【正文】 及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》 （ JTG D622020） ,簡稱《公預(yù)規(guī)》 （ 4） 《橋梁計(jì)算示例叢書 混凝土簡支梁（板）橋》（第三版）易建國著 .人民交通出版社 （ 5） 《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 D622020）條文應(yīng)用算例》袁倫一，鮑衛(wèi)剛著 .人民交通出版社 （ 6） 《橋梁工程》劉嘉玲著 .人民交通出版社 （ 7） 《結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理計(jì)算示例》趙志蒙著 . 人民交通出版社 （ 8） 《公路圬工橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》 （ JTG D612020） ,簡稱《圬工規(guī)范》 （ 9） 《橋 梁設(shè)計(jì)常用手冊》，人民交通出版社 設(shè)計(jì)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) （ 1） 線路等級：高速公路 （ 2） 橋面凈空： 防撞欄 +凈 + + 分隔帶 山東科技大學(xué)學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 + +凈 + 防撞欄，總寬 28m （ 3） 車道荷載標(biāo)準(zhǔn)：公路Ⅰ級荷載 （ 4） 設(shè)計(jì)坡度：縱坡 imax =%，橫坡度 % （ 5） 抗震設(shè)防等級：按地震烈度 Ⅷ 級設(shè)防 （ 6） 線路 及 其他相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)符合高速公路設(shè)計(jì)規(guī)范2 橋 梁方案 比選 設(shè)計(jì)原則 結(jié)合 G218 線清水河至伊寧高速公路大東溝大橋 的橋位水文地質(zhì)情況，本著“安 全、適用、經(jīng)濟(jì)、美觀、和有利環(huán)?！钡幕驹瓌t，從主要材料用量、勞動(dòng)力數(shù)量、全橋總造價(jià)、工期、養(yǎng)護(hù)費(fèi)用、運(yùn)營條件、有無困難工程、是否需要特種機(jī)具、美觀等，綜合權(quán)衡技術(shù)因素和使用要求，初擬23個(gè)可行性方案。 平均氣溫為 9℃ ，極端最低氣溫 ℃ ，極端最高氣溫 ℃ ，最大凍土深度 ，年平均降水量 214mm 年平均蒸發(fā)量1410mm。 氣象地質(zhì)情況：新建橋址處地質(zhì)情況通過鉆探挖探查明，持力層主要為圓礫 。山東科技大學(xué)學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） I 高速公路橋梁設(shè)計(jì) 1 橋 梁設(shè)計(jì)概況 ???? ??????? ? ?????????? 1 工程概況 ??????????????????????? 1 設(shè)計(jì)依據(jù)及主要設(shè)計(jì)規(guī)范 ???? ???? ???????? 1 設(shè)計(jì)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) ?????? ????????? ????? 1 2 橋梁方案比選 ?????????? ??????????? ?? 2 設(shè)計(jì)原則 ???????? ??????????? ???? 2 方案比選 ???????? ??????????? ???? 2 預(yù)應(yīng)力 空心板橋 ????? ??????? ??????? 2 預(yù)應(yīng)力混凝土簡支 T 梁橋 ??? ?? ????????? 2 鋼筋混凝土空腹拱橋 ?????? ????? ?????? 2 技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)比較和最優(yōu)方案擬定 ?? ???????? 2 3 預(yù)應(yīng)力混凝土 T 型梁橋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ???????????? 4 設(shè)計(jì)資料及構(gòu)造布置 ?????? ????? ?? ???? 4 設(shè)計(jì)資料 ???????? ????????? ??? 4 主梁縱橫截面布置 ????? ????? ??????? 5 橫截面沿跨長的變化 ??????? ????? ????? 10 橫隔梁的布置 ??????? ??????? ????? 10 基本計(jì)算數(shù)據(jù) ??????? ??????? ????? 10 主梁作用效應(yīng) ????????? ???????? ??? 10 永久作用效應(yīng)計(jì)算 ???????? ????? ???? 10 可變作用效應(yīng)計(jì)算（修正偏心壓力法） ???? ???? 13 主梁作用效應(yīng)組合匯總 ???????? ??? ???? 25 預(yù)應(yīng)力鋼束的估算極其布置 ????? ? ??????? 27 跨中截面的鋼束的估算和確定 ??????? ?? ???? 27 預(yù)應(yīng)力鋼束位置 ?????????? ??????? ?? 28 計(jì)算主梁截面幾何特性 ?????? ??? ?????? 33 截面面積及慣性矩計(jì)算 ???? ??? ???????? 33 截面靜矩計(jì)算 ???????? ???? ? ??? ???? 36 截面幾何特性匯總 ?????? ????? ?????? 38 鋼束預(yù)應(yīng)力損失計(jì)算 ?????? ????? ?????? 39 目 錄 山東科技大學(xué)學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） II 預(yù)應(yīng)力鋼束與管道壁之間的摩擦損失引起的預(yù)應(yīng)力損失 ?? ? 39 由錨具變形、鋼束回縮引起的預(yù)應(yīng)力損失 ??? ? ?? ?? 39 混凝土彈性壓縮引起的損失 ??????? ? ????? 41 由鋼束預(yù)應(yīng)力松弛引起的預(yù)應(yīng)力損失 ?????? ???? 42 混凝土收縮和徐變引起的預(yù)應(yīng)力損失 ????? ????? 42 成橋后張拉 N6 號鋼束混凝土彈性壓縮引起的預(yù)應(yīng)力損失 ? 54 預(yù)加力計(jì)算及鋼束預(yù)應(yīng)力損失匯總 ??????? ??? 54 主梁截面承載力與應(yīng)力驗(yàn)算 ??????? ? ????? 55 持久狀態(tài)承載能力極限狀態(tài)承載力驗(yàn)算 ?????? ?? 55 持久狀況正常使用極限狀態(tài)抗裂驗(yàn)算 ????? ????? 61 持久狀態(tài)構(gòu)件的應(yīng)力驗(yàn)算 ??????? ? ? ????? 68 短暫狀況構(gòu)件的應(yīng)力驗(yàn)算 ???? ? ??? ? ????? 74 主梁 局部抗壓承載 力驗(yàn)算 ???? ? ???????? 78 局部承壓區(qū)的截面尺寸驗(yàn)算 ???? ? ???????? 78 局部抗壓承載力驗(yàn)算 ??????? ????? ????? 80 行車道 板計(jì)算 ?????????? ???????? ?? 81 懸臂板荷載效應(yīng)計(jì)算 ??????? ????? ????? 81 連續(xù)板荷載效應(yīng)計(jì)算 ??????? ????? ????? 82 截面設(shè)計(jì)、配筋與承載力驗(yàn)算 ??????? ? ????? 87 4 專題研究 —— 橫隔梁作用效應(yīng)計(jì)算與截面設(shè)計(jì) ? ?? ?? 88 確定作用在跨中橫隔梁上的可變作用 ???? ? ??? 88 跨中橫隔梁作用效應(yīng)影響線 ????? ? ??????? 89 截面效應(yīng)計(jì)算 ????????? ???????? ??? 91 截面配筋計(jì)算 ???????? ???????? ???? 92 參 考文獻(xiàn) ???????????? ?????????????? 93 致 謝 詞 ??????????? ?????????????? ? 94 山東科技大學(xué)學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 1 橋梁設(shè)計(jì)概況 工程概況 該橋是國道 218 線清水河至伊寧高速公路第一合同段內(nèi)的一座大橋，起點(diǎn)樁號為 K2+417，中心樁號為 K2+510，終點(diǎn)樁號為 K2+603，全橋長 180m。該橋?yàn)榭缭郊竟?jié)性河流大東溝而建，設(shè)計(jì)流量為 235 立方米每秒，設(shè)計(jì)流速 米每秒，設(shè)計(jì)水位為 ，地表水對混凝土無腐蝕。所處區(qū)域?yàn)闇貛Ц珊敌蜌夂?，夏季溫和濕潤，秋季天高氣爽，降溫迅速，晝夜溫差較大，冬季漫長寒冷，夏季炎熱，在公路自然區(qū)劃中屬VI4b 區(qū)（伊利河谷副區(qū)）。 地震基本烈度為Ⅶ度，地震動(dòng)峰值加速度 。 方案 比選 預(yù)應(yīng)力空心板橋 孔徑布置：標(biāo)準(zhǔn)跨徑 20m,9179。 結(jié)構(gòu)構(gòu)造：橋梁上部采用預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土空心板、橋面連續(xù)，下部采用柱式墩、肋板式橋臺和埋置式橋臺，基礎(chǔ)為條形基礎(chǔ)。 30m，全長 180m。 鋼筋混凝土空腹拱橋 本方案為鋼筋混凝土等截面懸鏈線無鉸拱橋。采用矩形截面的拱圈。 尺寸擬定：本橋擬用拱軸系數(shù) m=，凈跨徑為 ，矢跨比為 1/8。 技術(shù)經(jīng)濟(jì) 指標(biāo) 比較和最優(yōu)方案 擬定 經(jīng)濟(jì)指標(biāo)對比分析 如下。 （ 2） 勞動(dòng)需求量方面 第一方案總用工日約為 2 萬工日左右，第二方案則約為 萬左右，而第三方案用工日量高達(dá) 25萬日左右，幾乎為前兩者的 10 倍之多。 （ 4） 施工工期： 第一、二方案（梁板橋）約在 220 天左右，而第三方案約在 400 天左右，其施工工期較長，相對機(jī)械、人工等不可避免而造成的誤工、窩工等現(xiàn)象發(fā)生的幾率較大 。 （ 5） 養(yǎng)護(hù)費(fèi)用方面： 在這一方面，梁橋與拱橋相差不多。再則該橋 為 高速公路 跨河而建 ，其交通量大，不宜中斷交通修復(fù)。 （ 6） 各種材料運(yùn)輸方面： 在材料運(yùn)輸方面較為方便，省級干線公路運(yùn)營條件也比較好，為各種材料運(yùn)輸提供較大的便利。且在近幾年來有了較成熟的施工 經(jīng)驗(yàn)和施工技術(shù) 傳統(tǒng)的砌筑工藝，人工用量較大，施工機(jī)械用倆少難以采用機(jī)械化施工 4 使用 效果 評價(jià) 伸縮縫較多，行車舒 適度差，板塊之間的 橫向連接構(gòu)造容易 產(chǎn)生損壞 屬于靜定結(jié)構(gòu)，受力較好。 山東科技大學(xué)學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 公路 Ⅰ 級荷載 。 按后張法施工工藝制作主梁，采用內(nèi)徑 70mm、外徑 77mm 的預(yù)埋波紋管和夾片錨具。 線型：平曲線的半徑 R∝∞，可以按直線考慮。本 設(shè)計(jì)主梁翼板寬度為 2250mm，由于寬度較大，為保證橋梁的整體受力性能，橋面板采用現(xiàn)澆混凝土剛性接頭，因此主梁的工作截面有兩種：預(yù)施應(yīng)力、運(yùn)輸、吊裝階段的小截面（ ib =1600mm）和運(yùn)營階段的大截面（ ib =2250mm）。 山東科技大學(xué)學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 31 結(jié)構(gòu)尺寸圖（尺寸單位： mm） （ 2）主梁跨中截面主要尺寸擬定 主梁高度 山東科技大學(xué)學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁橋的主梁高度與其跨徑之比通常在 1/15 至 1/25，標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)中高跨比約 1/18 至 1/19。綜上所述，本設(shè)計(jì)取用2300mm 的主梁高度是比較合適的。本設(shè)計(jì)預(yù)制 T 梁的翼板厚度取用 150mm，翼板根部加厚到 250mm。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，一層最多排三束，同時(shí)還根據(jù)《公預(yù)規(guī)》 條對鋼束凈距及預(yù)留管道的構(gòu)造要求，初擬馬蹄寬度為 550mm，高度 250mm，馬蹄與腹板交接處作三角過渡，高度 150mm，以減小局部應(yīng)力。 圖 32 跨中截面尺寸圖（尺寸單位： mm） （ 3）主梁幾何特征計(jì)算 將主梁跨中截面劃分為五個(gè)小單元，截面幾何特性見表 31。（ 2） （ 4） （ 5） （ 6） =（ 1）179。 39。 39。tkf 分別表示鋼束張拉時(shí)混凝土的抗壓、抗拉標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度，則： 39。tkf =。 橫截面沿跨長的變化 如 31圖所示，本設(shè)計(jì)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四分點(diǎn)附近（第一道橫隔梁處）開始向支點(diǎn)逐漸抬高，在馬蹄部分抬高的同時(shí)腹板寬度亦開始變化。為減少對主梁設(shè)計(jì)起主要控制作用的跨中彎矩，在跨中設(shè)置一道中橫隔梁；當(dāng)跨度較大時(shí)，應(yīng)設(shè)置較多的橫隔梁。端橫隔梁的高度，厚度為上部 260mm，下部 240mm；中橫隔梁高度為 2050mm，厚度為上部 180mm，下部 160mm。 基本計(jì)算數(shù)據(jù) (見表 32) 主梁作用效應(yīng) 根據(jù)上述梁跨結(jié)構(gòu)縱橫截面的布置，并通過可變作用的梁橋荷載橫向分布計(jì)算，可分別求得各主梁的控制截面（一般取跨中、四分點(diǎn)、變化點(diǎn)截面和支點(diǎn)界面）的永久作用和最大可變作用效應(yīng)，然后再進(jìn)行主梁作用效應(yīng)組合。 25179。 179。 25179。 179。 － 179。 － 179。 )＝ （ 3m ） 端橫隔梁體積： 2179。（ 179。 179。 +1179。 25＝ （ kN） ⑤預(yù)制梁永久作用集度 1g ＝ )1(G + )2(G + )3(G + ?)4(G （ +++） /＝ （ kN/m） （ 2）二期永久作用 ①現(xiàn)澆 T 梁翼板集度 )5(g ＝ 2179。 179。 179。 ＝ （ 3m ） 一片端橫隔梁（現(xiàn)澆部分）體積： 2179。 179。 +2179。 25／ ＝ （ kN/m） ③鋪裝 8cm混凝土鋪裝： 179。 25＝ （ kN/m） 5cm瀝青鋪裝： 179。 23＝ （ kN/m） 若將橋面鋪裝均攤給六片主梁，則： 山東科技大學(xué)學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 )7(g ＝（ +） /6＝ （ kN/m） ④欄桿 一側(cè)防撞欄： kN/m 若將兩側(cè)防撞欄均攤給六片主梁，則： )8(g ＝ 179。 m） 0 0 剪力（ kN） 0 二期 彎矩（ kN178。 m） 0 0 剪力（ kN） 0 可變作用效應(yīng)計(jì)算（修正偏心壓力法） 系數(shù)和車道折減系數(shù) 按《橋規(guī)》 條規(guī)定，結(jié)構(gòu)的沖擊系數(shù)與結(jié)構(gòu)的基頻有關(guān)，因此要先計(jì)算結(jié)構(gòu)的基頻。本設(shè)計(jì)按六車道設(shè)計(jì)，因此在計(jì)算可變荷載時(shí)需要進(jìn)行車道折減。 ①計(jì)算主梁的抗扭慣性矩 TI 對于 T梁截面 m 3T i i ii1I cbt??? 式中： bi， ti—