劉白高速公路劉川立交橋上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)橋梁工程畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、第1章緒論2第2章設(shè)計(jì)說明32.1 設(shè)計(jì)資料3、設(shè)計(jì)荷載：公路-I級(jí)3、材料及工藝3設(shè)計(jì)依據(jù)、規(guī)范及采用規(guī)范3第3章上部結(jié)構(gòu)尺寸的擬定3主梁間距與主梁片數(shù)4主梁跨中截面主要尺寸擬定43.3 橫截面沿跨長(zhǎng)的變化53.4 橫隔梁的設(shè)置6第4章主梁內(nèi)力計(jì)算6恒載內(nèi)力計(jì)算6活載內(nèi)力計(jì)算104.3 主梁內(nèi)力組合16第5章預(yù)應(yīng)力鋼束的估算及其布置175.1 跨中截面鋼束的估算與確定175.2 預(yù)應(yīng)力鋼束布置18第6章計(jì)算主梁截面幾何特性226.1 截面面積及慣矩計(jì)算226.2 梁截面對(duì)重心軸的靜矩計(jì)算23第7章鋼束預(yù)應(yīng)力損失計(jì)算257.1 預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉（錨下）控制應(yīng)力257.2 鋼束應(yīng)力損失25第8章主

2、梁截面驗(yàn)算278.1 正截面承載力計(jì)算278.2 斜截面承載力計(jì)算28第9章梁端錨固區(qū)局部承壓計(jì)算299.1 局部受壓區(qū)尺寸要求299.2 局部抗壓承載力計(jì)算30第10章主梁變形驗(yàn)算3110.1 荷載短期效應(yīng)作用下的主梁撓度驗(yàn)算3110.2 預(yù)加應(yīng)力引起的上拱度計(jì)算3110.3 預(yù)拱度的設(shè)置32總結(jié)33致謝34主要參考文獻(xiàn)35附錄36第1章 緒 論畢業(yè)設(shè)計(jì)是大學(xué)本科教育培養(yǎng)目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的重要階段，是畢業(yè)前的綜合學(xué)習(xí)階段,是深化、拓寬、綜合教和學(xué)的重要過程,是對(duì)大學(xué)期間所學(xué)專業(yè)知識(shí)的全面總結(jié)。本組畢業(yè)設(shè)計(jì)題目為“劉白高速公路劉川立交橋上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)”。在畢設(shè)前期，我溫習(xí)了結(jié)構(gòu)力學(xué)、鋼筋混凝土等知識(shí)，并

3、借閱了混凝土規(guī)范、荷載規(guī)范等規(guī)范。在畢設(shè)中期，我們通過所學(xué)的基本理論、專業(yè)知識(shí)和基本技能進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。本組在校成員齊心協(xié)力、分工合作，發(fā)揮了大家的團(tuán)隊(duì)精神。在畢設(shè)后期，主要進(jìn)行設(shè)計(jì)手稿的電腦輸入，并得到老師的審批和指正，使我圓滿的完成了任務(wù)，在此表示衷心的感謝。本橋位于劉白高速公路、劉川段、該橋是一座跨鐵路線的公路橋梁，橋下鐵路為4股道，鐵路為直線，橋址處地形平坦，鐵路路肩高出地面1米左右，斜交角度為10，公路橋中心里程為K2+004.5，鐵路里程為K7+083.60。我國(guó)在修建大量小跨徑鋼筋混凝土梁橋的同時(shí)，開始對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁進(jìn)行了研究與試驗(yàn)，于1956年在公路上建成了第一座跨徑20m的

4、預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支梁橋。隨后，預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支梁橋在公路上獲得了廣泛采用，所以我們?cè)谶@方面的技術(shù)還是比較先進(jìn)的。畢業(yè)設(shè)計(jì)的兩個(gè)月里，在指導(dǎo)老師的幫助下，經(jīng)過資料查閱、設(shè)計(jì)計(jì)算、論文撰寫以及外文的翻譯，加深了對(duì)新規(guī)范、規(guī)程、手冊(cè)等相關(guān)內(nèi)容的理解。鞏固了專業(yè)知識(shí)、提高了綜合分析、解決問題的能力。在進(jìn)行內(nèi)力組合的計(jì)算時(shí)，進(jìn)一步了解了Excel。在繪圖時(shí)熟練掌握了AutoCAD，以上所有這些從不同方面達(dá)到了畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的與要求。二零零七年六月十日第2章設(shè)計(jì)說明2.1 設(shè)計(jì)資料橋梁跨徑及橋?qū)?標(biāo)準(zhǔn)跨徑：40m(墩中心距離) 主梁全長(zhǎng): 計(jì)算跨徑: 橋面寬度:2×凈-12m 路幅寬度:28m2.2

5、、設(shè)計(jì)荷載：公路-I級(jí)2.3、材料及工藝 混凝土：主梁用40號(hào)，=3.25×MPa 抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值=26.8MPa，抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值=18.4MPa,抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值=2.4MPa,抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；預(yù)應(yīng)力鋼束采用符合冶金部YB255-64標(biāo)準(zhǔn)的s5mm碳素鋼絲，每束由 24根組成；抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值=1600 MPa，抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值=1280 MPa，彈性模量 MPa非預(yù)應(yīng)力鋼筋：HRB400級(jí)鋼筋抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值=400 MPa，抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值=330 MPa，直徑d12mm者一律采用HRB335級(jí)鋼筋，抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值=335MPa，抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值=280 MPa 鋼筋彈性模量均為E=2.0

6、× MPa。2.4設(shè)計(jì)依據(jù)、規(guī)范及采用規(guī)范中華人民共和國(guó)交通部公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（JTJ001-97）中華人民共和國(guó)交通部公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范（JTGD60-2004）中華人民共和國(guó)交通部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（JTGD62-2004）第3章上部結(jié)構(gòu)尺寸的擬定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，但標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)主要為配合各種橋面寬度，使橋梁尺寸標(biāo)準(zhǔn)化而采用統(tǒng)一的主梁間距。故主梁間距均為（留2cm工作縫，T梁上翼緣寬度為194cm）。全幅橋橋面凈空：0.5+12+3+12+

7、，中央分隔帶寬3米，則選用7片主梁。主梁跨中截面主要尺寸擬定主梁高度 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之間，標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)中高跨比約在1/181/19之間，當(dāng)建筑高度不受限制時(shí)，增大梁高往往是經(jīng)濟(jì)的方案。因?yàn)樵龃罅焊呖晒?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。則取260cm的主梁高度是比較合適的。主梁截面細(xì)部尺寸T梁翼板的厚度主要取決于橋面承受車輪局部荷載的要求，還應(yīng)考慮能否滿足主梁受彎時(shí)上翼板受壓的強(qiáng)度要求。本設(shè)計(jì)預(yù)制T梁的翼板厚度取用12cm，翼板根部加厚到26cm以抵抗翼緣根部較大的彎矩。 在預(yù)應(yīng)力混凝土梁中腹板內(nèi)因主拉應(yīng)力甚小，腹

8、板厚度一般由布置制孔管的構(gòu)造決定，同時(shí)從腹板本身的穩(wěn)定條件出發(fā)，腹板厚度不宜小于其高度的1/15。該T梁腹板厚度均取18cm。 馬蹄尺寸基本由布置預(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。本設(shè)計(jì)考慮到主梁需要配置較多的鋼束同時(shí)還根據(jù)“公預(yù)規(guī)”對(duì)鋼束凈距及預(yù)留管道的構(gòu)造要求初擬馬蹄寬度46cm，高度36cm，馬蹄與腹板交接處作成45°斜坡的折線鈍角，以減小局部應(yīng)力。 按照以上擬定的外形尺寸，就可繪出預(yù)制梁跨中截面圖。（見下圖） 預(yù)制梁跨中截面圖（尺寸單位：cm） 計(jì)算截面幾何特性 將主梁跨中截面劃分為五個(gè)規(guī)則圖形的小單元，截面幾何特性列表計(jì)算見表1-

9、1：檢驗(yàn)截面效率指標(biāo)（希望在以上）上核心距=下核心距=表明以上初擬的主梁跨中截面尺寸是合理的橫截面沿跨長(zhǎng)的變化本設(shè)計(jì)主梁采用等高度形式。橫截面的T梁板厚度沿跨長(zhǎng)不變，馬蹄部分為配合鋼束而從四分點(diǎn)開始向支點(diǎn)逐漸抬高，梁端部區(qū)段由干錨頭集中力的作用而引起較大的局部應(yīng)力，也因布置錨具的需要在距梁端一倍梁高范圍內(nèi)（260cm）將腹板加厚到與馬蹄同寬，變化點(diǎn)界面（腹板開始加厚處）到支點(diǎn)的距離為206cm，中間設(shè)置一節(jié)長(zhǎng)為30cm的腹板加厚過渡段。表1-1：分塊名稱分塊面積（） 分塊面積形心至上緣距離（cm）分塊面積對(duì)上緣靜矩分塊面積的自身靜矩（）(cm)分塊面積對(duì)截面形心慣矩（）（）（1）（2）（3）=

10、（1）×（2）（4）（5）（6）=（1）×（5）（7）=（4）+（6）翼板2328613968279362084289520870831三角承托12321341586834748696889腹板381611845028814292192115254515444737下三角196213427621382764272馬蹄165624240075217884833100164332790129228I=81055741注：截面形心至上緣距離=。橫隔梁的設(shè)置模型試驗(yàn)結(jié)果表明，在荷載作用下處的主梁彎起橫向分布，當(dāng)該處有內(nèi)橫隔梁時(shí)它比較均勻，否則直接在荷載作用下的主梁彎矩很大。為減小對(duì)

11、主梁設(shè)計(jì)起主要作用的跨中彎矩，在跨中設(shè)置一道中橫隔梁，當(dāng)跨度較大時(shí)，四分點(diǎn)處也易設(shè)置內(nèi)橫隔梁。本設(shè)計(jì)共設(shè)置五道橫隔梁，其間距為，橫隔梁采用開洞形式，它的高度取用，平均厚度為.第4章 主梁內(nèi)力計(jì)算根據(jù)上述梁跨結(jié)構(gòu)縱橫截面的布置，并通過活載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)截面和支點(diǎn)截面）的恒載和最大活載內(nèi)力然后再進(jìn)行主梁內(nèi)力組合。恒載內(nèi)力計(jì)算恒載集度（1）預(yù)制梁自重（第一期恒載）a、按跨中截面計(jì)，主梁的恒載集度：b、由于馬蹄抬高所形成四個(gè)橫置的三棱柱重力折算成的恒載集度：4/2（9.72-2.06+0.15）×（0.78-0.30）

12、15;× =kN/mc、由于梁端腹板加寬所增加的重力折算成的恒載集度：2×（1.4609-0.9228）×（0.54+1.76+0.15）×kN/m （算式中的1.4609為主梁端部截面積）d、邊主梁的橫隔梁（尺寸見圖1-1）內(nèi)橫隔梁體積：×××××××14××××端橫隔梁體積：××××××××（3×0.2143+2×）×kN/me、中主

13、梁的橫隔梁內(nèi)橫隔梁體積： 2××××××××××××端橫隔梁的體積： 2××××××××（3×0.4286+2×）×kN/mf、第一期恒載 邊主梁的恒載集度為：kN/m 中主梁的恒載集度為：kN/m第二期恒載 欄桿：50×7.5+1/2（25.8+50）×18+1/2（25.8+15）×55.5 ××25+7.5

14、15;125× 若將欄桿橋面鋪裝層、恒載籠統(tǒng)地均攤給7片主梁則：圖1-1（1）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，并令a=x/l，則：主梁彎矩和剪力的計(jì)算公式分別為：恒載內(nèi)力計(jì)算見下表： （1號(hào)梁）計(jì)算數(shù)據(jù)=4項(xiàng)目跨中四分點(diǎn)變化點(diǎn)四分點(diǎn)變化點(diǎn)支點(diǎn)0第一期恒載第二期恒載恒載內(nèi)力（2號(hào)梁）計(jì)算表計(jì)算數(shù)據(jù)=4項(xiàng)目跨中四分點(diǎn)變化點(diǎn)四分點(diǎn)變化點(diǎn)支點(diǎn)0第一期恒載第二期恒載活載內(nèi)力計(jì)算沖擊系數(shù)和車道折減系數(shù)1+-沖擊系數(shù)可按下式計(jì)算：時(shí)，f14時(shí)，當(dāng)f14時(shí)，其中f-結(jié)構(gòu)基頻（），對(duì)于簡(jiǎn)支梁橋基頻可采用下列公式估算：=G/g式中：l-結(jié)構(gòu)的計(jì)算跨徑（m） E-結(jié)構(gòu)材料的彈性模量（N/）

15、-結(jié)構(gòu)跨中截面的截面慣矩（）-結(jié)構(gòu)跨中處的單位長(zhǎng)度質(zhì)量（kg/m） G-結(jié)構(gòu)跨中處延米結(jié)構(gòu)重力（N/m） g-重力加速度 g=9.81（m/）f141+按“橋規(guī)”對(duì)于雙車道不考慮汽車荷載折減即車道折減系數(shù)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)本橋跨內(nèi)設(shè)有三道橫隔梁，具有可靠的橫向聯(lián)結(jié)。且承重結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)寬比為×1.96=2.8342所以可按修正的剛性橫梁法來繪制橫向影響線和計(jì)算橫向分布系數(shù)a、 計(jì)算主梁抗扭慣矩對(duì)于T形梁截面，抗扭慣矩可近似按下式計(jì)算：式中：和相應(yīng)為單個(gè)矩形截面的寬度和厚度矩形截面抗扭剛度系數(shù)M梁截面劃分成單個(gè)矩形截面的個(gè)數(shù)對(duì)于跨中截面，翼緣板的換算平均

16、厚度：=19cm馬蹄部分的換算平均厚度：=43cm如下圖示出了的計(jì)算圖示：的計(jì)算見下表：分塊名稱（cm）(cm)翼緣板（1）196191/3腹板（2）198181/3馬蹄（3）4643b、 計(jì)算抗扭修正系數(shù)本主梁的間距相同，并可將主梁近似看成等截面則得：式中：G=0.43E；l=38.88m. =5.88m = 則得： c、 按修正的剛性橫梁法計(jì)算橫向影響線豎坐標(biāo)值： 式中：n=7 =107.56 計(jì)算所得的值列于下表內(nèi) ：梁號(hào)e(m)12340d、計(jì)算荷載橫向分布系數(shù) 1、2、3、4號(hào)主梁的影響線和最不利布載圖如下圖對(duì)于1號(hào)梁則： 公路-I級(jí)：=1/2（2） 支點(diǎn)的荷載橫向分布系數(shù)按杠桿原理

17、法繪制荷載橫向影響線并進(jìn)行布載。1號(hào)梁活載的橫向分布系數(shù)可計(jì)算如下：（3） 橫向分布系數(shù)匯總：梁號(hào)荷載類別1 公路-I級(jí)2公路-I級(jí)3公路-I級(jí)4公路-I級(jí)計(jì)算活載內(nèi)力。在活載內(nèi)力計(jì)算中，對(duì)于橫向分布系數(shù)的取值作如下考慮：計(jì)算主梁活載彎矩時(shí)，均采用全跨統(tǒng)一的橫向分布系數(shù)，鑒于跨中和四分點(diǎn)剪力影響線的較大坐標(biāo)位于橋跨中部，故也按不變的來計(jì)算。求支點(diǎn)和變化點(diǎn)截面活載剪力時(shí)，由于主要荷重集中在支點(diǎn)附近而應(yīng)考慮支承條件的影響，按橫向分布系數(shù)沿橋跨的變化曲線取值。即從支點(diǎn)到L/4之間，橫向分布系數(shù)用與值直線插入，其余區(qū)段均取值。（1） 計(jì)算跨中截面最大彎矩及相應(yīng)荷載位置的剪力和最大剪力及相應(yīng)荷載位置的彎

18、矩采用直接加載求活載內(nèi)力。計(jì)算公式為： 式中：S所求截面的彎矩或剪力 車輛荷載的軸重沿橋跨縱向與荷載位置對(duì)應(yīng)的內(nèi)力影響線坐標(biāo)值主梁內(nèi)力組合梁號(hào)序號(hào)荷載類別跨中截面變化點(diǎn)截面支點(diǎn)Mmax Qmax MmaxQmaxQmax 11一期恒載02二期恒載03總恒載04公路-I級(jí)51.2×恒061.4×公7Sud=（5）+（6）128一期恒載09二期恒載010總恒載011公路-I級(jí)121.2×恒0131.4×公14Sud=（12）+（13）315公路-I級(jí)161.2×恒0171.4×公18Sud=（12）+（13）419公路-I級(jí)201.2&#

19、215;恒0211.4×公22Sud=（12）+（13）第5章預(yù)應(yīng)力鋼束的估算及其布置5.1 跨中截面鋼束的估算與確定根據(jù)“公預(yù)規(guī)”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)度條件。以下就跨中截面在各種荷載組合下，分別按照上述要求對(duì)各主梁所需的鋼束數(shù)進(jìn)行估算，并且按這些估算鋼束數(shù)的多少確定各梁的配束。按使用階段的應(yīng)力要求估算鋼束數(shù)對(duì)于簡(jiǎn)支梁帶馬蹄的T形截面，當(dāng)截面混凝土不出現(xiàn)拉應(yīng)力控制時(shí)，則得到鋼束數(shù)n的估算公式： 式中：M使用荷載產(chǎn)生的跨中彎矩與荷載有關(guān)的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，一根245的鋼束截面積，即=24××2前面已計(jì)算出跨中截面=79cm,=,初古估

20、=18cm 則鋼束偏心距：=-=159.379-18= 對(duì)荷載組合： 1號(hào)梁 n= 2號(hào)梁 n= 3號(hào)梁 n= 4號(hào)梁 n=按承載能力極限狀態(tài)估算鋼束數(shù)根據(jù)極限狀態(tài)的應(yīng)力計(jì)算圖式，受壓區(qū)混凝土達(dá)到極限強(qiáng)度，應(yīng)力圖式呈矩形，同時(shí)預(yù)應(yīng)力鋼束也達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度，則鋼束數(shù)的估算公式為： 式中：經(jīng)荷載組合并提高后的跨中計(jì)算彎矩估計(jì)鋼束群重心到混凝土合力作用點(diǎn)力臂長(zhǎng)度的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，主梁有效高度。即=h-=2.60-0.18=1號(hào)梁：n=2號(hào)梁： n=3號(hào)梁： n=4號(hào)梁： n=8.30對(duì)于全預(yù)應(yīng)力梁，希望在彈性階段工作，同時(shí)邊主梁與中間主梁所需的鋼束數(shù)差不多，為方便鋼束布置和施工，各主梁統(tǒng)一確定為10束 預(yù)應(yīng)力

21、鋼束布置確定跨中及錨固端截面的鋼束位置 （1）對(duì)于跨中截面，在保證布置預(yù)留管道構(gòu)造要求的前提下，盡可能使鋼束群重心的偏心距大些。本設(shè)計(jì)采用直徑5cm抽拔橡膠管成型的管道，根據(jù)“公預(yù)規(guī)”規(guī)定，取管道凈距4cm，至梁底凈距5cm，細(xì)部構(gòu)造如下圖所示。由此直接得出鋼束群重心至梁底距離為：=（2）鋼束群重心至梁底距離為：=115cm 為驗(yàn)核上述布置的鋼束群重心位置，錨固端截面特性計(jì)算見下表： 鋼束布置圖（尺寸單位：cm）分塊名稱 分塊面積（） 分塊面積形心至上緣距離（cm）分塊面積對(duì)上緣靜矩分塊面積的自身靜矩（）(cm)分塊面積對(duì)截面形心慣矩（）（）（1）（2）（3）=（1）×（2）（4）（

22、5）（6）=（1）×（5）（7）=（4）+（6）翼板232861396827936三角承托1036腹板11408136155148814772I=100304022 其中： =260-107.144= 故計(jì)算得：=115-（-63.37）= 說明鋼束群重心處于截面的核心范圍內(nèi)。 鋼束起彎角和線型的確定確定鋼束起彎角時(shí)，既要照顧到因其彎起所產(chǎn)生的豎向預(yù)剪力有足夠的數(shù)量，又要考慮到由其增大而導(dǎo)致摩擦預(yù)應(yīng)力損失不宜過大。為此本設(shè)計(jì)將錨固端截面分成上、下兩部分，上部鋼束的彎起角初定為10°，相應(yīng)4根鋼束的豎向間距暫定為25cm；下部鋼束彎起角初定為7.5°，相應(yīng)的鋼束豎向

23、間距為30cm。鋼束計(jì)算以不同起彎角的兩根鋼束N1（N2）、N9為列，說明其計(jì)算方法，其他鋼束的計(jì)算結(jié)果在相應(yīng)的圖和表中示出。（1）計(jì)算鋼束起彎點(diǎn)至跨中的距離錨固點(diǎn)到支座中線的水平距離（見下圖）為：=39-30tan7.5°=39-64 tan10°=鋼束號(hào)鋼束彎起高度c(cm)(cm)R(cm) (cm)N1(N2)N910 (2) 計(jì)算鋼束群重心到梁底距離（見下表）控制點(diǎn)位置鋼束號(hào)跨中的（a）(cm)四分點(diǎn)的(cm)變化點(diǎn)的(cm)支點(diǎn)的(cm)錨固點(diǎn)的(cm) N1（N2）30 N3（N4）60 N5（N6）90 N7160 N8185 N9210 N10235115

24、 （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)度與兩端張拉的工作長(zhǎng)度（2×70cm）之和，其中鋼束的曲線長(zhǎng)度可按圓弧半徑與彎起角度進(jìn)行計(jì)算。通過每根鋼束的曲線長(zhǎng)度計(jì)算，就可得出一片主梁和一孔橋所需鋼束的總長(zhǎng)度，以利備料和施工。計(jì)算結(jié)果見下表所示：鋼束號(hào)R（cm）鋼束彎起角度曲線長(zhǎng)度直線長(zhǎng)度（cm）鋼束有效長(zhǎng)度（cm）鋼束預(yù)留長(zhǎng)度（cm）鋼束長(zhǎng)度（cm）1234567=5+6N1（N2）7.5°70×2（×2）N3（N4）7.5°140（×2）N5（N6）7.5°1404087.9（×2）N710°

25、140N810°140N910°140N1010°140第6章計(jì)算主梁截面幾何特性6.1 截面面積及慣矩計(jì)算 計(jì)算公式如下： 對(duì)于凈截面： 截面積 截面慣矩 取用預(yù)制梁截面（翼緣板寬度=194cm）計(jì)算。對(duì)于換算截面：截面積 截面慣矩 取用主梁截面（=160cm）計(jì)算。上面式中：、I分別為混凝土毛截面面積和慣矩；、分別為一根管道截面面積和鋼束截面積；、分別為凈截面和換算截面重心到主梁上緣的距離；分面積重心到主梁上緣的距離； n計(jì)算面積內(nèi)所含的管道數(shù)具體計(jì)算見下表：特性 分類截面分塊名稱 分塊面積分塊面積形心至上緣距離（cm）分塊面積對(duì)上緣靜矩全截面重心到上緣距離（

26、cm）分塊面積的自身靜矩（）(cm)（）（）=194cm凈截面毛截面922881055741扣管道面積（）略81055741=196cm換算截面毛截面922881055741混凝土接縫246144略鋼束換算面積略881055741計(jì)算數(shù)據(jù) n=10根 6.2 梁截面對(duì)重心軸的靜矩計(jì)算計(jì)算過程見下表：分塊名稱凈截面=194cm 換算截面凈截面=196cm =cm靜矩類別及符號(hào)分塊面積分塊面積重心至全截面重心距離（cm）對(duì)凈軸靜矩（）靜矩類別及符號(hào)（cm）對(duì)換軸靜矩（）翼板翼緣部分對(duì)凈軸靜矩（）2112翼緣部分對(duì)凈軸靜矩（）2136三角承托12321246肋部468468下三角馬蹄部分對(duì)凈軸靜矩1

27、96馬蹄部分對(duì)換軸靜矩（）196馬蹄16561656肋部252252管道或鋼束（）翼板凈軸以上凈面積對(duì)凈軸靜矩（）換軸以上換算面積對(duì)換軸靜矩（）三角承托肋部翼板換軸以上凈面積對(duì)凈軸靜矩（）凈軸以上換算面積對(duì)換軸靜矩（）三角承托肋部第7章鋼束預(yù)應(yīng)力損失計(jì)算 預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉（錨下）控制應(yīng)力 按公路橋規(guī)規(guī)定采用=0.75×1600=1200MPa. 鋼束應(yīng)力損失（1）預(yù)應(yīng)力鋼筋與管道間摩擦引起的預(yù)應(yīng)力損失=1- 式中：鋼束與管道壁的摩擦系數(shù)從張拉端到計(jì)算截面曲線管道部分切線的夾角之和 k管道每米局部偏差對(duì)摩擦的影響系數(shù) x 從張拉端至計(jì)算截面的管道長(zhǎng)度 由附表可得計(jì)算表鋼束號(hào)xkx+ kx

28、1-（°）（rad）N1,N2N3,N4N5,N6N7N8N9N10(2) 錨具變形、鋼絲回縮引起的應(yīng)力損失按“公預(yù)規(guī)”計(jì)算公式為：式中：錨具變形、鋼束回縮值，按橋規(guī)對(duì)于鋼制錨具=6mm，兩端同時(shí)張拉，則=12mm預(yù)應(yīng)力鋼束的有效長(zhǎng)度計(jì)算表 鋼束號(hào)項(xiàng)目N1，N2N3，N4N5，N6N7N8N9N10(mm)39600398403947939753396833961439544（3） 預(yù)應(yīng)力鋼筋分批張拉時(shí)混凝土彈性壓縮引起的應(yīng)力損失 式中：張拉批數(shù)=10預(yù)應(yīng)力鋼筋彈性模量與混凝土彈性模量的比值故：=在計(jì)算截面的全部鋼筋重心處由張拉一束預(yù)應(yīng)力鋼筋產(chǎn)生的混凝土法向壓應(yīng)力。=2520=100

29、0.62 A 所以MPa（4） 鋼筋松弛引起的預(yù)應(yīng)力損失 對(duì)于超張拉工藝的低松弛級(jí)鋼鉸線按下式計(jì)算即： 式中：張拉系數(shù) 取鋼筋松弛系數(shù) 取傳力錨固時(shí)的鋼筋應(yīng)力，=MPa 所以MPa（5） 混凝土收縮、徐變引起的損失混凝土收縮、徐變終極值引起的受拉區(qū)預(yù)應(yīng)力鋼筋的應(yīng)力損失可按下式計(jì)算即： 式中：、加載齡期為時(shí)混凝土收縮應(yīng)變終極值和徐變系數(shù) 終極值、查附表可知=1+=1+= 將上式各項(xiàng)代入即得：MPa第8章主梁截面驗(yàn)算 正截面承載力計(jì)算 一般取彎矩最大的跨中截面進(jìn)行正截面承載力計(jì)算（1） 按“公預(yù)規(guī)”對(duì)于T形截面受壓區(qū)翼緣計(jì)算寬度，應(yīng)取用下列三者中的最下值：=1296cm196cm（主梁間距）（b+

30、2+12）=18+2×74+12×12=310cm 故取=196cm（2）求受壓區(qū)高度x 先按第一類T形截面梁，略去構(gòu)造鋼筋影響由下式計(jì)算混凝土受壓區(qū)高度x即=120mm 受壓區(qū)全部位于翼緣板內(nèi)說明確實(shí)是第一類T形截面梁。（3）正截面承載力計(jì)算 跨中截面的預(yù)應(yīng)力鋼筋和非預(yù)應(yīng)力鋼筋的合力作用點(diǎn)到截面底邊距離a為a= 所以=h-a=2600-93.67=。 截面抗彎承載力有： =18.4×1960×101.1×（2506.33-101.1/2）=8953.947KN.mKN.m) 跨中截面正截面承載力滿足要求。 斜截面承載力計(jì)算（1）斜截面抗剪承載

31、力計(jì)算 根據(jù)公式進(jìn)行截面抗剪強(qiáng)度上、下限復(fù)核，即： 0.50× 式中的為驗(yàn)算截面處剪力組合設(shè)計(jì)值，這里=714.2KN，為混凝土強(qiáng)度等級(jí)，這里=50MPa,b=180mm; 為相應(yīng)于剪力組合設(shè)計(jì)值處的截面有效高度，即自縱向受拉鋼筋合力點(diǎn)至混凝土受壓邊緣的距離，這里縱向受拉鋼筋合力點(diǎn)距截面下緣的距離為a=。 所以=2600-451.0=2149mm。為預(yù)應(yīng)力提高系數(shù)=1.25。代入上式得=398.91KN=1394.97計(jì)算表明，截面尺寸滿足要求，但需配置抗剪鋼筋。斜截面抗剪承載力計(jì)算即：+式中：=其中：異號(hào)彎矩影響系數(shù)預(yù)應(yīng)力提高系數(shù) 受壓翼緣的影響系數(shù) P=100=100×

32、=100×箍筋選用雙肢直徑為10mm的HRB335鋼筋。=280MPa。間距=200mm則 故=采用全部預(yù)應(yīng)力鋼筋的平均值即：=0.0890 所以=1.0×1.25×1.1×0.45××180×2149×=+=1131.28+215.308=1346.588KN=714。2KN變化點(diǎn)截面處斜截面抗剪滿足要求。（2） 斜截面抗彎承載力 由于鋼束均錨固于梁端，鋼束數(shù)量沿跨長(zhǎng)方向沒有變化且彎起角度緩和，其斜截面抗彎強(qiáng)度一般不控制設(shè)計(jì)。第9章 梁端錨固區(qū)局部承壓計(jì)算 局部受壓區(qū)尺寸要求配置間接鋼筋的混凝土構(gòu)件，其局部受壓區(qū)

33、的尺寸應(yīng)滿足下列錨下混凝土抗裂計(jì)算的要求： 式中：結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)局部受壓面積上的局部壓力設(shè)計(jì)值，后張法錨頭局壓區(qū)應(yīng)取1.2倍張拉時(shí)的最大壓力，所以局部壓力設(shè)計(jì)值為=1.2×1061.07×840=1069.559×N混凝土局部承壓修正系數(shù)張拉錨固時(shí)混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值MPa混凝土局部承壓承載力提高系數(shù) 、混凝土局部受壓面積，為扣除孔洞后面積，為不扣除孔洞面積。=160×160=25600，=160×160-=21752局部受壓計(jì)算底面積=400×400=160000= 所以：=1.3×1.0×2.5×

34、18.4×21752=1300.77×N（=1069.559×N） 計(jì)算表明：局部承壓區(qū)尺寸滿足要求。 局部抗壓承載力計(jì)算 配置間接鋼筋的局部受壓構(gòu)件，其局部抗壓承載力計(jì)算公式為： 且須滿足： 1 式中：局部受壓面積上的局部壓力設(shè)計(jì)值，=1KN混凝土核心面積，=28353=1.0521間接鋼筋影響系數(shù)；混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C40取間接鋼筋體積配筋率，局部承壓區(qū)配置直徑為10mm，所以= C40混凝土=18.4MPa；將上述各計(jì)算值代入局部抗壓承載力計(jì)算公式，可得到 =0.9×（1.0×2.5×18.4+2.0×0.0413

35、15;1.052×280）×21752 =1376.849KN（=1069.559KN）故局部抗壓承載力計(jì)算通過所以錨下局部承壓計(jì)算滿足要求第10章 主梁變形驗(yàn)算 荷載短期效應(yīng)作用下的主梁撓度驗(yàn)算 主梁計(jì)算跨徑L=,C40混凝土的彈性模量，由此可得到簡(jiǎn)支梁撓度驗(yàn)算公式為：（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，則主梁跨中撓度系數(shù)=，荷載短期效應(yīng)的可變荷載值為 由可變荷載引起的簡(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：=1.45×31.44= 滿足要求。預(yù)加應(yīng)力引起的上拱度計(jì)算 采用截面處的使用階段永存預(yù)加力

36、矩作用為全梁平均預(yù)加力矩計(jì)算值，即：=2832.50×N = = 截面慣矩應(yīng)采用預(yù)加力階段的截面慣矩，為簡(jiǎn)化這里仍以梁處截面的截面慣性矩作為全梁的平均值來計(jì)算。則主梁上拱度為： =- =- =()考慮長(zhǎng)期效應(yīng)的預(yù)加力引起的上拱度值為=2×（-59.3）=()預(yù)拱度的設(shè)置 梁在預(yù)加力和荷載短期效應(yīng)組合共同作用下并考慮長(zhǎng)期效應(yīng)的撓度值為：=45.59+56.69-118.6=（） 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?？偨Y(jié)在郭老師的辛勤指導(dǎo)下，通過近半個(gè)學(xué)期緊鑼密鼓的設(shè)計(jì)，我的畢業(yè)設(shè)計(jì)終于按預(yù)期的結(jié)果圓滿完成了，這為我的大學(xué)生活畫上了

37、一個(gè)完美的句號(hào)。設(shè)計(jì)中的種種困難現(xiàn)在都記憶猶新。在三月末也就是我們剛剛拿到設(shè)計(jì)任務(wù)書時(shí)，我們一個(gè)組的每個(gè)同學(xué)都是一臉的茫然，不知道因該從何開始以致剛開始的那段日子我們都沒有任何的進(jìn)展，在郭老師的指導(dǎo)下，我們終于了解了設(shè)計(jì)的基本內(nèi)涵以及設(shè)計(jì)的基本程序，為我們的設(shè)計(jì)邁開了前進(jìn)的步伐，這是我們?cè)O(shè)計(jì)能夠順利完成的最關(guān)鍵的一步。接下來的日子基本上都是在設(shè)計(jì)中度過的，遇到的困難可謂空前，首先，有限元法我們只知道皮毛，而我們的設(shè)計(jì)起步就要用到有限元法進(jìn)行單元的劃分來計(jì)算各個(gè)截面的幾何特征，同樣的工作重復(fù)了幾次下來給人的感覺用大學(xué)里最時(shí)髦的話來說就是郁悶的不得了，最終理智還是戰(zhàn)勝了一切；，這也是我們的設(shè)計(jì)能最

38、終完成的關(guān)鍵一步。在交上這本厚厚的設(shè)計(jì)論文時(shí)，我們真是感慨萬分了啊，回想這一路走來的設(shè)計(jì)歷程，使我感覺到自己的知識(shí)一下豐富了了許多，最重要的是學(xué)會(huì)了如何去從容地面對(duì)所遇到的困難，冷靜地思考是最重要的，其次就是要多問多跟別的同學(xué)甚至是老師交流，要學(xué)會(huì)勇敢的暴露自己的問題和缺點(diǎn)，這樣才能使自己不斷的完善。我堅(jiān)信這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)所給我的啟示能幫助我在以后的學(xué)習(xí)或者工作生活中完美地完成每一件事。致謝在此次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，并提出了很多中肯的意見。設(shè)計(jì)小組的同學(xué)也給予了我很大的幫助，當(dāng)我向他們請(qǐng)教的時(shí)候，他們都能毫無保留的幫我講解，并講出自己的觀點(diǎn)，在此一并深致謝意。主要參考文獻(xiàn)1 公路橋涵設(shè)計(jì)手冊(cè) 梁橋（上、

39、下）. 北京：人民交通出版社.2 混凝土簡(jiǎn)支梁橋.易建國(guó)顧安邦編. 北京：人民交通出版社.3 公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范. JTG D60-2004. 北京：人民交通出版社.4 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. 北京：人民交通出版社.5 賈艷敏，高力主編. 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理. 北京：人民交通出版社.6 張樹仁等. 鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理. 北京：人民交通出版社.附錄Philosophy of Structural Design A structural engineering project can be divided into three phases: planning

40、, design, and construction.Structural design involves determining the most suitable proportions of a structure and dimensioning the structural elements and details of which it is composed. This is the most highly technical and mathematical phase of a structural engineering project, but it cannot-and

41、 certainly should not-be conducted without being fully coordinated with the planning and construction phases of the project. The successful designer is at all times fully conscious of the various considerations that were involved in the preliminary planning for the structure and, likewise, of the va

42、rious problems that may later be encountered in its construction.Specially, the structural design of any structure first involves the establishment of the loading and other design conditions that must be resisted by the structure and therefore must be considered in its design. Then comes the analysi

43、s (or computation ) of the internal gross forces (thrust, shears, bending moments, and twisting moments), stress intensities, strains, deflections, and reactions produced by the loads, temperature, shrinkage, creep, or other design conditions. Finally comes the proportioning and selection of materia

44、ls of the members and connections so as to resist adequately the effects produced by the design conditions. The criteria used to judge whether particular proportions will result in the desired behavior reflect accumulated knowledge (theory, field and model tests, and practical experience), intuition

45、, and judgment. For most common civil engineering structures such as bridges and buildings, the usual practice in the past has been to design on the basis of a comparison of allowable stress intensities with those produced by the service loadings and other design conditions. This traditional basis f

46、or design is called elastic design because the allowable stress intensities are chosen in accordance with the concept that the stress or strain corresponding to the yield point of the material should not be exceeded at the most highly stressed points of the structure. Of course, the selection of the

47、 allowable stresses may also be modified by a consideration of the permissible deflections of the structure.Depending on the type of structure and the conditions involved, the stress intensities computed in the analytical model of the actual structure for the assumed design conditions may or may not

48、 be in close agreement with the stress intensities produced in the actual structure by the actual conditions to which it is exposed. The degree of correspondence is not important, provided that the computed stress intensities can be interpreted in terms of previous experience. The selection of the s

49、ervice conditions and the allowable stress intensities provides a margin of safety against failure. The selection of the magnitude of this margin depends on the degree of uncertainty regarding loading, analysis, design, materials, and construction and on the consequences of failure. For example, if

50、an allowable tensile stress of 20000 psi is selected for structural steel with a yield stress of 33000 psi, the margin of safety (or factor of safety) provided against tensile yielding is 33000/20000, or 1.65. The allowable-stress approach has an important disadvantage in that it does not provide a uniform overload capacity for all parts and all types of structures. As a result, there is today a rapidly growing tende