橋梁設(shè)計(裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土簡支T形梁

1、吉林大學(xué)橋梁畢業(yè)設(shè)計（裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土簡支 T形梁） 目錄第一部分 前言第二部分 設(shè)計任務(wù)書第三部分 上部結(jié)構(gòu)一 設(shè)計資料二 橫截面布置三 主梁內(nèi)力計算四 預(yù)應(yīng)力綱束的估算與布置五 主梁截面幾何特性六 承載能力極限狀態(tài)計算七預(yù)應(yīng)力損失計算八抗裂性驗算九持久狀況應(yīng)力驗算十短暫狀態(tài)應(yīng)力驗算十一仃車道板計算使二橫隔梁計算十三支座計算第四部分 下部結(jié)構(gòu)設(shè)計一 設(shè)計資料二 蓋梁計算三 橋墩墩柱計算四 鉆孔灌注樁計算第五部分主要參考資料第六部分對設(shè)計的評價及心得體會冃U言一、設(shè)計簡介：本設(shè)計主要依據(jù)設(shè)計任務(wù)書完成，因橋位橫斷面及地質(zhì)資料不明，故本橋采用假設(shè)地質(zhì)資料二、工程地質(zhì)：水文地質(zhì)條件(本設(shè)計為假設(shè)

2、條件)；地基土上層為硬塑性粘土，土層厚度為8米，其地基土的比例系數(shù) m=15000KN/m，4樁周土極限摩阻力 t =60Kpa, c容許承載力c 0=260Kpa；中層為硬塑性亞粘土， 土層厚度為7米，其地基比例系數(shù)m=18000KN/m4樁 周土極限摩阻力t =70Kpa，容許承載力c 0=300Kpa；下層為中密粗沙加礫 石，土層厚度為12米，其地基土的比例系數(shù) m=35000KN/m，4樁周土極限摩阻 力 t =120Kpa，容許承載力c 0=450Kpa。三、設(shè)計要點：設(shè)計荷載：汽-20，掛-100 ;地震基本烈度為7度橋梁設(shè)計寬度：橋面凈寬：9+2X1.5m ;上部構(gòu)造：預(yù)應(yīng)力混凝

3、土 T型梁橋；下部構(gòu)造：柱式墩臺，鉆孔灌注樁基礎(chǔ)；標準跨徑：40m ；計算跨徑：39.96m；孔徑長3+3X 35+3 m,橋梁全長126m鋼筋：預(yù)應(yīng)力鋼筋：15.24 (75.0)鋼鉸線，后張法施工。非預(yù)應(yīng)力鋼筋：1鋼筋和U級螺紋鋼筋混凝土： T梁為C40砼；橋面鋪裝為C30瀝青砼；欄桿、人行道采用C30號砼; 蓋梁用C30砼，墩柱、系梁及鉆孔樁用 C25砼。四、設(shè)計符號采用公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范(JTJD62-2004)及公路橋涵通用設(shè)計規(guī)范 (JTJD60-2004)。五、本設(shè)計下部構(gòu)造設(shè)計采用手算與電算程序結(jié)合的方法。電算程序采用樁柱式橋墩、橋臺CADS統(tǒng)。吉林大學(xué)橋

4、梁畢業(yè)設(shè)計裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土簡支T形梁畢業(yè)設(shè)計一. 設(shè)計的任務(wù)與內(nèi)容（論文需闡述的問題）1 從國計民生對交通發(fā)展的要求上闡述建橋的必要性與可行性。2. 按適用、經(jīng)濟、安全、美觀的原則，至少選擇3個可比性橋型方案，主要從工程材料數(shù)量、工程概算、投資來源、施工及養(yǎng)護難易程度和施工力量等 方面綜合分析比較，推薦一種橋型方案。3. 對推薦方案進行結(jié)構(gòu)設(shè)計。選擇合理可行的建筑材料，擬訂結(jié)構(gòu)與構(gòu)件 的幾何尺寸，并作出配筋設(shè)計（鋼筋砼結(jié)構(gòu)、預(yù)應(yīng)力鋼筋砼結(jié)構(gòu)）或橋面系的 結(jié)構(gòu)設(shè)計（拱橋、鋼橋）。4. 對一跨或一個受力單元進行受力分析，計算各種作用荷載及非荷載因素 所產(chǎn)生的內(nèi)力，并進行荷載組合。5. 按照荷載效

5、應(yīng)不超過結(jié)構(gòu)抗力效應(yīng)的原則，驗算結(jié)構(gòu)構(gòu)件的強度、剛度 與穩(wěn)定性。如不符合要求，則需修改設(shè)計或提出修改設(shè)計的措施。6. 根據(jù)橋梁所處位置、環(huán)境和施工力量的配備情況，選擇合理可行的施工 方案與方法，以及主要的施工程序。（?？粕灰螅┒? 設(shè)計原始資料（試驗研究方案）1 .路等級：二級2. 橋面凈寬：凈9+2X 1.5人行道或凈11+2X 0.5砼防撞護欄3空：.橋1.0下凈4 .設(shè)計荷載：汽-20 級掛-1005地震烈度：76 .設(shè)計水位：622.50最低水8. 沖刷深度：一般沖刷線低于河床1m最大沖刷線低于河床2m9 氣溫：年最高月平均溫度° C,最低溫度° Co10.河床

6、地質(zhì)與常水位：見地質(zhì)剖面圖三設(shè)計（論文）完成后應(yīng)提交的文件和圖表（一）、計算說明部分：1. 目錄；2. 建橋意義；3. 橋型方案比較；4. 擬定結(jié)構(gòu)構(gòu)件尺寸；5. 配筋設(shè)計（鋼筋砼結(jié)構(gòu)、預(yù)應(yīng)力鋼筋砼結(jié)構(gòu)）或橋面系結(jié)構(gòu)設(shè)計（拱橋、 鋼橋）；6. 結(jié)構(gòu)構(gòu)件內(nèi)力計算和荷載組合；7. 強度、剛度與穩(wěn)定性驗算；8. 施工方案；（?？粕灰螅?. 對設(shè)計的評價及心得體會；（二八圖紙部分1. 方案比較；2. 推薦方案總體圖（三視）；3. 配筋圖（鋼筋砼結(jié)構(gòu)、預(yù)應(yīng)力鋼筋砼結(jié)構(gòu)）；4. 橋面系（拱橋、鋼橋）；5. 施工程序。（?？粕灰螅┧?、主要參考資料1. 公路工程技術(shù)標準；2. 公路橋涵設(shè)計規(guī)范；3.

7、公路橋涵標準圖；4. 公路橋涵設(shè)計手冊；5. 橋梁計算示例；6. 其它有關(guān)圖紙與資料。五、畢業(yè)設(shè)計內(nèi)容與要求1 . 依據(jù)畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書的要求，以及橋址河床斷面，地質(zhì)資料和有關(guān)特殊 條件等資料，選擇至少兩座以上橋型方案，進行方案比較。對各方案分別擬定 主要尺寸，繪制草圖（裝訂在計算機中的草圖），并計算上、下部結(jié)構(gòu)的主要 材料工程數(shù)量（砼、鋼、木三大材料），說明材料的施工方法。然后根據(jù)“適 用、經(jīng)濟、安全、美觀”的原則，敘述各方案的優(yōu)、缺點，最后確定一個推薦 方案，進行各部分的詳細設(shè)計。2. 上部結(jié)構(gòu)設(shè)計與計算依據(jù)“橋規(guī)”及有關(guān)資料，對上部結(jié)構(gòu)各部分尺寸進行詳細擬定。根據(jù)設(shè)計荷 載及驗算荷載進行上

8、部結(jié)構(gòu)計算和配筋， 并繪制裝訂在計算書中的上部結(jié)構(gòu)和 配筋草圖。結(jié)構(gòu)計算一般要求采用手算，若具有橋梁結(jié)構(gòu)電算程序和電算條件， 可以采用電算來完成上部結(jié)構(gòu)計算和配筋， 但在計算書中必須說明該程序的框 圖和功能、輸入和輸出項目，它的適用性，對電算結(jié)果應(yīng)逐項加以說明，并且 要求對主要截面進行手算，手算與電算結(jié)果進行相互校核。無手算內(nèi)容不得參 加畢業(yè)答辯。3. 下部結(jié)構(gòu)設(shè)計與計算根據(jù)地質(zhì)資料和“橋規(guī)”等有關(guān)資料，擬定下部結(jié)構(gòu)詳細尺寸，繪制裝訂在計 算書中的結(jié)構(gòu)草圖。選擇一個橋墩或一個橋臺進行下部結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)部分的詳細計 算。要求采用手算，若采用電算，要求與上部結(jié)構(gòu)設(shè)計相同。4. 施工方案選擇根據(jù)橋型方案選

9、擇時，對推薦橋型方案所敘述的施工方案進行仔細分析、并按 施工程序?qū)τ诓捎玫闹饕┕ぴO(shè)備和施工工藝進行論述。并繪制裝訂在計算書中的施工程序草圖。5. 繪圖繪制45張圖紙以上（本科5張以上，?？?張以上），圖框型號不得超過兩 種以上。必須繪制橋型圖一張（幾相橋型方案必須繪在一張圖紙上，主要繪立 面和側(cè)面圖）；推薦方案結(jié)構(gòu)總體圖一張（立面、平面、側(cè)面圖必須繪在一張 圖紙上）；上部結(jié)構(gòu)配筋圖1 2張；施工工藝流程圖一張。其它繪圖內(nèi)容，學(xué) 員與指導(dǎo)教師協(xié)商確定，圖紙要求手工繪制。6. 要求計算書和圖紙整潔。計算書整理成冊進行裝訂，計算書內(nèi)容除上述 設(shè)計與計算（包括草圖）內(nèi)容之外，應(yīng)包括目錄、前言、設(shè)計任

10、務(wù)書（含原件）、 結(jié)束語（體會）、主要參考書等內(nèi)容。電算打印資料不裝訂計算書內(nèi)，作為計 算書附件放入畢業(yè)設(shè)計資料袋中，計算書至少 50頁以上。7. 路線設(shè)計不作為本次設(shè)計的內(nèi)容，但要求學(xué)員必須掌握以下內(nèi)容：（1）公路技術(shù)等級的確定（2）公路平面設(shè)計（紙上定線）（3）公路縱斷面設(shè)計（4）公路橫斷面設(shè)計（5）公路排水或防護工程設(shè)計（6）路面設(shè)計（7）“技術(shù)標準”的指標選擇與計算8. 所有設(shè)計內(nèi)容都采用A3紙按標準裝訂成冊裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土簡支T形梁畢業(yè)設(shè)計一、設(shè)計資料1. 橋梁跨徑及橋?qū)挊藴士鐝剑?0m （墩中心距離）主梁全長：39.96m計算跨徑：39.00m橋面凈空：凈9+ 2X1.5人行道=

11、12m橋面橫坡：2.0%2. 設(shè)計荷載公路-I級3. 材料及施工工藝混凝土：主梁用40號混凝土，欄桿及橋面鋪裝用 30號混凝土，橋梁墩臺及基 礎(chǔ)用25號混凝土。預(yù)應(yīng)力鋼筋采用1X 7 ( 7股)鋼絞線，標準強度fpk =1860Mpa;普通鋼筋采用HRB335級和R235級鋼筋；鋼板：錨頭下支撐墊板支座墊板等均采用普通A3碳素鋼。按后張法施工工藝制作主梁，采用 70mm勺波紋管和OVM苗具。4. 材料性能參數(shù)：(1) 混凝土強度等級為C40,主要強度指標：強度標準值：fck=26.8MPa，ftk=2.4MPa強度設(shè)計值：fcd=18.4MPa, ftd=1.65MPa彈性模量：Ec=3.25

12、 X 104 MPa(2) 預(yù)應(yīng)力鋼筋采用1X7標準型15.2-1860- II-GB/T 5224 1995鋼絞線抗拉強度標準值：fpk=1860MPa抗拉強度設(shè)計值：fpd=1260MPa彈性模量：Ep= 1.95 X 105 MPa相對界限受壓區(qū)高度：E a=0.4，三pu=0.2563(3) 普通鋼筋a. 縱向抗拉及構(gòu)造普通鋼筋采用 HRB335其強度指標抗拉強度指標：fsk=335MPa抗拉強度設(shè)計值：fsd=280MPa彈性模量：Es =2.0 X 105 MPab. 采用的R235鋼筋，其強度指標抗拉強度指標：fsk=235MPa抗拉強度設(shè)計值：fsd=195MPa彈性模量：Es

13、 =2.1 X 105 MPa5 設(shè)計依據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計原理葉見曙主編，人民交通出版社橋梁計算示例集(梁橋)易建國主編，人民交通出版社橋梁工程(1985)姚玲森主編，人民交通出版社公路橋涵標準圖公路橋涵標準圖編制組，人民交通出版社公路橋涵設(shè)計規(guī)范（合訂本）（JTJ021-85）人民交通出版社公路磚石及混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范（JTJ022-85）二、橫截面布置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，同時加寬翼板對提高主梁 截面效率指標很有效，故在許可條件下應(yīng)適當加寬 T梁翼板。本設(shè)計主梁翼板 寬度為2200mm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

14、接頭，因此主梁的工作截面有兩種：預(yù)施應(yīng)力、運輸、吊裝階段的 小截面（上翼板寬度1600mm和運營階段的大截面（上翼坂寬度 2200mr）橋 面為凈9+ 2X1.5人行道=12m米，橋面橫向布置采用5片主梁（如圖1-1 ）。2. 主梁跨中截面主要尺寸擬定（1）主梁高度預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁橋的主梁高度與其跨徑之比通常在1/151/25之間，標準設(shè)計中高跨比約在1/181/19。當建筑高度不受限制時，增大梁高往 往是較經(jīng)濟的方案，因一增大梁高可以節(jié)省預(yù)應(yīng)力鋼束用量，同時梁高加大一 般只是腹板加高，而混凝土用量增加不多。綜上所述，本設(shè)計中取用2300mm的主梁高度是比較合適的。圖1- 1 （尺寸單位：m

15、r）（2）主梁截面細部尺寸主梁翼板的厚度主要取決于橋面板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上翼板抗壓強度的要求。本設(shè)計預(yù)制T梁的翼板厚度取用150mm 翼板根部加厚到260mm以抵抗翼緣根部較大的彎矩。圖1- 2跨中截面尺寸圖（尺寸單位: mm在預(yù)應(yīng)力混凝土梁中腹板內(nèi)主拉應(yīng)力較小，腹板厚度一般由布置預(yù)制管道的構(gòu)造決定，同時從腹板本身的穩(wěn)定要求出發(fā)，腹板的厚度不宜小于其高度的 1/15。本設(shè)計腹板厚度取200mm馬蹄尺寸基本由布置預(yù)應(yīng)力鋼束的需要確定，初擬馬蹄寬度為560mm高度260mm馬蹄與腹板交接處做三角過渡，高度 140mm以減少局部應(yīng)力。（3）計算截面幾何特征將主梁跨中

16、截面劃分成五個規(guī)則圖形的小單元，截面幾何特性列表計算見表1-1跨中截面幾何特性計算表表1-1分塊名稱分塊面積Aicm2分塊面積形心至上緣距離yicm分塊面積對上緣凈矩Si=Aiyicm4分塊面積的自身慣矩Iicm4 d=ys-yicm分塊面積對截面形心的慣矩匸Aidi2cm4 l=li+lxcm4(2)=(l)X (5)=(l)X(5)2=( +(6)大毛截面翼板 3300 7.524750 61875 78.2120185453 20247328三角承托 77018.6714373.595176.11167.0433460968 3466144腹板 3780 109.5 413910 112

17、52115 -23.792139344 13391459下三角 252 199.33350231.92744 -113.6233253366 3256110馬蹄 1456 217 315952 82021.33 -131.2925097165 25179186刀 9558 819217.5 刀 1=65540227小毛截面翼板 2400 7.518000 45000 85.9517729766 17774766三角承托 77018.6714373.595176.11174.784306223 4311399腹板 3780 109.5413910 11252115 -16.05973737 12

18、225852下三角 252 199.33350231.92744 -105.882825065 2827809馬蹄 1456 217315952 82021.33-123.5522225261 22307282刀 8568 809092.5 刀 1=59447108注：大毛截面形心至上緣距離 ys=XSi/刀Ai=85.71cm;小毛截面形心至上緣距離 ys=X Si/刀Ai=93.45cm(4) 檢驗截面效率指標p (希望p在0 . 5以上)上核心距：ks=E I/ 刀 Ayx=65540227/9558X (230 -85.71)=47.52cm下核心距：kx=E I/ 刀 Ays= 65

19、540227/9558 X 85.71=80.00cmp = (ks+kx)=(47.52+80)/230=0.55>0.5表明以上初擬的主梁跨中截面尺寸是合理的。(5) 橫截面沿跨長的變化如圖1-1所示，本設(shè)計采用等高形式，橫截面的T梁翼板厚度沿跨長不變，馬 蹄部分配合鋼束彎起而從四分點附近開始向支點逐漸抬高。梁端部分段由于錨 頭集中力的作用而引起較大的局部應(yīng)力，同時也為布置錨具的需要，在距梁端 7800mm范圍內(nèi)將加厚到與腹板同寬。變化點截面(腹板開始加厚處)到支點的 距離為2800mm其中還設(shè)置一段長為500mm勺腹板加厚過渡段。(6) 橫隔梁的設(shè)置為減小對主梁設(shè)計起主要控制作用的

20、跨中彎矩，在跨中位置設(shè)置一道中橫隔梁當跨度較大時，還應(yīng)在其它位置設(shè)置較多的橫隔梁。本設(shè)計在橋跨中點和四分 點、支點處共設(shè)置五道橫隔梁，其間距為9.75m?？紤]脫模，端橫隔梁高度為2300mm厚度簡化計算為160mm中橫隔梁高度為2040mm厚度為上部180mm 下部140mm簡化計算為160mm見圖1-1。三、主梁內(nèi)力計算(一) 恒載內(nèi)力計算1. 恒載集度(1) 預(yù)制梁自重a. 按跨中截面計，主梁的恒載集度：g(1)=0.8658 X 25=21.645KN/mb. 由于馬蹄抬高形成四個橫置的三棱拄，折算成恒載集度為：g(2)4X (0.73 - 0.26) X 0.18 X 5.25 X 2

21、5/39.96=0.56KN/mc. 由于腹板加厚所增加的重量折算成恒載集度為：g (3)2X( 1.4858-0.8658 ) X( 1.98+0.25 ) X 25/39.96=1.73 KN/md. 中橫隔梁體積：0.16 X(0.8 X 1.89-0.5 X 0.077-0.5 X 0.14 X 0.18 -0.5 X 0.45 X 0.7 -0.64 X 0.35 )=0.1727 m3端橫隔梁體積：0.16 X( 0.62 X 1.89 -0.5 X 0.52 X 0.008 ) =0.184m3故：g (4) = (3X 0.1727+2 X 0.184) X 25/39.96=

22、0.554 KN/me. 預(yù)制梁恒載集度：g仁21.645+0.56+1.73+0.554=24.489 KN/m(2) 二期恒載a. 現(xiàn)澆T梁翼板恒載集度：g(5) =0.15 X 0.6 X 25=2.25 KN/mb. 橫隔梁現(xiàn)澆部分體積：一片中橫隔梁(現(xiàn)澆部分)體積 0.16 X 0.2 X 0.55=0.0176m3一片端橫隔梁(現(xiàn)澆部分)體積 0.16 X 0.2 X 1.89=0.06048m3故：g(6) = (3X 0.0176+2 X 0.06048) X 25/39.96=0.11KN/mc. 鋪裝10cm 混凝土鋪裝：0.1 X 15X 24=25.2KN/m8cm 瀝

23、青鋪裝：0.08 X 10.5 X 23=19.32KN/m若將橋面鋪裝均攤給五片主梁，則g(7) =(25.2+19.32 ) /5=8.904KN/md. 若將兩側(cè)防撞攔均攤給五片主梁，則g (8) =2X 2/5=0.8 KN/me 二期恒載集度：g2=2.25+0.11+8.904+0.8=12.06KN/m2. 恒載內(nèi)力如圖1-3所示，設(shè)X為計算截面離左支座的距離，并令a =x/l1-3恒載內(nèi)力計算圖 主梁彎矩和剪力的計算公式分別為：Ma =0.5 a (1 - a )l2g；Qa =0.5(1 - 2 a )lg;恒載內(nèi)力計算見表1-2(二)活載內(nèi)力計算(修正剛性橫梁法)1. 沖擊

24、系數(shù)和車道折減系數(shù)按“橋規(guī)”第條規(guī)定，對于汽一201+卩=1+( 1.3 1.0 ) / (45-5 )X( 45-39 )= 1.1781 + 卩=1.178按“橋規(guī)”第條規(guī)定，平板掛車不計沖擊力影響，對于掛一 100荷載1 +卩=1.192。按橋規(guī)第規(guī)定兩車道車道折減系數(shù)為1。按“橋規(guī)”第條規(guī)定，車輛單向行駛，取二車道設(shè)計，車道折減系數(shù)為 1.0。恒載內(nèi)力計算表表1-2跨中四分點支點a =0.5 a =0.25a =0.0邊梁一期 MG1K(KN?m 2471.911896.320VG1K (KN)92.60496.37二期 MG2K(KN?m 1314.32733.80VG2K(KN0

25、94.66103.95藝 MGK(KN?m 3786.232630.120VGK(KN)0187.26600.12中梁一期MG1K(KN?m 2500.061367.370VG1K(KN0107.24452.32二期 MG2K(KN?m 1463.211423.420VG2K(KN 0 90.99182.86藝 MGK(KN?m 3963.272790.790VGK(KN 0198.23635.1752. 計算主梁的荷載橫向分布系數(shù)(1)跨中的荷載恒載橫向分布系數(shù) me如前所述，本設(shè)計橋跨采用內(nèi)設(shè)五到橫隔梁，具有可靠的橫向聯(lián)系，且承重結(jié) 構(gòu)的長寬比為：l/b=39.00/11>2,所以可

26、按修正的剛性橫梁法來繪制橫向影響線并計算橫向分布系數(shù)moa.計算主梁抗扭慣矩IT圖1-4It計算圖示(尺寸單位：mrh圖1-4示出了 IT的計算圖示，IT的計算表見表1-3。對于T形梁截面，抗扭慣矩可近似按下式計算：IT =式中：bi和ti 相應(yīng)為單個矩形截面的寬度和高度；ci 矩形截面抗扭剛度系數(shù)；m 梁截面劃分成單個矩形截面的個數(shù)。對于跨中截面，翼緣板的換算平均厚度：t1 = = 18.9cm馬蹄部分的換算平均厚度：t3 = = 33cmIt計算表表1-4分塊名稱 bi ti bi/ti ci IT = ci bi ti3*10-3(m4翼緣板22018.911.67111/34.9117

27、4腹板178.1520.08.90750.3104.41812馬蹄56.033.01.69700.20984.22217刀刀 It =13.55203b.計算抗扭修正系數(shù)B本設(shè)計主梁的間距相同，同時將主梁近似看成等截面，則得：式中：G=0.4E; l=39.00m ; IT=0.06776015m4; I=0.65540227m4;計算得：B =0.8957。表1-5梁號 n i1n i2n i3n i4 n i510.55830.37910.2000.021 0.158320.37910.28960.2000.104 0.020930.2000.2000.2000.200 0.200d.計算

28、荷載橫向分布系數(shù)1-3號梁的橫向影響線和最不利布載圖式如圖1-5所示(以號梁為例)。車輛荷載：一號梁：汽一20 mcq =1/2 藝 n 1i = 1/2 X( 0.5868+0.4402+0.3344+0.1878 ) =0.6901掛一100mcq =1/4 藝 n 1i = 1/2 X( 0.3210+0.2992+0.2550+0.2368 ) =0.3965 二號梁：汽一20 mcq =1/2 X( 0.3503+0.2969+0.2584+0.2051 ) =0.5554掛一100 mcq =1/4 X( 0.2310+0.1982+0.1633+0.1120 )= 0.2867三

29、號梁：汽一20 mcq =1/2 X( 0.2466+0.2199+0.2006+0.1740 ) =0.4206掛一100 mcq =1/4 X( 0.200 X 4) =0.2圖1-5跨中的橫向分布系數(shù)計算圖示(尺寸單位：mr)支點截面的荷載橫向分布系數(shù) mo如圖1-7所示，按杠桿原理法繪制荷載橫向分布影響線并進行布載圖1-6杠桿原理法繪制荷載橫向分布影響一號梁：汽一20 moq =1/2 藝 n 1i = mo=1/2X( 1.1591+0.3409 ) =0.75掛一100moq =1/4 藝 n 1i = 1/2 X( 0. 615+0.261 ) =0.438汽一20 moq =1

30、/2 x( 0.1818+1.000+0.4091 ) =0.795掛一100 moq =1/4(0.575+0.616+0.435+0.215)=0.306三號梁：汽一20 moq =1/2 x( 0.1818+1.000+0.4091 ) =0.795掛一100 moq =1/4(0.575+0.616+0.435+0.215)=0.306 荷 載 橫 向 分 布 系 數(shù) 總 荷載跨中一1/4跨me支點mo12 3123汽一20 0.77460.45000.42060.75000.79500.7950掛一100 0.39650.28670.20.4380.3060.3063. 計算活載內(nèi)力

31、荷載橫向分布系數(shù)沿橋跨方向的變化：以一號梁為例汽車荷載沖擊系數(shù)1 + 卩=1+0.3 X (45 -39)/(45-5)=1.178。(以一號梁為例)(1) 計算荷載的跨中截面內(nèi)力彎矩汽一20M=(1+y ) E 藝 掛一100M=(1+y ) E 藝 mipiyi =4323.57 KN.m剪力汽一20Q=(1 + y ) E 藝 掛一100Q=(1 + y ) E 藝 mipiyi =279.64 KN.m(2) 計算荷載的1/4截面內(nèi)力彎矩汽一20M=(1+y ) E 藝 掛一100M=(1+y ) E 藝 mipiyi =3242.68 KN.m(3) 計算荷載的支點截面內(nèi)力彎矩汽一2

32、0M=(1+y) E 藝mipiyi =OKN.m掛一100M=(1+y) E 藝 mipiyi =0KN.m剪力汽一20Q=(1 + y ) E 藝 掛一100Q=(1 + y ) E 藝 圖1-10支點內(nèi)力計算圖示內(nèi)力組合按“公預(yù)規(guī)第4.1.2 ”條規(guī)定進行，恒載產(chǎn)生的效應(yīng)與活載產(chǎn)生的效 應(yīng)同號時：則 荷載組合I S=1.2SG+1.4SQ荷載組合川S=1.2SG+1.1SQ式中：SG-恒載重力產(chǎn)生效應(yīng)荷載內(nèi)力計算結(jié)果荷載內(nèi)力計算結(jié)果表1-7序號荷載類型M Q端點 1/4L1/2L 端點 1/2L1 恒 載 0 2790.793963.27635.17502汽車荷載01886.122512

33、.91422.84192.363掛車荷載03242.684323.57718.37279.6461.2 X恒載 013564.944755.92762.21071.4X 汽02640.563518.08619.97269.3181.1 X掛03700.944860.90790.21307.69組合I0 6205.508274.001382.18269.3110組合川07133.899511.851552.42307.6117/951%50% 51% 100128/1053% 52% 47% 10013提咼后的組合I06391.678522.221423.65269.3114 提高后的組合川0

34、7276.57 9702.09 1583.47 307.6控制設(shè)計的計算內(nèi)力7276.57 9702.091583.47 307.6四、預(yù)應(yīng)力鋼束的估算與布置(一)鋼束的估算與布置1 按照使用階段的應(yīng)力要求估算鋼束數(shù)首先根據(jù)跨中截面正截面的抗裂要求，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)應(yīng)力為：MS為跨中設(shè)計控制內(nèi)力，由表1-7查得MS=9702.09KN?m估算鋼筋數(shù)量時， 可近似采用毛截面幾何性質(zhì)。查表1-1 : AC=0.8658X 106mm步cs=934.5mm,ycx=1365.5mm,Jc=0.5945 x 1012mm4,Wx=Jc/ycx=0.4354 x 109

35、mm3,ep為預(yù)應(yīng)力鋼筋重心至毛截面重心的距離， ep=ycx-ap,假設(shè) 即=150mm ep=1365.5-150=1215.5mm由此可得擬采用 j15.2鋼絞線，單根鋼絞線的公稱面積 Apl=139mm2抗拉強度標準值 fpk=1860Mpa,張拉控制應(yīng)力取 c con=0.75fpk=0.75 x 1860=1395Mpa 預(yù)應(yīng)力 損失按張拉控制應(yīng)力的20%+算。所需預(yù)應(yīng)力鋼絞線的根數(shù)為：取45根采用5束9j15.2預(yù)應(yīng)力鋼筋束，OVM型錨具，供給的預(yù)應(yīng)力截面面積Ap=45*139=6255mm22.預(yù)應(yīng)力鋼筋布置(1)跨中截面及錨固端截面的鋼束布置對于跨中截面，在保證布置預(yù)留管道構(gòu)

36、造要求的前提下，盡可能使 鋼束群的重心到截面的偏心距大些。本設(shè)計采用內(nèi)徑80mm外徑85mm勺預(yù)埋鐵皮波紋管，跨中截面的細部構(gòu)造如圖1-11所示。由此可直接得出鋼束群重心至梁底距離為：圖 1-11支點內(nèi)力計算圖示a）跨中截面b）錨固端截面（2）對于錨固端截面，鋼束布置通?？紤]下述兩個方面：一是預(yù)應(yīng)力束 合力重心進可能靠近截面形心，使截面均勻受壓；二是考慮錨頭布置的可能性， 以滿足張拉操作的方便。按照上述錨頭布置的“均勻”“分散”原則，錨固端 截面鋼束布置如圖1-11b）所示。鋼束群重心至梁底距離為：為驗核上述布置的鋼束群重心位置，需計算錨固端截面幾何特性。圖1-13示出計算圖式，錨固端截面特性

37、計算見表 1-8所示。表1-8分塊名稱 Ai yiSi Ii di=ys-yilx=Aidi2 l=li+lxcm2 cm cm3 cm4 cm cm4 cm412 3=1X2 4 5 6 7=4+6翼板 3300 7.524750 61875 84.1923390255.123452130.1三角承托 426.417.737560.071592.8473.962332442.89 2334035.63腹板 11581118.41371166.72 46379083.3-26.718262021.8254641105.2刀 15307 1403476.79 刀=80427271說明鋼束群重心處

38、于截面核心范圍內(nèi)。（二）.鋼束起彎角和線形的確定本設(shè)計將錨固端截面分成上.下兩部分（見圖1-14所示），上部鋼束的彎起角 定為15°下部鋼束的彎起角定為 7°鋼筋豎向距離為45厘米。為簡化計算和施工，所有鋼束布置的線形均為直線加圓弧，并且整根鋼束都布置在同一個豎平面內(nèi)。鋼束計算圖1-13封端混凝土塊尺寸圖圖1-14鋼束計算圖式（尺寸單位:mm圖1-14示出鋼束計算圖式，計算如下各鋼束起彎點及其半徑計算表表1-9鋼束號升高值C(cm)0 0(度)cos 0 0 R(cm) sin 0 0 支點至錨固點距離d(cm)起彎點k至跨中線水平距離xk(cm1, 2 4615 0.96

39、596171.30.258812.31210.23,4 102.515 0.96593008.10.258838.71210.15161.57 0.99254740 0.121919.9743.1各截面鋼束位置(ai)及其傾角(0 i )計算值表1-10計算截面鋼束編號li(cm)R(cm)0i(° ) sin 0 0 cos 0 0 ci(cm a(cm ai(cm跨中截面xi=o 1,2 li為負值，鋼束尚未彎起0 0 1 0 9 93,4 17.517.5528.528.5L/4截面xi=975cm 1,2 鋼束尚未彎起93,4 17.55 231.94740 2.80430.

40、04890.99885.728.534.2變截面xi=1670cm 1,2739.86171.34.27280.07450.9972103.533.0136.53,4 739.93008.08.794301529 0.988266.424.590.951206.9474011.2768019550.980713.012.025.0支點截面xi=1950cm 1,2459.86171.36.8850.11990.992817.3953.53,4 459.93008.014.23910.2460.969335.517.5109.95 926.9474014.75110.25460.967091.5

41、28.5184.7五、主梁截面幾何特性1 凈截面幾何特性計算在預(yù)加應(yīng)力階段，只需要計算小截面的集合特性，計算公式：現(xiàn)澆頂板600mn連接板時，頂板寬度仍為160cm?？缰薪孛婷娣e和慣性矩計算表表1-11-1匸藝 Ii+ 藝 Iy ( cm4)55201182 6397649170505043 A=n/4d2=3.14 X 8.52/4=56.716cm2n=4ny=6ly=Aidi2(cm4)142013 -4387939-4245926156385 43729984529383 159887 4804929 4964816di=ys-yi(cm)-4.05-124.34.25-118.24.

42、09-123.9分塊面積的自身慣矩Ii(cm4)59447108略 5944710859447108 略59447108 65540227略 65504227全截面重心到上緣距離ys(cm) 89.497.689.8分塊面積對上緣靜矩Si(cm3) 809090 -60690.8748399.2809090 66888 875978 81921666888 886104分 塊 面 積 中 心 至 上 緣 距 離 yi(cm)93.45 213.793.45 213.785.71213.7分塊面積Ai(cm2)8658 -2848374 8658 313 89719558313 9871分塊名稱

43、毛截面扣除管道面積（nA A）刀毛截面鋼束換算面積（n y-1 ） nA Ay刀 毛截面鋼束換算面積（ny-1 )nA Ay 刀截面 階段1:鋼束灌漿錨固前階段2:現(xiàn)澆600mnffi接段 階段3:二期荷載、活載計算數(shù)據(jù)b1= 160 cm b2= 160 cm b3= 220 cmL/4截面面積和慣性矩計算表表1-11-2I=藝 Ii+ 藝 Iy ( cm4)55201182 63976491 70505043 A=n /4d2 =3.14 X 8.52/4=56.716cm2n=4ny=6Iy=Aidi2(cm4)142013 -4387939-4245926156385 4372998

44、4529383 159887 4804929 4964816分塊面積的自身慣矩Ii(cm459447108略 5944710859447108略5944710865540227略 65504227di=ys-yi(cm)-4.05-124.34.25-118.24.09-123.9(cm2)8658 -2848374 8658 313 89719558 313 9871分塊名稱毛截面扣除管道面積（nA A）刀毛截面鋼束換算面積(n y-1 ) nA Ay刀毛截面鋼束換算面積（ny-1 ） nA Ay刀截面階段1:鋼束灌漿錨固前階段2:現(xiàn)澆600mm!接段 階段3:二期荷載、全截面重心到上緣距離

45、ys（cm）89.497.689.8分塊面積對上緣靜矩Si(cm3) 809090 -60690.8748399.2809090 66888 875978 81921666888 886104分塊面積中心至上緣距離yi(cm 93.45213.793.45213.785.71213.7分塊面積Ai活載計算數(shù)據(jù)b1= 160 cm b2= 160 cm b3= 220 cm變截面面積和慣性矩計算表表 1-11-3I=藝 Ii+ 藝 Iy ( cm4)57527719 61421762 75968030 A A=n /4d2=3.14 X 8.52/4=56.716cm2n=4ny=6Iy=Aid

46、i2(cm4 )65476 -1984865 -191938965476 19091781974654 744002304193 2378593di=ys-yi(cm)-2.75-83.62.75-78.12.79-75.9分塊面積的自身慣矩Ii(cm459447108 略 5944710859447108略5944710878346628略 78442108全截面重心到上緣距離ys(cm) 90.796.288.5分塊面積對上緣靜矩Si(cm3) 809090-49501759589809090545568636468192654556 873772分塊面積中心至上緣距離yi(cm)93.4

47、5174.393.45174.385.71174.3(cm2)8658 -2848374 8658 313 89719558 313 9871分塊名稱毛截面扣除管道面積（nA A）刀毛截面鋼束換算面積(n y-1 ) nA Ay刀毛截面鋼束換算面積（ny-1 ） nA Ay刀截面階段1：鋼束灌漿錨固前階段2:現(xiàn)澆600mmi接段 階段3:二期荷載、分塊面積Ai活載計算數(shù)據(jù)b1= 170 cm b2= 170 cm b3= 230 cm支點截面面積和慣性矩計算表表1-11-4匸藝 li+ 藝 Iy ( cm4)73491952 73860189 81845643 A A=n/4d2=3.14 X

48、 8.52/4=56.716cm2n=4ny=6ly=Aidi2(cm4)3602 -219487 -215885 5187 223135 22833 25869 13925031418372di=ys-yi(cm)-0.5-27.80.6-26.71.3-66.7分塊面積的自身慣矩Ii(cm473707837略 7370783773707837 略7370783780427271略 80427271全截面重心到上緣距離ys(cm)94.295.355.3分塊面積對上緣靜矩Si(cm3) 1364362 -346481329713 1364362 38186 1402548 825968381

49、86 864154分塊面積中心至上緣距離 yi （cm 94.712294.712254122分塊面積Ai（cm2）14407.2-28414123.214407.2313 14720.21307.231315620.2分塊名稱 毛截面扣除管道面積（nAA）刀毛截面鋼束換算面積（n y-1）nA Ay刀 毛截面 鋼束換算面積（ny-1 ） nA Ay刀截面 階段1:鋼束灌漿錨固前階段2:現(xiàn)澆600mmi接段 階段3:二期荷載、活載計算數(shù)據(jù)b1= 170 cm b2= 170 cm b3= 230 cm截面幾何性質(zhì)的計算需根據(jù)不同的受力階段分別計算。本設(shè)計中，主梁從 施工到運營經(jīng)理了如下幾個階段

50、：（1）主梁混凝土澆筑，預(yù)應(yīng)力筋束張拉（階段1）混凝土澆筑并達到設(shè)計強度后，進行預(yù)應(yīng)力筋束的張拉，但此時管 道尚未灌漿，因此，其截面幾何性質(zhì)應(yīng)扣除預(yù)應(yīng)力筋預(yù)留管道的影響。該階段 頂板的寬度為170cm（2）灌漿封錨，吊裝并現(xiàn)澆頂板 600mm勺連續(xù)段（階段2）預(yù)應(yīng)力筋束張拉完成并進行管道灌漿、封錨后，預(yù)應(yīng)力筋束就已經(jīng)能夠參與全 截面受力。再將主梁吊裝就位，并現(xiàn)澆頂板600mm勺連接段十，該段的自重荷載由上一階段的截面承受，此時，截面幾何性質(zhì)應(yīng)為計入了預(yù)應(yīng)力鋼筋的換算 截面性質(zhì)，該階段頂板的寬度仍為 160cm。（3）二期恒載及活載作用（階段 3）該階段主梁截面全部參與工作，頂板的寬度為220c

51、m截面幾何性質(zhì) 為計入了預(yù)應(yīng)力鋼筋的換算截面性質(zhì)。各階段截幾何性質(zhì)的計算結(jié)果列于表 1-13。全預(yù)應(yīng)力構(gòu)件各階段截面幾何性質(zhì)表1-13w（x 109mm3） Wp=J/ep 0.444090.444092.028502.643600.551040.551042.688952.766290.569050.569051.056601.22708Wx=J/yx0.392610.392610.513240.541180.483200.483200.523690.548320.502890.502890.436540.46849Ws=J/ys0.617460.617460.684220.780170.655490.655490.685510.775030.785130.785130.815001.48004J(1012mm12) 0.552010.552010.575280.734920.639760.639760.727330.738600.705050.705050.759680.81846ep(mm) 1243 1243 836 27811611161781267 1239 1239 759667ys(mm) 1406 14061393 1358 1324 1324 1338 1347 14