【正文】 。 pkfpEpdfpcIt?6名稱 項目 符號 單位 數(shù)據(jù)3?kN/ m179。 鋼絞線與混凝土的彈性模量比無量綱 注： 、 分別為鋼束張拉時混凝土軸心抗壓、抗拉強(qiáng)度標(biāo)39。fck39。t準(zhǔn)值，本設(shè)計考慮混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度的 90%時開始張拉預(yù)應(yīng)力鋼束，即混凝土強(qiáng)度等級為 C45 時開始張拉鋼束，因 = 39。fckMPa, =。39。ftk Ep?7 第二章 設(shè)計要點(diǎn)及結(jié)構(gòu)尺寸擬定 設(shè)計要點(diǎn)本橋上部結(jié)構(gòu)為 50 米預(yù)應(yīng)力混凝土簡支 T 型梁橋預(yù)應(yīng)力鋼束必須待混凝土立方體強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計混凝土強(qiáng)度等級的 90%后（且齡期不小于 4d），方可張拉。預(yù)制梁內(nèi)正彎矩鋼束采用兩端同時張拉，錨下控制應(yīng)力為 ；?負(fù)彎矩鋼束采用單端張拉，錨下控制應(yīng)力為 ，.入預(yù)應(yīng)力鋼筋與錨圈口之間的摩擦損失。主梁按部分預(yù)應(yīng)力混凝土 A 類構(gòu)件設(shè)計。 結(jié)構(gòu)尺寸的擬定 主梁片數(shù)與主梁間距單幅橋面寬為 ，選用 5 片 T 梁。主梁橫斷面布置如圖 21 所示8 圖 21 結(jié)構(gòu)尺寸圖（單位 cm） 主梁結(jié)構(gòu)尺寸的擬定（1）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，標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計中高跨比約在 1/18～ 1/19。當(dāng)建筑高度不受限制時，增大梁高往往是較經(jīng)濟(jì)的方案，因為增大梁高可以節(jié)省預(yù)應(yīng)力鋼束用量，同時梁高加大一般只是腹板加高，而混凝土用量增加不多，綜上所述，主梁采用 T 形截面，梁高為 ，高跨比為9H/L=1/是比較合適的。（2）主梁截面細(xì)部尺寸T 梁翼板的厚度主要取決于橋面板承受車輪局部荷載的要求，要應(yīng)考慮能否滿足主梁受彎時上翼板受壓的強(qiáng)度要求。本設(shè)計預(yù)制T 梁的翼板厚度取用 140mm，翼板根部加厚到 300mm 以抵抗翼緣根部較彎大的彎矩。 在預(yù)應(yīng)力混凝土梁中腹板內(nèi)主拉應(yīng)力較小，腹板厚度一般由布置預(yù)制孔管的構(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。本設(shè)計腹板厚度取 300mm。馬蹄尺寸基本由布置預(yù)應(yīng)力鋼束的需要確定的，設(shè)計實(shí)踐表明，馬蹄面積占截面面積的 10%～20%為合適。本算例考慮到主梁需要配置較多的鋼束，將鋼束按三層布置，一層最多三束，同時還根據(jù)《公預(yù)規(guī)》 條對鋼束凈矩及預(yù)留管道的要求，初擬馬蹄寬度為 700mm，高度 300mm，馬蹄與腹板交接處作三角過渡，高度200mm，以減少局部應(yīng)力。按照以上擬訂的外形尺寸，就可以繪出預(yù)制梁的跨中截面圖（見圖 22）圖（單位：cm）10圖 22 跨中截面尺寸圖（尺寸單位：cm）（3）計算截面幾何特征毛截面幾何特性是結(jié)構(gòu)內(nèi)力、配束及變形計算的前提。由于梯形分塊法是目前各種商用橋梁電算軟件的最常用的方法（即節(jié)線法），所以本設(shè)計也采用梯形分塊法計算毛截面的幾何特性。計算原理橋梁中的 T 形、工字形截面以及箱形截面都可分割成許多梯形，設(shè)其中任意梯形如圖 24 所示，其上底、下底和高分別為 a、b 和h，它的幾何特性為：11 形 心 軸abhyc 圖 23 梯形截面示意圖 面積 A =（a+b）h/2 形心軸位置 y c=（b+2a）h/3(a+b) 對形心軸的慣性矩 I c=（a 2+4ab+b2）h 3/36(a+b) 當(dāng) a=0 或 b=0 時，梯形變成了三角形，上述公式仍適用。 如圖 24 所示的 T 形截面計算方法如下。 1234556bb6xy 圖 24 T 形截面梯形分塊示意圖12按梯形分塊分為 5 個梯形塊，共 6 條節(jié)線。每條節(jié)線距離截面底緣 x 軸的距離為 hi，節(jié)線寬度為 bi 。第 i 個梯形分塊，其上底寬 a = bi+1，下底寬 b = bi ，高h(yuǎn) = hi+1hi ，代入幾何特性計算公式可得： ??iiii hbA???121體 ??iiiiciy?13位 置 ??1223164 ???iiiici bhI icixiyAS 體x根據(jù)慣性矩的移軸原理，梯形分塊 對 x 軸的慣性矩為 2()xiciiicyhIA??將各個梯形的 、 和 疊加起來，即可得到整個截面面的面ixiSiI積 A、對 x 軸的面積距 和慣性矩 ， ， ，xxI??niA1?nixixS1。??nixixI1整個截面的形心軸至截面底緣 x 軸的距離為 。/xSy整個截面對形心的慣性矩為 。 2cxAyI??截面幾何特性計算結(jié)果本設(shè)計主梁截面變化不大，其預(yù)制中梁跨中、支點(diǎn)截面，預(yù)制邊梁跨中、支點(diǎn)截面以及成橋后的跨中及支點(diǎn)的幾何特性可采用以上方法求得，其結(jié)果見下表 21。13表 21 截面幾何特性計算結(jié)果截面位置 截面積（m 2）A截面慣性矩 (m4)I中性軸至梁底的距離（m） 跨中 截面 支點(diǎn) 跨中 T 梁 小毛截面 支點(diǎn) 注：表中所列為毛截面值。對于跨中截面：上核心距 mxsyAik *430.*????下核心距 ix 41.).82(.s?截面效率指標(biāo)： ..0593???hkx?表明以上初擬的主梁跨中截面是合理的。(4)橫截面沿跨長的變化如圖 21 所示，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。梁端部區(qū)段由于錨頭集中力的作用而引起較大的局部應(yīng)力，也為布置錨具的需要，在距梁端 2480mm 范圍內(nèi)將腹板加厚到與馬蹄同寬，同時馬蹄寬度為 700mm，馬蹄部分為配合鋼束彎起而從七分點(diǎn)附近（第二道橫隔梁處）開始向支點(diǎn)逐漸抬高，在馬蹄抬高的同時，腹板寬度亦開始變化。（5） 橫隔梁的設(shè)置 模型試驗結(jié)果表明，在荷載作用處的主梁彎矩橫向分布，當(dāng)該14處有橫隔梁時比較均勻，否則，荷載直接作用下的主梁彎矩就很大。為減小對主梁設(shè)計起主要控制作用的跨中彎矩，在跨中設(shè)置一道中橫隔梁。跨度較大時應(yīng)設(shè)置較多的橫隔梁。本設(shè)計在橋跨中心、七分點(diǎn)和支點(diǎn)處設(shè)置九道橫隔梁，間距為 7m，端橫隔梁的高度與主梁同高，厚度為 300mm，中橫隔梁高度為 2360mm，厚度為 200mm 詳見圖 21。 15 第三章 主梁自重作用效應(yīng)計算 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算，可分別求得主梁控制截面的永久作用和最大可變作用效應(yīng)，然后在進(jìn)行主梁作用效應(yīng)組合。 永久作用效應(yīng)計算 永久作用集度 （1）跨中截面段主梁的自重（七分點(diǎn)至跨中截面，長 ） ?? ??? （2）馬蹄抬高與腹板變寬段梁的自重(長 5 米) ?? .32..2??）（ （3）支點(diǎn)段梁的自重（） ?? ???（4）中主梁的橫隔梁 中橫隔梁體積： （） =（m179。） 端橫隔梁體積：16 （）=（m179。） 故半跨內(nèi)橫梁重力為 ?? ?????）（ （5）預(yù)制梁永久作用集度 m/.... ??）（ （1）現(xiàn)澆 T 梁翼板集度 =25=??5G （2）中主梁現(xiàn)澆部分橫隔梁一片中橫隔梁體積=179。一片端橫隔梁體積=179。 故： ?? KN/ ??????）（ （3）鋪裝 12cm 混凝土鋪裝 25= 6cm 瀝青鋪裝 25= 若將橋面鋪裝均攤給四片主梁，則 ?? KN/????）（ （4）欄桿17 一側(cè)防撞欄： 若將兩側(cè)防撞欄均攤給五片主梁，則： ?? KN/??? （5）中主梁二期永久作用集度 /? 永久作用效應(yīng)如圖 31 所示，設(shè) x 為計算截面離左支座的距離，并令 /xl??主梁彎矩和剪力的計算公式分別為： ??glM21???? Q?永久作用效應(yīng)計算見表 31qMxQxx=al (1a)l(1) 影 響 線1aQ影 響 線圖 31 第一施工階段內(nèi)力計算示意圖表 31 第一施工階段自重作用效應(yīng)階段內(nèi)力 (邊跨中梁)作用效應(yīng)跨中=?四分點(diǎn)=?支點(diǎn)=?18 彎矩 ()KNm? 0一期 剪力 0 彎矩 ()? 0二期 剪力 KN0 彎矩 ()m? 0? 剪力 0 可變作用效應(yīng)計算（修正剛性梁法） 沖擊系數(shù)和車道折減系數(shù)按《橋規(guī)》 條規(guī)定，結(jié)構(gòu)的沖擊系數(shù)與結(jié)構(gòu)的基頻有關(guān)，因此首先要計算結(jié)構(gòu)的基頻。簡支梁橋的基頻可采用下列公式估算： HzmEIlfc ????π其中： mKNgGc /.根據(jù)本橋的基頻，可計算出汽車荷載的沖擊系數(shù)為： ..????按《橋規(guī)》 條，當(dāng)車道大于兩車道時，需進(jìn)行車道折減，三車道折減 22%，四車道折減 33%，但折減后不得小于用兩行車隊布載的計算結(jié)構(gòu)。本橋按三車道設(shè)計，因此在計算可變作用效應(yīng)時需進(jìn)行車道折減。 跨中的荷載橫向分布系數(shù) cm如前所述，本例橋跨內(nèi)設(shè)五道橫隔梁，具可靠的橫向聯(lián)系，且承重19結(jié)構(gòu)的長寬比為： ??Bl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) cm（1）計算主抗扭慣矩 TI對于 T 梁截面，抗扭慣矩可近似按下式計算： ??miiTtbcI13式中： ——相應(yīng)為單個矩形截面的寬度和高度ibit ——矩形截面抗扭剛度系數(shù)ic m——梁截面劃分成單個矩形截面的個數(shù)對于跨中截面，翼緣板的換算平均厚度： ????馬蹄部分換算成平均厚度 453t圖 32 示出了的計算圖示， 的計算見表 32TI20 圖 32 計算圖示（尺寸單位： cm）TI表 32 的計算 分塊名稱 （cmib）(cm)it/ibtic34(10)TiIcbtm???翼緣板① 250 1/3 腹板② 30 馬蹄③ 70 40 ?（2）計算抗扭修正系數(shù) ?對于本橋主梁的間距相同，并將主梁近似看成等截面，則得 21iTiGlIEa???式中： L= 。 。 ； 。? ?????21； ； ； ； 。???計算得： 87.?（3）按修正的剛性橫梁法計算橫向影響線豎坐標(biāo)值 721jij iaen????式中：n=5。 ).(ma??計算所得的值列于表 33 內(nèi)。表 33 值的計算ijn梁號 1in2i 3i 4in5in1 2 3 （4）計算荷載橫向分布系數(shù)1 號梁的橫向影響線和最不利荷載圖式如圖 33 所示。22圖 33 跨中的橫向分布系數(shù) 計算圖式（尺寸單位：cm）cm可變作用（汽車公路1 級）三車道： .)(21 ???????cqm兩車道： 75.)....( ?cq故取可變作用的橫向分布系數(shù)為： （2）支點(diǎn)截面的荷載橫向分布系數(shù) o如圖 34 所示，按杠桿原理法繪制荷載橫向分布系數(shù)影響線并進(jìn)行布載，1 號梁可變作用的橫向分布系數(shù)可計算如下：23圖 34 支點(diǎn)的橫向分布系數(shù) 計算圖式（尺寸單位：cm）om可變作用（汽車）： ?? ????q（見表 34）表 34 一號梁可變作用橫向分布系數(shù)可變作用類別 cmom公路— 級? 車道荷載取值24根據(jù)《橋規(guī)》 條，公路— 級的均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值 和集中荷載? kq標(biāo)準(zhǔn)值 為： =計算彎矩時： KNk 35618049501836??????????）（計算剪力時： . 可變作用效應(yīng) 在可變作用效應(yīng)計算中，本橋?qū)τ跈M向分布系數(shù)的取值作如下考慮，支點(diǎn)處橫向分布系數(shù)取 ，從支點(diǎn)至第一根橫段梁，橫向分om布系數(shù)從 直線過渡到 ，其余梁段取 。omcc（1）.求跨中截面的最大彎矩和最大剪力計算跨中截面最大彎矩和最大剪力采用采用直接加載求可變作用效應(yīng)，圖 35 示出跨中截面作用效應(yīng)計算圖式，計算公式為