0494-20米T梁畢業(yè)設計【全套6張CAD圖】

0494-20米T梁畢業(yè)設計【全套6張CAD圖】,全套6張CAD圖,20,畢業(yè)設計,全套,cad 大力發(fā)展交通運輸事業(yè)，是加速實現四個現代化的重要保證。四通八達的現代交通，對于加強全國各族人民的團結，發(fā)展國民經濟，促進文化交流和鞏固國防等方面，都具有非常重要的作用。 我國幅員遼闊，大小山脈和江河湖澤縱橫全國，在已通車的公路路線中尚有大量渡口需要改建為橋梁，并且隨著社會主義工業(yè)、農業(yè)、國防和科學技術現代化的逐步實現，還迫切需要修建許多公路、鐵路和橋梁，在此我們廣大橋梁工程技術人員將不斷面臨著設計和建造各類橋梁的光榮而艱巨的任務。 一、工程概況及方案比選 （一）概述 平遠街至鎖龍寺高速公路是國道主干線GZ75（衡陽～南寧～昆明公路）位于云南省境內羅村口至昆明公路的重要段落，是云南省列為“九五”和“十五”期間改造的六條主要干線公路之一。它途徑紅河、文山兩個地州的彌勒、開遠、硯山等市縣，東連廣西省，南接國家級邊境口岸那發(fā)、河口、船頭等，西接國道主干線GZ40及國道326線、國道323線，服務于滇中、滇東、滇南、滇東南等廣闊地域，是云南省出海通邊的主要通道，對云南乃至大西南的經濟發(fā)展起著十分重要的作用。路線地處云南東南部，位于東經102°43′～103°20′，北緯24°50′～25°02′之間。本設計路段為平遠街～鎖龍寺高速公路11合同段莊田段，屬于改地方路1。此橋梁主要用于連接攀枝花村和莊田村。 （二）工程概況 1．地形地貌 平遠街～鎖龍寺高速公路路線起點位于硯山縣平遠鎮(zhèn)，止點位于彌勒縣朋普鎮(zhèn)。行政區(qū)劃包括文由州、紅河州。 路線所經區(qū)域位于云貴高原南緣，屬滇東南高原及滇中湖盆高原，根據地貌成因可分為三個小的地貌單元。本工程位于第三地貌單元內，即：K124+100～K128+200段內，該地段以地表水、地下水強烈溶蝕作用、大陸停滯水堆積和地表河流侵蝕堆積作用為主，呈現出溶蝕斷餡盆地的地形地貌特征。 2．水系 路線所經區(qū)域屬南盤江水系、地表水主要有綠水塘河、南盤江、甸西河。綠水塘河、甸西河均系盤江支流。根據《南盤江流域洪水調查資料匯編》江邊站資料、江邊街水文站1954～1969年實測流量資料及朋普七孔橋站實測流量資料，南盤江最大洪峰流量5410米3/秒（1910年），最枯流量21.1米3/秒（1963年），另外根據水文資料計算，南盤江橋位于1/100的洪水水位標高為1012米，1/300的洪水水位標高為1014米。甸西河最大洪峰流量640米3/秒（1915年），最枯流量0.30米3/秒（1958年）。 3．氣候 路線所經地域位于東經102°43′～103°20′，北緯24°50′～25°02′之間，主要屬于亞熱帶高原季風氣候。干旱季節(jié)分明，夏季多雨濕熱，冬春少雨干燥。氣候隨海拔高度變化明顯，具垂直分帶特征。鷹嘴巖段（K94+000）至止點段（莊田段），位于海拔1000～1300米的河谷及盆地地段，年平均氣溫 19.2°C，最高氣溫38.2°C，最低氣溫-2.5°C，平均年降水量795毫米，平均年蒸發(fā)量1334.1毫米左右。路線所經區(qū)域內降雨量多集中在6～9月，占全年降雨量的66％～83％，蒸發(fā)量最大在3～5月，氣溫最高是5～7月，氣溫最低是12月至次年2月?？偟膩碚f，路線所經區(qū)域的氣候特點是：降雨豐沛，熱量充足，寒、旱、風等災害天氣少，光、熱、水分配合理。 4．地震 路線所經區(qū)域地震活動頻繁，是影響區(qū)域穩(wěn)定性的主要因素。據歷史地震記錄，區(qū)內破壞性地震有9次。1919年12月21日，開遠發(fā)生5.5級地震，地震烈度7度；1929年3月22日，區(qū)內西北角東經103°00′，北緯24°00′發(fā)生6.3級地震，地震烈度8度；1950年9月13日，個舊發(fā)生5.8級地震，地震烈度8度；1953年5月14日，小龍?zhí)栋l(fā)生5級地震，地震烈度7度；1970年1月5日通海地震，波及本區(qū)段，造成部分房屋開裂或破壞。 區(qū)內地震多發(fā)生在西部，而東部較少。東部區(qū)域內地震烈度一般在5～6度，基本屬相對穩(wěn)定地區(qū)。西部地區(qū)地震活動頻繁，有震次增多，震級減少趨勢，歷次地震烈度達6～8度。據云南省地震局地震隊資料，現今地殼垂直變形明顯，相對變化達50毫米，說明地殼仍在活動，屬于不穩(wěn)定地區(qū)，有可能發(fā)生破壞性地震。 區(qū)內西部地震活動頻繁，其震中多位于南北向斷裂帶及開遠山字型構造的鉸接復合部位，且多伴有溫泉出露。 根據《中國地震烈度區(qū)劃圖》和《云南省各縣區(qū)地震烈度分區(qū)》，本公路莊田段基本地震烈度為：Ⅶ度基本地震烈度區(qū)。 根據《建筑抗震設計規(guī)范》（GB50011－2001）的規(guī)定，莊田段設計基本地震加速度值為0.15g。構造物按交通部部頒《公路工程抗震設計規(guī)范》要求設計。 5．工程地質及水文地質評價 （1）地質構造 本區(qū)域經歷了多次構造變動，多種構造相互疊加，構造行跡比較復雜，影響本區(qū)域的構造體系主要有：開遠山字型構造體系、南北向構造體系、北西向構造體系。 路線K123+000～止點K128+200一帶為南北向構造影響區(qū)域。路線所經區(qū)域有南北向構造主干大斷裂朋普～開遠～個舊斷裂于K124+400附近穿越該區(qū)域，為第四系地層所覆蓋。朋普溶蝕斷餡盆地即為該斷裂所控制形成。 （2）地層巖性 K124+100～K128+200一帶分布河湖相黃色、灰白色粘土（其中灰白色粘土具膨脹性），灰黑色泥炭土，記憶砂、礫石土。 （3）巖土物理力學指標： 巖石物理力學性質指標統(tǒng)計表 表1.1 巖石 名稱 密度（g/cm3） 吸水率 ％ 孔 隙 率 ％ 平均 軟化 系數 抗壓強度（Mpa） 動彈性 模量 Ed（MPa） 動泊松 比 （μ） 濕 干 天然 狀態(tài) 浸水飽和 灰?guī)r 白云 灰?guī)r 2.59 ～ 2.76 2.51 ～ 2.74 0.9 ～ 3.5 2.3 ～ 8.8 0.86 ～ 0.87 32.4 ～ 50.6 20.3 ～ 101.8 — — 砂巖 2.65 ～ 2.73 2.62 ～ 2.70 0.7 ～ 2.1 1.8 ～ 4.7 0.82 ～ 0.93 52.6 ～ 107.6 39.2 ～ 109.3 57134.7 ～ 66981.1 0.28 ～ 0.30 粉砂巖 2.73 2.62 ～ 2.66 2.8 ～ 4.1 8.6 ～ 11.0 0.72 6.9 ～ 9.1 2.8 ～ 13.1 36409.6 0.28 頁巖 2.63 ～ 2.82 2.63 ～ 2.74 2.1 ～ 4.9 5.6 ～ 12.4 0.69 7.9 ～ 11.4 2.7 ～ 11.8 21667.6 0.32 土體物理力學性質指標統(tǒng)計表 表1.2 天然密度ρ。 g/cm3 土粒比重Gs 飽和度Sr % 天然孔隙比e。 含水量ω % 塑限ωp％ 液限ωl % 塑性指數 IP 液性指數 Il 內聚力 C kPa 內摩擦角φ 。 壓縮系數a1-2 MPa 壓縮模量Es1-2 MPa 自由膨脹率Fs % 1.64 ～ 2.02 2.74 ～ 2.86 85 ～ 100 0.70 ～ 1.65 24 ～ 58 28 ～ 52 51 ～ 118 23 ～ 51 <0 ～ 0.49 39.6 ～ 134.4 1.9 ～ 25.4 0.09 ～ 0.14 15.82 ～ 21.80 20 ～ 88 1.64 ～ 1.91 2.66 ～ 2.85 88 ～ 100 0.938 ～ 1.65 33.6 ～ 58 36 ～ 54 72 ～ 128 34 ～ 86 <0 ～ 0.49 67.6 ～ 134.4 1.9 ～ 15.0 0.1 ～ 0.15 14.86 ～ 19.04 40 ～ 88 1.77 ～ 2.06 2.72 ～ 2.79 70 ～ 99 0.63 ～ 1.4 17 ～ 36 16 ～ 25 24 ～ 41 8 ～ 17 <0 ～ 0.76 54 ～ 62 21.7 ～ 22.6 0.073 ～ 0.083 12 ～ 13.7 1.34 ～ 1.87 2.78 ～ 2.86 85 ～ 100 1.01 ～ 1.31 35 ～ 87 24 ～ 62 42 ～ 101 18 ～ 39 <0 ～ 0.64 7 ～ 49 16.6 ～ 25.1 0.048 ～ 0.200 5 ～ 21 6．水文地質條件 路線所經區(qū)域地下水類型主要有松散巖類孔隙水、基巖裂隙水、巖溶水三大類。K124+100～K128+200路段所在區(qū)域為朋普溶蝕斷餡盆地，地表有甸西河流經區(qū)內，地下水埋深較淺，平均埋身1.27米，地下水類型為HCO3－Ca型水，局部為HCO3－Ca.Mg(Na)型水。 7．不良地質地段 本段路路線所經過區(qū)域不良地質地段分布廣泛，種類繁多，主要不良地質地段類型有膨脹土、崩塌、泥石流、滑坡、溶巖漏斗、軟弱土地基等。 膨脹土主要分布于平遠街構造溶蝕盆地、朋普溶蝕斷餡盆地等段。 崩塌主要分布于飛魚澤至底打段。 泥石流主要分布于飛魚澤至底打段。 滑坡主要分布于飛魚澤至底打段。 溶巖漏斗主要分布于平遠街至老玉坡段。 軟弱土地基段落主要分布玉朋普溶蝕斷餡盆地內。 8．工程地質條件及水文地質條件綜合評價 該段路線穿越區(qū)為朋普溶蝕斷餡盆地，以地表水、地下水強烈溶蝕作用、大陸停滯水堆積作用和地表河流侵蝕堆積作用為主。該段地層以粘土、亞粘土、泥炭土、砂、礫石土為主。地下水埋深較淺、平均埋深1.27米，地基承載力值較低。主要不良地質現象有軟土和膨脹土，軟土段落有K124+250～K124+400、K124+700～K125+300、K125+700～K126+550、K128+150～K128+940四段。前三段為甸西河河床所流經處，因河流位置變更，地形低洼，地下水、地表水匯集長期浸泡而成。地表粘土呈軟塑狀，局部段落存在泥炭土，但成硬塑狀，價值埋藏較深，對路基影響較小，因此這三段可抽取地表水，采用換填碎石、拋石擠淤等淺層方法處治。K128+150～K128+940一段為沼澤相軟土，需做深層處治。膨脹土段落有K126+600～K128+200一段，巖性為褐紅、褐黃夾灰白色粘土，路線K127+250～K128+050一段為挖方地段，所取費方不可用做路堤填料。K124+000～K128+200一段路堤填料可用K124+000處深挖方及附近料場、攀枝花村后山石料場碎石土填筑。 （三）方案比選 1．比選方案的主要標準： 橋梁方案比選有四項主要標準：安全，功能，經濟與美觀，其中以安全與經濟為重。過去對橋下結構的功能重視不夠，現在航運事業(yè)飛速發(fā)展，橋下凈空往往成為運輸瓶頸，比如南京長江大橋，其橋下凈空過小，導致高噸位級輪船無法通行，影響長江上游城市的發(fā)展。至于橋梁美觀，要視經濟與環(huán)境條件而定。 2．方案編制 （1）懸臂橋 圖1.1 （2）T型鋼構橋 圖1.2 （3）先簡支后連續(xù)梁T型梁橋 圖1.3 （4）斜拉橋 圖1.4 3．方案比選 方案比選表 表1.3 懸臂橋 T形剛構橋 預應力混凝土簡支T形梁橋 斜拉橋 適用性 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，降低結構自重，恒載內力減小 超靜定結構容易受溫度、混凝土收縮徐變作用、基礎不均勻沉降等影響，容易造成行車不順 1．施工方便。2．適合中小跨徑。3．結構尺寸標準化。 跨越能力大 安全性 1．在懸臂端與掛梁銜接處的撓曲線折點不利行車。2．梁翼緣受拉，容易出現裂縫，雨水浸入梁體成為安全隱患 建國初期大量采用 目前國內大量采用，安全，行車方便。 1．行車平穩(wěn) 2．索力調整工序比較繁復，施工技術要求高 美觀性 做成變截面梁較漂亮 結構美觀 結構美觀 具有現代氣息，結構輕盈美觀。 經濟性 支架昂貴，維修費用高 造價較低，工期較短 造價第二，用鋼量大 造價最高 縱觀橋梁的發(fā)展，懸臂橋已經基本不采用，由于是跨線橋，跨度不大，斜拉橋一般用于大跨度的跨海、跨河大橋，T形鋼構橋容易受地震等影響，云南省多地震，以及經過上述方案的比較，決定采用預應力混凝土T形梁橋。 二、主梁設計 （一）設計概況及構造布置 1．設計資料 （1）設計跨徑：標準跨徑20.00m（墩中心距離），簡支梁計算跨徑(相鄰支座中心距離)19.50m，主梁全長19.96m。 （2）荷載：汽車－20級；掛車－100級；人群：3KN/m2；每側欄桿、人行道的重量分別為1.52KN/m和3.6KN/m。 （3）材料及工藝： 混凝土：主梁用40號，人行道，欄桿及橋面鋪裝用20號。 預應力鋼束采用符合冶金部YB255-64標準的φs5mm碳素鋼絲，每束由24絲組成。 普通鋼筋直徑大于和等于12mm的用16Mn鋼或其它Ⅱ級熱軋螺紋鋼筋；直徑小于12mm的均由Ⅰ級熱軋光鋼筋。 鋼板和角鋼：制作錨頭下支承墊板、支座墊板等均用普通A3碳素鋼，主梁間的聯接用16Mn低合金結構鋼鋼板。 按后張法工藝制作主梁，采用45號優(yōu)質碳素鋼結構鋼的錐形錨具和直徑50mm抽撥橡膠管。 （二）橫截面布置 1．主梁間距和主梁片數 主梁間距通常應隨梁高與跨徑的增大而加寬為經濟，同時加寬翼板對提高主梁截面效率指標ρ很有效，故在許可的條件下應適當加寬T梁翼板。但標準設計主要為配合各種橋面寬度，使橋梁標準化而采用統(tǒng)一的主梁間距。交通部《公路橋涵標準圖》（78年）中，鋼筋混凝土和預應力混凝土裝配式簡支T形梁跨徑從16m到40m，主梁間距均為1.6m (留2㎝工作縫，T梁上翼沿寬度為158cm)?？紤]人行道適當挑出，凈－7附2×0.75m的橋寬則用五片。 2．主梁跨中截面細部尺寸 （1）主梁高度 預應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，本設計取1.33 m。 主梁截面細部尺寸：為了增強主梁間的橫向連接剛度，除設置端橫隔梁外，還設置3片中橫隔梁，間距為4×4.875m，共5片，采用開洞形式,平均厚度0.15m。T型梁翼板厚度為8cm，翼板根部加到20cm以抵抗翼緣根部較大彎矩。為了翼板與腹板連接和順，在截面轉角處設置圓角，以減小局部應力和便于脫模。 在預應力混凝土梁中腹板處因主拉力很小，腹板厚度一般由布置孔管的構造決定，同時從腹板本身的穩(wěn)定條件出發(fā)，腹板厚度不宜小于其高度的1/15。標準圖的T梁腹板厚度均取16cm。腹板高度87cm。 馬蹄尺寸基本由布置預應力鋼束的需要來確定，實踐表明馬蹄面積占截面面積的10％～20％為合適。這里設置馬蹄寬度為32cm，高度18cm。馬蹄與腹板交接處做成45°斜坡的折線鈍角，以較小局部應力。這樣的配置，馬蹄面積占總面積15.75％，按上述布置，可繪出預制梁跨中截面，如圖2.1所示。馬蹄從四分點開始向支點逐漸抬高，在距梁端一倍梁高范圍內（133cm）將腹板加厚到與馬蹄同寬。變化點截面（腹板開始加厚區(qū)）到支點的距離為123cm，中間還設置一節(jié)長為30cm的腹板加厚的過渡段。 圖2.1 預制梁跨中截面圖 （2）橋面鋪裝：采用20號混凝土，坡度由橋面鋪裝層找平。 圖2.2 橋橫截面圖 圖2.3 主梁縱截面 （三）梁毛截面幾何特性計算 1．截面幾何特性 預制時翼板寬度為1.58m，使用時為1.60m，分別計算這二者的截面特征。計算公式如下： 中主梁跨中毛截面的幾何特性在預制階段如圖2.1，及表2.1 跨中截面(跨中與L/4截面同)毛截面幾何特性 表2.1 分 塊 號 分塊 面積 Ai(㎝2) yi (cm) Si=Ai*yi (Cm3) (ys-yi) (cm) Ix=Ai(ys-yi )2 (Cm4) Ii (Cm4) ① 1136 4 4544 40.6 18.725×105 ② 852 12 10224 32.6 9.055×105 ③ 1840 57.5 105800 -12.9 3.062×105 ④ 64 112.3 7187 -67.7 2.933×105 ⑤ 576 124 71424 -79.4 36.313×105 合 計 同時，用橋梁博士軟件也可得出一致的結果。軟件使用例子：設計－截面設計－創(chuàng)建新文件。使用界面如下： 選擇T型，然后進行幾何參數設置。計算書如下： <<橋梁博士>>---截面設計系統(tǒng)輸出 文檔文件: E:\盛云華\123\設計文件1.sds 文檔描述: jk 任務標識: def 任務類型: 截面幾何特征計算 ------------------------------------------------------------ 截面高度: 1.33 m ------------------------------------------------------------ 計算結果: 基準材料: JTJ023-85: 40號混凝土 基準彈性模量: 3.3e+04 MPa 換算面積: 0.447 m**2 換算慣矩: 9.07e-02 m**4 中性軸高度: 0.884 m 沿截面高度方向 5 點換算靜矩(自上而下): 主截面: 點號: 高度(m): 靜矩(m**3): 1 1.33 0.0 2 0.998 8.87e-02 3 0.665 8.59e-02 4 0.333 6.54e-02 5 0.0 0.0 ------------------------------------------------------------ 計算成功完成 邊主梁截面與中主梁的翼緣寬度有差別，翼緣159cm：如圖2.4： 圖2.4 邊主梁截面 現在使用橋梁博士來計算毛截面幾何特性： <<橋梁博士>>---截面設計系統(tǒng)輸出 文檔文件: E:\盛云華\123\邊主梁跨中橫截面幾何特性.sds 文檔描述: 截面特性 任務標識: 11 任務類型: 截面幾何特征計算 ------------------------------------------------------------ 截面高度: 1.33 m ------------------------------------------------------------ 計算結果: 基準材料: JTJ023-85: 40號混凝土 基準彈性模量: 3.3e+04 MPa 換算面積: 0.448 m**2 換算慣矩: 9.09e-02 m**4 中性軸高度: 0.885 m 沿截面高度方向 5 點換算靜矩(自上而下): 主截面: 點號: 高度(m): 靜矩(m**3): 1 1.33 0.0 2 0.998 8.9e-02 3 0.665 8.61e-02 4 0.333 6.55e-02 5 0.0 0.0 ------------------------------------------------------------ 計算成功完成 即Am=0.448㎡，yx＝0.885m，Im=909。 2．檢驗截面效率指標ρ 以跨中截面為例： 根據設計經驗，預應力混凝土T型梁在設計時，檢驗截面效率指標?。?.45～0.55，且較大者亦較經濟。上述計算表明，初擬的主梁跨中截面是合理的。 （四）主梁內力計算 1．恒載內力計算 （1）主梁預制時的自重（一期恒載）g1： 此時翼板寬1.58m ①按跨中截面計算，主梁每延米自重（即先按等截面計算） 中主梁：0.4468×25＝11.17kN/m (0.4468為Am,25為40號混凝土的容重，單位kN/m3) 內、外邊梁：0.448×25＝11.2 kN/m ②由馬蹄增高抬高所形成的4個橫置的三棱柱重力折算成的恒載集度： ③ 由梁端腹板加寬所增加的重力折算成恒載集度： （式中0.593為主梁端部截面積，主梁端部截面如圖2.5） 圖2.5 主梁端部截面 ④ 邊主梁的橫隔梁： 圖2.6 內橫隔梁圖 圖2.7 端橫隔梁圖 內橫隔梁體積： ⑤ （2）欄桿、人行道、橋面鋪裝（三期恒載）g3： 一側欄桿1.52 kN/m，一側人行道3.60 kN/m； 橋面鋪裝層，見圖2.2： 現將兩側欄桿、人行道和橋面鋪裝層恒載簡易地平均分配到5片主梁上，則： （3） 主梁恒載內力計算 如圖2.8所示，設為計算截面離左支點的距離，并令，則： 主梁彎矩和剪力的計算公式分別為： 恒載內力計算見表2.2 恒載內力（1號梁）計算表 表2 .2 計算數據 項 目 跨中 四分點 變化點 四分點 變化點 支點 α 0.5 0.25 0.0718 0.25 0.0718 0 0.125 0.0938 0.0333 0.25 0.4282 0.5 一期恒載 12.3224 585.699 439.509 156.030 60.072 102.891 120.1434 二期恒載 5.4255 257.881 193.514 68.699 26.449 45.302 52.899 2．活載內力計算(修正剛性橫梁法) （1）沖擊系數和車道折減系數 按“橋規(guī)”第2.3.2條規(guī)定，對于汽－20， 按“橋規(guī)”2.3.5條規(guī)定，平板掛車不計沖擊力影響，即對于掛車－100，＝1.0 按“橋規(guī)”2.3.1條規(guī)定，對于雙車道不考慮汽車荷載折減，即車道折減系數 圖2.8 恒載內力計算圖 （2）計算主梁的荷載橫向分布系數 ①跨中的荷載橫向分布系數mc 如前所述，該設計采用5片橫隔梁，3片內橫隔梁，具有可靠的橫向聯結，且承重結構的長寬比為： 所以可按修正的剛性橫梁法來繪制橫向影響線和計算橫向分布系數。 a．主梁抗扭慣矩 對于T型梁截面，抗扭慣矩可近似按下列公式計算： 式中：和——相應為單個矩形截面寬度和厚度； ——矩形截面抗扭剛度系數； ——梁截面劃分為單個矩形截面的個數。 對于跨中截面，翼緣板的平均換算厚度：＝=14cm; 馬蹄部分的平均換算厚度：＝＝22cm。 圖2.9給出了的計算圖式，的計算見表2.3。 計算表 表2.3 分塊名稱 翼緣板① 腹板② 馬蹄③ 160 97 32 14 16 22 0.0875 0.1649 0.6875 1/3 0.298371 0.191500 1.46347 1.18546 0.65251 3.30144 其中根據《橋梁工程》表2－5－2內插求得。 圖2.9 計算圖式 b．計算抗扭修正系數β 此設計主梁間距相同，并將主梁近似看成等截面，由《橋梁工程》式2－5－得： 式中： 《橋梁工程》P112規(guī)定，混凝土的剪切模量G可取等于0.425E，代入計算公式求得：β＝0.91256 c．按修正的剛性橫梁法計算橫向影響線豎坐標值： 式中： 則： 計算所得的值列于表2.4內。 橫向影響線豎坐標值 表2.4 梁 號 (或) （或） （或） 1 2 3 3.2 1.6 0 0.5650 0.3825 0.2 0.0175 0.1087 0.2 -0.1650 0.0175 0.2 d．計算荷載橫向分布系數 1、2、3號主梁的橫向影響線和最不利布載圖式如圖2.10所示。對于1號梁，則： 汽－20 （0.5423＋0.3375＋0.1896-0.0151）＝0.52715 掛－100 ＝（0.4854＋0.383＋0.2806＋0.1783）＝0.3318 人群荷載 0.6417 ② 支點的荷載橫向分布系數m。 如圖2.11所示，按杠桿原理法繪制荷載橫向影響線并進行布載，1號梁活載的橫向分布系數可計算如下： 圖2.10 跨中的橫截面分布系數mc計算圖式 ③橫向分布系數匯總（見表2.5） 1號梁活載橫向分布系數 表2.5 荷 載 類 別 mc m。 汽－20 掛－100 人群 0.52715 0.3318 0.6417 0.434 0.140 1.422 圖2.11 支點的荷載橫向分布計算圖式 用“橋梁博士”軟件計算橫向分布系數如下： 圖2.12 軟件截面 <<橋梁博士>>---橫向分布計算系統(tǒng)輸出 文檔文件: 文檔描述: 的 任務標識: 東三分 計算方法: 杠桿法 ------------------------------------------------------------ 結構描述: 主梁間距: 4*1.6 m ------------------------------------------------------------ 橋面描述: 人行道 分隔帶 車行道 中央分隔帶 車行道 分隔帶 人行道 0.750 0.000 3.500 0.000 0.000 3.500 0.000 0.750 左車道數 = 1, 右車道數 = 1, 不計車道折減 汽車等級: 汽車-20級 掛車等級: 掛車-100級 人群集度: 3.000 KPa ------------------------------------------------------------ 影響線數值: 坐標X 1#梁 2#梁 3#梁 4#梁 5#梁 0.000 1.000 0.000 0.000 0.000 0.000 1.600 0.000 1.000 0.000 0.000 0.000 3.200 0.000 0.000 1.000 0.000 0.000 4.800 0.000 0.000 0.000 1.000 0.000 6.400 0.000 0.000 0.000 0.000 1.000 ------------------------------------------------------------ 橫向分布系數計算結果: 梁號 汽車 掛車 人群 滿人 特載 車列 1 0.434 0.140 1.057 2.194 0.000 0.000 2 0.498 0.468 0.000 1.600 0.000 0.000 3 0.595 0.468 0.000 1.600 0.000 0.000 4 0.500 0.468 0.000 1.600 0.000 0.000 5 0.436 0.140 1.057 2.195 0.000 0.000 ------------------------------------------------------------ 計算成功完成 （3）計算活載內力 在活載內力計算中，這個設計對于橫向分布系數的取值做如下考慮：計算主梁活載彎矩時，均采用全跨統(tǒng)一的橫向分布系數mc，鑒于跨中和四分點剪力影響線的較大坐標位于橋跨中部（圖2.13），故也按不變化的mc來計算。求支點和變化點截面活載剪力時，由于主要荷重集中在支點附近而應考慮支承條件的影響，按橫向分布系數沿橋跨的變化曲線取值，即從支點到之間，橫向分布系數用值直線插入，其余區(qū)段均取值（見圖2.14和2.15）。 ①計算跨中截面最大彎矩及相應荷載位置的剪力和最大剪力及相應荷載位置的彎矩采用直接加載求活載內力，圖2.13示出跨中截面內力計算圖式，計算公式為 a．汽車和掛車荷載內力計算在表2.6內。 圖2.13 跨中截面內力計算圖式 跨中截面車輛荷載內力計算表 表2.6 荷載類別 汽－20 掛－100 1.19125 1 0.52715 0.3318 最大 彎矩 及相 應剪 力 60 120 120 250 250 250 250 1254 26.466 3556.25 146.825 1號梁 內力值 788.337 16.620 1179.964 48.717 最大 剪力 及相 應彎 矩 合力P 2×120+60=300 250×4=1000 0.4159 4 0.3359 3.25 125.07 1200 335.9 3250 1號梁 內力值 78.540 753.561 111.452 1078.35 注：欄內分子、分母的數值分別為對應的及相應影響線坐標值。 b．對于人群荷載 q=0.75q=0.75×3=2.25kN/m 相應的 相應的 ②求四分點截面的最大彎矩和最大剪力（按等代荷載計算） 計算公式為： 式中：如圖2.8所示，對于四分點彎矩影響線面積為，剪力影響線面積為。 于是上述計算公式即為： 1號梁的內力列表計算見表2.7. 四分點截面內力計算表 表2.7 荷載類別 項目 K (kN/m) 內力值 汽－20 1.19125 19.236 23.204 35.65 5.48 0.52715 430.637 79.851 掛－100 1.0 45.838 61.075 35.65 5.48 0.3318 542.203 111.050 人 群 1.0 2.25 35.65 5.48 0.6417 51.472 7.912 ③求變化點截面的最大彎矩和最大剪力 圖2.14示出變化點截面內力計算圖式，內力計算表見表2.8。 1號梁變化點截面內力計算表 表2.8 荷載類別 汽－20 掛－100 人 群 1+u 1.19125 1.0 1.0 最 大 彎 矩 mc 0.52715 0.3318 0.6417 合力p 300 250×4=1000 q=2.25 y 1.187 1.074 1/2×19.5×1.30 Mmax 223.62 356.35 18.30 最 大 剪 力 Pi 120 120 60 250 250 250 250 q=2.25 yi 0.928 0.875 0.663 0.928 0.880 0.670 0.610 m1 0.460 0.486 0.52715 0.195 0.242 0.3318 0.3318 Qmax 146.8 204.7 14.0 注：表中 圖2.14 變化點截面（1號梁）內力計算圖式 ④求支點截面的最大剪力 圖2.15示出了支點最大剪力計算圖式，最大剪力列表計算在表2.9內。 1號梁支點最大剪力計算表 表2.9 荷載 類別 汽－20 掛－100 人群 1+u 1.19125 1.0 1.0 P1 120 120 60 70 130 250 250 250 250 Q=2.25 y1 1.0 0.928 0.723 0.210 0 1.0 0.938 0.7332 0.672 1.0/2 y人=0.928 m1 0.434 0.460 0.5272 0.510 0.43 0.14 0.187 0.3318 0.3318 0.556 ×19.5 0.5× 0.7803× 4.875 159.24 195.41 16.17 注： 圖2.15 支點剪力（1號梁）計算圖式 3．主梁內力組合 主梁內力組合 表2.10 序 號 荷載類別 跨中截面 四分點截面 變化點截面 支點截面 ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ ⑧ ⑨ ⑩ 第一期恒載 第二期恒載 總恒載=①+② 人群 汽－20 掛－100 汽＋人=⑤＋④ 恒＋汽＋人=③+⑦ 恒＋掛＝③＋⑥ SjI=1.2×恒+1.4×⑦ SjIII=1.2×恒+1.1×掛 提高后的SjI 提高后的SjIII 585.699 257.881 843.58 68.627 788.337 1179.964 856.964 1700.54 2023.54 2212.15 2310.26 49.9% 56% 2212.15 2356 0 0 0 3.52 78.540 111.452 82.06 82.06 111.452 114.88 122.60 95.7% 100% 114.88 125 439.509 193.514 633.023 51.472 430.637 542.203 482.109 1115.13 1175.23 1434.58 1356.05 42% 44% 1434.58 1383 60.072 26.449 86.521 7.912 79.851 111.050 87.763 174.28 197.57 226.69 225.98 49.3% 54% 226.69 230 156.030 68.699 224.729 18.30 223.62 356.35 241.92 466.71 581.079 608.363 661.66 51.5% 59% 608.363 675 102.891 45.302 148.193 14.0 146.8 204.7 160.8 308.99 352.893 402.952 403.00 51% 56% 402.952 411 120.143 52.899 173.042 16.17 159.24 195.41 175.41 348.45 368.45 453.22 422.60 49.2% 51% 453.22 431 控制設計的計算內力 2356 125 1434.58 230 675 411 453 （五）預應力鋼束的估算及其布置 1．估算鋼束面積 （1）按強度要求估算 由《結構設計原理》式（13－92）有： 式中：——混凝土強度安全系數，?。?.25； ——計算彎矩，由表2.10可得＝2356kNm 為設計經驗系數，這里?。?.76計算，由此可得： ＝2913.53kN 每束為24φs5mm、面積為＝4.71＝471，其抗拉設計強度＝1280Mpa。鋼束數為：＝4.83束 （2）按施工和使用階段的應力要求估算 此時，翼板可采用麥尼爾不等式進行鋼束截面得估算。 對于施工階段有 ① 式中：——傳力錨固時的有效預加力，其應力損失可按估算。 設＝1200 Mpa，則＝（1-0.2）＝0.8×＝0.75＝0.75；為張拉時，構件上緣混凝土拉應力的限制值：。設張拉時混凝土強度達到設計強度的80％，即相當于0.8×40＝32號，由《結構設計原理》附表1－1內插得＝2.20Mpa，故＝0.7×2.20＝1.54 Mpa。同理可求得＝0.7×22.4＝15.68 Mpa。 各項幾何特性均按表2.1采用毛截面幾何特性，各項彎矩值由表2.10求得。代入上式得： （A） ②由得： （B） 對于使用荷載階段 ③ 式中:——第二階段應力損失系數,取=0.8； ——使用階段混凝土壓應力的限制值： 荷載組合時，＝0.5＝0.5×28＝14。代入上式得： （C） ④由（不容許出現拉應力）得： （D） 將式（A）、（B）、（C）、（D）繪于圖2.16中。其式（D）與（B）數值相近，在圖中共用一條直線表示，因而其可行區(qū)必在此直線上。 為使用鋼量經濟，應盡可能使加大，但應滿足鋼束布置時保護層等構造要求。取＝800mm，并取可行區(qū)的中值得： ＝3.5，即＝＝2857×N故需要的鋼束數為： 束 （3）鋼束數的選定 根據以上計算，均接近5束，故暫選鋼束數。 2．鋼束布置 （1）跨中截面鋼束的布置，如圖2.17。 構造要求：預留孔道凈間距10mm，梁底凈距50mm，梁側凈距35mm，圖中布置均滿足以上要求。 圖2.16 圖2.17跨中截面鋼束布置 （2）錨固面鋼束布置 為使施工方便，全部5束均錨固于梁端，這樣布置符合均勻分散原則，能滿足張拉要求。如圖2.18所示。 （3）其它截面鋼束位置及其傾角 ①鋼束的形狀及傾角計算 Ⅰ．采用圓弧曲線彎起； Ⅱ．彎起角θ： 1、2、3、4號束采用＝13°； 5號束采用＝15°； ②鋼束彎起點及其半徑計算 以5號束為例，其彎起布置如圖2.19示 由＝ 求起彎點k的位置： 圖2.18 梁端鋼束錨固 各鋼束的彎起點及半徑見表2.11示 圖2.19 5號束彎起布置 各鋼束彎起點及其半徑計算表 表2.11 鋼束號 升高值 c (cm) θ° 度 (cm) (cm) 支點到 錨固點 的距離 d （cm） 起彎點 k到跨 中線距 離Xk 5 90.9 15 0.966 2673 0.259 691 11.8 295.8 3～4 26.7 13 0.974 1043 0.225 234 15.3 756.3 1～2 8.1 13 0.974 316 0.225 71 21.4 925.4 注： 單位：cm ③各截面鋼束位置及其傾角計算 仍以5號束為例，由圖2.19可求得計算點i離梁底的距離ai=a+ci 式中：a——鋼束起彎前其重心至梁底的距離： a=23.5（見圖2.19） ci——計算截面I鋼束位置升高值： R——鋼束曲線半徑：R＝2673cm； ——計算截面I鋼束的彎起角（即傾角）： ——計算截面I至彎起點k之水平距離。 對于5號束的支點截面（圖2.19）： 各截面鋼束位置（ai）及其傾角（θi）計算值見表2.12 各截面鋼束位置（Ai）及其傾角（θi）計算表 表2.12 計算 截面 鋼束 編號 （cm） R （cm） 度 (cm) a (cm) 跨中 截面 1～2 為負值 尚未彎起 0 0 1 0 7.5 （同左） 3～4 15.5 5 23.5 平 均 傾 角 0 0 1 鋼束截面重心 13.9 截面 1～2 為負值未彎 0 0 1 0 7.5 7.5 3～4 15.5 15.5 5 191.7 2673 4.113 6.884 23.5 30.384 平 均 傾 角 4.113 0.0717 0.997 鋼束截面重心 15.307 變化 點截 面 xi=835 1～2 Li為負值未彎 0 0 1 0 7.5 7.5 3～4 78.7 1043 4.327 2.973 15.5 18.473 5 539.2 2673 11.68 55.35 23.5 78.85 平 均 傾 角 6.778 0.12 0.993 鋼束截面重心 26.274 支座 截面 xi=975 1～2 55.3 316 10.08 4.878 7.5 12.378 3～4 222.3 1043 12.31 23.98 15.5 39.48 5 681.3 2673 14.77 88.32 23.5 111.82 平 均 傾 角 11.91 0.206 0.978 鋼束截面重心 43.107 （六）主梁截面幾何特性計算 后張法預應力混凝土梁，在張拉鋼束時管道尚未壓漿，由預應力引起的應力按構件混凝土凈截面（不計構造鋼筋的影響）計算；在使用階段，預留管道已經壓漿，認為管束與混凝土結合良好，故按換算截面計算?？缰薪孛娴膬艚孛媾c換算截面幾何特性計算，列表進行，如表2.13所示。同理，可求得其它控制截面得凈截面和換算截面的幾何特性如表2.17。 跨中截面的凈截面與換算截面的幾何特性計算表 表2.13 截 面 類 別 分塊 名稱 分塊面積 Ai (cm2) Ai重心 至梁頂 距離yi （cm） 對梁頂 邊的面 積矩 Si=Aiyi 自身慣 性矩 Ii (cm4) (ys-yi) (cm) Ix=Ai(ys-yi)2 (cm4) 截面慣 性矩 I=Ii+Ix 凈 截 面 毛截面 4468 44.6 199273 90.658×105 -1.7 0.129×105 預留管 道面積 -98 119.1 -11672 0 -76.2 -5.690×105 混凝土 凈截面 Aj=4370 yjs=42.9 ∑Si= 187601 90.658×105 -5.561×105 85.097×105 換 算 截 面 鋼束換 算面積 (ny-1) Ay =119 119.1 14173 0 -72.6 6.270×105 毛面積 4468 44.6 199273 90.658×105 1.9 0.161×105 換算截 面面積 4587 46.5 ∑Si= 213446 90.658×105 6.431×105 97.089×105 注：ny=Ey/Eh=2.0×105/3.3×104=6.06, Ey值查《結構設計原理》附表2-2，Eh查附表1-2。 Ay=5ay==5×4.71=23.55cm2 L/4截面的凈截面與換算截面的幾何特性計算表 表2.14 截 面 類 別 分塊 名稱 分塊面積 Ai (cm2) Ai重心 至梁頂 距離yi （cm） 對梁頂 邊的面 積矩 Si=Aiyi 自身慣 性矩 Ii (cm4) (ys-yi) (cm) Ix=Ai(ys-yi)2 (cm4) 截面慣 性矩 I=Ii+Ix 凈 截 面 毛截面 4468 44.6 199273 90.658×105 -1.6 0.114×105 預留管 道面積 -98 117.7 -11535 0 -74.7 -5.468×105 混凝土 凈截面 Aj=4370 yjs=43.0 ∑Si= 187738 90.658×105 -5.354×105 85.304×105 換 算 截 面 鋼束換 算面積 (ny-1) Ay =119 117.7 14006 0 -71.2 6.033×105 毛面積 4468 44.6 199273 90.658×105 1.9 0.161×105 換算截 面面積 4587 46.5 ∑Si= 213279 90.658×105 6.194×105 96.852×105 變化點截面的凈截面與換算截面的幾何特性計算表 表2.15 截 面 類 別 分塊 名稱 分塊面積 Ai (cm2) Ai重心 至梁頂 距離yi （cm） 對梁頂 邊的面 積矩 Si=Aiyi 自身慣 性矩 Ii (cm4) (ys-yi) (cm) Ix=Ai(ys