某預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支T梁橋的荷載效應(yīng)計(jì)算案例目錄TOC\o"1-3"\h\u22960某預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支T梁橋的荷載效應(yīng)計(jì)算案例 1241171課題來(lái)源 156762.1設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)、比選以及構(gòu)造設(shè)計(jì) 1311382.1.1設(shè)計(jì)數(shù)據(jù) 1228722.1.2橋梁方案比選 2223662.1.3橋梁平、縱、橫斷面設(shè)計(jì) 349982.1.4主梁跨中與端部尺寸變化 6213332.1.5橫隔梁尺寸的確定 6128722.2計(jì)算荷載效應(yīng) 722352.2.1邊預(yù)制梁和中預(yù)制梁恒荷載 7442.2.2預(yù)制梁的活荷載計(jì)算 11275052.2.3邊預(yù)制梁內(nèi)力組合 181課題來(lái)源任務(wù)書(shū)2.1設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)、比選以及構(gòu)造設(shè)計(jì)2.1.1設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)1．具體跨徑和橋?qū)捀鶕?jù)指導(dǎo)老師提供的數(shù)據(jù)，本座橋梁的標(biāo)準(zhǔn)跨徑為m；兩邊各留出m的寬度，因此計(jì)算跨徑為m；其次兩端各流出m支座的距離，主梁全長(zhǎng)為m；且橋面寬度為行車(chē)道m(xù)加上人行道m(xù)共m。2．可變荷載根據(jù)指導(dǎo)老師提供的資料，取公路-Ⅱ級(jí)荷載為可變作用，人群荷載，此外，欄桿每邊的重力為和。3．材料的取用主梁和橫隔梁采用C55混凝土，橋面構(gòu)造采用C30混凝土。預(yù)應(yīng)力鋼筋配置4束12.7鋼絞線，每束7根。普通主鋼筋采用HRB400鋼筋，箍筋以及間接鋼筋采用HPB300鋼筋。4．表2-1提供此設(shè)計(jì)相關(guān)具體數(shù)據(jù)。2.1.2橋梁方案比選一座橋梁的設(shè)計(jì)必須根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地形，自然施工條件，在綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，了解國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的技術(shù)、新型材料、新工藝的前提下，進(jìn)行深入仔細(xì)的研究分析的工作，才能夠得出比較完善的設(shè)計(jì)方案。因此，橋梁的方案比選可以按照下列步驟進(jìn)行。橋梁工程的設(shè)計(jì)步驟一般包括以下幾個(gè)部分：首先是“預(yù)可”階段、“工程可行性研究”階段、初步設(shè)計(jì)階段、技術(shù)設(shè)計(jì)階段以及施工圖設(shè)計(jì)階段。（1）符合高程的要求在橋位的縱斷面圖上，求解出設(shè)計(jì)水位、橋面高程、通航凈空、通航水位等確定橋梁高程的數(shù)據(jù)。（2）初步擬定橋梁草圖在已知橋梁孔數(shù)和總跨徑的前提下，確定為預(yù)應(yīng)力簡(jiǎn)支T型梁橋，并繪制出橋型草圖。（3）繪制方案根據(jù)不同的橋型、跨度、寬度以及不同的設(shè)計(jì)方法，擬定主要的尺寸，進(jìn)行初步的結(jié)構(gòu)分析，力學(xué)分析，若有不符合相關(guān)規(guī)定的尺寸，再進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。（4）確定概預(yù)算根據(jù)選定的橋型方案，計(jì)算出上部結(jié)構(gòu)的工程量以及下部結(jié)構(gòu)的工程量，根據(jù)當(dāng)?shù)氐墓浪愣~，編織出橋型方案的主要材料用量、勞動(dòng)力用量以及全橋總造價(jià)，從各個(gè)橋型的造價(jià)中，選出其既便宜又安全的橋型。（5）確定方案進(jìn)行匯總經(jīng)過(guò)上述所有步驟之后，全面考慮了造價(jià)、養(yǎng)護(hù)的錢(qián)，施工的工期，運(yùn)營(yíng)的舒適性以及藝術(shù)價(jià)值等因素，綜合對(duì)比所有值得考慮的方案，比較各個(gè)方案的優(yōu)缺點(diǎn)，最后選定最突出的方案。上述全部工作完成之后，編制總的文件和方案說(shuō)明。并寫(xiě)明方案選擇的依據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)，詳盡的施工方案，設(shè)計(jì)概預(yù)算以及方案比較的綜合性評(píng)價(jià)。表2-1材料相關(guān)數(shù)據(jù)表材料項(xiàng)目符號(hào)計(jì)量單位數(shù)值混凝土強(qiáng)度彈性模量抗壓強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度抗壓設(shè)計(jì)強(qiáng)度抗拉設(shè)計(jì)強(qiáng)度鋼絞線強(qiáng)度彈性模量抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值最大應(yīng)力重度混凝土瀝青混凝土鋼絞線2.1.3橋梁平、縱、橫斷面設(shè)計(jì)1.平斷面設(shè)計(jì)原則橋梁的位置和線性一般要符合線路的總方向，為滿足水文、線路彎道等要求，可設(shè)計(jì)相應(yīng)角度變化的橋型，原則上要服從線路走向，橋、路綜合考慮，盡量選擇在河道順直、水流平緩、地質(zhì)比較良好的河段上。2.縱斷面設(shè)計(jì)原則橋梁的縱斷面設(shè)計(jì)一般包括橋梁跨徑、分孔、高程、橋上和橋頭的縱坡以及基礎(chǔ)的埋置深度，由于橋跨跨徑都是老師給定的數(shù)據(jù)，所以此次設(shè)計(jì)不需要擬定這些資料，而橋中高程要滿足流水凈空的要求，其次還應(yīng)滿足通航凈空或建筑凈空限界的要求；所以，全橋的橋道高程是不相同的，必須綜合考慮和規(guī)劃，一般設(shè)計(jì)成單向坡度的橋梁。3.橫斷面設(shè)計(jì)原則主要由橋面的寬度和不相同的橋梁跨徑的結(jié)構(gòu)橫斷面的形式來(lái)決定設(shè)計(jì)橋梁的橫斷面。而橋面寬度又決定了行車(chē)與行人的交通需求，來(lái)保證橋梁的服務(wù)水平，因此，橋梁的寬度應(yīng)該與路線的卷度保持一致。4．預(yù)制梁之間距離和數(shù)量主梁翼緣為，由于橋梁不是特別的寬所以設(shè)置七片主梁，這樣才能滿足車(chē)輛和行人的交通要求，橋面板采用現(xiàn)澆的施工方法，然后選擇剛性接頭；因此，此橋梁既有在預(yù)制廠預(yù)制的小T型截面，也有在施工現(xiàn)場(chǎng)現(xiàn)澆后和預(yù)制段形成的大T型截面。5．預(yù)制梁主要截面尺寸(1)高度本設(shè)計(jì)把主梁高度定為跨徑的1/17。由橋梁的標(biāo)準(zhǔn)跨徑為25m，取梁高為,取翼板厚度為，將翼緣根部加厚至。選取腹板厚度為。馬蹄部分主要為了布置下預(yù)應(yīng)力鋼束而設(shè)置此構(gòu)造，一共4根鋼束，且按雙層布置，所以確定馬蹄寬，高，腹板與馬蹄接踵部位加高，加寬。根據(jù)上述初步尺寸，預(yù)制梁的中間斷面如下圖。圖2-1尺寸圖（單位：mm）圖2-2主梁中間尺寸圖（單位：mm）(2)跨中截面的幾何特性由圖2-2可知，可以把整個(gè)截面分成若干個(gè)小矩形，進(jìn)行面積求解。表2-2幾何特性計(jì)算部分大的截面翼板16005.588001333354.4847497584763091三角承托19213249657646.95423855424431腹板198470.51398724213352-10.512193684432720下三角126129.5163171458-69.51608877610335馬蹄720142102224011946-82.0248430694855015∑462226972515085592小的截面翼板10245.55632853359.736496283658161續(xù)表2-3計(jì)算部位三角承托192132496249652.2523169523745腹板198470.5139872139872-5.3557314269083下三角126129.51631716317-64.3520946522404馬蹄720142102240102240-76.842467334258679∑402626655713232072注：(3)對(duì)截面是否合適的驗(yàn)算處在跨中：擬定的截面尺寸合適，符合要求。2.1.4主梁跨中與端部尺寸變化T型梁翼緣厚度不發(fā)生變化，腹板厚度從加寬到是為了能夠提供預(yù)應(yīng)力鋼束彎起的要求。馬蹄部分從六分點(diǎn)附近開(kāi)始抬高一直到端部區(qū)域，此時(shí)腹板寬度亦逐漸變化。2.1.5橫隔梁尺寸的確定要使橋梁的整體性好，則需令橫隔梁的剛度大，而使橫隔梁的剛度大，那么端橫梁的設(shè)置是必須的。通常橫梁與主梁的高度相同，而且再在預(yù)應(yīng)力橋梁中，橫梁與馬蹄斜坡下邊緣同高。在橋梁中部、四分處、端部處總共設(shè)置五道橫梁，每個(gè)橫隔梁的間距為，端部橫梁與主梁同高，厚度為上部：，下部：，平均：。中橫梁高，厚度為上部：，下部：，平均：。2.2計(jì)算荷載效應(yīng)2.2.1邊預(yù)制梁和中預(yù)制梁恒荷載1．①或⑦號(hào)梁(1)前期預(yù)制梁自重①長(zhǎng)8.5m的六分點(diǎn)到跨中段②長(zhǎng)2.73m的腹板變寬段③長(zhǎng)1.98m的支點(diǎn)段④橫隔梁位于中間橫梁的體積：位于端部橫梁的體積：由此，在跨徑的一半內(nèi):⑤前期預(yù)制的恒載集度匯總kN/m(2)后期現(xiàn)澆的恒載①現(xiàn)澆的翼板②現(xiàn)澆的部分橫隔梁③橋面的構(gòu)成上層采用密度為2.35的細(xì)粒式改性瀝青砼，厚4cm；下設(shè)密度為3的SBS防水材料，厚0.2cm；下設(shè)密度為2500的C40砼，厚6-14cm。6-14cm的混凝土鋪裝：4cm瀝青砼：0.2cm的防水卷材：即：④欄桿欄桿的恒載：1.52kN/m，⑤現(xiàn)澆段后恒載集度匯總（3）邊梁總永久作用:2.中預(yù)制梁恒載集度（1）預(yù)制梁自重預(yù)制梁的自身重力除橫隔梁外與邊預(yù)制梁相同（即G1、G2、G3）橫梁重力：后期梁集度：（2）現(xiàn)澆段作用①T梁翼緣與邊主梁相同：；②現(xiàn)澆部分橫梁一片中橫梁體積：一片端橫梁體積：現(xiàn)澆部分的橫梁作用集度：③橋面鋪裝：④欄桿：⑤后期作用：（3）中預(yù)制梁總永久作用：2.計(jì)算恒荷載內(nèi)力令?？芍獌?nèi)力如下：（2-1）（2-2）圖2-3恒載圖表2-3恒載表主梁內(nèi)力跨中四分點(diǎn)支點(diǎn)1（7）彎矩1781.281335.740剪力/kN0142.50285.012（6）彎矩1866.811399.880剪力/kN0149.35298.693（5）彎矩1866.811399.880剪力/kN0149.35298.694彎矩1866.811399.880剪力/kN0149.35298.692.2.2預(yù)制梁的活荷載計(jì)算1．車(chē)道荷載折減結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)頻率決定其沖擊系數(shù)，因此兩者之間的關(guān)系公式為：其中：由于，規(guī)定的沖擊系數(shù)計(jì)算公式如下：按《橋規(guī)》4.3.1條規(guī)定，按照三車(chē)道設(shè)計(jì)的話，折減系數(shù)取0.67。2．荷載橫向分布系數(shù)的計(jì)算（1）跨中的對(duì)于該橋梁：，跨中荷載橫向分布系數(shù)的計(jì)算需按照修正的剛性橫梁法。①的計(jì)算抗扭慣性矩的計(jì)算公式為：式中：—翼緣板的厚度為，馬蹄部分，下圖是計(jì)算所用的圖，下表是的計(jì)算呈現(xiàn)的結(jié)果。圖2-4圖示表2-4結(jié)果表主要部位翼緣板①76538.97腹板②118.2167.390.31151247.6馬蹄③4520.52.200.2491802.77∑319589.3②的計(jì)算其中：；；a1=4.8m；a2=3.2m；a3=1.6m；a4=0.0m；a5=-1.6m；a6=-3.2m；a7=-4.8m；。求解出來(lái)可知。③計(jì)算影響線豎坐標(biāo)值里邊：。表2-5值梁號(hào)10.4630.3560.2490.1430.036-03560.2850.2140.1430.0720.00076-0.070330.2490.2140.1780.1430.1070.0720.03640.1430.1430.1430.1430.1430.1430.143④由圖可求得荷載橫向分布系數(shù)圖2-5計(jì)算示意圖可變作用(汽車(chē)公路-Ⅱ級(jí))：人群作用：。（2）支點(diǎn)截面的圖2-6支點(diǎn)的圖示根據(jù)上述步驟，由圖中數(shù)據(jù)可知各梁支點(diǎn)處的按照下列計(jì)算：汽車(chē)的可變作用：。人群的可變作用：。（3）各主梁m值匯總3.確定車(chē)道荷載的大小根據(jù)相關(guān)規(guī)范可知，對(duì)于公路-Ⅱ級(jí)均布荷載：，按下列值?。河?jì)算彎矩時(shí)：計(jì)算剪力時(shí)：表2-61號(hào)梁m匯總表梁號(hào)荷載類(lèi)別1號(hào)2號(hào)3號(hào)4號(hào)公路荷載0.5590.39290.41440.34380.37670.50.28580.5人群荷載0.53771.7030.36100.274400.142904.計(jì)算活荷載內(nèi)力本橋梁有5根橫梁，從端部的第一根橫梁算起，m的取值從慢慢的由線性的變化為。（1）一號(hào)梁中部截面的內(nèi)力值（2-3）其中：—荷載作用下的彎矩值或剪力值；—相同區(qū)段影響線面積車(chē)輛產(chǎn)生的可變效應(yīng)：車(chē)輛產(chǎn)生的沖擊效應(yīng)：圖2-7跨中計(jì)算圖示人群荷載效應(yīng)：避免由于行人過(guò)多致使橋梁破壞，?。?）跨中的一半截面的內(nèi)力車(chē)輛產(chǎn)生的可變效應(yīng)：車(chē)輛產(chǎn)生的沖擊效應(yīng)：圖2-8跨中的一半的計(jì)算圖示人群產(chǎn)生的效應(yīng)：（3）主梁端部截面的內(nèi)力值車(chē)輛產(chǎn)生的可變效應(yīng)：車(chē)輛產(chǎn)生的沖擊效應(yīng)：人群產(chǎn)生的效應(yīng)：圖2-9支點(diǎn)截面作用效應(yīng)計(jì)算圖示（4）求解截面距支座中心h/2處的內(nèi)力車(chē)輛產(chǎn)生的可變效應(yīng)：車(chē)輛產(chǎn)生的沖擊效應(yīng)：人群產(chǎn)生的效應(yīng)：2.2.3邊預(yù)制梁內(nèi)力組合查詢相關(guān)規(guī)范后，選取了頻遇組合、標(biāo)準(zhǔn)組合以及承載能力極限狀態(tài)基本組合三種組合情況。表2-7內(nèi)力組合匯總順序荷載跨中跨中一半處端部MVMVVkNkNkN恒載作用1781.2801335.74142.5285.01可變作用（汽車(chē)）公路-Ⅱ級(jí)895.271.