【正文】 ............................................ 63 第 4 章 行車 道板計(jì)算 ............................................................................................ 65 懸臂板荷載效應(yīng)計(jì)算 ...................................................................................... 65 荷載效應(yīng)組合 .................................................................................................. 67 截面設(shè)計(jì)、配筋與承載力驗(yàn)算 ...................................................................... 68 結(jié)束語 ......................................................................................................................... 70 參考文獻(xiàn) ..................................................................................................................... 71 致 謝 ....................................................................................................................... 72 中英文翻譯 ................................................................................................................. 73 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 第 1 章 縱橫截面布置 設(shè)計(jì)目的 通過設(shè)計(jì)，全面掌握公路預(yù)應(yīng)力公路橋梁的設(shè)計(jì)過程，培養(yǎng)和運(yùn)用所學(xué)專業(yè)知識(shí)的能力。鑒于橋梁跨中處橫隔梁受力最大，只計(jì)算跨中橫隔梁內(nèi)力，其余橫隔梁可依據(jù)中橫隔梁偏安全地選用相同的截面尺寸和配筋。按后張法制作主梁，采用錐型錨具和直徑 50mm的抽拔橡膠管，計(jì)算各種預(yù)應(yīng)力損失得出有效預(yù)應(yīng)力，對(duì)主梁進(jìn)行強(qiáng)度、應(yīng)力和變形驗(yàn)算。恒載內(nèi)力由結(jié)構(gòu)力學(xué)可求出，而活載內(nèi)力計(jì)算時(shí)要利用按修正偏心壓力法計(jì)算得出的荷載橫向分布系數(shù)。縱橫斷面布置：根據(jù)規(guī)范要求和工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)確定主梁間距與主梁片數(shù)和主梁高度及各截面主要尺寸。 畢業(yè)設(shè)計(jì) 題 目： 40m 預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支 T 型梁橋設(shè)計(jì) （凈 7+2 人行道） 指導(dǎo)教師： 職稱： 教授 學(xué)生姓名： 學(xué)號(hào)： 專 業(yè)： 水利水電工程（道路與橋梁方向） 院（系） ： 水利與環(huán)境學(xué)院 完成時(shí)間： 2021 年 6 月 2021 年 6 月 1 日 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) I 摘 要 本設(shè)計(jì)從最基本的設(shè)計(jì)方法入手，重點(diǎn)進(jìn)行了主梁的設(shè)計(jì)，掌握了主梁的設(shè)計(jì)方法，其它部分的設(shè)計(jì)就可以仿照主梁設(shè)計(jì)進(jìn)行。 本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容包括：縱橫斷面布置，主梁設(shè)計(jì)，橫隔梁設(shè)計(jì)，還有行車道板設(shè)計(jì)。主梁設(shè)計(jì)：內(nèi)力計(jì)算由恒載內(nèi)力和活載內(nèi)力計(jì)算組成。根據(jù)計(jì)算得出的各種內(nèi)力組合確定設(shè)計(jì)控制內(nèi)力進(jìn)而對(duì)預(yù)應(yīng) 力鋼束數(shù)進(jìn)行估算。橫隔梁設(shè)計(jì)：設(shè)置橫隔梁是為了保證各主梁共同受力和加強(qiáng)結(jié)構(gòu)整體性，本設(shè)計(jì)中采用偏心壓力法進(jìn)行橫隔梁計(jì)算。行車道板設(shè)計(jì)：本設(shè)計(jì)中行車道板的受力圖示為單向板。達(dá)到能適應(yīng)橋梁工程施工、設(shè)計(jì)和管理的基本要求水平。 預(yù)應(yīng)力鋼筋束：采用 64YB255 標(biāo)準(zhǔn)的 ? 碳素鋼絲，每束由 24 絲組成。鋼板及角鋼：制作錨頭下支撐墊板、支座墊板等均用普通 A3碳素鋼，主梁間的聯(lián)接用 Mn16 低合金結(jié)構(gòu)鋼板。 （ 4）基本計(jì)算數(shù)據(jù) 表 1 基本計(jì)算數(shù)據(jù)表 名 稱 項(xiàng) 目 符 合 單位 數(shù)據(jù) 混 凝 立方強(qiáng)度 R MPa 40 彈性模量 Eh MPa 104 軸心抗壓標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度 baR MPa 抗拉標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度 blR MPa 軸心抗壓設(shè)計(jì)強(qiáng)度 Ra MPa 抗拉設(shè)計(jì)強(qiáng)度 Rl MPa 預(yù)施應(yīng)力階段 極限壓應(yīng)力 0． 70 1baR * MPa 極限拉應(yīng)力 0． 70 1blR * MPa 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 土 使用荷載 作用階段 荷載組合Ⅰ： 極限壓應(yīng)力 baR MPa 極限主拉應(yīng)力 blR MPa 極限主壓應(yīng)力 baR MPa 荷載組合Ⅱ或組合Ⅲ： MPa 極限壓應(yīng)力 baR MPa 極限主拉應(yīng)力 blR MPa 極限主壓應(yīng)力 baR MPa s? 5 碳 素 鋼 絲 標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度 byR MPa 1600 彈性模量 Ey MPa 103 抗拉設(shè)計(jì)強(qiáng)度 Ry MPa 1280 最大控制應(yīng)力 σ k byR MPa 1200 使用荷載作用階段極限應(yīng)力： 荷載組合Ⅰ byR MPa 1040 荷載組合Ⅱ或組合Ⅲ byR MPa 1120 材料 容重 鋼筋混凝土 r1 KN/m3 混凝土 r2 KN/m3 鋼絲束 R3 KN/m3 鋼束與混凝土的彈性模量比值 ny 無量鋼 *注：本設(shè)計(jì)考慮主梁混凝土達(dá) 90%標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度時(shí)，開始張拉預(yù)應(yīng)力鋼束。但標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)主要為配合各種橋面寬度，使橋梁尺寸標(biāo)準(zhǔn)人而采用統(tǒng)一的主梁間距。 ．主梁跨中截面主要尺寸的擬定 （ 1）主梁高度 預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支橋橋梁的主梁高度與其跨徑之比通常在 1/15~1/25，標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)中高跨比約在 1/13~1/19。綜上所述，標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)中對(duì)于 40m 跨徑的簡(jiǎn)支梁橋取用230cm的主梁高度是比較合適的。本示例預(yù)制 T 梁的翼板厚度取用 10cm，翼板根部加厚到 22cm以抵抗翼緣根部較大的彎矩。 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 主梁跨中界面尺寸擬定 在預(yù)應(yīng)力混凝土梁中腹板內(nèi)因主拉應(yīng)力甚小，腹板厚度一般由布置制孔管的構(gòu)造決定，同時(shí)從腹板本身的穩(wěn)定條件出發(fā)，腹板厚度不宜小于其高度的 1/15，標(biāo)準(zhǔn)圖的 T 梁腹板厚度均取 16cm。設(shè)計(jì)實(shí)踐表明，馬蹄面積占截面總面積的 10~20%為合適。馬蹄與腹板交接處做成 45176。如此布置的馬蹄面積約占整個(gè)截面積的 18%。 圖 2 跨中截面尺寸圖（尺寸單位： mm） （ 1）． 計(jì)算截面幾何特征 將主梁跨中截面劃分成五個(gè)規(guī)則圖形的小單元，截面的幾何特性列表計(jì)算見表 2。 橫截面沿跨長(zhǎng)的變化 如圖 1 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(zhǎng)不變，馬蹄部分為配合鋼束彎起而從跨徑四分點(diǎn)附近開始向支點(diǎn)逐漸抬高。變化點(diǎn)截面（腹板開始加厚處）到支點(diǎn)的距離為 2060mm，其中還設(shè)置一段長(zhǎng) 300mm的腹板加厚過渡段。為減少對(duì)主梁設(shè)計(jì)起主要控制作用的跨中彎矩，在跨中位置設(shè)置一道中橫隔梁；當(dāng)跨度較大時(shí)，還應(yīng)在其它衛(wèi)士設(shè)置較多的橫隔梁。橫隔梁采用開洞形式，他的高度取 2060mm平均厚度 150mm，詳見圖 1 所示。 恒載內(nèi)力計(jì)算 恒載集度 （ 1）預(yù)制梁自重 ①按跨中截面計(jì)，主梁的恒載集度： ? ? ? ?mKNg / 6 2 ??? ②由于馬蹄抬高形成四個(gè)橫置的三棱柱，折算成恒載集度為： ? ? ? ? ? ? ? ?mKNg / ????????? ③由于腹板加厚所增加 的重量折算成恒載集度為： ? ? ? ? ? ? ? ?mKNg / 32 88 ???????? ④邊主梁的橫隔梁中橫隔梁體積： ? ? ? ?? ? ? ? m??????? ??????? ????????? ⑤端橫隔梁體積： ? ?? ? ? ? m??????? ????? ??????? 故： ? ? ? ? ? ?mKNg /41 5 2511 6 3 ?????? ⑥預(yù)制梁恒載集度： ? ?mKNg / ????? （ 2）二期恒載，欄桿及鋪裝 一側(cè)欄桿： mKN/ 人行道板： 2/ mKN 鋪裝： ? ? ? ?mKN /2 1 2 ????? 若將兩側(cè)人行道板、欄桿均攤給 5 片主梁，則： 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 ? ?? ? ? ?mKNg / ?????? 恒載內(nèi)力 如圖 3 所示，社 x 為計(jì)算截面離左支座的距離，并令x1??。 1 2 g22M l g V l??? ? ?? ? ? ? 恒載內(nèi)力計(jì)算見表 3。 m) 0 剪力（ kN） 0 二 期 彎矩 (kN簡(jiǎn)支梁橋的基頻可采用下列公式估算： 2 2 .42 ccEf Iml??? L= 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 其中： 0 . 6 3 8 2 2 5 1 0 0 01 6 1 2 . 69 . 8 1c Gm g ??? ? ? 根據(jù)本橋的基頻，可以計(jì)算出汽車荷載的沖擊系數(shù)為： 0 . 1 7 6 7 0 . 0 1 5 7 0 . 1 3 9nlf? ? ? ? 按“橋規(guī)”規(guī)定，當(dāng)車道當(dāng)車道數(shù)多于兩道時(shí)，需進(jìn)行車道折減，三車道折減 %22 ，四車道折減 %33 ，本次是雙車道不需考慮車道折減系數(shù)為 1。 對(duì)于跨中截面，翼緣板的換算平均厚度： 1 8 20 142t cm??? 馬蹄部分的換算平 均厚度： 1 38 28 332t cm??? 圖 4 示出了 IT的計(jì)算圖式， IT的計(jì)算見表 4 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 圖４ IT計(jì)算圖式（尺寸單位： mm） 表４ IT計(jì) 算 表 分塊名稱 bi (cm) ti (cm) bi/ ti ci ITi=ci bi ti( 103m4) 翼緣板 ① 160 16 腹 板 ② 183 16 馬 蹄 ③ 36 43 ∑ ② .計(jì)算抗扭修正系數(shù) β 主梁間距相同，同時(shí)將主梁近似的看成等截面，則得： 211 ( / )thGI lBEI??? ? 式中 : ? ； ? ； ? ； m ?? ； ?? ；m 03 ?? ； m ?? ； m ?? ； 計(jì)算得： ?? 。 計(jì)算所得的 ij? 值列于表 5內(nèi)。 1 號(hào)梁橫向影響線和最不利布載圖式如圖 45 所示。 計(jì)算可變作用效應(yīng) (1)求跨中截面的最大彎矩和最大剪力 計(jì)算跨中截面最大彎矩和最大 剪力采用直接加載求可變作用效應(yīng)，圖 47示出跨中截面作用效應(yīng)計(jì)算圖示，計(jì)算公式為： kks mq mp y? ?? 式中： S — 所求截面汽車（人群）標(biāo)準(zhǔn)荷載的彎矩或剪力； kq —— 車道均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值； kP —— 車道集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值； ? —— 影響線上同號(hào)區(qū)段的面積； y 影響線上最大坐標(biāo)值 可變作用（汽車）標(biāo)準(zhǔn)效應(yīng)： ? ?m23194 a x ?????????? KNM ? ?KNV . 50 . 5 1 9 7m a x ?????????? 可變作用（汽車）沖擊效應(yīng)： ? ?m3 2 21 3 3 1 9 ???? KNM ? ?KNV 3 ??? 可變作用（人群）效應(yīng) ? ?m/ KN??? ? ?m256 .4 6 8 9m a x ?? ?????????????KNM? ?KNV 0 6 a x? ???????????? (2) 求四分點(diǎn)截面的最大彎矩和最大剪力 圖 7 四分點(diǎn)截面作用效應(yīng) 的計(jì)算圖示。位置離支座中心 。集中荷載若作用在計(jì)算截面，雖然影響線縱坐標(biāo)最大，但其對(duì)應(yīng)的橫向分布系數(shù)較小，荷載向跨中方向移動(dòng)，就出現(xiàn)相反的情況。 通過比較，集中荷載作用在變化點(diǎn)為最不利情況，結(jié)果如下： ? ? a x ?????????? KNM ? ?KNV a x ????????? 可變作用（汽車）沖擊效應(yīng)： ? ? ???? KNM ? ?KNV ??? 可變作用（人群）效應(yīng)： ? ? a x ??????? ?????? KNM ? ?KNV a x ?????? ?????? （ 4）