展架橋（01號(hào)橋）施工圖設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)計(jì)算書

1、 1 方案擬訂與比選1.1 設(shè)計(jì)資料（1）技術(shù)指標(biāo)：汽車荷載：公路-i級(jí)橋面寬度：26m采用雙幅（12+20.5）m（2）設(shè)計(jì)洪水頻率：百年一遇 ；（3）通航等級(jí)：無(wú) ；（4）地震動(dòng)參數(shù)：地震動(dòng)峰值加速度0.05g，地震動(dòng)反應(yīng)譜特征周期0.35s，相當(dāng)于原地震基本烈度vi度。1.2 設(shè)計(jì)方案鑒于展架橋地質(zhì)地形情況。該處地勢(shì)平緩，故比選方案主要采用簡(jiǎn)支梁橋和連續(xù)梁橋形式。根據(jù)安全、適用、經(jīng)濟(jì)、美觀的設(shè)計(jì)原則，我初步擬定了三個(gè)方案。1.2.1 方案一：（840）m預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支t型梁橋本橋的橫截面采用t型截面（如圖11）。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?yàn)樵摌虻目缍容^

2、大，預(yù)應(yīng)力鋼筋采用特殊的形式（如圖12）布置，這樣不僅有利于抗剪，而且在拼裝完成后，在橋面上進(jìn)行張拉，可防止梁上緣開裂。優(yōu)點(diǎn)：制造簡(jiǎn)單，整體性好，接頭也方便，而且能有效的利用現(xiàn)代高強(qiáng)材料，減少構(gòu)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(diǎn)：預(yù)應(yīng)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(yù)制拼裝法（后張法）施工，即先預(yù)制t型梁，然后用大型機(jī)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(gòu)件混凝土，并在其中預(yù)留孔道，待混凝土達(dá)到要求強(qiáng)度后，將預(yù)應(yīng)力鋼筋穿入預(yù)留的孔道內(nèi)，將千斤頂支承與混凝土構(gòu)件端部，張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋，使構(gòu)件也同時(shí)受到反力壓縮。待張拉

3、到控制拉力后，即用夾片錨具將預(yù)應(yīng)力鋼筋錨固于混凝土構(gòu)件上，使混凝土獲得并保持其預(yù)壓應(yīng)力。最后，在預(yù)留孔道內(nèi)壓注水泥漿。，使預(yù)應(yīng)力鋼筋與混凝土粘結(jié)成為整體。 立面圖（尺寸單位：cm） 圖2 圖1 圖11 （尺寸單位：cm） 圖121.2.2 方案二：（86+148+86）m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱形梁橋本橋采用單箱單室（如圖13）的截面形式及立面圖（如圖14），因?yàn)榭缍群艽螅▽?duì)連續(xù)梁橋），在外載和自重作用下，支點(diǎn)截面將出現(xiàn)較大的負(fù)彎矩，從絕對(duì)值來(lái)看，支點(diǎn)截面的負(fù)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(diǎn)：結(jié)構(gòu)剛度大，變形小，行車平順舒適，

4、伸縮縫少，抗震能力強(qiáng)，線條明快簡(jiǎn)潔，施工工藝相對(duì)簡(jiǎn)單，造價(jià)低，后期養(yǎng)護(hù)成本不高等。缺點(diǎn)：橋墩處箱梁根部建筑高度較大，橋梁美觀欠佳。超靜定結(jié)構(gòu)，對(duì)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(cè)對(duì)稱逐段就地澆筑混凝土，待混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度后，張拉預(yù)應(yīng)力筋，移動(dòng)機(jī)具、模板繼續(xù)施工。 圖14 (尺寸單位：cm) 圖13 (尺寸單位：cm)1.2.3 方案三：（1620）m預(yù)應(yīng)力混凝土空心板橋本橋橫斷面采用17塊中板（如圖15、圖16）和2塊邊板（如圖17、圖18）優(yōu)點(diǎn)： 預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)通過(guò)高強(qiáng)鋼筋對(duì)混凝土預(yù)壓，不僅充分發(fā)揮了高強(qiáng)材料的特性，而且提高了混凝土的抗裂性，

5、促使結(jié)構(gòu)輕型化，因而預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)具有比鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)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(gòu)件外形簡(jiǎn)單，制作方便，方便施工，施工工期短，而且橋型流暢美觀。缺點(diǎn)：行車不順，同時(shí)橋梁的運(yùn)營(yíng)養(yǎng)護(hù)成本在后期較高。施工方法：采用預(yù)置裝配（先張法）的施工方法，先張法預(yù)制構(gòu)件的制作工藝是在澆筑混凝土之前先進(jìn)行預(yù)應(yīng)力筋的張拉，并將其臨時(shí)固定在張拉臺(tái)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(hù)及拆除模板的基本施工工藝，待混凝土達(dá)到規(guī)定強(qiáng)度，逐漸將預(yù)應(yīng)力筋松弛，利用力筋回縮和與混凝土之間的黏結(jié)作用，使構(gòu)件獲得預(yù)應(yīng)力。圖15. 中板跨中截面圖(尺寸單位：cm) 圖16、中

6、板支點(diǎn)截面(尺寸單位：cm)圖17. 邊板跨中截面(尺寸單位：cm) 圖18. 邊板支點(diǎn)截面(尺寸單位：cm)1.3 方案比選表11 方案比選表方案設(shè)計(jì)方案一設(shè)計(jì)方案二設(shè)計(jì)方案三適用性各梁受力相對(duì)獨(dú)立，避免超靜定梁的復(fù)雜問(wèn)題，行車較舒適。箱形截面抗扭剛度大，可以保證其強(qiáng)度和穩(wěn)定性，有效的承擔(dān)正負(fù)彎矩，橋梁的結(jié)構(gòu)剛度大，變形小，行車平穩(wěn)舒適?？招陌褰孛妫瑴p輕了自重，而且能充分利用材料，構(gòu)件外形簡(jiǎn)單，制作方便，方便施工，施工工期短。美觀性構(gòu)造簡(jiǎn)單，線條簡(jiǎn)潔全橋線條簡(jiǎn)潔明快，與周圍環(huán)境協(xié)調(diào)好，因此，橋型美觀全橋線條簡(jiǎn)潔，但橋孔跨度多，因此顯得有些繁縟影響橋型美觀續(xù)上表施工難易等跨徑布置，細(xì)部尺寸相同

7、，可以重復(fù)利用模板預(yù)制，施工較為方便。相對(duì)簡(jiǎn)支梁橋的施工要更復(fù)雜。相對(duì)于簡(jiǎn)支t型梁和連續(xù)箱形梁施工較簡(jiǎn)單。經(jīng)濟(jì)性等截面形式能大量節(jié)約模板，加快建橋進(jìn)度，簡(jiǎn)易經(jīng)濟(jì)，但不能充分利用截面作用，基礎(chǔ)設(shè)計(jì)量大。連續(xù)梁剛度大，變形小，伸縮縫少，能充分利用高強(qiáng)材料的特性，促使結(jié)構(gòu)輕型化，跨越能力強(qiáng)。充分發(fā)揮了高強(qiáng)材料的特性，而且提高了混凝的抗裂性，促使結(jié)構(gòu)輕型化。后期養(yǎng)護(hù)成本較高通過(guò)對(duì)比，從受力合理，安全適用，經(jīng)濟(jì)美觀的角度綜合考慮，方案一:預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支t型梁橋?yàn)樽罴淹扑]方案。此方案，采用預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支t型梁橋，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，節(jié)省材料，經(jīng)濟(jì)合理；采用預(yù)制裝配的施工方法，施工方便，周期短；而且橋型流暢美觀。

8、 2 設(shè)計(jì)資料及構(gòu)造布置2.1 設(shè)計(jì)資料2.1.1 橋梁跨徑及橋?qū)挊?biāo)準(zhǔn)跨徑：40m（墩中心距離）主梁全長(zhǎng)：39.96m計(jì)算跨徑：39.00m橋?qū)挘?6m采用雙幅（12+20.5）m 2.1.2 設(shè)計(jì)荷載公路i級(jí)，結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)=1.0，均布荷載的標(biāo)準(zhǔn)值為10.5kn/m，集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值為316kn. 2.1.3 材料及工藝混凝土：采用c50混凝土，=3.45mpa，抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值=32.4mpa，抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值=22.4mpa，抗拉強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)值=2.65mpa，抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值=1.83mpa。鋼筋：預(yù)應(yīng)力鋼筋采用astma416-97a標(biāo)準(zhǔn)的低松弛鋼絞（17標(biāo)準(zhǔn)型），抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值=1860m

9、pa?？估瓘?qiáng)度設(shè)計(jì)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(yù)埋波紋管和夾片錨具。2.1.4 設(shè)計(jì)依據(jù)（1）jtj01-1997.公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)s.北京:人民交通出版社,1997 簡(jiǎn)稱標(biāo)準(zhǔn)（2）jtg d60-2004.公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范s.北京:人民交通出版社,2004.簡(jiǎn)稱橋規(guī)（3）jtg d62-2004.公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范s.北京:人民交通出版社,2004.簡(jiǎn)稱公預(yù)規(guī)（4）jtg d60

10、-1985.公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范s. 北京:人民交通出版社,1985.（5）邵旭東.橋梁工程（上、下冊(cè)）m.北京:人民交通出版社,2004.2.1.5 基本計(jì)算數(shù)據(jù)見(jiàn)（表2-1） 表2-1 基本數(shù)據(jù)計(jì)算表 名 稱項(xiàng) 目符 號(hào)單 位數(shù) 據(jù)混 凝 土立方強(qiáng)度 fcu,kmpa50 彈性模量ecmpa3.45軸心抗壓標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度f(wàn)ckmpa32.40 軸心抗拉標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度f(wàn)tkmpa2.65 軸心抗壓設(shè)計(jì)強(qiáng)度f(wàn)cdmpa22.40 軸心抗拉設(shè)計(jì)強(qiáng)度f(wàn)tdmpa1.83 短暫狀態(tài)容許壓應(yīng)力0.7fckmpa20.72 容許拉應(yīng)力0.7ftkmpa1.757持久狀態(tài)標(biāo)準(zhǔn)荷載組合:容許壓應(yīng)力0.5fckmp

11、a16.20 容許主壓應(yīng)力0.6fckmpa19.44短期效應(yīng)組合:容許拉應(yīng)力st-0.85pcmpa0 容許主拉應(yīng)力0.6ftkmpa1.59 s15.2 鋼 絞 線標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度f(wàn)pkmpa1860 彈性模量epmpa1.95105抗拉設(shè)計(jì)強(qiáng)度f(wàn)pdmpa1260 最大控制應(yīng)力con0.75fpkmpa1395 持久狀態(tài)應(yīng)力:標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)組合0.65fpkmpa1209 材料重度鋼筋混凝土1kn/325.0 瀝青混凝土2kn/323.0 鋼絞線3kn/378.5 鋼束與混凝土的彈性模量比ep無(wú)綱量5.65 注：考慮混凝土強(qiáng)度達(dá)到90%時(shí)開始張拉預(yù)應(yīng)力鋼束。和分別表示鋼束張拉時(shí)混凝土的抗壓、抗拉標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)

12、度，則=29.6mpa， =2.51mpa。2.2 橫斷面布置 2.2.1 主梁間距與主梁片數(shù) 本橋?yàn)殡p幅橋（兩幅橋?yàn)楠?dú)立的橋，因此只計(jì)算單幅即可），主梁翼板寬度為220cm，單幅的橋?qū)挒?3m，選用4片主梁和2片邊梁（邊主梁翼板寬度為210cm），主梁之間的間距為220cm 2.2.2 主梁跨中截面主要尺寸擬定1/2支點(diǎn)截面 1/2跨中截面 橫斷面圖 半縱剖面圖 a-a 圖2-1 結(jié)構(gòu)尺寸圖（單位cm）1、 主梁高度 預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支梁橋的主梁高度與跨徑之比常在1/14-1/25,當(dāng)建筑高度不受限制時(shí)（本橋不受限制），增大梁高往往是最經(jīng)濟(jì)的方案，因?yàn)樵龃罅焊呖梢匀〉幂^大的抗彎力臂，還可以節(jié)省

13、預(yù)應(yīng)力鋼束用量，同時(shí)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240cm的主梁高度是比較合適的。2、主梁截面細(xì)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(yīng)考慮能否滿足主梁受彎是上翼板受壓的強(qiáng)度要求，本橋預(yù)制t梁的翼板厚度取用10cm，翼板根部加厚到25cm以抵抗翼緣根部較大的彎矩。在預(yù)應(yīng)力混凝土梁中腹板內(nèi)主拉應(yīng)力較小，腹板厚度翼板由布置預(yù)制孔管的構(gòu)造決定，同時(shí)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(yùn)營(yíng)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(shí)根據(jù)公預(yù)規(guī)9.4.9

14、條對(duì)鋼束凈距及預(yù)留管道的構(gòu)造要求，初擬馬蹄寬度為58cm，高度為20cm，馬蹄與腹板交接處作三角過(guò)渡，高度為20cm，以減小局部應(yīng)力。按照以上擬定的外形尺寸，就可繪制出預(yù)制梁的跨中截面圖（如圖1-2）圖1-2 跨中截面尺寸圖（單位cm） 3、計(jì)算截面幾何特征 將主梁跨中截面劃分成五個(gè)規(guī)則圖形的小單元，截面幾何特性計(jì)算見(jiàn)（表2-2） 表2-2 跨中截面幾何特性計(jì)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(duì)上緣凈距=（）自身慣距（）=-（cm）對(duì)截面形心的慣距（）翼板22005.001100018333.3388.871737532917393662三角承托105015.001

15、575013125.0078.8765315006544625腹板4200115.0048300015435000-21.13187520317310203下三角380203.3377265.48444.44-109.4645529674561411馬蹄1160230.0026680038666.67-136.1321496397215350648990843915.467344965注：截面形心至上緣距離：4、支點(diǎn)截面幾何特性計(jì)算表（表2-3） 表2-3 支點(diǎn)截面幾何特性計(jì)算表 分塊名稱分塊面積（）分塊面積形心至上緣距離（）分塊面積對(duì)上緣靜矩（）分塊面積的自身慣矩（）（）分塊面積對(duì)截面形心的

16、慣矩（）（）翼板22005.0011000.018333.3399.402173679221755125三角承托61513.648388.53699.6390.7550648715068570腹板13340125.001667500.05880716667-20.60566096264468129161551686888.591291824注：截面形心至上緣距離: 5、檢驗(yàn)跨中截面效率指標(biāo)（希望在0.5以上）上核心距：下核心距：截面效率指標(biāo)：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(zhǎng)的分布 本橋主梁采用等高形式，橫斷面的t梁寬度沿跨長(zhǎng)不變，梁端部區(qū)段由于錨頭集中力的作用而引

17、起較大的局部應(yīng)力，也為布置錨具的需要，距梁端200cm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(diǎn)附近（第一道橫隔梁處）開始向支點(diǎn)逐漸抬高，在馬蹄抬高的同時(shí)腹板寬度亦開始變化。馬蹄在縱斷面的變化情況見(jiàn)(圖21)。2.4 橫隔梁的設(shè)置 在荷載作用下的主梁彎矩橫向分布，當(dāng)該處有橫隔梁時(shí)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(duì)主梁設(shè)計(jì)起主要控制作用的跨中彎矩，在跨中設(shè)置一道中橫隔梁，當(dāng)跨度較大時(shí)，應(yīng)設(shè)置較多的橫隔梁。本橋在橋跨中點(diǎn)、三分點(diǎn)、六分點(diǎn)和支點(diǎn)處設(shè)置七道橫隔梁，其間距為6.5m。端橫隔梁的高度與主梁同高，厚度為上部26cm，下部為24cm。中橫隔梁高度為210

18、cm，厚度為上部18cm，下部16cm。橫隔梁的布置見(jiàn)（圖21）3 主梁的作用效應(yīng)計(jì)算根據(jù)上述梁跨結(jié)構(gòu)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(diǎn)截面）的永久作用效應(yīng)，并通過(guò)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(yīng)，最后再進(jìn)行主梁作用效應(yīng)組合。3.1 永久作用效應(yīng)計(jì)算 3.1.1 永久作用集度 1、預(yù)制梁自重 （1）跨中截面段主梁的自重（六分點(diǎn)截面至跨中截面，長(zhǎng)13m）0.89902613303.86（kn）（2）馬蹄抬高與腹板變寬段梁的自重（長(zhǎng)5m） (1.6155+0.899) 526/2=117.60(kn)（3）支點(diǎn)段梁的

19、自重（1.98m） 1.6155261.9883.17（kn）（4）中主梁的橫隔梁中橫隔梁體積：0.17（2.10.85-0.50.70.15-0.50.20.19）0.2913（）端橫隔梁體積： 0.25（2.30.66-0.50.510.1093）0.3656（）故半跨內(nèi)橫梁重力為： （2.50.2913+10.3656）26=28.44(kn)（5）預(yù)制梁永久作用集度（303.86+163.44+83.17+28.44）/19.9828.97（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） 0.170.302.1=0.1071（） 一片端橫隔梁體積（現(xiàn)

20、澆） 0.250.302.3=0.1071（） 故： =（50.1071+20.1725）26/39.96=0.57（kn/m） （2）鋪裝 12cm混凝土鋪裝 0.121325=39.00（kn/m） 6cm瀝青鋪裝 0.061321=16.38（kn/m） 若將橋面鋪裝均攤給4片（中主梁）+2片（邊主梁） =（39+16.38）/6=9.23（kn/m） （3）欄桿 一側(cè)防撞欄： （0.940.5-0.5(0.555+0.735) 0.18-0.50.050.555）26=5.19kn/m 若將兩側(cè)防撞欄均攤給6片梁 =5.912/6=1.97(kn/m) （4）中主梁二期永久作用集度 =

21、0.57+9.23+1.97=12.77（kn/m）3.1.2 永久作用效應(yīng) 如圖31所示， 設(shè)x為計(jì)算截面離左支座的距離，并令=x/l 主梁彎矩和剪力的計(jì)算公式：=0.5(1-)g （31）=0.5（1-2）lg （32）永久作用計(jì)算表（表31）表31 主梁永久作用效應(yīng)作用效應(yīng)跨中截面（=0.5）l/4截面(=0.25)支點(diǎn)截面(=0)續(xù)上表一期彎矩（knm）5507.924130.940.00剪力（kn）0.00282.46564.92二期彎矩（knm）2427.901820.920.00剪力（kn）0.00124.51249.02彎矩（knm）7935.825951.860.00剪力（k

22、n）0.00406.87813.94 圖31 永久作用計(jì)算圖示 3.2 可變作用效應(yīng)計(jì)算3.2.1 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(jié)構(gòu)的沖擊系數(shù)與結(jié)構(gòu)的基頻有關(guān)，因此要先計(jì)算結(jié)構(gòu)的基頻。簡(jiǎn)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(jì)算出汽車荷載的沖擊系數(shù)為：0.247 按橋規(guī)4.3.1條，當(dāng)車道大于兩車道時(shí)，需進(jìn)行車道折減，三車道應(yīng)折減22，但折減不得小于兩車道布截的計(jì)算結(jié)果。本橋按三車道設(shè)計(jì)。因此在計(jì)算可變作用效應(yīng)時(shí)需進(jìn)行車道折減。3.2.2 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)如前所述，本橋橋跨內(nèi)設(shè)五道橫隔梁，具有可靠的

23、橫向聯(lián)系，且承重的長(zhǎng)寬比為：2所以可按修正的剛性橫梁法來(lái)繪制橫向影響線和計(jì)算橫向分布系數(shù)(1) 計(jì)算主梁抗扭慣距可近似按下式計(jì)算：= （33）式中：、 相應(yīng)為單個(gè)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(gè)矩形截面的個(gè)數(shù)對(duì)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度： =圖32示出了的計(jì)算圖示，的計(jì)算見(jiàn)表32(2)計(jì)算抗扭修正系數(shù)對(duì)于本橋，主梁的間距相同，并將主梁近似看成等截面，則得： （34）式中：g=0.4e ; l=39.00m ； =60.01098528=0.06591168 ；=5.5m ；=3.3m ；=1.1m ；=-1.1m ；=-3.3m ；

24、=-5.5m ； =0.67344965.計(jì)算得：=1.0 (3) 按修正的剛性橫梁法計(jì)算橫向影響線豎標(biāo)式中：; 計(jì)算所得值見(jiàn)（表33） 圖32 計(jì)算圖示（尺寸單位：cm）表32 計(jì)算表分塊名稱（cm（cm）/(cm)=（）翼緣板22015.2514.431/32.60082腹板194.75209.740.3124.86096馬蹄58301.930.2253.523510.98528表33 值梁號(hào)10.52380.38100.23810.0952-0.0476-0.190520.38100.29520.20950.12380.0381-0.047630.23810.20950.18100.15

25、240.12380.0952(4)計(jì)算荷載橫向分布系數(shù)1號(hào)梁的橫向影響線和最不利布載圖式如圖33所示 可變作用（汽車公路i級(jí)） 三車道：=（0.5238+0.4147+0.3303+0.2134+0.1290+0.0121）0.78=0.6361兩車道：=（0.5238+0.4147+0.3303+0.2134+0.1290+0.0121）=0.7450故取可變作用的橫向分布系數(shù)為：=0.74502、支點(diǎn)截面的荷載橫向分布系數(shù)如圖34所示，按杠桿原理法繪制荷載橫向分布系數(shù)并進(jìn)行布載，1號(hào)梁可變作用的橫向分布系數(shù)計(jì)算如下： 圖33 跨中的橫向分布系數(shù)的計(jì)算圖示（尺寸單位：cm）圖34 支點(diǎn)的橫向

26、分布系數(shù)計(jì)算圖示（尺寸單位：cm）可變作用（汽車）：=0.5（1+0.18）=0.593、橫向分布系數(shù)匯總（見(jiàn)表24）表24 1號(hào)梁可變作用橫向分布系數(shù)可變作用類別公路i級(jí)0.74500.593.2.3 車道荷載的取值 根據(jù)橋規(guī)4.3.1條，公路i級(jí)的均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值和集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值為： =10.5kn/m計(jì)算彎矩時(shí) =kn 計(jì)算剪力時(shí) =3161.2=379.2kn3.2.4 計(jì)算可變作用效應(yīng) 在可變作用效應(yīng)計(jì)算中，本橋?qū)τ跈M向分布系數(shù)的取值作如下考慮：支點(diǎn)處橫向分布系數(shù)，從支點(diǎn)至第一根橫梁段，橫向分布系數(shù)從直線過(guò)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(jì)算跨中截面最大彎矩和最大

27、剪力采用直接加載求可變作用效應(yīng)，圖35示出跨中截面作用效應(yīng)計(jì)算圖示，計(jì)算公式為： （35）式中：s所求截面汽車標(biāo)準(zhǔn)荷載的彎矩和剪力 車道均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值 車道集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值 影響線上同號(hào)區(qū)段的面積 y影響線上最大坐標(biāo)值可變作用（汽車）標(biāo)準(zhǔn)效應(yīng)=0.50.745010.59.7539-0.50.226.510.50.0556+0.74503169.75=3766.34knm=0.50.745010.50.519.5+0.50.226.510.50.0556+0.7450379.20.5=178.97kn可變作用（汽車）沖擊效應(yīng) =3766.340.191=719.37kn/m =178.970.1

28、91=34.18kn 圖35 跨中截面計(jì)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36為l/4截面作用效應(yīng)的計(jì)算圖示 圖36 l/4截面作用效應(yīng)計(jì)算圖（尺寸單位：m）可變作用（汽車）標(biāo)準(zhǔn)效應(yīng)=0.50.745010.57.312539-0.5（1.625+0.5416）0.226.510.5+0.74503167.3125=2820.68kn/m=0.50.745010.50.7529.25-0.50.226.510.50.0556+0.745379.20.75=297.26kn可變作用（汽車）沖擊效應(yīng) =2820.680.191=538.751kn/m =297.260.1

29、91=56.78kn3、求支點(diǎn)截面的最大剪力圖37示出支點(diǎn)截面最大剪力計(jì)算圖式 圖37 支點(diǎn)截面計(jì)算圖式（尺寸單位：m）可變作用（汽車）效應(yīng)=0.510.50.7450139-0.510.50.226.5（0.9444+0.0556）+379.20.83330.7450=380.44kn可變作用（汽車）沖擊效應(yīng) =380.440.191=72.66kn3.3 主梁作用效應(yīng)組合按橋規(guī)4.1.64.1.8條規(guī)定，將主梁的作用效應(yīng)組合匯總。見(jiàn)（表35）表35 主梁作用效應(yīng)組合序號(hào)荷載類別跨中截面四分點(diǎn)截面支點(diǎn)截面mmaxvmaxmmaxvmaxmmaxvmax(knm)kn(knm)kn(knm)k

30、n第一期永久作用5507.920.004130.94282.460.00564.92第二期永久作用2427.900.001820.92124.510.00249.02續(xù)上表總永久作用+7935.820.005951.86406.970.00813.94可變作用（汽車）公路-i級(jí)3766.34178.972820.68297.260.00380.44可變作用（汽車）沖擊719.3734.18538.7556.780.0072.66持久狀態(tài)的應(yīng)力計(jì)算的可變作用標(biāo)準(zhǔn)值組合=+4485.71213.153359.43354.040.00453.10正常使用極限狀態(tài)短期效應(yīng)組合=+0.710572.26

31、125.287926.34615.050.001080.25正常使用極限狀態(tài)長(zhǎng)期效應(yīng)組合=+0.49442.3671.597080.13525.870.00966.12承載能力極限狀態(tài)計(jì)算的基本組合=1.2+1.4（+）15802.98298.4111845.43984.020.001611.074 預(yù)應(yīng)力鋼束的估算及布置4.1 預(yù)應(yīng)力鋼筋截面積估算按構(gòu)件正截面抗裂性要求估算預(yù)應(yīng)力鋼筋數(shù)量。 因?yàn)楸緲驅(qū)瓚?yīng)力做了一定得限制并不允許開裂，因此屬于a類部分構(gòu)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(yù)加力為： （41）式中的為正常使用極限狀態(tài)按作用（或荷載）短期效應(yīng)組合計(jì)算的彎矩值，由表

32、35查的：=10572.26knm設(shè)預(yù)應(yīng)力鋼筋截面重心距截面下緣為=100mm，則預(yù)應(yīng)力鋼筋的合力作用點(diǎn)到截面重心軸的距離為=1361.3mm；鋼筋估算時(shí)，截面性質(zhì)近似取用全截面的性質(zhì)來(lái)計(jì)算，由表22可得跨中截面全截面面積=899000mm2,全截面對(duì)抗裂驗(yàn)算邊緣的彈性抵抗矩為=673.44965109/1461.3=460.856106mm3；所以有效預(yù)加力合力為 =50190970106n預(yù)應(yīng)力鋼筋的張拉控制應(yīng)力為=0.75=0.751860=1395mpa，預(yù)應(yīng)力損失按張拉控制應(yīng)力的20%估算，則可得需要預(yù)應(yīng)力鋼筋的面積為=4651 mm2采用3束1215.24鋼絞線，預(yù)應(yīng)力鋼筋的截面積

33、為=312140=5040mm2。采用夾片式群錨，70金屬波紋管成孔。4.2 預(yù)應(yīng)力鋼筋的布置4.2.1 跨中截面預(yù)應(yīng)力鋼筋的布置 后張法預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件的預(yù)應(yīng)力管道布置應(yīng)符合公路橋規(guī)中的有關(guān)構(gòu)造要求。參考已有的設(shè)計(jì)圖紙并按公路橋規(guī)中的構(gòu)造要求，對(duì)跨中截面的預(yù)應(yīng)力鋼筋進(jìn)行初步布置。（如圖41） a） b） c）圖41 端部及跨中預(yù)應(yīng)力鋼筋布置圖（尺寸單位：cm）a）預(yù)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3束預(yù)應(yīng)力鋼筋均錨于梁端（圖31a、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，

34、可以提供較大的預(yù)剪力。4.2.3 其它截面鋼束位置及傾角計(jì)算1、鋼束彎起形狀、彎起角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(yù)應(yīng)力鋼筋的預(yù)加力垂直作用于錨墊板，n1、n2和n3彎起角均取為；各鋼束的彎曲半徑為：=60000mm；=40000mm；=20000mm。2、鋼束各控制點(diǎn)位置的確定 以n3號(hào)鋼束為例，其彎起布置如圖42所示。由確定導(dǎo)線點(diǎn)距錨固點(diǎn)的水平距離=355.8cm 圖42 曲線預(yù)應(yīng)力鋼筋計(jì)算圖（尺寸單位：cm）由確定彎起點(diǎn)至導(dǎo)線點(diǎn)的水平距離=139.8cm所以彎起點(diǎn)到錨固點(diǎn)的水平距離為=355.8+139.8=495.6cm則彎起點(diǎn)至跨中截面的水平距離為=（3900/

35、2+34.8）-=1489.3cm根據(jù)圓弧切線的性質(zhì)，圖中彎止點(diǎn)沿切線方向至導(dǎo)線點(diǎn)的距離與彎起點(diǎn)至導(dǎo)線點(diǎn)的水平距離相等，所以彎止點(diǎn)到導(dǎo)線點(diǎn)的水平距離為=138.4cm故彎止點(diǎn)至跨中截面的水平距離為 =（1489.3+138.4+139.9）=1767.5cm同理可以計(jì)算n1、n2的控制點(diǎn)位置，將各鋼束的控制參數(shù)匯總于表41中表41 各鋼束彎起控制要素表鋼束號(hào)升高值c(cm)彎起角（）彎起半徑r（cm）支點(diǎn)至錨固點(diǎn)的水平距離d(cm)彎起點(diǎn)距跨中截面水平距離(cm)彎止點(diǎn)距跨中截面水平距離(cm)續(xù)上表n12118600012.264.1898.9n21108400026.4922.61479.

36、0n3508200034.81489.31767.53、各截面鋼束位置及其傾角計(jì)算仍以n3號(hào)鋼束為例（圖42），計(jì)算鋼束上任一點(diǎn)離梁底距離及該點(diǎn)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(diǎn)所在計(jì)算截面處鋼束位置的升高值。計(jì)算時(shí)，首先應(yīng)判斷出點(diǎn)所處在的區(qū)段，然后計(jì)算及，即當(dāng)（-）0時(shí)，點(diǎn)位于直線段還未彎起，=0，故=10cm；=0當(dāng)0（-）（）時(shí)，點(diǎn)位于圓弧彎曲段，及按下式計(jì)算，即 （42） （43）當(dāng)（-）（）時(shí)，點(diǎn)位于靠近錨固端的直線段，此時(shí)=8，按下式計(jì)算，即：=（-） （44）各截面鋼束位置及其傾角計(jì)算值詳見(jiàn)表（42）表42 各截面鋼束位置（）及其傾角（）計(jì)算表計(jì)算截

37、面鋼束編號(hào)（cm）（）(cm)（-）(cm)()(cm)(cm)跨中截面=0n164.1834.7為負(fù)值，鋼束尚未彎起0010n2922.6556.5n31489.3278.2l/4截面=975cmn164.1834.7（-）（）869.179.1n2922.6556.50（-）556.50.7510.3410.34n31489.3278.2為負(fù)值，鋼束尚未彎起0010續(xù)上表支點(diǎn)截面=1950cmn164.1834.7（-）（）8206.0216.0n2922.6556.5（-）41768105.1115.1n31489.3278.2（-）2088845.155.14、鋼束平彎段的位置及平彎角

38、n1、n2、n3三束預(yù)應(yīng)力鋼絞線在跨中截面布置在同一水平面上，而在錨固端三束鋼絞線則都在肋板中心線上，為實(shí)現(xiàn)鋼束的這種布筋方式，n2、n3在主梁肋板中必須從兩側(cè)平彎到肋板中心線上，為了便于施工中布置預(yù)應(yīng)力管道，n2、n3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=4.5694.3 非預(yù)應(yīng)力鋼筋截面積估算及布置按構(gòu)件承載能力極限狀態(tài)要求估算非預(yù)應(yīng)力鋼筋數(shù)量：在確定預(yù)應(yīng)力鋼筋數(shù)量后，非預(yù)應(yīng)力鋼筋根據(jù)正截面承載能力極限狀態(tài)的要求來(lái)確定。設(shè)預(yù)應(yīng)力鋼筋和非預(yù)應(yīng)力鋼筋的合力點(diǎn)到底邊的距離為=80mm ,則有=2400-80=2320mm先假定為第一類t形截面，由公式計(jì)算受壓區(qū)高度

39、，即 求得 =142.6mm（=152.5mm）則根據(jù)正截面承載力計(jì)算需要的非預(yù)應(yīng)力鋼筋截面積為=2051mm2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43），其間距為80mm， 圖43 非預(yù)應(yīng)力鋼筋布置圖（尺寸單位：mm）鋼筋重心到底邊的距離為=45mm。5 主梁截面幾何特性計(jì)算 后張法預(yù)應(yīng)力混凝土梁主梁截面幾何特性應(yīng)根據(jù)不同的受力階段分別計(jì)算。該橋中的t形從施工到運(yùn)營(yíng)經(jīng)歷了如下兩個(gè)階段。5.1 主梁預(yù)制并張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋 主梁混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的90%后，進(jìn)行預(yù)應(yīng)力的張拉，此時(shí)管道尚未壓漿，所以其截面特性為計(jì)入非預(yù)應(yīng)力鋼筋影響（將非

40、預(yù)應(yīng)力鋼筋換算為混凝土）的凈截面，該截面的截面特性計(jì)算中應(yīng)扣除預(yù)應(yīng)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(yù)應(yīng)力鋼筋張拉完成并進(jìn)行管道壓漿、封錨后，預(yù)應(yīng)力鋼筋能夠參與截面受力。 截面幾何特性的計(jì)算可以列表進(jìn)行，第一階段跨中截面列表于51中?？汕蟮闷渌芰﹄A段控制截面幾何特性如表52所示。表51 第一階段跨中截面幾何特性計(jì)算表分塊名稱分塊面積（）重心至梁頂距離（）對(duì)梁頂邊面積矩（）自身慣性矩（）（）（）（）截面慣性矩混凝土全截面899000938.7843.891106673.4501091.30.0015109非預(yù)應(yīng)力鋼筋換算面積=11900235528.06

41、251060-141523.826109預(yù)留管道面積=-115452300-26.5541060-1360-21.354109凈截面面積=899355=940.0=845.362106673.45051092.4735109675.924109注：=5.797表52 各控制截面不同階段的幾何特性匯總表受力階段計(jì)算截面階段1：孔道壓漿前跨中截面899355940.014601360675.9241097.1911084.6301084.970108l/4截面899355943.51456.51082.5683.6511097.2461084.6941086.315108支點(diǎn)截面161585510

42、53.51346.59.5933.2201098.8581086.93110898.233108階段2：管道結(jié)硬后跨中截面922445747.214261326699.7511097.1841084.9071085.277108l/4截面922445744.81428.21054.2710.9791097.3161084.9781086.744108支點(diǎn)截面1746045778.11346.39.3933.2241098.8571086.932108100.3471086 持久狀況截面承載能力極限狀態(tài)計(jì)算6.1 正截面承載力計(jì)算一般取彎矩最大的跨中截面進(jìn)行正截面承載力計(jì)算6.1.1 求受壓區(qū)高

43、度先按第一類t形截面梁，略去構(gòu)造鋼筋影響，由式計(jì)算混凝土受壓區(qū)高度，即=144.1mm=152.5mm受壓區(qū)全部位于翼緣板內(nèi)，說(shuō)明確實(shí)是第一類t形截面梁。6.1.2 正截面承載力計(jì)算跨中截面的預(yù)應(yīng)力鋼筋和非預(yù)應(yīng)力鋼筋的布置見(jiàn)圖41和圖43，預(yù)應(yīng)力鋼筋和非預(yù)應(yīng)力鋼筋的合力作用點(diǎn)到截面底邊距離（）為=94.2mm所以 =2400-94.2=2305.8mm從表35中可知，梁跨中截面彎矩組合設(shè)計(jì)值=15802.98kn.m。計(jì)算圖示如下圖，截面抗彎承載力由式有 =22.42200144.1（2305.8-144.1/2）=15862.41106n.mm=15862.41kn.m（=15802.98k

44、n.m）所以跨中截面正截面承載力滿足要求。6.2 斜截面承載力驗(yàn)算6.2.1 斜截面抗剪承載力計(jì)算預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支梁應(yīng)對(duì)按規(guī)定需要驗(yàn)算的各個(gè)截面進(jìn)行斜截面抗剪承載力驗(yàn)算。 首先，根據(jù)公式進(jìn)行截面抗剪強(qiáng)度上、下限復(fù)核，即 （61） 式中的為驗(yàn)算截面處剪力組合設(shè)計(jì)值，這時(shí)=984.02kn；為混凝土強(qiáng)度等級(jí)，這時(shí)=50mpa；b=200mm（腹板厚度）；為相應(yīng)于剪力組合設(shè)計(jì)值處的截面有效高度，即自縱向受拉鋼筋合力點(diǎn)（包括預(yù)應(yīng)力鋼筋和非預(yù)應(yīng)力鋼筋）至混凝土受壓邊緣的距離，這里縱向受拉鋼筋合力點(diǎn)距截面下緣的距離為=339.14mm所以=2400-339.14=2060.86mm；為預(yù)應(yīng)力提高系數(shù)，=1

45、.25；代入上式得=1.0984.02=984.02kn=0.50101.251.832002060.86=471.42kn=0.51102002060.86=1486.39kn計(jì)算表明，截面尺寸滿足要求，但需配置抗剪鋼筋。 斜截面抗剪承載力按式計(jì)算。式中 （62） （63）其中 異號(hào)彎矩影響系數(shù)，=1.0 預(yù)應(yīng)力提高系數(shù)，=1.25 受壓翼緣的影響系數(shù)，=1.1。 =1.776箍筋選用雙肢直徑為10mm的hrb335鋼筋，=280mpa,間距=200mm，則=278.5=157.0mm2,故=0.00393 采用全部3束預(yù)應(yīng)力鋼筋的平均值，即=0.0763（表32）。所以 =1245.577kn=363.40kn=1245.57+363.40=1608.97（=984.02kn）該截面處斜截面搞剪滿足要求。非預(yù)應(yīng)力構(gòu)造鋼筋作為承載力儲(chǔ)備，未予考慮。6.2.2 斜截面抗彎承載力由于鋼束均錨固于梁端，鋼束數(shù)量沿跨長(zhǎng)方向沒(méi)有變化，且彎起角緩和，其斜截面抗彎強(qiáng)度一般不控制設(shè)計(jì)，故不另行驗(yàn)算。7 鋼束預(yù)應(yīng)力損失估算7.1 預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉（錨下）控制應(yīng)力按公路橋規(guī)規(guī)定采用=0.751860=1395mpa7.2 鋼束應(yīng)力損失7.2.1 預(yù)應(yīng)力鋼筋與管道間摩擦引起的預(yù)應(yīng)力損失（） 由公式 （71）對(duì)于跨中截面：；為錨固點(diǎn)到