【正文】 混凝土簡支梁橋設(shè)計(jì) 3 基礎(chǔ)。降水量年際變幅較大，最豐年降水量為最枯年的 4 倍之多。該標(biāo)段工程包括橋梁結(jié)構(gòu)建設(shè)、引線路基高填方工程，工程量大且施工難度較高、工期較長。在擬定好主梁形式后進(jìn)行 主梁主要構(gòu)造及細(xì)部尺寸 的設(shè)計(jì)，本設(shè)計(jì)采用箱形梁方案。 設(shè)計(jì)過程如下： 首先， 進(jìn)行橋型方案分析比選，擬定主梁形式。 根據(jù)社會(huì)發(fā)展的需要，對(duì)潁東路跨沙潁河大橋進(jìn)行建設(shè)以省道 S238 與潁東路交叉口為起點(diǎn)向北 2km（包括潁東路橋），造價(jià)約 4 億，項(xiàng)目部位置設(shè)于起點(diǎn)處。 多年平均氣溫 ℃，極端最高氣溫 ℃，極端最低氣溫 ℃；多年平均降水量 ，年最大降雨量 ，日最大降雨量，降水年際變化大，年內(nèi)分配不均， 6～ 9 月降水量一般占全鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院 預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁橋設(shè)計(jì) 2 年降水量的 70%左右。 預(yù)應(yīng)力混凝土箱型梁橋方案 （ 30+30+36+30+30） m5 跨預(yù)應(yīng)力混凝土箱型梁橋。主梁高跨比適中， 技術(shù)成熟，計(jì)算簡單，施工方法簡單，質(zhì)量好，保證工程本身安全。 行車條件 較 差 。 可保證司機(jī)正常行駛，滿足交通運(yùn)輸安全要求。 環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)： I 類環(huán)境。tkf 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 39。底板厚度、腹板厚度在距支座中心線 處開始漸變?yōu)榫嘀ё行木€ 處的 （ 即端部截面尺寸），如圖 1 所示。根據(jù)梁跨結(jié)構(gòu)縱、橫截面的布置，計(jì)算可變作用下荷載橫向分布系數(shù)，求出各主梁控制截面（取跨中、四分點(diǎn)、變化點(diǎn)截面及支點(diǎn)截面）的永久作用和最大可變作用效應(yīng)，再進(jìn)行主梁作用效應(yīng)組合（標(biāo)準(zhǔn)組合、短期組合和極限組合）。 荷載位置 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 梁號(hào) γ 1 268 229 192 165 146 276 231 189 161 144 312 247 189 143 109 320 248 184 138 109 299 242 190 149 120 307 243 186 145 119 2 229 223 203 180 165 231 228 203 177 161 247 234 204 171 143 248 241 206 167 138 242 231 174 243 237 205 170 145 3 192 203 210 203 192 189 203 215 203 189 0..04 189 204 214 204 189 184 206 220 206 184 鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院 預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁橋設(shè)計(jì) 18 表 5 橫向分布影響線豎坐標(biāo)值計(jì)算表 ④ 計(jì)算荷載橫向分布系數(shù) 1 號(hào)梁的橫向影響和最不利布載如圖所示 1 號(hào)梁 四車道： )(21 ??????????cqm = 三車道： 190 190 205 205 ? 1 2 3 4 5 1號(hào)梁 2號(hào)梁 ? 3號(hào)梁 186. 圖7 1 號(hào)梁的橫向分布影響線及最不利布載圖式（尺寸單位：c m ）300 300 30030015301430180 180 180 18050501 2 3 4 5 鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院 預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁橋設(shè)計(jì) 19 )1 6 8 9 5 1 9 5 4 8 1 1 9 (21 ????????cqm = 兩車道： )(21 ??????cqm = 2 號(hào)梁的橫向影響和最不利布載如圖所示 圖8 2 號(hào)梁的橫向分布影響線及最不利布載圖式（尺寸單位：c m ）3 0 0 3 0 0 3 0 03 0 01 5 3 01 4 3 01 8 0 1 8 0 1 8 0 1 8 050501 2 3 4 5 2 號(hào)梁 四車道： )1 5 8 7 4 8 9 0 9 2 3 7 4 0 4 4 (21 ??????????cqm = 三車道： )1 8 9 0 9 2 3 7 4 0 4 4 (21 ????????cqm = 兩車道： )2 2 3 7 4 0 4 4 (21 ??????cqm = 鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院 預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁橋設(shè)計(jì) 20 3 號(hào)梁的橫向影響和最不利布載如圖所示 3 0 0 3 0 0 3 0 03 0 01 5 3 01 4 3 050501 2 3 4 5四車道三車道15050三車道21 8 0 1 8 01 8 01 8 05050雙車道0.18510.18630.19320.20420.20480.21200.21750.20990.20480.20420.19310.18631 8 0 1 8 01 8 00.21750.21530.20480.19860.18630.20990.20480.20420.19250.18631 8 0 1 8 01 8 01 8 01 8 00.21750.20480.18630.20220.20480.18630.20820.20820.20220.21370.21370.21750.20480.18630.20420.18630.20480.21200.2099圖9 3 號(hào)梁的橫向分布影響線及最不利布載圖式（尺寸單位：c m ） 3 號(hào)梁 四車道： )(21 ??????????cqm= 鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院 預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁橋設(shè)計(jì) 21 三車道（ 1）： )1 9 8 1 5 1 7 0 9 0 4 9 2 (21 ????????cqm = 三車道（ 2）： )2 0 2 0 8 1 3 1 3 0 8 0 2 (21 ????????cqm = 兩車道： )(21 ??????cqm = 由以上計(jì)算可知： a x ??? cqcq mm 2 支點(diǎn)截面的荷載橫向分布系數(shù) m0 按杠桿原理法繪制荷載橫向分布影響線并進(jìn)行布載， 支點(diǎn)截面 的荷載 橫向分布系數(shù)可計(jì)算如下： 3 0 0 3 0 0 3 0 03 0 01 2 3 4 550 50 50501 8 0 1 3 0 1 8 01 8 0 1 3 0 1 8 01 8 0 1 3 0 1 8 01 號(hào)梁3 號(hào)梁2 號(hào)梁 圖 10 支點(diǎn)橫向分布系數(shù)計(jì)算圖式（尺寸單位： cm） 1 號(hào)梁： )(21 ?????oqm 2 號(hào)梁： 鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院 預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁橋設(shè)計(jì) 22 9 8 3 )5 6 6 (21 ?????oqm 3 號(hào)梁： 9 8 3 )5 6 6 (21 ?????oqm 由以上計(jì)算可知 ?om ：通過上述計(jì)算，可變作用橫向分布系數(shù) 1 號(hào)梁為最不利，故可變作用橫向分布系數(shù)取值為： 跨中截面： mc= 支點(diǎn)截面： mo= 車道荷載取值 車道荷載取值：公路 Ι級(jí)車道荷載的均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值 qk 和集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值 pk為： qk=計(jì)算彎矩時(shí)： ? ? 0 01 8 550 1 8 03 6 0 ??????? ??????kP kN 計(jì)算剪力時(shí)： 6 0 0 ???kP kN 計(jì)算可變作用效應(yīng) 在可變作用效應(yīng)計(jì)算中，對(duì)于橫向分布系數(shù)的取值作如下處理：計(jì)算主梁可變作用彎矩時(shí)，均采用全跨統(tǒng)一的橫向分布系數(shù)取 mc；計(jì)算跨中及四分點(diǎn)可變作用剪力效應(yīng)時(shí)，由于剪力影響線的較大坐標(biāo)也位于橋跨中部，故也采用橫向分布系數(shù)亦取 mc；計(jì)算支點(diǎn)可變作用剪力效應(yīng)時(shí)，從支點(diǎn)至 l/4 梁段，橫向分布系數(shù)從 mo過度到 mc，其余梁段取 mc。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： ? ?1PMAf kpk s pn C k e? ?? 鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院 預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁橋設(shè)計(jì) 27 式中： Mk— 使用荷載產(chǎn)生的跨中彎矩標(biāo)準(zhǔn)組合值； C1— 與荷載有關(guān)的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，取值 C1=； △ Ap— 一束 8Φ ，一根鋼絞線的截面積為 ，故Δ Ap= Ks大毛截面的核心距，設(shè)梁高為 h， Ks按下面公式計(jì)算： ? ?IAssk hy? ??? 式中： ep— 預(yù)應(yīng)力鋼束重心至大毛截面重心軸的偏心距； ys— 大毛截面形心到上緣的距離； ∑ I— 大毛截面的抗彎慣性矩； 采用預(yù)應(yīng)力鋼絞線公稱直徑 ，公稱面積 140mm2，標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度fpk=1860Mpa，設(shè)計(jì)強(qiáng)度為 fpd=1260Mpa 彈性模量 Ep=179。按照上述錨頭布置的均勻、分散原則，錨固端截面所布置的鋼束如下圖所示。 = cm 鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院 預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁橋設(shè)計(jì) 31 α x3= － 176。階段三為成橋階段，荷載除了階段一、二的荷載之外，還包括二期永久作用和活載，受力構(gòu)件按成梁后的換算截面計(jì)算。支座中心線 圖 15 錨固端尺寸圖（單位： cm） 圖 16 鋼束計(jì)算圖示 鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院 預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁橋設(shè)計(jì) 32 表 8 鋼束彎起點(diǎn)至跨中距離計(jì)算表 鋼束號(hào) 彎起高度 y/cm y1/cm y2/cm L1/cm x3/cm 彎起角 （176。為簡化計(jì)算和施工，所有鋼束布置的線性均為直線加圓弧，具體計(jì)算如下。本設(shè)計(jì)預(yù)應(yīng)力孔道采用內(nèi)徑 60mm，外徑67mm 的金屬波紋管，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。③ +179。 L= 0mM 影響線圖1 3 永久作用效應(yīng)計(jì)算圖式V 影響線(1c )cqKVa=cl (1c) lc(1 c)lM1 圖 5 永久作用效應(yīng)計(jì)算圖 表 4 1號(hào)梁永久作用效應(yīng) 作用效應(yīng) 跨中 c= 四分點(diǎn) c= 支點(diǎn) c=0 一期 彎矩（ mKN? ） 0 剪力（ KN ） 0 二期 彎矩（ mKN? ） 0 剪力（ KN ） 0 ? 彎矩（ mKN? ） 0 剪力（ KN ） 0 可變作用效應(yīng)計(jì)算 沖擊系數(shù)和車道折減系數(shù) 沖擊系數(shù)和車到折減系數(shù)計(jì)算：結(jié)構(gòu)的沖擊系數(shù)μ與結(jié)構(gòu)的基頻 f鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院 預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁橋設(shè)計(jì) 15 有關(guān)，故應(yīng)先計(jì)算結(jié)構(gòu)的基頻 f，簡支梁的基頻可以按下式計(jì)算： 簡支梁橋的基 頻： 8 8 1 3 3 6 4 5 0 1 1022 ??????cCmEIlf ? Hz 其中： 83 64 102626 3 ????? gGm c kg/m 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 =－ = 本設(shè)計(jì)為四車道，在計(jì)算可變作用效應(yīng)時(shí)需進(jìn)行車道折減，四車道折減 33%，三車道折減 22%,但折減后不得小于用兩行車道布載的計(jì)算結(jié)果。 表 3 跨中截面幾何特性 計(jì) 算表 分塊名稱 分塊面積 iA 分塊面積形心至上緣距離 iy 分塊面積對(duì)上緣靜矩iii yAS ?? 分塊面積的自身慣矩 iI isi yyd?? 分塊面積對(duì)截面形心的慣矩2iix dAI ? xi III ?? 2cm cm 3cm 4cm cm 4cm 4cm ⑴ ⑵ ⑶ =⑴179。 ckf MPa 容許拉應(yīng)力 39。 按后張法施工工藝制作主梁，采用內(nèi)徑 60mm、外徑 67mm 的預(yù)埋波紋管和夾片錨具。 鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院 預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁橋設(shè)計(jì) 5 因本地段為非通航河流地段，且地質(zhì)條件 復(fù)雜 ，經(jīng)綜合比較后最終以適用最廣、材料用量最少、