預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支T型梁橋計(jì)算書(shū)

太原理工大學(xué)陽(yáng)泉學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)PAGE105摘要本畢業(yè)設(shè)計(jì)采用預(yù)應(yīng)力混凝土T型簡(jiǎn)支梁橋，跨徑布置為（525）m，主梁為等截面T型梁。本文主要闡述了該橋的設(shè)計(jì)和計(jì)算過(guò)程。首先進(jìn)行橋型方案比選，擬定截面尺寸；計(jì)算控制截面的設(shè)計(jì)內(nèi)力及其相應(yīng)的組合值；估算預(yù)應(yīng)力鋼筋的數(shù)量并對(duì)其進(jìn)行布置；計(jì)算主梁截面的幾何特征值；計(jì)算預(yù)應(yīng)力損失值；正截面和斜截面的承載力計(jì)算及復(fù)核；然后在進(jìn)行強(qiáng)度、應(yīng)力及變形驗(yàn)算，最后進(jìn)行下部結(jié)構(gòu)驗(yàn)算。接著進(jìn)行了簡(jiǎn)單的施工方法設(shè)計(jì)，包括施工前的準(zhǔn)備，施工方法設(shè)計(jì).關(guān)鍵詞：預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)驗(yàn)算施工方法

AbstractThebridgebelongstothepriestessconcretedstructurewhichissimplesupportedbeambridge,thespanarrangementis(525),thesuperstructureisvariableTshapedsupportedbeambridge.Thisessayfocusesonthedesignandcalculationprocessofthebridge.Firstlyincludingconfirmingthesizeofcrosssections,calculatingthedesignforcesofrestrainingsectionsandcombiningthemaccordingtoTheCriterion,estimatingtheamountofpriestessessteelsandarrangingthem,calculatingthegeometricaltraitsofcrosssectionsofgirders,calculatingthelossofpriestess,checkingthecarryingcapacityofcrosssections,checkcomputationsoftheanticrackcapacityofthestructure.Secondlyperformthecalculationoftheinternalforceandreinforcingbaronthesuperstructure.Thirdlychecktheintensity,stressanddeflectionFinally,checkthesubstructure.Afterallthework,nextisthedesignofconstructionmethod.Itincludesthepreparationbeforeconstruction,thedesignofconstructionmethodofsmallprojects.keywords:priestessesconcrete；designofthestructure；Checkthesubstructure；constructionmethod目錄緒論 1一、大跨徑橋梁建設(shè)和發(fā)展情況 1二、21世紀(jì)世界橋梁的發(fā)展趨向 7三、橋梁技術(shù)的發(fā)展方向 8第一部分方案比選說(shuō)明書(shū) 9第一章工程概況 9第二章方案比選 111.方案比選的主要標(biāo)準(zhǔn) 112.方案比選 113.方案推薦 13第二部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 15第一章橋身主體設(shè)計(jì) 151.設(shè)計(jì)資料及結(jié)構(gòu)布置 151.1設(shè)計(jì)資料 151.2橫截面布置 161.3橫截面沿跨長(zhǎng)的變化 201.4橫隔梁的設(shè)置 202.計(jì)算主梁的荷載橫向分布系數(shù) 202.1邊梁的橫向分布系數(shù)的計(jì)算 202.2計(jì)算跨中荷載橫向分布系數(shù)mc： 213.主梁內(nèi)力計(jì)算 253.1恒載內(nèi)力計(jì)算 253.2活載內(nèi)力計(jì)算(修正剛性橫梁法) 283.3主梁內(nèi)力組合 344.預(yù)應(yīng)力鋼束的估算及其布置 354.1鋼束的估算及其確定按構(gòu)件正截面抗裂性要求 354.2預(yù)應(yīng)力鋼束布置 364.3各計(jì)算截面的鋼束重心位置計(jì)算 394.4鋼束長(zhǎng)度計(jì)算 405.承載能力極限狀態(tài)計(jì)算 415.1跨中截面正截面承載力計(jì)算 415.2斜截面抗剪承載力計(jì)算 426.預(yù)應(yīng)力損失計(jì)算 446.1預(yù)應(yīng)力鋼筋與管道壁之間的摩擦引起的預(yù)應(yīng)力損失 446.2預(yù)應(yīng)力鋼筋由錨具變形、鋼筋回縮和接縫壓縮所引起的預(yù)應(yīng)力損失 456.3由分批張拉所引起的預(yù)應(yīng)力損失 466.4預(yù)應(yīng)力鋼筋由于鋼筋松弛引起的預(yù)應(yīng)力損失 476.5混凝土收縮、徐變所引起的預(yù)應(yīng)力損失 487.預(yù)應(yīng)力損失組合 498.抗裂驗(yàn)算 509.主梁變形計(jì)算 529.1可變荷載作用引起的撓度 53第二章橋面構(gòu)造與計(jì)算 541.構(gòu)造規(guī)定 542.橋面板的計(jì)算 543.普通鋼筋的配置 55第三章橋臺(tái)設(shè)計(jì) 561.截面假定 561.1設(shè)計(jì)資料 562.求重心 582.1橋臺(tái)本身的重心 582.2上體的重心 593.橋臺(tái)產(chǎn)生的傾覆力矩和抵抗力矩 594.地基承載力的驗(yàn)算 61第三部分施工方法設(shè)計(jì) 64第一章施工前的準(zhǔn)備 641.編制依據(jù) 642.施工準(zhǔn)備工作 643.施工組織機(jī)構(gòu)和隊(duì)伍資源配備 654.施工總體布置及臨時(shí)設(shè)施設(shè)備 655.施工材料設(shè)備組織 66第二章施工方法 671.基礎(chǔ)和下部構(gòu)造 672.T型梁的預(yù)制 703.T梁安裝施工工藝 794.橋面系 82第三章工程質(zhì)量和工期的措施 841.確保工程質(zhì)量措施 842.保證工期的措施 86第四章安全保證措施和文明施工與環(huán)境保護(hù)措施 881.加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)管理 882.強(qiáng)調(diào)安全生產(chǎn)教育和預(yù)防措施 883.施工用電 894.文明施工與環(huán)境保護(hù)措施 89參考文獻(xiàn) 91外文文獻(xiàn)翻譯 93中文譯文 100致謝 104太原理工大學(xué)陽(yáng)泉學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)緒論一、大跨徑橋梁建設(shè)和發(fā)展情況改革開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)和各項(xiàng)事業(yè)取得了世人矚目的成就，公路交通的大發(fā)展和西部地區(qū)的大開(kāi)發(fā)為公路橋梁建設(shè)帶來(lái)了良好的機(jī)遇。十年來(lái)，我國(guó)大跨徑橋梁的建設(shè)進(jìn)入了一個(gè)最輝煌的時(shí)期，在中華大地上建設(shè)了一大批結(jié)構(gòu)新穎、技術(shù)復(fù)雜、設(shè)計(jì)和施工難度大、現(xiàn)代化品位和科技含量高的大跨徑斜拉橋、懸索橋、拱橋、PC連續(xù)剛構(gòu)橋，簡(jiǎn)支梁橋，組合式梁橋，積累了豐富的橋梁設(shè)計(jì)和施工經(jīng)驗(yàn)，我國(guó)公路橋梁建設(shè)水平已躋身于國(guó)際先進(jìn)行列?，F(xiàn)綜述大跨徑橋梁建設(shè)和發(fā)展情況。1.斜拉橋斜拉橋作為一種拉索體系，比梁式橋有更大的跨越能力。由于拉索的自錨特性而不需要懸索橋那樣巨大錨碇，加之斜拉橋有良好的力學(xué)性能和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，已成為大跨度橋梁最主要橋型，在跨徑200m-800m的范圍內(nèi)占據(jù)著優(yōu)勢(shì)，在跨徑800m斜拉橋由索塔、主梁、斜拉索組成，選擇不同的結(jié)構(gòu)外形和材料可以組合成多彩多姿、新穎別致的各種形式。索塔型式有A型、倒Y型、H型、獨(dú)柱，材料有鋼、混凝土的。主梁有混凝土梁、鋼箱梁、結(jié)合梁、混合式梁。斜拉索布置有單索面、平行雙索面、斜索面，拉索材料有熱擠PE防護(hù)平行鋼絲索、PE外套防護(hù)鋼絞線(xiàn)索。圖1杭州灣大橋現(xiàn)代斜拉橋可以追溯到1956年瑞典建成的主跨182.6m斯特倫松德橋。歷經(jīng)半個(gè)世紀(jì)，斜拉橋技術(shù)得到空前發(fā)展，世界已建成主跨200m以上的斜拉橋有200余座，其中跨徑大于400m有40余座。尤其20世紀(jì)90年代以后在世界上建成的著名的斜拉橋有法國(guó)諾曼底斜拉橋（主跨856m），南京長(zhǎng)江二橋鋼箱梁斜拉橋（主跨628m）、福建青州閩江結(jié)合梁斜拉橋（主跨605m）、挪威斯卡恩圣特混凝土梁斜拉橋（主跨530m），1999年日本建成的世界最大跨度多多羅大橋（主跨890m），是斜拉橋跨徑的一個(gè)重大突破，是世界斜拉橋建設(shè)史上的一個(gè)里程碑。我國(guó)自1975年四川云陽(yáng)建成第一座主跨為76m的斜拉橋，二十多年過(guò)去了，這種在二次大戰(zhàn)后復(fù)興的橋型，在中國(guó)改革開(kāi)放的形勢(shì)下，得到了充分的發(fā)展和推廣，至今已建成各種類(lèi)型斜拉橋100多座，其中跨徑大于200m的有52座。多年來(lái)，我國(guó)在斜拉橋設(shè)計(jì)、施工技術(shù)、施工控制、斜拉索的防風(fēng)、雨振等方面，積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。80年代末，我國(guó)在總結(jié)加拿大安那西斯橋的經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，1991年建成了上海南浦大橋（主跨為423m結(jié)合梁斜拉橋），開(kāi)創(chuàng)了我國(guó)修建400m以上大跨度斜拉橋的先河，大跨徑斜拉橋如雨后春筍般的發(fā)展起來(lái)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)修建跨度大于400m的斜拉橋有20座，已建成通車(chē)14座，在建6座。我國(guó)已成為擁有斜拉橋最多的國(guó)家，在世界10大著名斜拉橋排名榜上，中國(guó)有6座，跨度600m以上的斜拉橋世界僅有6座，中國(guó)占了4座。2001年建成的名列世界第三位的南京長(zhǎng)江二橋鋼箱梁斜拉橋（主跨628m）和名列世界第五位的福建青州閩江結(jié)合梁斜拉橋（主跨605m）均處于世界斜拉橋領(lǐng)先地位。整體來(lái)說(shuō)，我國(guó)斜拉橋設(shè)計(jì)施工水平已邁入國(guó)際先進(jìn)行列，部分成果達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。目前，我國(guó)正在籌劃建設(shè)的香港昂船洲大橋、江蘇蘇通大橋，其主跨均達(dá)到1000m以上，斜拉橋建設(shè)技術(shù)將要有新的突破。2.懸索橋懸索橋是特大跨徑橋梁的主要型式之一，懸索橋優(yōu)美的造型和宏偉的規(guī)模，人們常將它稱(chēng)為“橋梁皇后”。當(dāng)跨徑大于800m，懸索橋方案具有很大的競(jìng)爭(zhēng)力。我國(guó)在90年代以前，雖也修建了60多座懸索橋，但跨徑小，橋面窄，荷載標(biāo)準(zhǔn)低。懸索橋由主纜、塔架、加勁梁和錨碇四部分組成。大纜以AS法（空中送絲法）或PPWS法（預(yù)制束股法）制造，美國(guó)、英國(guó)、法國(guó)、丹麥等國(guó)均采用AS法，中國(guó)、日本采用PPWS法。塔架型式一般采用門(mén)式框架，材料用鋼和混凝土，美國(guó)、日本、英國(guó)采用鋼塔較多，中國(guó)、法國(guó)、丹麥、瑞典采用混凝土塔。加勁梁有鋼桁架梁和扁平鋼箱梁，美國(guó)、日本等國(guó)用鋼桁架梁較多，中國(guó)、英國(guó)、法國(guó)、丹麥用鋼箱梁較多。錨碇有重力式錨碇和隧道錨碇，采用重力式錨碇居多?，F(xiàn)代懸索橋從1883年美國(guó)建成布魯克林橋（主跨486m）開(kāi)始，至今已有120年歷史。上個(gè)世紀(jì)30年代，相繼建成的美國(guó)喬治華盛頓橋（主跨1067m）和舊金山金門(mén)大橋（主跨1280m）使懸索橋的跨度超過(guò)了1000m。1940年7月美國(guó)塔可曼大橋（主跨853m）建成后僅四個(gè)月，在19m/s風(fēng)速作用下突然倒塌，引起各國(guó)學(xué)者大力研究橋梁風(fēng)致振動(dòng)問(wèn)題；1964年英國(guó)塞文橋（主跨988m）首先選用流線(xiàn)型扁平鋼箱梁，增大了橋梁抗風(fēng)性能和抗扭剛度，且用鋼量少，維護(hù)方便，得到推廣；1970年丹麥小海帶橋首次采用箱內(nèi)空氣干燥裝置，對(duì)鋼箱梁起到了很好的防腐作用；1995年日本神戶(hù)大地震，經(jīng)受大地震考驗(yàn)的明石海峽大橋成功的抗震設(shè)計(jì)，使得懸索橋的技術(shù)在各方面得到空前的發(fā)展。圖2汕頭海灣大橋隨著世界經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，尤其從上世紀(jì)80年代至世紀(jì)末，世界上修建懸索橋到了鼎盛時(shí)期，建成跨徑大于1000m以上的懸索橋17座。在此期間，世界建成的著名懸索橋有60年代前后美國(guó)相繼建成的麥基納克橋（主跨1158m）、韋拉扎諾橋（主跨1298m）和80年代英國(guó)建成了亨伯橋（主跨1410m）、90年代丹麥建成了大海帶橋（主跨1624m）、瑞典建成了濱海高大橋（主跨1210m）、日本建成了南備贊瀨戶(hù)大橋（主跨1100m，公鐵兩用）?？上驳氖?，在這期間我國(guó)相繼建成了名列世界第四、第五位的江陰長(zhǎng)江大橋（主跨1385m）和香港青馬大橋（主跨1377m，公鐵兩用）。日本于1998年建成了世界最大跨度的明石海峽大橋（主跨1991m），將懸索橋跨徑從30年代的1000m，歷經(jīng)70年，跨徑達(dá)到近2000m，這又是一個(gè)重大突破，是世界懸索橋建設(shè)史上的又一座豐碑。我國(guó)在懸索橋建設(shè)方面猶如異軍突起，1995年在國(guó)內(nèi)率先建成了汕頭海灣大橋（主跨452m），在近五年內(nèi)，相繼建成西陵長(zhǎng)江大橋（主跨900m）、虎門(mén)大橋（主跨888m）、宜昌長(zhǎng)江大橋（主跨960m）以及名列世界第四位的江陰長(zhǎng)江大橋（主跨1385m），名列世界第五位，（公鐵兩用橋名列第一位），香港青馬大橋（主跨1377m）等11座大跨度懸索橋。多年來(lái)，我們積累了豐富的懸索橋設(shè)計(jì)與施工經(jīng)驗(yàn)，正滿(mǎn)懷信心建設(shè)潤(rùn)揚(yáng)長(zhǎng)江大橋（主跨1490m），我國(guó)懸索橋設(shè)計(jì)和施工水平已邁入國(guó)際先進(jìn)水平行列。3.拱橋石拱橋—石拱橋是我國(guó)歷史悠久的源遠(yuǎn)流長(zhǎng)的一種技術(shù)。2001年建成的山西晉城晉焦高速公路丹河大橋，跨徑146m，是世界最大跨度的石拱橋。圖3山西晉城丹河石拱橋混凝土拱橋—混凝土拱橋分箱形拱、肋拱、桁架拱。我國(guó)采用纜索吊裝架設(shè)法施工的最大跨度是1979年建成的四川宜賓馬鳴溪大橋（主跨150m），采用拱架法施工的最大跨度是1982年建成的四川攀枝花市寶鼎大橋（主跨170m），采用支架法施工的最大跨度是河南許溝大橋（主跨220m），采用轉(zhuǎn)體法施工的最大跨度是1990年建成的重慶涪陵烏江大橋（主跨200m）。在這個(gè)時(shí)期，國(guó)外混凝土拱橋最大跨度已達(dá)390m（前南斯拉夫克爾克橋，1980年建成）。此時(shí)，我國(guó)與國(guó)外差距最少10年。1990年宜賓南門(mén)金沙江大橋在國(guó)內(nèi)首先采用勁性骨架，建成了主跨240m中承式鋼骨混凝土拱橋，接著廣西邕寧邕江大橋改進(jìn)了工藝（鋼骨采用鋼管混凝土）使這種施工方法又跨上了一個(gè)新臺(tái)階，于1996年建成了主跨312m中承式鋼骨混凝土拱橋、1997年建成的重慶萬(wàn)州長(zhǎng)江大橋（主跨420m），為世界最大跨度的混凝土拱橋。與此同時(shí)，貴州江界河大橋建成了世界最大跨度的混凝土桁架拱橋（主跨330m）。據(jù)統(tǒng)計(jì)，世界上已建成跨徑超過(guò)240m混凝土拱橋15座，中國(guó)占4座，而跨徑大于300m的混凝土拱橋，世界上僅有5座，中國(guó)占3座，其中西部地區(qū)占2座。我國(guó)大跨度混凝土拱橋的建設(shè)技術(shù)，居國(guó)際領(lǐng)先水平。鋼管混凝土拱橋—鋼管混凝土是一種鋼-混凝土復(fù)合材料，具有高強(qiáng)、支架、模板三大作用，自架設(shè)能力強(qiáng)，較好地解決了大跨徑拱橋經(jīng)濟(jì)、省料、安裝方便，后期承載能力高的問(wèn)題。該橋型我國(guó)近年來(lái)發(fā)展很快，自90年代以來(lái)，我國(guó)建成跨徑大于120m鋼管混凝土拱橋40多座，建成跨徑大于200m的13座，最大跨徑為2000年建成的廣州ㄚ髻沙珠江大橋（主跨360m）中承式鋼管混凝土拱橋，為世界第一鋼管混凝土拱橋。相繼建成的還有武漢江漢三橋（主跨280m）、廣西三岸邕江大橋（主跨270m）等多座鋼管混凝土拱橋。鋼拱橋—世界最大跨徑鋼拱橋是1997年建成的美國(guó)新河橋（主跨518.2m）上承式鋼桁架拱橋；名列第二是1931年建成的美國(guó)貝爾橋（主跨504m）中承式鋼桁架拱橋；名列第三是1932年建成的澳大利亞悉尼港橋（主跨503m，公鐵兩用）中承式鋼桁架拱橋。我國(guó)大跨徑鋼拱橋修建較少，最大跨徑的鋼拱橋是四川攀枝花3002橋（主跨180m）。上海動(dòng)工建設(shè)的蘆浦大橋（主跨550m）中承式鋼箱拱橋,比世界第一的美國(guó)新河橋還長(zhǎng)31.8m，將奪冠世界第一鋼拱橋。4.簡(jiǎn)支梁橋T型梁橋在我國(guó)公路上修建最多，早在50、60年代，我國(guó)就建造了許多T型梁橋，這種橋型對(duì)改善我國(guó)公路交通起到了重要作用。80年代以來(lái)，我國(guó)公路上修建了幾座具有代表性的預(yù)應(yīng)力混凝上簡(jiǎn)支T型梁橋（或橋面連續(xù)），如河南的鄭州、開(kāi)封黃河公路橋，浙江省的飛云江大橋等，其跨徑達(dá)到62m，吊裝重220t。圖4浙江省瑞安飛云江橋T形梁采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的已經(jīng)很少了，從16m到5Om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)力體系采用鋼絞線(xiàn)群錨，在工地預(yù)制，吊裝架設(shè)。其發(fā)展趨勢(shì)為：采用高強(qiáng)、低松弛鋼絞線(xiàn)群錨：混凝土標(biāo)號(hào)40～60號(hào)；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(chē)，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(fù)彎矩鋼束，形成比橋面連續(xù)更進(jìn)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(jiǎn)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(diǎn)。其最大跨徑以不超過(guò)50m為宜，再加大跨徑不論從受力、構(gòu)造、經(jīng)濟(jì)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T形梁采用全預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，預(yù)應(yīng)力張拉后上拱偏大，影響橋面線(xiàn)形，帶來(lái)橋面鋪裝加厚。為了改善這些缺點(diǎn)，建議預(yù)制時(shí)在臺(tái)座上設(shè)反拱，反拱值可采用預(yù)施應(yīng)力后裸梁上拱值的1/2～2/3。5.組合式梁橋我國(guó)在預(yù)彎組合梁橋方面的研究工作雖然起步較晚，但進(jìn)步也很快。根據(jù)對(duì)已掌握的有關(guān)資料的分析，在我國(guó)最先引進(jìn)預(yù)彎組合梁概念的是同濟(jì)大學(xué)的張士鐸教授。他首先提出了預(yù)彎組合梁初步設(shè)計(jì)方法，其中包括截面尺寸擬定，撓度及上拱度的估算方法，并且通過(guò)計(jì)算示例給出了預(yù)彎組合梁的主要計(jì)算步驟。1989年同濟(jì)大學(xué)與鄭州市公路管理處合作在河南省交通廳立項(xiàng)開(kāi)展了預(yù)彎組合梁橋的研制工作，并修建了試驗(yàn)橋。交通部天津水運(yùn)科學(xué)研究所的留日訪(fǎng)問(wèn)學(xué)者竺存宏先生回國(guó)后帶回了日本有關(guān)預(yù)彎組合梁的設(shè)計(jì)、施工技術(shù)，并且結(jié)合我國(guó)公路橋梁的實(shí)際情況開(kāi)展了預(yù)彎組合梁的試驗(yàn)研究，該項(xiàng)研究工作由交通部列入國(guó)家“七五"重點(diǎn)攻關(guān)項(xiàng)目。1990年，湖南大學(xué)與長(zhǎng)沙市規(guī)劃設(shè)計(jì)院合作在長(zhǎng)沙市修建了試驗(yàn)橋。西安公路學(xué)院與天津水運(yùn)科學(xué)研究所合作對(duì)預(yù)彎組合梁的作用機(jī)理、截面應(yīng)力及剛度的計(jì)算方法進(jìn)行了研究。哈爾濱建筑大學(xué)自1990年開(kāi)始預(yù)彎組合梁的研究工作。先后在交通部（“八五"行業(yè)聯(lián)合科技攻關(guān)計(jì)劃）、吉林省交通廳、黑龍江省交通廳及哈爾濱市建委立項(xiàng)，開(kāi)展了預(yù)彎組合梁橋的非線(xiàn)性全過(guò)程分析理論，全壽命時(shí)效分析理論，極限強(qiáng)度，施工技術(shù)及工裝設(shè)備等方面的研究工作，并完成了三座預(yù)彎組合梁橋的設(shè)計(jì)和施工指導(dǎo)工作。1996年由（原）國(guó)家教委優(yōu)秀青年教師基金資助開(kāi)展了預(yù)彎組合連續(xù)梁橋型結(jié)構(gòu)的研究，并已完成了理論研究部分。目前，國(guó)內(nèi)在預(yù)彎組合梁橋設(shè)計(jì)理論研究方面已突破了日本《預(yù)彎組合梁橋設(shè)計(jì)施工指南》中的彈性應(yīng)力設(shè)計(jì)方法，并在極限強(qiáng)度、時(shí)效分析等方面取得了許多可喜的成果。在預(yù)彎組合梁的現(xiàn)場(chǎng)施工技術(shù)、工藝設(shè)備等方面的研究也已取得了很大進(jìn)展。根據(jù)國(guó)外的發(fā)展情況可以預(yù)測(cè)，預(yù)彎組合梁結(jié)構(gòu)在我國(guó)21世紀(jì)的中、小跨徑的橋架結(jié)構(gòu)中將占有一席之地。二、21世紀(jì)世界橋梁的發(fā)展趨向縱觀大跨徑橋梁的發(fā)展趨勢(shì)，可以看到世界橋梁建設(shè)必將迎來(lái)更大規(guī)模的建設(shè)高潮。就中國(guó)來(lái)說(shuō)，國(guó)道主干線(xiàn)同江至三亞就有5個(gè)跨海工程，渤海灣跨海工程、長(zhǎng)江口跨海工程、杭州灣跨海工程、珠江口伶仃洋跨海工程，以及瓊州海峽工程。其中難度最大的有渤海灣跨海工程，海峽寬57公里，建成后將成為世界上最長(zhǎng)的橋梁；瓊州海峽跨海工程，海峽寬20公里，水深40m，海床以下130m深未見(jiàn)基巖，常年受到臺(tái)風(fēng)、海浪頻繁襲擊。此外，還有舟山大陸連島工程、青島至黃島、以及長(zhǎng)江、珠江、黃河等眾多的橋梁工程。在世界上，著名大橋有土耳其伊茲m特海灣大橋（懸索橋，主跨1668m）；希臘里海安蒂雷翁橋（多跨斜拉橋，主跨286+3×560+286m），已獲批準(zhǔn)修建的意大利與西西里島之間墨西拿海峽大橋，主跨3300m懸索橋，其使用壽命均按200年標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，主塔高376m，橋面寬60m，主纜直徑1.24m，估計(jì)造價(jià)45億美元；在西班牙與摩洛哥之間，跨直布羅陀海峽橋也提出了一個(gè)修建大跨度懸索橋，其中包含2個(gè)5000m的連續(xù)中跨及2個(gè)2000m的邊跨，基礎(chǔ)深度約300m。另一個(gè)方案是修建三跨3100m+8400m+4700m的巨型斜拉橋，基礎(chǔ)深約300m，較高的一個(gè)塔高達(dá)1250m，較低的一個(gè)塔高達(dá)850m。這個(gè)方案需要高級(jí)復(fù)合材料才能修建，而不是當(dāng)今橋梁用的鋼和混凝土。三、橋梁技術(shù)的發(fā)展方向1.大跨度橋梁向更長(zhǎng)、更大、更柔的方向發(fā)展研究大跨度橋梁在氣動(dòng)、地震和行車(chē)動(dòng)力作用下，結(jié)構(gòu)的安全和穩(wěn)定性，將截面做成適應(yīng)氣動(dòng)要求的各種流線(xiàn)型加勁梁，增大特大跨度橋梁的剛度；采用以斜纜為主的空間網(wǎng)狀承重體系；采用懸索加斜拉的混合體系；采用輕型而剛度大的復(fù)合材料做加勁梁，采用自重輕、強(qiáng)度高的碳纖維材料做主纜。2.新材料的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用新材料應(yīng)具有高強(qiáng)、高彈模、輕質(zhì)的特點(diǎn)，研究超高強(qiáng)硅煙和聚合物混凝土、高強(qiáng)雙相鋼絲鋼纖維增強(qiáng)混凝土、纖維塑料等一系列材料取代目前橋梁用的鋼和混凝土。3.在設(shè)計(jì)階段采用高度發(fā)展的計(jì)算機(jī)輔助手段，進(jìn)行有效的快速優(yōu)化和仿真分析，運(yùn)用智能化制造系統(tǒng)在工廠生產(chǎn)部件，利用GPS和遙控技術(shù)控制橋梁施工。4.大型深水基礎(chǔ)工程目前世界橋梁基礎(chǔ)尚未超過(guò)100m深?；A(chǔ)工程，下一步需進(jìn)行100~300m深?；A(chǔ)的實(shí)踐。5.橋梁建成交付使用后，將通過(guò)自動(dòng)監(jiān)測(cè)和管理系統(tǒng)保證橋梁的安全和正常運(yùn)行，一旦發(fā)生故障或損傷，將自動(dòng)報(bào)告損傷部位和養(yǎng)護(hù)對(duì)策。6.重視橋梁美學(xué)及環(huán)境保護(hù)橋梁是人類(lèi)最杰出的建筑之一，聞名遐爾的美國(guó)舊金山金門(mén)大橋、澳大利亞悉尼港橋、英國(guó)倫敦橋、日本明石海峽大橋、中國(guó)上海楊浦大橋、南京長(zhǎng)江二橋、香港青馬大橋，這些著名大橋都是一件件寶貴的空間藝術(shù)品，成為陸地、江河、海洋和天空的景觀，成為城市標(biāo)志性建筑。宏偉壯觀的澳大利亞悉尼港橋與現(xiàn)代化別具一格的悉尼歌劇院融為一體，成為今日悉尼的象征。因此，21世紀(jì)的橋梁結(jié)構(gòu)必將更加重視建筑藝術(shù)造型，重視橋梁美學(xué)和景觀設(shè)計(jì)，重視環(huán)境保護(hù)，達(dá)到人文景觀同環(huán)境景觀的完美結(jié)合。在20世紀(jì)橋梁工程大發(fā)展的基礎(chǔ)上，描繪21世紀(jì)的宏偉藍(lán)圖，橋梁建設(shè)技術(shù)將有更大、更新的發(fā)展。第一部分方案比選說(shuō)明書(shū)第一章工程概況1.地形地貌此區(qū)位于山西省東北部，地下有大量泥砂，外貌被沖積，而形成高低不平的丘地形。地形起伏較大，組成成份的粘土、粗砂。2.水文地質(zhì)條件勘探橋梁位于丘陵地段，橋面至河底高差較大，但土質(zhì)自穩(wěn)良好，邊坡較穩(wěn)定，不會(huì)造成坍塌、崩落以及滑坡等不良地質(zhì)情況。3．氣候條件本橋位于山西省陽(yáng)泉市，地形屬于丘陵地形。大陸性干旱—半干旱氣候區(qū)，夏熱多雨、冬冷干燥，春暖秋涼，四季分明。多年平均氣溫15.8℃。多年平均降水量786.04.地震條件根據(jù)建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50011-2001）規(guī)定，勘探區(qū)抗震的設(shè)防烈度為7度?？碧降貐^(qū)分布的地層較簡(jiǎn)單，上部主要為第四紀(jì)沖洪積層，下伏為幾萬(wàn)年沉積而成的粗砂層，密實(shí)質(zhì)硬。根據(jù)《中國(guó)地震烈度區(qū)劃圖》本公路莊田段基本地震烈度為：Ⅶ度基本地震烈度區(qū)。根據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50011－2001）的規(guī)定，莊田段設(shè)計(jì)基本地震加速度值為0.15g。構(gòu)造物按交通部部頒《公路工程抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》要求設(shè)計(jì)。5.工程地質(zhì)及水文地質(zhì)評(píng)價(jià)本橋在線(xiàn)路上屬于大橋，擬建橋?yàn)?跨，每跨25m?？碧娇孜挥诤庸戎泻秃觾砂丁８鶕?jù)鉆孔資料，地表以下為密實(shí)中砂。上部為單跨25m預(yù)制預(yù)應(yīng)力T梁，橋臺(tái)兩端位于緩和曲線(xiàn)內(nèi)，中間大多基于直線(xiàn)，橋面縱向坡度i=1.10%，單幅橋面寬度24m，橫向排水i=-2%，彎道超高最大橫坡i=8%。下部構(gòu)造為樁柱式橋墩，起點(diǎn)橋臺(tái)為樁柱肋板式橋臺(tái)，終點(diǎn)橋臺(tái)為重力式擴(kuò)大基礎(chǔ)橋臺(tái)，樁柱樁徑1m地基土工程地質(zhì)層組成特征描述，是在區(qū)域地層劃分的基礎(chǔ)上，根據(jù)鉆孔資料，從上到下分層描述：硬質(zhì)粘土：深褐色，濕，硬塑，夾有花崗巖風(fēng)化顆粒，顆粒直徑1mm—3mm第二章方案比選1.方案比選的主要標(biāo)準(zhǔn)橋梁方案比選有四項(xiàng)主要標(biāo)準(zhǔn)：安全，功能，經(jīng)濟(jì)與美觀，其中以安全與經(jīng)濟(jì)為重。過(guò)去對(duì)橋下結(jié)構(gòu)的功能重視不夠，現(xiàn)在航運(yùn)事業(yè)飛速發(fā)展，橋下凈空往往成為運(yùn)輸瓶頸，比如南京長(zhǎng)江大橋，其橋下凈空過(guò)小，導(dǎo)致高噸位級(jí)輪船無(wú)法通行，影響長(zhǎng)江上游城市的發(fā)展。至于橋梁美觀，要視經(jīng)濟(jì)與環(huán)境條件而定。因此為了獲得經(jīng)濟(jì)，適用和美觀的橋梁設(shè)計(jì)方案，設(shè)計(jì)記者必須根據(jù)自然和技術(shù)條件，因地制宜，在綜合應(yīng)用專(zhuān)業(yè)知識(shí)，了解國(guó)內(nèi)外新技術(shù)，新材料，新工藝的基礎(chǔ)上，進(jìn)行深入細(xì)致的研究分析對(duì)比工作，才能得出完美的設(shè)計(jì)方案。2.方案比選設(shè)計(jì)方案的評(píng)價(jià)和比較要綜合全面考慮各項(xiàng)因素，綜合分析每一方案的優(yōu)缺點(diǎn)，同時(shí)在對(duì)要素進(jìn)行分析時(shí)又要根據(jù)實(shí)際情況有所側(cè)重，權(quán)衡裨益選擇符合實(shí)際的最佳方案。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)跨徑為25m，地質(zhì)資料：粘土塑性指數(shù)IP=17，IL=0.24，地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值30kPa，所以提出三種方案：1.2.1方案一：簡(jiǎn)支預(yù)應(yīng)力空心板：預(yù)應(yīng)力混凝土空心板是小跨徑簡(jiǎn)質(zhì)梁中最常用的橋型之一。其主要優(yōu)缺點(diǎn)如下：優(yōu)點(diǎn)：（1）建筑高度小，引道長(zhǎng)度也隨之縮短，土方量隨之減低，造價(jià)也相應(yīng)減少；（2）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，施工簡(jiǎn)單方便，機(jī)械施工程度也較高，施工的進(jìn)度快；（3）板的抗扭矩大，截面穩(wěn)定整體性好，剛度大抗震性能好單片梁的重量較輕便于運(yùn)輸和安裝；（4）預(yù)應(yīng)力空心板梁比同跨徑的普通混凝土空心板節(jié)省鋼材的用量；缺點(diǎn)：（1）截面利用率相對(duì)較低；（2）板的塊數(shù)較多預(yù)制的工作量較大，施工的工序較繁瑣；（3）跨徑一般較小，對(duì)水流的宣泄不利；1.2.2方案二：預(yù)應(yīng)力簡(jiǎn)支T梁：簡(jiǎn)支T型梁我國(guó)目前采用較多，其優(yōu)缺點(diǎn)主要有：圖1-2簡(jiǎn)支梁橋方案簡(jiǎn)圖優(yōu)點(diǎn)：（1）截面的面積較小，材料的用量較少造價(jià)相對(duì)較低；（2）梁內(nèi)的配筋可作成鋼筋骨架，各主梁用多道的橫隔板連接整體性較好；（3）截面剛度大，變形較??；（4）施工的工藝較簡(jiǎn)單，施工速度較快；缺點(diǎn)：（1）梁的預(yù)制工作量大，摸板等材料用量大，預(yù)制工序繁瑣；（2）施工的工序復(fù)雜，機(jī)械化水平低，工期較長(zhǎng)；（3）構(gòu)件正好在橋面的跨中接頭，對(duì)板的受力極為不利；1.2.3方案三：預(yù)應(yīng)力組合箱梁：目前箱型截面在一些大跨徑的橋梁中應(yīng)用較多，尤其是在大跨徑的懸臂梁橋和連續(xù)梁橋中應(yīng)用的較多，也較為經(jīng)濟(jì)但是在一些較小跨徑的簡(jiǎn)支梁橋中應(yīng)用較少。圖1-3組合箱梁方案簡(jiǎn)圖優(yōu)缺點(diǎn)主要有：優(yōu)點(diǎn)：（1）截面的挖空率大，圬工量相對(duì)較少；（2）截面的抵抗矩大，抗扭剛度大橫向的整體性好，截面穩(wěn)定；（3）截面的中和軸靠近中部，對(duì)于正負(fù)彎矩有幾乎相等的截面抵抗矩；（4）對(duì)于組合箱梁，將梁體合理分割，可以減少單體的吊裝重量，減少高空作業(yè)的難度和工作量，加快施工的進(jìn)度減少投資；缺點(diǎn)：（1）梁高相對(duì)較大，引橋相對(duì)較長(zhǎng)，土方量隨之增大；（2）分割后的梁體零散，預(yù)制復(fù)雜繁瑣，預(yù)制用的模板等材料多工作量大；（3）零散的梁體運(yùn)輸困難，安裝的工序繁瑣；（4）施工的工藝復(fù)雜，需要的設(shè)備較多，中間的現(xiàn)澆部分的比重大層加了施工難度，施工的工期也隨之延長(zhǎng)；1.1資料匯總：資料匯總表1-1各方案資料匯編項(xiàng)目方案一方案二方案三概況上部20m跨徑預(yù)應(yīng)力空心板25m跨徑預(yù)應(yīng)力T梁25m組合箱梁橋長(zhǎng)125m125m125m設(shè)計(jì)荷載公路Ⅱ級(jí)各方案綜合比較項(xiàng)目方案一方案二方案三材料用量較少最少最多施工工藝簡(jiǎn)單較復(fù)雜最復(fù)雜運(yùn)輸難度易難較難施工速度快較快慢施工機(jī)械用量少較少多與景觀適應(yīng)協(xié)調(diào)性較差好較好總造價(jià)較高低高3.方案推薦通過(guò)三個(gè)方案的綜合比較分析，按照“適用、經(jīng)濟(jì)、安全、美觀、環(huán)?！钡仍瓌t，結(jié)合實(shí)際側(cè)重考慮預(yù)制快件的山區(qū)運(yùn)輸?shù)跹b難度，和引橋的長(zhǎng)度（目的是兼顧土方量因?yàn)樯絽^(qū)取土困難），以及與山區(qū)自然景觀的協(xié)調(diào)等幾個(gè)方面，決定采用第二方案后張法預(yù)應(yīng)力簡(jiǎn)支T梁。預(yù)應(yīng)力簡(jiǎn)支T型梁是最普遍的一種梁橋，國(guó)內(nèi)的施工經(jīng)驗(yàn)已經(jīng)很成熟，即能保證質(zhì)量又能保證進(jìn)度，結(jié)合以上所述綜合考慮決定選用方案二。第二部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第一章橋身主體設(shè)計(jì)1.設(shè)計(jì)資料及結(jié)構(gòu)布置1.1設(shè)計(jì)資料1.1.1主跨跨徑及橋?qū)挊?biāo)準(zhǔn)跨徑：l=25(m)；計(jì)算跨徑：l0=20-0.4×2=24.2(m)；標(biāo)準(zhǔn)寬度：3.75×6+0.75×2=24(m)1.1.2設(shè)計(jì)荷載汽車(chē)－20級(jí)；人群：3kN/m2；每側(cè)欄桿、人行道的重量分別為1.52kN/m和3.6kN/m。1.1.3材料及施工工藝混凝土：均采用C45混凝土。預(yù)應(yīng)力鋼筋：采用鋼絞線(xiàn)Φs1×7股。普通鋼筋：采用HRB335鋼筋。鋼板：錨頭下支承墊板，支座墊板等均采用普通A3碳素鋼。按后張法施工工藝制作主梁，采用直徑80的金屬波紋管和OVM錨。1.1.4設(shè)計(jì)依據(jù)公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（JTGB01—2003），人民交通出版社，2004年。公路橋涵通用設(shè)計(jì)規(guī)范（JTGD60—2004），人民交通出版社，2004年。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（JTGD62—2004），人民交通。出版社，2004年。1.1.5基本計(jì)算數(shù)據(jù)表如表2.1.1所示?；居?jì)算數(shù)據(jù)表2.1.1名稱(chēng)項(xiàng)目符號(hào)單位數(shù)據(jù)混凝土立方強(qiáng)度CMPa45彈性模量EcMPa3.25軸心抗壓設(shè)計(jì)強(qiáng)度f(wàn)cdMPa20.5抗拉設(shè)計(jì)強(qiáng)度f(wàn)tdMPa1.74鋼絞線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度f(wàn)pkMPa1860彈性模量EpMPa1.95抗拉設(shè)計(jì)強(qiáng)度f(wàn)pdMPa1170最大控制應(yīng)力σconMPa1395抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fpd’MPa390材料容重鋼筋混凝土γ1kN/m325瀝青混凝土γ2kN/m322鋼束與混凝土的彈性模量比αEP無(wú)量綱61.2橫截面布置1.2.1主梁截面細(xì)部尺寸1.梁高h(yuǎn)的確定:主梁高度通常為跨徑的1/15-1/25，為了減少橋面板的跨徑（一般限制在2m-3m之內(nèi)）。所以由h=（1/16）l0=(1/14.3)×24.20=1.750m2.上翼緣板厚度的確定：在中小跨徑的預(yù)應(yīng)力混泥土簡(jiǎn)支梁中，上翼緣板厚度比小于主梁高度的1/12。目前，高速公路上的橋梁及城市高架橋梁均設(shè)置防撞欄桿，根據(jù)防沖撞的要求，翼緣板厚度不小于200mm。在本次設(shè)計(jì)中，取hf=200mm3.腹板厚度的確定：由于預(yù)應(yīng)力混泥土的預(yù)應(yīng)力和彎起束筋的作用，肋中的主壓應(yīng)力較小，肋板厚度一般由構(gòu)造決定。同時(shí)為了提高結(jié)構(gòu)的耐久性，適當(dāng)增加鋼筋混泥土的保護(hù)層厚度，梁肋厚度一般在160mm-400mm。故取b=200mm4.下翼緣板厚度的確定：鋼筋混泥土簡(jiǎn)支梁的T形截面的下翼緣一般與肋板等寬。為了滿(mǎn)足布置預(yù)應(yīng)力筋及承受張拉階段壓應(yīng)力的要求，預(yù)應(yīng)力混泥土T梁的下緣應(yīng)擴(kuò)大做成馬蹄形。馬蹄形面積不宜過(guò)小，一般應(yīng)占截面總面積的10%-20%。馬蹄總寬度約為肋寬的2-4倍，本設(shè)計(jì)區(qū)三倍，即為600mm。下翼緣高度加1/2斜坡區(qū)高度約為梁高的0.15-0.20倍。斜坡宜陡于450。5.內(nèi)翼緣寬和寬的計(jì)算的計(jì)算內(nèi)翼緣bf1=l0×1/3=24.2×1/3=8.07(m)bf2=車(chē)道數(shù)×每個(gè)車(chē)道寬/（總估計(jì)梁的根數(shù)-1）=6×3.75/[(3.75×6+1×2)/2.2-1]=2.020(m)取兩者中的較小值，得bf=2.000(m)外翼緣bf1=0.9+0.09+hf×車(chē)道數(shù)=0.9+0.09+0.200×6=2.190(m)bf2=0.9+0.09+0.67=1.660(m)取兩者中的較小值，但為施工方便取bf=1.600(m)內(nèi)梁和支點(diǎn)截面尺寸如圖2-1-1、2-1-2所示：圖2-1-1內(nèi)梁截面單位（mm）圖2-1-2支點(diǎn)截面單位（mm）圖2-1-3支座T梁圖單位（mm）1.2.2計(jì)算截面幾何特性將主梁跨中截面分成五個(gè)規(guī)則的小單元，截面幾何特性列表計(jì)算見(jiàn)表2-1-2。截面特征值表2-1-2截面號(hào)(mm2)ai(mm)S(A×ai)(mm3)Iia(Ai×ai2)(mm4)Iio=×b×l3(mm4)12345注：Ai為所編號(hào)的截面面積；ai為所求截面重心到T梁底邊的距離；Si為所求截面對(duì)T梁底邊的面積矩；Iia為所求截面對(duì)T梁底邊的慣性矩；Iio為所求截面對(duì)于其形心軸的慣性。1.2.3全截面特征值由表2-1可得：An=8.3×105Yn=∑Si/An=8.605×108/8.3×105=1.036×10In=∑Iio+∑Iia-Yn∑Si=3.484×1010+1.182×1012-1.036×102×8.605×108=1.217×1012mm41.3橫截面沿跨長(zhǎng)的變化主梁才用等高形式，橫截面的T梁翼板厚度沿跨長(zhǎng)不變，馬蹄部分為配合鋼束彎起而從跨徑四分點(diǎn)附近開(kāi)始向支點(diǎn)逐漸抬高。梁端部由于錨頭集中力的作用而引起較大的局部應(yīng)力，同時(shí)也為布置錨具的需要，在距梁端88cm的范圍內(nèi)將腹板加厚到與馬蹄同寬。腹板開(kāi)始加厚處的截面到支點(diǎn)的距離為150cm，其中設(shè)置了一段長(zhǎng)為100cm的腹板加厚過(guò)渡段。1.4橫隔梁的設(shè)置橫隔梁能使荷載的橫向分布更加合理。為了減小對(duì)主梁設(shè)計(jì)起主要控制作用的跨中彎矩，在跨中位置設(shè)置一道中橫隔梁，該設(shè)計(jì)中，橋梁跨度較小，只在支點(diǎn)處設(shè)置了兩道橫隔梁，全跨共二道橫隔梁，間距為10m。橫隔梁的高度為100cm，厚度為18cm。2.計(jì)算主梁的荷載橫向分布系數(shù)2.1邊梁的橫向分布系數(shù)的計(jì)算2.1.1按杠桿原理法來(lái)繪制支點(diǎn)橫向影響線(xiàn)和計(jì)算橫向分布系數(shù)mc，如圖2-1-4如圖所示：圖2-1-4按杠桿法繪制邊梁橫向影響線(xiàn)(單位：mm)2.1.2用杠桿原理法計(jì)算①號(hào)梁的荷載橫向分布系數(shù)汽車(chē)-20級(jí)m0q==0.738/2=0.369人群荷載mor=∑ηr=1.277跨中的荷載橫向分布系數(shù)mc如圖所示此橋設(shè)有剛度強(qiáng)大的橫隔梁，且承重結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)寬比為==0.949求荷載橫向分布影響線(xiàn)：本梁跨中橫截面相同，梁數(shù)n=15，梁間距為1.6m。1號(hào)梁在兩個(gè)邊主梁處的橫向影響線(xiàn)的豎標(biāo)值為=+=0.242=—=-0.1109按最不利位置布置荷載，如圖所示：右側(cè)人群荷載作用處荷載橫向系數(shù)分布影響線(xiàn)豎標(biāo)值為負(fù)，故不布置荷載。2.2計(jì)算跨中荷載橫向分布系數(shù)mc：2.2.1按偏心壓力法計(jì)算跨中荷載橫向分布系數(shù)2號(hào)梁的活載橫向分布系數(shù)分別計(jì)算如下：汽車(chē)-20級(jí)mcq==×(0.211+0.187+0.170+0.146+0.128+0.104+0.087+0.063+0.046+0.0212+0.004)=0.584人群荷載mcg=∑ηr=0.223圖2-1-5按偏心壓力法計(jì)算荷載橫向分布系數(shù)（單位：mm）3號(hào)梁的活載橫向分布系數(shù)分別計(jì)算如下：汽車(chē)-20級(jí)mcq==×(0.187+0.167+0.153+0.133+0.118+0.098+0.084+0.063+0.049+0.029+0.014)=0.548人群荷載mcg=∑ηr=0.197圖2-1-63號(hào)梁的橫向分布系數(shù)4號(hào)梁的活載橫向分布系數(shù)分別計(jì)算如下：汽車(chē)-20級(jí)mcq==×(0.163+0.147+0.187+0.119+0.108+0.092+0.081+0.061+0.053+0.037+0.025+0.009)=0.541人群荷載mcg=∑ηr=0.1725號(hào)梁的活載橫向分布系數(shù)分別計(jì)算如下：汽車(chē)-20級(jí)mcq==×(0.139+0.127+0.118+0.106+0.097+0.086+0.077+0.061+0.056+0.044+0.035+0.023+0.015+0.003)=0.494人群荷載mcg=∑ηr=0.1456號(hào)梁的活載橫向分布系數(shù)分別計(jì)算如下：汽車(chē)-20級(jí)mcq==×(0.145+0.107+0.101+0.093+0.087+0.081+0.079+0.074+0.066+0.06+0.052+0.046+0.038+0.032+0.024+0.018+0.017)=0.560人群荷載mcg=∑ηr=0.1197號(hào)梁的活載橫向分布系數(shù)分別計(jì)算如下：汽車(chē)-20級(jí)mcq==×(0.091+0.087+0.084+0.080+0.077+0.073+0.071+0.066+0.063+0.059+0.056+0.053+0.049+0.045+0.043+0.042)=0.520人群荷載mcg=∑ηr=0.093各片梁的橫向系數(shù)分布如下：圖2-1-7各梁的橫向分布系數(shù)取荷載橫向分布系數(shù)最大值設(shè)計(jì)，即汽車(chē)-20moq=0.624人群荷載mor=1.2773.主梁內(nèi)力計(jì)算3.1恒載內(nèi)力計(jì)算（1）主梁預(yù)制時(shí)的自重（一期恒載）g1：此時(shí)翼板寬1.①按跨中截面計(jì)算，主梁每延米自重（即先按等截面計(jì)算）中主梁：=0.83×25＝20.75kN/m(0.4468為Am,25為40號(hào)混凝土的容重，單位kN/m3)內(nèi)、外邊梁：=0.83×25＝20.75kN/m②由馬蹄增高抬高所形成的4個(gè)橫置的三棱柱重力折算成的恒載集度：g'2=4×3×(0.5-0.3)×0.2×25/24.2=0.25kN/m③由梁端腹板加寬所增加的重力折算成恒載集度：主梁端部截面如圖圖2-1-8主梁端部截面④邊主梁的橫隔梁：圖2-1-9內(nèi)橫隔梁圖圖2-1-10端橫隔梁圖計(jì)算隔梁折算成每延米的重量:中間橫隔梁的體積為:端橫隔梁的體積為:邊梁的橫隔梁折算成線(xiàn)荷載:中梁的橫隔梁折算成線(xiàn)荷載:⑤第一期恒載（2）欄桿、人行道、橋面鋪裝（二期恒載）g2：一側(cè)欄桿1.52kN/m，一側(cè)人行道3.00kN/m；橋面鋪裝層現(xiàn)將兩側(cè)欄桿、人行道和橋面鋪裝層恒載簡(jiǎn)易地平均分配到15片主梁上，則：（6）主梁恒載匯總見(jiàn)表2-1-3（kN/m）主梁恒載匯總表2-1-3荷載梁號(hào)第一期恒載g1第二期恒載g2恒載總和g1+g21號(hào)梁23.5311.7325.2612號(hào)梁23.6421.7325.372（3）主梁恒載內(nèi)力計(jì)算設(shè)為計(jì)算截面離左支點(diǎn)的距離，并令，則：主梁彎矩和剪力的計(jì)算公式分別為：恒載內(nèi)力計(jì)算見(jiàn)表2-1-4恒載內(nèi)力計(jì)算表2-1-4計(jì)算數(shù)據(jù)項(xiàng)目跨中四分點(diǎn)變化點(diǎn)四分點(diǎn)變化點(diǎn)支點(diǎn)α250.250.12500.1250.09380.0547——————0.250.3750.5一期恒載23.6421730.7131298.727757.360143.034214.551286.068二期恒載1.73126.64595.03455.42010.46715.70020.9333.2活載內(nèi)力計(jì)算(修正剛性橫梁法)沖擊系數(shù)和車(chē)道折減系數(shù)汽車(chē)的沖擊系數(shù)是汽車(chē)過(guò)橋時(shí)對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的豎向動(dòng)力效應(yīng)的增大系數(shù)。對(duì)簡(jiǎn)支梁橋，按“橋規(guī)”第4.3.2條規(guī)定，對(duì)于汽－20其結(jié)構(gòu)基頻可采用下列公式估算：上式中：結(jié)構(gòu)跨中截面的截面慣矩；結(jié)構(gòu)的計(jì)算跨徑；結(jié)構(gòu)材料的彈性模量；結(jié)構(gòu)跨中處的單位長(zhǎng)度質(zhì)量；本設(shè)計(jì)中：代入相關(guān)數(shù)據(jù)，從而計(jì)算出根據(jù)公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范第4.3.2：:所以按公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范第4.3.1條規(guī)定，當(dāng)車(chē)道數(shù)大于2時(shí)，需進(jìn)行車(chē)道折減，6車(chē)道的折減系數(shù)為0.55，5車(chē)道的折減系數(shù)為0.60，4車(chē)道的折減系數(shù)為0.67，3車(chē)道的折減系數(shù)為0.78，2車(chē)道的折減系數(shù)為1.00。（2）計(jì)算活載內(nèi)力在活載內(nèi)力計(jì)算中，這個(gè)設(shè)計(jì)對(duì)于橫向分布系數(shù)的取值做如下考慮：計(jì)算主梁活載彎矩時(shí)，均采用全跨統(tǒng)一的橫向分布系數(shù)mc，鑒于跨中和四分點(diǎn)剪力影響線(xiàn)的較大坐標(biāo)位于橋跨中部（圖2.13），故也按不變化的mc來(lái)計(jì)算。求支點(diǎn)和變化點(diǎn)截面活載剪力時(shí)，由于主要荷重集中在支點(diǎn)附近而應(yīng)考慮支承條件的影響，按橫向分布系數(shù)沿橋跨的變化曲線(xiàn)取值，即從支點(diǎn)到之間，橫向分布系數(shù)用值直線(xiàn)插入，其余區(qū)段均取值（見(jiàn)圖2.14和2.15）。①計(jì)算跨中截面最大彎矩及相應(yīng)荷載位置的剪力和最大剪力及相應(yīng)荷載位置的彎矩采用直接加載求活載內(nèi)力，圖2.13示出跨中截面內(nèi)力計(jì)算圖式，計(jì)算公式為上式中：所求截面的彎矩或剪力；車(chē)輛沖擊系數(shù)；主梁荷載橫向分布系數(shù)；車(chē)道荷載；沿橋跨縱向與荷載位置對(duì)應(yīng)的內(nèi)力影響線(xiàn)坐標(biāo)值；汽車(chē)荷載橫向折減系數(shù)；a.對(duì)于人群荷載相應(yīng)的相應(yīng)的b.汽車(chē)荷載內(nèi)力計(jì)算剪力影響線(xiàn)彎矩影響線(xiàn)圖2-1-11跨中截面內(nèi)力計(jì)算圖式跨中截面車(chē)輛荷載內(nèi)力計(jì)算表2-1-5荷載類(lèi)別汽－201.2670.624最大彎矩及相應(yīng)剪力601201204.050.2775.050.4325.35-0.442149115.421號(hào)梁內(nèi)力值648.3386.705最大剪力及相應(yīng)彎矩合力P2×120+60=3000.4034.817120.914451號(hào)梁內(nèi)力值52.572628.336注：欄內(nèi)分子、分母的數(shù)值分別為對(duì)應(yīng)的及相應(yīng)影響線(xiàn)坐標(biāo)值。②求四分點(diǎn)截面的最大彎矩和最大剪力（按等代荷載計(jì)算）采用內(nèi)查法得：計(jì)算公式為：S=(1+μ)mc(qkΩ+pky)式中：圖2-1-12四分對(duì)于車(chē)道荷載，當(dāng)彎矩最大時(shí)：Mmax=(1+μ)mc(qkΩ+pky)=1.267×0.624×(10.5×0.5×24.2×4.538+312×4.538)=1575.2145(kNm)V=(1+μ)mc(qkΩ+1.2pky)=1.267×0.624×[(0.5×0.75×18.15-0.5×0.25×6.05)×10.5＋1.2×312×0.75]=272.226(kN)當(dāng)剪力最大時(shí)：M=(1+μ)mc(qkΩ+pky)=1.267×0.624×(10.5×0.5×18.15×4.538+312×4.538)=1461.258(kNm)Vmax=(1+μ)mc(qkΩ+1.2pky)=1.267×0.624×(0.5×0.75×18.15×10.5＋1.2×312×0.75)=278.504(kN)③求變化點(diǎn)截面的最大彎矩和最大剪力圖2-1-13變化點(diǎn)截面內(nèi)力計(jì)算圖示對(duì)于車(chē)道荷載，當(dāng)彎矩最大時(shí)：Mmax=(1+μ)mc(qkΩ+pky)=1.267×0.624×(10.5×0.5×24.2×2.347+312×2.647)=888.684(kNm)V=(1+μ)mc(qkΩ+1.2pky)=1.267×0.624×[(0.5×21.175×0.875-0.5×0.125×3.025)×10.5＋1.2×312×0.875]=340.506(kN)當(dāng)剪力最大時(shí)：M=(1+μ)mc(qkΩ+pky)=1.267×0.624×(10.5×0.5×21.175×2.647+312×2.647)=885.582(kNm)Vmax=(1+μ)mc(qkΩ+1.2pky)=1.267×0.624×(0.5×0.875×21.175×10.5＋1.2×312×0.875)=335.908(kN)④求支點(diǎn)截面的最大彎矩和最大剪力剪力影響線(xiàn)圖2-1-14支點(diǎn)截面內(nèi)力計(jì)算圖示Vmax=(1+μ)mc(qkΩ+1.2pky)=1.267×0.624×(0.5×1×24.2×10.5＋1.2×312×1)=396.451(kN)3.3主梁內(nèi)力組合內(nèi)力組合計(jì)算表2-1-6內(nèi)力組合計(jì)算荷載類(lèi)型跨中截面四分點(diǎn)截面變化點(diǎn)截面支點(diǎn)MmaxQmaxMmaxQmaxMmaxQmaxa1一期恒載1730.701298.73143.03757.36214.55286.072二期恒載126.65095.0310.4755.4215.7020.933總恒載=1＋21857.401393.76153.50812.78230.22307.014人群荷載最大彎矩210.34105.17109.9385.3263.9654.530最大剪力08.648.6113.6312.8521.3724.235汽車(chē)荷載最大彎矩648.34628.341575.221461.26888.68885.580最大剪力6.7152.57272.23278.51340.51335.91396.456最大彎矩858.68733.491685.151546.58952.64940.110最大剪力6.7161.22280.89292.13353.36357.28420.68基本組合最大彎矩3372.083226.294000.943813.842291.132276.220最大剪力9.3986.28574.96589.37767.36770.47950.57荷載類(lèi)型跨中截面四分點(diǎn)截面變化點(diǎn)截面支點(diǎn)MmaxQmaxMmaxQmaxMmaxQmaxa短期組合最大彎矩1990.161896.12057.11974.721182.961173.810最大剪力3.7135.87278.35285.78379.97384.15480.46長(zhǎng)期組合最大彎矩1737.041697.51632.061588.31942.26938.300最大剪力2.1219.33209.82213.38193.259294.45375.12注：（1）表中單位：M(kNm)；V(kN)；（2）表內(nèi)數(shù)值：基本組合欄中汽車(chē)荷載考慮沖擊系數(shù)；短期和長(zhǎng)期欄中汽車(chē)荷載不計(jì)沖擊系數(shù)4.預(yù)應(yīng)力鋼束的估算及其布置4.1鋼束的估算及其確定按構(gòu)件正截面抗裂性要求預(yù)應(yīng)力混凝土梁的設(shè)計(jì)，應(yīng)滿(mǎn)足不同設(shè)計(jì)狀況下規(guī)范規(guī)定的控制條件要求，如承載力、抗裂性、裂縫寬度。變形及應(yīng)力要求等，在這些控制條件中，最重要的是滿(mǎn)足結(jié)構(gòu)在正常使用極限狀態(tài)條件下適用性能要求和保證結(jié)構(gòu)對(duì)道道承載力極限狀態(tài)具有一定得安全儲(chǔ)備。對(duì)全預(yù)應(yīng)力混凝土梁來(lái)說(shuō)，鋼筋數(shù)量估算的一般方法是，首先根據(jù)結(jié)構(gòu)的使用性能要求，即正常使用極限狀態(tài)正截面抗裂性或裂縫寬度限值確定預(yù)應(yīng)力鋼筋的數(shù)量，然后按構(gòu)造要求配置一定數(shù)量的普通鋼筋，以提高結(jié)構(gòu)的延性。首先，根據(jù)跨中截面正截面抗裂要求，確定預(yù)應(yīng)力鋼筋數(shù)量。為滿(mǎn)足抗裂要求，所需要的有效預(yù)加力為：Npe≥上式中：MS-荷載短期效應(yīng)彎矩組合設(shè)計(jì)值，查表得MS=2057.98kNMW-毛截面對(duì)下緣的抵抗矩，W=I/yx=1.182×108/104.1=1.136×106A-毛截面面積，A=8.3×103ep-預(yù)應(yīng)力鋼筋重心對(duì)混凝土截面重心軸的偏心距，ep=yx-ap假設(shè)ap=150mm,則ep=1041-150=891mm;Npe≥=1071462.8（N）擬采用ΦS×7股鋼絞線(xiàn),d=15.2mm,單根鋼絞線(xiàn)的公稱(chēng)截面面積AP1=139mm2,抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值fpk=1860Mpa，張拉控制應(yīng)力取σcon=0.75fpk=0.75×1860=1395MPa,預(yù)應(yīng)力損失按張拉控制應(yīng)力的25%估算。則所需的預(yù)應(yīng)力鋼絞線(xiàn)的根數(shù)為：np=37.5擬采用5φs15.2預(yù)應(yīng)力鋼筋束，所以取42根，即7束4.2預(yù)應(yīng)力鋼束布置跨中截面鋼束的布置構(gòu)造要求：預(yù)留孔道凈間距≥10mm，梁低凈距≥50mm，梁側(cè)凈距≥35mm，途中布置均滿(mǎn)足上述要求。圖2-1-15跨中截面鋼束布置圖單位（mm）（2）錨固面鋼束布置為使施工方便，全部5束均錨固與梁端，這樣布置符合均勻分散原則，能滿(mǎn)足張拉要求。圖2-1-16錨固端截面鋼束布置圖單位（mm）其他截面鋼束位置及其傾角①鋼束的形狀及傾角計(jì)算Ⅰ，采用圓弧曲線(xiàn)彎起；Ⅱ，彎起角θ：1、2、3號(hào)束采用θ0=13o;4,5,6,7號(hào)采用θ0=13o;②鋼束彎起點(diǎn)及其半徑計(jì)算錨固點(diǎn)到支座中心線(xiàn)的水平距離axi為：ax4（ax5）=15-39*tan6=10.901(cm)ax6（ax7）=15-69*tan6=7.748(cm)ax3=15-20*tan13=10.383(cm)ax2=15-40*tan13=5.765(cm)ax1=15-60*tan13=1.148(cm)圖2-1-17錨固端計(jì)算圖式下面計(jì)的算鋼束起彎點(diǎn)至跨中的距離x1,計(jì)算圖式如圖所示圖2-1-18鋼束計(jì)算圖式結(jié)果如表2-1-7所示鋼束數(shù)計(jì)算表2-1-7鋼束數(shù)計(jì)算表鋼束號(hào)起彎高度yy1y2直線(xiàn)段長(zhǎng)L1X3起彎角φRX2X1N4(N5)2920.918.904200198.90461625.38169.896841.198N6(N7)4920.9129.09200198.90465310.96555.146455.95N38944.9944.01200194.874131717.13386.271628.855N29944.9954.01200194.874132107.30474.04541.086N110944.9964.01200194.874132497.47561.809453.3174.3各計(jì)算截面的鋼束重心位置計(jì)算由圖所示到幾何關(guān)系，當(dāng)計(jì)算截面在曲線(xiàn)段時(shí)，計(jì)算公式為：當(dāng)計(jì)算截面在近錨固點(diǎn)的直線(xiàn)段時(shí)，計(jì)算公式為：上式中：ai-鋼束在計(jì)算截面處鋼束重心到梁低的距離；a0-鋼束起彎前道梁低的距離；R-鋼束起彎半徑;獲得各鋼束重心到梁低距離后，就可以計(jì)算鋼束群重心到梁低距離ay:ay=計(jì)算結(jié)果如表2-1-8所示截面的鋼束重心位置計(jì)算表2-1-8各計(jì)算截面鋼束位置及鋼束群重心位置鋼束號(hào)X4(cm)R(cm)Sina=x4/Rcosaa0(cm)ai(cm)ay(cm)1/4點(diǎn)N4(N5)未彎起1625.38101022.631N6(N7)266.555310.960.050190.998742026.692N393.6541717.1330.054540.998511012.555N2181.4142107.3010.086090.996292027.832N1270.1832497.470.108080.996253044.658變化點(diǎn)N4(N5)140.5691625.380.086480.996251016.0943.795N6(N7)504.055310.960.094910.995492043.973N3331.1451717.1330.192850.981231042.233N2418.9142107.3010.198790.980042062.058N1507.6832497.470.203280.971923082.145支點(diǎn)直線(xiàn)段y角度x5X5×tan(a)a0(cm)ai(cm)ayN4(N5)29632.321.14571037.85480.757N6(N7)49628.630.81412068.156N3891329.32.3971096.603N2991321.261.33120117.669N11091321.260.26530138.7354.4鋼束長(zhǎng)度計(jì)算一根鋼束的長(zhǎng)度為曲線(xiàn)長(zhǎng)度、直線(xiàn)長(zhǎng)度與兩端工作長(zhǎng)度之和，其中鋼束的曲線(xiàn)長(zhǎng)度可以根據(jù)圓弧半徑與彎起角度進(jìn)行計(jì)算。利用每根鋼束長(zhǎng)度的計(jì)算結(jié)果，就可以得出一片主梁所需鋼束的總長(zhǎng)