1. 研究目的与意义（文献综述）

1、设计的目的及意义

桥梁是交通线路的重要组成部分。在历史进程中，每当交通运输工具发生变化，都会对桥梁提出新的要求，比如桥梁的载重、跨度、使用材料……于是推动了桥梁设计、施工技术的发展，桥梁便发生了巨大的变化。随着时代的进步，桥梁从桥型、结构、用料、功能、等等发生了翻天覆地的变化。

目前，桥梁的设计和建造，越来越多的考虑到实用性和艺术性，把实用功能和艺术构思融合在一起；越来越多的考虑到保护环境和节约成本，把桥梁融入到环境中，达到人文景观同自然景观的完美结合，让桥梁成为城市中一道新的靓丽风景线。随着现代人行桥向轻质、大跨、纤柔方向发展,行人活动引起结构的振动越来越显著,这种振动往往不足以引起结构的安全性问题,但是常常会给桥上的行人带来不适感,出现紧张。人们的心理状态不一样感受，美国是以加速度为限值作为舒适度指标。动态车辆往往也会造成桥梁振动（称之为车桥相互作用），已经有一些人尝试了应用更实用的汽车模型来解决振动问题。人们逐渐发现添加粘弹性结构阻尼器是用于减少行人引起的振动的更有效和优选的改进方案。

2. 研究的基本内容与方案

2、设计的基本内容及采用的技术方案

2.1桥跨结构设计

桥面净宽4.0m，全跨长30.0m，全桥每跨采用3根预制混凝土空心板。桥跨组成包括横、纵断面坡度、桥面铺装、灯柱、栏杆、泄水管、横向连接、伸缩缝。

横断面包括横断面坡度、空心板尺寸、横向连接、桥面铺装、泄水管、栏杆高度、灯柱高度。

纵断面包括纵断面坡度、桥面铺装、栏杆高度、灯柱高度和间距、泄水管位置、伸缩缝。

2.2空心板的内力计算

2.2.1恒载内力计算

设板高为L/30，则板自重集度为；

后期恒载集度共为；则：。

简支梁桥：

M=gx(L-x)/2

Q=gx(L-2x)/2

跨中弯矩 最不利，支点剪力最不利。

2.2.2活载内力计算

（1）参数计算

在跨中时刚度参数：

其中惯性矩：

抗扭惯性矩：

（2）横向分布系数计算

A.铰接梁板法

用现浇混凝土企口缝的无中间横隔梁的装配式桥，跨中用铰接梁板法计算横向分布系数。桥净宽4.0m，使用5块预制空心板。

根据查表得：，绘制各板的横向分布影响线.，按最不利情况布载，计算得到、。

B.杠杆原理法

利用杠杆原理法计算出支点的横向分布系数、。

C.线性内插法

其中支点采用杠杆原理法计算出来的横向分布系数，跨中采用铰接梁板法计算出来的横向分布系数，支点至1/4跨采用线性内插法计算横向分布系数、。

（3）活载内力计算

其中支点采用杠杆原理法计算出来的横向分布系数，跨中和1/4跨采用铰接梁板法计算出来的横向分布系数。

边主梁人群荷载：

跨中弯矩：

跨中剪力：

1/4跨弯矩：

1/4跨剪力：

支点剪力：

中主梁人群荷载的内力计算方法与边主梁相同。

活载内力汇总表

2.2.3内力组合

按基本组合（用于承载内力极限状态计算）、偶然组合、作用短期效应组合（按正常使用极限状态设计时）、作用长期效应组合（按正常使用极限状态设计时）。

其组合结果各不相同，其中基本组合的设计弯矩M、剪力Q最大。

基本组合表达式如下：

或

式中 承载力极限状态下作用基本组合的效应组合设计值；

结构重要性系数，安全等级分别为一级、二级和三级分别取1.1、1.0和0.9；

第i 个永久作用效应的标准值和设计值；

汽车荷载效应的标准值和设计值；

在作用效应组合中除汽车荷载效应外的其他第j个可变作用效应的标准值和设计值。

2.3空心板截面计算

2.3.1参数计算

空心板截面可等效为T形截面，依据截面面积相等、惯性矩相等的：

面积相等：

惯性矩相等：

计算出。

式中 空心板截面的宽；

h 空心板截面的高度，且与T形截面的高相同；

T形截面的翼缘宽度，且；

T形截面的翼缘高度；

T形截面的腹板宽度；

b 圆心至惯性轴的距离。

2.3.2判断截面类别

若满足：

则属于第一类T形截面，反之为第二类T形截面。

2.3.3配筋计算

由内力组合计算结果表中选用边主梁和中主梁中弯矩设计最大值M对桥梁进行配筋计算。

1. 第一类截面

   承载力计算满足：

   解得配筋面积为，且满足。

2. 第二类截面

   承载力计算满足：

   解得配筋面积为，且满足。

   2.3.4斜截面计算

   取用内力计算中的最大剪力设计值V。

   （1）若满足：

   其中，当lt;800mm，取=800mm

   则不需要配置箍筋和弯起钢筋，反之先尝试配置箍筋。

   （2）若满足：

   式中：

   截面混凝土受剪承载力系数，一般受弯构件取0.7。集中荷载作用下的独立梁，取。为计算截面的剪跨比，可取。a取集中荷载作用点至支座截面或节点边缘的位置。

   同一截面内箍筋各肢的全部截面面积。

   S 箍筋间距。

   则仅配箍筋，不需配置弯起钢筋，反之则需配箍筋和弯起钢筋。

   且配箍率需满足：

   （3）配置箍筋和弯起钢筋时，截面受剪承载力应符合：

   同一平面内弯起钢筋的截面面积。

   斜截面上弯起钢筋的切线与构件纵轴线的夹角。

   2.3.5挠度、预拱度的计算

   （1）挠度

   对于人群均布荷载作用下的简支梁，跨中最大挠度为：

   梁式桥主梁的最大挠度不应超过计算跨径的1/600，即。

1. 预拱度

   作用在梁上的恒、活载均为均布荷载，则其挠度为：

   其中q为均布恒活载的和。

   若满足,则不需要进行预拱度计算，否则需计算预拱度。

   预拱度大小的确定：

   预拱度应做成平顺曲线，一般为二次抛物线，或平顺的曲线。

   2.3.6裂缝验算

   有效配筋率：

   对受弯构件取：

   平均裂缝间距：

   受拉钢筋应力：

   最大裂缝宽度：

   3支座设计

   选用板式橡胶支座。

   3.1计算支座平面尺寸和厚度

   设其平面尺寸为。则由可得：

   橡胶片厚度：

   设每块钢板厚0.2cm，则支座厚度为：

   3.2验算支座偏转情况

   为确保支座偏压时橡胶与梁底不发生脱空而出现局部承压的情况，则必须满足条件：

   式中 平均压缩变形（忽略薄钢板的变形）；

   支座抗压弹性模量，查表；

   橡胶弹性体体积模量，；

   梁端转角。

   设结构自重作用下，主梁处于水平状态下，梁端转角关系式和可得：

   3.3验算支座抗滑稳定性

   3.3.1计算温度变化引起的水平力

   3.3.2验算滑动稳定性

   若满足：

   则合格。

   4中桥墩设计

   4.1结构设计

   选用轻型单柱式桥墩，其计算包括盖梁和柱两部分。

   盖梁采用双悬臂式，两侧搭空心板，平面尺寸为，选用单柱墩台，选用钢筋混凝土材料，桥墩高度6.0m，墩顶、底尺寸均为。

   4.2盖梁设计

   4.2.1荷载计算

1. 恒载

   设盖梁自重集度为，上部结构恒载集度为。

2. 活载

   盖梁活载只有人群荷载，活载为：

   单跨：

   双跨：

   式中为均布人群荷载。

   4.2.2内力计算

   盖梁弯矩为：

   盖梁剪力为：

   式中e为支座中心到盖梁边缘的距离。

   4.2.3配筋计算

   在水平轴上合理为零，即：

   对受拉区纵向受力钢筋的合力作用点取矩时，有：

   联立方程组解得配筋面积为。

   （1）若满足：

   其中，当lt;800mm，取=800mm

   则不需要配置箍筋和弯起钢筋，反之先尝试配置箍筋。

   （2）若满足：

   截面混凝土受剪承载力系数，一般受弯构件取0.7。集中荷载作用下的独立梁，取。为计算截面的剪跨比，可取。a取集中荷载作用点至支座截面或节点边缘的位置。

   同一截面内箍筋各肢的全部截面面积。

   S 箍筋间距。

   则仅配箍筋，不需配置弯起钢筋，反之则需配箍筋和弯起钢筋。

   且配箍率需满足：

   （3）配置箍筋和弯起钢筋时，截面受剪承载力应符合：

   同一平面内弯起钢筋的截面面积。

   斜截面上弯起钢筋的切线与构件纵轴线的夹角。

   4.2.4验算

   （1）正截面抗弯承载力验算

   抗弯承载力按下式验算：

   式中 z 内力臂

   纵向普通钢筋抗拉强度设计值

   （2）钢筋混凝土盖梁的抗剪截面验算

   混凝土抗剪应符合下式：

   式中 边长150mm的混凝土立方抗压强度标准值（MPa）,取设计的混凝土强度等级。

   （3）混凝土盖梁斜截面抗剪承载力验算

   混凝土斜截面抗剪应符合下式：

   式中 连续梁异号弯矩的影响系数（计算近支点梁段的抗剪承载力时，，计算中间支点梁段及钢构各结点附近的抗剪承载林时，）；

   P 受拉区纵向受拉钢筋的配筋百分率（，，当Pgt;2.5时，取P=2.5）；

   箍筋抗拉强度设计值（MPa）。

   4.3中墩柱设计

4.3.1计算荷载

（1）计算恒载

计算上部结构恒载、盖梁恒载为。

墩身的恒载。

则总恒载为：

（2）计算活载

人行天桥中活载只有人群荷载，当人群处于墩顶处时，活荷载最大设为q。

4.3.2内力计算

按偏心受压柱进行计算。

横向弯矩：

纵向弯矩：

纵、横向弯矩合力值为：

4.3.3配筋计算

偏心距：

当为小偏心受压情况；

当可按大偏心受压计算。

1. 大偏心受压时

   为使配筋面积最小，取受压区高度，受压钢筋面积为：

   式中，

   且

   从受压区边缘到受压区纵向受力钢筋合力作用点之间的距离。当混凝土的强度等级大于C25时，对于梁，当受压钢筋按一排布置时，可取；当受压区钢筋按两排布置时，可取；对于板，可取。

   受拉区钢筋面积为：

   且。

2. 小偏心受压时

   小偏心受压基本公式为：

   对合力中心取矩：

   式中，为轴向力N至合力中心的距离，

   且。

   将或0.002bh中的较大值，代入下式：

   可能出现几种情形：

1. 如，代入下式：

   可求得，且。

   b.如，基本公式可转化为：

   按下式重新求解：

   重新求解且。

   c.如，取，代入

   解得。

   4.3.4验算

   （1）截面应力验算

   一般选择墩顶，墩身和墩底进行验算。

1. 偏心距验算

   作用点对基底中心轴的偏心距按下式计算：

   式中：N、M分别为作用于基底的竖向力和所有外力对基底截面重心的弯矩。

   查规范知：合力偏心距容许值。

   承受单向或双向偏压时：

   提交成果：桥墩结构图、三视图、墩帽墩身墩柱配筋图。

   5地基与基础

   5.1基础尺寸的计算

   选钢筋混凝土独立基础，设基础埋置深度为d。

   地基承载力特征值按下式计算：

   基础底面积为：。由于偏心增大为，。

   5.2验算

   5.2.1承载力验算

   基础承受轴心荷载时：

   偏心荷载作用时：

   5.2.2沉降验算

   依据规范判断，密实中砂不需要进行沉降验算。

   5.3基础设计

   （1）抗冲切验算

   设基础截面高度为h，则基础受冲切承载力应符合：

1. 配筋计算

   基础短边：

   基础长边：

   短边配筋：

   长边配筋：

   5.4稳定性验算

   5.4.1抗倾覆稳定性验算

   桥涵墩台基础抗倾覆稳定性，按下式计算：

   式中： 墩台基础抗倾覆稳定性系数；

   s 在截面重心至合力作用点的延长线上，自截面重心至验算倾覆轴的距离（m）；

   所有外力的合力R在验算截面的作用点对基底重心轴的偏心距；

   不考虑其分项系数和组合系数的作用标准值组合或偶然作用（地震除外）标准值组合引起的竖向力；

   竖向力 对验算截面重心的力臂；

   不考虑其分项系数和组合系数的作用标准值组合或偶然作用（地震除外）标准值组合引起的水平力；

   水平力对验算截面的力臂。

   5.4.2抗滑移稳定性验算

   桥涵墩台基础的抗滑移稳定性系数，按下式计算：

   式中： 竖向力总和；

   抗滑稳定水平力总和；

   滑动水平力总和。

   提交成果：基础三视图、结构图和构造图。

   6楼梯设计

   选用板式楼梯，现浇钢筋混凝土，楼梯宽为a，在桥的边墩左右两边对称布置，桥墩高6m，设踏步高150mm,踏步宽300mm，共设40级踏步，其倾斜角度为，斜板厚度为L/30。

   6.1斜板内力计算

   6.1.1荷载计算

1. 恒载

   设楼梯自重为，栏杆及其他重为，则总恒载为：

   垂直斜板方向：

   竖直方向：

2. 活载

   活载仅有人群荷载设为q。

   6.1.2内力计算

   考虑梯段斜板与平台梁、板的整体性，斜板跨中正截面最大正弯矩近似取为：

   最大剪力在支点为：

   6.2配筋

对斜板进行配筋计算为：

解得配筋面积为。

考虑梯段斜板与平台梁、板的整体性，斜板两端L/4范围内应按构造设置承受负弯矩作用的钢筋，其数量可取跨中截面配筋的1/2，在垂直于受力钢筋方向按构造设置分布钢筋，每个踏步下放置1Φ8。

对于板式楼梯，斜板由于跨高比较大，故一般不进行受剪承载力验算。

6.3挠度

参数计算：

对于人群均布荷载作用下的简支梁，跨中最大挠度为：

梁式桥主梁的最大挠度不应超过计算跨径的1/300，即。

6.4裂缝

有效配筋率：

对受弯构件取：

平均裂缝间距：

受拉钢筋应力：

最大裂缝宽度：

6.5平台梁（板）

将平台梁（板）与楼梯看作一个整体，设立在桥墩上。

提交成果：楼梯结构图、构造图。

6.6边墩的设计

6.6.1结构设计

选用轻型单柱式桥墩，其计算包括盖梁和柱两部分。

盖梁采用双悬臂式，盖梁一侧搭空心板，一侧搭楼梯，设平面尺寸为，选用单柱墩台，选用钢筋混凝土材料，桥墩高度6.0m，墩顶、底尺寸均为。

6.6.2盖梁计算

盖梁恒载除自重集度为外，还包括桥梁上部结构恒载集度设为，两端楼梯恒载集度。

盖梁活载有桥面人群荷载和两端楼梯的人群荷载。

其他计算过程与中墩盖梁相同。

6.6.3边墩柱设计

边墩柱恒载包括上部结构恒载、盖梁恒载、盖梁两端楼梯恒载以及墩身的恒载。

边墩柱活载包括桥面人群荷载和盖梁两端楼梯的人群荷载。

其他计算过程与中墩墩柱相同。

提交成果：边桥墩结构图、三视图、墩帽墩身墩柱配筋图。

3. 研究计划与安排

7任务安排

2018.2.26--3.4（第一周）查阅相关资料，寻找英文文献；

3.5--3.11（第二周）翻译英文文献；

4. 参考文献（12篇以上）

参考文献：

[1]刘寅.《人行天桥振动舒适度评价研究》 [m].武汉：武汉理工大学出版社