混凝土簡(jiǎn)支梁橋預(yù)應(yīng)力鋼束布置應(yīng)力計(jì)算橋梁設(shè)計(jì)說(shuō)明

1、土木工程（道路與橋梁方向）目錄摘要 2第一章概述 31.1 任務(wù)概況 31.2 河床橫斷面 41.3 工程地質(zhì) 41.4 構(gòu)思宗旨 4第二章方案比選 52.1 方案一：預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土簡(jiǎn)支梁 52.2 方案二：預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁 72.3 方案三：預(yù)應(yīng)力混凝土空心板橋 92.4 方案比選表 11第三章總體布置及主梁的設(shè)計(jì) 63.1 設(shè)計(jì)資料 63.2 橫斷面布置 73.3 橫斷面沿跨長(zhǎng)的分布 73.4 橫隔梁的設(shè)置 7第四章主梁的作用效應(yīng)計(jì)算4.1 永久作用效應(yīng)計(jì)算 74.2 可變作用效應(yīng)計(jì)算 74.3 主梁作用效應(yīng)組合 7第五章預(yù)應(yīng)力鋼束的估算及布置 75.1 預(yù)應(yīng)力鋼筋截面積估算 75.

2、2 預(yù)應(yīng)力鋼筋的布置 75.3 非預(yù)應(yīng)力鋼筋截面積估算及布置7第六章主梁截面幾何特性計(jì)算 76.1 主梁預(yù)制并張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋 76.2 灌漿封錨，主梁吊裝就位 7第七章持久狀況截面承載能力極限狀態(tài)計(jì)算 77.1 正截面承載力計(jì)算 77.2 斜截面承載力驗(yàn)算 7第八章鋼束預(yù)應(yīng)力損失估算 78.1 預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉（錨下）控制應(yīng)力con 78.2 鋼束應(yīng)力損失 7第九章應(yīng)力驗(yàn)算 79.1 短暫情況的正應(yīng)力驗(yàn)算 79.2 持久狀況正應(yīng)力驗(yàn)算 79.3 持久狀況下的混凝土主應(yīng)力驗(yàn)算 7第十章抗裂性驗(yàn)算 710.1 作用短期效應(yīng)組合作用下的正截面抗裂驗(yàn)算710.2 作用短期效應(yīng)組合作用下的斜截面抗裂驗(yàn)算7

3、第十一章主梁變形（撓度）計(jì)算 711.1 荷載短期效應(yīng)作用下主梁撓度驗(yàn)算 711.2 預(yù)加力引起的上拱度計(jì)算 711.3 預(yù)拱度的設(shè)置 7第十二章 錨固區(qū)局部承壓計(jì)算 712.1 局部受壓尺寸要求 712.2 局部抗壓承載力計(jì)算 7第十三章行車道板計(jì)算 713.1 懸臂板荷載效應(yīng)計(jì)算 713.2 連續(xù)板荷載效應(yīng)計(jì)算 713.3 截面設(shè)計(jì)、配筋及承載力驗(yàn)算 7第十四章橫隔梁計(jì)算 714.1 確定作用在跨中橫隔梁上的可變作用 714.2 跨中橫隔梁的作用效應(yīng)影響線 714.3 截面作用效應(yīng)計(jì)算 7參考文獻(xiàn)摘要通過(guò)學(xué)習(xí)基本掌握的橋梁設(shè)計(jì)的相關(guān)內(nèi)容，為檢驗(yàn)學(xué)習(xí)成果，進(jìn)行本次畢業(yè)設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)在預(yù)選三種橋

4、型結(jié)構(gòu)，采用比較分析法，根據(jù)地質(zhì)條件和跨徑等多種因素的條件是選擇最有利的橋型。最終確定設(shè)計(jì)橋型為預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土簡(jiǎn)支梁。根據(jù)橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范，和相關(guān)指導(dǎo)書展開(kāi)設(shè)計(jì)。具體設(shè)計(jì)內(nèi)容如下。(1) 橋梁總體布置及主梁結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)，(2) 荷載、應(yīng)力計(jì)算及主梁預(yù)應(yīng)力鋼束布置，(3) 結(jié)構(gòu)驗(yàn)算。通過(guò)結(jié)構(gòu)驗(yàn)算等出整個(gè)設(shè)計(jì)滿足相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范。并熟悉了橋梁相關(guān)過(guò)程及知識(shí)。關(guān)鍵詞：混凝土簡(jiǎn)支梁橋預(yù)應(yīng)力鋼束布置應(yīng)力計(jì)算第一章 概述1.1 、任務(wù)概況擬建福州市浦上大橋是福州市為全面實(shí)施“東擴(kuò)南進(jìn)西拓”城市發(fā)展戰(zhàn)略、完善路網(wǎng)建設(shè)、發(fā)展城市經(jīng)濟(jì)和交通要道，近期建設(shè)的重點(diǎn)工程之一；是福州市連接金山新區(qū)和大學(xué)城片區(qū)建設(shè)的又一主要通

5、道。工程場(chǎng)址位于橘園洲大橋與灣邊大橋（擬建）之間，起于金山新區(qū)洪灣路。技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：設(shè)計(jì)荷載：公路I 級(jí)橋面凈空：凈14+人行道2X1.5米設(shè)計(jì)洪水頻率：100 年一遇，最高通航水位：10.109m 。有關(guān)資料：1） ） 河床橫斷面：根據(jù)附表樁號(hào)標(biāo)高繪制。2） 河床地質(zhì)：共4 個(gè)鉆孔的地質(zhì)資料。3） 水文資料：另行提供4）該地區(qū)氣溫：1月份平均 6 C, 7月份平均30 Co5） 材料：鋼材，木材，水泥滿足供應(yīng)，砂礫石就地取材，塊片料石運(yùn)距5公里。6） 施工單位，：省級(jí)以上公路工程建設(shè)公司。7） 橋面標(biāo)高：往金山方向（ 0+000 ） 21.481m ， 往大學(xué)城方向（ 0+207 ）20.071

6、m1.2、 河床橫斷面河床橫斷面樁 號(hào)標(biāo) 高(m)樁 號(hào)標(biāo)高(m)0+00018.6270+20717.5210+01012.3050+0157.8050+0255.5100+505.8000+755.0890+1004.5580+1255.6230+16111.2580+18313.3901.3、 工程地質(zhì)條件大橋位于江心洲西側(cè)及附近水域，鉆孔揭露表明，橋位覆蓋層厚4.35.0米，主要為中密細(xì)、中砂層。下附基巖全、強(qiáng)分化層均很發(fā)育，厚2.33.4 米。微風(fēng)化基巖面變化很大，在6.28.3 米間，基巖主要為灰白色中粗粒花崗巖、花崗斑巖，微風(fēng)化基巖巖質(zhì)堅(jiān)硬，呈塊狀大塊狀砌體結(jié)構(gòu)，為主墩樁基良好的

7、持力層。 基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)宜采用微風(fēng)化基巖作為基礎(chǔ)持力層，樁端進(jìn)入微風(fēng)化基巖一定深度。1.4、 構(gòu)思宗旨1 ）符合地區(qū)發(fā)展規(guī)劃，滿足交通功能需要。2 ）橋梁構(gòu)造形式簡(jiǎn)潔、輕巧。3 ） 設(shè)計(jì)方案力求結(jié)構(gòu)新穎，盡量采用有特色的新結(jié)構(gòu)，又要保證結(jié)構(gòu)受力合理，并技術(shù)可靠，施工方便。第二章 方案比選鑒于展架橋地質(zhì)地形情況。該處地勢(shì)平緩，故比選方案主要采用簡(jiǎn)支梁橋和 連續(xù)梁橋形式。根據(jù)安全、適用、經(jīng)濟(jì)、美觀的設(shè)計(jì)原則，我初步擬定了三個(gè)方 案。2.1 方案一：（4X50） m預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支T型梁橋本橋的橫截面采用T 型截面（如圖2 1 ） 。防收縮鋼筋采用下密上疏的要求布置所有鋼筋的焊縫均為雙面焊，因?yàn)樵摌虻目?/p>

8、度較大，預(yù)應(yīng)力鋼筋采用特殊的形式（如圖2 2）布置，這樣不僅有利于抗剪，而且在拼裝完成后，在橋面上進(jìn)行張拉，可防止梁上緣開(kāi)裂。優(yōu)點(diǎn)： 制造簡(jiǎn)單，整體性好，接頭也方便，而且能有效的利用現(xiàn)代高強(qiáng)材料，減少構(gòu)件截面，與鋼筋混凝土相比，能節(jié)省鋼材，在使用荷載下不出現(xiàn)裂縫等。缺點(diǎn)：預(yù)應(yīng)力張拉后上拱偏大，影響橋面線形，使橋面鋪裝加厚等。施工方法：采用預(yù)制拼裝法（后張法）施工，即先預(yù)制T 型梁，然后用大型機(jī)械吊裝的一種施工方法。其中后張法的施工流程為：先澆筑構(gòu)件混凝土，并在其中預(yù)留孔道，待混凝土達(dá)到要求強(qiáng)度后，將預(yù)應(yīng)力鋼筋穿入預(yù)留的孔道內(nèi)，將千斤頂支承與混凝土構(gòu)件端部，張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋，使構(gòu)件也同時(shí)受到反力壓

9、縮。待張拉到控制拉力后，即用夾片錨具將預(yù)應(yīng)力鋼筋錨固于混凝土構(gòu)件上，使混凝土獲得并保持其預(yù)壓應(yīng)力。最后，在預(yù)留孔道內(nèi)壓注水泥漿。，使預(yù)應(yīng)力鋼筋與混凝土粘結(jié)成為整體。uUUJLU立面圖（尺寸單位：cm）2 22 1 （尺寸單位：cm ）2.2 方案二： （ 60+80+60 ） m 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱形梁橋本橋采用單箱雙室（如圖2 3）的截面形式因?yàn)榭缍群艽螅▽?duì)連續(xù)梁橋），在外載和自重作用下，支點(diǎn)截面將出現(xiàn)較大的負(fù)彎矩，從絕對(duì)值來(lái)看，支點(diǎn)截面的負(fù)彎矩大于跨中截面的正彎矩，因此， 采用變截面梁能符合梁的內(nèi)力分布規(guī)律，變截面梁的變化規(guī)律采用二次拋物線。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)剛度大，變形小，行車平順舒適，伸縮縫少

10、，抗震能力強(qiáng)，線條明快簡(jiǎn)潔，施工工藝相對(duì)簡(jiǎn)單，造價(jià)低，后期養(yǎng)護(hù)成本不高等。缺點(diǎn)：橋墩處箱梁根部建筑高度較大，橋梁美觀欠佳。超靜定結(jié)構(gòu)，對(duì)地基要求高等。施工方法：采用懸臂澆筑施工，用單懸臂連續(xù)的施工程序，這種方法是在橋墩兩側(cè)對(duì)稱逐段就地澆筑混凝土，待混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度后，張拉預(yù)應(yīng)力筋， 移動(dòng)機(jī)具、模板繼續(xù)施工。foJU乂乂/凡，x人y/ AArfW 鄧I : HU（尺寸單位：cm）圖23 （尺寸單位：cm）2.3 方案三：（10X20） m預(yù)應(yīng)力混凝土空心板橋本橋橫斷面采用9塊中板（如圖2 4、圖25）和2塊邊板（如圖26、圖 27）優(yōu)點(diǎn)：預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)通過(guò)高強(qiáng)鋼筋對(duì)混凝土預(yù)壓，不僅充分發(fā)揮了高強(qiáng)材

11、料 的特性，而且提高了混凝土的抗裂性，促使結(jié)構(gòu)輕型化，因而預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu) 具有比鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)大得多的跨越能力。采用空心板截面，減輕了自重，而且能充分利用材料，構(gòu)件外形簡(jiǎn)單，制作 方便，方便施工，施工工期短，而且橋型流暢美觀。缺點(diǎn)：行車不順，同時(shí)橋梁的運(yùn)營(yíng)養(yǎng)護(hù)成本在后期較高。施工方法：采用預(yù)置裝配（先張法）的施工方法，先張法預(yù)制構(gòu)件的制作工 藝是在澆筑混凝土之前先進(jìn)行預(yù)應(yīng)力筋的張拉，并將其臨時(shí)固定在張拉臺(tái)座上， 然后按照支立模板一一鋼筋骨架成型一一澆筑及振搗混凝土一一養(yǎng)護(hù)及拆除模 板的基本施工工藝，待混凝土達(dá)到規(guī)定強(qiáng)度，逐漸將預(yù)應(yīng)力筋松弛，利用力筋回 縮和與混凝土之間的黏結(jié)作用，使構(gòu)件獲得預(yù)

12、應(yīng)力。圖24.中板跨中截面圖（尺寸單位：cm）圖2 5、中板支點(diǎn)截面（尺寸單位:序A方案第一方案第三方案圖26.邊板跨中截面（尺寸單位：cm） 圖27.邊板支點(diǎn)截面（尺寸單位:cm）2.4方案比選表表2 1方案比選表號(hào)(4 X 50 ) m 預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支T型梁橋(60+70+60 ) m 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱形梁橋(10 X20) m 預(yù)應(yīng)力混凝土空心板橋1橋高(m )18.85518.59018.4532橋長(zhǎng)(m )2002002003最大縱坡()3.413.413.414工藝技術(shù)要求各梁受力相對(duì)獨(dú) 立，避免超靜定梁 的復(fù)雜問(wèn)題，等跨 徑布置，細(xì)部尺寸 相同，可以重復(fù)利 用模板預(yù)制，施工

13、較為方便。箱形截面抗扭剛度大，可 以保證其強(qiáng)度和穩(wěn)定性， 功效的承擔(dān)正負(fù)彎矩，橋梁的結(jié)構(gòu)剛度大，變形小，相對(duì)簡(jiǎn)支梁橋的施工 要更復(fù)雜?？招陌褰孛?，減輕了 自重，而且能充分利 用材料，構(gòu)件外形簡(jiǎn) 單，制作方便，方便 施工，施工工期短， 相對(duì)于簡(jiǎn)支 T型梁 和連續(xù)箱形梁施工較簡(jiǎn) 單。5使用效果構(gòu)造簡(jiǎn)單，線條簡(jiǎn) 潔，行車較舒適。全橋線條簡(jiǎn)潔明快，與周 圍劃、境協(xié)調(diào)好，因此，橋 型美觀，行車平穩(wěn)舒適。全橋線條簡(jiǎn)潔，但橋孔度多，因此顯得有些繁?影響橋型美觀窘辱6造價(jià)及用材等截面形式能大 量節(jié)約模板，加快 建橋進(jìn)度，簡(jiǎn)易經(jīng) 濟(jì)，但不能充分利 用截面作用，基礎(chǔ) 設(shè)計(jì)量大。連續(xù)梁剛度大，變形小， 伸縮縫少，能

14、充分利用高 強(qiáng)材料的特性，促使結(jié)構(gòu)輕型化，跨越能力強(qiáng)充分發(fā)揮了圖強(qiáng)材料的 特性，而且提高了混凝 的抗裂性，促使結(jié)構(gòu)輕 型化。后期養(yǎng)護(hù)成本較 高通過(guò)對(duì)比，從受力合理，安全適用，經(jīng)濟(jì)美觀的角度綜合考慮，方案一：預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支T 型梁橋?yàn)樽罴淹扑]方案。此方案，采用預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支T 型梁橋，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，節(jié)省材料，經(jīng)濟(jì)合理；采用預(yù)制裝配的施工方法，施工方便，周期短；而且橋型流暢美觀。第三章 總體布置及主梁的設(shè)計(jì)3.1 設(shè)計(jì)資料3.1.1 橋梁跨徑及橋?qū)挊?biāo)準(zhǔn)跨徑：50m （墩中心距離）主梁全長(zhǎng)：49.96m計(jì)算跨徑：49.00m橋面凈空：凈14m+2X1.5m3.1.2 設(shè)計(jì)荷載公品& I級(jí)，結(jié)構(gòu)重要性

15、系數(shù)0=1.0 ,均布荷載的標(biāo)準(zhǔn)值qk為10.5KN/m ,集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值為356KN.3.1.3 材料及工藝混凝土 ：采用C50混凝土，Ec =3.45 X 105 MPa ,抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值 fck =32.4MPa ， 抗 壓 強(qiáng) 度 設(shè) 計(jì) 值fcd =22.4MPa ， 抗 拉 強(qiáng) 度 的 標(biāo) 準(zhǔn) 值ftk=2.65MPa ，抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值ftd =1.83MPa 。鋼筋：預(yù)應(yīng)力鋼筋采用ASTMA416-97a 標(biāo)準(zhǔn)的低松弛鋼絞（1X7標(biāo)準(zhǔn)型），抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值fpk =1860MPa 。抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fpd =1260MPa ，公稱直徑15.24mm ,公稱面積 140 mm2,彈性模

16、量 Ep=1.95 X 105MPa。普通鋼筋直徑大于和等于12mm 的采用 HRB400 鋼筋；直徑小于12mm的均用 R235 鋼筋。按后張法施工工藝制作主梁，采用內(nèi)徑70mm 的預(yù)埋波紋管和夾片錨具。3.1.4 設(shè)計(jì)依據(jù)1 、交通部公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)JTG B01 032 、交通部公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范JTG D60 20043 、交通部公路磚石及混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范JTJ022 854 、交通都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 20045 、交通部公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范JTJ024 856 、交通部公路工程概預(yù)算定額7、結(jié)構(gòu)設(shè)汁原理、基礎(chǔ)工程、橋梁工程等有關(guān)教材8

17、-公路設(shè)計(jì)手冊(cè)一一梁橋9、公路橋梁標(biāo)準(zhǔn)圖10、橋梁計(jì)算示例集梁橋11 、道路工程制圖標(biāo)準(zhǔn)3.1.5 基本計(jì)算數(shù)據(jù)見(jiàn)（表3-1 ）表3-1基本數(shù)據(jù)計(jì)算表名稱項(xiàng)目符號(hào)單位婁&據(jù)混 凝 土立方強(qiáng)度f(wàn) cu,kMPa50彈性模量EcMPa,-43.45 X 10軸心抗壓標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度f(wàn)ckMPa32.40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)cdMPa22.40軸心抗拉設(shè)計(jì)強(qiáng)度f(wàn)tdMPa1.83短暫狀態(tài)容許壓應(yīng)力0.7f ckMPa20.72容許拉應(yīng)力0.7f tkMPa1.757持久狀態(tài)標(biāo)準(zhǔn)荷載組合：容許壓應(yīng)力0.5f ckMPa16.20容許主壓應(yīng) 力0.6f ckMPa19.44短期

18、效應(yīng)組合：容許拉應(yīng)力oSt-0.85 opcMPa0谷許主拉應(yīng) 力0.6ftkMPa1.59615.2 鋼 絞 線標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度f(wàn)pkMPa1860彈性模量EpMPa51.95 X 105抗拉設(shè)計(jì)強(qiáng)度f(wàn)pdMPa1260最大控制應(yīng)力（T con0.75f pkMPa1395持久狀態(tài)應(yīng)力：標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)組合0.65f pkMPa1209材料重 度鋼筋混凝土乎KN/ m 325.0瀝青混凝土平3KN/ m 323.0鋼絞線節(jié)KN/ m 378.5鋼束與混凝土的彈性模量比OCEp無(wú)綱量5.65注：考慮混凝土強(qiáng)度達(dá)到 90%時(shí)開(kāi)始張拉預(yù)應(yīng)力鋼束。水和ftk分別表示鋼束張拉時(shí)混凝土的抗壓、抗拉標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度，則fck=2

19、9.6MPa , ftk=2.51MPa3.2橫斷面布置3.2.1 主梁間距與主梁片數(shù)本橋?yàn)殡p幅橋（兩幅橋?yàn)楠?dú)立的橋，因此只計(jì)算單幅即可），主梁翼板寬度為250cm ,單幅的橋?qū)挒?m ,選用7片主梁。3.2.2 主梁跨中截面主要尺寸擬定1/2支點(diǎn)截面1/2跨中截面半縱剖面圖圖3-1結(jié)構(gòu)尺寸圖（單位cm ）1、主梁高度預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支梁橋的主梁高度與跨徑之比常在1/14-1/25,當(dāng)建筑高度不受限制時(shí)（本橋不受限制），增大梁高往往是最經(jīng)濟(jì)的方案，因?yàn)樵龃罅焊呖梢匀〉幂^大的抗彎力臂，還可以節(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，而混凝土的用量增加不多。終上所述，本橋中取230cm 的主

20、梁高度是比較合適的。2 、主梁截面細(xì)部尺寸T 梁翼板的厚度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是上翼板受壓的強(qiáng)度要求，本橋預(yù)制T 梁的翼板厚度取用15cm ， 翼板根部加厚到25cm 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)主拉應(yīng)力較小，腹板厚度翼板由布置預(yù)制孔管的構(gòu)造決定，同時(shí)從腹板本身的條件出發(fā)，腹板厚度不宜小于其高度的1/15 ，本橋腹板厚度取用20cm 。為了防止在施工和運(yùn)營(yíng)中使馬蹄部分遭致縱向裂縫，馬蹄面積占截面總面積的 10% 20% 比較合適，同時(shí)根據(jù)公預(yù)規(guī)9.4.9 條對(duì)鋼束凈距及預(yù)留管道的構(gòu)造要求，初擬馬蹄寬度為55cm ，高度為25cm ，

21、馬蹄與腹板交接處作三角過(guò)渡，高度為15cm ，以減小局部應(yīng)力。按照以上擬定的外形尺寸，就可繪制出預(yù)制梁的跨中截面圖（如圖3-2 )圖3-2 跨中截面尺寸圖(單位cm)3、計(jì)算截面幾何特征將主梁跨中截面劃分成五個(gè)規(guī)則圖形的小單元，截面幾何特性計(jì)算見(jiàn)(表3-2 )表3-2跨中截面幾何特性計(jì)算表分塊名稱分塊面積Ai2 (cm )跨中截面 形心至上 緣距離yz (cm )分塊面積對(duì) 上緣凈距Si = A - yz/3(cm )自身慣距 Iy/2、(cm )di = ys -yz(cm )對(duì)截面形心 的慣距,4、I It Ix ( cm )翼板37507.52812570312.575.79215404

22、6521610778三角承托50018.3339166.52777.77864.95721097062112484腹板380011041800011431667-26.71271101214142678卜二角262.5200525003281.25-116.7135755713578853馬蹄1375217.5299062.571614.58-134.2124766946248385609687.5806854I 66283353注：截面形心至上緣距離：ys 806854 8329cmA 9687.54、支點(diǎn)截面幾何特性計(jì)算表（表 3-3）翼板2407.5180004500088.061861

23、095318655953三角承托50018.3339166.52777.77877.2329820052984783腹板380011041800011431667-14.4479235212224018卜二角262.5200525003281.25-104.4428632752866556馬蹄1375217.5299062.571614.58-121.9420445375205169908337.5I 57248299表2-3支點(diǎn)截面幾何特性計(jì)算表一- 一S 796729注：截面形心至上緣距離 ：ys 96.56cmA 8337.55、檢驗(yàn)跨中截面效率指標(biāo)p （希望p在0.5以上）上核心距：k

24、s66283353A Vx 9687.5 (230 83.29)46.64下核心距：kx 82.15x A Vs截面效率指標(biāo)：p 旦& 46.64 82.15 0.56 0.5 h230表明以上初擬的主梁跨中截面是合理的。2.3 橫斷面沿跨長(zhǎng)的分布本橋主梁采用等高形式，橫斷面的 T梁寬度沿跨長(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，距梁端 1980mm 范圍內(nèi)將腹板加厚到與馬蹄同寬，馬蹄部分為配合鋼束彎起而從六分 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。2.4 橫隔梁的設(shè)置在荷載作用下的主梁彎矩橫向分布，當(dāng)該處有

25、橫隔梁時(shí)比較均勻，否則在直接 荷載作用下的主梁彎矩較大，為減少對(duì)主梁設(shè)計(jì)起主要控制作用的跨中彎矩，在跨中設(shè)置一道中橫隔梁，當(dāng)跨度較大時(shí)，應(yīng)設(shè)置較多的橫隔梁。本橋在橋跨中點(diǎn)、 三分點(diǎn)、六分點(diǎn)和支點(diǎn)處設(shè)置七道橫隔梁，其間距為 8m o端橫隔梁的高度與主 梁同高，厚度為上部260mm ,下部為240mm 。中橫隔梁高度為2050mm ,厚度為上部180mm ,下部160mm 。橫隔梁的布置見(jiàn)（圖31）第四章主梁的作用效應(yīng)計(jì)算根據(jù)上述梁跨結(jié)構(gòu)縱、橫截面的布置，可分別求得各主梁控制截面（一般取跨中截面、L/4 截面和支點(diǎn)截面）的永久作用效應(yīng)，并通過(guò)可變作用下的梁橋荷載橫向分布系數(shù)和縱向內(nèi)力影響線，求得可

26、變荷載的作用效應(yīng)，最后再進(jìn)行主梁作用效應(yīng)組合。4.1 永久作用效應(yīng)計(jì)算4.1.1 永久作用集度1 、預(yù)制梁自重（ 1 ）跨中截面段主梁的自重（六分點(diǎn)截面至跨中截面，長(zhǎng)13m ）G=0.83375 X25 X 16 =333.5 （KN）（ 2 ）馬蹄抬高與腹板變寬段梁的自重（長(zhǎng)5m ）G（1.443625+0.83375） X 5 X 25/2=142.34（KN）（ 3 ）支點(diǎn)段梁的自重（1.98m ）G=1.443625 X 25 X 1.98 = 71.46 （ KN ）3 3）（ 4）中主梁的橫隔梁中橫隔梁體積：0.17 X （1.9X0.7-0.5 X0.1 X 0.5-0.5 X

27、0.0.15 X 0.175 ） =0.2196（ m3）端橫隔梁體積：0.25 X (2.15 X 0.525-0.5 X 0.065 X 0.325 ) =0.2795 ( m3)故半跨內(nèi)橫梁重力為：G=(2.5 X0.2196+1 X 0.2795 ) 2 25=20.71(KN)( 5 )預(yù)制梁永久作用集度g1 = (333.5+142.34+71.46+20.71) /20.48 =27.73 (KN/m )2、二期永久作用( 1 )中主梁現(xiàn)澆部分橫隔梁：一片中橫隔梁體積(現(xiàn)澆)30.17 X0.45 X 1.9=0.14535(m )一片端橫隔梁體積(現(xiàn)澆)0.25 X0.45 X

28、 2.15=0.241875( m3)故：G(5) = (5X0.14535+2 X 0.241875 )X25/49.96=0.739(KN/m )( 2 )鋪裝8cm 混凝土鋪裝0.08 X 14 X25=28.00 (KN/m )5cm 瀝青鋪裝0.05 X 14 X23=16.10(KN/m )若將橋面鋪裝均攤給4 片(中主梁)+2 片(邊主梁)G(6) =( 28+16.10 ) /7=6.30 ( KN/m )( 3)欄桿一側(cè)人行欄：1.52KN/m一側(cè)防撞欄：4.99KN/m若將兩側(cè)防撞欄均攤給7片梁G(7)= (1.52+4.99 ) X2/7=1.86(KN/m)(4)中主梁

29、二期永久作用集度g2 =3.38+0.76+6.30+1.86=12.30(KN/m )3.1.2永久作用效應(yīng)如圖3 1所示，設(shè)x為計(jì)算截面離左支座的距離，并令a =X/L主梁彎矩和剪力的計(jì)算公式：M =0.5 X a(1- a)L2g(4 1 )Q =0.5 X (1-2 a) Lg(4 2)永久作用計(jì)算表(表4 1)表4 1主梁永久作用效應(yīng)作用效應(yīng)跆中截回(=0.5 )L/4截回 (=0.25)N7錨固點(diǎn)(=0.03704)支點(diǎn)截回(=0)一期彎矩(KN m )8322.476241.851187.380.00剪力(KN )0.00339.69629.06679.39一期彎矩(KN m )

30、2338.541753.90333.610.00剪力(KN )0.00119.93222.08239.85彎矩(KN 10661.017995.751520.990.00m )剪力(KN )0.00459.62851.14919.24450!”陸空蟲(chóng)3.143.45 1010 0.66282 4922468.78其中:Gmc 一g0.96875 25 1039.812468.78 (KN/m )圖41永久作用計(jì)算圖示4.2 可變作用效應(yīng)計(jì)算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(jiǎn)支梁橋的基頻可采用下列公式估算:1.9

31、9 (Hz)根據(jù)本橋的基頻，可計(jì)算出汽車荷載的沖擊系數(shù)為：0.1767 ln f 0.0157 0.106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，三車道應(yīng)折減22%,但折減不得小于兩車道布截的計(jì)算結(jié)果。本橋按三車道設(shè)計(jì)。因此在 計(jì)算可變作用效應(yīng)時(shí)需進(jìn)行車道折減。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)mc如前所述，本橋橋跨內(nèi)設(shè)五道橫隔梁，具有可靠的橫向聯(lián)系，且承重的長(zhǎng)寬 比為:L 49.002.8 2B 17.5所以可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)mc(1)計(jì)算主梁抗扭慣距可近似按下式計(jì)算:(43)mIT =Cibit3i 1式中：

32、bi、tz相應(yīng)為單個(gè)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(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:x 230 15 0.5 10 100t產(chǎn)17.2( cm)230馬蹄部分的換算平均厚度:40 25/、t3 = 32.5( cm)2圖32示出了 It的計(jì)算圖示，It的計(jì)算見(jiàn)表42(2)計(jì)算抗扭修正系數(shù)對(duì)于本橋，主梁的間距相同，并將主梁近似看成等截面，則得:(44)It =7X0.01267293=0.08871051 m4 ; i1GL2TT 1 12E a：Ii式中：G=0.4E ; L=49.00m a1 二7.5m ; a2=5.0m ; a3 =2.

33、5m ; a4=0.0m ; a5 =-2.5m ; a6 =-5.0m a7 -7.5m It =0.66283353 m4.計(jì)算得： =0.96（3）按修正的剛性橫梁法計(jì)算橫向影響線豎標(biāo)ate-62at 17式中：n 7;at2 2 (7.52 5.02 2.52) 175(m2)t 1計(jì)算所得tj值見(jiàn)（表43）圖42 It計(jì)算圖示（尺寸單位：cm）表4 2 It計(jì)算表分塊名稱bi (cmtz (cm )bi / tzG (cm)m一 3一 34I t = cibitz (x 10 m )i 1翼緣板25017.214.53491/34.24037腹板180.3209.0150.31004

34、.47144馬蹄5532.51.69230.20983.9611212.67293表4 3 tj值梁號(hào)t1t2t3t4t5t6t710.45140.34860.24570.1429-0.04-0.0629-0.165720.34860.280.21140.14290.07430.0057-0.062930.14290.14290.14290.14290.14290.14290.1429（4）計(jì)算荷載橫向分布系數(shù)1號(hào)梁的橫向影響線和最不利布載圖式如圖43所示可變作用（汽車公路-I級(jí)）mcq0.4103+0.3362+0.2827+0.2087+0.1552+0.0811+0.0277-0.046

35、40.67=0.4876三車道:1mcq = 一 X ( 0.4103+0.3362+0.2827+0.2087+0.1552+0.0811 q 20.78=0.5749兩車道:mca =1X( 0.4103+0.3362+0.2827+0.2087 cq 2)=0.6190故取可變作用（汽車）的橫向分布系數(shù)為：mcq =0.6190可變作用（人群）：mcr =0.46892、支點(diǎn)截面的荷載橫向分布系數(shù)mO如圖44所示，按杠桿原理法繪制荷載橫向分布系數(shù)并進(jìn)行布載，1號(hào)梁可變作用的橫向分布系數(shù)計(jì)算如下:圖4 3跨中的橫向分布系數(shù)mc的計(jì)算圖示（尺寸單位：cm）圖44支點(diǎn)的橫向分布系數(shù)m0計(jì)算圖示

36、（尺寸單位：cm）可變作用（汽車）：moq =0.5 X0.6=0.3可變作用(人群)：mor =1.173、橫向分布系數(shù)匯總(見(jiàn)表4 4)表44 1號(hào)梁可變作用橫向分布系數(shù)可變作用類別mcm0公路一I級(jí)0.61900.3人群0.46891.173.2.3 車道荷載的取值根據(jù)橋規(guī)4.3.1條，公路一I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:qk =10.5KN/m計(jì)算彎矩時(shí) Pk= 360 180 (49 5) 180356 KN50 5計(jì)算剪力時(shí) pk =356 X 1.2=427.2KN3.2.4 計(jì)算可變作用效應(yīng)在可變作用效應(yīng)計(jì)算中，本橋?qū)τ跈M向分布系數(shù)的取值作如下考慮：支點(diǎn) 處橫

37、向分布系數(shù)m0,從支點(diǎn)至第一根橫梁段，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45示出跨中截面作用效應(yīng)計(jì)算圖示，計(jì)算公式為：S mqkmpky(45)式中：S所求截面汽車標(biāo)準(zhǔn)荷載的彎矩和剪力qk車道均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值Pk車道集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值影響線上同號(hào)區(qū)段的面積y影響線上最大坐標(biāo)值可變作用（汽車）標(biāo)準(zhǔn)效應(yīng)Mmax =0.5 X 0.6190 X 10.5 X 12.25 X 49-0.3190 X 8 X 10.5 X 1.083+0.6190 X356 X 12.25 =4660.91KN-

38、 mVmax =0.5 X 0.6190 X 10.5 X 0.5 乂 24.5+0.5 X 0.3190 X 8 X 10.5 乂0.0556+0.6190 X 427.2 X 0.5=171.28KN可變作用（汽車）沖擊效應(yīng)M =4660.91 X 0.191=890.23KN/mV =171.28 X0.191=32.71KN圖45跨中截面計(jì)算圖示（尺寸單位： m）2、求L/4截面的最大彎矩和最大剪力圖46為L(zhǎng)/4截面作用效應(yīng)的計(jì)算圖示圖46 L/4截面作用效應(yīng)計(jì)算圖（尺寸單位：m）可變作用（汽車）標(biāo)準(zhǔn)效應(yīng)M max =0.5 X 0.6190 X 10.5 X 7.3125 X 49-

39、0.5 義（ 1.625+0.5416 ）義0.3190 X 8 X 10.5+0.6190 乂 356 乂 7.3125=2746.8097KN/mVmax =0.5 X 0.619 X 10.5 X 36.75-0.5 乂 0.3190 X 8 X 10.5 乂 max0.0556+0.6190 乂 427.2 乂 0.75=310.3066KN可變作用（汽車）沖擊效應(yīng)M =2746.8097 X 0.191=524.6407KN/mV =310.3066 X0.191=59.2686KN3、求支點(diǎn)截面的最大剪力圖47示出支點(diǎn)截面最大剪力計(jì)算圖式欣寧4 90熊手圖47支點(diǎn)截面計(jì)算圖式（尺寸

40、單位：m）可變作用（汽車）效應(yīng)Vmax =0.5 X10.5 X 0.6190 X 1 X49-0.5 X10.5 X 0.3190 X6義（0.9444+0.0556 ） +427.2 X 0.8333 X 0.6190=369.5444KN可變作用（汽車）沖擊效應(yīng)V =369.5444 乂 0.191=70.5830KN可變作用（人群）效應(yīng)Vmax =0.5 X3.45 X 0.4689 X 1 X 49-0.5 X 3.45 X 0.7011 X8義 0 0.9444+0.0556 ） =29.9586KN可變作用（人群）沖擊效應(yīng)V =29.9586 X0.191=5.7221KN3.3

41、主梁作用效應(yīng)組合按橋規(guī)4.1.6 4.1.8條規(guī)定，將主梁的作用效應(yīng)組合匯總。見(jiàn)（表 45）表4 5主梁作用效應(yīng)組合序號(hào)荷載類別跆中截回四分點(diǎn)截面支點(diǎn)截回MmaxVmaxMmaxVmaxMmaxVmax(KN - m)KN(KN - m)KN(KN - m)KN(1)第一期永久作用8322.470.006241.85339.690.00679.39第二期永久作用2338.540.001753.90119.930.00239.85(3)總永久作用+10661.010.007995.75459.620.00919.24口受作用(汽車)公路-I級(jí)4660.91171.282746.81310.310

42、.00369.54可變作用(汽車)沖 擊890.2332.7524.6459.270.0070.58(6)持久狀態(tài)的應(yīng)力計(jì)算 的可變作用標(biāo)準(zhǔn)值組 合=(4) + (5)5551.14203.983271.45369.580.00440.12正常使用極限狀態(tài)短 期效應(yīng)組合W3)+0.7X13923.65119.909918.52676.830.001177.92正常使用極限狀態(tài)長(zhǎng) 期效應(yīng)組合W3)+0.4X9442.3671.597080.13525.870.00966.12承載能力極限狀態(tài)計(jì) 算的基本組合=1.2X+1.4 X (+)15802.98298.4111845.43984.020.

43、001611.07第五章預(yù)應(yīng)力鋼束的估算及布置5.1 預(yù)應(yīng)力鋼筋截面積估算按構(gòu)件正截面抗裂性要求估算預(yù)應(yīng)力鋼筋數(shù)量。因?yàn)楸緲驅(qū)瓚?yīng)力做了一定得限制并不允許開(kāi)裂，因此屬于A類部分構(gòu)件,所以根據(jù)跨中截面抗裂要求，可得跨中截面所需的有效預(yù)加力為：NpeMs/W 0.7 ftk(5 1)式中的Ms為正常使用極限狀態(tài)按作用（或荷載）短期效應(yīng)組合計(jì)算的彎矩值,由表35查的：Ms=KN - m設(shè)預(yù)應(yīng)力鋼筋截面重心距截面下緣為 ap=150mm ,則預(yù)應(yīng)力鋼筋的合力作用點(diǎn)到截面重心軸的距離為ep=yb ap=1317.1mm ;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22可得跨中截面全截面面積

44、A =968750mm 2,全截面對(duì)抗裂驗(yàn)算邊緣的彈性抵抗矩為 W I / yb =662.83353X 10 9/1461.3=453.6X 106mm 3;所以有效預(yù)加力合力為N Ms/W 0.7 ftk = 13923.65 106/453.6 106 0.7 2.65 =7 3272479 X pe- J %(11317.1 )(A W)968750453.6 106106N預(yù)應(yīng)力鋼筋的張拉控制應(yīng)力為con=0.75 fpk =0.75 X1860=1395MPa ,預(yù)應(yīng)力損失按張拉控制應(yīng)力的20%估算，則可得需要預(yù)應(yīng)力鋼筋的面積為ApNpe(1 0.2) con7.3272479 1

45、06(1 0.2) 1395=6566mm采用4束12小15.24鋼絞線，預(yù)應(yīng)力鋼筋的截面積為Ap=4 X 12 X 140=6720mm 2。采用夾片式群錨，小70金屬波紋管成孔5.2 預(yù)應(yīng)力鋼筋的布置5.2.1 跨中截面預(yù)應(yīng)力鋼筋的布置后張法預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件的預(yù)應(yīng)力管道布置應(yīng)符合 公路橋規(guī)中的有 關(guān)構(gòu)造要求。參考已有的設(shè)計(jì)圖紙并按公路橋規(guī)中的構(gòu)造要求，對(duì)跨中截面的預(yù)應(yīng)力鋼筋進(jìn)行初步布置。（如圖5 1）a）b）c）圖4 1端部及跨中預(yù)應(yīng)力鋼筋布置圖（尺寸單位：cm）a）預(yù)制梁端部；b）鋼束在端部的錨固位置；c）跨中截面鋼束布置4.2.2 錨固面鋼束布置為使施工方便，全部4束預(yù)應(yīng)力鋼筋均錨

46、于梁端（圖 5 1a、b）。這樣布置符合均勻分散的原則，不僅能滿足張拉的要求，而且 N1、N2在梁端均彎起 較高，可以提供較大的預(yù)剪力。4.2.3 其它截面鋼束位置及傾角計(jì)算1、鋼束彎起形狀、彎起角9及其彎曲半徑采用直線段中接圓弧曲線段的方式彎曲；為使預(yù)應(yīng)力鋼筋的預(yù)加力垂直作用 于錨墊板，N1、N2、N3和N4彎起角8均取為0 8 ;各鋼束的彎曲半徑為: Rni =80000mm ; Rn2 =60000mm ; RN3=40000mm； Rn3 =20000mm 。2、鋼束各控制點(diǎn)位置的確定以N3號(hào)鋼束為例，其彎起布置如圖5 2所示。由Ld c cot 0確定導(dǎo)線點(diǎn)距錨固點(diǎn)的水平距離Ldc

47、cot 0 50 cot 8 =355.8cm圖52曲線預(yù)應(yīng)力鋼筋計(jì)算圖（尺寸單位：cm）由Lb2 R tan 確定彎起點(diǎn)至導(dǎo)線點(diǎn)的水平距離2Lb2 R tan 4000 tan4 =279.71cm 2所以彎起點(diǎn)到錨固點(diǎn)的水平距離為L(zhǎng)w Ld Lb2 =355.8+279.71=635.51cm則彎起點(diǎn)至跨中截面的水平距離為Xk= (4900/2+34.8) - Lw=1849.29cm根據(jù)圓弧切線的性質(zhì)，圖中彎止點(diǎn)沿切線方向至導(dǎo)線點(diǎn)的距離與彎起點(diǎn)至導(dǎo)線點(diǎn)的水平距離相等，所以彎止點(diǎn)到導(dǎo)線點(diǎn)的水平距離為L(zhǎng)bi Lb2 cos o 279.71 cos8 =276.99m故彎止點(diǎn)至跨中截面的水平

48、距離為(xk Lb1 Lb2)= (1849.29+276.99+279.71) =2405.99cm同理可以計(jì)算N1、N2、N4的控制點(diǎn)位置，將各鋼束的控制參數(shù)匯總于表5 1中表5 1各鋼束彎起控制要素表鋼束號(hào)升高值 c(cm)彎起角0()彎起半徑R(cm )支點(diǎn)至錨 固點(diǎn)的水 平距離 d(cm)彎起點(diǎn)距 跆中截回 水平距離Xk (cm)彎止點(diǎn)距 跆中截回 水平距離(cm)N12118800012.2401.471514.85N21308600026.41131.841966.88N3508400034.81849.292405.99N4308200047.02143.652422.093、各截面鋼束位置及其傾角計(jì)算仍以N3號(hào)鋼束為例(圖5 2),計(jì)算鋼束上任一點(diǎn)i離梁