【正文】 應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》（JIG D62—2004），簡稱《公預(yù)規(guī)》。4） 《橋梁工程》二版5） 《橋梁工程》一版，見下表名稱項(xiàng)目符號(hào)單位數(shù)據(jù)C50砼立方強(qiáng)度fcu，kMPa50彈性模量EcMPa104軸心抗壓標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度fckMPa軸心抗拉標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度ftkMPa軸心抗壓設(shè)計(jì)強(qiáng)度fcdMPa軸心抗拉設(shè)計(jì)強(qiáng)度ftdMPa短暫狀態(tài)容許壓應(yīng)力 fck‘MPa容許拉應(yīng)力 ftk‘MPa持久狀態(tài)標(biāo)準(zhǔn)軸載組合：MPa①容許壓應(yīng)力 fckMPa②容許主壓應(yīng)力 fck‘MPa短期效應(yīng)組合：MPa①容許拉應(yīng)力σst MPa0②容許主拉應(yīng)力 ftk‘MPa162。鋼絞線標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度fpk‘MPa1860彈性模量Ep ‘MPa105抗拉設(shè)計(jì)強(qiáng)度fpdMPa1260最大控制應(yīng)力 fpk‘MPa1395持久狀態(tài)：MPa標(biāo)準(zhǔn)荷載組合 fpk‘MPa1209材料重度C50砼r1KN/m3瀝青砼r2KN/m3鋼絞線r3KN/m3C30砼r4KN/m324欄桿r5KN/m鋼束與混凝土的彈性模量比аEP在考慮混凝土強(qiáng)度達(dá)到C45時(shí)開始張拉預(yù)應(yīng)力鋼束。f，ck和f，tk分別表示鋼束張拉時(shí)混凝土的抗拉，抗壓標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度：則f，ck= Mpa, f，tk= Mpa 橫截面布置 初步擬定采用簡支箱型梁橋，整個(gè)跨境范圍內(nèi)采用等截面箱梁，本設(shè)計(jì)主梁頂板寬度為6m，寬度較大，為保證量的整體受力性能，橋面板采用現(xiàn)澆混凝土剛性接縫。并作一定數(shù)量的橫隔梁。 主梁截面尺寸擬定預(yù)應(yīng)力混凝土箱型梁橋，支點(diǎn)處梁高約為跨徑的1/15~1/20，則定h=40/20=2m。橋墩附近地板厚度一般為墩頂梁高的1/10~1/12,由于是等截面主梁，查《橋梁工程》第一版圖2722，所以取底板厚度為 δ0 = 我國已建的懸臂梁體系梁橋，為了與T型掛梁的一半尺寸相配合，箱梁翼板的懸臂長度往往取在2m以下，所以取翼板懸伸長度為1m，腹板寬度為四米，中間設(shè)置一道與腹板厚度相同的肋板，為單箱單室截面?！稑蛄汗こ獭芬?guī)定頂板厚度δ1，且頂板厚度與腹板間距相對(duì)應(yīng)，腹板間距為3m——頂板厚度為18cm，腹板間距為5m——頂板厚度為20cm，現(xiàn)腹板間距為4m，所以去頂板厚度為20cm翼板外緣厚度 h1 翼板內(nèi)緣厚度 h1 故截面形式如圖所示采用兩片如上圖所示的箱梁，如下圖所示： 計(jì)算截面幾何特性凈截面的計(jì)算表（b=600cm）分塊面積到上緣的距離yi(cm)分塊面積Ai(cm2)分塊面積對(duì)上緣的靜矩Si(cm3)分塊面積自身慣性矩Ii(cm4)di=ysyi(cm)分塊面積對(duì)形心慣性矩Ix(cm4)I=Ii+Ix(cm4)①②③④⑤⑥⑦①520001000016666。66667②10016000160000053333333。33④10560056000186666。6667⑤70001312500⑥625⑦625⑧20300060000150000Σ428503960375ys= =3960375/42850=㎝yx=200－=㎝毛截面的計(jì)算表（b=）分塊面積到上緣的距離yi(cm)分塊面積Ai(cm2)分塊面積對(duì)上緣的靜矩Si(cm3)分塊面積自身慣性矩Ii(cm4)di=ysyi(cm)分塊面積對(duì)形心慣性矩Ix(cm4)I=Ii+Ix(cm4)①②③④⑤⑥⑦①5200010000②100160001600000④10560056000⑤70001312500⑥625⑦625⑧20300060000150000⑨5125625Σ429753961000 ys==3961000/42950=㎝yx=200－=㎝ 檢驗(yàn)截面效率指標(biāo)ρ毛截面：凈截面：截面效率指標(biāo):ρ==， 表明以上初步擬訂的主梁跨中截面是合理的 橫截面沿跨長的變化及橫隔梁的位置由于本設(shè)計(jì)為預(yù)制簡支箱梁橋，為簡化預(yù)制工藝，采用了等截面形式。在荷載作用處的主梁彎矩橫向分布，當(dāng)沒有橫隔梁時(shí)，何在直接作用在主梁上，將產(chǎn)生很大的彎矩。為使主梁設(shè)計(jì)起主要控制作用的跨中彎矩減小，應(yīng)設(shè)置橫隔梁，跨徑較大，故設(shè)置5道橫隔梁。橫隔梁高度與箱梁等高，其厚度為30cm。如下圖所示 第四章 主梁作用效應(yīng)計(jì)算 根據(jù)上述梁跨結(jié)構(gòu)縱、橫截面的布置，并通過可變作用下的梁橋荷載橫向分布計(jì)算，可分別求得各主梁控制截面（一般取跨中、四分點(diǎn)、變化點(diǎn)和支點(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。 恒載內(nèi)力計(jì)算（1） 預(yù)制梁自重① 跨中截面主梁的自重g（1）=r1=25=G（1）==（注：由于是等截面，）② 橫隔梁自重計(jì)算A橫 =1(+) 2+(+) 2 =+=178。g（2） =A橫 r1 ==G（2） = g（2）L=5=③ 預(yù)制主梁的恒載集度為：g0=（+）=（2） 二期恒載① 混凝土墊層鋪裝：設(shè)計(jì)墊層在左側(cè)路肩與橋面鋪裝位置處的厚度為22cm橋面鋪裝寬度為：=橫坡為：%所以右側(cè)墊層厚度是：6cm所以墊層平均厚度是：（+）=故：24=6cm瀝青混凝土鋪裝：23=橋面鋪裝均攤給兩片主梁：則：g1 =（+）=② 防撞欄和護(hù)欄右側(cè)主梁所承受的防撞欄：g（3）=5KN/m （根據(jù)算例經(jīng)驗(yàn)r=，偏保守估計(jì)取r為5KN/m）左側(cè)主梁所承受的護(hù)欄：g（4） =（根據(jù)算例經(jīng)驗(yàn)r=，為偏保守計(jì)算取r=）將其均攤給兩片主梁：則：g2 =（5+）=③ 現(xiàn)澆接縫及現(xiàn)澆橫隔梁：g3 =（+）=178。25KN/m179。 =所以主梁的二期恒載集度是：g4 = g3 + g2 + g1 =++=（3） 主梁的恒載集度：g= g4 + g0 =+= 恒載內(nèi)力如圖所示，設(shè)x為計(jì)算截面離左支座的距離,。則有：MX =189。qlx189。qlx178。 QX =qx189。ql （注：其中符號(hào)規(guī)定與材料力學(xué)中的符號(hào)規(guī)定相同）恒載內(nèi)力計(jì)算匯總表 截面 跨中L/4支點(diǎn)G1 G2ΣG1G2ΣG1G2ΣM000Q000 可變作用效應(yīng)計(jì)算（修正偏心壓力法） 分析:由于主梁之間采用了剛性解封連接，且設(shè)置了橫隔梁，故考慮使用修正偏心壓力法計(jì)算橫向分布系數(shù)，每一個(gè)箱梁的箱室作為一個(gè)支撐點(diǎn)，與簡支T梁的計(jì)算方法相同！ 沖擊系數(shù)和車道折減系數(shù)按《橋規(guī)》,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。簡支梁橋的基頻可采用下列公式計(jì)算。其中mc==25103=根據(jù)《橋規(guī)》的規(guī)定,可計(jì)算出汽車荷載的沖擊系數(shù)為:μ=㏑=∴1+μ= 按《橋規(guī)》,當(dāng)車道大于兩車道時(shí),需進(jìn)行車道折減,當(dāng)采用兩車道布載時(shí)不需要進(jìn)行折減，采用三車道布載時(shí)。 計(jì)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本橋跨內(nèi)設(shè)有五道橫隔梁，具有可靠的橫向聯(lián)結(jié)，且承重結(jié)構(gòu)的長寬比為：所以可修正偏心壓力法來繪制橫向影響線和計(jì)算橫向分布系數(shù)mc。① 計(jì)算主梁抗扭慣性矩IT對(duì)于單箱單室形梁截面，抗扭慣性矩可近似按下式計(jì)算： = = = 式中： ci——矩形截面抗扭剛度系數(shù)；根據(jù)t/b查表計(jì)算；由于t/a=，經(jīng)查表，得c=！ ② 計(jì)算抗扭修正系數(shù)β本設(shè)計(jì)由于只有兩根主梁，所以取ε=。并根據(jù)《公路工程鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》=。則： β==③計(jì)算橫向影響線豎坐標(biāo)值：由于只有兩片主梁。a1 =a2 =。兩片主梁完全對(duì)稱，所以只需要算其中一片主梁即可。④計(jì)算荷載橫向分布系數(shù)可變作用：（汽車公路—I級(jí)） 1號(hào)梁： 兩車道：mc= Ση2=（+++）= 三車道：mc=Ση2=（+++++） =（2）支點(diǎn)截面的荷載橫向分布系數(shù)mo如圖所示，按杠桿原理法繪制荷載橫向分布影響線并進(jìn)行布載，計(jì)算橫向分布系數(shù)。 則：mq =（1+1+1+）=通過以上部分計(jì)算，可見由于箱梁箱室較寬，整體效能搞好，簡化為T梁后計(jì)算的橫向分布系數(shù)都大于1，所以可將兩片箱梁看為一個(gè)整體，其橫向分布系數(shù)按1計(jì)算。這樣所計(jì)算的活載比實(shí)際情況稍大，作為承載力儲(chǔ)備！ 車道荷載的取值根據(jù)《橋規(guī)》,公路—I級(jí)的均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值qk=，集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值pk按以下規(guī)定選?。簶蛄河?jì)算跨徑小于或等于5m時(shí)，pk=180KN；橋梁計(jì)算跨徑大于或等于50m時(shí)，pk=360KN；橋梁計(jì)算跨徑在5m～50m時(shí)，pk采用直線內(nèi)插求得。，所以采用線性插入計(jì)算。計(jì)算剪力效應(yīng)時(shí)。本設(shè)計(jì)中，計(jì)算彎矩時(shí)：qk=， pk=〔（）+180〕=。計(jì)算剪力時(shí): pk== KN 計(jì)算可變作用效應(yīng) （1）求跨中截面的最大彎矩和最大剪力彎矩:M=（1+μ）ξmc（pkyk+ qkww）剪力:Q=（1+μ）ξ（mkpkyk+mkqkwQ+△Q）△ Q=（momc）（2+yk）其中：（1+μ）—汽車沖擊系數(shù) Mmax =11（+）=Vmax =11（+）=（2）四分點(diǎn)截面的最大彎矩和最大剪力 Mmax = 11（+） = KN/mVmax = 11(+)= KN(3)支點(diǎn)處的最大彎矩和最大剪力Mmax= 0 KNmVmax= 11（1+1）= (4)主梁內(nèi)力匯總主梁內(nèi)力匯總表 梁位恒載活載跨中L/4支點(diǎn)跨中L/4支點(diǎn)1M00Q0 結(jié)構(gòu)重要系數(shù)ro=，基本組合用于承載能力極限狀態(tài)計(jì)算（驗(yàn)算強(qiáng)度），短期基本組合用于正常使用極限狀態(tài)，長期基本組合用于正常極限狀態(tài)（用于驗(yàn)算裂縫和撓度）閉口薄壁箱形梁截面的受力特點(diǎn)與一般的T形梁不同，其精確計(jì)算必須用薄壁構(gòu)件結(jié)構(gòu)力學(xué)的方法求解，當(dāng)橋上有K輛汽車活動(dòng)時(shí)對(duì)橋中線成偏心作用，橫向一排車輛的總重KP將具有偏心距e，此時(shí)整體箱形梁的受力可分作兩種情況來計(jì)算，對(duì)稱荷載KP作用下的平面彎曲計(jì)算和扭矩作用下的扭矩計(jì)算。對(duì)于平面彎曲計(jì)算，通常可用熟知的材料力學(xué)公式，計(jì)算各橫截面上的彎曲正應(yīng)力和彎曲剪應(yīng)力。對(duì)于扭轉(zhuǎn)計(jì)算，一般來說，箱形薄壁桿件受扭后橫截面將產(chǎn)生自由扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力，約束扭轉(zhuǎn)正應(yīng)力與剪應(yīng)力以及截面發(fā)生歪扭引起的畸變正應(yīng)力與剪應(yīng)力設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)表明鋼筋混凝土與預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土箱形截面的抗扭剛度很大，由扭轉(zhuǎn)引起的應(yīng)力通常較平面彎曲引起的應(yīng)力小的多。而且箱壁具有一定厚度的箱形梁在橫隔梁的制約下界面不易發(fā)生歪扭，因而其畸變應(yīng)力將更小，可以忽略不計(jì)。在考慮到一般中、大跨徑箱形截面梁橋的恒載內(nèi)力比活載內(nèi)力大很多，因而活載扭轉(zhuǎn)應(yīng)力占總應(yīng)力的比重就更小，本設(shè)計(jì)中恒載內(nèi)力遠(yuǎn)大于活載內(nèi)力！我國建設(shè)的諸多箱形梁大橋中，烏龍江大橋活載占總應(yīng)力的11%~21%，活在剪應(yīng)力占總剪應(yīng)力的9%~30%。如按技術(shù)文獻(xiàn)所推薦的的約束扭轉(zhuǎn)正應(yīng)力為活載彎曲應(yīng)力的15%計(jì)，扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力為活載彎曲剪應(yīng)力的5%，%~%，%~%，數(shù)之甚微。由此可見，在實(shí)際設(shè)計(jì)當(dāng)中，我們可以避免相當(dāng)復(fù)雜的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力計(jì)算，而采用一些近似方法進(jìn)行估算這些數(shù)值，這對(duì)結(jié)果不會(huì)導(dǎo)致很大的誤差。所以本設(shè)計(jì)為簡化計(jì)算過程，采用經(jīng)驗(yàn)估值法進(jìn)行估算，對(duì)于具有一定厚度且有橫隔板加筋的箱形梁，忽略歪扭變形的畸變應(yīng)力，將活載偏心作用引起的約束扭轉(zhuǎn)正應(yīng)力與約束扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力分別估計(jì)為活載對(duì)稱作用下平面彎曲正應(yīng)力的15%和剪應(yīng)力的5%。因此當(dāng)恒載對(duì)稱作用時(shí)箱形梁任意截面及扭轉(zhuǎn)影響的總荷載內(nèi)力近似估計(jì)為：彎矩： 剪力： 式中：內(nèi)力組合匯總表 截面