橋梁結構設計畢業(yè)設計終極版計算書

1、<p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　1 引言1</b></p><p>　　2工程概況及方案比選2</p><p><b>　　2.1工程概況2</b></p><p>　　2.1.1 設計標準2</p><p&g

2、t;　　2.1.2沿線自然地理概況2</p><p>　　2.1.3水文地質資料2</p><p>　　2.1.4當?shù)貧庀笄闆r3</p><p>　　2.1.5設計依據(jù)3</p><p><b>　　2.2方案比選3</b></p><p>　　2.2.1設計原則3</p>

3、<p>　　2.2.2方案一：預應力混凝土簡支空心板橋3</p><p>　　2.2.3方案二：預應力鋼筋混凝土連續(xù)梁橋4</p><p>　　2.2.4方案三：預應力鋼筋混凝土剛構連續(xù)梁橋4</p><p>　　2.2.5方案比選結論4</p><p><b>　　3上部結構計算5</b><

4、;/p><p>　　3.1 設計資料主要技術指標5</p><p>　　3.1.1 設計荷載5</p><p>　　3.1.2 橋面跨徑及凈寬5</p><p>　　3.1.3 主要材料5</p><p>　　3.1.4 施工工藝6</p><p>　　3.1.5 計算方法及理論6<

5、;/p><p>　　3.1.6 設計依據(jù)6</p><p>　　3.2 構造布置及尺寸6</p><p>　　3.3 板的毛截面幾何特性計算8</p><p>　　3.4 主梁內(nèi)力計算9</p><p>　　3.4.1 荷載橫向分布系數(shù)的計算9</p><p>　　3.4.2 荷載內(nèi)力計算

6、15</p><p>　　3.4.3 內(nèi)力組合25</p><p>　　3.5預應力鋼筋面積的估算及預應力鋼筋布置28</p><p>　　3.5.1 估算預應力鋼筋面積28</p><p>　　3.5.2 鋼束布置29</p><p>　　3.6 主梁截面截面幾何特性計算及束界校核31</p>

7、;<p>　　3.6.1截面幾何特性計算31</p><p>　　3.6.2力筋布置位置（束界）的校核33</p><p>　　3.7持久狀況截面承載能力極限狀態(tài)計算35</p><p>　　3.7.1 正截面承載力計算35</p><p>　　3.7.2 斜截面承載能力計算37</p><p>

8、;　　3.8 預應力損失計算39</p><p>　　3.8.1 力筋與孔道間摩擦引起的應力損失39</p><p>　　3.8.2錨具變形、鋼筋回縮引起的應力損失41</p><p>　　3.8.3分批張拉時混凝土彈性壓縮引起的應力損失42</p><p>　　3.8.4預應力鋼筋松弛引起的損失43</p><

9、p>　　3.8.5 混凝土收縮徐變引起的應力損失43</p><p>　　3.8.6 永存預應力值45</p><p>　　3.9短暫狀態(tài)應力驗算45</p><p>　　3.10持久狀況的應力驗算46</p><p>　　3.10.1跨中截面混凝土法向正應力驗算46</p><p>　　3.10.2跨

10、中截面預應力鋼筋拉應力驗算46</p><p>　　3.10.3斜截面主應力驗算47</p><p>　　3.11正常使用極限狀態(tài)計算50</p><p>　　3.11.1作用短期效應組合正截面抗裂性驗算50</p><p>　　3.11.2作用短期效應組合斜截面抗裂性驗算51</p><p>　　3.12主

11、梁變形(撓度)計算54</p><p>　　3.12.1荷載短期效應作用下主梁撓度驗算54</p><p>　　3.12.2預加力引起的上拱度計算54</p><p>　　3.12.3預拱度的設置55</p><p>　　3.13 鉸縫計算55</p><p>　　3.13.1鉸縫的橫向分布系數(shù)55<

12、/p><p>　　3.13.2 鉸縫剪力計算56</p><p>　　3.13.3 鉸縫抗剪強度驗算57</p><p>　　3.14 預制空心板吊環(huán)計算57</p><p>　　3.15 支座計算58</p><p>　　3.15.1 選定支座的平面尺寸58</p><p>　　3.15

13、.2 確定支座的厚度59</p><p>　　3.15.3 驗算支座的偏轉60</p><p>　　3.15.4 驗算支座的抗滑穩(wěn)定60</p><p>　　3.16 行車道板設計61</p><p>　　3.16.1 計算理論61</p><p>　　3.16.2 單向板內(nèi)力計算公式62</p>

14、;<p>　　3.16.3 行車道板設計63</p><p>　　4 下部結構設計計算66</p><p>　　4.1橋墩蓋梁設計計算66</p><p>　　4.1.1 設計采用數(shù)據(jù)匯總66</p><p>　　4.1.2內(nèi)力計算及配筋69</p><p>　　4.2樁柱計算98</p

15、><p>　　4.2.1順橋向強度裂縫、位移、樁長計算102</p><p>　　4.2.2橫橋向樁長計算129</p><p>　　4.3橋臺計算131</p><p><b>　　結 論149</b></p><p><b>　　謝辭150</b></p&g

16、t;<p><b>　　參考文獻151</b></p><p><b>　　1 引言</b></p><p>　　大力發(fā)展交通運輸事業(yè)，建立四通八達的現(xiàn)代交通網(wǎng)絡，對于加強全國各族人民的團結，發(fā)展國民經(jīng)濟，促進文化交流，消滅城鄉(xiāng)差別和鞏固國防等方面，都有非常重要的作用。特別是我國實行改革開放政策以來，路，橋建設突飛猛進的發(fā)展，對創(chuàng)

17、造良好的投資環(huán)境，促進地域性的經(jīng)濟騰飛，起到了關鍵性的作用。同時也成為了好多地方的標志性風景線，無論是跨河大橋、跨線橋、跨海大橋還是高速公路上迂回交叉的各式立交橋，城市內(nèi)環(huán)線建設的各種高架橋，都為我們的生產(chǎn)和生活提供了很大的方便，也都為我們的國家騰飛和發(fā)展奠定了更好的基礎。</p><p>　　本設計就定河公路安國段4標段橋梁結構，綜合運用所學理論知識，參考以往工程設計經(jīng)驗及規(guī)范要求，通過手算結合電算的形式，對包

18、括方案比選，結構設計，施工圖繪制等設計過程作以詳細的設計計算說明。</p><p>　　2 工程概況及方案比選</p><p><b>　　2.1工程概況</b></p><p><b>　　2.1.1設計標準</b></p><p>　　公路等級：二級公路，</p><p>

19、;　　設計時速：60km/h</p><p>　　設計荷載：公路一Ⅱ級</p><p>　　橋面寬度：凈-7米 ，人行道寬0.75米</p><p><b>　　橋面橫坡為2%</b></p><p><b>　　地震烈度：Ⅶ度</b></p><p>　　洪水頻率：1/10

20、0</p><p>　　2.1.2 沿線自然地理概況</p><p>　　平原微地區(qū)，沿線為Ⅶ度震區(qū)。</p><p>　　2.1.3 水文資料地質資料</p><p>　　低水位176米，設計水位179米。</p><p><b>　　地形</b></p><p>&l

21、t;b>　　地質</b></p><p>　　地質鉆孔資料，詳見圖紙。</p><p>　　2.1.4 當?shù)貧庀笄闆r</p><p>　　多年平均氣溫為18℃，極端最高氣溫40℃，極端最低氣溫-15℃。</p><p>　　2.1.5 設計依據(jù)</p><p>　　《公路橋涵地基與基礎設計規(guī)范》（JT

22、J D63-2007）</p><p>　　《公路橋涵設計通用規(guī)范》（JTG D60-2004）</p><p>　　《公路鋼筋混凝上及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范》（JTG D60-2004）</p><p>　　《公路圬工橋涵設計規(guī)范》（JTGD6l-2005） </p><p><b>　　2.2 方案比選</b>&l

23、t;/p><p>　　2.2.1 設計原則</p><p>　　（1）實用性。橋梁必須實用，要有足夠的承載力。能保證行車的暢通、舒適和安全。既滿足當前的需要，又要考慮今后的發(fā)展。要能滿足交通運輸本身的需要，</p><p>　?。?）安全性。橋梁的設計要能滿足施工及運營階段的受力需要，能夠保證其耐久性和穩(wěn)定性以及在特定地區(qū)的抗震需求。</p><p&

24、gt;　　（3）經(jīng)濟性。在社會主義市場經(jīng)濟體制的今天，經(jīng)濟性是不得不考慮的重要因素。在能夠滿足橋梁兩個方面需求的情況下要盡量考慮是否經(jīng)濟，是否以最少的投入獲得最好的效果。</p><p>　　（4）美觀性。在橋梁設計中應盡量考慮橋梁的美觀性。橋梁的外形要優(yōu)美，要與周圍環(huán)境相適應。</p><p>　?。?）環(huán)保性。隨著經(jīng)濟的發(fā)展，生活水平的不斷提高，人們對環(huán)境保護提出了更高的要求，在建筑領

25、域，一個工程的建設不能以犧牲環(huán)境作代價，在保證順利施工的前提下要盡量避免對環(huán)境的破壞以實現(xiàn)經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。應根據(jù)上述原則，對橋梁作出綜合評估：</p><p>　　2.2.2方案一：預應力混凝土簡支空心板橋</p><p>　　梁式橋是指其結構在垂直荷載的作用下，其支座僅產(chǎn)生垂直反力，而無水平推力的橋梁。預應力混凝土梁式橋受力明確，理論計算較簡單，設計和施工的方法日趨完善和成熟。預應力混

26、凝土梁式橋具有以下主要特征：</p><p>　?。╝）混凝土材料以砂、石為主，可就地取材，成本較低；</p><p>　?。╞）結構造型靈活，可模型好，可根據(jù)使用要求澆鑄成各種形狀的結構；</p><p>　　（c）結構的耐久性和耐火性較好，建成后維修費用較少；</p><p>　?。╠）結構的整體性好，剛度較大，變性較小；</p&g

27、t;<p>　?。╡）可采用預制方式建造，將橋梁的構件標準化，進而實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)；</p><p>　?。╢）預應力混凝土梁式橋可有效利用高強度材料，并明顯降低自重所占全部設計荷載的比重，既節(jié)省材料、增大其跨越能力，又提高其抗裂和抗疲勞的能力；</p><p>　?。╣）預應力混凝土梁式橋所采用的預應力技術為橋梁裝配式結構提供了最有效的拼裝手段，通過施加縱向、橫向預應力，使裝

28、配式結構集成整體，進一步擴大了裝配式結構的應用范圍。</p><p><b>　　簡支梁：</b></p><p>　　目前我國道路橋梁結構一般考慮簡支梁和連續(xù)梁結構形式。簡支梁受力明確，因溫度變化產(chǎn)生的附加力、特殊力的影響小，設計施工易標準化、簡單化；但其梁高較大，景觀稍差，但是計算比較簡單成熟，需要設置伸縮縫其行車條件不如連續(xù)梁。</p><p

29、>　　2.2.3方案二：預應力鋼筋混凝土連續(xù)T梁橋</p><p>　　連續(xù)T梁結構可以有效減少材料的用量，節(jié)省工程數(shù)量，并改善景觀，其結構剛度大，T形梁可在承受與板相同的彎矩的同時還可以有效地減少自身重力從而增加了跨越能力，具有良好的動力特性以及減震降噪作用，使行車平穩(wěn)舒適，后期的維修養(yǎng)護工作也較少。從城市美學效果來看，連續(xù)梁造型輕巧、平整、線路流暢，將給城市爭色不少。但連續(xù)T梁在預制過程中模板較繁瑣，且

30、其對場地運輸?shù)囊筝^高需要有支護措施，對基礎沉降要求嚴格，特別是由于聯(lián)長較大，梁體與墩臺之間的受力十分復雜，加大了設計難度。</p><p>　　2.2.4方案三：預應力鋼筋混凝土連續(xù)箱梁橋</p><p>　　箱梁除了具有板橋以及T形梁橋所具有的有以外，最大的優(yōu)點是抗扭能力大，其抗扭慣性矩較相應T梁截面要大很多，因此在橫向偏心荷載作用下，箱梁橋的受力要比T梁均勻得多。且其承受正負彎矩的能

31、力基本相等，適宜做成連續(xù)結構，箱梁還可以做成薄壁結構，變高截面，適合于更大的跨徑，在預施應力、運輸、安裝階段單梁的穩(wěn)定性要比T梁好得多。然而，箱梁薄壁構件在預制施工階段比較復雜，質量也比較大，造價較高。所以在比較長的跨徑時可以考慮選用這種橋梁形式。</p><p>　　2.2.5 方案比選結論</p><p>　　方案比選表 表2-1&

32、lt;/p><p>　　綜合考慮結果本設計采用簡支板梁橋橋面連續(xù)結構</p><p><b>　　3 上部結構計算</b></p><p>　　3.1 設計資料主要技術指標</p><p>　　3.1.1 設計荷載</p><p>　　公路一Ⅱ級： </p><p>&l

33、t;b>　　人群荷載：</b></p><p>　　3.1.2 橋面跨徑及凈寬</p><p>　　標準跨徑：根據(jù)該橋的橋下凈空及造價的因素，選取標準跨徑20m。</p><p>　　橋梁全長：考慮到預制梁安裝需要和伸縮縫的設置，留4cm伸縮縫，預制梁長19.96m。</p><p>　　計算跨徑：19.6m </

34、p><p>　　橋面寬度：凈-7米 ，人行道寬0.75米</p><p>　　3.1.3 主要材料</p><p>　　混凝土：主梁采用裝配式預應力混凝土結構，混凝土用C50，人行道、欄桿混凝土采用C30，企口縫采用細石混凝土C30；橋面鋪裝采用C30的瀝青混凝土；</p><p>　　預應力鋼筋：鋼絞線，，彈性模量。</p>&l

35、t;p>　　錨具：采用與鋼絞線配套的XM錨具。</p><p>　　鋼筋：直徑大于或等于12mm時采用HRB335鋼筋；直徑小于12mm時采用HPB335鋼筋。</p><p>　　泄水管：φ12鑄鐵管。</p><p>　　板式橡膠支座：采用氯丁橡膠支座，最大溫差為45℃，尺寸根據(jù)計算確定。</p><p>　　鋼板：錨具墊板采用Q2

36、35鋼鋼板，伸縮縫處45號鑄鋼。</p><p>　　3.1.4 施工工藝</p><p>　　采用預制裝配式施工工藝</p><p>　　3.1.5 計算方法及理論</p><p>　　(1) 支座處荷載橫向分布系數(shù)計算：用杠桿原理法。</p><p>　　(2) 跨中荷載橫向分布系數(shù)計算：用鉸接板法.</p&

37、gt;<p>　　3.1.6 設計依據(jù)</p><p>　　《公路橋涵地基與基礎設計規(guī)范》（JTJ D63-2007）</p><p>　　《公路橋涵設計通用規(guī)范》（JTG D60-2004）</p><p>　　《公路鋼筋混凝上及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范》（JTG D62-2004）</p><p>　　《公路圬工橋涵設計規(guī)范

38、》（JTGD6l-2005）</p><p>　　3.2 構造布置及尺寸</p><p>　?。?）橋梁橫斷面：施工方法采用先預制，再吊裝。板間采用企口縫混凝土濕接。板厚85cm，預制板寬100cm，全橋橫橋向由8塊預制板拼裝而成，每塊預制板中有直徑為50cm的空洞，見圖3-1.</p><p>　?。?）橋面鋪裝：采用厚度為8cm混凝土墊層，6cm瀝青混凝土。&l

39、t;/p><p>　　（3）橋面采用連續(xù)橋面，偏于安全地未計入行車道板的承載力中，采用鋼板伸縮縫，鋼板通過預埋錨筋錨固在橋面板或橋臺上。</p><p>　　（4）泄水管采用12mm的鑄鐵管，每兩跨設一泄水孔，且在全橋兩側堆成布置。其縱向間距根據(jù)當?shù)亟邓Y料另行計算。</p><p>　　圖3-1 橋梁橫斷面</p><p>　　圖3-2 預制

40、中板</p><p><b>　　圖3-3 預制邊板</b></p><p>　　圖3-4 成橋階段的截面</p><p>　　3.3 板的毛截面幾何特性計算</p><p>　　截面幾何特性的計算用分塊面積法。注意中間圓形空洞為負值。預制中板的截面幾何特性計算見表3-1。</p><p>　　將

41、預制邊板、預制中板、成橋階段的板的橫截面見圖3-2、圖3-3、圖3-4，幾何特性匯總于表3-2。 </p><p>　　截面幾何特性 表3-1</p><p>　　注：表中為重心到梁頂?shù)木嚯x。</p><p>　　截面幾何特性 表3-2</p>

42、<p>　　3.4 板的內(nèi)力計算</p><p>　　3.4.1 荷載橫向分布系數(shù)計算</p><p>　　1.支座處的荷載橫向分布系數(shù)計算</p><p>　　兩端可按杠桿原理法計算。首先，繪制橫向影響線圖，在橫向線上按最不利荷載不知，如圖3-5所示。</p><p>　　圖3-5 利用杠桿法原理計算荷載橫向分布系數(shù)</p&

43、gt;<p><b>　?。?）1號板： </b></p><p><b>　?。?）2號板： </b></p><p>　　（影響線為負，故不布載）</p><p><b>　?。?）3號板： </b></p><p><b>　　（4）4號板： &l

44、t;/b></p><p>　　2. 跨中的荷載橫向分布系數(shù)計算</p><p>　　預制板間采用企口縫連接，所以跨中的荷載橫向分布系數(shù)按鉸接板法計算。</p><p>　?。?）計算抗扭矩慣性矩</p><p>　　本設計將空心板近似簡化成圖3-6中虛線所示的薄壁箱型截面來計算。</p><p>　　其中

45、 </p><p>　　圖3-6 空心板等效成箱型截面</p><p><b>　?。?）計算剛度參數(shù)</b></p><p>　?。?）計算跨中荷載橫向分布影響線</p><p>　　從文獻[1]的鉸接板橫向荷載分布影響線計算表（附表）中查表，在與0.01之間按直線內(nèi)插法求的影響線坐標值、、

46、、，計算結果列于表3-3中。</p><p>　　橫向分布影響線表 表 3-3</p><p>　　將表中、、和之值按一定的比例尺繪于各號板的軸線下方，連接成光滑的曲線后，就得1號、2號、3號、4號的荷載橫向分布影響線，如圖3-7所示。</p><p>　　圖3-7 按鉸接板法計算荷載橫向分布系數(shù)</p>

47、<p>　?。?）計算各塊板的橫向分布系數(shù)</p><p>　　按《公路橋涵設計通用規(guī)范》（JTG D60—2004）規(guī)定沿橫向確定最不利荷載位置后，就可以計算跨中荷載橫向分布系數(shù)，且該設計為雙向兩車道不須折減。</p><p><b>　　1）1號板：</b></p><p><b>　　汽車荷載：</b>&

48、lt;/p><p><b>　　按兩列布置：</b></p><p><b>　　人群：</b></p><p><b>　　2）2號板：</b></p><p><b>　　汽車荷載：</b></p><p><b>　　按

49、兩列布置：</b></p><p><b>　　人群：</b></p><p><b>　　3）3號板：</b></p><p><b>　　汽車荷載：</b></p><p><b>　　按兩列布置：</b></p><p

50、><b>　　人群：</b></p><p><b>　　4）4號板：</b></p><p><b>　　汽車荷載：</b></p><p><b>　　按兩列布置：</b></p><p><b>　　人群：</b><

51、/p><p>　　3. 荷載分布系數(shù)匯總（表3-4）</p><p>　　荷載橫向分布系數(shù)匯總表 表3-4</p><p>　　根據(jù)上述結果，可以繪出荷載橫向分布系數(shù)沿橋跨變化的情況，見圖3-8。</p><p>　　圖3-8 荷載橫向分布系數(shù)沿橋跨變化圖</p><p>　　3.

52、4.2 荷載內(nèi)力計算</p><p><b>　　1．荷載內(nèi)力計算</b></p><p>　?。?）預制板的自重（第一期恒載）（用橫截面面積求）</p><p><b>　　中板：</b></p><p><b>　　邊板：</b></p><p>　

53、　（2）橋面板間接頭（第二期恒載）</p><p><b>　　中板：</b></p><p><b>　　邊板：</b></p><p>　?。?）欄桿、人行道、橋面鋪裝（第三期恒載）</p><p>　　橋面坡度一蓋梁做成斜面坡找平，橋面鋪裝厚度取為8cm混凝土和5cm瀝青混凝土，混凝土的重度取

54、為，瀝青混凝土的重度取為</p><p><b>　　人行道每側重： </b></p><p><b>　　欄桿每側重： </b></p><p><b>　　中板：</b></p><p><b>　　邊板：</b></p><p&g

55、t;　?。?）主梁恒載總和（表3-5）</p><p>　　恒載內(nèi)力統(tǒng)計 表 3-5</p><p>　?。?）主梁恒載內(nèi)力計算</p><p>　　圖3-9所示，設為計算截面離左支座的距離，并令，則彎矩和剪力的計算公式分別為：</p><p>　　恒載內(nèi)力計算結果見表3-6</p&g

56、t;<p>　　圖 3-9彎矩及剪力影響線</p><p>　　截面恒載內(nèi)力計算 表3-6</p><p><b>　　2.活載內(nèi)力計算</b></p><p>　　采用直接加載求汽車荷載內(nèi)力及人群荷載內(nèi)力，計算公式為：</p><p><b>　　，

57、</b></p><p>　　式中 ─—所求截面的彎矩或剪力；</p><p>　　─—汽車荷載的沖擊系數(shù)；</p><p>　　─—多車道橋涵的汽車荷載折減系數(shù)；</p><p>　　─—汽車和人群的跨中荷載橫向分布系數(shù)；</p><p>　　─—集中荷載作用處的橫向分布系數(shù)；</p>&

58、lt;p>　　─—車道荷載中的均布荷載及人群荷載；</p><p>　　─—車道荷載中的集中荷載；</p><p>　　─—彎矩或剪力影響線的面積；</p><p>　　─—與車道荷載的集中荷載對應的影響線豎標值。</p><p><b>　　由公橋規(guī)可知：</b></p><p>　　公路

59、Ⅱ級車道荷載，由均布荷載和組成，計算剪力效應時應乘以1.2的系數(shù)。</p><p>　　簡支橋梁基頻可采用下列公式計算</p><p>　　式中 ─—結構的計算跨徑（m）；</p><p>　　─—結構材料的彈性模量（），（由公橋規(guī)查表得）；</p><p>　　─—結構跨中截面的截面慣矩（）；</p><p>　

60、　─—結構跨中處的單位長度質量（），當換算為重力計算時，其單位應為（）；</p><p>　　─—結構跨中處延米結構重力（）；</p><p>　　─—重力加速度，（）。</p><p>　　根據(jù)《公路橋涵設計通用規(guī)范》（JTG D60-2004）中第4.3.2條之5，當時</p><p>　　沖擊系數(shù)可按下式計算：</p>&

61、lt;p><b>　　所有沖擊系數(shù)</b></p><p>　　當計算簡支梁各截面的最大彎矩和跨中最大剪力時，可以近似取用不變的跨中橫向分布系數(shù)；對于支點截面的剪力或靠近支點截面的剪力，尚須計入由于荷載橫向分布系數(shù)在梁端區(qū)段內(nèi)放生變化所產(chǎn)生的影響。</p><p>　　1、2、3、4號梁的荷載組合計算列于表 3-7、3-8、3-9、3-10</p>

62、<p>　　1號梁各截面的彎矩和剪力</p><p>　?。?）跨中截面（圖3-10）</p><p>　　圖 3-10 跨中截面內(nèi)力計算圖式</p><p><b>　　1）彎矩：</b></p><p>　　跨中截面彎矩影響線面積：</p><p><b>　　2）剪力：

63、</b></p><p>　　跨中剪力截面影響線面積：</p><p>　?。?）截面（圖3-11）</p><p>　　圖 3-11 截面內(nèi)力計算圖式</p><p><b>　　1）彎矩：</b></p><p>　　截面彎矩影響線面積：</p><p>&

64、lt;b>　　2）剪力：</b></p><p>　　截面剪力影響線面積：</p><p>　?。?）截面（圖3-12）</p><p>　　圖3-12 截面內(nèi)力計算圖式</p><p><b>　　1）彎矩：</b></p><p>　　截面彎矩影響線面積：</p>

65、<p><b>　　2）剪力：</b></p><p>　　截面剪力影響線面積：</p><p>　?。?）支點截面（圖3-13）</p><p>　　圖3-13 支點截面內(nèi)力計算圖式</p><p>　　支點截面剪力影響線面積：</p><p>　　2號梁各截面的彎矩和剪力<

66、/p><p><b>　　（1）跨中截面</b></p><p><b>　　1）彎矩：</b></p><p>　　跨中截面彎矩影響線面積：</p><p><b>　　2）剪力：</b></p><p>　　跨中剪力截面影響線面積：</p>

67、<p><b>　?。?）截面</b></p><p><b>　　1）彎矩：</b></p><p>　　截面彎矩影響線面積：</p><p><b>　　2）剪力：</b></p><p>　　截面剪力影響線面積：</p><p><

68、;b>　?。?）截面</b></p><p><b>　　1）彎矩：</b></p><p>　　截面彎矩影響線面積：</p><p><b>　　2）剪力：</b></p><p>　　截面剪力影響線面積：</p><p>　?。?）支點截面（圖3-13）

69、</p><p>　　支點截面剪力影響線面積：</p><p>　　3號梁各截面的彎矩和剪力</p><p><b>　?。?）跨中截面</b></p><p><b>　　1）彎矩：</b></p><p>　　跨中截面彎矩影響線面積：</p><p&g

70、t;<b>　　2）剪力：</b></p><p>　　跨中剪力截面影響線面積：</p><p><b>　?。?）截面</b></p><p><b>　　1）彎矩：</b></p><p>　　截面彎矩影響線面積：</p><p><b>

71、　　2）剪力：</b></p><p>　　截面剪力影響線面積：</p><p><b>　　（3）截面</b></p><p><b>　　1）彎矩：</b></p><p>　　截面彎矩影響線面積：</p><p><b>　　2）剪力：</b

72、></p><p>　　截面剪力影響線面積：</p><p>　?。?）支點截面（圖3-13）</p><p>　　支點截面剪力影響線面積：</p><p>　　4號梁各截面的彎矩和剪力</p><p><b>　?。?）跨中截面</b></p><p><b&

73、gt;　　1）彎矩：</b></p><p>　　跨中截面彎矩影響線面積：</p><p><b>　　2）剪力：</b></p><p>　　跨中剪力截面影響線面積：</p><p><b>　　（2）截面</b></p><p><b>　　1）彎矩

74、：</b></p><p>　　截面彎矩影響線面積：</p><p><b>　　2）剪力：</b></p><p>　　截面剪力影響線面積：</p><p><b>　?。?）截面</b></p><p><b>　　1）彎矩：</b>&l

75、t;/p><p>　　截面彎矩影響線面積：</p><p><b>　　2）剪力：</b></p><p>　　截面剪力影響線面積：</p><p>　?。?）支點截面（圖3-13）</p><p>　　支點截面剪力影響線面積：</p><p>　　3.4.3 內(nèi)力組合<

76、/p><p>　　主梁作用效應組合值 表 3-7</p><p>　　注：支座處彎矩為零。</p><p>　　主梁作用效應組合值 表 3-8</p><p>　　注：支座處彎矩為零。</p><p>　　主梁作用效應組合值

77、 表 3-9</p><p>　　注：支座處彎矩為零。</p><p>　　主梁作用效應組合值 表 3-10</p><p>　　注：支座處彎矩為零。</p><p><b>　　3.主梁內(nèi)力組合</b></p><p&

78、gt;　　1~5號板的控制內(nèi)力列于表3-11中。</p><p>　　控制內(nèi)力計算 表 3-11</p><p>　　3.5預應力鋼筋面積的估算及預應力鋼筋布置</p><p>　　3.5.1 估算預應力鋼筋面積</p><p>　　按構件正截面抗裂性要求估算預應力剛勁數(shù)量，根據(jù)跨中截面抗裂

79、性的要求，可得跨中截面所需的有效預加力為：</p><p>　　式中 ─—使用階段預應力鋼筋永存應力的合力；</p><p>　　─—按作用（或荷載）短期效應組合計算的彎矩值；</p><p>　　─—構件混凝土全截面面積；</p><p>　　─—構件全截面對抗裂驗算邊緣彈性抵抗矩；</p><p>　　─—預應力

80、鋼筋的合力作用點至截面重心軸的距離。</p><p>　　式中為荷載短期效應彎矩組合值，有表3-11可知。</p><p>　　設預應力鋼筋截面重心距截面下緣為，則預應力鋼筋的合力作用點到截面重心軸的距離為；鋼筋估算時截面性質近似取用全截面的性質來計算，由表3-2知，全截面對抗裂驗算邊緣的彈性抵抗矩為；所以有效預加力合力為：</p><p>　　根據(jù)《公路鋼筋混凝土

81、及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范》（JTG D62—2004）6.1.3 預應力混凝土構件，預應力鋼筋的張拉控制應力值應符合以下規(guī)定：鋼絲、鋼絞線的張拉控制應力值，其中─—預應力鋼筋抗拉強度標準值，所以預應力鋼筋的張拉控制應力，預應力損失按張拉控制應力的20%估算，則可得需要預應力鋼筋的面積為</p><p>　　采用4束鋼絞線，公稱直徑為，公稱截面積為，預應力鋼筋的截面積為。采用夾片式群錨。</p>&

82、lt;p>　　3.5.2 鋼束布置</p><p>　　1.跨中截面鋼束的布置（圖3-14）</p><p>　　根據(jù)《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范》（JTG D62—2004）9.4.9 后張法預應力混凝土構件，其預應力鋼筋管道的設置應符合下列規(guī)定：</p><p>　?。?）直線管道的凈距不應小于40mm，且不宜小于管道直徑的0.6倍；對于預埋

83、的金屬或塑料波紋管和鐵皮管，在豎直方向可將兩管道疊置。</p><p>　?。?）曲線形預應力鋼筋管道在曲線平面內(nèi)相鄰管道間的最小凈距應按本規(guī)范9.4.8條第一款計算，其中和r分別為相鄰兩管道曲線半徑較大的一根預應力鋼筋的張拉力設計值和曲線半徑，為相鄰兩曲線管道外緣在曲線平面內(nèi)凈距。當上述計算結果小于其相應直線管道外緣間凈距時，應取用直線管道最小外緣間凈距。</p><p>　　曲線形預應

84、力鋼筋管道在曲線平面外相鄰外緣間的最小凈距，應按本規(guī)范第9.4.8條第二款計算，其中為相鄰兩曲線管道外緣在曲線平面外凈距。</p><p>　　（3）管道內(nèi)徑的截面面積不應小于兩倍預應力鋼筋截面面積。</p><p>　?。?）按計算需要設置預拱度時，預留管道也應同時起拱。</p><p>　　對跨中截面的預應力鋼筋進行初步布置</p><p&g

85、t;　　2.錨固面預應力鋼筋布置（圖3-15）最小保護層厚度40mm</p><p>　　圖 3-14 跨中截面預應力鋼筋配置圖 圖 3-15 支座截面預應力鋼筋配置圖</p><p>　　全部4束均錨于梁端；同時，為了減小支點和錨固面上預應力的偏心距和避免過大的局部集中應力，將預應力鋼筋盡量布置的分散和均勻一些。</p><p>　　3.截面預應力

86、鋼筋布置。</p><p>　　預應力鋼筋布置于表3-12中。</p><p>　　各鋼筋束彎曲控制要素表 表3-12 </p><p>　　注：表中單位為cm。</p><p>　　各截面預應力鋼筋位置及其傾角計算（表3-13）</p><p>　　各截面預應力鋼筋位置及其傾角

87、計算表 表3-13</p><p>　　3.6 主梁截面截面幾何特性計算及束界校核</p><p>　　3.6.1 截面幾何特性計算</p><p>　　后張法預應力混凝土板，在張拉力筋尚未壓漿，由預加力引起的應力按構件混凝土凈截面計算；在使用階段，管道已壓漿，鋼束與混凝土之間已經(jīng)有很強的粘結力，故按換算截面計算。1號預制板及成橋以后板跨

88、中截面的凈截面與換算截面幾何特性計算分別列于表3-14、表3-15。同理，可求得其他控制截面的凈截面與換算截面的幾何特性，分別列于表3-16、表3-17。</p><p>　　第一階段跨中截面幾何特性計算表 表3-14</p><p>　　第二階段跨中截面幾何特性計算表 表3-15</p><p>　　第一階

89、段各控制截面的凈截面與換算截面的幾何特性 表 3-16</p><p>　　第二階段各控制截面的凈截面與換算截面的幾何特性 表3-17</p><p>　　3.6.2 力筋布置位置（束界）的校核</p><p>　　為簡化計算，假定預應力鋼筋的合力作用點位置就是鋼筋重心的位置。</p><p>　　根據(jù)張拉階段和使用階段

90、的受力要求，可得出許可布置力筋重心的限制值、，即：</p><p><b>　　式中</b></p><p>　　─—預加力合力的偏心距；合理點位于截面重心軸以下時取正值，反之取負值；</p><p>　　─—混凝土截面下核心距：；</p><p>　　─—傳力錨固時預加力的合力；</p><p>

91、;　　─—按作用（或荷載）短期效應組合計算的彎矩值；</p><p>　　─—使用階段的永存預加力與傳力錨固時的有效預加力之比值，可近似地取</p><p>　　─—構件全截面對截面下緣的彈性抵抗矩</p><p>　　─—構件全截面對截面上緣的彈性抵抗矩</p><p>　　各截面鋼束位置的校核，如表3-18、表3-19所示，從表中可以看出

92、，所有截面基本滿足束界要求</p><p><b>　　表3-18 </b></p><p><b>　　表3-19 </b></p><p>　　從表中可以看出，由于上述計算只是粗略計算，盡管有些截面不滿足，但由于預應力損失只是粗略計算，所以需要在后面的驗算過程中進行調(diào)整。</p><p&

93、gt;　　3.7 持久狀況截面承載能力極限狀態(tài)計算</p><p>　　3.7.1 正截面承載能力計算</p><p>　　一般取彎矩最大的跨中截面計算。</p><p><b>　　1.求受壓高度x</b></p><p>　　將空心截面按照等面積和等慣性矩的原則換算成如圖3-16所示的工字型截面。</p>

94、<p>　　按面積相等 </p><p>　　按慣性矩相等 </p><p>　　聯(lián)立求解上述兩式，可得</p><p>　　這樣，在空心板截面寬度、高度以及圓孔的形心位置都不變的條件下，等效工字型截面尺寸為：</p><p>　　上翼緣板厚度 </p>&

95、lt;p>　　下翼緣板厚度 </p><p>　　腹板寬度 </p><p>　　圖3-16空心板等效算成工字形截面</p><p>　　略去構造鋼筋的影響，先按第一類T形截面梁計算混凝土受壓區(qū)高度x，即：</p><p>　　受壓區(qū)全部位于翼緣板內(nèi)，說明確定是第一類T形截面梁。</p>&

96、lt;p>　　2.正截面承載能力計算</p><p>　　由表3-11可知，梁跨中截面彎矩組合設計值，截面受彎承載力為：</p><p>　　跨中截面正截面承載能力滿足要求。</p><p>　　3.7.2 斜截面承載能力計算</p><p>　　1.斜截面受剪承載力計算</p><p>　　取距支點h/2處截面

97、進行驗算。</p><p>　?。?）復核主梁截面尺寸</p><p>　　根據(jù)《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范》（JTG D62—2004）規(guī)定：</p><p>　　矩形、T形和I形截面的受彎構件，其抗剪截面應符合下列要求：</p><p>　　式中 ─—驗算截面處由作用（或荷載）產(chǎn)生的剪力組合設計值（kN）；</p&g

98、t;<p>　　─—相應于剪力組合設計值處的矩形截面寬度（mm）或T形和I形截面腹板寬度（mm）；</p><p>　　─—邊長為150mm的混凝土立方體抗壓強度標準值（MPa），即為混凝土強度等級；</p><p>　　─—相應于剪力組合設計值處的截面有效高度，即自縱向受拉鋼筋合力點至受壓邊緣的距離（mm）。</p><p>　　─—邊長為150mm

99、的混凝土立方體抗壓強度標準值（MPa），即為混凝土強度等級；</p><p><b>　　其中,,</b></p><p><b>　　代入：</b></p><p>　　所以截面尺寸滿足要求。</p><p>　?。?）驗算是否需要進行斜截面抗剪強度計算</p><p>　

100、　根據(jù)《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范》（JTG D62—2004）規(guī)定：</p><p>　　矩形、T形和I形截面的受彎構件，當符合下列條件時</p><p>　　可不進行斜截面抗剪承載力的驗算，僅需按構造要求配置鋼筋。</p><p>　　式中 ─—混凝土抗拉強度設計值；</p><p>　　─—預應力提高系數(shù)對預應力混凝土受

101、彎構件，。</p><p><b>　　由于：</b></p><p>　　說明需要通過計算配置抗剪鋼筋。</p><p><b>　?。?）箍筋設計</b></p><p>　　根據(jù)《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范》（JTG D62—2004）規(guī)定：</p><p&g

102、t;　　矩形、T形和I形截面的受彎構件，當配置箍筋和彎起鋼筋時，其斜截面抗剪承載力計算應符合下列規(guī)定：</p><p>　　式中─—斜截面內(nèi)混凝土和箍筋共同的抗剪承載力設計值（kN）；</p><p>　　─—與斜截面相交的預應力彎起鋼筋抗剪承載力設計值（kN）；</p><p>　　─—異號彎矩影響系數(shù)，計算簡支梁和連續(xù)梁近邊支點梁段的抗剪承載力時，；</p

103、><p>　　─—預應力提高系數(shù)對預應力混凝土受彎構件，</p><p>　　─—受壓翼緣的影響系數(shù)，??；</p><p>　　─—斜截面受壓端正截面處，矩形截面寬度（mm），或T形和I形截面腹板寬度（mm）</p><p>　　─—斜截面內(nèi)縱向受拉鋼筋的配筋百分率，， ，當時，?。?lt;/p><p>　　─—斜截面內(nèi)箍筋配

104、筋率，；</p><p>　　─—斜截面內(nèi)箍筋的間距（mm）；</p><p>　　─—箍筋抗拉強度設計值；</p><p>　　─—預應力彎起鋼筋（在斜截面受壓端正截面處）的切線與水平線的夾角。</p><p>　　箍筋選用直徑為的四肢Q235鋼筋，間距，，則</p><p>　　采用全部預應力鋼筋的平均值，即（表3

105、-13），所以有</p><p><b>　　></b></p><p>　　距支點距離支點h/2處截面斜截面抗剪滿足要求。非預應力構造鋼筋作為承載力儲備，未予考慮。</p><p><b>　　2.斜截面抗彎剛度</b></p><p>　　由于鋼束均錨固于梁端，鋼束數(shù)量沿跨長方向沒有變化，

106、且彎起角度緩和，其斜截面抗彎強度一般不控制設計，故不另行驗算。</p><p>　　3.8 預應力損失計算</p><p>　　按《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范》（JTG D62—2004）預應力混凝土構件，預應力鋼筋的張拉控制應力值（對后張法構件為梁體內(nèi)錨下應力）應符合下列規(guī)定：</p><p>　　鋼絲、鋼絞線的張拉控制應力值，故按規(guī)定取</p

107、><p>　　3.8.1 力筋與孔道間摩擦引起的應力損失</p><p>　　對于跨中截面：；為錨固點到支點中線的水平距離；；</p><p>　　式中 ─—預應力鋼筋錨下的張拉控制應力（）；</p><p>　　─—預應力鋼筋與管道壁的摩擦系數(shù)，本設計采用抽芯成型可查得；</p><p>　　─—管道每米局部偏差對摩

108、擦的影響系數(shù)，本設計采用抽芯成型可查得；</p><p>　　─—從張拉端至計算截面的管道長度，可近似地取該管道在構件縱軸上的投影長度（m）；</p><p>　　─—從張拉端至計算截面曲線管道部分切線夾角之和（rad）。</p><p>　　跨中、L/4、L/8、支點截面管道摩阻損失計算見表3-20、3-21、3-22、3-23。匯總于表3-24</p>

109、;<p>　　跨中截面管道摩阻損失計算 表3-20</p><p>　　L/4截面管道摩阻損失計算 表3-21</p><p>　　L/8截面管道摩阻損失計算 表3-22</p><p>　　支點截面管道摩阻損失計算 表

110、3-23</p><p>　　各設計控制截面平均值 表3-24</p><p>　　3.8.2 錨具變形、鋼筋回縮引起的應力損失</p><p>　　后張法構件預應力曲線鋼筋由錨具變形、鋼筋回縮和接縫壓縮引起的預應力損失，應考慮錨固后反向摩擦的影響，首先確定反摩阻影響：</p><p><b&

111、gt;　　；</b></p><p>　　式中 ─—單位長度有管道摩擦引起的預應力損失值；</p><p>　　─—預應力鋼筋回縮的影響長度；</p><p>　　─—張拉端錨下張拉控制應力；</p><p>　　─—為扣除沿途管道摩擦損失后錨固端預拉應力；</p><p>　　─—為張拉端至錨固端的距離

112、。</p><p>　　其中為張拉端錨具變形，夾片式錨具兩端同時張拉時為4mm，將各束預應力鋼筋的反摩阻影響長度列表計算于表3-25</p><p>　　反摩阻影響長度計算 表3-25</p><p>　　求得后可知4束預應力鋼絞線均滿足，所以距張拉端為x的截面由錨具變形和鋼筋回縮引起的考慮反摩阻力的預應力損失可按下列公式計算

113、：</p><p><b>　　，</b></p><p>　　式中 ─—距張拉端處由錨具變形引起的考慮摩阻后的預應力損失；</p><p>　　─—張拉端由錨具變形引起的考慮摩阻后的預應力損失，若則表示該截面不受錨具變形的影響，即。</p><p>　　考慮摩阻作用時鋼束在各控制截面處的應力損失的計算表列于表3-26

114、.</p><p>　　各控制截面處的應力損失的計算 表3-26</p><p>　　3.8.3 分批張拉時混凝土彈性壓縮引起的應力損失</p><p>　　按《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范》（JTG D62—2004）規(guī)定：</p><p>　　后張法預應力混凝土構件，當同一截面的預應力鋼筋逐束張拉時

115、，由混凝土彈性壓縮引起的預應力損失，可按下列簡化公式計算：</p><p>　　式中 ─—預應力鋼筋的束數(shù)，也即張拉批次；</p><p>　　─—全部預應力鋼筋（m批）的合力在其作用點（全部預應力鋼筋重心點）處所產(chǎn)生的混凝土正應力，，截面特性按表3-16中凈截面取用；</p><p>　　─—預應力鋼筋彈性模量與混凝土彈性模量的比值，按張拉時混凝土的實際強度等級

116、計算；假定為設計強度的90%，即，查表可得：，故</p><p>　　混凝土彈性壓縮引起的應力損失按應力計算需要控制的截面進行計算。對于簡支梁可取截面按上式計算，并以其計算結果作為全梁各截面預應力鋼筋應力損失的平均值。</p><p><b>　　其中 </b></p><p><b>　　所以：</b></p&g

117、t;<p>　　3.8.4 預應力鋼筋松弛引起的損失</p><p>　　對于采用超張拉工藝的普通松弛鋼絞線，由鋼筋松弛引起的預應力損失為：</p><p>　　式中 ─—張拉系數(shù)，采用超張拉，取；</p><p>　　─—鋼筋松弛系數(shù)，對于普通松弛鋼絞線，??；</p><p>　　─—傳力錨固時的鋼筋應力，這里仍采用截面的應

118、力值作為全梁的平均值計算，故有：</p><p><b>　　所以，</b></p><p>　　3.8.5 混凝土收縮、徐變引起的應力損失</p><p>　　混凝土收縮、徐變終極值引起的受拉區(qū)預應力鋼筋的應力損失</p><p>　　式中 ─—加載齡期為時混凝土的徐變系數(shù)終值；</p><p&g

119、t;　　─—加載齡期為時混凝土的收縮應變終值；</p><p>　　─—加載齡期，即達到設計強度為90%的齡期，近似按標準養(yǎng)護條件計算則有：，則可得；對于后加恒載的加載齡期，假定為。</p><p>　　該橋梁所屬的橋位于野外一般地區(qū)，相對濕度為75%，其構件理論厚度為：</p><p>　　查表并內(nèi)插可得相應的徐變系數(shù)終極值：</p><p&g

120、t;<b>　?。?lt;/b></p><p>　　混凝土收縮應變終極值：</p><p>　　─—傳力錨錨固時跨中與L/4截面手里鋼筋重心處由、恒載產(chǎn)生的混凝土法向應力的平均值?？紤]到加載齡期不同，后期恒載按徐變系數(shù)變小乘以折減系數(shù)。</p><p><b>　　跨中截面：</b></p><p>&

121、lt;b>　　L/4截面：</b></p><p><b>　　（未計構造筋影響）</b></p><p>　　取跨中與L/4截面平均值計算，則有：</p><p>　　3.8.6 永存預應力值</p><p>　　將各截面鋼束應力損失平均值及有效預應力匯總于表3-27、表3-28。</p>

122、<p>　　各截面鋼束預應力損失平均值 表3-27</p><p>　　各截面有效預應力值 表 3-28</p><p>　　3.9短暫狀態(tài)應力驗算</p><p>　　1）預應力混凝土結構按短暫狀態(tài)設計時，應計算構件在制作、運輸及安裝等施工階段由預加力（扣除相應的應力損失

123、）、構件自重及其他施工荷載引起的截面應力，混凝土強度等級為C50，《公路混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范》（JTG D62—2004）中規(guī)定：在預加力和自重作用下的截面邊緣混凝土的法向壓應力應符合以下要求</p><p>　　2）短暫狀況下（預加力階段）梁跨中截面上、下緣的正應力</p><p><b>　　上緣：</b></p><p>&l

124、t;b>　　下緣：</b></p><p><b>　　其中</b></p><p><b>　　，代入上式可得：</b></p><p><b>　　(壓)</b></p><p><b>　　<</b></p>&

125、lt;p>　　計算結果表明，在預加應力階段，梁的上緣不出現(xiàn)拉應力，下緣的混凝土壓應力滿足規(guī)范要求。</p><p>　　3.10持久狀況的應力驗算</p><p>　　3.10.1跨中截面混凝土法向正應力驗算</p><p><b>　　其中：</b></p><p><b>　　，</b>&

126、lt;/p><p><b>　　代入上式可得：</b></p><p><b>　　<</b></p><p>　　持久狀態(tài)下跨中截面混凝土正應力驗算滿足要求。</p><p>　　3.10.2跨中截面預應力鋼筋拉應力驗算</p><p>　　由后期恒載及活載作用產(chǎn)生的預應

127、力鋼筋截面中心處的混凝土應力為：</p><p><b>　　所以鋼束應力為：</b></p><p>　　計算表明預應力鋼筋拉應力滿足規(guī)范規(guī)定值。</p><p>　　3.10.3斜截面主應力驗算</p><p>　　取剪力和彎矩都較大的L/4截面進行計算。一般需計算其上梗肋、形心軸和下梗肋處在標準值效應組合下的主壓應

128、力，應滿足的要求。</p><p><b>　　在L/4截面處有：</b></p><p><b>　　，</b></p><p><b>　　，</b></p><p><b>　　上梗肋處：</b></p><p><b&

129、gt;　　1.剪應力</b></p><p><b>　　2.正應力</b></p><p><b>　　3.主應力</b></p><p><b>　　形心軸處：</b></p><p><b>　　1.剪應力</b></p>

130、<p><b>　　2.正應力</b></p><p><b>　　3.主應力</b></p><p><b>　　下梗肋處：</b></p><p><b>　　1.剪應力</b></p><p><b>　　2.正應力</b&

131、gt;</p><p><b>　　3.主應力</b></p><p>　　主應力計算結果表明，上梗肋處主壓應力最大：</p><p>　　形心軸處主拉應力最大：</p><p>　　由以上結果可得出結論：斜截面主應力滿足規(guī)范要求。</p><p>　　3.11正常使用極限狀態(tài)計算</p&g

132、t;<p>　　3.11.1作用短期效應組合正截面抗裂性驗算</p><p>　　正截面抗裂驗算取跨中截面進行。</p><p>　　1.預加力產(chǎn)生的構件抗裂驗算邊緣混凝土預壓應力的計算，</p><p><b>　　跨中截面：</b></p><p><b>　??；則：</b><