1、前言橋梁工程始終在生產開展與各類科學技術進步的綜合影響下，遵循適用、平安、經濟與美觀的原那么，不斷的向前開展。隨著金融危機的快速蔓延，世界各國都在采取相應措施來應對這場金融海嘯。我國投資四萬億用于根底設施建設，來拉動內需保持國民經濟快速開展。根據使用任務、性質和所在線路的遠景開展需要，結合該橋所在的地形、氣候和水文地質以及交通情況，按照平安、適用、經濟、先進和適當照顧美觀的原那么進行多方案比擬，最后選擇了預應力混凝土簡支梁橋。本設計為南水北調大橋的內力計算和配筋設計。本工程所跨越段屬于規劃中的中線。中線工程地理位置優越，可根本自流輸水，工程投資較大；水源水質好，規劃輸水干線與現有河道全部立交，

2、水質易于保護；輸水渠線所處位置地勢較高，可解決京、津、冀、豫4省直轄市京廣鐵路沿線的城市供水問題，還有利于改善生態環境。全橋長120米，分3跨，跨徑40米，為預應力鋼筋混凝土簡支箱型梁橋。橋梁上部結構內力設計是下面進行的配筋設計及下部結構設計的前提，對于整座橋梁也是極其重要的局部。本設計按照相關橋梁標準規定，對主梁尺寸擬定、主梁內力的計算、橫隔梁內力的計算、行車道板內力的計算以及附屬設施和概算的設計進行編制。在此過程中，主要參考了橋梁工程、結構力學、材料力學、專業英語等相關的國內外書籍和文獻。綜合考慮了材料以及結構的強度、剛度、穩定性等綜合性能。充分考慮了橋梁設計的“平安、適用、經濟、美觀的原

3、那么。設計的內容還包括配筋設計。其中包括：預應力鋼束面積的估算即鋼束的布置；非預應力鋼筋面積的估算與布置；截面幾何特性的計算；持久狀況截面承載能力極限狀態的計算；預應力損失的計算；短暫狀況及持久狀況的應力驗算；短期效應組合作用下的的截面抗裂性驗算；主梁變形撓度計算；錨固區局部承壓計算；行車道板的配筋設計。設計還包括附屬設施防撞墻的設計，工程概預算、施工組織設計及對橋梁先簡支后連續一些理論及技術的學習。本次設計是大學四年所學理論知識的綜合運用，為以后的工作打下良好根底由于本人的能力有限，設計中錯誤以及考慮疏漏之處在所難免，敬請各位指導老師隨時指出，我將努力加以改正和彌補！1 原始資料、設計要求及

4、方案比選1.1 概述本工程所跨越段屬于規劃中的中線。中線工程地理位置優越，可根本自流輸水，工程投資較大；水源水質好，規劃輸水干線與現有河道全部立交，水質易于保護；輸水渠線所處位置地勢較高，可解決京、津、冀、豫4省直轄市京廣鐵路沿線的城市供水問題，還有利于改善生態環境。隨著與之相連的相關高速公路的陸續建成通車，擬建成通車必將成為我國中部一條重要的東西向交通動脈。1.2 原始資料河南省地跨暖溫帶和北亞熱帶兩大自然單元的我國東部季風區內。氣候比擬溫和，具有明顯的過度性特征。南北各地氣候顯著不同，山地和平原氣候也有顯著差異。全年四季清楚。總的氣候特征是：冬季寒冷少雨雪，春短干旱多風沙，夏天炎熱多雨，秋

5、季晴朗日照長。橋位范圍內詳勘地質主要為粘土、全風化花崗巖、弱風化花崗巖，地質概況如下：第1層：亞粘土，黃褐色，含少量沙礫，含量約10，礫徑1-3mm，下部加雜花崗巖強風化物。第2層：全風化-強風化花崗巖，巖芯呈砂礫狀，自上而下礫徑逐漸變粗，下部局部呈碎塊狀。第3層：弱風化花崗巖，上部巖芯呈碎塊狀，主要礦物成分為長石，角閃石，粗粒結構，塊狀構造。下部巖質新鮮，巖芯呈柱體狀。根據所查閱資料，河南省年平均氣溫為，歷史最高為43。年平均降水量1004mm ，全年無霜期從北往南為180240天。往往全年的降水量主要集中在夏季，約占全年降水量的45-60%，設計洪水頻率百年一遇。地震烈度為八度。由于預應力

6、混凝土簡支箱梁，橋梁上、下部結構可以平行施工，加快施工進度，縮短工期，預制構件便于工廠化批量生產，質量容易控制，本錢相對較低。但是構件之間存在拼裝接縫，結構整體性相對較差，且需要大型起重運輸設備和預制場地。河流為獨流水域，流量隨季節變化大，平均水深0.8米左右，洪期水深2米左右，地下水類型為第四系空隙潛水，水位埋深4.5米左右。1.3 設計要求根據?公路橋涵設計通用標準?JTG D602004以下簡稱?橋規?，?公路鋼筋混凝土及預應混凝土橋涵設計標準?JTG D622004以下簡稱?公路橋規?要求，按A類即局部預應混凝土構件設計此梁。1.4 方案比選 根據原始資料及使用要求，初步擬定以下三種方

7、案：方案一：預應力混凝土箱型拱橋重力式墩臺。圖1-1 預應力混凝土箱型拱橋重力式墩臺Fig.1 -1 Prestressed Concrete Arch BridgeGravity Abutment方案二：預應力混凝土連續箱型梁橋圖1-2 預應力混凝土連續箱梁橋Fig.1 -2 The continuous prestressed concrete box-girder bridge1孔徑布置：預應力混凝土變截面先簡支后連續梁橋，分7跨，每跨17米，全長共120m。2主梁結構構造：主梁為預制預應力鋼筋混凝土箱型梁。主梁間距174cm，采用等截面梁高100cm，跨中截面頂板厚度10cm，頂板與腹

8、板相交處設置三角承托。腹板水平厚度24.7m，底板20m，腹板與底板相接處設置下三角承托。3橋墩根底：根據原始資料，主墩根底采用1.2m和1.3m的鉆井灌注樁，東西邊墩橋臺采用剛性擴大根底。采用梯形蓋梁。方案三：預應力混凝土簡支箱型梁橋圖1-3 預應力混凝土簡支箱型梁橋Fig. 1 -3 The prestressed concrete box -girder bridge1孔徑布置：預應力混凝土變截面先簡支后連續梁橋，分五跨，每跨40米，全長共120m。2主梁結構構造：主梁為預制預應力鋼筋混凝土箱型梁。主梁間距312cm，采用等截面梁高160cm，跨中截面頂板厚度10cm，頂板與腹板相交處設

9、置三角承托。腹板水平厚度24.7cm，底板20cm，腹板與底板相接處設置下三角承托。在距支座一個梁高處采用變截面，由此處開始向支點處向內均勻變化，頂板厚度由10cm增加到20cm，腹板水平寬度由24.7cm增加到49.4cm，底板由20cm增加到40cm，梁高保持不變。主梁間預留20cm后澆注。3橋墩根底：根據原始資料，主墩根底采用1.2m和1.3m的鉆井灌注樁，東西邊墩橋臺采用剛性擴大根底。采用梯形蓋梁。4施工方案：現場預制預應力混凝土預應力梁，采用閘門式加橋機施工，然后后澆注橋面板，最終橋面系施工。方案點評及選擇：方案一是拱橋技術工藝成熟，有大量的可以借鑒的經驗，但需要大量吊裝設備，占用大

10、量場地以及勞動力。從使用效果方面看，拱橋承載能力大，但是伸縮縫多，養護麻煩，同時縱坡比擬大填土高，土方量大，給取土造成施工上的問題。拱橋造價低廉，但耗用木材，水泥，勞動力，工時都很多。重力式墩臺圬工量大，技術成熟，但是對地基承載力有很高要求。方案二是預應力混凝土箱型連續梁橋，從使用效果方面看，該結構屬于超靜定結構受力較好，無伸縮縫，行車條件好，養護方便。柱式墩臺，配合樁根底結構穩定，施工方便對地基的強度不過分依賴，對于本設計的亞粘土-粉沙地形尤為如此。但是預應力連續梁的技術先進，工藝要求比擬嚴格，需要專門設備和專門技術熟練的隊伍，且預應力梁的反拱度不容易控制，該方案機具耗用多，前期投入大，本錢

11、較多，本錢回收難。方案三是預應力混凝土箱型簡支梁橋，簡支梁橋是我們最早使用的橋型，也是應用最為廣泛的橋型。它受力簡單，梁中只有正彎矩，體系溫度、混凝土收縮徐變、張拉預應力等均不會在粱中產生附加內力，設計計算方便，最容易設計成各種標準跨徑的裝配式結構。由于簡支梁是靜定結構，結構內力不受地基變形的影響，對根底要求較低，適用于地基較差的橋址上建橋。在多孔簡支梁橋中，相鄰橋孔各自單獨受力，便于預制、架設、簡化施工管理，施工費用低，因此被廣泛采用。缺點是簡支梁屬于靜定結構，受力不如連續梁，同時伸縮縫多，養護麻煩，但是造價低廉勞動力耗用少，工作量小，經濟，中小型橋尤其適用。綜上，由比照我們可以看出方案三所

12、需設備較少，占用施工場地少，對地基承載能力的要求不高，現行的施工技術、施工工藝和施工設備都很完善，施工難度小，造價低，工期短，適合中小型橋梁。所以，方案三是最正確選擇。2 設計資料及構造布置2.1 設計資料 橋面跨徑及橋寬標準跨徑：總體方案選擇的結果，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39.96m。計算跨徑：取相鄰支座中心間距39.5m。橋面凈空：由于該橋所在的路線寬度較大，確定采用別離式橋。單側橋橫向布置：0.52護欄+3.752二車道+1左路肩+3右路肩=12.5m 設計荷載根據線路的等級,確定荷載等級，由一級公路，設計時速100km/h可

13、查得：計算荷載：公路一級荷載。 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。抗壓強度標準值=32.4，抗壓強度設計值=22.4，抗拉強度標準值=2.65，抗拉強度設計值=1.83, =3.45。2預應力鋼筋采用ASTM A41697a標準低松弛鋼絞線17標準型。抗拉強度標準值=1860，抗拉強度設計值=1260，公稱直徑15.2，公稱面積139，彈性模量=1.95。 設計依據1?公路橋涵設計通用標準?JTG D60-2004；2?公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計標準?JTJ D62-2004；2.2 構造布置 主梁間距與主梁片數為使材料得到充分利用，擬采用抗彎剛度和抗扭

14、剛度都較大的箱型截面，按單箱單室截面設計，為減小下部結構的工程數量，采用斜腹式。施工方法采用先預制，在吊裝的方法。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，整橋橫向按8片預制箱梁布置，設計主梁間距均為3.12m，邊主梁寬3.02m,中主梁寬2.92m，主梁之間留0.2m后澆段，以減輕吊裝重量，同時能加強橫向整體性。 主梁尺寸擬定1主梁高：根據預應力混凝土簡支梁的截面尺寸設計經驗梁高跨比通常為1/15-1/25，本設計取1/25，即梁高h=1.60m。2頂板寬度與厚度：頂板寬度在橋面寬度和主梁片數確定以后，就已經確定：3.12m；厚度與其受力有關，此處采用變

15、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，由腹板向內依然采用相同的變厚度。3底板寬度與厚度：底板寬度取100cm，厚度既要滿足受力要求，又要考慮到預應力鋼筋孔道的布置，因此厚度取20cm。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24.7cm。2.2.3 橫截面沿跨長改變本設計梁高采用等高度形式，梁端局部由于錨頭集中力的作用而引起較大的局部應力，也因布置錨具的要求，在端頭附近做成鋸齒形，截面厚度在距支座1m處開始變化，厚度由原來各自向內增加一倍。2.2.4 橫隔梁設計為了增強主梁之間的橫

16、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。橫隔梁厚度為20cm，為了減輕吊裝質量、節省材料橫隔梁中間留孔。主梁跨中、支點截面以及橫隔梁尺寸見圖2-1、圖2-2所示：圖2-1 箱梁跨中橫截面Fig. 2 -1 The cross-section of mid-span box beam 圖2-2 箱梁支點截面 Fig.2 -2 The cross-section of side end-span box beam 2.2.5 橋面鋪裝采用厚度為8cm水泥混凝土墊層，外表7cm的瀝青混凝土，橋面橫坡為1.5%。2.2.6 橋梁橫斷面圖圖2-3 橋梁橫斷面圖單位：

17、cmFig.2-3 The diagram of bridge cross section 2.3 主梁毛截面幾何特性計算 計算截面幾何特性本設計采用分塊面積法，因為只在距支點1m處開始變截面，為簡便計算，可近似按等截面計算，所以只需分別計算邊主梁、中主梁預制時和使用時跨中截面的幾何特性。主要計算公式如下：毛截面面積： (21)各分塊面積對上緣的面積距： (22)毛截面重心至梁頂的距離： (23)毛截面慣性距計算移軸公式： (24)式中分塊面積；分塊面積重心至梁頂的距離；毛截面重心至梁頂的距離；各分塊對上緣的的面積距；各分塊面積對其自身重心的慣性距。利用以上公式，分別計算邊主梁、中主梁預制時和

18、使用時跨中截面的幾何特性，將結果列入一下各表中。表2-1邊梁的截面幾何特性計算表使用前Tab.2-1 The calculation of the geometrical features of side beambefore use分塊號/cm2/cm/cm4/cm/cm4/cm4頂板302051510062.9725166.711974967.12上三角承托776.42519410110.941849.22399299.78腹板6125.678477796.8-10.038592870.46616240.88下三角承托100146.6714667-78.72222.2619369底板200

19、0150300000-82.0366666.713457841.8120228171778688775.2629067718.58其中：矩形自身慣性矩 ， 三角形自身慣性矩=67.97 I= =37756493.84cm4表2-2 中梁的截面幾何特性計算表使用前Tab.2-2 The calculation of the geometrical features of center beambefore use分塊號/cm2/cm/cm4/cm/cm4/cm4頂板292051460063.524333.311774170上三角承托776.4259613.21121849.22445266.1腹

20、板6125.678477796.8-9.58592870.46552835.4下三角承托100146.6714667-78.172222.2611054.9底板2000150300000-81.566666.713284500119228166771631619.7228667826.4其中：=68.5I= =37355768.26cm4表2-3 主梁的截面幾何特性計算表使用階段Tab.2-3 The calculation of the geometrical features of main beamThe use of phase分塊號/cm2/cm/cm4/cm/cm4/cm4頂板31

21、2051560062.452600012168007.8上三角承托776.42519410109.91849.22354626.6腹板6125.678477796.8-10.558592870.46681794.6下三角承托100146.6714667-79.222222.2627580.8底板2000150300000-82.5566666.713629005121228176778689608.5629461012.8其中：=67.45I= =38150621.36cm4 檢驗截面效率指標以跨中截面為例：上核心距：=cm下核心距：=cm截面效率指標：根據設計經驗，一般截面效率指標取，且較大

22、者較經濟。上述計算說明，初擬的主梁截面是合理的。3 主梁內力計算3.1 恒載內力計算 第一期恒載主梁自重 在距主梁端部1m處為過渡寬度。1邊主梁自重荷載：跨中局部： 支點局部：邊主梁荷載集度：2中主梁自重荷載： 跨中局部 支點局部 中主梁荷載集度：3橫隔梁自重荷載： 一個橫隔梁體積： 橫隔梁荷載集度： 邊梁局部： 中梁局部： 第一期恒載集度： 第二期恒載主梁現澆濕接縫邊主梁：中主梁： 第三期恒載防撞墻、橋面鋪裝1防撞墻：按規定：只有邊梁承當2橋面鋪裝： 第三期恒集度： 恒載集度匯總表3-1 主梁恒載匯總表Tab.3-1 The collection of the dead load of ma

23、in beam荷載梁第一期荷載第二期荷載第三期荷載總和g邊主梁31.0480.2518.149.398中主梁31.3960.5011.2643.1563.2 恒載內力 設為計算截面至支撐中心的距離，并令圖 3-1 恒載內力計算圖Fig.3-1 The diagram of constant load calculation 那么計算公式為： (31) (32)其中： 那么邊主梁和中主梁的恒載內力計算如下表表3-2 恒載內力表Tab.3 -2 The table of dead load 工程/KNm/KN跨中四分點變化點四分點變化點支點a(1-a)L2/2199.6149.787.33(1-2

24、a)L/29.9914.9919.98一期恒載邊主梁6197.184647.892711.42310.17465.41620.3431.048中主梁6266.644699.982741.81313.65470.63627.2931.396二期恒載邊主梁49.937.4321.832.53.754.9950.25中主梁99.874.8543.674.9957.59.990.5二期恒載邊主梁3612.762709.571580.67180.82271.32361.6418.1中主梁2247.51685.62983.34112.49168.79224.9711.26總恒載邊主梁9859.847394

25、.884313.93493.49740.48986.9749.398中主梁8613.946460.453768.81431.13646.91862.2643.1564 荷載橫向分布計算4.1 支點截面橫向分布系數計算本設計應用杠桿法計算支點截面的橫向分布系數。杠桿法忽略了主梁之間橫向結構的聯系作用，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。本橋為多梁式橋，當橋上荷載作用在靠近支點處時，荷載的絕大局部通過相鄰的主梁直接傳至墩臺。雖然端橫隔梁連續于幾根主梁之間，但是其變形極其微小，荷載主要傳至兩個相鄰的主梁支座。因此，偏于

26、平安的用杠桿原理法來計算荷載在支點的橫向分布系數。1對于1號梁，首先繪制1號梁反力影響線，如圖4-1。并確定荷載最不利位置：圖 4-1 1號梁橫向分布系數圖Fig.4-1 The diagram of 1 Leung horizontal distribution coefficient1號梁荷載橫向分布系數：2對于1號梁，首先繪制1號梁反力影響線，如圖4-2。并確定荷載最不利位置：圖 4-2 2號梁橫向分布系數圖Fig. 4-2 The diagram of 2 Leung horizontal distribution coefficient2號梁荷載橫向分布系數： 由于高速公路，無人群荷

27、載，所以根據對稱性，3號梁與2號梁支點的橫向分布系數相同，4號梁與1號梁的橫向分布系數相同。4.2 跨中截面橫向分布系數計算本設計應用修正偏心壓力法計算跨中截面的橫向分布系數。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。本設計因除了設置端橫隔梁外，還分別在跨中、四分之一處設置了橫隔梁，并且主梁之間預留20cm后澆注，所以在本設計中，主梁之間具有可靠的連接，固選用修正偏心壓力法計算跨中橫向分布系數。 計算主梁抗彎慣性矩 由前面截面幾何特性計算可知 計算主梁截面抗扭慣性矩t 對于

28、本設計箱形截面，空室高度大于截面高度0.6倍即0.810.6,所以屬于薄壁閉合截面。對于單室箱型截面，其抗扭慣性矩可分為兩局部：兩邊懸出的開口局部和薄壁局部。由于本設計截面采用的是變厚度，所以計算前把截面轉化成兩個矩形和一個閉口槽型，它們的厚度采用轉換后的厚度，如圖4-3： 懸出局部可按實體矩形截面計算： (41) 其中： 矩形長邊長度 矩形短邊長度 矩形截面抗扭剛度系數n主梁截面劃分為單個矩形的塊數薄壁閉合局部： (42) 注：公式中具體尺寸見以下圖圖 4-3 截面轉換圖Fig.4-3 The conversion cross-section map1計算懸臂局部抗扭慣性矩 懸臂換算厚度：

29、那么： 表4-1矩形截面抗扭剛度系數表Tab.4-1 rectangular section torsional stiffness coefficient tablet/b10.90.80.70.60.50.40.30.20.10.10.1410.1550.1710.1890.2090.2290.2500.2700.2910.3121/3 由通過查表內插法可得，懸臂局部抗扭剛度系數c=0.297867那么： 2計算閉口薄壁局部抗扭慣性矩 薄壁箱型截面頂板換算厚度： 那么： 圖 4-4 抗扭計算簡圖 Fig.4-4 Diagram calculated torsional 計算主梁截面抗扭剛度

30、修正系數本橋使用后各主梁的橫截面均相等，,梁數，梁間距為3.12m，并取，那么： 抗扭修正系數： 其中： 材料剪切模量；主梁抗彎慣性矩材料的彈性模量；主梁抗扭慣矩；4.2.4 跨中截面橫向分布系數計算11號梁。計算考慮抗扭修正系數的橫向影響線豎標值由橫向影響線的豎標值繪制各梁的橫向影響線，并確定荷載的最不利位置。1梁的橫向影響線和布載圖式如圖4-5：圖4-5 1號梁的橫向影響線和布載圖Fig. 4 -5 The diagram of 1 leongs horizontal impact lines and load設影響線零點離1號梁軸線的距離為，那么：解得： 那么汽車荷載橫向分布系數為：22

31、號梁 計算考慮抗扭修正系數的橫向影響線豎標值由橫向影響線的豎標值繪制各梁的橫向影響線，并確定荷載的最不利位置。2梁的橫向影響線和布載圖式如圖4-6：圖4-6 2號梁的橫向影響線和布載圖Fig. 4 -6 The diagram of 2 leongs horizontal impact lines and load設影響線零點離2號梁軸線的距離為，那么：解得： 那么汽車荷載橫向分布系數為：由于高速公路，無人群荷載，所以根據對稱性，3號梁與2號梁支點的橫向分布系數相同，4號梁與1號梁的橫向分布系數相同。4.3 荷載截面橫向分布系數匯總 由以上計算將荷載橫向分布系數匯總到表4-2表4-2橫向分布系

32、數匯總表Tab. 4 -2 The summary of horizontal distribution coefficient梁號荷載位置公路級荷載作用橫向分布系數備注1支點1.032支點截面按“杠桿原理法計算跨中截面按“修正偏心壓力法計算 跨中0.81862支點1.0064跨中0.75773支點1.0064跨中0.75774支點1.032跨中0.81865 活載影響下主梁內力計算5.1 沖擊系數和車道折減系數確實定根據?橋規?，簡支梁橋的自振頻率可采用以下公式估算： (5-1) 式中：結構計算跨徑； 結構材料的彈性模量；對于混凝土，取 N/m2 結構跨中截面的截面慣矩；結構跨中處的單位長度

33、質量，當換算為重力計算時其單位為； 結構跨中處延米結構重力； 重力加速度。即： ?橋規?規定，沖擊系數按下式計算：當時，；當時，；當時，本計算。故： 所以取：1+=1.11 根據?橋規?規定，本設計為半幅二車道，可不考慮橫向車道折減，其折減系數。5.2 活載內力計算本設計中，因為除設置端橫隔梁外，跨中還設置了3根內橫隔梁，所以跨中局部采用不變的，從第一根內橫隔梁起至支點從直線過度到13。在計算簡支梁跨中最大彎矩與剪力時，由于車輛的重軸一般作用于跨中區段，而橫向分布系數在跨中區段的變化不大，為了簡化計算，通常采用不變的跨中橫向分布系數計算。 根據?橋規?，公路級車道荷載的均布荷載標準值為。集中荷

34、載標準值隨計算跨徑而變，當計算跨徑小于或等于時，為；計算跨徑等于或大于時，為；計算跨徑在之間時，值采用直線內插求得。當計算剪力效應時，集中荷載標準值應乘以1.2的系數，其主要用于驗算下部結構或上部結構的腹板。 因此由內插求得： 求得，。 1號梁活載內力計算11號梁跨中截面彎矩和剪力計算跨中截面彎矩影響線及橫向分布系數見圖5-1，跨中截面彎矩計算采用不變的橫向分布系數。圖5-1 1號梁跨中彎矩計算圖Fig. 5 -1 The calculation of 1 leongs span moment 跨中彎矩影響線的最大坐標值： 跨中彎矩影響線的面積： 集中荷載： 均布荷載：車道荷載作用下1號梁跨中

35、彎矩： 跨中截面剪力影響線及橫向分布系數見圖5-2，跨中截面剪力計算采用不變的橫向分布系數。圖5-2 1號梁跨中剪力計算圖Fig.5 -2 The calculation of 1 leongs span shear 跨中剪力影響線的最大坐標值： 跨中剪力影響線的面積： 集中荷載： 均布荷載：車道荷載作用下1號梁跨中剪力： 21號梁處截面彎矩和剪力計算處截面彎矩影響線及橫向分布系數見圖5-3，截面彎矩計算需考慮荷載橫向分布系數沿橋縱向的變化，支點截面取，至取，支點段橫向分布系數按直線變化。圖5-3 1號梁處彎矩計算圖Fig. 5-3 The calculation of 1 Leongs de

36、partment moment 處彎矩影響線的最大坐標值：三角荷載合力作用點處影響線坐標值： 處彎矩影響線的面積： 集中荷載： 均布荷載：車道荷載作用下1號梁處彎矩： 處截面剪力影響線及橫向分布系數見圖5-4，截面剪力計算需考慮荷載橫向分布系數沿橋縱向的變化，支點截面取，至取，支點段橫向分布系數按直線變化。圖5-4 1號梁處剪力計算圖Fig.5 -4 The calculation of 1 Leongs department shear 處剪力影響線的最大坐標值： 處剪力影響線的面積： 集中荷載： 均布荷載：車道荷載作用下1號梁處剪力： 31號梁變化點處截面彎矩和剪力計算變化點處截面彎矩影響

37、線及橫向分布系數見圖5-5，變化點截面彎矩計算需考慮荷載橫向分布系數沿橋縱向的變化，支點截面取，至取，支點段橫向分布系數按直線變化。圖5-5 1號梁變化點處彎矩計算圖Fig. 5-5 The calculation of 1 Leongs Change-point department moment 變化點處彎矩影響線的最大坐標值：三角荷載合力作用點處影響線坐標值： 變化點處彎矩影響線的面積： 集中荷載： 均布荷載：車道荷載作用下1號梁變化點處彎矩： 變化點處截面剪力影響線及橫向分布系數見圖5-6，變化點截面剪力計算需考慮荷載橫向分布系數沿橋縱向的變化，支點截面取，至取，支點段橫向分布系數按直

38、線變化。圖5-6 1號梁變化點處剪力計算圖Fig.5-6 The calculation of 1 Leongs Change-point department shear變化點處剪力影響線的最大坐標值：三角荷載合力作用點處影響線坐標值： 變化點處剪力影響線的面積： 集中荷載： 均布荷載：車道荷載作用下1號梁變化點處剪力： 41號梁支點處截面剪力計算支點處截面剪力影響線及橫向分布系數見圖5-7，支點截面剪力計算需考慮荷載橫向分布系數沿橋縱向的變化，支點截面取，至取，支點段橫向分布系數按直線變化。圖5-7 1號梁支點處剪力計算圖Fig. 5-7 The calculation of 1 Leon

39、gs Support department moment 支點處剪力影響線的最大坐標值：三角荷載合力作用點處影響線坐標值： 支點處剪力影響線的面積： 集中荷載： 均布荷載：車道荷載作用下1號梁支點處剪力： 5.2.2 2號梁活載內力計算12號梁跨中截面彎矩和剪力計算跨中截面彎矩影響線及橫向分布系數見圖5-8，跨中截面彎矩計算采用不變的橫向分布系數。圖5-8 2號梁跨中彎矩計算圖Fig. 5 -8 The calculation of 2 leongs span moment 跨中彎矩影響線的最大坐標值： 跨中彎矩影響線的面積： 集中荷載： 均布荷載：車道荷載作用下2號梁跨中彎矩： 跨中截面剪力

40、影響線及橫向分布系數見圖5-9，跨中截面剪力計算采用不變的橫向分布系數。圖5-9 2號梁跨中剪力計算圖Fig.5-9 The calculation of 2 leongs span shear 跨中剪力影響線的最大坐標值： 跨中剪力影響線的面積： 集中荷載： 均布荷載：車道荷載作用下2號梁跨中剪力： 22號梁處截面彎矩和剪力計算處截面彎矩影響線及橫向分布系數見圖5-10，截面彎矩計算需考慮荷載橫向分布系數沿橋縱向的變化，支點截面取，至取，支點段橫向分布系數按直線變化。圖5-10 2號梁處彎矩計算圖Fig. 5-10 The calculation of 2 Leongs department

41、 moment處彎矩影響線的最大坐標值：三角荷載合力作用點處影響線坐標值： 處彎矩影響線的面積： 集中荷載： 均布荷載：車道荷載作用下2號梁處彎矩： 處截面剪力影響線及橫向分布系數見圖5-11，截面剪力計算需考慮荷載橫向分布系數沿橋縱向的變化，支點截面取，至取，支點段橫向分布系數按直線變化。圖5-11 2號梁處剪力計算圖Fig.5 -11 The calculation of 2 Leongs department shear 處剪力影響線的最大坐標值： 處剪力影響線的面積： 集中荷載： 均布荷載：車道荷載作用下2號梁處剪力： 32號梁變化點處截面彎矩和剪力計算變化點處截面彎矩影響線及橫向分布

42、系數見圖5-12，變化點截面彎矩計算需考慮荷載橫向分布系數沿橋縱向的變化，支點截面取，至取，支點段橫向分布系數按直線變化。 圖5-12 2號梁變化點處彎矩計算圖Fig. 5-12 The calculation of 2 Leongs Change-point department moment變化點處彎矩影響線的最大坐標值：三角荷載合力作用點處影響線坐標值： 變化點處彎矩影響線的面積： 集中荷載： 均布荷載：車道荷載作用下2號梁變化點處彎矩： 變化點處截面剪力影響線及橫向分布系數見圖5-13，變化點截面剪力計算需考慮荷載橫向分布系數沿橋縱向的變化，支點截面取，至取，支點段橫向分布系數按直線變

43、化。圖5-13 2號梁變化點處剪力計算圖Fig. 5-13 The calculation of 2 Leongs Change-point department shear變化點處剪力影響線的最大坐標值：三角荷載合力作用點處影響線坐標值： 變化點處剪力影響線的面積： 集中荷載： 均布荷載：車道荷載作用下2號梁變化點處剪力： 42號梁支點處截面剪力計算支點處截面剪力影響線及橫向分布系數見圖5-14，支點截面剪力計算需考慮荷載橫向分布系數沿橋縱向的變化，支點截面取，至取，支點段橫向分布系數按直線變化。圖5-14 2號梁支點處剪力計算圖Fig. 5-14 The calculation of 2

44、Leongs Support department moment支點處剪力影響線的最大坐標值：三角荷載合力作用點處影響線坐標值： 支點處剪力影響線的面積： 集中荷載： 均布荷載：車道荷載作用下2號梁支點處剪力： 由于高速公路，無人群荷載，所以根據對稱性，3號梁與2號梁支點的橫向分布系數相同，4號梁與1號梁的橫向分布系數相同。5.3 荷載內力組合表5-1荷載內力組合表Tab.5 -1 load combination of internal forces Table荷載類別彎矩/KNm剪力/KNL/2L/4變化點L/2L/4變化點支點恒載9859.847394.884313.930493.497

45、40.48986.97汽車荷載4714.123565.842260.35220.48366.04488.23636.311.2恒11831.818873.865176.720592.19888.581184.361.4汽6599.774992.183164.49308.67512.46683.52890.83=+18431.5813866.048341.21308.671104.651572.12075.19/35.81%36.0%37.94%100%46.39%43.48%42.93%5.4 繪制內力包絡圖沿梁軸的各個截面處，將所采用的計算內力值按適當的比例尺繪成縱坐標，連接這些標點得到內力

46、包絡圖，這條曲線可大致表示各個截面在很在和活載作用下所產生的內力。內力包絡圖主要為在主梁內配置預應力筋、縱向主筋、斜筋和箍筋提供設計依據，并進行各種驗算。本橋簡支梁主梁內力包絡圖如圖5-15。 圖5-15 內力包絡圖Fig. 5 -15 envelope diagram of internal forces6 配筋計算6.1 預應力鋼束面積估算 根據跨中正截面抗裂要求，確定預應力鋼筋數量，為滿足抗裂性要求，所需的有效預應力為： (6-1)式中：短期效應彎矩組合設計值；=6266.64+99.8+3612.76+4246.950.7=12952.07KNm跨中截面全截面面積。由表有：=12122

47、00mm；全截面對抗裂驗算邊緣的彈性抵抗矩。由表有 =412.234mm預應力鋼筋合力作用點到毛截面重心軸的距離。設預應力鋼筋截面重心距截面下緣為=100mm，那么=925.46100=825.46mm。混凝土抗拉強度標準值；=2.65MPa。所以有效預應力合力為：=10.46N預應力鋼筋的張拉控制應力為=0.75。為鋼筋抗拉強度標準值。預應力鋼筋采用ASTM A41697a標準低松弛鋼絞線17標準型。單根個鋼絞線的公稱面積=139mm，=1860 MPa，=0.751860=1395 MPa。預應力損失按張拉控制應力的20%估算，那么可得需要預應力鋼筋的面積為 = = =9373mm 根據估

48、算結果，采用8束915.2的預應力鋼絞線；提供的預應力鋼筋截面積為，采用夾片式群錨，70金屬波紋管道成孔。6.2 預應力鋼筋布置6.2.1 跨中截面預應力鋼筋的布置后張法預應力混凝土受彎構件的預應力布置應符合?公路橋規?中的有關構造要求的規定。參照有關設計圖紙并按?公路橋規?中的規定，對跨中截面預應力束的初步布置如圖6-1：圖6-1跨中截面鋼束布置圖尺寸單位/cmFig.6-1The middle joist steel ties the general arrangement6.2.2 錨固面剛束布置錨固面剛束布置如圖6-2：圖6-2錨固面鋼束布置圖尺寸單位/cmFig6-2The Fulc

49、rum joist steel ties the general arrangement6.3 其他截面剛束位置及傾角計算6.3.1 剛束彎起形狀、彎起角采用直線段中接圓弧段的方式彎起；為使預應力鋼筋的預加力垂直作用于錨墊板， 、 、的彎起角為。升高值為40mm，的升高值為490mm，的升高值為940mm。各鋼束的彎起半徑分別為15000、30000、45000。6.3.2 鋼束各控制點位置確實定以號剛束為例，其彎起布置如圖：圖6-3曲線預應力鋼筋計算圖尺寸單位/cmFig.6-3 The steel ties bends the schematic drawing計算過程：對于 =6 ,R=

50、15000mm=ccot=40cot6=381mm=Rtan=15000tan=786mm=+=381+786=1167mm=18757mm=cos=786cos6=782mm+=18757+782+786=20325mm對于 =6 ,R=30000mm=ccot=490cot6=4662mm=Rtan=30000tan=1572mm=+=4662+1572=6234mm=13642mm=cos=1572cos6=1563mm+=13642+1563+1572=16777mm對于 =6 ,R=45000mm=ccot=940cot6=8944mm=Rtan=45000tan=2358mm=+=

51、8944+2358=11302mm=8501mm=cos=2358cos6=2345mm+=8501+2358+2345=13204mm將各剛束的控制點匯總于下表：鋼束號/mm度/mm/mm/mm/mm1-44060.9945150000.10451167174203255-649060.9945300000.10456234126167777-894060.9945450000.1045113025313204計算鋼束上任一點i離梁底距離=+，及該點處剛束的傾角，式中為鋼束彎起前其重心至梁底的距離，為i點所在計算截面處鋼束位置的升高值。計算時，首先應判斷出i點所在的區段，然后計算及， 即(1

52、)當時，i點所在的區段還未彎起，故=mm，；(2)當時，i點位于圓弧彎曲段，及按以下式計算，即 6-2 6-3(3)當時，i點位于靠近錨固端的直線段，此時，按下式計算，即 6-4 計算各鋼束的各個截面的及其傾角計算值見表6-2：表6-2鋼束位置及其傾角計算表Table6-2 Just beam position and inclination of the table計算截面鋼束編號/o/跨中截面=01-4187571568為負值，鋼束尚未彎起00805-613642313500807-88501470300330截面1-4187571568000805-6136423135000807-88

53、50147030137447031.7521309變化點截面1-4187571568000805-6136423135117147036416746支點截面1-4187571568993313564775577-885014703112494703693412646.3.3 剛束平彎段的位置及平彎角預應力鋼絞線在豎直平面彎起，平彎角為0，的平彎角于施工中布置采用相同的形式，在梁中的平彎角也采用相同形式，其平彎形式如圖6-4：圖6-4鋼束平彎示意圖尺寸單位/cmFig.6-4 Steel beam level bending plan的平彎段有兩段曲線弧，每段曲線弧的彎曲角為=4.55，每段曲線

54、弧的彎曲角為= =4.51。6.4 非預應力鋼筋截面面積估算及布置6.4.1 受力普通鋼筋按極限承載力確定普通鋼筋數量。在確定預應力鋼筋數量后，非預應力鋼筋根據正截面承載能力極限狀態的要求來確定。設預應力鋼筋和非預應力鋼筋的合力點到截面底邊的距離為=100，=1600-100=1500mm。依據?公路橋規?(JTD D62)第條2，確定箱型截面翼緣板的有效寬度,對于中間梁的跨中截面: 計算跨徑=39.5m式中：腹板兩側上、下各翼緣的有效寬度, =1,2,3,，見?公路橋規?(JTD D62)圖-12；簡支梁的跨中截面翼緣有效寬度的計算系數，可按?公路橋規?(JTD D62)圖-2和表確定2；腹

55、板兩側上、下各翼緣的實際寬度, =1,2,3,，見?橋規?(JTD D60)圖-11；= =0.01770.05 =700mm= =0.01550.05 =613mm= =0.00640.05 =253mm根據上述的比值，由?公路橋規?(JTD D62圖-2查得=1.02。所以 =2b+=2247+700+613= 3120mm 其中b為梁腹板寬度由公式: (6-5)求解x：為結構重要性系數，=1.0,查表得=18431.58MPa所以 1.018431.5822.431201500解得 =187.54mm=118.28mm 為截面受壓翼緣厚度中性軸在腹板中通過,為一類T型，那么根據正截面承載

56、能力計算需要的非預應力鋼筋截面積為 =12776.16mm=118.28mm且xKNm計算結果說明，跨中截面的抗彎承載力滿足要求。6.6.2 斜截面承載能力計算斜截面抗剪承載能力計算按照?公路橋規?的規定，對以下截面進行驗算：(1)距支點中心處截面；距支點h/2截面斜截面抗剪承載力的計算首先，根據公式進行截面抗剪強度上、下限復核，即0.50 (6-6)式中：驗算截面處剪力組合設計值，按內插法，在這=1994.7KN；混凝土等級，在這=50MPa；b腹板厚度，在這b=247+247+123.5+123.5=741mm；計算截面處縱向鋼筋合力點至截面上邊緣的距離，在變截面處預應力鋼筋都彎起，=mm

57、；預應力提高系數，取=1.25。那么 =0.5=1066.848KN=1994.7KN=0.51=3297.816KN=1994.7KN計算結果說明，截面尺寸滿足要求。斜截面抗剪承載能力按下式計算： (6-7)式中：斜截面內混凝土和箍筋共同的抗剪承載設計值；與斜截面相交的預應力彎起鋼筋抗剪承載設計值。 (6-8)式中:異號彎矩影響系數，取=1.0； 預應力提高系數，取=1.25； 受壓翼緣的影響系數，此題=1.1； b斜截面受壓端正截面處截面腹板寬度，b=741mm； P斜截面縱向受拉鋼筋配筋百分率；P=100，=0.011所以 P=1000.011=1.1箍筋配筋率，=0.003053=1.

58、01.251.10.4510=2314.262KN= (6-9)式中：斜截面受壓端正截面處的預應力彎起鋼筋切線與水平線的夾，采用全部8束的平均值 sin=0.0479；= =0.75101260100080.0479=453.017KN該截面的抗剪承載力為：=2314.262+453.017 =2767.279=1994.7KN說明變截面抗剪承載力是足夠的。(2)變截面點處也是箍筋間距改變處變截面點處斜截面抗剪承載力的計算首先，根據公式進行截面抗剪強度上、下限復核，即0.50 =1572.1 KN，腹板厚度，在這b=494mm；計算截面處縱向鋼筋合力點至截面上邊緣的距離，在變截面處預應力鋼筋都

59、彎起，=mm；預應力提高系數，取=1.25那么 =0.5=775.399KN=1572.1 KN=0.51=2444.833=1572.1KN計算結果說明，截面尺寸滿足要求。 斜截面抗剪承載能力按下式計算： 式中： 斜截面內混凝土和箍筋共同的抗剪承載設計值；與斜截面相交的預應力彎起鋼筋抗剪承載設計值。 式中：異號彎矩影響系數，取=1.0； 預應力提高系數，取=1.25； 受壓翼緣的影響系數，取=1.1； b斜截面受壓端正截面處截面腹板寬度，b=494mm； P斜截面縱向受拉鋼筋配筋百分率。P=100，=0.01476P=1000.01476=1.476箍筋配筋率，=0.00183=1.01.2

60、51.10.4510=1356.358KN= 式中：斜截面受壓端正截面處的預應力彎起鋼筋切線與水平線的夾角，采用全部8束的平均值 sin=0.0479；= =0.75101260100080.0479=453.017KN=1356.38+453.017=1809.375=1572.1KN說明截面抗剪和承載力是足夠的。6.7 預應力損失估算6.7.1 預應力鋼筋與管道壁間摩擦引起的預應力損失計算后張法構件張拉時，預應力鋼筋與管道壁間摩擦引起的預應力損失，以下公式計算： (6-10)式中：預應力鋼筋錨下的張拉控制應力。按?公路橋規?規定，=0.75=0.751860=1395MPa 預應力鋼筋與管