橋梁畢業(yè)設計計算書(圖紙無法上傳,需要可聯(lián)系我)

1、吉林建筑建筑工程學院建筑裝飾學院2011屆畢業(yè)設計第一章 緒論1.1 概述預應力混凝土梁橋是采用抗壓性能好的混凝土和抗拉能力較高的鋼筋結合在一起建成的。根據(jù)混凝土受預壓程度的不同，預應力混凝土結構可分為全預應力的和部分預應力的兩種。前一種在最大使用荷載作用下混凝土不出現(xiàn)任何拉應力，后一種則容許出現(xiàn)不超過規(guī)定限制的拉應力或者裂縫。梁橋是指在結構在垂直荷載作用下，支座只產(chǎn)生垂直反力的的無推力的梁式體系的橋梁。預應力混凝土梁橋，按承重結構的靜力體系可分為簡支梁橋，懸臂和連續(xù)體系梁橋三個類型。預應力混凝土梁橋，按承重結構截面形式可分為板橋、肋梁橋和箱型梁橋三大類。預應力混凝土梁橋，按施工方法不同可分為

2、整體式梁橋和裝配式梁橋。前者是將橋梁上部結構在橋位上整體現(xiàn)場澆注制造或整體預制安裝就位；后者，是將橋梁上部結構澆筑成若干節(jié)段，在橋位上分段現(xiàn)澆筑或分段預制裝配連接而成。預應力混凝土梁橋工程中占有重要的地位，至今絕大多數(shù)中、小跨徑橋梁都屬于預應力混凝土梁式結構。在100m以上的大跨徑橋梁中，預應力混凝土梁橋占整個預應力混凝土橋梁總數(shù)的80%以上。1.2橋梁的組成和分類1.2.1橋梁的組成概括的說橋梁由四個部分組成，即上部結構，下部結構，支座和附屬設施。上部結構是在線路上中斷時跨越障礙的主要承重結構，是橋梁支座以上（無鉸拱或鋼架主梁底線以上）跨越橋孔的總稱，當跨越橋孔的總稱，當跨越幅度越大時，上部

3、也就越復雜，施工也就越復雜，難度也就相應的增加。下部結構包括橋墩，橋臺和基礎。支座結構包括橋跨結構與橋墩或橋臺的支撐處設置的傳力裝置。附屬設施包括橋面系，伸縮縫，橋梁與路堤銜接處的橋頭搭板和錐形護坡等。1.2.2橋梁的分類橋梁按結構體系分類可以分為梁橋，拱橋，剛架橋，吊橋和組合體系橋。 梁式體系：梁式體系是以梁的抗彎能力來承受荷載的。梁式橋可分為簡支梁橋，懸臂梁橋，連續(xù)梁橋。 拱式體系：拱式體系的主要承重構件是主拱圈，以承壓為主。拱可分簡單體系拱和組合體系拱，其中簡單體系拱又有單鉸拱，雙鉸拱，無鉸拱。 剛架橋體系：剛架橋是界于梁和拱之間的一種結構體系，它是由受彎的上部結構和承壓的下部結構整體結

4、合在一起的結構。 組合體系：a T型鋼構橋與連續(xù)剛架橋 T型鋼構橋，連續(xù)剛架橋是由梁和鋼架相結合的體系b梁拱組合體系 這類體系中有系桿拱，桁架拱，剛架拱等。它們利用梁的受彎與拱的承壓特點組合而成。c斜拉橋 它是由承壓的塔，受拉的索和受彎的梁組合起來的結構體系。1.2.3橋梁的其它分類簡述按用途劃分，有公路橋，鐵路橋，公路鐵路兩用橋，農(nóng)橋，人行橋，運水橋及其他專用橋梁。按橋梁全長與跨徑的不同來劃分，分為特殊大橋，大橋，中橋和小橋。按主要承重結構所用材料來劃分，有圬工結構橋，鋼筋混凝土橋，預應力混凝土橋，剛橋和木橋。按跨越障礙的性質(zhì)可分為跨河橋，跨線橋，高架橋和棧橋， 按上部結構的行車道位置。分為

5、上承式，下承式和中承式。1.3 預應力混凝梁橋的特點預應力混凝土可以看作是一種預先存儲了壓應力的新型混凝土材料。在鋼筋混凝土受拉區(qū)域雖然布置有受力鋼筋，但任不可避免地出現(xiàn)裂縫，因此采用預加應力來改善結構的使用性能。通過張拉預應力鋼筋，使受拉區(qū)預先存?zhèn)湟欢〝?shù)值的壓應力；當外荷載作用時，混凝土可不出現(xiàn)拉應力或者不出現(xiàn)超過某個限制的拉應力。對混凝土施加預壓力的高強鋼筋（或稱力筋），既是加力工具又是提抗構件內(nèi)力的受力鋼筋?？紤]到混凝土收縮和徐變會導致預應力大量損失而采用高強材料，是預應力混凝土結構得到廣泛的應用。預應力混凝土梁橋除了具有鋼筋混凝土梁橋的所有優(yōu)點外，還有下述重要特點：（1） 能最有效利用

6、現(xiàn)代的高強材料（高強度混凝土、高強度鋼材），減少構件截面，顯著減低自重所占全部設計荷載的比重，增大跨越能力，并擴大混凝土結構的適用范圍。（2） 與鋼筋混凝土梁橋相比，一半可以節(jié)約30%40的鋼材，跨徑越大，節(jié)省越多。（3） 全預應力混凝土在正常使用荷載下不出現(xiàn)裂縫，即使是部分預應力混凝土梁，在一般荷載下也無裂縫。由于能全截面參與工作，梁的剛度比通常開裂的鋼筋混凝土要大。因此，預應力混凝土梁可顯著減少建筑高度，是大跨徑橋梁做的輕柔美觀。由于能消除裂縫，就擴大了對多種橋型的適用性，并提高了結構的耐久性。（4） 預應力技術的采用，為現(xiàn)代裝配式結構提供了最有效的接頭和拼接手段。根據(jù)需要，可在縱向、橫向

7、和豎向等施加預應力，使裝配式結構集成理想的整體，這就擴大了裝配式橋梁的適用范圍。顯然，要建造好一座預應力混凝土橋梁，首先要有作為預應力筋的優(yōu)質(zhì)高強鋼材和高強度混凝土，同時需要有一整套的預應力張拉設備和材質(zhì)好、制作精度高的錨具，并且要掌握較復雜的施工工藝。1.4設計原則1.4.1設計原則橋梁是公路或城市道路的重要組成部分，特別是，大中型橋，對當?shù)氐恼谓?jīng)濟都具有重要的意義。因此，應根據(jù)所設計橋梁的的使用任務，性質(zhì)和所在路線的遠景發(fā)展要求，按照運用，經(jīng)濟適當照顧美觀的要求，進行總體規(guī)劃設計。1.4.2使用上的要求1） 使用上的要求雙岔公路四號橋的行車道寬度應保證車輛的安全行駛，并應滿足未來30年的

8、交通量增長的需要。2） 經(jīng)濟上的要求堅持因地制宜、就地取材、方便施工的原則，合理選用適當?shù)臉蛐?。并能滿足快速施工的要求以達到縮短工期的橋梁設計，以提早通車在運輸上帶來大的經(jīng)濟效益。3） 結構尺寸和構造上的要求整個橋梁結構及其各部分構件，在制造、運輸。和使用過程中應具有足夠的強度、剛度、穩(wěn)定性和耐久性。4） 施工上的要求雙岔公路四號橋的結構應便于制造和架設，應盡量采用先進的工藝技術和施工機械，以利于加快施工速度，保證工程質(zhì)量和施工安全。5） 美觀上的要求在外觀上力求與周圍的景致相協(xié)調(diào)。1.5方案選定1.5.1標準滿足交通量的要求。橋梁結構安全，功能經(jīng)濟美觀，以安全的經(jīng)濟標準保證結構腕力合理、技術

9、可靠，施工方便。方案一 梁橋梁式橋是指其結構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。預應力混凝土梁式橋受力明確，理論計算較簡單，設計和施工的方法日臻完善和成熟。預應力混凝土梁式橋具有以下主要特征：1）混凝土材料以砂、石為主，可就地取材，成本較低；2）結構造型靈活，可模型好，可根據(jù)使用要求澆鑄成各種形狀的結構；3）結構的耐久性和耐火性較好，建成后維修費用較少；4）結構的整體性好，剛度較大，變性較?。?）可采用預制方式建造，將橋梁的構件標準化，進而實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)；6）結構自重較大，自重耗掉大部分材料的強度，因而大大限制其跨越能力；7）預應力混凝土梁式橋可有效利用高強度材料，并

10、明顯降低自重所占全部設計荷載的比重，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；8）預應力混凝土梁式橋所采用的預應力技術為橋梁裝配式結構提供了最有效的拼裝手段，通過施加縱向、橫向預應力，使裝配式結構集成整體，進一步擴大了裝配式結構的應用范圍。方案二 拱橋 拱橋的靜力特點是，在豎直何在作用下，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q的作用下，簡支梁的跨中彎矩為qL2/8，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。

11、由于拱是主要承受壓力的結構，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，為防止其中一跨破壞而影響全橋，還要采取特殊的措施，或設置單向推力墩以承受不平衡的推力。由于雙岔公路四號橋所建位置地質(zhì)情況是軟塑性粘土地基，無較好的持力層，故不考慮此橋型。方案三 梁拱組合橋軟土地基上建造拱橋，存在橋臺抵抗水平推力的薄弱環(huán)節(jié)。為此采用大噸位預應力筋以承擔拱的水平推力；預應力筋的寄體是系梁，即加勁縱

12、梁，從而以梁式橋為基體，按各種梁橋的彎矩包絡圖用拱來加強。這樣可以使橋梁結構輕型化，同時能提高這類橋梁的跨越能力。這類橋梁不僅技術經(jīng)濟指標先進、造價低廉，同時橋型美觀，反映出力與美的統(tǒng)一、結構形式與環(huán)境的和諧，增加了城市的景觀。方案四 斜拉橋斜拉橋的特點是依靠固定與索塔的斜拉索支撐梁跨，梁是多跨彈性支撐梁，梁內(nèi)彎矩與橋梁的跨度基本無關，而與拉索的間距有關。他們適用于大跨、特大跨度橋梁，現(xiàn)在還沒有其他類型的橋梁的跨度能超過他們。斜拉橋與懸索橋不同之處是，斜拉橋直接錨于主梁上，稱自錨體系，拉索承受巨大的拉力，拉索的水平分力使主梁受壓，因此塔、梁均為壓彎構件。由于斜拉橋的主梁通過拉緊的斜索與塔直接相

13、連，增加了主梁抗彎、抗扭剛度，在動力特性上一般遠勝于懸索橋。懸索橋的主纜為承重索，它通過吊索吊住加勁梁，索兩端錨于地面，稱地錨體系。斜拉橋具有施工方便、橋型美觀、用料省、主梁高度小、梁底直線容易滿足通航和排洪要求、動力性能好的優(yōu)點，發(fā)展非常迅速，跨徑不斷增大。但實際跨度不大，此橋型不予考慮。綜上可知：選擇第一方案經(jīng)濟上比第三方案好；跨徑上滿足要求，景觀與環(huán)境協(xié)調(diào)，比第二方案好；工期上較短，對整個工程進度來說不會受其影響；施工難度較小，針對當?shù)氐刭|(zhì)情況，采用樁基，加強基礎強度。所以選擇第一方案作為首選。方案：預應力混凝土T橋圖1-1 預應力混凝土簡支梁橋（單位：cm）a 預應力混凝土簡支梁橋,全

14、長70m。b 橋跨結構，共2跨，每跨35m。主梁為T型預制混凝土梁。主梁間距180cm，等截面梁高200cm，脅厚20cm，上翼緣寬度150cm。濕接30cm，上翼緣厚度為15cm。下翼緣馬蹄尺寸寬40cm，高18cm，斜坡高15cm。c 墩臺結構：根據(jù)原始資料，橋址下方以軟塑性粘土為主，主墩基礎采用1.5m的鉆井灌注樁，東西邊墩（橋臺）采用樁基接承臺。采用梯形蓋梁。d 施工方案：工廠化預制預應力混凝土預應力梁，采用閘門式加橋機施工，然后后澆注橋面板，最終橋面系施工。1.5.2方案特點1） 根據(jù)設計構思宗旨，橋型方案應滿足結構新穎，受力合理，技術可靠，施工方便的原則。根據(jù)設計的思路，所有橋型方

15、案都可以滿足受力合理、技術可靠、施工方便的要求。2） 從結構外形上看，方案滿足美觀要求，與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)。3） 從材料用量來評比，方案比較經(jīng)濟。4） 從施工難度上，方案所需設備較少，占用施工場地少，對地基承載能力的要求不高，現(xiàn)行的施工技術、施工工藝和施工設備都很完善，預應力梁橋又是當今橋梁建設中倡導的方案，所以，采用預應力簡支梁橋有其固有的優(yōu)點。方案具有安全，功能美觀的要求，工期短，造價低，具有明顯的優(yōu)越性，符合實際情況予以采納。第二章 上部結構計算2.1 設計資料及構造布置2.1.1 設計資料1橋梁跨徑及橋?qū)?標準跨徑：35.00m（墩中心距離） 主梁全長：34.96m 計算跨徑：34.00

16、m 橋面凈空：凈-7m+2×0.75 m 2 設計荷載 公路-級，每側(cè)人行道、護欄重力的作用為5kN/m。3材料及工藝 混凝土：主梁用C50，護欄及橋面鋪裝用C30混凝土。 預應力鋼筋采用公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范（JTG D622004）的s 15.24鋼絞線，每束6根，全梁4束，fPK =1860Mpa。 普通鋼筋直徑大于和等于12mm的采用HRB335鋼筋；直徑小于12mm的均采用R235鋼筋。 按后張法施工工藝制作主梁，采用內(nèi)徑70mm、外徑77mm的預埋波紋管和夾片錨具。4設計依據(jù) （1）交通部頒公路橋涵設計通用規(guī)范（JTG D602004）簡稱標準。 （2）

17、交通部頒公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范（JTG D622004），簡稱公預規(guī)。 （3）結構設計原理葉見曙、李國平，北京人民教育出版社。（2005） （4）橋梁工程白寶玉，高等教育出版社。（2005） （5）混凝土簡支梁（板）橋（第三版）易建國，北京人民教育出版社。（2005）5基本計算數(shù)據(jù)（見表2-1）2.1.2 橫斷面布置 1.主梁間距及主梁片數(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。故在條件允許下可適當加寬T梁翼板。本設計采用翼板寬度為1800mm。為保證橋梁的整體受力性能，橋面板采用現(xiàn)澆混凝土剛性接頭，因此主梁截面可分為兩種：預

18、施應力、運輸、吊裝階段的小截面（b=1500mm），和運營階段的大截面（b=1800mm）。凈-7+2×0.75m的橋?qū)掃x用五片主梁。（如圖2-1所示）基本計算數(shù)據(jù)表 表（2-1）名稱項目符號單位數(shù)據(jù)混凝土立方強度fcu,kMPa50彈性模量ECMPa3.45×104軸心抗壓標準強度fckMPa32.4軸心抗拉標準強度ftkMpa2.65軸心抗壓設計強度fcdMPa22.4軸心抗拉設計強度ftdMPa1.83混凝土短暫狀態(tài)容許壓應力0.75fckMpa20.72容許拉應力0.7ftkMPa1.757持久狀態(tài)標準荷載組合容許壓應力0.5fckMpa16.2容許主壓應力0.6f

19、ckMPa19.44短期效應組合容許拉應力st-0.85pcMPa0容許主拉應力0.6ftkMPa1.59s15.2鋼絞線標準強度fPKMPa1860彈性模量EPMpa1.95×105抗拉設計強度fpdMPa1260最大控制應力con0.75ftkMPa1395持久狀態(tài)應力標準荷載組合0.65fpkMpa1209材料重度鋼筋混凝土1KN/m325瀝青混凝土2KN/m323鋼絞線3KN/m378.5鋼束與混凝土彈性模量EP無量綱5.65 縱斷面圖（單位：cm） 圖2-1結構尺寸構造圖（尺寸單位：cm）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橋的主梁高度與其跨徑之比通常

20、在1/151/20，標準設計高跨比約在1/181/19。本設計主梁高度采用2000mm。2）主梁截面細部尺寸 T梁翼板的厚度只要取決與橋面板承受車輪局部荷載的要求，還應考慮能否滿足主梁受彎時上翼板受壓的強度要求。本設計預制T梁的翼板厚度取用150mm，翼板根部加厚到250mm以抵抗翼緣根部較大的彎矩。 腹板厚度一般由布置預制孔道的構造決定，同時從腹板本身的穩(wěn)定條件出發(fā)，腹板厚度不宜小于高度的1/15，本設計采用200mm。 馬蹄尺寸基本由布置預應力鋼束的需要確定的，設計實踐表明，馬蹄面積占總面積的10%20%為合適，本設計配置4束鋼絞線，分三層布置，同時根據(jù)公預規(guī)9.4.9條對鋼束凈距及預留管

21、道的構造要求，初擬馬蹄寬度為500mm，高度180mm，馬蹄和腹板交接處作三角過渡，高度150mm，以減小局部應力。 按照以上擬定的外形尺寸，繪出預制梁的跨中截面圖（圖2-2所示）。圖（2-2）跨中截面尺寸圖（尺寸單位：cm）3）計算截面幾何特征 截面幾何特性列表計算 表（2-2）分塊名稱分塊面積分塊面積形心至上緣距離分塊面積對上緣凈距分塊面積自身慣距di=ys-yi分塊面積對截面形心的慣距I=Ii+IxAiYiSi=AiyiIiIx=Aidi2(cm2)(cm)(cm3)(cm4)(cm)(cm4)(cm4)123=1×2456=1×527=4+6大毛截面翼板24007.

22、51800029293.3366.8811073541810764711.44三角承托50018.3339166.6672777. 77856.04815706801573457.765腹板36409133124010047613.33-16.6191005315.311052928.61下三角225177398252812.5-102.6192369390.52372202.969馬蹄90019117190024300-116.6191223995612264256.47665570131.66738027557.18小毛截面翼板19507.51462536562.571.053984450

23、7.29881069.687三角承托50018.3339166.6672777. 77860.2191813177.21815954.959腹板36409133124010047613.33-12.447563977.7710611591.1下三角225177398252812.5-98.4472180677.52183489.98馬蹄90019117190024300-112.4471137998611404285.597215566756.66735896391.32注：大毛截面形心至上緣距離：（cm）小毛截面形心至上緣距離：（cm）4）檢驗截面效率指標上核心距： （cm） 下核心距： （

24、cm） 截面效率指標： 表明以上初擬的主梁跨中截面合理。2.1.3 橫截面沿跨長的變化本設計采用主梁等高形式，橫截面的T梁翼板厚度沿跨長不變。梁端部區(qū)段由于錨頭集中力作用而引起較大的局部應力，也為布置錨具的需要，在距梁端1980mm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第一道橫隔梁處開始向支點逐步抬高同時腹板寬度開始變化。2.1.4 橫隔梁的布置 在荷載作用處主梁彎矩橫向分布，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很大。為減小對主梁設計起主要作用的跨中彎矩，在跨中設置一道橫隔梁；當跨度較大時，應設置較多的橫隔梁。本設計在橋跨中點、三分點、六分點、支點處設置七

25、道橫隔梁，其間距約為5.667m。端橫隔梁與主梁同高，厚度為上部170mm，下部150mm；中橫隔梁高度1670mm，厚度為上部170mm，下部150mm，詳見圖（2-1）所示。2.2主梁作用效應計算根據(jù)上述梁跨結構縱、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，可分別求的主梁控制截面（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，然后再進行主梁作用效應組合。2.2.1 永久作用效應計算1.永久作用集度1）預制梁自重跨中截面段主梁的自重（六分點至跨中，長為11.334m）G（1）=0.7215×25×11.334=204.437（kN）馬蹄抬

26、高與腹板變寬段梁自重（4.166m）G（2）=（1.17450.7125）×4.166×25/2=98.266（kN）支點段梁自重（長1.98m）G（3）=1.1745×25×1.98=58.138（kN）一片邊主梁的橫隔梁中橫隔梁體積：0.16×（1.67×0.650.5×0.15×0.150.5×0.5×0.10）=0.1679（m3）端橫隔梁體積：0.16×（1.85×0.50.5×0.15×0.150.5×0.5×0.10）=0

27、.1422（m3）故半跨內(nèi)邊主梁橫隔梁重力為：G（4）=（0.1679×2.5+0.1422×1）×25=14.048（kN）半跨內(nèi)中主梁橫隔梁重力為：G（5）=14.048×2=28.096（kN）預制梁永久作用集度邊主梁：g1=（204.43798.26658.13814.048）/17.48=21.447（kN/m）中主梁：g1=（204.43798.26658.13828.096）/17.48=22.250（kN/m）2）二期永久作用現(xiàn)澆T梁翼板集度g（5）=0.15×0.30×25=1.125（kN/m）現(xiàn)澆部分橫隔梁邊主梁

28、：一片中橫隔梁體積（現(xiàn)澆部分）：0.16×0.15×1.67=0.040（m3）一片端橫隔梁體積（現(xiàn)澆部分）：0.16×0.15×1.85=0.044（m3）邊主梁：g（6）=（5×0.0402×0.044）×25/34.96=0.207（kN/m）中主梁：g（6）=0.207×2=0.414（kN/m）鋪裝10-16.375cm混凝土鋪裝：(0.1+0.16375)/2×7.0×25=23.078（kN/m）5cm瀝青鋪裝：0.05×7.0×23=8.05（kN/m）將鋪裝

29、均攤給五片主梁：g（7）=（23.0788.05）/5=6.226（kN/m）護欄兩側(cè)人行道欄桿重力均攤給五片主梁：g（8）=（5.0×2）/5=2.0（kN/m）二期永久作用集度邊主梁：g21=1.1250.207=1.332（kN/m）g22=6.2262.0=8.226（kN/m）中主梁：g21=1.1250.414=1.539（kN/m）g22=6.2262.0=8.226（kN/m）綜上所述：邊主梁恒載集度g=21.447+1.332+8.226=31.005（kN/m）中主梁恒載集度g=22.250+1.539+8.226=32.015（kN/m）2.永久作用效應計算邊主

30、梁的彎矩和剪力，用材料力學中的公式計算。計算圖示如圖（2-3）所示，設x為計算截面離左支座的距離。永久作用效應計算見表2-3.主梁彎矩和剪力計算公式分別為： 圖（2-3）永久作用效應計算圖主梁彎矩和剪力計算公式分別為： 1號梁永久作用效應標準值 表（2-3）作用效應跨中截面L/4 截面變化點截面支點截面一期G1彎矩（kN·m）3099.0922324.319 522.771 0剪力（kN）0182.300 332.429 364.599二期現(xiàn)澆濕接縫G21彎矩（kN·m）192.474144.356 32.468 0剪力（kN）011.322 20.870 22.644橋面

31、及欄桿G22彎矩（kN·m）1188.657891.493 200.509 0剪力（kN）069.921 127.503 139.842彎矩（kN·m）4480.2233360.167 755.747 0剪力（kN）0263.543 480.801 527.0852.2.2可變效應計算(修正的剛性橫梁法)1.沖擊系數(shù)和車道折減系數(shù)按橋規(guī)4.3.2規(guī)定，結構的沖擊系數(shù)與結構的基頻有關，因此先計算結構的基頻，簡支梁橋的基頻可采用下列 公式計算：（HZ） 其中：（kg/m） 1.5HZf14HZ,根據(jù)本橋基頻可以計算出汽車荷載沖擊系數(shù)為： 按橋規(guī)4.3.1條規(guī)定，本設計按雙車道設

32、計，折減系數(shù)=1.02.計算主梁的荷載橫向分布系數(shù)1）跨中的荷載橫向分布系數(shù)mc本設計橋跨內(nèi)設有七根橫隔梁，有可靠的橫向聯(lián)系，且承重結構長寬比為： 因此可按修正的剛性橫隔梁法來繪制橫向影響線和計算橫向荷載分布系數(shù). 計算主梁抗扭慣距IT對于T型截面，抗扭慣距為 式中：biti相應為單個矩形截面的寬度和高度 Ci矩形截面的抗扭剛度系數(shù) m梁截面劃分成單個矩形截面的個數(shù)對于跨中截面翼板的換算平均厚度：（cm）馬蹄部分的換算平均厚度： （cm） IT計算圖見圖2-4，IT計算表見表2-4. 圖（2-4）It計算圖示 （尺寸單位：cm） IT計算表 表（2-4）分塊名稱bi（cm）ti（cm）bi/t

33、ici（cm）IT=ci·bi·ti3（x10-3m4）翼緣板18017.810.112 0.333 3.380 腹板156.7207.835 0.3063.836 馬蹄5025.51.961 1.96116.258 23.475 計算抗扭修正系數(shù)：對于本設計主梁的間距相同，將主梁近似看成等截面，則：式中：G=0.425E；l=34.00m；ITi=5×23.475×10-3=0.117375（m4）； Ii=0.3803；a1=3.6m；a2=1.8m；a3=0m；a4=-1.8m；a5=-3.6m；（m2）則 按修正的剛性橫梁法計算橫向影響線豎坐標值

34、： 對于號梁考慮抗扭修正后的橫向分布系數(shù)影響線豎標值為：對于號梁考慮抗扭修正后的橫向分布系數(shù)影響線豎標值為：對于號梁考慮抗扭修正后的橫向分布系數(shù)影響線豎標值為：由k1和k5繪制、橫向影響線，如圖2-5所示。圖中按橋規(guī)中規(guī)定確定了汽車荷載的最不利位置。計算出ki的值列于表2-5中。 ki值 表（2-5）梁號k1k2k3k4k50.48760.34380.20.562-0.08760.34380.21790.20.12810.05620.20.20.20.20.2進而插值的方法計算各荷載相應于各荷載最不利位置相對應橫向影響線豎標值q和r 。號梁橫向分布系數(shù)：汽車荷載：人群荷載：號梁橫向分布系數(shù)：汽

35、車荷載：人群荷載：號梁橫向分布系數(shù)： 汽車荷載：人群荷載：圖（2-5）支點的橫向分布系數(shù)mc計算圖示（尺寸單位：cm）2）支點的荷載橫向分布系數(shù)mo如圖2-6所示，按杠桿原理法繪制荷載橫向分布影響線并進行計算。首先繪制、號梁的橫向分布影響線，按橋規(guī)規(guī)定，確定荷載最不利位置。對于汽車荷載，規(guī)定的車輛橫向輪距為1.8m。兩列車輪的橫向最小間距為1.30m。車輪距離人行道緣石的最小距離為0.5m。分別求出個各荷載最不利位置相對應的影響線豎標值后，即可得到、號梁相應的荷載分布系數(shù)。號梁橫向分布系數(shù)：汽車荷載：人群荷載：號梁橫向分布系數(shù)：汽車荷載：人群荷載：號梁橫向分布系數(shù)：汽車荷載：人群荷載：圖（2-

36、6）支點的橫向分布系數(shù)mo計算圖示（尺寸單位：cm）綜上，荷載在跨中截面和支點截面的荷載橫向分布系數(shù)匯總?cè)绫?-6所示。橫向分布系數(shù)匯總 表2-6梁號momcmormoqmcrmcq1.5280.3340.50960.487900.50.40.444900.63890.40.4從上述計算結果中，篇安全的取同一片梁荷載時各塊板中最大的荷載橫向分布系數(shù)值作為該荷載時的設計采用值；但是考慮到人群荷載系與汽車荷載效應組合，人群荷載及人行道板荷載則與汽車荷載最大值相應板號的橫向分布系數(shù)值作為設計采用值。設計采用采用的跨中荷載橫向分布系數(shù)為：汽車荷載 mcq=0.4879人群荷載 mcr=0.5096設計

37、采用采用的支點荷載橫向分布系數(shù)為：汽車荷載 moq=0.6389人群荷載 mor=1.528 3 車道荷載的取值據(jù)橋規(guī)4.3.1條公路-級的均布荷載標準值qk和集中荷載標準值Pk為:（kN/m）計算彎矩時：（kN）計算剪力時:（kN）4 計算可變作用效應在可變作用效應計算中，支點處橫向分布系數(shù)取moq，從支點到第一道橫梁段橫向荷載分布系數(shù)從moq直線過渡到mcq，其余段均取mcq。1）跨中截面的最大彎矩和最大剪力采用直接加載求可變效應，計算圖示如下圖（2-7）所示，計算公式： 式中：s-所求截面汽車（人群）標準荷載的彎矩剪力； qk-車道均布荷載標準值； y-影響線最大坐標值； PK-車道集中

38、荷載標準值； -影響線上同號區(qū)段的面積；圖（2-7）跨中截面作用效應圖可變作用（汽車）標準效應：（kN·m）（kN）可變作用（汽車）沖擊效應：（kN·m）（kN）可變作用（人群）效應：（kN·m）（kN）2）四分點截面的最大彎矩和最大剪力圖2-8為四分點截面作用效應的計算圖式。圖（2-8）四分點截面作用效應圖可變作用（汽車）標準效應：（kN·m）（kN）可變作用（汽車）沖擊效應：（kN·m）（kN）可變作用（人群）效應：（kN·m）（kN）3）變化點截面的最大彎矩和最大剪力圖2-9為變化點截面作用效應的計算圖式。圖（2-9）變化點截面

39、作用效應圖可變作用（汽車）標準效應：（kN·m）（kN）可變作用（汽車）沖擊效應：（kN·m）（kN）可變作用（人群）效應：（kN·m）（kN）4）支點截面的最大彎矩和最大剪力圖2-10為支點截面作用效應的計算圖式。圖（2-10）支點截面作用效應圖荷載橫向分布系數(shù)變化區(qū)段附加三角形重心對應的支點剪力影響線豎標為：可變作用（汽車）標準效應： （kN）可變作用（汽車）沖擊效應：（kN）可變作用（人群）效應：（kN）2.2.3主梁作用效應組合根據(jù)橋規(guī)規(guī)定，根據(jù)可能出現(xiàn)的作用效應選擇三種最不利效應組合：短期效應組合、標準效應組合和承載能力極限狀態(tài)基本組合。主梁作用效應組合

40、計算見表2-7所示。 主梁作用效應組合表 表（2-7） 序號荷載類別跨中截面四分點截面變化點支點截面MmaxVmaxMmaxVmaxMmaxVmaxVmax（kN·m）（kN）（kN·m）（kN）（kN·m）（kN）（kN）第一期永久作用3099.09202324.319182.300522.771332.429364.599第二期永久作用現(xiàn)澆濕接縫G21192.4740144.35611.32232.46820.87022.644橋面及欄桿G221188.6570891.49369.921200.509127.503139.842總永久作用4480.223033

41、60.167263.543755.747480.801527.085可變作用（汽車）公路-級1475.48281.3181106.900134.224819.888153.619238.701可變作用（汽車）沖擊305.42516.833229.12927.784169.71731.79849.411可變作用（人群）165.6844.873124.26310.96490.04213.53120.105標準值組合=+6426.814103.0244820.458436.5151835.394679.749835.302短期組合=+0.7×+5678.74461.7964259.2603

42、68.46331419.711601.866714.281基本組合=1.2×+1.4×+ +1.4×0.8×8055.103142.8696032.015555.3422393.190851.7001058.3772.3預應力鋼束的估算及其布置2.3.1預應力鋼筋的面積估算1.按構件正截面抗裂性要求估算Ap 對于A類預應力混凝土構件，根據(jù)跨中截面抗裂要求，可得跨中截面所需有效預加力為： 式中Ms為正常使用極限狀態(tài)短期效應組合計算彎矩；由表2-7知：Ms=5678.744（kN·m）設預應力鋼筋截面重心離截面下緣為ap=100mm;yb=1256

43、.2mm;預應力鋼筋的合力作用點至截面重心軸的距離為ep=yb-ap=1256.2-100=1156.2mm;鋼筋估算時，截面性質(zhì)近似取用全截面的性質(zhì)來計算。由表1-2知，跨中截面全截面面積A=766500mm2全截面對抗裂驗算邊緣的彈性抵抗矩為： （mm3）預應力鋼筋的張拉控制應力為： Mpa預應力損失按張拉控制應力的20%估算 mm2采用4束6j15.24鋼絞線，預應力鋼筋的截面積為Ap=4×6×139=3336mm2采用夾片式群錨，70金屬波紋管成孔。2.3.2.預應力鋼筋布置1）跨中截面應力鋼筋的布置后張法預應力混凝土受彎構件的預應力管道布置應符合公路橋規(guī)中的有關構

44、造要求。對跨中截面的預應力鋼筋進行初步布置（圖2-11）所示。2）錨固面鋼束布置為使施工方便，全部4束預應力鋼筋均錨于梁端。這樣布置符合均勻分散的原則，不僅能滿足張拉的要求，而且N3、N4在梁端均彎起較高，可以提供較大的預剪力。3）其它截面鋼束位置及傾角計算鋼束彎起形狀、彎起角度及其彎曲半徑采用直線段中接圓弧線段的方式彎曲；為使預應力鋼筋的預加力垂直作用于錨墊板，N1、N2和N3彎起角度均為6°；各鋼束的彎曲半徑為：RN1= RN2=40000mm;RN3=35000mm;RN4=25000mm。 圖（1-11）端部及跨中預應力鋼筋布置圖（單位：cm）a) 預制梁端部；b)鋼束在端部

45、的錨固位置；c)跨中截面鋼束位置鋼束各控制點位置的確定以N3號鋼束為例，其彎起布置如圖2-12所示。導線點距錨固點的水平距離：Ld=c·cot0=900×cot6°=8563mm彎起點至導線點水平距離：所以彎起點至錨固點的水平距離為 則彎起點至跨中截面的水平距離為根據(jù)圓弧圓弧切線性質(zhì)，圖中彎起點沿切線方向值導線點的距離與彎起點至導線點的水平距離相等，所以彎止點至導線點的水平距離為故彎止點至跨中截面的水平距離為同理可以計算N1、N2、N4的控制點位置，將各鋼束的控制參數(shù)匯總與表1-8中。圖（2-12）曲線預應力鋼筋計算圖（尺寸單位：cm） 同理計算N1、N2、N4的

46、控制點位置：將各鋼束的控制參數(shù)匯總于表（2-8）各鋼束彎曲控制要素表 表（2-8）鋼束號升高值c（mm）彎起角0（o）彎起半徑R（mm）支點到錨固點的水平距離d（mm）彎起點距跨中截面水平距離xk（mm）彎起點距跨中截面水平距離（mm）N1,N25006450003131114915853N3900635000272782611485N4130062500019954238036各截面鋼束位置及傾角計算N3號鋼束，計算鋼束上任一點i離梁底距離ai=a+ci及該點處鋼束的傾角，式中a為鋼束彎起前其重心至梁底的距離a=100mm，ci為i點所在計算截面處鋼束位置的升高值。首先判斷處i點所在處的區(qū)段

47、，然后計算ci及i當時，i點位于直線段還未彎起，ci=0;ai=a=100mm;i=0當時，i點位于圓弧彎曲段，ci及i按以下公式計算： 當時，i點位于靠近錨固端的直線段，此時i=0=6°，ci按下列公式計算： 各截面鋼束位置ai及其傾角i計算值如表（2-9）所示。 各截面鋼束位置（ai）及其傾角（i）計算表 表（2-9）計算截面鋼束編號xk（mm）（Lb1+Lb2）（mm）（xi-xk）（mm）i=sin-1（xi-xk）/R（mm）ci（mm）ai=a+ci（mm）跨中截面（-）xi=0N1、N2111494704為負值，鋼束尚未彎起00100N378263659N4542326

48、13200L/4截面xi=8500N1、N2111494704為負值，鋼束尚未彎起00100N3782636590<（xi-xk）=674<36591.1036106N454232613（xi-xk）>（Lb1+Lb2）6131331變化點截面（-）xi=11334N1、N21114947040<（xi-xk）=185<47040.2361101N378263659（xi-xk）>（Lb1+Lb2）6176276N454232613（xi-xk）>（Lb1+Lb3）6484684支點截面xi=17000N1、N2111494704（xi-xk）>

49、（Lb1+Lb4）6367467N378263659（xi-xk）>（Lb1+Lb5）69641064N454232613（xi-xk）>（Lb1+Lb6）610791279鋼束平彎段的位置及平彎角N1、N2、N3、N4四束預應力鋼絞線在跨中截面在同一水平面上，且在錨固端四束鋼絞線和跨中截面的相對水平位置并沒有改變。本設計只存在豎向彎曲，并沒有平彎。 2.3.3非預應力鋼筋面積估算及布置按構件承載能力極限狀態(tài)要求估算非預應力鋼筋數(shù)量設預應力鋼筋和非預應力鋼筋的合力點到截面底邊距離為a=80mm;h0=h-a=2000-80=1920mm;假定為第一類T形截面計算受壓區(qū)高度x，即：

50、采用HRB335鋼筋；抗拉強度標準值;抗拉強度設計值則非預應力鋼筋截面面積為： 故本設計中預應力鋼筋已夠滿足構件承載能力極限狀態(tài)的要求，無需配置非預應鋼筋2.4主梁截面幾何特性后張法預應力混凝土主梁截面幾何特性應根據(jù)不同受力階段分別計算。本設計中的T形梁從施工到運營經(jīng)歷如下三個階段。1. 主梁預制并張拉預應力鋼筋主梁混凝土達到設計強度的90%后，進行預應力的張拉，此時管道尚未壓漿，所以其截面特性為計入非預應力鋼筋影響（將非預應力鋼筋換算為混凝土）的凈截面，該截面的截面特性計算中應扣除預應力管道的影響，T梁翼板寬度為1500mm。2. 灌漿封錨、主梁吊裝就位并現(xiàn)澆300mm濕接縫預應力鋼筋張拉完

51、成并進行管道壓漿、封錨后，預應力鋼筋能夠參與截面受力。主梁吊裝就位后現(xiàn)澆300mm濕接縫，但濕接縫還沒有參與截面受力，所以此時的截面特性計算采用計入非預應力鋼筋和預應力鋼筋影響的換算截面，T梁翼板寬度為1500mm。3. 橋面、欄桿施工和運營階段橋面濕接縫結硬后，主梁即為全截面參與工作，此時截面特性計算采用計入非預應力鋼筋和預應力鋼筋影響的換算截面，T梁翼板有效寬度為1800mm。2.4.1截面面積及慣性矩計算截面幾何特性的計算可以列表進行，以第一階段中截面為例列表于（2-10）中，同理，可求得其他受力階段控制截面幾何特性如表（2-11）。 第一階段跨中截面幾何特性計算表 表（2-10）分塊名稱分塊面積AiAi重心至兩頂距離yi對梁頂邊的面積矩Si=Aiyi自身慣性矩Ii（yu-yi）(mm)Ix=Ai(yu-yi)(mm4)截面慣性I=Ii+Ix混凝土全截面602.5×103721434.374×106217.653×109724-721=30.005×109219.838×109非預應力鋼筋換算面積（Es-1）As=12.74×103165521.08×10