t預(yù)應(yīng)力混凝土等截面連續(xù)梁橋畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、預(yù)應(yīng)力混凝土等截面連續(xù)梁橋設(shè)計(jì)原始資料1. 地形、地貌、氣象、工程地質(zhì)及水文地質(zhì)、地震烈度等自然情況（ 1） 氣象：天津地區(qū)氣候?qū)儆谂瘻貛啙駶?rùn)大陸性季風(fēng)氣候區(qū)，部分地 區(qū)受海洋氣候影響。四季分明，冬季寒冷干旱，春季大風(fēng)頻繁，夏 季炎熱多雨，雨量集中，秋季冷暖變化顯著。年平均氣溫12.20C，最冷月平均氣溫 -40C，七月平均氣溫 26.40C。（ 2） 工程地質(zhì)：天津地鐵一號(hào)線經(jīng)過(guò)地區(qū)處于海河沖積平原上，地形平 坦，地勢(shì)低平，地下水位埋深較淺，沿線分布了較多的粉砂、細(xì)砂、 粉土，均為地震可液化層，局部地段具有地震液化現(xiàn)象。沿線地層 簡(jiǎn)單，第四系地層廣泛發(fā)育， 地層分布從上到下依次為人工堆積層

2、、 新近沉積層、上部陸相層、第一海相層、中上部陸相層、上部及中 上部地層廣泛發(fā)育沉積有十幾米厚的軟土。a. 人工填土層，厚度 5m，?k=100KPa；b. 粉質(zhì)黏土，中密，厚度 15m，?k=150 KPa；c. 粉質(zhì)黏土，密實(shí)，厚度 15m，?k=180KPa；d. 粉質(zhì)黏土，密實(shí)，厚度 10m，?k=190KPa。第一章 方案比選一、橋型方案比選 橋梁的形式可考慮拱橋、梁橋、梁拱組合橋和斜拉橋。任選三種作比 較，從安全、功能、經(jīng)濟(jì)、美觀、施工、占地與工期多方面比選，最終確 定橋梁形式。橋梁設(shè)計(jì)原則1適用性橋上應(yīng)保證車(chē)輛和人群的安全暢通， 并應(yīng)滿足將來(lái)交通量增長(zhǎng)的需要。 橋下應(yīng)滿足泄洪、安

3、全通航或通車(chē)等要求。建成的橋梁應(yīng)保證使用年限， 并便于檢查和維修。2舒適與安全性 現(xiàn)代橋梁設(shè)計(jì)越來(lái)越強(qiáng)調(diào)舒適度，要控制橋梁的豎向與橫向振幅，避 免車(chē)輛在橋上振動(dòng)與沖擊。整個(gè)橋跨結(jié)構(gòu)及各部分構(gòu)件，在制造、運(yùn)輸、 安裝和使用過(guò)程中應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性和耐久性。3經(jīng)濟(jì)性 設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性一般應(yīng)占首位。經(jīng)濟(jì)性應(yīng)綜合發(fā)展遠(yuǎn)景及將來(lái)的養(yǎng)護(hù)和 維修等費(fèi)用。4先進(jìn)性橋梁設(shè)計(jì)應(yīng)體現(xiàn)現(xiàn)代橋梁建設(shè)的新技術(shù)。應(yīng)便于制造和架設(shè)，應(yīng)盡量 采用先進(jìn)工藝技術(shù)和施工機(jī)械、設(shè)備，以利于減少勞動(dòng)強(qiáng)度，加快施工進(jìn) 度，保證工程質(zhì)量和施工安全。5美觀 一座橋梁，尤其是座落于城市的橋梁應(yīng)具有優(yōu)美的外形，應(yīng)與周?chē)?景致相協(xié)調(diào)。合理

4、 的結(jié)構(gòu)布局和輪廓是美觀的主要因素，決不應(yīng)把美觀片面的理解為豪華的 裝飾。應(yīng)根據(jù)上述原則，對(duì)橋梁作出綜合評(píng)估。梁橋 梁式橋是指其結(jié)構(gòu)在垂直荷載的作用下，其支座僅產(chǎn)生垂直反力，而 無(wú)水平推力的橋梁。預(yù)應(yīng)力混凝土梁式橋受力明確，理論計(jì)算較簡(jiǎn)單，設(shè) 計(jì)和施工的方法日臻完善和成熟。預(yù)應(yīng)力混凝土梁式橋具有以下主要特征： 1）混凝土材料以砂、 石為主， 可就地取材，成本較低； 2）結(jié)構(gòu)造型靈活，可模型好，可根據(jù)使用要求澆 鑄成各種形狀的結(jié)構(gòu)； 3）結(jié)構(gòu)的耐久性和耐火性較好， 建成后維修費(fèi)用較 少； 4）結(jié)構(gòu)的整體性好，剛度較大，變性較小； 5）可采用預(yù)制方式建造， 將橋梁的構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)化，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)；

5、 6）結(jié)構(gòu)自重較大，自重耗掉 大部分材料的強(qiáng)度， 因而大大限制其跨越能力； 7）預(yù)應(yīng)力混凝土梁式橋可 有效利用高強(qiáng)度材料，并明顯降低自重所占全部設(shè)計(jì)荷載的比重，既節(jié)省 材料、增大其跨越能力，又提高其抗裂和抗疲勞的能力； 8）預(yù)應(yīng)力混凝土 梁式橋所采用的預(yù)應(yīng)力技術(shù)為橋梁裝配式結(jié)構(gòu)提供了最有效的拼裝手段， 通過(guò)施加縱向、橫向預(yù)應(yīng)力，使裝配式結(jié)構(gòu)集成整體，進(jìn)一步擴(kuò)大了裝配 式結(jié)構(gòu)的應(yīng)用范圍。拱橋 拱橋的靜力特點(diǎn)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(jiǎn)直梁的跨中彎矩為 qL2/8，全梁的彎矩圖呈拋物線形，

6、而拱軸為拋物線形的三鉸拱的任何截面彎矩均為零，拱只受軸向壓力。設(shè) 計(jì)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結(jié)構(gòu)，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(lái)建造。石拱對(duì)石料的要求較高，石 料加工、開(kāi)采與砌筑費(fèi)工，現(xiàn)在已很少采用。由墩、臺(tái)承受水平推力的推力拱橋，要求支撐拱的墩臺(tái)和地基必須承 受拱端的強(qiáng)大推力，因而修建推力拱橋要求有良好的地基。對(duì)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(shè)置單 向推力墩以承受不平衡的推力。由于天津地鐵一號(hào)線所建位置地質(zhì)情況是軟土地基，故不考慮此橋型。梁拱組合橋軟

7、土地基上建造拱橋，存在橋臺(tái)抵抗水平推力的薄弱環(huán)節(jié)。為此采用 大噸位預(yù)應(yīng)力筋以承擔(dān)拱的水平推力；預(yù)應(yīng)力筋的寄體是系梁，即加勁縱 梁，從而以梁式橋?yàn)榛w，按各種梁橋的彎矩包絡(luò)圖用拱來(lái)加強(qiáng)。這樣可 以使橋梁結(jié)構(gòu)輕型化，同時(shí)能提高這類橋梁的跨越能力。這類橋梁不僅技 術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)先進(jìn)、造價(jià)低廉，同時(shí)橋型美觀，反映出力與美的統(tǒng)一、結(jié)構(gòu) 形式與環(huán)境的和諧，增加了城市的景觀。斜拉橋 斜拉橋的特點(diǎn)是依靠固定與索塔的斜拉索支撐梁跨，梁是多跨彈性支 撐梁，梁內(nèi)彎矩與橋梁的跨度基本無(wú)關(guān)，而與拉索的間距有關(guān)。他們適用 于大跨、特大跨度橋梁，現(xiàn)在還沒(méi)有其他類型的橋梁的跨度能超過(guò)他們。斜拉橋與懸索橋不同之處是，斜拉橋直接錨于

8、主梁上，稱自錨體系， 拉索承受巨大的拉力，拉索的水平分力使主梁受壓，因此塔、梁均為壓彎 構(gòu)件。由于斜拉橋的主梁通過(guò)拉緊的斜索與塔直接相連， 增加了主梁抗彎、 抗扭剛度，在動(dòng)力特性上一般遠(yuǎn)勝于懸索橋。懸索橋的主纜為承重索，它 通過(guò)吊索吊住加勁梁，索兩端錨于地面，稱地錨體系。斜拉橋具有施工方便、橋型美觀、用料省、主梁高度小、梁底直線容 易滿足通航和排洪要求、動(dòng)力性能好的優(yōu)點(diǎn)，發(fā)展非常迅速，跨徑不斷增 大。但實(shí)際跨度不大，此橋型不予考慮。目前我國(guó)城市軌道交通高架橋結(jié)構(gòu)一般考慮簡(jiǎn)支梁和連續(xù)梁結(jié)構(gòu)形 式。簡(jiǎn)支梁受力明確，受無(wú)縫鋼軌因溫度變化產(chǎn)生的附加力、特殊力的影 響小，設(shè)計(jì)施工易標(biāo)準(zhǔn)化、簡(jiǎn)單化；但其梁

9、高較大，景觀稍差，行車(chē)條件 也不如連續(xù)梁。連續(xù)梁結(jié)構(gòu)與同等跨度的簡(jiǎn)支梁相比，可以降低梁高，節(jié) 省工程數(shù)量，有利于爭(zhēng)取橋下凈空，并改善景觀；其結(jié)構(gòu)剛度大，具有良 好的動(dòng)力特性以及減震降噪作用，使行車(chē)平穩(wěn)舒適，后期的維修養(yǎng)護(hù)工作 也較少。從城市美學(xué)效果來(lái)看，連續(xù)梁造型輕巧、平整、線路流暢，將給 城市爭(zhēng)色不少。但連續(xù)梁對(duì)基礎(chǔ)沉降要求嚴(yán)格，特別是由于聯(lián)長(zhǎng)較大，橋 上無(wú)縫鋼軌因溫度變化而產(chǎn)生的水平力很大，使得梁體與墩臺(tái)之間的受力 十分復(fù)雜，加大了設(shè)計(jì)難度?？紤]到天津地鐵工程地質(zhì)條件，綜合考慮， 采用連續(xù)梁結(jié)構(gòu)作為高架區(qū)間的標(biāo)準(zhǔn)型式。61連續(xù)梁橋梁拱組合橋鋼筋混凝土簡(jiǎn)直梁橋方案比選比較項(xiàng)目第一方案第二方案

10、第三方案主橋跨橋型預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù) 梁預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)直 梁梁拱組合橋主橋跨結(jié)構(gòu)特點(diǎn)預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù) 梁橋在垂直荷載的 作用下，其支座僅 產(chǎn)生垂直反力，而 無(wú)水平推力。結(jié)構(gòu) 造型靈活，可模型 好，可根據(jù)使用要 求澆鑄成各種形狀 的結(jié)構(gòu)，整體性好， 剛度較大，變性較 小。受力明確，理 論計(jì)算較簡(jiǎn)單，設(shè) 計(jì)和施工的方法日 臻完善和成熟在垂直荷載的作用 下，其支座僅產(chǎn)生 垂直反力，而無(wú)水 平推力。結(jié)構(gòu)造型 靈活，整體性好， 剛度較大， 其跨徑較小；且簡(jiǎn) 直梁梁高較大，與 城市的景觀不協(xié)調(diào)軟土地基上建造拱 橋，存在橋臺(tái)抵抗 水平推力的薄弱環(huán) 節(jié)。為此采用大噸 位預(yù)應(yīng)力筋以承擔(dān) 拱的水平推力；預(yù) 應(yīng)力筋的

11、寄體是系 梁，即加勁縱梁， 從而以梁式橋?yàn)榛?體，按各種梁橋的 彎矩包絡(luò)圖用拱來(lái) 加強(qiáng)。這樣可以使 橋梁結(jié)構(gòu)輕型化， 同時(shí)能提高這類橋 梁的跨越能力建筑造型側(cè)面上看線條明 晰，與當(dāng)?shù)氐牡匦?配合，顯得美觀大 方跨徑一般，線條明 晰，但比較單調(diào)， 與景觀配合很不協(xié) 調(diào)?？鐝捷^大，線條非 常美，與環(huán)境和諧， 增加了城市的景觀養(yǎng)護(hù)維修量小小較大設(shè)計(jì)技術(shù)水平經(jīng)驗(yàn)較豐富，國(guó)內(nèi) 先進(jìn)水平經(jīng)驗(yàn)豐富，國(guó)內(nèi)先 進(jìn)水平經(jīng)驗(yàn)一般，國(guó)內(nèi)一 般水平施工技術(shù)滿堂支架法：結(jié)構(gòu) 不發(fā)生體系轉(zhuǎn)換， 不引起恒載徐變二 次矩，預(yù)應(yīng)力筋可 以一次布置，集中 張拉等優(yōu)點(diǎn)。施工 難度一般預(yù)制 T 型構(gòu)件，運(yùn) 至施工地點(diǎn)，采用 混凝土現(xiàn)澆

12、，將 T 型梁連接，其特點(diǎn) 外型簡(jiǎn)單、制造方 便，整體性好轉(zhuǎn)體施工法：對(duì)周 圍的影響較小，將 結(jié)構(gòu)分開(kāi)建造，再 最后合攏，可加快 工期，是近十年來(lái) 新興的施工方法， 施工難度較大工期較短較短較長(zhǎng)由上表可知，根據(jù)天津地鐵一號(hào)線的情況，結(jié)合橋梁設(shè)計(jì)原則，選擇 第一方案經(jīng)濟(jì)上比第三方案好；跨徑上滿足要求，景觀與環(huán)境協(xié)調(diào)，比第 二方案好；工期上較短，對(duì)整個(gè)工程進(jìn)度來(lái)說(shuō)不會(huì)受其影響；施工難度較 小，針對(duì)當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)情況，采用樁基，加強(qiáng)基礎(chǔ)強(qiáng)度。所以選擇第一方案作 為首選。二、梁部截面形式 梁部截面形式考慮了箱形梁、組合箱梁、槽型梁、 T 型梁等可采用的 梁型。連續(xù)單箱梁方案該方案結(jié)構(gòu)整體性強(qiáng)，抗扭剛度大，適

13、應(yīng)性強(qiáng)。景觀 效果好。該方案需 采用就地澆筑，現(xiàn)場(chǎng)澆筑砼及張拉預(yù)應(yīng)力工作量大，但可全線同步施工， 施工期間工期不受控制 ,對(duì)橋下道路交通影響較其他方案稍大。簡(jiǎn)直組合箱梁結(jié)構(gòu)整體性強(qiáng)，抗扭剛度大，適應(yīng)性強(qiáng)。雙箱梁預(yù)制吊 裝，鋪預(yù)制板，重量輕。但從橋下看 ,景觀效果稍差。從預(yù)制廠到工地的運(yùn) 輸要求相對(duì)較低，運(yùn)輸費(fèi)用較低。但橋面板需現(xiàn)澆施工 ,增加現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)量， 工期也相應(yīng)延長(zhǎng)。但美觀較差，并且徐變變形大，對(duì)于無(wú)縫線路整體道床 軌道結(jié)構(gòu)形式來(lái)說(shuō)，存在著后期維修養(yǎng)護(hù)工作量大的缺點(diǎn)。槽型梁為下承式結(jié)構(gòu)，其主要優(yōu)點(diǎn)是造型輕巧美觀，線路建筑高度最 低 ,且兩側(cè)的主梁可起到部分隔聲屏障的作用， 但下承式混凝土結(jié)

14、構(gòu)受力不 很合理，受拉區(qū)混凝土即車(chē)道板圬工量大，受壓區(qū)混凝土圬工量小，梁體 多以受壓區(qū) （上翼緣 ）壓潰為主要特征，不能充分發(fā)揮鋼及混凝土材料的性 能。同時(shí)，由于結(jié)構(gòu)為開(kāi)口截面，結(jié)構(gòu)剛度及抗扭性較差，而且需要較大 的技術(shù)儲(chǔ)備才能實(shí)現(xiàn)。T 型梁結(jié)構(gòu)受力明確， 設(shè)計(jì)及施工經(jīng)驗(yàn)成熟 , 跨越能力大 ,施工可采用預(yù) 制吊裝的方法，施工進(jìn)度較快。該方案建筑結(jié)構(gòu)高度最高，由于梁底部呈 網(wǎng)狀,景觀效果差。同時(shí)，其帽梁雖較槽型梁方案短些，但較其他梁型長(zhǎng)， 設(shè)計(jì)時(shí)其帽梁也須設(shè)計(jì)成預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土帽梁，另外預(yù)制和吊裝的實(shí)施 過(guò)程也存在著與其他預(yù)制梁同樣的問(wèn)題。相比之下，箱型梁抗扭剛度大，整體受力和動(dòng)力穩(wěn)定性能好，

15、外觀簡(jiǎn) 潔，適應(yīng)性強(qiáng)，在直線、曲線、折返線及過(guò)渡線等區(qū)間段均可采用，且施 工技術(shù)成熟，造價(jià)適中。因此，結(jié)合工程特點(diǎn)和施工條件，選擇連續(xù)箱型 梁。箱型梁截面圖如下：三、橋墩方案比選橋墩類型有重力式實(shí)體橋墩、空心橋墩、柱式橋墩、輕型橋墩和拼裝 式橋墩。重力式實(shí)體橋墩主要依靠自身重力來(lái)平衡外力保證橋墩的穩(wěn)定，適用 于地基良好的橋梁。重力式橋墩一般用混凝土或片石混凝土砌筑，街面尺 寸及體積較大，外形粗壯，很少應(yīng)用于城市橋梁。空心橋墩適用于橋長(zhǎng)而谷深的橋梁，這樣可減少很大的圬工。 柱式橋墩是目前公路橋梁、橋?qū)捿^大的城市橋梁和立交橋及中小跨度 鐵路旱橋中廣泛采用的橋墩形式。這種橋墩既可以減輕墩身重量、節(jié)省

16、圬 工材料，又比較美觀、結(jié)構(gòu)輕巧，橋下通視情況良好。輕型橋墩適用于小跨度、低墩以及三孔以下（全橋長(zhǎng)不大于20m）的公路橋梁。輕型橋墩可減少圬工材料，獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益。在地質(zhì)不良 地段、路基穩(wěn)定不能保證時(shí)，不宜采用輕型橋墩。拼裝式橋墩可提高施工質(zhì)量、縮短施工周期、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，使橋梁 建設(shè)向結(jié)構(gòu)輕型化、 制造工廠化及施工機(jī)械化發(fā)展。 適用于交通較為方便、 同類橋墩數(shù)量多的長(zhǎng)大干線中的中小跨度橋梁工點(diǎn)。由上面的解釋可知，柱式橋墩是最合適的墩型，與天津地鐵一號(hào)線的 要求非常吻合。所以選擇柱式橋墩。正面 側(cè)面柱式橋墩第二章 上部結(jié)構(gòu)尺寸擬定及內(nèi)力計(jì)算本設(shè)計(jì)經(jīng)方案比選后采用三跨一聯(lián)預(yù)應(yīng)力混凝土等截面連

17、續(xù)梁結(jié)構(gòu)，全長(zhǎng) 100m。根據(jù)橋下通航凈容要求，主跨徑定為 40m 。 上部結(jié)構(gòu)根據(jù)通行 2 個(gè)車(chē)道要求，采用單箱雙室箱型梁，箱寬 8.8m 。 1主跨徑的擬定主跨徑定為 40m ，邊跨跨徑根據(jù)國(guó)內(nèi)外已有經(jīng)驗(yàn)，為主跨的 0.5 0.8 倍，采用 0.75倍的中跨徑，即 30m ，則全聯(lián)跨徑為：30 40 30 100（ m） 2主梁尺寸擬定（跨中截面）（1） 主梁高度 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋的主梁高度與起跨徑之比通常在1151 25之間，標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)中，高跨比約在 118119 ，當(dāng)建筑高度不受限制時(shí)，增大 梁高是比較經(jīng)濟(jì)的方案?？梢怨?jié)省預(yù)應(yīng)力鋼束布置用量，加大深高只是腹 板加厚，增大混凝土用量有限

18、。根據(jù)橋下通車(chē)線路情況，并且為達(dá)到美觀 的效果，取梁高為 2m，這樣高跨比為 2 40 1 20，位于1 15 1 25之間， 符合要求。（2） 細(xì)部尺寸在跨中處頂板厚取 20cm ，底板厚取 30cm，腹板厚取 60cm ；支座處為便于 配置預(yù)應(yīng)力筋，頂板厚取 30cm ，底板厚取 40cm，腹板厚取 100cm；端部 為了布設(shè)錨具，因此將腹板厚度設(shè)定為 100cm 。具體尺寸見(jiàn)下圖：跨中處截面支座處截面一、本橋主要材料預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁采用 C50 號(hào)混凝土；預(yù)應(yīng)力鋼筋采用 10 7 5的鋼 絞線， fpk 1860MPa ；非預(yù)應(yīng)力鋼筋采用 級(jí)鋼筋，構(gòu)造鋼筋采用 級(jí)鋼 筋。二、橋梁設(shè)計(jì)荷

19、載根據(jù)規(guī)范規(guī)定荷載等級(jí)為輕軌車(chē)輛，如下圖：三、主梁內(nèi)力計(jì)算 根據(jù)梁跨結(jié)構(gòu)縱斷面的布置，并通過(guò)對(duì)移動(dòng)荷載作用最不利位置，確 定控制截面的內(nèi)力，然后進(jìn)行內(nèi)力組合，畫(huà)出內(nèi)力包絡(luò)圖。（一）恒載內(nèi)力計(jì)算1第一期恒載（結(jié)構(gòu)自重）恒載集度G1 (A1 80 A2 10 A3 10)22A1 55468.0623cm 2 5.5468m222A 2 69891.9952cm 2 6.8992m 2則：325KN /m3A3A1 A2 5.5468 6.8992 6.223m222G1 (5.5468 80 6.8992 10 6.223 10) 25 14374.15KNG1 14374.15g1 1 143

20、.74 KN /m1 L 100 2第二期恒載 包括結(jié)構(gòu)自重、橋面二期荷載按 65KN/m 計(jì) （二）活載內(nèi)力計(jì)算 活載取重車(chē)荷載及輕車(chē)荷載，如下圖：活載計(jì)算時(shí)，為六節(jié)車(chē)廂。可分為六種情況作用在橋梁上（三）支座位移引起的內(nèi)力計(jì)算由于各個(gè)支座處的豎向支座反力和地質(zhì)條件的不同引起支座的不均勻 沉降，連續(xù)梁是一種對(duì)支座沉降特別敏感的結(jié)構(gòu)，所以由它引起的內(nèi)力是 構(gòu)成內(nèi)力的重要組成部分。其具體計(jì)算方法是：三跨連續(xù)梁的四個(gè)支點(diǎn)中 的每個(gè)支點(diǎn)分別下沉 1cm ，其余的支點(diǎn)不動(dòng)，所得到的內(nèi)力進(jìn)行疊加，取 最不利的內(nèi)力范圍。（四）荷載組合及內(nèi)力包絡(luò)圖 首先求出在自重和二期荷載及其共同作用下而產(chǎn)生的梁體內(nèi)力。 梁

21、體截面分布圖：利用 Midas 橋梁計(jì)算軟件建模，將其平分為 40個(gè)單元，每單元 2.5m， 將單位集中荷載 1在梁體上移動(dòng)，畫(huà)出其各節(jié)點(diǎn)的影響線，影響線確定后， 將移動(dòng)荷載作用在最大處，由此來(lái)計(jì)算出移動(dòng)荷載在最不利位置而產(chǎn)生的 梁體的內(nèi)力。其具體計(jì)算過(guò)程如下：自重作用下梁產(chǎn)生的內(nèi)力為：將 1/4 跨截面、跨中截面和支座截面的數(shù)據(jù)列于下表：截面位置剪力 KN彎矩 KN m端部-1609.2801/4 跨截面-436.477424.43邊跨跨中截面-599.476813.18支座截面-2900.29-18022.07跨中截面0.929887.41檢算過(guò)程：分析：將梁體視為二次超靜定結(jié)構(gòu)，其計(jì)算簡(jiǎn)

22、圖如下：由上面計(jì)算可以知道，自重作用在梁上的荷載集度為： q1 143.74KN /m 作用簡(jiǎn)圖如圖：根據(jù)力法求解，將兩側(cè)的支座假設(shè)定為單位作用力 1 下，簡(jiǎn)直梁的彎 矩圖分別為：右側(cè)作用單位力 1時(shí)的彎矩左側(cè)作用單位力 1時(shí)的彎矩在自重作用下，支座處的支座反力為： R1 R2 7187KN根據(jù)力法的平衡方程：11X112X221X122X2M12ds1(320220304011EIEI2M 22ds1(320220304022EIEI21p 02p 01 2100020) (9000 12000)EI EI12100020) (9000 12000)EI EI12 21M1M 2dsEI1

23、(1 30 40 10)EI 26000EI1p145264683 30 64683 40 (64683 35935) 20 15 32314553675 33060200 476138752p1 4564683 30 64683 40 (64683 35935) 3214553675 33060200 47613875220 23 1521000600047613875X1X20EI 1EI 2EI60002100047613875X1X20EI 1EI 2EI將以上數(shù)據(jù)代入方程：X1 1763.5KN解得：X2 1763.5KN將 X1 、 X 2帶入方程，求支座 2和 3的反力計(jì)算簡(jiǎn)圖如

24、下解得： R1 R2 5423.5KN將數(shù)據(jù)與由 Midas 計(jì)算出的結(jié)果相比，相差不大，檢算滿足要求 自重作用下的彎矩圖：在二期恒載作用下，梁產(chǎn)生的內(nèi)力為：截面位置剪力 KN彎矩 KN m端部-697.0701/4 跨截面-209.573399.88邊跨跨中截面-277.933143.51支座截面-1300.03-8337.99跨中截面0.034662.54二期恒載作用下的彎矩圖：支座沉降下，梁產(chǎn)生的內(nèi)力為：截面位置剪力 KN彎矩 KN m端部-1028.0101/4 跨截面-1028.017710.04邊跨跨中截面1028.0115420.08支座截面-1260.9930840.15跨中截

25、面1260.995622.91支座沉降下，產(chǎn)生的彎矩圖為：利用 Midas 求出影響線。1 截面反力影響線：rial Version1.000-0.122移動(dòng)荷載在 1 截面作用的最不利位置如圖所示：rial Version4101044101404104101041044010140141400410411400411040411401040410412 截面即邊跨 1/4 截面彎矩影響線：Trial Version3 截面即邊跨跨中截面彎矩影響線：4 截面即支座處反力影響線：移動(dòng)荷載最不利加載情況：彎矩影響線為：-2.7260.776-3.6585 截面即跨中截面彎矩影響線：根據(jù)上面的影響

26、線，將移動(dòng)荷載加載在最不利的位置，由此得出移動(dòng) 荷載作用下，梁產(chǎn)生的內(nèi)力為：截面位置剪力 KN彎矩 KN m端部-1092.6701/4 跨截面-632.75035.35邊跨跨中截面-630.55799.35支座截面-1536.5-8747.8跨中截面502.956594.24移動(dòng)荷載作用下的彎矩圖：將上述的荷載進(jìn)行組合，可以有 5 種情況：1、自重 +二期恒載2、自重+二期恒載 +沉降3、自重 +二期恒載 +移動(dòng)荷載4、自重 +二期恒載 +沉降 +移動(dòng)荷載將上述組合分別計(jì)算，求出內(nèi)力。現(xiàn)將各種組合下的內(nèi)力列于下表： 自重+二期恒載截面位置剪力 KN彎矩 KN m端部-2306.3501/4

27、跨截面-646.0410824.31邊跨跨中截面-877.49956.69支座截面-4200.32-26360.06跨中截面0.9414549.95其彎矩圖：自重+二期恒載 +沉降截面位置剪力 KN彎矩 KN m端部-3334.3501/4 跨截面-1674.0418534.35邊跨跨中截面-1530.6325376.76支座截面-5461.3-45956.89跨中截面1261.9320172.86其彎矩圖：-45956.8925376.76 23932.06-45958.23自重 +二期恒載 +移動(dòng)荷載截面位置剪力 KN彎矩 KN m端部-3399.0201/4 跨截面-1278.74158

28、59.66邊跨跨中截面-1507.915756.04支座截面-5736.82-35107.86跨中截面503.921144.19其彎矩圖：自重 +二期恒載 +沉降 +移動(dòng)荷載截面位置剪力 KN彎矩 KN m端部-4427.0201/4 跨截面-2306.7423569.7邊跨跨中截面-2161.1331176.11支座截面-6997.81-54704.68跨中截面1764.8832310.7其彎矩圖：將上述的組合進(jìn)行包絡(luò)， 最終求出彎矩包絡(luò)圖， 根據(jù)包絡(luò)圖進(jìn)行配筋。 包絡(luò)數(shù)據(jù)為：截面位置剪力 KN彎矩 KN m端部-4427.0201/4 跨截面-2306.7423569.7邊跨跨中截面-21

29、61.1331176.11支座截面-6997.81-54704.68跨中截面1764.8832310.7其彎矩圖：第三章 預(yù)應(yīng)力筋的設(shè)計(jì)與布置根據(jù)包絡(luò)圖可知，支座處的彎矩絕對(duì)值最大，由此按支座處的彎矩估 算預(yù)應(yīng)力筋的面積，通長(zhǎng)配置。根據(jù)輕軌規(guī)范規(guī)定，頂面保護(hù)層厚度取 a 80mm ， 則估算 h0 h ah、f 400mm預(yù)應(yīng)力筋面積估算公式為：ApptkZp其中： Md 彎矩設(shè)計(jì)值；ptk預(yù)應(yīng)力筋的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值ptk 0.9 fpk 0.9 1860 1674MPaZp 預(yù)應(yīng)力鋼筋重心到受壓合力的距離，近似取用Zph0h、f21920 40021720mm則 ApMdptk Zp65470

30、4.7 1061674172018999.437 mm2擬定鋼絞線采用15.25，其面積為 A 138.7mm2則總共所需鋼絞線： n18999.437136.98根138.7取為 140 根，擬定共 18個(gè)預(yù)埋金屬波紋管管道，則每個(gè)管道至少有鋼 絞線為 10 根。Af由公式 x Ap、 f ptd 可知：b、f fcd18999.437 1674x4000 23.1344.2mm h、f 400mm 截面抗彎承載力按下式驗(yàn)算：xM d Ap f ptd (h0 2)2Ap 138.7 220 30514mm2h0 2000 80 350 1570mmx 344.2Ap fptd (h0 )

31、30514 1674 (1720 )79067406884.4N mm 79067.4KN m 54704.7KN m經(jīng)檢驗(yàn)： 滿足要求 根據(jù)規(guī)范取預(yù)埋金屬波紋管直徑為 80mm ， 管間的間距為 80mm 插圖預(yù)應(yīng)力筋圖支座處預(yù)應(yīng)力筋布置圖綜合分析，三號(hào)預(yù)應(yīng)力鋼筋在 11節(jié)點(diǎn)便可以彎到下側(cè)，抵抗下部的彎矩值，上部分由一號(hào)、二號(hào)和短索就可以滿足要求，三號(hào)鋼筋取用半徑為20m ，則在 11節(jié)點(diǎn)時(shí)高度為 780mm。在10節(jié)點(diǎn)時(shí)，上部的彎矩由一號(hào)預(yù) 應(yīng)力筋及短索就可以承擔(dān)，二號(hào)鋼筋可以彎到下部與三號(hào)鋼筋共同承擔(dān)下 部所受的彎矩，采用 30m半徑，則在11節(jié)點(diǎn)時(shí)二號(hào)筋高度為 1200mm，10節(jié) 點(diǎn)

32、時(shí)二號(hào)鋼筋的高度時(shí) 720mm。在 9節(jié)點(diǎn)時(shí)，上部彎矩由短索既可以完全 承擔(dān)，所以一號(hào)鋼筋此時(shí)也可以彎到下部與其它鋼筋共同承擔(dān)下部逐漸增 大的彎矩， 在11節(jié)點(diǎn)采用 51m半徑，11節(jié)點(diǎn)時(shí)高度為 1640mm，到 9節(jié)點(diǎn)時(shí) 一號(hào)預(yù)應(yīng)力鋼筋的高度 870mm 。下面進(jìn)行驗(yàn)證：分析 12 節(jié)點(diǎn)的預(yù)應(yīng)力筋配置 其中 M 41003.14KN m 設(shè)受壓區(qū)高度 x 345mmx利用公式 Md Ap fptd(h0 ) 求出h0 ，由此來(lái)確定鋼筋可下移的最大 位移。6 34541003.14 106 180 138.7 (h0) 16742解得：h0 1153.6mm此刻三號(hào)預(yù)應(yīng)力鋼筋高度為 1200m

33、m，二號(hào)預(yù)應(yīng)力鋼筋高度為 1620mm， 一號(hào)預(yù)應(yīng)力鋼筋高度為 1840mm，滿足要求。其鋼筋配置圖如下圖：節(jié)點(diǎn)預(yù)應(yīng)力筋布置圖分析 11 節(jié)點(diǎn)的預(yù)應(yīng)力鋼筋配置 其中 M 29978.37KN m 受壓區(qū)高度由公式 x Ap、 fptd 估算b、f fcd140 138.7 1670350mm4000 23.1根據(jù) Md Ap fptd (h0 x) 計(jì)算求出 h0 ，此刻，上部由一號(hào)和二號(hào)鋼筋 承擔(dān)上部彎矩，所以 Ap 140 138.7 19418mm2x由 Md Ap fptd(h0 2x) 得 h0 1097.3mm ，此刻二號(hào)筋和一號(hào)筋的作 用高度為 1200mm和 1640mm，滿足

34、要求。節(jié)點(diǎn)預(yù)應(yīng)力筋布置圖其鋼筋配置圖如下圖：分析 10 節(jié)點(diǎn)的預(yù)應(yīng)力鋼筋布置 其中 M 21195.56KN m此刻三號(hào)預(yù)應(yīng)力鋼筋高度為 480mm，二號(hào)預(yù)應(yīng)力鋼筋的高度為 720mm，一號(hào)預(yù)應(yīng)力鋼筋的高度為 1240mm。其鋼筋配置圖如下圖：節(jié)點(diǎn)預(yù)應(yīng)力筋布置圖m520mm，分析 9 號(hào)節(jié)點(diǎn)的預(yù)應(yīng)力鋼筋布置 其中 M 13732.8KN 此刻三號(hào)預(yù)應(yīng)力鋼筋高度為 130mm，二號(hào)預(yù)應(yīng)力鋼筋高度為 號(hào)預(yù)應(yīng)力鋼筋高度為 870mm 。其鋼筋配置圖如下圖：m320mm，分析 8 號(hào)節(jié)點(diǎn)的預(yù)應(yīng)力鋼筋布置 其中 M 31671.81KN 此刻三號(hào)預(yù)應(yīng)力鋼筋高度為 130mm，二號(hào)預(yù)應(yīng)力鋼筋高度為 號(hào)預(yù)應(yīng)

35、力鋼筋高度為 520mm 。其鋼筋配置圖如下圖：分析 7 號(hào)節(jié)點(diǎn) （跨中）的預(yù)應(yīng)力鋼筋布置其中 M 32310KN m此刻三號(hào)預(yù)應(yīng)力鋼筋高度為 130mm，二號(hào)預(yù)應(yīng)力鋼筋高度為 320mm， 號(hào)預(yù)應(yīng)力鋼筋高度為 520mm 。其鋼筋配置圖如下圖：節(jié)點(diǎn)預(yù)應(yīng)力筋布置圖第四章非預(yù)應(yīng)力鋼筋的布置一、鋼筋布置圖 由于預(yù)應(yīng)力鋼筋可以完全承擔(dān)構(gòu)造的要求，所以非預(yù)應(yīng)力鋼筋按照構(gòu) 造配筋。其具體布置見(jiàn)下圖：支座處鋼筋布置二、非預(yù)應(yīng)力鋼筋橫向布置計(jì)算 首先分析頂板及翼緣的自重及上部作用下的力為：1）頂板及翼緣自重取 1m 寬的板帶作為分析對(duì)象已知：25KN /m3 頂板厚取 h1 300 mm ，翼緣厚取 h2

36、200mm ，具體尺寸見(jiàn)下圖：1G板 25 0.2 0.8 (0.2 0.3) 1.2 0.3 2.4 2 59KN2q板 G板8.8 598.8 6.7045KN /m2）移動(dòng)荷載在雙車(chē)道同時(shí)作用重車(chē)時(shí)，由軌道傳至梁體的力為：移動(dòng)移動(dòng)移動(dòng)移動(dòng)一列車(chē)作用為 140KN ，作用在每個(gè)軌道上，再傳力給梁體，其作用面 積為 1m2，則在 1m板上作用荷載大小為 q移 701 70KN /m 。3）二期荷載 縱向上 q2 65KN / m ，則在橫向 1m板上大小為： q二期 658.8 7.386KN /m當(dāng)這些力共同作用時(shí)， 求出其最大彎矩， 根據(jù)最大彎矩配設(shè)橫向鋼筋， 滿足頂板的橫向要求。其共同

37、作用的簡(jiǎn)圖為：移動(dòng)移動(dòng)移動(dòng)移動(dòng)移動(dòng) + 二期 14.0905支座反力： R1 R2 202KN根據(jù)上面的數(shù)據(jù)可以求出彎矩，彎矩圖如下：其中： M max 114.033KN mb 1000mm取 a 25mm ，則 h0h a 275mmAsM114.033 1061fcbh021.023.1 10002751 1 2s0.0676 b0.550.5(1 12s ) 0.9662M114.033 106fc 23.1N /mm31 1.00.0653sss滿足要求）y h02 1430.56mm2 0.9662 300 275根據(jù)鋼筋表選用 16100 ，則 As 2010mm2 ，滿足要求第

38、五章 截面特性表截面類型面積 (cm2)慣性矩 (cm4)質(zhì)心位置 (cm)1凈截面69891.9950.321E984.34換算截面72263.2740.323E984.662凈截面69891.9950.321E984.34換算截面72263.2740.323E984.663凈截面55468.0620.284E981.66換算截面57839.3410.285E981.344凈截面55468.0620.284E981.66換算截面57839.3410.285E981.235凈截面55468.0620.284E981.66換算截面57839.3410.285E981.206凈截面55468.06

39、20.284E981.66換算截面57839.3410.285E981.137凈截面55468.0620.284E981.66換算截面57839.3410.285E981.138凈截面55468.0620.284E981.66換算截面57839.3410.285E981.139凈截面55468.0620.284E981.66換算截面58226.4802.86E981.1610凈截面55468.0620.284E981.66換算截面58226.4802.86E981.2311凈截面55468.0620.284E981.66換算截面58226.4800.286E981.6812凈截面69891.9

40、950.321E984.34換算截面72650.4100.325E984.9513凈截面69891.9950.321E984.34換算截面72650.4100.325E984.9714凈截面69891.9950.321E984.34換算截面72650.4100.325E984.9515凈截面55468.0620.284E981.66換算截面58226.4800.286E981.6816凈截面55468.0620.284E981.66換算截面58226.4800.286E981.2317凈截面55468.0620.284E981.66換算截面58226.480.286E981.1618凈截面55

41、468.0620.284E981.66換算截面57839.3410.285E981.1319凈截面55468.0620.284E981.66換算截面57839.3410.285E981.1320凈截面55468.0620.284E981.66換算截面57839.3410.285E981.1321凈截面55468.0620.284E981.66換算截面57839.3410.285E981.1322凈截面55468.0620.284E981.66換算截面57839.3410.285E981.1323凈截面55468.0620.284E981.66換算截面57839.3410.285E981.132

42、4凈截面55468.0620.284E981.66換算截面57839.3410.285E981.1325凈截面55468.0620.284E981.66換算截面58226.480.286E981.1626凈截面55468.0620.284E981.66換算截面58226.4800.286E981.2327凈截面55468.0620.284E981.66換算截面58226.4800.286E981.6828凈截面69891.9950.321E984.34換算截面72650.4100.325E984.9529凈截面69891.9950.321E984.34換算截面72650.4100.325E98

43、4.9730凈截面69891.9950.321E984.34換算截面72650.4100.325E984.9531凈截面55468.06228350837181.66換算截面58226.4800.286E981.6832凈截面55468.06228350837181.66換算截面58226.4802.86E981.2333凈截面55468.06228350837181.66換算截面58226.4802.86E981.1634凈截面55468.06228350837181.66換算截面57839.3410.285E981.1335凈截面55468.06228350837181.66換算截面578

44、39.3410.285E981.1336凈截面55468.06228350837181.66換算截面57839.3410.285E981.1337凈截面55468.06228350837181.66換算截面57839.3410.285E981.2038凈截面55468.06228350837181.66換算截面57839.3410.285E981.2339凈截面55468.06228350837181.66換算截面57839.3410.285E981.3440凈截面69891.9950.321E984.34換算截面72263.2740.323E984.6641凈截面69891.9950.321

45、E984.34換算截面69891.9950.321E984.34第六章 預(yù)應(yīng)力損失計(jì)算預(yù)應(yīng)力筋與孔道壁之間摩擦引起的應(yīng)力損失 l1l1con1 e ( kx)式中 l1 由于摩擦引起的應(yīng)力損失 （ MPa）；con 鋼筋（錨下）控制應(yīng)力 （ MPa ）；從張拉端至計(jì)算截面的長(zhǎng)度上，鋼筋彎起角之和 （ rad ）； 從張拉端至計(jì)算截面的管道長(zhǎng)度 （ m）； 鋼筋與管道壁之間的摩擦系數(shù)，按表 6.3.4 1采用； k 考慮每米管道對(duì)其設(shè)計(jì)位置的偏差系數(shù)，按表 6.3.4 1 采 用。由規(guī)范表 6.3.4 1可知，管道類型為金屬波紋管時(shí)，取0.25， k 取0.0015。取值為跨中截面到張拉端的距離

46、 ， =50m。 計(jì)算過(guò)程：l1con1 ekx)0.75 18601 e (0.25 0.0015 50) 其中 0.083rad(0.25 0.083 0.0015 50)l1 0.75 18601 e (0.25 0.083 0.0015 50) 127.37MPa錨具變形、預(yù)應(yīng)力筋回縮和分塊拼裝構(gòu)件接縫壓密引起的應(yīng)力損失 l2 ；l2LLEp式中 l2 由于錨頭變形、鋼筋回縮和接縫壓縮引起的應(yīng)力損失（ MPa ）；L 預(yù)應(yīng)力鋼筋的有效長(zhǎng)度 （ m ）；L 錨頭變形、鋼筋回縮和接縫壓縮值 （ m ）。采用夾片式 JM12 錨具，則根據(jù)規(guī)范表 6.3.4 2可知， L14mm，接縫壓縮值

47、L21mm。計(jì)算過(guò)程：l2LLEpl2L1 L2L3(1 4) 10 3 51.95 1051009.75MPal3；l3混凝土加熱養(yǎng)護(hù)時(shí)， 預(yù)應(yīng)力筋和臺(tái)座之間溫差引起的應(yīng)力損失此工程采用后張法，所以預(yù)應(yīng)力筋和臺(tái)座之間溫差引起的應(yīng)力損失 不予考慮。四混凝土彈性壓縮引起的應(yīng)力損失 l4在后張法結(jié)構(gòu)中，由于一般預(yù)應(yīng)力筋的數(shù)量較多，限于張拉設(shè)備等條 件的限制，一般都采用分批張拉、錨固預(yù)應(yīng)力筋。在這種情況下，已張拉 完畢、錨固的預(yù)應(yīng)力筋，將會(huì)在后續(xù)分批張拉預(yù)應(yīng)力筋時(shí)發(fā)生彈性壓縮變 形，從而產(chǎn)生應(yīng)力損失。l4 np c式中 l4 由于混凝土的彈性壓縮引起的應(yīng)力損失 （ MPa ）；c 在先行張拉的預(yù)應(yīng)力

48、鋼筋重心處，由于后來(lái)張拉一根鋼 筋而產(chǎn)生的混凝土正應(yīng)力； 對(duì)于連續(xù)梁可取若干有代表 性截面上應(yīng)力的平均值 （ MPa ）； 在所計(jì)算的鋼筋張拉后再?gòu)埨匿摻罡鶖?shù)。 經(jīng)推導(dǎo)可得公式其他形式為：2m 1l 4np cmm 表示預(yù)應(yīng)力筋張拉的總批數(shù)；c 在代表截面（如 l/4 截面）的全部預(yù)應(yīng)力鋼筋形心處混凝土的預(yù)壓應(yīng)力(預(yù)應(yīng)力筋的預(yù)拉應(yīng)力扣除l1 和l2 后算得)。Np N pe2pnAnInNp 所有預(yù)應(yīng)力筋預(yù)加應(yīng)力 (扣除相應(yīng)階段的應(yīng)力損失 l1和 l2后)的內(nèi)力 ；epn 預(yù)應(yīng)力筋預(yù)加應(yīng)力的合力 Np 至混凝土凈截面形心軸 的距離；An、 In 混凝土的凈截面面積和截面慣性矩 。計(jì)算過(guò)程：con ( l1 l2) 0.75 1860 (127.37 9.75)1257.88MPa46Np 120 1.387 10 I n 2.835m4 en 0.86m Np Npe2pn 1257.88 10AnIn 2.0928 107 2.0928 107 0.862 5.5468 2.8352.0928 109.228MPaN根據(jù)截面特性列表可知：22An 55468.0623cm2 5.