【文章內(nèi)容簡介】 某一截面的內(nèi)力影響線； 11 η 2（ y） — 單位荷載沿橋面橫向作用在不同位置時，該單梁所分配的荷載 比值變化曲線，也稱作對于某梁的荷載橫向分布影響線。 在實踐中，由于施工特點、構(gòu)造設(shè)計等的不同，鋼筋混過凝土和預(yù)應(yīng)力混過凝土梁式橋 上可采用不同類型的橫向結(jié)構(gòu)。因此，為使荷載橫向分布的計算能更好地適應(yīng)各種類型的結(jié)構(gòu)特性，就需要按不同的橫向結(jié)構(gòu)簡化計算模型擬定出相應(yīng)的計算方法。根據(jù)各種梁式橋不同的橫向連接構(gòu)造建立的計算模型，有以下幾種荷載橫向分布計算方法： ①杠桿原理法，把橫向結(jié)構(gòu)視作在主梁上斷開而簡支在其上的簡支梁。 ②偏心壓力法，為把橫隔梁視作剛性極大的梁，當(dāng)記及主梁抗扭剛度影響是，此法采用修正偏心壓力法。 ③橫向鉸接板（梁）法，為把相鄰板（梁）之間視作鉸接，只傳遞剪力。 ④橫向剛接梁法，為把相鄰主梁之間視作剛性連接，即傳遞彎矩和剪力 。 ⑤比擬正交異性板法（ GM） ,為將主梁和橫隔梁的剛度換算成正交兩個方向剛度不同的比擬彈性平板來求解。 在本設(shè)計中用的是杠桿原理法和偏心壓力法故將這兩種方法簡單說明一下。 （ 1）杠桿原理法 杠桿原理法適用于荷載位于靠近主梁支點的荷載橫向分布計算。 杠桿原理法的基本假設(shè)：忽略主梁之間橫向連接即假設(shè)橋面板在主梁梁肋處斷開，按簡支梁來進(jìn)行計算。 杠桿原理法的受力狀態(tài)：按靜力平衡求各主梁所分擔(dān)的反力。 杠桿原理法求橫向分布影響系數(shù) m的具體過程： ①繪出指定梁的橫向分布影響線 ②按標(biāo)準(zhǔn)尺寸以及最不利情況來布 置荷載 ③按比例各個荷載作用下影響線圖上的豎標(biāo)η i和η ri ④求出 moq和 mor 而 12 ????riorioqm21m??人群荷載：汽車荷載： （ 2） 偏心壓力法 偏心壓力法計算荷載橫向分布適合于橋上具有可靠地橫向連接，且橋的寬胯比 B/L 小于或接近 的情況時（一般為窄橋）的跨中區(qū)域的荷載橫向分布影響線。 偏心壓力法的基本前提是：其一，在車輛荷載作用下，中間橫隔梁可近似地看作一根剛度無窮大的剛性梁，橫隔梁全長呈直線變形；其二，忽略主梁的抗扭剛度，即不計入主梁對橫隔梁的抵抗 扭矩。 偏心壓力法求橫向分布影響系數(shù) m的具體過程： ①利用公式求得兩點的控制值（ η ie） ②根據(jù)控制點繪制指定梁的橫向分布影響 ③ 按標(biāo)準(zhǔn)尺寸以及最不利情況來布置荷載 ④按比例各個荷載作用下影響線圖上的豎標(biāo)η ie和η ri ⑤求得 mcq和 mcr 而 ????ricrcqm21m??人群荷載：汽車荷載： ie 荷載的計算 （ 1）恒載內(nèi)力的計算 首先求出主梁的恒載集度，主梁的恒載集度包括：主梁自重 g1=；橋面鋪裝 g2=；橫隔梁分邊梁和中梁之分，邊梁 g3=，中梁g4=；人行道板 g2=3KN/m。主梁的集度則根據(jù)主梁的位置來確定①號和⑤梁 g=，②號、③號和④號 g=然后計算主梁 1/ 1/4 截面的彎矩以及 1/支點截面的剪力。繪制它們分別對應(yīng)的影響線接著求出相應(yīng)的影響線面積 w0再者通過公式： 13 00wq wq?? ??QM （ 2） 汽車荷載計算 汽 車 荷載 按 公路 — II 級荷 載計 算因 為計 算跨 徑 為 L= 故qk=， pk=。汽車沖擊系數(shù)應(yīng)該按照公式cc2 m2f EIL?? （ L為計算跨徑， E 混凝土的彈性模量， Ic截面慣性矩， mc=G/g）求得 f 再通過查表可算出μ為計算簡便故本設(shè)計中μ =. 繪制出各梁的荷載橫向分布系數(shù) m 沿跨長的變化圖以及在相應(yīng)截面上的內(nèi)力影響線然后用車道荷載按最不利情況布載最后按比例求得荷 載在圖上的豎標(biāo)值 mi以及 yi最后按照公式： ? ?? ? ? ?????????????????????????cqoq1koqcqkkoqk0oqcqkkcqk21oqcqk1kcq41oqcqk1kcq21mmyq2a)1()1()mqypm()1()mqypm()1(1????????MM 求得各梁的內(nèi)力值。 （ 3） 人群荷載 由于 L=50m 故 Por=3KN/m2 =繪制出各梁的荷載橫向分布系數(shù) m 沿跨長的變化圖以及在相應(yīng)截面上的內(nèi)力影響線然后用均布荷載按最不利情況布載最后按比例求得荷載在圖上的豎標(biāo)值 mi以及 yi最后按照公式： ? ? ? ? 1orcrororcr01orcrororcr21orcr41orcr21yp2ammpmyp2ammpmpmpm????????????MM， 效應(yīng)組合 按 承載能力極限狀態(tài)進(jìn)行效應(yīng)組合 按照公式 14 ???????? ???? ?? ?? n 2j jkj 1i ik1iki0ud0 GG SSSS ????? 求得每根梁在不同截面的內(nèi)力設(shè)計值我們不難發(fā)現(xiàn)在①號梁的跨中彎矩最大③號梁的支點截面剪力最大 故在配筋是以這兩個控制值進(jìn)行設(shè)計計算。 主梁配筋設(shè)計計算及承載力校核 主梁內(nèi)配有縱向受力鋼筋、彎起鋼筋、箍筋、架立鋼筋、水平縱向鋼筋等五種鋼筋。 縱向受力鋼筋布置在受拉區(qū)的縱向受力鋼筋是梁的主要受力鋼筋，一般稱作主筋。當(dāng)梁高受到限制時，亦可在受壓區(qū)布置縱向受壓鋼筋，用以協(xié)助混凝土承擔(dān)壓力?？v向鋼筋的直徑一般為 14～ 32mm， 同一梁內(nèi)宜采用相同直徑的鋼筋，以簡化施工。有時為了節(jié)省鋼筋，也可采用兩種那個鋼筋，但直徑相差應(yīng)不小于 2mm，以便于辨認(rèn)?？v向鋼筋若采用單根鋼筋時，鋼筋層數(shù)不宜多于三層：若采用束筋時 ，組成束筋的單根鋼筋直徑不應(yīng)大于 28mm，根數(shù)不應(yīng)多于三根；當(dāng)直徑大于 28mm 時應(yīng)為兩根；采用焊接鋼筋骨架時，焊接骨架的鋼筋的層數(shù)不應(yīng)多于六層，單根鋼筋直徑不應(yīng)大于 32mm。梁內(nèi)主筋間或?qū)优c層間應(yīng)有一定的距離。各主鋼筋間橫向凈距和層與層之間的豎向凈距，當(dāng)鋼筋為三層及以下時，不應(yīng)小于 30mm，并不小于鋼筋直徑；當(dāng)鋼筋為三層以上時，不應(yīng)小于 40mm，并不小于鋼筋直徑的 倍。 彎起鋼筋大多由縱向受力鋼筋彎起而成，主要用以承擔(dān)主拉應(yīng)力，并增加鋼筋骨架的穩(wěn)定性。當(dāng)將多余的縱向鋼筋全部彎起仍不能滿足受力要求和構(gòu)造要求時，可以采用專設(shè)的斜短鋼筋焊接，但不得采用不與主筋焊接的浮筋。彎起鋼筋與梁的縱軸宜成 45176。，在特殊情況下，可取不小于 30176?；虿淮笥?60176。彎起。 箍筋除了承受主拉應(yīng)力外，在構(gòu)造上還起固定鋼筋位置的作用。箍筋的直徑不應(yīng)小于 8mm 且主筋直徑的 1/4。固定受拉鋼筋的箍筋的間距不應(yīng)大于梁高的 1/2 及且不大于 400mm；固定受壓鋼筋的箍筋，其間距還應(yīng)不大于受壓鋼筋直徑的 15倍，且不應(yīng)大于 400mm。 架立鋼筋根據(jù)構(gòu)造要求設(shè)置架立鋼筋根據(jù)構(gòu)造要求設(shè)置，其作用是架立箍筋、固定箍筋的位置，把鋼筋綁扎（或焊接）成骨架，架立 鋼筋的直徑一般取 15 10～ 14mm。采用焊接骨架時，為保證骨架具有一定剛度，架立鋼筋的直徑應(yīng)適當(dāng)加大。 T 形截面梁及箱形截面的腹板兩側(cè)應(yīng)設(shè)置水平縱向鋼筋，以防止因混凝土收縮及溫度變化而產(chǎn)生的裂縫。水平縱向鋼筋的直徑為 6～ 8mm，每個腹板內(nèi)水平縱向鋼筋截面面積為（ ～ ） bh，此處 b 為腹板厚度， h為梁高。水平縱向鋼筋的間距，在受拉區(qū)應(yīng)不大于腹板厚度，且不大于 200mm；在受壓區(qū)應(yīng)不大于 300mm；在支點附近剪力較大區(qū)段，水平縱向鋼筋截面面積應(yīng)予以增加，其間距宜為 100～ 150mm。 配置 主筋 （ 1） 鋼筋選擇 首先擬定 as=100mm 則主梁有效高度 h0=has=1150mm 在計算翼緣板的計算寬度：ffff h12bbb 3b ???????? ；； BL取最小值 mm1620bf ?? ， mm120h f?? 。 然后通過公式： ?????? ????? 2hhhbf f0ffcdd0 M?來判斷界面類型，本設(shè)計中該式成立則為第一類 T形截面那么就按照公式fcdd0200 bf2hhx ???? M?求得受壓區(qū)高度 f0b ????? 且， ?。 最后通過受壓區(qū)高度 x代入到相應(yīng)的公式求得所需鋼筋截面面積 As：若為第一類則sdfcds f xbf ??? 求得 AS=；再通過以求出的 AS查相關(guān)表格得到所需鋼筋為 10 根直徑為 32mm 的 HRB400 鋼筋提供的面積為 8043mm178。采用二排五層 焊接鋼筋骨架則鋼筋截面重心至截面下邊緣的距離 as=，h0= 截面最小寬度 bmin=180mm滿足要求 。 （ 2） 跨中截面承載能力復(fù)核 首先通過應(yīng)選出來的鋼筋截面面積 As確定受壓區(qū)實際高度fcdssdbffx ??? ，求得 2 0 1 8x 0suf0b ??????? ?? ，且， 由于xεsuh0故說明梁高偏高其正截面抗彎承載力應(yīng)以縱向受拉鋼筋的應(yīng)變達(dá)到極 16 限 εsu= 核時應(yīng)將截面最大抗彎承載力乘以 所產(chǎn)生的最大彎矩比較即：MKNMMKNMM ??????????? ???? d00fcdd0du ?? 故跨中截面承載力是滿足的。 斜截面抗剪承載力計算 鋼筋混凝土梁斜截面抗剪承載力計算，以剪壓破壞形態(tài)的受力特征為基礎(chǔ)。此時斜截面所承受的剪力組合設(shè)計值，由斜裂縫頂端未開裂的混凝土、與斜裂縫相交的箍筋和彎起鋼筋三者共同承擔(dān)。 （ 1） 抗剪上下限復(fù)核 對于腹板高度不變的等高簡支梁，距支點 h/2 處的第一個截面尺寸按控制設(shè)計值應(yīng)滿足下列要求： 0c uk3d00td3 ?? ???? ? 通過構(gòu)造要求，僅保持最下面兩根鋼筋通過支點，其余各根鋼筋在跨間不同位置彎起。支點截面的有效高度 h0= 又通過跨中剪力以及支點剪力畫出剪力在半跨內(nèi)的分布圖再通過比例求出 h/2 的剪力值最后滿足：。 （ 2） 設(shè)計組合剪力值 由前面已知支點剪力值為 ，跨中剪力值為 其中小于 部分可不進(jìn)行斜截面承載能力計算，箍筋按構(gòu)造要求配置，不需要進(jìn)行斜截面承載能力 計算的區(qū)段半跨長度為 。 距支點 h/2 處的剪力值為 其中由混凝土和箍筋承擔(dān)的剪力組合設(shè)計值為： 1 1 d1 ??? ，應(yīng)有彎起鋼筋承擔(dān)的剪力組合設(shè)計值為： 0 1 d1 ??? 。 （ 3） 箍筋設(shè)計 由公式確定配筋率： ? ?? ?vsdkcu2033d1sv ?????????????? ???? ?? 17 其中 bh100100 30s ??????? ?? ， 代入上式則 0 0 1 0 2 m insvsv ??? ??? 選用直徑為 10mm 的雙肢箍筋，單肢箍筋的截面面積為 Asv1=178。，則箍筋的間距為： 79bn svs v 1v ??? ?S 最后取 Sv=200mm，在支承截面處自支座中心至一倍梁高的范圍內(nèi)取Sv=100mm. （ 4） 彎起鋼筋的設(shè)計 根據(jù)公式： ssd3s bi0s bi s ?? ???? ?V 求得每一排彎起鋼筋的截面積。計算第一排彎起鋼筋 Asbi時，對簡支梁取用距支點中心 h/2 處應(yīng)有彎起鋼筋承擔(dān)的那部份剪力設(shè)計值 Vsb1=，彎起鋼筋的彎起角取 45176。則可計算第一排彎起鋼筋所需要的彎起面積為Asb1=178。既而將主筋彎起兩根提供的面積為 Asb1=178。 計算第一排以后的彎起鋼筋時各排的彎起鋼筋 Asb2? Asb6時，取用前一排彎起鋼筋下面的起彎點處應(yīng)由彎起鋼筋承擔(dān)的那部分剪力設(shè)計值 Vsb2? Vsb6.。直到不需要有彎起鋼筋承擔(dān)剪力為止。 主梁裂縫寬度以及變形設(shè)計計算 裂縫寬度的計算 混凝土是一種耐久性較好的建筑材料，但是在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，如果混凝土出現(xiàn)較大的裂縫，由于水分的侵入會導(dǎo)致鋼筋的銹蝕，這就大大地縮短了結(jié)構(gòu)的壽命。橋梁結(jié)構(gòu)處于露天環(huán)境，所以更加需要控制裂縫寬度。 《橋規(guī)》規(guī)定，鋼筋混凝土構(gòu)件計算的特征裂縫寬度不應(yīng)超過下列規(guī)定的限制： I類和 II 類環(huán)境， ； III 類和 IV類環(huán)境， 。 《橋規(guī)》規(guī)定，矩形、 T 形和工字型截面鋼筋混凝土構(gòu)件，其特征值裂縫寬度由計算值（保證率為 95％）可按下列公式計算： 18 ???????? ??? ?? d30sss321fk ECCCW 得到 Wfk= 計算寬度小于特征裂縫寬度 滿足規(guī)范要求。 撓度的計算 （ 1）截面特征值計算 首先計算 T 形截面的相關(guān)參數(shù)：中性軸距離受壓邊緣的距離 ax=363mm，截面慣性矩 J0= 1010mm4，然后計算換算截面的幾何特征值的計算按