【正文】 Mmin=(KN?m) 其中： I— 有效 截面慣性矩； A— 有效 截面面積； ys— 有效 截面中性軸距上緣的距離； yx— 有效 截面中性軸距下緣的距離。下上下 下下上 nek Ken ??? 當(dāng)承受 maxM 時(shí)， 39。 37 AWK 上下 ? AWK 下上 ? b. 當(dāng)截面只在下緣布置力筋 Np下 以抵抗正彎矩時(shí) 當(dāng)由上緣不出現(xiàn)拉應(yīng)力控制時(shí)： pepAKeMn ?1m in ???下下下 （ ） 當(dāng)由下緣不出現(xiàn)拉應(yīng)力控制時(shí)： pepAKeMn ?1m a x ???上下下 （ ） c. 當(dāng)截面中只在上緣布置力筋 N 上 以抵抗負(fù)彎矩時(shí)： 當(dāng)由上緣不出現(xiàn)拉應(yīng)力控制時(shí)pepAKeMn ?1m in ????下上上 （ ） 當(dāng)由下緣不出現(xiàn)拉應(yīng)力控制時(shí)pepAKeMn ?1m a x ?????下上上 （ ） 當(dāng)按上緣和下緣的壓應(yīng)力的限制條件計(jì)算時(shí) (求得預(yù)應(yīng)力筋束數(shù)的最大值 )。 ，所需預(yù)應(yīng)力筋數(shù)量按下式計(jì)算： 如圖： ? ?0N ， pdpcd fnAbxfN ?? （ ） ? ? PMM ， )2/( 0 xhbxfM cdP ?? （ ） 解上兩式得： 受壓區(qū)高度 bfMhhx cd P2200 ??? （ ） 預(yù)應(yīng)力筋 數(shù) )2/( 0 xhfA Mn pdp P?? （ ） 或 ???????? ???bfMhhfA bfn cd ppdPcd2200 （ ） 式中 PM — 截面上組合力矩。不管橋梁的建筑材料、結(jié)構(gòu)類型是否有差別，也不管結(jié)構(gòu)尺寸與跨徑是否有差別，只要橋梁結(jié)構(gòu)的基頻相同，在同樣條件的汽車荷載下，就能得到基本相同的沖擊系數(shù)。 計(jì)算簡(jiǎn)圖如下 解得： 12 5 4 2 3 .5R R KN?? 將數(shù)據(jù)與由 Midas 計(jì)算出的結(jié)果相比，相差不大，檢算滿足要求。 （一）恒載內(nèi)力計(jì)算 1． 第一期恒載（結(jié)構(gòu)自重） 恒載集度 1 1 2 3( 8 0 1 0 1 0 )G A A A ?? ? ? ? ? ? ? 221 5 5 4 6 8 .0 6 2 3 c m 5 .5 4 6 8Am?? 222A 6 9 8 9 1 .9 9 5 2 c m 6 .8 9 9 2 m?? 325 /KN m? ? 2123 5 . 5 4 6 8 6 . 8 9 9 2 6 . 2 2 3 m22AAA ? ?? ? ? 則： 1 ( 5 . 5 4 6 8 8 0 6 . 8 9 9 2 1 0 6 . 2 2 3 1 0 ) 2 5 1 4 3 7 4 . 1 5 K NG ? ? ? ? ? ? ? ? 11 1 4 3 7 4 . 1 51 4 3 . 7 4 /100Gg K N mL? ? ? 2． 第二期恒載 包括結(jié)構(gòu)自重、橋面二期荷載按 65KN/m計(jì)。 本設(shè)計(jì)中，根據(jù)箱室的外形設(shè)置了寬 250mm，長 600mm 的上部梗腋，而下部采用 1：1的梗腋。 （ 2） 腹板內(nèi)有預(yù)應(yīng)力筋管道時(shí)，采用 250— 300mm。其尺寸要受到受力要求和構(gòu)造兩個(gè)方面的控制。單箱單室截面的優(yōu)點(diǎn)是受力明確，施工方便，節(jié)省材料用量。 雙層橋梁在無需做大跨徑的情況下，選用等截面布置可使結(jié)構(gòu)構(gòu)造簡(jiǎn)化。 截面形式 一、 立截面 從預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁的受力特點(diǎn)來分析，連續(xù)梁的立面應(yīng)采取變高度布置為宜；在恒、活載作用下，支 點(diǎn)截面將出現(xiàn)較大的負(fù)彎矩，從絕對(duì)值來看，支點(diǎn)截面的負(fù)彎矩往往大于跨中截面的正彎矩，因此，采用變高度梁能較好地符合梁的內(nèi)力分布規(guī)律，另外，變高度梁使梁體外形和諧，節(jié)省材料并增大橋下凈空。 10 第 三 章 橋跨總體布置及結(jié)構(gòu)尺寸擬定 尺寸擬定 本設(shè)計(jì)方案采用 三 跨一聯(lián)預(yù)應(yīng)力混凝土變截面連續(xù)梁結(jié)構(gòu)，全長 100m。 對(duì)此項(xiàng)工程而言第一方案明顯優(yōu)于第三方案。就現(xiàn)在建橋技術(shù)而言， 裝配式預(yù)應(yīng)力 9 混凝土簡(jiǎn) 支 梁 橋技術(shù)成熟的多。 由于 連續(xù)體系梁橋與簡(jiǎn)支體系梁橋受力差別很大，故他們的施工方式大不相同。 8 五 方案比選： 橋型方案 第一方案 ： 裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支 箱 梁橋 第二 方案 ： 裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn) 支T 梁 第三 方案 ：變截面 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù) 梁 橋 使用 性能 建筑高度較低，易保養(yǎng)和維護(hù) ，橋下視覺效果好。 由于連續(xù)剛構(gòu)受力和使用上的特點(diǎn)，在設(shè)計(jì)大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土橋時(shí)， 優(yōu)先考慮這種橋形。 變截面 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù) 剛構(gòu) 橋 發(fā)展概況： 連續(xù)剛構(gòu)橋也是預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋之一，一般采用變截面箱梁。 目前的預(yù)應(yīng)力混凝土 T 形梁采用預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，預(yù)應(yīng)力張拉后上拱偏大，影響橋面線形，帶來橋面鋪裝加厚。 裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土 簡(jiǎn) 支 T 梁 預(yù)應(yīng)力混凝土 T 形梁 橋 有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，受力明確、節(jié)省材料、架設(shè)安裝方便，跨越能力較大等優(yōu)點(diǎn)。中心梁高 ，肋厚 ，馬蹄寬 ，高 ， T 梁翼緣端部厚 ，翼緣根部厚 。 而被廣泛地應(yīng)用于城市橋梁和高等級(jí)公路立交橋的上部結(jié)構(gòu)中。頂板厚度 25cm，腹板厚度30cm，底板厚度 25cm。 （ 2） 橋梁結(jié)構(gòu)造型簡(jiǎn)潔，輕巧，反映新科技成就，體現(xiàn)人民智慧。立體交叉，屬小壩分離式立交橋。由于多跨連續(xù)梁橋的受力特點(diǎn)，靠近中間支點(diǎn)附近承受較大的負(fù)彎矩，而跨中則承受正彎矩，則梁高采用變高度梁，按二次拋物線變化。通過連續(xù)梁、 T型剛構(gòu)、連續(xù) —?jiǎng)倶?gòu)等箱形截面上部結(jié)構(gòu)的比較可見：連續(xù) —?jiǎng)倶?gòu)體系的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指針較高。在城市預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁中，為充分利用空間， 改善交通的分道行駛，甚至已建成不少雙層橋面形式。到后來，由于懸臂施工方法的應(yīng)用，連續(xù)梁在預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中有了飛速的發(fā)展。 50年代，預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁跨徑開始突破了 100 米，到 80 年代則達(dá)到440 米。本人授權(quán) 大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用 影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。這樣就可以抵消外荷載作用下混凝土產(chǎn)生的拉應(yīng)力。但是，在橋梁結(jié)構(gòu)中，隨著預(yù)應(yīng)力理論的不斷成熟和實(shí)踐的不斷發(fā)展，預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁結(jié)構(gòu)的運(yùn)用必將越來越廣泛。因此有人將兩種結(jié)構(gòu)結(jié)合起來，形成一種連續(xù) —?jiǎng)倶?gòu)體系。目前，各國都以每平方米橋面的三材（混凝土、預(yù)應(yīng)力鋼筋、普通鋼筋）用量與每平方米橋面造價(jià)來表示預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指針。 本次設(shè)計(jì)為 (30+40+30)m 預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)梁 ，橋?qū)挒?28，分為兩幅，設(shè)計(jì)時(shí)只考慮單幅的設(shè)計(jì)。 由于本人水平有限，且又是第一次從事這方面的設(shè)計(jì)，難免出現(xiàn)錯(cuò)誤，懇請(qǐng)各位老師批評(píng)指正。 2 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) （ 1） 路線道路等級(jí)：高速公路上的主干道 （ 2） 橋面總寬為 米 ，其中機(jī)動(dòng)車雙向六車道 ，欄桿 米。 由于為簡(jiǎn)支 箱 梁橋，每跨之間還 留有 5 厘米的伸縮縫。橋臺(tái)采用 埋置式輕型橋臺(tái)。 其中間標(biāo)高高于外側(cè)標(biāo)高。 （ 3） 下部構(gòu)造：采用 三 圓柱式橋墩；樁基礎(chǔ)（鉆孔灌注樁）。其發(fā)展趨勢(shì)為：采用高強(qiáng)、低松弛鋼絞線群錨：混凝土標(biāo)號(hào) 40～ 60 號(hào)； T 形梁的翼緣板加寬， 25m 是合適的；吊裝重量增加；為了減少接縫，改善行車，采用工型梁，現(xiàn)澆梁端橫梁濕接頭和橋面 ，在橋面現(xiàn)澆混凝土中布置負(fù)彎矩鋼束，形成比橋面連續(xù)更進(jìn)一步的 “準(zhǔn)連續(xù) ”結(jié)構(gòu)。主要采用高強(qiáng)混凝土以及大噸位預(yù)應(yīng)力體系來實(shí)現(xiàn)主梁的輕型化。 連續(xù)剛構(gòu)橋適合于大跨徑、高墩。 現(xiàn)在，有人正準(zhǔn)備設(shè)計(jì) 300m左右跨徑的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)，在我看 來，若能采用輕質(zhì)高強(qiáng)混凝土材料，其跨徑有望達(dá) 300m左右。 等截面形式，可大量節(jié)省模板，加快建橋進(jìn)度，簡(jiǎn)易經(jīng)濟(jì) 。 對(duì)通航無過高要求的工程；對(duì)抗震有要求的工程；對(duì) 整體性有要求的工程。由于第一方案中箱梁是 在 預(yù)制廠制作的，無需高空作業(yè)， 在施工安全上，第一方案明顯優(yōu)于第三方案。 對(duì)此項(xiàng)設(shè)計(jì)明顯第一方案優(yōu)于第二方案。但是若采用懸臂施工法，則不然。由于跨徑不大，梁的各截面內(nèi)力差異不大，可采用構(gòu)造措施予以調(diào)節(jié)。此外，箱形截面這種閉合薄壁截面抗扭剛度很大，對(duì)于彎橋和采用懸臂施工的橋梁尤為有利；同時(shí)，因其都具有較大的面積，所以能夠有效地抵抗正負(fù)彎矩，并滿足配筋要求；箱形截面具有良好的動(dòng)力特性；再者它收縮變形數(shù)值較小，因而也受到了人們的重視。當(dāng)建筑高度不受限制時(shí)，增大梁高往往是較經(jīng)濟(jì)的方案，因?yàn)樵龃罅焊咧皇窃黾痈拱甯叨?，而混凝土用量增加不多，卻能顯著節(jié)省預(yù)應(yīng)力鋼束用量。底板在支點(diǎn)處 設(shè)計(jì)為實(shí)心箱型截面 ,在跨中厚 25cm。梗腋的形式一般為 1： 1： 1： 1： 4 等。 具體分段 本橋全長 100 米，全梁共分 50個(gè)梁段，一般梁段長度分成 。 （四）荷載組合及內(nèi)力包絡(luò)圖 首先求出在自重和二期荷載及其共同作用下而產(chǎn)生的梁體內(nèi)力。 一、 橫向分布系數(shù)的計(jì)算 單箱雙室，橋面凈寬度 W＝ 14m，車輛單向行駛， ??W ，橋涵的設(shè)計(jì)車道數(shù)為 3 車道。 EX: 一車道加載時(shí) FACTOR1= 3 1 1 = EX: 二車道加載時(shí) FACTOR2= 3 1 1 = EX: 三車道加載時(shí) FACTOR3= 3 1 = 經(jīng)比較選取二車道加載時(shí)的最大值 計(jì)算 34 第 五 章 預(yù)應(yīng)力鋼束的估算與布置 力筋估算 計(jì)算原理 根據(jù)《 預(yù)規(guī)》（ JTG D622020）規(guī)定，預(yù)應(yīng)力梁應(yīng)滿足彈性階段（即使用階段）的應(yīng)力要求和塑性階段（即承載能力極限狀態(tài)）的正截面強(qiáng)度要求。 Mmax、 Mmin項(xiàng)的符號(hào)當(dāng)為正彎矩時(shí)取正值，當(dāng)為負(fù)彎矩時(shí)取負(fù)值，且按代數(shù)值取大小。下n 根。用于計(jì)算的具 體彎矩?cái)?shù)值見 表 。 應(yīng)力束的布置要考慮施工的方便，也不能像鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中任意切斷鋼筋那樣去切斷預(yù)應(yīng)力束，而導(dǎo)致在結(jié)構(gòu)中布置過多的錨具。然而，一些次內(nèi)力項(xiàng)的計(jì)算恰與預(yù)應(yīng)力筋的數(shù)量和布置有關(guān)。上n 根，才能使上緣不出現(xiàn)拉應(yīng)力，同理，當(dāng)截面承受正彎矩時(shí)，如果截面上部多配 39。 二、 使用荷載下的應(yīng)力要求 規(guī)范（ JTJ D622020）規(guī)定，截面上的預(yù)壓應(yīng)力應(yīng)大于荷載引起的拉應(yīng)力，預(yù)壓應(yīng)力與荷載引起的壓應(yīng)力之和應(yīng)小于混凝土的允許壓應(yīng)力（為 ），或?yàn)樵谌我怆A段，全截面承壓，截面上不出現(xiàn)拉應(yīng) 力，同時(shí)截面上最大壓應(yīng)力小于允許壓應(yīng)力。 因邊垮跨度小 按照最不利效應(yīng)計(jì)算法則 取 l＝ 30m，查得 Ic= 防撞墻、護(hù)欄荷載： q=鋪裝層荷載： q=中跨單元： Ac= q= 25= kN/m mc=(++)/10=26599 33 9 101 ?????? ?f 102 ?????? ?f μ值可按下式計(jì)算： 當(dāng) f ＜ 時(shí)， μ = 當(dāng) ≤ f ≤ 14Hz 時(shí)， μ = 當(dāng) f ＞ 14Hz 時(shí)， μ = 式中 f —— 結(jié)構(gòu)基頻（ Hz）。 包絡(luò)數(shù)據(jù)為： 截面位置 剪力 KN 彎矩 KNm? 端部 0 1/4 跨截面 邊跨跨中截面 支座截面 跨中截面 29 其彎矩圖： 橫向分布系數(shù)的考慮 荷載橫向分布指的是作用在橋上的車輛荷載如何在各主梁之間進(jìn)行分配，或者說各主梁如何分擔(dān)車輛荷 載。 （三）支座位移引起的內(nèi)力計(jì)算 由于各個(gè)支座處的豎向支座反力和地質(zhì)條件的不同引起支座的不均勻沉降，連續(xù) 17 梁是一種對(duì)支座沉降特別敏感的結(jié)構(gòu)，所以由它引起的內(nèi)力是構(gòu)成內(nèi)力的重要組成部分。因此本設(shè)計(jì)沒有加以考慮，而且由于中間橫隔梁的尺寸及對(duì)內(nèi)力的影響較小，在內(nèi)力計(jì)算中也可不作考慮。 本設(shè)計(jì)支座處腹板厚取 55cm.，跨中腹板厚取 55cm。箱梁頂板厚度應(yīng)滿足橫向彎矩的要求和布置縱向預(yù)應(yīng)力筋的要求。本設(shè)計(jì)是一座公路連續(xù)箱形梁，采用的橫 截面形式為單箱 雙 室。 當(dāng)橫截面的核心距較大時(shí)，軸向壓力的偏心可以愈大，也就是預(yù)應(yīng)力鋼筋合力的力臂愈大，可以充分發(fā)揮預(yù)應(yīng)力的作用。一般用于如下情況： 1. 橋梁為中等跨徑，以 40— 60 米為主。對(duì)于橋孔分跨，