道路橋梁畢業(yè)設(shè)計(jì)論文天朝鵲橋設(shè)計(jì)A方案(公路等級(jí)—Ⅱ級(jí))

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)天朝鵲橋設(shè)計(jì)A方案(公路等級(jí)級(jí))徒兒姓名大禹培養(yǎng)方向道路橋梁隊(duì)伍水利高級(jí)班指導(dǎo)師傅黃帝橋梁工程公元前200年0月 0日天朝鵲橋設(shè)計(jì)A方案(公路等級(jí)級(jí))The A bridge design of que qiao（Road grade）97 / 104文檔可自由編輯打印摘 要本設(shè)計(jì)采用的是裝配式預(yù)應(yīng)力簡(jiǎn)支箱梁橋，設(shè)計(jì)公路等級(jí)為級(jí)，橋面凈空為9+2×1.0m，雙向兩車道，橋梁跨徑為2×40m，下部采用樁接柱的形式，橋梁按不通航的要求設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)主要包括三個(gè)部分：第一部分是橋梁方案的比選階段，主要為橋梁的水文計(jì)算以及選出最優(yōu)的設(shè)計(jì)方案；第二部分是橋梁上部結(jié)構(gòu)的計(jì)算

2、階段，主要包括主梁的截面設(shè)計(jì)、配筋計(jì)算以及行車道板計(jì)算等；第三部分是橋梁下部結(jié)構(gòu)的計(jì)算階段，主要包括蓋梁、墩柱和鉆孔灌注樁計(jì)算等。關(guān)鍵詞：橋梁設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)計(jì)算、預(yù)應(yīng)力簡(jiǎn)支箱梁ABSTRACTThis design is adopted simply supported prestressed box girder bridge, grade road design, the deck net is 9 +2 × 1.0m, two-lane two-way, the bridge span is 2 × 40m, the lower part of the bridge is

3、 adopted pile connecting with column, the requirements of the bridge designed with non-navigableThis design has three parts. The first part is the comparison and selection phase of the bridge program, which focus on the calculation of the hydrology and select the best design. The second part is the

4、calculation phase of the bridge superstructure, which includes the main beam section design, calculation and carriageway plate reinforcement calculation. The third part is the calculation phase of bridge substructure, which includes coping calculation, pier column calculation and bored pile calculat

5、ion, etc.Key words: bridge design；structural calculation；simply supported prestressed box girder bridge；目 錄第1章 方案比選1.1 水文計(jì)算 11.2方案一、普通簡(jiǎn)支T型橋梁 41.3方案二、桁式組合拱橋 71.4方案三、裝配式預(yù)應(yīng)力簡(jiǎn)支箱梁橋 71.5方案比選 81.6方案推選 10第2章 裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支箱梁上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.1 設(shè)計(jì)資料及構(gòu)造尺寸 112.2 主梁內(nèi)力計(jì)算 142.3 預(yù)應(yīng)力鋼束的估算及布置 232.4 計(jì)算主梁截面幾何特性 282.5 鋼束預(yù)應(yīng)力損失計(jì)算 392

6、.6 主梁截面承載力與應(yīng)力驗(yàn)算 50第3章 裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支箱梁下部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1 蓋梁計(jì)算 713.2 橋墩墩柱設(shè)計(jì) 843.3 鉆孔灌注樁計(jì)算 89致謝 95參考資料及設(shè)計(jì)規(guī)范 96外文資料及譯文 97畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 102 第1章 方案比選1.1水文計(jì)算1.1.1設(shè)計(jì)流量計(jì)算（1）引用銀河水文站從1951年1980年連續(xù)30年的實(shí)測(cè)水文資料匯總?cè)绫?-1：表1-1 水文資料匯總?cè)绫砼判蚰攴萘髁縌ip=m/(n+1)ki(ki-1)2(ki-1)3119594943.2%2.011.021.03219584786.5%1.950.900.85319534109.7%1.670.450

7、.304197839112.9%1.590.350.215196238916.1%1.580.340.206196437119.4%1.510.260.137195434422.6%1.400.160.068195232725.8%1.330.110.049197932329.0%1.320.100.0310196931632.3%1.290.080.0211195531335.5%1.270.080.0212195627438.7%1.120.010.0013197727141.9%1.100.010.0014196726845.2%1.090.010.0015196022348.4%0.9

8、10.010.0016197021951.6%0.890.010.0017196621254.8%0.860.020.0018196518058.1%0.730.07-0.0219195717861.3%0.720.08-0.0220197417364.5%0.700.09-0.0321198016967.7%0.690.10-0.0322197515971.0%0.650.12-0.0423196115174.2%0.610.15-0.0624197614877.4%0.600.16-0.0625197214580.6%0.590.17-0.0726196311783.9%0.480.27-

9、0.1427195110987.1%0.440.31-0.172819739790.3%0.390.37-0.2229197191.593.5%0.370.39-0.253019682896.8%0.110.79-0.70合計(jì)7368.530.006.971.09根據(jù)皮爾遜型曲線頻率密度函數(shù) 根據(jù)和，查得：。(2) 橋位處于太行山南部地區(qū)，查JTJ062-91得 根據(jù)實(shí)際情況主要取設(shè)計(jì)流量 1.1.2設(shè)計(jì)水位計(jì)算根據(jù)計(jì)算出來(lái)的設(shè)計(jì)流量，先假設(shè)。驗(yàn)算流量如下，根據(jù)CAD畫出的水位圖1-1：圖1-1 水位圖河灘部分： 河槽部分： 故取。1.1.3橋孔徑長(zhǎng)計(jì)算根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式法：按河槽寬度公式，查K、n

10、值表，取穩(wěn)定河段類型：，式中：最小橋孔凈長(zhǎng)設(shè)計(jì)洪水流量設(shè)計(jì)洪水的河槽流量河槽寬度反映河床穩(wěn)定性的系數(shù)和指數(shù)按單寬流量公式， 式中：橋孔最小凈長(zhǎng)設(shè)計(jì)流量河槽平均單寬流量水流壓縮系數(shù) 河槽流量，河灘流量，綜上所述，取。1.2 方案一、普通簡(jiǎn)支T型梁橋（圖1-2）1.2.1橋面高程設(shè)計(jì)該河段按設(shè)計(jì)要求定為不通航河流，其設(shè)計(jì)水位計(jì)算橋面最低高，應(yīng)按公式計(jì)算：橋面最低高程（m）設(shè)計(jì)水位，取考慮壅水、浪高、河灣超高、水拱、床面淤高、漂浮物高度等各種水面升高值總和（m）。取 圖1-2 T梁橫截面橋下凈空安全值，取橋面上部構(gòu)造建筑高度（包括橋面鋪裝高度m）。=1.2.2橋下一般沖刷計(jì)算式中：河槽部分通過(guò)的設(shè)計(jì)

11、流量；當(dāng)橋下河槽能夠擴(kuò)寬至全橋孔時(shí)，=；當(dāng)橋下河槽不能夠擴(kuò)寬至全橋孔時(shí) 天然狀態(tài)下河槽流量； 天然狀態(tài)下河灘部分通過(guò)流量； 建橋后橋下斷面河槽寬度，； 設(shè)計(jì)水位下，橋墩阻水總面積與橋下過(guò)水面積的比值，； 橋墩水流側(cè)向壓縮系數(shù)，設(shè)計(jì)流速，查得； 單寬流量集中系數(shù)，；又，（為河槽最大水深） 1.2.3局部沖刷：當(dāng)時(shí)：當(dāng)時(shí)： 式中：橋墩局部沖刷深度(m)，從一般沖刷后床面算起；墩形系數(shù)；表6-4-1； 計(jì)算墩寬；一般沖刷后水深（m）； 系數(shù)，d沖刷平均粒徑（mm）； n指數(shù)，v行近流速(m/s),取一般沖刷后墩前流速；河床泥沙起動(dòng)流速，；橋墩起沖流速（m/s），；橋墩為雙柱墩，墩柱直徑為1.2(m)

12、,查墩形系數(shù)表， B1=1.2m。， v=1.2m/s，沖刷平均粒徑d=2mm，系數(shù)；， ； 。1.2.4橋臺(tái)沖刷橋位斷面左岸有河灘，左岸橋臺(tái)阻擋河灘水流長(zhǎng)度18.8m，阻水較多，橋臺(tái)沖刷較深。左河灘受阻水流弗汝德：Fr=0.02；左岸路堤阻水面積；橋臺(tái)沖刷深度 1.2.5橋墩與橋臺(tái)的最低沖刷線高程橋墩最低標(biāo)高：橋臺(tái)最低標(biāo)高：1.3方案二、桁式組合拱橋（圖1-3）1.3.1橋面高程設(shè)計(jì)該河段按設(shè)計(jì)要求定為不通航河流，其設(shè)計(jì)水位計(jì)算橋面最低高，應(yīng)按公式計(jì)算：橋面最低高程（m）設(shè)計(jì)水位，取考慮壅水、浪高、河灣超高、水拱、床面淤高、漂浮物高度等各種水面升高值總和（m）。取橋下凈空安全值，取 圖1-3

13、 拱橋橫斷面橋面上部構(gòu)造建筑高度（包括橋面鋪裝高度m）。=1.3.2橋下一般沖刷、局部沖刷、橋臺(tái)沖刷計(jì)算具體的計(jì)算方法與方案一中的T梁計(jì)算相同。1.3.3橋墩與橋臺(tái)的最低沖刷線高程橋墩最低標(biāo)高：橋臺(tái)最低標(biāo)高：1.4方案三、裝配式預(yù)應(yīng)力簡(jiǎn)支箱梁橋（圖1-4）1.4.1橋面高程設(shè)計(jì)該河段按設(shè)計(jì)要求定為不通航河流，其設(shè)計(jì)水位計(jì)算橋面最低高，應(yīng)按公式計(jì)算：橋面最低高程（m）設(shè)計(jì)水位，取考慮壅水、浪高、河灣超高、水拱、床面淤高、漂浮物高度等各種水面升高值總和（m）。取 圖1-4 箱梁橫斷面橋下凈空安全值，取 橋面上部構(gòu)造建筑高度（包括橋面鋪裝高度m）。=1.4.2橋下一般沖刷、局部沖刷、橋臺(tái)沖刷計(jì)算具體

14、的計(jì)算方法與方案一中的T梁計(jì)算相同。1.4.3橋墩與橋臺(tái)的最低沖刷線高程橋墩最低標(biāo)高：橋臺(tái)最低標(biāo)高：1.5方案比選1.5.1方案一、普通簡(jiǎn)支T型梁橋該方案采用4跨20米混凝土簡(jiǎn)支T梁橋，橋面凈寬為11.5米。橋梁上部結(jié)構(gòu)采用5片主梁，主梁間距取用2.2米。吊裝后鉸縫寬為60厘米。橋面設(shè)有1.5%的雙向橫坡，橋墩采用直徑為1.2米的雙柱式圓形墩，基礎(chǔ)采用直徑為1.2米的雙排樁?；炷梁?jiǎn)支梁橋的特點(diǎn)：1.簡(jiǎn)支梁橋?qū)儆趩慰嘴o定結(jié)構(gòu)，它受力明確，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，施工方便，結(jié)構(gòu)內(nèi)力只受外力影響，能適應(yīng)在地質(zhì)較差的橋位上建橋。2.在多孔簡(jiǎn)支梁橋中，由于各跨經(jīng)結(jié)構(gòu)尺寸相同，其結(jié)構(gòu)尺寸易于設(shè)計(jì)成系列化，標(biāo)準(zhǔn)化。有利

15、于組織大規(guī)模的工廠預(yù)制生產(chǎn)并用現(xiàn)代化起重設(shè)備，進(jìn)行安裝，簡(jiǎn)化施工管理工作，降低施工費(fèi)用。3.裝配式的施工方法可以節(jié)省大量模板，并且上下部結(jié)構(gòu)可用時(shí)施工，顯著加快建橋速度縮短工期。4.在簡(jiǎn)支梁橋中，因相鄰各梁之間單獨(dú)受力，橋墩上常設(shè)置相鄰簡(jiǎn)支梁的支座，相應(yīng)可以增加墩的寬度。不足之處：截面形狀不穩(wěn)定，運(yùn)輸和安裝較復(fù)雜。構(gòu)件正好在橋面板的跨中接頭，對(duì)板的受力不利。根據(jù)擬定的方案，大致得出所需的材料用量（表1-2）表1-2 方案一材料用量表項(xiàng)目砼（）鋼筋（）人工（/工日）木材（）上部結(jié)構(gòu)261.6480035004.00下部結(jié)構(gòu)250.7450056003.001.5.2方案二、桁式組合拱橋橋型布置：

16、該方案采用的橋梁跨徑為12+56+12m的桁式組合拱橋，重力式橋墩；橋臺(tái)為重力式橋臺(tái)；橋面寬度共計(jì)11.5m,全橋橋面連續(xù)。 大跨徑橋梁的合理結(jié)構(gòu)型式必須是結(jié)構(gòu)受力合理，能最大限度地發(fā)揮材料性能，同時(shí)便于施工。拱橋的主要承重結(jié)構(gòu)拱圈，在靜載、活載作用下基本上是承受壓力，因而充分發(fā)揮了圬工材料抗壓強(qiáng)度高的特點(diǎn)，達(dá)到了節(jié)省鋼材的目的。但由于拱對(duì)墩臺(tái)產(chǎn)生的巨大推力，使得下部構(gòu)造很不經(jīng)濟(jì)。為減小拱對(duì)墩臺(tái)的水平推力，拱橋朝著主拱圈與拱上建筑聯(lián)合作用的方向發(fā)展。 桁架拱橋整體剛度大，上部構(gòu)造自重較輕，材料較省，對(duì)地基的適應(yīng)性較強(qiáng)。但它畢竟是推力體系結(jié)構(gòu)，隨著跨徑的增加，拱腳推力仍過(guò)大。拱桁梁橋(桁式T構(gòu))

17、在豎直荷載作用下不產(chǎn)生推力，這對(duì)下部結(jié)構(gòu)當(dāng)然有利。但這種橋?qū)儆诠靶蔚牧菏綐?，上弦拉力很大，預(yù)應(yīng)力鋼筋用量較大。如果能在采用桁式結(jié)構(gòu)的前提下，綜合拱橋和梁橋的受力特點(diǎn)，取其所長(zhǎng)，就可得到一種結(jié)構(gòu)和受力都較為合理的橋型。桁式組合拱橋，兼有拱和梁的優(yōu)點(diǎn)，跨越能力強(qiáng)、受力合理、輕盈美觀、省工省料、施工簡(jiǎn)便，是最適合山區(qū)的合理橋型之一。 表1-3 方案二材料用量項(xiàng)目砼（）鋼筋（）人工（/工日）木材（）上部結(jié)構(gòu)60.51500065002.00下部結(jié)構(gòu)250.7450056003.001.5.3方案三、裝配式預(yù)應(yīng)力簡(jiǎn)支箱梁橋孔徑布置： 40m+40m，全長(zhǎng)80m,寬12m。在簡(jiǎn)支箱梁橋的跨中還留有5厘米的

18、伸縮縫。橋面設(shè)有1.5的橫坡，其中間標(biāo)高高于外側(cè)標(biāo)高。主梁結(jié)構(gòu)構(gòu)造：頂板厚度18cm，腹板厚度18cm，底板厚度18cm，在端部的加厚段，腹板厚度取32cm，底板厚度取32cm。翼緣根部25cm，翼緣端部厚度18cm，箱梁寬度2.93.1m。每跨設(shè)有4片箱梁，全橋共計(jì)8片箱梁。橋面設(shè)有1.5的橫坡，2%的縱坡,其中間標(biāo)高高于外側(cè)標(biāo)高。下部構(gòu)造：采用圓柱式橋墩；樁基礎(chǔ)（鉆孔灌注樁）。橋臺(tái)采用重力式橋臺(tái)。施工方案：全橋采用裝配式施工方法。簡(jiǎn)支箱形截面梁以其優(yōu)良的力學(xué)特性：具有較大的剛度和強(qiáng)大的抗扭性能和結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，受力明確、節(jié)省材料、架設(shè)安裝方便，跨越能力較大、橋下視覺(jué)效果好等優(yōu)點(diǎn)。而被廣泛地應(yīng)用于

19、城市橋梁、高等級(jí)公路立交橋及普通跨河結(jié)構(gòu)橋梁的上部結(jié)構(gòu)中。表1-4 方案三材料用量項(xiàng)目砼（）鋼筋（）人工（/工日）木材（）上部結(jié)構(gòu)356.8585043005.00下部結(jié)構(gòu)225.5365037003.001.6方案推選方案的比選要根據(jù)安全、功能、經(jīng)濟(jì)與美觀，其中以安全與經(jīng)濟(jì)為重。從安全角度講， 第一方案截面形狀不穩(wěn)定，整體穩(wěn)定性較差，不利于抗震條件；第二，三方案則整體穩(wěn)定性能高些，且看起來(lái)美觀大方，第二方案則更突出美觀性。從經(jīng)濟(jì)用量來(lái)評(píng)比，第一方案用工量及整個(gè)造價(jià)上都比較節(jié)省，如果僅從材料費(fèi)用考慮，第一方案最經(jīng)濟(jì)；從施工難度及工期看，第一、三方案結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，施工方便，而且采用裝配式施工，大大縮

20、短了工期，但T梁的應(yīng)用已經(jīng)很少用于這個(gè)時(shí)期的橋梁建造。第二方案工藝復(fù)雜，對(duì)施工質(zhì)量要求較高，需要技術(shù)熟練的施工隊(duì)伍。綜合以上因素，結(jié)合施工單位的技術(shù)水平、工程經(jīng)驗(yàn)以及當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況，并考慮所建橋梁級(jí)別、設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)能力、工程造價(jià)等，優(yōu)先的考慮第三個(gè)方案。第2章 裝配式預(yù)應(yīng)力簡(jiǎn)支箱梁橋上部結(jié)構(gòu)計(jì)算2.1設(shè)計(jì)資料與結(jié)構(gòu)尺寸2.1.1 設(shè)計(jì)資料1、橋面凈空： 凈9+2×1m2、主梁跨徑和全長(zhǎng)： 標(biāo)準(zhǔn)跨徑：；計(jì)算跨徑：；主梁預(yù)制長(zhǎng)度：；3、設(shè)計(jì)荷載： 公路級(jí)汽車荷載 人群荷載 結(jié)構(gòu)重要系數(shù) 4、材料規(guī)格：鋼筋：主筋采用HRB335鋼筋 抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值 抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 彈性模量 相對(duì)界限受壓

21、區(qū)高度箍筋采用R235鋼筋 抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值 抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值混凝土：主梁采用C50砼 抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值彈性模量5、設(shè)計(jì)依據(jù)：(1)、公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范（JTG D60-2004）;(2)、公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力砼橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范（JTG D62-2004）。2.2 結(jié)構(gòu)尺寸2.2.1主梁間距與主梁片數(shù) 主梁間距采用2.9m,其橫斷面、縱斷面布置型式見(jiàn)圖2-1、2-2。圖2-1 橋梁橫斷面（尺寸單位：mm）圖2-2 橋梁縱斷面（尺寸單位：mm）2.2.2主梁尺寸擬定（1）箱梁高度預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支梁橋的主梁高跨比通常為1/151/20。本設(shè)計(jì)主梁高度取用200c

22、m，其高跨比為1/20。（2）箱梁頂、底、腹板的厚度箱梁頂板主要考慮橋面板受力需要，確定厚度為18cm；近梁端底板厚度除考慮受力要求外，還要考慮布置預(yù)應(yīng)力鋼束道路的需要，擬定厚度為32cm;近梁端處腹板厚度考慮布置預(yù)應(yīng)力鋼束道的需要和抗剪強(qiáng)度的要求，定為32cm，其余部分為18cm。腹板與頂板相接處做成的承托，使箱壁剪力流能順利傳遞，避免在轉(zhuǎn)角處產(chǎn)生過(guò)大的應(yīng)力集中。箱梁一般構(gòu)造見(jiàn)圖2-3、2-4：圖2-3圖2-42.2.3橫截面沿跨長(zhǎng)度變化本設(shè)計(jì)梁高采用等高度形式，橫截面頂板厚度沿跨長(zhǎng)不變。梁端部區(qū)段由于錨頭集中力的作用而引起較大的局部應(yīng)力，也因布置錨具的需要，在端頭附近做成楔形，底板厚度在距

23、支座中線4.2cm處由18cm開(kāi)始變化至32cm，腹板在梁端附近由20cm漸變成32cm。2.2.4橫隔梁設(shè)置在梁跨中設(shè)置橫隔梁，各主梁之間的橫向聯(lián)系依靠現(xiàn)澆濕接縫來(lái)完成。橫隔梁高度與主梁同高，厚度取用18cm.2.2.5截面效率指標(biāo)截面幾何特性見(jiàn)表2-1截面效率指標(biāo)（希望在0.50以上）為：式中：Ks上核心距離，；Kx下核心距離，項(xiàng)目截面面積A（）形心至頂板距離形心至底板距離截面慣性矩邊梁支點(diǎn)截面1.890.8531.1470.84660.51邊梁跨中截面1.420.771.230.68520.509中梁支點(diǎn)截面1.760.8911.1090.78260.503中梁跨中截面1.30.8141

24、.1860.63250.504表2-1 截面幾何特性計(jì)算表2.2、主梁內(nèi)力計(jì)算2.2.1 恒載內(nèi)力計(jì)算（1）預(yù)制梁自重（一期恒載）據(jù)主梁構(gòu)造，對(duì)邊梁和主梁考慮四部分恒載集度，即：按跨中截面計(jì)算的自重、梁端腹板及底板加厚部分、端橫梁自重、橫隔板自重。故一期恒載集度有，邊梁：中梁：（2）二期恒載二期恒載主要包括防撞護(hù)欄、人行道、橋面鋪裝、現(xiàn)澆濕接縫四個(gè)部分。邊梁：中梁：（3）恒載內(nèi)力設(shè)X為計(jì)算截面至左支承中心的距離，并令（見(jiàn)圖2-5），則邊梁和中梁的恒載內(nèi)力計(jì)算見(jiàn)表2-2圖2-5 恒載內(nèi)力計(jì)算圖表2-2 恒載內(nèi)力計(jì)算計(jì)算數(shù)據(jù)項(xiàng)目跨中四分點(diǎn)變化點(diǎn)四分點(diǎn)變化點(diǎn)支點(diǎn)0.5000.2500.1070.25

25、00.1070.0000.1250.0940.0480.2500.3930.500邊梁第一期恒載38.5107397.0015550.7092840.448377.398593.270754.796第二期恒載21.1254057.6903044.8911558.153207.025325.443414.050中梁第一期恒載35.9506905.2765181.7192651.626352.310553.831704.620第二期恒載11.2502160.9001621.539829.786110.250173.313220.5002.2.2 活載內(nèi)力計(jì)算（1）沖擊系數(shù)和車道折減系數(shù)橋梁的結(jié)結(jié)構(gòu)

26、構(gòu)基頻：式中： 結(jié)構(gòu)的計(jì)算跨徑(m)，E結(jié)構(gòu)材料的彈性模量(N/m2) Ic結(jié)構(gòu)跨中截面的截面慣矩(m4) mc結(jié)構(gòu)跨中處的單位長(zhǎng)度質(zhì)量(kN/m) G結(jié)構(gòu)跨中處每延米結(jié)構(gòu)重力(N/m) g重力加速度，g=9.81(m/s2) 則 ，雙車道，不折減。三車道折減系數(shù)為0.78。（2）主梁的荷載橫向分布系數(shù)跨中的荷載橫向分布系數(shù)本設(shè)計(jì)在梁跨中設(shè)有橫隔板，各主梁之間的橫向聯(lián)系依靠現(xiàn)澆濕接縫來(lái)完成，承重結(jié)構(gòu)的寬跨比為，認(rèn)為是具有可靠的橫向聯(lián)結(jié)，按修正偏心壓力法來(lái)計(jì)算荷載橫向分布系數(shù)mc。1、計(jì)算主梁抗扭慣矩IT對(duì)于箱形截面，抗扭慣矩可近似按下式計(jì)算：式中：為相應(yīng)各矩形的寬度與厚度，箱梁截面面積。為矩形

27、截面抗扭剛度系數(shù)（查表2-3）；表2-3 矩形截面抗扭剛度系數(shù)t/b10.90.80.70.60.50.40.30.20.1<0.1C0.1410.1550.1710.1890.2090.2290.2500.2700.2910.3121/3 表2-4 分塊截面抗扭慣性矩分塊名稱頂板2.400.180.080.3330.004661腹板1.820.200.110.3100.004514底板1.000.180.180.3110.001814求得：2、計(jì)算抗扭修正系數(shù)對(duì)于本設(shè)計(jì)主梁的間距相同，將主梁看成近似等截面，則得：式中： 3、按修正偏心壓力法來(lái)計(jì)算橫向影響線坐標(biāo)值式中：。計(jì)算所得值見(jiàn)表2

28、-5。表 2-5梁 號(hào)i14.350.500.002521.450.280.22004、計(jì)算荷載橫向分布系數(shù)（圖2-6）汽車荷載：；人群荷載：。圖2-6 跨中荷載橫向分布系數(shù)計(jì)算圖（尺寸單位：cm）1號(hào)梁三車道： 兩車道： 所以，一號(hào)梁橫向分布系數(shù)取0.68。同理可計(jì)算2號(hào)梁的荷載橫向分布系數(shù)，如表2-6。表2-6 荷載橫向分布系數(shù)項(xiàng)目梁 號(hào)12汽車荷載橫向分布系數(shù)三車道0.5880. 585兩車道0.680.521人群荷載橫向分布系數(shù)0.5370.284支點(diǎn)的荷載橫向分布系數(shù)（杠桿原理法）支點(diǎn)的荷載橫向分布系數(shù)計(jì)算如圖2-7。按杠桿原理法繪制荷載橫向影響線并進(jìn)行布載，則可變作用橫向分布系數(shù)計(jì)

29、算如下：如圖2-7 支點(diǎn)的荷載橫向分布系數(shù)計(jì)算圖（尺寸單位:cm）1號(hào)梁：2號(hào)梁：荷載橫向分布系數(shù)匯總（表2-8）表2-8 荷載橫向分布系數(shù)匯總表作用類別1號(hào)梁2號(hào)梁汽車荷載0.680.5680.5850.932人群荷載0.5371.2240.2840.00（3）車道荷載的取值根據(jù)橋規(guī)4.3.1條，公路車道荷載的均布荷載標(biāo)準(zhǔn)集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值：計(jì)算彎矩時(shí)為；計(jì)算剪力時(shí)為。（4）計(jì)算可變作用效應(yīng)計(jì)算主梁活載彎矩時(shí)，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(shí)，由于主要荷載集中在支點(diǎn)附近而應(yīng)考慮支承條件的影響，按橫向分布系數(shù)沿橋跨的變化曲線取值，即從支點(diǎn)到1/4之間，橫向分布系數(shù)用與值直

30、線插入，其余區(qū)段均取值。計(jì)算跨中截面的最大彎矩和最大剪力式中：；人群荷載跨中截面的內(nèi)力如圖（2-8），內(nèi)力計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表（2-9）圖 2-8 跨中截面作用效應(yīng)計(jì)算圖表 2-9 跨中截面內(nèi)力計(jì)算表梁 號(hào)12公路級(jí)（考慮沖擊系數(shù)）3003.752584.11141.66121.87人群荷載309.44163.657.94.17求四分點(diǎn)截面的最大彎矩和最大剪力式中：；人群荷載四分點(diǎn)截面的內(nèi)力如圖（2-9），內(nèi)力計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表（2-10）圖 2-9 四分點(diǎn)截面作用效應(yīng)計(jì)算圖表 2-10 跨中截面內(nèi)力計(jì)算表梁 號(hào)12公路級(jí)（考慮沖擊系數(shù)）2252.811938.08235.12202.27人群荷載232.0

31、8124.0417.769.4求支點(diǎn)截面的最大剪力（圖 2-10）圖 2-10 支點(diǎn)截面剪力計(jì)算圖一號(hào)梁：同理可以計(jì)算二號(hào)梁的支點(diǎn)截面剪力。內(nèi)力計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表 2-11表2-11 支點(diǎn)截面內(nèi)力計(jì)算表梁 號(hào)12公路級(jí)（考慮沖擊系數(shù)）339.6311.05人群荷載41.6712.52.2.3 主梁內(nèi)力組合計(jì)算按橋規(guī)規(guī)定，對(duì)可能同時(shí)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)組合和承載力極限狀態(tài)基本組合，見(jiàn)表2-12表2-12（1） 1號(hào)梁內(nèi)力組合表序號(hào)荷載類別跨中截面四分點(diǎn)截面支點(diǎn)截面1總恒載11454.690.008595.6584.421168.852人群荷載309.447.9

32、0232.0817.7641.673汽車荷載（考慮沖出）3003.75141.662252.81235.12339.6 3汽車荷載（未考慮沖出）2611.96123.181958.96204.45295.34短期組合=1+0.7×3+213592.50294.12610198.952745.2951417.235標(biāo)準(zhǔn)組合=1+3+214767.88149.5611080.49837.31550.126基本組合=1.2×1+1.4×3+0.8×218297.45207.1713728.581050.361924.73表2-12（2） 2號(hào)梁內(nèi)力組合表序號(hào)荷

33、載類別跨中截面四分點(diǎn)截面支點(diǎn)截面1總恒載9066.180.006803.26462.56925.122人群荷載163.654.17124.049.412.53汽車荷載（考慮沖出）2584.11121.871938.08202.27311.05 3汽車荷載（未考慮沖出）2247.05105.971685.29175.89270.484短期組合=1+0.7×3'+210802.76578.3498107.003595.0831126.9565標(biāo)準(zhǔn)組合=1+3+211813.94126.048865.38674.231248.676基本組合=1.2×1+1.4×

34、3+0.8×214680.46175.2911016.15848.781559.612.3預(yù)應(yīng)力鋼束的估算及其布置2.3.1 跨中截面鋼束的估算及確定 公橋規(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(qiáng)度要求。以下就跨中截面的各種作用效應(yīng)組合下，分別按照上述要求對(duì)主梁所需的鋼束數(shù)進(jìn)行估算，并確定主梁的配數(shù)。 （1）按正常使用極限狀態(tài)的應(yīng)力要求估算鋼束數(shù)。對(duì)于簡(jiǎn)支梁箱形截面，當(dāng)截面混凝土不出現(xiàn)拉應(yīng)力控制時(shí)，則得到鋼束數(shù)n的估算公式：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4-7取用。 與荷載有關(guān)的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，對(duì)于公路級(jí)。取用0.565 一股鋼絞線截面積

35、，一根鋼絞線的截面積是1.4，故=5.6。前面已計(jì)算出成橋后跨中截面，初估，則鋼束偏心距為：。1號(hào)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(jì)算公式，受壓區(qū)混凝土達(dá)到極限強(qiáng)度，應(yīng)力圖式呈矩形，同時(shí)預(yù)應(yīng)力鋼束也達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度，則鋼束數(shù)的估算公式為：式中：承載能力極限狀態(tài)的跨中最大彎矩； 經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，一般取用0.750.77，此設(shè)計(jì)取用0.76； 預(yù)應(yīng)力鋼束線的設(shè)計(jì)強(qiáng)度，為1260計(jì)算得： 根據(jù)上述兩種極限狀態(tài)，取鋼束數(shù)12。2.3.2預(yù)應(yīng)力鋼束布置 （1）跨中截面及錨固截面的鋼束位置對(duì)于跨中截面，在保證布置預(yù)留管道要求的前提下，盡可能使鋼束群重心的偏心距大些。此設(shè)計(jì)采用內(nèi)徑50mm，外

36、徑55mm的波紋管，根據(jù)公預(yù)規(guī)9.1.1條規(guī)定，管道至梁底和梁側(cè)凈距不應(yīng)小于3cm及管道直徑的1/2。根據(jù)公預(yù)規(guī)9.4.9條規(guī)定，水平凈距不應(yīng)小于4cm及管道直徑的0.6倍，在豎直方向可疊置。根據(jù)以上規(guī)定，跨中截面的西部構(gòu)造如（圖3-2-1）所示。由此可直接得出鋼束群重心至梁底距離為： 圖2-12） 鋼束布置圖（尺寸單位：mm）（2）.錨固端截面預(yù)應(yīng)力鋼束的位置對(duì)于錨固端截面，鋼束布置通?？紤]下述兩個(gè)方面：一是預(yù)應(yīng)力混凝土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。按照以上錨頭布置的“均勻”、“分散”原則，錨頭端截面所布置的鋼束 如圖圖（

37、3-2-1a）。鋼束群重心至梁底距離為：為驗(yàn)核上述布置的鋼束群重心位置，需要計(jì)算錨固端截面幾何特性。其中：，故計(jì)算得：說(shuō)明鋼束群重心群截面處于截面的核心范圍內(nèi)。（3）鋼束起彎角和線形的確定。確定鋼束起彎角時(shí)，既要照顧到由其起彎角產(chǎn)生足夠的豎向預(yù)應(yīng)力，又要考慮到所引起的摩擦預(yù)應(yīng)力損失不宜過(guò)大。為了簡(jiǎn)化計(jì)算和施工，所有鋼束布置的線形均為直線加圓弧。（4）鋼束計(jì)算計(jì)算鋼束起彎點(diǎn)和彎止點(diǎn)分別至跨中截面的水平距離 鋼束彎起布置如圖2-13所示。由確定導(dǎo)線點(diǎn)距錨固點(diǎn)的水平距離，由確定彎起點(diǎn)至導(dǎo)線點(diǎn)的水平距離，所以彎起點(diǎn)至錨固點(diǎn)的水平距離為，則彎起點(diǎn)至跨中截面的水平距離為，。各鋼束的控制參數(shù)見(jiàn)表2-13圖2

38、-13 鋼束計(jì)算圖式 表2-13 各鋼束的控制要素參數(shù)表鋼束號(hào)升高值Y(mm)彎起角（°）彎起半徑R（mm）支點(diǎn)至錨固點(diǎn)的水平距離d(mm)彎起點(diǎn)距跨中截面水平距離xk(mm)彎起點(diǎn)距導(dǎo)線點(diǎn)的水平距離lb2(mm)彎止點(diǎn)距離跨中截面水平距離Xk+lb1+lb2(mm)N112204400003001156.361396.833946.62N210804550002552634.641920.646470.60N39404550002104636.731920.648473.33N48004550001656638.831920.6410475.43N56604550001208640

39、.921920.6412477.52N67013000030015727.90261.8016251.46各截面鋼束位置及其傾角的計(jì)算計(jì)算截面鋼束編號(hào)(mm)(mm) (mm)i (mm)(mm)跨中截面 =0N11156.362790.26為負(fù)值，鋼束尚未彎起00530N22634.643836.6420N34636.733836.6310N46638.833836.6200N58640.923836.690N615727.9523.5690l/4截面 =9800mmN11156.362790.26位于靠近錨固端的直線段49801070N22634.643836.6729819N34636.

40、733836.6477567N46638.833836.6位于圓弧彎曲段3.3227317N58640.923836.61.222112N615727.9523.56為負(fù)值，鋼束尚未彎起0090支點(diǎn)截面 =19600mmN11156.362790.26位于靠近錨固端的直線段412201750N22634.643836.610801500N34636.733836.69401250N46638.833836.68001000N58640.923836.6660750N615727.9523.56170160表2-14 各截面鋼束位置及其傾角計(jì)算值鋼束上任一點(diǎn)i離梁底距離及該處鋼束的傾角，式中為鋼

41、束彎起前其重心至梁底的距離。即當(dāng)時(shí)，點(diǎn)位于直線段還未彎起，當(dāng)時(shí)，點(diǎn)位于圓弧彎曲段，及按下式計(jì)算：當(dāng)時(shí)，點(diǎn)位于靠近錨固端的直線段，此時(shí)。各截面鋼束位置及其傾角計(jì)算值見(jiàn)表2-14。2.4計(jì)算主梁截面幾何特性 2.4.1截面面積及慣矩計(jì)算 （1）凈截面幾何特性計(jì)算 在預(yù)加應(yīng)力階段，只需計(jì)算小截面的幾何特性。 計(jì)算公式如下: 截面積 截面慣矩 計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2-15。表2-15（1） 跨中凈截面（b=240cm）幾何特性截面分塊名稱分塊面積分塊面積重心至上緣距離分塊面積對(duì)上緣靜矩全截面重心到上緣距離分塊面積的自身慣矩凈截面毛截面1300081.479.35632.5×105-2.050.55&

42、#215;105608.05×105扣管道面積-285173-49305略-93.65-25×10512715632.5×105-24.45×105計(jì)算數(shù)據(jù) n=12根 表2-15（2） 支點(diǎn)凈截面（b=240cm）幾何特性截面分塊名稱分塊面積分塊面積重心至上緣距離分塊面積對(duì)上緣靜矩全截面重心到上緣距離分塊面積的自身慣矩凈截面毛截面1760089.189.03782.6×105-0.0786.24782.6×105扣管道面積-28593.2-26562略-4.17-4955.8417315782.6×105-4869.6計(jì)算

43、數(shù)據(jù) n=12根 表2-15（3） 四分點(diǎn)凈截面（b=240cm）幾何特性截面分塊名稱分塊面積分塊面積重心至上緣距離分塊面積對(duì)上緣靜矩全截面重心到上緣距離分塊面積的自身慣矩凈截面毛截面1300081.479.35632.5×105-2.050.55×105608.05×105扣管道面積-285173-49305略-93.65-25×10512715632.5×105-24.45×105計(jì)算數(shù)據(jù) n=12根 （2）換算截面幾何特性計(jì)算 整體截面幾何特性計(jì)算 在使用荷載階段需要計(jì)算大截面的幾何特性，計(jì)算公式如下： 截面積 截面慣矩 表2-

44、16 跨中換算截面（b=290cm）幾何特性截面分塊名稱分塊面積分塊面積重心至上緣距離分塊面積對(duì)上緣靜矩全截面重心到上緣距離分塊面積的自身慣矩?fù)Q算截面毛截面1390079.581.56677.8×1052.060.59×105704.49×105鋼束換算面積312.4817354059.04略-91.4426.1×10514212.481159109.04677.8×10526.69×105表2-17 支點(diǎn)換算截面（b=290cm）幾何特性截面分塊名稱分塊面積分塊面積重心至上緣距離分塊面積對(duì)上緣靜矩全截面重心到上緣距離分塊面積的自身慣

45、矩?fù)Q算截面毛截面1850091.291.23843.41×1050.0316.65843.41×105鋼束換算面積312.4893.229115.68略-1.971212.418812.41716315.68843.41×1051229.05表2-18 四分點(diǎn)換算截面（b=290cm）幾何特性截面分塊名稱分塊面積分塊面積重心至上緣距離分塊面積對(duì)上緣靜矩全截面重心到上緣距離分塊面積的自身慣矩?fù)Q算截面毛截面1390079.581.56677.8×1052.060.59×105704.49×105鋼束換算面積312.4817354059.04略-91.4426.1×10514212.481159109.04677.8×10526.69×1052.4.2截面靜矩計(jì)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(gè)階段的剪應(yīng)力應(yīng)該疊加。在每一個(gè)階段中，凡是和中軸位置和面積突變處的剪應(yīng)力，都是需要計(jì)算得。張拉階段和使用階段的截面（圖2-14），除了兩個(gè)階段a-a和b-b位置的剪應(yīng)力需要計(jì)算外，還應(yīng)計(jì)