畢業(yè)設(shè)計橋梁上部結(jié)構(gòu)設(shè)計

1、中文題目：遼寧省東興鎮(zhèn)東興橋梁上部結(jié)構(gòu)設(shè)計 外文題目：design of superstructure of dongxing bridge of dongxing township in liaoning province 畢業(yè)設(shè)計共 176 頁（其中：外文文獻(xiàn)及譯文 19 頁）圖紙共 19 張 完成日期 2012 年 6 月 答辯日期 2012 年 6 月 遼寧工程技術(shù)大學(xué)遼寧工程技術(shù)大學(xué) 本科畢業(yè)設(shè)計學(xué)生誠信承諾保證書本科畢業(yè)設(shè)計學(xué)生誠信承諾保證書 本人鄭重承諾：遼寧省東興鎮(zhèn)東興橋梁上部結(jié)構(gòu)設(shè)計畢業(yè)設(shè)計的內(nèi) 容真實、可靠，系本人在 鄭大為 指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下，獨(dú)立完成。如果存在 弄虛作假、

2、抄襲的情況，本人承擔(dān)全部責(zé)任。 學(xué)生簽名: 年 月 日 遼寧工程技術(shù)大學(xué)遼寧工程技術(shù)大學(xué) 本科畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)教師誠信承諾保證書本科畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)教師誠信承諾保證書 本人鄭重承諾：我已按學(xué)校相關(guān)規(guī)定對 同學(xué)的畢業(yè)設(shè)計 的選題與內(nèi)容進(jìn)行了指導(dǎo)和審核，確認(rèn)由該生獨(dú)立完成。如果存在弄虛 作假、抄襲的情況，本人承擔(dān)指導(dǎo)教師相關(guān)責(zé)任。 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 摘要 根據(jù)志欣高速總體規(guī)劃并滿足構(gòu)筑城市跨江交通網(wǎng)架的需要，本次畢業(yè)設(shè)計的題目 是遼寧省東興鎮(zhèn)東興橋梁上部結(jié)構(gòu)設(shè)計。依據(jù)公路橋涵通用設(shè)計規(guī)范 jtg d60 2004和公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范 jtg d622004 ，通過綜合 運(yùn)用

3、所學(xué)過的基礎(chǔ)理論及專業(yè)知識，獨(dú)立進(jìn)行橋梁設(shè)計。 首先，根據(jù)地形圖提出三種橋型比較方案。然后從外觀、施工難易程度和造價等多 方面考慮，選定本設(shè)計的最優(yōu)方案,即橋全橋，分為 跨，每跨，設(shè)計荷載為公130m526m 路級。 其次，進(jìn)主梁截面尺寸擬定、截面特性和內(nèi)力的計算、主梁配筋和強(qiáng)度驗算、預(yù)應(yīng) 力鋼束的損失估算、行車道板配筋計算及附屬設(shè)施（人行道、欄桿、泄水管等）的設(shè)置。 計算中采用了杠杠法、修正偏心受壓法等計算方法，并參照了有關(guān)規(guī)范與規(guī)定進(jìn)行 設(shè)計與校核。 本設(shè)計解決了設(shè)計中的計算與驗算問題，并且繪制了相應(yīng)的工程設(shè)計圖紙，根據(jù)設(shè) 計資料，勘察地質(zhì)資料，工程圖紙和實地情況編制了預(yù)算文件和施工方案。

4、 關(guān)鍵詞：簡支梁橋；預(yù)應(yīng)力；箱型梁；截面特性； abstract according to the overall planning of zhixin highway and meeting the need of building river-crossing transportation network.the title of this graduation design is design of superstructure of dongxing bridge of dongxing township in liaoning province.on the basis of the

5、 common specification of highway bridge and culvert jtg d60-2004 and specifications for design of reinforced concrete and prestressed concrete highway bridges and culverts jtg d62-2004,we design the bridge independently with the use of the knowledge of basic theory and profession. the first step is

6、to give three types of the bridge according to topograohic map.then consider the outward appearance,easy of construction,cost and other aspects to choose the best program for this design.at last,coming up with the best program for the design with the full bridge 130m,divided into 5 cross ,each cross

7、-26m and the designed load for the highway is. this design includes the following aspects: draft of prestressed concrete box girde section size, the calculation of cross-section properties and internal forces,the assignment and intensity check of reinforced in the grider, the estimation of prestress

8、ing loss and the assigiment of reinforced in the grider of carriageway and the setting of affiliatied facilities etc. the calculation method includes lever,eccentric-pressed method and other calculation methods and it refers to the provisions of relevant standards to design and check. this design so

9、lve the problems in the design of calculation and checking and draw the corresponding engineering drawings.organizing the project budget documents and arrangement and method for construction according to the design materials,survey and geological materials,engineering drawings and field conditions.

10、key word: simple supported bridge; prestress; box beam; section parameters 目錄 前言.1 1 概述.2 1.1 設(shè)計說明 .2 1.1.1 橋梁設(shè)計的基本原則和要求.2 1.1.2 計算荷載的確定.2 1.1.3 作用效應(yīng)組合原理.3 1.2 設(shè)計資料 .4 1.2.1 設(shè)計標(biāo)準(zhǔn).4 1.2.2 工程地質(zhì)資料.4 1.2.3 水文及氣候資料.4 1.2.4 設(shè)計依據(jù).5 1.3 材料規(guī)格 .5 2 方案比選.7 2.1 方案比選的主要標(biāo)準(zhǔn) .7 2.2 方案編制 .7 2.2.1 梁式橋.7 2.2.2 剛架橋.7 2

11、.2.3 拱式橋.8 2.3 方案比選 .8 3 主梁的設(shè)計.10 3.1 主梁截面尺寸擬定 .10 3.1.1 橫截面布置.10 3.1.2 橋梁橫斷面圖.11 3.1.3 縱斷面的布置.11 3.2 毛截面幾何特性 .11 4 主梁內(nèi)力計算.15 4.1 橫向分布系數(shù)m.15 4.1.1 支點(diǎn)截面的橫向分布系數(shù)求法：杠桿法.16 4.1.2 跨中截面橫向分布系數(shù)的求法：偏心受壓法.17 4.1.3 荷載橫向分布系數(shù)匯總.22 4.2 荷載內(nèi)力計算 .22 4.2.1 荷載集度.22 4.2.2 恒載內(nèi)力.24 4.2.3 活載內(nèi)力計算.26 4.2.4 主梁內(nèi)力組合.40 5 預(yù)應(yīng)力鋼筋面

12、積的估算及預(yù)應(yīng)力筋布置.43 5.1 預(yù)應(yīng)力鋼筋截面積估算 .43 5.2 預(yù)應(yīng)力鋼筋布置 .44 5.2.1 跨中截面預(yù)應(yīng)力鋼筋的布置.44 5.2.2 錨固面鋼束布置.44 5.2.3 其他截面鋼束位置及傾角計算.45 5.2.4 鋼束平彎段的位置及平彎角.49 5.3 非預(yù)應(yīng)力鋼筋截面估計及布置 .49 6 主梁截面幾何特性計算.52 6.1 第一階段：主梁預(yù)制并張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋 .53 6.1.1 跨中截面.53 6.1.2 四分之一跨截面.58 6.1.3 變化點(diǎn)截面.60 6.1.4 支點(diǎn)截面.62 6.2 第二階段：灌漿封錨，主梁吊裝就位并現(xiàn)澆濕接縫.64200mm 6.2.1 跨

13、中截面.64 6.2.2 四分之一跨截面.66 6.2.3 變化點(diǎn)截面.68 6.2.4 支點(diǎn)截面.70 6.3 第三階段：橋面、欄桿及人行道施工和運(yùn)營階段 .72 6.3.1 跨中截面.72 6.3.2 四分之一跨截面.74 6.3.3 變化點(diǎn)截面.76 6.3.4 支點(diǎn)截面.78 7 持久狀況截面承載能力極限狀態(tài)計算.81 7.1 正截面承載力計算 .81 7.2 斜截面承載力計算 .82 7.2.1 斜截面抗剪承載力.82 7.2.2 斜截面抗彎承載力.83 8 鋼束預(yù)應(yīng)力損失估算.84 8.1 預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉（錨下）控制應(yīng)力計算 .84 8.2 鋼束應(yīng)力損失 .84 8.2.1 預(yù)應(yīng)力

14、鋼筋與管道間摩擦引起的預(yù)應(yīng)力損失 1l .84 8.2.2 錨具變形、鋼絲回縮引起的預(yù)應(yīng)力損失 2l .88 8.2.3 預(yù)應(yīng)力鋼筋分批張拉時混凝土彈性壓縮引起的應(yīng)力損失 4l .89 8.2.4 鋼筋松弛引起的預(yù)應(yīng)力損失 5l .90 8.2.5 混凝土收縮、徐變引起的損失 6l .91 9 應(yīng)力驗算.94 9.1 短暫狀況下的正應(yīng)力驗算 .94 9.2 持久狀況下的正應(yīng)力驗算 .95 9.2.1 截面混凝土的正應(yīng)力驗算.95 9.2.2 持久狀況下預(yù)應(yīng)力鋼筋的應(yīng)力驗算.97 9.2.3 持久狀況下的混凝土主應(yīng)力驗算.97 10 抗裂性驗算.106 10.1 作用短期效應(yīng)組合作用下的正截面抗

15、裂驗算 .106 10.1.1 預(yù)加力產(chǎn)生的構(gòu)件抗裂驗算邊緣的混凝土預(yù)壓應(yīng)力的計算 .106 10.1.2 由荷載產(chǎn)生的構(gòu)件抗裂性驗算邊緣混凝土的法向拉應(yīng)力的計算.106 10.1.3 正截面混凝土抗裂驗算.106 10.2 作用短期效應(yīng)組合作用下的斜截面抗裂驗算 .107 10.2.1 主應(yīng)力計算 .107 10.2.2 主壓應(yīng)力的限制值.110 11 主梁變形（撓度）計算.111 11.1 荷載短期效應(yīng)作用下截面不開裂撓度驗算 .111 11.1.1 可變荷載作用引起的撓度.111 11.1.2 考慮長期效應(yīng)的一期荷載、二期荷載引起的撓度.112 11.2 預(yù)加力引起的上拱度值計算 .11

16、2 11.3 預(yù)拱度的設(shè)置 .113 12 錨固區(qū)局部承壓計算.114 12.1 局部受壓區(qū)尺寸要求 .114 12.2 局部抗壓承載力計算 .116 13 行車道板配筋設(shè)計.117 13.1 橋面板的內(nèi)力計算 .117 13.1.1 恒載內(nèi)力（以縱向1m寬的板進(jìn)行計算） .117 13.1.2 活載內(nèi)力.117 13.2 行車道板配筋及驗算 .119 13.2.1 行車道板的配筋.119 13.2.2 行車道板復(fù)核.120 13.3 現(xiàn)澆濕接縫 .121 14 附屬設(shè)施設(shè)計.122 14.1 排水設(shè)施的設(shè)置 .122 14.2 伸縮縫的設(shè)置 .122 14.2.1 設(shè)計資料.122 14.2

17、.2 伸縮縫的計算.123 14.3 人行道及護(hù)欄的設(shè)置 .124 15 結(jié)論.125 致謝.126 參考文獻(xiàn).127 前言 橋梁是公路、鐵路和城市道路的重要組成部分，橋梁是保證全線貫通的咽喉， “一橋 飛架南北，天塹變通途” 。因此，橋梁工程的設(shè)計應(yīng)符合技術(shù)先進(jìn)、安全可靠、適用耐久、 經(jīng)濟(jì)合理的要求，同時應(yīng)滿足美觀、環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展的要求。而未來的橋梁也將 向更長、更大、更柔的方向發(fā)展，更加注重橋梁美學(xué)的建設(shè)及環(huán)境保護(hù)。 本設(shè)計所要編寫的是遼寧省東興鎮(zhèn)東興橋梁上部結(jié)構(gòu)設(shè)計方案，是依照交通部頒發(fā) 的有關(guān)公路橋涵設(shè)計規(guī)范（jtg 系列）及根據(jù)指導(dǎo)教師的指導(dǎo)擬定設(shè)計而成。在設(shè)計過程 中，還參考

18、了諸如橋梁工程、結(jié)構(gòu)設(shè)計原理、理論力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、材料力學(xué)等相關(guān)書 籍和文獻(xiàn)。在設(shè)計過程中，綜合考慮了設(shè)計橋梁跨徑與材料的優(yōu)化配合。 志欣高速橫穿東興鎮(zhèn)，東興大橋是則是實施志欣高速總體規(guī)劃、構(gòu)筑城市跨江交通 網(wǎng)架的需要，有利于改善東興鎮(zhèn)的交通狀況，縮短車輛行駛距離及減少怠速時間，加強(qiáng) 了濱江區(qū)和濱陽新區(qū)之間的聯(lián)系，為老城區(qū)的合理布局和新區(qū)深度開發(fā)提供方便的交通 運(yùn)輸環(huán)境，促進(jìn)了城市產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和未來規(guī)劃布局，有利于將濱陽新區(qū)打造成集商貿(mào) 商務(wù)商住于一體、凸現(xiàn)江城濱水特色的城市景觀帶和經(jīng)濟(jì)生活帶，全面融入東興鎮(zhèn)“兩 江兩岸”協(xié)調(diào)發(fā)展之中，也是實現(xiàn)區(qū)域可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的需要，對改善投資環(huán)境和生活 環(huán)

19、境的具有重要戰(zhàn)略意義。 本設(shè)計研究的主要內(nèi)容包括：橋型方案的擬定和比選；主梁截面擬定；主梁的內(nèi)力 計算；主梁的配筋設(shè)計；截面特性的計算；預(yù)應(yīng)力損失的估算；主梁應(yīng)力及截面驗算； 行車道板的配筋與驗算；附屬設(shè)施的設(shè)計等。 1 概述 1.1 設(shè)計說明 1.1.1 橋梁設(shè)計的基本原則和要求 1使用上的要求 橋梁必須適用。要有足夠的承載和泄洪能力，能保證車輛和行人的安全暢通；既滿 足當(dāng)前的要求，又照顧今后的發(fā)展，既滿足交通運(yùn)輸本身的需要，也要兼顧其它方面的 要求；在通航河道上，應(yīng)滿足航運(yùn)的要求；靠近城市、村鎮(zhèn)、鐵路及水利設(shè)施的橋梁還 應(yīng)結(jié)合有關(guān)方面的要求，考慮綜合利用。建成的橋梁要保證使用年限，并便于檢

20、查和維 護(hù)。 2經(jīng)濟(jì)上的要求 橋梁設(shè)計應(yīng)體現(xiàn)經(jīng)濟(jì)上的合理性。一切設(shè)計必須經(jīng)過詳細(xì)周密的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，使 橋梁的總造價和材料等的消耗為最小，在使用期間養(yǎng)護(hù)維修費(fèi)用最省，并且經(jīng)久耐用； 另外橋梁設(shè)計還應(yīng)滿足快速施工的要求，縮短工期不僅能降低施工費(fèi)用，面且盡早通車 在運(yùn)輸上將帶來很大的經(jīng)濟(jì)效益。 3設(shè)計上的要求 橋梁設(shè)計必須積極采用新結(jié)構(gòu)、新設(shè)備、新材料、新工藝?yán)碌脑O(shè)計思想，認(rèn)真研 究國外的先進(jìn)技術(shù)，充分利用國際最新科學(xué)技術(shù)成果，把國外的先進(jìn)技術(shù)與我們自己的 獨(dú)創(chuàng)結(jié)合起來，保證整個橋梁結(jié)構(gòu)及其各部分構(gòu)件在制造、運(yùn)輸、安裝和使用過程中具 有足夠的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性和耐久性。 4施工上的要求 橋梁結(jié)構(gòu)

21、應(yīng)便于制造和安裝，盡量采用先進(jìn)的工藝技術(shù)和施工機(jī)械，以利于加快施 工速度，保證工程質(zhì)量和施工安全。 5美觀上的要求 在滿足上述要求的前提下，盡可能使橋梁具行優(yōu)美的 建筑外型，并與周圍的景物相 協(xié)調(diào)，在城市和游覽地區(qū)，應(yīng)更多地考慮橋梁的建筑藝術(shù)，但不可把美觀片面地理解為 豪華的細(xì)部裝飾。 1.1.2 計算荷載的確定 橋梁承受著整個結(jié)構(gòu)物的自重及所傳遞來的各種荷載，作用在橋梁上的計算荷載有 各種不同的特性，各種荷載出現(xiàn)的機(jī)率也不同，因此需將作用荷載進(jìn)行分類，并將實際 可能同時出現(xiàn)的荷載組合起來，確定設(shè)計時的計算荷載。 作用分類與計算 為了便于設(shè)計時應(yīng)用，將作用在橋梁及道路構(gòu)造物上的各種荷載，根據(jù)其

22、性質(zhì)分為： 永久作用、可變作用和偶然作用三類。 1永久作用 指長期作用著荷載和作用力，包括結(jié)構(gòu)重力（包括結(jié)構(gòu)附加重力） 、預(yù)加力、土重力 及土的側(cè)壓力、混凝土收縮徐變作用、水的浮力和基礎(chǔ)變位而產(chǎn)生的影響力。 2可變作用 指經(jīng)常作用而作用位置可移動和量值可變化的作用力。包括汽車荷載及其的引起的 沖擊力、離心力、汽車引起的土側(cè)壓力、人群荷載、汽車制動力、風(fēng)荷載、流水壓力、 溫度作用和支座摩阻力。 3偶然作用 偶然作用是指在特定條件下可能出現(xiàn)的較強(qiáng)大的作用，如地震作用或船只或漂浮物 的撞擊力和汽車的撞擊作用（施工荷載也屬于此類） 。 1.1.3 作用效應(yīng)組合原理 公路橋涵結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)上可能同時

23、出現(xiàn)的作用，按承載能力極限狀態(tài)和正常 使用極限狀態(tài)進(jìn)行作用效應(yīng)組合，取其最不利效應(yīng)組合進(jìn)行設(shè)計。 公路橋涵結(jié)構(gòu)按承載能力極限狀態(tài)設(shè)計時，應(yīng)采用以下兩種作用效應(yīng)組合： 1基本組合。永久作用的設(shè)計值效應(yīng)與可變作用設(shè)計值效應(yīng)相組合，其效應(yīng)組合表 達(dá)式為： 0sud=0(gisgik+q1sq1k+cqisqjk) m i 1 n j 2 2偶然組合。永久作用標(biāo)準(zhǔn)值效應(yīng)與可變作用某種代表值效應(yīng)、一種偶然作用標(biāo)準(zhǔn) 值效應(yīng)相組合。偶然作用的效應(yīng)分項系數(shù)??；與偶然作用同時出現(xiàn)的可變作用，可根1.0 據(jù)觀測資料和工程經(jīng)驗取用適當(dāng)?shù)拇碇怠?公路橋涵結(jié)構(gòu)按正常使用極限狀態(tài)設(shè)計時，應(yīng)根據(jù)不同的設(shè)計要求，采用以下兩

24、種 作用效應(yīng)組合： （1）作用短期效應(yīng)組合。永久作用標(biāo)準(zhǔn)值效應(yīng)與可變作用瀕遇值效應(yīng)相組合，其效 應(yīng)組合表達(dá)式為： ssd=sgik+1jsqjk m i 1 n j 2 （2）作用長期效應(yīng)組合。永久作用標(biāo)準(zhǔn)值效應(yīng)與可變作用永久值效應(yīng)相組合，其效 應(yīng)組合表達(dá)式為： sld=sgik+2jsqjk m i 1 n j 2 1.2 設(shè)計資料 1.2.1 設(shè)計標(biāo)準(zhǔn) 標(biāo)準(zhǔn)跨徑：；26m 跨數(shù)：5 跨； 橋梁總長: ；26 5150m 伸縮縫：，預(yù)制梁長；4cm25.96m 計算跨徑：取相鄰支座中心間距；25.5m 公路等級：二級，時速；80/km h 荷載等級：公路-級； 人群荷載：； 2 3.0/kn

25、 m 環(huán)境：嚴(yán)寒地區(qū)，類環(huán)境； 安全等級：二級，結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)；1.0 濕接縫：翼緣板兩端都是；10cm 橋面凈空：23.75m(機(jī)動車道)+0.5m（雙黃線）+21.5m（人行道）+20.5m（護(hù)欄） =12m。 1.2.2 工程地質(zhì)資料 該地區(qū)土質(zhì)主要分 5 層：1、粘土，2、亞粘土，3、亞砂土，4、中砂，5、細(xì)砂。 地下水類型為第四季孔隙水，水位埋深 4m 左右，含水層主要巖性為礫石，厚 3m 左 右。地震烈度為六度。 1.2.3 水文及氣候資料 本項目所在區(qū)地處黃淮沖積平原，屬暖溫帶半濕潤季風(fēng)氣候區(qū)，主要?dú)夂蛱卣魇牵?季風(fēng)明顯、四季分明、氣候溫和、雨量適中、光照充足。年平均氣溫為 14

26、.515.0； 元月份氣溫最低，平均氣溫為-0.21.2,最低氣溫-25，有輕凍；七月份最熱，平均 氣溫為 2728，最高氣溫為 32.8，無霜期 220 天左右，年平均降水量 850910 毫 米，設(shè)計洪水頻率百年一遇。 1.2.4 設(shè)計依據(jù) 公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) （jtg b01-2003） 公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范 （jtg d60-2004） 公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范 （jtg d62-2004）方案 東興鎮(zhèn)橋涵設(shè)計資料 1.3 材料規(guī)格 1主梁：采用混凝土c50 彈性模量： 4 c e3.45 10 mpa 軸心抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值32.4 ck fmpa 軸心抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值2.6

27、5 tk fmpa 軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計值22.4 cd fmpa 軸心抗拉強(qiáng)度設(shè)計值1.83 td fmpa 2預(yù)應(yīng)力鋼筋：美國 astm-a416-97a 低松弛鋼絞線（標(biāo)準(zhǔn)型）1 7 彈性模量： 5 1.95 10 p empa 抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值：1860 pk fmpa 抗拉強(qiáng)度設(shè)計值：1260 pd fmpa 選擇公稱直徑為，公稱面積為15.2mm 2 139mm 3非預(yù)應(yīng)力鋼筋： ，選用級鋼筋，抗拉強(qiáng)度設(shè)計值12dmmhrb400 s 330 d fmpa 抗壓強(qiáng)度設(shè)計值 330 sd fmpa 抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值400 sk fmpa ，選用級鋼筋，抗拉強(qiáng)度設(shè)計值12dmm335hrb28

28、0 sk fmpa 抗壓強(qiáng)度設(shè)計值 280 sd fmpa 抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值 s 335 d fmpa 4錨具：采用夾片式群錨，其錨固效率系數(shù)大于95% 5泄水管：圓形泄水管，直徑，泄水管頂部采用鑄鐵格柵蓋板15dcm 6預(yù)應(yīng)力管道：采用預(yù)埋圓形和扁形塑料波紋管 7伸縮縫：全橋伸縮縫分別采用伸縮縫，采用類型為矩形橡膠型深鎖裝置40mm 8橋面鋪裝：面層瀝青，容重10cm 3 23/kn m 三角墊層防水混凝土平均厚度為，容重12cm 3 25/kn m 9護(hù)欄：采用預(yù)制裝配式，寬度為。50cm 2 方案比選 2.1 方案比選的主要標(biāo)準(zhǔn) 橋梁設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)遵循以下原則：安全性、適用性、經(jīng)濟(jì)性、美觀性，

29、其中以安全性 與經(jīng)濟(jì)性最為重要。橋型的選擇應(yīng)符合因地制宜、就地取材和便于施工與養(yǎng)護(hù)的原則。 2.2 方案編制 2.2.1 梁式橋 梁式橋是一種在豎向荷載作用下無水平反力的結(jié)構(gòu)，由于外力（恒載和活載）的作 用方向與橋梁結(jié)構(gòu)的軸線接近垂直，因此與相同跨徑的其他結(jié)構(gòu)相比，橋梁內(nèi)產(chǎn)生的彎 矩最大，因此需要用抗彎、抗拉能力強(qiáng)的材料來建造，適合標(biāo)準(zhǔn)跨徑的中等跨徑橋。這 種橋結(jié)構(gòu)簡單、施工方便，且對地基承載力要求也不高。 （圖 2-1） 圖 2-1 簡支梁橋 fig.2-1 simple beam bridge 2.2.2 剛架橋 橋跨結(jié)構(gòu)主梁與墩臺整體相連的橋梁稱為剛架橋。由于梁和柱兩者之間是剛性連接 的

30、，在豎向荷載作用下，將在主梁端部產(chǎn)生負(fù)彎矩，在柱腳處產(chǎn)生水平反力，梁部主要 受彎，但其彎矩較同跨徑的簡支梁小，梁內(nèi)有軸力作用，因此，剛架橋的受力狀態(tài)介于 梁橋與拱橋之間，在豎向荷載的作用下，都會產(chǎn)生水平推力，為此，必須要有良好的地 質(zhì)條件或較深的基礎(chǔ)，也可以用特殊的構(gòu)造措施來抵抗水平推力的作用。（圖 2-2） 圖 2-2 剛架橋 fig.2-2 rigid frame bridge 2.2.3 拱式橋 拱橋主要承重結(jié)構(gòu)是主拱圈或拱肋，在豎向荷載作用下，橋墩和橋臺將承受水平推 力。同時，墩臺向拱圈或拱肋提供水平反力，這將大大抵消拱圈或拱肋中的由荷載產(chǎn)生 的彎矩。因此，與同跨徑的梁式橋相比，拱橋的

31、彎矩、剪力和變形卻要小得多，拱圈或 拱肋以受壓為主。拱式橋不僅跨越能力大，外形也比較美觀，在允許條件按下，修建拱 橋往往是經(jīng)濟(jì)合理的。但而為了確保安全，下部結(jié)構(gòu)（特別是橋臺）和地基必須具備能 承受很大水平推力的能力。 （圖 2-3） 圖 2-3 拱式橋 fig.2-3 arch bridge 2.3 方案比選 對上述三種橋梁結(jié)構(gòu)形式的對比，經(jīng)過對橋位所在附近地質(zhì)的探測，包含其土壤的 分層、物理力學(xué)性能、地下水等；調(diào)查和測量河流的水文情況，包括河道性質(zhì)，歷年洪 水資料等；當(dāng)?shù)赜嘘P(guān)氣象資料：氣溫，雨量等。綜合上述資料以及查得該地區(qū)地基承載 力不是很高。 且當(dāng)?shù)厥a(chǎn)建筑材料（砂、石料等） ，水泥鋼材

32、運(yùn)輸也方便。 綜合而言，預(yù)應(yīng)力簡支梁橋具有造價經(jīng)濟(jì)，施工工藝簡單更成熟，施工工序相對簡 單，工期短，且最主要的是橋墩對基礎(chǔ)承載能力要求不是很高，這樣對于當(dāng)?shù)爻休d力不 高的基礎(chǔ)的要求就不大。故為使該橋做到結(jié)構(gòu)先進(jìn)可靠，施工方便，行車舒適，故推薦 預(yù)應(yīng)力簡支梁橋方案。 3 主梁的設(shè)計 3.1 主梁截面尺寸擬定 3.1.1 橫截面布置 圖 3-1 主梁跨中預(yù)制階段截面尺寸（尺寸單位：mm） fig.3-1 the diagram of girder cross-section size in pre-stage（size units:mm） 圖 3-2 主梁跨中使用階段截面尺寸圖（單位尺寸：mm）

33、fig.3-2 the diagram of girder cross-section size in used phase（unit size:mm） 1截面形式：單箱單室 2橫向尺寸布置：懸臂長度，符合，兩腹板之間的距離500bmm5000bmm ，符合1200amm 11 2.53 b a : 3頂板厚度： 1 140mm 4底板厚度： 2 180mm 5腹板厚度：，250tmm300tmm 6承托：采用承托的坡度為：，取高度為1 180mm 7梁高：1300mm 8主梁間距：2400mm 3.1.2 橋梁橫斷面圖 圖 3-3 橋梁橫斷面圖（尺寸單位：mm） fig.3-3 the di

34、agram of bridge cross section（size units:mm） 3.1.3 縱斷面的布置 橫截面沿跨長的變化，靠近支點(diǎn)時為適應(yīng)預(yù)應(yīng)力鋼筋的彎起布置，從跨截面，/8l 腹板和底板開始加厚，如圖 3-4 所示，其中左右腹板各加寬，底板加厚。50mm70mm 圖 3-4 主梁梁端截面尺寸圖（尺寸單位：mm） fig.3-4 girder pivot cross-section size diagram（size units:mm） 3.2 毛截面幾何特性 （以中主梁使用階段計算為例） 圖 3-5 中主梁使用階段分割塊 fig.3-5 the split block of t

35、he main beam in used phase 1面積 ； ； 2 1 a =14 10=140cm 2 2 a =220 14=3080cm ； ； 2 3 a =0.5 50 8=200cm 2 4 a =25 116=2900cm ； ； 2 5 a =18 70=1260cm 2 6 a =0.5 8 8=32cm 123456 2224aaaaaaa 2 140 23080200 22900 2 126032 410948cm 2分塊截面形心至上邊緣距離: ； ； ； 1 7ycm 2 7ycm 3 850 14 33 ycm ； ； 4 11672 14 33 ycm 5 1

36、8 130121 3 ycm ； ； 6 850 14 33 ycm 上6 8328 130 18 33 ycm 下 3分塊面積對上緣凈距： iii say ； ； 3 111 =98s7=0aycm 140 3 222 3080 721560saycm ； ； 3 333 5010000 200 33 saycm 3 444 2900 72208800saycm ； 3 555 1260 121152460saycm 3 666 501600 32= 33 saycm 上上 ； 3 666 32810496 32 33 saycm 下下 1234566 2ss2s2ss2(s)ss 下上 3

37、 10000160010496 2 9802156022 208800 1524602()=608310 333 cm 4分塊面積的自身慣性矩： xi i 608310 55.56 10948 u s ycm a 則： ； 1 48.56 u yycm 2=48.56u yycm ； 3 38.89 u yycm 4 14.66 u yycm ； 5 65.44 u yycm 6 38.89 u yycm 上6 53.77 u yycm 下 所以有： ； ； 24 1 140 48.56330130.3 x icm 24 2 3080 48.56726866.7 x icm ； ； 24 3

38、200 38.89302486.4 x icm 24 4 290016.4478379.4 x icm （） ； 24 5 126065.445395815.9 x icm （） 24 6 32 38.89 =48397.8 x icm 上 ； 24 6 3253.77=92518.8 x icm 下 （） 1234566 22222 xixxxxxxx iiiiiiii 下上 2 330130.3726866.72 302486.42 78379.45395815.9248397.8+92518.8 （） 4 =15773336cm 5自身慣性矩： i i ； ； 34 1 1 10 140

39、2286.6 12 icm 34 2 1 220 1450306.6 12 icm ； ； 34 3 1 50 8711.1 36 icm 34 4 1 25 1163251866.7 12 icm ； ； 34 5 1 70 1834020 12 icm 34 6 1 8 8 =113.7 36 icm 123456 2224 i iiiiiii 4 2 2286.650306.62 711.12 3251866.7340204 113.7=6549240.3cm 故預(yù)制階段的邊主梁： 4 157733366549240.32232576.3 mxii iiicm 檢驗截面效率指標(biāo)（以使用階

40、段中主梁為例）： 上核心距： (3-1) m s s i k a y 即： 22322576.3 27.39 ()10948 (13055.56) mm s xu ii kcm a yahy 下核心距： (3-2) m x u i k a y 即： 22322576.3 36.7 10948 55.56 m x u i kcm a y 截面效率指標(biāo)： (3-3) 27.3936.7 0.49 130 sx kk h 根據(jù)設(shè)計經(jīng)驗：一般截面效率指標(biāo)取，且較大者宜較經(jīng)濟(jì)，上述計算0.45 0.55 表明，初擬主梁跨中截面是合理的。 4 主梁內(nèi)力計算 4.1 橫向分布系數(shù)m 梁橋的上部結(jié)構(gòu)由承重結(jié)構(gòu)

41、及傳力結(jié)構(gòu)（橫隔梁、行車道板）兩大部分構(gòu)成。各片 主梁靠橫隔梁和行車道板連成空間整體結(jié)構(gòu)，當(dāng)橋上作用荷載（橋面板上作用兩個車軸， 前軸軸重為，后軸軸重為）時，各片主梁共同參與工作，形成各片主梁之間的內(nèi)力 1 p 2 p 分布。 計算恒載：除了主梁自重外，一般將橋面鋪裝、人行道、欄桿等總重除以梁片數(shù)， 得到每片梁承擔(dān)的重量。 計算活載：需要考慮活載在各片梁間的分布，汽車荷載所引起的各片梁的內(nèi)力大小 與梁的橫斷面形式、荷載作用位置有關(guān)。 橫向分布系數(shù)的定義：m 將第 號梁所承擔(dān)的力表示為系數(shù)與軸重的乘積，則稱為第 號梁i i r i mp ii rmpi 的荷載橫向分布系數(shù)，橫向分布系數(shù)的計算方法

42、因橋梁構(gòu)造而異，常見的有杠杠法、鉸 接板法和剛性橫梁法，其中杠杠法使用于雙肋式梁橋及多梁式橋支點(diǎn)截面；剛性橫梁法 適用于橋的寬跨比小于，且主梁間具有可靠連接。0.5 4.1.1 支點(diǎn)截面的橫向分布系數(shù)求法：杠桿法 圖 4-1 支點(diǎn)截面杠桿法 1、2、3 號梁計算圖示 fig.4-1 the calculation diagram of the pivot cross of 1、2and 3 beam using fulcrum lever 的計算過程如下： i m 1 號梁： (4-1) 21 1 2402707550240 10 ； ； 1 0.958 2 0.479 (4-2) 11 0.

43、4790.240 22 oqi m 2 號梁： 3124 1 240101075502407524075 130 ； ； ； 1 0.042 2 0.563 3 0.688 4 0.146 ； 11 0.5630.6880.1460.699 22 oqi m 3 號梁： 12 1 24040 180240 130 ； 1 0.25 2 0.458 11 0.25 1 0.4580.854 22 oqi m 對于人群荷載，單側(cè)人群荷載的集度，其分布系數(shù)為人 2 3.0/qkn m單側(cè)人行道寬 群荷載重心位置的荷載橫向分布影響線坐標(biāo)。mor r 表 4-1 杠杠法計算 1、2、3 號梁的橫向分布系

44、數(shù) i m tab.4-1the calucation of horizontal distribution coefficient of 1、2and 3 beam using fulcrum lever 4.1.2 跨中截面橫向分布系數(shù)的求法：偏心受壓法 當(dāng)橋的寬跨比，且主梁具有可靠的連接時，在汽車荷載的作用下，中間橫/0.5b l 隔梁的彈性撓曲變形相比很小，因此可以假定橫隔梁像一根無窮大的剛性梁一樣保持直 線形狀。由于此法假定橫隔梁為無限剛性，稱為剛性橫梁法，又稱偏心受壓法。 由于此橋，故采用偏心受壓法計算橫向分布系數(shù)。/12/ 260.460.5b l 1截面的抗扭慣矩：將截面圖形轉(zhuǎn)

45、化（圖 4-2） 梁號荷載橫向分布系數(shù) i m 汽車0.240 1 人群0.985 汽車0.699 2 人群0.042 汽車0.854 3 人群0 圖 4-2 計算抗扭慣距的截面轉(zhuǎn)化圖形 fig.4-2 transform section into shapes when calculate the inertia of torsional moment 2 1 1 1 12082 2 0.53 h hcm 2 2 1 (50 10)8 50 2 3.33 h hcm 1 14+0.53=14.53tcm 2 18+0.53=18.53tcm 3 14+3.33=17.33tcm 對薄壁矩形截

46、面（如圖 4-2 所示）： (4-3) 22 1 12 1 4 2 t ib h hbb ttt 22 1 4 95113.67 2 113.679595 2514.3318.33 4 22311662.9cm 對實體截面（如圖 4-2 所示）： (4-4) 5 23 2 1 1 0.630.052 3 t tt icbtbt bb 5 3 12525 1 0.630.05295 25 39595 4 412792.9cm 44 12 222311662.92 412792.923137248.70.2314 ttt iiicmm 2計算主梁抗扭修正系數(shù)： ，并取 ， 5n 1.042eg42

47、5. 012lm 則： (4-5) 2 1 1 t gil eib （） 2 1 0.4250.231425.96 1 1.042 0.223212 e e （） 0.92 3汽車荷載橫向分布系數(shù)：m 圖 4-3 偏心受壓法橋梁橫截面及荷載布置（尺寸單位：mm） 其中： （a）橋梁橫截面； （b）雙列汽車偏載（2p）橫向分布系數(shù)； （c）單列汽車偏載； (d)單側(cè)人群荷載橫向分布系數(shù)； fig.4-3 the cross section of girder when using eccentric compression method and the distribution of load

48、(a)the cross section of girder; (b) the horizontal distribution coefficient in condition of the eccentric load of double motor; (c) the eccentric load of single motor; (d) the horizontal distribution coefficient in condition of unilateral crowd; 22222222222 i12345 (2 2.4)2.40( 2.4)( 2 2.4)57.6maaaaa

49、a 1）雙列汽車偏載（）作用時（見圖 4-3(a)）：2p (4-6) 800130 50 180=105cm1.05 22 em 1 號梁的荷載橫向分布系數(shù)為： (4-7) i cq5 2 1 114.8 1.05 220.920.561(0.575) 557.6 i i ae m n a 2 號梁的荷載橫向分布系數(shù)為： i cq5 2 1 112.4 1.05 220.920.481(0.473) 557.6 i i ae m n a 3 號梁的荷載橫向分布系數(shù)為： ； i cq5 2 1 11 220.4(0.4) 5 i i ae m n a 2）單列汽車偏載（）作用時（見圖 4-3（

50、c） ）：1p ； 800180 e50=260cm2.6m 22 1 號梁的荷載橫向分布系數(shù)為： ； i 5 2 1 114.8 2.6 0.920.399(0.417) 557.6 cq i i ae m n a 2 號梁的荷載橫向分布系數(shù)為： ； i 5 2 1 112.4 2.6 0.920.300(0.308) 557.6 cq i i ae m n a 3 號梁的荷載橫向分布系數(shù)為： ； i 5 2 1 11 0.2 5 cq i i ae m n a 比較單列偏載作用和雙列偏載作用的橫向分布系數(shù)，雙列偏載作用下更不利，故取 雙列偏載作用下的橫向分布系數(shù)，即：2pm ； ； ； 1

51、 0.561 cq m 2 0.481 cq m 3 0.4 cq m 4人群荷載橫向分布系數(shù)（見圖 4-3（d） ）： 1）考慮單側(cè)布置人群荷載時，荷載偏心距； 800150 475cm4.75 22 em 1 號梁的荷載橫向分布系數(shù)為： ； i 5 2 1 114.8 4.75 0.920.564(0.600) 557.6 cr i i ae m n a 2 號梁的荷載橫向分布系數(shù)為： ； i 5 2 1 112.4 4.75 0.920.382(0.398) 557.6 cr i i ae m n a 3 號梁的荷載橫向分布系數(shù)為： ； i 5 2 1 11 0.2 5 cr i i a

52、e m n a 2）考慮雙側(cè)布置人群荷載時，荷載偏心距，0e 1、2、3 號梁：； i 5 2 1 11 220.4 5 cr i i ae m n a 比較單側(cè)布置人群荷載和雙側(cè)布置人群荷載的橫向分布系數(shù)得，部分單側(cè)布置人群 荷載更不利，故?。?； ； ； 1 0.564 cr m 2 0.0.4 cr m 3 0.4 cr m 4.1.3 荷載橫向分布系數(shù)匯總 將以上算得的荷載橫向分布系數(shù)匯總到表 4-2 中： 表 4-2 橫向分布系數(shù)匯總表 tab.4 -2 the summary of horizontal distribution coefficient 梁號荷載位置 公路級荷載作

53、用橫向分布系數(shù) 人群荷載作用橫 向分布系數(shù) 備注 支點(diǎn) 0 m0.2400.985 1 跨中 c m0.5610.564 支點(diǎn) 0 m0.6990.042 2 跨中 c m0.4810.4 支點(diǎn) 0 m0.8540 3 跨中 c m0.40.4 支點(diǎn)截面按“杠 杠原理計算” 跨中截面用“修 正偏心壓力法” 計算 4.2 荷載內(nèi)力計算 4.2.1 荷載集度 1主梁預(yù)制時的自重（第一期恒載） 1 g 為簡化計算按不變截面計算，主梁每延米自重 1 號梁： 預(yù)制階段截面面 4222 220 140.5 50 8 2 120 116 -70 98+4 0.5 8 +14 10=10808cm1.080a

54、m 1 1.080 2527.02/gkn m 2 號梁： 預(yù)制階段截面面積 22 10808 14 10106681.0668acmm 1 1.0668 2526.67/gkn m 根據(jù)對稱性，1 號梁與 5 號梁相等，2、3、4 號梁相等。 1 g 1 g 2橋面板間接頭（第二期恒載） 2 g 1 號梁： 2 0.14 0.1 250.35/gkn m 2 號梁： 2 0.14 0.2 250.7/gkn m 3欄桿、人行道、橋面鋪裝（第三期恒載） 3 g 1.0% 界面滲透型防水層 10cm瀝青混凝土橋面鋪裝 平均12cm厚c50防水混凝土現(xiàn)澆層 1.5% 圖 4-4 橋面鋪裝 fig.

55、4-4 pavement calculation 欄桿和人行道都取 10kn/m；墊層坡度取 1.5%。 1 號梁 3 1 100.060.0660.4250.1 0.4 2311.55/ 2 gkn m 2 號梁 3 1 0.0660.1322.4250.1 2.4 2311.46/ 2 gkn m 3 號梁 3 1 0.1320.151.22 250.1 2.4 2313.98/ 2 gkn m 將恒載集度匯總于表 4-3 中。 表 4-3 主梁恒載 table.4-3 the permanent load of girder 荷載和梁號第一期恒載 1 g第二期恒載 2 g第三期恒載 3

56、g 恒載總和 123 ggg 1 號27.020.3511.5538.92 2 號26.670.711.4638.83 3 號26.670.713.9841.35 4.2.2 恒載內(nèi)力 法 1：用分布荷載乘以影響線的面積（含彎矩和剪力） ，公式推導(dǎo)如下： 圖 4-5 用機(jī)動法做的彎矩 m 的影響線 fig.4-5 the influence line of moment worked by kinematic method 如圖 4-5 所示，根據(jù)比例關(guān)系有： alh llal 即： () () al lal ha lal l 則彎矩影響線面積： (4-8)m 2 11 (1) 22 m lh

57、l aa 圖 4-6 用機(jī)動法做的剪力的影響線q fig.4-6 the influence line of shearing force worked by kinematic method 如圖 4-6 所示，根據(jù)比例關(guān)系有： 21 hh allal 12 1hh 解得： ， 1 1ha 2 ha 則剪力 q 影響線面積 (4-9) (1 2 ) 2 q l a 式中：為支點(diǎn)至作用點(diǎn)距離與計算跨徑的比值。a 法 2：靜力平衡法 設(shè)為計算位置距左邊支座的距離，則：x 彎矩： 2 111 222 x mglxgxgx lx 剪力： 11 2 22 x qglgxg lx 現(xiàn)在用法 1 將各個截

58、面恒載內(nèi)力計算匯總于表 4-4 中。 表 4-4 各截面恒載內(nèi)力匯總 table.4-4 the summary of internal force of each cross section (/) gm mgkn m() gq qgkn 項目 l/2l/4l/8l/4l/8支點(diǎn) 2 (1)/ 2 m l81.2860.9635.56 (1 2 )/ 2 q l 6.389.5612.75 1 號梁2196.221647.16960.85172.25258.38344.51 2 號梁2166.771625.83948.40170.02255.03340.04 一期恒載 1 g ()/kn m

59、 3 號梁2167.771625.83948.40170.02255.03340.04 1 號梁28.4521.3412.452.233.354.46 2 號梁56.9042.6724.894.466.698.93 二期恒載 2 g ()/kn m 3 號梁56.9042.6724.894.466.698.93 1 號梁938.30704.10410.7273.63110.45147.26 2 號梁931.48698.61407.5273.06109.59146.12 三期恒載 3 g ()/kn m 3 號梁1136.31852.23497.1489.12133.68178.25 1 號梁3

60、185.252372.601384.02248.11371.18496.23 2 號梁3155.152367.111380.81247.54271.31495.09 123 =+g ggg ()/kn m 3 號梁3360.982520.731470.43263.60295.40527.22 4.2.3 活載內(nèi)力計算 1汽車車道荷載標(biāo)準(zhǔn)值： 查 jtgd60-2004“規(guī)范” ，橋面凈寬：，車輛雙向行駛，橫向8m7.014.0 布置車隊數(shù)為 2，不考慮折減系數(shù)。1.0 公路級荷載：計算跨徑，位于之間，集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值25.96lm525m: ，均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值； 360 180 180(25.55