橋梁工程畢業(yè)設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)

1、攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 昆玉公路羊街大橋設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名： 陳 雙 全 學(xué)生學(xué)號(hào)： 0 院 （系）： 土木與建筑工程學(xué)院 年級(jí)專業(yè)： 2010 級(jí)道橋一班 指導(dǎo)教師： 黨琛 講師 助理指導(dǎo)教師： 二一四年五月 摘摘 要要 預(yù)應(yīng)力混凝土梁式橋在我國(guó)橋梁建筑上占我重要的地位，在目前，對(duì)于中小跨徑 的永久性橋梁，無(wú)論是公路橋梁或者城市橋梁，都在盡量采用預(yù)應(yīng)力混凝土梁式橋， 因?yàn)檫@種橋梁具有就地取材，工業(yè)化施工，耐久性好，適應(yīng)性強(qiáng)， 。整體性好以及美觀 等多種優(yōu)點(diǎn)。 本設(shè)計(jì)采用裝配式簡(jiǎn)支 T 梁結(jié)構(gòu)，其上部結(jié)構(gòu)由主梁、橫隔梁、行車道板，橋面部分 和支座等組成，顯然主梁是橋梁的主要承重構(gòu)件。其主梁

2、通過(guò)橫梁和行車道板連接成 為整體，使車輛荷載在各主梁之間有良好的橫向分布。橋面部分包括橋面鋪裝、伸縮 裝置和欄桿等組成，這些構(gòu)造雖然不是橋梁的主要承重構(gòu)件，但它們的設(shè)計(jì)與施工直 接關(guān)系到橋梁整體的功能與安全，這里在本設(shè)計(jì)中也給予了詳細(xì)的說(shuō)明。 本設(shè)計(jì)主要受跨中正彎矩的控制，當(dāng)跨徑增大時(shí)，跨中由恒載和活載產(chǎn)生的彎矩 將急劇增加，是材料的強(qiáng)度大部分為結(jié)構(gòu)重力所消耗，因而限制的起跨越能力，本設(shè) 計(jì)采用 35m 標(biāo)準(zhǔn)跨徑，合理地解決了這一問(wèn)題。在設(shè)計(jì)中通過(guò)主梁內(nèi)力計(jì)算、應(yīng)力鋼 筋的布置、主梁截面強(qiáng)度與應(yīng)力驗(yàn)算、行車道板及支座、墩臺(tái)等等設(shè)計(jì)，完美地構(gòu)造 了一座裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支 T 梁橋，所驗(yàn)算完全

3、符合要求，所用方法均與新規(guī)范 相對(duì)應(yīng)。本設(shè)計(jì)重點(diǎn)突出了預(yù)應(yīng)力在橋梁中的應(yīng)用，這也正體現(xiàn)了我國(guó)橋梁的發(fā)展趨 勢(shì)。 關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：預(yù)應(yīng)力，簡(jiǎn)支 T 梁，后張法，應(yīng)力驗(yàn)算 ABSTRACT Prestressed concrete beam bridge of my important position in the bridge construction in China, at present, for small and medium span of permanent bridge, highway Bridges and city Bridges, are using prestress

4、ed concrete beam bridge as far as possible, because this kind of Bridges with local materials, industrial construction, good durability, strong adaptability,. Integral sex is good and beautiful, and other advantages. This design adopts the fabricated simply supported T beam structure, the upper stru

5、cture consists of main girder, transverse beam, driving, but the deck part and bearing etc, apparently girder bridge is the main bearing component. Its main girder by beams and driving but connected into one whole, make the vehicle load between the beams have good lateral distribution. Bridge deck c

6、onsists of bridge deck pavement, telescopic device and railings, etc, the main bearing component not bridge structure, but their design and construction of the bridge is directly related to the overall function and safety, here in this design also gives detailed instructions. This design is mainly c

7、ontrolled by cross is bending moment, when the span increases, the span of the bending moment produced by constant load and live load will increase sharply, most is the strength of the material is consumed by gravity structure, thus limiting the spanning capacity, this design USES standard 35 m span

8、, properly solve the problem. By girder internal force calculation in the design, the layout of the stress of reinforced, girder cross section strength and stress calculation, driving but and pedestal, pier and so on design, perfectly constructed a prefabricated prestressed concrete simply supported

9、 T beam bridge, the completely meets the requirements of calculating methods are corresponding with the new specification. The design highlights the application of prestress in bridge, this is also reflected the development trend of the Bridges in our country. Key words: After prestressed simply sup

10、ported T beam, a method, the stress calculation 目錄目錄 摘摘 要要.I I ABSTRACTABSTRACT.IIII 1 1 設(shè)計(jì)方案比選設(shè)計(jì)方案比選.1 1.1 設(shè)計(jì)資料 .1 1.2 方案編制 .1 1.3 方案比選 .2 2 2 上部結(jié)構(gòu)計(jì)算上部結(jié)構(gòu)計(jì)算.2 2.1 設(shè)計(jì)資料及構(gòu)造布置.2 2.1.1 設(shè)計(jì)資料 .2 2.2 主梁作用效應(yīng)計(jì)算.8 2.3 預(yù)應(yīng)力鋼束的估算和確定.21 2.4 主梁截面幾何特性計(jì)算.26 2.5 鋼束預(yù)應(yīng)力損失估算.31 2.6 主梁截面承載力與應(yīng)力驗(yàn)算.39 2.7 主梁變形驗(yàn)算.49 2.8 主梁端部

11、的局部承壓驗(yàn)算.50 2.9 橫隔梁計(jì)算.53 2.10 行車道板計(jì)算.60 2.11 板式橡膠支座的設(shè)計(jì)計(jì)算.65 3 3 下部結(jié)構(gòu)計(jì)算下部結(jié)構(gòu)計(jì)算.69 3.1 設(shè)計(jì)資料.69 3.2 蓋梁計(jì)算.70 3.3 墩柱計(jì)算.83 3.4 鉆孔樁計(jì)算.88 3.5 橋臺(tái)計(jì)算.96 4 4 施工組織設(shè)計(jì)施工組織設(shè)計(jì).109 4.1 編制說(shuō)明及編制依據(jù).109 4.2 工程概況.109 4.3 施工總平面布置及說(shuō)明.110 4.4 施工總進(jìn)度計(jì)劃及工期保證措施.113 4.5 施工方案及施工組織.115 4.6 資源需要量計(jì)劃.128 結(jié)論結(jié)論.129 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn).130 致謝致謝.131 1

12、 設(shè)計(jì)方案比選 1.1 設(shè)計(jì)資料 橫河橋：橋面凈寬 9 米，橋梁全寬 12 米，橋下不通航；雙向 2 車道，設(shè)計(jì)時(shí)速 60km/h,設(shè)計(jì)荷載為公路二級(jí)； 1.2 方案編制 初步確定 預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支 T 梁橋、等截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋、預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn) 支梁橋 三種橋梁形式。 1.2.1 預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支 T 梁橋 圖 1.1 預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支 T 形梁橋（尺寸單位：cm） 孔徑布置：等跨分布，每跨 30m，橋長(zhǎng) 210 米，橋?qū)?12m。橋面設(shè)有 2%的橫坡，設(shè)有 2%的 縱坡，每跨之間留有 4cm 的伸縮縫。 結(jié)構(gòu)構(gòu)造：全橋采用等跨等截面預(yù)應(yīng)力 T 形梁，主梁間距 2.4m。預(yù)制 T 梁寬

13、 2m，現(xiàn)澆 濕接縫 0.4m。 下部構(gòu)造：橋墩均采用雙柱式橋墩，基礎(chǔ)為鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，橋臺(tái)采用擴(kuò)基 U 形橋臺(tái)。 施工方法：主梁采用預(yù)制裝配式施工方法。 1.2.2 等截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋 圖 1.2 等截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋（尺寸單位：cm） 孔徑布置：采用不等跨分布，共 3 跨，孔跨布置：155m + 100m + 155m，橋長(zhǎng) 315 米，橋?qū)?12m。橋面設(shè)有 2%的橫坡，設(shè)有 2%的縱坡。 結(jié)構(gòu)構(gòu)造：全橋采用等截面預(yù)應(yīng)力箱梁，單箱單室結(jié)構(gòu)，梁高 2m. 下部構(gòu)造：橋墩均采用雙柱式橋墩，基礎(chǔ)為鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，橋臺(tái)采用擴(kuò)基 U 形橋臺(tái)。 施工方法：頂推法施工。 1.2.3 預(yù)應(yīng)

14、力混凝土簡(jiǎn)支梁橋 圖 1.3 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋（尺寸單位：cm） 孔跨布置：全橋采用 30m 等跨布置,橋長(zhǎng) 210m，橋面寬 12m，橋面設(shè)有 2%的橫坡，設(shè) 有 2%縱坡，跨間留有 4cm 的伸縮縫。 主梁結(jié)構(gòu)：主梁為等截面板式梁，預(yù)制板高度 2m，中板寬度為 2.4m。 下部結(jié)構(gòu)：橋墩均采用雙柱式橋墩，基礎(chǔ)為鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，橋臺(tái)采用擴(kuò)基 U 形橋臺(tái)。 施工方案：吊裝施工法 1.3 方案比選 表 1.1 方案比選表 方案的最終確定：由上表可知，根據(jù)當(dāng)?shù)氐匦巍⒌刭|(zhì)的具體情況，結(jié)合橋梁設(shè)計(jì)原則， 選擇第一方案經(jīng)濟(jì)上比第二方案好；另外第一方案工期較短，施工難度較小；在使用 性與適用性方面均較

15、好。所以選擇第一方案作為最優(yōu)方案。 比較項(xiàng)目第一方案第二方案第三方案 主跨橋形 預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支 T 形梁橋 等截面預(yù)應(yīng)力混凝 土連續(xù)梁橋 預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支梁橋 受力性能 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，受力明 確 橫向分布系數(shù)小， 截面具有良好的抗 彎、抗扭性。 結(jié)構(gòu)復(fù)雜，能較好符合梁的 內(nèi)力分布規(guī)律 經(jīng)濟(jì)性 等截面形式，可大 量節(jié)省模板，加快 施工進(jìn)度，簡(jiǎn)易經(jīng) 濟(jì)，地質(zhì)情況適宜。 梁、柱的材料用量 和費(fèi)用增加；施工 成本增加，造價(jià)增 加。 能最大程度減小梁的材料用 量，但柱和樁基的材料用量 巨大，對(duì)機(jī)械、人力資源的 消耗大。 施工方面 橋梁的上、下部可 平行施工，使工期 大大縮短；無(wú)需在 高空進(jìn)行構(gòu)件制作， 質(zhì)

16、量以控制，可在 一處成批生產(chǎn)，從 而降低成本。 技術(shù)要求較高，施 工機(jī)具也較多，施 工工期較長(zhǎng)，由于 在高空作業(yè)，施工 危險(xiǎn)度高 采用兩種不同類型梁，模版 和梁的制作流程復(fù)雜，且樁、 柱結(jié)構(gòu)多，對(duì)地形條件依賴 性強(qiáng)。 2 上部結(jié)構(gòu)計(jì)算 2.1 設(shè)計(jì)資料及構(gòu)造布置 2.1.1 設(shè)計(jì)資料 1橋梁跨徑及橋?qū)?標(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； 橋面凈空：凈。 12m1.5m29m 2設(shè)計(jì)荷載 公路級(jí)(；) 7.875kN/m10.50.75 k q207kN2760.75 K P 人群荷載 3.0kN/m2，欄桿及人行道板的每延米重取 6.0kN/m。

17、3材料及工藝 混凝土主梁用 C50，欄桿及橋面鋪裝用 C30。 預(yù)應(yīng)力鋼筋采用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(JTG D62-2004)的 s15.2 鋼絞線，每束 7 根，全梁配 5 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 的均用 HPB300 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(yù)埋波紋管和夾片錨具。 4設(shè)計(jì)依據(jù) (1)交通部頒公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)(JTG B01-2003)，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(JTG D60-2004)，簡(jiǎn)稱橋規(guī) ； (3)交通

18、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(JTG D62-2004)， 簡(jiǎn)稱公預(yù)規(guī) ； 5基本設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)(見(jiàn)表 2.1) 2.1.2 橫斷面布置 1主梁間距與主梁片數(shù) 主梁間距通常應(yīng)隨梁高與跨徑的增大而加寬為經(jīng)濟(jì)，同時(shí)加寬翼板對(duì)提高主梁截面效 率指標(biāo) 很有效，故在許可條件下應(yīng)適當(dāng)加寬 T 梁翼板，本設(shè)計(jì)主梁翼板寬度為 2400mm，由于寬度較大，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，因此主梁的工作截面有兩種：預(yù)施應(yīng)力、運(yùn)輸、吊裝階段的小截面(bi=2000mm)和 運(yùn)營(yíng)階段的大截面(bi=2400mm)，凈9m+21.5m 的橋?qū)掃x用五片主梁，如圖所示。 15009000

19、1500 20020002000400200040020004002000200 1/2跨中截面 5cm瀝青混凝土8cm混凝土 1/2支點(diǎn)截面 現(xiàn)澆部分 400 圖 2.1 主梁一般構(gòu)造圖(尺寸單位：mm) 圖 2.2 橫隔梁立面圖(尺寸單位：cm) 圖 2.3 剖面圖(尺寸單位：mm) 表 2.1 基本設(shè)計(jì)數(shù)據(jù) 名稱項(xiàng)目符號(hào)單位數(shù)據(jù) 立方強(qiáng)度f(wàn)cu，kMPa50 彈性模量EcMPa 3.4510 4 軸心抗壓標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度f(wàn)ckMPa32.4 軸心抗拉標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度f(wàn)tkMPa2.65 軸心抗壓設(shè)計(jì)強(qiáng)度f(wàn)cdMPa22.4 軸心抗拉設(shè)計(jì)強(qiáng)度f(wàn)tdMPa1.83 容許壓應(yīng)力0.7fckMPa20.72短暫

20、 狀態(tài)容許拉應(yīng)力0.7ftkMPa1.757 容許壓應(yīng)力0.5fckMPa16.2標(biāo)準(zhǔn)荷載組合： 容許主壓應(yīng)力0.6fckMPa19.44 容許拉應(yīng)力 st - 0.85pc MPa0 混凝 土 持久 狀態(tài) 短期效應(yīng)組合： 容許主拉應(yīng)力0.6ftkMPa1.59 標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度f(wàn)pkMPa1860 彈性模量EpMPa 1.9510 5 抗拉設(shè)計(jì)強(qiáng)度f(wàn)pdMPa1260 最大控制應(yīng)力 con0.75fpkMPa1395 s15. 2 鋼 絞線 持久狀態(tài)應(yīng)力(標(biāo)準(zhǔn)荷載組合)0.65fpkMPa1209 鋼筋混凝土1KN/m325 瀝青混凝土2KN/m323 材料 重度 鋼絞線3KN/m378.5 鋼束于

21、混凝土的彈性模量比Ep無(wú)量綱5.65 2主梁跨中截面主要尺寸擬定 (1)主梁高度 預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支梁橋的主梁高度與其跨徑之比通常在 1/151/25，標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)中高跨 比約在 1/181/19，當(dāng)建筑高度不受限制時(shí)，增大梁高往往是較經(jīng)濟(jì)的方案，因?yàn)樵?大梁高可以節(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，而混凝土用量增 加不多，綜上所述，本設(shè)計(jì)取用 2000 mm 的主梁高度比較合適的。 (2)主梁截面細(xì)部尺寸 T 梁翼板的厚度主要取決于橋面板受車輪局部荷載的要求，還應(yīng)考慮是否滿足主梁受彎 時(shí)上翼板受壓的強(qiáng)度要求，本設(shè)計(jì) T 梁的翼板厚度取用 180mm，翼板根部加厚到 300mm 以抵抗

22、翼緣板根部較大的彎矩。 在預(yù)應(yīng)力混凝土梁中腹板內(nèi)主拉應(yīng)力較小，腹板厚度一般有布置預(yù)制孔管的構(gòu)造決定， 同時(shí)從腹板本身的穩(wěn)定性條件出發(fā)，腹板厚度不宜小于其高度的 1/15.本設(shè)計(jì)腹板厚度 取 200mm。 馬蹄尺寸基本有布置預(yù)應(yīng)力鋼束的需要確定的，設(shè)計(jì)實(shí)踐表明，馬蹄面積占截面總 面積的 10%20%為合適，根據(jù)公預(yù)規(guī)9.4.9 條對(duì)鋼束凈距的要求，初擬馬蹄寬度 為 400mm，高度為 250mm，馬蹄與腹板交接處作三角過(guò)渡，高度為 150mm。按照以上擬 定的外形尺寸，就可繪出預(yù)制梁的跨中截面(見(jiàn)圖 2.4) 圖 2.4 跨中截面尺寸圖(尺寸單位：mm) 計(jì)算截面幾何特征：將主梁跨中截面劃分成五

23、個(gè)規(guī)則圖形的小單元，截面幾何特性列 表計(jì)算見(jiàn)表 2.2 2.1.3 橫截面沿跨長(zhǎng)的變化 如圖 2.1 所示，本設(shè)計(jì)主梁采用等高形式，橫截面的 T 梁翼板厚度沿跨長(zhǎng)不變，梁端 部區(qū)段由于錨頭集中力的作用而引起較大的局部應(yīng)力，也為布置錨具的需要，在距梁 端 1480mm 范圍內(nèi)將腹板加厚到與馬蹄同寛，馬蹄部分為配合鋼束彎起而從四分點(diǎn)附 近(第一道橫隔梁處)開(kāi)始向支點(diǎn)逐漸抬高，在馬蹄抬高的同時(shí)腹板寬度亦開(kāi)始變化。 2.1.4 橫隔梁的設(shè)置 模型試驗(yàn)結(jié)果表明，在荷載作用處的主梁彎矩橫向分布，當(dāng)該處有橫隔梁時(shí)比較均勻， 否則直接在荷載作用下的主梁彎矩很大，為減小對(duì)主梁設(shè)計(jì)起主要控制作用的跨中彎 矩，在跨

24、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，本設(shè)計(jì)在橋跨 中點(diǎn)、四分點(diǎn)和支點(diǎn)處設(shè)置五道橫隔梁，其間距為 7.25m，由于主梁全長(zhǎng)為 29.96m， 故設(shè)置端橫隔梁，厚度為上部 250mm，下部為 230mm，高度為 1820mm。中橫隔梁高 度為 1750mm，厚度上部為 170mm，下部為 150mm。 表 2.2 跨中截面幾何特性計(jì)算表 分塊 面積 Ai, cm2 分塊 面積 形至 上緣 距離 yi,cm 分塊面積對(duì) 上緣靜距 Si=Aiyi,cm3 分塊面積的 自身慣距 Ii,cm4 di=ys- yi ,cm 分塊面積對(duì) 截面形心的 慣距 Ix=Aidi 2,cm4 I=Ii

25、+Ix ,cm4 分 塊 名 稱 (1)(2)(3)=(1)(2)(4)(5)(6)=(1)(5)2(7)=(4)+(6) 大毛截面 翼 板 432093888050.72 三 角 承 托 10802223760864037.72 腹 板 314096.5.667-36.78 下 三 角 150170255001875-110.28 馬 蹄 1000187.552083.333-127.78 9690485-186.4I= 小毛截面 翼 板 36009324009720054.79 三 角 承 托 10802223760864041.79 腹 板 314096.5.667-32.71 下 三

26、角 150170255001875-106.21 馬 蹄 1000187.552083.333-123.71 8970485-166.05I= 大毛截面形心至上緣距離： 140.28cm,59.72cm9690578650 biis yASy 小毛截面形心至上緣距離： cm21.361,59.72cm9708721705 biis yASy 上核心距： 41678634 30.66 9690 (20059.72) s x I k A y 下核心距： x k72.02 s I A y 截面效率指標(biāo)： kk30.6672.02 0.510.5 200 sx h 表明以上初擬的主梁跨中截面是合理的。

27、 2.2 主梁作用效應(yīng)計(jì)算 根據(jù)上述梁跨結(jié)構(gòu)縱，橫截面的布置，并通過(guò)可變作用下的梁橋荷載橫向分布計(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)的永久作用和最 大可變作用效應(yīng)，然后再進(jìn)行主梁作用效應(yīng)組合，本設(shè)計(jì)以邊梁作用效應(yīng)計(jì)算為例。 2.2.1 永久作用效應(yīng)計(jì)算 1永久作用集度 (1)預(yù)制梁自重 跨中截面段主梁的自重(四分點(diǎn)截面至跨中截面，長(zhǎng) 7.25m)： 1 0.8970 25 7.25162.58 kNG （） 馬蹄抬高與腹板寬度段梁的自重(長(zhǎng) 6.25m)： (2) 6.25 (1.1733330.8970) 25161.74 kN 2 G 支點(diǎn)段梁的自重(長(zhǎng)

28、 1.48m)： 3 1 173333 25 1 4843.41kNG. （） 邊主梁的橫隔梁： 中橫隔梁體積： 3 0.16 (1.57 0.90.5 0.9 0.120.5 0.175 0.15)0.21624 m 端橫隔梁體積： 3 0.241.82 0.8-0.5 0.8 0.32/30.3392 m（） 故邊半跨內(nèi)橫梁重力為： 4 0.15 0.21624 1 0.33922516.59 kNG （） （） 2 號(hào)、3 號(hào)梁半跨內(nèi)橫梁重力為： 4 0.216242 0.33922533.18 kNG （） （3） 邊預(yù)制梁永久作用集度 161.7443.41 16.5925.66 k

29、Ng （162. 58）/ 14. 59 2 號(hào)、3 號(hào)預(yù)制梁永久作用集度 161.7443.41 33.1826.76 kNg （162. 58）/ 14. 98 (2)二期永久作用 現(xiàn)澆 T 梁翼板集度 0.18 0.4 251.8 kN/mg （2） 邊梁現(xiàn)澆部分橫隔梁 一片中橫隔梁(現(xiàn)澆部分)體積： 3 0.16 0.2 1.570.05024 mV 一片端橫隔梁(現(xiàn)澆部分)體積： 3 0.24 0.2 1.820.08736 mV 故邊梁在整跨內(nèi)橫梁重力集度為： 0.050242 0.0873625/ 29.960.27 kN/mg （3）（3 ） 2 號(hào)、3 號(hào)梁在整跨內(nèi)橫梁橫梁重

30、力為： 0.050244 0.0873625/ 29.960.54 kN/mg （3）（6 ） 鋪裝 8cm 混凝土鋪裝： 0.08 9 2518 kN/m 5cm 瀝青鋪裝： 0.05 9 2310.35 kN/m 若將橋面鋪裝均攤給五片主梁，則： g10.35 /55.67 kN/m （4）（18 ） 欄桿及人行道板每延米重取為 6.0kN/m 若將兩側(cè)欄桿及人行道板均攤給五片主梁，則： 5 g6 2/52.4 kN/m 邊梁二期永久作用集度： g1.80.275.672.410.14 kN/m 2 號(hào)、3 號(hào)梁二期永久作用集度：g1.80.545.672.410.41 kN/m 2永久作

31、用效應(yīng) 如圖 2-5 所示，設(shè) x 為計(jì)算截面離左支座的距離，并設(shè)=x/l V M L=29.0m M影響線 V影響線 + - 1- (1-)L (1-)Lx=aL 圖 2.5 永久作用效應(yīng)計(jì)算圖 主梁彎矩和剪力的計(jì)算公式分別為： , glMS 2 )1 ( 2 1 lg)21 ( 2 1 Q 永久作用效應(yīng)見(jiàn)表 2.3： 表 2.3 各梁永久作用效應(yīng) 1 號(hào)梁永久作用效應(yīng) 跨中截面 =0.5 四分點(diǎn)(變化點(diǎn))截面 =0.25 支點(diǎn)截面 =0 彎矩,kNm2697.512023.130.00 一期 剪力,kN0.00186.04372.07 彎矩,kNm1065.97799.480.00 二期

32、剪力,kN0.0073.52147.03 彎矩,kNm3763.482822.610.00 剪力,kN0.00259.56519.10 2，3 號(hào)梁永久作用效應(yīng) 跨中截面 =0.5 四分點(diǎn)(變化點(diǎn))截面 =0.25 支點(diǎn)截面 =0 彎矩,kNm2813.152109.860.00 一期 剪力,kN0.00194.01388.02 彎矩,kNm1094.35820.760.00 二期 剪力,kN0.0075.47150.95 彎矩,kNm3907.502930.620.00 剪力 KN0.00269.48538.97 2.2.2 可變作用效應(yīng)計(jì)算(修正剛性橫梁法) 1沖擊系數(shù)和車道折減系數(shù) 按橋

33、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(jì)算結(jié)構(gòu)的基 頻。 簡(jiǎn)支梁橋的基頻可采用右列公式估算： 4.50Hz 2469.42 4168 . 0 103.45 292 14 . 3 2 4 22 c c m EI l f 其中： kg/m42.2469 81 . 9 10250.9690 3 g G mc 根據(jù)本橋的基頻，可計(jì)算出汽車荷載的沖擊系數(shù)為： 0.17670.01570.25Inf 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，三車道折減 22，四車 道折減 33%，但折減后不得小于用兩行車隊(duì)布載的計(jì)算結(jié)果。 2計(jì)算主梁的荷載橫向分布系數(shù) (1)跨中的

34、荷載橫向分布系數(shù) c m 如前所述，本設(shè)計(jì)橋跨內(nèi)設(shè)五道橫隔梁，具有可靠的橫向聯(lián)系，且承重結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)寬比： 29 2.422 5 2.4 l B 所以可以按修正的剛性橫梁法來(lái)繪制橫向影響線和計(jì)算橫向分布系數(shù) c m 計(jì)算主梁抗扭慣距： T I 對(duì)于 T 形梁截面，抗扭慣距可以近似按下式計(jì)算： 3 1 ii n i iT tbcI 式中：bi、ti 為單個(gè)矩形截面的寬度和高度；ci 為矩形截面抗扭剛度系數(shù)； n 為梁截面劃分成單個(gè)矩形截面的個(gè)數(shù)； 對(duì)于跨中截面，翼緣板的換算平均厚度： 1 240 1180.5 12 180 t22.5 cm 240 馬蹄部分的換算平均厚度： 3 2540 32 5

35、cm 2 t. 圖 2-6 示出了的計(jì)算圖示，的計(jì)算見(jiàn)表 2.4 T I T I 圖 2.6 計(jì)算圖式(尺寸單位：mm) T I 表 2.4 計(jì)算表 T I 分塊名稱bititi/bici)m10( 433 iiiTi tbcI 翼板240.0022.500.0940.33339.11250 腹板145.0020.000.1380.30403.52640 馬蹄40.0032.500.8130.16642.28488 =14.92378 計(jì)算抗扭修正系數(shù) ： 對(duì)于本設(shè)計(jì)主梁的間距相同，并將主梁近似看成等截面，則得： n i ii n i Ti Ia I E Gl 1 2 1 2 12 1 1 取

36、 G=0.4E，L=29m， 4 0.0746189m514923780 . 0 Ti I a1=4.8m，a2=2.4m，a3=0， a4=-2.4m，a5=-4.8m 得 =0.92 4 m0.41678634 I 0.416786342)2.42(4.8 222 iiI a 按修正的剛性橫梁法計(jì)算橫向影響線豎坐標(biāo)值，可按下式計(jì)算： 式中：n=5， ，計(jì)算所得的 列于表 n i i i ij a ea n 1 2 1 2 5 1 22 m 6 . 57)4 . 28 . 4(2 i i a ij 2-5 內(nèi) 表 2.5 值的計(jì)算表 ij 梁號(hào)i1i2i3i4i5 10.5680.3840.

37、20.016-0.168 20.3840.2920.20.1080.016 30.20.20.20.20.2 計(jì)算荷載橫向分布系數(shù) mc 各號(hào)梁的橫向影響線和最不利荷載圖式如圖 2.7 所示 1 號(hào)梁的橫向分布系數(shù)：可變作用(公路-)： cq1 1 (0.5070.3690.2690.131)0.638 2 m 可變作用(人群)： cr1 0.603m 2 號(hào)梁的橫向分布系數(shù)：可變作用(公路-)： 2 1 (0.3530.2840.2350.166)0.519 2 cq m 可變作用(人群)： cr2 0.401m 3 號(hào)梁的橫向分布系數(shù)：可變作用(公路-)： cq3 1 0.78 (0.20

38、.20.20.20.20.2)0.468 2 m 可變作用(人群)： cr3 0.400m (2)支點(diǎn)截面的荷載橫向分布系數(shù) mo 如圖 2.8 所示，按杠桿原理法繪制荷載橫向分布系數(shù)影響線并進(jìn)行布載，梁可變作用的 橫向分布系數(shù)可計(jì)算如下： 1 號(hào)梁： 可變作用(汽車)：； oq1 1 0.6670.334 2 m 可變作用(人群)： 1 1.188 or m 2 號(hào)梁： 可變作用(汽車)：； 2 1 (0.3330.9170.375)0.813 2 oq m 可變作用(人群)： or2 0m 3 號(hào)梁： 可變作用(汽車)：； oq3 1 (0.083 1.0000.458)0.771 2 m

39、 可變作用(人群)： or3 0m (3)橫向分布系數(shù)匯總(見(jiàn)表 2.6) 表 2.6 各號(hào)梁可變作用橫向分布系數(shù) 梁號(hào)可變作用類型mcm0 公路-級(jí)0.638 0.334 1 人群0.603 1.188 公路-級(jí)0.519 0.813 2 人群0.401 0.000 公路-級(jí)0.468 0.771 3 人群0.400 0.000 150090001500 0.568 0.384 0.200 0.016 -0.168 180013001800 0.603 0.507 0.369 0.269 0.131 汽車 人群 180013001800 人群 13001800 人群汽車 0.200 0.20

40、0 0.200 0.200 0.200 0.200 0.200 0.200 0.200 0.200 0.200 0.200 0.200 180013001800 人群 13001800 汽車 0.401 0.384 0.353 0.292 0.284 0.235 0.200 0.166 0.116 0.108 0.047 0.016 圖 2.7 跨中橫向分布系數(shù) mc 的計(jì)算圖式(尺寸單位：mm) 150090001500 1800 人群 180013001800 180013001800 汽車 汽車 汽車 1.188 1.000 0.667 0.083 1.000 0.458 0.333 1

41、.000 0.917 0.375 圖 2.8 支點(diǎn)橫向分布系數(shù) m0 計(jì)算圖式(尺寸單位：mm) 3車道荷載的取值 根據(jù)橋規(guī)4.3.1 條，公路-級(jí)的均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值 qk 和集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值 Pk 為： 0.75 10.57.875 kN K P 計(jì)算彎矩時(shí)： 360 180 0.75 (295) 180207kN 505 K P 計(jì)算剪力時(shí)： 1.2 207.0248.4kN K P 4計(jì)算可變作用效應(yīng) 在可變作用效應(yīng)計(jì)算中，本設(shè)計(jì)對(duì)于橫向分布系數(shù)的取值作如下考慮：支點(diǎn)處橫向分 布系數(shù) m0 ，從支點(diǎn)至第一根橫梁系段，橫向分布系數(shù)從 m0 直線過(guò)渡到 mc；其余梁 段均取 mc (1)求跨中截

42、面的最大彎矩和最大剪力 計(jì)算跨中截面最大彎矩和最大剪力采用直接加載求可變作用效應(yīng)，圖 2.9 示出跨中截面 作用效應(yīng)計(jì)算圖示 L=29.0m P=207KNq =7.875KN/m 0.638 0.334 0.638 0.334 0.603 1.188 1.188 0.603 L/4=7.25 3.6253.625 kk q =4.5KN/m 人 0.5 0.5 q =4.5KN/m 人 P=207KN k q =7.875KN/m k M影響線 V影響線 布載方式 布載方式 m人 m汽 - + 圖 2.9 跨中截面作用效應(yīng)計(jì)算圖式 計(jì)算公式為：汽車荷載： )()1 ( kkkcqq qyPm

43、S 人群荷載： rcrr qmS 公路-級(jí)汽車可變作用效應(yīng)(含沖擊力)： 1 號(hào)梁: m1857.07kN 7.25)290.57.8757.25(2070.63810.25)(1 max M 121.82kN 0.5)0.5290.57.8750.5(248.40.63810.25)(1 max V 2 號(hào)梁: m1510.69kN 7.25)290.57.8757.25(2070.51910.25)(1 max M 99.09kN 0.5)0.5290.57.8750.5(248.40.51910.25)(1 max V 3 號(hào)梁: mkN24.3621 7.25)290.57.8757.

44、25(207468 . 0 10.25)(1 max M kN36. 98 0.5)0.5290.57.8750.5(248.40.46810.25)(1 max V 人群可變作用效應(yīng)： 1 號(hào)梁 : m285.26kN0.5297.254.50.603 max M 9.84kN0.50.5290.54.50.603 max V 2 號(hào)梁 : mkN70.8910.5297.254.50.401 max M kN54 . 6 0.50.5290.54.50.401 max V 3 號(hào)梁 : mkN23.8910.5297.254.5400 . 0 max M kN53 . 6 0.50.529

45、0.54.50.400 max V (2)求 L/4(變化點(diǎn))截面處的最大彎矩和最大剪力，如圖 2.10 所示 公路-級(jí)汽車可變作用效應(yīng)(含沖擊力)： 1 號(hào)梁: mkN93.3921 )438 . 5 290.57.875438 . 5 (2070.63810.25)(1 max M kN80.991 0.5)43290.57.8750.75(248.40.63810.25)(1 max V M影響線 V影響線 布載方式 布載方式 3L/16=5.438 0.25 0.75 - L=29.0m P=207KNq =7.875KN/m kk q =4.5KN/m 人 P=207KN k q =

46、7.875KN/m k q =4.5KN/m 人 + 0.638 0.334 0.638 0.334 0.603 1.188 1.188 0.603 m人 m汽 圖 2.10 L/4(變化點(diǎn))截面作用效應(yīng)計(jì)算圖式 3 號(hào)梁: mkN77.1021 )438 . 5 290.57.875438 . 5 (2070.46810.25)(1 max M kN56.146 0.5)43290.57.8750.75(248.40.46810.25)(1 max V 人群可變作用效應(yīng)： 1 號(hào)梁 m6kN 9 . 1320.529438 . 5 4.50.603 max M kN13 . 2 20.543

47、290.754.50.603 max V 2 號(hào)梁 mkN29.1420.529438 . 5 4.50.401 max M kN72.140.543290.754.50.401 max V 3 號(hào)梁 mkN93.1410.529438 . 5 4.50.400 max M kN68.140.543290.754.50.400 max V (3)求支點(diǎn)截面處的最大彎矩和最大剪力，如圖 2.11 所示 V影響線 布載方式 1 q =4.5KN/m 人 P=207KN k q =7.875KN/m k L=29.0m 0.638 0.334 0.638 0.334 0.603 1.188 1.18

48、8 0.603 m人 m汽 圖 2.11 支點(diǎn)截面作用效應(yīng)計(jì)算圖式 計(jì)算公式為： 汽車荷載： yqqyPmS kkkkcqq1 )1 ()()1 ( 人群荷載： yqqmS rrcrr1 式中 yk=1， 為三角形面積，對(duì)于汽車荷載，而對(duì)于人群荷載 2 )( 0 1 amm cqq ；公路-級(jí)汽車可變作用效應(yīng)(含沖擊力)： 2 )( 0 1 amm crr l a y 3 1 _ 1 號(hào)梁 278.33kN 083 . 0 25 . 7 )638. 0334 . 0 (5 . 0916 . 0 25 . 7 )638. 0334 . 0 (5 . 0 875 . 7 10.25)(1) 129

49、0.57.8751(248.40.63810.25)(1 max V 2 號(hào)梁 kN71.452 083 . 0 25 . 7 )519 . 0 813 . 0 (5 . 0916 . 0 25. 7)519. 0813 . 0 (5 . 0 875. 710.25)(1) 1290.57.8751(248.40.51910.25)(1 max V 3 號(hào)梁 kN92.222 083 . 0 25 . 7 )468. 0771 . 0 (5 . 0916 . 0 25 . 7 )468. 0771 . 0 (5 . 0 875 . 7 10.25)(1) 1290.57.8751(248.40

50、.46810.25)(1 max V 人群可變作用效應(yīng)： 1 號(hào)梁 48.88kN0.0837.250.603)-(1.188 0.50.9167.250.603)-(1.1880.54.50.52914.50.603 max V 2 號(hào)梁 kN63. 910.0837.250.401)-(0 0.50.9167.250.401)-(00.54.50.52914.50.401 max V 3 號(hào)梁 kN58 . 9 10.0837.250.400)-(0 0.50.9167.250.400)-(00.54.50.52914.50.400 max V 2.2.3 主梁作用效應(yīng)組合 本設(shè)計(jì)按橋規(guī)4

51、.1.6-4.1.8 條規(guī)定，根據(jù)可能同時(shí)出現(xiàn)的作用效應(yīng)選擇了三種最不利 的效應(yīng)組合；短期效應(yīng)組合，長(zhǎng)期效應(yīng)組合和承載能力極限狀態(tài)基本組合。 表 2.7 1 號(hào)梁作用效應(yīng)組合 跨中截面 四分點(diǎn)截面 (變化點(diǎn)截面) 支點(diǎn) 截面 序 號(hào) 荷載類型 Mmax kNm Qmax kN Mmax kNm Qmax kN Qmax kN 一期恒載標(biāo)準(zhǔn)值 G12697.510.002023.13186.04372.07 二期恒載標(biāo)準(zhǔn)值 G21065.970.00799.4873.52147.03 總永久作用=+3763.480.002822.61259.56519.10 公路-汽車荷載標(biāo)準(zhǔn) 值 (含沖擊力，

52、=0.25) 1857.07121.821392.93199.80278.33 公路-汽車荷載標(biāo)準(zhǔn) 值 (不計(jì)沖擊力) 1485.6597.451114.34159.84222.66 人群荷載標(biāo)準(zhǔn)值 Q2285.269.84213.9622.1348.88 作用長(zhǎng)期效應(yīng)組合 1.0(+0.4+0.4 ) 4471.8442.923353.93332.35627.72 作用短期效應(yīng)組合 1.0(+0.7+1.0 ) 5088.6978.063816.60393.58723.84 序 號(hào) 荷載類型 跨中截面 四分點(diǎn)截面 (變化點(diǎn)截面) 支點(diǎn) 截面 Mmax kNm Qmax kN Mmax kNm

53、 Qmax kN Qmax kN 承載能力極限狀態(tài)下的 基本組合 1.2+1.4+0.81.4 7435.56181.575576.86615.98 1067.3 3 表 2.8 2 號(hào)梁作用效應(yīng)組合 跨中截面 四分點(diǎn)截面 (變化點(diǎn)截面) 支點(diǎn)截 面 序 號(hào) 荷載類型 Mmax kNm Qmax kN Mmax kNm Qmax kN Qmax kN 一期恒載標(biāo)準(zhǔn)值 G12813.15 0.00 2109.86 194.01 388.02 二期恒載標(biāo)準(zhǔn)值 G21094.35 0.00 820.76 75.47 150.95 總永久作用=+3907.50 0.00 2930.62 269.485

54、38.97 公路-汽車荷載標(biāo)準(zhǔn)值 (含沖擊力，=0.25) 1510.69 99.09 1133.12 162.53 245.71 公路-汽車荷載標(biāo)準(zhǔn)值 (不計(jì)沖擊力) 1208.55 79.28 906.49 130.03 196.57 人群荷載標(biāo)準(zhǔn)值 Q2189.70 6.54 142.29 14.72 19.63 作用長(zhǎng)期效應(yīng)組合 1.0(+0.4+0.4) 4466.80 34.33 3350.13327.38 625.45 作用短期效應(yīng)組合 1.0(+0.7+1.0) 4943.19 62.04 3707.45375.22 696.20 承載能力極限狀態(tài)下的基本 組合 1.2+1.4

55、+0.81.4 7016.43 146.05 5262.47 567.40 1012.74 表 2.9 3 號(hào)梁作用效應(yīng)組合 跨中截面 四分點(diǎn)(變化點(diǎn)) 截面 支點(diǎn) 截面 序 號(hào) 荷載類型 Mmax kNm Qmax kN Mmax kNm Qmax kN Qmax kN 一期恒載標(biāo)準(zhǔn)值 G12813.15 0.00 2109.86 194.01 388.0 2 二期恒載標(biāo)準(zhǔn)值 G21094.35 0.00 820.76 75.47 150.9 5 總永久作用=+3907.50 0.00 2930.62 269.48 538.9 7 公路-汽車荷載標(biāo)準(zhǔn)值 (含沖擊力，=0.25) 1362.2

56、489.36 1021.77 146.56 222.9 2 序 號(hào) 荷載類型 跨中截面 四分點(diǎn)(變化點(diǎn)) 截面 支點(diǎn) 截面 Mmax kNm Qmax kN Mmax kNm Qmax kN Qmax kN 公路-汽車荷載標(biāo)準(zhǔn)值 (不計(jì)沖擊力) 1089.7971.49 817.42 117.25 178.3 3 人群荷載標(biāo)準(zhǔn)值 Q2189.236.53 141.93 14.68 19.58 作用長(zhǎng)期效應(yīng)組合 1.0(+0.4+0.4) 4419.11 31.21 3314.36 322.25 618.1 3 作用短期效應(yīng)組合 1.0(+0.7+1.0) 4859.58 56.57 3644.

57、74366.24 683.3 8 承載能力極限狀態(tài)下的基本組 合 1.2+1.4+0.81.4 6808.07 132.42 5106.18545.00 980.7 8 2.3 預(yù)應(yīng)力鋼束的估算和確定 2.3.1 跨中截面鋼束的估算和確定 按正常使用極限狀態(tài)的應(yīng)力要求估算鋼束數(shù) 對(duì)于全預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件，根據(jù)跨中截面抗裂要求，由下式可得出跨中截面所需的有 效預(yù)加力為： ) 1 (85 . 0 W e A W M N p s pe 式中的 MS 為正常使用極限狀態(tài)按作用短期效應(yīng)組合計(jì)算的彎矩值；可由表 2-7 查得 MS=5088.69kNm 設(shè)預(yù)應(yīng)力鋼筋截面重心距截面下緣為 ap=150mm，則

58、預(yù)應(yīng)力鋼筋的合 力作用點(diǎn)至截面重心軸的距離為： p ey -1402.8-1501252.8 xp a（m m ） 鋼筋估算時(shí)，截面性質(zhì)近似取用全截面的性質(zhì)來(lái)計(jì)算，由表 2-2 可得跨中截面全截面 面積 A=mm2，全截面對(duì)抗裂驗(yàn)算邊緣的彈性抵抗距為： 63 / y416.78634/1402.8297.110308 10 b WI（m m） 所以有效預(yù)應(yīng)力為： N3839063.14 ) 10297.110308 1252.8 969000 1 (85 . 0 10297.110308 105088.69 ) 1 (85 . 0 6 6 6 W e A W M N p s pe 擬采用 s1

59、5.2 鋼絞線，單根鋼絞線的公稱截面面積 Ap=139mm2，抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值 fpk=1860MPa ，張拉控制應(yīng)力 con=0.75fpk=0.751860=1395MPa，預(yù)應(yīng)力損失按控制 應(yīng)力的 20%估算。 所需預(yù)應(yīng)力鋼絞線的根數(shù)為： 根。，取35 7 . 24 13913950.2)-(1 3839063.14 )( pscon pe p A N n 采用 5 束 7s15.2 預(yù)應(yīng)力鋼絞線，則預(yù)應(yīng)力鋼筋的截面積為 AP=35139=4865mm2，采用 70 的金屬波紋管成孔。 2.3.2.預(yù)應(yīng)力鋼束布置 1跨中截面及錨固端截面的鋼束位置 對(duì)于跨中截面，在保證布置管道構(gòu)造要求的前提

60、下，盡可能使鋼束群重心的偏心距大 些，本設(shè)計(jì)采用內(nèi)徑 70mm，外徑 77mm 的預(yù)埋鐵皮波形管，根據(jù)公預(yù)規(guī)9.1.1 條 規(guī)定，管道至梁底和梁側(cè)凈距不應(yīng)小于 3cm 級(jí)管道直徑的 1/2，根據(jù)公預(yù)規(guī)9.4.9 條規(guī)定，水平凈距不應(yīng)小于 4cm 及管道直徑的 0.6 倍，在豎直方向可疊置，根據(jù)以上 規(guī)定跨中截面的細(xì)部結(jié)構(gòu)如圖(2.12a)所示。由此可直接得出鋼束群重心至梁底距離為： 15cm 5 0 . 28 0 . 17 0 . 103 p a 對(duì)于錨固端截面，鋼束布置通?？紤]下述兩個(gè)方面：一是預(yù)應(yīng)力鋼束合力重心盡可能 靠近截面形心，使截面均勻受壓；二是考慮錨頭布置的可能性，以滿足張拉操作方