【正文】 畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 第 1 章 緒論 橋梁在交通事業(yè)中的地位 四通八達(dá)的現(xiàn)代交通，對(duì)于加強(qiáng)全國(guó)各族人民的團(tuán)結(jié)，發(fā)展國(guó)民經(jīng)濟(jì)，促進(jìn)文化交流和鞏固國(guó)防等方面，都具有非常重要的作用。在鐵路，公路，城市和農(nóng)村道路交通以及水利等建設(shè)中，為了跨越各種障礙必須修建各種類型的橋梁與涵洞，因此橋涵又成陸路交通中的主要組成部分，特別是在現(xiàn)代高等級(jí)公路以及城市高架道路的修建中，橋梁不僅在工程規(guī)模上十分巨大，而且也往往是保證全線早日通車的關(guān)鍵。 尤其是箱型簡(jiǎn)支梁的應(yīng)用， 箱形簡(jiǎn)支梁橋主要用于預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋。尤其適用于橋面較寬的預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁結(jié)構(gòu)和 跨度較大的斜交橋和彎 橋。 橋梁設(shè)計(jì)中遇到問(wèn)題和采用的方法步驟 本課題研究了跨徑為 30m 的預(yù)應(yīng)力混凝土箱型簡(jiǎn)支梁橋。解決了全橋各部結(jié)構(gòu)尺寸的擬定，主梁內(nèi)力計(jì)算和應(yīng)力驗(yàn)算，梁的變形，最終完成全橋擬定方案檢算并繪制全橋施工設(shè)計(jì)圖。 首先根據(jù)課題要求擬定了全橋各部結(jié)構(gòu)尺寸，然后對(duì)主梁內(nèi)力進(jìn)行計(jì)算中運(yùn)用到了直線內(nèi)插法求荷載橫向分布影響線，再對(duì)主梁的驗(yàn)算中采用了極限狀態(tài)法，最后繪制全橋施工技術(shù)設(shè)計(jì)圖時(shí)應(yīng)用了計(jì)算機(jī)輔助制圖。 研究本課題的意義 作為中小跨徑簡(jiǎn)支橋梁中最常用的橋型之一，除了本身固有特點(diǎn)之外， 還節(jié)約了大量鋼材，符合我國(guó)可持續(xù)發(fā)展道路。新中國(guó)成立以來(lái)，我國(guó)的板橋建設(shè)取得了巨大的成就，充分體現(xiàn)了設(shè)計(jì)者和勞動(dòng)人民的勤奮和智慧。然而，面臨著瞬息萬(wàn)變的世界，我們必須繼續(xù)努力，進(jìn)一步發(fā)揚(yáng)我國(guó)建橋的優(yōu)良傳統(tǒng)，不斷吸取國(guó)外橋梁建筑的先進(jìn)技術(shù)和有益經(jīng)驗(yàn)，艱苦奮斗，勇于創(chuàng)新，加速發(fā)展我國(guó)的橋梁事業(yè)。 畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 第 2 章 結(jié)構(gòu)尺寸 主梁間距 主梁間距采用 11m，其橫隔截面布置形式見(jiàn)圖 21 圖 21 結(jié)構(gòu)橫截面圖（單位： cm） 主梁尺寸擬定 箱梁高度 預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支梁橋 的主梁高跨比通常為 1/15 ~ 1/25，考慮主梁的建筑高度和預(yù)應(yīng)力鋼筋的用量，標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的高跨比約為 1/17 ~ 1/160cm，其高跨比為 1/18。 箱梁頂、底、腹板的厚度 箱梁頂板主要考慮橋面板手里需要，確定厚度為 20cm，近梁端底板厚度除考慮受力要求外，還要考慮布置預(yù)應(yīng)力鋼束到的需要，擬定高度為 30cm，其余部分為 20cm，近梁端處腹板厚度考慮布置預(yù)應(yīng)力鋼束到的需要和抗剪墻厚度的要求，定為 30cm，其余部分為 20cm，腹板和頂板接處做成 ? 的承托，使箱壁剪力流能順利傳遞，避免在轉(zhuǎn)角處產(chǎn)生過(guò)大的應(yīng)力集中。 橫截面沿跨長(zhǎng)度變化 畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 本設(shè)計(jì)梁高采用等高度形式，橫截面頂板厚度沿跨長(zhǎng)不變。梁端部分區(qū)段由于錨頭集中力的作用而引起較大的局部應(yīng)力，也因布置錨具的需要，在端頭附近做成鋸齒形，底板厚度在距支座中線 處由 20cm 開(kāi)始變化至 30cm，腹板在梁端附近由 20cm逐漸變成 30cm。 橫隔梁設(shè)置 為方便施工，各主梁均不設(shè)跨中橫隔梁，反設(shè)端橫隔梁，各主梁之間的橫向聯(lián)系依靠現(xiàn)澆濕接縫來(lái)完成。 截面效率指 ，將截面分塊，如圖 22 圖 22 橫截面分塊圖（單位： cm） 確定截面的形心軸 A1=22021 cm2， x 1= 0cm， y 1=10 cm A2= 2250cm2， x 2=350 cm， y 2= 25cm A3=2250 cm2， x 3=350 cm， y 3=25 cm A4= 2400cm2， x 4= 240cm， y 4=80 cm A5= 2400cm2， x 5= 240cm， y 5=80 cm A6= ， x 6=225 cm， y 6= 25cm A7= ， x 7= 225cm， y 7= 25cm 畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 A8= 10000cm2， x 8=0 cm， y 8= 150cm A9= ， x 9= 225cm， y 9= 135cm A10= ， x 10= 225cm， y 10=135 cm Σ A=41750cm2 可得 x =0, y =Σ An? y n/Σ An= 54 cm 計(jì)算對(duì)形心軸的慣性矩 由平行移軸公式可得 I1= 43325333cm4 I2= 3840750cm4 I3= 3840750cm4 I4= 4502400cm4 I5= 4502400cm4 I6= 192036cm4 I7= 192036cm4 I8= 2176667cm4 I9= 739518cm4 I10= 739518cm4 Σ I= 150018622cm4 計(jì)算截面效率指標(biāo) ΣAY S = 1128145cm3 ΣAY X =1126145cm3 KS =ΣI/ΣAY S= 133cm KX =ΣI/ΣAY X= 133cm Ρ = KS+ KX / H= 截面效率指標(biāo)大于 ，表明初擬截面符合截面效率指標(biāo)要求。 畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 第 3 章 結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算 箱梁自重（一期恒載） 由主梁構(gòu)造，考慮三部分恒載集度，即：按跨中截面計(jì)的箱梁自重，近梁端腹板加厚部分，梁端底板加厚部分 故一期恒載集度有： g1= 25? =g2= ?25= KN/m g3= ?25= KN/m gi= g1+ g2 + g3 = KN/m 二期恒載 二期恒載由護(hù)欄、人行道及橋面鋪裝構(gòu)成。 g1= ??5= KN/m g2=（ 8+） /2??102 ?24+?? 23=gi=（ g1+ g2） /2 = KN/m 恒載內(nèi)力 設(shè) X 為計(jì)算截面至左支承中心的距離，令 α=X/L ,則箱梁的恒載內(nèi)力計(jì)算見(jiàn)表 3— 1 表 3— 1 恒載內(nèi)力計(jì)算表 計(jì)算數(shù)據(jù) L= m L2= m2 項(xiàng)目 gi Mg=α (1α ) ? L2? gi/2(KN/m) Vg=（ 12α） ? L? gi/2(KN) 跨中 四分點(diǎn) 四分點(diǎn) 支點(diǎn) α 0 α (1α )/2 （ 12α） /2 第一期恒載 第二期恒載 1242 932 169 畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 活載內(nèi)力計(jì)算 沖擊系數(shù)和車道折減系數(shù) 車道荷載的沖擊系數(shù)： μ = 1 5 0 2 9 . 4( ) ( 0 . 2 0 . 1 ) 0 . 1 0 . 1 9 2 81 5 0 2 0? ? ? ? ?? 1+μ = 雙車道不考慮汽車荷載折減，所以車道折減系數(shù)ξ = 計(jì)算活載內(nèi)力 公路 —— 二級(jí)車道荷載由均布荷載 qk = ? = KN/m 和集中荷載 PK = ( 2 9 . 4 5 ) 1 8 0[1 8 0 ] 0 . 7 5 2 0 8 . 25 0 5??? ? ??KN 兩部分組成，計(jì)算剪力效應(yīng)時(shí)，集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值 PK應(yīng)乘以 的系數(shù)，即計(jì)算剪力時(shí)， P/K= PK= ? = KN 計(jì)算跨中截面最大彎矩及最大剪力 q k =跨中彎矩l/2l/2 跨中剪力圖31Pk=208. 2KNPk/=249. 84K N M 汽 =??（ ?+? ） = KN*m V 汽 =??（ ?+? ） = KN 計(jì)算四分點(diǎn)截面最大彎矩及最大剪力 畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 p k3l/16p k3/4四分點(diǎn)截面彎矩四分點(diǎn)截面剪力圖32 M 汽 =??（ ?+? ） = KN*m V 汽 =??（ ?+? ） = KN 計(jì)算支點(diǎn)截面最大剪力 支點(diǎn)剪力圖33 V 汽 = 2 9 . 4 1 1 11 . 1 9 2 8 1 . 0 [ 4 1 2 1 2? ? ? ? ? ?7 . 8 7 5 1 4 . 7 + 0 . 5 （ + ） + 2 4 9 . 8 4 1 ] = 4 7 0 . 6 KN 內(nèi)力組合計(jì)算 畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 表 3— 2 內(nèi)力組合表 荷載類別 跨中截面 四分點(diǎn)截面 支點(diǎn)截面 M V M V V KN*m KN KN*m KN KN 第一期荷載 0 第二期荷載 1242 0 932 169 總荷載 0 車道荷載 恒 +活 Sj= 活 +恒 恒 + 提高后的 sj 畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 第 4 章 預(yù)應(yīng)力鋼束的布置及估算 預(yù)應(yīng)力梁應(yīng)滿足的強(qiáng)度要求 按使用階段的應(yīng)力要求估算鋼束數(shù) 由前面計(jì)算跨中截面恒栽活栽總彎矩為 一根 24φ 5 的鋼束截面面積Ay= 跨中截面 Yx=106cm ， Ks=133cm 。設(shè) ay=30 則鋼束偏心距ey=yxay=10630=76cm 。取 ci= 由于簡(jiǎn)支梁當(dāng)截面砼不出現(xiàn)拉應(yīng)力控制時(shí)得到鋼束為 34 6 21 7 0 1 4 . 6 1 0( ) 0 . 5 1 4 . 7 1 2 1 0 1 6 0 0 1 0 ( 1 3 3 7 6 ) 1 0bi y y Mn c A R k s e y ????? ? ? ? ? ? ? ? ?= 按承載能力極限狀態(tài)估算鋼束數(shù) 經(jīng)荷載組合并提高后的跨中計(jì)算彎矩為 取 ci= h0=hay== m 則估算鋼束數(shù)為 34 6 2j 2 1 2 6 1 6 . 6 7 1 00 . 7 8 4 . 7 1 2 1 0 1 6 0 0 1 0 1 3 0 1 0bi y yMn c A R h o ????? ? ? ? ? ? ?= 對(duì)全預(yù)應(yīng)力梁希望在彈性階段工作為方便鋼束布置和施工鋼束數(shù)確定為 23 束 預(yù)應(yīng)力鋼束布置 跨中及錨固端鋼束位置的確定 本梁采用直徑 8cm 的波紋管預(yù)留管道對(duì)于跨中截面在保證預(yù)留管道結(jié)構(gòu)構(gòu)造前提下 盡可能使鋼束重心偏心距大些鋼束位置細(xì)部構(gòu)造如圖 畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 跨中截面 支點(diǎn)截面 鋼束群重心至梁底距離為 ? ?1 0 1 1 2 ( 1 0 1 1 ) 2 ( 1 0 2 2 ) 2 ( 1 0 3 3 ) 2 ( 1 0 4 4 ) 2 ( 1 0 5 5 ) 2 ( 1 0 6 6 )23ya ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??=30 cm 為方便張拉操作而考慮的兩方面： 一是預(yù)應(yīng)力鋼筋束群重心盡可能靠近截面形心使截面均勻受壓；二是考慮錨頭布置的可能性以滿足張拉方便等要求按照上述錨頭布置的均勻分散等原則錨固端截面所布置的鋼束如上圖所示鋼束群重心至梁底距離為 畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 ? ?1 5 1 1 2 ( 1 5 2 0 ) 2 ( 1 5 4 0 ) 2 ( 1 5 6 0 ) 2 ( 1 5 8 0 ) 2 ( 1 5 1 0 0 ) 2 ( 1 5 1 2 0 )23ya ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??= cm 驗(yàn)核上述布置的鋼束群重心位置 Yc=160ys== ks=133 cm kx=133 cm △ y=aj（ yckx） =（ ） = cm 20△ y140 所以說(shuō)明鋼束群重心處于截面的核心范圍內(nèi) 鋼束起彎角和線型確定 確定鋼束起彎角時(shí)既要考慮到其彎起所產(chǎn)生的豎向預(yù)剪力有足夠的余量又要考慮到由其增大而導(dǎo)致摩擦預(yù)應(yīng)力損失不宜過(guò)大為此本例將錨固端截面為四部分： 上部（ 20， 21， 22， 23）取起彎角初為 90； 中上部（ 16， 17， 18， 19）取起彎角初為 80； 中部（ 12， 13， 14， 15）取起彎角初為 60； 下部（ 1， 2， 3， 4， 5， 6， 7， 8， 9， 10， 11）取起彎角初為 40 為簡(jiǎn)化計(jì)算和施工所有鋼束布置的線性均采用兩端為圓弧線加中間一段直線并且整根束道都布置在同一個(gè)豎直面內(nèi) 計(jì)算鋼束起彎至跨中距離 x2 錨固點(diǎn)計(jì)算截面起彎點(diǎn)x x 1 x 2箱梁底面跨徑中線圖43 N1 N2 N3 N4 N5 N6 N7 N8 N9 N10 N11 錨固點(diǎn)到支座中線水平距離 axi為 2 8 1 5 ta n 4 2 6 .9 5xia c m? ? ? ? ? 畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 鋼束彎起高度 c=1510=5cm 5 2 0 5 2 . 5(1 c o s 4 ) (1 c o s 4 )cR c m???? ? ? ? 2940s in 2 6 . 9 5 2 0 5 2 . 5 s in 4 1 3 5 422i x ilx a R c m?? ? ? ? ? ? ? ? ? N12 N13 錨固點(diǎn)到支座中線水平距離 axi為 2 8 3 5 ta n 6 2 4 .3 2xia c m? ? ? ? ? 鋼束彎起高度 c=3521=14 cm 14 2 5 5 4 . 7(1 c o s 6 ) (1 c o s 6 )cR c m???? ? ? ? 2940s in 2 4 . 3 2 2 5 5 4 . 7 s in 6 1 2 2 722i x i