【文章內(nèi)容簡介】 預(yù)應(yīng)力鋼筋采用《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范》（ JTG D62—2020）的 s ? 鋼絞線，每束 7根，全梁配 6束 ， pkf =1860Mpa。 普通鋼筋直徑大于和等于 12mm 的采用 HRB335 鋼筋；直徑小于 12mm的均用 R235 鋼筋。 按后張法施工工藝制作主梁，采用內(nèi)徑 70mm、外徑 77mm 的預(yù)埋波紋管和夾片錨具。 4．設(shè)計依據(jù) （ 1） 交通部頒《公路工程技術(shù)標準 》 （ JTG B01—2020），簡稱《標準》； （ 2） 交通部頒《公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范》（ JTG D602020），簡稱《橋規(guī)》 （ 3） 交通部頒《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范》 （ JTG D62— 2020），簡稱《公預(yù)規(guī)》。 5．基本計算數(shù)據(jù) (見表 21) 燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 4 表 21 基本計算數(shù)據(jù) 名稱 項目 符號 單位 數(shù)據(jù) 混 凝 土 立方強度 彈性模量 軸心抗壓標準強度 軸心抗拉標準強度 軸心抗壓設(shè)計強度 軸心抗拉設(shè)計強度 ,cukccktkcdtdfEffff MPaMPaMPaMPaMPaMPa 450 10? 短 暫 狀態(tài) 容許壓應(yīng)力 容許拉應(yīng)力 39。39。tkff MPaMPa 持久狀態(tài) 標準荷載組合 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 容許主拉應(yīng)力 ckff pctkf??? MPaMPa MPaMPa ?鋼 絞 線 標準強度 彈性模量 抗拉設(shè)計強度 最大控制應(yīng)力 con? pkppdpkfEff MPaMPaMPaMPa 51860 1012601395? 持久狀態(tài)應(yīng)力 標準荷載組合 MPa 1209 料 重 度 鋼筋混凝土 瀝青混凝土 鋼絞線 123??? 333///kN mkN mkN m??? 鋼筋與混凝土的彈性模量比 Ep? 無量綱 橫截面布置 第 2 章 橋梁上部結(jié)構(gòu)計算 5 1．主梁間距與主梁片數(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 ,同時加寬翼板對提高主梁截面效率指標 ? 很有效，故在許可條件下應(yīng)適當加寬 T 梁翼板。由于本設(shè)計橋面凈空為 ,主梁翼板寬度為 2500mm，由于寬度較大，為保證橋梁的整體受力性能，橋面板采用現(xiàn)澆混凝土剛性接頭，因此主梁的工作截面有兩種：預(yù)施應(yīng)力、運輸、吊裝階段的小截面 (bi=1600mm)和運營階段的大截面 (bi=2500mm)。凈 —14m+2? 的橋?qū)掃x用七片主梁，如圖 所示。 圖 結(jié)構(gòu)尺寸圖（尺寸單位： mm） 2．主梁跨中截面主要尺寸擬定 1) 主梁高度 預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁橋的主梁高度與其跨徑之比通常在 1/15~1/25，標準設(shè)計中高跨比約在 1/18~1/19。當建筑高度不受限制時，增大梁高往往是較經(jīng)濟的方案，而混凝土用量增加不多。綜上所述，本設(shè)計取用1600mm 的主梁高 度是比較合適的。 2) 主梁截面細部尺寸 燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 6 T 梁翼板的厚度主要取決與橋面板承受車輪局部荷載的要求，還應(yīng)考慮能否滿足主梁受彎時上翼板受壓的強度要求。本設(shè)計預(yù)制 T 梁的翼板厚度取用 150mm，翼板根部加厚到 250mm 以抵抗翼緣根部較大的彎矩。 在預(yù)應(yīng)力混凝土梁中腹板內(nèi)主拉應(yīng)力較小，腹板的厚度一般由布置孔管的構(gòu)造決定，同時從腹板本身穩(wěn)定條件出發(fā)，腹板厚度不宜小于其高度的 1/15。本設(shè)計腹板厚度取 200mm。 馬蹄尺寸基本由布置預(yù)應(yīng)力鋼筋束的需要確定，設(shè)計表明，馬蹄面積占截面總面積的 10%~20% 為合適。本設(shè)計將鋼束按 二 層布置，一層最多排三束，同時還根據(jù)《公預(yù)規(guī)》 條對鋼束凈距的要求，初擬馬蹄寬度為 550mm，高度 250mm，馬蹄與腹板交接處作三角過渡，高度 150mm，以減小局部應(yīng)力。 按照以上擬訂的外形尺寸，就可繪出預(yù)制梁跨中截面圖（見圖 ）。 圖 跨中截面尺寸圖（單位 mm） 3) 計算截面幾何特性 將主梁跨中截面劃分成五個規(guī)則圖形的小單元，截面幾何特性列表計算見表 22。 第 2 章 橋梁上部結(jié)構(gòu)計算 7 表 22 跨中截面幾何特性計算表 分 塊 名 稱 分塊 面積 iA /cm 分塊面積形心至上緣距離 iy /cm 分塊面積對上緣靜距 i i iS Ay?/cm3 分塊面積的自身慣矩 iI /cm4 id = sy iy /cm 分 塊面積對截面形心的慣矩 2X i iI Ad? /cm4 I = iI +xI /cm4 (1) (2) (3)=(1)? (2) (4) (5) (6)=(1)? (5)2 (7)=(4)? (6) 大毛截面 翼板 3750 28125 8463698 腹板 2400 75 180000 2880000 3858327 三角托 500 665395 668173 下三角 130 34125 1484053 1487334 馬蹄 1375 11884839 ? 454229 26362371 小毛截面 翼板 2400 18000 45000 7664112 7709112 三角托 500 1043331 1046109 腹板 2400 75 180000 2880000 289872 3169872 下三角 130 34125 1143103 1146384 馬蹄 1375 9584548 9656163 ? 444104 22727640 注：大毛截面形心至上緣距離： 2 8 74 5 4 2 2 9y ??? ?? iis AS 小毛截面形心至上緣距離： 9 3 74 4 4 1 0 4y ??? ?? iis AS 4) 檢驗截面效率指標 ? (? 希望在 以上 ) 上核心距： 燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 8 )( 2 8 7 2 6 3 6 2 3 7 1 ?????? ? ?xs yAIk 下核心距： x ??? ?? syA I 截面效率指標： 160 ?????? h xs? 表明以上初擬的主梁跨中截面是合理的。 橫截面延跨長的變化 如圖 所示，本設(shè)計主梁采用等高形式，橫截面的 T 梁翼板厚度沿跨長不變。梁端部區(qū)段由于錨頭集中力的作用而引起較大局部應(yīng)力，也為布置錨具的需要，在距梁端 1980mm 范圍內(nèi)將腹板加厚到與馬蹄同寬。馬蹄部分為配合鋼束彎起而從 四 分點附近（第一道橫隔梁處）開始向支點逐漸抬高，在馬蹄抬高的同時腹板寬度亦開始變化 。 橫隔梁的設(shè)置 模型試驗結(jié) 果表明，在荷載作用處的主梁彎矩橫向分布，當該處有橫隔梁時比較均勻，否則直線在荷載作用下的主梁彎矩很大。為減小對主梁設(shè)計起主要作用的跨中彎矩，在跨中設(shè)計一 道中橫隔梁；當跨度較大時，應(yīng)設(shè)置較多橫隔梁。本設(shè)計在橋梁中點和 四 分點 ， 支點處設(shè)置 五 道橫隔梁，其間距為 。端橫隔梁的高度與主梁高度相同，厚度為上部 260mm，下部 240mm；中橫隔梁高度為 1450mm，厚度為上部 180mm，下部 160mm，詳見圖 所示。 主梁的作用效應(yīng)計算 根據(jù)上述梁跨結(jié)構(gòu)縱橫截面的布置，并通過可變作用下的梁橋荷載橫向分布計算，可分別求得各主梁控制截面（一般去跨中、四分點和支點截面）的永久作用和最大可變作用效應(yīng)，然后再進行主梁作用效應(yīng)組合。本設(shè)計以邊主梁作用效應(yīng)計算為例。 永久作用效應(yīng)計算 1．永久作用集度 第 2 章 橋梁上部結(jié)構(gòu)計算 9 (1) 預(yù)制梁自重 ① 跨中截面段主梁自重（ 四 分點截面至跨中截面，長 ） kN 0 46256 9 3 7 ????）（G ② 馬蹄抬高與腹板變寬段梁的自重（長 ） kN )6 9 3 7 5 8 6 2 ()2( ?????G ③ 支點段梁的自重（長 ） kN 40529812505 86 2513 ...G ????）（ ④ 邊主梁的橫隔梁 中橫隔梁體積： 3m )( ????????? 端橫隔梁體積： 3m 1 8 7 ????? ）（ 故半跨內(nèi)橫梁重力為 : kN ????? ）（）（G ⑤ 預(yù)制梁永久作用集度 k N / m )(g 1 ????? (2) 二期 永久作用 ① 現(xiàn)澆 T 梁翼板集度 k N /m ( 5 ) ???? ② 邊梁現(xiàn)澆部分橫隔梁 一片中橫隔梁（現(xiàn)澆部分）體積： 3m ??? 一片端橫隔梁（現(xiàn)澆部分）體積： 3m 1 6 3 1 2 ??? 一片邊梁現(xiàn)澆部分橫隔梁載荷集度： k N / m )1 6 31 2 9 (g )6( ?????? ③ 鋪裝 8cm混凝土鋪裝： k N /m ???? 燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 10 7cm瀝青鋪裝： k N /m ??? 若將橋面鋪裝均攤給七片主梁，則： k N/ m ??? ）（）（ ④ 欄桿 一側(cè)人行欄： 一側(cè)防撞欄： kN/ 若兩側(cè)人行欄、防撞欄均攤給七片主梁，則 ： kN / m 1. 8 62/ 74. 9 9)( 1. 52g ( 8 ) ???? ⑤ 邊梁二期永久作用集度 k N / m 2 ????? 如圖 所示，設(shè) x 為計算截面離左支座的距離，并令 /xl?? 。 主梁彎矩和剪力的計算公式分別為： 21 (1 )2M l g? ???? (21) 1 (1 2 ) lg2Q? ??? (22) 圖 永久作用效應(yīng)計算圖 永久作用計算見表 23。 第 2 章 橋梁上部結(jié)構(gòu)計算 11 表 23 1 號梁永久作用效應(yīng) 作用效應(yīng) 跨中 ?? 四分點 ?? 支點 ?? 一期 彎矩 1/kN m? 0 剪力 /kN 0 二期 彎矩 /kN 0 剪力 1m/kN? 0 ? 彎矩 1m/kN? 0 剪力 /kN 0 可變作用效應(yīng)計算（ GM 法） 1．沖擊系數(shù)和車道折減系數(shù) 按《橋規(guī)》 條規(guī)定，結(jié)構(gòu)沖擊系數(shù)與結(jié)構(gòu)的基頻有關(guān)，因此要先計算結(jié)構(gòu)的基頻。 簡支梁橋的基頻可采用下列公式估算： Hz 1022 ?????? ??ccmEIlf 其中： K g / m 1 1 10258 2 8 7 3 ????? gGc 根據(jù)本橋的基頻，可計算出汽車荷載的沖擊系數(shù)為： ??? I n f? 按《橋規(guī)》 條，當車道大于兩車道時， 需進行車道折減，三車道 22%，四車道折減 33%，但折減后不得小用兩行車隊布載的計算結(jié)構(gòu)。本設(shè)計按四車道設(shè)計，在計算可變作用效應(yīng)時需進行車道折減。 2．計算主梁的荷載橫向分布系數(shù) ① 計算主梁抗扭慣性矩 TI 燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 12 對于 T 形梁截面，抗扭慣性矩可近似的按下式計算： 31mT i i iiI cbt??? （ 23） 式中： ib ， it ——相應(yīng)為單個矩形截面的寬度和高度； ic ——矩形截面抗扭剛度系數(shù)； m ——梁截面劃分成單個矩形截面的個數(shù)。 對于跨中截面，翼緣板的換算平均厚度： cm 30 1 30t 1 ?????? 馬蹄部分的換算平均厚度： cm 5322 40253 .t ??? 圖 示出了 TI 的計算圖示， TI 的計算見表 24。 圖 計算圖示（單位 mm） 第 2 章 橋梁上部結(jié)構(gòu)計算 13 表 24 TI 計算表 分塊名稱 bi /cm ti /cm iibt iC 33i 10?? iiiT tbCI /m4 翼 緣板 250 13 腹板 20 馬蹄 55 02098 ? 43x m ?