橋梁結(jié)構(gòu)課程設(shè)計燕山大橋課程設(shè)計

1、攀枝花學(xué)院橋梁結(jié)構(gòu)2課程設(shè)計燕山大橋課程設(shè)計學(xué)生姓名： 學(xué)生學(xué)號： 200610702232 院（系）： 土木工程學(xué)院 年級： 07級道橋二班 指導(dǎo)教師： 摘 要橋是跨越障礙的通道，隨著我國城市建設(shè)和高等級公路、道路建設(shè)的發(fā)展，橋梁的建設(shè)也將成為必然的趨勢。預(yù)應(yīng)力混凝土簡支t型梁橋設(shè)計在我國公路上修建很多。本設(shè)計采用預(yù)應(yīng)力混凝土t型梁橋，跨徑布置為（1230）m，主梁為變截面t型梁。跨中梁高為1.80m，支點梁高為1.80m。橋墩為重力式橋墩、橋臺。本文主要闡述了該橋的設(shè)計和計算過程。首先對主橋進行總體結(jié)構(gòu)設(shè)計，然后對上部結(jié)構(gòu)進行內(nèi)力、配筋計算，再進行強度、應(yīng)力及變形驗算，最后進行下部結(jié)構(gòu)驗算

2、。具體包括以下幾個部分：1.橋型布置，結(jié)構(gòu)各部分尺寸擬定；2.選取計算結(jié)構(gòu)簡圖；3.恒載內(nèi)力計算；4.活載內(nèi)力計算；5.荷載組合；6.配筋計算；7.預(yù)應(yīng)力損失計算；8.截面強度驗算；9.截面應(yīng)力及變形驗算；10.下部結(jié)構(gòu)驗算。關(guān)鍵詞 t型簡支梁橋，預(yù)應(yīng)力混凝土橋臺，橋墩，abstractbridge across obstacles corridors, with our urban construction and the high-grade highway, road construction, bridge building will also become the inevitabl

3、e trend. pre-stressed concrete t bridge design teams in the construction of many of our roads.the bridge belongs to the prestressed concreted structuer which is a simple supported beam bridge.the span arrangement is （1230）m.the superstructure is variable t shaped supported beam bridge.the height of

4、the girder on the support is 1.80m,and the height of the middle is 1.80m too.the pier is gravity pier. the abutment is gravity abutment.this essay focuses on the design and calculation process of the bridge.firstly, make an overall structure design of the main span.secondly perform the calculation o

5、f the internal force and reinforcing bar on the superstructure.thirdly,check the intensity,stress and deflection.finally,check the substructure.the main points of the design are as the follows.1.the arrangement of the bridge types;2.the units partition of the structute;3.the calculation of the inter

6、nal force of dead load;4.the calculation of the internal force of movable load;5.the combination of every kind of load;6.the arrangement of prestressed reinforcing bar;7.the calculation of the prestressed loss;8.the check of the section intensity;9.the check of the section stress and deflection;10.t

7、he check the substructure.key words t shaped supported beam bridge，prestressed conctete， pier，abutment 目錄摘 要iabstractii緒論1方案比選3方案編制3推薦方案41設(shè)計資料及構(gòu)造布置51.1設(shè)計資料51.2橫截面布置71.3截面沿跨長的變化111.4橫隔梁的設(shè)置112 主梁設(shè)計計算112.1恒載內(nèi)力計算112.2可變作用效應(yīng)計算132.3主梁作用效應(yīng)組合252.4預(yù)應(yīng)力鋼束的估算及其布置262.5.1 跨中截面鋼束的估算與確定262.5.2 預(yù)應(yīng)力鋼束布置272.6 計算主梁幾何截面

8、特性322.6.1 截面面積及慣矩計算322.6.2 截面凈矩計算352.6.3 截面幾何特性匯總362.7 主梁截面承載力與應(yīng)力驗算462.7.1 持久狀態(tài)承載能力極限狀態(tài)承載力驗算462.7.2 持久狀況正常使用極限狀態(tài)抗裂驗算542.7.3 持久狀況構(gòu)件的應(yīng)力驗算562.7.4 短暫狀況構(gòu)件的應(yīng)力驗算642.8 主梁端部的局部承壓驗算652.8.1 局部承壓區(qū)的截面尺寸驗算652.8.2 局部抗壓承載力驗算672.9 主梁變形驗算682.9.1 計算由預(yù)加力引起的跨中反拱度682.9.2 計算由跨中引起的跨中撓度702.9.3 結(jié)構(gòu)剛度驗算712.9.4 預(yù)拱度的設(shè)置713 行車道板計算

9、711.9.1 懸臂板荷載效應(yīng)計算711.9.2 連續(xù)板荷載效應(yīng)計算731.9.3 截面設(shè)計、配筋與承載力驗算77緒論梁式橋種類很多，也是公路橋梁中最常用的橋型，路橋梁常用的梁式橋形式有簡支梁、懸臂梁、連續(xù)梁等，梁式橋跨徑大小是技術(shù)水平的重要指標(biāo)，一定程度上反映一個國家的工業(yè)、交通、橋梁設(shè)計和施工各方面的成就。80年代以來，我國公路上修建了幾座具有代表性的預(yù)應(yīng)力混凝上簡支t型梁橋（或橋面連續(xù)），如河南的鄭州、開封黃河公路橋，浙江省的飛云江大橋等，其跨徑達到62m，吊裝重220t。t形梁采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的已經(jīng)很少了，從16m到50m跨徑，都是采用預(yù)制拼裝后張法預(yù)應(yīng)力混凝土t形梁。預(yù)應(yīng)力體系采用

10、鋼絞線群錨，在工地預(yù)制，吊裝架設(shè)。其發(fā)展趨勢為：采用高強、低松弛鋼絞線群錨，混凝土標(biāo)號4060號；t形梁的翼緣板加寬，25m是合適的；吊裝重量增加；為了減少接縫，改善行車，采用工型梁，現(xiàn)澆梁端橫梁濕接頭和橋面，在橋面現(xiàn)澆混凝土中布置負彎矩鋼束，形成比橋面連續(xù)更進一步的“準(zhǔn)連續(xù)”結(jié)構(gòu)。預(yù)應(yīng)力混凝土t形梁有結(jié)構(gòu)簡單，受力明確、節(jié)省材料、架設(shè)安裝方便，跨越能力較大等優(yōu)點。其最大跨徑以不超過50m為宜，再加大跨徑不論從受力、構(gòu)造、經(jīng)濟上都不合理了。大于50m跨徑以選擇箱形截面為宜。目前的預(yù)應(yīng)力混凝土簡支“準(zhǔn)連續(xù)“。隨著交通建設(shè)事業(yè)的發(fā)展，大量的預(yù)應(yīng)力混凝土簡支t梁被廣泛應(yīng)用，其中的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計起到了重要

11、作用。我國交通行業(yè)預(yù)應(yīng)力混凝土簡支t梁標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計經(jīng)歷過了一個從無到有的發(fā)展過程。20世紀(jì)60年代，主要套用過去蘇聯(lián)的標(biāo)準(zhǔn)圖。20世紀(jì)70年代由交通部組織交通部第二公路勘察設(shè)計院編制了裝配式后張法預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁標(biāo)準(zhǔn)圖jt/gqb-025-75。20世紀(jì)80年代出版了新的標(biāo)準(zhǔn)圖裝配式鋼筋混凝土簡支梁jt/gqb-024-83。進人20世紀(jì)90年代，交通部先后出版了預(yù)應(yīng)力空心板、預(yù)應(yīng)力混凝土i型組合梁標(biāo)準(zhǔn)圖。但預(yù)應(yīng)力混凝土簡支t梁標(biāo)準(zhǔn)化工作相對滯后，這期間的預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁在橋梁建設(shè)中仍占有相當(dāng)?shù)谋壤本┦忻磕暧薪?0%為這種結(jié)構(gòu)形式，而一些新技術(shù)、新工藝、新材料的迅速發(fā)展和應(yīng)用，原有的標(biāo)準(zhǔn)

12、圖已不適用。為此，北京市公路局于1998年向北京市公路設(shè)計研究院下達了預(yù)應(yīng)力混凝土簡t梁橋通用圖課題，歷時2年，于1999年完成了這一課題并通過了北京市組織的專家鑒定。認為該通用圖結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，完善和提高了國內(nèi)預(yù)應(yīng)力混凝土簡支t梁橋標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計水平，有推廣應(yīng)用價值，為國內(nèi)先進水平。預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁一旦躍上橋梁建設(shè)的歷史舞臺，就顯示出它的強大競爭力，從50年代創(chuàng)建突破了100m的跨徑紀(jì)錄，經(jīng)過30余年的迅猛發(fā)展，至今已創(chuàng)建了440m的跨徑紀(jì)錄。目前，在規(guī)劃中的設(shè)計方案又突破500m的跨徑紀(jì)錄的趨勢。而在實際的工程實踐中，在400m以下的跨徑范圍中，預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁常為優(yōu)勝的方案。隨著我國經(jīng)濟發(fā)展，

13、材料、機械、設(shè)備工業(yè)相應(yīng)發(fā)展，這為我國修建高質(zhì)量橋梁提供了有力保障。再加上廣大橋梁建設(shè)者的精心設(shè)計和施工，使我國建橋水平已躍身于世界先進行列。我國幅員遼闊，經(jīng)濟發(fā)展水平參差不齊，經(jīng)濟上總體水平不高，公路橋梁發(fā)展還是要著眼于量大、面廣的一般大、中橋，這類橋梁仍以預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)為主。所以我們要著重抓多樣化、標(biāo)準(zhǔn)化，編制適用經(jīng)濟的標(biāo)準(zhǔn)圖，提高施工水平和質(zhì)量，然后抓住跨越大江（河）、海灣的特大型橋梁建設(shè)，不斷總結(jié)經(jīng)驗，高標(biāo)準(zhǔn)、高質(zhì)量建橋。方案比選方案編制根據(jù)橋所在的地理位置，橋梁水文，地質(zhì)情況等，決定選擇以下三個方案：第一方案：預(yù)應(yīng)力斜拉橋優(yōu)缺點：斜拉橋就塔墩墩距來說，是大跨徑，可以做到一般型式的橋

14、都難做到的特大跨徑。由于拉索是彈性支承，因而支承剛度(主要決定于拉索面積)是可變的，另外還可對拉索施加預(yù)應(yīng)力。斜纜索的水平分力對主梁的軸向預(yù)施壓力可以增強主梁的抗裂性能，節(jié)約高強度鋼材的用量。斜拉橋也是重要的景觀建筑，可以體現(xiàn)一個城市甚至一個國家的建筑技術(shù)，和藝術(shù)品位。但斜拉橋施工工藝和施工控制不是很成熟，且養(yǎng)護與日常檢查費用較高。第二方案：連續(xù)剛構(gòu)橋優(yōu)缺點：剛構(gòu)橋外形美觀，結(jié)構(gòu)尺寸較小，橋下凈空大，橋上視野開闊。但敦梁連接構(gòu)造復(fù)雜，柱腳有水平推力。鋼筋混凝土剛構(gòu)橋混凝土用量少，然而鋼筋的用量較大，且梁柱剛接處易開裂。剛構(gòu)橋基礎(chǔ)工程造價也較高，施工比較困難。第三方案：預(yù)應(yīng)力簡支梁橋優(yōu)缺點：能最

15、有效的利用現(xiàn)代的高強度材料，減少構(gòu)件截面，顯著降低自重所占全部設(shè)計荷載比重，跨越能力大。預(yù)應(yīng)力混凝土在使用荷載下不出現(xiàn)裂縫，故梁的剛度比較大。有利于生產(chǎn)和施工的機械化。但工程數(shù)量大，造價高。其截面形式不便于運輸，安裝。建筑高度較高，土方量大，引道長度較長，增加了公路造價。需要有一套專門的預(yù)應(yīng)力張拉設(shè)備和材質(zhì)好的、制作精度高的錨具，施工工藝復(fù)雜。推薦方案采用方案三，即預(yù)應(yīng)力混凝土簡支t形梁橋，結(jié)構(gòu)形式采用裝配式，優(yōu)點是制造簡單、整體性好、接頭也方便。預(yù)應(yīng)力混凝土t形梁有結(jié)構(gòu)簡單，受力明確、節(jié)省材料、架設(shè)安裝方便，跨越能力較大等優(yōu)點。1 上部結(jié)構(gòu)計算1.1設(shè)計資料及構(gòu)造布置1.1.1設(shè)計資料1.技

16、術(shù)資料標(biāo)準(zhǔn)跨徑：30m；主梁全長：29.96m；計算跨徑：28.88m；橋面寬：11.5m；設(shè)計荷載:公路級人群荷載標(biāo)準(zhǔn)值為3kn/地震烈度：度；氣溫：年最高氣溫:41 最低：-52.河床地質(zhì)情況見所給橋位地質(zhì)剖面圖3.材料及工藝（1）混凝土：pc主梁c50，橋墩c40，承臺、護欄、鉆孔灌注樁c30。（2）預(yù)應(yīng)力鋼筋：15.2mm低松弛高強預(yù)應(yīng)力鋼絞線，標(biāo)準(zhǔn)強度1860mpa。錨具參照ovm型、bm15型錨具及其配套設(shè)備。（3）非預(yù)應(yīng)力鋼筋：直徑12mm的用hrb335鋼筋，直徑12mm的用r235鋼筋。4.設(shè)計依據(jù)及參考用書中華人民共和國交通部標(biāo)準(zhǔn)，公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范（jtg d60-20

17、04）北京人民交通出版社;中華人民共和國交通部標(biāo)準(zhǔn),公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)【s】.jtg b01-2003；中華人民共和國交通部標(biāo)準(zhǔn),公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范【s】.jtg d62-2004;中華人民共和國交通部標(biāo)準(zhǔn)，公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范（jtj029-85）;中華人民共和國交通部標(biāo)準(zhǔn)，公路施工技術(shù)規(guī)范（jtj041-89）;范立礎(chǔ)主編，橋梁工程（上冊），北京人民交通出版社，1980；顧安邦主編，橋梁工程（下冊），北京人民交通出版社，1980；葉見曙主編，結(jié)構(gòu)設(shè)計原理，北京1997；徐光輝主編，橋梁計算示例集，預(yù)應(yīng)力混凝土剛架橋，1995；李廉錕主編，結(jié)構(gòu)力學(xué)，北京教育出版社，

18、1996;陳忠延主編，土木工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計指南，橋梁工程分冊，北京水利水電出版社，2000;5基本計算數(shù)據(jù)表1-1名稱項目符號單位數(shù)據(jù)混凝土立方強度mpa50彈性模量mpa軸心抗壓標(biāo)準(zhǔn)強度mpa324軸心抗拉標(biāo)準(zhǔn)強度mpa256軸心抗壓設(shè)計強度mpa224軸心抗拉設(shè)計強度mpa183短暫狀態(tài)容許壓應(yīng)力mpa2072容許拉應(yīng)力mpa1757持久狀態(tài)標(biāo)準(zhǔn)荷載組合容許壓應(yīng)力mpa62容許主壓應(yīng)力mpa1944短暫效應(yīng)組合容許拉應(yīng)力mpa0容許主拉應(yīng)力mpa159鋼絞線標(biāo)準(zhǔn)強度mpa1860彈性模量mpa抗拉設(shè)計強度mpa1260最大控制應(yīng)力mpa1395持久狀態(tài)應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)荷載組合mpa1209材料重度

19、鋼筋混凝土250瀝青混凝土230鋼絞線785鋼束與混凝土彈性模量比5651.1.2橫截面布置1主梁間距與主梁片數(shù)主梁間距通常應(yīng)隨梁高與跨徑的增大而加寬為經(jīng)濟，同時加寬翼板對提高主梁截面效率指標(biāo)很有效，故在許可條件下應(yīng)適當(dāng)加寬t梁翼板。本設(shè)計主梁翼板寬度為1900mm，由于寬度較大，為保證橋梁的整體受力性能，橋面板采用現(xiàn)澆混凝土剛性接頭，因此主梁的工作截面有兩種：預(yù)施應(yīng)力、運輸、吊裝階段的小截面（=1600mm）和運營階段的大截面（=1900mm）。凈7.5+21.0的橋?qū)掃x用五片主梁，如圖11所示。2主梁跨中截面主要尺寸擬定（1）主梁高度預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁橋的高跨比通常在1/151/25之間，

20、標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計中高跨比約在1/161/18之間。當(dāng)建筑高度不受限制時，增大梁高往往是較經(jīng)濟的方案，因為增大梁高可節(jié)約預(yù)應(yīng)力鋼束用量，同時梁高加大一般只是腹板加高，而混凝土用量增加不多。綜上所述，對于30m跨徑的簡支梁橋取用180cm的主梁高度是比較合適的。（2）主梁截面細部尺寸 t梁翼板厚度主要取決于橋面板承受車輪局部荷載的要求，還要考慮能否滿足主梁受彎時翼板受壓的強度要求。故翼板厚度取用15cm，翼板根部加厚到250cm以抵抗翼緣根部較大的彎距。在預(yù)應(yīng)力混凝土梁中腹板內(nèi)因主拉應(yīng)力甚小，腹板厚度一般由布置制孔管的構(gòu)造決定，同時從腹板本身的穩(wěn)定條件出發(fā)，腹板厚度不宜小于其高度的1/15。故腹板厚度均取

21、20cm。馬蹄尺寸基本由布置預(yù)應(yīng)力鋼束的需要確定的，設(shè)計實踐表明，馬蹄面積占截面總面積的10%20%為適合，同時根據(jù)“公預(yù)規(guī)”對鋼束凈距及預(yù)留管道的構(gòu)造要求，初擬馬蹄寬度55cm，高度25cm。馬蹄與腹板交接處做成45斜坡的折線鈍角，高度150mm，以減小局部應(yīng)力。按照以上擬訂的外形尺寸，就可繪出預(yù)制梁的跨中截面圖。如圖1-2所示：（3）計算截面幾何特征將主梁跨中截面劃分成五個規(guī)則圖形的小單元，截面幾何特征列表計算見表12。注：大毛截面形心至上緣距離：小毛截面形心至上緣距離：4）、檢驗截面效率指標(biāo)（希望在0.5以上）跨中截面幾何特性計算表分塊名稱分塊面積分塊面積形心至上緣距離分塊面積對上緣靜矩

22、分塊面積的自身慣矩（cm）分塊面積對截面形心的慣矩（1）（2）（3）=（1）（2）（4）（5）（6）=（1）（7）=（4）+（6）大毛截面翼板28507.52137553437.563.411146016611513604三角承托50018.3339166.52777.77852.5813822881385065腹板2800902520005625000-19.0910201606645160下三角262.5150393753281.25-79.0916419051645186馬蹄1375167.5230312.571614.58-96.5912827646128992617787.5-552

23、22934088276小毛截面翼板24007.5180004500067.301231087069310915693三角承托50018.3339166.52777.77856.4682315943301597108腹板2800902520005625000-15.1988646807.36271807下三角262.5150393753281.25-75.198814843991487681馬蹄1375167.5230312.571614.58-92.698811815460118870757337.5-54885432159364上核心距：=40.13下核心距：截面效率指標(biāo)：表明以上初擬的主梁

24、跨中截面是合理的。1.1.3截面沿跨長的變化如圖11所示，本設(shè)計主梁采用等高度形式，橫截面的t梁翼板厚度沿跨長不變，馬蹄部分為配合鋼束彎起而從四分點開始逐漸抬高。梁端部區(qū)段由于錨頭集中力的作用而引起較大的局部應(yīng)力，也因布置錨具的需要，在距梁端230cm處將腹板加厚到與馬蹄同寬。變化點截面（腹板開始加厚處）到支點的距離為206cm，中間還設(shè)置一節(jié)長為30cm的腹板加厚過渡段。1.1.4橫隔梁的設(shè)置模型試驗結(jié)果表明，在荷載作用處的主梁彎矩橫向分布，當(dāng)該處有橫隔梁時比較均勻，否則直接在荷載作用下的主梁彎矩很大。為減小對主梁設(shè)計起主要控制作用的跨中彎矩，在跨中設(shè)置一道中橫隔梁；當(dāng)跨度較大時，應(yīng)設(shè)置較多

25、的橫隔梁。在橋跨中點和交點、1/4點、3/4點處設(shè)置五道橫隔梁，其間距為7.22m。端橫隔梁的高度與主梁同高，厚度為上部260mm,下部240mm；中橫隔梁高度為1600mm ，厚度為上部180mm，下部160mm。1.2 主梁設(shè)計計算根據(jù)上述梁跨結(jié)構(gòu)縱、橫截面的布置，并通過可變作用下的梁橋荷載橫向分布計算，可分別求得各主梁控制截面（一般取跨中、四分點、變化點截面和支點截面）的永久作用和最大可變作用效應(yīng)，然后進行主梁作用效應(yīng)組合。1.2.1恒載內(nèi)力計算1.恒載集度（1）預(yù)制梁自重(第一期恒載)a.按跨中截面計，主梁的恒載集度：b.由于馬蹄抬高所形成的四個橫置的三棱柱重力折算成的恒載集度：c.由

26、于梁端腹板加寬所增加的重力折算成的恒載集度：d.邊主梁的橫隔梁：中橫隔梁體積：端橫隔梁體積：故：e. 預(yù)制梁永久作用集度（2）二期永久作用a.現(xiàn)澆t梁翼板集度b. 邊梁現(xiàn)澆部分橫隔梁一片中橫隔梁（現(xiàn)澆部分）體積：一片端橫隔梁（現(xiàn)澆部分）體積：故：c. 鋪裝8cm混凝土鋪裝：5cm瀝青鋪裝：若將橋面鋪裝均攤給五片主梁，則d 欄桿、人行道板一側(cè)人行欄：1.52 一側(cè)人行道板：4若將兩側(cè)人行欄均攤給五片主梁，則e 邊梁二期永久作用集度：2.恒載內(nèi)力如圖1-3所示，設(shè)x為計算截面離支座的距離，并令=x/l，則：主梁彎矩和和剪力的計算公式分別為： 圖1-3 恒載內(nèi)力計算圖恒載內(nèi)力計算見表13。1.2.2

27、可變作用效應(yīng)計算1計沖擊系數(shù)和車道折減系數(shù)按橋規(guī)4.3.2條規(guī)定，結(jié)構(gòu)的沖擊系數(shù)與結(jié)構(gòu)的基頻有關(guān)，因此要先計算結(jié)構(gòu)的基頻。簡支梁橋的基頻可采用下列公式估算：其中：mc=根據(jù)本橋的基頻，可計算出汽車荷載的沖擊系數(shù)為=0.176ln-0.0157=0.2581號梁永久作用效應(yīng)表13作用效應(yīng)跨中四分點變化點支點一期彎矩2246.2131684.660595.1750剪力0155.555266.727311.110二期彎矩860.327645.245227.9590剪力059.579102.160119.159彎矩3106.542329.905368.8870剪力0215.134349.079430.

28、269按橋規(guī)4.3.1條，當(dāng)車道為兩車道時，行車道折減系數(shù)為1，當(dāng)車道為三車道時，行車道折減系數(shù)為0.78，本設(shè)計的車道數(shù)為3，因此在計算可變作用效應(yīng)的時候需要折減。2.計算主梁的荷載橫向分布系數(shù)（1）跨中的荷載橫向分布系數(shù)承重結(jié)構(gòu)的長寬比為：所以可按修正的剛性橫梁法來繪制橫向影響線和計算橫向分布系數(shù)。a 計算主梁的抗扭慣矩及抗彎慣矩i對于t形梁截面，抗扭慣矩可近似按下式計算：對于跨中截面，翼緣板的換算平均厚度：； 馬蹄部分的換算平均厚度：。圖1-4示出了的計算圖式,的計算見下表1-4圖1-4 的計算圖式（單位：mm）計算表表14分塊名稱翼緣板（1）19017.610.79553.452791

29、腹板（2）129.9206.4953.448000馬蹄（3）5532.51.69230.2103.96489810.86569其中的計算由下表141內(nèi)差求得：表141矩形截面抗扭剛度系數(shù)1.01.51.752.02.53.04.o6.08.0100.1410.1960.2140.2290.2490.2630.2810.2990.3070.3130.333b.計算抗扭修正系數(shù)本設(shè)計主梁的間距相同，并將主梁近似看成等截面，則得：計算得：=0.883434.c.按修正的剛性橫梁法計算橫向影響線豎坐標(biāo)值式中：n=5，。計算所得的值列于表15內(nèi)數(shù)值表15梁號10.55340.37670.20000.02

30、33-0.153420.37670.28830.20000.11170.023330.20000.20000.20000.20000.2000d.計算荷載橫向分布系數(shù)1號梁的橫向線和最不利荷載圖式如圖15所示。設(shè)零點到1號梁的距離為x，則：號主梁的橫向影響線和最不利布載圖式如圖1-5所示。號梁：設(shè)零點到1號梁的距離為x，則： 解得：x=5.951m 可變作用（汽車公路級）：兩車道：人群荷載：人行道板：(2)支點截面的荷載橫向分布系數(shù)如圖16所示，按杠桿原理法繪制荷載橫向分布影響線并進行布載，1號梁可變作用的橫向分布系數(shù)可計算如下 人群：人行道板：（3）橫向分布系數(shù)匯總（見表16）一號梁可變作用

31、橫向分布系數(shù) 表16可變作用類別公路級0.54900.3684人群0.58361.1711人行道板 0.59521.23683車道荷載的取值根據(jù)橋規(guī)4.3.1條，公路級的均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值和集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值為：計算彎矩時：計算剪力時：4計算可變作用效應(yīng)計算主梁活載彎矩時，均采用全跨統(tǒng)一的橫向分布系數(shù)，鑒于跨中和四分點剪力影響線的較大坐標(biāo)位于橋跨中部，故也按不變的來計算。求支點和變化點截面活載剪力時，由于主要荷重集中在支點附近而應(yīng)考慮支承條件的影響，按橫向分布系數(shù)沿橋跨的變化彎曲取值，即從支點道之間，橫向分布系數(shù)用與值直線插入，其余區(qū)段均取值。（1）主梁跨中截面的最大彎矩和最大剪力：計算跨中截面最大彎

32、矩和最大剪力采用直接加載求可變作用效應(yīng)，圖1-7示出跨中截面作用效應(yīng)計算圖示，計算公式為：可變作用（汽車）標(biāo)準(zhǔn)效應(yīng)： 可變作用（汽車）沖擊效應(yīng)：對于人群荷載： （2）求四分點截面的最大彎矩和最大剪力可變作用（汽車）標(biāo)準(zhǔn)效應(yīng)：可變作用（汽車）沖擊效應(yīng)：對于人群荷載： （3）求支點截面的最大彎矩和最大剪力圖19為支點截面最大剪力計算圖示。可變作用（汽車）標(biāo)準(zhǔn)效應(yīng)：可變作用（汽車）沖擊效應(yīng)：對于人群荷載：（4）求n7錨固截面的最大彎矩和最大剪力圖1-10為鋼束n7錨固截面作用效應(yīng)的計算圖示。可變作用（汽車）標(biāo)準(zhǔn)效應(yīng)： 可變作用（汽車）沖擊效應(yīng)：對于人群荷載：1.3 預(yù)應(yīng)力鋼束的估算及其布置1.3.1

33、 跨中截面鋼束的估算與確定 根據(jù)公預(yù)規(guī)規(guī)定，預(yù)應(yīng)力梁應(yīng)滿足使用階段的應(yīng)力要求和承載能力極限狀態(tài)的強度條件。以下就各截面的在基本荷載組合下，按照上述要求對各主梁所需的鋼束數(shù)進行估算，并且按這些估算鋼束數(shù)的多少確定各梁的配束。1按正常使用極限狀態(tài)的應(yīng)力要求估算鋼束數(shù)對于剪支梁帶馬蹄的t型截面，當(dāng)截面混凝土不出現(xiàn)拉應(yīng)力控制時，則得到鋼束數(shù)n的估算公式：式中：持久狀態(tài)使用荷載產(chǎn)生的跨中彎矩標(biāo)準(zhǔn)組合值，按表17取用；與荷載有關(guān)的經(jīng)驗系數(shù)，取用0.565股6鋼絞線截面積，一根鋼絞線的截面積是，故=。在一中已計算成橋后跨中截面，初估，則鋼束偏心距為：。1號梁：2按承載能力極限狀態(tài)估算鋼束數(shù)根據(jù)極限狀態(tài)的應(yīng)力

34、計算圖式，受壓區(qū)混凝土達到極限強度，應(yīng)力圖式呈矩形，同時應(yīng)力鋼束也到達設(shè)計強度，則鋼束數(shù)的估算公式為：式中：承載能力極限狀態(tài)的跨中最大彎矩，按表17取用；經(jīng)驗系數(shù)，一般采用0.750.77，本設(shè)計取用0.76；預(yù)應(yīng)力鋼絞線的設(shè)計強度，見表11，為1260計算得：根據(jù)上述兩種極限狀態(tài)，取鋼束數(shù)n =6。1.3.2 預(yù)應(yīng)力鋼束布置1跨中截面及錨固端截面的鋼束布置（1）對于跨中被告截面，在保證布置預(yù)留管道構(gòu)造要求的前提下，盡可能使鋼束群重心的偏心距大些，管道至梁底和梁側(cè)凈距不應(yīng)小于3cm及管道直徑的。根據(jù)公預(yù)規(guī)9.4.9條規(guī)定，水平凈距不應(yīng)小于4cm及管道直徑的0.6倍，在豎直方向可疊置。根據(jù)以上規(guī)

35、定，跨中截面的細部構(gòu)造如圖411a)。由此可直接得出鋼束群重心至梁底距離為：（2）對于錨固端截面，鋼束布置通常考慮下述兩個方面：一是預(yù)應(yīng)力鋼束合力重心盡可能靠近截面形心，使截面受壓均勻；二是考慮錨頭布置的可能性以滿足張拉操作方便的要求。按照上述錨頭布置的“均勻”、“分散”原則，錨固端截面所布置的鋼束如圖11b)所示。鋼束群重心至梁底距離為：為檢驗上述布置的鋼束群重心位置，需計算錨固端截面幾何特性。圖112示出計算圖示，錨固端截面特性計算見表18所示。其中：故計算得：說明鋼束群重心處于截面的核心范圍內(nèi)。2鋼束起彎角和線形的確定確定鋼束起彎角時，即要照顧到由其起彎產(chǎn)生足夠的豎向預(yù)剪力，又要考慮到所

36、引起的摩擦預(yù)應(yīng)力損失不宜過大。為此，將端部錨固端截面分成上，下面部分（見圖1-13），上部鋼束的彎起角為15o，下部鋼束彎起角定為7o。為簡化計算和施工，所有鋼束布置的線形均為直線加圓弧，并且整根鋼束都布置在同一豎直面內(nèi)。3. 鋼束計算：(1)計算鋼束起彎點至跨中的距離錨固點到支座中心線的水平距離（見圖1-13）為： 圖1-14示出鋼束計算圖式，鋼束起彎點至跨中的距離x1列表計算在表1-9內(nèi)。(2) 控制截面的鋼束重心位置計算由圖14所示的幾何關(guān)系，當(dāng)計算截面在曲線端時，計算公式為：當(dāng)計算截面在近錨固點的直線端時，計算公式為：式中： 鋼束在計算截面處鋼束重心到梁底的距離；鋼束起彎前到梁底的距離

37、；鋼束起彎半徑（見表1-9）。1.4 計算主梁幾何截面特性在求得各驗算截面的毛截面特性和鋼束位置的基礎(chǔ)上，計算主梁凈截面和換算截面的面積、慣性矩及梁截面分別對重心軸、上梗肋和下梗肋的凈矩，最后匯總成截面特性值總表，為各受力階段的應(yīng)力驗算準(zhǔn)備數(shù)據(jù)。1.4.1 截面面積及慣矩計算1凈截面幾何特性計算在預(yù)加應(yīng)力階段，只需要計算小截面的幾何特性。計算公式如下：截面積：截面慣矩：計算結(jié)果見表1122換算截面幾何特性計算（1）整體截面幾何特性計算在使用荷載階段需要計算大截面（結(jié)構(gòu)整體化以后的截面）的幾何特性，計算公式如下：截面積：截面慣矩：（2）有效分布寬度內(nèi)截面幾何特性計算有效分布寬度的計算根據(jù)公預(yù)規(guī)4

38、.2.2條，對于t形截面受壓區(qū)區(qū)域翼緣計算寬度，應(yīng)取用下列三者中的最小值：此處，根據(jù)規(guī)范。故：。有效分布寬度內(nèi)截面幾何特性計算由于截面寬度不折減，截面的抗彎慣矩也不折減，取全寬截面值。1.4.2 截面凈矩計算預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土梁在張拉階段和使用階段都要產(chǎn)生剪應(yīng)力，這兩個階段的剪應(yīng)力應(yīng)該疊加。在每一個階段中，凡是中和軸位置和面積突變處的剪應(yīng)力，都是需要計算的。例如，張拉階段和使用階段的截面（圖115），除了兩個階段a-a和b-b位置的剪應(yīng)力需要計算外，還應(yīng)計算：（1）在張拉階段，凈截面的中和軸（簡稱凈軸）位置產(chǎn)生的最大剪應(yīng)力，應(yīng)該與使用階段在凈軸位置產(chǎn)生的剪應(yīng)力疊加。（2）在使用階段，換算截面的中

39、和軸（簡稱換軸）位置產(chǎn)生的最大剪應(yīng)力，應(yīng)該與張拉階段在換軸位置產(chǎn)生的剪應(yīng)力疊加。因此，對于每一個荷載作用階段，需要計算四個位置（共8種）的剪應(yīng)力，即需要計算下面幾種情況的凈矩：a-a線（圖15）以上（或以下）的面積對中性軸（凈軸和換軸）的靜矩b-b線以上（或以下）的面積對中性軸（凈軸和換軸）的靜矩凈軸（n-n）以上（或以下）的面積對中性軸（凈軸和換軸）的靜矩凈軸（o-o）以上（或以下）的面積對中性軸（凈軸和換軸）的靜矩1.5 鋼束預(yù)應(yīng)力損失計算根據(jù)公預(yù)規(guī)6.2.1條規(guī)定，當(dāng)計算主梁截面應(yīng)力和確定剛束的控制應(yīng)力時，應(yīng)計算預(yù)應(yīng)力損失值。后張法梁的預(yù)應(yīng)力損失包括前期預(yù)應(yīng)力損失（鋼束與管道壁的摩擦損失

40、，錨具變形、鋼束回縮引起的損失，分批張拉混凝土彈性壓縮引起的損失）和后期預(yù)應(yīng)力損失（鋼絞線應(yīng)力松弛、混凝土收縮和徐變引起的應(yīng)力損失），而梁內(nèi)鋼束的錨固應(yīng)力和有效應(yīng)力（永久應(yīng)力）分別等于張拉應(yīng)力扣除相應(yīng)階段的預(yù)應(yīng)力損失。預(yù)應(yīng)力損失因梁截面位置不同而有差異，現(xiàn)以四分點截面（既有直線束，又有曲線束通過）為例說明各項預(yù)應(yīng)力損失的計算方法。對于其他截面均可用同樣的方法計算，它們的計算結(jié)果均列入鋼束預(yù)應(yīng)力損失及預(yù)加內(nèi)力一覽表內(nèi)（表115121）。四分點截面管道摩擦損失計算表表115鋼束號70.12227.56090.035780.036450.7870.12227.51180.035710.036450.

41、7814.92390.26057.5430.06340.065591.3712.50290.21827.46260.05480.056378.54注：*見表10所示，其中值由表10中的cos值反求得到。1.5.1 預(yù)應(yīng)力鋼束與管道壁之間的摩擦引起的預(yù)應(yīng)力損失按公預(yù)規(guī)6.2.2條規(guī)定，計算公式為：1.5.2 由錨具變形、鋼束回縮引起的預(yù)應(yīng)力損失按公預(yù)規(guī)6.2.3 條規(guī)定，對曲線預(yù)應(yīng)力筋，在計算錨具變形、鋼束回縮引起的預(yù)應(yīng)力損失時，應(yīng)考慮錨固后反向摩擦的影響。根據(jù)附錄公預(yù)規(guī)附錄d，計算公式如下。反向摩擦影響長度：四分點截面計算表表116鋼束號影響長度錨固端距張拉端距離0.0037088617761

42、131.75756175.660.0037106717757131.78751276.030.0055222714556169.63754377.460.0055222714556160.76746378.34張拉端錨下預(yù)應(yīng)力損失：；在反摩擦影響長度內(nèi)，距張拉端處的錨具變形、鋼筋回縮損失：；在反摩擦影響長度外，錨具變形、鋼筋回縮損失：；四分點截面的計算結(jié)果見表116。1.5.3 混凝土彈性壓縮引起的預(yù)應(yīng)力損失后張法梁當(dāng)采用分批張拉時，先張拉的鋼筋束由于張拉后批鋼束產(chǎn)生的混凝土彈性壓縮引起的應(yīng)力損失，根據(jù)公預(yù)規(guī)6.2.5條規(guī)定，計算公式為：式中：在先張拉鋼束重心處，由張拉后批鋼束而產(chǎn)生的混凝土法

43、向應(yīng)力，可按下式計算其中：分別為鋼束錨固時預(yù)加的縱向力和彎矩， 計算截面上鋼束重心到截面凈軸的距離，其中值見表14所示，值見表10。本設(shè)計采用逐根張拉鋼束，預(yù)制時張拉鋼束n1n6，張拉順序為n5，n6，n1，n4，n2，n3，待現(xiàn)澆接縫強度達到100%后，本設(shè)計為了區(qū)分預(yù)制階段和使用階段的預(yù)應(yīng)力損失，計算得預(yù)制階段見表1171.5.4 由鋼束應(yīng)力松弛引起的預(yù)應(yīng)力損失按公預(yù)規(guī)6.2.6條規(guī)定，鋼絞線由松弛引起的應(yīng)力損失的終止值，按下計算式計算：式中：張拉系數(shù)，本設(shè)計采用一次張拉，=1.0；鋼筋松弛系數(shù)，對于底松弛鋼筋，=0.3；傳力錨固時的鋼筋應(yīng)力。計算得四分點截面鋼絞線由松弛引起的應(yīng)力損失的終

44、極值見表118。四分點截面鋼絞線由松弛引起的應(yīng)力損失的終極值表118鋼束號1198.001255.851268.191207.001088.141115.8026.9334.3235.9728.0414.4317.391.5.5 混凝土收縮和徐變引起的預(yù)應(yīng)力損失根據(jù)公預(yù)規(guī)6.2.7條規(guī)定，由混凝土收縮和徐變引起的預(yù)應(yīng)力損失，可按下計算式計算：1徐變系數(shù)終極值和收縮應(yīng)變終極值的計算構(gòu)件厚度的計算公式為：式中：a主梁混凝土截面面積；u與大氣接觸的截面周邊長度。本設(shè)計考慮混凝土收縮和徐變大部分在成橋之前完成，a和u均采用預(yù)制梁的數(shù)據(jù)。對于混凝土毛截面，四分點與跨中截面上述數(shù)據(jù)完全相同，即：故：2計算

45、混凝土收縮和徐變引起的應(yīng)力損失列表計算在表119內(nèi)。四分點截面計算表 表119計算數(shù)據(jù)計算（1）（2）（3）=（1）+（2）38.50664.552103.058計算應(yīng)力損失計算公式：分子項分母項（4）21226339396653（5）448534021（6）231402082222%14201.5.7 預(yù)加力計算及鋼束預(yù)應(yīng)力損失匯總施工階段傳力錨固應(yīng)力及其產(chǎn)生預(yù)加力：12由產(chǎn)生的預(yù)加力縱向力：彎矩：剪力：1.6 主梁截面承載力與應(yīng)力驗算預(yù)應(yīng)力混凝土梁從預(yù)加力開始到受荷破壞，需經(jīng)受預(yù)加應(yīng)力、使用荷載作用、裂縫出現(xiàn)和破壞等四個受力階段，為保證主梁受力可靠并予以控制，應(yīng)對控制截面進行各個階段的計算

46、。在以下內(nèi)容中，先進行持久狀態(tài)承載能力極限狀態(tài)承載力驗算，再分別驗算持久狀態(tài)抗裂驗算和應(yīng)力驗算，最后進行短暫狀態(tài)構(gòu)件的截面應(yīng)力驗算。對于抗裂驗算，公預(yù)規(guī)根據(jù)公路簡支梁標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計的經(jīng)驗，對于全預(yù)應(yīng)力梁在使用階段短期效應(yīng)組合作用下，只要截面不出現(xiàn)拉應(yīng)力就可滿足。1.6.1 持久狀態(tài)承載能力極限狀態(tài)承載力驗算在承載能力極限狀態(tài)下，預(yù)應(yīng)力混凝土梁沿正截面和斜截面都有可能破壞，下面驗算這兩類截面的承載力。1正截面承載力驗算圖116示出正截面承載力計算圖示。 （1） 確定混凝土受壓區(qū)高度根據(jù)公預(yù)規(guī)規(guī)定，對于帶承托翼緣板的t形截面：當(dāng)成立時，中性軸在翼緣板內(nèi)，否則在腹板內(nèi)。根據(jù)這一判別式：左邊右邊左邊右邊，即

47、中性軸在翼緣板內(nèi)。設(shè)中性軸到截面上緣距離為x，則：式中：預(yù)應(yīng)力受壓區(qū)高度界限系數(shù)，按公預(yù)規(guī)采用，對于c50混凝土和鋼絞線，梁的有效高度，以跨中截面為例，說明該截面破壞時屬于塑性破壞狀態(tài)。（2）驗算正截面承載力由公預(yù)規(guī)，正截面承載力按下式計算：式中：橋梁結(jié)構(gòu)的重要性系數(shù)，按公預(yù)規(guī)取用，取1.1。則上式為：主梁跨中正截面承載力滿足要求。其他截面均用同樣方法驗算。（3）驗算最小配筋率由公預(yù)規(guī)，預(yù)應(yīng)力混凝土受壓構(gòu)件最小配筋率應(yīng)滿足下列條件：式中：受彎構(gòu)件正截面抗彎承載力設(shè)計值受彎構(gòu)件正截面開裂彎矩值，按下式計算：式中：全截面換算截面重心軸以上（或以下）部分截面對重心軸的面積矩換算截面抗裂邊緣的彈性抵抗

48、矩扣除全部預(yù)應(yīng)力損失預(yù)應(yīng)力筋在構(gòu)件抗裂邊緣產(chǎn)生的混凝土預(yù)壓應(yīng)力。由此可見，不需配置普通鋼筋來滿足2斜截面承載力驗算（1）斜截面抗剪承載力驗算根據(jù)公預(yù)規(guī)，計算受彎構(gòu)件斜截面抗剪承載力時，其計算位置應(yīng)按下列規(guī)定采用：距支座中心處截面；受拉區(qū)彎起鋼筋彎起點處截面；錨于受拉區(qū)的縱向鋼筋開始不受力處的截面；箍筋數(shù)量或間距改變處的截面；構(gòu)件腹板寬度變化處的截面。本設(shè)計以n7錨固截面進行斜截面抗剪承載力驗算。1）復(fù)核主梁截面尺寸t形截面梁當(dāng)進行斜截面抗剪承載力計算時，其截面尺寸應(yīng)符合公預(yù)規(guī)5.2.9條規(guī)定，即：式中：經(jīng)內(nèi)力組合后支點截面上的最大剪力支點截面的腹板厚度（mm），支座截面的有效高度（mm），即混

49、凝土強度等級（mpa）上式右邊所以主梁的t形截面尺寸符合要求。2) 截面抗剪承載力驗算驗算是否需要進行斜截面抗剪承載力計算.。按公預(yù)規(guī)第5.2.10條規(guī)定，若符合下列公式要求時，則不需進行斜截面抗剪承載力計算。式中：混凝土抗拉設(shè)計強度（mpa）預(yù)應(yīng)力提高系數(shù)，對預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件，取1.25。對于n7錨固截面：因此需要進行斜截面抗剪承載力計算。計算斜截面水平投影長度c按公預(yù)規(guī)5.2.8條，計算斜截面水平投影長度c最小配筋率要求。 箍筋計算根據(jù)公預(yù)規(guī)第9.4.1條，腹板內(nèi)箍筋直徑不小于10mm，且應(yīng)采用帶肋鋼筋，間距不應(yīng)大于250mm，本設(shè)計采用的雙肢箍筋，則箍筋的總截面積為：箍筋間距，箍筋抗

50、拉設(shè)計強度，箍筋配筋率為：式中：b斜截面受壓端正截面處t形截面腹板高度滿足公預(yù)規(guī)第9.3.13條“箍筋配筋率，hrb335鋼筋不應(yīng)小于0.12%”的要求。同時，根據(jù)公預(yù)規(guī)第9.4.1條，在距支點一倍梁距范圍內(nèi)，箍筋間距縮小至10cm。 抗剪承載力計算根據(jù)公預(yù)規(guī)第5.2.7條規(guī)定，主梁斜截面抗剪承載力應(yīng)按下式計算：式中：斜截面受壓端正截面內(nèi)最大剪力組合設(shè)計值；斜截面內(nèi)混凝土與箍筋共同的抗剪承載力，按下式計算：異號彎矩影響系數(shù)，簡支梁=1.0預(yù)應(yīng)力提高系數(shù)，對預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件，取1.25受壓翼緣的影響系數(shù)，=1.1斜截面受壓端正截面處t形截面腹板高度，斜截面受壓端正截面處梁的有效高度，p斜截面

51、內(nèi)縱向受拉鋼筋的配筋百分率，混凝土強度等級；箍筋抗拉設(shè)計強度；斜截面內(nèi)配置在同一截面的箍筋各肢總截面面積 斜截面內(nèi)箍筋的間距（mm）與斜截面相交的預(yù)應(yīng)力彎起鋼束的抗剪承載力（kn），按下式計算：斜截面內(nèi)在同一彎起平面的預(yù)應(yīng)力彎起鋼筋的截面面積；預(yù)應(yīng)力彎起鋼束的抗拉設(shè)計強度（mpa），本設(shè)計中（2）由于梁內(nèi)預(yù)應(yīng)力鋼束只有n7號鋼束在近支點附近錨起，其他鋼束都在梁端錨固，即鋼束根數(shù)沿梁跨幾乎沒有變化，可不必進行該項承載力驗算，通過構(gòu)造加以保證。1.6.2 持久狀況正常使用極限狀態(tài)抗裂驗算長期以來，橋梁預(yù)應(yīng)力構(gòu)件的抗裂驗算，都是以構(gòu)件混凝土的拉應(yīng)力是否超過規(guī)定的限值來表示的，分為正截面抗裂和斜截面抗裂驗