橋梁畢業(yè)設計

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1、 2009級土木工程（道路與橋梁方向） 姓名： 班級： 學號： 指導老師： 目錄 摘要 …………………………………………………………………………… 2 第1章 概述………………………………………………………………………… 3 1.1 任務概況 ……………………………………………………………… 3 1.2 河床橫斷面 ……………………………………………………………4 1.3 工程地質 ……………………………………………………………4

2、 1.4 構思宗旨 ……………………………………………………………4 第2章 方案比選…………………………………………………………………… 5 2.1方案一：預應力鋼筋混凝土簡支梁……………………………… 5 2.2方案二：預應力混凝土連續(xù)箱梁 …………………………………… 7 2.3方案三：預應力混凝土空心板橋 ……………………………………9 2.4 方案比選表 ……………………………………11 第3章 總體布置及主梁的設計 …………………………………………………6 3.1 設計資料 ……

3、……………………………………………6 3.2 橫斷面布置…………………………………………………7 3.3 橫斷面沿跨長的分布…………………………………………………7 3.4 橫隔梁的設置…………………………………………………7 第4章 主梁的作用效應計算 4.1 永久作用效應計算…………………………………………………7 4.2 可變作用效應計算…………………………………………………7 4.3 主梁作用效應組合…………………………………………………7 第5章 預應力鋼束的估算及布置………………

4、…………………………………7 5.1 預應力鋼筋截面積估算…………………………………………………7 5.2 預應力鋼筋的布置…………………………………………………7 5.3 非預應力鋼筋截面積估算及布置…………………………………………………7 第6章 主梁截面幾何特性計算…………………………………………………7 6.1 主梁預制并張拉預應力鋼筋…………………………………………………7 6.2 灌漿封錨，主梁吊裝就位…………………………………………………7 第7章 持久狀況截面承載能力極限狀態(tài)計算…

5、…………………………………7 7.1 正截面承載力計算…………………………………………………7 7.2 斜截面承載力驗算…………………………………………………7 第8章 鋼束預應力損失估算…………………………………………………7 8.1 預應力鋼筋張拉（錨下）控制應力……………………………………7 8.2 鋼束應力損失…………………………………………………7 第9章 應力驗算…………………………………………………7 9.1 短暫情況的正應力驗算…………………………………………………7

6、 9.2 持久狀況正應力驗算…………………………………………………7 9.3 持久狀況下的混凝土主應力驗算…………………………………………………7 第10章 抗裂性驗算…………………………………………………7 10.1 作用短期效應組合作用下的正截面抗裂驗算……………………………………7 10.2 作用短期效應組合作用下的斜截面抗裂驗算……………………………………7 第11章 主梁變形（撓度）計算…………………………………………………7 11.1 荷載短期效應作用下主梁撓度驗算………………………………………………7

7、 11.2 預加力引起的上拱度計算…………………………………………………7 11.3 預拱度的設置…………………………………………………7 第12章 錨固區(qū)局部承壓計算…………………………………………………7 12.1 局部受壓尺寸要求…………………………………………………7 12.2 局部抗壓承載力計算…………………………………………………7 第13章 行車道板計算…………………………………………………7 13.1 懸臂板荷載效應計算…………………………………………………7 13.2 連續(xù)板荷載效應計算…………

8、………………………………………7 13.3 截面設計、配筋及承載力驗算…………………………………………………7 第14章 橫隔梁計算…………………………………………………7 14.1 確定作用在跨中橫隔梁上的可變作用……………………………………………7 14.2 跨中橫隔梁的作用效應影響線…………………………………………………7 14.3 截面作用效應計算…………………………………………………7 參考文獻 摘 要 通過學習基本掌握的橋梁設計的相關內(nèi)容，為檢驗

9、學習成果，進行本次畢業(yè)設計。本設計在預選三種橋型結構，采用比較分析法，根據(jù)地質條件和跨徑等多種因素的條件是選擇最有利的橋型。最終確定設計橋型為預應力鋼筋混凝土簡支梁。根據(jù)橋梁設計規(guī)范，和相關指導書展開設計。具體設計內(nèi)容如下。 (1) 橋梁總體布置及主梁結構尺寸設計， (2) 荷載、應力計算及主梁預應力鋼束布置， (3) 結構驗算。 通過結構驗算等出整個設計滿足相關設計規(guī)范。并熟悉了橋梁相關過程及知識。 關鍵詞：混凝土簡支梁橋 預應力鋼束布置 應力計算

10、 第一章 概述 1.1、任務概況 擬建福州市浦上大橋是福州市為全面實施“東擴南進西拓”城市發(fā)展戰(zhàn)略、完善路網(wǎng)建設、發(fā)展城市經(jīng)濟和交通要道，近期建設的重點工程之一；是福州市連接金山新區(qū)和大學城片區(qū)建設的又一主要通道。工程場址位于橘園洲大橋與灣邊大橋（擬建）之間，起于金山新區(qū)洪灣路。 技術標準： 設計荷載：公路—I級 橋面凈空：凈－14+人行道21.5米 設計洪水頻率：100年一遇，最高通航水位：10.109m。 有關資料： 1） 河床橫斷面：根據(jù)附表樁號標高繪制。 2） 河床地質：共4個鉆孔的地質資料。 3） 水文

11、資料：另行提供 4） 該地區(qū)氣溫：１月份平均6℃，７月份平均30℃。 5） 材料：鋼材，木材，水泥滿足供應，砂礫石就地取材，塊片料石運距5公里。 6） 施工單位，：省級以上公路工程建設公司。 7） 橋面標高：往金山方向（0+000） 21.481m，往大學城方向（0+207） 20.071m 1.2、河床橫斷面 河 床 橫 斷 面 樁 號 標 高（m） 樁 號 標 高(m) 0+000 18.627 0+207 17.521 0+010 12.305 0+015 7.805 0+

12、025 5.510 0+50 5.800 0+75 5.089 0+100 4.558 0+125 5.623 0+161 11.258 0+183 13.390 1.3、工程地質條件 大橋位于江心洲西側及附近水域，鉆孔揭露表明，橋位覆蓋層厚4.3~5.0米，主要為中密細、中砂層。下附基巖全、強分化層均很發(fā)育，厚2.3~3.4米。微風化基巖面變化很大，在6.2~8.3米間，基巖主要為灰白色中粗粒花崗巖、花崗斑巖，微風化基巖巖質堅硬，呈塊狀~大塊狀砌體結構，為主墩樁基良好的持力層。基礎設計時宜采用微風化基巖作為

13、基礎持力層，樁端進入微風化基巖一定深度。 1.4、構思宗旨 1）符合地區(qū)發(fā)展規(guī)劃，滿足交通功能需要。 2）橋梁構造形式簡潔、輕巧。 3）設計方案力求結構新穎，盡量采用有特色的新結構，又要保證結構受力合理，并技術可靠，施工方便。 第二章 方案比選 鑒于展架橋地質地形情況。該處地勢平緩，故比選方案主要采用簡支梁橋和連續(xù)梁橋形式。根據(jù)安全、適用、經(jīng)濟、美觀的設計原則，我初步擬定了三個方案。 2.1 方案一：（450）m預應力混凝土簡支T型梁橋 本橋的橫截面采用T型截面（如圖2—1）。防收縮鋼筋采用下密上疏的要求布置所有鋼筋的焊縫均為雙面焊，因為該橋

14、的跨度較大，預應力鋼筋采用特殊的形式（如圖2—2）布置，這樣不僅有利于抗剪，而且在拼裝完成后，在橋面上進行張拉，可防止梁上緣開裂。 優(yōu)點：制造簡單，整體性好，接頭也方便，而且能有效的利用現(xiàn)代高強材料，減少構件截面，與鋼筋混凝土相比，能節(jié)省鋼材，在使用荷載下不出現(xiàn)裂縫等。 缺點：預應力張拉后上拱偏大，影響橋面線形，使橋面鋪裝加厚等。 施工方法：采用預制拼裝法（后張法）施工，即先預制T型梁，然后用大型機械吊裝的一種施工方法。其中后張法的施工流程為：先澆筑構件混凝土，并在其中預留孔道，待混凝土達到要求強度后，將預應力鋼筋穿入預留的孔道內(nèi)，將千斤頂支承與混凝土構件端部，張拉預應力鋼筋，使構件也同

15、時受到反力壓縮。待張拉到控制拉力后，即用夾片錨具將預應力鋼筋錨固于混凝土構件上，使混凝土獲得并保持其預壓應力。最后，在預留孔道內(nèi)壓注水泥漿。，使預應力鋼筋與混凝土粘結成為整體。 立面圖（尺寸單位：cm） 圖2—1 （尺寸單位：cm） 圖2—2 2.2 方案二：（60+80+60）m預應力混凝土連續(xù)箱形梁橋 本橋采用單箱雙室（如圖2—

16、3）的截面形式因為跨度很大（對連續(xù)梁橋），在外載和自重作用下，支點截面將出現(xiàn)較大的負彎矩，從絕對值來看，支點截面的負彎矩大于跨中截面的正彎矩，因此，采用變截面梁能符合梁的內(nèi)力分布規(guī)律，變截面梁的變化規(guī)律采用二次拋物線。 優(yōu)點：結構剛度大，變形小，行車平順舒適，伸縮縫少，抗震能力強，線條明快簡潔，施工工藝相對簡單，造價低，后期養(yǎng)護成本不高等。 缺點：橋墩處箱梁根部建筑高度較大，橋梁美觀欠佳。超靜定結構，對地基要求高等。 施工方法：采用懸臂澆筑施工，用單懸臂—連續(xù)的施工程序，這種方法是在橋墩兩側對稱逐段就地澆筑混凝土，待混凝土達到一定強度后，張拉預應力筋，移動機具、模板繼續(xù)施工。

17、 (尺寸單位：cm) 圖2—3 (尺寸單位：cm) 2.3 方案三：（1020）m預應力混凝土空心板橋 本橋橫斷面采用9塊中板（如圖2—4、圖2—5）和2塊邊板（如圖2—6、圖2—7） 優(yōu)點： 預應力結構通過高強鋼筋對混凝土預壓，不僅充分發(fā)揮了高強材料的特性，而且提高了混凝土的抗裂性，促使結構輕型化，因而預應力混凝土結構具有比鋼筋混凝土結構大得多的跨越能力。 采用空心板截面，減輕了自重，而且能充分利用材料，構件外形簡單，制作方便，方便施工，施工工期

18、短，而且橋型流暢美觀。 缺點：行車不順，同時橋梁的運營養(yǎng)護成本在后期較高。 施工方法：采用預置裝配（先張法）的施工方法，先張法預制構件的制作工藝是在澆筑混凝土之前先進行預應力筋的張拉，并將其臨時固定在張拉臺座上，然后按照支立模板——鋼筋骨架成型——澆筑及振搗混凝土——養(yǎng)護及拆除模板的基本施工工藝，待混凝土達到規(guī)定強度，逐漸將預應力筋松弛，利用力筋回縮和與混凝土之間的黏結作用，使構件獲得預應力。 圖2—4. 中板跨中截面圖(尺寸單位：cm) 圖2—5、中板支點

19、截面(尺寸單位：cm) 圖2—6. 邊板跨中截面(尺寸單位：cm) 圖2—7. 邊板支點截面(尺寸單位：cm) 2.4方案比選表 表2—1 方案比選表 序 號 第一方案 第二方案 第三方案 （450）m預應力混凝土簡支T型梁橋 （60+70+60）m預應力混凝土連續(xù)箱形梁橋 （1020）m預應力混凝土空心板橋 1 橋高（m） 18.855 18.590 18.453 2 橋長（m） 200 200 200 3 最大縱坡（％） 3.4

20、1 3.41 3.41 4 工藝技術要求 各梁受力相對獨立，避免超靜定梁的復雜問題，等跨徑布置，細部尺寸相同，可以重復利用模板預制，施工較為方便。 箱形截面抗扭剛度大，可以保證其強度和穩(wěn)定性，有效的承擔正負彎矩，橋梁的結構剛度大，變形小，相對簡支梁橋的施工要更復雜。 空心板截面，減輕了自重，而且能充分利用材料，構件外形簡單，制作方便，方便施工，施工工期短，相對于簡支T型梁和連 續(xù)箱形梁施工較簡單。 5 使用效果 構造簡單，線條簡潔，行車較舒適。 全橋線條簡潔明快，與周 圍環(huán)境協(xié)調好，因此，橋 型美觀，行車平穩(wěn)舒適。 全橋線條簡潔，但橋孔跨 度多，因此顯得有些繁縟

21、 影響橋型美觀 6 造價及用材 等截面形式能大量節(jié)約模板，加快建橋進度，簡易經(jīng)濟，但不能充分利用截面作用，基礎設計量大。 連續(xù)梁剛度大，變形小，伸縮縫少，能充分利用高強材料的特性，促使結構輕型化，跨越能力強 充分發(fā)揮了高強材料的 特性，而且提高了混凝 的抗裂性，促使結構輕 型化。后期養(yǎng)護成本較 高 通過對比，從受力合理，安全適用，經(jīng)濟美觀的角度綜合考慮，方案一:預應力混凝土簡支T型梁橋為最佳推薦方案。此方案，采用預應力混凝土簡支T型梁橋，結構簡單，節(jié)省材料，經(jīng)濟合理；采用預制裝配的施工方法，施工方便，周期短；而且橋型流暢美觀。

22、 第三章 總體布置及主梁的設計 3.1 設計資料 3.1.1 橋梁跨徑及橋寬 標準跨徑：50m（墩中心距離） 主梁全長：49.96m 計算跨徑：49.00m 橋面凈空：凈—14m+2X1.5m 3.1.2 設計荷載 公路I級，結構重要性系數(shù)=1.0，均布荷載的標準值為10.5KN/m，集中荷載標準值為356KN. 3.1.3 材料及工藝 混凝土：采用C50混凝土，=3.45MPa，抗壓強度標準值=32.4MPa，抗壓強度設計值=22.4M

23、Pa，抗拉強度的標準值=2.65MPa，抗拉強度設計值=1.83MPa。 鋼筋：預應力鋼筋采用ASTMA416-97a標準的低松弛鋼絞（17標準型），抗拉強度標準值=1860MPa?？估瓘姸仍O計值=1260MPa，公稱直徑15.24mm，公稱面積140，彈性模量Ep=1.95MPa。 普通鋼筋直徑大于和等于12mm的采用HRB400鋼筋；直徑小于12mm的均用R235鋼筋。 按后張法施工工藝制作主梁，采用內(nèi)徑70mm的預埋波紋管和夾片錨具。 3.1.4 設計依據(jù) 1 、交通部《公路工程技術標準》 JTG B01－03 2 、交通部《公路橋涵設計通用規(guī)范》 JTG D60－2004

24、 3 、交通部《公路磚石及混凝土橋涵設計規(guī)范》 JTJ022 — 85 4 、交通都《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范》 JTG D62－2004 5 、交通部《公路橋涵地基與基礎設計規(guī)范》 JTJ024 — 85 6 、交通部《公路工程概預算定額》 7 、結構設汁原理、基礎工程、橋梁工程等有關教材 8 、公路設計手冊——梁橋 9 、公路橋梁標準圖 10 、橋梁計算示例集《梁橋》 11 、道路工程制圖標準 3.1.5 基本計算數(shù)據(jù)見（表3-1） 表3-1 基本數(shù)據(jù)計算表

25、 名 稱 項 目 符 號 單 位 數(shù) 據(jù) 混 凝 土 立方強度 fcu,k MPa 50 彈性模量 Ec MPa 3.45 軸心抗壓標準強度 fck MPa 32.40 軸心抗拉標準強度 ftk MPa 2.65 軸心抗壓設計強度 fcd MPa 22.40 軸心抗拉設計強度 ftd MPa 1.83 短暫狀態(tài) 容許壓應力 0.7fck MPa 20.72 容許拉應力 0.7ftk MPa 1.757

26、 持久狀態(tài) 標準荷載組合: 　 　 　 容許壓應力 0.5fck MPa 16.20 容許主壓應力 0.6fck MPa 19.44 短期效應組合: 　 　 　 容許拉應力 σst-0.85σpc MPa 0 容許主拉應力 0.6ftk MPa 1.59 φs15.2 鋼 絞 線 標準強度 fpk MPa 1860 彈性模量 Ep MPa 1.95105

27、抗拉設計強度 fpd MPa 1260 最大控制應力σcon 0.75fpk MPa 1395 持久狀態(tài)應力: 　 　 　 標準狀態(tài)組合 0.65fpk MPa 1209 材料重度 鋼筋混凝土 γ1 KN/ｍ3 25.0 瀝青混凝土 γ2 KN/ｍ3 23.0 鋼絞線 γ3 KN/ｍ3 78.5 　 鋼束與混凝土的彈性模量比 αEp 無綱量 5.65 注：考慮混凝土強度達到90%時開始張拉預應力鋼束。和分別表示鋼束張拉時混凝土的抗壓、抗拉標準強度，則=29.6MPa， =2.51MPa 3.2 橫斷面布置

28、 3.2.1 主梁間距與主梁片數(shù) 本橋為雙幅橋（兩幅橋為獨立的橋，因此只計算單幅即可），主梁翼板寬度為250cm，單幅的橋寬為7m，選用7片主梁。 3.2.2 主梁跨中截面主要尺寸擬定 1/2支點截面 1/2跨中截面 橫斷面圖 半縱剖面圖 A---A 圖3-1 結構尺

29、寸圖（單位cm） 1、 主梁高度 預應力混凝土簡支梁橋的主梁高度與跨徑之比常在1/14-1/25,當建筑高度不受限制時（本橋不受限制），增大梁高往往是最經(jīng)濟的方案，因為增大梁高可以取得較大的抗彎力臂，還可以節(jié)省預應力鋼束用量，同時梁高加大一般只是腹板加高，而混凝土的用量增加不多。終上所述，本橋中取230cm的主梁高度是比較合適的。 2、主梁截面細部尺寸 T梁翼板的厚度取決于橋面板承受車輪局部荷載的要求，還應考慮能否滿足主梁受彎是上翼板受壓的強度要求，本橋預制T梁的翼板厚度取用15cm，翼板根部加厚到25cm以抵抗翼緣根部較大的彎矩。 在預應力混凝土梁中腹板內(nèi)主拉應力較小，腹

30、板厚度翼板由布置預制孔管的構造決定，同時從腹板本身的條件出發(fā)，腹板厚度不宜小于其高度的1/15，本橋腹板厚度取用20cm。 為了防止在施工和運營中使馬蹄部分遭致縱向裂縫，馬蹄面積占截面總面積的10%——20%比較合適，同時根據(jù)《公預規(guī)》9.4.9條對鋼束凈距及預留管道的構造要求，初擬馬蹄寬度為55cm，高度為25cm，馬蹄與腹板交接處作三角過渡，高度為15cm，以減小局部應力。 按照以上擬定的外形尺寸，就可繪制出預制梁的跨中截面圖（如圖3-2） 圖3-2 跨中截面尺寸圖（單位cm） 3、計算截面幾何特征 將主梁跨中截面劃分成五個規(guī)則圖形的小單元，截面幾何特性計算

31、見（表3-2） 表3-2 跨中截面幾何特性計算表 分塊名稱 分塊面積 () 跨中截面形心至上緣距離 （cm） 分塊面積對上緣凈距= （） 自身慣距（） =- （cm） 對截面形心的慣距 （） 翼板 3750 7.5 28125 70312.5 75.79 21540465 21610778 三角承托 500 18.333 9166.5 2777.778 64.957 2109706 2112484 腹板 3800 110 418000 11431667 -26.71 2711012 14142678 下三

32、角 262.5 200 52500 3281.25 -116.71 3575571 3578853 馬蹄 1375 217.5 299062.5 71614.58 -134.21 24766946 24838560 9687.5 806854 66283353 注：截面形心至上緣距離： 4、支點截面幾何特性計算表（表3-3） 翼板 240 7.5 18000 45000 88.06 18610953 18655953 三角承托 500 18.333 9166.5 2777.778 77.23 298200

33、5 2984783 腹板 3800 110 418000 11431667 -14.44 792352 12224018 下三角 262.5 200 52500 3281.25 -104.44 2863275 2866556 馬蹄 1375 217.5 299062.5 71614.58 -121.94 20445375 20516990 8337.5 57248299 表2-3 支點截面幾何特性計算表 注：截面形心至上緣距離: 5、檢驗跨中截面效率指

34、標ρ（希望ρ在0.5以上） 上核心距： 下核心距： 截面效率指標：ρ＞0.5 表明以上初擬的主梁跨中截面是合理的。 2.3 橫斷面沿跨長的分布 本橋主梁采用等高形式，橫斷面的T梁寬度沿跨長不變，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力，也為布置錨具的需要，距梁端1980mm范圍內(nèi)將腹板加厚到與馬蹄同寬，馬蹄部分為配合鋼束彎起而從六分點附近（第一道橫隔梁處）開始向支點逐漸抬高，在馬蹄抬高的同時腹板寬度亦開始變化。 2.4 橫隔梁的設置 在荷載作用下的主梁彎矩橫向分布，當該處有橫隔梁時比較均勻，否則在直接荷載作用下的主梁彎矩較大，為減少對主梁設計起主要控制作

35、用的跨中彎矩，在跨中設置一道中橫隔梁，當跨度較大時，應設置較多的橫隔梁。本橋在橋跨中點、三分點、六分點和支點處設置七道橫隔梁，其間距為8m。端橫隔梁的高度與主梁同高，厚度為上部260mm，下部為240mm。中橫隔梁高度為2050mm，厚度為上部180mm，下部160mm。橫隔梁的布置見（圖3—1） 第四章 主梁的作用效應計算 根據(jù)上述梁跨結構縱、橫截面的布置，可分別求得各主梁控制截面（一般取跨中截面、L/4截面和支點截面）的永久作用效應，并通過可變作用下的梁橋荷載橫向分布系數(shù)和縱向內(nèi)力影響線，求得可變荷載的作用效應，最后再進行主梁作用效應組合。 4.

36、1 永久作用效應計算 4.1.1 永久作用集度 1、預制梁自重 （1）跨中截面段主梁的自重（六分點截面至跨中截面，長13m） ＝0.833752516＝333.5（KN） （2）馬蹄抬高與腹板變寬段梁的自重（長5m） ≈(1.443625+0.83375) 525/2=142.34(KN) （3）支點段梁的自重（1.98m） ＝1.443625251.98＝71.46（KN） （4）中主梁的橫隔梁 中橫隔梁體積： 0.17（1.90.7-0.50.10.5-0.50.0.150.175）＝0.2196（） 端橫

37、隔梁體積： 0.25（2.150.525-0.50.0650.325）＝0.2795（） 故半跨內(nèi)橫梁重力為： ＝（2.50.2196+10.2795）25=20.71(KN) （5）預制梁永久作用集度 ＝（333.5+142.34+71.46+20.71）/20.48＝27.73（KN/m） 2、二期永久作用 （1）中主梁現(xiàn)澆部分橫隔梁： 一片中橫隔梁體積（現(xiàn)澆） 0.170.451.9=0.14535（） 一片端橫隔梁體積（現(xiàn)澆） 0.250.45

38、2.15=0.241875（） 故： =（50.14535+20.241875）25/49.96=0.739（KN/m） （2）鋪裝 8cm混凝土鋪裝 0.081425=28.00（KN/m） 5cm瀝青鋪裝 0.051423=16.10（KN/m） 若將橋面鋪裝均攤給4片（中主梁）+2片（邊主梁） =（28+16.10）/7=6.30（KN/m） （3）欄桿 一側人行欄：1.52KN/m 一側防撞欄：4.99KN/m 若將兩側防撞

39、欄均攤給7片梁 =（1.52+4.99）2/7=1.86(KN/m) （4）中主梁二期永久作用集度 =3.38+0.76+6.30+1.86=12.30（KN/m） 3.1.2 永久作用效應 如圖3—1所示， 設x為計算截面離左支座的距離，并令α=X/L 主梁彎矩和剪力的計算公式： =0.5α(1-α)g （4—1） =0.5（1-2α）Lg （4—2） 永久作用計算表（表4—1） 表4—1 主

40、梁永久作用效應 作用效應 跨中截面 （=0.5） L/4截面 (=0.25) N7錨固點(=0.03704) 支點截面 (=0) 一期 彎矩（KNm） 8322.47 6241.85 1187.38 0.00 剪力（KN） 0.00 339.69 629.06 679.39 二期 彎矩（KNm） 2338.54 1753.90 333.61 0.00 剪力（KN） 0.00 119.93 222.08 239.85 彎矩（KNm） 10661.01 7995.75 1520.99 0.00 剪力（KN） 0.00

41、459.62 851.14 919.24 圖4—1 永久作用計算圖示 4.2 可變作用效應計算 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，結構的沖擊系數(shù)與結構的基頻有關，因此要先計算結構的基頻。簡支梁橋的基頻可采用下列公式估算： (Hz) 其中： （KN/m） 根據(jù)本橋的基頻，可計算出汽車荷載的沖擊系數(shù)為：0.106 按《橋規(guī)》4.3.1條，當車道大于兩車道時，需進行車道折減，三車道應折減22％，但折減不得小于兩車道布截的計算結果。本橋按三車道設計。因此在計算可變作用效應

42、時需進行車道折減。 4.2.2 計算主梁的荷載橫向分布系數(shù) 1、跨中的荷載橫向分布系數(shù) 如前所述，本橋橋跨內(nèi)設五道橫隔梁，具有可靠的橫向聯(lián)系，且承重的長寬比為： ＞2 所以可按修正的剛性橫梁法來繪制橫向影響線和計算橫向分布系數(shù) (1) 計算主梁抗扭慣距可近似按下式計算： = （4—3） 式中：、—— 相應為單個矩形截面的寬度和高度 ——矩形截面抗扭剛度系數(shù) m——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

43、度： = 圖3—2示出了的計算圖示，的計算見表4—2 (2)計算抗扭修正系數(shù) 對于本橋，主梁的間距相同，并將主梁近似看成等截面，則得： （4—4） 式中：G=0.4E ; L=49.00m ； =70.01267293=0.08871051 ；=7.5m ；=5.0m ；=2.5m ；=0.0m ；=-2.5m ；=-5.0m ；-7.5m =0.66283353. 計算得：=0.96 (3) 按修正的剛性橫梁法計算橫向影響線豎標 式中：; 計算所得值見（

44、表4—3） 圖4—2 計算圖示（尺寸單位：cm） 表4—2 計算表 分塊名稱 （cm （cm） / (cm) =（） 翼緣板① 250 17.2 14.5349 1/3 4.24037 腹板② 180.3 20 9.015 0.3100 4.47144 馬蹄③ 55 32.5 1.6923 0.2098 3.96112 12.67293 表4—3 值 梁號 1 0.4514 0.3486 0.2457 0.1429 -0.04 -0.0629 -0

45、.1657 2 0.3486 0.28 0.2114 0.1429 0.0743 0.0057 -0.0629 3 0.1429 0.1429 0.1429 0.1429 0.1429 0.1429 0.1429 (4)計算荷載橫向分布系數(shù) 1號梁的橫向影響線和最不利布載圖式如圖4—3所示 可變作用（汽車公路—I級） 四車道：=（0.4103+0.3362+0.2827+0.2087+0.1552+0.0811+0.0277-0.0464）0.67=0.4876 三車道：==（0.4103+0.3362+0.2827+0.2

46、087+0.1552+0.0811）0.78=0.5749 兩車道：==（0.4103+0.3362+0.2827+0.2087）=0.6190 故取可變作用（汽車）的橫向分布系數(shù)為：=0.6190 可變作用（人群)：=0.4689 2、支點截面的荷載橫向分布系數(shù) 如圖4—4所示，按杠桿原理法繪制荷載橫向分布系數(shù)并進行布載，1號梁可變作用的橫向分布系數(shù)計算如下： 圖4—3 跨中的橫向分布系數(shù)的計算圖示（尺寸單位：cm） 圖4—4 支點的橫向分布系數(shù)計算圖示（尺寸單位：cm） 可變作用（汽車）：=0.50.6=0.3 可變作用（

47、人群）：=1.17 3、橫向分布系數(shù)匯總（見表4—4） 表4—4 1號梁可變作用橫向分布系數(shù) 可變作用類別 公路—I級 0.6190 0.3 人群 0.4689 1.17 3.2.3 車道荷載的取值 根據(jù)《橋規(guī)》4.3.1條，公路—I級的均布荷載標準值和集中荷載標準值為： =10.5KN/m 計算彎矩時 =KN 計算剪力時 =3561.2=427.2KN 3.2.4 計算可變作用效應 在可變作用效應計算中，本橋對于橫向分布系數(shù)的取值作如下考慮：支點處橫向分布系數(shù)，從支點至第一根橫

48、梁段，橫向分布系數(shù)從直線過渡到，其余梁段均取。 1、求跨中截面的最大彎矩和最大剪力 計算跨中截面最大彎矩和最大剪力采用直接加載求可變作用效應，圖4—5示出跨中截面作用效應計算圖示，計算公式為： （4—5） 式中：S——所求截面汽車標準荷載的彎矩和剪力 ——車道均布荷載標準值 ——車道集中荷載標準值 ——影響線上同號區(qū)段的面積 y——影響線上最大坐標值 可變作用（汽車）標準效應 =0.50.619010.512.2549-0.3190810.51.0

49、83+0.619035612.25 =4660.91KNm =0.50.619010.50.524.5+0.50.3190810.50.0556+ 0.6190427.20.5=171.28KN 可變作用（汽車）沖擊效應 =4660.910.191=890.23KN/m =171.280.191=32.71KN 圖4—5 跨中截面計算圖示（尺寸單位：m） 2、求L/4截面的最大彎矩和最大剪力 圖4—6為L/4截面作用效應的計算圖示 圖4—6 L/4截面作用效應計算圖（尺寸單位：m） 可變作用（汽車）標準效應 =0

50、.50.619010.57.312549-0.5（1.625+0.5416）0.3190810.5+0.61903567.3125=2746.8097KN/m =0.50.61910.536.75-0.50.3190810.50.0556+0.6190427.20.75=310.3066KN 可變作用（汽車）沖擊效應 =2746.80970.191=524.6407KN/m =310.30660.191=59.2686KN 3、求支點截面的最大剪力 圖4—7示出支點截面最大剪力計算圖式 圖4—7 支點截面計算圖式（尺

51、寸單位：m） 可變作用（汽車）效應 =0.510.50.6190149-0.510.50.31906 （0.9444+0.0556）+427.20.83330.6190=369.5444KN 可變作用（汽車）沖擊效應 =369.54440.191=70.5830KN 可變作用（人群）效應 =0.53.450.4689149-0.53.450.70118 （0.9444+0.0556）=29.9586KN 可變作用（人群）沖擊效應 =29.95860.191=5.7221KN 3.3 主梁作用效應組合 按《橋規(guī)》4.1.6——4.1.8條規(guī)定，將主梁的

52、作用效應組合匯總。見（表4—5） 表4—5 主梁作用效應組合 序號 荷載類別 跨中截面 四分點截面 支點截面 Mmax Vmax Mmax Vmax Mmax Vmax (KNm) KN (KNm) KN (KNm) KN ⑴ 第一期永久作用 8322.47 0.00 6241.85 339.69 0.00 679.39 ⑵ 第二期永久作用 2338.54 0.00 1753.90 119.93 0.00 239.85 ⑶ 總永久作用⑴+⑵ 10661.01 0.00 7995.75 459.62 0.00 9

53、19.24 ⑷ 可變作用（汽車）公路-I級 4660.91 171.28 2746.81 310.31 0.00 369.54 ⑸ 可變作用（汽車）沖擊 890.23 32.7 524.64 59.27 0.00 70.58 ⑹ 持久狀態(tài)的應力計算的可變作用標準值組合=⑷+⑸ 5551.14 203.98 3271.45 369.58 0.00 440.12 ⑺ 正常使用極限狀態(tài)短期效應組合=⑶+0.7⑷ 13923.65 119.90 9918.52 676.83 0.00 1177.92 ⑻ 正常使用極限狀態(tài)長期效應組合=

54、⑶+0.4⑷ 9442.36 71.59 7080.13 525.87 0.00 966.12 ⑼ 承載能力極限狀態(tài)計算的基本組合=1.2⑶+1.4（⑷+⑸） 15802.98 298.41 11845.43 984.02 0.00 1611.07 第五章 預應力鋼束的估算及布置 5.1 預應力鋼筋截面積估算 按構件正截面抗裂性要求估算預應力鋼筋數(shù)量。 因為本橋對拉應力做了一定得限制并不允許開裂，因此屬于A類部分構件，所以根據(jù)跨中截面抗裂要求，可得跨中截面所需的有效預加力為：

55、 （5—1） 式中的為正常使用極限狀態(tài)按作用（或荷載）短期效應組合計算的彎矩值，由表3—5查的：=KNm 設預應力鋼筋截面重心距截面下緣為=150mm，則預應力鋼筋的合力作用點到截面重心軸的距離為==1317.1mm；鋼筋估算時，截面性質近似取用全截面的性質來計算，由表2—2可得跨中截面全截面面積=968750mm2,全截面對抗裂驗算邊緣的彈性抵抗矩為=662.83353109/1461.3=453.6106mm3；所以有效預加力合力為 ==7.3272479106N 預應力鋼筋的張拉控制應力為=0.75=0.751860=139

56、5MPa，預應力損失按張拉控制應力的20%估算，則可得需要預應力鋼筋的面積為 =6566mm2 采用4束12φ15.24鋼絞線，預應力鋼筋的截面積為=412140=6720mm2。采用夾片式群錨，φ70金屬波紋管成孔。 5.2 預應力鋼筋的布置 5.2.1 跨中截面預應力鋼筋的布置 后張法預應力混凝土受彎構件的預應力管道布置應符合《公路橋規(guī)》中的有關構造要求。參考已有的設計圖紙并按《公路橋規(guī)》中的構造要求，對跨中截面的預應力鋼筋進行初步布置。（如圖5—1） a） b）

57、 c） 圖4—1 端部及跨中預應力鋼筋布置圖（尺寸單位：cm） a）預制梁端部；b）鋼束在端部的錨固位置；c）跨中截面鋼束布置 4.2.2 錨固面鋼束布置 為使施工方便，全部4束預應力鋼筋均錨于梁端（圖5—1a、b）。這樣布置符合均勻分散的原則，不僅能滿足張拉的要求，而且N1、N2在梁端均彎起較高，可以提供較大的預剪力。 4.2.3 其它截面鋼束位置及傾角計算 1、鋼束彎起形狀、彎起角θ及其彎曲半徑 采用直線段中接圓弧曲線段的方式彎曲；為使預應力鋼筋的預加力垂直作用于錨墊板，N1、N2、N3和N4彎起角θ均取為；各鋼束的彎曲半徑為：=80000mm；=60

58、000mm；=40000mm;=20000mm。 2、鋼束各控制點位置的確定 以N3號鋼束為例，其彎起布置如圖5—2所示。 由確定導線點距錨固點的水平距離 =355.8cm 圖5—2 曲線預應力鋼筋計算圖（尺寸單位：cm） 由確定彎起點至導線點的水平距離 =279.71cm 所以彎起點到錨固點的水平距離為 =355.8+279.71=635.51cm 則彎起點至跨中截面的水平距離為 =（4900/2+34.8）-=1849.29cm 根據(jù)圓弧切線的性質，圖中彎止點沿切線方向至導線點的距離與彎起點至導線點的水平距離相等，所以彎

59、止點到導線點的水平距離為 =276.99m 故彎止點至跨中截面的水平距離為 =（1849.29+276.99+279.71）=2405.99cm 同理可以計算N1、N2、N4的控制點位置，將各鋼束的控制參數(shù)匯總于 表5—1中 表5—1 各鋼束彎起控制要素表 鋼束號 升高值c(cm) 彎起角 （） 彎起半徑R （cm） 支點至錨固點的水平距離d(cm) 彎起點距跨中截面水平距離(cm) 彎止點距跨中截面水平距離 (cm) N1 211 8 8000 12.2 401.47 1514.85 N2 130 8

60、 6000 26.4 1131.84 1966.88 N3 50 8 4000 34.8 1849.29 2405.99 N4 30 8 2000 47.0 2143.65 2422.09 3、各截面鋼束位置及其傾角計算 仍以N3號鋼束為例（圖5—2），計算鋼束上任一點離梁底距離及該點處鋼束的傾角，式中為鋼束彎起前重心至梁底的距離，=10cm；為點所在計算截面處鋼束位置的升高值。 計算時，首先應判斷出點所處在的區(qū)段，然后計算及，即 當（-）≤0時，點位于直線段還未彎起，=0，故==10cm；=0 當0﹤（-）≤（）時，點位于圓弧彎曲段，及按下式計算，

61、即 （5—2） （5—3） 當（-）﹥（）時，點位于靠近錨固端的直線段，此時==8，按下式計算，即： =（--） （5—4） 各截面鋼束位置及其傾角計算值詳見表（5—2） 表5—2 各截面鋼束位置（）及其傾角（）計算表 計算截面 鋼束編號 （cm） （）(cm) （-）(cm) () (cm) (cm) 跨中截面 =0 N1 401.47 1113.38 為負值，鋼束

62、尚未彎起 0 0 10 N2 1131.84 835.04 N3 1849.29 556.6 N4 2143.65 278.44 L/4截面 =975cm N1 401.47 1113.38 （-）﹥（） 8 69.1 79.1 N2 1131.84 835.04 0﹤（-）﹤556.5 0.751 0.34 10.34 N3 1849.29 556.6 為負值，鋼束尚未彎起 0 0 10 N4 2143.65 278.44 為負值，鋼束尚未彎起 0 0 10 支點截面 =1950cm

63、 N1 401.47 1113.38 （-）﹥（） 8 206.0 216.0 N2 1131.84 835.04 （-）﹥4176 8 105.1 115.1 N3 1849.29 556.6 （-）﹥2088 8 45.1 55.1 N4 2143.65 278.44 （-）﹥1044 8 22.3 33.3 4、鋼束平彎段的位置及平彎角 N1、N2、N3、N4三束預應力鋼絞線在跨中截面布置在同一水平面上，而在錨固端四束鋼絞線則都在肋板中心線上，為實現(xiàn)鋼束的這種布筋方式，N2、N3、N4在主梁肋板中必須從兩側平彎到肋板中心線上，為了

64、便于施工中布置預應力管道，N2、N3、N4在梁中的平彎采用相同的形式。平彎段有兩段曲線弧，每段曲線弧的彎曲角為=4.569 4.3 非預應力鋼筋截面積估算及布置 按構件承載能力極限狀態(tài)要求估算非預應力鋼筋數(shù)量： 在確定預應力鋼筋數(shù)量后，非預應力鋼筋根據(jù)正截面承載能力極限狀態(tài)的要求來確定。 設預應力鋼筋和非預應力鋼筋的合力點到底邊的距離為=80mm ,則有 =2300-80=2220mm 先假定為第一類T形截面，由公式計算受壓區(qū)高度， 即 求得 =142.6mm﹤（=152.5mm） 則根據(jù)正截面承載力計算需要的非預應力鋼筋截面積為 =2051mm2

65、采用6根直徑為22mm的HRB400鋼筋, 提供的鋼筋截面面積=2281 mm2。在梁底 布置成一排（圖5—3），其間距為80mm， 圖4—3 非預應力鋼筋布置圖（尺寸單位：mm） 鋼筋重心到底邊的距離為=45mm。 第六章 主梁截面幾何特性計算 后張法預應力混凝土梁主梁截面幾何特性應根據(jù)不同的受力階段分別計算。該橋中的T形從施工到運營經(jīng)歷了如下兩個階段。 5.1 主梁預制并張拉預應力鋼筋 主梁混凝土達到設計強度的90%后，進行預應力的張拉，此時管道尚未壓漿，所以其截面特性為計入非預應力鋼筋影響（將非預應力鋼

66、筋換算為混凝土）的凈截面，該截面的截面特性計算中應扣除預應力管道的影響，T梁翼板寬度為220cm。 5.2 灌漿封錨，主梁吊裝就位 預應力鋼筋張拉完成并進行管道壓漿、封錨后，預應力鋼筋能夠參與截面受力。 截面幾何特性的計算可以列表進行，第一階段跨中截面列表于6—1中。可求得其它受力階段控制截面幾何特性如表6—2所示。 表6—1 第一階段跨中截面幾何特性計算表 分塊名稱 分塊面積 （） 重心