橋梁工程畢業設計說明書(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 京：人民交通出版社 ； 5） 閆志剛主編， 鋼筋混凝土及預應力混凝土簡支梁橋結構設計，北京：機械工業出版社 。 主要材料 1） 混凝土空心板采用 C50 混凝土，鉸縫采用 C40 混凝土；橋面鋪裝采用 C30瀝青混凝土和 C40防水混凝土。 2） 鋼筋：預應力鋼筋采用高強度低松弛 7 絲捻 制的預應力鋼絞線 ，公稱直徑為 ， 公稱面積 140mm178。，標準強度 1860pkf Mpa? ， 設計強度1260pd pafM? ，彈性模量 51. 95 10pE Mpa?? 。 11 第二節 設計要點 結構設計 1） 本空心板按部分預應力混凝土 A 類構件設計。 2） 橋面板橫坡為 2%單向橫坡，各板均斜置，橫坡由下部結構調整。 3） 空心板斷面：空心板高度 ，寬度 ，各板之間留有 隙。 4） 橋面鋪裝：上層為 C30 瀝青混凝土，下層為 C40 防水混凝土，兩者之間加設 SBS 防水層。 5） 施工工藝：預制預應力空心板采用先張法施工工藝。 6） 橋梁橫斷面與構造及空心板截面尺寸如圖 、圖 所示。 99 99 991 1 17 0 0 / 299508 0 0 / 20 . 560C4 0 防水混凝土 0 . 1 0 m瀝青混凝土 0 . 0 6 mS BS 防水層鉸縫橫斷面中心線 圖 橋梁橫斷面及構造圖（單位： cm） 圖 空心板截面細部尺寸圖（單位： cm） 12 設計參數 1）相對濕度為 80%。 2）體系整體均勻升溫 25℃，均勻降溫 25℃。 3） C50 混凝土的材料特性， MPa? ， MPa? ， MPa? ， MPa? 。 4）瀝青混凝土重度按 23kN/m3 計，預應力混凝土結構重度按 26 kN/m3 計，混凝土重度按 25 kN/m3 計。 第三節 空心板毛截面幾何特性計算 截面面積 空心板截面面積為： ? ?2 2 23 7 8 19 9 6 0 2 1 5 2 7 7 4 3 9 822A c m c m??? ??????? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??? ?????? 截面重心位置 全截面對 1／ 2 板高的距離為 ： ? ? ? ? 3312 2782 0 . 5 7 7 3 0 8 8 3 3 0 0 . 5 4 8 3 0 8 3 0 0 1 . 0 1 732 3hS c m c m?? ??? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ????? ???? 鉸縫的面積為 ： ? ? 2= 2 0. 5 7 7 + 8 3 + 0. 5 4 8A c m? ? ? ? ? ?鉸 =129cm178。 則毛截面重心離 1／ 2 板高的距離為 ： 12 4398hSd c mA? ? ? 鉸縫重心與 1／ 2 板高處的距離為 ： 12 30 01 .01 7= = = 23 .26 4129hSd c mA鉸 鉸 空心板毛截面對其重心軸的慣矩 計算 鉸縫對自身重心軸的慣性矩為： 442 2 77 9. 77 15 59 .5 4I c m c m? ? ?。 13 空心板毛截面對其重心軸的慣性矩為 ： ? ? ? ?32 222 4 4 6 49 9 6 0 1 3 09 9 6 0 0 . 6 8 2 3 0 5 0 . 6 8 1 2 9 2 3 . 2 6 4 0 . 6 8 2 7 7 9 . 9 7 1 . 5 8 4 1 01 2 6 4 4I c m c m??????????? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ????????? 空心板截面的抗扭剛度可簡化為如圖 所示的箱型截面來近似計算； 圖 截面抗扭剛度簡化計算圖式 (單位： cm) 根據公式，抗扭剛度可按下式計算 ： ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?22264124 99 10 60 10 60 204 353 1022 60 10 60 202099 1010 20 10TbhI c mhbtt? ? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ???? ? ? ? ????? 第四節 作用效 應計算 一、永久作用效應計算 空心板自重（一期結構自重） 1G 41 4 3 9 8 1 0 2 6 1 1 .4 3 5 /G k N m?? ? ? ? 橋面系自重（二期結構自重） 2G 由于是高速公路，沒有 人行道及欄桿，只有防撞護欄，本設計采用混凝土防撞護欄，按單側 。 橋面鋪裝上層為 6cm厚 C30 瀝青混凝土，下層為 10cm厚 C40 防水混凝土，則全橋寬鋪裝層每延長 米重力為 ： （ 23+ 25） 7kN/m=上述自重效應是在各空心板形成整體后再加至橋上的，由于橋梁橫向彎曲變 14 形，各板分配到的自重效應是不相同的。為了計算方便，近似按各板平均分配橋面鋪裝重量來考慮，則每塊空心板分配到的每延長米橋面系重力為 ： 2 7 . 5 2 2 7 . 1 6 5 . 2 78G k N m k N m???? 鉸縫自重計算（二期結構自重） 3G ? ? 43 1 2 9 1 6 0 1 0 2 5 0 .4 7 2 5G k N m k N m?? ? ? ? ? ? 由上述計算得空心板每延長米總重力為 ： IG =(一期結構自重 ) IIG = 2g + 3g =(+)kN/m= kN/m G = IG + IIG =(+)kN/m= kN/m 由此可計算 出簡支空心板永久作用 效應，計算結果見表 。 永久作用效應匯總表 表 作用 gi (kN/m) 計算跨徑 l (m) 作用效應 M(kN m) 作用效應 V(kN) 跨中( 281gl ) 41 跨( 2323gl ) 支點( gl21 ) 41 跨( gl41 ) 跨中 IG 0 IIG 0 G 0 二、可變作用效應計算 公路 — Ⅱ 級車道荷載的均布荷載標準值為 kq 和集中荷載標準值 Pk為 ： kq = =計算彎矩時， ? ?3 6 0 1 8 0 1 2 . 5 6 5 1 8 0 2 1 0 . 2 45 0 5kP k N k N???? ? ? ? ?????? 計算剪力時， 210 .24 252 .29kP k N? ? ? 項 目 作 用 種 類 15 沖擊系數和車道折減系數計算：結構的沖擊系數 ? 與結構 的基頻 f 有關，故應先計算結構的基頻，根據公式，可計算簡支梁橋的基頻 ： 10223 . 4 5 1 0 0 . 0 1 5 8 4 5 . 5 5 92 2 1 2 . 5 6 1 7 5 1 . 2 7ccEIf H z H zlm?? ??? ? ? ? ?? 其中： 31 7 . 1 8 1 0 / 1 7 5 1 . 2 7 /9 . 8 1c Gm k g m k g mg ?? ? ? 由于 14Hz f Hz?? ，故可由下式計算出汽車荷載的沖擊系數 ： l n ? ? ? ? 當車道大于兩車道時，應進行車道折減，四車道折減 33%，但折減后不得小于用兩車道汽車荷載布載的計算結果。為簡化計算，本算例僅按兩車道布載，進行計算，取最不利 情況進行設計。 汽車荷載橫向分布系數：本算例空心板跨中和 l /4 處的荷載橫向分布系數按鉸接板法計算，支點按杠桿原理法計算，支點至 l /4 點之間截面的荷載橫向分布系數通過直線內插求得。 1）跨中及 l /4 處的荷載橫向分布系數計算 首先計算空心板的剛度參數 ? ，根據公式得 ： TIbIl? ??? ???? 由前面計算知： 10I cm?? ， 10TI cm??，單板 寬 b=100cm，計算跨度 l ==1256cm，代入上式得 ： 2661 .5 8 4 1 0 1 0 05 .8 0 .0 2 0 5 42 .8 3 5 3 1 0 1 2 5 6? ? ??? ? ? ???? ?? 在求得剛度參數 ? 后，即可依板塊個數及所計算板號按 ? 值查表得各板塊軸線處的影響線坐標。 由 ? =~? = 內插得到 ? = 時 1~4 號板在車道荷載作用下的荷載橫向分布影響線值，內插計算結果見表 。由表 的數據畫出各板的橫向分布影響線，并按橫向最不利位置布載，求得兩車道 的各板橫向分布系數。各板的橫向分布影響線及橫向最不利布載見圖 ，由于橋梁橫斷 16 面結構對稱，故只需計算 1— 4 號板的橫向分布影響線坐標值。 表 各板橫向分布影響線坐標值計算表 板號 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5050 50800180 130 180 1 號板2 號板3 號板4 號板圖 各板的荷載橫向分布影響線及橫向最不利荷載布置圖（尺寸單位： cm） 各板的荷載橫向分布系數計算見表 ： 計算公式為：2 1= 2 im ??汽 汽 17 表 各板荷載橫向分布系數計算表 板號 1 號板 2 號板 3 號板 4 號板 荷載 兩車道汽車荷載 兩車道汽車荷載 兩車道汽車荷載 兩車道汽車荷載 荷 載 橫 向 分 布 系 m汽 由表 結果可知：兩車道布載時，為 1 號板的橫向分布系數為最不利，因此取跨中和 l /4 處的荷載橫向分布系數之： 2m汽 = 2）支點處荷載橫向分布系數計算：支點處的荷載橫向分布系數按杠桿原理法計算。由圖 ,1 號板的橫向分布系數計算如下 ： 2m汽 =1 1 10 . 56050 1801.0000.500 圖 支點處荷載橫向分部影響線及最不利布載圖（尺寸單位： cm） 18 3）支點到 l /4 處的荷載橫向分布系數按直線內插求得，空心板荷載橫向分布系數計算結果見表 。 表 空心板的荷載橫向分布系數 作用位置 跨中至 l /4 處 支點 兩車道汽車荷載 車道荷載效應計算：計算車道荷載引起的空心板跨中及 l /4 處截面的效應時，均布荷載標準值 kq 應滿布于使空心板產生最不利效應的同號影響線上，集中 荷載標準值 kP 只作用于影響線中一個最大影響線峰值處，如圖 、 圖 所示。 P k = 2 1 0 . 2 4 k NL / 4 = 3 . 1 4q k = 7 . 8 7 5跨中彎矩影響線21 / 2 / 4 19 .7 19 2l l m? ? ? ? ? 0 . 50 . 5P k = 2 5 2 . 2 9 k N跨中剪力影響線628 628q k = 7 . 8 7 5 k N / m1 / 2 1 / 2 / 2 1. 57lm? ? ? ? ? 圖 空心板跨中內力影響線及加載圖式（尺寸單位： cm） 19 q k = 7 . 8 7 5 k N / mP k = 2 1 0 . 2 4 k N3 L / 1 6 = 2 . 3 5 5 mL/4 處截面彎矩影響線21 / 2 3 / 16 l m? ? ? ? ? q k = 7 . 8 7 5 k N / mP k = 2 5 2 . 2 9 k N9423140 . 2 50 . 7 5L/4 處截面剪力影響線1 / 2 3 / 4 3 / 4 32 5lm? ? ? ? ? 圖 空心板 l /4 處截面內力影響線及加載圖式（尺寸 單位： cm） 1） 跨中截面 ① 彎矩： = ( )k k k kM m q P y?? ?汽 （不計沖擊時） (1 ) ( )k k k kM m q P y? ? ?? ? ?汽 （計沖擊時） 兩車道布載： 不計沖擊： M汽 =1 （ ＋ ） kN m = kN m 20 計沖擊： M汽 =（ 1+） （ ＋ ） kN m = m ② 剪力： = ( )k k k kV m q P y???汽 （不計沖擊時） ( 1 ) ( )k k k kV m q P y? ? ?? ? ?汽 （計沖擊時） 兩車道布載： 不計沖擊： V汽 =1 （ ＋ ） kN = kN 計沖擊： V汽 = （ ＋ ） kN = kN 2) l /4 處截面 ① 彎矩： = ( )k k k kM m q P y?? ?汽 （不計沖擊時） ( 1