简支转连续T梁毕业设计

简支转连续T梁毕业设计
目录
前言 ......................................................................................................................... - 1 -第一章工程概况 ............................................................................................... - 2 -
1.1 工况简介.................................................................................................... - 2 -
1.2 桥型布置.................................................................................................... - 2 -
1.3方案比选..................................................................................................... - 3 -
1.4结构尺寸..................................................................................................... - 4 -
1.4.1主梁间距及主梁片数...................................................................... - 4 -
1.4.2截面效率指标.................................................................................. - 5 -
1.5 预应力钢筋布置........................................................................................ - 6 -
1.6 桥面铺装及防水排水系统...................................................................... - 6 -
1.6.1桥面铺装.......................................................................................... - 6 -
1.6.2桥面纵横坡...................................................................................... - 6 -
1.6.3防水层.............................................................................................. - 7 -
1.6.4桥面排水系统.................................................................................. - 7 -第二章设计资料及主要技术标准............................................................... - 7 -
2.1 主要设计规范及设计参考资料................................................................ - 7 -
2.2 主要设计技术指标.................................................................................... - 7 -第三章设计荷载及主要材料 ................................................................... - 9 -
3. 1主要材料及特性........................................................................................ - 9 -
3. 1.1基本材料及特性见表：................................................................. - 9 -
3.1.2 施工工艺......................................................................................... - 9 -
3.2设计荷载..................................................................................................... - 9 -
3.2.1恒荷载计算.................................................................................... - 10 -
3.2.2横向分布系数计算........................................................................ - 11 -
3.3 活载内力计算.......................................................................................... - 15 -
3.4 桥面板的计算.......................................................................................... - 20 -
3.4.1 桥面板恒载内力计算................................................................... - 20 -
3.4.2 桥面板活载内力计算................................................................... - 21 -
3.4.3 内力组合及桥面板配筋............................................................. - 22 -第四章桥梁结构分析.................................................................................. - 23 -
4.1 结构离散化的基本原则.......................................................................... - 23 -
4.2计算模型和单元的划分........................................................................... - 24 -
4.3 结构毛截面几何特性计算...................................................................... - 24 -
4.4施工阶段的划分....................................................................................... - 26 -第五章主要结构计算分析及结论............................................................. - 28 -
5.1各施工阶段的内力计算........................................................................... - 28 -
5.1.1第一施工阶段................................................................................ - 28 -
5.1.2第二施工阶段................................................................................ - 31 -
5.1.3第三施工阶段................................................................................ - 33 -
5.3 使用阶段恒载内力的计算...................................................................... - 36 -
5.4 附加内力的计算...................................................................................... - 38 -
5.4.1 温度引起的内力计算................................................................... - 38 -
5.4.2 支座位移引起的内力计算........................................................... - 42 -
5.4.3徐变收缩引起的内力计算............................................................ - 43 -
5.5 内力组合计算.......................................................................................... - 47 -
5.5.1承载能力极限状态组合................................................................ - 47 -
5.5.2正常使用极限状态组合................................................................ - 51 -
5.6预应力钢束的计算及布置....................................................................... - 54 -
5.6.1预应力钢筋数量的估算及布置.................................................... - 54 -
5.6.2 预应力损失计算........................................................................... - 57 -
5.6.3锚下局部应力计算........................................................................ - 62 -第六章结构应力和承载能力验算 .......................................................... - 65 -
6.1主要控制结构截正面强度验算............................................................... - 65 -
6.1.1承载能力极限状态验算................................................................ - 65 -
6.1.2正常使用极限状态正截面应力验算............................................ - 67 -
6.2 结构变形验算.......................................................................................... - 72 -
6.2.1成桥结构位移变形验算................................................................ - 72 -
6.2.2 各支点的挠度验算....................................................................... - 73 -第七章下部结构计算 ....................................................................... - 74 -
7.1支座设计................................................................................................... - 74 -
7.1.1边跨桥台上支座的设计................................................................ - 74 -
7.1.2中跨桥墩上支座的设计................................................................ - 76 -
7.2盖梁的设计............................................................................................... - 79 -
7.2.1盖梁的设计尺寸............................................................................ - 79 -
7.2.2 结构计算....................................................................................... - 79 -
7.3 桥墩与桩基础的设计.............................................................................. - 83 -
7.3.1桥墩的设计计算............................................................................ - 84 -
7.3.2单桩的设计计算............................................................................ - 85 -参考文献....................................................................................................... - 91 -结束语 .................................................................................................................. - 92 -致谢 .................................................................................................................. - 94 -
前言
预应力连续T型梁在中小跨径桥梁的设计中能满足安全、经济、合理的基本要求。

而且还有美观、适用、施工方便等优势。

连续T型梁的应用极其广泛，30米跨径的桥梁在设计方案的选择中，连续T梁的优势很明显。

榕树大桥设计采用5跨等跨径的连续预应力T型梁，简支转连续施工。

做榕树大桥的简支转连续结构总体设计就需要有各种地质水文资料、设计标准、参考文献等。

在连续T梁的设计中，要对桥梁的各个结构，各个施工阶段进行具体的计算和分析。

（1）拟定桥梁的分跨、T梁的截面尺寸，查看各种设计资料，采用桥梁博士软件进行模型的建立。

（2）计算恒载和活载，估算配筋面积，配置预应力钢束，计算细部结构的受力状况。

（3）划分各个施工阶段，对每个施工阶段进行结构安全的受力计算和分析。

（4）在使用阶段进行结构永久荷载、活荷载、预应力和附加应力的计算和结构合理性的评估，进行承载能力极限状态和正常使用极限状态的截面验算。

（5）根据上部结构的计算结果对下部结构进行设计。

在本设计中，把连续T梁当做全预应力构件，所以在设计说明书中主要考虑预应力钢束，普通钢筋的作用几乎可以忽略。

我在做毕业设计的这段时间内认真学复习了专业知识，学习了新的知识。

我通过复习课本知识，了解了我所要做的设计的基本方向；通过去图书馆查阅资料使我有了设计的具体思路；通过与同学、老师的交流使我知晓了我的设计细节；通过我具体的行动操作使我明白了为什么要这么做。

本设计中主要的应用软件是桥梁博士，我花了大量的时间用在学习使用桥梁博士上。

我向老师，同学还有学长请教过，终于使我从了解到熟悉再到最后能够熟练的使用。

使用它我完成了模型的建立，结构的计算。

数据的处理是用excel来完成的，图纸是使用autoCAD来做成的。

设计中的每个环节都使我获益匪浅。

第一章工程概况
1.1 工况简介
榕树大桥是福建省永定至永春高速上的一座跨线桥，位于龙岩市永定县下洋镇。

榕树大桥位于高速公路上，平面走向与双永高速完全一致。

桥梁起点里程K975+125，终点里程为K975+275，单幅桥宽12.25m，全桥长150m，桥梁线型为直线。

全桥上部结构采用5跨等跨等高度预应力混凝T梁，桥型采用连续梁桥，跨径布置为5×30m。

桥梁总宽12.25m，其组成为：0.5m路缘石（含栏杆）+11.25m机动车道（单向3车道）+ 0.5m（含栏杆）= 12.25m。

道路和桥梁设计高程为道路和桥梁中心线高程。

桥梁车行道横坡采用2.0%，纵坡3%。

1.2 桥型布置
榕树大桥桥采用5×30m三跨连续梁。

是由以上和地质情况下，综合考虑经济、安全、美观决定下部结构采用双柱式墩，钻孔灌注桩基础；重力式桥墩，钻孔灌注桩基础，单桩；桩基础深至弱风化泥质沙岩。

上部结构在初步设计阶段做了三个比较方案，桥型布置如图1.1单位（cm）
图1.1 整体桥型布置
方案一：采用30m跨先简支后连续T梁上部结构采用30m预应力混凝土T 型先简支后连续梁桥，桩基为1根直径为1．65m的钻孔灌注桩。

该T梁较长，可采用现场大批量集中预制，再使用架桥机架设的施工方案，局部区段也可以采用直接吊装就位，再者T形梁施工工艺成熟、工期较短；造价较箱形梁略低。

这种桥型一般用预制安装施工工艺，具有标准化程度高，适宜于高精度制造和高精度安装，行车平顺，造简洁流畅，而且上下部可以平行施工因而工期较短，桥梁的刚度及动力特性好等优点，被广泛应用于各种桥梁的引桥、高架桥以及轨道
交通线等多跨中小跨径的桥梁。

经估算，30m跨先简支后连续T梁所需费用约2 800元／m2。

30 m预应力混凝土T形梁，梁高2.0m；也是目前公路桥梁中经济合理的桥型之一。

方案二：采用30m跨先简支后连续箱梁，30 m 预应力混凝土简支转连续箱梁，梁高1．6m；是目前公路桥梁中经常采用的桥型之一。

结构受力合理，整体刚度大，变形小，整体稳定性好、抗扭能力大、施工工艺成熟、技术可靠、线形优美，所以在很多场合中均被采用。

采用移动支架法施工，所需设备昂贵，而且箱梁本身施工工序复杂，且费用高。

经估算，按桥面面积计算30m跨箱梁所需平均费用约为3 100元／m2。

箱形截面除了施工难度增加以外，由于受力和构造上的需要，纵、横向的普通钢筋配筋率都不能过低。

方案三：采用预应力空心板梁
预应力空心板桥。

本方案的优点在于造型简洁流畅，施工快捷，成本较低。

缺点是桥型普通，不能很好体现桥梁造型美观、新颖，富有时代特点的功能。

1.3方案比选
对于多跨中小跨度(16～50 m)的桥梁，简支梁桥都是应用最为普遍的桥型。

这种桥型一般用预制安装施工工艺，具有标准化程度高，适宜于高精度制造和高精度安装，行车平顺，造简洁流畅，而且上下部可以平行施工因而工期较短，桥梁的刚度及动力特性好等优点，各种桥梁的一期桥型、目前，简支梁桥在中小跨径桥梁中具有最为强劲的竞争力，这得益于上世纪80年代初期发展起来的“桥面连续构造”。

桥面连续构造的成熟使得多跨简支梁桥不必每道梁缝设置伸缩缝，而是若干跨一联集中设置大位移伸缩缝，彻底解决了以往多跨简支梁桥伸缩缝多，养护维修困难，行车不顺甚至跳车等影响桥梁服务水平的致命弱点。

并且谁全桥下面是河流，采用等截面连续梁桥现场浇筑施工方法不太可行，连续梁桥由于弯矩图正负交替，等截面连续梁桥在同等跨径条件下弯矩绝对值比简支梁要小，可采用较小梁高，此外；多跨等截面连续梁桥用于40～60 m跨径范围仍显经济性，此跨径范围已经接近或超过简支梁的跨度极限。

因此着重考虑简直转连续的桥梁形式。

30 m结构简支转连续方案，建筑高度比变截面预应力混凝土连续梁方案小，且桥梁美观性。

30m结构简支转连续方案造价最省，因此，榕树大桥桥桥型方案推荐采用30 m 结构简支转连续方案，孔径布置方案为5×30m，桥梁全长150 m。

在中小跨径桥梁中，连续箱梁被公认为较美观的桥型方案之一。

由于连续箱梁的整体稳定性较好，抗扭能力大，在多个场合被采用。

其施工工艺成熟，技术可靠，具有良好的耐久性及抗风、抗震性能。

箱梁本身施工工序复杂、费用高。

经估算，按桥面面积计算30m跨T梁所需费用约2500元/ m2。

就经济性而言，T梁与小箱梁具有绝对优势，可采用预制吊装施工法，工期较短，且可大批量生产，进一步降低成本。

经估算，按桥面面积计算30m跨小箱梁所需费用约3400元／m2，30m跨T梁所需费用约2300 元/m2。

但美观性较差。

再者，T梁充分利用利用了混凝土、钢筋、钢绞线的各自特点，节约材料，减少梁的自重，真大跨度。

同时T梁截面不封闭且有马蹄型的构造，因而钢束锚端外露，有利于二期负弯矩预应力束的张来操作和预应力钢束的布置。

T梁制作简单，粱肋内的配筋可以做成刚性的钢筋骨架，各梁之间横隔板的预制、安装、连接方便可靠。

1.4结构尺寸
1.4.1主梁间距及主梁片数
主梁间距2.4m，其横截面布置形式见图1.2：
图1.2横截面布置（单位cm）
主梁尺寸拟定
内梁尺寸：梁高200cm。

顶板厚度16cm，宽度240cm 。

外梁尺寸: 梁高200cm。

顶板厚度16cm，宽度252.5cm。

横隔板尺寸:为了增强主梁之间的横向连接刚度，设置横隔梁，间距6 m，横隔板厚度20cm高度170cm。

截面沿跨长度变化。

本设计梁高采用等高度形式，横截面顶板厚度沿跨长不变。

梁端部区段由于锚头集中力的作用而引起较大的局部应力，也应布置锚具的需要，在靠近支点处腹板要加宽，加宽至48㎝。

见图1.3示：
支点截面 跨中截面
图1.3梁截面尺寸图（单位cm ）
图1.4横隔板尺寸图(单位cm)
1.4.2截面效率指标
跨中截面几何特性可以由CAD 中面域性质可得:
A=8900㎝2 质心位置（距下边缘）133㎝
I X
=42900000cm 4 由此可计算出截面的效率指标ρ（希望ρ在0.4～0.55之间）为：
()
H K K s x +=ρ （1.1）
式中： K S ——上核心距离，S I S Y K A ∑I ∑= （1.2）
K X ——下核心距离，S I X Y K A ∑I ∑= （1.3）
得：
S K =X Y A I ⨯ =36.2
X K = S Y A I ⨯=)133200(890042900000
-⨯ =71.9
H
K K x s +=
ρ541.02009.712.36=+=<0.55 表明初拟的主梁跨中截面合理。

1.5 预应力钢筋布置
预应力主要布置在跨中截面最大正弯矩处和支座处最大负弯矩处。

图1.4预应力钢筋的布置
1.6 桥面铺装及防水排水系统
1.6.1桥面铺装
桥面铺装要求有抗车辙、行车舒服、抗滑、不透水、刚度好等性能。

本设计行车道铺装采用80mm 厚素混凝土铺装，之上是100mm 厚沥青混凝土桥面铺装。

1.6.2桥面纵横坡
桥面设置纵横坡，以利雨水迅速排除，防止或减少雨水对铺装层的渗透，从而保护了行车道板，延长了桥梁的使用寿命。

本设计桥面的纵坡，做成双向纵坡，
坡度为3%。

桥面的横坡取2%，该坡由C40素混凝土调平层控制。

1.6.3防水层
桥面的防水层，设置在行车道铺装层的下边，它将透过铺装层的雨水汇集到排水设备排出。

本设计防水层做法为洒布薄层沥青或改性沥青，其上撒布一层砂，经碾压形成沥青涂胶下封层。

1.6.4桥面排水系统
为了迅速排除桥面积水，防止雨水积滞于桥面并渗入梁体影响桥梁的耐久性，本设计采用一个完整的排水系统。

桥面每个8m设置一个泄水管，且将泄水管直接引向地面。

第二章设计资料及主要技术标准
2.1 主要设计规范及设计参考资料
1．《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004）
2．《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004）
3．《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTG D63-2007）
4．《预应力混凝土连续梁桥设计》（徐岳等，人民交通出版社，2000）
5．《基础工程》（王晓谋，人民交通出版社，2003）
6．《结构设计原理》（叶见曙，人民交通出版社，2005）
7．《桥梁工程》（陈宝春等，人民交通出版社，2008）
2.2 主要设计技术指标
1）道路等级：高速公路；
2）计算行车速度：80km/h；
3）桥梁总宽12.25m；
4）设计荷载：公路－Ⅰ级；
5）路面型式：沥青路面，设计年限15年；
6）设计基准期：100年；
7）榕树大桥为旱地桥；
8）温度作用：均匀温度和梯度温度；
9）均匀温度：体系升温20℃，体系降温-20℃；
梯度温度：（以画形式表示）
表2.1温度梯度
正温差梯度至梁顶距(m) 0.0 0.1 0.4 温度(C
0) 14 5.5 0.0
负温差梯度至梁顶距(m) 0.0 0.1 0.4 温度(C
0) -7 -2.75 0.0
10）基础不均匀沉降：1cm。

相对湿度：0.8；11）桥梁车行道横坡采用2.0%，纵坡3%。

第三章 设计荷载及主要材料
3. 1主要材料及特性
3. 1.1基本材料及特性见表：
表3.1基本材料及特性
名称
项目
符号 单位 数据 混
凝 土
强度等级 弹性模量 剪切模量
轴心抗压强度标准值 轴心抗拉强度标准值 轴心抗压强度设计值 轴心抗拉强度设计值
C E c G c f ck f tk f cd f td MPa MPa MPa MPa MPa MPa MPa 50 3.45×104 1.38×104 32.4 2.65 22.4 1.83 钢 绞 线
抗拉强度标准值 弹性模量 抗拉强度设计值 最大控制应力
f pk E p f pd 0.70f pk MPa MPa MPa MPa 1860 1.95×105 1260 1300 普 通 钢 筋
R235钢筋
抗拉强度标准值 抗拉强度设计值 弹性模量 f sk f sd E s MPa MPa MPa 235 195 2.1×105 HRB335钢筋
抗拉强度标准值 抗拉强度设计值 弹性模量
f sk f sd Es
MPa MPa MPa
335 280 2.0×105
3.1.2 施工工艺
按后张法制作主梁，预留预应力钢丝的孔道，由预埋Ф=87㎜金属波纹管形成。

摩阻系数25.0=μ；管道偏差系数κ：0.0015/m 采用HVM15-9，HVM15-8 锚具；采用板式橡胶支座。

3.2设计荷载
（1）永久作用：一期恒载和二期恒载
一期恒载：包括T 梁等材料重量，混凝土容重取26kN/m3，T 梁按实际断面计取重量。

二期恒载：T 梁横隔板以均布力计入、包括栏杆、桥面铺装。

（2）汽车可变作用：公路-Ⅰ级。

3.2.1恒荷载计算
主梁采用C50钢筋混凝土，有通用规范可知其容重为25kN/m3～26kN/m3，在此取26 kN/m3。

恒载集度计算公式采用g=26 kN/m3，为简化计算，横隔梁重量对主梁不产生恒载弯矩，计算中只将横隔梁自重作为集中力作用在支承节点上。

g A g ij ⨯= （3.1）
一期恒载（主梁自重）
m kN m kN A g /14.232689.0/2631=⨯=⨯=中 331m /06.342631.1/26g kN m kN A =⨯=⨯=边
二 期恒载
（1）现浇桥面板湿接缝折算成线荷载
m /8.22516.07.02kN g =⨯⨯=中
m /4.12516.02
1
2kN g =⨯⨯=边
（2）横隔梁重力
根据结构尺寸一块预制横隔板的体积为：
357.3m V =横
在主梁上有5块横隔梁预制块，将其产生的重力沿主梁纵向均匀分摊，则，主梁横隔梁产生的重力为：
m /57.330562557.3kN g =÷÷⨯⨯=横
（3）包括栏杆、人行道、桥面铺装
栏杆集度：分配到每个主梁的集度为1.23kN/m 桥面铺装：m kN /25.472208.025.11251.025.11=⨯⨯+⨯⨯ 为了简化计算将桥面铺装的重力平均分配给每根主梁，得:
m kN g /45.9525.470=÷=
因而： 中2g =m kN /05.1745.923.157.38.2=+++
m /65.1545.923.157.34.1g 2kN =+++=边
（4）计算结果
由施工过程可知，g1适用于主梁第一、二施工阶段恒载内力计算，g2+g1适用于第三施工阶段恒载内力计算，g1+g2适用于第四施工阶段恒载内力计算。

则根据单元划分及相应的恒载集度，采用平面杆系有限元专用软件进行恒内力计算。

其汇总表见3.2
表3.2 恒载集度汇总
上部结构 墩身与盖梁 汽车荷载 制动力 R1（kN ） 4200 309.75 R2（kN ） 4200 976.95 自重 1317.23
纵向偏心弯矩（kN·m ）
166.8 1076.46
横向偏心弯矩（kN·m ） 707.69 H （kN ）
165
3.2.2横向分布系数计算
桥梁的单跨计算跨径为29m,横截面如下图所示、试求1-5号边梁的荷载横向分布系数m q 。

因为结构受力对称，只需取一半即可求出想要的结果，计算1-3号梁的横向分布系数。

图3.1 1号梁的影响线图示（尺寸单位：cm ）
1号梁分布系数计算图示（尺寸单位：cm ）
此桥在跨度内设有横隔梁，具有强大的横向连接刚性，且承重结构的长宽比为
42.24
.2529
=⨯=b l ＞2 故可按刚性横梁法来绘制横向影响线并计算横向分布系数m q 。

本桥各根主梁的横截面均相等，梁数n=5,梁间距为2.4m ，则：
2
5242322215
1
2
a a a a a a
i ++++=∑= （3.2）
=2222)4.22()4.2(04.2)4.22(⨯-+-+++⨯
=57.62m
（1）号梁横向影响线的竖标值为：
∑=+=n
i i ii a a n
12
211
η （3.3） 11η()6.04.02.06
.574.22512
=+=⨯+= ∑=-=n
i i ii a a n
1
2
2
51
η （3.4） 15η2.04.02.0-=-=
由11η和
15η绘制的1号梁横向影响线，图中并按《公路通规》确定了车辆荷
载和人群荷载的最不利荷载位置。

可由11η和15η计算横向影响线的零点位置，设零点至1号梁位的距离为x ，
则
2.04.2460.0x
x -⨯=
解得：x=7.2m
于是，1号梁的荷载横向分布系数可计算如下：
车辆荷载：)(2
1
21654321q q q q q q q q m ηηηηηηη+++++⋅==∑ （3.5）
=)(2165432111q q q q q q x x x x x x x
+++++⋅η
=)5.03.16.24.47.55.7(2
.76
.021-++++⨯⨯ =0.875
（2）2号梁横向影响线的竖标值为：
()3.01.02.06
.574.251121
2
2
222
=+=+=+=∑=n i i a a n η
1.01.0
2.01
1
2
2525
=-=-=∑=n i i a a n
η 由11η和
15η绘制的1号梁横向影响线，图中并按《公路通规》确定了车辆荷
载和人群荷载的最不利荷载位置。

可由22η和
25η计算横向影响线的零点位置，设零点至1号梁位的距离为x ，
则1.04.233.0x x -⨯-
=
解得：x=10.8m
图3.2 2号梁分布系数计算图示（尺寸单位：cm ）
于是，2号梁的荷载横向分布系数可计算如下：
车辆荷载：)(2
1
21654321q q q q q q q q m ηηηηηηη+++++⋅==∑ (3.6)
=)(2165432122q q q q q q x x x x x x x
+++++⋅η
=)1.39.42.60.83.91.11(8
.103
.021+++++⨯⨯
=0.592
（3）3 号梁横向影响线的竖标值为：
2.06
.5705112
1
2
2333=+=+=∑=n i i a a n η
2.002.01
1
2
2535
=-=-=∑=n i i a a n
η
由11η和
15η绘制的1号梁横向影响线，图中并按《公路通规》确定了车辆荷
载和人群荷载的最不利荷载位置。

可由22η和
25η计算横向影响线的零点位置，设零点至1号梁位的距离为x ，
则2.04.232.0x x -⨯-
=
解得：x=∞
图3.3 3号梁分布系数计算图示（尺寸单位：cm ）
于是，3号梁的荷载横向分布系数可计算如下：
车辆荷载：)(2
1
21654321q q q q q q q q m ηηηηηηη+++++⋅==∑
=⋅2
1
（0.2+0.2+0.2+0.2+0.2+0.2）
=0.60
连续梁桥荷载横向分布系数的简化使用计算方法是按等刚度原则,将连续梁的某一跨等代为等跨径的等截面简支梁来计算荷载横向分布系数。

用等效简支梁变换比拟法计算,即求出P=1作用于连续梁跨中时的跨中挠度ω,再取一等效简支梁其跨径与非简支梁荷载跨相同其换算刚度为EI*,相应的挠度为ω0。

由以上两个挠度得等效简支梁换算惯矩I*的换算系数Cω=ω/ω0,然后可应用各种等截面简支梁的荷载横向分布系数计算方法计算m c 值。

结合电算已经算出简支梁阶段跨中挠度ω0=39.4mm 。

连续梁的跨中挠度ω=48.9mm 。

得
0/ωωω=C (3.7)
81.09.48/4.39==
计算得到，1号梁的横向分布系数最大
709.081.0875.0=⨯=⋅=ϖC m m q cq
m cq =0.709作为横向分布系数设计值。

3.3 活载内力计算
计算各截面最大弯矩和最小弯矩及剪力
《桥规》4.3规定：汽车荷载有车道荷载和车辆荷载组成。

车道荷载由均布荷载和集中荷载组成。

桥梁结构的整体计算采用车道荷载；桥梁结构的局部加载、涵洞、桥台和挡土墙土压力等的计算采用车辆荷载。

车辆荷载和车道荷载不得叠加。

本设计设计荷载是公路Ⅰ级，其车道荷载的均布荷载标准值为q k =10.5kN/m;集中荷载标准值为P k =320kN 。

计算剪力效应时P k 应乘以1.2，P k =1.2×320=384kN
车道荷载的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最大影响线峰值处。

将车道荷载的均布荷载标准值布置在第1、2、3、、4、5跨上，集中荷载标准值布置在该截面处。

计算公式：
∑+=i i c p y P m S ξμ）（1 (3.8)
式中：
Sp ——所求截面的最大活载内力（弯矩或剪力）； Pi ——车辆荷载的轴重；
yi ——沿桥纵向与荷载位置对应的内力影响线坐标值。

现在取第一跨做计算，1号截面是支座处截面弯矩影响线为零，4号截面是1/4跨截面，8号截面是跨中1/2跨截面，12号截面是跨中3/4跨处截面，16号截面是第二个支点处的截面。

计算出控制截面的活载内力影响线。

3.4
图
图3.6
图3.7
3.8
图
图3.10
图3.11
图3.12
表3.3 各截面弯矩最大和弯矩最小及相应的剪力
单元号汽车
minM
汽车
maxM
汽车
maxQ
汽车
minQ
单元
号
汽车
minM
汽车
maxM
汽车
maxQ
汽车
minQ
1 0.0 0.0 330.3 -30.1 39 -478.0 1566.0 146.6 -178.8
2 -13.4 145.7 321.8 -30.1 40 -522.5 1491.0 121.9 -206.4
3 -107.5 996.6 263.
4 -51.8 41 -566.4 1342.0 98.9 -234.6
4 -161.9 1351.0 231.9 -73.7 42 -612.0 1125.0 78.9 -263.1
5 -215.8 1612.0 202.1 -95.8 43 -664.4 857.9 60.9 -291.6
6 -272.5 1781.0 174.2 -125.8 44 -798.9 594.9 48.8 -319.5
7 -329.0 1865.0 147.9 -151.4 45 -1207.0 377.8 47.4 -366.2
8 -385.9 1864.0 123.3 -177.2 46 -1283.0 390.7 361.8 -54.1
9 -443.2 1785.0 100.8 -203.0 47 -1200.0 367.2 355.3 -54.2
10 -499.5 1634.0 80.3 -229.3 48 -804.5 601.6 309.2 -54.9
11 -555.7 1417.0 61.9 -255.3 49 -680.5 841.6 281.6 -62.4
12 -612.0 1146.0 46.3 -281.2 50 -631.5 1105.0 253.5 -80.1
13 -671.4 812.0 32.4 -306.6 51 -591.8 1316.0 225.5 -104.0
14 -802.1 538.2 20.6 -331.3 52 -552.9 1461.0 197.8 -127.3
15 -1313.0 227.6 8.1 -372.4 53 -513.7 1533.0 170.7 -152.3
16 -1447.0 230.6 367.5 -40.8 54 -553.6 1531.0 144.5 -178.7
17 -1368.0 212.3 360.6 -41.4 55 -610.0 1452.0 119.6 -206.1
18 -946.3 534.2 312.9 -42.5 56 -664.4 1301.0 96.4 -234.3
19 -811.6 801.3 284.9 -57.7 57 -724.5 1079.0 76.0 -262.8
20 -746.9 1084.0 256.4 -76.3 58 -786.9 796.8 57.5 -291.2
21 -683.9 1305.0 228.1 -100.9 59 -920.8 531.7 43.0 -319.5
22 -626.6 1456.0 200.3 -124.9 60 -1339.0 215.5 41.2 -366.9
23 -567.2 1534.0 173.3 -150.2 61 -1417.0 233.2 370.4 -8.3
24 -519.3 1535.0 147.5 -176.7 62 -1282.0 230.6 339.3 -8.3
25 -556.8 1463.0 123.0 -204.0 63 -798.4 543.0 322.7 -20.7
26 -593.0 1317.0 100.4 -232.1 64 -673.3 834.9 297.7 -32.5
27 -631.8 1106.0 80.6 -260.2 65 -614.0 1150.0 272.1 -46.3
28 -679.4 842.0 62.8 -288.5 66 -556.3 1414.0 246.0 -66.5
29 -803.4 594.8 57.0 -315.9 67 -498.7 1622.0 219.8 -86.1
30 -1199.0 375.3 55.6 -361.6 68 -441.0 1764.0 193.7 -107.9
31 -1283.0 399.5 366.0 -47.5 69 -382.3 1832.0 167.6 -131.5
32 -1208.0 386.5 359.2 -47.4 70 -324.1 1820.0 141.5 -157.2
33 -799.7 618.1 312.5 -48.3 71 -266.2 1723.0 116.2 -184.6
34 -665.8 861.7 284.5 -60.1 72 -208.3 1538.0 92.2 -213.9
35 -613.1 1128.0 256.1 -79.1 73 -153.0 1260.0 69.3 -244.9
36 -567.4 1344.0 227.8 -103.4 74 -120.0 886.6 47.2 -277.4
37 -523.2 1492.0 199.9 -127.0 75 -100.2 0.0 241.8 0.0
38 -478.4 1567.0 172.7 -152.2
图3.13活载最大最小弯矩图
图3.14活载最大最小剪力图
3.4 桥面板的计算
3.4.1 桥面板恒载内力计算
参照《公预规》4.1.1条规定，按单向板计算，内力计算以纵向梁宽为1m 的板梁计算。

计算图式如图3.15
图3.15 桥面板计算简图（单位m）
恒载集度g：
沥青混凝土路面：g1=0.10×24×1.0=2.4kN/m
混凝土垫层：g2=0.08×24×1.0=1.92kN/m
翼板自重：g3=0.16×25×1.0=4kN/m
合计：g=g1＋g2＋g3=8.32kN/m
L=1.15m
M sg=1/8×2
gl（3.9）
=-1/8×8.32×1.152=－1.146kN·m
Q sg=1/2×g l（3.10）
=－1/2×8.32×1.15=4.368kN
3.4.2 桥面板活载内力计算
一．荷载分布宽度
易知当车辆荷载作用于铰缝轴线上时为不利。

根据《公预规》4.1.3条规定，车轮着地长度：
a 2=0.2m, b
2
=0.6m，则
a
1
=a
2
+2H ，b
1
=b
2
+2H （3.11）
a
1
=0.2+2×0.16=0.52m
b
1
=0.6+2 × 0.16=0.92m
荷载对于悬臂根部的有效分布宽度：
a= a
1+d+2
l（3.12）
=0.52+1.4+2×1.15=4.22m
由于这是汽车荷载局部加载在T梁的翼板上，故需要考虑冲击系数，暂定1+ =1.3
二．弯矩、剪力的计算
作用于每米宽板条上的弯矩为：
M=-(1+μ)
)4
(410b l a P
- （3.13） =-1.3×)4
9
.005.1(442140-⨯x =-18.77kN·
m 作用于每米宽板条上的剪力为：
Q=(1+a P
4)μ （3.14）
=1.3×4
42
140⨯⨯=22.75kN
3.4.3 内力组合及桥面板配筋
一．荷载组合
承载能力极限状态内力组合：
M ud =1.2M sg +1.4M sp （3.16）
=－(1.2×
1.146+1.4×18.77)=27.66kN·m Q ud =1.2Q sg +1.4Q sp （3.17） =1.2×4.368+1.4×2
2.75=37.05kN
正常使用极限状态组合：（不考虑汽车冲击力）
M sd =1.0M sg +1.0
μ
+1s
M （3.18） =－（1.0×1.146＋3
.177
.18）=15.58kN·m
Q sd =1.0Q sg +1.0
ϖ
+1s
Q （3.19） =4.368+
3
.175
.22=21.85kN 二．桥面板配筋
假定保护层厚度 a s ，=35㎜
有效高度 h e =h 0 -as ， =0.280-0.035=0.245m M ud =27.66kN·m
考虑到弯矩值较小可以按构造配筋 受拉钢筋5根直径为14㎜的HRB335，As=759mm
%265.0280
65
.145.045.0%271.028********min ===>=⨯==
sd td s f f bh A ρρ
并且大于0.2%
55.0041.00
.14.18280
00271.01=<=⨯==b c y
f f εαρ
ε，满足使用条件 )041.05.01(28010004.180.1)5.01(22
01⨯-⨯⨯⨯=-=εαbh f M c u
=1412kN·m> M ud =27.66kN·m
承载力满足要求，间距为200㎜，也满足要求 抗剪验算：（厚板的计算公式）
Vu=0.7βh f tb bh 0 （3.20）
Vu =0.7×1.65×1000×280=323.4×103 N=323.4kN>Q 0=37.05 kN
第四章 桥梁结构分析
4.1 结构离散化的基本原则
结构离散时应遵循以下三个基本原则：
（1）计算模型应尽量符合实际结构的构造特点和受力特点，以保证解的真实性；
（2）保证体系的几何不变性，特别是在错综复杂的转换过程中更应注意，同时要避免出现与实际结构受力不符的多余联结；
（3）在合理模型的前提下，减少不必要的节点数目，以缩短计算时间，减少后处理工作量。

杆系单元的划分，应根据结构的构造特点，实际问题的需要以及计算精度的要求来决定。

因此，用来划分单元的结点，应在以下位置设置：
（1）各关键控制截面处； （2）构件交接点、转折点； （3）截面突变处； （4）不同材料结合处；
（5）所有支承点（包括永久和临时支承）；
（6）对于变截面杆或曲杆结构，尽量细分，使折线形模型尽可能接近实际曲线结构的受力状态；
（7）施工缝处。

4.2计算模型和单元的划分
依照本桥的结构布置与施工节段划分，每跨除了第一二和倒数一二四个单元以外，按每2m浇T梁段设定为一个单元的方法进行结构离散，全桥主梁共5跨，共分76个结点，75个单元，1～75号为主梁单元。

图4.1主梁单元划分示意图
表 4.1节点坐标与单元号表
节点号X坐标(m) 节点号X坐标(m) 节点号X坐标(m)
1 0.5 31 60.5 61 120.5
2 4 32 64 62 124
3-13 3-26 33-43 63-86 63-73 123-146
14 29.5 44 89.5 74 149.5
15 30 45 90 75 150
16 30.5 46 90.5
17 34 47 94
18-28 33-56 48-58 93-116
29 59.5 59 119.5
30 60 60 120
表4.2单元节点信息表
施工阶段的划分是根据结构详细的施工步骤予以确定的。

根据施工步骤全桥共划分3个施工阶段形成结构体系，施工阶段的分析中须考移动、混凝土的浇注、预应力筋的张拉以及施工临时荷载的变化等。

4.3 结构毛截面几何特性计算
毛截面几何特性计算是结构内力计算、配筋计算及挠度计算的前提。

毛截面几何特性的计算方法很多，常用的有节线法、分块面积法等，可根据截面类型选用具体地计算方法。

采用桥梁博士中的计算模块进行电算后，结果输出如表2.2所示。

表 4.3阶段截面几何特征信息
截面面积(m2) 截面高度(m) 中性轴高(m) 单元号节点号截面抗弯
惯距(m4)
1 1 0.53054
2 1.30487 2 1.24
2 2 0.520878 1.27986 2 1.25
3 3 0.465245 1.1093
4 2 1.3
4 4 0.44216 1.02558 2 1.32
5 5 0.424591 0.948542 2 1.34
6 6 0.414381 0.878222 2 1.35
7 7 0.414274 0.878222 2 1.35
8 8 0.414274 0.878222 2 1.35
9 9 0.414274 0.878222 2 1.35
10 10 0.414274 0.878222 2 1.35
11 11 0.414392 0.878222 2 1.35
12 12 0.424721 0.948542 2 1.34
13 13 0.442461 1.02558 2 1.32
14 14 0.465918 1.11327 2 1.29
17 17 0.521028 1.27986 2 1.25
18 18 0.465918 1.11327 2 1.29
19 19 0.442461 1.02558 2 1.32
20 20 0.424721 0.948542 2 1.34
21 21 0.414392 0.878222 2 1.35
22 22 0.414274 0.878222 2 1.35
23 23 0.414274 0.878222 2 1.35
24 24 0.414274 0.878222 2 1.35
25 25 0.414274 0.878222 2 1.35
26 26 0.414392 0.878222 2 1.35
27 27 0.424721 0.948542 2 1.34
28 28 0.442461 1.02558 2 1.32
29 29 0.465918 1.11327 2 1.29
32 32 0.521028 1.27986 2 1.25
33 33 0.465918 1.11327 2 1.29
34 34 0.442461 1.02558 2 1.32
35 35 0.424721 0.948542 2 1.34
36 36 0.414392 0.878222 2 1.35
37 37 0.414274 0.878222 2 1.35
38 38 0.414274 0.878222 2 1.35
39 39 0.414274 0.878222 2 1.35
40 40 0.414274 0.878222 2 1.35
41 41 0.414392 0.878222 2 1.35
42 42 0.424721 0.948542 2 1.34
43 43 0.442461 1.02558 2 1.32
44 44 0.465918 1.11327 2 1.29
47 47 0.521028 1.27986 2 1.25
48 48 0.465918 1.11327 2 1.29
49 49 0.442461 1.02558 2 1.32
50 50 0.424721 0.948542 2 1.34
51 51 0.414392 0.878222 2 1.35
52 52 0.414274 0.878222 2 1.35
53 53 0.414274 0.878222 2 1.35
54 54 0.414274 0.878222 2 1.35
55 55 0.414274 0.878222 2 1.35
56 56 0.414392 0.878222 2 1.35
57 57 0.424721 0.948542 2 1.34
58 58 0.442461 1.02558 2 1.32
59 59 0.465918 1.11327 2 1.29
62 62 0.521028 1.27986 2 1.25
63 63 0.465918 1.11327 2 1.29
64 64 0.442461 1.02558 2 1.32
65 65 0.424721 0.948542 2 1.34
66 66 0.414392 0.878222 2 1.35
67 67 0.414274 0.878222 2 1.35
68 68 0.414274 0.878222 2 1.35
69 69 0.414274 0.878222 2 1.35
70 70 0.414274 0.878222 2 1.35
71 71 0.414381 0.878222 2 1.35
72 72 0.424591 0.948542 2 1.34
73 73 0.44216 1.02558 2 1.32
74 74 0.465245 1.10934 2 1.3
75 75 0.520878 1.27986 2 1.25
4.4施工阶段的划分
在恒载内力计算之前有必要对本设计的施工过程给与简要介绍，以便进行合理内力计算。

如图4.2，
第一施工阶段为预制主梁，待混凝土达到设计强度90%后张拉正弯矩区预应力钢束，再将各跨预制T梁安装就位，形成有临时支座支承的简支梁状态；
第二施工阶段浇筑各跨连续段接头混凝土，达到设计强度90%后，张拉负弯矩区预应力钢束并压注水泥浆，拆除已浇筑端的临时支座，使主梁在永久支座上；
第三施工阶段主梁支承在永久支座上，完成体系转换，完成主梁横向接缝，形成五跨连续梁，加二期恒载，如横隔板、防护栏及桥面铺装施工；
图4.2
由施工过程可知结构恒载是分阶段形成的，主要包括：预制T梁一期恒载集度（g1'），成桥后T梁一期荷载集度（g1），二期恒载集度（g2）。

根据本设计横断面的具体构造特点及平面杆系有限元计算分析的特点，恒载计算时将空间桥跨结构简化为平面结构进行分析，即只对由单片梁够成的五跨简支转连续梁进行结构分析，在活载计算时将采用横向分布这一实用计算方法（全桥都采用跨中横向分布系数），，恒载空间效应按每片梁均分考虑（将桥面铺装和栏杆及其他空间效应给五片梁均摊）。