T型橋梁畢業(yè)設(shè)計講解

1、前言 時代在前進(jìn)，經(jīng)濟(jì)在發(fā)展，我國的公路交通也有了跨越式的發(fā)展。近年來為了國家經(jīng)濟(jì)進(jìn)一步飛速發(fā)展，國家大力投資基礎(chǔ)工程建設(shè)，其中交通系統(tǒng)的發(fā)展更是盛況空前。橋梁是公路、鐵路和城市道路的重要組成部分，橋梁是保證全線貫通的咽喉，“一橋飛架南北，天塹變通途”。因此，橋梁工程的設(shè)計應(yīng)符合技術(shù)先進(jìn)、安全可靠、適用耐久、經(jīng)濟(jì)合理的要求，同時應(yīng)滿足美觀、環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展的要求。而未來的橋梁也將向更長、更大、更柔的方向發(fā)展，更加注重橋梁美學(xué)的建設(shè)及環(huán)境保護(hù)。本設(shè)計為阜新市阿金歹橋，是依照交通部頒發(fā)的有關(guān)公路橋涵設(shè)計規(guī)范（JTG系列）及根據(jù)指導(dǎo)教師的指導(dǎo)擬定設(shè)計而成。在設(shè)計過程中，作者還參考了諸如結(jié)構(gòu)設(shè)計原

2、理、結(jié)構(gòu)力學(xué)、材料力學(xué)、專業(yè)英語等相關(guān)書籍和文獻(xiàn)。在設(shè)計過程中，綜合考慮了設(shè)計橋梁跨徑與材料的優(yōu)化配合。本設(shè)計研究的主要內(nèi)容包括：橋型方案的擬定和比選；主梁截面擬定；主梁的內(nèi)力計算；主梁的配筋設(shè)計；主梁應(yīng)力及截面驗(yàn)算；附屬設(shè)施設(shè)計等。并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行工程概預(yù)算和外文文獻(xiàn)翻譯。1 資料1.1 原始資料 1.1.1 概述重慶市萬州到達(dá)州高速公路，全長240m，8跨預(yù)應(yīng)力混凝土簡支T型梁橋。一級公路，設(shè)計時速80km/h，雙向四車道。1.1.2 設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范及指標(biāo)1）橋面凈寬：3.752+1.00(左路肩)+2.50（右路肩）=11.00m2）車輛荷載：公路-級荷載；3）設(shè)計洪水頻率：1/100。

3、 1.1.3 主要設(shè)計依據(jù)1）公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范(JTG D60-2004)2）公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范（JTG D62-2004）3）公路橋涵設(shè)計手冊4）實(shí)地勘測調(diào)查及地質(zhì)土壤鉆探實(shí)驗(yàn)報告1.1.4 工程地質(zhì)資料根據(jù)鉆孔揭露，自上而下可劃分為四個工程地質(zhì)層。第一層：礫砂，該層分布連續(xù)，層厚4-4.2m左右。第二層：強(qiáng)風(fēng)化花崗巖，該層分布連續(xù)，層厚7.1-9.2m層底標(biāo)高123.63-123.44m 。第三層：弱風(fēng)化花崗巖，該層分布連續(xù)，層厚1.3-2.0m 。第四層：花崗巖，在勘探深度內(nèi)未揭穿該層。第四系孔隙潛水主要存在于沖積、洪積層中，分布于河流及較大溝谷中，其富水性及沉

4、積厚度常因河流主干、支流情況變化?；瘜W(xué)成分為淡水。巖石裂隙水埋藏在巖漿巖、沉積巖的構(gòu)造裂隙及風(fēng)化裂隙中，分布廣，其化學(xué)成分為弱礦化度水。地下水貯藏條件主要是第四系孔隙潛水及基巖裂隙潛水。1.1.5 水文資料該地區(qū)雨量充沛。6-8月為汛期，7-8月雨量集中，多年平均降水雨量711.9毫米，年降水總量25.31億m，平均降水量7.96億m。夏季雨水集中多降大雨、暴雨，常因大雨造成山洪或泥石流。汛期最大洪峰流量2500m/s，枯水期最小流量0.02 m/s，多年平均徑流量3.46 m/s，平均坡降4.75%。洪水水位為4.00米，洪水頻率為百年一遇。1.1.6 氣候資料該地區(qū)屬暖溫帶、半濕潤季風(fēng)性氣

5、候，其氣候特點(diǎn)是：四季分明、雨熱同季、溫度適宜、光照充裕。年平均氣溫11.5，最大溫度差為36，無霜期198天，年平均降雨量711.9毫米，降水最大月份為7至8月，月最大降水量456毫米,年日照時間在2292.5小時以上，本區(qū)地震動峰值加速度為0.05g。1.2 設(shè)計原則1.2.1 設(shè)計原則橋梁是公路或城市道路的重要組成部分，特別是，大中型橋，對當(dāng)?shù)氐恼巍⒔?jīng)濟(jì)、國防都具有重要的意義。因此，橋梁工程必須遵照“安全、適用、經(jīng)濟(jì)和美觀”的基本原則進(jìn)行設(shè)計，同時應(yīng)充分考慮建造技術(shù)的先進(jìn)性以及環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展的要求。1.2.2 設(shè)計的要求1) 安全方面設(shè)計的橋梁結(jié)構(gòu)在強(qiáng)度、穩(wěn)定和耐久性方面應(yīng)具有足

6、夠的安全儲備，防撞護(hù)欄具有足夠的高度和強(qiáng)度，保證車輛的安全行駛。2) 經(jīng)濟(jì)上的要求遵循因地制宜、就地取材、方便施工的原則；設(shè)計中應(yīng)充分考慮維系的方便和維修費(fèi)用少；選擇的橋位應(yīng)是地質(zhì)、水文條件好的河段；橋位應(yīng)考慮建在能縮短河道兩岸的運(yùn)距，促進(jìn)廣州地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，產(chǎn)生最大的效益。3）施工上的要求大橋的結(jié)構(gòu)應(yīng)便于制造和架設(shè)，應(yīng)盡量采用先進(jìn)的工藝技術(shù)和施工機(jī)械，以利于加快施工速度，保證工程質(zhì)量和施工安全。4）美觀上的要求橋梁應(yīng)具有優(yōu)美的外形，結(jié)構(gòu)布置必須精煉，并在空間上有和諧的比例，而且橋梁應(yīng)與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)。1.3 方案比選1.3.1 比選方案的主要標(biāo)準(zhǔn) 橋梁方案比選有四項(xiàng)主要標(biāo)準(zhǔn)：安全，功能，經(jīng)濟(jì)

7、與美觀，其中以安全與經(jīng)濟(jì)為重。過去對橋下結(jié)構(gòu)的功能重視不夠，現(xiàn)在航運(yùn)事業(yè)飛速發(fā)展，橋下凈空往往成為運(yùn)輸瓶頸，比如南京長江大橋，其橋下凈空過小，導(dǎo)致高噸位級輪船無法通行，影響長江上游城市的發(fā)展。至于橋梁美觀，要視經(jīng)濟(jì)與環(huán)境條件而定。1.3.2 方案編制1)懸臂橋圖1-1方案一示意圖Fig 1-1 Drawing of the first plan2)T型鋼構(gòu)橋圖1-2方案二示意圖Fig 1-1 Drawing of the second plan3)預(yù)應(yīng)力混凝土簡支T型梁橋圖1-3方案三示意圖Fig 1-1 Drawing of the third plan4)斜拉橋圖1-4方案四示意圖Fig

8、1-4 Drawing of the forth plan1.3.3 方案比選表1-1方案比選表 Tab.1-1Scheme Comparison Table懸臂橋T型剛構(gòu)橋預(yù)應(yīng)力混凝土簡支T型梁橋斜拉橋適用性1橋墩上為單排支座，可以減小橋墩尺寸2主梁高度可較小，降低結(jié)構(gòu)自重，恒載內(nèi)力減小超靜定結(jié)構(gòu)容易受溫度、混凝土收縮徐變作用、基礎(chǔ)不均勻沉降等影響，容易造成行車不順1施工方便。2適合中小跨徑。3結(jié)構(gòu)尺寸標(biāo)準(zhǔn)化。跨越能力大安全性1在懸臂端與掛梁銜接處的撓曲線折點(diǎn)不利行車。2梁翼緣受拉，容易出現(xiàn)裂縫，雨水浸入梁體成為安全隱患建國初期大量采用目前國內(nèi)大量采用，安全，行車方便。行車平穩(wěn)2索力調(diào)整工序

9、比較繁復(fù)，施工技術(shù)要求高美觀性做成變截面梁較漂亮結(jié)構(gòu)美觀結(jié)構(gòu)美觀具有現(xiàn)代氣息，結(jié)構(gòu)輕盈美觀。 經(jīng)濟(jì)性支架昂貴，維修費(fèi)用高造價較低，工期較短造價第二，用鋼量大造價最高縱觀橋梁的發(fā)展，懸臂橋已經(jīng)基本不采用，由于是跨線橋，跨度不大，斜拉橋一般用于大跨度的跨海、跨河大橋，T型鋼構(gòu)橋容易受地震等影響，唐山市處于地震活躍地帶，以及經(jīng)過上述方案的比較，決定采用預(yù)應(yīng)力混凝土T型梁橋。2 主梁設(shè)計2.1 設(shè)計概況及構(gòu)造布置2.1.1 設(shè)計資料1)設(shè)計跨徑：標(biāo)準(zhǔn)跨徑30.00m（墩中心距離），簡支梁計算跨徑(相鄰支座中心距離)28.66m。2)荷載：公路一級；每側(cè)欄桿重量分別為1.52KN/m。2.1.2 材料及

10、工藝：1)混凝土：主梁用50號，抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值=32.4，抗壓強(qiáng)度設(shè)計值=22.4，抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值=2.65，抗拉強(qiáng)度設(shè)計值=1.83, =3.45。人行道，欄桿及橋面鋪裝用30號。2)預(yù)應(yīng)力鋼筋采用（ASTM A41697a標(biāo)準(zhǔn)）低松弛鋼絞線17標(biāo)準(zhǔn)型?？估瓘?qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值=1860，抗拉強(qiáng)度設(shè)計值=1260，公稱直徑15.2，公稱面積139，彈性模量=1.95 2。錨具采用夾片式群錨。 3)非預(yù)應(yīng)力鋼筋：HRB400級鋼筋，抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值=400,抗拉強(qiáng)度設(shè)計值=330。直徑小于12的一律采用HRB335級鋼筋，抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值=335，抗拉強(qiáng)度設(shè)計值=280，彈性模量=2.02.2 橫截面布置2

11、.2.1 主梁間距和主梁片數(shù)主梁間距選用2.2m。整個橫橋向共5片梁，設(shè)計主梁中間三片梁寬均為1.8m，兩邊梁寬為2.00m，2.2.2 主梁跨中截面細(xì)部尺寸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，本設(shè)計取1.80m。主梁截面細(xì)部尺寸：為了增強(qiáng)主梁間的橫向連接剛度，除設(shè)置端橫隔梁外，還設(shè)置3片中橫隔梁，間距為47.165m，共5片。T型梁翼板厚度為18cm，翼板根部加到30cm以抵抗翼緣根部較大彎矩。為了翼板與腹板連接和順，在截面轉(zhuǎn)角處設(shè)置圓角，以減小局部應(yīng)力和便于脫模。在預(yù)應(yīng)力混凝土梁中腹板處因主拉力很小，腹板厚度一般由布置孔管的構(gòu)造決定，同時從腹板本身

12、的穩(wěn)定條件出發(fā)，腹板厚度不宜小于其高度的1/15。在此T梁腹板厚度均取20cm。馬蹄尺寸基本由布置預(yù)應(yīng)力鋼束的需要來確定，實(shí)踐表明馬蹄面積占截面面積的1020為合適。這里設(shè)置馬蹄寬度為40cm，高度40cm。這樣的配置，馬蹄面積占總面積11.41，按上述布置，可繪出預(yù)制梁跨中截面，馬蹄從四分點(diǎn)開始向支點(diǎn)逐漸抬高。變化點(diǎn)截面（腹板開始加厚區(qū)）為八分點(diǎn)，中間還設(shè)置一節(jié)長為30cm的腹板加厚的過渡段。圖2-1中梁截面尺寸圖（尺寸單位/cm）Fig.2-1. Center beam size map（unit of scale/cm）2）橋面鋪裝：采用30號混凝土，坡度由蓋梁找平。2.3 梁毛截面幾何

13、特性計算2.3.1 截面幾何特性預(yù)制時翼板寬度為1.8m，使用時為2.20m，分別計算這二者的截面特征。計算公式如下： (2-1) 中主梁跨中毛截面的幾何特性在預(yù)制階段如圖2-1，及表2-1表2-1 中梁的截面幾何特性計算表（跨中截面）Tab.2-1 The calculation of the geometrical features of center beam（middle）分塊 面積 Ai/2yi/cmSi=Aiyi/cm3(ys-yi)/cmIx=Ai(ys-yi )2/cm4Ii/cm4 288092592045.459.361059602221120 32.412.7210532

14、0080256000-25.614.93105200153.330660-98.918.01105800170136000-115.699.6410572096480-45.414.84105合計 邊主梁截面與中主梁的翼緣寬度有差別，翼緣200cm：如圖2-1圖2-1邊梁截面尺寸圖（尺寸單位/cm）Fig.2-1. Side beam size map（unit of scale/cm）2.3.2 檢驗(yàn)截面效率指標(biāo)以跨中截面為例：上核心矩： (2-2)下核心矩： (2-3)截面效率指標(biāo) ： (2-4)根據(jù)設(shè)計經(jīng)驗(yàn)，預(yù)應(yīng)力混凝土T型梁在設(shè)計時，檢驗(yàn)截面效率指標(biāo)取0.450.55，且較大者亦較經(jīng)濟(jì)

15、。上述計算表明，初擬的主梁跨中截面是合理的。2.4 主梁內(nèi)力計算2.4.1 恒載內(nèi)力計算1）主梁預(yù)制時的自重（一期恒載）g1：此時翼板寬1.8ma按跨中截面計算，主梁每延米自重（即先按等截面計算）中主梁：0.8042520.1N/m (0.804為Am,25為50號混凝土的容重單位kN/m3)內(nèi)、外邊梁：0.8522521.3 kN/mb由馬蹄增高抬高所形成的4個橫置的三棱柱重力折算成的恒載集度： c 由梁端腹板加寬所增加的重力折算成恒載集度：（式中1.10455為主梁端部截面積，主梁端部截面如圖2.5）圖2-2 支點(diǎn)處截面尺寸圖（尺寸單位/cm）Fig.2-2 fulcrum Departm

16、ent section size map（unit of scale/cm）d內(nèi)橫隔梁體積：橫隔梁體積：邊梁橫隔梁折算成線荷載：中橫隔梁折算成線荷載：=2=20.7038=1.4076KN/m 圖2-3主梁截面變化示意圖（單位：cm）Fig.2-3Section change schematic drawing (unit:cm)e邊梁:中梁：2） 現(xiàn)澆濕接縫折算成線荷載邊梁：中梁：3） 欄桿、防撞墻，橋面鋪裝（二期恒載）g3：一側(cè)欄桿1.52 kN/m；防撞墻如圖：圖2-4防撞墻尺寸示意圖（單位：cm）Fig.2-4 Anti-wall-size diagram（unit：cm）g=1(0.

17、171.05+0.30.33+0.20.75) 25=8.1875 kN/m橋面鋪裝層：現(xiàn)將欄桿，防撞，和橋面鋪裝層恒載簡易地平均分配到5片主梁上，則：4） 主梁恒載內(nèi)力計算設(shè)為計算截面離左支點(diǎn)的距離，并令，則：主梁彎矩和剪力的計算公式分別為： (2-5)恒載內(nèi)力計算見表2-2表2-2主跨主梁恒載內(nèi)力計算表Tab.2-2 the calculation of dead load of truss項(xiàng)目L/2L/4L/8L/4L/8支點(diǎn)0.1250.09380.0547 0.250.3750.5第一期恒載1,5號梁2337.971754.411023.10163.15244.73326.302,3

18、,4號梁2287.951716.871001.21159.66239.49319.32第二期恒載現(xiàn)澆濕接縫1,5號梁92.4169.3440.446.459.6712.902,3,4號梁184.81138.6880.8812.9019.3425.80橋面及欄桿1,2,3,4,5號梁651.11488.33284.8745.4468.1690.871,5號梁3081.492312.081348.41215.04322.56430.072,3,4號梁3123.872343.881366.96218326.99435.992.4.2 活載內(nèi)力計算(修正剛性橫梁法)1)計算主梁的荷載橫向分布系數(shù)a跨中

19、的荷載橫向分布系數(shù)mc如前所述，該設(shè)計采用5片橫隔梁，3片內(nèi)橫隔梁，具有可靠的橫向聯(lián)結(jié)，且承重結(jié)構(gòu)的長寬比為： 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)。b主梁抗扭慣矩對于T型梁截面，抗扭慣矩可近似按下列公式計算：式中：和相應(yīng)為單個矩形截面寬度和厚度；矩形截面抗扭剛度系數(shù)；梁截面劃分為單個矩形截面的個數(shù)。對于跨中截面，翼緣板的平均換算厚度：cm;馬蹄部分的平均換算厚度：30cm。圖2.9給出了的計算圖式，的計算見表2-3。表2-3 計算表Tab.2-2 the calculation table of 分塊名稱翼緣板腹板馬蹄180126402420300.1330.15870

20、.75000.305070.3002000.177300 7.59112 3.02601 1.9148412.53197其中根據(jù)內(nèi)插求得。 圖2-4 計算圖Fig.2-4 the calculation map of c計算抗扭修正系數(shù)此設(shè)計主梁間距相同，并將主梁近似看成等截面， (2-6)式中： 混凝土的剪切模量G可取等于0.425E，代入計算公式求得：0.883c按修正的剛性橫梁法計算橫向影響線豎坐標(biāo)值： (2-7)式中：則： 計算所得的值列于表2-4內(nèi)。表2-4 橫向影響線豎坐標(biāo)值 Tab.2-4 Lateral influence line of Vertical Coordinate

21、s梁 號e/m(或)（或）（或）1234.42.200.55320.37660.20.02340.11170.2-0.15320.02340.2d計算荷載橫向分布系數(shù)由和繪制影響線圖2-5 跨中橫向分配系數(shù)影響線Fig.2-5 Cross center crosswise distribution coefficient influence line設(shè)影響線零點(diǎn)距1號梁軸距離為x則 解得x=6.891me 計算荷載橫向分布系數(shù)汽車荷載=（0.553+0.409+0.304+0.159+0.055-0.089）=0.696對于2號梁，同理可得 圖2-6 跨中橫向分配系數(shù)影響線Fig.2-6 Cr

22、oss center crosswise distribution coefficient influence line= （0.377+0.295+0.236+0.154+0.095+0.013）=0.585對于3號邊梁同理可得 圖2-7跨中橫向分配系數(shù)影響線Fig.2-7Cross center crosswise distributioncoefficient influence line=（0.2+0.2+0.2+0.2+0.2+0.2）=0.6支點(diǎn)的荷載橫向分布系數(shù) 圖2-8 各主梁的橫向分布影響線及荷載布置（單位：cm）=（1+0.182）=0.591=（1+0.182+0.409

23、）=0.796=（1+0.182+0.409）=0.7962) 活載內(nèi)力計算采用影響線直接加載，求活載內(nèi)力。計算公式為 (2-8)式中S所求截面的彎矩或剪力汽車荷載的沖擊系數(shù)沿橋跨縱向與汽車荷載位置對應(yīng)的橫向分布系數(shù)多車道橋涵的汽車荷載折減系數(shù)車輛荷載的軸重沿橋跨縱向與荷載位置相對應(yīng)的內(nèi)力影響線豎標(biāo)值a沖擊系數(shù)和車道折減系數(shù)根據(jù)橋規(guī)，簡單梁橋的自振頻率可采用以下的公式估算 (2-9) (2-10)式中：結(jié)構(gòu)的計算跨徑（m）結(jié)構(gòu)材料的彈性模量()結(jié)構(gòu)跨中截面的截面慣距()結(jié)構(gòu)跨中處的單位長度質(zhì)量（kg/m），當(dāng)換為重力計算單位為（）G結(jié)構(gòu)跨中處延米結(jié)構(gòu)重力（N/m）g重力加速度，取g=9.81(

24、)橋規(guī)規(guī)定沖擊系數(shù)按下式計算：當(dāng)f1.5Hz時，=0.05當(dāng)1.5hzf14hz時，=0.45式中f結(jié)構(gòu)基頻（Hz）。因?yàn)?.5Hz4.187Hz14Hz，=0.2373，1+=1.2373=1.24因?yàn)楸緲蚴欠蛛x式半幅為雙車道，各具橋規(guī)車道折減系數(shù)=1.00b 活載橫向分布系數(shù)表圖2-8支點(diǎn)橫向分配系數(shù)影響線Fig.2-8 fulcrum crosswise distribution coefficient influence line表2-5 橫向分配系數(shù)匯總表Tab.2-5 The collection of crosswise weight amount荷載12345備注類別偏心壓力法

25、計算杠桿法計算汽車0.6960.5910.5850.7960.60.7960.5850.7960.6960.591 c 內(nèi)力計算在活載內(nèi)力的計算中，對橫向分布系數(shù)取值作出如下規(guī)定。計算主梁活載彎矩和剪力時均采用全跨統(tǒng)一的橫向分布系數(shù)；求支點(diǎn)和變化點(diǎn)截面活載剪力時，主要荷載集中在支點(diǎn)附近，進(jìn)而應(yīng)考慮支撐條件的影響，即從支點(diǎn)到1/4之間，橫向分布系數(shù)用和值內(nèi)插計算，其余區(qū)段均取值。1、2、3號主梁沿橋跨方向荷載橫向分布系數(shù)變化示意圖圖2-8 荷載橫向分布系數(shù)變化示意圖Fig.2-8 chang of loads lateral distribution coefficient1號梁內(nèi)力計算作用下跨

26、中截面彎矩和剪力計算：=180+180（28.665）/（505）=274.64kN=10.5kN/m 圖2-9 跨中截面汽車荷載內(nèi)力計算Fig.2-9 cross center section automobile load endogen force computationQ=(1+) =支點(diǎn)最大剪力計算：圖2-10 支點(diǎn)截面汽車荷載最大剪力計算Fig.2-10 pivot section automobile load max shear force computation=180+180（28.665）/（505）=274.64kN=10.5kN/m支點(diǎn)截面汽車荷載最大剪力： 四分點(diǎn)截

27、面汽車荷載最大彎矩和剪力計算：=180+180（28.665）/（505）=274.64kN=10.5kN/mM=(1+)圖2-11 1/4截面汽車荷載最大剪力計算Fig.2-11 1/4 automobile load max shear force computationQ= (1+)=383.5kN八分點(diǎn)截面最大彎矩和剪力計算：=180+180（28.665）/（505）=274.64kN=10.5kN/mM (1+)Q= (1+) 圖2-12 1/8截面汽車荷載最大剪力計算Fig.2-12 1/8 automobile load max shear force computation2

28、號梁計算跨中剪力、彎矩計算：=180+180（28.665）/（505）=274.64kN=10.5kN/mM (1+) Q=(1+)=1.2410.585(1.2274.640.5+10.50.528.66/20.5)=146.82kN圖2-13跨中截面汽車荷載內(nèi)力計算Fig.2-12 cross center section automobile load endogen force computation支點(diǎn)最大內(nèi)力計算： =274.64kN =10.5kN/m Q=（1+） 圖2-14支點(diǎn)截面汽車荷載最大剪力計算Fig.2-14 pivot section automobile loa

29、d max shear force computation四分點(diǎn)最大剪力、彎矩計算：=274.64kN =10.5kN/mM=(1+) =1.2410.5851(274.6428.663/16+10.528.663/160.5 28.66)=1657.11KN/mQ=(1+)=1.26410.585(1.2274.640.75+10.50.750.7528.660.5)= 240.70kN 圖2-15 1/4截面汽車荷載最大剪力計算Fig.2-15 1/4 automobile load max shear force computation八分點(diǎn)最大剪力、彎矩計算：=180+180（28.6

30、65）/（505）=274.64kN =10.5kN/mM(1+)Q= (1+) 圖2-16 1/8截面汽車荷載最大剪力計算Fig.2-16 1/8 automobile load max shear force computation3號梁彎矩內(nèi)力計算：跨中彎矩、剪力計算：=274.64kN=10.5kN/mM=(1+) Q=(1+) =1.241.00.6(274.641.20.5+10.50.50.528.66/2) =150.59 KN圖2-17跨中截面汽車荷載內(nèi)力計算Fig.2-17 cross center section automobile load endogen force

31、 computation支點(diǎn)最大剪力計算：圖2-18支點(diǎn)截面汽車荷載最大剪力計算Fig.2-18 pivot section automobile load max shear force computation=274.64kN=10.5kN/m Q=（1+）=1.2410.796274.641+0.610.50.528.661.0+7.165(0.796-0.6)10.50.92=391.44kN四分點(diǎn)最大彎矩、剪力計算：=274.64kN=10.5kN/m M=(1+) =1.241.00.6(274.6428.663/16+10.528.663/160.528.66) =1699.60

32、kN/mQ=(1+) =1.241.00.6(274.641.20.75+10.50.750.7528.66) =246.87kN圖2-19 1/4截面汽車荷載最大剪力計算Fig.2-19 1/4 automobile load max shear force computation八分點(diǎn)最大彎矩、剪力計算：=180+180（38.55）/（505）=274.64kN=10.5kN/mM(1+)Q= (1+)圖2-20 1/8截面汽車荷載最大剪力計算Fig.2-20 1/8 automobile load max shear force computation表2-6活載內(nèi)力匯總表Tab.2-

33、6 Internal force matrix of live load彎矩/kN.m 剪力/kN跨中四分點(diǎn)八分點(diǎn)八分點(diǎn)跨中四分點(diǎn)支點(diǎn)1號梁2628.711971.541150.06322.03174.68 286.37366.872號梁2209.48 1657.11966.65345.80146.82240.70435.713號梁2266.131699.60991.43349.30150.59246.87391.443 鋼筋布置3.1 主梁作用效應(yīng)組合表3-1主梁作用效應(yīng)組合表Table 3-1 Live table contained endogenous force荷載類別彎矩/剪力/L

34、/2L/4L/8L/2L/4L/8支點(diǎn)總恒載3123.872343.881366.960218326.99435.99汽車荷載2628.711971.541150.06174.68286.37322.03366.871.2恒+1.4汽7428.845572.813250.44144.55662.52843.231035.730.7汽1480.101380.08805.04122.28200.46225.42256.810.4汽1051.48788.62676.9269.87114.55125.81146.75內(nèi)力組合a基本組合計算（用于承載能力極限狀態(tài)） (3-1) (3-2)b短期組合（用于

35、正常使用極限狀態(tài)） (3-3) (3-4)c長期組合（用于正常使用極限狀態(tài)） (3-5) (3-6)3.2 預(yù)應(yīng)力鋼束面積估算3.2.1 按跨中正截面抗裂性要求估算鋼筋面積根據(jù)跨中正截面抗裂要求，確定預(yù)應(yīng)力鋼筋數(shù)量，為滿足抗裂性要求，所需的有效預(yù)應(yīng)力為： (3-7)式中：短期效應(yīng)彎矩組合設(shè)計值；=4963.97跨中截面全截面面積。查表得：=876000；全截面對抗裂驗(yàn)算邊緣的彈性抵抗矩。由表得 = 預(yù)應(yīng)力鋼筋合力作用點(diǎn)到毛截面重心軸的距離。設(shè)預(yù)應(yīng)力鋼筋截面重心距截面下緣為=160，則混凝土抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值；所以有效預(yù)應(yīng)力合力為： =預(yù)應(yīng)力鋼筋的張拉控制應(yīng)力為=，為鋼筋抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，預(yù)應(yīng)力鋼筋采

36、用（ASTM A41697a標(biāo)準(zhǔn)）低松弛鋼絞線17標(biāo)準(zhǔn)型，單根個鋼絞線的公稱面積，。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 = = 根據(jù)估算結(jié)果，采用4束15.2的預(yù)應(yīng)力鋼絞線，其中2束設(shè)置615.2、其余2束設(shè)置515.2；錨具采用夾片式群錨，提供的預(yù)應(yīng)力鋼筋截面積為，采用70金屬波紋管道成孔。3.3 預(yù)應(yīng)力鋼筋布置3.3.1 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)力布置應(yīng)符合公路橋規(guī)中的有關(guān)構(gòu)造要求的規(guī)定。參照有關(guān)設(shè)計圖紙并按公路橋規(guī)中的規(guī)定，對跨中截面預(yù)應(yīng)力束的初步布置如圖3-1：圖3-1端部及跨中截面鋼束布置圖（尺寸單位/mm）Fig.3-

37、1The middle joist steel ties the general arrangement（unit of scale/mm）3.3.2 其他截面鋼束位置及傾角計算1）鋼束彎起形狀、彎起角采用直線段中接圓弧段的方式彎起；為使預(yù)應(yīng)力鋼筋的預(yù)加力垂直作用于錨墊板，的彎起角均為，鋼束的彎起半徑分別為45000、30000、15000mm。各鋼束升高值分別為：1610mm、：900mm、：500mm。各鋼束控制點(diǎn)位置的確定,以N3,N4鋼束為例如圖3-2:圖3-2曲線預(yù)應(yīng)力鋼筋計算圖（尺寸單位/mm）Fig.3-2 The steel ties bends the schematic d

38、rawing（unit of scale/mm）計算過程：N3，N4 =8 ,R=15000mm導(dǎo)線點(diǎn)距錨固點(diǎn)的水平距離：=340=2419mm彎起點(diǎn)至導(dǎo)線點(diǎn)的水平距離： 彎止點(diǎn)至導(dǎo)線點(diǎn)的水平距離：彎起點(diǎn)至錨固點(diǎn)的水平距離：則彎起點(diǎn)至跨中截面的水平距離為故彎止點(diǎn)至跨中截面的水平距離為：同理計算N1，N2，如下：計算過程：N1 =8 ,R=45000mm導(dǎo)線點(diǎn)距錨固點(diǎn)的水平距離：=1450=10317mm彎起點(diǎn)至導(dǎo)線點(diǎn)的水平距離： 彎止點(diǎn)至導(dǎo)線點(diǎn)的水平距離：彎起點(diǎn)至錨固點(diǎn)的水平距離：則彎起點(diǎn)至跨中截面的水平距離為故彎止點(diǎn)至跨中截面的水平距離為：計算過程：N2 =8 ,R=30000mm導(dǎo)線點(diǎn)距錨

39、固點(diǎn)的水平距離：=740=5265mm彎起點(diǎn)至導(dǎo)線點(diǎn)的水平距離： 彎止點(diǎn)至導(dǎo)線點(diǎn)的水平距離：彎起點(diǎn)至錨固點(diǎn)的水平距離：則彎起點(diǎn)至跨中截面的水平距離為：故彎止點(diǎn)至跨中截面的水平距離為：將各鋼束的控制參數(shù)匯總?cè)缦卤恚罕?-2各鋼束彎曲控制要素表Table3-2 Just beam bend control of the table鋼束號升高值/彎起角彎起半徑/支點(diǎn)至錨固點(diǎn)的水平距離/彎起點(diǎn)至跨中截面的水平距離/彎止點(diǎn)至跨中截面的水平距離/116108450001581025728629008300002567224113973-450081500031211175132602)各截面鋼束位置及其傾

40、角計算：計算鋼束上任一點(diǎn)i離梁底距離=+及該點(diǎn)處剛束的傾角，式中為鋼束彎起前其重心至梁底的距離，為i點(diǎn)所在計算截面處鋼束位置的升高值。計算時，首先應(yīng)判斷出i點(diǎn)所在的區(qū)段，然后計算及， 即a當(dāng)時，i點(diǎn)所在的區(qū)段還未彎起，故=，；b當(dāng)時，i點(diǎn)位于圓弧彎曲段，及按下列式計算，即 (3-8) (3-9)c當(dāng)時，i點(diǎn)位于靠近錨固端的直線段，此時，按下式計算，即 (3-10)各截面鋼束位置 及其傾角計算值見表如下：表3-3鋼束位置及其傾角計算表Table3-3Just beam position and inclination of the table計算截面鋼束編號/mm（）/mm/mm/mm=+/mm

41、跨中截面N110256261為負(fù)值鋼束尚未彎起00160N272244173N3,N4111752085L/4截面N1102562610（）89241084N2722441730（）814281588N272244173（）8704864N3,N4111752085（）82964563.4 非預(yù)應(yīng)力鋼筋截面面積估算及布置3.4.1 受力普通鋼筋按構(gòu)件極限承載能力極限狀態(tài)要求確定非預(yù)應(yīng)力鋼筋（普通鋼筋數(shù)量）。在確定預(yù)應(yīng)力鋼筋數(shù)量后，非預(yù)應(yīng)力鋼筋根據(jù)正截面承載能力極限狀態(tài)的要求來確定。設(shè)預(yù)應(yīng)力鋼筋和非預(yù)應(yīng)力鋼筋的合力點(diǎn)到截面底邊的距離為=100mm,= = 1800-100=1700 先假定為第一

42、類T形截面，由公式 求得 解得 =91.2=240mm 為截面受壓翼緣厚度，則根據(jù)正截面承載能力計算需要的非預(yù)應(yīng)力鋼筋截面積為即預(yù)應(yīng)力鋼筋獨(dú)自承載能力不滿足，所以需要布置普通鋼筋,采用5根直徑為25的HRB400鋼筋，提供的鋼筋截面面積為2454，在梁底布置成兩排，其間距為75mm，鋼筋重心到底邊的距離為45mm。3.4.2 箍筋設(shè)計檢驗(yàn)是否需要根據(jù)計算配置箍筋跨中截面： 支座截面： 因?yàn)楣士稍诹嚎缰械哪抽L度范圍內(nèi)按構(gòu)造配置箍筋，其余區(qū)段按計算配置箍筋。圖3-3計算剪力分配圖（尺寸單位/mm）Fig.3-3 Calculated sheared stress distribution plan

43、（unit of scale/mm）上圖所示的剪力包絡(luò)圖中，支點(diǎn)處剪力計算值，跨中處剪力計算值。 的截面距跨中截面的距離可由剪力包絡(luò)圖比例求得，為在長度內(nèi)可按構(gòu)造布置箍筋。同時根據(jù)公路橋規(guī)規(guī)定，在支座中心線向跨徑長度方向不小于1倍梁高范圍內(nèi)，箍筋的間距最大為100mm。距支座中心線為處的計算剪力值由剪力包絡(luò)圖按比例求得為：箍筋采用直徑為10mm的HRB335雙肢箍筋，箍筋截面積斜截面內(nèi)縱筋配筋百分率及截面的有效高度可近似按支座截面和跨中截面的平均值取用，計算如下：跨中截面： 支座截面： 則平均值為： 箍筋間距為 確定箍筋間距的設(shè)計值尚應(yīng)考慮公路橋規(guī)的構(gòu)造要求。若箍筋間距取=100mm時，滿足=

44、200及400mm,是滿足規(guī)范要求的。計算的箍筋配筋率滿足要求。綜上所述，在支座中心向跨徑長度方向的1800mm范圍內(nèi)，設(shè)計箍筋間距，而后到跨中截面的箍筋間距為200mm。3.4.3 水平縱向鋼筋水平縱向鋼筋的作用主要是在梁側(cè)面發(fā)生混凝土裂縫后，可以減小混凝土的裂縫寬度4。水平縱向鋼筋為構(gòu)造鋼筋，此梁腹板跨中到距支點(diǎn)一倍梁高處配置12對直徑為14水平縱向鋼筋，間距200。距支點(diǎn)一倍梁高范圍內(nèi)配置22對直徑為14水平縱向鋼筋，間距100。3.4.4 架立鋼筋根據(jù)公路橋規(guī)的規(guī)定及截面尺寸選用4根直徑為14的架立鋼筋。 3.5 主梁截面幾何特性計算表3-4第一階段跨中截面幾何特征表Table3-4

45、The first phase, cross-sectional geometric characteristics of the cross-table分塊名稱分塊面積/重心到梁頂距離/對梁頂邊面積矩 / 自身慣性矩 / /截面慣性矩/混凝土全截面804058.42469697285.024106-3.10.008106非預(yù)應(yīng)力鋼筋換算面=11.772175.520660-117.3916.222預(yù)留管道面-153.86164-25233-105.89-17252凈截面面積285.024-1.022284.002 表3-5截面幾何特征表Table3-5 Cross-sectional geometric characteristics table受力階段計算截面/（）階段1：孔道壓漿前跨中8003.8658.11121.89105.89284.0024.8872.3302.682L/48003.86