【正文】 ,確定荷載等級 ， 由 一級 公路，設計時速 100km/h 可查得： 計算荷載：公路一級荷載。 計算跨徑：取相鄰支座中心間距 。遼寧工程技術(shù)大學畢業(yè)設計 （論文） 1 2 設計資料及構(gòu)造布置 設計資料 橋面跨徑及橋?qū)? 標準跨徑：總體方案選擇的結(jié)果，采用裝配式預應力混凝土箱型梁，跨度 40m，共三跨。 主梁長：伸縮縫采用 4cm，預制梁長 。 橋面凈空：由于該橋所在的路線寬度較大，確定采用分離式橋。 材料及工藝 1）水泥混凝土：主梁、欄桿 、 橋面鋪裝采用 C50 號混凝土。 2） 預應力鋼筋采用（ ASTM A416— 97a 標準）低松弛鋼絞線 17 標準型。 設計依據(jù) 1）《公路橋涵設計通用規(guī)范》（ JTG D602021）； 2）《公路鋼筋混 凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范》（ JTJ D622021）； 構(gòu)造布置 主梁間距與主梁片數(shù) 為使材料得到充分利用，擬采用抗彎剛度和抗扭剛度都較大的箱型截面，按單箱單室截面設計，為減小下部結(jié)構(gòu)的工程數(shù)量，采用斜腹式。 在保證行車道板使用性能 — 撓度和裂縫控制的前提下，將預制箱梁控制在可以吊裝的范圍內(nèi)，整橋橫向按 8 片預制箱梁布置，設計主梁間距均為 ，邊主梁寬 ,中主梁寬 ，主梁之間留 后澆段，以減輕吊裝重量，同時能加強橫向整 體性。 2）頂板寬度與厚度：頂板寬度在橋面寬度和主梁片數(shù)確定以后，就已經(jīng)確定： ；厚度與其受力有關(guān)，此處采用變厚度，懸臂遠端 10cm，在 20cm 處開始逐漸變厚，與腹板相交處厚度為 16cm，由腹板向內(nèi)依然采用相同的變厚度。 4）腹板 厚度：除了要滿足抗剪及施工要求外，腹板厚度選取時還應考慮到預應力鋼筋的布置和彎起，此處取 24cm（注：水平厚度 ）。 橫隔梁設計 為了增強主梁之間的橫向連接剛度，除設置端橫隔梁外，還在跨中、四分之一處設置三片中橫隔梁，共計五片。 主梁跨中、支點截面以及橫隔梁尺寸見圖 2圖 22 所示： 遼寧工程技術(shù)大學畢業(yè)設計 （論文） 3 2020106610邊主梁跨中353545101010102 4 .71 00402 4 .7404 2 .6402 4 .740 20 103013513510 20 1035352040 2 4 .7 40 4 2 .6 40 2 4 .7 401 002 4 .710101010453535中主梁跨中 圖 21 箱梁跨中橫截面 Fig. 2 1 The crosssection of midspan box beam 20 20610106中主梁支點35354510101010100 20353510202113513530 102040 40 40 4010010101010453535邊主梁支點 圖 22 箱梁支點截面 2 The crosssection of side endspan box beam 橋面鋪裝 采用厚度為 8cm水泥 混凝土墊層，表面 7cm 的瀝青混凝土，橋面橫坡為 %。主要計算 公式如下： 毛截面面積： AAmi?? (2— 1) 各分塊面積對上緣的面積距： Ai ySi i?? (2— 2) 毛截面重心至梁頂?shù)木嚯x： y S Aiis?? (2— 3) 毛截面慣性距計算移 軸公式： ? ?2yyI I Am i i is? ? ?? (2— 4) 式中 Am —— 分塊面積； yi —— 分塊面積重心至梁頂?shù)木嚯x； ys —— 毛截面重心至梁頂?shù)木嚯x； Si —— 各分塊對上緣的的面積距； Ii —— 各分塊面 積對其自身重心的慣性距。 遼寧工程技術(shù)大學畢業(yè)設計 （論文） 5 表 21 邊 梁的截面幾何特性計算表（ 使用前 ） The calculation of the geometrical features of side beam（ before use） 分塊號 Ai /cm2 yi /cm Si /cm4 d y yi s?? /cm iI /cm4 Ix /cm4 頂板 3020 5 15100 上三角承托 25 19410 腹板 78 下三角承托 100 14667 619369 底板 2021 150 300000 ? 12022 817177 其中：矩形自身慣性矩 30 12bhI ? ， 三角形自身慣性矩 30 36bhI ? y S Aiis?? = I= ? ?2yyIAii is????? ????= 表 22 中 梁的截面幾何特性計算表（ 使用前 ） The calculation of the geometrical features of center beam（ before use） 分塊號 Ai /cm2 yi /cm Si /cm4 d y yi s?? /cm iI /cm4 Ix /cm4 頂板 2920 5 14600 11774170 上三角承托 25 112 腹板 78 下三角承托 100 14667 底板 2021 150 300000 13284500 ? 11922 816677 其中： y S Aiis?? = I= ? ?2yyIAii is????? ????= 郝思懿：南水北調(diào)大橋 上部設計 6 表 23 主 梁的截面幾何特性計算表（ 使用階段 ） The calculation of the geometrical features of main beam（ The use of phase） 分塊號 Ai /cm2 yi /cm Si /cm4 d y yi s?? /cm iI /cm4 Ix /cm4 頂板 3120 5 15600 26000 上三角承托 25 19410 腹板 78 下三角承托 100 14667 底板 2021 150 300000 13629005 ? 12122 817677 其中： y S Aiis?? = I= ? ?2yyIAii is????? ????= 檢驗截面效率指標 ? 以跨中截面為例： 上核心距： sK =()sIAi h y??= 3 4 .0 11 2 1 2 2 9 2 .5 5 ?? cm 下核心距： xK =sIAiy?? = 4 6 .6 61 2 1 2 2 6 7 .4 5 ?? cm 截面效率指標： sxkkh? ???3 4 .0 1 4 6 .6 6 0 .5 0 4 0 .5160? ?? 根據(jù)設計經(jīng)驗，一般截面效率指標取 ~ ，且較大者較經(jīng)濟。 遼寧工程技術(shù)大學畢業(yè)設計 （論文） 7 3 主梁內(nèi)力計算 恒載內(nèi)力計算 第一期恒載（主梁自重） 在距主梁端部 1m 處為過渡寬度。杠桿法忽略了主梁之間橫向結(jié)構(gòu)的聯(lián)系作用，假設橋面板在主梁上斷開，把橋面板看作沿橫向支承在主梁上的簡支梁或簡支單懸臂梁，主要適用于雙肋式梁橋或多梁式橋支 點截面。雖然端橫隔梁連續(xù)于幾根主梁之間，但是其變形極其微小，荷載主要傳至兩個相鄰的主梁支座。 1）對于 1 號梁，首先繪制 1 號梁反力影響線，如圖 41。 并確定荷載最不利位置 ： 遼寧工程技術(shù)大學畢業(yè)設計 （論文） 11 1800.58330.4231 000P/2P/2P/2P/2130180 圖 42 2 號梁橫向分布系數(shù)圖 Fig. 42 The diagram of 2 Leung horizontal distribution coefficient 2 號梁荷載橫向分布系數(shù)：0 1 ( 0 . 4 2 3 1 1 . 0 0 0 0 0 . 5 8 3 3 0 . 0 0 6 4 ) 1 . 0 0 6 42m ? ? ? ? ? 由于高速公路，無人群荷載，所以根據(jù)對稱性， 3 號梁與 2 號梁支點的橫向分布系數(shù)相同， 4 號梁與 1 號梁的橫向分布系數(shù)相同。修正偏心壓力法是當橋主梁間具有可靠連接時，在汽車荷載作用下，中間橫隔梁的彈性撓曲變形與主梁的變形相比很小，因此可假定中間橫隔梁像一根無窮大的剛性梁一樣保持直線形狀。 計算主梁抗彎慣性矩 I 由前面截面幾何特性計算可知 m ?? 計算主梁截面抗扭慣性矩 I t 對于本設計箱形截面，空室高度大于截面高度 倍（即 ） ,所以屬于薄壁閉合截面。由于本設計截面 采用的是變厚度，所以計算前把截面轉(zhuǎn)化成兩個矩形和一個閉口槽型，它們的厚度采用轉(zhuǎn)換后的厚度，如圖 43： 郝思懿：南水北調(diào)大橋 上部設計 12 懸出部分可按實體矩形截面計算： 31mt i i iiI cbt???? (4— 1) 其中： ib —— 矩形長邊長度 it —— 矩形短邊長度 ic —— 矩形截面抗扭剛度系數(shù) n—— 主梁截面劃分為單個矩形的塊數(shù) 薄壁閉合部分： 2212 121212TIh ssst t t?? ? ??（ s +s ） (4— 2) （注：公式中具體尺寸見下圖） sh ts 1s 2t 2t 1箱梁跨中截面轉(zhuǎn)換后20610箱梁跨中截面轉(zhuǎn)換前24 . 71004024 . 74042 . 64024 . 740 20 1030 圖 43 截面轉(zhuǎn)換 圖 The conversion crosssection map 1）計算懸臂部分抗扭慣性矩 TI? 遼寧工程技術(shù)大學畢業(yè)設計 （論文） 13 懸臂換算厚度： 170 10 40 6 2 c m? ? ? ??? 則： / 1 1 .7 1 4 3 / 7 0 0 .1 6 7 3tb ?? 表 41 矩形截面抗扭剛度系數(shù)表 rectangular section torsional stiffness coefficient table t/b 1 c 1/3 由 /tb通 過查表（內(nèi)插法）可得，懸臂部分抗扭剛度系數(shù) c= 則： 342 0. 29 78 67 70 11 .7 14 3 67 03 4. 7TI c m? ? ? ? ? ? 2）計算閉口薄壁部分抗扭慣性矩 TI?? 薄壁箱型截面頂板換算厚度： 11 5 2 .0 4 1 0 2 4 0 621 5 2 .0 4t ? ? ? ? ?? ? 則： 圖 44 抗扭計算簡圖 2212121212TIh ssst t t?? ? ??（ s +s ） Diagram calculated torsional 22 1( 152 .04 4) 145 149 .46 152 .04 42 24 785 20? ? ? ? ? ? ? cm? 6 7 0 3 4 .7 3 8 1 4 0 4 8 0 .7 3T T TI I I? ??? ? ? ? m m?? 計算主梁截面抗扭剛度修正系數(shù) 本橋使用后各主梁的橫截面均相等， Ti TI nI?? ,梁數(shù) 4?n ，梁間距為 ，并取EG ? ， ts 1= 152 .04s=149.46h=145s 2 =79 .54t 2 =20t 1 =11 .5785郝思懿：南水北調(diào)大橋 上部設計 14 則： 4 2 2 2 2 2 2 21 2 3 41 2 [ 1 . 5 6 ( 1 . 5 6 3 . 1 2 ) ] 4 8 . 6 7 2ii a a a a a? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? 抗扭修正系數(shù)： 22211 4 12 12 inIG l EE I a E