1、 塔里木大学毕业设计11 设计基本资料及构造布置1.1 桥面跨径及桥宽标准跨径：总体方案选择的结果，采用装配式预应力混凝土 T 形简支梁,标准跨度 25m。主梁全长：24.92。计算跨径：取相邻支座中心间距 24.12m。桥面净空：由于该桥所在的线路宽度较大，采用双向四车道。全桥横向布置：0.5m（刚性护栏）+7.5m(行车道)+2m(中央分隔带)+7.5m( 行车道)+0.5m （刚性护栏）=18m1.2 荷载设计荷载：公路 I 级，每侧防撞栏重力的作用力为 7.5KN/m1.3 主要材料混凝土：主梁、翼缘板、横隔板、湿接缝均采用 C50 混凝土。桥面铺装采用 C40 混凝土钢筋：采用高强度
2、低松弛 7 丝捻制的预应力钢绞线，公称直径为 15.20，公称面积 140 2m标准强度 apkMPf1860,弹性模量 apMPE5109.。 施工工艺：按后张法施工工艺制作主梁，采用金属波纹管和夹片锚具，波纹竹内径 70mm 外径 77mm。1.4 相关设计参数（1)相对湿度为 80%.（2)预应力管道采用钢波纹符成形，管道摩擦系数 25.0。管道偏差系数 015.k。锚具变形和钢朿回缩量为 6mm 单端.(3)预应力混凝土结构重度按 26KN/m 计，普通钢筋混凝土重度按 25KN/m 计，沥青混凝土重度按 23KN/m 计。单侧防撞栏线荷载为 7.5KN/m。1.5 技术标注及设计规范
3、（1） 公路工程技术标准 （JTJ01-88）（2） 公路桥涵设计通用规范 （JTJ021-89）（3） 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 （JTJ023-85）2 断面设计2.1 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径济，同时加宽翼板对提高主梁截面效率指标塔里木大学毕业设计2很有效，故在许可条件下应适当加宽 T 梁翼板。但是标准设计主要为配合各种桥面宽度，使桥梁尺寸标准化而采用统一的主梁间距。本桥采用装配式施工，根据径济因素及现场吊装能力，主梁间距一般在 1.8-2.3m 之间，本桥选用 2.3m。预制时，边梁宽 1.7m，主梁间留 0.6m 后浇带，以减轻吊装
4、质量，同时能加强横向整体性。考虑净 18m 的桥宽，选用八片主梁。 （如图 2-1 所示）横隔梁共设罝四道，间距 4.824m。桥面铺装：设计总厚度 17cm，其中水泥混凝土厚度 8cm，沥青混凝土厚度 9cm，两者之间加设防水层。2.2 主梁跨中截面主要尺寸拟定预应力混凝土简支梁桥高度与其跨径之比通常在 1/151/25 之间，标准设计中高跨比约在1/181/19 之间。当建筑高度不受限制时，增大梁高往往是经济的方案。因为增大梁高可节省预应力钢束用量，同时梁高加大，一般是腹板加高，而混凝土用量增加不多。综上所述，标准设计中对于 25m 跨径的简支梁板取用 160cm 的主梁高度是比较合适的。
5、图 2.1 梁截面的细部尺寸（单位：cm）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，本桥预制 T 梁的翼板厚度取用 16cm，翼板根部加厚到 26cm 以抵制翼缘根部较大弯矩。为使翼板与腹板连接紧密，在截面转角处设置圆角，以减少局部应力和便于脱模。在预应力混凝土梁中腹板内主拉应力较小，腹板厚度无须太厚，一般取为 1620cm。本桥的腹板厚度取为 19cm。下翼缘马蹄形加宽部分的高应与钢筋束的弯起相配合。在支点附近区段通常使全高加宽，以适应钢筋弯起和梁端布置锚具，安放千斤顶的需要。设计实践表明马蹄面积占截面总面积的 1020为合适。本
6、桥初拟马蹄宽度为 49cm，高度 24cm。马蹄与腹板交接处做成45o斜坡的折线钝角，以减少局部应力。如此布置的马蹄面积约占整个面积的 17.1%按照以上拟定的外形尺寸，绘制预制梁跨中截面图（见图 2.1）塔里木大学毕业设计3图 2.2 桥梁横截面面图（单位：cm）图 2.3 预应力混凝土 T 型梁內梁立面图（单位：cm）2.3 计算截面几何特性将主梁跨中截面划分为五个规则图形的小单元，截面几何特性列表计算，见表 2.1。表 2.1 截面几何特性分块名称分块面积Ai（cm2）分块面积形心至上缘距离yi(cm)分块面积对上缘静矩Si=Aiyi(cm3)分块面积的自身惯距 Ii(cm4)di= y
7、s-yi分块面积对截面形心的惯距Ix=Aidi2Ix=Ii+Ix(cm4)塔里木大学毕业设计4（1） （2） （3） （4） （5） （6） （7）大毛截面翼板 3680 8 29440 78506.67 45.78 7712574.91 7791081.58三角承托 300 19.33 5799 1666.67 34.45 356040 357707.42腹板 2280 75 173280 2736000 -22.22 1125700 3861700.75下三角 225 131 29475 2812.5 -77.22 1341658 745204.39马蹄 1176 148 174048 5
8、6448 -94.22 10439832 10496280.2 7661 - 412042 - - - I=238512244小毛截面翼板 2720 8 21760 58026.67 52.34 771254.91 7791081.58三角承托 300 19.33 5799 1666.67 41.01 35040.75 357707.42腹板 2280 76 173280 2736000 -15.66 1125700.7 3861700.75下三角 225 131 29475 2812.5 -70.6 1341658.9 134447.39马蹄 1176 148 174048 56448 -8
9、7.6 10439832 10496.280.28 6701 - 404362 - - - I=23851244大截面形心至上缘距离 ys=S i/A i=412042/7161=53.78小截面形心至上缘距离 ys=S i/A i=404362/6701=60.34检验截面效率指标 （希望达到 0.5 以上）上核心矩：K s=I/A yx=23851244.42/7661(160-53.78)=29.31cm下核心矩：K x=I/A ys=23851244.42/（766153.78）=57.89cm截面效率指标：= （K xK s）/h=(29.31+57.89)/160=0.5450.5
10、表明以上初拟的主梁跨中截面尺寸合理。2.3 横截面沿跨长的变化本桥主梁采用等高形式，横断面的 T 梁翼板厚度沿跨长不变，马蹄部分为配合钢筋弯起而从跨径四分点附近开始向支座逐渐抬高。梁端部区段由于锚头集中力的作用而引起较大的局部力，同时也为布置锚具的需要，在距梁端一倍梁高范围内将腹板加厚到与马蹄同宽。2.4 横隔梁的设置主梁在荷载作用位置的弯矩横向分布，在当该位置有横隔梁时比较均匀，否则主梁弯矩较大。为减小对主梁设计起主要控制作用的跨中弯矩，在跨中位置设置一道中横隔梁;当跨度较大时，还塔里木大学毕业设计5应在其他位置设置较多的横隔梁。为了增强主梁之间的横向连接刚度，除了设置端横隔梁外，还需设置
11、4 片中横隔梁，间距 4.8245m，共计 6 片。 （如图 2.2 所示）3 梁内力计算根据上述梁跨结构纵横截面的设置，并通过活载作用下的梁板的荷载横向分布计算，可分别求得各主梁控制截面（一般取跨中、四分点、变化点和支点截面）的恒载和最大活载内力，然后再进行主梁内力组合。3.1 恒载内力计算主梁预制时的自重（一期荷载）g 1，此时翼板宽 1.6m按跨中截面计算， （半个跨长计算,长 7.236m）g1=0.6701267.236=126.07kN/m马蹄增高与梁端加宽所增加的重量近似计算 2.5m 端部面积为 A=9851 2cmg2=(0.9851+0.6701)2.526/2=53.79
12、4kN/m支点段梁自重(长 2.32m)g3=0.98512.32426=59.52kN/m边主梁的横隔梁中横梁的体积：0.16(1.2 0.605-0.150.15/2-0.30.1/2)=0.112 3m端横梁的体积：0.2(1.44 0.455-0.150.15/2-0.30.1/2)=0.1629半跨内横梁重量：g 4=（20.112+10.169）26=10.06kN/m主梁每延米自重之和主梁： 1q= （16.07+53.79+59.52+210.06）/12.46=20.83kN/m第二期恒载翼缘板中间湿接缝集塔里木大学毕业设计6g5=0.60.1625=2.4kN/m边梁现浇部
13、分横隔梁一片中横隔梁现浇体积：0.161.20.3=0.00576 3m一片端横隔梁现浇体积：0.251.440.3=0.108g6=2（40.0576+20.108）25/24.92=0.8956kN/m桥面铺装层8cm 水泥混泥土铺装：0.081725=34kN/m9cm 沥青混泥土铺装：0.091723=35.19kN/m将桥面铺装重量均分给 8 片主梁：g 7 =（34+35.19）/8=8.65kN/m防撞栏：单侧防撞栏线荷载为 7.5kN/m将两侧防撞分给 8 片主梁：g 8=7.52/8=1.875kN/m主梁二期永久作用集度： 2q= （2.4+0.8956+8.65+1.87
14、5）=13.82kN/m主梁的结构自重集度 1+ =20.83+13.82=34.56kN/m主梁恒载内力计算设 x 为计算截面离左支座的距离，并令 x/1 ，则主梁弯矩和剪力的计算公式分别为：M =1/2(1-) L g2 Q =1/2 (1-2) L g恒载内力计算见表 3.1，恒载内力计算图如图 3.1 所示。表 3.1 恒载内力跨中 四分点 支点 变截面作用效应a=0.5 a=0.25 a=0 a=0.21弯矩 1514.8 1136.1 0 1005.2第一期恒载g1 (kN/m) 剪力 0 125.6 290.89 145.63弯矩 1005.02 753.76 0 666.92第
15、二期恒载g2 (kN/m) 剪力 0 83.33 166.67 96.67弯矩 2519.82 1889.86 0 1672.15第三期恒载g3 (kN/m) 剪力 0 208.93 457.56 242.3塔里木大学毕业设计7图 3.1 永久用效应计算图示（单位：cm）3.2 可变作用效应计算3.2.1 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：)(43.58.203145.1.2321HZmEIlfc 其中： )(.8.96703mKggGc根据本桥的基频，可计算出汽车荷载的冲击系数为：23.0
16、157.176.0fIn 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。3.2.2 跨中的横向分布系数 mc主梁间在翼缘板及横隔梁处采用湿接头,而且桥宽跨比 18/24.5=0.7460.5,所以本桥并非窄桥,不宜用偏心压力法计算 mc。所以跨中的横向分布系数计算方法采用比拟正交异性板法。（1）计算主梁抗扭惯性矩 TI对于 T 形梁，抗扭惯性矩可近似等于各个矩形截面的抗扭惯性矩之和miiTtbcI13式中： itb,相应位单个矩形截面的宽度和厚度；塔里木大学毕业设计8ic矩形截面抗扭刚度系数，根据 bt
17、比值计算；m梁截面划分成单个进行截面的块数。对于跨中截面，翼缘板的换算平均厚度： )(42.17203161 cmt；马蹄部分的换算平均厚度： )(5.23943cmt图 3.2 抗扭惯性矩计算图示（单位：cm）如图 3.2 所示为 TI的计算图示， TI的计算见表 3.2。表 3.2 TI的计算分块名称 )(cmbi )(cti itb/iC)(43mtbIiTi翼缘板 230 17.42 0.076 0.3174 0.003859腹板 111.08 19 0.17 0.2976 0.002267马蹄 49 31.5 0.64 0.2008 0.0030750.00919848单位抗弯及抗扭
18、惯矩：cmbIJx 43107.23851.0Tx 4596.塔里木大学毕业设计9（2）横隔梁抗弯惯距: 翼板有效宽度 计算：横梁长度取为两边主梁的轴线间距，即：mbl80.24c32.)16.(mh136 cb.0 2915.08/3.l根据 lc比值可查桥梁工程 （上册）附表 II1 求得mc5.32.648.0. 求横梁截面重心位置 ya：mbhay 26.01.361742.052.21 横隔梁间距取 4.82m,厚度 0.1766m 每根横隔梁的尺寸如图 3.3 所示。则翼板有效宽度 为:图 3.3 翼缘板有效宽度计算图示（单位：cm）横梁的抗弯和抗扭惯矩 TyI和 ：22131 )
19、()(2yyy ahbhahI =0.00139+0.0157+0.0335+0.0914=0.14199 4m3231hbcITy 3/1,1.06.84./7.0/1 ch查 表 得 但由于连续桥面的单宽抗扭惯性矩只有 独立板宽扁板着取 c。塔里木大学毕业设计10305.,135.0)76.31/(6.0/ 22 cbh查 表 得故 4317.6.84.824. mITy 单位弯矩及抗扭惯矩 Jy 和 JTy：cmbIJy /10943.28/149.0/ 4Ty 8.73.55（3）计算抗弯参数 和扭弯参数 51.0943.201.44 yxpJlB式中： 为桥宽的一半 pl为计算跨径yxTyxJEJG2/)(按第 2.1.3 条，取 G=0.4E，则:0187.943.21037.2)86(445 （4) 计算主梁横向影响线坐标已知 =0.511,查表得 K0、K 1。如表 4 所示.用内插法求实际梁位处的 K0、K 1值，实际梁位与表列梁位关系如图 3.4，图 3.5 所示。图 3.4 内插法求各梁位处横向分布影响线坐标值
