張家口市城市快速路北環(huán)線清水河大橋設(shè)計（51頁）

1、河北工業(yè)大學(xué)2011屆本科畢業(yè)設(shè)計說明書畢 業(yè) 設(shè) 計 2011年 06 月 05 日PAGE 張家口市城市快速路北環(huán)線清水河大橋設(shè)計（一）摘要：張家口市城市快速路北環(huán)線清水河大橋全長190米，橋?qū)?8.5米，采用預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋，橋梁截面為等截面雙箱四室。經(jīng)過方案比選，將此橋設(shè)計成40m+2*55m+40m的四跨的連續(xù)梁橋。本設(shè)計在確定了方案的尺寸后，應(yīng)用MIDAS軟件對橋梁進行建模和分析，并結(jié)合手算，對橋梁內(nèi)力計算給出了詳細的計算過程。預(yù)應(yīng)力鋼筋的配置也借用了MIDAS軟件協(xié)助計算，本文只列出了計算公式，以及進行了主梁截面的強度驗算、應(yīng)力和變形驗算。橋梁各個截面均滿足設(shè)計要求。 設(shè)計過

2、程：1. 經(jīng)方案比選確定橋梁方案及細部尺寸。2. 內(nèi)力計算，做內(nèi)力組合。3. 配置預(yù)應(yīng)力鋼筋，確定數(shù)量以及位置。4. 進行截面強度的驗算，繪制CAD圖。關(guān)鍵詞： 連續(xù)梁橋 箱梁 預(yù)應(yīng)力畢業(yè)設(shè)計中文摘要畢業(yè)設(shè)計外文摘要Title The Design of Qingshui River Bridge in Zhangjiakou Expressway northbound Link AbstractThe Qingshui river Bridge is 190 meters long and 28.5 meters wide. It is prestressed concrete contin

3、uous beam bridge. Bridge cross-section is four chamber double box cross section. After a scheme comparison, The bridge was designed to 40m +2 * 55m +40 m in the four-span continuous beam bridge. After determining the size of the program, we used MIDAS software to make model of bridge and analyses, C

4、ombined with manual calculation, so the design manual has a detailed calculation process for calculation of internal force and the results of the combination of internal forces has to be expressed in tabular. Prestressing is calculated by MIDAS, this article only lists the formulas and checked the i

5、ntensity of the main beam, the stress and deformation, each section of the bridge turns out to meet the design requirements.Design process:1.After scheme comparison, determine the detailed sizes of the bridge.2.force calculation,dointernal force combination.3.Determine to the number and location of

6、prestressed reinforcement4.checkingthe strength ofcross-section, section of CAD drawings.Keywords： Continuous beam bridge box girder Prestressed目錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc295133631 1 概述 1 概述1.1 設(shè)計資料清水河大橋位于張家口市城市快速路北環(huán)線上，橫跨清水河，是連接?xùn)|環(huán)和西環(huán)的重要橋梁之一。設(shè)計速度60Km/h，雙向六車道，設(shè)計荷載為公路I級，設(shè)計洪水頻率1/300，結(jié)構(gòu)設(shè)計基準(zhǔn)期100年，

7、抗震烈度7度，設(shè)計風(fēng)速31.1m/s,設(shè)計風(fēng)壓0.55KN/m2。本地區(qū)氣候?qū)倥瘻嘏c中溫之過渡帶的東亞半干旱大陸性季風(fēng)氣候，全年長時間受蒙古高氣壓控制，春季風(fēng)強，夏季涼爽，雨量集中，秋季短促，冬季漫長少雪。年平均氣溫7.5，1月平均氣溫-10.5，極端最低氣溫-26，7月平均氣溫23.2，極端最高氣溫40.9。年均降水量406毫米，無霜期144天，年均日照2877小時。最大凍土深度1.63m。路線經(jīng)過區(qū)域所處地質(zhì)構(gòu)造單元屬中朝準(zhǔn)地臺燕山沉降帶冀北斷褶束之宣龍復(fù)向斜的西段，主要由太古界崇禮群變質(zhì)巖系組成基底，中元古界以來的地層構(gòu)成蓋層。構(gòu)造形跡以開闊褶皺及高角度斷層為主；新生代則以垂直升降運動為

8、主。張家口盆地就是沿東西向斷裂所形成的構(gòu)造盆地。主要設(shè)計指標(biāo)有： 1）設(shè)計荷載：公路I級 2）橋面寬：0.5米（護欄）+13.25米（車行道）+1米（中央分割帶）+13.25米（車行道）+0.5米（護欄）=28.5m 3）設(shè)計車道：6車道 4）設(shè)計車速：60km/h 5）地震烈度：基本烈度6度，按7度設(shè)防 6）橋面橫坡：雙向2%橫坡 7）橋面縱坡：3.0%以內(nèi) 8）溫度：1月平均氣溫-10.5，極端最低氣溫-26，7月平均氣溫23.2，極端最高氣溫40.9。 1.2 設(shè)計過程1）分析橋涵水文，地質(zhì)資料，氣象資料等2）初步確定橋梁方案，進行擬定比對3）確定橋梁最終橋型及橫斷面4）合理確定橋梁的總

9、體布置，橋梁分孔5）初擬橋梁上下部結(jié)構(gòu)造型及尺寸6）上部結(jié)構(gòu)計算（包括恒載和活載等）7）下部結(jié)構(gòu)計算8）結(jié)構(gòu)設(shè)計及配筋計算9）使用階段和施工階段的強度剛度驗算10）繪制施工圖，包括總體布置圖，主梁鋼筋（普通鋼筋和預(yù)應(yīng)力筋）布置圖，下部結(jié)構(gòu)一般布置圖11）編寫設(shè)計計算說明書1.3 方案比選依據(jù)設(shè)計資料，橋梁的形式可考慮拱橋、梁橋和斜拉橋。從安全、功能、經(jīng)濟、美觀、施工、占地與工期多方面比選，全橋長192m，設(shè)計荷載為公路I 級，可以初步的選定以下三種橋型：下承式系桿拱橋圖1.1下承式系桿拱橋 單位：cm下承式拱橋的行車道位于拱肋的下部，橋面系（行車道，人行道，欄桿等）用吊桿掛在拱肋下。拱橋的靜力

10、特點是，在豎直力作用下，拱的兩端不僅有豎直反力，而且還有水平反力。由于水平反力的作用，拱的彎矩大大減少。如在均布荷載的作用下，簡直梁的跨中彎矩為，全梁的彎矩圖呈拋物線形，而拱軸為拋物線形的三鉸拱的任何截面彎矩均為零，拱只受軸向壓力。設(shè)計合理的拱軸，主要承受壓力，彎矩、剪力均較小，故拱的跨越能力比梁大得多。由于拱是主要承受壓力的結(jié)構(gòu)，因而可以充分利用抗拉性能較差、抗壓性能較好的石料，混凝土等來建造。石拱對石料的要求較高，石料加工、開采與砌筑費工，現(xiàn)在已很少采用。其優(yōu)點是橋型美觀，尤其是在城市中是為數(shù)不多的城市建筑的亮點，更繼承了中國古老的石拱橋的各項優(yōu)點。不僅在受力上保持了上承式拱橋的基本力學(xué)特

11、性，也可以充分的發(fā)揮拱圈混凝土材料的抗壓性能，而且構(gòu)件簡潔明快，具有廣泛的適用場合。由墩、臺承受水平推力的推力拱橋，要求支撐拱的墩臺和地基必須承受拱端的強大推力，因而修建推力拱橋要求有良好的地基。在不等跨的多孔連續(xù)拱橋中，為了平衡左右橋墩的水平推力，將較大跨徑一孔的矢跨比加大，做成下承式拱橋，可以減小大跨的水平推力。而且可以減小路線轉(zhuǎn)彎的障礙。但是它對施工的要求較高，而且需要一支專業(yè)的施工隊伍，對總體道路的工期有一定的影響。2）斜拉橋斜拉橋是一種橋面體系以主梁受軸向力（密索體系）或受彎（稀索體系）為主，支承體系以拉索受拉和索塔受壓為主的橋梁。斜拉橋的拉索相當(dāng)于在主梁跨內(nèi)增加了若干彈性支承，使主

12、梁跨徑明顯減小，因此大大減小了梁內(nèi)彎矩，梁體尺寸和重力等，使橋梁的跨越能力顯著增大。獨塔斜拉橋也具有橋型美觀，抗風(fēng)性能好，雖然跨度會相對較小，不過也具有一定跨越能力，但是由于它是一種高次超靜定結(jié)構(gòu)，計算量大，而且施工技術(shù)高，難度大，費用高，因此一般不適用于小跨徑橋梁。圖1.2斜拉橋 單位：cm3）預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋近二十年來，連續(xù)梁結(jié)構(gòu)體系已經(jīng)成為預(yù)應(yīng)力混凝土梁式橋的主要橋型之一，在40200米的范圍內(nèi)，與其他的結(jié)構(gòu)體系相比，常成為最佳橋型方案。混凝土連續(xù)梁橋在垂直荷載作用下，支座僅產(chǎn)生垂直反力，而無水平推力。連續(xù)梁可以做成兩跨或是三跨以及多跨一聯(lián)的。通過計算可知，在恒載的作用下，由于支點負

13、彎矩的卸載作用，跨中正彎矩顯著減小，因此相對而言，彎矩分布更加的合理。它的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)造型靈活，可模型好，可根據(jù)使用要求澆鑄成各種形狀的結(jié)構(gòu)，整體性好，剛度較大，變性較小，動力性能好，主梁變形繞曲線平緩，有利于高速行車。受力明確，理論計算較簡單，設(shè)計和施工的方法日臻完善和成熟。此標(biāo)段處于北環(huán)線快速路上，因此連續(xù)梁的有利高速行車更加符合要求，加之其施工難度相對較小，施工技術(shù)相對較低。同時，鋼筋混凝土連續(xù)梁橋不易裝配化施工，而花費較高費用現(xiàn)澆卻仍然會產(chǎn)生裂縫，僅在城市高架橋，小半徑彎橋中有少量使用。而預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋卻應(yīng)用非常廣泛，隨著懸臂施工法等技術(shù)的發(fā)展，預(yù)應(yīng)力的技術(shù)優(yōu)點使設(shè)備機械化，從而提

14、高了施工質(zhì)量，降低了施工費用。圖1.3預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋 單位：cm由上可知.預(yù)應(yīng)力混凝土梁式橋可有效利用高強度材料，并明顯降低自重所占全部設(shè)計荷載的比重，既節(jié)省材料、增大其跨越能力，又提高其抗裂和抗疲勞的能力。預(yù)應(yīng)力混凝土梁式橋所采用的預(yù)應(yīng)力技術(shù)為橋梁裝配式結(jié)構(gòu)提供了最有效的拼裝手段，通過施加縱向、橫向預(yù)應(yīng)力，使裝配式結(jié)構(gòu)集成整體，進一步擴大了裝配式結(jié)構(gòu)的應(yīng)用范圍。因此綜合考慮選擇預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋。在梁的橫截面選擇上，橋梁截面形式可考慮箱形梁、空心板、T型梁等梁型。空心板和箱梁的設(shè)計方法基本是一樣的，均屬受彎構(gòu)件，所不同的是構(gòu)件的截面高度。受彎構(gòu)件在設(shè)計時，不僅強度要滿足要求，其變形（

15、撓度）也有一定的要求，不能超過規(guī)范的允許值。受均布荷載受彎構(gòu)件的跨中最大撓度，與構(gòu)件跨度的四次方、荷載的大小成正比，而與構(gòu)件截面高度的三次方、構(gòu)件截面的寬度成反比。也就是說，當(dāng)撓度值固定時，要加大構(gòu)件的跨度，就必須增加構(gòu)件的截面高度（增加寬度作用不大）?？招陌逵捎谑芙ㄖ蟮南拗?，截面高度不可能太大，所以它的跨度也就受到了限制。箱形梁由于截面高度較大，所以它的跨度也就比空心板大得多。所以空心板主要應(yīng)用于小跨徑橋梁上，而且自重大，截面用料不經(jīng)濟。T型梁結(jié)構(gòu)受力明確，設(shè)計及施工經(jīng)驗成熟，跨越能力大，施工可采用預(yù)制吊裝的方法，施工進度較快。該方案建筑結(jié)構(gòu)高度最高，由于梁底部呈網(wǎng)狀,景觀效果差。單箱雙

16、室梁截面方案的結(jié)構(gòu)整體性強，抗扭剛度大，適應(yīng)性強。景觀效果好，施工方便，材料用料經(jīng)濟，因此綜合以上比選，綜合考慮確定采用兩個對稱的單箱雙室截面，其中截面形式如下：圖1.4箱梁截面圖 單位dm方案比較預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁下承式拱橋獨塔斜拉橋適用性受力情況比較合理，不易開裂。河床壓縮相對較多，汛期泄洪能力相對較差主跨跨越河道，河床壓縮較少，汛期泄洪能力較好。主橋橋長較短，單住斜拉橋可滿足要求，河床壓縮少，汛期泄洪能力較好安全性 跨徑適中，結(jié)構(gòu)施工方便，工期較短 箱梁構(gòu)件可工廠化預(yù)制施工，質(zhì)量可靠，工期有保證，但需要預(yù)制廠與吊裝設(shè)備。 行車平順舒適橋梁整體性好，懸臂現(xiàn)澆施工難度相對較大。 橋型復(fù)雜，施

17、工難度大，工期長 后期營運養(yǎng)護費用高 行車較平順美觀性 橋型簡潔明快，與環(huán)境協(xié)調(diào)橋型簡潔明快，與環(huán)境協(xié)調(diào) 橋型美觀，氣勢雄偉，但在山區(qū)沒有必要工期較短較長較長方案排名最優(yōu)較好較差2 初步設(shè)計2.1方案介紹本橋總跨徑190米，為40+2*55+40五跨連續(xù)箱梁結(jié)構(gòu)，施工方式為滿堂支架，其截面尺寸圖如下：圖2.1 橫截面尺寸圖(dm)2.2設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)1、設(shè)計荷載：公路I級2、橋全寬:0.5米（護欄）+13.25米（車行道）+1米（中央分割帶）+13.25米（車行道）+0.5米（護欄）=28.5m 3、設(shè)計車速：60km/h4、橋梁縱坡：2.0%5、橋梁橫坡：雙向2%橫坡6、地震烈度：基本烈度6度，按

18、7度設(shè)防2.3主要材料選擇1、混凝土：(1）橋面瀝青混凝土鋪裝：容重23KN/m3(2）連續(xù)梁：C50(3）樁基、承臺、橋墩、橋臺、搭板：C402、鋼筋：（1）預(yù)應(yīng)力筋：箱梁縱向預(yù)應(yīng)力束采用15.2mm 高強度低松弛預(yù)應(yīng)力鋼絞線，標(biāo)準(zhǔn)強度1860MPa ，E=1.95105MPa。（2）輔助鋼筋：II級鋼筋3 橋面板計算和梁的有效寬度計算3.1橋面板的計算橋面板的計算采用標(biāo)準(zhǔn)車加局部荷載，對板進行局部驗算和配筋。橋總寬為28.5米，按6個車道設(shè)計。其內(nèi)力的計算在后邊的恒載內(nèi)力計算中有說明。3.2梁有效寬度的計算(1）橋的剪力滯理論箱型梁和T型梁由于剪力滯效應(yīng)，在梁承受彎矩時，頂?shù)装逅艿睦瓑簯?yīng)

19、力，隨著離腹板的距離越遠，受力越小，所以不是全梁在受力，如果按照全梁截面進行受力分析，必然導(dǎo)致不安全。目前，橋梁剪力滯計算的方法很多，有有線條法，比擬桿法，差分法等，但目前應(yīng)用較為方便應(yīng)用也較廣泛的是等效寬度法，規(guī)范上給出了計算方法。本設(shè)計采用次種方法。寬度法考慮梁剪力滯效應(yīng):1)簡支梁和連續(xù)梁各跨中部梁段，懸臂梁中間跨的中部梁段：Bmi=fbi2)簡支梁支點，連續(xù)梁邊支點及中間支點，懸臂梁懸臂段：Bmi=sbi(2)橋的剪力滯計算如圖所示，將梁根據(jù)腹板的數(shù)目分成如圖6的的各種小梁，分別進行計算。圖2.2 梁截面分隔（dm）A=9.945m2 I=10.7925m4 型心軸距上1.104m 距

20、下1.596m 1）邊跨的計算： 圖2.3 考慮剪力滯效應(yīng)的邊跨截面尺寸A=9.8068m2 I=10.6315m4 型心軸距上1.1127m 距下1.5873m 根據(jù)平行移軸定理 移到1.104處 換算為I=10.6388m4 2）中跨的計算： 圖2.4考慮剪力滯效應(yīng)的中跨截面尺寸A=9.8m2 I=10.6248m4 型心軸距上1.113m 距下1.587m 根據(jù)平行移軸定理 移到1.104處 換算為I=10.6326m4 4 主梁內(nèi)力計算4.1恒載的內(nèi)力計算（1）一期恒載即梁的恒載內(nèi)力計算：梁的恒載集度：=A=9.94525=248.625 kN/m（2）二期恒載橋面鋪裝和欄桿的內(nèi)力計算

21、：橋面的恒載集度=0.0914.2523+22.5=52.00kN /m（3）恒載集度q= +=248.625+52.00=300.625 kN/m圖4.1彎矩圖圖4.2剪力圖恒載作用下截面彎矩和剪力大小如下表：表1恒載作用下各截面彎矩與剪力跨數(shù)位置距本跨支點的距離(m)彎矩（kN/m）剪力(kN)1000.00 431064 1/4 1028075.2 1304.39 1/22026087.89 -1701.86 3/430-5961.91 -4708.11 140-68074.22 -7714.36 200-68074.22 8056.961/413.2514290.53 3923.371

22、/318.3329115.02 2545.5 1/227.539818.36 -210.23 2/336.6725260.85 -2965.96 3/441.258509.28 -4343.82 155-79636.72 -8477.41 300-79636.728477.411/413.258509.28 4343.82 1/318.3325260.85 2965.96 1/227.539818.36 210.23 2/336.6729115.02 -2545.5 3/441.2514290.53 -3923.37 155-68074.22-8056.96400-68074.227714.3

23、61/410-5961.914708.111/22026087.891701.863/43028075.2-1304.391400.00-4310644.2活載的內(nèi)力計算荷載設(shè)計等級是公路I級，（1）沖擊系數(shù)的計算：應(yīng)用規(guī)范給定的公式進行計算。計算正彎矩和剪力效應(yīng)時，因1.5Hzf114Hz，故1 =0.1767ln f1-0.0157=0.145因1.5Hzf214Hz故2 =0.1767ln f2-0.0157=0.24注：當(dāng)計算連續(xù)梁的沖擊力引起的正彎矩效應(yīng)和剪力效應(yīng)時，采用1；計算連續(xù)梁的沖擊力引起的負彎矩效應(yīng)時，采用2。（2）橫向分布系數(shù)的計算：1）截面特性：截面特性：面積A=9.9

24、45 ，抗彎慣性距I= 10.7925，抗扭慣性距J= 24.6598 2）偏心壓力法：將梁的整體橫截面做如圖所示的分割，將梁分成三部分I=3.301 m4 I=3.89m4偏心壓力法：邊梁：圖4.4邊梁橫向加載三車道偏載邊梁汽車荷載的橫向分布系數(shù)=（0.8+0.66+0.56+0.42+0.32+0.17）/2=1.47；全梁汽車荷載的增大系數(shù)3）修正偏心壓力法：箱型梁的抗扭慣性矩較大，一般采用修正偏心壓力法其中為抗彎慣距換算系數(shù)，為簡支跨中作用單位力時產(chǎn)生的撓度與連續(xù)梁跨中作用單位力時的撓度比值， 采用結(jié)構(gòu)力學(xué)求解器進行計算。邊跨Cw=1.35中跨Cw=1.97為抗扭慣距換算系數(shù)，取=1為

25、混凝土彈性模量=3.45MPa，為混凝土剪切模量G =0.4邊跨中間跨邊跨的計算：圖4.5 邊跨邊梁橫向加載三車道偏載邊梁汽車荷載橫向分布系數(shù)中間跨的計算：圖4.6 中跨邊梁橫向加載雙車道偏載邊梁汽車荷載橫向分布系數(shù)綜上所述，取最大的橫向分布系數(shù)，即按照邊跨計算的橫向分布系數(shù)：全梁汽車荷載的增大系數(shù)：4）偏心壓力法和修正偏心壓力法的比較：箱型梁橋有較大的抗扭剛度，修正后的橫向分布比修正前整體降低很多，根據(jù)文獻橋跨結(jié)構(gòu)簡化分析荷載橫向分布胡肇茲主編，修正偏心壓力法在計算箱梁的橫向分布比較精確。在計算連續(xù)梁的橫向分布方面，各種參考書都給了不同的方法，總體分為：等代簡支梁和橋梁跨徑進行修正。在考慮到

26、抗扭合連續(xù)梁同時修正方面，文獻橋梁計算理論程翔云編著用薄壁板結(jié)構(gòu)力學(xué)解出的公式是比較精確的。故采用偏心壓力法計算所得的增大系數(shù),即：全梁汽車荷載的增大系數(shù)（3）汽車荷載的內(nèi)力計算汽車荷載的加載過程事例（用結(jié)構(gòu)力學(xué)求解器）：彎矩：邊跨1/2處的彎矩影響線：圖4.7邊跨1/2處的彎矩影響線該處最大影響線指為8.29b、中跨1/2處的彎矩影響線：圖4.8中跨1/2處的彎矩影響線該處最大影響線值為9.243綜上所述，取跨中處截面的影響線為最不利影響線。c、最大汽車荷載彎矩加載如圖圖4.9中跨1/2處正彎矩縱向加載中跨1/2處汽車最大正彎矩為5654.4d、最小汽車荷載彎矩加載圖示：圖4.10中跨1/2

27、處負彎矩縱向加載中跨1/2處汽車最小彎矩為-1336.51 剪力：a、剪力影響線圖示：圖4.11中跨1/2處的剪力影響線根據(jù)剪力影響線，最大剪力加載如圖所示：圖4.12中跨1/2處正剪力縱向加載中間跨1/2處汽車最大正剪力為：314.46kN負剪力加載如圖所示：圖4.13中跨1/2處負剪力縱向加載中間跨1/2處汽車最小負剪力為：-314.78kN3）單車道正中加載（彎矩+或剪力）各控制界面的內(nèi)力計算結(jié)果如表。表2車道車載截面內(nèi)力跨數(shù)位置距本跨支點的距離(m)彎矩(Kn/m)剪力（kN）正彎矩負彎矩正剪力負剪力1000.000.00115.25-66.861/410-899.742780.591

28、0.25-66.861/220-1799.484511.17-94.75-66.863/430-2699.221991.76-199.75-66.86140-3598.96-1577.7-304.75-66.86200-3598.96-1577.7314.46405.971/413.752020.3-1457.1314.46261.591/318.333452.24-1416.9314.46213.471/227.55654.4-1336.5314.46117.222/336.673674.27-1256.1-213.79-314.783/441.252353.35-1219.9-216.92

29、-314.78155-2932.86-1095.4-406.29-314.78300-2932.86-1095.438.91343.961/413.25-2208.451660.8338.91199.581/318.33-1966.982138.4238.91151.461/227.5-1484.042431.8738.9155.212/336.67-1001.101843.0338.91-41.043/441.25-759.631217.7538.91-89.17155-35.22-1981.5238.91-233.54400-35.22-1981.52215.1327.521/410158

30、4.58-1486.14110.1327.521/2202082.39-990.765.1327.523/4301566.19-495.38-99.8727.521400.000.00-204.8727.524）汽車荷載計入沖擊力和增大系數(shù)（即三車道偏載）時，或 1=0.145 2=0.24表3三車道車載截面內(nèi)力跨數(shù)位置距本跨支點的距離(m)彎矩(Kn/m)剪力（kN）正彎矩負彎矩正剪力負剪力100.0000385.9866-223.9221/410.00-3013.3410085.234.32853-223.9221/220.00-6026.6916362.02-317.33-223.922

31、3/430.00-9040.027224.113-668.987-223.922140.00-12053.3-5722.32-1020.65-223.922200.00-12053.3-5722.321053.1661359.6451/413.756766.237-5284.91053.166876.09761/318.3311561.98-5139.11053.166714.93771/227.5018937.3-4847.491053.166392.58452/336.6712305.59-4555.87-716.009-1054.243/441.257881.664-4424.57-72

32、6.492-1054.24155.00-9822.51-3973.02-1360.71-1054.24300.00-9822.51-3973.02130.31451151.9651/413.25-7396.376023.831130.3145668.41841/318.33-6587.667756.05130.3145507.25841/227.50-4970.238820.393130.3145184.90522/336.67-3352.816684.669130.3145-137.4483/441.25-2544.094416.779130.3145-298.641155.00-117.9

33、56-7186.97130.3145-782.154400.00-117.956-7186.97720.497392.167921/410.005306.957-5390.23368.839192.167921/220.006974.184-3593.4917.1810292.167923/430.005245.366-1796.75-334.47792.16792140.0000-686.13692.167925 其他因素引起的內(nèi)力計算5.1溫度次內(nèi)力包括：1）年平均溫差引起的內(nèi)力；2）呈線性變化的溫度梯度引起的內(nèi)力。本設(shè)計為連續(xù)梁，橋縱向只設(shè)置了一個縱向約束支座，縱向伸縮變形不產(chǎn)生次內(nèi)力，

34、因此年平均溫差不引起此內(nèi)力，只計算溫度梯度引起的次內(nèi)力。溫度梯度的取值，應(yīng)根據(jù)通用規(guī)范給定：圖5.1溫度梯度圖橋面鋪裝為90mm的瀝青混凝土，梁高大于40cm，取A=30cm用全截面等效的箱型截面計算：圖5.2截面溫度梯度劃分A=9.8m2 I=10.6248m4 型心軸距上1.113m 距下1.587m其中，混凝土彈性模量：混凝土和鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土的線膨脹系數(shù)：表4 溫度梯度作用下內(nèi)力跨數(shù)位置距本跨支點的距離(m)彎矩(kN*m)剪力(kN)1000125.761/410-1257.62125.761/220-2515.23125.763/430-3772.85125.76140

35、-5030.46125.76200-5030.46125.761/413.25-4680.87-25.431/318.33-4562.01-25.431/227.5-4331.27-25.432/336.67-4100.54-25.433/441.25-3981.68-25.43155-3632.08-25.43300-3632.08-25.431/413.25-3981.6825.431/318.33-4100.5425.431/227.5-4331.2725.432/336.67-4562.0125.433/441.25-4680.8725.43155-5030.4625.43400-50

36、30.4625.431/410-3772.85-125.761/220-2515.23-125.763/430-1257.62-125.761400-125.765.2支座位移引起的內(nèi)力計算由于支座處的豎向反力和地質(zhì)條件的不同引起支座的不均勻沉降，連續(xù)梁是對支座沉降敏感的結(jié)構(gòu)，所以由它引起的內(nèi)力是構(gòu)成內(nèi)力的重要組成部分。根據(jù)本次設(shè)計的地質(zhì)情況，取四跨連續(xù)梁的四個支點每個支點分別沉降0.5cm，其余支點不動，所得的內(nèi)力進行疊加，取最不利的內(nèi)力范圍。采用MIDAS直接得出最不利的支座沉降內(nèi)力。表5 支座位移引起的內(nèi)力跨數(shù)位置距本跨支點的距離(m)MaxMin剪力(kN)彎矩 (kN*m)剪力(kN

37、)彎矩 (kN*m)10084.270-87.101/41084.27871.04-87.1-842.711/22084.271742.08-87.1-1685.413/43084.272613.13-87.1-2528.1214084.273484.17-87.1-3370.8320084.273484.17-87.1-3370.831/413.25127.251805.64-117.81-1822.081/318.33127.251401.84-117.81-1462.41/227.5127.251065.2-117.81-1211.412/336.67127.251191.67-117.

38、81-1423.533/441.25127.251575.17-117.81-1851.16155127.253108.9-117.81-3514.66300127.253108.9-117.81-3514.661/413.2591.471851.16-127.25-1764.951/318.3391.471423.53-127.25-1170.051/227.591.471211.41-127.25-633.232/336.6791.471462.4-127.25-559.523/441.2591.471822.08-127.25-751.9315591.473484.17-127.25-1

39、922.0540091.473484.17-127.25-1922.051/41087.12613.13-48.05-1393.491/22087.11742.08-48.05-961.033/43087.1871.04-48.05-480.5114087.10-48.0505.3 徐變引起的內(nèi)力靜定結(jié)構(gòu)由混凝土的徐變不會產(chǎn)生徐變次內(nèi)力。對于超靜定結(jié)構(gòu)，混凝土徐變受到多余約束的制約，從而引起徐變次內(nèi)力，徐變次內(nèi)力的存在使結(jié)構(gòu)的內(nèi)力重分布，重分布后的內(nèi)力可按規(guī)范方法進行計算。實際上，徐變次內(nèi)力是由于體系轉(zhuǎn)換（即從靜定結(jié)構(gòu)到超靜定結(jié)構(gòu)）而產(chǎn)生的，因此在施工時應(yīng)盡量避免反復(fù)的體系轉(zhuǎn)換次數(shù)。本設(shè)計為滿

40、堂支架施工，沒有體系轉(zhuǎn)換，故不考慮徐變次內(nèi)力。6 內(nèi)力組合6.1 承載能力極限狀態(tài)組合1.2恒載+0.5支座位移+1.4汽車荷載+0.8*1.4溫度梯度結(jié)果如下表：表6 承載能力極限狀態(tài)內(nèi)力位置距本跨支點的距離(m)MaxMin剪力(kN)彎矩 (kN*m)剪力(kN)彎矩 (kN*m)005836.39404938.97201/4101736.57228674.621331.47246155.71/220-2363.2521274.22-2276.0350904.673/430-6463.07-22201.1-5883.53-2001.99140-10562.9-101751-9491.03

41、-96315.60011266.02-10175111651.55-96315.61/413.256157.55522936.945850.7544251.4831/318.334504.11147354.953971.68622541.311/227.51197.23570582.21213.515936145.22/336.67-4586.4944118.15-5118.9119204.513/441.25-6254.618131-6772.35-810.888155-12102.8-111321-11732.7-1064430010330.41-11132111701.82-106443

42、1/413.255419.946-3120.256109.66613859.981/318.333766.51417783.534230.6136567.941/227.5459.637737184.77472.439755569.322/336.67-2847.2426504.52-3285.7339546.033/441.25-4500.689910.697-5164.8518368.91155-9460.99-85042-10802.1-97641.70010290.85-850429347.564-97641.71/4106042.862-2115.385631.497-19094.8

43、1/2201943.0439475.442023.99723329.143/430-2156.7840236.8-1583.529702.07140-6256.610-519106.2 正常使用極限承載能力組合（1）作用短期效應(yīng)組合恒載+0.7汽車荷載+0.8溫度作用+1.0支座沉降表7 短期效應(yīng)組合內(nèi)力位置距本跨支點的距離(m)MaxMin剪力(kN)彎矩 (kN*m)剪力(kN)彎矩 (kN*m)004765.70804167.40201/4101513.29825830.811161.15233286.031/220-1739.1221599.1-1845.133843.713/430-

44、4991.52-12695.1-4851.35-6451.43140-8243.94-77051.7-7857.6-79475008979.054-77051.79022.22-794751/413.254767.49217087.844398.4845024.3241/318.333389.62234960.642907.80320405.641/227.5633.892250674.65-73.574931748.692/336.67-3360.2631786-3842.0817367.783/441.25-4745.4612416.27-5219.94375.577155-9323-86

45、309.2-9353.53-88838.2008675.536-86309.29145.631-88838.21/413.254546.8541997.6374704.8077775.6681/318.333168.99418792.593214.13526239.61/227.5413.264234085.59232.757741894.392/336.67-2342.4624580.85-2748.6229585.163/441.25-3720.3310587.05-4239.3312885.65155-7853.92-68697-8711.37-79051.5008330.522-686

46、977671.972-79051.51/4104952.789-2652.194623.97-14146.81/2201700.37930699.711617.7220599.233/430-1552.0331611.9-1388.5425330.87140-4804.440-4394.790（2）作用長期效應(yīng)組合：恒載+0.4汽車荷載+0.8溫度梯度+支座沉降表8 長期效應(yīng)組合內(nèi)力位置距本跨支點的距離(m)MaxMin剪力(kN)彎矩 (kN*m)剪力(kN)彎矩 (kN*m)004649.91204234.580 1/4101502.99926734.811228.3330260.47 1

47、/220-1643.9223407.11-1777.9228935.1 3/430-4790.83-9983.07-4784.17-8618.66140-7937.74-73435.7-7790.42-77758.3008663.104-73435.78614.326-77758.3 1/413.254451.54215057.974135.6556609.794 1/318.333073.67231492.042693.32121947.37 1/227.5317.942444993.46-191.3533202.94 2/336.67-3145.4528094.32-3525.811873

48、4.54 3/441.25-4527.5110051.77-4903.671702.948155-8914.78-83362.5-9037.26-87646.3008636.442-83362.58800.042-87646.3 1/413.254507.764216.5484504.2815968.518 1/318.333129.920768.883061.95723912.79 1/227.5374.169835576.66177.286139248.27 2/336.67-2381.5625586.69-2707.3927579.76 3/441.25-3759.4311350.28-

49、4149.7411560.62155-7893.02-68661.6-8476.73-76895.4008114.373-68661.67644.321-76895.4 1/4104842.137-4244.284596.319-12529.8 1/2201695.22428607.461590.06921677.28 3/430-1451.6930038.29-1416.1825869.89140-4804.450-4394.7807 預(yù)應(yīng)力配筋的估算一般預(yù)應(yīng)力混凝土梁鋼筋數(shù)量估計的方法是：根據(jù)構(gòu)件正截面抗裂性確定預(yù)應(yīng)力鋼筋的數(shù)量。預(yù)應(yīng)力鋼筋數(shù)量估算時截面特性可取全截面特性。按構(gòu)件正截面抗裂

50、性要求估算預(yù)應(yīng)力鋼筋數(shù)量:全預(yù)應(yīng)力混凝土梁按作用短期效應(yīng)組合進行正截面抗裂性驗算，計算所得的正截面混凝土法向拉應(yīng)力應(yīng)滿足0的要求，由此得到由上式稍作變化，即可得到全預(yù)應(yīng)力混凝土梁滿足作用短期效應(yīng)組合抗裂驗算所需的有效預(yù)加力，即式中 N pe 使用階段預(yù)應(yīng)力鋼筋永存應(yīng)力的合力； 按作用短期效應(yīng)組合計算的彎矩值；A構(gòu)件混凝土截面面積；W 構(gòu)件全截面對抗裂驗算邊緣彈性抵抗矩； 預(yù)應(yīng)力鋼筋的合力作用點至截面重心軸的距離.求得N pe 的值后，再確定適當(dāng)?shù)膹埨刂茟?yīng)力 并扣除相應(yīng)的應(yīng)力損失 （對于配高強鋼絲或鋼絞線的后張法構(gòu)件 約為0.2 ）就可以估算出所需的預(yù)應(yīng)力鋼筋的總面積ApNpe /(10.2)

51、 Ap確定之后，則可按一束預(yù)應(yīng)力鋼筋的面積Ap1 算出所需的預(yù)應(yīng)力鋼筋束數(shù)為式中的 A p1為一束預(yù)應(yīng)力鋼筋的截面面積。通過計算可知：預(yù)應(yīng)力鋼筋通長布置210束 ，另外在支座處添加300束。8 預(yù)應(yīng)力損失及有效應(yīng)力的計算根據(jù)橋規(guī)（JTG D62-2004）第6.2.1條規(guī)定，預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件在正常使用極限狀態(tài)計算中，應(yīng)考慮由下列因素引起的預(yù)應(yīng)力損失：預(yù)應(yīng)力鋼筋與管道壁之間的摩擦 l4錨具變形、鋼筋回縮和接縫壓縮 l2預(yù)應(yīng)力鋼筋與臺座之間的溫差 l3混凝土的彈性壓縮 l4預(yù)應(yīng)力鋼筋的應(yīng)力松弛 l5混凝土的收縮和徐變 l6說明：從計算概念上，每根預(yù)應(yīng)力束在每個截面的預(yù)應(yīng)力損失都不一樣，但是由于本設(shè)

52、計是畢業(yè)設(shè)計教學(xué)環(huán)節(jié)，時間有限，所以進行一定的簡化，假定預(yù)應(yīng)力束在每個截面的損失相等。8.1預(yù)應(yīng)力損失的計算預(yù)應(yīng)力損失包括：摩阻損失、錨具變形及鋼筋回縮、混凝土的彈性壓縮、預(yù)應(yīng)力筋的應(yīng)力松弛、混凝土的收縮與徐變等5項。8.1.1 摩阻損失預(yù)應(yīng)力鋼筋與管道之間摩擦引起的應(yīng)力損失可按下式計算： con張拉鋼筋時錨下的控制應(yīng)力（=0.75）,預(yù)應(yīng)力鋼筋與管道壁的摩擦系數(shù)，對金屬波紋管，取0.2從張拉端至計算截面曲線管道部分切線的夾角之和，以rad計，k管道每米局部偏差對摩擦的影響系數(shù)，取0.0015x從張拉端至計算截面的管道長度,以米計。表8.1 系數(shù)k及的值管道類型K橡膠管抽芯成型的管道0.001

53、50.55鐵皮套管0.00300.35金屬波紋管0.00200.00300.200.268.1.2 錨具變形損失由錨具變形、鋼筋回縮和接縫壓縮引起的應(yīng)力損失，可按下式計算： l錨具變形、鋼筋回縮和接縫壓縮值；統(tǒng)一取6mm.L預(yù)應(yīng)力鋼筋的有效長度；EP預(yù)應(yīng)力鋼筋的彈性模量。取195GPa。8.1.3 混凝土的彈性壓縮后張預(yù)應(yīng)力砼構(gòu)件的預(yù)應(yīng)力鋼筋采用分批張拉時，先張拉的鋼筋由于張拉后批鋼筋所產(chǎn)生的砼彈性壓縮引起的應(yīng)力損失，可按下式計算 在先張拉鋼筋重心處，由后張拉各批鋼筋而產(chǎn)生的混凝土法向應(yīng)力；預(yù)應(yīng)力鋼筋與混凝土彈性模量比。若逐一計算的值則甚為繁瑣，可采用下列近似計算公式 N計算截面的分批張拉的鋼

54、束批數(shù).鋼束重心處混凝土法向應(yīng)力： 式中M1為自重彎矩。注意此時計算Np時應(yīng)考慮摩阻損失、錨具變形及鋼筋回縮的影響。預(yù)應(yīng)力損失產(chǎn)生時，預(yù)應(yīng)力孔道還沒壓漿，截面特性取靜截面特性（即扣除孔道部他的影響）。8.1.4 鋼束松弛損失 鋼束松弛（徐變）引起的應(yīng)力損失（）此項應(yīng)力損失可根據(jù)公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范JTG D622004 表6.2.6 條的規(guī)定，按下列公式計算。對于鋼絲、鋼絞線，本設(shè)計中采用=（MPa） 式中：張拉系數(shù)，一次張拉時，=1.0；超張拉時，=0.9； 鋼筋松弛系數(shù)，I級松弛（普通松弛），=1.0；II級松弛（低松弛），=0.3；傳力錨固時的鋼筋應(yīng)力，對后張法構(gòu)件

55、=；對先張法構(gòu)件，=-。8.1.5 收縮徐變損失由混凝土收縮和徐變引起的預(yù)應(yīng)力鋼筋應(yīng)力損失 式中：、構(gòu)件受拉、受壓全部縱向鋼筋截面重心處由混凝土收縮、徐變引起的預(yù)應(yīng)力損失；、構(gòu)件受拉、受壓全部縱向鋼筋截面重心處由預(yù)習(xí)應(yīng)力產(chǎn)生的混凝土法向應(yīng)力； 截面回轉(zhuǎn)半徑，后張法采用凈截面特性、構(gòu)件受拉區(qū)、受壓區(qū)縱向普通鋼筋截面重心至構(gòu)件截面重心的距離；預(yù)應(yīng)力鋼筋傳力錨固齡期為，計算考慮的齡期為t時的混凝土收縮、徐變，其終極值可按公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范JTG D622004 中表6.2.7取用；加載齡期為，計算考慮的齡期為t時的徐變系數(shù)，可按公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范JTG D

56、622004 中表6.2.7取用.8.2 有效預(yù)應(yīng)力的計算 預(yù)應(yīng)力損失的最后結(jié)果應(yīng)列表給出各個截面的各項預(yù)應(yīng)力損失、張拉錨固階段和使用階段的有效預(yù)應(yīng)力以及使用階段扣除全部損失的有效預(yù)應(yīng)力值。 （使用階段扣除全部損失的有效預(yù)應(yīng)力值） （張拉錨固階段的有效預(yù)應(yīng)力）9 主梁截面驗算預(yù)應(yīng)力混凝土梁從預(yù)加力開始到承載破壞，需經(jīng)受預(yù)加應(yīng)力、使用荷載作用、裂縫出現(xiàn)和破壞等四個受力階段，為保證主梁受力可靠并予以控制，應(yīng)對控制截面進行各個階段的驗算。驗算中用到的計算內(nèi)力值為第七章內(nèi)力組合值。本章后續(xù)內(nèi)容為：先進行破壞階段（即承載能力極限狀態(tài)下）的截面強度驗算，再進行正常使用極限狀態(tài)下的截面應(yīng)力驗算。根據(jù)預(yù)規(guī)JT

57、G D62-2004對于全預(yù)應(yīng)力梁在使用荷載作用下，只要截面不出現(xiàn)拉應(yīng)力就不必進行抗裂性驗算。9.1 正截面抗彎承載力和斜截面抗剪驗算在承載能力極限狀態(tài)下，預(yù)應(yīng)力混凝土梁沿著正截面和斜截面都有可能破壞. 翼緣位于受壓區(qū)的T形截面或I形截面受彎構(gòu)件，箱形截面受彎構(gòu)件的正截面承載能力可參照T形截面計算，由于本設(shè)計未考慮普通鋼筋，故其正截面抗彎承載能力按下列規(guī)定進行計算時也不考慮普通鋼筋的影響，所以有：1 當(dāng)符合下列條件時 （9.1-1）應(yīng)以寬度為的矩形截面按下面公式計算正截面抗彎承載力： （9.1-2）混凝土受壓區(qū)高度應(yīng)按下式計算： （9.1-3）截面受壓區(qū)高度應(yīng)符合下列要求： （9.1-4）當(dāng)受

58、壓區(qū)配有縱向普通鋼筋和預(yù)應(yīng)力鋼筋，且預(yù)應(yīng)力鋼筋受壓即（）為正時 （9.1-5）當(dāng)受壓區(qū)僅配縱向普通鋼筋或配普通鋼筋和預(yù)應(yīng)力鋼筋，且預(yù)應(yīng)力鋼筋受拉即（）為負時 （9.1-6）2 當(dāng)不符合公式（8.1-1）的條件時，計算中應(yīng)考慮截面腹板受壓的作用，其正截面抗彎承載力應(yīng)按下列規(guī)定計算： （9.1-7）此時，受壓區(qū)高度應(yīng)按下列公式計算，應(yīng)應(yīng)符合（8-4）、（8-5）、（8-6）的要求。 （9.1-8）式中 橋梁結(jié)構(gòu)的重要性系數(shù)，按預(yù)規(guī)JTG D62-2004第5.1.5條的規(guī)定采用，本設(shè)計為二級，取=1.0； 彎矩組合設(shè)計值； 混凝土軸心抗壓強度設(shè)計值，按預(yù)規(guī)JTG D62-2004表3.1.4采用；

59、 縱向預(yù)應(yīng)力鋼筋的抗拉強度設(shè)計值，按預(yù)規(guī)JTG D62-2004表3.2.3-2采用； 受拉區(qū)縱向預(yù)應(yīng)力鋼筋的截面面積； 矩形截面寬度或T形截面腹板寬度，本設(shè)計應(yīng)為箱形截面腹板總寬度； 截面有效高度，此處為截面全高； 、受拉區(qū)、受壓區(qū)普通鋼筋和預(yù)應(yīng)力鋼筋的合力點至受拉區(qū)邊緣、受壓區(qū)邊緣的距離； 受壓區(qū)普通鋼筋合力點至受壓區(qū)邊緣的距離； T形或I形截面受壓翼緣厚度； T形或I形截面受壓翼緣的有效寬度，按預(yù)規(guī)JTG D62-2004第4.2.2的規(guī)定采用。 使用階段正截面抗彎驗算跨數(shù)位置距本跨支點的距離(m)rMuMn(kN-m)(kN-m)100038752.5251/41024171.6759

60、1501.5641/22017718.23591523.4213/43010351.04639369.925140-75640.777182799.966200-75640.777182799.9661/413.7539125.60363365.4131/227.569815.18892466.3253/441.2518590.70952644.025155-123041.23208662.824300-123041.23208662.8241/413.2521540.65352644.0251/227.570660.51392466.3253/441.255247.92160608.4851