橋梁畢業(yè)設(shè)計

1、畢業(yè)設(shè)計(論文)第一章 方案比選及尺寸擬定第一節(jié) 工程概述一、工程概況1氣象資料該橋位于XX省XX縣境內(nèi)，根據(jù)XX縣地面氣象站多年實(shí)際觀測資料統(tǒng)計，本地區(qū)多年平均氣溫13，歷年最高氣溫35.2（發(fā)生在1974年7月23日）；極端最低氣溫是-10（發(fā)生在1975年12月14日）；多年平均降水量435.8毫米，多年平均蒸發(fā)量1972.5mm，歷年最大積雪深度3.0cm，最大凍土深度24.0m。多年平均日照時數(shù)1766.3h，多年平均濕度為59%，平均風(fēng)速3.1m/s，歷年最大風(fēng)速12.0m/s。2水文資料該橋位于XX省XX縣境內(nèi)的白龍江干流上河上，水文分析計算以白龍江立節(jié)水電站作為參考站，橋位處于

2、控制流域面積9088 km2。7月到9月為主汛期，=1479 m3/s .，1月至3月為枯水期Q=69.7 m3/s。3地形地質(zhì)特征橋址處于河床上圓礫土厚45m下部為卵石層。（1）圓礫土：青灰色，結(jié)構(gòu)密實(shí)，礫石磨圓度較好，分選性差，顆粒最大10cm，一般35cm，砂含量約占55%，礫石成分為礫巖、灰?guī)r、變質(zhì)砂巖、石英巖等，圓礫級配不良；（2）卵石：青灰色，結(jié)構(gòu)密實(shí)，礫石磨圓度較好，分選性差，顆粒最大12cm （呈圓柱狀），一般26cm，圓柱狀卵石較多。卵石成分為礫巖、灰?guī)r、變質(zhì)砂巖、石英巖和結(jié)晶灰?guī)r等。4設(shè)計資料（1）跨徑：標(biāo)準(zhǔn)跨徑 = 25.00m；計算跨徑 =24.00m；梁長 24.96

3、m；梁縫為0.04m；（2）橋面寬度 凈 3.25+20.5m；（3）技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)橋面寬度；橋面全寬4.25m，行車道寬3.25m；荷載等級：公路級；防洪標(biāo)準(zhǔn)：50年一遇，Q=1479 m3/s；設(shè)計基準(zhǔn)期：100年；設(shè)計橋面標(biāo)高：1933.85m；設(shè)計橋面縱坡：0.5;設(shè)計橋面橫坡：2；（橫坡設(shè)置方法：梁端底加三角墊層）二、橋型比選概述進(jìn)行方案比選的目的在于評估方案的可行性，特別是基礎(chǔ)工程的可行性。橋式方案比選是初步設(shè)計階段的工作重點(diǎn)，一般總要進(jìn)行多個方案的比較。在橋式方案中要慎重確定橋梁跨度，特別是主跨的跨度。采用大跨度對通航有利，又可以減少費(fèi)力費(fèi)時的工程量。但是橋長相同時采用大跨度相對小跨度

4、而言造價要高，工期要長（較小的跨度可采用多點(diǎn)施工，平行作業(yè)的措施），故要加以綜合比較。橋跨布置必須在掌握充分資料的基礎(chǔ)上進(jìn)行，要研究在中，高低水位時的通航軌跡。通行橋跨要與航道相適應(yīng)，要能覆蓋各種水位時航道可能出現(xiàn)的變化。一般情況下，橋梁跨度比航道要求的標(biāo)準(zhǔn)寬度稍大即可，過大則沒有必要。以下是橋型方案比選的幾個原則：比選的標(biāo)準(zhǔn)要體現(xiàn)科學(xué)性，要貫徹“實(shí)用、經(jīng)濟(jì)、安全和美觀”等橋梁設(shè)計的基本原則。橋梁必須實(shí)用，要有足夠的承載力，能保證行車道的暢通；舒適和安全；既滿足當(dāng)前的需求，有考慮今后的發(fā)展，能保證交通運(yùn)輸本身的需要，也考慮到支援農(nóng)業(yè)，滿足農(nóng)田排灌的需要，通航河流上的橋梁，應(yīng)滿足航運(yùn)的需要；靠近

5、城市，村鎮(zhèn)，鐵路及水利設(shè)施的橋梁；只有滿足這一條件后才能稱得上對橋梁結(jié)構(gòu)的而其他要求，即做到總造價經(jīng)濟(jì)，又保證工程質(zhì)量和實(shí)用的安全可靠。1安全是橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計的前提安全標(biāo)準(zhǔn)可從行車安全、通航安全、基礎(chǔ)地質(zhì)條件的安全與施工安全等幾個方面考慮。行車安全主要通過橋面設(shè)施的布置來實(shí)現(xiàn)。如根據(jù)公路等級和車流具體情況決定是否需要設(shè)置中央分割帶、分車帶或護(hù)攔以保證行車安全。通航安全雖然有通航凈空保證，但應(yīng)注意是否有拖船組成的船隊通過，基礎(chǔ)的安全一方面應(yīng)該滿足規(guī)范中規(guī)定的基礎(chǔ)埋深與河流的沖刷深度和冰凍深度的關(guān)系，另一方面應(yīng)檢查基礎(chǔ)附近是否有軟弱下臥層。2實(shí)用是設(shè)計的基本要求確定3個比選方案，在3個方案里選擇傳力

6、路線較為簡捷的結(jié)構(gòu)形式，以保證結(jié)構(gòu)受力的合理性；要滿足交通運(yùn)輸?shù)男枨?，保證行車的舒適、通暢；如果是通航河流上的橋梁，還要滿足同行的要求；此外，還應(yīng)考慮特殊條件下（如地震、風(fēng)載）能保證結(jié)構(gòu)的基本功能。要符合簡單實(shí)用原則，即小跨度能滿足功能要求就不采用大跨，簡支梁符合要求就不用連續(xù)梁，且要優(yōu)先考慮標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計或通用設(shè)計。3經(jīng)濟(jì)是橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計的保證在安全、適用的前提下，經(jīng)濟(jì)是做出方案選擇的主要因素。評價一座橋的經(jīng)濟(jì)性可從幾個方面進(jìn)行：造價、工期及養(yǎng)護(hù)維修費(fèi)用。4美觀也是現(xiàn)代橋梁設(shè)計中必須考慮的部分我國基本建設(shè)的方針是“經(jīng)濟(jì)、適用和在可能條件下注意美觀”，大量的公路橋與鐵路橋設(shè)計時應(yīng)遵守這一要求，但在特大

7、橋、城市橋以及信于風(fēng)景區(qū)的橋梁，應(yīng)注意選擇美觀的橋型方案。第二節(jié) 橋式方案的比選及施工方案擬定一、方案一 簡支梁橋（一）概述簡支梁橋是梁式橋中應(yīng)用最早，使用最廣泛的一種橋型。 它構(gòu)造簡單，建筑高度小，施工方便，受力簡單，梁中只有正彎矩；體系溫變、混凝土收縮徐變，張拉預(yù)應(yīng)力等均不會在梁中產(chǎn)生附加內(nèi)力，設(shè)計計算方便、最易設(shè)計成各種標(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，能適用于地基較差的橋址上建橋。在多孔簡支梁橋中，相鄰橋孔單獨(dú)受力，便于預(yù)置、架設(shè)，簡化施工管理，施工費(fèi)用低且破壞后易于修復(fù)。具有施工不受氣候條件影響，工期短，節(jié)省模板等優(yōu)點(diǎn)適用于橋涵分

8、布集中并由運(yùn)輸及吊裝設(shè)備條件的公路，就地澆注的橋涵整體性能好，施工運(yùn)輸機(jī)吊裝設(shè)備，施工簡便適用于分散或改建的單個橋涵以及不具備運(yùn)輸及吊裝條件的公路為減少伸縮縫裝置，為改善行車平整舒適，國內(nèi)目前常采用橋面連續(xù)的預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁。（二）基本尺寸根據(jù)氣象、水文資料初步擬定簡支梁橋采用225m跨徑，橋梁全長50m，橋面系連續(xù)，采用預(yù)制裝配式預(yù)應(yīng)力空心板梁，梁高初步擬定為90cm。下部結(jié)構(gòu)為獨(dú)柱式墩，樁基礎(chǔ)；橋臺為樁柱式橋臺，擴(kuò)大基礎(chǔ)。（三）施工方案預(yù)應(yīng)力空心板梁的制作方法為后張法。安裝方法采用聯(lián)合架橋機(jī)進(jìn)行安裝，其完全不設(shè)橋下支架，不受洪水威脅。 簡支梁橋 圖 11 （單位：m）二、方案二 拱橋（一

9、）概述拱橋也是公路上使用較為廣泛的一種橋型。拱橋和梁橋的區(qū)別不僅在外形，更重要的是受力性能方面。由力學(xué)知識可知，在豎向荷載作用下，支撐處將同時受到豎向和水平反力的共同作用。由于水平反力的作用，拱承受的彎矩將比相同跨徑的梁橋小很多，從而處于主要承受軸向壓力的狀態(tài)。這樣，拱橋不僅可以利用鋼、鋼筋混凝土等材料來修建，而且還能依據(jù)其受力特點(diǎn)，利用適合承壓而抗拉性能較差的圬工材料（石料、混凝土、磚等）來修建。拱橋的跨越能力較強(qiáng)，構(gòu)造簡單，承載潛力大、技術(shù)容易掌握、可以就地取材，與混凝土梁橋相比，可以節(jié)省較多的水泥和鋼材，耐久性也較好，易于維修，養(yǎng)護(hù)費(fèi)用少，外型也較為簡單。但拱橋的缺點(diǎn)在于，一般拱橋上部結(jié)

10、構(gòu)自重較大，且存在水平推力，增加了下部結(jié)構(gòu)的工程量，施工工序較多、建橋時間也較長，一般情況下未能采用高度機(jī)械化和工業(yè)化的建造方法，輔助設(shè)備和勞動力用量多；在連續(xù)多跨的大中型結(jié)構(gòu)中，為防止一跨破壞而影響全橋安全，需要采取較復(fù)雜的結(jié)構(gòu)措施，或應(yīng)設(shè)置抵抗單行水平推力的橋墩，增加了造價；在滿足橋下凈空要求時，上承式拱的曲線底面將增加橋面高程，等其采用于城市立體交叉及平原地區(qū)時，將增加接線的工程量和橋面縱坡，既增大造價又對行車不利。故此處擬采用下承式拱橋。（二）主要尺寸由于拱肋的恒載比較均勻，初擬拱軸線為懸鏈線。跨徑安排為一跨50m,下承式混凝土系桿拱橋，矢跨比為1/5，對公路橋h=（1/301/50）

11、l,取拱肋截面高度1.6m。（三）施工方案系梁預(yù)應(yīng)力鋼絲束張拉時，需要先張拉主跨50m，架設(shè)系梁模板時，要設(shè)置一定的預(yù)拱度。拱橋 圖 12 （單位：m）三、方案三 連續(xù)梁橋（簡支轉(zhuǎn)連續(xù)2跨25米）（一）概述將簡支梁體在支點(diǎn)上連接形成連續(xù)梁。因主梁連續(xù)產(chǎn)生支點(diǎn)負(fù)彎矩，對跨中正彎矩仍有卸載作用，其彎矩分布要比懸臂梁合理。連續(xù)梁的優(yōu)點(diǎn)是整體性能好，對地基適應(yīng)性較強(qiáng)、對于預(yù)制的小箱梁，再澆注板面整體混凝土建筑高度相對較低，橫行整體性好，主梁變形撓曲線平緩，有利于高速行車。預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋主要斷面形式是箱形截面，常用于高速公路。連續(xù)梁是超靜定結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)不均勻沉降將在結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生附加內(nèi)力，因此，對橋梁基

12、礎(chǔ)要求較高，通常宜用于良好的地基條件和沉降較小的基礎(chǔ)形式。此外，初始預(yù)應(yīng)力、混凝土收縮和徐變、結(jié)構(gòu)溫差作用等都會引起超靜定結(jié)構(gòu)影響力，不僅增加了設(shè)計計算的復(fù)雜程度，而且連續(xù)梁最終恒載內(nèi)力的形成還依賴于不同的施工方法。箱梁截面局部溫差，混凝土收縮、徐變及預(yù)加應(yīng)力均會在結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生附加內(nèi)力，增加了計算的復(fù)雜性。此外用鋼量大，造價高一般多用現(xiàn)場澆注，施工難度大通常用于軟土地基情況。如果施工處理不當(dāng)引起主梁上緣開裂。（二）基本尺寸變高度（曲線型）連續(xù)梁，徑跨布置為：兩跨25米，橋全長50m。支點(diǎn)梁高H=（1/151/20）l，跨中梁高h(yuǎn)=（1/301/50）l，初步擬定支點(diǎn)梁高2.0m，跨中梁高1.1m

13、，下部為高承臺樁。（三）施工方法：上部結(jié)構(gòu)采用懸臂施工，下部結(jié)構(gòu)采用鋼套箱方法施工。連續(xù)梁橋 圖 13 （單位：m）通過分析，此XX省XX縣境內(nèi)的白龍江主干流上建橋，橋址處河床寬廣，設(shè)計洪水頻率：1/50，設(shè)計荷載為公路級。兩岸地質(zhì)條件一般，河中部地質(zhì)條件較差。綜上，認(rèn)為簡支梁橋完全可以滿足行車及荷載要求，根據(jù)經(jīng)濟(jì)，適用，施工工藝及維修方面的考慮，認(rèn)為簡支梁橋最為合適，初步擬定為2跨25m，梁體為預(yù)制空心板預(yù)應(yīng)力簡支梁。第三節(jié) 結(jié)構(gòu)尺寸擬定一、設(shè)計資料1跨徑：標(biāo)準(zhǔn)跨徑 = 25.00m；計算跨徑 =24.00m；梁長 24.96m；梁縫為0.04m。2橋面寬度：凈 3.25+20.5m；3技術(shù)

14、標(biāo)準(zhǔn)橋面寬度；橋面全寬4.25m，行車道寬3.25m；荷載等級：公路級；防洪標(biāo)準(zhǔn)：50年一遇，Q=1479 m3/s；設(shè)計基準(zhǔn)期：100年；設(shè)計橋面標(biāo)高：1933.85m；設(shè)計橋面縱坡：0.5;設(shè)計橋面橫坡：2；（橫坡設(shè)置方法：梁端底加三角墊層）4材料及工藝混凝土：樁基：C30混凝土；上部20m空心板梁：C50混凝土；墩臺身、蓋梁、耳墻、欄桿：C30混凝土；橋面鋪裝層：10厘米C30混凝土層；鋼材低松弛高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力鋼絞線： 15.24；非預(yù)應(yīng)力鋼筋：、級鋼筋；5設(shè)計依據(jù)（采用規(guī)范和參考規(guī)范） 公路橋涵設(shè)計通用規(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)計規(guī)范（TG D6

15、2-2004） 公路橋涵地基與基礎(chǔ)技術(shù)規(guī)范（JTJ024-85） 公路工程抗震設(shè)計規(guī)范（JTJ004-89） 公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范（JTJ041-2000） 公路橋位勘測設(shè)計規(guī)范（JTJ062-91） 交通行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)公路橋梁板式橡膠支座（JT/T4-93）二結(jié)構(gòu)尺寸擬定1縱橋向尺寸擬定依據(jù)公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范（JTG D60-2004）第9.2.1條（1）跨徑：225m；（2）主梁梁高：90cm；2橫橋向尺寸擬定依據(jù)公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范（JTG D60-2004）第9.2.2條（1）主梁為裝配式后張預(yù)應(yīng)力空心板梁；（2）橋面凈寬3.25+20.50m；（3）主梁梁高：90cm；梁中板寬度：124

16、cm；邊板寬度:149cm(其中外伸牛腿款25cm)；空心板梁中間挖空部分為規(guī)則8邊形；主梁頂板、底板厚度均為10cm；空心板梁為變截面，在梁底距端頭2.5m設(shè)置直徑3cm的通氣孔；梁端封錨部分為出C50混凝土，長度為33cm。20m中板一般構(gòu)造圖（細(xì)部尺寸）圖1-4 25m中板一般構(gòu)造圖 （單位：cm）25m邊板一般構(gòu)造圖（細(xì)部尺寸）如下： 圖1-5 25m邊板一般構(gòu)造圖 （單位：cm）第四節(jié) 截面幾何特性的計算截面形狀如下圖所示：圖1-6 計算截面 （單位：cm）一截面面積計算跨中截面：=12490=11160； =55=25； =535=175；=3301/2=45；=1/288=32；

17、=1/22323=264.5；=2324=552；=3270=2240；跨中 =124902（12.5+175+45+32）4264.5-2552-2240=6229()支座：=6758() 二、毛截面重心位置利用對稱性，只計算鉸對1/2板高的靜矩。 跨中： =12977.67()由：得2.08cm(向下)支座：=0得=0三、毛截面對重心的慣性矩跨中：=12490/12+A2.082(55/36+535/12+88/36+330/36)2A1 (45+2.08-51/3) 2A2（45+2.08-17.5）2A3(4.08+8+1/330) -2A4(4.08+82/3) （42323/361

18、/223234(12+23/3) ）=5685100.41()支座：=12490/12（42323/36-1/223234(12+23/3)）=6151986.15（）第二章 作用效應(yīng)組合第一節(jié) 結(jié)構(gòu)永久作用效應(yīng)計算一、空心板自重：=622925=15.57kN/m；二、板面系自重：安全帶重力參照其他橋梁設(shè)計資料，單側(cè)重力取用12.0kN/m，橋面鋪裝采用等厚度10cm厚瀝青混凝土，則全橋鋪裝每延米總重為：=0.13.2525=8.125kN/m設(shè)橋面系二期恒載總重力近似按各板平均分擔(dān)來考慮，則每塊空心板分?jǐn)偟拿垦用讟蛎嫦抵亓閮?nèi)力計算：=（120.5+8.125）/3=4.708；三、鉸縫重

19、：=（529 +190）24=1.61；四、空心板每延米的總恒載：=+=15.57+4.708+1.61=21.89；五、簡支梁恒載內(nèi)力計算表2-1 恒載內(nèi)力計算表彎矩恒載g(kN/m)L(m)M(kNm)跨中（1/8gL）3L/8跨（15/128gL）一期15.5721.8919.30724.961019.13679.65955.43二期6.32294.17275.78恒載g(kN/m)L(m)M(kNm)L/4（3/32gL） L/8跨(7/128gL）一期15.5721.8919.30543.72764.35317.17445.87二期6.32220.63128.70表2-2 恒載內(nèi)力計

20、算表剪力恒載g(kN/m)L(m)Q(kN)支座（1/2gL）L/8跨（1/8gL）一期15.5721.8919.30150.25211.22112.69 158.42二期6.3260.9745.73恒載g(kN/m)L(m)Q(kN)L/4（3/32gL）3L/8跨(7/128gL）一期15.5721.8919.3075.13105.6137.56 52.80二期6.3230.4815.24第二節(jié) 結(jié)構(gòu)可變作用效應(yīng)計算一、荷載橫向分布系數(shù)空心板的荷載橫向分布系數(shù)跨中及L/4按絞鉸接板計算，支點(diǎn)處按杠桿原理法計算，支點(diǎn)至L/4點(diǎn)之間按直線內(nèi)插法求得?？缰屑癓/4處的荷載橫行分布系數(shù)計算首先計算

21、空心板的剛度參數(shù)r： 2-1 式中:為板截面的抗扭剛度,板的簡化截面見圖2-1 按單箱截面計算:L=1930cm;b=124cm; I=； 2-2 式中: =124=101cm; h=9010=80cm 圖 2-1 換算截面 單位（cm） 二、荷載橫向分布影響線 因r以求出，查公路橋涵設(shè)計手冊（梁橋）上冊第一篇附錄（二）中3塊板的鉸接板荷載橫向分布影響線，由r=0.01和r=0.02直線內(nèi)插法求得r=0.01438的影響線豎標(biāo)值,和。表中和之值按一定比例尺繪于各板號的軸線下方，連接成光滑曲線后，就得1號和2號板的荷載橫向分布影響線，如圖所示，計算結(jié)果列于表表2-3 荷載橫向分布影響線板號荷載位

22、置1 2 3 10.01 348 332 319 0.02 363 331 306 0.01438 355 332 313 2 0.01 332 336 332 0.02 331 338 331 0.01438 332 337 332（表中的數(shù)值為實(shí)際的小數(shù)點(diǎn)后三位數(shù)字） 圖 2-2 荷載影響線分布系數(shù)荷載橫向分布系數(shù)計算如下：1號板： =（0.355+0.313）=0.3342號板： =（0.332+0.344）=0.329 綜上所述得汽車荷載橫行分布系數(shù)的最大值為=0.334（在設(shè)計中通常偏安全來取這些值來計算內(nèi)力）。三、支點(diǎn)處荷載橫向分布系數(shù)支點(diǎn)處荷載橫向分布系數(shù)按杠桿原理進(jìn)行計算活載內(nèi)

23、力計算：=1.000/2=0.500空心板支點(diǎn)到L/4截面處的荷載橫向分布系數(shù)按直線內(nèi)插法求得:表2-4 荷載橫向分布系數(shù)計算荷載位置跨中、3L/8截面、L/4截面L/8截面支點(diǎn)荷載橫行分布系數(shù)0.3340.4170.500四、活載內(nèi)力計算 在計算跨中及1/4截面的活載內(nèi)力時，利用等代荷載方法計算，采用規(guī)范公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范(JTGD60-2004)： 2-3 式中： 所求界面的彎矩或剪力；（）汽車沖擊系數(shù)； 對于所計算的主梁荷載橫向分布數(shù)；車道荷載的均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值，對于公路級為公路級的0.75； 使結(jié)構(gòu)城市最不利荷載的同號影響線面積； 車道荷載的集中標(biāo)準(zhǔn)值，按以下規(guī)定選?。簶蛄河嬎憧鐝叫∮?/p>

24、或等于5m時，=180KN，橋梁計算跨徑大于或等于50m時，=360KN；計算跨徑在兩者之間的值采用直線內(nèi)插法求得。計算剪力效應(yīng)時，值尚應(yīng)乘以1.2的系數(shù)（主要用于驗(yàn)算下部結(jié)構(gòu)或者上部結(jié)構(gòu)腹板的受力）；所加影響線中一個最大影響線峰值。公路級車道荷載的和按公路級相應(yīng)值的0.75倍采用計算支點(diǎn)剪力時，考慮荷載橫行分布系數(shù)沿空心板跨長方向的變化直接在剪力影響線上以最不利荷載位置加載求算，采用公式： 2-4跨中及L/4截面，3L/8截面的彎矩計算公式： 2-5式中：汽車沖擊系數(shù)對于簡支梁 式中： 簡支梁的計算跨徑（m）；結(jié)構(gòu)材料的彈性模量（N/）；結(jié)構(gòu)跨中截面的截面慣性矩(）；結(jié)構(gòu)跨中處的單位長度質(zhì)量

25、（kg/m）;換算為重力計算時，其單位為； 計算公式為： 式中：結(jié)構(gòu)跨中處每延米的重力（）: 重力加速度；=9.81； 則=3.85HZ，1.5HZ14HZ。由得 0.2225即=1.2225。 圖2-3 荷載剪力彎矩有關(guān)系數(shù)計算表2-5 活載彎矩計算項目 1+(kN/m) （）（kN）y（m）值剪力Q（k）取用值（k）截面荷載跨中車輛荷載1.222517.7852.413177.90.50.33451.2551.253L/8車輛荷載1.222517.7853.770177.90.6250.33466.4666.46L/4車輛荷載1.222517.7855.428177.90.750.3348

26、2.63 82.63L/8車輛荷載1.222517.7857.388177.90.8750.33487.04106.78h/2車輛荷載1.222517.7859.196177.90.9530.33498.46134.24支點(diǎn)車輛荷載1.222517.78519.65177.91.000.334149.63196.45表 2-6 活載剪力計算項目 1+(kN/m)（）y（m） 值彎矩M（ kNm ）截面荷載跨中車輛荷載1.222517.78546.561177.94.8250.334498.493L/8車輛荷載1.222517.78543.651177.94.5320.334467.96L/4車

27、輛荷載1.222517.78534.921177.93.6190.334373.89L/8車輛荷載1.222517.78520.371177.92.1110.334218.10h/2車輛荷載1.222517.7858.472177.90.8840.33491.14支點(diǎn)車輛荷載1.222517.7850177.900.3340注：L/8及支點(diǎn)處的+QQ計及靠近支點(diǎn)處橫向分布系數(shù)變化而引起的內(nèi)力增減，其計算如下：對于車道荷載，由于支點(diǎn)附近橫向分布系數(shù)的增大或減小所引起的支點(diǎn)剪力變化值為： 2-6附加三角形重心坐標(biāo)影響：=2.413m =（0.500-0.334）/2=0.083；=4.825m =

28、0.500-0.334=0.166；=4.375m =（0.500-0.334）4.375/4.825=0.151；=0.833 則=19.75kN，=87.04+19.74=106.78kN；=0.917 則=46.82kN，=149.63+46.82=196.45kN；=0.901 則=35.78kN，=98.46+35.78=134.24kN；第三節(jié) 作用效應(yīng)組合及繪制內(nèi)力包絡(luò)圖為了按各種極限狀態(tài)來設(shè)計鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土梁，就需要確定主梁沿橋方向各個截面的效應(yīng)組合設(shè)計值（或稱計算內(nèi)力值），。根據(jù)公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范(JTGD60-2004)4.1.6條和4.1.7條，對于按承載能力

29、極限狀態(tài)設(shè)計時，效應(yīng)組合設(shè)計值尚應(yīng)乘以結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)，由公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范(JTGD60-2004)1.0.9條確定結(jié)構(gòu)的設(shè)計安全等級為二級，取值1.對于簡支梁而言，如過沿粱軸的各個截面處，將所求得的各效應(yīng)組合設(shè)計值按適當(dāng)?shù)谋壤呃L成縱坐標(biāo)，其中右半跨的彎矩值對稱于左半跨，右半跨的剪力值反對稱于左半跨，連接這些坐標(biāo)點(diǎn)而繪成的曲線，就稱之為效應(yīng)組合設(shè)計值（或稱內(nèi)力組合設(shè)計值）的包絡(luò)圖，內(nèi)力包絡(luò)圖確定后，就可按鋼筋混凝土或預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理和方法來設(shè)計整根梁的內(nèi)縱向主筋、斜筋箍筋，并進(jìn)行各種驗(yàn)算。一、 荷載組合之彎矩表2-7 荷載組合之彎矩計算序號荷載類別 彎矩（kNm）跨中3L/8跨L/

30、4跨L/8跨距支點(diǎn)h/2截面處支點(diǎn)1）恒載1019.13955.43764.35445.8792.842）車輛荷載498.49467.96373.89218.1091.143）1.21）1222.961146.52918.42535.04110.2104）1.42） 598.19561.55448.67261.72127.6005）3）+4）2084.401955.291564.54911.93237.8106）1304.561223.38978.44570.75145.0307)1182.241108.55866.69517.23122.66 0二、 荷載組合之剪力表2-8 荷載組合之剪力計

31、算序號荷載類別 剪力（kN）跨中3L/8跨L/4跨L/8跨距支點(diǎn)h/2截面支點(diǎn)1）恒載052.80105.61158.42201.39211.222）車輛荷載51.266.4682.63106.78134.24196.453）063.36126.73190.10241.67253.464）71.7593.04115.68149.49187.94275.035）71.75156.40242.41339.59429.61528.496）29.3190.85152.92219.56 278.26323.717)16.7774.55132.65193.36245.31275.50-600-400-20

32、00200400600024681012系列1系列2圖2-4 剪力彎矩包絡(luò)圖 單位（kN）05001000150020002500024681012系列1系列2圖2-5 彎矩包絡(luò)圖 單位（kNm）第三章 預(yù)應(yīng)力鋼筋的估算及布置第一節(jié) 預(yù)應(yīng)力鋼筋的設(shè)計一、預(yù)應(yīng)力鋼筋截面面積的估算本設(shè)計中采用后張法預(yù)應(yīng)力混凝土空心板的預(yù)應(yīng)力鋼筋采用鋼絞線，沿空心板方向（橋梁縱向）采用直線布置。設(shè)預(yù)應(yīng)力鋼筋界面的面積為，一般由空心板的跨中截面內(nèi)力控制，即可按以下來估算。按按構(gòu)件正截面抗裂性要求估算預(yù)應(yīng)力鋼筋數(shù)量：對于A類部分混凝土構(gòu)件，根據(jù)跨中截面抗裂性要求，由式得跨中截面所需的有效預(yù)加力為： 3-1 式中的：使用

33、階段預(yù)應(yīng)力鋼筋永存應(yīng)力的合力；正常使用極限狀態(tài)按作用（或荷載）短期荷載效應(yīng)組合計算的彎矩值； 構(gòu)件混凝土全截面面積； 構(gòu)件全截面對抗裂性驗(yàn)算邊緣彈性抵抗矩； 預(yù)應(yīng)力鋼筋的合力作用點(diǎn)至截面重心軸的距離；設(shè)預(yù)應(yīng)力鋼筋截面重心距下邊緣為=245mm，則預(yù)應(yīng)力鋼筋的合力作用點(diǎn)至截面重心軸的距離=234.2mm（450-20.8=429.2cm），預(yù)應(yīng)力鋼絞線估算時近似取用全截面的性質(zhì)來計算，由上計算跨中截面全截面面積A=6229，全截面對抗裂驗(yàn)算邊緣的彈性抵抗矩為W=；所以有效.預(yù)加力為： 3-2=3.62N選用7鋼絞線作為預(yù)應(yīng)力鋼筋，每根鋼筋的面積=139，則=7139=973,抗拉強(qiáng)度=1860M

34、P，預(yù)應(yīng)力鋼絞線張拉控制應(yīng)力為=0.75=1395，預(yù)應(yīng)力損失按張拉控制應(yīng)力的20估算，則可得需要預(yù)應(yīng)力鋼絞線的面積為： 3-3 =3240=32.4采用6束7鋼絞線，預(yù)應(yīng)力鋼筋截面面=4973=38.92。采用夾片式群錨，70金屬波紋管成孔。二、預(yù)應(yīng)力鋼筋布置（一）跨中截面預(yù)應(yīng)力鋼絞線的布置后張法預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件的預(yù)應(yīng)力管道布置應(yīng)符合公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范(JTGD60-2004)中有關(guān)構(gòu)造要求，具體如下：1直線管道之間的水平凈距不應(yīng)小于40mm，且不宜小于管道直徑的0.6倍；對于預(yù)埋的金屬或塑料波紋管和鐵皮管，在豎直方向可將兩管道疊置。即即mm，取=110mm滿足要求；2曲線形預(yù)應(yīng)力鋼筋

35、管道在曲線平面內(nèi)相鄰管道間的最小距離計算公式為: 3-4 式中相鄰兩曲線管道外緣在曲線平面內(nèi)凈距（mm）； 相鄰兩管道曲線半徑較大的一根預(yù)應(yīng)力鋼筋的張拉設(shè)計值（N）；張拉力可取扣除錨圈口摩擦、鋼筋回縮及計算截面處管道摩擦損失后的張拉力乘以1.2；=1.47N； 相鄰兩管道曲線半徑較大的一根預(yù)應(yīng)力鋼筋的曲線半徑（mm）；起計算公式為： 式中：曲線弦長（mm）； 曲線矢高和弦長之比；=; 則； 預(yù)應(yīng)力鋼筋鋼筋張拉時，邊長為150mm立方體混凝土的抗壓強(qiáng)度（MPa）；=2.4 MPa； 管道外緣直徑（mm）；=70mm； 代入得118.89-70=48.89mm；3曲線形預(yù)應(yīng)力鋼筋管道在曲線平面外相

36、鄰管道間的最小距離計算公式為； 3-5式中的為相鄰兩管道外緣在曲線平面外凈距（mm）；、意義同上；48.89mm；4管道內(nèi)徑的截面面積不應(yīng)小于預(yù)應(yīng)力鋼筋截面面積的兩倍； =（3.142/4）/(73.142/4)=3.02；5按計算需要設(shè)置預(yù)拱度時，預(yù)留管道也應(yīng)同時起拱；6后張法預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件，其預(yù)應(yīng)力管道的混凝土保護(hù)層厚度，應(yīng)符合公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范(JTGD60-2004)的下列要求：普通鋼筋和預(yù)應(yīng)力直線鋼筋的最小保護(hù)層厚度（鋼筋外緣或管道外緣至混凝土表面的距離）不應(yīng)小于鋼筋公稱直徑，后張法構(gòu)件預(yù)應(yīng)力直線型鋼筋不應(yīng)小于管道直徑的1/2,即mm，取=50mm滿足構(gòu)造要求；（二）錨固面鋼束布

37、置為了錨固方便4束預(yù)應(yīng)力鋼筋均錨固于梁端。這樣布置符合均勻分散的原則，不僅能滿足張拉的要求，而且對稱的布置N2在梁端均彎起較高，可以提供較大的預(yù)剪力。（三）其他截面鋼束位置及傾角計算1鋼束彎起形狀、彎起角及其彎起半徑采用直線段中接圓弧曲線段的方式彎曲；為使預(yù)應(yīng)力鋼筋的預(yù)加力垂直作用于錨墊板，N1的彎起角=鋼束的彎起半徑=30000mm，N2的彎起角，鋼束的彎起半徑=10000mm；2鋼束各控制點(diǎn)位置的確定： 由 3-6得： =55=1260（mm） =565=2266（mm）由 3-7 得： =30000=655（mm） =10000=1228（mm）所以彎起點(diǎn)至錨固點(diǎn)的水平距離為： 3-8

38、即得 =1260+655=1915（mm） =2266+1228=3494(mm）則彎起點(diǎn)至跨中的截面的水平距離為： =（19300/2+156）=98061914=7892(mm)=（19300/2+156）=9806-3494=6312(mm)根據(jù)圓弧切線的性質(zhì)，圖中彎止點(diǎn)沿切線方向至導(dǎo)線點(diǎn)德距離與彎起點(diǎn)至導(dǎo)線點(diǎn)的水平距離相等，所以彎起點(diǎn)的水平距離為： 3-9則得： =654(mm) =1192(mm) 故彎止點(diǎn)至跨中截面的水平距離為：=7892+655+654=9201 (mm)=6312+1228+1191=8731(mm)同理可以計算N1，N2的控制點(diǎn)位置，將各鋼束的控制參數(shù)匯總與下

39、表中。表3-1 各鋼束彎曲控制要素鋼束號升高值（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)距跨中截面的水平距離（mm）彎止點(diǎn)距跨中截面的水平距離（mm）N1552.53000015678929201N25651410000150631287313各截面鋼束位置及傾角計算計算鋼束上任意一點(diǎn)至梁底距離及該點(diǎn)處鋼束的傾角，式中為鋼束彎起前其重心至梁底的距離，0故=85mm，=195mm；為點(diǎn)所在計算截面處鋼束位置的升高值。 計算時，首先判斷出點(diǎn)所在的區(qū)段，然后計算和，即 ： 當(dāng)時點(diǎn)位于直線段還未彎起，=0，故；=0； 當(dāng)時，點(diǎn)位于圓弧彎曲段，及按下式計算，即 3-10

40、3-11 當(dāng)時，點(diǎn)位于靠近錨固端的直線段，此時，按下式計即： 3-1表3-2 各鋼束位置及其傾角計算值詳見下計算截面鋼束編號(mm) (mm)(mm)（）（mm）（mm）跨中截面=0N178921309為負(fù)值0 085N263122419為負(fù)值0 01953L/8截面=2413N178921309為負(fù)值0 0 85N263122419為負(fù)值00 195L/4截面=4825N178921309為負(fù)值00 85N263122419為負(fù)值0 0 195L/8截面=7237N178921309為負(fù)值0 0 85N263122419 5.31 3 198距支點(diǎn)h/2截面N178921309 2.4992

41、9 114N26312241914399 597支點(diǎn)截面=9650N1789213092.5 56.5133N26312241914526721預(yù)應(yīng)力鋼筋布置圖如右圖所示： 圖3-1 預(yù)應(yīng)力鋼筋布置圖 （單位：cm）第二節(jié) 截面幾何性質(zhì)計算后張法預(yù)應(yīng)力混凝土梁主梁截面幾何特性應(yīng)根據(jù)不同的受力階段分別計算?？招陌鍙氖┕さ竭\(yùn)營經(jīng)歷了如下幾個階段。一、主梁預(yù)制并張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋主梁混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度的90后，進(jìn)行預(yù)應(yīng)力的張拉，此時管道尚未壓漿，所以其截面特性為其凈截面，該截面的截面特性中應(yīng)扣除預(yù)應(yīng)力管道的影響。二、灌漿封錨，主梁吊裝就位并現(xiàn)澆濕接縫，預(yù)應(yīng)力鋼筋能夠參與截面受力。橋面、安全帶施工和營

42、運(yùn)階段。預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉完成，并進(jìn)行管道壓漿、封錨后主梁吊裝就位后現(xiàn)澆濕接縫，但濕接縫還沒有參與受力，所以此時的截面特性計算采用計入預(yù)應(yīng)力鋼筋影響的換算截面。橋面濕接縫結(jié)硬后主梁為全截面參與工作，此時截面特性計算采用計入預(yù)應(yīng)力筋的影響的換算截面。一、換算截面面積支座：=675843.142/4=6604.04 =6604.04+（61）38.9243.142/4 =7106.56 跨中：=622943.142/4=6075.04=6229+（61）38.9243.142/4=6577.56 式中：鋼絞線的彈性模量與混凝土彈性模量的比值：=6 3-13二、換算截面重心位置鋼絞線換算截面對毛截面重心

43、的靜矩：=（6-1）38.92(45-2.08-8.5)=6698.13預(yù)留管道對毛截面重心的靜矩：跨中：=23.142/4(45-2.08-19.5)+ 23.142/4(45-2.08-8.5) =4452.47；則 =2245.66換算截面重心對毛截面重心的偏離; 3-14=4452.47/6075.04=0.72cm（）；=2245.66/6577.56=0.34cm（）換算截面重心至上下緣的距離：上緣：=46.36（cm）；=47.42（cm）；下緣：=43.64（cm）；=42.58（cm） 鋼絞線重心至換算截面重心的距離為： =42.58-14=28.58（cm）支座處截面對稱所

44、以以上值均為零。三、換算截面的慣性矩 3-15跨中：=5552482.88=5711435.35支座：=6743423.99=6743423.99四、 截面抗彎模量跨中截面：上緣:=119768.83;=120443.60;下緣:=127233.80；=134134.23階段截面A（）（mm）(mm)(mm)I階段一支點(diǎn)6604.04463.6436.4296.467.431.4541.5452.275h/26604.04463.6436.4296.467.431.4541.5452.275L/86075.04463.6436.4296.455.521.1981.2721.873L/46075

45、.04463.6436.4296.455.521.1981.2721.8733L/86075.04463.6436.4296.455.521.1981.2721.873跨中6075.04463.6436.4296.455.521.1981.2721.873階段二支點(diǎn)6758474.2425.8067.431.4211.584_h/26758474.2425.8067.431.4211.584_L/86577.56474.2425.8285.857.111.2051.3411.998L/46577.56474.2425.8285.857.111.2051.3411.9983L/86577.56474.2425.8285.857.111.2051.3411.998跨中6577.56474.2425.8285.857.111.2051.341_階段三支點(diǎn)6758474.2425.8067.431.4211.5831.998h/26758474.2425.8067.431.4