90m跨簡支梁橋設計計算書

1、90m跨簡支梁橋設計計算書一、設計資料1. 概述該橋設計為簡支梁橋，主橋全長90米，橋面寬10米，雙向兩車道。2設計標準設計荷載：公路-級，人群荷載3.0 kN/m2,每側(cè)欄桿、人行道重量的作用力分別為1.52 kN/m和2.25 kN/m。1) 橋面布置：凈7.0m(車行道)+2×1m（人行道）+2×0.5（欄桿）2) 航道等級：不通航3) 橋面縱坡：04) 橋面橫坡：車行道：雙向1.5；5) 標準跨經(jīng)：30m（墩中心距離）3設計規(guī)范遵照中華人民共和國交通部部頒標準：1) 公路工程技術標準（JTG B01-2003）2) 公路橋涵設計通用規(guī)范（JTG D60-2004）3

2、) 公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范（JTG D62-2004）4) 公路橋涵地基與基礎設計規(guī)范（JTJ024-85）5) 公路工程抗震設計規(guī)范（JTJ004-89）4.材料及工藝：混凝土：主梁C40，人行道、欄桿及橋面鋪裝用C30；預應力鋼束：標準的mm1860鋼絞線，每束由6根組成；普通鋼筋：直徑大于和等于12mm的采用16Mn鋼或級熱軋螺紋鋼筋，直徑小于12mm的均用級熱軋光圓鋼筋。鋼板及角鋼：制作錨頭下支承墊板、支座墊板等均用普通As碳素鋼，主梁間的聯(lián)接用16Mn低合金結(jié)構(gòu)鋼板。按后張法工藝制作主梁，采用OVM15-6錨具和直徑65mm抽拔橡膠管。5.基本計算數(shù)據(jù)（見表11）

3、表1-1名稱項目符號單位數(shù)值立方強度40彈性模量3.25×104混凝土軸心抗壓標準強度26.8抗拉標準強度2.4軸心抗壓設計強度18.4抗拉設計強度1.65預施應力階段極限壓應力0.716.88極限拉應力0.71.51使用荷載作用階段極限壓應力0.513.4極限主拉應力0.81.92極限主壓應力0.616.08鋼絞線標準強度1860彈性模量1.95×105抗拉設計強度1395最大控制應力con0.81116材料容量鋼筋混凝土25.0混凝土24.0鋼束與混凝土的彈性模量比值無量綱6.31考慮主梁混凝土達90%標準強度時，開始張拉預應力鋼束。與分別表示鋼束張拉時混凝土的抗壓，抗

4、拉標準強度，則:=0.9=24.12 MPa ；=0.9=2.16 MPa二、設計方案比選橋梁設計一般遵循安全、實用、經(jīng)濟和美觀原則，因地制宜選擇合適的橋型，以期達到預期的經(jīng)濟和社會效益。綜合考慮，在橋型選擇方面還應遵循以下原則： 橋梁要既要保證交通的需要，又要充分考慮泄洪的需要。航運標準是一個基本標準，在技術上可行、經(jīng)濟合理的情況下，盡可能的為航運發(fā)展留有余地。橋梁結(jié)構(gòu)造型優(yōu)美、簡單、輕巧，并能體現(xiàn)地域風格，與周圍環(huán)境協(xié)調(diào)。方案力求結(jié)構(gòu)安全可靠，具有特色，又要保證結(jié)構(gòu)受力合理。施工方便，可行。根據(jù)需要采用新工藝、新技術、新材料。根據(jù)橋的地形、地質(zhì)、水文條件和技術標準的要求，擬制出不同體系、不

5、同材料且各具特色的并可能實現(xiàn)的若干個橋梁綜合布置圖式，共提出了2個橋型圖式。從總體布局、設計要求，受力性能，使用性能，施工，材料，美觀，維護，估算造價與工期，地域性影響、技術經(jīng)濟等多方面考慮后，選出以下兩個方案來作方案比選，方案比選表見表2-11.第一方案：簡支梁橋6) 此方案的橋跨布置為3×30m，為預應力混凝土簡支T梁。橋面為：凈7.0m(車行道)+2×1m（人行道）+2×（欄桿）。橋墩均采用雙柱式圓形墩。參照手工圖方案一 圖2-12.第二方案：圬工拱橋此方案的橋跨布置為90m，圬工拱橋。參照手工圖方案二 圖2-2方案比選表 表2-1方案類別比較項目第一方案第

6、二方案主跨橋型結(jié)構(gòu)3x30m簡支梁橋90m圬工拱橋橋跨 梁高2m根部3m；跨中1m橋梁全長98m94m養(yǎng)護維修工作一般簡單工期短長施工方案和難易程度預制安裝，施工簡單掛籃施工方法，一般，工程數(shù)量混凝土（）2291.23924.1鋼筋（噸）76.86133.73比選結(jié)果優(yōu)選可選三、結(jié)構(gòu)構(gòu)造設計1. 主梁尺寸擬定2. （1）主梁高度預應力混凝土簡支梁橋的主梁高度與跨徑之比通常在1/151/25之間，當建筑高度不受限制時，增大梁高往往上較經(jīng)濟的方案，因為增大梁高可節(jié)省預應力鋼束用量，同時梁高加大一般只是腹板加高，而混凝土用量增加不多。綜上所述，30m跨徑的簡支梁橋取用2m的主梁高度是較合適的。（2）

7、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，還應考慮能否滿足主梁受彎時上翼板受壓的強度要求。為使翼板與腹板連接和順，在截面轉(zhuǎn)角處設置圓角，以減小局部應力和便于脫模。 在預應力混凝土梁中腹板內(nèi)因主拉應力較小，其厚度一般由布置孔管的構(gòu)造決定，同時從其本身的穩(wěn)定條件出發(fā)，其厚度不宜小于其高度的1/15。則T梁腹板厚度均取15cm。馬蹄尺寸基本由布置預應力鋼束的需要確定，其面積占總面積的10%-20%為合適?？紤]到主梁需配較多的鋼束，將鋼束按三層布置，每層排三束，同時根據(jù)公預規(guī)對鋼束凈距及預留管道的要求，初擬馬蹄寬40cm，高度29cm。馬蹄與腹板交接處做成45°斜

8、坡的折線鈍角，以減小局部應力。如此布置的馬蹄面積約占總面積的19%?？缰薪孛娉叽绾投瞬拷孛娉叽缫妶D3-2。 跨中和端部截面圖 圖3-12.計算跨中截面幾何特性 截面幾何特性的計算采用分塊計算的方式，計算過程和結(jié)果見表3-1。 跨中截面幾何特性計算表 表3-1分塊名稱分塊面積 Ai(c)到上緣距離 yi(cm)分塊面積對上緣靜矩 Si=Ai×yidi=ys-yi分塊面積對截面形心慣矩Ix=Aidi2I=Ii+Ix翼 板30007.5890092.0955625012592285.9899承托10.716.133274.879.2959.431433690.0847腹 板23409353

9、7240-23.90547455205763483.0941下 三 118.30512001350886.1045馬 蹄1160185.5264320-138.90581296.666714987154.52416660.7865274.834727499.7973注：截面形心距上緣距離ys=Si/Ai=72.1427上核心距 =40.8下核心距 =72.3截面效率指標 =0.5650.5則以上初擬跨中截面尺寸合理。3.橫隔梁設置為了使在荷載作用處的主梁彎矩橫向分布較均勻，同時也為減小對主梁設計起主要控制作用的跨中彎矩，故在橋跨共設置7道橫隔梁，其間距為5m，厚度取為

10、0.2m。橫隔梁采用開洞形式，詳見圖3-2所示。四.主梁內(nèi)力計算1.恒載內(nèi)力計算（1）預制梁自重（一期恒載）a.跨中等截面主梁恒載集度：0.666125.010/305.5508b.變截面恒載集度：（0.6661+ 1.0411）25.0/2 20/29.9614.2267C主梁橫隔梁折算恒載集度：1.13130.2725.0/29.961.31985d.一期恒載：（2）二期恒載一側(cè)欄桿： 1.52一側(cè)人行道： 3.6橋面鋪裝： 0.5（0.08+0.15）72520.125將以上三項恒載均攤給5片梁，則：/56.073（3）恒載內(nèi)力計算恒載內(nèi)力計算見表4-1，計算圖示見圖4-1。 恒載內(nèi)力（

11、外梁）計算 表4-1計算數(shù)據(jù)=28.90 =835.21項 目g跨中四分點四分點支點0.50.250.2500.1250.0940.250.5一期恒載23.67952472.1691859.0710171.0844342.1688二期恒載6.073634.0288476.789743.877471.9028恒載內(nèi)力計算圖示 圖4-12.活載內(nèi)力計算（1）沖擊系數(shù)和車道折減系數(shù) （2）計算主梁荷載橫向分布系數(shù)跨中荷載橫向分布系數(shù)本例橋跨內(nèi)設五道橫隔梁，承重結(jié)構(gòu)長寬比為：按剛性橫梁法來繪制橫向影響線和計算橫向分布系數(shù)。主梁抗扭慣矩計算分塊圖 圖4-2a.計算主梁抗扭慣矩對于T形梁截面 式中：和單個

12、矩形截面的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：翼緣板的換算平均厚度 15馬蹄部分的換算平均厚度 29+12/235圖1-5示出的計算圖示，其計算表見表4-2。計算表 表4-2分塊名稱/翼緣板200150.13560.30492.0581腹板150150.10240.36541.8498馬蹄40350.82500.16672.85896.7668系數(shù)是根據(jù)/值由姚玲森主編的«橋梁工程»表2-5-2查得。b.按剛性橫梁法計算橫向影響線豎坐標值：計算所得的值列于表4-3內(nèi)。值計算表 表4-3梁號12345420-2-40.60.40.20-0

13、.2-0.200.20.40.5877c.計算主梁橫向分布系數(shù)1號主梁的橫向影響線和最不利布載圖式如圖4-3所示。橫向影響線計算圖示 圖4-3對于一號梁：汽車 人群荷載 0.6875（3）計算活載內(nèi)力計算主梁活載彎矩時，采用全跨統(tǒng)一的橫向分布系數(shù)，跨中和四分點剪力也按不變的計算（見圖4-4和4-5）。1）車道荷載加載求活載內(nèi)力計算公式為：式中：所求截面的彎矩或剪力車輛荷載的軸重延橋跨縱向與荷載位置對應的內(nèi)力影響線坐標值。由規(guī)范查得：；則有：跨中： 1.15810.71（2707.225+7.87528.97.225/2）2279.831四分點： 1.15810.71（2706.419+7.87

14、528.96.419/2）2025.51.15810.71（1.22700.75+7.8750.7528.90.75/2）252.4166跨中橫向分布系數(shù)計算圖示 圖4-4四分點橫向分布系數(shù)計算圖示 圖4-5人群荷載效應計算跨中 四分點 五主梁內(nèi)力組合基本組合：（用于承載極限應力狀態(tài)） 短期組合：（用于正常使用極限狀態(tài)） 長期組合：（用于正常使用極限狀態(tài)）內(nèi)力組合見表5-11號梁內(nèi)力組合總表 表5-1梁號序號荷 載類 別跨中四分點11第一期恒載2472.16901859.071171.0842第二期恒載634.0290476.78943.8773總恒載3106.19802335.86214.9

15、614人 群161.4965.588143.4811.445汽 車2279.831156.5832025.5252.4177基本組合7100.077225.4755799.429 624.15118短期組合4484.33494.6533560.255367.54459長期組合3893.70454.0873035.514302.1516六.預應力鋼束的估算與布置1.跨中截面剛束的估算與確定按使用階段的應力要求估算鋼束數(shù)，首先，根據(jù)跨中截面正截面的抗裂要求，確定預應力鋼筋的數(shù)量。為滿足抗裂要求，所需的有效預加力為：根據(jù)跨中截面毛截面幾何性質(zhì)：=0.92886×106mm2,=721.43

16、mm,=1278.57mm,=0.×1012mm4,=0.256126×109mm3.= 4484.334為預應力筋重心到毛截面重心的距離，設為120mm，則=1278.57-120=1158.57mm.采用鋼絞線，單根鋼絞線=139mm2，張拉控制應力，預應力損失按張力控制應力的20%估算。所需預應力鋼絞線的面積為：采用4束7預應力鋼筋，預應力束的布置如圖1-12，OVM15-6型錨具，供給的預應力鋼筋截面面積為Ap=4×7×139=3892mm2，采用金屬波紋管成孔，預留孔道直徑70mm。2.預應力鋼束布置確定跨中及錨固端截面的鋼束位置，見圖6-1。

17、預應力筋布置圖 圖6-1 3.非預應力鋼筋的面積估算和布置設預應力鋼筋和非預應力鋼筋的合力點到截面底邊的距離為80mm，則有 先假定為第一類T梁截面，計算受壓區(qū)高度x，即求得 則非預應力鋼筋的截面積4.預應力損失估算預應力損失取跨中截面進行計算，按照規(guī)范后張法預應力損失共有5項。1）摩擦損失2）錨具回縮損失3）彈性壓縮損失4）鋼束松弛損失5）混凝土收縮徐變損失有效預應力為1395-31.037-80.969-33.165-30.173-73.201=1146.455MPa七、承載能力驗算1.正截面承載能力驗算 正截面驗算取彎矩最大的跨中截面，先按第一類T梁計算受壓區(qū)高度x，即受壓區(qū)全部在翼緣板

18、內(nèi)，說明是第一類T形截面。正截面抗彎承載力驗算按下式進行2.斜截面承載能力驗算斜截面承載能力驗算的驗算取四分點處截面進行驗算，按下式進行：式中 箍筋采用雙肢直徑為10mm的HRB335鋼筋，間距200mm，則故 所以，四分點截面處的斜截面抗剪滿足要求。八、施工組織設計1.編制說明考慮到當前及未來交通量發(fā)展的趨勢，以及行人需要通行等客觀要求，本橋采用等跨布置，橋面寬為：凈9+2×0.75m。且當需要拓寬橋面的時候，可以在其旁邊再造一座與之平行的同種類型的橋，這不僅美觀，而且有利于節(jié)約費用。為保證工程順利進行，按合同工期按時完成任務，本施工組織計劃一旦被批準，要對上部結(jié)構(gòu)與下部結(jié)構(gòu)的施工

19、分別制定實施細則，以切實指導施工。2.施工方案與施工工藝1）成橋過程橋墩澆筑支座安裝中部T梁的吊裝邊梁吊裝邊梁橫移就位邊梁吊裝完成橋面板現(xiàn)澆防撞護欄澆筑橋面鋪裝欄桿安裝瀝青路面細部觀察2）T梁施工工藝流程圖：鋪設架梁及運梁及軌道組裝架橋機試 吊脫空前支架整機推進到位支頂前支架喂 梁吊梁、縱移到位落梁、橫移就位安放支座焊接梁片連接板、支座上下鋼板架下一片梁施工流程圖8-1主梁澆注1）T梁內(nèi)部設置普通鋼筋，形成鋼筋骨架，完成部分構(gòu)造功能。2）在T梁兩端，為適應內(nèi)部預應力束的抬高，要將馬蹄抬高。3）后張法預應力T梁施工，在主梁澆筑完畢，穿束完成后，要進行預應力張拉。所以在張拉端設置錨頭構(gòu)件預留張拉位

20、置。錨頭可設置在梁端、梁頂?shù)任恢谩?）多數(shù)T梁在梁內(nèi)部設置通長的預應力鋼束。5）由于梁的兩端剪力較大，所以要將預應力鋼束在兩端抬起。這和鋼筋混凝土梁很相似。6）預應力鋼束要套橡膠管，在錨頭處要加錨墊板，以克服由于局部受力所引起的應力集中。穿束預應力筋穿入孔道的方法有先穿束法和后穿束法兩種。先穿束法即在澆注混凝土之前穿束。這種穿束法較省力，但束端保護不當易生銹。后穿束法即在混凝土澆筑之后穿束。穿束可在混凝土養(yǎng)護期內(nèi)進行，不占工期，便于用通孔器或高壓水通孔，穿束后及時張拉，易于防銹，但穿束較為費力。后穿束法可用人工穿束、卷揚機穿束和穿束機穿束。穿束前應全面檢查孔道是否完整無缺。張拉1）預應力T梁一

21、般采用后張法（先澆筑混凝土，后張拉預應力鋼筋）。后張法是利用構(gòu)件自身作為加力臺座進行預應力筋的張拉，并用錨夾具將張拉完畢的預應力筋錨固在構(gòu)件的兩端，再在預應力筋的管道內(nèi)壓入水泥漿，使預應力筋與混凝土粘結(jié)成整體。后張法主要是靠錨夾具來傳遞和保持預加應力的。2）預應力筋張拉時的混凝土強度直接影響構(gòu)件的安全度、錨固區(qū)的局部承壓、徐變引起的損失等，是施加預應力成敗的關鍵。3）施加預應力的方法很多，除常用的一端張拉、兩端張拉、對稱張拉、超張拉等以外，還有分批張拉、分段張拉、分階段張拉、補償張拉等。截斷由于預應力筋要設置工作區(qū)而預留長度（70cm），在預應力筋張拉后鋼筋又被拉長，從而在端部產(chǎn)生多余的鋼筋長

22、度。為便于封錨，必須將這部分截斷。封堵1）鋼筋張拉完成后即可進行孔道灌漿?？椎拦酀{用的水泥標號不應低于425號普通硅酸鹽水泥。灌漿后，應用人工再從泌水管內(nèi)徐徐補入水泥漿，并用細鐵絲不斷插搗，直至密實。2）對于埋置在梁體內(nèi)的錨具，在預加應力完畢后，應先在其周圍設置鋼筋網(wǎng)，然后澆筑混凝土。混凝土的標號不宜低于構(gòu)件本身標號的80%，亦不宜低于構(gòu)件本身標號的80%，亦不低于30號。成型3.混凝土擴大基礎施工1）施工工藝流程（見圖8-2） 圖8-22）施工技術措施及要點基坑開挖及檢驗基坑施工不可延續(xù)時間過長，自基坑開挖至基礎完成，應抓緊連續(xù)不斷施工。挖掘機開挖至坑底時，應保留30cm以上的厚度，用人工挖

23、至基底高程。同時應注意觀察坑緣頂?shù)孛嬗袩o裂縫，坑壁有無松散塌落現(xiàn)象發(fā)生，確保安全施工。待檢驗符合以上要求時，方可進行基礎砼的施工。模板的制作與安裝模板安裝要求：A、安裝側(cè)模板時，應防止模板移位和凸出，基礎側(cè)模在模板外設立支撐加固。B、模板安裝完畢后，應對其平面位置、頂部標高、節(jié)點聯(lián)系及縱橫向穩(wěn)定性進行檢查，簽認后方可澆筑砼，澆筑時，發(fā)現(xiàn)模板有超過允許偏差變形值的可能時，應及時糾正。砼基礎的澆筑砼澆筑一般要求：A、砼應按一定厚度、順序和方向分層澆筑，應在下層砼初凝前澆筑完成上層砼，上下層同時澆筑時，上層與下層前后澆筑距離應保持1.5m以上。B、使用插入式振動器時，移動間距不應超過振動器作用半徑的

24、1.5倍，與側(cè)模應保持50100mm的距離，插入下層砼50100mm，每一處振動完畢后應邊振動邊徐徐提出振動棒，應避免振動棒碰撞模板。C、對每一振動部位，必須振動到該部位砼密實為止，密實的標志是砼停止下沉，不再冒出起跑，表面呈現(xiàn)平坦、泛漿。D、砼的澆筑應連續(xù)進行，如因故必須間斷時，其間段時間應小于前層砼的初凝時間。E、澆筑砼期間，設專人檢查支架、模板、鋼筋和預埋件等穩(wěn)固情況，當發(fā)現(xiàn)有松動、變形、移位時，應及時處理。4.橋臺的施工1）板的加工制作為保證外觀質(zhì)量，橋臺外露部分結(jié)構(gòu)的模板用防水膠合板制作。樁帽及橋臺填土面以下均屬隱蔽部分，故擬采用鋼模板拼制，要求尺寸準確，拼縫嚴密，平整度符合規(guī)范要求

25、。2）鋼筋鋼筋在鋼筋場地下料加工，制成半成品，運到作業(yè)地點現(xiàn)場綁扎成型。較粗的鋼筋盡量采用對焊接頭，保證受力筋軸線在同一直線上；對于搭接焊，嚴格控制焊接長度，雙面焊不小于5d，單面焊不小于10d（d為鋼筋直徑）。3）混凝土澆筑由于系梁的高度在50cm以上，故采取分層澆筑、分層振搗的方式。嚴格掌握振搗順序和振搗時間，注意不振露、不過振。澆筑同時做好澆筑記錄。混凝土澆完成后及時覆蓋灑水養(yǎng)生。4）墩柱、蓋梁的施工工程技術措施及要點：A.主筋預埋筋定位根據(jù)施工圖鋼筋骨架尺寸，用槽鋼制作一個墩柱鋼筋骨架定型模具。在承臺鋼筋及模板定位之后，先將定型模具固定，然后再按模具安裝主筋，同時加設墩柱定位加強箍筋。采用該方法，只要將定型模具準確定位并進行必要的加固，能夠保證承臺施工后墩柱預埋鋼筋的尺寸和位置的正確性。當墩柱的主筋長度小于4m時，采取整根預埋主筋，當主筋長度大于4m時，采取分段預埋主筋，然后再采取焊接接長的方法。采取分段預埋主筋，鋼筋接頭按規(guī)范要求進行設置。B.在基礎混凝土強度達到2.5Mpa時，對樁頂面與墩身相接處鑿毛，人工鑿除混凝土表面的浮漿，并用水將表面沖洗干凈。C.通過墩（基樁）的中心的法線及切線方向護