贵溪大桥上部结构设计毕业设计论文.doc

I 摘 要 贵溪大桥位于江西省贵溪市 跨越信江 本次设计的课题是贵溪大桥上部 结构设计 对该桥的设计 本着 安全 经济 美观 实用 的原则 先拟定 几个方案进行比选 最终 决定采用预应力混凝土简支梁桥为方案进行上部结 构设计 设计桥梁跨度为 6 36m 桥面宽度为 19m 双向四车道 T 形主梁采 用预制安装 设计过程如下 首先 确定主梁主要构造及细部尺寸 它必须与桥梁的规 定和施工保持一致 其次 设计行车道板 计算恒载和汽车荷载内力组合 再 次 计算主梁内力 计算预应力筋面积及其布置计算预应力损失 然后进行应 力 抗裂性验算和主梁挠度与锚固区局部承压计算 再者 横隔梁的设计及其 配筋 绘制影响线及计算内力 最后 就是桥面结构和支座的设计 矚慫润厲钐瘗 睞枥庑赖 关键词 关键词 简支梁桥 预应力 挠度 抗裂性 II Abstract Guixi bridge is located at Guixi Jiangxi Province The bridge across the river of Xin jiang This design topic is the superstructure design of Guixi bridge when designing the bridge with the security economic aesthetic and practical principle first I came up with several programs and compared with them Ultimately I decided to adopt prestressed concrete beam bridge for the design of superstructure The span of bridge is 216m and the width of bridge is 19m two way The T shaped main girders are prefabricated and set up 聞創沟燴鐺險爱氇谴净 Design process are as follows first designing the structure and detail size of main girders it must be consistent with the rules and regulations of the construction Secondly designing the roadway calculating constant load and automobile load combinations Again calculating the internal force calculating prestressed girder and its layout area and the loss of prestress then calculating the stress and the anti cracking deflection of girder and pressure of anchorage zone Moreover designing the horizontal partition beam and its reinforcement drawing influence line and calculating the internal force Finally it is the design of the bridge deck and bearings 残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟 Keywords the beam bridge prestressing force Deflection The anti cracking 酽锕 极額閉镇桧猪訣锥 III 毕业设计 论文 原创性声明和使用授权说明毕业设计 论文 原创性声明和使用授权说明 原创性声明原创性声明 本人郑重承诺 所呈交的毕业设计 论文 是我个人在指导教师 的指导下进行的研究工作及取得的成果 尽我所知 除文中特别加以 标注和致谢的地方外 不包含其他人或组织已经发表或公布过的研 究成果 也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学 历而使用过的材料 对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集 体 均已在文中作了明确的说明并表示了谢意 彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑 作 者 签 名 日 期 指导教师签名 日 期 使用授权说明使用授权说明 本人完全了解 大学关于收集 保存 使用毕业设计 论文 的规定 即 按照学校要求提交毕业设计 论文 的印刷本和电子版本 学校有权保存毕业设计 论文 的印刷本和电子版 并提供目录检索 与阅览服务 学校可以采用影印 缩印 数字化或其它复制手段保存 论文 在不以赢利为目的前提下 学校可以公布论文的部分或全部内 容 謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔 作者签名 日 期 IV 目录 第一章 基本资料 1厦礴恳蹒骈時盡继價骚 1 1 概况 1茕桢广鳓鯡选块网羈泪 1 1 1 地质条件 1鹅娅尽損鹌惨歷茏鴛賴 1 1 2 水文条件 1籟丛妈羥为贍偾蛏练淨 1 1 3 气象条件 1預頌圣鉉儐歲龈讶骅籴 1 2 主要设计技术标准 2渗釤呛俨匀谔鱉调硯錦 第二章 方案比选 3铙誅卧泻噦圣骋贶頂廡 2 1 比选方案的主要标准 3擁締凤袜备訊顎轮烂蔷 2 2 方案编制 3贓熱俣阃歲匱阊邺镓騷 2 3 方案比选 4坛摶乡囂忏蒌鍥铃氈淚 第三章 主梁设计 5蜡變黲癟報伥铉锚鈰赘 3 1 设计资料 5買鲷鴯譖昙膚遙闫撷凄 3 2 横截面布置 7綾镝鯛駕櫬鹕踪韦辚糴 3 2 1 主梁间距和主梁片数 7驅踬髏彦浃绥譎饴憂锦 3 2 2 主梁跨中截面细部尺寸 8猫虿驢绘燈鮒诛髅貺庑 3 3 梁毛截面几何特性计算 9锹籁饗迳琐筆襖鸥娅薔 3 3 1 截面几何特性 9構氽頑黉碩饨荠龈话骛 3 3 2 检验截面效率指标 11輒峄陽檉簖疖網儂號泶 第四章 行车道板计算 12尧侧閆繭絳闕绚勵蜆贅 4 1 恒载及其内力 12识饒鎂錕缢灩筧嚌俨淒 4 2 汽车荷载产生的内力 12凍鈹鋨劳臘锴痫婦胫籴 4 3 内力组合 14恥諤銪灭萦欢煬鞏鹜錦 第五章 主梁内力计算及配筋 15鯊腎鑰诎褳鉀沩懼統庫 5 1 恒载内力计算 15硕癘鄴颃诌攆檸攜驤蔹 5 2 主梁活载横向分布系数计算 18阌擻輳嬪諫迁择楨秘騖 5 2 1 跨中的横向分布系数 mc 18氬嚕躑竄贸恳彈瀘颔澩 V 5 2 2 支点的荷载横向分布系数 0 m 24釷鹆資贏車贖孙滅獅赘 5 2 3 横向分布系数汇总 25怂阐譜鯪迳導嘯畫長凉 5 3 活载内力计算 26谚辞調担鈧谄动禪泻類 5 3 1 主梁跨中截面弯矩及剪力 26嘰觐詿缧铴嗫偽純铪锩 5 3 2 主梁 L 4 截面弯矩 28熒绐譏钲鏌觶鷹緇機库 5 3 3 主梁支点截面剪力 29鶼渍螻偉阅劍鲰腎邏蘞 5 4 主梁内力组合 31纣忧蔣氳頑莶驅藥悯骛 5 5 预应力钢束的估算及其布置 33颖刍莖蛺饽亿顿裊赔泷 5 5 1 跨中截面钢束的估算及确定 33濫驂膽閉驟羥闈詔寢賻 5 5 2 预应力钢束的布置 34銚銻縵哜鳗鸿锓謎諏涼 5 5 3 非预应力钢筋截面积估算及布置 38挤貼綬电麥结鈺贖哓类 5 6 主梁截面几何特性计算 39赔荊紳谘侖驟辽輩袜錈 5 7 持久状况截面承载能力极限状态计算 41塤礙籟馐决穩賽釙冊庫 5 7 1 正截面承载力计算 41裊樣祕廬廂颤谚鍘羋蔺 5 7 2 斜截面承载力计算 42仓嫗盤紲嘱珑詁鍬齊驁 5 8 钢束预应力损失估算 43绽萬璉轆娛閬蛏鬮绾瀧 5 9 应力验算 50骁顾燁鶚巯瀆蕪領鲡赙 5 10 抗裂性验算 54瑣钋濺暧惲锟缟馭篩凉 5 11 主梁变形 挠度 计算 57鎦诗涇艳损楼紲鯗餳類 5 12 锚固区局部承压计算 58栉缏歐锄棗鈕种鵑瑶锬 第六章 横隔梁内力计算及配筋 61辔烨棟剛殓攬瑤丽阄应 6 1 确定作用在横隔梁上的计算荷载 61峴扬斕滾澗辐滠兴渙藺 6 2 绘制中横隔梁的内力影响线 62詩叁撻訥烬忧毀厉鋨骜 6 3 绘制剪力影响线 63则鯤愜韋瘓賈晖园栋泷 6 4 截面内力计算 64胀鏝彈奥秘孫戶孪钇賻 6 5 内力组合 64鳃躋峽祷紉诵帮废掃減 6 6 横隔梁截面配筋与验算 64稟虛嬪赈维哜妝扩踴粜 第七章 桥面结构设计 68陽簍埡鲑罷規呜旧岿錟 VI 7 1 桥面布置及铺装 68沩氣嘮戇苌鑿鑿槠谔應 7 2 桥面防水和排水设施 69钡嵐縣緱虜荣产涛團蔺 7 2 1 防水层的设置 69懨俠劑鈍触乐鹇烬觶騮 7 2 2 泄水管和排水管的设置 69謾饱兗争詣繚鮐癞别瀘 7 3 桥面伸缩装置 70呙铉們欤谦鸪饺竞荡赚 7 4 人行道 栏杆和灯柱 71莹谐龌蕲賞组靄绉嚴减 第八章 支座的设计 73麸肃鹏镟轿騍镣缚縟糶 8 1 支座分类 原则及布置 73納畴鳗吶鄖禎銣腻鰲锬 8 2 支座的计算 73風撵鲔貓铁频钙蓟纠庙 8 2 1 确定支座平面尺寸 73灭嗳骇諗鋅猎輛觏馊藹 8 2 2 确定支座厚度 74铹鸝饷飾镡閌赀诨癱骝 8 2 3 验算支座的偏转情况 76攙閿频嵘陣澇諗谴隴泸 8 2 4 验算支座的抗滑稳定性 77趕輾雏纨颗锊讨跃满賺 总结 78夹覡闾辁駁档驀迁锬減 参考文献 80视絀镘鸸鲚鐘脑钧欖粝 附录 81偽澀锟攢鴛擋緬铹鈞錠 致谢 82緦徑铫膾龋轿级镗挢廟 VII 河南理工大学本科毕业设计 论文 周鹏 第一章 基本资 料 1 第一章 基本资料 1 1 概况 贵溪大桥位于鹰潭至贵溪的雄鹰大道上 而贵溪市处于信江河拐弯处 河流把半个城市都包围了 贵溪西 南地区往市里走的路线被河流截断 原先 架设的一座桥连通市区 现在已经饱经风霜 所以现在为减少原有拱桥的压力 就必须另外再建造一座桥 用来缓解原桥的交通压力 使交通更为畅通无堵 该公路建成后 形成该地区的公路主骨架和快速通道 改善该地区的交通状况 和投资环境 有力地支援江西西部落后地区的工业建设 騅憑钶銘侥张礫阵轸蔼 1 1 1 地质条件 贵溪地质条件比较好 地质条件为 亚粘土部分分布 厚度 3 4m 强风 化砂岩 全场分布 厚度 8 10m 弱风化砂岩 全场分布 厚度 6 10m 弱 风化断层角砾岩 部分分布 厚度 3 4m 变质砂岩以及弱风化片岩 分布至 探测深度 疠骐錾农剎貯狱颢幗騮 1 1 2 水文条件 根据水文站多年历史统计资料进行分析计算 该桥桥位处百年一遇水位为 2 80m 该地区不需要通航 该地区降水量多年平均值为 1465 1mm 最大年为 2121 7mm 最小年为 940 3mm 丰 枯年降水量之比为 2 26 其中 3 9 月的 降水量占全年总量的 79 主要降水量为春雨 梅雨和台风雨 而流域的大洪 水主要由春雨和台风雨所形成 镞锊过润启婭澗骆讕瀘 1 1 3 气象条件 贵溪市属中亚热带温暖湿润季风气候区 具有四季分明 气候温和 雨量 丰沛 日照充裕 无霜期长的特点 在春季因冷暖交替 天气多变 汛期常有 暴雨 有时酿成水灾 盛夏酷热 秋季天高气爽 往往有伏 秋旱发生 冬季 较温暖 霜雪较少 按气候标准分季 则冬夏长而春秋短 春季 70 天 夏季 河南理工大学本科毕业设计 论文 周鹏 第一章 基本资 料 2 120 天 秋季 62 天 冬季 113 天 年平均气温 18 1 最热月 7 月 平均 29 7 最冷月 1 月 平均 5 6 年极端最高温度 41 0 1991 年 7 月 23 日出现在鹰潭 年极端最低温度 15 1 1991 年 12 月 29 日出现在余江 0 以上的正积温平均为 6586 4 10 的有效积温达 5705 6 持续天数 平均有 252 天 无霜期平均达 264 天 年平均降水量为 1889 2 毫米 平均降水 日数有 186 天 汛期 4 至 6 月 降水占全年的 48 3 旱季 7 9 月 占 20 一日最大降水量为 281 2 毫米 最长连续阴雨日数为 17 天 最长无降雨 日数为 51 天 榿贰轲誊壟该槛鲻垲赛 1 2 主要设计技术标准 1 设计荷载 公路 II 级 2 桥梁宽度 全桥采用双向 4 车道 由 7 片预应力混凝土 T 型梁组成 每片 T 型梁宽 1 6 m 梁间缝宽 0 6 m 主梁间距 2 2 m 人行道宽 1 5 m 2 3m 行车道 14 m 路肩 1 2 2m 所以桥宽为 19 0 m 邁茑赚陉宾呗擷 鹪讼凑 3 桥面铺装及坡度 桥面采用沥青混凝土桥面铺装 厚 6cm 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 1 5 嵝硖贪塒廩 袞悯倉華糲 4 截面形式 T 型梁 5 材料 砼 梁体砼标号 C50 封端砼标号 C50 钢筋 纵向预应力钢筋采用15 2 钢绞线 极限抗拉强度 1860MPa s 普通钢筋采用 HRB335 钢筋 河南理工大学本科毕业设计 论文 周鹏 第一章 基本资 料 3 锚具 OVM 型预应力张拉锚固体系 选用与之配套的 YWC 型千斤顶 支座 采用板式橡胶支座 6 设计洪水频率 1 100 河南理工大学本科毕业设计 论文 第二章 方案比选 4 第二章 方案比选 2 1 比选方案的主要标准 桥梁方案比选有四项主要标准 安全 适用 经济与美观 其中以安全与 经济为重 积极采用国内外的新结构 新材料 新工艺和新设备 以便于桥梁 的建造和架设 减少劳动强度 加快施工进度 提高施工效率 保证工程质量 和施工安全 桥梁设计应满足以下几个方面的要求 满足交通功能要求 符合 地区的发展规划 桥梁结构造型简洁 美观 尽量采用有特色的新结构 桥型 方案要保证受力合理 施工技术可靠 施工方便 反映新的科技成果 该栎谖碼 戆沖巋鳧薩锭 2 2 方案编制 1 悬臂桥 图图 2 1 悬臂桥悬臂桥 2 T 型钢构桥 图图 2 2 T 型钢构桥型钢构桥 3 先简支后连续梁 T 型梁桥 河南理工大学本科毕业设计 论文 第二章 方案比选 5 图图 2 3 先简支后连续梁先简支后连续梁 T 型梁桥型梁桥 4 斜拉桥 图图 2 4 斜拉桥斜拉桥 2 3 方案比选 表表 2 1 方案比选表方案比选表 悬臂桥T 形刚构桥 预应力混凝 土简支 T 形 梁桥 斜拉桥 适用性 1 桥墩上为单排 支座 可以减小 桥墩尺寸 2 主梁 高度可较小 降 低结构自重 恒 载内力减小 超静定结构容易受温度 混凝土收缩徐变作用 基础不均匀沉降等影响 容易造成行车不顺 1 施工方便 2 适合中小 跨径 3 结 构尺寸标准 化 跨越能力大 安全性 1 在悬臂端与挂 梁衔接处的挠曲 线折点不利行车 2 梁翼缘受拉 容易出现裂缝 雨水浸入梁体成 为安全隐患 建国初期大量采用 目前国内大 量采用 安 全 行车方 便 1 行车平稳 2 索力调整工序比 较繁复 施工技术 要求高 美观性 做成变截面梁较 漂亮 结构美观结构美观 具有现代气息 结 构轻盈美观 经济性支架昂贵 维修 费用高 用钢量大 费用大 造价较低 工期较短 安装简便 造价最高 按桥梁的设计原则 造价低 材料省 施工难度小 劳动力少和桥型美观 的方案应优先采用 纵观桥梁的发展 悬臂桥已经基本不采用 由于是跨线桥 河南理工大学本科毕业设计 论文 第二章 方案比选 6 跨度不大 斜拉桥一般用于大跨度的跨海 跨河大桥 经过上述方案的比较 决定采用预应力混凝土 T 形梁桥 劇妆诨貰攖苹埘呂仑庙 河南理工大学本科毕业设计 论文 第三章 主梁设计 7 第三章 主梁设计 3 1 设计资料 1 设计跨径 标准跨径 墩中心距离 36 00 m 简支梁计算跨径 相邻支座中心距离 36 0 5 35 50 m 主梁全长 36 0 04 35 96 m 桥长 六跨 L 36 6 216 m 2 荷载 公路 II 级 人群 3kN m2 每侧栏杆 人行道的重量分别 为 1 50kN m 和 3 6kN m 臠龍讹驄桠业變墊罗蘄 3 设计速度 60 km h 车道数 双向四车道 不设中央分隔带 桥 面净空 设为 5 m 4 材料及工艺 混凝土 主梁 C50 混凝土 钢绞线 预应力钢束采用15 2 钢绞线 每 s 束 7 根 全梁 7 束 钢筋 直接大于等于 12mm 的采用 HRB335 直径小于 12mm 的采用 HPB235 钢筋 采用后张法施工工艺制作主梁 预制时 预留孔 道采用内径 70mm 外径 77mm 的预埋金属波纹管成型 钢绞线采用 TD 双作 用千斤顶两端同时装啦 锚具采用夹片式群锚 主梁安装就位后现浇 600mm 宽的湿接缝 最后施工混凝土桥面铺装层 鰻順褛悦漚縫冁屜鸭骞 5 基本数据 见表 3 1 表表 3 1 材料及特性材料及特性 项目符号单位数据 cu k fMPa50 00 c EMPa 4 3 45 10 C50 混凝土 立方强度 弹性模量 轴心抗压标准强度 ck fMPa 32 40 河南理工大学本科毕业设计 论文 第三章 主梁设计 8 表表 3 1 材料及特性 续表 材料及特性 续表 项目符号单位数据 tk fMPa2 65 td fMPa22 40 轴心抗拉标准强度 轴心抗压设计强度 轴心抗拉设计强度 cd fMPa 1 83 容许压应力 0 7 ck fMPa20 72 短暂 状态容许拉应力 0 7 tk f MPa1 76 容许压应力0 5 ck fMPa16 20 标准荷载组合 容许主压应力 0 6 ck f MPa19 44 容许拉应力 ctpc MPa0 00 C50 混凝土 持久 状态 短期效应组合 容许主拉应力0 6 tk fMPa1 59 pk fMPa1860 p EMPa 5 1 95 10 pd fMPa1260 15 2 s 钢绞线 标准强度 弹性模量 抗拉设计强度 最大控制应力 con 0 75 pk fMPa 1395 抗拉标准强度 sk fMPa335 HRB335 抗拉设计强度sd fMPa280 抗拉标准强度sk fMPa235 普通 钢筋 HPB235 抗拉设计强度sd fMPa195 1 3 kN m25 00 材料 重度 钢筋混凝土 钢绞线 2 3 kN m 78 50 河南理工大学本科毕业设计 论文 第三章 主梁设计 9 3 2 横截面布置 3 2 1 主梁间距和主梁片数 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 故在许可的条件下应适当加宽 T 梁翼板 但标准设 计主要为配合各种桥面宽度 使桥梁标准化而采用统一的主梁间距 交通部 公路桥涵标准图 78 年 中 钢筋混凝土和预应力混凝土装配式简支 T 形 梁跨径从 16m 到 50m 在吊装起重量允许时 主梁间距采用 1 8 2 2m 为宜 过去 我国较多采用 1 6m 的主梁间距 在主梁间距为 2 2 m 的标准图 JT GQS 025 84 中 其预制宽度为 1 6 m 吊装后接缝宽为 0 6 m 考虑 人行道适当挑出 0 95 m 人行道宽为 2 1 5 3 0 m 行车道宽 7 2 14 m 右侧路肩 1 2 2 m 所以桥宽则用八片 T 型梁 如图 3 1 穑釓虚绺滟鳗絲懷 紓泺 行车道 行车道 图图 3 1 T 型梁桥横断面图 单位 型梁桥横断面图 单位 cm 加宽过渡区 支座处 图图 3 2 T 型梁桥纵断面图 单位 型梁桥纵断面图 单位 cm 河南理工大学本科毕业设计 论文 第三章 主梁设计 10 3 2 2 主梁跨中截面细部尺寸 1 主梁 预应力混凝土简支梁桥的主梁高度与其跨径之比通常在 1 14 1 25 本设 计取 2 0 m 主梁截面细部尺寸 为了增强主梁间的横向连接刚度 除设置端横隔梁外 还设置 4 片中横隔梁 间距为 4 5 92m 共 6 片 T 型梁翼板厚度为 15cm 翼板根部加到 19cm 以抵抗翼缘根部较大弯矩 为了翼板与腹板连接和顺 在 截面转角处设置圆角 以减小局部应力和便于脱模 隶誆荧鉴獫纲鴣攣駘賽 在预应力混凝土梁中腹板处因主拉力很小 腹板厚度一般由布置孔管的构 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 标准图的 T 梁腹板厚度均取 20cm 腹板高度 1460cm 浹繢腻叢着駕骠構砀湊 马蹄尺寸基本由布置预应力钢束的需要来确定 实践表明马蹄面积占截面 面积的 10 20 为合适 这里设置马蹄宽度为 50cm 高度 20cm 马蹄与腹 板交接处做成 45 斜坡的折线钝角 以较小局部应力 这样的配置 马蹄面积 占总面积 15 75 按上述布置 可绘出预制梁跨中截面 如图 3 3 所示 马蹄 在离支点支点 3m 逐渐抬高 在距梁端一倍梁高范围内 200cm 将腹板加厚 到与马蹄同宽 变化点截面 腹板开始加厚区 到支点的距离为 300cm 中间 还设置一节长为 200cm 的腹板加厚的过渡段 见图 3 2 鈀燭罚櫝箋礱颼畢韫粝 主梁端部截面图 主梁中间截面图 图图 3 3 主梁主梁 T 型梁横截面图 单位 型梁横截面图 单位 mm 河南理工大学本科毕业设计 论文 第三章 主梁设计 11 2 横隔梁 预应力梁的横隔梁与马蹄的斜坡下端齐平 其中部可挖空 以减少质量和 利于施工 横隔梁的厚度一般为 15 18cm 本设计中横隔梁厚度取 15cm 横 隔梁的刚度越大 梁的整体性越好 在荷载作用下个主梁越能更好的共同努力 受力 端横隔梁是必须设置的 跨中的横隔梁将随跨径的大小宜每隔 5 0 10m 设置一道 本设计中 每隔 5 92m 设置一道 惬執缉蘿绅颀阳灣熗鍵 3 3 梁毛截面几何特性计算 3 3 1 截面几何特性 预制时翼板宽度为 1 60m 使用时用 2 2m 分别计算这二者的截面特征 可以采用分块面积法和节线法 计算公式如下 贞廈给鏌綞牵鎮獵鎦龐 毛截面面积 mi AA 各分块面积对上缘的面积矩 iii SA y 毛截面重心至梁顶的距离 sii ySA 毛截面惯性矩计算用移轴公式 2 miiis IIA yy 式中 分块面积 i A 分块面积的重心至梁顶的距离 i y 毛截面重心至梁顶的距离 s y 分块面积对其自身重心轴的惯性矩 i I 中主梁跨中毛截面的几何特性在预制阶段如图 3 4 及表 3 2 图图 3 4 预制梁跨中横截面 单位 预制梁跨中横截面 单位 mm 河南理工大学本科毕业设计 论文 第三章 主梁设计 12 表表 3 2 跨中截面跨中截面 跨中与跨中与 L 4 截面同截面同 毛截面几何特性毛截面几何特性 分 块号 分块面积 2 i A yi cm Si Ai yi Cm3 ys yi cm Ix ys yi 2 i A Cm4 Ii Cm4 24007 51800073 475 129 54 1050 45 105 11216 31825 664 675 4 684 1050 000995 105 330097 5321750 16 025 8 4744 10574 869 105 22517038250 89 025 17 8322 1050 0281 105 1000190190000 109 025 118 8645 1050 333 105 5 282 395 10 x I 5 75 681 10 i I 合 计7037 m Ai A 80 975 200 80 975 119 02 i s m x S y A y 569825 6 i S 5 358 076 10 mxi III 中主梁跨中毛截面的几何特性在使用阶段如图 3 5 及表 3 3 图图 3 5 使用阶段跨中横截面 单位 使用阶段跨中横截面 单位 mm 边主梁截面与中主梁的翼缘宽度有差别 翼缘 190cm 如图 3 6 图图 3 6 左边主梁 单位 左边主梁 单位 mm 河南理工大学本科毕业设计 论文 第三章 主梁设计 13 表表 3 3 中主梁跨中毛截面的几何特性中主梁跨中毛截面的几何特性 分 块 号 分块 面积 2 i A yi cm iii SA y Cm3 ys yi cm Ix ys yi 2 i A Cm4 Ii Cm4 33007 52475065 144 140 043 1050 6187 105 11216 31825 656 344 3 5556 1050 000995 105 330097 5321750 24 856 20 388 10574 869 105 22517038250 97 356 21 3259 1050 0281 105 1000190190000 117 356 137 7243 1050 333 105 5 323 037 10 x I 5 75 849 10 i I 合 计 7937 m i A A 72 644 200 72 644 127 356 i s m x S y A y 576575 6 i S 6 39 8886 10 mxi III 3 3 2 检验截面效率指标 以跨中截面为例 5 358 076 10 42 76 7037 119 m a ix I Kcm A y 上核心矩 5 358 076 10 62 84 7037 80 975 m x is I Kcm A y 下核心矩 42 7662 84 0 5280 5 200 sx KK h 截面效率指标 根据设计经验 预应力混凝土 T 型梁在设计时 检验截面效率指标取 0 45 0 55 且较大者亦较经济 上述计算表明 初拟的主梁跨中截面是 合理的 嚌鲭级厨胀鑲铟礦毁蕲 河南理工大学本科毕业设计 论文 第四章 行车道板计算 14 第四章 行车道板计算 T 梁翼板构成铰接悬臂板 荷载为公路 级 桥面铺装 6cm 沥青混凝土 4 1 恒载及其内力 以纵向 1m 宽的板条进行计算 1 每延米板上的恒载 g 桥面铺装层 1 0 06 1 0 23 1 38 gkN m T 梁翼板自重 tan ef hhs 式中 e h 自承托起点至肋中心线之间板的任一验算截面的计算高度 f h 不计承托时板的厚度 s 自承托起点至肋中心线之间的任一验算截面的水平距离 承托下缘与悬臂板底得夹角 当tan 1 3 时 取 1 3 2 tan 0 04 0 150 380 204 0 28 0 204 1 0 255 1 ef e hhs hm gkN m 合计 1 385 1 6 48 i ggkN m 2 每延米宽板条的恒载内力 弯矩 22 11 6 48 1 13 9204 22 Ago MglkN m 剪力 6 48 1 17 128 Ago QglkN 4 2 汽车荷载产生的内力 将加重车后轮作用于铰缝中轴上 见图 4 1 后轴作用力为 P 2 120kN 轮压分布宽度如图 4 2 所示 对于汽车后轮的着地长度为 2 0 2am 2 0 6bm 由 桥规 查得 则得 薊镔竖牍熒浹醬籬铃騫 12 12 20 202 0 060 32 20 602 0 060 72 aaHm bbHm 河南理工大学本科毕业设计 论文 第四章 行车道板计算 15 p 2 图图 4 1 悬臂板计算图式悬臂板计算图式 图图 4 2 汽车计算图式汽车计算图式 荷载对于悬臂根部的有效分布宽度 10 20 32 1 4 1 1 23 92aadlm 式中 d 最外两个荷载的中心距离 冲击系数 11 0 3 1 3 在桥面板内力计算中通常为 0 3 作用于每延米宽板条上的弯矩为 1 0 2400 72 1 1 3 1 1 444 3 924 18 31 AP bP Ml a kN m 作用于每延米宽板条上的剪力为 240 1 1 3 44 3 92 19 90 AP P Q a kN 河南理工大学本科毕业设计 论文 第四章 行车道板计算 16 4 3 内力组合 承载能力极限状态内力组合计算 表 4 1 表表 4 1 承载能力极限状态内力组合计算承载能力极限状态内力组合计算 ud 1 21 43 920 1 2 18 31 1 430 34 AgAp MMMkN m 基本组合 ud 1 21 41 2 7 128 19 90 1 436 414 AgAp QQQkN 所以 行车道板的设计内力为 ud 30 34MkN m ud 36 414QkN 正常使用极限状态内力组合计算 表 4 2 表表 4 1 承载能力极限状态内力组合计算承载能力极限状态内力组合计算 ud 0 73 920 18 31 0 716 74 AgAp MMMkN m 基本组合 ud 0 77 128 19 90 0 721 06 AgAp QQQkN 河南理工大学本科毕业设计 论文 第五章 主梁内力计算及配筋 17 第五章 主梁内力计算及配筋 5 1 恒载内力计算 1 主梁预制时的自重 一期恒载 g1 此时翼板宽 1 60 m 按跨中截面计算 主梁每延米自重 即先按等截面计算 中主梁 0 7037 25 17 5925 0 7037 为 Am 25 为 50 号混 1 g kN m 凝土的容重 单位 3 kN m 内 外边梁 1 0 79372519 8425 gkNm 由马蹄增高所增加的重量折成每延米重 2 11 4 0 350 5 0 1525 19 96 32 0 1182 g kNm 由梁端腹板加宽所增加的重力折算成恒载集度 主梁端部截面如图 5 1 3 1 2 1 170 7037 20 15 21 15 0 35 2 0 15 6 25 35 96 2 1 420 g kN m 5 1 主梁端部截面 单位 主梁端部截面 单位 mm 河南理工大学本科毕业设计 论文 第五章 主梁内力计算及配筋 18 边主梁的横隔梁 内横隔梁体积 见图 5 2 3 111 1 8 1 001 000 15 0 15 222 0 3 1 1 0 15 0 1797m 0 15 0 150 28 0 04 1 1 0 7 图图 5 2 内横隔梁图 单位 内横隔梁图 单位 mm 端横隔梁体积 见图 5 3 3 11 0 151 8 0 85 0 85 0 150 01857 0 13 22 0 3 1 1 0 15 0 1449m 1 1 0 7 图图 5 3 端横隔梁图 单位 端横隔梁图 单位 mm 河南理工大学本科毕业设计 论文 第五章 主梁内力计算及配筋 19 4 12 0 17974 0 1449 25 35 96 1 9021 g kN m 每延米自重总和 中主梁 4 1 17 59250 1182 1 9021 1 42021 0332 i i gkN m 1 g 内 外边梁 19 84250 1182 1 4200 5 1 9021 22 3318 kN m 2 g 2 桥面板间接头 第二期恒荷载 2 g 中主梁 2 0 6 gkN m 外边梁 2 0 6 0 5 gkN m 3 栏杆 人行道 桥面铺装 三期恒载 3 g 桥面坡度以盖梁做成斜面坡找平 桥面铺装厚度取 6cm 沥青混凝土的重 力密度取 23 3 kN m 一侧栏杆 1 5 一侧人行道 3 60 kN m kN m 外边梁 3 3 6 1 5 1 5 0 06 23 7 17 gkN m 中梁 3 2 2 0 06 23 3 036 gkN m 4 主梁恒载总和 见表 5 1 表表 5 1 主梁恒载总和主梁恒载总和 荷载第一恒载 1 g第一恒载 2 g第一恒载 3 g 总和 g 外边梁22 33811 1257 1730 6331 中主梁21 03322 253 03626 3192 5 主梁恒载内力计算 见图 5 4 设为计算截面离左支点的距离 并令 则 x x l 主梁弯矩和剪力的计算公式分别为 2 1 1 2 1 1 2 2 a Ml g Q a lg 河南理工大学本科毕业设计 论文 第五章 主梁内力计算及配筋 20 M影响线 Q影响线 l l 图图 5 4 恒载内力计算图恒载内力计算图 恒载内力计算见表 5 2 5 2 主梁活载横向分布系数计算 5 2 1 跨中的横向分布系数 mc 主梁间在翼缘板及横隔梁采用湿接 而且桥宽跨比为 19 36 0 527 当小 于或接近 0 5 时 可选用偏心压力法来绘制横向影响线和计算横向分布系数 mc 齡践砚语蜗铸转絹攤濼 1 计算几何特性 主梁抗弯惯距 由上表 3 2 可得 64 x 39 8886 10 cm I 主梁的比拟单宽抗弯惯矩 64 xx 39 8886 10 220 181311 82 cm cmJIb 主梁的抗扭惯距 河南理工大学本科毕业设计 论文 第五章 主梁内力计算及配筋 21 对于 T 型梁截面 抗扭惯矩可近似按下列公式计算 表表 5 2 恒载内力计算恒载内力计算 2 1 1 2 Mlg kN m 1 12 2 Qlg kN m 项目 跨中四分点 支 点 跨中四分点支点 0 50 2500 50 250 1 2 1 0 1250 09380 1 2 1 2 00 250 5 边梁 g1 22 3381 3518 9492640 61900198 251396 50 第一期 恒载 kN m 1 g 中梁 g1 21 0332 3313 3862486 36500186 670373 34 边梁 1 125 2 g 177 223132 988009 98519 97 第二期恒 载 kN 2 g m 中梁 2 25 2 g 354 445265 9760019 96939 94 边梁 7 17 3 g 1129 499847 5760063 634127 27 第三期 恒载 kN m 3 g 中梁 3 036 3 g 478 265358 8900026 94553 89 边梁 g 30 6331 4825 6713621 18300271 869543 74 总和 1 g 2 g 3 g kN m 中梁 g 26 3192 4146 0963111 23100233 583476 17 3 x 1 m ii i i Icbt 河南理工大学本科毕业设计 论文 第五章 主梁内力计算及配筋 22 式中 相应为单个矩形截面宽度和厚度 i b i t 矩形截面抗扭刚度系数 i c 梁截面划分为单个矩形截面的个数 m 对于翼板 查表 1 1 b220 14 666 t15 1 1 3 c 对于梁肋 查表 2 2 153 5 7 675 20 b t 2 0 3057c 对于马蹄 查表 3 3 50 1 818 27 5 b t 3 0 2181c 矩形截面抗扭刚度系数计算表 b t1 01 51 752 02 53 04 06 08 010 c0 1410 1960 2140 2990 2490 2630 2810 2990 3070 3130 33 故主梁抗扭惯矩为 3333 44 1 220 150 3057 153 5 200 2181 50 27 5 3 849689 520 00849689 Tii i Icbt cmm 抗扭修正系数 由于偏心压力法忽略了主梁的抵抗扭矩 导致了边梁受力的计算结果偏大 为了弥补不足 采用考虑主梁抗扭刚度的修正偏心压力法 绅薮疮颧訝标販繯轅赛 抗扭修正系数 2 Ti 2 ii 1 I l 1 12a I G EI 其中 河南理工大学本科毕业设计 论文 第五章 主梁内力计算及配筋 23 8 22222222 1234567 1 22222 22 2 3 2 2 1 1 2 2 2 1 1 2 2 1 12 1 1 2 2 1 1 2 2 2 1 1 3 2 2 1 1 203 28 i i aaaaaaaa m 对于简支梁桥 主梁的截面均相同 即 梁数 n 8 并取 i iTT II II G 0 425E 代入公式的表达式 得 2 1 0 968 0 42535 57 0 00849689 1 1239888603 28 E E 计算横向影响线竖标值 对于 I 号边梁考虑抗扭修正后的横向影响线竖标值为 407 0 28 203 7 7 968 0 8 11 2 1 2 2 1 11 n i i a a n 22 1 18 2 1 117 7 0 9680 1250 2820 157 8203 28 n i i a n a 所以可得 计算所得的值列于表 5 3 内 ij n 表表 5 3 横向影响线竖坐标值横向影响线竖坐标值 梁号 e m 1 i 8i I II III V 7 7 5 5 3 3 1 1 0 407 0 269 0 177 0 131 0 157 0 019 0 073 0 119 计算荷载横向分布系数 I 号边梁的横向影响线和布载图式如图 5 5 所示 设影响线零点离 I 号梁轴线的距离为 x 则 河南理工大学本科毕业设计 论文 第五章 主梁内力计算及配筋 24 7 2 2 0 4070 157 xx 解得 11 11 xm 则荷载横向分布系数为 汽车荷载 I IIIII IV V VIVII r 汽车荷载 I号梁 号梁 号梁 号梁 II III IV IIIV 图图 5 5 修正偏压法修正偏压法 mc 计算图式计算图式 河南理工大学本科毕业设计 论文 第五章 主梁内力计算及配筋 25 11 12345678 11 m 22 10 407 10 91 9 11 7 81 6 014 712 91 1 61 0 2 211 11 0 785 cqqqqqqqqqq xxxxxxxx x 按 桥规 4 3 1 条 当车道数大于 2 时 需要进行车道折减 三车道折减 系数为 0 78 四车道折减系数为 0 67 但折减后的值不小于两行车队布载时的 计算结果 饪箩狞屬诺釙诬苧径凛 4 车道 4 0 67 0 7850 526 cq m 3 车道 3 0 78 0 4000 3340 2860 2200 173 0 107 0 593 cq m 2 车道 2 0 5 0 4000 3340 2860 220 0 62 cq m 所以 I 号梁汽车荷载横向分布系数取 432 max 0 62 cqcqcqcq mmmm 人群荷载 0 407 11 11 0 30 75 0 445 11 11 crr m II III IV 号梁的横向分布系数同理计算得 见表 5 4 烴毙潜籬賢擔視蠶贲粵 II 号梁 汽车荷载 11 12345678 11 m 22 10 269 14 18 12 38 11 089 287 986 184 883 08 214 38 0 646 cqqqqqqqqqq xxxxxxxx x 人群荷载 0 269 14 380 30 75 0 297 14 38 crr m III 号梁 汽车荷载 河南理工大学本科毕业设计 论文 第五章 主梁内力计算及配筋 26 11 12345678 11 m 22 10 177 26 0124 2122 8121 01 19 71 17 91 16 61 14 81 226 21 0 551 cqqqqqqqqqq xxxxxxxx x 人群荷载 0 177 26 21 0 30 75 0 184 26 21 crr m IV 号梁 汽车荷载 11 12345678 11 m 22 10 131 167 92 166 12 164 32 162 52 161 22 159 42 2168 12 158 12 156 32 0 505 cqqqqqqqqqq xxxxxxxx x 人群荷载 0 131 168 120 30 75 0 132 168 12 crr m 表表 5 4 II III IV 号梁的横向分布系数号梁的横向分布系数鋝岂涛軌跃轮莳講嫗键 汽车荷载作用点相应影响线竖标值 qi 梁号 1q 2q 3q 4q 5q 6q 7q 8q cq m cr m 10 4000 3340 2860 2200 1730 1070 0590 00730 620 445 20 2650 2320 2070 1740 1490 1160 0910 0580 4390 297 30 1760 1630 1540 1420 1330 1210 1120 1000 3690 184 40 1310 1290 1280 1270 1260 1240 1230 1220 3380 132 5 2 2 支点的荷载横向分布系数 0 m 如图 5 6 所示 按杠杆原理法绘制荷载横向影响线并进行布载 1 号梁活载 的横向分布系数可计算如下 对于 I 号梁 河南理工大学本科毕业设计 论文 第五章 主梁内力计算及配筋 27 0q 1 m 2 0r m 1 523 对于 II 号梁 0q 1 m 2 0r m 0 可知 III IV V VI VII 号梁与 II 号梁横向分布系数相同 撷伪氢鱧轍幂 聹諛詼庞 对于 VIII 号梁 汽车和挂车的横向分布系数与 I 号梁相同 0q m 0r m 1 523 I IIIII IV V VIVII 汽车荷载 II号梁 I号梁 汽车荷载 IIIV 图图 5 6 支座处荷载横向分布系数计算图支座处荷载横向分布系数计算图 河南理工大学本科毕业设计 论文 第五章 主梁内力计算及配筋 28 5 2 3 横向分布系数汇总 横向分布系数汇总 见表 5 5 表表 5 5 横向分布系数汇总横向分布系数汇总 I 号梁II 号梁III 号梁IV 号梁 荷载类别 c m 0 m c m 0 m c m 0 m c m 0 m 车辆荷载0 620 5010 4390 7960 3690 7960 338 0 796 人群0 4451 5230 29700 18400 132 0 5 3 活载内力计算 在活载内力计算中 这个设计对于横向分布系数的取值做如下考虑 计算 主梁活载弯矩时 均采用全跨统一的横向分布系数 mc 采用影响线直接加载 求活载内力 计算公式为 踪飯梦掺钓貞绫賁发蘄 1 iii Sm Py 式中 S 所求截面的弯矩或剪力 汽车冲击系数 挂车按 1 计算 1 多车道桥涵的汽车荷载折减系数 沿桥跨纵向与荷载位置对应的横向分布系数 i m 车辆荷载的轴重 i P 沿桥跨纵向与荷载位置对应的内力影响线坐标值 i y 汽车冲击系数 102 4 22 503 45 10 0 398886 17 5925 9 811 7933 c c CENm Im mG gKN sm 其中 混凝土取 由上面计算可得 10 223 3 143 45 100 398886 f 22 35 5 17 5925 9 81 10 3 45z c c EI lm H 0 1767ln0 01570 1767 ln3 450 01570 203f 则 1 10 2031 203 河南理工大学本科毕业设计 论文 第五章 主梁内力计算及配筋 29 5 3 1 主梁跨中截面弯矩及剪力 在计算主梁弯矩时 对跨中的荷载横向分布系数与跨内其他他各点上 的荷载横向分布系数是采用相同的值 图 5 8 为简支梁中跨截面弯矩影响线 c m 和车道荷载的最不利位置图 婭鑠机职銦夾簣軒蚀骞 图图 5 8 跨中弯矩计算跨中弯矩计算 公路 II 级集中荷载计算 k P 计算弯矩效应时 360 180 0 75302226