廢黃河廉莊公路橋初步設(shè)計與施工圖設(shè)計畢業(yè)論文

廢黃河廉莊公路橋初步設(shè)計與施工圖設(shè)計畢業(yè)論文目錄3101第一章方案比選 11.1工程概況11.2自然地理概述11.2.1地形地貌，水文和氣候11.2.2地基土構(gòu)成與特征11.2.3地下水及水土腐蝕性31.3方案初選340671.4方案比較 3263161.4.1實用性比較 3217791.4.2安全性比較 492621.4.3經(jīng)濟(jì)性比較 4205391.5方案確定 52661第二章結(jié)構(gòu)設(shè)計 6168052.1設(shè)計資料 6185872.1.1方案簡述 6214522.1.2設(shè)計依據(jù) 680422.2上部構(gòu)造主梁細(xì)部尺寸 7196262.2.1主梁尺寸擬定 7198542.2.2截面特性及單元重量計算成果表 8179602.3荷載內(nèi)力計算 8273872.3.1建模及數(shù)據(jù)輸入 839212.3.2.全橋施工階段劃分 9281122.3.3.施工過程模擬 992202.4計算結(jié)果及數(shù)據(jù)處理 10122242.4.1恒載內(nèi)力 10223192.4.2活載內(nèi)力 11163612.5荷載組合及其原理 16276072.5.1原理 16316122.5.2內(nèi)力組合表 191673第三章預(yù)應(yīng)力鋼束數(shù)量的估算及其布置 20155243.1預(yù)應(yīng)力鋼束數(shù)量的估算 20199723.2預(yù)應(yīng)力鋼束布置 2147363.2.1跨中截面及錨固端截面的鋼束位置 21222913.2.2鋼束計算 2332539第四章預(yù)應(yīng)力損失的計算 2769844.1預(yù)應(yīng)力損失計算 2766314.1.1摩擦預(yù)應(yīng)力損失 27285734.1.2錨具變形鋼筋回縮引起的預(yù)應(yīng)力損失 28254.1.3鋼筋松弛引起的預(yù)應(yīng)力損失 3150884.1.4混凝土收縮和徐變引起的預(yù)應(yīng)力損失 32176794.1.5有效預(yù)應(yīng)力 3513424第五章持久狀況承載能力極限狀態(tài)計算 36115655.1承載能力極限狀態(tài)計算理論 36162005.2承載能力極限狀態(tài)計算 37216805.3驗算最小配筋率（跨中截面） 4032188第六章持久狀況正常使用極限狀態(tài)計算 4177136.1全預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件抗裂驗算 41260576.2全預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件抗裂驗算 4125081第七章持久狀況構(gòu)件的應(yīng)力計算 43191667.1持久狀況截面應(yīng)力驗算理論 43130557.2持久狀況截面應(yīng)力驗算 4431360第八章短暫狀況構(gòu)件的應(yīng)力計算 4616898.1短暫狀況截面應(yīng)力驗算理論 46202608.2短暫狀況截面應(yīng)力驗算 465999第九章變形驗算 49119649.1由預(yù)加力引起的跨中反拱度 49320439.2正常使用階段的撓度計算 49228589.3結(jié)構(gòu)剛度驗算 5085349.4預(yù)拱度的設(shè)置 5023527第十章橋梁下部結(jié)構(gòu)設(shè)計 51154301.橋墩

51210882.橋臺 51297283.設(shè)計資料 5114514.蓋梁、橋墩臺尺寸 53173655.樁長及樁筋設(shè)計注意事項 53專題論文5627491總結(jié) 6024390致謝 6120973參考文獻(xiàn) 62第一章方案比選本章主要根據(jù)橋址的地形、地貌、水文地質(zhì)條件和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的要求，綜合考慮經(jīng)濟(jì)與安全、時間與空間環(huán)境等方面的因素，初步擬定方案，方案完成后，進(jìn)行初步分析，將明顯不能滿足“經(jīng)濟(jì)、適用、安全、美觀”等原則的方案刪去，提出幾個特色的方案進(jìn)一步分析比較，比選方案應(yīng)符合施工可行，設(shè)計受力合理的要求。方案比選的標(biāo)準(zhǔn)主要依據(jù)安全、適用、經(jīng)濟(jì)和美觀，其中以安全和經(jīng)濟(jì)為重。最終確定方案以設(shè)計出“安全適用、經(jīng)濟(jì)合理、美觀環(huán)?！钡臉?。1.1工程概況廢黃河廉莊公路橋位于徐州市，東西方向橫跨廢黃河，是廢黃河上一座很重要的交通運(yùn)輸橋梁。1.2自然地理概述1.2.1地形地貌，水文和氣候本地區(qū)屬于沖積平原地貌單元，地形較平坦，河床順直，岸坡平緩。徐州市處在長江流域與黃河流域過渡地帶，屬于半濕潤的暖溫帶氣候區(qū)。區(qū)內(nèi)雨量充沛，6、7月間常有冷暖氣團(tuán)遭遇，產(chǎn)生鋒面低壓和靜止鋒，形成陰雨連綿的梅雨期。全市年降水量由西向東遞增，全市多年平均降雨量為832毫米。1.2.2地基土構(gòu)成與特征勘探深度范圍內(nèi)揭露地層為第四系全新統(tǒng)和上更新統(tǒng)沉積物及基巖。全新統(tǒng)巖性以粉質(zhì)粘土為主，上更新統(tǒng)巖性以粘土及中砂為主。根據(jù)巖性特征、埋藏分布條件、物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)，將勘探深度內(nèi)地層劃分為11個工程地質(zhì)層。（1）亞粘土：灰黃色，可塑～硬塑，中等～中偏高壓縮性，表層0.3～0.5米為耕土；該層連續(xù)分布于近地表部位，層厚平均在層厚3.5m～10.0m，地基容許承載力=110～160kPa，鉆孔灌注樁樁周土的極限摩阻力=35～40kPa。（2）淤泥質(zhì)亞粘土：灰色，流塑，高孔隙比，中偏高～高壓縮性，為主要軟土層僅見于ZK2孔，層厚3.9米，間夾粉砂薄層；地基容許承載力=60～80kPa，鉆孔灌注樁樁周土的極限摩阻力=15～20kPa。（3）夾砂亞粘土：灰色、灰黃色，軟塑為主，中等～中偏高壓縮性，部分夾有亞砂土薄層；該層分布不連續(xù)，僅見于ZK7、ZK8孔，層厚8.8m～10.2m，地基容許承載力=100～140kPa，鉆孔灌注樁樁周土的極限摩阻力=30～40kPa。（4）粘土：灰黃色，褐黃色，可塑～硬塑狀態(tài)，中等～中偏低壓縮性，含鐵錳結(jié)核，土性較好；該層在橋址區(qū)總體分布較連續(xù)，層厚2.8m～8.1m；地基容許承載力地基容許承載力=200～260kPa，鉆孔灌注樁樁周土的極限摩阻力=50～70kPa。（5）中粗砂：灰黃色，飽和，中密～密實狀態(tài)，局部混亞粘土；層厚4.1m～7.0m；地基容許承載力=170～250kPa，鉆孔灌注樁樁周土極限摩阻力=45～60kPa。（6）含碎石、礫石亞粘土：灰黃色，棕黃色，可塑；碎石成份為石英砂巖；呈次圓狀～次棱角狀，含量20～40%，部分為含碎石、礫石中粗砂；層厚2.9m～4.0m。（7）全風(fēng)化花崗巖：黃色帶粉紅的，結(jié)構(gòu)已破壞，礦物蝕變強(qiáng)，巖芯呈長柱狀，手可折斷，可捏碎，碎后呈散體砂狀；天然狀態(tài)單軸抗壓強(qiáng)度0.1～0.4MPa；飽和狀態(tài)下崩解；地基容許承載力=220～350kPa；鉆孔灌注樁樁周土的極限摩阻力=55～70kPa。（8）強(qiáng)風(fēng)化花崗巖：黃色帶粉紅的，塊狀結(jié)構(gòu)；巖芯呈柱狀～短柱狀，巖芯蝕變較強(qiáng)，錘擊聲較?。惶烊粻顟B(tài)單軸抗壓強(qiáng)度1.5～8.3MPa；飽和狀態(tài)下大部分試樣崩解，未崩解的飽和單軸抗壓強(qiáng)度4.0～5.0MPa；地基容許承載力=450～1000kPa；鉆孔灌注樁樁周土的極限摩阻力=80～120kPa。（9）弱風(fēng)化花崗巖：黃色，塊狀構(gòu)造；巖芯呈長柱狀夾碎塊狀，偶見陡傾角裂隙，裂隙面由方解石脈充填，巖石蝕變較強(qiáng)；天然狀態(tài)下單軸抗壓強(qiáng)度15.0～32.0MPa；飽和狀態(tài)下部分崩解，未崩解的飽和單軸抗壓強(qiáng)度6.0～18.0MPa；地基容許承載力=1800～3000kPa；鉆孔灌注樁樁周土的極限摩阻力=160～200kPa。（10）強(qiáng)風(fēng)化石英砂巖或泥質(zhì)粉砂巖：此兩巖層強(qiáng)度以及水穩(wěn)性均較差，局部夾有弱風(fēng)化石英砂巖段；石英砂巖為灰白色，細(xì)粒結(jié)構(gòu)，厚層狀構(gòu)造，巖芯以碎塊狀為主，裂隙較發(fā)育，裂隙面由泥質(zhì)充填或鐵錳質(zhì)渲染，錘擊易沿裂隙裂開，質(zhì)堅硬；地基容許承載力=600～1000kPa；鉆孔灌注樁周土的極限摩阻力=85～120kPa；泥質(zhì)粉砂巖為灰白色，泥質(zhì)粉砂巖為灰白色，泥砂質(zhì)結(jié)構(gòu)，泥鈣質(zhì)膠結(jié)，厚層狀構(gòu)造；巖芯呈長柱狀，質(zhì)較軟，巖芯可掰斷；天然狀態(tài)單軸抗壓強(qiáng)度1.9～2.4MPa；飽和狀態(tài)下部分崩解；地基容許承載力=600～1000kPa；鉆孔灌注樁樁周土的極限摩阻力=75～100kPa。（11）弱風(fēng)化石英砂巖：灰色，灰白色，細(xì)粒砂狀結(jié)構(gòu)，厚層狀構(gòu)造，硅質(zhì)膠結(jié)；巖芯呈柱狀夾碎塊狀，質(zhì)堅硬～硬，錘擊聲脆，裂隙發(fā)育，裂隙面有鐵錳質(zhì)渲染，局部有泥質(zhì)充填；天然狀態(tài)單軸抗壓強(qiáng)度54～94MPa；飽和單軸抗壓強(qiáng)度74～83MPa；地基容許承載力=2000～3000kPa；鉆孔灌注樁樁周土的極限摩阻力=180～200kPa。各層巖土層的具體分布情況可具體參見本工程地質(zhì)縱斷面圖以及工程地質(zhì)鉆孔綜合成果表。1.2.3地下水及水土腐蝕性場地地下水對混凝土有微腐蝕性，對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋長期浸水具微腐蝕性，干濕交替有微腐蝕性；表層土對混凝土有微腐蝕性，對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋具微腐蝕性，對鋼結(jié)構(gòu)具微腐蝕性。1.3方案初選根據(jù)橋址的地形地貌、水文地質(zhì)條件、以及橋梁主跨等技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的要求，初擬出不同結(jié)構(gòu)體系的橋型?！鞍踩m用、經(jīng)濟(jì)合理”為宗旨并結(jié)合其它因素綜合考慮，初擬方案。第一方案——連續(xù)剛構(gòu)橋預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋此方案的橋跨布置為14+32+14,橋全長60。第二方案——上承式拱橋結(jié)構(gòu)形式：主拱圈采用混凝土箱型拱。橋面連續(xù)，橋臺采用重力式U形橋臺，采用漿砌片石，既可滿足受力要求，又可節(jié)大量混凝土和鋼筋。橋型美觀度：橋型美觀，適于險峻的峽谷地段。施工方法：分節(jié)段吊裝施工。優(yōu)缺點(diǎn)：受力好，節(jié)約鋼筋用量，跨徑大施工難度較大，上部梁段多，對行車舒適不利。第三方案——預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋此方案的橋跨布置為14+32+14,橋全長60。1.4方案比較1.4.1實用性比較廢黃河廉莊公路橋初步設(shè)計方案進(jìn)行比較：1.預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋：這種型式的橋梁變形小，伸縮縫少，結(jié)構(gòu)剛度大，動力性能好，最主要的是主梁性能好，主梁變形撓曲線平緩，另外行車通暢，平順，安全，更好的滿足交通運(yùn)輸要求，施工工藝簡單，符合廢黃河廉莊公路橋設(shè)計、施工。2.連續(xù)剛構(gòu)橋：這種型式的橋梁行車通暢，平順，安全，滿足交通要求，而且施工技術(shù)比較成熟，容易保證工程質(zhì)量，并且橋梁下凈空值比較大，能夠滿足通航性能的要求，但是此處地質(zhì)條件不好，墩高小，跨徑大，溫差大使混凝土收縮產(chǎn)生較大位移，對橋墩不利，不符合廢黃河廉莊公路橋設(shè)計、施工。3.上承式拱橋：拱橋是我國公路上使用很廣的一種橋型。拱橋不僅可以利用鋼、鋼筋混凝土等材料來修建，抗風(fēng)性能好，但是拱橋上部結(jié)構(gòu)自重較大，下部結(jié)構(gòu)工程量大，地質(zhì)條件要求高，不符合廢黃河廉莊公路橋設(shè)計、施工。1.4.2安全性比較1.預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋：這種型式的橋梁技術(shù)比較成熟，容易計算，施工工藝簡單，而且橋梁的質(zhì)量好，整體性能也比較好，剛度大，能夠保證工程本身安全，行車性能也比較良好，滿足交通運(yùn)輸安全要求，符合廢黃河廉莊公路橋設(shè)計、施工。2.連續(xù)剛構(gòu)橋：這種型式的橋梁一般將墩做成薄壁墩，但橋墩的剛度比較小，很難承受船舶的撞擊力，而且基礎(chǔ)沉降對結(jié)構(gòu)影響大，不符合廢黃河廉莊公路橋設(shè)計、施工。3.上承式拱橋：在滿足橋下凈空要求時，上承式拱的曲線底面將增加橋面高程，當(dāng)其用于城市立體交叉平原地區(qū)時，將增加接線的工程量或橋面縱坡，既增大造價又對行車不利，不符合廢黃河廉莊公路橋設(shè)計、施工。1.4.3經(jīng)濟(jì)性比較1.預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋：基礎(chǔ)施工復(fù)雜，需要大型支座和較多預(yù)應(yīng)力鋼筋，但是施工技術(shù)簡單，成熟，容易掌握，需要的機(jī)械少，大大降低了工程施工成本，價格低廉，橋梁完成后養(yǎng)護(hù)費(fèi)用較少，符合廢黃河廉莊公路橋設(shè)計、施工。2.連續(xù)剛構(gòu)：不需要支座，施工工藝較簡單，符合廢黃河廉莊公路橋設(shè)計、施工。3.上承式拱橋：施工工序較多，建橋時間長，一般情況下未能采用高度機(jī)械化和工業(yè)化的建造方法，輔助設(shè)備和勞動力用量多，增加了造價，不符合廢黃河廉莊公路橋設(shè)計、施工。1.5方案確定通過以上的方案比選，綜合考慮該橋的經(jīng)濟(jì)性、技術(shù)性、施工可行性及實用性選擇第三方案（連續(xù)梁橋方案）為最后的實施方案，其優(yōu)點(diǎn)如下：施工工藝：懸臂掛梁施工法，混凝土連續(xù)梁橋施工期間抗風(fēng)能力強(qiáng)，在施工期間可以不需要附加的抗風(fēng)措施，降低混凝土長懸臂施工時抗風(fēng)帶來的風(fēng)險。第二章結(jié)構(gòu)設(shè)計本章主要介紹橋梁的結(jié)構(gòu)設(shè)計。橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計包括橋梁上部結(jié)構(gòu)和橋梁下部結(jié)構(gòu)設(shè)計。橋梁上部結(jié)構(gòu)設(shè)計的包括：截面尺寸的擬定，內(nèi)力計算（恒載內(nèi)力、活載內(nèi)力和內(nèi)力組合），配筋設(shè)計，施工階段和使用階段的應(yīng)力驗算，最終承載力極限狀態(tài)強(qiáng)度驗算、剛度驗算，預(yù)拱度設(shè)置等。下部結(jié)構(gòu)設(shè)計的主要內(nèi)容為橋墩（臺）的設(shè)計。本章詳細(xì)介紹了設(shè)計資料及上部構(gòu)造主梁的細(xì)部尺寸。2.1設(shè)計資料2.1.1方案簡述本設(shè)計采用主橋14+32+14m的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁。具體尺寸為截面梁高2.2m，為主跨徑的1/15；采用實橋墩，橋墩高度為8m。2.1.2設(shè)計依據(jù)1.主要技術(shù)指標(biāo)A.主跨：32mB.橋面凈寬：凈寬18m，橋面設(shè)計為雙向4車道，為單箱單室。C.技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：設(shè)計荷載為公路-I級；環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)為I類環(huán)境；設(shè)計安全等級為二級。D.相關(guān)參數(shù)：體系均勻升溫25℃和降溫20℃，同時需考慮不均勻溫差；人行欄桿每側(cè)重量分別為1.5kN/m，單側(cè)防撞欄為7.0kN/m，橋面鋪裝用8cm厚防水混凝土＋8cm厚瀝青混凝土。2.材料參數(shù)A.上部結(jié)構(gòu)混凝土采用C55，C55混凝土強(qiáng)度指標(biāo)：抗壓強(qiáng)度設(shè)計值,抗拉強(qiáng)度設(shè)計值,彈性模量。B.橋面鋪裝及下部結(jié)構(gòu)混凝土采用C35，C35混凝土強(qiáng)度指標(biāo)：抗壓強(qiáng)度設(shè)計值，抗拉強(qiáng)度設(shè)計值,彈性模量。C.預(yù)應(yīng)力鋼筋采用標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度為1860Mpa的低松弛鋼絞線，張拉控制應(yīng)力取為0.75，預(yù)應(yīng)力筋的錨固方式為群錨，按后張法施工。強(qiáng)度指標(biāo)為：抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，抗拉強(qiáng)度設(shè)計值，彈性模量。D.普通鋼筋采用HRB400鋼筋。其強(qiáng)度指標(biāo)為：抗拉強(qiáng)度設(shè)計值，彈性模量，箍筋及構(gòu)造鋼筋采用HRB335鋼筋，其強(qiáng)度指標(biāo)為抗拉強(qiáng)度設(shè)計值，彈性模量。3.設(shè)計依據(jù)A.《公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范》（JTGD60-2004）。B.《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范》（JTGD62-2004）。2.2上部構(gòu)造主梁細(xì)部尺寸2.2.1主梁尺寸擬定根據(jù)已成橋資料及《梁橋》、《橋梁工程》（上冊）手冊有關(guān)連續(xù)箱梁橋截面形式及尺寸的相關(guān)內(nèi)容，擬定主梁尺寸如下：橋梁單幅采用單箱單室主梁截面，箱頂寬18m，底面寬11m。由于是等截面梁，故梁底采用直線。底板厚為50cm，腹板厚為60cm，頂板厚為30cm。設(shè)橫隔板四道（兩個支點(diǎn)各設(shè)兩道），板厚40cm，中間留有尺寸為130cm×100cm的人道。圖1-2邊跨端部和跨中處截面單位（cm）2.2.2截面特性及單元重量計算成果表表1-1單元數(shù)量列表單元號左梁高左面積左單位重右梁高右面積右單位重單元重量12.217.33422.217.334268442.217.33422.217.334268482.217.33422.217.3342684162.217.33422.217.3342684242.217.33422.217.3342684272.217.33422.217.3342684302.217.33422.217.33426842.3荷載內(nèi)力計算2.3.1建模及數(shù)據(jù)輸入廢黃河廉莊公路橋初步設(shè)計采用《橋梁博士》軟件進(jìn)行內(nèi)力分析計算。單元劃分根據(jù)施工情況及構(gòu)造要求，全橋共分為30個單元，31個截面。具體劃分情況如下：圖2-1計算簡圖圖2-2全橋立面模型圖2-3控制截面位置圖2.3.2.全橋施工階段劃分為了方便全橋施工，現(xiàn)采用《橋梁博士》軟件計算出了全橋上部結(jié)構(gòu)控制截面的幾何特性，具體情況如下：表2-1控制截面幾何信息節(jié)點(diǎn)Ec（）Ao（）I（）Y（）1（邊跨端部）3.45E+0413.689.67`1.874（邊跨1/2L）3.45E+0413.689.671.878（根部）3.45E+0413.689.671.8712(主跨1/4L)3.45E+0413.689.671.8716（主跨1/2L）3.45E+0413.689.671.872.3.3.施工過程模擬廢黃河廉莊公路橋采用懸臂施工法，模擬施工如下：0號塊采用現(xiàn)澆，其余號梁段采用掛籃施工，然后懸臂現(xiàn)澆邊跨及中跨，最后合攏中跨。本次設(shè)計為簡單起見，全橋共分3個施工階段，第一施工階段為梁體施工階段，第二階段為橋面鋪裝階段，第三階段為隨后的養(yǎng)護(hù)及運(yùn)營階段。橫隔板在全橋截面計算中已經(jīng)計入，故此處不必重復(fù)計算，人行欄桿，防撞欄，橋面鋪裝層，施工階段每延米重度為。2.4計算結(jié)果及數(shù)據(jù)處理所有數(shù)據(jù)輸完并檢查無誤后，進(jìn)入結(jié)構(gòu)計算模塊，輸出單元截面內(nèi)力如下表所示：2.4.1恒載內(nèi)力表2-2控制截面結(jié)構(gòu)重力表節(jié)點(diǎn)106454-2290-14108-24500547012-8350-274016193000表2-3控制截面第一階段永久荷載結(jié)構(gòu)內(nèi)力表節(jié)點(diǎn)106454-2290-14108-245005470128350274016193000恒載內(nèi)力作用下，結(jié)構(gòu)彎矩圖：圖2-4結(jié)構(gòu)彎矩圖恒載內(nèi)力作用下，結(jié)構(gòu)剪力圖：圖2-5結(jié)構(gòu)剪力圖2.4.2活載內(nèi)力a.沖擊系數(shù)沖擊系數(shù)值可按下式計算：當(dāng)時，當(dāng)時，當(dāng)時，式中——結(jié)構(gòu)基頻（Hz）。橋梁結(jié)構(gòu)的基頻反映結(jié)構(gòu)的建筑材料、尺寸、類型等動力特性內(nèi)容，直接反映沖擊系數(shù)與橋梁結(jié)構(gòu)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，結(jié)構(gòu)尺寸與跨徑是否有差別，在橋梁結(jié)構(gòu)的基頻相同，同樣條件的汽車荷載下，就可以得到基本相同的沖擊系數(shù)。橋梁的自振頻率宜采用有限元方法計算，對于連續(xù)梁結(jié)構(gòu)，沒有更精確方法計算時，可采用下列公式估算：（2-1）（2-2）（2-3）式中—結(jié)構(gòu)的計算跨徑（）；—結(jié)構(gòu)材料的彈性模量（）；—結(jié)構(gòu)跨中截面的截面慣矩（）；—結(jié)構(gòu)跨中處的單位長度質(zhì)量（），當(dāng)換算為重力計算時，其單位應(yīng)為（）；—結(jié)構(gòu)跨中處延米結(jié)構(gòu)重力（）；—重力加速度，。計算連續(xù)梁的沖擊力引起的正彎矩、剪力效應(yīng)時，采用；沖擊力引起的負(fù)彎矩效應(yīng)時，采用。廢黃河廉莊公路橋初步設(shè)計計算跨徑取32m，彈性模量，計算得出跨中截面慣性矩，截面面積，將數(shù)據(jù)代入上式：由于,所以沖擊系數(shù)按公式計算，則結(jié)構(gòu)的安全等級為二級其重要性系數(shù)取1.0；人群荷載標(biāo)準(zhǔn)值3.5圖2-6邊跨端部截面內(nèi)力影響線圖2-7邊跨1/2L截面內(nèi)力影響線圖2-8根部截面內(nèi)力影響線 圖2-9主跨L/4截面內(nèi)力影響線圖2-10跨中截面內(nèi)力影響線b.汽車活載作用下結(jié)構(gòu)內(nèi)力表表2-4控制截面汽車結(jié)構(gòu)內(nèi)力表節(jié)點(diǎn)1004-15310908-18.51331224.5126016-1592010表2-5控制截面汽車結(jié)構(gòu)內(nèi)力表節(jié)點(diǎn)1004-1317098361-16001218.5-2541612.8-146表2-6控制截面汽車結(jié)構(gòu)內(nèi)力表節(jié)點(diǎn)1396041939928459-80612340955162021620表2-7控制截面汽車結(jié)構(gòu)內(nèi)力表節(jié)點(diǎn)1-13104-2175638-18.513312-79.8106016-2051640c.人群活載作用下結(jié)構(gòu)內(nèi)力表表2-8控制截面人群結(jié)構(gòu)內(nèi)力表節(jié)點(diǎn)10042.691148-1.8415.21239.515816-0.525327表2-9控制截面人群結(jié)構(gòu)內(nèi)力表節(jié)點(diǎn)1004-24.7-148885.8-389121.84-28.9160-28.4表2-10控制截面人群結(jié)構(gòu)內(nèi)力表節(jié)點(diǎn)134.20410.766.1885.8-3891247.169.71619.8149表2-11控制截面人群結(jié)構(gòu)內(nèi)力表節(jié)點(diǎn)1-24.704-32.5-1008-1.8415.212-5.2359.816-20.11492.5荷載組合及其原理2.5.1原理根據(jù)《公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范》（JTGD60—2004）規(guī)定有以下兩種組合：a.承載能力極限狀態(tài)的效應(yīng)組合根據(jù)“橋規(guī)”采用以下兩種作用效應(yīng)組合：a)基本組合：永久作用與可變作用設(shè)計值效應(yīng)相組合，其效應(yīng)組合表達(dá)式：（2-4）或（2-5）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)計值；——結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)——第i個永久作用效應(yīng)的分項系數(shù)；——第i個永久作用效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值和設(shè)計值；——汽車荷載效應(yīng)（含汽車沖擊力、離心力）的分項系數(shù)；——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)計值；——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)的分項系數(shù)；——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)的標(biāo)準(zhǔn)值和設(shè)計值；——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)。根據(jù)以上條文本設(shè)計采用以下三種組合：組合Ⅰ1.2（1.0）×恒+1.4×汽組合Ⅱ1.2（1.0）×恒+1.4×汽+0.8×1.4×人群組合Ⅲ1.2（1.0）×恒+1.4×汽+0.8×1.4×（人群+溫升或溫降）b)偶然組合：永久作用標(biāo)準(zhǔn)值、可變作用某種代表值、一種偶然作用標(biāo)準(zhǔn)值效應(yīng)相結(jié)合。偶然作用的效應(yīng)分項系數(shù)取1.0；與偶然作用同時出現(xiàn)的可變作用，根據(jù)觀測資料和工程經(jīng)驗取適當(dāng)?shù)拇碇怠５卣鹱饔脴?biāo)準(zhǔn)值及其表達(dá)式按《公路工程抗震設(shè)計規(guī)范》（JTGD60—2004）規(guī)定采用。b.正常使用極限狀態(tài)的效應(yīng)組合根據(jù)“橋規(guī)”不同的設(shè)計要求，采用以下兩種效應(yīng)組合：a)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)組合表達(dá)式：（2-6）式中Ssd——作用短期效應(yīng)組合設(shè)計值；——第j個可變作用效應(yīng)的頻遇值系數(shù)；SQjk——第j個可變作用效應(yīng)的頻遇值。b)作用長期效應(yīng)組合：永久作用標(biāo)準(zhǔn)值與可變作用準(zhǔn)永久值效應(yīng)相組合，其效應(yīng)組合表達(dá)式：（2-7）式中Sld——作用長期效應(yīng)組合設(shè)計值；——第j個可變作用效應(yīng)的準(zhǔn)永久值系數(shù)；SQjk——第j個可變作用效應(yīng)的準(zhǔn)永久值。表2-12極限狀態(tài)內(nèi)力組合值節(jié)點(diǎn)內(nèi)力最大剪力最小剪力最大彎矩最小彎矩1剪力1370434645774彎矩00004剪力-1130-2030-1620-1900彎矩-8232070-638-39008剪力7300544054407170彎矩-3090024300-24300-3210012剪力3810262033602760彎矩1140990012000796016剪力305-309-22317.9彎矩21700256002630019100表2-13正常使用狀態(tài)內(nèi)力組合值節(jié)點(diǎn)內(nèi)力最大剪力最小剪力最大彎矩最小彎矩1剪力817583645645彎矩00004剪力-1330-1510-1470-1470彎矩-1860-2100-1810-26308剪力5690546054605650彎矩-25000-24400-24400-2530012剪力2890270027602740彎矩876087908910823016剪力88.6-90-63.95.1彎矩200002000020200192002.5.2內(nèi)力組合表表2-14內(nèi)力組合表節(jié)點(diǎn)內(nèi)力極限組合標(biāo)準(zhǔn)組合最大最小最大最小1剪力1370434817583彎矩00002剪力444-258101-102彎矩16102208634823剪力-345-1130-614-799彎矩1270-960260-3854剪力-1130-2030-1330-1510彎矩2070-3900-1810-26305剪力-1900-2930-2030-2210彎矩-4220-8490-5330-62406剪力-2660-3830-2740-2920彎矩-9440-14700-10300-122007剪力-3400-4730-3440-3630彎矩-16200-22600-16700-176008剪力7300544056905460彎矩-24300-32100-24400-253009剪力6250476049904780彎矩-13800-18700-14100-1470010剪力5560405042904090彎矩-4520-7280-5100-560011剪力4690353035903400彎矩393017102570205012剪力3810262028902700彎矩1200011408910823013剪力2930189021902050彎矩1820012800138001300014剪力2060116014901310彎矩2270016300174001650015剪力1180428789610彎矩2540018300202001920016剪力305-30988.6-63.9彎矩26300191002020019200注：彎矩單位為,剪力單位為。第三章預(yù)應(yīng)力鋼束數(shù)量的估算及其布置3.1預(yù)應(yīng)力鋼束數(shù)量的估算廢黃河廉莊公路橋初步設(shè)計采用后張法施工工藝，滿足不同設(shè)計下規(guī)范規(guī)定的控制要求，承載力、變形及應(yīng)力等要求，配筋設(shè)計滿足結(jié)構(gòu)在正常使用極限狀態(tài)下的應(yīng)力要求和承載能力極限狀態(tài)的強(qiáng)度要求。（1）正常使用極限狀態(tài)的應(yīng)力要求估算鋼束數(shù)：廢黃河廉莊公路橋初步設(shè)計按全預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件設(shè)計，正常使用極限狀態(tài)組合計算時截面不允許出現(xiàn)拉應(yīng)力。鋼束數(shù)的估算公式n=式中：Mk——使用荷載產(chǎn)生的跨中彎矩標(biāo)準(zhǔn)組合值，按主梁作用應(yīng)組合表取用；C1——與荷載有關(guān)的經(jīng)驗系數(shù)，對于公路—I級，C1取用0.51；——一束15?j15.24鋼絞線截面積，一根鋼絞線的截面積是1.4cm2，故△Ap=21cm2。——截面上核心距；=——預(yù)應(yīng)力鋼束重心對大毛截面重心軸的偏心距，，可預(yù)先假定，為梁高，h=220cm；——截面形心到上緣的距離——抗彎慣性矩廢黃河廉莊公路橋初步設(shè)計采用的預(yù)應(yīng)力鋼絞線，標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度為MPa，彈性模量Ep=MPa。=129951.232（kN﹒m）=129951.232（N﹒m）===94.71cm假設(shè)=20cm，則=330-131.19-20=178.81（cm）鋼束數(shù)n可求得:n===7.92（2）承載能力極限狀態(tài)估算鋼束數(shù)，極限狀態(tài)的應(yīng)力計算圖式，受壓區(qū)混凝土達(dá)到極限強(qiáng)度，應(yīng)力圖式為矩形，這時預(yù)應(yīng)力鋼束也達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度，鋼束數(shù)的估算公式:式中Md——承載能力極限狀態(tài)的跨中最大彎矩，按主梁作用應(yīng)組合表取用；α——經(jīng)驗系數(shù)，一般采用0.75--0.77，本設(shè)計取用0.76；fpd——預(yù)應(yīng)力鋼絞線的設(shè)計強(qiáng)度，為1260Mpa。則：==7.25根據(jù)上述兩種極限狀態(tài)所估算的鋼束數(shù)量暫取n=8.3.2預(yù)應(yīng)力鋼束布置3.2.1跨中截面及錨固端截面的鋼束位置1）在對跨中截面進(jìn)行鋼束布置時，應(yīng)保證預(yù)留管道的要求，并使鋼束的重心偏心距盡量大。本設(shè)計采用內(nèi)徑90mm，外徑100mm的預(yù)埋金屬波紋管，管道至梁底和梁側(cè)凈距不應(yīng)小于30mm及管道半徑的一半，另外直線管道的凈距不應(yīng)小于40mm，且不宜小于管道直徑的0.6倍，在豎直方向兩管道可重疊，跨中截面的細(xì)部構(gòu)造如下圖所示，則鋼束群重心至梁底距離為:圖3-1跨中橫截面圖圖3-2支座橫截面圖2）方便于操作，將所有鋼束都錨固在梁端截面。對于錨固端截面，預(yù)應(yīng)力鋼束合力重心盡量靠近截面形心使截面均勻受壓，且要考慮錨具布置的可能性，滿足張拉操作方便。布置錨具遵循均勻、分散的原則，錨具端截面布置的鋼束如圖所示，鋼束群重心至梁底距離：圖3-3端部橫截面圖對鋼束群重心位置進(jìn)行復(fù)核，首先計算錨固端截面的幾何特性。=1.013m=h-=1.187m故計算得上核心距：==69.8（cm）下核心距：==59.60（cm）0.591m=<<=1.885m鋼束群重心處于截面的核心范圍內(nèi)。3.2.2鋼束起彎角度和線形的確定：鋼束起彎角度既要考慮預(yù)應(yīng)力鋼束彎起產(chǎn)生足夠的預(yù)剪力，又要考慮所引起的摩擦預(yù)應(yīng)力損失不宜過大。預(yù)應(yīng)力鋼筋在跨中分為兩排，彎起角度最下排靠近梁中部的四根鋼束為，其余四根為7.5，簡化計算和施工，所有鋼束布置的線形均為直線加圓弧3-4鋼束計算圖示3.2.3鋼束計算1）計算鋼束起彎點(diǎn)至跨中的距離：錨固點(diǎn)至支座中心的水平距離=10（cm）=（31.72-70tan7.5）=43.03（cm）=（31.72-110tan7.5）=37.76（cm）=（31.72-150tan7.5）=32.49（cm）3-5錨固端尺寸圖表3-1鋼束起彎點(diǎn)至跨中距離計算表鋼束號起彎高度y1y2L1x3φRx2x1y(cm)(cm)(cm)(cm)(cm)(cm)(cm)(cm)1330467.45467.4501532.55024339.113.89317.89315.477.515184.53038354.7528.25257.25251.367.515248.640412359.3963.61179.83169.747.510330.260表中各參數(shù)的計算方法如下：為靠近錨固端直線長度，根據(jù)需要自行設(shè)定，為鋼束錨固點(diǎn)至鋼束起彎點(diǎn)的豎直距離，如鋼束計算圖式，根據(jù)各量的幾何關(guān)系，分別計算:y1=L1sinφy2=y–y1x3=L1cosφx2=RsinφL1x1=（L/2+axi）–x2–x3式中——鋼束彎起角度（°）；——計算跨徑（cm）；——錨固點(diǎn)至支座中心線的水平距離（cm）。2）控制截面的鋼束重心位置計算eq\o\ac(○,1)各鋼束重心位置計算：鋼束計算圖式所示的幾何關(guān)系計算截面在曲線段時，計算公式：，計算截面在近錨固點(diǎn)的直線段時，計算公式：式中——鋼束在計算截面處鋼束中心至梁底的距離；——鋼束起彎前到梁底的距離；——鋼束彎起半徑；——圓弧段起晚點(diǎn)到計算點(diǎn)圓弧長度對應(yīng)的圓心角。eq\o\ac(○,2)計算鋼束群重心到梁底的距離表3-2各計算截面的鋼束位置及鋼束群重心位置截面鋼束號x4Rsinα=x4/Rcosαa0aiap(cm)(cm)(cm)(cm)(cm)分跨跨中N120015000.1330.9912740.548N220015000.1330.9912740.5N320015000.1330.9914255.5N420015000.1330.9914255.5主跨四分點(diǎn)N110015000.0660.998273037.5N210015000.0660.9982730N310015000.0660.9984245N410015000.0660.99842453）鋼束長度計算:一根鋼束的長度為曲線長度、直線長度與兩端工作長度290之和，其中鋼束曲線長度按圓弧半徑及起彎角度計算。每根鋼束長度計算可以得到一片主梁和三孔橋所需鋼束的總長度，用于備料和施工。圖3-6縱向預(yù)應(yīng)力筋總體布置圖表3-3鋼束長度計算表鋼束號R1(cm)R2(cm)R3(cm)直線長度L1(cm)有效長度鋼束預(yù)留長度(cm)鋼束長度(cm)11500100015001867.456078.61806258.621500100015001717.896084.21806264.231500100015001657.256093.51806273.541500100015001579.836112.11806292.1第四章預(yù)應(yīng)力損失的計算4.1預(yù)應(yīng)力損失計算4.1.1摩擦預(yù)應(yīng)力損失1.預(yù)應(yīng)力鋼筋與管壁間的摩擦損失，根據(jù)《橋梁設(shè)計規(guī)范》（JTGD62-2004）預(yù)規(guī)第5.2.6條規(guī)定，按下列公式計算，其中，,式中：－張拉鋼筋時錨下的控制應(yīng)力，控制應(yīng)力張拉，；－預(yù)應(yīng)力鋼筋與管道壁的摩擦系數(shù)；－從張拉端至計算截面曲線管道部分切線的夾角之和，以計；－管道每米局部偏差對摩擦的影響系數(shù)；－從張拉端至計算截面的管道長度，以計。表4-1鋼束長度表鋼束編號 有效長度（ ）A16078.6A26084.2A36093.5A46112.12.4、16號截面的預(yù)應(yīng)力損失計算(1)鋼筋與管壁間摩擦具體值見下表表4-2截面4計算表編號數(shù)量A127.00710.1570.250.001543.2772A227.03480.2620.250.001565.3064A327.07680.3670.250.001586.554A427.17010.4710.250.0015117.021表4-3截面8計算表編號數(shù)量A1214.1830.750.250.0015115.427A2214.2110.8550.250.0015132.769A3214.2570.960.250.0015159.46A4214.351.0650.250.0015185.5表4-4截面16計算表編號數(shù)量A1230.41.48350.250.0015223.461A2230.421.5880.250.0015245.634A3230.471.6930.250.0015257.339A4230.561.79770.250.0015288.5614.1.2錨具變形鋼筋回縮引起的預(yù)應(yīng)力損失錨具變形、鋼筋回縮引起的預(yù)應(yīng)力損失，本設(shè)計采用OVM錨具，按《橋梁設(shè)計規(guī)范》（JTGD62-2004）預(yù)規(guī)第D.0.2條計算。式中為反摩擦影響長度，按下列公式計算：（4-1）為單位長度由管道摩擦引起的預(yù)應(yīng)力損失，按下列公式計算：（4-2）－錨具變形、鋼筋回縮和接縫壓縮損失，本設(shè)計為；－張拉端至錨固端的距離；－預(yù)應(yīng)力鋼筋扣除沿途摩擦損失后錨固端應(yīng)力；－預(yù)應(yīng)力鋼筋的彈性模量，。表4-5計算表錨固端分跨跨中鋼束號影響長度錨固端距張拉端距離x錨固端MpammMpammMpa10.014598954.99261.3077007.156.839420.015318741.89267.6777034.852.271130.015998553.99273.5577076.847.240540.016648385.25279.0617170.140.4402支座及跨中截面距張拉端的距離大于影響長度，可忽略。4.1.2混凝土彈性壓縮引起的預(yù)應(yīng)力損失為簡化起見，特作如下假設(shè)：a.個別鋼束在其重心與鋼束合力重心是一致的；b.每根鋼束在其重心上產(chǎn)生的應(yīng)力是常數(shù)；c.先張拉負(fù)彎矩鋼束，后張拉正彎矩鋼束；d.每次兩根同時張拉。那么截面上緣負(fù)彎矩鋼筋的彈性壓縮損失的平均值為：（4-3）那么截面下緣正彎矩鋼筋的彈性壓縮損失的平均值為：（4-4）式中:、－分別為負(fù)、正彎矩預(yù)應(yīng)力鋼筋的根數(shù)－全部上緣預(yù)應(yīng)力鋼筋在傳力錨固階段作用在其重心處的混凝土的應(yīng)力－全部下緣預(yù)應(yīng)力鋼筋在傳力錨固階段作用在上緣鋼束重心處的應(yīng)力值－全部下預(yù)應(yīng)力鋼筋在傳力錨固階段作用在其重心處的混凝土的應(yīng)力（4-5）（4-6）（4-7）（4-8）式中：＝單根鋼束面積×根數(shù)×（為張拉時錨下控制應(yīng)力，單根鋼束面積為1.39）－截面凈面積－上緣鋼束到重心軸的距離（凈面積）－下緣鋼束到重心軸的距離（凈面積）－上緣鋼筋處截面模量，－下緣鋼筋處截面模量，－凈截面慣性矩表4-6配筋后截面特性截面號（）（）（cm）(cm)413.62919.6416078.64813.62919.64574.5401613.62919.63092.0754a.4號截面：b.8號截面：c.16號截面：4.1.3鋼筋松弛引起的預(yù)應(yīng)力損失鋼筋松馳引起的應(yīng)力損失終極值，按下列規(guī)定計算：預(yù)應(yīng)力鋼絲、鋼絞線：(4-9)式中：—張拉系數(shù)，一次張拉時，；超張拉時，；—鋼筋松弛系數(shù)，Ⅰ級松弛（普通松弛），；Ⅱ級松弛（低松弛），；—傳力錨固時的鋼筋應(yīng)力，對先張法構(gòu)件；對后張法構(gòu)件，。廢黃河廉莊公路橋初步設(shè)計未超張拉、Ⅱ級松弛，即：，。表4-7計算表鋼束號截面4110.318601177.524.443210.31860115021.2242310.318601123.818.2693410.318601100.215.7008截面8110.318601047.510.3262210.318601020.27.71714310.31860993.55.29119410.31860967.463.03957截面16110.31860853.3910.2145210.31860831.228.0933310.31860809.516.0968410.31860788.294.22124.1.4混凝土收縮和徐變引起的預(yù)應(yīng)力損失凝土收縮和徐變引起的預(yù)應(yīng)力鋼筋應(yīng)力損失，按下列公式計算：(4-10)(4-11)(4-12)（不考慮普通鋼筋）(4-13)—構(gòu)件受拉區(qū)全部縱向鋼筋截面重心處由預(yù)應(yīng)力產(chǎn)生的混凝土法向壓應(yīng)力，應(yīng)按《預(yù)規(guī)》JTGD62-2004第6.1.5條和第6.1.6條規(guī)定計算。此時，預(yù)應(yīng)力損失值僅考慮預(yù)應(yīng)力鋼筋錨固時（第一批）的損失，不得大于傳力錨固時混凝土立方體抗壓強(qiáng)度的0.5倍。計算時，可根據(jù)構(gòu)件制作情況考慮自重的影響；—預(yù)應(yīng)力鋼筋的彈性模量。取；—預(yù)應(yīng)力鋼筋彈性模量與混凝土彈性模量之比；—構(gòu)件受拉區(qū)全部縱向鋼筋配筋率；—構(gòu)件截面面積，先張法構(gòu)件，；后張法構(gòu)件，。此處，為換算截面，為凈截面；—截面回轉(zhuǎn)半徑，，先張法構(gòu)件取，；后張法構(gòu)件取，，此處，和分別為換算截面慣性矩和凈截面慣性矩；—構(gòu)件受拉區(qū)預(yù)應(yīng)力鋼筋截面重心至構(gòu)件截面重心的距離；—構(gòu)件受拉區(qū)預(yù)應(yīng)力鋼筋截面重心至構(gòu)件截面重心軸的距離；—預(yù)應(yīng)力鋼筋傳力錨固齡期為，考慮的齡期為t時的混凝土收縮應(yīng)變，其終極值可按《預(yù)規(guī)》JTGD62-2004表6.2.7取用。—加載齡期為，考慮的齡期為t時的徐變系數(shù)，其終極值可按《預(yù)規(guī)》JTGD62-2004表6.2.7取用。徐變系數(shù)和收縮應(yīng)變值的計算構(gòu)件理論厚度=，式中：—主梁混凝土截面面積；—與大氣接觸的截面周邊長度。由于混凝土收縮和徐變在相對濕度為80％條件下完成，受荷時混凝土齡期為28天，。表4-8數(shù)值表Np0AnMp0Mg1In423.2713.631830-22909.642429.005823.2713.63-17345-245009.645743.5421623.2713.6321408193009.63220.607a.4號截面：h=查表知，。表4-94號截面收縮徐變產(chǎn)生的預(yù)應(yīng)力損失0.01680.78640.78649.64213.630.7070.00131.8755．4930.42924.9565b.8號截面：h=查表知，。表4-108號截面收縮徐變產(chǎn)生的預(yù)應(yīng)力損失0.01680.74540.78649.64513.630.70760.00121.8745.4930.743527.1907c.16號截面：h=查表知，。表4-1116號截面收縮徐變產(chǎn)生的預(yù)應(yīng)力損失0.01680.92080.92089.6313.630.7070.00122.1995.4930.22023.4529預(yù)應(yīng)力損失的最后結(jié)果列表給出各個截面的預(yù)應(yīng)力損失、張拉錨固階段和使用階段的有效預(yù)應(yīng)力以及使用階段扣除全部損失的有效預(yù)應(yīng)力值。（使用階段扣除全部損失的有效預(yù)應(yīng)力值）（張拉錨固階段的有效預(yù)應(yīng)力）4.1.5有效預(yù)應(yīng)力表4-12各截面鋼束預(yù)應(yīng)力損失值與有效預(yù)應(yīng)力匯總表截面號預(yù)加力階段使用階段有效應(yīng)力預(yù)加力階段使用階段478.0449.24.3819.924.961170.381125.528148.2909.046.5927.191144.671110.8916253.7505.157.1523.451043.11105.5第五章持久狀況承載能力極限狀態(tài)計算5.1承載能力極限狀態(tài)計算理論進(jìn)行持久狀況承載能力極限狀態(tài)計算，作用(或荷載)的效用（其中汽車荷載應(yīng)計入沖擊系數(shù)）采用其組合設(shè)計值；結(jié)構(gòu)材料性能采用其強(qiáng)度設(shè)計值。箱形截面梁在腹板兩側(cè)上下翼緣的有效寬度按下面規(guī)定計算(1)簡支梁和連續(xù)梁各跨中部梁，懸臂梁中間跨的中部梁段=（5-1）(2)簡支梁支點(diǎn)，連續(xù)梁邊支點(diǎn)及中間支點(diǎn)，懸臂梁懸臂段=（5-2）式中—腹板兩側(cè)上、下各翼緣的有效寬度，=1，2，3，……見圖5-1；—腹板兩側(cè)上、下各翼緣的實際寬度，=1，2，3，……見圖5-1；—有關(guān)簡支梁、連續(xù)梁各跨中部梁段和懸臂梁中間跨的中部梁段翼緣有效寬度的計算系數(shù)，按圖5-1和圖5-2確定；—有關(guān)簡支梁支點(diǎn)、連續(xù)梁邊支點(diǎn)和中間支點(diǎn)、懸臂梁懸臂段翼緣有效寬度的計算系數(shù)，按圖5-1和圖5-2確定。注：表5-1確定。圖5-1箱形截面梁翼緣有效寬度圖5-2、曲線圖表5-1、的應(yīng)用位置和理論跨徑結(jié)構(gòu)體系理論跨徑簡支梁=連續(xù)梁邊跨邊支點(diǎn)或跨中部分梁段=0.8中間跨跨中部分梁段=0.6，中間支點(diǎn)取0.2倍相鄰跨徑之和5.2承載能力極限狀態(tài)計算1.4號截面（上翼緣位于受壓區(qū)）求有效翼緣寬度：此時為邊跨跨中部分：，查圖5-2得，故查圖5-2得，故故翼緣有效寬度首先按公式判斷截面類型。代入數(shù)據(jù)計算得：因為，所以屬于第一類截面。計算受壓區(qū)的高度：將代入計算截面承載能力。計算結(jié)果表明，該截面的抗彎能力滿足要求。2.8號截面（下翼緣位于受壓區(qū)）求有效翼緣寬度：此時為支座部分：，查圖5-2得，故故翼緣有效寬度首先按公式判斷截面類型。代入數(shù)據(jù)計算得：因為，所以屬于第一類截面。計算受壓區(qū)的高度：將代入計算截面承載能力。68277計算結(jié)果表明，該截面的抗彎能力滿足要求。4.16號截面（上翼緣位于受壓區(qū)）求有效翼緣寬度：此時為主跨跨中部分：，查圖5-2得，故，查圖5-2得，故故翼緣有效寬度首先按公式判斷截面類型。代入數(shù)據(jù)計算得：因為，所以屬于第一類截面。計算受壓區(qū)的高度：將代入計算截面承載能力。計算結(jié)果表明，該截面的抗彎能力滿足設(shè)計要求。5.3驗算最小配筋率（跨中截面）預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件最小配筋率滿足下式的要求式中--受彎構(gòu)件正截面抗彎承載力設(shè)計值，計算出--受彎構(gòu)件正截面開裂彎矩值，按下式計算--受拉區(qū)混凝土塑性影響系數(shù)，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，見表14；--換算截面抗裂邊緣的彈性抵抗距；--使用階段張拉鋼束產(chǎn)生的預(yù)加力，；--分別為混凝土凈截面面積和截面抵抗距；--扣除全部預(yù)應(yīng)力損失后預(yù)應(yīng)力鋼筋在構(gòu)建抗裂邊緣產(chǎn)生的混凝土預(yù)壓應(yīng)力，由此算出：，所以最小配筋率滿足要求。持久狀況正常使用極限狀態(tài)計算6.1全預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件抗裂驗算正截面抗裂驗算以支點(diǎn)和中跨跨中截面受拉邊的正應(yīng)力控制。在荷載短期效應(yīng)組合作用下應(yīng)滿足：（6-1）為在荷載效應(yīng)組合作用下，截面受拉邊的應(yīng)力：（6-2）為截面下邊緣的有效預(yù)壓應(yīng)力：（6-3）（6-4）為張拉控制預(yù)應(yīng)力扣除預(yù)應(yīng)力損失后的有效預(yù)應(yīng)力6.2全預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件抗裂驗算1.對于邊跨4號截面：為在荷載效應(yīng)組合作用下，截面受拉邊的應(yīng)力：為截面上邊緣的有效預(yù)壓應(yīng)力：因為：所以4號截面的抗裂性滿足要求2.對于邊跨8號截面：為在荷載效應(yīng)組合作用下，截面受拉邊的應(yīng)力：為截面下邊緣的有效預(yù)壓應(yīng)力：因為：所以8號截面的抗裂性不滿足要求4.對于跨中16號截面：為在荷載效應(yīng)組合作用下，截面受拉邊的應(yīng)力：為截面上邊緣的有效預(yù)壓應(yīng)力：因為：所以16號截面的抗裂性滿足要求注：以上控制截面有部分并不滿足抗裂縫要求，但由于相差甚小，且均在最不利狀態(tài)下驗算，故不影響實際施工及使用。第七章持久狀況構(gòu)件的應(yīng)力計算7.1持久狀況截面應(yīng)力驗算理論正截面混凝土法向正應(yīng)力驗算：（7-1）（7-2）（7-3）預(yù)應(yīng)力筋拉應(yīng)力驗算（7-4）（7-5）（7-6）（7-7）式中的幾何要素可以在前面的表中查得。—在作用標(biāo)準(zhǔn)效應(yīng)組合下混凝土的法向壓應(yīng)力；—有預(yù)應(yīng)力產(chǎn)生的混凝土正拉應(yīng)力；—標(biāo)準(zhǔn)效應(yīng)組合的彎矩值；—張拉控制預(yù)應(yīng)力扣除預(yù)應(yīng)力損失后的有效預(yù)應(yīng)力；—在作用標(biāo)準(zhǔn)效應(yīng)組合下受拉區(qū)預(yù)應(yīng)力筋產(chǎn)生的拉應(yīng)力；—分別為鋼束重心到截面凈軸和換軸的距離；—按荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值（對后張法構(gòu)件不包括自重）計算的預(yù)應(yīng)力鋼筋重心處鋼筋混凝土的法向應(yīng)力。—預(yù)應(yīng)力鋼筋彈性模量與混凝土彈性模量的比值；7.2持久狀況截面應(yīng)力驗算表7-1控制截面幾何特性表截面MglMkWnsWosNpMpAn4229026309.569.516292032515983.313.63824500253009.459.497542008114968.413.631619300202009.549.488191844016964.813.631.4號截面a.正截面混凝土法向壓應(yīng)力驗算：下翼緣：所以正截面混凝土法向壓應(yīng)力滿足要求。b.預(yù)應(yīng)力筋拉應(yīng)力驗算：所以預(yù)應(yīng)力筋拉應(yīng)力滿足要求。2.8號截面a.正截面混凝土法向壓應(yīng)力驗算：下翼緣：所以正截面混凝土法向壓應(yīng)力滿足要求。b.預(yù)應(yīng)力筋拉應(yīng)力驗算：所以預(yù)應(yīng)力筋拉應(yīng)力滿足要求。3.16號截面a.正截面混凝土法向壓應(yīng)力驗算：下翼緣：所以正截面混凝土法向壓應(yīng)力滿足要求。b.預(yù)應(yīng)力筋拉應(yīng)力驗算：所以預(yù)應(yīng)力筋拉應(yīng)力滿足要求。第八章短暫狀況構(gòu)件的應(yīng)力計算8.1短暫狀況截面應(yīng)力驗算理論對于截面上部布置預(yù)應(yīng)力筋的：（8-1）（8-2）對于截面下部布置預(yù)應(yīng)力筋的：（8-3）（8-4）此時預(yù)應(yīng)力筋中的應(yīng)力。8.2短暫狀況截面應(yīng)力驗算表8-1截面幾何特性表截面MglNpWnsWnxAn42290203250.7879.568.0313.63824500200810.759.458.1713.631619300184400.9259.548.113.631.4號截面下緣混凝土正應(yīng)力即下緣混凝土壓應(yīng)力滿足要求上緣混凝土正應(yīng)力即上緣混凝土壓應(yīng)力滿足要求。2.8號截面下緣混凝土正應(yīng)力所以下緣混凝土壓應(yīng)力滿足要求上緣混凝土正應(yīng)力所以上緣混凝土壓應(yīng)力滿足要求。3.16號截面下緣混凝土正應(yīng)力所以下緣混凝土壓應(yīng)力滿足要求上緣混凝土正應(yīng)力所以上緣混凝土壓應(yīng)力滿足要求。第九章變形驗算9.1由預(yù)加力引起的跨中反拱度預(yù)加力反拱值計算按跨中截面尺寸及配筋計算，反拱長期增長系數(shù)取，混凝土彈性模量，鋼絞線彈性模量1.換算截面面積的計算其中2.換算截面重心位置換算截面到毛截面重心軸的距離：換算截面重心至預(yù)應(yīng)力鋼筋的重心距離3.換算截面慣性距4.跨中反拱值計算9.2正常使用階段的撓度計算正常使用階段的撓度值，按短期荷載效應(yīng)組合進(jìn)行計算，并考慮撓度長期增長系數(shù)。對于全預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的剛度采用，取主跨跨中截面尺寸及配筋情況確定由恒載效應(yīng)產(chǎn)生的跨中撓度可近似用下列公式計算按短期效應(yīng)組合產(chǎn)生的跨中撓度可近似用下列公式計算受彎構(gòu)件在使用階段的撓度應(yīng)考慮荷載長期效應(yīng)的影響，即按荷載短期效應(yīng)計算的撓度值，乘以撓度長期增長系數(shù)，對混凝土，內(nèi)插可得到，則荷載短期效應(yīng)組合引起的長期撓度值為9.3結(jié)構(gòu)剛度驗算預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件的長期撓度值，在消除結(jié)構(gòu)自重產(chǎn)生的長期撓度值后梁的最大撓度不應(yīng)超過計算結(jié)構(gòu)跨度的，即：滿足規(guī)范要求。9.4預(yù)拱度的設(shè)置 1.當(dāng)預(yù)加應(yīng)力產(chǎn)生的長期反拱值大于按荷載短期效應(yīng)組合計算的長期撓度時，可不設(shè)預(yù)拱度；2.當(dāng)預(yù)加應(yīng)力的長期反拱值小于按荷載短期效應(yīng)組合計算的長期撓度時應(yīng)設(shè)預(yù)拱度，其值應(yīng)按該項荷載的撓度值與預(yù)加應(yīng)力長期反拱值之差采用。第十章橋梁下部結(jié)構(gòu)設(shè)計1.橋墩

梁橋一般采用樁（柱）式橋墩，這種型式的橋墩適應(yīng)性廣、外形輕巧大方、施工方便，圬工體積較少，由分離的兩根或多根（立柱）所組成，這種型式的橋墩是軟基中最好的選擇型式，這種型式的橋墩適用于墩身高度約20m橋梁跨徑約30m以內(nèi)的條件。廢黃河廉莊公路橋設(shè)計采用帶蓋梁單排樁柱式橋墩。廢黃河廉莊公路橋可適當(dāng)加大樁距，減少樁根數(shù)，從而還降低了工程造價。樁徑設(shè)為1.6m時，基巖表面就可以滿足其承載的要求，而且很大程度的降低了廢黃河廉莊公路橋施工難度。廢黃河廉莊公路橋橋墩的基本尺寸：蓋梁寬度（m）蓋梁高度（m）柱徑（m）樁徑（m）系梁寬度（m）系梁高度（m）12.001.41.41.61.01.22.橋臺梁橋常用橋臺類型主要有：實體式（重力式）橋臺、埋置式橋臺和輕型橋臺等。廢黃河廉莊公路橋采用埋置式（樁柱式）橋臺，這種類型的橋臺設(shè)于岸上臺身埋入錐形護(hù)坡中，有單排樁柱式與雙排樁式這兩種方式。本設(shè)計采用雙排樁肋梁式，采用這種類型的型式橋臺，為了保證路基穩(wěn)定性，但是不能過多地壓縮橋長，不少工程對此有深刻的教訓(xùn)。橋臺的基本尺寸：蓋梁寬度（m）蓋梁高度（m）樁徑（m）工字形承臺高度（m）工字形承臺寬度（m）12.001.41.41.55.73.設(shè)計資料3.1設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)及上部構(gòu)造設(shè)計荷載：公路—Ι級橋面凈空：凈—18m。標(biāo)準(zhǔn)跨徑：60m，梁59.96長m。3.2材料鋼筋：鋼筋蓋梁用HRB335鋼筋，其他均用R235鋼筋?；炷粒荷w梁、墩柱用C35，系梁及鉆孔灌注樁用C25。3.3蓋梁、墩柱設(shè)計蓋梁設(shè)計作用計算：永久作用：上部結(jié)構(gòu)（橋面鋪裝、人行道、行車道、欄桿）與蓋梁的重力以及各支座的永久作用效應(yīng)?？勺冏饔茫浩嚭奢d不是直接作用在蓋梁上，通過設(shè)在蓋梁上固定位置處的支座傳遞活載反力。作用效應(yīng)計算：通常情況下柱式墩的蓋梁，計算時的控制截面選取支點(diǎn)和跨中截面。截面配筋計算：鋼筋混凝土蓋梁配筋驗算方法根據(jù)彎矩包絡(luò)圖配置受彎鋼筋，剪力包絡(luò)圖配置彎起鋼筋和箍筋。預(yù)應(yīng)力混凝土蓋梁中預(yù)應(yīng)力鋼筋與普通鋼筋的配置和預(yù)應(yīng)力混凝土梁式構(gòu)件相似。（二）墩柱設(shè)計作用計算：永久作用：橋梁上部構(gòu)造、蓋梁、系梁及墩身等的自重力。汽車荷載：按設(shè)計作用布置車輛，算出最不利的車輛作用布置；求得墩柱反力的橫向分布系數(shù)；從而能夠知道設(shè)計的控制狀況；比較各種效應(yīng)組合，進(jìn)而選取最不利作用效應(yīng)組合控制墩柱設(shè)計。截面配筋應(yīng)該按照《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁設(shè)計規(guī)范》當(dāng)中有關(guān)鋼筋混凝土軸心受壓或偏心受壓，偏心受壓的規(guī)定，墩柱式界面鋼筋受力鋼筋的截面不得不小于截面混凝土計算面積的5%，并且按前述構(gòu)造要求配置箍筋。裂縫驗算根據(jù)《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁設(shè)計規(guī)范》對承受彎矩較大的偏心受壓墩柱進(jìn)行墩身裂縫試驗。其中對于鋼筋混凝土構(gòu)件的規(guī)定；正常極限狀態(tài)下使用的裂縫寬度，應(yīng)該結(jié)合短期作用和長期作用兩方面的效應(yīng)影響進(jìn)行驗算，規(guī)定的最大裂縫寬度限值為0.20mm.3.4設(shè)計依據(jù)《公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》（JTJ024—85）4.蓋梁、橋墩臺尺寸廢黃河廉莊公路橋選用的墩臺結(jié)構(gòu)尺寸如下。橋墩的基本尺寸如下：蓋梁寬度（m）蓋梁高度（m）柱徑（m）樁徑（m）系梁寬度（m）系梁高度（m）12.001.41.41.61.01.2橋臺的基本尺寸如下：蓋梁寬度（m）蓋梁高度（m）樁徑（m）工字形承臺高度（m）工字形承臺寬度（m）12.001.41.41.55.75.樁長及樁筋設(shè)計注意事項鉆孔灌注樁直徑為1.60m，用C25號砼，16R235級鋼筋。灌注樁按m法計算，m值為5×kN/m4（軟塑性粘性土）。樁身砼受壓彈性模量Ec=2.6×104MPa(1)荷載計算每一根樁承受的荷載為：eq\o\ac(○,1)單孔恒載反力：N1=×9620=4810(kN)eq\o\ac(○,2)蓋梁恒重反力：N2=(10.75×1.4+0.4×0.25×2-1.5×0.65)×1.7×25/2=303.34(kN)eq\o\ac(○,3)系梁恒重反力：N3=0.5×1.2×1.0×4.1×25=61.5(kN)eq\o\ac(○,4)橋墩柱自重：N4=×1.42×23.3×25=896.69(kN)作用于樁頂?shù)暮爿d反力為：N=N1+N2+N3+N4=6071.5(kN)eq\o\ac(○,5)灌注樁每延米自重：×1.62×15=30.16(kN/m)（已扣除浮力）eq\o\ac(○,6)可變荷載反力：a、兩跨荷載反力：N5=1088.25(kN)(公路Ⅱ級)b、單跨可變荷載反力：N6=781(kN)(公路Ⅱ級)c、制動力：T=45kN作用點(diǎn)在支座中心距樁頂距離為：0.5×0.05+1.4+23.3=24.725(m)d、縱向風(fēng)力：風(fēng)壓取0.7×442=309.4(Pa)(求得面積得風(fēng)力)則由蓋梁引起的風(fēng)力：W1=0.5×4.417=2.208(kN)對樁頂?shù)牧Ρ蹫椋?.4×0.5+1.9=2.6(m)墩柱引起的風(fēng)力：W2=14.55(kN)對樁頂?shù)牧Ρ蹫椋?.5×23.3=11.65(m)，橫向風(fēng)力因墩柱橫向剛度較大，可不予考慮。eq\o\ac(○,7)作用于樁頂?shù)耐饬max=6071.5+1088.25+164=7323.75(kN)（雙孔）Nmin=6071.5+781+117=6969.5(kN)（單孔）H=45+2.208+14.55=61.76(kN)eq\o\ac(○,8)作用于地面處樁頂?shù)耐饬max=7323.75+30.16=7353.91(kN)Nmin=6969.5+30.16=6999.66(kN)H=61.76(kN)(2)樁長計算假定土層是單一的，可用確定單樁容許承載力的經(jīng)驗公式初步確定計算樁長。灌注樁最大沖刷線以下的樁長為h，則：[N]=式中：U——樁周長考慮用旋轉(zhuǎn)式鉆機(jī)，成孔直徑則增大5cm,則U=π×1.65=5.18(m)；i——樁壁極限摩阻力，按表值取i=40kPa；li——土層深度(m),li=2.8+h,2.8m為一般沖刷線到最大沖刷線的高度；λ——考慮樁入土深度影響的修正系數(shù)：取λ=0.75；m0——考慮孔底沉淀層厚度影響的清底系數(shù)，取m0=0.80；A——樁底截面積，A=πR2=2.01m2；[0]——樁底土層容許承載力，[0]=220kPa；k2——深度修正系數(shù)，取k2=1.5；γ2——土層的容重，取為γ2=8.0kN/m3（已扣除浮力）；h3——一般沖刷線以下深度(m)。代入得：[N]=1/2×5.18×(2.8+h)×40+0.75×0.8×2.01×[220+1.5×8.0×(2.8+h-3)]=552.51+118.07h樁底最大垂直力為：N=7353.91+2.8×30.16+0.5×qh=7438.36+15.08h則應(yīng)有：7438.36+15.08h=552.51+118.07hh=66.86(m)取h=67m,即地面以下樁長為69.80m，由上式反求：[N]=552.51+118.07×67=8463.2(kN)＞Nmax=7438.36+15.08×67=8448.72（kN）可知樁的軸向承載力符合要求。(3)樁筋設(shè)計

目前均采用極限法進(jìn)行樁體抗彎筋設(shè)計，這在規(guī)范中已有詳細(xì)公式。對樁體抗裂還沒有明確要求，目前說法不一，有待進(jìn)一步研討。對于基樁各截面的配筋，從理論上講，應(yīng)根據(jù)樁內(nèi)彎矩包絡(luò)圖進(jìn)行計算布置。通常是根據(jù)最大彎矩處進(jìn)行配筋，從樁頂一直伸到最大彎矩一半處下一定錨固長位置，減少一半配筋再一直伸至彎矩為零下一定錨固長位置，再下為素混凝土段，對于軟基，樁主筋最好穿過軟土層。其優(yōu)點(diǎn)有：①節(jié)省大量鋼筋；②鋼筋籠少，受樁長的變更而變更；③減少底部斷樁處理的難度，減少扁擔(dān)樁發(fā)生機(jī)率。專題論文橋梁箱梁施工技術(shù)學(xué)生李駿華(專業(yè):土木工程)指導(dǎo)教師孫韜(單位:徐州工程學(xué)院)【摘要】橋梁工程涉及很多分項作業(yè)，如貝雷架、鋼筋綁扎、箱梁模板、預(yù)埋件、混凝土澆筑等，每個部分都會影響工程的整體質(zhì)量，不容忽視?；炷翗蛄合淞壕哂休^高的強(qiáng)度和較好的整體性，且橋下空間大，可以進(jìn)行有效利