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

1、 第121頁 學(xué)校代碼 10126 學(xué)號 00729085 分 類 號 密級 本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）540m預(yù)應(yīng)力混凝土簡支箱梁橋設(shè)計(jì)學(xué)院、系 專業(yè)名稱 年 級 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 2011年5月21日540m預(yù)應(yīng)力混凝土簡支箱型梁橋【摘要】本設(shè)計(jì)是根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求和公路橋規(guī)的規(guī)定,對h河大橋進(jìn)行方案比選和設(shè)計(jì)的。對該橋的設(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)力混凝土簡支t型梁橋，方案二為預(yù)應(yīng)力簡支箱型梁橋，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)力混凝土簡支梁橋?yàn)橥扑]方案。 在設(shè)計(jì)

2、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。閉口薄壁箱形梁截面的受力特點(diǎn)與一般的t形梁不同，其精確計(jì)算必須用薄壁構(gòu)件結(jié)構(gòu)力學(xué)的方法求解，當(dāng)橋上有k輛汽車活動時(shí)對橋中線成偏心作用，橫向一排車輛的總重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計(jì)算，對稱荷載kp作用下的平面彎曲計(jì)算和扭矩作用下的扭矩計(jì)算。對于平面彎曲計(jì)算，通?？捎檬熘牟牧狭W(xué)公式，計(jì)算各橫截面上的彎曲正應(yīng)力和彎曲剪應(yīng)力。對于扭轉(zhuǎn)計(jì)算，一般來說，箱形薄壁

3、桿件受扭后橫截面將產(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)力與剪應(yīng)力。但根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，箱梁剪力滯，翹曲，扭轉(zhuǎn)，以及畸變產(chǎn)生的應(yīng)力都較小，可以乘以相應(yīng)的系數(shù)得到，截面內(nèi)力于活載作用力之和作為箱型梁的計(jì)算活載內(nèi)力。根據(jù)所得內(nèi)力，進(jìn)行了梁的預(yù)應(yīng)力鋼筋估算，估算了鋼絞線的各種預(yù)應(yīng)力損失，并進(jìn)行預(yù)應(yīng)力階段和使用階段主梁截面的強(qiáng)度和變形驗(yàn)算、撓度的計(jì)算。下部結(jié)構(gòu)采用以鉆孔灌注樁為基礎(chǔ)的雙柱式橋墩。關(guān)鍵詞：預(yù)應(yīng)力混凝土、簡支梁橋、鉆孔灌注樁、夾片錨具、autocad。abstract：this is a partial struct design of a flyover cro

4、ssing that is over the railway inn, according to designing assignment and the standard of road and bridge. for the purpose of make the type of the bridge corresponding with the ambience and cost saving, this paper provides two different types of bridge for selection: the first one is pre-stressed co

5、ncrete continuous bridge; the second one is double cantilever half through no-thrust arch bridge. after the comparisons of economy, appearance, characteristic under the strength and effect, the first one is selected. in this design, the checking calculation of strength of main girder was preceded no

6、t only in prestressed statement but also in using statement, deflection,precamber and the assessment of reinforcing steel bar were checked too. the pier of the bridge was basing on digging pile, and adopted rubber pot bearing. according to the characteristic of the overpass bridge and spot condition

7、, it adopted the method that the cantilever job placing combined with bracket job placing.all of the design drawings were protracted by autocad. except that the thesis called a note on dynamic fracture of the bridge bearing due to the great hanshinawaji earthquake was translated into chinese, and ma

8、de a report on. keywords: prestressed concrete、autocad、simple supported beam bridge、cast-in-place pile、cone anchorage device。緒論預(yù)應(yīng)力混凝土箱型梁，能承受較大的正負(fù)彎矩及扭矩，預(yù)制，運(yùn)輸，吊裝，及安裝經(jīng)驗(yàn)豐富，在交通日趨繁重的當(dāng)今社會，箱型梁橋目前使用很多。箱型梁橋由于其內(nèi)空的截面特性，能承擔(dān)較大的正負(fù)彎矩及扭矩，與同跨徑的其他橋型相比，能夠減小自重。在實(shí)際工程當(dāng)中，箱型梁橋多設(shè)計(jì)為連續(xù)箱型梁橋，為了減小自重，截面多做為變截面形式，跨徑一般可取到60m。但由于設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)不

9、足，本設(shè)計(jì)為求容易，擬定跨徑為40m，采用后張法等截面預(yù)應(yīng)力簡支箱型梁橋。 目錄緒論.6第一章、水文計(jì)算.81.1、設(shè)計(jì)原始資料.81.2、河段類型判斷.81.3、設(shè)計(jì)流量和設(shè)計(jì)流速的復(fù)核.81.4、橋孔長度計(jì)算.121.5、計(jì)算橋面標(biāo)高.121.6、沖刷計(jì)算.14第二章、方案比選.162.1、方案比選表.162.2、方案比選說明.16第三章、設(shè)計(jì)資料及構(gòu)造布置.173.1、設(shè)計(jì)資料.173.2、橫截面布置.193.3、橫截面沿跨長的變化及橫隔梁的位置.23第四章、主梁作用效應(yīng)計(jì)算.244.1、恒載內(nèi)力計(jì)算.244.2、可變作用效應(yīng)計(jì)算.274.3、主梁作用效應(yīng)組合.354.4、箱形梁截面內(nèi)力

10、計(jì)算.35第五章、橫隔梁內(nèi)力計(jì)算.385.1、確定作用在跨中橫隔梁上的可變作用.385.2、繪制跨中橫隔梁的作用效應(yīng)影響線及荷載組合.38第六章、行車道板內(nèi)力計(jì)算.406.1、多跨連續(xù)單向板.406.2、恒載內(nèi)力計(jì)算.406.3、活在內(nèi)力計(jì)算.416.4、內(nèi)力組合.41第七章、預(yù)應(yīng)力及預(yù)應(yīng)力損失計(jì)算.437.1、預(yù)應(yīng)力鋼束的估計(jì)及其布置.437.2、鋼束預(yù)應(yīng)力損失計(jì)算.49第八章、主梁截面承載力與應(yīng)力驗(yàn)算.568.1、持久狀況截面承載能力極限狀態(tài)計(jì)算.568.2、應(yīng)力驗(yàn)算.708.3、抗裂性能驗(yàn)算.788.4、主梁變形（撓度）計(jì)算.82第九章 鉆孔灌注樁及雙柱式橋墩計(jì)算. .849.1、實(shí)際資

11、料.849.2、蓋梁計(jì)算.899.3、橋墩墩柱設(shè)計(jì).989.4、鉆孔樁計(jì)算.103第十章、施工組織設(shè)計(jì).113感謝信.116參考文獻(xiàn).117緒論1.1預(yù)應(yīng)力混凝土簡支緒論箱梁概述隨著交通建設(shè)事業(yè)的發(fā)展，大量的預(yù)應(yīng)力混凝土簡支箱梁被廣泛應(yīng)用。箱型梁橋在材料，工藝，土建以及施工技術(shù),都有豐富的理論和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。尤其是隨著部分預(yù)應(yīng)力概念的逐步成熟,突破了混凝土不能受拉與開裂的約束,大大擴(kuò)展了它的應(yīng)用范圍。預(yù)應(yīng)力混凝土已成為國內(nèi)外土建工程最主要的一種結(jié)構(gòu)材料,而且預(yù)應(yīng)力技術(shù)已擴(kuò)大應(yīng)用到型鋼，磚，石，木等各種結(jié)構(gòu)材料,并用以處理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，施工中用常規(guī)技術(shù)難以解決的各種疑難。我國預(yù)應(yīng)力混凝土箱型梁的起步較晚

12、,但發(fā)展迅速,應(yīng)用數(shù)量龐大。我國近年來在土木工程投資方面，建設(shè)規(guī)模方面均居世界前列。在混凝土工程技術(shù)，預(yù)應(yīng)力技術(shù)應(yīng)用方面取得了巨大進(jìn)步。近來二三十年來,我國預(yù)應(yīng)力混凝土箱型梁發(fā)展很快,無論在橋型，跨度以及施工方法與技術(shù)方面都有突破性發(fā)展,不少預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁的修建技術(shù)已達(dá)到國際先進(jìn)水平。本文著重從其組成材料和特性上探討預(yù)應(yīng)力混凝土發(fā)展現(xiàn)狀及前景。1.2.預(yù)應(yīng)力混凝土簡支箱梁的受力特點(diǎn)預(yù)應(yīng)力混凝土箱型梁橋，除了具有鋼筋混凝土梁橋的所有優(yōu)點(diǎn)外，它的主要特點(diǎn)是：1.預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，由于能夠充分利用高強(qiáng)度材料（高強(qiáng)度混凝土、高強(qiáng)度鋼筋），所以構(gòu)件截面小，自重彎矩占總彎矩的比例大大下降，橋梁的跨越能力

13、得到提高。2.與鋼筋混凝土t梁橋相比，一般可以節(jié)省鋼材3040，跨徑愈大，節(jié)省愈多。3、由于內(nèi)空的截面特點(diǎn)，箱型梁能承受較大的正負(fù)彎矩和扭矩，在相同的荷載標(biāo)準(zhǔn)情況下，預(yù)應(yīng)力箱梁能比預(yù)應(yīng)力t型梁跨徑更大。4. 預(yù)應(yīng)力技術(shù)的采用，不但使鋼橋采用的一些施工方法，如：懸臂拼裝、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)力混凝土梁橋中得到新的發(fā)展與應(yīng)用，而且為現(xiàn)代預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)提供了最有效的接合和拼裝手段。根據(jù)需要可在結(jié)構(gòu)縱、橫和豎向任意分段，施加預(yù)應(yīng)力，即可集成理想的整體。此外還發(fā)展了逐段或逐孔現(xiàn)澆施工方法。這種分段現(xiàn)澆或分段預(yù)制拼裝的施工方法，國外統(tǒng)稱為節(jié)段施工法，用這種施工方法建

14、成的預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁統(tǒng)稱為預(yù)應(yīng)力混凝土節(jié)段式橋梁（p.c.segmental bridges）。 顯然，要建造好一座預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁，首先要有作為預(yù)應(yīng)力筋的優(yōu)質(zhì)高強(qiáng)鋼材和保證高強(qiáng)度混凝土的施工質(zhì)量，同時(shí)需要有一整套專門的預(yù)應(yīng)力張拉設(shè)備和材料素質(zhì)好，制作精度要求高的錨具，并且要掌握較復(fù)雜的施工工藝。 目前，預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁的跨徑已達(dá)5070m，最大跨徑的連續(xù)剛構(gòu)已達(dá)301m。1.3.預(yù)應(yīng)力混凝土簡支箱梁的施工工藝預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁的發(fā)展與施工技術(shù)的發(fā)展是密不可分的,施工技術(shù)水平直接影響預(yù)應(yīng)力混凝土簡支箱梁的跨徑，線型，截面形式等。預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁在初期大多采用滿布支架法施工,其跨度一般在40以

15、內(nèi),且施工周期長,施工用料多。60年代預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁引入懸臂施工法以后,預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁橋得以迅速發(fā)展,其跨越能力達(dá)200以上,適用范圍也不斷擴(kuò)大。懸臂拼裝法將大跨橋梁化整為零,施工簡便,拼裝工期短，速度快,特別對于多跨長聯(lián)橋(跨度在100以內(nèi))是一種效率高而且的施工。預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁的施工方法還有頂推法，移動模架法，逐孔架設(shè)法等。近年來由烏克蘭的工程師發(fā)明的新型預(yù)應(yīng)力技術(shù)是介于先張拉法和后張拉法之間的工藝。它是在澆搗混凝土尚未凝固的時(shí)候施加預(yù)應(yīng)力,混凝土在壓力的情況下固結(jié)。施加這種預(yù)應(yīng)力需要用特殊的可滑動的模板及能把壓力傳給混凝土的裝置。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

16、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。第2章 h河原始資料及水文設(shè)計(jì)計(jì)算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=926 m3/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：p=28 kg/ m3（9） 標(biāo)準(zhǔn)冰凍深度：hd=1.8m（10）地震裂度：7度（11）無道航和流冰（12）該地區(qū)汛期最大風(fēng)速為15m/s，其風(fēng)壓為500pa。洪水期波浪推進(jìn)長度為1200m左右。2.2 河段類型判斷2.2.1穩(wěn)定性

17、及變化特點(diǎn)（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2.2.2 河段平面圖形（1） 河段微彎（2） 灘槽不分明2.2.3 斷面及地址特征（1） 河床寬淺（2） 河床多為中等卵礫石組成綜上所述，本河段屬于次穩(wěn)定性問題2.3 設(shè)計(jì)流量和設(shè)計(jì)流速的復(fù)核根據(jù)地質(zhì)縱剖面圖繪出的河床樁號，繪制河流橫斷面圖2.1。（見下表2.1） 表2.1 河床樁號表樁號0+829.830+852.430+863.630+868.030+884.430+912.000+938.36標(biāo)高73.1872.1871.6070.4071.6071.1071.80樁號0+947.800+970.6

18、80+980.600+997.201+027.161+031.56-標(biāo)高71.8872.2072.2872.2072.4873.18-表2.2 過水面積、水面寬度、濕周計(jì)算表 樁號河床標(biāo)高(m)水深(m)平均水深(m)水面跨度(m)過水面積()濕周 (m)合計(jì)0+829.8373.180-過水面積a=257.50濕周=202.04m河寬b=201.73m0.5022.6011.3022.62+852.4372.181.001.2911.2014.4511.22+863.6371.601.582.184.409.594.56+868.0370.402.782.1816.4035.7516.44+

19、884.4371.601.581.8327.5750.4527.57+912.0071.102.081.7326.3645.6026.37+938.3671.801.381.349.4412.659.44+947.8071.881.301.1422.8826.0822.88+970.6872.200.980.949.929.329.92+980.6072.280.900.9416.6015.6016.60+997.2072.200.980.8429.9625.1729.961+027.1672.480.700.354.401.544.461+031.5673.180- 由于灘槽不以劃分，故河床

20、全部取為河槽。過水面積濕周水利半徑 =綜上，基本吻合。2.4 擬定橋長h河屬于次穩(wěn)定性河段，利用單寬流量公式確定橋孔凈長次穩(wěn)定性河段 收縮系數(shù) 平均單寬流量 綜合分析h河上擬定的橋型方案為：540米預(yù)應(yīng)力簡支箱梁橋，雙柱式橋墩，a型框架橋臺，鉆孔灌樁基礎(chǔ)，實(shí)際橋孔凈長為 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) 橋墩阻水引起過水面積折減的系數(shù) 沖刷系數(shù) 最小毛過水面積 凈過水面積 橋下壅水高度 2.5.2 波浪高度本河段為淺水地區(qū)，無資料可查，則浪高采用橋?yàn)樵O(shè)計(jì)公式7-6計(jì)算，即 計(jì)算水位 不通航河段橋下凈空 建筑高度 2.5.3 橋面最低標(biāo)高橋面最低標(biāo)高 2.6 沖刷計(jì)算2.6

21、.1 一般沖刷第一層亞粘土的一般沖刷：由此可知第一層全部沖掉。第二層亞砂土一般沖刷：（d=0.01mm）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(查表5-5和6-6)2.6.3 橋下最低沖刷線標(biāo)高橋下最低沖刷線標(biāo)高 第二章 方案比選2.1、 方案比選表方案比較表 序號 方案類別比較項(xiàng)目第一方案第二方案第三方案主橋：預(yù)應(yīng)力混凝土t形簡支梁橋（725m）主橋：預(yù)應(yīng)力混凝土箱型簡支梁橋（540m）普通混凝土空心板橋（920m）1橋長（m）1752001802最大縱坡（%）0003橋面標(biāo)高（m）75.934工藝技

22、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)工藝較先進(jìn)，有成熟的施工經(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，占用場地較小，但制作麻煩，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，占用施工場地少。5使用效果屬于靜定結(jié)構(gòu)，有伸縮縫，行車條件較差，但使用階段易于養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)經(jīng)費(fèi)較低。屬于靜定結(jié)構(gòu)，有伸縮縫，行車條件較差，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)造簡單，施工方便，但結(jié)構(gòu)本身自重大，施工工期

23、長，耗模多，在使用荷載下帶裂縫工作，橋面不平整，行車不舒適，造價(jià)高。6造價(jià)及費(fèi)用造價(jià)最低，使用鋼材最少。造價(jià)及使用鋼材排第二造價(jià)耗材較少2.2、 方案比較說明工藝技術(shù)要求：此橋?yàn)檫h(yuǎn)離城市的旗縣郊區(qū)大橋，不要求十分美觀，且不要求通航，經(jīng)濟(jì)水平較差，施工隊(duì)設(shè)備及施工能力較弱。使用效果要求：此橋離某礦區(qū)較近，初步擬定活載為公路i級,承受重在車輛，因而產(chǎn)生較大的正、負(fù)彎矩及扭矩，并且容易造成橋梁損壞。綜上理由，宜選擇預(yù)應(yīng)力簡支箱型梁橋。第三章 設(shè)計(jì)資料及構(gòu)造布置3.1設(shè)計(jì)資料3.1.1 橋梁跨徑及橋?qū)挊?biāo)準(zhǔn)跨徑=40 m 主梁全長=39.96 m 計(jì)算跨徑=39.16 m橋面凈寬：初步擬定設(shè)計(jì)時(shí)速為12

24、0km/h的高速公路大橋，右側(cè)路肩一般值取3.0m。左側(cè)路肩一般取1.25m。雙車道行駛寬度為23.75=7.5m，則左幅路面寬度應(yīng)大于7.5+3.5+1.25=12.25m。故取橋面凈寬=62+0.25=12.25m3.1.2 設(shè)計(jì)荷載公路級，無人群荷載。3.1.3 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)力橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范（jig d622004）中的s15.2鋼鉸線，每束7根，fpk=1860mpa普通鋼筋采用hrb335鋼筋，鋼筋按后張法施工工藝制作主梁，采用內(nèi)徑70，外徑75的金屬波紋管和夾片錨具。3.1.4 設(shè)計(jì)依據(jù)1） 交通部頒公路工程

25、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（jtg b012003），簡稱標(biāo)準(zhǔn)。2） 交通部頒公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范（jig d602004），簡稱橋規(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（jig d622004），簡稱公預(yù)規(guī)。4） 橋梁工程二版5） 橋梁工程一版3.1.5設(shè)計(jì)基本數(shù)據(jù)，見下表名稱項(xiàng)目符號單位數(shù)據(jù)c50砼立方強(qiáng)度fcu，kmpa50彈性模量ecmpa3.45104軸心抗壓標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度fckmpa32.4軸心抗拉標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度ftkmpa2.65軸心抗壓設(shè)計(jì)強(qiáng)度fcdmpa22.4軸心抗拉設(shè)計(jì)強(qiáng)度ftdmpa1.83短暫狀態(tài)容許壓應(yīng)力0.7 fckmpa20.72容許拉應(yīng)力0.7 ftkmpa1.757持

26、久狀態(tài)標(biāo)準(zhǔn)軸載組合：mpa容許壓應(yīng)力0.5 fckmpa16.2容許主壓應(yīng)力0.6 fckmpa19.44短期效應(yīng)組合：mpa容許拉應(yīng)力st -0.85pcmpa0容許主拉應(yīng)力0.6 ftkmpa1.59s15.2鋼絞線標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度fpkmpa1860彈性模量ep mpa1.95105抗拉設(shè)計(jì)強(qiáng)度fpdmpa1260最大控制應(yīng)力0.75 fpkmpa1395持久狀態(tài)：mpa標(biāo)準(zhǔn)荷載組合0.65 fpkmpa1209材料重度c50砼r1kn/m325.0瀝青砼r2kn/m323.07鋼絞線r3kn/m378.5c30砼r4kn/m324欄桿r5kn/m5.0鋼束與混凝土的彈性模量比ep5.65在考慮

27、混凝土強(qiáng)度達(dá)到c45時(shí)開始張拉預(yù)應(yīng)力鋼束。f，ck和f，tk分別表示鋼束張拉時(shí)混凝土的抗拉，抗壓標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度：則f，ck=29.6 mpa, f，tk=2.51 mpa3.2 橫截面布置 初步擬定采用簡支箱型梁橋，整個(gè)跨境范圍內(nèi)采用等截面箱梁，本設(shè)計(jì)主梁頂板寬度為6m，寬度較大，為保證量的整體受力性能，橋面板采用現(xiàn)澆混凝土剛性接縫。并作一定數(shù)量的橫隔梁。3.2.1 主梁截面尺寸擬定預(yù)應(yīng)力混凝土箱型梁橋，支點(diǎn)處梁高約為跨徑的1/151/20，則定h=40/20=2m。橋墩附近地板厚度一般為墩頂梁高的1/101/12,由于是等截面主梁，所以底板截面厚度應(yīng)大于0.2m，查橋梁工程第一版圖2-7-22，所

28、以取底板厚度為 0 = 0.25m我國已建的懸臂梁體系梁橋，為了與t型掛梁的一半尺寸相配合，箱梁翼板的懸臂長度往往取在2m以下，所以取翼板懸伸長度為1m，腹板寬度為四米，中間設(shè)置一道與腹板厚度相同的肋板，為單箱單室截面。橋梁工程規(guī)定頂板厚度10.15m，且頂板厚度與腹板間距相對應(yīng)，腹板間距為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 h1 0.1m 所以取頂板厚度為0.1m翼板內(nèi)緣厚度 0.2m h1 0.6m 所以取頂板厚度為0.4m3.2.2 故截面形式如圖所示采用兩片如上圖所示的箱梁，0.25m的剛接縫，如

29、下圖所示：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yi(cm)分塊面積ai(cm2)分塊面積對上緣的靜矩si(cm3)分塊面積自身慣性矩ii(cm4)di=ys-yi(cm)分塊面積對形心慣性矩ix(cm4)i=ii+ix(cm4)520001000016666。6666787.424215285965.4215302632.0910016000160000053333333。33-7.5758918295.075554251628.4110560056000186666。666782.424238044950.5438231617.21187.5700

30、01312500364583.3333-95.075863275915.4163640498.7428.3362517706.2521701.38964.09422567537.8632589239.252166.67625104168.7521701.389-74.24583445278.5273466979.9162030006000015000072.424215735774.2615885774.26428503960375220494184.1ys= =3960375/42850=92.42415403yx=20092.42415403=107.575846毛截面的計(jì)算表（b=612

31、.5cm）分塊面積到上緣的距離yi(cm)分塊面積ai(cm2)分塊面積對上緣的靜矩si(cm3)分塊面積自身慣性矩ii(cm4)di=ys-yi(cm)分塊面積對形心慣性矩ix(cm4)i=ii+ix(cm4)520001000016666.6666787.1698615197171.1515213837.8110016000160000053333333.33-7.83013980975.92554314309.2610560056000186666.666782.1698737810566.737997233.37187.570001312500364583.3333-95.330163

32、614840.8763979424.228.3362517706.2521701.38963.839872547205.3232568906.712166.67625104168.7521701.389-74.50013468918.713490620.0992030006000015000072.1698715625468.7615775468.7651256251041.66666787.16987949823.1967950846.8634429753961000221447819.7 ys=3961000/42950=92.1698662yx=20092.1698662=107.830

33、13383.2.4 檢驗(yàn)截面效率指標(biāo)毛截面：凈截面：截面效率指標(biāo):=0.5178，介于0.5與0.6之間 表明以上初步擬訂的主梁跨中截面是合理的3.3 橫截面沿跨長的變化及橫隔梁的位置由于本設(shè)計(jì)為預(yù)制簡支箱梁橋，為簡化預(yù)制工藝，采用了等截面形式。在荷載作用處的主梁彎矩橫向分布，當(dāng)沒有橫隔梁時(shí)，何在直接作用在主梁上，將產(chǎn)生很大的彎矩。為使主梁設(shè)計(jì)起主要控制作用的跨中彎矩減小，應(yīng)設(shè)置橫隔梁，由于本設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)跨徑為39.16m，跨徑較大，故設(shè)置5道橫隔梁，其間距為9.79m。橫隔梁高度與箱梁等高，其厚度為30cm。如下圖所示 第四章 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，并通過可變作用

34、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。4.1 恒載內(nèi)力計(jì)算4.1.1.恒載集度（1） 預(yù)制梁自重 跨中截面主梁的自重g（1）=r1=4.28525=107.125kn/mg（1）=107.12519.98=2140.3575kn（注：由于是等截面，所以半跨長度為19.98m） 橫隔梁自重計(jì)算a橫 =1(1.9+1.6) 2+(1.05+1.55) 0.252 =3.5+0.65=4.15mg（2） =a橫 r1 =4.1525.0=103.75kn/mg（2） = g（2）l=103.

35、7550.3=155.625kn 預(yù)制主梁的恒載集度為：g0=（2140.3575+155.625）=114.914039kn/m（2） 二期恒載 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：（0.06+0.22）=0.14故：0.1410.924=36.624kn/m6cm瀝青混凝土鋪裝：0.0610.923=15.024kn/m橋面鋪裝均攤給兩片主梁：則：g1 =（36.624+15.042）=25.833kn/m 防撞欄和護(hù)欄右側(cè)主梁所承受的防撞欄：

36、g（3）=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（4） =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：則：g2 =（5+1.6）=3.3kn/m 現(xiàn)澆接縫及現(xiàn)澆橫隔梁：g3 =（0.1250.139.96+0.1251.91.5）=0.0214m25kn/m =0.53538kn/m所以主梁的二期恒載集度是：g4 = g3 + g2 + g1 =0.53538+3.3+25.833=29.66838kn/m（3） 主梁的恒載集度：g= g4 + g0 =29.66838+

37、114.914039=144.914039kn/m4.1.2 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,。則有：mx =qlx-qlx qx =qx-ql （注：其中符號規(guī)定與材料力學(xué)中的符號規(guī)定相同）恒載內(nèi)力計(jì)算匯總表 截面 跨中l(wèi)/4支點(diǎn)g1 g2g1g2g1g2m22027.6655687.07827714.74316520.7494265.3092920876.058000q0001125.008290.4531415.4612250.017580.9072830.9244.2 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

38、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)，與簡支t梁的計(jì)算方法相同！4.2.1 沖擊系數(shù)和車道折減系數(shù)按橋規(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。簡支梁橋的基頻可采用下列公式計(jì)算。其中mc=4.285025103=10931.12245n/m根據(jù)橋規(guī)的規(guī)定,可計(jì)算出汽車荷載的沖擊系數(shù)為:=0.1767f-0.0157=0.1601+=1.16 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,當(dāng)采用兩車道布載時(shí)不需要進(jìn)行折減，采用三車道布載時(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

39、c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)的長寬比為：所以可修正偏心壓力法來繪制橫向影響線和計(jì)算橫向分布系數(shù)mc。 計(jì)算主梁抗扭慣性矩it對于單箱單室形梁截面，抗扭慣性矩可近似按下式計(jì)算： = = =3.86681382m4 式中： ci矩形截面抗扭剛度系數(shù)；根據(jù)t/b查表計(jì)算；由于t/a=0.25，經(jīng)查表，得c=0.2805.其他個(gè)字母含義如圖所示！ 計(jì)算抗扭修正系數(shù)本設(shè)計(jì)由于只有兩根主梁，所以取=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。則： =0.122423578計(jì)算橫向影響線豎坐標(biāo)值：由于只有兩片主梁。a1 =a2 =3.1

40、25m。兩片主梁完全對稱，所以只需要算其中一片主梁即可。計(jì)算荷載橫向分布系數(shù)可變作用：（汽車公路i級） 1號梁： 兩車道：mc= 2=（0.5936+0.5583+0.4976+0.5328）= 1.09115三車道：mc=20.78=（0.5936+0.5583+0.5328+0.4976+0.4721+0.4368）0.78 =1.205568（2）支點(diǎn)截面的荷載橫向分布系數(shù)mo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)算橫向分布系數(shù)。 則：mq =（1+1+1+0.444）=1.722通過以上部分計(jì)算，可見由于箱梁箱室較寬，整體效能搞好，簡化為t梁后計(jì)算的橫向分布系數(shù)都大

41、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，作為承載力儲備！4.2.3 車道荷載的取值根據(jù)橋規(guī)4.3.1條,公路i級的均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值qk=10.5kn/m，集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值pk按以下規(guī)定選取：橋梁計(jì)算跨徑小于或等于5m時(shí)，pk=180kn；橋梁計(jì)算跨徑大于或等于50m時(shí)，pk=360kn；橋梁計(jì)算跨徑在5m50m時(shí)，pk采用直線內(nèi)插求得。由于本設(shè)計(jì)的計(jì)算跨徑為39.16m，所以采用線性插入計(jì)算。計(jì)算剪力效應(yīng)時(shí)，上述集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)乘以1.2的系數(shù)。本設(shè)計(jì)中，計(jì)算彎矩時(shí)：qk=10.5kn/m， pk=（39.16-5）+180=316.64kn。計(jì)

42、算剪力時(shí): pk=316.641.2=379.968 kn4.2.4 計(jì)算可變作用效應(yīng) （1）求跨中截面的最大彎矩和最大剪力彎矩:m=（1+）mc（pkyk+ qkww）剪力:q=（1+）（mkpkyk+mkqkwq+q） q=（mo-mc）（2+yk）其中：（1+）汽車沖擊系數(shù) mmax =1.6011（316.649.79+10.59.7939.16）=5930.652kn/mvmax =1.6011（379.9680.5+10.50.515.58）=280.002kn（2）四分點(diǎn)截面的最大彎矩和最大剪力 mmax = 1.6011（316.647.3425+10.57.342539.16

43、） =1584.9116 kn/mvmax = 1.6011(379.9680.75+10.50.7529.37)=464.719 kn(3)支點(diǎn)處的最大彎矩和最大剪力mmax= 0 knmvmax= 1.16011（1379.968+110.539.16）= 679.247kn(4)主梁內(nèi)力匯總主梁內(nèi)力匯總表 梁位恒載活載跨中l(wèi)/4支點(diǎn)跨中l(wèi)/4支點(diǎn)1#m27714.74320786.05805930.6524447.9900q01415.4622830.924280.002464.791679.2474.3主梁作用效應(yīng)組合 結(jié)構(gòu)重要系數(shù)ro=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)

44、度），短期基本組合用于正常使用極限狀態(tài)，長期基本組合用于正常極限狀態(tài)（用于驗(yàn)算裂縫和撓度）4.4箱形梁截面內(nèi)力計(jì)算閉口薄壁箱形梁截面的受力特點(diǎn)與一般的t形梁不同，其精確計(jì)算必須用薄壁構(gòu)件結(jié)構(gòu)力學(xué)的方法求解，當(dāng)橋上有k輛汽車活動時(shí)對橋中線成偏心作用，橫向一排車輛的總重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計(jì)算，對稱荷載kp作用下的平面彎曲計(jì)算和扭矩作用下的扭矩計(jì)算。對于平面彎曲計(jì)算，通?？捎檬熘牟牧狭W(xué)公式，計(jì)算各橫截面上的彎曲正應(yīng)力和彎曲剪應(yīng)力。對于扭轉(zhuǎn)計(jì)算，一般來說，箱形薄壁桿件受扭后橫截面將產(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)力與剪應(yīng)

45、力設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)表明鋼筋混凝土與預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土箱形截面的抗扭剛度很大，由扭轉(zhuǎn)引起的應(yīng)力通常較平面彎曲引起的應(yīng)力小的多。而且箱壁具有一定厚度的箱形梁在橫隔梁的制約下界面不易發(fā)生歪扭，因而其畸變應(yīng)力將更小，可以忽略不計(jì)。在考慮到一般中、大跨徑箱形截面梁橋的恒載內(nèi)力比活載內(nèi)力大很多，因而活載扭轉(zhuǎn)應(yīng)力占總應(yīng)力的比重就更小，本設(shè)計(jì)中恒載內(nèi)力遠(yuǎn)大于活載內(nèi)力！我國建設(shè)的諸多箱形梁大橋中，烏龍江大橋活載占總應(yīng)力的11%21%，活在剪應(yīng)力占總剪應(yīng)力的9%30%。如按技術(shù)文獻(xiàn)所推薦的的約束扭轉(zhuǎn)正應(yīng)力為活載彎曲應(yīng)力的15%計(jì)，扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力為活載彎曲剪應(yīng)力的5%，則約束扭轉(zhuǎn)正應(yīng)力僅占全部荷載所產(chǎn)生的正應(yīng)力的1.7%3.2%

46、，扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力僅占全部荷載剪應(yīng)力的0.5%1.5%，數(shù)之甚微。由此可見，在實(shí)際設(shè)計(jì)當(dāng)中，我們可以避免相當(dāng)復(fù)雜的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力計(jì)算，而采用一些近似方法進(jìn)行估算這些數(shù)值，這對結(jié)果不會導(dǎo)致很大的誤差。所以本設(shè)計(jì)為簡化計(jì)算過程，采用經(jīng)驗(yàn)估值法進(jìn)行估算，對于具有一定厚度且有橫隔板加筋的箱形梁，忽略歪扭變形的畸變應(yīng)力，將活載偏心作用引起的約束扭轉(zhuǎn)正應(yīng)力與約束扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力分別估計(jì)為活載對稱作用下平面彎曲正應(yīng)力的15%和剪應(yīng)力的5%。因此當(dāng)恒載對稱作用時(shí)箱形梁任意截面及扭轉(zhuǎn)影響的總荷載內(nèi)力近似估計(jì)為：彎矩： 剪力： 式中：內(nèi)力組合匯總表 截面彎矩（kn/m）剪力（kn）基本組合m（kn/m）/q（kn）短期組合m（kn/m）/q（kn）長期組合m（kn/m）/q（kn）mg1mg2mqvg1vg2vqr0sud=r0（1.2sgik+1.4sqik）sgik+0.7sqik/1.24sgik+0.4sqik/1.24跨中22027.6655687.078682