吉林大學(xué)橋梁畢業(yè)設(shè)計（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)計任務(wù)書

第三部分

上部結(jié)構(gòu)

一

設(shè)計資料……………

二

橫截面布置……………

三

主梁內(nèi)力計算……………

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)計算……………

七

預(yù)應(yīng)力損失計算……………

八

抗裂性驗算……………

九

持久狀況應(yīng)力驗算……………

十

短暫狀態(tài)應(yīng)力驗算……………

十一行車道板計算……………

使二橫隔梁計算……………

十三支座計算……………

第四部分

下部結(jié)構(gòu)設(shè)計

一

設(shè)計資料……………

二

蓋梁計算……………

三

橋墩墩柱計算……………

四

鉆孔灌注樁計算……………

第五部分

主要參考資料

第六部分

對設(shè)計的評價及心得體會

前言

一、

設(shè)計簡介：

本設(shè)計主要依據(jù)設(shè)計任務(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τ=60Kpa,σ容許承載力[σ0]=260Kpa；①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τ=70Kpa，容許承載力[σ0]=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τ=120Kpa，容許承載力[σ0]=450Kpa。

三、設(shè)計要點：

設(shè)計荷載：汽-20，掛-100；地震基本烈度為7度

橋梁設(shè)計寬度：橋面凈寬：9+2×1.5m；

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；

計算跨徑：39.96m；

孔徑長3+3×35+3m，橋梁全長126m；

鋼筋：預(yù)應(yīng)力鋼筋：Φ15.24（7Φ5.0）鋼鉸線，后張法施工。

非預(yù)應(yīng)力鋼筋：Ⅰ鋼筋和Ⅱ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)計規(guī)范》（JTJD62-2004）及《公路橋涵通用設(shè)計規(guī)范》（JTJD60-2004）。

五、

本設(shè)計下部構(gòu)造設(shè)計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)計裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土簡支T形梁畢業(yè)設(shè)計

一．

設(shè)計的任務(wù)與內(nèi)容（論文需闡述的問題）

1．

從國計民生對交通發(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、安全、美觀的原則，至少選擇3個可比性橋型方案，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．

對推薦方案進行結(jié)構(gòu)設(shè)計。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（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（拱橋、鋼橋）。

4．

對一跨或一個受力單元進行受力分析，計算各種作用荷載及非荷載因素所產(chǎn)生的內(nèi)力，并進行荷載組合。

5．

按照荷載效應(yīng)不超過結(jié)構(gòu)抗力效應(yīng)的原則，驗算結(jié)構(gòu)構(gòu)件的強度、剛度與穩(wěn)定性。如不符合要求，則需修改設(shè)計或提出修改設(shè)計的措施。

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?/p>

二．

設(shè)計原始資料（試驗研究方案）

1．

路等級：

二級

2．

橋面凈寬：凈9+2×1.5人行道或凈11+2×0.5砼防撞護欄

3．

橋下凈空：

1.0

4．

設(shè)計荷載：

汽-20級

掛-100

5．

地震烈度：

7

6．

設(shè)計水位：

622.50

7．

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（論文）完成后應(yīng)提交的文件和圖表

（一）、計算說明部分：

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（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（拱橋、鋼橋）；

6．

結(jié)構(gòu)構(gòu)件內(nèi)力計算和荷載組合；

7．

強度、剛度與穩(wěn)定性驗算；

8．

施工方案；（?？粕灰螅?/p>

9．

對設(shè)計的評價及心得體會；

（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?/p>

四、主要參考資料

1．

公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)；

2．

公路橋涵設(shè)計規(guī)范；

3．

公路橋涵標(biāo)準(zhǔn)圖；

4．

公路橋涵設(shè)計手冊；

5．

橋梁計算示例；

6．

其它有關(guān)圖紙與資料。

五、畢業(yè)設(shè)計內(nèi)容與要求

1．

依據(jù)畢業(yè)設(shè)計任務(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（裝訂在計算機中的草圖），并計算上、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、安全、美觀”的原則，敘述各方案的優(yōu)、缺點，最后確定一個推薦方案，進行各部分的詳細設(shè)計。

2．

上部結(jié)構(gòu)設(shè)計與計算

依據(jù)“橋規(guī)”及有關(guān)資料，對上部結(jié)構(gòu)各部分尺寸進行詳細擬定。根據(jù)設(shè)計荷載及驗算荷載進行上部結(jié)構(gòu)計算和配筋，并繪制裝訂在計算書中的上部結(jié)構(gòu)和配筋草圖。結(jié)構(gòu)計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)計算和配筋，但在計算書中必須說明該程序的框圖和功能、輸入和輸出項目，它的適用性，對電算結(jié)果應(yīng)逐項加以說明，并且要求對主要截面進行手算，手算與電算結(jié)果進行相互校核。無手算內(nèi)容不得參加畢業(yè)答辯。

3．

下部結(jié)構(gòu)設(shè)計與計算

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)詳細尺寸，繪制裝訂在計算書中的結(jié)構(gòu)草圖。選擇一個橋墩或一個橋臺進行下部結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)部分的詳細計算。要求采用手算，若采用電算，要求與上部結(jié)構(gòu)設(shè)計相同。

4．

施工方案選擇

根據(jù)橋型方案選擇時，對推薦橋型方案所敘述的施工方案進行仔細分析、并按施工程序?qū)τ诓捎玫闹饕┕ぴO(shè)備和施工工藝進行論述。并繪制裝訂在計算書中的施工程序草圖。

5．

繪圖

繪制4—5張圖紙以上（本科5張以上，?？?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1—2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．

要求計算書和圖紙整潔。計算書整理成冊進行裝訂，計算書內(nèi)容除上述設(shè)計與計算（包括草圖）內(nèi)容之外，應(yīng)包括目錄、前言、設(shè)計任務(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算書內(nèi)，作為計算書附件放入畢業(yè)設(shè)計資料袋中，計算書至少50頁以上。

7．

路線設(shè)計不作為本次設(shè)計的內(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（紙上定線）

（3）

公路縱斷面設(shè)計

（4）

公路橫斷面設(shè)計

（5）

公路排水或防護工程設(shè)計

（6）

路面設(shè)計

（7）

“技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)”的指標(biāo)選擇與計算

8．

所有設(shè)計內(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)計一、

設(shè)計資料

1.

橋梁跨徑及橋?qū)?/p>

標(biāo)準(zhǔn)跨徑：40m（墩中心距離）

主梁全長：39.96m

計算跨徑：39.00m

橋面凈空：凈9＋2×1.5人行道=12m

橋面橫坡：2.0%

2.設(shè)計荷載

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1×7（7股）鋼絞線，標(biāo)準(zhǔn)強度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

強度等級為C40，主要強度指標(biāo)：

強度標(biāo)準(zhǔn)值：fck=26.8MPa，ftk=2.4MPa

強度設(shè)計值：fcd=18.4MPa，ftd=1.65MPa

彈性模量

：Ec=3.25×104MPa

（2）預(yù)應(yīng)力鋼筋采用1×7標(biāo)準(zhǔn)型15.2-1860-Ⅱ-GB/T5224—1995鋼絞線

抗拉強度標(biāo)準(zhǔn)值：fpk=1860MPa

抗拉強度設(shè)計值：fpd=1260MPa

彈性模量：Ep=1.95×105

MPa

相對界限受壓區(qū)高度：ξa=0.4，ξpu=0.2563

（3）普通鋼筋

a.縱向抗拉及構(gòu)造普通鋼筋采用HRB335，其強度指標(biāo)

抗拉強度指標(biāo)：fsk=335MPa

抗拉強度設(shè)計值：fsd=280MPa

彈性模量：Es=2.0×105

MPa

b.采用的R235鋼筋，其強度指標(biāo)

抗拉強度指標(biāo)：fsk=235MPa

抗拉強度設(shè)計值：fsd=195MPa

彈性模量：Es=2.1×105

MPa

5．設(shè)計依據(jù)

《結(jié)構(gòu)設(shè)計原理》葉見曙主編，人民交通出版社

《橋梁計算示例集》（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,同時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、運輸、吊裝階段的小截面（上翼板寬度1600mm）和運營階段的大截面（上翼坂寬度2200mm）．橋面為凈9＋2×1.5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1/15~1/25之間，標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計中高跨比約在1/18~1/19。當(dāng)建筑高度不受限制時，增大梁高往往是較經(jīng)濟的方案，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上翼板抗壓強度的要求。本設(shè)計預(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）計算截面幾何特征

將主梁跨中截面劃分成五個規(guī)則圖形的小單元，截面幾何特性列表計算見表1-1

跨中截面幾何特性計算表

表1-1

分

塊

名

稱

分塊面積

Ai

cm2

分塊面積

形心至上

緣距離

yi

cm

分塊面積

對上緣凈

矩

Si=Aiyi

cm4

分塊面積

的自身慣

矩

Ii

cm4

d=ys-yi

cm

分塊面積

對截面形

心的慣矩

I=Aidi2

cm4

I=Ii+Ix

cm4

⑴

⑵

⑶=⑴×⑵

⑷

⑸

⑹=⑴×

⑸2

⑺=⑷+⑹

大毛截面

翼板

3300

7.5

24750

61875

78.21

20185453

20247328

三角承托

770

18.67

14373.59

5176.111

67.043

3460968

3466144

腹板

3780

109.5

413910

11252115

-23.79

2139344

13391459

下三角

252

199.333

50231.9

2744

-113.623

3253366

3256110

馬蹄

1456

217

315952

82021.33

-131.29

25097165

25179186

∑

9558

——

819217.5

∑I=65540227

小毛截面

翼板

2400

7.5

18000

45000

85.95

17729766

17774766

三角承托

770

18.67

14373.59

5176.111

74.78

4306223

4311399

腹板

3780

109.5

413910

11252115

-16.05

973737

12225852

下三角

252

199.333

50231.9

2744

-105.88

2825065

2827809

馬蹄

1456

217

315952

82021.33

-123.55

22225261

22307282

∑

8568

——

809092.5

∑I=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）檢驗截面效率指標(biāo)ρ（希望ρ在０.５以上）

上核心距：ks=∑I/∑Ayx=65540227/9558×(230-85.71)=47.52cm

下核心距：kx=∑I/∑Ays＝65540227/9558×85.71=80.00cm

ρ=(ks+kx)=(47.52+80)/230=0.55>0.5

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)計采用等高形式，橫截面的Ｔ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附近開始向支點逐漸抬高。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。變化點截面（腹板開始加厚處）到支點的距離為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，還應(yīng)在其它位置設(shè)置較多的橫隔梁。本設(shè)計在橋跨中點和四分點、支點處共設(shè)置五道橫隔梁，其間距為9.75m?？紤]脫模，端橫隔梁高度為2300mm，厚度簡化計算為160mm；中橫隔梁高度為2040mm，厚度為上部180mm，下部140mm，簡化計算為160mm。見圖1-1。

三、主梁內(nèi)力計算

（一）

恒載內(nèi)力計算

1．

恒載集度

（1）

預(yù)制梁自重

a.按跨中截面計，主梁的恒載集度：

g(1)=0.8658×25=21.645KN/m

b.由于馬蹄抬高形成四個橫置的三棱拄，折算成恒載集度為：

g(2)≈4×(0.73-0.26)×0.18×5.25×25/39.96=0.56KN/m

c.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=1.73KN/m

d.中橫隔梁體積：

0.16×（0.8×1.89-0.5×0.077-0.5×0.14×0.18-0.5×0.45×0.7-0.64×0.35）=0.1727m3

端橫隔梁體積：

0.16×（0.62×1.89-0.5×0.52×0.008）=0.184m3

故：g（4）=（3×0.1727+2×0.184）×25/39.96=0.554KN/m

e.預(yù)制梁恒載集度：

g1=21.645+0.56+1.73+0.554=24.489KN/m

(2)二期恒載

a.現(xiàn)澆T梁翼板恒載集度：

g(5)=0.15×0.6×25=2.25KN/m

b.橫隔梁現(xiàn)澆部分體積：

一片中橫隔梁（現(xiàn)澆部分）體積0.16×0.2×0.55=0.0176m3

一片端橫隔梁（現(xiàn)澆部分）體積0.16×0.2×1.89=0.06048m3

故：g(6)=（3×0.0176+2×0.06048）×25/39.96=0.11KN/m

c.鋪裝

10cm混凝土鋪裝：0.1×15×24=25.2KN/m

8cm瀝青鋪裝：0.08×10.5×23=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）=2×2/5=0.8KN/m

e．二期恒載集度：

g2=2.25+0.11+8.904+0.8=12.06KN/m

2．

恒載內(nèi)力

如圖1-3所示，設(shè)x為計算截面離左支座的距離，并令α=x/l。

圖1-3

恒載內(nèi)力計算圖

主梁彎矩和剪力的計算公式分別為：

Mα=0.5α(1-α)l2g;

Qα=0.5(1-2α)lg;

恒載內(nèi)力計算見表1-2

（二）活載內(nèi)力計算（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—20

1＋μ＝1＋（1.3－1.0）/（45-5）×（45-39）＝1.178

1+μ=1.178

按“橋規(guī)”第2.3.5條規(guī)定，平板掛車不計沖擊力影響，對于掛—100荷載1+μ=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，車道折減系數(shù)為1.0。

恒載內(nèi)力計算表

表1-2

跨中

四分點

支點

α=0.5

α=0.25

α=0.0

邊梁

一期

MG1K

（KN?m）

2471.91

1896.32

0

VG1K

（KN）

0

92.60

496.37

二期

MG2K

（KN?m）

1314.32

733.8

0

VG2K

（KN）

0

94.66

103.95

Σ

MGK

（KN?m）

3786.23

2630.12

0

VGK

（KN）

0

187.26

600.12

中梁

一期

MG1K

（KN?m）

2500.06

1367.37

0

VG1K

（KN）

0

107.24

452.32

二期

MG2K

（KN?m）

1463.21

1423.42

0

VG2K

（KN）

0

90.99

182.86

Σ

MGK

（KN?m）

3963.27

2790.79

0

VGK

（KN）

0

198.23

635.1752.計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=39.00/11>2,所以可按修正的剛性橫梁法來繪制橫向影響線并計算橫向分布系數(shù)mc。

a.計算主梁抗扭慣矩IT

圖1-4

It計算圖示

（尺寸單位：mm）

圖1-4示出了IT的計算圖示，IT的計算表見表1-3。

對于T形梁截面，抗扭慣矩可近似按下式計算：

IT＝

式中：bi和ti——相應(yīng)為單個矩形截面的寬度和高度；

ci——矩形截面抗扭剛度系數(shù)；

m——梁截面劃分成單個矩形截面的個數(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＝＝33cm

It計算表

表1-4

分塊名稱

bi

ti

bi/ti

ci

IT＝cibiti3*10-3（m4）

翼緣板①

220

18.9

11.6711

1/3

4.91174

腹板②

178.15

20.0

8.9075

0.310

4.41812

馬蹄③

56.0

33.0

1.6970

0.2098

4.22217

∑

∑It=13.55203b.計算抗扭修正系數(shù)β

本設(shè)計主梁的間距相同，同時將主梁近似看成等截面，則得：

β＝

式中：G=0.4E；l=39.00m；IT=0.06776015m4；I=0.65540227m4；

計算得：β=0.8957。

表1-5

梁號

ηi1

ηi2

ηi3

ηi4

ηi5

1

0.5583

0.3791

0.200

－0.021

－0.1583

2

0.3791

0.2896

0.200

0.104

－0.0209

3

0.200

0.200

0.200

0.200

0.200d.計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①號梁為例）。

車輛荷載：

一號梁：

汽—20mcq=1/2Ση1i＝1/2×（0.5868+0.4402+0.3344+0.1878）=0.6901

掛—100mcq=1/4Ση1i＝1/2×（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—100mcq=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—100mcq=1/4×（0.200×4）=0.2

圖1-5

跨中的橫向分布系數(shù)計算圖示

（尺寸單位：mm）

(2)支點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—20moq=1/2Ση1i＝mo=1/2×（1.1591+0.3409）=0.75

掛—100moq=1/4Ση1i＝1/2×（0.615+0.261）=0.438

二號梁：

汽—20

moq=1/2×（0.1818+1.000+0.4091）=0.795

掛—100moq=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—100moq=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mo

1

2

3

1

2

3

汽—20

0.7746

0.4500

0.4206

0.7500

0.7950

0.7950

掛—100

0.3965

0.2867

0.2

0.438

0.306

0.3063.計算活載內(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+μ=1+0.3×(45-39)/(45-5)=1.178。（以一號梁為例）

（1）計算荷載的跨中截面內(nèi)力

彎矩

汽—20

M=(1+μ)ξΣmipiyi=2512.91KN.m

掛—100

M=(1+μ)ξΣmipiyi=4323.57KN.m

剪力

汽—20

Q=(1+μ)ξΣmipiyi=192.36KN.m

掛—100

Q=(1+μ)ξΣmipiyi=279.64KN.m

（2）計算荷載的1/4截面內(nèi)力

彎矩

汽—20

M=(1+μ)ξΣmipiyi=1886.12KN.m掛—100

M=(1+μ)ξΣmipiyi=3242.68KN.m

（3）計算荷載的支點截面內(nèi)力

彎矩

汽—20

M=(1+μ)ξΣmipiyi=0KN.m

掛—100

M=(1+μ)ξΣmipiyi=0KN.m

剪力

汽—20

Q=(1+μ)ξΣmipiyi=422.84KN.m

掛—100

Q=(1+μ)ξΣmipiyi718.37KN.m圖1-10

支點內(nèi)力計算圖示

內(nèi)力組合按“公預(yù)規(guī)第4.1.2”條規(guī)定進行，恒載產(chǎn)生的效應(yīng)與活載產(chǎn)生的效應(yīng)同號時：

則

荷載組合Ⅰ

S=1.2SG+1.4SQ

荷載組合Ⅲ

S=1.2SG+1.1SQ

式中：SG—恒載重力產(chǎn)生效應(yīng)荷載內(nèi)力計算結(jié)果

荷載內(nèi)力計算結(jié)果

表1-7

序號

荷載類型

M

Q

端點

1/4L

1/2L

端點

1/2L

1

恒

載

0

2790.79

3963.27

635.175

0

2

汽車荷載

0

1886.12

2512.91

422.84

192.36

3

掛車荷載

0

3242.68

4323.57

718.37

279.64

6

1.2×恒載

0

3564.94

4755.92

762.21

0

7

1.4×汽

0

2640.56

3518.08

619.97

269.31

8

1.1×掛

0

3700.94

4860.90

790.21

307.6

9

組合Ⅰ

0

6205.50

8274.00

1382.18

269.31

10

組合Ⅲ

0

7133.89

9511.85

1552.42

307.6

11

7/9

51%

50%

51%

100

12

8/10

53%

52%

47%

100

13

提高后的組合Ⅰ

0

6391.67

8522.22

1423.65

269.31

14

提高后的組合Ⅲ

0

7276.57

9702.09

1583.47

307.6

控制設(shè)計的計算內(nèi)力

7276.57

9702.09

1583.47

307.6

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)計控制內(nèi)力，由表1-7查得MS=9702.09KN?m，估算鋼筋數(shù)量時，可近似采用毛截面幾何性質(zhì)。查表1-1：AC=0.8658×106mm2,ycs=934.5mm,ycx=1365.5mm,Jc=0.5945×1012mm4,

Wx=Jc/ycx=0.4354×109mm3,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Φj15.2鋼絞線，單根鋼絞線的公稱面積Apl=139mm2,抗拉強度標(biāo)準(zhǔn)值fpk=1860Mpa，張拉控制應(yīng)力取σcon=0.75fpk=0.75×1860=1395Mpa，預(yù)應(yīng)力損失按張拉控制應(yīng)力的20%計算。

所需預(yù)應(yīng)力鋼絞線的根數(shù)為：

取45根

采用5束9Φj15.2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=6255mm2

2.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)計采用內(nèi)徑80mm，外徑85mm的預(yù)埋鐵皮波紋管，跨中截面的細部構(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

支點內(nèi)力計算圖示

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]下述兩個方面：一是預(yù)應(yīng)力束合力重心進可能靠近截面形心，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：

為驗核上述布置的鋼束群重心位置，需計算錨固端截面幾何特性。圖1-13示出計算圖式，錨固端截面特性計算見表1-8所示。

表1-8分塊名稱

Ai

yi

Si

Ii

di=ys-yi

Ix=Aidi2

I=Ii+Ix

cm2

cm

cm3

cm4

cm

cm4

cm4

1

2

3=1×2

4

5

6

7=4+6

翼板

3300

7.5

24750

61875

84.19

23390255.1

23452130.1

三角承托

426.4

17.73

7560.07

1592.84

73.96

2332442.89

2334035.63

腹板

11581

118.4

1371166.72

46379083.3

-26.71

8262021.82

54641105.2

∑

15307

------

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豎平面內(nèi)。

鋼束計算

圖1-13封端混凝土塊尺寸圖

圖1-14

鋼束計算圖式（尺寸單位：mm）

：

圖1-14示出鋼束計算圖式，計算如下

各鋼束起彎點及其半徑計算表

表1-9鋼束號

升高值

C

（cm）

θ0

(度)

cosθ0

R

(cm)

sinθ0

支點至錨固點距離d

（cm）

起彎點k至跨中線水平距離

xk

（cm）

1，2

46

15

0.9659

6171.3

0.2588

12.3

1210.2

3,4

102.5

15

0.9659

3008.1

0.2588

38.7

1210.1

5

161.5

7

0.9925

4740

0.1219

19.9

743.1

各截面鋼束位置（ai）及其傾角（θi）計算值

表1-10計算截面

鋼束編號

li

（cm）

R

（cm）

θi

（°）

sinθ0

cosθ0

ci

（cm）

a

（cm）

ai

（cm）

跨中截面xi=0

1,2

li為負值，鋼束尚未彎起

0

0

1

0

9

9

3,4

17.5

17.5

5

28.5

28.5

L/4截面xi=

975cm

1,2

鋼束尚未彎起

9

3,4

17.5

5

231.9

4740

2.8043

0.0489

0.9988

5.7

28.5

34.2

變截面xi=

1670cm

1,2

739.8

6171.3

4.2728

0.0745

0.9972

103.5

33.0

136.5

3,4

739.9

3008.0

8.7943

01529

0.9882

66.4

24.5

90.9

5

1206.9

4740

11.2768

01955

0.9807

13.0

12.0

25.0

支點截面xi=

1950cm

1,2

459.8

6171.3

6.885

0.1199

0.9928

17.3

9

53.5

3,4

459.9

3008.0

14.2391

0.246

0.9693

35.5

17.5

109.9

5

926.9

4740

14.7511

0.2546

0.9670

91.5

28.5

184.7

五、主梁截面幾何特性

1．凈截面幾何特性計算

在預(yù)加應(yīng)力階段，只需要計算小截面的集合特性，計算公式：

現(xiàn)澆頂板600mm連接板時，頂板寬度仍為160cm。

跨中截面面積和慣性矩計算表

表1-11-1I=ΣIi+ΣIy（cm4）

55201182

63976491

70505043

ΔA=∏/4d2=3.14×8.52/4=56.716cm2

n=4

ny=6

Iy=Aidi2（cm4）

142013

-4387939

-4245926

156385

4372998

4529383

159887

4804929

4964816

di=ys-yi（cm）

-4.05

-124.3

4.25

-118.2

4.09

-123.9

分塊面積的自身慣矩Ii（cm4）

59447108

略

59447108

59447108

略

59447108

65540227

略

65504227

全截面重心到上緣距離ys(cm)

89.4

97.6

89.8

分塊面積對上緣靜矩Si(cm3)

809090

-60690.8

748399.2

809090

66888

875978

819216

66888

886104

分塊面積中心至上緣距離yi（cm）

93.45

213.7

93.45

213.7

85.71

213.7

分塊面積Ai

(cm2)

8658

-284

8374

8658

313

8971

9558

313

9871

分塊名稱

毛截面

扣除管道面積（nΔA）

∑

毛截面

鋼束換算面積（ny-1）nΔAy

∑

毛截面

鋼束換算面積（ny-1）nΔAy

∑

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

計算數(shù)據(jù)

b1=160cm

b2=160cm

b3=220cm

L/4截面面積和慣性矩計算表

表1-11-2I=ΣIi+ΣIy（cm4）

55201182

63976491

70505043

ΔA=∏/4d2=3.14×8.52/4=56.716cm2

n=4

ny=6

Iy=Aidi2（cm4）

142013

-4387939

-4245926

156385

4372998

4529383

159887

4804929

4964816

di=ys-yi（cm）

-4.05

-124.3

4.25

-118.2

4.09

-123.9

分塊面積的自身慣矩Ii（cm4）

59447108

略

59447108

59447108

略

59447108

65540227

略

65504227

全截面重心到上緣距離ys(cm)

89.4

97.6

89.8

分塊面積對上緣靜矩Si(cm3)

809090

-60690.8

748399.2

809090

66888

875978

819216

66888

886104

分塊面積中心至上緣距離yi（cm）

93.45

213.7

93.45

213.7

85.71

213.7

分塊面積Ai

(cm2)

8658

-284

8374

8658

313

8971

9558

313

9871

分塊名稱

毛截面

扣除管道面積（nΔA）

∑

毛截面

鋼束換算面積（ny-1）nΔAy

∑

毛截面

鋼束換算面積（ny-1）nΔAy

∑

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

計算數(shù)據(jù)

b1=160cm

b2=160cm

b3=220cm

變截面面積和慣性矩計算表

表1-11-3I=ΣIi+ΣIy（cm4）

57527719

61421762

75968030

ΔA=∏/4d2=3.14×8.52/4=56.716cm2

n=4

ny=6

Iy=Aidi2（cm4）

65476

-1984865

-1919389

65476

1909178

1974654

74400

2304193

2378593

di=ys-yi（cm）

-2.75

-83.6

2.75

-78.1

2.79

-75.9

分塊面積的自身慣矩Ii（cm4）

59447108

略

59447108

59447108

略

59447108

78346628

略

78442108

全截面重心到上緣距離ys(cm)

90.7

96.2

88.5

分塊面積對上緣靜矩Si(cm3)

809090

-49501

759589

809090

54556

863646

81926

54556

873772

分塊面積中心至上緣距離yi（cm）

93.45

174.3

93.45

174.3

85.71

174.3

分塊面積Ai

(cm2)

8658

-284

8374

8658

313

8971

9558

313

9871

分塊名稱

毛截面

扣除管道面積（nΔA）

∑

毛截面

鋼束換算面積（ny-1）nΔAy

∑

毛截面

鋼束換算面積（ny-1）nΔAy

∑

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

計算數(shù)據(jù)

b1=170cm

b2=170cm

b3=230cm

支點截面面積和慣性矩計算表

表1-11-4I=ΣIi+ΣIy（cm4）

73491952

73860189

81845643

ΔA=∏/4d2=3.14×8.52/4=56.716cm2

n=4

ny=6

Iy=Aidi2（cm4）

3602

-219487

-215885

5187

223135

22833

25869

1392503

1418372

di=ys-yi（cm）

-0.5

-27.8

0.6

-26.7

1.3

-66.7

分塊面積的自身慣矩Ii（cm4）

73707837

略

73707837

73707837

略

73707837

80427271

略

80427271

全截面重心到上緣距離ys(cm)

94.2

95.3

55.3

分塊面積對上緣靜矩Si(cm3)

1364362

-34648

1329713

1364362

38186

1402548

825968

38186

864154

分塊面積中心至上緣距離yi（cm）

94.7

122

94.7

122

54

122

分塊面積Ai

(cm2)

14407.2

-284

14123.2

14407.2

313

14720.2

1307.2

313

15620.2

分塊名稱

毛截面

扣除管道面積（nΔA）

∑

毛截面

鋼束換算面積（ny-1）nΔAy

∑

毛截面

鋼束換算面積（ny-1）nΔAy

∑

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

計算數(shù)據(jù)

b1=170cm

b2=170cm

b3=230cm

截面幾何性質(zhì)的計算需根據(jù)不同的受力階段分別計算。本設(shè)計中，主梁從施工到運營經(jīng)理了如下幾個階段：

（1）主梁混凝土澆筑，預(yù)應(yīng)力筋束張拉（階段1）

混凝土澆筑并達到設(shè)計強度后，進行預(yù)應(yīng)力筋束的張拉，但此時管道尚未灌漿，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，截面幾何性質(zhì)應(yīng)為計入了預(yù)應(yīng)力鋼筋的換算截面性質(zhì)，該階段頂板的寬度仍為160cm。

（3）二期恒載及活載作用（階段3）

該階段主梁截面全部參與工作，頂板的寬度為220cm，截面幾何性質(zhì)為計入了預(yù)應(yīng)力鋼筋的換算截面性質(zhì)。

各階段截幾何性質(zhì)的計算結(jié)果列于表1-13。

全預(yù)應(yīng)力構(gòu)件各階段截面幾何性質(zhì)

表1-13

W(×109mm3)

Wp=J/ep

0.44409

0.44409

2.02850

2.64360

0.55104

0.55104

2.68895

2.76629

0.56905

0.56905

1.05660

1.22708

Wx=J/yx

0.39261

0.39261

0.51324

0.54118

0.48320

0.48320

0.52369

0.54832

0.50289

0.50289

0.43654

0.46849

Ws=J/ys

0.61746

0.61746

0.68422

0.78017

0.65549

0.65549

0.68551

0.77503

0.78513

0.78513

0.81500

1.48004

J

(1012mm12)

0.55201

0.55201

0.57528

0.73492

0.63976

0.63976

0.72733

0.73860

0.70505

0.70505

0.75968

0.81846

ep

(mm)

1243

1243

836

278

1161

1161

781

267

1239

1239

759

667

ys

(mm)

1406

1406

1393

1358

1324

1324

1338

1347

1402

1402

1415

1747

ys

(mm)

894

894

907

942

976

976

962

953

898

898

885

553

A

(106mm2）

0.8374

0.8374

0.8374

1.4123

0.8971

0.8971

0.8971

1.4720

0.9871

0.9871

0.9871

1.5620

截面

跨中

L/4

變截面

支點

跨中

L/4

變截面

支點

跨中

L/4

變截面

支點

階段

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

六、承載能力極限狀態(tài)計算

1．跨中截面正截面承載力計算

跨中截面尺寸及配筋情況見圖1-11。圖中：

b=200mm，上翼緣板厚度為150mm，若考慮承托影響，其平均厚度為

上翼緣有效厚度取下列數(shù)值中較小者：

計算截面承載能力

計算結(jié)果表明，跨中截面的抗彎承載力滿足要求。

2．斜截面抗剪承載力計算

選取距支點h/2和變截面點處進行斜截面抗剪承載力復(fù)核。截面尺寸示意圖于圖1-11，預(yù)應(yīng)力筋束的位置及彎起角度按表1-10采用。箍筋采用R335鋼筋，直徑為10mm，雙肢箍，間距sv=200mm；距支點相當(dāng)于1倍梁高范圍內(nèi)，箍筋間距sv=100mm。

（1）距支點h/2截面斜截面抗剪承載力計算

首先，進行截面抗剪強度上、下限復(fù)核：

在本設(shè)計中，所有預(yù)應(yīng)力鋼筋均彎起，只有縱向構(gòu)造鋼筋沿全梁通過，此處的h0

=2137mm。

（2）變截面斜截面抗剪承載力計算

首先，進行截面抗剪強度上、下限復(fù)核：

七、預(yù)應(yīng)力損失計算

摩擦損失計算表

表1-14

鋼束號

截面

1，2

3，4

5

總計（MPa）

支點

x（m）

0.123

0.387

0.199

θ(弧度)

0.00201

0.01328

0.00434

σl1

0.96

5.43

1.93

14.71

變截面

x（m）

2.923

3.187

2.999

θ(弧度)

0.0476

0.1083

0.06498

σl1

22.53

43.74

28.64

161.18

L/4截面

x（m）

9.873

10.137

9.949

θ(弧度)

0.12217

0.2618

0.21286

σl1

61.85

108.1

91.89

431.79

跨中

x（m）

19.623

19.887

19.699

θ(弧度)

0.12217

0.2618

0.2618

σl1

81.21

112.43

112.07

499.35

2.錨具變形鋼絲回縮引起的應(yīng)力損失

錨具變形損失的計算見列表進行計算

反摩擦影響長度計算表

表1-15

鋼束號

1，2

3，4

5

1395

1395

1395

1313.79

1282.57

1282.93

0.002069

0.002827

0.002845

19416.3

16610.6

16557.9

39246

39774

39398錨具變形量損失計算表

鋼束號

截面

1,2

3,4

5

總計（MPa）

支點

x（mm）

123

387

199

Δσ(MPa)

0.002069

0.002827

0.002845

σl2

79.83

91.73

93.08

436.2

變截面

x（mm）

2923

3187

2999

Δσ(MPa)

0.002069

0.002827

0.002845

σl2

68.25

75.90

77.15

365.45

L/4截面

x（mm）

9873

10137

9949

Δσ(MPa)

0.002069

0.002827

0.002845

σl2

39.49

36.6

37.6

189.28

跨中

x（mm）

19623

19887

19699

Δσ(MPa)

0.002069

0.002827

0.002845

σl2

0.00

0.00

0.00

0.00

鋼筋應(yīng)力松弛損失計算表

表1-18

鋼束

截面

σpe

(MPa)

σl5

(MPa)

1,2

3,4

5

1,2

3,4

5

支點

1271.47

1255.1

1257.25

36.41

34.22

34.51

變截面

1261.46

1232.62

1246.47

35.07

31.29

33.08

1250.92

1207.56

1222.77

33.67

33.67

28.11

30.02

跨中

1271.05

1239.83

1240.15

36.36

32.22

32.26

混凝土收縮、徐變損失的計算見表1-19。

混凝土收縮、徐變損失的計算表

表1-19

截面

eps

(mm)

ρ

ρps

Npe(KN)

M自重(KN?m)

σ預(yù)(MPa)

σ自重(MPa)

σpx

(MPa)

σl6

支點

667

0.004

1.845

7674.4

0

9.43

0

9.43

108.18

變截面

7.59

0.00541

1.825

7592.2

4237.89

12.63

-4.2

8.43

97.02

L/4

1239

0.00634

2.344

7488.7

5211.8

23.9

-9.16

14.74

136.34

跨中

1239

0.00634

2.344

7621.8

6949.07

19.18

-10.52

8.66

92.736．預(yù)應(yīng)力損失組合

上述各項預(yù)應(yīng)力損失組合情況列于表1-20。

應(yīng)力損失組合

表1-20

截面

σlⅠ=σl1+σl2+σl4(MPa)

σlⅡ=σl5+σl6

1,2

3,4

5

平均

1,2

3,4

5

平均

支點

123.53

139.9

137.75

132.92

144.59

142.4

142.69

143.33

變截面

133.52

162.38

148.59

148.07

032.09

128.31

130.1

130.18

L/4

144.08

187.44

172.23

167.05

70.1

64.45

66.36

67.06

跨中

123.95

155.17

154.17

142.61

129.09

124.95

124.99

156.61

八、抗裂性驗算

1．全預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件抗裂性驗算

（1）正截面抗裂性驗算

正截面抗裂性驗算以跨中截面受拉邊的正應(yīng)力控制。在荷載組合作用下應(yīng)滿足：

變截面處的主要截面幾何性質(zhì)由表1-13查得。

圖1-15為各計算點的位置示意圖。各計算點的部分斷面幾何性質(zhì)按表1-21取值，表中，A1為圖1-15中陰影部分面積，S1為陰影部分對截面形心軸的面積矩，yx1為陰影部分的形心到截面形心軸的距離，d為計算點到截面形心軸的距離。

圖1-15

橫斷面計算點（尺寸單位：mm）

計算點幾何性質(zhì)

表1-21

計算點

受力階段

A1（×106mm2）

yx1(mm）

D(mm）

S1（×109mm3）

上梗肋處

階段1

0.339000

820.1

647

0.27801

階段2

0.339000

875.1

702

0.38593

階段3

0.429000

899.6

625

0.38624

形心位置

階段1

0.4640

660

22

0.30624

階段2

0.4640

715

77

0.33176

階段3

0.5540

800.6

0

0.44353

下梗肋處

階段1

0.1704

1202.6

993

0.20492

階段2

0.2301

1155

938

0.26577

階段3

0.2301

1232

1015

0.28348

變截面處的有效預(yù)應(yīng)力

計算結(jié)果匯總于表1-22。

變截面處不同計算點主應(yīng)力匯總表

表1-22

計算點位置

正應(yīng)力σcx(MPa)

剪應(yīng)力τ(MPa)

主拉應(yīng)力σtp(MPa)

上梗肋

6.76

0.39

-0.02

形心軸

8.46

0.38

-0.02

下梗肋

18.42

0.71

-0.03

計算結(jié)果表明，下梗肋處主拉應(yīng)力最大，其數(shù)值為σtp，max=-0.03MPa，小于規(guī)范規(guī)定的限制值0.7ftk=0.7×2.4=1.68MPa。

2．變形計算

（1）使用階段的撓度計算

使用階段的撓度值，按短期何在效應(yīng)組合計算，并考慮撓度長期影響系數(shù)

ηθ，對C40混凝土，ηθ=1.60，剛度B0=0.95EcJ0

。

九、持久狀況應(yīng)力驗算

計算結(jié)果匯總于表1-23。

變截面處不同計算點主應(yīng)力匯總表

表1-23

計算點位置

正應(yīng)力σcx(MPa)

剪應(yīng)力τ(MPa)

主拉應(yīng)力σtp

(MPa)

主壓應(yīng)力σcp(MPa)

上梗肋

7.2

2.6

-0.84

8.04

形心軸

8.46

0.18

-0.03

8.46

下梗肋

11.02

0.35

-0.01

11.03最大主壓應(yīng)力σcp=11.03MPa<0.6fck=0.6×26.8=16.08MPa,計算結(jié)果表明，使用階段正截面混凝土法向應(yīng)力、預(yù)應(yīng)力鋼筋拉應(yīng)力及斜截面主壓應(yīng)力滿足規(guī)范要求。

十、短暫狀態(tài)應(yīng)力驗算

預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)按短暫狀態(tài)設(shè)計時，應(yīng)計算構(gòu)件在制造、運輸及安裝等施工階段，由預(yù)應(yīng)力（扣除相應(yīng)的應(yīng)力損失）、構(gòu)件自重及其他施工荷載引起的截面應(yīng)力。對簡支梁，以跨中截面上、下緣混凝土正應(yīng)力控制。

十一、行車道板計算

由于主梁翼緣板內(nèi)鋼筋是連續(xù)的，故行車道板可按懸臂梁（邊梁）和兩端固結(jié)的連續(xù)板（中梁）兩種情況計算。

1.懸臂板荷載效應(yīng)計算

由于行車道板寬跨比大于2，故按單向板計算，懸臂長度如圖1-16。

圖1-16

1）恒載效應(yīng)

a．剛架設(shè)完畢時。

計算懸臂根部一期恒載內(nèi)力為：

彎矩：Mg1=-1/2×0.15×1×25×0.72-1/3×1/2×0.11×1×25×0.72

=-1.14KN?m

剪力：Qg1=0.15×1×25×0.7+1/2×0.11×1×25×0.7=3.59KN

b．成橋后

橋面現(xiàn)澆部分完成后，施工二期恒載，此時橋面板可看成凈跨徑為0.7m的懸臂單向板。圖1-16中：g1=0.15×1×25=3.75KN/m，為現(xiàn)澆部分懸臂板自重；計算二期恒載內(nèi)力如下

彎矩：Mg2=-3.75×0.3（1-0.15）-2×（1-0.125）=-2.7KN?m

剪力：Qg2=3.125KN

c．總恒載內(nèi)力

綜上所述，懸臂根部恒載內(nèi)力為

彎矩：Mg=-1.14-2.7=-3.84KN?m

剪力：Qg=3.59+3.125=6.715KN

2）

活載內(nèi)力M活＝-1.4KN?m

Q活＝32.34。

荷載組合：

M=1.2×（-3.84）＋1.4×（-1.4）=-6.57KN?m

Q=1.2×6.715＋1.4×32.34=53.33KN

2.連續(xù)板荷載效應(yīng)計算

1）恒載效應(yīng)

a．剛架設(shè)完畢時橋面板可看成70cm長的單向懸臂板。

計算懸臂根部一期恒載內(nèi)力為：

彎矩：Mg1=-1.14KN?m

剪力：Qg1=3.59KN

b．成橋后，先計算簡支板的跨中彎矩和支點剪力值

圖1-17

（單位：mm）

c．總恒載內(nèi)力

2）活載效應(yīng)

a．車輛荷載產(chǎn)生的內(nèi)力

圖1-18

（單位：mm）

行車道板鋼筋布置圖

（尺寸單位：mm）

圖1-19

十二、橫隔梁計算（一）確定作用在跨中橫隔梁上的計算荷載

本設(shè)計具有多根內(nèi)橫隔梁，鑒于橋梁跨中處的橫隔梁受力最大，只計算跨中橫隔梁的內(nèi)力，其余橫隔梁依據(jù)跨中橫隔梁偏安全地選用相同的截面尺寸和配筋。

圖1-19為跨中橫隔梁縱向的最不利荷載位置。

最不利荷載位置（尺寸單位：mm）

圖1-19

（二）跨中橫隔梁的內(nèi)力影響線

通常橫隔梁彎矩為靠近橋中線位置截面的較大，而剪力則在靠近兩側(cè)邊緣處的截面較大，所以如圖1-20所示的跨中橫隔梁，只取A、B兩個截面計算橫隔梁的彎矩，取1號梁右和2號梁右截面計算剪力。本設(shè)計采用修正的剛性橫梁法計算橫隔梁內(nèi)力，先需做出相應(yīng)的內(nèi)力影響線。

影響線計算圖（尺寸單位：mm）

圖1-20

1.繪制彎矩影響線

（1）計算公式：當(dāng)單位荷載P=1作用在截面的左側(cè)時

（三）截面內(nèi)力計算

（四）橫隔梁的配筋與驗算

圖1-21

橫隔梁配筋及其計算截面

（尺寸單位：mm）

（五）抗剪能力驗算

十三、支座計算

本設(shè)計采用板式橡膠支座。

1．選定支座的平面尺寸由橡膠的抗壓強度和梁端混凝土的局部承壓強度來確定。

第二部分40米T梁下部結(jié)構(gòu)設(shè)計

一．

設(shè)計資料

1、設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)及上部結(jié)構(gòu)：

標(biāo)準(zhǔn)跨徑：40m（墩中心距離）

主梁全長：39.96m

計算跨徑：39.00m

橋面凈空：1.5m+9.0m+1.5m=12m

設(shè)計荷載：汽-20，掛-100

橋面橫坡：雙向2.0%

2、水文地質(zhì)條件（本設(shè)計為假設(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τ=60Kpa,σ容許承載力[σ0]=260Kpa；①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τ=70Kpa，容許承載力[σ0]=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τ=120Kpa，容許承載力[σ0]=450Kpa。

3、材料：

鋼筋：蓋梁主筋用Ⅱ級鋼筋，其它均用Ⅰ級鋼筋；

混凝土：蓋梁用C40，墩柱、系梁及鉆孔樁用C25。

4、計算方法：容許應(yīng)力法。

5、橋墩尺寸：考慮原有標(biāo)準(zhǔn)圖，選用如圖2-1所示結(jié)構(gòu)尺寸。

6、設(shè)計依據(jù)：

《結(jié)構(gòu)設(shè)計原理》葉見曙主編，人民交通出版社

《橋梁計算示例集》（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)計規(guī)范》（JTJ022-85）二.蓋梁計算

1.尺寸擬定

順橋向蓋梁寬度b=1800mm

橫橋向蓋梁寬度B=10400mm

結(jié)構(gòu)尺寸如圖2-1所示。

圖2-1

下部結(jié)構(gòu)尺寸（尺寸單位：cm）（一）荷載計算

1.上部構(gòu)造恒載見表2-1

表2-1

每片邊梁自重KN/m

每片中梁自重

KN/m

一孔上部構(gòu)造總重KN

每個支座恒載反力

KN

①⑤

②~④

①⑤

②~④

33.55

33.77

6729.66

670.33

674.722.蓋梁自重及內(nèi)力計算(圖2-2)見表2-2

q1+q2+q3+q4=304.2KN

圖2-2（尺寸單位：cm）

表2-2

截面編號

自重（KN）

彎矩（KN/m）

剪力（KN）

Q左

Q右

○1~○1

q1=0.6*0.8*1.8*25+

0.5*0.8*0.5*1.8*25

=30.6

M1=-21.6*0.8/2-9*0.8/3

=-11.04

-30.462

-30.462

○2~○2

q2=0.5*（1.1+1.4）*0.5*1.8*25+1.4*1.8*0.9*25=84.83

M3=-0.6*1.3*1.8*1.55*25-0.5*0.8*1.3*1.8*25*1.32

-56.7*0.45=-111.12

-115.2

189.0

○3~○3

q4=1.4*1.8*0.8*25

=50.4

M4=304.43*0.8-107.2*8.5-35.1

*2.35-23.4*2.12

=19.92

138.6

138.6

○4~○4

q5=1.4*2.2*1.8*25

=138.6

M5=304.43*3-(56.7+50.4+138.6)*1.95-35.1*4.55-23.4*4.32

=172.38

0

03.活載計算

（1）活載橫向分布系數(shù)計算，荷載對稱布置時用杠桿法，非對稱布置時用偏心受壓法。

1）汽-20，

①對稱布置時，取單列和雙列最大值。（見圖2-3、2-4）：

η1=η5=0.057,η2=η4=0.591,η3=0.705

圖2-3（尺寸單位：cm）

圖2-4（尺寸單位：cm）

②列車非對稱布置時，取兩種情況最大值（見圖2-5、2-6）

圖2-5（尺寸單位：cm）

η1=0.682，η2=0.541，η3=0.401，η4=0.259，η5=0.118，

圖2-6（尺寸單位：cm）

2）掛-100，

對稱布置時：

η1=0，η2=0.205，η3=0.591，η4=0.205，η5=0，

偏心布置時：

η1=0.395，η2=0.298，η3=0.200，η4=0.102，η5=0.005，

（2）按順橋向活載移動情況，求得支座反力的最大值

1）汽-20，

考慮到支點外布置荷載，并以車輪順橋向著地寬度邊緣為限（0.20m），布載長度l為:l=39.0+0.5-0.1=39.40m

單孔布載，如圖2-7

圖2-7雙孔布載，如圖2-8

取B=560.435KN

圖2-8

汽-20活載內(nèi)力列表

表2-3

截面編號

彎矩（KN/m）

剪力（KN）

對稱

非對稱

Q左

Q右

對稱

非對稱

對稱

非對稱

○1~○1

0

0

0

0

-31.843

-382.115

○2~○2

-44.58

-534.961

-31.843

-382.115

528.593

467.879

○3~○3

378.294

-160.658

528.593

467.879

197.426

164.734

○4~○4

812.632

201.757

197.426

164.734

-197.426

-59.440

2）掛-100

單孔布載：

雙孔布載時：

掛-100活載內(nèi)力列表

表2-4

截面編號

彎矩（KN/m）

剪力（KN）

對稱

非對稱

Q左

Q右

對稱

非對稱

對稱

非對稱

○1~○1

0

0

0

0

0

-374.161

○2~○2

0

-523.825

0

-374.161

473.077

437.955

○3~○3

378.462

-173.461

473.077

437.955

279.545

156.259

○4~○4

993.461

170.308

-279.545

156.259

-279.545

-32.972(二)內(nèi)力計算

1.恒載加活載作用下各截面的內(nèi)力

（1）

彎矩計算如圖2-9，截面位置見圖示，為求得最大彎矩值，支點負彎矩取用非對稱布置時數(shù)值，跨中彎矩取用對稱布置時數(shù)值。

圖2-9

（尺寸單位