畢業(yè)設計-- 30m 預應力混凝土簡支t形梁橋設計

1、<p>　　畢 業(yè) 設 計</p><p>　　題 目： 30m 預應力混凝土簡支T形梁橋設計 </p><p>　　院、 系： 建筑工程學院土木工程系 </p><p>　　姓 名： </p><p>　　指導教師：

2、 </p><p>　　系 主 任： </p><p>　　2013年 6 月 20 日</p><p>　　畢業(yè)設計（論文）評語</p><p>　　xx畢業(yè)設計（論文）任務書</p><p>　　30m預應力混凝土

3、簡支T形梁橋設計</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　預應力混凝土梁式橋在我國橋梁建筑上占有重要的地位，目前，對于中小跨徑的永久性橋梁，無論是公路橋梁或者城市橋梁，都在盡量采用預應力混凝土梁式橋，因為這種橋梁具有就地取材，工業(yè)化施工，耐久性好、適應性強、整體性好以及美觀等多種優(yōu)點。</p><p>　　本設計采用裝配式

4、簡支T梁結構，其上部結構由主梁、橫隔梁、行車道板，橋面部分和支座等組成，顯然主梁是橋梁的主要承重構件。其主梁通過橫梁和行車道板連接成為整體，使車輛荷載在各主梁之間有良好的橫向分布。橋面部分包括橋面鋪裝、伸縮裝置和欄桿等組成，這些構造雖然不是橋梁的主要承重構件，但它們的設計與施工直接關系到橋梁整體的功能與安全，這里在本設計中也給予了詳細的說明。</p><p>　　本設計主要受跨中正彎矩的控制，當跨徑增大時，跨中由

5、恒載和活載產生的彎矩將急劇增加，是材料的強度大部分為結構重力所消耗，因而限制的起跨越能力，本設計采用30m標準跨徑，合理地解決了這一問題。在設計中通過主梁內力計算、應力鋼筋的布置、主梁截面強度與應力驗算、行車道板及支座、墩臺等等設計，完美地構造了一座裝配式預應力混凝土簡支T梁橋，所驗算完全符合要求，所用方法均與新規(guī)范相對應。本設計重點突出了預應力在橋梁中的應用，這也正體現了我國橋梁的發(fā)展趨勢。</p><p>　

6、　關鍵詞 預應力；簡支T梁；后張法；應力驗算</p><p>　　30m Prestressed Concrete Simply Supported T Beam Brige</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　The prestressed concrete beam plate bridge occu

7、pies my important status in our country bridge construction, at present, regarding small span permanent bridge, regardless of is the highway bridge or the city bridge, all as far as possible is using the prestressed conc

8、rete beam plate bridge, because this kind of bridge has makes use of local materials, the industrialization construction, the durability is good, compatible, integrity good as well as artistic and so on many kinds of mer

9、its.</p><p>　　This design uses assembly type simple supported T beam structure, its superstructure by the king post, septum transversum beam, the lane board, the bridge floor part and the support and so on i

10、s composed, the obvious king post is the bridge main carrier. Its king post connects into the whole through the crossbeam and the lane board, enable the vehicles load to have the good traverse between various king posts.

11、 Bridge floor part including compositions and so on flooring, expansion and contraction</p><p>　　This design mainly steps the sagging moment control, when the span increases, cross the bending moment which p

12、roduces by the dead load and the live load the sharp growth, is the material intensity majority of consumes for the structure gravity, thus limits the spanning ability, this design uses the 30m standard span, has solved

13、this problem reasonably. In the design through the king post endogenic force computation, the stress steel bar arrangement, king post section intensity and stress checkin</p><p>　　Keywords Prestressed; Simp

14、le supported T beam; Tensioning; Stress checking calculation</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘要I</b></p><p>　　AbstractII</p><p>　　第一章 橋涵水力水文1&

15、lt;/p><p>　　1.1設計基本資料1</p><p>　　1.1.1用相關分析法插補延長乙站流量資料1</p><p>　　1.1.2運用適線法推求該橋設計流量3</p><p>　　1.1.3形態(tài)斷面法推求橋位斷面處的設計流量5</p><p>　　1.2計算橋孔長度及確定橋面標高10</p>

16、;<p>　　1.3沖刷計算13</p><p>　　1.4求墩臺的最低沖刷線標高17</p><p><b>　　本章小結18</b></p><p>　　第2章 橋梁上部結構19</p><p>　　2.1設計資料及構造布置19</p><p>　　2.1.1設計資料

17、19</p><p>　　2.1.2橫截面布置20</p><p>　　2.1.3主梁跨中截面主要尺寸擬定20</p><p>　　2.1.4橫截面沿跨長的變化21</p><p>　　2.1.5計算截面幾何特性21</p><p>　　2.1.6檢驗截面效率指標23</p><p>

18、　　2.1.7橫隔梁的設置24</p><p>　　2.2 主梁內力計算24</p><p>　　2.2.1恒載內力計算24</p><p>　　2.2.2活載內力計算(修正剛性梁法)25</p><p>　　2.2.3主梁內力組合36</p><p>　　2.3預應力鋼束的估算38</p>

19、<p>　　2.3.1主梁尺寸及截面幾何特性(小毛截面)38</p><p>　　2.3.2估算鋼束面積38</p><p>　　2.3.3鋼束布置40</p><p>　　2.3.4其它截面鋼束布置及傾角計算42</p><p>　　2.4計算主梁截面幾何特性及鋼束重心位置校核表45</p><p&g

20、t;　　2.4.1主梁截面幾何特性45</p><p>　　2.4.2鋼束布置位置(束界)的校核49</p><p>　　2.5鋼束預應力損失計算49</p><p>　　2.5.1鋼束張拉控制應力50</p><p>　　2.5.2鋼束預應力損失50</p><p>　　2.6應力驗算56</p&g

21、t;<p>　　2.6.1短暫狀況下的應力驗算56</p><p>　　2.6.2持久狀況應力驗算57</p><p>　　2.7主梁變形計算60</p><p>　　2.7.1使用階段的撓度計算60</p><p>　　2.7.2預加力引起的反拱計算及預拱度的設置61</p><p>　　2.

22、8承載能力極限狀態(tài)度計算62</p><p>　　2.8.1跨中截面正截面承載力計算62</p><p>　　2.8.2斜截面抗剪承載力計算63</p><p>　　2.9橫隔梁計算66</p><p>　　2.9.1確定跨中橫隔梁上的計算荷載66</p><p>　　2.9.2跨中橫隔梁的內力影響線66&

23、lt;/p><p>　　2.9.3橫隔梁的內力計算67</p><p>　　2.9.4橫隔梁配筋計算69</p><p>　　2.10行車道板計算72</p><p>　　2.10.1懸臂板荷載效應計算72</p><p>　　2.10.2連續(xù)板荷載效應計算73</p><p>　　2.1

24、0.3截面設計配筋與承載力驗算76</p><p><b>　　本章小結78</b></p><p>　　第3章 橋梁下部結構計算79</p><p>　　3.1蓋梁的計算79</p><p>　　3.1.1荷載計算79</p><p>　　3.1.2內力計算88</p>

25、<p>　　3.1.3 截面配筋設計與承載力校核89</p><p>　　3.2橋墩墩柱計算91</p><p>　　3.2.1荷載計算91</p><p>　　3.2.2截面配筋計算及應力驗算93</p><p>　　3.3鉆孔灌注樁樁的設計計算94</p><p>　　3.3.1荷載計算94

26、</p><p>　　3.3.2樁長計算96</p><p>　　3.3.3樁身變位計算97</p><p>　　3.3.4截面配筋設計100</p><p>　　3.4埋置式U型橋臺剛性擴大基礎設計102</p><p>　　3.4.1設計資料102</p><p>　　3.4.2橋

27、臺及基礎構造擬定尺寸102</p><p>　　3.4.3荷載計算102</p><p>　　3.4.4荷載組合109</p><p>　　3.4.5 地基承載力驗算109</p><p>　　3.4.6基底偏心距驗算111</p><p>　　3.4.7.基礎穩(wěn)定性驗算112</p><

28、;p><b>　　本章小結113</b></p><p><b>　　結論114</b></p><p><b>　　致謝115</b></p><p><b>　　參考文獻116</b></p><p>　　附錄A 英文文摘117<

29、/p><p>　　附錄B 中文翻譯121</p><p>　　第一章 橋涵水力水文</p><p><b>　　1.1設計基本資料</b></p><p>　　南方地區(qū)某二級公路上，擬修建一座跨越一條跨河流的鋼筋混凝土，梁高2.13m（包括橋面鋪裝在內），下部為單排雙柱式鉆孔樁墩，墩徑為1.4m；采用U型橋臺，臺長為4.4

30、m，橋前浪程為1.2km，沿浪程平均水深為3.0m，無水拱和河床淤積影響，橋前最大壅高不超過0.6m。橋位河段基本順直，橋面縱坡為+2%，汛期沿浪程向為七級風力，推算設計洪水位為63.80m，橋下設計流量為河床平坦，兩岸較為整齊，無坍塌現象。橋位處河流橫斷面樁號K0＋622.60為河槽與河灘的分界樁。經調查，橋位河段歷年汛期平均含沙量ρ約為3kg/m3，但自然演變沖刷為0m。歷史洪水位水痕標高為79.30mm，河溝縱坡I與洪水比降基本相

31、同。另據鉆探資料，河槽部分在河底以下8m內均為砂礫層，平均粒徑＝2mm，＝2.5mm，；河灘部分在地面以下6m內為中砂，表層疏松為耕地,。橋位斷面以上集雨面積為566km2，橋位上游附近有一個水文站(乙站)，集雨面積為537km2，具有1955年至1982年期間22年斷續(xù)的年最大流量資料；通過洪水調查和文獻考證，該河歷史上曾在1784年、1880年，1920年、1948年發(fā)生過幾次較大洪水，其</p><p>　

32、　1.1.1用相關分析法插補延長乙站流量資料</p><p>　　1、比較甲、乙兩站均有實測資料并分別求出其平均流量。（下面甲站的，乙站的計）</p><p><b>　　列表計算，，，，。</b></p><p>　　表1-1 甲、乙站水文資料</p><p>　　3．計算相關系數及機誤4。</p>&l

33、t;p>　　則，甲、乙兩站流量為直線相關。</p><p><b>　　計算期望值，。</b></p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　5．列表回歸方程</b></p>

34、<p>　　利用回歸方程插補乙站流量即可。</p><p>　　1951年 得</p><p>　　1952年 得</p><p>　　1953年 得</p><p>　　1954年 得</p><p>　　1959年

35、 得</p><p>　　1960年 得</p><p>　　1973年 得</p><p>　　1974年 得</p><p>　　1978年 得</p><p>　　1.1.2運用適線法推求該橋設計流量</p><p&g

36、t;<b>　　1．計算經驗頻率</b></p><p>　　(1)按不連續(xù)系列第一種方法(單獨連續(xù)系列處理)</p><p>　　首先依流量從大到小順序排列如表1-3第4第5欄。實測數n=22，計算的經驗頻率如表第7欄。實測期N=32(1951-1982年)，包括此范圍內的實測和調查資料，計算頻率如表第9欄。調查期N=103(1880-1982年)，考慮到本期后續(xù)調

37、查流量的可能遺漏，頻率計算排到1954年為止。考證期N=199(1784-1982年)，考慮到本期后續(xù)調查流量的可能遺漏，頻率計算排到1880年為止。</p><p>　　經驗頻率的選用的方法是：按資料期長的(右列)向資料期短的(左列)，每一流量逐列選取頻率值。但若以實測期計算頻率來控制經驗曲線后半支，往往顯得由于經驗頻率曲線偏小而引起誤差較大。為了較好地控制整條經驗頻率曲線，可以在同一流量下，取實測期和實測數兩

38、系列中計算頻率較大者作為選用值。經驗頻率選用列于表第14欄。</p><p>　　(2)按不連續(xù)系列第二種方法計算，將計算的計算頻率值填入表第16欄。</p><p>　　取第一種方法和第二種方法計算的計算頻率值的較大值為最終選用值，點繪出一條經驗頻率曲線(圖1-1)用米格紙附后。</p><p>　　2、矩法確定統(tǒng)計參數</p><p>　

39、　由《橋涵水文》書計算(列表1-2為輔助計算用)</p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　=</b></p><p>　　表1-2 洪水資料統(tǒng)計表</p><p>　　表1-3 洪峰流量資料統(tǒng)計表</p><p>　　適線并推算規(guī)定頻率流量<

40、/p><p>　　以，=0.44，假定=0.8作為理論頻率曲線第一次假定的三參數。為了便于適線過程中對比，列表1-4。表中Φ值查《橋涵水文》書52頁表3-6</p><p>　　表1-4 頻率曲線流量表</p><p>　　根據第一次假定理論頻率曲線計算各Q值，與經驗頻率曲線各Q值對比可見，整條曲線成下凹型嚴重，應減小理論頻率曲線的值。</p><p

41、>　　根據第二次假定依舊出現同樣的問題，因此處理方法同上。</p><p>　　最后第四次假定的理論頻率曲線與經驗頻率曲線符合的較好，因此選定三參數為，，。</p><p>　　根據確定的三參數，推算和的頻率流量。</p><p>　　1.1.3形態(tài)斷面法推求橋位斷面處的設計流量</p><p>　　天然河流的形狀本不規(guī)則，過水斷面沿流

42、程變化，實屬非均勻流。但是按水文斷面要求而選著的斷面，則近似均勻流，故可按曼寧公式計算。</p><p>　　1．點繪水文斷面(圖1-2)可作為水文斷面進行計算。經調查確定，樁號K0+622.60和K0+725.97為河槽與河灘的分界，選定粗糙系數為：河槽，河灘。調查的歷史洪水位為63.8。洪水比降‰，求出其相應的歷史洪水量。</p><p>　　2．列表計算水力三要素(表1-5)<

43、/p><p>　　表1-5 計算水力三要素</p><p>　　表1-6 橋位處河流橫斷面實測記錄表</p><p><b>　　3．流速、流量計算</b></p><p><b>　　河槽部分：</b></p><p><b>　　左灘：</b></

44、p><p><b>　　右灘：</b></p><p><b>　　全斷面設計流量：</b></p><p><b>　　可見兩值比較接近。</b></p><p>　　1.2計算橋孔長度及確定橋面標高</p><p>　　本設計為鋼筋混凝土連續(xù)梁橋，選用跨

45、徑為30m，一共為4跨，墩徑取為1.4m，靜跨徑設置為29.16m，河段基本順直，以《橋涵水文》書132頁計算最小橋孔凈長，已知設計流量，天然河槽流量，河槽寬度</p><p>　　查橋涵水力水文書133頁6-2-1，可得：</p><p>　　采用跨徑，采用4孔方案，即兩橋臺前緣之間距離</p><p>　　橋梁兩端橋臺臺尾間的距離(即全橋長)</p>

46、<p>　　具體橋孔布設見圖(1-3)用米格紙附后</p><p>　　列表(表1-7)表示各橋臺樁號和水深</p><p>　　表1-7 墩臺樁號和水深</p><p><b>　　壅水高度計算</b></p><p>　　結合表1-5可計算出左灘被阻擋的過水面積：</p><p>

47、;　　右灘被阻擋的過水面積： </p><p><b>　　河灘路堤阻擋流量：</b></p><p>　　天然狀態(tài)下橋下通過流量：</p><p><b>　　橋下過水面積：</b></p><p>　　天然狀態(tài)下橋下平均流速：</p><p><b>　　橋

48、墩阻水面積：</b></p><p>　　橋下提供凈過水面積：</p><p>　　由《橋梁水文》書計算壅水高度：</p><p><b>　　橋前最大壅水高度：</b></p><p><b>　　橋下壅水高度取，則</b></p><p><b>　

49、　波浪高度計算</b></p><p>　　由《橋涵水文》書計算波浪高度，汛期沿浪程向為七級風力，查表得風速 。已知橋前浪程為1.2km，沿浪程平均水深為3.0m，則波浪高為：</p><p>　　所以： </p><p>　　按《公路工程水文勘測設計規(guī)范》，靜水面以上波浪高度取的波浪高，另外，波浪在墩前被阻擋時，墩前波浪高度

50、將會壅高，近似去壅高為，這樣靜水面以上的波浪高度為波浪全高的倍，即橋頭路堤和導流堤頂面高程應計入波浪坡面爬高，不計河灣超高。</p><p><b>　　橋面最低高程計算</b></p><p>　　按設計洪水通過要求的橋面最低高程</p><p>　　通航河流由《橋涵水文》計算，查表6-3-6取梁底凈高</p><p>

51、;<b>　　=0.50m；，</b></p><p><b>　　所以。</b></p><p><b>　　1.3沖刷計算</b></p><p>　　1．由設計資可知本設計為非粘性土河床，按非粘性土公式計算</p><p>　　應用總結的簡化公式計算河槽一般沖刷</

52、p><p>　　式中橋下河槽能擴寬至全橋</p><p><b>　　，，，</b></p><p><b>　　，，</b></p><p>　　對于等跨徑，采用標準跨徑計算得：</p><p><b>　　，</b></p><p&g

53、t;　　平攤(造床)水位時，由河流橫斷面圖得，用CAD的求面積功能計算其面積為</p><p><b>　　單寬流量集中系數</b></p><p><b>　　河槽一般沖刷</b></p><p>　　2．64-1修正式計算河槽一般沖刷</p><p><b>　　式中：，，，。<

54、/b></p><p><b>　　能擴寬至全橋時</b></p><p><b>　　第二層</b></p><p>　　設計資料含沙量，查《橋梁水文》得，河槽一般沖刷</p><p><b>　　計算橋臺沖刷</b></p><p>　　左岸橋

55、臺阻水長度，阻水面積</p><p><b>　　平均阻水水深：</b></p><p>　　左岸受阻擋水流天然狀態(tài)的弗汝德系數，</p><p><b>　　左岸橋臺沖刷深度：</b></p><p>　　右岸橋臺阻水長度，阻水面積</p><p><b>　　平

56、均阻水水深：</b></p><p>　　右岸受阻擋水流天然狀態(tài)的弗汝德系數，</p><p><b>　　右岸橋臺沖刷深度：</b></p><p>　　上式計算的平均高程以下的一般沖刷和局部沖刷總深度。</p><p><b>　　河灘一般沖刷</b></p><

57、p><b>　　由公式：</b></p><p>　　本設計河槽能擴寬至全橋，故河灘一般沖刷hp可不必計算，即沖刷后橋下河灘變?yōu)楹硬鄣囊徊糠至恕?lt;/p><p>　　現假定橋下河槽不能擴寬至全橋，則式中：橋下河灘最大水深，天然狀況下橋下河灘部分通過流量</p><p>　　橋下河灘部分通過的設計流量</p><p>

58、;<b>　　橋下河灘過水面積</b></p><p><b>　　橋下河灘寬度</b></p><p><b>　　河灘部分橋孔凈長</b></p><p><b>　　橋下河灘平均水深</b></p><p>　　河灘中砂表層，查表得</p>

59、;<p><b>　　河槽一般沖刷：</b></p><p>　　可見超過河槽一般沖刷值，故假定橋下河槽不能擴寬至全橋是正確的。</p><p>　　3．65-2修正式計算橋墩局部沖刷河槽計算層為小顆粒的礫石。</p><p>　　計算一般沖刷后墩前行進流速 </p><p><b>　　查表雙

60、柱墩，，</b></p><p><b>　　墩前泥沙始沖流速</b></p><p>　　因為 為動床沖刷，計算</p><p>　　4．65-1修正式計算橋墩局部沖刷</p><p>　　此時河槽一般沖刷用64-1修正公式的計算值</p><p><b>　　計算河床起動

61、速度</b></p><p><b>　　墩前泥沙始沖流速</b></p><p>　　一般沖刷后墩前行進流速v計算</p><p><b>　　因為 為，計算</b></p><p><b>　　式中：，(同上)。</b></p><p>

62、<b>　　=</b></p><p><b>　　沖刷值的組合</b></p><p>　　此設計橋下河槽不能擴寬至全橋，右側橋臺沖刷值相對一般沖刷值h較小，故橋下只需用河槽一般沖刷h與河槽橋墩局部沖刷h組合。</p><p>　　以64-2簡化式與65-1修正式組合：</p><p>　　以64

63、-1簡化式與65-2修正式組合：</p><p><b>　　現取定</b></p><p>　　左橋臺采用實際計算值。</p><p>　　1.4求墩臺的最低沖刷線標高</p><p><b>　　計算沖刷線標高</b></p><p>　　用不同方法計算各墩和右臺最大沖刷

64、時的標高：</p><p><b>　　左臺沖刷線標高</b></p><p><b>　　右橋臺沖刷標高</b></p><p><b>　　橋墩沖刷線標高</b></p><p>　　確定墩臺基底最淺埋置標高</p><p>　　橋墩總沖刷深度為，查

65、表得一般橋梁取安全值，</p><p>　　橋墩基底最淺埋置標高</p><p>　　左橋臺基底最淺埋置標高</p><p>　　右橋臺基底最淺埋置標高</p><p><b>　　本章小結</b></p><p>　　本章主要是闡述橋涵水文資料，并根據水文資料推算出洪峰流量多年平均值，也就是設計

66、流量，最終算出河槽、河灘的過流斷面面積以及設計流速等，再根據流速流量確定橋孔布設方案和橋面高程。其中，下部結構墩臺與基礎的最小埋置深度要和橋涵求出的一般沖刷線標高和最大沖刷線標高相符合。水文設計中出現了頻率流量曲線的問題，在老師的指導下我們組完成了頻率流量圖得繪制。</p><p>　　第2章 橋梁上部結構</p><p>　　2.1設計資料及構造布置</p><p&g

67、t;<b>　　2.1.1設計資料</b></p><p><b>　　1．橋梁跨徑及橋寬</b></p><p>　　標準跨徑：30m(墩中心距離)；</p><p>　　主梁全長：29.96m；</p><p>　　計算跨徑：29.16m；</p><p>　　支點距端頂

68、：0.40m；</p><p><b>　　梁高：2.00m；</b></p><p>　　橋面凈空：凈—9m+2×1.5m=12m。</p><p><b>　　2．設計荷載</b></p><p>　　公路—Ⅱ級(qk=0.75×10.5=7.785kN/m；Pk=0.75&

69、#215;277=208kN)</p><p>　　人群荷載3.0kN/m2，欄桿及人行道板的每延米重取6.0kN/m。</p><p><b>　　3．材料及工藝</b></p><p>　　混凝土：主梁和橋面鋪裝用C50，欄桿用C30，預應力鋼筋采用《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范》(JTG D62-2004)的Φs15.2鋼絞線

70、，每束7根，全梁配4束，fpk=1860MPa，普通鋼筋直徑大于和等于12mm的采用HRB335鋼筋；直徑小于12mm的均用R235鋼筋，按后張法施工工藝制作主梁，采用內徑80mm、外徑87mm的預埋波紋管和夾片錨具。</p><p><b>　　4．設計要求</b></p><p>　　A為減輕主梁的安裝重量，增強橋梁的整體性，在預制T梁上設40cm的濕接縫<

71、/p><p>　　B 設計構件尺寸按規(guī)范圖</p><p>　　C 對內梁各截面進行驗算</p><p>　　表2-1 材料特性表</p><p>　　2.1.2橫截面布置</p><p>　　主梁間距與主梁片數如圖2-1。主梁間距通常應隨梁高與跨徑的增大而加寬為經濟，同時加寬翼板對提高主梁截面效率指標ρ很有效，故在許可條

72、件下應適當加寬T梁翼板。因該橋采用30m預應力混凝土簡支T形梁橋，主梁間距均為220cm，(T梁的上翼緣寬度為20cm，保留4cm的濕接縫)，考慮人行道適當挑出，故凈—9+2×1.5m。</p><p>　　圖2-1 主梁橫斷面圖(單位：cm)</p><p>　　2.1.3主梁跨中截面主要尺寸擬定 </p><p><b>　　1．主梁高度&l

73、t;/b></p><p>　　預應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。當建筑高度不受限制時，增大梁高往往是較經濟的方案，因為增大梁高可節(jié)省預應力鋼束用量，同時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，隨梁數減少而取較大值。本設計取用主梁高度為200cm。</p><p><b>

74、　　2．截面細部尺寸</b></p><p>　　T梁翼板的厚度取決于橋面板承受車輪局部荷載的要求，還應考慮是否滿足主梁受</p><p>　　彎時上翼板受壓的強度要求。本設計預制T梁的翼板厚度取用20cm，翼板根部加厚到2cm，以抵抗翼緣根部較大的彎矩。在預應力混凝土梁中腹板內因主拉應力甚小，腹板厚度一般由布置制孔管的構造決定，同時從腹板本身的穩(wěn)定條件出發(fā)，腹板厚度不宜小于其

75、高度的1/15。因此T梁腹板厚度均取20cm。</p><p>　　馬蹄尺寸基本由布置預應力鋼束的需要確定的，設計實踐表明，馬蹄面積占截面總面積的10%—20%為合適。初擬馬蹄寬度54cm，高度2cm。馬蹄與腹板交接處做成45度斜坡的折線鈍角，以減小局部應力。</p><p>　　按照以上擬定的外形尺寸，就可繪出預制梁跨中截面圖(如圖2-2所示)</p><p>　

76、　2.1.4橫截面沿跨長的變化 </p><p>　　本設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，馬蹄部分和腹板為配合鋼束彎起而從第一道內橫隔梁開始向支點逐漸抬高。尺寸如圖2-3所示。</p><p>　　圖2-2 跨中主梁截面(單位：cm)</p><p>　　2.1.5計算截面幾何特性</p><p><b>　　

77、梁截面見圖2-4</b></p><p>　　圖2-3 內梁半立面圖(單位：cm)</p><p>　　圖2-4 梁截面尺寸圖(單位：cm)</p><p>　　表2-2 跨中截面幾何特性計算 </p><p>　　注：內梁截面形心至上緣距離</p><p>

78、　　外梁截面形心至上緣距離</p><p>　　2.1.6檢驗截面效率指標</p><p><b>　　內梁上核心距：</b></p><p><b>　　下核心距：</b></p><p><b>　　截面效率指標：</b></p><p><b

79、>　　外梁上核心距：</b></p><p><b>　　下核心距：</b></p><p>　　截面效率指標：；介于0.45-0.55</p><p>　　表明以上初擬的主梁跨中截面尺寸是合理的。</p><p>　　2.1.7橫隔梁的設置</p><p>　　在荷載作用處的主

80、梁彎矩橫向分布，當該處有內橫隔梁時它比較均勻，否則直接在荷載作用下的主梁彎矩很大。為減小對主梁設計起主要控制作用的跨中彎矩，在跨中設置一道中橫隔梁；當跨度較大時，四分點處也宜設置內橫隔梁。本設計在兩支座中心線間每隔4.86m設置一道橫隔梁。橫隔梁采用開洞形式，尺寸見圖2-2。</p><p>　　2.2 主梁內力計算</p><p>　　根據上述梁跨結構縱、橫截面的布置，并通過活載作用下的

81、梁橋荷載橫向分布計算，可分別求得各主梁控制截面(取跨中、四分點、變化點和支點截面)的恒載和最大活載內力，然后再進行主梁內力組合。</p><p>　　2.2.1恒載內力計算</p><p><b>　　1．恒載集度</b></p><p><b>　　(1)預制梁自重</b></p><p>　　內

82、梁：a跨中截面計算，主梁的恒載集度</p><p>　　b由于馬蹄抬高所增加重量折算成恒載集度</p><p>　　c由于腹板加厚所增加的重量折算成恒載集度</p><p><b>　　主梁端截面面積</b></p><p><b>　　d橫隔板隔梁體積</b></p><p&g

83、t;<b>　　橫隔板端橫隔梁體積</b></p><p>　　所以，預制梁恒載集度(內梁)</p><p><b>　　外梁： </b></p><p>　　所以，預制梁恒載集度(外梁)</p><p><b>　　(2)二期恒載</b></p><p&g

84、t;　　內梁：現澆T梁翼板恒載集度</p><p>　　外梁：現澆T梁翼板恒載集度</p><p>　　另外，一側欄桿和人行道</p><p><b>　　橋面鋪裝層：</b></p><p>　　4cm瀝青混凝土： </p><p>　　9cmC40混凝土：</p><p&g

85、t;　　若兩側欄桿，人行道和橋面鋪裝均平攤給5片主梁，則：</p><p><b>　　所以：二期恒載集度</b></p><p><b>　　內梁：</b></p><p><b>　　外梁：</b></p><p><b>　　2．恒載內力</b>&l

86、t;/p><p>　　如圖(2-5)所示，設x為計算截面離左支座的距離，并令，則：</p><p>　　主梁彎矩和剪力的計算公式分別為：</p><p><b>　　恒載內力見表2-2</b></p><p>　　2.2.2活載內力計算(修正剛性梁法)</p><p>　　1．沖擊系數和車道折減系數&

87、lt;/p><p><b>　　沖擊系數：結構基頻</b></p><p><b>　　(2-1)</b></p><p>　　圖2-5 恒載內力計算圖 </p><p>　　式中：結構計算跨徑(m)</p><p>　　結構材料的彈性模量(N/m2)</p>&l

88、t;p>　　結構跨中截面的截面慣矩(m4)</p><p>　　結構跨中處的單位長度質量(kg/m)</p><p>　　結構跨中處每延米結構重力(N/m)</p><p>　　重力加速度(m/s2)</p><p><b>　　Hz</b></p><p><b>　　因為 &

89、lt;/b></p><p><b>　　所以</b></p><p>　　車道折減系數： 雙車道不考慮汽車荷載折減，即車道折減系數ξ=1.0</p><p>　　2．計算主梁的荷載橫向分布系數</p><p>　　(1)跨中的荷載橫向分布系數mc</p><p>　　本橋跨內設有七道橫隔梁

90、，具有可靠的橫向聯結，且承重結構的長寬比為：</p><p>　　所以可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mc</p><p>　　a計算主梁的抗扭慣矩IT</p><p>　　對于T形梁截面，抗扭慣矩可近似按下式計算：</p><p><b>　　(2-2)</b></p><p&g

91、t;　　式中：和相應為單個矩形截面的寬度和厚度；</p><p>　　矩形截面抗扭剛度系數；</p><p>　　梁截面劃分成單個矩形截面的個數。</p><p>　　對跨中截面，計算圖示如圖(2-6)，計算見表(2-3)</p><p>　　表2-3 恒載內力計算表</p><p><b>　　b計算抗扭修

92、正系數</b></p><p>　　主梁的間距相同，同時將主梁近似看成等截面，則：</p><p><b>　　(2-3)</b></p><p><b>　　表2-4計算表</b></p><p>　　式中：G材料的剪切摸量，</p><p><b>

93、　　L材料的計算跨徑，</b></p><p><b>　　IT主梁抗扭慣矩，</b></p><p><b>　　I截面慣性矩， </b></p><p><b>　　則： </b></p><p>　　圖2-6 計算圖示(單位：cm)</p>&l

94、t;p>　　c按修正的剛性橫梁法計算橫向影響線豎標值：</p><p><b>　　(2-4)</b></p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　計算所得ηij值列表4-4中 </p><p>　　表2-5 ηij值

95、列表</p><p>　　d計算荷載橫向分布系數</p><p>　　1，2，3號梁的橫向影響線和最不利布載，見下圖</p><p><b>　　對于1號梁：</b></p><p><b>　　汽車荷載：</b></p><p><b>　　人群荷載：</b

96、></p><p><b>　　對于2號梁：</b></p><p><b>　　汽車荷載：</b></p><p><b>　　人群荷載：</b></p><p><b>　　對于3號梁：</b></p><p><b

97、>　　汽車荷載：</b></p><p><b>　　人群荷載：</b></p><p>　　圖2-7 跨中的橫向分布系數計算圖式</p><p>　　(2)支點的荷載橫向分布系數</p><p>　　按杠桿原理法繪制荷載橫向影響線并進行布載，1、2、3號梁的橫向影響線和最不利不載圖示如圖2-8<

98、/p><p><b>　　對于1號梁：</b></p><p><b>　　汽車荷載：</b></p><p><b>　　人群荷載：</b></p><p><b>　　對于2號梁：</b></p><p><b>　　汽車

99、荷載：</b></p><p><b>　　人群荷載：</b></p><p><b>　　對于3號梁：</b></p><p><b>　　汽車荷載：</b></p><p><b>　　人群荷載：</b></p><p&

100、gt;　　圖2-8 支點的橫向分布系數計算圖示</p><p>　　(3)橫向分布系數匯總</p><p>　　表2-6 活載橫向分布系數匯總表 </p><p><b>　　2．計算活載內力</b></p><p>　　有多道內橫個梁的情況，從第一道內橫隔梁向直線性過渡，當求簡支梁跨中最

101、大彎距時，鑒于橫向分布系數沿跨內部分的變化不大，為了簡化起見，通常均可按不變化的mc計算。 </p><p>　?、庞嬎憧缰薪孛孀畲髲澗睾妥畲蠹袅?，計算圖示如圖2-9</p><p><b>　　計算荷載：公路Ⅱ級</b></p><p><b>　　其中集中力 </b></p><p><b

102、>　　在計算剪力時</b></p><p><b>　　均布荷載</b></p><p><b>　　人群荷載</b></p><p><b>　　計算公式為：</b></p><p><b>　　(2-5)</b></p>

103、<p><b>　　(2-6)</b></p><p><b>　　車輛沖擊系數；</b></p><p><b>　　車道折減系數；</b></p><p>　　主要荷載橫向分布系數；</p><p><b>　　車輛荷載的軸重；</b>&l

104、t;/p><p><b>　　影響線面積；</b></p><p><b>　　影響線豎標。</b></p><p>　　a對于集中力、均布荷載內力計算見表2-7、2-8</p><p>　　表2-7 跨中截面彎矩計算表</p><p>　　表2-8 跨中截面剪力計算表</

105、p><p>　　圖2-9 跨中截面計算圖示</p><p>　　b人群最大剪力及彎矩</p><p><b>　　1號梁：</b></p><p><b>　　2號梁：</b></p><p><b>　　3號梁：</b></p><p&

106、gt;　　⑵四分點截面的最大彎矩和最大剪力</p><p>　　計算圖示如圖2-10</p><p>　　圖2-10 四分點截面計算圖示</p><p>　　對于集中力、均布荷載內力計算見表2-9、2-10</p><p>　　表2-9 四分點截面彎矩計算表</p><p>　　b人群最大剪力及彎矩</p>

107、<p><b>　　1號梁：</b></p><p><b>　　2號梁：</b></p><p>　　表2-10 四分點截面剪力計算表</p><p><b>　　3號梁：</b></p><p>　　⑶變化點截面的最大彎矩和最大剪力</p>&l

108、t;p>　　計算圖示如圖2-11</p><p>　　圖2-11 變化點截面計算圖示 </p><p>　　a對于集中力、均布荷載內力計算見表2-11</p><p>　　表2-11 變化點截面內力計算表</p><p>　　b人群最大剪力及彎矩</p><p><b>　　1號梁：</b>

109、</p><p><b>　　2號梁：</b></p><p><b>　　3號梁：</b></p><p>　?、戎c截面的最大剪力</p><p>　　計算圖示如圖2-12</p><p>　　圖2-12 支點截面計算圖示</p><p>　　a對

110、于集中力、均布荷載內力計算見表2-12</p><p><b>　　b人群最大剪力</b></p><p><b>　　1號梁：</b></p><p><b>　　2號梁：</b></p><p><b>　　3號梁：</b></p>&l

111、t;p>　　表2-12支點截面汽車荷載最大剪力計算表 </p><p>　　2.2.3主梁內力組合</p><p>　　先匯總前面計算所得的內力值，根據集中力和均布荷載，進行內力組合計算，從而求得控制設計的計算內力。計算結果見表2-13~表2-15。</p><p>　　基本組合：

112、 (2-8)</p><p>　　短期組合： (2-9)</p><p>　　長期組合： (2-10)</p><p>　　表2-13 1號梁內力組合表</p><p>　　表2-14 2號梁內力組合表 <

113、;/p><p>　　表2-15 3號梁內力組合表 </p><p>　　2.3預應力鋼束的估算</p><p>　　2.3.1主梁尺寸及截面幾何特性(小毛截面)</p><p>　　主梁各部分截面尺寸如圖2-13，跨中毛截面幾何特性見表2-16。</p><p>　　圖2

114、-13 主梁邊梁截面尺寸</p><p>　　表2-16 跨中內梁毛截面幾何特性(單位：cm)</p><p><b>　　注：</b></p><p>　　2.3.2估算鋼束面積</p><p>　　根據“公預規(guī)”規(guī)定，預應力梁應滿足使用階段的應力要求和承載能力極限狀態(tài)的強度要求。以下就跨中截面在各種荷載組合下，分別按

115、照上述要求對主梁所需的鋼絲束數進行估算，并且按這些估算的鋼絲束確定主梁的配筋。</p><p>　　1．按跨中截面抗裂要求估算鋼束數。為滿足抗裂要求，所需要的有效預加力為</p><p>　　根據 (2-11)</p><p>　　式中：荷載短期效應彎矩組合設計值，??；</p><p&

116、gt;　　預應力鋼筋重心至截面重心的距離 </p><p><b>　　假設</b></p><p>　　所以擬用鋼絞線，面積為，其抗拉強度標準值。</p><p>　　張拉控制應力取 預應力損失按張拉控制應力的20%計算。</p><p><b>　　所需鋼絞線根數為：</b></p>

117、<p>　　根 (2-12)</p><p><b>　　2．按承載能力估算</b></p><p><b>　　(2-13)</b></p><p>　　式中：混凝土強度安全系數，取，</p><p>　　計算彎矩。采用跨中彎矩值，</p><p>&

118、lt;b>　　梁高，</b></p><p><b>　　設計經驗系數，取，</b></p><p>　　預應力鋼筋的抗拉設計強度，</p><p><b>　　代入上式得 </b></p><p><b>　　根</b></p><p&g

119、t;　　3．按施工和使用階段應力要求估算</p><p><b>　　(1)按短暫狀況</b></p><p><b>　　(2-14)</b></p><p><b>　　(2-15)</b></p><p>　　(2)按持久狀況估算</p><p>

120、<b>　　上緣：</b></p><p><b>　　(2-16)</b></p><p><b>　　下緣：</b></p><p><b>　　(2-17)</b></p><p>　　綜上，采用27根鋼絞線，分4束布置。</p>&l

121、t;p>　　HVM15-9型錨具供給的預應力筋截面積</p><p><b>　　2.3.3鋼束布置</b></p><p>　　1．跨中截面鋼束的布置，如圖2-14所示</p><p>　　對于跨中截面，在保證布置預留管道構造要求的前提下，盡可能使鋼束群重心的偏心距大些。本設計采用直徑80金屬波紋成孔，預留管道直徑87mm。根據“公預規(guī)

122、”</p><p>　　規(guī)定，構造要求：預留孔道間靜距≮40mm;梁底靜距≮50mm;梁側靜距≮35mm。圖中布置均滿足要求。</p><p><b>　　所以 </b></p><p>　　圖2-14 跨中截面鋼束布置圖(單位：cm) </p><p><b>　　2．錨固面鋼束布置</b>

123、</p><p>　　為了方便張拉操作將所有鋼束都錨固在梁端。對于錨固端截面，鋼束布置通?？紤]下述兩個方面：一是預應力鋼束合力重心盡可能靠近截面形心，使截面均勻受壓；二是考慮錨頭布置的可能性，以滿足張拉操作方便等要求。按照上述錨頭布置的“均勻”、“分散”等原則，錨固端截面所布置的鋼束如圖4-14所示。</p><p>　　鋼束群重心至梁底距離為： </p><p>

124、　　為驗核上述布置的鋼束群中心位置，需計算錨固端截面幾何特性，計算見表2-17：</p><p>　　表2-17 錨固端截面幾何特性</p><p><b>　　故計算得 </b></p><p>　　說明鋼束群重心處于截面的核心范圍內。</p><p>　　2.3.4其它截面鋼束布置及傾角計算</p>

125、<p>　　1．鋼束彎起形狀及彎起角θ</p><p>　　確定鋼束起彎角時，既要照顧到因其彎起所產生的豎向預剪力有足夠的數量，又要考慮到由其增大而導致摩擦預應力損失不宜過大。為簡化計算和施工，所有鋼束布置的線形均選用兩端為圓弧線中間再加一段直線，并且整根鋼束都布置在同一個豎直面內。</p><p><b>　?、挪捎脠A弧曲線彎起</b></p>

126、<p>　　⑵彎起角θ：1、4號束采用；2、3號束采用</p><p><b>　　2．鋼束計算</b></p><p>　　A 計算鋼束起彎點至跨中的距離</p><p>　　錨固點到支座中線的水平距離見圖2-15</p><p>　　圖2-15 錨固點到支座中心線距離</p><p&

127、gt;　　如圖2-15示出鋼束計算圖示，鋼束起彎點至跨中的距離列表計算，見表2-18：</p><p>　　表2-18 鋼束起彎點至跨中的距離列表</p><p>　　3．鋼束彎起點及半徑計算</p><p><b>　　由</b></p><p>　　得 (2-18)</p&g

128、t;<p>　　鋼束彎起點k的位置：</p><p>　　各截面鋼束位置及其傾角計算：</p><p>　　由鋼束彎起布置圖4-16可求得計算點i離梁底距離：</p><p>　　圖2-16 鋼束彎起點及彎起半徑</p><p>　　式中：鋼束彎起前其重心至梁底的距離；</p><p>　　計算截面之鋼束

129、位置的升高值，</p><p>　　R鋼束曲線半徑；計算截面i鋼束的彎起角(既傾角)；</p><p>　　計算截面i至彎起點k的水平距離。</p><p>　　各鋼束起彎點及其半徑計算，見表2-18 </p><p>　　4．各截面鋼束位置(Ai)及其傾角(θi)計算，見表2-19</p><p><b>

130、;　　5．鋼束長度計算</b></p><p>　　一根鋼束的長度為曲線長度、直線長度與兩端張拉的工作長度(2×70㎝)之和，其中鋼束的曲線長度可按圓弧半徑與彎起角度進行計算。通過每根鋼束長度計算，就可得出一片主梁和一孔橋所需鋼束的總長度，以利備料和施工。計算結果見表2-19所示：</p><p>　　表2-19各鋼束彎起點及其半徑計算表 </p>&l

131、t;p>　　表2-20 各截面鋼束位置(Ai)及其傾角(θi)計算表</p><p>　　表2-21 鋼束長度計算表 </p><p>　　每孔橋(五片梁)的鋼束(7Φj15.2)計算長度為：</p><p>　　2.4計算主梁截面幾何特性及鋼束重心位置校核表</p><p>　　2.4.1主

132、梁截面幾何特性</p><p>　　截面幾何特性的計算需根據不同的受力階段分別計算。各階段主梁截面見圖2-17。主梁從施工到運營經歷了二個階段：</p><p>　　1．主梁混凝土澆筑，預應力筋束張拉(階段1)</p><p>　　混凝土澆注并達到設計強度后，進行預應力筋束的張拉，但此時管道尚未灌漿，因此，其截面幾何性質為計入了鋼絞線束的換算截面，但應扣除預應力筋預

133、留管道的影響。該階段頂板的寬度為 180mm。</p><p>　　2．二期恒載及活載作用(階段2)</p><p>　　該階段主梁截面全部參與工作，頂板的寬度為220mm，截面幾何性質為計入了普通鋼筋和預應力鋼筋的換算截面性質。 </p><p><b>　　注：</b></p><p><b>　　跨中大毛