畢業(yè)設計-高速公路

1、<p><b>　　xx高速公路</b></p><p>　　一、 工程概況及方案比選</p><p><b>　　概述</b></p><p>　　合徐高速公路南起安徽省會合肥市，北至江蘇省徐州市，全長275公里，是國道主干線京福（北京－福州）公路的重要路段。它南連滬蓉（上海－成都）高速公路，北接連霍（連云港

2、－霍爾果斯）高速公路，將這兩條重要的國道主干線連成一體。它的開工建設，對促進淮海經(jīng)濟區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展和淮南、淮北兩淮煤炭基地的建設，改善區(qū)域投資環(huán)境，將起積極的促進作用。</p><p><b>　　工程概況</b></p><p>　　合徐高速公路南段工程路線全長112.27公里，路線南起肥東隴西互通立交，與合寧、合巢高速公路相接，北至蚌埠市郊區(qū)仁和集互通立交，與合徐高

3、速公路北段及蚌淮路相接，路線途徑合肥、滁州、蚌埠三市及肥東、長豐、定遠、鳳陽、蚌埠市郊區(qū)五縣（區(qū)），全線共設有肥東雙廟（溝通長豐及合肥城北）、永康（溝通定遠、淮南）、仁和集（溝通蚌埠市、定遠）三個互通立交，在定遠吳圩設有功能完備的雙側服務區(qū)。合徐南高速大大縮短皖北明珠蚌埠與省會合肥的時空距離，完善安徽省交通運輸網(wǎng)絡。 合徐高速公路北段（蚌埠-徐州）路線南起蚌埠涂山淮河大橋，接合徐高速公路南段，北至國道主干線連云港至霍爾果斯公路

4、，在蕭縣朱圩子與連霍高速公路對接。路線途經(jīng)蚌埠市懷遠縣、宿州市墉橋區(qū)、淮北市濉溪縣、宿州市蕭縣，跨越三個省轄市、四個縣區(qū)，路線全長165公里。</p><p><b>　?。ㄈ?方案比選</b></p><p>　　比選方案的主要標準：</p><p>　　橋梁方案比選有四項主要標準：安全，功能，經(jīng)濟與美觀，其中以安全與經(jīng)濟為重。過去對橋下

5、結構的功能重視不夠，現(xiàn)在航運事業(yè)飛速發(fā)展，橋下凈空往往成為運輸瓶頸，比如南京長江大橋，其橋下凈空過小，導致高噸位級輪船無法通行，影響長江上游城市的發(fā)展。至于橋梁美觀，要視經(jīng)濟與環(huán)境條件而定。</p><p><b>　　方案比選</b></p><p>　　方案一：預應力混凝土T形梁橋</p><p>　　施工方便；適合中小跨徑；結構尺寸標準化

6、。目前國內大量采用，安全；行車方便；結構美觀；造價及用材排第二。</p><p>　　方案二：雙鏈式懸索橋</p><p>　　跨越能力大；技術要求先進，工藝要求較嚴格；行車平穩(wěn)；</p><p>　　索力調整工序比較繁復；施工技術要求高；具有現(xiàn)代氣息，結構輕盈美觀；造價最高，用材較多。</p><p><b>　　方案三：中承式拱

7、橋</b></p><p>　　已有成熟的工藝技術經(jīng)驗，需要大量的吊裝設備，占施工場地大，需用勞力多；拱的承載潛力大，施工技術要求高；結構較美觀；造價最低，耗用鋼材少，但木材、水泥、勞動力消耗均最多。</p><p>　　縱觀橋梁的發(fā)展，拱橋已經(jīng)基本不采用，由于是跨線橋，跨度不大，懸索橋一般用于大跨度的跨海、跨河大橋，容易受地震等影響，經(jīng)過上述方案的比較，決定采用預應力混凝土T

8、形橋梁。</p><p>　　二、 預應力混凝土T形梁橋設計</p><p>　?。ㄒ唬?設計概況及構造布置</p><p><b>　　1．設計資料</b></p><p>　　（1）跨度和橋面寬度</p><p>　　1）標準跨徑：20m （墩中心距）。</p><p&

9、gt;　　2）計算跨徑：19.5m。</p><p>　　3）主梁全長：19.96m。</p><p>　　4）橋面寬度（橋面凈空）：凈——10+2×0.5m(防撞欄)。</p><p><b>　?。?）技術標準</b></p><p>　　1）設計荷載：公路——Ⅰ級。</p><p>

10、;　　2）環(huán)境標準：Ⅰ類環(huán)境。</p><p>　　3）設計安全等級：二級。</p><p><b>　　2.主要材料</b></p><p><b>　?。?）混凝土</b></p><p>　　主梁采用C40混凝土；</p><p>　　絞縫為C30的集料混凝土；<

11、/p><p>　　橋面鋪裝采用C30的瀝青混凝土；</p><p>　　欄桿及人行道為C25混凝土；</p><p>　　蓋梁，墩柱用C30混凝土；</p><p>　　系梁及鉆孔灌注樁采用C25混凝土；</p><p>　　橋臺基礎用C20混凝土；</p><p>　　橋臺臺帽用C25混凝土。&l

12、t;/p><p><b>　　（2）鋼材</b></p><p>　　1)預應力鋼筋采用 標準的低松弛的鋼絞線（×7）標準型，抗拉強度標準值=,抗拉強度設計值=,公稱直徑12.7mm,公稱面積98.7mm,彈性模量=;錨具采用夾片式群錨。每束七根，一股712.7鋼絞線。</p><p>　　2)施工工藝：按后張法施工工藝制作主梁，采用金屬

13、波紋管，波紋管內徑70mm,外徑77mm.</p><p><b>　　3相關設計參數(shù)</b></p><p>　?。?）相對濕度為75％。</p><p>　?。?）預應力混凝土結構重度按26kN/m³,普通鋼筋混凝土重度按25kN/m³計，瀝青混凝土重度按23kN/m³計。單側防撞欄線荷載為7.5kN/m。&l

14、t;/p><p><b>　　4結構設計</b></p><p>　?。?）本設計圖（見圖2.1）中，主梁各部分構造尺寸所對應構件溫度為20℃。</p><p>　　（2）橋面板橫坡度假定為和橋面橫坡度相同，本算例架設為平坡。</p><p>　?。?）主梁斷面;主梁高度1.3m,梁間距2m.其中預制梁寬度1.60m，翼緣板

15、中間濕接縫寬度0.4m。主梁跨中肋厚0.2m，馬蹄寬為0.4m,端部腹板厚度加厚到與馬蹄同寬，以滿足端部錨具布置和局部應力需要。</p><p>　?。?）橫隔梁設置:橫隔梁共設置四道，間距6.5m,端橫隔梁寬度0.25m,跨中橫隔梁寬度0.20m。</p><p>　?。?）橋面鋪裝:設計總厚度17cm，其中水泥混凝土厚度8cm，瀝青混凝土厚度9cm，兩者之間加設防水層。</p&g

16、t;<p>　　圖2.1 預應力混凝土T形梁結構尺寸圖（mm）</p><p>　　5 截面幾何特性計算</p><p>　　按照上述資料擬定尺寸，繪制T型梁的跨中及端部見圖2.2、圖2.3。</p><p>　　圖2.2 T形梁跨中截面尺寸圖（mm） 圖 2.3 T形梁端部截面尺寸圖 <

17、/p><p>　　計算截面幾何特征，計算時可將整個主梁截面劃分為n個小塊面積進行計算，跨中截面幾何特征列表計算見表2.1。</p><p><b>　　主梁作用效應計算</b></p><p>　　主梁的作用效應計算包括永久效應和可變效應。根據(jù)梁跨結構縱，橫截面的布置，計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，變化點截面及

18、支點截面）的永久作用和最大可變作用效應，再進行主梁作用效應組合(標準組合、短期組合和極限組合)。</p><p>　　1.永久作用效應組合</p><p><b>　　(1)永久作用集度</b></p><p><b>　　1）主梁自重</b></p><p>　　①跨中截面段主梁自重（五分點截面至

19、跨中截面，長9.75m）</p><p>　　q(1)=0.5230×26×9.75=130.95kN </p><p>　　②馬蹄抬高與腹板變寬段梁的自重近似計算（長2m）</p><p>　　主梁端部截面面積為A=0.7040m ²</p><p>　　q(2)=(0.7040+0.5230) ×2

20、.0×26／2kN=31.902kN</p><p>　　③支點段梁的自重（長4.5m）</p><p>　　q(3)=0.7040×4.5×26kN=80.90kN</p><p><b>　?、苓呏髁旱臋M隔梁</b></p><p><b>　　中橫隔梁體積為：</b&g

21、t;</p><p>　　表2.1 跨中截面幾何特征計算表1</p><p>　　0.2×（0.98×0.7－0.45×0.1／2－0.1×0.1／2）m³=0.1317m ³</p><p><b>　　端橫隔梁體積為：</b></p><p>　　0.25&

22、#215;（1.18×0.6－0.40×0.1／2）m ³=0.172m ³</p><p><b>　　故半跨內橫梁重量</b></p><p>　　q(4)=(1×0.1377＋1×0.172) ×25kN=7.5925kN</p><p><b>　?、葜髁河?/p>

23、久作用集度</b></p><p>　　q=(130.95+31.902+80.90+7.5925)kN／9.98=25.18kN／m</p><p><b>　　2)二期恒載</b></p><p>　?、僖砭壈逯虚g濕接縫集度</p><p>　　q(5)=0.4×0.12×25kN／m

24、=1.2kN／m</p><p>　?、谶吜含F(xiàn)澆部分橫隔梁</p><p>　　一片中橫隔梁（現(xiàn)澆部分）體積:0.2×0.98×0.2m³=0.0392m³</p><p>　　一片端橫隔梁（現(xiàn)澆部分）體積：0.25×0.35×1.18=0.10325m³</p><p>

25、　　q(6)=(2×0.0392+2×0.10325)=0.2849kN／m</p><p><b>　?、蹣蛎驿佈b層</b></p><p>　　8cm水泥混凝土鋪裝：0.08×9×25kN／m=18kN／m</p><p>　　9cm瀝青混凝土鋪裝：0.09×9×23kN／m=18

26、.63kN／m</p><p>　　將橋面鋪裝重量均分給五片主梁，則</p><p>　　q(7)=(18＋18.63)kN／5m=7.326kN／m</p><p>　?、芊雷矙冢簡蝹确雷矙诰€荷載為7.5kN/m</p><p>　　將兩側防撞欄均分給五片主梁，則：</p><p>　　q(8)=7.5×2

27、kN／5m=3kN／m</p><p>　?、葸吜憾谟谰米饔眉?lt;/p><p>　　q=(1.2+0.2849+7.326+3)kN／m=11.8109kN／m</p><p>　?。?）永久作用效應：下面進行永久作用效應計算(參照圖2.4)，設a為計算截面至左側支座的距離，并令c=a/l</p><p>　　主梁彎矩M和剪力V的計算公式

28、分別為</p><p>　　圖2.4永久作用效應計算圖</p><p>　　永久作用效應計算見表2.2</p><p>　　表2.2 邊梁永久作用效應計算表</p><p><b>　　2可變作用效應計算</b></p><p>　?。?）沖擊系數(shù)和車道折減系數(shù)計算：結構的沖擊系數(shù)µ與

29、結構的基頻，故應先計算結構的基頻，簡支梁橋的基頻可按下式計算</p><p><b>　　其中，</b></p><p>　　由于1.5Hz≤≤14Hz,故可由下式計算出汽車荷載的沖擊系數(shù)為</p><p><b>　　，</b></p><p>　　當車道大于兩車道時，應進行車道折減，三車道折減2

30、2％，但折減后部得小于用兩車道布載的計算結果。本設計分別按兩車道和三車道布載進行計算，取最不利情況進行設計。</p><p>　?。?）計算主梁的荷載橫向分布系數(shù)</p><p>　　1）計算主梁的抗彎及抗扭慣性矩和</p><p>　　抗彎慣性矩I在前面已求得：I=0.10999m4</p><p>　　對于T型梁截面，抗扭慣性矩可近似按下

31、式計算</p><p>　　式中——相應為單個矩形截面的寬度和高度；</p><p>　　——矩形截面抗扭剛度系數(shù)，可由表下式計算</p><p>　　——梁截面劃分成單個矩形截面的個數(shù)</p><p>　　對于跨中截面，翼緣板的換算平均厚度</p><p>　　馬蹄部分的換算平均厚度</p><p

32、>　　腹板部分換算平均厚度：</p><p><b>　　則：</b></p><p><b>　　翼緣板：得</b></p><p><b>　　腹板:,得</b></p><p><b>　　馬蹄：得</b></p><p&g

33、t;<b>　　故：</b></p><p>　　=0.00552661</p><p>　　2）計算抗彎修正系數(shù)：</p><p>　　由表可知，n=5時，=1.042，并取G=0.425E，代入式得：</p><p>　?。?）計算橫向影響線豎標值</p><p>　　對于1號梁考慮抗扭修正后

34、的橫向影響線豎標值為</p><p>　　對于2號梁考慮抗扭修正后橫向影響線豎標值為</p><p>　　設影響線零點距2號梁軸線距離為x,則</p><p><b>　　x=6.338m</b></p><p>　　對于3號梁考慮抗扭修正后橫向影響線豎標值為</p><p>　　計算荷載橫向分布

35、系數(shù)1,2,3號梁的橫向影響線布載如圖2.5所示</p><p>　　圖2.5橫向影響線布載</p><p><b>　　1號梁：</b></p><p><b>　　二車道</b></p><p><b>　　2號梁：</b></p><p><

36、b>　　三車道</b></p><p><b>　　二車道</b></p><p><b>　　3號梁</b></p><p><b>　　三車道</b></p><p><b>　　二車道</b></p><p>

37、;　　支點截面的荷載橫向分布系數(shù)（杠桿原理法），如圖2.6所示</p><p>　　圖2.6支點截面的荷載橫向分布</p><p><b>　　1號梁</b></p><p><b>　　2號梁</b></p><p><b>　　3號梁</b></p><

38、p>　　由計算可得，1號梁跨中二車道橫向分布系數(shù)最大，因此在內力計算時，取，</p><p>　　（4）車道荷載的取值</p><p>　　公路——Ⅰ級車道荷載的均布荷載標準值和集中荷載標準值分別為</p><p><b>　　計算彎矩時，</b></p><p><b>　　計算剪力時，</b&g

39、t;</p><p>　　其中，集中荷載標準值：計算跨徑小于5m時，，計算跨徑大于50m時，。</p><p>　?。?）計算可變作用效應</p><p>　　在可變作用效應計算中，本設計對于橫向分布系數(shù)的取值作如下處理：支點處橫向分布系數(shù)取，從支點至第一根橫梁段，橫向分布系數(shù)從直線過渡到，其余梁段均取，在計算跨中截面，變化點截面，四分點截面和支點截面時，均考慮荷載

40、橫向分布系數(shù)沿橋跨徑方向的變化。</p><p>　　1）計算跨中截面的最大彎矩和最大剪力，計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，如圖2.7所示。</p><p><b>　　可變效應為：</b></p><p><b>　　不計沖擊</b></p><p><b>　

41、　沖擊效應</b></p><p>　　式中 s——所求截面汽車標準荷載的彎矩或剪力；</p><p>　　——車道均布荷載標準值</p><p>　　——車道集中荷載標準值</p><p>　　——影響線上同號區(qū)段的面積</p><p>　　——影響線上最大豎坐標值</p><p&

42、gt;　　可變作用（汽車）標準效應</p><p>　　圖2.7跨中截面可變作用效應計算圖式（mm）</p><p>　　可變作用（汽車）沖擊效應</p><p>　　2）計算四分點截面的最大彎矩和最大剪力：</p><p>　　四分點可變作用效應的計算圖式見圖2.8。</p><p>　　圖2.8四分點可變作用效應的

43、計算圖式</p><p>　　可變作用（汽車）標準效應</p><p>　　可變作用（汽車）沖擊效應</p><p>　　3）計算變化點截面的最大彎矩和最大剪力：</p><p>　　變化點截面可變作用效應的計算圖式見圖2.9。</p><p>　　圖2.9變化點截面可變作用效應的計算圖式</p><

44、;p>　　可變作用（汽車）標準效應</p><p>　　可變作用（汽車）沖擊效應</p><p>　　4）計算支點截面的最大剪力：</p><p>　　支點截面可變作用效應的計算圖式見圖2.10。</p><p>　　圖2.10支點截面可變作用效應的計算圖式</p><p>　　可變作用（汽車）標準效應</

45、p><p>　　可變作用（汽車）沖擊效應</p><p><b>　　3主梁作用效應組合</b></p><p>　　選取三種最不利效應組合：短期效應組合，標準效應組合和承載能力極限狀態(tài)基本組合，見表2.3。</p><p>　?。ㄈ?鋼筋面積的估算及鋼束布置</p><p>　　預應力鋼筋截面積

46、估算</p><p>　　按構件正截面抗裂性要求估算預應力鋼筋數(shù)量</p><p>　　對于A類部分預應力混凝土構件，根據(jù)跨中截面抗裂要求，由下式可得跨中截面所需的有效預應力為</p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　為正常使用極限狀態(tài)按作用（或荷載）短期效應組合計算得彎矩值；有：</p&g

47、t;<p><b>　??；</b></p><p>　　設預應力鋼筋截面重心距截面下緣為；</p><p>　　表2.3 作用效應組合表</p><p>　　預應力鋼筋的合力作用點至截面重心軸的距離為</p><p><b>　?。?lt;/b></p><p>　

48、　鋼筋估算時，截面性質近似取用全截面的性質來計算，有表13-5可得，跨中截面全截面面積A=571000mm²；</p><p>　　全截面對抗裂驗算邊緣的彈性地抗距為</p><p>　　，所以有效預加力合力為</p><p>　　預應力鋼筋的張拉控制力為</p><p>　　，預應力損失按張拉控制應力的20％估算，則可得需要預應力

49、鋼筋的面積為</p><p>　　采用3束812.7鋼絞線，預應力鋼筋的截面積為。采用夾片式群錨，金屬波紋管成孔。</p><p><b>　　2預應力鋼筋布置</b></p><p>　　（1）跨中截面預應力鋼筋的布置</p><p>　　在對跨中截面進行鋼筋布置時，總管道至梁底梁側凈距不應小于30mm及管道半徑的一半

50、，另外直線管道的凈距不應小于40mm，且不宜小于管道直徑的0.6倍，其細部構造如下圖2.11所示：</p><p>　?。?）錨固面鋼束布置</p><p>　　為使施工方便，將所有鋼束均錨固于梁端截面，這樣布置符合均勻、分散的原則，不僅能滿足張拉的要求，而且N1、N2在梁端均彎起較高，可以提供較大的預剪力。</p><p>　?。?）其它截面鋼束位置及傾角計算&l

51、t;/p><p>　　1）鋼束彎起形狀、彎起角及其彎曲半徑</p><p>　　采用直線段中接圓弧曲線段的方式彎曲；為使預應力鋼筋的預加力垂直作用于錨墊板，N1、N2和N3彎起角均?。?°；各鋼束的彎曲半徑為： =30000mm；= 20000mm； =10000mm。</p><p>　　2）鋼束各控制點位置的確定</p><p>　

52、　以N3號束為例，其彎起布置如下圖2.12所示。</p><p>　　圖2.11端部及跨中鋼預應力筋布置</p><p>　　圖2.12曲線預應力鋼筋布置圖</p><p>　　由確定導線點距錨固點的水平距離</p><p>　　由確定彎起點至導線點的水平距離</p><p>　　所以彎起點至錨固點的水平距離為<

53、/p><p>　　則彎起點至跨中截面的水平距離為</p><p>　　根據(jù)圓弧切線的性質，圖中彎止點沿切線方向至導線點的距離與彎起點至導線點的水平</p><p>　　距離相等，所以彎止點至導線點的水平距離為</p><p>　　故彎止點至跨中截面的水平距離為</p><p>　　同理可以計算N1、N2的控制點位置，將各鋼

54、束的控制參數(shù)匯總于下表2.4中</p><p>　　表2.4各鋼束彎曲控制要素</p><p>　　3）各截面鋼束位置及其傾角計算</p><p>　　仍以N3號束為例，計算鋼束上任一點離梁底距離及該點處鋼束的傾角，式中為鋼束彎起前其重心至梁底的距離，=100mm；為點所在計算截面處鋼束位置的升高值。</p><p>　　計算時，首先應判斷出

55、點所在處的區(qū)段，然后計算及，即</p><p>　　當≤0時，點位于直線段還未彎起，＝0，故＝100mm；＝0</p><p>　　當0<≤時，點位于圓弧彎曲段，按下式計算及</p><p>　　各截面鋼束位置及其傾角計算值詳見下表2.5：</p><p>　　表 2.5各截面鋼束位置（）及其傾角（）計算</p><

56、p>　　當>時，點位于靠近錨固端的直線段，此時＝＝8°，按下式計算：</p><p>　　4）鋼束平彎段的位置及平彎角</p><p>　　N1、N2、N3三束預應力鋼絞線在跨中截面布置在同一水平面上，而在錨固端三束鋼絞線則都在肋板中心線上，為實現(xiàn)鋼束的這種布筋方式，N2、N3在主梁肋板中必須從兩側平彎到肋板中心線上，為了便于施工中布置預應力管道，N2、N3在梁中的平

57、彎采用相同的形式，其平彎位置如圖2.13所示。平彎段有兩段曲線弧，每段曲線弧的彎曲角為＝4.569°。</p><p>　　圖2.13鋼束平彎示意圖（尺寸單位：mm）</p><p>　　3 非預應力鋼筋截面積估算及布置</p><p>　　按構件承載能力極限狀態(tài)要求估算非預應力鋼筋數(shù)量</p><p>　　在確定預應力鋼筋數(shù)量后，

58、非預應力鋼筋根據(jù)正截面承載能力極限狀態(tài)的要求來確定。</p><p>　　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a＝80mm，則有</p><p>　　先假定為第一cd類T形截面，由公式</p><p><b>　　計算受壓區(qū)高度x：</b></p><p>　　1.04188.68×106＝18

59、.4×2000x（1220－x/2）</p><p>　　求得 x＝97mm < =159mm</p><p>　　其中，為受壓區(qū)翼緣懸出板的厚度，</p><p>　　可取跨中截面翼緣板厚的平均值，</p><p><b>　　即：</b></p><p

60、>　　則根據(jù)正截面承載力計算需要的非預應力鋼筋截面積為:</p><p>　　采用5根直徑為24mm的HRB335鋼筋，提供的鋼筋截面面積為＝2261.9mm2。在梁底布置成一排，其間距為75mm，鋼筋重心到底邊的距離為＝45mm,如下圖2.14所示。</p><p>　　圖2.14非預應力鋼筋布置圖</p><p>　　主梁截面幾何特性計算</p>

61、;<p>　　后張法預應力混凝土梁主梁截面幾何特性應根據(jù)不同的受力階段分別計算。本設計中的T形梁從施工到運營經(jīng)歷了如下三個階段。</p><p>　　1主梁預制并張拉預應力鋼筋</p><p>　　主梁混凝土達到設計強度的90％后，進行預應力的張拉，此時管道尚未壓漿，所以其截面特性為計入非預應力鋼筋影響（將非預應力鋼筋換算為混凝土）的凈截面，該截面的截面特性計算中應扣除預應力

62、管道的影響，T梁翼板寬度為1600mm。</p><p>　　2灌漿封錨，主梁吊裝就位并現(xiàn)澆400mm濕接縫</p><p>　　預應力鋼筋張拉完成并進行管道壓漿、封錨后，預應力鋼筋能夠參與截面受力。主梁吊裝就位后現(xiàn)澆400mm濕接縫，但濕接縫還沒有參與截面受力，所以此時的截面特性計算采用計入非預應力鋼筋和預應力鋼筋影響的換算截面，T梁翼板寬度仍為1600mm。</p>&l

63、t;p>　　3橋面、欄桿及人行道施工和運營階段</p><p>　　橋面濕接縫結硬后，主梁即為全截面參與工作，此時截面特性計算采用計入非預應力鋼筋和預應力鋼筋影響的換算截面，T梁翼板有效寬度為2000mm。第一階段跨中截面幾何特性計算如表2.6</p><p>　　表2.6 截面幾何特性的計算</p><p><b>　　注： </b>&

64、lt;/p><p>　　截面幾何特性的計算可以列表進行，以第一階段跨中截面為例列于上2.6表中。</p><p>　　同理，可求得其它受力階段控制截面幾何特性如下表2.7所示。</p><p>　　持久狀況截面承載能力極限狀態(tài)計算</p><p><b>　　1正截面承載力計算</b></p><p>

65、;　　一般取彎矩最大的跨中截面進行正截面承載力計算。</p><p>　?。?）求受壓區(qū)高度x</p><p>　　先按第一類T形截面梁，略去構造鋼筋影響，由下式計算混凝土受壓區(qū)高度x，即</p><p>　　表2.7各控制截面不同階段的截面幾何特性匯總</p><p>　　受壓區(qū)全部位于翼緣板內，說明確實是第一類T形截面梁。</p&g

66、t;<p>　?。?）正截面承載力計算</p><p>　　預應力鋼筋和非預應力鋼筋的合力作用點到截面底邊距離為：</p><p><b>　　所以 </b></p><p>　　梁跨中截面彎矩組合設計值，截面抗彎承載力由下式得：</p><p>　　=18.4×2000×9

67、8.3×（1209.63-98.3/2）</p><p>　　=4197.967kN·m</p><p>　　跨中截面正截面承載力滿足要求。</p><p><b>　　2斜截面承載力計算</b></p><p>　?。?）斜截面抗剪承載力計算</p><p>　　預應力混凝土

68、簡支梁應對按規(guī)定需要驗算的各個截面進行斜截面抗剪承載力計算，以下以變化點截面處的斜截面為例進行斜截面抗剪承載力計算。</p><p>　　首先，根據(jù)公式進行截面抗剪強度上、下限復核，即</p><p><b>　　≤≤</b></p><p>　　式中，—驗算截面處剪力組合設計值，＝392.956kN；</p><p>

69、　　—混凝土強度等級，＝40MPa；</p><p>　　—腹板厚度，b=200mm；</p><p>　　—相應于剪力組合設計值處的截面有效高度，即自縱向受拉鋼筋合力點（包括預應力鋼筋和非預應力鋼筋）至混凝土受壓邊緣的距離，這里縱向受拉鋼筋合力點距截面下緣的距離為：</p><p>　　所以 ＝1300－134.36＝1165.64mm；為預應力提高系

70、數(shù)，＝1.25；代入上式得</p><p>　?。?.0×392.956＝392.956kN</p><p>　　計算表明，截面尺寸滿足要求，但需配置抗剪鋼筋。</p><p>　　斜截面抗剪承載力按下式計算，即</p><p><b>　　≤</b></p><p><b>

71、　　式中，</b></p><p>　　其中 —異號彎矩影響系數(shù)，=1.0；</p><p>　　—預應力提高系數(shù)，=1.25；</p><p>　　—受壓翼緣的影響系數(shù)，=1.1；</p><p>　　箍筋選用雙肢直徑為10mm的HRB335鋼筋，＝280MPa，間距＝200mm，則＝2×78.54＝157.08mm2

72、，故</p><p>　　采用全部3束預應力鋼筋的平均值，即=0.0298 </p><p><b>　　所以</b></p><p>　　變化點截面處斜截面抗剪滿足要求。非預應力構造鋼筋作為承載力儲備，未予考慮。</p><p>　　（2）斜截面抗彎承載力</p><p>　　由于鋼束均錨固

73、于梁端，鋼束數(shù)量沿跨長方向沒有變化，且彎起角度緩和，其斜截面抗彎強度一般不控制設計，故不另行驗算。</p><p><b>　　鋼束預應力損失估算</b></p><p>　　1預應力鋼筋張拉（錨下）控制應力</p><p>　　按《公路橋規(guī)》規(guī)定采用</p><p><b>　　2鋼束應力損失</b&g

74、t;</p><p>　?。?）預應力鋼筋與管道間摩擦引起的預應力損失</p><p>　　對于跨中截面：x＝l/2+d；</p><p>　　d—為錨固點到支點中線的水平距離；</p><p>　　、—分別為預應力鋼筋與管道壁的摩擦系數(shù)及管道每米局部偏差對摩擦的影響系數(shù)，采用預埋金屬波紋管成型時，查表得： =0.25，=0.0015；<

75、;/p><p>　　—從張拉端到跨中截面間，管道平面轉過的角度，這里N1只有豎彎，其角度為＝8°，N2和N3不僅有豎彎還有平彎，其角度應為管道轉過的空間角度，其中豎彎角度為＝8°，平彎角度為＝2×4.569＝9.138°，所以空間轉角為＝＝12.145°，跨中截面各鋼束摩擦應力損失值見下表2.8：</p><p>　?。?）錨具變形、鋼絲回縮引

76、起的應力損失（）</p><p>　　計算錨具變形、鋼筋回縮引起的應力損失，后張法曲線布筋的構件應考慮錨固后反摩阻的影響。首先計算反摩阻影響長度，即：</p><p>　　式中，—張拉端錨具變形值，查表得夾片式錨具頂壓張拉時為4mm；</p><p>　　—單位長度由管道摩阻引起的預應力損失，；</p><p>　　—張拉端錨下張拉控制應力；

77、</p><p>　　—扣除沿途管道摩擦損失后錨固端預拉應力，；</p><p>　　—張拉端至錨固端的距離，這里的錨固端為跨中截面。</p><p>　　各束預應力鋼筋的反摩阻影響長度列表計算于下表2.13中。</p><p>　　表2.8跨中截面摩擦應力損失計算</p><p>　　同理，可算出其它控制截面處的值。

78、</p><p>　　表2.9變化點截面摩擦應力損失計算</p><p>　　表2.10 L/4截面摩擦應力損失計算</p><p>　　表2.11支點截面摩擦應力損失計算</p><p>　　各截面摩擦應力損失值的平均值的計算結果，列于下表：</p><p>　　表2.12各設計控制截面平均值</p>

79、<p>　　表2.13反摩阻影響長度計算</p><p>　　所以距張拉端為x處的截面由錨具變形和鋼筋回縮引起的考慮反摩阻后的預應力損失按式下式計算，即</p><p>　　式中的為張拉端由錨具變形引起的考慮反摩阻后的預應力損失，。若則表示該截面不受反摩阻影響。將各控制截面的計算列于下表中。</p><p>　　表2.14錨具變形引起的預應力損失計算<

80、;/p><p>　?。?）預應力鋼筋分批張拉時混凝土彈性壓縮引起的應力損失（）</p><p>　　混凝土彈性壓縮引起的應力損失取按應力計算需要控制的截面進行計算。對于簡支梁可取l/4截面進行計算，并以其計算結果作為全梁各截面預應力鋼筋應力損失的平均值。也可直接按一下簡化公式進行計算，即</p><p>　　式中 — 張拉批數(shù)，=3；</p><p&

81、gt;　　— 預應力鋼筋彈性模量與混凝土彈性模量的比值，按張拉時混凝土的實際強度等級計算；假定為設計強度的90%，即=0.9×C40=C35，查表得： ＝3.35×104MPa，故</p><p>　　— 全部預應力鋼筋（m批）的合力在其作用點（全部預應力鋼筋重心點）處所產(chǎn)生的混凝土正應力，，截面特性按第一階段取用。</p><p>　　其中 ＝（1395－42.

82、05－77.73）×2369＝3020.996kN </p><p><b>　　所以 </b></p><p>　　（4）鋼筋松弛引起的預應力損失（）</p><p>　　對于采用超張拉工藝的低松弛級鋼絞線，由鋼筋松弛引起的預應力損失按下式計算，即：</p><p>　　式中 — 張拉系數(shù)，采用超張拉，取

83、=0.9；</p><p>　　— 鋼筋松弛系數(shù)，對于低松弛鋼絞線，取=0.3；</p><p>　　— 傳力錨固時的鋼筋應力，，這里仍采用l/4截面的應力值作為全梁的平均值計算，故有：</p><p>　　=1395-42.05-77.73-28.68=1246.54MP</p><p><b>　　所以 </b&

84、gt;</p><p>　　（5）混凝土收縮、徐變引起的損失（）</p><p>　　混凝土收縮、徐變終極值引起的受拉區(qū)預應力鋼筋的應力損失可按下式計算，即： </p><p>　　式中 、— 加載齡期為時混凝土收縮應變終極值和徐變系數(shù)終極值；</p><p>　　— 加載齡期，即達到設計強度為90%的齡期，近似按標準養(yǎng)護條件計算則有：，則可

85、得20d；</p><p>　　對于二期恒載的加載齡，假定為=90d；</p><p>　　該梁所屬的橋位于野外一般地區(qū)，相對濕度為75%，其構件理論厚度為：</p><p>　　由此可查表并插值得相應的徐變系數(shù)終極值為：</p><p><b>　　、；</b></p><p>　　混凝土收縮應

86、變終極值為</p><p>　　為傳力錨固時在跨中和l/4截面的全部受力鋼筋（包括預應力鋼筋和縱向非預應力受力鋼筋，為簡化計算不計構造鋼筋影響）截面重心處，由、、所引起的混凝土正應力的平均值?？紤]到加載齡期不同，按徐變系數(shù)變小乘以折減系數(shù)。計算和引起的應力時采用第一階段截面特性，計算引起的應力時采用第三階段截面特性。</p><p><b>　　跨中截面 </b>&

87、lt;/p><p>　?。剑?395－83.51－3.89－28.68）×2369＝3029.76 kN</p><p>　　l/4截面 ＝（1395－42.05－77.73－28.68）×2360＝2953.05kN</p><p>　　=5.645+7.94-5.145-1.622</p><p><b>　

88、　=6.82MPa</b></p><p><b>　　所以 </b></p><p>　?。ㄎ从嫎嬙熹摻钣绊懀?lt;/p><p>　　，取跨中與l/4截面的平均值計算，則有 </p><p><b>　　跨中截面 </b></p><p><b>

89、　　L/4截面 </b></p><p><b>　　所以 </b></p><p><b>　　將以上各項代入即得</b></p><p>　　現(xiàn)將各截面鋼束應力損失平均值及有效預應力匯總于下表2.15中：</p><p><b>　　(七） 應力驗算</b>

90、;</p><p>　　1短暫狀況的正應力驗算 </p><p>　　構件在制作、運輸及安裝等施工階段，混凝土強度等級為C30。在預加力和自重作用下的截面邊緣混凝土的法向壓應力應符合要求。</p><p>　?。?）短暫狀況下(預加力階段)梁跨中截面上、下緣的正應力</p><p><b>　　上緣：</b></p

91、><p><b>　　下緣：</b></p><p>　　其中 ＝1278.92×2369＝3029.76×103 N，</p><p>　?。?196.84kN·m。截面特性取第一階段的截面特性，代入上式得： </p><p><b>　　<0.7MPa</

92、b></p><p>　　表2.15各截面鋼束預應力損失平均值及有效預應力匯總</p><p>　　預加力階段混凝土的壓應力滿足應力限制值的要求；混凝土的拉應力通過規(guī)定的預拉區(qū)配筋率來防止出現(xiàn)裂縫，預拉區(qū)混凝土沒有出現(xiàn)拉應力，故預拉區(qū)只需配置配筋率不小于0.2％的縱向鋼筋即可。 </p><p>　?。?）支點截面或運輸、安裝階段的吊點截面的應力驗算，其

93、方法與此相同，但應注意計算圖式、預加應力和截面幾何特征等的變化情況。</p><p>　　2 持久狀況的正應力驗算</p><p>　?。?）截面混凝土的正應力驗算</p><p>　　對于預應力混凝土簡支梁的正應力，由于配設曲線筋束的關系，應取跨中、L/4、支點及鋼束突然變化處（截斷或彎出梁頂?shù)龋┓謩e進行驗算。應力計算的作用（或荷載）取標準值，汽車荷載計入沖擊系數(shù)

94、。</p><p>　　1）跨中截面正應力驗算</p><p>　　此時，，＝1159.76×2369－89.38×2261.9＝2545.3×103 N，</p><p><b>　　=726.23mm</b></p><p>　　跨中截面混凝土上邊緣壓應力計算值為：</p>

95、<p>　　所以<0.5=0.526.8=13.4MPa</p><p>　　持久狀況下跨中截面混凝土正應力驗算滿足要求。</p><p>　　2）變化點截面正應力驗算</p><p>　　此時有，，，＝1145.85×2369－89.38×2261.9＝2512.35×103 N，</p><p&

96、gt;<b>　　=682.48mm</b></p><p>　　變化點截面混凝土上邊緣壓應力計算值為：</p><p>　　=4.803-5.579+3.444+1.600+1.014</p><p>　　=4.559MPa<0.5=0.526.8=13.4MPa</p><p>　　持久狀況下變化點截面混凝土正

97、應力驗算滿足要求。</p><p>　　3）L/4截面正應力驗算</p><p>　　此時有，，，＝1127.38×2369－89.38×2261.9＝2468.59×103 N，</p><p><b>　　=612.48mm</b></p><p>　　L/4截面混凝土上邊緣壓應力計算值

98、為：</p><p>　　=4.719-4.901+2.910+1.361+0.858=4.947MPa</p><p>　　所以<0.5=0.526.8=13.4MPa</p><p>　　持久狀況下L/4截面混凝土正應力驗算滿足要求。</p><p>　?。?）持久狀況下預應力鋼筋的應力驗算</p><p>

99、　　由二期恒載及活載作用產(chǎn)生的預應力鋼筋截面重心處的混凝土應力為</p><p><b>　　所以鋼束應力為</b></p><p>　　=1184.6MPa<0.65=0.651860=1209MPa</p><p>　　所以持久力狀況下預應力鋼筋的拉應力驗算滿足要求。</p><p>　?。?）持久狀況下的混凝

100、土主應力驗算</p><p>　　本設計取剪力和彎矩都有較大的變化點截面為例進行計算。</p><p><b>　　1）截面面積矩計算</b></p><p>　　如下圖2.15所示，其中計算點分別取上梗肋a-a處、第三階段截面重心軸處及下梗肋b-b處。</p><p>　　圖2.15變化點截面</p>&

101、lt;p>　　第一階段截面梗肋a-a以上面積對凈截面重心軸的面積矩：</p><p><b>　　=0.920</b></p><p>　　第一階段重心軸以上面積對凈截面重心軸的面積矩：</p><p><b>　　=0.981</b></p><p>　　第一階段截面梗肋b-b以上面積對凈截

102、面重心軸的面積矩：</p><p><b>　　=0.701 </b></p><p>　　第二階段截面梗肋a-a以上面積對凈截面重心軸的面積矩：</p><p><b>　　=0.986</b></p><p>　　第二階段中心軸以上面積對凈截面重心軸的面積矩：</p><p&

103、gt;<b>　　=1.064</b></p><p>　　第二階段截面梗肋b-b以上面積對凈截面重心軸的面積矩：</p><p><b>　　=0.813</b></p><p>　　第三階段截面梗肋a-a以上面積對凈截面重心軸的面積矩：</p><p><b>　　=0.981<

104、/b></p><p>　　第三階段重心軸以上面積對凈截面重心軸的面積矩：</p><p><b>　　=1.057</b></p><p>　　第三階段截面梗肋b-b以上面積對凈截面重心軸的面積矩：</p><p><b>　　=0.804</b></p><p>　

105、　同理可得，不同計算點處的面積矩，現(xiàn)匯總于下表2.16：</p><p>　　表2.16面積矩計算</p><p><b>　　2）主應力計算</b></p><p>　　①上梗肋處的主應力計算：</p><p><b>　?、〖魬?lt;/b></p><p>　　剪應力按下式

106、計算，其中為可變作用引起的剪力標準值組合，</p><p>　?。?33.40kN，所以有：</p><p><b>　　=0.3MPa</b></p><p><b>　?、⒄龖?lt;/b></p><p><b>　　=</b></p><p><

107、;b>　　=682.46mm</b></p><p><b>　　=6.342MPa</b></p><p><b>　?、Ｖ鲬?lt;/b></p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　=</b></p>

108、<p>　?、谥匦妮S的主應力計算：</p><p><b>　　ⅰ剪應力</b></p><p>　　剪應力按下式計算，其中為可變作用引起的剪力標準值組合，＝133.40kN，所以有：</p><p><b>　　=0.325MPa</b></p><p><b>　?、⒄龖?/p>

109、力</b></p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　=682.46mm</b></p><p><b>　　=4.914MPa</b></p><p><b>　　ⅲ主應力</b></p><p&

110、gt;<b>　　=</b></p><p>　　③下梗肋b-b的主應力計算：</p><p><b>　?、〖魬?lt;/b></p><p>　　剪應力按下式計算，其中為可變作用引起的剪力標準值組合，＝133.40kN，所以有：</p><p><b>　　=0.26MPa</b&g

111、t;</p><p><b>　　ⅱ正應力</b></p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　=682.46mm</b></p><p><b>　　=2.315MPa</b></p><p><b&

112、gt;　?、Ｖ鲬?lt;/b></p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　=</b></p><p>　　表2.17變化點截面主應力計算</p><p>　　變化點截面主應力計算列入上表：</p><p>　　3）主壓應力的限制值</p

113、><p>　　混凝土的主壓應力限值為MPa，與上表的計算結果比較，可見混凝土主壓應力計算值均小于限值，滿足要求。</p><p><b>　　4）主應力驗算</b></p><p>　　將上表中的主壓應力值與主壓應力限制進行比較，均小于相應的限制值。最大主拉應力為MPa＜MPa，按《公路橋規(guī)》的要求，僅需按構造布置箍筋。</p>&l

114、t;p><b>　　抗裂性驗算</b></p><p>　　1作用短期效應組合作用下的正截面抗裂驗算</p><p>　　正截面抗裂驗算取跨中截面進行。</p><p>　?。?) 預加力產(chǎn)生的構件抗裂驗算邊緣的混凝土預壓應力的計算</p><p><b>　　跨中截面</b></p&g

115、t;<p>　?。?545.3×103 N</p><p><b>　　=726.23mm</b></p><p>　　=15.536MPa</p><p>　?。?）由荷載產(chǎn)生的構件抗裂驗算邊緣混凝土的法向拉應力的計算</p><p>　　= 15.717MPa</p><p

116、>　?。?）正截面混凝土抗裂驗算</p><p>　　對于A類部分預應力混凝土構件，作用荷載短期效應組合作用下的混凝土拉應力應滿足下列要求：</p><p><b>　　由以上計算知</b></p><p>　?。▔海?，說明計算結果滿足《公路橋規(guī)》中A類部分預應力構件按作用短期效應組合計算的抗裂要求。</p><p&g

117、t;　　同時，A類部分預應力混凝土構件還必須滿足作用長期效應組合的抗裂要求。</p><p><b>　?。?3.97MPa</b></p><p>　　所以構件滿足《公路橋規(guī)》中A類部分預應力混凝土構件的作用長期效應組合的抗裂要求。</p><p>　　2作用短期效應組合作用下的斜截面抗裂驗算</p><p>　　斜截

118、面抗裂驗算應取剪力和彎矩均較大的最不利區(qū)段截面進行，這里仍取剪力和彎矩都較大的變化點截面進行計算。</p><p><b>　?。?)主應力計算</b></p><p>　　1）上梗肋處a-a截面的主應力計算</p><p><b>　?、〖魬?lt;/b></p><p>　　剪應力按下式進行計算，其

119、中為可變作用引起的剪力短期效應組合值，＝93.38kN，所以有</p><p><b>　　=0.173MPa</b></p><p><b>　　ⅱ正應力</b></p><p><b>　　=5.811MPa</b></p><p><b>　?、Ｖ鲬?lt;/

120、b></p><p>　　=-0.004MPa</p><p>　　2）重心軸處的主應力計算</p><p><b>　?、〖魬?lt;/b></p><p>　　剪應力按下式進行計算，其中為可變作用引起的剪力短期效應組合值，＝93.38kN，所以有：</p><p><b>　　=0

121、.189MPa</b></p><p><b>　?、⒄龖?lt;/b></p><p><b>　　=4.914MPa</b></p><p><b>　?、Ｖ鲬?lt;/b></p><p>　　=-0.007MPa</p><p>　　3）下梗

122、肋b-b處的主應力計算</p><p><b>　?、〖魬?lt;/b></p><p>　　剪應力按下式進行計算，其中為可變作用引起的剪力短期效應組合值，＝115.56kN，所以有：</p><p><b>　　=0.156MPa</b></p><p><b>　?、⒄龖?lt;/b&g

123、t;</p><p><b>　　=3.291MPa</b></p><p><b>　?、Ｖ鲬?lt;/b></p><p>　　=-0.007MPa </p><p>　　變化點截面的主拉應力列入下表2.18： </p><p>　?。?）主拉應力的限制值</

124、p><p>　　作用短期效應組合下抗裂驗算的混凝土的主拉應力限值為</p><p><b>　　MPa</b></p><p>　　從上表中可以看出，以上主拉應力均符合要求。所以變化點截面滿足作用短期效應組合作用下的斜截面抗裂驗算要求。</p><p>　　表 2.18變化點截面抗裂驗算主拉應力計算</p>&

125、lt;p>　　主梁變形（撓度）計算</p><p>　　根據(jù)主梁截面在各階段混凝土正應力驗算結果，可知主梁在使用荷載作用下截面不開裂。</p><p>　　1荷載短期效應作用下主梁撓度驗算</p><p>　　主梁計算跨徑L=19.5m，C40混凝土的彈性模量MPa。</p><p>　　由于主梁在各控制截面的換算截面慣性矩各不相同，本

126、設計為簡化，取梁L/4處截面的換算截面慣性矩＝153.969×109mm4作為全梁的平均值來計算。</p><p>　　簡支梁撓度驗算式為：</p><p>　?。?）可變荷載作用引起的撓度</p><p>　　現(xiàn)將可變荷載作為均布荷載作用在主梁上，則主梁跨中撓度系數(shù)，荷載短期效應的可變荷載值為。</p><p>　　由可變荷載引起

127、的簡支梁跨中截面的撓度為：</p><p>　　考慮長期效應的可變荷載引起的撓度值為 ： </p><p><b>　　滿足要求。</b></p><p>　?。?）考慮長期效應的一期恒載、二期恒載引起的撓度</p><p><b>　　=20.95mm</b></p><p&g

128、t;　　2預加力引起的上拱度計算</p><p>　　采用L/4截面處的使用階段永存預加力矩作用為全梁平均預加力矩計算值，即</p><p><b>　　=</b></p><p>　　=588.87mm </p><p>　　截面慣矩應采用預加力階段（第一階段）的截面慣矩，為簡化這里仍以梁L/4處截面的截面慣性矩＝14

129、5.475×109mm4作為全梁的平均值來計算。</p><p>　　則主梁上拱度（跨中截面）為</p><p>　　考慮長期效應的預加力引起的上拱值為</p><p><b>　　3預拱度的設置</b></p><p>　　梁在預加力和荷載短期效應組合共同作用下并考慮長期效應的撓度值為</p>

130、<p>　　預加力產(chǎn)生的長期反拱值大于按荷載短期效應組合計算的長期撓度值，所以不需要設置預拱度。</p><p><b>　　行車道板的計算</b></p><p>　　考慮到主梁翼緣板內鋼筋是連續(xù)的，故行車道板可按懸臂板（邊梁）和梁端固結的連續(xù)板（中梁）兩種情況來計算。</p><p>　　1 懸臂板（邊梁）荷載效應計算</p

131、><p>　　本設計懸臂板按單項板計算，懸臂長度為0.9m，計算時取懸臂板寬為1.0m。</p><p><b>　?。?）永久作用</b></p><p>　　1）主梁架設完畢時，板面可看成70cm長度的單向懸臂板，計算圖示2.16如下：</p><p>　　計算懸臂板根部一期永久荷載作用效應為：</p>&

132、lt;p>　　2）成橋之后，橋面現(xiàn)澆部分完成后，施工二期永久作用，此時橋面板可看成經(jīng)跨徑為0.9m的懸臂單向板，如上圖所示，P為防撞欄重力，其值為7.5kN現(xiàn)澆部分懸臂板自重，為橋面鋪裝層重力。計算二期永久作用效應如下：</p><p><b>　　=9.728kN</b></p><p>　　3）總永久作用效應，懸臂根部永久作用效應為：</p>

133、<p><b>　　彎矩：</b></p><p><b>　　剪力：</b></p><p><b>　　可變作用</b></p><p>　　在邊梁懸臂板處有車輛荷載的作用，如下圖2.17所示</p><p>　　圖中，P為車輛荷載后軸的軸重，其值為140kN，&