雙向整體式裝配預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支T型梁橋畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、 1 設(shè)計(jì)依據(jù)1.1 工程概述該橋設(shè)計(jì)車速為80km/h，橋位于直線段內(nèi)，橋位起迄中心樁號(hào)為k0+100k0+220。橋梁全長(zhǎng)4×30m，上部結(jié)構(gòu)為裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支t型梁橋，下部結(jié)構(gòu)為雙柱式墩，樁基礎(chǔ)，輕型薄壁橋臺(tái)。本橋上部結(jié)構(gòu)采用先預(yù)制后張拉的施工形式。1.2 自然條件（1）河流及水文情況河床比降為+1.25，設(shè)計(jì)洪水位為14m，橋下沒有通航要求。（2）當(dāng)?shù)亟ú那闆r橋梁附近采石場(chǎng)有充足的碎石、塊石可供，水泥與鋼材可選擇當(dāng)?shù)夭牧鲜袌?chǎng)供應(yīng)。（3）氣象情況 查閱當(dāng)?shù)貧庀筚Y料。年極端最高氣溫44ºc，年最低氣溫-12ºc。（4）地震情況地震烈度為6級(jí)。1.3 設(shè)計(jì)

2、標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范1.3.1 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) 橋型：雙向整體式裝配預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支t型梁橋橋面寬度：全寬17.6m橋面凈寬：凈14+2×1.8m。 橋面縱坡：2.0% 橋面橫坡：2.0% 車輛荷載等級(jí)：公路-級(jí)1.3.2 設(shè)計(jì)規(guī)范公路工程抗震設(shè)計(jì)規(guī)范（jtj004-2005）公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范（jtj041-2000）公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（ jtg01-2003）公路橋涵通用規(guī)范（jtg60-2004）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（jtg d62-2004）2 方案構(gòu)思與設(shè)計(jì)2.1 橋梁設(shè)計(jì)原則（1）使用上的要求橋上應(yīng)保證車輛和人群的安全暢通，并應(yīng)滿足將來交通量增長(zhǎng)的需要。橋型、跨度大小

3、和橋下凈空應(yīng)滿足泄洪、安全通航或通車等要求。建成的橋梁應(yīng)保證使用年限，并便于檢查和維修。（2）舒適與安全性的要求現(xiàn)代橋梁設(shè)計(jì)越來越強(qiáng)調(diào)舒適度，要控制橋梁的豎向與橫向振幅，避免車輛在橋上振動(dòng)與沖擊。整個(gè)橋跨結(jié)構(gòu)及各部分構(gòu)件，在制造、運(yùn)輸、安裝和使用過程中應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性和耐久性。（3）經(jīng)濟(jì)上的要求在設(shè)計(jì)中必須進(jìn)行詳細(xì)周密的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，使得橋梁的總造價(jià)和材料等的消耗為最少。橋梁設(shè)計(jì)應(yīng)遵循因地制宜，就地取材和方便施工的原則。并且橋梁的橋型應(yīng)該是造價(jià)和使用年限內(nèi)養(yǎng)護(hù)費(fèi)用綜合最省的橋型，設(shè)計(jì)中應(yīng)該充分考慮維修的方便和維修費(fèi)用少，維修時(shí)盡可能不中斷交通，或中斷交通的時(shí)間最短。能滿足快速施工

4、要求以達(dá)到縮短工期的橋梁設(shè)計(jì)，不僅能降低造價(jià)，而且提早通車在運(yùn)輸上將帶來很大的經(jīng)濟(jì)效益。（4）先進(jìn)性上的要求橋梁設(shè)計(jì)應(yīng)體現(xiàn)現(xiàn)代橋梁建設(shè)的新技術(shù)。應(yīng)便于制造和架設(shè)，應(yīng)盡量采用先進(jìn)工藝技術(shù)和施工機(jī)械、設(shè)備，以利于減少勞動(dòng)強(qiáng)度，加快施工進(jìn)度，保證工程質(zhì)量和施工安全。（5）美觀上的要求一座橋梁應(yīng)具有優(yōu)美的外形，應(yīng)與周圍的景觀相協(xié)調(diào)。城市橋梁和游覽地區(qū)的橋梁，可較多的考慮建筑藝術(shù)上的要求。合理的結(jié)構(gòu)布局和輪廓是美觀的主要因素，決不應(yīng)把美觀片面的理解為豪華的細(xì)部裝飾。2.2 橋型方案構(gòu)思與總體設(shè)計(jì)2.2.1 方案初選（擬定橋型圖式）根據(jù)橋梁設(shè)計(jì)原則，從安全、功能、經(jīng)濟(jì)、美觀、施工、占地與工期等多方面比選，

5、初步確定梁橋、拱橋、剛架橋三種橋梁形式。3種方案的比較表暫列于后。方案一、預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支梁橋圖2.1 預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支梁橋（單位：cm）方案二、上承式拱橋 圖2.2 上承式拱橋（單位：cm）方案三、剛架橋圖2.3 剛架橋(單位：cm)2.2.2 橋墩方案比選橋墩類型有重力式實(shí)體橋墩、空心橋墩、柱式橋墩、輕型橋墩和拼裝式橋墩?，F(xiàn)選取前3種形式進(jìn)行比較，以便選擇一個(gè)較好的方案。 重力式實(shí)體橋墩采用混凝土或石砌的實(shí)體結(jié)構(gòu)施工簡(jiǎn)易，取材方便，節(jié)約鋼材。但是墩身較為厚重，圬工量大，外形粗大笨重，減少橋下有效孔徑，增大地基負(fù)荷；當(dāng)橋墩較高，地基承載力較低時(shí)尤為不利。 空心橋墩這種橋墩具有截面積小、截面模

6、量大、自重輕、結(jié)構(gòu)剛度和強(qiáng)度較好的特點(diǎn)，多用于高橋。但是薄壁空心橋墩施工較復(fù)雜，又費(fèi)鋼材。 柱式橋墩柱式橋墩的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是由分離的兩根或者多根立柱所組成，城市路橋的橋墩布置和形式好環(huán)，直接影響交通和美觀，雙柱式橋墩楣梁可以外露或出于美觀需要而隱蔽于上部結(jié)構(gòu)之內(nèi)，造型美觀，此地基采用鉆空罐注樁，雙柱式橋墩在強(qiáng)度和剛度上也滿足要求。此外雙柱式橋墩外形輕巧大方，圬工體積較少。所以采用雙柱式橋墩。 三種橋型方案主要優(yōu)缺點(diǎn)比較表方案比較項(xiàng)目第一方案第二方案第三方案預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支梁橋預(yù)應(yīng)力混凝土剛構(gòu)橋預(yù)應(yīng)力混凝土剛構(gòu)橋主要特征(1)混凝土材料以砂、石為主，可方便取材，經(jīng)濟(jì)性較好；(2)結(jié)構(gòu)的耐久性和耐火性

7、較好，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，建成后維修費(fèi)用較少；(3)結(jié)構(gòu)的整體性能好，剛度較大，變形較??；(4)結(jié)構(gòu)自重較大，自重耗掉很大部分材料的強(qiáng)度，因而大大限制橋梁跨越能力；(5)預(yù)應(yīng)力混凝土梁式橋可有效利用高強(qiáng)鋼筋與高強(qiáng)混凝土，并明顯降低自重所占全部設(shè)計(jì)荷載的比重。(1)主梁的恒重和車輛荷載都是通過主梁與斜腿相交處的橫隔板，再經(jīng)過斜腿傳至地基上。這樣的單隔板或承三角形的隔板將使此處梁截面產(chǎn)生較大的負(fù)彎矩峰值，使得通過此截面的預(yù)應(yīng)力鋼筋十分密集，在構(gòu)造布置上比較雜。(2)預(yù)應(yīng)力、徐變、收縮、溫度變化以及基礎(chǔ)變位等因素都會(huì)使斜腿剛架橋產(chǎn)生次內(nèi)力，受力分析上也相對(duì)較復(fù)雜。(3) 該方案的斜腿使施工難度增加。(1)跨越

8、能力較大；(2)能充分就地取材，與混凝土梁式橋相比，可以節(jié)省大量的鋼材和水泥；(3)耐久性能好，維修，養(yǎng)護(hù)費(fèi)用少，外形美觀，構(gòu)造較簡(jiǎn)單；(4)自重較大，相應(yīng)的水平推力也較大，增加了下部結(jié)構(gòu)的工程量，當(dāng)采用無鉸拱時(shí)，對(duì)地基要求高；(5)上承式拱橋的建筑高度較高使橋面標(biāo)高提高，使兩岸接線長(zhǎng)度增長(zhǎng)。適用性(1)在無特殊需求、通航要求的航道采用多跨簡(jiǎn)支分離式橋型，滿足橋下凈空的要求。(2)河床的壓縮少，有利于汛期泄洪。(3) 屬于靜定結(jié)構(gòu)，受力簡(jiǎn)單，行車條件好，養(yǎng)護(hù)也容易。(1)本身主橋的跨度很大，也滿足橋下凈空的要求。但是在無特殊需求通航要求的航道中采用連續(xù)剛構(gòu)體系顯得沒有必要。(2)河床的壓縮多，

9、汛期泄洪能力較差(3) 屬于靜定結(jié)構(gòu)，橋面平整度易受懸臂撓度影響，行車條件較差，伸縮縫易壞。(1)上承式拱橋的跨度大，滿足橋下凈空的要求。同連續(xù)剛構(gòu)體系一樣，在橋下沒有特殊需求通航要求的航道中采用跨越能力較大的拱橋，顯得沒有必要。(2)河床壓縮較多，泄洪能力較好。(3) 拱的承載能力大，但伸縮縫較多，養(yǎng)護(hù)較麻煩，縱坡較大，引道填土太高，土方量大，土方來源困難。安全性(1)跨度適中，簡(jiǎn)支t型梁橋的施工方便，工期較短。(2)采用預(yù)制t梁，可以在工廠預(yù)制施工，質(zhì)量可靠，工期有保障。(3)行車較平順(1) 主梁與斜腿均采用箱形截面，且在斜腿基腳之間采用固結(jié)構(gòu)造，施工較為復(fù)雜，而且工期較長(zhǎng)。(2)對(duì)地基

10、的要求高。(3)后期維護(hù)和檢測(cè)費(fèi)用高。(1)跨度大，在豎向荷載作用下，橋墩或橋臺(tái)將承受很大水平推力。對(duì)下部結(jié)構(gòu)和地基的要求性較高。(2)施工較為復(fù)雜，施工機(jī)具也較多，工期較長(zhǎng)。(3)橋面平順，但是伸縮縫和變形縫較多，養(yǎng)護(hù)費(fèi)用大工藝技術(shù)要求技術(shù)先進(jìn)，工藝要求較嚴(yán)格，所需設(shè)備較少，占用施工場(chǎng)地少。技術(shù)較先進(jìn)，工藝要求較嚴(yán)格，橋梁上部結(jié)構(gòu)除用掛籃施工外，掛梁需另用一套安裝設(shè)備。已有成熟的工藝技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，需用大量的吊裝設(shè)備，占用施工場(chǎng)地，勞動(dòng)力多。美觀性橋型簡(jiǎn)潔明快，與周圍環(huán)境的協(xié)調(diào)性好。橋型簡(jiǎn)潔明快，與周圍的協(xié)調(diào)性好。橋型結(jié)構(gòu)復(fù)雜，與周圍的協(xié)調(diào)性較差3 初步設(shè)計(jì)3.1 設(shè)計(jì)資料及構(gòu)造布置3.1.1地質(zhì)

11、資料彌渡河地質(zhì)分布：.亞粘土：分布在標(biāo)高503.54m以上，；.中密中砂：分布在標(biāo)高505.74m至502.51m之間，；.砂礫石層：屬中密圓礫，分布在標(biāo)高502.51m以下，3.1.2橋梁跨徑及橋?qū)挊蛄嚎傞L(zhǎng)：120m橋梁分孔布置：4等跨標(biāo)準(zhǔn)跨徑：30m（墩中心距離）主梁全長(zhǎng)：29.96m計(jì)算跨徑：28.66m 橋面凈空：凈1.8m+14m+1.8m+m=17.6m3.1.3設(shè)計(jì)荷載公路級(jí)，人群荷載：3.0n/m2，一側(cè)欄桿重量的作用力為1.52kn/m，每側(cè)人行道重：3.57 kn/m。3.1.4材料及工藝混凝土：主梁用c50。應(yīng)力鋼筋采用公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋函設(shè)計(jì)規(guī)范（jtg d

12、622004）的s15.2鋼絞線，每束6根，全梁配5束。普通鋼筋采用hrb335鋼筋；吊環(huán)采用r235鋼筋。按后張法采用td雙作用千斤頂兩端同時(shí)張拉施工工藝制作主梁，采用內(nèi)徑70mm、外徑77mm的預(yù)埋波紋管和錨具;主梁安裝就位后現(xiàn)澆60cm寬的濕接縫。最后施工混凝土橋面鋪裝層。3.1.5設(shè)計(jì)依據(jù)交通部頒公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（jtg b012003），簡(jiǎn)稱標(biāo)準(zhǔn)；交通部頒公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范（jtg d602004），簡(jiǎn)稱橋規(guī)；交通部頒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（jtg d622004）。表3.1基本計(jì)算數(shù)據(jù)名 稱項(xiàng) 目符 號(hào)單 位數(shù) 據(jù)混 凝 土立方強(qiáng)度 fcu,kmpa50 彈性模

13、量ecmpa3.45×104軸心抗壓標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度f(wàn)ckmpa32.40 軸心抗拉標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度f(wàn)tkmpa2.65 軸心抗壓設(shè)計(jì)強(qiáng)度f(wàn)cdmpa22.40 軸心抗拉設(shè)計(jì)強(qiáng)度f(wàn)tdmpa1.83 短暫狀態(tài)容許壓應(yīng)力0.7f'ckmpa20.72 容許拉應(yīng)力0.7f'tkmpa1.76 持久狀態(tài)標(biāo)準(zhǔn)荷載組合:容許壓應(yīng)力0.5fckmpa16.20 容許主壓應(yīng)力0.6fckmpa19.40 短期效應(yīng)組合:容許拉應(yīng)力st-0.85pcmpa0 容許主拉應(yīng)力0.6ftkmpa1.59 s15.2 鋼 絞 線標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度f(wàn)pkmpa1860 彈性模量epmpa1.95×105抗拉設(shè)計(jì)

14、強(qiáng)度f(wàn)pdmpa1260 最大控制應(yīng)力con0.75fpkmpa1395 持久狀態(tài)應(yīng)力:標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)組合0.65fpkmpa1209 材料重度鋼筋混凝土1kn/325.0 瀝青混凝土2kn/323.0 鋼絞線3kn/378.5 鋼束與混凝土的彈性模量比ep無綱量5.65 注：考慮混凝土強(qiáng)度達(dá)到c45時(shí)開始張拉預(yù)應(yīng)力鋼束。和分別表示鋼束張拉時(shí)混凝土的抗壓、抗拉標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度，則=29.6mpa， =2.51mpa。3.2 截面布置·圖3.1 結(jié)構(gòu)尺寸（尺寸單位：mm）3.2.1主梁跨中截面主要尺寸擬訂主梁高度：預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支梁橋的主梁高度與其跨徑之比通常在1/151/25，標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)中高跨比約在

15、1/181/19。當(dāng)建筑高度有受限制時(shí)，增大梁高往往是較經(jīng)濟(jì)的方案，因?yàn)樵龃罅焊呖梢怨?jié)省預(yù)應(yīng)力鋼束用量，同時(shí)梁高加大一般只是腹板加寬，而混凝土用量增加不多。綜上所述，本設(shè)計(jì)中取用2100mm的主梁高度是比較合適的，本橋橋體有8片梁。主梁截面細(xì)部尺寸：t梁翼板的厚度主要取決于橋面板承受車輪局部荷載的要求，還應(yīng)考慮能否滿足主梁受彎時(shí)上翼板受壓的強(qiáng)度要求。本設(shè)計(jì)預(yù)制t梁的翼板厚度取用180mm，翼板根部加厚到300mm以抵抗翼緣根部較大的彎矩。在預(yù)應(yīng)力混凝土梁中腹板內(nèi)主拉應(yīng)力較小，腹板厚度一般由布置預(yù)制孔管的構(gòu)造決定，同時(shí)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。腹板厚度取200m

16、m。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(jì)實(shí)踐表明，馬蹄面積占截面總面積的10%20%為合適。考慮到主梁需要配置較多的鋼束，將鋼束按三層布置，一層最多排三束，同時(shí)還根據(jù)公預(yù)規(guī)9.4.9條對(duì)鋼束間距及預(yù)留管道的構(gòu)造要求，初擬馬蹄寬度為500mm，高度為300mm，馬蹄與腹板交接處作三角過渡，高度過100mm，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（見圖3.2）。 圖3.2 跨中截面尺寸圖（尺寸單位：mm）3.2.2計(jì)算截面幾何特征 對(duì)于t型截面受壓翼緣的計(jì)算寬度bf，根據(jù)公路橋規(guī)計(jì)算得出的有效寬度為2200mm.將主梁跨中截面劃分成五個(gè)規(guī)則圖形的小單元。見圖3

17、.3截面形心至上緣距離為：式中：ai 分塊面積 分塊面積的形心至上緣的距離主梁的工作截面有兩種：預(yù)制和吊裝階段的小截面（b=160cm）；運(yùn)營(yíng)階段的大截面（b=220cm）。主梁跨中截面的全截面幾何特性如表3.2圖3.3主梁跨中截面分塊圖表3.2(1)主梁跨中小毛截面的幾何特性分塊名稱分塊面積ai (cm2)（1）yi(cm)（2）分塊面積對(duì)上緣靜矩 si=aiyi (cm3)（3）=（1）×（2）di=ys-yi (cm)（4）分塊面積對(duì)截面形心的慣矩ix=aidi2 (cm4)（5）=（1）×（4）2分塊面積的靜矩ii(cm4)（6）翼板252092268068.511

18、8.24×1050.68×105三角承托84022184855.525.87×1050.07×105腹板360090324000-12.55.63×10597.2×105下三角150163.324495-85.811.00×1050.004×105馬蹄1500185277500-107.5173.34×1051.13×1058610-667155-334.1×10599.08×105=i+=433.18×105(cm4), ，表3.2(2)主梁跨中大毛截面的幾何特性

19、 分塊名稱分塊面積ai (cm2)（1）yi(cm)（2）分塊面積對(duì)上緣靜矩 si=aiyi (cm3)（3）=（1）×（2）di=ys-yi (cm)（4）分塊面積對(duì)截面形心的慣矩ix=aidi2 (cm4)（5）=（1）×（4）2分塊面積的靜矩ii(cm4)（6）翼板360093240060.85133.3×1050.97×105三角承托840221848047.8519.20×1050.07×105腹板3600090324000-20.1514.62×10597.20×105下三角150163.324495-

20、93.4513.10×1050.004×105馬蹄1500185277500-115.15198.89×1051.13×1059690-676875-379.11×10597.37×105=i+=478.78×105(cm4), =69.85cm, 3.2.3檢驗(yàn)截面效率指標(biāo)（希望在0.5以上）上核心距： 下核心距：截面效率指標(biāo)：=表明以上初擬的主梁中截面是合理的。3.3 橫截面沿跨長(zhǎng)的變化如圖3.1所示，本設(shè)計(jì)主梁采用等高的形式，橫截面的t梁翼板厚度沿跨長(zhǎng)不變。梁端部區(qū)段由于錨頭集中力的作用引起較大的局部應(yīng)力，也為布置錨具

21、的需要，在距支座2250mm范圍內(nèi)將腹板加厚到與馬蹄同寬。見圖（3.1）3.4 橫隔梁的設(shè)置模型試驗(yàn)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(shí)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(duì)主梁設(shè)計(jì)起主要控制作用的跨中彎矩，在跨中設(shè)置一道路中橫隔梁；當(dāng)跨度較大時(shí)，應(yīng)設(shè)置較多的橫隔梁。本設(shè)計(jì)在橋跨中點(diǎn)、四分點(diǎn)、和支座處共設(shè)置五道橫隔梁，其間距分別為7m和7.33m。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2000mm，厚度為上部180mm，下部160mm。詳見圖3.1所示。4 上部結(jié)構(gòu)施工圖設(shè)計(jì)4.1 主梁永久作用效應(yīng)計(jì)算4.1.1 永

22、久作用集度（1） 預(yù)制梁自重（一期橫載）按跨中截面計(jì)，主梁的橫載集度：g（1）=0.861×25=21.53kn/m由于變截面的過渡區(qū)段折算成的橫載集度：g（2）=2×1.25×0.35×(1.4+1.5+0.026)×0.5×25/28.66=1.11kn/m由于梁端腹板加寬所增加的重力折算成的橫載集度：g（3）2×1.0×0.3×1.46×25/28.66=0.76kn/m中橫隔梁體積：（0.7×1.62-0.7×0.5×0.12）×0.15=0.16

23、mm3端橫隔梁體積：（0.55×1.5+0.55×0.5×0.12）×0.15=0.13mm3邊主梁的橫隔梁橫載集度：g（4）=（3×0.1638+2×0.1287）×25/28.66=0.65kn/m邊主梁的橫隔梁橫載集度：g（4）=2 ×g（4）=2×0.653=1.31kn/m邊主梁的一期橫載集度為：g1= kn/m 中主梁的一期橫載集度為： g1=21.53+1.11+0.76+1.31=24.71kn/m（2）二期永久作用一側(cè)人行道欄桿1.52 kn/m；一側(cè)人行道3.57 kn/m；

24、橋面鋪裝層重（圖4.1）圖4.1 橋面鋪裝（尺寸單位：mm）1號(hào)梁：0.5×（0.07+0.076）×0.4×25=0.73 kn/m2號(hào)梁：0.5×（0.76+0.109）×2.2×25=5.09 kn/m3號(hào)梁：0.5×（0.109+0.142）×2.2×25=6.90 kn/m4號(hào)梁：0.5×（0.142+0.175）×2.2×25=8.72 kn/m現(xiàn)將恒載作用匯總?cè)绫?.14.1 恒載匯總表梁號(hào)一期橫載g1（kn/m）二期橫載g2（kn/m）總荷載（kn/m）124

25、.055.82=1.52+3.57+0.7329.87224.715.0929.80324.716.9031.61424.718.7233.434.1.2 永久作用效應(yīng)如圖4.2所示，設(shè)為計(jì)算截面離左支座的距離，并令。圖4-2 永久作用效應(yīng)計(jì)算圖主梁彎矩和剪力的計(jì)算公式分別為：永久作用效應(yīng)計(jì)算見表4.2。表4.2號(hào)梁永久作用效應(yīng)項(xiàng)目總荷載mg（kn/m）qs（kn）跨中四分點(diǎn)四分點(diǎn)支點(diǎn)-0.50.250.250.001號(hào)梁29.803066.842301.37214.00428.002號(hào)梁29.803059.662296.00213.45427.003號(hào)梁31.613246.002435.80

26、226.46453.004號(hào)梁33.433432.622575.85239.50479.124.2 可變作用效應(yīng)計(jì)算（修正剛性橫梁法）4.2.1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(jì)算結(jié)構(gòu)的基頻。簡(jiǎn)支梁橋的基頻可采用下列公式估算：其中：mc=g/g=0.969×25×103/9.81=2469.42 l=28.66m e=3.45×1010n/m2 ic=478.48×109mm4根據(jù)本橋的基頻，可計(jì)算出汽車荷載的沖擊系數(shù)為：=0.176ln-0.0157=0.267所以1+=1.267按橋規(guī)4.3.1條

27、，兩車道不折減，三車道折減系數(shù)為0.78，四車道折減系數(shù)為0.67，但折減后的值不得小于兩行車隊(duì)布載時(shí)的計(jì)算結(jié)果。4.2.2計(jì)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)mc如前所述，橋跨內(nèi)設(shè)五道橫隔梁，具有可靠的橫向聯(lián)系，且承重結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)寬比為： 認(rèn)為具有得靠的橫向聯(lián)接，寬跨比接近0.5，按修正偏心壓力法計(jì)算。計(jì)算主梁抗扭慣矩it對(duì)于t形梁截面，搞扭慣矩可近似按下式計(jì)算：式中：bi，ti相應(yīng)為單個(gè)矩形截面的寬度和高度；ci矩形截面抗扭剛度系數(shù)；m梁截面劃分成單個(gè)矩形截面的個(gè)數(shù)。對(duì)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：it的計(jì)算圖式見圖4.3，結(jié)果見表4.3圖4.3

28、it計(jì)算圖式（尺寸單位：mm）表4.3 it 計(jì) 算 表分塊名稱bi(m)ti(m)ti/biciiti=ci·bi·ti3(m4)翼緣板2.20.240.110.3109.43腹板1.510.200.130.3053.68馬蹄0.500.350.700.1894.0517.16 計(jì)算抗扭修正系數(shù)對(duì)于本算例主梁的間距相同，并將主梁近似看成等截面，則得：式中：g=0.4e；l=28.66m；a1=-a8=7.7m； a2=-a7=5.5m； a3=-a6=3.3m； a4=-a5=1.1m； ii=0.48m4。.計(jì)算得=0.96。 按修正的剛性橫梁法計(jì)算橫向影響線豎坐標(biāo)值：

29、式中：n=8，。計(jì)算所得的值列于表4.4內(nèi)。表4.4 ij值梁號(hào)iai (m)17.700.415-0.16525.50.332-0.08233.300.2490.00141.100.1660.084計(jì)算荷載橫向分布系數(shù)圖(4.4) 汽車荷載：；人群荷載：一號(hào)梁：4車道：3.5×(0.37+0.302+0.253+0.185+0.136+0.068-0.020.-0.048×)0.67=0.44 3車道：3=0.5×(0.37+0.302+0.253+0.185+0.136+0.068) ×0.78=0.5122車道：0.5×(0.37+0.3

30、02+0.253+0.185)=0.5551號(hào)梁的汽車荷載橫向分布系數(shù)為：=0.555 (2車道)圖4. 跨中的橫向分布系數(shù)mc計(jì)算圖式（尺寸單位：mm）人群：=0.423. 同樣得到2號(hào)、3號(hào)、4號(hào)梁的荷載橫向分布系數(shù)，計(jì)見表4.5表4.5 荷載橫向分布系數(shù)計(jì)算表梁號(hào)汽車荷載作用點(diǎn)相應(yīng)的影響線豎標(biāo)值10.370.3020.2530.1850.1360.068-0.02-0.0480.5550.42320.3000.2500.2160.1680.1330.0850.050.0000.4670.33730.2300.2000.1800.150.1290.1000.0790.0280.3860.2

31、5240.160.1500.1430.1340.1270.1170.1100.1000.3490.170（2）支點(diǎn)的荷載橫向分布系數(shù)m0（杠桿原理法）計(jì)算如圖4.5（3）荷載的橫向分布系數(shù)匯總（表4.6）表4.6 荷載分布系數(shù)匯總表作用類別1號(hào)梁2號(hào)梁3號(hào)梁4號(hào)梁汽車荷載0.5550.2250.4670.6180.3860.7950.3490.795人群荷載0.4231.0900.3370.0000.2520.0000.1700.0004.2.3道荷載的取值 根據(jù)橋規(guī)，公路-級(jí)車道荷載的均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值=10.5 kn/m:；集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值：計(jì)算彎矩時(shí)為，計(jì)算剪力時(shí)為=280×1.2=

32、336 kn.4.2.4計(jì)算可變作用效應(yīng)支點(diǎn)處取，跨中取，從第一根內(nèi)橫隔梁起向直線過渡。（1）、跨中截面的最大彎矩和最大剪力 式中：1+=1.267；=1.8×3.0=5.4 kn/m，跨中截面內(nèi)力計(jì)算圖式4-6 內(nèi)力計(jì)算結(jié)果見表4-7.（2） 求四分點(diǎn)截面的最大彎矩和最大剪力內(nèi)力計(jì)算結(jié)果見表4.8（3）求支點(diǎn)截面最大剪力（圖4.7） 內(nèi)力計(jì)算結(jié)果見表4.9表4.7 跨中截面內(nèi)力計(jì)算表梁號(hào)1234公路-級(jí)（考慮沖擊系數(shù)）2270.301910.301578.90871.30144.60121.70100.6055.50人群荷載234.53186.85139.7294.268.206.

33、524.883.30 圖4.5支點(diǎn)的荷載橫向分布系數(shù)計(jì)算圖表4.8 跨中截面內(nèi)力計(jì)算表梁號(hào)1234公路-級(jí)（考慮沖擊系數(shù)）1702.701432.701184.20653.50239.50201.50166.6091.90人群荷載184.12146.70109.7074.0019.3015.3511.487.70 圖4.6 跨中截面的作用效應(yīng)4.3 主梁作用效應(yīng)組合選擇三種最不利效應(yīng)組合：短期效應(yīng)組合、標(biāo)準(zhǔn)效應(yīng)組合和承載能力極限狀態(tài)基本組合，見表4.104.4 預(yù)應(yīng)力鋼束的估算及其布置4.4.1跨中截面鋼束的估算和確定根據(jù)公橋規(guī)規(guī)定，預(yù)應(yīng)力梁應(yīng)滿足正常使用極限狀態(tài)的應(yīng)力要求和承載能力極限狀態(tài)的

34、強(qiáng)度要求。以下就按跨中截面在各種作用效應(yīng)組合下，分別按照上述要求對(duì)主梁所需的鋼束數(shù)進(jìn)行估算，并且按這些估算的鋼束數(shù)的多少確定主梁的配束。 圖4.7 支點(diǎn)截面剪力計(jì)算圖表4.9 支點(diǎn)截面內(nèi)力計(jì)算表梁號(hào)1234公路-級(jí)（考慮沖擊系數(shù)）290.70357.20421.10364.30人群荷載45.8334.3514.639.90表4.10（1） 1號(hào)梁內(nèi)力組合表序號(hào)荷載類別跨中截面四分點(diǎn)截面支點(diǎn)截面m（kn·m）q（kn）m（kn·m）q（kn）q（kn）（1）總荷載3066.840.002301.37214.00428.00（2）人群荷載234.538.20181.1219.3

35、045.83（3）汽車荷載（考慮沖擊）2270.30144.601702.70239.50290.70（31）汽車荷載（未考慮沖擊）1791.80114.141343.86189.00229.40（4）短期組合=（1）+0.7×（31）+（2）4555.6088.103426.20233.3634.40（5）標(biāo)準(zhǔn)組合=（1）+（2）+（3）5571.67152.804188.20472.80764.5（6）基本組合=1.2×（1）+1.4×（3）+（0.8）×（2）7121.30211.6070080.80808.30971.90表4.10（2） 2號(hào)梁

36、內(nèi)力組合表序號(hào)荷載類別跨中截面四分點(diǎn)截面支點(diǎn)截面m（kn·m）q（kn）m（kn·m）q（kn）q（kn）（1）總荷載3059.660.0022996.00213.45427.00（2）人群荷載186.856.52146.7015.3534.35（31汽車荷載（考慮沖擊）1910.30121.701432.70201.50357.20（31）汽車荷載（未考慮沖擊）1507.7096.001130.80159.10281.90（4）短期組合=（1）+0.7×（31）+（2）4301.9073.703234.30340.20658.50（5）標(biāo)準(zhǔn)組合=（1）+（2）+

37、（3）5156.90128.203775.40430.30818.60（6）基本組合=1.2×（1）+1.4×6555.30177.604925.30555.401051.00表4.10（3） 3號(hào)梁內(nèi)力組合表序號(hào)荷載類別跨中截面四分點(diǎn)截面支點(diǎn)截面m（kn·m）q（kn）m（kn·m）q（kn）q（kn）（1）總荷載3246.000.002435.80226.46453.00（2）人群荷載139.724.88109.7011.4814.60（3）汽車荷載（考慮沖擊）1578.90100.601181.20166.60421.10（31）汽車荷載（未考慮沖

38、擊）1246.2079.40934.70131.50332.40（4）短期組合=（1）+0.7×（31）+（2）4258.1060.503199.80330.00700.30（5）標(biāo)準(zhǔn)組合=（1）+（2）+（3）4954.60105.403729.70404.50888.70（6）基本組合=1.2×（1）+1.4×（3）+（0.8）×（2）6621.90146.304703.70517.901149.40表4.10（4） 4號(hào)梁內(nèi)力組合表序號(hào)荷載類別跨中截面四分點(diǎn)截面支點(diǎn)截面m（kn·m）q（kn）m（kn·m）q（kn）q（kn）（

39、1）總荷載3432.620.002575.85293.50479.12（2）人群荷載94.263.3074.007.709.90（3）汽車荷載（考慮沖擊）871.3055.50653.5091.90364.30（31）汽車荷載（未考慮沖擊）687.7043.80515.8072.50287.60（4）短期組合=（1）+0.7×（31）+（2）4008.3034.00515.8072.50287.60（5）標(biāo)準(zhǔn)組合=（1）+（2）+（3）4398.2058.503303.40393.10853.30（6）基本組合=1.2×（1）+1.4×（3）+（0.8）×

40、;（2）5444.8081.404088.80189.501096.00按正常使用極限狀態(tài)的應(yīng)力要求估算鋼束數(shù)對(duì)于簡(jiǎn)支梁帶馬蹄的t形截面，當(dāng)截面混凝土不出現(xiàn)拉應(yīng)力控制時(shí)，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4-10中第（5）項(xiàng)取用；與荷載有關(guān)的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，對(duì)于公路-級(jí)，取用0.51；一根鋼絞線的截面積是1.40,故= 8.4。前已計(jì)算出成橋后跨中截面 =35.23,初估a=15,則鋼束偏心矩為：ep=yx-ap=140.15-15=125.15。按最大的跨中彎矩值（1號(hào)梁）計(jì)算：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)力計(jì)算圖式，受壓區(qū)混凝土達(dá)到極限

41、強(qiáng)度，受壓區(qū)呈矩形，同時(shí)預(yù)應(yīng)力鋼束也達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)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；經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，一般采用0.75-0.77，取0.76；預(yù)應(yīng)力鋼絞線的設(shè)計(jì)強(qiáng)度，為1260mpa 。計(jì)算得： 根據(jù)上述兩種極限狀態(tài)，綜合取鋼束數(shù)=54.4.2預(yù)應(yīng)力鋼束布置1、跨中截面及錨固端截面的鋼束位置對(duì)于跨中截面，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。本算例采用內(nèi)徑70mm，外徑77mm的預(yù)留鐵皮波紋管，根據(jù)公橋規(guī)9.1.1條規(guī)定，管道至梁底和梁側(cè)凈距不應(yīng)小于3cm及管道直徑1/2。根據(jù)公橋規(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

42、豎直方向可疊置。根據(jù)以上規(guī)定，跨中截面的細(xì)部構(gòu)造如圖（4.8）所示。由此可直接得出鋼束群重心至梁底距離為：圖4.8 鋼束布置圖（尺寸單位：mm）2、跨中截面及錨固端截面的鋼束位置對(duì)于錨固端截面，鋼束布置通?？紤]下述兩個(gè)方面：一是預(yù)應(yīng)力鋼束合力重心盡可能靠近截面形心，是截面均勻受壓；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4.8所示。鋼束群重心至梁底距離為：錨固端截面特性計(jì)算見表4.11所示。表4.11 鋼束錨固截面幾何特性計(jì)算表分塊名稱分塊面積ai(2)（1）yi（cm）（2）分塊面積對(duì)上緣靜矩si(3)(3)=(1

43、)×(2)di=ys-yi（cm）（4）分塊面積對(duì)截面形心貫矩ix(4)（5）=（1）×（4）2分塊面積的貫矩ii(4)（6）翼板360093240063.20143.79×1050.97×105三角承托840221848050.2021.17×1050.07×105腹板105001051102500-32.80113.00×105385.88×105149401153380277.96×105386.92×105 ，故計(jì)算得： 0說明鋼束群重心處于截面的核心范圍內(nèi)。 3、鋼束起彎角和線形的確定

44、：確定鋼束起彎角時(shí)，即要照顧到由其起彎產(chǎn)生足夠的豎向預(yù)剪力，又要考慮到所引起的摩擦預(yù)應(yīng)力損失不宜過大。本設(shè)計(jì)中鋼束彎起角度和相應(yīng)的彎曲半徑r見表4-12.為簡(jiǎn)化計(jì)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)。4、鋼束計(jì)算：(1)計(jì)算鋼束起彎點(diǎn)和彎止點(diǎn)分別至跨中的水平距離 鋼束彎起布置如圖4.9，由確定導(dǎo)線點(diǎn)距錨固點(diǎn)的水平距離，由確定彎起點(diǎn)至導(dǎo)線點(diǎn)的水平距離為，所以彎起點(diǎn)至錨固點(diǎn)的水平距離為，則彎起點(diǎn)至跨中截面的水平距離為：彎止點(diǎn)沿著切線方向至導(dǎo)線點(diǎn)的距離與彎起點(diǎn)至導(dǎo)線點(diǎn)的距離相等，所以彎止點(diǎn)至導(dǎo)線點(diǎn)的水平距離為，則彎止點(diǎn)到跨中的水平距離為。由此可計(jì)算出各鋼束的控

45、制點(diǎn)位置，各鋼束的控制參數(shù)見表4.12表4.12 各鋼束的控制參數(shù)表鋼束號(hào)升高值（mm）彎起角（。）彎起半徑r（mm）支點(diǎn)至錨固點(diǎn)平距d（mm）彎起點(diǎn)至跨中平距（mm）彎起點(diǎn)至導(dǎo)線點(diǎn)平距（mm）彎止點(diǎn)到跨中平距（mm）n13006500001509005.302620.4014231.70n26008450001506273.803898.7014109.50n390010350001506621.302754.6012096.50n4110012250001506748.302627.6011946.10n5130014150001507424.201841.8011053.104.9 鋼束

46、計(jì)算圖 （2）各截面鋼束位置及其傾角的計(jì)算鋼束上任一點(diǎn)i離梁底距離ai=a+yi及該處鋼束的傾角，a為其彎起前其重心到梁底的距離；yi是i點(diǎn)所在的計(jì)算截面處鋼束的升高值。首先要判斷i點(diǎn)所在的區(qū)段，后計(jì)算yi和i，當(dāng)（xi-xk）0時(shí)，i點(diǎn)位于直線段還未彎起，yi=0、ai=a、i=0；當(dāng)0（xi-xk）lb1+lb2時(shí)，i點(diǎn)位于圓弧段，此時(shí)，當(dāng)（xi-xk）lb1+lb2時(shí)，i點(diǎn)位于靠近錨固段的直線段，各截面鋼束位置鋼束位置ai及其傾角i計(jì)算值見表4.13表4.13 各截面鋼束位置鋼束位置ai及其傾角i計(jì)算值計(jì)算截面鋼束編號(hào)xk（mm）lb1+lb2（mm）（mm）iyi（mm）ai=a+yi

47、（mm）跨中截面 xi=0n19005.305226.40負(fù)值未彎00.00100n26273.807835.70100n36621.305475.20100n46748.305197.80200n57424.203628.90300l/4截面xi=7165mmn19005.305226.40負(fù)值未彎00.00100n26273.807835.70圓弧段1.148.83108.83n36621.305475.20圓弧段0.894.22104.22n46748.305197.80圓弧段0.963.47203.47n57424.203628.90負(fù)值未彎00.00300支點(diǎn)截面xi=14330mm

48、n19005.305226.40近錨直線段6284.20384.20n26273.807835.70近錨直線段8578.90678.90n36621.305475.20近錨直線段10873.60973.60n46748.305197.80近錨直線段121053.001253.00n57424.203628.90近錨直線段141262.601562.604.5計(jì)算主梁截面幾何特性本節(jié)在求得各驗(yàn)算截面的毛截面特性和鋼束位置的基礎(chǔ)上，計(jì)算主梁凈截面和換算截面的面積、慣性矩及梁截面分別對(duì)重心軸、上梗肋與下梗肋的靜矩，最后匯總成截面特性值總表，為各受力階段的應(yīng)力驗(yàn)算準(zhǔn)備計(jì)算數(shù)據(jù)。4.5.1截面面積及慣矩

49、計(jì)算 后張法預(yù)應(yīng)力混凝土梁主梁截面幾何特性根據(jù)不同的受力階段分別計(jì)算。本設(shè)計(jì)中t梁從施工到運(yùn)營(yíng)經(jīng)歷三個(gè)階段。第一階段：主梁預(yù)制并張拉預(yù)應(yīng)力階段主梁混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的90%后，進(jìn)行張拉，此時(shí)管道尚未壓漿，截面特性計(jì)算扣除預(yù)應(yīng)力管道影響，翼緣寬為1600mm。第二階段：灌注封錨，主梁吊裝就位并現(xiàn)澆600mm濕接縫完成管道注漿，預(yù)應(yīng)力筋參與截面受力。主梁間濕接縫還沒參加截面受力，此時(shí)截面的特性計(jì)入預(yù)應(yīng)力筋影響的換算截面，翼緣有效寬1600mm。第三階段：橋面、欄桿、及日人行道施工和營(yíng)運(yùn)階段主梁全截面工作，截面特性計(jì)入預(yù)應(yīng)力筋的換算截面，翼緣寬2200mm。（1）凈截面幾何特性計(jì)算在預(yù)應(yīng)力階段，只需

50、要計(jì)算小截面的幾何特性。計(jì)算公式如下：截面積： 截面慣矩： 各個(gè)截面的計(jì)算結(jié)果見附表4.14。表4.14 跨中凈截面（b=160cm）分塊名稱分塊面積aiai重心至梁頂yi對(duì)梁頂面積矩si=aiyi全截面重心到上緣ys自身貫矩iidi=ys-yiiy=aidi2截面貫矩i=ii+ix砼全截面8610.0077.50667155.0074.50433.18×105-3.000.77×105406.05×105孔面積na-232.83184.00-42840.72略-109.5-27.90×1058377.17-624314.28433.18×105-27.13×105計(jì)算數(shù)據(jù); a=3.14×7.72/4=46.57cm2，n=5，ep=5.65（2）換算截面幾何特性計(jì)算：在使用荷載階段需要計(jì)算大截面（結(jié)構(gòu)整體化以后的截面）的幾何特性，計(jì)算公式如下：換算截面積 換