【正文】 的估算及其布置并計(jì)算主梁截面幾何特性。 最 后 ，進(jìn)行施工方案的編制， 主要包括上部結(jié)構(gòu)施工，下部結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)和墩身的施工工藝等。該處河道寬約 97m， 2020 年 8 月 測(cè)時(shí)河面寬度約 68m。 根據(jù)社會(huì)發(fā)展的需要，對(duì)潁東路跨沙潁河大橋進(jìn)行建設(shè)以省道 S238 與潁東路交叉口為起點(diǎn)向北 2km（包括潁東路橋），造價(jià)約 4 億，項(xiàng)目部位置設(shè)于起點(diǎn)處。 該橋擬 采用 30+30+36+30+30m 預(yù)應(yīng)力 混凝土 簡(jiǎn)支梁橋 ，全橋長(zhǎng)156 米。橋面寬度為 。橋墩采用柱式橋墩、樁基礎(chǔ) 。 多年平均氣溫 ℃，極端最高氣溫 ℃，極端最低氣溫 ℃；多年平均降水量 ，年最大降雨量 ，日最大降雨量，降水年際變化大，年內(nèi)分配不均， 6～ 9 月降水量一般占全鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院 預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支梁橋設(shè)計(jì) 2 年降水量的 70%左右。 夏季多東南風(fēng)和南風(fēng)，冬季多西北風(fēng)和東北風(fēng)， 風(fēng)向北偏東，其次為東偏北，常年風(fēng)向?yàn)闁|北、東和東南風(fēng)，最大風(fēng)速 20m/s，平均風(fēng)速 ，基本風(fēng)壓 ；雪荷載 ；凍土深度 。兩岸堤頂高程 m。場(chǎng)地地貌屬黃 淮河沖積平原。 預(yù)應(yīng)力混凝土箱型梁橋方案 （ 30+30+36+30+30） m5 跨預(yù)應(yīng)力混凝土箱型梁橋。 簡(jiǎn)圖如圖 1 所示： 圖 1 預(yù)應(yīng)力混凝土箱型梁橋 部分預(yù)應(yīng)力 混凝土斜拉橋方案 （ 30+30+36+30+30） m 五 跨部分預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉橋 , 橋梁全長(zhǎng)156m。下部采用鋼筋混凝土空心墩，灌注樁基礎(chǔ)。 鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院 預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支梁橋設(shè)計(jì) 4 圖 3 上承式剛架拱橋 三種方案比較詳見(jiàn)表。主梁高跨比適中， 技術(shù)成熟，計(jì)算簡(jiǎn)單，施工方法簡(jiǎn)單，質(zhì)量好，保證工程本身安全。 可保證司機(jī)正常行駛，滿足交通運(yùn)輸安全要求 高次超靜定結(jié)構(gòu)，包含更多設(shè)計(jì)變量，全橋中的技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理性不能簡(jiǎn)單地由結(jié)構(gòu)體積小、重量輕或者滿足應(yīng)力要求等概念準(zhǔn)確表示，給選定橋型方案和尋求合 理設(shè)計(jì)帶來(lái)一定困難。 行車平順舒適。但伸縮縫較多。 行車條件 較 差 。 需要大量拉索鋼絲，預(yù)應(yīng)力束，主塔構(gòu)造復(fù)雜，高空作業(yè)多， 斜拉索施工復(fù)雜，工期較長(zhǎng)。 需要大量的吊裝設(shè)備，占用施工場(chǎng)地大， 需勞動(dòng)力多。 美觀性 形式簡(jiǎn)明，造型簡(jiǎn)單 現(xiàn)代感強(qiáng)，可通過(guò)索塔與拉索布置形式獲得滿意造型，塔較高，使橋向縱向和橫向延伸，比例協(xié)調(diào)，均勻。 可保證司機(jī)正常行駛，滿足交通運(yùn)輸安全要求。 跨度大，行車性能好，不用作大量基礎(chǔ)工程，由于拉索多點(diǎn)支撐作用，梁高小，可采用懸臂施工，不影響通航，梁可以預(yù)制，可加快施工速度。 鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院 預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支梁橋設(shè)計(jì) 5 因本地段為非通航河流地段，且地質(zhì)條件 復(fù)雜 ，經(jīng)綜合比較后最終以適用最廣、材料用量最少、施工方便的預(yù)應(yīng)力混凝土 箱型 梁橋作為最佳設(shè)計(jì)方案。 =。 環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)： I 類環(huán)境。 主要材料 混凝土： 上部結(jié)構(gòu)采 用 C50 混凝土 ， 下部結(jié)構(gòu)、 欄桿及橋面鋪裝用 C25 混凝土 。 按后張法施工工藝制作主梁，采用內(nèi)徑 60mm、外徑 67mm 的預(yù)埋波紋管和夾片錨具。 基本計(jì)算數(shù)據(jù) 表 2 基本計(jì)算數(shù)據(jù)表 名稱 項(xiàng)目 符號(hào) 單位 數(shù)據(jù) 混凝土 立方強(qiáng)度 kcuf, MPa 50 彈性模量 cE MPa ? 軸心抗壓標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度 ckf MPa 軸心抗拉標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度 tkf MPa 鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院 預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支梁橋設(shè)計(jì) 8 注：本設(shè)計(jì)考慮混凝土強(qiáng)度達(dá)到 C45時(shí)開(kāi)始張拉 預(yù)應(yīng)力鋼束， 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 =。 ckf MPa 容許拉應(yīng)力 39。 橋上橫坡為單向 2%。底板厚度、腹板厚度在距支座中心線 處開(kāi)始漸變?yōu)榫嘀ё行木€ 處的 （ 即端部截面尺寸），如圖 1 所示。 瀝青混凝土重度按 23kN/m3計(jì)，預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)自重按 26kN/m3計(jì)，混凝土自重按 25kN/m3計(jì)，單側(cè)防撞欄線荷載為 。 表 3 跨中截面幾何特性 計(jì) 算表 分塊名稱 分塊面積 iA 分塊面積形心至上緣距離 iy 分塊面積對(duì)上緣靜矩iii yAS ?? 分塊面積的自身慣矩 iI isi yyd?? 分塊面積對(duì)截面形心的慣矩2iix dAI ? xi III ?? 2cm cm 3cm 4cm cm 4cm 4cm ⑴ ⑵ ⑶ =⑴179。⑸ 2 ⑺ =⑷ +⑹ 120501201850174.5181572520032 32 20 2018174.550 501816418200120 120簡(jiǎn)化端部截面 簡(jiǎn)化跨中截面鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院 預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支梁橋設(shè)計(jì) 11 由上表可計(jì)算出截面效率指標(biāo) ? （希望 ? 在 以上） hkk xs ??? 式中： sk —— 截面上核心距，可按下式計(jì)算 ) 8 0(1 2 6 9 65 0 1 7 1 6 5 3 ????? ??xs AyIk cm xk —— 截 面下核心距，可按下式計(jì)算 2 6 9 65 0 1 7 1 6 5 3 ???? ??sx AyIk cm 截面效率指標(biāo)： 大毛截面 （含濕接縫） 頂板 5400 10 54000 145800 承托 483 腹板 4932 461142 7714059 底板 1881 ∑ 12696 小毛截面 （不含濕接縫） 頂板 4320 10 43200 116640 承托 483 腹板 4932 461142 7714059 9985400 底板 1881 ∑ 11616 大毛截面形心至上緣距離： sy = 小毛截面形心至上緣距離： sy = 鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院 預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支梁橋設(shè)計(jì) 12 ????? h kk xs? ＞ 表明以上 的 初擬 截面是合理的。根據(jù)梁跨結(jié)構(gòu)縱、橫截面的布置，計(jì)算可變作用下荷載橫向分布系數(shù)，求出各主梁控制截面（取跨中、四分點(diǎn)、變化點(diǎn)截面及支點(diǎn)截面）的永久作用和最大可變作用效應(yīng)，再進(jìn)行主梁作用效應(yīng)組合（標(biāo)準(zhǔn)組合、短期組合和極限組合）。 永久作用效應(yīng)計(jì)算 永久作用集度 1 主 梁自重 ①跨中截面段主梁的自重（ 底板寬度變化處截面至跨中截面，長(zhǎng)） ? ? ? ? 1 5 7 2 6 1 ＝????q kN ② 底板加厚 與腹板變寬段梁的自重 近似計(jì)算 （長(zhǎng) ） ? ? ? ? ＝????q kN ③支點(diǎn)段梁的自重（長(zhǎng) ） ? ? 1 7 7 2 ＝???q kN ④ 中 主梁的橫隔梁 端橫隔梁體積 ： 35 5 )48 8 62 3 27 ( ??? 3m 鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院 預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支梁橋設(shè)計(jì) 13 故半跨內(nèi)橫隔梁 重力為 ： 8 9 8 7 5 5 9 )4( ???q kN ⑤預(yù)制梁永久作用集度 1 3 )8 9 5 7 2 1 4( ??????g kN/m 2 二期永久作用集度 ① 頂板中間濕接縫集度 )5( ?????q kN/m 、 ② 中 梁現(xiàn)澆部分橫隔梁的作用集度 ： 一片端橫隔梁（ 現(xiàn)澆部分）體積： ??? 3m 所以 )6( ????q kN/m ③ 橋面鋪裝層 9cm 瀝青 混凝土鋪裝層： ??23= kN/m 6cm 混凝土 鋪裝： ??23= kN/m 若將橋面鋪裝傳給 五 片主梁，則 )7( ?g kN/m ④ 防撞欄 若將防撞欄均攤給五片主梁，則： 35/)8( ???g kN/m ⑤邊梁二期 永久作用 集度： 9 2 2 1 1 2 ??????g kN/m 永久作用效應(yīng) 如下圖所示，設(shè) x 為計(jì)算截面離左支座的距離，并令 lac? 。 L= 0mM 影響線圖1 3 永久作用效應(yīng)計(jì)算圖式V 影響線(1c )cqKVa=cl (1c) lc(1 c)lM1 圖 5 永久作用效應(yīng)計(jì)算圖 表 4 1號(hào)梁永久作用效應(yīng) 作用效應(yīng) 跨中 c= 四分點(diǎn) c= 支點(diǎn) c=0 一期 彎矩（ mKN? ） 0 剪力（ KN ） 0 二期 彎矩（ mKN? ） 0 剪力（ KN ） 0 ? 彎矩（ mKN? ） 0 剪力（ KN ） 0 可變作用效應(yīng)計(jì)算 沖擊系數(shù)和車道折減系數(shù) 沖擊系數(shù)和車到折減系數(shù)計(jì)算：結(jié)構(gòu)的沖擊系數(shù)μ與結(jié)構(gòu)的基頻 f鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院 預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支梁橋設(shè)計(jì) 15 有關(guān)，故應(yīng)先計(jì)算結(jié)構(gòu)的基頻 f，簡(jiǎn)支梁的基頻可以按下式計(jì)算： 簡(jiǎn)支梁橋的基 頻： 8 8 1 3 3 6 4 5 0 1 1022 ??????cCmEIlf ? Hz 其中： 83 64 102626 3 ????? gGm c kg/m 根據(jù)本橋的基頻，可計(jì)算出汽車荷載的沖擊系數(shù)為： μ =－ = 本設(shè)計(jì)為四車道，在計(jì)算可變作用效應(yīng)時(shí)需進(jìn)行車道折減，四車道折減 33%，三車道折減 22%,但折減后不得小于用兩行車道布載的計(jì)算結(jié)果。 圖 6 抗扭慣性矩計(jì)算圖示（單位： cm） ① 計(jì)算主梁抗扭慣矩 IT 20181816418200圖1 4 抗 扭慣性矩計(jì)算圖式（單位：cm ）2015784,5798182187,697176,3655鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院 預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支梁橋設(shè)計(jì) 16 對(duì)于 箱 形梁截面，抗扭慣矩可近似按下式計(jì)算： 2 314 mT i i is nI c b tdt ?????Ω 式中： ?—— 箱形梁閉合截面中線所包含的面積； bi,ti—— 相應(yīng)為單個(gè)矩形截面的寬度和高度； ci—— 矩形截面抗 扭慣矩系數(shù)； m—— 梁截面劃分成單個(gè)矩形截面的個(gè)數(shù)。 荷載位置 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 梁號(hào) γ 1 268 229 192 165 146 276 231 189 161 144 312 247 189 143 109 320 248 184 138 109 299 242 190 149 120 307 243 186 145 119 2 229 223 203 180 165 231 228 203 177 161 247 234 204 171 143 248 241 206 167 138 242 231 174 243 237 205 170 145 3 192 203 210 203 192 189 203 215 203 189 0..04 189 204 214 204 189 184 206 220 206 184 鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院 預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支梁橋設(shè)計(jì) 18 表 5 橫向分布影響線豎坐標(biāo)值計(jì)算表 ④ 計(jì)算荷載橫向分布系數(shù) 1 號(hào)梁的橫向影響和最不利布載如圖所示 1 號(hào)梁 四車道： )(21 ??????????cqm = 三車道： 190 190 205 205 ? 1 2 3 4 5 1號(hào)梁 2號(hào)梁 ? 3號(hào)梁 186. 圖7 1 號(hào)梁的橫向分布影響線及最不利布載圖式（尺寸單位：c m ）300 300 30030015301430180 180 180 18050501 2 3 4 5 鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院 預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支梁橋設(shè)計(jì) 19 )1 6 8 9 5 1 9 5 4 8 1 1 9 (21 ????????cqm = 兩車道： )(21 ??????cqm = 2 號(hào)梁的橫向影響和最不利布載如圖所示 圖8 2 號(hào)梁的橫向分布影響線及最不利布載圖式（尺寸單位：c m ）3 0 0 3 0 0 3 0 03 0 01 5 3 01 4 3 01 8 0 1 8 0 1 8 0 1 8 050501 2 3 4 5 2 號(hào)梁 四車道： )1 5 8 7 4 8 9 0 9 2 3 7 4 0 4 4 (21 ??????????cqm = 三車道： )1 8