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1、<p> 2 設(shè)計(jì)資料及構(gòu)造布置</p><p><b> 2.1 設(shè)計(jì)資料</b></p><p> 2.1.1 橋面跨徑及橋?qū)?lt;/p><p> 標(biāo)準(zhǔn)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(zhǎng):伸縮縫采用4cm,預(yù)制梁長(zhǎng)39.96m
2、。</p><p> 計(jì)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(hù)欄)+3.752(二車道)+1(左路肩)+3(右路肩)=12.5m</p><p> 2.1.2 設(shè)計(jì)荷載</p><p>
3、 根據(jù)線路的等級(jí),確定荷載等級(jí),由一級(jí)公路,設(shè)計(jì)時(shí)速100km/h可查得:</p><p> 計(jì)算荷載:公路一級(jí)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(hào)混凝土??箟簭?qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值=32.4,抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值=22.4,抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值=2.65,抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值=1.83, =3.45
4、15;。</p><p> 2)預(yù)應(yīng)力鋼筋采用(ASTM A416—97a標(biāo)準(zhǔn))低松弛鋼絞線1×7標(biāo)準(zhǔn)型。抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值=1860,抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)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(jì)依據(jù)</p><p> 1)《公路橋涵設(shè)計(jì)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(jì)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(jì),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(jì)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(shí)能加強(qiáng)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(jiǎn)支梁的截面尺寸設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)梁高跨比通常為1/15-1/25,本設(shè)計(jì)取1/25,即梁高h(yuǎn)=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(yuǎn)端10cm,在20cm處開(kāi)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(shí)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(zhǎng)改變</p><p>
9、本設(shè)計(jì)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(kāi)始變化,厚度由原來(lái)各自向內(nèi)增加一倍。</p><p> 2.2.4 橫隔梁設(shè)計(jì)</p><p> 為了增強(qiáng)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(jì)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(diǎn)截面以及橫隔梁尺寸見(jiàn)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(diǎn)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(jì)算</p><p> 2.3.1 計(jì)算截面幾何特性</p><p> 本設(shè)計(jì)采用分塊面積法,因?yàn)橹辉诰嘀c(diǎn)1m處開(kāi)始變截面,為簡(jiǎn)便計(jì)算,可近似按等截面
13、計(jì)算,所以只需分別計(jì)算邊主梁、中主梁預(yù)制時(shí)和使用時(shí)跨中截面的幾何特性。主要計(jì)算公式如下:</p><p> 毛截面面積: (2—1)</p><p> 各分塊面積對(duì)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(jì)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(duì)上緣的的面積距;</p><p> ——各分塊面積對(duì)其自身重心的慣性距。</p><p> 利用以上公式,分別計(jì)算邊主梁、中主梁預(yù)制時(shí)和使用時(shí)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(jì)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(jì)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(jì)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(yàn)截面效率指標(biāo)</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(biāo):</b></p><p> 根據(jù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn),一般截面效率指標(biāo)取,且較大者較經(jīng)濟(jì)。上述計(jì)算表明,初擬的主梁截面是合理的。</p><p><b> 3 主梁內(nèi)力計(jì)算</b></p><p> 3.1 恒載內(nèi)力計(jì)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(guò)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(diǎn)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(diǎn)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(gè)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(dān))</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(jì)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(jì)算圖</p><p> Fig.3-1 The diagram of constant load calculation </p><p> 則計(jì)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(jì)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(jì)算</p
29、><p> 4.1 支點(diǎn)截面橫向分布系數(shù)計(jì)算</p><p> 本設(shè)計(jì)應(yīng)用杠桿法計(jì)算支點(diǎn)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(kāi),把橋面板看作沿橫向支承在主梁上的簡(jiǎn)支梁或簡(jiǎn)支單懸臂梁,主要適用于雙肋式梁橋或多梁式橋支點(diǎn)截面。本橋?yàn)槎嗔菏綐?,?dāng)橋上荷載作用在靠近支點(diǎn)處時(shí),荷載的絕大部分通過(guò)相鄰的主梁直接傳至墩臺(tái)。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(gè)相鄰的主梁支座。因此,偏于安全的用杠桿原理法來(lái)計(jì)算荷載在支點(diǎn)的橫向分布系數(shù)。</p><p> 1)對(duì)于1號(hào)梁,首先繪制1號(hào)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(hào)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(hào)梁荷載橫向分布系數(shù):</p><p> 2)對(duì)于1號(hào)梁,首先繪制1號(hào)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(hào)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(hào)梁荷載橫向分布系數(shù):</p><p> 由于高速公路,無(wú)人群荷載,所以根據(jù)對(duì)稱性,3號(hào)梁與2號(hào)梁支點(diǎn)的橫向分布系數(shù)相同,4號(hào)梁與1號(hào)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(jì)算</p><p> 本設(shè)計(jì)應(yīng)用修正偏心壓力法計(jì)算跨中截面的橫向分布系數(shù)。修正偏心壓力法是當(dāng)橋主梁間具有可靠連接時(shí),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(wú)窮大的剛性梁一樣保持直線形狀。本設(shè)計(jì)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(jì)中,主梁之間具有可靠的連接,固選用修正偏心壓力法計(jì)
34、算跨中橫向分布系數(shù)。</p><p> 4.2.1 計(jì)算主梁抗彎慣性矩</p><p> 由前面截面幾何特性計(jì)算可知</p><p> 4.2.2 計(jì)算主梁截面抗扭慣性矩t</p><p> 對(duì)于本設(shè)計(jì)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(duì)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(kāi)口部分和薄壁部分。由于本設(shè)計(jì)截面采用的是變厚度,所以計(jì)算前把截面轉(zhuǎn)化成兩個(gè)矩形和一個(gè)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(shí)體矩形截面計(jì)算: (4—1)</p><p> 其中: ——矩形長(zhǎng)邊長(zhǎng)度</p><p><b> ——矩形短邊長(zhǎng)
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(gè)矩形的塊數(shù)</p><p> 薄壁閉合部分: (4—2)</p><p> ?。ㄗⅲ汗街芯唧w尺寸見(jiàn)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(jì)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(guò)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(jì)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(jì)算簡(jiǎn)圖</p><p> Fig.4-4 Diagram calculated torsional</p><
40、;p> 4.2.3 計(jì)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(jì)算</p><p> 1)1號(hào)梁。計(jì)算考慮抗扭修正系數(shù)的
42、橫向影響線豎標(biāo)值</p><p> 由橫向影響線的豎標(biāo)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(hào)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(diǎn)離1號(hào)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(hào)梁</b></p><p> 計(jì)算考慮抗扭
44、修正系數(shù)的橫向影響線豎標(biāo)值</p><p> 由橫向影響線的豎標(biāo)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(hào)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(diǎn)離2號(hào)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(wú)人群荷載,所以根據(jù)對(duì)稱性,3號(hào)梁與2號(hào)梁支點(diǎn)的橫向分布系數(shù)相同,4號(hào)梁與1號(hào)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(jì)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(jì)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(jiǎn)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(jì)算跨徑();</p><p
48、> —結(jié)構(gòu)材料的彈性模量();</p><p> 對(duì)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(zhǎng)度質(zhì)量(),當(dāng)換算為重力計(jì)算時(shí)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(jì)算:</p><p><b> 當(dāng)時(shí),;</b></p><p><b> 當(dāng)時(shí),;</b></p><p><b&g
50、t; 當(dāng)時(shí),,本計(jì)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(jì)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(jì)算</p><p> 本設(shè)計(jì)中,因?yàn)槌O(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(diǎn)從直線過(guò)度到[13]。</p><p> 在計(jì)算簡(jiǎn)支梁跨中最大彎矩與剪力時(shí),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(jiǎn)化計(jì)算,通常采用不變的跨中橫向分布系數(shù)計(jì)算。</p>&
52、lt;p> 根據(jù)《橋規(guī)》,公路級(jí)車道荷載的均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值為。集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值隨計(jì)算跨徑而變,當(dāng)計(jì)算跨徑小于或等于時(shí),為;計(jì)算跨徑等于或大于時(shí),為;計(jì)算跨徑在之間時(shí),值采用直線內(nèi)插求得。當(dāng)計(jì)算剪力效應(yīng)時(shí),集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)乘以1.2的系數(shù),其主要用于驗(yàn)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(hào)梁活載內(nèi)力
53、計(jì)算</p><p> 1)1號(hào)梁跨中截面彎矩和剪力計(jì)算</p><p> 跨中截面彎矩影響線及橫向分布系數(shù)見(jiàn)圖5-1,跨中截面彎矩計(jì)算采用不變的橫向分布系數(shù)。</p><p> 圖5-1 1號(hào)梁跨中彎矩計(jì)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(biāo)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(hào)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(jiàn)圖5-2,跨中截面剪力計(jì)算采用不變的橫向分布系數(shù)。</p><p> 圖5-2 1號(hào)梁跨中剪力計(jì)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(biāo)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(hào)梁跨中剪力:</p><p> 2)1號(hào)梁處截面彎矩和剪力計(jì)算</p><p> 處截面彎矩影響線及橫向分布系數(shù)見(jiàn)圖5-
57、3,截面彎矩計(jì)算需考慮荷載橫向分布系數(shù)沿橋縱向的變化,支點(diǎn)截面取,至取,支點(diǎn)~段橫向分布系數(shù)按直線變化。</p><p> 圖5-3 1號(hào)梁處彎矩計(jì)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(biāo)值:</p><
58、;p> 三角荷載合力作用點(diǎn)處影響線坐標(biāo)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(hào)梁處彎矩:</p><p> 處截面剪力影響線
59、及橫向分布系數(shù)見(jiàn)圖5-4,截面剪力計(jì)算需考慮荷載橫向分布系數(shù)沿橋縱向的變化,支點(diǎn)截面取,至取,支點(diǎn)~段橫向分布系數(shù)按直線變化。</p><p> 圖5-4 1號(hào)梁處剪力計(jì)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(biāo)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(hào)梁處剪力:</p><p> 3)1號(hào)梁變化點(diǎn)處截面彎矩和剪力計(jì)算</p><p>
61、; 變化點(diǎn)處截面彎矩影響線及橫向分布系數(shù)見(jiàn)圖5-5,變化點(diǎn)截面彎矩計(jì)算需考慮荷載橫向分布系數(shù)沿橋縱向的變化,支點(diǎn)截面取,至取,支點(diǎn)~段橫向分布系數(shù)按直線變化。</p><p> 圖5-5 1號(hào)梁變化點(diǎn)處彎矩計(jì)算圖</p><p> Fig. 5-5 The calculation of 1 Leong’s Change-point department moment </p&
62、gt;<p> 變化點(diǎn)處彎矩影響線的最大坐標(biāo)值:</p><p> 三角荷載合力作用點(diǎn)處影響線坐標(biāo)值:</p><p> 變化點(diǎn)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(hào)梁變化點(diǎn)處彎矩:</p><p> 變化點(diǎn)處截面剪力影響線及橫向分布系數(shù)見(jiàn)圖5-6,變化點(diǎn)截面剪力計(jì)算需考慮荷載橫向分布系數(shù)沿橋縱向的變化,支點(diǎn)截面取,至取,支點(diǎn)~段橫向分布系數(shù)按直線變化。</p><p> 圖5-6 1號(hào)梁變化點(diǎn)處剪力計(jì)算圖</p><p> Fig.5-6 The calculation of 1 Leong
64、’s Change-point department shear</p><p> 變化點(diǎn)處剪力影響線的最大坐標(biāo)值:</p><p> 三角荷載合力作用點(diǎn)處影響線坐標(biāo)值:</p><p> 變化點(diǎn)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(hào)梁變化點(diǎn)處剪力:</p><p> 4)1號(hào)梁支點(diǎn)處截面剪力計(jì)算</p><p> 支點(diǎn)處截面剪力影響線及橫向分布系數(shù)見(jiàn)圖5-7,支點(diǎn)截面剪力計(jì)算需考慮荷載橫向分布系數(shù)沿橋縱向的變化,支點(diǎn)截面取,至取,支點(diǎn)~段橫向分布系數(shù)按直線變化。</p><p> 圖
66、5-7 1號(hào)梁支點(diǎn)處剪力計(jì)算圖</p><p> Fig. 5-7 The calculation of 1 Leong’s Support department moment </p><p> 支點(diǎn)處剪力影響線的最大坐標(biāo)值:</p><p> 三角荷載合力作用點(diǎn)處影響線坐標(biāo)值:</p><p> 支點(diǎn)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(hào)梁支點(diǎn)處剪力:</p><p> 5.2.2 2號(hào)梁活載內(nèi)力計(jì)算</p><p> 1)2號(hào)梁跨中截面彎矩和剪力計(jì)算</p>
68、<p> 跨中截面彎矩影響線及橫向分布系數(shù)見(jiàn)圖5-8,跨中截面彎矩計(jì)算采用不變的橫向分布系數(shù)。</p><p> 圖5-8 2號(hào)梁跨中彎矩計(jì)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(biāo)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(hào)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(jiàn)圖5-9,跨中截面剪力計(jì)算采用不變的橫向分布系數(shù)。</p&
70、gt;<p> 圖5-9 2號(hào)梁跨中剪力計(jì)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(biāo)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(hào)梁跨中剪力:</p><p> 2)2號(hào)梁處截面彎矩和剪力計(jì)算</p><p> 處截面彎矩影響線及橫向分布系數(shù)見(jiàn)圖5-10,截面彎矩計(jì)算需考慮荷載橫向分布系數(shù)沿橋縱向的變化,支點(diǎn)截面取,至取,支點(diǎn)~段橫向分布系數(shù)按直線變化。&l
72、t;/p><p> 圖5-10 2號(hào)梁處彎矩計(jì)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(biāo)值:</p><p> 三角荷載合力作用點(diǎn)處影響線坐標(biāo)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(hào)梁處彎矩:</p><p> 處截面剪力影響線及橫向分布系數(shù)見(jiàn)圖5-11,截面剪力計(jì)算需考慮荷載橫向分布系數(shù)沿橋縱向的變化,支點(diǎn)截面取,至取,支點(diǎn)~段
74、橫向分布系數(shù)按直線變化。</p><p> 圖5-11 2號(hào)梁處剪力計(jì)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(biāo)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(hào)梁處剪力:</p><p> 3)2號(hào)梁變化點(diǎn)處截面彎矩和剪力計(jì)算</p><p> 變化點(diǎn)處截面彎矩影響線及橫向分布系數(shù)見(jiàn)圖5-12,變化點(diǎn)截面彎矩計(jì)算需考慮荷載橫向分布系數(shù)沿橋
76、縱向的變化,支點(diǎn)截面取,至取,支點(diǎn)~段橫向分布系數(shù)按直線變化。</p><p> 圖5-12 2號(hào)梁變化點(diǎn)處彎矩計(jì)算圖</p><p> Fig. 5-12 The calculation of 2 Leong’s Change-point department moment</p><p> 變化點(diǎn)處彎矩影響線的最大坐標(biāo)值:</p><
77、;p> 三角荷載合力作用點(diǎn)處影響線坐標(biāo)值:</p><p> 變化點(diǎn)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(hào)梁變化點(diǎn)處彎矩:</p><p> 變化
78、點(diǎn)處截面剪力影響線及橫向分布系數(shù)見(jiàn)圖5-13,變化點(diǎn)截面剪力計(jì)算需考慮荷載橫向分布系數(shù)沿橋縱向的變化,支點(diǎn)截面取,至取,支點(diǎn)~段橫向分布系數(shù)按直線變化。</p><p> 圖5-13 2號(hào)梁變化點(diǎn)處剪力計(jì)算圖</p><p> Fig. 5-13 The calculation of 2 Leong’s Change-point department shear</p>
79、<p> 變化點(diǎn)處剪力影響線的最大坐標(biāo)值:</p><p> 三角荷載合力作用點(diǎn)處影響線坐標(biāo)值:</p><p> 變化點(diǎn)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(hào)梁變化點(diǎn)處剪力:</p><p> 4)2號(hào)梁支點(diǎn)處截面剪力計(jì)算</p><p> 支點(diǎn)處截面剪力影響線及橫向分布系數(shù)見(jiàn)圖5-14,支點(diǎn)截面剪力計(jì)算需考慮荷載橫向分布系數(shù)沿橋縱向的變化,支點(diǎn)截面取,至取,支點(diǎn)~段橫向分布系數(shù)按直線變化。</p><p> 圖5-14 2號(hào)梁支點(diǎn)處剪力計(jì)算圖</p><p> Fi
81、g. 5-14 The calculation of 2 Leong’s Support department moment</p><p> 支點(diǎn)處剪力影響線的最大坐標(biāo)值:</p><p> 三角荷載合力作用點(diǎn)處影響線坐標(biāo)值:</p><p> 支點(diǎn)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(hào)梁支點(diǎn)處剪力:</p><p> 由于高速公路,無(wú)人群荷載,所以根據(jù)對(duì)稱性,3號(hào)梁與2號(hào)梁支點(diǎn)的橫向分布系數(shù)相同,4號(hào)梁與1號(hào)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(gè)截面處,將所采用的計(jì)算內(nèi)力值按適當(dāng)?shù)谋壤呃L成縱坐標(biāo),連接這些標(biāo)點(diǎn)得到內(nèi)力包絡(luò)圖,這條曲線可大致表示各個(gè)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(jì)依據(jù),并進(jìn)行各種驗(yàn)算。本橋簡(jiǎn)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(jì)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(jì)算。本設(shè)計(jì)中的箱型梁從施工到運(yùn)營(yíng)經(jīng)歷了如下三個(gè)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(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的90%后,進(jìn)行預(yù)應(yīng)力的張拉,此時(shí)管道尚未壓漿,所以其截面特性為計(jì)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(jì)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(jìn)行管道壓漿、封錨后,預(yù)應(yīng)力鋼筋能夠參與截面受力。主梁吊張就位現(xiàn)澆200mm濕接縫但濕接縫還沒(méi)有參與截面受力,所以此時(shí)截面特性計(jì)算采用計(jì)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(yíng)運(yùn)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(shí)截面特性計(jì)算采用計(jì)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(jì)算可以列表進(jìn)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(jì)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(jì)算活載彎矩時(shí),最不利的荷載位置是把車輪荷載對(duì)中布置在鉸接處,本設(shè)計(jì)行車道板的跨徑內(nèi)可進(jìn)入2個(gè)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(duì)象,每片梁分擔(dān)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(diǎn)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(jì)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(jì)算</p><p> 公路—I級(jí)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(jí)車輛荷載</p><p> Fig.7-1 The vehicle load of road-I</p><p> 公路—I級(jí)車輛荷載的兩個(gè)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(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)度為:</p><p> 則鉸縫處縱向兩個(gè)車輪對(duì)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(jì)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(shí)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(jì),考慮作用效應(yīng)組合并根據(jù)《橋規(guī)》規(guī)定求得計(jì)算內(nèi)力。本設(shè)計(jì)為
96、恒載與活載產(chǎn)生內(nèi)力的情況,其計(jì)算內(nèi)力為:</p><p> 有了計(jì)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(jì)原理和方法來(lái)設(shè)計(jì)板內(nèi)的鋼筋和進(jìn)行相應(yīng)的驗(yàn)算。</p><p><b> 9 附屬設(shè)施設(shè)計(jì)</b></p><p><b> 9.1 橋面鋪裝</b></p><p> 橋面鋪裝
97、的作用是保護(hù)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(duì)車輛輪重的集中荷載起一定的分布作用。因此,所設(shè)計(jì)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(diǎn)。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(jì)橫坡坡度為1.5%,用三角墊層實(shí)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(zhǎng)安大學(xué)的雙面層鋪裝,上面層是細(xì)粒式玄武巖石料的彈性瀝青,下面層中粒式瀝青混凝土,對(duì)于本設(shè)計(jì)能夠滿足要求。</p><p> 9.4 防撞墻設(shè)計(jì)</p><p> 橋梁防撞墻的設(shè)計(jì)首先要考慮結(jié)構(gòu)安全可靠。盡管橋梁防撞墻的計(jì)算,在橋梁結(jié)構(gòu)計(jì)算中占次要地位,但作為一種安全防護(hù)裝置和措施,其堅(jiān)固性和耐
100、久性也是不可忽視的。由于是一級(jí)公路,所以我橋護(hù)欄受力主要是風(fēng)荷載和撞擊荷載,但是強(qiáng)度計(jì)算與取值有一定的難度,所以本設(shè)計(jì)其強(qiáng)度計(jì)算可近似認(rèn)為滿足。</p><p> 本橋采用鋼筋混凝土墻式護(hù)欄,鋼筋混凝土墻式護(hù)欄已為世界各國(guó)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(diǎn)。防撞墻的尺寸及鋼筋配置見(jiàn)圖9-5及施工圖。</p><p> 圖9-5 鋼筋混凝土墻式護(hù)欄
101、 </p><p> Fig.9-5 The wall barrier of reinforced concrete </p><p><b> 參考文獻(xiàn)</b></p><p> [1] JTG D60-2004 公路橋涵設(shè)計(jì)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(jì)規(guī)范.</p><p> [3] JTG B01-2003 公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn).</p><p> [4] JTJ 014-97 公路瀝青路面設(shè)計(jì)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(jì)規(guī)范.</p><p> [7]賈金青,陳鳳山.橋梁工程設(shè)計(jì)計(jì)算方法及應(yīng)用[M].第1版
103、.北京:人中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2003.</p><p> [10]胡兆同.橋梁通用構(gòu)造及簡(jiǎn)支梁橋[M].陳萬(wàn)春.第1版.北京:人民交通出版社,2000.</p><p> [12]葉見(jiàn)曙.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(xué)出版社,2008.</p
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