畢業(yè)論文平山冶河大橋設(shè)計(jì)

1、摘要本次設(shè)計(jì)的題目為平山冶河大橋設(shè)計(jì)，本設(shè)計(jì)采用預(yù)應(yīng)力混凝土箱型梁橋，跨徑布置為3×45m，主梁為變截面箱型梁?？缰辛焊邽?.60m，支點(diǎn)梁高為1.60m。橋墩為重力式橋墩、橋臺。本文主要闡述了該橋的設(shè)計(jì)和計(jì)算過程。首先進(jìn)行橋型方案比選，對主橋進(jìn)行總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，然后對上部結(jié)構(gòu)進(jìn)行內(nèi)力、配筋計(jì)算，再進(jìn)行強(qiáng)度、應(yīng)力及變形驗(yàn)算。 具體包括以下幾個部分：1. 橋型方案比選；2. 橋型布置，結(jié)構(gòu)各部分尺寸擬定；3. 選取計(jì)算結(jié)構(gòu)簡圖；4. 恒載內(nèi)力計(jì)算；5. 活載內(nèi)力計(jì)算；6. 荷載組合；7. 配筋計(jì)算；8. 預(yù)應(yīng)力損失計(jì)算；9. 截面強(qiáng)度驗(yàn)算；10. 截面應(yīng)力及變形驗(yàn)算； 關(guān)鍵詞：預(yù)應(yīng)力混凝

2、土；箱型簡支梁橋；計(jì)算；驗(yàn)算 AbstractThis design is of the same section about the Prestressed Concrete box-shaped supported beam bridge design.The bridge belongs to the prestressed concreted structure which is a simple supported beam bridge.The span arrangement is 3×45 m.The superstructure is variable Box sh

3、aped supported beam bridge.The height of the girder on the support is1.60m,and the height of the middle is 1.60m too.The pier is gravity pier. The abutment is gravity abutment. This essay focuses on the design and calculation process of the bridge.Firstly,compare and choose a best scheme from severa

4、l bridge types;and make an overall structure design of the main span.Secondly perform the calculation of the internal force and reinforcing bar on the superstructure.Thirdly,check the intensity, stress deflection.Finally,check the substructure. The main points of the design are as the follows. 1.The

5、 comparison of several bridge types; 2.The arrangement of the bridge types; 3.The units partition of the structure; 4.The calculation of the internal force of dead load; 5.The calculation of the internal force of movable load; 6.The combination of every kind of load; 7.The arrangement of prestressed

6、 reinforcing bar; 8.The calculation of the prestressed loss; 9.The check of the section intensity; 10.The check of the section stress and deflection;Keywords:Prestressed concrete;Box-shaped supported beam bridge;Calculating computations;Checking computations 目錄摘要IAbstractII前言1第1章原始資料、設(shè)計(jì)要求及方案比選21.1 概

7、述21.2 原始資料21.3 設(shè)計(jì)要求21.4 方案比選3第2章設(shè)計(jì)資料及構(gòu)造布置62.1 設(shè)計(jì)資料62.1.1 橋面跨徑及橋?qū)?2.1.2 設(shè)計(jì)荷載62.1.3 材料及工藝62.1.4 設(shè)計(jì)依據(jù)62.2 構(gòu)造布置62.2.1 主梁間距與主梁片數(shù)62.2.2 主梁尺寸擬定72.2.3 橫截面沿跨長改變72.2.4 橫隔梁設(shè)計(jì)72.2.5 橋面鋪裝82.2.6 橋梁橫斷面圖82.3 主梁毛截面幾何特性計(jì)算82.3.1 計(jì)算截面幾何特性82.3.2 檢驗(yàn)截面效率指標(biāo)10第3章主梁內(nèi)力計(jì)算113.1 恒載內(nèi)力計(jì)算113.1.1 第一期恒載（主梁自重）113.1.2 第二期恒載（主梁現(xiàn)澆濕接縫）113

8、.1.3 第三期恒載（防撞墻、橋面鋪裝）123.1.4 恒載集度匯總123.2 恒載內(nèi)力12第4章荷載橫向分布計(jì)算144.1 支點(diǎn)截面橫向分布系數(shù)計(jì)算144.2 跨中截面橫向分布系數(shù)計(jì)算154.2.1 計(jì)算主梁抗彎慣性矩154.2.2 計(jì)算主梁截面抗扭慣性矩t154.2.3 計(jì)算主梁截面抗扭剛度修正系數(shù)174.2.4 跨中截面橫向分布系數(shù)計(jì)算184.3 荷載截面橫向分布系數(shù)匯總19第5章活載影響下主梁內(nèi)力計(jì)算215.1 沖擊系數(shù)和車道折減系數(shù)的確定215.2 活載內(nèi)力計(jì)算225.2.1 1號梁活載內(nèi)力計(jì)算225.2.2 2號梁活載內(nèi)力計(jì)算285.3 荷載內(nèi)力組合355.4 繪制內(nèi)力包絡(luò)圖35第

9、6章配筋計(jì)算366.1 預(yù)應(yīng)力鋼束面積估算366.2 預(yù)應(yīng)力鋼筋布置376.2.1 跨中截面預(yù)應(yīng)力鋼筋的布置376.2.2 錨固面剛束布置376.3 其他截面剛束位置及傾角計(jì)算376.3.1 剛束彎起形狀、彎起角376.3.2 鋼束各控制點(diǎn)位置的確定386.3.3 剛束平彎段的位置及平彎角406.4 非預(yù)應(yīng)力鋼筋截面面積估算及布置416.4.1 受力普通鋼筋416.4.2 箍筋設(shè)計(jì)436.4.3 水平縱向鋼筋456.4.4 架立鋼筋456.4.5 堵頭板鋼筋456.5 主梁截面幾何特性計(jì)算456.6 持久狀況截面承載能力極限狀態(tài)計(jì)算476.6.1 正截面承載能力計(jì)算476.6.2 斜截面承載能

10、力計(jì)算486.7 預(yù)應(yīng)力損失估算526.7.1 預(yù)應(yīng)力鋼筋與管道壁間摩擦引起的預(yù)應(yīng)力損失計(jì)算526.7.2 錨具變形、鋼絲回縮引起的應(yīng)力損失546.7.3 預(yù)應(yīng)力鋼筋分批張拉時混凝土彈性壓縮引起的預(yù)應(yīng)力損失566.7.4 鋼筋松弛引起的預(yù)應(yīng)力損失576.7.5 混凝土收縮、徐變引起的損失576.7.6 預(yù)應(yīng)力損失組合606.8 應(yīng)力驗(yàn)算606.8.1 短暫狀況的正應(yīng)力驗(yàn)算606.8.2 持久狀況的正應(yīng)力驗(yàn)算616.9 抗裂性驗(yàn)算666.9.1 作用短期效應(yīng)組合作用下的正截面抗裂驗(yàn)算666.9.2 作用短期效應(yīng)組合作用下的斜截面抗裂驗(yàn)算676.10 主梁撓度計(jì)算696.11 錨固區(qū)局部承壓計(jì)算6

11、96.11.1 局部受壓區(qū)尺寸要求706.11.2 局部抗壓承載力計(jì)算71第7章橫隔梁內(nèi)力計(jì)算727.1 作用在橫梁上的計(jì)算荷載727.2 橫隔梁的內(nèi)力影響線737.2.1 荷載位于截面的左側(cè)時737.2.2 荷載位于截面的右側(cè)時737.2.3 繪制剪力影響線747.3 截面內(nèi)力計(jì)算757.4 內(nèi)力組合（鑒于橫隔梁的結(jié)構(gòu)自重內(nèi)力甚小，計(jì)算中可略去不計(jì)）75第8章行車道板內(nèi)力計(jì)算768.1 恒載內(nèi)力計(jì)算768.2 活載內(nèi)力計(jì)算768.3 承載能力極限狀態(tài)內(nèi)力組合77第9章行車道板配筋計(jì)算799.1 行車道板的配筋799.2 行車道板復(fù)核809.3 現(xiàn)澆濕接縫鋼筋80第10章附屬設(shè)施設(shè)計(jì)8110.

12、1 橋面鋪裝8110.2 伸縮縫設(shè)計(jì)8110.2.1 伸縮量的計(jì)算8210.2.2 伸縮縫的選取8410.3 橋面排水設(shè)施設(shè)計(jì)8510.3.1 泄水管的類型對比8510.3.2 泄水管的選擇與設(shè)計(jì)8610.3.3 泄水管的驗(yàn)算與校核8610.4 防撞墻設(shè)計(jì)87第11章軟件應(yīng)用8811.1 截面幾何特征計(jì)算8811.2 橫向分布系數(shù)計(jì)算(桿杠原理法)90結(jié)論92參考文獻(xiàn)93致謝94前言二十世紀(jì)以來，公路交通有很大發(fā)展。在內(nèi)陸，需要在更多的河流、峽谷之上建橋。在城市中，以及在各種交通線路相交處，需要建造立交橋。在沿海，既需在大船通航的河口、海灣、海峽修建特大跨度橋梁，又需在某些海島與大陸之間修建長

13、橋。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，橋梁的重要性日益可見，許多橋梁工作者已經(jīng)充分認(rèn)識到這是一個難得的機(jī)遇。橋梁工程始終在生產(chǎn)發(fā)展與各類科學(xué)技術(shù)進(jìn)步的綜合影響下，遵循適用、安全、經(jīng)濟(jì)與美觀的原則，不斷的向前發(fā)展。根據(jù)使用任務(wù)、性質(zhì)和所在線路的遠(yuǎn)景發(fā)展需要，結(jié)合該橋所在地平山的地形、氣候和水文地質(zhì)以及交通情況，按照安全、適用、經(jīng)濟(jì)、先進(jìn)和適當(dāng)照顧美觀的原則進(jìn)行多方案比較，最后選擇了預(yù)應(yīng)力混凝土簡支箱型梁橋。冶河位于平山縣西門外，距石家莊40公里。它不但是省會去革命圣地西柏坡的交通咽喉，而且是石家莊至平山清水口公路通往晉冀交界的閻莊干線的必經(jīng)之地。本設(shè)計(jì)全橋長135米，分3跨，跨徑45米，為預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土簡支箱型

14、梁橋。橋梁上部結(jié)構(gòu)內(nèi)力設(shè)計(jì)是下面進(jìn)行的配筋設(shè)計(jì)及下部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的前提，對于整座橋梁也是極其重要的部分。本設(shè)計(jì)按照相關(guān)橋梁規(guī)范規(guī)定，對主梁尺寸擬定、主梁內(nèi)力的計(jì)算、橫隔梁內(nèi)力的計(jì)算、行車道板內(nèi)力的計(jì)算以及附屬設(shè)施和概算的設(shè)計(jì)進(jìn)行編制。在此過程中，主要參考了橋梁工程、結(jié)構(gòu)力學(xué)、材料力學(xué)、專業(yè)英語等相關(guān)的國內(nèi)外書籍和文獻(xiàn)。綜合考慮了材料以及結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性等綜合性能。充分考慮了橋梁設(shè)計(jì)的“安全、適用、經(jīng)濟(jì)、美觀”的原則。設(shè)計(jì)的內(nèi)容還包括配筋設(shè)計(jì)。其中包括：預(yù)應(yīng)力鋼束面積的估算即鋼束的布置；非預(yù)應(yīng)力鋼筋面積的估算與布置；截面幾何特性的計(jì)算；持久狀況截面承載能力極限狀態(tài)的計(jì)算；預(yù)應(yīng)力損失的計(jì)算；短

15、暫狀況及持久狀況的應(yīng)力驗(yàn)算；短期效應(yīng)組合作用下的的截面抗裂性驗(yàn)算；主梁變形（撓度）計(jì)算；錨固區(qū)局部承壓計(jì)算；行車道板的配筋設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)還包括附屬設(shè)施防撞墻的設(shè)計(jì)，工程概預(yù)算、施工組織設(shè)計(jì)及對橋梁先簡支后連續(xù)一些理論及技術(shù)的學(xué)習(xí)。作為一名道路橋梁專業(yè)的學(xué)生，畢業(yè)后將從事路橋的設(shè)計(jì)及施工，由于個人興趣及對今后工作的考慮，此次畢業(yè)設(shè)計(jì)我選擇了橋梁設(shè)計(jì)，并以此提高橋梁設(shè)計(jì)能力、計(jì)算能力、計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力以及應(yīng)用中外文獻(xiàn)資料的能力，文字表達(dá)能力，提高獨(dú)立分析問題和解決問題的能力，使之以后能成為能夠解決大、中橋梁的設(shè)計(jì)和施工問題的高級應(yīng)用型人才，為今后從事橋梁工作奠定基礎(chǔ)。第1章 原始資料、設(shè)計(jì)要求及方案比選

16、1.1 概述冶河位于平山縣西門外，距石家莊40公里。它不但是省會去革命圣地西柏坡的交通咽喉，而且是石家莊至平山清水口公路通往晉冀交界的閻莊干線的必經(jīng)之地。若該橋通車后，不僅支援了晉煤外運(yùn)，又為平山縣西部山區(qū)人民的生產(chǎn)、生活提供了方便的運(yùn)輸條件。尤其對革命老區(qū)的經(jīng)濟(jì)建設(shè)和發(fā)展，將會發(fā)揮著重要的作用。1.2 原始資料平山縣位于河北省西部，太行山東麓，西與全國煤炭基地山西省接壤，東臨省會石家莊市40公里，距首都北京260公里。全縣地貌屬山地類型，有亞高山、中山、低山、丘陵、平原5個亞類，并兼有階地、崗坡、谷地、凹地等多種地貌類型。平山縣屬暖溫帶半濕潤季風(fēng)大陸性氣候。由于高差懸殊，立體氣候明顯，概括了

17、河北全省的氣候類型特點(diǎn)，由東至西可分為5個氣候區(qū)。這5個區(qū)可歸納為3個類型，即：暖溫半干旱區(qū)，暖溫半濕潤區(qū)和溫涼濕潤區(qū)。其主要特點(diǎn)是：四季分明，季節(jié)性強(qiáng)，光照充足，降水量偏少，夏暑冬寒，溫差較大。 平山縣受大氣環(huán)流分布的制約表現(xiàn)為春暖夏熱秋爽冬寒。年平均氣溫12.7。年最熱月份是7月，平均氣溫26.3；最冷月份是1月，平均氣溫8.2。年較差29.5。各月平均氣溫除最熱的7月和最冷的1月外，其余10個月可以7月為軸分為對稱的5對近似月。太陽年總輻射量131136千卡/平方厘米每年。無霜期平均140-180天。境內(nèi)地形復(fù)雜，西高東低，海拔高度120米2281米，相對高差大。低山、丘陵、河谷面積約占

18、平山縣總面積的70%，坡度在25度以下的土地面積約占40%。由于歷史原因造成該區(qū)植被稀少，土層較薄，水土流失嚴(yán)重，流失面積是平山縣總國土面積的68.6%，一般侵蝕模數(shù)為1450噸/年.平方公里。土壤主要以褐土為主，褐土面積占平山縣土地面積的88%，其它土壤主要是棕壤、草甸土和亞高山草甸土。土壤母質(zhì)以花崗巖、片麻巖為主，有少量石灰?guī)r和頁巖分布。河流為獨(dú)流水域，流量隨季節(jié)變化大，平均水深1米左右，洪期水深2米左右，地下水類型為第四系空隙潛水，水位埋深4.5米左右。1.3 設(shè)計(jì)要求根據(jù)公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范（以下簡稱橋規(guī)）、公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范（以下簡稱公路橋規(guī)）、公路工程水文勘察設(shè)

19、計(jì)規(guī)范、公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范要求，按A類即部分預(yù)應(yīng)混凝土構(gòu)件設(shè)計(jì)此梁。1.4 方案比選根據(jù)原始資料及使用要求，初步擬定以下三種方案：方案一：預(yù)應(yīng)力混凝土箱型拱橋（重力式墩臺）。圖1-1 預(yù)應(yīng)力混凝土箱型拱橋（重力式墩臺）Fig.1 -1 Prestressed Concrete Arch Bridge（Gravity Abutment）方案二：預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱型梁橋圖1-2 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋Fig.1 -2 The continuous prestressed concrete box-girder bridge1）孔徑布置：預(yù)應(yīng)力混凝土變截面先簡支后連續(xù)梁橋，分7跨，每跨17米

20、，全長共120m。2）主梁結(jié)構(gòu)構(gòu)造：主梁為預(yù)制預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土箱型梁。主梁間距174cm，采用等截面梁高100cm，跨中截面頂板厚度10cm，頂板與腹板相交處設(shè)置三角承托。腹板水平厚度24.7m，底板20m，腹板與底板相接處設(shè)置下三角承托。3）橋墩基礎(chǔ)：根據(jù)原始資料，主墩基礎(chǔ)采用1.2m和1.3m的鉆井灌注樁，東西邊墩（橋臺）采用剛性擴(kuò)大基礎(chǔ)。采用梯形蓋梁。方案三：預(yù)應(yīng)力混凝土簡支箱型梁橋圖1-3 預(yù)應(yīng)力混凝土簡支箱型梁橋Fig. 1 -3 The prestressed concrete box -girder bridge1）孔徑布置：預(yù)應(yīng)力混凝土變截面先簡支后連續(xù)梁橋，分五跨，每跨40米

21、，全長共120m。2）主梁結(jié)構(gòu)構(gòu)造：主梁為預(yù)制預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土箱型梁。主梁間距312cm，采用等截面梁高160cm，跨中截面頂板厚度10cm，頂板與腹板相交處設(shè)置三角承托。腹板水平厚度24.7cm，底板20cm，腹板與底板相接處設(shè)置下三角承托。在距支座一個梁高處采用變截面，由此處開始向支點(diǎn)處向內(nèi)均勻變化，頂板厚度由10cm增加到20cm，腹板水平寬度由24.7cm增加到49.4cm，底板由20cm增加到40cm，梁高保持不變。主梁間預(yù)留20cm后澆注。3）橋墩基礎(chǔ)：根據(jù)原始資料，主墩基礎(chǔ)采用1.2m和1.3m的鉆井灌注樁，東西邊墩（橋臺）采用剛性擴(kuò)大基礎(chǔ)。采用梯形蓋梁。4）施工方案：現(xiàn)場預(yù)制預(yù)

22、應(yīng)力混凝土預(yù)應(yīng)力梁，采用閘門式加橋機(jī)施工，然后后澆注橋面板，最終橋面系施工。方案點(diǎn)評及選擇：方案一是拱橋技術(shù)工藝成熟，有大量的可以借鑒的經(jīng)驗(yàn)，但需要大量吊裝設(shè)備，占用大量場地以及勞動力。從使用效果方面看，拱橋承載能力大，但是伸縮縫多，養(yǎng)護(hù)麻煩，同時縱坡比較大填土高，土方量大，給取土造成施工上的問題。拱橋造價低廉，但耗用木材，水泥，勞動力，工時都很多。重力式墩臺圬工量大，技術(shù)成熟，但是對地基承載力有很高要求。方案二是預(yù)應(yīng)力混凝土箱型連續(xù)梁橋，從使用效果方面看，該結(jié)構(gòu)屬于超靜定結(jié)構(gòu)受力較好，無伸縮縫，行車條件好，養(yǎng)護(hù)方便。柱式墩臺，配合樁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，施工方便對地基的強(qiáng)度不過分依賴，對于本設(shè)計(jì)的亞

23、粘土-粉沙地形尤為如此。但是預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁的技術(shù)先進(jìn)，工藝要求比較嚴(yán)格，需要專門設(shè)備和專門技術(shù)熟練的隊(duì)伍，且預(yù)應(yīng)力梁的反拱度不容易控制，該方案機(jī)具耗用多，前期投入大，成本較多，成本回收難。方案三是預(yù)應(yīng)力混凝土箱型簡支梁橋，簡支梁橋是我們最早使用的橋型，也是應(yīng)用最為廣泛的橋型。它受力簡單，梁中只有正彎矩，體系溫度、混凝土收縮徐變、張拉預(yù)應(yīng)力等均不會在粱中產(chǎn)生附加內(nèi)力，設(shè)計(jì)計(jì)算方便，最容易設(shè)計(jì)成各種標(biāo)準(zhǔn)跨徑的裝配式結(jié)構(gòu)。由于簡支梁是靜定結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)內(nèi)力不受地基變形的影響，對基礎(chǔ)要求較低，適用于地基較差的橋址上建橋。在多孔簡支梁橋中，相鄰橋孔各自單獨(dú)受力，便于預(yù)制、架設(shè)、簡化施工管理，施工費(fèi)用低，因此被

24、廣泛采用。缺點(diǎn)是簡支梁屬于靜定結(jié)構(gòu)，受力不如連續(xù)梁，同時伸縮縫多，養(yǎng)護(hù)麻煩，但是造價低廉勞動力耗用少，工作量小，經(jīng)濟(jì)，中小型橋尤其適用。綜上，由對比我們可以看出方案三所需設(shè)備較少，占用施工場地少，對地基承載能力的要求不高，現(xiàn)行的施工技術(shù)、施工工藝和施工設(shè)備都很完善，施工難度小，造價低，工期短，適合中小型橋梁。所以，方案三是最佳選擇。第2章 設(shè)計(jì)資料及構(gòu)造布置2.1 設(shè)計(jì)資料橋面跨徑及橋?qū)挊?biāo)準(zhǔn)跨徑：總體方案選擇的結(jié)果，采用裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土箱型梁，跨度40m，共三跨。主梁長：伸縮縫采用4cm，預(yù)制梁長39.96m。計(jì)算跨徑：取相鄰支座中心間距39.5m。橋面凈空：由于該橋所在的路線寬度較大，確定

25、采用分離式橋。單側(cè)橋橫向布置：0.52（護(hù)欄）+3.752（二車道）+1（左路肩）+3（右路肩）=12.5m設(shè)計(jì)荷載根據(jù)線路的等級,確定荷載等級，由一級公路，設(shè)計(jì)時速100km/h可查得：計(jì)算荷載：公路一級荷載。材料及工藝1）水泥混凝土：主梁、欄桿、橋面鋪裝采用C50號混凝土?？箟簭?qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值=32.4，抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值=22.4，抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值=2.65，抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值=1.83, =3.45×。2）預(yù)應(yīng)力鋼筋采用（ASTM A41697a標(biāo)準(zhǔn)）低松弛鋼絞線1×7標(biāo)準(zhǔn)型?？估瓘?qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值=1860，抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值=1260，公稱直徑15.2，公稱面積139，彈性模量=1.95&

26、#215;。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)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范（JTJ D62-2004）；2.2 構(gòu)造布置主梁間距與主梁片數(shù)為使材料得到充分利用，擬采用抗彎剛度和抗扭剛度都較大的箱型截面，按單箱單室截面設(shè)計(jì)，為減小下部結(jié)構(gòu)的工程數(shù)量，采用斜腹式。施工方法采用先預(yù)制，在吊裝的方法。在保證行車道板使用性能撓度和裂縫控制的前提下，將預(yù)制箱梁控制在可以吊裝的范圍內(nèi)，整橋橫向按8片預(yù)制箱梁布置，設(shè)計(jì)主梁間距均為3.12m，邊主梁寬3.02m,中主梁寬2.92m，主梁之間留0.2m后澆段，以減輕吊裝重量，同時能加強(qiáng)橫向整體性。主梁尺寸擬定1）主梁高

27、：根據(jù)預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁的截面尺寸設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)梁高跨比通常為1/15-1/25，本設(shè)計(jì)取1/25，即梁高h(yuǎn)=1.60m。2）頂板寬度與厚度：頂板寬度在橋面寬度和主梁片數(shù)確定以后，就已經(jīng)確定：3.12m；厚度與其受力有關(guān)，此處采用變厚度，懸臂遠(yuǎn)端10cm，在20cm處開始逐漸變厚，與腹板相交處厚度為16cm，由腹板向內(nèi)依然采用相同的變厚度。3）底板寬度與厚度：底板寬度取100cm，厚度既要滿足受力要求，又要考慮到預(yù)應(yīng)力鋼筋孔道的布置，因此厚度取20cm。4）腹板厚度：除了要滿足抗剪及施工要求外，腹板厚度選取時還應(yīng)考慮到預(yù)應(yīng)力鋼筋的布置和彎起，此處取24cm（注：水平厚度24.7cm）。橫截面沿跨長改

28、變本設(shè)計(jì)梁高采用等高度形式，梁端部分由于錨頭集中力的作用而引起較大的局部應(yīng)力，也因布置錨具的要求，在端頭附近做成鋸齒形，截面厚度在距支座1m處開始變化，厚度由原來各自向內(nèi)增加一倍。橫隔梁設(shè)計(jì)為了增強(qiáng)主梁之間的橫向連接剛度，除設(shè)置端橫隔梁外，還在跨中、四分之一處設(shè)置三片中橫隔梁，共計(jì)五片。橫隔梁厚度為20cm，為了減輕吊裝質(zhì)量、節(jié)省材料橫隔梁中間留孔。主梁跨中、支點(diǎn)截面以及橫隔梁尺寸見圖2-1、圖2-2所示：圖2-1 箱梁跨中橫截面Fig. 2 -1 The cross-section of mid-span box beam圖2-2 箱梁支點(diǎn)截面Fig.2 -2 The cross-secti

29、on of side end-span box beam橋面鋪裝采用厚度為8cm水泥混凝土墊層，表面7cm的瀝青混凝土，橋面橫坡為1.5%。橋梁橫斷面圖圖2-3橋梁橫斷面圖（單位：cm）Fig.2-3 The diagramof bridge cross section2.3 主梁毛截面幾何特性計(jì)算計(jì)算截面幾何特性本設(shè)計(jì)采用分塊面積法，因?yàn)橹辉诰嘀c(diǎn)1m處開始變截面，為簡便計(jì)算，可近似按等截面計(jì)算，所以只需分別計(jì)算邊主梁、中主梁預(yù)制時和使用時跨中截面的幾何特性。主要計(jì)算公式如下：毛截面面積： (2.1) 各分塊面積對上緣的面積距： (2.2)毛截面重心至梁頂?shù)木嚯x： (2.3)毛截面慣性距計(jì)算

30、移軸公式： (2.4)式中分塊面積；分塊面積重心至梁頂?shù)木嚯x；毛截面重心至梁頂?shù)木嚯x；各分塊對上緣的的面積距；各分塊面積對其自身重心的慣性距。利用以上公式，分別計(jì)算邊主梁、中主梁預(yù)制時和使用時跨中截面的幾何特性，將結(jié)果列入一下各表中。表2-1邊梁的截面幾何特性計(jì)算表（使用前）Tab.2-1 The calculation of the geometrical features of side beam（before use）分塊號/cm2/cm/cm4/cm/cm4/cm4頂板302051510062.9725166.711974967.12上三角承托776.42519410110.94184

31、9.22399299.78腹板6125.678477796.8-10.038592870.46616240.88下三角承托100146.6714667-78.72222.2619369底板2000150300000-82.0366666.713457841.8120228171778688775.2629067718.58其中：矩形自身慣性矩，三角形自身慣性矩表2-2 中梁的截面幾何特性計(jì)算表（使用前）Tab.2-2 The calculation of the geometrical features of center beam（before use）分塊號/cm2/cm/cm4/cm/c

32、m4/cm4頂板292051460063.524333.311774170上三角承托776.4259613.21121849.22445266.1腹板6125.678477796.8-9.58592870.46552835.4下三角承托100146.6714667-78.172222.2611054.9底板2000150300000-81.566666.713284500119228166771631619.7228667826.4其中：表2-3 主梁的截面幾何特性計(jì)算表（使用階段）Tab.2-3 The calculation of the geometrical features of m

33、ain beam（The use of phase）分塊號/cm2/cm/cm4/cm/cm4/cm4頂板312051560062.452600012168007.8上三角承托776.42519410109.91849.22354626.6腹板6125.678477796.8-10.558592870.46681794.6下三角承托100146.6714667-79.222222.2627580.8底板2000150300000-82.5566666.713629005121228176778689608.5629461012.8其中：檢驗(yàn)截面效率指標(biāo)以跨中截面為例：上核心距： 下核心距： 截

34、面效率指標(biāo)：根據(jù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，一般截面效率指標(biāo)取，且較大者較經(jīng)濟(jì)。上述計(jì)算表明，初擬的主梁截面是合理的。第3章 主梁內(nèi)力計(jì)算3.1 恒載內(nèi)力計(jì)算第一期恒載（主梁自重）在距主梁端部1m處為過渡寬度。1）邊主梁自重荷載：跨中部分：支點(diǎn)部分：邊主梁荷載集度：2）中主梁自重荷載：跨中部分支點(diǎn)部分中主梁荷載集度：3）橫隔梁自重荷載：一個橫隔梁體積：橫隔梁荷載集度：邊梁部分：中梁部分：第一期恒載集度：第二期恒載（主梁現(xiàn)澆濕接縫） 邊主梁： 中主梁：第三期恒載（防撞墻、橋面鋪裝）1）防撞墻：按規(guī)定：（只有邊梁承擔(dān)）2）橋面鋪裝：第三期恒集度：恒載集度匯總表3-1 主梁恒載匯總表Tab.3-1 The colle

35、ction of the dead load of main beam荷載梁第一期荷載第二期荷載第三期荷載總和g邊主梁31.0480.2518.149.398中主梁31.3960.5011.2643.1563.2 恒載內(nèi)力設(shè)為計(jì)算截面至支撐中心的距離，并令圖 3-1 恒載內(nèi)力計(jì)算圖Fig.3-1 The diagramof constant load calculation 則計(jì)算公式為： (3.1) (3.2)其中：則邊主梁和中主梁的恒載內(nèi)力計(jì)算如下表表3-2 恒載內(nèi)力表Tab.3 -2 The table of dead load 項(xiàng)目/kNm/kN跨中四分點(diǎn)變化點(diǎn)四分點(diǎn)變化點(diǎn)支點(diǎn)a(1-

36、a)L2/2199.6149.787.33(1-2a)L/29.9914.9919.98一期恒載邊主梁6197.184647.892711.42310.17465.41620.3431.048中主梁6266.644699.982741.81313.65470.63627.2931.396二期恒載邊主梁49.937.4321.832.53.754.9950.25中主梁99.874.8543.674.9957.59.990.5二期恒載邊主梁3612.762709.571580.67180.82271.32361.6418.1中主梁2247.51685.62983.34112.49168.79224

37、.9711.26總恒載邊主梁9859.847394.884313.93493.49740.48986.9749.398中主梁8613.946460.453768.81431.13646.91862.2643.156第4章 荷載橫向分布計(jì)算4.1 支點(diǎn)截面橫向分布系數(shù)計(jì)算本設(shè)計(jì)應(yīng)用杠桿法計(jì)算支點(diǎn)截面的橫向分布系數(shù)。杠桿法忽略了主梁之間橫向結(jié)構(gòu)的聯(lián)系作用，假設(shè)橋面板在主梁上斷開，把橋面板看作沿橫向支承在主梁上的簡支梁或簡支單懸臂梁，主要適用于雙肋式梁橋或多梁式橋支點(diǎn)截面。本橋?yàn)槎嗔菏綐?，?dāng)橋上荷載作用在靠近支點(diǎn)處時，荷載的絕大部分通過相鄰的主梁直接傳至墩臺。雖然端橫隔梁連續(xù)于幾根主梁之間，但是其變

38、形極其微小，荷載主要傳至兩個相鄰的主梁支座。因此，偏于安全的用杠桿原理法來計(jì)算荷載在支點(diǎn)的橫向分布系數(shù)。1）對于1號梁，首先繪制1號梁反力影響線，如圖4-1。并確定荷載最不利位置：圖 4-1 1號梁橫向分布系數(shù)圖Fig.4-1The diagram of 1 Leung horizontal distribution coefficient1號梁荷載橫向分布系數(shù)：2）對于1號梁，首先繪制1號梁反力影響線，如圖4-2。并確定荷載最不利位置：2號梁荷載橫向分布系數(shù)：由于高速公路，無人群荷載，所以根據(jù)對稱性，3號梁與2號梁支點(diǎn)的橫向分布系數(shù)相同，4號梁與1號梁的橫向分布系數(shù)相同。圖 4-2 2號梁橫

39、向分布系數(shù)圖Fig.4-2The diagram of 2 Leung horizontal distribution coefficient4.2 跨中截面橫向分布系數(shù)計(jì)算本設(shè)計(jì)應(yīng)用修正偏心壓力法計(jì)算跨中截面的橫向分布系數(shù)。修正偏心壓力法是當(dāng)橋主梁間具有可靠連接時，在汽車荷載作用下，中間橫隔梁的彈性撓曲變形與主梁的變形相比很小，因此可假定中間橫隔梁像一根無窮大的剛性梁一樣保持直線形狀。本設(shè)計(jì)因除了設(shè)置端橫隔梁外，還分別在跨中、四分之一處設(shè)置了橫隔梁，并且主梁之間預(yù)留20cm后澆注，所以在本設(shè)計(jì)中，主梁之間具有可靠的連接，固選用修正偏心壓力法計(jì)算跨中橫向分布系數(shù)。計(jì)算主梁抗彎慣性矩由前面截面幾

40、何特性計(jì)算可知計(jì)算主梁截面抗扭慣性矩t對于本設(shè)計(jì)箱形截面，空室高度大于截面高度0.6倍（即0.81>0.6）,所以屬于薄壁閉合截面。對于單室箱型截面，其抗扭慣性矩可分為兩部分：兩邊懸出的開口部分和薄壁部分。由于本設(shè)計(jì)截面采用的是變厚度，所以計(jì)算前把截面轉(zhuǎn)化成兩個矩形和一個閉口槽型，它們的厚度采用轉(zhuǎn)換后的厚度，如圖4-3：懸出部分可按實(shí)體矩形截面計(jì)算： (4.1)其中：矩形長邊長度矩形短邊長度矩形截面抗扭剛度系數(shù)n主梁截面劃分為單個矩形的塊數(shù)薄壁閉合部分： (4.2)（注：公式中具體尺寸見下圖）圖 4-3 截面轉(zhuǎn)換圖Fig.4-3 The conversion cross-section

41、map1）計(jì)算懸臂部分抗扭慣性矩懸臂換算厚度：則：表4-1矩形截面抗扭剛度系數(shù)表Tab.4-1 rectangular section torsional stiffness coefficient tablet/b10.90.80.70.60.50.40.30.20.1<0.10.1410.1550.1710.1890.2090.2290.2500.2700.2910.3121/3由通過查表（內(nèi)插法）可得，懸臂部分抗扭剛度系數(shù)c=0.297867則：2） 計(jì)算閉口薄壁部分抗扭慣性矩則：3） 薄壁箱型截面頂板換算厚度：圖 4-4 抗扭計(jì)算簡圖Fig.4-4 Diagram calcula

42、ted torsional計(jì)算主梁截面抗扭剛度修正系數(shù)本橋使用后各主梁的橫截面均相等，,梁數(shù)，梁間距為3.12m，并取，則：抗扭修正系數(shù)：其中：材料剪切模量；主梁抗彎慣性矩材料的彈性模量；主梁抗扭慣矩；跨中截面橫向分布系數(shù)計(jì)算1）1號梁。計(jì)算考慮抗扭修正系數(shù)的橫向影響線豎標(biāo)值由橫向影響線的豎標(biāo)值繪制各梁的橫向影響線，并確定荷載的最不利位置。1梁的橫向影響線和布載圖式如圖4-5：圖4-5 1號梁的橫向影響線和布載圖Fig.4 -5The diagram of 1 leongs horizontal impact lines and load設(shè)影響線零點(diǎn)離1號梁軸線的距離為，則：解得：則汽車荷載橫

43、向分布系數(shù)為：2）2號梁計(jì)算考慮抗扭修正系數(shù)的橫向影響線豎標(biāo)值由橫向影響線的豎標(biāo)值繪制各梁的橫向影響線，并確定荷載的最不利位置。2梁的橫向影響線和布載圖式如圖4-6：圖4-6 2號梁的橫向影響線和布載圖Fig.4 -6 The diagram of 2 leongs horizontal impact lines and load設(shè)影響線零點(diǎn)離2號梁軸線的距離為，則：解得：則汽車荷載橫向分布系數(shù)為：由于高速公路，無人群荷載，所以根據(jù)對稱性，3號梁與2號梁支點(diǎn)的橫向分布系數(shù)相同，4號梁與1號梁的橫向分布系數(shù)相同。4.3 荷載截面橫向分布系數(shù)匯總由以上計(jì)算將荷載橫向分布系數(shù)匯總到表4-2表4-2橫

44、向分布系數(shù)匯總表Tab. 4 -2 The summary of horizontal distribution coefficient梁號荷載位置公路級荷載作用橫向分布系數(shù)備注1支點(diǎn)1.032支點(diǎn)截面按“杠桿原理法”計(jì)算跨中截面按“修正偏心壓力法”計(jì)算跨中0.81862支點(diǎn)1.0064跨中0.75773支點(diǎn)1.0064跨中0.75774支點(diǎn)1.032跨中0.8186第5章 活載影響下主梁內(nèi)力計(jì)算5.1 沖擊系數(shù)和車道折減系數(shù)的確定根據(jù)橋規(guī)，簡支梁橋的自振頻率可采用以下公式估算： (5.1) 式中：結(jié)構(gòu)計(jì)算跨徑（）；結(jié)構(gòu)材料的彈性模量（）；對于混凝土，取 N/m2結(jié)構(gòu)跨中截面的截面慣矩（）；結(jié)

45、構(gòu)跨中處的單位長度質(zhì)量（），當(dāng)換算為重力計(jì)算時其單位為（）；結(jié)構(gòu)跨中處延米結(jié)構(gòu)重力（）；重力加速度（）。即：橋規(guī)規(guī)定，沖擊系數(shù)按下式計(jì)算：當(dāng)時，；當(dāng)時，；當(dāng)時，本計(jì)算。故：所以?。?+=1.11 根據(jù)橋規(guī)規(guī)定，本設(shè)計(jì)為半幅二車道，可不考慮橫向車道折減，其折減系數(shù)。5.2 活載內(nèi)力計(jì)算本設(shè)計(jì)中，因?yàn)槌O(shè)置端橫隔梁外，跨中還設(shè)置了3根內(nèi)橫隔梁，所以跨中部分采用不變的，從第一根內(nèi)橫隔梁起至支點(diǎn)從直線過度到13。在計(jì)算簡支梁跨中最大彎矩與剪力時，由于車輛的重軸一般作用于跨中區(qū)段，而橫向分布系數(shù)在跨中區(qū)段的變化不大，為了簡化計(jì)算，通常采用不變的跨中橫向分布系數(shù)計(jì)算。根據(jù)橋規(guī)，公路級車道荷載的均布荷載標(biāo)準(zhǔn)

46、值為。集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值隨計(jì)算跨徑而變，當(dāng)計(jì)算跨徑小于或等于時，為；計(jì)算跨徑等于或大于時，為；計(jì)算跨徑在之間時，值采用直線內(nèi)插求得。當(dāng)計(jì)算剪力效應(yīng)時，集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)乘以1.2的系數(shù)，其主要用于驗(yàn)算下部結(jié)構(gòu)或上部結(jié)構(gòu)的腹板。因此由內(nèi)插求得：求得，。5.2.1 1號梁活載內(nèi)力計(jì)算1）1號梁跨中截面彎矩和剪力計(jì)算跨中截面彎矩影響線及橫向分布系數(shù)見圖5-1，跨中截面彎矩計(jì)算采用不變的橫向分布系數(shù)。圖5-1 1號梁跨中彎矩計(jì)算圖Fig. 5 -1 The calculation of 1 leongs span moment跨中彎矩影響線的最大坐標(biāo)值：跨中彎矩影響線的面積：集中荷載：均布荷載： 車道荷載作

47、用下1號梁跨中彎矩：跨中截面剪力影響線及橫向分布系數(shù)見圖5-2，跨中截面剪力計(jì)算采用不變的橫向分布系數(shù)。圖5-2 1號梁跨中剪力計(jì)算圖Fig.5 -2The calculation of 1 leongs span shear跨中剪力影響線的最大坐標(biāo)值：跨中剪力影響線的面積：集中荷載：均布荷載：車道荷載作用下1號梁跨中剪力：2）1號梁處截面彎矩和剪力計(jì)算處截面彎矩影響線及橫向分布系數(shù)見圖5-3，截面彎矩計(jì)算需考慮荷載橫向分布系數(shù)沿橋縱向的變化，支點(diǎn)截面取，至取，支點(diǎn)段橫向分布系數(shù)按直線變化。圖5-3 1號梁處彎矩計(jì)算圖Fig. 5-3The calculation of 1 Leongsdep

48、artment moment處彎矩影響線的最大坐標(biāo)值：三角荷載合力作用點(diǎn)處影響線坐標(biāo)值：處彎矩影響線的面積：集中荷載：均布荷載：車道荷載作用下1號梁處彎矩：處截面剪力影響線及橫向分布系數(shù)見圖5-4，截面剪力計(jì)算需考慮荷載橫向分布系數(shù)沿橋縱向的變化，支點(diǎn)截面取，至取，支點(diǎn)段橫向分布系數(shù)按直線變化。圖5-4 1號梁處剪力計(jì)算圖Fig.5 -4The calculation of 1 Leongsdepartment shear處剪力影響線的最大坐標(biāo)值：處剪力影響線的面積：集中荷載：均布荷載：車道荷載作用下1號梁處剪力：3）1號梁變化點(diǎn)處截面彎矩和剪力計(jì)算變化點(diǎn)處截面彎矩影響線及橫向分布系數(shù)見圖5-

49、5，變化點(diǎn)截面彎矩計(jì)算需考慮荷載橫向分布系數(shù)沿橋縱向的變化，支點(diǎn)截面取，至取，支點(diǎn)段橫向分布系數(shù)按直線變化。圖5-5 1號梁變化點(diǎn)處彎矩計(jì)算圖Fig. 5-5The calculation of 1 LeongsChange-point department moment變化點(diǎn)處彎矩影響線的最大坐標(biāo)值：三角荷載合力作用點(diǎn)處影響線坐標(biāo)值：變化點(diǎn)處彎矩影響線的面積：集中荷載：均布荷載：車道荷載作用下1號梁變化點(diǎn)處彎矩：變化點(diǎn)處截面剪力影響線及橫向分布系數(shù)見圖5-6，變化點(diǎn)截面剪力計(jì)算需考慮荷載橫向分布系數(shù)沿橋縱向的變化，支點(diǎn)截面取，至取，支點(diǎn)段橫向分布系數(shù)按直線變化。圖5-6 1號梁變化點(diǎn)處剪力計(jì)

50、算圖Fig.5-6The calculation of 1 LeongsChange-point department shear變化點(diǎn)處剪力影響線的最大坐標(biāo)值：三角荷載合力作用點(diǎn)處影響線坐標(biāo)值：變化點(diǎn)處剪力影響線的面積：集中荷載：均布荷載：車道荷載作用下1號梁變化點(diǎn)處剪力：4）1號梁支點(diǎn)處截面剪力計(jì)算支點(diǎn)處截面剪力影響線及橫向分布系數(shù)見圖5-7，支點(diǎn)截面剪力計(jì)算需考慮荷載橫向分布系數(shù)沿橋縱向的變化，支點(diǎn)截面取，至取，支點(diǎn)段橫向分布系數(shù)按直線變化。圖5-7 1號梁支點(diǎn)處剪力計(jì)算圖Fig. 5-7The calculation of 1 LeongsSupportdepartment momen

51、t支點(diǎn)處剪力影響線的最大坐標(biāo)值：三角荷載合力作用點(diǎn)處影響線坐標(biāo)值：支點(diǎn)處剪力影響線的面積：集中荷載：均布荷載：車道荷載作用下1號梁支點(diǎn)處剪力：5.2.2 2號梁活載內(nèi)力計(jì)算1）2號梁跨中截面彎矩和剪力計(jì)算跨中截面彎矩影響線及橫向分布系數(shù)見圖5-8，跨中截面彎矩計(jì)算采用不變的橫向分布系數(shù)。圖5-8 2號梁跨中彎矩計(jì)算圖Fig. 5 -8The calculation of 2leongs span moment跨中彎矩影響線的最大坐標(biāo)值：跨中彎矩影響線的面積：集中荷載：均布荷載：車道荷載作用下2號梁跨中彎矩：跨中截面剪力影響線及橫向分布系數(shù)見圖5-9，跨中截面剪力計(jì)算采用不變的橫向分布系數(shù)。圖5-9 2號梁跨中剪力計(jì)算圖Fig.5-9The calculation of 2leongs span shear跨中剪力影響線的最大坐標(biāo)值：跨中剪力影響線的面積：集中荷載：均布荷載：車道荷載作用下2號梁跨中剪力：2）2號梁處截面彎矩和剪力計(jì)算處截面彎矩影響線及橫向分布系數(shù)見圖5-10，截面彎矩計(jì)算需考慮荷載橫向分布系數(shù)沿橋縱向的變化，支點(diǎn)截面取，至取，支點(diǎn)段橫向分布系數(shù)按直線變化。圖5-10 2號梁處彎矩計(jì)算圖Fig. 5-10 The calculation of 2 Leongsdepartment moment處彎矩影響線的最大