4乘30米预应力简支T型梁桥毕业设计

山东交通学院 20152015 届毕业生毕业论文 设计 届毕业生毕业论文 设计 题目 牛石路柴汶河大桥施工图设计 4 30 米装配式预支 T 梁施工图设计 院 系 别 交通土建工程学院 专 业 土木工程 班 级 土木 114 学 号 姓 名 姜 星 宇 指导教师 于 业 栓 2015 年 6 月 姜星宇 牛石路柴汶河大桥施工图 4 30m 装配式预应力简支 T 梁施工图设计 原原 创创 声声 明明 本人姜星宇郑重声明 所呈交的论文 牛石路柴汶河大桥施工图设计 4 30m 装 配式预应力钢筋混凝土简支 T 梁施工图设计 是本人在导师于业栓的指导下开展研 究工作所取得的成果 除文中特别加以标注和致谢的地方外 论文中不包含任何其他 个人或集体已经发表或撰写过的研究成果 对本文的研究做出重要贡献的个人和集体 均已在文中以明确方式标明 本人完全意识到本声明的法律后果 尊重知识产权 并 愿为此承担一切法律责任 论文作者 签字 日期 年 月 日 山东交通学院毕业设计 论文 摘 要 本设计4跨预应力混凝土简支桥梁 桥面净宽9 2 1 5 m 桥下净空5m 跨径为 30m 本设计分为以下几个部分 桥面板的设计 综合各种因素 本桥采用预应力 T 型 简支梁 预应力 T 型简支梁具有安装重量轻 跨度大等优点 适用于大中跨度桥梁 桥面采用6块宽度为2m 梁高为1 7m 跨度为29 96m 的预应力 T 型梁 作用在桥面上的 荷载有结构重力 预加应力 土的重力 混凝土收缩以及徐变影响力 汽车荷载以及 其引起的冲击力 离心力 和人群荷载 以及所有车辆引起的土侧压力 基本原理是 假定忽略主梁之间横向结构的联系作用 桥面板视为沿横向支撑在主梁上的简支梁 画出最不利位置的影响线 据影响线得到横向分布系数 M 取最大的横向分布系数作为 主梁的控制设计 桥墩设计 桥墩采用桩柱式 由盖梁柱和灌注桩组成 经过荷载计 算与组合后 由极限状态设计法决定配筋 桥台采用双柱式桥台 基础采用钻孔灌注 桩 桥梁下部结构设置在地基上 其主要作用是支撑桥跨结构 并且将桥跨结构承受 的荷载传到地基中去 以确保上部结构的安全使用 关键词关键词 预应力混凝土 简支 T 梁 G M 法 桥梁墩台 杠杆原理 姜星宇 牛石路柴汶河大桥施工图 4 30m 装配式预应力简支 T 梁施工图设计 Abstract The design is about a reinforce concrete simply supported girder bridge what has five spans The bridge deck slab s net breadth is 14 2 1 75 meter The clearance under bridge superstructure is 5meter and each span to 25meters This design is composed of three parts as follows the design of deck slab Considering all of the factors we design the pre stressed concrete bridge T simple beam The pre stressed bridge has many good qualities such as it has small weight when installed it is very simply when construction And not use so much template It is suitable for the small bridge The bridge deck slab is composed of 6 T simple beams and the hollow slab is 2 meter width 1 7 meter height and 24 96 length Considering the load is not simple The loads that imposed on the bridge are as follows the gravity of structure the gravity of pre stressed soil concrete structure s shrinkage and creep that cause influence force the car load and impact force trailer load pedestrian load and lateral earth pressure The basic principle is that we neglect the link effect of the horizontal structure between the main girder And supposed the bridge deck slab as simply supported girder that is supported on the main beam We draw the influence line that which point is the most adverse from which we can know the transverse load foundation s sedimentation to ensure it suit to the require of the standard The bridge s underside structure is installed under the foundation soil it s main use is to support the upside structure and transfer the load from the upside structure to the require of the standard The bridge s underside structure is installed under the foundation soil it s main use is to support the upside structure to the foundation to ensure the safe use of the upside structure Key Words Reinforce concrete simply supported gender bridge bridge pier Gravity abutment cast in place pile lever principle 山东交通学院毕业设计 论文 目录 前 言 1 第 1 章 桥型设计方案 2 1 1 方案一 预应力钢筋混凝土简支 T 梁 2 1 1 1 基本构造布置 2 1 1 2 设计荷载 2 1 2 方案二 钢筋混凝土箱形拱桥 3 1 2 1 方案简介 3 1 2 2 尺寸拟定 3 1 2 3 桥面铺装及纵横坡度 4 1 2 4 施工方法 4 1 2 5 总结 4 1 3 桥型方案三 预应力混凝土连续刚构方案 比较方案 4 第 2 章 上部结构设计 5 2 1 计资料及结构布置 5 2 1 1 设计资料 5 2 1 2 横截面布置 5 2 1 3 横截面沿跨长变化 9 2 1 4 横隔梁的布置 9 2 2 主梁作用效应计算 9 2 2 1 永久作用效应计算 9 2 2 2 可变作用效应计算 11 2 2 3 主梁作用效应组合 22 2 3 预应力钢束的估算及其位置 22 2 3 1 跨中截面钢束的估算和确定 22 2 3 2 预应力钢束布置 23 2 4 计算主梁截面几何特征 28 2 4 1 截面面积及惯矩计算 28 2 4 2 截面静矩计算 30 2 4 3 截面几何特性汇总 30 2 5 预应力损失计算 31 2 5 1 预应力钢束与管道壁之间的摩擦引起的预应力损失 34 2 5 2 由锚具变形 钢束回缩引起的损失 34 2 5 3 混凝土弹性收缩引起的预应力损失 35 2 5 4 由钢束应力松弛引起的损失 37 2 5 5 混凝土收缩和徐变引起的损失 37 2 5 6 预加力计算及钢束预应力损失汇总 39 2 6 主梁截面承载力与应力验算 42 2 6 1 持久状况承载能力极限状态承载力验算 42 2 6 2 持久状态正常使用极限状态抗裂验算 45 2 6 3 持久状态构件的应力验算 46 2 6 4 短暂状况构件的应力验算 53 2 7 主梁端部的局部承压验算 53 姜星宇 牛石路柴汶河大桥施工图 4 30m 装配式预应力简支 T 梁施工图设计 2 7 1 局部承压区的截面尺寸验算 53 2 7 2 局部抗压承载力验算 55 2 8 主梁变形验算 56 第 3 章下部结构的设计 59 3 1 盖梁的计算 59 3 1 1 荷载计算 59 3 1 2 内力计算 67 3 2 桥墩墩柱计算 67 3 2 1 荷载计算 67 3 2 2 截面配筋计算及应力验算 69 3 3 钻孔灌注桩计算 71 3 3 1 荷载计算 71 3 3 2 桩长计算 72 3 3 3 桩的内力计算 法 73 m 3 3 4 桩身截面配筋与承载力验算 75 3 3 5 墩顶纵向水平位移验算 76 结 论 78 致 谢 79 参考文献 80 姜星宇 牛石路柴汶河大桥施工图 4 30m 装配式预应力简支 T 梁施工图设计 0 前前 言言 公路桥梁交通是为国民经济 社会发展和人民生活服务的公共基础设施 是衡量 一个国家经济实力和现代化水平的重要标志 我国从 七五 开始 公路建设进入了 高等级公路建设的新阶段 近几年随着公路等级的不断提高 路桥方面知识得到越来 越多的应用 同时 各项规范也有了较大的变动 为掌握更多路桥方面知识 我选择 了 28m 装配式预应力混凝土简支 T 梁设计这一课题 本设计是根据设计任务书的要求和 公路桥规 的规定 选定装配式预应力 T 形 截面简支梁桥 该类型的梁桥具有受力均匀 稳定 且对于小跨径单跨不产生负弯矩 施工简单且进度迅速等优点 设计内容包括拟定桥梁纵 横断面尺寸 上部结构计算 下部结构计算 施工组织管理与运营 施工图绘制 各结构配筋计算 书写计算说明书 编制设计文件这几项任务 在设计中 桥梁上部结构的计算着重分析了桥梁在施工及使用过程中恒载以及活 载的作用力 采用整体的自重荷载集度进行恒载内力的计算 按照新规范公路 I 级车 道荷载进行布置活载 并进行了梁的配筋计算 估算了钢绞线的各种预应力损失 并 进行预应力阶段和使用阶段主梁截面的强度 正应力及主应力的验算 下部结构采用 以钻孔灌注桩为基础的墩柱 并分别对桥墩和桩基础进行了计算和验算 主要依据 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 JTG D062 2004 公路桥涵地 基与基础设计规范 JTJ 024 85 公路桥涵设计通用规范 简称 通用规范 在本次设计过程中 新旧规范的交替 电脑制图的操作 都使我的设计工作一度 陷入僵局 在指导老师于老师及本组其他组员的帮助下 才使的这次设计得以顺利完 成 在此 对老师和同学们表示衷心的感谢 由于公路桥梁工程技术的不断进步 技术标准的不断更新 加之本人能力所限 设计过程中的错误和不足再所难免 敬请各位老师给予批评指正 山东交通学院毕业设计 论文 1 第 1 章 桥型设计方案 根据现桥位地形 水文条件 并综合考虑工程的经济性和施工难易程度 本桥桥 跨布置的单跨跨径宜在 30m 以上 因此选定简支 T 型梁 连续箱梁和连续刚构桥这三 种桥型方案来进行方案比 1 1 方案一 预应力钢筋混凝土简支 T 梁 1 1 1 基本构造布置 设计资料 桥梁跨径及桥宽 标准跨径 30m 墩中心距 全桥共 120 米 分 4 跨 主梁全长 29 96m 桥面净空 净 9 2 1 5m 12m 计算跨径 29 5m 1 上部构造为预应力混凝土 T 型梁 梁高 1 7 m 下部构造为柱式墩身 肋板式桥 台 桩基础 采用简支转连续施工 2 预应力混凝土 T 型梁是目前公路桥梁中经济合理的桥型之一 桥型能适应桥位 环境 施工工艺成熟 安全可靠 采用简支转连续桥型 桥面连续 行车舒适 施工 方便 工期较短 上部结构施工较连续梁和连续刚构要简单 材料用量和费用较少 能有效控制投资规模 造价最省 4 30 图 1 1 桥梁立面图 1 1 2 设计荷载 公路 I 级 两侧防撞栏杆重量分别为 3kN m 材料及工艺 本桥为预应力钢筋混凝土 T 型梁桥 混凝土 主梁采用 C50 混凝土 桥面铺装用 C30 混凝土 姜星宇 牛石路柴汶河大桥施工图 4 30m 装配式预应力简支 T 梁施工图设计 2 预应力钢筋 采用 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 JTG D62 2004 的 15 2 钢绞线 每束 6 根 全梁配 6 束 1860MPa pk f 简支梁的优点是构造 设计计算简单 受力明确 缺点是中部受弯矩较大 并且 没有平衡的方法 而支点处受剪力最大 如果处理不好主梁的连接 就会出现行车不 稳的情况 1 2 方案二 钢筋混凝土箱形拱桥 1 2 1 方案简介 本方案为钢筋混凝土等截面悬链线无铰拱桥 全桥分四跨 每跨均采用标准跨 径 30m 采用箱形截面的拱圈 桥墩为重力式桥墩 桥台为 U 型桥台 1 2 2 尺寸拟定 本桥拟用拱轴系数 m 2 24 净跨径为 60 0m 矢跨比为 1 8 桥面行车道宽 9 0m 两边各设 1 5m 的人行道 拱圈采用单箱多室闭合箱 全宽 11 2m 由 8 个拱箱组 成 高为 1 2m 拱箱尺寸拟定如图 1 1 8 8 8168108 1321612416 8 8108 108 20846820 102 120 8 图 1 2 箱梁尺寸拟定 1 拱箱宽度 由构件强度 刚度和起吊能力等因素决定 一般为 130 160cm 取 140cm 2 拱壁厚度 预制箱壁厚度主要受震捣条件限制 按箱壁钢筋保护层和插入式 震动棒的要求 一般需有 10cm 若采用附着式震捣器分段震捣 可减少为 8cm 取 8cm 3 相邻箱壁间净宽 这部分空间以后用现浇混凝土填筑 构成拱圈的受力部分 一般用 10 16cm 这里取 16cm 4 底板厚度 6 14cm 太厚则吊装重量大 太薄则局部稳定性差且中性轴上移 这里取 10cm 5 盖板 有钢筋混凝土板和微弯板两种型式 最小厚度 6 8cm 这里取 8cm 山东交通学院毕业设计 论文 3 6 现浇顶部混凝土厚度 一般不小于 10cm 这里取 10cm 7 横隔板 多采用挖空的钢筋混凝土预制板 厚 6 8cm 间距 3 0 5 0m 横 隔板应预留人行孔 以便于维修养护 这里取厚 6cm 1 2 3 桥面铺装及纵横坡度 桥面采用沥青混凝土桥面铺装 厚 0 08m 桥面设双向横坡 坡度为 2 0 为了 排除桥面积水 桥面设置预制混凝土集水井和 10cm 铸铁泄水管 布置在拱顶实腹区 段 双向纵坡 坡度为 0 6 1 2 4 施工方法 采用无支架缆索吊装施工方法 拱箱分段预制 采用装配 整体式结构型式 分阶段施工 最后组拼成一个整体 1 2 5 总结 预应力混凝土连续箱梁也是目前公路大跨径桥梁中经常采用的桥型之一 结构受 力合理 变形小 桥面连续 行车舒适 较 T 型梁增加了施工的难度和工期 材料用 量和费用较 T 型梁要多一些 上部构造施工采用移动支架一次性投入费用要高 且由 于增加了大吨位支座 日后维护费用要增加 1 3 桥型方案三 预应力混凝土连续刚构方案 比较方案 桥梁全长 4x30m 1 上部构造为预应力混凝土变高度箱梁 根部高 4 5m 跨中高 2 0m 下部构造为 空心矩形截面墩身 肋板式桥台 桩基础 采用挂篮悬臂浇筑施工 2 预应力混凝土连续刚构桥外型美观 是目前公路大跨径桥梁中经常采用的桥型 之一 尤其是墩身高度很高时 更能体现出它的优势 该桥型连续 行车舒适 但上部 结构施工工序较 T 型梁和连续梁要多 周期较长 造价较高 鉴于桥位处的地形条件 河流断面宽约 70m 桥墩高 28m 左右 且由于连续刚构桥桥梁 上部结构建筑高度较高 如采用该方案需要提升桥面标高 增加桥头引道长度 结合 投资规模 和考虑施工的难度 本桥不适合于修建连续刚构桥 方案的最终确定 经考虑 简直梁的设计较简单 受力的点明确 比较适合初学者 作为毕业设计用 因此我选着了方案一 姜星宇 牛石路柴汶河大桥施工图 4 30m 装配式预应力简支 T 梁施工图设计 4 第 2 章 上部结构设计 2 1 计资料及结构布置 2 1 1 设计资料 1 桥梁跨径及桥宽 标准跨径 30m 墩中心距离 主梁全长 29 96m 计算跨径 29 5m 桥面净空 净 9m 2 1 5m 12m 2 设计荷载 公路 I 级 每侧防撞栏重力的作用力为 3KN m 3 材料及工艺 混凝土 主梁用 C50 桥面铺装用 C30 预应力钢筋采用 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 JTG D62 2004 的 15 2 钢绞线 每束 6 根 全梁配 6 束 1860MPa pk f 普通钢筋直径大于和等于 12mm 的采用 HRB335 钢筋 直径小于 12mm 的均用 R235 钢筋 按后张法施工工艺制作主梁 采用内径 70mm 外径 77mm 的预埋波纹管和夹片锚具 4 设计依据 1 交通部颁 公路工程技术标准 JTG B01 2003 2 交通部颁 公路桥涵设计通用规范 JTG D60 2004 3 交通部颁 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 JTG D62 2004 5 基本计算数据 见表 2 1 2 1 2 横截面布置 1 主梁间距与主梁片数 主梁间距通常应随梁高与跨径的增大而加宽为经济 同时加宽翼板对提高主梁截 面效率指标很有效 故在许可条件下应适当加宽 T 梁翼板 翼板的宽度为 2000mm 由 于宽度较大 为了保证桥梁的整体受力性能 桥面板采用现浇混凝土刚性接头 因此 主梁的工作截面有两种 预应力 运输 吊装阶段的小截面 b1 1200mm 和运营阶段 山东交通学院毕业设计 论文 5 的大截面 b2 2000mm 净 9m 2 1 5m 的桥款选用六片主梁 如图 2 1 所示 表 2 1 基本计算数据 名称项目符号单位数据 立方体 弹性模量 轴心抗压标准强度 轴心抗拉标准强度 轴心抗压设计强度 轴心抗拉设计强度 kcu f c E ck f tk f cd f td f MPa MPa MPa MPa MPa MPa 50 4 1045 3 32 4 2 65 22 4 1 83 容许压应力 7 0 ck f MPa20 72短暂状 态容许拉应力 7 0 tk f MPa1 757 标准荷载组合 容许压应力 ck f5 0 MPa16 2 容许主压应力 ck f6 0 MPa19 44 短期效应组合 容许拉应力pcst 85 0 MPa0 C50 混 凝土 持久状 态 容许主拉应力 tk f6 0 MPa1 59 标准强度 弹性模量 抗拉设计强度 最大控制应力 pk f p E pd f pk f75 0 MPa MPa MPa MPa 1860 5 1095 1 1260 1395 容许压应力 钢绞线 容许拉应力pk f65 0 MPa1209 标准荷载组合 1 3 mKN25 材料重容许压应力 2 3 mKN23 姜星宇 牛石路柴汶河大桥施工图 4 30m 装配式预应力简支 T 梁施工图设计 6 度容许主压应力 3 3 mKN78 5 短期效应组合Ep 无量纲 5 65 2 主梁跨中主要尺寸拟定 1 主梁高度 预应力简支梁桥的主要高度与其跨径之比通常在 1 15 1 25 标准设计中高跨比 约在 1 18 1 19 本桥采用 1700mm 的主梁高度比较合适 2 主梁截面细部尺寸 T 梁翼板的厚度主要取决于桥面板承受车轮局部荷载的要求 还应考虑能否满足 主梁受弯时上翼板受压的强度要求 预置 T 梁的翼板厚度取用 110mm 翼板跟部加厚到 200mm 以抵抗翼缘跟部较大的弯矩 在预应力混凝土梁中腹板内主拉应力较小 腹板厚度一般由布置预置孔道的构造 决定 同时从腹板本身的稳定条件出发 腹板厚度不宜小于其高度的 1 15 马蹄尺寸 基本由布置预应力钢束的需要确定的 设计实践表明 马蹄面积占截面总面积的 10 20 为合适 图 2 1 结构尺寸图 按照以上拟订的外形尺寸就可以绘出预制梁的跨中截面图 见图 2 2 山东交通学院毕业设计 论文 7 图 2 2 跨中截面图 3 计算截面几何特征 将主梁跨中截面划分成五个规则图形的小单元 截面几何特征列表计算见表 2 2 表 2 2 截面几何特性计算表 姜星宇 牛石路柴汶河大桥施工图 4 30m 装配式预应力简支 T 梁施工图设计 8 4 检查截面效率指标 希望在 0 5 以上 上核心距 85 35 33 62170 5650 21806914 cm yA I k x s 下核心距 68 52 81 724770 18295166 cm yA I k s x 截面效率指标 5 052 0 170 68 5285 35 h kk sx 表明以上初拟的主梁跨中截面是合理的 2 1 3 横截面沿跨长变化 横截面沿跨长的变化 该梁的翼板厚度不变 马蹄部分逐渐抬高 梁端处腹板加 厚到与马蹄等宽 主梁的基本布置到这里就基本结束了 分块面积 i A 2 cm 分块面积 形心至上 缘距离 cmyi 分块面积 对上缘静 距 iii yAS 3 cm 分块面积 的自身惯 矩 isi yyd cm 分块面积对 截面形心的 惯矩 2 iix dAI 4 cm xi III 4 cm 分块名称 1 2 3 4 5 2 516 7 4 6 大毛截面 翼板 22005 51210022183 356 83 58 三角承托 30013 54050937 548 83 67 腹板 208580 5 5 18 17 下三角 165146 33324144 91101 7 84 马蹄 90016030000 97 67 5650 4 小毛截面 翼板 13205 572601331067 31 7 三角承托 30013 54050937 559 31 8 腹板 208580 5 5 7 69 8 下三角 165146 33324144 91101 7 73 52 4 马蹄 90016030000 87 19 5 4770 4 山东交通学院毕业设计 论文 9 2 1 4 横隔梁的布置 由于主梁很长 为了减小跨中弯矩的影响 全梁共设了五道横隔梁 分别布置在 跨中截面 两个四分点及梁端 其间距为 7 25m 2 2 主梁作用效应计算 2 2 1 永久作用效应计算 1 永久作用集度 1 预制梁自重 跨中截面段主梁的自重 49 8075 6 25477 0 1 KNG 马蹄抬高与腹板宽度段梁的自重 长 7 25m 29 1202 2575 6 477 0 948265 0 2 KNG 支点段梁的自重 3 3132 1 259486256 0 3 KNG 边主梁的横隔梁 中横隔梁体积 12 0 15 011 0 5 04 0075 0 5 0525 039 1 17 0 3 m 端横隔梁体积 148 0 25 0 047 0 5 0375 0 59 1 25 0 3 m 故半跨内横隔梁重力为 2 825 148 0112 0 25 1 4 KNG 预制梁永久作用集度 187 1798 13 2 8 3 3129 12049 80 1 mKNg 2 二期永久作用 3 现浇 T 梁翼板集度 2 2258 011 0 5 mKNg 边梁现浇部分横隔梁 一片中横隔梁 现浇部分 体积 09452 0 39 1 4 017 0 一片端横隔梁 现浇部分 体积 159 059 14 025 0 3 m 故 6 3 0 094522 0 159 25 27 960 538 gKN m 铺装 8cm 混凝土铺装 26251308 0 mKN 5cm 沥青铺装 95 14231305 0mKN 姜星宇 牛石路柴汶河大桥施工图 4 30m 装配式预应力简支 T 梁施工图设计 10 若将桥面铺装均摊给六片主梁 则 85 5 6 95 1426 7 mKNg 栏杆 两侧防撞护栏分别为 4 99KN m 若将两侧防撞栏均摊给六片主梁 则 426 1 6 299 4 8 mKNg 边梁二期永久作用集度 014 10426 1 85 5 538 0 2 2 2 mKNg 2 永久效应 如图 1 3 所示 设 x 为计算截面离左支座的距离 主梁弯矩和剪力的计算公式分别为 2 2 1 2 1 gxglxM gxglQ 2 1 图 2 3 主梁弯矩和剪力图 表 2 3 永久作用效应计算表 作用效应 跨中 2lx 四分点 4lx 变化点 8lx 支点 0 x 山东交通学院毕业设计 论文 11 弯矩 KN m 2478 71859 011084 430 剪力 KN 0183 6275 41367 21 2 2 2 可变作用效应计算 1 冲击系数和车道折减系数 按 桥规 4 3 2 条规定 结构的冲击系数与结构的基频有关 因此要先计算结构 的频率 简支梁桥的频率可采用下列公式估算 12 4 86 1439 2181 0 1045 3 5 292 14 3 2 10 22 HZ m EI l f c c 其中 86 1439 81 9 1025565 0 3 mKg g G mc 根据本桥的基频 可计算出汽车荷载的冲击系数为 236 0 0157 0 1767 0 fIn 按 桥规 4 3 1 条 当车道大于两车道时 需进行车道折减 三车道折减 22 四车道折减 33 但折减后不得小于用两行车队布载的计算结果 2 计算主梁的荷载横向分布系数 1 跨中的荷载横向分布系数 c m 本桥跨中内设五道横隔梁 具有可靠地横向联系 且承重结构的长宽比为 属于窄桥 5 041 0 5 29 12 l B 因此采用 G M 法 主梁的抗弯及抗扭惯性矩和 x I Tx I 2 x I 41 10 m 对于 T 形梁截面 抗扭惯性矩可以近似按下式计算 3 iiiTx tbCI 式中 相应为单个矩形截面的宽度和高度 ii tb 矩形截面抗扭刚度系数 i C 梁截面划分成单个矩形截面的个数m 对于跨中截面 翼缘板的换算平均厚度 姜星宇 牛石路柴汶河大桥施工图 4 30m 装配式预应力简支 T 梁施工图设计 12 6 12 185 805 75 011185 1 cmt 马蹄部分的换算平均厚度 5 25 2 3120 3 cmt 图 2 4 式出了的计算图示 的计算见表 2 4 T I T I 图 2 4的计算图 T I 表 2 4的计算 T I 分块名称 cmbi cmti ii tb i C 10 433 mtbCI iiiTi 翼缘板 20012 615 8731 31 33358 腹板 131 9158 7930 3091 37555 马蹄 4525 51 76470 2151 60423 4 31336 43 1031336 4mIT 单位抗弯及抗扭惯矩 cmm b I J x x 43 1 1009 1 200 101806914 2 cmm b I J Tx Tx 45 3 1016 2 200 1031336 4 山东交通学院毕业设计 论文 13 横梁抗弯及抗扭惯矩 翼板有效宽度计算 横梁长度取为两边主梁的轴线间距 即 mbl80 244 mc545 3 16 025 7 2 1 cmh150 cmmb1616 0 443 0 8 545 3 l c 根据比值可查 桥梁工程 上册 附表 II 1 求得 l c mc762 1 545 3 497 0 497 0 求横梁截面重心位置 y a m bhh h bh h h ay286 0 16 0 5 115 0 762 1 2 5 116 0 5 0 2 15 0 762 1 2 2 2 2 2 2 2 1 1 1 横梁的抗弯和抗扭惯矩 Tyy II 和 2 3 2 1 1 3 1y 2 12 1 2 22 12 1 yy a h bhhb h ahhI 0 00099 0 02 0 0 0516 0 1267 4 m 3 222 3 111 hbchbcITy 3 1 1 0021 0 25 7 15 0 111 cbh查表得 305 0 133 0 15 0 5 1 18 0 222 cbh查表得 故 4233 1006 118 0 35 1305 025 7 15 0 3 1 mITy 单位弯矩及抗扭惯矩 Jy 和 JTy cmmbIJ yy 10748 1 10025 7 1267 0 44 1 cmmbIJ TyTy 10462 1 10025 7 1006 1 452 1 计算抗弯参数和扭弯参数 32 0 10748 1 1009 1 5 29 6 4 4 3 4 y x p J J l B 式中 为桥宽的一半 取为计算跨径 B p l 姜星宇 牛石路柴汶河大桥施工图 4 30m 装配式预应力简支 T 梁施工图设计 14 yxTyTx JJEJJG2 按第 2 1 3 条 取 G 0 425E 则 018 0 10748 1 1009 1 2 10 462 1 16 2 425 0 43 5 133 0014 0 计算荷载弯矩横向分布影响线坐标 已知 查 G M 图表 可得表中数值 如表 2 5 32 0 表 2 5 G M 图表值 荷载位置 梁位 B3B 4B 2B 40 B 4 B 2 3B 4 B 00 840 921 001 11 111 11 000 920 84 B 41 621 51 221 181 100 780 550 300 10 B 22 522 101 741 400 980 620 22 0 18 0 54 3B 43 302 722 11 520 960 42 0 12 0 60 1 2 K0 B4 83 462 421 640 880 13 0 52 1 13 1 78 00 940 991 021 061 11 061 020 990 94 B 41 081 081 071 071 010 990 940 880 84 B 21 221 201 161 061 000 920 850 800 74 3B 41 401 301 201 080 990 880 800 720 68 K1 B1 681 461 271 110 980 870 790 700 60 用内插法求各梁位处值 1 号 6 号梁 b b kkk33 0 67 0 4 3 4 3 57 0 43 0 bb kk 2 号 5 号梁 2 b kk 24 3 71 0 29 0 bb kk 3 号 4 号梁 4 0 67 0 33 0 b kkk 列表计算各梁的横向分布影响线坐标值 如下表 2 6 山东交通学院毕业设计 论文 15 表 2 6 各梁的横向分布影响线坐标值列表 姜星宇 牛石路柴汶河大桥施工图 4 30m 装配式预应力简支 T 梁施工图设计 16 绘制横向分布影响线图 如下图 2 5 所示 求横向分布系数 何载位置梁 号 计算式 B3B 4B 2B 40 B 4 B 2 3B 4 B 3B 41 67K 0 33 0 B KK 1 491 351 221 090 990 880 800 710 65 43B 0 0 67K33K 0 B K 3 802 972 211 560 930 32 0 25 0 78 1 39 一 号 0 1 KK 2 31 1 61 0 98 0 470 050 551 051 492 05 0 31 0 21 0 13 0 060 010 070 140 200 27 0 KK 3 492 752 081 500 940 40 0 11 0 58 1 12 6 K 0 580 460 350 250 160 07 0 02 0 10 0 19 2 1B KK 1 221 201 161 061 000 920 850 800 74 2 0B KK 2 522 101 741 400 980 620 22 0 18 0 54 0 1 KK 1 30 0 90 0 58 0 340 020 300 630 981 28 0 17 0 12 0 08 0 050 000 040 080 130 17 0 KK 2 351 981 661 350 980 660 30 0 05 0 37 二 号 6 K 0 390 330 280 230 160 110 05 0 01 0 06 40 1 0 670 33 B KKK 1 031 051 051 071 041 010 970 920 87 40 0 0 670 33K B KK 1 361 311 151 151 100 890 700 510 35 0 1 KK 0 33 0 26 0 09 0 09 0 06 0 130 270 410 53 0 04 0 03 0 01 0 01 0 01 0 020 040 050 07 0 KK 1 321 271 131 141 090 900 740 560 42 三 号 6 K 0 220 210 190 190 180 150 120 090 07 山东交通学院毕业设计 论文 17 图 2 5 跨中荷载横向分布系数计算图 对 号梁 两车道 52 0 106 0 214 0 30 0 42 0 2 1 cq m 对 号梁 两车道 449 0 130 0 202 0 253 0 313 0 2 1 cq m 对 号梁 两车道 37 0 162 0186 0 19 0 203 0 2 1 cq m 2 支点截面的荷载横向分布系数 0 m 采用杠杆原理方法计算 首先绘制横向影响线图 如下图 2 6 所示 在横向按 最不利荷载布置 姜星宇 牛石路柴汶河大桥施工图 4 30m 装配式预应力简支 T 梁施工图设计 18 50 180130 50 180130180 130 1 0 0 1 1 0 0 10 35 图 2 6 支座处荷载横向分布系数计算图 对于 号梁 25 0 5 0 2 1 oq m 对于 号梁 55 0 15 0 2 1 oq m 号 号 号 号梁的横向分布系数和 号梁一样 对于 号梁 25 0 5 0 2 1 oq m 3 横向分布系数汇总 下表 2 7 表 2 7 横向分布系数汇总表 3 车道荷载的取值 根据 桥规 4 3 1 条 公路 I 级的均布荷载标准 公路 I 级车道荷载的均布荷载标准值为 q 10 5KN m 根据规范 30 米跨径时 P 305KN 计算剪力时 K 3662 1305KNpk 4 计算可变作用效应 荷载 类别 c m o m c m o m c m o m c m o m c m o m c m o m 公路 I 级 0 520 2 5 0 4490 550 21 5 0 550 2150 550 2150 550 520 25 山东交通学院毕业设计 论文 19 主梁活载弯矩时 均采用全跨统一的横向分布系数 m 鉴于跨中和四分点剪力响 c 线的较大坐标位于桥跨中部 故也按不变的 m 来计算 求支点和变化点截面 活载剪 c 力时 由于主要荷重集中在支点附近而应考虑支撑条件的影响 按横向分布系数沿桥 跨的变化曲线取值 即从支点到四分之一之间 横向分布系数用 m m 直线插入其区 oc 段均取 m 值 c 1 跨中截面计算 如图 2 7 所示 ympmqS kk 式中 S 所求截面汽车标准荷载的弯矩或剪力 图 2 7 跨中截面计算简图 车道均布荷载标准值 车道集中荷载标准值 k q k p 影响线上同号区段的面积 y 影响线上最大坐标值 所以 可变作用标准效应 35 2225 25 730552 06 25 75 1025 727 0 5 2925 7 5 1052 0 2 1 max mKN M 57 1345 0 36652 0 0833 0 5 1025 7 27 0 2 1 5 295 0 5 1052 0 2 1 max KN V 姜星宇 牛石路柴汶河大桥施工图 4 30m 装配式预应力简支 T 梁施工图设计 20 可变作用冲击效应 18 525236 0 35 2225mKNM 76 31236 0 57 134KNV 2 求四分点截面的最大弯矩和最大剪力 如图 2 8 所示 可变作用标准效应 图 2 8 四分点截面计算简图 46 27175 0 6 3218486 0 0833 0 5 1075 6 2986 0 2 1 25 2075 0 5 108486 0 2 1 max KN V 可变作用冲击效应 91 461266 0 49 1736mKNM 21 72266 046 271KNV 3 求变化点截面的最大弯矩和最大剪力 如图 2 9 图 2 9 变化点截面计算简图 山东交通学院毕业设计 论文 21 KN V M 69 2938486 0 6 32175 00833 0 75 6 2986 0 5 10 2 1 833 0 5 10375 3 1493 0 2 1 625 23875 08486 0 5 10 2 1 78 9038486 0531 2 268281 05 102986 0 75 6 2 1 906 2 5 10199 0 5 4 2 1 199 0953 2375 3 5 10 2 1 953 2 278486 0 5 10 2 1 max max 通过比较 集中荷载作用在第一根横梁处为最不利情况 如下 可变作用冲击效应 41 240266 0 78 903mKNM KNV12 78266 069 293 4 求支点截面的最大剪力 如下图 2 10 图 2 10 支点截面计算简图 39 31475 0 8486 0 6 321 9167 0 0833 0 75 62986 0 5 10 2 1 2718486 0 5 10 2 1 max KN V 可变作用冲击效应 63 83266 039 314KNV 2 2 3 主梁作用效应组合 按 桥规 4 1 6 4 1 8 条规定 根据可能同时出现的作用效应选择了三种最不 利效应组合 短期效应组合 标准效应组合和承载能力极限状态基本组合 如下表 2 8 所示 表 2 8 主梁作用效应组合表 姜星宇 牛石路柴汶河大桥施工图 4 30m 装配式预应力简支 T 梁施工图设计 22 跨中截面四分点截面变化点截面支点 MmaxVmaxMmaxVmaxMmaxVmaxVmax 序号 荷载类别 KN m KN KN m KN KN m KN KN 1 第一期永久作用 1433 9301174 62116 01627 13159 43212 36 2 第二期永久作用 764 970474 5633 07334 8764 19185 8 3 总永久作用 1 2 2198 901649 18149 08962223 62 1 298 16 4 可变作用公路一级 2225 35134 571309 46187 81632 64201 44213 5 可变作用冲击 525 1831 76309 0344 18149 347 5450 27 标准组合 6 3 4 5 4949 43166 333267 67381 071743 94472 60 1 561 43 短期组合 7 3 0 7 4 3756 64 5 94 1992565 80 2 280 54 7 1404 84 8 364 62 9 447 26 承载能力极限状态 组合 8 1 2 3 1 4 4 5 6989 42 2 232 8624244 90 2 503 68 2 2249 11 6 616 91 72 726 37 2 3 预应力钢束的估算及其位置 2 3 1 跨中截面钢束的估算和确定 1 按正常使用极限状态的应力要求估算钢束数 1pspkp k ekfAC M n 式中 持久状态使用荷载产生的跨中弯矩标准组合值 k M C1 与荷载有关的经验系数 对于公路 I 级 取用 0 51 一股钢绞线截面积 一根钢绞线的截面积的面积是 1 4 故 p A 2 156 s 2 cm 为 8 4 p A 2 cm ks 上核心距 在前以算出 ks 35 85cm 钢束偏心距 初估 15cm 则 p e p a 67 921567 107cmaye pxp 对 号梁 8 4 9267 0 3538 0 101860104 851 0 1043 4949 64 3 n 山东交通学院毕业设计 论文 23 2 按承载能力极限状态估算钢束数 ppd d Ahf M n 式中 承载能力极限状态的跨中最大弯矩 d M 经验系数 一般采用 0 75 0 77 取 0 76 预应力钢绞线的设计强度 1260MPa pd f 13 5 7 1101260104 876 0 10422 6989 64 3 n 根据上述两种极限状态取钢束数 n 6 2 3 2 预应力钢束布置 1 跨中截面及锚固端截面的钢束位置 1 对于跨中截面 在保证布置预留管道构造要求的前提下 尽可能使钢束群重心 的偏心距大些 采用内径 70mm 外径 77mm 的预埋铁皮波纹管 根据 公预规 9 1 1 条例规定 管道至梁底和梁侧净距不应小于 3cm 及管道直径的 1 2 由此可直接得出钢 束群重心至梁底距离为 12 6 159 3 cmap 2 预制时在梁端锚固 N1 N6 号钢束 对于锚固截面 为了方便张拉操作 将所 有钢束都锚固在梁端 所以钢束布置要考虑到锚头布置的可能性以满足张拉要求 也 要使预应力钢束合力重心尽可能靠近截面形心 使截面均匀受压 姜星宇 牛石路柴汶河大桥施工图 4 30m 装配式预应力简支 T 梁施工图设计 24 图 2 11 跨中预应力钢束布置 图 2 12 锚固点预应力钢束布置 锚固端截面所布置的钢束如图 2 12 所示 钢束群重心至梁底的距离为 67 72 6 140116 6030 2 cmap 为验核上述布置得钢束群重心位置 需计算锚固端截面几何特征 如表 2 9 如 图 1 13 示出了计算图示 图 2 13 锚固端钢束群位置图 图 2 14 锚固到支座中心线的水平距离 表 2 9 钢束锚固截面几何特征计算 i A i y i S i I isi yyd 2 iix dAI xi III 2 cm cm 3 cm 4 cm cm 4 cm 4 cm 分块 名称 1 2 2 1 3 4 5 6 7 4 6 翼板 22005 51210022183 364 29 02 32 三角 承托 117 512 571476 98144 257 22 09 29 腹板 715590 5 5 3 20 71 8