摘 要

本次设计为泰州华罡线改造工程魏楼桥施工图设计，设计任务包括上部结构和下部结构。选定本桥为先张法预应力混凝土空心板桥，桥面连续。

本桥跨径为3×10m，桥梁横断面布置为：0.5m（护栏） 9m（车行道） 0.5m（护栏）=10m。采用先张法预应力混凝土空心板构造形式。首先计算上部结构受到的荷载，并按不同状况进行组合，然后配置预应力钢筋及普通钢筋。换算截面后先进行持久状况截面承载能力极限状态验算。然后再考虑预应力损失，并进行抗裂、变形、应力验算，其中应力验算包括持久状态和短暂状态。接着进行铰缝、吊环以及支座的设计计算，并判断设计是否满足规范要求。进行下部结构计算时，首先进行桥台盖梁和桥墩盖梁的设计；桥台选用双柱式桩接盖梁桥台，桥墩选用直径1.1m的双柱式桥墩；基础均采用钻孔灌注桩，直径为1.3m。结合上部结构荷载，桥墩立柱和桥台桩基按偏心受压计算，根据土层计算桩长；计算墩和桩的内力，设置钢筋并进行承载力、裂缝宽度和水平位移的验算。

关键词：空心板梁；应力损失；桥墩盖梁；钻孔灌注桩；设计计算

Construction Drawing Design of Weilou Bridge in Taizhou Huagu Line Reconstruction Project

ABSTRACT

This design is the construction drawing design of Weilou Bridge of Huagu Line Reconstruction Project in Taizhou. The design tasks include the upper structure and the lower structure. The bridge is selected as pre-tensioned hollow concrete slab bridge with continuous deck.

The span of the bridge is 3 x 10 m. The cross section of the bridge is arranged as follows: 0.5m (guardrail) 9m (roadway) 0.5m (guardrail)=10 M. Prestressed concrete hollow slab is constructed by pre-tensioning method. Firstly, the loads on the superstructure are calculated and combined according to different conditions. Then, the prestressing steel bar and common steel bar are disposed. After converting the section, the ultimate bearing capacity of the section under durable condition is checked. Then the loss of prestress is considered, and the checking calculation of crack resistance, deformation and stress is carried out. The checking calculation of stress includes the durable state and the transient state. Then the design calculation of hinge joint, suspension ring and support is carried out, and whether the design meets the requirements of specifications is judged. When calculating the lower structure, the design of abutment cap beam and pier cap beam is carried out firstly; the abutment adopts double-column pile cap beam abutment, and the pier adopts double-column pier with diameter of 1.3m; the foundation adopts bored cast-in-place pile with diameter of 1.3m. Combining with the load of superstructure, the pile foundation of pier and abutment is calculated according to eccentric compression, the pile length is calculated according to soil layer, the internal force of pier and pile is calculated, the reinforcement is set up and the bearing capacity, crack width and horizontal displacement are checked.

Key words: hollow slab beam; stress loss; pier cap beam; bored cast-in-place pile; design calculation

目 录

1 设计资料 1

1.1 跨度和桥面宽度 1

1.2 技术标准 1

1.3 主要材料 1

1.4 设计规范、规程及依据 1

1.5 工程地质 2

2 设计要点 4

2.1 结构设计 4

2.2 设计参数 5

3 上部结构计算 6

3.1 空心板截面几何特性计算 6

3.1.1 截面面积 6

3.1.2 截面重心位置 6

3.1.3 空心板毛截面对其重心轴的惯性矩计算 6

3.2 作用效应计算 8

3.2.1 永久作用效应计算 8

3.2.2 可变作用效应计算 9

3.2.3 作用效应组合 15

3.3 预应力钢筋数量估算及布置 15

3.3.1 预应力钢筋数量的估算 15

3.3.2 预应力钢筋布置 17

3.3.3 普通钢筋布置 18

3.4 换算截面几何特性计算 19

3.4.1 换算截面面积 19

3.4.2 换算截面重心位置 20

3.4.3 换算截面惯性矩 20

3.4.4 换算截面弹性抵抗矩 20

3.5 承载能力极限状态计算 21

3.5.1 跨中截面正截面抗弯承载力计算 21

3.5.2 斜截面抗剪承载力计算 22

3.6 预应力损失计算 25

3.6.1 锚具变形、回缩引起的预应力损失 25

3.6.2 预应力钢筋与台座之前的温差引起的预应力损失 26

3.6.3 预应力钢绞线由于钢筋松弛引起的预应力损失 26

3.6.4 混凝土弹性压缩引起的预应力损失 26

3.6.5 混凝土收缩和徐变引起的预应力损失 27

3.6.6 预应力损失组合设计 30

3.7 正常使用极限状态计算 30

3.7.1 正截面抗裂性计算 30

3.7.2 斜截面抗裂性计算 34

3.8 主梁变形验算 38

3.8.1 正常使用阶段的挠度计算 38

3.8.2 预应力引起的反拱度计算及预拱度的设置 39

3.9 持久状况应力验算 41

3.9.1 跨中截面混凝土正应力的验算 41

3.9.2 跨中截面预应力钢绞线拉应力的验算 41

3.9.3 斜截面主应力验算 42

3.10 短暂状况应力验算 46

3.10.1 跨中截面 46

3.10.2 l/4处截面 48

3.10.3 支点截面 50

3.11 最小配筋率复核 52

3.12 铰缝计算 52

3.12.1 铰缝剪力计算 52

3.12.2 铰缝抗剪强度计算 54

3.13 支座计算 55

3.13.1 选定支座的平面尺寸 55

3.13.2 确定支座厚度 56

3.13.3 验算支座的偏转 57

3.13.4 验算支座的抗滑稳定性 57

4 下部结构计算 59

4.1 桥墩材料及尺寸 59

4.1.1 设计资料 59

4.1.2 桥墩尺寸 59

4.2 盖梁计算 60

4.2.1 荷载计算 60

4.2.2 双柱反力计算 67

4.2.3 内力计算 67

4.2.4 盖梁内力汇总 69

4.2.5 盖梁的配筋设计 69

4.3 桥墩墩柱设计 71

4.3.1 作用效用计算 72

4.3.2 截面配筋计算及应力验算 73

4.4 钻孔灌注桩的设计计算 75

4.4.1 荷载计算 75

4.4.2 桩长计算 76

4.4.3 桩的内力计算 79

4.4.4 桩身截面配筋与承载力验算 81

4.4.5 墩顶纵向水平位移的验算 83

结 论 85

致 谢 86

参考文献 87

1 设计资料

1.1 跨度和桥面宽度

（1）桥跨布置：；

（2）计算跨径：；

（3）主梁全长：9.96m；

（4）桥面宽度（桥面净空）：0.5m（护栏） 9m（行车道） 0.5m（护栏）=10m；

（5）采用混凝土防撞护栏，线荷载为7.5kN/m。

1.2 技术标准

（1）设计荷载：公路-Ι级；

（2）环境标准：Ι类环境；

（3）安全等级：一级。

1.3 主要材料

（1）混凝土空心板采用C50混凝土，铰缝采用C40混凝土；

（2）桥面铺装采用C30混凝土和C40防水混凝土；