預應力混凝土箱型梁橋設計[精制實操]

1、第一章 橋式方案的擬定1.1設計基本資料1.1.1、跨度和橋面寬度(1)標準跨徑：28m(2)橋梁總長：112m(3)計算跨徑：27.36 m(4)主梁全長：27.96 m(5)橋面寬度：20.50m（防撞欄）+3.752m（車行道）+3.5 m（應急車道）1.1.2、技術(shù)標準 (1)設計荷載：公路-級(2)環(huán)境標準：類環(huán)境(3)設計安全等級：二等1.1.3、主要材料(1) 主梁混凝土：C50級混凝土；(2) 橋面板及欄桿混凝土：C30級混凝土；(3) 預應力鋼筋：主梁縱橫向預應力鋼筋用S15.2高強度低松弛鋼絞線，抗拉強度標準值和抗拉、抗壓強度設計值分別為fpk=1860MPa、fpd=12

2、60MPa和fpd=390MPa。1.2 橋型的選擇（1）預應力混凝土箱型梁橋安全性靜定結(jié)構(gòu)，構(gòu)造簡單。主梁高跨比適中，技術(shù)成熟，計算簡單，施工方法簡單，質(zhì)量好，保證工程本身安全。行車較為平順。可保證司機正常行駛，滿足交通運輸安全要求；施工技術(shù)成熟，方法簡單，易掌握，需要的機具少，無需大型設備，可充分降低施工成本，所用材料簡單，價格低，成橋后養(yǎng)護費用少。變形小，動力性能好，主梁性能好，主梁變形撓曲線平緩，行車較為平順。可保證司機正常行駛，滿足交通運輸安全要求，且施工簡單。(2) 連續(xù)梁橋：連續(xù)梁橋立面布置可采用等跨徑，也可采用不等跨徑。并且適用于有支架施工、逐孔架設施工、移動模架施工及頂推法施

3、工。采用變截面適合懸臂法施工，施工階段的主梁內(nèi)力與運營階段的主梁內(nèi)力基本一致。采用變截面結(jié)構(gòu)外形美觀，可節(jié)省材料并增大橋下凈空高度。（3）上承式剛架拱橋拱的承載潛力大，但伸縮縫較多。上承式拱曲線底面將增加橋面高程。行車條件較差。需要大量的吊裝設備，占用施工場地大，需勞動力多。工序較多，建橋時間也 較長。上部結(jié)構(gòu)的自重較大，且存在水平推力，下部結(jié)構(gòu)工程量增加，地質(zhì)條件要求高。因本地段為非通航河流地段，且地質(zhì)條件復雜，經(jīng)綜合比較后最終以適用最廣、材料用量最少、施工方便的預應力混凝土箱型梁橋作為最佳設計方案。1.3截面的選?。?）、板式截面：板式截面建筑高度小、構(gòu)造簡單、施工方便，采用預制裝配施工時

4、，預制構(gòu)件質(zhì)量小，架設方便。（2）、T形截面：T形截面的翼緣板構(gòu)成橋梁的行車道板，又是主梁的受壓翼緣，結(jié)構(gòu)合理，制造簡單，肋內(nèi)配筋可做成鋼筋骨架，主梁之間借助橫隔梁來連接，整體性好。不足之處是形狀不穩(wěn)定，給運輸和安裝帶來不便。（3）、箱形截面：箱形截面是全截面參加工作，截面抗彎、抗扭剛度大；材料在截面上分布合理，使其能夠有效地抵抗正、負彎矩和較大的扭矩；能夠滿足普通鋼筋和預應力鋼筋的配置要求；同時具有良好的橫向抗彎能力。由于箱形截面抗扭剛度大，在車輛荷載作用下各梁受力較均勻，其橫向分布系數(shù)較小。箱形截面不僅適用于較大跨徑的簡支梁橋，還特別適用于較大跨徑的連續(xù)梁橋、懸臂梁橋和T形剛構(gòu)橋。橋跨結(jié)構(gòu)

5、在跨中承受正彎矩，在支座處承受負彎矩，箱形截面的上、下底板完全適應于他們的配筋要求。綜合比較上述三種截面形式方案，本設計截面形式選取可節(jié)省材料，成為薄壁結(jié)構(gòu)，提高了抗扭強度，且能適應各種使用條件的箱型截面1.4箱型梁構(gòu)造形式及相關(guān)參數(shù)設計1、本箱形梁按全預應力混凝土構(gòu)件設計，施工工藝為后張法。2、橋上橫坡為雙向2%（計算時按照簡化的中梁截面特性進行計算）。3、箱形截面尺寸：梁高1.5m，端部設置橫隔梁，高1.3m，寬0.5m，橫向共計5片箱形粱，采用濕接縫進行連接，濕接縫寬0.5m，厚度為0.18m，預制箱形粱頂板寬2m，跨中腹板厚0.2m，頂板厚0.2 m，底板厚均0.23m，端部腹板厚0.

6、25m，頂板厚0.20m，底板厚0.25m，腹板和頂板之間設有承托，底板厚度、腹板厚度在距支座中心線1.60m處開始漸變?yōu)榫嘀ё行木€0.1m處的0.25m和0.25m（即端部的截面尺寸）。4、預應力管道采用金屬波紋管成形，波紋管內(nèi)徑為60mm，外徑為67mm，管道摩擦系數(shù)0.2，管道偏差系數(shù)k=0.0015，錨具變形和鋼束回縮量為6mm（單端）。5、瀝青混凝土重度按23kN/m3計，預應力混凝土結(jié)構(gòu)重度按26kN/m3計，混凝土重度按25kN/m3計，單側(cè)防撞欄線荷載為7.5kN/m。6、根據(jù)以上擬定的各部分尺寸，繪制箱形粱的跨中及端部橫截面圖，見圖2-2。計算跨中截面幾何特性，見表2-1。

7、由此可計算出截面效率指標（希望在0.5以上）。=ks+kxh=式中ks截面上核心距，可按下式計算ks=IAyx=圖橋梁橫斷面及縱剖面結(jié)構(gòu)尺寸圖（單位:cm）分塊名稱分塊面積Ai分塊面積形心至上緣距離yi分塊面積對上緣靜矩Si=Aiyi分塊面積的自身慣性矩IiDi=ys-yi分塊面積對截面形心的慣性矩Ix=Aidi2I=Ii+Ixcm2cmcm3cm4cmcm4cm4大毛截面（含濕接縫）頂板承托腹板底板小毛截面（不含濕接縫）頂板承托腹板底板大毛截面形心至上緣距離ys=SiAiys=小毛截面形心至上緣距離ys=SiAiys=kx截面下核心距，可按下式計算kx=IAys=因此截面效率指標=ks+kx

8、k=表明以上的初擬截面是合理的。圖端部及跨中截面尺寸圖（尺寸單位：cm）1.6主梁作用效應計算主梁的作用效應計算包括永久作用效應和可變作用效應。根據(jù)梁跨結(jié)構(gòu)縱、橫截面的布置，計算可變作用下荷載橫向分布系數(shù)，求出各主梁控制截面（取跨中、四分點、變化點截面及支點截面）的永久作用和最大可變作用效應，再進行主梁作用效應組合（標準組合、短期組合和極限組合）。此處以邊主梁作用效應進行計算，配筋設計及持久狀況、正常使用狀態(tài)應力則偏于安全的按中梁的截面特性考慮。1.6.1永久作用效應計算（按邊主梁計算）1.永久作用集度（1）主梁自重1）跨中截面段主梁自重（底板寬度變化處截面至跨中截面，長）2）底板加厚與腹板變

9、寬段梁的自重近似計算（長）主梁端部截面面積為3）支點段梁的自重（長）4）邊主梁的橫隔梁（只在端部設置橫隔梁）端橫隔梁體積為故半跨內(nèi)橫隔梁重量為5）主梁永久作用集度（2）二期永久作用1）頂板中間濕接縫集度2）邊梁現(xiàn)澆部分橫隔梁一片端橫隔梁（現(xiàn)澆部分）體積：所以3）橋面鋪裝層9cm厚瀝青混凝土鋪裝6cm厚C40混凝土鋪裝將橋面鋪裝均分給五片主梁，則4）防撞欄：單側(cè)防撞欄線荷載為將兩側(cè)防撞欄均分給五片主梁，則5）邊梁二期永久作用集度2.永久作用效應：按圖 進行永久作用效應計算，設a為計算截面離左側(cè)支座的距離，并令c=a/l。主梁彎矩M和剪力V的計算公式分別為永久作用效應計算見表1.6.2可變作用效應計算1.沖擊系數(shù)和車道折減系數(shù)計算：結(jié)構(gòu)的沖擊系數(shù)與結(jié)構(gòu)的基頻f有關(guān)，故應先計算結(jié)構(gòu)的基頻，簡支梁橋的基頻可按下式計算其中由于當車道大于兩車道時，應進行車道折減，三車道折減22%，四車道折減33%，但折減后不得小于用兩車道布載的計算結(jié)果。此處按兩車道、三車道和四車道布載分別進行計算，取最不利情況進行設計。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)mc：由于各主梁均不設跨中橫隔梁，僅設置端橫隔梁，各主梁之間的橫向聯(lián)結(jié)系依靠現(xiàn)澆濕接縫來完成，故可以按剛接梁法來繪制橫向分布影響線和計算橫向分布系數(shù)mc。1）計算主梁的抗彎及抗扭慣性矩I和IT:抗彎慣性矩I在前面