【正文】 預(yù)應(yīng)力混凝土 T 形截面簡(jiǎn)支梁橋目 錄1 方案比選 .............................................................1 方案比選的主要標(biāo)準(zhǔn) ................................................1 方案編制 ..........................................................1 方案評(píng)選 ..........................................................32 橋梁的設(shè)計(jì)計(jì)算 .......................................................4 設(shè)計(jì)資料 ..........................................................4 橫截面布置 ........................................................5 橫截面沿跨長(zhǎng)的變化 ...............................................10 橫隔梁的設(shè)置 .....................................................103 主梁作用效應(yīng)計(jì)算 ....................................................11 永久作用效應(yīng)計(jì)算 .................................................11 永久作用集度 ...................................................11 永久作用效應(yīng) ...................................................12 可變作用效應(yīng)計(jì)算（偏心壓力法） ...................................13 車(chē)道荷載的取值 .................................................17 計(jì)算可變作用效應(yīng) ...............................................174 預(yù)應(yīng)力鋼束的估算及其布置 ............................................245 計(jì)算主梁截面幾何特性 ................................................276 鋼束預(yù)應(yīng)力損失計(jì)算 ..................................................27 預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉（錨下）控制力 con?.................................27 鋼束應(yīng)力損失 .....................................................277 主梁截面承載力與應(yīng)力驗(yàn)算 ............................................27 持久狀況承載能力極限狀態(tài)承載力驗(yàn)算 ...............................27 應(yīng)力驗(yàn)算 .........................................................27 抗裂性驗(yàn)算 .......................................................278 行車(chē)道板計(jì)算 ........................................................279 支座計(jì)算 ..................................................................................................................................................27參考文獻(xiàn) .......................................................................................................................................................272致謝 ................................................................................................................................................................2711 方案比選 方案比選的主要標(biāo)準(zhǔn) 橋梁方案比選有四項(xiàng)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(guò)去對(duì)橋下結(jié)構(gòu)的功能重視不夠，現(xiàn)在航運(yùn)事業(yè)飛速發(fā)展，橋下凈空往往成為運(yùn)輸瓶頸。至于橋梁美觀，要視經(jīng)濟(jì)與環(huán)境條件而定。由于所給標(biāo)準(zhǔn)跨徑為 30 米，屬于中橋范疇，本設(shè)計(jì)采用預(yù)應(yīng)力混凝土，單孔橋跨結(jié)構(gòu)形式，不在河道中設(shè)置橋墩，直接將橋跨上部結(jié)構(gòu)置于左右兩橋臺(tái)上，而橋臺(tái)則通過(guò)伸縮縫與兩邊的路堤相連。 方案編制因此，擬定了三種橋式方案進(jìn)行比選：方案一：橋跨結(jié)構(gòu)采用預(yù)應(yīng)力混凝土 T形截面簡(jiǎn)支梁；方案二：橋跨結(jié)構(gòu)采用上承式實(shí)腹圬工拱橋；方案三：橋跨結(jié)構(gòu)采用預(yù)應(yīng)力混凝土箱型截面簡(jiǎn)支梁。a） 方案一：預(yù)應(yīng)力混凝土 T 形截面簡(jiǎn)支梁橋單跨預(yù)應(yīng)力混凝土 T 形截面簡(jiǎn)支梁橋，橋長(zhǎng) 30m，主梁采用 T 形截面，梁高為等高度，主梁采用預(yù)制裝配的施工方法。圖 11 立面圖圖 12 橋梁半截面圖b） 上承實(shí)腹圬工拱橋單跨上承式圬工拱橋，橋長(zhǎng) 30 米，拱上建筑采用實(shí)腹式，采用有支架施工。2圖 14 立面圖圖 15 橋梁半斷面圖c） 預(yù)應(yīng)力混凝土箱形截面簡(jiǎn)支梁橋方案單跨預(yù)應(yīng)力混凝土箱形截面簡(jiǎn)支梁橋，橋長(zhǎng) 30 米，主梁采用箱形截面，梁高為等高度。主梁采用懸臂澆筑施工。圖 17 立面圖圖 19 橫斷面圖3 方案評(píng)選以上三個(gè)方案的優(yōu)缺點(diǎn)比較如表 11表 11 方案比選圖方案一 方案二 方案三序號(hào)方案比較方案預(yù)應(yīng)力混凝土 T形截面簡(jiǎn)支梁上承式實(shí)腹圬工拱橋預(yù)應(yīng)力混凝土箱形截面簡(jiǎn)支梁1 工藝技術(shù)要求 技術(shù)較先進(jìn)，采用預(yù)制裝配施工工藝成熟，但需大量支架及吊裝設(shè)備采用大箱梁截面形式運(yùn)輸較困難，且預(yù)應(yīng)力鋼筋布置復(fù)雜2 施工難易程度 節(jié)省大量器材，施工簡(jiǎn)便速度快 占用施工場(chǎng)地大， 勞動(dòng)力多 施工難度大3 美觀效果 外觀中規(guī)中矩 外觀美麗 外觀簡(jiǎn)樸4 安全性靜定結(jié)構(gòu)受力較好，養(yǎng)護(hù)容易，安全可靠，對(duì)地基承載力要求不高，適用范圍廣超靜定結(jié)構(gòu)，溫度變化，收縮徐變，特別是墩臺(tái)位移會(huì)在拱內(nèi)產(chǎn)生較大附加內(nèi)力靜定結(jié)構(gòu)，抗扭剛度大，且整體性較好5 經(jīng)濟(jì)性造價(jià)合適，鋼材及水泥材料用量適度，且便于使用當(dāng)?shù)夭牧?，性價(jià)比高雖不用鋼材，但支架費(fèi)用及模板費(fèi)用較大。澆筑混凝土量也較大造價(jià)較高，采用單片大箱梁運(yùn)輸費(fèi)用大，吊裝安裝費(fèi)用大，用于簡(jiǎn)支梁不經(jīng)濟(jì)綜上所述，此橋?yàn)閱慰?，采用預(yù)應(yīng)力混凝土 T 形截面簡(jiǎn)支梁橋既能滿足功能要求，施工又簡(jiǎn)單，造價(jià)也較低，所以采用預(yù)應(yīng)力混凝土 T 形截面簡(jiǎn)支梁橋方案。42 橋梁的設(shè)計(jì)計(jì)算畢業(yè)設(shè)計(jì)是土木工程專業(yè)本科教學(xué)最后一個(gè)綜合性、實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，主要目的是引導(dǎo)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際，把課堂上學(xué)到的專業(yè)知識(shí)，通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)的訓(xùn)練，學(xué)會(huì)如何將書(shū)本知識(shí)應(yīng)用到工程實(shí)踐中去。密切學(xué)生和社會(huì)、工程之間關(guān)系，培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題、解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力和創(chuàng)新能力，是工程師基本訓(xùn)練的重要組成部分。培養(yǎng)學(xué)生求真、務(wù)實(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)、細(xì)致的工作作風(fēng)。學(xué)生應(yīng)綜合運(yùn)用基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課、專業(yè)課、選修課及專業(yè)實(shí)習(xí)所積累的理論與實(shí)踐知識(shí)，遵循橋梁設(shè)計(jì)規(guī)程要求，在教師指導(dǎo)下獨(dú)立完成常用橋梁工程設(shè)計(jì)。 設(shè)計(jì)資料a) 橋梁跨徑及橋?qū)挊?biāo)準(zhǔn)跨徑：30m主梁預(yù)制長(zhǎng)度：，伸縮縫采用4cm計(jì)算跨徑：橋面凈空：凈9m+2=12mb) 結(jié)構(gòu)形式上部結(jié)構(gòu)采用后張法預(yù)應(yīng)力混凝土T形梁。c) 設(shè)計(jì)荷載公路—Ⅱ級(jí)，設(shè)計(jì)車(chē)道數(shù)為3車(chē)道。人群荷載：。2md) 氣象資料橋位溫差為26攝氏度，，攝氏度。e) 材料及特性上部結(jié)構(gòu)材料：主梁混凝土強(qiáng)度等級(jí) C50；預(yù)應(yīng)力筋采用 ASTM A416—97a 標(biāo)準(zhǔn)的低松弛鋼絞線（1 7 標(biāo)準(zhǔn)型） ，標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度： ＝1860MPa；彈性模量?pkf＝10 MPa。后張法施工并采用 TD 雙作用千斤頂兩端同時(shí)張拉過(guò)程雙控；pE5其它鋼筋直徑≥12mm 的用Ⅱ級(jí)鋼，其余用Ⅰ級(jí)鋼。立柱，蓋梁及橋頭搭板采用 C30混凝土，基樁采用 C25 混凝土。f) 橋面鋪裝橋面鋪裝采用 8cm 厚瀝青混凝土、三涂 FYT1 改進(jìn)型防水層和 6cm 厚水泥混凝土找平層。g) 結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)本橋的重要性程度一般，取結(jié)構(gòu)重要性系數(shù) γ 0=。h) 設(shè)計(jì)依據(jù)交通部頒《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（JTG B01—2022），簡(jiǎn)稱《標(biāo)準(zhǔn)》；交通部頒《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》（JTG D60—2022），簡(jiǎn)稱《橋規(guī)》；交通部頒《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D62—2022），簡(jiǎn)稱《公預(yù)規(guī)》。5i) 基本計(jì)算數(shù)據(jù)（見(jiàn)表 21）表 21 基本計(jì)算數(shù)據(jù)名 稱 項(xiàng) 目 符 號(hào) 單 位 數(shù) 據(jù)立方強(qiáng)度 kcuf,MPa 50彈性模量 EMPa 104軸心抗壓標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度 ckfMPa 軸心抗拉標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度 tMPa 軸心抗壓設(shè)計(jì)強(qiáng)度 cdfMPa 軸心抗拉設(shè)計(jì)強(qiáng)度 tMPa 容許壓應(yīng)力 39。 短暫狀態(tài)容許拉應(yīng)力 39。tMPa 標(biāo)準(zhǔn)荷載組合:容許壓應(yīng)力 容許主壓應(yīng)力 60MPa 短期效應(yīng)組合:容許拉應(yīng)力 pcst?8.?MPa 0混 凝 土持久狀態(tài)容許主拉應(yīng)力 tkfMPa 標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度 pMPa 1860彈性模量 EMPa 105抗拉設(shè)計(jì)強(qiáng)度 pdfMPa 1260最大控制應(yīng)力 σ con 1395持久狀態(tài)應(yīng)力:ASTM A416—97a 鋼 絞 線 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)組合 1209預(yù)應(yīng)力混凝土 1?KN/ｍ 3 瀝青混凝土 2KN/ｍ 3 鋼絞線 3KN/ｍ 3 鋼束與混凝土的彈性模量比 Ep?無(wú)綱量 注：考慮混凝土強(qiáng)度達(dá)到 C45 時(shí)開(kāi)始張拉預(yù)應(yīng)力鋼束。 和 分別表示鋼束張拉時(shí)混凝土的抗壓、抗ckf?t拉標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度，則 =， =。ckf?tkf? 橫截面布置A. 主梁間距與主梁片數(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(shí)加寬翼板對(duì)提高主梁截面效率指標(biāo) ρ 很有效，故在許可條件下應(yīng)適當(dāng)加寬 T 梁翼板,宜在 ～之間，則采用主梁間距為 ，考慮人行道可適當(dāng)挑出，對(duì)設(shè)計(jì)資料給定的橋面凈6寬選用 5 片主梁。B. 主梁跨中截面主要尺寸擬訂a) 主梁高度預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)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(jì)中高跨比約在 1/18～1/19。當(dāng)建筑高度有受限制時(shí)，增大梁高往往是較經(jīng)濟(jì)的方案，因?yàn)樵龃罅焊呖梢怨?jié)省預(yù)應(yīng)力鋼束用量，同時(shí)梁高加大一般只是腹板加寬，而混凝土用量增加不多。綜上所述，本設(shè)計(jì)中取用 1800mm 的主梁高度是比較合適的。b) 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(chē)輪局部荷載的要求，還應(yīng)考慮能否滿足主梁受彎時(shí)上翼板受壓的強(qiáng)度要求。本設(shè)計(jì)預(yù)制 T 梁的翼板厚度取用 180mm，翼板根部加厚到 300mm 以抵抗翼緣根部較大的彎矩。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(shí)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，即120mm。本設(shè)計(jì)中腹板厚度取 200mm。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(jì)實(shí)踐表明，馬蹄面積占截面總面積的 10%~20%為合適。同時(shí)還根據(jù)《公預(yù)規(guī)》 條對(duì)鋼束間距及預(yù)留管道的構(gòu)造要求，初擬馬蹄寬度為 400mm，高度為 200mm，馬蹄與腹板交接處作三角形 ，高度為 200mm，以減小局部應(yīng)力。按照以上擬訂的外形尺寸，就可繪出預(yù)制梁的跨中截面圖（見(jiàn)圖 23） 。Ⅲ 支 座 中 心 線Ⅲ ⅡⅡ Ⅰ橋 梁 中 心 線 Ⅰ圖 21 結(jié)構(gòu)尺寸圖（尺寸單位：mm）圖 22 跨中截面（ⅠⅠ）尺寸圖（尺寸單位：mm）7圖 23 變化點(diǎn)截面（ⅡⅡ）尺寸圖（尺寸單位：mm）圖 24 支點(diǎn)截面（ⅢⅢ）尺寸圖（尺寸單位：mm）c) 計(jì)算截面幾何特征見(jiàn)表 22① ①③⑤② ②④④圖 25 截面分塊尺寸示意圖（尺寸單位：mm）8表 22 大截面截面幾何特征表分塊號(hào) 分塊面積 ??2mAi ??yi 3myASii????yiu???42myAIiuix????4mIi① 3601802??90 31024?454 ?9??② 9220 3324 98. 9③ 32022??800 310256?256 91072.?9??④ 1533 3989 956. 9⑤ 8042??1700 3106?11