1.1概述 桥位河段为老莱河，是嫩江东岸二级支流，全长115 公里，流域面积670 平方公 里，平原河流，坡降平缓。桥位附近河道基本顺直，河床稳定。河床土质由表至下为 亚粘土和亚砂土。 由于桥址附近的水文站建立时间不长，不具有该河段的长期系列观测资料。经在 东安河段多次调查访问，拟定出设计水位，可以作为本次设计阶段确定东安河桥的设 计洪水流量及其相应的流速等水文要素的主要依据。 气候属中温带大陆性季风气候，四季分明，冬长夏短。1 月平均气温-23.6，7 月平均气温 21.3，年平均气温 0.7，无霜区 125 天，标准冻深 2.2m，年降水量 450.8mm。畅流期内 4-5 月份水位较低，汛期为 月。春季的流冰易造成对桥梁下部结构的破坏，对流冰期的施工也会产生较大的不利影响 1.2 技术标准和技术规范 1、《公路工程技术标准》 (JTG B01-2003) 2、《公路桥涵设计通用规范》 (JTJ D60-2004) 3、《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》 (JTJ D62-2004) 4、《公路桥涵地基与基础设计规范》 (JTGD 63-2007) 5、《公路桥涵施工技术规范》 (JTJ041-2000) 6、现行标准图 1.3 技术指标 1.3.1 桥面净空 净9+21.5m 1.3.2 设计荷载 汽车荷载 公路-级 人群荷载 3.0kN/m 1.3.3设计水位 H=121.3m 1.3.4 计算要求 设计流量确定桥长 确定桥面最低标高 上部结构内力计算 下部结构计算 1.3.5 主要材料 1、预应力钢束 预应力钢束采用17 型钢绞线,其强度指标为: 抗拉强度标准值 pk =1860Mpa抗拉强度设计值 pd =1260Mpa弹性模量 10Mpa 2、非预应力钢筋 (1)纵向抗拉普通钢筋采用HRB400 钢筋,其强度指标为: 抗拉强度标准值: sk =400Mpa抗拉强度设计值: sd =330Mpa弹性模量: 10Mpa 相对界限受压区高度: =0.53(2)箍筋及构造筋采用HRB335 钢筋,其强度指标为: 抗拉强度标准值: sk =335Mpa抗拉强度设计值: sd =280Mpa弹性模量: 10Mpa 3、混凝土 主梁采用C50 混凝土 抗压强度标准值 ck =32.4MPa抗压强度设计值 cd =22.4MPa抗拉强度标准值 tk =2.65MPa抗拉强度设计值 td =1.83MPa弹性模量 10MPa 1.4 结构形式 下部采用柱式墩台，钻孔灌注桩，支座采用板式橡胶支座和四氯乙烯滑板式支座。1.5 上部结构说明书 1.5.1 技术标准 标准跨径 40m 计算跨径 39.00m 主梁全长 39.96m 支点距梁端 0.48m 2.20m1.5.2 设计要求 1、为减轻主梁的安装重量，增强桥梁的整体性，在预制T 梁上设700mm的湿接 设计构件尺寸按规范图。3、对内梁各截面进行验算。 1.5.3 施工工艺 按后张法施工工艺制作主梁，采用金属波纹管制孔。 1.5.4 施工要点 1、支架模板，保证工程构造物的形状，尺寸及各部分相互间位置的正确性。 2、预应力钢束采用超张拉，严格按规程操作。 3、管道或成孔要个保证质量，保证孔道畅通。 4、保证混凝土质量。 1.6 下部结构说明书 1.6.1 质量标准 1、灌注桩用的原材料和混凝土强度必须符合设计要求和施工规范的规定。 2、成孔深度必须符合设计要求。 3、实际浇注混凝土不得小于计算体积。 4、灌注后的桩顶标高必须符合设计要求。 1.6.2 施工注意事项 水文计算2.1 原始资料 2.1.1 水文资料 河床土质为沙性土，平均粒径为3mm，属细砾。河槽宽 109m ，无河滩。设计水位 =121.3m，最大水深max 7m 设计水位121.3m合心屯桥河床断面图 本图尺寸单位为m B05-55亚粘土 亚砂土 图2.1 河床地质剖面图 2.1.2 设计流量 已知设计水位 =121.3m，由谢才-曼宁公式计算设计流速，进而计算设计流量。 2.2 水文计算 2.2.1 设计流量的计算 利用谢才-曼宁公式:v 表2.1河流横断面计算表 类型 河床标高 平均水深 水面 宽度 过水 面积 累计 面积 水力半径 断面 流速 断面 流量 累计 流量 K1+000121.30 0.00 0.00 0.00 2.50 21.00 52.50 21.59 2.43 1.45 76.13 21.00 116.30 5.00 52.50 76.13 5.25 9.00 47.25 9.01 5.24 2.41 113.87 30.00 115.80 5.50 99.75 190.00 6.00 17.00 102.00 17.03 6.00 2.64 269.28 47.00 114.80 6.50 201.75 459.28 6.75 25.00 168.75 25.00 6.75 2.86 482.63 72.00 114.30 7.00 370.50 941.91 6.50 17.00 110.50 17.03 6.49 2.78 307.19 89.00 115.30 6.00 481.00 1249.10 5.00 14.00 70.00 14.14 4.95 2.32 162.40 103.00 117.30 4.00 551.00 1411.50 2.00 6.00 12.00 7.21 1.66 1.12 13.44 109.00 121.30 0.00 563.00 1424.94 2.2.2 桥孔净长计算及桥孔布置 应用桥下过水面积计算桥孔长度经验公式，这种方法对于颗粒均匀的沙质河床， 平原稳定河床基本能反映实际情况。 (2.2)其中: -系数和指数;0.84 1.8116.4m 91.56m 2.2.3桥面中心最低标高确定 河不通航，所以 min(2.3) Hp-设计水位，Hp =121.3; 桥面中心最低标高:min 121.3 0.52.2 124m 2.2.4梁墩台冲刷计算 桥下断面一般冲刷后水深河床土为亚砂土亚粘土(可塑)，无河滩，所以冲刷计算按粘性土河床一般冲刷计 算公式9-1 计算: cjcq 1424.94 1424.94 -桥下河槽部分桥孔过水净宽(m)，当桥下河槽能扩宽至全桥时，即为全桥桥孔过水净宽; (两台前缘间的桥孔长度);91.56 1.8 87.96mcj -桥墩水流侧向压缩系数，=2.23 )经查表，由内插可求得0.98 -桥下河槽平均水深(m)4.25m cq -单宽流量集中系数取1.0~1.2;1.1 1.10.98 87.96 4.25 8.66 -冲刷坑范围内黏性土液性指数，适用范围为0.16 ~1.48 0.334.82 8.664.8 2.5 1.8 0.61.25 0.831.01 所以局部冲刷为1.01m，8.66 1.01 因此，确定一般冲刷和局部冲刷之和为2.67m<3m,在要求的范围之内。最低冲刷线标高 121.3 8.66 1.01 111.63 2.3本章小结 本章通过对所给河床剖面图和相关水文资料的分析和计算，得知设计流量为 Qs =1424.94m/s，设计水位 121.3m。计算最小桥孔净长 =91.56m，实际最小桥孔净长为116.4m。通过设计水位进一步的计算出桥长120m及桥面中心最低标高124m，同时 根据地质水文图确定桥梁三孔的布置。本章的内容是以后的设计工作的基础，为第四 章的下部基础设计提供了详实的资料和数据。 上部结构一般设计3.1 设计资料及构造布置 3.1.1 设计资料 1、桥梁跨径及桥宽 标准跨径:40m(墩中心距)， 全桥共:120 主梁全长:39.96m，桥面净空:净9+21.5m 计算跨径:39m。 2、设计荷载 公路-级 3、材料及工艺 本桥为预应力混凝土简支 C50，栏杆及桥面铺装用C50;预应力钢筋:《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004) =1860Mpa 。按后张法施工工艺制作主梁， 采用内径 70mm、外径 77mm 的预埋金属波纹管和夹片式锚具。其他内容详见设计说 4、设计依据交通部颁《公路工程技术标准》(JTG B01-2003)，简称《标准》 交通部颁《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60-2004)简称《桥规》 交通部颁《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004) 3.1.2 横截面布置 本设计采用公路桥涵标准图40 米跨径的定型设计，因此主要尺寸已经大致定下， 以下为初步选定截面尺寸。 全桥宽12米，主梁间距2.3 米，因此共设5 片主梁，根据一些资料，主梁的梁高 选用2200mm,详细布置见图3.1: 10 320 1600 2001600 500560 560 2300 2300 180 180 560 2300 500200 2300560 320 870 1950 1950 图3.1 截面尺寸图 2、主梁主要截面几何特性计算 主梁跨中截面划分五个规则的图形小单元，截面几何特性指标列表计算如表3.1 表3.1 一号梁跨中截面几何性质计算表 cm分块面积形 心至上缘距 cm分块面积对 上缘静矩 cm分块面积的 自身惯矩 cm分块面积对 截面形心惯 cm大毛截面 翼缘板 3680.0 8.0 29440.0 78506.7 71.8 18976568.0 19055074.7 三角承托 697.5 19.0 13252.5 3138.8 60.8 2579254.6 2582393.4 腹板 3480.0 103.0 358440.0 8780040.0 -23.2 1871460.8 10651500.8 11 表3.1 一号梁跨中截面几何性质计算表 续上表 下三角 360.0 123.3 44388.0 8000.0 -43.5 680896.8 688896.8 马蹄 1680.0 205.0 344400.0 126000.0 -125.2 26329860.6 26455860.6 9897.5789920.5 59433726.4 小毛截面 翼缘板 3120.0 8.0 24960.0 66560.0 76.12 18078073.7 18144633.7 三角承 697.519.0 13252.5 3138.8 65.12 2957828.5 2960967.3 腹板 3480.0 103.0 358440.0 8780040.0 -18.88 1240461.3 10020501.3 下三角 360.0 123.3 44388.0 8000.0 -39.18 552626.1 560626.1 马蹄 1680.0 205.0 344400.0 126000.0 -120.88 24548117.0 24674117.0 9337.5785440.5 56360845.4 表3.2 一号梁支点截面几何性质计算表 分块面积Ai cm分块面积 形心至上 缘距离 cm分块面积 对上缘静 cm分块面积的 自身惯矩I cm分块面积对 截面形心惯 cm大毛截面 翼缘板 3680.0 8.0 29440.0 78506.7 81.3 24293750.0 24372256.7 左三角 承托 324.4 18.5 5997.6 1002.1 70.8 1624113.3 1625115.4 右三角 承托 92.2 17.9 1651.5 169.9 71.3 468907.2 469077.1 腹板 11424 118.0 1348032.0 39618432.0 -28.8 9442650.0 49061082.0 155201385121.1 75527531.2 小毛截面 翼缘板 3120.0 8.0 24960.0 66560.0 84.28 22161729.4 22228289.4 左三角承 324.418.5 5997.6 1002.1 73.79 1766183.0 1767185.1 右三角承 92.217.9 1651.5 169.9 74.36 509590.4 509760.3 腹板 11424.0 118.0 1348032.0 39618432.0 -25.72 7557186.2 47175618.2 14960.51380641.1 71680853.0 12 表3.3 二、三号梁跨中截面几何性质计算表 cm分块面 至上缘距离 cm分块面积对上缘 cm分块面积的自身惯 cm分块面积对 截面形心惯 cm大毛截面 翼缘板 3680.0 8.0 29440.0 78506.7 73.4 19826220.8 19904727.5 三角承托 450.0 19.0 8550.0 2025.0 62.4 1752192.0 1754217.0 腹板 3480.0 103.0 358440.0 8780040.0 -21.6 1623628.8 10403668.8 下三角 360.0 123.3 44388.0 8000.0 -41.9 632019.6 640019.6 马蹄 1680.0 205.0 344400.0 126000.0 -123.6 25665292.8 25791292.8 9650.0785218.0 58493925.7 小毛截面 翼缘板 2560.0 8.0 19200.0 54613.3 82.9 17572153.6 17626766.9 三角承托 450.0 19.0 8550.0 2025.0 71.9 2323090.1 2325115.1 腹板 3480.0 103.0 358440.0 8780040.0 -12.2 513726.3 9293766.3 下三角 360.0 123.3 44388.0 8000.0 -32.5 379080.9 387080.9 马蹄 1680.0 205.0 344400.0 126000.0 -114.2 21890773.8 22016773.8 8530.0774978.0 51649503.0 注:矩形: 12 ;三角形:36 3、检验截面效率指标大毛截面上核心距(运营阶段) 58493925.743.72 (2200 9650220 81.37 大毛截面下核心距(运营阶段)74.49 截面效率指标43.72 74.49 0.54 220 0.450.55 ，不必验算截面稳定性。13 3.1.3 主梁间距通常应随梁高与跨径的增大而加宽为经济，同时加宽翼缘板对提高主梁截面效率指标很有效，故在许可条件下应适当加宽T 梁翼缘板，本设计主梁翼缘板宽 2300mm，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湿接缝，因此主梁工作截面有两种:预施应力，运输，吊装阶段的小截面(上翼缘板 宽度为 1600mm)和运营阶段的大截面(上翼缘板宽度为 2300mm)。桥宽为净 9+21.5m，桥梁横向布置5 3.1.4横截面沿跨长的变化 设计主梁采用等高度形式，横截面的T 梁翼板厚度沿跨长不变，马蹄部分为配合 钢束弯起而从距离支点6500mm的变化点开始向支点逐渐抬高，梁端部分区段由于锚 头集中力的作用而引起较大的局部应力同时因布置锚具的需要应在变化点处开始将腹 板加厚，在距支点1980mm处加宽至与马蹄同宽。 3.1.5 横隔梁的设置 本设计在桥跨中点和三分点，六分点，支点处设置七道横隔梁，其间距为6.5m。 端横隔梁的高度与主梁同高，厚度为上部260mm，下部240mm。中横隔梁高度 1950 mm，厚度为上部180 mm，下部160mm。见图3.2。 图3.2 主梁尺寸 3.2 主梁内力计算 3.2.1 永久作用效应计算 1)永久作用集度(以1 (1)预制梁自重跨中截面段主梁自重(变化点至跨中截面长13m) 0.9413 25 305.5kN 1.4960.94 1.4961.98 25 74.05kN 220039960/2 6500 6500 6500 480 14 0.171.74 0.7 0.5 0.18 0.5 0.09 0.2m 0.252.04 0.52 0.5 0.09 0.26m 2.50.2 0.26 2519kN 39.96305.5 152.25 74.05 19 (2)二期永久作用现浇T 0.160.35 25 1.4m 现浇部分横隔梁一片中横隔梁(现浇部分)体积: 0.170.35 1.74 0.1035m 0.250.35 2.04 0.1785m 0.178525/ 39.96 0.203kN/m 二期永久作用集度1.4 0.236 1.636kN/m 2522.5kN/m 2316.56kN/m 22.516.56 栏杆栏杆集度 0.080.05 0.033.14 2.53.14 1.3 0.08 3.14 1.3 0.08 25 1023 1.5 25 39.966.69kN/m 15栏杆、人行道均摊给五片梁: 6.690.36 三期荷载集度:7.8122.7 10.512kN/m 一期荷载二期荷载 三期荷载 汇总 27.571.636 10.51 39.716 26.393.917 10.51 39.716 26.393.917 10.51 39.716 2)永久作用效应 (3.2)图3.3 永久作用效应计算图 a(1-a)lM影响线 X=al (1-a)l Qx Mx 16 表3.5 号梁永久作用效应计算表作用效应 四分点变化点 距支点h/2 支点 α=0.5 α=0.25 α=0.1646 α=0.028 一期弯矩 5241.75 3931.21 2882.99 570.70 268.81360.61 507.56 536.25 二期 弯矩 311.04 233.28 171.08 33.86 15.9521.40 30.12 31.90 三期 弯矩 1998.21 1498.62 1099.03 217.56 102.47137.47 193.49 204.94 弯矩7551 5663.11 4153.1 822.12 387.23519.48 731.17 773.09 表3.6 2.3 号梁永久作用效应计算表 作用效应 四分点变化点 距支点h/2 支点 α=0.5 α=0.25 0.1646 α=0.028 一期弯矩 5017.40 3762.95 2759.60 546.27 257.30345.18 485.84 514.60 二期 弯矩 744.72 558.52 409.60 81.08 38.1951.23 72.11 76.42 三期 弯矩 1998.21 1498.62 1099.03 217.56 102.47137.47 193.49 204.94 弯矩7760.33 5820.09 4268.23 844.91 397.96533.88 751.44 795.96 3.2.2 可变作用效应计算 1)冲击系数和车道折减系数 按《桥规》4.3.2 规定，结构的冲击系数与结构的基频有关，因此要先计算结构的 基频，简支梁桥的基频可采用下式计算 3.143.45 10 0.5849 2.96 392.4592 10 17其中: 3.4510 0.96510 25 2.4592 10 9.81 根据本桥的基频，可计算出汽车荷载的冲击系数为:0.1767ln 0.0157 0.176 计算主梁的荷载横向分布系数(1)跨中截面的荷载横向分布系数 如前所述，本例桥跨内设六道横隔梁，具有可靠的横向联系，且承重结构的长宽比为: 39 3.25 对于T形截面抗扭惯矩可近似按下式计算: -矩形截面抗扭刚度系数;m-截面划分成矩形截面的个数; 对于跨中截面，翼缘板的换算平均厚度: 21016 0.5 100 0.9 18.14 210 cm马蹄部分的换算平均厚度: 3050 40 cm18 表3.7 翼缘板230 18.14 12.79 4.57634腹板 161.86 20 8.093 0.307 3.97528 马蹄 56 40 1.4 0.18643 6.68165 0.015233270.07616635m 4.62.3 0.8830.425 0.07616635 39 1252.9 0.584939257 计算所得的ij 值见表3.8:表3.8 横向影响线竖坐标值 0.55320.3766 0.2 0.0234 -0.1532 0.37660.2883 0.2 0.1117 0.0234 0.20.2 0.2 0.2 0.2 19 计算荷载横向分布系数 按横向最不利荷载得梁在汽车人群作和下的横向分布系数，如图 3.4 绘制 15009000 1500 2300 2300 2300 2300 100100 1800 1800 1300 500 图3.4 跨中的横向分布系数 计算图示(尺寸单位:m 0.50710.3689 0.2691 0.1309 0.638 人群横向分布系数为:0.6031 cr 0.35360.2845 0.2346 0.1654 0.519 人群横向分布系数为:0.4016 cr 0.20.2 0.2 0.2 0.4 人群横向分布系数为:0.2 cr (2)支点截面的荷载横向分布系数:按杠杆原理法绘制荷载横向分布影响线并进行布载 20 1800 9000 人群1500 1800 1300100 180 1001500 23002300 2300 2300 500 500 13001800 1800 图3.5 支点的横向分布系数m 计算图示(尺寸单位:m 0.73910.36955 人群横向分布系数为:1.28 cr 0.43480.8261 号梁的汽车横向分布系数为:0.8261 cq (3)横向分布系数汇总在活载内力计算中，对于横向分布系数的取值做如下考虑:跨中至变化点区域取 ，变化点至梁端区域进行直线内插。21 表3.9 横向分布系数汇总表 荷载位置汽车荷载 人群荷载 0.63800.6031 支点 0.36961.2800 0.51900.4016 支点 0.82610.0000 0.4000.2000 支点 0.82610.0000 车道荷载的取值公路 级的均布荷载标准值 360180
