楊淑琴畢業(yè)設(shè)計

1、山東交通學院畢業(yè)設(shè)計前 言設(shè)計的主要目的是培養(yǎng)學生綜合運用所學知識和技能，分析解決實際問題的能力。通過畢業(yè)設(shè)計使學生形成經(jīng)濟、環(huán)境、市場、管理等大工程意識，培養(yǎng)學生實事求是、謙虛謹慎的學習態(tài)度和刻苦鉆研、勇于創(chuàng)新的精神。畢業(yè)設(shè)計過程中復習以前所學習的專業(yè)知識，同時也鍛煉了學生將理論運用于實踐的能力。橋梁的設(shè)計需要綜合考慮各個方面的因素，其中包括橋址處地形、地貌、氣象、水文條件、工程地質(zhì)、以及周圍所處的環(huán)境等等，除此之外，任何一個設(shè)計都必須要考慮的問題就是怎樣將經(jīng)濟、實用、美觀、環(huán)保四者都融于設(shè)計之中。設(shè)計主要包括上部結(jié)構(gòu)計算和下部結(jié)構(gòu)計算。橋梁的結(jié)構(gòu)設(shè)計，主要是主梁、樁柱的內(nèi)力計算、截面配筋、

2、強度驗算等。通過方案比選后確定本橋為簡支T梁梁橋，橋長80米。計算過程中主要參考了公路橋涵設(shè)計手冊梁橋(下冊)、橋梁工程、公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范（JTG D62-2004）、公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范（JTG D60-2004）、橋梁設(shè)計常用數(shù)據(jù)手冊、基礎(chǔ)工程等書籍。下上部主梁和下部墩柱的結(jié)構(gòu)設(shè)計計算當中，以精確手算為主，充分利用了AutoCAD 計算機輔助設(shè)計功能和Excel 輔助計算功能計算；此次畢業(yè)設(shè)計除了有詳細的計算書外，還按照設(shè)計要求繪制了一定量的施工圖紙?？傊ㄟ^畢業(yè)設(shè)計，達到基本知識、基礎(chǔ)理論、基本技能和運用知識能力、網(wǎng)絡(luò)獲取知識的能力、計算機應用的能力、外語能力以

3、及文化素質(zhì)、思想品德素質(zhì)、業(yè)務(wù)素質(zhì)的訓練，培養(yǎng)學生運用所學的專業(yè)知識和技術(shù)，獨立研究、解決本專業(yè)實際問題的初步能力。為了清除表達計算原理，扎實理論功底，本次設(shè)計采用手算為主，電算為輔的方式完成，在設(shè)計之中難免會有疏漏和差錯，希望得到老師的批評指正。 1 尺寸擬定與方案比選1.1 工程背景及使用要求1.1.1 工程背景介紹 設(shè)計背景：某高速公路上的一座簡支梁橋，上部結(jié)構(gòu)為30米預應力混凝土簡支T梁，路基全寬28米，半幅橋梁寬12.60米，兩側(cè)采用剛性護欄寬度各0.5米，不設(shè)人行道；橋面鋪裝采用5cm瀝青混凝土+9cmC25混凝土墊層；設(shè)計荷載為公路I級。橋梁主梁混凝土采用C50，預應力鋼束采用標

4、準強度為1860MPa的高強度鋼絞線。橋梁下部結(jié)構(gòu)采用樁柱式橋臺，樁柱式橋墩，樁基礎(chǔ)。1.1.2 工程使用要求大橋必須遵照“技術(shù)先進、安全可靠、使用耐久、經(jīng)濟合理”的要求進行設(shè)計，同時應滿足美觀、環(huán)境保護和可持續(xù)發(fā)展的要求。主要技術(shù)標準如下：(1) 設(shè)計荷載：公路-I級；(2) 設(shè)計速度：100 km/h（雙向四車道）；(3) 橋梁全長：5×30m（每跨T梁長30米）；(4) 橋面寬度：11m，橫向布置為0.5m（防撞護欄）+10m（行車道）+0.5m（防撞護欄）；(5) 設(shè)計洪水頻率：百年一遇；(6) 通航等級：無。 (7)地震烈度 ；7級1.2 方案比選1.2.1 方案比選下表列

5、出了3種方案，簡述了預應力混凝土連續(xù)梁橋、簡支預應力混凝土T梁橋和預應力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋的美觀、安全和適用的性能，通過對三種橋型的比較，選擇合適的方案進行設(shè)計計算。表1.1 方案比選表方案設(shè)計方案一設(shè)計方案二設(shè)計方案三橋型預應力混凝土連續(xù)梁橋簡支預應力混凝土T梁橋預應力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋美觀性全橋線條簡潔明快，與周圍環(huán)境協(xié)調(diào)好，因此，橋型美觀。橋梁的線型簡單單調(diào)，但也不缺乏這特有的簡單之美。橋型美觀，氣勢宏偉，與周圍景觀協(xié)調(diào)一致。安全性1. 選用作為引橋的橋型，橋跨度合適，采用箱形斷面，剛度大，施工安全；2. 橋梁本身構(gòu)造簡單，現(xiàn)澆施工，整體剛度好；3. 橋梁的運營養(yǎng)護成本在后期較低。1. T形

6、截面，制造簡單，接頭也方便，常用跨徑7.5-20m，預應力混凝土則為20-50m。2. 施工采用吊裝施工，需要一定的吊裝設(shè)備以保證工期；1.全橋跨度適中用技術(shù)先進 的懸臂澆筑法施工能安全的建成，且在施工過程中不需大量施工支架和臨時設(shè)備，故施工方便，質(zhì)量可靠，工期較短；2.全橋后期營運養(yǎng)護費用少；3.行車平順舒適。適用性1.跨徑為3×30米，與河道的適應性好； 2. 建筑高度小，外形簡單且久用不衰；3. 橋面平順，行車舒適性較好。1采用預應力混凝土T梁，最大跨徑為50米；2.受力明確，構(gòu)造簡單，施工方便，經(jīng)濟合理，裝配式結(jié)構(gòu)，節(jié)約大量模板，縮短了工期，使用廣泛。3.橫隔梁保證各根主梁相

7、互結(jié)成主體，以提高橋梁的整體剛度。1.中孔主跨跨越主航道，與航道適應性好，通航凈空大，防撞要求低；2.河床壓縮少，有利于汛期泄洪；3.全橋采用三跨一聯(lián)的連續(xù)剛構(gòu)，故只在兩岸橋臺處各有一伸縮縫。1.2.2 預應力混凝土T梁介紹(1) 構(gòu)造布置當跨徑超過20m時，一般采用預應力混凝土梁。我國后張法裝配式預應力混凝土簡支梁的標準設(shè)計有25，30，35，40 m四種。主梁梁距通常在1.52.2m之間。橫隔梁在裝配式T形梁中起著保證各根主梁相互連成整體的作用；它的剛度愈大，橋梁的整體性愈好，在荷載作用下各主梁就能更好地協(xié)同工作。然而，設(shè)置橫隔梁使主梁模板工作稍趨復雜，橫隔梁的焊接接頭又往往要在設(shè)于橋下專

8、門的工作架上進行，施工比較麻煩。實踐證明，對于簡支梁橋，一般在跨中，四分點，支點處各設(shè)一道橫隔梁就可滿足要求。(2) 主要尺寸主梁：高跨比的經(jīng)濟范圍是1/151/25之間，跨徑大，取偏小值；肋厚1416cm，在接近梁的兩端的區(qū)段內(nèi)，為滿足抗剪強度和預應力束筋布置錨具的需要，將肋厚逐漸擴展加厚。梁高：我國后張法裝配式預應力混凝土簡支梁的標準設(shè)計有25，30，35，40m四種，其梁高分別為1.251.45，1.651.75，2.00，2.30m。標準設(shè)計中高跨比值約為1/171/20，其主梁高度主要取決于活載標準，主梁間距可在較大范圍內(nèi)變化，通常其高跨比在1/151/25左右。主梁高度如不受建筑高

9、度限制，高跨比宜取偏大值。增大梁高，只增加腹板高度，混凝土數(shù)量增加不多，但可以節(jié)省鋼筋用量，往往比較經(jīng)濟。肋厚：預應力混凝土，由于預應力和彎起束筋的作用，肋中的主拉應力較小，肋板厚度一般都由構(gòu)造決定。原則上應滿足束筋保護層的要求，并力求模板簡單便于澆筑。國外對現(xiàn)澆梁的腹板沒有預應力管道時最小厚度為200mm，縱向或豎向管道的腹板需要300mm，既有縱向又有豎向管道的腹板需要380mm。對于高度超過2400mm的梁，這些尺寸尚應增加，以減少混凝土澆筑困難，裝配式梁的腹板厚度可適當減少，但不能小于165mm。如為先張法結(jié)構(gòu)，最低值可達125mm。我國目前所采用的值偏低，一般采用160mm，標準設(shè)計

10、中為140160mm，在接近梁的兩端的區(qū)段內(nèi)，為滿足抗剪強度和預應力束筋布置錨具的需要，將肋厚逐漸擴展加厚。橫梁：中橫梁為主梁高度的3/4，端橫梁與主梁同高，寬1220cm，可挖空；預制時，做成上寬下窄和內(nèi)寬外窄的楔形，以便脫模。橫隔梁的高度可取為主梁高度的四分之三左右。在支點處可與主梁同高，以利于梁體在運輸和安裝中的穩(wěn)定性。但如果端橫隔梁高度比主梁略小一些，則對安裝和維修支座是有利的。橫隔梁的肋寬常用1220cm。預制時做成上寬下窄和內(nèi)寬外窄的楔形，以便脫模。箱梁橫隔梁的基本作用是增加截面的橫向剛度，限制畸變應力。在支承處的橫隔板還擔負著承受和分布較大支承反力的作用。箱形截面由于具有很大的抗

11、扭剛度，所以橫隔板的布置可以比一般肋形的橋梁少一些。目前許多國家認為可以減少或不設(shè)置中間橫隔板。從受力角度來分析，中間橫隔板對縱向應力和橫向彎矩的分布影響很小，活載橫向彎矩的增加很少超過8%，而恒載應力又不受橫隔板的影響，因此，單從結(jié)構(gòu)上來考慮，中間橫隔板的作用可以用局部加強腹板或采取特殊的橫向框架的辦法來代替。翼板：端部較薄，根部加厚，不小于主梁高度的1/12。T梁翼板的厚度，在中小跨徑的預應力簡支梁中，主要滿足于橋面板承受的車輛局部荷載要求。根據(jù)受力特點，翼緣板一般都做成變厚度的，即端部較薄，至根部（與梁肋銜接處）加厚，并不小于主梁高度的1/12。翼緣板厚度的具體尺寸，有兩種處理方法：一種

12、是考慮翼緣板承擔全部橋面上的恒載與活載，板的受力鋼筋設(shè)在翼緣板內(nèi)，在鋪裝層內(nèi)只有局部的加強鋼筋網(wǎng)，這時翼緣板做得較厚一些，端部一般取80mm；另一種是翼緣板只承擔橋面鋪裝層的荷載、施工臨時荷載以及自重，活載則由翼緣板和布置有受力鋼筋的鋼筋混凝土鋪裝層共同承擔（例如：在小跨徑無中橫隔板的橋上），在此情況下，端部厚度采用60mm就夠了。目前高速公路上的橋梁及城市高架橋梁均設(shè)置防撞欄桿，根據(jù)防沖撞的要求，翼緣板端部厚度不小于200mm。為使翼緣板和梁肋連接平順，在截面轉(zhuǎn)角處一般均應設(shè)置鈍角式承托或圓角，以減少局部應力和便于脫模。下馬蹄：面積不宜過小，一般應占截面總面積的1020； 

13、0;  下翼緣也不應過大、過高，否則，會面形心，減小預應力筋的偏心距。 在預應力混凝土T梁的下緣，為了滿足布置預應力束筋及承受張拉階段壓應力的要求，應擴大做成馬蹄形。馬蹄的尺寸大小應滿足預施應力各個階段的強度要求。個別橋由于馬蹄尺寸過小，往往在施工和使用中形成水平縱向裂縫，特別是在馬蹄斜坡部分，因此馬蹄面積不宜過小，一般應占截面總面積的1020，具體尺寸建議如下：馬蹄總寬度約為肋寬的24倍，并注意馬蹄部分（特別是斜坡區(qū)），管道保護層不宜小于60mm。 下翼緣高度加1/2斜坡區(qū)，高度約為梁高的（0.150.20）倍，斜坡宜陡于45°。 應注意的是：下翼緣也不宜過大過高，這就要

14、求將預應力束筋盡可能按二層或單層布置，將其余的束筋布置在肋板內(nèi)，因為下馬蹄過大，會降低截面形心，減小預應力筋的偏心距。(3)配筋特點受力鋼筋： 1 預應力筋-根據(jù)結(jié)構(gòu)受力配置預應力束。 2 非預應力縱受力鋼筋-在預應力混凝土簡支梁中，有時為了補充局部梁段內(nèi)強度的不足，有時為了滿足極限強度的要求，有時為了更好地分布裂縫和提高梁的韌性，可以將非預應力鋼筋與預應力鋼筋協(xié)同配置，這樣往往能達到經(jīng)濟合理的效果。 3 斜筋-一般不設(shè)斜筋。 4 箍筋-預應力混凝土梁中剪應力一般較小，故按計算僅需布置少量的箍筋，但為了防止混凝土受剪時的脆性破壞，常按構(gòu)造要求配置必要的箍筋，規(guī)定如下：箍筋直徑不小于6mm，箍筋

15、間距不大于25mm；下馬蹄中需設(shè)閉合箍筋，箍筋間距不大于150mm。 5 翼緣板橫向鋼筋 。6 橫梁鋼筋 。分布鋼筋： 1 架立鋼筋-根據(jù)構(gòu)造要求布置，用來架設(shè)箍筋，以便將各種鋼筋扎成骨架。其直徑依梁截面尺寸大小而定，通常采用1014mm。 2 水平分布鋼筋-由于梁的上下翼緣在橫向都比腹板厚，阻礙著腹板的收縮變形，因而有可能在腹板上產(chǎn)生平行于軸線的裂縫，為此，需在腹板內(nèi)設(shè)置防裂鋼筋。這種鋼筋宜用小直徑鋼筋組成網(wǎng)格放在混凝土表面，緊貼箍筋布置。 3 錨固區(qū)的加強鋼筋-在梁端錨固區(qū)應力非常集中，在錨具附近不僅有很大的壓應力，還有很大的拉應力，因此，為防止錨具附近混凝土裂縫，因此，必須配置足夠的鋼筋

16、予以加強。 4 支座下局部加強鋼筋-提高局部承壓構(gòu)件的裂縫荷載和極限承載力。（4） 橫向聯(lián)結(jié)鋼板式接頭：焊接鋼板預先與橫隔梁的受力鋼筋焊接在一起做成安裝骨架。當T梁安裝就位后，即可在橫隔梁的預埋鋼板上再加焊接鋼蓋板使聯(lián)成整體。接頭強度可靠，焊接后立即就能承受荷載，但現(xiàn)場要有焊接設(shè)備，而且施工難度大。 如圖所示是采用鋼板連接的接頭構(gòu)造。上緣接頭鋼板設(shè)在T梁翼板上，下緣接頭鋼板設(shè)在橫梁梁肋的兩側(cè)。焊接鋼板預先與橫隔梁的受力鋼筋焊接在一起做成安裝骨架。當T梁安裝就位后，即可在橫隔梁的預埋鋼板上再加焊接鋼蓋板使聯(lián)成整體。端橫隔梁的焊接鋼板接頭構(gòu)造與中橫隔梁相同，但由于其外側(cè)（近墩臺一側(cè)）不好施焊，故焊

17、接接頭只設(shè)于內(nèi)側(cè)。相鄰橫隔梁之間的縫隙最好用水泥沙漿填滿，所有外露鋼板也應借水泥灰漿封蓋。這種接頭強度可靠，焊接后立即就能承受荷載，但現(xiàn)場要有焊接設(shè)備，而且有時需要在橋下進行仰焊、施工較困難?？郗h(huán)式接頭：將橫隔梁中伸出的環(huán)狀鋼筋相互搭接，并用叉狀短筋銷住，在相距0.450.60m的接頭部位，就地澆筑混凝土連成整體。圖1.1 鋼板連接的接頭構(gòu)造與鋼板式接頭比較，施工復雜一些，但整體性及耐久性好。在缺乏焊接設(shè)備時，橫隔梁亦可采用現(xiàn)澆混凝土聯(lián)結(jié)，即扣環(huán)式接合。將橫隔梁中伸出的環(huán)狀鋼筋相互搭接，并用叉狀短筋銷住，在相距0.450.60m的接頭部位，就地澆筑混凝土連成整體。這種做法也可用于主梁間距較大的

18、場合，為減小翼板挑出長度，翼板與橫隔梁一起用扣環(huán)式筋聯(lián)結(jié)，然后現(xiàn)澆混凝土連成整體。這種形式構(gòu)造與鋼板式接頭比較，施工復雜一些，但整體性及耐久性好。目前正逐步取代前種連接形式。圖1.2 扣環(huán)式接頭企口鉸聯(lián)結(jié)：主梁翼板內(nèi)伸出連接鋼筋，交叉彎制后在接縫處再放局部的F6鋼筋網(wǎng)，并將它們澆筑在橋面混凝土鋪裝層內(nèi)。接頭構(gòu)造由于連接鋼筋甚多，使施工增添了一些困難。采用上面兩種連接構(gòu)造的裝配式T梁的翼板均當作懸臂板來處理，為了改善挑出翼板的受力狀態(tài)，往往將懸臂板也連結(jié)起來，通常采用橋面板的企口鉸聯(lián)接。如圖所示為裝配式T梁設(shè)計中所采用的聯(lián)結(jié)方式。主要翼板內(nèi)伸出連接鋼筋，交叉彎制后在接縫處再放局部的F6鋼筋網(wǎng)，并

19、將它們澆筑在橋面混凝土鋪裝層內(nèi)?；蛘呖蓪⒁戆宓捻攲愉摻钌斐?，并彎轉(zhuǎn)套在一根長的鋼筋上，以形成縱向鉸，如圖b所示。顯然，此種接頭構(gòu)造由于連接鋼筋甚多，使施工增添了一些困難。圖1.3 企口鉸聯(lián)結(jié)（5）簡支梁橋的常用施工方法現(xiàn)場澆筑法：就地澆筑施工是一種古老的施工方法，它是在支架上安裝模板、綁扎及安裝鋼筋骨架、預留孔道、并在現(xiàn)場澆筑混凝土與施加預應力的施工方法。目前，就地澆筑施工在簡支梁中較少使用。就地澆筑施工方法的優(yōu)缺點：1 橋梁的整體性好，施工平穩(wěn)、可靠，不需大型起重設(shè)備；2 施工中無體系轉(zhuǎn)換；3 預應力混凝土連續(xù)梁橋，可以采用強大預應力體系，使結(jié)構(gòu)構(gòu)造簡化，方便施工；4 需要使用大量施工支架，

20、跨河橋梁搭設(shè)支架影響河道的通航與排洪，施工期間支架可能受到洪水和漂流物的威脅；5 施工工期長、費用高，需要有較大的施工場地，施工管理復雜。預制安裝法：預制裝配施工是將在預制廠或橋梁現(xiàn)場預制的梁運至橋位處，使用一定的起重設(shè)備進行安裝和完成橫向聯(lián)結(jié)組成橋梁的施工方法。目前，預制安裝法是簡支梁經(jīng)常采用的一種施工方法，預制梁的安裝主要有聯(lián)合架橋機法、雙導梁安裝法、扒桿吊裝法、跨墩龍門吊機安裝法、自行式吊車安裝法、浮吊架設(shè)法幾種。 聯(lián)合架橋機法:以聯(lián)合架橋機并配備若干滑車、千斤頂、絞車等輔助設(shè)備架設(shè)安裝預制梁；適用于多孔30m以下孔徑的裝配式橋梁。 雙導梁安裝法：又稱穿巷式架橋機，鋼桁架導梁由貝雷梁或萬

21、能構(gòu)件組裝而成，其梁長大于兩倍橋梁跨徑。 扒桿吊裝法：橋跨兩墩設(shè)扒桿，預制梁兩端系在扒桿的起吊鋼束上，后端的制動索控制速度，使預制梁平穩(wěn)就位；適用于起吊高度不大和水平移動范圍較小的中、小跨徑的橋梁。 跨墩龍門吊機安裝法：兩臺跨墩龍門吊機分別設(shè)于待安裝孔的前、后墩位置，用跨墩龍門吊機上的吊梁平車將梁吊起，卷揚機使梁橫移就位；適用于岸上和淺水灘以及不通航淺水區(qū)域安裝預制梁。 自行式吊車安裝法：先將梁運到橋位處，采用一臺或兩臺自行式汽車吊機或履帶吊機直接將梁片吊起就位；適用于陸地橋梁、城市高架橋。 浮吊架設(shè)法：在通航河道或水深河道上架橋，可采用浮吊安裝預制梁。 方法特點：構(gòu)件標準化，機械化和自動化程

22、度高，安裝速度快，但需要一定的設(shè)備，高空作業(yè)多。預制裝配施工的特點為：1 橋梁構(gòu)件的型式和尺寸可向標準化發(fā)展，有利于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)；2 在預制廠（場）集中生產(chǎn)，可充分利用先進設(shè)備，提高施工機械化和自動化的程度，因此可提高工程質(zhì)量、降低勞動強度、降低工程造價、提高生產(chǎn)效率；3 能節(jié)省大量支架和模板材料，多跨橋梁施工只需一套施工設(shè)備，能多次周轉(zhuǎn)使用；4 構(gòu)件預制不受季節(jié)的限制，上、下部構(gòu)造可同時施工，預制梁安裝速度快；5 需要有一定起吊能力的吊裝設(shè)備，施工時高空作業(yè)多；6 預制梁安裝后需進行橫向聯(lián)接，增加施工工序。1.2.3 方案確定通過對三種方案的對比，在經(jīng)濟上（工程費用，維修養(yǎng)護，運營費大小

23、）的比較，以及以橋梁結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟性、實用性、安全性、美觀性和施工的難易程度為考慮因素，綜合個設(shè)計方案的優(yōu)缺點，最終選定一個最優(yōu)方案：多跨簡支預應力混凝土T梁方案。1.2.4 計算理論（1）主梁的內(nèi)力計算主梁的內(nèi)力計算，可分為設(shè)計和施工內(nèi)力計算兩部分。設(shè)計內(nèi)力是強度驗算及配筋設(shè)計的依據(jù)。 施工內(nèi)力是指施工過程中，各施工階段的臨時施工荷載以及運輸、安裝過程中動荷載，如施工機具設(shè)備（掛蘭、張拉設(shè)備等）、模板、施工人員等引起的內(nèi)力，主要供施工階段驗算用。把這部分內(nèi)力和該階段的主梁自重內(nèi)力疊加，檢驗設(shè)計的截面尺寸和配筋是否滿足施工時的強度和剛度要求，否則應增配臨時束或?qū)孛孢M行局部臨時加固。這里主要介紹主

24、梁的設(shè)計內(nèi)力計算（以下簡稱內(nèi)力計算）。對于簡支梁橋，主梁內(nèi)力包括恒載內(nèi)力、活載內(nèi)力和附加內(nèi)力（如風力或離心力引起的內(nèi)力）。將它們按規(guī)范的規(guī)定進行組合，從中挑選最大設(shè)計內(nèi)力，依此進行配筋設(shè)計和應力驗算。設(shè)計實踐表明：在這幾部分內(nèi)力中，恒、活載內(nèi)力是主要的， 一般它們占整個設(shè)計最大內(nèi)力的8090以上。恒載內(nèi)力：主梁恒載內(nèi)力，包括主梁自重（前期恒載）引起的主梁自重內(nèi)力和后期恒載（如橋面鋪裝、人行道、欄桿、燈柱等引起的主梁后期恒載內(nèi)力，總稱為主梁恒載內(nèi)力。前期恒載內(nèi)力：主要包括主梁自重，它是在結(jié)構(gòu)逐步形成的過程中作用于橋上的， 因而它的計算與施工方法有密切關(guān)系。特別在大、中跨預應力混凝土超靜定梁橋的施

25、工過程中不斷有體系轉(zhuǎn)換過程，在計算主梁自重內(nèi)力時必須分階段進行，有一定的復雜性。而在簡支梁的施工過程中結(jié)構(gòu)不發(fā)生體系轉(zhuǎn)換。主梁自重作用于橋上時，結(jié)構(gòu)已是最終體系， 主梁自重內(nèi)力，可根據(jù)沿跨長變化的自重集度，按下式計算： （1.1） 式中：主梁自重內(nèi)力（彎矩或剪力）； 相應的主梁內(nèi)力影響主梁自重集度； 線座標。后期恒載內(nèi)力：包括橋面鋪裝、人行道、欄桿、燈柱等，它用于橋上時，主梁結(jié)構(gòu)已形成最終體系，主梁在縱、橫向的聯(lián)接也已完成，因此，計算這部分內(nèi)力時應考慮結(jié)構(gòu)的空間受力特點，這部分內(nèi)力可直接應用結(jié)構(gòu)內(nèi)力影響線進行計算，其計算方法可參考活載內(nèi)力計算?；钶d內(nèi)力：活載內(nèi)力由基本可變荷載中的車輛荷載（包括

26、汽車、履帶車、掛車、人群）產(chǎn)生。在使用階段，結(jié)構(gòu)已成為最終體系，其縱向的力學計算圖式是明確的。但如上所述，此時主梁在橫向也聯(lián)成了整體，因此呈現(xiàn)空間結(jié)構(gòu)的受力特性，即荷載在結(jié)構(gòu)的縱向和橫向都有傳遞，精確計算是復雜的。為此，要利用實用空間計算方法，即把荷載在橫向?qū)Ω髌髁旱姆峙溆谩皺M向分布系數(shù)” 考慮，從而把一個空間結(jié)構(gòu)的力學計算問題簡化成平面問題。主梁活載內(nèi)力計算分為二步：第一步求某一主梁的最不利荷載橫向分布系數(shù)；第二步應用主梁內(nèi)力影響線，將荷載乘以橫向分布系數(shù)，在縱向滿足橋梁規(guī)范規(guī)定的車輪距限制條件下，使最大，確定車輛的最不利位置，相應求得主梁的最大活載內(nèi)力。對汽車車列必須比較正向和逆向行駛兩

27、種布置情況，取其大者。對于三角形或拋物線型的內(nèi)力影響線，可直接使用等代荷載表，以免除排列荷載的反復試算。對于有經(jīng)驗的設(shè)計工作者來說，一般情況下，將車輛荷載的最大重輪置于影響線的最大坐標上即可求得最大活載內(nèi)力。根據(jù)規(guī)范要求，對汽車荷載還必須考慮沖擊力的影響，因此主梁活載內(nèi)力計算公式為： （1.2）式中：主梁最大活載內(nèi)力 （彎矩或剪力）； 汽車荷載的沖擊系數(shù)， 它與跨徑（對于簡支梁）或影響線荷載長度（對于懸臂梁或連續(xù)梁等）L有關(guān)。對驗算荷載與人群荷載，則不計沖擊影響，對鋼筋混凝土橋和預應力混凝土橋，；   汽車荷載的折減系數(shù)，規(guī)范規(guī)定當橋梁橫向布置車隊數(shù)大于2時,應考慮計算荷載

28、效應的橫向折減，但折減后的效應不得小于用兩行車隊布載的計算結(jié)果，對于驗算荷載和人群荷載均不予折減，即1；   荷載橫向分布系數(shù)，計算主梁彎矩可用跨中荷載橫向分布系數(shù)代替全跨各點上的，在計算主梁剪力時，應考慮在跨內(nèi)的變化。   汽車列車的輪重；   主梁內(nèi)力影響線的縱座標；   主梁內(nèi)力影響線的等代荷載；   相應的主梁內(nèi)力影響線的面積。（2） 撓度計算短期撓度：考慮到在正常條件下構(gòu)件的自重直接與初始預張拉相迭合，故構(gòu)件在預張拉作用下的實際撓度為：  （1.3）式中：構(gòu)件在預張拉作用下的

29、實際撓度； 初始預張拉力的作用引起的短期撓度；張拉時參與作用的構(gòu)件自重產(chǎn)生的撓度。 圖1.4 預張拉產(chǎn)生的撓度不難用共軛梁法、等效荷載法等熟知的計算方法來求得。對于具有拋物線形預應力筋的預應力混凝土簡支梁，如圖所示，在初始張拉力作用下的跨中短期撓度為： （1.4）對于其他較復雜體系的情況，還可應用等效荷載法查閱有關(guān)參考手冊來確定預應力撓度。（3）簡支梁橋橫向分布計算杠桿原理法：因為早期有些橋梁如老式木橋、簡易人行橋等雖然在形式上是空間結(jié)構(gòu)，但實際上從力學觀點分析卻屬于平面結(jié)構(gòu)，它們的橋面板僅是簡支在大梁上，或者是橋面板擱在橫梁上，橫梁再擱在主梁上。橋面板和橫梁僅是傳遞荷載的局部構(gòu)件，并非與主梁

30、牢固連續(xù)共同承載。荷載通過橋面板和橫梁傳遞給各主梁，形成了荷載的橫向分布。橋面板直接擱在I字形主梁上的裝配式梁橋。當橋上有車輛荷載作用時，很明顯，作用在左邊懸臂板上的輪重 只傳遞至1號和2號梁，作用在中間簡支板上者只傳給2號和3號梁，也就是板上的輪重各按簡支梁反力的方式分配給左右兩片主梁，而反力 的大小只要利用簡支板的靜力平衡條件即可求得，這就是通常所謂的“杠桿原理”。如果主梁所支承的相鄰兩塊板上都有荷載，則該梁所受的荷載是兩個支承反力之和.為了求得主梁在橫向分配到的最大荷載，首先應求得各片主梁的荷載橫向影響線，在此情況即為簡支梁反力影響線.有了各片主梁的荷載橫向影響線，就可根據(jù)不同活載按橫向

31、最不利位置排列，求得各片主梁分配到的橫向荷載最大值為。在此，表示主梁在橫向分配到的最大荷載比例，稱為荷載橫向分布系數(shù)，腳碼0表示用杠桿原理法計算。圖中表示了汽車、掛車和人群的荷載橫向分布系數(shù)，和的計算表達式。圖中表示每延米人群荷載的強度。由于橫向傳力系統(tǒng)的構(gòu)造在全跨是相同的，因此對于某一片主梁而言，其荷載橫向分布系數(shù)的值在全跨是一個常值。有了荷載橫向分布系數(shù)，主梁就可以按承受外荷載為的單梁進行設(shè)計計算，即把荷載在內(nèi)力影響線上按縱向最不利位置進行加載，計算最大的設(shè)計內(nèi)力值。所以實際上這種構(gòu)造形式的梁橋還是屬于平面結(jié)構(gòu)的范疇，按杠桿原理法，計算得到的荷載橫向分布系數(shù)，其含義很明確，它表示了荷載在橫

32、向?qū)Ω髌髁悍峙涞母拍?。?） 橫向分布系數(shù)沿縱向的變化彎矩荷載：如圖1.5所示：主梁彎矩影響面在方向和單梁跨中彎矩影響線 相似，都成三角形，而在方向和用剛性橫梁法計算得到的荷載橫向分布影響線相似。于是用變量分離的方法，即采用兩個單值函數(shù)的乘積、組成的近似內(nèi)力影響面去代替一個由雙值函數(shù)表示的精確內(nèi)力影響面。嚴格地說，任意位置上的各個內(nèi)力都有各自的內(nèi)力影響面，在實用計算方法中，應有各自的荷載橫向分布系數(shù)。實際上，由于精確內(nèi)力影響面可作變量分離，主梁各截面彎矩的橫向分布系數(shù)均采用全跨單一的跨中截面橫向分布系數(shù)。 圖1.5 彎矩荷載剪力荷載:圖1.6中(a)所示是跨中剪力影響面，圖1.6中(b)所示

33、是支點剪力影響面。顯見，主梁剪力影響面的圖形的縱橫向完全異形，無法作變量分離，也就不能得出一個簡化的在全跨單一的荷載橫向分布系數(shù)，因而就必須尋求剪力的荷載橫向分布的近似計算辦法。由于在簡支梁橋中剪力由支點截面控制，因此這里僅討論支點截面的剪力荷載橫向分布計算。有關(guān)中間截面的剪力的荷載橫向分布近似計算。從圖1.6中(b)所示的1號梁的精確支點剪力影響面中可見，在支點截面上的剪力分布和杠桿法的分布相近，而從跨內(nèi)第一片橫梁開始，到梁的另一端之間的剪力影響面，在縱橫向可看作各自相似，所以，如果我們?nèi)匀徊捎萌缃y(tǒng)一變量分離的方法繪制近似影響面，如圖圖1.6中(c)所示，則將由于影響面峰值處的圖形被歪曲而

34、導致過大的誤差。為此，我們可以作如下的近似處理：即在計算支點剪力時，其荷載橫向分布系數(shù)在梁端采用按杠桿法計算得到的，在跨內(nèi)從第一片橫梁則近似采用跨中的荷載橫向分布系數(shù)，從梁端到第一片中橫梁之間采用從到的直線過渡形式，當僅有一片中橫梁時，則取用距支點1/4跨徑的一段；如圖1.6中(d)所示。圖1.6 剪力荷載 2 設(shè)計資料及構(gòu)造布置2.1 設(shè)計資料2.1.1 橋梁跨徑及橋?qū)挊藴士鐝剑?0m；計算跨徑：28.66m；預制梁長：29.96m橋面寬度：11m，橫向布置為0.5m（防撞護欄）+10m（行車道）+0.5m（防撞護欄）；2.1.2 設(shè)計荷載公路-I級，不設(shè)人行道，兩側(cè)防撞護欄重力的作用力為5

35、.0KN/m。2.1.3 材料及工藝混凝土：主梁采用C50，欄桿及橋面鋪裝采用C30。預應力鋼筋采用公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范（JTG D62-2004）15.2mm的鋼絞線，每束7根， =1860MPa。普通鋼筋均采用HRB335或HRB400鋼筋。后張法施工工藝制作主梁，采用內(nèi)徑70mm、外徑77mm的預埋式波紋管和夾片錨具。采用180mm180mm的墊板。2.1.4 設(shè)計依據(jù)1.交通部頒公路工程技術(shù)標準（JTG B01-2003）,簡稱標準；2.交通部頒公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范（JTG D60-2004）,簡稱橋規(guī)；3.交通部頒公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范（JTG

36、D62-2004），簡稱公預規(guī)。2.1.5 基本計算數(shù)據(jù)表表2.1基本數(shù)據(jù)計算表119名稱項目符號單位數(shù)據(jù)立方強度50彈性模量混凝土軸心抗壓標準強度32.4軸心抗拉標準強度2.65軸心抗壓設(shè)計強度22.4軸心抗拉設(shè)計強度1.83暫時狀態(tài)容許壓應力20.72容許拉應力1.757持久狀態(tài)標準荷載組合容許壓應力16.2容許主壓應力19.44短期效應組合容許拉應力0容許主拉應力1.59鋼絞線標準強度1860彈性模量抗拉設(shè)計強度1260最大控制應力1395持久狀態(tài)應力標準荷載組合1209續(xù)表2.1基本數(shù)據(jù)計算表材料重度鋼筋混凝土25.0瀝青混凝土23.0鋼絞線78.5鋼束與混凝土的彈性模量比無量綱5.6

37、52.2 構(gòu)造布置2.2.1 主梁與梁片數(shù)主梁間距通常應隨梁高與跨徑的增大而加寬為經(jīng)濟，同時加寬翼板對提高主梁截面效率指標很有效，故在許可條件下應適當加寬T梁翼板。本設(shè)計中主梁翼板寬度為2100mm。2.2.2 主梁跨中截面主要尺寸擬定（1） 主梁高度預應力混凝土簡支梁的主梁高度與其跨徑之比通常在1/151/25，標準設(shè)計中高跨比約在1/181/19。當建筑高度不受限制時，增大梁高往往是較經(jīng)濟的方案，因為增大梁高可以節(jié)省預應力鋼束用量，同時增大梁高一般只是腹板加高，而混凝土用量增加不多。本設(shè)計中取用200mm的主梁高度是比較合適的。（2） 主梁截面細部尺寸T梁翼板的厚度主要取決于橋面板承受車輪

38、局部荷載要求，還應考慮能否滿足主梁受彎時上翼板受壓的強度要求。本設(shè)計中預制T梁的翼板厚度取用180mm，翼板根部加厚到300mm以抵抗翼緣根部較大的彎矩。在預應力混凝土梁中腹板內(nèi)主拉應力較小，腹板厚度一般由布置預制孔管的構(gòu)造決定，同時馬蹄尺寸基本由布置預應力鋼束的需要確定的，初擬馬蹄的寬度為500mm，高度200mm，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。本設(shè)計中腹板厚度取200mm。馬蹄與腹板交接處作三角過度，高度200mm，以減小局部應力。圖 2.1 橫截面2.2.3 計算截面幾何特征截面幾何特性采用有限元軟件計算，計算精度高。表2.2 大毛截面幾何特征計算表分塊面積

39、到上緣的距離yi(mm)分塊面積Ai(mm2)分塊面積對上緣的靜矩Si(mm3)分塊面積自身慣性矩Ii(mm4)di=ys-yi(mm)分塊面積對形心慣性矩Ix(mm4)翼板903600032400×1030.972×10945474.202×109三角承托2209600021120×1030.077×10932410.078×109腹板80032000256000×10368.267×109-25620.972×109下三角15332000030660×1030.044×109-98

40、919.562×109馬蹄170080000136000×1030.267×109-1156106.907×109Yu=Si/A=544Yb=1256A=Ai =87600Si =476180×103Ii=69.627×109Ix=231.721×109 I=Ii+Ix=301.348× 表2.3 小毛截面幾何特征計算表分塊面積到上緣的距離yi(mm)分塊面積Ai(mm2)分塊面積對上緣的靜矩Si(mm3)分塊面積自身慣性矩Ii(mm4)di=ys-yi(mm)分塊面積對形心慣性矩Ix(mm4)翼板90288000

41、25920×1030.7776×10945474.202×109三角承托2209600021120×1030.077×10932410.078×109腹板80032000256000×10368.267×109-25620.972×109下三角15332000030660×1030.044×109-98919.562×109馬蹄170080000136000×1030.267×109-1156106.907×109Yu=Si/A=584Yb=12

42、16A=Ai =80400Si =469700×103Ii=68.655×109Ix=215.58×109 I=Ii+Ix=284.235×2.2.4 橫隔梁的設(shè)置圖2.2主梁橫隔梁布置圖 圖2.3主梁各部分尺寸圖（尺寸單位mm）在荷載作用處的主梁彎矩橫向分布，當該處有橫隔梁時比較均勻，否則直接在荷載作用下的主梁彎矩較大。為減小對主梁設(shè)計起主要控制作用的跨中彎矩，在跨中設(shè)置橫隔梁；當跨度較大時，應設(shè)置較多的橫隔梁。在本設(shè)計中共設(shè)五道橫隔梁，其間距為7165mm。3 橫向分布系數(shù)及主梁內(nèi)力計算3.1 恒載內(nèi)力計算3.1.1 恒載集度主梁：橫隔梁：對于邊橫隔

43、梁：對于中橫梁： 橋面鋪裝層： 欄桿：作用在邊主梁上的全部恒載集度g為作用在中主梁上的全部恒載集度g為3.1.2 恒載內(nèi)力主梁彎矩和剪力的計算公式分別為： （3.1） （3.2） 表3.1邊梁永久作用效應作用效應跨中=0.5四分點=0.25支點=0.0彎矩（kNm） 一期 2374.861781.150二期809.9607.420總和3184.762388.570剪力(KN)一期0165.73331.45二期056.51113.93總和0222.24445.38表3.2中梁永久作用效應作用效應跨中=0.5四分點=0.25支點=0.0彎矩（kNm） 一期 2501.151875.860二期810

44、.1607.580總和3311.252483.440剪力(KN)一期0175.54349.08二期055.53113.06總和0231.07462.143.2 可變作用效應及橫向分布系數(shù)計算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)，因此要先計算機構(gòu)的基頻，簡支梁橋的基頻可采用下列公式計算： (3.3)其中： 中主梁基頻為：根據(jù)橋規(guī)的基頻，可計算出汽車荷載的沖擊系數(shù)為： 按橋規(guī)4.3.1條，當車道大于兩車道時，需進行車道折減，本設(shè)計按三車道設(shè)計，因此在計算可變作用效應時需進行車道折減。3.2.2 計算主梁的橫向分布系數(shù)（1） 跨中的荷載橫向分布系數(shù)

45、 屬于窄橋適用于采用偏心壓力法計算橫向分布系數(shù) （3.4） 計算1號梁荷載橫向分布系數(shù)r如圖： 3.1 跨中橫向分布系數(shù)計算圖示（尺寸單位mm）則其他各梁采用程序計算所得，結(jié)果如下1號5號梁2號4號梁 3號梁 （2）支點截面的荷載橫向分布系數(shù)按杠桿原理法繪制荷載橫向分布影響線并進行布載，1號梁可變作用的橫向分布系數(shù)： 3.2 支點的橫向分布系數(shù)計算圖示（尺寸單位mm）其他各梁采用程序計算所得，結(jié)果如下：1號5號梁 3號梁 2號4號梁 （3） 橫向分布系數(shù)匯總表3.3各號梁可變作用橫向分布系數(shù)梁號荷載位置公路一級荷載人群1,6跨中0.7470支點0.30702,5跨中0.5730支點0.5910

46、3,4跨中0.40支點0.59103.3 主梁內(nèi)力計算3.3.1 車道荷載的取值根據(jù)橋規(guī)4.3.1條,公路I級的均布荷載標準值qk=10.5KN/m，集中荷載標準值pk按以下規(guī)定選?。簶蛄河嬎憧鐝叫∮诨虻扔?m時，pk =180KN；橋梁計算跨徑大于或等于50m時，pk =360KN；橋梁計算跨徑在5m50m時，pk采用直線內(nèi)插求得。計算剪力效應時，上述集中荷載標準值應乘以1.2的系數(shù)。本設(shè)計中，計算彎矩時qk=10.5KN/m，3.2.4 計算可變作用效應(1) 在可變作用效應計算中，對于橫向分布系數(shù)的取值做如下考慮：支點處橫向分布系數(shù)取mo，從支點到第一根橫梁段；橫向分布系數(shù)從mo過渡到m

47、o，其余梁段均取mo，(2) 計算跨中，L/4荷載效應標準值， (3.5)(3) 跨中， L/4截面汽車荷載內(nèi)力影響線如下圖3.3。28.66 q 0.5p 跨中V影響線0.5 跨中M影響線7.2528.66 q p 0.75L/4 V影響線0.25 L/4 M影響線5.436 圖3.3 跨中， L/4截面汽車荷載內(nèi)力影響線（4）計算支點截面車道荷載最大剪力1號梁橫向分布系數(shù)變化區(qū)段長度 a=7.165m附加三角形荷載重心線影響線坐標為 表3.4 跨中，支點，L/4截面公路I級荷載產(chǎn)生的內(nèi)力表截面梁號荷載橫向分布系數(shù)mMQKVQK彎矩影響線不計沖擊力計沖擊力剪力影響線不計沖擊力計沖擊力A()y

48、(m)MQK1+=1.231A()y(m)VQKVQK跨中10.655105.1257.251586.257952.673.6250.5104.05128.0920.5931436.101767.8494.20115.9630.41285.951583.0084.35103.83L/410.74778.8225.4361189.361464.108.1560.75170.66210.0820.5731076.781325.52154.51190.2030.4964.201186.93138.35170.31支點10.523-14.51119.91147.6120.799-222.86274.3

49、430.799-222.86274.343.2.5 主梁作用效果組合(1) 結(jié)構(gòu)重要系數(shù)ro=1.1，基本組合用于承載能力極限狀態(tài)計算（驗算強度），短期基本組合用于正常使用極限狀態(tài)，長期基本組合用于正常極限狀態(tài)（用于驗算裂縫和撓度）。(2) 基本組合計算按承載能力極限狀態(tài)組合按正常使用極限狀態(tài)短期效應組合按正常使用極限狀態(tài)長期效應組合 表3.5 1號梁作用組合序號荷載類別跨中截面四分點截面支點Mmax（KN·m）Vmax（KN）Mmax（KN·m）Vmax（KN）Mmax（KN·m）Vmax（KN）（1）第一期永久作用2374.8601781.15165.7303

50、31.45（2）第二期永久作用809.90607.4256.510113.93（3）總永久作用=（1）+（2）3184.7602388.57222.240445.38（4）可變作用（汽車，含沖擊）公路I級2248.03115.421685.24244.890212.71（5）可變作用（汽車，不含沖擊）公路I級1586.25104.051189.36170.660119.91（6）承載能力極限狀態(tài)組合=1.2×（3）+1.4×（4）7839.59177.755878.49682.620938.55（7）正常使用極限狀態(tài)短期效應組合(3)+0.7×(5)4596.79200.893577.102371.8320588.682（8）正常使用極限狀態(tài)長期效應組合=（3）+0.4×（5）4048.04179.3265343.2596.9560812.348 表3.5 2號梁作用組合序號荷載類別跨中截面四分點截面支點Mmax（KN·m）Vmax（KN）Mmax（KN·m）Vmax（KN）Mmax（KN·m）Vmax（KN）（1）第一期永久作用2563.7801920.53178.700357.39（2）第二期永久作用752.600566.765