華東交大畢業(yè)設(shè)計(jì)先簡支后連續(xù)梁橋

1、第一章 緒論1.1 橋梁在交通事業(yè)中的地位建立四通八達(dá)的現(xiàn)代化交通網(wǎng)，大力發(fā)展交通運(yùn)輸事業(yè)，對于發(fā)展國民經(jīng)濟(jì)，加強(qiáng)全國各族人民的團(tuán)結(jié)，促進(jìn)文化交流和鞏固國防等方面，都具有非常重要的作用。在公路，鐵路，城市和農(nóng)村道路以及水利建設(shè)中，為了跨越各種障礙（如江河、谷溝其他線路等），必須修建各種類型的橋梁與涵洞，因此橋涵是交通線路中的重要組成部分，而且往往是保證各線早日通車的關(guān)鍵。在經(jīng)濟(jì)上，橋梁和涵洞的造價一般來說平均占總造價的10%20%。在國防上，橋梁是交通運(yùn)輸?shù)难屎?，在需要高度速度，機(jī)動的現(xiàn)代戰(zhàn)爭中，它具有非常重要的地位。此外。為了保證已有的公路正常運(yùn)營，橋梁維護(hù)，養(yǎng)護(hù)與維護(hù)工作也十分重要。20世

2、紀(jì)50年代以來，由于科技技術(shù)的進(jìn)步，工業(yè)水平的提高，社會生產(chǎn)力的高速發(fā)展，人們對橋梁建筑提高了更高的要求?，F(xiàn)代高速公路上迂回交叉的立交橋，高架橋和城市高架道路，幾十公里的海灣，海峽大橋，新發(fā)展的城郊高速公路，鐵路橋與輕軌運(yùn)輸高架橋等。這些新型橋梁不但是規(guī)模巨大的工程實(shí)體。而且猶如一條地上“彩虹”，將城市妝扮得格外美麗?？v觀世界各國的大城市，常以工程雄偉的大橋作為城市的標(biāo)志與驕傲。因而橋梁建筑已不單純作為交通線上的重要的工程實(shí)體，而且作為一種空間藝術(shù)結(jié)構(gòu)的，常存在于社會中。梁氏體系橋梁是古老的結(jié)構(gòu)體系。梁作為承重結(jié)構(gòu)，是以它的抗彎能力來承受荷載的，梁分簡支梁、懸臂梁、固端梁和連續(xù)梁等，懸臂梁，固

3、端梁和連續(xù)梁都是利用支座上的卸載彎矩去減少跨中彎矩使梁跨內(nèi)的內(nèi)力分配更合理，以同等抗彎能力的構(gòu)件斷面就可建成重大跨徑的橋梁。預(yù)應(yīng)力混凝土梁氏體系的橋梁應(yīng)用甚廣，簡支梁的最大跨徑已經(jīng)達(dá)到76m，連續(xù)梁的最大跨徑已近200m。1.2 橋梁設(shè)計(jì)介紹一、設(shè)計(jì)題目4×30m 預(yù)應(yīng)力混凝土先簡支后連續(xù)（T梁）梁橋二、設(shè)計(jì)資料（一）、主要技術(shù)指標(biāo)1. 道路等級：一級公路； 2. 孔跨布置：3×30m；4×30m；3×40m；4×40m；5×40m3. 設(shè)計(jì)荷載：公路-I級；公路-級；單側(cè)防撞欄線荷載為7.5kN/m。4. 通航等級：無通航要求；5.

4、 橋面坡度：不設(shè)縱坡；單幅車行道設(shè)有2的單向橫坡。6. 橋面橫向布置：橋面寬14米：（7根主梁，高1.90，寬1.64）0.5m（防撞欄）+13m（行車道）+0.5（防撞欄）（序號為3）7. 橋面鋪裝層： 10cm C30防水砼。8. 橋軸平面線型：直線;9. 溫度影響：考慮豎向梯度溫度效應(yīng)；年平均溫度變化；10. 地震烈度區(qū)為度區(qū)，地震動峰值加速度為0.05g；11. 施工方法：先簡支后連續(xù)。先預(yù)制箱梁，待主梁架設(shè)完畢后，連續(xù)鋼束縱向由邊跨向中間合攏，橫向由兩邊向中間合攏；12. 水文及工程地質(zhì)：承臺底面中心高出最大沖刷線的距離為(2.36m)，基巖埋置在最大沖刷線以下25 m，基巖的天然濕

5、度極限抗壓強(qiáng)度為10000Kpa；基巖以上為礫粘土，比例系數(shù)；樁身與土的極限摩阻力為50kPa；清底系數(shù)0.75；豎向容許承載力為400kPa；考慮樁入土深度影響的修正系數(shù)0.75；土的內(nèi)摩擦角；深度修正系數(shù)=2.5；土的浮容重9。（二）、材料規(guī)格1 混凝土：（1） 預(yù)制主梁：C50碎石砼.（2） 伸縮縫槽口：C50碎石砼.（3） 橫向和縱向濕接縫：C50微膨脹碎石砼.（4） 橋面鋪裝： 10厘米C30防水砼.（5） 支座墊石：C40碎石砼.（6） 橋墩及柱式、肋式橋臺擴(kuò)大基礎(chǔ)：C20礫石砼（7） 橋墩橋臺鉆孔樁：C25 水下砼強(qiáng)度等級彈性模量MPa容重軸心抗壓設(shè)計(jì)強(qiáng)度MPa軸心抗拉設(shè)計(jì)強(qiáng)度M

6、Pa軸心抗壓標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度MPa軸心抗拉標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度MPa252611.51.2316.71.78302613.81.3920.12.01402618.41.6526.82.40502622.41.8332.42.652 鋼材：（1） 預(yù)應(yīng)力鋼絞線：普通預(yù)應(yīng)力鋼絞線，符合標(biāo)準(zhǔn)預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絞線（GB/T5224-1995）,公稱直徑15.2mm，公稱面積為140.0，其抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值fpk=1860Mpa，抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fpd=1260MPa,松弛率為3%。高強(qiáng)度低松弛預(yù)應(yīng)力鋼絞線，應(yīng)符合美國ASTM A416-99標(biāo)準(zhǔn)，270級，其抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值fpk=1860Mpa，公稱直徑，公稱截面積139。預(yù)

7、應(yīng)力鋼束由5根、7根、9根及12根15.2mm鋼絞線組成，其錨下控制張應(yīng)力為1395Mpa，鋼束張拉力分別為976.5KN、1367.1KN、1757.7KN及2343.6KN。（2） HRB335級鋼筋：鋼筋砼構(gòu)件主筋，骨架及架立筋，抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值335Mpa。（3） R235級鋼筋：非受力鋼筋，抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值235Mpa。（4） A3鋼板：支座及構(gòu)件中連接使用鋼筋種類抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值MPa抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值MPa抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值MPaR235 235195195HRB335 3352802803其他（1） 錨具及管道成孔：箱梁錨具設(shè)計(jì)采用OVM型錨具及其配套的設(shè)備，管道成孔采用波紋管，卷制鋼紋管的

8、鋼帶厚度不小于0.35mm；（2） 支座：采用橡膠支座GYZ和GYZF4系列產(chǎn)品，其性能應(yīng)符合交通部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JT/T4-2004的規(guī)定；（3） 防水層：橋梁防水層采用三涂FYT-1改進(jìn)型防水材料；（4） 伸縮縫：采用毛勒伸縮縫。（三）、設(shè)計(jì)有關(guān)參量1、梁體結(jié)構(gòu)特征及主要尺寸上部結(jié)構(gòu)為4跨一聯(lián)30m先簡支后連續(xù)預(yù)應(yīng)力分離式T梁橋，每跨由7片T梁組成；T梁梁高為1.90m，橋面板頂寬1.64m，預(yù)制T梁的翼板厚度取用150mm,翼板根部加厚到210mm，以抵抗翼緣根部較大的彎矩?？缰懈拱褰唤犹幾魅沁^渡，高度200mm，以減小局部應(yīng)力。支點(diǎn)腹板厚520mm。橋梁橫向通過橫隔板及翼緣板的濕接縫連接成

9、整體，橫隔板厚度200mm，高度1.55m。2、下部結(jié)構(gòu)特征及主要尺寸橋墩：采用雙柱式橋墩，柱徑為1.0m。墩高為8m。橋臺：肋式橋臺，樁徑為1.0m三、設(shè)計(jì)方法主橋結(jié)構(gòu)計(jì)算方法和設(shè)計(jì)基本原理，主要參考梁橋設(shè)計(jì)規(guī)范。1、 針對任務(wù)書提供的原始資料，提出三個方案，然后進(jìn)行施工技術(shù)經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行分析比較，選出最佳方案。并論證方案的優(yōu)點(diǎn)。2、 針對選定方案，進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算和驗(yàn)算。對于橋梁上部結(jié)構(gòu)，主要采用“橋梁博士”進(jìn)行成橋狀態(tài)下恒載，活載內(nèi)力，混凝土收縮徐變（按100天計(jì)算）內(nèi)力，溫度升降溫度變化±16日溫差影響內(nèi)力計(jì)算。支座位移內(nèi)力。計(jì)算中按有關(guān)規(guī)定規(guī)范對各種荷載進(jìn)行不同的組合。對結(jié)構(gòu)的

10、強(qiáng)度，剛度進(jìn)行驗(yàn)算。3、 主要完成的計(jì)算內(nèi)容有：橋博模型建立的參數(shù)計(jì)算，橋面板計(jì)算，上部結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算及荷載組合，主梁縱向預(yù)應(yīng)力束的估束及配束，預(yù)應(yīng)力損失計(jì)算，主梁截面應(yīng)力驗(yàn)算，蓋梁內(nèi)力計(jì)算，橋墩配筋計(jì)算及驗(yàn)算。四、施工要點(diǎn)本橋是采用先簡支后連續(xù)的施工方法，對于預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋需要在施工中進(jìn)行體系轉(zhuǎn)換，即在簡支支座處澆筑混凝土施工時，結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)為簡支體系，待主梁合攏后體系轉(zhuǎn)換為連續(xù)梁。1、 預(yù)制主梁架設(shè)2、 現(xiàn)澆主梁合攏段，縱向由邊跨向中跨合攏3、 橋面鋪裝層，10cm C30防水砼。1.3 設(shè)計(jì)預(yù)計(jì)完成結(jié)果本次設(shè)計(jì)初步完成估計(jì)有以下內(nèi)容：方案比選設(shè)計(jì)書，橋面板計(jì)算書，橋博參數(shù)計(jì)算書，內(nèi)力

11、計(jì)算及組合計(jì)算書，預(yù)應(yīng)力束的估束與配束計(jì)算書，各種狀況下應(yīng)力驗(yàn)算計(jì)算書，預(yù)應(yīng)力損失計(jì)算書，下部結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算書；各類設(shè)計(jì)圖紙等。第二章 橋型方案比選及設(shè)計(jì)資料2.1 方案比選原則一、 設(shè)計(jì)氣象資料南昌地區(qū)氣候?qū)儆诒卑肭騺啛釒Ъ撅L(fēng)氣候區(qū)。市區(qū)內(nèi)熱量豐富，雨水充沛，光照充足。但是由于每年季風(fēng)強(qiáng)弱和進(jìn)退遲早不同，氣溫變化較大，降水分布不均，高溫干旱，低溫冷害和暴雨洪澇等氣象災(zāi)害發(fā)生較頻繁。有春秋短，夏冬長的顯著特點(diǎn)：春季溫暖濕潤，夏季炎熱多雨，秋季涼爽干燥，冬季寒冷少雨。歷年平均氣溫在10.119.8，氣溫變幅大，盛夏極端高溫氣溫達(dá)到40以上，隆冬極端氣溫最低低于-5；歷年平均降雨量1578.7169

12、4.7mm，降水分布不均勻，汛期4-6月雨量約占全年降水量的一半。二、 橋梁設(shè)計(jì)原則1. 適用性原則橋上應(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的需要，橋下應(yīng)滿足通航等要求，建成的橋梁應(yīng)保證使用年限，并便于檢查和維修。2. 舒適與安全性原則橋梁的豎向與橫向振幅要求得到嚴(yán)格控制，避免車輛在橋上振動與沖擊，整個橋跨結(jié)構(gòu)及各種部件構(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)性原則綜合考慮并發(fā)展遠(yuǎn)景及將來的養(yǎng)護(hù)與維修等費(fèi)用。設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性原則一般占據(jù)方案比選的首位。4. 先進(jìn)性原則設(shè)計(jì)應(yīng)體現(xiàn)建造的新技術(shù)，盡量采用先進(jìn)工藝和施工機(jī)械設(shè)備，便于制造和架設(shè)，

13、以利于減少勞動強(qiáng)度，加快施工進(jìn)度，保證工程的質(zhì)量和施工安全。5. 美觀坐落于城市的橋梁應(yīng)具有有沒的外觀，與周圍景致相協(xié)調(diào)，合理的結(jié)構(gòu)布局和輪廓是美觀的主要因素。2.2 設(shè)計(jì)方案 下承式拱橋與連續(xù)梁組合橋圖2-1 下承式拱橋與連續(xù)梁組合橋一、 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)拱橋的建造需采用大噸位預(yù)應(yīng)力筋承擔(dān)拱的水平推力，預(yù)應(yīng)力筋的寄體是加勁縱梁，從而以梁氏橋力機(jī)體。按各種梁橋的彎矩包絡(luò)圖用拱來以加強(qiáng)，這樣可以使橋梁結(jié)構(gòu)輕型化，同時提高本橋的跨越能力。二、 優(yōu)缺點(diǎn)該橋型技術(shù)指標(biāo)先進(jìn)，造價美觀，同時橋型美觀，反映出力與美的統(tǒng)一，結(jié)構(gòu)形式與環(huán)境的和諧，增加了整體景觀的協(xié)調(diào)性。造型優(yōu)美，線條柔和，但施工方法復(fù)雜，養(yǎng)護(hù)維修量大

14、，設(shè)計(jì)技術(shù)水平一般，工期較長。三、 施工技術(shù)采用轉(zhuǎn)體施工法，對周圍環(huán)境影響較小，將結(jié)構(gòu)分開建造，再最后合攏，可加快工期，但加大了施工難度。2.2.2 塔柱斜拉橋圖2-2 塔柱斜拉橋一、 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)斜拉橋索直接錨于主梁上，為自錨體系，拉索承受巨大的拉力，水平分力使主梁受壓，因此梁，塔均為壓彎構(gòu)件。由于斜拉橋的全梁通拉拉梁的斜索與塔直線相連，增加了主梁抗彎，抗扭剛度，在動力特性上勝于懸索橋。二、 優(yōu)缺點(diǎn)該橋橋型美觀，用料省，主梁高度小，梁底直線易滿足通航和排洪要求。動力性能好，發(fā)展迅速，但跨徑不大，施工方法較拱橋方便但比梁橋復(fù)雜，施工難度較大。三、 施工技術(shù)現(xiàn)澆主塔，采用豎向轉(zhuǎn)體施工法。雖然施工難度

15、加大，但不考慮主塔高度，余下梁體采用滿堂支架現(xiàn)澆施工，簡單，經(jīng)濟(jì)。2.2.3 預(yù)應(yīng)力混凝土先簡支后連續(xù)梁橋圖2-3 預(yù)應(yīng)力混凝土先簡支后連續(xù)梁橋一、 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)造型靈活，可模型好，可根據(jù)使用要求澆筑成各種形狀的結(jié)構(gòu)，整體性好，剛度較大，變形較小，舒適度高。二、 優(yōu)缺點(diǎn)側(cè)面上看線條分明，與當(dāng)?shù)氐匦闻浜锨‘?dāng)，顯得簡單大方。養(yǎng)護(hù)維修量小，設(shè)計(jì)技術(shù)水平較先進(jìn)，經(jīng)驗(yàn)豐富，工期較短。三、 施工技術(shù)預(yù)制主梁構(gòu)件，運(yùn)至施工地點(diǎn)，架設(shè)在臨時支座上，梁橋?yàn)楹喼w系，后有混凝土現(xiàn)澆合攏段，由兩邊向中間逐跨合攏，體系轉(zhuǎn)換為連續(xù)梁橋。施工方法簡單易操作，工藝制造簡單，整體性好。2.3 橋型方案確定結(jié)果目前我國高架橋一般考

16、慮梁橋結(jié)構(gòu)形式，方案一的外觀雖然優(yōu)美但施工難度大，工期長，養(yǎng)護(hù)維修量大；方案二的施工量大，有限制，舒適性較方案三差，綜合評估選擇方案三為最優(yōu)方案。連續(xù)梁橋，雖然景觀較拱橋，斜拉橋較差，但足夠簡單大方，設(shè)計(jì)計(jì)算簡單，明確，設(shè)計(jì)施工量標(biāo)準(zhǔn)化，經(jīng)濟(jì)化。采用先簡支后連續(xù)的施工方法，工程施工數(shù)量減少。施工難度降低，提高動力性能，有減震降噪的作用，使行車平穩(wěn)舒適，后期養(yǎng)護(hù)維修量較少；施工工期短，施工方法簡單易操作；從美學(xué)效果上來看，連續(xù)梁橋造型輕小、巧妙、平整、線條流暢，基礎(chǔ)要求嚴(yán)格，考慮到該地區(qū)的地質(zhì)條件，這種施工方法最優(yōu)。T形截面主梁結(jié)構(gòu)整體性強(qiáng)，適應(yīng)性強(qiáng)，景觀效果好。2.4 設(shè)計(jì)資料一、 結(jié)構(gòu)尺寸擬

17、定該橋?yàn)?跨30m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋，施工方法為先簡支后連續(xù)，考慮伸縮縫的設(shè)置，實(shí)際橋跨長度為119.92m,即在橋的兩頭各設(shè)8cm的伸縮縫。預(yù)制安裝時，邊跨和中跨的預(yù)制梁長均為30m，計(jì)算跨徑，計(jì)算跨徑29.40m；簡支變連續(xù)后邊跨計(jì)算跨徑為29.96米，中跨計(jì)算跨徑為30m。二、 橫截面沿跨長的變化主梁采用登高形式，橫截面的T梁翼板厚度沿跨長不變。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，也為布置錨具的需要。在距梁端1700mm范圍內(nèi)將腹板加厚到與馬蹄同寬，同時馬蹄寬度亦從400mm變到520mm，馬蹄部分為配合鋼束彎起而從四分點(diǎn)附近（第二道橫隔梁處）開始向支點(diǎn)逐漸抬高，在馬蹄

18、抬高的同時，腹板寬度亦開始變化。三、 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)該處有橫隔梁時比較均勻。否則，荷載直接作用下的主梁彎矩就很大。為減小對主梁設(shè)計(jì)起主要控制作用的跨中彎矩，在跨中設(shè)置一道中橫隔梁。跨度較大時應(yīng)設(shè)置較多的橫隔梁。本設(shè)計(jì)在橋跨中心，四分點(diǎn)和支點(diǎn)處設(shè)置5道橫隔梁，間距7.5m和6.92m。四、 毛截面幾何特性計(jì)算毛截面幾何特性是結(jié)構(gòu)內(nèi)力、配束及變形計(jì)算的前提。由于梯形分塊法是目前各種商用橋梁電算軟件的最常用的方法（即節(jié)線法），所以本設(shè)計(jì)也采用梯形分塊法計(jì)算毛截面幾何特性。1. 計(jì)算原理橋梁中的T形、工字形截面以及箱形截面都可分割成許多梯形，設(shè)其中任意

19、梯形如圖2-4所示，其上底、下底、高分別為a、b、h，它的幾何特性為：圖2-4 梯形截面示意圖面積 形心軸位置 對形心軸的慣性矩 當(dāng)a=0或者b=0時，梯形變成了三角形，上述公式仍適用。如圖2-5所示的T形截面計(jì)算方法如下。按梯形分塊分為5個梯形塊，共6條線。每條節(jié)線距離截面底緣x軸的距離hi,節(jié)線寬度為bi 。第i個梯形分塊，其上底寬a=bi+1,下底寬b=bi ,高h(yuǎn)=hi+1- hi,代入幾何特性計(jì)算公式可得： 面積 形心軸位置 對形心軸的慣性矩 對整體截面底緣x軸的面積矩 根據(jù)慣性矩的移軸原理，梯形分塊對x軸的慣性矩為將各個梯形的、和疊加起來，即可得到整個截面的面積矩和慣性矩整個截面的

20、形心軸至截面底緣x軸的距離為整個截面對形心的慣性矩為 圖2-5 T形截面梯形分塊示意圖2. 截面幾何特性計(jì)算結(jié)果本設(shè)計(jì)主梁截面變化不大，其預(yù)制中梁支點(diǎn)截面，預(yù)制邊梁跨中、支點(diǎn)截面以及成橋后的中邊跨跨中及支點(diǎn)截面的幾何特性可采用以上方法求得，其結(jié)果見表2-1。截面幾何特性計(jì)算結(jié)果表2-1截 面 位 置截面積截面慣矩中性軸至梁底的距離預(yù)制中梁跨中0.6670.2971.265支點(diǎn)1.1860.4031.085預(yù)制邊梁跨中0.6820.3021.219支點(diǎn)1.1910.4241.098成橋中梁跨中0.7210.3091.252支點(diǎn)1.2400.4521.111成橋邊梁跨中0.7020.3081.24

21、4支點(diǎn)1.2180.4501.114注：表中所列為毛截面值。3. 檢驗(yàn)截面效率指標(biāo)對于中梁跨中截面：上核心距 下核心距 截面效率指標(biāo) 對于邊梁跨中截面：上核心距 下核心距 截面效率指標(biāo) 表明以上初擬的跨中截面是合理的。第三章 行車道板計(jì)算（單向板：通常把長寬比的周邊支承板視作由短跨承受荷載的單向受力板）本設(shè)計(jì)均為單向板3.1 懸臂板荷載效應(yīng)計(jì)算1.恒載內(nèi)力（以縱向1m寬的板條進(jìn)行計(jì)算）1) 每延米板上的恒載g10cm C30防水砼鋪裝層： T梁翼板自重： 合計(jì) 圖3-1 懸臂板計(jì)算圖（尺寸單位：m）2) 主梁架設(shè)完畢時橋面板可看成730mm長的單向懸臂板，則懸臂根部一起恒載作用效應(yīng)下的內(nèi)力，計(jì)

22、算圖式見圖3-1彎矩： 剪力：3) 成橋后橋面施工二期永久作用，單側(cè)防撞欄線荷載為，10cm厚C30防水砼鋪裝層，則計(jì)算二期恒載作用效應(yīng)下的內(nèi)力：彎矩：剪力：4) 總永久作用效應(yīng)彎矩：剪力：2.作用組合 一、承載能力極限狀態(tài)作用基本組合3.2 連續(xù)板荷載效應(yīng)計(jì)算計(jì)算出一個跨度相同的簡支板在永久作用和活載作用下的跨中彎矩 ，再乘以偏安全的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)加以修正，以求得支點(diǎn)處和跨中截面的設(shè)計(jì)彎矩。彎矩修正系數(shù)可視板厚t與梁的高度h的比值來選用。 ， 即主梁的抗扭能力較大?？缰袕澗?支點(diǎn)彎矩 其中為按簡支板計(jì)算而得的荷載組合汽車荷載在1m寬簡支板梁中產(chǎn)生的跨中彎矩。式中：- 加重車后軸的軸重，kN - 板

23、的有效工作寬度，m - 板的計(jì)算跨徑，m對于剪力，可不考慮板和主梁的彈性固結(jié)作用，認(rèn)為簡支板的支點(diǎn)剪力為連續(xù)板的支點(diǎn)剪力。下面分別計(jì)算連續(xù)板的跨中和支點(diǎn)作用效應(yīng)值： 永久作用 1. 主梁架設(shè)完畢時已知 ， 2. 成橋后根據(jù)橋規(guī)條規(guī)定：梁肋間的板計(jì)算跨徑按下列規(guī)定取用： 計(jì)算彎矩時： 計(jì)算剪力時： 式中： - 板的計(jì)算跨徑 m - 板的凈跨徑 m t - 板的厚度 m b - 梁肋厚度 m計(jì)算跨徑：計(jì)算彎矩時 計(jì)算剪力時 計(jì)算圖式見圖3-2，先計(jì)算簡支板的跨中彎矩和支點(diǎn)剪力值圖3-2 簡支板二期永久作用計(jì)算團(tuán)（尺寸單位：cm） 為現(xiàn)澆部分橋面板的自重 為橋面鋪裝層重，是二期永久作用計(jì)算得到簡支板

24、跨中二期永久作用彎矩和支點(diǎn)二期永久剪力為：3. 總永久作用效應(yīng)支點(diǎn)截面永久作用彎矩為：支點(diǎn)截面永久作用剪力為：跨中截面永久作用彎矩為： 可變作用根據(jù)橋規(guī)條，橋梁結(jié)構(gòu)局部加載時，汽車荷載采用車輛荷載，由橋規(guī)表可知，后輪著地寬度b，及長度a。為 ，平行于板的跨徑方向的荷載分布寬度：1) 車輪在板的跨徑中部時垂直于板的跨徑方向的荷載分布寬度：且不得小于 ， 故取 由于，所以行車方向兩個后輪的有效分布寬度沒有發(fā)生重疊。2) 車輪在板的支承處時垂直于板的跨徑方向的荷載分布寬度：3) 車輪在板的支承處附近，距支點(diǎn)距離為x時垂直于板的跨徑方向的荷載分布寬度：綜上，有效工作寬度分布圖：圖3-3 有效工作寬度分

25、布圖（尺寸單位：cm）將加重后輪作用于板的中央，求得簡支板跨中最大可變作用的彎矩為：計(jì)算支點(diǎn)剪力時，可變作用必須盡量靠近梁肋邊緣布置兩輪橫向距為1.3m（最不利位置），故中梁板上只能布置一個輪載，考慮了相應(yīng)的有效工作寬度后，每米板寬承受的分布荷載如圖3-4，支點(diǎn)剪力計(jì)算公式為：圖3-4 剪力計(jì)算圖（尺寸單位：cm）其中： 代入 由此可得連續(xù)板可變作用效應(yīng)：支點(diǎn)截面彎矩：支點(diǎn)截面剪力：跨中截面彎矩： 作用效應(yīng)組合按公橋規(guī)條進(jìn)行承載能力極限狀態(tài)作用效應(yīng)基本組合。支點(diǎn)截面彎矩：支點(diǎn)截面剪力：跨中截面彎矩：3.3 截面設(shè)計(jì)、配筋和承載力驗(yàn)算懸臂板和連續(xù)板支點(diǎn)采用相同的抗彎鋼筋，故只需按其不了荷載效應(yīng)配

26、筋，即。其高度為，凈保護(hù)層。若選用12鋼筋，則有效高度為：按橋規(guī)條：解得 。查每米寬板內(nèi)的鋼筋截面積表，當(dāng)選12鋼筋時，鋼筋間距15，提供的鋼筋面積，實(shí)際配筋面積遠(yuǎn)大于計(jì)算面積，則其承載力大于作用效應(yīng)，故承載力驗(yàn)算可略。 連續(xù)板跨中截面處的抗彎鋼筋計(jì)算同上。此處從略，計(jì)算結(jié)果在板的下緣配筋，鋼筋間距為15的12鋼筋，為了施工簡單，取板上下緣配筋相同，均為12150mm。按公預(yù)規(guī)條規(guī)定，矩形截面受彎構(gòu)件的截面尺寸應(yīng)符合下列要求，即 因此滿足抗剪最小尺寸要求。根據(jù)公預(yù)規(guī)條，若符合下列公式要求，則不需要進(jìn)行斜截面抗剪承載力計(jì)算。即因此不需要進(jìn)行斜截面抗剪強(qiáng)度計(jì)算，僅按構(gòu)造要求配置鋼筋。按公預(yù)規(guī)條規(guī)定

27、，板內(nèi)應(yīng)設(shè)垂直于主鋼筋的分布鋼筋，直徑不應(yīng)小于8mm，間距不應(yīng)大于200mm。因此本設(shè)計(jì)中板內(nèi)分布鋼筋采用8200mm。第四章 主梁作用效應(yīng)計(jì)算4.1 結(jié)構(gòu)自重作用效應(yīng)計(jì)算結(jié)構(gòu)自重效應(yīng)計(jì)算由橋梁博士軟件輸出（取邊梁最不利計(jì)算），在結(jié)構(gòu)自重作用效應(yīng)計(jì)算前，簡要介紹本設(shè)計(jì)施工過程，全橋施工過程可分為以下5個施工階段。第一施工階段，為主梁預(yù)制階段，待混凝土打到設(shè)計(jì)強(qiáng)度90%后張拉正彎矩區(qū)預(yù)應(yīng)力鋼束，并壓注水泥漿，再將各跨預(yù)制主梁安裝就位，形成由臨時支座支承的簡支梁狀態(tài)。第二施工階段，先澆筑一、二和三、四跨之間的連續(xù)段接頭混凝土，打到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，張拉負(fù)彎矩預(yù)應(yīng)力鋼束并壓注水泥漿。第三施工階段，澆筑二、

28、三跨之間的連續(xù)段接頭混凝土，打到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，張拉負(fù)彎矩預(yù)應(yīng)力鋼束并壓注水泥漿。第四施工階段，拆除全部臨時支座，主梁支承在永久支座上，完成體系轉(zhuǎn)換，再完成主梁橫向接縫澆筑，最終形成四跨連續(xù)梁的空間結(jié)構(gòu)。第五施工階段，進(jìn)行防撞護(hù)欄及橋面鋪裝施工。4.2 汽車荷載作用效應(yīng)計(jì)算（邊梁） 沖擊系數(shù)和車道折減系數(shù)1) 汽車沖擊系數(shù)按下法計(jì)算（適用于連續(xù)梁）根據(jù)通規(guī)中的規(guī)定，適用于連續(xù)梁的結(jié)構(gòu)基頻計(jì)算公式如下：式中： 基頻，Hz，計(jì)算連續(xù)梁沖擊力引起的正彎矩效應(yīng)和剪力效應(yīng)時，采用；計(jì)算連續(xù)梁沖擊力引起的負(fù)彎矩效應(yīng)時，采用； 計(jì)算跨徑，m； 混凝土彈性模量，Pa； 梁跨中截面慣性矩，；結(jié)構(gòu)跨中處單位長度質(zhì)量，

29、kg/m，當(dāng)換算為重力計(jì)算時，其單位為； 結(jié)構(gòu)跨中出延米結(jié)構(gòu)重力 N/m 重力加速度，式中： 沖擊系數(shù) （適用于1.5Hz14Hz）則： 用于正彎矩效應(yīng)和剪力效應(yīng)：用于負(fù)彎矩效應(yīng)：2) 車道折減系數(shù)按橋規(guī)條，當(dāng)車道大于2時，需要進(jìn)行車道折減，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錯隊(duì)布載時的計(jì)算結(jié)果。 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)（修正剛性橫梁法）本設(shè)計(jì)橋跨內(nèi)設(shè)有五道橫隔梁，承重結(jié)構(gòu)的寬跨比，認(rèn)為是具有可靠的橫向聯(lián)結(jié)，且寬跨比接近0.5，按修正剛性橫梁法來計(jì)算荷載橫向分布系數(shù)。 計(jì)算主梁抗扭慣矩對于T形截面，單根主梁抗扭慣矩可近似

30、計(jì)算：式中：， 為相應(yīng)單個矩形截面的寬度和高度； 為矩形截面抗扭剛度系數(shù)； 為梁截面劃分成單個矩形截面的個數(shù)。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4-1 計(jì)算圖式（尺寸單位：cm）計(jì)算表 表4-1分塊名稱翼緣板1.640.2550.1550.30腹板1.3450.180.1330.305馬蹄0.400.300.7500.179注：圖中 計(jì)算抗扭修正系數(shù)對于本設(shè)計(jì)主梁的間距相同，將主力看成近似等截面，則得：式中： 按修正剛性橫梁法計(jì)算橫向影響線坐標(biāo)值式中： 計(jì)算所得值： 值 表4-2梁號i160.413-0.087240.323-0.057320.2330.067400

31、.1430.143 計(jì)算荷載橫向分布系數(shù)汽車荷載： ； 無人群荷載圖4-2 跨中荷載橫向分布系數(shù)計(jì)算圖（尺寸單位：cm）1號梁：四車道： 三車道： 兩車道：所以，1號梁汽車荷載橫向分布系數(shù)取0.605（兩車道）。 計(jì)算荷載橫向分布系數(shù)同理可計(jì)算得到2號、3號梁的荷載恒載分布系數(shù)，計(jì)算結(jié)果見表4-3 汽車荷載作用點(diǎn)相應(yīng)影響線值 表4-3梁號10.4130.3320.2730.1920.1330.049-0.028-0.0870.60520.3230.2690.2300.1760.1370.0830.044-0.0570.49930.2330.2060.1870.1600.1310.1040.08

32、50.0670.393（2）支點(diǎn)的荷載橫向分布系數(shù)（杠桿原理法）支點(diǎn)的荷載橫向分布系數(shù)計(jì)算如圖4-3所示。按杠桿原理法繪制荷載橫向影響線并進(jìn)行布載，則可變作用橫向分布系數(shù)計(jì)算如下：1號梁：2號梁：3號梁：圖4-2 支點(diǎn)荷載橫向分布系數(shù)計(jì)算圖（尺寸單位：cm）（2）荷載橫向分布系數(shù)匯總 荷載橫向分布系數(shù)匯總表 表4-4作用類別1號梁2號梁3號梁汽車荷載0.6050.5500.4990.6750.3930.725 車道荷載的取值根據(jù)橋規(guī)條，公路級車道荷載的均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值；集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值：計(jì)算彎矩時為：計(jì)算剪力時為： 汽車荷載效應(yīng)內(nèi)力計(jì)算（1）計(jì)算原理主梁汽車荷載效應(yīng)橫向分布系數(shù)確定之后，將汽車荷載

33、效應(yīng)乘以相應(yīng)的橫向分布系數(shù)后，在主梁內(nèi)力影響線最不利布載可求得主梁最大汽車荷載效應(yīng)內(nèi)力，計(jì)算公式為：式中： 主梁最大汽車荷載效應(yīng)內(nèi)力（彎矩或剪力）； 汽車荷載沖擊系數(shù)； 車道折減系數(shù)； 車道荷載中的集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值； 主梁內(nèi)力影響線的豎標(biāo)值； 車道荷載中的均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值； 主梁內(nèi)力影響線中均布荷載所在范圍的面積。本設(shè)計(jì)計(jì)算手算邊跨彎矩最大截面，支點(diǎn)截面，中跨跨中截面（截面單元），與橋梁博士機(jī)算結(jié)果進(jìn)行比較。根據(jù)最不利布載原則，在各個截面的內(nèi)力影響線上按通規(guī)條的布載要求布載，可求得汽車在各個截面的最大彎矩、最小彎矩、最大剪力和最小剪力。在考慮車道折減系數(shù)和橫向分布系數(shù)后，可得到汽車荷載效應(yīng)內(nèi)力。影

34、響線圖由橋梁博士輸出，如圖4-3所示：圖4-3 邊跨彎矩最大截面，支點(diǎn)截面，中跨跨中截面彎矩影響線（2）邊跨彎矩最大截面，支點(diǎn)截面，中跨跨中截面的汽車荷載效應(yīng)內(nèi)力計(jì)算。1) 邊跨彎矩最大截面（截面13），計(jì)入沖擊系數(shù) （手算） （機(jī)算）兩者誤差 （手算） （機(jī)算）兩者誤差 2) 支點(diǎn)截面（截面31），計(jì)入沖擊系數(shù)同理： （手算） （機(jī)算）兩者誤差 （手算） （機(jī)算）兩者誤差 3) 中跨跨中截面（截面45），計(jì)入沖擊系數(shù)同理： （手算） （機(jī)算）兩者誤差 （手算） （機(jī)算）兩者誤差 由此可見手算與機(jī)算結(jié)果相近。（3）溫度效應(yīng)及基礎(chǔ)沉降計(jì)算橋梁結(jié)構(gòu)由于梯度溫度引起的效應(yīng)時，可采用圖4-4所示豎向溫

35、度梯度曲線，其中橋面面板表面溫度規(guī)定見公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范表-3.對于混凝土結(jié)構(gòu)，當(dāng)梁高H小于400mm時，圖中；梁高H等于或大于400mm時，A=300mm。圖示中的t為混凝土橋面板的厚度 圖4-4 豎向梯度溫度（單位：mm）支座強(qiáng)迫位移：公路級支座可能下沉5mm收縮徐變1000天4.3 內(nèi)力組合為了進(jìn)行預(yù)應(yīng)力鋼束的計(jì)算，在不考慮預(yù)加力引起的結(jié)構(gòu)次應(yīng)力及混凝土收縮徐變次內(nèi)力前提下，按橋規(guī)通規(guī)第條和第條規(guī)定，根據(jù)可能出現(xiàn)的荷載進(jìn)行第一次組合。1. 按承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)基本組合。永久作用的設(shè)計(jì)值效應(yīng)和可變作用設(shè)計(jì)值效應(yīng)相結(jié)合，其效應(yīng)組合表達(dá)式為：或 式中：承載能力極限狀態(tài)下作用基本組合的效應(yīng)組

36、合設(shè)計(jì)值； 結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)，按通規(guī)表規(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1.1、1.0、0.9； 第i個永久作用效應(yīng)的分項(xiàng)系數(shù)，應(yīng)按通規(guī)表的規(guī)定采用；， 第i個永久作用效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值和設(shè)計(jì)值； 汽車荷載效應(yīng)（含汽車沖擊力、離心力）的分項(xiàng)系數(shù)，取=1.4 ， 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； 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=1.4，但風(fēng)荷載的分項(xiàng)系數(shù)取=1.1； ， 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)的標(biāo)準(zhǔn)值和設(shè)計(jì)值； 作用

37、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)，取值見通規(guī)第條。根據(jù)通規(guī)第條規(guī)定，各種作用的分項(xiàng)系數(shù)取值如下：結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)?。缓爿d作用效應(yīng)的分項(xiàng)系數(shù)?。▽Y(jié)構(gòu)承載力不利），或（對結(jié)構(gòu)承載力有利）；基礎(chǔ)變位作用效應(yīng)的分項(xiàng)系數(shù)?。黄嚭奢d效應(yīng)的分項(xiàng)系數(shù)??；溫度作用效應(yīng)的分項(xiàng)系數(shù)??；其他可變作用效應(yīng)組合系數(shù)取。對結(jié)構(gòu)承載力不利時：對結(jié)構(gòu)承載力有利時：2. 按正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)1) 作用短期效應(yīng)組合 永久作用標(biāo)準(zhǔn)值效應(yīng)與可變作用頻遇值效應(yīng)相組合，其效應(yīng)組合表達(dá)式為：式中：作用短期效應(yīng)組合設(shè)計(jì)值； 第j個可變作用效應(yīng)的頻遇值系數(shù)，取值見通規(guī)第條第j個可變作用的頻遇值。

38、 根據(jù)通規(guī)第4.1.7條規(guī)定，各種作用的分項(xiàng)系數(shù)取值如下：汽車荷載（不計(jì)沖擊力）效應(yīng)的頻遇值系數(shù)??；溫度作用效應(yīng)的頻遇值系數(shù)取。則作用短期效應(yīng)組合為：2) 作用長期效應(yīng)組合永久作用標(biāo)準(zhǔn)值效應(yīng)與可變作用頻遇值效應(yīng)相組合，其效應(yīng)組合表達(dá)式為：式中：作用長期效應(yīng)組合設(shè)計(jì)值； 第j個可變作用效應(yīng)的頻遇值系數(shù)，取值見通規(guī)第條第j個可變作用的頻遇值。 根據(jù)通規(guī)第4.1.7條規(guī)定，各種作用的分項(xiàng)系數(shù)取值如下：汽車荷載（不計(jì)沖擊力）效應(yīng)的頻遇值系數(shù)??；溫度作用效應(yīng)的頻遇值系數(shù)取。則作用短期效應(yīng)組合為：3. 按正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)根據(jù)上述的組合要求，進(jìn)行承載能力極限狀態(tài)內(nèi)力組合和正常使用狀態(tài)內(nèi)力組合。（分別計(jì)算

39、邊跨彎矩最大截面，支點(diǎn)截面，中跨跨中截面與機(jī)算比較誤差）1) 邊跨彎矩最大截面承載能力極限狀態(tài)：最大彎矩：最小彎矩：正常使用極限狀態(tài)（短期組合）：最大彎矩：最小彎矩：正常使用極限狀態(tài)（長期組合）：最大彎矩：最小彎矩：2) 支點(diǎn)截面最大彎矩：最小彎矩：正常使用極限狀態(tài)（短期組合）：最大彎矩：最小彎矩：正常使用極限狀態(tài)（長期組合）：最大彎矩：最小彎矩：3) 中跨跨中截面最大彎矩：最小彎矩：正常使用極限狀態(tài)（短期組合）：最大彎矩：最小彎矩：正常使用極限狀態(tài)（長期組合）：最大彎矩：最小彎矩：誤差分析見表4-5 內(nèi)力組合誤差分析表 表4-5截面邊跨彎矩最大截面支點(diǎn)截面中跨跨中截面手算機(jī)算誤差手算機(jī)算誤差

40、手算機(jī)算誤差5780.806000.003.7%-876.31-818.007.1%4903.405020.005.5%2486.352440.001.9%-3569.77-3660.002.5%1670.001600.004.4%3890.443710.004.8%-950.15-903.005.2%3315.703320.000.1%2243.172280.001.6%-2096.89-2060.001.8%1699.041820.007.1%3294.543240.001.7%-1027.23-1033.000.6%2820.402940.004.2%2353.202370.000.7%

41、-1696.79-1620.004.7%1896.601970.003.9%由表分析，誤差滿足規(guī)范要求，取半橋截面為例輸出機(jī)算數(shù)據(jù)。正常使用極限狀態(tài)（長期組合）：長期效應(yīng)組合表 表4-6正常使用組合1單元號節(jié)點(diǎn)號內(nèi)力屬性最大軸力最小軸力最大剪力最小剪力最大彎矩最小彎矩11軸力797797797797797797剪力3.35E-103.35E-103.35E-10-81.33.35E-103.35E-10彎矩-86.9-86.9-86.9-86.9-86.9-86.922軸力2.68E+032.68E+032.68E+032.68E+032.68E+032.68E+03剪力-255-255-25

42、5-337-255-337彎矩-534-534-534-552-534-55233軸力2.68E+032.68E+032.68E+032.68E+032.68E+032.68E+03剪力130130255119130132彎矩-609-609-609-609-609-64644軸力2.69E+032.69E+032.69E+032.69E+032.69E+032.69E+03剪力10910923097.9228107彎矩-466-466-330-475-336-50555軸力2.04E+032.04E+032.04E+032.04E+032.04E+032.04E+03剪力79.679.619

43、868.619577.6彎矩-442-442-251-455-262-48366軸力1.89E+031.89E+031.89E+031.89E+031.89E+031.89E+03剪力858519571.819582.9彎矩-473-473-185-326-207-51677軸力1.91E+031.91E+031.91E+031.91E+031.91E+031.91E+03剪力11311321995.1216111彎矩-361-36153.7-1577.76-40888軸力1.91E+031.91E+031.91E+031.91E+031.91E+031.91E+03剪力10010020178

44、.419889.4彎矩-237-23730318.6225-28799軸力1.91E+031.91E+031.91E+031.91E+031.91E+031.91E+03剪力76.776.716749.916565.6彎矩-134-134363167402-1961010軸力1.92E+031.92E+031.92E+031.92E+031.92E+031.92E+03剪力75.575.515944.115864.4彎矩-55.3-55.3498284552-1291111軸力1.92E+031.92E+031.92E+031.92E+031.92E+031.92E+03剪力42.442.41

45、206.1536.631.2彎矩12.612.6609383678-73.31212軸力1.92E+031.92E+031.92E+031.92E+031.92E+031.92E+03剪力9.199.1981.4-31.677.2-2.02彎矩41.341.3672436747-56.61313軸力1.93E+031.93E+031.93E+031.93E+031.93E+031.93E+03剪力10.510.577.3-35.972.8-0.749彎矩56.356.3710473802-53.81414軸力1.94E+031.94E+031.94E+031.94E+031.94E+031.9

46、4E+03剪力-22.7-22.738.9-75.7-48.7-33.9彎矩39.739.7708479811-82.51515軸力1.95E+031.95E+031.95E+031.95E+031.95E+031.95E+03剪力-23.1-23.133.5-80.625-34.3彎矩-7.59-7.59668427774-1421616軸力1.96E+031.96E+031.96E+031.96E+031.96E+031.96E+03剪力-56.3-56.3-4.51-118-13.7-67.5彎矩-55.5-55.5619368738-2021717軸力1.95E+031.95E+031

47、.95E+031.95E+031.95E+031.95E+03剪力-56.2-56.2-9.01-125-102-67.4彎矩-130-130537289658-2891818軸力1.95E+031.95E+031.95E+031.95E+031.95E+031.95E+03剪力-89.7-89.7-46.8-163-60.7-101彎矩-210-210445182563-3811919軸力1.94E+031.94E+031.94E+031.94E+031.94E+031.94E+03剪力-123-123-84-201-99.1-134彎矩-334-33430322.6425-5172020軸力1.94E+031.94E+031.94E+031.94E+031.94E+031.94E+03剪力-123-123-87.9-208-187-134彎矩-470-470146-1