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1、90m跨简支梁桥设计计算书一、设计资料1. 概述该桥设计为简支梁桥，主桥全长90米，桥面宽10米，双向两车道。2设计标准设计荷载：公路-级，人群荷载3.0 kN/m2,每侧栏杆、人行道重量的作用力分别为1.52 kN/m和2.25 kN/m。1) 桥面布置：净7.0m(车行道)+21m（人行道）+20.5（栏杆）2) 航道等级：不通航3) 桥面纵坡：04) 桥面横坡：车行道：双向1.5；5) 标准跨经：30m（墩中心距离）3设计规范遵照中华人民共和国交通部部颁标准：1) 公路工程技术标准（JTG B01-2003）2) 公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2004）3) 公路钢筋混凝土及预应
2、力混凝土桥涵设计规范（JTG D62-2004）4) 公路桥涵地基与基础设计规范（JTJ024-85）5) 公路工程抗震设计规范（JTJ004-89）4.材料及工艺：混凝土：主梁C40，人行道、栏杆及桥面铺装用C30；预应力钢束：标准的mm1860钢绞线，每束由6根组成；普通钢筋：直径大于和等于12mm的采用16Mn钢或级热轧螺纹钢筋，直径小于12mm的均用级热轧光圆钢筋。钢板及角钢：制作锚头下支承垫板、支座垫板等均用普通As碳素钢，主梁间的联接用16Mn低合金结构钢板。按后张法工艺制作主梁，采用OVM15-6锚具和直径65mm抽拔橡胶管。5.基本计算数据（见表11） 表1-1名称项目符号单位
3、数值立方强度40弹性模量3.25104混凝土轴心抗压标准强度26.8抗拉标准强度2.4轴心抗压设计强度18.4抗拉设计强度1.65预施应力阶段极限压应力0.716.88极限拉应力0.71.51使用荷载作用阶段极限压应力0.513.4极限主拉应力0.81.92极限主压应力0.616.08钢绞线标准强度1860弹性模量1.95105抗拉设计强度1395最大控制应力con0.81116材料容量钢筋混凝土25.0混凝土24.0钢束与混凝土的弹性模量比值无量纲6.31考虑主梁混凝土达90%标准强度时，开始张拉预应力钢束。与分别表示钢束张拉时混凝土的抗压，抗拉标准强度，则:=0.9=24.12 MPa ；
4、=0.9=2.16 MPa二、设计方案比选桥梁设计一般遵循安全、实用、经济和美观原则，因地制宜选择合适的桥型，以期达到预期的经济和社会效益。综合考虑，在桥型选择方面还应遵循以下原则： 桥梁要既要保证交通的需要，又要充分考虑泄洪的需要。航运标准是一个基本标准，在技术上可行、经济合理的情况下，尽可能的为航运发展留有余地。桥梁结构造型优美、简单、轻巧，并能体现地域风格，与周围环境协调。方案力求结构安全可靠，具有特色，又要保证结构受力合理。施工方便，可行。根据需要采用新工艺、新技术、新材料。根据桥的地形、地质、水文条件和技术标准的要求，拟制出不同体系、不同材料且各具特色的并可能实现的若干个桥梁综合布置
5、图式，共提出了2个桥型图式。从总体布局、设计要求，受力性能，使用性能，施工，材料，美观，维护，估算造价与工期，地域性影响、技术经济等多方面考虑后，选出以下两个方案来作方案比选，方案比选表见表2-11.第一方案：简支梁桥6) 此方案的桥跨布置为330m，为预应力混凝土简支T梁。桥面为：净7.0m(车行道)+21m（人行道）+2（栏杆）。桥墩均采用双柱式圆形墩。参照手工图方案一 图2-12.第二方案：圬工拱桥此方案的桥跨布置为90m，圬工拱桥。参照手工图方案二 图2-2方案比选表 表2-1方案类别比较项目第一方案第二方案主跨桥型结构3x30m简支梁桥90m圬工拱桥桥跨 梁高2m根部3m；跨中1m桥
6、梁全长98m94m养护维修工作一般简单工期短长施工方案和难易程度预制安装，施工简单挂篮施工方法，一般，工程数量混凝土（）2291.23924.1钢筋（吨）76.86133.73比选结果优选可选三、结构构造设计1. 主梁尺寸拟定2. （1）主梁高度预应力混凝土简支梁桥的主梁高度与跨径之比通常在1/151/25之间，当建筑高度不受限制时，增大梁高往往上较经济的方案，因为增大梁高可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。综上所述，30m跨径的简支梁桥取用2m的主梁高度是较合适的。（2）主梁截面细部尺寸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
7、足主梁受弯时上翼板受压的强度要求。为使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内因主拉应力较小，其厚度一般由布置孔管的构造决定，同时从其本身的稳定条件出发，其厚度不宜小于其高度的1/15。则T梁腹板厚度均取15cm。马蹄尺寸基本由布置预应力钢束的需要确定，其面积占总面积的10%-20%为合适。考虑到主梁需配较多的钢束，将钢束按三层布置，每层排三束，同时根据公预规对钢束净距及预留管道的要求，初拟马蹄宽40cm，高度29cm。马蹄与腹板交接处做成45斜坡的折线钝角，以减小局部应力。如此布置的马蹄面积约占总面积的19%。跨中截面尺寸和端部截面尺寸见
8、图3-2。 跨中和端部截面图 图3-12.计算跨中截面几何特性 截面几何特性的计算采用分块计算的方式，计算过程和结果见表3-1。 跨中截面几何特性计算表 表3-1分块名称分块面积 Ai(c)到上缘距离 yi(cm)分块面积对上缘静矩 Si=Aiyidi=ys-yi分块面积对截面形心惯矩Ix=Aidi2I=Ii+Ix翼 板30007.5890092.0955625012592285.9899承托10.716.133274.879.2959.431433690.0847腹 板234093537240-23.90547455205763483.0941下 三 角15016721540-118.305
9、12001350886.1045马 蹄1160185.5264320-138.90581296.666714987154.52416660.7865274.834727499.7973注：截面形心距上缘距离ys=Si/Ai=72.1427上核心距 =40.8下核心距 =72.3截面效率指标 =0.5650.5则以上初拟跨中截面尺寸合理。3.横隔梁设置为了使在荷载作用处的主梁弯矩横向分布较均匀，同时也为减小对主梁设计起主要控制作用的跨中弯矩，故在桥跨共设置7道横隔梁，其间距为5m，厚度取为0.2m。横隔梁采用开洞形式，详见图3-2所示。四.主梁内力计算1.恒载内力计算（1）预制梁自重（一期恒载）
10、a.跨中等截面主梁恒载集度：0.666125.010/305.5508b.变截面恒载集度：（0.6661+ 1.0411）25.0/2 20/29.9614.2267C主梁横隔梁折算恒载集度：1.13130.2725.0/29.961.31985d.一期恒载：（2）二期恒载一侧栏杆： 1.52一侧人行道： 3.6桥面铺装： 0.5（0.08+0.15）72520.125将以上三项恒载均摊给5片梁，则：/56.073（3）恒载内力计算恒载内力计算见表4-1，计算图示见图4-1。 恒载内力（外梁）计算 表4-1计算数据=28.90 =835.21项 目g跨中四分点四分点支点0.50.250.250
11、0.1250.0940.250.5一期恒载23.67952472.1691859.0710171.0844342.1688二期恒载6.073634.0288476.789743.877471.9028恒载内力计算图示 图4-12.活载内力计算（1）冲击系数和车道折减系数 （2）计算主梁荷载横向分布系数跨中荷载横向分布系数本例桥跨内设五道横隔梁，承重结构长宽比为：按刚性横梁法来绘制横向影响线和计算横向分布系数。主梁抗扭惯矩计算分块图 图4-2a.计算主梁抗扭惯矩对于T形梁截面 式中：和单个矩形截面的宽度和厚度矩形截面抗扭刚度系数梁截面划分为单个矩形截面的个数对于跨中截面：翼缘板的换算平均厚度 1
12、5马蹄部分的换算平均厚度 29+12/235图1-5示出的计算图示，其计算表见表4-2。计算表 表4-2分块名称/翼缘板200150.13560.30492.0581腹板150150.10240.36541.8498马蹄40350.82500.16672.85896.7668系数是根据/值由姚玲森主编的桥梁工程表2-5-2查得。b.按刚性横梁法计算横向影响线竖坐标值：计算所得的值列于表4-3内。值计算表 表4-3梁号12345420-2-40.60.40.20-0.2-0.200.20.40.5877c.计算主梁横向分布系数1号主梁的横向影响线和最不利布载图式如图4-3所示。横向影响线计算图示 图4-3对于一号梁：汽车 人群荷载 0.6875（3）计算活载内力计算主梁活载弯矩时，采用全跨统一的横向分布系数，跨中和四分点剪力也按不变的计算（见图4-4和4-5）。1）车道荷载加载求活载内力计算公式为：式中：所求截面的弯矩或剪力车辆荷载的轴重延桥跨纵向与荷载位置对应的内力影响线坐标值。由规范查得：；则有：跨中： 1.15810.71（2707.225+7.87528.97.225/2）2279.831四分点： 1.15810.71（2706.419+7.8752
