橋梁上部結(jié)構(gòu)畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、摘 要隨著時(shí)代的發(fā)展，交通建設(shè)逐漸成為地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)鍵，而橋梁建設(shè)顯得尤為突出。本文就一座T型簡(jiǎn)支梁的預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁為設(shè)計(jì)目的，從而探討橋梁設(shè)計(jì)方面的一些知識(shí)與內(nèi)容。本文主要設(shè)計(jì)*至*一級(jí)公路段上的一座分離式橋梁上部結(jié)構(gòu).橋長(zhǎng)106.5米，由三跨組成，每跨長(zhǎng)35.5米，單幅路寬為12米，兩面設(shè)人行道。橋面鋪裝采用8cm瀝青混凝土和15.5cm水泥混凝土；設(shè)計(jì)荷載為公路-I級(jí)。其中，橋梁上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包括結(jié)構(gòu)尺寸的擬定，主梁設(shè)計(jì)，橋面板設(shè)計(jì)，橫隔梁以及支座設(shè)計(jì)。主梁選定為預(yù)應(yīng)力混凝土T型梁，混凝土采用C50，預(yù)應(yīng)力鋼束采用標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度為1860Mpa的高強(qiáng)度鋼絞線，支座則選用鋼筋混凝土擺動(dòng)式支座。

2、主梁設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容有：荷載計(jì)算、荷載橫向分布計(jì)算、內(nèi)力影響線繪制；內(nèi)力計(jì)算包括恒載內(nèi)力、活載內(nèi)力等；內(nèi)力組合包括承載能力極限狀態(tài)、正常使用極限狀態(tài)；繪制內(nèi)力圖；截面強(qiáng)度計(jì)算包括破壞階段截面強(qiáng)度和斜截面強(qiáng)度的計(jì)算等。橫隔梁設(shè)計(jì)包括橫隔梁荷載計(jì)算以及配筋等。行車道板設(shè)計(jì)由荷載計(jì)算，內(nèi)力組合和鋼筋配置組成。支座設(shè)計(jì)包括確定支座尺寸，進(jìn)行支座配筋的工作。計(jì)算表明，各項(xiàng)驗(yàn)算符合要求，設(shè)計(jì)方案合理。關(guān)鍵詞：預(yù)應(yīng)力，混凝土，簡(jiǎn)支梁，上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)AbstractAs time goes by, traffic construction has become the key to economic develo

3、pment. Especially in bridge construction, which is prominent. In this paper, I construct a T type simple beam of prestressed concrete bridge, so as to explore some knowledge and content about the bridge design.The design engineering is a separate bridge on a first class road from * to * .The bridge

4、is 106.5 meters long, composed of three-span, and each spans length is 35.5 meters, single lane for 12 meters, besides, both sides set up the sidewalk. The bridge deck pavement is made up of 8cm asphalt concrete and the 15.5cm cement concrete; and design load is for road -I level.The bridge superstr

5、ucture design includes the formulation of structural dimensions, the main beam design, the bridge deck design, diaphragm beams and bearing design. One concrete of bridges using C50, a standard strength of prestressed steel beam high-strength steel strand for the 1860Mpa , and bearing swing bearing t

6、o choose reinforced concrete .The design of the main girder content are: the load calculation, the load transverse distribution calculation, internal force influence line drawing; Internal force calculation includes constant load internal force, live load internal force, etc.; Combination of interna

7、l force of the carrying capacity of the limit state, including normal use limit state; To draw internal; For section strength calculation including destruction during section strength and inclined section strength calculation, etc. Cross the beam design includes horizontal load calculation and the b

8、eam reinforcement, etc. Carriageway board design includes the load calculation, the combination of internal force and reinforced configuration. Bearing design includes determine size bearings, making the work of reinforcement. Calculations show that the checking meets the requirements, so the design

9、 is reasonable.Keywords: prestressed concrete, simply supported beam, the upper structural design目 錄第一章 引 言1第二章 基本資料22.1 設(shè)計(jì)資料22.2橋面布置22.3 材料容重22.4設(shè)計(jì)荷載22.5 工程地質(zhì)、水文及氣候資料22.6方案比較與選定3梁式橋32.6.2 剛架橋32.6.3 拱式橋4方案選定4第三章 橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)53.1 擬定T型梁基本尺寸53.2 橫隔梁基本尺寸53.3 橋面鋪裝5第四章 行車道板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)64.1計(jì)算數(shù)據(jù)64.2自重內(nèi)力計(jì)算6恒載內(nèi)力6恒載彎矩6車輛輪載在

10、板上的分布64.3 行車道板配筋及驗(yàn)算84.3.1 行車道板的配筋84.3.2 行車道板復(fù)核94.3.3 現(xiàn)澆濕接縫鋼筋10第五章 主梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)115.1 設(shè)計(jì)資料115.1.1 技術(shù)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)115.1.2 材料115.2 主梁截面尺寸擬定115.2.1 橫截面布置115.2.2 截面幾何特性145.3主梁內(nèi)力計(jì)算185.3.1 恒載內(nèi)力及彎矩計(jì)算185.3.2 活載內(nèi)力計(jì)算21荷載的跨中作用效應(yīng)計(jì)算265.3.4 支點(diǎn)截面荷載最大剪力計(jì)算295.3.5 主梁彎矩剪力組合315.4鋼筋面積的估算及鋼束布置33受壓翼緣有效寬度33預(yù)應(yīng)力鋼筋面積估算33預(yù)應(yīng)力筋的布置33非預(yù)應(yīng)力鋼筋截面積估算及布

11、置37主梁截面幾何特性計(jì)算38持久狀況截面承載能力極限狀態(tài)計(jì)算40鋼束預(yù)應(yīng)力損失估算42應(yīng)力驗(yàn)算47抗裂性驗(yàn)算52主梁變形驗(yàn)算54錨固區(qū)局部承壓計(jì)算55第六章 橫隔梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)586.1確定作用在跨中橫隔梁上的計(jì)算荷載586.2繪制跨中橫隔梁的內(nèi)力影響線58繪制彎矩影響線59繪制剪力影響線606.3截面內(nèi)力計(jì)算616.4 橫梁配筋設(shè)計(jì)62正彎矩配筋62負(fù)彎矩配筋63剪力配筋64第七章 支座結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)657.1確定上下墊板的平面尺寸和厚度65確定鋼板的平面尺寸65確定墊板厚度667.2確定弧形鋼板的弧面半徑和擺柱高度667.3確定擺柱的平面尺寸667.4確定擺柱的水平鋼筋67第八章 附屬設(shè)施設(shè)計(jì)68

12、8.1 排水設(shè)施的設(shè)置698.2 伸縮縫的設(shè)置698.2.1 設(shè)計(jì)資料69伸縮縫的計(jì)算708.3 欄桿71第九章 結(jié) 論72參考文獻(xiàn)73致 謝74第一章 引 言隨著人類社會(huì)的進(jìn)步，橋梁已不僅僅簡(jiǎn)單是地區(qū)之間相互融合的通道，也是一個(gè)地區(qū)的標(biāo)志，甚至是國(guó)家科技實(shí)力的象征，在人們的生活中扮演越來(lái)越重要的角色。自20世紀(jì)80年代以來(lái)，我國(guó)橋梁建設(shè)取得了飛速的發(fā)展，使我國(guó)的交通運(yùn)輸環(huán)境和能力得到了巨大的改變，極大地促進(jìn)了經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。而在其中，預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支梁橋的應(yīng)用尤為廣泛。預(yù)應(yīng)力的技術(shù)是由法國(guó)土木工程師弗雷西內(nèi)最早采用的，預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支梁橋就是在簡(jiǎn)支梁橋的基礎(chǔ)上通過(guò)鋼筋的預(yù)先張拉，使之產(chǎn)生預(yù)先應(yīng)力

13、，然后通過(guò)錨固工藝將鋼筋穿過(guò)預(yù)制的混凝土梁段使之串聯(lián)成一個(gè)整體，以獲得更大的跨越能力的橋梁。因?yàn)轭A(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支T梁橋造價(jià)相對(duì)便宜、設(shè)計(jì)相較簡(jiǎn)單、施工方法簡(jiǎn)便快捷，非常適合人們?nèi)粘Ｉ畹男枰?，所以預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支T梁橋在很多國(guó)家和地區(qū)大部分建造。研究本設(shè)計(jì)能培養(yǎng)我們按照規(guī)范進(jìn)行工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的能力，實(shí)踐混凝土預(yù)應(yīng)力橋的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)計(jì)算，掌握繪圖軟件的操作，提高對(duì)橋梁工程的認(rèn)識(shí)。本設(shè)計(jì)屬于后張法預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支T梁橋的設(shè)計(jì)，應(yīng)用很廣泛，在設(shè)計(jì)過(guò)程中完全按照規(guī)范要求設(shè)計(jì)，從中表現(xiàn)出預(yù)應(yīng)力混凝土橋的優(yōu)點(diǎn)及簡(jiǎn)支T梁橋的特點(diǎn)。設(shè)計(jì)中還運(yùn)用了CAD、WORD和EXCLE等軟件，充分提高了自己的計(jì)算機(jī)綜合水平，保

14、證了計(jì)算的準(zhǔn)確。在公式的編輯上我使用的是”MathType”數(shù)學(xué)公式編輯器，它基本涵蓋了所有公式的編寫(xiě)格式，提高了我做論文的精度。本篇論文就單獨(dú)的一級(jí)公路后張法預(yù)應(yīng)力混凝土T型簡(jiǎn)支梁橋梁的上部結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究和設(shè)計(jì)，希望能以點(diǎn)帶面的就橋梁設(shè)計(jì)方面進(jìn)行研究。第二章 基本資料2.1 設(shè)計(jì)資料橋孔布置為預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支橋梁，跨徑為35.5m，橋梁總長(zhǎng)為106.5m。設(shè)計(jì)車速為，分離式雙向四車道。路線等級(jí)：一級(jí)公路；荷載等級(jí)：公路-級(jí)荷載，人群荷載：。橋面總寬24m，單幅橋面寬： 。橋面由5根梁組成，沿粱長(zhǎng)設(shè)置5道橫隔梁。2.2橋面布置   橋梁位于直線上，兩側(cè)設(shè)人行道，寬度為 1m，

15、橋面鋪裝為8cm厚的瀝青混凝土，其下為8-15.5cm混凝土墊層，設(shè)雙面橫坡，坡度為1.5%。橫坡由混凝土墊層實(shí)現(xiàn)變厚度，兩側(cè)人行道外側(cè)橋面鋪裝厚度8cm（2cm厚瀝青混凝土和6cm混凝土墊層）。 2.3 材料容重水泥砼23 kN/m3，鋼筋砼25 kN/m3，瀝青砼21 kN/m3。2.4設(shè)計(jì)荷載公路級(jí)，人群3.0kN/m，每側(cè)欄桿及人行道的重量按4.5 kN/m計(jì)。2.5 工程地質(zhì)、水文及氣候資料該地區(qū)土質(zhì)主要分3層：1、砂土2、黏土3、礫石，地下水類型為第四季孔隙水，水位埋深4m左右，含水層主要巖性為礫石，厚3m左右。地震烈度為四度。橋梁位于*市境內(nèi)，河流均為獨(dú)流水域，流量隨季節(jié)變化較大

16、，平均水深3m左右，地表水體為沙河支流，屬于季節(jié)性河流，設(shè)計(jì)洪水頻率百年一遇。氣候?qū)倥瘽裥约撅L(fēng)氣候，四季分明，晝夜溫差不大，年平均最低氣溫-4，歷史最高氣溫為43.4，年平均氣溫為。常年降水量786毫米，無(wú)霜期為天。2.6方案比較與選定橋梁設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)遵循以下原則：安全、適用、經(jīng)濟(jì)、美觀，其中以安全性與經(jīng)濟(jì)性最為重要。橋型的選擇應(yīng)符合因地制宜、就地取材和便于施工與養(yǎng)護(hù)的原則。本設(shè)計(jì)預(yù)選方案有三種：梁式橋、剛架橋、拱橋。梁式橋梁式橋是一種在豎向荷載作用下無(wú)水平反力的結(jié)構(gòu)，由于外力（恒載和活載）的作用方向與橋梁結(jié)構(gòu)的軸線接近垂直，因此與相同跨徑的其他結(jié)構(gòu)相比，橋梁內(nèi)產(chǎn)生的彎矩最大，因此需要用抗彎、抗

17、拉能力強(qiáng)的材料來(lái)建造，適合標(biāo)準(zhǔn)跨徑的中等跨徑橋。這種橋結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、施工方便，且對(duì)地基承載力要求也不高。（見(jiàn)下圖2-1）圖2-1 簡(jiǎn)支梁橋 剛架橋圖2-2 剛架橋2.6.3 拱式橋拱橋主要承重結(jié)構(gòu)是主拱圈或拱肋，在豎向荷載作用下，橋墩和橋臺(tái)將承受水平推力。同時(shí)，墩臺(tái)向拱圈或拱肋提供水平反力，這將大大抵消拱圈或拱肋中的由荷載產(chǎn)生的彎矩。因此，與同跨徑的梁式橋相比，拱橋的彎矩、剪力和變形卻要小得多，拱圈或拱肋以受壓為主。拱式橋不僅跨越能力大，外形也比較美觀，在允許條件按下，修建拱橋往往是經(jīng)濟(jì)合理的。但而為了確保安全，下部結(jié)構(gòu)（特別是橋臺(tái)）和地基必須具備能承受很大水平推力的能力。（見(jiàn)下圖2-3）圖2-3

18、 拱式橋方案選定對(duì)上述三種橋梁結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行對(duì)比，經(jīng)過(guò)對(duì)橋位所在附近地質(zhì)的探測(cè)，包含其土壤的分層、物理力學(xué)性能、地下水等；調(diào)查和測(cè)量河流的水文情況（勘測(cè)時(shí)無(wú)水），包括河道性質(zhì)，歷年洪水資料等；當(dāng)?shù)赜嘘P(guān)氣象資料：氣溫，雨量等。綜合上述資料以及查得該地區(qū)地基承載力不是很高，且當(dāng)?shù)厥a(chǎn)建筑材料（砂、石料等），水泥鋼材運(yùn)輸也方便。綜合而言，預(yù)應(yīng)力簡(jiǎn)支梁橋具有造價(jià)經(jīng)濟(jì)，施工工藝簡(jiǎn)單更成熟，施工工序相對(duì)簡(jiǎn)單，工期短，且最主要的是橋墩對(duì)基礎(chǔ)承載能力要求不是很高，這樣對(duì)于當(dāng)?shù)爻休d力不高的基礎(chǔ)的要求就不大。故為使該橋做到結(jié)構(gòu)先進(jìn)可靠，施工方便，行車舒適，故推薦預(yù)應(yīng)力簡(jiǎn)支梁橋方案。第三章 橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1 擬定T

19、型梁基本尺寸主梁高度：2.1m 主梁寬度：1.9m 主梁間距：2.40m翼板邊緣厚度：0.14m翼緣根部厚度：0.22m肋寬：0.2m3.2 橫隔梁基本尺寸橫隔板高度：1.60m橫隔板間距：2×8.62+2×8.63m橫隔板厚度：上部0.16m，下部0.14m 圖3-1 T梁基本尺寸（mm）3.3 橋面鋪裝面層：8 cm 瀝青混凝土 重力密度為21 KN/墊層：8-15.5cm 水泥混凝土 重力密度為23 KN/T形翼緣板鋼筋混凝土 重力密度為25KN/ 第四章 行車道板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4.1計(jì)算數(shù)據(jù)板的長(zhǎng)寬比=8.62/2.2>2,所以主梁肋之間的板為支撐在主梁梁肋上的單向

20、板。恒載為結(jié)構(gòu)自重；可變荷載為汽車荷載和汽車沖擊力。橋面鋪裝為的瀝青混凝土面層（重度為）和平均厚度為11.75cm的水泥混凝土墊層（重度為）4.2自重內(nèi)力計(jì)算恒載內(nèi)力取單位板寬計(jì)算：計(jì)算跨徑：L=2.2m。瀝青混凝土自重：g=0.08×1.0×21=1.68KN/m墊層混凝土自重：g=0.1175×1.0×23=2.7025KN/m翼緣板自重：g=0.18×1.0×25=4.50KN/m自重集度：g=g+g+g=8.88KN/m恒載彎矩跨中彎矩：M=g=×8.88×2.2=5.3724KN·m支點(diǎn)剪力：Q

21、=g=×8.88×2.2=9.768KN車輛輪載在板上的分布1. 活載內(nèi)力與彎矩（1）充氣車輪與橋面的接觸面為的矩形面，其中為行車向的著地長(zhǎng)度，a2=0.2m；為車輪著地寬度，。（2）輪壓荷載通過(guò)橋面鋪裝按擴(kuò)散,輪壓荷載分布面積= 其中H為鋪裝層厚度。H=0.235m。則=+2H=0.67，=+2H=1.07。(3) 荷載作用懸臂根部的有效分布寬度：=+=0.67+0.73=1.4=1.47所以取=1.47m1.4m故兩相鄰車輪有效寬度有重合區(qū)域取=+1.4=2.87m車輪作用于支撐處時(shí)：=+t=0.67+0.20=0.87m+=1.4得：x=0.285m由于這是汽車局部加

22、載在T梁上，因此沖擊系數(shù)為：=1.3作用于每米寬條上的彎矩為：=-1.3×（）=-26.40KN·m作用于每米寬條上的剪力為=1.3×=31.71 KN·m2. 荷載組合(1).承受能力極限狀態(tài)內(nèi)力組合計(jì)算=1.2 M+1.4=1.2×（5.37）+1.4×（-26.4）=-43.404KN·m=1.2 Q+1.4=1.2×9.768+1.4×31.71=56.12KN故橋面板設(shè)計(jì)內(nèi)力為=-43.40 KN·m=56.12 KN基本組合=+0.5 =21.70KN·m =-39.28K

23、N·m =56.12KN(2).正常使用極限狀態(tài)內(nèi)力組合計(jì)算= M+ 0.7/1.3= -5.37+0.7×（-26.4）/1.3=-19.59KN·m= Q+ 0.7/1.3=9.768+0.7×31.71/1.3=31.965KN短期效應(yīng)組合： =0.5× =-9.795KN·m =-0.7× =13.713KN·m =31.965KN·m 長(zhǎng)期效應(yīng)組合 =0.5×（-5.37+） =6.75KN·m =-0.7×（-5.37+） =9.45KN·m =9.76

24、8+ =19.52KN4.3 行車道板配筋及驗(yàn)算（設(shè)計(jì)材料為混凝土，級(jí)鋼筋） 行車道板的配筋由橋面板知 =1.2 M+1.4=1.2×（5.37）+1.4×（-26.4）=-43.404KN·m=1.2 Q+1.4=1.2×9.768+1.4×31.71=56.12KN 由=1.0，故=1.0×43.40=43.40KN·m取板寬，板的平均厚度為h=130mm設(shè)，h=90mm 利用單筋矩形截面，有求解x 43.40=23.1×1000 解得： 則鋼筋面積： =1495.1選擇并布置鋼筋：現(xiàn)取板的受力鋼筋為，鋼筋間距

25、為=90mm，當(dāng)單位板寬的鋼筋面積為，取，則，。截面實(shí)際配筋率：板的分布鋼筋取8mm，其間距為200mm。 行車道板復(fù)核保護(hù)層厚度C=30mm，大于鋼筋直徑d=14mm且滿足最小保護(hù)層厚度的要求。受壓區(qū)高度：所以不會(huì)發(fā)生超筋現(xiàn)象。求矩形截面板的抗彎承載力： =23.1×1000×26.67×（93） =48.87×KN·m=48.87KN·m>=43.40KN·m所以設(shè)計(jì)滿足要求。4.3.3 現(xiàn)澆濕接縫鋼筋寬度為50cm的現(xiàn)澆濕接縫，鋼筋采用直徑為10mm的HRB335級(jí)鋼筋，鋼筋間距與行車道板采用相同間距為200mm

26、。第五章 主梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5.1 設(shè)計(jì)資料 技術(shù)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)支梁跨徑：標(biāo)準(zhǔn)跨徑，計(jì)算跨徑；橋面凈寬：?jiǎn)畏鶅魧?0+2=12m；荷載：公路-級(jí)荷載；人群荷載：；安全等級(jí)為二級(jí)，結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)；環(huán)境：嚴(yán)寒地區(qū)，類環(huán)境條件。根據(jù)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（JDT D62-2004）要求，按照A類預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件設(shè)計(jì)此梁。施工方法采用后張法施工；預(yù)制主梁時(shí)，預(yù)留孔道采用預(yù)埋金屬波紋管成型；鋼絞線采用TD雙作用千斤頂兩端同時(shí)張拉；主梁安裝就位后現(xiàn)澆500mm寬的濕接縫。最后按1.5%施工瀝青橋面鋪裝層。 材料1)預(yù)應(yīng)力鋼筋：采用ASTM A416-97a標(biāo)準(zhǔn)的低松弛鋼絞線（標(biāo)準(zhǔn)型），抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)

27、值，抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，公稱直徑15.2mm，公稱截面積，彈性模量，錨具采用夾片式群錨。2)非預(yù)應(yīng)力鋼筋：HRB400級(jí)鋼筋，抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；HRB335級(jí)鋼筋，抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。(3)混凝土：主梁采用，軸心抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，軸心抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值=2.64；軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值=23.1，軸心抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值=1.89。5.2 主梁截面尺寸擬定 橫截面布置梁高：210cm；主梁間距：240cm；翼板寬度；190cm；翼板厚度：翼板端部14cm，翼板與腹板連接處22cm。腹板厚度：20cm馬蹄尺寸：初擬尺寸，寬度60cm，高度25cm，馬蹄與腹板交接處三角過(guò)渡，高度15cm，以

28、減小局部應(yīng)力，外部鈍角為180°53°=127°。橋面鋪裝：面層 瀝青混凝土8cm，容重， 三角墊層 防水混凝土815.5cm，容重。設(shè)計(jì)主梁采用等高度形式，橫截面的T梁翼板厚度沿跨長(zhǎng)不變，馬蹄部分為了配合預(yù)應(yīng)力鋼束彎起而從四分點(diǎn)開(kāi)始向支點(diǎn)逐漸抬高，梁端部分區(qū)段由于錨頭集中力的作用而引起較大的局部應(yīng)力，同時(shí)也因布置錨具需要從四分點(diǎn)開(kāi)始將腹板加厚到與馬蹄同寬。盡量減小應(yīng)力集中現(xiàn)象產(chǎn)生的影響。主梁橫截面尺寸隨著跨徑不同位置截面逐漸發(fā)生變化，跨中主梁與中主梁亦稍有不同，以中主梁為例，分別選取預(yù)制階段、使用階段、和端部為代表表明其形狀，其尺寸圖形如下圖所示：圖5-1 主梁

29、跨中預(yù)制階段截面尺寸（mm）圖5-2 主梁跨中使用階段截面尺寸圖（mm）圖5-3主梁支點(diǎn)處截面尺寸圖（mm） 截面幾何特性1（以中主梁使用階段計(jì)算）1)面積， ，圖5-4中主梁使用階段分割塊2)分塊截面形心至上邊緣距離3)分塊面積對(duì)上緣凈距：4)分塊面積的自身慣性矩則：所以有：5)自身慣性矩檢驗(yàn)截面效率指標(biāo)（以使用階段中主梁為例）：上核心距： （5-1） 下核心距： (5-2)截面效率指標(biāo)： (5-3)2.（以中主梁預(yù)制階段計(jì)算）圖5-5中主梁預(yù)制階段分割塊1)面積2)分塊截面形心至上邊緣距離3)分塊面積對(duì)上緣凈距4)分塊面積的自身慣性矩則：所以有：5)自身慣性矩檢驗(yàn)截面效率指標(biāo)上核心距： (

30、5-4)下核心距： (5-5)截面效率指標(biāo)： (5-6)綜上所述，根據(jù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)：一般截面效率指標(biāo)取,且較大者宜較經(jīng)濟(jì)，上述計(jì)算表明，初擬主梁跨中截面是合理的。5.3主梁內(nèi)力計(jì)算 恒載內(nèi)力及彎矩計(jì)算計(jì)算恒載時(shí)，通常將跨內(nèi)橫隔梁的重量、橋面系的重量平均分配給各梁，因此，對(duì)于等截面梁橋的主梁，其計(jì)算荷載為均布荷載；在精確計(jì)算時(shí)，也可將恒載根據(jù)橫向分布系數(shù)的計(jì)算原理進(jìn)行橫向分配的計(jì)算。該橋梁為鋼筋混凝土簡(jiǎn)支梁橋，計(jì)算跨徑為34.5m，結(jié)構(gòu)自重系數(shù)1.0，每側(cè)欄桿及人行道的重量為4.5KN/m。若簡(jiǎn)支梁承受的恒載集度為 g，恒載引起的任意截面彎矩Mx 和剪力Vx 分別為： （5-7） （5-8）式中：x

31、計(jì)算截面到支點(diǎn)截面的距離（m）計(jì)算跨徑（m） G恒載集度（kN/m）一、各主梁恒載計(jì)算及匯總1. 中主梁恒載集度1）按跨中截面計(jì)算主梁的恒載集度g=0.856×25=21.4kN/m 2）由于馬蹄抬高所形成四個(gè)橫置的三棱柱重力所折算成的恒載集度g（2）=0.5×0.15× 0.20×8.6 ×4×25/34.5=1.27KN/m3）由于梁端腹板加寬所增加的重力折算成的恒載集度g=0.5×1.48×0.2 ×8.6×4×25/34.5=3.69KN/m4）主梁的橫隔梁的重力折算成的恒載集

32、度g=1.6-（0.14+0.22）/2 ×（）×（0.16+0.14）/2×5×25/34.5=1.70KN/m5）第一階段的恒載集度 g=g=21.4+0.37+3.69+1.70=27.16KN/m6）第二階段的現(xiàn)澆部分恒載集度g=0.5×25×0.14=1.75 KN/m7）第三階段的恒載集度(欄桿+人行道+橋面鋪裝) 橋面鋪裝采用防水混凝土，厚度為80-155mm，每側(cè)人行道及欄桿的重力集度為4.5 KN/m將其均分給五片T梁；g=1/5×2×4.5+9.0 ×0.08×10×

33、;21+10×(0.08+0.155)/2×23 =10.56KN/m 2.邊主梁恒載集度:1）按跨中截面計(jì)算主梁的恒載集度g（1）=（0.856+0.035）×25=22.275kN/m 2）由于馬蹄抬高所形成四個(gè)橫置的三棱柱重力所折算成的恒載集度g（2）=0.5×0.15× 0.20×8.6 ×4×25/34.5=1.27KN/m3）由于梁端腹板加寬所增加的重力折算成的恒載集度g=0.5×1.48×0.2 ×8.6×4×25/34.5=3.69KN/m4）主梁的

34、橫隔梁的重力折算成的恒載集度等于中主梁橫隔梁何在極度的一半g=1.70÷2=0.85 KN/m5）第一階段的恒載集度 g=g=22.275+0.37+3.69+0.85=27.185 KN/m6）第二階段的現(xiàn)澆部分恒載集度g=0.25×25×0.14=0.875 KN/m7）第三階段的恒載集度(欄桿+人行道+橋面鋪裝)橋面鋪裝采用防水混凝土，厚度為80-155mm，每側(cè)人行道及欄桿的重力集度為4.5 KN/m將其均分給五片T梁；g=1/5×2×4.5+9.0 ×0.08×10×21+10×(0.08+0.

35、155)/2×23 =10.56KN/m 8）恒載集度匯總列表； 將各主梁一期橫載集度、二期橫載集度、三期橫載集度進(jìn)行匯總，現(xiàn)列表如下表所示。表5.1 各主梁恒載計(jì)算及匯總（KN/m）梁號(hào)一期恒載集度二期恒載集度三期恒載集度1 號(hào)27.1851.7510.562號(hào)27.160.87510.563號(hào)27.160.87510.56二、各計(jì)算截面的剪力和彎矩值計(jì)算 分別代入公式（5-7）、（5-8）計(jì)算各主梁各截面的彎矩和剪力值，列表匯總?cè)缦拢罕?.2 邊主梁恒載內(nèi)力及彎矩 邊主梁跨中四分點(diǎn)支點(diǎn)一期彎矩（KN.m）4044.6184721.320剪力（KN）0234.471468.941二

36、期彎矩（KN.m）929.883697.4120剪力（KN）053.906107.813三期彎矩（KN.m）1571.3481178.3480剪力（KN）091.080182.16 總計(jì)彎矩（KN.m）6545.8494909.2240剪力（KN）0379.457758.914表5.3 中主梁恒載內(nèi)力及彎矩 中主梁跨中四分點(diǎn)支點(diǎn)一期彎矩KN.m）4040.8993030.6740剪力（KN）0234.255468.51二期彎矩（KN.m）1859.7661394.8240剪力（KN）0107.813215.625三期彎矩（KN.m）1571.131178.3480剪力（KN）091.08018

37、2.160總計(jì)彎矩（KN.m）7471.7955603.8460剪力（KN）0433.148866.295 活載內(nèi)力計(jì)算一、 荷載橫向分布系數(shù)計(jì)算（1）當(dāng)荷載位于支點(diǎn)處時(shí)用杠桿原理法確定主梁支點(diǎn)處的荷載橫向分部系數(shù)：如下圖所示：圖5-6支點(diǎn)處主梁荷載橫向分布系數(shù)根據(jù)橋規(guī)（JPG D60-2004）的規(guī)定，在橫向影響線上確定荷載沿橫向最不利的布置位置。下式中相應(yīng)為汽車荷載軸重和每延米跨長(zhǎng)的人群荷載集度：為對(duì)應(yīng)于汽車車輪和人群荷載集度的影響線坐標(biāo)。由此可得荷載橫向分布系數(shù)為 1號(hào)梁汽車荷載 人群荷載 2號(hào)梁汽車荷載 人群荷載 3號(hào)梁汽車荷載 人群荷載 2號(hào)梁人群荷載取，是考慮人行道上不布載時(shí)為最不

38、利情況；否則人行道荷載引起的復(fù)反力，在考慮作用效應(yīng)組合時(shí)反而會(huì)減小2號(hào)梁的受力。（2）荷載位于跨中時(shí)，由于此橋在跨度內(nèi)設(shè)有橫隔梁，具有強(qiáng)大的橫向連接剛性，且承重結(jié)構(gòu)的跨寬比為故可按偏心壓力法來(lái)繪制橫向影響線，并計(jì)算橫向分布系數(shù)本橋各根主梁的橫截面均相等，梁數(shù)5，梁間距為2.4m，則1.計(jì)算主梁抗扭慣矩I對(duì)于T型梁截面,抗扭慣矩按以下公式計(jì)算，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)下表5.4。 (5-9)bi，ti相應(yīng)單個(gè)矩形截面的高度和寬度ci矩形截面抗扭剛度系數(shù)m梁截面劃分成單個(gè)矩形截面的塊數(shù) 表5.4 抗扭慣矩計(jì)算表 分 塊名 稱(cm)(cm)=(×10-3m4)翼 板24016.830.0700.333

39、3.81×10-3腹 板163.2200.1230.314.05×10-3馬 蹄60300.50.2293.39×10-3I11.25×10-32.計(jì)算抗扭修正系數(shù) (5-10) 式中: n=5 G=0.425E =7×11.25×10-3 It=0.53784081m求得：=0.999 3.按修正剛性橫梁法計(jì)算主梁跨中橫向影響線豎標(biāo)值 （5-11）可得：圖5-7各主梁橫向影響線豎標(biāo)值1號(hào)梁 橫向影響線的坐標(biāo)值為由繪制的1號(hào)梁橫向影響線見(jiàn)上圖5-7，圖中還按照橋規(guī)（JTG D60）的規(guī)定，確定了汽車荷載的最不利荷載位置。設(shè)橫

40、向影響線的零點(diǎn)至1號(hào)梁位的距離為，則 解得設(shè)人行道緣石至1號(hào)梁軸線的距離為，則=(10-4×2.40)/2=0.2(m)1號(hào)梁的活荷載橫向分布系數(shù)分別計(jì)算如下：汽車荷載 人群荷載 2號(hào)梁 橫向影響線的坐標(biāo)值為2號(hào)梁活荷載橫向分布系數(shù)為：汽車荷載 人群荷載 3號(hào)梁 橫向影響線的坐標(biāo)值為3號(hào)梁活荷載橫向分布系數(shù)為：汽車荷載人群荷載 將各主梁荷載橫向分布系數(shù)匯總?cè)缦卤恚罕?.5 載橫向分布系數(shù)匯總表活載梁號(hào)支座跨中汽車0.500.740.850.490.850.4人群1.290.6600.3100.2二、 各主梁在各控制截面的彎矩和剪力計(jì)算1.公路-級(jí)中集中荷載計(jì)算計(jì)算彎矩效應(yīng)時(shí)計(jì)算剪力效

41、應(yīng)時(shí)2.沖擊系數(shù)計(jì)算： mc主梁跨中出單位長(zhǎng)度質(zhì)量，mc =2350.6Kg/m Ic主梁跨中界面慣性矩，Ic =0.4994455631m4 E混凝土彈性模量，E=3.0×104×106Pa 簡(jiǎn)支梁結(jié)構(gòu)基頻 （5-12）由于故可得出沖擊系數(shù) ：=0.2=1.2 雙車道折減系數(shù)： 縱向每延米人群荷載集度 荷載的跨中作用效應(yīng)計(jì)算 首先將各截面影響線匯總?cè)缦拢罕?.6 荷載和內(nèi)力影響線計(jì)算內(nèi)力公路-級(jí)荷載標(biāo)準(zhǔn)值（kN/m）人群荷載標(biāo)準(zhǔn)值（kN/m）影響線面積（）影響線圖示10.5310.5310.5310.5310.5310.53荷載的跨中作用效應(yīng)計(jì)算過(guò)程如下（以號(hào)梁做示例,其

42、余梁算法相同）車道均布荷載如下：車道集中荷載作用下：則 人群荷載作用下：表5.7 車道荷載的彎矩截面位置梁號(hào)1+qk（KN/m）（）Pk(KN/m)=（m）彎矩（KN·m）1.20.74010.5115.902986.4692752.3181.20.49010.5115.902986.4691882.4811.20.4010.5115.902986.4691487.7391.20.74010.5148.7802988.6253669.6071.20.49010.5148.7802988.6252429.8751.20.4010.5148.7802988.6251983.5710表5.

43、8 人群荷載的彎矩截面位置梁號(hào)Por（kN/m） （）彎矩（kN/m）0.666.0111.59441.8960.316.0111.59207.5570.206.0111.59133.9080.666.0148.78589.1690.316.0148.78276.7310.206.0148.78178.5360由于支點(diǎn)處主梁的荷載橫向分布系數(shù)發(fā)生變化，故車道和人群的荷載及剪力需要另外計(jì)算，下表先將主梁跨中截面的車道和人群荷載及剪力匯總，如下表所示表5.9 跨中截面車道荷載最大剪力截面位置梁號(hào)）（）剪力（kN）1.20.74010.59.70357.60.75328.6041.20.49010.

44、59.70357.60.75217.5891.20.4010.59.70357.60.75177.6241.20.74010.54.310357.60.50198.9611.20.49010.54.310357.60.50131.7441.20.4010.54.310357.60.50107.546表5.10 跨中截面人群荷載最大剪力截面位置梁號(hào) （）剪力（kN）0.666.09.7038.4120.316.09.7018.0420.206.09.7011.6400.666.04.3117.0680.316.04.318.0170.206.04.315.172 支點(diǎn)截面荷載最大剪力計(jì)算支點(diǎn)截面

45、汽車荷載最大剪力：作荷載橫向分布系數(shù)沿橋跨方向的變化圖形和支點(diǎn)剪力影響線，如圖所示。圖5-8支點(diǎn)截面剪力力學(xué)計(jì)算模型橫向分布系數(shù)變化區(qū)段的長(zhǎng)度： 影響線面積 附加三角形荷載中心的影響線坐標(biāo)為 對(duì)于1號(hào)梁：車道荷載作用下的支點(diǎn)剪力為： 人群荷載作用下的支點(diǎn)剪力為：對(duì)于2號(hào)梁：車道荷載作用下的支點(diǎn)剪力為： 人群荷載作用下的支點(diǎn)剪力為：對(duì)于3號(hào)梁：車道荷載作用下的支點(diǎn)剪力為： 人群荷載作用下的支點(diǎn)剪力為：將各梁在支點(diǎn)截面的剪力匯總?cè)缦卤?.12 各梁在支點(diǎn)截面的剪力 梁號(hào)剪力（KN）363.43489.202474.12783.27624.72515.952 主梁彎矩剪力組合1.基本組合M(V)=1

46、.2恒載彎矩(剪力)+1.4汽車荷載彎矩(剪力)+0.8×1.4人群荷載彎矩（剪力） 2.短期組合M(V)=恒載彎矩(剪力)+0.7×+人群荷載彎矩(剪力) 3.長(zhǎng)期組合M(V)=恒載彎矩(剪力)+0.4+人群荷載彎矩(剪力) 根據(jù)以上公式將各主梁內(nèi)力進(jìn)行匯總：表5.13 一 、五號(hào)梁彎矩剪力組合計(jì)算表組合跨中截面四分點(diǎn)截面支點(diǎn)MVMV ···m總恒載6545.84904909.224379.4570758.914人群荷載589.16917.068441.89638.412083.276汽車荷載3669.607198.9612752.31832

47、8.6040363.43基本組合13652.338297.66210239.238958.41502351.648短期組合9275.622133.1296956.639609.55501803.191長(zhǎng)期組合8004.71973.1486003.422504.35601212.968表5.14 二、四號(hào)梁彎矩內(nèi)力組合計(jì)算表組合跨中截面四分點(diǎn)截面支點(diǎn)MVMV···總 恒載7471.79505603.846433.1480866.295人群荷載276.7318.017507.55718.042024.725汽車荷載2429.875131.7441882.481217.

48、5890489.202基本組合12677.918193.4219928.552844.60901752.129短期組合9165.95384.8687209.517578.11701176.388長(zhǎng)期組合8392.44647.1216434.362512.89401039.252表5.15 三號(hào)梁內(nèi)力組合計(jì)算表組合跨中截面四分點(diǎn)截面支點(diǎn)MVMV···總恒載7471.79505603.846433.480866.295人群荷載178.5365.172133.90811.640015.952汽車荷載1983.571107.5461487.739177.6240474.1

49、27 基本組合11943.144156.3578957.427781.48801721.198短期組合8807.41467.9076605.602548.40201158.821長(zhǎng)期組合8204.40037.9176153.322497.01201030.7185.4鋼筋面積的估算及鋼束布置5.4.1受壓翼緣有效寬度按規(guī)范規(guī)定，T形截面受翼緣有效寬度b'f取下列三者中的最小值：（1）簡(jiǎn)支梁計(jì)算跨徑的1/3，即l/3=34.5/3=11500mm。（2）相鄰兩梁的平均間距為2400mm。（3）（b+2bh+12hf'），bh 為承托長(zhǎng)度，b為腹板寬度，所以（b+6hh+12hf&

50、#39;）=200+0+12×180=2360mm。所以，受壓翼板的有效長(zhǎng)度取b'f=2360mm.5.4.2預(yù)應(yīng)力鋼筋面積估算 按構(gòu)件正截面抗裂性要求估算預(yù)應(yīng)力鋼筋數(shù)量： 正常使用極限狀態(tài)按作用短期效應(yīng)組合計(jì)算的彎矩值： Ms=9165.953KN·m設(shè)預(yù)應(yīng)力鋼筋截面重心距截面下緣為ap=125mm，則預(yù)應(yīng)力鋼筋的合力作用點(diǎn)至截面重心軸的距離為ep=yb-ap=1318.3-125=119.33mm，yb為截面形心到下底的距離。鋼筋估算時(shí)，截面性質(zhì)取全截面，則A=926000mm2，全截面對(duì)抗裂性邊緣的彈性抵抗矩為W=I/yb=53784081.85×103/1318.3=407.980×106mm3。所以有效預(yù)加力合力：Npe=3.49×106N預(yù)應(yīng)力鋼筋的張拉控制應(yīng)力為=0.75fpk=0.75×1860=1395MPa，預(yù)應(yīng)力損失按張拉控制應(yīng)力的20%估算，則Ap=Npe/（0.8）=3127.24mm2。采用4束7鋼絞線，預(yù)應(yīng)力鋼筋的截面積為Ap=4×7×140=3920mm2。采用夾片式群錨，70金屬波紋管成孔。5.4.3預(yù)應(yīng)力筋的布置1.跨中截面預(yù)應(yīng)力鋼筋的布置（見(jiàn)下圖5-9）2.錨固面鋼束布置為使施工方便