簡支預(yù)應(yīng)力混凝土空心板梁橋畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、大橋施工圖設(shè)計(jì)目錄1 設(shè)計(jì)說明 .11.1主要技術(shù)指標(biāo) .11.2材料規(guī)格 .11.3設(shè)計(jì)規(guī)范 .11.4施工方式 .12 設(shè)計(jì)方案 .42.1方案比選原則 .52.2備選方案介紹 .62.3方案比較 .102.4推薦方案 .102.5上部結(jié)構(gòu)尺寸擬定 .112.5.1順橋向尺寸的擬定 .112.5.2橫橋向尺寸的擬定 .113 上部結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算 .123.1截面幾何特性計(jì)算 .123.2結(jié)構(gòu)離散和截面的定義 .123.3簡支梁施工階段 .123.4永久作用計(jì)算 .133.5可變作用效應(yīng)計(jì)算 .153.5.1 沖擊系數(shù)和橫向分布系數(shù) .153.6溫度及支座不均勻沉降內(nèi)力計(jì)算 .173.7作用效

2、應(yīng)組合 .173.7.1作用效應(yīng)組合原理 .173.7.2承載能力極限狀態(tài)計(jì)算時的作用效應(yīng)組合 .193.7.3正常使用極限狀態(tài)效應(yīng)組合 .214 預(yù)應(yīng)力鋼束的估算與布置 .25大橋施工圖設(shè)計(jì)4.1計(jì)算原理 .254.2預(yù)應(yīng)力筋估算結(jié)果 .274.3預(yù)應(yīng)力筋布置原則 .274.4預(yù)應(yīng)力鋼束布置情況 .284.5預(yù)應(yīng)力損失計(jì)算 .304.5.1預(yù)應(yīng)力筋與孔道壁之間摩擦引起的應(yīng)力損失l1 .314.5.2錨具變形、鋼筋回縮引起的應(yīng)力損失l 2. 314.5.3鋼筋與臺座間的溫差引起的損失l 3 .324.5.4混凝土彈性壓縮引起的應(yīng)力損失l 4 .324.5.5預(yù)應(yīng)力鋼筋松弛引起的損失l 5 .3

3、24.5.6混凝土收縮徐變引起的應(yīng)力損失l 6 .335 普通鋼筋的設(shè)計(jì)計(jì)算 .355.1預(yù)制段普通配筋設(shè)計(jì) .355.2現(xiàn)澆連續(xù)段普通配筋設(shè)計(jì)計(jì)算 .375.2.1設(shè)計(jì)計(jì)算原理 .375.2.2鋼筋布置 .376 承載能力極限狀態(tài)截面強(qiáng)度計(jì)算與驗(yàn)算 .387 預(yù)制空心板應(yīng)力驗(yàn)算 .397.1抗裂驗(yàn)算 .397.1.1正截面抗裂性驗(yàn)算 .397.1.2斜截面抗裂性驗(yàn)算 .417.2持久狀況應(yīng)力驗(yàn)算 .417.2.1正截面混凝土應(yīng)力驗(yàn)算 .427.3短暫狀況應(yīng)力驗(yàn)算 .448 抗裂驗(yàn)算 .488.1正截面抗裂驗(yàn)算 .489 短暫狀況下應(yīng)力驗(yàn)算 .549.1施工階段法向壓應(yīng)力驗(yàn)算 .54大橋施工圖

4、設(shè)計(jì)10撓度驗(yàn)算 .5911施工圖設(shè)計(jì) .6011.1概述 .6011.2總體布置圖 .6011.3空心板一般構(gòu)造圖 .6111.4空心板預(yù)應(yīng)力鋼束構(gòu)造圖 .6112橋墩墩柱計(jì)算 .6212.1荷載計(jì)算 .6212.1.1恒載計(jì)算 .6212.1.2汽車荷載計(jì)算 .6212.1.3雙柱反力橫向分布計(jì)算（橫向分布同蓋梁計(jì)算）. 6312.1.4荷載組合 .63設(shè)計(jì)總結(jié). 65參考文獻(xiàn). 66致謝 .67大橋施工圖設(shè)計(jì)1 設(shè)計(jì)說明1.1 主要技術(shù)指標(biāo)橋型布置： 27.04m 簡支預(yù)應(yīng)力混凝土空心板梁橋；橋面凈寬： 1.75m （人行道） +20.40m（行車道） +1.75m(人行道 )=23.9

5、m；設(shè)計(jì)荷載：公路 I 級；橋面縱坡：單向 0.84%；橋面橫坡：行車道設(shè)± 1.5%的橫坡，人行道設(shè)置1%的反向橫坡；1.2 材料規(guī)格空心板塊：采用 C55 混凝土，容重為 26.0kN/m3，彈性模量取 3.45 ×107kPa；鉸縫：采用 C30 細(xì)集料混凝土橋面鋪裝：采用等厚 10cm 的 C30 瀝青混凝土層，容重為 24.0kN/m3；樁基礎(chǔ)：采用 C25 混凝土；橋臺蓋梁、耳背墻：采用C30 混凝土；預(yù)應(yīng)力鋼筋束：采用 15.2 s高強(qiáng)度低松弛預(yù)應(yīng)力鋼絞線, 標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng) fpk=1860MPa,彈性模量 Ep=1.95*1000000MPa,技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)符合預(yù)應(yīng)力混

6、凝土用鋼絞線（GB5224）的有關(guān)規(guī)定；普通鋼筋：采用 HRB335和 R235；鋼材：采用符合 GB700-88規(guī)定的 Q235鋼材；其他：橋梁伸縮縫采用淺埋式伸縮縫裝置；空心板梁支座采用圓板式橡膠支座；橋面排水采用鑄鐵泄水管；1.3 設(shè)計(jì)規(guī)范公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（JTG B01-2003）公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范（JTG D60-2004）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（JTG D62-2004）公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范（JTJ024-85 ）1.4 施工方式簡支梁橋?？招陌辶菏┕?大橋施工圖設(shè)計(jì)本橋的基本施工方式是采用滿堂支架施工，其施工工藝、材料要求及質(zhì)量檢查標(biāo)準(zhǔn)，除按公路橋涵施工

7、技術(shù)規(guī)范（JTJ041-2000 ）有關(guān)條文辦理外，還應(yīng)特別注意以下事項(xiàng)：1、空心板預(yù)制澆筑空心板混凝土前應(yīng)嚴(yán)格檢查伸縮縫、泄水管、護(hù)欄、支座等附屬設(shè)施預(yù)埋件是否齊全，確定無誤后方可澆筑。施工時，應(yīng)保證預(yù)應(yīng)力孔道及鋼筋位置準(zhǔn)確，控制混凝土骨料最大粒徑不得大于 20mm。澆筑混凝土?xí)r應(yīng)充分振搗密實(shí)，嚴(yán)格控制其質(zhì)量。為了防止預(yù)制板上拱過大，及預(yù)制板與橋面現(xiàn)澆層由于齡期差別而差生過大收縮差，存梁期不超過 90d，若累計(jì)上拱值超過計(jì)算值8mm，應(yīng)采取控制措施。預(yù)制空心板在鋼束張拉完成后、 各存梁期跨中上拱度計(jì)算值及二期恒載所產(chǎn)生的下?lián)现等绫?-1 所示：鋼束張拉完存梁 30d上存梁 60d上存梁 90

8、d上二期恒載產(chǎn)生項(xiàng)目上拱度 (mm)拱度（ mm）拱度（ mm）拱度（ mm）的下?lián)现担?mm）邊板+13.5+16.6+17.5+18.0+9.2中板+10.0+12.1+12.7+13.0+3.1表 1-4-1空心板荷載作用下?lián)隙缺肀碜ⅲ赫北硎疚灰葡蛏希?fù)值表示位移向下?？招陌孱A(yù)制時，按 1m一道在鉸縫的側(cè)模嵌上500mm長的 6鋼筋，形成 6mm凹凸不平的粗糙面?？招陌孱A(yù)制時，除注意按本冊設(shè)計(jì)圖紙預(yù)埋鋼筋和預(yù)埋件外，橋面系、伸縮縫、護(hù)欄及其它相關(guān)附屬構(gòu)造，均應(yīng)參照有關(guān)圖紙施工，護(hù)欄預(yù)埋鋼筋必須預(yù)埋在預(yù)制空心板內(nèi)。2、預(yù)應(yīng)力工藝預(yù)應(yīng)力管道的位置必須嚴(yán)格按照坐標(biāo)定位并用定位鋼筋固定，定位鋼

9、筋與空心板腹板箍筋點(diǎn)焊接，嚴(yán)防錯位和管道下垂，如果管道與鋼筋發(fā)生碰撞，應(yīng)保證管道位置不變而適當(dāng)挪動鋼筋位置。澆筑前應(yīng)檢查波紋管時候密封，防止?jié)仓炷習(xí)r阻塞管道。預(yù)制空心板預(yù)應(yīng)力鋼束必須待混凝土立方體強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)混凝土強(qiáng)度等級的85%后，且混凝土齡期不小于 7d，方可張拉。施工單位在條件具備時應(yīng)適當(dāng)增加齡期，提高混凝土彈性模量，減少反拱度。預(yù)應(yīng)力鋼束采用兩端同時張拉，錨下控制應(yīng)力為0.75fpk=1395MPa。2大橋施工圖設(shè)計(jì)施加預(yù)應(yīng)力應(yīng)采用張拉力與引伸量雙控。當(dāng)預(yù)應(yīng)力鋼束張拉達(dá)到設(shè)計(jì)張拉力時，實(shí)際引伸量值與理論引伸量值誤差應(yīng)控制在6%以內(nèi)。實(shí)際引伸量值應(yīng)扣除鋼束的非彈性變形影響。預(yù)應(yīng)力鋼束

10、張拉順序?yàn)椋鹤驨1右 N2右 N1左 N2?？椎缐簼{采用 C50水泥漿，要求壓降飽滿。3、空心板安裝預(yù)制空心板采用設(shè)吊孔穿束兜板底加扁擔(dān)的吊裝方法。橋梁架設(shè)若采用架橋機(jī)吊裝，必須經(jīng)過鹽酸方可進(jìn)行，且架橋機(jī)的重量必須落在墩臺的立柱上。4、其他封錨端混凝土澆筑前須將預(yù)制板端部混凝土結(jié)合面浮漿清鑿干凈， 才能澆筑新混凝土。預(yù)制空心板頂面應(yīng)拉毛，錨固端面和鉸縫面等新、舊混凝土結(jié)合面均應(yīng)鑿毛成凹凸不小于 6mm的粗糙面， 100*100mm面積中不少于 1個點(diǎn)，以利于新舊混凝土良好結(jié)合。本設(shè)計(jì)鋼筋長度未考慮折減，實(shí)際施工下料時應(yīng)按照有關(guān)施工規(guī)范要求進(jìn)行控制。嚴(yán)格控制支座標(biāo)高，避免支座脫空。二、墩臺帽、支

11、座墩、臺帽上支座墊石必須保證平整、整潔，所有支座設(shè)置位置準(zhǔn)確，支座底必須保持水平，墩、臺帽混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后才可以安裝上部構(gòu)件。三、基礎(chǔ)施工施工時應(yīng)在充分的準(zhǔn)備工作條件下進(jìn)行，嚴(yán)格按施工技術(shù)規(guī)范中要求進(jìn)行，確保成樁質(zhì)量，樁位、樁徑、混凝土標(biāo)號必須符合設(shè)計(jì)要求。鉆孔樁清孔時，應(yīng)嚴(yán)格控制沉淀厚度，不大于 15cm。四、臺后填土臺后填土在橋頭設(shè)置搭板，搭板下設(shè)置不小于 2m厚石灰穩(wěn)定土或碎礫石墊層，并順道路方向鋪至搭板外 3m。臺后填土要求密實(shí)，密實(shí)度不小于 95%。嚴(yán)格執(zhí)行公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范（ JTJ 041-2000）及相關(guān)的其它技術(shù)規(guī)范，按圖紙施工，質(zhì)量按有關(guān)的質(zhì)量檢驗(yàn)評定標(biāo)準(zhǔn)檢評。其他未

12、盡事宜，請按交通部部頒標(biāo)準(zhǔn)公路橋梁施工技術(shù)規(guī)范辦理。3大橋施工圖設(shè)計(jì)2 設(shè)計(jì)方案4大橋施工圖設(shè)計(jì)2.1 方案比選原則在橋梁設(shè)計(jì)中要求橋梁技術(shù)先進(jìn)、安全可靠、適用耐久、經(jīng)濟(jì)合理。隨著和諧社會的提出和公眾環(huán)保意識的提高，生態(tài)環(huán)保已經(jīng)成為一種不可或缺的考慮因素。建設(shè)在城市中的橋梁還特別注重美觀大方，即遵循我國橋梁設(shè)計(jì)中還要滿足美觀、環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展的原則。由此，對于一定的建橋條件，根據(jù)側(cè)重點(diǎn)的不同可能會做出基于基本要求的多種不同設(shè)計(jì)方案， 只有通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)等方面的綜合比較才能科學(xué)的得出最合適的設(shè)計(jì)方案。在橋梁設(shè)計(jì)中，基本設(shè)計(jì)原則如下：（ 1）技術(shù)先進(jìn)橋梁設(shè)計(jì)應(yīng)體現(xiàn)現(xiàn)代橋梁建設(shè)的新技術(shù)。積極采用國

13、內(nèi)外的新結(jié)構(gòu)、新材料、新工藝和新設(shè)備，以便于橋梁的建造和架設(shè)、 減少勞動強(qiáng)度、 加快施工進(jìn)度、 提高施工效率、保證工程質(zhì)量和施工安全。充分利用最新科學(xué)技術(shù)成就，把學(xué)習(xí)和創(chuàng)新結(jié)合起來，淘汰和摒棄原來落后和不合理的東西，只有這樣才能提高我國的橋梁建設(shè)水平，趕超世界先進(jìn)水平。（ 2）安全可靠對于設(shè)計(jì)的橋梁結(jié)構(gòu)在強(qiáng)度和穩(wěn)定方面應(yīng)有足夠的安全儲備；防撞欄桿應(yīng)有足夠的高度和強(qiáng)度，人與車流之間應(yīng)做好防護(hù)欄、 防止車輛撞入人行道或破壞欄桿而落入橋梁；對于交通繁忙的橋梁，應(yīng)設(shè)計(jì)好照明設(shè)施，并有明確的交通標(biāo)志，兩端引橋坡度不宜太陡，以避免發(fā)生車輛碰撞等引起的車禍；對于修建在地震區(qū)的橋梁，應(yīng)按抗震要求采取防撞措施，

14、對于河床易變遷的河道，應(yīng)設(shè)計(jì)好導(dǎo)流措施，防止橋梁基礎(chǔ)底部被過度的沖刷等。對于該橋在設(shè)計(jì)上選用的是新澤西防撞欄桿、雙菱形人行道欄桿；不在地震區(qū)，故不需要考慮抗震要求；不需要考慮橋梁基礎(chǔ)被沖刷的要求。（ 3）適用耐久橋上應(yīng)保證橋梁在 100 年的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)正常使用； 橋面寬度滿足當(dāng)前以及今后規(guī)劃年限內(nèi)的交通流量；橋梁結(jié)構(gòu)在通過設(shè)計(jì)荷載時不出現(xiàn)過大的變形和過寬的裂縫；應(yīng)考慮不同的環(huán)境類別對橋梁耐久性的影響；在選擇材料、保護(hù)層厚度、阻銹等方面滿足耐久性的要求；橋跨結(jié)構(gòu)下面有利于泄洪、通航等要求。具體到本高速公路跨線橋，無泄洪、通航要求。（ 4）經(jīng)濟(jì)5大橋施工圖設(shè)計(jì)橋梁設(shè)計(jì)應(yīng)遵循因地制宜、就地取材和方

15、便施工的原則，經(jīng)濟(jì)的橋型應(yīng)該是造價(jià)和使用年限內(nèi)養(yǎng)護(hù)費(fèi)用綜合最省的橋型，設(shè)計(jì)中應(yīng)充分考慮維修的方便和維修費(fèi)用少，維修時盡可能的不中斷交通、或中斷交通的時間最短。（ 5）美觀一座橋梁應(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。橋型應(yīng)與周圍的環(huán)境相協(xié)調(diào)，城市橋梁和旅游區(qū)的橋梁，可比較對多的考慮建筑藝術(shù)上的要求。合理的結(jié)構(gòu)布置和輪廓是美觀的主要因素，結(jié)構(gòu)細(xì)部的美學(xué)處理十分重要，另外，施工質(zhì)量對橋梁的美觀也有影響。（ 6）環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展橋梁設(shè)計(jì)必須考慮環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展的要求，包括生態(tài)、水、空氣、噪音等方面，應(yīng)從橋位布置、基礎(chǔ)方案、墩身外形、上部結(jié)構(gòu)施工方法、施工組織設(shè)計(jì)等方面全

16、面考慮環(huán)境要求，采取必要的工程控制措施，并建立環(huán)境監(jiān)測保護(hù)體系，將不利影響減至最小。在跨線橋設(shè)計(jì)時，應(yīng)遵循以下原則：（ 1）與周圍環(huán)境協(xié)調(diào)。并根據(jù)高速公路建設(shè)地區(qū)的總體規(guī)劃、環(huán)境特征、現(xiàn)狀條件、道路性質(zhì)、人行狀況等因素進(jìn)行分析研究，貫徹因地制宜的原則。（ 2）項(xiàng)目工程性質(zhì)與建橋目的和功能要一致，符合交通發(fā)展和地方發(fā)展的需要，并滿足適用、經(jīng)濟(jì)、安全及美觀的要求。當(dāng)高速公路上跨其他道路和鐵路時，為盡量降低跨線橋兩側(cè)的路基填土高度，應(yīng)采用建筑高度較小的上部結(jié)構(gòu)。（ 3）考慮跨線橋工程規(guī)模、建設(shè)特點(diǎn)、施工等對周圍建筑及現(xiàn)有交通的影響規(guī)劃中的交通工程設(shè)施與跨線橋工程的相互影響并考慮施工條件、施工期限及施

17、工技術(shù)力量，盡可能采用適合當(dāng)?shù)氐男虏牧?、新工藝和新技術(shù)。同時考慮資金到位情況，以確保交通體系實(shí)施的可能性。2.2 備選方案介紹（ 1）方案一： 27.04m 預(yù)應(yīng)力混凝土簡支空心板梁橋本橋跨徑布置為 27.04m。本圖的結(jié)構(gòu)體系為簡支結(jié)構(gòu)，按部分預(yù)應(yīng)力A類構(gòu)件設(shè)計(jì)，具體尺寸如圖及所示。設(shè)計(jì)計(jì)算采用平面桿系結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件計(jì)算，橋面現(xiàn)澆層參與結(jié)構(gòu)受力，荷載橫向分配系數(shù)按鉸接板發(fā)計(jì)算，并采用空間結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件校核。6大橋施工圖設(shè)計(jì)圖簡支梁預(yù)應(yīng)力混凝土空心板橋立面圖（單位： mm）（單位： mm）7大橋施工圖設(shè)計(jì)（單位： mm）圖簡支梁預(yù)應(yīng)力混凝土空心板橋橫截面圖本橋上部結(jié)構(gòu)采用先預(yù)制后拼裝的形式。預(yù)應(yīng)力

18、結(jié)構(gòu)通過高強(qiáng)鋼筋對混凝土預(yù)壓，不僅充分發(fā)揮了高強(qiáng)材料的特性，而且提高了混凝土的抗裂性，促使結(jié)構(gòu)輕型化，因而預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)具有比鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)大得多的跨越能力。預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁橋是一種以受彎為主，在豎向荷載作用下無水平反力的結(jié)構(gòu)。它在荷載作用下，支點(diǎn)截面的負(fù)彎矩為零，適用于橋基良好的場合。預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁橋適用于各種結(jié)構(gòu)體系 , 而且還在不斷創(chuàng)新出體現(xiàn)預(yù)應(yīng)力技術(shù)特點(diǎn)的新型結(jié)構(gòu)體系 , 因而它的適用范圍大 , 競爭力強(qiáng)。預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁橋可充分利用材料可塑的特點(diǎn) , 在建筑上有豐富多彩的表現(xiàn)潛力。（ 2）方案二： 27.04m預(yù)應(yīng)力混凝土簡支 T梁本橋上部結(jié)構(gòu)為 27.04m預(yù)應(yīng)力混凝土簡

19、支 T梁，橫截面具體尺寸見圖，全橋立面圖如圖。8大橋施工圖設(shè)計(jì)a ）預(yù)應(yīng)力簡支梁立面圖b ）預(yù)應(yīng)力簡支梁橫斷面圖9大橋施工圖設(shè)計(jì)平面圖c ）預(yù)應(yīng)力簡支梁平面圖圖預(yù)應(yīng)力簡支 T 梁橫截面圖優(yōu)點(diǎn)：裝配式 T形梁橋是使用最普遍的結(jié)構(gòu)形式，其優(yōu)點(diǎn)是制造簡單、適應(yīng)性強(qiáng)、整體性好、接頭也方便。預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋更兼有降低梁高和跨越能力大的長處。缺點(diǎn)：當(dāng)跨徑較大時候，簡支T梁已不能滿足受力要求。適用范圍：鋼筋混凝土簡支T梁適用跨徑為 8m-20m，預(yù)應(yīng)力混凝土簡支 T梁適用跨徑為20m-50m。本橋所采用的施工方法為先預(yù)置后拼裝。2.3 方案比較方案一27.04m 預(yù)應(yīng)力混凝土簡支空心板梁橋適用性橋梁一般采用

20、小跨徑，這樣可使主梁構(gòu)造簡單、施工快捷。經(jīng)濟(jì)性施工難易程度美觀性在小跨徑橋梁這類橋梁可采橋梁簡潔，美中，采用空心用懸臂澆注、觀，能充分的板截面，它不懸臂拼裝和滿融合到環(huán)境之僅能減輕自堂支架施工，中。重，而且能充其周期相當(dāng)分利用材料?？欤⑶液啙?。方案二（ 5*40m預(yù)應(yīng)力混凝土簡支T 梁）裝配式 T 形梁 建橋速度快、橋是使用最普 工期短、模板遍的結(jié)構(gòu)形支架少。能就式，制造簡單、 地取材、工業(yè)適應(yīng)性強(qiáng)、整 化施工、耐久體性好、接頭 性好。也方便。預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋更兼有降低梁高和跨越能力大的長處。這類橋梁可采 全橋線條簡潔用整體現(xiàn)澆和 明快，與周圍預(yù)知拼裝兩種 環(huán)境協(xié)調(diào)好，不同的方式進(jìn) 因此，橋

21、型美行施工。觀。2.4 推薦方案10大橋施工圖設(shè)計(jì)從受力合理，安全適用，經(jīng)濟(jì)美觀的角度綜合考慮，方案一為最佳推薦方案，即27.04m預(yù)應(yīng)力混凝土簡支空心板梁橋。2.5 上部結(jié)構(gòu)尺寸擬定順橋向尺寸的擬定順橋向按 27.04m 跨徑布置，結(jié)構(gòu)無體系轉(zhuǎn)換，如圖所示。橫橋向尺寸的擬定橫截面形式為空心板，橋面全寬23.90 m ，預(yù)制部分采用 18 片寬幅式預(yù)制空心板，其中中板板寬為 1. 24 m ，邊板板寬為 1.945 m ，板梁高度為 0. 95 m ，如圖所示?？招陌逯c(diǎn)附近加寬，詳見施工圖紙所示。11大橋施工圖設(shè)計(jì)3 上部結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算3.1 截面幾何特性計(jì)算毛截面幾何特性是計(jì)算結(jié)構(gòu)內(nèi)力、配預(yù)

22、應(yīng)力鋼筋、普通鋼筋及變形計(jì)算的前提。在工程設(shè)計(jì)中，毛截面的幾何特性多采用分塊數(shù)值求和法進(jìn)行，其計(jì)算式為全截面面積：A= A（ i3 1)全截面重心至梁頂?shù)木嚯x：yuAi yi(32)A全截面對重心軸的慣性矩：I =I x+I i(33)式中 Ai分塊面積；yi分塊面積的重心至梁頂邊的距離；Ii分塊面積對其自身重心軸的慣性矩；Ix分塊面積對重心軸的慣性矩表 3-1-1跨中截面幾何特性表節(jié)點(diǎn)號基準(zhǔn)彈性模量面積 A抗彎慣性矩截面高度（MPa）( m2 )I( m4 )（m）213.25 ×1040.55510.11170.953.2 結(jié)構(gòu)離散和截面的定義為了保證結(jié)構(gòu)在計(jì)算時的準(zhǔn)確性，不宜將

23、結(jié)構(gòu)單元劃分得太少。本跨線橋全長為19.96m，本設(shè)計(jì)中以每 1 米為一個單元進(jìn)行劃分，共20個單元， 21個節(jié)點(diǎn)。支座節(jié)點(diǎn)為1、 21。在邁達(dá)斯中采用從 CAD里面導(dǎo)入截面的方法進(jìn)行單元的劃分和截面的定義。3.3 簡支梁施工階段（ 1）預(yù)制并安裝預(yù)制空心板。（ 2）現(xiàn)澆階段。（ 3）二期恒載的模擬。12大橋施工圖設(shè)計(jì)（ 4）收縮徐變。3.4 永久作用計(jì)算（ 1）空心板自重（第一階段結(jié)構(gòu)自重）g1在邁達(dá)斯中只需定義好截面的尺寸和材料，其自重由軟件計(jì)算。（ 2）橋面系自重（第二階段結(jié)構(gòu)自重）g2人行道及欄桿重力單側(cè)按12.0KN/m 計(jì)算。橋面鋪裝采用等厚度 10cm 的 C30 瀝青混凝土，則

24、全橋?qū)掍佈b每延米重力為：0.1 × 23.9 × 24=57.36（KN/m）上述自重效應(yīng)是在各空心板形成整體后，再加至板橋上的，精確地說由于橋梁橫向彎曲變形，各板分配到的自重效應(yīng)應(yīng)是不相同的，為計(jì)算方便近似按各板平均分擔(dān)來考慮，則中空心板分?jǐn)偟降拿垦用讟蛎嫦抵亓椋篻2=（ 12×2+57.36 ）÷ 18=4.25KN/m計(jì)算所得各控制截面恒載內(nèi)力見表3-4-1 。表 3-4-1 恒載內(nèi)力表單元荷載位置軸向 (kN)剪力 -z (kN)彎矩 -y (kN*m)1自重I10.66-144.0401自重J20.66-129.63136.562自重I20.

25、5-129.63136.562自重J30.5-115.23258.753自重I30.34-115.23258.753自重J40.34-100.83366.564自重I40.16-100.83366.564自重J50.16-86.424605自重I50.01-86.424605自重J60.01-72.02539.066自重I60-72.02539.066自重J70-57.61603.757自重I70-57.61603.757自重J80-43.21654.068自重I80-43.21654.068自重J90-28.816909自重I90-28.816909自重J100-14.4711.5610自重

26、I100-14.4711.5610自重J1100718.7511自重I1100718.75續(xù)上表13大橋施工圖設(shè)計(jì)11自重J12014.4711.5612自重I12014.4711.5612自重J13028.8169013自重I13028.8169013自重J14043.21654.0614自重I14043.21654.0614自重J15057.61603.7515自重I15057.61603.7515自重J16072.02539.0616自重I160.0172.02539.0616自重J170.0186.4246017自重I170.1686.4246017自重J180.16100.83366

27、.5618自重I180.34100.83366.5618自重J190.34115.23258.7519自重I190.51115.23258.7519自重J200.51129.63136.5620自重I200.66129.63136.5620自重J210.66144.0403.2恒載內(nèi)力圖圖結(jié)構(gòu)自重彎矩圖14大橋施工圖設(shè)計(jì)圖結(jié)構(gòu)自重剪力圖3.5 可變作用效應(yīng)計(jì)算沖擊系數(shù)和橫向分布系數(shù)(1) 沖擊系數(shù)計(jì)算在邁達(dá)斯的軟件當(dāng)中，在移動荷載分析中輸入梁長L=19.96m，截面慣矩Ic=0.1117 m4 單位長度質(zhì)量 mc=51896KN/m，基準(zhǔn)彈性模量 E=3.25* 1010 Pa，沖擊系數(shù)將會自

28、動生成。（ 2）橫向分布系數(shù)計(jì)算在本橋，采用鉸接板法算出橫向分布系數(shù)。在算出單片梁的慣性矩、 抗扭和抗彎后，同過 Matlab 的計(jì)算軟件可算出每一片梁的橫向分布系數(shù)。最后可取汽車為 0.235 ；人群為 0.105 ；（因此在邁達(dá)斯中取最不利荷載下的單片梁進(jìn)行計(jì)算）。計(jì)算活載內(nèi)力汽車荷載作用下的內(nèi)力計(jì)算公式:Sq=(1+ )mcq(qk+pkyi)(34)人群荷載作用下的計(jì)算公式：Sr= mcrqcr（35)由邁達(dá)斯計(jì)算所得公路一級汽車荷載作用下，各控制截面的內(nèi)力值如表3-5-3 示：表 3-5-3汽車荷載內(nèi)力表荷載位置軸向 (kN)剪力 (kN)彎(kN*m)1車載(全部)I11.32-2

29、89.1201車載(全部)J21.32-273.37272.822車載(全部)I21.06-273.37272.82續(xù)上表15大橋施工圖設(shè)計(jì)2車載(全部)J31.06-257.62514.213車載(全部)I30.77-257.62514.213車載(全部)J40.77-241.87724.154車載(全部)I40.39-241.87724.154車載(全部)J50.39-226.12902.665車載(全部)I50.03-226.12902.665車載(全部)J60.03-210.371049.746車載(全部)I60-210.371049.746車載(全部)J70-194.621165.3

30、77車載(全部)I70-194.621165.377車載(全部)J80-178.871249.578車載(全部)I80-178.871249.578車載(全部)J90-163.121302.349車載(全部)I90-163.121302.349車載(全部)J100-147.371345.7110車載(全部)I100-147.371345.7110車載(全部)J110-131.621357.6511車載(全部)I110-131.621357.6511車載(全部)J120147.371345.7112車載(全部)I120147.371345.7112車載(全部)J130163.121302.341

31、3車載(全部)I130163.121302.3413車載(全部)J140178.871249.5714車載(全部)I140178.871249.5714車載(全部)J150194.621165.3715車載(全部)I150194.621165.3715車載(全部)J160210.371049.7416車載(全部)I160.03210.371049.7416車載(全部)J170.03226.12902.6617車載(全部)I170.39226.12902.6617車載(全部)J180.39241.87724.1518車載(全部)I180.77241.87724.1518車載(全部)J190.77

32、257.62514.2119車載(全部)I191.06257.62514.2119車載(全部)J201.06273.37272.8220車載(全部)I201.31273.37272.8220車載(全部)J211.31289.12016大橋施工圖設(shè)計(jì)a） 汽車荷載彎矩包絡(luò)圖b）汽車荷載剪力包絡(luò)圖汽車荷載包絡(luò)圖3.6 溫度及支座不均勻沉降內(nèi)力計(jì)算本跨線橋地質(zhì)條件良好，忽略墩臺基礎(chǔ)的不均勻沉降影響，故不考慮支座不均勻沉降引起的次內(nèi)力。本橋由于是簡支梁橋，屬于靜定結(jié)構(gòu)，在溫度變化時不會產(chǎn)生次應(yīng)力，所以不需考慮溫度的變化而產(chǎn)生的次內(nèi)力。3.7 作用效應(yīng)組合作用效應(yīng)組合原理17大橋施工圖設(shè)計(jì)公路橋涵結(jié)構(gòu)設(shè)

33、計(jì)應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)上可能同時出現(xiàn)的作用，按承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)進(jìn)行作用效應(yīng)組合，取其最不利效應(yīng)組合進(jìn)行設(shè)計(jì)，作用效應(yīng)組合原則如下：（ 1）只有在結(jié)構(gòu)上可能同時出現(xiàn)的作用，才進(jìn)行其效應(yīng)組合。當(dāng)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件需做不同受力方向的驗(yàn)算時，則應(yīng)以不同方向的最不利的作用效應(yīng)進(jìn)行組合。（ 2）當(dāng)可變作用出現(xiàn)對結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件產(chǎn)生有利影響時，該作用不應(yīng)參與組合。實(shí)際不可能同時出現(xiàn)的作用或同時參與組合概率很小的作用，不考慮其作用效應(yīng)的組合。（ 3）施工階段作用效應(yīng)的組合，應(yīng)按計(jì)算需要及結(jié)構(gòu)所處條件而定，結(jié)構(gòu)上的施工人員和施工機(jī)具設(shè)備均應(yīng)作為臨時荷載加以考慮。（ 4）多個偶然作用不同時參與組合。邁達(dá)斯會自動計(jì)算承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)的作用效應(yīng)組合，其對組合效應(yīng)的解釋如下：（ 1） 承載能力極限狀態(tài)組合：組合 I ：基本組合，按規(guī)范 JTG D60-2004 第條規(guī)定。組合 IV ：撞擊組合，按規(guī)范 JTG D60-2004 第條規(guī)定。組合：地震組合。其余組合不用。（ 2）正常使用極限狀態(tài)內(nèi)力組合：組合 I ：長期效應(yīng)組合，按規(guī)范JTG D60-2004 第條規(guī)定。組合 II ：短期效應(yīng)組合，按規(guī)范JTG D60-200