跨衡昆國道主干線莊田村段預(yù)應(yīng)力混凝土T型梁橋設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、 河北聯(lián)合大學(xué)輕工學(xué)院college of light industry, hebei united university畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書設(shè)計(jì)（論文）題目：跨衡昆國道主干線莊田村段 預(yù)應(yīng)力混凝土t型梁橋設(shè)計(jì)學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào): 2007 專業(yè)班級(jí): 07土木 學(xué) 部： 工程教育 指導(dǎo)教師： 2011年06月10日47摘 要 本次設(shè)計(jì)的題目是:跨衡昆國道主干線莊田村段預(yù)應(yīng)力混凝土t型梁橋設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)采用預(yù)應(yīng)力混凝土t型梁橋，跨徑布置為（423）m，主梁為變截面t型梁?？缰辛焊邽?.33m，支點(diǎn)梁高為1.33m。橋墩為重力式橋墩、橋臺(tái)。本文主要闡述了該橋的設(shè)計(jì)和計(jì)算過程。首先進(jìn)行橋型方案比選，對(duì)主橋進(jìn)

2、行總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，然后對(duì)上部結(jié)構(gòu)進(jìn)行內(nèi)力、配筋計(jì)算，再進(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。具體包括以下幾個(gè)部分：1. 橋型方案比選；2. 橋型布置，結(jié)構(gòu)各部分尺寸擬定；3. 選取計(jì)算結(jié)構(gòu)簡圖；4. 恒載內(nèi)力計(jì)算；5. 活載內(nèi)力計(jì)算；6. 荷載組合；7. 配筋計(jì)算；8. 預(yù)應(yīng)力損失計(jì)算；9. 截面強(qiáng)度驗(yàn)算；10. 截面應(yīng)力及變形驗(yàn)算；11. 下部結(jié)構(gòu)驗(yàn)算。關(guān) 鍵 詞：預(yù)應(yīng)力混凝土 t型簡支梁橋 重力式橋墩 重力式橋臺(tái)abstractthis design is of the same section about the cross-scale-kunming national trun

3、k manor village section of prestressed concrete t-beam bridge design.the bridge belongs to the prestressed concreted structuer which is a simple supported beam bridge.the span arrangement is（423）m.the superstructure is variable t shaped supported beam bridge.the height of the girder on the support i

4、s1.33m,and the height of the middle is 1.33m too.the pier is gravity pier. the abutment is gravity abutment.this essay focuses on the design and calculation process of the bridge.firstly,compare and choose a best scheme from several bridge types;and make an overall structure design of the main span.

5、secondly perform the calculation of the internal force and reinforcing bar on the superstructure.thirdly,check the intensity,stress and deflection.finally,check the substructure.the main points of the design are as the follows：1.the comparison of several bridge types;2.the arrangement of the bridge

6、types;3.the units partition of the structute;4.the calculation of the internal force of dead load;5.the calculation of the internal force of movable load;6.the combination of every kind of load;7.the arrangement of prestressed reinforcing bar;8.the calculation of the prestressed loss;9.the check of

7、the section intensity;10.the check of the section stress and deflection;11.the check the substructure.keywords: prestressed conctete t shaped supported beam bridge gravity pier gravity abutment目 錄一、工程概況及方案比選 21.1概述21.2工程概況 21.3方案比選 6二、主梁設(shè)計(jì) 82.1 設(shè)計(jì)概況及構(gòu)造布置82.2橫截面布置92.3梁毛截面幾何特性計(jì)算 112.4橋面板內(nèi)力計(jì)算 132.5主梁內(nèi)力

8、計(jì)算 142.6預(yù)應(yīng)力鋼束的估算及其布置 302.7主梁截面幾何特性計(jì)算 392.8鋼束布置位置（束界）的校核 432.9鋼束預(yù)應(yīng)力損失估算 452.10預(yù)加應(yīng)力階段的正截面應(yīng)力驗(yàn)算 512.11使用階段的正應(yīng)力驗(yàn)算 512.12使用階段的主應(yīng)力驗(yàn)算 522.13截面強(qiáng)度計(jì)算 602.14錨固區(qū)局部承壓驗(yàn)算 622.15主梁變形（撓度）計(jì)算 65三、行車道板計(jì)算 673.1設(shè)計(jì)資料673.2恒載及其內(nèi)力673.3汽車產(chǎn)生的內(nèi)力673.4掛車產(chǎn)生的內(nèi)力683.5荷載組合69參考文獻(xiàn)71謝辭72緒 論隨著我國社會(huì)的發(fā)展與進(jìn)步和人民的生活水平的日益提高，交通的便利程度和安全性得到了人們的廣泛關(guān)注，橋

9、梁又是現(xiàn)代交通中不可缺少的組成部分，于此同時(shí)，橋梁建設(shè)得到了迅猛發(fā)展，我國橋梁工程無論在建設(shè)規(guī)模上，還是在科技水平上，均已躋身世界先進(jìn)行列。在已通車的公路路線中仍有大量渡口、公路等需要改建為橋梁，并且隨著社會(huì)主義工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防和科學(xué)技術(shù)現(xiàn)代化的逐步實(shí)現(xiàn)，還迫切需要修建許多公路、鐵路和橋梁，在此我們廣大橋梁工程技術(shù)人員將不斷面臨著設(shè)計(jì)和建造各類橋梁的光榮而艱巨的任務(wù)。預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁橋是我國公路上使用廣泛且歷史悠久的一種橋梁結(jié)構(gòu)型式，它外形宏偉壯觀，且經(jīng)久耐用。近些年來，拱式橋、斜拉橋、吊橋等橋型修建不少，但我國相當(dāng)長的時(shí)間內(nèi)尚不能提供大量鋼材來修建公路橋梁，而預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土簡支t梁橋無需

10、高強(qiáng)鋼材，跨越能力較大，造價(jià)較低等特點(diǎn)，符合我國當(dāng)前的實(shí)際情況。1. 工程概況及方案比選1.1 概述本次設(shè)計(jì)為云南省平遠(yuǎn)街至鎖龍寺高速公路是國道主干線gz75（衡陽至南寧至昆明公路）位于云南省境內(nèi)羅村口至昆明公路的重要段落。它途徑紅河、文山兩個(gè)地州的彌勒、開遠(yuǎn)、硯山等市縣，東連廣西省，南接國家級(jí)邊境口岸那發(fā)、河口、船頭等，西接國道主干線gz40及國道326線、國道323線，服務(wù)于云南中、云南東、云南南、云南東南等廣闊地域，是云南省出海通邊的主要通道，對(duì)云南乃至大西南的經(jīng)濟(jì)發(fā)展起著十分重要的作用。路線地處云南東南部，位于東經(jīng)1024305至1032023，北緯245015至250228之間。本設(shè)

11、計(jì)路段為平遠(yuǎn)街至鎖龍寺高速公路11合同段莊田段，屬于改地方路1。此橋梁主要作用是連接攀枝花村和莊田村。1.2 工程概況1.2.1 地形地貌云南平遠(yuǎn)街至鎖龍寺高速公路路線起點(diǎn)位于文山壯族苗族自治州硯山縣平遠(yuǎn)鎮(zhèn)，止點(diǎn)位于紅河州彌勒縣朋普鎮(zhèn)。行政區(qū)劃包括文由州、紅河州。此路線所經(jīng)區(qū)域位于云貴高原南緣，屬云南東南高原及云南中湖盆高原，根據(jù)地貌成因可分為三個(gè)小的地貌單元。本工程位于第三地貌單元內(nèi)，即：k124+100至k128+200段內(nèi)，該地段以地表水、地下水強(qiáng)烈溶蝕作用、大陸停滯水堆積和地表河流侵蝕堆積作用為主，呈現(xiàn)出溶蝕斷餡盆地的地形地貌特征。1.2.2 水系云南平遠(yuǎn)街至鎖龍寺高速公路路線所經(jīng)區(qū)域

12、屬南盤江水系、地表水主要有綠水塘河、南盤江、甸西河。綠水塘河、甸西河均系盤江支流。根據(jù)南盤江流域洪水調(diào)查資料匯編江邊站資料、江邊街水文站1954至1969年實(shí)測(cè)流量資料及朋普七孔橋站實(shí)測(cè)流量資料，南盤江最大洪峰流量5410米3/秒（1910年），最枯流量21.1米3/秒（1963年），另外根據(jù)水文資料計(jì)算，南盤江橋位于1/100的洪水水位標(biāo)高為1012米，1/300的洪水水位標(biāo)高為1014米。甸西河最大洪峰流量640米3/秒（1915年），最枯流量0.30米3/秒（1958年）。1.2.3 氣候云南平遠(yuǎn)街至鎖龍寺高速公路路線所經(jīng)地域位于東經(jīng)10243至10320，北緯2450至2502之間，主

13、要屬于亞熱帶高原季風(fēng)氣候。氣候干旱季節(jié)分明，夏季多雨濕熱，冬春少雨干燥。氣候隨海拔高度變化明顯，具垂直分帶特征。鷹嘴巖段（k94+000）至止點(diǎn)段（莊田段），位于海拔1000至1300米的河谷及盆地地段，年平均氣溫19.2c，最高氣溫38.2c，最低氣溫-2.5c，平均年降水量795毫米，平均年蒸發(fā)量1334.1毫米左右。路線所經(jīng)區(qū)域內(nèi)降雨量多集中在6至9月，占全年降雨量的66至83，蒸發(fā)量最大在3至5月，氣溫最高是5至7月，氣溫最低是12月至次年2月?？偟膩碚f，路線所經(jīng)區(qū)域的氣候特點(diǎn)是：降雨豐沛，熱量充足，寒、旱、風(fēng)等災(zāi)害天氣少，光、熱、水分配合理。1.2.4 地震云南平遠(yuǎn)街至鎖龍寺高速公路

14、路線所經(jīng)區(qū)域地震活動(dòng)頻繁，是影響區(qū)域穩(wěn)定性的主要因素。據(jù)歷史地震記錄，區(qū)內(nèi)破壞性地震有9次。1919年12月21日，開遠(yuǎn)發(fā)生5.5級(jí)地震，地震烈度7度；1929年3月22日，區(qū)內(nèi)西北角東經(jīng)10300，北緯2400發(fā)生6.3級(jí)地震，地震烈度8度；1950年9月13日，個(gè)舊發(fā)生5.8級(jí)地震，地震烈度8度；1953年5月14日，小龍?zhí)栋l(fā)生5級(jí)地震，地震烈度7度；1970年1月5日通海地震，波及本區(qū)段，造成部分房屋開裂或破壞。云南平遠(yuǎn)街至鎖龍寺高速公路路線所經(jīng)區(qū)域內(nèi)地震多發(fā)生在西部，而東部較少。東部區(qū)域內(nèi)地震烈度一般在5至6度，基本屬相對(duì)穩(wěn)定地區(qū)。西部地區(qū)地震活動(dòng)頻繁，有震次增多，震級(jí)減少趨勢(shì)，歷次地

15、震烈度達(dá)6至8度。據(jù)云南省地震局地震隊(duì)資料，現(xiàn)今地殼垂直變形明顯，相對(duì)變化達(dá)50毫米，說明地殼仍在活動(dòng)，屬于不穩(wěn)定地區(qū)，有可能發(fā)生破壞性地震。云南平遠(yuǎn)街至鎖龍寺高速公路路線所經(jīng)區(qū)域內(nèi)西部地震活動(dòng)頻繁，其震中多位于南北向斷裂帶及開遠(yuǎn)山字型構(gòu)造的鉸接復(fù)合部位，且多伴有溫泉出露。根據(jù)中國地震烈度區(qū)劃圖和云南省各縣區(qū)地震烈度分區(qū)，本公路莊田段基本地震烈度為：度基本地震烈度區(qū)。根據(jù)建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范（gb500112001）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)。1.2.5 工程地質(zhì)及水文地質(zhì)評(píng)價(jià)（1）地質(zhì)構(gòu)造云南平遠(yuǎn)街至鎖龍寺高速公路路線所經(jīng)區(qū)域經(jīng)

16、歷了多次構(gòu)造變動(dòng)，多種構(gòu)造相互疊加，構(gòu)造行跡比較復(fù)雜，影響本區(qū)域的構(gòu)造體系主要有：開遠(yuǎn)山字型構(gòu)造體系、南北向構(gòu)造體系、北西向構(gòu)造體系。云南平遠(yuǎn)街至鎖龍寺高速公路路線k123+000至止點(diǎn)k128+200一帶為南北向構(gòu)造影響區(qū)域。路線所經(jīng)區(qū)域有南北向構(gòu)造主干大斷裂朋普至開遠(yuǎn)至個(gè)舊斷裂于k124+400附近穿越該區(qū)域，為第四系地層所覆蓋。朋普溶蝕斷餡盆地即為該斷裂所控制形成。（2）地層巖性云南平遠(yuǎn)街至鎖龍寺高速公路路線所經(jīng)區(qū)域k124+100至k128+200一帶分布河湖相黃色、灰白色粘土（其中灰白色粘土具膨脹性），灰黑色泥炭土，記憶砂、礫石土。（3）巖土物理力學(xué)指標(biāo)：巖石物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)表表

17、1.1巖石名稱密度（g/cm3）吸水率孔隙率平均軟化系數(shù)抗壓強(qiáng)度（mpa）動(dòng)彈性模量ed（mpa）動(dòng)泊松比（）濕干天然狀態(tài)浸水飽和灰?guī)r白云灰?guī)r2.59至2.762.51至2.740.9至3.52.3至8.80.86至0.8732.4至50.620.3至101.8砂巖2.65至2.732.62至2.700.7至2.11.8至4.70.82至0.9352.6至107.639.2至109.357134.7至66981.10.28至0.30粉砂巖2.732.62至2.662.8至4.18.6至11.00.726.9至9.12.8至13.136409.60.28頁巖2.63至2.822.63至2.742

18、.1至4.95.6至12.40.697.9至11.42.7至11.821667.60.32土體物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)表表1.2天然密度。g/cm3土粒比重gs飽和度sr%天然孔隙比e。含水量%塑限p液限l%塑性指數(shù)ip液性指數(shù)il內(nèi)聚力ckpa內(nèi)摩擦角。壓縮系數(shù)a1-2mpa壓縮模量es1-2mpa自由膨脹率fs%1.64至2.022.74至2.8685至1000.70至1.6524至5828至5251至11823至510至0.4939.6至134.41.9至25.40.09至0.1415.82至21.8020至881.64至1.912.66至2.8588至1000.938至1.6533.6至5

19、836至5472至12834至860至0.4967.6至134.41.9至15.00.1至0.1514.86至19.0440至881.77至2.062.72至2.7970至990.63至1.417至3616至2524至418至170至0.7654至6221.7至22.60.073至0.08312至13.71.34至1.872.78至2.8685至1001.01至1.3135至8724至6242至10118至390至0.647至4916.6至25.10.048至0.2005至211.2.6 水文地質(zhì)條件路線所經(jīng)區(qū)域地下水類型主要有松散巖類孔隙水、基巖裂隙水、巖溶水三大類。k124+100至k12

20、8+200路段所在區(qū)域?yàn)榕笃杖芪g斷餡盆地，地表有甸西河流經(jīng)區(qū)內(nèi)，地下水埋深較淺，平均埋身1.27米，地下水類型為hco3ca型水，局部為hco3ca.mg(na)型水。1.2.7 不良地質(zhì)地段云南平遠(yuǎn)街至鎖龍寺高速公路路線所經(jīng)過區(qū)域不良地質(zhì)地段分布廣泛，種類繁多，主要不良地質(zhì)地段類型有膨脹土、崩塌、泥石流、滑坡、溶巖漏斗、軟弱土地基等。膨脹土主要分布于平遠(yuǎn)街構(gòu)造溶蝕盆地、朋普溶蝕斷餡盆地等段。崩塌主要分布于飛魚澤至底打段。泥石流主要分布于飛魚澤至底打段?；轮饕植加陲w魚澤至底打段。溶巖漏斗主要分布于平遠(yuǎn)街至老玉坡段。軟弱土地基段落主要分布玉朋普溶蝕斷餡盆地內(nèi)。1.2.8 工程地質(zhì)條件及水文地

21、質(zhì)條件綜合評(píng)價(jià)云南平遠(yuǎn)街至鎖龍寺高速公路路線穿越區(qū)為朋普溶蝕斷餡盆地，以地表水、地下水強(qiáng)烈溶蝕作用、大陸停滯水堆積作用和地表河流侵蝕堆積作用為主。該段地層以粘土、亞粘土、泥炭土、砂、礫石土為主。地下水埋深較淺、平均埋深1.27米，地基承載力值較低。主要不良地質(zhì)現(xiàn)象有軟土和膨脹土，軟土段落有k124+250至k124+400、k124+700至k125+300、k125+700至k126+550、k128+150至k128+940四段。前三段為甸西河河床所流經(jīng)處，因河流位置變更，地形低洼，地下水、地表水匯集長期浸泡而成。地表粘土呈軟塑狀，局部段落存在泥炭土，但成硬塑狀，價(jià)值埋藏較深，對(duì)路基影響較

22、小，因此這三段可抽取地表水，采用換填碎石、拋石擠淤等淺層方法處治。k128+150至k128+940一段為沼澤相軟土，需做深層處治。膨脹土段落有k126+600至k128+200一段，巖性為褐紅、褐黃夾灰白色粘土，路線k127+250至k128+050一段為挖方地段，所取費(fèi)方不可用做路堤填料。k124+000至k128+200一段路堤填料可用k124+000處深挖方及附近料場(chǎng)、攀枝花村后山石料場(chǎng)碎石土填筑。1.3 方案比選1.3.1 比選方案的主要標(biāo)準(zhǔn)：從橋梁受力體系可以將橋梁分為梁式橋、拱式橋、懸索橋、斜拉橋和剛架橋，從安全、適用、經(jīng)濟(jì)和美觀四個(gè)方面分析。其中以安全與經(jīng)濟(jì)為重。同時(shí)，橋型的選

23、擇應(yīng)充分考慮施工及養(yǎng)護(hù)維修的便利程序。過去對(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，比如南京長江大橋，其橋下凈空過小，導(dǎo)致高噸位級(jí)輪船無法通行，影響長江上游城市的發(fā)展。至于橋梁美觀，要視經(jīng)濟(jì)與環(huán)境條件而定。1.3.2 方案編制（1）懸臂橋圖1.1（2）t型鋼構(gòu)橋圖1.2（3）預(yù)應(yīng)力混凝土簡支t形梁橋圖1.3（4）斜拉橋圖1.41.3.3 方案比選方案比選表表1.3懸臂橋t形剛構(gòu)橋預(yù)應(yīng)力混凝土簡支t形梁橋斜拉橋適用性1橋墩上為單排支座，可以減小橋墩尺寸2主梁高度可較小，降低結(jié)構(gòu)自重，恒載內(nèi)力減小超靜定結(jié)構(gòu)容易受溫度、混凝土收縮徐變作用、基礎(chǔ)不均勻沉降等影響，容易造

24、成行車不順1施工方便。2適合中小跨徑。3結(jié)構(gòu)尺寸標(biāo)準(zhǔn)化?？缭侥芰Υ蟀踩?在懸臂端與掛梁銜接處的撓曲線折點(diǎn)不利行車。2梁翼緣受拉，容易出現(xiàn)裂縫，雨水浸入梁體成為安全隱患建國初期大量采用目前國內(nèi)大量采用，安全，行車方便。1行車平穩(wěn)2索力調(diào)整工序比較繁復(fù)，施工技術(shù)要求高美觀性做成變截面梁較漂亮結(jié)構(gòu)美觀結(jié)構(gòu)美觀具有現(xiàn)代氣息，結(jié)構(gòu)輕盈美觀。經(jīng)濟(jì)性支架昂貴，維修費(fèi)用高造價(jià)較低，工期較短造價(jià)第二，用鋼量大造價(jià)最高縱觀橋梁的發(fā)展，懸臂橋已經(jīng)基本不采用，由于是跨線橋，跨度不大，斜拉橋一般用于大跨度的跨海、跨河大橋，t形鋼構(gòu)橋容易受地震等影響，云南省多地震，以及經(jīng)過上述方案的比較，決定采用預(yù)應(yīng)力混凝土t形梁橋。

25、2. 主梁設(shè)計(jì)2.1 設(shè)計(jì)資料（1）設(shè)計(jì)跨徑：標(biāo)準(zhǔn)跨徑23.00m（墩中心距離），簡支梁計(jì)算跨徑(相鄰支座中心距離)22.50m，主梁全長22.96m。（2）荷載：2004橋梁規(guī)范：公路ii級(jí)荷載，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。車道荷載的均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值；車道荷載的集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值；車輛荷載550n。（3）材料及工藝：混凝土：主梁用c40混凝土，人行道，欄桿及橋面鋪裝用25號(hào)。預(yù)應(yīng)力鋼束采用符合冶金部yb255-64標(biāo)準(zhǔn)的s5mm碳素鋼絲，每束由6股組成，全梁配5束。普通鋼筋直徑大于和等于12mm的用r235鋼筋；直徑小于12mm的均由級(jí)熱軋光鋼

26、筋。鋼板和角鋼：制作錨頭下支承墊板、支座墊板等均用普通a3碳素鋼，主梁間的聯(lián)接用16mn低合金結(jié)構(gòu)鋼鋼板。按后張法工藝制作主梁，預(yù)制時(shí)，預(yù)留孔道采用內(nèi)徑70mm外徑77mm的預(yù)埋金屬波紋管成型，鋼絞線采用td雙作用千斤頂兩端同時(shí)張拉，錨具采用夾片式群錨。主梁安裝就位后現(xiàn)澆600mm寬的濕接縫，最后施工混凝土橋面鋪裝層。2.2 橫截面布置2.2.1 主梁間距和主梁片數(shù)通常主梁間距應(yīng)隨梁高與跨徑的增大而加寬比較經(jīng)濟(jì)，同時(shí)加寬翼板對(duì)提高主梁截面效率指標(biāo)很有效，所以在許可的條件下應(yīng)適當(dāng)加寬t梁翼板。但標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)主要為配合各種橋面寬度，使橋梁標(biāo)準(zhǔn)化而采用統(tǒng)一的主梁間距。交通部公路橋涵標(biāo)準(zhǔn)圖中，鋼筋混凝土和

27、預(yù)應(yīng)力混凝土裝配式簡支t形梁跨徑從16m到40m，主梁間距均為1.6m(留2工作縫，t梁上翼沿寬度為158cm)。考慮人行道適當(dāng)挑出，凈7附20.75m的橋?qū)拕t用五片。2.2.2 主梁跨中截面細(xì)部尺寸（1）主梁高度根據(jù)經(jīng)驗(yàn)通常預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁橋的主梁高度與其跨徑之比在1/151/25，本設(shè)計(jì)取1.33m。主梁截面細(xì)部尺寸：為了增強(qiáng)主梁間的橫向連接剛度，除設(shè)置端橫隔梁外，還設(shè)置3片中橫隔梁，間距為45.625m，共5片，采用開洞形式,平均厚度0.15m。t型梁翼板厚度為8cm，翼板根部加到20cm以抵抗翼緣根部較大彎矩。為了翼板與腹板連接和順，在截面轉(zhuǎn)角處設(shè)置圓角，以減小局部應(yīng)力和便于脫模。在

28、預(yù)應(yīng)力混凝土梁中腹板處因主拉力很小，腹板厚度一般由布置孔管的構(gòu)造決定，同時(shí)從腹板本身的穩(wěn)定條件出發(fā)，腹板厚度不宜小于其高度的1/15。標(biāo)準(zhǔn)圖的t梁腹板厚度均取16cm。腹板高度87cm。馬蹄尺寸基本由布置預(yù)應(yīng)力鋼束的需要來確定，實(shí)踐表明馬蹄面積占截面面積的10至20為合適。這里設(shè)置馬蹄寬度為32cm，高度18cm。馬蹄與腹板交接處做成45斜坡的折線鈍角，以較小局部應(yīng)力。這樣的配置，馬蹄面積占總面積16.65，按上述布置，可繪出預(yù)制梁跨中截面，如圖2.1所示。馬蹄從四分點(diǎn)開始向支點(diǎn)逐漸抬高，在距梁端一倍梁高范圍內(nèi)（133cm）將腹板加厚到與馬蹄同寬。變化點(diǎn)截面（腹板開始加厚區(qū)）到支點(diǎn)的距離為12

29、3cm，中間還設(shè)置一節(jié)長為30cm的腹板加厚的過渡段。圖2.1預(yù)制梁跨中截面圖（2）橋面鋪裝：采用25號(hào)混凝土，坡度由橋面鋪裝層找平。圖2.2橋橫截面圖2300/2圖2.3主梁縱截面2.3 梁毛截面幾何特性計(jì)算2.3.1 截面幾何特性預(yù)制時(shí)翼板寬度為1.58m，使用時(shí)為1.60m，分別計(jì)算這二者的截面特征。計(jì)算公式如下：中主梁跨中毛截面的幾何特性在預(yù)制階段如圖2.1，及表2.1跨中截面(跨中與l/4截面同)毛截面幾何特性表2.1分塊號(hào)分塊面積ai(2)yi(cm)si=ai*yi(cm3)(ys-yi)(cm)ix=ai(ys-yi)2(cm4)ii(cm4)11364454440.618.7

30、25105852121022432.69.055105184057.5105800-12.93.06210564112.37187-67.72.93310557612471424-79.436.313105合計(jì)邊主梁截面與中主梁的翼緣寬度有差別，翼緣159cm：如圖2.4：圖2.4邊主梁截面2.3.2 檢驗(yàn)截面效率指標(biāo)以跨中截面為例：根據(jù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，預(yù)應(yīng)力混凝土t型梁在設(shè)計(jì)時(shí)，檢驗(yàn)截面效率指標(biāo)取0.45至0.55，且較大者亦較經(jīng)濟(jì)。上述計(jì)算表明，初擬的主梁跨中截面是合理的。2.4 橋面板內(nèi)力計(jì)算2.4.1 設(shè)計(jì)資料t梁翼板構(gòu)成鉸接懸臂板。橋面鋪裝為25號(hào)混凝土，容重為25kn/m3，主梁為40號(hào)

31、混凝土，容重為25kn/m3。鋪裝為兩層，各為7cm、12.3cm。2.4.2 恒載及其內(nèi)力（以縱向1m寬的板條進(jìn)行計(jì)算）（1）每延米板上的恒載g：橋面鋪裝層t梁翼板自重合計(jì)：（2）每延米寬板條的恒載內(nèi)力彎矩剪力2.4.3 荷載組合恒汽： (式2.1)恒掛： （式2.2）所以，行車道板的設(shè)計(jì)內(nèi)力為：（由汽20控制）（由掛100控制）2.5 主梁內(nèi)力計(jì)算2.5.1 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1.58m 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：0.44682511.17kn/m(0.4468為am,25為40號(hào)混凝土的容重，單位kn/m3)內(nèi)、

32、外邊梁：0.4482511.2kn/m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：由梁端腹板加寬所增加的重力折算成恒載集度：（式中0.593為主梁端部截面積，主梁端部截面如圖2.5）圖2.5主梁端部截面邊主梁的橫隔梁：圖2.6內(nèi)橫隔梁圖圖2.7端橫隔梁圖內(nèi)橫隔梁體積：（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3.60kn/m；橋面鋪裝層，見圖2.2：1號(hào)梁：2號(hào)梁：3號(hào)梁：4號(hào)梁：現(xiàn)將兩側(cè)欄桿、人行道和橋面鋪裝層恒載簡易地平均分配到5片主梁上，則： （式2.3）恒載匯總表2.1梁號(hào)一期恒載（kn/m）二期恒載（kn/m）總恒載（kn/m）

33、112.55131.52+3.6+0.868=5.98818.5393213.23539.08822.3233313.235310.61423.8493413.235312.82626.0613（3）主梁恒載內(nèi)力計(jì)算如圖2.8所示，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： （式2.4）恒載內(nèi)力計(jì)算表2.2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)0.50.250.07180.250.071800.1250.09380.03330.250.42820.5一期恒載12.2566775.613582.020206.62368.943118.086137.887二期恒載

34、5.4255343.333257.63791.46330.51852.27261.0372.5.2 活載內(nèi)力計(jì)算（1）沖擊系數(shù)和車道折減系數(shù)在橋面板內(nèi)力計(jì)算中沖擊系數(shù)通常取=0.3本設(shè)計(jì)為雙向四車道橋梁汽車荷載應(yīng)考慮多車道折減，即車道折減系數(shù)l=22.50圖2.8恒載內(nèi)力計(jì)算圖（2）計(jì)算主梁的荷載橫向分布系數(shù)跨中的荷載橫向分布系數(shù)mc如前所述，該設(shè)計(jì)采用5片橫隔梁，3片內(nèi)橫隔梁，具有可靠的橫向聯(lián)結(jié)，且承重結(jié)構(gòu)的長寬比為： （式2.5）所以可按修正的剛性橫梁法來繪制橫向影響線和計(jì)算橫向分布系數(shù)。a主梁抗扭慣矩對(duì)于t型梁截面，抗扭慣矩可近似按下列公式計(jì)算： （式2.6）式中：和相應(yīng)為單個(gè)矩形截面寬

35、度和厚度；矩形截面抗扭剛度系數(shù)；梁截面劃分為單個(gè)矩形截面的個(gè)數(shù)。對(duì)于跨中截面，翼緣板的平均換算厚度：=14cm;馬蹄部分的平均換算厚度：22cm。圖2.9給出了的計(jì)算圖式，的計(jì)算見表2.3。計(jì)算表表2.3分塊名稱翼緣板腹板馬蹄16097321416220.08750.16490.68751/30.2983710.1915001.463471.185460.652513.30144其中根據(jù)橋梁工程表252內(nèi)插求得。圖2.9計(jì)算圖式b計(jì)算抗扭修正系數(shù)此設(shè)計(jì)主梁間距相同，并將主梁近似看成等截面，由橋梁工程式2-5-得： （式2.7）式中：橋梁工程p112規(guī)定，混凝土的剪切模量g可取等于0.425e，

36、代入計(jì)算公式求得：0.88686梁號(hào)15.60.38-0.134240.31-0.0632.40.240.0140.80.1620.09c按修正的剛性橫梁法計(jì)算橫向影響線豎坐標(biāo)值： （式2.8）式中：則：計(jì)算所得的值列于表2.4內(nèi)。橫向影響線豎坐標(biāo)值表2.4梁號(hào)(或)（或）（或）1233.21.600.55470.37740.20.02260.11130.2-0.15470.02260.2d計(jì)算荷載橫向分布系數(shù)1、2、3號(hào)主梁的橫向影響線和最不利布載圖式如圖2.10所示。對(duì)于1號(hào)梁，則：汽20（0.53350.33430.191+0.0074）0.5331掛100（0.48060.37480.

37、227920.18）0.32865人群荷載0.6262支點(diǎn)的荷載橫向分布系數(shù)m。如圖2.11所示，按杠桿原理法繪制荷載橫向影響線并進(jìn)行布載，1號(hào)梁活載的橫向分布系數(shù)可計(jì)算如下： 圖2.10跨中的橫截面分布系數(shù)mc計(jì)算圖式橫向分布系數(shù)匯總（見表2.5）1號(hào)梁活載橫向分布系數(shù)表2.5荷載類別mcm。汽20掛100人群0.53310.328650.62620.4340.1401.422圖2.11支點(diǎn)的荷載橫向分布計(jì)算圖式（3）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)剪力影響線的較大坐標(biāo)位于橋跨中部（

38、圖2.13），故也按不變化的mc來計(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)沿橋跨的變化曲線取值，即從支點(diǎn)到之間，橫向分布系數(shù)用值直線插入，其余區(qū)段均取值（見圖2.14和2.15）。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 （式2.9）a 汽車和掛車荷載內(nèi)力計(jì)算在表2.6內(nèi)。圖2.13跨中截面內(nèi)力計(jì)算圖式跨中截面車輛荷載內(nèi)力計(jì)算表2.6荷載類別汽20掛1001.1687510.53310.32865最大彎矩及相應(yīng)剪力60120120250

39、2502502501483.528.384323.75162.7251號(hào)梁內(nèi)力值924.317.683142153.480最大剪力及相應(yīng)彎矩合力p2120+60=3002504=10000.42984.805.0.364.025128.941441.536040251號(hào)梁內(nèi)力值80.339898.142118.3141322.82注：欄內(nèi)分子、分母的數(shù)值分別為對(duì)應(yīng)的及相應(yīng)影響線坐標(biāo)值。b對(duì)于人群荷載q=0.75q=0.753=2.25kn/m相應(yīng)的相應(yīng)的求四分點(diǎn)截面的最大彎矩和最大剪力計(jì)算公式為： （式2.10）式中：如圖2.8所示，對(duì)于四分點(diǎn)彎矩影響線面積為，剪力影響線面積為。于是上述計(jì)算公

40、式即為： （式2.11）1號(hào)梁的內(nèi)力列表計(jì)算見表2.7.四分點(diǎn)截面內(nèi)力計(jì)算表表2.7荷載類別項(xiàng)目k(kn/m)內(nèi)力值汽201.1687519.23623.20447.466.330.5331568.81791.516掛1001.045.83861.07547.466.330.32865714.969127.058人群1.02.2547.466.330.626266.8698.919求變化點(diǎn)截面的最大彎矩和最大剪力圖2.14示出變化點(diǎn)截面內(nèi)力計(jì)算圖式，內(nèi)力計(jì)算表見表2.8。1號(hào)梁變化點(diǎn)截面內(nèi)力計(jì)算表表2.8荷載類別汽20掛100人群1+u1.168751.01.0最大彎矩mc0.53310.32

41、8650.6262合力p3002504=1000q=2.25y1.2111.1141/222.51.313mmax226.358366.11620.812最大剪力pi12012060250250250250q=2.25yi0.9380.8760.70020.9380.8850.7090.6474m10.4600.4860.5270.1950.2420.3320.3318qmax146.13211.8216.206注：表中1.1141.2111.31-0.620.8850.8760.7090.7000.64722.50圖2.14變化點(diǎn)截面（1號(hào)梁）內(nèi)力計(jì)算圖式求支點(diǎn)截面的最大剪力圖2.15示出了

42、支點(diǎn)最大剪力計(jì)算圖式，最大剪力列表計(jì)算在表2.9內(nèi)。1號(hào)梁支點(diǎn)最大剪力計(jì)算表表2.9荷載類別汽20掛100人群1+u1.168751.01.0p11201206070130250250250250q=2.25y11.00.9280.7230.21001.00.9380.73320.6721.0/2y人=0.928m10.4340.4600.52720.5100.430.140.1870.33180.33180.55619.50.50.78034.875159.24195.4116.17注：22.50圖2.15支點(diǎn)剪力（1號(hào)梁）計(jì)算圖式2.5.3 主梁內(nèi)力組合主梁內(nèi)力組合表2.10序號(hào)荷載類別跨

43、中截面四分點(diǎn)截面變化點(diǎn)截面支點(diǎn)截面第一期恒載第二期恒載總恒載=+人群汽20掛100汽人=恒汽人=+恒掛sji=1.2恒+1.4sjiii=1.2恒+1.1掛提高后的sji提高后的sjiii775.613343.3331118.94689.16924.314211013.462132.4062539.9462761.582905.83546.6%53.8%2761.5829640003.9680.337118.31484.384.3118.314118.02130.14595.3%100%118.02132582.020257.637839.65766.869568.817714.969635.

44、6861475.341553.631897.551633.2950%48.2%1897.55166568.94330.51899.4618.91991.516127.058100.435199.896226.519259.962259.11749.3%53.9%259.962264206.62391.463298.08620.812226.358366.358247.71545.256664.202703.741760.4345.1%53%703.741775118.08252.272170.35816.206146.13211.82162.336332.694382.205431.7437.

45、4347.4%53.3%431.702446137.88761.037198.92416.17159.24195.41175.41347.334393.334484.28453.6646%47.4484.28463控制設(shè)計(jì)的計(jì)算內(nèi)力29641321897.52647754464842.6 預(yù)應(yīng)力鋼束的估算及其布置2.6.1 估算鋼束面積公橋規(guī)規(guī)定，預(yù)應(yīng)力梁應(yīng)滿足正常使用極限狀態(tài)的應(yīng)力要求和承載能力極限狀態(tài)的強(qiáng)度要求。本例對(duì)跨中截面估算在各種作用效應(yīng)組合下所需的鋼束數(shù)，并確定主梁的配束。按正常使用極限狀態(tài)的應(yīng)力要求估算鋼束數(shù)對(duì)于簡支梁帶馬蹄的t形截面，當(dāng)混凝土截面不出現(xiàn)拉應(yīng)力控制時(shí)，則得到鋼束數(shù)n的估算公式:n= （式2.12）式中：m持久狀態(tài)使用荷載產(chǎn)生的跨中彎矩標(biāo)準(zhǔn)組合值，按表5-13中第（5）項(xiàng)取用；c與荷載有關(guān)的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，對(duì)于公路i級(jí)，c取0.51；a鋼絞線截面積，一根鋼絞線的截面積時(shí)1.40cm，故a=8.40cm前面已計(jì)算出成橋后跨中截面k=35.23cm，初估a=15cm，則鋼束偏心距為：e=ya=140.1515=125.15cm。按最大的跨中彎矩值（1號(hào)梁）計(jì)算：n=4.36按承載能力極限狀態(tài)的應(yīng)力要求