辰清河橋兩階段施工圖設(shè)計畢業(yè)設(shè)計計算書

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1、 第1章 緒 論 1.1 選題的目的及意義 我是黑龍江工程學(xué)院土木工程系土木工程專業(yè)的應(yīng)屆畢業(yè)生。就業(yè)的方向主要是橋梁設(shè)計與施工方面，所以本次畢業(yè)設(shè)計我選擇橋梁設(shè)計。為以后能夠快速地適應(yīng)工作打下了良好的基礎(chǔ)。 辰清河河段地處孫吳縣境內(nèi)，位于黑龍江省北部邊陲，小興安嶺北麓，與俄羅斯的康斯坦丁諾夫卡隔黑龍江相望。橋位所處地段屬旅游業(yè)發(fā)達(dá)地區(qū)，交通量大，道路等級為二級公路，汽車荷載等級為公路—Ⅱ級，考慮孫吳縣旅游區(qū)及其周邊經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，決定在此修建一座橋梁——辰清河橋，本橋的修筑對帶動孫吳縣旅游業(yè)的發(fā)展有重要意義。 將辰清河橋兩階段施工圖設(shè)計作為畢業(yè)設(shè)計，是因為該選題能把

2、所學(xué)過的基本理論和專業(yè)知識綜合應(yīng)用于實際工程設(shè)計中，不僅能檢驗自己所學(xué)的各門專業(yè)知識是否扎實，而且還為將來從事路橋事業(yè)奠定良好而堅實的基礎(chǔ)。獨(dú)立地完成辰清河橋的設(shè)計任務(wù)，可以使我掌握橋梁設(shè)計和施工的全過程，綜合訓(xùn)練我應(yīng)用各種手段查閱資料、獲取信息的基本能力，熟悉和理解公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，正確地應(yīng)用公路橋涵設(shè)計規(guī)范，熟練繪制和閱讀橋梁施工圖，提高獨(dú)立考慮問題、分析問題和解決問題的能力，為今后走向工作崗位，能獨(dú)立進(jìn)行橋梁的設(shè)計奠定堅實的基礎(chǔ)。 通過這次設(shè)計，把所學(xué)過的知識作了系統(tǒng)地總結(jié)和應(yīng)用，使理論與生產(chǎn)實踐相結(jié)合，提高了工程設(shè)計的能力，達(dá)到了獨(dú)立完成一般橋梁設(shè)計的目的。 1.2 國內(nèi)外研究概況

3、 預(yù)應(yīng)力混凝土T形梁有結(jié)構(gòu)簡單，受力明確、節(jié)省材料、架設(shè)安裝方便，跨越能力較大等優(yōu)點(diǎn)。其最大跨徑以不超過50m為宜，再加大跨徑不論從受力、構(gòu)造、經(jīng)濟(jì)上都不合理了。大于50m跨徑以選擇箱形截面為宜。 預(yù)應(yīng)力混凝土簡支T形梁橋由于其具有外形簡單，制造方便，結(jié)構(gòu)受力合理，主梁高跨比小，橫向借助橫隔梁聯(lián)結(jié)，結(jié)構(gòu)整體性好，橋梁下部結(jié)構(gòu)尺寸小和橋型美觀等優(yōu)點(diǎn)，目前在公路橋梁工程中應(yīng)用非常廣泛。 預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋還具有以下特點(diǎn)[1]： （1）能有效的利用現(xiàn)代高強(qiáng)度材料，減小構(gòu)件截面，顯著降低自重所占全部設(shè)計荷載的比重，增大跨越能力，并擴(kuò)大混凝土結(jié)構(gòu)的適用范圍。 （2）與鋼筋混凝土梁橋相比，一般可以

4、節(jié)省鋼材30%~40%，跨徑愈大節(jié)省愈多。 （3）全預(yù)應(yīng)力混凝土梁在使用荷載下不出現(xiàn)裂縫，即使是部分預(yù)應(yīng)力混凝土梁在常遇荷載作用下也無裂縫,鑒于能全截面參與工作,梁的剛度就比通常開裂的鋼筋混凝土梁要大。因此,預(yù)應(yīng)力混凝土梁可顯著減小建筑高度,使大跨徑橋梁做得輕柔美觀。由于能消除裂縫,這就擴(kuò)大了對多種橋型的適應(yīng)性,并更加提高了結(jié)構(gòu)的耐久性。 （4）預(yù)應(yīng)力技術(shù)的采用，為現(xiàn)代裝配式結(jié)構(gòu)提供了最有效的接頭和拼裝手段。根據(jù)需要，可在縱向、橫向和豎向等施加預(yù)應(yīng)力，使裝配式結(jié)構(gòu)集整成理想的整體，這就擴(kuò)大了裝配式橋梁的適用范圍，提高了營運(yùn)質(zhì)量。 簡支梁橋?qū)凫o定結(jié)構(gòu)且相鄰橋孔各自單獨(dú)受力。故最易設(shè)計成標(biāo)準(zhǔn)

5、跨徑的裝配式構(gòu)件。鑒于多孔簡支梁橋各跨的構(gòu)造和尺寸標(biāo)準(zhǔn)化，從而就能簡化施工管理工作，并降低了施工費(fèi)用。連續(xù)梁橋由于荷載作用下支點(diǎn)截面產(chǎn)生負(fù)彎矩，從而顯著減小了跨中截面的正彎矩。相應(yīng)的減小了跨中的建筑高度，而節(jié)省了材料用量，在跨徑較大時較明顯。截面形式大部分偏向于T梁，與箱形截面相比較，T梁減輕了自重提高了承載力。設(shè)計方法均采用規(guī)范規(guī)定的極限狀態(tài)設(shè)計法。施工方法方面，上部結(jié)構(gòu)一般采用預(yù)制裝配式，下部結(jié)構(gòu)一般采用明挖法施工。綜上，本次設(shè)計考慮截面標(biāo)準(zhǔn)化，設(shè)計理論創(chuàng)新化，施工方法先進(jìn)化，采用與國內(nèi)外先進(jìn)水平一致的設(shè)計理論進(jìn)行設(shè)計。 我國預(yù)應(yīng)力技術(shù)起步較晚，但發(fā)展迅速，應(yīng)用數(shù)量龐大。近年來在土木工程

6、投資方面，建設(shè)規(guī)模方面均居世界前列[2]。近二三十年來我國預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁發(fā)展很快，無論在橋型、跨度以及施工方法與技術(shù)已達(dá)到國際先進(jìn)水平。目前無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土在國外應(yīng)用非常廣泛，體外預(yù)應(yīng)力在混凝土中的應(yīng)用是近年來建筑工業(yè)發(fā)展的方向之一。展望未來，預(yù)應(yīng)力技術(shù)的發(fā)展主要從材料、預(yù)加力的方法、張拉設(shè)備等方面著手進(jìn)行創(chuàng)新。 1.3 工程概述 辰清河位于孫吳縣西南部是黑龍江南岸二級支流。發(fā)源于小興安嶺北段西側(cè)，流經(jīng)德都縣北部和孫吳縣西南部，在孫吳縣城北注入遜河。本河段地質(zhì)條件較好，河床下為粉質(zhì)粘土可塑，其下為粉質(zhì)粘土硬塑，最下層為砂礫，承載力較高。每年11月上旬至次年4月中旬為結(jié)冰期。 1.4

7、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計依據(jù) 1.4.1 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（JTG B01—2003）； 《公路橋涵通用技術(shù)規(guī)范》（JTG D60—2004）； 《公路鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土技術(shù)規(guī)范》（JTG D62—2004）； 《公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》（JTG D63—2007）； 《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》（JTJ 041—2000）。 1.4.2 設(shè)計依據(jù) 1、橋面凈寬 凈9+21.0m（人行道） 2、設(shè)計荷載 汽車荷載為公路—Ⅱ級，人群荷載3.0KN/m2 3、設(shè)計水位 設(shè)計水位是99.5m 4、技術(shù)指標(biāo) 標(biāo)準(zhǔn)跨徑：40m 計算跨徑

8、：38.86m 主梁全長：39.96m 支點(diǎn)距梁端：0.55m 梁高：2.30m 1.5 結(jié)構(gòu)形式 上部采用40m裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土簡支T梁。 下部采用雙柱式橋墩，肋板式橋臺，鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。 1.6 主要材料規(guī)格 1、混凝土 主梁采用C40混凝土，人行道、欄桿及鋪裝層采用C30混凝土。 2、預(yù)應(yīng)力鋼束 采用鋼絞線，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)符合冶金部YB255-64標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。 3、普通鋼筋 采用HRB400、HRB335鋼筋。 1.7 施工要點(diǎn) 1.7.1 上部結(jié)構(gòu)施工要點(diǎn) 上部結(jié)構(gòu)采用后張法施工工藝制作主梁，采用70mm的預(yù)埋金屬波紋管和HVM錨。 （1）支

9、架模板，保證工程構(gòu)造物的形狀，尺寸及各部分相互間位置的正確性。 （2）預(yù)應(yīng)力剛束采用后張法，嚴(yán)格按規(guī)程操作。 （3）管道或成孔要保證質(zhì)量，保證孔道暢通。 （4）主梁翼緣板濕接縫的混凝土表面必須鑿毛、沖洗，以保證新老混凝土的結(jié)合。 1.7.2 下部結(jié)構(gòu)施工要點(diǎn) 　　下部結(jié)構(gòu)采用鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。 （1）預(yù)防鉆孔坍塌、隨時檢查泥漿的濃度、封底混凝土厚度的確定。 （2）蓋梁混凝土澆筑應(yīng)采取先懸臂后跨中，然后逐次向支點(diǎn)合攏的順序。 （3）注意基礎(chǔ)底面標(biāo)高的準(zhǔn)確性。 （4）做好安全防護(hù)工作。 67 第2章 水文計算

10、 2.1 已知設(shè)計水位求設(shè)計流速和流量 由辰清河水文斷面圖知，水流截面面積A＝1078.23㎡，濕周X＝127.86ｍ，從而求出水力半徑[3]＝＝8.43ｍ。 由《橋涵水文》查表得：=22.22 ，洪水比降＝0.5‰。 根據(jù)謝才——曼寧公式[3]計算： （2.1） 由公式（2.1）得： 又∵無河灘 ∴ （2.2） ∴ 式中：——全斷面總流量（）； ——過水?dāng)嗝婷娣e； ——河槽過水?dāng)嗝婷娣e； ——河槽水流速度。 2.2 橋孔長度計算 2.2.1 最小橋孔凈長度

11、用橋孔凈長度經(jīng)驗公式[3]計算： （2.3） 式中：——設(shè)計流量（m3/s）； ——天然河槽流量，因無灘，故； ——河槽寬度，等于123.69m； ——反映河床穩(wěn)定性的系數(shù)和指數(shù)，本河段為穩(wěn)定河段，查《橋涵水文》，取。 ∴ 2.2.2 布置橋孔 根據(jù)橋孔布置原則[3]，結(jié)合橋位所在處的地形地質(zhì)條件，確定橋孔布置方案為，標(biāo)準(zhǔn)跨徑40m，布置3孔，橋長為340＝120m。 2.2.3 驗算

12、 （2.4） 式中：——墩數(shù)，3跨，=2； ——墩寬，標(biāo)準(zhǔn)跨徑40m，取=1.8m。 =340－21.8＝116.40m＞＝103.90m 經(jīng)計算標(biāo)準(zhǔn)跨徑40m，橋孔布置三跨的方案是合理的。 2.3 橋梁高度的確定 橋梁橫斷面為雙向橫坡=1.5%，橋面鋪裝層厚度為 （2.5） 式中：——設(shè)計水位，； ——水面升高值總和，本設(shè)計取0.5m； ——橋下凈空安全值[4]，本河段不通航取0.5m； ——橋梁上部構(gòu)造建筑高度，本設(shè)計為2.3m。 橋面最低

13、高程： =99.50+0.5+0.5+2.3+0.137=102.937m 2.4 沖刷計算 2.4.1 橋墩一般沖刷（粘性土） （2.6） 式中：——單寬流量集中系數(shù)，取1.1； ——沖刷范圍內(nèi)粘性土液性指數(shù)，粉質(zhì)粘土可塑查規(guī)范[5]取0.6； ——橋下河槽通過的流量，； ——橋墩河流側(cè)向壓縮系數(shù)，查規(guī)范取0.98； ——橋下河槽部分橋孔過水凈寬，=123.69-21.8-3.69=116.4m； ——最大水深為12.63m； ——平均水深， 。 ∴=14.51m，

14、沖去=14.51-12.63=1.88m 2.4.2 橋墩局部沖刷（粘性土） ∵ ∴局部沖刷按下式計算 （2.7） 式中：——墩形系數(shù)，本設(shè)計為雙柱式墩，取1.0； ——墩寬，1.8m； ——液性指數(shù)，0.6； ν——流速，2.06m/s。 ∴=1.28m 橋墩的最低沖刷線高程=99.50-14.51-1.28=83.71m。 2.4.3 橋臺沖刷（粘性土） （2.8） 式中：——天然條件下河床平均單寬流量； λ——橋臺路堤阻水比； ——液性指數(shù)，粉質(zhì)粘

15、土硬塑，取0.2； ——橋臺路堤阻水長度，3.69m； ——挑角系數(shù)[5]，取1.0； ——橋臺形狀系數(shù)[5]，本橋臺前墻帶邊坡（埋入式橋臺），上下游設(shè)錐坡，取 =0.85。 ∴=4.64m 橋臺最低沖刷線高程為，右槽平均水深為1.84m， =99.50-1.84-4.64=93.02m。 2.5 方案確定 經(jīng)以上橋長計算，可確定上部結(jié)構(gòu)采用標(biāo)準(zhǔn)跨徑為40m的裝配式預(yù)應(yīng)力簡支T梁，3跨；經(jīng)沖刷計算，確定下部結(jié)構(gòu)采用雙柱式墩，肋板式臺，鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。 2.6 本章小結(jié) 本章通過給定設(shè)計水位計算出河道流量、流速等水文要素，進(jìn)一步的計算出橋長及橋面中心最底標(biāo)高，同時根據(jù)地質(zhì)水文

16、圖確定出橋孔布置方案。根據(jù)地質(zhì)水文條件計算出橋墩的一般沖刷、局部沖刷，從而確定橋墩的一般沖刷線和最大沖刷線；橋臺的沖刷，確定橋臺的一般沖刷線和最大沖刷線。本章的內(nèi)容將作為以后設(shè)計工作的基礎(chǔ)，為第四章的下部基礎(chǔ)設(shè)計提供了詳細(xì)的資料和數(shù)據(jù)。 第3章 上部結(jié)構(gòu)設(shè)計 3.1 設(shè)計原則：安全、適用、經(jīng)濟(jì)、美觀、環(huán)保。 3.2 上部結(jié)構(gòu)設(shè)計 3.2.1 設(shè)計原始資料 標(biāo)準(zhǔn)跨徑：40m，計算跨徑：38.86m，梁長：39.96。 1、設(shè)計技術(shù)指標(biāo) 公路等級：二級 汽車荷載：公路—Ⅱ級，人群荷載為3.0KN／m 橋面凈空：凈9+21.0m，不通航 結(jié)構(gòu)形式：

17、裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土簡支T梁 2、材料技術(shù)指標(biāo) 混凝土：主梁強(qiáng)度等級C40 預(yù)應(yīng)力鋼筋：17標(biāo)準(zhǔn)型-15.2-1860鋼絞線[6] 普通鋼筋：主梁HRB400；箍筋HRB335 3、跨中截面主梁尺寸擬定及主梁上部結(jié)構(gòu)物擬定 主梁設(shè)9道橫隔梁，梁高2.3m，高跨比[7]：＝在之間。跨中肋寬200mm；采用5片T梁，主梁間距2.2m；雙向橫坡ih=1.5%，雙向縱坡iz=1.5%。 橋面鋪裝采用C30防水混凝土，人行道鋪裝采用C20水泥砂漿。橋面中心鋪裝厚度為0.137m。人行道塊件寬1.0m，高0.33m；欄桿寬0.13m，高1.0m。橫隔梁不挖空，采用大濕接縫。

18、 圖3.1 主梁橫斷面圖 3.2.2 跨中截面主梁尺寸擬定 如圖3.2 跨中截面尺寸圖 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如下 表3.1 截面幾何性質(zhì) 分 塊 名 稱 分塊面積Ai (c㎡) 分塊面積形心至上緣距離yi(mm) 分塊面積形心至上緣靜矩 (mm3) 分塊面積的自身慣性矩 (mm4) (mm) 分塊面積對截面形心慣性矩 (mm4) (mm4) （1）104 （2） （3）＝（1）（2）106 （4）108 （5） （6）＝（1）（5）108 （7）＝（4）+（6）108 大毛截面

19、 翼板 44 100 44 14.66667 691.53 2104.12075 2118.78692 三角承托 7.5 250 18.75 0.9375 541.53 219.93836 220.87586 腹板 37 1125 416.25 1055.27 -333.47 411.45649 1466.73 下 三角 2.89 1993.33 57.60733 0.46400 -1201.81 417.41404 417.87804 馬蹄 13.5 2175 293.625 7.03125 -1383.47 258

20、3.89788 2590.92913 ∑ 104.89 —— 830.23233 ∑I＝6815.19727 小毛截面 翼板 35 100 32 10.66667 780.86 1951.18 1961.85 三角承托 7.5 250 18.75 0.9375 630.86 298.48976 299.42726 腹板 37 1125 416.25 1055.27 -244.44 220.53318 1275.8 續(xù)上表 分 塊 名 稱 分塊面積Ai (c㎡) 分塊面積形心至上緣距離yi(mm) 分塊面積形心至

21、上緣靜矩 (mm3) 分塊面積的自身慣性矩 (mm4) (mm) 分塊面積對截面形心慣性矩 (mm4) (mm4) （1）104 （2） （3）＝（1）（2）106 （4）108 （5） （6）＝（1）（5）108 （7）＝（4）+（6）108 小毛截面 下 三角 2.89 1993.33 57.60733 0.46400 -1112.47 357.66448 358.12849 馬蹄 13.5 2175 293.625 7.03125 -1294.14 2260.97 2268.00 ∑ 92.89 —— 81

22、8.23233 ∑I＝6163.21 注：大毛截面形心至上緣距離：，小毛截面形心至上緣距離： 根據(jù)上表所計算結(jié)果，計算截面效率指標(biāo)[7]： 大毛截面：上核心距：；下核心距： ∴ 小毛截面：上核心距：；下核心距： ∴ 又∵ ∴初擬主梁跨中截面尺寸滿足要求。 3.2.3 橫隔梁沿跨長的變化 本設(shè)計主梁采用等高形式，橫截面的T梁翼緣板厚度沿跨長不變，馬蹄部分為配合鋼束彎起而在四分點(diǎn)附近開始向支點(diǎn)逐漸將馬蹄抬高，將腹板逐漸加寬到與馬蹄同寬。具體情況見下圖 圖3.3 半跨內(nèi)橫隔梁沿跨長變化示意圖 3.2.4 橫隔梁的設(shè)置 主梁在荷載作用位置的彎矩橫向分布，當(dāng)該處有橫隔梁

23、時比較均勻，否則主梁彎矩較大。本橋在跨中截面開始設(shè)置橫隔梁，共9道，支點(diǎn)設(shè)1道。 3.3 主梁作用效應(yīng)計算 3.3.1一期永久作用（預(yù)制梁自重） 1、跨中截面段主梁的自重 邊、中梁： 2、馬蹄抬高與腹板變寬段梁的自重 邊、中梁： 3、支點(diǎn)梁的自重 邊、中梁： 4、邊主梁的橫隔梁 中橫隔梁體積： 端橫隔梁體積： 半跨內(nèi)邊橫隔梁的自重為： 5、中主梁的橫隔梁 6、預(yù)制梁永久作用集度 邊梁： 中梁： 3.3.2 二期永久作用 1、現(xiàn)澆T梁翼緣板集度 邊梁： 中梁： 2、邊梁現(xiàn)澆部分橫隔梁 一片中橫隔梁（現(xiàn)澆部分）體積：

24、一片端橫隔梁（現(xiàn)澆部分）體積： ∴ 3、中梁現(xiàn)澆部分橫隔梁 ∴二期恒載集度 邊梁： 中梁： 3.3.3 三期永久作用 1、橋面鋪裝 0.137mC30防水混凝土鋪裝 若將橋面鋪裝均攤給5片主梁，則 2、欄桿 設(shè)欄桿集度為1.86（KN/m），人行道集度為16.21（KN/m），若均攤給5片T梁，則 （KN/m） ∴三期永久作用集度為 邊、中梁： 3.3.4 永久作用效應(yīng) 如下圖，設(shè)x為計算截面到支座的距離，并令。主梁彎矩和剪力的計算公式為： (3.1)

25、 (3.2) 圖3.4 彎矩、剪力圖 主梁恒載內(nèi)力計算見下表 表3.2 1號梁恒截內(nèi)力計算表 作用點(diǎn) 階段 支點(diǎn)截面 α=0.0 距支點(diǎn)h/2截面α=0.03 L/4截面 α=0.25 跨中截面 α=0.5 一期 g1=27.06KN/m 彎矩KN.m 0 595.00 3833.76 5111.69 剪力KN 526.16 494.59 263.08 0 二期 g2=1.91 KN/m 彎矩KN.m 0 41.97 270.40 360.54

26、剪力KN 37.11 35.63 18.56 0 三期 g3=8.08 KN/m 彎矩KN.m 0 177.53 1143.90 6997.43 剪力KN 156.99 147.57 78.50 0 ∑ 彎矩KN.m 0 814.50 5248.06 12469.66 剪力KN 720.26 677.79 360.14 0 表3.3 2號梁恒截內(nèi)力計算表 作用點(diǎn) 階段 支點(diǎn)截面 α=0.0 距支點(diǎn)h/2截面α=0.03 L/4截面 α=0.25 跨中截面 α=0.5 一期 g1=27.06KN/

27、m 彎矩KN.m 0 616.53 3972.50 5296.67 剪力KN 545.20 512.49 272.60 0 二期 g2=1.91 KN/m 彎矩KN.m 0 84.81 546.47 728.62 剪力KN 75.00 70.50 37.50 0 三期 g3=8.08 KN/m 彎矩KN.m 0 177.53 1143.90 1525.20 剪力KN 156.99 147.57 78.50 0 ∑ 彎矩KN.m 0 878.87 5662.87 7550.49 剪力KN 777.19 730.

28、56 388.6 0 3.4 活載內(nèi)力計算（修正剛性橫梁法） 3.4.1 計算主梁的汽車沖擊系數(shù) 簡支梁的結(jié)構(gòu)基頻[8]： (3.3) 式中： =0.6815197271012mm4(見表3.1)； ,； ——混凝土的彈性模量，查表知。 ∴，在1.5Hz～14Hz之間符合要求。 ∴汽車沖擊系數(shù) 3.4.2 計算主梁的荷載橫向分布系數(shù) 本橋跨內(nèi)設(shè)有9道橫隔梁，并且具有可靠的橫向連接，因為承重結(jié)構(gòu)的長寬比為，所以可按修正的剛性橫梁法來繪制影響線，并且計算跨中橫向分布系數(shù)mc。 1、主梁抗扭慣性矩

29、 對于T形梁截面，抗扭慣性矩It可近似按下式計算得 (3.4) 式中：b，t——相應(yīng)為單個矩形截面得寬度和高度； c——矩形截面抗扭剛度系數(shù)； ——梁截面劃分成單個矩形面的個數(shù)。 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： 表3.4 主梁抗扭慣性矩計算表 分塊名稱 bi(mm) ti(mm) ci It=cibiti3(108mm4) 翼緣板 2200 234.09

30、 0.106 0.311 86.1129 腹板 1734.09 200 0.115 0.309 42.82468 馬蹄 540 335 0.62 0.205 41.61808 ∑ 170.55566 2、計算抗扭修正系數(shù) 本橋主梁間距相同為2.2m，并將主梁近似看成等截面，抗扭修正系數(shù)計算公式如下： (3.5) 式中：ξ——與主梁片數(shù)n有關(guān)的系數(shù)，當(dāng)n＝5時ξ為1.042； ——主梁橫向?qū)挾?，? 取，按表3.4取值。代入計算公式（3.5）求得 3、按修正的剛性橫隔梁法計算橫向

31、影響線豎坐標(biāo)值 計算公式如下： (3.6) 式中：n為主梁片數(shù)，n=5； 。 將計算所得的結(jié)果列于下表 表3.5 各號梁影響線豎標(biāo)匯總表 梁號 1 0.552 0.376 0.2 0.024 -0.152 2 0.376 0.288 0.2 0.112 0.024 3 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 4、計算荷載橫向分布系數(shù) 根據(jù)表3.5計算所得數(shù)據(jù)繪制各號梁的橫向影響線，按橫向最不利布置車輪荷載。 1號梁跨中荷載橫向分布系數(shù)的計算 圖3.5 1號梁跨中、

32、支點(diǎn)影響線圖（單位：m） 1號梁支點(diǎn)的荷載橫向分布系數(shù)計算 由上圖可求得： ∴跨中： 汽車荷載： 人群荷載： 支點(diǎn)： 汽車荷載： 人群荷載： 2號梁跨中荷載橫向分布系數(shù)計算 圖3.6 2號梁跨中、支點(diǎn)影響線圖（單位：m） 2號梁跨中的荷載橫向分布系數(shù)： 跨中： ∴汽車荷載： 人群荷載： 支點(diǎn)： ∴汽車荷載： 人群荷載： 表3.6 荷載橫向分布

33、系數(shù)匯總表 梁號 作用類別 1 汽車 0.648 0.409 人群 0.6 1.273 2 汽車 0.524 0.796 人群 0.4 0 3.4.3 活載內(nèi)力計算 計算跨中截面最大彎矩及相應(yīng)荷載位置的剪力和最大剪力及相應(yīng)荷載位置的彎矩，采用直接加載求活載內(nèi)力。 公路—Ⅱ級車道均布荷載=0.7510.5=7.875 KN/m，集中荷載為，橋梁計算跨徑為38.86m，所以內(nèi)插法求得=，計算剪力時為。 汽車荷載作用下的內(nèi)力計算公式如下： (3.7) 式中：——汽車荷載作用下的截面的彎矩和剪力； —

34、—汽車荷載的沖擊系數(shù)； ——汽車荷載的橫向折減系數(shù)； ——汽車荷載的橫向分布系數(shù)； ——車道荷載的集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值； ——彎矩或剪力影響線的面積； ——車道荷載的均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值； ——與車道荷載的集中荷載對應(yīng)的內(nèi)力影響線豎標(biāo)值。 人群荷載作用下的內(nèi)力計算公式如下： (3.8) 式中：——人群荷載作用下的截面的彎矩和剪力； ——人群荷載的橫向分布系數(shù)； ——人群荷載標(biāo)準(zhǔn)值。 1、跨中截面活載內(nèi)力計算 1號梁：可變作

35、用（汽車）標(biāo)準(zhǔn)效應(yīng) 可變作用（汽車）沖擊效應(yīng) 可變作用（人群）效應(yīng) 圖3.7 跨中影響線及橫向分布系數(shù)圖 2號梁：可變作用（汽車）標(biāo)準(zhǔn)效應(yīng) 可變作用（汽車）沖擊效應(yīng) 可變作用（人群）效應(yīng) 2、四分點(diǎn)（變化點(diǎn)）截面活載內(nèi)力計算 四分點(diǎn)截面作用效應(yīng)的計算圖示如下 圖3.8 截面影響線及橫向分布系數(shù)圖 1號梁：可變作用（汽車）標(biāo)準(zhǔn)效應(yīng)

36、 可變作用（汽車）沖擊效應(yīng) 可變作用（人群）效應(yīng) 2號梁：可變作用（汽車）標(biāo)準(zhǔn)效應(yīng) 可變作用（汽車）沖擊效應(yīng) 可變作用（人群）效應(yīng) 3、截面處活載內(nèi)力計算 圖3.9 截面影響線及橫向分布系數(shù)圖 1號梁：可變作用（汽車）標(biāo)準(zhǔn)效應(yīng) 可變作用（汽車）沖擊效應(yīng) 可變作用（人群）效應(yīng) 2號梁：可變作用（汽車）標(biāo)準(zhǔn)效應(yīng)

37、 可變作用（汽車）沖擊效應(yīng) 可變作用（人群）效應(yīng) 4、支點(diǎn)截面活載內(nèi)力計算 1號梁：可變作用（汽車）標(biāo)準(zhǔn)效應(yīng) 圖3.10 支點(diǎn)截面影響線及橫向分布系數(shù)圖 可變作用（汽車）沖擊效應(yīng) 可變作用（人群）效應(yīng) 2號梁：可變作用（汽車）標(biāo)準(zhǔn)效應(yīng) 可變作用（汽車）沖擊效應(yīng) 可變作用（人群）效應(yīng) 3.4.

38、4 主梁內(nèi)力組合 （1）基本組合： (3.9) （2）短期組合： (3.10) （3）長期組合： (3.11) 表3.7 1號梁內(nèi)力組合 序號 荷載類別 支點(diǎn)截面 截面 （變化點(diǎn)）截面 跨中截面 彎矩 KN.m 剪力 KN 彎矩 KN.m 剪力 KN 彎矩 KN.m 剪力 KN 彎矩 KN.m 剪力 KN 1 第一期永久作用 0 526.16 595.00 494.59

39、3833.76 263.08 5111.69 0 2 第二期永久作用 0 37.11 41.97 35.63 270.40 18.56 360.54 0 3 第三期永久作用 0 156.99 177.53 147.57 1143.90 78.50 1525.20 0 4 總永久作用=1+2+3 0 720.26 814.50 677.79 5248.06 360.14 6997.43 0 5 可變作用汽車標(biāo)準(zhǔn) 0 278.79 285.08 179.32 1832.82 156.40 2445.96 116.

40、60 6 可變作用汽車沖擊 0 50.74 51.88 32.64 333.57 28.46 445.16 21.22 7 可變作用人群 0 42.89 45.69 1.38 301.24 7.75 402.14 10.35 8 標(biāo)準(zhǔn)組合=4+5+6+7 0 1092.68 1197.15 891.13 7715.69 552.75 10290.69 148.17 9 基本組合=1.24+1.4（5+6）+1.127 0 1375.11 1501.90 112.97 9678.21 700.35 12908.46

41、204.54 10 短期組合=4+0.75+7 0 959.48 1061.07 805.80 6840.77 477.95 9123.06 91.97 11 長期組合=4+0.4（5+7） 0 886.90 948.13 751.18 6110.18 426.38 8147.99 50.78 表3.8 2號梁內(nèi)力組合 序號 荷載類別 支點(diǎn)截面 截面 （變化點(diǎn)）截面 跨中截面 彎矩 KN.m 剪力 KN 彎矩 KN.m 剪力 KN 彎矩 KN.m 剪力 KN 彎矩 KN.m 剪力 KN 1 第一期永久

42、作用 0 545.20 616.53 512.49 3972.50 272.60 5296.67 0 2 第二期永久作用 0 75.00 84.81 70.50 546.47 37.50 728.62 0 3 第三期永久作用 0 156.99 177.53 147.57 1143.90 78.50 1525.20 0 4 總永久作用=1+2+3 0 777.19 878.87 730.56 5662.87 388.60 7550.49 0 5 可變作用汽車標(biāo)準(zhǔn) 0 233.86 230.91 170.62

43、 1495.01 126.80 1990.83 94.62 續(xù)上表 序號 荷載類別 支點(diǎn)截面 截面 （變化點(diǎn)）截面 跨中截面 彎矩 KN.m 剪力 KN 彎矩 KN.m 剪力 KN 彎矩 KN.m 剪力 KN 彎矩 KN.m 剪力 KN 6 可變作用汽車沖擊 0 42.56 42.02 31.05 272.09 23.08 362.33 17.22 7 可變作用人群 0 28.40 30.37 0.84 197.80 5.09 262.93 6.76 8 標(biāo)準(zhǔn)組合=4+5+6+7 0 1082.

44、01 1182.17 933.07 7627.77 543.57 10166.58 118.60 9 基本組合=1.24+1.4（5+6）+1.127 0 1352.96 1472.61 1161.46 9502.82 682.67 12665.36 164.15 10 短期組合=4+0.75+7 0 970.66 1072.42 852.12 6917.10 483.13 9220.22 72.99 11 長期組合=4+0.4（5+7） 0 883.46 984.92 800.43 6349.91 442.04 8465.

45、21 40.55 3.5 預(yù)應(yīng)力鋼筋數(shù)量的確定與布置 3.5.1 全預(yù)應(yīng)力混凝土梁設(shè)計 根據(jù)跨中截面正截面抗裂要求，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)加力[9]為： (3.12) 式中：——荷載短期效應(yīng)彎矩組合設(shè)計值，Ms＝9123.06KN.m； ——毛截面幾何性質(zhì)，； ——下核心距，ycx＝1508.47mm； ——上核心距，ycs=791.53mm； ——截面的慣性矩，； =0.451795109mm3,為預(yù)應(yīng)力鋼筋重心至毛截

46、面重心地距離，，假設(shè)=150mm 則＝1508.47-150=1358.47mm。 ∴ 擬采用∮j15.2鋼絞線，單根鋼絞線公稱截面面積，抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，張拉控制應(yīng)力=0.75fpk=0.751800=1395Mpa。預(yù)應(yīng)力損失按張拉應(yīng)力的20﹪估算，所需預(yù)應(yīng)力鋼絞線的根數(shù)為： = (3.13) 帶入以上數(shù)據(jù)求得： =39 根據(jù)題意取42根。 采用6束7∮j15.2預(yù)應(yīng)力鋼筋束，HVM15-7型錨具，供給的預(yù)應(yīng)力筋截面面積A0=42139=5838(mm2)采用∮70金屬波紋管成孔，預(yù)留管道直

47、徑為75mm，預(yù)應(yīng)力筋布置如圖： 圖3.11 預(yù)應(yīng)力筋布置圖 3.5.2 預(yù)應(yīng)力筋縱向布置 1、各鋼束起彎點(diǎn)及其半徑計算 預(yù)應(yīng)力筋采用圓弧加直線，上部按11彎起，下部按8彎起。錨固點(diǎn)至支座中心線的水平距離[10]為： 各鋼束起彎點(diǎn)及其半徑計算見下表 表3.9 各鋼束起彎點(diǎn)及其半徑計算表 鋼束號 升高值 C(mm) （度） (mm) (mm) 支點(diǎn)至錨固點(diǎn)的距離d(mm) 起彎點(diǎn)k至跨中水平距離 6 1630 11 0.9816 99456.5 0.1908 18977.2 273.6 726.4 5 12

48、20 11 0.9816 84782.6 0.1908 16176.5 351.4 3604.9 3，4 690 8 0.9903 81443.3 0.1392 11336.9 253.4 8352.5 1，2 420 8 0.9903 43299 0.1392 6027.2 329.7 13732.5 注： 2、各截面鋼束位置及其傾角計算 以各鋼束支點(diǎn)截面處為例有： ： ： ： ：

49、 各截面鋼束位置及其傾角計算見下表 表3.10 各截面鋼束位置及其傾角計算表 計算截面 鋼束編號 (mm) (mm) （） (mm) (mm) (mm) 跨中截面 6 為負(fù)值鋼束尚未彎起 0 0 1 0 210 210 5 80 80 3，4 210 210 1，2 80 80 平均傾角 0 0 1 鋼束截面中心 截面 6 8988.6 99456.5 5.1853 0.0904 0.9959 407.01 210 617.

50、01 5 6110.1 84782.6 4.1328 0.0721 0.9974 220.46 80 300.46 3，4 1362.5 81443.3 0.9586 0.0167 0.9999 11.40 210 221.40 1，2 為負(fù)值鋼束尚未彎起 0 0 1 0 80 80 平均傾角 2.2471 0.0395 0.9992 鋼束截面中心 253.38 續(xù)上表 計算截面 鋼束編號 (mm) (mm) （） (mm) (mm) (mm) 截面 6 17553.6 99456

51、.5 10.1657 0.1765 0.9843 1561.32 210 1771.32 5 14675.1 84782.6 9.9676 0.1731 0.9849 1279.73 80 1359.73 3，4 9927.5 81443.3 7.0014 0.1219 0.9925 607.31 210 817.31 1，2 4547.5 43299 6.0286 0.1050 0.9945 239.46 80 319.46 平均傾角 7.6989 0.1340 0.9910 鋼束截面中心 900.76 支點(diǎn)截面

52、 6 18703.6 99456.5 10.8395 0.1880 0.9822 1774.52 210 1984.52 5 15825.1 84782.6 10.7576 0.1866 0.9824 1490.00 80 1570.00 3，4 11077.5 81443.3 7.8173 0.1360 0.9907 756.87 210 966.87 1，2 5697.5 43299 7.5612 0.1316 0.9913 376.49 80 456.49 平均傾角 8.7257 0.1517 0.988

53、4 鋼束截面中心 1066.87 3.5.3 計算主梁截面幾何性質(zhì) 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[10]。 1、主梁混凝土澆筑，預(yù)應(yīng)力筋束張拉（階段1） 混凝土澆注并達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度后，進(jìn)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)為計入了普通鋼筋的換算面積，但應(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1600mm。 2、灌漿封錨，吊裝并現(xiàn)澆頂板600mm的連接段（階段2） 預(yù)應(yīng)力筋束張拉完成并進(jìn)行管道灌漿、封錨后，預(yù)應(yīng)力束就已經(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的連接段時，該段的自重荷載由上一階段的截面承受，此時

54、，截面幾何性質(zhì)應(yīng)為計入了普通鋼筋、預(yù)應(yīng)力鋼筋的換算截面性質(zhì)。該階段頂板的寬度為1600mm。 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2200mm，截面幾何性質(zhì)為計入了普通鋼筋和預(yù)應(yīng)力鋼筋的換算截面性質(zhì)。 圖3.12 跨中截面尺寸圖（單位：mm） 表3.11 跨中截面的凈截面與換算截面的幾何特性計算表 截面類別 分塊 名稱 分塊面積 重心至梁頂距離 對梁頂邊的面積矩 自身慣性矩 截面慣性矩 凈截面 毛截面 92.89 880.86 818.23233 6163.21 -37.43

55、 13.01393 預(yù)留管道面積 -2.651 2155 -57.12258 0 -1311.57 -455.97762 砼凈面積 90.239 843.43 761.10974 6163.21 -442.96369 5720.24631 換算界面 鋼束換算面積 2.919 2155 62.90445 0 -1235.32 445.44392 毛截面 92.89 880.86 818.23233 6163.21 38.62 13.99845 換算截面面積 95.809 919.68 881.13678 6

56、163.21 459.44237 6622.65237 換算界面 鋼束換算面積 2.919 2155 62.90445 0 -1326.56 513.67436 毛截面 104.89 791.53 830.23233 6815.197 36.91 14.289669 換算截面面積 107.81 828.44 893.13678 6815.197 527.96403 7343.16130 注：1、預(yù)留管道面積； 2、鋼束換算面積，為鋼束與混凝土彈性模量比，，，根，所以鋼束換算面積。 圖3.13 L/4截面尺寸圖（單

57、位：mm） 表3.12 （變化點(diǎn)）截面的凈截面與換算截面的幾何特性計算表 截面類別 分塊 名稱 分塊面積 重心至梁頂距 對梁頂邊的面積矩 自身慣性矩 截面慣性矩 凈截面 毛截面 92.89 880.86 818.23233 6163.21 -34.24 10.89022 預(yù)留管道面積 -2.651 2046.62 -54.24976 0 -1200 -381.7008 砼凈面積 90.239 846.62 763.98257 6163.21 -370.81058 5792.39

58、942 換算界面 鋼束換算面積 2.919 2046.62 59.74084 0 -1130.24 372.88545 毛截面 92.89 880.86 818.23233 6163.21 35.52 11.71966 換算截面面積 95.809 916.38 877.97317 6163.21 384.60511 6547.81511 換算界面 鋼束換算面積 2.919 2046.62 59.74084 0 -1221.11 435.25490 毛截面 104.89 791.53 830.23233 681

59、5.197 33.98 12.11102 換算截面面積 107.81 825.51 889.97317 6815.197 447.36592 7262.56319 注：1、預(yù)留管道面積； 2、鋼束換算面積，為鋼束與混凝土彈性模量比，，，根，所以鋼束換算面積。 圖3.14 h/2截面尺寸圖（單位：mm） 表3.13 截面的凈截面與換算截面的幾何特性計算表 截面類別 分塊 名稱 分塊面積 重心至梁頂距離 對梁頂邊的面積矩 自身慣性矩 截面慣性矩 凈截面 毛截面 147.28 963.73 1

60、419.43725 7641.97 -7.98 0.93792 預(yù)留管道面積 -2.651 1399.24 -37.08965 0 -443.49 -52.13486 砼凈面積 144.64 955.75 1382.3476 7641.97 -51.19694 7590.77457 換算界面 鋼束換算面積 2.919 1399.24 40.84382 0 -427.05 53.2343 毛截面 147.28 963.73 1419.43725 7641.97 8.46 1.05415 換算截面面積 150.

61、20 972.19 1460.28107 7641.97 54.28845 7696.25996 換算界面 鋼束換算面積 2.919 1399.24 40.84382 0 -471.85 64.98932 毛截面 159.28 918.74 1463.42679 8493.80 8.65 1.191816 換算截面面積 162.20 927.39 1504.27061 8493.80 66.18114 8559.98145 注：1、預(yù)留管道面積； 2、鋼束換算面積，為鋼束與混凝土彈性模量比，，，根，所以鋼束換算面

62、積。 圖3.15 支點(diǎn)截面尺寸圖（單位：mm） 表3.14 支點(diǎn)截面的凈截面與換算截面的幾何特性計算表 截面類別 分塊 名稱 分塊面積 重心至梁頂距離 對梁頂邊的面積矩 自身慣性矩 截面慣性矩 凈截面 毛截面 148.67 980.12 1457.11211 7665.36 -4.6 0.31579 預(yù)留管道面積 -2.651 1233.13 -32.68658 0 -257.61 -17.590817 砼凈面積 146.02 975.52 1424.42553 7665.36

63、 -17.29624 7648.08566 換算界面 鋼束換算面積 2.919 1233.13 35.99506 0 -248.14 17.97329 毛截面 148.67 980.12 1457.11211 7665.36 4.87 0.35259 換算截面面積 151.59 984.99 1493.10717 7665.36 18.32588 7683.68778 換算界面 鋼束換算面積 2.919 1233.13 35.99506 0 -313.06 28.60812 毛截面 160.67 914.3

64、8 1469.11211 8529.466 5.69 0.52018 換算截面面積 163.59 920.07 1505.10717 8529.466 29.1283 8558.59426 注：1、預(yù)留管道面積； 2、鋼束換算面積，為鋼束與混凝土彈性模量比，，，根，所以鋼束換算面積。 表3.15 各控制截面各階段幾何特性計算匯總表 截面類別 計算截面 跨中截面 階段1 90.2393 843.43 1456.57 1311.57 5720.25 6.78212 3.92720 4.36

65、137 階段2 95.809 919.68 1380.32 1235.32 6622.65 7.20104 4.79791 5.36108 階段3 107.809 828.44 1471.56 1326.56 7343.16 8.86384 4.99005 5.53549 截面 階段1 90.2393 846.62 1453.38 1200 5792.40 6.84179 3.98547 4.82700 階段2 95.809 916.38 1383.62 1130.24 6547.82 7.14530 4.73237 5

66、.79330 階段3 107.809 825.51 1474.49 1211.11 7262.56 8.79767 4.92547 5.94751 截面 階段1 144.635 955.75 1344.25 443.49 7590.77 7.94222 5.64685 17.11600 階段2 150.205 972.19 1327.81 427.05 7696.26 7.91642 5.79620 18.02192 階段3 162.205 927.39 1372.61 471.85 8559.98 9023018 6.23628 18.14132 支點(diǎn)截面 階段1 146.016 975.52 1324.48 257.61 7648.08 7.84001 5.77441 29.68862 階段2 151.586 984.99 1315.01 248.14 7683.69 7.80078 5.84