常寧回水灣至蔭田公路5合同段回水灣段橋梁畢業(yè)設(shè)計(jì)

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1、 畢業(yè)設(shè)計(jì) 新鄉(xiāng)學(xué)院 09土木交通方向橋梁優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計(jì) 第1章 工程概況 1.1工程概述 常寧至衡陽(yáng)公路是位于湖南省常寧市境內(nèi)省道1811線的重要段落，本設(shè)計(jì)路段為常寧回水灣至蔭田公路5合同段回水灣段。常寧大橋是回水灣至蔭田公路上的最大的一座橋，位于常寧二大橋下游八公里處，該橋位于常寧市宜水區(qū)新田村宜水河干流處，為多孔跨徑不通航大橋。 1.2 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 設(shè)計(jì)荷載：公路—I級(jí)； 橋面凈空：雙幅橋，凈-11m+人行道1.50米； 設(shè)計(jì)流量：2000； 平均流速：2.20； 設(shè)計(jì)洪水頻率：100年一遇,橋下不通航

2、。 1.3 工程地質(zhì)條件 擬建場(chǎng)地地處河——海沖淤積平原區(qū)，第四紀(jì)堆積約25m厚，基底為中粒花崗巖，地基土類(lèi)型多，變化大，土質(zhì)不均，工程地質(zhì)條件復(fù)雜。詳細(xì)地質(zhì)分布由上至下如下： 1、填土：灰色，灰黃色，稍松—稍密，稍濕—濕，成分以粘性土為主，含有中粗砂，瓦礫及碎石塊等，土質(zhì)不均。本層?xùn)|西岸均有分布，層厚1.4-2.0m，堆積時(shí)間大于15年之久。 2、粘土：灰黃色，褐黃色，濕—飽和，軟可塑—可塑，成分以粘土為主，含氧鐵結(jié)核，此層ZK2孔被填土替代缺失，ZK4孔為耕植粘土0.3m厚，層厚0.3-3.2m。 3、淤泥質(zhì)土：灰色，青灰色，軟流塑，飽和，由淤泥質(zhì)粘土、淤泥質(zhì)亞粘土組成。

3、但是，ZK4孔一帶中上部為淤泥，下部為淤泥質(zhì)土，中混10-15%的粉細(xì)砂及少量有機(jī)質(zhì)，含腐殖物，具腐臭味。該層?xùn)|西岸均有分布，層厚4.1-6.0m。 4、含泥中細(xì)—中粗砂夾淤泥質(zhì)土、砂質(zhì)粘土層：含泥中細(xì)—粗砂：灰色，灰黃色，稍密，飽和，北岸中粗砂為主，西岸中細(xì)砂為主含礫卵石（直徑0.5-5cm），泥質(zhì)含量約10-20%，該層于ZK3孔，10-11.7m相變?yōu)樯悦軤钌傲Ｂ咽挥赯K2、ZK3、ZK4孔一帶中部夾軟流塑淤泥質(zhì)土厚約1-2m；于ZK4孔一帶中下部夾2m厚之可塑狀砂質(zhì)粘土。全層總厚度5.35-6.40m，純砂厚3.5-6.5m。 5、砂卵石：黃色，灰黃色，稍密，飽和，由卵石，沙礫組

4、成，卵石直徑2-6cm，個(gè)別大于10cm，呈亞圓狀，成分為中風(fēng)化凝灰熔巖，分選性較差，磨圓度中等，卵石含量30-60%，泥質(zhì)含量約10-15%。砂泥充填，該層?xùn)|西岸均有分布，層厚4.10-7.15m。 6、殘積質(zhì)粘性土：褐黃色，灰白色，黃白色，飽和，可塑—硬塑，母巖為中粒結(jié)構(gòu)花崗巖，此層由粘性土，石英砂，云母片等組成，原巖結(jié)構(gòu)大部已破壞，該層?xùn)|西岸均有分布，層厚3.30-5.10m。 7、強(qiáng)風(fēng)化花崗巖：褐黃色，黑夾白色，硬塑，由長(zhǎng)石、石英、云母片及暗色礦物組成，中粒結(jié)構(gòu)，呈砂礫狀，礦物已顯著變化，巖芯易碎成半土半巖，鉆進(jìn)時(shí)有“咔嚓”聲，該層?xùn)|西岸均有分布，層厚3.5-5.7m。 8、中風(fēng)

5、化花崗巖：灰白色，黑夾白色，堅(jiān)硬，巖芯呈碎塊狀，裂隙發(fā)育，中粒結(jié)構(gòu)，礦物成分基本未變，該層?xùn)|西岸均有分布，層厚0.4-1.1m。 9、微風(fēng)化花崗巖：墨黑夾白色，灰白色，堅(jiān)硬，中粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，裂隙中等發(fā)育，巖芯完整，呈短柱狀，本層?xùn)|西岸均有分布，該層鉆孔最大控制厚度為6m。 1.4 巖土層物理力學(xué)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)表 表1-1 巖土層物理力學(xué)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)表 層號(hào) 土名 土工試驗(yàn) 標(biāo)貫測(cè)試 重力動(dòng) 探測(cè)試 天然 含水量 w（%） 天然容重g (kN/m3) 天然 孔隙比 e 液性指數(shù) II 內(nèi)聚力 C (kPa) 內(nèi)磨擦角 f() 壓縮模量Ee1-2

6、 （MPa） 擊數(shù)N63.5值(修正值) 擊數(shù)N63.5值(修正值) 2 粘土 43.2 18 1.18 0.71 34.4 16.1 4.02 3 淤泥質(zhì)土 44.475 17.2 1.239 1.53 9.05 1.7 2.443 4 中細(xì)—中 粗砂 8.826 5 礫卵石 9.448 6 殘積質(zhì) 粘性土 25.4 18.7 0.82 0.15 21.53 26.13 4.557 22.63 1.5 地基承載力表 表

7、1-2 地基承載力表 層號(hào) 土名 狀態(tài) 地基土標(biāo) 準(zhǔn)承載力 fk（kPa） 壓塑模量 Ee1-2 （MPa） 沖鉆孔灌注樁 樁周土摩 擦力極限 承載力（kPa） 樁端極限 承載力 （kPa） 1 填土 松散—稍密 80-90 25 2 粉質(zhì)粘土 軟縮—可塑 100 3 30 3 淤泥質(zhì)粘土 軟流塑 50-70 1.5-2.5 12-14 4 含泥中細(xì)—中 粗砂 稍密 110-160 3.9 20-40 4-1 淤泥質(zhì)土 軟流塑 70-80 2.5 4-2 砂質(zhì)粘土

8、 可塑 180 6 5 礫卵石 稍密 380-400 70-80 4.0 6 殘積質(zhì)粘性土 硬塑 220-250 4.5-5.5 50 2.0-2.4 7 強(qiáng)風(fēng)化花崗巖 硬塑 500-550 60 4.0-4.5 8 中風(fēng)化花崗巖 堅(jiān)硬 1500-1600 90 9 微風(fēng)化花崗巖 堅(jiān)硬 8000-9000 120 16.0-18.0 1.6 工程地質(zhì)評(píng)述 橋基持力層及基礎(chǔ)類(lèi)型： 擬建場(chǎng)地地基土由人工填土（厚1.4-2.0m）、河漫灘相可塑狀粘土層（厚0.3-3.2m）、海相高壓縮性淤泥質(zhì)

9、土（厚4.1-6.0m）、含泥中細(xì)—中粗砂（厚5.35-6.4m）、河床相稍密狀礫卵石（厚4.10-7.15m）、殘積質(zhì)粘性土（厚3.30-5.10m）、強(qiáng)風(fēng)化花崗巖（厚3.5-5.7m）、中風(fēng)化花崗巖（厚0.4-1.1m）、微風(fēng)化花崗巖組成。 上部：填土呈稍松—稍密狀，均勻性差；粘土層厚度變化大，中壓塑性；淤泥質(zhì)土流塑狀，高壓塑性，承載力低；含泥中細(xì)—中粗砂飽和可液化砂土均不具備天然持力層條件。中部：礫卵石層分布穩(wěn)定，工程性能差，強(qiáng)透水性，無(wú)下伏軟弱土層，低壓塑性，承載力高；殘積質(zhì)粘性土工程性質(zhì)較好，承載力較大。下部：強(qiáng)風(fēng)化花崗巖，微風(fēng)化花崗巖層厚大，其中微風(fēng)化花崗巖飽和單軸極限抗壓強(qiáng)度高

10、，為115.49-136.40Mpa，是橋基良好的樁端持力層。 鑒于中風(fēng)化花崗巖上覆地基土土質(zhì)不均，橋梁豎直荷載大，加之風(fēng)力、地震力水平荷載作用，樁基承受一定的上拔作用，為減少樁基沉降差異，確保樁基穩(wěn)定性，建議樁基持力層選用微風(fēng)化花崗巖。 1.7 河床橫斷面 表1-3 河床橫斷面 樁 號(hào) 標(biāo) 高（m） 樁 號(hào) 標(biāo) 高(m) 0+000 2.80 0+110 -2.60 0+010 1.70 0+120 -2.90 0+046.60 0.20 0+134.60 -1.10 0+057.60 -2.60 0+166.40 0.30

11、 0+070 -2.95 0+180 2.60 0+080 -2.60 常水位 1.05 0+090 -3.10 設(shè)計(jì)水位 5.10 0+100 -2.80 橋面設(shè)計(jì)標(biāo)高 8.10 標(biāo)高高程以黃海為基準(zhǔn)面 第2章 水文計(jì)算和方案比選 2.1 水文計(jì)算 2.1.1水文地質(zhì)條件 該橋梁擬建場(chǎng)地地處河—海沖淤積平原區(qū)，第四紀(jì)堆積約25m厚，基底為中?；◢弾r，地基土類(lèi)型多，變化大，土質(zhì)不均，工程地質(zhì)條件復(fù)雜。 2.1.2岸坡穩(wěn)定性分析 擬建場(chǎng)地東西兩岸，經(jīng)河流上、下游兩條斷面圖實(shí)測(cè)結(jié)果，

12、岸坡陡直，坡角85-90度。但是，東岸ZK2孔一帶岸坡相對(duì)較緩，坡角約45度。根據(jù)東岸ZK1、西岸ZK4孔按條分法、圓弧法計(jì)算，ZK1孔按坡身園設(shè)定，其穩(wěn)定安全系數(shù)Ks=0.635；ZK4孔按坡身園、坡角園設(shè)定，安全系數(shù)分別為0.463，0.909，均屬不穩(wěn)定岸坡。計(jì)算的安全系數(shù)系指自然岸坡?tīng)顟B(tài)，倘若顧及地震作用、動(dòng)水力作用更加不穩(wěn)定，故應(yīng)采取護(hù)坡措施。 2.1.3水文資料 根據(jù)外業(yè)收集資料及計(jì)算知，橋位處天然河槽平均流速為2.20，設(shè)計(jì)流量為2000，橋位斷面如圖3-1所示。初步擬定上部結(jié)構(gòu)采用標(biāo)準(zhǔn)跨徑為40m（橋墩中心間距）的預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土簡(jiǎn)支梁，墩寬為1.2m。 2.

13、1.4確定橋長(zhǎng)及橋跨布置 圖2-1 橋跨布置圖 解：用過(guò)水面積法計(jì)算，其中各系數(shù)如下： 1、根據(jù)《公路橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》沖刷系數(shù)表得到山區(qū)河段沖刷系數(shù)： 2、渦流阻水系數(shù)為： 3、橋墩阻力系數(shù)為： 4、所需橋下毛過(guò)水面積計(jì)算值： 5、參照?qǐng)D3-1，采用440m橋跨，將二岸橋臺(tái)置于K0+010，K0+170處，計(jì)算得橋下實(shí)有毛過(guò)水面積為805.2m2，略大于計(jì)算值，可以采用。 6、確定采用的橋孔凈長(zhǎng)： 2.2 方案比選 2.2.1 橋梁結(jié)構(gòu)方案比選 2.2.1.1 比選方案的主要標(biāo)準(zhǔn) 橋梁的形式以及前面的地質(zhì)資料、水文計(jì)算可考慮

14、簡(jiǎn)支梁橋、懸臂梁橋、T形鋼構(gòu)橋和斜拉橋作比較。從實(shí)用、安全、經(jīng)濟(jì)、美觀、施工、占地與工期多方面比選，最終確定橋梁形式。 2.2.1.2 橋梁設(shè)計(jì)原則 （1）實(shí)用性 橋梁必須實(shí)用，要有足夠的承載能力，能保證行的暢通、舒適和安全；既滿(mǎn)足當(dāng)前的需要，又考慮今后的發(fā)展；既滿(mǎn)足交通運(yùn)輸本身的需要，也要考慮到支援農(nóng)業(yè)，滿(mǎn)足農(nóng)田排灌的需要；通航河流上的橋梁，應(yīng)滿(mǎn)足航運(yùn)的要求，考慮綜合利用；橋下應(yīng)滿(mǎn)足泄洪、安全通航或通車(chē)等要求。建成的橋梁應(yīng)保證其設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)正常使用，并便于檢查和維修；橋梁還應(yīng)考慮在戰(zhàn)時(shí)適應(yīng)國(guó)防的要求；在特定地區(qū)，橋梁不定期應(yīng)滿(mǎn)足特定條件下的特殊要求（如地震）。 （2）舒適與安

15、全性 現(xiàn)代橋梁設(shè)計(jì)越來(lái)越強(qiáng)調(diào)舒適度，要控制橋梁的豎向與橫向振幅，避免車(chē)輛在橋上振動(dòng)與沖擊。整個(gè)橋跨結(jié)構(gòu)及各部分構(gòu)件，在制造、運(yùn)輸、安裝和使用過(guò)程中應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性和耐久性。 （3）經(jīng)濟(jì)性 設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性一般應(yīng)占首位。經(jīng)濟(jì)性應(yīng)綜合考慮到工程造價(jià)及將來(lái)的養(yǎng)護(hù)和維修等費(fèi)用。 （4）先進(jìn)性 橋梁設(shè)計(jì)應(yīng)體現(xiàn)現(xiàn)代橋梁建設(shè)的新技術(shù)。應(yīng)便于制造和架設(shè)，應(yīng)盡量采用先進(jìn)工藝技術(shù)和施工機(jī)械、設(shè)備，以利于減少勞動(dòng)強(qiáng)度，加快施工進(jìn)度，保證工程質(zhì)量和施工安全。 （5）美觀 一座橋梁，尤其是坐落于城市之上的橋梁應(yīng)具有優(yōu)美的外形，應(yīng)與周?chē)木爸孪鄥f(xié)調(diào)。但應(yīng)注意合理的結(jié)構(gòu)布局和輪廓是美觀的主要因素，不

16、應(yīng)把美觀片面的理解為豪華的裝飾。 2.2.1.3 橋梁的綜合評(píng)估 （1）簡(jiǎn)支梁橋 梁式橋是指其結(jié)構(gòu)在垂直荷載的作用下，其支座僅產(chǎn)生垂直反力，而無(wú)水平推力的橋梁。預(yù)應(yīng)力混凝土梁式橋受力明確，理論計(jì)算較簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)和施工的方法日臻完善和成熟。 預(yù)應(yīng)力混凝土梁式橋具有以下主要特征： a、混凝土材料以砂、石為主，可就地取材，成本較低； b、結(jié)構(gòu)造型靈活，可模性好，可根據(jù)使用要求澆鑄成各種形狀的結(jié)構(gòu)； c、結(jié)構(gòu)的耐久性和耐火性較好，建成后維修費(fèi)用較少； d、結(jié)構(gòu)的整體性好，剛度較大，變性較小； e、可采用預(yù)制方式建造，將橋梁的構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)化，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)； f、結(jié)構(gòu)自重較大，

17、自重耗掉大部分材料的強(qiáng)度，因而大大限制其跨越能力； g、預(yù)應(yīng)力混凝土梁式橋可有效利用高強(qiáng)度材料，并明顯降低自重所占全部設(shè)計(jì)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； h、預(yù)應(yīng)力混凝土梁式橋所采用的預(yù)應(yīng)力技術(shù)為橋梁裝配式結(jié)構(gòu)提供了最有效的拼裝手段，通過(guò)施加縱橫向預(yù)應(yīng)力，使裝配式結(jié)構(gòu)集成整體，進(jìn)一步擴(kuò)大了裝配式結(jié)構(gòu)的應(yīng)用范圍。 （2）懸臂梁橋 懸臂梁橋一般做成雙懸臂式結(jié)構(gòu)，中間跨徑為8m~10m，兩端伸出的懸臂長(zhǎng)度約為中間跨徑的0.3倍，板在跨中的厚度約為跨徑的1/14~1/18，在支點(diǎn)處的板厚要比跨中的加厚30%~40%。懸臂端可以直接伸到路堤上，不用設(shè)置橋臺(tái)。

18、為了使行車(chē)平穩(wěn)順暢，兩懸臂端部都設(shè)置搭板與路堤相銜接。但在車(chē)速較高，荷載較重且交通量很大時(shí)，搭板容易損壞，從而導(dǎo)致車(chē)輛在從路堤上橋時(shí)對(duì)懸臂的沖擊，故目前較少使用。 （3）T形鋼構(gòu)橋 T形鋼構(gòu)橋一種具有懸臂受力特點(diǎn)的梁式橋。從墩上伸出懸臂，跨中用剪力鉸或簡(jiǎn)支掛梁組合而成，因墩上在兩側(cè)伸出懸臂，形同T字，故稱(chēng)此名。由于懸臂施工方法的突出的優(yōu)點(diǎn)，預(yù)應(yīng)力T型鋼構(gòu)橋的近十年來(lái)得到了較快的發(fā)展，成為大跨徑橋梁中廣泛采用的結(jié)構(gòu)形式之一，跨徑從60米至170米。預(yù)應(yīng)力混凝土T型鋼構(gòu)橋現(xiàn)在得到了廣泛的推廣和應(yīng)用。T形鋼構(gòu)橋塊件預(yù)制時(shí)，逐塊密貼，拼裝接縫由純干接縫改進(jìn)為膠結(jié)，使之更為安全可靠。預(yù)制構(gòu)件可采用工

19、廠或工地預(yù)制，上下部施工可同時(shí)進(jìn)行。由于張拉前砼有足夠強(qiáng)度，預(yù)應(yīng)力損失少，長(zhǎng)期撓度可減少，質(zhì)量容易控制，幾乎不受氣溫影響，速度快，施工期短。T形鋼構(gòu)橋有所需場(chǎng)地大，運(yùn)輸與安裝設(shè)備較多，預(yù)制需要有很高的精確度，施工非常困難等缺點(diǎn)。 2.2.1.4 方案編制 （1）懸臂梁橋 圖2-2 方案比選圖—懸臂梁橋 （2）T型鋼構(gòu)橋 圖2-3 方案比選圖—T型鋼構(gòu)橋 （3）簡(jiǎn)支T型梁橋 圖2-4 方案比選圖——簡(jiǎn)支T型梁橋 2.2.1.5 方案比選 表2-1 案比選表 橋型 性質(zhì) 懸臂梁橋 T形剛構(gòu)橋 預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支T形梁橋 適 用 性

20、 1．橋墩上為單排支座，可以減小橋墩尺寸；2．主梁高度可較小，降低結(jié)構(gòu)自重，恒載內(nèi)力減小。 超靜定結(jié)構(gòu)容易受溫度、混凝土收縮徐變作用、基礎(chǔ)不均勻沉降等影響，容易造成行車(chē)不順 1．施工方便；2．適合中小跨徑； 3．結(jié)構(gòu)尺寸標(biāo)準(zhǔn)化。 安 全 性 1．在懸臂端與掛梁銜接處的撓曲線折點(diǎn)不利行車(chē)；2．梁翼緣受拉，容易出現(xiàn)裂縫，雨水浸入梁體成為安全隱患。 建國(guó)初期大量采用 目前國(guó)內(nèi)大量采用，安全，行車(chē)方便。 美觀性 做成變截面梁較漂亮。 結(jié)構(gòu)美觀 結(jié)構(gòu)美觀 經(jīng)濟(jì)性 支架昂貴維修費(fèi)用高。 造價(jià)較低工期較短 造價(jià)第二用鋼量大。 縱觀橋梁的發(fā)展，懸臂梁橋已經(jīng)基本不采用，由于

21、是跨線橋，跨度不大，斜拉橋一般用于大跨度的跨海、跨河大橋，T形鋼構(gòu)橋多用于高墩建設(shè)，以及經(jīng)過(guò)上述方案的比較，決定采用預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支T形梁橋。 2.2.2橋梁截面形式比選 橋梁截面形式考慮了箱形梁、組合箱梁、空心矩形板（梁）、T型梁等可采用的梁型。 （1）T型梁截面 T型梁結(jié)構(gòu)受力明確，設(shè)計(jì)及施工經(jīng)驗(yàn)成熟，跨越能力大，施工可采用預(yù)制吊裝的方法，施工進(jìn)度較快。該方案建筑結(jié)構(gòu)高度最高，由于梁底部呈網(wǎng)狀，景觀效果差。同時(shí)，其帽梁雖較槽型梁方案短些，但較其他梁型長(zhǎng)，預(yù)制在吊裝實(shí)施過(guò)程存在著與其他預(yù)制梁同樣的問(wèn)題。 （2）簡(jiǎn)支組合箱梁截面 結(jié)構(gòu)整體性強(qiáng)，抗扭剛度大，適應(yīng)性強(qiáng)。箱梁預(yù)

22、制吊裝，鋪預(yù)制板，重量輕。從預(yù)制廠到工地的運(yùn)輸要求相對(duì)較低，運(yùn)輸費(fèi)用較低。也可在施工現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置預(yù)制場(chǎng)地預(yù)制箱梁，成型后直接用吊車(chē)起吊安裝。橋面板需要現(xiàn)澆施工,增加現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)量，工期也相應(yīng)延長(zhǎng)。 （3）空心矩形板（梁）截面 無(wú)論對(duì)鋼筋混凝土還是預(yù)應(yīng)力混凝土裝配式板橋來(lái)說(shuō)，跨徑增大，實(shí)心矩形截面就顯得不合理。因而將截面中部部分挖空，做成空心板，不僅能減小自重，而且對(duì)材料的充分利用也是合理的。鋼筋混凝土空心板目前使用范圍在6~16m?？招陌遢^同跨徑的實(shí)心板重量小，運(yùn)輸安裝方便，而建筑高度又較同跨徑的T梁小，因此目前使用較多。相應(yīng)于這些跨徑的板厚，對(duì)于鋼筋混凝土板為0.4~0.8m?？招陌鍢蛴行螤詈?jiǎn)單

23、，施工方便，建筑高度小等優(yōu)點(diǎn)，因而在使用較廣泛。 相比之下，T型梁截面橋有形狀簡(jiǎn)單，施工方便，建筑高度小等優(yōu)點(diǎn)，因而在使用較廣泛，且施工技術(shù)成熟，造價(jià)適中。因此，結(jié)合工程特點(diǎn)和施工條件，選擇T型梁截面板（梁）。T型梁截面板（梁）截面圖如圖2-5所示。 圖2-5 T型梁截面 2.2.3橋墩方案比選 橋墩類(lèi)型有重力式實(shí)體橋墩、空心橋墩、柱式橋墩、輕型橋墩和拼裝式橋墩。 （1）重力式實(shí)體橋墩 重力式實(shí)體橋墩主要依靠自身重力來(lái)平衡外力保證橋墩的穩(wěn)定，適用于地基良好的橋梁。重力式橋墩一般用混凝土或片石混凝土砌筑，截面尺寸及體積較大，外形粗壯。 （2）柱式橋墩 柱式橋墩是目前公路

24、橋梁、橋?qū)捿^大的城市橋梁和立交橋及中小跨度鐵路旱橋中廣泛采用的橋墩形式。這種橋墩既可以減輕墩身重量、節(jié)省圬工材料，又比較美觀、結(jié)構(gòu)輕巧，橋下通視情況良好。 （3）輕型橋墩 輕型橋墩適用于小跨度、低墩以及三孔以下（全橋長(zhǎng)不大于20m）的公路橋梁。輕型橋墩可減少圬工材料，獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益。在地質(zhì)不良地段、路基穩(wěn)定不能保證時(shí)，不宜采用輕型橋墩。 由上面可知，根據(jù)本橋所處位置地質(zhì)條件非常差，基礎(chǔ)埋深較大的特點(diǎn)，柱式橋墩是最合適的墩型，與本工程的要求非常吻合。所以選擇柱式橋墩。橋墩形式如圖3-7所示。 圖2–6 柱式橋墩 第3章

25、 上部結(jié)構(gòu)的計(jì)算 3.1設(shè)計(jì)資料及構(gòu)造布置 3.1.1設(shè)計(jì)資料 1、標(biāo)準(zhǔn)跨徑及橋?qū)? 標(biāo)準(zhǔn)跨徑：40m； 主梁全長(zhǎng)：39.96m； 計(jì)算跨徑：39.08m； 橋面凈空：雙幅橋，凈-11m+人行道1.5m。 2、設(shè)計(jì)荷載 公路—I級(jí)，人群荷載3.0kN/ m2 ，車(chē)道荷載，集中荷載。 3、材料及工藝 混凝土：主梁用C50，欄桿及橋面鋪裝用C25。 預(yù)應(yīng)力鋼筋采用《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》（JTG D62－2004）的Φs15.24鋼絞線，每束7根，全梁配7束，。 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R2

26、35鋼筋。 按張法施工工藝制作主梁，采用內(nèi)徑50mm、外徑57mm的預(yù)埋金屬波紋管和夾片錨具。 4、設(shè)計(jì)依據(jù) （1）、交通部頒《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（JTG B01－2003），簡(jiǎn)稱(chēng)“標(biāo)準(zhǔn)”； （2）、交通部頒《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》（JTG D60－2004），簡(jiǎn)稱(chēng)“橋規(guī)”； （3）、交通部頒《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》（JTG D62－2004），簡(jiǎn)稱(chēng)“公預(yù)規(guī)”。 5、基本計(jì)算數(shù)據(jù)（見(jiàn)表3-1） 表3-1 基本數(shù)據(jù)計(jì)算 名稱(chēng) 項(xiàng)目 符號(hào) 單位 數(shù)據(jù) 混凝土 立方強(qiáng)度 彈性摸量 軸心抗拉標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度 MPa MPa MPa

27、 50 3.45104 2.65 （續(xù)） 名稱(chēng) 項(xiàng)目 符號(hào) 單位 數(shù)據(jù) 混 凝 土 軸心抗壓設(shè)計(jì)強(qiáng)度 軸心抗拉設(shè)計(jì)強(qiáng)度 MPa MPa 22.4 1.83 短暫狀態(tài) 容許壓應(yīng)力 容許拉應(yīng)力 0.7 0.7 MPa MPa 20.72 1.757 持久狀態(tài) 標(biāo)準(zhǔn)荷載組合： 容許壓應(yīng)力 容許主壓應(yīng)力 短期效應(yīng)組合: 容許拉應(yīng)力 容許主拉應(yīng)力 0.5 0.6 0.6 MPa MPa MPa MPa 16.2 19.44 0 1.59 Φs15.24鋼 絞 線 標(biāo)

28、準(zhǔn)強(qiáng)度 彈性摸量 抗拉設(shè)計(jì)強(qiáng)度 最大控制應(yīng)力 Ep 0.75 MPa MPa MPa MPa 1860 1.95105 1260 1395 持久狀態(tài)應(yīng)力： 標(biāo)準(zhǔn)荷載組合 0.6 MPa 1209 材料容重 鋼筋混凝土 瀝青混凝土 鋼絞線 KN/m3 KN/m3 KN/m3 25.0 23.0 78.5 鋼束與混凝土的彈性模量比 無(wú)量綱 5.65 3.1.2橫截面布置 1、主梁間距與主梁片數(shù) 此橋梁要求設(shè)計(jì)六車(chē)道，考慮橋梁較寬，為了增強(qiáng)橋梁的整體性和改善行車(chē)條件，采用雙幅橋面設(shè)計(jì)。

29、（橫斷面布置如圖3-1） 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(duì)提高主梁截面效率指標(biāo)ρ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)中翼板寬度中主梁為220cm，邊主梁為210cm。由于寬度較大，為板正橋梁的整體受力性能，橋面板采用現(xiàn)澆混凝土剛性接頭，寬度為40cm，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（bi=160cm）和運(yùn)營(yíng)階段的大截面（bi=220/210cm）。凈-11m+人行道1.5m的橋?qū)掃x用六片主梁，如圖3-1所示。 注：本設(shè)計(jì)中考慮混凝土強(qiáng)度達(dá)到混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度的75%時(shí)開(kāi)始張拉預(yù)應(yīng)力鋼束。和分別表示鋼束張拉時(shí)混凝土的抗壓、抗拉標(biāo)

30、準(zhǔn)強(qiáng)度，則：，。 2、主梁跨中截面主要尺寸擬訂 （1）主梁高度 預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支梁橋的主梁高度與其跨徑之比通常在1/15～1/25，標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)中高跨比約在1/18～1/19。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?yàn)樵龃罅焊呖梢怨?jié)省預(yù)應(yīng)力鋼束的用量，同時(shí)梁高增加一般只是腹板加高，而混凝土用量增加不多。綜上所述，本算例中取用200cm的主梁高度是比較合適的。 （2）主梁截面細(xì)部尺寸 T梁翼板的厚度主要取決于橋面板承受車(chē)輪局部荷載的要求，還應(yīng)考慮能否滿(mǎn)足主梁受彎時(shí)上翼板受壓的強(qiáng)度要求。本設(shè)計(jì)中預(yù)制T梁的翼板邊緣厚度取用15cm，翼板根部加厚到20cm，以抵抗翼緣根部較大的彎

31、矩。 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)制孔管的構(gòu)造決定，同時(shí)從腹板本身的穩(wěn)定條件出發(fā)，腹板厚度不宜小于梁高的1/15。本設(shè)計(jì)中取腹板厚度為20cm。 為了滿(mǎn)足布置預(yù)應(yīng)力束筋及承受張拉階段壓應(yīng)力的要求，應(yīng)將Ｔ梁的下緣擴(kuò)大做成馬蹄形。馬蹄的尺寸大小應(yīng)滿(mǎn)足預(yù)施應(yīng)力各個(gè)階段的強(qiáng)度要求。個(gè)別橋由于馬蹄尺寸過(guò)小，往往在施工和使用中形成水平縱向裂縫，特別是在馬蹄斜坡部分。因此馬蹄面積不宜過(guò)小，一般應(yīng)占到截面總面積的10%～20%為合適。 本設(shè)計(jì)中考慮到主梁需要配置較多的預(yù)應(yīng)力鋼束，將鋼束按三層布置，一層最多排兩束，同時(shí)根據(jù)“公預(yù)規(guī)”9.4.9條對(duì)鋼束凈距及預(yù)留管道的構(gòu)造要求，

32、初擬馬蹄寬度為40cm，高度30cm，馬蹄與腹板交接處作三角形過(guò)渡，高度10cm， 以減小局部應(yīng)力。 按照以上擬訂的外形尺寸，就可繪制出預(yù)制梁的跨中截面圖（見(jiàn)圖3-1） 圖3-1 縱橫斷面圖（尺寸單位：cm） （3）計(jì)算截面幾何特征 將主梁跨中截面分成五個(gè)規(guī)則圖形的小單元，如圖3-2，截面幾何特性列表計(jì)算見(jiàn)表3-2。 圖3-2 橫斷面（尺寸單位：mm） 按《公路橋規(guī)》規(guī)定，T形截面梁受壓翼緣有效寬度，取下列三者中的最小值： ①簡(jiǎn)支梁計(jì)算跨徑的,即 ②相鄰兩梁的平均間距，對(duì)于中梁為 ③式中b為梁腹板寬度，為承托長(zhǎng)度，這里為受壓區(qū)翼緣懸出板的厚度，可取跨

33、中截面翼板厚度的平均值，即 。所以有所以，受壓翼緣的有效寬度取 在工程計(jì)算中，主梁幾何特性多采用分塊數(shù)值求和法進(jìn)行，其計(jì)算式為 全截面面積： 全截面重心至梁頂?shù)木嚯x： 式中 —分塊面積； —分塊面積的重心至梁頂邊的距離。 主梁跨中截面的全截面幾何特性如表3-2所示。 表3-2 跨中截面全截面幾何特性 分 塊號(hào) 分塊面積 大毛截面 ① ② ③ ④ ⑤

34、 (續(xù)) 分 塊號(hào) 分塊面積 大毛截面 合計(jì) 小毛截面 ① ② ③ ④ ⑤ (續(xù)) 分 塊號(hào) 分塊面積 小毛截面 合計(jì) （4）檢驗(yàn)截面效率指標(biāo) 上核心距： 下核心距: 截面效率指標(biāo)： 表明以上初擬的主梁跨中截面是合理的。 3、橫截面沿跨長(zhǎng)的變化 如圖3-1所示，本設(shè)

35、計(jì)主梁采用等高形式，橫截面的T梁翼板厚度沿跨長(zhǎng)不變。梁端部區(qū)段由于錨頭集中力的作用而引起較大的局部應(yīng)力，也為布置錨具的需要，在距梁端214cm范圍內(nèi)將腹板加厚到與馬蹄同寬。馬蹄部分為配合鋼束彎起而從六分點(diǎn)附近開(kāi)始向指點(diǎn)逐漸抬高，在馬蹄抬高的同時(shí)腹板寬度亦開(kāi)始變化。 3.1.3橫隔梁的設(shè)置 在荷載作用處的主梁彎矩橫向分布，當(dāng)該處有橫隔梁時(shí)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(duì)主梁設(shè)計(jì)起主要控制作用的跨中彎矩，在跨中設(shè)置一道橫隔梁；當(dāng)跨度較大時(shí)應(yīng)設(shè)置較多的橫隔梁。本設(shè)計(jì)在橋跨中點(diǎn)、三分點(diǎn)、六分點(diǎn)、支點(diǎn)處設(shè)置七道橫隔梁。中橫隔梁間距為651cm，邊橫隔梁為652cm。端橫

36、隔梁的高度與主梁高度相同，厚度為16cm；中橫隔梁的高度為190cm，厚度為18cm。祥圖見(jiàn)圖3-1和3-2所示。 3.2主梁作用效應(yīng)計(jì)算 根據(jù)上述橋跨結(jié)構(gòu)縱、橫截面的布置，并通過(guò)可變作用下的橋梁荷載橫向分布計(jì)算，可分別求得各主梁控制截面（跨中、四分點(diǎn)、支點(diǎn)截面）的永久作用和最大可變作用效應(yīng)，然后再進(jìn)行主梁作用效應(yīng)組合。 3.2.1永久作用效應(yīng)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： 邊跨： 中跨： b、由于馬蹄抬高形成四個(gè)橫置的三棱柱，折算成恒載集度為： c、由于腹板加厚所增加的重量折算成恒載集度為： d、邊主梁

37、的橫隔梁 中橫隔梁體積： 端橫隔梁體積： 故： e、預(yù)制梁恒載集度： 中主梁： 邊主梁： （2）二期恒載集度 a、T梁翼板現(xiàn)澆部分恒載集度： b、現(xiàn)澆部分橫隔梁恒載集度： 一片中橫隔梁（現(xiàn)澆部分）體積： 一片端橫隔梁（現(xiàn)澆部分）體積： 故： c、鋪裝 本設(shè)計(jì)取橋面橫向排水坡度為：1.5%，則橋面鋪裝層平均厚度為16.25cm，其中： 11.25cm的混凝土鋪裝層 5cm瀝青鋪裝 平均攤給6片主梁： d、欄桿 一側(cè)人行欄桿： 一側(cè)安全護(hù)輪帶： 平均攤給6片主梁，則： e、二期恒

38、載集度： 如圖3-3所示，設(shè)x為計(jì)算截面離左支座的距離，并令 圖3-3　永久作用計(jì)算圖 主梁彎矩和剪力的計(jì)算公式分別為： 表3-3 恒載內(nèi)力計(jì)算見(jiàn) 跨 中 四 分 點(diǎn) 支 點(diǎn) 一 期 邊 主梁 彎矩 4619.92 3464.94 0 剪力 0 236.43 472.87 中 主梁 彎矩 4333.56 3250.17 0 剪力 0 221.78 443.56 二 期 彎矩 2021.88 1516.41 0 剪力 0 103.47 206.95 邊 主梁

39、彎矩 6641.80 4981.35 0 剪力 0 339.91 679.82 中 主梁 彎矩 6355.44 4766.58 0 剪力 0 325.25 650.51 3.2.2可變作用效應(yīng)計(jì)算（剛性橫梁法） 1、沖擊系數(shù)和車(chē)道折減系數(shù) 按《橋規(guī)》4、3、2條規(guī)定，結(jié)構(gòu)的沖擊系數(shù)與結(jié)構(gòu)的基頻有關(guān)，因此要先計(jì)算結(jié)構(gòu)的基頻。 簡(jiǎn)支梁橋的基頻可以采用下列公式估算公式計(jì)算： 公路—I級(jí)荷載沖擊系數(shù) 式中 —結(jié)構(gòu)的計(jì)算跨徑（m） —結(jié)構(gòu)材料的彈性模量(N/m2)_

40、 —結(jié)構(gòu)跨中截面的截面慣矩(m4) — 結(jié)構(gòu)跨中處的單位長(zhǎng)度質(zhì)量(kg/m) —結(jié)構(gòu)跨中處每延米結(jié)構(gòu)重力（N/m） —重力加速度，g=9.81(m/s2) 已知: ；；； 其中： 根據(jù)本橋的基頻，可計(jì)算出汽車(chē)荷載的沖擊系數(shù)為： 按“橋規(guī)”4.3.1條，當(dāng)車(chē)道大于兩車(chē)道時(shí)，需要進(jìn)行車(chē)道折減，三車(chē)道折減22%，四車(chē)道折減33%，但折減后不得小于用兩行車(chē)隊(duì)布載的計(jì)算結(jié)果。本橋按三車(chē)道設(shè)計(jì)，因此在計(jì)算可變作用效應(yīng)時(shí)需進(jìn)行車(chē)道折減。 2．計(jì)算主梁的荷載橫分布系數(shù) (1)、跨中的荷載橫分布系數(shù) 本橋跨內(nèi)設(shè)有五道橫隔梁，具有可靠

41、的橫向聯(lián)系，且承重結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)寬比為： 又因?yàn)楸緲蛎靠缇O(shè)置7道橫隔梁，具有可靠的橫向聯(lián)系。所以可按剛性橫梁法可繪制橫向影響線和計(jì)算橫向分布系數(shù) a、計(jì)算主梁抗扭慣矩 圖3-4示出了的計(jì)算圖示，的計(jì)算出表3-4。 對(duì)于T形梁截面，抗扭慣矩可近似按下式計(jì)算： 式中： 和—相應(yīng)為單個(gè)矩形截面的寬度和高度； —矩形截面抗扭剛度系數(shù)； —梁截面劃分為單個(gè)矩形截面的個(gè)數(shù)。 對(duì)于跨中截面，翼緣板的換算平均厚度： 馬蹄部分的換算平均厚度： 圖3-4　 計(jì)算圖示（尺寸單位：mm） 表3-4 計(jì)算表 分塊名稱(chēng) 翼緣板①

42、 腹板② 馬蹄③ b、計(jì)算抗扭修正系數(shù) 本橋主梁的間距相差不大，同時(shí)將主梁近似看成等截面，則得： 式中： 計(jì)算得： c、按修正的剛性橫性梁法計(jì)算橫向影響線豎坐標(biāo)值： 式中： 計(jì)算所得的值列于表5-5內(nèi)。 表5-5 各梁的 梁號(hào) 1(6) 0.5197 0.3824 0.2386 0.0948 -0.0491 -0.1863 2(5) 0.3824 0.2985 0.2106 0.1227 0.0348 -0.0491 3(4) 0

43、.2386 0.2106 0.1813 0.1520 0.1227 0.0948 d、計(jì)算荷載橫向分布系數(shù) 1號(hào)梁跨中的橫向分布影響線和最不利布載圖示如圖3-5所示。 圖3-5　　１號(hào)梁跨中的橫向分布系數(shù)mc計(jì)算圖示(尺寸單位：mm） 公路—I級(jí)： 三車(chē)道： 二車(chē)道： 故取汽車(chē)荷載的橫向分布系數(shù)為：,人群荷載：。 2號(hào)梁跨中的橫向分布影響線和最不利布載圖示如圖3-6所示。 圖3-6　　2號(hào)梁跨中的橫向分布系數(shù)mc計(jì)算圖示(尺寸單位：mm） 公路—I級(jí)： 三車(chē)道：

44、 二車(chē)道： 故取汽車(chē)荷載的橫向分布系數(shù)為： 人群荷載： 3號(hào)梁跨中的橫向分布影響線和最不利布載圖示如圖3-7所示。 圖3-7　　3號(hào)梁跨中的橫向分布系數(shù)mc計(jì)算圖示(尺寸單位：mm） 公路—I級(jí)： 三車(chē)道： 二車(chē)道： 故取汽車(chē)荷載的橫向分布系數(shù)為： 人群荷載： (2)、支點(diǎn)的荷載橫分布系數(shù)，支點(diǎn)截面的荷載橫向分布系數(shù)用杠桿原理法求。 各梁支點(diǎn)截面的橫向分布影響線和最不利布載圖示如圖3-8所示。 圖3-8 各梁支點(diǎn)截面的橫向分布系數(shù)mc計(jì)算圖示(尺寸單位：mm） 1號(hào)梁支點(diǎn)截面的橫向分布系數(shù)計(jì)算如下： 公路

45、—I級(jí)： 人群： 2號(hào)梁支點(diǎn)截面的橫向分布系數(shù)計(jì)算如下： 公路—I級(jí)： 人群： 3號(hào)梁支點(diǎn)截面的橫向分布系數(shù)計(jì)算如下： 公路—I級(jí)： 人群： (3)、橫向分布系數(shù)匯總（見(jiàn)表3-6） 表3-6 各梁橫向分布系數(shù) 梁號(hào) 荷載類(lèi)別 1(6) 汽車(chē) 人群 2(5) 汽車(chē) 人群 3(4) 汽車(chē) 人群 3、車(chē)道荷載的取值 根據(jù)“橋規(guī)”4.3.1條，公路—I級(jí)的均勻荷載標(biāo)準(zhǔn)值 和集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值為： 計(jì)算集中力值時(shí)：

46、 計(jì)算剪力時(shí)： 4、計(jì)算可變作用效應(yīng) 在可變效應(yīng)計(jì)算中,對(duì)橫向分布系數(shù)的取值作好以下的考慮：支點(diǎn)處的橫向分布系數(shù)取mo，從支點(diǎn)到第一根橫梁段，橫向分布系數(shù)從mo直線過(guò)渡到mc，其余梁段均取mc. (1)、求跨中截面的最大彎矩和剪力 a、計(jì)算跨中截面的最大彎矩和最大剪力時(shí)采用加載求可變作用效應(yīng)，圖3-7示出跨中截面作用效應(yīng)計(jì)算圖式，以及各梁的橫向分布圖。 圖3-7（1）　　跨中截面作用效應(yīng)計(jì)算圖示 圖3-7（2）　　各梁橫向分布系數(shù) b、計(jì)算四分之一點(diǎn)截面的彎矩和剪力的計(jì)算圖示，如圖3-8； 圖3-8　　四分

47、之一截面作用效應(yīng)計(jì)算圖 c、計(jì)算支點(diǎn)截面的剪力的計(jì)算圖示，如圖3-9。 圖3-9　　支點(diǎn)截面作用效應(yīng)計(jì)算圖 d、計(jì)算跨中截面和四分之一截面的最大彎矩采用直接加載求活載內(nèi)力，計(jì)算公式為： 不計(jì)沖擊 沖擊效應(yīng) 不計(jì)沖擊 沖擊效應(yīng) 式中： —所求截面的彎矩或剪力； —車(chē)輛沖擊系數(shù)； —車(chē)道折減系數(shù)； —車(chē)道均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值； —影響線上同號(hào)區(qū)段的面積； —主梁跨中荷載橫向分布系數(shù)； —車(chē)輛荷載的軸重； —沿橋跨縱向與荷載位置對(duì)應(yīng)的內(nèi)力影響線坐標(biāo)值。 表3–7 公路-I級(jí)荷載產(chǎn)生的彎矩 梁號(hào) 內(nèi)力

48、 內(nèi)力值 1(6) 0.6290 1.141 316.2 10.5 9.77 190.91 3655.79 0.6290 1.141 316.2 10.5 7.33 143.18 2742.39 2(5) 0.4772 1.141 316.2 10.5 9.77 190.91 2773.51 0.4772 1.141 316.2 10.5 7.33 143.18 2080.55 3(4) 0.3978 1.141 316.2 10.5 9.77 190.91 2312.04 0.

49、3978 1.141 316.2 10.5 7.33 143.18 1734.37 表3–8 公路—I級(jí)荷載產(chǎn)生的剪力 梁號(hào) 內(nèi)力 內(nèi)力值 1(6) 0.6290 1.141 316.2 10.5 0.75 10.99 253.02 2(5) 0.4772 1.141 316.2 10.5 0.75 10.99 191.96 3(4) 0.3978 1.141 316.2 10.5 0.75 10.99 160.02 表3–9 人群荷載產(chǎn)生的彎矩 梁號(hào) 內(nèi)力

50、 內(nèi)力值 1(6) 0.5794 3.0 190.91 331.84 0.5794 3.0 143.18 248.88 2(5) 0.3864 3.0 190.91 221.30 0.3864 3.0 143.18 165.97 3(4) 0.2398 3.0 190.91 137.34 0.2398 3.0 143.18 103.00 表3–10 人群荷載產(chǎn)生的剪力 梁號(hào) 內(nèi)力 內(nèi)力值 1(6) 0.5794 3.0 10.99 19.10 2(5) 0.

51、3864 3.0 10.99 12.74 3(4) 0.2398 3.0 10.99 7.91 e、計(jì)算活載剪力應(yīng)計(jì)入橫向分布系數(shù)沿橋跨變化的影響，通常分兩步進(jìn)行，即分跨中剪力和支點(diǎn)剪力計(jì)算。 表3–11 公路—I級(jí)荷載跨中產(chǎn)生的剪力 梁號(hào) 內(nèi)力 內(nèi)力值 1(6) 0.6290 316.2 10.5 0.5 4.885 1.141 150.28 2(5) 0.4772 316.2 10.5 0.5 4.885 1.141 114.01 3(4) 0.3978 316.2

52、 10.5 0.5 4.885 1.141 95.04 表3–12 人群荷載產(chǎn)生的跨中剪力 梁號(hào) 內(nèi)力 內(nèi)力值 1(6) 0.5794 3.0 4.885 8.49 2(5) 0.3864 3.0 4.885 5.66 3(4) 0.2398 3.0 4.885 3.51 支點(diǎn)剪力計(jì)算圖示如圖3-10，計(jì)算公式： 式中： ——相應(yīng)于某集中活載作用處的橫向分布圖縱坐標(biāo); ——相應(yīng)于某集中活載作用處的剪力影響線圖坐標(biāo)； ——相應(yīng)于某集中活載的數(shù)值； 圖3-10（1） 支點(diǎn)剪力計(jì)算圖示

53、 圖3-10（2） 各梁橫向分布系數(shù)圖示 1(6)號(hào)梁： 公路—I級(jí)荷載（汽車(chē)）在支點(diǎn)處產(chǎn)生的標(biāo)準(zhǔn)剪力： 公路—I級(jí)荷載（汽車(chē)）在支點(diǎn)處產(chǎn)生的沖擊剪力： 人群荷載產(chǎn)生的剪力： 2(5)號(hào)梁： 公路—I級(jí)荷載（汽車(chē)）在支點(diǎn)處產(chǎn)生的標(biāo)準(zhǔn)剪力： 公路—I級(jí)荷載（汽車(chē)）在支點(diǎn)處產(chǎn)生的沖擊剪力： 人群荷載產(chǎn)生的剪力： 3(4)號(hào)梁： 公路—I級(jí)荷載（汽車(chē)）在支點(diǎn)處產(chǎn)生的標(biāo)準(zhǔn)剪力： 公路—I級(jí)荷載（汽車(chē)）在支點(diǎn)處產(chǎn)生的沖擊剪力： 人群荷載

54、產(chǎn)生的剪力： 3.2.3 主梁作用效應(yīng)組合 按 橋規(guī)4.1.6～4.1.8條規(guī)定，根據(jù)可能同時(shí)出現(xiàn)的作用效應(yīng)應(yīng)選擇了三種最不利效應(yīng)組合：短期組合、標(biāo)準(zhǔn)組合和承載能力極限狀態(tài)基本組合，見(jiàn)表3-13。 表3-13 主梁作用效應(yīng)組合 梁號(hào) 序號(hào) 荷載類(lèi)別 跨中截面 四分點(diǎn)截面 支點(diǎn)截面 ① (1) 第一期恒載 4619.92 0 3464.94 236.43 472.87 (續(xù)) 梁號(hào) 序號(hào) 荷載類(lèi)別 跨中截面 四分點(diǎn)截面 支點(diǎn)截面 ① (2) 第

55、二期恒載 2021.88 0 1516.41 103.47 206.95 (3) 總恒載=(1)+(2) 6641.80 0 4981.35 339.90 679.82 (4) 人群 331.84 8.49 248.88 19.10 48.83 (5) 公路-I級(jí) 3204.02 131.71 2403.50 221.75 186.37 (6) 沖擊作用 3655.79 150.28 2742.39 253.02 212.65 (7) 標(biāo)準(zhǔn)組合=(3)+ (4)+ (6) 10629.43 158.77 7972.62

56、 612.02 941.30 (8) 短期組合=(3) +0.7(5)+ (4) 9216.45 100.69 6912.68 514.23 859.11 (9) 極限組合=1.2(3)+1.4(6)+1.4(4) 0.8 13552.84 222.28 10165.40 788.85 1181.86 ② (1) 第一期恒載 4333.56 0 3250.17 221.78 443.56 (2) 第二期恒載 2021.88 0 3032.83 103.47 206.95 (3) 總恒載=(1)+(2) 6355.44 0

57、4766.58 325.25 650.51 (4) 人群 221.30 5.66 165.97 12.74 27.61 (5) 公路-I級(jí) 2430.77 99.92 1823.44 168.24 290.08 (6) 沖擊作用 2773.51 114.01 2080.55 191.96 330.98 (7) 標(biāo)準(zhǔn)組合=(3)+ (4)+ (6) 9350.25 119.67 7013.10 529.95 1009.10 (8) 短期組合=(3) +0.7(5)+ (4) 8278.28 75.60 6208.96 455

58、.76 881.18 (9) 極限組合=1.2(3)+1.4(6)+1.4(4) 0.8 11819.26 167.54 8865.02 676.88 1282.64 （續(xù)） 梁號(hào) 序號(hào) 荷載類(lèi)別 跨中截面 四分點(diǎn)截面 支點(diǎn)截面 ③ (1) 第一期恒載 4333.56 0 3250.17 221.78 443.56 (2) 第二期恒載 2021.88 0 3032.83 103.47 206.95 (3) 總恒載=(1)+(2) 6355.44 0 4766.58 325.25 6

59、50.51 (4) 人群 137.34 3.51 103.00 7.91 16.27 (5) 公路-I級(jí) 2026.33 83.30 1520.04 140.25 346.59 (6) 沖擊作用 2312.04 95.04 1734.37 160.02 395.46 (7) 標(biāo)準(zhǔn)組合=(3)+ (4)+ (6) 8804.82 98.55 6603.95 493.18 1062.24 (8) 短期組合=(3) +0.7(5)+ (4) 7911.21 61.82 5933.61 431.34 909.39 (9) 極限組

60、合=1.2(3)+1.4(6)+1.4(4) 0.8 11055.66 137.97 8292.21 625.40 1357.03 3.3預(yù)應(yīng)力鋼束的估算及其布置 3.3.1跨中截面鋼束的估算和確定 根據(jù)《公預(yù)規(guī)》規(guī)定，預(yù)應(yīng)力梁應(yīng)滿(mǎn)足正常使用極限狀態(tài)的應(yīng)力要求和承載能力極限狀態(tài)的強(qiáng)度要求。以下就跨中截面在各種作用效應(yīng)組合下。分別按照上述要求對(duì)主梁所需的鋼束數(shù)進(jìn)行估算，并且按這些估算的鋼束數(shù)的多少確定主梁的配束。 (1).按正常使用極限狀態(tài)的應(yīng)力要求估算鋼束數(shù)，本橋按全預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件設(shè)計(jì)，按正常使用極限狀態(tài)組合計(jì)算時(shí)，截面不允許出現(xiàn)拉應(yīng)力。對(duì)于簡(jiǎn)支梁帶馬蹄的T形截

61、面，當(dāng)截面混泥土不出現(xiàn)拉應(yīng)力時(shí)，則得到鋼束數(shù)n的估算公式： 式中：—持久狀態(tài)使用荷載產(chǎn)生的跨中截面彎矩標(biāo)準(zhǔn)組合值，按表3-13取用； C1—與荷載有關(guān)的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，對(duì)于公路—級(jí)，C1取用0.51； —一股7Φ15.2鋼絞線截面積，一根鋼絞線的截面積是1.4cm2,故 =9.8cm2。 —大毛截面上核心距，T梁高為h，為 —預(yù)應(yīng)力鋼束重心對(duì)大毛截面重心軸的距離， ，可預(yù)先假定，h為梁高， —大毛截面形心到上緣的距離，可查表3-2； —大毛截面的抗彎慣矩，見(jiàn)表3-2。 本橋采用的預(yù)應(yīng)力鋼鉸線

62、，標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度為，設(shè)計(jì)強(qiáng)度為，彈性模量。 假設(shè)，則 鋼束數(shù)n為 (2).按承載能力極限狀態(tài)估算鋼束數(shù)：根據(jù)極限狀態(tài)的應(yīng)力計(jì)算圖式，受壓區(qū)混凝土達(dá)到極限強(qiáng)度，應(yīng)力圖式呈矩形，同時(shí)預(yù)應(yīng)力鋼束也達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度，鋼束數(shù)n的估算公式為 式中 —承載能力極限狀態(tài)的跨中最大彎矩組合設(shè)計(jì)值，按表3-13取用； —經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，一般采用0.75～0.77,本橋采用0.77。 則 根據(jù)上述兩種極限狀態(tài)所估算的鋼束數(shù)量在8根左右，故取鋼束數(shù)n=8。 3.3.2預(yù)應(yīng)力鋼束布置 （1）跨中截面及錨固端截面的鋼束布置 1） 對(duì)于跨中截面，在保證布置預(yù)留管道

63、構(gòu)造要求的前提下，盡可能使鋼束群重心的偏心距盡量大。本設(shè)計(jì)采用內(nèi)徑70mm，外徑77mm的預(yù)埋鐵皮波紋管，根據(jù)“公預(yù)規(guī)”9.1.1規(guī)定，管道至梁底和梁側(cè)凈距不應(yīng)小于3cm及管道直徑的1/2。根據(jù)“公預(yù)規(guī)”9.4.9條規(guī)定，直線管道的凈距不應(yīng)小于40mm，且不宜小于管道直徑的0.6倍；對(duì)于預(yù)埋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。根據(jù)以上規(guī)定，跨中截面的細(xì)部構(gòu)造(如圖4-11a)所示。由此可直接得出鋼束群重心至梁底距離為，如圖3-11a所示。則鋼束群重心到梁底距離為 圖3-11 鋼束布置圖(單位:mm) 2）為了方便操作，將所有鋼束都錨固在梁端面。對(duì)于錨固端截面，

64、應(yīng)使預(yù)應(yīng)力鋼束合力重心盡可能靠近截面形心，使截面均勻受壓，而且要考慮錨具布置的可能性，以滿(mǎn)足張拉操作方便的要求。在布置錨具時(shí)，應(yīng)遵循均勻、分散的原則。錨固端截面布置的鋼束如圖3-11b所示，鋼束群重心至梁底距離為 為核算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3-12示出計(jì)算圖式，錨固端截面特性計(jì)算見(jiàn)表3-14所示。其中： 故計(jì)算得： ， 說(shuō)明鋼束群重心處于截面核心范圍內(nèi)。 圖3-14　鋼束重心位置復(fù)核圖示 表3-14 錨固端截面特性計(jì)算 分塊名稱(chēng) （1） （2） （3）=（1）

65、（2） （4） （5） （6） （7）=（4）+（6） 翼板 3300 7.5 24750 61875 67.47 15022262.97 15084137.97 角承托 306.6 16.16 4954.66 326.77 58.81 1060411.7 1060738.47 腹板 7400 107.5 795500 21105416.67 -32.53 7830686.66 28936103.33 11006.6 825204.66 45080979.77 （2）鋼束起彎角和線形的確定 在確定鋼束起彎角時(shí)，既要照

66、顧到由其彎起產(chǎn)生足夠的豎向預(yù)剪力又要考慮到所引起的摩擦預(yù)應(yīng)力損失不宜過(guò)大。為此，本設(shè)計(jì)將端部錨固端截面分成上、下兩部分（見(jiàn)圖3-14），上部鋼束的彎起角度定為15度；下部鋼束彎起角度定為7度；預(yù)應(yīng)力鋼筋在跨中分為五排。為簡(jiǎn)化計(jì)算所有鋼束布置的線形均為直線加圓弧。 （3）鋼束計(jì)算 1）計(jì)算鋼束起彎點(diǎn)至跨中的距離 錨固點(diǎn)到支座中心線的水平距離(見(jiàn)圖3-15)為：(可在CAD圖中測(cè)量得) 圖3-16示出鋼束計(jì)算圖式，鋼束起彎點(diǎn)至跨中的距離列表計(jì)算在表3-15內(nèi)。 表3-15 鋼束起彎點(diǎn)至跨中距離計(jì)算表 鋼束號(hào) 起彎高度 31.15 12.19 18.96 100 99.25 7 2544.06 310.04 1571.79 63.45 12.19 51.26 100 99.25 7 6877.40 838.14 1038.78 101.15 25.88 75.27 100 96.59 15 2208.95 571.72