連續(xù)梁橋設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)

1、.連續(xù)梁橋設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū) 1設(shè)計(jì)原始資料 1. 地形、地貌、氣象、工程地質(zhì)及水文地質(zhì)、地震烈度等自然情況 （1） 氣象：天津地區(qū)氣候?qū)儆谂瘻貛啙駶?rùn)大陸性季風(fēng)氣候區(qū)，部分地區(qū)受海洋氣候影響。四季分明，冬季寒冷干旱，春季大風(fēng)頻繁，夏季炎熱多雨，雨量集中，秋季冷暖變化顯著。年平均氣溫12.20C，最冷月平均氣溫-40C，七月平均氣溫26.40C。 （2） 工程地質(zhì)：天津地鐵一號(hào)線(xiàn)經(jīng)過(guò)地區(qū)處于海河沖積平原上，地形平坦，地勢(shì)低平，地下水位埋深較淺，沿線(xiàn)分布了較多的粉砂、細(xì)砂、粉土，均為地震可液化層，局部地段具有地震液化現(xiàn)象。沿線(xiàn)地層簡(jiǎn)單，第四系地層廣泛發(fā)育，地層分布從上到下依次為人工堆積層、新近沉積層、上

2、部陸相層、第一海相層、中上部陸相層、上部及中上部地層廣泛發(fā)育沉積有十幾米厚的軟土。 a. 人工填土層，厚度5m，?k=100KPa；b. 粉質(zhì)黏土，中密，厚度15m，?k=150 KPa；c. 粉質(zhì)黏土，密實(shí)，厚度15m，?k=180KPa；d. 粉質(zhì)黏土，密實(shí)，厚度10m，?k=190KPa。第一章 方案比選 一、橋型方案比選 橋梁的形式可考慮拱橋、梁橋、梁拱組合橋和斜拉橋。任選三種作比較，從安全、功能、經(jīng)濟(jì)、美觀、施工、占地與工期多方面比選，最終確定橋梁形式。 橋梁設(shè)計(jì)原則 1適用性 橋上應(yīng)保證車(chē)輛和人群的安全暢通，并應(yīng)滿(mǎn)足將來(lái)交通量增長(zhǎng)的需要。橋下應(yīng)滿(mǎn)足泄洪、安全通航或通車(chē)等要求。建成的

3、橋梁應(yīng)保證使用年限，并便于檢查和維修。 2舒適與安全性 現(xiàn)代橋梁設(shè)計(jì)越來(lái)越強(qiáng)調(diào)舒適度，要控制橋梁的豎向與橫向振幅，避免車(chē)輛在橋上振動(dòng)與沖擊。整個(gè)橋跨結(jié)構(gòu)及各部分構(gòu)件，在制造、運(yùn)輸、安裝和使用過(guò)程中應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性和耐久性。 3經(jīng)濟(jì)性 設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性一般應(yīng)占首位。經(jīng)濟(jì)性應(yīng)綜合發(fā)展遠(yuǎn)景及將來(lái)的養(yǎng)護(hù)和維修等費(fèi)用。 4先進(jìn)性 橋梁設(shè)計(jì)應(yīng)體現(xiàn)現(xiàn)代橋梁建設(shè)的新技術(shù)。應(yīng)便于制造和架設(shè)，應(yīng)盡量 2采用先進(jìn)工藝技術(shù)和施工機(jī)械、設(shè)備，以利于減少勞動(dòng)強(qiáng)度，加快施工進(jìn)度，保證工程質(zhì)量和施工安全。 5美觀 一座橋梁，尤其是座落于城市的橋梁應(yīng)具有優(yōu)美的外形，應(yīng)與周?chē)木爸孪鄥f(xié)調(diào)。合理 的結(jié)構(gòu)布局和輪廓是美觀的

4、主要因素，決不應(yīng)把美觀片面的理解為豪華的裝飾。 應(yīng)根據(jù)上述原則，對(duì)橋梁作出綜合評(píng)估。 梁橋 梁式橋是指其結(jié)構(gòu)在垂直荷載的作用下，其支座僅產(chǎn)生垂直反力，而無(wú)水平推力的橋梁。預(yù)應(yīng)力混凝土梁式橋受力明確，理論計(jì)算較簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)和施工的方法日臻完善和成熟。 預(yù)應(yīng)力混凝土梁 式橋具有以下主要特征：1）混凝土材料以砂、石為主，可就地取材，成本較低；2）結(jié)構(gòu)造型靈活，可模型好，可根據(jù)使用要求澆鑄成各種形狀的結(jié)構(gòu)；3）結(jié)構(gòu)的耐久性和耐火性較好，建成后維修費(fèi)用較少；4）結(jié)構(gòu)的整體性好，剛度較大，變性較??；5）可采用預(yù)制方式建造，將橋梁的構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)化，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)；6）結(jié)構(gòu)自重較大，自重耗掉大部分材料的強(qiáng)度，因

5、而大大限制其跨越能力；7）預(yù)應(yīng)力混凝土梁式橋可有效利用高強(qiáng)度材料，并明顯降低自重所占全部設(shè)計(jì)荷載的比重，既節(jié)省材料、增大其跨越能力，又提高其抗裂和抗疲勞的能力；8）預(yù)應(yīng)力混凝土梁式橋所采用的預(yù)應(yīng)力技術(shù)為橋梁裝配式結(jié)構(gòu)提供了最有效的拼裝手段，通過(guò)施加縱向、橫向預(yù)應(yīng)力，使裝配式結(jié)構(gòu)集成整體，進(jìn)一步擴(kuò)大了裝配式結(jié)構(gòu)的應(yīng)用范圍。 拱橋 拱橋的靜力特點(diǎn)是，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。如在均布荷載q的作用下，簡(jiǎn)直梁的跨中彎矩為qL2/8，全梁的彎矩圖呈拋物線(xiàn)形，而拱軸為拋物線(xiàn)形的三鉸拱的任何截面彎矩均為零，拱只受軸向壓力。設(shè)計(jì)得合理的拱

6、軸，主要承受壓力，彎矩、剪力均較小，故拱的跨越能力比梁大得多。由于拱是主要承受壓力的結(jié)構(gòu)，因而可以充分利用抗拉性能較差、抗壓性能較好的石料，混凝土等來(lái)建造。石拱對(duì)石料的要求較高，石料加工、開(kāi)采與砌筑費(fèi)工，現(xiàn)在已很少采用。 由墩、臺(tái)承受水平推力的推力拱橋，要求支撐拱的墩臺(tái)和地基必須承受拱端的強(qiáng)大推力，因而修建推力拱橋要求有良好的地基。對(duì)于多跨連續(xù)拱橋，為防止其中一跨破壞而影響全橋，還要采取特殊的措施，或設(shè)置單向推力墩以承受不平衡的推力。由于天津地鐵一號(hào)線(xiàn)所建位置地質(zhì)情況是軟土地基，故不考慮此橋型。 3梁拱組合橋 軟土地基上建造拱橋，存在橋臺(tái)抵抗水平推力的薄弱環(huán)節(jié)。為此采用大噸位預(yù)應(yīng)力筋以承擔(dān)拱的

7、水平推力；預(yù)應(yīng)力筋的寄體是系梁，即加勁縱梁，從而以梁式橋?yàn)榛w，按各種梁橋的彎矩包絡(luò)圖用拱來(lái)加強(qiáng)。這樣可以使橋梁結(jié)構(gòu)輕型化，同時(shí)能提高這類(lèi)橋梁的跨越能力。這類(lèi)橋梁不僅技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)先進(jìn)、造價(jià)低廉，同時(shí)橋型美觀，反映出力與美的統(tǒng)一、結(jié)構(gòu)形式與環(huán)境的和諧，增加了城市的景觀。 斜拉橋 斜拉橋的特點(diǎn)是依靠固定與索塔的斜拉索支撐梁跨，梁是多跨彈性支撐梁，梁內(nèi)彎矩與橋梁的跨度基本無(wú)關(guān)，而與拉索的間距有關(guān)。他們適用于大跨、特大跨度橋梁 ，現(xiàn)在還沒(méi)有其他類(lèi)型的橋梁的跨度能超過(guò)他們。 斜拉橋與懸索橋不同之處是，斜拉橋直接錨于主梁上，稱(chēng)自錨體系，拉索承受巨大的拉力，拉索的水平分力使主梁受壓，因此塔、梁均為壓彎構(gòu)件。

8、由于斜拉橋的主梁通過(guò)拉緊的斜索與塔直接相連，增加了主梁抗彎、抗扭剛度，在動(dòng)力特性上一般遠(yuǎn)勝于懸索橋。懸索橋的主纜為承重索，它通過(guò)吊索吊住加勁梁，索兩端錨于地面，稱(chēng)地錨體系。 斜拉橋具有施工方便、橋型美觀、用料省、主梁高度小、梁底直線(xiàn)容易滿(mǎn)足通航和排洪要求、動(dòng)力性能好的優(yōu)點(diǎn)，發(fā)展非常迅速，跨徑不斷增大。但實(shí)際跨度不大，此橋型不予考慮。 目前我國(guó)城市軌道交通高架橋結(jié)構(gòu)一般考慮簡(jiǎn)支梁和連續(xù)梁結(jié)構(gòu)形式。簡(jiǎn)支梁受力明確，受無(wú)縫鋼軌因溫度變化產(chǎn)生的附加力、特殊力的影響小，設(shè)計(jì)施工易標(biāo)準(zhǔn)化、簡(jiǎn)單化；但其梁高較大，景觀稍差，行車(chē)條件也不如連續(xù)梁。連續(xù)梁結(jié)構(gòu)與同等跨度的簡(jiǎn)支梁相比，可以降低梁高，節(jié)省工程數(shù)量，有

9、利于爭(zhēng)取橋下凈空，并改善景觀；其結(jié)構(gòu)剛度大，具有良好的動(dòng)力特性以及減震降噪作用，使行車(chē)平穩(wěn)舒適，后期的維修養(yǎng)護(hù)工作也較少。從城市美學(xué)效果來(lái)看，連續(xù)梁造型輕巧、平整、線(xiàn)路流暢，將給城市爭(zhēng)色不少。但連續(xù)梁對(duì)基礎(chǔ)沉降要求嚴(yán)格，特別是由于聯(lián)長(zhǎng)較大，橋上無(wú)縫鋼軌因溫度變化而產(chǎn)生的水平力很大，使得梁體與墩臺(tái)之間的受力十分復(fù)雜，加大了設(shè)計(jì)難度?？紤]到天津地鐵工程地質(zhì)條件，綜合考慮，采用連續(xù)梁結(jié)構(gòu)作為高架區(qū)間的標(biāo)準(zhǔn)型式。 梁拱組合橋鋼筋混凝土簡(jiǎn)直梁橋連續(xù)梁橋 4比較項(xiàng)目 第一方案 第二方案 第三方案 主橋跨橋型 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁 預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)直梁 梁拱組合橋 主橋跨結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋在垂直荷載

10、的作用下，其支座僅產(chǎn)生垂直反力，而無(wú)水平推力。結(jié)構(gòu)造型靈活，可模型好，可根據(jù)使用要求澆鑄成各種形狀的結(jié)構(gòu)，整體性好，剛度較大，變性較小。受力明確，理論計(jì)算較簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)和施工的方法日臻完善和成熟 在垂直荷載的作用下，其支座僅產(chǎn)生垂直反力，而無(wú)水平推力。結(jié)構(gòu)造型靈活，整體性好，剛度較大， 其跨徑較?。磺液?jiǎn)直梁梁高較大，與城市的景觀不協(xié)調(diào) 軟土地基上建造拱橋，存在橋臺(tái)抵抗水平推力的薄弱環(huán)節(jié)。為此采用大噸位預(yù)應(yīng)力筋以承擔(dān)拱的水平推力；預(yù)應(yīng)力筋的寄體是系梁，即加勁縱梁，從而以梁式橋?yàn)榛w，按各種梁橋的彎矩包絡(luò)圖用拱來(lái)加強(qiáng)。這樣 可以使橋梁結(jié)構(gòu)輕型化，同時(shí)能提高這類(lèi)橋梁的跨越能力 建筑造型 側(cè)面上看線(xiàn)條明

11、晰，與當(dāng)?shù)氐牡匦闻浜?，顯得美觀大方 跨徑一般，線(xiàn)條明晰，但比較單調(diào)，與景觀配合很不協(xié)調(diào)。 跨徑較大，線(xiàn)條非常美，與環(huán)境和諧，增加了城市的景觀 養(yǎng)護(hù)維修量 小 小 較大 設(shè)計(jì)技術(shù)水平 經(jīng)驗(yàn)較豐富，國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平 經(jīng)驗(yàn)豐富，國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平 經(jīng)驗(yàn)一般，國(guó)內(nèi)一般水平 施工技術(shù) 滿(mǎn)堂支架法：結(jié)構(gòu)不發(fā)生體系轉(zhuǎn)換，不引起恒載徐變二次矩，預(yù)應(yīng)力筋可以一次布置，集中張拉等優(yōu)點(diǎn)。施工難度一般 預(yù)制T型構(gòu)件，運(yùn)至施工地點(diǎn)，采用混凝土現(xiàn)澆，將T型梁連接，其特點(diǎn)外型簡(jiǎn)單、制造方便，整體性好 轉(zhuǎn)體施工法：對(duì)周?chē)挠绊戄^小，將結(jié)構(gòu)分開(kāi)建造，再最后合攏，可加快工期，是近十年來(lái)新興的施工方法，施工難度較大 工 期 較 短 較短 較

12、 長(zhǎng) 方案比選5由上表可知，根據(jù)天津地鐵一號(hào)線(xiàn)的情況，結(jié)合橋梁設(shè)計(jì)原則，選擇第一方案經(jīng)濟(jì)上比第三方案好；跨徑上滿(mǎn)足要求，景觀與環(huán)境協(xié)調(diào)，比第二方案好；工期上較短，對(duì)整個(gè)工程進(jìn)度來(lái)說(shuō)不會(huì)受其影響；施工難度較小，針對(duì)當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)情況，采用樁基，加強(qiáng)基礎(chǔ)強(qiáng)度。所以選擇第一方案作為首選。 二、梁部截面形式 梁部截面形式考慮了箱形梁、組合箱梁、槽型梁、T型梁等可采用的梁型。 連續(xù)單箱梁方案該方案結(jié)構(gòu)整體性強(qiáng)，抗扭剛度大，適應(yīng)性強(qiáng)。景觀效果好。該方案需 采用就地澆筑，現(xiàn)場(chǎng)澆筑砼及張拉預(yù)應(yīng)力工作量大，但可全線(xiàn)同步施工，施工期間工期不受控制,對(duì)橋下道路交通影響較其他方案稍大。 簡(jiǎn)直組合箱梁結(jié)構(gòu)整體性強(qiáng)，抗扭剛度大

13、，適應(yīng)性強(qiáng)。雙箱梁預(yù)制吊裝，鋪預(yù)制板，重量輕。但從橋下看,景觀效果稍差。從預(yù)制廠(chǎng)到工地的運(yùn)輸要求相對(duì)較低，運(yùn)輸費(fèi)用較低。但橋面板需現(xiàn)澆施工,增加現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)量，工期也相應(yīng)延長(zhǎng)。但美觀較差，并且徐變變形大，對(duì)于無(wú)縫線(xiàn)路整體道床軌道結(jié)構(gòu)形式來(lái)說(shuō)，存在著后期維修養(yǎng)護(hù)工作量大的缺點(diǎn)。 槽型梁為下承式結(jié)構(gòu)，其主要優(yōu)點(diǎn)是造型輕巧美觀，線(xiàn)路建筑高度最低,且兩側(cè)的主梁可起到部分隔聲屏障的作用，但下承式混凝土結(jié)構(gòu)受力不很合理，受拉區(qū)混凝土即車(chē)道板圬工量大，受壓區(qū)混凝土圬工量小，梁體多以受壓區(qū)(上翼緣)壓潰為主要特征，不能充分發(fā)揮鋼及混凝土材料的性能。同時(shí)，由于結(jié)構(gòu)為開(kāi)口截面，結(jié)構(gòu)剛度及抗扭性較差，而且需要較大的技術(shù)

14、儲(chǔ)備才能實(shí)現(xiàn)。 T型梁結(jié)構(gòu)受力明確，設(shè) 計(jì)及施工經(jīng)驗(yàn)成熟,跨越能力大,施工可采用預(yù)制吊裝的方法，施工進(jìn)度較快。該方案建筑結(jié)構(gòu)高度最高，由于梁底部呈網(wǎng)狀,景觀效果差。同時(shí)，其帽梁雖較槽型梁方案短些，但較其他梁型長(zhǎng)，設(shè)計(jì)時(shí)其帽梁也須設(shè)計(jì)成預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土帽梁，另外預(yù)制和吊裝的實(shí)施過(guò)程也存在著與其他預(yù)制梁同樣的問(wèn)題。 相比之下，箱型梁抗扭剛度大，整體受力和動(dòng)力穩(wěn)定性能好，外觀簡(jiǎn)潔，適應(yīng)性強(qiáng)，在直線(xiàn)、曲線(xiàn)、折返線(xiàn)及過(guò)渡線(xiàn)等區(qū)間段均可采用，且施工技術(shù)成熟，造價(jià)適中。因此，結(jié)合工程特點(diǎn)和施工條件，選擇連續(xù)箱型梁。箱型梁截面圖如下： 6 三、橋墩方案比選 橋墩類(lèi)型有重力式實(shí)體橋墩、空心橋墩、柱式橋墩、輕型橋

15、墩和拼裝式橋墩。 重力式實(shí)體橋墩主要依靠自身重力來(lái)平衡外力保證橋墩的穩(wěn)定，適用于地基良好的橋梁。重力式橋墩一般用混凝土或片石混凝土砌筑，街面尺寸及體積較大，外形粗壯，很少應(yīng)用于城市橋梁。 空心橋墩適用于橋長(zhǎng)而谷深的橋梁，這樣可減少很大的圬工。 柱式橋墩是目前公路橋梁、橋?qū)捿^大的城市橋梁和立交橋及中小跨度鐵路旱橋中廣泛采用的橋墩形式。這種橋墩既可以減輕墩身重量、節(jié)省圬工材料，又比較美觀、結(jié)構(gòu)輕巧，橋下通視情況良好。 輕型橋墩適用于小跨度、低墩以及三孔以下（全橋長(zhǎng)不大于20m）的公路橋梁。輕型橋墩可減少圬工材料，獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益。在地質(zhì)不良地段、路基穩(wěn)定不能保證時(shí)，不宜采用輕型橋墩。 拼裝式橋墩

16、可提高施工質(zhì)量、縮短施工周期、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，使橋梁建設(shè)向結(jié)構(gòu)輕型化、制造工廠(chǎng)化及施工機(jī)械化發(fā)展。適用于交通較為方便、同類(lèi)橋墩數(shù)量多的長(zhǎng)大干線(xiàn)中的中小跨度橋梁工點(diǎn)。 由上面的解釋可知，柱式橋墩是最合適的墩型，與天津地鐵一號(hào)線(xiàn)的要求非常吻合。所以選擇柱式橋墩。 柱式橋墩正面?zhèn)让?7第二章 上部結(jié)構(gòu)尺寸擬定及內(nèi)力計(jì)算 本設(shè)計(jì)經(jīng)方案比選后采用三跨一聯(lián)預(yù)應(yīng)力混凝土等截面連續(xù)梁結(jié)構(gòu)，全長(zhǎng)100m。根據(jù)橋下通航凈容要求，主跨徑定為40m。 上部結(jié)構(gòu)根據(jù)通行2個(gè)車(chē)道要求，采用單箱雙室箱型梁，箱寬8.8m。 1主跨徑的擬定 主跨徑定為40m，邊跨跨徑根據(jù)國(guó)內(nèi)外已有經(jīng)驗(yàn)，為主跨的0.50.8倍，采用0.75倍的中

17、跨徑，即30m，則全聯(lián)跨徑為： 304030100()m+= 2主梁尺寸擬定（跨中截面） （1） 主梁高度 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋的主梁高度與起跨徑之比通常在115125之間，標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)中，高跨比約在118119，當(dāng)建筑高度不受限制時(shí)，增大梁高是比較經(jīng)濟(jì)的方案?？梢怨?jié)省預(yù)應(yīng)力鋼束布 置用量，加大深高只是腹板加厚，增大混凝土用量有限。根據(jù)橋下通車(chē)線(xiàn)路情況，并且為達(dá)到美觀的效果，取梁高為2m，這樣高跨比為240120=，位于115125之間，符合要求。 （2） 細(xì)部尺寸 在跨中處頂板厚取20cm，底板厚取30cm，腹板厚取60cm；支座處為便于配置預(yù)應(yīng)力筋，頂板厚取30cm，底板厚取40cm，腹板厚取

18、100cm；端部為了布設(shè)錨具，因此將腹板厚度設(shè)定為100cm。 具體尺寸見(jiàn)下圖： 跨中處截面 8支座處截面 一、本橋主要材料 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁采用50C號(hào)混凝土；預(yù)應(yīng)力鋼筋采用1075的鋼絞線(xiàn)，pkf1860MPa=；非預(yù)應(yīng)力鋼筋采用級(jí)鋼筋，構(gòu)造鋼筋采用級(jí)鋼筋。 二、橋梁設(shè)計(jì)荷載 根據(jù)規(guī)范規(guī)定荷載等級(jí)為輕軌車(chē)輛，如下圖： 9三、主梁內(nèi)力計(jì)算 根據(jù)梁跨結(jié)構(gòu)縱斷面的布置，并通過(guò)對(duì)移動(dòng)荷載作用最不利位置，確定控制截面的內(nèi)力，然后進(jìn)行內(nèi)力組合，畫(huà)出內(nèi)力包絡(luò)圖。 （一）恒載內(nèi)力計(jì)算 1第一期恒載（結(jié)構(gòu)自重） 恒載集度 1123(801010)GAAA=+ 22155468.0623cm5.5468Am

19、= 222A69891.9952cm6.8992m= 325/KNm= 21235.54686.89926.223m22AAA+= 則： 1(5.5468806.8992106.22310)2514374.15KNG=+= 1114374.15143.74/100GgKNmL= 2第二期恒載 包括結(jié)構(gòu)自重、橋面二期荷載按65KN/m計(jì)。 （二）活載內(nèi)力計(jì)算 活載取重車(chē)荷載及輕車(chē)荷載，如下圖： 活載計(jì)算時(shí)，為六節(jié)車(chē)廂?？煞譃榱N情況作用在橋梁上。 10 （三）支座位移引起的內(nèi)力計(jì)算 由于各個(gè)支座處的豎向支座反力和地質(zhì)條件的不同引起支座的不均勻沉降，連續(xù)梁是一種對(duì)支座沉降特別敏感的結(jié)構(gòu)，所以由它引

20、起的內(nèi)力是構(gòu)成內(nèi)力的重要組成部分。其具體計(jì)算方法是：三跨連續(xù)梁的四個(gè)支點(diǎn)中的每個(gè)支點(diǎn)分別下沉1cm，其余的支點(diǎn)不動(dòng)，所得到的內(nèi)力進(jìn)行疊加，取最不利的內(nèi)力范圍。 （四）荷載組合及內(nèi)力包絡(luò)圖 首先求出在自重和二期荷載及其共同作用下而產(chǎn)生的梁體內(nèi)力。 梁體截面分布圖：利用Midas橋梁計(jì)算軟件建模，將其平分為40個(gè)單元，每單元2.5m，將單位集中荷載1在梁體上移動(dòng)，畫(huà)出其各節(jié)點(diǎn)的影響線(xiàn)，影響線(xiàn)確定后，將移動(dòng)荷載作用在最大處，由此來(lái)計(jì)算出移動(dòng)荷載在最不利位置而產(chǎn)生的梁體的內(nèi)力。其具體計(jì)算過(guò)程如下： 自重作用下梁產(chǎn)生的內(nèi)力為： 將1/4跨截面、跨中截面和支座截面的數(shù)據(jù)列于下表： 截面位置 剪力 KN 彎

21、矩 KNm? 端部 -1609.28 0 1/4跨截面 -436.47 7424.43 邊跨跨中截面 -599.47 6813.18 支座截面 -2900.29 -18022.07 跨中截面 0.92 9887.41 11 檢算過(guò)程： 分 析：將梁體視為二次超靜定結(jié)構(gòu)，其計(jì)算簡(jiǎn)圖如下： 由上面計(jì)算可以知道，自重作用在梁上的荷載集度為： 1143.74/qKNm= 作用簡(jiǎn)圖如圖： 根據(jù)力法求解，將兩側(cè)的支座假設(shè)定為單位作用力1下，簡(jiǎn)直梁的彎矩圖分別為： 12 左側(cè)作用單位力1時(shí)的彎矩 右側(cè)作用單位力1時(shí)的彎矩 在自重作用下，支座處的支座反力為：127187RRKN= 13 根據(jù)力法的平衡方程：

22、1111221211222200ppXXXX+?=+?= 2211113030121000(204020)(900012000)22sMdEIEIEIEI=+=+= 2222213030121000(204020)(900012000)22sMdEIEIEIEI=+=+= 121221116000(304010)2sMMdEIEIEI= 1145264683306468340(6468335935)2015323p?=?145536753306020047613875=?=? 2145264683306468340(6468335935)2015323p?=?14553675330602004

23、7613875=?=? 將以上數(shù)據(jù)代入方程：12210006000476138750XXEIEIEI+?=12600021000476138750XXEIEIEI+?=解得： 11763.5XKN=21763.5XKN=將 1X、2X帶入方程，求支座2和3的反力。 計(jì)算簡(jiǎn)圖如下 14 解得： 125423.5RRKN= 將數(shù)據(jù)與由Midas計(jì)算出的結(jié)果相比，相差不大，檢算滿(mǎn)足要求。 自重作用下的彎矩圖： 在二期恒載作用下，梁產(chǎn)生的內(nèi)力為：截面位置 剪力 KN 彎矩 KNm? 端部 -697.07 0 1/4跨截面 -209.57 3399.88 邊跨跨中截面 -277.93 3143.51 支

24、座截面 -1300.03 -8337.99 跨中截面 0.03 4662.54 15 二期恒載作用下的彎矩圖： 支座沉降下，梁產(chǎn)生的內(nèi)力為： 截面位置剪力 KN 彎矩 KNm? 端部 -1028.01 0 1/4跨截面 -1028.01 7710.04 邊跨跨中截面 1028.01 15420.08 支座截面 -1260.99 30840.15 跨中截面 1260.99 5622.91 支座沉降下，產(chǎn)生的彎矩圖為： 利用Midas求出影響線(xiàn)。 16 Trial Version1截面反力影響線(xiàn)： 1.000 -0.122 移動(dòng)荷載在1截面作用的最不利位置如圖所示： 140140140140140

25、140140140140140140140140140140140140140140140140140140140140140140140140140140140140140140140140140140140140140140140Trial Version 2截面即邊跨1/4截面彎矩影響線(xiàn)： Trial Version 17 Trial Version3截面即邊跨跨中截面彎矩影響線(xiàn)： Trial Version 4截面即支座處反力影響線(xiàn)： 1.000 -0.113 18 Trial Version移動(dòng)荷載最不利加載情況： 14014014014014014014014014014014 0

26、140140140140140140140140140140140140140140140140140Trial Version 彎矩影響線(xiàn)為：0.776 -2.726 -3.658 19 5截面即跨中截面彎矩影響線(xiàn)： Trial Version 根據(jù)上面的影響線(xiàn)，將移動(dòng)荷載加載在最不利的位置，由此得出移動(dòng)荷載作用下，梁產(chǎn)生的內(nèi)力為： 截面位置 剪力 KN 彎矩 KNm? 端部 -1092.67 0 1/4跨截面 -632.7 5035.35 邊跨跨中截面 -630.5 5799.35 支座截面 -1536.5 -8747.8 跨中截面 502.95 6594.24 移動(dòng)荷載作用下的彎矩圖：

27、20 將上述的荷載進(jìn)行組合，可以有5種情況： 1、自重+二期恒載 2、自重+二期恒載+沉降 3、自重+二期恒載+移動(dòng)荷載 4、自重+二期恒載+沉降+移動(dòng)荷載 將上述組合分別計(jì)算，求出內(nèi)力?，F(xiàn)將各種組合下的內(nèi)力列于下表： 自重+二期恒載 截面位置 剪力 KN 彎矩 KNm? 端部 -2306.35 0 1/4跨截面 -646.04 10824.31 邊跨跨中截面 -877.4 9956.69 支座截面 -4200.32 -26360.06 跨中截面 0.94 14549.95 其彎矩圖： 自重+二期恒載+沉降 截面位置 剪力 KN 彎矩 KNm? 端部 -3334.35 0 1/4跨截面 -16

28、74.04 18534.35 邊跨跨中截面 -1530.63 25376.76 支座截面 -5461.3 -45956.89 跨中截面 1261.93 20172.86 21 其彎矩圖： 25376.76-45956.8923932.0623943.44-45958.2325377.86 自重+二期恒載+移動(dòng)荷載 截面位置 剪力 KN 彎矩 KNm? 端部 -3399.02 0 1/4跨截面 -1278.74 15859.66 邊跨跨中截面 -1507.9 15756.04 支座截面 -5736.82 -35107.86 跨中截面 503.9 21144.19 其彎矩圖： 21144.19-3

29、5106.6117492.26 22 自重+二期恒載+沉降+移動(dòng)荷載 截面位置 剪力 KN 彎矩 KNm? 端部 -4427.02 0 1/4跨截面 -2306.74 23569.7 邊跨跨中截面 -2161.13 31176.11 支座截面 -6997.81 -54704.68 跨中截面 1764.88 32310.7 其彎矩圖： 將上述的組合進(jìn)行包絡(luò)，最終求出彎矩包絡(luò)圖，根據(jù)包絡(luò)圖進(jìn)行配筋。 包絡(luò)數(shù)據(jù)為： 截面位置 剪力 KN 彎矩 KNm? 端部 -4427.02 0 1/4跨截面 -2306.74 23569.7 邊跨跨中截面 -2161.13 31176.11 支座截面 -6997.

30、81 -54704.68 跨中截面 1764.88 32310.7 其彎矩圖： 23 24 第三章 預(yù)應(yīng)力筋的設(shè)計(jì)與布置 根據(jù)包絡(luò)圖可知，支座處的彎矩絕對(duì)值最大，由此按支座處的彎矩估算預(yù)應(yīng)力筋的面積，通長(zhǎng)配置。 根據(jù)輕軌規(guī)范規(guī)定，頂面保護(hù)層厚度取80amm=，則估算0hha=? 400fhmm=、 預(yù)應(yīng)力筋面積估算公式為： dpptkpMAfZ=? 其中：dM彎矩設(shè)計(jì)值； ptkf預(yù)應(yīng)力筋的抗拉強(qiáng)度 設(shè)計(jì)值：0.90.918601674ptkpkffMPa= pZ預(yù)應(yīng)力鋼筋重心到受壓合力的距離，近似取用 02fphZh=?、 400192017202mm=?= 則 dpptkpMAfZ=? 6

31、254704.71018999.43716741720mm= 擬定鋼絞線(xiàn)采用15.275?，其面積為2138.7Amm= 則總共所需鋼絞線(xiàn)：18999.437136.98138.7n=根 取為140根，擬定共18個(gè)預(yù)埋金屬波紋管管道，則每個(gè)管道至少有鋼絞線(xiàn)為10根。 25 由公式pptdfcdAfxbf?=?、 可知： 18999.4371674400023.1x= 344.2400fmmhmm=<=、 截面抗彎承載力按下式驗(yàn)算： 0()2dpptdxMAfh? 2138.722030514pAmm= 02000803501570hmm=?= 0()2pptdxAfh?344.23051

32、41674(1720)2=? 79067406884.4Nmm=? 79067.4KNm=?54704.7KNm>? 經(jīng)檢驗(yàn)： 滿(mǎn)足要求 根據(jù)規(guī)范取預(yù)埋金屬波紋管直徑為80mm，管間的間距為80mm 插圖預(yù)應(yīng)力筋圖 支座處預(yù)應(yīng)力筋布置圖 綜合分析，三號(hào)預(yù)應(yīng)力鋼筋在11節(jié)點(diǎn)便可以彎到下側(cè)，抵抗下部的彎矩值，上部分由一號(hào)、二號(hào)和短索就可以滿(mǎn)足要求，三號(hào)鋼筋取用半徑為 26 20m，則在11節(jié)點(diǎn)時(shí)高度為780mm。在10節(jié)點(diǎn)時(shí)，上部的彎矩由一號(hào)預(yù)應(yīng)力筋及短索就可以承擔(dān)，二號(hào)鋼筋可以彎到下部與三號(hào)鋼筋共同承擔(dān)下部所受的彎矩，采用30m半徑，則在11節(jié)點(diǎn)時(shí)二號(hào)筋高度為1200mm，10節(jié)點(diǎn)時(shí)二號(hào)鋼

33、筋的高度時(shí)720mm。在9節(jié)點(diǎn)時(shí)，上部彎矩由短索既可以完全承擔(dān)，所以一號(hào)鋼筋此時(shí)也可以彎到下部與其它鋼筋共同承擔(dān)下部逐漸增大的彎矩，在11節(jié)點(diǎn)采用51m半徑，11節(jié)點(diǎn)時(shí)高度為1640mm，到9節(jié)點(diǎn)時(shí)一號(hào)預(yù)應(yīng)力鋼筋的高度870mm。下面進(jìn)行驗(yàn)證：分析12節(jié)點(diǎn)的預(yù)應(yīng)力筋配置 其中 41003.14MKNm=? 設(shè)受壓區(qū)高度345xmm= 利用公式0()2dpptdxMAfh?求出0h，由此來(lái)確定鋼筋可下移的最大位移。 6034541003.1410180138.7()16742h? 解得： 01153.6hmm 此刻三號(hào)預(yù)應(yīng)力鋼筋高度為1200mm，二號(hào)預(yù)應(yīng)力鋼筋高度為1620mm，一號(hào)預(yù)應(yīng)力鋼筋

34、高度為1840mm，滿(mǎn)足要求。 其鋼筋配置圖如下圖： 節(jié)點(diǎn)預(yù)應(yīng)力筋布置圖 分析11節(jié)點(diǎn)的預(yù)應(yīng)力鋼筋配置 其中 29978.37MKNm=? 受壓區(qū)高度由公式pptdfcdAfxbf?=?、估算 27 140138.71670350400023.1xmm= 根據(jù)0()2dpptdxMAfh?計(jì)算求出0h，此刻，上部由一號(hào)和二號(hào)鋼筋承擔(dān)上部彎矩，所以2140138.719418pAmm= 由0()2dpptdxMAfh? 得01097.3hmm ，此刻二號(hào)筋和一號(hào)筋的作用高度為1200mm和1640mm ，滿(mǎn)足要求。 其鋼筋配置圖如下圖： 節(jié)點(diǎn)預(yù)應(yīng)力筋布置圖 分析10節(jié)點(diǎn)的預(yù)應(yīng)力鋼筋布置 其中 2

35、1195.56MKNm=? 此刻三號(hào)預(yù)應(yīng)力鋼筋高度為480mm，二號(hào)預(yù)應(yīng)力鋼筋的高度為720mm，一號(hào)預(yù)應(yīng)力鋼筋的高度為1240mm。 其鋼筋配置圖如下圖： 節(jié)點(diǎn)預(yù)應(yīng)力筋布置圖 28 分析9號(hào)節(jié)點(diǎn)的預(yù)應(yīng)力鋼筋布置 其中 13732.8MKNm=? 此刻三號(hào)預(yù)應(yīng)力鋼筋高度為130mm，二號(hào)預(yù)應(yīng)力鋼筋高度為520mm，一號(hào)預(yù)應(yīng)力鋼筋高度為870mm。 其鋼筋配置圖如下圖： 節(jié)點(diǎn)預(yù)應(yīng)力筋布置圖 分析8號(hào)節(jié)點(diǎn)的預(yù)應(yīng)力鋼筋布置 其中 31671.81MKNm=? 此刻三號(hào)預(yù)應(yīng)力鋼筋高度為130mm，二號(hào)預(yù)應(yīng)力鋼筋高度為320mm，一號(hào)預(yù)應(yīng)力鋼筋高度為520mm。 其鋼筋配置圖如下圖： 節(jié)點(diǎn)預(yù)應(yīng)力筋布置圖

36、 29 分析7號(hào)節(jié)點(diǎn)(跨中)的預(yù)應(yīng)力鋼筋布置 其中 32310MKNm=? 此刻三號(hào)預(yù)應(yīng)力鋼筋高度為130mm，二號(hào)預(yù)應(yīng)力鋼筋高度為320mm，一號(hào)預(yù)應(yīng)力鋼筋高度為520mm。 其鋼筋配置圖如下圖： 節(jié)點(diǎn)預(yù)應(yīng)力筋布置圖 30 第四章 非預(yù)應(yīng)力鋼筋的布置 一、鋼筋布置圖 由于預(yù)應(yīng)力鋼筋可以完全承擔(dān)構(gòu)造的要求，所以非預(yù)應(yīng)力鋼筋按照構(gòu)造配筋。其具體布置見(jiàn)下圖： 支座處鋼筋布置 跨中處鋼筋布置圖 31 二、非預(yù)應(yīng)力鋼筋橫向布置計(jì)算 首先分析頂板及翼緣的自重及上部作用下的力為： 1）頂板及翼緣自重 取1m寬的板帶作為分析對(duì)象 已知：325/KNm=頂板厚取1300hmm=，翼緣厚取2200hmm=，具體

37、尺寸見(jiàn)下圖： 1250.20.8(0.20.3)1.20.32.42592GKN=+=板 G596.7045/8.88.8qKNm=板板 頂板6.7045 2）移動(dòng)荷載在雙車(chē)道同時(shí)作用重車(chē)時(shí)，由軌道傳至梁體的力為： 移動(dòng)移動(dòng)移動(dòng)移動(dòng) 32 一列車(chē)作用為140KN，作用在每個(gè)軌道上，再傳力給梁體，其作用面積為21m，則在1m板上作用荷載大小為7070/1qKNm=移。 3）二期荷載 縱向上265/qKNm=，則在橫向1m板上大小為： 657.386/8.8qKNm=二期 二期7.386 當(dāng)這些力共同作用時(shí)，求出其最大彎矩，根據(jù)最大彎矩配設(shè)橫向鋼筋，滿(mǎn)足頂板的橫向要求。 其共同作用的簡(jiǎn)圖為： 移動(dòng)

38、移動(dòng)移動(dòng)移動(dòng)移動(dòng)+二期14.0905 33 支座反力：12202RRKN= 根據(jù)上面的數(shù)據(jù)可以求出彎矩，彎矩圖如下： 其中：max114.033MKNm=? 1000bmm= 取25amm=，則0275hhamm=?= 323.1/cfNmm= 11.0= 6210114.033100.06531.023.11000275scMfbh= 1120.06760.55sb=?=<= （滿(mǎn)足要求） 0.5(112)0.9662ss=+?= 620114.033101430.560.9662300275ssyMAmmfh=? 根據(jù)鋼筋 表選用16100，則22010sAmm=，滿(mǎn)足要求。 34

39、第五章 截面特性表 截面 類(lèi)型 面積(cm2) 慣性矩(cm4) 質(zhì)心位置(cm) 1 凈截面 69891.995 0.321E9 84.34 換算截面 72263.274 0.323E9 84.66 2 凈截面 69891.995 0.321E9 84.34 換算截面 72263.274 0.323E9 84.66 3 凈截面 55468.062 0.284E9 81.66 換算截面 57839.341 0.285E9 81.34 4 凈截面 55468.062 0.284E9 81.66 換算截面 57839.341 0.285E9 81.23 5 凈截面 55468.062 0.284E

40、9 81.66 換算截面 57839.341 0.285E9 81.20 6 凈截面 55468.062 0.284E9 81.66 換算截面 57839.341 0.285E9 81.13 7 凈截面 55468.062 0.284E9 81.66 換算截面 57839.341 0.285E9 81.13 8 凈截面 55468.062 0.284E9 81.66 換算截面 57839.341 0.285E9 81.13 9 凈截面 55468.062 0.284E9 81.66 換算截面 58226.480 2.86E9 81.16 10 凈截面 55468.062 0.284E9 81.

41、66 換算截面 58226.480 2.86E9 81.23 11 凈截面 55468.062 0.284E9 81.66 換算截面 58226.480 0.286E9 81.68 12 凈截面 69891.995 0.321E9 84.34 換算截面 72650.410 0.325E9 84.95 13 凈截面 69891.995 0.321E9 84.34 換算截面 72650.410 0.325E9 84.97 14 凈截面 69891.995 0.321E9 84.34 換算截面 72650.410 0.325E9 84.95 15 凈截面 55468.062 0.284E9 81.6

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