浸水田預(yù)應(yīng)力混凝土簡支T型梁橋設(shè)計(jì)

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 83目 錄 第1章 緒 論1 1.1 預(yù)應(yīng)力混凝土的特點(diǎn)及分類1 1.2 預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀1 1.3 裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土T梁橋的特點(diǎn)及應(yīng)用2 1.4 預(yù)應(yīng)力T型簡支梁橋2 1.5 本文的主要工作2 第2章 橋梁的總布置以及橋梁主要尺寸4 2.1 設(shè)計(jì)資料4 2.2 主要材料要求：4 2.3 主要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)6 2.4 設(shè)計(jì)規(guī)范8 2.5 地質(zhì)狀況8 2.6 主梁間距及斷面尺寸擬定10 2.7 主梁跨中截面主要尺寸擬訂12 2.8 截面幾何特性計(jì)算12 第3章 橋梁結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算17 3.1 概述17 3.2 模型的建立18 3.3 可變作用效應(yīng)計(jì)算30 3.4 橋梁恒載

2、內(nèi)力計(jì)算31 3.5 橋梁活載的內(nèi)力計(jì)算34 第4章 鋼束用量的估算及布置37 4.1 跨中截面鋼束的估算和確定37 4.2 跨中截面預(yù)應(yīng)力鋼束的布置39 4.3 非預(yù)應(yīng)力鋼筋的估算及布置42 第5章 承載能力極限狀態(tài)計(jì)算43 5.1 跨中截面正截面抗彎承載力計(jì)算43 5.2 斜截面承載力驗(yàn)算43 第6章 主梁截面幾何特性計(jì)算46 6.1 階段劃分46 6.2 各個(gè)階段截面幾何特性46 第7章 鋼束預(yù)應(yīng)力損失計(jì)算47 7.1 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47 7.2 混凝土彈性壓縮引起的預(yù)應(yīng)力損失48 7.3 應(yīng)力松弛引起的預(yù)應(yīng)力損失48 7.4 混凝土收縮和徐變引起的預(yù)應(yīng)力損

3、失49 第8章 連續(xù)板荷載效應(yīng)計(jì)算52 8.1 永久作用52 8.2 可變作用53 8.3 截面設(shè)計(jì)、配筋和承載力驗(yàn)算55 第9章 有限單元法數(shù)值模擬58 9.1 計(jì)算模型及相關(guān)參數(shù)58 9.2 輸出相關(guān)結(jié)果59 第10章 總 結(jié)77 參考文獻(xiàn)78 致 謝79 第1章 緒 論1.1 預(yù)應(yīng)力混凝土的特點(diǎn)及分類1.1.1 預(yù)應(yīng)力混凝土的定義 所謂的預(yù)應(yīng)力混凝土，混凝土是鋼筋混凝土入應(yīng)力的內(nèi)部，并且只是能夠加載的值和拉伸應(yīng)力（汽車和人等）的分布，以產(chǎn)生適當(dāng)?shù)钠频侥撤N程度的鋼筋混凝土。1.1.2 預(yù)應(yīng)力混凝土使用的目的 預(yù)應(yīng)力混凝土拉伸性能，以便改進(jìn)延遲裂紋的發(fā)展，高強(qiáng)度鋼可以充分利用。1.1.3

4、預(yù)應(yīng)力混凝土的分類 根據(jù)本說明書中，國家根據(jù)預(yù)應(yīng)力混凝土的程度分為以下：（1） 全預(yù)應(yīng)力混凝土（ 1） 在短期的效應(yīng)組合中控制的截面的受拉拉力邊緣不應(yīng)該出現(xiàn)一點(diǎn)拉應(yīng)力。（2） 部分預(yù)應(yīng)力混凝土（10） 拉伸應(yīng)力在短期效應(yīng)的組合的控制截面下緣出現(xiàn)拉應(yīng)力。出現(xiàn)不超過國家明文規(guī)范規(guī)定的寬度裂縫。分為以下兩種：A類：接頭控制部分有拉應(yīng)力，但不允許裂縫B類：構(gòu)件控制截面受拉邊緣拉應(yīng)力超過一定的限值，有可能出現(xiàn)一小段長度的裂縫。1.2 預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀 近10多年來，我們國家在橋梁的建設(shè)方面取到了空前絕后的成就，據(jù)報(bào)道早在2004年8月以前，我國就共有橋梁30萬座，總長1.21萬千米。如今更是

5、劇烈的的發(fā)展，已經(jīng)是空前絕后。如今的中國無論是橋梁數(shù)量，還是橋梁的專家，或者是造橋的頂尖技術(shù)，都位居世界前茅。不論是已經(jīng)建成的蘇通長江大橋或者上海盧浦大橋，還是我們正在修建的港珠澳大橋，都充分顯示了中國橋梁技術(shù)更接近世界頂尖技術(shù)！向世界證明了華夏民族的復(fù)興！高科技高強(qiáng)度的材料被中國兒女廣泛利用。高強(qiáng)度混凝土伴隨同時(shí)還有高強(qiáng)度低松弛鋼絞線的出現(xiàn)，極大讓構(gòu)件的截面尺寸變小，把梁體自身重量減輕許多 ，并且增強(qiáng)了自己承載能力范圍，讓橋梁在超高受力強(qiáng)度和耐久性好的方向順利發(fā)展。 指導(dǎo)橋梁建設(shè)的規(guī)范得到修訂。2003年，中國最新版的橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范出現(xiàn)在了我們身邊，主要有以下幾點(diǎn)主要內(nèi)容被修改： （1） 應(yīng)用

6、極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法，以數(shù)學(xué)理論為基礎(chǔ)； （2） 橋梁自身梁體耐久性，修改了符號，列出了基本名詞術(shù)； （3） 使用公路和道路I級II級標(biāo)準(zhǔn)的負(fù)載，從而避免拖車設(shè)計(jì)荷載和履帶式車輛檢查負(fù)載;1.3 裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土T梁橋的特點(diǎn)及應(yīng)用 裝配式預(yù)應(yīng)力梁橋無論是在公路橋梁或鐵路橋梁預(yù)應(yīng)力T梁橋總成是一個(gè)非常廣泛的利用：它含有一下幾個(gè)主要的特點(diǎn)： （1） 制造結(jié)構(gòu)，技術(shù)達(dá)到世界領(lǐng)先水平，施工環(huán)境安全能夠得到保障;（2） 使用預(yù)制組件可在工廠建設(shè)，施工期短，可靠的質(zhì)量。能夠讓橋更加耐用持久。 （3） 當(dāng)機(jī)械提起采用小部分截面，把濕接縫鋼橋澆筑連接面板成為一個(gè)整體后，使裝載重量大大減輕。 （4） 其制造簡單，

7、鋼筋配筋能夠做成一個(gè)鋼筋骨架，橋梁整體性能好，鋼筋交接也十分方便。 （5） 此類橋梁大部分都是用跨徑為20-50m左右。1.4 預(yù)應(yīng)力T型簡支梁橋 以T型梁為主要承重結(jié)構(gòu)的連續(xù)梁橋。橋梁在彎矩荷載下，上上下下的T型。同時(shí)因?yàn)橛昧撕芏嗍澜缟舷冗M(jìn)的材料，高強(qiáng)度的混凝土，和高強(qiáng)度的鋼筋和相比之下更輕的材料。所以它比其他橋要更加堅(jiān)固，更加節(jié)約材料，同時(shí)最大的限度減輕了自身重量。 當(dāng)混凝土強(qiáng)度滿足超過100的設(shè)計(jì)強(qiáng)度，由張拉序列來張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋才允許的。1.5 本文的主要工作 此文利用荷載橫向分布系數(shù)方法對標(biāo)準(zhǔn)跨徑是30m寬度的預(yù)應(yīng)力混凝土簡支T梁橋自身內(nèi)力進(jìn)行了驗(yàn)算。支點(diǎn)處采取杠桿法。梁跨采用修正的剛

8、性橫梁法。同時(shí)參照最新版本的公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范并且還有權(quán)威公路鋼筋混凝土設(shè)計(jì)規(guī)范等等，公路橋梁T型的橡膠支座規(guī)格等一系列規(guī)范對本橋梁進(jìn)行了設(shè)計(jì)驗(yàn)算。 除了這個(gè)，還采用有限單元法對簡支梁橋，進(jìn)行詳細(xì)計(jì)算。上部是等效梁格代替橋梁上部結(jié)構(gòu)。計(jì)算工具是我國常用的橋梁桿系有限元程序：邁達(dá)斯。也同時(shí)使用手算比較。第2章 橋梁的總布置以及橋梁主要尺寸2.1 設(shè)計(jì)資料本橋位于雅安市漢源縣，橋梁結(jié)構(gòu)形式為330+330m簡支T型梁橋。橋梁起點(diǎn)樁號為K1+292.00，全長192.00m橋面標(biāo)準(zhǔn)寬度為凈8.0m+21.0m（人行道）。本橋上部結(jié)構(gòu)采用330m+330m預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土簡支T梁，其橋梁橋面連續(xù)。另

9、一個(gè)方面，下部結(jié)構(gòu)橋墩采用柱式橋墩。橋臺采用0#橋臺采用U型橋臺， 6#橋臺采用樁柱式橋臺。計(jì)劃荷載: 公路級，人群荷載3.0Kn/。 汽車的荷載等級：公路級 人群的荷載：3.0KN/m2 橋面的標(biāo)準(zhǔn)寬度：10m 0.25m（欄桿）+0.75m（人行道）+8.0m（行車道）+0.75m（人行道）+0.25m（欄桿） 橋面的標(biāo)準(zhǔn)橫坡： 2% 涵洞：1/50 地震動峰值加速度：0.15g 抗震設(shè)防烈度：度2.2 主要材料要求： 混凝土材料要求：混凝土作為需求量非常大的材料，應(yīng)該采用市場上很流行的，其強(qiáng)度等級為52.5或者42.5的硅酸鹽水泥，所用的細(xì)砂子和粗石料和飲用水的技術(shù)質(zhì)量必須符合公路橋涵施

10、工技術(shù)規(guī)范有關(guān)的條文規(guī)定?；炷恋拇止橇媳仨毷褂眠B續(xù)的級配方法，碎石可以使用錘擊打碎生產(chǎn)碎石，最大粒徑不能超過1.5cm到2cm?；炷良?xì)骨料最適合使用中粗砂，同時(shí)不能采用很細(xì)很細(xì)的砂，與此同時(shí)也不能夠使用機(jī)制砂?；炷恋目箟哼€有它的抗拉強(qiáng)度以及彈性模量指標(biāo)應(yīng)該滿足相應(yīng)強(qiáng)度等級混凝土的要求。 普通鋼筋：設(shè)計(jì)的普通鋼筋一般按照習(xí)慣都采用HRB400和HPB300，其使用鋼筋抗拉設(shè)計(jì)強(qiáng)度分別為330 MPa和270MPa。主要受力鋼筋采用HRB400，其它的部分橋面分布鋼筋可以采用HPB300。 HPB300鋼筋接頭可以采用人們常用的高強(qiáng)度光電弧焊，現(xiàn)場施工條件達(dá)不到需求，可以采用電弧焊（雙面焊縫

11、）；HRB400帶肋鋼筋直徑20mm。機(jī)械連接是接頭最好的連接方法，接頭的等級為I級。您可以按照國家明確的規(guī)范書鋼筋機(jī)械連接技術(shù)規(guī)程（JGJ107-2003）規(guī)定的連接器。骨架鋼筋以及人行橋的鋼筋必須全部采用機(jī)械的連接。接頭等級為I級。 預(yù)應(yīng)力鋼筋：用抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為fpk =1850MPa作為施工預(yù)應(yīng)力鋼絞線。同時(shí)。平均直徑d=15.1mm松弛高強(qiáng)度鋼絞線。預(yù)應(yīng)力鋼筋力學(xué)性能指標(biāo)必須大于行業(yè)規(guī)定的預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絞線GB/T5114 -2000最低標(biāo)準(zhǔn)。其鋼筋張拉控制應(yīng)力為0.75fpk。預(yù)應(yīng)力鋼筋的彈性模量規(guī)定為E=1.95x105 Mpa。預(yù)應(yīng)力錨具可以參照OMG預(yù)應(yīng)力體系來作為鋼筋主要

12、設(shè)計(jì)，大小有一下幾樣。比如OVM15-9、 OVM15-10型。鋼材及焊接：設(shè)計(jì)所用的鋼板除去特殊規(guī)定以外來說，應(yīng)該均采用普通的碳素結(jié)構(gòu)鋼Q235q，它的自身分子性能必須符合國家的明確規(guī)范橋梁用結(jié)構(gòu)鋼（GB/T514-2008）的規(guī)定。焊接鋼材應(yīng)滿足可焊性要求。鋼結(jié)構(gòu)焊接材料應(yīng)按如下要求采用：平時(shí)所用于焊接和焊接技術(shù)的材料應(yīng)采用焊接工藝評定結(jié)果，然后進(jìn)行優(yōu)良的篩選。以此來保證焊縫的物理強(qiáng)度不能低于母體材料，焊縫的技術(shù)簡單，并且焊接自身變化量非常小。焊接條應(yīng)該選擇最好的低氫型焊條，焊絲也可以采用藥芯焊絲。相關(guān)材料必須符合相應(yīng)的國家最低要求。 耐久性基本要求： 工藝中，師傅們?yōu)榱颂岣呓Y(jié)構(gòu)的耐久性，

13、我們所用的混凝土必須滿足國家的最低要求：最大水灰比0.5，最小水泥用量為288kg/m3，最大氯離子比例占總體積的0.14%，最大的堿含量不能夠大于3kg/m3。 混凝土外加劑：行業(yè)權(quán)威技術(shù)員認(rèn)為拌制混凝土過程中不能夠添加太多的混凝土外加劑，如像防水劑和減水劑等等。與此的同是在混凝土拌和中應(yīng)少添加早強(qiáng)劑，因?yàn)樗鼘炷翉?qiáng)度有損害，所以不能加多。外加劑的摻用標(biāo)準(zhǔn)必須符合國家最低的標(biāo)準(zhǔn)。比如混凝土外加劑（GB 5076-2008）和混凝土外加劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)范（GB 5019-2003）的強(qiáng)制規(guī)范。外加劑的摻用必須用國家嚴(yán)格的實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，滿足國家或者各個(gè)省市規(guī)定的各項(xiàng)專業(yè)技術(shù)指標(biāo)，以此來確保外加劑的摻

14、用絕對不會影響混凝土的強(qiáng)度要求。另外澆筑混凝土溫度過低時(shí)可以使用混凝土外加劑，外加劑的價(jià)格也是非常的便宜，但是不能超出合理范圍。2.3 主要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.3.1 主梁安裝 （1） 大橋上層建筑施工順序：開始預(yù)制主梁橋式起重機(jī)挑起塔吊按順序澆筑橫梁安裝濕接縫橋面表層施工加入配套設(shè)施瀝青攤鋪橋面一次成橋。 （2） 預(yù)制梁采用的是設(shè)吊孔穿束兜梁底吊裝方法。預(yù)制梁在裝載運(yùn)輸、同時(shí)在塔吊起吊預(yù)制梁過程中，必須或者盡量保持梁體的橫向穩(wěn)定。當(dāng)架設(shè)梁體時(shí)候施工人員應(yīng)采用有效方法增加橫向臨時(shí)支撐力。同時(shí)抓緊時(shí)間焊接橫隔板接縫部位鋼筋等等，以此來增加并提高梁體的最大受力強(qiáng)度。 （3） 橋梁架設(shè)如果采用架橋機(jī)吊裝。架

15、橋機(jī)是在橋的運(yùn)行時(shí)間，最好是讓在梁筋壓力架橋機(jī)的重量壓在負(fù)載梁上，施工單位可根據(jù)公司架橋機(jī)型號來計(jì)算荷載的計(jì)算，由國家規(guī)定檢查后才能建設(shè)。2.3.2 其他 （1） 橫隔板鋼筋骨架的位置，施工時(shí)測量人員需要準(zhǔn)確放樣，盡量給搭接鋼筋的順利焊接及綁扎創(chuàng)造有利而且條件。 （2） 預(yù)制梁端面、預(yù)制梁頂與橫隔板端面全部必須實(shí)行嚴(yán)格的施工檢查。與此同時(shí)，最好是在澆注T梁后短時(shí)間內(nèi)的進(jìn)行檢查，保證施工安全性。 （3） 澆筑混凝土橋面上一層必須按順序清洗，以確保新老混凝土結(jié)合良好，重視嵌入式通信預(yù)埋件線通風(fēng)口和流量工程。 2.3.3 橋面鋪裝 T梁橋：（1） 4cm細(xì)粒式瀝青混凝土 AC-14C； （2） 防水

16、層； （3） 6cm中型式瀝青混凝土AC-20C； （4） 8cm C50混凝土現(xiàn)澆面層。2.3.4 橋面防水層材料橋面防水層使用二次反應(yīng)防水粘合材料或滿足防水材料的下列技術(shù)參數(shù)，如圖表2-1: 表2-1 防水材料特性項(xiàng)目指標(biāo)試驗(yàn)方法表面褐紅色液體JC/T 975-2005延長性5mmGB/T 16777-2005伸長率75%GB/T 16777-2005低溫柔軟特性，-252沒有斷裂紋GB/T 16777-2005粘連強(qiáng)度，251.00MPa參照J(rèn)C/T 975-2005，拉拔力實(shí)驗(yàn)儀，拉伸速率0.1MPa/S剪切強(qiáng)度，251.00MPa參照J(rèn)C/T 965-2005，夾角45，溫度20缺水

17、性(25)表干4hGB/T 16777-1997實(shí)干12hGB/T 16777-1997防水性，0.3 Mpa30min不滲水GB/T 16777-1997耐高溫性1602，無流淌和滑動JC/T 975-2005反抗冰凍性，-2020次不開裂JC40819912.3.5 伸縮縫 橋臺伸縮縫采用的是80和160裝置，其技術(shù)相關(guān)特征該當(dāng)滿足公路橋梁伸縮縫裝配（JT/T 327-2004）的樣板的相干規(guī)定。型鋼材料一般不小于Q340B鋼材強(qiáng)度值，耐候鋼是做型鋼的最好材料，應(yīng)且并對型鋼進(jìn)行熱浸鋅防腐處理，其保護(hù)膜厚度不小于0.8mm，純橡膠是防水所使用橡膠材料。伸縮裝置中防塵，絕對不能去使用再生橡膠。

18、安裝梁端預(yù)留縫的階段必須在伸縮縫廠方指引下進(jìn)行安裝設(shè)置。2.5 地質(zhì)狀況2.5.1 地形地貌 橋位區(qū)屬剝蝕中山地貌，一季節(jié)性小溪溝自西向東流過橋位區(qū)，溪溝寬在515m，水深在0.200.50m。橋位區(qū)地形總體是呈西高東低，沿線路軸線地面高程115611211160m，相對高差39m，地勢起伏較大。溪溝兩側(cè)岸坡均為陡坡地形，自然坡度約在3035。擬建橋梁與斜坡坡向呈大角度的斜交。2.5.2 地質(zhì)構(gòu)造和地震 質(zhì)構(gòu)結(jié)構(gòu)處漢源向斜傾末端之南西翼，巖層呈單斜狀產(chǎn)出，巖層產(chǎn)狀為：901251722，上風(fēng)組為9020，為堅(jiān)硬結(jié)構(gòu)面。根據(jù)河涌的基巖露頭測量統(tǒng)計(jì)的兩側(cè)，橋位區(qū)裂隙小石城結(jié)構(gòu)和發(fā)展，主要有兩個(gè)開發(fā)

19、組：組裂隙，其發(fā)生是35407188，微張開510mm時(shí)，一般無需填充，蘸上褐色的鐵的一些地區(qū)，間距0.20.5M，延長1.02.0M，結(jié)合強(qiáng)度低，為剛性結(jié)構(gòu)面升。第組裂隙，其產(chǎn)狀為3133187179，微張，伸張15mm，一般無充填，間距為11.5m，延伸長度1.02.0m，結(jié)合程度差，為硬性結(jié)構(gòu)面。 按照結(jié)構(gòu)面的組數(shù)及其間距，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)可以判斷巖體的完整水平程度是否完整。2.5.3 地層巖性 經(jīng)由地表工程地質(zhì)測繪及鉆探成果表明：橋位區(qū)被第四系殘坡積粉質(zhì)粘土（Q4el+dl）覆蓋，下伏基巖為三迭系上統(tǒng)須家河組（T3x）砂巖。現(xiàn)將由上至下（從新到老）作為巖土層工程地質(zhì)基本特征。2.5.4 水文地

20、質(zhì) 工程區(qū)第四系松散堆積層厚度較小，考察期是在旱季，據(jù)鉆孔水位簡單容易觀測，勘察期間鉆孔中大部分沒有地下水，僅在靠近沖溝位置鉆孔中發(fā)現(xiàn)少量地下水，水位大致和沖溝地表水位高程一致。但橋位區(qū)下伏基巖主要是砂巖，為相對透水層，在雨季橋位區(qū)受大氣降雨入滲，會存在地下水的。根據(jù)采集溪溝水進(jìn)行了水樣分析，成果就如下表2-2：表2-2 水樣分析成果表項(xiàng)目SO42-Mg2+NH4+OH-總礦化度侵蝕性CO2PH值 Cl-指標(biāo)44.3323.0300432.0207.2225.77評價(jià)類型按環(huán)境類型影響評價(jià)（類）按地層透水性評價(jià)(B)干濕交替結(jié)論微微微微微微微微注表中除了PH值注外，其他測試的指標(biāo)單位均為毫克每

21、升。2.5.5 地震效應(yīng)和不良地質(zhì)作用 （1） 地震效應(yīng) 發(fā)出建議抗震設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)是按照規(guī)范公路橋梁抗震設(shè)計(jì)細(xì)則（JTG/T B02-01-2006）實(shí)行。橋址區(qū)未見有斷裂經(jīng)過，按照中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖（GB18306-2001），該橋址區(qū)抗震基本烈度為度，地震分組第三組，地震中的動峰值加速度大約為0.15g， 橋位區(qū)覆蓋層主要為含碎石粉質(zhì)粘土，為中軟土，剪切波速經(jīng)驗(yàn)值為220m/s,基巖剪切波速經(jīng)驗(yàn)值應(yīng)大于800m/s，橋位區(qū)覆蓋層需要小于5m。按公路橋梁抗震設(shè)計(jì)細(xì)則（JTG/T B02-01-2008），橋位區(qū)場地類別屬類，調(diào)整后特征周期為0.45s。 （2） 不良地質(zhì) 橋址區(qū)不能有不良地質(zhì)作

22、用。比如滑坡、崩塌、崩塌等。2.6 主梁間距及斷面尺寸擬定根據(jù)前頭介紹的橋型選擇、橋跨分孔以及想到橋型的美觀和橋梁與周圍地形的和諧，本橋橋梁結(jié)構(gòu)形式為330+330m簡支T型梁橋。橋梁起點(diǎn)樁號為K1+292.00，全長192.00m橋面標(biāo)準(zhǔn)寬度為凈8.0m+21.0m（人行道）。本橋主體上部選用330m+330m預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土簡支T梁橋面持續(xù)，橋梁下部結(jié)構(gòu)橋墩選用柱式橋墩。橋臺采用0#橋臺采用U型橋臺， 6#橋臺采用樁柱式橋臺。將橋梁設(shè)計(jì)為六跨連簡支T型梁橋，如下圖為33+303預(yù)應(yīng)力T型梁橋的總體布置示意表2-3。圖2.1 T型梁橋的總體布置圖主梁之間的間距跟隨梁高還有跨徑的增大有很大的關(guān)

23、系，跨徑越大，寬度越寬。同時(shí)可以增加翼板的寬度，對提升主梁截面效率指標(biāo)是非常好的施工方法，所以在安全保證的許可條件下加寬T梁翼板是很好的方法。參照設(shè)計(jì)單位給的圖紙，本設(shè)計(jì)的主梁翼板寬是2200mm，由于寬度較大，我們?yōu)榱似錁蛄旱姆€(wěn)定的整體受力，橋面板采用如今流行時(shí)髦的混凝土剛性接頭，于是我們知道主梁的截面有2種：預(yù)應(yīng)力、搬運(yùn)吊裝時(shí)段的小截面（邊梁為2000mm,中梁為1780mm）和運(yùn)行時(shí)段的大截面（2400mm）。凈2m的橋?qū)掃x用主梁，如下圖所示。(a) 跨總橫跨面 (b) 支點(diǎn)橫斷面 (c) 頂平面圖2.2 T型標(biāo)準(zhǔn)橫斷面圖2.7 主梁跨中截面主要尺寸擬訂 主梁高度：一般情況下，高跨比在1

24、/151/25這個(gè)范圍以內(nèi)，是比較合適簡支梁橋，經(jīng)濟(jì)并且劃算方案是往往增大梁橋高度，當(dāng)然也是在在橋梁高度不受局部限制影響才能增加梁橋高度，不能盲目增加梁橋高度。增大梁橋高度好處的原因是因?yàn)樘岣吡后w高度不但可以減少節(jié)約預(yù)應(yīng)力鋼束的消耗需要數(shù)量。同時(shí)梁體加高對于很多工程而言只是腹板加高，鋼材消耗量減少，并且混凝土用量增加得很少，并且混凝土也沒有鋼材那么貴。綜上所述，本設(shè)計(jì)中取2000mm的主梁高度是非常合理的。這座橋梁預(yù)制T梁的翼板的厚度設(shè)計(jì)使用200mm，預(yù)防抵抗翼緣根部碰見非常大的彎矩，根部應(yīng)加厚加深到300mm以此來保證橋梁的安全。在預(yù)應(yīng)力混凝土梁腹板小，腹板厚度通常由布置在管的預(yù)制孔的結(jié)構(gòu)

25、決定，而從梁板本身穩(wěn)定條件下，腹部厚度不小于1/15的高度，設(shè)計(jì)取腹板厚度200毫米。 馬蹄尺寸圖紙上可以看出。并且也能從預(yù)應(yīng)力鋼束的需要數(shù)量確定其大概尺寸。實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和大多設(shè)計(jì)圖紙可以了解，總面積的10%20%是最為符合馬蹄所占面積。由圖紙知道馬蹄寬度為500mm，高度200mm，同時(shí)，馬蹄與腹板之間的過度，可以減小梁體部分之間應(yīng)力。2.8 截面幾何特性計(jì)算 按照上述資料來擬定尺寸，繪制梁橋的跨中和支點(diǎn)截面圖。如圖 (a) 中梁A-A (b) 中梁B-B (c) 中梁C-C 圖2.3 T梁一般構(gòu)造圖一 (a) 邊梁A-A (b) 邊梁B-B (c) 邊梁C-C圖2.4 T梁一般構(gòu)造圖二2.8.

26、1 受壓翼緣板有效寬參照公路的橋規(guī)規(guī)范,T形截面梁受壓翼緣有用的寬度，取下列中的計(jì)算出的較小數(shù)據(jù)簡支梁計(jì)算跨徑的1/3，即l/3=29000/3=9667mm;兩梁之間平均間距，從圖紙看出中間的邊梁為.18000/6=3000mm()=0+12*250+200=3300mm.所以，受壓翼緣的有用寬度為=2000mm.2.8.2 邊梁跨中全截面幾何特性圖2.5 T梁一般構(gòu)造圖三表2-3 分塊數(shù)值表格分塊名稱分塊面積分塊的面積形心至上緣間隔分塊面積的對上緣靜矩分塊面積地本身慣矩分塊面積對截面形心地慣矩cm2cmcm3cm4cmcm4cm4大毛截面 （含濕接縫）4700104700014470046

27、1014680054023.2125153050032.758710041023.294202220032.74276003100902780009620000-344151600200166.73334044400-110.72451000800190152000266700計(jì)85505300501032603251004325600 第3章 橋梁結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算3.1 概述 現(xiàn)代橋梁結(jié)構(gòu)規(guī)模日趨龐大、體系日趨復(fù)雜，對結(jié)構(gòu)受力的準(zhǔn)確把握非常重要。仿真分析技術(shù)是了解橋梁結(jié)構(gòu)在施工、正常運(yùn)營及極限承載狀態(tài)下性能的一種重要手段。橋梁結(jié)構(gòu)分析是確定已知條件、確定結(jié)構(gòu)物理力學(xué)模型

28、，并應(yīng)用相似的理論分析進(jìn)行計(jì)算，然后對計(jì)算結(jié)果進(jìn)行審核的這樣一個(gè)復(fù)雜的過程。圖3-1橋梁結(jié)構(gòu)分析的基本過程 結(jié)構(gòu)分析中對計(jì)算結(jié)果的審核和判斷包括兩個(gè)方面：一是對計(jì)算結(jié)果本身正確性與否的判斷；二是計(jì)算結(jié)果是否滿足相應(yīng)的指標(biāo)要求，如強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定等。計(jì)算結(jié)果正確與否主要與選用的分析模型及分析方法有關(guān)，對這些的分析判斷是結(jié)構(gòu)分析工作中非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，絕不可忽略，一般要求分析者具有扎實(shí)的力學(xué)基礎(chǔ)及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論。目前常用的通用有限元軟件均是由國外開發(fā)的，主要有ANSYS,ALGOR,MIDAS等等，可以說每個(gè)通用軟件都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)。MIDAS/CIVIL是主要為土木計(jì)算結(jié)構(gòu)而發(fā)明。國內(nèi)企業(yè)能夠準(zhǔn)

29、確的分析和設(shè)計(jì)，以彌補(bǔ)目前的土木結(jié)構(gòu)的分析，設(shè)計(jì)軟件市場的空白，發(fā)展“土木結(jié)構(gòu)的具體分析和優(yōu)化設(shè)計(jì)好的軟件?！辈⑶以趯W(xué)校李老師也曾教導(dǎo)過一段時(shí)間。故本設(shè)計(jì)采用MIDAS/CIVIL來進(jìn)行建模分析。3.2 模型的建立 建立橋梁模型之前，首先要充分理解結(jié)構(gòu)和作用的荷載，而且設(shè)法理解結(jié)構(gòu)在荷載作用下的結(jié)構(gòu)行為。事前對要分析的結(jié)構(gòu)行為有一個(gè)很強(qiáng)的求知欲，要以較深厚的較豐富的工程實(shí)踐和課本理論為基礎(chǔ)。 在MIDAS/CIVIL中，模型的創(chuàng)建能夠大致歸納為節(jié)點(diǎn)和單元的建立，定義材料、截面，添加邊界條件，施加靜力、添加預(yù)應(yīng)力束，定義施工階段等步驟。在建立節(jié)點(diǎn)和單元之前，需要將結(jié)構(gòu)劃分為若干個(gè)節(jié)段。3.2.1

30、 節(jié)點(diǎn)的建立 （1） 截面的適當(dāng)簡化 本例根據(jù)給定的設(shè)計(jì)圖紙，先對截面細(xì)部進(jìn)行適當(dāng)?shù)暮喕喕昂髮Ρ?。圖3.1 T梁的一般構(gòu)造圖（立面） 圖3.2 T梁的一般構(gòu)造圖（底平面） 圖3.3 T梁一般構(gòu)造(側(cè)平面) 因?yàn)閳D紙已經(jīng)劃分好了節(jié)段，只需在細(xì)部進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，于是在Civil中建立節(jié)點(diǎn)。打開civil，在右下角位置選定力和長度的單位。如圖： (a)邁達(dá)斯civil長度設(shè)定位置(b)輸入節(jié)點(diǎn)位置圖3.4 邁達(dá)斯節(jié)點(diǎn)截面然后成為輸入下一個(gè)節(jié)點(diǎn) 表3-1 部分節(jié)點(diǎn)坐標(biāo) 坐標(biāo)數(shù)X YZ10.0000000.0000000.00000020.5100000.0000000.00000032.1100

31、000.0000000.00000042.7100000.0000000.00000053.3100000.0000000.00000063.9100000.0000000.00000074.5100000.0000000.00000085.1100000.0000000.00000095.7100000.0000000.000000106.4350000.0000000.000000117.7600000.0000000.000000128.7885710.0000000.000000139.8171430.0000000.0000001410.8457130.0000000.0000001

32、511.8742860.0000000.0000001612.9028570.0000000.0000001713.9314290.0000000.0000001814.9600000.0000000.0000001915.9885710.0000000.0000002017.0171430.0000000.0000002118.0457130.0000000.0000002219.0742860.0000000.0000002320.1028560.0000000.0000002421.1314290.0000000.0000002522.1600000.0000000.0000002623

33、.4850000.0000000.0000002724.8100000.0000000.0000002825.4100000.0000000.0000002926.0100000.0000000.0000003026.6100000.0000000.0000003127.2100000.0000000.0000003227.8100000.0000000.0000003328.4100000.0000000.0000003429.4100000.0000000.0000003529.9200000.0000000.000000360.0000002.0000000.000000370.5100

34、002.0000000.000000381.5100002.0000000.000000392.1100002.0000000.000000402.7100002.0000000.000000413.3100002.0000000.000000423.9100002.0000000.000000434.5100002.0000000.000000445.1100002.0000000.000000456.4350002.0000000.000000467.7600002.0000000.000000478.7885712.0000000.000000489.8171432.0000000.00

35、00004910.8457142.0000000.0000005011.8742862.0000000.000000 因?yàn)樵O(shè)置的節(jié)點(diǎn)很多，此大橋有1600多個(gè)，故只列了一部分?jǐn)?shù)據(jù)。3.2.2 材料 本橋梁計(jì)劃中，主梁按照圖紙采納C55級混凝土，墩身按照圖紙標(biāo)準(zhǔn)用C40混凝土，承臺還有樁基礎(chǔ)采用C30的混凝土；預(yù)應(yīng)力束采納1860標(biāo)準(zhǔn)鋼絞線。 壓強(qiáng)度用符號表示。施工過程中要檢查實(shí)際結(jié)構(gòu)構(gòu)件制作、養(yǎng)護(hù)和受力情況。還有試件強(qiáng)度和實(shí)際構(gòu)件強(qiáng)度懸差得是不是太多，達(dá)到合理程度。由材料知道立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值和安全取軸心抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值之間的公式按下式獲得： 其中：為柱體強(qiáng)度比立方強(qiáng)度混比值，混凝土強(qiáng)度等級小

36、于C50取=0.76。式中：C80取=0.82。為高強(qiáng)度混凝土的脆性折減系數(shù)，當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級不大于C40及以下強(qiáng)度取=1.00。如果混凝土強(qiáng)度為C80，則脆性系數(shù)取=0.87，在兩者中間強(qiáng)度的混凝土均可以依照線性內(nèi)插取值。系數(shù)0.88為部分考慮實(shí)際構(gòu)件與試件混凝土強(qiáng)度之間的差異而取用的相對折減系數(shù)。但是在實(shí)際工程中考慮一定的安全備案，一般來說，常采納混凝土的軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，參見公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范（D62-2004），各種材料的基本特性數(shù)據(jù)見表3-1。表3-1各材料特性值原料彈性模量（MPa）線膨脹系數(shù)1/C容重kN/m3 軸心抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值（MPa） 軸心抗壓強(qiáng)度計(jì)

37、劃值（MPa）C553.551.02535.3524.4C403.251.02526.818.4C303.001.02520.113.8Strand18601.951.278.5注：當(dāng)計(jì)算現(xiàn)澆的鋼筋混凝土軸心受到的壓力強(qiáng)度和偏心受壓的構(gòu)件時(shí)，假設(shè)截面的半徑的兩倍或者長邊不大于300mm，表中的數(shù)據(jù)應(yīng)該按照規(guī)范系數(shù)0.8相乘；當(dāng)構(gòu)件能夠明確保證施工質(zhì)量時(shí)候，可不受此限。3.2.3 截面的定義以及邊界條件的添加截面的定義通常有兩種方法：一是，在MIDAS/CIVIL中設(shè)計(jì)截面的部分，通過直接輸入數(shù)據(jù)來加以定義，此種方法適用于平坡或?qū)ΨQ的雙坡截面，單坡的截面將無法定義；二是，通過導(dǎo)入DXF文件計(jì)算器

38、計(jì)算部性質(zhì)來設(shè)計(jì)接口，這種方法被廣泛使用，無論橫截面的形式，可以使用這種方法，但應(yīng)注意的是，以確保該進(jìn)口部分中，在封閉的變截面線數(shù)相同，變截面兩端的截面線段等等兩端應(yīng)該是一對一。圖3.5 邁達(dá)斯截面數(shù)據(jù)截圖1設(shè)計(jì)截面PSCIT梁跨中0.83200.38710.36020.01650.41310.11651.00001.00000.72031.27971.32470.05248.23340.00002設(shè)計(jì)截面PSCIT梁支點(diǎn)1.28020.54960.81570.08060.51330.13271.00001.00000.80191.19810.71780.07287.83800.00003變截

39、面PSCI支點(diǎn)變跨中1.28020.54960.81570.08060.51330.13271.00001.00000.80191.19810.71780.07287.83800.00004變截面PSCI跨中變支點(diǎn)0.83200.38710.36020.01650.41310.11651.00001.00000.72031.27971.32470.05248.23340.00005設(shè)計(jì)截面PSCM橫隔梁0.32970.27630.27480.00380.08270.00100.09500.09500.86750.86750.37630.00453.85000.00006設(shè)計(jì)截面PSCM橋面板1

40、0.19200.16000.16100.00150.00040.02300.60000.60000.08000.08000.00320.18002.72000.00007設(shè)計(jì)截面PSCM橋面板20.42400.35340.35540.00350.00090.24811.32501.32500.08000.08000.00320.87785.62000.00008設(shè)計(jì)截面PSCM橋面板30.32910.27430.27590.00270.00070.11611.02861.02860.08000.08000.00320.52904.43430.00009設(shè)計(jì)截面PSCM橋面板40.16460.1

41、3720.13800.00130.00040.01450.51430.51430.08000.08000.00320.13222.37710.000010設(shè)計(jì)截面PSCM橋面板50.16000.13340.13410.00120.00030.01330.50000.50000.08000.08000.00320.12502.32000.000011設(shè)計(jì)截面PSCM橋面板60.08160.06810.06840.00060.00020.00180.25500.25500.08000.08000.00320.03251.34000.000012設(shè)計(jì)截面PSCM蓋梁支點(diǎn)1.98001.65161.6

42、5800.39910.13370.79861.10001.10000.45000.45000.10130.60506.20000.000013設(shè)計(jì)截面PSCM蓋梁跨中3.96003.30613.30862.17271.06921.59721.10001.10000.90000.90000.40500.60508.00000.000014變截面PSCM蓋梁支點(diǎn)到跨中1.98001.65161.65800.39910.13370.79861.10001.10000.45000.45000.10130.60506.20000.000015變截面PSCM蓋梁跨中到支點(diǎn)3.96003.30613.308

43、62.17271.06921.59721.10001.10000.90000.90000.40500.60508.00000.000016數(shù)據(jù)庫/用戶SR1.8m橋墩2.54472.29022.29021.03060.51530.51530.90000.90000.90000.90000.27000.27005.65490.000017數(shù)據(jù)庫/用戶SR2.0m橋墩3.14162.82742.82741.57080.78540.78541.00001.00001.00001.00000.33330.33336.28320.000018數(shù)據(jù)庫/用戶SR2.0m樁基3.14162.82742.827

44、41.57080.78540.78541.00001.00001.00001.00000.33330.33336.28320.000019數(shù)據(jù)庫/用戶SR2.2m樁基3.80133.42123.42122.29981.14991.14991.10001.10001.10001.10000.40330.40336.91150.000020設(shè)計(jì)截面PSCM1.6*1.4系梁2.24001.87121.87010.70230.47790.36590.70000.70000.80000.80000.32000.24506.00000.000021設(shè)計(jì)截面PSCM1.8*1.6系梁2.88002.405

45、72.40451.16300.77760.61440.80000.80000.90000.90000.40500.32006.80000.000022設(shè)計(jì)截面PSCM1.4*1.2中系梁1.68001.40351.40250.39400.27440.20160.60000.60000.70000.70000.24500.18005.20000.000023設(shè)計(jì)截面PSCM1.6*1.4中系梁2.24001.87121.87010.70230.47790.36590.70000.70000.80000.80000.32000.24506.00000.0000圖3.6 邁達(dá)斯截面數(shù)據(jù) 邊界條件是橋

46、梁模型中很重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，邊界件條不同會導(dǎo)致整個(gè)體系構(gòu)成不同，因而計(jì)算結(jié)果也就不同甚至是錯(cuò)誤的。剛構(gòu)橋較為特殊的是中墩與主梁采用固結(jié)的形式，只需將主梁節(jié)點(diǎn)與墩的節(jié)點(diǎn)用“一般連接”中的“剛性”加以連接即可。邊支座則設(shè)為活動支座，滿堂支架的部分應(yīng)模擬為臨時(shí)支座，單支座要注意約束轉(zhuǎn)動軸。 對于通跨徑的簡支梁的荷載，由于其力學(xué)效應(yīng)與懸臂梁橋錨固孔跨中的荷載，故也可以視為具體情況按窄橋或者寬橋的條件用偏心壓力法或者GM法計(jì)算其橫向分布系數(shù)m。然而，對于連續(xù)體系中的連續(xù)梁跨，情況與簡支梁不同。結(jié)構(gòu)縱向剛度和橫向剛度之間的關(guān)系是影響跨中荷載橫向分布的規(guī)律。因此，我們可以參考一個(gè)非縱向剛度簡支系統(tǒng)來近似校正系

47、數(shù)C的考慮引起的橫向分布系統(tǒng)的負(fù)載帶來不同的影響。如果以跨中擾度帶來表示剛度特征，則系數(shù)C可以計(jì)算，圖3.7 邁達(dá)斯邊界條件 表中Dx、Dy、Dz分別代表約束在x、y、z方向上的平行移動；Rx、Ry、Rz分別代表管制繞x、y、z軸的轉(zhuǎn)動。3.2.4 靜力荷載的添加 恒載荷包括主梁的重量（前期荷載）所引起的內(nèi)力的一期荷載與后梁恒載（如橋面鋪裝，人行道等）的重量造成二期恒載之和。 （1） 自重自重一般構(gòu)成為橋梁自身混凝土鋼筋的重量，可以在邁達(dá)斯里面設(shè)置。圖3.8 樹形單元（2） 二期橫載 橋面鋪裝層寬10m。從下面到上面層次為8cm厚的C40混凝土調(diào)平層，然后是防水層，最后為瀝青混凝土橋面鋪裝層，

48、混凝土和瀝青混凝土容重按照規(guī)范分別取25 kN/m3，23 kN/m3。另外在橋面兩邊還應(yīng)該設(shè)有混凝土防撞欄。因此，二期橫載集度為橋面鋪裝集度與防撞護(hù)攔集度之和，即： = + =（25100.08+23100.10）+25（0.3147+0.4564） =70.88kN/m預(yù)制T梁一期自重變化點(diǎn)右截面至跨中截面主梁的自重（11.1m）： 過渡區(qū)梁重（2.4m） 支點(diǎn)段梁重（1m）邊主梁的橫隔梁中橫隔梁體積：端橫隔梁體積：故半跨內(nèi)橫隔梁重力為：預(yù)制梁永久作用集度：二期永久作用：現(xiàn)澆T梁翼板集度：邊梁現(xiàn)澆部分橫隔梁：一片中橫隔梁（現(xiàn)澆部分）體積：一片端橫隔梁（現(xiàn)澆部分）體積：故：鋪裝：10cm的瀝青混凝土鋪裝：8cm水泥混凝土的鋪裝：若將橋面的鋪裝均攤給各個(gè)主梁。則：欄桿：一側(cè)的剛性護(hù)欄：4.99若將兩側(cè)剛性護(hù)欄均攤給主梁，則：邊梁二期永久作用強(qiáng)度：3.2.5 永久作用效應(yīng) 如圖3.8所示，設(shè)x計(jì)算從左邊支座到截面的長度，并假設(shè)。主梁彎矩和剪力的計(jì)算公式分別為： 圖3.8 永久作用效應(yīng)值3.3 可變作用效應(yīng)計(jì)算3.3.1 沖擊系數(shù)和車道折減系數(shù) 眾所周知，結(jié)構(gòu)