橋梁畢業(yè)設(shè)計(jì)論文

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11學(xué)院 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 題目： 大橋設(shè)計(jì) 系 （部）： 專 業(yè)： 土木工程 班 級(jí)： 學(xué) 生： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： 2015年04月 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 系 別 專 業(yè) 土木工程 班 姓 名 學(xué) 號(hào) 1.畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目： 大橋畢業(yè)設(shè)計(jì) 2.題目背景和意義： 背景和意義該橋位于山西汾陽境內(nèi)，屬于青島至銀川國道主干線山西省汾陽至離石段高速公路第五合同段。該橋的建設(shè)可使當(dāng)?shù)氐拿旱V資源的更好的開發(fā)和利用，對當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)發(fā)展起較大的推動(dòng)作用。學(xué)生應(yīng)通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，綜合運(yùn)用所學(xué)過的基礎(chǔ)理論知識(shí)，深入了解公路預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁在橋式方案比選、結(jié)構(gòu)計(jì)算及施工架設(shè)等方面的設(shè)計(jì)規(guī)范、計(jì)算方法及設(shè)計(jì)思想等內(nèi)容。為學(xué)生在畢業(yè)后從事橋梁技術(shù)工作打好基礎(chǔ)。 3.設(shè)計(jì)(論文)的主要內(nèi)容（理工科含技術(shù)指標(biāo)）： 主要技術(shù)指標(biāo)：橋面寬：凈 7m＋20.5m 防撞墻 ，設(shè)計(jì)時(shí)速：100公里/小時(shí) ，橋面鋪裝: 10cm瀝青砼； 橋面橫坡：1.5％，橋面縱坡：2％ 設(shè)計(jì)荷載：公路I級(jí) 地震烈度：6度 ； 設(shè)計(jì)水位：自 擬 4.設(shè)計(jì)的基本要求及進(jìn)度安排（含起始時(shí)間、設(shè)計(jì)地點(diǎn)）：（1）基本要求：根據(jù)所給的橋位地質(zhì)、地形和水文資料，按適用、經(jīng)濟(jì)、安全、美觀的原則，至少選擇3個(gè)可比性橋型方案，推薦一種橋型方案。就推薦的設(shè)計(jì)方案完成下列內(nèi)容： 全橋的縱、橫、平面布置，并合理擬訂上、下部結(jié)構(gòu)的細(xì)部尺寸；對一跨或一個(gè)受力單元進(jìn)行受力分析，計(jì)算各種作用荷載及非荷載因素所產(chǎn)生的內(nèi)力進(jìn)行荷載組合、配筋計(jì)算及驗(yàn)算；根據(jù)橋梁所處位置、環(huán)境和施工力量的配備情況，選擇合理可行的施工方案與方法，以及主要的施工程序（2）進(jìn)度安排：熟悉設(shè)計(jì)任務(wù)、查閱資料：第七學(xué)期第12周---- 第14周； 方案比選：第七學(xué)期第15周---- 第17周；內(nèi)力及配筋計(jì)算：第七學(xué)期第18周----第19周 第八學(xué)期第1周----第2周；繪制設(shè)計(jì)圖紙：第八學(xué)期第3周----第4周；撰寫論文：第八學(xué)期第5周----第6周；畢業(yè)答辯：第八學(xué)期第7周----第8周。 （3）設(shè)計(jì)地點(diǎn) 西安工業(yè)大學(xué) 5.畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的工作量要求 1.5萬字以上 ① 實(shí)驗(yàn)（時(shí)數(shù)）*或?qū)嵙?xí)（天數(shù)）： 2周 ② 圖紙（幅面和張數(shù)）*： 不少6張A3圖紙 ③ 其他要求： 英文翻譯不少于 3000字 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 學(xué)生簽名： 年 月 日 系主任審批： 年 月 日 大橋設(shè)計(jì) 摘 要 本設(shè)計(jì)是大橋設(shè)計(jì)，全橋長160米,橋?qū)?8.0米。 根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求和該橋所處的地質(zhì)地貌特點(diǎn)，提出了三種不同的橋型方案進(jìn)行比較和選擇：方案一為預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋；方案二上乘式箱型拱橋；方案三為預(yù)應(yīng)力混凝土剛構(gòu)橋。經(jīng)詳細(xì)技術(shù)比選，確定采用預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋作為推薦方案。 在設(shè)計(jì)過程中，采用橋梁博士軟件建模并對結(jié)構(gòu)進(jìn)行了仿真分析。求解主梁各項(xiàng)內(nèi)力并進(jìn)行荷載組合配筋計(jì)算。驗(yàn)算結(jié)構(gòu)在承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)下的強(qiáng)度和剛度，以期最優(yōu)設(shè)計(jì)。 關(guān)鍵詞：預(yù)應(yīng)力混凝土；連續(xù)梁橋；內(nèi)力計(jì)算；橋梁博士 The Design for Bridge Abstract The design isBridge, which is 140 meters,andwidth is 28.0meters. According to the requirement of the mission design and characteristics of geological features where the bridge is selected, this paper take on compare and choose in three different type of birdge: the fist one is Precast prestressed concrete continuous girder bridge; the second one is Box arch bridge deck; the third one is Prestressed concrete rigid-frame bridg. After detailed technical selection, determine the prestressed concrete continuous girder bridge as the recommended scheme. In the design process, adopting the bridge Dr Software modeling and simulation analysis was carried out. Through the analysis of bridge structure in the process of using constant load and live load effect, considering different load safety coefficient of load combinations, the limit state of two kinds of internal force combination results as estimate the calculate internal force of steel beam. Checking the structture in this capacity limit state and normal state limit the use of the cross-section strength and stiffness,With a view to the most optimal design. Keywords: Prestressed concrete；the continuous beam bridge；the calculate of the internal forces；Doctor bridge II 主要符號(hào)表 邊長為150mm的混凝土立方體抗壓強(qiáng)度； 邊長150mm的混凝土立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值； 、 混凝土軸心抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，設(shè)計(jì)值； 、 混凝土軸心抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值、設(shè)計(jì)值； 、 普通鋼筋抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值、設(shè)計(jì)值； 、 預(yù)應(yīng)力鋼筋抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值、設(shè)計(jì)值； 箍筋抗拉設(shè)計(jì)強(qiáng)度； 、 普通鋼筋、預(yù)應(yīng)力鋼筋彈性模量； 預(yù)應(yīng)力鋼筋彈性模量與混凝土彈性模量的比； 、 形或形截面受拉區(qū)、受壓區(qū)的翼緣寬度； 、 形或形截面受拉區(qū)、受壓區(qū)的翼緣厚度； 橋梁結(jié)構(gòu)的重要性系數(shù)； 彎矩組合標(biāo)準(zhǔn)值； 剪力組合設(shè)計(jì)值； 車道均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值； 車道集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值； 由預(yù)加力產(chǎn)生的混凝土法向預(yù)壓應(yīng)力； 由預(yù)加力產(chǎn)生的混凝土法向拉應(yīng)力； 、 構(gòu)件混凝土中的主拉應(yīng)力、主壓應(yīng)力； ii Ⅲ 目 錄 1 緒 論 1 1.1 課題背景 1 1.2研究意義 1 1.3國內(nèi)外相關(guān)研究 1 1.4研究的主要內(nèi)容 1 2 方案設(shè)計(jì) 2 2.1設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及依據(jù) 2 2.1.1橋位概述 2 2.1.2技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 2 2.1.3設(shè)計(jì)依據(jù) 2 2.2設(shè)計(jì)思路和原則 3 2.2.1設(shè)計(jì)思路 3 2.2.2設(shè)計(jì)原則 3 3 方案比選 4 3.1第一方案:預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱型梁橋 4 3.2第二方案：上承式箱型拱橋 5 3.3第方案:預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋 7 3.4橋型方案比選表 8 3.5技術(shù)建議 11 4 結(jié)構(gòu)細(xì)部尺寸擬定 12 4.1截面形式 12 4.1.1 橋梁橫截面特征值計(jì)算 13 4.2橋面板的計(jì)算 15 4.3恒載內(nèi)力計(jì)算 15 4.4活載作用內(nèi)力計(jì)算 24 4.5內(nèi)力增大系數(shù)計(jì)算 36 5 計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)和內(nèi)力組合 37 5.1計(jì)算標(biāo)準(zhǔn) 37 5.1.1計(jì)算內(nèi)容 37 5.1.2計(jì)算要點(diǎn) 37 5.2內(nèi)力組合 38 5.2.1基本組合 38 5.2.2短期組合 39 5.2.3長期組合 39 6 預(yù)應(yīng)力鋼束配筋設(shè)計(jì) 40 6.1預(yù)應(yīng)力鋼束的確定 40 6.2預(yù)應(yīng)力束的布置 47 6.3預(yù)應(yīng)力損失的計(jì)算 49 7 內(nèi)力計(jì)算 53 7.1持久狀況承載能力極限狀態(tài)驗(yàn)算 53 7.1.1正截面抗彎承載力驗(yàn)算 53 8 持久狀態(tài)承載能力極限狀態(tài)計(jì)算 60 8.1正截面抗彎承載力計(jì) 60 8.2斜截面抗彎承載力計(jì)算 62 9 持久狀況正常使用極限狀態(tài)計(jì)算 63 9.1電算應(yīng)力結(jié)果 63 9.1.1使用階段荷載組合Ⅰ應(yīng)力（長期效應(yīng)） 63 9.2截面抗裂驗(yàn)算 65 9.2.1驗(yàn)算條件 65 9.3正常使用階段豎向最大位移（撓度）計(jì)算 65 10 持久狀況應(yīng)力計(jì)算 66 10.1混凝土截面法向壓應(yīng)力驗(yàn)算 66 10.1.1受壓區(qū)混凝土的最大壓應(yīng)力 66 10.1.2受拉區(qū)預(yù)應(yīng)力鋼筋的最大拉應(yīng)力 66 10.3受拉區(qū)預(yù)應(yīng)力鋼束拉應(yīng)力驗(yàn)算 66 10.4斜截面主壓應(yīng)力驗(yàn)算 67 11 短暫狀況構(gòu)件的應(yīng)力計(jì)算 69 12 設(shè)計(jì)心得 72 參考文獻(xiàn) 73 致 謝 74 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）知識(shí)產(chǎn)權(quán)聲明 75 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）獨(dú)創(chuàng)性聲明 76 V 1 緒論 1 緒 論 1.1 課題背景 背景和意義該橋位于山西汾陽境內(nèi)，屬于青島至銀川國道主干線山西省汾陽至離石段高速公路第五合同段。該橋的建設(shè)可使當(dāng)?shù)氐拿旱V資源的更好的開發(fā)和利用，對當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)發(fā)展起較大的推動(dòng)作用。 1.2研究意義 根據(jù)該橋梁所處的地形、地質(zhì)和水文資料，充分發(fā)揮想象力，將所學(xué)的基礎(chǔ)理論和專業(yè)理論知識(shí)聯(lián)系，針對當(dāng)?shù)卦鞓驐l件，為指定的橋位提出各種可能采用的橋型方案，進(jìn)行比較，擇優(yōu)推薦，為選出的橋型進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，繪制設(shè)計(jì)圖。通過畢業(yè)設(shè)計(jì)，使學(xué)生掌握橋梁設(shè)計(jì)的過程和方法，學(xué)會(huì)考慮問題、分析問題和解決問題的方法，進(jìn)一步鞏固己學(xué)課程，并能查閱資料，熟悉公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，正確地應(yīng)用公路橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范。為以后的工作實(shí)踐中，能夠逐步掌握橋梁結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法。 1.3國內(nèi)外相關(guān)研究 連續(xù)梁在預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中有了飛速的發(fā)展。60年代初期在中等跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁中，應(yīng)用了逐跨架設(shè)法與頂推法；隨著施工法的不斷改進(jìn)、完善和推廣應(yīng)用，在跨度為40-200米的范圍內(nèi)的梁中，連續(xù)梁橋獨(dú)步占據(jù)了主導(dǎo)地位。目前，無論是城市橋梁、高架道路、山谷高架棧橋，還是跨河大橋，預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁都發(fā)揮了其獨(dú)特的優(yōu)勢，成為優(yōu)勝方案。 近20年來，我國主跨400m以上的橋梁已建成50多座，在建18座；主跨800m以上的橋梁建成11座，在建5座；主跨1000m以上的橋梁建成9座，在建4座。已建的梁橋、拱橋、斜拉橋的最大跨徑分別達(dá)到了330m、552m、1088m。 1.4研究的主要內(nèi)容 a. 全橋的縱、橫、平面布置，并合理擬訂上、下部結(jié)構(gòu)的細(xì)部尺寸。 b. 對主梁進(jìn)行受力分析，計(jì)算各種作用荷載及非荷載因素所產(chǎn)生的內(nèi)力，并進(jìn)行荷載組合及配筋設(shè)計(jì)。 c. 按照荷載效應(yīng)不超過結(jié)構(gòu)抗力效應(yīng)的原則，驗(yàn)算結(jié)構(gòu)構(gòu)件的強(qiáng)度、剛度與穩(wěn)定性。如不符合要求，則需修改設(shè)計(jì)或提出修改設(shè)計(jì)的措施。 d. 根據(jù)橋梁所處位置、環(huán)境和施工力量的配備情況，選擇合理可行的施工與方法，以及主要的施工流程。 1 2 方案設(shè)計(jì) 2 方案設(shè)計(jì) 2.1設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及依據(jù) 2.1.1橋位概述 該橋位于山西汾陽境內(nèi)，屬于青島至銀川國道主干線山西省汾陽至離石段高速公路第五合同段。橋址屬沉積巖為主的丘陵地貌，頂面呈舒緩波狀，山坡坡度較大。據(jù)鉆探、物探揭示及工程地質(zhì)調(diào)繪，橋址區(qū)地層自下而上由第三系痘姆組泥質(zhì)砂巖以及第四系全新統(tǒng)沖洪積物組成。橋位處無不良地質(zhì)情況，地下水無腐蝕性，適宜建橋。 2.1.2技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)： 公路等級(jí)：Ⅰ級(jí)公路 環(huán)境類別：Ⅰ類環(huán)境 設(shè)計(jì)荷載：公路—Ⅰ級(jí) 橋面凈寬：凈 7m＋20.5m 橋面鋪裝：10cm瀝青砼； 橋面橫坡：1.5％ 橋面縱坡：1％ 橋面設(shè)計(jì)標(biāo)高：45.00m 2.1.3設(shè)計(jì)依據(jù) 《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》﹙JTG D60—2004﹚ 《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》﹙JTG D62—2004﹚ 《公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》﹙JTJ024 —85﹚ 《公路交通安全設(shè)施設(shè)計(jì)規(guī)范》﹙JTG D81—2006﹚ 2 2.2設(shè)計(jì)思路和原則 2.2.1設(shè)計(jì)思路 a. 認(rèn)真貫徹安全﹑耐久﹑節(jié)約﹑和諧的方案設(shè)計(jì)總方針。 b. 在滿足橋梁使用功能的基礎(chǔ)上，使用成熟可靠的技術(shù)﹑工藝和材料，通過多方案的必選，盡量降低工程造價(jià)，縮短施工工期，減小施工風(fēng)險(xiǎn)。 c. 針對橋梁使用功能和橋位的自然條件，選取多個(gè)適宜的橋型﹑橋跨方案，從經(jīng)濟(jì)﹑可靠性﹑施工難度﹑工程工期和美觀等多角度進(jìn)行綜合比較，擇優(yōu)選取。 2.2.2 設(shè)計(jì)原則 a. 安全合理 安全標(biāo)準(zhǔn)可以從行車安全﹑基礎(chǔ)地質(zhì)條件的安全與施工安全等多方因素綜合考慮。行車安全主要通過橋面設(shè)施的布置來實(shí)現(xiàn)。如根據(jù)公路等級(jí)和車流具體情況決定是否需要設(shè)置相關(guān)構(gòu)件以保證行車安全。基礎(chǔ)安全應(yīng)滿足規(guī)范中規(guī)定的基礎(chǔ)埋深與河流的沖刷深度和冰凍深度的關(guān)系，檢查橋梁分孔是否合理。施工期間安全也是應(yīng)考慮的重要因素，要注意洪水對橋身的不利影響，一般要求在洪水來臨之前橋墩的施工面要高出設(shè)計(jì)洪水位，對于本橋?yàn)楹禈蝾櫜豢紤]水位要求。 b. 適用耐久 橋上應(yīng)保證車輛和人群的安全暢通，并滿足將來交通量增長的需要。橋下應(yīng)滿足泄洪﹑通行等要求。建筑的橋梁應(yīng)保證使用年限，并便于檢查和維修。橋梁還應(yīng)滿足戰(zhàn)時(shí)的國防要求。 c. 經(jīng)濟(jì)節(jié)約 橋梁建設(shè)必須經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，使橋梁在建造時(shí)消耗最少材料﹑工具和勞動(dòng)力，在使用期間養(yǎng)護(hù)維修費(fèi)用最低，且經(jīng)久耐用。另一方面，橋梁設(shè)計(jì)還應(yīng)滿足快速施工的要求，縮短工期不僅可降低施工費(fèi)用，而且提早通車給運(yùn)營商帶來很大經(jīng)濟(jì)效益。因此結(jié)構(gòu)形式要便于施工和制造，能夠采用先進(jìn)的施工技術(shù)和施工機(jī)械，以便加快施工速度，保證施工質(zhì)量和施工安全。 d. 美觀和諧 在適用﹑安全和經(jīng)濟(jì)的前提下盡可能使橋梁具有優(yōu)美的外形，并與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)，此為美觀的要求。合理的輪廓也是美觀的主要因素，應(yīng)當(dāng)考慮橋梁的建筑藝術(shù)。同時(shí)，現(xiàn)階段更應(yīng)注意環(huán)保問題，提倡和諧文明的設(shè)計(jì)施工。 34 3 方案比選 本設(shè)計(jì)共做了三個(gè)方案以供必選，第一方案為預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱型梁橋，第二方案為上承式箱型拱橋，第三方案為預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋。以下對各方案在總體布置、孔徑布置、橋型及施工方案方面作簡要敘述。 3.1第一方案:預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱型梁橋 （一）橋跨布置 全橋分左右兩幅橋，即440m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，橋長160m。 （二）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 橋梁上部結(jié)構(gòu)為預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，橫截面形式為單箱單室截面，下部結(jié)構(gòu)為柱式墩、肋板式臺(tái)，鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。 （三）施工方法 全橋主跨部結(jié)構(gòu)采用先簡支連續(xù)的施工方法，先將預(yù)制好的梁段吊裝就位，然后通過張拉預(yù)應(yīng)力筋使梁連續(xù)。  如圖3.1預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁橋 3.2第二方案：上承式箱型拱橋 （一）橋跨布置 采用跨徑為140m的上承式箱型拱橋，主跨108m。矢跨比為0.130，采用箱型主拱。 （二）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 全橋采用鋼筋混凝土箱型拱橋，凈跨徑140m，橋梁橫截面采用箱形截面，下部結(jié)構(gòu)采用柱式墩、肋板式臺(tái)，鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。 （三）施工方法 本橋采用轉(zhuǎn)體施工施工法，通過現(xiàn)場預(yù)制然后進(jìn)行分段吊裝，最后進(jìn)行拼接形成全橋。 圖3.2上承式箱形拱橋 3.3第方案:預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋 （一）孔徑布置 本橋的孔徑布置為40m+80m+40m，橋梁全長160m。由于此橋梁為旱橋，故不考慮通航要求。 （二）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 全橋采用變截面箱型梁，單箱單式室截面，最大跨徑80m，下部結(jié)構(gòu)采用雙薄壁柔性墩，基礎(chǔ)采用鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。 （三）施工方法 全橋采用懸臂澆筑施工法，先澆筑兩橋墩，然后從橋墩對稱懸臂施工先將兩邊跨合攏，最后中間合攏。如圖3.3所示 圖3.3 3.4橋型方案比選表 根據(jù)橋型設(shè)計(jì)原則和總體設(shè)計(jì)思路，對三個(gè)橋型方案進(jìn)行綜合比較論述， 表3.1方案比選 方案比選 橋型方案 方案一 方案二 方案三 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋（40+40+40+40m） 上承式箱型拱橋 （l=108m；f/l=0.165） 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)梁橋 (40+80+40m) 橋長 160m 140m 160m 橫坡 1.5% 1.5% 1.5% 續(xù)表 橋跨 結(jié)構(gòu) 特點(diǎn) 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋在垂直荷載的作用下，其支座僅產(chǎn)生垂直反力，而無水平推力。受力明確，理論計(jì)算較簡單，設(shè)計(jì)和施工的方法日臻完善和成熟。 鋼筋混凝土拱橋在豎直何在作用下，拱的兩端不僅有豎直反力，而且還有水平反力。由于水平反力的作用，拱的彎矩大大減少。是大跨徑橋梁中較經(jīng)濟(jì)、合理的橋型。耐久性好。 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋總體造型美觀﹑線條流暢與周圍環(huán)境協(xié)調(diào)較好；結(jié)構(gòu)整體性強(qiáng)，抗扭剛度大，變形小行車舒適。 施 工 技 術(shù) 頂推施工法：占地小，施工質(zhì)量易保證，設(shè)備簡單，施工平穩(wěn) ，施工技術(shù)易于掌握，施工方便，施工進(jìn)度易于控制。 轉(zhuǎn)體施工法：對周圍的影響較小，將結(jié)構(gòu)分開建造，再最后合攏，可加快工期，是近十年來新興的施工方法，施工難度較大。 懸臂施工法：使結(jié)構(gòu)的整體性增強(qiáng)，能滿足結(jié)構(gòu)的剛度要求，由于懸臂澆筑施工難度大，并且施工進(jìn)度慢，這將導(dǎo)致工程費(fèi)用增加 使 用 效 果 超靜定結(jié)構(gòu)，使用性能好。結(jié)構(gòu)剛度大，變形小，主梁變形撓曲線平緩。行車平順，無伸縮縫，通暢，安全，造型簡潔美觀，養(yǎng)護(hù)工程量小，可滿足交通運(yùn)輸要求，施工技術(shù)成熟 上承式拱橋采用工廠預(yù)制現(xiàn)場拼裝，施工速度快。采用轉(zhuǎn)體施工法，可不搭建支架，減少施工工序，且不需要復(fù)雜的高空作業(yè)。施工費(fèi)用少，工期短，可減少施工用地。但對地基要求較高。 行車舒適，結(jié)構(gòu)輕型化，橋下凈空大，視野開闊，線形優(yōu)美，無支座，連續(xù)剛構(gòu)正彎矩比連續(xù)梁小，施工時(shí)不需要體系轉(zhuǎn)換，工期較短。 綜合 對比 經(jīng)濟(jì)性較好，使用性能好，行車舒適，施工簡單 橋型優(yōu)美，觀賞性強(qiáng)，但施工復(fù)雜，造價(jià)高。 造價(jià)較高，施工方便，橋形優(yōu)美，墩的抗撞性差 綜合評價(jià) 本方案結(jié)構(gòu)受力明確，行車舒適，施工期短，施工工藝成熟，養(yǎng)護(hù)量小，造價(jià)低，故作為推薦方案 本方案橋跨布置和合理，跨越能力大，外型美觀但造價(jià)高施工難度相對較大因此作為第二方案 本方案橋跨布置合理，跨越能力大，外型美觀但造價(jià)高施工難度相對較大，故為第三方案 3.5技術(shù)建議 經(jīng)過詳細(xì)的技術(shù)比選，推薦第一方案，即“預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁”作為本橋施工圖設(shè)計(jì)的方案。下階段擬進(jìn)行詳細(xì)的結(jié)構(gòu)計(jì)算分析，并對結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行優(yōu)化和細(xì)部設(shè)計(jì)。 4 結(jié)構(gòu)細(xì)部尺寸擬定 4.1截面形式 常見的箱形截面形式有：單箱單室、單箱雙室、雙箱單室、單箱多室、雙箱多室等等。單箱單室截面的優(yōu)點(diǎn)是受力明確，施工方便，節(jié)省材料用量。拿單箱單室和單箱雙室比較，兩者對截面底板的尺寸影響都不大，對腹板的影響也不致改變對方案的取舍；但是雙室式存在一些缺點(diǎn)：施工比較困難，腹板自重彎矩所占恒載彎矩比例增大等等。本設(shè)計(jì)是一座公路連續(xù)箱形梁，采用的橫截面形式為單箱單室。 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定，預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋的主梁高度與其跨徑之比通常1/12—1/16之間。當(dāng)建筑高度不受限制時(shí)，增大梁高往往是較經(jīng)濟(jì)的方案，因?yàn)樵龃罅焊咧皇窃黾痈拱甯叨?，而混凝土用量增加不多，卻能顯著節(jié)省預(yù)應(yīng)力鋼束用量。本設(shè)計(jì)采用等高度的直線梁。箱形截面的頂板和底板是結(jié)構(gòu)承受正負(fù)彎矩的主要工作部位。其尺寸要受到受力要求和構(gòu)造兩個(gè)方面的控制。支墩處底版還要承受很大的壓應(yīng)力。 確定梁高為2.5m，底板厚為30cm；頂板厚為25cm；腹板為30cm；腹板與頂、底板相接處，上部為6030cm的承托，下部為6030cm的承托，以利于脫模并減小轉(zhuǎn)角處的應(yīng)力集中。 箱型截面示意圖如下所示： 圖4.1 圖4.2 4.1.1 橋梁橫截面特征值計(jì)算 圖4.3 求其形心和抗彎慣性矩的計(jì)算過程如下所示： 表4.1 形心和抗彎慣性矩 S N Ai Zi Ai*Zi 1 1 340*25=8500 237.5 2018750 2 1 400*30=12000 15 180000 3 2 2*220*30=13200 140 1848000 4 2 2*200*20=8000 240 1920000 5 2 2*200*40/2=8000 216.7 1733600 6 2 2*60*30/2=1800 215 387000 7 2 2*60*30/2=1800 40 72000 ∑Ai = 53300 ∑AiZi =8159350 表4.1 形心距下邊緣的距離： =∑AiZi/∑Ai=153.1㎝ 形心距上邊緣的距離： =250-156.8=96.9㎝ 表4.2抗彎慣性矩 S Ii Ai Zi-Z0 I 1 442708.3 8500 84.4 60548560 60991268.3 2 9000000 12000 -138.1 228859320 237859320 3 26620000 13200 -13.1 2265252 28885252 4 133333.3 8000 86.9 60412880 60546213.3 5 355555.6 8000 63.6 32359680 32715235.6 6 45000 1800 61.9 6896898 6941898 7 45000 1800 -113.1 23024898 23069898 451009085.2 對于X軸抗彎慣性矩I=4.5101 表4.3抗彎慣性矩 S Ii Ai Zi-Z0 I 1 8188333.3 8500 0 0 8188333.3 2 160000000 12000 0 0 160000000 3 495000 13200 185 451770000 452265000 4 13333333.3 8000 300 720000000 733333333.3 5 8888888.9 8000 266.7 56903112 577920008.9 6 180000 1800 150 40500000 40680000 7 180000 1800 150 40500000 40680000 2013066676 表4.3 對于Y軸抗彎慣性矩I=20.1307 4.2橋面板的計(jì)算 橋面板的計(jì)算采用標(biāo)準(zhǔn)車加局部荷載，對板進(jìn)行局部驗(yàn)算和配筋。該橋是上下分行的,橋總寬為16米，一側(cè)是8米按雙個(gè)車道設(shè)計(jì)。其內(nèi)力的計(jì)算在后邊的恒載內(nèi)力計(jì)算。 4.3恒載內(nèi)力計(jì)算 一期恒載內(nèi)力即梁的恒載內(nèi)力計(jì)算: 梁的恒載集度：2=5.33*25=133.25 二期恒載橋面鋪裝和欄桿的內(nèi)力計(jì)算： 橋面的恒載集度：=0.1723＋0.0824=18.02 恒載集度：=+=133.25+18.02=151.27 結(jié)構(gòu)重力作用效應(yīng)見下表。 表4.4使用階段結(jié)構(gòu)重力效應(yīng)表 圖4.1使用階段結(jié)構(gòu)重力結(jié)構(gòu)內(nèi)力圖 4.4活載作用內(nèi)力計(jì)算 荷載設(shè)計(jì)等級(jí)為公路I級(jí)，=10.5，對各跨：= 表4.5 使用階段汽車MaxM效應(yīng) 表4.6 使用階段汽車MM效應(yīng) 表4.7 使用階段汽車MinM效應(yīng) 表4.8 使用階段汽車MaxQ效應(yīng) 應(yīng)用規(guī)范給定的公式進(jìn)行計(jì)算,由于梁體取C50混凝土，混凝土的彈性模量取=。 =G/g=151.27/9.81=15.42 4.51 對于主跨： 因?yàn)?，?0.1767ln-0.0157=0.243 因?yàn)椋?0.1767ln-0.0157=0.340 注：1，當(dāng)計(jì)算連續(xù)梁的沖擊力引起的正彎矩效應(yīng)和剪力效應(yīng)時(shí)，采用； 2，計(jì)算連續(xù)梁沖擊引起的負(fù)彎矩效應(yīng)時(shí)，采用。 4.5 內(nèi)力增大系數(shù)計(jì)算 截面特性： 面積A=5.33，抗彎慣性矩I=4.51。 整個(gè)截面的抗扭慣性矩 修正系數(shù) E為混凝土彈性模量，G為混凝土剪切模量 對于跨中處截面， 活載內(nèi)力增大系數(shù)ξ；ξ=n20.9975=1.995 。 西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)和內(nèi)力組合 5.1計(jì)算標(biāo)準(zhǔn) 5.1.1計(jì)算內(nèi)容 結(jié)構(gòu)的計(jì)算狀態(tài)： 1. 承載能力極限狀態(tài)計(jì)算（E.L.U）2. 正常使用極限狀態(tài)計(jì)算（E.L.S） 5.1.2計(jì)算要點(diǎn) a. 計(jì)算軟件 結(jié)構(gòu)計(jì)算分析采用土木工程專用的軟件Dr.Bridge3.0進(jìn)行。并按相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)驗(yàn)算結(jié)構(gòu)在各種狀態(tài)下內(nèi)力應(yīng)力變形等。 橋梁博士計(jì)算軟件是一個(gè)即可視化數(shù)據(jù)處理，數(shù)據(jù)管理，結(jié)構(gòu)分析，打印與幫助為一體的綜合性橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工計(jì)算系統(tǒng)。他可以分析直線橋，斜彎橋，斜拉橋等結(jié)構(gòu)形式，可做主梁內(nèi)力計(jì)算，橫向分布系數(shù)的計(jì)算，應(yīng)力分析，強(qiáng)度驗(yàn)算等。此設(shè)計(jì)用的是軟件的新版本即Dr.Bridge3.0。 b. 結(jié)構(gòu)建模 全橋整體及局部構(gòu)件分析時(shí)，采用土木工程專用的軟件Dr.Bridge3.0建立仿真模型，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化設(shè)計(jì)，計(jì)算和結(jié)構(gòu)安全檢查。 根據(jù)該橋梁結(jié)構(gòu)的特性，全橋共分163個(gè)單元，每跨為40個(gè)單元，41個(gè)節(jié)點(diǎn)。 結(jié)構(gòu)的計(jì)算模型如圖5.1所示： 圖5.1 結(jié)構(gòu)計(jì)算模型 c. 施工方法及流程 （1） 先預(yù)制主梁，待主梁達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的90%以后，且混凝土齡期不小于7天時(shí)，張拉正彎矩區(qū)預(yù)應(yīng)力鋼束，壓注水泥漿，再將各跨預(yù)制主梁安裝就位，形成由臨時(shí)支座支承的簡支結(jié)構(gòu)。 （2） 澆筑兩跨間連續(xù)接頭混凝土，達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，張拉負(fù)彎矩預(yù)應(yīng)力剛束。 （3） 拆除全部臨時(shí)支座，主梁支承在永久支座上完成體系轉(zhuǎn)換，再完成主梁橫向接縫的澆筑，形成連續(xù)梁的空間結(jié)構(gòu)。 （4） 進(jìn)行防撞欄桿和橋面鋪裝的施工。 圖5.2施工流程圖 d. 材料參數(shù) （1） 混凝土：預(yù)應(yīng)力混凝土預(yù)制箱梁，橫梁及現(xiàn)澆接頭濕接縫混凝土均為C50；橋墩，蓋梁，耳墻采用C35混凝土，承臺(tái)，樁基礎(chǔ)采用C25混凝土。 （2） 非預(yù)應(yīng)力鋼筋：采用符合新規(guī)范的R235,R335鋼筋。凡鋼筋直徑大于12mm者，采用HRB335（20MnSi）；凡鋼筋直徑小于12mm者，采用R235鋼筋。 （3） 鋼絞線：采用符合國家標(biāo)準(zhǔn)的1860高強(qiáng)低松馳率鋼絞線。 （4） 材料容重：鋼筋混凝土=25kN/m3，瀝青混凝土=24kN/m3，鋼筋=78.5kN/m3。 以上各種材料特性參數(shù)值參見《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D62-2004）。 5.2內(nèi)力組合 5.2.1基本組合 基本組合考慮永久作用—結(jié)構(gòu)重力，可變作用—汽車荷載、溫度梯度、基礎(chǔ)沉降作用，則基本組合作用效應(yīng)表達(dá)式為： （5.1） 式中： —結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)，取為1.0； —永久作用結(jié)構(gòu)重力效應(yīng)分項(xiàng)系數(shù)，取為1.2； —可變作用荷載效應(yīng)分項(xiàng)系數(shù)，取為1.4； —除汽車荷載效應(yīng)（含沖擊力）、風(fēng)荷載外其它可變作用效應(yīng)系數(shù)； —永久作用結(jié)構(gòu)重力效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值； —可變作用汽車荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值。 5.2.2短期組合 短期組合考慮永久作用—結(jié)構(gòu)重力，可變作用—汽車荷載、溫度梯度、基礎(chǔ)沉降作用，則短期組合作用效應(yīng)表達(dá)式為： （5.2） 式中：—可變作用荷載效應(yīng)頻遇值系數(shù)，汽車取為0.7，溫度梯度取為0.8，其他為1.0； —第j個(gè)可變作用荷載效應(yīng)頻遇值。 5.2.3長期組合 長期組合考慮永久作用—結(jié)構(gòu)重力，可變作用—汽車荷載、溫度梯度、基礎(chǔ)沉降作用，則長期組合作用效應(yīng)表達(dá)式為： （5.3） 式中：—可變作用荷載效應(yīng)頻遇值系數(shù)，汽車取為0.4，溫度梯度取為0.8，其他1.0； —第j個(gè)可變作用荷載效應(yīng)準(zhǔn)永久值。 45 6 預(yù)應(yīng)力鋼束配筋設(shè)計(jì) 鋼筋的“估算”，是因?yàn)橛?jì)算中使用的組合結(jié)果并不是橋梁的真實(shí)受力。確定鋼束需要知道各截面的計(jì)算內(nèi)力，而布置好鋼筋前又不可能求得橋梁的真實(shí)受力，故只能稱為“估算”，此時(shí)與真實(shí)受力狀態(tài)的差異由以下四方面引起：未考慮預(yù)加力的作用；未考慮預(yù)加力徐變、收縮的影響；未考慮（鋼束）孔道的影響；各鋼束的預(yù)應(yīng)力勛失值只能根據(jù)經(jīng)驗(yàn)事先擬定。 6.1預(yù)應(yīng)力鋼束的確定 擬采用j15.24鋼絞線，單根鋼絞線的公稱截面面積 ，抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值 張拉控制應(yīng)力取 ，預(yù)應(yīng)力勛失按張拉控制應(yīng)力的20%估算。所需預(yù)應(yīng)力鋼絞線的面積為： 由“橋梁博士”軟件估算結(jié)構(gòu)配筋面積可得到正常使用極限狀態(tài)短期荷載效應(yīng)組合，各截面所需預(yù)應(yīng)力鋼束的截面面積 表6.1使用階段結(jié)構(gòu)配筋匯總表 由于橋梁博士在進(jìn)行預(yù)應(yīng)力鋼筋估算時(shí)，默認(rèn)預(yù)應(yīng)力鋼筋是布置在箱梁上下緣無形中將a增大。故在實(shí)際預(yù)應(yīng)力鋼筋布置過程中要將預(yù)應(yīng)力鋼筋數(shù)量適當(dāng)增大。 6.2預(yù)應(yīng)力束的布置 預(yù)應(yīng)力鋼束的配置考慮以下原則： 1、應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)念A(yù)應(yīng)力束的型式與錨具型式，對不同跨徑的梁橋結(jié)構(gòu)，要選用預(yù)加力大小恰當(dāng)?shù)念A(yù)應(yīng)力束，以達(dá)到合理的布置型式。 2、應(yīng)力束的布置要考慮施工的方便，不能像鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中任意切斷鋼筋那樣去切斷預(yù)應(yīng)力束，而導(dǎo)致在結(jié)構(gòu)中布置過多的錨具。 3、預(yù)應(yīng)力束的布置，既要符合結(jié)構(gòu)受力的要求，又要注意在超靜定結(jié)構(gòu)體系中避免引起過大的結(jié)構(gòu)次內(nèi)力。 4、預(yù)應(yīng)力束的布置，應(yīng)考慮材料經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的先進(jìn)性，這往往與橋梁體系、構(gòu)造尺寸、施工方法的選擇都有密切關(guān)系。 5、預(yù)應(yīng)力束應(yīng)避免采用多次反向曲率的連續(xù)束，因?yàn)檫@會(huì)引起很大的摩阻損失，降低預(yù)應(yīng)力束的效益。 6、預(yù)應(yīng)力束的布置，不但要考慮結(jié)構(gòu)在使用階段的彈性力狀態(tài)的需要，而且也要考慮到結(jié)構(gòu)在破壞階段時(shí)的需要。 7、預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)使其中心線不超出束界范圍，盡量對稱布置，錨頭應(yīng)盡量靠近壓應(yīng)力區(qū)。 8、預(yù)應(yīng)力束應(yīng)在其充分利用點(diǎn)后h/2處彎起，彎起角不宜大于20。鋼絞線束當(dāng)直徑大于5mm時(shí)彎起半徑不宜小于6m。 9、鋼束在橫斷面中布置時(shí)，直束應(yīng)盡量靠近頂板位置直接錨固于齒板上，彎束布置在腹板上便于下彎分散錨固。 10、應(yīng)留有一定數(shù)量的備用管道，一般占總數(shù)的1%。 11、本橋中使用預(yù)埋波紋管，其水平凈距不應(yīng)小于40mm，且不小于管道直徑的0.6倍，在豎直方向可疊置。波紋管到梁側(cè)凈距不小于35mm，到梁底距離不小于50mm。 遵循上面的原則結(jié)合施工特點(diǎn)布筋。根據(jù)配筋數(shù)量要求及以上布置原則現(xiàn)將初步鋼束具體布置繪圖如下： 圖6.3鋼束具體布置圖 6.3預(yù)應(yīng)力損失的計(jì)算 后張法預(yù)應(yīng)力損失包括：摩阻損失、錨具變形及鋼筋回縮、混凝土的彈性壓縮、預(yù)應(yīng)力筋的應(yīng)力松弛、混凝土的收縮與徐變等5項(xiàng)。 1 摩阻損失 預(yù)應(yīng)力鋼筋與管道之間摩擦引起的應(yīng)力損失可按下式計(jì)算： σcon——張拉鋼筋時(shí)錨下的控制應(yīng)力（=0.75fpk）。 μ——預(yù)應(yīng)力鋼筋與管道壁的摩擦系數(shù)，對金屬波紋管，取0.2。 θ——從張拉端至計(jì)算截面曲線管道部分切線的夾角之和，以rad計(jì)。 k——管道每米局部偏差對摩擦的影響系數(shù)，取0.0015。 x——從張拉端至計(jì)算截面的管道長度,以米計(jì)。 2 錨具變形損失 由錨具變形、鋼筋回縮和接縫壓縮引起的應(yīng)力損失，可按下式計(jì)算： Dl——錨具變形、鋼筋回縮和接縫壓縮值；統(tǒng)一取6mm。 L——預(yù)應(yīng)力鋼筋的有效長度。 EP——預(yù)應(yīng)力鋼筋的彈性模量。取195GPa。 3 混凝土的彈性壓縮 后張預(yù)應(yīng)力砼構(gòu)件的預(yù)應(yīng)力鋼筋采用分批張拉時(shí)，先張拉的鋼筋由于張拉后批鋼筋所產(chǎn)生的砼彈性壓縮引起的應(yīng)力損失，可按下式計(jì)算 ——在先張拉鋼筋重心處，由后張拉各批鋼筋而產(chǎn)生的混凝土法向應(yīng)力； ——預(yù)應(yīng)力鋼筋與混凝土彈性模量比。 若逐一計(jì)算的值則甚為繁瑣，可采用下列近似計(jì)算公式 N——計(jì)算截面的分批張拉的鋼束批數(shù). 鋼束重心處混凝土法向應(yīng)力： （M1為自重彎矩） 注意此時(shí)計(jì)算Np時(shí)應(yīng)考慮摩阻損失、錨具變形及鋼筋回縮的影響。預(yù)應(yīng)力損失產(chǎn)生時(shí)，預(yù)應(yīng)力孔道還沒壓漿，截面特性取靜截面特性（即扣除孔道部分的影響）。 4 鋼束松弛損失 鋼束松弛（徐變）引起的應(yīng)力損失（），此項(xiàng)應(yīng)力損失可根據(jù)《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》JTG D62—2004 表6.2.6 條的規(guī)定，按下列公式計(jì)算。 對于鋼絲、鋼絞線，本設(shè)計(jì)中采用 =ψξ（MPa） 式中：ψ——張拉系數(shù)，一次張拉時(shí)，ψ=1.0； ξ——鋼筋松弛系數(shù)，Ⅱ級(jí)松弛（低松弛），ξ=0.3； ——傳力錨固時(shí)的鋼筋應(yīng)力，對后張法構(gòu)件 ⑤收縮徐變損失 由混凝土收縮和徐變引起的預(yù)應(yīng)力鋼筋應(yīng)力損失 式中：、——構(gòu)件受拉、受壓鋼筋截面重心處由砼收縮、徐變引起預(yù)應(yīng)力損失； 、——構(gòu)件受拉、受壓縱向鋼筋截面重心處由預(yù)應(yīng)力產(chǎn)生的混凝土法向應(yīng)力； ——截面回轉(zhuǎn)半徑，，后張法采用凈截面特性 、——構(gòu)件受拉區(qū)、受壓區(qū)縱向普通鋼筋截面重心至構(gòu)件截面重心的距離； ——預(yù)應(yīng)力鋼筋傳力錨固齡期為，計(jì)算考慮的齡期為t時(shí)的混凝土收縮、徐變，其終極值可按《公預(yù)規(guī)》JTG D62—2004 中表6.2.7取用； ——加載齡期為，計(jì)算考慮的齡期為t時(shí)的徐變系數(shù)，可按《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》JTG D62—2004 中表6.2.7取用。 表6.3 預(yù)應(yīng)力損失表 注：本表僅表示1#鋼束預(yù)應(yīng)力損失；其余鋼束各施工段預(yù)應(yīng)力損失及有效預(yù)應(yīng)力損失形式如上，不再單獨(dú)列表，詳情可查詢計(jì)算模型。 7 內(nèi)力計(jì)算 7 內(nèi)力計(jì)算 7.1持久狀況承載能力極限狀態(tài)驗(yàn)算 在結(jié)構(gòu)承載能力極限狀態(tài)驗(yàn)算中，結(jié)構(gòu)的作用效應(yīng)最不利組合（基本組合）設(shè)計(jì)值必須小于或等于結(jié)構(gòu)抗力的設(shè)計(jì)值，其基本表達(dá)式為： 式中，表示橋梁結(jié)構(gòu)的重要性系數(shù)，本橋其值取為1.0；Sd 表示作用（或荷載）效應(yīng)（其中汽車荷載應(yīng)計(jì)入沖擊系數(shù)）的基本組合設(shè)計(jì)值；R表示構(gòu)件承載力設(shè)計(jì)值；fd 表示材料強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；ad表示幾何參數(shù)設(shè)計(jì)值，當(dāng)無可靠數(shù)據(jù)時(shí)，可采用幾何參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值ak，即設(shè)計(jì)文件規(guī)定值。 7.1.1正截面抗彎承載力驗(yàn)算 由于單元?jiǎng)澐州^多，因此內(nèi)力和應(yīng)力值確定顯示結(jié)果單元號(hào)，一般有跨中、支點(diǎn)、1/4跨、變截面處、配筋變化點(diǎn)等。兩種內(nèi)力組合見下表：表7.1 70 西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 圖7.1 承載能力極限狀態(tài)荷載組合I結(jié)構(gòu)彎矩包絡(luò)圖 圖7.2 承載能力極限狀態(tài)荷載組合I結(jié)構(gòu)剪力包絡(luò)圖 圖7.3正常使用極限狀態(tài)結(jié)構(gòu)組合I結(jié)構(gòu)彎矩包絡(luò)圖 圖7.4正常使用極限狀態(tài)結(jié)構(gòu)組合I結(jié)構(gòu)剪力包絡(luò)圖 表7.3正常使用極限狀態(tài)結(jié)構(gòu)組合II 圖7.5正常使用極限狀態(tài)結(jié)構(gòu)組合II結(jié)構(gòu)彎矩包絡(luò)圖 圖7.6正常使用極限狀態(tài)結(jié)構(gòu)組合II結(jié)構(gòu)剪力包絡(luò)圖 西安工業(yè)大學(xué)北方信息工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 持久狀態(tài)承載能力極限狀態(tài)計(jì)算 8.1正截面抗彎承載力計(jì)算 由于單元?jiǎng)澐州^多，因此內(nèi)力和應(yīng)力值確定顯示結(jié)果單元號(hào)，一般有跨中、支點(diǎn)、1/4跨、變截面處、配筋變化點(diǎn)等。顯示節(jié)點(diǎn)號(hào)為：1#（邊跨邊支點(diǎn)）、10#（邊跨近1/4跨截面）、20#（邊跨中點(diǎn)截面）、40#（中跨邊支點(diǎn)）、50#（中跨近1/4跨截面）、60 #（中跨中點(diǎn)截面）80#(中跨邊截面)見下表； 表8.1單元承載力極限狀態(tài)強(qiáng)度驗(yàn)算 通過以上計(jì)算表明，截面抗力 滿足規(guī)范要求。 8.2斜截面抗彎承載力計(jì)算 由于梁體中的主拉應(yīng)力都不大于，箍筋可僅按構(gòu)造要求設(shè)置，取雙肢HRB335直徑16mm的箍筋，自支座中心起長度不小于一倍梁高的范圍內(nèi)，其間距為100mm，其他梁端箍筋間距采用150mm。 西安工業(yè)大學(xué)7北方信息工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 持久狀況正常使用極限狀態(tài)計(jì)算 9.1電算應(yīng)力結(jié)果 9.1.1使用階段荷載組合Ⅰ應(yīng)力（長期效應(yīng)） 根據(jù)橋梁博士系統(tǒng)計(jì)算結(jié)果輸出使用階段荷載組合Ⅰ應(yīng)力（長期效應(yīng)） 西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9.2截面抗裂驗(yàn)算 9.2.1驗(yàn)算條件 預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件應(yīng)按下列規(guī)定進(jìn)行正截面和斜截面抗裂驗(yàn)算： （1）正截面抗裂應(yīng)對構(gòu)件正截面混凝土的拉應(yīng)力進(jìn)行驗(yàn)算，并應(yīng)符合下列要求： （a）全預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件，在作用效應(yīng)頻遇組合下 預(yù)制構(gòu)件 分段澆筑或砂漿接縫的縱向分塊構(gòu)件 （b）A類預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件，在作用效應(yīng)頻遇組合下 但在荷載效應(yīng)準(zhǔn)永久組合下 （2）斜截面抗裂應(yīng)對構(gòu)件斜截面混凝土的主拉應(yīng)力 進(jìn)行驗(yàn)算，符合下列要求： （a）全預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件，在作用效應(yīng)頻遇組合下 預(yù)制構(gòu)件 現(xiàn)場澆筑(包括預(yù)制拼裝)構(gòu)件 （b）A類和 B 類預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件，在作用效應(yīng)頻遇組合下 預(yù)制構(gòu)件 現(xiàn)場澆筑(包括預(yù)制拼裝)構(gòu)件 9.3正常使用階段豎向最大位移（撓度）計(jì)算 使用階段的撓度值，按短期荷載效應(yīng)組合計(jì)算，并考慮撓度長期影響系數(shù) 其取值按《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范》6.5.3規(guī)定，即 當(dāng)采用 C40以下混凝土?xí)r， ＝1.60； 當(dāng)采用 C40~C80混凝土?xí)r， ＝1.45~1.35，中間強(qiáng)度等級(jí)可按直線內(nèi)插法取值。 鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件按上述計(jì)算的長期撓度值，在消除結(jié)構(gòu)自重產(chǎn)生的長期撓度后梁式橋主梁的最大撓度處不應(yīng)超過計(jì)算跨徑的 1/600；梁式橋主梁的懸臂端不應(yīng)超過懸臂長度的1/300。 對于C50混凝土取=1.43。 短期效應(yīng)組合作用下的撓度值，利用橋梁博士計(jì)算程序得到，中跨跨中撓度值自重產(chǎn)生的中跨跨中撓度值。 因此，消除自重產(chǎn)生的撓度，并考慮撓度長期影響系數(shù)后，使用階段撓度值為 計(jì)算結(jié)果表明，使用階段的撓度值滿足規(guī)范要求。 西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 持久狀況應(yīng)力計(jì)算 按持久狀況設(shè)計(jì)的預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件，應(yīng)計(jì)算其使用階段正截面混凝土的法向壓應(yīng)力、受拉區(qū)鋼筋的拉應(yīng)力和斜截面混凝土的主壓應(yīng)力，并不得超過本節(jié)規(guī)定的限值。計(jì)算時(shí)作用(或荷載)取其標(biāo)準(zhǔn)值，汽車荷載應(yīng)考慮沖擊系數(shù)。 10.1混凝土截面法向壓應(yīng)力驗(yàn)算 根據(jù)《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范》7.1.5規(guī)定，使用階段預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件正截面混凝土的壓應(yīng)力和預(yù)應(yīng)力鋼筋的拉應(yīng)力，應(yīng)符合下列規(guī)定： 10.1.1受壓區(qū)混凝土的最大壓應(yīng)力 10.1.2受拉區(qū)預(yù)應(yīng)力鋼筋的最大拉應(yīng)力 （1）對鋼絞線、鋼絲 （2）對精軋螺紋鋼筋 最大壓應(yīng)力滿足要求。 10.3受拉區(qū)預(yù)應(yīng)力鋼束拉應(yīng)力驗(yàn)算 根據(jù)《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范》7.1.5規(guī)定，未開裂構(gòu)件受拉區(qū)預(yù)應(yīng)力鋼絞線的最大拉應(yīng)力滿足規(guī)范，由橋梁博士計(jì)算程序得到預(yù)應(yīng)力鋼絞線在極限組合Ⅲ（標(biāo)準(zhǔn)組合）最大拉應(yīng)力結(jié)果如下表。 表10.1 鋼束最大拉應(yīng)力驗(yàn)算 鋼束號(hào) 最大應(yīng)力(Mpa) 鋼束號(hào) 最大應(yīng)力(Mpa) 鋼束號(hào) 最大應(yīng)力(Mpa) 鋼束號(hào) 最大應(yīng)力(Mpa) 1 -1198 2 -1214 3 -1233 4 -1278 5 -1187 6 -1250 7 -1254 8 -1228 9 -1283 10 -1191 11 -1214 12 -1275 13 -1318 14 -1186 15 -1213 16 -1235 由此可得到全橋各鋼束能程最大應(yīng)力均小于足規(guī)定要求。 10.4斜截面主壓應(yīng)力驗(yàn)算 根據(jù)《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范》7.1.6規(guī)定，混凝土主壓應(yīng)力在作用標(biāo)準(zhǔn)值組合下應(yīng)符合規(guī)定，最大壓應(yīng)力滿足規(guī)定要求； 最大主拉應(yīng)力在20號(hào)節(jié)點(diǎn)，其值因此需要按照下式計(jì)算箍筋的間距。 按本條計(jì)算的箍筋用量少于按斜截面抗剪承載力計(jì)算的箍筋用量，因此按斜截面抗剪承載力計(jì)算結(jié)果配置箍筋。 計(jì)算結(jié)果表明，使用階段正截面混凝土的法向壓應(yīng)力、預(yù)應(yīng)力鋼絞線的拉應(yīng)力及斜截面的主壓應(yīng)力均滿足規(guī)范要求。 西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 短暫狀況構(gòu)件的應(yīng)力計(jì)算 根據(jù)《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范》5.5.13規(guī)定，預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件，在預(yù)應(yīng)力和構(gòu)件自重等施工荷載作用下截面邊緣混凝土的法向應(yīng)力符合下列規(guī)定： 壓應(yīng)力 拉應(yīng)力 當(dāng)時(shí)，預(yù)拉區(qū)應(yīng)配置其配筋率不小于0.2%的縱向鋼筋； 當(dāng)時(shí)，預(yù)拉區(qū)應(yīng)配置其配筋率不小于0.4%的縱向鋼筋； 當(dāng)時(shí)，預(yù)拉區(qū)應(yīng)配置的縱向鋼筋率按以上兩者直線內(nèi)插取用。拉應(yīng)力不應(yīng)超過 表11.1 施工階段應(yīng)力驗(yàn)算 單元號(hào) 應(yīng)力 上緣最大正應(yīng)力 上緣最小正應(yīng)力 下緣最大正應(yīng)力 下緣最小正應(yīng)力 最大剪應(yīng)力 最小剪應(yīng)力 最大主壓應(yīng)力 最大主拉應(yīng)力 1 應(yīng)力屬性 5.29 5.82 11.4 11.0 1.4 0.843 11.4 0.153 容許值 22.7 -3.05 22.7 -3.05 0 0 0 0 是否滿足要求 是 是 是 是 是 是 是 是 5 應(yīng)力屬性 9.05 8.1 9.68 9.11 1.95 1.54 9.68 0.4 容許值 22.7 -3.05 22.7 -3.05 0 0 0 0 是否滿足要求 是 是 是 是 是 是 是 是 10 應(yīng)力屬性 15.2 13.5 6.26 5.56 2.75 0.573 15.2 0.839 容許值 22.7 -3.05 22.7 -3.05 0 0 0 0 是否滿足要求 是 是 是 是 是 是 是 是 15 應(yīng)力屬性 13.4 13 7.58 7.24 1.23 0.922 13.4 0.144 容許值 22.7 -3.05 22.7 -3.05 0 0 0 0 是否滿足要求 是 是 是 是 是 是 是 是 20 應(yīng)力屬性 12.2 12.2 8.39 8.35 0.196 0.03 12.2 0.03 容許值 22.7 -3.05 22.7 -3.05 0 0 0 0 西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 是否滿足要求 是 是 是 是 是 是 是 是 25 應(yīng)力屬性 13.6 13.1 7.85 7.52 1.12 0.91 13.6 0.117 容許值 22.7 -3.05 22.7 -3.05 0 0 0 0 是否滿足要求 是 是 是 是 是 是 是 是 30 應(yīng)力屬性 16.2 16.2 5.73 5.4 1.88 0.54 16.2 0.314 容許值 22.7 -3.05 22.7 -3.05 0 0 0 0 是否滿足要求 是 是 是 是 是 是 是 是 35 應(yīng)力屬性 10.7 9.67 8.96 8.35 2.2 1.