3×40m預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土梁橋設(shè)計說明

本科畢業(yè)設(shè)計340M預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土T梁橋設(shè)計凈92152012年6月本科畢業(yè)設(shè)計340M預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土T梁橋設(shè)計凈9215主要內(nèi)容1公路I級荷載，凈92X152荷載橫向分布及結(jié)構(gòu)體系在恒載和活載作用下的內(nèi)力分析3主梁內(nèi)力計算及截面驗算4支座、下部結(jié)構(gòu)的設(shè)計計算5預(yù)應(yīng)力鋼束計算基本要求提交結(jié)構(gòu)計算書一份，包括主梁內(nèi)力、截面計算，預(yù)應(yīng)力鋼束的估算及布置，鋼束預(yù)應(yīng)力損失計算，橫隔梁計算，蓋梁計算，下部結(jié)構(gòu)計算等。各計算步驟的計算表格。圖紙若干張，總橫、縱布置圖，主梁構(gòu)造圖，墩臺構(gòu)造圖，鋼筋圖等。參考資料結(jié)構(gòu)設(shè)計原理葉見曙主編，人民交通出版社公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范JTJ02485公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范JTGD602004橋梁工程（2004）邵旭東主編，人民交通出版社周次第12周第35周第68周第911周第1213周第14周第1518周應(yīng)完成的內(nèi)容準(zhǔn)備畢業(yè)設(shè)計相關(guān)資料，初步方案設(shè)計。，進行主梁截面的選取，橫向分布系數(shù)的計算計算主梁各控制截面的內(nèi)力，畫出內(nèi)力圖，預(yù)應(yīng)力鋼束計算內(nèi)力進行組合，截面設(shè)計、配筋梁施工圖的繪制下部結(jié)構(gòu)設(shè)計計算，電腦繪制結(jié)構(gòu)施工圖畢業(yè)設(shè)計工程概預(yù)算。計算書與施工圖修改、打印、裝訂，準(zhǔn)備答辯。指導(dǎo)教師職稱年月日系級教學(xué)單位審批年月日摘要本設(shè)計五跨預(yù)應(yīng)力混凝土簡支橋梁。橋面凈寬9215M，跨徑為40M。本設(shè)計分為以下幾個部分橋面板的設(shè)計，綜合各種因素，本橋采用預(yù)應(yīng)力T型簡支梁，預(yù)應(yīng)力T型簡支梁具有安裝重量輕、跨度大等優(yōu)點，適用于大中跨度橋梁。橋面采用主梁寬度為25M，梁高為23M，跨度為3996M的預(yù)應(yīng)力T型梁。作用在橋面上的荷載有結(jié)構(gòu)重力、預(yù)加應(yīng)力、土的重力，混凝土收縮以及徐變影響力，汽車荷載以及其引起的沖擊力、離心力，和人群荷載，以及所有車輛引起的土側(cè)壓力。基本原理是假定忽略主梁之間橫向結(jié)構(gòu)的聯(lián)系作用，橋面板視為沿橫向支撐在主梁上的簡支梁。畫出最不利位置的影響線，據(jù)影響線得到橫向分布系數(shù)M，取最大的橫向分布系數(shù)作為主梁的控制設(shè)計。橋墩設(shè)計，橋墩采用樁柱式。由蓋梁柱和灌注樁組成。經(jīng)過荷載計算與組合后，由極限狀態(tài)設(shè)計法決定配筋。橋臺采用雙柱式橋臺，基礎(chǔ)采用鉆孔灌注樁。橋梁下部結(jié)構(gòu)設(shè)置在地基上，其主要作用是支撐橋跨結(jié)構(gòu)，并且將橋跨結(jié)構(gòu)承受的荷載傳到地基中去，以確保上部結(jié)構(gòu)的安全使用。關(guān)鍵詞預(yù)應(yīng)力混凝土；簡支T梁；橋梁墩臺；鉆孔灌注樁；杠桿原理ABSTRACTTHEDESIGNISABOUTAREINFORCECONCRETESIMPLYSUPPORTEDGIEDERBRIDGE,WHATHASFIVESPANSTHEBRIDGEDECKSLABSNETBREADTHIS11210METER,THECLEARANCEUNDERBRIDGESUPERSTRUCTUREIS4METERANDEACHSPANTO40METERSTHISDESIGNISCOMPOSEDOFTHREEPARTSASFOLLOWS,THEDESIGNOFDECKSLABCONSIDERINGALLOFTHEFACTORS,WEDESIGNTHEPRESTRESSEDBRIDGETSIMPLEBEAMTHEPRESTRESSEDBRIDGEHASMANGGOODQUALITIES,SUCHASITHASSMALLWEIGHTWHENINSTALLED,ITISVERYSIMPLYWHENCONSTRUCTIONANDNOTUSESOMUCHTEMPLATEITISSUITABLEFORTHESMALLBRIDGETHEBRIDGEDECKSLABISCOMPOSEDOF7TSIMPLEBEAMS,ANDTHEHOLLOWSLABIS26METERWIDETH,22METERHEIGHAND3996ENGTHCONSIDERINGTHELOADISNOTSIMPLETHELOADSTHATIMPOSEDONTHEBRIDGEAREASFOLLOWSCONSTRUCTUREGRAVITYPRESTRESSINGSOILGRAVITY,CONCRETESTRUCTURESSHRINKAGEANDCREEPTHATCASUEDINFLUENCEFORCE,THECARLOADANDIMPACTFORCE,TRAILERLOADPEDESTRIANLOADANDLATERALEARTHPRESSURETHEBASICPRINCIPLEISTHATWENEGLECTTHELINKEFFECTOFTHETRANSVERSALCONSTRACTIONBETWEENTHEMAINGIRDERANDSUPPOSEDTHEBRIDGEDECKSLABASSIMPLYSUPPORTEDGIRDERTHATISSUPPORTEDONTHEMAINBEAMWEDRAWTHEINFLUENCELINETHATWHICHPOINTISTHEMOSTADVERSE,FROMWITCHWECANKNOWTHETRANSVERSELOADFOUNDATIONSSEDIMENTATION,TOENSUREITSUITTOTHEREQUIREOFTHESTANDARDTHEBRIDGESUNDERSIDESTRUCTUREISINSTALLEDUNDERTHEFOUNDATIONSOIL,ITSMAINUSEISTOSUPPORTTHEUPSIDESTRUCTUREANDTRANSFERTHELOADFROMTHEUPSIDESTRUCTURETOTHEREQUIREOFTHESTANDARDTHEBRIDGESUNDERSIDESTRUCTUREISINSTALLEDUNDERTHEFOUNDATIONSOIL，ITSMAINUSEISTOSPPORTTHEUPSIDESTRUCTURETOTHEFOUNDATION,TOENSURETHESAFEUSEOFTHEUPSIDESTRUCTIONKEYWORDSREINFORCECONCRETESIMPLYSUPPORTEDGIEDERBRIDGEBRIDGEPIERGRAVITYABUTMENTCASTINPLACEPILELEVERPRINCIPLE目錄摘要IABSTRACTII第1章緒論111課題性質(zhì)112研究主要內(nèi)容1第2章橋梁上部結(jié)構(gòu)計算221設(shè)計資料及構(gòu)造布置2211設(shè)計資料2212截面布置4213橫截面沿跨長的變化7214橫隔梁的設(shè)置822主梁作用效應(yīng)計算8221永久作用效應(yīng)計算8222可變作用效應(yīng)計算11223主梁作用效應(yīng)組合2123預(yù)應(yīng)力鋼束的估算及其布置22231跨中截面鋼束的估算和確定22232預(yù)應(yīng)力鋼束布置2324計算主梁截面幾何特性29241截面面積及慣性計算29242截面靜距計算32243截面幾何特性匯總3625鋼束預(yù)應(yīng)力損失計算36251預(yù)應(yīng)力鋼束與管道壁之間的摩擦引起的預(yù)應(yīng)力損失36252由錨具變形、鋼束回縮引起的預(yù)應(yīng)力損失37253混凝土彈性壓縮引起的預(yù)應(yīng)力損失38254由鋼束應(yīng)力松弛引起的預(yù)應(yīng)力損失39255混凝土收縮和徐變引起的預(yù)應(yīng)力損失39256成橋后張拉N7號鋼束混凝土彈性壓縮引起的預(yù)應(yīng)力損失41257預(yù)加應(yīng)力計算及鋼束預(yù)應(yīng)力損失匯總4226主梁截面承載力與應(yīng)力驗算44261持久狀況承載能力極限狀態(tài)承載力驗算44262持久狀況正常使用極限狀態(tài)抗裂驗算50263持久狀況構(gòu)件的應(yīng)力驗算54264短暫狀況構(gòu)件的應(yīng)力驗算6127主梁端部的局部承壓驗算65271局部承壓區(qū)的截面尺寸驗算65272局部抗壓承載力驗算6628主梁變形驗算67281計算由預(yù)加力引起的跨中反拱度68282計算由荷載引起的跨中撓度73293結(jié)構(gòu)剛度驗算73284預(yù)拱度的設(shè)置7329橫隔梁計算74291確定作用在跨中橫隔梁上的可變作用74292跨中橫隔梁的作用效應(yīng)影響線74293截面作用效應(yīng)計算77294截面配筋計算79210行車道板的計算792101懸臂板荷載效應(yīng)計算792102連續(xù)板荷載效應(yīng)計算812103截面設(shè)計，配筋與承載力驗算84211支座計算852111選定支座的平面尺寸852112確定支座的厚度862113驗算支座的偏轉(zhuǎn)862114驗算支座的抗滑穩(wěn)定性87第3章橋梁下部結(jié)構(gòu)及基礎(chǔ)計算8931下部結(jié)構(gòu)及基礎(chǔ)布置89311設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)及上部構(gòu)造89312水文地質(zhì)條件89313材料89314設(shè)計依據(jù)9032蓋梁計算90321荷載計算90322內(nèi)力計算98323截面配筋設(shè)計與承載力校核10133橋墩墩柱設(shè)計103331荷載計算104332截面配筋設(shè)計及應(yīng)力驗算10634鉆孔樁設(shè)計108341荷載計算108342樁長計算110343樁的內(nèi)力計算（法）111M344樁身截面配筋與承載力驗算113345墩頂縱向水平位移驗算114第4章工程造價文件11741基本材料11742計算結(jié)果117結(jié)論123參考文獻124致謝125第1章緒論11課題性質(zhì)畢業(yè)設(shè)計是土木工程專業(yè)本科培養(yǎng)計劃中最后的一個主要教學(xué)環(huán)節(jié)，也是最重要的綜合性實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，目的是通過畢業(yè)設(shè)計這一時間較長的教學(xué)環(huán)節(jié)，培養(yǎng)土木工程專業(yè)本科畢業(yè)生綜合應(yīng)用所學(xué)基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課及專業(yè)課知識和相關(guān)技能，解決具體問題的土木工程設(shè)計問題所需的綜合能力和創(chuàng)新能力。和其他教學(xué)環(huán)節(jié)不同，畢業(yè)設(shè)計要求學(xué)生在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，獨立系統(tǒng)的完成一項工程設(shè)計，解決與之有關(guān)的所有問題，熟悉相關(guān)設(shè)計規(guī)范、手冊、標(biāo)準(zhǔn)圖以及工程實踐中常用的方法，具有實踐性、綜合性強的顯著特點。因而對培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)、增強工程意識和創(chuàng)新能力具有其他教學(xué)環(huán)節(jié)無法取代的重要作用。同時，在完成畢業(yè)設(shè)計的過程中，還要求我們同時運用感性和理性知識去把握整個建筑的處理，這其中就包括建筑外觀和結(jié)構(gòu)兩個方面。還要求我們更好的了解國內(nèi)外建筑設(shè)計的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢，更多的關(guān)注這方面的學(xué)術(shù)動態(tài)，以及我們在以后的土木工程專業(yè)方向有更大的造詣。這次的預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁橋的設(shè)計以后會在我們的工作中常接觸到，這就為我們以后的工作奠定了一定基礎(chǔ)。這次的設(shè)計是我們所學(xué)的所有科目的綜合體現(xiàn)，也為我們更好的掌握知識提供了機會。12研究主要內(nèi)容本設(shè)計為340M預(yù)應(yīng)力混凝土簡支T梁橋，該橋梁總長為120M，橋面寬度為凈9215M，活荷載為公路一級荷載，預(yù)應(yīng)力鋼束采用152鋼S絞線，每束7根，全梁配七束。恒載為結(jié)構(gòu)自重和橋面鋪裝及欄桿的自重，橋下凈空為5M。要求完成主梁截面的設(shè)計、主梁及橫隔梁內(nèi)力計算、支座設(shè)計及下部結(jié)構(gòu)設(shè)計。第2章橋梁上部結(jié)構(gòu)計算21設(shè)計資料及構(gòu)造布置211設(shè)計資料1橋梁跨徑橋?qū)挊?biāo)準(zhǔn)跨徑40M（橋墩中心距離）主梁全長3996M計算跨徑3900M橋面凈空凈9M215M12M2設(shè)計荷載公路級，根據(jù)公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值為QK105KN/M；集中荷載根據(jù)線性內(nèi)插應(yīng)取PK316KN。計算剪力效應(yīng)時，上述集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)乘以12的系數(shù)。人群載荷標(biāo)準(zhǔn)值為30KN/M2，每側(cè)人行柱防撞欄重力作用分別為152KN/M和499KN/M。3材料及工藝混凝土主梁采用C60，欄桿及橋面鋪裝采用C30。預(yù)應(yīng)力鋼筋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JTGD622004的152鋼絞線，每束7根，全梁配7束，S1860MPA。PKF普通鋼筋直徑大于和等于12MM的采用HRB335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、外徑77MM的預(yù)埋波紋管和夾片錨具。4基本計算數(shù)據(jù)見表21表21基本計算數(shù)據(jù)名稱項目符號單位數(shù)據(jù)續(xù)表21名稱項目符號單位數(shù)據(jù)立方強度彈性模量軸心抗壓標(biāo)準(zhǔn)強度軸心抗拉標(biāo)準(zhǔn)強度軸心抗壓設(shè)計強度軸心抗拉設(shè)計強度,CUKFECKFTCDFTMPAMPAMPAMPAMPAMPA60431852619短暫狀態(tài)容許壓應(yīng)力容許拉應(yīng)力07CKFTMPAMPA2485混凝土持久狀態(tài)標(biāo)準(zhǔn)荷載組合容許壓應(yīng)力容許主壓應(yīng)力短期效應(yīng)組合容許拉應(yīng)力容許主拉應(yīng)力5CKF06TKF85STPCMPAMPAMPAMPA1923017標(biāo)準(zhǔn)強度彈性模量抗拉設(shè)計強度最大控制應(yīng)力CONKFPEDF075PKMPAMPAMPAMPA86590123S152鋼絞線持久狀態(tài)應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)荷載組合PKF6MPA09鋼筋混凝土瀝青混凝土刻痕鋼絲1233NM32578材料重度鋼筋與混凝土的彈性模量比EP無量綱4注考慮混凝土強度達到C55時開始張拉應(yīng)力鋼束，和分別表示鋼束張拉時CKFT混凝土的抗壓、抗拉標(biāo)準(zhǔn)強度，則，。35MPACKF274PATKF5設(shè)計依據(jù)1交通部頒布公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)JTGB012003，簡稱標(biāo)準(zhǔn)2交通部頒公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范JTGD602004，簡稱橋規(guī)3交通部頒公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范JTGD622004，簡稱公預(yù)規(guī)4交通部頒公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范JTGD632007212截面布置201690169016021590150現(xiàn)澆部分5支點斷面跨中斷面48555201549201308816636390/2480支座中心線半縱剖面AAA跨徑中線圖21結(jié)構(gòu)尺寸圖（尺寸單位MM）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(biāo)很有效，故在許可條件下應(yīng)適當(dāng)加寬T梁翼板。上翼緣寬度一般為1624M或更寬。本設(shè)計擬取翼板寬為2500MM（考慮橋面寬度）。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B1600MM和運營階段的大截面B2500MM，凈II9M215M的橋?qū)掃x用五片主梁，如圖21所示。2主梁跨中截面主要尺寸擬定1主梁高度預(yù)應(yīng)力磚簡支梁橋的主梁高度與其跨徑之比通常在1/151/25，標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計中高跨比約在1/181/19。在一般中等跨徑中，可取1/161/18。當(dāng)建筑高度不受限制時，增大梁高往往是較經(jīng)濟的方案，而混凝土用量增加不多。綜上所述，本設(shè)計取用2300MM的主梁高是較合適的。2主梁截面細部尺寸T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受壓的強度要求。本設(shè)計預(yù)制T梁的翼板厚度取用150MM，由于翼緣板根部厚度宜不小于梁高的1/12，故翼板根部加厚到250MM，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，腹板的厚度一般由布置孔管的構(gòu)造決定，同時從腹板本身穩(wěn)定條件出發(fā)，腹板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)力鋼筋束的需要確定，設(shè)計表明，馬蹄面積占截面總面積的為合適。馬蹄寬為肋厚的24倍。馬蹄寬度0為梁高的015020倍。本設(shè)計考慮到主梁需要布置較多的鋼束，將鋼束按三層布置，一層最多排三束，同時還根據(jù)公預(yù)規(guī)對鋼束凈距的要求，初擬馬蹄寬度為550MM，高度250MM，馬蹄與腹板交接處作三角過渡，高度150MM，以減小局部應(yīng)力。按以上要求就可繪出預(yù)制梁跨中截面圖。（見圖22）3計算截面幾何特性將主梁跨中截面劃分成五個規(guī)則圖形的小單元，截面幾何特性列表計算見表22。250450164501115022307現(xiàn)澆部分圖22跨中截面尺寸圖（尺寸單位MM）表22跨中截面幾何特性計算表分塊面積IA2/CM分塊面積形心至上緣距離IY/分塊面積對上緣靜距IISA3/C分塊面積的自身慣矩II4/MIDSY/C分塊面積對截面形心的慣矩2XIIAD4/MIIX4/C分塊名稱12312456152746大毛截面翼板3750752812570312575792154046521610778三角托5001833916652778649621097062112484腹板3800110418000114316672671271101214142678下三角26252005250032811167135755713578853馬蹄137521752990625716151342124766946248385609687580685466283353小毛截面翼板240075180004500088061861095318655953三角托5001833916652778772329820052984783腹板380011041800011431667144479235212224018續(xù)表22分塊面積IA2/CM分塊面積形心至上緣距離IY/分塊面積對上緣靜距IISA3/C分塊面積的自身慣矩II4/MIDSY/C分塊面積對截面形心的慣矩2XIIAD4/MIIX4/C分塊名稱12312456152746小毛截面下三角26252005250032811044428632752866556馬蹄137521752990625716151219420445375205169908337579672957248299注大毛截面形心至上緣距離80654329CM97ISSYA小毛截面形心至上緣距離IS4檢驗截面效率指標(biāo)（希望在05以上）上核心距6283546CM9709SXIKAY（）下核心距8215CMXSIY截面效率指標(biāo)4606523SXKH表明以上初擬的主梁跨中截面是合理的。213橫截面沿跨長的變化如圖21所示，本設(shè)計主梁采用等高形式，橫截面的T梁翼板厚度沿跨長不變。梁端部區(qū)段由于錨頭集中力的作用而引起較大局部應(yīng)力，也為布置錨具的需要，在距梁端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附近（第一道橫梁處）開始向支點逐漸抬高，在馬蹄抬高的同時腹板寬度亦開始變化。214橫隔梁的設(shè)置模型試驗結(jié)果表明，在荷載作用處的主梁彎矩橫向分布，當(dāng)該處有橫隔梁時比較均勻，否則直線在荷載作用下的主梁彎矩很大，為減小對主梁設(shè)計起主要作用的跨中彎矩，在主梁跨中截面設(shè)計一道中橫隔梁，當(dāng)跨度較大時，應(yīng)該設(shè)置多橫隔梁。本設(shè)計在橋跨中點和三分點，六分點，支點處設(shè)置七道橫隔梁，其間距為65M。端橫隔梁高度主梁同高，厚度為上部260MM，下部240MM；中橫隔梁高度為2050MM，厚度為上部180MM，下部160MM。詳見圖21所示。22主梁作用效應(yīng)計算根據(jù)上述梁跨結(jié)構(gòu)縱橫截面的布置，并通過可變作用下的梁橋荷載橫向分布計算，可分別求得各主梁控制截面的永久作用和最大可變作用效應(yīng)，再進行主梁作用效應(yīng)組合。221永久作用效應(yīng)計算1永久作用集度1預(yù)制梁自重跨中截面段主梁自重（六分點截面至跨中截面，長13M）KN0837521709G馬蹄抬高與腹板變寬段梁的自重（長5M）KN24635/2143支點段梁的自重（長198M）315276邊主梁的橫隔梁中橫隔梁體積0790150175021963M端橫隔梁體積25126323故半跨內(nèi)橫梁重力為KN4250196275071G預(yù)制梁永久作用集度1743/98253MG2二期永久作用現(xiàn)澆T梁翼板集度509258KN/M邊梁現(xiàn)澆部分橫隔梁一片中橫隔梁（現(xiàn)澆部分）體積31741一片端橫隔梁（現(xiàn)澆部分）體積3025075M632/96041KN/MG鋪裝8CM混凝土鋪裝09251KN/5CM瀝青鋪裝30/若將橋面鋪裝均攤給五片主梁，則7185/67K/MG欄桿一側(cè)人行欄2N/一側(cè)防撞欄K94若將兩側(cè)人行欄、防撞欄均攤給五片主梁，則815/560/MG二期永久作用集度2304721KN/如圖23所示，設(shè)為計算截面離左支座的距離，并令。X/XLGL390MMVX1V影響線M影響線圖23永久效應(yīng)計算圖主梁彎矩和剪力的計算公式分別為2121MLG22Q永久作用計算見表23。表231號梁永久作用效應(yīng)作用效應(yīng)跨中05四分點025支點0N7點304彎矩/MKN481016360767068620一期剪力0246684933545681彎矩/229290171968032714二期剪力K0117592351721775彎矩/7103065327350101334剪力N0364277285267456222可變作用效應(yīng)計算1沖擊系數(shù)和車道折減系數(shù)按橋規(guī)432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)，因此要先計算結(jié)構(gòu)的基頻。簡支梁橋的基頻可采用下列公式估算1022314662831HZ97CEIFLM其中306875KG/M1CGG由橋規(guī)有，當(dāng)時，HZ4F0157LN1760F根據(jù)本橋的基頻，可計算出汽車荷載的沖擊系數(shù)為0176LN0579F式中L結(jié)構(gòu)計算跨度ME結(jié)構(gòu)材料彈性模量2N結(jié)構(gòu)跨中截面慣性矩M4CI結(jié)構(gòu)跨中處的單位長度質(zhì)量MKGG結(jié)構(gòu)跨中處延米結(jié)構(gòu)重力N/MG重力加速度9812S/按照橋規(guī)431條，當(dāng)車道大于兩條時，需要進行車道折減，本設(shè)計按兩車道設(shè)計，因此，在計算可變作用效應(yīng)時不需進行車道折減。2計算主梁的荷載橫向分布系數(shù)C1跨中的荷載橫向分布系數(shù)M如前所述，本設(shè)計橋跨內(nèi)設(shè)七道橫隔梁。具有可靠的橫向聯(lián)系，且承重結(jié)構(gòu)的長寬比為390251LB所以可按修正的剛性橫梁法來繪制橫向影響線和計算橫向分布系數(shù)。CM計算主梁抗扭慣性矩TI對于T形梁截面，抗扭慣性矩可近似的按下式計算2331MTIICBT式中，相應(yīng)為單個矩形截面的寬度和高度IBIT矩形截面抗扭剛度系數(shù)C梁截面劃分成單個矩形截面的個數(shù)M對于跨中截面，翼緣板的換算平均厚度124051072CM3T馬蹄部分的換算平均厚度35T圖23給出了的計算圖示，的計算見表24。TITI213T325B21803T17B50150TB7圖24計算圖示（尺寸單位MM）TI表24計算表TI分塊名稱/CMIB/ITIBTIC34/10MITIIBT翼緣板2501721453491/3424037腹板180320901503100447144馬蹄5532516923020983961121267293計算抗扭修正系數(shù)對于本設(shè)計主梁的間距相同，并將主梁近似看成等截面，則得2421ITIGLIEA式中；04GE390ML450126793065MITI；15MA25A45A。468I計算得。093按修正的剛性橫梁法計算橫向影響線豎坐標(biāo)值公式25521IIJIAEN式中，。5N2215060MIA計算所得的值列于表25內(nèi)。IJ表25值IJ梁號1I2I3I4I5I1057203860200140172203860293020108001430202020202計算荷載橫向分布系數(shù)1號梁的橫向影響線和最不利布載圖式如圖25所示。1234550200120520990818汽車1號梁06278490367214036972圖25跨中截面的橫向分布系數(shù)MC計算圖示（尺寸單位MM）可變作用（汽車公路級）兩車道號梁橫向分布系數(shù)104976302670148622CQM可變作用（人群）號梁橫向分布系數(shù)8CR2支點截面的荷載橫向分布系數(shù)M0在支點處，按杠桿原理法繪制荷載橫向分布影響線并進行布載，如圖26所示號梁可變作用的橫向分布系數(shù)可計算如下號梁可變作用（汽車）1032OQM號可變作用（人群）1OR1234550250200102502025025020909018汽車1206180130800210481801380408361號梁2號梁3號梁圖26支點截面橫向分布系數(shù)M計算圖示（尺寸單位MM）03橫向分布系數(shù)匯總（見表26）表26橫向分布系數(shù)匯總MC跨中MO支點汽車公路級06216汽車公路級03號梁人群06278人群1124車道荷載取值根據(jù)橋規(guī)，公路級的均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值QK105KN/M和集中荷載線性插值PK316KN，在計算剪力作用效應(yīng)時，集中載荷標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)乘12。即計算剪力時PK318123792KN。5計算可變作用效應(yīng)在可變效應(yīng)計算中，本設(shè)計對于橫向分布系數(shù)的作如下考慮支點處橫向分布系數(shù)取，從支點至第一根橫梁段，橫向分布系數(shù)從直線0M0M過渡到，其余梁段均取。CMCM求跨中截面的最大彎矩和最大剪力計算公式為26KKSQPY式中S所求截面汽車標(biāo)準(zhǔn)荷載的彎矩或剪力車道均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值KQ車道集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值P影響線上同號區(qū)段的面積影響線上最大坐標(biāo)值YM橫向分布系數(shù)1號梁可變作用（汽車）標(biāo)準(zhǔn)效應(yīng)AX062159730216501833KNMMMAX56220617905146V1號梁可變作用（汽車）沖擊效應(yīng)39KNMMAXM49061283VL390M剪力影響線彎矩影響線1號梁M汽號梁人083108397505056QK人QK人PKPK6206278212062106278圖27跨中截面作用效應(yīng)計算圖式1號梁可變作用（人群）效應(yīng)5304KN/MQMAX627859304926534108MAX110345687KNV求四分點截面的最大彎矩和最大剪力圖28為四分點截面作用效應(yīng)的計算圖示。1號梁可變作用（汽車）標(biāo)準(zhǔn)效應(yīng)MAX1062157329625041326563KNMMMAX1106250729503265105602137946KNV1號梁可變作用（汽車）沖擊效應(yīng)1348MMAXM0270VL39M剪力影響線彎矩影響線1號梁M汽號梁人083108397505056QK人QK人PKPK62078212062178圖28四分點截面作用效應(yīng)計算圖示1號梁可變作用（人群）效應(yīng)MAX106278345239625041921KNMMAX103562406KV求支點截面的最大剪力圖29示出支點截面的最大剪力計算圖示。L390M剪力影響線1號梁M汽號梁人0941056QK人PK621307821221067838圖29支點截面作用效應(yīng)計算圖示1號梁可變作用（汽車）效應(yīng)MAX10621539026510940568378KNV1號梁可變作用（汽車）沖擊效應(yīng)964MAX1號梁可變作用（人群）效應(yīng)AX106278359026534095649KNV求N7錨固截面的最大彎矩和最大剪力圖210為N7錨固截面作用效應(yīng)的計算圖式。由于本設(shè)計中該處有預(yù)應(yīng)力筋錨固，應(yīng)力有突變，是控制截面，位置離支座中心14444M?？勺冏饔茫ㄆ嚕┬?yīng)計算N7錨固截面汽車荷載產(chǎn)生的彎矩和剪力時，應(yīng)特別注意的作KP用位置。集中荷載若作用在計算截面，雖然影響線縱坐標(biāo)最大，但其對應(yīng)的橫向分布系數(shù)較小，向跨中方向移動，就出現(xiàn)相反的情況。因此應(yīng)對兩個截面進行比較，即影響線縱坐標(biāo)最大截面（N7錨固截面）和橫向分布系數(shù)達到最大值的截面（第一根橫梁處截面），然后取一個最大的作為所求值。通過比較，集中荷載作用在第一根橫梁處為最不利情況。L390M剪力影響線彎矩影響線1號梁M汽1號梁M人056091813285082QK人QK人07621030627821206210627803PKPKPK900963K3圖210N7錨固截面作用效應(yīng)計算圖式1號梁可變作用（汽車）標(biāo)準(zhǔn)效應(yīng)MAX1106215390298054025586376394KNMMAX1105621093756052105691898337KNV1號梁可變作用（汽車）沖擊效應(yīng)019384759KNMMAXMV1號梁可變作用（人群）效應(yīng)MAX114562030945104572203885268KNMAX1145627093763450309135KV223主梁作用效應(yīng)組合本設(shè)計按橋規(guī)416418條規(guī)定，根據(jù)可能同時出現(xiàn)的作用效應(yīng)選擇了三種最不利效應(yīng)組合短期效應(yīng)組合、標(biāo)準(zhǔn)效應(yīng)組合和承載能力極限狀態(tài)基本組合，見表27。表27主梁作用效應(yīng)組合跨中截面四分點截面支點N7截面MMAXVMAXMMAXVMAXVMAXMMAXVMAX序號荷載類別/KNM/KN/KNM/KN/KN/KNM/KN1第一期永久作用481016036076724668493356862456812第二期永久作用22929017196811759235173271421775續(xù)表27跨中截面四分點截面支點N7截面MMAXVMAXMMAXVMAXVMAXMMAXVMAX序號荷載類別/KNM/KN/KNM/KN/KN/KNM/KN3總永久作用1271030605327353642772852101334674564可變作用汽車公路I級31322914906235515247763182139984307735可變作用汽車沖擊5951428324474847076046759758476可變作用人群423751087314822406449962542547標(biāo)準(zhǔn)組合3456112542188258444806831611522155165108338短期組合30746971941115217290785617699626135573932519極限組合1231445081461421672605110669187684145481952141369823預(yù)應(yīng)力鋼束的估算及其布置231跨中截面鋼束的估算和確定根據(jù)公預(yù)規(guī)規(guī)定，預(yù)應(yīng)力梁應(yīng)滿足正常使用極限狀態(tài)的應(yīng)力要求和承載能力極限狀態(tài)的強度要求。以下就跨中截面在各種作用效應(yīng)組合下，分別按照上述要求對主梁所需的鋼束數(shù)進行估算，并且按這些估算的鋼束數(shù)的多少確定主梁的配束。1按正常使用極限狀態(tài)的應(yīng)力要求估算鋼束數(shù)對于簡支梁帶馬蹄的T形截面，當(dāng)截面混凝土不出現(xiàn)拉應(yīng)力控制時，則得到鋼束數(shù)N的估算公式271KPPKSPMNCAFE式中持久狀態(tài)使用荷載產(chǎn)生的跨中彎矩標(biāo)準(zhǔn)組合值，按表27KM取用與荷載有關(guān)的經(jīng)驗系數(shù)，對于公路級，取0511CC一般7152鋼絞線截面積，一根鋼絞線的截面積是14PASCM2，故98CMPA由前面的計算可知，成橋后跨中截面截面的幾何特性，14671CM，4664CMXYSK初估15CM，則鋼束偏心距為13171CMPAPEXYPA1號梁2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)力計算圖式，受壓區(qū)混凝土達到極限強度，應(yīng)CDF力圖式呈矩形，同時預(yù)應(yīng)力鋼束也達到設(shè)計強度，則鋼束數(shù)的估算公PDF式為28DPMNAHFA式中承載能力極限狀態(tài)的跨中最大彎矩，按表27取用DM經(jīng)驗系數(shù)，一般采用075077，本設(shè)計取用076A預(yù)應(yīng)力鋼絞線的設(shè)計強度，見表21，為1260MPAPDF計算得364142706590763981N綜合以上三種情況考慮，取鋼束數(shù)N7。232預(yù)應(yīng)力鋼束布置1跨中截面及錨固端截面的鋼束位置346210690984N250230501410916728440532315674275304A跨中截面B錨固截面圖211鋼束布置圖（尺寸單位MM）1對于跨中截面，在保證布置預(yù)留管道構(gòu)造的前提下，盡可能使鋼束群重心的偏心距大些。本設(shè)計采用內(nèi)徑70MM、外徑77MM的預(yù)埋鐵皮波紋管，根據(jù)公預(yù)規(guī)911條規(guī)定，管道至梁底和梁側(cè)凈距不小于3CM及管道直徑的1/2。根據(jù)公預(yù)規(guī)949條規(guī)定，水平凈距不小于4CM及管道直徑的06倍，在豎直方向可疊置。根據(jù)以上規(guī)定，跨中截面的細部構(gòu)造如圖211A所示。由此可直接得出鋼束群重心至梁底距離為39784507CMPA2由于主梁預(yù)制時為小截面，若鋼束全部在預(yù)制時張拉完畢，有可能會在上緣出現(xiàn)較大的拉應(yīng)力，在下緣出現(xiàn)較大的壓應(yīng)力?？紤]到這個原因，本設(shè)計預(yù)制時在梁端錨固號鋼束，N7號鋼束在成橋后錨固16N在梁端。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)力鋼束合力重心盡可能靠近截面形心，使截面均勻受壓；二是考慮錨頭布置的可能性。以滿足張拉操作方便的要求。按照上述錨頭布置的“均勻”、“分散”原則，錨固端截面所布置的鋼束如圖211B所示。250230YS97YX16AP243Y0KX5710KS391下核心上核心3502150圖212鋼束群重心位置復(fù)核圖式（尺寸單位MM）鋼束群重心至梁底距離為240815967CM6PA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212示出計算圖式，錨固端截面特性計算見表28所示。表28鋼束錨固截面幾何特性計算IAIYISIIISIDY2XIIADIXI2/CM/3/C4/M/C4/M4/C分塊名稱12312456746翼板3750750281257031258627279094234279797359三角承托2112517173626495857661239522051240018腹板11825122514485634555088542873976050754553113929157862514803139684531147其中14803967CM572ISSYA230971362CMXSYH故計算得CXXIKA5710SSY963257104CMPXAK說明鋼束群重心處于截面的核心范圍內(nèi)。2鋼束起彎角和線形的確定確定鋼束起彎角時，既要照顧到由起彎產(chǎn)生足夠的豎向預(yù)剪力，又要考慮到所引起的摩擦預(yù)應(yīng)力損失不宜過大。為此，本算例將端部錨固端截面分成上、下兩個部分（見圖213），上部鋼束起彎角定為15，下部鋼束起彎角定為7。40350245013891236支座中線961816N234N57圖213封錨端混凝土塊尺寸圖（尺寸單位MM）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直面內(nèi)。圖214為半跨梁預(yù)應(yīng)力鋼束布置圖。3鋼束計算1計算鋼束起彎點至跨中的距離錨固點到支座中心的水平距離（見圖213）為XIA123640TAN73109CMXA34680TAN72618CM55265X圖214是鋼束的計算的簡化圖示，鋼束起彎點至跨中的距離列表1X計算在表29內(nèi)。錨固點X5計算點彎起結(jié)束計算點起彎點X32X1AR主梁底面線跨徑中線Y12圖214鋼束計算圖示（尺寸單位MM）表29鋼筋布置表鋼束號起彎高度Y/CMY1/CMY2/CML1/CMX3/CMR/CMX2/CMX1/CMN1N2310121918811009925725239430759157425N3N4633121951111009925768572783569104124N514602588120121009659153525199123997032N616832588142421009659154179651081879290N71844830901535810095111831378796966740802控制截面的鋼束重心位置計算各鋼束重心位置計算由圖215所示的幾何關(guān)系，當(dāng)計算截面在曲線段時，計算公式為29COS10RAI210XSN4當(dāng)計算截面在近錨固點的直線段時，計算公式為211TAN50XYAI式中鋼束在計算截面處鋼束重心到梁底的距離；IA鋼束起彎前到梁底的距離；0R鋼束彎起半徑（見表210）。計算鋼束群重心到梁底的距離（見表210）PA表210各計算截面的鋼束位置及鋼束群重心位置截面鋼束號X4/CMR/CMSINX4/RCOSA0/CMAI/CMAP/CMN1N2未彎起2523949090N3N4未彎起685727167167N5468352519000132809999999090N61821041796500435680999051672067四分點N7234203137870074637099721128437151689N1N22311225239400916500995791901962N3N476433685727011146309937691675943N583524352519023693509715269010938N7N61012674179650242286097020516714123直線段Y5X5TANA0AI6812N1N231073109381903619N3N4633726183211677679N514601529307859014715支點N616831521265691671793192063鋼束長度計算一根鋼束的長度為曲線長度直線長度與兩端工作長度之和，其中鋼束的曲線長度可按圓弧半徑與彎起角度進行計算。通過每根鋼束長度計算，就可得出一片主梁和一孔橋所需鋼束的總長度，以利備料和施工。計算結(jié)果見表211所示。表211備料和施工的鋼束總長度鋼束號R/CM鋼束彎起角度曲線長度S/180R直線長度X1/CM直線長度L1/CM有效長度2SX1L1/CM鋼束預(yù)留長度/CM鋼束長度/CM1234567867N1N2252394730836157425100396522140410522N3N4685727783777104124100395802140409802N5352519159228997032100396842140412642N6417965151094279290100397424140411424N731378718985797408010036531814037931824計算主梁截面幾何特性本設(shè)計在求得各驗算截面的毛截面特性和鋼束位置的基礎(chǔ)上，計算主梁凈截面和換算截面的面積、慣性矩及梁截面分別對重心軸、上梗更肋與下梗肋的靜矩，最后匯總成截面特性值總表，為各受力階段的應(yīng)力驗算準(zhǔn)備計算數(shù)據(jù)?，F(xiàn)以跨中截面為例，說明其計算方法，在表214中亦示出其它截面特性值的計算結(jié)果。241截面面積及慣性計算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幾何特性。計算公式如下截面積212NA截面慣矩2132JSIIY計算結(jié)果見表212。2換算截面幾何特性計算1整體截面幾何特性計算在使用荷載階段需要計算大截面（結(jié)構(gòu)整體化以后的截面）的幾何特性，計算公式如下截面積2141POEPANAA截面慣矩2152OSIIY其結(jié)果列于表212。以上式中分別為混凝土毛截面面積和慣矩,AI分別為一根管道截面積和鋼束截面積P鋼束與混凝土的彈性模量比值，由表21得542EPE2有效分布寬度內(nèi)截面幾何特性計算根據(jù)公預(yù)規(guī)422條，預(yù)應(yīng)力混凝土梁在計算預(yù)應(yīng)力引起的混凝土應(yīng)力時，預(yù)加力作為軸向力產(chǎn)生的應(yīng)力按實際翼緣全寬計算，由預(yù)加力偏心引起的彎矩產(chǎn)生的應(yīng)力按翼緣有效寬度計算。因此計算中（表212中）的抗彎慣矩應(yīng)進行折減。由于采用有效寬度方法計算的等效法向應(yīng)力體積和原全寬實際的法向應(yīng)力體積是相等的，因此用有效寬度截面計算等代法向應(yīng)力時，中性軸應(yīng)取原全寬截面的中性軸。有效分布寬度的計算根據(jù)公預(yù)規(guī)422條，對于T型截面受壓區(qū)翼緣計算寬度，取FB用下列三者中的最小值3901CMFLB50CFB主梁間距223126MFHF此處，取H故250CM是合理的。F有效分布寬度內(nèi)截面幾何特性計算由于截面寬度不折減，截面的抗彎慣矩也不需要折減，取全寬截面值。242截面靜距計算預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土梁在張拉階段和使用階段都要產(chǎn)生剪應(yīng)力，這兩個階段的剪應(yīng)力應(yīng)該疊加。在每一個階段中，凡是中和軸位置和面積突變處的剪應(yīng)力，都是需要計算的。例如，張拉階段和使用階段的截面（圖215），除了兩個階段和位置的剪應(yīng)力需要計算外，還應(yīng)計算AB1在張拉階段，凈截面的中和軸（簡稱凈軸）位置產(chǎn)生的最大剪應(yīng)力，應(yīng)該與使用階段在凈軸位置產(chǎn)生的剪應(yīng)力疊加。2在使用階段，換算截面的中和軸（簡稱換軸）位置產(chǎn)生的最大剪應(yīng)力，應(yīng)該與張拉階段在換軸位置產(chǎn)生的剪應(yīng)力疊加。因此，對于每一個荷載作用階段，需要計算四個位置（共8種）的剪應(yīng)力，即需要計算下面幾種情況的靜矩250450164501115022307現(xiàn)澆部分34AAOONNBB圖215靜距計算圖示（尺寸單位MM）線（圖215）以上（或以下）面積對中性軸（凈軸和換軸）A的靜矩；線以上（或以下）的面積對中性軸（兩個）的靜矩；B凈軸（）以上（或以下）的面積對中性軸（兩個）的靜矩；N換軸（）以上（或以下）的面積對中性軸（兩個）的靜矩。O計算結(jié)果列于表213。表213跨中截面對重心軸靜矩計算160CM9070CM1BSY250CM8729CM1BSY分塊名稱及序號靜距類別及符號分塊面積IA/CM2分塊面積重心至全截面重心距離YI/CM對靜軸靜距IJSA/CM3靜距類別及符號分塊面積IA/CM2分塊面積重心至全截面重心距YI/CM對靜軸靜距IJSIAY/CM3翼板2400832019968737507979299194三角承托500723736185500689534476肋部200707014141200672913457翼緣部分對靜軸靜距ANS/CM3250012翼緣部分對換軸靜距AOS/CM3347127續(xù)表213160CM9070CM1BSY250CM8729CM1BSY分塊名稱及序號靜距類別及符號分塊面積IA/CM2分塊面積重心至全截面重心距離YI/CM對靜軸靜距IJSA/CM3靜距類別及符號分塊面積IA/CM2分塊面積重心至全截面重心距YI/CM對靜軸靜距IJSIAY/CM3下三角2625109302869026251127129588馬蹄137512680174346137513021179045肋部30010680320393001102133064管道或鋼束325961242340493303211276438703馬蹄部分對靜軸靜距BNS/CM3194583馬蹄部分對換軸靜距BOS/CM3280401翼板2400832019968737507979299194三角承托500723736185500689534476肋部1515437855736015154344352181靜軸以上靜面積對靜軸靜距NS/CM3293232靜軸以上換算面積對換軸靜距NOS/CM3385851翼板2400832019968737507979299194三角承托500723736185500689534476肋部1445739565719214457361452251換軸以上面積對凈軸靜距ONS/CM3293064換軸以上換算面積對換軸凈距OS/CM3385922注凈軸指凈截面重心軸；換軸指換算截面重心軸。表214主梁截面特性值總表截面名稱符號單位跨中四分點N7支點續(xù)表214截面名稱符號單位跨中四分點N7支點凈面積ANCM280115480115414156861415686凈慣矩INCM452424892525609277249133573147076凈軸到截面上緣距離YNSCM907090781006610113凈軸到截面下緣距離YNXCM13930139221293412887上緣WNSCM3577874579009720195723314截面抵抗矩下緣WNXCM3376281377531560450567593翼緣部分面積SANCM3250012250243270668272071凈軸以上面積SNNCM3293232293510442595443237換軸以上面積SONCM3293064293384441675442023對凈軸靜矩馬蹄部分面積SBNCM3194583195056混凝土凈截面鋼束群重心到