裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土簡支T形梁.doc

吉林大學(xué)橋梁畢業(yè)設(shè)計(jì)（裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土簡支T形梁）目錄第一部分 前言第二部分 設(shè)計(jì)任務(wù)書第三部分 上部結(jié)構(gòu) 一 設(shè)計(jì)資料 二 橫截面布置 三 主梁內(nèi)力計(jì)算 四 預(yù)應(yīng)力綱束的估算與布置 五 主梁截面幾何特性 六 承載能力極限狀態(tài)計(jì)算七 預(yù)應(yīng)力損失計(jì)算八 抗裂性驗(yàn)算九 持久狀況應(yīng)力驗(yàn)算十 短暫狀態(tài)應(yīng)力驗(yàn)算十一 行車道板計(jì)算使二 橫隔梁計(jì)算十三 支座計(jì)算第四部分 下部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一 設(shè)計(jì)資料二 蓋梁計(jì)算三 橋墩墩柱計(jì)算四 鉆孔灌注樁計(jì)算第五部分 主要參考資料第六部分 對設(shè)計(jì)的評價(jià)及心得體會前 言一、設(shè)計(jì)簡介：本設(shè)計(jì)主要依據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書完成，因橋位橫斷面及地質(zhì)資料不明，故本橋采用假設(shè)地質(zhì)資料。二、工程地質(zhì)：水文地質(zhì)條件（本設(shè)計(jì)為假設(shè)條件）；地基土上層為硬塑性粘土，土層厚度為8米，其地基土的比例系數(shù)m=15000KN/m4，樁周土極限摩阻力 =60Kpa,容許承載力0=260Kpa；中層為硬塑性亞粘土，土層厚度為7米，其地基比例系數(shù)m=18000KN/m4，樁周土極限摩阻力 =70Kpa，容許承載力0=300Kpa；下層為中密粗沙加礫石，土層厚度為12米，其地基土的比例系數(shù)m=35000KN/m4，樁周土極限摩阻力 =120Kpa，容許承載力0=450Kpa。三、 設(shè)計(jì)要點(diǎn)：設(shè)計(jì)荷載：汽-20，掛-100；地震基本烈度為7度橋梁設(shè)計(jì)寬度：橋面凈寬：9+21.5m ；上部構(gòu)造：預(yù)應(yīng)力混凝土T型梁橋；下部構(gòu)造：柱式墩臺，鉆孔灌注樁基礎(chǔ)；標(biāo)準(zhǔn)跨徑：40m ；計(jì)算跨徑：39.96m；孔徑長3+335+3 m，橋梁全長126m； 鋼筋：預(yù)應(yīng)力鋼筋：15.24（75.0）鋼鉸線，后張法施工。非預(yù)應(yīng)力鋼筋：鋼筋和級螺紋鋼筋混凝土：T梁為C40砼；橋面鋪裝為C30瀝青砼；欄桿、人行道采用C30號砼;蓋梁用C30砼，墩柱、系梁及鉆孔樁用C25砼。四、設(shè)計(jì)符號采用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（JTJD62-2004）及公路橋涵通用設(shè)計(jì)規(guī)范（JTJD60-2004）。五、本設(shè)計(jì)下部構(gòu)造設(shè)計(jì)采用手算與電算程序結(jié)合的方法。電算程序采用樁柱式橋墩、橋臺CAD系統(tǒng)。吉林大學(xué)橋梁畢業(yè)設(shè)計(jì)裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土簡支T形梁畢業(yè)設(shè)計(jì)一設(shè)計(jì)的任務(wù)與內(nèi)容（論文需闡述的問題）1從國計(jì)民生對交通發(fā)展的要求上闡述建橋的必要性與可行性。2按適用、經(jīng)濟(jì)、安全、美觀的原則，至少選擇3個(gè)可比性橋型方案，主要從工程材料數(shù)量、工程概算、投資來源、施工及養(yǎng)護(hù)難易程度和施工力量等方面綜合分析比較，推薦一種橋型方案。3對推薦方案進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。選擇合理可行的建筑材料，擬訂結(jié)構(gòu)與構(gòu)件的幾何尺寸，并作出配筋設(shè)計(jì)（鋼筋砼結(jié)構(gòu)、預(yù)應(yīng)力鋼筋砼結(jié)構(gòu)）或橋面系的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（拱橋、鋼橋）。4對一跨或一個(gè)受力單元進(jìn)行受力分析，計(jì)算各種作用荷載及非荷載因素所產(chǎn)生的內(nèi)力，并進(jìn)行荷載組合。5按照荷載效應(yīng)不超過結(jié)構(gòu)抗力效應(yīng)的原則，驗(yàn)算結(jié)構(gòu)構(gòu)件的強(qiáng)度、剛度與穩(wěn)定性。如不符合要求，則需修改設(shè)計(jì)或提出修改設(shè)計(jì)的措施。6根據(jù)橋梁所處位置、環(huán)境和施工力量的配備情況，選擇合理可行的施工方案與方法，以及主要的施工程序。（?？粕灰螅┒O(shè)計(jì)原始資料（試驗(yàn)研究方案）1路等級： 二級2橋面凈寬：凈9+21.5人行道或凈11+20.5砼防撞護(hù)欄3橋下凈空： 1.04設(shè)計(jì)荷載： 汽-20級 掛-1005地震烈度： 76設(shè)計(jì)水位： 622.507最低水位：8沖刷深度：一般沖刷線低于河床1m，最大沖刷線低于河床2m。9氣溫：年最高月平均溫度 C，最低溫度 C。10河床地質(zhì)與常水位：見地質(zhì)剖面圖三設(shè)計(jì)（論文）完成后應(yīng)提交的文件和圖表（一）、計(jì)算說明部分：1目錄；2建橋意義；3橋型方案比較；4擬定結(jié)構(gòu)構(gòu)件尺寸；5配筋設(shè)計(jì)（鋼筋砼結(jié)構(gòu)、預(yù)應(yīng)力鋼筋砼結(jié)構(gòu)）或橋面系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（拱橋、鋼橋）；6結(jié)構(gòu)構(gòu)件內(nèi)力計(jì)算和荷載組合；7強(qiáng)度、剛度與穩(wěn)定性驗(yàn)算；8施工方案；（專科生不要求）9對設(shè)計(jì)的評價(jià)及心得體會；（二）、圖紙部分1方案比較；2推薦方案總體圖（三視）；3配筋圖（鋼筋砼結(jié)構(gòu)、預(yù)應(yīng)力鋼筋砼結(jié)構(gòu)）；4橋面系（拱橋、鋼橋）；5施工程序。（?？粕灰螅┧摹⒅饕獏⒖假Y料1公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)；2公路橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范；3公路橋涵標(biāo)準(zhǔn)圖；4公路橋涵設(shè)計(jì)手冊；5橋梁計(jì)算示例；6其它有關(guān)圖紙與資料。五、畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容與要求1依據(jù)畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求，以及橋址河床斷面，地質(zhì)資料和有關(guān)特殊條件等資料，選擇至少兩座以上橋型方案，進(jìn)行方案比較。對各方案分別擬定主要尺寸，繪制草圖（裝訂在計(jì)算機(jī)中的草圖），并計(jì)算上、下部結(jié)構(gòu)的主要材料工程數(shù)量（砼、鋼、木三大材料），說明材料的施工方法。然后根據(jù)“適用、經(jīng)濟(jì)、安全、美觀”的原則，敘述各方案的優(yōu)、缺點(diǎn)，最后確定一個(gè)推薦方案，進(jìn)行各部分的詳細(xì)設(shè)計(jì)。2上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算依據(jù)“橋規(guī)”及有關(guān)資料，對上部結(jié)構(gòu)各部分尺寸進(jìn)行詳細(xì)擬定。根據(jù)設(shè)計(jì)荷載及驗(yàn)算荷載進(jìn)行上部結(jié)構(gòu)計(jì)算和配筋，并繪制裝訂在計(jì)算書中的上部結(jié)構(gòu)和配筋草圖。結(jié)構(gòu)計(jì)算一般要求采用手算，若具有橋梁結(jié)構(gòu)電算程序和電算條件，可以采用電算來完成上部結(jié)構(gòu)計(jì)算和配筋，但在計(jì)算書中必須說明該程序的框圖和功能、輸入和輸出項(xiàng)目，它的適用性，對電算結(jié)果應(yīng)逐項(xiàng)加以說明，并且要求對主要截面進(jìn)行手算，手算與電算結(jié)果進(jìn)行相互校核。無手算內(nèi)容不得參加畢業(yè)答辯。3下部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算根據(jù)地質(zhì)資料和“橋規(guī)”等有關(guān)資料，擬定下部結(jié)構(gòu)詳細(xì)尺寸，繪制裝訂在計(jì)算書中的結(jié)構(gòu)草圖。選擇一個(gè)橋墩或一個(gè)橋臺進(jìn)行下部結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)部分的詳細(xì)計(jì)算。要求采用手算，若采用電算，要求與上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相同。4施工方案選擇根據(jù)橋型方案選擇時(shí)，對推薦橋型方案所敘述的施工方案進(jìn)行仔細(xì)分析、并按施工程序?qū)τ诓捎玫闹饕┕ぴO(shè)備和施工工藝進(jìn)行論述。并繪制裝訂在計(jì)算書中的施工程序草圖。5繪圖繪制45張圖紙以上（本科5張以上，專科4張以上），圖框型號不得超過兩種以上。必須繪制橋型圖一張（幾相橋型方案必須繪在一張圖紙上，主要繪立面和側(cè)面圖）；推薦方案結(jié)構(gòu)總體圖一張（立面、平面、側(cè)面圖必須繪在一張圖紙上）；上部結(jié)構(gòu)配筋圖12張；施工工藝流程圖一張。其它繪圖內(nèi)容，學(xué)員與指導(dǎo)教師協(xié)商確定，圖紙要求手工繪制。6要求計(jì)算書和圖紙整潔。計(jì)算書整理成冊進(jìn)行裝訂，計(jì)算書內(nèi)容除上述設(shè)計(jì)與計(jì)算（包括草圖）內(nèi)容之外，應(yīng)包括目錄、前言、設(shè)計(jì)任務(wù)書（含原件）、結(jié)束語（體會）、主要參考書等內(nèi)容。電算打印資料不裝訂計(jì)算書內(nèi)，作為計(jì)算書附件放入畢業(yè)設(shè)計(jì)資料袋中，計(jì)算書至少50頁以上。7路線設(shè)計(jì)不作為本次設(shè)計(jì)的內(nèi)容，但要求學(xué)員必須掌握以下內(nèi)容：（1）公路技術(shù)等級的確定（2）公路平面設(shè)計(jì)（紙上定線）（3）公路縱斷面設(shè)計(jì)（4）公路橫斷面設(shè)計(jì)（5）公路排水或防護(hù)工程設(shè)計(jì)（6）路面設(shè)計(jì)（7）“技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)”的指標(biāo)選擇與計(jì)算8所有設(shè)計(jì)內(nèi)容都采用A3紙按標(biāo)準(zhǔn)裝訂成冊裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土簡支T形梁畢業(yè)設(shè)計(jì)一、設(shè)計(jì)資料1.橋梁跨徑及橋?qū)挊?biāo)準(zhǔn)跨徑：40m（墩中心距離）主梁全長：39.96m計(jì)算跨徑：39.00m橋面凈空：凈921.5人行道=12m橋面橫坡：2.0%2. 設(shè)計(jì)荷載公路-I級3.材料及施工工藝混凝土：主梁用40號混凝土，欄桿及橋面鋪裝用30號混凝土，橋梁墩臺及基礎(chǔ)用25號混凝土。預(yù)應(yīng)力鋼筋采用17（7股）鋼絞線，標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度fpk =1860Mpa;普通鋼筋采用HRB335級和R235級鋼筋；鋼板：錨頭下支撐墊板.支座墊板等均采用普通A3碳素鋼。按后張法施工工藝制作主梁，采用70mm的波紋管和OVM錨具。4.材料性能參數(shù)：（1）混凝土強(qiáng)度等級為C40，主要強(qiáng)度指標(biāo)：強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值：fck=26.8MPa，ftk=2.4MPa強(qiáng)度設(shè)計(jì)值：fcd=18.4MPa，ftd=1.65MPa彈性模量 ：Ec=3.25104 MPa（2）預(yù)應(yīng)力鋼筋采用17標(biāo)準(zhǔn)型15.2-1860-GB/T 52241995鋼絞線抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值：fpk=1860MPa 抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值：fpd=1260MPa彈性模量：Ep= 1.95105 MPa相對界限受壓區(qū)高度：a=0.4，pu=0.2563（3）普通鋼筋a.縱向抗拉及構(gòu)造普通鋼筋采用HRB335，其強(qiáng)度指標(biāo)抗拉強(qiáng)度指標(biāo)：fsk=335MPa 抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值：fsd=280MPa彈性模量：Es =2.0105 MPa b.采用的R235鋼筋，其強(qiáng)度指標(biāo)抗拉強(qiáng)度指標(biāo)：fsk=235MPa 抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值：fsd=195MPa彈性模量：Es =2.1105 MPa5設(shè)計(jì)依據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理葉見曙主編，人民交通出版社橋梁計(jì)算示例集（梁橋）易建國主編，人民交通出版社橋梁工程（1985）姚玲森主編，人民交通出版社公路橋涵標(biāo)準(zhǔn)圖公路橋涵標(biāo)準(zhǔn)圖編制組，人民交通出版社公路橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范（合訂本）(JTJ021-85)人民交通出版社公路磚石及混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范（JTJ022-85）二、橫截面布置1.主梁間距與主梁片數(shù)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)加寬翼板對提高主梁截面效率指標(biāo)很有效,故在許可條件下應(yīng)適當(dāng)加寬T梁翼板。本設(shè)計(jì)主梁翼板寬度為2200mm，由于寬度較大，為保證橋梁的整體受力性能，橋面板采用現(xiàn)澆混凝土剛性接頭，因此主梁的工作截面有兩種：預(yù)施應(yīng)力、運(yùn)輸、吊裝階段的小截面（上翼板寬度1600mm）和運(yùn)營階段的大截面（上翼坂寬度2200mm）橋面為凈921.5人行道=12m米，橋面橫向布置采用5片主梁（如圖1-1）。2.主梁跨中截面主要尺寸擬定（1）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1/151/25之間，標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)中高跨比約在1/181/19。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，因一增大梁高可以節(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。綜上所述，本設(shè)計(jì)中取用2300mm的主梁高度是比較合適的。圖1- 1 （尺寸單位：mm）（2）主梁截面細(xì)部尺寸主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)考慮能否滿足主梁受彎時(shí)上翼板抗壓強(qiáng)度的要求。本設(shè)計(jì)預(yù)制T梁的翼板厚度取用150mm，翼板根部加厚到260mm以抵抗翼緣根部較大的彎矩。 圖1- 2 跨中截面尺寸圖（尺寸單位：mm）在預(yù)應(yīng)力混凝土梁中腹板內(nèi)主拉應(yīng)力較小，腹板厚度一般由布置預(yù)制管道的構(gòu)造決定，同時(shí)從腹板本身的穩(wěn)定要求出發(fā)，腹板的厚度不宜小于其高度的1/15。本設(shè)計(jì)腹板厚度取200mm。馬蹄尺寸基本由布置預(yù)應(yīng)力鋼束的需要確定，初擬馬蹄寬度為560mm，高度260mm，馬蹄與腹板交接處做三角過渡，高度140mm，以減少局部應(yīng)力。（3）計(jì)算截面幾何特征將主梁跨中截面劃分成五個(gè)規(guī)則圖形的小單元，截面幾何特性列表計(jì)算見表1-1跨中截面幾何特性計(jì)算表 表1-1分塊名稱分塊面積Aicm2分塊面積形心至上緣距離yicm分塊面積對上緣凈矩Si=Aiyicm4分塊面積的自身慣矩Iicm4d=ys-yicm分塊面積對截面形心的慣矩I=Aidi2cm4I=Ii+Ixcm4=2=+大毛截面翼板33007.5247506187578.212018545320247328三角承托77018.6714373.595176.11167.04334609683466144腹板3780109.541391011252115-23.79213934413391459下三角252199.33350231.92744-113.62332533663256110馬蹄145621731595282021.33-131.2925097165251791869558819217.5I=65540227小毛截面翼板24007.5180004500085.951772976617774766三角承托77018.6714373.595176.11174.7843062234311399腹板3780109.541391011252115-16.0597373712225852下三角252199.33350231.92744-105.8828250652827809馬蹄145621731595282021.33-123.5522225261223072828568809092.5I=59447108注：大毛截面形心至上緣距離ys=Si/Ai=85.71cm;小毛截面形心至上緣距離ys=Si/Ai=93.45cm（4）檢驗(yàn)截面效率指標(biāo)（希望在.以上）上核心距：ks=I/Ayx=65540227/9558(230-85.71)=47.52cm下核心距：kx=I/Ays65540227/955885.71=80.00cm = (ks+kx)=(47.52+80)/230=0.550.5表明以上初擬的主梁跨中截面尺寸是合理的。（5）橫截面沿跨長的變化如圖1-1所示，本設(shè)計(jì)采用等高形式，橫截面的梁翼板厚度沿跨長不變，馬蹄部分配合鋼束彎起而從四分點(diǎn)附近開始向支點(diǎn)逐漸抬高。梁端部分段由于錨頭集中力的作用而引起較大的局部應(yīng)力，同時(shí)也為布置錨具的需要，在距梁端7800mm范圍內(nèi)將加厚到與腹板同寬。變化點(diǎn)截面（腹板開始加厚處）到支點(diǎn)的距離為 2800mm，其中還設(shè)置一段長為500mm的腹板加厚過渡段。（6）橫隔梁的設(shè)置為減小對主梁設(shè)計(jì)起主要控制作用的跨中彎矩，在跨中位置設(shè)置一道中橫隔梁當(dāng)跨度較大時(shí)，還應(yīng)在其它位置設(shè)置較多的橫隔梁。本設(shè)計(jì)在橋跨中點(diǎn)和四分點(diǎn)、支點(diǎn)處共設(shè)置五道橫隔梁，其間距為9.75m。考慮脫模，端橫隔梁高度為2300mm，厚度簡化計(jì)算為160mm；中橫隔梁高度為2040mm，厚度為上部180mm，下部140mm，簡化計(jì)算為160mm。見圖1-1。三、主梁內(nèi)力計(jì)算（一）恒載內(nèi)力計(jì)算1恒載集度（1）預(yù)制梁自重a.按跨中截面計(jì)，主梁的恒載集度：g(1)=0.865825=21.645KN/mb.由于馬蹄抬高形成四個(gè)橫置的三棱拄，折算成恒載集度為：g(2)4(0.73-0.26)0.185.2525/39.96=0.56KN/mc.由于腹板加厚所增加的重量折算成恒載集度為：g (3)2（1.4858-0.8658）（1.98+0.25）25/39.96=1.73 KN/md.中橫隔梁體積：0.16（0.81.89-0.50.077-0.50.140.18-0.50.450.7-0.640.35）=0.1727 m3端橫隔梁體積：0.16（0.621.89-0.50.520.008）=0.184m3故：g（4）=（30.1727+20.184）25/39.96=0.554 KN/me.預(yù)制梁恒載集度： g1=21.645+0.56+1.73+0.554=24.489 KN/m(2)二期恒載a.現(xiàn)澆T梁翼板恒載集度： g(5) =0.150.625=2.25 KN/mb.橫隔梁現(xiàn)澆部分體積：一片中橫隔梁（現(xiàn)澆部分）體積0.160.20.55=0.0176m3一片端橫隔梁（現(xiàn)澆部分）體積0.160.21.89=0.06048m3 故： g(6) =（30.0176+20.06048）25/39.96=0.11KN/m c.鋪裝 10cm混凝土鋪裝：0.11524=25.2KN/m 8cm瀝青鋪裝：0.0810.523=19.32KN/m 若將橋面鋪裝均攤給五片主梁，則 g(7) =（25.2+19.32）/5=8.904KN/m d.若將兩側(cè)防撞攔均攤給五片主梁，則 g（8）=22/5=0.8 KN/m e二期恒載集度： g2=2.25+0.11+8.904+0.8=12.06KN/m2恒載內(nèi)力如圖1-3所示，設(shè)x為計(jì)算截面離左支座的距離，并令=x/l。 圖1-3 恒載內(nèi)力計(jì)算圖主梁彎矩和剪力的計(jì)算公式分別為： M=0.5(1-)l2g;Q=0.5(1-2)lg; 恒載內(nèi)力計(jì)算見表1-2（二）活載內(nèi)力計(jì)算（修正剛性橫梁法）1.沖擊系數(shù)和車道折減系數(shù)按“橋規(guī)”第2.3.2條規(guī)定，對于汽2011（1.31.0）/（45-5）（45-39）1.1781+=1.178按“橋規(guī)”第2.3.5條規(guī)定，平板掛車不計(jì)沖擊力影響，對于掛100荷載1+=1.192。按橋規(guī)第2.3.1規(guī)定兩車道車道折減系數(shù)為1。按“橋規(guī)”第4.3.1條規(guī)定，車輛單向行駛，取二車道設(shè)計(jì)，車道折減系數(shù)為1.0。恒載內(nèi)力計(jì)算表 表1-2跨中四分點(diǎn)支點(diǎn)=0.5=0.25=0.0邊梁一期MG1K （KNm）2471.911896.320VG1K （KN）092.60496.37二期MG2K （KNm）1314.32733.80VG2K （KN）094.66103.95MGK （KNm）3786.232630.120VGK （KN）0187.26600.12中梁一期MG1K （KNm）2500.061367.370VG1K （KN）0107.24452.32二期MG2K （KNm）1463.211423.420VG2K （KN）090.99182.86MGK （KNm）3963.272790.790VGK （KN）0198.23635.1752.計(jì)算主梁的荷載橫向分布系數(shù)（1）跨中的荷載恒載橫向分布系數(shù)mc如前所述，本設(shè)計(jì)橋跨采用內(nèi)設(shè)五到橫隔梁，具有可靠的橫向聯(lián)系，且承重結(jié)構(gòu)的長寬比為：l/b=39.00/112, 所以可按修正的剛性橫梁法來繪制橫向影響線并計(jì)算橫向分布系數(shù)mc。a.計(jì)算主梁抗扭慣矩IT圖1-4 It計(jì)算圖示 （尺寸單位：mm）圖1-4示出了IT的計(jì)算圖示，IT的計(jì)算表見表1-3。對于T形梁截面，抗扭慣矩可近似按下式計(jì)算：IT式中：bi和ti相應(yīng)為單個(gè)矩形截面的寬度和高度；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)。對于跨中截面，翼緣板的換算平均厚度：t1 18.9cm馬蹄部分的換算平均厚度：t3 33cmIt計(jì)算表 表1-4分塊名稱bitibi/ticiITci bi ti3*10-3 （m4）翼緣板22018.911.67111/34.91174腹板178.1520.08.90750.3104.41812馬蹄56.033.01.69700.20984.22217It =13.55203b.計(jì)算抗扭修正系數(shù)本設(shè)計(jì)主梁的間距相同，同時(shí)將主梁近似看成等截面，則得：式中：G=0.4E；l=39.00m； IT=0.06776015m4；I=0.65540227m4；計(jì)算得：=0.8957。 表1-5梁號i1i2i3i4i510.55830.37910.2000.0210.158320.37910.28960.2000.1040.020930.2000.2000.2000.2000.200d.計(jì)算荷載橫向分布系數(shù)1-3號梁的橫向影響線和最不利布載圖式如圖1-5所示（以號梁為例）。車輛荷載：一號梁：汽20 mcq =1/21i1/2（0.5868+0.4402+0.3344+0.1878）=0.6901掛100mcq =1/41i1/2（0.3210+0.2992+0.2550+0.2368）=0.3965二號梁：汽20 mcq =1/2（0.3503+0.2969+0.2584+0.2051）=0.5554掛100 mcq =1/4（0.2310+0.1982+0.1633+0.1120）0.2867三號梁：汽20 mcq =1/2（0.2466+0.2199+0.2006+0.1740）=0.4206掛100 mcq =1/4（0.2004）=0.2 圖1-5 跨中的橫向分布系數(shù)計(jì)算圖示 （尺寸單位：mm）(2)支點(diǎn)截面的荷載橫向分布系數(shù)mo如圖1-7所示，按杠桿原理法繪制荷載橫向分布影響線并進(jìn)行布載 圖1-6 杠桿原理法繪制荷載橫向分布影響線一號梁：汽20 moq =1/21imo=1/2（1.1591+0.3409）=0.75掛100moq =1/41i1/2（0. 615+0.261）=0.438二號梁：汽20 moq =1/2（0.1818+1.000+0.4091）=0.795掛100 moq =1/4(0.575+0.616+0.435+0.215)=0.306三號梁：汽20 moq =1/2（0.1818+1.000+0.4091）=0.795掛100 moq =1/4(0.575+0.616+0.435+0.215)=0.306(3) 荷載橫向分布系數(shù)匯總荷載跨中1/4跨mc支點(diǎn)mo123123汽200.77460.45000.42060.75000.79500.7950掛1000.39650.28670.20.4380.3060.3063.計(jì)算活載內(nèi)力荷載橫向分布系數(shù)沿橋跨方向的變化：以一號梁為例汽車荷載沖擊系數(shù)1+=1+0.3(45-39)/(45-5)=1.178。（以一號梁為例）（1）計(jì)算荷載的跨中截面內(nèi)力彎矩汽20 M=(1+)mipiyi =2512.91KN.m掛100 M=(1+)mipiyi =4323.57 KN.m剪力汽20 Q=(1+)mipiyi =192.36KN.m掛100 Q=(1+)mipiyi =279.64 KN.m（2）計(jì)算荷載的1/4截面內(nèi)力彎矩汽20 M=(1+)mipiyi =1886.12KN.m掛100 M=(1+)mipiyi =3242.68 KN.m（3）計(jì)算荷載的支點(diǎn)截面內(nèi)力彎矩汽20 M=(1+)mipiyi =0KN.m掛100 M=(1+)mipiyi =0KN.m剪力汽20 Q=(1+)mipiyi =422.84KN.m掛100 Q=(1+)mipiyi 718.37KN.m圖1-10 支點(diǎn)內(nèi)力計(jì)算圖示內(nèi)力組合按“公預(yù)規(guī)第4.1.2”條規(guī)定進(jìn)行，恒載產(chǎn)生的效應(yīng)與活載產(chǎn)生的效應(yīng)同號時(shí)：則 荷載組合 S=1.2SG+1.4SQ荷載組合 S=1.2SG+1.1SQ式中：SG恒載重力產(chǎn)生效應(yīng)荷載內(nèi)力計(jì)算結(jié)果 荷載內(nèi)力計(jì)算結(jié)果 表1-7序號荷載類型MQ端點(diǎn)1/4L1/2L端點(diǎn)1/2L1恒 載02790.793963.27635.17502汽車荷載01886.122512.91422.84192.363掛車荷載03242.684323.57718.37279.6461.2恒載03564.944755.92762.21071.4汽02640.563518.08619.97269.3181.1掛03700.944860.90790.21307.69組合06205.508274.001382.18269.3110組合07133.899511.851552.42307.6117/951%50%51%100128/1053%52%47%10013提高后的組合06391.678522.221423.65269.3114提高后的組合07276.579702.091583.47307.6控制設(shè)計(jì)的計(jì)算內(nèi)力7276.579702.091583.47307.6四、預(yù)應(yīng)力鋼束的估算與布置（一）鋼束的估算與布置1按照使用階段的應(yīng)力要求估算鋼束數(shù)首先根據(jù)跨中截面正截面的抗裂要求，確定預(yù)應(yīng)力鋼筋數(shù)量，為滿足抗裂要求，所需的有效預(yù)應(yīng)力為：MS為跨中設(shè)計(jì)控制內(nèi)力，由表1-7查得MS=9702.09KNm，估算鋼筋數(shù)量時(shí)，可近似采用毛截面幾何性質(zhì)。查表1-1：AC=0.8658106mm2,ycs=934.5mm, ycx=1365.5mm,Jc=0.59451012mm4,Wx=Jc/ycx=0.4354109mm3,ep為預(yù)應(yīng)力鋼筋重心至毛截面重心的距離， ep=ycx-ap,假設(shè)ap=150mm，ep=1365.5-150=1215.5mm由此可得擬采用j15.2鋼絞線，單根鋼絞線的公稱面積Apl=139mm2,抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值fpk=1860Mpa，張拉控制應(yīng)力取con=0.75fpk=0.751860=1395Mpa，預(yù)應(yīng)力損失按張拉控制應(yīng)力的20%計(jì)算。所需預(yù)應(yīng)力鋼絞線的根數(shù)為： 取45根采用5束9j15.2預(yù)應(yīng)力鋼筋束，OVM型錨具，供給的預(yù)應(yīng)力截面面積Ap =45*139=6255mm22. 預(yù)應(yīng)力鋼筋布置（1）跨中截面及錨固端截面的鋼束布置 對于跨中截面，在保證布置預(yù)留管道構(gòu)造要求的前提下，盡可能使鋼束群的重心到截面的偏心距大些。本設(shè)計(jì)采用內(nèi)徑80mm，外徑85mm的預(yù)埋鐵皮波紋管，跨中截面的細(xì)部構(gòu)造如圖1-11所示。由此可直接得出鋼束群重心至梁底距離為：圖1-11 支點(diǎn)內(nèi)力計(jì)算圖示 a）跨中截面 b）錨固端截面（2）對于錨固端截面，鋼束布置通?？紤]下述兩個(gè)方面：一是預(yù)應(yīng)力束合力重心進(jìn)可能靠近截面形心，使截面均勻受壓；二是考慮錨頭布置的可能性，以滿足張拉操作的方便。按照上述錨頭布置的“均勻”“分散”原則，錨固端截面鋼束布置如圖1-11b）所示。鋼束群重心至梁底距離為：為驗(yàn)核上述布置的鋼束群重心位置，需計(jì)算錨固端截面幾何特性。圖1-13示出計(jì)算圖式，錨固端截面特性計(jì)算見表1-8所示。 表1-8分塊名稱AiyiSiIidi=ys-yiIx=Aidi2I=Ii+Ixcm2cmcm3cm4cmcm4cm4123=124567=4+6翼板33007.5247506187584.1923390255.123452130.1三角承托426.417.737560.071592.8473.962332442.892334035.63腹板11581118.41371166.7246379083.3-26.718262021.8254641105.215307-1403476.79=80427271說明鋼束群重心處于截面核心范圍內(nèi)。（二）.鋼束起彎角和線形的確定本設(shè)計(jì)將錨固端截面分成上.下兩部分（見圖1-14所示），上部鋼束的彎起角定為15；下部鋼束的彎起角定為7鋼筋豎向距離為45厘米。為簡化計(jì)算和施工，所有鋼束布置的線形均為直線加圓弧，并且整根鋼束都布置在同一個(gè)豎平面內(nèi)。鋼束計(jì)算圖1-13 封端混凝土塊尺寸圖 圖1-14 鋼束計(jì)算圖式（尺寸單位：mm） ：圖1-14示出鋼束計(jì)算圖式，計(jì)算如下 各鋼束起彎點(diǎn)及其半徑計(jì)算表 表1-9鋼束號升高值C（cm）0(度)cos0R(cm)sin0支點(diǎn)至錨固點(diǎn)距離d（cm）起彎點(diǎn)k至跨中線水平距離 xk（cm）1，246150.96596171.30.258812.31210.23,4102.5150.96593008.10.258838.71210.15161.570.992547400.121919.9743.1 各截面鋼束位置（ai）及其傾角（i）計(jì)算值 表1-10計(jì)算截面鋼束編號li（cm）R（cm）i（）sin0cos0ci（cm）a（cm）ai（cm）跨中截面xi=01,2li 為負(fù)值，鋼束尚未彎起0010993,417.517.5528.528.5L/4截面xi=975cm1,2鋼束尚未彎起93,417.55231.947402.80430.04890.99885.728.534.2變截面xi=1670cm1,2739.86171.34.27280.07450.9972103.533.0136.53,4739.93008.08.7943015290.988266.424.590.951206.9474011.2768019550.980713.012.025.0支點(diǎn)截面xi=1950cm1,2459.86171.36.8850.11990.992817.3953.53,4459.93008.014.23910.2460.969335.517.5109.95926.9474014.75110.25460.967091.528.5184.7五、主梁截面幾何特性1凈截面幾何特性計(jì)算在預(yù)加應(yīng)力階段，只需要計(jì)算小截面的集合特性，計(jì)算公式：現(xiàn)澆頂板600mm連接板時(shí)，頂板寬度仍為160cm?？缰薪孛婷娣e和慣性矩計(jì)算表 表1-11-1I=Ii+Iy（cm4）552011826397649170505043A=/4d2 =3.148.52/4=56.716cm2 n=4 ny=6Iy=Aidi2（cm4）142013-4387939-42459261563854372998452938315988748049294964816di=ys-yi（cm）-4.05-124.34.25-118.24.09-123.9分塊面積的自身慣矩Ii（cm4）59447108略5944710859447108略5944710865540227略65504227全截面重心到上緣距離ys(cm)89.497.689.8分塊面積對上緣靜矩Si(cm3)809090-60690.8748399.28090906688887597881921666888886104分塊面積中心至上緣距離yi（cm）93.45213.793.45213.785.71213.7分塊面積Ai(cm2)8658-28483748658313897195583139871分塊名稱毛截面扣除管道面積（nA）毛截面鋼束換算面積（ny-1）nAy毛截面鋼束換算面積（ny-1）nAy截面階段1:鋼束灌漿錨固前階段2:現(xiàn)澆600mm連接段階段3：二期荷載、活載計(jì)算數(shù)據(jù)b1= 160 cmb2= 160 cmb3= 220 cmL/4截面面積和慣性矩計(jì)算表 表1-11-2I=Ii+Iy（cm4）552011826397649170505043A=/4d2 =3.148.52/4=56.716cm2 n=4 ny=6Iy=Aidi2（cm4）142013-4387939-42459261563854372998452938315988748049294964816di=ys-yi（cm）-4.05-124.34.25-118.24.09-123.9分塊面積的自身慣矩Ii（cm4）59447108略5944710859447108略5944710865540227略65504227全截面重心到上緣距離ys(cm)89.497.689.8分塊面積對上緣靜矩Si(cm3)809090-60690.8748399.28090906688887597881921666888886104分塊面積中心至上緣距離yi（cm）93.45213.793.45213.785.71213.7分塊面積Ai(cm2)8658-28483748658313897195583139871分塊名稱毛截面扣除管道面積（nA）毛截面鋼束換算面積（ny-1）nAy毛截面鋼束換算面積（ny-1）nAy截面階段1:鋼束灌漿錨固前階段2:現(xiàn)澆600mm連接段階段3：二期荷載、活載計(jì)算數(shù)據(jù)b1= 160 cmb2= 160 cmb3= 220 cm變截面面積和慣性矩計(jì)算表 表1-11-3I=Ii+Iy（cm4）575277196142176275968030A=/4d2 =3.148.52/4=56.716cm2 n=4 ny=6Iy=Aidi2（cm4）65476-1984865-191938965476190917819746547440023041932378593di=ys-yi（cm）-2.75-83.62.75-78.12.79-75.9分塊面積的自身慣矩Ii（cm4）59447108略5944710859447108略5944710878346628略78442108全截面重心到上緣距離ys(cm)90.796.288.5分塊面積對上緣靜矩Si(cm3)809090-49501759589809090545568636468192654556873772分塊面積中心至上緣距離yi（cm）93.45174.393.45174.385.71174.3分塊面積Ai(cm2)8658-28483748658313897195583139871分塊名稱毛截面扣除管道面積（nA）毛截面鋼束換算面積（ny-1）nAy毛截面鋼束換算面積（ny-1）nAy截面階段1:鋼束灌漿錨固前階段2:現(xiàn)澆600mm連接段階段3：二期荷載、活載計(jì)算數(shù)據(jù)b1= 170 cmb2= 170 cmb3= 230 cm支點(diǎn)截面面積和慣性矩計(jì)算表 表1-11-4I=Ii+Iy（cm4）734919527386018981845643A=/4d2 =3.148.52/4=56.716cm2 n=4 ny=6Iy=Aidi2（cm4）3602-219487-2158855187223135228332586913925031418372di=ys-yi（cm）-0.5-27.80.6-26.71.3-66.7分塊面積的自身慣矩Ii（cm4）73707837略7370783773707837略7370783780427271略80427271全截面重心到上緣距離ys(cm)94.295.355.3分塊面積對上緣靜矩Si(cm3)1364362-346481329713136436238186140254882596838186864154分塊面積中心至上緣距離yi（cm）94.712294.712254122分塊面積Ai(cm2)14407.2-28414123.214407.231314720.21307.231315620.2分塊名稱毛截面扣除管道面積（nA）毛截面鋼束換算面積（ny-1）nAy毛截面鋼束換算面積（ny-1）nAy截面階段1:鋼束灌漿錨固前階段2:現(xiàn)澆600mm連接段階段3：二期荷載、活載計(jì)算數(shù)據(jù)b1= 170 cmb2= 170 cmb3= 230 cm截面幾何性質(zhì)的計(jì)算需根據(jù)不同的受力階段分別計(jì)算。本設(shè)計(jì)中，主梁從施工到運(yùn)營經(jīng)理了如下幾個(gè)階段：（1）主梁混凝土澆筑，預(yù)應(yīng)力筋束張拉（階段1） 混凝土澆筑并達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，進(jìn)行預(yù)應(yīng)力筋束的張拉，但此時(shí)管道尚未灌漿，因此，其截面幾何性質(zhì)應(yīng)扣除預(yù)應(yīng)力筋預(yù)留管道的影響。該階段頂板的寬度為170cm。 （2）灌漿封錨，吊裝并現(xiàn)澆頂板600mm的連續(xù)段（階段2）預(yù)應(yīng)力筋束張拉完成并進(jìn)行管道灌漿、封錨后，預(yù)應(yīng)力筋束就已經(jīng)能夠參與全截面受力。再將主梁吊裝就位，并現(xiàn)澆頂板600mm的連接段十，該段的自重荷載由上一階段的截面承受，此時(shí)，截面幾何性質(zhì)應(yīng)為計(jì)入了預(yù)應(yīng)力