某橋梁設(shè)計(jì)計(jì)算實(shí)例secret資料

1、設(shè)計(jì)原始資料1. 地形、地貌、氣象、工程地質(zhì)及水文地質(zhì)、地震烈度等自然情況（ 1） 氣象：天津地區(qū)氣候?qū)儆谂瘻貛啙駶?rùn)大陸性季風(fēng)氣候區(qū)，部分地 區(qū)受海洋氣候影響。四季分明，冬季寒冷干旱，春季大風(fēng)頻繁，夏 季炎熱多雨，雨量集中，秋季冷暖變化顯著。年平均氣溫12.20C，最冷月平均氣溫 -40C，七月平均氣溫 26.40C。（2） 工程地質(zhì)：地鐵 1 號(hào)線經(jīng)過(guò)地區(qū)處于海河沖積平原上，地形平坦， 地勢(shì)低平，地下水位埋深較淺，沿線分布了較多的粉砂、細(xì)砂、粉 土，均為地震可液化層，局部地段具有地震液化現(xiàn)象。沿線地層簡(jiǎn) 單，第四系地層廣泛發(fā)育，地層分布從上到下依次為人工堆積層、 新近沉積層、上部陸相層、第

2、一海相層、中上部陸相層、上部及中 上部地層廣泛發(fā)育沉積有十幾米厚的軟土。a. 人工填土層，厚度 5m，?k=100KPa；b. 粉質(zhì)黏土，中密，厚度 15m，?k=150 KPa；c. 粉質(zhì)黏土，密實(shí)，厚度 15m，?k=180KPa；d. 粉質(zhì)黏土，密實(shí)，厚度 10m，?k=190KPa。第一章 方案比選一、橋型方案比選 橋梁的形式可考慮拱橋、梁橋、梁拱組合橋和斜拉橋。任選三種作比 較，從安全、功能、經(jīng)濟(jì)、美觀、施工、占地與工期多方面比選，最終確 定橋梁形式。橋梁設(shè)計(jì)原則1適用性橋上應(yīng)保證車(chē)輛和人群的安全暢通， 并應(yīng)滿足將來(lái)交通量增長(zhǎng)的需要。 橋下應(yīng)滿足泄洪、安全通航或通車(chē)等要求。建成的橋梁

3、應(yīng)保證使用年限， 并便于檢查和維修。2舒適與安全性 現(xiàn)代橋梁設(shè)計(jì)越來(lái)越強(qiáng)調(diào)舒適度，要控制橋梁的豎向與橫向振幅，避 免車(chē)輛在橋上振動(dòng)與沖擊。整個(gè)橋跨結(jié)構(gòu)及各部分構(gòu)件，在制造、運(yùn)輸、 安裝和使用過(guò)程中應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性和耐久性。3經(jīng)濟(jì)性 設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性一般應(yīng)占首位。經(jīng)濟(jì)性應(yīng)綜合發(fā)展遠(yuǎn)景及將來(lái)的養(yǎng)護(hù)和 維修等費(fèi)用。4先進(jìn)性 橋梁設(shè)計(jì)應(yīng)體現(xiàn)現(xiàn)代橋梁建設(shè)的新技術(shù)。應(yīng)便于制造和架設(shè)，應(yīng)盡量 采用先進(jìn)工藝技術(shù)和施工機(jī)械、設(shè)備，以利于減少勞動(dòng)強(qiáng)度，加快施工進(jìn) 度，保證工程質(zhì)量和施工安全。5美觀 一座橋梁，尤其是座落于城市的橋梁應(yīng)具有優(yōu)美的外形，應(yīng)與周?chē)?景致相協(xié)調(diào)。合理 的結(jié)構(gòu)布局和輪廓是美觀的主

4、要因素，決不應(yīng)把美觀片面的理解為豪華的 裝飾。應(yīng)根據(jù)上述原則，對(duì)橋梁作出綜合評(píng)估。梁橋 梁式橋是指其結(jié)構(gòu)在垂直荷載的作用下，其支座僅產(chǎn)生垂直反力，而 無(wú)水平推力的橋梁。預(yù)應(yīng)力混凝土梁式橋受力明確，理論計(jì)算較簡(jiǎn)單，設(shè) 計(jì)和施工的方法日臻完善和成熟。預(yù)應(yīng)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)； 3）結(jié)構(gòu)的耐久性和耐火性較好， 建成后維修費(fèi)用較 少； 4）結(jié)構(gòu)的整體性好，剛度較大，變性較小； 5）可采用預(yù)制方式建造， 將橋梁的構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)化，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)； 6）結(jié)構(gòu)自重較大，自重耗掉

5、 大部分材料的強(qiáng)度， 因而大大限制其跨越能力； 7）預(yù)應(yīng)力混凝土梁式橋可 有效利用高強(qiáng)度材料，并明顯降低自重所占全部設(shè)計(jì)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(yù)應(yīng)力混凝土 梁式橋所采用的預(yù)應(yīng)力技術(shù)為橋梁裝配式結(jié)構(gòu)提供了最有效的拼裝手段， 通過(guò)施加縱向、橫向預(yù)應(yīng)力，使裝配式結(jié)構(gòu)集成整體，進(jìn)一步擴(kuò)大了裝配 式結(jié)構(gòu)的應(yīng)用范圍。拱橋 拱橋的靜力特點(diǎn)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(jiǎn)直梁的跨中彎矩為 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

6、何截面彎矩均為零，拱只受軸向壓力。設(shè) 計(jì)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。由于拱是主要承受壓力的結(jié)構(gòu)，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(lái)建造。石拱對(duì)石料的要求較高，石 料加工、開(kāi)采與砌筑費(fèi)工，現(xiàn)在已很少采用。由墩、臺(tái)承受水平推力的推力拱橋，要求支撐拱的墩臺(tái)和地基必須承 受拱端的強(qiáng)大推力，因而修建推力拱橋要求有良好的地基。對(duì)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(shè)置單 向推力墩以承受不平衡的推力。由于天津地鐵一號(hào)線所建位置地質(zhì)情況是 軟土地基，故不考慮此橋型。梁拱組合橋軟土地基上建造拱橋，存在橋臺(tái)

7、抵抗水平推力的薄弱環(huán)節(jié)。為此采用 大噸位預(yù)應(yīng)力筋以承擔(dān)拱的水平推力；預(yù)應(yīng)力筋的寄體是系梁，即加勁縱 梁，從而以梁式橋?yàn)榛w，按各種梁橋的彎矩包絡(luò)圖用拱來(lái)加強(qiáng)。這樣可 以使橋梁結(jié)構(gòu)輕型化，同時(shí)能提高這類(lèi)橋梁的跨越能力。這類(lèi)橋梁不僅技 術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)先進(jìn)、造價(jià)低廉，同時(shí)橋型美觀，反映出力與美的統(tǒng)一、結(jié)構(gòu) 形式與環(huán)境的和諧，增加了城市的景觀。斜拉橋 斜拉橋的特點(diǎn)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(wú)關(guān)，而與拉索的間距有關(guān)。他們適用 于大跨、特大跨度橋梁，現(xiàn)在還沒(méi)有其他類(lèi)型的橋梁的跨度能超過(guò)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(chēng)自錨體系， 拉索

8、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(gòu)件。由于斜拉橋的主梁通過(guò)拉緊的斜索與塔直接相連， 增加了主梁抗彎、 抗扭剛度，在動(dòng)力特性上一般遠(yuǎn)勝于懸索橋。懸索橋的主纜為承重索，它 通過(guò)吊索吊住加勁梁，索兩端錨于地面，稱(chēng)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(dòng)力性能好的優(yōu)點(diǎn)，發(fā)展非常迅速，跨徑不斷增 大。但實(shí)際跨度不大，此橋型不予考慮。目前我國(guó)城市軌道交通高架橋結(jié)構(gòu)一般考慮簡(jiǎn)支梁和連續(xù)梁結(jié)構(gòu)形 式。簡(jiǎn)支梁受力明確，受無(wú)縫鋼軌因溫度變化產(chǎn)生的附加力、特殊力的影 響小，設(shè)計(jì)施工易標(biāo)準(zhǔn)化、簡(jiǎn)單化；但其梁高較大，景觀稍差，行車(chē)條件

9、 也不如連續(xù)梁。連續(xù)梁結(jié)構(gòu)與同等跨度的簡(jiǎn)支梁相比，可以降低梁高，節(jié) 省工程數(shù)量，有利于爭(zhēng)取橋下凈空，并改善景觀；其結(jié)構(gòu)剛度大，具有良 好的動(dòng)力特性以及減震降噪作用，使行車(chē)平穩(wěn)舒適，后期的維修養(yǎng)護(hù)工作 也較少。從城市美學(xué)效果來(lái)看，連續(xù)梁造型輕巧、平整、線路流暢，將給 城市爭(zhēng)色不少。但連續(xù)梁對(duì)基礎(chǔ)沉降要求嚴(yán)格，特別是由于聯(lián)長(zhǎng)較大，橋 上無(wú)縫鋼軌因溫度變化而產(chǎn)生的水平力很大，使得梁體與墩臺(tái)之間的受力 十分復(fù)雜，加大了設(shè)計(jì)難度。 考慮到天津地鐵工程地質(zhì)條件，綜合考慮， 采用連續(xù)梁結(jié)構(gòu)作為高架區(qū)間的標(biāo)準(zhǔn)型式。連續(xù)梁橋梁拱組合橋鋼筋混凝土簡(jiǎn)直梁橋3方案比選比較項(xiàng)目第一方案第二方案第三方案主橋跨橋型預(yù)應(yīng)力混

10、凝土連續(xù) 梁預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)直 梁梁拱組合橋主橋跨結(jié)構(gòu)特點(diǎn)預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù) 梁橋在垂直荷載的 作用下，其支座僅 產(chǎn)生垂直反力，而 無(wú)水平推力。結(jié)構(gòu) 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(jié)構(gòu)，整體性好， 剛度較大，變性較 小。受力明確，理 論計(jì)算較簡(jiǎn)單，設(shè) 計(jì)和施工的方法日 臻完善和成熟在垂直荷載的作用 下，其支座僅產(chǎn)生 垂直反力，而無(wú)水 平推力。結(jié)構(gòu)造型 靈活，整體性好， 剛度較大， 其跨徑較??；且簡(jiǎn) 直梁梁高較大，與 城市的景觀不協(xié)調(diào)軟土地基上建造拱 橋，存在橋臺(tái)抵抗 水平推力的薄弱環(huán) 節(jié)。為此采用大噸 位預(yù)應(yīng)力筋以承擔(dān) 拱的水平推力；預(yù) 應(yīng)力筋的寄體是系 梁，即加勁縱梁，

11、 從而以梁式橋?yàn)榛?體，按各種梁橋的 彎矩包絡(luò)圖用拱來(lái) 加強(qiáng)。這樣可以使 橋梁結(jié)構(gòu)輕型化， 同時(shí)能提高這類(lèi)橋 梁的跨越能力建筑造型側(cè)面上看線條明 晰，與當(dāng)?shù)氐牡匦?配合，顯得美觀大 方跨徑一般，線條明 晰，但比較單調(diào)， 與景觀配合很不協(xié) 調(diào)。跨徑較大，線條非 常美，與環(huán)境和諧， 增加了城市的景觀養(yǎng)護(hù)維修量小小較大施工技術(shù)滿堂支架法：結(jié)構(gòu) 不發(fā)生體系轉(zhuǎn)換， 不引起恒載徐變二 次矩，預(yù)應(yīng)力筋可 以一次布置，集中 張拉等優(yōu)點(diǎn)。施工 難度一般預(yù)制 T 型構(gòu)件，運(yùn) 至施工地點(diǎn)，采用 混凝土現(xiàn)澆，將 T 型梁連接，其特點(diǎn) 外型簡(jiǎn)單、制造方 便，整體性好轉(zhuǎn)體施工法：對(duì)周 圍的影響較小，將 結(jié)構(gòu)分開(kāi)建造，再

12、最后合攏，可加快 工期，是近十年來(lái) 新興的施工方法， 施工難度較大工期較短較短較長(zhǎng)由上表可知，根據(jù)天津地鐵一號(hào)線的情況，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(duì)整個(gè)工程進(jìn)度來(lái)說(shuō)不會(huì)受其影響；施工難度較小，針對(duì)當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)情況，采用樁基，加強(qiáng)基礎(chǔ)強(qiáng)度。 所以選擇第一方案作 為首選。二、梁部截面形式 梁部截面形式考慮了箱形梁、組合箱梁、槽型梁、 T 型梁等可采用的 梁型。連續(xù)單箱梁方案該方案結(jié)構(gòu)整體性強(qiáng)，抗扭剛度大，適應(yīng)性強(qiáng)。景觀 效果好。該方案需 采用就地澆筑，現(xiàn)場(chǎng)澆筑砼及張拉預(yù)應(yīng)力工作量大，但可全線同步施工， 施工期間工期不

13、受控制 ,對(duì)橋下道路交通影響較其他方案稍大。簡(jiǎn)直組合箱梁結(jié)構(gòu)整體性強(qiáng)，抗扭剛度大，適應(yīng)性強(qiáng)。雙箱梁預(yù)制吊 裝，鋪預(yù)制板，重量輕。但從橋下看 ,景觀效果稍差。從預(yù)制廠到工地的運(yùn) 輸要求相對(duì)較低，運(yùn)輸費(fèi)用較低。但橋面板需現(xiàn)澆施工 ,增加現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)量， 工期也相應(yīng)延長(zhǎng)。但美觀較差，并且徐變變形大，對(duì)于無(wú)縫線路整體道床 軌道結(jié)構(gòu)形式來(lái)說(shuō)，存在著后期維修養(yǎng)護(hù)工作量大的缺點(diǎn)。槽型梁為下承式結(jié)構(gòu)，其主要優(yōu)點(diǎn)是造型輕巧美觀，線路建筑高度最 低 ,且兩側(cè)的主梁可起到部分隔聲屏障的作用， 但下承式混凝土結(jié)構(gòu)受力不 很合理，受拉區(qū)混凝土即車(chē)道板圬工量大，受壓區(qū)混凝土圬工量小，梁體 多以受壓區(qū) （上翼緣 ）壓潰為主要特

14、征，不能充分發(fā)揮鋼及混凝土材料的性 能。同時(shí)，由于結(jié)構(gòu)為開(kāi)口截面，結(jié)構(gòu)剛度及抗扭性較差，而且需要較大 的技術(shù)儲(chǔ)備才能實(shí)現(xiàn)。T 型梁結(jié)構(gòu)受力明確， 設(shè)計(jì)及施工經(jīng)驗(yàn)成熟 , 跨越能力大 ,施工可采用預(yù) 制吊裝的方法，施工進(jìn)度較快。該方案建筑結(jié)構(gòu)高度最高，由于梁底部呈 網(wǎng)狀,景觀效果差。同時(shí)，其帽梁雖較槽型梁方案短些，但較其他梁型長(zhǎng)， 設(shè)計(jì)時(shí)其帽梁也須設(shè)計(jì)成預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土帽梁，另外預(yù)制和吊裝的實(shí)施 過(guò)程也存在著與其他預(yù)制梁同樣的問(wèn)題。相比之下，箱型梁抗扭剛度大，整體受力和動(dòng)力穩(wěn)定性能好，外觀簡(jiǎn) 潔，適應(yīng)性強(qiáng)，在直線、曲線、折返線及過(guò)渡線等區(qū)間段均可采用，且施 工技術(shù)成熟，造價(jià)適中。 因此，結(jié)合工程

15、特點(diǎn)和施工條件，選擇連續(xù)箱型 梁。箱型梁截面圖如下：三、橋墩方案比選橋墩類(lèi)型有重力式實(shí)體橋墩、空心橋墩、柱式橋墩、輕型橋墩和拼裝 式橋墩。重力式實(shí)體橋墩主要依靠自身重力來(lái)平衡外力保證橋墩的穩(wěn)定，適用 于地基良好的橋梁。重力式橋墩一般用混凝土或片石混凝土砌筑，街面尺 寸及體積較大，外形粗壯，很少應(yīng)用于城市橋梁?？招臉蚨者m用于橋長(zhǎng)而谷深的橋梁，這樣可減少很大的圬工。 柱式橋墩是目前公路橋梁、橋?qū)捿^大的城市橋梁和立交橋及中小跨度 鐵路旱橋中廣泛采用的橋墩形式。這種橋墩既可以減輕墩身重量、節(jié)省圬 工材料，又比較美觀、結(jié)構(gòu)輕巧，橋下通視情況良好。輕型橋墩適用于小跨度、低墩以及三孔以下(全橋長(zhǎng)不大于20m

16、)的公路橋梁。輕型橋墩可減少圬工材料，獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益。在地質(zhì)不良 地段、路基穩(wěn)定不能保證時(shí)，不宜采用輕型橋墩。拼裝式橋墩可提高施工質(zhì)量、縮短施工周期、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，使橋梁 建設(shè)向結(jié)構(gòu)輕型化、 制造工廠化及施工機(jī)械化發(fā)展。 適用于交通較為方便、 同類(lèi)橋墩數(shù)量多的長(zhǎng)大干線中的中小跨度橋梁工點(diǎn)。由上面的解釋可知，柱式橋墩是最合適的墩型，與天津地鐵一號(hào)線的 要求非常吻合。所以選擇柱式橋墩。正面 側(cè)面第二章 上部結(jié)構(gòu)尺寸擬定及內(nèi)力計(jì)算 本設(shè)計(jì)經(jīng)方案比選后采用三跨一聯(lián)預(yù)應(yīng)力混凝土等截面連續(xù)梁結(jié)構(gòu)， 全長(zhǎng) 100m。根據(jù)橋下通航凈容要求， 主跨徑定為 40m。上部結(jié)構(gòu)根據(jù)通行 2 個(gè)車(chē)道要求，采用單箱雙

17、室箱型梁，箱寬 8.8m。1主跨徑的擬定主跨徑定為 40m ，邊跨跨徑根據(jù)國(guó)內(nèi)外已有經(jīng)驗(yàn)，為主跨的 0.5 0.8倍，采用 0.75 倍的中跨徑，即 30m ，則全聯(lián)跨徑為：30 40 30 100(m)2主梁尺寸擬定（跨中截面）（1） 主梁高度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋的主梁高度與起跨徑之比通常在 1151 25之 間，標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)中，高跨比約在 118 119 ，當(dāng)建筑高度不受限制時(shí)，增大 梁高是比較經(jīng)濟(jì)的方案。可以節(jié)省預(yù)應(yīng)力鋼束布置用量，加大深高只是腹 板加厚，增大混凝土用量有限。根據(jù)橋下通車(chē)線路情況，并且為達(dá)到美觀 的效果，取 梁高為 2m ，這樣高跨比為 2 40 1 20，位于 1151 2

18、5之間， 符合要求。（2） 細(xì)部尺寸在跨中處頂板厚取 20cm ，底板厚取 30cm ，腹板厚取 60cm ；支座處為便于 配置預(yù)應(yīng)力筋，頂板厚取 30cm ，底板厚取 40cm ，腹板厚取 100cm ；端部 為了布設(shè)錨具，因此將腹板厚度設(shè)定為 100cm。具體尺寸見(jiàn)下圖：跨中處截面支座處截面、本橋主要材料預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁采用 C50 號(hào)混凝土；預(yù)應(yīng)力鋼筋采用 10 7 5的鋼 絞線， fpk 1860MPa ；非預(yù)應(yīng)力鋼筋采用 級(jí)鋼筋，構(gòu)造鋼筋采用 級(jí)鋼 筋。二、橋梁設(shè)計(jì)荷載 根據(jù)規(guī)范規(guī)定荷載等級(jí)為輕軌車(chē)輛，如下圖：三、主梁內(nèi)力計(jì)算 根據(jù)梁跨結(jié)構(gòu)縱斷面的布置，并通過(guò)對(duì)移動(dòng)荷載作用最不利位

19、置，確 定控制截面的內(nèi)力，然后進(jìn)行內(nèi)力組合，畫(huà)出內(nèi)力包絡(luò)圖。（一）恒載內(nèi)力計(jì)算1第一期恒載（結(jié)構(gòu)自重）恒載集度G1 （A1 80 A2 10 A3 10）2 2 2 2A155468.0623cm25.5468m2A 269891.9952cm26.8992m225KN /m3A3 A1 A25.5468 6.899226.223m則： G1 (5. 5468 80 6. 89 92 10 6. 223 10) 25 14374.G114374.11543.7KN4m/1002第二期恒載 包括結(jié)構(gòu)自重、橋面二期荷載按 65KN/m 計(jì)（二）活載內(nèi)力計(jì)算 活載取重車(chē)荷載及輕車(chē)荷載，如下圖：活載計(jì)

20、算時(shí)，為六節(jié)車(chē)廂?？煞譃榱N情況作用在橋梁上（三）支座位移引起的內(nèi)力計(jì)算由于各個(gè)支座處的豎向支座反力和地質(zhì)條件的不同引起支座的不均勻 沉降，連續(xù)梁是一種對(duì)支座沉降特別敏感的結(jié)構(gòu)，所以由它引起的內(nèi)力是 構(gòu)成內(nèi)力的重要組成部分。其具體計(jì)算方法是：三跨連續(xù)梁的四個(gè)支點(diǎn)中 的每個(gè)支點(diǎn)分別下沉 1cm ，其余的支點(diǎn)不動(dòng)，所得到的內(nèi)力進(jìn)行疊加，取 最不利的內(nèi)力范圍。（四）荷載組合及內(nèi)力包絡(luò)圖 首先求出在自重和二期荷載及其共同作用下而產(chǎn)生的梁體內(nèi)力。 梁體截面分布圖：利用 Midas 橋梁計(jì)算軟件建模，將其平分為 40個(gè)單元，每單元 2.5m ， 將單位集中荷載 1在梁體上移動(dòng)，畫(huà)出其各節(jié)點(diǎn)的影響線，影響線

21、確定后， 將移動(dòng)荷載作用在最大處，由此來(lái)計(jì)算出移動(dòng)荷載在最不利位置而產(chǎn)生的 梁體的內(nèi)力。其具體計(jì)算過(guò)程如下：自重作用下梁產(chǎn)生的內(nèi)力為：將 1/4 跨截面、跨中截面和支座截面的數(shù)據(jù)列于下表：截面位置剪力 KN彎矩 KN m端部-1609.2801/4 跨截面-436.477424.43邊跨跨中截面-599.476813.18支座截面-2900.29-18022.07跨中截面0.929887.4110檢算過(guò)程：分析：將梁體視為二次超靜定結(jié)構(gòu)，其計(jì)算簡(jiǎn)圖如下：由上面計(jì)算可以知道，自重作用在梁上的荷載集度為：q1 143.74KN / m 作用簡(jiǎn)圖如圖：根據(jù)力法求解，將兩側(cè)的支座假設(shè)定為單位作用力 1

22、 下，簡(jiǎn)直梁的彎 矩圖分別為：11左側(cè)作用單位力 1時(shí)的彎矩右側(cè)作用單位力 1時(shí)的彎矩在自重作用下，支座處的支座反力為： R1 R2 7187KN12根據(jù)力法的平衡方程：11X112 X 21p021X122 X22p0M12dsEI1EI(3202 20 30 40 20)21 (9000 12000)EI21000EIM 22dsEI1EI(320220 30 40 20)21EI(9000 12000)21000EI1221M1M 2dsEIEI(1 30 40 10) 60002 EI14521p 64683 30 64683 40 (64683 35935) 20 153231455

23、3675 33060200 4761387514522p 64683 30 64683 40 (64683 35935) 20 15 32314553675 33060200 47613875將以上數(shù)據(jù)代入方程：解得：21000600047613875X1X20EI 1 EI2EI60002100047613875X1X20EI 1 EI2EIX1 1 76 3.K5NX2 176 3.K5N將 X1 、 X2帶入方程，求支座 2和 3的反力計(jì)算簡(jiǎn)圖如下13解得： R1 R2 5423.5KN 將數(shù)據(jù)與由 Midas 計(jì)算出的結(jié)果相比，相差不大，檢算滿足要求 自重作用下的彎矩圖：在二期恒載作用

24、下，梁產(chǎn)生的內(nèi)力為：截面位置剪力 KN彎矩 KN m端部-697.0701/4 跨截面-209.573399.88邊跨跨中截面-277.933143.51支座截面-1300.03-8337.99跨中截面0.034662.5414二期恒載作用下的彎矩圖：支座沉降下，梁產(chǎn)生的內(nèi)力為：截面位置剪力 KN彎矩 KN m端部-1028.0101/4 跨截面-1028.017710.04邊跨跨中截面1028.0115420.08支座截面-1260.9930840.15跨中截面1260.995622.91支座沉降下，產(chǎn)生的彎矩圖為：利用 Midas 求出影響線。151 截面反力影響線：rial Versio

25、n1.0002 截面即邊跨 1/4 截面彎矩影響線：163 截面即邊跨跨中截面彎矩影響線：4 截面即支座處反力影響線：17移動(dòng)荷載最不利加載情況：彎矩影響線為：0.776185 截面即跨中截面彎矩影響線：根據(jù)上面的影響線，將移動(dòng)荷載加載在最不利的位置，由此得出移動(dòng) 荷載作用下，梁產(chǎn)生的內(nèi)力為：截面位置剪力 KN彎矩 KN m端部-1092.6701/4 跨截面-632.75035.35邊跨跨中截面-630.55799.35支座截面-1536.5-8747.8跨中截面502.956594.24移動(dòng)荷載作用下的彎矩圖：19將上述的荷載進(jìn)行組合，可以有 5 種情況： 1、自重 +二期恒載2、自重+二

26、期恒載 +沉降3、自重 +二期恒載 +移動(dòng)荷載4、自重 +二期恒載 +沉降 +移動(dòng)荷載將上述組合分別計(jì)算，求出內(nèi)力?，F(xiàn)將各種組合下的內(nèi)力列于下表： 自重+二期恒載截面位置剪力 KN彎矩 KN m端部-2306.3501/4 跨截面-646.0410824.31邊跨跨中截面-877.49956.69支座截面-4200.32-26360.06跨中截面0.9414549.95其彎矩圖：自重+二期恒載 +沉降截面位置剪力 KN彎矩 KN m端部-3334.3501/4 跨截面-1674.0418534.35邊跨跨中截面-1530.6325376.76支座截面-5461.3-45956.89跨中截面12

27、61.9320172.8620其彎矩圖：自重 +二期恒載 +移動(dòng)荷載截面位置剪力 KN彎矩 KN m端部-3399.0201/4 跨截面-1278.7415859.66邊跨跨中截面-1507.915756.04支座截面-5736.82-35107.86跨中截面503.921144.19其彎矩圖：21自重 +二期恒載 +沉降 +移動(dòng)荷載截面位置剪力 KN彎矩 KN m端部-4427.0201/4 跨截面-2306.7423569.7邊跨跨中截面-2161.1331176.11支座截面-6997.81-54704.68跨中截面1764.8832310.7其彎矩圖：將上述的組合進(jìn)行包絡(luò)， 最終求出彎

28、矩包絡(luò)圖， 根據(jù)包絡(luò)圖進(jìn)行配筋。 包絡(luò)數(shù)據(jù)為：截面位置剪力 KN彎矩 KN m端部-4427.0201/4 跨截面-2306.7423569.7邊跨跨中截面-2161.1331176.11支座截面-6997.81-54704.68跨中截面1764.8832310.7其彎矩圖：22第四章非預(yù)應(yīng)力鋼筋的布置一、鋼筋布置圖 由于預(yù)應(yīng)力鋼筋可以完全承擔(dān)構(gòu)造的要求，所以非預(yù)應(yīng)力鋼筋按照構(gòu) 造配筋。其具體布置見(jiàn)下圖：支座處鋼筋布置23二、非預(yù)應(yīng)力鋼筋橫向布置計(jì)算 首先分析頂板及翼緣的自重及上部作用下的力為：1）頂板及翼緣自重取1m寬的板帶作為分析對(duì)象已知：25KN /m3 頂板厚取 h1 300mm，翼緣

29、厚取 h2 200mm ，具體尺寸見(jiàn)下圖：1G板 25 0.2 0.8 (0.2 0.3) 1.2 0.3 2.4 2 59KN2q板 G板 8.8 598.8 6.7045KN /m242）移動(dòng)荷載在雙車(chē)道同時(shí)作用重車(chē)時(shí)，由軌道傳至梁體的力為：移動(dòng) 移動(dòng) 移動(dòng) 移動(dòng)一列車(chē)作用為 140KN ，作用在每個(gè)軌道上，再傳力給梁體，其作用面 積為 1m2，則在 1m板上作用荷載大小為 q移 701 70KN / m 。3）二期荷載 縱向上 q2 65KN / m，則在橫向 1m 板上大小為：q二期 658.8 7.386 KN /m當(dāng)這些力共同作用時(shí)， 求出其最大彎矩， 根據(jù)最大彎矩配設(shè)橫向鋼筋，

30、滿足頂板的橫向要求。其共同作用的簡(jiǎn)圖為：25移動(dòng)移動(dòng)移動(dòng)移動(dòng)支座反力： R1 R2 202KN根據(jù)上面的數(shù)據(jù)可以求出彎矩，彎矩圖如下：其中：M max 114.033KN mb 1000mm取 a 25mm ，則 h0 h a 275mmfc 23.1N / mm31 1. 0260.0653M114.033 1061fcbh02 1.0 23.1 1000 2751 1 2 s 0.0676 b 0.55 (滿足要求)M s fy h0s 0. 5(1 1 s2 ) 0. 96 6221430.56mm2114.033 1060.9662 300 275根據(jù)鋼筋表選用 16100 ，則 As

31、 2010mm2 ，滿足要求第五章 截面特性表截面類(lèi)型面積 (cm2)4慣性矩 (cm4)質(zhì)心位置 (cm)1凈截面69891.9950.321E984.34換算截面72263.2740.323E984.662凈截面69891.9950.321E984.34換算截面72263.2740.323E984.663凈截面55468.0620.284E981.66換算截面57839.3410.285E981.344凈截面55468.0620.284E981.66換算截面57839.3410.285E981.235凈截面55468.0620.284E981.66換算截面57839.3410.285E98

32、1.206凈截面55468.0620.284E981.66換算截面57839.3410.285E981.137凈截面55468.0620.284E981.66換算截面57839.3410.285E981.138凈截面55468.0620.284E981.66換算截面57839.3410.285E981.139凈截面55468.0620.284E981.66換算截面58226.4802.86E981.1610凈截面55468.0620.284E981.66換算截面58226.4802.86E981.2311凈截面55468.0620.284E981.6627換算截面58226.4800.286E

33、981.6812凈截面69891.9950.321E984.34換算截面72650.4100.325E984.9513凈截面69891.9950.321E984.34換算截面72650.4100.325E984.9714凈截面69891.9950.321E984.34換算截面72650.4100.325E984.9515凈截面55468.0620.284E981.66換算截面58226.4800.286E981.6816凈截面55468.0620.284E981.66換算截面58226.4800.286E981.2317凈截面55468.0620.284E981.66換算截面58226.480

34、.286E981.1618凈截面55468.0620.284E981.66換算截面57839.3410.285E981.1319凈截面55468.0620.284E981.66換算截面57839.3410.285E981.1320凈截面55468.0620.284E981.66換算截面57839.3410.285E981.1321凈截面55468.0620.284E981.66換算截面57839.3410.285E981.1322凈截面55468.0620.284E981.66換算截面57839.3410.285E981.1323凈截面55468.0620.284E981.66換算截面5783

35、9.3410.285E981.1324凈截面55468.0620.284E981.66換算截面57839.3410.285E981.1325凈截面55468.0620.284E981.66換算截面58226.480.286E981.1626凈截面55468.0620.284E981.66換算截面58226.4800.286E981.2327凈截面55468.0620.284E981.66換算截面58226.4800.286E981.6828凈截面69891.9950.321E984.34換算截面72650.4100.325E984.9529凈截面69891.9950.321E984.3428換

36、算截面72650.4100.325E984.9730凈截面69891.9950.321E984.34換算截面72650.4100.325E984.9531凈截面55468.06228350837181.66換算截面58226.4800.286E981.6832凈截面55468.06228350837181.66換算截面58226.4802.86E981.2333凈截面55468.06228350837181.66換算截面58226.4802.86E981.1634凈截面55468.06228350837181.66換算截面57839.3410.285E981.1335凈截面55468.0622

37、8350837181.66換算截面57839.3410.285E981.1336凈截面55468.06228350837181.66換算截面57839.3410.285E981.1337凈截面55468.06228350837181.66換算截面57839.3410.285E981.2038凈截面55468.06228350837181.66換算截面57839.3410.285E981.2339凈截面55468.06228350837181.66換算截面57839.3410.285E981.3440凈截面69891.9950.321E984.34換算截面72263.2740.323E984.6

38、641凈截面69891.9950.321E984.34換算截面69891.9950.321E984.34第六章 正截面承載能力計(jì)算由平衡條件可寫(xiě)出如下方程：沿縱向力的方向平衡條件： X 0f py Apfsy AsfcmAcfsyAs對(duì)受拉區(qū)鋼筋（預(yù)應(yīng)力筋和非預(yù)應(yīng)力筋）合力作用點(diǎn)力矩平衡條件M ps 0M M ufcmSc,psfs、yAs、（h0 as、）、p A、p （h0 a、p）29式中 fcm 混凝土彎曲抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；預(yù)應(yīng)力筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；非預(yù)應(yīng)力筋的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；fs、y 非預(yù)應(yīng)力筋的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；受壓預(yù)應(yīng)力筋的計(jì)算應(yīng)力；Ap 、 As 分別為受拉區(qū)預(yù)應(yīng)力筋和非預(yù)應(yīng)力筋截面

39、面積；Ap 、 As 分別為受壓區(qū)預(yù)應(yīng)力筋和非預(yù)應(yīng)力筋截面面積：Ac 受壓區(qū)混凝土截面面積；Sc, ps 受壓區(qū)混凝土截面對(duì)受拉區(qū)鋼筋合力作用點(diǎn)的凈矩；a、p 、 as、 分別為受壓區(qū)預(yù)應(yīng)力筋合力作用點(diǎn)和非預(yù)應(yīng)力筋合力作 用點(diǎn)至截面受壓邊緣的距離；h0、 a受壓區(qū)預(yù)應(yīng)力筋和非預(yù)應(yīng)力筋合力作用點(diǎn)至截面受壓邊緣和受拉邊緣的距離 ， h0 h a ；h0、 a、分別為受壓區(qū)預(yù)應(yīng)力筋和非預(yù)應(yīng)力筋合力點(diǎn)至截面受拉邊緣和受壓邊緣距離 h0、 h a、；Mu 截面彎矩承載能力 ；M 截面彎矩設(shè)計(jì)值 。其中 假設(shè)受壓高度 x h、f , 即 x 在翼板內(nèi)，則：Ac b、f x30Sc,ps bf x(h0 x

40、2) 受壓區(qū)預(yù)應(yīng)力筋 A、p 的應(yīng)力 、p：p f py np pc pe式中 np 受壓區(qū)預(yù)應(yīng)力鋼筋與混凝土彈性模量之比；pypcA、p 合力處由預(yù)應(yīng)力所產(chǎn)生的混凝土應(yīng)力；pe受壓區(qū)預(yù)應(yīng)力筋在荷載作用前已存在有效預(yù)應(yīng)力。預(yù)應(yīng)力筋抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，按規(guī)范表 3.2.3 取值；1 取 14截面 4 節(jié)點(diǎn)處，此時(shí) h0 1.5mAp 1.6644 10 2 m2Ap、 0m222As 2.1991 10 2 m2As、 3.0788 10 2 m2根據(jù)規(guī)范表 3.2.3 ，鋼筋強(qiáng)度取值為 ：py 0.75 1860 395MPafcm 23.M1Pafs、y 300MPafsy 300MPa代入公式

41、：fpyApfsyAsfcmAcf s、yAs、pA、p1674 1.6644 10 2 300 2.1991 10 2 23.1 8.8x 300 3.0788 10 2 得 x 0.124m h、f 0.2m則 MufcmSc,psfs、yAs、(h0 as、)、p A、p ( h0 a、p)23.1 106 8.8 0.124 (1.5 0.124 ) 300 106 3.0788 10 2 (1.5 0.06)316 2 249.55 106N/m2 49550KN /m2檢驗(yàn)： M u 495001.86(符合要求 )M 26606.812取跨中處 7節(jié)點(diǎn)處此時(shí) h0 1.68mAp

42、 1.6644 10 2m2A、p 0m2As 2.1991 10 2m2As、 3.0788 10 2m2fpy 0. 9 1860 1M6P7a4 fcm 23. M1Pafsy 300MPa fs、y 300MPa代入公式 fpyAp fsyAs fcmAc f s、y As、 、p Ap、得：1674 1.6644 10 2 300 2.1991 10 2 23.1 8.8x 300 3.0788 10 2得 x 0.124m h 、f 0.2m則 Mu fcmSc,ps fsyAs(h0 as)pAp(h0 ap)6 0.124 6 223.1 106 8.8 0.124 (1.68

43、 ) 300 106 3.0788 10 2 (1.68 0.06) 255.74 106 N m 55740KN m3取支座處 13 節(jié)點(diǎn)檢算此時(shí) h0 1.57m22Ap 2.4966 10 2m2、2A、p 0m222As 4.461 10 2m2As、 1.571 10 2m2fpy 0. 9 1860 1M6P7a4fcm 23. M1Pafsy 300MPafs、y 300MPa32檢算：M u 557401.8(符合要求 )M 31176.11代入公式 fpyAp fsyAs fcmAc fsyAspAp 得：2 2 21674 2.4966 10 2 300 4.461 10

44、2 23.1 4x 300 1.571 10 2 得： x 0.546m h、f 0.4m 因此，Ac (b、f b)h、f bx2(4 2) 0.4 2 0.546 1.892m2Sc,ps (b、f b)h、f (h0 hf2 ) bx(h0 x2)(4 2) 0.4 (1.57 0.42) 2 0.546 (1.57 0.546 2) 3.512 則 Mu fcmSc,ps fs、yAs、(h0 as、) 、p A、p ( h0 a、p)23.1 106 3.512 300 106 1.571 10 2 (1.57 0.06)91.239 106 N m 91239KN m檢算： M u

45、 91239 1.8(符合要求 )M 54704.7第八章 斜截面抗剪承載力斜截面抗剪承載力計(jì)算公式為：V Vu Vc s Vb Vp式中： V 斜截面剪力設(shè)計(jì)值；Vu 斜截面抗剪承載能力；Vcs 斜截面上混凝土和箍筋提供的抗剪承載力；Vcs 0.07 fcbh0 1.5 fsvh0 Asvsb 、 h0 構(gòu)件的寬度和有效高度；fsv 箍筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；33Asv配置在同一截面內(nèi)箍筋各肢的全部截面面積；s箍筋間距；Vb斜截面上彎起鋼筋提供的抗剪承載力。Vb 0. 8bfsy Asbsin s 0.f8pAy pbsi n p因沒(méi)有非預(yù)應(yīng)力彎起鋼筋，則 Vb 0.8 f py Apb sin

46、pAsb、 Apb 分別為與檢算的斜截面相交的非預(yù)應(yīng)力彎起鋼筋和預(yù)應(yīng)力彎起鋼筋的全部截面面積；s、 p 分別為彎起的非預(yù)應(yīng)力筋和預(yù)應(yīng)力筋的切線傾角。計(jì)算過(guò)程：a 支座處：取 s 0.1mAVcs 0.07 f cbh0 1.5 fsvh0 svs6 6 2 113.1 100.07 23.1 101.9508 106N 19508KN 6 1.57 1.5 210 106 1.57Vu Vcs VpV支座 6147.84KN16348 19508 35856KN340.116.348 106 N 16348KN已知：fpy 1674MPaApb 8 10 1. 387 4101. 1092m6

47、210p 0.13166rad si n p 0. 13162則 Vb 0.8 f py Apb sin p 0.8 1674 106 1.1096 10 2 0.1313b 14截面處 ：取s 0.2mVcs 0.07 fcbh0 1.5 f svh0 Asvs2 113.1 10 0.07 23.1 106 6 1.5 1.5 210 106 1.50.215.00 106 N 15000KN已知： f py 1674MPaApb 120 1.387 10 4 1.6644 10 4m2p 0.0938rad sin p 0.093762 則 Vb 0. 8fpyApbsin p0.8 1

48、674 106 1.6644 10 2 0.09372.0885 106 N 2.0885KNVu Vcs Vp 15000 20885 35885KN V1 4截面 2306.74KNb 跨中處 ： 取 s 0.2mAsvVcs 0.07 f cbh0 1.5 fsvh0 svs6 6 2 113.1 10 6 0.07 23.1 106 6 1.68 1.5 210 106 1.680.21.6598 106N 16598 KN已知： fpy 1674MPa Apb 0 p 0 sin p0則Vb 0Vu Vcs Vp Vcs 1659K8N V跨中2161K.N13經(jīng)上述檢算可知，斜截面

49、抗剪承載內(nèi)力滿足要求。35第九章 截面正應(yīng)力計(jì)算預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件在各個(gè)受力階段均有不同得受力特點(diǎn)，從施加預(yù)應(yīng) 力起，其截面內(nèi)的鋼筋和混凝土就處于高應(yīng)力狀態(tài)，經(jīng)受著考驗(yàn)。為了保 證構(gòu)件在各工作階段工作的安全可靠，除按承載能力極限狀態(tài)進(jìn)行強(qiáng)度檢 算外，還必須對(duì)其在施工和使用階段的應(yīng)力狀態(tài)進(jìn)行驗(yàn)算，并予以控制。1預(yù)加預(yù)應(yīng)力階段混凝土截面正應(yīng)力計(jì)算 本階段構(gòu)件主要承受預(yù)加力和構(gòu)件自重的作用，其受力特點(diǎn)是：預(yù)加 力值最大（因預(yù)應(yīng)力損失最?。?，而外荷載最小（僅有構(gòu)件的自重作用） 。（1） 由預(yù)加力產(chǎn)生的混凝土截面正應(yīng)力后張法構(gòu)件pc= Np Npepnpc A n Wn式中：Np 后張法構(gòu)件預(yù)應(yīng)力筋的有效預(yù)加力 （扣除相應(yīng)階段的預(yù)應(yīng)力損失），對(duì)于曲線配筋的后張法梁：Np （ con lI ）（Ap Apb cos p） Ap、（ c、on lI）Ap 、 Ap 分別為受拉區(qū)和受壓區(qū)預(yù)應(yīng)力筋的截面面積；Apb 彎起預(yù)應(yīng)力筋的截面面積；con 、 c、on 分別為張拉受拉區(qū)和受壓區(qū)預(yù)應(yīng)力筋時(shí)錨下的控制應(yīng)力；pe 、 、p分別為受拉區(qū)和受壓區(qū)預(yù)應(yīng)力筋 （扣除相應(yīng)階段的預(yù)應(yīng)力損失）的有效預(yù)應(yīng)力；p 計(jì)算截面處彎起的預(yù)應(yīng)力筋的切線與構(gòu)件軸線的夾角；epn 后張法構(gòu)件預(yù)應(yīng)力筋的合力作用點(diǎn)至凈截面形心軸的距離；An、 In 、 Wn 分別為構(gòu)件凈截面面積、慣性矩和截面模