【導讀】預應力混凝土將是未來橋梁發(fā)展的趨勢。在本次畢業(yè)設計中，對目前在公路橋梁。研，外文資料的翻譯，方案設計，結構計算以及施工圖的繪制。此橋位上更具有競爭力，反映在工程造價比較低，施工工期短，施工技術成熟，算，承載能力極限狀態(tài)強度驗算，剛度驗算，變形驗算。

　　

【正文】 。 青島理工大學畢業(yè)設計 19 彎矩影響線剪力影響線m汽m人 圖 26 N7 錨固點截面作用效應計算圖式 可變作用 (汽車 )效應： 計算 N7 錨固截面汽車荷載產生的彎矩和剪力 時，應特別注意集中荷載 KP 的作用位置。集中荷載若作用在計算截面，雖然影響線縱坐標最大，但其對應的橫向分布系數(shù)較小，荷載向跨中方向移動，就出現(xiàn)相反的情況。因此對應兩個截面進行比較，即影響線縱坐標最大截面 (N7 錨固截面 )和橫向分布系數(shù)達到最大值的截面 (第一根橫隔梁處截面 )，然后取一個最大的作為所求值。 通過比較，集中荷載作用在第一根橫隔梁為最不利情況，結果如下： m a x1 1 1M 53 36 44 26 2 2 2 82 414 .556 03 6 02 304 532246 .4 kN m? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ??? 青島理工大學畢業(yè)設計 20 m a x1 1 1V 1 0 .5 0 .3 9 5 0 .9 6 3 3 4 .5 5 6 1 0 .5 0 .0 3 8 2 4 .5 5 6 0 .9 1 9 8 0 .0 5 0 32 2 21 0 .5 6 0 .0 5 5 6 3 6 4 .8 0 .3 9 5 3 0 .8 3 3 31 8 8 .2 5 k N? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? 可變作用 (汽車 )沖擊效應： M 2 4 6 .4 0 .2 0 7 5 1 k N mV 1 8 8 .2 5 0 .2 0 7 3 8 .9 7 k N? ? ? ?? ? ? 可變作用 (人群 )效應： m a x1 1 1M 97 36 44 63 52 2 2 8 6 1 6 03 022 6 kN m? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ??? m a x1 1 1V 5 .7 5 0 .3 4 9 7 0 .9 6 3 3 4 .5 5 6 5 .7 5 4 .5 5 6 0 .2 2 8 4 .5 5 6 1 .3 6 4 1 5 .7 52 2 26 0 .0 8 0 2 0 .3 0 0 35 6 .2 6 k N? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ?? (4)求支點截面的最大剪力： 圖 27 為支點點截面作用效應的計算圖式 剪力影響線m汽m人 圖 27 支點截面最大剪力計算圖式 可變作用 (汽車 )效應： 青島理工大學畢業(yè)設計 21 ? ?m a x 11V 1 0 .5 0 .5 5 7 2 1 3 3 .8 8 1 0 .5 0 .1 6 7 2 5 .7 0 .9 4 4 4 0 .0 5 5 6 3 6 0220 .8 3 3 3 0 .5 5 7 22 6 1 .2 6 k N? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ???? 可變作 用 (汽車 )沖擊效應： V 26 6 29 59 .83 kN? ? ? 可變作用 (人群 )效應： m a x11V 1 8 ( 44 6) 7 kN? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? 主梁作用效應組合 根據可能同時出現(xiàn)的作用效應選擇了三種最不理效應組合：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 23。 青島理工大學畢業(yè)設計 22 表 23 主梁作用效應組合 表23 主梁作用效應組合序號 荷載類別 跨中截面 四分點截面 N7 錨固截面 支點 Mmax Vmax Mmax Vmax Mmax Vmax Vmax (kNm) (kN) (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 0 (4) 可變作用 (汽車 ) 公路 —I 級 (5) 可變作用 (汽車 ) 沖擊荷載 35 (6) 可變作用 (人群 ) (7) 標準組合 =(3)+(4)+(5)+(6) (8) 短期組合 =(3)+(4)+(6) 43936 (9) 極限組合=? (3)+? [(4)+(5)]+? (6) 9825,.55 青島理工大學畢業(yè)設計 23 第 3 章 預應力鋼束的估算及其布置 跨中截面 鋼束的估算和確定 根據《公橋規(guī)》規(guī)定，預應力梁應滿足正常使用極限狀態(tài)的應力要求和承載能力極限狀態(tài)的強度要求。以下就按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。 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 ()kp pk s pMn C A f k e? ? ? ? ? (31) 式中： kM ——持久狀態(tài)使用荷載產生的跨中彎矩標準組合值，按表 24 取用； 1C ——與荷載有關的經驗系數(shù)，對于公路 Ⅰ 級， 1C 取用 ； pA? ——一股 6? 鋼絞線 截面 積 ，一根 鋼絞線 的截面 積 是 2cm ,故△ Ap= 2cm 。 按承載能力極限狀態(tài)估算鋼束數(shù) 根據極限狀態(tài)的應力計算圖式，受壓區(qū)混凝土 [3]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： dpd pMn hf A?? ? (32) 式中 ： dM ——承載能力極限狀態(tài)的跨中最大彎矩，按表 23 取用； ? ——經驗系數(shù)，一般采用 ，取 ； pdf ——預應力鋼絞線的設計強度，見表 11，為 1260MPa 。 計算得： 3649 8 2 5 .5 5 1 0 6 .40 .7 6 1 .9 1 2 6 0 1 0 8 .4 1 0n ????? ? ? ? ? 青島理工大學畢業(yè)設計 24 根據上述兩種極限狀態(tài)，綜合取鋼束數(shù) n =7。 預應力鋼束布置 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要求的前提下，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 的預留鐵皮波紋管，根據《公預規(guī)》 條規(guī)定，管道至梁底和梁側凈距不應小于 3cm 及管道直徑1/2。根據《公預規(guī)》 條規(guī)定，水平凈距不應小于 4cm及管道直徑的 倍，在豎直方向可疊置。根據以上規(guī)定，跨中截面的細部構造如圖 31 所示。由此可直接得出鋼束群重心至梁底距離為： p 3 ( 9 . 0 + 1 6 . 7 ) + 2 8 . 4a = 1 5 . 0 7 ( c m )7?? (2)由于主梁預制時為小截面，若鋼束全部在預制時張拉完 畢，有可能會在上緣出現(xiàn)較大的拉應力，在下緣出現(xiàn)較大的壓應力?？紤]到這個原因，本設計預制時在梁端錨固 N1N6 號鋼束， N7 號鋼束在成橋后錨固在梁頂，布置如圖 31。 對于錨固端截面，鋼束布置通常考慮下述兩個方面：一是預應力鋼束合力重心盡可能靠近截面形心，使截面均勻受壓；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，錨固端截面所布置的鋼束如圖 31 所示。鋼束群重心至梁底距離為： p 2 ( 3 0 + 6 0 ) + 1 4 0 + 1 2 0a 7 3 . 3 3 ( c m )6??? 青島理工大學畢業(yè)設計 25 3 41 265a)3 41 265b) 圖 31 鋼束布置圖 (尺寸單位： mm) a) 跨中截面； b) 錨固截面 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。錨固端截面特性計算見表 31 所示。 表 31 鋼束錨固截面幾何特性計算表 分塊名稱 Ai yi Si Ii di=ysyi Ix=Aidi2 I=Ai+Ix (㎝ 2) (㎝ ) (㎝ 3) (㎝ 4) (㎝ ) (㎝ 4) (㎝ 4) (1) (2) (3)=(1)(2) (4) (5) (6) (7)=(4)+(6) 翼板 2200 5 11000 三角承托 腹板 6080 105 638400 19440000 ∑ 其中： isiS 6 5 1 8 0 0 . 4 8y 7 6 . 9 3 ( c m )A 8 4 7 3 . 1 2? ? ??? (33) xsy h y 1 9 0 7 6 .9 3 1 2 3 .0 7 ( c m )? ? ? ? ? (34) 故計算得： s xIk 3 6 .8 ( c m )Ay????? (35) x sIk 5 5 .7 3 ( c m )Ay????? (36) 青島理工大學畢業(yè)設計 26 p x xy a ( y k ) 82 ( 13 1. 68 55 .7 2) 5. 32 ( c m )? ? ? ? ? ? ? ? (37) 說明鋼束群重心處于截面的核心范圍內。 上核心下核心形心軸 圖 32 鋼束群重心位置復核圖式 (尺寸單位： mm) 鋼束起彎角和線形的確定： 確定鋼束起彎角時，即要照顧到由其彎起產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，將端部錨固端截面分成上，下兩部分 (見圖 33)上部鋼束的彎起角為 15o，下部鋼束彎起角定為 7o。在梁頂錨固的鋼束彎起角定位 18 o。 青島理工大學畢業(yè)設計 27 N 1 , N 2N 3 , N 4N5N6支座中線4 0 019001 2 04 0 6 . 03 5 1 . 92 9 6 . 63 8 7 . 71 5 176。7176。300300100802005004202 8 01 1 02 9 0 圖 33 封錨端混凝土塊尺寸圖 (尺寸單位： mm) N7 號鋼束在離支座中心線 1500mm處錨固，如圖 34 所示。 圖 34 N7號鋼束縱向布置 (尺寸單位： 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豎直面內。 鋼束計算 ： (1)計算鋼束起彎點至跨中的距離 青島理工大學畢業(yè)設計 28 錨固點到支座中心線的水平距離 xia (見圖 33)為： ox 1 x 2ox 3 x 4ox5ox6x7cma ( a ) 36 30 t a n 7 2( )a ( a ) 36 60 t a n 7 3 ( c m )a 36 20 t a n 15 4( c m )a 36 40 t a n 15 8 ( c m )a 144 .4? ? ?? ? ?? ? ?? ? ??? 圖 35 示出鋼束計算圖式，鋼束起彎點至跨中的距離 x1列表計算在表 32 內。 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錨固點圖 35 鋼束計算圖式 (尺寸單位： mm) 表 32 鋼束計算表 鋼束號 起彎高度 y(㎝ ) L1 (㎝ ) x3 (㎝ ) ? R (㎝ ) x2 (㎝ ) x1 (㎝ ) N1 (N2) 21 100 7 N3 (N4) 100 7 N5 111 100 15 N6 100 15 N7 100 18 896 (2)控制截面的鋼束重心位置計算 ① 各鋼束重心位置計算 由圖 35 所示的幾何關系，當計算截面在曲線端時，計算公式為： (1 c o s )ioa a R ?? ? ? (38) 青島理工大學畢業(yè)設計 29 4sin