1、畢業設計(論文題 目 :學院(系 :專業班級 :學生姓名 :指導老師 :1學位論文原創性聲明本人鄭重聲明:所呈交的論文是本人在導師的指導下獨立進行研究所取得的研究成 果。除了文中特別加以標注引用的內容外,本論文不包括任何其他個人或集體已經發表或 撰寫的成果作品。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔。作者簽名:年 月 日學位論文版權使用授權書本學位論文作者完全了解學校有關保障、使用學位論文的規定,同意學校保留并向有 關學位論文管理部門或機構送交論文的復印件和電子版,允許論文被查閱和借閱。本人授 權省級優秀學士論文評選機構將本學位論文的全部或部分內容編入有關數據進行檢索,可 以采用影印、縮印或

2、掃描等復制手段保存和匯編本學位論文。本學位論文屬于 1、保密囗,在 年解密后適用本授權書2、不保密囗 。(請在以上相應方框內打“” 作者簽名:年 月 日導師簽名:年 月 日2目 錄摘要 I Abstract II 緒論 1 1 橋跨總體布置及結構尺寸擬定 4 1.1設計資料 4 1.2尺寸擬定 5 1.3主梁分段與施工階段的劃分 91.4毛截面幾何特性 112 荷載內力計算 13 2.1 恒載內力計算 13 2.2 活載內力計算 15 2.3溫度及墩臺基礎沉降次內力計算 19 2.4 承載能力極限狀態下的效應組合 24 2.5 正常使用極限狀態下的效應組合 292.6 繪制內力包絡圖 333

3、預應力鋼束的估算與布置 36 3.1預應力鋼束估算 363.2預應力鋼束布置 384 預應力損失及有效應力的計算 41 4.1預應力損失的計算 414.2 有效預應力的計算 465 非預應力鋼筋的計算與布置 47 5.1橋面板計算 475.2箱梁截面普通鋼筋設計 486 主梁截面驗算 4936.1正截面強度計算與驗算 496.2截面正應力的計算與驗算 527 橋墩蓋梁的計算 63 7.1設計資料 637.2 蓋梁計算 638 墩柱和樁基的計算 70 8.1 設計資料 70 8.2 橋墩墩柱 71 8.3 鉆孔灌注樁計算 73 結束語 80 致謝 81 參考文獻 8245摘 要根據設計任務書要求

4、和設計規范的規定,畢業設計主要是關于小跨度預應力混凝土連 續梁橋上部結構的設計。預應力混凝土連續梁橋以結構受力性能好、變形小、伸縮縫少、 行車平順舒適、養護工程量小、抗震能力強等而成為最富有競爭力的主要橋型之一。本著 “安全、經濟、美觀、實用”八字原則,對平南高速公路化龍互通 B 匝道橋第九聯進行了 設計。該橋分為四跨,每跨 28m ,上部結構為連續梁。橋墩分為兩種,一種為薄壁墩,在 該聯的兩端,另一種為柱式墩。施工方法選為滿堂支架就地澆筑施工。第一部分進行上部結構的計算。 擬定箱梁截面, 對 4 28m 跨徑進行了很詳細的單元劃 分,計算恒載內力和活載內力,全橋均采用橋梁博士軟件進行了預應力

5、筋束配筋和應力驗 算,且按新規范進行了預應力損失的計算。第二部分進行下部結構的計算。主要包括了橋墩蓋梁,橋墩墩柱的計算。蓋梁活載橫 向分布系數在荷載對稱布置時采用杠桿法,非對稱布置時采用偏心受壓法進行計算。樁基 礎采用“ m 法” , 墩柱采用偏心受壓構件進行了計算。關鍵詞 : 預應力混凝土連續梁橋 樁基礎 墩柱 滿堂支架施工AbstractAccording to the requirements and the standards of the design assignment, the graduate design is mainly about the design of supe

6、rstructure of short-span pre-stressed concrete continuous box Girder Bridge . Pre-stressed concrete continuous Girder Bridge become one of main bridge types of the most full of competion ability because of subjecting to the dint function with the structure good, having the small defomation, few of c

7、ontrol joint,going smoothly comfort,protected the amout of engineering small and having the powerfully ability of earthquake proof and so on. And on the basis of the four pr inciples of “safety, economy, aesthetics and utility”, I have designed for the ninth join of Hua Long Hu Tong circuit B on the

8、 Pingnan Highway. There are four spans, with each span 28m and successive beam in the superstructure. Two piers are adopted. One is with thin walls on each side of the join, while the other one is with poles. The construction takes the method of all moulding at the support site. The calculation of t

9、he superstructure is carried out in Chapter 1. With a supposed section of the box beam, unit division is done in detail on the 4 28m span to calculate the internal force of live loads and dead loads. The soft-Doctor Bridge has been applied during the calculation of the prestressing steel and the for

10、ce, and the prestressing loss has been calculated referred to the new standards.The calculation of the understructure is done in Chapter 2, which mainly calculates the pier coping and the poles of the pier. The live-load lateral distribution coefficient of the coping adopts the law of lever method w

11、hen loads are distributed symmetrically, while the law of eccentric-compressing method is used when loads are distributed dissymmetrically. The calculation of the piles under the abutment adopts the law of m-method, and the piers are calculated as the eccentric-compressing membersKeywords: grade sep

12、arated pre-stressed concrete continuous girder bridge pile pier full scaffold construction緒 論預應力混凝土連續梁橋以結構受力性能好、變形小、伸縮縫少、行車平順舒適、造型 簡潔美觀、養護工程量小、抗震能力強等而成為最富有競爭力的主要橋型之一。本章簡介 其發展:由于普通鋼筋混凝土結構存在不少缺點:如過早地出現裂縫,使其不能有效地采用高 強度材料,結構自重必然大,從而使其跨越能力差,并且使得材料利用率低。為了解決這些問題,預應力混凝土結構應運而生,所謂預應力混凝土結構,就是在結 構承擔荷載之前,預先對混凝土施

13、加壓力。這樣就可以抵消外荷載作用下混凝土產生的拉 應力。自從預應力結構產生之后,很多普通鋼筋混凝土結構被預應力結構所代替。預應力混凝土橋梁是在二戰前后發展起來的,當時西歐很多國家在戰后缺鋼的情況 下,為節省鋼材,各國開始競相采用預應力結構代替部分的鋼結構以盡快修復戰爭帶來的 創傷。 50年代,預應力混凝土橋梁跨徑開始突破了 100m 。我國的預應力混凝土結構起步晚,但近年來得到了飛速發展?，F在,我國已經有了簡 支梁、 帶鉸或帶掛梁的 T 構、 連續梁、 桁架拱、 桁架梁和斜拉橋等預應力混凝土結構體系。 雖然預應力混凝土橋梁的發展還不到 80年。但是,在橋梁結構中,隨著預應力理論 的不斷成熟和實

14、踐的不斷發展,預應力混凝土橋梁結構的運用必將越來越廣泛。連續梁和懸臂梁作比較:在恒載作用下,連續梁在支點處有負彎矩,由于負彎矩的卸 載作用,跨中正彎矩顯著減小,其彎矩與同跨懸臂梁相差不大;但是,在活載作用下,因 主梁連續產生支點負彎矩對跨中正彎矩仍有卸載作用,其彎矩分布優于懸臂梁。雖然連續 梁有很多優點,但是剛開始它并不是預應力結構體系中的佼佼者,因為限于當時施工主要 采用滿堂支架法,采用連續梁費工費時。到后來,由于懸臂施工方法的應用,連續梁在預 應力混凝土結構中有了飛速的發展。 60年代初期在中等跨預應力混凝土連續梁中, 應用了 逐跨架設法與頂推法;在較大跨連續梁中,則應用更完善的懸臂施工方

15、法,這就使連續梁 方案重新獲得了競爭力,并逐步在 40 120 m范圍內占主要地位。無論是城市橋梁、高架 道路、山谷高架棧橋,還是跨河大橋,預應力混凝土連續梁都發揮了其優勢,成為優勝方 案。目前,連續梁結構體系已經成為預應力混凝土橋梁的主要橋型之一。然而,當跨度很大時,連續梁所需的巨型支座無論是在設計制造方面,還是在養護方 面都成為一個難題;而 T 型剛構在這方面具有無支座的優點。因此有人將兩種結構結合起來,形成一種連續剛構體系。這種綜合了上述兩種體系各自優點的體系是連續梁體系的 一個重要發展,也是未來連續梁發展的主要方向。另外,由于連續梁體系的發展,預應力混凝土連續梁在中等跨徑范圍內形成了很

16、多不 同類型,無論在橋跨布置、梁、墩截面形式,或是在體系上都不斷改進。在城市預應力混 凝土連續梁中,為充分利用空間,改善交通的分道行駛,甚至已建成不少雙層橋面形式。 在我國,預應力混凝土連續梁雖然也在不斷地發展,然而,想要在本世紀末趕超國際 先進水平,就必須解決好下面幾個課題:1. 發展大噸位的錨固張拉體系,避免配束過多而增大箱梁構造尺寸,否則混凝土保 護層難以保證,密集的預應力管道與普通鋼筋層層迭置又使混凝土質量難以提高。2. 在一切適宜的橋址,設計與修建墩梁固結的連續剛構體系,盡可能不采用養護 調換不易的大噸位支座。3. 充分發揮三向預應力的優點,采用長懸臂頂板的單箱截面,既可節約材料減輕

17、結 構自重,又可充分利用懸臂施工方法的特點加快施工進度。另外,在設計預應力連續梁橋時,技術經濟指針也是一個很關鍵的因素,它是設計方 案合理性與經濟性的標志。目前,各國都以每平方米橋面的三材(混凝土、預應力鋼筋、 普通鋼筋用量與每平方米橋面造價來表示預應力混凝土橋梁的技術經濟指針。但是,橋 梁的技術經濟指針的研究與分析是一項非常復雜的工作,三材指標和造價指標與很多因素 有關,例如:橋址、水文地質、能源供給、材料供應、運輸、通航、規劃、建筑等地點條 件;施工現代化、制品工業化、勞動力和材料價格、機械工業基礎等全國基建條件。同時, 一座橋的設計方案完成后,造價指針不能僅僅反應了投資額的大小,而是還應

18、該包括整個 使用期限內的養護、維修等運營費用在內。通過連續梁、 T 型剛構、連續剛構等箱形截 面上部結構的比較可見:連續剛構體系的技術經濟指針較高。因此,從這個角度來看, 連續剛構也是未來連續體系的發展方向?？偠灾?一座橋的設計包含許多考慮因素,在具體設計中,要求設計人員綜合各種 因素,作分析、判斷,得出可行的最佳方案。本次設計為 4 28m 預應力砼連續梁,橋寬為 12m ,設計時只考慮單幅的設計。梁體采 用單箱雙室箱型截面,全梁共分 40個單元一般單元長度分為 3.5m 左右,以控制截面作為 分界點。頂板、底板、腹板厚度均不變。由于多跨連續梁橋的受力特點,靠近中間支點附 近承受較大的負彎

19、矩,而跨中則承受正彎矩,則梁高采用變高度梁,按二次拋物線變化。這樣不僅使梁體自重得以減輕,還增加了橋梁的美觀效果。由于預應力混凝土連續梁橋為超靜定結構,手算工作量比較大,且準確性難以保證, 所以橋梁博士進行,這樣不僅提高了效率,而且準確度也得以提高。本次設計的預應力混凝土連續梁采用滿堂支架法施工。由于本人水平有限,且又是第一次從事這方面的設計,難免出現錯誤,懇請各位老師 批評指正。1 橋跨總體布置及結構尺寸擬定1.1 設計資料本橋設計荷載等級確定為汽車荷載(公路 -I 級 。標準跨徑:4 28m橋面凈空:12m主梁全長:112m預應力混凝土箱梁采用 C50混凝土, 橋墩及承臺混凝土采用 C30

20、混凝土, 樁基混凝土采用 C25水下混凝土, 孔道壓漿 C40水泥砂漿 。預應力鋼絞線采用 fpk=1860MPa、符合 ASTM 416 2003的規定,單根鋼絞線直徑 s 15.24mm ,截面面積A=140mm 2,彈性模量 Ep=1.95X105MPa 。R235、 HRB335鋼筋應分別符合 GB13013-91和 GB1499-98的規定,鋼筋直徑 12mm 采用 HRB335(20MnSi 熱扎螺紋鋼,鋼筋直徑 <12mm采用 R235(A3鋼。鋼箱梁采用 Q345C 鋼板。采用盆式橡膠支座。伸縮縫采用毛肋或型鋼伸縮縫。預應力管道均采用鍍鋅金屬波紋管。錨具采用群錨體系 YM

21、 錨或 YM 錨。 建議鋼絞線規格采用 75, 以下為常用錨具尺寸供 設計時選用。表 1-1 錨具尺寸表 橋面鋪裝采用 10cm 瀝青混凝土,與黃埔大橋引橋一致。對于鋼箱梁,其橋面鋪裝采用 10cm 厚鋼筋混凝土(剪力釘 +5cm厚瀝青混凝土。箱梁均采用滿堂支架、泵送現澆砼施工。邊支座:下沉 1cm ;中支座:下沉 1.5cm 。公路橋涵設計通用規范 (JTG D60-2004 ,以下簡稱通用規范公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范 (JTG D62-2004公路工程抗震設計規范 (JTJ004-89公路橋涵地基與基礎設計規范 (JTJ024-85該項目起于廣珠西線南海平洲互通立交,路線向

22、東跨陳村水道進入番禺區,沿現有南 大路(南大干線規劃走廊由西向東經過鐘村,經大石、南村、新造、化龍鎮;在化龍與 黃埔珠江大橋連接線(東二環相交,然后路線轉由北轉南(番禺規劃東部干線走廊 , 經石樓鎮的蓮花港、跨市橋水道、沙灣水道到東涌鎮東部,于南沙區北部順接東部干線, 全線 50.026公里。全線共設互通立交 14處,特大橋、大橋、高架橋 61座。1.2尺寸擬定本設計方案采用四跨一聯預應力混凝土等截面連續梁結構,全長 112m 。連續梁橋有做成三跨或者四跨一聯的,也有做成多跨一聯的,但一般不超過六跨。對 于橋孔分跨,往往要受到如下因素的影響:橋址地形、地質與水文條件,通航要求以及墩 臺、基礎及

23、支座構造,力學要求,美學要求等。若采用三跨不等的橋孔布置,一般邊跨長 度可取為中跨的 0.5-0.8倍,這樣可使中跨跨中不致產生異號彎矩,此外, 邊跨跨長與中跨 跨長之比還與施工方法有著密切的聯系,對于采用現場澆筑的橋梁,邊跨長度取為中跨長 度的 0.8倍是經濟合理的。但是若采用懸臂施工法,則不然。本設計跨度,主要根據設計 任務書來確定,其跨度為:4 28m ?；痉弦陨显硪?。從預應力混凝土連續梁的受力特點來分析,連續梁的立面應采取等高度布置為宜;在 恒、活載作用下,支點截面將出現較大的負彎矩,從絕對值來看,支點截面的負彎矩往往 大于跨中截面的正彎矩,等高度梁的優點是:結構構造簡單、線形

24、簡潔美觀、預制定型、 施工方便。一般用于如下情況:1. 橋梁為中等跨徑,以 28米為主。采用等截面布置使橋梁構造簡單,施工迅速。由 于跨徑不大,梁的各截面內力差異不大,可采用構造措施予以調節。2. 等截面布置以等跨布置為宜,由于各種原因需要對個別跨徑改變跨長時,也以等截面為宜。3. 采用有支架施工,逐跨架設施工、移動模架法和頂推法施工的連續梁橋較多采用 等截面布置。梁式橋橫截面的設計主要是確定橫截面布置形式,包括主梁截面形式、主梁間距、主 梁各部尺寸;它與梁式橋體系在立面上布置、建筑高度、施工方法、美觀要求以及經濟用 料等等因素都有關系。當橫截面的核心距較大時,軸向壓力的偏心可以愈大,也就是預

25、應力鋼筋合力的力臂 愈大,可以充分發揮預應力的作用。箱形截面就是這樣的一種截面。此外,箱形截面這種 閉合薄壁截面抗扭剛度很大,對于彎橋和采用懸臂施工的橋梁尤為有利;同時,因其都具 有較大的面積,所以能夠有效地抵抗正負彎矩,并滿足配筋要求;箱形截面具有良好的動 力特性;再者它收縮變形數值較小,因而也受到了人們的重視。總之,箱形截面是大、中 跨預應力連續梁最適宜的橫截面形式。常見的箱形截面形式有:單箱單室、單箱雙室、雙箱單室、單箱多室、雙箱多室等等。 單箱單室截面的優點是受力明確, 施工方便, 節省材料用量。 拿單箱單室和單箱雙室比較, 兩者對截面底板的尺寸影響都不大,對腹板的影響也不致改變對方案

26、的取舍;但是,由框 架分析可知:兩者對頂板厚度的影響顯著不同,雙室式頂板的正負彎矩一般比單室式分別 減少 70%和 50%。 由于雙室式腹板總厚度增加, 主拉應力和剪應力數值不大, 且布束容易, 這是單箱雙室的優點;但是雙室式也存在一些缺點:施工比較困難,腹板自重彎矩所占恒 載彎矩比例增大等等。本設計是一座公路連續箱形梁,采用的橫截面形式為單箱雙室。根據經驗確定,預應力混凝土連續梁橋的中支點主梁高度與其跨徑之比通常在 1/15-1/25之間, 而跨中梁高與主跨之比一般為 1/40 1/50之間。 當建筑高度不受限制時, 增大梁高往往是較經濟的方案, 因為增大梁高只是增加腹板高度, 而混凝土用量

27、增加不多, 卻能顯著節省預應力鋼束用量。連續梁在支點和跨中的梁估算值:等高度梁: H=(151301 l ,常用 H=(181201l變高度(曲線梁:支點處:H=(161201 l ,跨中 H=(301501 l 變高度(直線梁:支點處:H=(161201 l ,跨中 H=(221281l而此設計采用等高度的直線梁,支點處梁高為 1.8m ,跨中梁高為 1.8m 。箱形截面的頂板和底板是結構承受正負彎矩的主要工作部位。其尺寸要受到受力要求 和構造兩個方面的控制。支墩處底版還要承受很大的壓應力,一般來講:變截面的底版厚 度也隨梁高變化,墩頂處底板為梁高的 1/10-1/12,跨中處底板一般為 2

28、00-250。底板厚最 小應有 120。箱梁頂板厚度應滿足橫向彎矩的要求和布置縱向預應力筋的要求。1. 箱梁腹板厚度 腹板的功能是承受截面的剪應力和主拉應力。在預應力梁中,因 為彎束對外剪力的抵消作用,所以剪應力和主拉應力的值比較小,腹板不必設得太大;同 時,腹板的最小厚度應考慮力筋的布置和混凝土澆筑要求,其設計經驗為: (1 腹板內無預應力筋時,采用 200mm 。 (2 腹板內有預應力筋管道時,采用 250-300mm 。 (3 腹板內有錨頭時,采用 250-300mm 。大跨度預應力混凝土箱梁橋,腹板厚度可從跨中逐步向支點加寬,以承受支點處交大 的剪力,一般采用 300-600mm ,甚

29、至可達到 1m 左右。本設計支座處腹板厚取 45cm ,跨中腹板厚取 45cm 。 2. 橫隔梁橫隔梁可以增強橋梁的整體性和良好的橫向分布,同時還可以限制畸變;支承處的橫 隔梁還起著承擔和分布支承反力的作用。由于箱形截面的抗扭剛度很大,一般可以比其它 截面的橋梁少設置橫隔梁,甚至不設置中間橫隔梁而只在支座處設置支承橫隔梁。因此本 設計沒有加以考慮,而且由于中間橫隔梁的尺寸及對內力的影響較小,在內力計算中也可 不作考慮。截面示意圖如圖 1-2所示: 圖 1-1 箱梁截面(單位為 cm 圖 1-2 橫隔板設置(單位為 cm 1.3主梁分段與施工階段的劃分主梁的分段應該考慮有限元在分析桿件時, 分段

30、越細, 計算結果的內力越接近真實值, 并且兼顧施工中的實施。但也要考慮橋梁博士的不足及限制的地方,所以本設計分為 40個單元。本橋全長 112m ,全梁共分 40個梁段,一般梁段長度分成 3.5m 。拆分單元時, 以將支點和 橋規 (JTJ023-04 規定的驗算界面位于單元的節點處,同時在截面構造尺寸變化點處布置節點為原則?？紤]到本設計橋跨較小(4×28m ,將每孔 計算跨徑的 8等分作為一個單元,另外,為便于中支點剪力計算,在 B 、 C 、 D 支點兩邊及 邊支點以外分別增加 0.75m 的小單元(即 10、 11、 20、 21、 30、 31六個小單元 ,全橋共 計 40個

31、單元, 41個節點。具體如下圖所示: 圖 1-3 單元劃分 主梁施工方法:主梁采用滿堂支架法施工,箱梁均采用滿堂支架、泵送現澆砼施工。1.4 毛截面幾何特性計算毛截面尺寸見圖2A =-= (空心26610073100A =-+÷+= (實心全截面對頂板板高處的靜矩,計算結果見下表: 具體分塊信息見下圖所示 : 圖 1-4 截面分塊示意圖2 荷載內力計算2.1 恒載內力計算計算按全橋寬進行。 1. 一期恒載集度一期恒載集度包括橫梁及橫隔板的集度,也可只考慮箱梁集度而將橫隔板作為集中力 加在節點。本設計將箱梁及橫隔板一起處理成分段均布集度作用在相應的單元上,計算公式為:125ii q A

32、 = 6.613025=165.3kN/m其中: i單元號1iq i 單元號一期恒載集度i A i 號單元的毛截面, i A 等于該單元兩端節點截面積的平均值。 按上式計算的各單元一期恒載集度見下表 : 2. 二期恒載集度為橋面鋪裝集度和防撞護欄集度之和,即:2q =橋面鋪裝集度 +防撞護欄集度 = (0.111 25+0.30125 = 35.025(KN/M上式中橋面鋪裝厚按 10cm 計算, 普裝層寬為 15cm ; 護欄以每 10米 3.013m 混凝土計, 混凝土容重按 25kN/3m 計。主梁恒載內力,包括自重引起的主梁自重(一期恒載內力 S g1和二期恒載(如鋪裝、 欄桿等引起的

33、主梁后期恒載內力 S g2。主梁的自重內力計算方法可分為兩類:在施工過程 中結構不發生體系轉換 , 如在滿堂支架現澆等,如果主梁為等截面,可按均布荷載乘主梁內力影響線總面積計算;在施工過程中有結構體系轉換時,應該分階段計算內力。本設計 采用滿堂支架法 , 二期恒載 (又稱后期恒載 集度為 :Q2=35.025kN/m根據單元劃分、各單元(節點幾何特性及相應的恒載集度,可方便地求出一期恒載 內力和一、二期恒載內力,其中恒載彎矩分別如下圖所示,剪力將在以后的內力組合一并 給出。 圖 2-1 施工階段彎矩圖 (單位 :kN m 圖 2-2 使用階段恒載彎矩圖 (單位 : kN m 圖 2-3 恒載彎

34、矩包絡圖 (單位 :kN m 圖 2-4 恒載剪力圖 (單位 :kN 2.2 活載內力計算活載內力計算為基本可變荷載 (公路 I 級 在橋梁使用階段所產生的結構內力。荷載橫向分布指的是作用在橋上的車輛荷載如何在各主梁之間進行分配,或者說各主 梁如何分擔車輛荷載。單箱雙室,橋面凈寬度 W =12.0m ,車輛單向行駛, 145. 10<W ,橋涵的設計車道數 為 3車道。該橋設有剛度強大的橫隔梁,且承重結構的垮寬比為:27.42.32211.8l B => 故可按偏心壓力法來計算橫向分布系數 m c ,其步驟如下: (1求荷載橫向分布系數影響線豎標本橋各根主梁的恒截面均相等,梁數 n

35、=3,梁間距為 3.275m ,則:522222212313.725(3.275 21.45ii aa a a =+=+-=1號梁在兩個邊主梁處的橫向分布系數的橫向影響線的豎標值為:2211121i a n a =+=+=2131321n i i a a n a =-=-= 圖 2-5 剛性橫梁法計算橫向分布系數圖示 (尺寸單位 :cm (2 繪出荷載橫向分布影響線,并按最不利位置布載,如下圖所示,其中: 車道邊緣至 1號梁軸線的距離 為:=2.645m。x x-=解得 x=5.46m. 并據此計算出對應各荷載點的影響線豎標 r qi gi 、 和 。 (3計算荷載橫向分布系數 m 。1號梁的

36、活載橫向分布系數分別計算如下: 汽車荷載1234567811( 2=+=+-=求得 1號梁的各種荷載橫向分布系數以后,就可得到各類荷載分布至該梁的最大荷載 值。在橋梁博士中輸入單元信息及施工信息以后,使用信息里面對活荷載進行描述,輸入 上面計算的荷載分布系數,通過橋博計算得到活載內力。具體見下圖: 圖 2-6 汽車彎矩圖 (單位 :kN m 圖 2-7 汽車剪力包絡圖(單位:kN 2-2 2.3溫度及墩臺基礎沉降次內力計算溫度及墩基礎沉降次內力采用有限元計算。其中,計算溫度次內力時,溫度梯度采用 線性變化,具體由規范查得;墩基礎沉降分別按兩種工況考慮,即 2號節點和 40號節點 沉降 1cm

37、, 11號節點、 21號節點、 31號節點沉降 1.5cm 。 19 2021 222號節點 (邊支座 下沉 1cm 及 11號節點下沉 1.5cm 的次彎矩 Z M 及次剪力 Z Q 見下表: 23 公路橋涵結構設計應考慮結構上可能同時出現的作用,按承載能力極限狀態和正常使 用極限狀態進行作用效應組合,取其最不利效應組合進行設計:1 只有在結構上可能同時出現的作用,才進行其效應組合。當結構或結構構件需做不 同受力方向的驗算時,則應以不同方向的最不利的作用效應進行組合。2 當可變作用的出現對結構或結構構件產生有利影響時,該作用不應參與組合。 3 施工階段作用效應的組合,應按計算需要及結構所處條

38、件而定,結構上的施工人員 和施工機具設備均應作為臨時荷載加以考慮。4 多個偶然作用不同時參與組合。2.4 承載能力極限狀態效應組合公路橋涵結構按承載能力極限狀態設計時,應采用以下兩種作用效應組合:基本組合 和偶然組合,由于本設計不考慮偶然作用的影響,故只采用基本組合。基本組合是永久作用的設計值效應與可變作用設計值效應相組合,其效應組合表達式 為:001112( m nud Gi Gik Q Q k c Qj Qjk i j S S S S =+或 00112( m nud Gid Q d c Qjd i j S S S S =+式中 ud S 承載能力極限狀態下作用基本組合的效應組合設計值;采

39、用,對應于設計安全等級一級、二級和三級分別取 1.1、 1.0和 0.9;采用;Gik S 、 Gid S 第 i 個永久作用效應的標準值和設計值;1Q 汽車荷載效應(含汽車沖擊力、離心力的分項系數,取 1Q =1.4。當某個可變作用在效應組合中其值超過汽車荷載效應時,則該作用取代汽車荷載,其 分項系數應采用汽車荷載的分項系數;對專為承受某作用而設置的結構或裝 置,設計時該作用的分項系數取與汽車荷載同值;計算人行道板和人行道欄 桿的局部荷載,其分項系數也與汽車荷載取同值;1Q k S 、 1Q d S 汽車荷載效應(含汽車沖擊力、離心力的標準值和設計值;Qj 在作用效應組合中除汽車荷載效應(含

40、汽車沖擊力、離心力 、風荷載外的其他第 j 個可變作用效應的分項系數,取 Qj =1.4,但風荷載的分項系數取Qj =1.1;Qjk S 、 Qjd S 在作用效應組合中除汽車荷載效應(含汽車沖擊力、離心力外的其他第 j 個可變作用效應的標準值和設計值;c 在作用效應組合中除汽車荷載效應(含汽車沖擊力、離心力外的其他可 變作用效應的組合系數,當永久作用與汽車荷載和人群荷載(或其他一種可變作用組合 時,人群荷載(或其他一種可變作用的組合系數取 c =0.80;當除汽車荷載效應(含汽 車沖擊力、離心力外尚有兩種其他可變作用參與組合時,其組合系數取 c =0.70;尚有 三種可變作用參與組合時,其組

41、合系數取 c =0.60;尚有四種及多于四種的可變作用參與 組合時,取 c =0.50。 2.5 正常使用極限狀態效應組合公路橋涵結構按正常使用極限狀態設計時,應根據不同的設計要求,采用以下兩種效 應組合:1作用短期效應組合。永久作用標準值效應與可變作用頻率值效應相組合,其效應組 合表達式為:111m nsd Gik j Qjk i j S S S =+式中 sd S 作用短期效應組合設計值;1j 第 j 個可變作用效應的頻率值系數,汽車荷載(不計沖擊力 1=0.7,人群荷載 1=1.0,風荷載 1=0.75,溫度梯度作用 1=0.8,其他作用 1=1.0;1j Qjk S 第 j 個可變作用

42、效應的頻率值。2 作用長期效應組合。永久作用標準值效應與可變作用準永久值效應相組合,其效應 組合表達式為:211m nld Gik j Qjk i j S S S =+式中 ld S 作用長期效應組合設計值;2j 第 j 個可變作用效應的準永久值系數,汽車荷載(不計沖擊力 2=0.4,人群荷載 2=0.4,風荷載 2=0.75,溫度梯度作用 2=0.8,其他作用 2=1.0;2j Qjk S 第 j 個可變作用效應的準永久值。此外,對于正常使用極限狀態還應考慮作用標準效應組合,現將正常使用極限狀態下 控制截面的效應組合值列于下表中。 2.6 繪制內力包絡圖根據上面提供的彎矩、剪力組合結果可繪制

43、出包絡圖。 圖 2-8 承載能力組合一 (單位 :kN m 圖 2-9 正常使用組合一 (單位 :kN m 圖 2-10 正常使用組合二 (單位 :kN m 圖 2-11 承載能力組合一 (單位 :kN 圖 2-12 正常使用組合一 (單位 :kN 圖 2-13 正常使用組合二 (單位 :kN 說明:內力包絡圖中雖然給出了各種組合狀況下的剪力和彎矩包絡圖,但是在后面的 配筋計算中,只在給出的組合中挑選最大、最小值進行計算。彎矩包絡圖不僅是截面配筋 計算的基本素材,而且也是預應力鋼筋立面布置的有力工具。3 預應力鋼束的估算與布置3.1 預應力鋼束估算根據預規 (JTG D62-2004規定,預應

44、力梁應滿足彈性階段(即使用階段的應 力要求和塑性階段(即承載能力極限狀態的正截面強度要求。根據包絡圖可知,支座處的彎矩絕對值最大,由此按支座處的彎矩估算預應力筋的面 積。根據 預規 范規定, 頂面保護層厚度取 170a mm =, 則估算 0h h a =- 400f h mm =、 預應力筋面積估算公式為: dp ptk pM A f Z =其中:d M 彎矩設計值;p Z 預應力鋼筋重心到受壓合力的距離,近似取用02f p h Z h =-、400172015202mm =-= 則 dp ptk pM A f Z =62300001011790.216741520mm = 擬定鋼絞線采用

45、15.24,其面積為 2140A mm =則總共所需鋼絞線:11790.284.2140n =根 取為 140根,擬定共 20個預埋金屬波紋管管道,則每個管道至少有鋼絞線為 10根。由公式 p ptd fcdA f x b f =、 可知:11790.21674400023.1x =213.6400f mm h mm =<=、截面抗彎承載力按下式驗算:0( 2d p ptd xM A f h -266130p A mm =0( 2p ptd x A f h -214661301674(1720 2=-111.8110N mm =180554.34KN m =30000KN m >經

46、檢驗: 滿足要求根據規范取預埋金屬波紋管直徑為 80mm ,管間的間距為 80mm 插圖預應力筋圖: 圖 3-1 墩頂截面預應力筋分析 11節點的預應力筋配置 其中 25700M KN m =- 設受壓區高度 345x mm =利用公式 0( 2d p ptd xM A f h -求出 0h ,由此來確定鋼筋可下移的最大位移。603452570010180138.7( 16742h -解得: 0787.2h mm 此刻四號預應力鋼筋高度為 1230mm , 八號預應力鋼筋高度為 1380mm , 十二號預應力 鋼筋高度為 1530mm ,二十號預應力鋼筋高度為 1680mm 滿足要求。 其鋼筋

47、配置圖如下圖: 圖 3-2 跨中截面預應力筋3.2預應力鋼束布置連續梁預應力鋼束的配置不僅要滿足公路橋規構造要求,還應考慮以下原則: 1、應選擇適當的預應力束的型式與錨具型式,對不同跨徑的梁橋結構,要選用預加 力大小恰當的預應力束,以達到合理的布置型式。2、應力束的布置要考慮施工的方便,也不能像鋼筋混凝土結構中任意切斷鋼筋那樣 去切斷預應力束,而導致在結構中布置過多的錨具。3、預應力束的布置,既要符合結構受力的要求,又要注意在超靜定結構體系中避免 引起過大的結構次內力。4、預應力束的布置,應考慮材料經濟指標的先進性,這往往與橋梁體系、構造尺寸、 施工方法的選擇都有密切關系。5、預應力束應避免合用多次反向曲率的連續束,因為這會引起很大的摩阻損失,降 低預應力束的效益。6、預應力束的布置,不但要考慮結構