【正文】 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支梁橋工程施工畢業(yè)設(shè)計(jì)一、 工程概況及構(gòu)造布置（1） 工程概況 xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx（二）設(shè)計(jì)資料橋梁跨徑及橋?qū)挊?biāo)準(zhǔn)跨徑：20m（墩中心距離）主梁全長(zhǎng)：計(jì)算跨徑：19m橋面凈寬：7m(行車道板)+2=設(shè)計(jì)荷載公路Ⅰ級(jí)荷載， kN/m2，每側(cè)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(yù)應(yīng)力鋼筋采用《公路鋼筋混凝土及混凝土橋涵設(shè)計(jì)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(nèi)徑50mm、外徑65mm的預(yù)埋波紋管和夾片錨具。設(shè)計(jì)依據(jù)（1）交通部頒《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（JTGBOI2003），簡(jiǎn)稱《標(biāo)準(zhǔn)》；（2）交通部頒《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》（JTJ D602004），簡(jiǎn)稱《橋規(guī)》；（3）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》（JTJD622004），簡(jiǎn)稱《公預(yù)規(guī)》?；居?jì)算數(shù)據(jù) 注：考慮混凝土強(qiáng)度達(dá)到C50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、抗拉標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度，則=， =。（三）橫斷面布置主梁間距通常應(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。本設(shè)計(jì)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(xiàn)澆混凝土剛性接頭，因此主梁的工作截面有兩種：預(yù)施應(yīng)力、運(yùn)輸、吊裝階段的小截面（上翼板寬度bi=1600mm）和運(yùn)營(yíng)階段的大截面（上翼板寬度bi=1700mm）。凈—7m+2 =，如圖1所示。圖1 結(jié)構(gòu)尺寸圖（尺寸單位：mm）（1）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1300m的主梁高度是比較合適的。（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，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140mm，翼板根部加厚到220mm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。腹板厚度取180mm。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。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(shí)還根據(jù)《公預(yù)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(guò)渡，高度過(guò)80mm，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2）。（3）計(jì)算截面幾何特征將主梁跨中截面劃分成五個(gè)規(guī)則圖形的小單元，截面幾何特征列表計(jì)算見(jiàn)表2。圖2 跨中截面尺寸圖表2 跨中截面幾何特性計(jì)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(duì)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(duì)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(yàn)截面效率指標(biāo)ρ（）上核心距：下核心距：截面效率指標(biāo)： ρ=表明以上初擬的主梁中截面是合理的。（四）橫截面沿跨長(zhǎng)的變化 如圖1所示，本設(shè)計(jì)主梁采用等高形式，橫截面的T梁翼板厚度沿跨長(zhǎng)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(yīng)力，也為布置錨具的需要，在距梁端680mm范圍內(nèi)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(diǎn)附近（第一道橫隔梁處）開(kāi)始向支點(diǎn)逐漸抬高，在馬蹄抬高的同時(shí)腹板寬度變開(kāi)始變化。（五）橫隔梁的設(shè)置模型試驗(yàn)結(jié)果表明，在荷載作用處的主梁彎矩橫向分布，當(dāng)該處有橫隔梁時(shí)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(duì)主梁設(shè)計(jì)起主要控制作用的跨中彎矩，在跨中設(shè)置一道路中橫隔梁；當(dāng)跨度較大時(shí)，應(yīng)設(shè)置較多的橫隔梁。本設(shè)計(jì)在橋跨中點(diǎn)和三分點(diǎn)、四分點(diǎn)、支點(diǎn)處共設(shè)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(jiàn)圖1所示。二、主梁作用效應(yīng)的計(jì)算(一) 永久作用效應(yīng)計(jì)算（1）預(yù)制梁自重中截面段主梁的自重（四分點(diǎn)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(diǎn)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(nèi)橫梁重力為：G(4) =（+）252=（kN）預(yù)制梁永久作用集度：g1=(+++)/=(kN/m)（2）二期永久作用①現(xiàn)澆T梁翼板集度 G(5)=25=(kN/m)②邊梁現(xiàn)澆部分橫隔梁一片中橫隔梁（現(xiàn)澆部分）體積：=(m3)一片端橫隔梁（現(xiàn)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(cè)防撞欄：。若將兩側(cè)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(shè)為計(jì)算截面離左支座的距離，并令。圖3永久作用效應(yīng)計(jì)算主梁彎矩和剪力的計(jì)算公式分別為：永久作用效應(yīng)計(jì)算見(jiàn)表3。作用效應(yīng)跨中（@=）四分點(diǎn)（@=）支點(diǎn)（@=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(yīng)計(jì)算（修正剛性橫梁法）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(jiǎn)支梁橋的基頻可采用下列公式估算：其中：mc=根據(jù)本橋的基頻，可計(jì)算出汽車荷載的沖擊系數(shù)為μ==按《橋規(guī)》，當(dāng)車道為兩車道時(shí)。當(dāng)大于兩車道的時(shí)，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(duì)布載的計(jì)算結(jié)果。本設(shè)計(jì)按二車道設(shè)計(jì)，因此在計(jì)算可變作用效應(yīng)時(shí)不需進(jìn)行車道折減。（1）跨中的荷載橫向分布系數(shù)mc如前所述，橋跨內(nèi)設(shè)五道橫隔梁，具有可靠的橫向聯(lián)系，且承重結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)寬比為：所以可按修正的剛性橫梁法來(lái)繪制橫向影響線和計(jì)算橫向分布系數(shù)mc。①計(jì)算主梁抗扭慣矩IT對(duì)于T形梁截面，搞扭慣矩可近似按下式計(jì)算：式中：bi，ti—相應(yīng)為單個(gè)矩形截面的寬度和高度；ci—矩形截面抗扭剛度系數(shù)；m—梁截面劃分成單個(gè)矩形截面的個(gè)數(shù)。對(duì)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(jì)算圖式，IT的計(jì)算見(jiàn)表4。 圖4 IT計(jì)算圖式（尺寸單位：mm）表4 IT 計(jì) 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(jì)算抗扭修正系數(shù)β對(duì)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(jì)算得β=。按修正的剛性橫梁法計(jì)算橫向影響線豎坐標(biāo)值：式中：n=5，=2(+)=(m2)。③計(jì)算荷載橫向分布系數(shù)1號(hào)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(shù)mc計(jì)算圖式（尺寸單位：mm）故取可變作用（汽車）的橫向分布系數(shù)為：=1/2（++）=人群荷載： =2號(hào)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(shù)mc計(jì)算圖示（尺寸單位：mm）故取可變作用（汽車）的橫向分布系數(shù)為：=1/2（+++）=人群荷載：=3號(hào)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(shù)mc計(jì)算圖示（尺寸單位：mm）故取可變作用（汽車）的橫向分布系數(shù)為：=1/2（+++）=人群荷載：=（2）支點(diǎn)截面的荷載橫向分布系數(shù)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(jìn)行布載。圖8 支點(diǎn)橫向分布系數(shù)mo計(jì)算圖式（尺寸單位：mm）1號(hào)梁，2號(hào)梁，3號(hào)梁的可變作用（汽車）的橫向分布系數(shù)分別為1號(hào)梁可變作用（汽車）： moq=（+）=可變作用（人群）： mor=2號(hào)梁可變作用（汽車）： moq=（++）=可變作用（人群）： mor=03號(hào)梁可變作用（汽車）： moq=（+）=可變作用（人群）： mor=0橫向分布系數(shù)匯總（見(jiàn)表5） 1號(hào)梁可變作用向分布系數(shù)可變作用類別mcm0公路－Ⅰ級(jí)人群 2號(hào)梁可變作用向分布系數(shù)可變作用類別mcm0公路－Ⅰ級(jí)人群03號(hào)梁可變作用向分布系數(shù)可變作用類別mcm0公路－Ⅰ級(jí)人群0根據(jù)《橋規(guī)》，公路—Ⅰ級(jí)的均勻荷載標(biāo)準(zhǔn)值qk和集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值Pk為：qk=(kN/m)計(jì)算彎矩時(shí)：計(jì)算剪力時(shí)：在可變作用效應(yīng)計(jì)算中，對(duì)于橫向分布系數(shù)和取值作如下考慮：支點(diǎn)處橫向分布系數(shù)取m0，從支點(diǎn)至第一根橫梁段，橫向分布系數(shù)從m0直線過(guò)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(jì)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(yīng)，圖9示出跨中截面作用效應(yīng)計(jì)算圖示 圖9 跨中截面作用效應(yīng)計(jì)算圖計(jì)算公式為：式中：S—所求截面汽車（人群）標(biāo)準(zhǔn)荷載的彎矩或剪力；qk—車道均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值；Pk——車道集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值；?——影響線上同號(hào)區(qū)段的面積；y——影響線上最大坐標(biāo)值?？勺冏饔茫ㄆ嚕?biāo)準(zhǔn)值：可變作用（汽車）沖擊效應(yīng)： 可變作用（人群）效應(yīng)：(2)求四分點(diǎn)截面的最大彎矩和最大剪力：可變作用（汽車）標(biāo)準(zhǔn)效應(yīng)： 圖10 四分點(diǎn)截面作用效應(yīng)計(jì)算圖式可變作用（汽車）沖擊效應(yīng)： 可變作用（人群）效應(yīng)：（3）求支點(diǎn)截面的最大剪力：圖11 支點(diǎn)截面最大剪力計(jì)算圖式可變作用（汽車）效應(yīng)：可變作用（汽車）沖擊效應(yīng)：可變作用（人群）效應(yīng)：（三）主梁作用效應(yīng)組合本設(shè)計(jì)按《橋規(guī)》～，根據(jù)可能同時(shí)出現(xiàn)的作用效應(yīng)選擇了三種最不理效應(yīng)組合：短期效應(yīng)組合，標(biāo)準(zhǔn)效應(yīng)組合和承載能力極限狀態(tài)基本組合，見(jiàn)表6。三、預(yù)應(yīng)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(jù)《公橋規(guī)》規(guī)定，預(yù)應(yīng)力梁應(yīng)滿足正常使用極限狀態(tài)的應(yīng)力要求和承載能力極限狀態(tài)的強(qiáng)度要求。以下就按跨中截面在各種作用效應(yīng)組合下，分別按照上述要求對(duì)主梁所需的鋼束數(shù)進(jìn)行估算，并且按這些估算的鋼束數(shù)的多少確定主梁的配束。按正常使用極限狀態(tài)的應(yīng)力要求估算鋼束數(shù)對(duì)于簡(jiǎn)支梁帶馬蹄的T形截面，當(dāng)截面混凝土不出現(xiàn)拉應(yīng)力控制時(shí)，則得到鋼束數(shù)n的估算公式：式中：——持久狀態(tài)使用荷載產(chǎn)生的跨中彎矩標(biāo)準(zhǔn)組合值，按表7取用；——與荷載有關(guān)的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，對(duì)于公路Ⅰ級(jí)，；——，,故= 。在一中已計(jì)算出成橋后跨中截面=㎝, =㎝,初估 =15㎝,則鋼束偏心矩為：ep=yxap==㎝。1號(hào)梁：按承載能力極限狀態(tài)估算鋼束數(shù)根據(jù)極限狀態(tài)的應(yīng)力計(jì)算圖式，受壓區(qū)混凝土達(dá)到極限強(qiáng)度，受壓