【正文】 14 橋墩設(shè)計計算 蓋梁的計算 設(shè)計資料樁基，承臺，橋墩，模板采用C25混凝土。 繪制彎矩影響線(1) 計算公式如圖所示，在橋梁跨中當(dāng)單位荷載作用在號梁軸上時，號所受的作用為豎向力。即：截面慣矩應(yīng)采用預(yù)加力階段（第一階段）的截面慣矩，以梁L/4處截面的截面慣性矩作為全梁的平均值來計算。第一階段： 面積矩計算表截 面類 型第一階段對其重心軸第二階段對其重心軸計算點位 置面積矩符 號面積矩 主應(yīng)力計算在剪應(yīng)力的計算中為可變作用引起的剪力標(biāo)準(zhǔn)值組合。為傳力錨固時在跨中截面和接賣弄的全部受力鋼筋接賣弄重心處，由、所引起的混凝土正應(yīng)力的平均值。斜截面抗剪承載力計算，即：（）式中：其中：——異號彎矩影響系數(shù)，；——預(yù)應(yīng)力提高系數(shù)，；——受壓區(qū)翼緣的影響系數(shù)。577 各控制截面不同階段的截面幾何特性匯總表受力階段計算截面A(mm2)yU(mm)yb(mm)ep(mm)I(mm 4)W(mm 3)Wu=I/ yuWu=I/ ybWu=I/ ep階段Ⅰ：孔道壓漿前跨中10179。即：（）各截面鋼束位置及傾角計算列于下表。預(yù)應(yīng)力損失按張拉控制應(yīng)力的20%估算，則所需預(yù)應(yīng)力鋼絞線的面積為：采用3束7162。計算剪力效應(yīng)時。 基本計算數(shù)據(jù)表107名稱項目符號單位數(shù)據(jù)立方強(qiáng)度50彈性模量混凝土軸心抗壓標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度軸心抗拉標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度軸心抗壓設(shè)計強(qiáng)度軸心抗拉設(shè)計強(qiáng)度暫時狀態(tài)容許壓應(yīng)力容許拉應(yīng)力持久狀態(tài)標(biāo)準(zhǔn)荷載組合容許壓應(yīng)力容許主壓應(yīng)力短期效應(yīng)組合容許拉應(yīng)力0容許主拉應(yīng)力鋼絞線標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度1860彈性模量抗拉設(shè)計強(qiáng)度1260最大控制應(yīng)力1395持久狀態(tài)應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)荷載組合1209材料重度鋼筋混凝土瀝青混凝土鋼絞線鋼束與混凝土的彈性模量比無量綱 構(gòu)造布置 主梁與梁片數(shù)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)，同時加寬翼板對提高主梁截面效率指標(biāo)很有效，故在許可條件下應(yīng)適當(dāng)加寬T梁翼板。于是用變量分離的方法，即采用兩個單值函數(shù)的乘積、組成的近似內(nèi)力影響面去代替一個由雙值函數(shù)表示的精確內(nèi)力影響面。 （）式中：——構(gòu)件在預(yù)張拉作用下的實際撓度；——初始預(yù)張拉力的作用引起的短期撓度；——張拉時參與作用的構(gòu)件自重產(chǎn)生的撓度。根據(jù)規(guī)范要求，對汽車荷載還必須考慮沖擊力的影響，因此主梁活載內(nèi)力計算公式為： （）式中：——主梁最大活載內(nèi)力 （彎矩或剪力）；—— 汽車荷載的沖擊系數(shù)， 它與跨徑（對于簡支梁）或影響線荷載長度（對于懸臂梁或連續(xù)梁等）L有關(guān)。將它們按規(guī)范的規(guī)定進(jìn)行組合，從中挑選最大設(shè)計內(nèi)力，依此進(jìn)行配筋設(shè)計和應(yīng)力驗算。目前，預(yù)制安裝法是簡支梁經(jīng)常采用的一種施工方法，預(yù)制梁的安裝主要有聯(lián)合架橋機(jī)法、雙導(dǎo)梁安裝法、扒桿吊裝法、跨墩龍門吊機(jī)安裝法、自行式吊車安裝法、浮吊架設(shè)法幾種。在缺乏焊接設(shè)備時，橫隔梁亦可采用現(xiàn)澆混凝土聯(lián)結(jié)，即扣環(huán)式接合。 2　 水平分布鋼筋由于梁的上下翼緣在橫向都比腹板厚，阻礙著腹板的收縮變形，因而有可能在腹板上產(chǎn)生平行于軸線的裂縫，為此，需在腹板內(nèi)設(shè)置防裂鋼筋。在支點處可與主梁同高，以利于梁體在運輸和安裝中的穩(wěn)定性。橫隔梁在裝配式T形梁中起著保證各根主梁相互連成整體的作用；它的剛度愈大，橋梁的整體性愈好，在荷載作用下各主梁就能更好地協(xié)同工作。 工程使用要求大橋必須遵照“技術(shù)先進(jìn)、安全可靠、使用耐久、經(jīng)濟(jì)合理”的要求進(jìn)行設(shè)計，同時應(yīng)滿足美觀、環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展的要求。適用性30米，與河道的適應(yīng)性好； 2. 建筑高度小，外形簡單且久用不衰；3. 橋面平順，行車舒適性較好。原則上應(yīng)滿足束筋保護(hù)層的要求，并力求模板簡單便于澆筑。翼板：端部較薄，根部加厚，不小于主梁高度的1/12。 2　 非預(yù)應(yīng)力縱受力鋼筋在預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁中，有時為了補(bǔ)充局部梁段內(nèi)強(qiáng)度的不足，有時為了滿足極限強(qiáng)度的要求，有時為了更好地分布裂縫和提高梁的韌性，可以將非預(yù)應(yīng)力鋼筋與預(yù)應(yīng)力鋼筋協(xié)同配置，這樣往往能達(dá)到經(jīng)濟(jì)合理的效果。焊接鋼板預(yù)先與橫隔梁的受力鋼筋焊接在一起做成安裝骨架。主要翼板內(nèi)伸出連接鋼筋，交叉彎制后在接縫處再放局部的F6鋼筋網(wǎng)，并將它們澆筑在橋面混凝土鋪裝層內(nèi)。 方案確定通過對三種方案的對比，在經(jīng)濟(jì)上（工程費用，維修養(yǎng)護(hù)，運營費大?。┑谋容^，以及以橋梁結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)性、實用性、安全性、美觀性和施工的難易程度為考慮因素，綜合個設(shè)計方案的優(yōu)缺點，最終選定一個最優(yōu)方案：多跨簡支預(yù)應(yīng)力混凝土T梁方案。在使用階段，結(jié)構(gòu)已成為最終體系，其縱向的力學(xué)計算圖式是明確的。在此，表示主梁在橫向分配到的最大荷載比例，稱為荷載橫向分布系數(shù)，腳碼0表示用杠桿原理法計算。 剪力荷載2 設(shè)計資料及構(gòu)造布置 設(shè)計資料 橋梁跨徑及橋?qū)挊?biāo)準(zhǔn)跨徑：30m；計算跨徑：；預(yù)制梁長：橋面寬度：11m，（防撞護(hù)欄）+10m（行車道）+（防撞護(hù)欄）； 設(shè)計荷載公路I級，不設(shè)人行道。馬蹄與腹板交接處作三角過度，高度200mm，以減小局部應(yīng)力。m）Vmax（KN）（1）第一期永久作用00（2）第二期永久作用00（3）總永久作用=（1）+（2）00（4）可變作用（汽車，含沖擊）公路I級0（5）可變作用（汽車，不含沖擊）公路I級0（6）承載能力極限狀態(tài)組合=（3）+（4）0（7）正常使用極限狀態(tài)短期效應(yīng)組合(3)+(5)0（8）正常使用極限狀態(tài)長期效應(yīng)組合=（3）+（5）0 3號梁作用組合序號荷載類別跨中截面四分點截面支點Mmax（KN其中： 鋼束錨固端截面幾何特性計算表分塊名稱(1)(2)(3)=(1)(2)(4)(5)(6)(7)=(4)+(6)翼板300010300001000001306800013168000三角承托6306860腹板96009600002048000055296002600960013230計算得：說明鋼束群重心處于截面的核心范圍內(nèi)。(3) 橋面、欄桿及人行道施工和運營階段（Ⅲ階段）橋面濕接縫結(jié)硬后，主梁即為全截面參與工作，截面特性計算采用計入非預(yù)應(yīng)力鋼筋和預(yù)應(yīng)力鋼筋影響的換算截面，T梁翼板有效寬度為2100mm。12306 持久狀況截面承載能力極限狀態(tài)計算 正截面承載能力計算一般取彎矩最大的跨中截面進(jìn)行正截面承載力計算 求受壓區(qū)高度先按第一類T形截面梁，略去構(gòu)造鋼筋影響，計算混凝土受壓區(qū)高度。鋼束編號N1N2N3 反摩阻影響長度計算求得后可知五束預(yù)應(yīng)力鋼絞線均滿足，所以距張拉端為處的截面由錨具變形和鋼筋回縮引起的考慮反摩后的預(yù)應(yīng)力損失，即： （）式中的為張拉端由錨具變形引起的考慮反摩阻后的預(yù)應(yīng)力損失。 持久狀況的正應(yīng)力計算 截面混凝土的正應(yīng)力驗算對于預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁的正應(yīng)力，由于配設(shè)曲線曲線筋束的關(guān)系，應(yīng)取跨中、支點及鋼束突然變化處（截斷或彎出梁頂端）分別進(jìn)行驗算。 主應(yīng)力計算為可變作用引起的剪力短期效應(yīng)組合值，剪應(yīng)力：正應(yīng)力： 主拉應(yīng)力： （） 變化點截面主應(yīng)力計算表計算 截面面積矩剪應(yīng)力正應(yīng)力主應(yīng)力第一階段第二階段 主拉應(yīng)力的限制值作用短期效應(yīng)組合下抗裂驗算的混凝土的主拉應(yīng)力限值為：從上表中可以看出，以上主拉應(yīng)力均符合要求，所以變化點截面滿足作用短期效應(yīng)組合作用下的斜截面抗裂驗算要求。對錨下設(shè)置間接鋼筋時局部承壓構(gòu)件，按下式進(jìn)行局部抗壓承載力驗算：， ()式中，——間接鋼筋體積配筋率，當(dāng)配置螺旋筋時，；——單根螺旋形間接鋼筋的截面面積；——螺旋筋內(nèi)表面范圍內(nèi)混凝土核心面積的直徑； S——螺旋形間接鋼筋層距； k——間接鋼筋影響系數(shù)，當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級低于C50時，取k=2。 負(fù)彎矩配筋及其計算截面13 支座設(shè)計計算上部結(jié)構(gòu)恒載反力 汽車荷載反力 選擇支座平面尺寸選擇GJZ系列 查{公路橋梁支座實用手冊}得支座最大承壓力為646kN 支座形狀系數(shù)S= 中間橡膠層厚度為 單層鋼板厚度為短邊200mm取為縱橋向，長邊350mm取為橫橋向。截面位置見圖所示。 截面配筋計算下圖分別表示橫隔梁正彎矩配筋和負(fù)彎矩配筋，并且示出配筋計算的相應(yīng)截面，剪力鋼筋選用間距為的的雙肢箍筋。因為2號與3號鋼束錨墊板較靠近截面邊緣，布置最為不利，故取其進(jìn)行局部承壓驗算。所以構(gòu)件滿足《公路橋規(guī)》中A類部分預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的作用長期效應(yīng)組合的抗裂要求。代入上式得：預(yù)加力階段混凝土的壓應(yīng)力滿足應(yīng)力限制值的要求；混凝土的拉應(yīng)力通過規(guī)定的預(yù)拉區(qū)配筋率來防止出現(xiàn)裂縫，預(yù)拉區(qū)混凝土沒有出現(xiàn)拉應(yīng)力，%的縱向鋼筋即可。首先計算反摩阻影響長度，即： （）式中為張拉端錨具變形值，夾片式錨具頂壓張拉時為；為單位長度由管道摩阻引起的預(yù)應(yīng)力損失，；為張拉端錨下張拉控制應(yīng)力，為扣除沿途管道摩擦損失后錨固端預(yù)拉應(yīng)力，；為張拉端至錨固端的距離，這里的錨固段為跨中截面。L/494510179。(2) 灌漿封錨，主梁吊裝就位并現(xiàn)澆100mm濕接縫（Ⅱ階段）預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉完成并進(jìn)行管道壓漿、封錨后，預(yù)應(yīng)力鋼筋能夠參與截面受力。按照上述錨頭布置的“均勻” 、“分散”原則。m）Vmax（KN）Mmax（KN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，同時馬蹄尺寸基本由布置預(yù)應(yīng)力鋼束的需要確定的，初擬馬蹄的寬度為500mm，高度200mm，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。(b)所示的1號梁的精確支點剪力影響面中可見，在支點截面上的剪力分布和杠桿法的分布相近，而從跨內(nèi)第一片橫梁開始，到梁的另一端之間的剪力影響面，在縱橫向可看作各自相似，所以，如果我們?nèi)匀徊捎萌缃y(tǒng)一變量分離的方法繪制近似影響面，(c)所示，則將由于影響面峰值處的圖形被歪曲而導(dǎo)致過大的誤差。當(dāng)橋上有車輛荷載作用時，很明顯，作用在左邊懸臂板上的輪重 只傳遞至1號和2號梁，作用在中間簡支板上者只傳給2號和3號梁，也就是板上的輪重各按簡支梁反力的方式分配給左右兩片主梁，而反力 的大小只要利用簡支板的靜力平衡條件即可求得，這就是通常所謂的“杠桿原理”。后期恒載內(nèi)力：包括橋面鋪裝、人行道、欄桿、燈柱等，它用于橋上時，主梁結(jié)構(gòu)已形成最終體系，主梁在縱、橫向的聯(lián)接也已完成，因此，計算這部分內(nèi)力時應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)的空間受力特點，這部分內(nèi)力可直接應(yīng)用結(jié)構(gòu)內(nèi)力影響線進(jìn)行計算，其計算方法可參考活載內(nèi)力計算。 方法特點：構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)化，機(jī)械化和自動化程度高，安裝速度快，但需要一定的設(shè)備，高空作業(yè)多。采用上面兩種連接構(gòu)造的裝配式T梁的翼板均當(dāng)作懸臂板來處理，為了改善挑出翼板的受力狀態(tài)，往往將懸臂板也連結(jié)起來，通常采用橋面板的企口鉸聯(lián)接。 如圖所示是采用鋼板連接的接頭構(gòu)造。 應(yīng)注意的是：下翼緣也不宜過大過高，這就要求將預(yù)應(yīng)力束筋盡可能按二層或單層布置，將其余的束筋布置在肋板內(nèi)，因為下馬蹄過大，會降低截面形心，減小預(yù)應(yīng)力筋的偏心距。目前許多國家認(rèn)為可以減少或不設(shè)置中間橫隔板。增大梁高，只增加腹板高度，混凝土數(shù)量增加不多，但可以節(jié)省鋼筋用量，往往比較經(jīng)濟(jì)。1. T形截面，制造簡單，接頭也方便，預(yù)應(yīng)力混凝土則為2050m。 (7)地震烈度 ；7級 方案比選 方案比選下表列出了3種方案，簡述了預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋、簡支預(yù)應(yīng)力混凝土T梁橋和預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋的美觀、安全和適用的性能，通過對三種橋型的比較，選擇合適的方案進(jìn)行設(shè)計計算。實踐證明，對于簡支梁橋，一般在跨中，四分點，支點處各設(shè)一道橫隔梁就可滿足要求。橫隔梁的肋寬常用12～20cm