橋梁工程計(jì)算書

第一章設(shè)計(jì)資料設(shè)計(jì)內(nèi)容①依據(jù)已給地形圖等設(shè)計(jì)資料，選擇三至四種以上可行的橋型方案，擬訂橋梁結(jié)構(gòu)主要尺寸，依據(jù)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，介紹最優(yōu)方案進(jìn)行橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。③對(duì)介紹橋梁方案進(jìn)行運(yùn)營階段的內(nèi)力計(jì)算，并進(jìn)行內(nèi)力組合，強(qiáng)度、剛度、牢固性等驗(yàn)算。④選擇合理的下部結(jié)構(gòu)形式，擬訂構(gòu)件尺寸，并進(jìn)行內(nèi)力計(jì)算，內(nèi)力組合、配筋設(shè)計(jì)。⑤繪制橋梁整體部署圖、上部結(jié)構(gòu)一般結(jié)構(gòu)圖、鋼筋結(jié)構(gòu)圖、橋臺(tái)一般結(jié)構(gòu)圖、橋墩蓋梁一般結(jié)構(gòu)圖、橋墩蓋梁配筋圖。⑥編寫設(shè)計(jì)計(jì)算書。設(shè)計(jì)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)1、設(shè)計(jì)橋梁的橋位地型及地質(zhì)圖一份2、設(shè)計(jì)荷載：公路—I級(jí)；3、橋面凈空：凈－2×+9=10米4、橋面橫坡：%5、最大沖刷深度：6、地質(zhì)條件：依據(jù)斷面圖確立7、樁基礎(chǔ)施工方法：旋轉(zhuǎn)鉆成孔8、安全系數(shù)：γ0=1采納資料：（1）預(yù)應(yīng)力鋼筋：?鋼絞線（2）非預(yù)應(yīng)力鋼筋：直徑D≥12mm用HRB335,直徑D≤12mm用R235；（3）混凝土：主梁混凝土采納C50；鉸縫為C30細(xì)集料混凝土；橋面鋪裝采納C40瀝青混凝土；欄桿及人行道板為C30混凝土；蓋梁、墩柱用C30混凝土；系梁及鉆孔灌注樁采納C30混凝土；橋臺(tái)基礎(chǔ)用C30混凝土；橋臺(tái)臺(tái)帽用C30混凝土；（4）錨具用OVM錨主要技術(shù)規(guī)范JTGD60-2004《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》JTGD62-2004《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》JTJ022-85《公路磚石及混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》JTJ024-85《公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》第二章方案比選在我國，安全、經(jīng)濟(jì)、適用、雅觀是橋梁設(shè)計(jì)中的主要考慮要素，安全尤其重要。橋梁結(jié)構(gòu)造型簡潔，輕盈，設(shè)計(jì)方案力求結(jié)構(gòu)新奇，保證結(jié)構(gòu)受力合理，技術(shù)靠譜，施工方便。本設(shè)計(jì)橋梁的形式能夠考慮以下形式：連續(xù)梁橋、拱橋、斜拉橋三種形式。擬訂方案方案一：箱型連續(xù)梁橋?qū)τ跇蚩椎姆挚缰饕紤]以下影響要素：橋址地形、水文地質(zhì)條件、墩臺(tái)基礎(chǔ)支座等結(jié)構(gòu)，力學(xué)的要求。本設(shè)計(jì)采納三跨橋孔部署，邊跨長度可取為中跨的—倍。本橋總長215m，本設(shè)計(jì)跨度組合為：60米+95米+60米為適應(yīng)連續(xù)梁內(nèi)力變化的需要，連續(xù)梁的縱向截面平時(shí)做成變截面的形式。梁底立面曲線采納二次拋物線的形式。圖2-1箱型連續(xù)梁橋型設(shè)計(jì)連續(xù)梁橋能夠降低梁高，有益于爭取橋下凈空,擁有較大的剛度和富強(qiáng)的抗扭性能和結(jié)構(gòu)簡單，受力明確、節(jié)約資料、架設(shè)安裝方便，超越能力較大、造型輕盈、平展、線路流暢、橋下視覺收效好等長處;連續(xù)梁在力學(xué)性能上因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)剛度大，橋面變形小，動(dòng)力性能好，有益于高速行車。采納分段施工技術(shù)，充分發(fā)揮了預(yù)應(yīng)力技術(shù)的長處，使施工設(shè)備機(jī)械化和構(gòu)件生產(chǎn)工廠化，進(jìn)而提升了施工質(zhì)量，減低了施工花費(fèi)。但是基礎(chǔ)沉降要求嚴(yán)格,特別是因?yàn)槟橀L較大,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。（2）方案二：拱橋設(shè)計(jì)拱橋橋跨結(jié)構(gòu)的主要承重構(gòu)件是曲線形的拱圈。本例采納中承式拱橋結(jié)構(gòu)，由三個(gè)拱圈組成，即：（50+115+50）米，拱橋總長為215米。設(shè)計(jì)見圖2-2。圖2-2拱橋設(shè)計(jì)2-3.拱橋取材簡單，節(jié)約鋼材與水泥，結(jié)構(gòu)簡單，技術(shù)簡單掌握，承載能力潛力較大長久性好，保養(yǎng)花費(fèi)少。在豎直荷載作用下，拱的兩端不單有豎直反力，并且還有水昭雪力。因?yàn)樗蜒┝Φ淖饔?，拱的彎矩大大減少。設(shè)計(jì)的合理拱軸拱橋主要受壓力壓力，彎矩、剪力均較小，所以拱的超越能力比梁大的多，且能夠充分利用石料、混凝土的抗壓性能。但是，拱橋也有以下缺點(diǎn);一般拱橋結(jié)構(gòu)的上部結(jié)構(gòu)自重較大，且存在水平推力，下部結(jié)構(gòu)的工程量也增添，地質(zhì)條件與地基要求較高，施工工序很多，建橋時(shí)間也較長，施工較困難。（3）方案三：斜拉橋設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)采納單塔雙孔部署，斜拉橋的受力能夠看作用高強(qiáng)鋼材制成的斜拉索將主梁多點(diǎn)吊起，主梁恒載及作用在主梁上的活載經(jīng)過斜拉索傳至塔柱，再經(jīng)過塔柱基礎(chǔ)傳至地基。這樣大跨度的斜拉橋的主梁就像一根多點(diǎn)彈性支撐的連續(xù)梁相同工作，進(jìn)而主梁的截面尺寸比同跨徑的梁橋截面尺寸小得多，大大減少了主梁的資料用量，結(jié)構(gòu)自重顯然減少，大幅度增添了橋梁的超越能力。主梁碰到斜拉索的支撐作用，特別是密索斜拉橋中主梁的受力以壓力為主，彎矩較小，主梁受力已不同樣于傳統(tǒng)的梁橋，主梁高度能夠大大減小。設(shè)計(jì)圖見圖圖2-3斜拉橋設(shè)計(jì)斜拉索是斜拉橋的主要組成部分，除一定擁有高強(qiáng)度性能外，還一定具備抗疲倦性能、長久性和優(yōu)異的抗腐化性。所以對(duì)于斜拉索的質(zhì)量要求很高，工程造價(jià)相對(duì)較高，維涵保養(yǎng)也相對(duì)困難。大跨度斜拉橋因?yàn)槊芩飨到y(tǒng)的采納，主梁的剛度愈來愈小，抗風(fēng)牢固性愈來愈突出，經(jīng)常成為了決定主梁截面尺寸的主要要素。方案比選方案一連續(xù)梁橋結(jié)構(gòu)剛度大，屬于超靜定結(jié)構(gòu)，受力較好，主橋面連續(xù)，橋面變形小，無伸縮縫，動(dòng)力性能好，有益于高速行車，保養(yǎng)也較簡單。所需技術(shù)先進(jìn)，所需設(shè)備較少，占用施工場所少。而對(duì)照方案二拱橋承載潛力大，伸縮縫很多，保養(yǎng)較麻煩。雖有成熟的工藝技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，但需要大批的吊裝設(shè)備，占用地方較大，需用勞動(dòng)力很多。上部結(jié)構(gòu)自重較大，且存在水平推力，下部結(jié)構(gòu)的工程量也增添，地質(zhì)條件與地基要求較高，施工工序很多，建橋時(shí)間也較長，施工較困難。方案三中的斜拉橋結(jié)構(gòu)新奇，工藝要求極嚴(yán)格，所需設(shè)備最少，占用施工場所少，但斜拉索的資料質(zhì)量要求很高，工程造價(jià)相對(duì)較高，維涵保養(yǎng)也相對(duì)困難。在上述三種方案比選中，綜合考慮比較三個(gè)擬訂方案橋型的優(yōu)缺點(diǎn)，對(duì)照之下，箱型連續(xù)梁橋抗扭剛度大，在恒載作用下，連續(xù)梁在支點(diǎn)處有負(fù)彎矩，因?yàn)樨?fù)彎矩的卸載作用，跨中正彎矩顯然減小。整體受力和動(dòng)力牢固性能好，適應(yīng)性強(qiáng)，在直線、曲線等區(qū)間段均可采納，外觀簡潔，造型簡潔雅觀、且施工技術(shù)成熟，保養(yǎng)工程量小、抗震能力強(qiáng)等而成為最富饒競爭力的主要橋型之一，并且造價(jià)適中。所以本設(shè)計(jì)介紹采納方案一連續(xù)梁橋設(shè)計(jì)。第三章預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋整體部署橋型部署本設(shè)計(jì)介紹方案采納三跨一聯(lián)預(yù)應(yīng)力混凝土變截面連續(xù)梁結(jié)構(gòu)，橋全長215m?？讖讲渴鸨驹O(shè)計(jì)采納三跨一聯(lián)預(yù)應(yīng)力混凝土變截面連續(xù)梁結(jié)構(gòu)。連續(xù)梁橋跨徑的部署一般采納不等跨的形式。因?yàn)槿绮杉{等跨部署，則邊跨內(nèi)力將控制全橋設(shè)計(jì)，而這樣是不經(jīng)濟(jì)的。一般邊跨長度選為中跨跨徑的～倍，鋼筋混凝土連續(xù)梁橋取偏大值使邊跨與中跨控制截面內(nèi)力基真相同，預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋取偏小值以增加邊跨剛度和減小活載彎矩的變化幅度，進(jìn)而減少預(yù)應(yīng)力筋數(shù)目。其他，邊跨長度還與施工方法有關(guān)，如采納懸臂法施工，邊跨長度不宜高出中跨長度的倍為宜。本設(shè)計(jì)采納懸臂法施工，邊跨取為中跨的倍，即為（60米+95米+60米），橋全長215米。橋的立面設(shè)計(jì)從預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋的受力特色來解析，連續(xù)梁的立面應(yīng)采納變高度的部署為宜。連續(xù)梁在恒、活載作用下，支點(diǎn)截面的負(fù)彎矩的絕對(duì)值經(jīng)常大于跨中正彎矩，所以采納變高度梁能較好的吻合梁的內(nèi)力散布規(guī)律。同時(shí)，變高度的立面部署可使梁體外形友善，節(jié)約資料并增大橋下凈空。若采納懸臂法施工，變高度梁又與施工內(nèi)力狀態(tài)相吻合。所以，本設(shè)計(jì)采納邊高度梁。截面變化曲線為二次拋物線。橋的橫截面設(shè)計(jì)箱形截面這類閉合薄壁截面抗扭剛度很大，對(duì)于彎橋和采納懸臂施工的橋梁尤其有益；同時(shí)，因其都擁有較大的面積，所以能夠有效地抵抗正負(fù)彎矩，并知足配筋要求；箱形截面擁有優(yōu)異的動(dòng)力特點(diǎn)。本設(shè)計(jì)是一座公路連續(xù)箱形梁，采納的橫截面形式為單箱單室。單箱單室截面的長處是受力明確，施工方便，節(jié)約資料用量。(1)梁高墩頂處梁高依據(jù)規(guī)范一般取1/16～1/20L，取L/17，即?？缰刑幜焊咭罁?jù)規(guī)范一般取1/30～1/55L，取L/38，即。頂板與底板箱形截面的頂板和底板是結(jié)構(gòu)承受正負(fù)彎矩的主要工作部位，。其尺寸要碰到受力要乞降結(jié)構(gòu)兩個(gè)方面的控制。墩頂處底板還要承受很大的壓應(yīng)力，一般來講：變截面的底版厚度也隨梁高變化，底板一般25-100cm（變厚），頂板25-30cm（等厚）。所以,頂板厚度取30cm;支座處底板厚度取60cm；跨中底板厚度取40cm。腹板的功能是承受截面的剪應(yīng)力和主拉應(yīng)力，大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁橋，腹板厚度可從跨中漸漸向支點(diǎn)加寬，以承受支點(diǎn)處交大的剪力，一般采納300—600mm，甚至可達(dá)到1m左右。本設(shè)計(jì)制作處與跨中截面腹板厚度均取50cm；（3）橫隔梁橫隔梁能夠加強(qiáng)橋梁的整體性和優(yōu)異的橫向散布，同時(shí)還能夠限制畸變；支承處的橫隔梁還起著肩負(fù)和散布支承反力的作用。因?yàn)橄湫谓孛娴目古偠群艽?，一般能夠比其余截面的橋梁少設(shè)置橫隔梁，甚至不設(shè)置中間橫隔梁而只在支座處設(shè)置支承橫隔梁。所以本設(shè)計(jì)中考慮在支座處截面與中跨處截面設(shè)置一道橫隔梁，并且因?yàn)橹锌鐧M隔梁的尺寸及對(duì)內(nèi)力的影響較小，在內(nèi)力計(jì)算中也可不作考慮。跨中截面及中支點(diǎn)截面表示圖以下列圖3-1所示：（圖中單位以厘米計(jì)）。圖3-1（單位：cm）（4）橋面鋪裝橋面鋪裝層采納10cm厚的C40瀝青混凝土鋪裝，防撞欄采用C30混凝土。第四章荷載內(nèi)力計(jì)算全橋結(jié)構(gòu)單元的劃分分段原則主梁的分段應(yīng)該考慮梁的跨徑、截面變化、施工方法、預(yù)應(yīng)力部署等要素，單元分的越細(xì)計(jì)算的內(nèi)力就越精確，湊近真實(shí)值，并且兼?zhèn)涫┕ぶ械耐菩?，所以本設(shè)計(jì)分為70個(gè)單元。詳細(xì)分段本橋全長215米，總合分為70個(gè)單元，最小的單元長度為米，最長的單元長度為4米，本設(shè)計(jì)介紹單元?jiǎng)澐譃椋?@4；2；5@4；6@3；8@2；6@3；5@4；；；5@4；6@3；8@2；6@3；5@4；2；3@4。單元?jiǎng)澐忠妶D4-1.圖4-1單元?jiǎng)澐秩珮蚴┕す?jié)段劃分橋梁劃分施工分段原則桿件的轉(zhuǎn)折點(diǎn)和截面的變化點(diǎn)施工分界點(diǎn)、界線處及支座處需驗(yàn)算或求位移的截面處分段應(yīng)盡量使各段的工程量基真相同，一邊與施工節(jié)奏流暢，使施工平衡。當(dāng)出現(xiàn)位移不連續(xù)的狀況時(shí)，比方相鄰兩單元以鉸接形式相連（轉(zhuǎn)角不連續(xù)），可在鉸接處設(shè)置兩個(gè)節(jié)點(diǎn)，利用主從拘束考慮該連接方式施工分段劃分全橋分為70個(gè)單元。全橋整體采納懸臂節(jié)段澆筑施工法，兩端橋臺(tái)周邊單元處使用整表現(xiàn)澆法。施工詳細(xì)劃分見下表4-1。主跨施工分段表表4-1第一階段0號(hào)塊18to21；50to53第二階段1號(hào)塊17、22；49、54第三階段2號(hào)塊16、23；48、55第四階段3號(hào)塊15、24；47、56第五階段4號(hào)塊14、25；46、57第六階段5號(hào)塊13、26；45、58第七節(jié)段6號(hào)塊12、27；44、59第八階段7號(hào)塊11、28；43、60第九階段8號(hào)塊10、29；42、61第十節(jié)段9號(hào)塊9、30；41、62第十一階段10號(hào)塊8、31；40、63第十二節(jié)段11號(hào)塊7、32；39、64第十三階段13號(hào)塊6、33；38、65第十四節(jié)段14號(hào)塊5、34；37、66第十五節(jié)段左（右）滿堂支架1to4、67to70第十六階段系統(tǒng)變換階段第十七階段跨中和壟斷3to36主梁內(nèi)力計(jì)算依據(jù)梁跨結(jié)構(gòu)縱斷面的部署，并經(jīng)過對(duì)搬動(dòng)荷載作用最不利地址，確立控制截面的內(nèi)力，爾后進(jìn)行內(nèi)力組合，畫出內(nèi)力包絡(luò)圖。橫在內(nèi)力計(jì)算（1）第一期恒載（結(jié)構(gòu)自重）恒載集度（2）第二期恒載二期恒載為橋面鋪裝層和防撞欄桿的重量，橋面鋪裝層用10cm厚的C40瀝青混凝土鋪裝，容重取為24K/m，防撞欄桿用C30混凝土，每側(cè)的防撞欄自重作使勁取為m。則二期恒載集度為：懸臂澆注階段內(nèi)力澆筑零號(hào)塊，拼裝掛藍(lán)，懸臂澆注各箱梁梁段并張拉相應(yīng)頂板縱向預(yù)應(yīng)力束，懸臂澆注結(jié)束時(shí)全橋的恒載內(nèi)力見圖4-2：圖4-2最大懸臂澆注階段內(nèi)力求（a）彎矩圖（b）剪力求邊跨合攏階段內(nèi)力安裝排架并按施工要求進(jìn)行預(yù)壓，現(xiàn)澆邊跨等高粱段，達(dá)到強(qiáng)度要求后，澆注邊跨合龍段，張拉邊跨底板縱向預(yù)應(yīng)力束。此時(shí)全橋恒載內(nèi)力見圖4-3。圖4-3邊跨合攏段內(nèi)力累計(jì)圖（a）彎矩圖（b）剪力求中跨合攏段內(nèi)力拼裝中跨合龍吊架，焊接合龍段骨架，綁扎合龍段鋼筋，澆注中跨合龍段，張拉中跨底板縱向預(yù)應(yīng)力束和節(jié)余次中跨底板縱向預(yù)應(yīng)力束。中跨合龍達(dá)成后的全橋恒載內(nèi)力求見圖4-4。圖4-4中跨合龍段累計(jì)內(nèi)力求（a）彎矩圖（b）剪力求一期恒載作用下個(gè)單元的彎矩與剪力值見下表4-2。一期恒載作用下彎矩剪力值單彎矩剪力單

彎矩

表剪

4-2力元（KN?m）(KN)元（KN?m）(KN)13623733843954064174284394410451146124713481449-2004211550-2197891651-2403341752-2620911853-2394081954-2179362055-1976422156-1784852257-1518022358-1274772459-10540325602661276228632964306531663267336834693570橋面鋪裝階段內(nèi)力橋面鋪裝、等橋面系安裝達(dá)成大橋建成后的全橋恒載內(nèi)力求見圖4-5。圖4-5橋面鋪裝階段累計(jì)內(nèi)力求a）彎矩圖b）剪力求一期恒載作用下個(gè)單元的彎矩與剪力值見下表4-3一期恒載作用下彎矩剪力值單彎矩剪單

彎矩（）

表4-3剪力元（KN?m）力元(KN?m)(KN)13602373384395406417428439441045114612471348144915501651175218531954一期恒載作用下彎矩剪力值表4-3續(xù)2055215622572358245925602661276228632964306531663267336834693570支座位移引起的內(nèi)力計(jì)算方法及結(jié)果因?yàn)楦鱾€(gè)支座處的豎向支座反力和地質(zhì)條件的不同樣引起支座的不平均沉降，連續(xù)系統(tǒng)是一種對(duì)支座不平均沉降特別敏感的結(jié)構(gòu)，所以由它引起的內(nèi)力是組成內(nèi)力的重要組成部分。在橋梁設(shè)計(jì)中，支座沉降工況的采用是應(yīng)謹(jǐn)慎考慮的問題。一般應(yīng)綜合考慮橋址處的地質(zhì)、水文等自然條件，依據(jù)已建橋梁的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)來定。有時(shí)需采用幾種沉降工況計(jì)算，這樣就存在一個(gè)工況組合的問題。程序一般對(duì)每一個(gè)截面挑最不利的工況內(nèi)力值作為沉降次內(nèi)力。因?yàn)楦鱾€(gè)支座處的豎向支座反力和地質(zhì)條件的不同樣引起支座的不平均沉降，支座沉降會(huì)引起橋梁產(chǎn)生內(nèi)力。假設(shè)三跨連續(xù)梁橋的左右兩個(gè)支點(diǎn)分別下沉5mm，中間兩個(gè)支點(diǎn)分別下沉10mm。最少沉降1個(gè)支座，最多沉降4個(gè)支座，將各種支座沉降狀況所獲得的內(nèi)力進(jìn)行疊加，取最不利的內(nèi)力范圍。利用Midas軟件進(jìn)而得出在支座沉降下主梁產(chǎn)生的內(nèi)力求如圖4-6所示。圖4-6支座沉降作用下主梁產(chǎn)生的內(nèi)力求a）彎矩包絡(luò)圖b）剪力包絡(luò)圖主梁在支座沉降作用下各截面的彎矩和剪力數(shù)值見表4-4。支座沉降作用下的彎矩、剪力值表4-4單彎矩剪力單彎矩剪力元（KN?m）(KN)元（KN?m）(KN)13623733843954064174284394410451146124713481449155016511752185319542055支座沉降作用下的彎矩、剪力值表4-4續(xù)215622572358245925602661276228632964306531663267336834693570活載內(nèi)力計(jì)算本設(shè)計(jì)中車道荷載為公路-I級(jí)，依據(jù)《公路橋涵通用規(guī)范》，公路-I級(jí)車道荷載的標(biāo)準(zhǔn)值為qk10.5KN/m；集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值按以下規(guī)定采用：橋梁計(jì)算跨徑小于5m時(shí)，Pk=180KN，橋梁計(jì)算跨徑大于等于50m時(shí)，Pk=360KN；橋梁計(jì)算跨徑在5~50m之間時(shí)Pk采納線形內(nèi)插。沖擊系數(shù)的計(jì)算橋梁結(jié)構(gòu)的基頻反響了卻構(gòu)的尺寸、種類、建筑資料等動(dòng)力特點(diǎn)內(nèi)容，直接反響了沖擊系數(shù)與橋梁結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系。無論橋梁的建筑資料、結(jié)構(gòu)種類可否有差別，也無論結(jié)構(gòu)尺寸與跨徑是否有差別，只要橋梁結(jié)構(gòu)的基頻相同，在相同條件的汽車荷載下，就能獲得基真相同的沖擊系數(shù)。橋梁的自振頻率（基頻）宜采納有限元方法計(jì)算，汽車的沖擊系數(shù)是汽車過橋時(shí)對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的豎向動(dòng)力效應(yīng)的增大系數(shù)。沖擊作用以車體的振動(dòng)和橋跨自己的變形和振動(dòng)?？山?jīng)過midas計(jì)算得出。橫向散布系數(shù)的考慮荷載橫向散布是指作用在橋上的車輛荷載怎樣在各主梁之間進(jìn)行分配，也許說各主梁怎樣分擔(dān)車輛荷載。因?yàn)榻孛娌杉{單箱單室時(shí)，可直接按平面桿系結(jié)構(gòu)進(jìn)行活載內(nèi)力計(jì)算，不必計(jì)算橫向散布系數(shù)，所以全橋采納同一個(gè)橫向分配系數(shù)。活載作用下內(nèi)力利用有限元軟件計(jì)算獲得在活載作用下的內(nèi)力包絡(luò)圖見4-7。圖4-7活載作用下內(nèi)力求a）彎矩包絡(luò)圖b）剪力包絡(luò)圖主梁各個(gè)重點(diǎn)截面在活載作用下產(chǎn)生的彎矩和剪力詳細(xì)數(shù)值見表4-5?；钶d作用下的彎矩、剪力值表4-5最大值最小值單元剪力-Z彎矩-y剪力-Z彎矩-y（KN）（KN?m）（KN）（KN?m）1023456789活載作用下的彎矩、剪力值表4-5續(xù)1011121314151617-1081819202122232425262728293031323334353637383940414243444546活載作用下的彎矩、剪力值表4-5續(xù)474849505152535455565758596061626364656667686970溫度內(nèi)力計(jì)算橋梁設(shè)計(jì)中平時(shí)溫度分沿梁高線性變化和非線性變化，在線性溫差變化狀況下，梁式結(jié)構(gòu)將產(chǎn)生撓曲變形，且梁再變形后仍然聽從平截面假設(shè)，在連續(xù)梁結(jié)構(gòu)中，它不只引起結(jié)構(gòu)的位移，且因?yàn)楣?jié)余拘束的影響，進(jìn)而產(chǎn)生結(jié)構(gòu)溫度次內(nèi)力。在成橋階段，考慮橋梁在溫度荷載作用下產(chǎn)生的內(nèi)力。本設(shè)計(jì)中考慮頂板與底板溫度梯度為50C時(shí)的溫度內(nèi)力，利用Midas計(jì)算獲得的結(jié)構(gòu)個(gè)單元內(nèi)力求如圖4-8圖4-8溫度應(yīng)力作用下內(nèi)力求a）彎矩圖b）剪力求荷載組合正常使用極限狀態(tài)的內(nèi)力組合按正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)依據(jù)不同樣的設(shè)計(jì)要求，采納以下兩種效應(yīng)組合（1）作用短期效應(yīng)組合永遠(yuǎn)作用標(biāo)準(zhǔn)值與可變作用頻遇值效應(yīng)相組合，其效應(yīng)表達(dá)式為：m

nSsd

SGik

1j

SQjki1

j1式中Ssd—作用短期效應(yīng)組合設(shè)計(jì)值；1j—第j個(gè)可變作用效應(yīng)的頻率值系數(shù)，汽車荷載（不計(jì)沖擊力）1=，人群荷載1=，風(fēng)荷載1=，溫度梯度作用1=，其余作用1=；1jSQjk—第j個(gè)可變作用效應(yīng)的頻率值。（2）作用長久效應(yīng)組合永遠(yuǎn)作用標(biāo)準(zhǔn)值效應(yīng)與可變作用準(zhǔn)永遠(yuǎn)值效應(yīng)相組合，其效應(yīng)組合表達(dá)式為：mnSldSGik2jSQjki1j1正常使用極限狀態(tài)下的內(nèi)力包絡(luò)圖如圖4-9。圖4-9正常使用狀態(tài)下內(nèi)力包絡(luò)圖（a）軸力包絡(luò)圖（b）剪力包絡(luò)圖c）彎矩包絡(luò)圖正常使用極限狀態(tài)下主梁單元內(nèi)力見下表4-6：正常使用極限狀態(tài)下內(nèi)力組合表4-6最大值（Max）最小值（Min）單元軸力剪力彎矩軸力剪力彎矩（KN）（KN）（）（KN）（KN）（）KN·mKN·m100002003004005006789-3480710111213-11853614-118098-14445815-146405-173271正常使用極限狀態(tài)下內(nèi)力組合表4-6續(xù)16-177377-20506917-199561-22798518-222515-252324190-2466510-278131200-2720870-30544921-247567-27859322-224384-25323223-202506-22932424-181623-20683125-152301-17567126-125670-14775427-101624-12298028-262-10092429-815023031-47753233340035003600370038-8394041424344-11484345-117062-13841846-142625-16470947-170775-19414548-201616-22682449-223511-25032950-246401-275249510-2705960-301622520-13438-2961290-329491正常使用極限狀態(tài)下內(nèi)力組合表4-6續(xù)53-269892-30137154-244954-27476355-221199-24962256-198213-22590557-166039-19290558-136530-16289059-109567-13576660-11126961626364-2811265-966006700680069007000承載能力極限狀態(tài)的內(nèi)力組合（1）基本組合基本組合是永遠(yuǎn)作用的設(shè)計(jì)值效應(yīng)與可變作用設(shè)計(jì)值效應(yīng)相組合，其效應(yīng)組合表達(dá)式為：m

n0Sud

0(

GiSGik

Q1SQ1k

c

QjSQjk)i1

j2mn或0Sud0(SGidSQ1dcSQjd)i1j2式中Sud—承載能力極限狀態(tài)下作用基本組合的效應(yīng)組合設(shè)計(jì)值；0—結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)，按《通規(guī)》JTGD60-2004表規(guī)定的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全等級(jí)采納，對(duì)應(yīng)于設(shè)計(jì)安全等級(jí)一級(jí)、二級(jí)和三級(jí)分別取、和；Gi—第i個(gè)永遠(yuǎn)作用效應(yīng)的分項(xiàng)系數(shù)，應(yīng)按《通規(guī)》JTGD60-2004表的規(guī)定采納；SGik、SGid—第i個(gè)永遠(yuǎn)作用效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值和設(shè)計(jì)值；Q1—汽車荷載效應(yīng)（含汽車沖擊力、離心力）的分項(xiàng)系數(shù)，取Q1=。當(dāng)某個(gè)可變作用在效應(yīng)組合中其值高出汽車荷載效應(yīng)時(shí)，則該作用代替汽車荷載，其分項(xiàng)系數(shù)應(yīng)采納汽車荷載的分項(xiàng)系數(shù)；對(duì)專為承受某作用而設(shè)置的結(jié)構(gòu)或裝置，設(shè)計(jì)時(shí)該作用的分項(xiàng)系數(shù)取與汽車荷載同值；計(jì)算人行道板和人行道欄桿的局部荷載，其分項(xiàng)系數(shù)也與汽車荷載取同值；SQ1k、SQ1d—汽車荷載效應(yīng)（含汽車沖擊力、離心力）的標(biāo)準(zhǔn)值和設(shè)計(jì)值；Qj—在作用效應(yīng)組合中除汽車荷載效應(yīng)（含汽車沖擊力、離心力）、風(fēng)荷載外的其余第j個(gè)可變作用效應(yīng)的分項(xiàng)系數(shù)，取Qj=，但風(fēng)荷載的分項(xiàng)系數(shù)取Qj=；SQjk、SQjd—在作用效應(yīng)組合中除汽車荷載效應(yīng)（含汽車沖擊力、離心力）外的其余第j個(gè)可變作用效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值和設(shè)計(jì)值；—在作用效應(yīng)組合中除汽車荷載效應(yīng)（含汽車沖擊力、離心力）外的其余可變作用效應(yīng)的組合系數(shù)，當(dāng)永遠(yuǎn)作用與汽車荷載和人群荷載（或其余一種可變作用）組合時(shí)，人群荷載（或其余一種可變作用）的組合系數(shù)取c=；當(dāng)除汽車荷載效應(yīng)（含汽車沖擊力、離心力）外還有兩種其余可變作用參加組合時(shí)，其組合系數(shù)取c=；還有三種可變作用參加組合時(shí)，其組合系數(shù)取c=；還有四種及多于四種的可變作用參加組合時(shí)，取c=。、（2）有時(shí)組合永遠(yuǎn)作用標(biāo)準(zhǔn)值效應(yīng)與可變作用某中代表值效應(yīng)，一種有時(shí)作用的效應(yīng)分項(xiàng)系數(shù)取；與有時(shí)作用同時(shí)出現(xiàn)的可變作用，可根據(jù)察看資料和工程經(jīng)驗(yàn)取適合的代表值。承載內(nèi)力極限狀態(tài)下結(jié)構(gòu)的內(nèi)力求見圖4—10。圖4-10承載能力極限狀態(tài)下內(nèi)力（a）軸力包絡(luò)圖（b）剪力包絡(luò)圖（c）主梁彎矩包絡(luò)圖承載能力極限狀態(tài)下主梁單元內(nèi)力見下表4-7：承載能力極限狀態(tài)下內(nèi)力組合表表4-7最大值（Max）最小值（Min）單元軸力剪力彎矩軸力剪力彎矩（KN）（KN）（KN·m）（KN）（KN）（KN·m）10000200300400承載能力極限狀態(tài)下內(nèi)力組合表表4-7續(xù)50062904789101112-12520513-15397814-110752-18599515-140318-22172716-172480-26127117-195418-28982618-218540-320196190-2426700-352443200-2680150-38662521-243740-35245722-220759-32019323-199044-28977324-177984-26115125-148008-22151226-120680-18623027-15519228-12758929-53632-1033213031-159113233-2941934003500360037003839442340承載能力極限狀態(tài)下內(nèi)力組合表表4-7續(xù)414243-11729644-14327545-111339-17259046-137636-20533947-166482-24233248-197977-28368349-220048-31344550-242776-345007510-2667700-378411520-2920570-41371953-265910-3786344-240979-34548455-217055-31421156-193317-28475357-159952-24385458-129184-20676859-100880-17339660-14326861-1160676263646566006700680069007000第五章預(yù)應(yīng)力鋼束的估量與部署鋼束估量預(yù)應(yīng)力混凝土的截面配筋，是依據(jù)正常使用極限狀態(tài)和承載能力極限狀態(tài)這兩種極限狀態(tài)的組合結(jié)果，確立截面的受力性質(zhì)，分為軸拉、軸壓、上緣受拉偏壓、下緣受拉偏壓、上緣受拉偏拉、下緣受拉偏拉、上緣受拉偏彎和下緣受拉偏彎8種受力劣性，分別依據(jù)相應(yīng)的鋼筋估量公式進(jìn)行計(jì)算。估量結(jié)果是截面上緣和下緣均配筋，此為截面的最小配筋，設(shè)計(jì)時(shí)能夠放寬。按承載能力極限計(jì)算時(shí)知足正截面強(qiáng)度要求：預(yù)應(yīng)力梁到達(dá)受彎極限狀態(tài)時(shí),受壓區(qū)混凝土應(yīng)力達(dá)到混凝土抗壓設(shè)計(jì)強(qiáng)度,受拉區(qū)鋼筋達(dá)到抗拉沒計(jì)強(qiáng)度,檢算截面的安全性時(shí)經(jīng)過計(jì)算截面抗彎安全系數(shù)未保證。在初步估量預(yù)應(yīng)力筋數(shù)量時(shí),箱形截面當(dāng)此中性軸位于受壓翼緣內(nèi)可按矩形截面計(jì)算,但是當(dāng)忽略實(shí)質(zhì)上存在的雙筋影響時(shí)(受拉區(qū)、受壓區(qū)都有預(yù)應(yīng)力筋)計(jì)算結(jié)果偏大,作為力筋數(shù)目的估量是同意的。（1）對(duì)于僅承受一個(gè)方向的彎矩的單筋截面梁，所需預(yù)應(yīng)力筋數(shù)目按下式計(jì)算，以下列圖5-1：fcdxh0圖5-1梁截面受力求N0，NfcdbxnApfpdMMP，MPfcdbx(h0x/2)解上兩式得：受壓區(qū)高度xh0h022MPfcdb預(yù)應(yīng)力筋數(shù)nMPfpd(h0x/2)Ap或nfcdbh022MpAPfpdh0fcdb式中MP—截面上組協(xié)力矩。fcd—混凝土抗壓設(shè)計(jì)強(qiáng)度；fpd—預(yù)應(yīng)力筋抗拉設(shè)計(jì)強(qiáng)度；Ap—單根預(yù)應(yīng)力筋束截面積；b—截面寬度（2）若截面承受雙向彎矩時(shí)，需配雙筋的，可據(jù)截面上正、負(fù)彎矩按上述方法分別計(jì)算上、下緣所需預(yù)應(yīng)力筋數(shù)目。這忽略實(shí)質(zhì)上存在的雙筋影響時(shí)（受拉區(qū)和受壓區(qū)都有預(yù)應(yīng)力筋）會(huì)使計(jì)算結(jié)果偏大，作為力筋數(shù)目的估量是同意的。預(yù)應(yīng)力鋼筋為單束19根Ф，單束抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為1260MPa，混凝土抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為，混凝土保護(hù)層厚度取10cm，主梁內(nèi)力值從Midas中提取，見表4-6。下表5-1為利用excl計(jì)算獲得的各單元的配筋狀況。承載能力狀態(tài)單元配筋數(shù)表5-1單元上緣配筋下緣配筋單元上緣配筋下緣配筋1362373384395406417428439441045114612471348承載能力狀態(tài)單元配筋數(shù)表5-1續(xù)1449155016511752185319542055215622572358245925602661276228632964306531663267336834693570按正常使用極限狀態(tài)的應(yīng)力要求計(jì)算規(guī)范（JTJD62-2004）規(guī)定，截面上的預(yù)壓應(yīng)力應(yīng)大于荷載引起的拉應(yīng)力，預(yù)壓應(yīng)力與荷載引起的壓應(yīng)力之和應(yīng)小于混凝土的同意壓應(yīng)力（為0.5fck），或?yàn)樵谌我怆A段，全截面承壓，截面上不出現(xiàn)拉應(yīng)力，同時(shí)截面上最大壓應(yīng)力小于同意壓應(yīng)力。配置主梁縱向預(yù)應(yīng)力筋的目的是使預(yù)應(yīng)力混凝土梁在鋼筋預(yù)應(yīng)力和使用荷載共同作用下截面上、下緣均不產(chǎn)生拉應(yīng)力，同時(shí)應(yīng)保證截面上、下緣的混凝土均不被壓碎。設(shè)計(jì)時(shí)，一般以前一條件作為依據(jù)來確立截面最少的預(yù)應(yīng)力筋的數(shù)目，后一條件常用來確立截面最大的預(yù)應(yīng)力筋數(shù)目，實(shí)質(zhì)設(shè)計(jì)中極少考慮。當(dāng)采納單側(cè)配筋時(shí)，在截面一側(cè)配置的預(yù)應(yīng)力筋在該截面上會(huì)產(chǎn)生與原彎矩方向相反的彎矩以平衡原彎矩，減小原彎矩在該側(cè)產(chǎn)生的拉應(yīng)力，同時(shí)還會(huì)產(chǎn)生一個(gè)軸向壓應(yīng)力也能平衡一部分原彎矩產(chǎn)生的拉應(yīng)力。在采納拉應(yīng)力控制時(shí)，一側(cè)預(yù)應(yīng)力筋產(chǎn)生的彎矩在截面上產(chǎn)生的壓應(yīng)力和預(yù)應(yīng)力筋產(chǎn)生的軸力與原彎矩在該側(cè)產(chǎn)生的拉應(yīng)力平衡，該側(cè)的應(yīng)力為零，另一側(cè)碰到壓應(yīng)力。若是持續(xù)增添預(yù)應(yīng)力筋的數(shù)目，在截面上會(huì)產(chǎn)生與原彎矩方向相反的彎矩在另一側(cè)產(chǎn)生拉應(yīng)力，若以使另一側(cè)的應(yīng)力為零為依據(jù)來配置預(yù)應(yīng)力筋，則所配置的預(yù)應(yīng)力筋的數(shù)目顯然偏多了。所以在實(shí)質(zhì)進(jìn)行配筋估量時(shí)，預(yù)應(yīng)力筋的數(shù)目采納上緣配筋時(shí)上緣不產(chǎn)生拉應(yīng)力，下緣配筋時(shí)下緣不產(chǎn)生拉應(yīng)力來確立。采納以上方法所得的配筋結(jié)果為截面最小配筋，能夠依據(jù)經(jīng)驗(yàn)適合的放寬。詳細(xì)估量公式的推導(dǎo)過程以下：對(duì)于截面上緣：對(duì)于截面下緣：

Mmin0（）p上1W上Mmax0.5fck（2）p上W上Mmax0（3）p下W下p下Mmin0.5fck（4）W下此中，p—由預(yù)應(yīng)力產(chǎn)生的應(yīng)力，W—截面抗彎模量，fck—混凝土軸心抗壓標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度。Mmax、Mmin項(xiàng)的符號(hào)當(dāng)為正彎矩時(shí)取正當(dāng)，當(dāng)為負(fù)彎矩時(shí)取負(fù)值，且按代數(shù)值取大小。一般狀況下，因?yàn)榱航孛孑^高，受壓區(qū)面積較大，上緣和下緣的壓應(yīng)力不是控制要素，為簡略計(jì)，可只考慮上緣和下緣的拉應(yīng)力的這個(gè)限制條件(求得預(yù)應(yīng)力筋束數(shù)的最小值)。公式（1）變成：Mmin（5）p上W上公式（3）變成：Mmax（6）p下W下由預(yù)應(yīng)力鋼束產(chǎn)生的截面上緣應(yīng)力p上和截面下緣應(yīng)力p下分為三種狀況議論：截面上下緣均配有力筋Np上和Np下以抵抗正負(fù)彎矩，由力筋Np上和Np在截面上下緣產(chǎn)生的壓應(yīng)力分別為：Np上Np上e上Np下Np下e下AW上Ap上W上Np上Np上e上下下下NpNpeAW下Ap下W下

（7）（8）將式（5）、（6）分別代入式（7）、（8），解聯(lián)立方程后獲得Np上Mmaz(e下K下)Mmin(K上e下)(K上K下)(e上e下)（9）Np下Mmaz(e下K下)Mmin(K上e上)(K上K下)(e上e下)（10）令Np上n上AppeNp下n下Appe代入式（9）、（10）中獲得：n上Mmax(e下K下)Mmin(K上e下)1（11）(K上K下)(e上e下)Appe下Mmax(K下e上)Mmin(K上e上)1（12）n(K上K下)(e上e下)Appe式中Ap—每束預(yù)應(yīng)力筋的面積；pe—預(yù)應(yīng)力筋的永存應(yīng)力(可取~fpd估量)；e—預(yù)應(yīng)力力筋重心走開截面重心的距離；K—截面的核心距；A—混凝土截面面積，取有效截面計(jì)算。W上W下K下K上AA當(dāng)截面只在下緣部署力筋Np下以抵抗正彎矩時(shí)當(dāng)由上緣不出現(xiàn)拉應(yīng)力控制時(shí)：下Mmin1（13）ne下K下Appe當(dāng)由下緣不出現(xiàn)拉應(yīng)力控制時(shí)：下Mmax1（14）ne下K上Appec.當(dāng)截面中只在上緣部署力筋N上以抵抗負(fù)彎矩時(shí)：當(dāng)由上緣不出現(xiàn)拉應(yīng)力控制時(shí)：Mmin1（15）n上K下Appee上當(dāng)由下緣不出現(xiàn)拉應(yīng)力控制時(shí)：Mmax1（16）n上K下Appee上當(dāng)按上緣和下緣的壓應(yīng)力的限制條件計(jì)算時(shí)(求得預(yù)應(yīng)力筋束數(shù)的最大值)?？捎汕懊娴氖酵茖?dǎo)得：Mmax(e下K上)Mmin(K下e下)(W上W下)e下fcdn上(K上K下)(e上e下)Appe（17）Mmin(K下e上)Mmax(K上e下)(W上W下)e上fcdn下(K上K下)(e上e下)Appe（18）有時(shí)需調(diào)整束數(shù)，當(dāng)截面承受負(fù)彎矩時(shí)，若是截面下部多配n下'根束，則上部束也要相應(yīng)增配n上'根，才能使上緣不出現(xiàn)拉應(yīng)力，同理，當(dāng)截面承受正彎矩時(shí)，若是截面上部多配n上'根束，則下部束也要相應(yīng)增配n下'根。其關(guān)系為：當(dāng)承受Mmin時(shí)，n上'e下K下n下'k下e上當(dāng)承受Mmax時(shí)，n'e上K上'下上k上e下n下表5-2為計(jì)算得各單元配筋面積。正常使用狀態(tài)單元配筋數(shù)表5-2單元下緣配筋上緣配筋單元下緣配筋上緣配筋136237338439540641742843944104511461247134814491550165117521853195420552156225723582459正常使用狀態(tài)單元配筋數(shù)表5-2續(xù)25602661276228632964306531663267336834693570經(jīng)過軟件估量實(shí)質(zhì)配筋數(shù)目預(yù)應(yīng)力混凝土截面配筋，是依據(jù)前兩種極限狀態(tài)的組合結(jié)果分別依據(jù)相應(yīng)的鋼筋估量公式，估量結(jié)果為截面上緣配筋和下緣配筋，此為最小配筋，此時(shí)與真實(shí)受力狀態(tài)的差別由以下四方面引起：（1）未考慮預(yù)加力的作用；（2）未考慮預(yù)加力對(duì)徐變、縮短的影響；（3）未考慮鋼束孔道的影響；（4）各鋼束的預(yù)應(yīng)力損失值只好依據(jù)經(jīng)驗(yàn)預(yù)先擬訂；所以，結(jié)合以上兩種狀態(tài)下的配筋，經(jīng)過在Midas軟件估量調(diào)整，最后的截面配筋狀況拜見表5-3。實(shí)質(zhì)各單元配筋數(shù)目表5-3單元下緣配筋上緣配筋單元下緣配筋上緣配筋14036104234567891011121314151617181920212223

603780388239864088418104261443實(shí)質(zhì)各單元配筋數(shù)目418440204502246024470264802849030500325103452038530385403855038560345703258

10888610414418020022表5-3續(xù)02402602803003203403803803803803403203002802624030590242502860022260266102027024620182802263414290206461030418658831414668632610678233886880341086960351047040預(yù)應(yīng)力鋼束的部署（詳細(xì)部署圖見圖紙）鋼束的部署原則連續(xù)梁預(yù)應(yīng)力鋼束的配置不單要知足《橋