【正文】 單側(cè)人行道荷載為 36KNm 單側(cè)欄桿荷載為 152KNm 將兩側(cè)人行道和欄桿均分給五片梁則 152 360 2／ 5 2048KNm 主梁二期永久作用集度 04160114373262048 990KN／ m 2 永久作用效應(yīng)下面進行永久作用效應(yīng)計算參照圖 21 設(shè) a 為計算截面至左側(cè)支座的距離并令 c a∕ l 主梁彎矩 M 和剪力 V 的計算公式分別為 圖 21 永久作用效應(yīng) 永久作用效應(yīng)計算表見表 21 表 21 邊主梁作用效應(yīng)計算表 作用效應(yīng) 跨中 四分點 支點 C 05 C 025 C 0 一期 彎矩 KN／ m 95701 71776 0 剪力 KN 0 7935 15870 二期 彎矩 KN／ m 71994 53996 0 剪力 KN 0 5970 11940 續(xù) ∑ 彎矩 KN／ m 167695 125772 0 剪力 KN 0 13905 27810 表 22 中主梁作用效應(yīng)計算表 作用效應(yīng) 跨中 四分點 支點 C 05 C 025 C 0 一期 彎矩 KN／ m 97884 73413 0 剪力 KN 0 8116 16219 二期 彎矩 KN／ m 71994 53996 0 剪力 KN 0 5970 11940 ∑ 彎矩 KN／ m 167695 125772 0 剪力 KN 0 13905 27810 用效應(yīng)計算 1 沖擊系數(shù)和車道折減系數(shù)的計算結(jié)構(gòu)的沖擊系數(shù)與結(jié)構(gòu)的基頻有關(guān)故應(yīng)計算結(jié)構(gòu)的基頻簡支梁 橋的基頻可按下式計算 其中由于故可由下式計算出汽車荷載的沖擊系數(shù)為 當車道大于兩車道時應(yīng)進行車道折減 22 但折減后不得小于兩車道布置的計算結(jié)果 2 計算主梁的荷載橫向分布系數(shù) 1 跨中的荷載橫分布系數(shù) 本橋在跨度內(nèi)設(shè)有橫隔梁具有強大的橫向連接剛性且承重結(jié)構(gòu)的長寬比為 故可按偏心壓力法來繪制橫向影響線并計算橫向分布系數(shù) 本橋各根主梁的橫截面均相等梁數(shù) n 5 梁間距為 2m 則 故 1 號梁橫向影響線的豎標值為 由和繪制 1 號梁橫向影響線如圖 22 所示圖中按《公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范》JTG D602021 規(guī)定確定了汽車荷載的最 不利荷載位置 圖 22 橫向分布系數(shù)計算圖示尺寸單位 cm 圖中從上到下分別為橋梁橫截面 123 號梁橫向影響線 進而由和計算橫向影響線的零點位置在本設(shè)計中設(shè)零點至 1 號梁位的距離為 x 則 解得 零點位置已知后就可求處各類荷載相應(yīng)于各個荷載位置的橫向影響線豎標值和 設(shè)人行道緣石至 1 號梁軸線的距離為則 于是 1 號梁的荷載橫向分布系數(shù)可計算如下以和分別表示影響線零點至汽車車輪和人群荷載集度的橫坐標距離 車輛荷載 人群荷載 同理可得 23 號梁車輛荷載和人群荷載的橫向分布系數(shù) 2 支點截面的荷載橫向分布系數(shù)如圖 23 所示按杠桿原理法繪制 支點截面荷載橫向分布影響線并進行布載 1 號梁可變作用橫向分布系數(shù)可計算如下 圖 23 支點截面荷載橫向分布計算圖示單位 cm 圖中從上到下分別為梁橫斷面可變作用汽車 123 號梁和可變作用人群 12 號梁影響線 可變作用汽車 可變作用人群 同理可算出 23 號梁的可變作用橫向分布系數(shù) 3 橫向分布系數(shù)匯總見表 23 表 23 橫向分布系數(shù)匯總表 梁號 1 2 3 荷載類別 汽車 071 055 0559 055 04 0725 人群 06875 14375 04438 04375 02 0 3 車道荷載的取值 公路 I 級車道荷載的均布荷載標準值和集中荷載標準值分別為 105KN／ m 計算彎矩時 計算剪力時 4 在活載汽車作用內(nèi)力計算中這個設(shè)計對于橫向分布系數(shù)的取值做如下考慮計算主梁活載彎矩時均采用全跨統(tǒng)一的橫向分布系數(shù) mc 鑒于跨中和四分點剪力影響線的較大坐標位于橋跨中部故也按不變化的 mc 來計算求支點和變化點截面活載剪力時由于主要荷重集中在支點附近而應(yīng)考慮支承條件的影響按橫向分布系數(shù)沿橋跨的變化曲線取值即從支點到之間橫向分布系數(shù)用值直線插入其余區(qū)段均取值 1 計算跨中截 面最大彎矩及相應(yīng)荷載位置的剪力和最大剪力及相應(yīng)荷載位置的彎矩采用直接加載求活載內(nèi)力跨中截面內(nèi)力計算圖式計算公式為 不計沖擊 沖擊效應(yīng) 式中 S 所求截面汽車標準荷載的彎矩或剪力 車道均布荷載標準值 車道集中荷載標準值 影響線上同號區(qū)段的面積 影響線上最大豎坐標值 可變作用汽車標準效應(yīng)跨中截面可變作用效應(yīng)的計算圖式如下 圖 24 跨中截面可變作用效應(yīng)計算圖式尺寸單位 m 15 號梁可變作用汽車標準效應(yīng) 可變作用汽車沖擊效應(yīng) 24 號梁可變作用汽車標準效應(yīng) 可變作用汽車沖擊效應(yīng) 3 號梁 93068 7477KN 可變作用汽車沖擊效應(yīng) 2 計算四分點截面的最大剪力和最大彎矩四分點截面可變作用效應(yīng)的計算圖式如下 圖 25 四分點截面可變作用效應(yīng)計算圖式 可變作用標準效應(yīng) 15 號梁可變作用汽車標準效應(yīng) 122364 21419 可變作用汽車沖擊效應(yīng) 24 號梁可變作用汽車標準效應(yīng) 96835 16884 可變作用汽車沖擊效應(yīng) 3 號梁可變作用汽車標準效應(yīng) 69966 12137 可變作用汽車沖擊效應(yīng) 3 計算支點截面的最大剪力和最大彎矩支點截面可變作用效應(yīng) 的計算圖式如下 圖 26 四分點截面可變作用效應(yīng)計算圖式 可變作用標準效應(yīng) 15 號梁可變作用汽車標準效應(yīng) 25513 可變作用汽車沖擊效應(yīng) 24 號梁可變作用汽車標準效應(yīng) 23984 可變作用汽車沖擊效應(yīng) 3 號梁可變作用汽車標準效應(yīng) 28202 可變作用汽車沖擊效應(yīng) 5 可變作用人群產(chǎn)生的彎矩和剪力 影響線面積圖 圖 27 影響線面積圖 影響線面積計算 可變作用人群 3 人群產(chǎn)生的彎矩見表 24 表 24 人群產(chǎn)生的彎矩單位 梁號 內(nèi)力 彎矩效應(yīng) 123 15 06875 3 7272 14999 5454 11249 續(xù) 24 04438 3 7272 9682 5454 7261 3 02 7272 4363 5454 3272 可變作用人群在跨中產(chǎn)生的剪力見表 25 表 25 人群作用的跨中剪力表單位 梁號 內(nèi)力 彎矩效應(yīng) 12 3 15 06875 3 3015 622 24 04438 401 3 02 118 可變作用人群在支點產(chǎn)生的剪力 15 號梁 2 4 號梁 3 號梁 可變作用人群在四分點產(chǎn)生的剪力 計算公式為 則 15 號梁 24 號梁 3 號梁 3 主梁作用效應(yīng)組合 根據(jù)作用效應(yīng)組合的原則選取三種最不利的效應(yīng)組合短期效應(yīng)組合標準效應(yīng)組合和承載能力極限狀態(tài)基本組合見表 26 表 26 作用效應(yīng)組合表 序號 荷載類別 跨中截面 四分點截面 支點截面 ① 一期永久作用 97884 000 73413 8116 16219 ② 二永久作用 71994 000 53996 5970 11940 ③ 總永久作用 169878 0 127409 14086 28159 ④ 可變作用汽車 163396 13147 122364 21419 28202 ⑤ 可變作用汽車沖擊 38692 3113 28976 5072 6678 ⑥ 可 變 作 用 人 群 14999 622 11249 1730 2513 ⑦ 標準組合 386965 16882 289998 42307 65552 ⑧ 短期組合 07 309079 9825 224313 30809 50413 極限組合 [12 14 ] 507775 23635 380515 56413 86141 22 預(yù)應(yīng)力鋼束數(shù)量估算及其布置 鋼束數(shù)量的估計 本設(shè)計采用后張法施工工藝設(shè)計時應(yīng)滿足不同社狀況下規(guī)范規(guī)定的控制條件要求即承載力變形及應(yīng)力等要求在配筋設(shè)計時要滿足結(jié)構(gòu)在正常使用極限狀態(tài)下的應(yīng)力要求和承載能力極限狀態(tài)下的強度要求以下就以跨中截面在各種作用效應(yīng)組合下分別按照上述要求對主梁所需的鋼束數(shù)進行估算并按照這些估算的鋼束數(shù)確定主梁的配筋數(shù)量 1 按正常使用極限狀態(tài)下的應(yīng)力要求估算鋼束 本設(shè)計按全預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件設(shè)計按正常使用極限狀態(tài)組合計算時截面不允許出現(xiàn)拉應(yīng)力對于 T 形截面簡支梁當截面混凝土不出現(xiàn)拉應(yīng)力控制時則得到鋼束數(shù) n 的估算公式 式中 使用荷載產(chǎn)生的跨中彎矩標準組合值 與荷載有關(guān)的經(jīng)驗系數(shù)對于公路 I 級取 051 一束鋼絞線一根鋼絞線的截面積是 14 故 98 大毛截面積上核心矩設(shè)梁高 h 為 預(yù)應(yīng)力鋼束重心對大毛截面重心軸的偏心距可預(yù)先假定 h 為梁高 h 130cm 本設(shè)計采用的預(yù)應(yīng)力鋼絞線標準強度為設(shè)計強度彈性模量 假設(shè) 19cm 則 72891cm 鋼束數(shù) n 為 482 2 按 承載能力極限狀態(tài)估算鋼束數(shù)根據(jù)極限狀態(tài)的計算圖式受壓區(qū)混凝土達到極限強度應(yīng)力圖式成矩形同時預(yù)應(yīng)力鋼束也達到設(shè)計強度鋼束數(shù) n 的估算公式為 式中 承載能力極限狀態(tài)的跨中最大彎矩組合設(shè)計值 經(jīng)驗系數(shù)一般采用 075077 本設(shè)計采用 077 則 根據(jù)上述兩種極限狀態(tài)所估算的鋼束數(shù)量在 5 根左右故取鋼束數(shù) n 4 鋼束的布置 1 跨中截面及錨固端截面的鋼束位置 1 在對跨中截面進行鋼束布置時應(yīng)保證預(yù)留管道的要求并使鋼束重心偏心矩盡量大本設(shè)計采用內(nèi)徑 70mm外徑 77mm的預(yù)埋金屬波紋管管道至梁底和梁側(cè)凈距不應(yīng)小于 30mm及管道直徑的一半另外直徑管道的凈距不應(yīng)小于 40mm且不宜小于管道直徑的 06 倍在豎直方向兩管道可重疊跨中截面的細部構(gòu)造如圖 28 所示則鋼束群重心至梁底距離為 圖 28 鋼束布置圖尺寸單位 cm 2 為了操作方便將所有鋼束都錨固在梁端截面對于錨固端截面影視預(yù)應(yīng)力鋼束重心盡可能靠近截面形心使截面均勻受壓而且要考慮錨具布置的可能性以滿足張拉操作的方便要求在布置錨具時應(yīng)遵循均勻分散的原則錨固端截面布置的鋼束如上圖 則鋼束群重心至梁底距離為 下面應(yīng)對鋼束群重心位置進行復(fù)刻首先要計算錨固端截面的幾何特性圖 29為 計算圖式錨固端截面幾何特性計算見表 27 表 27 錨固端截面幾何特性計算表 分塊名稱 分塊面積 分塊面積形心至上緣距離 分塊面積對上緣靜矩 分塊面積自身矩 分塊面積對截面形心的慣性矩 翼板 1600 4 6400 853333 4094 268173376 26902609 三角承托 984 12 11808 8832 32945 106768290 107651490 腹板 3904 69 269376 484226133 2406 225996157 710222290 ∑ 6488 287584 1086900489 其中 上核心距為 下核心距為 說明鋼束群重心處于截面的核心范圍內(nèi)見圖 2 鋼束其彎角度和線形的確定在確定鋼束起彎角度時既要考慮到由預(yù)應(yīng)力鋼束彎起會產(chǎn)生足夠的預(yù)剪力又要考慮到所引起的摩擦預(yù)應(yīng)力損失不宜過大本設(shè)計預(yù)應(yīng)力鋼筋在跨中分三排 N4 號鋼筋彎起角度為 5 度其他鋼筋彎起角度為 7度為了簡化計算和施工所有鋼束布置的線形均為直線加圓弧最下排兩根鋼束要進行平彎 3 鋼束計算 圖 29 鋼束群重心位置復(fù)核圖尺寸單位 cm 計算鋼束起彎點至跨中的距離錨固點至支座中心線的水平距離為見圖 210 圖 210 錨固端尺寸圖尺寸單位 cm 鋼束計算圖式見圖 211 鋼束起彎點至跨中的距離見表 28 圖 211 鋼束計算圖式 表 28 鋼束起彎點至跨中距離計算表 鋼束號 起彎高度 ycm 彎起角176。 4 175 5 2581 22581 75 227419 69881 3 475 7 264 32415 75 517585 2 705 7 2249 27614 195 873614 1 885 7 1904 23378 315 1176622 圖 212 鋼束布置圖尺寸單位 cm 3 鋼束長度計算 一根鋼束的長度為曲線長度直線長度與兩端工作長度 2 70cm 之和其