辰清河橋兩階段施工圖設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)

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(jì)與施工方面，所以本次畢業(yè)設(shè)計(jì)我選擇橋梁設(shè)計(jì)。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(jí)為二級(jí)公路，汽車荷載等級(jí)為公路級(jí)，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(duì)帶動(dòng)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(jì)作為畢業(yè)設(shè)計(jì)，是因?yàn)樵撨x題能把所學(xué)過(guò)的基本理論和專業(yè)知識(shí)綜合應(yīng)用于實(shí)際工程設(shè)計(jì)中，不僅能檢驗(yàn)自己所學(xué)的各門(mén)專業(yè)知識(shí)是否扎實(shí)，而且還為將來(lái)從事路橋事業(yè)奠定良好而堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。獨(dú)立地完成辰清河橋的設(shè)計(jì)任務(wù)，可以使我掌握橋梁設(shè)計(jì)和施工的全過(guò)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(jì)規(guī)范，熟練繪制和閱讀橋梁施工圖，提高獨(dú)立考慮問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)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(jì)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。通過(guò)這次設(shè)計(jì)，把所學(xué)過(guò)的知識(shí)作了系統(tǒng)地總結(jié)和應(yīng)用，使理論與生產(chǎn)實(shí)踐相結(jié)合，提高了工程設(shè)計(jì)的能力，達(dá)到了獨(dú)立完成一般橋梁設(shè)計(jì)的目的。1.2 國(guó)內(nèi)外研究概況預(yù)應(yīng)力混凝土T形梁有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(guò)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(jiǎn)支T形梁橋由于其具有外形簡(jiǎn)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(jì)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(wú)裂縫,鑒于能全截面參與工作,梁的剛度就比通常開(kāi)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(duì)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(yíng)運(yùn)質(zhì)量。簡(jiǎn)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(jì)成標(biāo)準(zhǔn)跨徑的裝配式構(gòu)件。鑒于多孔簡(jiǎn)支梁橋各跨的構(gòu)造和尺寸標(biāo)準(zhǔn)化，從而就能簡(jiǎn)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(shí)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(jì)方法均采用規(guī)范規(guī)定的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)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(jì)考慮截面標(biāo)準(zhǔn)化，設(shè)計(jì)理論創(chuàng)新化，施工方法先進(jìn)化，采用與國(guó)內(nèi)外先進(jìn)水平一致的設(shè)計(jì)理論進(jìn)行設(shè)計(jì)。我國(guó)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(lái)在土木工程投資方面，建設(shè)規(guī)模方面均居世界前列2。近二三十年來(lái)我國(guó)預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁發(fā)展很快，無(wú)論在橋型、跨度以及施工方法與技術(shù)已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。目前無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土在國(guó)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(lái)建筑工業(yè)發(fā)展的方向之一。展望未來(lái)，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(jí)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 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)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 B012003）；公路橋涵通用技術(shù)規(guī)范（JTG D602004）；公路鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土技術(shù)規(guī)范（JTG D622004）；公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范（JTG D632007）；公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范（JTJ 0412000）。 1.4.2 設(shè)計(jì)依據(jù)1、橋面凈寬 凈9+21.0m（人行道）2、設(shè)計(jì)荷載 汽車荷載為公路級(jí)，人群荷載3.0KN/m23、設(shè)計(jì)水位 設(shè)計(jì)水位是99.5m4、技術(shù)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)跨徑：40m 計(jì)算跨徑：38.86m 主梁全長(zhǎng)：39.96m支點(diǎn)距梁端：0.55m 梁高：2.30m1.5 結(jié)構(gòu)形式上部采用40m裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支T梁。下部采用雙柱式橋墩，肋板式橋臺(tái)，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(shí)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(jì)算2.1 已知設(shè)計(jì)水位求設(shè)計(jì)流速和流量由辰清河水文斷面圖知，水流截面面積A1078.23，濕周X127.86，從而求出水力半徑38.43。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(jì)算： （2.1）由公式（2.1）得：又無(wú)河灘 （2.2） 式中：全斷面總流量（）；過(guò)水?dāng)嗝婷娣e；河槽過(guò)水?dāng)嗝婷娣e；河槽水流速度。2.2 橋孔長(zhǎng)度計(jì)算2.2.1 最小橋孔凈長(zhǎng)度用橋孔凈長(zhǎng)度經(jīng)驗(yàn)公式3計(jì)算： （2.3）式中：設(shè)計(jì)流量（m3/s）； 天然河槽流量，因無(wú)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(zhǎng)為340120m。2.2.3 驗(yàn)算 （2.4）式中：墩數(shù)，3跨，=2； 墩寬，標(biāo)準(zhǔn)跨徑40m，取=1.8m。=34021.8116.40m103.90m 經(jīng)計(jì)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(jì)水位，； 水面升高值總和，本設(shè)計(jì)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(jì)為2.3m。橋面最低高程： =99.50+0.5+0.5+2.3+0.137=102.937m2.4 沖刷計(jì)算2.4.1 橋墩一般沖刷（粘性土） （2.6）式中：?jiǎn)螌捔髁考邢禂?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(guò)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(guò)水凈寬，=123.69-21.8-3.69=116.4m； 最大水深為12.63m； 平均水深， 。=14.51m，沖去=14.51-12.63=1.88m2.4.2 橋墩局部沖刷（粘性土）局部沖刷按下式計(jì)算 （2.7）式中：墩形系數(shù)，本設(shè)計(jì)為雙柱式墩，取1.0； 墩寬，1.8m； 液性指數(shù)，0.6； 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(tái)沖刷（粘性土） （2.8）式中：天然條件下河床平均單寬流量；橋臺(tái)路堤阻水比；液性指數(shù)，粉質(zhì)粘土硬塑，取0.2；橋臺(tái)路堤阻水長(zhǎng)度，3.69m；挑角系數(shù)5，取1.0；橋臺(tái)形狀系數(shù)5，本橋臺(tái)前墻帶邊坡（埋入式橋臺(tái)），上下游設(shè)錐坡，取 =0.85。=4.64m 橋臺(tái)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(zhǎng)計(jì)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(jiǎn)支T梁，3跨；經(jīng)沖刷計(jì)算，確定下部結(jié)構(gòu)采用雙柱式墩，肋板式臺(tái)，鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。2.6 本章小結(jié)本章通過(guò)給定設(shè)計(jì)水位計(jì)算出河道流量、流速等水文要素，進(jìn)一步的計(jì)算出橋長(zhǎng)及橋面中心最底標(biāo)高，同時(shí)根據(jù)地質(zhì)水文圖確定出橋孔布置方案。根據(jù)地質(zhì)水文條件計(jì)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(tái)的沖刷，確定橋臺(tái)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(jì)工作的基礎(chǔ)，為第四章的下部基礎(chǔ)設(shè)計(jì)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(jì)3.1 設(shè)計(jì)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(jì)3.2.1 設(shè)計(jì)原始資料標(biāo)準(zhǔn)跨徑：40m，計(jì)算跨徑：38.86m，梁長(zhǎng)：39.96。1、設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo) 公路等級(jí)：二級(jí)汽車荷載：公路級(jí)，人群荷載為3.0KNm橋面凈空：凈9+21.0m，不通航結(jié)構(gòu)形式：裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支T梁2、材料技術(shù)指標(biāo)混凝土：主梁強(qiáng)度等級(jí)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HRB3353、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?？缰欣邔?00mm；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。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(gè)規(guī)則圖形的小單元，截面幾何特性列表計(jì)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(duì)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大毛截面翼板441004414.66667691.532104.120752118.78692三角承托7.525018.750.9375541.53219.93836220.87586腹板371125416.251055.27-333.47411.456491466.73下 三角2.891993.3357.607330.46400-1201.81417.41404417.87804馬蹄13.52175293.6257.03125-1383.472583.897882590.92913104.89830.23233I6815.19727小毛截面翼板351003210.66667780.861951.181961.85三角承托7.525018.750.9375630.86298.48976299.42726腹板371125416.251055.27-244.44220.533181275.8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)分塊面積形心至上緣靜矩(mm3)分塊面積的自身慣性矩 (mm4) (mm)分塊面積對(duì)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2.891993.3357.607330.46400-1112.47357.66448358.12849馬蹄13.52175293.6257.03125-1294.142260.972268.0092.89818.23233I6163.21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(jì)算結(jié)果，計(jì)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(zhǎng)的變化本設(shè)計(jì)主梁采用等高形式，橫截面的T梁翼緣板厚度沿跨長(zhǎng)不變，馬蹄部分為配合鋼束彎起而在四分點(diǎn)附近開(kāi)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(jiàn)下圖圖3.3 半跨內(nèi)橫隔梁沿跨長(zhǎng)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)該處有橫隔梁時(shí)比較均勻，否則主梁彎矩較大。本橋在跨中截面開(kāi)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(jì)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： 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(jì)算截面到支座的距離，并令。主梁彎矩和剪力的計(jì)算公式為： (3.1) (3.2)圖3.4 彎矩、剪力圖主梁恒載內(nèi)力計(jì)算見(jiàn)下表表3.2 1號(hào)梁恒截內(nèi)力計(jì)算表 作用點(diǎn)階段支點(diǎn)截面=0.0距支點(diǎn)h/2截面=0.03L/4截面=0.25跨中截面=0.5一期g1=27.06KN/m彎矩KN.m0595.003833.765111.69剪力KN526.16494.59263.080二期g2=1.91 KN/m彎矩KN.m041.97270.40360.54剪力KN37.1135.6318.560三期g3=8.08 KN/m彎矩KN.m0177.531143.906997.43剪力KN156.99147.5778.500彎矩KN.m0814.505248.0612469.66剪力KN720.26677.79360.140表3.3 2號(hào)梁恒截內(nèi)力計(jì)算表 作用點(diǎn)階段支點(diǎn)截面=0.0距支點(diǎn)h/2截面=0.03L/4截面=0.25跨中截面=0.5一期g1=27.06KN/m彎矩KN.m0616.533972.505296.67剪力KN545.20512.49272.600二期g2=1.91 KN/m彎矩KN.m084.81546.47728.62剪力KN75.0070.5037.500三期g3=8.08 KN/m彎矩KN.m0177.531143.901525.20剪力KN156.99147.5778.500彎矩KN.m0878.875662.877550.49剪力KN777.19730.56388.603.4 活載內(nèi)力計(jì)算（修正剛性橫梁法）3.4.1 計(jì)算主梁的汽車沖擊系數(shù)簡(jiǎn)支梁的結(jié)構(gòu)基頻8： (3.3) 式中： =0.6815197271012mm4(見(jiàn)表3.1)； ,； 混凝土的彈性模量，查表知。，在1.5Hz14Hz之間符合要求。汽車沖擊系數(shù)3.4.2 計(jì)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?yàn)槌兄亟Y(jié)構(gòu)的長(zhǎng)寬比為，所以可按修正的剛性橫梁法來(lái)繪制影響線，并且計(jì)算跨中橫向分布系數(shù)mc。1、主梁抗扭慣性矩對(duì)于T形梁截面，抗扭慣性矩It可近似按下式計(jì)算得 (3.4)式中：b，t相應(yīng)為單個(gè)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(gè)矩形面的個(gè)數(shù)?？缰薪孛嬉砭壈宓膿Q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(jì)算表分塊名稱bi(mm)ti(mm)ciIt=cibiti3(108mm4)翼緣板2200234.090.1060.31186.1129腹板1734.092000.1150.30942.82468馬蹄5403350.620.20541.61808170.555662、計(jì)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(jì)算公式如下： (3.5)式中：與主梁片數(shù)n有關(guān)的系數(shù)，當(dāng)n5時(shí)為1.042；主梁橫向?qū)挾?，；取，按?.4取值。代入計(jì)算公式（3.5）求得3、按修正的剛性橫隔梁法計(jì)算橫向影響線豎坐標(biāo)值計(jì)算公式如下： (3.6)式中：n為主梁片數(shù)，n=5；。將計(jì)算所得的結(jié)果列于下表 表3.5 各號(hào)梁影響線豎標(biāo)匯總表梁號(hào)10.5520.3760.20.024-0.15220.3760.2880.20.1120.02430.20.20.20.20.24、計(jì)算荷載橫向分布系數(shù)根據(jù)表3.5計(jì)算所得數(shù)據(jù)繪制各號(hào)梁的橫向影響線，按橫向最不利布置車輪荷載。1號(hào)梁跨中荷載橫向分布系數(shù)的計(jì)算圖3.5 1號(hào)梁跨中、支點(diǎn)影響線圖（單位：m）1號(hào)梁支點(diǎn)的荷載橫向分布系數(shù)計(jì)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(hào)梁跨中荷載橫向分布系數(shù)計(jì)算圖3.6 2號(hào)梁跨中、支點(diǎn)影響線圖（單位：m）2號(hào)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 荷載橫向分布系數(shù)匯總表梁號(hào)作用類別1汽車0.6480.409人群0.61.2732汽車0.5240.796人群0.403.4.3 活載內(nèi)力計(jì)算計(jì)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。公路級(jí)車道均布荷載=0.7510.5=7.875 KN/m，集中荷載為，橋梁計(jì)算跨徑為38.86m，所以內(nèi)插法求得=，計(jì)算剪力時(shí)為。 汽車荷載作用下的內(nèi)力計(jì)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； 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(duì)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(jì)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(jì)算1號(hào)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)圖3.7 跨中影響線及橫向分布系數(shù)圖2號(hào)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(jì)算四分點(diǎn)截面作用效應(yīng)的計(jì)算圖示如下圖3.8 截面影響線及橫向分布系數(shù)圖1號(hào)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(hào)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(jì)算圖3.9 截面影響線及橫向分布系數(shù)圖1號(hào)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(hào)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)4、支點(diǎn)截面活載內(nèi)力計(jì)算1號(hào)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(hào)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)3.4.4 主梁內(nèi)力組合（1）基本組合： (3.9)（2）短期組合： (3.10)（3）長(zhǎng)期組合： (3.11) 表3.7 1號(hào)梁內(nèi)力組合序號(hào)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KN1第一期永久作用0526.16595.00494.593833.76263.085111.6902第二期永久作用037.1141.9735.63270.4018.56360.5403第三期永久作用0156.99177.53147.571143.9078.501525.2004總永久作用=1+2+30720.26814.50677.795248.06360.146997.4305可變作用汽車標(biāo)準(zhǔn)0278.79285.08179.321832.82156.402445.96116.606可變作用汽車沖擊050.7451.8832.64333.5728.46445.1621.227可變作用人群042.8945.691.38301.247.75402.1410.358標(biāo)準(zhǔn)組合=4+5+6+701092.681197.15891.137715.69552.7510290.69148.179基本組合=1.24+1.4（5+6）+1.12701375.111501.90112.979678.21700.3512908.46204.5410短期組合=4+0.75+70959.481061.07805.806840.77477.959123.0691.9711長(zhǎng)期組合=4+0.4（5+7）0886.90948.13751.186110.18426.388147.9950.78表3.8 2號(hào)梁內(nèi)力組合序號(hào)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KN1第一期永久作用0545.20616.53512.493972.50272.605296.6702第二期永久作用075.0084.8170.50546.4737.50728.6203第三期永久作用0156.99177.53147.571143.9078.501525.2004總永久作用=1+2+30777.19878.87730.565662.87388.607550.4905可變作用汽車標(biāo)準(zhǔn)0233.86230.91170.621495.01126.801990.8394.62續(xù)上表序號(hào)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KN6可變作用汽車沖擊042.5642.0231.05272.0923.08362.3317.227可變作用人群028.4030.370.84197.805.09262.936.768標(biāo)準(zhǔn)組合=4+5+6+701082.011182.17933.077627.77543.5710166.58118.609基本組合=1.24+1.4（5+6）+1.12701352.961472.611161.469502.82682.6712665.36164.1510短期組合=4+0.75+70970.661072.42852.126917.10483.139220.2272.9911長(zhǎng)期組合=4+0.4（5+7）0883.46984.92800.436349.91442.048465.2140.553.5 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(jì)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(jì)值，Ms9123.06KN.m； 毛截面幾何性質(zhì)，； 下核心距，ycx1508.47mm； 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7j15.2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(jì)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(jì)算見(jiàn)下表表3.9 各鋼束起彎點(diǎn)及其半徑計(jì)算表鋼束號(hào)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61630110.981699456.50.190818977.2273.6726.451220110.981684782.60.190816176.5351.43604.93，469080.990381443.30.139211336.9253.48352.51，242080.9903432990.13926027.2329.713732.5注：2、各截面鋼束位置及其傾角計(jì)算以各鋼束支點(diǎn)截面處為例有： ： 各截面鋼束位置及其傾角計(jì)算見(jiàn)下表表3.10 各截面鋼束位置及其傾角計(jì)算表計(jì)算截面鋼束編號(hào)(mm)(mm)（）(mm)(mm)(mm)跨中截面6為負(fù)值鋼束尚未彎起0010210210580803，42102101，28080平均傾角001鋼束截面中心截面68988.699456.55.18530.09040.9959407.01210617.0156110.184782.64.13280.07210.9974220.4680300.463，41362.581443.30.95860.01670.999911.40210221.401，2為負(fù)值鋼束尚未彎起00108080平均傾角2.24710.03950.9992鋼束截面中心253.38續(xù)上表計(jì)算截面鋼束編號(hào)(mm)(mm)（）(mm)(mm)(mm)截面617553.699456.510.16570.17650.98431561.322101771.32514675.184782.69.96760.17310.98491279.73801359.733，49927.581443.37.00140.12190.9925607.31210817.311，24547.5432996.02860.10500.9945239.4680319.46平均傾角7.69890.13400.9910鋼束截面中心900.76支點(diǎn)截面618703.699456.510.83950.18800.98221774.522101984.52515825.184782.610.75760.18660.98241490.00801570.003，411077.581443.37.81730.13600.9907756.87210966.871，25697.5432997.56120.13160.9913376.4980456.49平均傾角8.72570.15170.9884鋼束截面中心1066.873.5.3 計(jì)算主梁截面幾何性質(zhì)截面幾何性質(zhì)的計(jì)算需根據(jù)不同的受力階段分別計(jì)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(jì)強(qiáng)度后，進(jìn)行預(yù)應(yīng)力筋束的張拉，但此時(shí)管道尚未灌漿，因此，其截面幾何性質(zhì)為計(jì)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(shí)，該段的自重荷載由上一階段的截面承受，此時(shí)，截面幾何性質(zhì)應(yīng)為計(jì)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(jì)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(jì)算表截面類別分塊名稱分塊面積重心至梁頂距離對(duì)梁頂邊的面積矩自身慣性矩截面慣性矩凈截面毛截面92.89880.86818.232336163.21-37.4313.01393預(yù)留管道面積-2.6512155-57.122580-1311.57-455.97762砼凈面積90.239843.43761.109746163.21-442.963695720.24631換算界面鋼束換算面積2.919215562.904450-1235.32445.44392毛截面92.89880.86818.232336163.2138.6213.99845換算截面面積95.809919.68881.136786163.21459.442376622.65237換算界面鋼束換算面積2.919215562.904450-1326.56513.67436毛截面104.89791.53830.232336815.19736.9114.289669換算截面面積107.81828.44893.136786815.197527.964037343.16130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(jì)算表截面類別分塊名稱分塊面積重心至梁頂距對(duì)梁頂邊的面積矩自身慣性矩截面慣性矩凈截面毛截面92.89880.86818.232336163.21-34.2410.89022預(yù)留管道面積-2.6512046.62-54.249760-1200-381.7008砼凈面積90.239846.62763.982576163.21-370.810585792.39942換算界面鋼束換算面積2.9192046.6259.740840-1130.24372.88545毛截面92.89880.86818.232336163.2135.5211.71966換算截面面積95.809916.38877.973176163.21384.605116547.81511換算界面鋼束換算面積2.9192046.6259.740840-1221.11435.25490毛截面104.89791.53830.232336815.19733.9812.11102換算截面面積107.81825.51889.973176815.197447.365927262.56319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(jì)算表截面類別分塊名稱分塊面積重心至梁頂距離對(duì)梁頂邊的面積矩自身慣性矩截面慣性矩凈截面毛截面147.28963.731419.437257641.97-7.980.93792預(yù)留管道面積-2.6511399.24-37.089650-443.49-52.13486砼凈面積144.64955.751382.34767641.97-51.196947590.77457換算界面鋼束換算面積2.9191399.2440.843820-427.0553.2343毛截面147.28963.731419.437257641.978.461.05415換算截面面積150.20972.191460.281077641.9754.288457696.25996換算界面鋼束換算面積2.9191399.2440.843820-471.8564.98932毛截面159.28918.741463.426798493.808.651.191816換算截面面積162.20927.391504.270618493.8066.181148559.98145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(jì)算表截面類別分塊名稱分塊面積重心至梁頂距離對(duì)梁頂邊的面積矩自身慣性矩截面慣性矩凈截面毛截面148.67980.121457.112117665.36-4.60.31579預(yù)留管道面積-2.6511233.13-32.686580-257.61-17.590817砼凈面積146.02975.521424.425537665.36-17.296247648.08566換算界面鋼束換算面積2.9191233.1335.995060-248.1417.97329毛截面148.67980.121457.112117665.364.870.35259換算截面面積151.59984.991493.107177665.3618.325887683.68778換算界面鋼束換算面積2.9191233.1335.995060-313.0628.60812毛截面160.67914.381469.112118529.4665.690.52018換算截面面積163.59920.071505.107178529.46629.12838558.59426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(jì)算匯總表 截面類別計(jì)算截面跨中截面階段190.2393843.431456.571311.575720.256.782123.927204.36137階段295.809919.681380.321235.326622.657.201044.797915.36108階段3107.809828.441471.561326.567343.168.863844.990055.53549截面階段190.2393846.621453.3812005792.406.841793.985474.82700階段295.809916.381383.621130.246547.827.145304.732375.79330階段3107.809825.511474.491211.117262.568.797674.925475.94751截面階段1144.635955.751344.25443.497590.777.942225.6468517.11600階段2150.205972.191327.81427.057696.267.916425.7962018.02192階段3162.205927.391372.61471.858559.9890230186.2362818.14132支點(diǎn)截面階段1146.016975.521324.48257.617648.087.840015.7744129.68862階段2151.586984.991315.01248.147683.697.800785.84