跨中二期恒载弯矩及支点二期恒载剪力为：
弯矩：
剪力：
综上所述，连续板恒载效应如下：
支点断面恒载弯矩：
支点断面恒载剪力：
跨中断面恒载弯矩：
2)支点断面剪力：
3）跨中断面弯矩：
1.3.2正常使用极限状态内力组合计算（短期效应组合）：
1)支点断面弯矩组合：
2) 支点断面剪力组合：
3）跨中断面弯矩组合：
1.4行车道板配筋
悬臂板及连续板支点采用相同的抗弯钢筋，故只需按其中最不利荷载效应配筋，即 ，其高度h=25 ,净保护层 =4 ，选用 钢筋，则有效高度：
其中 = =
—结构的计算跨径（ ）
—结构材料的弹性模量( )
—结构跨中截面的截面惯性矩( )
—结构跨中处的单位长度质量（ ），
当换算为重力时单位长度应为（ ）
G—结构跨中处延米结构重力（ ）
由于是双车道，不折减，故车道折减系数为：ξ=1。
2.3.2横向分布系数
支点截面采用杠杆法计算，跨中截面采用修正偏心压力法。
二、研究（设计）思路
跨径大于20米的简支梁桥，均采用预应力混凝土梁桥。它比普通钢筋混凝土梁桥一般可节省钢材30%，跨径越大节省越多。其刚度比普通钢筋混凝土桥要大，因此建筑高度可显著减少，使大跨径桥梁轻柔美观。由于能消除裂缝，扩大了对多种桥型的适应性，并提高了结构的耐久性。
本设计采用装配式梁桥，其优点是：桥梁构件的尺寸和形式趋于标准化，便于预制和施工，并节省大量支架模板和劳动力，缩短工期。
下核心矩： x= =
截面效率指标： = =
根据设计经验，一般截面效率指标取 为0.45至0.55，且较大者亦较经济。上述计算结果表明，初拟的主梁跨中截面是比较合理的。
2.2主梁恒载内力计算
2.2.1一期恒载（预制梁自重）
为简化计算按不变截面计，主梁的恒载集度
边主梁： 中主梁：
2.2.2二期恒载（桥面板接头）
1465.93
873.8
0
0
200.67
111.51
400.92
二号梁
1869.35
1402.11
835.73
0
0
191.93
285.14
383.47
2.3主梁活载内力计算
2.3.1冲击系数的计算
f＜1.5HZ时μ=0.05
1.5μ≤f≤14HZ时 μ＝0.1767lnf-0.0157
f≥14HZ时μ=0.45
47.53
35.65
21.25
0
=L0.5（１－２α）
0
4.88
7.25
9.75
一期恒载 （ ）
一号梁
1223.42
917.63
546.98
0
0
125.61
186.62
250.97
二号梁
1169.71
877.35
522.96
0
0
120.1
178.42
239.95
二期恒载 （ ）
一号梁
0
0
0
0
0
0
0
0
②计算抗扭修正系数
③鉴于桥的对称性，只要计算1、2号梁即可，下面采用修正偏心压力法计算横向分布系数m
本桥各根主梁的横截面均相等，梁数n=4，梁间距为2.9 ，则
=
a.1号、2号梁在两个边主梁处的横向影响线的竖标值为
= + = +0.4879× =0.47
= - = -0.4879× =0.03
1行车道板计算
考虑到主梁翼缘板内钢筋是连续的，故行车道板可按悬臂板（边梁）和两端固结的连续板（中梁）两种情况来计算。
1.1悬臂板荷载效应计算
由于行车道板宽跨比大于2，故按单向板计算，悬臂长度64cm。
1.1.1恒载效应
1）刚架设完毕时：
桥面板可看成64cm长的单向悬臂板，计算图式见下图所示：
、
图1-1 尺寸图（单位： ）
本桥位在考虑它的使用、经济、美观的同时，我们还要着重解决其在工程实际中的问题。在建桥实践中，该桥采用20m跨径，采用预应力混凝土结构。为减少施工中的麻烦，特采用装配式结构。使桥梁构件的尺寸和形式趋于标准化，便于预制和施工，并节省大量支架模板和劳动力，缩短工期。
（二）设计拟应用的现场资料综述
桥位地质情况，从上到下的土层均为砂土、黏性土、砂砾。
三、研究（设计）内容
根据设计任务书给定的地质资料、设计荷载及桥面净空，拟定本设计为装配式预应力混凝土箱型简支梁桥，其中上部结构采用装配式预应力混凝土箱梁，共设四片主梁，五道横隔梁。下部结构采用钻孔灌注桩基础。上部结构计算内容包括：预应力混凝土箱梁内力计算；预应力混凝土箱梁配筋计算；行车道板的内力计算与配筋；横隔梁的内力计算与配筋。下部结构计算内容包括：盖梁的内力计算；墩柱得内力计算；基础的内力计算。