預(yù)應(yīng)力混凝土箱型梁橋設(shè)計(jì)[精制實(shí)操]

1、第一章 橋式方案的擬定1.1設(shè)計(jì)基本資料1.1.1、跨度和橋面寬度(1)標(biāo)準(zhǔn)跨徑：28m(2)橋梁總長：112m(3)計(jì)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(yīng)急車道）1.1.2、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) (1)設(shè)計(jì)荷載：公路-級(jí)(2)環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)：類環(huán)境(3)設(shè)計(jì)安全等級(jí)：二等1.1.3、主要材料(1) 主梁混凝土：C50級(jí)混凝土；(2) 橋面板及欄桿混凝土：C30級(jí)混凝土；(3) 預(yù)應(yīng)力鋼筋：主梁縱橫向預(yù)應(yīng)力鋼筋用S15.2高強(qiáng)度低松弛鋼絞線，抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值和抗拉、抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值分別為fpk=1860MPa、fpd=12

2、60MPa和fpd=390MPa。1.2 橋型的選擇（1）預(yù)應(yīng)力混凝土箱型梁橋安全性靜定結(jié)構(gòu)，構(gòu)造簡(jiǎn)單。主梁高跨比適中，技術(shù)成熟，計(jì)算簡(jiǎn)單，施工方法簡(jiǎn)單，質(zhì)量好，保證工程本身安全。行車較為平順?？杀ＷC司機(jī)正常行駛，滿足交通運(yùn)輸安全要求；施工技術(shù)成熟，方法簡(jiǎn)單，易掌握，需要的機(jī)具少，無需大型設(shè)備，可充分降低施工成本，所用材料簡(jiǎn)單，價(jià)格低，成橋后養(yǎng)護(hù)費(fèi)用少。變形小，動(dòng)力性能好，主梁性能好，主梁變形撓曲線平緩，行車較為平順?？杀ＷC司機(jī)正常行駛，滿足交通運(yùn)輸安全要求，且施工簡(jiǎn)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(shè)施工、移動(dòng)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(yùn)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(shè)備，占用施工場(chǎng)地大，需勞動(dòng)力多。工序較多，建橋時(shí)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(fù)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(yù)應(yīng)力混凝土箱型梁橋作為最佳設(shè)計(jì)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(jiǎn)單、施工方便，采用預(yù)制裝配施工時(shí)

4、，預(yù)制構(gòu)件質(zhì)量小，架設(shè)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(jiǎn)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(yùn)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(fù)彎矩和較大的扭矩；能夠滿足普通鋼筋和預(yù)應(yīng)力鋼筋的配置要求；同時(shí)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(jiǎn)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(fù)彎矩，箱形截面的上、下底板完全適應(yīng)于他們的配筋要求。綜合比較上述三種截面形式方案，本設(shè)計(jì)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(qiáng)度，且能適應(yīng)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(shè)計(jì)1、本箱形梁按全預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件設(shè)計(jì)，施工工藝為后張法。2、橋上橫坡為雙向2%（計(jì)算時(shí)按照簡(jiǎn)化的中梁截面特性進(jìn)行計(jì)算）。3、箱形截面尺寸：梁高1.5m，端部設(shè)置橫隔梁，高1.3m，寬0.5m，橫向共計(jì)5片箱形粱，采用濕接縫進(jìn)行連接，濕接縫寬0.5m，厚度為0.18m，預(yù)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(shè)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(yù)應(yīng)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(jì)，預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)重度按26kN/m3計(jì)，混凝土重度按25kN/m3計(jì)，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(jì)算跨中截面幾何特性，見表2-1。

7、由此可計(jì)算出截面效率指標(biāo)（希望在0.5以上）。=ks+kxh=式中ks截面上核心距，可按下式計(jì)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(duì)上緣靜矩Si=Aiyi分塊面積的自身慣性矩IiDi=ys-yi分塊面積對(duì)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(jì)算kx=IAys=因此截面效率指標(biāo)=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(yīng)計(jì)算主梁的作用效應(yīng)計(jì)算包括永久作用效應(yīng)和可變作用效應(yīng)。根據(jù)梁跨結(jié)構(gòu)縱、橫截面的布置，計(jì)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(diǎn)、變化點(diǎn)截面及支點(diǎn)截面）的永久作用和最大可變作用效應(yīng)，再進(jìn)行主梁作用效應(yīng)組合（標(biāo)準(zhǔn)組合、短期組合和極限組合）。此處以邊主梁作用效應(yīng)進(jìn)行計(jì)算，配筋設(shè)計(jì)及持久狀況、正常使用狀態(tài)應(yīng)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(yīng)計(jì)算（按邊主梁計(jì)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(jì)算（長）主梁端部截面面積為3）支點(diǎn)段梁的自重（長）4）邊主梁的橫隔梁（只在端部設(shè)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：?jiǎn)蝹?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(yīng)：按圖 進(jìn)行永久作用效應(yīng)計(jì)算，設(shè)a為計(jì)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(jì)算公式分別為永久作用效應(yīng)計(jì)算見表1.6.2可變作用效應(yīng)計(jì)算1.沖擊系數(shù)和車道折減系數(shù)計(jì)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(yīng)先計(jì)算結(jié)構(gòu)的基頻，簡(jiǎn)支梁橋的基頻可按下式計(jì)算其中由于當(dāng)車道大于兩車道時(shí)，應(yīng)進(jìn)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(jì)算結(jié)果。此處按兩車道、三車道和四車道布載分別進(jìn)行計(jì)算，取最不利情況進(jìn)行設(shè)計(jì)。2.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)mc：由于各主梁均不設(shè)跨中橫隔梁，僅設(shè)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(jì)算橫向分布系數(shù)mc。1）計(jì)算主梁的抗彎及抗扭慣性矩I和IT:抗彎慣性矩I在前面