【正文】 混凝土設(shè)計方案 設(shè)計基本資料本次設(shè)計的橋梁0號橋臺位于K1+，1號臺位于K1+，為30m跨徑的小型橋梁，設(shè)計荷載為公路I級荷載，行車道為雙向四車道，預(yù)應(yīng)力主梁采用C40混凝土。以以上資料結(jié)合橋梁結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟性、適用性、安全性、美觀性和施工難易程度為考慮因素，綜合考慮各設(shè)計方案的優(yōu)缺點，選擇《預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋》和《預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁橋》作為比選方案，從兩個合理方案中比選一個最優(yōu)方案，作為此次的設(shè)計方案。 方案一：預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱型梁橋 預(yù)應(yīng)力連續(xù)箱型梁橋具有結(jié)構(gòu)剛度大，橋面變形小，動力性能好，變形曲線平順，有利于高速行車等優(yōu)點。但是連續(xù)梁橋是一種外部超靜定結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)不均勻沉降將引起結(jié)構(gòu)附加內(nèi)力，因此對基礎(chǔ)要求高，工藝要求較為嚴(yán)格，需要先進(jìn)的技術(shù)和機械設(shè)備，需要用吊裝法施工。在連續(xù)梁橋設(shè)計中，橋梁全長30m，可采用兩跨，這樣能保證橋下有足夠的排洪面積，使河床不至于遭受過大的沖刷。此橋可分為兩孔，不考慮通航要求，橋高為28m，最大縱坡2%，人行道、非機動車道、行車道可分為1m+1m+16m+1m+1m=20m，具體結(jié)構(gòu)布置圖1所示： 圖1 連續(xù)梁橋方案圖 方案二、預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁橋由于預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁橋靜定結(jié)構(gòu)受力明確，不受基礎(chǔ)限制，構(gòu)造簡單，施工方便，應(yīng)用廣泛，易于標(biāo)準(zhǔn)化，使用吊裝法施工，易適用于小跨徑橋梁。此橋全長30米，可選用一跨簡支梁，梁型為T梁，其跨徑較小，施工方便又能保證橋下有很大的排洪面積和空間，預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁橋梁高為高跨比的1/25~1/15，標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計中高跨比約在1/18~1/19,圖2 簡支梁橋方案圖，橋高為28米。橋面設(shè)有2%橫坡度，其具體結(jié)構(gòu)如圖11所示：表11 方案比選表序號比較項目方案類別第一方案第二方案主梁：預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱型梁橋主梁：預(yù)應(yīng)力混凝土簡支T型梁橋1橋高（m）28282梁長（m）3最大縱坡（%）224經(jīng)濟性全橋總長的技術(shù)經(jīng)濟合理性不易簡化，經(jīng)濟費用高。結(jié)構(gòu)尺寸易于系列化，標(biāo)準(zhǔn)化，簡化施工管理工作，施工方便，降低施工費用。5適用性結(jié)構(gòu)手里性能較好，無伸縮，行車較為平順，抗震能力強。橋型結(jié)構(gòu)簡單，車輛和行車能安全順利同行，橋下有足夠的排洪面積。6美觀性由于橋梁跨徑很小，造型顯得復(fù)雜化。結(jié)構(gòu)簡單，造型沒關(guān)，能與環(huán)境協(xié)調(diào)統(tǒng)一。7施工難易程度施工較為復(fù)雜化，需要先進(jìn)的技術(shù)和工藝要求施工簡單，方便，節(jié)省工程費用。 基于經(jīng)濟性、適用性、安全性、美觀性和施工難以程度的綜合考慮，本設(shè)計選擇方案二為設(shè)計方案：預(yù)應(yīng)力混凝土簡支T型梁橋。第二章 尺寸擬定 梁長和跨徑 橋梁的梁長：，標(biāo)準(zhǔn)跨徑：30m，計算跨徑：。 主梁高度 預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁橋的主梁高度為高跨比的1/25~1/15，增大梁高可以節(jié)省預(yù)應(yīng)力鋼筋束的用量，同時梁高加大一般只是腹板加高，而混凝土用量增加的不多， 主梁間距和片數(shù)的確定主梁間距通常應(yīng)隨梁高與跨徑的怎大而加寬為經(jīng)濟，同時加寬翼板對提高主梁截面效率指標(biāo)很有效，故在許可條件下適當(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，是橋梁尺寸標(biāo)注而采用統(tǒng)一的主梁間距。交通《公路橋涵標(biāo)準(zhǔn)圖》中，預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁T梁跨從16~40m，考慮人行道適當(dāng)挑出，凈16附22m的橋?qū)拕t選用13片主梁，如圖3所示：圖3 主梁的間距和片數(shù) 主梁截面細(xì)部尺寸T梁翼板的厚度主要取決于橋面承受車輪局部荷載的要求，還應(yīng)考慮能否滿足主梁受彎時上翼板受壓的強度要求。本設(shè)計預(yù)制T梁的翼板端部厚度取8cm，翼板的根部厚度取14cm。在預(yù)應(yīng)力混凝土梁中腹板因主拉應(yīng)力甚小，取其T梁腹板厚度為16cm，馬蹄尺寸基本由布置預(yù)應(yīng)力鋼束的需要確定的，設(shè)計時間表明，馬蹄占截面總面積的10%~20%為合適，本設(shè)計取馬蹄的寬度為32cm，高度為28cm，馬蹄與腹板交接做成45176。斜坡的折線鈍角，主梁間距為160cm（留2cm的工作縫），T梁上翼板寬度為158cm。主梁支點和跨中截面圖如圖4所示：圖4 主梁的支點和跨中截面圖 橫隔梁的布置 在荷載作用處的主梁彎矩橫向分布，當(dāng)該處有橫隔梁時比較均勻，否則直接在荷載作用下的主梁彎矩很大，為減少對主梁設(shè)計起主要控制作用的跨中彎矩，在跨中設(shè)置一道橫隔梁，當(dāng)跨度較大時，應(yīng)設(shè)置較多的橫隔梁，本設(shè)計在橋跨中，支點和四分點處設(shè)置五道橫隔梁，具體布置圖如圖5所示：圖5 橫隔梁布置圖 橋面鋪裝機動車道與非機動車道橋面鋪裝均為8cm瀝青混凝土，容重為2KN/m2和12cm的c30墊層水泥混凝土，墊層容重為24KN/m2。第三章 主梁的內(nèi)力計算 恒載內(nèi)力計算 預(yù)制梁自重（第一期恒載） 1）、跨中截面主梁自重 2）、馬蹄抬高與腹板變寬部分的自重 3）、支點段梁的自重 4）、邊主梁的橫隔梁自重圖6 內(nèi)橫隔梁和端橫隔梁圖 內(nèi)橫隔梁的體積 端橫隔梁的體積 5）、第一期恒載 第二期恒載 1）、橋面鋪裝 2）、欄桿和人行道 主梁恒載內(nèi)力計算 如圖7所示，設(shè)x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： 圖7恒載內(nèi)力計算表如表31所示：表31 內(nèi)力計算表計算數(shù)目荷載集度l= l2=項目 M0M1/8M1/4M3/8M1/2Q0Q1/8Q1/4Q3/8Q1/2α00189。α(1α)0189。(12α)00g100g200 活載的內(nèi)力計算 支點處內(nèi)力影響線當(dāng)荷載位于支點處時，應(yīng)按杠桿原理法計算荷載的橫向分布系數(shù)，各號梁的橫向分布系數(shù)影響線和最不利荷載圖如圖8所示：圖8 支點處的荷載橫向分布系數(shù) 支點處荷載橫向分布系數(shù)計算結(jié)果： 1號梁： 汽車：moq=1/2= 人群：mor= 2號梁： 汽車：moq= 人群：mor= 3號梁： 汽車：moq= 其他梁同3號梁 計算幾何特性（其他截面） 1）、計算主梁的抗彎慣性矩Ix 求主梁截面重心位置ax： 翼板的換算平均高度： 主梁抗彎慣性矩：主梁的比擬單寬抗彎慣性矩： 2）、橫隔梁的抗彎慣性矩： 每根中橫隔梁的尺寸如圖9所示，圖9 中橫隔梁尺寸圖 按《橋梁工程》人民交通出版社表254確定翼板的有效作用寬度。橫隔梁的長度取為兩根邊主梁的軸線距離，即：, 查表254得：當(dāng)：c/l39。=，所以求橫隔梁截面重心位置：故橫隔梁的抗彎慣性矩為：橫隔梁比擬單寬抗彎慣性矩為： 3）、主梁和橫隔梁的抗扭慣性矩主梁翼板的平均厚度：，查表得：C=則：對于橫隔梁梁肋：，查表得：C=則：所以： 計算參數(shù)θ和α 式中的B為橋梁城中結(jié)構(gòu)的半寬。 則： 計算各主梁橫向影響線坐標(biāo) 已知θ=，從附錄“GM”法計算圖表可查得影響系數(shù)和的值，如表32：表32 影響系數(shù)和的值系數(shù)梁位荷載位置校核B3B/4B/2B/40B/4B/23B/4B0B/4B/23B/4B0B/4B/23B/4B用內(nèi)插法求實際梁位處的和的值，實際梁位與表列梁位的關(guān)系圖如圖10所示：圖10 實際梁位與表列梁位的關(guān)系圖 因此對于1號梁： 對于2號梁： 對于3號梁： 對于4號梁： 對于5號梁： 對于6號梁： 對于7號梁： 現(xiàn)將?、?、?、④、⑤、⑥和⑦號梁的橫向影響線坐標(biāo)值計算如表33表33 橫向影響線坐標(biāo)值梁號算式荷載位置B3/4B1/2B1/4B01/4B1/2B3/4BB1234