【文章內(nèi)容簡介】 橫截面布置 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(dāng)加寬 T 梁翼板。以右半幅橋為例，主梁翼板寬度設(shè)計為 2100mm，在橋?qū)挼淖笥覂蛇吀骷訉?75mm，橋?qū)挒椋?（中央分隔帶） +1m（路緣帶） +（行車道）+3m（硬路肩） +（護欄）＝ 。橋梁橫向布置選用六片主梁（如圖 1 所示）。 10 0m m 厚瀝青混凝土橋面鋪裝防水層80 mm 厚 C5 0 混凝土i%現(xiàn)澆部分3 751 5 006 001 5 006 001 5 006 001 5 006 001 5 006 001 5 003 755 007 5 007 50 1 0 00 3 0 00 1/2 支點斷面 1/2 跨中斷面 圖 1 橫斷面結(jié)構(gòu)尺寸（尺寸單位： mm） 5 圖 2 半縱剖面結(jié)構(gòu)尺寸圖 （尺寸單位： mm） 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約在 1/14~1/25 之間，標準設(shè)計中高跨比約在 1/18~1/19。當(dāng)建筑高度不受限制時，增大梁高往往是較經(jīng)濟的方案，因為增大 梁高可以節(jié)省預(yù)應(yīng)力鋼束用量，同時梁高加大一般只是腹板加高，而混凝土用量不多。綜上所述，本設(shè)計中取用1900mm 的主梁高度是比較合適的。 主梁截面細部尺寸 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，還應(yīng)考慮能否滿足主梁受彎時上翼板抗壓強度的要求。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)力應(yīng)較小，腹板厚度一般由布置預(yù)制孔管的構(gòu)造決定，同時從腹板本身的穩(wěn)定要求出發(fā)，腹板厚度不宜小于其高度的 1/15，且在 180~200mm 之間。本設(shè)計腹板厚度取 200m。 馬蹄尺寸基本由布置預(yù)應(yīng)力鋼束的需要確定，設(shè)計實踐表明，馬蹄面積占截面總面積的10%~20%為合適。考慮到主梁需要配置較多的鋼束，將鋼束按三層布置，一層最多排三束，初擬馬蹄寬度為 550mm，高度 250mm，馬蹄與腹板交接處做三角過濾，高度 150mm，以減小局部應(yīng)力。 圖 3 跨中截面尺寸圖（尺寸單位 mm） 按照以上擬定的外形尺寸，就可繪出預(yù)制梁的跨中截面布置圖，如圖 3 所示。 現(xiàn)澆部分 6 計算截面幾何特征 將主梁跨中截面劃分成五個規(guī)則圖形的小單元，截面幾何特征性 列表計算見表 2。 跨中截面幾何特性計算表 表 2 分塊 名稱 分塊 面積 Ai (cm2) 分塊面積 形心至 上緣距離 yi （ cm） 分塊面積 對上緣 靜距 Si=Aiyi (cm3) 分塊面積 的自身慣 性矩 Ii (cm4) di=ysyi (cm) 分塊面積對 截面形心的慣性矩 Ix=Aidi2 (cm4) I=Ii+Ix (cm4) (1) (2) (3)=(1)(2) (4) (5) (6)=(1) (5)2 (7)=(4)+(6) 大毛截面 翼板 3150 23625 三角承托 500 腹板 3000 90 270000 5625000 下三角 160 42021 馬蹄 1375 ∑ —— 588854 —— —— —— 小毛截面 翼板 2250 16875 三角承托 500 9165 腹板 3000 90 270000 5625000 下三角 160 42021 馬蹄 1375 ∑ —— —— —— —— 注： 大毛截面形心至上緣距離 cmASy iis ??? ??。 yb=190－ = 。 小毛截面形心至上緣距離 cmASy iis ??? ??。 yb=190－ =.。 檢驗截面效率指標ρ（希望ρ在 以上） 上核心距： )901( 73918 21 ???? ?? xs Ay I 7 下核心距： 73918 21 ???? ?? sx AyIk 截面效率指標： 190 s ????? h k x? 表明以上初擬的主梁跨中截面尺寸是合理的。 橫截面沿跨長的變化 如圖 2 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，馬蹄部分為配合鋼束彎起而從跨徑四分點附近開始向支點逐漸抬高。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，同時也為布置錨具的需要，在距梁端 1830mm ~ 2330mm范圍內(nèi)將腹板加厚到與馬蹄同寬。變化點截面（腹板開始加厚處）到支點的距離為 2021mm，其中還設(shè)置一段長為 500mm的腹板加厚過濾段。 橫隔梁的設(shè)置 模型試驗結(jié)果表明，主梁在荷載作用位置的彎矩橫向分布，在當(dāng)該位置有橫隔梁時比較均勻，否則主梁彎矩較大。為減小對主梁設(shè)計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；當(dāng)跨度較大時，還應(yīng)在其他位置設(shè)置較多的橫隔梁。本設(shè)計在橋跨中點、四分點和支點處共設(shè)置五道橫隔梁，其間距為 。端橫隔梁的高度與主梁同高，厚度為上部 260mm，下部 240mm；中橫隔梁高度為 1550mm，厚度為上部 180mm，下部 160mm。詳見圖 2 所示。 第 2章 主梁內(nèi)力計算 根據(jù)上述梁跨結(jié)構(gòu)縱、橫截面的布置，并通過活載作用下的梁橋荷載橫向分布計算，可分別求得主梁各控制截面（一般取跨中、四分點、變化點截面和支點截面）的恒載和最大活載內(nèi)力，然后再進行主梁內(nèi)力組合。 恒載內(nèi)力計算 恒載集 度 預(yù)制梁自重 1) 按跨中截面計，主梁的恒載集度： g(1)= 26=2) 由于馬蹄抬高形成四個橫置的三棱柱，折算成恒載集度為： 8 g(2)≈ 2 ? ? 2 ??????????? ???kN/m 3) 由于腹板加厚所增加的重量折算成恒載集度為： g(3)≈ 2 () (+) 26/=4) 邊主梁的橫隔梁 中橫隔梁體積： （ ） = 端橫隔梁體積： （ ） = 故： g(4)=(3 +2 ) 26/=5) 預(yù)制梁恒載集度： g1=+++= 二期恒載 1) 現(xiàn)澆 T 梁翼板恒載集度： g(5)= 26=2) 邊梁現(xiàn)澆部分橫隔梁 每片中橫隔梁（現(xiàn)澆部分）體積： = 每片端橫隔梁（現(xiàn)澆部分）體積： = 故： g(6)=(3 +2 ) 26/=3) 鋪裝 8cm 混凝土鋪裝： 26=10cm 瀝青鋪裝： 24=若將橋面鋪裝均攤給六片主梁，則： g(7)=(+)/6=4) 欄桿： 若將欄桿的重量均攤給六片主梁 ，則： g(8)=5) 邊梁二期恒載集度： g2=+++= 恒載內(nèi)力 如圖 4 所示，設(shè) x為計算截面離左支座的距離，并令α =x/l。 9 影響線Q影響線MXMXQBAg 圖 4 恒載內(nèi)力計算圖 主梁彎矩和剪力的計算公式分別為： ? ? glM 2121 ??? ?? ； ? ?lg2121 ?? ??Q 恒載內(nèi)力計算見表 3。 1 號梁恒載內(nèi)力 表 3 跨中 α = 四分點 α = 變化點 α = 支點 α = 一 期 彎矩（ kN m） 0 剪力 (kN) 0 二 期 彎矩（ kN m） 0 剪力 (kN) 0 ∑ 彎矩（ kN m） 0 剪力 (kN) 0 10 活載內(nèi)力計算 沖擊系數(shù)和車道折減系數(shù) 沖擊系數(shù)：簡支梁橋基頻 f 的計算公式為： ccmEIlf 22?? ， gGmc? 式中 l—— 結(jié)構(gòu)的計算跨徑（ m）； E—— 結(jié)構(gòu)材料的彈性模量（ N/m2）； Ic—— 結(jié)構(gòu)跨中截面的截面慣性矩（ m4）； mc—— 結(jié)構(gòu)跨中處的單位長度質(zhì)量（ kg/m）； G—— 結(jié)構(gòu)跨中處延米結(jié)構(gòu)重力（ kN/m）； g—— 重力加速度， g=（ m/s2）。 A=； G= 25=； mc=G/g= 103 Ns2/m2； C50 混凝土的彈性模量 E= 1010N/m； l =； IC=； 3918219 3102 ??????fHz， ≤ f ≤ 14Hz，μ = ?? f 則：（ 1+μ） = 折減系數(shù)：橫向布置車道數(shù)為 2，雙車道不折減，故ξ =1。由于橋梁的計算跨徑小于 150m，不考慮計算荷載效應(yīng)的縱向折減。因此，本橋梁的折減系數(shù)為 ξ =1。 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) mc 本橋梁跨內(nèi)設(shè)三道橫隔梁，具有可靠的橫向聯(lián)系，且承重結(jié)構(gòu)的長寬比為： ???Bl 所以可以按剛性橫梁法來繪制橫向影響線并計算橫向分布系數(shù) mc 1) 計算主梁抗扭慣矩 IT 對于 T 形梁截面，抗扭慣矩可近似按下式計算： IT=??mi iiitbc13 式中： bi和 ti—— 相應(yīng)為單個矩形截面的寬度和高度； 11 ci—— 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 。 cmt ??????? 馬蹄部分的換算平均厚度： cmt 40253 ??? 321t3=325b2=1299t1=176180055 015025017 517 550 0t2 =20 050 0100150b1 =21 00 圖 5 IT 計算圖式（尺寸單位： mm） IT 計 算 表 表 4 分塊名稱 bi(cm) ti(cm) bi/ ti ci IT= ci bi ti3( 103m4) 翼緣板① 210 腹板② 20 322152 馬蹄③ 55 ∑ —— —— —— —— 2) 計算抗扭修正系數(shù)β 此設(shè)計中主梁的間距相同，同時將主梁近似看成等截面，則得： 12 ????iiTIaEIGl i221211? 式中： G=； l=；∑ IT= 6=； a1=。 a2=； a3=； a4=－ ； a5=－ ； a6=－ 。 Ii= m4。 計算得：β =。 3) 按剛性橫梁法計算橫向影響線豎坐標值： ???? 51 21i ijiij aaan ?? 式中： n=6； ??512i ia= ? ?222 ??? =。 計算所得的η ij 值列于表 5 內(nèi)。 表 5 梁號 η i1 η i2 η i3 η i4 η i5 η i6 1 2 3 4) 計算荷載橫向分布系數(shù) 1 號梁的橫向影響線和最不利布載圖式如圖 6 所示。 13 61