【文章內(nèi)容簡介】 (3)材料及工藝混凝土：主梁用C50，欄桿及橋面鋪裝用C30。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 D622004)的鋼絞線，每束6根，全梁共配7束。 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。 后張法部分預(yù)應(yīng)力施工，采用內(nèi)徑70外徑77的預(yù)埋波紋管和錨具。(4)設(shè)計依據(jù)①《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》(JTG B012003)； ②《公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范》(JTG D602004)；③《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 D622004)；④《公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》(JTJ02485)。 橋梁縱橫斷面布置 主梁間距與主梁片數(shù)主梁間距通常應(yīng)該隨梁高與跨徑的增大而加寬為經(jīng)濟(jì)，同時加寬翼緣板對提高主梁截面效率指標(biāo)很有效，故在許可的條件下應(yīng)該適當(dāng)加寬T梁翼緣板，因此主梁翼緣板寬度為1800mm，采用五片主梁，如圖21所示，基本計算數(shù)據(jù)見表21。 表21 基本計算數(shù)據(jù)名稱項(xiàng)目符號單位數(shù)據(jù)混凝土立方強(qiáng)度50彈性模量軸心抗壓標(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)度短暫狀態(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)力短期效組合：拉應(yīng)力拉應(yīng)力0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注：本橋在混凝土強(qiáng)度達(dá)到C40時開始張拉預(yù)應(yīng)力鋼束，和分別表示鋼束張拉時混凝土的抗壓、抗拉標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度，則。 主梁跨中截面主要尺寸擬定預(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之間，標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計中高跨比約為1/18～1/19，該設(shè)計中主梁高度取為1600,如圖21所示。(1) 主梁截面細(xì)部尺寸T梁翼板的厚度主要取決于橋面板承受車輪局部荷載的要求，還需考慮能否滿足主梁受彎時上翼板抗壓強(qiáng)度的要求。該設(shè)計中翼緣懸臂端厚度取為15，翼板根部厚度取為25，以抵抗翼緣根部較大的彎矩。腹板寬度一般由布設(shè)預(yù)制孔道的構(gòu)造決定，同時還要考慮腹板本身穩(wěn)定的要求，該設(shè)計中腹板寬度取為20。馬蹄的尺寸基本由布置預(yù)應(yīng)力鋼束的需要確定，該設(shè)計中初擬馬蹄尺寸為寬度50，高度為25,馬蹄與腹板交接處的三角過渡的高度為15。按以上擬定的外形尺寸，繪出的預(yù)制梁的跨中截面布置圖，如圖22所示。主橋橫斷面圖主橋橫隔梁立面圖圖21 結(jié)構(gòu)尺寸圖(尺寸單位:mm) (3) 計算截面幾何特征將主梁跨中截面劃分成五各規(guī)則圖形的小單元，截面幾何特性列表計算見表22。圖22 跨中截面尺寸圖(尺寸單位：mm)表22 跨中截面幾何特性計算表分塊名稱分塊面積A(cm2)分塊面積行心至上緣的距離 yi(cm)分塊面積對上緣的靜矩Si=Aiyi(cm3)分塊面積的自身慣矩Ii(cm4)di=ysyi (cm)分塊面積對截面形心的慣矩Ix=Aidi2(cm4)I=Ii+Ix (cm4)續(xù)表22跨中小毛截面(小毛截面形心至上緣的距離ys＝ΣSi/ΣAi=)翼板27002025050625三角承托500腹板2400751800002880000下三角22513029250馬蹄1250184375Σ7075檢驗(yàn)截面效率指標(biāo)()上核心距： 下核心距： 截面效率指標(biāo)： 表明以上初擬的主梁跨中截面尺寸合理。 3 橫隔梁的設(shè)置為了減小對主梁設(shè)計起主要控制作用的跨中彎矩，在橋跨處共設(shè)置五道橫隔梁。端橫隔梁的高度與主梁同高，具體尺寸詳見圖21所示。 主梁計算 永久作用效應(yīng)計算(1) 永久作用集度預(yù)制梁自重跨中截面段主梁的自重： 馬蹄抬高到腹板變寬段()：支點(diǎn)段梁的自重： 邊主梁的橫隔梁；中橫隔梁的體積： 端橫隔梁體積： 故半跨內(nèi)橫梁重力： 預(yù)制梁永久作用集度： 二期永久作用現(xiàn)澆T梁翼板集度： 邊梁現(xiàn)澆部分橫隔梁：一片中橫隔梁(現(xiàn)澆部分)體積： 一片端橫隔梁(現(xiàn)澆部分)體積： 故： 鋪裝8cm混凝土鋪裝： 5cm瀝青鋪裝： 若將橋面鋪裝均攤給五片主梁，則： 欄桿：一側(cè)人行欄：若將兩側(cè)人行欄均攤給五片主梁，則： 邊梁二期永久作用集度： (2) 永久作用效應(yīng)如圖 23所示，設(shè)為計算截面離左支座的距離，并令。則主梁彎矩和剪力的計算公式分別為： 永久作用一期和二期的具體的計算結(jié)果見表23。表23 永久作用效應(yīng)計算表作 用 效 應(yīng)跨 中L/4截面變化點(diǎn)截面支 點(diǎn)一期彎矩()0剪力()0二期彎矩()0剪力()0彎矩()0剪力()0圖23 永久效應(yīng)作用計算圖 可變作用效應(yīng)計算(1) 沖擊系數(shù)和車道折減系數(shù)按《橋規(guī)》，結(jié)構(gòu)的沖擊系數(shù)與結(jié)構(gòu)的基頻有關(guān)。簡支梁的自振頻率為： =(Hz) Hz和14 Hz之間，沖擊系數(shù)按照下式計算： 按照《橋規(guī)》，當(dāng)車道大于兩車道時，需要進(jìn)行車道折減。在進(jìn)行計可變作用效應(yīng)時需要進(jìn)行車道折減。(2) 計算主梁的荷載橫向分布系數(shù)跨中的荷載橫向分布系數(shù)計算主梁抗扭慣矩。對于T形梁截面，抗扭慣矩可近似按下式計算：式中：——矩形截面抗扭慣矩剛度系數(shù)(見表11)； ——相應(yīng)各矩形的寬度； ——相應(yīng)各矩形的厚度； ——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： 馬蹄部分的換算平均厚度： 表24 翼緣板、腹板和馬蹄的計算匯總分塊名稱/翼緣板180腹板20馬蹄55計算抗扭修正系數(shù)： 按修正的剛性橫梁法計算橫向影響線豎坐標(biāo)值：式中： ，計算所得值列于表25。 表25 值梁號123計算荷載橫向分布系數(shù)：梁的橫向影響線和最不利布載如圖24所示。 圖24 跨中的橫向分布系數(shù)計算圖式(單位：cm)可變作用(汽車公路Ⅰ級)： 可變作用(人群)： 支點(diǎn)截面的荷載橫向分布系數(shù)： 圖25 支點(diǎn)的橫向分布系數(shù)計算圖式(單位：cm)如圖 25所示，按杠桿原理法繪制荷載橫向分布系數(shù)影響線并進(jìn)行布載，1號梁可變作用的橫向分布系數(shù)計算如下：可變作用(汽車)：可變作用(人群)： (3) 車道荷載的取值根據(jù)《公預(yù)規(guī)》，公路Ⅰ級的均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值和集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值為： 計算彎矩： 計算剪力時： (4) 計算可變作用效應(yīng)① 跨中截面的最大彎矩和最大剪力計算跨中截面最大彎矩和最大剪力采用直接加載求可變作用效應(yīng)，跨中截面作應(yīng)計算圖式如圖26所示，計算公式為：式中：——所求截面汽車(人群)標(biāo)準(zhǔn)荷載的彎矩或剪力； ——車道均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值； ——車道集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值； ——影響線上同號區(qū)段的面積； ——影響線上最大坐標(biāo)值。可變作用(汽車)標(biāo)準(zhǔn)效應(yīng)： 圖26 跨中截面計算圖式可變作用(汽車)沖擊效應(yīng)： 可變作用(人群)效應(yīng)： ② 求四分點(diǎn)截面的最大彎矩和最大剪力四分點(diǎn)截面作用效應(yīng)的計算圖式如圖27所示?？勺冏饔?汽車)標(biāo)準(zhǔn)效應(yīng)： 圖27 四分點(diǎn)截面計算圖式 可變作用(汽車)沖擊效應(yīng)： 可變作用(人群)效應(yīng)： ③求支點(diǎn)截面的最大彎矩和最大剪力支點(diǎn)截面作用效應(yīng)的計算圖式如圖28所示。圖28 支點(diǎn)截面計算圖可變作用(汽車)效應(yīng)： 可變作用(汽車)沖擊效應(yīng)：可變作用(人群)效應(yīng)： 主梁作用效應(yīng)組合根據(jù)《公預(yù)規(guī)》，根據(jù)可能同時出現(xiàn)的作用效應(yīng)選擇了三種最不利效應(yīng)組合：短期效應(yīng)組合、標(biāo)準(zhǔn)效應(yīng)組合和承載能力極限狀態(tài)基本組合，根據(jù)前面的計算結(jié)果列表26。表26 主梁作用效應(yīng)組合序號荷載類別跨中截面四分點(diǎn)截面支點(diǎn)　　　　　(1)第一期永久作用0(2)第二期永久作用0(3)總永久作用=(1)+(2)0(4)可變作用(汽車)公路Ⅰ級(5)可變作用(汽車)沖擊(6)可變作用(人群)(7)標(biāo)準(zhǔn)組合=(3)+(4)+(5)+(6)(8)短期組合=(3)+(4)+(6)(9)極限組合=(3)+[(4)+(5)]+ (6) 跨中截面鋼束的估算和確定(1) 按照正常使用極限狀態(tài)的應(yīng)力要求估算鋼束數(shù)n 其中：——與荷載有關(guān)的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)。 (2) 按照承載能力極限狀態(tài)估算鋼束數(shù)目 根據(jù)極限狀態(tài)的計算圖式，混凝土達(dá)到極限強(qiáng)度，應(yīng)力圖呈矩形，此時預(yù)應(yīng)力鋼束也達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度，則鋼束的估算數(shù)目為： 綜上所述，預(yù)應(yīng)力鋼束取7束。 預(yù)應(yīng)力鋼束的布置(1) 跨中截面及錨固端截面的鋼束的布置對于跨中截面，根據(jù)《公預(yù)規(guī)》，管道至梁底和梁側(cè)的凈距不應(yīng)小于3cm及管道直徑的1/2；根據(jù)《公預(yù)規(guī)》，在豎直方向可疊置。預(yù)應(yīng)力鋼束布置在跨中截面的細(xì)部構(gòu)造如圖29所示。圖29 鋼束布置圖預(yù)應(yīng)力鋼筋重心至梁底的距離： ，錨固面預(yù)應(yīng)力鋼筋布置按照錨頭布置的均勻、分散的原則，錨固端截面布置的鋼束如圖210所示。則鋼束群重心至梁底距離為：為驗(yàn)核上述布置的鋼束群重心位置，需要計算錨固端截面幾何特性。表27 錨固端截面特性計算表 分塊名稱分塊面積Ai()分塊面積行心至上緣的距離 yi()分塊面積對上緣的靜矩Si=Aiyi()分