橋梁設計畢業(yè)設計論文交通大學

1、-PAGE . z摘 要本設計為預應力混凝土連續(xù)梁橋的設計，橋式布置為420m、連續(xù)空心板梁，梁高90cm，橋面寬度12.5m；雙柱式橋墩，樁根底。本設計對該橋的上部構造做了設計與檢算。根據線路情況，全橋共設為4跨，有3個橋墩，兩個橋臺。在上部構造設計中，根據設計要求進展擬定截面尺寸，分別計算構造恒載、活載力，并進展荷載組合，確定出主梁的最不利荷載，進展預應力鋼束的估算和布置并考慮各階段的預應力損失，最后對控制截面進展強度、應力、抗裂性和撓度檢算。以上各項檢算均滿足相關規(guī)要求。本次設計所選方案合理，設計方確，設計和檢算均采用E*cel列表計算，并利用AutoCAD軟件繪制了全橋總體布置圖、主梁

2、構造圖、預應力筋布置圖及橋墩構造圖。關鍵詞：預應力；連續(xù)梁；空心板；荷載組合AbstractThis paper is the design of the PC continuous beam. which is located at Jiuquan , the420m spans and simplycontinuoushollow slab -beams is laid to the form of the bridge, the height of the beam is 90cm, the width of the pavement is 12.5 m, the pile founda

3、tion. The upper rpart of the bridge are calculated in this design, basing on the condition of the line, there are four spans,three piers and two abutments on the bridge. The dimension of the section is referred to the demand of the design, then the structures dead load, live load and internal force

4、is calculated, at the same time, the load is assembled, so the main girders most disadvantaged load can be decided, considering the each phases PC loosing, the PC Steels are generally calculated and arranged. Lastly, the control sections strengthen, stress, crack resistance, deformation is calculate

5、d. All of the calculation is met the correlated criterion.The reasonable programs and proper methods are selected in this design, the tool E*cel is used to the calculation and design ,and the picture of the whole bridge , the constructional drawing ofmaingrider , the arrangement of PC steels grid an

6、d constructional drawing of pier, the is drew by the software AutoCAD.Keywords: PC；continuous beam；hollow slab；bination of load-. z-. z-. z目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc168487649第一章橋梁方案比選 PAGEREF _Toc168487649 h 1HYPERLINK l _Toc168487650一背景及根本資料 PAGEREF _Toc168487650 h 1HYPERLINK l _Toc168487

7、651二方案比選 PAGEREF _Toc168487651 h 2HYPERLINK l _Toc168487652第二章設計資料 PAGEREF _Toc168487652 h 6HYPERLINK l _Toc168487653一橋梁橫向布置 PAGEREF _Toc168487653 h 6HYPERLINK l _Toc168487654二縱橫坡 PAGEREF _Toc168487654 h 6HYPERLINK l _Toc168487655三橋下凈空 PAGEREF _Toc168487655 h 6HYPERLINK l _Toc168487656四高跨比 PAGEREF _

8、Toc168487656 h 7HYPERLINK l _Toc168487657五橋面鋪裝 PAGEREF _Toc168487657 h 7HYPERLINK l _Toc168487658六上部構造 PAGEREF _Toc168487658 h 7HYPERLINK l _Toc168487659第三章截面特性計算 PAGEREF _Toc168487659 h 9HYPERLINK l _Toc168487660一截面特性計算 PAGEREF _Toc168487660 h 9HYPERLINK l _Toc168487661二空心板截面的抗扭慣矩 PAGEREF _Toc16848

9、7661 h 10HYPERLINK l _Toc168487662三計算剛度參數 PAGEREF _Toc168487662 h 10HYPERLINK l _Toc168487663第四章作用效應計算 PAGEREF _Toc168487663 h 11HYPERLINK l _Toc168487664一構造自重作用效應計算 PAGEREF _Toc168487664 h 11HYPERLINK l _Toc168487665一構造自重作用荷載集度的計算 PAGEREF _Toc168487665 h 12HYPERLINK l _Toc168487666二力計算 PAGEREF _Toc

10、168487666 h 12HYPERLINK l _Toc168487667二可變作用效應計算 PAGEREF _Toc168487667 h 15HYPERLINK l _Toc168487668一沖擊系數計算 PAGEREF _Toc168487668 h 15HYPERLINK l _Toc168487669二橫向分布影響線 PAGEREF _Toc168487669 h 16HYPERLINK l _Toc168487670三計算荷載橫向分布系數 PAGEREF _Toc168487670 h 19HYPERLINK l _Toc168487671四各截面的汽車荷載效應力計算 PAG

11、EREF _Toc168487671 h 20HYPERLINK l _Toc168487672五溫度變化次力計算 PAGEREF _Toc168487672 h 21HYPERLINK l _Toc168487673六根底沉降計算 PAGEREF _Toc168487673 h 22HYPERLINK l _Toc168487674三力組合 PAGEREF _Toc168487674 h 26HYPERLINK l _Toc168487675一按承載能力極限狀態(tài)設計 PAGEREF _Toc168487675 h 26HYPERLINK l _Toc168487676二 按正常使用極限狀態(tài)設

12、計 PAGEREF _Toc168487676 h 27HYPERLINK l _Toc168487677三力包絡圖 PAGEREF _Toc168487677 h 30HYPERLINK l _Toc168487678第五章預應力鋼筋的估算及布置 PAGEREF _Toc168487678 h 32HYPERLINK l _Toc168487679一鋼束橋規(guī)估算的原理與方法 PAGEREF _Toc168487679 h 32HYPERLINK l _Toc168487680一按正常使用極限狀態(tài)正截面抗裂驗算估束 PAGEREF _Toc168487680 h 33HYPERLINK l _

13、Toc168487681二按正常使用極限狀態(tài)截面壓應力驗算估束 PAGEREF _Toc168487681 h 35HYPERLINK l _Toc168487682三按承載能力極限狀態(tài)的應力要求計算 PAGEREF _Toc168487682 h 37HYPERLINK l _Toc168487683四估算結果 PAGEREF _Toc168487683 h 39HYPERLINK l _Toc168487684二預應力鋼束的布置原則 PAGEREF _Toc168487684 h 39HYPERLINK l _Toc168487685三主梁凈、換算截面幾何特性計算 PAGEREF _Toc

14、168487685 h 42HYPERLINK l _Toc168487686第六章預應力損失及有效預應力計算 PAGEREF _Toc168487686 h 46HYPERLINK l _Toc168487687一后法由預應力鋼束與管道壁間的摩擦損失 PAGEREF _Toc168487687 h 46HYPERLINK l _Toc168487688二錨具變形、鋼筋回縮和接縫壓縮引起的應力損失 PAGEREF _Toc168487688 h 47HYPERLINK l _Toc168487689三混凝土彈性壓縮引起的預應力損失 PAGEREF _Toc168487689 h 47HYPER

15、LINK l _Toc168487690四鋼筋松馳引起的預應力損失終極值 PAGEREF _Toc168487690 h 48HYPERLINK l _Toc168487691五混凝土收縮、*變引起的預應力損失 PAGEREF _Toc168487691 h 49HYPERLINK l _Toc168487692六永存預應力值匯總 PAGEREF _Toc168487692 h 51HYPERLINK l _Toc168487693第七章主梁的各項驗算 PAGEREF _Toc168487693 h 52HYPERLINK l _Toc168487694一承載能力極限狀態(tài)驗算 PAGEREF

16、_Toc168487694 h 52HYPERLINK l _Toc168487695二正常使用極限狀態(tài)驗算 PAGEREF _Toc168487695 h 54HYPERLINK l _Toc168487696三持久狀況的應力驗算 PAGEREF _Toc168487696 h 58HYPERLINK l _Toc168487697四短暫狀況的應力驗算 PAGEREF _Toc168487697 h 62HYPERLINK l _Toc168487698第八章撓度驗算 PAGEREF _Toc168487698 h 64HYPERLINK l _Toc168487699一恒載效應產生的跨中撓

17、度 PAGEREF _Toc168487699 h 64HYPERLINK l _Toc168487700二 可變荷載產生的跨中撓度 PAGEREF _Toc168487700 h 64HYPERLINK l _Toc168487701三消除構造自重后的長期撓度驗算 PAGEREF _Toc168487701 h64HYPERLINK l _Toc168487702結論 PAGEREF _Toc168487702 h 65HYPERLINK l _Toc168487703致 PAGEREF _Toc168487703 h 66HYPERLINK l _Toc168487704參考文獻 PAGE

18、REF _Toc168487704 h 67HYPERLINK l _Toc168487705附錄一 PAGEREF _Toc168487705 h IHYPERLINK l _Toc168487706英文文獻翻譯 PAGEREF _Toc168487706 h IHYPERLINK l _Toc168487707英文文獻原文 PAGEREF _Toc168487707 h *IHYPERLINK l _Toc168487708附錄二計算機繪圖 PAGEREF _Toc168487708 h *IV-. z第一章 橋梁方案比選一 背景及根本資料一 背景馬營河大橋，位于省市肅州區(qū)。它是該地區(qū)G3

19、0連霍高速公路的重要組成局部。近年來隨著西部大開發(fā)經濟的建立，為了適應經濟迅速開展對交通需求的日益增加，連霍高速東起，西至*霍爾果斯，全長4395千米的建立，加強了東西部經濟文化的交流。馬營河大橋的建立，本著平安、美觀、經濟、適用的原則，在下文中對該橋梁的設計提出了幾個橋型比選方案。二 主要技術指標(1) 道路等級：公路主干道；(2) 設計行車速度：8 0 km/h；(3) 橋面凈寬：凈11.5 m(行車道)+20.5m (防撞護欄)；采用混凝土防撞護欄，線荷載為7.5kN/m 。(4) 荷載等級：公路級；根本風壓強度：550 Pa；(5) 城市防洪標準：100年一遇； (6) 抗震設防標準：

20、抗震設防根本烈度為七度，地震動峰值加速度0.15g；(7) 通航標準：不考慮通航要求。三氣象、水文和工程地質情況馬營河大橋位于省市肅州區(qū)。本區(qū)屬半沙漠干旱性氣候，枯燥寒冷，降水奇缺。從東到西海拔1500-1100米，年均溫3.99.3，無霜期127158天。夏季干熱而較短促，冬季寒冷而較漫長，但春季升溫迅速。區(qū)地下水是在地層、地貌、地質構造和干旱氣候等因素制約下形成的。其分布、埋深與水質水量的變化，在一定的環(huán)境條件下表現出明顯的規(guī)律性：即山區(qū)降水和冰雪消融水匯于河谷中，以地下長流方式補給；以河水入渠系、田間后，滲漏補給地下水。區(qū)地質構造復雜，地層發(fā)育齊全，礦產資源豐富。在地質構造上屬緩慢隆升區(qū)

21、，地形已趨近準平原化，海拔15002500米。馬營河河床主要由卵石，圓礫，礫砂，卵石組成。四 所用材料方案(1) 混凝土:混凝土空心板采用C50混凝土，鉸縫采用C40混凝土；橋面鋪裝采用C30瀝青混凝土和C40防水混凝土。(2) 普通鋼材: 普通鋼筋采用R235 鋼筋及HRB335 鋼筋,其技術標準必須符合鋼筋混凝土用熱軋光圓鋼筋(GB13013 - 1991) 及鋼筋混凝土用熱軋帶肋鋼筋(GB1499 - 1998) 的規(guī)定。(3) 預應力鋼材:采用1512mm高強低松弛鋼絞線,其標準應符合預應力混凝土用鋼絞線(GB/ T5224- 1995)的規(guī)定,標準強度fpk= 1860MPa。二 方

22、案比選一方案比選主要標準1.平安：平安標準可從行車平安、通航平安、根底地質條件的平安與施工平安等幾個方面考慮。行車平安主要通過橋面設施的布置來實現。如根據公路等級和車流具體情況決定是否需設置中央分隔帶、分車帶或護欄以保證行車平安。通航平安雖然有通航凈空保證，但應注意是否有拖船組成的船隊通過，另外橋下水流方向是否與橋梁垂直，如遇到這些情況均應適當加大橋梁跨徑。根底的平安一方面應該滿足規(guī)中規(guī)定的根底埋深與河流的沖刷深度和冰凍深度的關系，另一方面應檢查根底附近是否有裂縫、斷層、溶洞等不良地質現象存在，由此檢查橋梁分孔是否合理。施工期間構造的平安也是應考慮的重要因素，如果設計要求編制施工組織方案，則要

23、注意洪水和颶風對橋梁施工的不利影響，一般要求在洪水降臨之前橋墩的施工面要超出設計洪水位。2.功能：橋梁的功能包括兩個方面：一是跨越障礙河流、山谷或線路，二是承受荷載。在比選方案時，應選擇傳力路線直接、簡捷的構造形式，以保證構造受力的合理性。此外，還應考慮非正常運營條件下如地震、風載能保證構造功能的實施。在地震區(qū)修建橋梁要考慮抗震性能好的橋型。梁式體系比拱失體系好，無鉸拱比有鉸拱要好，整體式的比組合式的好，擴大根底比樁根底好，低樁比高樁好等。再從突發(fā)的因素破壞橋梁后的修復難易考慮，梁式體系比拱式體系易修復。從該方面考慮，小跨能滿足的就不做大跨；能用標準設計或通用設計的就優(yōu)先考慮。3.經濟：經濟性

24、主要從造價、工期及養(yǎng)護維修方面考慮。1造價：主要包括材料費、人工費及機具設備費。 材料費的估價因受價格影響比擬大，因暫按材料用量來衡量。用標準設計與通用設計時，可按所附材料查用；考同類體系、同荷載標準、相近跨度的已建橋梁的工程數量；根據參考書中提出的構造尺寸以及經歷尺寸，定出總體設計的輪廓尺寸，然后對主要構造的少數控制截面進展粗略的驗算。人工費和機具設備費的標準各地有很大差異，可根據概預算定額標準進展估算。2工期：工期與造價有很大的關系，橋梁作為線路的一局部，應該要求做到線路修到那里，橋也通到那里，以保證機具、材料、人員的輸送，線路早日交付運營，可以使國民經濟早一天受益。影響工期的因素很多，在

25、資金有保障的前提下，主要受根底工程量的大小、構造形式、施工方法等影響。上下部構造類型多的橋梁，要求特種機具設備的或新體系的工期也長，非就地取材的橋型，不僅造價高，而且工期長；采用腳手施工才工期長，而且有水毀的可能，需要慎重考慮。 3養(yǎng)護及維修：橋梁在規(guī)定使用期限經常維修費用的多少需要考慮，混泥土橋的養(yǎng)護和維修費用比剛橋要低得多，當遭受軍事或自然因素破壞后的修復，梁式橋比拱式橋方便。4.美觀：我國根本建立的方針是經濟、適用和在可能條件下注意美觀，大量的公路橋和鐵路橋設計時應遵守這一要求，但在特大橋城市橋以及位于風景區(qū)的橋梁，應注意選擇美觀的橋型方案。此外，施工設備及能力和環(huán)保也是必須考慮的兩個方

26、面。每個比選方案都應初步考慮采用什么施工方法，根據所給的施工設備和現場條件制訂施工方案；橋梁設計必須考慮環(huán)境保護和可持續(xù)開展的要求，包括生態(tài)、水、空氣、噪聲等幾個方面全面考慮。二 橋型布置馬營河大橋采用420m四跨連續(xù)梁。是由以上水文和地質情況下，綜合考慮經濟、平安、美觀決定下部構造采用雙柱式橋墩，鉆孔灌注樁根底；上部構造在初步設計階段做了三個比擬方案：方案一：預應力混凝土連續(xù)箱形梁橋 本橋采用單箱單室的截面形式及立面圖，因為跨度很大對連續(xù)梁橋，在外載和自重作用下，支點截面將出現較大的負彎矩，從絕對值來看 ，支點截面的負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力分布規(guī)律。右下為箱

27、梁截面圖。預應力混凝土簡支轉連續(xù)箱梁，是目前公路橋梁中經常采用的橋型之一。構造受力合理，整體剛度大，變形小，整體穩(wěn)定性好、伸縮縫較少，抗震能力強，施工工藝很成熟等。 箱梁采用移動支架法施工，所需設備昂貴，而且箱梁本身施工工序復雜，且費用高。箱形截面除了施工難度增加以外，由于受力 圖1.1箱梁截面和構造上的需要，縱、橫向的普通鋼筋配筋率都不能過低。而且橋墩處箱梁根部建筑 高度較大，超靜定構造，對地基要求高等。 方案二：拱橋：拱橋的靜力特點是，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，簡支梁的跨中彎矩為ql2/8，全

28、梁的彎矩圖呈拋物線形，而設計得合理的拱軸，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構造，因而可以充分利用抗拉性能較差、抗壓性能較好的石料，混凝土等來建造。石拱對石料的要求較高，石料加工、開采與砌筑費工，現在已很少采用。由墩、臺承受水平推力的推力拱橋，要求支撐拱的墩臺和地基必須承受拱端的強大推力，因而修建推力拱橋要求有良好的地基。對于多跨連續(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，或設置單向推力墩以承受不平衡的推力。拱橋的優(yōu)點：1.跨越能力較大；2.能充分做到就地取材，與梁式橋相比可以省大量的鋼材和水泥；3.耐久性好，而且養(yǎng)護和維修費用少；

29、4.外形美觀；5.構造較簡單，尤其是圬工拱橋，技術容易被掌握，有利于廣泛采用；缺點：1.自重較大，相應的水平推力也較大，增加的下部構造的工程量，對地基條件的要求較高；2.拱橋一般都采用，支架上施工的方法，修建隨著跨徑和橋高的增加，支架或其他附屬設備的費用大大增加，建橋時間也較長；3.由于拱橋水平推力較大，在連續(xù)多孔的大、中橋梁中，為防止一孔破壞而影響全橋的平安需采用較復雜的措施或設置單向推力墩，增加了造價。方案三：420m預應力混凝土連續(xù)空心板橋本方案的優(yōu)點在于構造簡單，工藝成熟，多數施工單位都可操作；可以工廠化預制，現場裝配，施工簡便迅速，便于質量控制和降低本錢；體積小、重量輕、便于吊裝；建

30、筑高度小，不受填土高度限制；對地基條件要求不高；遭受破壞后易于修復。預應力構造通過高強鋼筋對混凝土預壓，不僅充分發(fā)揮了高強材料的特性，而且提高了混凝土的抗裂性，促使構造輕型化，因而預應力混凝土構造具有比鋼筋混凝土構造大得多的跨越能力。采用空心板截面，減輕了自重，而且能充分利用材料，構件外形簡單，制作方便，方便施工，施工工期短。三 方案比選表1.1方案比選表方案設計方案一設計方案二設計方案三適用性箱形截面抗扭剛度大，可以保證其強度和穩(wěn)定性，有效的承當正負彎矩，橋梁的構造剛度大，變形小，行車平穩(wěn)舒適。跨越能力較大，耐久性好，承載能力較強，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

31、，拱的彎矩大大減少。空心板截面，減輕了自重，而且能充分利用材料，構件外形簡單，制作方便，方便施工，施工工期短。美觀性全橋線條簡潔明快，與周圍環(huán)境協調好，因此，橋型美觀。拱橋外形美觀。全橋線條簡潔，但橋孔跨度多，因此顯得有些繁縟會影響橋型美觀。施工難易施工工藝成熟，技術可靠但箱梁本身施工工序復雜。施工支架多，施工工序多,不便于機械化施工，且工期較長。構造簡單，工藝成熟，可以工廠化預制，現場裝配，施工簡便迅速，體積小、重量輕、便于吊裝。經濟性連續(xù)梁剛度大，變形小，伸縮縫少，能充分利用高強材料的特性，促使構造輕型化，跨越能力強。拱橋一般都采用，支架上施工的方法，修建隨著跨徑和橋高的增加，支架或其他附

32、屬設備的費用大大增加，但后期養(yǎng)護和維修費用較少。充分利用了材料的特性，且提高了混凝的抗裂性，促使構造輕型化。便于質量控制和降低本錢。四 總結通過比照，從受力合理，平安適用，經濟美觀的角度綜合考慮，方案三：預應力混凝土連續(xù)空心板橋為最正確推薦方案。此方案，預應力混凝土連續(xù)空心板橋，構造簡單，充分利用材料，經濟合理；施工方便，周期短；而且橋型線條簡潔。 第二章 設計資料一 橋梁橫向布置圖2.1 橫向一般布置單位：cm跨徑：標準跨徑為20m，計算跨徑為19.90m；橋面凈寬：凈11.5 m(行車道)+20.5m (防撞護欄)。二 縱橫坡由公路橋涵設計通用規(guī)3.4.1條規(guī)定，橋上縱坡不宜大于4%，橋頭

33、引道縱坡不宜大于5%；如果橋梁位于市鎮(zhèn)混合交通繁忙處，橋上縱坡和橋頭引道縱坡均不能大于3%。根據此橋所給數據及特征，故設縱坡為2%。為滿足橫向排水要求橫坡取1.5% 。三 橋下凈空橋下凈空應根據計算水位設計水位計入壅水、浪高等或最高流冰水位加平安高度確定。當河流有形成流冰阻塞的危險或有漂浮物通過時，應按實際調查的數據，在計算水位的根底上，結合當地具體情況酌留一定充裕量，作為確定橋下凈空的依據。對于有淤積的河流，橋下凈空應適當增加。在不通航或無流放木筏河流上及通航節(jié)流的不通航橋孔，橋下凈空不應小于表2.1的規(guī)定。表2.1 非通航河流橋下最小凈空橋梁的部位高出計算水位m高出最高流冰面m梁底洪水期無

34、大漂流物0.500.75洪水期有大漂流物1.50/有泥石流1.00/支承墊石頂面0.250.50拱腳0.250.25此橋橫跨馬營河，因為無通航的要求，根據規(guī)及資料，可設橋下凈高為4.5m。四 高跨比根據統(tǒng)計分析，下表列出了常用的等高和變高預應力混凝土連續(xù)梁的高跨比經歷數據。表2.2 連續(xù)梁高跨比鐵路橋公路橋變高度連續(xù)梁支點梁H11/121/16L(1/161/25)L跨中梁高H2(1/1.51/2.0)L(1/2.01/2.5)L等高度連續(xù)梁梁高H(1/161/18)L(1/181/20)L根據上表經歷數據，該橋為公路橋，連續(xù)空心板梁，空心板一般梁高較小，高跨比一般在1/161/25左右，跨徑

35、為20m，所以連續(xù)梁梁高取0.90m。五 橋面鋪裝根據公路橋涵設計通用規(guī)( JTG D60-2004 ) 規(guī)定：1、高速公路和一級公路上特大橋，大橋的橋面鋪裝宜采用瀝青混凝土橋面鋪裝；2、橋面鋪裝應設防水層；3、高速公路、一級公路上橋梁的瀝青混凝土橋面鋪裝層厚度不宜小于70mm；二級及二級以下公路橋梁的瀝青混凝土橋面鋪裝層厚度不宜小于50mm。故此橋橋面鋪裝：為8cm 40號防水混凝土，上鋪9cm瀝青混凝土。六 上部構造 根據公路橋涵設計通用規(guī)( JTG D60-2004 )的修訂容規(guī)定，空心板橋的頂板和底板厚度均不應小于80mm?？招陌宓目斩炊瞬繎杼罘?。人行道板的厚度，就地澆筑的混凝土板不

36、應小于80mm；預制混凝土板不應小于60mm。根據橋梁工程上冊介紹，裝配式預制空心板截面中間挖孔形式很多，挖成單個較寬的空洞，其挖空體積最大，塊件質量也最小，但在頂板要布置一定數量的橫向受力鋼筋；挖成兩個正圓孔，當用無縫鋼管作芯模時施工方便，但其挖空體積較??；另外一些芯模由兩個半圓及兩塊側模板組成，對不同厚度的板只要更換兩塊側模板就能形成空形，它挖空體積大，適用性也較好。在此例中，由于端跨和中跨的構造一樣，所以以中跨尺寸為例。具體尺寸見以下圖： 預制板端部 (預制板跨中)圖2.1大橋中跨邊板單位：cm大橋中跨邊板：梁高90cm，頂板厚度12cm，寬度225.5cm；底板厚度：預制板端部為22c

37、m，預制板跨中為11cm，寬度154cm，腹板厚度 817cm；預制板端部中間圓孔洞半徑為28cm，預制板跨中中間圓端形孔洞上下半圓半徑為28cm，圓端形中間矩形尺寸為5611cm。 預制板端部 (預制板跨中)圖2.2大橋中跨中板單位：cm大橋中跨中板：梁高90cm，頂板厚度12cm，寬度149cm；底板厚度：預制板端部為22cm，預制板跨中為11cm，寬度157cm，腹板厚度 817cm；預制板端部中間圓孔洞半徑為28cm，預制板跨中中間圓端形孔洞上、下半圓半徑為28cm，圓端形中間矩形尺寸為5611cm。第三章 截面特性計算一 截面特性計算由于大局部截面與中跨的截面一樣，因而現下只計算大橋

38、中跨的截面特性，而中跨的中板與邊板截面不同，因而分別計算。此時計算需要借助AutoCAD中計算截面特性的功能完成，結果如下： 預制板端部 (預制板跨中)圖3.1 大橋中跨邊板單位：cm預制板端部 (預制板跨中)圖3.2 大橋中跨中板單位：cm表3.1 截面幾何特性計算結果截面位置截面積Am2截面慣矩Im4中性軸至梁底距離m預制中板跨中0.72960.07450.4456支點0.85280.08030.4138預制邊板跨中0.88740.090.5091支點1.01060.09930.4745二 空心板截面的抗扭慣矩根據橋梁工程上冊中介紹，在中小跨徑的預應力混凝土橋中，采用鉸接空心板梁橋的截面形

39、式是比擬普遍的。這種空心板可以當作薄壁矩形閉合截面。本例空心板截面可近似簡化成如以下圖所示的箱型截面來進展計算 ，因為上下底板厚度分別為11cm和12cm，這里近似認為上下底板厚度均為11cm。如以下圖所示：圖3.3簡化箱型截面則： It=1.37107cm4三 計算剛度參數由前面計算可知，I = cm4，It=1.37107 cm4，單板寬b=158cm，計算跨度=1990cm，則：=0.0198第四章 作用效應計算一 構造自重作用效應計算本橋的施工過程劃分為四個階段，如圖4.1所示。第一施工階段，為主梁預制階段，待混凝土到達設計強度90%后拉正彎矩區(qū)預應力鋼束，并壓注水泥漿，再將各跨預制空

40、心板梁安裝就位，形成由臨時支座支撐的簡支梁狀態(tài)。第二施工階段，先澆筑兩跨之間的連續(xù)段接頭混凝土，到達設計強度后，拉負彎矩區(qū)預應力鋼束并壓注水泥漿。第三施工階段，撤除全部臨時支座，主梁支撐在永久支座上，完成體系轉換，在完成主梁橫向接縫，最終形成四跨連續(xù)梁。第四施工階段，進展防護欄及橋面鋪裝施工。圖4.1 施工階段示意圖由施工過程可知，構造自重作用效應是分階段形成的，主要包括：空心板一期構造自重作用荷載集度g1，成橋后一期構造自重作用荷載集度增量g1；二期構造自重作用荷載集度g2。針對本例橫斷面的具體構造特點，將空間橋垮構造簡化為平面構造進展計算。在本例中預應力混凝土重力密度=26kN/m3，瀝青

41、混凝土構造重度為23 kN/m3，混凝土重度為25 kN/m3。C50混凝土的材料特性為：fck =32.4MPa，fcd=22.4MPa，ftk=2.65MPa，ftd=1.83MPa。一 構造自重作用荷載集度的計算1 一期構造自重作用荷載集度g1預制邊梁：g1=kN/m預制中梁：g1=kN/m2 鉸縫自重計算一期構造自重g1此即為成橋后一起構造自重作用荷載集度增量g1。預制邊梁：g1=kN/m預制中梁：g1=kN/m3 橋面系自重二期構造自重g2由于是高速公路，所以沒有人行道及欄桿，只有防撞護欄，本設計采用混凝土防撞護欄，按照單側7.5kN/m線荷載計算。橋面鋪裝上層為9cm厚C30瀝青混

42、凝土，下層為8cm厚C40防水混凝土，則全橋寬鋪裝層每延長米重力為：0.0923+0.082511.5= 46.805 kN/m上述自重效應是在各空心板形成整體后再加至橋上的，由于橋梁橫向彎曲變形，隔板分配到的自重效應是不一樣的，為了計算方便，近似按各板平均分配橋面鋪裝重量來考慮，則每塊空心板分配到的每延長米橋面系重力為：g2=7.52+46.805/7=8.829 kN/m二 力計算構造體系為簡支梁構造，計算跨徑為19.90m，構造自重作用力計算圖式見圖4.2。本橋為先簡支后連續(xù)的連續(xù)梁橋，施工過程中包含體系轉換，所以構造自重力計算過程必須首先將各施工階段產生的階段力計算出來，然后進展力疊加

43、。施工第一階段，構造體系為簡支梁構造，記自重荷載為g1 。施工第二階段，由于兩跨接頭長度較短，混凝土重量較小，產生力較小，且對跨中彎矩有卸載作用，故忽略不計其產生的影響。施工第三階段，構造由簡支轉為連續(xù)體系，因兩臨時支座間距較小，忽略撤除臨時支座產生的影響，所以其自重荷載只記鉸縫重力，即g1。施工第四階段，連續(xù)梁階段，自重作用荷載為成橋二期自重作用荷載，即g2。1 施工第一階段構造自重效應力由于篇幅問題，以下僅以邊梁為例進展計算，其余不做重復，如無特殊說明，均為邊梁計算。預制邊梁構造自重效應力計算如圖4.2所示。此時構造為簡支體系，計算跨徑L=19.90m ,q= g1=23.07kN/m，設

44、*為計算截面距支座的距離，并令a=*/L ，則主梁彎矩和剪力計算公式分別為：M*=qL*-q*2/2，Q*=qL/2-q*。圖4.2 結果自重作用力計算圖自重力效應計算如下表：表4.1 第一施工階段自重作用效應力位置剪力kN彎矩kNm位置剪力kN彎矩kNm左邊跨左端部223.7790左中跨左端部223.7790左邊跨1/4處111.890813.996左中跨1/4處111.890813.996左邊跨1/2處01085.328左中跨1/2處01085.328左邊跨3/4處-111.890813.996左中跨3/4處-111.890813.996左邊跨右端部-223.7790左中跨右端部-223.

45、77902 第三施工階段自重作用效應力構造體系已轉換為連續(xù)梁，此時自重作用效應力按連續(xù)梁進展計算。此時成橋后一期構造自重力作用荷載集度為g1。在此列出邊跨各控制截面的剪力和彎矩影響線。邊跨支點截面剪力影響線：邊跨1/4截面剪力和彎矩影響線：邊跨1/2截面剪力和彎矩影響線：邊跨3/4截面剪力和彎矩影響線：圖4.3邊跨各控制截面的剪力和彎矩影響線運用橋梁博士進展計算，由對稱性，取構造的一半計算彎矩和剪力。具體計算結果見下表。表4.2第三施工階段自重作用效應階段力位置剪力kN彎矩kNm位置剪力kN彎矩kNm左邊跨左端部7.530左中跨左端部10.30-41.10左邊跨1/4處2.7425.70左中跨

46、1/4處5.47-1.71左邊跨1/2處-2.0527.40左中跨1/2處0.6813.70左邊跨3/4處-6.845.13左中跨3/4處-4.115.13左邊跨右端部-11.60-41.10左中跨右端部-8.90-27.403 第四施工階段自重作用效應力第四施工階段構造體系與第三階段一樣，作用為二期自重作用荷載，其求解方法和第三施工階段類似。此階段自重作用荷載為g2=8.829 kN/m。具體結果見下表。表4.3第四施工階段自重作用效應階段力位置剪力kN彎矩kNm位置剪力kN彎矩kNm左邊跨左端部69.400左中跨左端部94.50-378.00左邊跨1/4處25.20237.00左中跨1/4

47、處50.50-15.80左邊跨1/2處-18.90252.00左中跨1/2處6.31126.00左邊跨3/4處-63.1047.30左中跨3/4處-37.8047.30左邊跨右端部-107.00-378.00左中跨右端部-82.00-252.004 構造自重作用效應總力上述3個階段力均為階段總力，每個施工階段的累計力需要力疊加得到，具體疊加結果見下表。 表4.4第四施工階段自重作用效應階段力位 置施工第一階段施工第二階段施工第四階段自重力疊加剪 力kN彎 矩 kNm剪 力 kN彎 矩 kNm剪 力kN彎 矩(kNm)剪 力kN彎 矩 kNm左邊跨左端部223.77907.530069.4000

48、300.7090左邊跨1/4處111.890813.9962.74025.70025.200237.000139.8301076.696左邊跨1/2處01085.328-2.05027.400-18.900252.000-20.9501364.728左邊跨3/4處-111.890813.996-6.8405.130-63.10047.300-181.830866.426左邊跨右端部-223.7790-11.600-41.100-107.000-378.000-342.379-419.1左中跨左端部223.779010.300-41.10094.500-378.000328.579-419.1左

49、中跨1/4處111.890813.9965.470-1.71050.500-15.800167.860796.486左中跨1/2處01085.3280.68013.7006.310126.0006.9941225.028左中跨3/4處-111.890813.996-4.1105.130-37.80047.300-153.800866.426左中跨右端部-223.7790-8.900-27.400-82.000-252.000-314.679-279.40二 可變作用效應計算一 沖擊系數計算根據公路橋涵設計通用規(guī)JTG D60-2004中4.3.2的規(guī)定，適用于連續(xù)梁的構造基頻計算公式如下：4.

50、1 4.2式中： f構造基頻 (Hz)；l計算跨徑(m)，l=20m；E混凝土彈性模量(MPa)，C50混凝土彈性模量為E=3.451010 N/m2；Ic梁跨中截面抗彎慣性矩(m4)；mc構造跨中處的單位長度質量(kg/m)，當換算為重力計算時，其單位應為Ns2/m2，mc=G/g；G構造跨中處的延米構造重力N/m；g重力加速度，g=9.81m/s2。其中取中梁截面特性 ：Ic =0.0745 m4，mc= G/g=0.806226103)/9.81=2136.72kg/m 對于本設計：mckg/m，沖擊系數適用于則： 用于正彎矩效應和剪力效應：用于負彎矩效應：二 橫向分布影響線在求得剛度參

51、數后，即可依板塊個數及所計算板號按值，根據橋梁設計手冊梁橋-上冊中附表2中可查得各板軸線處的影響線坐標。由于=0.0198，則可依表查得17號板在車道荷載作用下的和在橫向分布影響線值。具體結果如表4.5所示：由表4.5數據畫出各板的橫向分布影響線，并按最不利位置布載，進而求的各板橫向分布系數。表4.5各板橫向分布系數板號123456710.0100.2030.1790.1520.1320.1190.1100.1050.0200.2480.2040.1560.1230.1010.0870.0810.01980.2470.2030.1560.1230.1000.0860.08020.0100.17

52、90.1760.1590.1380.1240.1140.1100.0200.2040.2000.1710.1300.0990.0800.0710.01980.2030.2000.1700.1300.0980.0790.07030.0100.1520.1590.1620.1500.1340.1240.1190.0200.1560.1710.1780.1570.1270.1100.1010.01980.1550.1700.1770.1570.1270.1100.10040.0100.1320.1380.1500.1580.1500.1380.1320.0200.1230.1340.1570.171

53、0.1570.1340.1230.01980.1230.1340.1570.1710.1570.1340.1231、2、3、4號板的荷載橫向分布影響線如以下圖所示：圖4.4 1、2、3、4號板的荷載橫向分布影響線三 計算荷載橫向分布系數按照橋規(guī)規(guī)定橫向確定最不利荷載位置后，就可計算跨中荷載橫向分布系數如下，計算公式為：三車道：=4.3；兩車道：=4.4表4.6各板橫向分布系數板號1號板2號板3號板4號板三車道兩車道三車道兩車道三車道兩車道三車道兩車道荷載橫向分布系數0.2540.2540.2070.2070.1470.1470.1210.1440.2120.2120.2010.2010.168

54、0.1680.1310.1680.1720.1720.1840.1840.1760.1760.1480.1680.1290.1290.1390.1390.1630.1630.1700.1440.108-0.109-0.138-0.160-0.088-0.083-0.113-0.139-0.3760.3840.3600.3660.3530.3270.3390.312綜上計算可知：三車道和兩車道布載時，均為1號板的橫向分布系數為最不利，汽車荷載的橫向分布系數是，三車道為：=0.376，兩車道為=0.384，在設計常偏平安地取這些最大值來計算力。支點處荷載橫向分布系數計算：圖4.5 支點處荷載橫向分

55、布系數及最不利布載1號板橫向分布系數：=1.335+0.185/2=0.76四 各截面的汽車荷載效應力計算主梁活載橫向分布系數確定之后，將活載乘以相應橫向分布系數后，在主梁力影響線上最不利布載，可求得主梁最大活在力，計算公式為： 4.3式中：主梁最大活載力彎矩或剪力。汽車荷載沖擊系數，本設計。車道折減系數，本設計。荷載橫向分布系數，本設計汽車的橫向分布系數在主梁各跨取一樣值，=0.384，支點處=0.76主梁的車道荷載集中力和均布荷載。主梁力影響線的豎標值。車道荷載選取計算圖式見以下圖。其中，圖4.6車道荷載計算圖式根據通規(guī)第4.3.1規(guī)定，公路級車道荷載的均布荷載標準值為:，集中荷載Pk當5

56、m50m時，標準值插為：當計算剪力效應時，集中力本設計利用橋梁博士進展汽車荷載力計算，汽車荷載力具體結果見表4.7，因全橋對稱，所以只列出半橋兩跨主要截面。表4.7汽車荷載效應力截面kNmkNm(KN)(KN)左邊跨左端部00283.48-23.48左邊跨1/4處441.60-52.6192.16-39.94左邊跨1/2處529.92-108.2949.92-82.94左邊跨3/4處309.12-162.4319.58-122.11左邊跨右端部113.24-727.326.40-311.6左中跨左端部113.24-727.32308.5632.00左中跨1/4處298.37-200.83112

57、.90-30.57左中跨1/2處453.12-135.1769.12-70.66左中跨3/4處306.05162.4332.45-113.28左中跨右端部204.44614.0843.85-304.00五 溫度變化次力計算根據公路橋涵設計通用規(guī)4.3.10條規(guī)定，混凝土上部構造和帶混凝土橋面板的鋼構造的豎向日照反溫差為正溫差乘以-0.5。以下計算以正溫差為例，如需反溫差的值以正溫差的計算值乘以-0.5即可。根據公路鋼筋混凝土及預應力橋涵設計規(guī)JTG D62-2004規(guī)定，混凝土由于日照引起橋面與其它局部溫度差，從而產生力，在缺乏實測資料時，可假定溫差+5C(橋面板上升5C)，并在橋面板均勻分布

58、。本設計由設計任務書規(guī)定，假定溫差為+20C，溫度力計算見力組合結果。根據公路橋涵設計通用規(guī)JTG D60-2004計算橋梁構造由于溫度梯度引起的效應時，可采用如圖示的豎向溫度梯度曲線，其橋面的最高溫度T1見圖4.7。圖4.7豎向溫度梯度尺寸單位：mm對混凝土構造，當梁高H小于400mm時，圖中A=H-100mm；梁高H等于或大于400mm時，A=300mm。對帶混凝土橋面板的鋼構造，A=300mm，圖中t為混凝土橋面板的厚度， ，。溫差應力按公預規(guī)附錄B計算： 4.4 4.5 式中：截面的單元面積；單元面積溫差梯度平均值，均以正值帶入；混凝土線性膨脹系數，取0.00001；混凝土彈性模量，取

59、3.45104Mpa；單位面積重心到重心軸的距離。溫度次力具體各截面彎矩和剪力值見下表4.8，溫度次力全橋對稱，故只列出半橋。表4.8溫度變化次力截面升溫降溫剪力 (kN)彎矩 (kNm)剪力 (kN)彎矩(kNm)左邊跨左端部33.300-16.650左邊跨1/4處33.30166.00-16.65-83.00左邊跨1/2處33.30333.00-16.65-166.50左邊跨3/4處33.30499.00-16.65-249.50左邊跨右端部33.30665.00-16.65-332.50左中跨左端部-11.10665.005.55-332.50左中跨1/4處-11.10610.005.5

60、5-305.00左中跨1/2處-11.10554.005.55-277.00左中跨3/4處-11.10499.005.55-249.50左中跨右端部-11.10444.005.55-222.00六 根底沉降計算連續(xù)梁橋為超靜定構造，當根底發(fā)生不均勻沉降時，會對構造力產生影響，這種由于根底沉降所引起的構造力統(tǒng)稱為根底位移的次力。對于混凝土構造，這一根底不均勻沉降引起的次力，還會由于混凝土*變的作用，而導致構造變形的不斷增加和構造力重分配。由于混凝土*變所引起的構造力稱為*變次力。根底位移和*變共同作用下混凝土超靜定構造的次力是上述兩種次力的綜合反響，它與作用時間有關，與根底位移和*變作用的先后次