【文章內(nèi)容簡介】 所示： 圖 T 形剛構(gòu)橋方案簡圖 （單位： m ） 連續(xù)梁橋方案 （ 24＋ 40＋ 24） m 三跨預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋，橋長 88m 。主梁采用箱形截面，梁高為等高度，主梁采用懸臂澆筑施工。橋墩均采用雙柱式橋墩，橋臺(tái)為框架式橋臺(tái)，基礎(chǔ)為鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。 簡圖如圖 所示： 圖 連續(xù)梁橋方 案簡圖 （單位： m ） 11 方案比較 以上三個(gè)方案的優(yōu)缺點(diǎn)比較如表 所示： 表 方案比較表 方案 簡支梁橋方案 （ 20+40+20） m T形剛構(gòu)方案 (16+50+16) m 連續(xù)梁橋方案(24+40+24) m 施工階段 施工方案要點(diǎn)及難易度 采用預(yù)制裝配施工，由于橋梁跨徑不大，節(jié)省了大量施 工器材，改善了生產(chǎn)條件，施工簡便，施工速度快。 采用懸臂拼裝法施工，雖然施工階段的受力與結(jié)構(gòu)使用狀態(tài)下的受力一致，但是掛梁的預(yù)制、運(yùn)輸和安裝以及邊跨平衡重的設(shè)置使得橋梁的施工邊得相對(duì)復(fù)雜。 采用懸臂澆筑法施工，施工過程中需采取臨時(shí)墩梁固結(jié)措施，邊跨的一部分采用懸臂施工外，剩余的一部分邊跨需要在腳手架上施工，施工機(jī)具多，相對(duì)復(fù)雜。 工期 工期短 工期相對(duì)較長 工期相對(duì)較長 營運(yùn)階段 航運(yùn)和跨越條件 航道寬敞，滿足通航要求 航道寬敞，滿足通航要求 航道寬敞，滿足通航要求 抗震性能 靜定結(jié)構(gòu)，抗震性能 好 靜定結(jié)構(gòu)，有較好的 抗震性能 超靜定結(jié)構(gòu)，抗震性能不如其他兩種方案 養(yǎng)護(hù)和維修運(yùn)營 混凝土結(jié)構(gòu)，養(yǎng)護(hù)和維修費(fèi)用低 混凝土結(jié)構(gòu)，養(yǎng)護(hù)和維修費(fèi)用低 混凝土結(jié)構(gòu)，養(yǎng)護(hù)和維修費(fèi)用低 修復(fù) 簡支結(jié)構(gòu)，修復(fù)容易 設(shè)有中間掛梁，修復(fù) 較難 修復(fù)難 美觀 一般 一般 一般 綜上所述，此橋跨徑不大，采用簡支梁橋既能滿足功能要求，施工又簡單，造價(jià)也低，所以采用簡支梁橋方案。 12 第二部分 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1 設(shè)計(jì)資料及結(jié)構(gòu)布置 設(shè)計(jì)資料 主跨跨徑及橋?qū)? 標(biāo)準(zhǔn)跨徑： 40m 主梁全長： 計(jì)算跨徑： 橋面凈空：標(biāo)準(zhǔn)寬度 34m 設(shè)計(jì)荷載 公路 — I 級(jí) 材料及施工工藝 混凝土：主梁采用 C60 混凝土，欄桿及橋面鋪裝采用 C30 混凝土。 預(yù)應(yīng)力鋼筋：采用鋼絞線 Φ s1 7 股，公稱直徑 d= 。 普通鋼筋：采用 HRB335 鋼筋。 鋼板：錨頭下支承墊板，支座墊板等均采用普通 A3 碳素鋼。 按后張法施工工藝制作主梁，采用直徑 80mm 的金屬波紋管和 OVM 錨。 設(shè)計(jì)依據(jù) 公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（ JTG B01—2021），人民 交通出版社， 2021 年 公路橋涵通用設(shè)計(jì)規(guī)范（ JTG D60—2021），人民交通出版社， 2021 年 公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范（ JTG D62—2021），人民交通出 版社， 2021 年 基本計(jì)算數(shù)據(jù)表 如表 所示。 橫截面布置 主梁間距與主梁片數(shù) 該設(shè)計(jì)中主梁翼板寬度為 260cm ，橋面板采用現(xiàn)澆混凝土剛性接頭，因而主梁的工作截面有兩種：預(yù)加應(yīng)力、運(yùn)輸、吊裝階段的小截面，上翼板寬度為 180cm ，以及運(yùn)營階段的大截面，上翼板寬度為 260cm 。橋?qū)挒闃?biāo)準(zhǔn)寬度 34m ，橋梁橫向選 圖 主跨簡圖（單位： m ） 13 用 13 片主梁。橫截面圖如圖 所示 。 主梁跨中截面主要尺寸擬定 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 之間，標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)中高跨比約為 1/18～ 1/19，該設(shè)計(jì)中主梁高度取為 210cm ，高跨比約為 1/19。 表 基本計(jì)算數(shù)據(jù)表 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(shí)上翼板抗壓強(qiáng)度的要求。該設(shè)計(jì)中翼緣懸臂端厚度取為 18cm ，翼板根部厚度取為 28cm ，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(shí)還要考慮腹板本身穩(wěn)定的要求，該設(shè)計(jì)中腹板寬度取為 22cm 。 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(jì)中初擬馬蹄尺寸為寬度58cm ，高度為 26cm ,馬蹄與腹板交接處的三角過渡的高度為 18cm 。 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 所示。 名稱 項(xiàng)目 符號(hào) 單位 數(shù)據(jù) 混凝土 立方強(qiáng)度 C MPa 60 彈性模量 Ec MPa 104 軸心抗壓標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度 fck MPa 軸心抗壓設(shè)計(jì)強(qiáng)度 fcd MPa 抗拉標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度 ftk MPa 抗拉設(shè)計(jì)強(qiáng)度 ftd MPa 鋼絞線 標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度 fpk MPa 1860 彈性模量 Ep MPa 105 抗拉設(shè)計(jì)強(qiáng)度 fpd MPa 1260 最大控制應(yīng)力 σ con MPa 1395 抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 fpd’ MPa 390 材料容重 鋼筋混凝土 γ 1 KN/m3 25 瀝青混凝土 γ 2 KN/m3 23 鋼絞線 γ 3 KN/m3 鋼束與混凝土的彈性模量比 α EP 無量綱 14 圖 橋梁半橫截面圖 (單位： cm ) 圖 跨中截面尺寸圖 (單位： cm ) 計(jì)算截面幾何特性 將主梁跨中截面分成五個(gè)規(guī)則的小單元，截面幾何特性列表計(jì)算見表 。 檢驗(yàn)截面效率指標(biāo) ? 上核心距 xs AyIk ??? / = ）（ 4 2017?? = 下核心距 sx AyIk ??? / = ? = 截面效率指標(biāo) hkxks??? = 210 ? =（ h 為截面的高度） 一般 截面效率指標(biāo) 值 ? 較大的截面較為經(jīng)濟(jì)，通常希望 ? 值在 ～ 以上，這里 ? 值大于 ，表明以上初擬的主梁跨中截面尺寸是合理 的。 15 橫截面沿跨長的變化 主梁才用等高形式，橫截面的 T梁翼板厚度沿跨長不變，馬蹄部分為配合鋼束彎起而從跨徑四分點(diǎn)附近開始向支點(diǎn)逐漸抬高。梁端部由于錨頭集中力的作用而引起較大的局部應(yīng)力，同時(shí)也為布置錨具的需要，在距梁端 188cm 的范圍內(nèi)將腹板加厚到與馬蹄同寬。腹板開始加厚處的截面到支點(diǎn)的距離為 250cm ，其中設(shè)置了一段長為 100cm 的腹板加厚過渡段。（如圖 所示） 橫 隔梁的設(shè)置 橫隔梁能使荷載的橫向分布更加合理。為了減小對(duì)主梁設(shè)計(jì)起主要控制作用的跨中彎矩，在跨中位置設(shè)置一道中橫隔梁，該設(shè)計(jì)中，橋梁跨度較大，還在四分點(diǎn)、支點(diǎn)處設(shè)置了四道橫隔梁，全跨共五道橫隔梁，間距為 980cm 。端橫隔梁的高度與主梁同高，厚度為上部 22cm ,下部 20cm ；中橫隔梁的高度為 160cm ，厚度為上部16cm ，下部 14cm 。 表 跨中截面幾何特性計(jì)算表 分塊名稱 分塊面積Ai（ cm2) 分塊面積行心至上緣的距離 yi(cm) 分塊面積對(duì)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(duì)截面形心的慣矩Ix=Aidi2(cm4） I=Ii+Ix (cm4) 跨中大毛截面（大毛截面形心至上緣的距離 ys＝ Σ Si/Σ Ai=) 翼板 4680 9 42120 126360 三角承托 500 腹板 3652 101 368852 下三角 324 178 57672 5832 馬蹄 1508 197 297076 Σ 10664 跨中小毛截面 (小毛截面形心至上緣的距離 ys＝Σ Si/Σ Ai=) 翼板 3240 9 29160 87480 三角承托 500 腹板 3652 101 368852 下三角 324 178 57672 5832 馬蹄 1508 197 297076 Σ 9224 16 圖 半縱剖面圖 (單位： cm ) 17 2 主梁內(nèi)力計(jì)算 恒載內(nèi)力計(jì)算 恒載集度 預(yù)制梁自重 ，主梁的恒載集度 )1(q = mKN / 2 2 ?? ，另加四個(gè)多出的小斜向棱柱，折算成恒 載集度為： )2(q = ? ?? ???? ?????????? = mKN/ ： )3(q = ? ?? ???? ???????????? = mKN/ ，中橫隔梁的體積為： ? ?? ? m??????????? 同理算得端橫隔梁的體積為 3m ，則 39。)4(q =? ? 252 4 3 6 2 ???? /= mKN/ 對(duì)中主梁的橫隔梁， 39。39。)4(q =2 39。)4(q = mKN/ 根據(jù)以上數(shù)據(jù)，得到預(yù)制梁的恒載集度 )4()3()2()1(1 qqqqq ???? 對(duì)邊梁， 1q =+++=26 mKN/ 對(duì)中梁， 1q =+++= mKN/ 現(xiàn)澆部分重量 T 梁翼板恒載集度 )5(q = ?? = mKN/ ，一片中橫隔梁的體積為： ? ? ??? ＝ 3m 18 同理算得一片端橫隔梁的體積為 3m 則邊梁現(xiàn)澆部分橫隔梁的恒載集度為 39。)6(q ＝ ? ? ? ?? ? 250 .1 6 1 320 .0 8 5 23 ???? /＝ mKN/ 對(duì)中梁， 39。)6(q =2 39。)6(q = mKN/ 根據(jù)以上數(shù)據(jù)，得到現(xiàn)澆部分恒載集度為 )6()5(2 qqq ?? 對(duì)邊梁， 2q =++= mKN/ 對(duì)中梁， 2q =+＝ mKN/ 二期恒載 8cm 厚的瀝青混凝土： ?? ＝ mKN/ 5cm 厚的防水混凝土調(diào)平層： ?? ＝ mKN/ 將橋面鋪裝均攤給 13 片主梁， )7(q = ?? mKN/ 取一側(cè)防撞欄為 5 mKN/ ，將兩側(cè)的防撞欄和中央分隔帶均攤給 13 片主梁， )8(q = 1345? = mKN/ 根據(jù)以上數(shù)據(jù)，得到二期恒載集度 )8()7(3 qqq ?? 對(duì)中、邊梁， 3q =+= mKN/ 恒載內(nèi)力 如圖 所示，設(shè) x 為計(jì)算截面離左支座的距離，并令 lx/?? 。 圖 恒載內(nèi)力計(jì)算圖 19 主梁彎矩和剪力的計(jì)算公式分別 為： ? ? qlM 2121 ??? ?? ； ? ?lqV ?? 2－121＝ 恒載內(nèi)力計(jì)算見表 。 表 中梁恒載內(nèi)力計(jì)算表 中梁 跨中 α＝ 四分點(diǎn) α＝ 變化點(diǎn) α＝ 支點(diǎn) α＝ 0 預(yù)制部分 彎矩 ( mKN? ) 剪力 (KN) 現(xiàn)澆部分 彎矩 ( mKN? ) 剪力 (KN) 二期 彎矩 ( mKN? ) 剪力 (KN) ∑ 彎矩 ( mKN? ) 剪力 (KN) 活載內(nèi)力計(jì)算 沖擊系數(shù)和車道折減系數(shù) 汽車的沖擊系數(shù)是汽車過橋時(shí)對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的豎向動(dòng)力效應(yīng)的增大系數(shù)。對(duì)簡支梁橋，其基頻可采用下列公式估算： ccmEIlf 22?? 上式中： cI — 結(jié)構(gòu)跨中截面的截面慣矩 l — 結(jié)構(gòu)的計(jì)算跨徑 E — 結(jié)構(gòu)材料的彈性模量 cm — 結(jié)構(gòu)跨中處的單位長度質(zhì)量 所以 3322 ????????????fHz 根據(jù)公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范第 ，當(dāng) ??f 14Hz 時(shí)， ?? f? ，則 1 3 4 1 5 4 1 7 6 ????? 按公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范第 條規(guī)定，當(dāng)車道數(shù)大于 2 時(shí)，需進(jìn)行車道折減，6 車道的折減系數(shù)為 ， 5 車道的折減系數(shù)為 ， 4 車道的折減系數(shù)為 ， 3 20 車道的折減系數(shù)為 ， 2 車道的折減系數(shù)為 。 計(jì)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) 該設(shè)計(jì)中橋面板之間采用混凝土剛性連接，因此這里采用了剛接梁法來計(jì)算荷載的橫向分布系數(shù)。