橋梁工程計(jì)算書

1、第一章設(shè)計(jì)資料設(shè)計(jì)內(nèi)容根據(jù)已給地形圖等設(shè)計(jì)資料，選擇三至四種以上可行的橋型方 案，擬定橋梁結(jié)構(gòu)主要尺寸，根據(jù)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，推薦最優(yōu)方案 進(jìn)行橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 對推薦橋梁方案進(jìn)行運(yùn)營階段的內(nèi)力計(jì)算，并進(jìn)行內(nèi)力組 合，強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性等驗(yàn)算。 選擇合理的下部結(jié)構(gòu)形式，擬定構(gòu)件尺寸，并進(jìn)行內(nèi)力計(jì)算, 內(nèi)力組合、配筋設(shè)計(jì)。 繪制橋梁總體布置圖、上部結(jié)構(gòu)一般構(gòu)造圖、鋼筋構(gòu)造圖、 橋臺一般構(gòu)造圖、橋墩蓋梁一般構(gòu)造圖、橋墩蓋梁配筋圖。 編寫設(shè)計(jì)計(jì)算書。設(shè)計(jì)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)1、設(shè)計(jì)橋梁的橋位地型及地質(zhì)圖一份2、設(shè)計(jì)荷載：公路一I級;3、橋面凈空：凈2X +9=10米4、橋面橫坡：%5、最大沖刷深度:6地質(zhì)條件：根據(jù)斷

2、面圖確定7、樁基礎(chǔ)施工方法：旋轉(zhuǎn)鉆成孔8、安全系數(shù)：丫0=1采用材料:(1)預(yù)應(yīng)力鋼筋:?鋼絞線(2)非預(yù)應(yīng)力鋼筋:直徑 D 12mrr用 HRB335,直徑 D 12mn用R235(3)混凝土:主梁混凝土采用C50;鉸縫為C30細(xì)集料混凝土；橋面鋪裝采用C40瀝青混凝土;欄桿及人行道板為C30混凝土;蓋梁、墩柱用C30混凝土；系梁及鉆孔灌注樁采用C30混凝土;橋臺基礎(chǔ)用C30混凝土;橋臺臺帽用C30混凝土;(4)錨具用OVM苗主要技術(shù)規(guī)范JTG D60-2004公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范JTG D62-2004公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范JTJ 022-85公路磚石及混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范

3、JTJ 024-85公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范章方案比選在我國，安全、經(jīng)濟(jì)、適用、美觀是橋梁設(shè)計(jì)中的主要考慮因素，安全尤為重要。橋梁結(jié)構(gòu)造型簡潔，輕巧，設(shè)計(jì)方案力求 結(jié)構(gòu)新穎，保證結(jié)構(gòu)受力合理，技術(shù)可靠，施工方便。本設(shè)計(jì)橋 梁的形式可以考慮以下形式：連續(xù)梁橋、拱橋、斜拉橋三種形式。擬定方案(1) 方案一：箱型連續(xù)梁橋?qū)τ跇蚩椎姆挚缰饕紤]以下影響因素：橋址地形、水文地 質(zhì)條件、墩臺基礎(chǔ)支座等構(gòu)造，力學(xué)的要求。本設(shè)計(jì)采用三跨橋孔布置，邊跨長度可取為中跨的一倍。本橋 總長215m本設(shè)計(jì)跨度組合為：60米+95米+60米為適應(yīng)連續(xù)梁內(nèi)力變化的需要，連續(xù)梁的縱向截面通常做成變截面的形式。梁底立面曲線采

4、取二次拋物線的形式。圖2-1箱型連續(xù)梁橋型設(shè)計(jì)連續(xù)梁橋可以降低梁高，有利于爭取橋下凈空，具有較大的剛 度和強(qiáng)大的抗扭性能和結(jié)構(gòu)簡單，受力明確、節(jié)省材料、架設(shè)安 裝方便，跨越能力較大、造型輕巧、平整、線路流暢、橋下視覺 效果好等優(yōu)點(diǎn)；連續(xù)梁在力學(xué)性能上由于其結(jié)構(gòu)剛度大，橋面變形小，動力性能好，有利于高速行車。采用分段施工技術(shù)，充分發(fā)揮了預(yù)應(yīng)力技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，使施工設(shè)備機(jī)械化和構(gòu)件生產(chǎn)工廠化，從而提高 了施工質(zhì)量，減低了施工費(fèi)用。但是基礎(chǔ)沉降要求嚴(yán)格，特別是由于臉長較大，梁體與墩臺之間的受力十分復(fù)雜，加大了設(shè)計(jì)難度。(2) 方案二：拱橋設(shè)計(jì)拱橋橋跨結(jié)構(gòu)的主要承重構(gòu)件是曲線形的拱圈。本例采用中承式拱橋結(jié)

5、構(gòu)，由三個拱圈組成，即：(50+115+50)米，拱橋總拱橋取材容易，節(jié)省鋼材與水泥，構(gòu)造簡單，技術(shù)容易掌握, 承載能力潛力較大耐久性好，養(yǎng)護(hù)費(fèi)用少。在豎直荷載作用下， 拱的兩端不僅有豎直反力，而且還有水平反力。由于水平反力的 作用，拱的彎矩大大減少。設(shè)計(jì)的合理拱軸拱橋主要受壓力壓力, 彎矩、剪力均較小，因此拱的跨越能力比梁大的多，且可以充分利用石料、混凝土的抗壓性能。但是，拱橋也有以下缺點(diǎn)；一般拱橋結(jié)構(gòu)的上部結(jié)構(gòu)自重較大，且存在水平推力，下部結(jié)構(gòu)的工程 量也增加，地質(zhì)條件與地基要求較高，施工工序較多，建橋時間 也較長，施工較困難。（3）方案三：斜拉橋設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)采用單塔雙孔布置，斜拉橋的受力可

6、以看成用高強(qiáng)鋼 材制成的斜拉索將主梁多點(diǎn)吊起，主梁恒載及作用在主梁上的活 載通過斜拉索傳至塔柱，再通過塔柱基礎(chǔ)傳至地基。這樣大跨度 的斜拉橋的主梁就像一根多點(diǎn)彈性支撐的連續(xù)梁一樣工作，從而 主梁的截面尺寸比同跨徑的梁橋截面尺寸小得多，大大減少了主 梁的材料用量，結(jié)構(gòu)自重明顯減輕，大幅度增加了橋梁的跨越能 力。主梁受到斜拉索的支撐作用，特別是密索斜拉橋中主梁的受 力以壓力為主，彎矩較小，主梁受力已不同于傳統(tǒng)的梁橋，主梁高度可以大大減小。設(shè)計(jì)圖見圖2-3.圖2-3斜拉橋設(shè)計(jì)斜拉索是斜拉橋的主要組成部分，除必須具有高強(qiáng)度性能外, 還必須具備抗疲勞性能、耐久性和良好的抗腐蝕性。因此對于斜 拉索的質(zhì)量要

7、求很高，工程造價相對較高，維修養(yǎng)護(hù)也相對困難。大跨度斜拉橋由于密索體系的采用，主梁的剛度越來越小，抗風(fēng) 穩(wěn)定性越來越突出，往往成為了決定主梁截面尺寸的主要因素。方案比選方案一連續(xù)梁橋結(jié)構(gòu)剛度大，屬于超靜定結(jié)構(gòu)，受力較好，主 橋面連續(xù)，橋面變形小，無伸縮縫，動力性能好，有利于高速行 車，養(yǎng)護(hù)也較容易。所需技術(shù)先進(jìn)，所需設(shè)備較少，占用施工場 地少。而相比方案二拱橋承載潛力大，伸縮縫較多，養(yǎng)護(hù)較麻煩。雖有成熟的工藝技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，但需要大量的吊裝設(shè)備，占用場地較 大，需用勞動力較多。上部結(jié)構(gòu)自重較大，且存在水平推力，下 部結(jié)構(gòu)的工程量也增加，地質(zhì)條件與地基要求較高，施工工序較 多，建橋時間也較長，施工較困

8、難。方案三中的斜拉橋結(jié)構(gòu)新穎, 工藝要求極嚴(yán)格，所需設(shè)備最少，占用施工場地少，但斜拉索的材料質(zhì)量要求很高，工程造價相對較高，維修養(yǎng)護(hù)也相對困難。在上述三種方案比選中，綜合考慮比較三個擬定方案橋型的優(yōu) 缺點(diǎn)，相比之下，箱型連續(xù)梁橋抗扭剛度大，在恒載作用下，連 續(xù)梁在支點(diǎn)處有負(fù)彎矩，由于負(fù)彎矩的卸載作用，跨中正彎矩顯 著減小。整體受力和動力穩(wěn)定性能好，適應(yīng)性強(qiáng)，在直線、曲線 等區(qū)間段均可采用，外觀簡潔，造型簡潔美觀、且施工技術(shù)成熟, 養(yǎng)護(hù)工程量小、抗震能力強(qiáng)等而成為最富有競爭力的主要橋型之，而且造價適中。因此本設(shè)計(jì)推薦采用方案一連續(xù)梁橋設(shè)計(jì)。第三章預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋總體布置橋型布置本設(shè)計(jì)推薦方案

9、采用三跨一聯(lián)預(yù)應(yīng)力混凝土變截面連續(xù)梁結(jié) 構(gòu)，橋全長215m?？讖讲贾帽驹O(shè)計(jì)采用三跨一聯(lián)預(yù)應(yīng)力混凝土變截面連續(xù)梁結(jié)構(gòu)。連續(xù) 梁橋跨徑的布置一般采用不等跨的形式。因?yàn)槿绮捎玫瓤绮贾? 則邊跨內(nèi)力將控制全橋設(shè)計(jì)，而這樣是不經(jīng)濟(jì)的。一般邊跨長度 選為中跨跨徑的倍，鋼筋混凝土連續(xù)梁橋取偏大值使邊跨與中 跨控制截面內(nèi)力基本相同，預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋取偏小值以增 加邊跨剛度和減小活載彎矩的變化幅度，從而減少預(yù)應(yīng)力筋數(shù)量。此外，邊跨長度還與施工方法有關(guān)，如采用懸臂法施工，邊跨長 度不宜超過中跨長度的倍為宜。本設(shè)計(jì)采用懸臂法施工，邊跨取 為中跨的倍，即為（60米+95米+60米），橋全長215米。橋的立面設(shè)計(jì)從

10、預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋的受力特點(diǎn)來分析，連續(xù)梁的立面應(yīng) 采取變高度的布置為宜。連續(xù)梁在恒、活載作用下，支點(diǎn)截面的 負(fù)彎矩的絕對值往往大于跨中正彎矩，因此采用變高度梁能較好 的符合梁的內(nèi)力分布規(guī)律。同時，變高度的立面布置可使梁體外 形和諧，節(jié)省材料并增大橋下凈空。若采用懸臂法施工，變高度 梁又與施工內(nèi)力狀態(tài)相吻合。因此，本設(shè)計(jì)采用邊高度梁。截面 變化曲線為二次拋物線。橋的橫截面設(shè)計(jì)箱形截面這種閉合薄壁截面抗扭剛度很大，對于彎橋和采用 懸臂施工的橋梁尤為有利；同時，因其都具有較大的面積，所以 能夠有效地抵抗正負(fù)彎矩，并滿足配筋要求；箱形截面具有良好 的動力特性。本設(shè)計(jì)是一座公路連續(xù)箱形梁，采用的橫截

11、面形式為單箱單室。單箱單室截面的優(yōu)點(diǎn)是受力明確，施工方便，節(jié)省 材料用量。(1)梁高墩頂處梁高根據(jù)規(guī)范一般取1/161/20L，取L/17，即?？缰刑幜焊吒鶕?jù)規(guī)范一般取1/301/55L，取L/38，即。(2)頂板與底板箱形截面的頂板和底板是結(jié)構(gòu)承受正負(fù)彎矩的主要工作部位，。其尺寸要受到受力要求和構(gòu)造兩個方面的控制。墩頂處底 板還要承受很大的壓應(yīng)力，一般來講：變截面的底版厚度也隨梁 高變化，底板一般25-100cm (變厚)，頂板25-30cm (等厚)。因此，頂板厚度取30cm;支座處底板厚度取60cm跨中底板厚度取40cm。(3)腹板的功能是承受截面的剪應(yīng)力和主拉應(yīng)力，大跨度預(yù)應(yīng)力混凝 土

12、箱梁橋，腹板厚度可從跨中逐步向支點(diǎn)加寬，以承受支點(diǎn)處交大的剪力，一般采用300 600mm甚至可達(dá)到1m左右。本設(shè)計(jì)制作處與跨中截面腹板厚度均取50cm(3)橫隔梁橫隔梁可以增強(qiáng)橋梁的整體性和良好的橫向分布,同時還可以限制畸變；支承處的橫隔梁還起著承擔(dān)和分布支承反力的作用。由于箱形截面的抗扭剛度很大，一般可以比其它截面的橋梁少設(shè) 置橫隔梁，甚至不設(shè)置中間橫隔梁而只在支座處設(shè)置支承橫隔梁。因此本設(shè)計(jì)中考慮在支座處截面與中跨處截面設(shè)置一道橫隔梁, 而且由于中跨橫隔梁的尺寸及對內(nèi)力的影響較小，在內(nèi)力計(jì)算中 也可不作考慮。跨中截面及中支點(diǎn)截面示意圖如下圖 3-1所示：(圖中單位以厘米計(jì))。圖3-1 (

13、單位：cm(4) 橋面鋪裝橋面鋪裝層采用10cm厚的C40瀝青混凝土鋪裝，防撞欄采用C30混凝土。第四章荷載內(nèi)力計(jì)算全橋結(jié)構(gòu)單元的劃分分段原則主梁的分段應(yīng)該考慮梁的跨徑、截面變化、施工方法、預(yù)應(yīng) 力布置等因素，單元分的越細(xì)計(jì)算的內(nèi)力就越精確，接近真實(shí)值, 并且兼顧施工中的實(shí)施，所以本設(shè)計(jì)分為 70個單元。具體分段本橋全長215米，總共分為70個單兀，最小的單兀長度為米, 最長的單元長度為4米，本設(shè)計(jì)推薦單元劃分為：34 2; 54 63 82 63 54 ； ； 54 63 82 63 54 2 ; 34單元劃分見圖4-1.圖4-1單元劃分全橋施工節(jié)段劃分橋梁劃分施工分段原則1. 桿件的轉(zhuǎn)折點(diǎn)

14、和截面的變化點(diǎn)2. 施工分界點(diǎn)、邊界處及支座處3. 需驗(yàn)算或求位移的截面處4. 分段應(yīng)盡量使各段的工程量基本相同，一邊與施工節(jié)奏流暢,使施工均衡。5. 當(dāng)出現(xiàn)位移不連續(xù)的情況時，例如相鄰兩單元以鉸接形式相連（轉(zhuǎn)角不連續(xù)），可在鉸接處設(shè)置兩個節(jié)點(diǎn)，利用主從約束考慮該連接方式施工分段劃分4-1 0全橋分為70個單元。全橋整體采用懸臂節(jié)段澆筑施工法，兩端橋臺附近單元處使用整體現(xiàn)澆法。施工詳細(xì)劃分見下表第一階段0號塊18to21 ; 50to53第二階段1號塊17、22; 49、54第三階段2號塊16、23; 48、55第四階段3號塊15、24; 47、56第五階段4號塊14、25; 46、57第六階

15、段5號塊13、26; 45、58第七節(jié)段6號塊12、27; 44、59第八階段7號塊11、28; 43、60第九階段8號塊10、29; 42、61第十節(jié)段9號塊9、 30; 41、 62第十一階段10號塊8、 31; 40、 63第十二節(jié)段11號塊7、 32; 39、 64第十三階段13號塊6、 33; 38、 65第十四節(jié)段14號塊5、 34; 37、 66第十五節(jié)段左（右）滿堂支架1to4、67to70第十六階段體系轉(zhuǎn)換階段第十七階段跨中和壟斷3to36主跨施工分段表表4-1主梁內(nèi)力計(jì)算根據(jù)梁跨結(jié)構(gòu)縱斷面的布置，并通過對移動荷載作用最不利位置，確定控制截面的內(nèi)力，然后進(jìn)行內(nèi)力組合，畫出內(nèi)力

16、包絡(luò)圖。橫在內(nèi)力計(jì)算（1）第一期恒載（結(jié)構(gòu)自重）恒載集度G (A 80 A 10 A 10)(2)第二期恒載二期恒載為橋面鋪裝層和防撞欄桿的重量，橋面鋪裝層用10cn厚的C40瀝青混凝土鋪裝，容重取為24K/m,防撞欄桿用C30昆 凝土，每側(cè)的防撞欄自重作用力取為 m則二期恒載集度為：028.5 2 24 0.1 10 41KN m懸臂澆注階段內(nèi)力澆筑零號塊，拼裝掛藍(lán)，懸臂澆注各箱梁梁段并張拉相應(yīng)頂 板縱向預(yù)應(yīng)力束，懸臂澆注結(jié)束時全橋的恒載內(nèi)力見圖4-2 :圖4-2最大懸臂澆注階段內(nèi)力圖(a)彎矩圖一丄丄(b)剪力圖邊跨合攏階段內(nèi)力安裝排架并按施工要求進(jìn)行預(yù)壓，現(xiàn)澆邊跨等高粱段，達(dá)到強(qiáng)度要求后

17、，澆注邊跨合龍段，張拉邊跨底板縱向預(yù)應(yīng)力束。此時全橋恒載內(nèi)力見圖4-3。圖4-3邊跨合攏段內(nèi)力累計(jì)圖血下.(a)彎矩圖naff ill(b)剪力圖中跨合攏段內(nèi)力拼裝中跨合龍吊架，焊接合龍段骨架，綁扎合龍段鋼筋，澆注中跨合龍段，張拉中跨底板縱向預(yù)應(yīng)力束和剩余次中跨底板縱向預(yù)應(yīng)力束。中跨合龍完成后的全橋恒載內(nèi)力圖見圖4-4。血|(a)彎矩圖(b)剪力圖一期恒載作用下個單元的彎矩與剪力值見下表4-2。單 元彎矩(KN?m)剪力(KN)單 元彎矩(KN ?m)剪 力(KN)136237338439540641742一期恒載作用下彎矩剪力值表4-284394410451146124713481449-2

18、004211550-2197891651-2403341752-2620911853-2394081954-2179362055-1976422156-1784852257-1518022358-1274772459-10540325602661276228632964306531663267336834693570橋面鋪裝階段內(nèi)力橋面鋪裝、等橋面系安裝完畢大橋建成后的全橋恒載內(nèi)力圖見圖4-5。圖4-5橋面鋪裝階段累計(jì)內(nèi)力圖g 口“表4-3表4-3續(xù)一期恒載作用下個單元的彎矩與剪力值見下表4-3單 元彎矩(KN ?m).、八剪 力(KN)單 元彎矩(KNm )剪力(KN ?m)13602373

19、384395406417428439441045114612471348144915501651175218531954一期恒載作用下彎矩剪力值20552156225723582459256026612762一期恒載作用下彎矩剪力值28632964306531663267336834693570支座位移引起的內(nèi)力計(jì)算方法及結(jié)果由于各個支座處的豎向支座反力和地質(zhì)條件的不同引起支座的不均勻沉降，連續(xù)體系是一種對支座不均勻沉降特別敏感的結(jié)構(gòu)，所以由它引起的內(nèi)力是構(gòu)成內(nèi)力的重要組成部分。在橋梁設(shè)計(jì)中，支座沉降工況的選取是應(yīng)慎重考慮的問題。一般應(yīng)綜合考慮橋址處的地質(zhì)、水文等自然條件，根據(jù)已建橋梁的設(shè)計(jì)經(jīng)

20、驗(yàn)來定。有時需選取幾種沉降工況計(jì)算，這樣就存在一個工況組合的問題。程序一般對每一個截面挑最不利的工況內(nèi)力值作為沉降次內(nèi)力。由于各個支座處的豎向支座反力和地質(zhì)條件的不同引起支座的不均勻沉降，支座沉降會引起橋梁產(chǎn)生內(nèi)力。假設(shè)三跨連續(xù)梁橋的左右兩個支點(diǎn)分別下沉 5mm中間兩個支點(diǎn)分別下沉10mm最少沉降1個支座，最多沉降4個支座，將各種支座沉降情況所得到的內(nèi)力進(jìn)行疊加，取最不利的內(nèi)力范圍。利用Midas軟件從而得出在支座沉降下主梁產(chǎn)生的內(nèi)力圖如圖4-6所示。圖4-6支座沉降作用下主梁產(chǎn)生的內(nèi)力圖（5(a)彎矩包絡(luò)圖呻料iim I II liva I11111IIjnjT(b)剪力包絡(luò)圖表4-4表4-

21、4續(xù)主梁在支座沉降作用下各截面的彎矩和剪力數(shù)值見表4-4 0單 元彎矩(KN ?m)剪力(KN)單 元彎矩(KN ?m)剪力(KN)13623733843954064174284394410451146124713481449155016511752185319542055支座沉降作用下的彎矩、剪力值21562257235824592560266127622863支座沉降作用下的彎矩、剪力值2964306531663267336834693570活載內(nèi)力計(jì)算本設(shè)計(jì)中車道荷載為公路-I級，根據(jù)公路橋涵通用規(guī)范，公路-I級車道荷載的標(biāo)準(zhǔn)值為qk 10.5KN / m ;集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值按以下規(guī)定選取

22、：橋梁計(jì)算跨徑小于 5m寸，R=180KN橋梁計(jì)算跨徑大于等于50m寸，Pk=360KN橋梁計(jì)算跨徑在550m之間時Pk 采用線形內(nèi)插。沖擊系數(shù)的計(jì)算橋梁結(jié)構(gòu)的基頻反映了結(jié)構(gòu)的尺寸、類型、建筑材料等動力特性內(nèi)容，直接反映了沖擊系數(shù)與橋梁結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系。不管橋梁的建筑材料、結(jié)構(gòu)類型是否有差別，也不管結(jié)構(gòu)尺寸與跨徑是 否有差別，只要橋梁結(jié)構(gòu)的基頻相同，在同樣條件的汽車荷載下,就能得到基本相同的沖擊系數(shù)。橋梁的自振頻率（基頻）宜采用有限元方法計(jì)算，汽車的沖擊系數(shù)是汽車過橋時對橋梁結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的豎向動力效應(yīng)的增大系數(shù)。沖擊作用以車體的振動和橋跨自身的變形和振動?？赏ㄟ^midas計(jì)算得出。橫向分布系數(shù)的考慮

23、荷載橫向分布是指作用在橋上的車輛荷載如何在各主梁之間進(jìn)行分配，或者說各主梁如何分擔(dān)車輛荷載。因?yàn)榻孛娌捎脝蜗鋯问視r，可直接按平面桿系結(jié)構(gòu)進(jìn)行活載內(nèi)力計(jì)算，無須計(jì)算橫 向分布系數(shù)，所以全橋采用同一個橫向分配系數(shù)?；钶d作用下內(nèi)力利用有限元軟件計(jì)算得到在活載作用下的內(nèi)力包絡(luò)圖見4-7。圖4-7活載作用下內(nèi)力圖(a) 彎矩包絡(luò)圖1mill JU(b) 剪力包絡(luò)圖主梁各個關(guān)鍵截面在活載作用下產(chǎn)生的彎矩和剪力具體數(shù)值見表4-5。單元最大值最小值剪力-Z(KN彎矩-y (KN ?m)剪力-Z(KN彎矩-y (KN ?m)1023456789活載作用下的彎矩、剪力值表4-51011121314151617-1

24、08活載作用下的彎矩、剪力值表4-5續(xù)1819202122232425262728293031323334353637383940414243444546活載作用下的彎矩、剪力值表4-5續(xù)474849505152535455565758596061626364656667686970溫度內(nèi)力計(jì)算橋梁設(shè)計(jì)中通常溫度分沿梁高線性變化和非線性變化，在線性溫差變化情況下，梁式結(jié)構(gòu)將產(chǎn)生撓曲變形，且梁再變形后仍然服從平截面假定，在連續(xù)梁結(jié)構(gòu)中，它不但引起結(jié)構(gòu)的位移,且由于多余約束的影響，從而產(chǎn)生結(jié)構(gòu)溫度次內(nèi)力。在成橋階段,考慮橋梁在溫度荷載作用下產(chǎn)生的內(nèi)力。本設(shè)計(jì)中考慮頂板與底板溫度梯度為 50C時的溫

25、度內(nèi)力，利用Midas計(jì)算得到的結(jié)構(gòu)個單元內(nèi)力圖如圖4-8圖4-8溫度應(yīng)力作用下內(nèi)力圖r.,(a)彎矩圖 (b)剪力圖荷載組合正常使用極限狀態(tài)的內(nèi)力組合按正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時，應(yīng)根據(jù)不同的設(shè)計(jì)要求，采用以下兩種效應(yīng)組合(1)作用短期效應(yīng)組合永久作用標(biāo)準(zhǔn)值與可變作用頻遇值效應(yīng)相組合，其效應(yīng)表達(dá)式 為:mnSsdSGik1 j SQjki 1j 1式中 Ssd 作用短期效應(yīng)組合設(shè)計(jì)值;1j第j個可變作用效應(yīng)的頻率值系數(shù)，汽車荷載(不計(jì)沖擊力)1=，人群荷載1=，風(fēng)荷載1 =，溫度梯度作用1=，其他作用1IjSQjk 第j個可變作用效應(yīng)的頻率值。(2)作用長期效應(yīng)組合永久作用標(biāo)準(zhǔn)值效應(yīng)與可變作用準(zhǔn)

26、永久值效應(yīng)相組合，其效應(yīng) 組合表達(dá)式為:mS|dSGik2 j SQjki 1j 1正常使用極限狀態(tài)下的內(nèi)力包絡(luò)圖如圖4-9。圖4-9正常使用狀態(tài)下內(nèi)力包絡(luò)圖jFII(a)軸力包絡(luò)圖orh -竹們(b)剪力包絡(luò)圖Uh(c) 彎矩包絡(luò)圖表4-6表4-6續(xù)正常使用極限狀態(tài)下主梁單元內(nèi)力見下表4-6 :單 元最大值(Max最小值(Min)軸力 (KN剪力 (KN彎矩(KN-m )軸力 (KN剪力 (KN彎矩(KN-m)100002003004005006789-3480710111213-11853614-118098-14445815-146405-173271正常使用極限狀態(tài)下內(nèi)力組合16-17

27、7377-20506917-199561-22798518-222515-252324190-2466510-278131200-2720870-30544921-247567-278593正常使用極限狀態(tài)下內(nèi)力組合22-224384-25323223-202506-22932424-181623-20683125-152301-17567126-125670-14775427-101624-12298028-262-10092429-815023031-47753233340035003600370038-8394041424344-11484345-117062-13841846-1426

28、25-16470947-170775-19414548-201616-22682449-223511-25032950-246401-275249510-2705960-301622520-13438-2961290-329491表4-6續(xù)53-269892-30137154-244954-27476355-2211991-24962256-1982131-22590557-166039-19290558-136530-162890正常使用極限狀態(tài)下內(nèi)力組合59-109567-13576660-11126961626364-2811265-966006700680069007000承載能力極限

29、狀態(tài)的內(nèi)力組合(1)基本組合基本組合是永久作用的設(shè)計(jì)值效應(yīng)與可變作用設(shè)計(jì)值效應(yīng)相組合，其效應(yīng)組合表達(dá)式為:m0Sud0( Gi SGiki 1nQ1 Sa1kcQj SQjk )j 2mOjd0(S3idi 1nSQ1dcSQjd )j 2式中Sud 承載能力極限狀態(tài)下作用基本組合的效應(yīng)組合設(shè)計(jì)值;0 結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)，按通規(guī)JTG D60-2004表1.0.9規(guī)定的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全等級采用，對應(yīng)于設(shè)計(jì)安全等級 一級、二級和三級分別取、和;Gi 第i個永久作用效應(yīng)的分項(xiàng)系數(shù)，應(yīng)按通規(guī)JTGD60-2004表4.1.6的規(guī)定采用;SGik、SGid 第i個永久作用效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值和設(shè)計(jì)值;Q1 汽車荷載效

30、應(yīng)(含汽車沖擊力、離心力)的分項(xiàng)系數(shù),取Q1=o當(dāng)某個可變作用在效應(yīng)組合中其值超過汽車荷載效應(yīng)時，則該作用取代汽車荷載，其分項(xiàng)系數(shù)應(yīng) 采用汽車荷載的分項(xiàng)系數(shù)；對專為承受某作用而設(shè)置 的結(jié)構(gòu)或裝置，設(shè)計(jì)時該作用的分項(xiàng)系數(shù)取與汽車荷 載同值；計(jì)算人行道板和人行道欄桿的局部荷載，其 分項(xiàng)系數(shù)也與汽車荷載取同值；SQ1k、SQ1d 汽車荷載效應(yīng)（含汽車沖擊力、離心力）的標(biāo)準(zhǔn)值和設(shè)計(jì)值;Qj 在作用效應(yīng)組合中除汽車荷載效應(yīng)（含汽車沖擊力、離心力）、風(fēng)荷載外的其他第j個可變作用效應(yīng)的分項(xiàng) 系數(shù)，取Qj=，但風(fēng)荷載的分項(xiàng)系數(shù)取 Qj=；SQjk、SQjd 在作用效應(yīng)組合中除汽車荷載效應(yīng)（含汽車沖擊力、離心力

31、）外的其他第j個可變作用效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值和設(shè)計(jì) 值;c在作用效應(yīng)組合中除汽車荷載效應(yīng)（含汽車沖擊力、離心力）外的其他可變作用效應(yīng)的組合系數(shù)，當(dāng)永久 作用與汽車荷載和人群荷載（或其他一種可變作用） 組合時，人群荷載（或其他一種可變作用）的組合系 數(shù)取c=；當(dāng)除汽車荷載效應(yīng)（含汽車沖擊力、離心 力）外尚有兩種其他可變作用參與組合時，其組合系 數(shù)取c=；尚有三種可變作用參與組合時，其組合系 數(shù)取c=；尚有四種及多于四種的可變作用參與組合 時，取c（2）偶然組合永久作用標(biāo)準(zhǔn)值效應(yīng)與可變作用某中代表值效應(yīng)，一種偶然作用的效應(yīng)分項(xiàng)系數(shù)??；與偶然作用同時出現(xiàn)的可變作用，可根據(jù)觀測資料和工程經(jīng)驗(yàn)取適當(dāng)?shù)拇碇?。?/p>

32、載內(nèi)力極限狀態(tài)下結(jié)構(gòu)的內(nèi)力圖見圖410。圖4-10承載能力極限狀態(tài)下內(nèi)力承載能力極限狀態(tài)下主梁單元內(nèi)力見下表 4-7 :單 元最大值(MaX最小值(Min)軸力 (KN剪 力(KN彎矩(KN-m )軸力 (KN剪力 (KN彎矩(KN-m)10000200300400承載能力極限狀態(tài)下內(nèi)力組合表表4-750062904789承載能力極限狀態(tài)下內(nèi)力組合表表4-7續(xù)101112-12520513-15397814-110752-18599515-140318-22172716-172480-26127117-195418-28982618-218540-320196190-2426700-35244

33、3200-2680150-38662521-243740-35245722-220759-32019323-199044-28977324-177984-26115125-148008-22151226-120680-18623027-15519228-12758929-53632-1033213031-159113233-2941934003500360037003839442340表4-7續(xù)414243-11729644-14327545-111339-172590承載能力極限狀態(tài)下內(nèi)力組合表46-137636-20533947-166482-24233248-197977-2836834

34、9-220048-31344550-242776-345007510-2667700-378411520-2920570-41371953-265910-3786344-240979-34548455-217055-31421156-193317-28475357-159952-24385458-129184-20676859-100880-17339660-14326861-1160676263646566006700680069007000第五章預(yù)應(yīng)力鋼束的估算與布置鋼束估算預(yù)應(yīng)力混凝土的截面配筋，是根據(jù)正常使用極限狀態(tài)和承載能力極限狀態(tài)這兩種極限狀態(tài)的組合結(jié)果，確定截面的受力性質(zhì),分為軸

35、拉、軸壓、上緣受拉偏壓、下緣受拉偏壓、上緣受拉偏拉、下緣受拉偏拉、上緣受拉偏彎和下緣受拉偏彎8種受力劣性，分別按照相應(yīng)的鋼筋估算公式進(jìn)行計(jì)算。估算結(jié)果是截面上緣和下緣均配筋，此為截面的最小配筋，設(shè)計(jì)時可以放寬。按承載能力極限計(jì)算時滿足正截面強(qiáng)度要求:預(yù)應(yīng)力梁到達(dá)受彎極限狀態(tài)時，受壓區(qū)混凝土應(yīng)力達(dá)到混凝土抗壓設(shè)計(jì)強(qiáng)度，受拉區(qū)鋼筋達(dá)到抗拉沒計(jì)強(qiáng)度，檢算截面的安全性時通過計(jì)算截面抗彎安全系數(shù)未保證。在初步估算預(yù)應(yīng)力筋數(shù)量時,箱形截面當(dāng)其中性軸位于受壓翼緣內(nèi)可按矩形截面計(jì)算，但是當(dāng)忽略實(shí)際上存在的雙筋影響時（受拉區(qū)、受壓區(qū)都有預(yù)應(yīng)力筋）計(jì)算結(jié)果偏大，作為力筋數(shù)量的估算是允許的。（1）對于僅承受一個方向

36、的彎矩的單筋截面梁，所需預(yù)應(yīng)力筋數(shù)量按下式計(jì)算，如下圖5-1 :Mpfcdbx(ho x/2)M M P受壓區(qū)高度x ho和2MPfcdb預(yù)應(yīng)力筋數(shù)Mpn Ap fpd(ho x/2)解上兩式得：n丄RhoAp fpd式中 Mp截面上組合力矩。fcd 混凝土抗壓設(shè)計(jì)強(qiáng)度;fpd預(yù)應(yīng)力筋抗拉設(shè)計(jì)強(qiáng)度;Ap 單根預(yù)應(yīng)力筋束截面積;b截面寬度(2 )若截面承受雙向彎矩時，需配雙筋的，可據(jù)截面上正、負(fù)彎矩按上述方法分別計(jì)算上、下緣所需預(yù)應(yīng)力筋數(shù)量。這忽略會使實(shí)際上存在的雙筋影響時(受拉區(qū)和受壓區(qū)都有預(yù)應(yīng)力筋)計(jì)算結(jié)果偏大，作為力筋數(shù)量的估算是允許的。預(yù)應(yīng)力鋼筋為單束19根，單束抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為1260

37、MPa主梁內(nèi)力混凝土抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為，混凝土保護(hù)層厚度取10cm值從Midas中提取，見表4-6。下表5-1為利用excl計(jì)算得到的各單元的配筋情況。單元上緣配筋下緣配筋單元上緣配筋下緣配筋1362373384395406417428439441045114612471348承載能力狀態(tài)單元配筋數(shù)表5-114491550165117521853承載能力狀態(tài)單元配筋數(shù)表5-1續(xù)19542055215622572358245925602661276228632964306531663267336834693570按正常使用極限狀態(tài)的應(yīng)力要求計(jì)算規(guī)范(JTJ D62-2004)規(guī)定，截面上的預(yù)壓應(yīng)力

38、應(yīng)大于荷載引起的拉應(yīng)力，預(yù)壓應(yīng)力與荷載引起的壓應(yīng)力之和應(yīng)小于混凝土的允許壓應(yīng)力(為0.5fck),或?yàn)樵谌我怆A段，全截面承壓，截面上不出現(xiàn)拉應(yīng)力，同時截面上最大壓應(yīng)力小于允許壓應(yīng)力。配置主梁縱向預(yù)應(yīng)力筋的目的是使預(yù)應(yīng)力混凝土梁在鋼筋預(yù)應(yīng)力和使用荷載共同作用下截面上、下緣均不產(chǎn)生拉應(yīng)力，同時應(yīng)保證截面上、下緣的混凝土均不被壓碎。設(shè)計(jì)時，一般以前一條件作為依據(jù)來確定截面最少的預(yù)應(yīng)力筋的數(shù)目，后一條件常用來確定截面最大的預(yù)應(yīng)力筋數(shù)目，實(shí)際設(shè)計(jì)中很少考慮。當(dāng)采用單側(cè)配筋時，在截面一側(cè)配置的預(yù)應(yīng)力筋在該截面上會產(chǎn)生與原彎矩方向相反的彎矩以平衡原彎矩，減小原彎矩在該側(cè)產(chǎn)生的拉應(yīng)力，同時還會產(chǎn)生一個軸向壓應(yīng)

39、力也能平衡一部分原彎矩產(chǎn)生的拉應(yīng)力。在采用拉應(yīng)力控制時，一側(cè)預(yù)應(yīng)力筋產(chǎn)生的彎矩在截面上產(chǎn)生的壓應(yīng)力和預(yù)應(yīng)力筋產(chǎn)生的軸力與原彎矩在該側(cè)產(chǎn)生的拉應(yīng)力平衡，該側(cè)的應(yīng)力為零，另一側(cè)受到壓應(yīng)力。如果繼續(xù)增加預(yù)應(yīng)力筋的數(shù)目，在截面上會產(chǎn)生與原彎矩方向相反的彎矩在另一側(cè)產(chǎn)生拉應(yīng)力，若以使另一側(cè)的應(yīng)力為零為依據(jù)來配置預(yù)應(yīng)力筋，則所配置的預(yù)應(yīng)力筋的數(shù)目顯然偏多了。所以在實(shí)際進(jìn)行配筋估算時，預(yù)應(yīng)力筋的數(shù)目采用上緣配筋時上緣不產(chǎn)生拉應(yīng)力，下緣配筋時下緣不產(chǎn)生拉應(yīng)力來確定。采用以上方法所得的配筋結(jié)果為截面最小配筋，可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)適當(dāng)?shù)姆艑?。具體估算公式的推導(dǎo)過程如下:對于截面上緣:M minw上(1)0.5 fck對于

40、截面下緣:M maxw下M minw下0.5 fck(4)其中，p由預(yù)應(yīng)力產(chǎn)生的應(yīng)力,V截面抗彎模量，fck混凝土軸心抗壓標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度。Max、ML項(xiàng)的符號當(dāng)為正彎矩時取正值, 當(dāng)為負(fù)彎矩時取負(fù)值，且按代數(shù)值取大小。一般情況下，由于梁截面較高，受壓區(qū)面積較大，上緣和下緣的壓應(yīng)力不是控制因素，為簡便計(jì)，可只考慮上緣和下緣的拉應(yīng)力的這個限制條件（求得預(yù)應(yīng)力筋束數(shù)的最小值）。公式（1）變?yōu)?M minWt公式（3）變?yōu)?M maxw由預(yù)應(yīng)力鋼束產(chǎn)生的截面上緣應(yīng)力P上和截面下緣應(yīng)力P下分為三種情況討論:a.截面上下緣均配有力筋 N上和N下以抵抗正負(fù)彎矩，由力筋N上和M在截面上下緣產(chǎn)生的壓應(yīng)力分別為:Np上Np上 e上（7）Np上Np 上 e上