毕业设计(论文)--绿园桥施工图设计.doc

目 录
摘 要 I
ABSTRACT. II
1 概述 1
1.1 工程概况 1
1.2 设计标准及规范 1
2 方案比选 2
2.1 桥梁设计原则 2
2.2 桥型方案比选 2
3 桥面几何特性 7
3.1 桥面总体布置 7
3.2空心板毛截面几何特性计算 9
4 作用效应计算 10
4.1 永久效应作用计算 10
4.2 基本可变作用效应计算 11
4.3 作用效应组合 18
5 钢筋设计 20
5.1 预应力钢筋设计 20
5.2普通钢筋数量的估算及布置 22
5.3换算截面几何特性计算 24
6空心板强度计算 25
6.1正截面强度计算 25
6.2斜截面强度计算 26
6.3箍筋设计 26
7 预应力损失计算 29
7.1预应力损失 29
7.2预应力损失组合 33
8 应力验算 33
8.1 短暂状态应力验算 33
8.2持久状况应力验算 34
8.3 正常使用极限状态应力验算 35
9 铰缝的抗剪强度验算 38
9.1 铰缝剪力影响线 38
9.2 作用在铰缝上的荷载计算 38
参考文献 41
致 谢 43

绿园桥施工图设计

摘 要：本设计为绿园桥施工图设计，此桥位于吉林省通江河上。起至桩号为K33+057～K33+183。设计的目的是为了缓解交通压力以及推动经济的发展。通过水文计算设计桥长为126米，经方案的比较认为采用6跨20米结构的预应力混凝土简支板桥较为合适。根据任务书中的要求—行车道宽度为11.0米，栏杆宽2x0.5考虑桥宽，设计为12块板，桥墩为钻孔灌注桩双柱式桥墩，桥面铺装上层为沥青混凝土，下层为水泥混凝土，经实地调查，该水电站库区地处高山峡谷区，山势挺拔，为较为典型的中高山地形地貌区。常水位69.5m。算例内容主要有方案比选、上部结构计算。
关键词：预应力；简支板

Dongjiang river bridge construction design

Zhanghongqin
(School of civil engineering,civil engineering,10 civil the class 1006,20103415231)
Abstract :This is the design for the Lvyuan river. The bridge is located in Jilin province. It plays an important role in the cross-strait economic exchanges and development. The pile number is from K33 + 057 to K33 + 183. Design through the calculation of hydrology bridge is 126 meters long and 6 across 20 meters, comparing the schemes considered that the structure of prestressed concrete simply supporting slab bridge is more appropriate. According to the requirements of the specification, traffic lane width is 11.0 m, the pavement 2 x0. 5 meters, the design for the 12 boards, bridge pier for double column pier bored piles, the top of the deck surfacing of asphalt concrete, the lower for the cement concrete. Through on-the-spot investigation, the hydropower station reservoir area is located in the mountain valley area, mountain tall and straight, is relatively typical alpine landform in the area , constant lever 2.5m . Without the requirements of navigation .The example content mainly include scheme selected, the upper structure calculation and support design, the lower structure calculation, construction organization and so on.
Key words: prestressing-pretensioning; Jian Zhi Ban; bored piles

II

xxxxxxxxxxxx

1 概述
1.1 工程概况
1．该桥设计车速为80Km/h，起至桩号约为K33+057～K33+183。桥梁位于直线上，桥面纵坡为+2%。经实地调查，该水电站库区地处高山峡谷区，山势挺拔，为较为典型的中高山地形地貌区，历年平均水位69.5m,无通航要求。上部结构为装配式预应力混凝土简支空心板桥。本桥上部结构采用先预制后张拉的施工形式。
2．当地建筑材料情况
桥梁附近有充足的木材，水泥，钢材市场可供。
3．气象情况
查阅吉林省当地气象资料。
1.2 设计标准及规范
1.2.1 设计标准
（1）跨径：预制板标准跨径：；
计算跨径：；板长：19.96；
（2）桥面净空：净11.0+2×0.5；
（3）设计荷载：公路—Ⅰ级；
（4）材料：预应力钢筋1×7束直径15.2mm；
非预应力钢筋采用HRB335和R235；
空心板混凝土采用C50，铰缝为C50细集料混凝土
桥面铺装采用C50沥青混凝土
栏杆及人行道板为C25混凝土
1.2.2 设计规范
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力混凝土桥涵设计规范（JTG D62—2004）
4）公路圬工桥涵设计规范（JTG D61—2005）
5）公路工程预算定额
6）公路桥涵施工技术规范(JTJ 041—2000)
7）公路桥梁板式橡胶支座
8）邢奋歧.公路工程投资、估算与概预算编制示例
9）张树仁.钢筋混凝土及预应力混凝土桥梁结构设计原理
10) 公路桥涵地基与基础设计规范(JTJ 024-85)
11）郑益民.桥梁工程CAD.清华大学出版社.2006.5
12) 肖汝诚.桥梁结构分析及程序系统.2002

2 方案比选
2.1 桥梁设计原则
桥梁设计基本原则主要是适用经济安全美观可持续性，即5E原则。
一座桥梁首先应满足其基本功能，就是连接由于天然沟壑屏障隔断的路线，连接两岸保证车辆人群的通畅安全。长远来说，还要满足未来交通流量的增长。随着经济的发展科技的迅猛进步，人类建造桥梁不在只是满足其基本的要求。更加注重其舒适安全性能，要控制桥梁的竖向与横向振幅，避免车辆在桥上出项超过要求的震动或者冲击。这就要求桥跨结构及部分构件，在制造、运输、安装和使用过程中应具有足够的强度、刚度、稳定性和耐久性。经济性原则一般应占首位，经济性应综合考虑发展远景及将来的养护和维修等费用。建成的桥梁应保证使用年限，并便于检查和维修。有的桥型还应该满足美观的要求，给人视觉上的美感。
2.2 桥型方案比选
2.2.1 方案初选（拟定桥型图式）
根据桥梁设计原则，从安全、功能、经济、美观、施工、占地与工期等多方面比选，初步确定梁桥、拱桥、刚架桥三种桥梁形式，见图2.1。
2.2.2 编制方案
编制方案的目的在于提供各个中选图式的经济指标，以便经过相互比较，科学的从中选定最佳方案。这些指标包括：（钢、木、水泥，简称三材）用量、劳动力（包括专业技术工种）数量、全桥总造价（分上、下部结构列出）、工期、养护费用、运营条件、有无困难工程、是否需要特种机具、美观等。为了获得上述的前三项指标，通常可以充分利用已有资料或通过一些简便的近似验算，对每一方案拟定结构主要尺寸，并计算主要工程数量。有了工程数量，乘以相应的材料和劳动定额以及扩大单价，就不难得出每个方案所需的材料和劳动力数量，并估算全桥造价。其他的一些问题，虽难得到数量指标，也应进行适当的概略评价。
方案一、预应力混凝土空心板桥

方案二、120m上承式拱桥

方案三、刚架桥

图2.1 拟定桥型图
1.方案一
方案采用等截面预应力混凝土空心板结构，上部结构为装配式预应力空心板,下部结构为双柱式墩，桩基础，轻型薄壁桥台。
(1)方案一桥型的技术指标：
荷载等级：公路-I级
桥面宽度：桥面全宽12m，11+2×0.5m
桥孔布置：6x20，桥梁全长126m
桥梁结构：采用分离式结构，上部采用预应力混凝土空心板，下部结构采用单排双柱式桥墩
(2)方案一桥型的受力特点：
方案一的桥梁结构在垂直荷载的作用下，其支座产生竖直反力，而无水平推力，而且能够承受较大的负弯矩，预应力混凝土简支梁桥受力明确，理论计算较简单，设计和施工的方法日臻完善和成熟。
(3)方案一桥型的主要特征：预应力混凝土梁式桥具有以下主要特征：
①混凝土材料以砂、石为主，可就地取材，成本较低；
②结构造型灵活，可模性好，可根据使用要求浇铸成各种形状的结构；
③结构的耐久性和耐火性较好，建成后维修费用较少；
④结构的整体性好，刚度较大，变形较小；
⑤可采用预制方式建造，将桥梁的构件标准化，进而实现工业化生产；
⑥结构自重较大，自重耗掉大部分材料的强度，因而大大限制其跨越能力；
⑦预应力混凝土梁式桥可有效利用高强度材料，并明显降低自重所占全部设计荷载的比重，既节省材料、增大其跨越能力，又提高其抗裂和抗疲劳的能力；
⑧预应力混凝土梁式桥所采用的预应力技术为桥梁装配式结构提供了最有效的拼装手段，通过施加纵向、横向预应力，使装配式结构集成整体，进一步扩大了装配式结构的应用范围；
⑨预应力混凝土梁桥可充分利用材料可塑性的特点，在建筑上有丰富多彩的表现潜力，更易达到与周围环境相协调的简洁而美观的型式，实现经济性和美观的统一。
(4)方案一桥型横截面和桥墩的比选
桥梁截面形式考虑了空心板截面、T型梁截面、I型组合梁等可采用的梁型。
①T型梁截面
简支组合箱梁结构整体性强，适应性强，但从桥下看,景观效果稍差。从预制厂到工地的运输要求相对较低，运输费用较低，但桥面板需现浇施工,增加现场作业量，工期也相应延长，且存在着后期维修养护工作量大的缺点。
② 空心板截面
结构受力明确，设计及施工经验成熟，跨越能力大，结构整体性强，抗扭刚度大，适应性强。箱梁预制吊装，铺预制板，重量轻。从预制厂到工地的运输要求相对较低，运输费用较低。施工进度较快。
③ I型梁截面
I型梁形状简单，施工方便，建筑高度小，施工可采用预制吊装的方法，施工进度较快。但是该方案整体稳定性不好，由于梁底部呈网状,景观效果差。同时，其帽梁较其它梁型长，设计时其帽梁也须设计成预应力钢筋混凝土帽梁，且工字型预制件在制作方面也较繁琐。
相比之下，T型简支梁结构整体性强，抗扭刚度大，适应性强。该方案采用先简支安装，然后再浇铸混凝土，待混凝土强度达到95%后再行张拉钢筋。可全线同步施工，施工期间工期不受控制,对桥下道路交通影响小。从预制厂到工地的运输要求相对较低，运输费用较低。前沿全桥纵向箱梁的外轮廓保持不变，这就保证了桥型的美观. 且单个箱型梁抗扭刚度大，整体受力和动力稳定性能好，外观简洁，适应性强，在直线、曲线、折返线及过渡线等区间段均可采用，且施工技术成熟，造价适中。而且T型截面具有可靠的强度、刚度以及抗裂性能。此种桥梁技术先进，工期短，工艺要求比较严格，所需要设备较少，占用施工场地少，属于静定结构，受力较好，适用范围大。
桥墩类型有重力式实体桥墩、空心桥墩、柱式桥墩、轻型桥墩和拼装式桥墩。
①重力式实体桥墩
由于重力式桥墩一般用混凝土或片石混凝土砌筑，截面尺寸及体积较大，外形粗壮，所以不选此方案。
②空心桥墩
空心桥墩适用于桥长而谷深的桥梁，这样可减少很大的圬工。对于本桥地质不适合，不选此方案。
③柱式桥墩
由于这种桥墩既可以减轻墩身重量、节省圬工材料，又比较美观、结构轻巧，桥下通视情况良好，适合本桥情况，所以选此方案。
④轻型桥墩
由于轻型桥墩适用于小跨度、低墩以及三孔以下（全桥长不大于20m）的公路桥梁。在此地质不良地段、路基稳定不能保证，不宜采用轻型桥墩。
⑤拼装式桥墩
因为拼装式桥墩适用于交通较为方便、同类桥墩数量多的长大干线中的中小跨度桥梁工点，所以不适合此地质之下的混凝土工型组合梁桥。
综合考虑以上各种桥墩特点，结合连续梁桥的地质资料可确定，柱式桥墩是最合适本桥型的墩型，与本桥的要求相吻合。所以选择双柱式桥墩[14]。
2.方案二
(1)方案二桥型的技术指标：
荷载等级：公路-Ⅰ级
桥面宽度：桥面全宽12m，11+2×0.5m
桥孔布置：单跨计算跨径120m，计算矢高10.5m上承式拱桥桥，桥梁全长126m
桥梁结构：采用分离式结构，上部采用钢筋混凝土箱型拱肋，下部结构采用重力式桥台
(2)方案二桥型的受力特点：
该桥的主要承重结构是拱圈和或拱肋。这种结构在竖向荷载作用下，桥墩或桥台将承受水平推力。同时，水平推力也将显著抵消荷载所引起的在拱圈（或拱肋）内的弯矩作用。因此，与同跨径的梁桥相比，拱的弯矩和变形要小得多，但其下部结构和地基必须受住很大的水平推力。
(3)方案二桥型的主要特征：
①跨越能力较大；
②能充分就地取材，与混凝土梁式桥相比，可以节省大量的钢材和水泥；
③耐久性能好，维修，养护费用少，外形美观，构造较简单；
④自重较大，相应的水平推力也较大，增加了下部结构的工程量，当采用无铰拱时，对地基要求高；
⑤与梁桥相比，上承式拱桥的建筑高度较高使桥面标高提高，使两岸接线长度增长，或者使桥面纵坡增大，既增加了造价有对行车不利。
3.方案三
该方案采用斜腿式刚架桥结构，主梁与斜腿均采用箱形截面，且在斜腿基脚之间采用固结构造，整个结构在钢拱架和万能杆件组拼成的钢桁梁支架上就地浇注混凝土，然后张拉钢束。
(1)方案三桥型的设计资料：
荷载等级：公路-I级
桥面宽度：桥面全宽12m，11+2×0.5m
桥孔布置：桥梁全长126m
桥梁结构：采用分离式结构，主梁与斜腿均采用箱形截面，且在斜腿基脚之间采用固结构造
(2)方案三桥型的受力特点：
该桥型主要承重结构是梁和立柱整体结合在一起的刚架结构，梁和柱的连接处有很大的刚性。在竖向荷载作用下，梁部主要受弯，而在柱角处也具有水平反力，其受力状态介于梁桥和拱桥之间。
(3)方案三桥型的主要特征：
①主梁的恒重和车辆荷载都是通过主梁与斜腿相交处的横隔板，再经过斜腿传至地基上。这样的单隔板或承三角形的隔板将使此处梁截面产生较大的负弯矩峰值，使得通过此截面的预应力钢筋十分密集，在构造布置上比较复杂。
②预应力、徐变、收缩、温度变化以及基础变位等因素都会使斜腿刚架桥产生次内力，受力分析上也相对较复杂。
③该方案的斜腿与地面水平线的夹角为36°，使施工难度增加。
2.2.3技术经济比较和最佳方案的比选
设计方案的评价和比较，是要全面考虑上述各种指标，综合分析每一方案的优缺点，最后选定一个符合当前条件的最佳推荐方案。有时，占优势的方案还可吸取其它方案的优点进一步加以改善，如果改动较多时，甚至最后中选的方案可能是集聚各方案长处的另一新方案。
方案比选
1.适用性
方案一
(1)与航道适应性好，通航净空大，防撞要求底；(2)河床压缩少，有利汛期泄洪；(3)伸缩缝较少，整体性较好。
方案二
(1)与航道适应性好，通航净空大，防撞要求底；(2)河床压缩多，对汛期泄洪不利；(3)伸缩缝较多，整体性不好。
方案三
(1)与航道适应性好，通航净空大，防撞要求底；(2)河床压缩多，汛期泄洪能力较差；(3)受力合理，跨越能力大。
2.经济性
方案一、造价一般；方案二、造价较高；方案三、造价一般。
3.安全性
方案一
(1)主梁采用预制Ｔ形梁，可工厂化预制施工，施工方便质量可靠，工期有保障；(2)下部结构受力和构造简单，并能节省材料，加之它具有变形和缓，伸缩缝少，刚度大，行车平稳，超载能力大；(3)结构整体性好，刚度大，具有良好的动力特性以及减震降噪作用，使行车平稳舒适，后期的维修养护工作较少。
方案二
(1)拱桥跨度适中，拱肋采用箱形截面，刚度较大，施工安全；(2)结构的耐久性和耐火性较好，建成后维修费用较少；(3)分段多，不但施工工序较多，接头工作量较大，而且也增加了拱肋的稳定性控制和拱轴线调整的困难。
方案三
(1)连续刚构桥施工难度较大，工期较长；(2)上部结采用悬臂施工，预制板，可工厂化预制施工，吊装拼接完成，质量可靠，工期有保障，但需要预制场与吊装设备，且工序复杂；(3)主桥后期营运养护费用少，行车平顺舒适。
4.美观性
方案一、桥形美观，与周围环境协调较好；
方案二、跨径较大，桥墩笨重，耗费圬工，影响桥型美观；
方案三、桥梁线形简洁明快，与周围环境协调较好。
目前我国中小型桥梁一般考虑简支梁和连续梁结构形式。简支梁结构与同等跨度的拱桥和刚架桥相比，可以降低梁高，节省工程数量，有利于争取桥下净空，并改善景观；而其结构刚度大，具有良好的动力特性以及减震降噪作用，使行车平稳舒适，后期的维修养护工作也较少。

3 桥面几何特性
3.1 桥面总体布置
3.1.1桥面总体布置
预制板标准跨径：； 计算跨径：； 板长：19.96m；
桥面净空：11+2×0.5=12m； 设计荷载：公路—Ⅰ级；
3.1.2构造型式及尺寸选定
由桥面净宽知，全桥采用12块C50的预制混凝土空心板，每块空心板宽，高84cm，全长1960cm,采用先张法施工工艺。C50混凝土空心板，。全桥空心板横截面布置如图3.2，每块空心板截面尺寸及构造尺寸见图3.3。
图 3.1 桥梁半立面示意图（尺寸单位：）

图 3.2 桥面横断面（尺寸单位：）

3.3 空心板截面尺寸构造（尺寸单位：）
3.2空心板毛截面几何特性计算
0毛截面面积

毛截面重心位置
全截面对高度处的静矩：
S1/2板高=
=3106.73；

铰缝的面积：

毛截面重心对高处的距离：
（向下移）
铰缝重心对板高处距离：

空心板毛截面对中心轴的惯性矩

图 3.4 计算的空心板截面简化图（单位：）
空心板毛截面对其重心轴的惯性矩为：

=3.551025×10104
4 作用效应计算
4.1 永久效应作用计算
空心板效应作用计算（第一阶段结构自重）：

桥面系自重(第二阶段结构自重)：
栏杆重力，参照其他桥梁设计资料，单侧重力取，桥面铺装采用等厚度沥青混凝土。参照已建桥梁取（1.45+1.25）x2=5.4kN/m
则全桥宽铺装每延米总重为：；
厚的C50防水混凝土重：；
上述自重效应是在各空心板形成整体后，再加上板桥上的，为了使计算方便近似按各板平均分担重力效应，则每块空心板分摊到的每延米桥面的重力为：

铰缝重力（第二阶段结构自重）：

恒载内力计算

由此计算出简支空心板永久作用（自重）效应，计算结果见表4.1。
表格4.1 永久作用效应汇总表
项目

荷载种类

作用

计算跨径

作用效应

作用效应
跨中
跨
支点
跨

跨中
一期恒载
12.4
19.6
595.45
446.59
121.52
60.76
0
二期恒载
6.24
19.6
299.64
224.73
61.15
30.58
0
恒载合计
18.64
19.6
895.09
671.32
182.67
91.34
0
4.2 基本可变作用效应计算
本设计采用公路—I级汽车荷载，由车道荷载及车辆荷载组成。

计算剪力时，集中荷载标准值应乘以1.2的系数，即：

按《桥规》车道荷载的均布荷载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于影响线中一个最大影响峰值处。其中双车道荷载横向折减系数取。
4.2.1汽车荷载横向分布系数计算
空心板跨中和的横向分布系数按铰接板法计算，支点处按杠杆原理法计算，支点至之间的荷载横向分布系数按直线内插法求得。
（1）、跨中和处横向分布系数计算
首先计算空心板的刚度系数

I=Ih=3.551025×1064； b=100； =19.6×102；
IT——空心板截面的抗扭刚度（空心板截面构造简化如下图4.2）

各板荷载横向分布系数计算如下（参见图4.1）：

图 4.1 各板横向分布影响线及横向最不利布载图（尺寸单位：）

1号板：

两行汽车：
（0.164+0.109+0.0.079+0.054）=0.203
2号板：
两行汽车：
（0.163+0.116+.086+.058）=0.22835
3号板：
两行汽车：
（0.1465+0.129+0.097+0.065）=0.22517
4号板：
两行汽车：
（0.131+0.122+0.095+0.0066）=0.21725
5号板：
两行汽车：
（0.112+0.131+0.113+0.085）=0.21323
6号板：
两行汽车：
（0.082+0.0.088+0.120+0.082）=0.20883
因为1号至6号板与7号至12号板对称，只需由程序分别计算出1号至6号板的横向分布影响线，并按最不利位置布载，求得两车道情况下各板横向分布系数，计算结果汇总于表4.3。

图4.2 计算的空心板截面简化图（尺寸单位：cm）
表4-2 各板可变作用横向分布影响线坐标表

1号板
2号板
3号板
4号板
5号板
6号板
1号板
0.1881
0.1615
0.1307
0.1061
0.0965
0.071
2号板
0.1615
0.1396
0.1369
0.1111
0.0906
0.0744
3号板
0.1307
0.1377
0.1377
0.1214
0.099
0.0813
4号板
0.1061
0.1214
0.1214
0.1256
0.1121
0.092
5号板
0.0865
0.099
0.099
0.1121
0.1186
0.1071
6号板
0.071
0.0813
0.0813
0.092
0.1071
0.1154
7号板
0.0589
0.0674
0.0674
0.0763
0.0888
0.1056
8号板
0.0496
0.0567
0.0567
0.0642
0.0748
0.0888
9号板
0.0426
0.0487
0.0487
0.0552
0.0642
0.0763
10号板
0.0376
0.0431
0.0431
0.0487
0.0567
0.0674
11号板
0.0344
0.0394
0.0394
0.0446
0.0519
0.0617
12号板
0.0329
0.0376
0.0376
0.0426
0.0496
0.0589

表4.3 各板可变作用横向分布系数汇总表

1号板
2号板
3号板
4号板
5号板
6号板
跨中_m汽_max
0.22933
0.22835
0.22517
0.21725
0.21323
0.20883
跨中_车辆位置
1.5
1.5
1.5
1.5
1.5
3.05
跨中_车辆列数
2
2
2
2
2
2
人群位置
左右
左右
左右
左右
左右
左右

由表4.3可见，分两行行车时3（或9）号板最不利。为设计和施工方便，各空心板设计成统一规格，同时考虑到人群荷载与汽车荷载效应组合，因此跨中与/4处的荷载横向分布系数：
（2）支点处的可变作用横向分布系数计算（杠杆原理法）
2号板：， ；
3号板：， ；
4号板：， ；
5号板：，
6号板：，
（3）、支点到处荷载横向分布系数
按直线内插法求得。空心板的荷载横向分布系数汇总于表4.4。
表格 4.4 空心板的荷载横向分布系数汇总表
荷 载 位 置
荷 载 种 类
跨中及处
支点
汽车荷载
0.218
0.500

4.2.3活载内力计算
（1）、均布荷载和内力影响线面积计算
表格 4.2 均布荷载和内力影响线面积计算
类型
截面
公路—Ⅰ级均布荷载（kN/m）
影响线面积
（㎡或m）
影响线
图式

10.5

l/4

10.5

1/2
1/2

10.5
3/32=36.015

3l/16

10.5

3/4

l/4

10.5

1

（2）、计算汽车荷载冲击系数
《桥规》规定汽车荷载的冲击系数的冲击力标准值为汽车荷载标准值乘以冲击系数。按结构基频的不同而不同。

式中：——结构计算跨径；
——结构材料的弹性模量；
——结构跨中截面的截面惯矩；
——结构跨中处的单位长度质量；
——结构跨中处每延米结构重力。
其中 ，，，，
C50混凝土E取3.45×1010N/
自振基频： 1.5HzHz
则（1+）=1.1943
（3）、跨中弯矩,跨中剪力计算
由于双车道不折减，故，计算如下表：
（不计冲击效应时）
S汽= ，S人=
表4.6 跨中弯矩与剪力组合表

截面
荷载
类型
或qr
（kN/m）
PK
（kN）
（1+）
mc

S（kN·m或kN）
Si
S

公路Ⅰ级
10.5
238.40
1.1943
0.218
48.02
131.7
435.84
/4=4.9
304.14

公路Ⅰ级
10.5
286.08
1.1943
0.218
2.45
6.69
43.93
0.5
37.24
S汽=
S人=
（4）跨的弯矩与剪力 （双车道不折减）
表3.7 /4跨弯矩与剪力组合表

截面
荷载
类型
或qr（kN/m）
PK
（kN）
（1+）
mc

S（kN·m或kN）
Si
S
Ml/4
公路Ⅰ级
10.5
238.4
1.1943
0.218
36.015
98.46
326.56
3/16
=3.675
228.1
人群
2.25
——
——
0.128
36.015
10.37
Ql/4
公路Ⅰ级
10.5
286.08
1.1943
0.218
5.513
15.07
70.93
0.75
55.86
人群
2.25
——
——
0.128
5.513
1.59

（5）、支点的剪力

图 5.4 支点剪力计算简图
两行车道荷载
横向分布系数变化的区段的长度：
m变化区荷载重心处的内力影响线坐标为：

=1.1943×1×0.5×286.08×1.0=171.19kN
公路I级QO=34.74+171.19=205.93 kN
2）支点截面人群荷载最大剪力

4.3 作用效应组合
按《桥规》公路桥涵设计应按承载力极限状态和正常使用极限状态进行效应组合，
并用于不同的计算项目。
4.3.1按承载能力极限状态组合
表格 4.8 承载能力极限状态组合
序
号
荷 载
类 型
弯矩
剪力
支点
截面
跨中
支点
截面
跨中
①
结构自重
0
671.32
895.09
182.67
91.34
0
②
汽车荷载
0
326.52
435.41
171.19
70.93
43.93
③

0
805.58
1074.11
219.2
109.61
0
④

0
457.18
609.57
205.43
99.30
61.50
⑤
Sud=④+③
0
1274.37
1699.17
427.95
210.69
62.3

式中：——效应组合设计值；
——永久作用效应标准值；
——汽车荷载效应的标准值；
4.3.2正常使用状态效应组合
作用长期效应组合：

式中：——作用长期效应组合设计值；
——不计冲击的汽车荷载效应标准值；
其它各符号意义见上面说明。
表格 4.9正常使用状态长期效应组合
序
号
荷 载
类 型
弯矩
剪力
支点
截面
跨中
支点
截面
跨中
①
结构自重
0
671.32
895.09
182.67
91.34
0
②
汽车荷载
0
326.52
435.41
171.19
70.93
43.93
③
0.4×②
0
130.62
174.16
68.47
28.37
17.57
④
=①+②+③
0
806.09
1074.78
252.42
120.35
17.85

表格 4.10 正常使用状态短期效应组合
序
号
荷 载
类 型
弯矩
剪力
支点
截面
跨中
支点
截面
跨中
①
结构自重
0
671.32
895.09
182.67
91.34
0
②
汽车荷载
0
326.52
435.41
171.19
70.93
43.93
③

0
228.59
304.79
119.83
49.65
30.75
④
=①+③+②
0
910.28
1213.71
305.49
142.58
31.46

作用短期效应组合：

式中：——作用短期效应组合设计值；
其它各符号意义见上面说明。

表格4.11 标准值效应组合
序
号
荷 载
类 型
弯矩
剪力
支点
截面
跨中
支点
截面
跨中
①
结构自重
0
671.32
895.09
182.67
91.34
0
②
汽车荷载计u
0
326.52
435.41
171.19
70.93
43.93
③
=①+②
0
1008.25
1344.33
356.85
163.86
44.64

5 钢筋设计
5.1 预应力钢筋设计
5.1.1 预应力钢筋截面积的估算
本桥采用先张法预应力混凝土空心板形式。设计时要满足不同设计状况下规范规定的控制条件要求，例如承载力、抗裂性、裂缝宽度、变形及应力等要求。在这些控制条件中，最重要的是满足结构在正常使用极限状态下的使用性能要求和保证结构在达到承载能力极限状态时具有一定的安全冗余。因此，预应力混凝土桥梁设计时，一般情况下，首先根据结构在正常使用极限状态正截面抗裂性或裂缝宽度限值确定预应力钢筋的数量，在由构件的承载能力极限状态要求确定普通钢筋的数量。本设计以部分预应力A类构件设计，首先按正常使用极限状态正截面抗裂性确定有效预加力。
按《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》 JTG D62-2004的6.3.1条，A类预应力混凝土构件正截面抗裂性是控制混凝土的法向拉应力，并符合以下条件：
在短期效应组合的作用下，应满足要求。
式中：——在短期效应组合作用下，构件抗裂性验算边缘混凝土的法向拉应力。
在初步设计时，可按公式近似计算：

式中：——构件毛截面面积及毛截面受拉边缘的弹性抵抗矩；
——预应力钢筋对毛截面重心轴的偏心距。
代入即可得到满足部分预应力A类构件正截面抗裂性要求所需的有效预加力为：

式中：——混凝土抗拉强度标准值。
本桥预应力空心板采用C50，=2.65MPa。由表4-11得 ，空心板毛截面的换算面积：

设，则，代入得：

则所需的预应力钢筋截面面积为：

式中：——预应力钢筋的张拉控制应力；
——全部预应力损失值，按张拉控制应力的20%计算。
本桥采用股钢绞线作为预应力钢筋，直径15.2，公称截面面积139，，。
按照《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》，取，预应力损失总和按20%张拉控制应力来估算，则：

采用14根，15.2钢绞线，单根钢绞线公称面积为139，。
5.1.2预应力钢筋的布置
先张法预应应力钢筋的构造布置应满足《公预规》的要求，取预应力钢筋净保护层为3㎝，得钢筋重心离板底边缘距离为：㎝，取4cm。14根钢铰线在板横截面中呈不均匀分布，预应力钢筋在截面中的分布见下图：

图 5.1 空心板截面预应力钢筋布置（尺寸单位：）

5.2普通钢筋数量的估算及布置
在预应力钢筋数量确定之后，可由正截面承载力极限状态要求的条件来确定普通钢筋的数量，暂不考虑在受压区配置预应力钢筋，也不考虑普通钢筋的影响。为了简化计算将空心板截面换算成等效的工字型截面来考虑，“等效”即：两截面的面积、惯性矩、和中心高度相同。
换算成工字型截面时，由：

得

把代入，
求得：，。
则得等效工字形截面的上翼缘板厚度：

得等效工字形截面的下翼缘板厚度：

得等效工字形截面的肋板厚度：

等效工字形截面尺寸见下图图5.2

图5.2 空心板换算等效工字型截面（尺寸单位：cm）
设预应力钢筋布置在空心板下部一排，空心板跨中截面，并假定预应力钢筋重心距下板边缘距离为，取，则板的有效高度。
估算普通钢筋时，可先假定，则由下列可求得受压区的高度，根据公式：

由《公预规》可得：，，，，代入上式：

解得：
，且。
说明中和轴在翼缘板内，可由下式求的普通钢筋面积为：

拟采用，
按《公预规》，，
普通钢筋514布置在空心板下缘一排（截面受拉边缘），沿空心板跨长直线布置，钢筋重心至板下缘处，即。