【正文】 畢 業(yè) 設 計預應力混凝土簡支梁橋工程施工畢業(yè)設計一、 工程概況及構造布置（1） 工程概況 xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx（二）設計資料橋梁跨徑及橋寬標準跨徑：20m（墩中心距離）主梁全長：計算跨徑：19m橋面凈寬：7m(行車道板)+2=設計荷載公路Ⅰ級荷載， kN/m2，每側人行欄、。材料及工藝 混凝土：主梁用C50，欄桿及橋面鋪裝用C40。 預應力鋼筋采用《公路鋼筋混凝土及混凝土橋涵設計規(guī)范》（JTG D62—2004），每束6根，全梁配5束， 普通鋼筋直徑大于和等于12mm的采用HRB335鋼筋；直徑小于12mm的均用R235鋼筋。 按后張法施工工藝制作主梁，采用內徑50mm、外徑65mm的預埋波紋管和夾片錨具。設計依據（1）交通部頒《公路工程技術標準》（JTGBOI2003），簡稱《標準》；（2）交通部頒《公路橋涵設計通用規(guī)范》（JTJ D602004），簡稱《橋規(guī)》；（3）交通部頒《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范》（JTJD622004），簡稱《公預規(guī)》?；居嬎銛祿?注：考慮混凝土強度達到C50時開始張拉預應力鋼束。和分別表示鋼束張拉時混凝土的抗壓、抗拉標準強度，則=， =。（三）橫斷面布置主梁間距通常應隨梁高與跨徑的增大而加寬為經濟，同時加寬翼板對提高主梁截面效率指標ρ很有效，故在許可條件下應適當加寬T梁翼板。本設計主梁翼板寬度為1700mm，由于寬度較大，為保證橋梁的整體受力性能，橋面板采用現澆混凝土剛性接頭，因此主梁的工作截面有兩種：預施應力、運輸、吊裝階段的小截面（上翼板寬度bi=1600mm）和運營階段的大截面（上翼板寬度bi=1700mm）。凈—7m+2 =，如圖1所示。圖1 結構尺寸圖（尺寸單位：mm）（1）主梁高度預應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，標準設計中高跨比約在1/18~1/19。當建筑高度有受限制時，增大梁高往往是較經濟的方案，因為增大梁高可以節(jié)省預應力鋼束用量，同時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，本設計中取用1300m的主梁高度是比較合適的。（2）主梁截面細部尺寸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，還應考慮能否滿足主梁受彎時上翼板受壓的強度要求。本設計預制T梁的翼板厚度取用140mm，翼板根部加厚到220mm以抵抗翼緣根部較大的彎矩。在預應力混凝土梁中腹板內主拉應力較小，腹板厚度一般由布置預制孔管的構造決定，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。腹板厚度取180mm。馬蹄尺寸基本由布置預應力鋼束的需要確定的，設計實踐表明，馬蹄面積占截面總面積的10%~20%為合適。考慮到主梁需要配置較多的鋼束，將鋼束按三層布置，一層最多排三束，同時還根據《公預規(guī)》，初擬馬蹄寬度為500m，高度為150mm，馬蹄與腹板交接處作三角過渡，高度過80mm，以減小局部應力。按照以上擬訂的外形尺寸，就可繪出預制梁的跨中截面圖（見圖2）。（3）計算截面幾何特征將主梁跨中截面劃分成五個規(guī)則圖形的小單元，截面幾何特征列表計算見表2。圖2 跨中截面尺寸圖表2 跨中截面幾何特性計算表分塊名稱分塊面積 Ai (cm2)分塊面積形心至上緣距離 yi (cm)分塊面積對上緣靜矩 Si=Aiyi (cm3)分塊面積的自身慣矩 Ii (cm4)di=ysyi (cm)分塊面積對截面形心的慣矩Ix=Aidi2 (cm4)I=Ii+Ix (cm4)(1)(2)(3)=(1)(2)(4)(5)(6)=(1)(5)2(7)=(4)+(6)大毛截面翼板238071666038873三角承托32053441138腹板1818117261下三角16017872888．89馬蹄75091875∑5428　232352　　∑I=小毛截面翼板16807117602744033462863373726三角承托32053441138腹板1818117261下三角16017872馬蹄75091875∑4728　244112　　∑I=注：大毛截面形心至上緣距離 ： 小毛截面形心至上緣距離： (4) 檢驗截面效率指標ρ（）上核心距：下核心距：截面效率指標： ρ=表明以上初擬的主梁中截面是合理的。（四）橫截面沿跨長的變化 如圖1所示，本設計主梁采用等高形式，橫截面的T梁翼板厚度沿跨長不變。梁端部區(qū)段由于錨頭集中力的作用引起較大的局部應力，也為布置錨具的需要，在距梁端680mm范圍內將腹板加厚到與馬蹄同寬。馬蹄部分為配合鋼束彎起而從四分點附近（第一道橫隔梁處）開始向支點逐漸抬高，在馬蹄抬高的同時腹板寬度變開始變化。（五）橫隔梁的設置模型試驗結果表明，在荷載作用處的主梁彎矩橫向分布，當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。為減小對主梁設計起主要控制作用的跨中彎矩，在跨中設置一道路中橫隔梁；當跨度較大時，應設置較多的橫隔梁。本設計在橋跨中點和三分點、四分點、支點處共設置五道橫隔梁。端橫隔梁的高度與主梁同高，厚度為上部220mm，下部200mm；中橫隔梁高度為1160mm，厚度為上部160mm，下部140mm。詳見圖1所示。二、主梁作用效應的計算(一) 永久作用效應計算（1）預制梁自重中截面段主梁的自重（四分點截面至跨中截面，）：G(1)=25= (kN)馬蹄抬高與腹板變寬段梁的自重（）： G(2)≈(+)25/2=(kN)支點段梁的自重（）：G(3)=25=)邊主梁的橫隔梁自重中橫隔梁體積：（）=(m3)端橫隔梁體積：()=(m3)故半跨內橫梁重力為：G(4) =（+）252=（kN）預制梁永久作用集度：g1=(+++)/=(kN/m)（2）二期永久作用①現澆T梁翼板集度 G(5)=25=(kN/m)②邊梁現澆部分橫隔梁一片中橫隔梁（現澆部分）體積：=(m3)一片端橫隔梁（現澆部分）體積：=(m3)故： g(6)=(10+4)25/=(kN/m)③鋪裝10cm混凝土鋪裝： 725=(kN/m)10cm瀝青鋪裝：723=(kN/m)④ 欄桿一側防撞欄：。若將兩側人行欄、防撞欄均攤給七片主梁，則：g(8)= 2/5=(kN/m)⑤ 邊梁二期永久作用集度：g2=+++=(kN/m)如圖3所示，設為計算截面離左支座的距離，并令。圖3永久作用效應計算主梁彎矩和剪力的計算公式分別為：永久作用效應計算見表3。作用效應跨中（@=）四分點（@=）支點（@=0）一期彎矩（）0剪力（KN）0二期彎矩（）0剪力（KN）0∑彎矩（）0剪力（KN）00（二）可變作用效應計算（修正剛性橫梁法）按《橋規(guī)》，結構的沖擊系數與結構的基頻有關，因此要先計算結構的基頻。簡支梁橋的基頻可采用下列公式估算：其中：mc=根據本橋的基頻，可計算出汽車荷載的沖擊系數為μ==按《橋規(guī)》，當車道為兩車道時。當大于兩車道的時，需進行車道折減，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果。本設計按二車道設計，因此在計算可變作用效應時不需進行車道折減。（1）跨中的荷載橫向分布系數mc如前所述，橋跨內設五道橫隔梁，具有可靠的橫向聯系，且承重結構的長寬比為：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mc。①計算主梁抗扭慣矩IT對于T形梁截面，搞扭慣矩可近似按下式計算：式中：bi，ti—相應為單個矩形截面的寬度和高度；ci—矩形截面抗扭剛度系數；m—梁截面劃分成單個矩形截面的個數。對于跨中截面，翼緣板的換算平均厚度：馬蹄部分的換算平均厚度：圖4示出了IT的計算圖式，IT的計算見表4。 圖4 IT計算圖式（尺寸單位：mm）表4 IT 計 算 表分塊名稱bi(cm)ti(cm)ti/biciIti=cibiti3(10﹣3m4)翼緣板①170 16 1/3腹板② 18 馬蹄③50 20 ∑　 ②計算抗扭修正系數β對于本算例主梁的間距相同，并將主梁近似看成等截面，則得：式中：G=；l=；；；a1=；a2=；a3=0m；；a4 =－；a5=－；Ii=。計算得β=。按修正的剛性橫梁法計算橫向影響線豎坐標值：式中：n=5，=2(+)=(m2)。③計算荷載橫向分布系數1號梁的橫向影響線和最不利布載如圖5所示圖5 跨中橫向分布系數mc計算圖式（尺寸單位：mm）故取可變作用（汽車）的橫向分布系數為：=1/2（++）=人群荷載： =2號梁的橫向影響線和不利布載圖式 如圖6所示圖6 跨中橫向分布系數mc計算圖示（尺寸單位：mm）故取可變作用（汽車）的橫向分布系數為：=1/2（+++）=人群荷載：=3號梁的橫向影響線和最不利布載圖式如圖7所式圖7 跨中的橫向分布系數mc計算圖示（尺寸單位：mm）故取可變作用（汽車）的橫向分布系數為：=1/2（+++）=人群荷載：=（2）支點截面的荷載橫向分布系數mo如圖8所示，按杠桿原理法繪制荷載向橫向分布影響線并進行布載。圖8 支點橫向分布系數mo計算圖式（尺寸單位：mm）1號梁，2號梁，3號梁的可變作用（汽車）的橫向分布系數分別為1號梁可變作用（汽車）： moq=（+）=可變作用（人群）： mor=2號梁可變作用（汽車）： moq=（++）=可變作用（人群）： mor=03號梁可變作用（汽車）： moq=（+）=可變作用（人群）： mor=0橫向分布系數匯總（見表5） 1號梁可變作用向分布系數可變作用類別mcm0公路－Ⅰ級人群 2號梁可變作用向分布系數可變作用類別mcm0公路－Ⅰ級人群03號梁可變作用向分布系數可變作用類別mcm0公路－Ⅰ級人群0根據《橋規(guī)》，公路—Ⅰ級的均勻荷載標準值qk和集中荷載標準值Pk為：qk=(kN/m)計算彎矩時：計算剪力時：在可變作用效應計算中，對于橫向分布系數和取值作如下考慮：支點處橫向分布系數取m0，從支點至第一根橫梁段，橫向分布系數從m0直線過渡到mc，其余梁段均取mc。（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直接加載求可變作用效應，圖9示出跨中截面作用效應計算圖示 圖9 跨中截面作用效應計算圖計算公式為：式中：S—所求截面汽車（人群）標準荷載的彎矩或剪力；qk—車道均布荷載標準值；Pk——車道集中荷載標準值；?——影響線上同號區(qū)段的面積；y——影響線上最大坐標值?？勺冏饔茫ㄆ嚕藴手担嚎勺冏饔茫ㄆ嚕_擊效應： 可變作用（人群）效應：(2)求四分點截面的最大彎矩和最大剪力：可變作用（汽車）標準效應： 圖10 四分點截面作用效應計算圖式可變作用（汽車）沖擊效應： 可變作用（人群）效應：（3）求支點截面的最大剪力：圖11 支點截面最大剪力計算圖式可變作用（汽車）效應：可變作用（汽車）沖擊效應：可變作用（人群）效應：（三）主梁作用效應組合本設計按《橋規(guī)》～，根據可能同時出現的作用效應選擇了三種最不理效應組合：短期效應組合，標準效應組合和承載能力極限狀態(tài)基本組合，見表6。三、預應力鋼束的估算及其布置（一）跨中截面鋼束的估算和確定根據《公橋規(guī)》規(guī)定，預應力梁應滿足正常使用極限狀態(tài)的應力要求和承載能力極限狀態(tài)的強度要求。以下就按跨中截面在各種作用效應組合下，分別按照上述要求對主梁所需的鋼束數進行估算，并且按這些估算的鋼束數的多少確定主梁的配束。按正常使用極限狀態(tài)的應力要求估算鋼束數對于簡支梁帶馬蹄的T形截面，當截面混凝土不出現拉應力控制時，則得到鋼束數n的估算公式：式中：——持久狀態(tài)使用荷載產生的跨中彎矩標準組合值，按表7取用；——與荷載有關的經驗系數，對于公路Ⅰ級，；——，,故= 。在一中已計算出成橋后跨中截面=㎝, =㎝,初估 =15㎝,則鋼束偏心矩為：ep=yxap==㎝。1號梁：按承載能力極限狀態(tài)估算鋼束數根據極限狀態(tài)的應力計算圖式，受壓區(qū)混凝土達到極限強度，受壓