【導讀】理論研究型（）；計算機軟件型（）；綜合型（）。圖紙若干張，總布置圖，主梁構造圖，墩臺構造圖，鋼筋配筋圖等。本設計2跨預應力混凝土簡支橋梁。橋面凈寬14+2×m，橋下凈空。本設計分為以下幾個部分：橋面板的設計，綜合各種因素，等優(yōu)點，適用于大中跨度橋梁。橋面采用7塊寬度為m，梁高為，跨。作用在橋面上的荷載有結構重力、預加應力、心力，和人群荷載，以及所有車輛引起的土側壓力?；驹硎羌俣ê雎灾鳌Ａ褐g橫向結構的聯(lián)系作用，橋面板視為沿橫向支撐在主梁上的簡支梁。布系數(shù)作為主梁的控制設計。橋墩設計，橋墩采用樁柱式。經(jīng)過荷載計算與組合后，由極限狀態(tài)設計法決定配筋。柱式橋臺，基礎采用鉆孔灌注樁。橋梁下部結構設置在地基上，其主要作用

　　

【正文】 作用效應計算圖示 可變作用（汽車）效應： 0 . 0 8 3 )( 0 . 9 1 a x ??????????V kN 1 9 6 .6 75 6 0 7 ???? 可變作用（汽車）沖擊效應： kN 9 6 ???V 可變作用（人群）效應： 0.5670.5670.31.1701.1700.5250.525qk（q人）Pk1.0000.9170.7500.083M汽M人燕山大學本科生畢業(yè)設計 24 kN 2 8 . 4 10 . 0 8 3 )( 0 . 9 1 a x ???????????V 主梁作用效應組合 本設計按《橋規(guī)》 ~ 條規(guī)定，根據(jù)可能同時出現(xiàn)的作用效應選擇了三種最不利效應組合：短期效應組合、標準效應組合和承載能力極限狀態(tài)基本組合，見表 29。 表 29 主梁作用效應組合 序號 荷載類別 跨中截面 四分點截面 支點 Mmax Vmax Mmax Vmax Vmax /KNm /KN /KNm /KN /KN 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 標準組合 =③ +④ +⑤ +⑥ ⑧ 短期組合 =③ +④ +⑥ ⑨ 極限組合 =③ +(④ +⑤ )+⑥ 預應力鋼束的估算和布置 預應力鋼束的估算 根據(jù)《公預規(guī)》規(guī)定，預應力梁應滿足正常使用極限狀態(tài)的應力要求第 2 章 橋梁上部結構計算 25 和承載能力極限狀態(tài)的強度要求。 以 下就跨中截面在各種作用效應組合下，分別按照上述要求對主梁所需的鋼束數(shù)進行估算，并且按這些估算的鋼束數(shù)的多少確定主梁的配束。 1．按正常使用極限狀態(tài)的應力要求估算鋼束數(shù) 對于簡支梁帶馬蹄的 T 形截面，當截面混凝土不出現(xiàn)拉應力控制時，則得到鋼束數(shù) n 的估算公式： )(1 pspkp k ekfAC Mn ???? (25) 式中： kM ——持久狀態(tài)使用荷載產(chǎn)生的跨中彎矩標準組合值，按表 29 取 用； 1C ——與荷載有關的經(jīng)驗系數(shù)，對于公路 Ⅰ 級， 1C 取 pA? ——一 股 ? 鋼絞線 截面 積 ，一 根鋼 絞線 的 截面 積是 ，故 pA? ? 已計算出成橋后跨中截面 c m , m , 0 5y s ??x 初估 cm15ap ，則鋼束偏心距為 ）（ 05ye p ?? px a 。 一號梁： 5 . 50 . 9 0 1 90 . 3 0 2 4101 8 6 0106 . 9 0 90 . 5 104 2 . 7 7 . 5n643 ??????? ?? ）（ 2．按承載能力極限狀態(tài)估算鋼束數(shù) 根據(jù)極限狀態(tài)的應力計算圖式，受壓區(qū)混凝土達到極限強度 cdf ，應力圖式呈矩形，同時預應力鋼束也達到設計強度 pdf ，則鋼束數(shù)的估算公式為： ppddfh Mn ?????? ? (26) 式中： dM ——承載能力極限狀態(tài) 的跨中最大彎矩，按表 29 取用； ? ——經(jīng)驗系數(shù)，一般采用 075~ ，本設計取用 ； pdf ——預應力鋼絞線的設計強度，見表 21，為 1260MPa。 計算得： 燕山大學本科生畢業(yè)設計 26 46 3 ?????? ?? 根據(jù)上述兩種極限狀態(tài)，取鋼束數(shù) n=6。 預應力鋼束的布置 1．跨中截面及錨固端截面的鋼束位置 (1)對于跨中截面，在保證布置預留管道構造的前提下，盡可能使鋼束群重心的偏心距大些。本設計采用內徑 70mm、外徑 77mm 的預埋鐵皮波紋管，根據(jù)《公預規(guī)》 條規(guī)定，管道至梁底和梁側凈距不小于 3cm及管道直徑的 1/2。根據(jù)《公預規(guī)》 條規(guī)定，水平凈距不小于 4cm 及管道直徑的 倍，在豎直方向可疊置。根據(jù)以上規(guī)定，跨中截面的細部構造如圖 （ a） 所示。由此可直接得出鋼束群重心至梁底距離為： cm 16 .7)(93 ????pa (a)跨中截面 第 2 章 橋梁上部結構計算 27 (b)錨固截面 圖 鋼束布置圖（單位： mm） 圖 鋼束群重心位置復核圖示（單位： mm） 燕山大學本科生畢業(yè)設計 28 (2)本設計預制時在梁端錨固 1~ 6NN號鋼束。對于錨固端截面，鋼束布置通?？紤]下述兩個方面：一是預應力鋼束合力重心盡可能靠近截面型心，是截面均勻受壓；二是考慮錨頭布置的可能性，以滿足張拉操作方便的要求 ，按照上述錨頭布 置的“均勻”“分散”原則，錨固端截面布置 鋼束 如圖 (b)所示，鋼束 群重心至梁底距離為： 7 0c m6 1 301 106 0)( 3 02 ??????pa 為驗核上述布置的鋼束群重心位置，需計算錨固端截面幾何特性。圖 示出計算圖式，錨固端截面特性計算見表 210 所示。 表 210 鋼束錨固截面的幾何特性表 分塊名稱 iA iy iS iI i s id y y?? 2x i iI Ad? ixI I I?? / 2cm /cm / 3cm / 4cm /cm / 4cm / 4cm ① ② ③ =①② ④ ⑤ ⑥ ⑦ =④ +⑥ 翼板 3750 28125 10851954 三角承托 3626 408051 腹板 7975 ∑ 30783203 其中： 1 9 3 6 2 9 5 6 3y ??? ??iis AS 6 0yy x ??? sh 故計算得： ??? ??xis yAI 第 2 章 橋梁上部結構計算 29 ??? ??six yAI 1 3 .3 2 c m4 2 .2 0 )( 9 8. 870)k(y xx ???? pay 說明鋼束群重心處于截面的核心范圍內。 2．鋼束起彎角和線形的確定 確定鋼束起彎角時，既要照顧到由起彎產(chǎn)生足夠的豎向預剪力，又要考慮到 所引起的摩擦預應力損失不宜過大。為此，本算例將端部錨固端截面分成上、下兩個部分（見圖 ），上部鋼束起彎角定為 15? ，下部鋼束起彎角定為 7? 。 圖 封錨端混凝土塊尺寸圖（單位： mm） 為簡化計算和施工，所有鋼束布置的線形均為直線加圓弧，并且整根鋼束都布置在同一個豎直面內。 3． 鋼束計算 (1) 計算鋼束起彎點至跨中的距離 錨固點到支座中心的水平距離 xia （見圖 ）為： 0 t a n 736)( 21 ?? ?xx aa 燕山大學本科生畢業(yè)設計 30 t a n 736)( 43 ?? ?xx aa 4 c n20365 ?? ?xa n40366 ?? ?xa 圖 示出鋼束的計算圖式，鋼束起彎點至跨中的距離 1x 列表計算在表 211 內。 圖 鋼束計算圖示 表 211 鋼筋布置表 鋼束號 其彎高度 y /cm 1y /cm 2y /cm 1L /cm 3x /cm ? /。 R /cm 2x /cm 1x /cm )( 21?? 21 100 7 )( 43 ?? 100 7 5? 101 100 15 6? 100 15 (2) 控制截面的鋼束重心位置計算 ① 各鋼束重心位置計算 跨徑中線a oX 1X 2X3X 5X 4Rψyy1y2L 1計算點計算點彎起結束點起彎點αυ第 2 章 橋梁上部結構計算 31 由圖 214 所示的幾何關系，當計算截面在曲線段時，計算公式為： 0 (1 co s )ia a R ?? ? ? 4sin xR?? 當計算截面在近錨固點的直線段時，計算公式為： 05ta nia a y x ?? ? ? 式中： ia ——鋼束在計算截面處鋼束重心到梁底的距離； 0a ——鋼束起彎前到 梁底的距離； R ——鋼束彎起半徑（見表 210）。 ② 計算鋼束群重心到梁底的距離 pa （見表 212） 表 212 各計算截面的鋼束位置及鋼束群重心位置 截面 鋼束號 x4 /cm R /cm sinα=x4/R cosα a0 /cm ai /cm ap /cm 四 分 點 N1(N2) 未彎起 9 9 N3(N4) 未彎起 N5 9 N6 支 點 直線段 y φ x5 x5tanφ a0 ai N1(N2) 21 7 9 N3(N4) 7 N5 101 15 9 N6 15 (3) 鋼束長度計算 一根鋼束的長度為曲線長度直線長度與兩端工作長度（ 2 70cm? ）之和，其中鋼束的曲線長度可按圓弧半徑與彎起角度進行計算。通過每根鋼束長度計算， 就可得出一片主梁和一孔橋所需鋼束的總長度，以利備料和施工。計算結果見表 213 所示。 燕山大學本科生畢業(yè)設計 32 表 213 備料和施工的鋼束總長度 鋼束號 R /cm 鋼束彎起角度φ 曲線長度 S = φRπ/180 /cm 直線長度x1(表 111) /cm 直線長度 L1 (表 111) /cm 有效長度2(S+x1+L1) /cm 鋼束預留長度 /cm 鋼束長度 /cm ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ ⑧ =⑥ +⑦ N1(N2) 7 100 140 N3(N4) 7 100 140 N5 15 100 140 N6 15 100 140 計算主梁截面幾何特性 本節(jié)在求得各驗算截面的毛截面特性和鋼束位置的基礎上，計算主梁凈截面和換算截面的面積、慣性矩及梁截面分別對重心軸、上更肋與 下更肋的靜矩，最后匯總成截面特性值總表，為各受力階段的應力驗算準備計算數(shù)據(jù)。現(xiàn)以跨中截面為例，說明其計算方法，在表 214 中亦示出其它截面特性值的計算結果。 截面面積及慣性計算 1 凈截面幾何特性計算 在預加應力階段，只需要計算小截面的幾何特性。 計算公式如下： 截面積： AnAA ??? n （ 27） 截面慣矩： 2ijsn )y(y AnII ??? （ 28） 計算結果見表 214。 2 換算截面幾何特性計算 （ 1）整體截面幾何特性計算 第 2 章 橋梁上部結構計算 33 在使用荷載階段需要計算大截面（結構整體化以后的截面）的幾何特性，計算公式如下： 截面積 0 ( 1)pEpA A n A?? ? ? ? (29) 截面慣矩 20 ( 1 ) .( )PE p o s iI I n A y y?? ? ? ? ? (210) 其結果列于表 214。 以上式中： ,AI——分別為混凝土毛截面面積和慣矩； , PAA??——分別為一根管道截面積和鋼束截面積； PE?——鋼