0494-20米T梁畢業(yè)設(shè)計【全套6張CAD圖】,全套6張CAD圖,20,畢業(yè)設(shè)計,全套,cad 大力發(fā)展交通運輸事業(yè)，是加速實現(xiàn)四個現(xiàn)代化的重要保證。四通八達(dá)的現(xiàn)代交通，對于加強(qiáng)全國各族人民的團(tuán)結(jié)，發(fā)展國民經(jīng)濟(jì)，促進(jìn)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(nóng)業(yè)、國防和科學(xué)技術(shù)現(xiàn)代化的逐步實現(xiàn)，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(shù)人員將不斷面臨著設(shè)計和建造各類橋梁的光榮而艱巨的任務(wù)。 一、工程概況及方案比選 （一）概述 平遠(yuǎn)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(nèi)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(yuǎn)、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(wù)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(jīng)濟(jì)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(jīng)102°43′～103°20′，北緯24°50′～25°02′之間。本設(shè)計路段為平遠(yuǎn)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(yuǎn)街～鎖龍寺高速公路路線起點位于硯山縣平遠(yuǎn)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(jīng)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(jù)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(nèi)，即：K124+100～K128+200段內(nèi)，該地段以地表水、地下水強(qiáng)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(xiàn)出溶蝕斷餡盆地的地形地貌特征。 2．水系 路線所經(jīng)區(qū)域?qū)倌媳P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(jù)《南盤江流域洪水調(diào)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(jù)水文資料計算，南盤江橋位于1/100的洪水水位標(biāo)高為1012米，1/300的洪水水位標(biāo)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(jīng)地域位于東經(jīng)102°43′～103°20′，北緯24°50′～25°02′之間，主要屬于亞熱帶高原季風(fēng)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(jīng)區(qū)域內(nèi)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。總的來說，路線所經(jīng)區(qū)域的氣候特點是：降雨豐沛，熱量充足，寒、旱、風(fēng)等災(zāi)害天氣少，光、熱、水分配合理。 4．地震 路線所經(jīng)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(jù)歷史地震記錄，區(qū)內(nèi)破壞性地震有9次。1919年12月21日，開遠(yuǎn)發(fā)生5.5級地震，地震烈度7度；1929年3月22日，區(qū)內(nèi)西北角東經(jīng)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(nèi)地震多發(fā)生在西部，而東部較少。東部區(qū)域內(nèi)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(dá)6～8度。據(jù)云南省地震局地震隊資料，現(xiàn)今地殼垂直變形明顯，相對變化達(dá)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(nèi)西部地震活動頻繁，其震中多位于南北向斷裂帶及開遠(yuǎn)山字型構(gòu)造的鉸接復(fù)合部位，且多伴有溫泉出露。 根據(jù)《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(jù)《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》（GB50011－2001）的規(guī)定，莊田段設(shè)計基本地震加速度值為0.15g。構(gòu)造物按交通部部頒《公路工程抗震設(shè)計規(guī)范》要求設(shè)計。 5．工程地質(zhì)及水文地質(zhì)評價 （1）地質(zhì)構(gòu)造 本區(qū)域經(jīng)歷了多次構(gòu)造變動，多種構(gòu)造相互疊加，構(gòu)造行跡比較復(fù)雜，影響本區(qū)域的構(gòu)造體系主要有：開遠(yuǎn)山字型構(gòu)造體系、南北向構(gòu)造體系、北西向構(gòu)造體系。 路線K123+000～止點K128+200一帶為南北向構(gòu)造影響區(qū)域。路線所經(jīng)區(qū)域有南北向構(gòu)造主干大斷裂朋普～開遠(yuǎn)～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(xué)指標(biāo)： 巖石物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)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(shù) 抗壓強(qiáng)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(xué)性質(zhì)指標(biāo)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(shù) IP 液性指數(shù) Il 內(nèi)聚力 C kPa 內(nèi)摩擦角φ 。 壓縮系數(shù)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(zhì)條件 路線所經(jīng)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(jīng)區(qū)內(nèi)，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(zhì)地段 本段路路線所經(jīng)過區(qū)域不良地質(zhì)地段分布廣泛，種類繁多，主要不良地質(zhì)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(yuǎn)街構(gòu)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(yuǎn)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(nèi)。 8．工程地質(zhì)條件及水文地質(zhì)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(qiáng)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(zhì)現(xiàn)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(jīng)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(biāo)準(zhǔn)： 橋梁方案比選有四項主要標(biāo)準(zhǔn)：安全，功能，經(jīng)濟(jì)與美觀，其中以安全與經(jīng)濟(jì)為重。過去對橋下結(jié)構(gòu)的功能重視不夠，現(xiàn)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(dǎo)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(jīng)濟(jì)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(gòu)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(gòu)橋 預(yù)應(yīng)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(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。 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(xiàn)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(nèi)大量采用，安全，行車方便。 1．行車平穩(wěn) 2．索力調(diào)整工序比較繁復(fù)，施工技術(shù)要求高 美觀性 做成變截面梁較漂亮 結(jié)構(gòu)美觀 結(jié)構(gòu)美觀 具有現(xiàn)代氣息，結(jié)構(gòu)輕盈美觀。 經(jīng)濟(jì)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(jīng)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(gòu)橋容易受地震等影響，云南省多地震，以及經(jīng)過上述方案的比較，決定采用預(yù)應(yīng)力混凝土T形梁橋。 二、主梁設(shè)計 （一）設(shè)計概況及構(gòu)造布置 1．設(shè)計資料 （1）設(shè)計跨徑：標(biāo)準(zhǔn)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(cè)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(yù)應(yīng)力鋼束采用符合冶金部YB255-64標(biāo)準(zhǔn)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(lián)接用16Mn低合金結(jié)構(gòu)鋼鋼板。 按后張法工藝制作主梁，采用45號優(yōu)質(zhì)碳素鋼結(jié)構(gòu)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(shù) 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)，同時加寬翼板對提高主梁截面效率指標(biāo)ρ很有效，故在許可的條件下應(yīng)適當(dāng)加寬T梁翼板。但標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計主要為配合各種橋面寬度，使橋梁標(biāo)準(zhǔn)化而采用統(tǒng)一的主梁間距。交通部《公路橋涵標(biāo)準(zhǔn)圖》（78年）中，鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)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(dāng)挑出，凈－7附2×0.75m的橋?qū)拕t用五片。 2．主梁跨中截面細(xì)部尺寸 （1）主梁高度 預(yù)應(yīng)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(shè)計取1.33 m。 主梁截面細(xì)部尺寸：為了增強(qiáng)主梁間的橫向連接剛度，除設(shè)置端橫隔梁外，還設(shè)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(zhuǎn)角處設(shè)置圓角，以減小局部應(yīng)力和便于脫模。 在預(yù)應(yīng)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(gòu)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(biāo)準(zhǔn)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(yù)應(yīng)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(shè)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(yīng)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(yù)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(nèi)（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(shè)置一節(jié)長為30cm的腹板加厚的過渡段。 圖2.1 預(yù)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(yù)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(yù)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(jié)果。軟件使用例子：設(shè)計－截面設(shè)計－創(chuàng)建新文件。使用界面如下： 選擇T型，然后進(jìn)行幾何參數(shù)設(shè)置。計算書如下： <<橋梁博士>>---截面設(shè)計系統(tǒng)輸出 文檔文件: E:\盛云華\123\設(shè)計文件1.sds 文檔描述: jk 任務(wù)標(biāo)識: def 任務(wù)類型: 截面幾何特征計算 ------------------------------------------------------------ 截面高度: 1.33 m ------------------------------------------------------------ 計算結(jié)果: 基準(zhǔn)材料: JTJ023-85: 40號混凝土 基準(zhǔn)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(xiàn)在使用橋梁博士來計算毛截面幾何特性： <<橋梁博士>>---截面設(shè)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(wù)標(biāo)識: 11 任務(wù)類型: 截面幾何特征計算 ------------------------------------------------------------ 截面高度: 1.33 m ------------------------------------------------------------ 計算結(jié)果: 基準(zhǔn)材料: JTJ023-85: 40號混凝土 基準(zhǔn)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(biāo)ρ 以跨中截面為例： 根據(jù)設(shè)計經(jīng)驗，預(yù)應(yīng)力混凝土T型梁在設(shè)計時，檢驗截面效率指標(biāo)取＝0.45～0.55，且較大者亦較經(jīng)濟(jì)。上述計算表明，初擬的主梁跨中截面是合理的。 （四）主梁內(nèi)力計算 1．恒載內(nèi)力計算 （1）主梁預(yù)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(nèi)、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(nèi)橫隔梁圖 圖2.7 端橫隔梁圖 內(nèi)橫隔梁體積： ⑤ （2）欄桿、人行道、橋面鋪裝（三期恒載）g3： 一側(cè)欄桿1.52 kN/m，一側(cè)人行道3.60 kN/m； 橋面鋪裝層，見圖2.2： 現(xiàn)將兩側(cè)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(nèi)力計算 如圖2.8所示，設(shè)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(nèi)力計算見表2.2 恒載內(nèi)力（1號梁）計算表 表2 .2 計算數(shù)據(jù) 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(nèi)力計算(修正剛性橫梁法) （1）沖擊系數(shù)和車道折減系數(shù) 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(shù) 圖2.8 恒載內(nèi)力計算圖 （2）計算主梁的荷載橫向分布系數(shù) ①跨中的荷載橫向分布系數(shù)mc 如前所述，該設(shè)計采用5片橫隔梁，3片內(nèi)橫隔梁，具有可靠的橫向聯(lián)結(jié)，且承重結(jié)構(gòu)的長寬比為： 所以可按修正的剛性橫梁法來繪制橫向影響線和計算橫向分布系數(shù)。 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(yīng)為單個矩形截面寬度和厚度； ——矩形截面抗扭剛度系數(shù)； ——梁截面劃分為單個矩形截面的個數(shù)。 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(jù)《橋梁工程》表2－5－2內(nèi)插求得。 圖2.9 計算圖式 b．計算抗扭修正系數(shù)β 此設(shè)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(biāo)值： 式中： 則： 計算所得的值列于表2.4內(nèi)。 橫向影響線豎坐標(biāo)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(shù) 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(shù)m。 如圖2.11所示，按杠桿原理法繪制荷載橫向影響線并進(jìn)行布載，1號梁活載的橫向分布系數(shù)可計算如下： 圖2.10 跨中的橫截面分布系數(shù)mc計算圖式 ③橫向分布系數(shù)匯總（見表2.5） 1號梁活載橫向分布系數(shù) 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(shù)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(wù)標(biāo)識: 東三分 計算方法: 杠桿法 ------------------------------------------------------------ 結(jié)構(gòu)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(shù) = 1, 右車道數(shù) = 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(shù)值: 坐標(biāo)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(shù)計算結(jié)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(nèi)力 在活載內(nèi)力計算中，這個設(shè)計對于橫向分布系數(shù)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(shù)mc，鑒于跨中和四分點剪力影響線的較大坐標(biāo)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(yīng)考慮支承條件的影響，按橫向分布系數(shù)沿橋跨的變化曲線取值，即從支點到之間，橫向分布系數(shù)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(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，圖2.13示出跨中截面內(nèi)力計算圖式，計算公式為 a．汽車和掛車荷載內(nèi)力計算在表2.6內(nèi)。 圖2.13 跨中截面內(nèi)力計算圖式 跨中截面車輛荷載內(nèi)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(yīng)剪 力 60 120 120 250 250 250 250 1254 26.466 3556.25 146.825 1號梁 內(nèi)力值 788.337 16.620 1179.964 48.717 最大 剪力 及相 應(yīng)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(nèi)力值 78.540 753.561 111.452 1078.35 注：欄內(nèi)分子、分母的數(shù)值分別為對應(yīng)的及相應(yīng)影響線坐標(biāo)值。 b．對于人群荷載 q=0.75q=0.75×3=2.25kN/m 相應(yīng)的 相應(yīng)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(nèi)力列表計算見表2.7. 四分點截面內(nèi)力計算表 表2.7 荷載類別 項目 K (kN/m) 內(nèi)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(nèi)力計算圖式，內(nèi)力計算表見表2.8。 1號梁變化點截面內(nèi)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(nèi)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(nèi)。 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(nèi)力組合 主梁內(nèi)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(shè)計的計算內(nèi)力 2356 125 1434.58 230 675 411 453 （五）預(yù)應(yīng)力鋼束的估算及其布置 1．估算鋼束面積 （1）按強(qiáng)度要求估算 由《結(jié)構(gòu)設(shè)計原理》式（13－92）有： 式中：——混凝土強(qiáng)度安全系數(shù)，?。?.25； ——計算彎矩，由表2.10可得＝2356kNm 為設(shè)計經(jīng)驗系數(shù)，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(shè)計強(qiáng)度＝1280Mpa。鋼束數(shù)為：＝4.83束 （2）按施工和使用階段的應(yīng)力要求估算 此時，翼板可采用麥尼爾不等式進(jìn)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(yù)加力，其應(yīng)力損失可按估算。 設(shè)＝1200 Mpa，則＝（1-0.2）＝0.8×＝0.75＝0.75；為張拉時，構(gòu)件上緣混凝土拉應(yīng)力的限制值：。設(shè)張拉時混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度的80％，即相當(dāng)于0.8×40＝32號，由《結(jié)構(gòu)設(shè)計原理》附表1－1內(nèi)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(yīng)力損失系數(shù),取=0.8； ——使用階段混凝土壓應(yīng)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(xiàn)拉應(yīng)力）得： （D） 將式（A）、（B）、（C）、（D）繪于圖2.16中。其式（D）與（B）數(shù)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(jīng)濟(jì)，應(yīng)盡可能使加大，但應(yīng)滿足鋼束布置時保護(hù)層等構(gòu)造要求。?。?00mm，并取可行區(qū)的中值得： ＝3.5，即＝＝2857×N故需要的鋼束數(shù)為： 束 （3）鋼束數(shù)的選定 根據(jù)以上計算，均接近5束，故暫選鋼束數(shù)。 2．鋼束布置 （1）跨中截面鋼束的布置，如圖2.17。 構(gòu)造要求：預(yù)留孔道凈間距10mm，梁底凈距50mm，梁側(cè)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(fù)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(fù)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(fù)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(yù)應(yīng)力混凝土梁，在張拉鋼束時管道尚未壓漿，由預(yù)應(yīng)力引起的應(yīng)力按構(gòu)件混凝土凈截面（不計構(gòu)造鋼筋的影響）計算；在使用階段，預(yù)留管道已經(jīng)壓漿，認(rèn)為管束與混凝土結(jié)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(jìn)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(yù)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(jié)構(gòu)設(shè)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(yù)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