地质勘探资料及水文资料.pdf

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1、第一部分水文计算第 1 章 地质勘探资料及水文资料1.1 工程概况拟建山东省烟台市塔寺庄大桥。1.2 岩土工程性质在勘探深度范围内，地层主要有第四系的黏性土及砂土组成。地基土压缩性评价见表1.1：表 1 地基土压缩性评价表层号地层名称标 高(m)砾砂5.2 7砂石2.1 7卵石-2.6 3强风化大理岩-2.6 1弱风化大理岩-7.6 1根据室内试验及标准贯入试验结果，依 据 公路桥涵地基与基础设计规范(JT G D 6 3-2 0 0 7)并结合以往工程的经验提供各地基土层的承载力基本容许值 力0、钻孔桩桩周土摩阻力标准值纵见表1.2：表 1.2 各地基土层承载力基本容许值、钻孔桩桩周土摩阻力

2、标准值一览表层 序地层名称 九(kPa)纵(kPa)粉质黏土9 0 03 0粉质黏土1 0 0 03 0粉质黏土1 2 0 03 5细砂1 6 0 03 5中砂2 0 0 05 5第 2 章桥跨及桥高2.1桥 跨的拟定 公路桥涵设计通用规范(JTGD602004)规定：桥梁全长规定为：有桥台的桥梁为两岸桥台侧墙或八字墙尾端的距离；无桥台的桥梁为桥面系长度。当标准设计或新建桥涵的跨径在50米及以下时，宜采用标准化跨径。桥涵标准化跨径规定如下：0.75m 1.0m、1.25m 1.5m 2.0m、2.5m 3.0m 4.0m 5.0m 6.0m 8.0m、10m 13m 16m 20m 25m 3

3、0m 35m、40m 45m 50m。因为本河6-35的桥跨，采用桥涵标准化跨径，则本设计标准跨径为35m。2.2 桥高的拟定河流两岸的堤高标高为22.90米，因此暂定尺寸图如大图二：桥型布置图(二)。第二部分上部结构计算书第 3 章 设计资料及构造布置3.1桥梁跨径及桥宽1 .标准跨径：3 5 m；2 .主梁全长：3 4.9 6 m；3 .计算跨径：3 4.2 6 m；4,桥面净宽：净 8 m+2 X 1.5 m人行道+2 X 0.5 m 护栏=1 2 m；5.桥面坡度：不设纵坡，车行道双向横坡为2.0%；人行道横坡1.5%；3.2 设计荷载1 .公路等级：公路一H级；2 .荷 载：人群荷载

4、：3.0 kN/m2；护栏及人行道等每延米按8 kN/m计算。3.3 材料及工艺3.1.1 混凝土等级主梁混凝土等级为C 5 0；其余混凝土等级为C 4 0 o3.1.2 钢材预应力钢筋采用 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JT GD 6 2-2 0 0 4)7*1 5.2 钢绞线,每束7 根，全梁配6束;普通钢筋直径大于或等于1 2 m m 的采用H R B 3 3 5 钢筋，直径小于1 2 m m 的采用R 2 3 5 钢筋；按后张法施工工艺制作主梁，采用内径7 0 mm、外径7 7 的预埋波纹管和夹片锚具。钢板：锚头下支撑垫板、支座垫板的均采用普通A 3 碳素钢。3.1.3 施

5、工工艺按后张法施工工艺制作主梁，采用外径7 7 m m、内径7 0 m m 的预埋波纹管和夹片锚具。3.1.4 材料性能参数详见表3.1材料性能参数表表3.1材料性能参数表名 称项 目符 号单位数 据C50混凝立方体抗压强度Jf c ttMPa50弹性模量E,MPa3.45X10轴心抗压标准强度几MPa32.4轴心抗拉标准强度f,kMPa2.65轴心抗压设计强度fedMPa22.4轴心抗拉设计强度f,dMPa1.83短暂状态容许压应力0.7方MPa20.72容许拉应力0.7 于:kMPa1.757持久状态标准荷载组合MPa容许压应力0MPa16.2容许主压应力MPa19.44短期效应组合MPa

6、容许拉应力5“7 8 5%,MPa0容许主拉应力0.6MPa1.59C40混凝立方体抗压强度f cu J cMPa40弹性模量E,MPa3.25X10轴心抗压标准强度fckMPa26.8轴心抗拉标准强度f,kMPa2.40轴心抗压设计强度九MPa18.4轴心抗拉设计强度九MPa1.65 15.2钢绞线标准强度以MPa1860弹性模量EnMPa31.95X10抗拉设计强度fpdMPa1260最大控制应力。Con0.75 九MPa1395持久状态应力：标准荷载组合0.65 力*MPa1209普通钢筋HPB335抗拉强度标准值fskMPa335抗拉强度设计值fsdMPa280弹性模量E,MPa52.

7、00 X 10R235抗拉强度标准值fskMPa235抗拉强度设计值fsdMPa195弹性模量E,MPa52.10X10表 3.1续 材料性能参数表名 称项 目符 号单 位数 据材料重度钢筋混凝土%kN/m325.0沥青混凝土%kN/m323.0钢绞线%kg/m1.101钢束可价的弹性模量比a 班5.65注：本设计考虑混凝土强度达到C45时开始张拉预应力钢束，和f；k分别表示钢束张拉时混凝土的抗压、抗拉标准强度，则：乙=29.6MPa,；=2.51MPa。3.4 设计参考规范1.公路工程技术标准(JTJBO1-2003)2.公路桥涵设计通用规范(JTGD60-2004)3.公路钢筋混凝土及预应

8、力混凝土桥涵设计规范(JTGD62-2004)4.公路桥涵地基与基础设计规范(JTGD63-2007)5.公路工程抗震设计规范(JTJ004-89)3.5 截面尺寸布置3.5.1 主梁高度预应力混凝土简支梁桥的主梁高度与其跨径之比通常在1/151/25之间，标准设计中高跨比约在1/181/19。当建筑高度不受限制时，增大梁高往往是较经济的方案，因增大梁高可以节省预应力钢束用量，同时梁高加大一般只是腹板加高，而混凝土用量增加不多。(1/15-1/25)X 350002333mm1400mm(1/18-1/19)X 35000=1944mm1842mm综上所述，本设计中取用主梁高度为1800mm。

9、3.5.2 主梁截面细部尺寸主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抗压强度的耍求。本设计预制T梁的翼板厚度取用120mm,翼板根部加厚到180mm以抵抗翼缘根部较大的弯矩。在预应力混凝土梁中腹板内主拉应力较小，腹板厚度一般由布置预制管道的构造决定，同时从腹板本身的稳定要求出发，腹板的厚度不宜小于其高度的l/15o本设计腹板厚度取180mm(1/15X 1800=120mm)o马蹄尺寸基本由布置预应力钢束的需要确定。本设计考虑到主梁需要配置较多的钢束，将钢束按三层布置，一层最多三排。同时，根 据 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D

10、622004)钢束净距及预留孔道德构造要求,直线管道的净距不应小于4 0 m m,且不宜小于管道直径的0.6倍。拟定马蹄宽度为500m m,高度300m m,马蹄与腹板交接处做三角过渡，高度180m m,以减少局部应力。图3.1跨中截面尺寸图（尺寸单位：cm）3.5.3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,故在许可条件下应适当加宽T梁翼板。本设计主梁翼板宽度为2000m m,由于宽度较大，为保证桥梁的整体受力性能，桥面板采用现浇混凝土刚性接头。桥面为净8+2 X 1.5人行道+2X 0.5护栏=1 2 m,桥面横向布置采用5片

11、主梁1/2支点截面1/2跨中截面图3.2 主梁间距与主梁片数图（尺寸单位：cm）3.5.4 横截面沿跨长方向的变化横截面沿跨长方向的变化，横截面的T梁翼板厚度沿跨长不变，马蹄部分配合钢束弯起而从四分点附近开始向支点逐渐抬高。梁端部分段由于锚头集中力的作用而引起较大的局部应力，同时也为布置锚具的需要，在距梁端允许范围内将加厚到与腹板同宽。变化点截面（腹板开始加厚处）到支点的距离为8495mm,其中还设置 段长为6895mm的腹板加厚过渡段。3.5.5 横隔梁的设置由于主梁很长，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、%和%处、支点位置设置五道横隔梁，其间距为8.565m。考虑脱模，

12、端横隔梁高 度 为1800mm,厚度简化计算为200mm；中横隔梁高度为1500mm,厚度为上部180mm,下 部140mm,简化计算为160mm。图3.3结构尺寸图（尺寸单位：cm）3.5.6 截面几何特性将主梁截面划分为若干个规则图形进行计算，数值见表3.2。由于四分点处马蹄刚开始进行加宽，因此，跨中至四分点处的截面相同。因而，跨中与四分点截面儿何特性相同。表3.2跨中及四分点截面几何特性计算表分块名称分块面积Acm2分块面积形心至上缘距离%cm分块面积对上缘净矩S,=4 Kcm4分块面积的自身惯矩4cm4=”一%cm分块面积对截面形心的惯矩/尸 Ad；cm4/=/,+/,cm4(1)(2

13、)(3)=(1)X (2)(4)(5)(6)=(1)X (5尸(7)=(4)+(6)大毛截面翼板30006180003600061.81145772011493720三角承托546143822109253.8790182791274腹板2484812012043942108-13.24328124374920下三角288144414725184-76.216722541677438马蹄1500165247500112500-97.2141717601428426075455119987=32621612小毛截面翼板24006144002880067.21083801610866816三角承托5

14、46143822109259.2956767960589腹板2484812012043942108-7.8151127352331下三角288144414725184-70.814436401485112马蹄1500165247500112500-91.812640860128883606945508398Z7=26553208注：大毛截面形心至上缘距离y,=WSj/WA,=67.8cm；小毛截面形心至上缘距离”=WS,/WA=73.2cm。表 3.3 支点截面几何特性F噂 表分块名称分块面积Acm4分块面积形心至上缘距离%cm分块面积对上缘净矩s；=Az-4cm分块面积的自身惯矩44cm4”

15、一 尤cm分块面积对截面形心的惯矩/,=cm4/=/乜cm4(1)(2)(3)=(1)X (2)(4)(5)(6)=(1)X(5)2(7)=(4)+(6)大毛吊葭面翼板30006180003600064.4712469142.712505142.7三角承托371.2513.655067.56505.3656.821198585.21199090.56腹板84009680640019756800-25.535474959.625231759.611771.25829467.567=38935992.86小毛截面翼板24006144002880067.91106498411093784三角承托37

16、1.2513.655067.56505.3660.251347660.71348166.06腹板84009680640019756800-22.1410264423859444r11171.25825867.5627=36301394.06注：大毛截面形心至上缘距离ys=l Si/l Ai-70.47cm；小毛截面形心至上缘距离月=WS/WA=73.9cm。3.5.7 检验截面效率指标p上核心距:=32621612/7545 X (180-67.8)=38.5cm下核心距:=32621612/7545 X 67.8=63.7cmP=(4+心)/=(38.5+63.7)/180=0.570.5通

17、过验算，截面效率指标?为0.57大 于0.5,符合要求，表明初拟的主梁跨中截面尺寸是合理的。3.6确定车道数 公路桥涵设计通用规范(J T G D 6 0 2 0 0 4)规定:桥涵设计车道数应符合表3.4的规定。表3.4桥涵设计车道数桥面宽度3(m)桥涵设计车道数车辆单向行驶时车辆双向行驶时3 V 7.017.0 G)1 0.56.0 3 1 4.021 0.5 3V l 4.031 4.0 w|7.51 4.0 21.041 7.5 3 V 21.0521.0 3 V 24.521.0 3 V 28.0624.5 3 V 28.0728.0 3 V 31.528.0 G)35.08本设计为

18、双向行驶车道，3=1 2.0 m,所以本设计车道数为双向两车道。第4章主梁作用效应计算4.1 恒载作用效应计算4.1.1 恒载集度4.1.1.1 预制梁自重1.按跨中截面计，主梁的恒载集度：g(l)=0.6945 X 25=17.363kN/m2.由于马蹄抬高形成四个横置的三棱拄，折算成恒载集度为：g (1/3X0.35X6.615X1/2X0.16X 25X 4)/34.96=0.1773kN/m3.由于腹板加厚所增加的重量折算成恒载集度为：g(3)七(1.143X 0.16X 6.615X 1/2+0.16X 0.18X 1/2X6.615X 1/3X2)X 25X4/34.96=1.90

19、8kN/m4.中横隔梁体积：(0.06+1.14+0.18)X 0.66-0.5X0.16X 0.18 X 0.16X 2=0.2806m3端横隔梁体积：(1.68X 0.5-0.5X 0.06X 0.5)X0.2X2=0.33m3故:&4)=(3X 0.286+2X 0.33)X25/34.96=1.086 kN/m所以，预制梁恒载集度为：gi=g(i)+g(2)+g(3)+g(4)=17.363+0.1773+1.908+1.086=21.036kN/m4.1.1.2 二期恒载1.现浇T 梁翼板恒载集度：g =0.12 X 0.5 X 25=1.5kN/m2.横隔梁现浇部分体积：一片中横隔

20、梁(现浇部分)体积1.38X 0.16X 0.5=0.lltMn?一片端横隔梁(现浇部分)体积1.68X 0.2X 0.5=0.168m3故：g=(3X 0.1104+2X 0,168)X 25/34.96=0.477kN/m3.桥面铺装 公路桥涵设计通用规范(JTGD60 2004)规定：高速公路、一级公路上桥的沥青混凝土桥面铺装层厚度不宜小于70mm；二级及二级以下公路桥梁的沥青混凝土桥面铺装层厚度不宜小于50mm,本设计取沥青混凝土桥面铺装层厚度为60mm；混凝土垫层路边缘厚度取为90m m,路中线厚度取为170mm,以利用垫层找坡2%,平均厚度为130mm。(1)沥青混凝土铺装：0.0

21、6X 8.0X 23=11.04kN/m(2)混凝上垫层：0.1 3 X 8.0 X 25=26.0 k N/m将桥面铺装均摊给五片主梁，贝U：g(7)=(26.0+1 1.0 4)/5=7.4 0 8 k N/m(3)防撞栏和人行道恒载集度：g =8 X 2/5=3.2k N/m综上所述：二期恒载集度为：g2=g+g+g(7)+g(8)=1.5+0.4 7 7+7.4 0 8+3.2=1 2.5 8 5 k N/m4.1.2 恒载作用效应如图2.1所示，为恒载作用效应计算图，设x为计算截面离左支座的距离，并令a =x o主梁弯矩和剪力的计算公式分别为：Mo=0.5 a (1-a)/2 g；(

22、4.1)e0=0.5(1-2a)/g ；(4.2)图4.1恒载作用效应计算图因此，恒载作用效应如表4.1所示：表4.1主梁恒载作用效应跨中四分点支点a=0.5Q =0.25Q =0.0 0一期弯矩(k N-m)30 8 6.37231 4.7 80剪力(k N)01 8 0.1 736 0.35二期弯矩(k N-m)1 8 4 6.4 51 38 4.8 40剪力(k N)01 0 7.7 921 5.5 8弯矩(k N-m)4 9 32.8 736 9 9.6 20剪力(k N)028 7.9 65 7 5.9 34.2可变作用横向分布影响计算4.2.1冲击系数 公路桥涵设计通用规范(JTG

23、 D602004)规定：钢桥、钢筋混凝土及预应力混凝土桥、坊工桥等上部构造和钢支座、板式橡胶支座、盆式橡胶支座及钢筋混凝土柱式墩台，应计算汽车的冲击作用。汽车荷载的冲击标准值为汽车荷载标准值乘以冲击系数4。冲击系数可按下式计算：当/144z 时，=0.45。(4.5)式中：f 结构基频。公路桥涵设计通用规范(JT G D 6 0-2 0 0 4)规定：简支梁基频/可 按下式计算：(4.6)wc=G-5-g(4.7)式中：I 结构的计算跨径(m)；E 一结构材料的弹性模量(N/n?)；Ic-结构跨中截面的截面惯矩(cm4)；m(.结构跨中处的单位长度质量(kg/m)；G 结构跨中处延米结构重力(

24、N/m)；g 重力加速度，=9.81m/s2o本设计中/=34.26m,=3,45X 104MPa,=26553208cm4,g=9.81m/s2,G=7146cm2X25kN/m30所以：=G+g0.7146x25xl039.81=1821.10 kg/mf =334,3.45x1 O4*26553208x1 O,IO,2 x 34.262 V 1821.10=3.0 Hz因为所以1.5Hz3.0Hz0.5故可按偏心压力法(刚性横梁法)来绘制横向影响线并计算横向分布系数机一1.计算主梁抗扭惯矩对于T型梁，抗扭惯矩近似等于各个矩形截面的抗扭惯矩之和：in11=储 巾：(4.8)/=1式中：bp

25、 t,.-相应为单个矩形截面的宽度和高度：J 矩形截面抗扭刚度系数；根据f 比值表4.3确定;m-梁截而划分成单个矩形截面的个数。表 4.3 矩形截面抗扭刚度系数ct/b10.90.80.70.60.50.40.30.20.10.1C0.1410.1550.1710.1890.2090.2290.2500.2700.2910.3121/3图4.2为1T计算图式(尺寸单位:cm)对于跨中截面，翼板的平均厚度为：L=(2000-180)x120+0.5x60 x910 x2+2000=136.5 mm对于马蹄部分的平均换算厚度：t3=(500-180)x 300+0.5 x 160 x 180 x

26、 2-500=249.6 mm因此，计算可用表4.4计算显示：表4.4及计算表分块名称队cm)t.(cm)tjb.q什=,3X10-3(m4)翼板20013.650.06831/31.696腹板141.3918.00.12730.30632.526马蹄50.024.960.4980.22941.7842E IT=6.0062.计算抗扭修正系数本设计中梁的间距相同，并将主梁近似看成等截面，则抗扭修正系数B的计算公式为：:嬴(4.9)+12Za,2当主梁的间距相同时,则:_=_ L1 2 a,2 ar(4.10)B1Gl21TEIa)2(4.11)式中：lT 一 主 梁抗扭惯矩，本设计 =6.00

27、6X 10-3m4x5=0.03003m4；n 一主梁根数，本设计=5；co 一 桥宽，本设计0=12m；J-与主梁根数有关的系数，见表2.5,本设计4=1.042；G G=0.4;I 一截面惯性矩，本设计/=32621612cm。I 主梁计算跨径，本设计/=34.26m；表 4.5 与主梁有关的系数J 的值表n45671.0671.0421.0281.021H-I 此 R _ _ _=_ _ _=0 75 ,匕 Gl21T 1 C 0.4X34.262 X 0.03003-1.3264-,I+J 9 I+1.042 x-Elco1 Ex0.32621612xl223.按修正系数的刚性横梁法计

28、算横向影响线竖坐标值计算公式：为=工0-(4.12)n2/=!由于本设计各根主梁的横截面均相等，梁数n=5,梁间距为2.5 m,贝 小5Z/=2 x(5.。2 +2.52)=62.5 m2=-+0.75x55.0262J=0.57 5=，75X5.02625=-0.17,、=-+0.75X2-5X5=0.3521 5 62.5，5=-0.7 5X2-X：）=0.0525 5 62.5八=-+0.7 5 x-=0.231 5 62.5%=-0.75x-=0.235 5 62.5表 4.6 为值表梁 号nl2%7,510.50.350.200.05-0.120.350.2750.200.1250.

29、0530.200.200.200.200.204.荷载横向分布系数 公路桥涵设计通用规范(JTG D602004)规定：车道荷载横向分布系数应按照设计车道数如图4.3布置车辆荷载进行计算。1.8 1-3 1.X 0.5图 4.3 车辆荷载横向布置(尺寸单位：m)因此，1号梁的横向影响线和最不利布载图如图4.4所示。图4.4跨 中 的 横 向 分 布 系 数 计 算 图 式（尺寸单位：cm）可变作用（汽车公路一n级）车道折减系数：双向两车道为L0;贝 小 m.=-X（0.224+0.41+0.302+0.116）X 1.0=0.526q 2故取可变作用（汽车）的横向分布系数 为 恤=0.526。

30、可变作用（人群）mcr=0.4854.2 3.2支点截面的荷载横向分布系数加。在支点处运用杠杆原理法绘制荷载横向分布影响线并进行布载。1号梁可变作用横向分布系数可计算如图2.5所示。1.可变作用（汽车）：m=x0.4=0.20M 22.可变作用（人群）：mnr-0.94.2 3 3.横向分布系数汇总见表4.7。表4.7 1号梁可变作用横向分布系数可变作用类型mc机“公路一n级0.5260.20人群0.4850.9图4.5支点的横向分布系数“%计算图式（尺寸单位：cm）4.2.4 车道荷载的取值 公路桥涵设计通用规范（JTG D602004）规定：1）公路一I级车道荷载的均布荷载标准 值%=10

31、.5kN/m,集中荷载标准值按以下规定选取：桥梁计算跨径小于或等于5m时，/I=180kN；桥梁计算跨径等于或大于50m时，Pk-360kN；桥梁计算跨径在5m50m之间时，线值采用直线内插求得。计算剪力效应时，上述集中荷载标准值凡应 乘 以L 2的系数。2)公路一H级车道荷载的均布荷载标准 值/和集中荷载标准值般按公路一I级车道荷载的0.7 5倍采用。因此，公路一I I级的均布荷载标准值纵为：qk=0.7 5 X 1 0.5=7.8 7 5 k N/m公路一H级的集中荷载标准值&为：Pk=0.7 5 X3 6 0-1 8 0 X (3 5-5)+1 8 0 =3 0 0 k N/m5 0-5

32、计算剪力时：A=3 0 0 X L2=3 6 0 k N4.3计算可变作用效应当求得了活载的横向分布系数后，就可以具体确定作用在一根主梁上的荷载数值，这样就可以用一般工程力学方法来计算活载内力。截面内力计算的一般公式可用：5 =(1 +4)鼻利厂(工外,例+4 y)(4.1 3)式中：$所求截面的弯矩或剪力；(1+4)一汽车荷载的冲击系数，对于人群荷载，不计冲击影响，即(1+/)=1 ；J -多车道桥涵的汽车荷载折减系数；m,一 对于所计算主梁的横向分布系数；qk 车道荷载的均布荷载标准值：叼 使结构产生最不利效应的同号影响线而积；Pk 一车道荷载的集中荷载标准值；y -所加载影响线中个最大影

33、响线峰值。当计算简支梁各截面的最大弯矩和跨中最大剪力时，可以近似取不变的跨中横向分布系数“O对于支点截面的剪力或靠近支点截面的剪力，尚需计入由于荷载横向分布系数在梁端区内发生变化所产生的影响线，其计算公式为：口=。+4).夕m(q k 3+1.2林-y)+A QA (4.1 4)式中：QA 计及靠近支点处横向分布系数变化而引起的内力增减值。QA的计算如下：对于车道荷载，由于支点附近横向分布系数的增大或减小所引起的支点剪力变化值为：QA=（I+4），J I（加+叫）q J+g+m J i-a y（4.15）式中：a 一 横隔梁间距。以上是对于车道荷载的内力计算，对于人群荷载的内力计算，只需要按上

34、面式中不计入冲击系数和多车道折减系数，并将车道均布荷载置换外人群荷载标准值，代入人群荷载的横向分布系数即可。前面已求出：（1+）=L178,J=1.0凡=300 kN（弯矩计算时），凡=360 kN（剪力计算时）4.3.1 跨中截面的最大弯矩和最大剪力图 4.6 跨中截面作用效应计算图式（尺寸单位：m）4.3.1.1 计算弯矩=-/2=-x34.262=146.718m28 8y=/4=8.565则:Mt=(1+)切(。+Pky)2q=1.178X 1.0X 0.526X (7.875X 146.718+300X8.565)=1671.7kN-mM,=0.485 X 3.0 X 146.718

35、=213.5kN-m r24.3.1.2 计算剪力3=1/2 X 1/2 X 34.26 X 0.5=4.2825m2所以：Q,=1.178X 1.0X 0.526X (7.875X4.2825+1.2X300X0.5)29=132.43kNQ,=0.485 X 3.0 X 4.2825=6.23kN r24.3.1.3 可变作用(汽车)冲击效应：M,=1617.7x0.178=287.95 kNmQ,=132.43x0.178=23.57 kNmax24.3.1.4 可变作用(人群)效应：M =213.5 kN m max2Q,=6.23 kN max24.3.2四分点截面的最大弯矩和最大剪

36、力图4.7四分点截面作用效应计算图式（尺寸单位：m）4.3.2.1计算弯矩y =0.2 5 X 0.7 5 X 3 4.2 6=6.4 2 43 =0.5 X 0.2 5 X 3 4.2 6 X 6.4 2 4+0.5 X 0.7 5 X 3 4.2 6 X 6.4 2 4=1 1 0.0 4 m2M =(1 +4)切(纵0+&y)V=1.1 7 8 X 1 .O X 0.5 2 6 X (7.8 7 5 X 1 1 0.0 4+3 0 0 X 6.4 2 4)=1 7 3 1.1 0 k N mM,=mc r=0.7 5 X 1.0=0.7 5c o=0.5 X 0.7 5 X 3 4.2

37、6 X 0.7 5=9.6 3 6 m2Q,=1.1 7 8 X 1.0 X 0.5 2 6 X (7.8 7 5 X9.6 3 6+1.2 X3 0 0 X0.7 5)49=2 1 4.3 2 k NQ,=0.4 8 5 X 3.0 X 9.6 3 6=1 4.0 2 k N r4.3.2 3 可变作用（汽车）冲击效应：M I=1 7 3 1.1 x0.1 7 8 =3 0 8.1 3 6 kNmmax4。7=2 1 4.3 2 x0.1 7 8 =3 8.1 4 9 k N max44.3.2.4可变作用（人群）效应：M =1 6 0.1 k N-m max4Q i=1 4.0 2 k N

38、 max44.3.3支点截面的最大剪力4.3.3.1 计算剪力作荷载横向分布系数沿桥跨方向的变化图形和支点剪力影响线，如图4.8支点截面作用效应计算图式：图4.8支点截面作用效应计算图式(尺寸单位：m)横向分布系数变化区段长度：a=8.5 6 5 m对应于支点剪力影响线的荷载布置，影响线面积：。=1/2 X 3 4.2 6 X 1.0=1 7.1 3 m2因此：eoq=(l+/z)-/nc-(-t +1.2 7 -y)+A 2o q=1.1 7 8 X 1.0 X 0.5 2 6 X (7.8 7 5 X 1 7.1 3+1.2 X 3 0 0 X 1.0)+-=3 0 6.6 5 k N+&

39、y=l X (3 4.2 6-1/3 X 8.5 6 5)/3 4.2 6=0.9 1 7 0 q =1.1 7 8 X 1.0 X 8.5 6 5/2 X(0.2-0.5 2 6)X7.8 7 5 X0.9 1 7+(0.2-0.5 2 6)X 1.2 X 3 0 0 X 1.0=-1 5 O.l k Ngo q=3 0 6.6 5 +(-1 5 0.1)=1 5 6.5 5 k No,r=机,0+1(机。-机P 4 y=0.4 8 6 X 3.0 X 1 7.1 3+8.5 6 5/2 X(l.l 7 8-0.4 8 6)X 3.0 X 0.9 1 7=3 3.1 3 k N4.3.3.2

40、可变作用(汽车)冲击效应：Qo=1 5 6.5 5 x0.1 7 8 =2 7.8 7 k N4 3.3.3可变作用(人群)效应：Qo=3 3.1 3 k N4.4 主梁作用效应组合 公路桥涵设计通用规范(JTGD60-2004)规定，根据可能同时初相的作用效应选择三种最不利效应组合：短期效应组合，标准效应组合和承载能力极限状态基本组合。计算结果见表4.8所示。表 4.8主梁作用效应组合表序号荷载类别跨中截面四分点截面支点“m a xVm a xMn a xVm a xVm a xk N-mk Nk N-mk Nk N(1)第一期永久作用3 0 8 6.3 70.0 02 3 1 4.7 81

41、 8 0.1 73 6 0.3 5(2)第二期永久作用1 8 4 6.4 50.0 01 3 8 4.8 41 0 7.7 92 1 5.5 8(3)总永久作用=(1)+(2)4 9 3 2.8 20.0 03 6 9 9.6 22 8 7.9 65 7 5.9 3(4)可变作用(汽车)公路I I 级1 6 7 1.71 3 2.4 31 7 3 1.72 1 4.3 21 5 6.5 5(5)可变作用(汽车)冲击2 8 7.9 52 3.5 73 0 8.1 43 8.1 52 7.8 7(6)可变作用(人群)2 1 3.56.2 31 6 0.11 4.0 23 3.1 3(7)标准组合=

42、(3)+(4)+(5)+(6)6 6 0 4.5 21 6 2.2 35 8 9 9.5 65 5 4.4 57 9 3.4 8(8)短期组合=(3)+0.7 X (4)+(6)6 3 1 6.5 19 8.9 35 0 7 1.9 14 5 2.0 07 1 8.6 5(9)极限组合=I.2 X (3)+1.4 X (4)+(5)+I.1 2 X (6)8 9 0 2.0 12 2 5.3 87 4 7 4.6 37 1 4.7 19 8 6.4 1第5章预应力钢束的估算及布置5.1 跨中截面钢束的估算和确定预应力梁应满足正常使用极限状态的应力要求和承载能力极限状态的强图要求。以下就跨中截面

43、在各种作用效应组合下，分别按照上述要求对主梁所需要的钢束进行估算，并且按这些估算的钢束数的多少确定主梁的配束。5.1.1 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时，则得到钢束数的估算公式：n=MkG-A A p/JL+e。)(5.1)式中：加 卜 一 持久状态使用荷载产生的跨中弯矩标准组合值；本设计 Mk=6604.52kN-m；C,一与荷载有关的经验系数，对于公路一II级，G=0.565；队一 般70sl5.2钢绞线截面积，一根钢绞线的面积为1.4cm2,W G AAp=9.8cm2o在第一章中己计算出成桥后跨中截面yx=/?-ys=

44、180-73.2=106.8 cm,k.=38.5c m,初估an=15cm,则钢束偏心距为：ep=yx-ap=106.8-15=91.8cm则，钢束数为：6604.52x103n-0.565 X 9.8X10-4X1860X106X(0.385+0.918)5.1.2 按承载能力极限状态估算钢束数a-h-fp d-Mp(5.2)式中：Md-承载能力极限状态的跨中最大弯矩，Md=8902.0IkN-m；a 一 经 验 系 数,一般采用0.750.77,本设计取a=0.76；fpd预应力钢绞线的设计强度，/“=1260MPa；h 一 截面高度，/i=1.8m08902.01X 103、n-=53

45、0.76x1.8X1260X106 X 9.8X10 综合上述两种极限状态，取 钢 束 数n=6o5.2预应力钢束布置5.2.1 跨中截面及锚固端截面的钢束位置521.1跨中截面钢束布置 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG/D622004）规定：普通钢筋和预应力直线形钢筋的最小混凝土保护层厚度（钢筋外缘或管道外缘至混凝上表面的距离）不应小于钢筋公称直径，后张法构件预应力直线形钢筋不小于其管道直径的1/2且应符合表5.1的规定。表 5 普通钢筋和预应力直线形钢筋的最小混凝土保护层厚度（mm）序号构 件 类 别环境条件II II H、I V1基础、桩基承台：基坑底面有垫层或侧面有模版

46、（受力主筋）4 05 06 02基础、桩基承台：基坑底面无垫层或侧面有模版（受力主筋）6 07 58 53墩分身、挡土结构、涵洞、梁、板、拱圈、拱上建筑（受力主筋）3 04 04 54人行道构件、栏 杆（受力主筋）2 02 53 05箍筋2 02 53 06缘石、中央分隔带、护栏等行车道构件3 04 04 57收缩、温度、分布、防裂等衣层钢筋152 02 5 公路钢筋混凝土及预应力混凝十桥涵设计规范（JTG/D622004）规定，直线管道的净距不应小于40m m,且不宜小于管道直径的0.6倍，对于预埋的金属或塑料波纹管和铁皮管，在竖直方向可将两管道叠置。本设计采用内径70mm,外 径77mm的

47、预埋波纹管，因此钢束布置如图5.1：图 5.1 跨中截面钢束布置图（尺寸单位：m m）钢束群重心至梁底距离:3x(9.0+16.7)6=12.85 cm5.2.1.2锚固端截面钢束布置由于主梁预制时为小截面，若钢束全部在预制时张拉完毕，有可能在上缘出现较大的拉应力，在下缘出现较大的压应力。因此，锚固端在预制时钢束布置如图5.2所示：2500图 5.2 锚固截面钢束布置图(尺寸单位：mm)则钢束群重心至梁底距离为：a,=2-x-(-4-0-.-0-+-8-0-)-+-1-4-0-+-1-6-0=9n0A cm一65.2.1.3锚固端钢束群重心校核为验核上述布置的钢束群重心位置，需计算锚固端截面儿

48、何特性。详见表5.2所示：表 3.2 钢束锚固截面几何特性分块名称A%EA4=y-y,41 Mcmcmcm3cm4cmcm4cm4(1)(2)(3)=(1)X(2)(4)(5)(6)(7)=(4)+(6)翼板30006180003600063.911225346412289464三角承托4509405090060.911669513.61670413.6腹板84009680640019756800-26.0957177802547458011850828450E=39434457.6V S jYS=ZA82845011850=69.91cmyx=h-ys=180-69.91=110.09 cm

49、故计算得:”39434457.611850 x110.09=30.23 cm 39434457.6Z 4 ysi 1850 x69.91=47.60 cmAy=p2-(yx-kx)=90-(110.09-47.6)=27.51cm0说明，钢束群重心处于截面的核心范围内。2 5 0 02 5 QK x=4 7 6.01669y=2 7 5.1K s=30 2.3。819 1 4.35 0 0图5.3钢束群中心位置复核图式(尺寸单位：mm)5.3.2钢束起弯角和线形的确定钢束起弯角，既要照顾到由其弯起产生足够的竖向预剪力，乂要考虑到所引起的摩擦预应力损失不宜过大。为此，本设计将端部锚固端截面分成上

50、、下两部分，上部钢束的弯起角定位15。，下部钢束弯起角定位7。为简化计算和施工，所有钢束布置的线形均为直线加圆弧，并且整根钢束都布置在同个竖直面内。图5.4封锚端混凝土块尺寸图(尺寸单位：mm)N4N6N5N35.3.3 钢束计算5.3.3.1 计算钢束起弯点至跨中的距离锚固点到支座中心线的水平距离心 为：ax(a#=27-40 tan 7=22.08(cm)%3(44)=27-80tan7=17.18(cm)ax5=27-20tanl 5=21.64(cm)ax6=27-40tanl5=16.28(cm)图5.5示出钢束计算图式，并钢束起弯点至跨中的距离列于表5.3中。图5.5钢束计算图式(