橋梁畢業(yè)設(shè)計---裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土箱型梁

1、<p>　　2 設(shè)計資料及構(gòu)造布置</p><p><b>　　2.1 設(shè)計資料</b></p><p>　　2.1.1 橋面跨徑及橋?qū)?lt;/p><p>　　標準跨徑：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。</p><p>　　主梁長：伸縮縫采用4cm，預(yù)制梁長39.96m

2、。</p><p>　　計算跨徑：取相鄰支座中心間距39.5m。</p><p>　　橋面凈空：由于該橋所在的路線寬度較大，確定采用分離式橋。</p><p>　　單側(cè)橋橫向布置：0.52（護欄）+3.752（二車道）+1（左路肩）+3（右路肩）=12.5m</p><p>　　2.1.2 設(shè)計荷載</p><p>

3、　　根據(jù)線路的等級,確定荷載等級，由一級公路，設(shè)計時速100km/h可查得：</p><p>　　計算荷載：公路一級荷載。</p><p>　　2.1.3 材料及工藝</p><p>　　1）水泥混凝土：主梁、欄桿、橋面鋪裝采用C50號混凝土?？箟簭姸葮藴手?32.4，抗壓強度設(shè)計值=22.4，抗拉強度標準值=2.65，抗拉強度設(shè)計值=1.83, =3.45

4、15;。</p><p>　　2）預(yù)應(yīng)力鋼筋采用（ASTM A416—97a標準）低松弛鋼絞線1×7標準型?？估瓘姸葮藴手?1860，抗拉強度設(shè)計值=1260，公稱直徑15.2，公稱面積139，彈性模量=1.95×。</p><p>　　2.1.4 設(shè)計依據(jù)</p><p>　　1）《公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范》（JTG D60-2004）；<

5、/p><p>　　2）《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范》（JTJ D62-2004）；</p><p><b>　　2.2 構(gòu)造布置</b></p><p>　　2.2.1 主梁間距與主梁片數(shù)</p><p>　　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，為減小下部結(jié)構(gòu)

6、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。</p><p>　　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，同時能加強橫向整體性。</p><p>　　2.2.2 主梁尺寸擬定</p>

7、<p>　　1）主梁高：根據(jù)預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁的截面尺寸設(shè)計經(jīng)驗梁高跨比通常為1/15-1/25，本設(shè)計取1/25，即梁高h=1.60m。</p><p>　　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。</p>

8、<p>　　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。</p><p>　　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）。</p><p>　　2.2.3 橫截面沿跨長改變</p><p>　　

9、本設(shè)計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。</p><p>　　2.2.4 橫隔梁設(shè)計</p><p>　　為了增強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，共計五片。橫隔梁厚度為20cm，為了減輕吊裝質(zhì)量、節(jié)省材料

10、橫隔梁中間留孔。</p><p>　　主梁跨中、支點截面以及橫隔梁尺寸見圖2-1、圖2-2所示：</p><p>　　圖2-1 箱梁跨中橫截面</p><p>　　Fig. 2 -1 The cross-section of mid-span box beam </p><p>　　圖2-2 箱梁支點截面 </p><p

11、>　　Fig.2 -2 The cross-section of side end-span box beam </p><p>　　2.2.5 橋面鋪裝</p><p>　　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%。</p><p>　　2.2.6 橋梁橫斷面圖</p><p>　　圖2-3 橋

12、梁橫斷面圖（單位：cm）</p><p>　　Fig.2-3 The diagram of bridge cross section </p><p>　　2.3 主梁毛截面幾何特性計算</p><p>　　2.3.1 計算截面幾何特性</p><p>　　本設(shè)計采用分塊面積法，因為只在距支點1m處開始變截面，為簡便計算，可近似按等截面

13、計算，所以只需分別計算邊主梁、中主梁預(yù)制時和使用時跨中截面的幾何特性。主要計算公式如下：</p><p>　　毛截面面積： (2—1)</p><p>　　各分塊面積對上緣的面積距： (2—2)</p><p>　　

14、毛截面重心至梁頂?shù)木嚯x： (2—3)</p><p>　　毛截面慣性距計算移軸公式： (2—4)</p><p><b>　　式中——分塊面積；</b></p><p>　　——分塊面積重心至梁頂?shù)木嚯x；</p><p&

15、gt;　　——毛截面重心至梁頂?shù)木嚯x；</p><p>　　——各分塊對上緣的的面積距；</p><p>　　——各分塊面積對其自身重心的慣性距。</p><p>　　利用以上公式，分別計算邊主梁、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。</p><p>　　表2-1邊梁的截面幾何特性計算表（使用前）</p>

16、<p>　　Tab.2-1 The calculation of the geometrical features of side beam（before use）</p><p>　　其中：矩形自身慣性矩 ， 三角形自身慣性矩</p><p><b>　　=67.97 </b></p><p>　　I= =37756493

17、.84cm4</p><p>　　表2-2 中梁的截面幾何特性計算表（使用前）</p><p>　　Tab.2-2 The calculation of the geometrical features of center beam（before use）</p><p><b>　　其中：=68.5</b></p><p

18、>　　I= =37355768.26cm4</p><p>　　表2-3 主梁的截面幾何特性計算表（使用階段）</p><p>　　Tab.2-3 The calculation of the geometrical features of main beam（The use of phase）</p><p><b>　　其中：=67.45<

19、/b></p><p>　　I= =38150621.36cm4</p><p>　　2.3.2 檢驗截面效率指標</p><p><b>　　以跨中截面為例：</b></p><p><b>　　上核心距：==cm</b></p><p><b>　　下核

20、心距：==cm</b></p><p><b>　　截面效率指標：</b></p><p>　　根據(jù)設(shè)計經(jīng)驗，一般截面效率指標取，且較大者較經(jīng)濟。上述計算表明，初擬的主梁截面是合理的。</p><p><b>　　3 主梁內(nèi)力計算</b></p><p>　　3.1 恒載內(nèi)力計算&l

21、t;/p><p>　　3.1.1 第一期恒載（主梁自重）</p><p>　　在距主梁端部1m處為過渡寬度。</p><p>　　1）邊主梁自重荷載：</p><p><b>　　跨中部分：</b></p><p><b>　　支點部分：</b></p><

22、p><b>　　邊主梁荷載集度：</b></p><p>　　2）中主梁自重荷載：</p><p><b>　　跨中部分 </b></p><p><b>　　支點部分 </b></p><p><b>　　中主梁荷載集度：</b></p&g

23、t;<p>　　3）橫隔梁自重荷載：</p><p><b>　　一個橫隔梁體積：</b></p><p><b>　　橫隔梁荷載集度：</b></p><p><b>　　邊梁部分： </b></p><p><b>　　中梁部分：</b>

24、</p><p><b>　　第一期恒載集度：</b></p><p>　　3.1.2 第二期恒載（主梁現(xiàn)澆濕接縫）</p><p><b>　　邊主梁：</b></p><p><b>　　中主梁：</b></p><p>　　3.1.3 第三期恒

25、載（防撞墻、橋面鋪裝）</p><p><b>　　1）防撞墻：</b></p><p>　　按規(guī)定：（只有邊梁承擔）</p><p><b>　　2）橋面鋪裝：</b></p><p><b>　　第三期恒集度：</b></p><p>　　3.1.4

26、 恒載集度匯總</p><p>　　表3-1 主梁恒載匯總表</p><p>　　Tab.3-1 The collection of the dead load of main beam</p><p><b>　　3.2 恒載內(nèi)力</b></p><p>　　設(shè)為計算截面至支撐中心的距離，并令</p>

27、<p>　　圖 3-1 恒載內(nèi)力計算圖</p><p>　　Fig.3-1 The diagram of constant load calculation </p><p>　　則計算公式為： (3—1)</p><p><b>　　(3—2)</b>&

28、lt;/p><p><b>　　其中： </b></p><p>　　則邊主梁和中主梁的恒載內(nèi)力計算如下表</p><p>　　表3-2 恒載內(nèi)力表</p><p>　　Tab.3 -2 The table of dead load </p><p>　　4 荷載橫向分布計算</p

29、><p>　　4.1 支點截面橫向分布系數(shù)計算</p><p>　　本設(shè)計應(yīng)用杠桿法計算支點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截面。本橋為多梁式橋，當橋上荷載作用在靠近支點處時，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

30、其變形極其微小，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算荷載在支點的橫向分布系數(shù)。</p><p>　　1）對于1號梁，首先繪制1號梁反力影響線，如圖4-1。</p><p>　　并確定荷載最不利位置：</p><p>　　圖 4-1 1號梁橫向分布系數(shù)圖</p><p>　　Fig.4-1 The diagram

31、of 1 Leung horizontal distribution coefficient</p><p>　　1號梁荷載橫向分布系數(shù)：</p><p>　　2）對于1號梁，首先繪制1號梁反力影響線，如圖4-2。</p><p>　　并確定荷載最不利位置：</p><p>　　圖 4-2 2號梁橫向分布系數(shù)圖</p><

32、p>　　Fig. 4-2 The diagram of 2 Leung horizontal distribution coefficient</p><p>　　2號梁荷載橫向分布系數(shù)：</p><p>　　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。</p><p>　　4.2 跨中截

33、面橫向分布系數(shù)計算</p><p>　　本設(shè)計應(yīng)用修正偏心壓力法計算跨中截面的橫向分布系數(shù)。修正偏心壓力法是當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)計中，主梁之間具有可靠的連接，固選用修正偏心壓力法計

34、算跨中橫向分布系數(shù)。</p><p>　　4.2.1 計算主梁抗彎慣性矩</p><p>　　由前面截面幾何特性計算可知</p><p>　　4.2.2 計算主梁截面抗扭慣性矩t</p><p>　　對于本設(shè)計箱形截面，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

35、分：兩邊懸出的開口部分和薄壁部分。由于本設(shè)計截面采用的是變厚度，所以計算前把截面轉(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：</p><p>　　懸出部分可按實體矩形截面計算： (4—1)</p><p>　　其中： ——矩形長邊長度</p><p><b>　　——矩形短邊長

36、度</b></p><p>　　——矩形截面抗扭剛度系數(shù)</p><p>　　n——主梁截面劃分為單個矩形的塊數(shù)</p><p>　　薄壁閉合部分： (4—2)</p><p>　　（注：公式中具體尺寸見下圖）</p><p>　　圖

37、4-3 截面轉(zhuǎn)換圖</p><p>　　Fig.4-3 The conversion cross-section map</p><p>　　1）計算懸臂部分抗扭慣性矩</p><p><b>　　懸臂換算厚度： </b></p><p>　　則： </p><p>　　

38、表4-1矩形截面抗扭剛度系數(shù)表</p><p>　　Tab.4-1 rectangular section torsional stiffness coefficient table</p><p>　　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</p><p><b>　　則：</b></p><p

39、>　　2）計算閉口薄壁部分抗扭慣性矩</p><p>　　薄壁箱型截面頂板換算厚度：</p><p>　　則： 圖 4-4 抗扭計算簡圖</p><p>　　Fig.4-4 Diagram calculated torsional</p><

40、;p>　　4.2.3 計算主梁截面抗扭剛度修正系數(shù)</p><p>　　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，</p><p><b>　　則： </b></p><p>　　抗扭修正系數(shù)： </p><p>　　其中： ——材料剪切

41、模量；</p><p><b>　　——主梁抗彎慣性矩</b></p><p>　　——材料的彈性模量；</p><p><b>　　——主梁抗扭慣矩；</b></p><p>　　4.2.4 跨中截面橫向分布系數(shù)計算</p><p>　　1）1號梁。計算考慮抗扭修正系數(shù)的

42、橫向影響線豎標值</p><p>　　由橫向影響線的豎標值繪制各梁的橫向影響線，并確定荷載的最不利位置。</p><p>　　1梁的橫向影響線和布載圖式如圖4-5：</p><p>　　圖4-5 1號梁的橫向影響線和布載圖</p><p>　　Fig. 4 -5 The diagram of 1 leong’s horizontal imp

43、act lines and load</p><p>　　設(shè)影響線零點離1號梁軸線的距離為，則：</p><p><b>　　解得： </b></p><p>　　則汽車荷載橫向分布系數(shù)為：</p><p><b>　　2）2號梁</b></p><p>　　計算考慮抗扭

44、修正系數(shù)的橫向影響線豎標值</p><p>　　由橫向影響線的豎標值繪制各梁的橫向影響線，并確定荷載的最不利位置。</p><p>　　2梁的橫向影響線和布載圖式如圖4-6：</p><p>　　圖4-6 2號梁的橫向影響線和布載圖</p><p>　　Fig. 4 -6 The diagram of 2 leong’s horizontal

45、 impact lines and load</p><p>　　設(shè)影響線零點離2號梁軸線的距離為，則：</p><p><b>　　解得： </b></p><p>　　則汽車荷載橫向分布系數(shù)為：</p><p>　　由于高速公路，無人群荷載，所以根據(jù)對稱性，3號梁與2號梁支點的橫向分布系數(shù)相同，4號梁與1號梁的橫

46、向分布系數(shù)相同。</p><p>　　4.3 荷載截面橫向分布系數(shù)匯總</p><p>　　由以上計算將荷載橫向分布系數(shù)匯總到表4-2</p><p>　　表4-2橫向分布系數(shù)匯總表</p><p>　　Tab. 4 -2 The summary of horizontal distribution coefficient</p>

47、;<p>　　5 活載影響下主梁內(nèi)力計算</p><p>　　5.1 沖擊系數(shù)和車道折減系數(shù)的確定</p><p>　　根據(jù)《橋規(guī)》，簡支梁橋的自振頻率可采用以下公式估算：</p><p><b>　　(5-1) </b></p><p>　　式中：—結(jié)構(gòu)計算跨徑（）；</p><p

48、>　　—結(jié)構(gòu)材料的彈性模量（）；</p><p>　　對于混凝土，取 N/m2</p><p>　　—結(jié)構(gòu)跨中截面的截面慣矩（）；</p><p>　　—結(jié)構(gòu)跨中處的單位長度質(zhì)量（），當換算為重力計算時其單位為（）；</p><p>　　—結(jié)構(gòu)跨中處延米結(jié)構(gòu)重力（）；</p><p><b>　　—重力

49、加速度（）。</b></p><p><b>　　即：</b></p><p>　　《橋規(guī)》規(guī)定，沖擊系數(shù)按下式計算：</p><p><b>　　當時，；</b></p><p><b>　　當時，；</b></p><p><b&g

50、t;　　當時，，本計算。</b></p><p><b>　　故： </b></p><p><b>　　所以?。?lt;/b></p><p>　　1+=1.11 </p><p>　　根據(jù)《橋規(guī)》規(guī)定，本設(shè)計為半幅二車道，可不考慮橫向車道折減，其折減系數(shù)。</p>&l

51、t;p>　　5.2 活載內(nèi)力計算</p><p>　　本設(shè)計中，因為除設(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)橫隔梁起至支點從直線過度到[13]。</p><p>　　在計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，為了簡化計算，通常采用不變的跨中橫向分布系數(shù)計算。</p>&

52、lt;p>　　根據(jù)《橋規(guī)》，公路級車道荷載的均布荷載標準值為。集中荷載標準值隨計算跨徑而變，當計算跨徑小于或等于時，為；計算跨徑等于或大于時，為；計算跨徑在之間時，值采用直線內(nèi)插求得。當計算剪力效應(yīng)時，集中荷載標準值應(yīng)乘以1.2的系數(shù)，其主要用于驗算下部結(jié)構(gòu)或上部結(jié)構(gòu)的腹板。</p><p>　　因此由內(nèi)插求得： 求得，。 </p><p>　　5.2.1 1號梁活載內(nèi)力

53、計算</p><p>　　1）1號梁跨中截面彎矩和剪力計算</p><p>　　跨中截面彎矩影響線及橫向分布系數(shù)見圖5-1，跨中截面彎矩計算采用不變的橫向分布系數(shù)。</p><p>　　圖5-1 1號梁跨中彎矩計算圖</p><p>　　Fig. 5 -1 The calculation of 1 leong’s span moment &

54、lt;/p><p>　　跨中彎矩影響線的最大坐標值：</p><p>　　跨中彎矩影響線的面積：</p><p><b>　　集中荷載：</b></p><p><b>　　均布荷載：</b></p><p>　　車道荷載作用下1號梁跨中彎矩：</p><p&

55、gt;　　跨中截面剪力影響線及橫向分布系數(shù)見圖5-2，跨中截面剪力計算采用不變的橫向分布系數(shù)。</p><p>　　圖5-2 1號梁跨中剪力計算圖</p><p>　　Fig.5 -2 The calculation of 1 leong’s span shear</p><p>　　跨中剪力影響線的最大坐標值：</p><p>　　跨中剪

56、力影響線的面積：</p><p><b>　　集中荷載：</b></p><p><b>　　均布荷載：</b></p><p>　　車道荷載作用下1號梁跨中剪力：</p><p>　　2）1號梁處截面彎矩和剪力計算</p><p>　　處截面彎矩影響線及橫向分布系數(shù)見圖5-

57、3，截面彎矩計算需考慮荷載橫向分布系數(shù)沿橋縱向的變化，支點截面取，至取，支點~段橫向分布系數(shù)按直線變化。</p><p>　　圖5-3 1號梁處彎矩計算圖</p><p>　　Fig. 5-3 The calculation of 1 Leong’s department moment </p><p>　　處彎矩影響線的最大坐標值：</p><

58、;p>　　三角荷載合力作用點處影響線坐標值：</p><p>　　處彎矩影響線的面積：</p><p><b>　　集中荷載：</b></p><p><b>　　均布荷載：</b></p><p>　　車道荷載作用下1號梁處彎矩：</p><p>　　處截面剪力影響線

59、及橫向分布系數(shù)見圖5-4，截面剪力計算需考慮荷載橫向分布系數(shù)沿橋縱向的變化，支點截面取，至取，支點~段橫向分布系數(shù)按直線變化。</p><p>　　圖5-4 1號梁處剪力計算圖</p><p>　　Fig.5 -4 The calculation of 1 Leong’s department shear</p><p>　　處剪力影響線的最大坐標值：</

60、p><p>　　處剪力影響線的面積：</p><p><b>　　集中荷載：</b></p><p><b>　　均布荷載：</b></p><p>　　車道荷載作用下1號梁處剪力：</p><p>　　3）1號梁變化點處截面彎矩和剪力計算</p><p>

61、;　　變化點處截面彎矩影響線及橫向分布系數(shù)見圖5-5，變化點截面彎矩計算需考慮荷載橫向分布系數(shù)沿橋縱向的變化，支點截面取，至取，支點~段橫向分布系數(shù)按直線變化。</p><p>　　圖5-5 1號梁變化點處彎矩計算圖</p><p>　　Fig. 5-5 The calculation of 1 Leong’s Change-point department moment </p&

62、gt;<p>　　變化點處彎矩影響線的最大坐標值：</p><p>　　三角荷載合力作用點處影響線坐標值：</p><p>　　變化點處彎矩影響線的面積：</p><p><b>　　集中荷載：</b></p><p><b>　　均布荷載：</b></p><p&

63、gt;　　車道荷載作用下1號梁變化點處彎矩：</p><p>　　變化點處截面剪力影響線及橫向分布系數(shù)見圖5-6，變化點截面剪力計算需考慮荷載橫向分布系數(shù)沿橋縱向的變化，支點截面取，至取，支點~段橫向分布系數(shù)按直線變化。</p><p>　　圖5-6 1號梁變化點處剪力計算圖</p><p>　　Fig.5-6 The calculation of 1 Leong

64、’s Change-point department shear</p><p>　　變化點處剪力影響線的最大坐標值：</p><p>　　三角荷載合力作用點處影響線坐標值：</p><p>　　變化點處剪力影響線的面積：</p><p><b>　　集中荷載：</b></p><p><b

65、>　　均布荷載：</b></p><p>　　車道荷載作用下1號梁變化點處剪力：</p><p>　　4）1號梁支點處截面剪力計算</p><p>　　支點處截面剪力影響線及橫向分布系數(shù)見圖5-7，支點截面剪力計算需考慮荷載橫向分布系數(shù)沿橋縱向的變化，支點截面取，至取，支點~段橫向分布系數(shù)按直線變化。</p><p>　　圖

66、5-7 1號梁支點處剪力計算圖</p><p>　　Fig. 5-7 The calculation of 1 Leong’s Support department moment </p><p>　　支點處剪力影響線的最大坐標值：</p><p>　　三角荷載合力作用點處影響線坐標值：</p><p>　　支點處剪力影響線的面積：<

67、;/p><p><b>　　集中荷載：</b></p><p><b>　　均布荷載：</b></p><p>　　車道荷載作用下1號梁支點處剪力：</p><p>　　5.2.2 2號梁活載內(nèi)力計算</p><p>　　1）2號梁跨中截面彎矩和剪力計算</p>

68、<p>　　跨中截面彎矩影響線及橫向分布系數(shù)見圖5-8，跨中截面彎矩計算采用不變的橫向分布系數(shù)。</p><p>　　圖5-8 2號梁跨中彎矩計算圖</p><p>　　Fig. 5 -8 The calculation of 2 leong’s span moment</p><p>　　跨中彎矩影響線的最大坐標值：</p><p&

69、gt;　　跨中彎矩影響線的面積：</p><p><b>　　集中荷載：</b></p><p><b>　　均布荷載：</b></p><p>　　車道荷載作用下2號梁跨中彎矩：</p><p>　　跨中截面剪力影響線及橫向分布系數(shù)見圖5-9，跨中截面剪力計算采用不變的橫向分布系數(shù)。</p&

70、gt;<p>　　圖5-9 2號梁跨中剪力計算圖</p><p>　　Fig.5-9 The calculation of 2 leong’s span shear</p><p>　　跨中剪力影響線的最大坐標值：</p><p>　　跨中剪力影響線的面積：</p><p><b>　　集中荷載：</b>

71、</p><p><b>　　均布荷載：</b></p><p>　　車道荷載作用下2號梁跨中剪力：</p><p>　　2）2號梁處截面彎矩和剪力計算</p><p>　　處截面彎矩影響線及橫向分布系數(shù)見圖5-10，截面彎矩計算需考慮荷載橫向分布系數(shù)沿橋縱向的變化，支點截面取，至取，支點~段橫向分布系數(shù)按直線變化。&l

72、t;/p><p>　　圖5-10 2號梁處彎矩計算圖</p><p>　　Fig. 5-10 The calculation of 2 Leong’s department moment</p><p>　　處彎矩影響線的最大坐標值：</p><p>　　三角荷載合力作用點處影響線坐標值：</p><p>　　處彎矩影

73、響線的面積：</p><p><b>　　集中荷載：</b></p><p><b>　　均布荷載：</b></p><p>　　車道荷載作用下2號梁處彎矩：</p><p>　　處截面剪力影響線及橫向分布系數(shù)見圖5-11，截面剪力計算需考慮荷載橫向分布系數(shù)沿橋縱向的變化，支點截面取，至取，支點~段

74、橫向分布系數(shù)按直線變化。</p><p>　　圖5-11 2號梁處剪力計算圖</p><p>　　Fig.5 -11 The calculation of 2 Leong’s department shear</p><p>　　處剪力影響線的最大坐標值：</p><p>　　處剪力影響線的面積：</p><p>&

75、lt;b>　　集中荷載：</b></p><p><b>　　均布荷載：</b></p><p>　　車道荷載作用下2號梁處剪力：</p><p>　　3）2號梁變化點處截面彎矩和剪力計算</p><p>　　變化點處截面彎矩影響線及橫向分布系數(shù)見圖5-12，變化點截面彎矩計算需考慮荷載橫向分布系數(shù)沿橋

76、縱向的變化，支點截面取，至取，支點~段橫向分布系數(shù)按直線變化。</p><p>　　圖5-12 2號梁變化點處彎矩計算圖</p><p>　　Fig. 5-12 The calculation of 2 Leong’s Change-point department moment</p><p>　　變化點處彎矩影響線的最大坐標值：</p><

77、;p>　　三角荷載合力作用點處影響線坐標值：</p><p>　　變化點處彎矩影響線的面積：</p><p><b>　　集中荷載：</b></p><p><b>　　均布荷載：</b></p><p>　　車道荷載作用下2號梁變化點處彎矩：</p><p>　　變化

78、點處截面剪力影響線及橫向分布系數(shù)見圖5-13，變化點截面剪力計算需考慮荷載橫向分布系數(shù)沿橋縱向的變化，支點截面取，至取，支點~段橫向分布系數(shù)按直線變化。</p><p>　　圖5-13 2號梁變化點處剪力計算圖</p><p>　　Fig. 5-13 The calculation of 2 Leong’s Change-point department shear</p>

79、<p>　　變化點處剪力影響線的最大坐標值：</p><p>　　三角荷載合力作用點處影響線坐標值：</p><p>　　變化點處剪力影響線的面積：</p><p><b>　　集中荷載：</b></p><p><b>　　均布荷載：</b></p><p>　

80、　車道荷載作用下2號梁變化點處剪力：</p><p>　　4）2號梁支點處截面剪力計算</p><p>　　支點處截面剪力影響線及橫向分布系數(shù)見圖5-14，支點截面剪力計算需考慮荷載橫向分布系數(shù)沿橋縱向的變化，支點截面取，至取，支點~段橫向分布系數(shù)按直線變化。</p><p>　　圖5-14 2號梁支點處剪力計算圖</p><p>　　Fi

81、g. 5-14 The calculation of 2 Leong’s Support department moment</p><p>　　支點處剪力影響線的最大坐標值：</p><p>　　三角荷載合力作用點處影響線坐標值：</p><p>　　支點處剪力影響線的面積：</p><p><b>　　集中荷載：</b&g

82、t;</p><p><b>　　均布荷載：</b></p><p>　　車道荷載作用下2號梁支點處剪力：</p><p>　　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。</p><p>　　5.3 荷載內(nèi)力組合</p><p&

83、gt;　　表5-1荷載內(nèi)力組合表</p><p>　　Tab.5 -1 load combination of internal forces Table</p><p>　　5.4 繪制內(nèi)力包絡(luò)圖</p><p>　　沿梁軸的各個截面處，將所采用的計算內(nèi)力值按適當?shù)谋壤呃L成縱坐標，連接這些標點得到內(nèi)力包絡(luò)圖，這條曲線可大致表示各個截面在很在和活載作用下所產(chǎn)生的

84、內(nèi)力。內(nèi)力包絡(luò)圖主要為在主梁內(nèi)配置預(yù)應(yīng)力筋、縱向主筋、斜筋和箍筋提供設(shè)計依據(jù)，并進行各種驗算。本橋簡支梁主梁內(nèi)力包絡(luò)圖如圖5-15。</p><p>　　圖5-15 內(nèi)力包絡(luò)圖</p><p>　　Fig. 5 -15 envelope diagram of internal forces</p><p>　　6.5 主梁截面幾何特性計算</p>

85、<p>　　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。本設(shè)計中的箱型梁從施工到運營經(jīng)歷了如下三個階段。</p><p>　　(1)梁預(yù)制并張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋</p><p>　　主梁混凝土達到設(shè)計強度的90%后，進行預(yù)應(yīng)力的張拉，此時管道尚未壓漿，所以其截面特性為計入非預(yù)應(yīng)力鋼筋影響（將非預(yù)應(yīng)力鋼筋換算成混凝土）的凈截面，該截面的截面特性計算中應(yīng)扣除預(yù)應(yīng)力管

86、道的影響，箱梁翼板寬度為2800mm[3]。</p><p>　　(2)灌漿封錨，主梁吊裝就位并現(xiàn)澆200mm濕接縫</p><p>　　預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉完成并進行管道壓漿、封錨后，預(yù)應(yīng)力鋼筋能夠參與截面受力。主梁吊張就位現(xiàn)澆200mm濕接縫但濕接縫還沒有參與截面受力，所以此時截面特性計算采用計入非預(yù)應(yīng)力鋼筋和預(yù)應(yīng)力鋼筋影響的換算截面，箱梁翼板寬度仍為2800mm[3]。</p>

87、<p>　　(3)橋面、欄桿施工和營運階段</p><p>　　橋面濕接縫結(jié)硬后，主梁即為全截面參與工作，此時截面特性計算采用計入非預(yù)應(yīng)力鋼筋和預(yù)應(yīng)力鋼筋影響的換算截面，箱梁翼板有效寬度為3000mm[3]。</p><p>　　截面幾何特征的計算可以列表進行，以第一階段跨中截面為例列表于。同理，求得其他受力階段控制截面幾何特征如表</p><p>　

88、　表6-3第一階段跨中截面幾何特征表</p><p>　　Table6-3 The first phase, cross-sectional geometric characteristics of the cross-table</p><p>　　表6-4截面幾何特征表</p><p>　　Table6-4 Cross-sectional geometric c

89、haracteristics table</p><p>　　7 行車道板內(nèi)力計算</p><p>　　本橋行車道板類型為鉸接懸臂板，最大彎矩在懸臂根部。在計算活載彎矩時，最不利的荷載位置是把車輪荷載對中布置在鉸接處，本設(shè)計行車道板的跨徑內(nèi)可進入2個車輪，在有效分布寬度a內(nèi)，總軸重為P，輪重P/2，將鉸接懸臂板視為板段自由的懸臂梁，以一片梁作為研究對象，每片梁分擔P/4，每半寬板為P/4

90、a(a為板有小工作寬度)，其合力作用點至懸臂根部之距為。</p><p>　　則每米寬板條的活載彎矩為：</p><p><b>　　(7—1)</b></p><p>　　每米寬板條的恒載彎矩為：</p><p><b>　　(7—2)</b></p><p>　　7.1

91、 恒載內(nèi)力計算</p><p>　　1）每延米板上的恒載</p><p><b>　　瀝青混凝土面層：</b></p><p><b>　　混凝土墊層：</b></p><p>　　箱；梁翼板自重： </p><p>　　每延米自重： </p><

92、;p>　　2）每延米板上的恒載內(nèi)力</p><p><b>　　跨中彎矩： </b></p><p><b>　　跨中剪力： </b></p><p>　　7.2 活載內(nèi)力計算</p><p>　　公路—I級車輛荷載縱、橫向布置如圖7-1所示：</p><p>　　圖

93、7-1 公路—I級車輛荷載</p><p>　　Fig.7-1 The vehicle load of road-I</p><p>　　公路—I級車輛荷載的兩個140KN軸重的后輪，沿橋梁的縱向，作用于鉸縫軸線上為最不利荷載。由《橋規(guī)》查得重車后輪著地長度為a2=0.2m，著地寬度b2=0.6m，車輪在板上的布置及其壓力分布圖形如圖8-2所示，鋪裝層總厚度H=0.07+0.08=0.1

94、5m。則板上荷載壓力的邊長為：</p><p>　　由圖7-1可知：重論后軸兩輪的有效分布寬度重疊，重疊的長度為：</p><p>　　則鉸縫處縱向兩個車輪對于懸臂根部的有效分布寬度：</p><p>　　沖擊系數(shù)：1+μ=0.28</p><p>　　1）作用于每米寬板條上彎矩為： 圖7-2 行車道板計算圖示(單

95、位：m)</p><p>　　Fig.7-2 The calculator of running board</p><p>　　2）相應(yīng)于每米寬板條活載最大彎矩時的每米寬板條上的剪力：</p><p>　　7.3 承載能力極限狀態(tài)內(nèi)力組合</p><p>　　按承載能力極限狀態(tài)設(shè)計，考慮作用效應(yīng)組合并根據(jù)《橋規(guī)》規(guī)定求得計算內(nèi)力。本設(shè)計為

96、恒載與活載產(chǎn)生內(nèi)力的情況，其計算內(nèi)力為：</p><p>　　有了計算內(nèi)力，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)計板內(nèi)的鋼筋和進行相應(yīng)的驗算。</p><p><b>　　9 附屬設(shè)施設(shè)計</b></p><p><b>　　9.1 橋面鋪裝</b></p><p>　　橋面鋪裝

97、的作用是保護橋面板不受車輛輪胎（或履帶）的直接磨耗，防止主梁遭受雨水的侵蝕，并能對車輛輪重的集中荷載起一定的分布作用。因此，所設(shè)計的橋面鋪裝層應(yīng)具有抗車轍、抗滑、不透水和與橋面板結(jié)合良好等特點。橋面鋪裝部分在橋梁恒載中占有較大比重，特別是小跨徑的橋梁尤為明顯，因此應(yīng)盡量設(shè)法減輕橋面鋪裝的重力，避免因恒重增加而降低橋梁承載能力。</p><p>　　為了迅速排除橋面雨水，通常除使橋梁設(shè)有縱向坡度外，尚應(yīng)將橋面鋪裝沿

98、橫向設(shè)置雙向的橋面橫坡。本橋設(shè)計橫坡坡度為1.5%，用三角墊層實現(xiàn)橫坡度，為普遍的拋物線形橫坡。</p><p>　　圖9-1 橋面鋪裝示意圖</p><p>　　Fig. 9 -1 The diagram of deck pavement</p><p>　　本橋是高速公路橋梁，因此根據(jù)《橋規(guī)》采用了60~100mm平均厚度為的混凝土三角墊層和厚的瀝青混凝土表面處

99、理。在混凝土鋪裝層中鋪設(shè)直徑為10mm的HRB335鋼筋網(wǎng)；瀝青混凝土采用的是《橋規(guī)》中的長安大學的雙面層鋪裝，上面層是細粒式玄武巖石料的彈性瀝青，下面層中粒式瀝青混凝土，對于本設(shè)計能夠滿足要求。</p><p>　　9.4 防撞墻設(shè)計</p><p>　　橋梁防撞墻的設(shè)計首先要考慮結(jié)構(gòu)安全可靠。盡管橋梁防撞墻的計算，在橋梁結(jié)構(gòu)計算中占次要地位，但作為一種安全防護裝置和措施，其堅固性和耐

100、久性也是不可忽視的。由于是一級公路，所以我橋護欄受力主要是風荷載和撞擊荷載，但是強度計算與取值有一定的難度，所以本設(shè)計其強度計算可近似認為滿足。</p><p>　　本橋采用鋼筋混凝土墻式護欄，鋼筋混凝土墻式護欄已為世界各國廣泛使用，具有良好的吸收車輛碰撞能量的特性，以及便于加工和安裝的特點。防撞墻的尺寸及鋼筋配置見圖9-5及施工圖。</p><p>　　圖9-5 鋼筋混凝土墻式護欄

101、 </p><p>　　Fig.9-5 The wall barrier of reinforced concrete </p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] JTG D60-2004 公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范.</p><p>　　[2] JTJ 024-85 公路橋涵地基與

102、基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范.</p><p>　　[3] JTG B01-2003 公路工程技術(shù)標準.</p><p>　　[4] JTJ 014-97 公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范.</p><p>　　[5] JTG D62-2004 公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范.</p><p>　　[7]賈金青，陳鳳山.橋梁工程設(shè)計計算方法及應(yīng)用[M].第1版

103、.北京：人中國建筑工業(yè)出版社，2003.</p><p>　　[10]胡兆同.橋梁通用構(gòu)造及簡支梁橋[M].陳萬春.第1版.北京：人民交通出版社,2000.</p><p>　　[12]葉見曙.結(jié)構(gòu)設(shè)計原理[M].第2版.北京:人民交通出版社,2005.</p><p>　　[13]周先雁，王解軍.橋梁工程[M].第1版.北京:北京大學出版社,2008.</p