畢業(yè)設(shè)計(jì)完整版

1、衢 州 學(xué) 院設(shè)計(jì)說明書題目 全自動(dòng)錢幣清分計(jì)數(shù)一體機(jī)組 員：陶俊宇、何佳明、柯宇2016年3月23日目 錄1 方案擬訂與比選2設(shè)計(jì)資料及構(gòu)造布置3主梁的作用效應(yīng)計(jì)算4 預(yù)應(yīng)力鋼束的估算及布置5 主梁截面幾何特性計(jì)算6持久狀況截面承載能力極限狀態(tài)計(jì)算7 鋼束預(yù)應(yīng)力損失估算8 應(yīng)力驗(yàn)算9 抗裂性驗(yàn)算10 主梁變形（撓度）計(jì)算11 錨固區(qū)局部承壓計(jì)算12 行車道板計(jì)算13參考文獻(xiàn)第一部分 上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算1 方案擬訂與比選1.1 設(shè)計(jì)資料（1）技術(shù)指標(biāo)：汽車荷載：公路-I級(jí)橋面寬度：03m欄桿+2m人行道+凈-13m行車道+2m人行道+03m欄桿（共176m寬）（2）設(shè)計(jì)洪水頻率：百年一遇 ；（3

2、）通航等級(jí)：無 ；1.2 設(shè)計(jì)方案比選方案的主要標(biāo)準(zhǔn)：1、安全安全標(biāo)準(zhǔn)可從行車安全、通航安全、基礎(chǔ)地質(zhì)條件的安全與施工安全等幾個(gè)方面考慮。行車安全主要通過橋面設(shè)施的布置來實(shí)現(xiàn)。如根據(jù)公路等級(jí)和車流具體情況決定是否需設(shè)置中央分隔帶、分車帶或護(hù)欄以保證行車安全。通航安全雖然有通航凈空保證，但應(yīng)注意是否有拖船組成的船隊(duì)通過，另外橋下水流方向是否與橋梁垂直，如遇到這些情況均應(yīng)適當(dāng)加大橋梁跨徑?；A(chǔ)的安全一方面應(yīng)該滿足規(guī)范中規(guī)定的基礎(chǔ)埋深與河流的沖刷深度和冰凍深度的關(guān)系，另一方面應(yīng)檢查基礎(chǔ)附近是否有裂縫、斷層、溶洞等不良地質(zhì)現(xiàn)象存在，由此檢查橋梁分孔是否合理。施工期間結(jié)構(gòu)的安全也是應(yīng)考慮的重要因素，如果

3、設(shè)計(jì)要求編制施工組織計(jì)劃，則要注意洪水和颶風(fēng)對(duì)橋梁施工的不利影響，一般要求在洪水來臨之前橋墩的施工面要超出設(shè)計(jì)洪水位。2、功能橋梁的功能包括兩個(gè)方面：一是跨越障礙（河流、山谷或線路），二是承受/荷載。在比選方案時(shí)，應(yīng)選擇傳力路線直接、簡(jiǎn)捷的結(jié)構(gòu)形式，以保證結(jié)構(gòu)受力的合理性。此外，還應(yīng)考慮非正常運(yùn)營(yíng)條件下（如地震、風(fēng)載）能保證結(jié)構(gòu)功能的實(shí)施。在地震區(qū)修建橋梁要考慮抗震性能好的橋型。梁式體系比拱失體系好，無鉸拱比有鉸拱要好，整體式的比組合式的好，擴(kuò)大基礎(chǔ)比樁基礎(chǔ)好，低樁比高樁好等。再?gòu)耐话l(fā)的因素破壞橋梁后的修復(fù)難易考慮，梁式體系比拱式體系易修復(fù)。從該方面考慮，小跨能滿足的就不做大跨；能用標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)或

4、通用設(shè)計(jì)的就優(yōu)先考慮。3、經(jīng)濟(jì)經(jīng)濟(jì)性主要從造價(jià)、工期及養(yǎng)護(hù)維修方面考慮。造價(jià)：主要包括材料費(fèi)、人工費(fèi)及機(jī)具設(shè)備費(fèi)。1)材料費(fèi)的估價(jià)因受價(jià)格影響比較大，因暫按材料用量來衡量。用標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)與通用設(shè)計(jì)時(shí)，可按所附材料查用。考同類體系、同荷載標(biāo)準(zhǔn)、相近跨度的已建橋梁的工程數(shù)量。根據(jù)參考書中提出的構(gòu)造尺寸以及經(jīng)驗(yàn)尺寸，定出總體設(shè)計(jì)的輪廓尺寸，然后對(duì)主要結(jié)構(gòu)的少數(shù)控制截面進(jìn)行粗略的驗(yàn)算。2)人工費(fèi)和機(jī)具設(shè)備費(fèi)的標(biāo)準(zhǔn)各地區(qū)有很大差別，可根據(jù)概預(yù)算定額標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行估算。工期：工期與造價(jià)有很大的關(guān)系，橋梁作為線路的一部分，應(yīng)該要求做到“線路修到那里，橋也通到那里”，以保證機(jī)具、材料、人員的輸送，線路早日交付運(yùn)營(yíng)，可以

5、使國(guó)民經(jīng)濟(jì)早一天受益。影響工期的因素很多，在資金有保障的前提下，主要受基礎(chǔ)工程量的大小、結(jié)構(gòu)形式、施工方法等影響。上下部結(jié)構(gòu)類型多的橋梁，要求特種機(jī)具設(shè)備的或新體系的工期也長(zhǎng)，非就地取材的橋型，不僅造價(jià)高，而且工期長(zhǎng)；采用腳手施工才工期長(zhǎng)，而且有水毀的可能，需要慎重考慮。 養(yǎng)護(hù)及維修：橋梁在規(guī)定使用期限內(nèi)經(jīng)常維修費(fèi)用的多少需要考慮，混泥土橋的養(yǎng)護(hù)和維修費(fèi)用比剛橋要低得多，當(dāng)遭受軍事或自然因素破壞后的修復(fù)，梁式橋比拱式橋方便。4、美觀我國(guó)基本建設(shè)的方針是“經(jīng)濟(jì)、適用和在可能條件下注意美觀”，大量的公路橋和鐵路橋設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)遵守這一要求，但在特大橋城市橋以及位于風(fēng)景區(qū)的橋梁，應(yīng)注意選擇美觀的橋型方案。

6、此外，施工設(shè)備及能力和環(huán)保也是必須考慮的兩個(gè)方面。每個(gè)比選方案都應(yīng)初步考慮采用什么施工方法，根據(jù)所給的施工設(shè)備和現(xiàn)場(chǎng)條件制訂施工方案；橋梁設(shè)計(jì)必須考慮環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展的要求，包括生態(tài)、水、空氣、噪聲等幾個(gè)方面全面考慮。1. 鑒于展架橋地質(zhì)地形情況。該處地勢(shì)平緩，故比選方案主要采用簡(jiǎn)支梁橋和連續(xù)梁橋形式。根據(jù)安全、適用、經(jīng)濟(jì)、美觀的設(shè)計(jì)原則，我初步擬定了三個(gè)方案。1.2.1 方案一：預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支T型梁橋本橋的橫截面采用T型截面（如圖11）。防收縮鋼筋采用下密上疏的要求布置所有鋼筋的焊縫均為雙面焊，因?yàn)樵摌虻目缍容^大，預(yù)應(yīng)力鋼筋采用特殊的形式（如圖12）布置，這樣不僅有利于抗剪，而且在拼裝

7、完成后，在橋面上進(jìn)行張拉，可防止梁上緣開裂。優(yōu)點(diǎn)：制造簡(jiǎn)單，整體性好，接頭也方便，而且能有效的利用現(xiàn)代高強(qiáng)材料，減少構(gòu)件截面，與鋼筋混凝土相比，能節(jié)省鋼材，在使用荷載下不出現(xiàn)裂縫等。缺點(diǎn)：預(yù)應(yīng)力張拉后上拱偏大，影響橋面線形，使橋面鋪裝加厚等。施工方法：采用預(yù)制拼裝法（后張法）施工，即先預(yù)制T型梁，然后用大型機(jī)械吊裝的一種施工方法。其中后張法的施工流程為：先澆筑構(gòu)件混凝土，并在其中預(yù)留孔道，待混凝土達(dá)到要求強(qiáng)度后，將預(yù)應(yīng)力鋼筋穿入預(yù)留的孔道內(nèi)，將千斤頂支承與混凝土構(gòu)件端部，張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋，使構(gòu)件也同時(shí)受到反力壓縮。待張拉到控制拉力后，即用夾片錨具將預(yù)應(yīng)力鋼筋錨固于混凝土構(gòu)件上，使混凝土獲得并保持

8、其預(yù)壓應(yīng)力。最后，在預(yù)留孔道內(nèi)壓注水泥漿。使預(yù)應(yīng)力鋼筋與混凝土粘結(jié)成為整體。圖1.1預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支T形梁橋立面圖（尺寸單位：cm） 圖12 （尺寸單位：cm）1.2.2 方案二：（30+60+30）m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱形梁橋本橋采用單箱單室的截面形式及立面圖，因?yàn)榭缍群艽螅▽?duì)連續(xù)梁橋），在外載和自重作用下，支點(diǎn)截面將出現(xiàn)較大的負(fù)彎矩，從絕對(duì)值來看，支點(diǎn)截面的負(fù)彎矩大于跨中截面的正彎矩，因此，采用變截面梁能符合梁的內(nèi)力分布規(guī)律，變截面梁的變化規(guī)律采用二次拋物線。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)剛度大，變形小，行車平順舒適，伸縮縫少，抗震能力強(qiáng)，線條明快簡(jiǎn)潔，施工工藝相對(duì)簡(jiǎn)單，造價(jià)低，后期養(yǎng)護(hù)成本不高等。缺點(diǎn)：橋墩處

9、箱梁根部建筑高度較大，橋梁美觀欠佳。超靜定結(jié)構(gòu)，對(duì)地基要求高等。施工方法：采用懸臂澆筑施工，用單懸臂連續(xù)的施工程序，這種方法是在橋墩兩側(cè)對(duì)稱逐段就地澆筑混凝土，待混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度后，張拉預(yù)應(yīng)力筋，移動(dòng)機(jī)具、模板繼續(xù)施工。方案三：（6×20）m預(yù)應(yīng)力混凝土空心板橋本橋橫斷面采用17塊中板和2塊邊板優(yōu)點(diǎn)： 預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)通過高強(qiáng)鋼筋對(duì)混凝土預(yù)壓，不僅充分發(fā)揮了高強(qiáng)材料的特性，而且提高了混凝土的抗裂性，促使結(jié)構(gòu)輕型化，因而預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)具有比鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)大得多的跨越能力。 采用空心板截面，減輕了自重，而且能充分利用材料，構(gòu)件外形簡(jiǎn)單，制作方便，方便施工，施工工期短，而且橋型流暢美觀。缺點(diǎn)

10、：行車不順，同時(shí)橋梁的運(yùn)營(yíng)養(yǎng)護(hù)成本在后期較高。施工方法：采用預(yù)置裝配（先張法）的施工方法，先張法預(yù)制構(gòu)件的制作工藝是在澆筑混凝土之前先進(jìn)行預(yù)應(yīng)力筋的張拉，并將其臨時(shí)固定在張拉臺(tái)座上，然后按照支立模板鋼筋骨架成型澆筑及振搗混凝土養(yǎng)護(hù)及拆除模板的基本施工工藝，待混凝土達(dá)到規(guī)定強(qiáng)度，逐漸將預(yù)應(yīng)力筋松弛，利用力筋回縮和與混凝土之間的黏結(jié)作用，使構(gòu)件獲得預(yù)應(yīng)力。1.3 方案比選表11 方案比選表方案設(shè)計(jì)方案一設(shè)計(jì)方案二設(shè)計(jì)方案三適用性各梁受力相對(duì)獨(dú)立，避免超靜定梁的復(fù)雜問題，行車較舒適。箱形截面抗扭剛度大，可以保證其強(qiáng)度和穩(wěn)定性，有效的承擔(dān)正負(fù)彎矩，橋梁的結(jié)構(gòu)剛度大，變形小，行車平穩(wěn)舒適?？招陌褰孛妫瑴p

11、輕了自重，而且能充分利用材料，構(gòu)件外形簡(jiǎn)單，制作方便，方便施工，施工工期短。美觀性構(gòu)造簡(jiǎn)單，線條簡(jiǎn)潔全橋線條簡(jiǎn)潔明快，與周圍環(huán)境協(xié)調(diào)好，因此，橋型美觀全橋線條簡(jiǎn)潔，但橋孔跨度多，因此顯得有些繁縟影響橋型美觀續(xù)上表施工難易等跨徑布置，細(xì)部尺寸相同，可以重復(fù)利用模板預(yù)制，施工較為方便。相對(duì)簡(jiǎn)支梁橋的施工要更復(fù)雜。相對(duì)于簡(jiǎn)支T型梁和連續(xù)箱形梁施工較簡(jiǎn)單。經(jīng)濟(jì)性等截面形式能大量節(jié)約模板，加快建橋進(jìn)度，簡(jiǎn)易經(jīng)濟(jì)，但不能充分利用截面作用，基礎(chǔ)設(shè)計(jì)量大。連續(xù)梁剛度大，變形小，伸縮縫少，能充分利用高強(qiáng)材料的特性，促使結(jié)構(gòu)輕型化，跨越能力強(qiáng)。充分發(fā)揮了高強(qiáng)材料的特性，而且提高了混凝的抗裂性，促使結(jié)構(gòu)輕型化。后期

12、養(yǎng)護(hù)成本較高通過對(duì)比，從受力合理，安全適用，經(jīng)濟(jì)美觀的角度綜合考慮，方案一:預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支T型梁橋?yàn)樽罴淹扑]方案。此方案，采用預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支T型梁橋，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，節(jié)省材料，經(jīng)濟(jì)合理；采用預(yù)制裝配的施工方法，施工方便，周期短；而且橋型流暢美觀。 2設(shè)計(jì)資料及構(gòu)造布置2.1 設(shè)計(jì)資料2.1.1 橋梁跨徑及橋?qū)挊?biāo)準(zhǔn)跨徑：30m（墩中心距離）主梁全長(zhǎng)：29.96m計(jì)算跨徑：29.00m橋?qū)挘?3m欄桿+2m人行道+凈-13m行車道+2m人行道+03m欄桿（共176m寬）橋面鋪裝：鋪裝層鋪設(shè)防水混凝土12cm，瀝青混凝土6cm。 2.1.2 設(shè)計(jì)荷載公路I級(jí)，結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)=1.0，均布荷載的標(biāo)準(zhǔn)值為

13、10.5KN/m，集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值為316KN. 2.1.3 材料及工藝混凝土：采用C50混凝土，=3.45×MPa，抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值=32.4MPa，抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值=22.4MPa，抗拉強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)值=2.65MPa，抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值=1.83MPa。鋼筋：預(yù)應(yīng)力鋼筋采用ASTMA416-97a標(biāo)準(zhǔn)的低松弛鋼絞（1×7標(biāo)準(zhǔn)型），抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值=1860MPa?？估瓘?qiáng)度設(shè)計(jì)值=1260MPa，公稱直徑15.24mm，公稱面積140，彈性模量Ep=1.95×MPa。普通鋼筋直徑大于和等于12mm的采用HRB400鋼筋；直徑小于12mm的均用R235鋼筋。按后張法施工工藝制作

14、主梁，采用內(nèi)徑70mm的預(yù)埋波紋管和夾片錨具。2.1.4 設(shè)計(jì)依據(jù)（1）交通部頒公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（JTGB01-2003）簡(jiǎn)稱標(biāo)準(zhǔn)（2）交通部頒公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范（JTGD60-2004）簡(jiǎn)稱橋規(guī)（3）交通部頒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（JTGD62-2004）簡(jiǎn)稱公預(yù)規(guī)2.1.5 基本計(jì)算數(shù)據(jù)見（表2-1） 表2-1 基本數(shù)據(jù)計(jì)算表 名 稱項(xiàng) 目符 號(hào)單 位數(shù) 據(jù)混 凝 土立方強(qiáng)度 fcu,kMPa50 彈性模量EcMPa3.45×軸心抗壓標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度fckMPa32.40 軸心抗拉標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度ftkMPa2.65 軸心抗壓設(shè)計(jì)強(qiáng)度fcdMPa22.40 軸心抗拉設(shè)計(jì)強(qiáng)度f

15、tdMPa1.83 短暫狀態(tài)容許壓應(yīng)力0.7f'ckMPa20.72 容許拉應(yīng)力0.7f'tkMPa1.757持久狀態(tài)標(biāo)準(zhǔn)荷載組合:容許壓應(yīng)力0.5fckMPa16.20 容許主壓應(yīng)力0.6fckMPa19.44短期效應(yīng)組合:容許拉應(yīng)力st-0.85pcMPa0 容許主拉應(yīng)力0.6ftkMPa1.59 s15.2 鋼 絞 線標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度fpkMPa1860 彈性模量EpMPa1.95×105抗拉設(shè)計(jì)強(qiáng)度fpdMPa1260 最大控制應(yīng)力con0.75fpkMPa1395 持久狀態(tài)應(yīng)力:標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)組合0.65fpkMPa1209 材料重度鋼筋混凝土1KN/325.0 瀝青混凝

16、土2KN/323.0 鋼絞線3KN/378.5 鋼束與混凝土的彈性模量比Ep無綱量5.65 注：考慮混凝土強(qiáng)度達(dá)到90%時(shí)開始張拉預(yù)應(yīng)力鋼束。和分別表示鋼束張拉時(shí)混凝土的抗壓、抗拉標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度，則=29.6MPa， =2.51MPa。2.2 橫斷面布置 2.2.1 主梁間距與主梁片數(shù) 本橋?yàn)閱畏鶚?，主梁翼板寬度?50cm，橋?qū)挒?7.6m，選用5片主梁和2片邊梁，主梁之間的間距為220cm 2.2.2 主梁跨中截面主要尺寸擬定 圖1-1 結(jié)構(gòu)尺寸圖（單位cm）1、 主梁高度 預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支梁橋的主梁高度與跨徑之比常在1/14-1/25,當(dāng)建筑高度不受限制時(shí)（本橋不受限制），增大梁高往往是最經(jīng)濟(jì)

17、的方案，因?yàn)樵龃罅焊呖梢匀〉幂^大的抗彎力臂，還可以節(jié)省預(yù)應(yīng)力鋼束用量，同時(shí)梁高加大一般只是腹板加高，而混凝土的用量增加不多。終上所述，本橋中取200cm的主梁高度是比較合適的。2、主梁截面細(xì)部尺寸T梁翼板的厚度取決于橋面板承受車輪局部荷載的要求，還應(yīng)考慮能否滿足主梁受彎是上翼板受壓的強(qiáng)度要求，本橋預(yù)制T梁的翼板厚度取用10cm，翼板根部加厚到25cm以抵抗翼緣根部較大的彎矩。在預(yù)應(yīng)力混凝土梁中腹板內(nèi)主拉應(yīng)力較小，腹板厚度翼板由布置預(yù)制孔管的構(gòu)造決定，同時(shí)從腹板本身的條件出發(fā)，腹板厚度不宜小于其高度的1/15，本橋腹板厚度取用20cm。為了防止在施工和運(yùn)營(yíng)中使馬蹄部分遭致縱向裂縫，馬蹄面積占截面

18、總面積的10%20%比較合適，同時(shí)根據(jù)公預(yù)規(guī)9.4.9條對(duì)鋼束凈距及預(yù)留管道的構(gòu)造要求，初擬馬蹄寬度為58cm，高度為20cm，馬蹄與腹板交接處作三角過渡，高度為20cm，以減小局部應(yīng)力。按照以上擬定的外形尺寸，就可繪制出預(yù)制梁的跨中截面圖（如圖1-2）圖1-2 跨中截面尺寸圖（單位cm） 3、計(jì)算截面幾何特征 將主梁跨中截面劃分成五個(gè)規(guī)則圖形的小單元，截面幾何特性計(jì)算見（表2-2） 表2-2 跨中截面幾何特性計(jì)算表分塊名稱分塊面積()跨中截面形心至上緣距離（cm）分塊面積對(duì)上緣凈距=·（）自身慣距（）=-（cm）對(duì)截面形心的慣距（）翼板25005.00125001533.3372.

19、371309354213095075三角承托75017.5131251121659.8726883132699529腹板34009532300013435000-17.63105677814491778下三角380170646007544-92.6332605203268064馬蹄116019022040032444.45-112.631471520014747644819063362548302090注：截面形心至上緣距離：4、支點(diǎn)截面幾何特性計(jì)算表（表2-3） 表2-3 支點(diǎn)截面幾何特性計(jì)算表 分塊名稱分塊面積（）分塊面積形心至上緣距離（）分塊面積對(duì)上緣靜矩（）分塊面積的自身慣矩（）（）分

20、塊面積對(duì)截面形心的慣矩（）（）翼板25005.001250019600.3383.571745986217479462三角承托46515.57207.52677.6373.0724827402485418腹板10150112.5114187549907166-23.93581234555719511131151161582.575684391注：截面形心至上緣距離: 5、檢驗(yàn)跨中截面效率指標(biāo)（希望在0.5以上）上核心距：下核心距：截面效率指標(biāo)：0.5表明以上初擬的主梁跨中截面是合理的。2.3 橫斷面沿跨長(zhǎng)的分布 本橋主梁采用等高形式，橫斷面的T梁寬度沿跨長(zhǎng)不變，梁端部區(qū)段由于錨頭集中力的作用而

21、引起較大的局部應(yīng)力，也為布置錨具的需要，距梁端200cm范圍內(nèi)將腹板加厚到與馬蹄同寬，馬蹄部分為配合鋼束彎起而從六分點(diǎn)附近（第一道橫隔梁處）開始向支點(diǎn)逐漸抬高，在馬蹄抬高的同時(shí)腹板寬度亦開始變化。馬蹄在縱斷面的變化情況見(圖21)。圖2-12.4 橫隔梁的設(shè)置 在荷載作用下的主梁彎矩橫向分布，當(dāng)該處有橫隔梁時(shí)比較均勻，否則在直接荷載作用下的主梁彎矩較大，為減少對(duì)主梁設(shè)計(jì)起主要控制作用的跨中彎矩，在跨中設(shè)置一道中橫隔梁，當(dāng)跨度較大時(shí)，應(yīng)設(shè)置較多的橫隔梁。本橋在橋跨中點(diǎn)、三分點(diǎn)、六分點(diǎn)和支點(diǎn)處設(shè)置七道橫隔梁，其間距為5m。端橫隔梁的高度與主梁同高，厚度為上部26cm，下部為24cm。中橫隔梁高度為

22、180cm，厚度為上部18cm，下部16cm。橫隔梁的布置見（圖21）圖21橫隔梁的布置3主梁的作用效應(yīng)計(jì)算根據(jù)上述梁跨結(jié)構(gòu)縱、橫截面的布置，可分別求得各主梁控制截面（一般取跨中截面、L/4截面和支點(diǎn)截面）的永久作用效應(yīng)，并通過可變作用下的梁橋荷載橫向分布系數(shù)和縱向內(nèi)力影響線，求得可變荷載的作用效應(yīng)，最后再進(jìn)行主梁作用效應(yīng)組合。3.1 永久作用效應(yīng)計(jì)算 3.1.1 永久作用集度 1、預(yù)制梁自重 （1）跨中截面段主梁的自重（六分點(diǎn)截面至跨中截面，長(zhǎng)10m）0.8190×17.6×10144.144（KN）(2) 馬蹄抬高與腹板變寬段梁的自重（長(zhǎng)5m） (1.3115+0.81

23、90) ×5×17.6/2=93.742KN)(3) 支點(diǎn)段梁的自重（1.98m） 1.3155×17.6×1.9845.84（KN）(4) 中主梁的橫隔梁中橫隔梁體積：0.17×（1.7×0.7-0.5×0.5×0.15-0.5×0.2×0.19）0.1927（）端橫隔梁體積： 0.25×（1.9×0.51-0.5×0.31×0. 093）0.2386（）故半跨內(nèi)橫梁重力為： （2.5×0.1927+1×0.2386）×17

24、.6=12.68(KN)(5) 預(yù)制梁永久作用集度（144.144+93.742+45.84+12.68）/14.9816.73（KN/m）2、二期永久作用 (1) 中主梁現(xiàn)澆部分橫隔梁： 一片中橫隔梁體積（現(xiàn)澆） 0.17×0.90×1.7=0.2601（） 一片端橫隔梁體積（現(xiàn)澆） 0.25×0.925×1.9=0.439（） 故： =（5×1.3005+2×0.439）×17.6/29.96=1.28（kN/m） (2) 鋪裝 12cm混凝土鋪裝 0.12×17.6×25=52.8（KN/m） 6c

25、m瀝青鋪裝 0.06×17.6×21=22.18（KN/m） 若將橋面鋪裝均攤給5片（中主梁）+2片（邊主梁） =（52.8+22.18）/7=10.71（kN/m） (3)欄桿 一側(cè)防撞欄： （1.2×0.3+0.2×0.15）×17.6=6.864kN/m 若將兩側(cè)防撞欄均攤給7片梁 =6.864×2/7=1.96(kN/m) (3)中主梁二期永久作用集度 =1.28+10.71+1.96=13.95(kN/m）3、永久作用效應(yīng) 如圖31所示， 設(shè)x為計(jì)算截面離左支座的距離，并令=X/L 主梁彎矩和剪力的計(jì)算公式：=0.5

26、5;(1-)g=0.5×（1-2×）Lg永久作用計(jì)算表（表31） 圖31 永久作用計(jì)算圖示 表31 主梁永久作用效應(yīng)作用效應(yīng)跨中截面（=0.5）L/4截面(=0.25)支點(diǎn)截面(=0)一期彎矩（KN·m）1758.741319.060.00剪力（KN）0.00121.29242.59二期彎矩（KN·m）1466.491099.870.00剪力（KN）0.00101.14202.28彎矩（KN·m）3225.232418.930.00剪力（KN）0.00222.43444.873.2 可變作用效應(yīng)計(jì)算3.2.1 沖擊系數(shù)和車道折減系數(shù)按橋規(guī)4.3

27、.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(jì)算結(jié)構(gòu)的基頻。簡(jiǎn)支梁橋的基頻可采用下列公式估算： (Hz)其中： （kN/m）根據(jù)本橋的基頻，可計(jì)算出汽車荷載的沖擊系數(shù)為：0.299按橋規(guī)4.3.1條，當(dāng)車道大于兩車道時(shí)，需進(jìn)行車道折減，四車道應(yīng)折減0.67，但折減不得小于兩車道布截的計(jì)算結(jié)果。本橋按四車道設(shè)計(jì)。因此在計(jì)算可變作用效應(yīng)時(shí)需進(jìn)行車道折減。2計(jì)算主梁的荷載橫向分布系數(shù)（G-M法）（1）跨中的荷載橫向分布系數(shù)本設(shè)計(jì)中橋跨內(nèi)設(shè)有7道橫隔梁,具有可靠的橫向聯(lián)結(jié)且承重結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)寬比為L(zhǎng)/B=29/17.6=1.65<2，按比擬正交異性板法（G-M法）來繪制橫向影響線和計(jì)算橫向分布

28、系數(shù)。 主梁的抗彎慣矩主梁的比擬單寬抗彎慣矩1Jx=Ix/b=483105/250=1.932105cm4/cm 橫隔梁抗彎慣矩每根中橫隔梁的尺寸如圖2.8所示，確定翼板的有效作用寬度，橫隔梁的長(zhǎng)度取為兩根邊主梁的軸線距離，即c=1/2(4.96-0.16)=2.4mh=180cmb=16cmc/l=2.4/15.05=0.159查表得：c/l=0.159時(shí)，0.853 =0.8532.4=2.05m圖2.8 橫隔梁截面圖再求橫隔梁截面重心位置：ay=40.07cm故橫隔梁抗彎慣矩為：Iy=2003.1104cm4橫隔梁比擬單寬抗彎慣矩為：=2003.01/496=4039cm4/cm 主梁和

29、橫隔梁的抗扭慣矩a)對(duì)于主梁梁肋：主梁翼板的平均厚度h=12.5cm t/b=20/187.5=0.106 查得c=0.312則 ITx=0.312(200-12.5) 203=468103cm4 ITx=0.316(180-10) 103=53.72103cm4b)橫隔梁梁肋t/b=16/170=0.094查得 c=0.316則ITx=0.316(180-10) 103=53.72103cm4故：JTX+JTY=2313.6cm4/cm計(jì)算參數(shù)和=0.798 式中B為橋梁承重結(jié)構(gòu)的半寬，即B=8.8m=0.05631 計(jì)算各主梁橫向影響線坐標(biāo)已知=0.798，查橋梁工程附錄“G-M法”計(jì)算圖

30、表可得影響系數(shù)K1和K0值，如表2.4。表2.4 影響系數(shù)K1和K0的值梁位荷載位置校核B3B/4B/2B/40-B/4-B/2-3B/4-B00.580.460.891.781.51.780.890.460.588.32B/40.91.211.381.561.750.860.650.450.357.89B/21.361.731.751.400.940.640.440.340.258.133B/42.52.251.761.200.730.420.360.230.207.56B3.612.51.600.880.550.32-0.25-0.2-0.158.630-0.40.251.051.82.2

31、1.81.050.25-0.47.55B/400.451.752.11.751.150.5-0.15-0.458.11B/21.62.052.251.751.050.50.15-0.2-0.47.343B/44.883.222.031.00.3-0.05-0.25-0.3-0.257.42B0.06-0.211.50-0.66-0.61-0.46-0.210.067.08校核公式：用內(nèi)插法求實(shí)際梁位處的K1和K0值，實(shí)際梁位與表列梁位的關(guān)系見圖2.9因此，對(duì)于號(hào)梁：92.5/220=0.42KB+0.58K3B/4 對(duì)于2號(hào)梁：66/220=0.27K3B/4+0.73KB/2對(duì)于3號(hào)梁: K

32、=KB/4+(KB/2-KB/4) 30/220=0.14KB/2+0.86KB/4對(duì)于4號(hào)梁：0/220=K0這里是指表列梁位在0點(diǎn)的K值圖2.9 實(shí)際梁位與表列梁位關(guān)系圖現(xiàn)將7號(hào)梁的橫向影響線坐標(biāo)值列表計(jì)算見表2.5表2.5 橫向影響線坐標(biāo)值表梁號(hào)算式荷載位置B3B/4B/2B/40-B/4-B/2-3B/4-B12.9662.3551.6931.0660.6530.3780.1040.0490.1792.8561.7791.8070.58-0.103-0.285-0.338-0.262-0.12-0.11-0.5760.114-0.486-0.551-0.0930.2340.2130.2

33、13()-0.026-0.1370.027-0.1150.1310.0220.0560.0510.0142.831.6421.8340.4650.028-0.263-0.282-0.211-0.10611=Ka/70.4040.2350.2620.0660.004-0.038-0.04-0.03-0.01521.6681.871.7531.3460.8830.5810.4180.310.2372.4862.3662.1911.5480.8480.3520.042-0.227-0.360.8180.4960.4380.202-0.035-0.229-0.376-0.083-0.123()0.19

34、40.1180.1040.048-0.008-0.054-0.089-0.020.0292.682.4842.2951.5960.840.298-0.047-0.247-0.33121=Ka/70.3830.3550.3280.2280.120.043-0.007-0.035-0.04730.9641.2831.4321.5381.6370.8290.6210.4350.3360.2240.6741.822.2561.6521.0590.451-0.157-0.443-0.74-0.6090.3880.7180.0150.23-0.17-0.2780.107()-0.176-0.1450.09

35、20.1700.0040.055-0.04-0.0660.0250.0480.5291.9122.4261.6561.1140.411-0.223-0.41831=Ka/70.0070.0760.2730.3470.2370.1590.059-0.032-0.064K=K100.580.460.891.781.51.780.890.460.58K0=K00-0.40.251.051.802.201.801.050.25-0.4K1=K00-0.18-0.210.160.020.70.020.16-0.21-0.18()-0.043-0.05-0.380.0050.1660.0050.038-0

36、.05-0.043-0.4430.21.0881.8052.3661.8051.0880.2-0.44341=Ka/7-0.0630.0290.1550.2580.3380.2580.1550.029-0.063計(jì)算各梁的荷載橫向分布系數(shù)首先用表2.5計(jì)算所得的荷載橫向影響線坐標(biāo)值繪制橫向影響線圖，如圖2.10所示（圖中帶小圈點(diǎn)的坐標(biāo)都是表列各荷載點(diǎn)的數(shù)值）。圖2.10 跨中截面荷載橫向分布系數(shù)在影響線上按橫向最不利位置布置荷載后，就可按相對(duì)應(yīng)的影響線坐標(biāo)值求得主梁的荷載橫向分布系數(shù)：1號(hào)梁 車道：1/2×（0.242+0.245+0.129+0.035-0.034）=0.309人群

37、：0.3042號(hào)梁 車道 ：1/2×（0.348+0.317+0.26+0.174+0.113+0.05）= 0.631人群：0.3663號(hào)梁 車道 ：1/2×（0.129+0.280+0.323+0.292+0.23+0.166）=0.71 人群：0.0484號(hào)梁 車道 ：1/2×（0.063+0.164+0.225+0.298+0.331+0.265）=0.673 人群：-0.009（2）支點(diǎn)處截面的橫向分布系數(shù)（按杠桿原理法計(jì)算橫向分布系數(shù)）圖2.11 支點(diǎn)截面橫向分布系數(shù)（尺寸單位cm）1號(hào)梁 車道：1/2×（1+0.4）=0.7 人群：1.05

38、2號(hào)梁 車道 ：1/2×（1+0.28）=0.64人群：-0.053號(hào)梁 車道 ：1/2×（1+0.34+0.48）=0.91人群：04號(hào)梁 車道 ：1/2×（1+0.28+0.48）=0.88人群：03活載內(nèi)力計(jì)算在活載內(nèi)力計(jì)算中，本設(shè)計(jì)對(duì)橫向分布系數(shù)的取值作如下考慮：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（即跨中橫向分布系數(shù)），鑒于跨中剪力影響線的較大坐標(biāo)位于橋跨中部，故也按不變化的mc來計(jì)算。求支點(diǎn)、四分點(diǎn)截面活載剪力時(shí)，由于主梁的荷重集中在支點(diǎn)附近而應(yīng)考慮支承條件的影響，按影響分布系數(shù)沿橋跨變化曲線取值，即從支點(diǎn)到L/4之間,橫向分布系數(shù)用m

39、o 和mc之間值直線插入，其余區(qū)段均取mc。圖2.12車道荷載的影響線加載圖（尺寸單位：m）(1) 跨中截面的計(jì)算計(jì)算車道荷載的跨中彎矩對(duì)于公路級(jí)，車道荷載的均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值為：；集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值PK計(jì)算 計(jì)算彎矩效應(yīng)時(shí)：Pk=180+(360-180)/(50-5)(29-5)=276kN 計(jì)算剪力效應(yīng)時(shí)：Pk= 1.2×276=331.2kN跨中彎矩和跨中剪力采用公式和進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果見表2.6表2.6梁號(hào)截面荷載類型qk（KN/m）Pk（KN）1+mc或yS（KN·m或KN）SiS1號(hào)梁Ml/2公路-級(jí)10.52761.2990.309105.13296.94835.21y

40、=7.25538.27Ql/2公路-級(jí)10.5331.21.2990.3093.6310.2554.80.544.552號(hào)梁Ml/2公路-級(jí)10.52761.2990.631105.13606.021704.57y=7.251098.55Ql/2公路-級(jí)10.5331.21.2990.6313.6320.93111.840.590.913號(hào)梁Ml/2公路-級(jí)10.52761.2990.71105.13606.021704.57y=7.251098.55Ql/2公路-級(jí)10.5331.21.2990.713.6521.04111.950.590.910.590.914號(hào)梁Ml/2公路-級(jí)10.5

41、2761.2990.71105.13646.861819.45y=7.251172.59Ql/2公路-級(jí)10.5331.21.2990.713.6522.34119.380.597.04（2）支點(diǎn)截面的計(jì)算計(jì)算支點(diǎn)截面車道荷載的最大剪力將集中荷載靠支點(diǎn)布置，考慮橫向分布的變化，附加三角形荷載重心處的影響線豎標(biāo)值為=0.91，故計(jì)算支點(diǎn)截面車道荷載的最大剪力按公式計(jì)算，結(jié)果見表2-7。圖2.13 支點(diǎn)剪力計(jì)算圖式（尺寸單位：m） 表2-7梁號(hào)截面荷載類型qk（KN/m）Pk（KN）1+m0mc或yS（KN·m或KN）SiS1號(hào)梁Q0公路-級(jí)10.5331.21.2990.70.3091

42、4.5 40.96147.871106.9112號(hào)梁Q0公路-級(jí)10.5331.21.2990.640.63114.583.59301.781218.193號(hào)梁Q0公路-級(jí)10.5331.21.2990.910.7114.594.09339.711245.624號(hào)梁Q0公路-級(jí)10.5331.21.2990.880.67314.589.22322.121232.12（3）l/4截面的計(jì)算 鑒于跨中剪力影響線的較大豎標(biāo)值位于跨中部分，故全跨采用跨中荷載橫向分布系數(shù)來計(jì)算。則汽車荷載的加載值按公式和計(jì)算，結(jié)果見表2.8。四分點(diǎn)彎矩影響線面積為1/2×3/16×l×l=

43、78.84m2，剪力影響線面積為1/2×3/4×3/4l=8.16m2。圖2.17 L/4截面車道荷載的影響線加載圖（尺寸單位：m） 表2-8梁號(hào)截面荷載類型qk（KN/m）Pk（KN）1+mc或yS（KN·m或KN）SiS1號(hào)梁Ml/4公路-級(jí)10.52761.2990.30978.84222.68828.51y=8.16605.38Ql/4公路-級(jí)10.5331.21.2990.30978.84222.68949.688.16727.002號(hào)梁Ml/4公路-級(jí)10.52761.2990.63178.84454.471690.91y=8.161236.44Ql/

44、4公路-級(jí)10.5331.21.2990.63178.84454.471938.198.161483.723號(hào)梁Ml/4公路-級(jí)10.52761.2990.7178.84511.591903.66y=8.161391.83Ql/4公路-級(jí)10.5331.21.2990.7178.84511.592181.798.161670.24號(hào)梁Ml/4公路-級(jí)10.52761.2990.67378.84485.11804.87y=8.161319.77Ql/4公路-級(jí)10.5331.21.2990.67378.84485.12068.828.161583.724主梁內(nèi)力組合按承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)，永久

45、作用的設(shè)計(jì)值效應(yīng)與可變作用設(shè)計(jì)值效應(yīng)相組合，效應(yīng)組合的表達(dá)式為： （2-9）式中 承載能力極限狀態(tài)下作用基本組合的效應(yīng)組合設(shè)計(jì)值；結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)；第i個(gè)永久作用效應(yīng)的分項(xiàng)系數(shù)，該設(shè)計(jì)取1.2；第i個(gè)永久作用效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值和設(shè)計(jì)值；汽車荷載效應(yīng)的分項(xiàng)系數(shù)，取1.4；汽車荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值；在作用效應(yīng)組合中除汽車荷載效應(yīng)、風(fēng)荷載外的其他第 j個(gè)可變作用效應(yīng)的分項(xiàng)系數(shù)，取1.4；在作用效應(yīng)組合中除汽車荷載效應(yīng)外的其他第j 個(gè)可變作用效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值； 在作用效應(yīng)組合中除汽車荷載效應(yīng)外的其他可變作用效應(yīng)的組合系數(shù)，當(dāng)永久作用與汽車荷載和人群荷載組合時(shí)，人群荷載的組合系數(shù)取0.80。公路橋涵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的鋼筋混凝土

46、及預(yù)應(yīng)力混凝土梁，需要確定主梁沿橋跨方向各個(gè)截面的計(jì)算內(nèi)力，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(jì)計(jì)算。四片主梁的內(nèi)力組合值見表2-7、2-8、2-9、2-10所示。表2-7 1號(hào)梁作用效應(yīng)組合值截面內(nèi)力名稱荷載內(nèi)力值跨中截面/4截面支點(diǎn)截面恒載標(biāo)準(zhǔn)值G11758.740.01319.06121.29242.59人群荷載標(biāo)準(zhǔn)值Q20.00.00.00.00.0公路級(jí)汽車荷載標(biāo)準(zhǔn)值（不計(jì)沖擊系數(shù)）606.98 39.83 602.11 690.17 107.46公路級(jí)汽車荷載標(biāo)準(zhǔn)值（計(jì)沖擊系數(shù)，=0.376）835.2154.8828.51949.681

47、47.87持久狀態(tài)的應(yīng)力計(jì)算的可變作用標(biāo)準(zhǔn)值組合（汽+人）835.2154.8828.51949.68147.87承載能力極限狀態(tài)計(jì)算的基本組合3607.76 84.39 3017.07 1622.61 547.94 正常使用極限狀態(tài)按短期效應(yīng)組合計(jì)算的可變?cè)O(shè)計(jì)值2183.63 27.88 1740.54 604.41317.81正常使用極限狀態(tài)按長(zhǎng)期效應(yīng)組合計(jì)算的可變?cè)O(shè)計(jì)值2001.53 15.93 1559.90 397.36 285.57 注：（）表中單位：M（KN·m）；（）； （）表內(nèi)數(shù)值：欄中汽車荷載考慮沖擊系數(shù)；欄汽車荷載不計(jì)沖擊系數(shù)。表2-8 2號(hào)梁作用效應(yīng)組合值截 面內(nèi)名稱內(nèi)值荷 載力力跨中截面/4截面支點(diǎn)截面恒載標(biāo)準(zhǔn)值G11466.490.001099.87101.14202.28人群荷載標(biāo)準(zhǔn)值Q20.00.00.00.00.0公路級(jí)汽車荷載標(biāo)準(zhǔn)值（不計(jì)沖擊系數(shù)）1238.79 81.28 123.48 1480.57 219.32 公路級(jí)汽車荷載標(biāo)準(zhǔn)值（