橋梁設(shè)計畢業(yè)論文

1、<p><b>　　摘要</b></p><p>　　關(guān)鍵詞：簡支T梁橋；設(shè)計；驗算</p><p>　　本設(shè)計是關(guān)于哈泥河2號橋的施工圖設(shè)計，依據(jù)適用、經(jīng)濟(jì)、安全、美觀的原則，本橋采用雙跨預(yù)應(yīng)力混凝土簡支T型梁橋，全橋長60m，跨徑布置為：2×30m，梁高1.8m。橋面寬度為：0.5m（防撞欄）+9m（機(jī)動車道）+0.5m（防撞欄），橋面縱坡為2

2、%。河床地質(zhì)條件較差，多為粘土、亞粘土、細(xì)沙、粗砂等，采用柔性墩，基礎(chǔ)均為鉆孔灌注樁。主梁采用50號混凝土。后張法施工，采用兩端同時張拉。無通航要求。</p><p>　　本文主要闡述了該橋的設(shè)計和計算 過程。首先進(jìn)行橋型方案比選，對主橋進(jìn)行總體結(jié)構(gòu)設(shè)計，然后對上部結(jié)構(gòu)進(jìn)行內(nèi)力、配筋計算，強度、應(yīng)力及變形驗算。</p><p>　　具體包括以下幾個部分：</p><p&

3、gt;<b>　　橋型方案比選</b></p><p>　　橋型布置，結(jié)構(gòu)各部分尺寸凝定</p><p><b>　　選取計算結(jié)構(gòu)件圖</b></p><p><b>　　恒載內(nèi)力計算</b></p><p><b>　　活載內(nèi)力計算</b></p&

4、gt;<p><b>　　荷載組合</b></p><p><b>　　配筋計算</b></p><p><b>　　預(yù)應(yīng)力損失是計算</b></p><p><b>　　截面強度驗算</b></p><p><b>　　截面應(yīng)力及

5、變形驗算</b></p><p><b>　　施工圖設(shè)計</b></p><p><b>　　Abstract</b></p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　1 總論......................................

6、.....................1</p><p>　　1.1 概述............................................................................1</p><p>　　1.2 橋梁的組成和分類.........................................................

7、.......1</p><p>　　1.2.1 橋梁的組成................................................................1</p><p>　　1.2.2 橋梁的分類................................................................2</p>&l

8、t;p>　　1.2.3 橋梁的其他分類簡述........................................................2</p><p>　　1.3 橋梁的總體規(guī)劃..................................................................3</p><p>　　2 上部結(jié)構(gòu)的計算......

9、.............................................4</p><p>　　2.1 設(shè)計資料及構(gòu)造布置..............................................................4</p><p>　　2.1.1 設(shè)計資料..........................................

10、........................4</p><p>　　2.1.2 橫截面沿跨長的變化........................................................7</p><p>　　2.1.3 橫隔梁的位置..............................................................7&l

11、t;/p><p>　　2.2 主梁的作用效應(yīng)計算..............................................................8</p><p>　　2.2.1 永久作用效應(yīng)就算..........................................................8</p><p>　　2.2.

12、2 可變作用效應(yīng)計算.........................................................10</p><p>　　2.2.3 主梁作用效應(yīng)組合.........................................................15</p><p>　　2.3 預(yù)應(yīng)力鋼筋計算.....................

13、............................................16</p><p>　　2.3.1 鋼筋面積的估算及鋼束布置.................................................16</p><p>　　2.3.2 主梁截面幾何特性計算...........................................

14、..........21</p><p>　　2.3.3 持久狀況界面承載能力極限狀態(tài)計算.........................................23</p><p>　　2.3.4 鋼束預(yù)應(yīng)力損失估算.......................................................25</p><p>　　2.

15、3.5 應(yīng)力驗算.................................................................30</p><p>　　2.3.6 抗裂性驗算...............................................................34</p><p>　　2.3.7 主梁變形（撓度）計算.......

16、..............................................37</p><p>　　2.3.8 錨固區(qū)局部承壓計算.......................................................39</p><p>　　2.4 橫隔梁計算.............................................

17、........................41</p><p>　　2.4.1 確定作用在跨中橫隔梁上的可變作用.........................................41</p><p>　　2.4.2 跨中橫隔梁作用效應(yīng)影響線.................................................42</p>&l

18、t;p>　　2.4.3 截面作用效應(yīng)計算.........................................................46</p><p>　　2.4.4 截面配筋計算.............................................................46</p><p>　　2.5 行車道板計算.......

19、............................................................47</p><p>　　2.5.1 懸臂板荷載效應(yīng)計算.......................................................47</p><p>　　2.5.2 連續(xù)板荷載效應(yīng)計算.........................

20、..............................49</p><p>　　2.5.3 界面設(shè)計、配筋與承載力驗算...............................................54</p><p>　　2.6 支座計算..................................................................

21、.....55</p><p>　　2.6.1 選定支座的平面尺寸.......................................................55</p><p>　　2.6.2 驗算支座的厚度...........................................................56</p><p>

22、　　2.6.3 驗算支座偏移.............................................................56</p><p>　　2.6.4 驗算抗滑性能.............................................................57</p><p>　　3 下部結(jié)構(gòu)計算..............

23、.....................................58</p><p>　　3.1 設(shè)計資料.......................................................................58</p><p>　　3.2 蓋梁計算..............................................

24、.........................59</p><p>　　3.2.1 荷載計算.................................................................59</p><p>　　3.2.2 內(nèi)力計算............................................................

25、.....65</p><p>　　3.2.3 截面配筋計算及應(yīng)力驗算...................................................67</p><p>　　3.3 橋墩墩柱設(shè)計...................................................................69</p><p&

26、gt;　　3.3.1 荷載計算.................................................................69</p><p>　　3.3.2 截面配筋計算及應(yīng)力驗算...................................................71</p><p>　　3.4 鉆孔樁計算.............

27、........................................................73</p><p>　　3.4.1 荷載計算........................................................73</p><p>　　3.4.2 樁長計算......................................

28、...........................75</p><p>　　3.4.3 樁的內(nèi)力計算（m法）......................................................76</p><p>　　3.4.4 樁身截面配筋與承載力驗算.................................................78<

29、/p><p>　　3.4.5 墩頂縱向水平位移驗算.....................................................79</p><p>　　主要參考文獻(xiàn).....................................................81</p><p>　　致謝.....................

30、.........................................82</p><p><b>　　1 總論</b></p><p><b>　　1.1 概 述</b></p><p>　　橋梁工程在學(xué)科上屬于土木工程分支，在功能上是交通工程的咽喉。</p><p>　　大力發(fā)展

31、交通運輸業(yè)，是加速實現(xiàn)四個現(xiàn)代化的重要保證。四通八達(dá)的現(xiàn)代交通，對于加強各民族的團(tuán)結(jié)，發(fā)展國民經(jīng)濟(jì)，促進(jìn)文化交流和鞏固國防等方面，都有非常重要的作用。在公路、鐵路、城市和農(nóng)村道路交通及水利等建設(shè)中，為了跨越各種障礙（如河流等）必須修建各種類型的橋梁與涵洞，因之橋涵又成了陸路交通中的重要組成部分。</p><p>　　橋梁和涵洞的造價一般來說平均占公路總造價的10-20%,特別是在現(xiàn)代高級公路以及城市高架道路的修建

32、中，橋梁不僅在工程規(guī)模上十分巨大，而且也往往是保證全線早日通車的關(guān)鍵。</p><p>　　隨著科技的進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)、社會、文化水平的提高，人們對橋梁建筑提出了更高的要求。經(jīng)過幾十年的努力，我國的橋梁工程無論在建設(shè)規(guī)模上，還是在科技水平上，均已躋身世界先進(jìn)行列。各種功能齊全、造型美觀的立交橋、高架橋，橫跨長江、黃河等大江大河的特大跨度橋梁，如雨后春筍頻頻建成。目前隨著國家公路國道主干線規(guī)則的編制完成，幾十千米長的跨海

33、灣、海峽特大橋梁的宏偉建設(shè)工程已經(jīng)擺在我們面前，并以逐漸開始建設(shè)，我們廣大橋梁工程技術(shù)人員將不斷面臨著建設(shè)新穎和復(fù)雜橋梁結(jié)構(gòu)的挑戰(zhàn)，肩負(fù)著光榮而艱巨的任務(wù)。</p><p>　　1.2 橋梁的組成和分類</p><p>　　1.2.1 橋梁的組成</p><p>　　概括的說，橋梁有四個基本部分組成，即上部結(jié)構(gòu)（superstructure)、下部結(jié)構(gòu)（supers

34、tructure)、支座(bearing)和附屬設(shè)施（accessory)。</p><p>　　上部結(jié)構(gòu)是在線路中斷時跨越障礙的主要承重結(jié)構(gòu)，是橋梁支座以上（無鉸拱起拱線或鋼架主梁底線以上）跨越橋孔的總稱，當(dāng)跨越幅度越大時，上部結(jié)構(gòu)的構(gòu)造也就越復(fù)雜，施工難度也相應(yīng)增加。</p><p>　　下部結(jié)構(gòu)包括橋墩（pier)、橋臺（abutment)和基礎(chǔ)（foundation）。</p

35、><p>　　支座是在橋跨結(jié)構(gòu)與橋墩或橋臺的支撐處所設(shè)置的傳力裝置。</p><p>　　附屬設(shè)施包括橋面系（bridge decking）、伸縮縫（expansion joint）、橋梁與路堤銜接處的橋頭搭板（transition slab at bridge head)和錐形護(hù)坡（conical slope）等。</p><p>　　1.2.2 橋梁的分類</

36、p><p>　　橋梁結(jié)構(gòu)的體系包括梁、拱、剛架、吊橋與組合體系。</p><p>　　（1）梁式體系：梁式體系是以梁的抗彎能力來承受荷載的。梁分簡支梁、懸臂梁、固端梁和連續(xù)梁。 </p><p>　?。?）拱式體系：拱式體系的主要承重結(jié)構(gòu)式拱肋（或拱箱），以承壓為主。拱分單鉸拱、雙鉸拱和無鉸拱。</p><p>　?。?）

37、剛架體系：剛架橋是介于梁、拱之間的一種結(jié)構(gòu)形式，他是由受彎的上部（梁或板）與承壓的下部（柱或墩）整體結(jié)合在一起的結(jié)構(gòu)。</p><p><b>　?。?）組合體系：</b></p><p><b>　　a.T型剛架</b></p><p>　　連續(xù)剛架都是由梁和剛架相組合的體系。他們是由預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)采用懸臂梁施工法而發(fā)

38、展起來的一種體系。</p><p><b>　　b.梁、拱組合體系</b></p><p>　　這類體系中有系桿拱、桁架拱、剛架拱等。他們利用梁的受彎與拱的承壓特點組成結(jié)構(gòu)。</p><p><b>　　C.斜拉橋</b></p><p>　　它是由承壓的塔、受拉的索和受彎的梁體組合起來的一種結(jié)構(gòu)體

39、系。</p><p>　　1.2.3 橋梁的其他分類簡述</p><p>　　按用途來劃分，有公路橋、鐵路橋、公路鐵路了兩用橋、農(nóng)橋、人行橋、運水橋及其他專用橋梁。</p><p>　　按橋梁全長和跨境的不同，分為特殊大橋、大橋、中橋和小橋。</p><p>　　按主要承重結(jié)構(gòu)所用的材料劃分，有圬工橋、鋼筋混凝土橋、預(yù)應(yīng)力混凝土橋、鋼橋和木橋

40、等。</p><p>　　按跨越障礙的性質(zhì)，可分為跨河橋、跨線橋、高架橋和棧橋。</p><p>　　按上部結(jié)構(gòu)的行車道位置，分為上承式橋、下承式橋和中承式橋。</p><p>　　1.3 橋梁的總體規(guī)劃</p><p>　　橋梁設(shè)計應(yīng)遵循技術(shù)先進(jìn)、安全可靠、適用耐久、經(jīng)濟(jì)合理、美觀及利于環(huán)保等原則。 由于橋梁是道路工程的一個組成部分

41、，因而橋梁設(shè)計一般應(yīng)符合路線布置的規(guī)定，橋梁在功能上的各項技術(shù)指標(biāo)也應(yīng)符合路線的要求。</p><p>　　除了滿足上述基本要求外，因橋梁建設(shè)與當(dāng)?shù)氐纳鐣?、?jīng)濟(jì)、文化和人民的生活密切相關(guān)，應(yīng)適當(dāng)考慮當(dāng)?shù)氐男枰缈紤]農(nóng)田的排灌的需要，靠近村鎮(zhèn)、城市、鐵路及水利設(shè)施的橋梁，應(yīng)結(jié)合各有關(guān)方面的要求，適當(dāng)考慮綜合利用。</p><p><b>　　2 上部結(jié)構(gòu)計算</b>&

42、lt;/p><p>　　2.1 設(shè)計資料及構(gòu)造布置</p><p>　　2.1.1 設(shè)計資料</p><p>　　橋面凈空：凈—9.0+2×0.5m只設(shè)安全帶</p><p>　　主梁跨徑和全長： 標(biāo)準(zhǔn)跨徑：</p><p><b>　　計算跨徑：</b></p><p&

43、gt;<b>　　主梁全長：</b></p><p>　　橋面鋪裝：10cm混凝土+8cm瀝青鋪裝</p><p><b>　　設(shè)計荷載：城市B級</b></p><p>　　材料：預(yù)應(yīng)力鋼筋：采用1×7標(biāo)準(zhǔn)型-15.24-1860-Ⅱ-GB/T 5224—1995鋼絞線，抗拉強度標(biāo)準(zhǔn)值</p>&

44、lt;p>　　鋼 筋：主筋用HRB335級鋼，其他用R235級鋼</p><p>　　2.1.2 橫截面布置</p><p>　　跨徑和橋面凈空已確定的條件下進(jìn)行規(guī)格化的構(gòu)造布置。</p><p>　　1 主梁間距與主梁片數(shù)</p><p>　　主梁間距通常應(yīng)隨梁高與跨徑的增大而加寬為經(jīng)濟(jì)，同時加寬翼板對提高界面效率指標(biāo)很有效

45、，故在許可條件下應(yīng)適當(dāng)加寬T梁翼板。但標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計主要為配合各種橋面寬度，使橋梁尺寸標(biāo)準(zhǔn)化而采用統(tǒng)一的主梁間距。交通部《公路鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范》（JTG D62----2004）中，鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土裝配式簡支T型梁跨徑從16m到50m，主梁間距為1.6m到2.5m。取主梁間距為2m。設(shè)計橋?qū)拕t選用五片T梁</p><p>　　2 主梁跨中截面主要尺寸擬定</p><p&g

46、t;<b>　　（1）主梁高度</b></p><p>　　預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁橋的主梁高度與其跨徑之比通常在1/15--1/25。當(dāng)建筑高度不受限制時，增大梁高往往是較為經(jīng)濟(jì)的方案，應(yīng)為增加梁高可節(jié)省預(yù)應(yīng)力剛束用量，同時加大一般只是腹板加高，二混凝土用量增加不多。綜上所述，設(shè)計中對25cm跨徑的簡支梁橋取用140cm。</p><p>　?。?）主梁截面細(xì)部尺寸<

47、;/p><p>　　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(yīng)該考慮能否滿足主梁受彎時上翼板受壓的強度要求。這里預(yù)制T梁的翼板厚度取用15cm，翼板根部加厚到15cm以抵抗翼緣跟部較大的彎矩。為使翼板與腹板連接和順，在界面轉(zhuǎn)角處設(shè)置圓交角，以減小局部應(yīng)力和便于脫模。</p><p>　　在預(yù)應(yīng)力混凝土梁中腹板內(nèi)因主拉應(yīng)力甚小，腹板厚度一般都由布置預(yù)制孔的構(gòu)造決定，同時從腹板本身

48、穩(wěn)定性條件出發(fā)，腹板厚度不宜小于其高度的1/15.這里取20cm。</p><p>　　馬蹄尺寸基本由布置預(yù)應(yīng)力剛束的需要確定的，設(shè)計實踐表明，馬蹄面積占截面總面積的1/10--1/15為合適。初擬定馬蹄寬度40cm，高度25cm，馬蹄與腹板交界處做成斜坡的折線鈍角，以減小局部應(yīng)力。</p><p>　　根據(jù)以上擬定的外形尺寸，就可以會出預(yù)制梁跨中截面尺寸。</p><

49、p>　?。?）計算截面幾何特性</p><p>　　利用AutoCAD軟件求得大毛截面的慣性矩</p><p><b>　　大毛截面面積</b></p><p>　　求得出大毛分塊面積對上緣凈距</p><p><b>　　驗算截面效率指標(biāo)</b></p><p>　　

50、大毛截面型心至上緣距離：</p><p><b>　　上核心距：</b></p><p><b>　　下核心距：</b></p><p><b>　　截面效率指標(biāo)：</b></p><p>　　表明以上初擬的主梁跨中截面是合理的。</p><p>　　2

51、.1.3 橫截面沿跨長的變化</p><p>　　本設(shè)計主梁采用等高度形式，橫截面的T梁翼板厚度沿跨長不變。梁端部區(qū)段由于錨頭集中力的作用而引起較大的局部應(yīng)力，也因布置錨具的需要，在距梁端一倍梁高范圍內(nèi)（178cm）將腹板加厚到與馬蹄同寬。馬蹄部分為配合剛束彎起而從四分點附近（第一道橫隔梁外）開始向支點逐漸抬高，在馬蹄抬高的同時腹板寬度亦開始變化。變化點截面（腹板開始加厚處）到支點距離為130cm，如圖2-1。&

52、lt;/p><p>　　2.1.4 橫隔梁的設(shè)置</p><p>　　模型實驗結(jié)果表明，在荷載作用處的主梁彎矩橫向分布，當(dāng)該處有內(nèi)橫隔梁時它比較均勻，否則直接在荷載作用下主梁彎矩很大。為減小對主梁設(shè)計起主要控制作用的跨中彎矩，在跨中設(shè)置一道中橫隔梁；當(dāng)跨度較大時，應(yīng)設(shè)置較多的橫隔梁，本設(shè)計在橋跨中點和四分點、支點處設(shè)置五道橫隔梁，其間距為6.00m。端橫隔梁的高度與主梁同高，中橫隔梁的高度為1

53、.10m，厚度為0.17m。</p><p>　　2.2 主梁作用效應(yīng)計算</p><p>　　2.2.1永久作用效應(yīng)計算</p><p><b>　　1 永久作用集度</b></p><p><b>　?。?）預(yù)制梁自重</b></p><p>　　①跨中截面段主梁的自重（

54、四分點截面至跨中截面，長12m）：</p><p>　?、隈R蹄抬高與腹板變寬段的自重：</p><p><b>　?、壑c梁段的自重：</b></p><p><b>　　④邊主梁的橫隔梁</b></p><p><b>　　中橫隔梁的體積：</b></p>&l

55、t;p>　　0.17×0.6653=0.1131（m3)</p><p><b>　　端橫隔梁的體積：</b></p><p>　　0.17×0.7341=0.1248（m3)</p><p>　　所以半跨內(nèi)橫梁重力為：</p><p>　?、蓊A(yù)制梁永久作用集度：</p><

56、p><b>　　（2）二期永久作用</b></p><p><b>　?、佻F(xiàn)澆T梁翼板集度</b></p><p>　?、谶吜含F(xiàn)澆部分橫隔梁</p><p>　　一片中橫隔梁（現(xiàn)澆部分）體積：</p><p>　　0.17×0.2×1.4=0.0476（m3)</p&

57、gt;<p>　　一片端橫隔梁（現(xiàn)澆部分）體積：</p><p>　　0.25×0.2×1.35=0.0675（m3）</p><p><b>　　所以：</b></p><p><b>　　③鋪裝</b></p><p>　　10cm混凝土鋪裝：</p>

58、;<p>　　0.10×9×25=22.5（KN/m）</p><p><b>　　8cm混凝土鋪裝：</b></p><p>　　0.08×9×23=1.55（KN/m）</p><p>　　若將橋面鋪裝均攤給七片主梁，則：</p><p><b>　?、?/p>

59、欄桿</b></p><p>　　一側(cè)防撞欄：5KN/m；若將兩側(cè)防撞欄均攤給五片主梁，則：</p><p>　?、葸呏髁憾谟谰米饔眉龋?lt;/p><p><b>　　2 永久作用效應(yīng)</b></p><p>　　（1）計算恒載彎矩和剪力的公式</p><p>　　如圖所示，設(shè)x為計

60、算截面離左支座的距離，并令α=x/l。</p><p>　　主梁彎矩和剪力的計算公式分別為：</p><p>　　作用效應(yīng)計算見下表：</p><p>　　表2-1 1號梁永久作用效應(yīng)</p><p>　　2.2.2 可變作用效應(yīng)計算</p><p>　　沖擊系數(shù)和車道折減系數(shù)</p><p>

61、　　按《橋規(guī)》4.3.2條規(guī)定，結(jié)構(gòu)的沖擊系數(shù)與結(jié)構(gòu)的基頻有關(guān)，因此要先計算結(jié)構(gòu)的基頻。</p><p>　　簡支梁橋的基頻可采用下列公式估算：</p><p><b>　　其中：</b></p><p>　　根據(jù)本橋的基頻，可計算出汽車荷載的沖擊系數(shù)為：</p><p>　　µ=0.1767lnf-0.015

62、7=0.255</p><p>　　計算主梁的何在橫向分布系數(shù)</p><p>　?。?）跨中的荷載橫向分布系數(shù)mc</p><p>　　本橋橋跨內(nèi)設(shè)有五道橫隔梁，具有可靠的橫向聯(lián)結(jié)、且承重結(jié)構(gòu)的長寬比為：</p><p>　　所以可以按修正剛性橫梁法來繪制橫向影響線和計算橫向分布系數(shù)mc。</p><p>　?、偾蠛?/p>

63、載橫向分布系數(shù)</p><p>　　本橋各根主梁的橫截面均相等，梁數(shù)n=5，則</p><p>　　式中：G=0.425E；l=24.00m；=5×0.00793307=0.03966535m4；</p><p>　　α1=4.0m；α2=2.0m；α3=0m；α4=-2.0m；α5=-4.0m；Ii=0.14751998m4</p><

64、;p>　　計算得：β=0.88</p><p>　　按修正的剛性橫梁法計算橫向影響線豎標(biāo)值</p><p><b>　　式中：n=5；</b></p><p>　　計算所用的ij值列于表2-2內(nèi)。</p><p><b>　　表 2-2 ij</b></p><p>　

65、?、谟嬎愫奢d橫向分布系數(shù)</p><p>　　1號主梁橫向影響線和最不利布載圖式如下圖：</p><p>　　圖2-3 跨中截面橫向分布系數(shù)計算圖示</p><p>　　可變作用（城市B級）：</p><p><b>　　對于1號梁：</b></p><p>　　橫向分布系數(shù)mcq=0.5

66、5;(0,5471+0.394+0.2834+0.1302）=0.6779</p><p>　?。?）支點的荷載橫向分布系數(shù)m0</p><p>　　采用按杠桿原理法繪制荷載橫向影響線并進(jìn)行布載，各梁活載的橫向分布系數(shù)可計算如下：</p><p>　　1號梁： moq=0.5×（0.95+0.5）=0.5</p><p>　　圖2-

67、4 支點截面橫向分布系數(shù)計算圖示</p><p>　?。?）橫向分布系數(shù)匯總?cè)绫?lt;/p><p>　　表2-3 橫向分布系數(shù)匯總表</p><p><b>　　車道荷載的取值</b></p><p>　　計算彎矩時，車道荷載的均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值qm=9.50KN/m；計算剪力時，均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值qQ=11.0KN/m，所加集中

68、荷載P=160KN</p><p><b>　　計算可變作用效應(yīng)</b></p><p>　　在可變作用效應(yīng)計算中，本設(shè)計對于橫向分布系數(shù)的取值做如下考慮：支點處橫向分布系數(shù)取mo,從支點到第一根橫隔梁段，橫向分布系數(shù)從mo直線過度到mc，其余梁段均取mc。</p><p>　　（1）求跨中截面的最大彎矩和最大剪力</p><

69、;p>　　計算跨中截面最大彎矩和最大剪力采用直接加載求可變作用效應(yīng)，圖2-5示出跨中截面作用效應(yīng)計算圖示。計算公式為：</p><p>　　式中： S----所求截面汽車標(biāo)準(zhǔn)荷載的彎矩或剪力</p><p>　　Qk----車道均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值</p><p>　　Pk----車道集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值</p><p>　　Ω----影響線上同

70、號區(qū)段的面積</p><p>　　Y-----影響線上最大坐標(biāo)值</p><p>　　圖2-5 跨中截面內(nèi)里計算圖示</p><p>　　可變作用（汽車）標(biāo)準(zhǔn)效應(yīng)（對1號梁）</p><p>　　Mmax=0.5×0.6779×9.5×6×24-0.1779×6×0.9539+0.6

71、779×160×6=1089.41（KN/m）</p><p>　　Vmax=0.5×0.6779×11×0.5×12-0.5×0.1779×0.833+0.6779×160×0.5=75.14（KN）</p><p><b>　　可變作用沖擊效應(yīng)：</b></p

72、><p>　　M=1089.41×0.255=277.80（KN/m）</p><p>　　V=75.14×0.255=19.16（KN）</p><p>　?。?）求四分點截面的最大彎矩和最大剪力</p><p>　　圖2-6 四分點截面內(nèi)力計算圖示</p><p>　　可變作用（汽車）標(biāo)準(zhǔn)效應(yīng)<

73、;/p><p>　　Mmax=0.5×0.6779×9.5×4.5×24-0.5×（0.6679-0.5）×6×9.5×（1.5+0.5）+0.6679×160×4.5=814.66（KNm）</p><p>　　Vmax=0.5×0.6779×0.75×9.5&#

74、215;18-0.5×0.1779×6×9.5×0.0833+0.6779×160×0.75=122.70（KN）</p><p><b>　　可變作用沖擊效應(yīng)</b></p><p>　　M=814.66×0.255=391.80（KN/m）</p><p>　　V=122

75、.70×0.255=31.29（KN）</p><p>　?。?）求支點截面最大剪力</p><p>　　圖1-7 支點截面內(nèi)力計算圖示</p><p>　　可變作用（汽車）效應(yīng)：</p><p>　　Vmax=0.5×0.6779×9.5×24-0.5（0.6779-0.5）×6×

76、9.5×（0.917+0.083）+0.5×160=155.21（KN)</p><p>　　可變作用（汽車）沖擊效應(yīng)：</p><p>　　V=155.21×0.255=39.58(KN）</p><p>　　2.2.3 主梁作用效應(yīng)組合</p><p>　　表2-7 主梁作用效應(yīng)組合</p>&

77、lt;p>　　2.3 預(yù)應(yīng)力鋼筋計算</p><p>　　2.3.1 鋼筋面積的估算及鋼束布置</p><p>　　預(yù)應(yīng)力鋼筋截面積估算</p><p>　　按構(gòu)件正截面抗裂性要求估算預(yù)應(yīng)力鋼筋數(shù)量</p><p>　　對于A類部分預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件，根據(jù)跨中截面抗裂要求，由下式可得跨中截面所需的有效預(yù)加力為</p><

78、;p>　　式中的Ms為正常使用極限狀態(tài)按作用（或荷載）短期效應(yīng)組合計算的彎矩值；由表有：Ms=4666.629（KN/m）</p><p>　　設(shè)預(yù)應(yīng)力鋼筋截面重心距截面下緣為ap=100mm，則預(yù)應(yīng)力鋼筋的合理作用點至截面重心軸的距離為ep=yb-ap=1088.6mm；鋼筋估算時，截面性質(zhì)近似取用全截面的性質(zhì)來計算，由表13-5可得跨中截面全截面面積A=7500cm3，全全截面對抗裂驗算邊的彈性抵抗距為

79、</p><p>　　W=I/yb=286.54178×109/1188.6=241.08×106mm3。所以有效預(yù)加力合力為：</p><p>　　=2.99156×106N</p><p>　　預(yù)應(yīng)力鋼筋的張拉控制應(yīng)力為σcon=0.75fpk=0.75×1860=1395MPa，預(yù)應(yīng)力損失按張拉控制應(yīng)力的20%估算，則可

80、得需要預(yù)應(yīng)力鋼筋的面積為：</p><p>　　采用3束7ф15.24鋼絞線，預(yù)應(yīng)力鋼筋的截面積為Ap=3×7×140=2490mm2。采用夾片式群錨，ф70金屬波紋管成孔。</p><p><b>　　預(yù)應(yīng)力鋼筋布置</b></p><p>　?。?）跨中截面預(yù)應(yīng)力鋼筋的布置</p><p>　　后

81、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《公路橋規(guī)》中的有關(guān)構(gòu)造要求。參考已有的設(shè)計圖紙并按《公路橋規(guī)》中的構(gòu)造要求，對跨中截面的預(yù)應(yīng)力鋼筋進(jìn)行初步布置。（圖2-8）</p><p>　　（2）錨固面鋼束布置</p><p>　　為使施工方便，全部3束預(yù)應(yīng)力鋼筋均錨于梁端。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N1、N2在梁端均彎起較高，可以提供較大的預(yù)剪力。<

82、/p><p>　　圖2-8 端部及跨中預(yù)應(yīng)力鋼束布置圖</p><p>　?。?）其他截面鋼束位置及傾角計算</p><p>　　①鋼束彎起形狀、彎起角θ及其彎曲半徑</p><p>　　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、N2和N3彎起角，均取θ=9o；各鋼束的彎曲半徑為：</p>&

83、lt;p>　　RN1=40000mm；RN2=30000mm；RN3=15000mm。</p><p>　　②鋼束各控制點位置的確定</p><p>　　以N3號束為例，其彎起布置如圖所示</p><p>　　由確定導(dǎo)線點距錨固點的水平距離：</p><p>　　=300×cot10o=1701mm</p>&l

84、t;p>　　由確定彎止點至導(dǎo)線點的水平距離：</p><p>　　=15000×tan5o=1312mm</p><p>　　所以彎止點至跨中截面的水平距離為：</p><p>　　LW=Ld-Lb2=1701+1312=3013mm</p><p>　　則彎止點至跨中截面的水平距離為：</p><p>

85、;　　Xk=(24000/2+312)-LW=3013mm</p><p>　　根據(jù)圓弧切線的性質(zhì)，圖中彎止點沿切線方向至導(dǎo)線點的距離與彎起點至導(dǎo)線點的水平距離相等，所以彎止點至導(dǎo)線點的水平距離為： =1312×cos10o=1292mm</p><p>　　故彎止點至跨中截面的水平距離為：</p><p>　?。▁k+Lb1+LB2）=9299

86、+1292+1312=11903mm</p><p>　　同理可以計算N1，N2的控制點位置，將各鋼束的控制參數(shù)匯總于表2-8中。</p><p>　　表2-8 各鋼束彎曲控制要素表</p><p>　?、鄹鹘孛驿撌恢眉捌鋬A角計算</p><p>　　仍以N3束為例（圖2-11），計算鋼束上任一點i離梁底距離ai=a+ci及該點處鋼束的傾角

87、θi，式中a為鋼束彎起前其重心至梁底距離，a=100mm；ci為i點所在計算截面處鋼束位置的升高值。</p><p>　　計算時，首先應(yīng)判斷處i點所在處的區(qū)段，然后計算ci和θi。</p><p>　　當(dāng)（xi+xk)≦0時，i點位于直線段還未彎起，ci=0，故ai=a=100mm；θi=0。</p><p>　　當(dāng)0≦（xi+xk)≦（L1b-L2b)時，i點位于

88、圓弧彎曲段，按下式計算ci及θi，即：</p><p>　　當(dāng)(xi+xk)≧（L1b-L2b)時，i點位于靠近錨固端的直線段，此時 θi=θ0=9o,按下式計算ci</p><p>　　各截面鋼束位置ai及其傾角i計算詳見表13-8。</p><p>　　表2-9 面鋼束位置（ai）及其傾角（θi）計算表</p><p>　　④鋼束

89、平彎段的位置及平彎角</p><p>　　N1、N2、N3三束預(yù)應(yīng)力鋼絞線在跨中截面布置在同一水平面上，而在錨固端肋板中必須從兩側(cè)平彎道肋板中心線上，為了便于施工布置預(yù)應(yīng)力管道，N2、N3在梁中必須從兩側(cè)平彎采用相同的形式，其平彎位置如圖13-23所示。平彎段有兩段曲線弧，每段曲線弧的彎曲角為：</p><p>　　2-11 鋼束平彎示意圖（尺寸單位：mm）</p><

90、p>　　非預(yù)應(yīng)力鋼筋截面積估算及布置</p><p>　　(1)按構(gòu)件承載能力極限狀態(tài)要求估算非預(yù)應(yīng)力鋼筋數(shù)量</p><p>　　在確定預(yù)應(yīng)力鋼筋數(shù)量后，非預(yù)應(yīng)力鋼筋根據(jù)正截面承載能力極限狀態(tài)的要求來確定。設(shè)預(yù)應(yīng)力鋼筋和非預(yù)應(yīng)力放進(jìn)的合力點到截面底邊的距離為：a=80mm，則有h0=h-a=1800-80=1720mm</p><p>　　先假定為第一類T形

91、截面。由公式計算受壓區(qū)高度x</p><p>　　1.0×5078.06×106=22.4×2000x（1320-x/2）</p><p>　　求得 x=88.9≦172mm</p><p>　　則根據(jù)正截面承載力計算需要的非預(yù)應(yīng)力鋼筋截面積為：</p><p><b>　　=2528.5m

92、m</b></p><p>　　采用6根直徑為25mm的HRB335鋼筋，提供的鋼筋截面面積為AS=2945mm2。在梁底布置成一排（圖2-12），其間距為60mm,鋼筋重心到底邊的距離為as=45mm。</p><p>　　圖2-12 非預(yù)應(yīng)力鋼筋布置圖（尺寸單位：mm)</p><p>　　2.3.2 主梁截面幾何特性計算</p>&l

93、t;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)不同的受理階段分別計算。本示例中的T形梁從施工到運營經(jīng)理了如下三個階段。</p><p>　　主梁預(yù)制并張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋</p><p>　　主梁混凝土達(dá)到設(shè)計強度的90%后，進(jìn)行預(yù)應(yīng)力的張拉，此時管道尚未壓漿，所以其截面的特性為計入非預(yù)應(yīng)力鋼筋影響（將非預(yù)應(yīng)力鋼筋換算為混凝土）的凈截面，該截面的截面特性計算中應(yīng)扣除預(yù)應(yīng)力管道的影響

94、，T梁翼板寬度為1600mm。</p><p>　　灌漿封錨，主梁吊裝就位并現(xiàn)澆400mm濕接縫</p><p>　　預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉完成并進(jìn)行管道壓漿、封錨后，預(yù)應(yīng)力鋼筋能夠參與截面受力。主梁吊裝就位后現(xiàn)澆400mm濕接縫，但濕接縫還沒有參與截面受力，所以此時的截面特性計算采用計入非預(yù)應(yīng)力鋼筋何預(yù)應(yīng)力鋼筋影響的換算截面，T梁翼板寬度為1600mm。</p><p>

95、　?。?）橋面、欄桿及人性道施工和運營階段</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)力鋼筋何預(yù)應(yīng)力鋼筋影響的換算截面，T梁翼板有效寬度為2000mm。截面幾何特性的計算可以列表進(jìn)行。以第一階段跨中截面為例列表13-9中。同理，可求得其它受理階段控制截面幾何特性如表2-10所示。</p><p>　　表2-10 第一階段跨中截面幾何特性計算

96、表</p><p>　　表2-11 各控制截面不同階段的截面幾何特性匯總表</p><p>　　2.3.3 持久狀況截面承載能力極限狀態(tài)計算</p><p><b>　　正截面承載力計算</b></p><p>　　一般取彎矩最大的跨中截面進(jìn)行正截面承載力計算。</p><p>　?。?）求受壓區(qū)

97、高度x</p><p>　　先按第一類T形截面梁，略去構(gòu)造鋼筋影響，由下式計算混凝土受壓區(qū)高度x：</p><p>　　受壓區(qū)全部位于翼緣板內(nèi)，說明確實是第一類T形截面梁。</p><p><b>　　正截面承載力計算</b></p><p>　　跨中截面的預(yù)應(yīng)力鋼筋何非預(yù)應(yīng)力鋼筋的布置見圖2-8和圖2-12，預(yù)應(yīng)力鋼筋

98、和非預(yù)應(yīng)力鋼筋的合力作用點到截面底邊距離a為：</p><p>　　所以： h0=h-a=1400-90=1310mm</p><p>　　梁跨中截面彎矩組合設(shè)計值：Md=7548.542KN·m。界面抗彎承載力：</p><p>　　=22.4×2000×101×（1310-101/2）</p><p

99、>　　=5698.986 KN·m > 5078.06 KN·m</p><p>　　跨中截面正截面承載力滿足要求。</p><p><b>　　斜截面承載力計算</b></p><p>　　（1）斜截面承載力計算</p><p>　　預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁應(yīng)對按規(guī)定需要驗算的各個截面進(jìn)行斜截

100、面抗剪承載力驗算。</p><p>　　首先，根據(jù)公式進(jìn)行截面抗剪強度上、下限復(fù)核，即：</p><p>　　0.50×10-3αftdbh0≦r0bd≦0.51×10-3</p><p>　　式中的vd為驗算截面處剪力組合設(shè)計值，這里vd=479.25KN；fcu,k為混凝土強度等級，這里fcu,k=50MPa，b=200mm（腹板寬度）；h0

101、為相應(yīng)于剪力組合設(shè)計值處的截面有效高度，即自縱向受拉鋼筋合力點（包括預(yù)應(yīng)力鋼筋何非預(yù)應(yīng)力鋼筋）至混凝土受壓邊緣的距離，這里縱向受拉鋼筋合力點距截面下緣的距離為：</p><p>　　所以h0=1400-136=1264mm；α2為預(yù)應(yīng)力提高系數(shù)，α2=1.25；代入上式得： </p><p>　　r0vd=1.0×479.25=479.25 KN<

102、/p><p>　　0.50×10-3αftdbh0=0.5×10-3×1.25×1.83×200×1264=289.14KN≦r0vd</p><p>　　0.51×10-3=0.51×10-3××200×1264=893.783KN≧r0vd</p><p>

103、　　計算表明，截面尺寸滿足要求，但需配置抗剪鋼筋。</p><p>　　斜截面抗剪承載力按式（13-18）計算，即：</p><p>　　r0vd≦VCS+Vpb</p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　其中：α1---------------異號彎矩影響系數(shù)，α1=1.0；</p>

104、<p>　　α2---------------預(yù)應(yīng)力提高系數(shù)，α2=1.25；</p><p>　　α3---------------受壓翼緣的影響系數(shù)，α3=1.1；</p><p>　　P=100ρ=2.322</p><p>　　箍筋選用雙肢直徑為10mm的HRB335鋼筋，fsv=280MPa，間距Sv=200mm，則：Asv=2×78

105、.54=157.08mm，故：</p><p>　　sinθp采用全部3束預(yù)應(yīng)力鋼筋的平均值，即 Sinθp=0.042，所以，</p><p>　　變化點截面處斜截面抗剪滿足要求。非預(yù)應(yīng)力構(gòu)造鋼筋作為承載力儲備，未予考慮 。</p><p><b>　　斜截面抗彎承載力</b></p><p>　　由于鋼束均錨固于梁端

106、，鋼束數(shù)量沿跨長方向沒有變化，且彎起角度緩和，其斜截面抗彎強度一般不控制設(shè)計，故不另行驗算。</p><p>　　2.3.4 鋼束預(yù)應(yīng)力損失估算</p><p>　　預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉（錨下）控制應(yīng)力σcon</p><p>　　按《公路橋規(guī)》規(guī)定采用σcon=0.75fpk=0.75×1860=1395MPa</p><p><

107、b>　　鋼束應(yīng)力損失</b></p><p>　　預(yù)應(yīng)力鋼筋與管道間摩擦引起的預(yù)應(yīng)力損失σl1</p><p>　　對于跨中截面：；d為錨固點到支點中線的水平距離；µ、k分別為預(yù)應(yīng)力鋼筋與管道壁的摩擦系數(shù)及管道每米局部偏差對摩擦的影響系數(shù)，采用預(yù)埋金屬波紋管成型時，由附表2-5查得，µ=0.25，k=0.0015；θ為張拉端到跨中截面間，管道平面轉(zhuǎn)過的

108、角度，這里N1只有豎彎，其角度為θN1=θ0=10o,N2和N3不僅有豎彎還有平彎，其角度應(yīng)為管道轉(zhuǎn)過的空間角度，其中豎彎角度為θ0=10o,平彎角度為θH=2×4.569=9.138o,所以空間轉(zhuǎn)角為θN2=θN3==12.8o</p><p>　　表2-12 跨中截面（1-1）各鋼束摩擦應(yīng)力損失值σ</p><p>　　同理，可算出其他控制截面處的 值。各截面摩擦應(yīng)力損失值平

109、均值的計算結(jié)果，列于下表。</p><p>　　表2-13 各設(shè)計控制截面平均值</p><p>　　錨具變形，鋼筋回縮引起的應(yīng)力損失</p><p>　　計算錨具變形、鋼筋回縮引起的應(yīng)力損失，后張法曲線布筋的構(gòu)件應(yīng)考慮錨固后反摩阻的影響。</p><p>　　首先計算反摩阻影響長度lf，即：</p><p>　　式中

110、的為張拉端錨具變形值，由附表2-6查得夾片式錨具頂壓張拉時為4mm；為單位航渡由管道摩阻引起的預(yù)應(yīng)力損失，；為張拉端錨下張拉控制應(yīng)力，為扣除沿途管道摩擦損失后錨固端預(yù)拉應(yīng)力，；l為張拉端至錨固端的距離，這里的錨固端為跨中截面。將各束預(yù)應(yīng)力鋼筋的反摩阻影響長度列表計算于下表中。</p><p>　　反摩阻影響長度計算表</p><p>　　求得Lf后可知三束預(yù)應(yīng)力鋼絞線均滿足lf≦l,所以距

111、張拉端為x處的截面由錨具變形和鋼筋回縮引起的考慮反摩阻后的預(yù)應(yīng)力損失按下式計算，即：</p><p>　　式中的為張拉端由錨具變形引起的考慮反摩阻后的預(yù)應(yīng)力損失，。若x>lf則表示該截面不受反摩阻影響。將各控制截面的計算列于下表中。</p><p>　　表2-14 錨具變形引起的預(yù)應(yīng)力損失</p><p>　?。?）預(yù)應(yīng)力鋼筋分批張拉時混凝土彈性壓縮引起的應(yīng)力

112、損失（）</p><p>　　混凝土彈性壓縮引起的應(yīng)力損失取按應(yīng)力計算需要控制的截面進(jìn)行計算。對于簡支梁可取L/4截面進(jìn)行計算，并以其計算結(jié)果作為全梁各截面預(yù)應(yīng)力鋼筋應(yīng)力損失的平均值。也可直接按簡化公式進(jìn)行計算，即：</p><p>　　式中： m------張拉批數(shù)，m=3；</p><p>　　----預(yù)應(yīng)力鋼筋彈性模量與混凝土彈性模量的比值，按張拉時混凝土 的

113、實際強度等級計算；假定為設(shè)計強度90%，即=0.9C50=C45，查附表1-2得=3.35104MPa，故</p><p>　　----全部預(yù)應(yīng)力鋼筋（m批）的合力NP在其作用點（全部預(yù)應(yīng)力鋼筋重心點）處所產(chǎn)生的混凝土正應(yīng)力，</p><p>　　截面特性按表13-10中第一階段取用。</p><p>　　其中=（1395-70.82-44.37）2940=3762

114、.641KN</p><p><b>　　所以 </b></p><p>　　鋼筋松弛引起的預(yù)應(yīng)力損失（）</p><p>　　對于采用超張拉工藝的低松弛級鋼絞線，由鋼筋松弛引起的預(yù)應(yīng)力損失按下式計算，即：</p><p>　　式中， ------張拉系數(shù)，采用超張拉，取=0.9</p><p>

115、;　　------鋼筋松弛系數(shù)，對于低松弛鋼絞線，取=0.3</p><p>　　-----傳力錨固時的鋼筋應(yīng)力，，這里仍采用L/4截面的應(yīng)力值作為全梁的平均值計算，故有：</p><p>　　=1395-70.82-59.00-39.11=1226.07MPa</p><p>　　所以： =27.4MPa</p><p>　　混凝土收縮

116、、徐變引起的損失（）</p><p>　　混凝土收縮、徐變終極值引起的受拉區(qū)預(yù)應(yīng)力鋼筋的應(yīng)力損失可按下式計算，即：</p><p>　　式中， ------加載齡期為t0時混凝土收縮應(yīng)變終極值和徐變系數(shù)終極值；</p><p>　　t0-------加載齡期，即達(dá)到設(shè)計強度90%的齡期，近似按標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件計算則有：，則可得t20d；對于二期恒載G2的加載齡期，假定為

117、=90d。</p><p>　　該梁所屬的橋位于野外一般地區(qū)，相對濕度為75%，其構(gòu)件理論厚度由圖可得2AC/u=2750000/4986=302,由此查表12-4并插值得相應(yīng)的徐變系數(shù)終極值為=，=；混凝土收縮應(yīng)變終極值為：</p><p><b>　　。</b></p><p>　　為傳力錨固時在跨中和L/4截面的全部受力鋼筋（包括預(yù)應(yīng)力鋼

118、筋何縱向非預(yù)應(yīng)力受力鋼筋，為簡化計算不計構(gòu)造鋼筋影響）截面重心處，由NPI,MG1，MG2所引起的混凝土正應(yīng)力的平均值。考慮到加載齡期不同，MG2按徐變系數(shù)變小乘以折減系數(shù)/。計算NPI和MG1引起的應(yīng)力時采用第一階段截面特性，計算MG2引起的應(yīng)力時采用第三階段截面特性。</p><p><b>　　跨中截面：</b></p><p><b>　　=9.12

119、MPa</b></p><p><b>　　L/4截面：</b></p><p><b>　　=7.33MPa</b></p><p><b>　　所以：</b></p><p>　　(未計構(gòu)造鋼筋影響）</p><p>　　取跨中與L/4截

120、面的平均值計算，則有，</p><p><b>　　跨中截面： </b></p><p><b>　　L/4截面：</b></p><p><b>　　所以：</b></p><p>　　將以上各項代入既得：</p><p>　　現(xiàn)將各截面鋼束應(yīng)力損失平

121、均值及有效應(yīng)力匯總于下表中。</p><p>　　表2-15 各截面鋼束預(yù)應(yīng)力損失平均值及有效應(yīng)力匯總表</p><p>　　2.3.5 應(yīng)力驗算</p><p>　　短暫狀況的正應(yīng)力驗算</p><p>　　構(gòu)件在制作、運輸及安裝等施工階段，混凝土強度等級為C45。在預(yù)加力和自重作用下的截面邊緣混凝土的法向壓應(yīng)力應(yīng)符合要求。</p&