預(yù)應(yīng)力溷凝土簡支梁橋的設(shè)計(jì)說明書.doc

《預(yù)應(yīng)力溷凝土簡支梁橋的設(shè)計(jì)說明書.doc》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《預(yù)應(yīng)力溷凝土簡支梁橋的設(shè)計(jì)說明書.doc（86頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

第1章 設(shè)計(jì)總說明書 1.1 技術(shù)資料 1.1.1 橋面凈空 凈9+21.5（人行道） 1.1.2 設(shè)計(jì)荷載 公路Ⅱ級(jí)，人群荷載3.0KN/m2 1.1.3 計(jì)算要求 設(shè)計(jì)流量 設(shè)計(jì)水位 確定橋長 確定橋面最低標(biāo)高 上部結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算 下部結(jié)構(gòu)計(jì)算 1.2 結(jié)構(gòu)形式 上部采用30m裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土T形梁 下部采用雙柱式橋墩，肋板式橋臺(tái)，鉆孔灌注樁，支座采用矩形板式橡膠支座。 橋位地質(zhì)剖面圖：見附圖1 1.3 主要材料 1.3.1 混凝土 主梁、人行道、欄桿及鋪裝層均采用C40號(hào)混凝土。 1.3.2 預(yù)應(yīng)力鋼束 采用17標(biāo)準(zhǔn)型-15.2-1860-Ⅱ-GB/T 5224—1995鋼絞線。 1.3.3 普通鋼筋 縱向抗拉普通鋼筋采用HRB400鋼筋， 箍筋及構(gòu)造鋼筋采用HRB335鋼筋。 1.3.4 錨具 按后張法施工工藝制作主梁，采用HVM15-9型錨具。 1.3.5 基本計(jì)算數(shù)據(jù) 材料特性表 表1-1 名稱 項(xiàng) 目 符號(hào) 單位 數(shù)據(jù) 混凝土 強(qiáng)度等級(jí) C MPa 40 彈性模量 MPa 3.25104 軸心抗壓標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度 MPa 26．8 抗拉標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度 MPa 2．4 軸心抗壓設(shè)計(jì)強(qiáng)度 MPa 18.4 抗拉設(shè)計(jì)強(qiáng)度 MPa 1.65 鋼絞線 抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值 MPa 1860 彈性模量 MPa 1．95105 抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 MPa 1260 縱向抗拉 普通鋼筋 抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值 MPa 400 彈性模量 MPa 2.0105 抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 MPa 330 箍筋 抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值 MPa 335 彈性模量 MPa 2.0105 抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 MPa 280 1.4 上部結(jié)構(gòu)說明書 1.4.1 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范 《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》 JTGD60-2004 《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》 JTJ021-89 《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》 JTJ01-88 1.4.2 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 標(biāo)準(zhǔn)跨徑：30m 計(jì)算跨徑：29.16m 主梁全長：29.96m 支點(diǎn)距端頂：0.40m 梁高：2.00m 設(shè)計(jì)荷載： 公路Ⅱ級(jí) ，人群荷載3.0KN/m2 橋面凈空： 凈-9+21.5 1.4.3 設(shè)計(jì)要求 A為減輕主梁的安裝重量，增強(qiáng)橋梁的整體性，在預(yù)制T梁上設(shè)40cm的濕接縫 B 設(shè)計(jì)構(gòu)件尺寸按規(guī)范圖 C 對(duì)內(nèi)梁各截面進(jìn)行驗(yàn)算 1.4.4 施工要點(diǎn) A支架模板，保證工程構(gòu)造物的形狀，尺寸及各部分相互間位置的正確性 B 預(yù)應(yīng)力鋼束采用超張拉，嚴(yán)格按規(guī)程操作 C 管道或成孔要保證質(zhì)量，保證孔道暢通 D 保證混凝土質(zhì)量 1.5 下部結(jié)構(gòu)說明書 1.5.1 各部分尺寸見墩，臺(tái)一般構(gòu)造圖 1.5.2 質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) A灌注樁用的原材料和混凝土強(qiáng)度必須符合設(shè)計(jì)要求和施工規(guī)范的規(guī)定 B成孔深度必須符合設(shè)計(jì)要求 C實(shí)際澆注混凝土不得小于計(jì)算體積 D灌注后的樁頂標(biāo)高必須符合設(shè)計(jì)要求 1.5.3 施工注意事項(xiàng) A 預(yù)防塌孔 B 預(yù)防樁孔偏斜 C 預(yù)防鋼筋籠變形，保護(hù)層不夠，深度不符合要求 第2章 水文計(jì)算 2.1設(shè)計(jì)流量的計(jì)算 2.1.1 洪峰流量頻率計(jì)算表 洪峰流量頻率計(jì)算表 表2-1 按年份順序排列 按流量遞減順序排列 K K2 P=m/(n+1)% 年份 流量（m3/s） 序號(hào) 年份 流量 1975 2000 1 1992 2950 1.73 3.00 4.3 76 2100 2 86 2600 1.53 2.34 8.7 77 2380 3 80 2500 1.47 2.16 13.0 78 2170 4 77 2380 1.40 1.96 17.4 79 1700 5 83 2250 1.32 1.75 21.7 80 2500 6 78 2170 1.28 1.63 26.1 81 600 7 76 2100 1.23 1.53 30.4 82 1080 8 75 2000 1.18 1.38 34.8 83 2250 9 87 1900 1.12 1.25 39.1 84 1100 10 95 1850 1.09 1.18 43.5 85 1480 11 79 1700 1.00 1.00 47.8 86 2600 12 88 1650 0.97 0.94 52.2 87 1900 13 96 1530 0.90 0.81 56.5 88 1650 14 85 1480 0.87 0.76 60.9 89 1300 15 91 1360 0.80 0.64 65.2 90 1000 16 89 1300 0.76 0.58 69.6 91 1360 17 84 1100 0.65 0.42 73.9 92 2950 18 82 1080 0.64 0.40 78.3 續(xù)表2-1 按年份順序排列 按流量遞減順序排列 K K2 P=m/(n+1)% 年份 流量（m3/s） 序號(hào) 年份 流量 93 900 19 94 1010 0.59 0.35 82.6 94 1010 20 90 1000 0.588 0.35 87.0 95 1850 21 93 900 0.53 0.28 91.3 96 1530 22 81 600 0.35 0.12 95.7 ∑ 37410 22 2.1.2 繪制經(jīng)驗(yàn)頻率曲線 見海森機(jī)率格紙(附圖2) 2.1.3 繪制理論頻率曲線并確定Q、CV、CS三個(gè)統(tǒng)計(jì)參數(shù) CV---離差系數(shù) （2-1） CS---偏差系數(shù) （2-2） p---設(shè)計(jì)頻率 (%) 頻率曲線表 表2-2 P（%） 1 5 10 20 50 75 90 95 理論頻率曲線 經(jīng)驗(yàn)頻率曲線 Q 3350 2850 2560 2235 1620 1140 830 650 （一） Q=1700 CV=0.37 CS=0.74 ∮ 2.85 1.83 1.33 0.79 -0.12 -0.72 -1.18 -1.40 Q 3493 2851 2537 2197 1625 1247 958 819 （二） Q=1700 CV=0.37 CS=1.11 ∮ 3.09 1.89 1.34 0.74 -0.18 -0.74 -1.10 -1.28 Q 3643 2889 2543 2165 1587 1235 1008 895 （三） Q=1700 CV=0.37 CS=0.80 ∮ 2.89 1.84 1.34 0.78 -0.13 -0.73 -1.17 -1.38 Q 3518 2857 2543 2191 1618 1241 964 832 通過以上比較，第三組數(shù)據(jù)與經(jīng)驗(yàn)頻率曲線最接近，所以取CV=0.37， CS=0.8 2.1.4 設(shè)計(jì)流量和設(shè)計(jì)水位 取設(shè)計(jì)頻率p=1%，得： 水面寬度及過水面積計(jì)算,按形態(tài)圖，全按河槽計(jì)算，假設(shè)設(shè)計(jì)水位為199.2m時(shí)，計(jì)算流量見見表2-3。 水面寬度及過水面積計(jì)算 表2-3 樁號(hào) 河床標(biāo)高 （m） 水深 （m） 平均水深 （m） 間距 （m） 過水面積 （㎡） 濕周 （m） 合計(jì) K109+112 199.2 0 A=745.6m2 =119.0m +117 198.0 1.2 0.6 5 3.0 5.1 +125 197.6 1.6 1.4 8 11.2 8 +144 192.2 7.0 4.3 19 81.7 19.75 +160 190.6 8.1 7.8 16 124.8 16.08 +186 190.3 8.9 8.75 26 227.5 26.00 +202 189.0 10.2 9.55 16 152.8 16.05 +218 194.2 5.0 7.6 16 121.6 16.82 +224 197.6 1.6 3.3 6 19.8 6.9 +228 199.2 0 0.8 4 3.2 4.3 流量流速計(jì)算 糙率n=，水頭梯度J=0.0005, 水力半徑：R=m J=m/s Q=AV=745.64.86=3626m/s 即 Q=3626 m/s V=3.26 m/s 滿足要求。 所以取QS=3518 m/s，HS=199.2m 2.2計(jì)算橋長 1．用經(jīng)驗(yàn)公式估算橋長。 次穩(wěn)定寬灘性河段 （單寬流量公式） （2-3） 式中：（次穩(wěn)定性河段K=0.95） （2-4） ——設(shè)計(jì)流量3626/s ——河槽平均水深 ——河槽平均單寬流量 = 所以 =110.2m 2．估算橋孔數(shù)，計(jì)算橋長 n==3.7 取n=4 =430=120m =120-31.5=115.5m 3．選擇墩臺(tái)中心樁號(hào)，進(jìn)行布孔。見表2-4 4驗(yàn)算 實(shí)際=745.6-（5.4+8.8+9.3）1.5=710.35 按沖刷系數(shù)法計(jì)算：= （2-5） 式中：=3626/s P——沖刷系數(shù) 取1.2 所以：= <實(shí)際 滿足要求。 墩臺(tái)中心樁號(hào)表 表2-4 墩臺(tái)標(biāo)號(hào) 0號(hào)臺(tái) 1號(hào)墩 2號(hào)墩 3號(hào)墩 4號(hào)臺(tái) 中心樁號(hào) K109+108 K109+138 K109+168 K109+198 K109+228 2.3計(jì)算橋面中心標(biāo)高 （2-6） 式中：Hmin——橋面最底標(biāo)高; Δhj——橋下凈空高度,取0.5 m; ΔhD——橋梁上部結(jié)構(gòu)高度,包括橋面鋪裝高度2.137m; Hp——設(shè)計(jì)水位, 199.2m; ΣΔh——各種水面升高之和; 橋前最大壅水高度(不通航) = （2-7） 式中：——水流阻力系數(shù)。取=0.05 m/s =4.72m/s 所以： m 一般取m 即取ΣΔh=0.1m =199.2+0.1+0.5+2.137=201.9m 2.4沖刷計(jì)算 2.4.1一般沖刷計(jì)算：利用64-2公式 （2-8） ---造床流量時(shí)的斷面最大水深; ---橋位斷面天然河槽的流量; --建橋后橋下斷面河槽部分通過的設(shè)計(jì)流量; B1---橋位斷面天然河槽水面寬度; B2---建橋后橋下河槽的水面寬度。 m 2.4.2 局部沖刷：利用65-2公式 （2-9） hb---局部沖刷深度（m）; hp---一般沖刷深度（m）; B0---橋墩計(jì)算寬度（m）; ---河床泥沙平均粒徑（m）粗砂; V0---河床泥沙起動(dòng)流速（m/s）; V---沖向橋墩的垂線平均流速（m/s）; V0’---墩前泥沙起沖流速（m/s）; ---墩型系數(shù) （2-10） （2-11） （2-12） 當(dāng)時(shí), 2.4.3 總沖刷深度 總沖刷深度： 橋下河槽最低沖刷線高程： 橋下河槽基底最小埋置高程：由《水力學(xué)與橋涵水文》書表13-4得，基礎(chǔ)埋深安全值 第3章 方案比較 3.1設(shè)計(jì)方案 根據(jù)橋地質(zhì)剖面圖，擬定出兩種方案。 方案一、鋼筋混凝土拱橋,橋長120m 方案二、預(yù)應(yīng)力混凝土簡支T梁橋,430mT梁、雙柱墩身、樁基礎(chǔ) 3.2方案比較說明書 1.造價(jià)比較：橋面面積=12012=1440m2 3.2.1對(duì)于鋼筋混凝土橋造價(jià)： a.拱橋主要資料（鋼材、木材、水泥）用量、勞動(dòng)力數(shù)量 木材：(3.92+10.16)12=168.96m3 鋼材：（0.59+0.11+0.22）12=11.04 t 水泥： 57.6712=692.04t 勞動(dòng)力： 366212=43944工日 人工費(fèi)： 12366225.48=1133755.2元 材料費(fèi)：12（8503.92+120010.16 +元 機(jī)械臺(tái)班費(fèi)： 774012=92880元 b. 總造價(jià)： 1）指標(biāo)直接費(fèi)13428512=1611420元 2）直接費(fèi)＝人工費(fèi)+材料費(fèi)＋機(jī)械臺(tái)班費(fèi)＝1337609元 3) 其它工程費(fèi)＝（直接費(fèi)＋指標(biāo)直接費(fèi)） 4）其它直接費(fèi)＝（指標(biāo)直接費(fèi)＋其它工程費(fèi)） 5）現(xiàn)場經(jīng)費(fèi) 6）指標(biāo)直接工程費(fèi) 7）直接工程費(fèi) 8）間接費(fèi) 9）施工技術(shù)裝備費(fèi) 10）計(jì)劃利潤 11）稅金 12）指標(biāo)建安工程費(fèi) 13）建安工程費(fèi) 故：石拱橋工程總造價(jià)為4358674.909元 3.2.2對(duì)于預(yù)應(yīng)力混凝土T梁橋 a.梁橋主要材料用量、勞動(dòng)力用量 木材用量：（0.65+2.25）12=34.8m3 鋼材用量 ：(3.85+6.89+1.75+2.132.89) 12=1210.109t 水泥用量：62.9312=755.16t 人工費(fèi)：15841225.48=484323.273元 材料費(fèi)：12（0.65850+2.251200+3.854000+6.894200 機(jī)械臺(tái)班費(fèi)：（3278+113079）12=1396284元 b.總造價(jià)計(jì)算 1） 指標(biāo)直接費(fèi)=25131912=3015828.00元 2） 直接費(fèi)＝人工費(fèi)＋材料費(fèi)＋機(jī)械臺(tái)班費(fèi)＝3594101.45元 3） 其它工程費(fèi)=（直接費(fèi)＋指標(biāo)直接費(fèi)） 4） 其它直接費(fèi) 5）現(xiàn)場經(jīng)費(fèi) 6）指標(biāo)直接工程費(fèi) 7）直接工程費(fèi) 8）間接費(fèi) 9）施工技術(shù)裝備費(fèi) 10）計(jì)劃利潤 11）稅金 12）指標(biāo)建安工程費(fèi) 13）建安工程費(fèi) 故：預(yù)應(yīng)力混凝土T型梁橋總造價(jià)為8715160.364元 2．技術(shù)比較如下表： 技術(shù)比較表 表3-1 序號(hào) 方案類別 比較項(xiàng)目 第一方案 第二方案 主橋：鋼筋混凝土拱橋 （橋長120m）無引橋 主橋：預(yù)應(yīng)力混凝土T梁型橋 （橋長30m4）無引橋 1 橋高 201.9m 201.9m 2 橋長 120m 120m 3 最大縱坡 2% 2% 4 工藝技術(shù)要求 已有成熟的工藝技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，需要大量的吊裝設(shè)備，占用施工場地大，需用勞動(dòng)力多 技術(shù)較先進(jìn)，工藝要求較嚴(yán)格， 大批量預(yù)制T梁，梁的安裝采用高空架設(shè)法，工期短，占用場地少。 5 使用效果 拱的承載潛力大，伸縮縫較梁橋多，養(yǎng)護(hù)較麻煩 橋面平整度易受懸臂撓度影響，行車條件稍差，主橋有孔，有兩道伸縮縫，養(yǎng)護(hù)較麻煩 6 造價(jià)比較 工程估算后總造價(jià) 為4358674.909元 工程估算后總造價(jià) 為8715160.364元 7 用材 工程用木材較多， 鋼材、水泥用量較少 工程用木材較少， 鋼材、水泥用量較多 8 勞動(dòng)量 43944工日 19008工日 方案比較圖如圖3-1所示 圖3-1 綜上所述，預(yù)應(yīng)力混凝土T型梁橋和鋼筋混凝土拱橋之間，各有優(yōu)缺點(diǎn)。 但從安全、經(jīng)濟(jì)、適用、美觀、有利于環(huán)保等五個(gè)方面綜合考慮，本設(shè)計(jì)選用 跨徑為30m的預(yù)應(yīng)力混凝土T型梁橋的第二方案。 第4章 上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 4．1 橫截面布置 4.1.1 主梁間距與主梁片數(shù) 如圖4-1 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(shí)加寬翼板對(duì)提高主梁截面效率指標(biāo)ρ很有效，故在許可條件下應(yīng)適當(dāng)加寬T梁翼板。因該橋采用30m預(yù)應(yīng)力混凝土簡支T形梁橋,主梁間距均為220㎝,(T梁的上翼緣寬度為180㎝,保留40㎝的濕接縫),考慮人行道適當(dāng)挑出,故凈-9+21.5m人行道的橋?qū)挷捎梦迤髁?(如圖4-1所示)。 圖4-1 4.1.2 主梁跨中截面主要尺寸擬定 A 主梁高度 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1/14--1/25之間,高跨比約在1/18—1/19之間。當(dāng)建筑高度不受限制時(shí)，增大梁高往往是較經(jīng)濟(jì)的方案，因?yàn)樵龃罅焊呖晒?jié)省預(yù)應(yīng)力鋼束用量，同時(shí)梁高加大一般只是腹板加高，而混凝土用量增加不多。隨跨徑增大而取較小值,隨梁數(shù)減少而取較大值。本設(shè)計(jì)取用主梁高度為200㎝。 B 主梁截面細(xì)部尺寸 T梁翼板的厚度取決于橋面板承受車輪局部荷載的要求,還應(yīng)考慮是否滿足主梁受 彎時(shí)上翼板受壓的強(qiáng)度要求。本設(shè)計(jì)預(yù)制T梁的翼板厚度取用20㎝,翼板根部加厚到26㎝,以抵抗翼緣根部較大的彎矩。在預(yù)應(yīng)力混凝土梁中腹板內(nèi)因主拉應(yīng)力甚小,腹板厚度一般由布置制孔管的構(gòu)造決定,同時(shí)從腹板本身的穩(wěn)定條件出發(fā),腹板厚度不宜小于其高度的1/15。因此T梁腹板厚度均取20㎝。 馬蹄尺寸基本由布置預(yù)應(yīng)力鋼束的需要確定的,設(shè)計(jì)實(shí)踐表明,馬蹄面積占截面總面積的10%--20%為合適。初擬馬蹄寬度54㎝,高度29㎝。馬蹄與腹板交接處做成45度斜坡的折線鈍角，以減小局部應(yīng)力。 按照以上擬定的外形尺寸,就可繪出預(yù)制梁跨中截面圖(如圖4-2所示) 圖4-2 4.1.3 橫截面沿跨長的變化 本設(shè)計(jì)主梁采用等高度形式，橫截面的T梁翼板厚度沿跨長不變，馬蹄部分和腹板為配合鋼束彎起而從第一道內(nèi)橫隔梁開始向支點(diǎn)逐漸抬高。尺寸如圖4-3所示。 4.1.4 計(jì)算截面幾何特性 見表4-1，圖示4-4 圖4-3 圖4-4 跨中截面幾何特性計(jì)算 表4-1 分 塊 名 稱 () () () () () () () 內(nèi) 梁 翼板 3600 10 36000 12000 66.42 15881819 15893819 三角承托 276 22 6072 552 54.42 817384 818344 腹板 3020 95.5 288410 5738252 -19.08 1099420 6837672 下三角 289 165.3 47772 4640 -88.88 2283000 2287640 馬蹄 1566 185.5 290493 109751 -109.08 18632967 18742718 8751 外 梁 ① 3600 10 36000 12000 65.43 15411906 15423906 ② 438 22 9636 876 53.43 1250387 1251263 ③ 3020 95.5 288410 5738252 -20.07 1216471 6954723 ④ 289 165.3 47772 4640 -89.87 2334142 2338782 ⑤ 1566 185.5 290493 109751 -110.07 18972724 19082475 8913 672311 注：內(nèi)梁截面形心至上緣距離 外梁截面形心至上緣距離 4.1.5 檢驗(yàn)截面效率指標(biāo) （希望在0.45-0.55之間） 內(nèi)梁 上核心距 下核心距 截面效率指標(biāo) = 外梁 上核心距 下核心距 截面效率指標(biāo) = 表明以上初擬的主梁跨中截面尺寸是合理的。 4.1.6橫隔梁的設(shè)置 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(shí)它比較均勻,否則直接在荷載作用下的主梁彎矩很大。為減小對(duì)主梁設(shè)計(jì)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(shí)，四分點(diǎn)處也宜設(shè)置內(nèi)橫隔梁。本設(shè)計(jì)在兩支座中心線間每隔4.86m設(shè)置一道橫隔梁。橫隔梁采用開洞形式，尺寸見圖4-2。 4.2 主梁內(nèi)力計(jì)算 根據(jù)上述梁跨結(jié)構(gòu)縱、橫截面的布置，并通過活載作用下的梁橋荷載橫向分布計(jì)算，可分別求得各主梁控制截面（取跨中、四分點(diǎn)、變化點(diǎn)和支點(diǎn)截面）的恒載和最大活載內(nèi)力，然后再進(jìn)行主梁內(nèi)力組合。 4.2.1 恒載內(nèi)力計(jì)算 1．恒載集度 （1）預(yù)制梁自重 內(nèi)梁：a.跨中截面計(jì)算，主梁的恒載集度 KN/m b.由于馬蹄抬高所增加重量折算成恒載集度 KN/m c.由于腹板加厚所增加的重量折算成恒載集度 主梁端截面=1.3494m2 d.橫隔板 隔梁體積 KN/m 端橫隔梁體積KN/m KN/m 所以，預(yù)制梁恒載集度（內(nèi)梁） =21.8+0.214+2.14+1.97=26.06KN/m 外梁：=KN/m =0.214KN/m =2.240 KN/m =0.0398KN/m 所以，預(yù)制梁恒載集度（外梁） =22.71+0.214+2.24+0.0398=25.2KN/m （2）二期恒載 內(nèi)梁：現(xiàn)澆T梁翼板恒載集度 =0.200.425=2.0KN/m 外梁：現(xiàn)澆T梁翼板恒載集度 =0.200.225=1.0KN/m 另外，一側(cè)欄桿和人行道1.86KN/m 橋面鋪裝層： 4cm瀝青混凝土： KN/m 9.7cmC40混凝土：KN/m 若兩側(cè)欄桿，人行道和橋面鋪裝均平攤給5片主梁，則： KN/m 所以：二期恒載集度 內(nèi)梁：=2.0+6.311=8.311KN/m 外梁：=1.0+6.311=7.311KN/m 2.恒載內(nèi)力 如圖(4-5)所示,設(shè)x為計(jì)算截面離左支座的距離，并令a=x/l,則： 主梁彎矩和剪力的計(jì)算公式分別為： Md=α(1-α)12g/2 Qd=(1-2α)lg/2 恒載內(nèi)力見表4-2 恒載內(nèi)力計(jì)算圖 圖4-5 恒載內(nèi)力計(jì)算表 表4-2 計(jì)算數(shù)據(jù) 內(nèi)力 l=29.16m l2=850.306m2 項(xiàng)目 g Md=α(1-α)12g/2(KNm) Qd=(1-2α)lg/2(KN) 跨中 四分點(diǎn) 變化點(diǎn) h/2處 四分點(diǎn) 變化點(diǎn) h/2處 支點(diǎn) a 0.5 0.25 0.167 0.034 0.25 0.167 0.034 0 內(nèi) 梁 g1(KN/m) 26.06 2769.8 2078.5 1528.9 354.5 189.9 253.1 352.9 379.9 g2(KN/m) 8.311 885.5 664.5 488.8 113.3 60.7 80.9 112.8 121.5 外梁 g1(KN/m) 25.2 2678.5 2009.9 1478.5 342.8 183.7 244.7 342.4 367.4 g2(KN/m) 99. 779.2 584.7 429.9 99.7 53.4 71.1 99.6 106.9 4.2.2活載內(nèi)力計(jì)算（修正剛性梁法） 1.沖擊系數(shù)和車道折減系數(shù) 沖擊系數(shù)：結(jié)構(gòu)基頻 （4-1） 注：l---結(jié)構(gòu)計(jì)算跨徑（m） E---結(jié)構(gòu)材料的彈性模量(N/m2) Ic---結(jié)構(gòu)跨中截面的截面慣矩(m4) mc---結(jié)構(gòu)跨中處的單位長度質(zhì)量(kg/m) G---結(jié)構(gòu)跨中處每延米結(jié)構(gòu)重力(N/m) g---重力加速度(m/s2) Hz 因?yàn)? 所以 車道折減系數(shù)： 雙車道不考慮汽車荷載折減，即車道折減系數(shù)ξ=1.0 2.計(jì)算主梁的荷載橫向分布系數(shù) （1）.跨中的荷載橫向分布系數(shù)mc 本橋跨內(nèi)設(shè)有七道橫隔梁，具有可靠的橫向聯(lián)結(jié)，且承重結(jié)構(gòu)的長寬比為： L/B=29.16/（52.20）=2.65>2 所以可按修正剛性橫梁法來繪制橫向影響線和計(jì)算橫向分布系數(shù)mc a.計(jì)算主梁的抗扭慣矩IT 對(duì)于T形梁截面，抗扭慣矩可近似按下式計(jì)算： = （4-2） 式中：bi和ti——相應(yīng)為單個(gè)矩形截面的寬度和厚度； Ci——矩形截面抗扭剛度系數(shù)； M——梁截面劃分成單個(gè)矩形截面的個(gè)數(shù)。 對(duì)跨中截面，IT計(jì)算圖示如圖（4-6），IT計(jì)算見表（4-3） IT計(jì)算圖示 圖4-6 b.計(jì)算抗扭修正系數(shù) 主梁的間距相同，同時(shí)將主梁近似看成等截面，則： β= （4-3） IT計(jì)算表 表4-3 分塊名稱 內(nèi)梁 翼緣板① 220 21.4 0.119 0.308 5.418 腹板② 141.1 20 0.142 0.303 4.18 馬蹄③ 54 37.5 0.694 0.190 5.896 15.49361 式中： G——材料的剪切摸量，G=0.425E L——材料的計(jì)算跨徑，l=29.16m IT——主梁抗扭慣矩，IT=0.01549361m4 I——截面慣性矩，I內(nèi)=28507373cm4 則： β= =0.855 c.按修正的剛性橫梁法計(jì)算橫向影響線豎標(biāo)值： ηij=+β （4-4） 式中：n=5 =4.422+2.222=48.4m2 計(jì)算所得ηij值列表4-4中 ηij值列表 表4-4 梁號(hào) Ai(m) ηi1 ηi5 1 4.4 0.542 -0.142 2 2.2 0.371 0.029 3 0 0.2 0.2 d.計(jì)算荷載橫向分布系數(shù) 1，2，3號(hào)梁的橫向影響線和最不利布載，見下圖 跨中的橫向分布系數(shù)mc計(jì)算圖式 圖4-7 對(duì)于1號(hào)梁： 汽車荷載：mcq==(0.51+0.37+0.27+0.13)=0.64 人群荷載：mcr=0.61 對(duì)于2號(hào)梁： 汽車荷載：mcq==(0.16+0.23+0.28+0.35)=0.51 人群荷載：mcr=0.40 對(duì)于3號(hào)梁： 汽車荷載：mcq==(0.2+0.2+0.2+0.2)=0.4 人群荷載：mcr=0.2 （2）.支點(diǎn)的荷載橫向分布系數(shù)m0 按杠桿原理法繪制荷載橫向影響線并進(jìn)行布載，1、2、3號(hào)梁的橫向影響線和最不利不載圖示 如圖4-8 支點(diǎn)的橫向分布系數(shù)m0計(jì)算圖示 圖4-8 對(duì)于1號(hào)梁： 汽車荷載：m0q==（0.82+0）=0.41 人群荷載：m0r=1.39 對(duì)于2號(hào)梁： 汽車荷載：m0q==(0.18+1.0+0.41)=0.80 人群荷載：m0r=0 對(duì)于3號(hào)梁： 汽車荷載：m0q==(0.18+1.0+0.41)=0.80 人群荷載：m0r=0 （3）.橫向分布系數(shù)匯總 活載橫向分布系數(shù)匯總表 表4-5 荷載類別 梁號(hào) mc m0 1號(hào)梁 2號(hào)梁 3號(hào)梁 1號(hào)梁 2號(hào)梁 3號(hào)梁 汽車 0.64 0.51 0.40 0.41 0.80 0.80 人群 0.61 0.40 0.2 1.39 0 0 2.計(jì)算活載內(nèi)力 有多道內(nèi)橫個(gè)梁的情況，mc從第一道內(nèi)橫隔梁向m0直線性過渡,當(dāng)求簡支梁跨中最大彎距時(shí),鑒于橫向分布系數(shù)沿跨內(nèi)部分的變化不大,為了簡化起見,通常均可按不變化的mc計(jì)算。 ⑴計(jì)算跨中截面最大彎矩和最大剪力 計(jì)算圖示如圖4-9 計(jì)算荷載：公路Ⅱ級(jí) 其中集中力PK=2770.75=207KN 在計(jì)算剪力時(shí)PK=2071.2=248KN 均布荷載qk=10.50.75=7.875 KN/m 人群荷載qr=3.01.5=4.5 KN/m 計(jì)算公式為： （4-5） （4-6） m——車輛沖擊系數(shù); x——車道折減系數(shù); m——主要荷載橫向分布系數(shù); pk——車輛荷載的軸重; ——影響線面積; y——影響線豎標(biāo)。 a.對(duì)于集中力、均布荷載內(nèi)力計(jì)算見表4-6 跨中截面內(nèi)力計(jì)算表 表4-6 梁號(hào) 1號(hào)梁 2號(hào)梁 3號(hào)梁 荷載類別 集中力 均布荷載 集中力 均布荷載 集中力 均布荷載 1+μ 1.22 1.22 1.22 1.22 1.22 1.22 最大彎矩 pi 207 7.875 207 7.875 207 7.875 yi 7.29 7.29 7.29 Ωi 106.29 106.29 106.29 mi 0.64 0.51 0.40 Mmax=1832 Mmax=1460 Mmax=1145 續(xù)表4-6 梁號(hào) 1號(hào)梁 2號(hào)梁 3號(hào)梁 荷載類別 集中力 均布荷載 集中力 均布荷載 集中力 均布荷載 1+μ 1.22 1.22 1.22 1.22 1.22 1.22 最大剪力 pi 248 7.875 248 7.875 248 7.875 yi 0.83 0.83 0.83 Ωi 10 10 10 mi 0.64 0.51 0.40 Qmax=222 Qmax=177 Qmax=139 跨中截面計(jì)算圖示 圖4-9 ⑵.四分點(diǎn)截面的最大彎矩和最大剪力 計(jì)算圖示如圖4-10 四分點(diǎn)截面計(jì)算圖示 圖4-10 a. 對(duì)于集中力、均布荷載內(nèi)力計(jì)算見表4-7 四分點(diǎn)截面內(nèi)力計(jì)算表 表4-7 梁號(hào) 1號(hào)梁 2號(hào)梁 3號(hào)梁 荷載類別 集中力 均布荷載 集中力 均布荷載 集中力 均布荷載 1+μ 1.22 1.22 1.22 1.22 1.22 1.22 最大彎矩 207 7.875 207 7.875 207 7.875 5.47 5.47 5.47 79.75 79.75 79.75 0.64 0.51 0.40 Mmax=1374 Mmax=1095 Mmax=859 梁號(hào) 1號(hào)梁 2號(hào)梁 3號(hào)梁 荷載類別 集中力 均布荷載 集中力 均布荷載 集中力 均布荷載 1+μ 1.22 1.22 1.22 1.22 1.22 1.22 最大剪力 248 7.875 248 7.875 248 7.875 0.75 0.75 0.75 8.2 8.2 8.2 0.64 0.51 0.40 Qmax=196 Qmax=156 Qmax=196 續(xù)表4-7 ⑶變化點(diǎn)截面的最大彎矩和最大剪力 計(jì)算圖示如圖4-11 變化點(diǎn)截面計(jì)算圖示 圖4-11 a.對(duì)于集中力、均布荷載內(nèi)力計(jì)算見表4-8 變化點(diǎn)截面內(nèi)力計(jì)算表 表4-8 梁號(hào) 1號(hào)梁 2號(hào)梁 3號(hào)梁 荷載類別 集中力 均布荷載 集中力 均布荷載 集中力 均布荷載 1+μ 1.22 1.22 1.22 1.22 1.22 1.22 最大彎矩 207 7.875 207 7.875 207 7.875 4.05 4.05 4.05 59 59 59 0.64 0.51 0.40 Mmax=1017 Mmax=811 Mmax=636 最大剪力 248 7.875 248 7.875 248 7.875 0.83 0.83 0.83 10 10 10 0.64 0.51 0.40 Qmax=222 Qmax=177 Qmax=139 ⑷.支點(diǎn)截面的最大剪力 計(jì)算圖示如圖4-12 支點(diǎn)截面計(jì)算圖示 圖4-12 a.對(duì)于集中力、均布荷載內(nèi)力計(jì)算見表4-9 （4-7） 支點(diǎn)截面最大剪力計(jì)算表 表4-9 梁號(hào) 1號(hào)梁 2號(hào)梁 3號(hào)梁 荷載類別 集中力 均布荷載 集中力 均布荷載 集中力 均布荷載 1+μ 1.22 1.22 1.22 1.22 1.22 1.22 最大剪力 248 7.875 248 7.875 248 7.875 0.83 1.0 1.0 14.58 14.58 14.58 0.64 0.51 0.40 Qmax=250 Qmax=313 Qmax=306 4.2.3主梁內(nèi)力組合 先匯總前面計(jì)算所得的內(nèi)力值，根據(jù)集中力和均布荷載，進(jìn)行內(nèi)力組合計(jì)算，從而求得控制設(shè)計(jì)的計(jì)算內(nèi)力。計(jì)算結(jié)果見表4-10，表4-11，表4-12。 基本組合：MD=1.2恒+1.4 MQ1K +1.12人 （4-8） 短期組合：MS=恒+0.7 MQ1K /（1+μ）+人 （4-9） 長期組合：ML=恒+0.4[MQ1K /（1+μ）+人] （4-10） 1號(hào)梁內(nèi)力組合表 表4-10 序號(hào) 荷載類別 跨中截面 四分點(diǎn)截面 變化點(diǎn)截面 支點(diǎn)截面 Mmax (KNM) Qmax (KN) Mmax (KNM) Qmax (KN) Mmax (KNM) Qmax (KN) Qmax (KN) ⑴ 第一期恒載 2679 0 2010 184 1478 244 367 ⑵ 第二期恒載 779 0 585 53 430 71 106 ⑶ 總荷載=⑴+⑵ 3457 0 2594 237 1908 315 474 ⑷ 人群 292 10 219 23 162 27 48 ⑸ MQ1K 1832 119 1374 196 1017 222 250 序號(hào) 荷載類別 跨中截面 四分點(diǎn)截面 變化點(diǎn)截面 支點(diǎn)截面 Mmax (KNM) Qmax (KN) Mmax (KNM) Qmax (KN) Mmax (KNM) Qmax (KN) Qmax (KN) ⑹ Md=1.2恒+1.4 MQ1K +1.12人 7040 178 5282 585 3896 720 973 ⑺ MS=恒+0.7 MQ1K /（1+μ）+人 4800 78 3601 372 2654 469 665 ⑻ ML=恒+0.4[MQ1K /（1+μ）+人] 4174 43 3132 310 2306 399 575 續(xù)表4-10 2號(hào)梁內(nèi)力組合表 表4-11 序號(hào) 荷載類別 跨中截面 四分點(diǎn)截面 變化點(diǎn)截面 支點(diǎn)截面 Mmax (KNM) Qmax (KN) Mmax (KNM) Qmax (KN) Mmax (KNM) Qmax (KN) Qmax (KN) ⑴ 第一期恒載 2770 0 2079 190 1529 253 380 ⑵ 第二期恒載 886 0 665 61 488 80 121 ⑶ 總荷載=⑴+⑵ 3655 0 2743 251 2018 334 501 ⑷ 人群 191 8 144 19 106 18 26 ⑸ MQ1K 1460 95 1095 156 811 177 313 ⑹ Md=1.2恒+1.4 MQ1K +1.12人 6750 142 4985 540 3676 669 1068 ⑺ MS=恒+0.7 MQ1K /（1+μ）+人 4800 78 3601 372 2654 470 701 ⑻ ML=恒+0.4[MQ1K /（1+μ）+人] 4372 43 3281 310 2416 400 596 3號(hào)梁內(nèi)力組合表 表4-12 序號(hào) 荷載類別 跨中截面 四分點(diǎn)截面 變化點(diǎn)截面 支點(diǎn)截面 Mmax (KNM) Qmax (KN) Mmax (KNM) Qmax (KN) Mmax (KNM) Qmax (KN) Qmax (KN) ⑴ 第一期恒載 2770 0 2079 190 1529 253 380 ⑵ 第二期恒載 886 0 665 61 488 80 121 ⑶ 總荷載=⑴+⑵ 3655 0 2743 251 2018 334 501 ⑷ 人群 96 3 67 7 53 9 13 ⑸ MQ1K 1145 75 859 122 636 139 306 ⑹ Md=1.2恒+1.4 MQ1K +1.12人 6069 108 4569 479 3371 605 1044 ⑺ MS=恒+0.7 MQ1K / （1+μ）+人 4409 46 3303 328 2436 423 690 ⑻ ML=恒+0.4[MQ1K /（1+μ）+人] 4070 26 3051 294 2248 383 607 4.3預(yù)應(yīng)力鋼束的估算 4.3.1主梁尺寸及截面幾何特性（小毛截面） 主梁各部分截面尺寸如圖4-13，跨中毛截面幾何特性見表4-13 圖4-13 跨中毛截面幾何特性 表4-13 分塊 名稱 () () () () () () () 翼板 3600 10 36000 12000 66.42 15881819 15893819 三角承托 276 22 6072 552 54.42 817384 818344 腹板 3020 95.5 288410 5738252 -19.08 1099420 6837672 下三角 289 165.3 47772 4640 -88.88 2283000 2287640 馬蹄 1566 185.5 290493 109751 -109.08 18632967 18742718 8751 注： 4.3.2估算鋼束面積 根據(jù)“公預(yù)規(guī)”規(guī)定，預(yù)應(yīng)力梁應(yīng)滿足使用階段的應(yīng)力要求和承載能力極限狀態(tài)的強(qiáng)度要求。以下就跨中截面在各種荷載組合下，分別按照上述要求對(duì)主梁所需的鋼絲束數(shù)進(jìn)行估算，并且按這些估算的鋼絲束確定主梁的配筋。 1.按跨中截面抗裂要求估算鋼束數(shù)。為滿足抗裂要求，所需要的有效預(yù)加力為 根據(jù) （4-11） 式中：——荷載短期效應(yīng)彎矩組合設(shè)計(jì)值，取=4800KNm； ep----預(yù)應(yīng)力鋼筋重心至截面重心的距離 ep=yx-ap 假設(shè)ap=14cm，ep=123.58-14=109.58cm 所以 擬用鋼絞線，面積為，其抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值。 張拉控制應(yīng)力取 預(yù)應(yīng)力損失按張拉控制應(yīng)力的20%計(jì)算。 所需鋼絞線根數(shù)為：根 （4-12） 2．按承載能力估算 （4-13） 式中：r0 —混凝土強(qiáng)度安全系數(shù)，取r0 =1.0， Md —計(jì)算彎矩。采用跨中彎矩值，Md=7040KNm h --梁高h(yuǎn)=200㎝， α —設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，取α=0.76， fpd —預(yù)應(yīng)力鋼筋的抗拉設(shè)計(jì)強(qiáng)度，fpd=1260MPa 代入上式得 =3676mm2 根 3.按施工和使用階段應(yīng)力要求估算 (1)按短暫狀況 （4-14） （4-15） Error! No bookmark name given. （2）按持久狀況估算 上緣 （4-16） 下緣 （4-17） 綜上，采用27根鋼絞線，分3束布置。 HVM15-9型錨具供給的預(yù)應(yīng)力筋截面積AP=27139=3753mm2 4.3.3 鋼束布置 1.跨中截面鋼束的布置，如圖4-14所示 對(duì)于跨中截面，在保證布置預(yù)留管道構(gòu)造要求的前提下，盡可能使鋼束群重心的偏心距大些。本設(shè)計(jì)采用直徑80金屬波紋成孔，預(yù)留管道直徑87mm。根據(jù)“公預(yù)規(guī)” 規(guī)定，構(gòu)造要求：預(yù)留孔道間靜距≮40mm;梁底靜距≮50mm;梁側(cè)靜距≮35mm。圖中布置均滿足要求。 所以 跨中截面鋼束布置圖 圖4-14 2錨固面鋼束布置 為了方便張拉操作將所有鋼束都錨固在梁端。對(duì)于錨固端截