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1、 第 0 页第 1 章 上部结构设计1.1 设计资料及构造布置1.1.1 设计资料（1）桥梁跨径和桥面宽度标准跨径：30m（墩中心距） ；计算跨径(正交、简支)：29.5m；主梁预制长度：29.5m；桥面净宽：11m=2 0.5m（护栏）+2 2m（人行道）+2 3.5m（行车道） 。（2）设计荷载公路级（qk=10.5kN/m；pk=275.2kN） ，人群荷载 3.0kN/m ，每侧栏杆、人行道重量的作用力分别为 1.6kN/m 和 3.5kN/m。（3）主要材料及工艺混凝土主梁及桥面铺装用 C50，栏杆用 C30。预应力钢筋采用 s15.2 钢绞线，每束 8 根，全梁配 3 束，fpk=
2、1860MPa。 普通钢筋直径大于和等于 18mm 的采用 HRB400 钢筋，按后张法施工工艺制作主梁，采用 84 的预埋波纹管和夹片锚具。（4）设计依据公路工程技术标准 （JTG B012003） ；公路桥涵设计通用规范 （JTG D602004） （简称通规 ） ；公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 （JTG D622004） （简称桥规 。（5）设计要点1）本设计按全预应力混凝土构件设计；2）结构重要性系数取 1.1；3）预应力钢束张拉控制应力值=0.75；conpkf4)计算混凝土收缩、徐变引起的预应力损失时传力锚固龄期为 7d；5)环境平均相对湿度 RH=85%；6）存梁时间
3、为 90d；第 1 页（6）基本计算数据名称项目符号单位数据混凝土立方强度弹性模量轴心抗压标准强度轴心抗拉标准强度轴心抗压设计强度轴心抗拉设计强度fcu,kEcfckftkfcdftdMPaMPaMPaMPaMPaMPa503.4510432.42.6522.41.83短暂状态容许压应力容许拉应力0.7fck0.7ftkMPaMPa20.721.757持久状态标准荷载组合容许压应力容许主压应力短期效应组合容许拉应力容许主拉应力0.5fck0.6fckst=0.85pc0.6ftkMPaMPaMPaMPa16.219.4401.59标准强度弹性模量抗拉准强度最大控制应力 conFpkEpFpd0
4、.75fpkMPaMPaMPaMPa18601.9510512601395s15.2钢绞线持久状态应力标准状态组合0.65fpkMPa1209材料重度钢筋混凝土沥青混凝土钢绞线123kN/m3kN/m3kN/m3262478.5钢束与混凝土的弹性模量比Ep无纲量5.651.1.2 横截面布置第 2 页（1）主梁间距与主梁片数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，故在许可的条件下应适当加宽 T 梁翼板。但标准设计主要为配合各种桥面宽度，使桥梁标准化而采用统一的主梁间距。钢筋混凝土和预应力混凝土装配式简支 T 形梁跨径从 16m 到 40m，主梁
5、间距均为1.87m(留 22cm 工作缝，T 梁上翼沿宽度为 165cm)。桥面净宽 11m 采用六片梁。如图 1.1：图 1.1 引桥横截面图（2）主梁跨中截面主要尺寸拟订主梁高度1预应力混凝土简支梁桥的主梁高度与其跨径之比通常在 1/151/25，通常随跨径增大而取较小值，随梁数减少而取较大值。当建筑高度不受限制时，增大梁高往往是较经济的方案。本设计中取用 210cm 的主梁高度是比较合适的。主梁截面细部尺寸2为了增强主梁间的横向连接刚度，除设置端横隔梁外，还设置 5 片中横隔梁，间距为 4 7.2m，共 5 片，采用开洞形式，厚度 21cm。T 型梁翼板厚度为15cm，翼板根部加到 30
6、cm 以抵抗翼缘根部较大弯矩。为了翼板与腹板连接和顺，在截面转角处设置圆角，以减小局部应力和便于脱模。 在预应力混凝土梁中腹板处因主拉力很小，腹板厚度一般由布置孔管的构行 车 道5050200700200人 行 道人 行 道第 3 页造决定，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。标准图的 T 梁腹板厚度均取 20cm，腹板高度 110cm。 马蹄尺寸基本由布置预应力钢束的需要来确定，实践表明马蹄面积占截面面积的 1020为合适。这里设置马蹄宽度为 40cm，高度 20cm。马蹄与腹板交接处做成 26斜坡的折线钝角，以较小局部应力。这样的配置，马蹄面积占总面积 10.
7、72，按上述布置，绘出预制梁跨中截面，如图 1.2 所示。图 1.2 引桥中梁、边梁跨中和支点截面图马蹄从距跨中 11.8m 处开始向支点逐渐抬高，在距梁端一倍梁高范围内（180cm）将腹板加厚到与马蹄同宽。变化点截面（腹板开始加厚区）到支点的距离为 270cm，变化长度 120cm。根据以上拟定，图 1.3 示出预制梁尺寸图。 图 1.3 引桥主梁半立面图（3）T 梁翼板有效宽度计算根据桥规4.2.2 条规定计算 T 梁翼缘有效宽度：2220横隔板中心线支座中心线150120118035153030.43000/2730720封锚段221602102040201722021040172160
8、21020402017220160401721602424242420821018121812181218 12第 4 页L/3=29.5/3= 9.83m(为计算跨径)；LS=1.87m (S 表示相邻两梁的平均间距)；(b+2bh+12hf),式中 b 为梁腹板宽度，bh为承托长度，这里 bh=0，hf为受压区翼缘悬出板的厚度，hf可取跨中截面翼板厚度的平均值，即 hf=（0.15+0.30）/2=0.225m,所以有（b+6hh+12hf）=0.20+6 0+12 0.225=2.9m；所以，受压翼缘的有效宽度取 bf=1.87m。（4）计算截面几何特性先计算梁跨中毛截面的几何特性，将主
9、梁跨中截面划分成五个规则图形的小单元，截面几何特性列表计算见表 1.1.1。然后计算梁支点毛截面的几何特性，将主梁跨中截面划分成翼板、三角承托、腹板三个规则图形的小单元，利用与计算跨中毛截面相同的方法处理，中梁支点截面几何特性。列表计算见表1.1.2，最后将两表汇总到表 1.1.3。表表 1.1.11.1.1 梁跨中截面几何特性计算表梁跨中截面几何特性计算表分块面 积iA2cm分块面积 形心至上 缘距离iycm分块面积对 上缘静矩iiiyAS 3cm分块面积的 自身惯矩iI4cmisiyydcm分块面积对 截面形心的 惯矩2 iixdAI 4cmxiIII4cm分块 名称123=1 2456=
10、1 527=4+6翼板上 部矩形28809259207776059.5910226788.2810252708.28翼板下 部三角16802236960336046.593646655.213650015腹板34401043577608480746-45.417093514.2615574260.24马蹄三 角200183.33366662222.22-114.7426330532635725.02马蹄80020016000026666.67-131.4113814870.4513841537.1290006173063346319.4545953895.66注：ys=SI/AI=617304
11、/9000=68.59 yx=210-68.59=141.41表表 1.1.21.1.2 梁支点截面几何特性计算表梁支点截面几何特性计算表第 5 页分块面 积iA2cm分块面积 形心至上 缘距离iycm分块面积对 上缘静矩iiiyAS 3cm分块面积的 自身惯矩iI4cmisiyydcm分块面积对截 面形心的惯矩2 iixdAI 4cmxiIII4cm分块 名称123=1 2456=1 527=4+6翼板28809259207776064.267376614.357423020.61 三角承托720139360864060.261392787.311398646.68腹板76801047910
12、4028115520-27.914672636.4515922636.451128082632024744303.74注：ys=SI/AI=826320/11280=73.26 yx=210-73.26=136.74表表 1.1.31.1.3 梁截面的几何特性梁截面的几何特性毛截面面积A(m2)抗弯惯矩I(m4)截面重心到梁顶距离Ys(m)跨中几何特性0.90.459530.3615支点几何特性0.92250.247440.7444(5)检验截面效率指数 以跨中截面为例：上核心距：ks=I/AIyx=45953895.66/(9000 141.41)=36.15cm下核心距：kx=I/AIys
13、=24183978.45/(9000 68.59)=74.44cm截面效率指数：=（ks+kx)/h=(36.5+74.44)/210=0.530.5根据设计经验，预应力混凝土 T 型梁在设计时，检验截面效率指标取 0.45 至0.55，且较大者亦较经济，上述计算表明，初拟的主梁跨中截面是合理的。1.21.2 主梁作用效应计算主梁作用效应计算主梁的作用效应计算包括永久作用效应和可变作用效应。根据梁跨结构纵、横截面的布置，计算可变作用下荷载横向分布系数，求各主梁控制截面（取跨中、四分点、距支点 h/2（h 为梁高）处及支点处四个截面）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
14、、短期组合和极限组合） 。第 6 页1.2.11.2.1 主梁内力计算主梁内力计算（1）恒载内力计算，恒载集度：1) 预制梁自重a、按跨中截面计，主梁的恒载：g1=0.9 26=23.4kN/mb、由于梁端腹板加宽所引起的恒载集度：g2=2 （0.1.128-0.9） (0.29+1.5+0.6) 26/29.5=0.926kN/mc、主梁的横隔梁内横隔梁体积为：（1.45 0.725-0.5 0.15 0.725-0.5 0.1 0.2） 0.21=0.2072m3端横隔梁体积为：（1.45 0.625-0.5 0.12+0.625) 0.21=0.1824m3g3=(3 0.2072+2
15、0.1824) 26/29.5=0.632kN/m2)第一期恒载边主梁的恒载集度：g1=g1+g2+g3=24.958kN/m中主梁的恒载集度：g2=g1+g2+2g3=25.59kN/m 1恒载内力计算恒载内力计算见表 2-3 表 2-3恒载内力（1 号梁）计算表 计算数据38.88lm221511.654lm21(1)()2aiMl g kNm1(1 2 )()2aiQlg kN项 目 1g跨中四分点变化点四分点变化点支点 0.50.250.05300.250.05300 1(1)20.1250.09380.02511(1 2 )20.250.4470.5第一期恒 载14.0931481.551111.76297.497102.176182.691204.353第 7 页1(/)g kN m38第二期恒 载2(/)gkN m3.983 418.71314.20284.077528.87751.63257.754恒载内力（中主梁）计算表 计算数据38.88lm221511.654lm21(1)()2aiMl g kNm1(1 2 )()2aiQlg kN项 目 1g跨中四分点变化点四分点变化点支点 0.50.250.05300.250.05300 1(1)20.1250.09380.02511(1 2 )20.250.4470.
