5×40m預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支箱梁橋設(shè)計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì)

學(xué)號(hào)00729085本科畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))2011年5月21日行方案比選和設(shè)計(jì)的。對(duì)該橋的設(shè)計(jì)，本著“安全、經(jīng)濟(jì)、美觀、實(shí)用”的八字原則，本論文提出三種不同的橋型方案進(jìn)行比較和選擇：方案一為預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支T型梁橋，方案二為預(yù)應(yīng)力簡(jiǎn)支箱型梁橋，方案三為普通混凝土空心板橋。經(jīng)由以上的八字原則以及設(shè)計(jì)施工等多方面考慮、比較確定預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支梁橋?yàn)橥扑]方案。在設(shè)計(jì)中，橋梁上部結(jié)構(gòu)的計(jì)算著重分析了橋梁在使用工程中恒載以及活載的作用力，采用整體的體積以及自重系數(shù)，荷載集度進(jìn)行恒載內(nèi)力的計(jì)算。運(yùn)用杠桿原理法、修正偏心壓力法求出活載橫向分布系數(shù)，并運(yùn)用最大荷載法法進(jìn)行活載的加載。截面將產(chǎn)生自由扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力，約束扭轉(zhuǎn)正應(yīng)力%與剪應(yīng)力以及截面發(fā)生歪扭引起的畸變正應(yīng)力0與剪應(yīng)力。但根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，箱梁剪力滯，翹曲，扭轉(zhuǎn)，以inN,accordingtodesigningassignpurposeofmakethetypeofthebridgecorrespondinpre-stressedconcretecontinuousbridge;thesecondoneisdoublecantileverhalfthroughno-thrustarchbridge.Afterthecomparisonsofeconomy,appearance,characteristicunderthestInthisdesign,ThecheckingcalculationofstrengthofmaingirderwasprecedednotonlyinprestressedstatementbutalsoThepierofthebridgewasbasingondiggingpile,anAccordingtothecharacteristicoftheoverpassbridgeandspotcondition,itadopteAllofthedesigndrawingswereprotractedbyAutoCAD.noteondynamicfractureofthebridgebearingduetothegreatHanshin-AwajiKeywords:prestressedconcr第4頁(yè)目錄 6 8 8 8 8 3.2、橫截面布置 3.3、橫截面沿跨長(zhǎng)的變化及橫隔梁的位置 4.1、恒載內(nèi)力計(jì)算 4.2、可變作用效應(yīng)計(jì)算 第五章、橫隔梁內(nèi)力計(jì)算 38第5頁(yè) 第六章、行車(chē)道板內(nèi)力計(jì)算 6.4、內(nèi)力組合 7.1、預(yù)應(yīng)力鋼束的估計(jì)及其布置 8.4、主梁變形(撓度)計(jì)算 參考文獻(xiàn) 鋼筋),所以構(gòu)件截面小，自重彎矩占總彎矩的比例大大下2.與鋼筋混凝土T梁橋相比，一般可以節(jié)省鋼材30~40%,跨徑愈大，節(jié)省頂推法(由鋼橋的縱向拖拉施工方法演化而成)和旋轉(zhuǎn)施工法在預(yù)應(yīng)力混凝土梁統(tǒng)稱為預(yù)應(yīng)力混凝土節(jié)段式橋梁(PC.SegmentalBridges)。它可使同樣配筋率情況下梁的承載力提高25-34%,柱的承載力提高75%,抗裂度不變。該方法已在重達(dá)30噸的橋梁結(jié)構(gòu)中使用。 2.1設(shè)計(jì)原始資料(1)橋位平面圖(地形圖)(2)橋位地質(zhì)縱剖面圖(3)設(shè)計(jì)流量：Qs=926m3/s(1%)(4)設(shè)計(jì)流速：Vs=3.60m/s(山前)(5)沖刷系數(shù)：P=1.53(6)河床底坡：i=6.5%(7)粗糙系數(shù)：m=38(8)汛期含沙量：(9)標(biāo)準(zhǔn)冰凍深度：hd=1.8m(10)地震裂度：7度(11)無(wú)道航和流冰為1200m左右。2.2河段類(lèi)型判斷(1)岸線不太穩(wěn)定，洪水期有塌岸現(xiàn)象(2)槽內(nèi)天然沖刷較明顯，主流易擺動(dòng)2.2.2河段平面圖形(1)河段微彎(2)灘槽不分明(1)河床寬淺(2)河床多為中等卵礫石組成表2.1河床樁號(hào)表樁號(hào)標(biāo)高樁號(hào)標(biāo)高37第10頁(yè)37H河形態(tài)斷面圖H河形態(tài)斷面圖只樁號(hào)河床標(biāo)高(m)水深平均水深(m)水面跨度(m)過(guò)水面積(m2)濕周合計(jì)0過(guò)水面積濕周河寬B=201.73m0一一一一過(guò)水面積A=257.50m2濕周x=202.04m水利半徑綜上，基本吻合。2.4擬定橋長(zhǎng)次穩(wěn)定性河段k=0.92收縮系數(shù)平均單寬流量A型框架橋臺(tái)，鉆孔灌樁基礎(chǔ)，實(shí)際橋孔凈長(zhǎng)為第13頁(yè)2.5校核橋面標(biāo)高2.5.1壅水高度橋孔側(cè)收縮系數(shù)橋墩阻水引起過(guò)水面積折減的系數(shù)最小毛過(guò)水面積z=η(Vm2-V2)=0.07×(4.442-3.602)=0.47m橋下壅水高度2.5.2波浪高度本河段為淺水地區(qū)，無(wú)資料可查，則浪高采用《橋?yàn)樵O(shè)計(jì)》公式7-6計(jì)算，∴計(jì)算水位H,=H,=Zh=73.18+0.24+0.26=73.68m不通航河段第14頁(yè)建筑高度h。=1.75m2.5.3橋面最低標(biāo)高2.6沖刷計(jì)算2.6.1一般沖刷B=B=201.73m由此可知第一層全部沖掉。第二層亞砂土一般沖刷：(d=0.01mm)第15頁(yè)由圖可知，第二層和第三層亞砂土也全部沖掉。第四層礫石含土及卵石：(d=2.5mm)綜上所述，前三層全部被沖掉。2.6.2局部沖刷v。=0.28m/s(查表5-5和6-6)B=1.0m2.6.3橋下最低沖刷線標(biāo)高2.1、方案比選表方案比較表方案類(lèi)別比較項(xiàng)目第一方案第二方案第三方案形簡(jiǎn)支梁橋主橋：預(yù)應(yīng)力混凝土箱型簡(jiǎn)支梁橋(5普通混凝土空心板橋1橋長(zhǎng)(m)2最大縱坡(%)0003橋面標(biāo)高(m)4工藝技術(shù)要求技術(shù)較先進(jìn)，工藝要求較嚴(yán)格，采用后張法預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土T梁，需要采用吊裝設(shè)備，且在近幾年預(yù)應(yīng)力混凝土T行梁橋施工中有成熟的施工經(jīng)驗(yàn)和施工技術(shù)的施工經(jīng)驗(yàn)和施工工藝，采用后張法預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁，需要采用吊裝設(shè)備，使用范圍廣，占用場(chǎng)需要使用大量的鋼筋技術(shù)較先進(jìn)，工藝要求比較嚴(yán)格。所需設(shè)備較少，占用施工場(chǎng)5使用效果屬于靜定結(jié)構(gòu)，有伸但使用階段易于養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)經(jīng)費(fèi)較低。養(yǎng)護(hù)較容易，承載能力較好，能承擔(dān)較大的彎矩和扭矩屬于靜定結(jié)構(gòu)，受力不如超靜定結(jié)構(gòu)，構(gòu)工作，橋面不平整，6造價(jià)及費(fèi)用造價(jià)最低，使用鋼材造價(jià)及使用鋼材排第造價(jià)耗材較少2.2、方案比較說(shuō)明第三章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》(JIGD62—在考慮混凝土強(qiáng)度達(dá)到C45時(shí)開(kāi)始張拉預(yù)應(yīng)力鋼束。f'和f分別表示鋼束名稱符號(hào)單位數(shù)據(jù)立方強(qiáng)度彈性模量E軸心抗壓標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度f(wàn)軸心抗拉標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度軸心抗壓設(shè)計(jì)強(qiáng)度軸心抗拉設(shè)計(jì)強(qiáng)度短暫狀態(tài)容許壓應(yīng)力容許拉應(yīng)力持久狀態(tài)標(biāo)準(zhǔn)軸載組合：①容許壓應(yīng)力②容許主壓應(yīng)力①容許拉應(yīng)力0②容許主拉應(yīng)力線標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度彈性模量E抗拉設(shè)計(jì)強(qiáng)度最大控制應(yīng)力持久狀態(tài)：標(biāo)準(zhǔn)荷載組合鋼絞線鋼束與混凝土的彈性模量比橫截面布置3.2.1主梁截面尺寸擬定板截面厚度應(yīng)大于0.2m,查《橋梁工程》第一版圖2-7-22,所以取底板厚度為間距為3m——頂板厚度為18cm,腹板間距為5m——頂板厚度為20cm,現(xiàn)腹板間距為4m,所以去頂板厚度為20cm翼板外緣厚度0.06m<h?<0.1m所以取頂板厚度為0.1m翼板內(nèi)緣厚度0.2m<h?<0.6m所以取頂板厚度為0.4m3.2.2故截面形式如圖所示第20頁(yè)3.2.3計(jì)算截面幾何特性凈截面的計(jì)算表(b=600cm)分塊面積到上緣的距離分塊面分塊面積對(duì)上緣的靜矩分塊面積自身慣性矩I,(cm)分塊面積對(duì)形心慣性矩①②③④⑤⑥⑦①5②④⑤⑥⑦⑧5y.=200-92.42415403=107.5毛截面的計(jì)算表(b=612.5cm)分塊面積到上緣的距離分塊面積分塊面積對(duì)上緣的靜矩分塊面積自身慣性矩I;(cm4)分塊面積對(duì)形心慣性矩①②③④⑤⑥⑦①5②第22頁(yè)④⑤⑥⑦⑧⑨52yx=200-92.1698662=107.8301338cm3.2.4檢驗(yàn)截面效率指標(biāo)p毛截面：凈截面：截面效率指表明以上初步擬訂的主梁跨中截面是合理的如下圖所示布計(jì)算，可分別求得各主梁控制截面(一般取跨中、四分點(diǎn)、變化點(diǎn)和支點(diǎn)截面)第24頁(yè)恒載內(nèi)力計(jì)算4.1.1.恒載集度(1)預(yù)制梁自重①跨中截面主梁的自重G=107.125×19.98=2(注：由于是等截面，所以半跨長(zhǎng)度為19.98m)②橫隔梁自重計(jì)算g(a)=Ah×r?=4.15×25.③預(yù)制主梁的恒載集度為：(2)二期恒載①混凝土墊層鋪裝：設(shè)計(jì)墊層在左側(cè)路肩與橋面鋪裝位置處的厚度為22cm橋面鋪裝寬度為：12.25-0.85-0.5=10.9m橫坡為：1.5%所以右側(cè)墊層厚度是：6cm所以墊層平均厚度是：故：0.14×10.9×24=36.624KN/m6cm瀝青混凝土鋪裝：0.06×10.9×23=15.024KN/m橋面鋪裝均攤給兩片主梁：②防撞欄和護(hù)欄右側(cè)主梁所承受的防撞欄：g13s=5KN/m(根據(jù)算例經(jīng)驗(yàn)r=4.99KN/m,偏保守估計(jì)取r為5KN/m)左側(cè)主梁所承受的護(hù)欄：g=1.6KN/m(根據(jù)算例經(jīng)驗(yàn)r=1.52KN/m,為偏保守計(jì)算取r=1.6KN/m)將其均攤給兩片主梁：③現(xiàn)澆接縫及現(xiàn)澆橫隔梁：所以主梁的二期恒載集度是：ge=g+g?+g=0.53538+3.3+25.833=(3)主梁的恒載集度：g=g4+go=29.66838+114.914039=1444.1.2恒載內(nèi)力如圖所示，設(shè)x為計(jì)算截面離左支座的距離，。Q=qx-%ql(注：其中符號(hào)規(guī)定與材料力學(xué)中的符號(hào)規(guī)定相同)第26頁(yè)hhX恒載內(nèi)力計(jì)算匯總表截面跨中支點(diǎn)G25G5M000Q000374.2可變作用效應(yīng)計(jì)算(修正偏心壓力法)分析：由于主梁之間采用了剛性解封連接，且設(shè)置了橫隔梁，故考慮使用修正偏心壓力法計(jì)算橫向分布系數(shù)，每一個(gè)箱梁的箱室作為一個(gè)支撐點(diǎn)，與簡(jiǎn)支T梁的計(jì)算方法相同!第27頁(yè)4.2.1沖擊系數(shù)和車(chē)道折減系數(shù)構(gòu)的基頻。簡(jiǎn)支梁橋的基頻可采用下列公式計(jì)算。其中時(shí)不需要進(jìn)行折減，采用三車(chē)道布載時(shí)，折減系數(shù)為0.78。4.2.2計(jì)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)m本橋跨內(nèi)設(shè)有五道橫隔梁，具有可靠的橫向聯(lián)結(jié)，且承重結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)寬比為：所以可修正偏心壓力法來(lái)繪制橫向影響線和計(jì)算橫向分布系數(shù)m。①計(jì)算主梁抗扭慣性矩I?對(duì)于單箱單室形梁截面，抗扭慣性矩可近似按下式計(jì)算：得c=0.2805.其他個(gè)字母含義如圖所示!本設(shè)計(jì)由于只有兩根主梁，所以取ε=1.0。并根據(jù)《公路工程鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》3.1.6取G=0.4E。③計(jì)算橫向影響線豎坐標(biāo)值：第29頁(yè)由于只有兩片主梁。a=a?=3.125m。兩片主梁完全對(duì)稱，所以只需要算其中一片主梁即可。④計(jì)算荷載橫向分布系數(shù)可變作用；(汽車(chē)公路—I級(jí))1號(hào)梁：兩車(chē)道：(2)支點(diǎn)截面的荷載橫向分布系數(shù)m如圖所示，按杠桿原理法繪制荷載橫向分布影響線并進(jìn)行布載，計(jì)算橫向分通過(guò)以上部分計(jì)算，可見(jiàn)由于箱梁箱室較寬，整體效能搞好，簡(jiǎn)化為T(mén)梁后計(jì)算的橫向分布系數(shù)都大于1,所以可將兩片箱梁看為一個(gè)整體，其橫向分布系數(shù)按1計(jì)算。這樣所計(jì)算的活載比實(shí)際情況稍大，作為承載力儲(chǔ)備!其中：(1+μ)一汽車(chē)沖擊系數(shù)qp由M影響線1(2)四分點(diǎn)截面的最大彎矩和最大剪力qV影響線M影響線分布系數(shù)1④(3)支點(diǎn)處的最大彎矩和最大剪力1v影響線分布系數(shù)q④1(4)主梁內(nèi)力匯總主梁內(nèi)力匯總表活載跨中支點(diǎn)跨中支點(diǎn)0結(jié)構(gòu)重要系數(shù)r=1.0,基本組合用于承載能力極限狀態(tài)計(jì)算(驗(yàn)算強(qiáng)度),短期基本組合用于正常使用極限狀態(tài)，長(zhǎng)期基本組合用于正常極限狀態(tài)(用于驗(yàn)算裂縫和撓度)LL剪力包絡(luò)圖004.4箱形梁截面內(nèi)力計(jì)算向一排車(chē)輛的總重KP將具有偏心距e,此時(shí)整體箱形梁的受力可分作兩種情況來(lái)對(duì)于平面彎曲計(jì)算，通?？捎檬熘牟牧狭W(xué)公引起的畸變正應(yīng)力σ與剪應(yīng)力t束扭轉(zhuǎn)正應(yīng)力與約束扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力分別估計(jì)為活彎矩：Mg,Q,-—恒載引起的彎矩和剪力第37頁(yè)彎矩(KN/m)基本組合M(KN/m)/Q(KN)短期組合M(KN/m)/Q(KN)長(zhǎng)期組合M(KN/m)/Q(KN)跨中00支點(diǎn)000000第五章橫隔梁內(nèi)力計(jì)算5.1確定作用在跨中橫隔梁上的可變作用鑒于具有多根內(nèi)橫隔梁的橋梁跨中處的橫隔梁受力最大，通?？芍挥?jì)算跨中橫隔梁的作用效應(yīng)，其余橫隔梁可依據(jù)跨中橫隔梁偏安全地選用相同的截面尺寸和配筋。本設(shè)計(jì)取A-A截面計(jì)算跨中橫隔梁的彎矩，取1號(hào)梁右截面計(jì)算剪力.根據(jù)《橋規(guī)》4.3.1條規(guī)定，橋梁結(jié)構(gòu)的局部加載計(jì)算應(yīng)采用車(chē)輛荷載，下圖示出跨中橫隔梁縱向的最不利荷載位置。0.年第7跨中橫隔梁的布數(shù)圖式(單位：m)縱向行車(chē)輪對(duì)跨中橫隔梁的計(jì)算荷載為：5.2繪制跨中橫隔梁的作用效應(yīng)影響線及荷載組合由于對(duì)主梁橫向分布系數(shù)的計(jì)算，知其橫向剛度很大，可將兩片梁視為一個(gè)整體，則橫隔梁的作用效應(yīng)影響線如下：第39頁(yè)彎矩MA=(1+μ)ξPZη=1.160×155.61×1×(1.5625+0.9125+0.012鑒于橫隔梁的恒載內(nèi)力較小，故計(jì)算中忽略不計(jì)。則荷載組合標(biāo)準(zhǔn)值為：Q=r.Sud=1.0×(1.2×0+1.4×128.8第六章行車(chē)道板內(nèi)力計(jì)算6.1多跨連續(xù)單向板由于箱梁的抗扭剛度很大，(抗扭慣性矩I?=3.7312m1),板的工作就接近與固定端，如下圖所示，箱梁外側(cè)翼緣板寬度為1.0m,結(jié)余安全距離和護(hù)欄(或防撞欄)的寬度后，外側(cè)翼緣板不會(huì)作用到其他活載作用，所以計(jì)算最不利的內(nèi)側(cè)翼緣板。6.2恒載內(nèi)力計(jì)算瀝青混凝土集度：g?=0.06×2.25×2Cn混凝土墊層集度：gz=0.14×2.25×24=7.56KN/m翼板自重：g?=(0.1×0.25+0.5×1)×25=13.Fg6.3活載內(nèi)力計(jì)算對(duì)于汽超—20級(jí)，后軸重P=140KN,著地長(zhǎng)度a?=0.2m,寬度b?=0.6mb?=b?+2H=0.6+0.2×2=1.故受力圖如圖所示：對(duì)于箱梁L=L+t=2.25+0.25=2.5=1.16×140×(2,5-1.0)÷8÷1.433=21,內(nèi)力組合第42頁(yè)apg公9證p*=第43頁(yè)第七章預(yù)應(yīng)力及預(yù)應(yīng)力損失計(jì)算本設(shè)計(jì)選用1×7,7股模拔鋼絞線，抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為f=1860MP,混凝土采用C水泥。由于σ≤0.75fw=0.75×1860=1395MP假定環(huán)境類(lèi)別為1級(jí)，安全等級(jí)為二級(jí)，即結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)rn=1。7.1預(yù)應(yīng)力鋼束的估計(jì)及其布置7.1.1跨中截面鋼束的估算和確定根據(jù)《公路工程鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，預(yù)應(yīng)力梁應(yīng)滿足使用階段的應(yīng)力要求和承載能力極限狀態(tài)的強(qiáng)度要求。以下就跨中截面在各荷載組合作用下，分別按照上述要求對(duì)主梁所需要的鋼束數(shù)進(jìn)行估算，并按這些估算的鋼束數(shù)確定主梁的配筋。(1)按正常使用極限狀態(tài)的應(yīng)力要求估算鋼束數(shù)由于標(biāo)準(zhǔn)跨徑d=40m<100m,所以宜采用A類(lèi)部分預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件，根據(jù)跨中截面正截面抗裂要求A類(lèi)構(gòu)件計(jì)算，確定預(yù)應(yīng)力鋼筋數(shù)量。為滿足抗裂要求，所需的有效預(yù)加應(yīng)力：N——使用階段預(yù)應(yīng)力鋼筋永久應(yīng)力的合力；M.——按作用(或荷載)短期效應(yīng)組合計(jì)算的彎矩值；M=M+Ma+Ms=34534.9929KNm(正常使用極限狀態(tài)，按作用短期效應(yīng)組和計(jì)算)A——構(gòu)件混凝土全截面面積；A=42850cm2e——預(yù)應(yīng)力鋼筋的合力作用點(diǎn)至截面重心軸的距離；全截面重心至梁頂?shù)木嚯x設(shè)預(yù)應(yīng)力鋼筋的截面重心距截面下緣的距離為a。=150mm,則預(yù)應(yīng)力的合力作用點(diǎn)到截面重心軸的距離為ep=ya-α,=h-y.-a,=200-92.4fu——混凝土軸心抗拉標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度。采用12根7φ15.2鋼絞線，預(yù)應(yīng)力鋼筋的截面積為Ao?=12×7×165=19630mm2,采用夾片式群錨，φ70金屬波紋管成孔。(2)預(yù)應(yīng)力鋼筋布置①跨中截面及錨固端截面的鋼筋位置在保證布置預(yù)留管道構(gòu)造要求的前提下，盡可能的使鋼束群重心的偏心矩大凝土及預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，管道到梁側(cè)的凈距不應(yīng)小于30mm,及管道直徑的一半。根據(jù)《公路工程鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》9.4.9條規(guī)定，水平凈距不應(yīng)小于40mm和管道直徑的0.6倍，在豎直方向可以疊置，根據(jù)上述規(guī)定，跨中截面的細(xì)部構(gòu)造如圖所示：8②對(duì)于錨固端截面，鋼束錨固通?？紤]以下兩方面因素。一：預(yù)應(yīng)力鋼束合力重心點(diǎn)盡可能的靠近形心，使截面均勻受壓；二：考慮錨頭布置的可能性，以滿足張拉操作方便的要求。按照錨頭布置的“均勻”“分散”原則，錨固端截面所布置的鋼束數(shù)如圖所示：△y=α-(107.575846-55.67507726)=86.471-5所以鋼束群重心處于截面核心范圍內(nèi)。7.1.2鋼束彎起角和線形的確定確定鋼束彎起時(shí)，既要照顧到由彎起產(chǎn)生足夠的預(yù)剪力，又要照顧到所引起的摩擦預(yù)應(yīng)力損失不宜過(guò)大，為此，本設(shè)計(jì)將端部錨固端截面分成上下兩部分，上部鋼束的彎起角擬定為12°(N?—N?),下部鋼束的彎起角擬定為7°(N?—N?),所有鋼束的線形均為直線加圓曲線，不設(shè)緩和曲線。并且每一束鋼束都處在同一第47頁(yè)下α下αRR業(yè)唐中壹可中心電7.1.3鋼束計(jì)算ax=ax=axu=αi=axi=αa2=300-800×tan7°=211.772mm鋼束計(jì)算匯總表：號(hào)yl中RN0672906758第48頁(yè)52908。682②控制截面的鋼束重心位置計(jì)算i>各鋼束重心位置計(jì)算：當(dāng)計(jì)算截面在曲線段時(shí)，計(jì)算公式為：當(dāng)計(jì)算截面在近錨固點(diǎn)的直線段時(shí)，計(jì)算公式為：截面號(hào)XRaa四分點(diǎn)未彎起段yφXaaa支點(diǎn)③鋼束長(zhǎng)度計(jì)算：一根鋼束的長(zhǎng)度為曲線長(zhǎng)度，直線長(zhǎng)度與兩端的工作長(zhǎng)度之和，其中鋼束的曲線長(zhǎng)度可按圓弧半徑與彎起角進(jìn)行計(jì)算，通過(guò)對(duì)每根鋼束長(zhǎng)度的計(jì)算，就可以得出一片主梁和一孔橋所需的鋼束總長(zhǎng)度，以利于備料和施工。鋼束長(zhǎng)度計(jì)算匯總表：第49頁(yè)鋼束號(hào)R彎起角曲線長(zhǎng)度直線長(zhǎng)度直線長(zhǎng)度L有效長(zhǎng)度留長(zhǎng)度鋼束長(zhǎng)度111鋼束預(yù)應(yīng)力損失計(jì)算根據(jù)《公路工程鋼及混凝土及預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》6.2.1條規(guī)定，當(dāng)計(jì)算主梁截面應(yīng)力和確定鋼束的控制應(yīng)力時(shí)，應(yīng)計(jì)算預(yù)應(yīng)力損失值。后張法梁的預(yù)應(yīng)力損失值包括前期預(yù)應(yīng)力損失(鋼束和管道壁的摩擦損失，錨具變形引起的損失，鋼束回縮引起的損失，分批張拉混凝土彈性壓縮引起的損失)和后期預(yù)應(yīng)力損失(鋼絞線松弛，混凝土收縮和徐變引起的預(yù)應(yīng)力損失),而梁內(nèi)鋼束的錨固應(yīng)力和有效應(yīng)力(永存應(yīng)力)分別等于張拉應(yīng)力扣除相應(yīng)階段的預(yù)應(yīng)力損失，而預(yù)應(yīng)力損失值因梁截面位置不同而有所差異，分別計(jì)算各個(gè)截面(L/4截面，跨中截面，支點(diǎn)截面)。7.2.1預(yù)應(yīng)力鋼束與管道壁之間的摩擦引起的預(yù)應(yīng)力損失按照《公路工程鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》6.2.2條規(guī)定μ——鋼束與管道壁的摩擦系數(shù)，對(duì)于預(yù)埋波紋管，查《公預(yù)規(guī)》表6.2.2得θ——從張拉端到計(jì)算截面曲線管道部分切線的夾角之和(rad)k——管道每米局部偏差對(duì)摩擦的影響系數(shù)，對(duì)于預(yù)埋波紋管，查《公預(yù)規(guī)》表6.2.2得k=0.0015x——從張拉端到計(jì)算界面的管道長(zhǎng)度，可近似的取其在縱軸上的投影長(zhǎng)度，則L/4截面管道摩擦損失σ計(jì)算表：鋼束號(hào)X同理可計(jì)算其他各截面的預(yù)應(yīng)力損失σ鋼束號(hào)X0m支點(diǎn)被面000跨中截面7N;-N事事跨中，L/4,支點(diǎn)截面處σn計(jì)算匯總表：鋼束號(hào)影響長(zhǎng)度錨固端距張拉端距離跨中000四分點(diǎn)支點(diǎn)N第52頁(yè)混凝土彈性壓縮引起的預(yù)應(yīng)力損失取按應(yīng)力計(jì)算需要控制的截面進(jìn)行計(jì)算，對(duì)于簡(jiǎn)支梁可取L/4截面按《公預(yù)規(guī)》6.2.5-1條計(jì)算，并將計(jì)算結(jié)果作為全梁各個(gè)截面的預(yù)應(yīng)力鋼束應(yīng)力損失的平均值，也可以直接按照《公預(yù)規(guī)》附錄E的計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算：m——張拉批次數(shù)，本設(shè)計(jì)中在一根主梁內(nèi)，有三根肋板，可以同時(shí)用三隊(duì)千斤頂同時(shí)張拉，(1#、6#)、(3#、10#)、(2#、5#)、(8#、4#)、(9#、11#)、(7#、12#),共分6批次張拉，m=6a—預(yù)應(yīng)力鋼束的彈性模量與混凝土彈性模量之比，a=5.65σp——全部預(yù)應(yīng)力鋼束(m批)的合力Np在作用點(diǎn)(全部預(yù)應(yīng)力鋼束的重心點(diǎn))處所產(chǎn)生的混凝土正應(yīng)力：=1279.686×19630=2512e,=h-y-αw/4=2000-924.242-(注：未計(jì)入非預(yù)應(yīng)力鋼筋和預(yù)應(yīng)力鋼束對(duì)接面積和特性值的影響，擴(kuò)大了預(yù)應(yīng)力損失，在截面強(qiáng)度驗(yàn)算時(shí)，根據(jù)需要另行計(jì)算)第53頁(yè)所以：7.2.4鋼束松弛引起的預(yù)應(yīng)力損失根據(jù)《公預(yù)規(guī)》6.2.6條規(guī)定，鋼絞線由松弛引起的預(yù)應(yīng)力損失的終極值，按以下公式計(jì)算：ξ——鋼束松弛系數(shù)，對(duì)于低松弛鋼絞線，ξ=0.3σ——傳力錨固時(shí)的鋼絞線應(yīng)力，鋼絞線松弛引起的預(yù)應(yīng)力損失計(jì)算匯總表；O0跨中0支點(diǎn)7.2.5混凝土收縮和徐變引起的預(yù)應(yīng)力損失根據(jù)《公預(yù)規(guī)》6.2.7條規(guī)定，由于混凝土收縮和徐變引起的預(yù)應(yīng)力損失可按以下公式計(jì)算：式中：σp——鋼束錨固時(shí)，全部鋼束重心處由預(yù)加應(yīng)力(扣除相應(yīng)階段的應(yīng)力損失)產(chǎn)生的混凝土法向應(yīng)力，并根據(jù)張拉情況考慮主梁的重力影響。p——配筋率。(注：此處暫時(shí)未計(jì)入非預(yù)應(yīng)力鋼筋對(duì)配筋率及截面幾何特性的影響，擴(kuò)大了預(yù)應(yīng)力損失，在截面強(qiáng)度驗(yàn)算時(shí)，根據(jù)需要另行計(jì)算)i——截面回轉(zhuǎn)半徑，構(gòu)件理論厚度的計(jì)算：設(shè)混凝土收縮和徐變?cè)谝巴庖话銞l件(相對(duì)濕度為75%)下完成，則受荷載時(shí)一般要求混凝土強(qiáng)度達(dá)到混凝土標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度的90%左右，按照《公預(yù)規(guī)》表6.2.7查得：(直線內(nèi)差法)σ=15.657MPa(仍按L/4截面計(jì)算)所以：各截面鋼束預(yù)應(yīng)力損失計(jì)算匯總表：第56頁(yè)截面預(yù)加應(yīng)力階段(MP?)σu=0l+0L+14正常使用階段(MP,)σl=0is+0L鋼束有效應(yīng)力(MPa)預(yù)加力階段跨中000支點(diǎn)第57頁(yè)第八章主梁截面承載力與應(yīng)力驗(yàn)算持久狀況截面承載能力極限狀態(tài)計(jì)算在承載能力極限狀態(tài)下，預(yù)應(yīng)力混凝土梁沿正截面和斜截面都有可能破壞，下面驗(yàn)算這兩類(lèi)截面的承載能力。8.1.1正截面承載力計(jì)算將箱形梁截面轉(zhuǎn)化為“工”字形截面，根據(jù)面積等效和慣性矩等效的原則。(1)將箱型梁截面轉(zhuǎn)化成兩個(gè)b.×h矩形孔按面積等效：b×h,=155×140-252=2107所以：h=157.2029639cmb,=134.06235如圖A所示：原來(lái)的兩翼板形式未變，為計(jì)算方便，故用同樣的辦法將翼板進(jìn)行轉(zhuǎn)化：如圖B所示：第58頁(yè)44B第59頁(yè)根據(jù)《公預(yù)規(guī)》5.2.3條規(guī)定：,所以中性軸在翼板內(nèi)設(shè)中性軸到截面上緣的距離為x,則：式中：ζ——預(yù)應(yīng)力受壓區(qū)高度界限，按《公預(yù)規(guī)》表5.2.1,對(duì)于C?o混凝土和鋼絞線ζh?！旱挠行Ц叨?，h?=h-α,以跨中截面為例，αp=148.08mm,說(shuō)明該截面破壞時(shí)屬于塑性破壞狀態(tài)。由《公預(yù)規(guī)》5.2.2條，正截面承載力按下式計(jì)算：Yo×M=1.0×42830735=4283073主梁跨中正截面承載力滿足要求。y,·M?=1.0×32123054=3212驗(yàn)算最小配勁率：由《公預(yù)規(guī)》9.1.12條規(guī)定，預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件最小配勁率應(yīng)滿足下列條件：第60頁(yè)M——受彎鉤見(jiàn)證截面開(kāi)裂彎矩值，按下式計(jì)算：S?——全截面換算截面重心軸以上(或以下)部分截面對(duì)重心軸的面積矩0——換算截面抗裂邊緣的彈性抵抗矩。N,=NA=(12860434×6+12861209×6+126=(17.57745286+2.252852007×2.65)×205367=48358.8837KN.m由此可見(jiàn)，尚需要配置非預(yù)應(yīng)力鋼筋來(lái)滿足最小配勁率的要求。(1)計(jì)算受壓區(qū)高度(2)計(jì)算普通鋼筋A(yù)。=0.015878989m2=15878.9故選用36根φ20鋼筋：A,=6×9×2827=16962mm2(HBR335鋼筋)每根肋板配置18根，配置6層，每層兩根，每列之間的間距為160mm,由于兩根肋板的寬度都是400mm,所以截面配置完全相同。鋼筋配置圖如下(以肋板為例):如下圖所示：鋼筋重心到底邊的距離a,=101.75mm管道內(nèi)尚未壓漿，所以其截面幾何特性為計(jì)入非預(yù)應(yīng)力鋼筋的影響(將非預(yù)應(yīng)力鋼筋換算面特性計(jì)算采用計(jì)入預(yù)應(yīng)力鋼筋和非預(yù)應(yīng)力鋼筋影響的換算截面，箱梁頂板的寬度計(jì)為第一階段：跨中分塊名稱分塊面積質(zhì)量定的距離對(duì)梁頂?shù)拿娣e矩S性矩I2性矩混凝土全截面非預(yù)應(yīng)力鋼筋0換算預(yù)留管道0凈截面面積分塊名稱分塊面積A,中心質(zhì)量定的距離對(duì)梁頂?shù)拿娣e矩S性矩I矩混凝土全截面非預(yù)應(yīng)力鋼筋換算預(yù)留管道0凈截面面積第一階段；支點(diǎn)截面分塊名稱分塊面積AA,中心質(zhì)量定的距離積矩S性矩I矩混凝土全截面非預(yù)應(yīng)力鋼筋換算0預(yù)留管道凈截面面積同理可計(jì)算第二和第三階段各截面的幾何特性值，但由于第二階段的幾何特性值在以后的截面強(qiáng)度驗(yàn)算中不使用，故不做計(jì)算。第三階段：跨中分塊名稱分塊面積A質(zhì)量定的距離對(duì)梁頂?shù)男跃豂y2矩截面換算00積分塊名稱分塊面積對(duì)梁頂?shù)拿娣e矩S自身慣2截面慣性矩截面換算預(yù)力筋算積第三階段：支點(diǎn)截面分塊名稱分塊面積對(duì)梁頂?shù)拿娣e矩S性矩I2矩截面換算預(yù)力筋算積各控制截面不同階段的截面幾何特性值計(jì)算匯總表計(jì)算(截面a[達(dá)一階段跨中支點(diǎn)第三階段跨中支點(diǎn)8.1.3斜截面承載能力計(jì)算(1)斜截面抗剪承載力計(jì)算預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土簡(jiǎn)支梁橋應(yīng)對(duì)按規(guī)定需要演算的各個(gè)截面進(jìn)行斜截面抗剪承載力計(jì)算，首先根據(jù)公式進(jìn)行截面抗剪強(qiáng)度上、下限復(fù)核：0.5×103·α?·f·b·h?≤y,·V?≤式中：V一驗(yàn)算截面處剪力組合設(shè)計(jì)值，V=2383.457KNf—混凝土強(qiáng)度等級(jí)，fnk=50MPab—轉(zhuǎn)化截面腹板的厚度，b=1318.753mmh—L4處的截面有效高度。縱向受拉鋼筋合力點(diǎn)到截面下緣的距離為α:α?——預(yù)應(yīng)力提高系數(shù)，α?=1.25代入上式可得：0.5×103●a?·fu·b·h?=0.5×103×1.25×1.83×1318 0.51×103×√f·b·h?=0.51×103×√50×1318.7由于：r?V=2383.475KN<2799.825634KN(下限),根據(jù)《公預(yù)規(guī)》5.2.10條，可知由L/4截面到跨中截面段可以不進(jìn)行斜截面抗剪承載力計(jì)算，僅需根據(jù)《公預(yù)規(guī)》9.3.13條按照構(gòu)造要求配置箍筋。在支點(diǎn)截面到L/4截面段要求滿足：第70頁(yè)V=r·V=(0.5×103)·fa·b·h=279982此截面距離跨中截面的距離由剪力包絡(luò)圖按比例算得：所以距跨中截面l=11.72m的范圍內(nèi)可根據(jù)構(gòu)造配置箍筋。同時(shí)按照《公預(yù)規(guī)》規(guī)定，在支座中心線項(xiàng)跨中方向不小于一倍梁高h(yuǎn)=2000mm的范圍內(nèi)，箍筋的間距最大為100mm。距支座中心線為h/2處的計(jì)算剪力值(V′)由剪力包絡(luò)圖按比例求得為：其中應(yīng)有混凝土和箍筋承擔(dān)的剪力計(jì)算值至少為0.6V′=2516.78072KN,由彎起鋼筋承擔(dān)的剪力計(jì)算值最多為：0.4V'=1677.853816KN根據(jù)《公預(yù)規(guī)》規(guī)定，在支座中心線到跨中方向2m范圍內(nèi)，箍筋間距不大于100mm,2m以外間距不大于400mm。所以2m范圍以內(nèi)，Sv=100mm,2m以外取Sv=200mm,采用直徑為16mm的雙肢箍筋，(根據(jù)《公預(yù)規(guī)》規(guī)定，箱梁箍筋的直徑不應(yīng)小于12mm)=5246.870KN)0.6V′=25混凝土和箍筋需要承擔(dān)的剪力計(jì)算值完全滿足要求。將非預(yù)應(yīng)力主筋視為承載能力儲(chǔ)備，則彎起鋼筋提供的抗剪承載力需要有預(yù)應(yīng)力剛進(jìn)19.58-8.242995-0.9999=10.337105m),且設(shè)b=10.337105×1000=10337,105mm,=0.243303465×(x-15558.05761)+0.092867746×(x-10205+0.11202146×(x-8679.2V=0.204889206-19199第72頁(yè)8.2應(yīng)力驗(yàn)算：8.2.1短暫狀況的正應(yīng)力驗(yàn)算(1)構(gòu)件制作，運(yùn)輸及安裝等施工階段，混凝土強(qiáng)度為C50,在預(yù)加力和重力作用下的截面邊緣混凝土的正應(yīng)力應(yīng)符合下列要求。o1≤0.70f·(2)短暫狀況下(預(yù)加力階段)梁跨中截面上、下緣的正應(yīng)力：=25120464.72N=25120.4則：=5.372Mpa(壓)所以預(yù)加力階段混凝土的壓應(yīng)力滿足應(yīng)力限制值的要求，混凝土的拉應(yīng)力通過(guò)規(guī)定的第73頁(yè)預(yù)拉區(qū)配筋率來(lái)防止出現(xiàn)裂縫，預(yù)拉區(qū)混凝土沒(méi)有出現(xiàn)拉應(yīng)力，故預(yù)拉區(qū)只需要配置配筋率小于0.2%的縱向鋼筋即可。同理，支點(diǎn)截面或L/4截面(運(yùn)輸、吊裝階段的吊點(diǎn)截面)的應(yīng)力驗(yàn)算：支點(diǎn)截面：所以支點(diǎn)截面滿足要求。對(duì)于L/4(吊裝)截面故L/4截面滿足要求8.2.2持久狀況正應(yīng)力驗(yàn)算：(1)、截面混凝土的正應(yīng)力驗(yàn)算對(duì)于預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支梁的正應(yīng)力，由于配置了曲線鋼束的關(guān)系，應(yīng)取跨中、L/4、支點(diǎn)及鋼束突變截面分別進(jìn)行驗(yàn)算，應(yīng)立計(jì)算的作用去標(biāo)準(zhǔn)值，汽車(chē)荷載計(jì)入沖擊系數(shù)。①跨中截面Mo?+M?=5687.078+5930.652×1.15=1Np?=σp?·Ap-σ·A則配筋率第74頁(yè)故對(duì)于跨中截面：=1171.862×6930+1149.086×5775+1171.9393×6930-77.51②同理計(jì)算L/4截面：Mc?+Mo=4265.309+4447.990×1.15=9380.N=σ·A,-σ?·A,=1171.862×6930+1149.086×5775+1171.9393×6930-77.51∴=4.99-8.220+6.869+3.798=7.437.MPa<0.5f=16.2[pat8-o4×03Xb----bx,=200-93.2423=106.7577cm+3000×(93.2423-20)+45×40×(93.242=1.285×10?cm3S=3500×2×(200-93.2423-1=1388915.608cm3=1.3S=3500×2×(187.5-93.2423)+625×(16667-93.242x?=200-96.43864=103.56136cmSoa=2000×(96.43864-5)+5600×(96.43864-10+3000×(96.43864-20)+125×(96.43864-5)+45×40×3×(96.43第77頁(yè)S=3500×2×(187.5-96.43864+625×(16667-96.43864+3×面積矩計(jì)算匯總表：截面類(lèi)型第一階段凈截面對(duì)其重心軸第三階段凈截面對(duì)其重心軸計(jì)算點(diǎn)————面積矩符號(hào)面積矩a——a,剪應(yīng)力：根據(jù)《結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理》公式12-53第78頁(yè)主應(yīng)力：Npn=σpn·A·cosθ,+σpp·Ap-σ??·A=(1073.1692+1072.8625+65.7191×2+(1059.5405+65.7191)×5775×0.9997-7第79頁(yè)=8.4994888-0.478766034+0.235520593=8計(jì)算纖維面積矩(mm)3正應(yīng)力σ主應(yīng)力(Mpa)Sσσ③主壓應(yīng)力的限制值混凝土的主壓應(yīng)力限制值為0.6fx=0.6×32.4=19.44Mpa,計(jì)算表中的結(jié)果表明混凝土的④主應(yīng)力驗(yàn)算第81頁(yè)抗裂性能驗(yàn)算8.3.1短期效應(yīng)組合作用下的正截面抗裂驗(yàn)算正截面驗(yàn)算取跨中截面進(jìn)行(1)、預(yù)加力產(chǎn)生的構(gòu)件抗裂驗(yàn)算邊緣的混凝土預(yù)壓應(yīng)力計(jì)算(2)、有荷載產(chǎn)生的構(gòu)件抗裂驗(yàn)算邊緣混凝土的法向拉應(yīng)力的計(jì)算：(3.)、正截面混凝土抗裂驗(yàn)算：對(duì)于A類(lèi)部分預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件，作用荷載短期效應(yīng)組合作用下的混凝土拉應(yīng)力應(yīng)滿足下列要求：σ-σ=13.4034-14.453=-1.0496<0.7·f=1.757MPa說(shuō)明截面在作用短期效應(yīng)組合作用下沒(méi)有消壓，計(jì)算結(jié)果滿足《公預(yù)規(guī)》中A類(lèi)部分預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件按作用短期效應(yīng)組合計(jì)算的抗裂要求，同時(shí)A類(lèi)部分預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件還必須滿足作用長(zhǎng)期效應(yīng)組合的抗裂要求。σ,-σm=12.574-15.239第82頁(yè)所以構(gòu)件滿足《公預(yù)規(guī)》中A類(lèi)混凝土構(gòu)件的作用長(zhǎng)期效應(yīng)組合的看列要求。(2)、作用短期效應(yīng)組合作用下的斜截面抗裂驗(yàn)算斜截面抗裂驗(yàn)算應(yīng)取剪力和彎矩都較大的最不利段截面進(jìn)行驗(yàn)算，所以仍取剪力和彎矩都較大的L/4截面。①主應(yīng)力計(jì)算a——a處的剪應(yīng)力：由于是短期效應(yīng)組合，則按《結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理》12=53式：=0.4889+0.252-0.0644=0.6正應(yīng)力：=8.4995-7.2260+3.5547+1.8761=6.7同理b——b剪力：第83頁(yè)=0.4551+0.2150-0.05993=0.6=8.4995-8.5042+4.1835+1.9535=6.1則x?——x?處剪應(yīng)力：=0.5285+0.2812-0.0696=0.=8.4994888-0.478766034+0.235520593=8L/4截面抗裂驗(yàn)算主拉應(yīng)力計(jì)算匯總表：第84頁(yè)面積矩(面積矩(mm3)第一階段凈截面第三階段換算截主拉應(yīng)力σ正應(yīng)力σ剪應(yīng)力r8.256計(jì)算纖維8.4主梁變形(撓度)計(jì)算第85頁(yè)主梁計(jì)算跨徑為：L=39.16m,Cso混凝土的彈性模量Ee=3.45×10'Mpa。由截面幾何特性計(jì)算匯總表可見(jiàn)，主梁在各控制截面的換算截面慣性矩各不相同，本設(shè)計(jì)為簡(jiǎn)化，取梁L/4處截面的換算截面慣性矩Io=237.849×10?mm1,作為全梁的平均值來(lái)計(jì)由于《結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理》12-90式，可得到簡(jiǎn)支梁撓度驗(yàn)算式為：(1)、可變荷載作用引起的撓度現(xiàn)將可變荷載作為均布荷載作用在主梁上，則主梁跨中截面撓度系數(shù)(查《結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理》12-3表),荷載短期效應(yīng)的可變荷載值為M。=0.7·Mo=0.7×5930.652×1.15有可變荷載引起的簡(jiǎn)支梁跨中截面的撓度為：考慮長(zhǎng)期效應(yīng)的可變荷載引起的撓度值為：故滿足要求。(2)、考慮長(zhǎng)期效應(yīng)的一期恒載，二期恒載引起的撓度值為：8.4.2預(yù)加力引起的上拱度計(jì)算值：采用L/4截面處的使用階段永存預(yù)加力，力矩作用為全梁平均預(yù)加力矩計(jì)算值，即：=(1073.1692+1072.8625+65.7191×2)×1×13860+(1059.5405+65.=36747348.06N=36747.34806KN≈3.截面慣性矩應(yīng)采用預(yù)加力階段(第一階段)的截面慣性矩，為簡(jiǎn)化計(jì)算，這里仍取梁L/4則：主梁上拱度(跨中截面)為：=-83.7mm(個(gè))8.4.3預(yù)拱度設(shè)置：梁在預(yù)加力和荷載短期效應(yīng)組合的共同作用并考慮長(zhǎng)期效應(yīng)組合的撓度值為：W?=Won+Wai-δ=12.18832+86.5-167預(yù)加力產(chǎn)生的長(zhǎng)期反拱值大于荷載短期效應(yīng)組合計(jì)算的長(zhǎng)期撓度值，所以不需要設(shè)置預(yù)拱度。9.1實(shí)際資料9.1.3材料表4.1上部結(jié)構(gòu)永久荷載值表每片中梁自重一孔上部構(gòu)造的自重每一個(gè)支座恒載反力(KN)12第88頁(yè)2.蓋梁自重及作用效應(yīng)計(jì)算(1/2蓋梁長(zhǎng)度)(圖9.2)見(jiàn)表9.2。編號(hào)VM?=260.2×2.8-(123.2+00①公路-I級(jí)a.單車(chē)列，對(duì)稱布置(圖9.3)時(shí)：圖9.3(單位尺寸：cm)b.雙車(chē)列，對(duì)稱布置(圖9.4)時(shí)：c.單車(chē)列，非對(duì)稱布置(圖9.5)時(shí)：由于只有兩片主梁。ay=a?=3.125m。兩片主梁完全對(duì)稱，所以只需要算其中一片主梁即可。ppppppd.雙車(chē)列，非對(duì)稱布置(圖9.5)時(shí)：e.三列車(chē)，非對(duì)稱布置(圖9.5)(2)按順序橋向可變荷載移動(dòng)情況，求得支座可變荷載范例的最大值(圖9.6)。①公路—I級(jí)雙孔布載單列車(chē)時(shí)：雙孔布載雙列車(chē)時(shí)：2B=1145.64kN單孔布置單列車(chē)時(shí)：?jiǎn)慰撞驾d雙列車(chē)時(shí)：2B=1044.46kNl=39.16m圖9.6(單位尺寸：m)(3)可變荷載橫向分布后各梁支點(diǎn)反力(計(jì)算的一般公式為Ri=Bn),見(jiàn)表表9.3各梁支點(diǎn)反力計(jì)算荷載橫向分布情況公路-I級(jí)荷載(kN)單孔雙孔第94頁(yè)計(jì)算方法荷載布置橫向分布系數(shù)ηBRBR對(duì)稱布置按杠桿法算單列行車(chē)公路—I級(jí)雙列行車(chē)公路—I級(jí)非對(duì)稱布置按偏心受壓法計(jì)算單列行車(chē)公路—I級(jí)雙列行車(chē)公路—I級(jí)(4)各梁永久荷載、可變荷載反力組合：計(jì)算見(jiàn)表9.4,表中均取用各梁的最大值，其中沖擊系數(shù)為：編號(hào)12345荷載情況雙列對(duì)稱雙列非對(duì)稱第95頁(yè)124.2.2內(nèi)力計(jì)算1.恒載加活載作用下各截面的內(nèi)力(1)彎矩計(jì)算(圖9.7)圖9.7內(nèi)力計(jì)算圖式截面位置見(jiàn)圖9.7示。為求得最大彎矩值，支點(diǎn)負(fù)彎矩取用非對(duì)稱布置時(shí)數(shù)據(jù)，跨中彎矩取用對(duì)稱布置時(shí)數(shù)據(jù)。按圖9.7給出的截面位置，各截面彎矩計(jì)算式為：M??=-R,X1.2各種荷載組合下的各截面彎矩計(jì)算簡(jiǎn)表9.6。注意的是，表中內(nèi)力計(jì)算未考慮表9.6各截面彎矩計(jì)算表荷載組合情況墩柱反力各截面彎矩截面2-2截面3-3截面雙列對(duì)稱雙列非對(duì)稱截面①-①:V=0,V=-R;截面④-④:V=G?-R?,V右=G-R?-R?;截面⑤-⑤:V_=G?-R?-R?,V右=G?-K?-R?-R?計(jì)算值見(jiàn)表9.7。表9.7各截面剪力計(jì)算荷載組合情況墩柱反力KNG1雙列對(duì)稱雙列非對(duì)稱第97頁(yè)各截面彎矩截面1-1截面2-2V左V右V左V右00截面3-3V左V右V左V右截面5-5V左V右2.蓋梁內(nèi)力匯總(表9.8)表中各截面內(nèi)力均取表9.7中的最大值。按表4.8可繪制內(nèi)力計(jì)算的包絡(luò)圖。表9.8蓋梁內(nèi)力匯總表截面號(hào)內(nèi)力12345彎矩0剪力左0右0左0右左右采用C30混凝土，主筋選用HRB335,φ22,保護(hù)層5cm(鋼筋中心至混凝土邊1.正截面抗彎矩承載能力驗(yàn)算第98頁(yè)fA=fb以下?、?③截面作配筋設(shè)計(jì)，其它截面雷同，在此不作詳細(xì)計(jì)算。解方程得x=37.01mmA=fab,/f,=13.8×1600×37.01/280=291850mm2=2用①22鋼筋，其根數(shù),實(shí)際選用20根，配筋率：該截面實(shí)際承載力為：M>M,=1088.2kN·m就正截面承載能力與配筋率而言，配筋設(shè)計(jì)滿足《公預(yù)規(guī)》要求。其它截面的配筋設(shè)計(jì)如表4.9所示截面號(hào)M所需鋼筋面積A?(cm2)所需φ22(根數(shù))實(shí)際選用含筋率根數(shù)一一y?Va≤0.5×103α?f,bh,時(shí)，可不進(jìn)行斜截面抗剪承載力計(jì)算，僅需要按照0.5×10-3a2fbh,=0.5×10-3×1×1.39×160.5×10-3a2fbh,=0.5×103×1.0×1.39×16≤0.51×103√fbh?=0.51×103√301600×1350=6033.71kN已知h=1350mm,b,=280MPa,一根主筋φ22所能承受的彎矩值為：m=b,×A×z,其中z=0.92h=1242mm,代入后得如圖4.9所示。第10058圖9.9彎矩包絡(luò)圖墩柱一般尺寸見(jiàn)圖所示，墩柱直徑為φ120mm,用C30混凝土，R235鋼筋。梁蓋自重(半根梁蓋)260.4kN頁(yè)作用墩柱底面的恒載垂直力為：2.汽車(chē)荷載計(jì)算荷載布置及行駛情況見(jiàn)前述圖9.5～9.7,由蓋梁計(jì)算得知：公路—I級(jí)①單孔荷載故取制動(dòng)力為90kN。②雙孔荷載汽車(chē)荷載中雙孔荷載產(chǎn)生支點(diǎn)處最大反力值，即產(chǎn)生最大墩柱垂直力；汽車(chē)荷載中單孔荷載產(chǎn)生最大偏心彎矩，即產(chǎn)生最大墩柱底彎矩。2.雙柱反力橫向分布計(jì)算(汽車(chē)荷載位置見(jiàn)圖9.10)單列車(chē)時(shí)：頁(yè)雙列車(chē)時(shí)：4.荷載組合(1)最大最小垂直反力時(shí)，計(jì)算見(jiàn)表4.10。表9.10可變荷載組合垂直反力計(jì)算表(雙孔)編號(hào)荷載狀況最大垂直反力kN最小垂直反力kN橫向分布η橫向分1公路—I級(jí)單列車(chē)1002雙列車(chē)表中汽車(chē)—I級(jí)已乘以沖擊系數(shù)，1.16(2)最大彎矩時(shí)，計(jì)算見(jiàn)表9.11。表9.11可變荷載組合最大彎矩計(jì)算(單孔)編號(hào)荷載狀況墩柱頂反力計(jì)算式水平對(duì)柱頂中心彎矩1上部構(gòu)造與蓋梁計(jì)算一一一一002單孔雙列車(chē)1.1352 表9.11內(nèi)力平力由兩墩柱平均分配。9.3.2截面配筋計(jì)算及應(yīng)力驗(yàn)算1.作用于墩柱頂?shù)耐饬?圖4.11)頁(yè)Nma=2847.05517.82kN.max=129.46+64.73=194.2.作用于墩柱底的外力Nmx=3498.05+141.37=3639.42kNNmx=3364.87+141.37=3506.24kNNmax=194.19+45×5=419.19kN3.截面配筋計(jì)算頁(yè)(1)雙孔荷載，按最大垂直力時(shí)，墩柱頂按軸心受壓構(gòu)件驗(yàn)算，根據(jù)《公預(yù)規(guī)》5.3.1條：y?N≤0.94(f,A')0.94(f?A+f,A')=0.9×1×(13.8×1.1304×10?+280滿足規(guī)范要求。(2)單孔荷載，最大彎矩時(shí)，墩柱頂按小偏心受壓構(gòu)件驗(yàn)算：N=3506.24kNM=419.19kNm根據(jù)《公預(yù)規(guī)》5.3.9條偏心受壓構(gòu)件承載力計(jì)算應(yīng)符合下列規(guī)定：y?N?e?≤Br3fa+Dgpr3f按《公預(yù)規(guī)》提供的附錄C表C.0.2“圓形截面鋼筋混凝土偏壓構(gòu)件整截面抗壓承載力計(jì)算系數(shù)”表，經(jīng)試算查得各系數(shù)A,B,C,D為：則頁(yè)墩柱承載力滿足規(guī)范要求。9.4鉆孔樁計(jì)算鉆孔灌注樁直徑為1.20m,用C25混凝土，Φ16R235級(jí)鋼筋。灌注樁按m法計(jì)算，m值為5×103kN/m?(軟塑黏性土)。樁身混凝土受壓彈性模量E=2.6×10?9.4.1荷載計(jì)算每一根樁承受的荷載為：1.一孔恒載反力(圖4.12)2.蓋梁恒重反力N?=260.4kN3.系梁恒重反力頁(yè)4.一根墩柱恒重N?=141.37kN作用于樁頂?shù)暮爿d反力為：N=N?+N?+N?+N?=2928.05kN5.灌注樁每延米自重6.可變荷載反力(1)梁跨度可變荷載反力：N=651.00kN(公路I級(jí))(1)單跨度可變荷載反力N?=504.80kN(公路I級(jí))(4)縱向風(fēng)力：風(fēng)壓取0.7×442=309.4Pa則由蓋梁引起的風(fēng)力：對(duì)樁頂?shù)牧Ρ蹫椋簷M向風(fēng)因墩柱橫向剛度較大，可不予考慮。7.作用于樁頂?shù)耐饬?圖9.13)Nmx=2928.05+504.8=3432.85kN