【文章內(nèi)容簡介】 向工作的一次演習(xí)。 本設(shè)計(jì)為跨徑 25m預(yù)應(yīng)力混泥土簡支 T 型梁橋的設(shè)計(jì)，按照設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)共分為：第一至第六章為橋梁上部 結(jié) 構(gòu)設(shè)計(jì)及計(jì)算，第七章為橋梁下部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)及計(jì)算 及附錄等幾部分組成。 設(shè)計(jì)本著“安全、經(jīng)濟(jì)、適用、美觀”的原則按照最新規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)，并參考了大量的相關(guān)書籍。設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)力求準(zhǔn)確無誤，滿足使用要求。 由于時(shí)間、能力和知識有限，設(shè)計(jì)難免有疏漏之處，敬請老師指正。 設(shè)計(jì)任務(wù)書 題目：江西某新建橋梁施工圖設(shè)計(jì)（ K0+000— K1+） 畢業(yè)設(shè)計(jì)使用的原始資料（數(shù)據(jù)）及設(shè)計(jì)技術(shù)要求 一、設(shè)計(jì)資料 1．橋梁跨徑及橋?qū)? 標(biāo)準(zhǔn)跨徑： 25m 計(jì)算跨徑： 主梁預(yù)制長度： 橋面凈空：凈 +2 （防撞欄） ：公路 — Ⅰ級 設(shè)計(jì)安全等級：二級 ： 主梁、翼緣板、橫隔板、濕接縫采用 C50 混凝土、墩柱 C樁基礎(chǔ) C25，橋面鋪裝上層采用 9cm 瀝青混凝土，下層采用 8cm 的 C40 防水混凝土，蓋梁以及其余結(jié)構(gòu)混凝土均使用 C30。預(yù)應(yīng)力鋼束采用高強(qiáng)度 7 絲捻制的鋼絞線，公稱直徑為 ，公稱面積140mm2，標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度為 fpk=1860MPa，彈性模量 Ep= 105MPa ：按后張法施工工藝制作主梁，采用金屬波紋管和夾片錨具。 ：雙柱式橋墩 (樁基礎(chǔ) )， U型橋臺 (擴(kuò)大基礎(chǔ) )。 ： （ 1） .蓋梁頂標(biāo)高為 ，橋墩處地面標(biāo)高為 ，一般沖刷線標(biāo)高為 ，局第一章 設(shè)計(jì)說明 2 部沖刷線標(biāo)高為 。假設(shè)墩底標(biāo)高與地面標(biāo)高同。 （ 2） .橋墩處地基土為中密沙粒土，地基土的比例系數(shù) m=10000KN/m，地基土極限摩阻力為σ =60kpa，地基容許承載力 [? 0]=400kpa，內(nèi)摩擦角為 200,土的密度 r=(已考慮浮力 ),不計(jì)風(fēng)力和流水壓力。橋臺處地基土為硬粘土，容許承載力 [? 0]=430kpa，土的密度 r=，孔隙比 e=，比重 G=，壓縮模量 Es=15Mpa,臺內(nèi)填土密度 r=18kN/m2，內(nèi)摩擦角為 350。 二、設(shè)計(jì)依據(jù) 主要的技術(shù)指標(biāo) 1.《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》 JTG B01— 2021 2.《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》 JTG D60— 2021 3.《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 4.《公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》 JTJ02485 三、基本要求 、表達(dá)清楚、書寫規(guī)范的學(xué)士 畢業(yè)設(shè)計(jì) ； 現(xiàn)行公路設(shè)計(jì)規(guī)范 ； ； 、步驟、方法 ； 、橋梁通軟件的使用。 CAD 圖并能夠?qū)ζ溥M(jìn)行適當(dāng)?shù)男薷囊詽M足本設(shè)計(jì)的需要。 南昌工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 第二章 設(shè)計(jì)資料與結(jié)構(gòu)尺寸 設(shè)計(jì)資料 橋梁跨徑及橋?qū)? 標(biāo)準(zhǔn)跨徑： 25m 計(jì)算跨徑： 主梁預(yù)制長度： 橋面凈空：凈 +2 （防撞欄） 設(shè)計(jì)荷載 ：公路 — Ⅰ級 設(shè)計(jì)安全等級：二級 材料特性 主梁、翼緣板、橫隔板。濕接縫采用 C50 混泥土、墩柱 C樁基礎(chǔ) C25，墻面鋪裝上層采用 9cm 瀝青混凝土，下層采用 8cm 的 C40 防水混凝土，蓋梁以及其余結(jié)構(gòu)混凝土均使用 C30。預(yù)應(yīng)力鋼束采用高強(qiáng)度 7 絲捻制的鋼絞線，公稱直徑為 ，公稱面積140mm2，標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度 fpk=1860MPa，彈性模量 Ep=? 105MPa。 錨具 張拉錨具選用 OVM13— 9 型錨具。 施工工藝 按后張法制作主梁，預(yù)留預(yù)應(yīng)力鋼絲孔道，由 φ =70mm 的預(yù)埋金屬波紋管形成，鋼絞線采用雙作用千斤頂兩端同時(shí)張拉，主梁安裝就位后現(xiàn)澆濕接縫，最后施工瀝青橋面鋪裝層。 設(shè)計(jì)依據(jù) 主要的技術(shù)指標(biāo) （ 1） 《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》 JTG B01— 2021 （ 2） 《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》 JTG D60— 2021 （ 3） 《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 （ 4） 《公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》 JTJ02485 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 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(jì)，同時(shí)加寬 翼板對提高主梁截面效率指標(biāo)ρ很有效，故在許可條件下應(yīng)適當(dāng)加寬 T 梁翼板。 主梁間距一般在 第二章 設(shè)計(jì)資料與結(jié)構(gòu)尺寸 2 間，本設(shè)計(jì)采用 ，結(jié)合設(shè)計(jì)資料給定的橋面凈寬采用 5 片梁，見圖 南昌工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 圖 橫斷面布置形式（尺寸單位 cm） 第二章 設(shè)計(jì)資料與結(jié)構(gòu)尺寸 4 主梁尺寸擬定 （ 1） 主梁高度 預(yù)應(yīng)力混凝土簡支橋橋梁的主梁高度與其跨徑之比通常在 1/15~1/25，標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)中高跨比約在 1/13~1/19。當(dāng)建筑高度不受限制時(shí)，增大梁高往往是 較經(jīng)濟(jì)的方案，因?yàn)樵龃罅焊呖梢怨?jié)省預(yù)應(yīng)力鋼束 用量，同時(shí)梁高加大一般只是腹 板加高，而混凝土用量增加不多。綜上所述，標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)中對于 25m跨徑的簡支梁橋取用 170cm的主梁高度是比較合適的。 （ 2） 主梁腹板厚度 在預(yù)應(yīng)力混凝土梁中腹板內(nèi)因主拉應(yīng)力甚小，腹板厚度一般由布置制孔管的構(gòu)造決定，同時(shí)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， 本設(shè)計(jì)主梁腹板厚度取 m，在跨中區(qū)段，鋼束主要布置在梁的下緣，以形成較大的內(nèi)力臂，故在主梁腹板下部設(shè)置馬蹄，以利于數(shù)量較多的鋼束布置。 馬蹄尺寸基本由布置預(yù)應(yīng)力鋼束的需要確定的。設(shè)計(jì)實(shí)踐表明，馬蹄面積占截面總面積的 10%~20%為合適。本 設(shè)計(jì) 考慮到主梁需要配置較多的鋼束，將鋼束按三層布置，同時(shí)還根據(jù)《橋規(guī)》 對 鋼束凈距及預(yù)留管道的構(gòu)造要求，初擬馬蹄寬度 ，高度 。馬蹄與腹板交接處做成 45176。斜坡的折線鈍角，以減少局部應(yīng)力。如此布置的馬蹄面積約占整個(gè)截面積的 16%。 （ 3） 翼板尺寸的擬定 T 梁翼板的厚度主要取決于橋面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(shí)上翼板受壓的強(qiáng)度要求。本 設(shè)計(jì) 預(yù)制 T 梁的翼板厚度取用 ，翼板根部加厚到。 以抵抗翼緣根部較大的彎矩。 翼板的寬度由主梁的間距決定，考慮主 梁間預(yù)留濕接縫。本設(shè)計(jì)翼板寬度取 ，濕接縫寬取 。 （ 4）橫截面沿跨長度變化 橫截面沿跨長度變化，主要考慮預(yù)應(yīng)力鋼束在梁內(nèi)布置的要求，以及錨具布置的要求，馬蹄部分為配合鋼束彎起而從五 分點(diǎn)開始和支點(diǎn)逐漸抬高 ，同時(shí)腹板的寬度逐漸加厚。 梁端部區(qū)段由于錨頭集中力的作用而引起較大的局部應(yīng)力，也因布置錨具的需要，在距梁端 將腹板加厚到與馬蹄同寬。漸變點(diǎn)處 截面（ 馬蹄抬高同時(shí) 腹板開始加厚處）到支點(diǎn)的距離為 。 （ 5）橫隔梁的設(shè)置 為增加各主梁的橫向連接剛度，保持梁的整體性，使各主梁在荷載作 用下受力均勻，除設(shè)置端橫隔梁外，還設(shè)置 4 片中橫隔梁，間距為 ，端橫隔梁寬度 ，跨中橫南昌工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 隔梁寬度 。 根據(jù)以上的描述，主梁各部分尺寸如圖 所示。（見下頁） 第二章 設(shè)計(jì)資料與結(jié)構(gòu)尺寸 6 南昌工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 梁中心線梁中心線 第二章 設(shè)計(jì)資料與結(jié)構(gòu)尺寸 8 圖 主梁各部分尺寸圖 (跨中截面、端部截面、內(nèi)梁立面、外梁立面、剖面圖，尺寸 單位 cm） 南昌工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 計(jì)算截面的幾何特性，計(jì)算時(shí)將整個(gè)主界面劃分為 n 個(gè)小塊面積進(jìn)行計(jì)算，跨中截面幾何特性列表計(jì)算見表 表 中主梁跨中截面幾何特性幾何特性計(jì)算表 分塊名稱 分塊面積Ai 分塊面積形心至上 緣距離 yi 分塊面積對上緣靜矩Si=Aiyi 分塊面積自身慣性矩Ii di=ysyi 分塊面積對截面形心的慣性矩 Ix=Aidi2 I=Ii+Ix cm2 cm cm3 cm4 cm cm4 cm4 大毛截面（含濕接縫） 翼板 3750 28125 三角承托 500 9165 腹板 2600 80 208000 下三角 169 馬蹄 1150 181125 ∑ 8169 小毛截面（不含濕接縫） 翼板 2700 20250 50625 三角承托 500 9165 959220 腹板 2600 80 208000 下三角 169 馬蹄 1150 181125 ∑ 7119 大毛截面形心至上翼緣距離 小毛截面形心至上翼緣距離 第二章 設(shè)計(jì)資料與結(jié)構(gòu)尺寸 10 檢驗(yàn)截面效率指標(biāo)ρ，以跨中截面（小毛截面）為例 上核心矩： ???? yxAi IKs ? ? 9971707119 852512 6386 .5??= 下核心矩： ???? ysAi IKx=13 12 99 76 19 8525 12 63 86 .5?= 截面效率指標(biāo)：ρ =hKxKs?=170 ?= 查資料知，預(yù)應(yīng)力混泥土 T 形梁橋在設(shè)計(jì)時(shí)，檢驗(yàn)截面效率指標(biāo)取ρ =~，且較大者亦較經(jīng)濟(jì)。上述計(jì)算表明，初擬的主梁跨中截面是合理的。 南昌工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 第三章 主梁內(nèi)力計(jì)算 恒載內(nèi)力計(jì)算 第一期恒載 預(yù)制 梁自重 ① 跨中截面段主梁自重（五分點(diǎn)截面至跨中截面，長 ） 邊主梁： )1(g =? ? 25= 中主梁： )1(39。g =? ? 25= ②由于馬蹄抬高與腹板變寬段梁的自重（近似計(jì)算）（長 ） 主梁端部截面面積為 A= 邊主梁： )2(g =（ +） ? ? 225 KN= 中主梁： ??39。2g =（ +） ? ? 225 KN= ③支點(diǎn)段梁的自重（長 ） 邊主梁： )3(g =? ? 25KN= 中主梁： ??39。3g =? ? 25KN= ④ .主梁的橫隔梁 邊主梁 中橫隔梁體積為： ?（ ? ? ? ） = 邊主梁 端橫隔梁體積為： ?（ ? ? ） = 故半跨內(nèi)邊主梁橫隔梁重 )4(g =（ 2? +1? ） ? 25= 半跨內(nèi)中主梁橫隔梁重量 )4(39。g =2? )4(g =? 2= ⑤故一期恒載： 邊主梁： 1g =（ +++） /=中主梁： 139。g =（ +++） /= 二期恒載 翼緣板中間濕接縫集度 邊主梁： 2g =? ? 1? 25=中主梁： 239。g =? ? 1? 25= 第三期荷載 第三章 主梁內(nèi)力計(jì)算 12 這一部分的恒載包括主梁現(xiàn)澆部分的橫隔梁、橋面鋪裝 和防撞欄。 ① 主梁 .現(xiàn)澆部分橫隔梁 一片中橫隔梁（現(xiàn)澆部分）體積： ? ? = m3 一片端橫隔梁（現(xiàn)澆部分）體積： ? ? = m3 故 邊主梁： )6(g =（ 4? +2? ） ? 25/= kN/m 中主梁： )6(39。g =（ 8? +4? ） ? 25/= kN/m ② 橋面鋪裝層 8cm水泥混泥土鋪裝： ? ? 25 = kN/m 9cm瀝青混泥土鋪裝： ? ? 25 = kN/m 將橋面鋪裝重量均分給五片主梁，則 邊主梁： )7(g =（ 23+） /5 = kN/m 中主梁： )7(39。g =（ 23+） /5 = kN/m ③ 防撞欄：單側(cè)防撞欄線荷 載為 kN/m 邊主梁： )8(g =? 2/5 =3 kN/m 中主梁： )8(39。g =0 kN/m ④ 三 期永久作用集度 邊主梁： 3g =++3= kN/m 中主梁： 339。g =++0= kN/m 恒載內(nèi)力匯總?cè)绫? 表 恒載內(nèi)力匯總表 梁號 一期恒載 二期恒載 三期恒載 恒載匯總 1 2 橫載內(nèi)力計(jì)算 設(shè) x 為計(jì)算截面離左支座的距離，并另 lx?? ，則主梁彎矩和剪力的計(jì)算公式分別為： 南昌工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 21 (1 )2 iM l g? ???? （ ） 21 (1 2 ) l g2 iQ? ??? （ ） 計(jì)算跨徑 l =，各梁的計(jì)算結(jié)果見表 、 （見下頁） 第三章 主梁內(nèi)力計(jì)算 14 表 1 號梁恒載內(nèi)力計(jì)算表 計(jì)算數(shù)據(jù) 項(xiàng)目 跨中 四分點(diǎn) 支點(diǎn) 跨中 四分點(diǎn) 支點(diǎn) 0 0 0 0 第一期恒載 0 0 第二期恒載 0 0 第三期恒載 0 0 恒載內(nèi)力匯總 0 0