预应力钢筋混凝土先简支后连续T梁

 塔城大桥计算说明书 第一部分 桥梁计算 第一章 方案比选 （一）设计资料 公路Ⅱ级，人群3.0kN/㎡ 桥面宽度：净—7.0m+2×1.0m人行道,2×0.5m防撞墙 表层为2-3m不等厚强风化泥岩，下为中分化泥岩，可作为基础的持力层，容许承载力为1.0MPa 桥位处为干沟，常年无水 桥面纵坡：0.5% 桥面采用沥青混凝土桥面铺装，厚6cm。防水层，C40钢筋水泥混凝土，厚度为14cm~8cm。混凝土桥面设双向横坡，坡度为1.5%。为了排除桥面积水，桥面设置预制混凝土集水井和φ10cm铸铁泄水管，每20m设置一处。 （二）方案比选 方案一：3跨40m预应力钢筋混凝土先简支后连续T梁（详细见总体布置图（推荐方案）） 1、方案简介 本方案为钢筋混凝土土先简支后连续T梁。全桥分3跨，每跨均采用标准跨径40m。桥墩为桩基桥墩，桥台为埋置式桥台。桥墩直径为150cm，桩基直径为180cm。桥台桩基直径为180cm。 2、尺寸拟定 本桥拟用T梁，净跨径为40m。T梁顶宽为150cm，高为230cm，由7块T梁组成。 方案二： 30+60+30米预应力钢筋混凝土连续钢构桥（详细见总体布置图（比较方案）） 1、方案简介 本方案为钢筋混凝土连续钢构桥。全桥分3不等跨，桥墩为双薄壁桥墩，桥台为埋置式桥台，桩基直径为150cm，承台厚度为300cm。 2、尺寸拟定 本桥拟用连续箱梁，桥面行车道宽7.5m，人行道两边为1.0米，两边各设0.5m的栏杆，箱中部高为300cm，底部最高为450cm，底宽为550cm。 （三）技术经济比较和最优方案的选定 对编制方案： 方案一：技术工艺成熟，施工场地广泛采用工业化施工，可预制生产；广泛的用于公路建设中。降低劳动强度，缩短工期，占用的施工场地少。养护和管理的费用不大。 方案二：技术工艺比较先进，挂篮悬臂浇注施工，现代化设备安装，主要用于公路大跨径的桥梁以及城市通航河道中，建筑高度和重量都较大，施工周期长。 从施工工艺上比较：T梁施工技术比较成熟，而连续钢构的施工工艺比较先进，而且施工难度较大；从施工的合理性和可行性比较：由于本项目为公路Ⅱ级，为减小项目的投资以及加快施工的进度,40米T梁比连续钢构更适用于本次设计；从养护和管理的费用上比较， T梁养护的养护和管理比连续钢构的养护和管理简单且费用少。从工程数量以及费用上来讲T梁主梁、基础钢筋、混凝土的用量比连续钢构节省。 综上所述，采用编制方案（一），即3跨40m预应力混凝土先简支后连续T梁为推荐方案（实施方案）。 第二章 预应力T梁的计算 一、资料及构造布置 （一）设计资料 1、桥梁跨径及桥宽 标准跨径：40m（墩中心距）， 全桥共：120米，分3跨， 主梁预制长度：39.96m， 桥面净空：净—7.5米，2×1.0栏杆，2×0.5米防撞墙 计算跨径：38.88m。 2、设计荷载 公路Ⅱ级，人群荷载3.0kN/m，栏杆重量7.718 kN/m，防撞墙重11.680kN/m 3、材料及工艺 本桥为预应力钢筋混凝土T型梁桥，锥形锚具；按后张法制作主梁预留预应力钢丝孔道，由φ=50mm抽拔橡胶管形成。 预应力钢铰线：预应力钢筋采用1×7股钢绞线，其技术见表2-1。 表2-1 种类 直径 弹性模量 抗拉设计强度 抗压设计强度 标准强度 s15.2 15.20mm 1.95105MPa 1260MPa 390MPa 1860MPa 2）非预应力钢筋：R235φ和HRB335φ 表2-2 钢筋种类 弹性模量 抗拉设计强度 抗压设计强度 标准强度 R235φ 2.1×105 MPa 195MPa 195 MPa 235 MPa HRB335 2.0×105 MPa 280 MPa 280 MPa 335 MPa 3）混凝土：T梁C50、桥面混凝土铺装层C40；栏杆、人行道为C25；桥面面层为沥青混凝土。混凝土技术指标见表2-3。 混凝土技术指标 表2-3 设 计 强 度 标 准 强 度 种 类 弹 性 模 量 轴心抗压轴心抗拉轴心抗压轴心抗拉（MPa） （MPa） （MPa） （MPa） （MPa） C25 11.5 1.23 16.7 1.78 2.8×104 C40 18.4 1.65 26.8 2.40 3.25×104 C50 22.4 1.83 32.4 2.65 3.55×104 4、设计规范 1、中华人民共和国行业标准.公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2004） 2、中华人民共和国行业标准.公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D62-2004） 3、中华人民共和国行业标准.公路圬工桥涵设计规范（JTG D61-2005） 4、中华人民共和国交通部颁标准.公路地基与基础设计规范.（JTJ024-86） 5、中华人民共和国交通部颁标准.公路桥涵施工技术规范.（JTJ041-2000） （二）横截面布置 本设计采用公路桥涵标准40米跨径的定型设计，根据经验，主要尺寸大致定下，下图为本桥横断面布置图以及截面尺寸图2-1。 1、主梁间距与主梁片数 全桥宽10.5米，主梁间距1.50米,因此共设7片主梁，根据一些资料，主梁的梁高选用2.30米详细布置见下图2-2： 148.5/2148.5/2275148.5/2121088R530R5320021620101620108222020001612012231010101002R520R5031030328822 36 36 2-2 内梁横断面 边梁横断面 2、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。 3、计算截面几何特性 分块面积分块面分块面积对分分块面形心分块面积对上积的自截面形心的块积 至上缘静矩diysyi(cm) 惯矩 II0Ii(cm4) 名A2i(cm) 缘距S3身惯矩iAiYi(cm) I4) A24称 离0(midi(cm) (cm) 1 2 3=2×1 4 5 6=1×52 7=4+6 上翼1800 6 10800 259200 92.82 15507994.32 15767194.32 板 上承664 16 10624 2133.33 82.82 4554477.194 4556610.524 托 腹板 2976 120 357120 12842635 -21.18 1335010.982 14177645.98 下三280 193 54040 2731 -94.18 2483564.272 2486295.272 角 马蹄 1152 214 246528 98304 -115.18 15282930.12 15381234.12 ∑ 6872 679112 52368980.22 其中截面形心至上缘距离：ySisA679112i687298.82cm 4、检验几面效率指标（希望在0.5以上） 核心距：k52368980.22sIAy6872(23098.82)58.09cm s截面效率指标：58.0922300.505＞0.5 表明以上初拟的主梁跨中截面是合理的。 （三）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9道横隔梁，分别布置在跨中截面、两个四分点、两个八分之一点、两个八分之三及梁端。考虑施工方便和钢筋布置，横隔梁厚度上端为16cm，下端为15cm。 二、作用效应计算 作用效应的计算包括永久作用计算和可变作用效应的计算。 （一）永久作用效应计算 1、T梁自重（第一阶段结构自重）g1 g1A65701042516.425(kN/m) 2、桥面系自重（第二阶段结构自重）g2 人行道及防撞墙重力单侧：7.718+11.68＝19.398（kN/m) 桥面铺装：每延米自重：0.175×7.5×23＝30.1875(kN/m) g230.1875219.39879.855kN/m 由此得空心板每延米总重力g为： gⅠ=g1=16.425(kN/m) （第一阶段结构自重） gⅡ=g2=9.855(kN/m) （第二阶段结构自重） ggigⅠgⅡ16.4259.85526.280kN/m 由此可计算出简支空心板永久作用（自重）效应，计算结果见表2-4。 永久作用效应汇总表 表2-4 项目 计算跨作用效应M(KN·m) 作用效应V(KN) 作用gi 径 跨中(1作用种类 (KN/m) gl2) 1132支点(2gl) 跨(1l8跨(34gl2) 1gl) (m) 44跨中 gⅠ 16.425 38.88 3103.6154 2327.712 319.302 159.651 0 gⅡ 9.855 38.88 1862.1693 1396.627 191.581 95.791 0 g= gⅠ+ gⅡ 26.280 38.88 4965.7847 3724.339 510.883 255.442 0 （二）可变作用效应计算 1、冲击系数和车道折减系数对公路Ⅱ级为1+u,其他活载不计。以下为荷载横向分布系数的计算： （1）跨中截面的荷载横向分布系数mc 本桥跨内有三道横隔梁，具有可靠的横向联结，且承重结构的长宽比为：lB38.8810.53.7022 所以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m。 a. 计算主梁抗扭惯矩I、It 求主梁截面重心位置ax 翼板的换算平均高度：h1220216.0cm (15016)161623042ax2(23042)1623236161010(1636)(15016)16(23042)1632361016362258.80cm 2I112(15016)163(15016)16(58.81612)21218230316230(23058.8)224573955328921825050011623059 0.355m4mITcib 对于T梁截面it3ii1 式中bi和ti—相应为单个矩形截面的宽度和厚度； ci—矩形截面抗扭刚度系数 mi—梁截面划分成单个矩形截面的块数。 主梁抗扭惯矩计算查表： 对于翼板 t1/b10.16/1.50.1067＞0.1，查表得c10.310 对于梁肋 t0.16/(2.30.16)0.07＜0.1，查表得c12/b213 由公式得I31T0.31023016(23016)16330.00584m4 b.计算抗扭修正系数β 11GIT(L)2EIB 其中LB38.88103.702，ξ与主梁n有关的系数， 查表，n=7时，ξ=1.021，并取G=0.4E ∴ 111.0210.4E5.8410313.702210.0101560.989 E0.355c.按偏心压力法计算横向影响线竖标值 1aieijn na2ii1 求出1号梁在两个边主梁的横向分布影响线竖标值为： 12270.887(31.5)2(31.5)2（21.5）21.520(1.5)2(2(1.5）)2(3（1.5）)2) 0.1432850.428250.1430.2850.142 计算荷载横向分布系数。 因为本工程为T型主梁，采用偏心压力法，由此可得1号梁的横向分布系数最大，故只需计算1号梁的横向分布系数，主梁共设7片主梁，为了施工方便，所以边跨和中跨采用的配筋相同，即为都采用1号梁的配筋。设零点至1号梁位的距离为x，则 x61.5x0.4280.142，解得x=6.76m。 m1cq21q211x(xq1xq2xq3xq4)公路Ⅱ级： 汽车荷载 10.42826.76(5.513.712.410.61) 0.387人群荷载m0.418crr6.766.530.404 2、活载作用内力计算内力 1）弯矩 由汽车作用在一块板上的内力数值，可以按截面内力一般公式计算，即： M(1)miPiyi fEIc2l2G式中：1+——冲击系数，与桥梁自振频率f有关,g 0.f1.5HZ050.1767lnf0.1571.5HZf14HZ 0.45f14HZ式中：l——结构计算跨径（m）； E——结构材料弹性模量（N/m2）； I4c——结构跨中截面截面惯矩（m）； m22c——结构跨中处的单位长度质量（kg/m，当换算为重力单位时为Ns/m），mc=G/g； G——结构跨中处每延米结构重力（N/m）； g——重力加速度，g=9.81m/s2。 有前面得l38.88m,E3.45104MPa,G26.28kN/m,g9.18kg/N,I4c0.355m 则f=2.22HZ，由1.5 HZ15 HZ,得=0.1767㏑f-0.0157=0.125,因此1+=1.125； ——多车道桥涵汽车荷载折减系数，按《公路桥涵设计通用规范》规定两行车队取1.0，四行取0.67，本设计取两行车道； m——沿桥跨纵向与荷载位置对应的横向分布系数； Pi——公路Ⅱ级车道荷载； 汽车荷载采用公路Ⅱ荷载，它由车道荷载和车辆荷载组成。《桥规》规定桥梁结构整体计算采用车道荷载。由公路Ⅱ荷载由qk=7.875(KN/m)的均布荷载和Pk=236.6(KN)的集中荷载两部分组成。而计算剪力效应时，均布荷载Pk=1.2×236.6=284.0KN。 公路Ⅱ级汽车作用下弯矩：M汽＝m(qkkPkyk)(不计入冲击时) M汽＝(1)m(qkkPkyk)(计入冲击时) 跨中弯矩（见图2-3）为： 不计冲击系数M2q1.00.387[7.8759.2738.882236.69.27]1398.01kNm 计入冲击系数M2q1.1251398.011572.76kNm 图2-3 四分之一点处的弯矩（见图2-4）为： 不计冲击系数：M10.387[7.87538.887.2912q2236.67.29]1099.405kNm 计入冲击系数：M2q1.1251099.4051236.83kNm 图2-4 公路Ⅱ级汽车作用下剪力： V'汽＝m(qkkPkyk)(不计入冲击时) V汽＝(1)m(qkkP'kyk)(计入冲击时) 跨中剪力（见图2-5） 图2-5 不计冲击系数：Q2q0.387[0.52847.8750.519.440.5)]69.76(kN) 计入冲击系数：Q2q1.12569.7678.48(kN) 由公路Ⅱ级作用下四分之一点处的剪力（见图2-6） 图2-6 不计冲击系数：Q2q0.387[0.52847.87529.160.50.75]88.280kN 计入冲击系数：Q2q1.12588.28099.315kN 由公路Ⅱ级作用下支点处的剪力（见图2-7）： 图2-7 不计冲击系数：Q2q0.387[236.617.87538.880.5]105.670kN 计冲击系数：Q2q1.125105.670118.879kN （2）人群荷载效应 人群荷载是一个均布荷载，取用为3.0kN/m2。本桥人行道宽度净宽为1.0m，因此q人=1.0×3.0＝3.0(kN/m)。人群荷载产生的效应计算如下。 ①跨中截面 弯矩：M人m人q人m0.4043.046.0855.85kN/m 剪力：V人m人q人v0.40432.42.91kN ②l/4截面 弯矩：M人m人q人m0.4043.034.5641.89kN/m 剪力：V人m人q人v0.4043.05.46.545kN ③支点截面剪力 V0.4043.09.6138.8824(0.4040)3(111人1212)5.745kN 可变作用效应汇总于下表2-5中。 可变作用效应汇总表 表2-5 作用效应 位置 弯矩M(kN·m) 剪力V(kN) 作用种类 跨中 l/4 跨中 l/4 支点 车道荷载 不计冲击系数 1398.01 1099.405 68.70 88.28 105.67 ×(1+μ) 1572.76 1236.83 78.48 99.315 118.879 人群荷载 55.85 2.91 41.89 6.545 5.745 （三）作用效应组合 按《桥规》公路桥涵结构设计应按承载能力极限状态和正常使用极限状态进行效应组合，并用于不同的计算项目。按承载能力极限状态设计时的基本组合表达式为： 0Sud0(1.2SGk1.4SQ1k0.81.4SQjk) 式中：γ0——结构重要性系数，本桥采用1.0； Sud——效应组合设计值； SGk——永久作用效应标准值； SQ1k——汽车荷载效应（含汽车冲击力）的标准值； SQjk——人群荷载效应的标准值。 按正常使用极限状态设计时，应根据不同的设计要求，采用以下两种效应组合： 作用短期效应组合表达式为： SS7S'sdGk0.Q1k1.0SQjk) 式中：Ssd——作用短期效应组合设计值； SGk——永久作用效应标准值； S’Q1k——不计冲击时的汽车荷载效应的标准值； SQjk——人群荷载效应的标准值。 作用长期效应组合表达式为： SSS'ldGk0.4Q1k0.4SQjk) 式中：各符号意义见上面说明。 《桥规》还规定结构构件当需进行弹性阶段截面应力计算时，应采用标准值效应组合，即此时的效应组合表达式为： SSGkSQ1kSQjk 式中：S——标准值效应组合设计值； SGk， SQ1k ，SQjk——永久作用效应、汽车荷载效应（计入含汽车冲击力）、人群荷载效应的标准值。 根据计算得到的作用效应，按《桥规》各种组合表达式可求得各效应组合设计值，现将计算汇总于表2-6中。 空心板作用效应组合计算汇总表 表2-6 弯矩M(kN/m) 剪力V(kN) 序号 作用种类 跨中 l/4 跨中 l/4 支点 永久g1 3103.615 2327.712 0 159.651 319.302 作用作用 g2 1862.169 1396.627 0 95.791 191.581 效应 效应 g=g1+g2(SGK) 4965.785 3724.339 0 255.442 510.883 标准可变车道 不计冲击(S`Q1K) 1398.01 68.7 88.28 105.67 105.67 值 作用 荷载 计入冲击(SQ1K) 1572.76 78.48 99.315 118.879 118.879 效应 人群荷载(SQjK) 55.850 55.85 41.89 6.545 5.745 承载1.2SGK (1) 5958.942 4469.207 0 306.5304 613.0596 能力 基本1.4SQ1K (2) 2201.864 1731.562 109.872 139.041 166.4306 极限组合 0.8*1.4SQjK (3) 62.552 3.259 46.9168 7.3304 6.4344 状态 Sud Sud=(1)+(2)+(3) 8223.358 6204.028 156.7888 452.9018 785.9246 作用SGK (4) 4965.785 3724.339 0 255.442 510.883 正常短期 0.7S`Q1K (5) 978.607 769.584 48.09 61.796 73.969 使用 效应SQjK (6) 55.850 2.910 41.89 6.545 5.745 极限组合 状态 S6000.242 4496.833 89.98 323.783 590.597 sd Ssd=(4)+(5)+(6) 使用SGK (7) 4965.785 3724.339 0 255.442 510.883 长期 0.4S`Q1K (8) 559.204 439.762 27.48 35.312 42.268 效应0.4SQjK (9) 629.104 494.732 31.392 39.726 47.5516 组合 Sld Sld=(7)+(8)+(9) 6154.093 4658.833 58.872 330.48 600.7026 弹性SGK (10) 4965.785 3724.339 0 255.442 510.883 阶段 标准截面值效 SQ1K (11) 1572.760 1236.830 78.48 99.315 118.879 55.850 2.910 41.89 应力 应组SQjK (12) 6.545 5.745 计算 合S S=(10)+(11)+(12) 6594.395 4964.079 120.37 361.302 635.507 三、应力钢束的估算及布置 3.1 跨中截面刚束的估算及布置 根据《公预规》规定，预应力梁应满足使用阶段的应力要求和承载能力极限状态的强度条件。以下就跨中截面的各种荷载组合下，分别按照上述要求对1号主梁所需的钢束数进行估算，并且按这些估算钢束的多少确定各梁的配束。 （一）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 对于简支梁带马蹄的T形截面，当截面混凝土不出现拉应力控制是，则钢束数n的估算公式： nMkCA) 1pfpk(ksep式中： Mk——持久状态使用荷载产生的跨中弯矩标准组合值 C1 ——与荷载有关的经验系数，对于公路二级，取用0.565 Ap ——一股钢绞线截面积，一股6s15.2钢绞线截面积，一个钢绞线截面积是1.4cm2，故A2p8.4cm 由前面可得yx23098.82131.18cm,ks46.64,初估ap15cm，则钢束偏心距ey131.1815116.18cm。 pxap1号梁： 6154.093103n0.5658.41041860106(58.09116.18)1024 2、按承载能力极限状态估算钢束数 根据极限状态的应力计算图式，受压区混凝土达到极限强度fcd, 应力图式呈矩形，同时预应力钢束也达到设计强度fpd,则钢束数的估算公式为： nMdaA pfpdh式中： Md——承载能力极限状态的跨中最大弯矩 a ——经验系数，一般取0.75~0.77，取用0.76 fpd ——钢绞线的设计强度，fpd1260MPa 8223.358103n0.768.410412601062301024.5 根据上述两种状态n5.0 3.2.2 预应力钢束布置 按《公预规》规定对于预应力混凝土构件，其预应力钢筋管道的设置应符合：直线管道的净距不应小于3cm且不应小于管道直径的0.6倍：管道内径的截面面积不应小于两倍预应力钢筋截面面积，则跨中及锚固端截面的钢束位置可确定如下： （1）钢束布置 采用内直径7cm，外直径77mm的预埋铁皮波纹管，在跨中截面，在保证布置预留管道构造要求的前提下，尽可能使钢束重心偏心矩大些。细部构造如图3-1所示： 图3-1 6.8504041016100468.0848888361818.01 由上图中跨中截面钢束群重心至梁底的距离为： ay28216124514.4(cm) 考虑张拉方便，将所有的钢束都锚固在梁端。对于锚固端截面，钢束布置考虑以下两方面：一是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；二是考虑锚头布置的可能性，以满足张拉操作方便等要求。按照上述锚头布置的均匀原则，锚固端截面布置的钢束如图所示：钢束群重心至梁底距离为： ay1(10.851.491.4131.4171.4)591.28(cm) 其他截面钢束位置及倾角计算：NI，N2，N3，N4，N5号束采用630。 （2）钢束几何计算 弯起半径—— Rc1cos 0弯起点的位置—— lwRsin0 C——计算截面钢束位置的升高值； 其于各截面钢束位置及其倾角计算： ccos1liiR(1i); IsinR； aiaci 式中： i——计算截面i钢束的弯起角（即倾角） li——计算截面i至弯起点k之水平距离 a——钢束弯起前其重心至梁底的距离 ci——计算截面i钢束位置的升高值 R——钢束弯起半径 钢束几何计算成果见下表 各钢束弯起点及其半径计算表 表4-1 升高 支点至锚起弯点K至跨值Rc01cos0lwRsin0钢束号 c(cm)（度） (cm)(cm) 固点的距中线水平距 离 离 N1 2.8 6.5 436 49.31 91.38 1643.4 N2 43.4 6.5 6752 764.29 87.65 1319.1 N3 75.4 6.5 11730 1327.83 89.39 994.7 N4 115.4 6.5 17953 2032.25 89.42 713.6 N5 147.4 6.5 22931 2595.78 90.53 563.8 四、计算主截面的几何特性 1、换算截面几何特性计算 （1）整体截面几何特性计算 1.换算截面面积A0 A0A(ep1)Ap Ep1.95105EPE45.65 c3.4510 2.换算截面惯性矩IO I(2OIep1)Apyp （2）有效分布宽度内截面几何特性计算 1、有效分布宽度的计算 b'3888f31296cm b'f150cm b'fb2bb12h'f352cm 故取：150cm. （3）换算截面重心位置 所有钢筋换算截面对毛截面重心的静矩为： S中(ep1)Ap(2.31.40.1125) 换算截面重心至板毛截面重心的距离(向下移)为： dS中中A 02、有效分布宽度内截面几何特性计算 由于截面宽度不折减，截面的抗弯惯矩也不需折减，取全宽截面值。 换算截面特性值总表 板顶计换算截面 面积矩 板截算宽度号 面 Ad bmm 00 y0 xypS m2 Im4m m (m) m3 Wos Wox 跨0.9174 0.7159 1.3950.004中中 2 1.386 8 0.00441 0.5131 0.7907 板 1500 支0.9174 0.7154 1.3950.004点 1 1.384 9 0.00453 0.5128 0.7906 注： y0x为换算截面重心轴到板顶面距离 yp、ys—预应力钢筋、普通钢筋截面重心到换算截面重心的距离 Ao、Io、S—换算截面和抗弯惯距、面积距 五、钢束预应力损失计算 1、预应力钢束与管道之间的摩檫损失（l1） 钢束张拉（锚下）控制应力（con），由《公预规》有con0.75fpk0.7518601395MPa 由《公预规》6.2.2公式，预应力与管道之间的摩檫引起的损失可按下式计算： 1e(kx)l1con con—预应力钢筋锚下的张拉控制应力（MPa ) ; μ― 预应力钢筋与管道壁的摩擦系数，取0.55 θ― 从张拉端至计算截面曲线管道部分切线的夹角之和（rad ) ; k ― 管道每米局部偏差对摩擦的影响系数，取0.0015； x ― 从张拉端至计算截面的管道长度，可近似地取该段管道在构件纵轴上的投影长度（m) 计算结果见下面表4-2 跨中截面l1计算表 表4-2 钢束号   x(m) kx(m) 1e(kx) l1(MPa) N1 7.5 0.0720 14.791 0.022 0.0897 125.13 N2 7.5 0.0720 14.791 0.022 0.0897 125.13 N3 15.1 0.145 14.806 0.022 0.0897 125.13 N4 15.1 0.145 14.806 0.022 0.0897 125.13 N5 15.1 0.145 14.806 0.022 0.0897 125.13 平均值 125.13 2、由锚具变形、钢束回缩引起的预应力损失（l2）： ll2lp; 采用钢制锥形锚具由《公预规》得：l6mm，采用两端同时张拉，则：l12mm l取各钢束锚固点间的平均长度计算，梁全长3996cm，各束锚固点距支座中心线平均距离为20cm，所以有： l39962023976cm 则有ll2l1.2p39961.9510558.55(MPa) 3、混凝土弹性压缩引起的损失（l4）： 按《公预规》计算公式： 4EPpc 对于简支梁一般可取L/4截面进行计算，并以其计算结果作为全梁各钢束的平均值。在此，可按下列简化公式计算: 4m12EPpc 式中 m――预应力钢筋的束数； PC――在计算截面的全部钢筋重心处，由张拉一束预应力钢筋产生的混凝土法向压应力MPa，取各束的平均值。 又 Ny22pcA1eyj/r jmNycon12Ay1395125.1358.5584964806.52KN4806.5210386872102112302554.07510126872102pc2.751MPam18142EPpc26.372.75161.33Mp 5其中：EpEPE1.9510c3.061056.37；计算时按混凝土的实际标号计算，假定为设计强度的80% 4、预应力钢筋由于钢筋松弛引起的预应力损失终极值（l5）： 由《公预规》6.2.6：pel5(0.52f0.62)pe pk peconl1l2l41395125.1358.5561.331149.99MPa 则有： l51.00.3(0.521149.9918600.26)1149.9921.22MPa 5、由混凝土收缩和徐变引起的损失6 按《公预规》第6.2.7规定, 由混凝土收缩和徐变引起的损失可按下式计算： Epcst,toEPpct,to60.9115 pspeconl1395125.1358.551211.32MPa 查《公预规》表6.2.7可得：cstu,t00.22103;tu,t01.65 A'''A''epepypnpeApypnl6sysnl6A'sysnpnNpy1201.2768721090000pn23014107109cm 4766.641031.605MPaApAs0A396868721025.774103 i2I/AIn/An355103/68001040.0522m2 eps23014102114cm e2ps1.01972ps1i210.4863.14 所以： Npepnp2pcANpynnIynMnIn1033 4971.22468001044971.224101.2669330.0421031.0579027.498MPaEpcst,toEPpct,to60.9115ps0.91.951050.221036.3726.6101.651157.8631032.913 216.085MPa6、各阶段预应力损失值的组合 传力锚固时的损失（第一批）l ll1l2l4125.1358.5561.33245.01MPa 传力锚固后的损失（第二批）l ll5l621.22216.085237.305MPa 六、主梁截面承载力与应力验算 1、截面受压区翼缘计算 1）按《公预规》规定，对于T形截面受压区翼缘计算宽度b， b'lf3388831296(cm)： b'f200cm （主梁间距） b'f(b2bh12h'f)152401215275cm 故取b =150cm 2）确定混凝土受压区高度 按《公预规》第5.2.3条规定：当符合下列条件时 f''''sdAsfpdAPfcdb'fh'ffsdA's(fpdpo)AP 中性轴在翼缘部分内，否则在腹板内。略去构造钢筋影响H0 可求得所需混凝土受压区面积： AffpdAp12604140f18.438348mm21502300345000(mm2)cd说明受压区位于翼板内。则受压区高度x应按下列公式算： xfpd12604140fAP22.423013.70cm＜bh0.423092cm cdh 式中： b预应力受压区高度界限系数，根据《公预规》，对与C50混凝土和钢绞线，取0.40。说明截面破坏时属于塑性破坏状态。 2、验算正截面强度 按《公预规》规定，正截面强度按下式计算： fcddrb'xfx(h2)0 式中：r0——桥梁结构的重要性系数，本桥取r01.0 h0——截面有效高度，h0ha23015213(cm)， 此处h为截面全高， 上式右边： 22.41032.30.137(2.30.1372)15750.46(KNm) 由前面内力计算结果可知控制截面跨中截面设计的计算弯矩为： Mj8228.358KN.m15750.46KN.m 主梁跨中正截面满足强度要求. 4、斜截面抗剪强度验算 a.验算是否需要进行斜截面抗剪强度计算 根据规范，若符合下列公式要求时，则不需要进行斜截面抗剪计算： Qj≤0.038R1bh0 式中：R1—混凝土抗拉设计强度（MPa）； Qj、b、h0的单位同上述说明一致。 对于变化点截面：b=16cm，ay=72.96cm，Qj=785.963KN，故： 上式右边=0.038×2.15×16×（230-72.96）=205.283< Qj 因此需要进行斜截面抗剪强度计算。 b.计算斜面水平投影长度c 计算公式为： c=0.6mh0 式中：m—斜截面顶端正截面处的剪跨比，m=M/Qh0，当m<1.7时，取 m=1.7 Q—通过斜截面顶端正截面内由使用荷载产生的最大剪力； M—相应于上述最大剪力时的弯矩； h0—通过斜截面受压区顶端截面上的有效高度，自受拉纵向主钢筋的合力点至受压边缘的距离（以cm计） 上述的Q、M、h0近似取变化点截面的最大剪力、最大弯矩和截面有效高度，则： m1418.946102609.418(23072.96)1.481.7，取m=1.7，故： c=0.6×1.7×157.04=160.18cm c.箍筋计算 若选用Φ8@20cm的双肢箍筋，则箍筋的总截面的总截面积为 A2k=2×0.053=1.006cm 箍筋间距sk=20cm，箍筋抗拉设计强度Rgk=240MPa，箍筋配筋率： Ak1sb.0062016100%0.314% k d.抗剪强度计算 主梁斜截面抗剪强度应按下式计算： Qj≤Qhk+Qw 式中：Qj—经组合后通过斜截面顶端正截面内的最大剪力（KN），对于变化点截面Qj=785.963KN； 本设计考虑混凝土收缩和徐变大部分在浇筑桥面之前完成，Ah和u均采用预制梁的数据。对于混凝土毛截面，四分点截面与跨中截面上述数值完全相同，即：A2h=6872cm u=158+2×（8+72+172+14+28）+36=782cm ∴ 2Ahu2687278217.58cm 设混凝土收缩和徐变在野外一般条件（相对湿度为75%）下完成，受荷时混凝土加载龄期为28天。查《桥规》附表4.2得到： （,)=2.2（,)=0.23×10-3 2、应力验算 1）荷载作用阶段计算 2）凝土法向应力验算 此阶段为有预加力和全部恒载作用的阶段，通常是跨中截面上缘可能出现最大压应力和下缘最大拉应力（或最小应力）。 计算公式如下： NysAMyMg1Mg2MpjWjsWjsW 0s NysMyMg1Mg2MpA jWjsWjsW0s式中：Ny、My—由有效预加力产生的预加内力； Wjs、Wjx—分别为对上、下缘的净截面抵抗矩； W0s、W0x—分别为对上、下缘的换算截面抵抗矩； Wg1、Wg2—分别由第一期、第二期恒载产生的弯矩； Mp—由活载产生的弯矩，有组合Ⅰ和Ⅲ的两种情况； 混凝土法向应力验算： 按规定，载使用荷载使用下，混凝土法向压应力极限值如下： 荷载组合Ⅰ： 0.5Rba=14MPa 荷载组合Ⅲ： 0.6Rba=16.8MPa 在使用荷载（组合Ⅰ）作用下，全预应力梁截面受拉边缘由预加力引起的预压应力必须大于或等于由使用荷载引起的拉应力，即σh≥0通过各截面上下缘混凝土法向应力计算，其结果表明受拉区（组合Ⅰ）都未出现拉应力，最大压应力为11.336MPa，故符合上述各项规定。 3）混凝土主应力验算 此项验算包括混凝土主拉应力和主压应力，对前者验算主要为了保证主梁斜截面具有与正截面同等的抗裂安全度，而验算后者是保证混凝土在沿主压应力方向破坏时也具有足够的安全度。计算混凝土主应力时应选择跨径中最不利位置截面，对该截面的重心处和宽度急剧改变处进行验算，所以选择1号梁的变化点截面，对其进行主应力验算： a.剪应力计算 计算公式： τ=τg1+τp+g2-τy 式中：τ—由使用荷载和弯起的预应力钢束在主应力计算点上产生的混凝土剪应力； τjjg1—第一期恒载引起的剪应力，其中载截面净轴（j-j） 上τQg1Sg1=I；在换轴（o-o）jb上τSoog1=Qg1I； jb τ2Qpp+g2—活载及第二期恒载共同引起的剪应力，其中在净轴（j-j）上Qgpg2ISjj；在0bo-o上的Qg2Qppg2ISoo； 0b Qp—活载剪力， τy—预加力引起的剪应力，由钢束锚固时产生的和σⅡs损失产生的剪应力组合而成； 各项剪应力计算和组合情况所示。 b.主应力计算 按规定，当只在主梁纵向有预应力时，计算公式为： hxhx2zl2(2)2 hxhxza2(2)22 式中：σhx—预加力和使用荷载在计算主应力点上产生的混凝土法向应力，按σhx=σh±σ计算； σh—在计算主应力点上由预加应力（扣除全部应力损失）产生的混凝土法向应力，由钢束锚固时产生的和σⅡs损失产生的法向应力组合而成（见表23）； σ—在计算主应力点上由使用荷载产生的混凝土法向应力，按下式计算： Mg1g2MpIyjMjIy0 0 yi、yo—分别为各计算的主应力点到截面净轴和换轴的距离； Mp—活载引起的弯矩。 通过各控制截面的混凝土主应力计算，其结果如下： maxσzl（MPa） 组合Ⅰ 组合Ⅲ （由变化点截面控制） 0.075 0.083 maxσza（MPa） （由跨中截面控制） 9.104 10.183 在使用荷载作用下混凝土主应力应符合下列规定： 荷载组合Ⅰ： σzl≤0.8Rbl=2.08MPa σbza≤0.6Ra=16.8MPa 3、阶段计算 1）预加应力阶段的应力验算 此阶段指初始预加力与主梁自重力共同作用，为预加力最大而荷载最小的受力阶段，鉴于支点附近截面的荷载弯矩很小，故通常演算这些截面下缘的压应力和上缘的拉应力。1号梁变化点截面的计算如下： haNyoMg1AMyojWjxW jx Nyoh1AMyoMg1jWjsW js式中：Nyo、Myo—钢束锚固时，由预加力产生的预内力； Wjs、Wjx—分别为上、下缘的净截面抵抗矩； 代入数据得： 50402.01ha6891.65284254135728767184835728713.389(MPa) ha50402.016891.6528425414716026718484716022.711(MPa) 对于50号混凝土，截面边缘混凝土的法向应力应符合下列规定： σb’ha≤0.70Ra=0.70×0.9×28=17.64MPa σhl≤0.70Rb’a=0.70×0.9×2.60=1.638MPa 通过各控制截面计算，得知截面边缘的混凝土法向应力均能符合上述规定。因此就法向应力而言，表明在主梁混凝土达到90%强度时可以开始张拉钢束。 2）吊装应力验算 由于本设计采用两点吊装，吊点设在两支点内移59cm处，则两吊点间的距离小于主梁的计算跨径，故吊装应力可以不需要验算。 4、端部的局部承压验算 梁端局部承压的抗裂验算 计算公式如下： Nc≤0.09α(ARl+45Ag) 式中：Nc—考虑局部承压时的纵向力（KN），数值与前节计算的相同； α—系数，按下式计算： V110 V—与垫板形式及构件相对尺寸有关的系数，取V=2； λ—局部承压板垂直于计算截面（受剪面）方向的边长与间接配筋（230cm）之比； A—梁端部区段沿荷载轴线切割的计算截面积（其高度等于间接配筋深度），其中应扣除孔道沿荷载轴线的截面面积（cm2）； Ag—通过计算截面A的间接钢筋截面积（cm2）； R1—混凝土抗拉设计强度（MPa），考虑50号混凝土达90%强度时张拉钢束，则：R'10.9R10.92.151.935MPa 对于钢垫板1： 96.22300.41826 V1210.41863.43810 A=36×230-5×230=7130cm2 鉴于沿截面A的深度方向布置21层间接钢筋网，并且每层有2两根钢筋通过截面A，则： Ag=2×21×0.503=21.126cm2 代入计算公式： 右边=0.09α(AR1+45Ag)=0.09×3.438×(7130×1.935+45×21.216)=4563.085KN ∴ Nc=2166.146KN<右边，符合要求。 对于钢垫板2： 76.62300.33304 V2110.333042.99910 A=36×230-2×5×230=5980cm2 公式右边=0.09×2.999×(5980×1.935+45×21.216)=3379.805KN ∴ Nc=3184.825<右边，符合要求。 至此便完全说明了在主梁混凝土达到90%强度时可以张拉预应力钢束。 j第三章 桥梁的施工组织设计 （一）场地布置、 1、现场场地应清除杂物，换除软土，整平夯实 （二）结构物施工要低及注意事项： 2、施工工艺和质量检验标准，应严格遵守中华人民共和国交通部现行部颁标准《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041—2000）和《公路工程质量检验评定标准》（JTG F80/1—2004）有关条文要求，同时还应注意以下施工注意事项及相应设计图纸说明： A、墩台、基础 ⑴．所有桩基放样前先进行坐标复核，放样后实地校核，钻孔成孔后，应对孔深、孔径、孔位以及沉淀层厚度等进行检查，其中沉淀层厚度不得大于10cm，并经验收合格后才能灌注混凝土。 ⑵．为了保证桩基的质量，要求对每跟桩基进行质量检测，以了解每根桩的质量，灌注砼时应注意预埋桩基检测钢管。 ⑶．下构施工时，应严格控制台帽、墩身顶面标高，并预埋支座下钢筋网。桥台后应填筑透水性良好的砂性土或砂砾。 ⑷．预制T梁及桥台顶砼时，注意预埋防撞护栏、伸缩缝钢筋。 ⑸.桥台背范围内分层回填砂性土至设计标高后，才能进行桩基施工（内摩擦角ф≥35°），填土压实度满足路基要求。 B、预制T梁 （1）．桥梁施工时应注意预埋钢筋和其它预埋件，预制T梁应保证支座预埋钢板的位置、高度正确。防撞护栏的锚固钢筋应预先埋入，并注意预留泄水孔位置。 当普通钢筋布置与预应力钢筋有矛盾时，可适当移动普通钢筋。 （2）．桥梁所用的钢材及锚具要求符合国家标准的有关规定和要求，预应力钢绞线采用φ15.24（ASTM，A416-90a，270级，低松弛）标准强度Ry=1860Mpa、公称面积140mm2的钢绞线，钢绞线的切割不准采用电焊或气焊切割，应采用圆盘锯机械切割。 （3）．钢绞线的弯折处采用圆曲线过渡，管道必须圆顺，预制T梁定位钢筋在曲线部分以间隔为50厘米、直线段间隔为100厘米设置一组。 （4）．T梁预应力束采用金属波纹管成孔，钢束孔道压浆采用真空灌浆工艺。 （5）．先预制主梁，混凝土达到设计强度的95％后，张拉预应力钢束，压注水泥浆并及时清理T梁底板通气孔。钢束张拉后应尽快用50号水泥砂浆压入孔道，以形成整体截面，孔道压浆采用真空灌浆工艺。预应力束张拉顺序详见图，预制T梁中钢束均采用两端张拉，且应在横桥向对称均匀张拉。。 （6）．施工中应特别注意预应力波纹管的准确定位，严格控制模板安装精度，当普通钢筋布置与预应力钢束有矛盾时，可适当移动普通钢筋。拆除模板后必须仔细检查箱体尺寸及混凝土质量，如箱体尺寸及混凝土质量与设计有偏差时，另设计洽商。 （7）．为减少温度对结构产生的不利影响，应避免在夏季中午等极限温度下浇筑T梁砼。浇筑T梁混凝土时宜选择温度在10°C~25°C之间，其中以20°C左右为最佳浇筑时间。 （8）．支座安装必须确保顶、底面水平，并注意预埋支座上下钢筋网及相关附件。其它未尽事项按《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2000）的有关规定执行。 （9）．高性能混凝土应采用高频振捣器振捣至混凝土顶面基本上不冒气泡，当混凝土浇筑至顶部时，宜采用二次振捣及二次抹面，应刮去浮浆，确保混凝土的密实性。 （10）．T梁施工中钢筋的连接方式：钢筋直径≥12mm时，如设计图纸中未说明，钢筋连接应采用焊接，钢筋直径＜12mm时，如设计图纸中未说明，钢筋连接可采用绑扎。绑扎及焊接长度应按照《公路桥涵施工技术规范》 （11）．混凝土抹面后，应立即覆盖，防止风干和日晒失水。终凝后，混凝土顶面应立即开始持续潮湿养护。拆模前12h,应拧松侧模板的紧固螺帽，让水顺模板与混凝土脱开面渗下，养护混凝土侧面。整个养护期间，尤其是从终凝到拆模的养护初期，应确保混凝土处于有利于硬化及强度增长的的温度和湿度环境中。在常温下，应至少养护15d。 （12）．所有新、老混凝土结合面均应严格凿毛处理。 C、预制40mT梁 （1）、预应力施工采用先张法。施工前应按有关规定对每批钢绞线的强度、弹性模量、截面积、延伸量等技术指标进行抽检，并应按实测值对钢绞线的张拉引伸量进行调整。 （2）、预应力钢绞线张拉工序为： 0→初始应力（0.1δk）→δk(保持2分钟)→锚固。 钢绞线运抵工地后应放置于室内并防止锈蚀。 钢绞线的切割不准采用电焊或气焊切割，应采用圆盘锯机械切割。 （3）、用多根同时张拉时，要采取必要措施保证每根钢绞线受力相同，详见《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2000） （4）、普通钢筋的绑扎工作，要在张拉结束后8小时进行，以策安全。 （5）、预制T梁混凝土强度达到设计强度的95%以上方可放松预应力筋，放松时从梁的两侧向中央对称同步进行，速度不宜过快，每次放松两根，采用砂箱法。 （6）、预制梁顶面混凝土要进行正规的凿毛处理，做成凹凸不小于6mm的粗糙面，以利现浇桥面联结层的混凝土与其粘结。 （7）、支座安装必须确保顶、底面水平，并注意预埋支座上下钢筋网及相关附件。其它未尽事项按《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2000）的有关规定执行。 （8）、避免预制板边角破损。 （9）、T梁铰缝内用C50细骨料混凝土填实。 （10）、预制T梁时，应注意在相应的位置，预埋与桥面伸缩缝相连接的钢筋。 （11）、T梁应按支座位置支承堆放，最多叠放三层；存梁时间不长于3个月。 （12）、每架一片梁后应仔细检查四个支座有否脱空，如有脱空必须用钢板垫紧。 （13）、T梁间浇筑铰缝混凝土之前，必须清除结合面上的浮皮，并用水冲净后方可浇注混凝土；铰缝混凝土一定要用插入式振捣棒将其振捣饱满密实；相邻T梁间空缝应灌满砼，其底面应用砂浆将缝封闭，要求砂浆表面平整光洁。 （15）、浇筑桥面铺装砼前应先清除T梁顶面浮浆、油渍及杂物等，并用水冲洗干净。桥面铺装质量首先取决于混凝土标号，其次取决于桥面钢筋网在铺装混凝土中的高度，如果钢筋网沉底则必将导致铺装混凝土产生裂缝；因此，桥面连接层浇筑必须严格控制桥面钢筋网的保护层厚度。 （16）、上构加载程序：a.预制空心板逐孔安装就位。b.浇注预制空心板间铰缝砼、湿接缝砼，待混凝土达到设计强度，结构形成连续体系后，方可进行下一道工序。c.浇桥面联结层砼、铺沥青砼、人行道、栏杆等二期恒载。 （17）、应避免夏季施工，其他季节施工也应避免在气温超过25℃时施工。 第四章 设计心得体会 通过这次毕业设计，我想说：为完成这次毕业设计确实很辛苦，但苦中仍有乐，当我计算书结尾的时候，我的心中就不免兴奋，不免激动。以前种种艰辛这时就变成了最甜美的回忆！ 对我而言，知识上的收获重要，精神上的丰收更加可喜。让我知道了学无止境的道理。

因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容

查看全文