1、南京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 1 页 第一章 梁桥设计基本资料及构造布置 1.1 设计资料 （ 1）桥梁跨径及桥宽 1） 标准跨径： 35m（墩中心距离） 2）主梁全长： 34.96m 3）计算跨径： 34m 4）桥面净空：净 14+20.5（防撞栏）。 （ 2）技术标准 1）设计荷载： 公路 -I 级 2）环境标准： I 类环境 3） 设计安全等级：二级 （ 3）设计规范 1） 公路桥梁设计通用规范 JTG D60-2004 2） 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 JTG D62-2004 3） 公路桥涵地基与基础设计规范 JTG D63-2007 4） 公路工程技术标准
2、JTG B01-2003 1.2 主要材料 上部结构混凝土采用 C50，桥面铺装及下部结构采用 C30；预应力钢筋采用 标准强度 为 1860MPa 的 15.24j 低松弛钢绞线 ， 张拉控制应力取 为 pk0.75f ，预应力筋的锚固方式为群锚，按后张法施工。 1.3 相关设计参数 体系均匀升温 20C 和降温 20C，同时需考虑不均匀温差；单侧防撞栏为5.0kN/m，桥面铺装采用 8cm 厚防水混凝土 8cm 厚沥青混凝土。预应力管道采用钢波纹管成形，管道摩擦系数 =0.25。管道偏差系数 k=0.0015。锚具变形和钢束回缩量为 6mm（单端）。预应力混凝土结构重度按 26kN/m3
3、计，普通钢筋混凝土重度按25kN/m3计，沥青混凝土重度按 23kN/m3计。单侧防撞栏线荷载为 7.5kN/m。 1.4 结构设计 （ 1）本设计为连续 T型梁。 （ 2）桥面板横坡度假定为和桥面横坡度相同，假设为平坡。 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 2 页 （ 3）主梁断面：主梁间距通常应随梁高与跨径的增大而加宽为经济，同时加宽翼板对提高主梁截面效率指标 很有效，放在许可条件下应适当加宽 T 梁翼板。本设计主梁翼板宽度为 2500mm，由于宽度较大，为保证桥梁的整体受力性能，桥面板采用现浇混凝土刚性接头，因此主梁的工作截面有两种：预施应力、运输、吊装阶段的小截面（ mm1800i
4、b ）和运营阶段的大截面（ mm2500ib ）。净 14.5+2 0.5的桥宽采用六片主梁。 预应力 混凝土简支梁桥的主梁高度与其跨径之比通常在 1/15 1/25，标准设计中高跨比在 1/18 1/19.当建筑高度不受限制时，增大梁高往往是较经济的方案，因为增大梁高可以节省预应力钢束用量，同时梁高加大一般只是腹板加高，而混凝土用量增加不多。本设计取用 1900mm 的主梁高度是比较合适的。 T梁翼板的厚度主要取决于桥面板承受车轮局部荷载的要求，还应考虑能否满足主梁受弯时上翼板受压的强度要求。本设计预制 T 梁的翼板厚度取用 150mm，翼板根部加厚到 250mm 以抵抗翼缘根部较大的弯矩。
5、 在预应力混凝土梁中腹板内主拉应力 较小，腹板厚度一般由布置预制孔管的构造决定，同时从腹板本身的稳定条件出发，腹板厚度不宜小于其高度的 1/15。本设计腹板厚度取 200mm。 马蹄尺寸基本由布置预应力钢束的需要确定的，设计实践表明，马蹄面积占截面总面积的 10% 20%为合适。本设计考虑到主梁需要配置较多的钢束，将钢束按二层布置，一层最多排两束，同时还根据公预规 9.4.9 条对钢束净距及预留管道的构造要求，初拟马蹄宽度为 460mm，高度为 250mm，马蹄与腹板交接处作三角过渡，高度为 130mm，以减少局部应力。 （ 4）横隔梁设置：在四个 五分点及梁端共设置六道横隔梁，间距为 6.8
6、m。端横隔梁与主梁同高，厚度取 0.25m，中横隔梁高 1.5m，厚度取 0.16m。 1.5 截面几何设计计算 绘制 T型梁的跨中及端部截面见图 1-1和图 1-2. 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 3 页 1 8 02 5 01550 50201 8 02 5 010157.437 37464613132513图1 - 1 主梁跨中截面（尺寸单位：c m ）46图1 - 1 主梁跨中截面（尺寸单位：c m ）190127167.6计算截面几何特征，计算时可将整个主梁截面划分为 n个小块面积进行计算，跨中截面几何特征列表计算。 表 1 跨中截面几何特性计算表 分块 名称 分块面积Ai
7、 （ cm2） 分块面积形心至上缘距离 yi （ cm） 分块面积至上缘净距Si=Aiyi（ cm3） 分块自身惯距 Ii (cm4) di=ys-yi （ cm） 分块面积对截面形心的惯距 Ix=Aid2i（ cm4） I=Ii+Ix （ cm4） （ 1） （ 2） （ 3） =（ 1）（ 2） （ 4） （ 5） （ 6） =（ 1） （ 5） 2 （ 7） =（ 4） +（ 6） 大毛截面（含湿接缝） 翼板 3750 7.5 28125.0 70312.5 55.53 11488956.60 11559269.10 三角承托 500 18.33 9166.67 2777.78 44.5
8、2 990906.72 993684.50 腹 板 3000 90 270000 5625000 -27.15 2211221.44 7836221.44 下三角 169 160.677 27152.67 1586.72 -97.82 161679.30 1618566.02 马蹄 1150 177.5 204125 59895.83 -114.65 15116079.44 15175975.27 8569 53569.33 37183716.33 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 4 页 小毛截面（不含湿接缝） 翼板 2700 7.5 20250 50625 63.08 1074368
9、3.39 10794308.38 三角承托 500 18.33 9166.67 2777.78 52.25 1364880.11 1367657.89 腹板 3000 90 270000 5625000 -19.42 1131357.85 6756357.85 下三角 169 160.67 27152.67 1586.72 -90.09 1371524.25 1373110.97 马蹄 1150 177.50 204125 59895.83 -106.92 13146560.99 13206456.83 7519 53569.33 33497891.93 大毛截面形心至上翼缘距离 ys 62.
10、85 小毛截面形心至上翼缘距离 ys 70.58 检验截面效率指标： 上核心距： s 37183716 . 33k 3 4 . 1 3 ( )8 5 6 9 ( 1 9 0 6 2 . 8 5 )sI cmAy 下核心距： 37183716 . 33k 6 9 . 0 4 ( )8 5 6 9 6 2 . 8 5xsI cmAy 截面效率指标： 3 4 . 1 3 6 9 . 0 4 0 . 5 4 0 . 5190sxkkh 上述计算表明，初拟的主梁跨中截面上合理的。 第二章 主梁作用效应计算 主梁的作用效应计算包括永久作用效用和可变作用 效应。根据梁跨结构纵，横断面的布置，计算可变作用下荷
11、载横向分布系数，求出各主梁控制截面（取跨中、四分点及支点截面）的永久作用和最大可变作用效应，再进行主梁作用效应组合（标准组合、短期组合和极限组合）。本设计仅以边梁作用效应为例进行计算。 2.1 永久作用效应计算 （ 1）永久作用集度 1）预制梁自重 跨中截面段主梁自重（ 五分点截面至跨中截面，长 10.2m） 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 5 页 (1) q 0 . 7 5 1 9 2 6 1 0 . 2 1 9 9 . 4 0 k N 马蹄抬高与腹板变宽梁的自重近似计算（长 4m） 主梁端 部截面面积 A=1.10238 3m (2) q ( 1 . 1 0 2 3 8 0 . 7
12、 5 1 9 ) 4 2 6 / 2 9 6 . 8 3 k N 支点段梁自重长（长 2.8m） 3 q 0 .7 5 1 9 2 .8 2 6 8 0 .2 5 k N 边主梁的横隔梁 中横隔梁体积： 3 0 . 1 6 ( 1 . 5 0 . 8 - 0 . 5 0 . 1 / 2 - 0 . 1 3 0 . 1 3 / 2 ) 0 . 1 8 6 6 m 端横隔梁体积： 3 0 . 2 5 1 . 7 5 0 . 6 7 - 0 . 3 7 0 . 0 7 5 /2 = 0 . 2 8 9 7 m 半跨内横梁自重： 4 q ( 2 0 . 1 8 6 6 0 . 2 8 9 7 ) 2
13、5 1 6 . 5 7 k N 主梁永久作用集度： ()q ( 1 9 9 . 4 0 9 6 . 4 2 8 0 . 2 5 1 6 . 5 7 ) / 1 7 . 4 8 2 2 . 4 6 k N / m 2）二期恒载 翼缘板中间湿接缝集度： ( 5 ) q 0 . 7 0 . 1 5 2 5 2 . 6 2 5 k N / m 边梁现浇部分横隔梁 一片中横隔梁体积 ： 30 .1 6 1 .5 0 .3 5 0 .0 8 4 m 一片端横隔梁体积： 30 . 2 5 1 . 7 5 0 . 3 5 0 . 1 5 3 1 2 5 m 故 3( 6 )q ( 4 0 . 0 8 4 2
14、0 . 1 5 3 1 2 5 ) 2 5 /3 4 . 9 6 0 . 6 4 2 2 5 m 桥面铺装层： 8cm 厚防水混凝土铺装： 2 8 k N /m25140 .0 8 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 6 页 8cm 厚沥青混凝土铺装： 2 5 .8 k N /m23140 .0 8 将桥面铺装均分给 6 片主梁，则 (7)q ( 2 8 2 5 .8 ) / 6 8 .9 7 k N / m 防撞栏：单侧荷载为 7.5kN/m 将两侧防撞栏均分给 6片主梁，则 ( 8 )q 1 5 /6 2 .5 k N /m 边梁二期永久作用集度 () q ( 2 . 6 2 5 0
15、. 6 4 2 2 5 8 . 9 7 2 . 5 ) 1 4 . 7 4 k N / m （ 2）永久作用效应：参照下图 2-1，设 a 为计算截面 至左支座的距离，令 lac 。主梁弯矩 M和剪力 V 的计算公式分别为 q /2)2c-(1V q /2)c-(1M C2Cllc图 2-1 永久作用效应计算图 永久作用效应计算见表 2-1 表 2-1 边梁永久作用效应计算表 作用效应 跨中 四分点 支点 C=0.5 C=0.25 C=0 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 7 页 一期 弯矩 /kN m 3245.47 2434.10 0 剪力 /kN 0 190.91 381.82 二
16、期 弯矩 /kN m 2129.93 1597.45 0 剪力 /kN 0 125.29 250.58 弯矩 /kN m 5375.40 4031.55 0 剪力 /kN 0 316.20 632.40 2.2 可变作用效应计算 （ 1）冲击系数和车道折减系数计算： 1022 3 . 4 5 1 0 0 . 3 7 1 8 4 3 . 2 32 2 3 4 2 2 7 1 . 0 9ccEIf H zlm 其中， 3m G / g 0 . 8 5 6 9 2 6 1 0 / 9 . 8 1 2 2 7 1 . 0 9 k g / mc 。由于 1.5 14，故可用下式计算出汽车荷载冲击系数：
17、0 . 1 7 6 7 l n - 0 . 0 1 5 7 0 . 1 9 1 4 6 f 当车道数大于两车道时，应进行车道折减，三车道折减 22%，但折减后不得小于两车道的计算结果。分别计算两车道和三车道的布载，取最不利情况进行设计。 （ 2）计算主梁的荷载横向分布系数 1）跨中的荷载横向分布系数 mc 由于此桥在跨度内设有两道横隔梁，具有可靠的横向连贯性，承重结构的宽跨比为： B 15= =0.4 40.5l 34 ，所以采用刚性横梁法来绘制横向影响线和计算横向分布力系数 mc。 计算主梁的抗弯及抗扭惯性距 I 和 IT 抗弯惯性矩 I在前面已求得： 4I 0.37184m 对于 T型截面
18、，抗扭惯性矩可近似的按下式计算： 31TI iimi i tbc(2-1) 式中 bi， ti为相应的单个矩形截面的宽度和高度； 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 8 页 ci 为矩形截面抗扭刚度系数， )bt0 . 0 5 2 (bt0 . 6 3-131c 5i m为梁截面划分成单个矩形的个数 对于跨中截面，翼缘板的换算平均厚度 1 t ( 2 3 0 1 5 5 0 1 0 ) /2 3 0 1 7 . 1 7 c m 马蹄部分的换算平均厚度 3 t ( 2 5 3 8 ) /2 3 1 .5 c m IT的计算见表 2-2 表 2-2 IT的计算表 分块名称 bi/cm ti/c
19、m ti/bi ci IT/m4 翼缘板 250 17.17 0.07 0.3189 0.004038427 腹板 141.33 20 0.14 0.3036 0.003432707 马蹄 46 31.5 0.68 0.1921 0.002762518 0.010233651 计算抗扭修正系数 本设计主梁的间距相同，并将主梁近似看成等截面，则得： 2T1= GI l1+ EI B （ ） =1.028,取 G=0.425E;则21= = 0 . 9 4 20 . 4 2 5 E 0 . 0 1 0 2 3 3 6 5 1 3 41 + 1 . 0 2 8 E 0 . 3 7 1 8 4 1 5
20、 （ ） 按修正的刚性横梁法计算横向影响线竖坐标值 ij 6 211=+nijiiaaa 式中： n=6， 1 6.25am ， 2 3.75am ， 3 1.25am ， 4 1.25am ， 5 3.75am ，6 6.25am ， 6 2 2 2 2 21 2 1 .2 5 2 3 .7 5 2 6 .2 5 1 0 9 .3 7 5ii ， 计算 所得的 ij 值列于表 2-3 内 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 9 页 表 2-3 ij 的计算表 梁号 i1 i2 i3 i4 i5 i6 1 0.503 0.369 0.234 0.0994 -0.035 -0.170 2 0
21、.369 0.288 0.210 0.126 0.046 -0.035 3 0.234 0.210 0.180 0.153 0.126 0.099 计算横向分布系数：荷载横向分布系数的计算中包含了车道折减系数。按照最不利方式布载（如图 2-2），并按相应影响线坐标值计算横向分布系数。 三车道 1 ( 0 . 5 1 7 0 . 4 2 0 0 . 3 4 9 0 . 2 5 3 0 . 1 8 3 0 . 0 8 6 ) 0 . 7 8 0 . 7 052cqm 1号 2号 3号 4号 5号 6号图 2- 2 横向分 布系数计算图示（尺寸单位：cm）0.5170.4200.3490.2530.
22、1830.0860.016-0.082南京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 10 页 两车道 1 (0 . 5 1 7 0 . 4 2 0 0 . 3 4 9 0 . 2 5 3 ) 0 . 7 6 9 52cqm ， 故 0.7695cqm 2）支点截面的荷载横向分布系数 0m ：如下图 2-3 所示，按杠杆原理法绘制支点截面荷载横向分布影响线并进行布载， 1 号梁可变作用分布系数可以计算如下： 可变作用（汽车）： 0 1 (1 .1 0 0 .3 8 ) 0 .7 42qm 横向分布系数见表 2-4。 表 2-4 1 号梁可变作用横向分布系数 可变作用类型 mc m0 公路 -级 0.7695 0.74 （ 3） 车道荷载的取值 公路 -级车道荷载的均布荷载标准值 qk和集中荷载的标准值 Pk 分别为 10.5( )k kN mq 1号 2号 3号 4号 5号 6号1 号梁1.100.38图2-3 支点 截面荷载横向分布计算图式（尺寸单位：cm）
