預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁橋時設(shè)計設(shè)計

1、河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書專業(yè)班級：土木工程道橋10-3班學(xué)生姓名： 楊坤一、題目：焦作惠普橋上部結(jié)構(gòu)設(shè)計二、起止日期 2014年 3 月 29日 至 2014 年 6 月 10日三、主要任務(wù)與要求任務(wù)：橋梁的結(jié)構(gòu)設(shè)計；橋梁的行車道板設(shè)計；主梁的設(shè)計；橫隔梁的設(shè)計；支座的設(shè)計；共計五個部分組成。要求：學(xué)生應(yīng)嚴格按照畢業(yè)設(shè)計大綱規(guī)定的內(nèi)容，獨立完成相應(yīng)的設(shè)計任務(wù)，設(shè)計說明書文字部分不少于3萬字。在設(shè)計中必須貫徹執(zhí)行黨和政府關(guān)于道橋基本建設(shè)工作的各項方針、政策，設(shè)計編制的內(nèi)容應(yīng)符合公路工程技術(shù)標準、公路橋涵設(shè)計規(guī)范等行業(yè)規(guī)程和規(guī)定。設(shè)計應(yīng)力求技術(shù)先進、經(jīng)濟合理、安全可靠。從事專題科研的學(xué)生

2、，對從事的科研專題必須提交出全部或階段報告?？蒲杏媱澯芍笇?dǎo)教師和學(xué)生共同研究編制。設(shè)計中除列出計算過程外，應(yīng)闡明設(shè)計原則和依據(jù)，對不同方案應(yīng)作技術(shù)經(jīng)濟論證，做到說明清晰、詳細，計算準確。完成不少于25000字符的專業(yè)外文翻譯。 指導(dǎo)教師： 職稱： 院 領(lǐng) 導(dǎo)： 簽字（蓋章） 年 月 日河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）評閱人評語題目： 焦作惠普橋上部結(jié)構(gòu)設(shè)計 評 閱 人： 職稱： 工作單位： 年 月 日河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）評定書題目：焦作惠普橋上部結(jié)構(gòu)設(shè)計 指導(dǎo)教師： 職稱： 年 月 日河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯許可證答辯前向畢業(yè)答辯委員會（小組）提交了如下資料：1、設(shè)計（論文）說明共

3、頁2、圖紙共張3、指導(dǎo)教師意見共頁4、評閱人意見共頁經(jīng)審查， 土木工程 專業(yè) 道橋10-3 班 楊坤 同學(xué)所提交的畢業(yè)設(shè)計（論文），符合學(xué)校本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）的相關(guān)規(guī)定，達到畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書的要求，根據(jù)學(xué)校教學(xué)管理的有關(guān)規(guī)定，同意參加畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯。指導(dǎo)教師： 簽字（蓋章） 年 月 日根據(jù)審查，準予參加答辯。 答辯委員會主席（組長） 簽字（蓋章） 年 月 日河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯委員會（小組）決議土木工程 學(xué)院 道路與橋梁 專業(yè) 道橋10-3 班 楊坤 同學(xué)的畢業(yè)設(shè)計于 2014 年 06 月 11 日進行了答辯。根據(jù)所提供的畢業(yè)設(shè)計（論文）材料、指導(dǎo)教師和評閱人意見

4、以及在答辯過程中學(xué)生回答問題的情況，畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯委員會（小組）做出如下決議。一、畢業(yè)設(shè)計（論文）的總評語二、畢業(yè)設(shè)計（論文）的總成績： 三、答辯組組長簽名：答辯組成員簽名：答辯委員會主席： 簽字（蓋章） 年 月 日摘 要本設(shè)計主要是關(guān)于小跨度預(yù)應(yīng)力混凝土簡支箱梁橋上部結(jié)構(gòu)的設(shè)計。預(yù)應(yīng)力混凝土簡支箱梁橋以結(jié)構(gòu)受力性能好、變形小、行車平順舒適、養(yǎng)護工程量小、抗震能力強等而成為最富有競爭力的主要橋型之一。設(shè)計橋梁標準跨度35米，橫向布置4片箱梁，橋面寬為13.5米，設(shè)計車道數(shù)為3車道。設(shè)計過程如下：首先，確定主梁主要構(gòu)造及細部尺寸，它必須與橋梁的規(guī)定和施工保持一致?？紤]到抗彎剛度及抗扭剛度的

5、影響，設(shè)計采用箱形梁。頂板厚度沿全橋不變?yōu)?.2米,底板厚度在跨中為0.25米，端部為0.3米。其次，計算橋梁結(jié)構(gòu)總的內(nèi)力(包括恒載和活載的內(nèi)力計算)。然后進行內(nèi)力組合，從而估算出縱向預(yù)應(yīng)力筋的數(shù)量，然后再布置預(yù)應(yīng)力鋼絞線。然后，計算后張法中各個階段的預(yù)應(yīng)力損失。進一步進行截面強度的驗算，其中包括承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)。在正常使用極限狀態(tài)驗算中包括計算截面的混凝土法向應(yīng)力驗算、預(yù)應(yīng)力鋼筋中的拉應(yīng)力驗算、截面的主應(yīng)力計算，預(yù)應(yīng)力階段和使用階段主梁截面的強度和變形驗算、錨固區(qū)局部強度驗算和撓度的計算。最后，對橫隔梁和行車道板進行配筋計算，并對支座進行了設(shè)計。關(guān)鍵詞:箱梁橋；預(yù)應(yīng)力損失；

6、有效預(yù)應(yīng)力abstractthe design is mainly on small-span prestressed concrete simply supported box girder bridge super structure .prestressed concrete simply supported box girder bridge has become one of the most competitive bridges for its good behavior of structure、small deformation、good driving comfort，a

7、small amount of maintenance work and good seismic performance. the standard span is 35m. the width of the bridge is 13.5m with four pieces box girder，three lanes. the design process is as follows： firstly, draw up the main size of the beam. it must correspond with the provisions of the bridge and co

8、nstruction. taking into account the effects of bending stiffness and torsional rigidity, the design takes the box girder. the roof thickness along the entire bridge was unchanged for the 0.2m; slab thickness in the middle of the span is 0.25m, the end of 0.3m.secondly, analyse internal gross force o

9、f the structures (including dead load and lived load), then combine the internal forces, estimate the number of longitudinal prestressed reinforcement, and then arrange the prestressed steel strand.thirdly, calculate the prestress loss at each stage with post tensioning method. and check section int

10、ensity further, including bearing capacity limit state and serviceability limit state. in normal use limit state checking the concrete method including the calculation of section to stress checking, prestressed reinforcement in tensile principal force checking, section stress calculation, prestressi

11、ng stage and using stage girder section of the strength and deformation calculation of anchorage zone, local strength and deflection calculation.finally, does the reinforcement calculation of the cross beam，deck and the bearing are designed.keywords:box girder bridge；prestress loss；effective prestre

12、ssii目錄摘 要i第一章 項目可行性分析11.1項目簡介11.2建設(shè)意義1第二章 設(shè)計資料22.1設(shè)計資料概述22.1.1橋梁設(shè)計依據(jù)22.1.2采用的標準與規(guī)范22.2橋梁址工程地質(zhì)條件22.3河流橫斷面2第三章 橋梁總體設(shè)計53.1方案比選53.1.1橋梁設(shè)計原則53.1.2各種橋梁的特點53.1.3方案比選63.1.4梁部截面形式比選63.1.5所選方案73.2孔跨布置73.3主要設(shè)計技術(shù)參數(shù)和標準83.3.1交通參數(shù)83.3.2公路設(shè)計技術(shù)標準83.3.3主要材料83.4箱形梁構(gòu)造形式及相關(guān)設(shè)計參數(shù)93.4.1橫截面尺寸93.4.2箱梁底板厚度和腹板寬度10第四章 主梁作用效應(yīng)計算1

13、14.1永久作用集度114.1.1一期永久作用集度（主梁自重）114.1.2二期永久作用集度114.2永久作用效應(yīng)114.3可變作用效應(yīng)計算124.3.1沖擊系數(shù)和車道折減系數(shù)計算124.3.2橫向分布系數(shù)計算134.3.3可變荷載作用效應(yīng)計算164.4主梁作用效應(yīng)組合20第五章 預(yù)應(yīng)力鋼束估算及布置235.1預(yù)應(yīng)力鋼筋數(shù)量估算235.2預(yù)應(yīng)力鋼筋布置235.2.1跨中截面及錨固段截面的鋼束位置235.2.2鋼束彎起角度及線形的確定245.2.3鋼束計算24第六章 計算主梁截面幾何特性28第七章 預(yù)應(yīng)力損失計算297.1預(yù)應(yīng)力鋼束與管道壁之間的摩擦引起的預(yù)應(yīng)力損失297.2由錨具變形、鋼束回縮

14、引起的預(yù)應(yīng)力損失307.3 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317.4鋼筋松弛引起的預(yù)應(yīng)力損失317.5混凝土收縮、徐變引起的預(yù)應(yīng)力損失317.6鋼束預(yù)應(yīng)力損失匯總33第八章 承載力、應(yīng)力、撓度、抗裂性驗算348.1持久狀況承載能力極限狀態(tài)驗算348.1.1跨中正截面承載力驗算348.1.2斜截面承載力驗算358.2應(yīng)力驗算378.2.1短暫狀況構(gòu)件的應(yīng)力驗算378.2.2持久狀況構(gòu)件的應(yīng)力驗算408.3抗裂性驗算438.3.1作用短期效應(yīng)組合作用下的正截面抗裂驗算438.3.2作用短期效應(yīng)組合作用下的斜截面抗裂驗算438.4主梁變形（撓度）驗算448.4.1預(yù)加力引起的跨中反

15、拱度448.4.2荷載引起的跨中撓度448.4.3預(yù)拱度的設(shè)置458.5局部承壓驗算458.5.1局部承壓區(qū)的截面尺寸驗算458.5.2局部抗壓承載力驗算46第九章 行車道板計算479.1 懸臂板荷載效應(yīng)計算479.2連續(xù)板荷載效應(yīng)計算479.2.1永久作用479.2.2可變作用489.2.3作用效應(yīng)組合509.3截面設(shè)計、配筋和承載力驗算509.3.1截面設(shè)計及配筋509.3.2抗剪承載力驗算51第十章 橫隔梁計算5210.1確定橫隔梁上的可變作用5210.2跨中橫隔梁作用效應(yīng)影響線5210.2.1繪制彎矩影響線5210.2.2繪制剪力影響線5310.3截面配筋計算53第十一章 支座設(shè)計55

16、11.1確定支座平面尺寸5511.2確定支座厚度5511.3驗算支座偏轉(zhuǎn)情況5511.4驗算支座的抗滑穩(wěn)定性56參考文獻57致謝58iii河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 第一章 項目可行性分析第一章 項目可行性分析1.1項目簡介該工程位于焦作市與鄭州市的一條交通要道。隨著經(jīng)濟的發(fā)展，車輛增加迅速，加之該橋特殊地理位置（市與市之間的主要樞紐），及舊橋設(shè)計寬度較窄及年度已久，無法承擔(dān)起交通重荷，交通堵塞情況日益嚴重，故需修建此跨線橋梁。1.2建設(shè)意義1) 是促進沿線經(jīng)濟、開發(fā)旅游的需要?！耙赂?，先修路?！编嵵菔呛幽险巍⒔?jīng)濟的中心，焦作與鄭州毗鄰，故通往鄭州的道路對焦作經(jīng)濟等的發(fā)展有很大的影響。此外，

17、焦作是中國優(yōu)秀旅游城市，太極拳的故鄉(xiāng)。焦作旅游資源豐富而獨特：焦作山水深得大自然的造化，南北兼長，雄秀雙絕；八百里太行，挾燕趙歡歌，頂三晉風(fēng)塵，逶迤南下，至此轟然橫斷，陡起一掛掛險峰絕壁，切下一條條深峽幽谷，托出云臺山、青天河、神農(nóng)山、峰林峽、青龍峽五大峽谷景觀。置身其中，猶如步入了一座雄偉神奇的地質(zhì)寶庫，又像走進了一部精彩絕倫的山水寶典，品味不盡的青山綠水，奇山秀水。2) 有利于太極文化的傳播，豐富民眾的精神生活。焦作陳家溝是陳氏太極拳的發(fā)源地，大力發(fā)展交通運輸事業(yè)，建立四通八達的現(xiàn)代交通網(wǎng)絡(luò)，有利于太極文化的傳播，對于促進文化交流具有重要的作用。太極文化博大精深，源遠流長。太極拳是中國的一

18、大精粹，它更與博大精深的中華武術(shù)是分不開的，而它又是我中華武術(shù)的升華。太極拳講究行云流水，剛?cè)嵯酀?，中正安舒，不偏不倚?，F(xiàn)代生活節(jié)奏特別快，很多人身心俱疲，容易煩躁。太極拳于現(xiàn)代屬于養(yǎng)生拳，用于調(diào)養(yǎng)生息，男女老少皆可以練習(xí)，它使人達到一個“和”的狀態(tài)，是中國文化中的中庸之道的完美體現(xiàn)。59河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 第二章 設(shè)計資料第二章 設(shè)計資料2.1設(shè)計資料概述2.1.1橋梁設(shè)計依據(jù)工程地質(zhì)勘查報告等。2.1.2采用的標準與規(guī)范1)jtg d622004公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范；2)jtg d602004公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范；3)jtg b012003公路工程技術(shù)標準等。2.

19、2橋梁址工程地質(zhì)條件橋址場地地形相對平坦，地質(zhì)條件良好。根據(jù)鉆探結(jié)果，可知該地區(qū)域地基為成層土及砂層，自上而下各層如下：1) 亞砂土灰褐色，軟塑硬塑，濕，表層為耕植土。該層厚度為5.6m。2) 亞粘土灰黑色，軟塑硬塑，濕，中間含有粘土夾層。該層厚度2.7m。3) 亞砂土灰紅色，飽和，松中密。該層厚度為1.2m。4) 亞粘土褐色，飽和，硬塑，含大量粗砂。該層厚度為3.1m。5) 粗砂土棕黃色，飽和，中密，含粘性土。該層厚度為3.1m。地基評價1) 該區(qū)地震基本烈度為度。2) 該區(qū)上部土層較軟，采用鉆孔灌注樁基礎(chǔ)基礎(chǔ)施工。2.3河流橫斷面已知橋梁所在河溝橫斷面處各點高程見表2-1。為與路堤相接，橋

20、面起點標高672.5米，終點橋面標高672.9米，且橋頭引道路堤填土高度4米。表2-1 各樁號高程（單位：m）樁號高程樁號高程樁號高程k13+870668.5+180.72641.82400646.01+894667.64+200639.01405.5647.98+920667.01205.72638.21407.53648.34+928.8666.72225636.33431649.72+953.8666.01227634.21433650.88+973.59665.94230.54633.88460653.43+993.37663.21240633.01480656.43k14+00066

21、2.89255.36632.21500658.44+002661.21280.36632.88501.5659.11+018.37660.33293632.74504.96660.38+020659.21300632.61530662.21+024657.88320633.71550664.21+028656.24340.5635.44570665.89+031655.33343.67636.01574.5666.33+050653.88347637.82577667.52+070652.01360639.21580668.43+100650.94380641.44592669.88+1206

22、48.01394642.01600670.01+140646.84396643.21+160643.01398645.79根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可以繪出河床斷面圖（圖2-1），并依此進行分孔（圖2-2），橋長710m（從k13+870-k14+580），在k14+120處進行變坡，邊坡點左邊縱坡為，邊坡點右邊縱坡為。主橋部分為連續(xù)梁，引橋部分為簡支梁。跨徑35m，設(shè)計為預(yù)應(yīng)力簡支箱梁板梁。本設(shè)計主要對引橋部分進行設(shè)計。圖2-1 河床斷面圖（單位：m）圖2-2 橋跨分孔（單位：m）河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 第三章 橋梁總體設(shè)計第三章 橋梁總體設(shè)計3.1方案比選橋梁的形式可考慮拱橋、梁橋和吊橋等。任選兩種

23、作比較，從安全、功能、經(jīng)濟、美觀、施工、占地與工期多方面比選，最終確定橋梁形式。3.1.1橋梁設(shè)計原則1) 適用性橋上應(yīng)保證車輛和人群的安全暢通，并應(yīng)滿足將來交通量增長的需要。橋下應(yīng)滿足泄洪、安全通航、通行等要求。建成的橋梁應(yīng)保證使用年限，并便于檢查和維修。2) 安全性現(xiàn)代橋梁設(shè)計越來越強調(diào)舒適度，要控制橋梁的豎向與橫向振幅，避免車輛在橋上振動與沖擊。整個橋跨結(jié)構(gòu)及各部分構(gòu)件，在制造、運輸、安裝和使用過程中應(yīng)具有足夠的強度、剛度、穩(wěn)定性和耐久性。3) 經(jīng)濟性設(shè)計的經(jīng)濟性一般應(yīng)占首位。經(jīng)濟性應(yīng)綜合發(fā)展遠景及將來的養(yǎng)護和維修等費用。4) 先進性橋梁設(shè)計應(yīng)體現(xiàn)現(xiàn)代橋梁建設(shè)的新技術(shù)。應(yīng)便于制造和架設(shè)，

24、應(yīng)盡量采用先進工藝技術(shù)和施工機械、設(shè)備，以利于減少勞動強度，加快施工進度，保證工程質(zhì)量和施工安全。5) 美觀一座橋梁，尤其是座落于城市的橋梁應(yīng)具有優(yōu)美的外形，應(yīng)與周圍的景致相協(xié)調(diào)。合理的結(jié)構(gòu)布局和輪廓是美觀的主要因素，決不應(yīng)把美觀片面的理解為豪華的裝飾。應(yīng)根據(jù)上述原則，對橋梁作出綜合評估。3.1.2各種橋梁的特點1) 梁橋梁式橋是指其結(jié)構(gòu)在垂直荷載的作用下，其支座僅產(chǎn)生垂直反力，而無水平推力的橋梁。預(yù)應(yīng)力混凝土梁式橋受力明確，理論計算較簡單，設(shè)計和施工的方法日臻完善和成熟。預(yù)應(yīng)力混凝土梁式橋具有以下主要特征：a) 混凝土材料以砂、石為主，可就地取材，成本較低；b) 結(jié)構(gòu)造型靈活，可模型好，可根

25、據(jù)使用要求澆鑄成各種形狀的結(jié)構(gòu)；c) 結(jié)構(gòu)的耐久性和耐火性較好，建成后維修費用較少；d) 結(jié)構(gòu)的整體性好，剛度較大，變性較小；e) 可采用預(yù)制方式建造，將橋梁的構(gòu)件標準化，進而實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)；f) 結(jié)構(gòu)自重較大，自重耗掉大部分材料的強度，因而大大限制其跨越能力；g) 預(yù)應(yīng)力混凝土梁式橋可有效利用高強度材料，并明顯降低自重所占全部設(shè)計荷載的比重，既節(jié)省材料、增大其跨越能力，又提高其抗裂和抗疲勞的能力；h) 預(yù)應(yīng)力混凝土梁式橋所采用的預(yù)應(yīng)力技術(shù)為橋梁裝配式結(jié)構(gòu)提供了最有效的拼裝手段，通過施加縱向、橫向預(yù)應(yīng)力，使裝配式結(jié)構(gòu)集成整體，進一步擴大了裝配式結(jié)構(gòu)的應(yīng)用范圍。2) 拱橋拱橋的靜力特點是，在豎直

26、荷載作用下，拱的兩端不僅有豎直反力，而且還有水平反力。由于水平反力的作用，拱的彎矩大大減少。如在均布荷載的作用下，簡支梁的跨中彎矩為，全梁的彎矩圖呈拋物線形，而拱軸為拋物線形的三鉸拱的任何截面彎矩均為零，拱只受軸向壓力。設(shè)計得合理的拱軸，主要承受壓力，彎矩、剪力均較小，故拱的跨越能力比梁大得多。由于拱是主要承受壓力的結(jié)構(gòu)，因而可以充分利用抗拉性能較差、抗壓性能較好的石料，混凝土等來建造。石拱對石料的要求較高，石料加工、開采與砌筑費工，現(xiàn)在已很少采用。由墩、臺承受水平推力的推力拱橋，要求支撐拱的墩臺和地基必須承受拱端的強大推力，因而修建推力拱橋要求有良好的地基。對于多跨連續(xù)拱橋，為防止其中一跨破

27、壞而影響全橋，還要采取特殊的措施，或設(shè)置單向推力墩以承受不平衡的推力。由于所建位置地質(zhì)情況是軟土地基，故不考慮此橋型。3.1.3方案比選本設(shè)計是圖2-2中最左邊的一跨，35米長的簡支梁，下面選擇適合此簡支梁的截面形式，使其既安全適用耐久，又比較經(jīng)濟美觀，即性價比較優(yōu)。3.1.4梁部截面形式比選梁部截面形式考慮了箱形梁、組合箱梁、槽型梁、t型梁等可采用的梁型。箱形梁方案：該方案結(jié)構(gòu)抗扭剛度大，適應(yīng)性強。景觀效果好。該方案需采用就地澆筑，現(xiàn)場澆筑混凝土及張拉預(yù)應(yīng)力工作量大，但可全線同步施工，施工期間工期不受控制,對橋下交通影響較其他方案較小。組合箱梁：其結(jié)構(gòu)整體性強，抗扭剛度大，適應(yīng)性強。雙箱梁預(yù)

28、制吊裝，鋪預(yù)制板，重量輕。但從橋下看,景觀效果稍差。從預(yù)制廠到工地的運輸要求相對較低，運輸費用較低。但橋面板需現(xiàn)澆施工,增加現(xiàn)場作業(yè)量，工期也相應(yīng)延長。但美觀較差，并且徐變變形大，存在著后期維修養(yǎng)護工作量大的缺點。槽型梁：其為下承式結(jié)構(gòu)，其主要優(yōu)點是造型輕巧美觀，線路建筑高度最低,且兩側(cè)的主梁可起到部分隔聲屏障的作用，但下承式混凝土結(jié)構(gòu)受力不很合理，受拉區(qū)混凝土即車道板圬工量大，受壓區(qū)混凝土圬工量小，梁體多以受壓區(qū)(上翼緣)壓潰為主要特征，不能充分發(fā)揮鋼及混凝土材料的性能。同時，由于結(jié)構(gòu)為開口截面，結(jié)構(gòu)剛度及抗扭性較差，而且需要較大的技術(shù)儲備才能實現(xiàn)。t型梁：其結(jié)構(gòu)受力明確，設(shè)計及施工經(jīng)驗成熟

29、,跨越能力大,施工可采用預(yù)制吊裝的方法，施工進度較快。該方案建筑結(jié)構(gòu)高度最高，由于梁底部呈網(wǎng)狀,景觀效果差。同時，其帽梁雖較槽型梁方案短些，但較其他梁型長，設(shè)計時其帽梁也須設(shè)計成預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土帽梁，另外預(yù)制和吊裝的實施過程也存在著與其他預(yù)制梁同樣的問題。因此，結(jié)合工程特點和施工條件及箱型梁抗扭剛度大，橫向抗彎剛度大和動力穩(wěn)定性能好，外觀簡潔，適應(yīng)性強，在直線、曲線、折返線及過渡線等區(qū)間段均可采用，且施工技術(shù)成熟，造價適中。3.1.5所選方案綜上所述，選擇預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁橋。橋梁橫截面采用箱形梁，主梁間距3.5米，共用四片箱梁，頂板預(yù)制寬度3米，為保證橋梁的整體受力性能，橋面板采用現(xiàn)澆混凝土

30、剛性接頭，濕接頭為0.5米。3.2孔跨布置1)標準跨徑：35米2)計算跨徑：34米3)主梁全長：34.96米（設(shè)4厘米的伸縮縫）4)橋面寬度：13.5米3.3主要設(shè)計技術(shù)參數(shù)和標準3.3.1交通參數(shù)根據(jù)交通調(diào)查和客流量計算，的設(shè)計交通量與交通組成見表3-1。表3-1 年平均日交通量表(單位：小客車輛/日)年份(年)年平均日交通量201411254202422718202929430一級公路設(shè)計年限達15年，2029年將各種汽車折合成小客車的年平均日交通量滿足為2500055000輛的要求，雙向六車道方案是經(jīng)濟合理的。3.3.2公路設(shè)計技術(shù)標準1) 公路等級：一級公路；2) 設(shè)計時速：；3）使用

31、功能：公路雙向六車道，分離式；4) 橋梁路面橫坡：單向坡2%（直線段）；5)設(shè)計荷載：公路-級；6)環(huán)境標準：類環(huán)境；7)設(shè)計安全等級：一級。3.3.3主要材料1) 混凝土：預(yù)制箱梁采用c50混凝土；橋面鋪裝采用12cm瀝青混凝土（從上而下分別為10cm瀝青混凝土橋面鋪裝）。2) 預(yù)應(yīng)力鋼束：采用高強度低松弛7絲捻制的鋼絞線，公稱直徑為139mm2 ，標準強度為，彈性模量為,1000h后應(yīng)力松弛率不大于2.5。3) 普通鋼筋： hrb335鋼筋，。3.4箱形梁構(gòu)造形式及相關(guān)設(shè)計參數(shù)3.4.1橫截面尺寸全幅橋?qū)?3.5米，主梁先預(yù)制，再運輸、吊裝就位，考慮到施工中是調(diào)運能力，將每幅橋做成四個單箱

32、單室的小箱梁。其中，預(yù)制邊、中梁頂板寬3米，底板寬1米，預(yù)制主梁間采用0.5米的濕接縫，從而減輕主梁的吊裝重量。邊、主梁均采用斜腹板，斜度為1:4，以減輕主梁自重。圖3-1 預(yù)制主梁跨中橫斷面圖及支座橫斷面圖（單位：mm）圖3-2 主梁斷面構(gòu)造圖（單位：mm）為滿足頂板負彎矩、普通鋼筋布置及載輪的局部作用，頂板采用等厚度20cm，同時為防止應(yīng)力集中和便于脫模，腹板和頂板交界處設(shè)置17cm8cm的承托。主梁斷面構(gòu)造如圖3-2所示。3.4.2箱梁底板厚度和腹板寬度1) 底板厚度跨中正彎矩較大，底板不宜過厚。腹板厚度跨中大部分區(qū)域設(shè)為25cm，僅在距邊支點160cm開始加厚，加厚區(qū)段長150cm，且

33、底板逐漸加厚至30cm，這樣構(gòu)造處理同時為錨固底板預(yù)應(yīng)力鋼筋提供了空間。底板厚度變化如圖3-4所示。圖3-3 半縱剖圖（單位：mm）2) 腹板厚度支點處剪力較大，兼顧施工方便，腹板厚度僅在支點附近區(qū)域加寬，其余均為25cm。僅在距邊支點160cm，加厚區(qū)段長150cm，且腹板最終加厚至40cm。3) 橫隔梁（板）在跨中和兩邊支點處設(shè)橫隔板，板高2m，板厚0.5m。4）預(yù)應(yīng)力管道采用金屬波紋管成型，波紋管內(nèi)徑為60mm，外徑為67mm，管道摩擦系數(shù)，管道偏差系數(shù)。錨具變形和鋼束回縮量為4mm。5) 瀝青混凝土重度為23，預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)重度為26 ，混凝土重度為25k，單側(cè)防撞欄桿荷載為 。 河

34、南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 第四章 主梁作用效應(yīng)計算第四章 主梁作用效應(yīng)計算根據(jù)上述梁跨結(jié)構(gòu)縱、橫截面的布置，并通過可變作用下的梁橋荷載橫向分布計算，可分別求的各主梁控制截面（一般取跨中、四分點、變化點截面和支點截面）的永久作用和最大可變作用效應(yīng)，然后再進行主梁作用效應(yīng)組合。4.1永久作用集度4.1.1一期永久作用集度（主梁自重）1) 跨中截面段主梁自重（長度15.4m）：2) 底板加厚與腹板變寬段梁的自重近似計算（長度1.6m） 3) 支點段梁的自重（長度0.48m）：4) 中主梁的橫隔梁端橫隔梁體積：半跨內(nèi)橫隔梁的重量為：所以，主梁一期永久作用集度為：4.1.2二期永久作用集度1) 頂板中間濕

35、接縫集度：2) 中梁現(xiàn)澆部分橫隔梁：3) 橋面鋪裝層：共18cm厚瀝青混凝土鋪裝，將橋面鋪裝均分給四片主梁4) 人行道、欄桿、防撞欄：所以，中梁二期永久作用集度為：4.2永久作用效應(yīng)按圖4-1計算，設(shè)為計算截面離左側(cè)支座的距離，令圖4-1 永久作用效應(yīng)計算圖主梁彎矩m和剪力v的計算公式分別為：，永久作用效應(yīng)見表4-1：表4-1 永久作用效應(yīng)作用效應(yīng)跨中4分點支點0.50.30.0一期彎矩 7328.05496.00.0剪力 0.0431.1862.1二期彎矩 2750.82063.10.0剪力 0.0161.8323.6彎矩 10078.87559.10.0剪力 0.0592.91185.74

36、.3可變作用效應(yīng)計算4.3.1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)的基頻有關(guān)，故應(yīng)先計算結(jié)構(gòu)的基頻，簡支梁的基頻可以按下式計算：其中，由于1.5hz3.329hz14hz，故當車道大于兩車道時，應(yīng)進行車道折減，三車道折減22%，但折減后不得小于用兩車道布載的計算結(jié)果。本箱梁按兩車道和三車道布載分別進行計算，取最不利情況進行設(shè)計。4.3.2橫向分布系數(shù)計算1) 跨中荷載的橫向分布系數(shù)各主梁用濕接縫連接，支點、跨中均有橫隔梁， （窄橋），且箱梁抗扭剛度大，故采用修正的剛性橫梁法。a) 計算主梁抗扭慣矩忽略箱梁懸臂抗扭慣矩，各主梁抗扭慣矩相同，計算如下：圖4-2 抗扭慣性矩計算簡圖（單位：

37、mm） b) 計算抗扭修正系數(shù)取,，c) 計算橫向影響線豎標值1號梁： ， ， ( ：k號主梁的荷載橫向影響線在i號梁位處的豎標值)2號梁： d) 計算荷載橫向分布系數(shù)（已考慮多車道折減）1、4號主梁汽車荷載橫向分布系數(shù)基本相同，2、3號主梁汽車荷載橫向分布系數(shù)基本相同，其主要差別是人群荷載的橫向分布系數(shù)，故此處以3、4梁為例進行橫向分布系數(shù)的計算。4號梁的橫向影響線和最不利布載見圖4-3。圖4-3 4號梁的橫向影響線和最不利布載三車道：雙車道：所以，3號梁的橫向影響線和最不利布載見圖4-4。圖4-4 3號梁的橫向影響線和最不利布載三車道：雙車道： 所以 ,，2) 支點截面的荷載橫向分布系數(shù)采

38、用杠桿原理法繪制荷載橫向分布影響線并進行布載。4號梁的橫向影響線和最不利布載見圖4-5。+圖4-5 4號梁的橫向影響線和最不利布載，3號梁的橫向影響線和最不利布載見圖4-6。圖4-6 3號梁的橫向影響線和最不利布載，各主梁支點和跨中截面荷載橫向分布匯總見表4-2。表4-2 荷載橫向分布匯總見表荷載位置梁號1234跨中0.670.630.630.67000.310.39支點0.75110.7500014.3.3可變荷載作用效應(yīng)計算在可變作用效應(yīng)計算中，對于橫向分布系數(shù)的取值作如下處理：計算主梁可變作用彎矩時，均采用全跨統(tǒng)一的橫向分布系數(shù)；計算跨中及四分點可變作用剪力效應(yīng)時，由于剪力影響線的較大坐

39、標也位于橋跨中部，故也采用橫向分布系數(shù)亦??；計算支點可變作用剪力效應(yīng)時，從支點至l/4梁段，橫向分布系數(shù)從直線過度到，其余梁段取。車道荷載取值：公路級車道荷載標準值和集中荷載標準值為：計算彎矩時:計算剪力時：圖4-7 4號梁彎矩汽車（人群）橫向分布系數(shù)沿橋跨變化圖圖4- 8 4號梁剪力汽車（人群）橫向分布系數(shù)沿橋跨變化圖（單位：mm）圖4-9 3號梁彎矩汽車（人群）橫向分布系數(shù)沿橋跨變化圖圖4- 10 3號梁剪力汽車（人群）橫向分布系數(shù)沿橋跨變化圖（單位：mm）1) 計算跨中截面的最大彎矩和最大剪力（s為彎矩或剪力）a) 汽車荷載效應(yīng)：彎矩：()不計沖擊： 計沖擊效應(yīng)：剪力：不計沖擊：計沖擊效

40、應(yīng)：b) 人群荷載效應(yīng)：圖4- 11 跨中截面內(nèi)力影響線及加載圖2) 計算四分點處截面的最大彎矩和最大剪力：a) 汽車荷載效應(yīng)：彎矩：()不計沖擊：計沖擊效應(yīng)：剪力：()不計沖擊：計沖擊效應(yīng)：b) 人群荷載效應(yīng)：圖4-12 四分點截面內(nèi)力影響線及加載圖支點截面剪力計算：計算支點截面由于車道荷載產(chǎn)生效應(yīng)時，考慮橫向分布系數(shù)沿跨長的變化，均布荷載標準值應(yīng)布滿使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生最不利效應(yīng)的同號影響線上，集中荷載標準值只作用于相應(yīng)影響線中一個最大影響線的峰值處。a) 汽車荷載效應(yīng)：剪力：不計沖擊效應(yīng)：計沖擊效應(yīng)：b) 人群荷載效應(yīng)：圖4- 13 支點截面內(nèi)力影響線及加載圖4.4主梁作用效應(yīng)組合根據(jù)可能出現(xiàn)的作

41、用效應(yīng)選擇三種最不利的組合：短期效應(yīng)組合，標準效應(yīng)組合和承載能力極限狀態(tài)基本組合，具體表4-3和表4-4。由表4-3和表4-4知，3號主梁支點剪力最大，4號主梁跨中彎矩最大，但3、4號主梁最大彎矩和最大剪力相差很少，此處可見箱梁對荷載的均勻分布很有利。表4-3 4號主梁作用效應(yīng)計算表序號荷載類別跨中四分點變化點支點mvmvmvv一期永久作用7328.00.05496.0431.11314.5781.0862.1二期永久作用2750.80.02063.1161.8493.4293.2323.6總永久作用=+10078.80.02411.6592.91807.91074.11185.7可變作用（汽

42、車）2661.9147.32411.6240.0576.8361.1389.2可變作用（汽車）沖擊523.929.0474.647.2113.571.176.6可變作用（人群）126.84.795.18.622.719.321.8標準組合=+13264.6176.35297.8880.12498.21506.31651.6短期組合=（+0.7+）12069.0107.84194.8769.42234.41346.21480.0極限組合=（1.2+1.4（+）+1.12）16696.7252.17041.11123.13161.41915.72099.4短期效應(yīng)組合可變荷載設(shè)計值0.7汽車+1.

43、0人（不計沖擊）1990.2107.871783.2176.6426.5272.1294.2長期效應(yīng)組合可變荷載設(shè)計值0.4汽車+0.4人（不計沖擊）1115.560.871002.799.4239.8152.2164.4表4-4 3號主梁作用效應(yīng)計算表序號荷載類別跨中四分點變化點支點mvmvmvv一期永久作用7328.00.05496.0431.11314.5781.0862.1二期永久作用2750.80.02063.1161.8493.4293.2323.6總永久作用=+10078.80.02411.6592.91807.91074.11185.7可變作用（汽車）2540.9142.723

44、02.0230.1568.6352.1398.9可變作用（汽車）沖擊500.128.1453.045.3113.570.278.5可變作用（人群）100.82.575.66.222.77.98.4標準組合=+13119.8170.85166.6868.22498.21500.41663.2短期組合=（+0.7+）11958.3102.34098.6760.12234.41344.61473.4極限組合=（1.2+1.4（+）+1.12）16464.9241.86835.61103.93161.41918.82100.7短期效應(yīng)組合可變荷載設(shè)計值0.7汽車+1.0人（不計沖擊）1879.5102

45、.31687.0167.2426.486256269.2287.1長期效應(yīng)組合可變荷載設(shè)計值0.4汽車+0.4人（不計沖擊）1056.758.1951.094.5239.807371150.3162.9河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 第五章 預(yù)應(yīng)力鋼束估算與布置第五章 預(yù)應(yīng)力鋼束估算及布置5.1預(yù)應(yīng)力鋼筋數(shù)量估算按構(gòu)件正截面抗裂行要求估算預(yù)應(yīng)力鋼筋數(shù)量。對于全預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件，根據(jù)跨中截面抗裂要求，可得跨中截面所需的有效預(yù)應(yīng)力為：式中，為正常使用極限狀態(tài)按作用短期效應(yīng)組合計算的彎矩值，本設(shè)計中， 。設(shè)預(yù)應(yīng)力鋼筋截面中心距截面下緣為，則預(yù)應(yīng)力鋼筋的合力作用點至截面重心軸的距離為。鋼筋估算時，截面性質(zhì)近

46、似取全截面的性質(zhì)進行計算，即，全截面對抗裂邊緣的彈性抵抗距為，所以有效預(yù)應(yīng)力合力為：。預(yù)應(yīng)力鋼筋的張拉控制應(yīng)力為，預(yù)應(yīng)力損失按張拉控制應(yīng)力的20%計算，則。采用10束8as15.2鋼絞線，鋼束總面積為，采用內(nèi)徑60mm的金屬波紋管。5.2預(yù)應(yīng)力鋼筋布置5.2.1跨中截面及錨固段截面的鋼束位置1)對于跨中截面，在保證布置預(yù)留管道要求的前提下，應(yīng)盡可能加大鋼束群重心的偏心距。本設(shè)計預(yù)應(yīng)力孔道采用內(nèi)徑60mm的金屬波紋管，管道至梁底和梁側(cè)凈距不應(yīng)小于30mm及管道直徑的一半。另外直線管道的凈距不應(yīng)小于40mm,且不宜小于管道直徑的0.6倍，在豎直方向兩管道可重疊，跨中截面及端部截面構(gòu)造如下圖，n1，

47、n2，n3，n4號鋼筋均需進行平彎和豎彎，n5只進行平彎。求得跨中截面鋼束群重心至梁底距離為。圖5-1 鋼束布置圖（單位：cm）2)所有鋼束都錨固在梁端截面。對于錨固端截面，鋼束布置通?？紤]下述兩個方面：一是預(yù)應(yīng)力鋼束合力重心盡可能靠近截面形心，使截面均勻受壓；二是考慮錨頭布置的可能性，以滿足張拉操作方便的要求。按照上述錨頭布置的均勻、分散原則，錨固端截面所布置的鋼束見圖5-1所示。求得跨中截面鋼束群重心至梁底距離為。下面對鋼束群重心位置進行復(fù)核：上核心距為：，下核心距為：，,說明鋼束群重心處于截面的核心范圍內(nèi)。5.2.2鋼束彎起角度及線形的確定確定鋼束起彎角時，既要照顧到由其彎起產(chǎn)生足夠的豎

48、向剪力，又要考慮到其引起的摩擦預(yù)應(yīng)力損失不宜過大。本設(shè)計預(yù)應(yīng)力鋼筋在跨中分四排，錨固在底板上的兩根（n5）不彎起，其余8根彎起角度均為8。為簡化計算和施工，所有鋼束布置的線性均為直線加圓弧。5.2.3鋼束計算1）計算鋼束起彎點至跨中的位置。錨固點至支座中心線的水平距離為：，鋼筋計算圖示和錨固段尺寸圖見圖5-2。圖5-2 鋼筋計算圖示和錨固段尺寸鋼束起彎點至跨中的距離列于表5-1內(nèi)。表5-1 鋼束彎起點至跨中距離計算表(單位:mm)鋼束號彎起高彎起角n44202100292.3127.72079.613125.51826.713408.7n37302400334.0396.02376.640689.25662.89216.5n210402700375.8664.22673.768252.99499.05024.3n113503000417.5932.52970.895816.613335.1832.1上表各參數(shù)計算如下：為靠近錨固端直線段長度，根據(jù)需要確定，為鋼束錨固點至鋼束起彎點的豎直距離，根據(jù)各量的幾何關(guān)系，可分別計算如下：, ,式中：-鋼束彎起角度（）； -計算跨徑（cm）； -錨固點至支