预应力钢筋混凝土先简支后连续T梁

计算跨径：38.88m。
2、设计荷载
公路Ⅱ级，人群荷载3.0kN/m，栏杆重量7.718kN/m，防撞墙重11.680kN/m
3、材料及工艺
本桥为预应力钢筋混凝土T型梁桥，锥形锚具；按后张法制作主梁预留预应力钢丝孔道，由φ=50mm抽拔橡胶管形成。
预应力钢铰线：预应力钢筋采用1×7股钢绞线，其技术见表2-1。
510.883
255.442
0
（二）可变作用效应计算
1、冲击系数和车道折减系数对公路Ⅱ级为1+u,其他活载不计。以下为荷载横向分布系数的计算：
（1）跨中截面的荷载横向分布系数mc
本桥跨内有三道横隔梁，具有可靠的横向联结，且承重结构的长宽比为： 所以可选用偏心压力法来绘制横向影响线和计算横向分布系数m。
a.计算主梁抗扭惯矩
求主梁截面重心位置
翼板的换算平均高度：
对于T梁截面
式中bi和ti—相应为单个矩形截面的宽度和厚度；
ci—矩形截面抗扭刚度系数
mi—梁截面划分成单个矩形截面的块数。
主梁抗扭惯矩计算查表：
对于翼板 ＞0.1，查表得
对于梁肋 ＜0.1，查表得
由公式得
b.计算抗扭修正系数β
其中 ，ξ与主梁n有关的系数，
3、中华人民共和国行业标准.公路圬工桥涵设计规范（JTG D61-2005）
4、中华人民共和国交通部颁标准.公路地基与基础设计规范.（JTJ024-86）
5、中华人民共和国交通部颁标准.公路桥涵施工技术规范.（JTJ041-2000）
（二）横截面布置
本设计采用公路桥涵标准40米跨径的定型设计，根据经验，主要尺寸大致定下，下图为本桥横断面布置图以及截面尺寸图2-1。
轴心抗压（MPa）
轴心抗拉（MPa）
C25
11.5
1.23
16.7
1.78
2.8×
C40
18.4
1.65
26.8
2.40
3.25×
C50
22.4
1.83
32.4
2.65
3.55×
4、设计规范
1、中华人民共和国行业标准.公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2004）
2、中华人民共和国行业标准.公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D62-2004）
二、作用效应计算
作用效应的计算包括永久作用计算和可变作用效应的计算。
（一）永久作用效应计算
1、T梁自重（第一阶段结构自重）g1
2、桥面系自重（第二阶段结构自重）g2
人行道及防撞墙重力单侧：7.718+11.68＝19.398（kN/m)
桥面铺装：每延米自重：0.175×7.5×23＝30.1875(kN/m)
方案二：技术工艺比较先进，挂篮悬臂浇注施工，现代化设备安装，主要用于公路大跨径的桥梁以及城市通航河道中，建筑高度和重量都较大，施工周期长。
从施工工艺上比较：T梁施工技术比较成熟，而连续钢构的施工工艺比较先进，而且施工难度较大；从施工的合理性和可行性比较：由于本项目为公路Ⅱ级，为减小项目的投资以及加快施工的进度,40米T梁比连续钢构更适用于本次设计；从养护和管理的费用上比较， T梁养护的养护和管理比连续钢构的养护和管理简单且费用少。从工程数量以及费用上来讲T梁主梁、基础钢筋、混凝土的用量比连续钢构节省。
查表，n=7时，ξ=1.021，并取G=0.4E
∴
c.按偏心压力法计算横向影响线竖标值
求出1号梁在两个边主梁的横向分布影响线竖标值为：
计算荷载横向分布系数。
因为本工程为T型主梁，采用偏心压力法，由此可得1号梁的横向分布系数最大，故只需计算1号梁的横向分布系数，主梁共设7片主梁，为了施工方便，所以边跨和中跨采用的配筋相同，即为都采用1号梁的配筋。设零点至1号梁位的距离为x，则
2、尺寸拟定
本桥拟用连续箱梁，桥面行车道宽7.5m，人行道两边为1.0米，两边各设0.5m的栏杆，箱中部高为300cm，底部最高为450cm，底宽为550cm。
（三）技术经济比较和最优方案的选定
对编制方案：
方案一：技术工艺成熟，施工场地广泛采用工业化施工，可预制生产；广泛的用于公路建设中。降低劳动强度，缩短工期，占用的施工场地少。养护和管理的费用不大。
其中截面形心至上缘距离：
4、检验几面效率指标 （希望在0.5以上）
核心距：
截面效率指标：
表明以上初拟的主梁跨中截面是合理的。
（三）横隔梁的布置
由于主梁很长，为了减小跨中弯矩的影响，全梁共设了9道横隔梁，分别布置在跨中截面、两个四分点、两个八分之一点、两个八分之三及梁端。考虑施工方便和钢筋布置，横隔梁厚度上端为16cm，下端为15cm。
SQ1k——汽车荷载效应（含汽车冲击力）的标准值；
SQjk——人群荷载效应的标准值。
按正常使用极限状态设计时，应根据不同的设计要求，采用以下两种效应组合：
作用短期效应组合表达式为：
式中：Ssd——作用短期效应组合设计值；
SGk——永久作用效应标准值；
S’Q1k——不计冲击时的汽车荷载效应的标准值；
SQjk——人群荷载效应的标准值。
人群荷载
55.85
2.91
41.89
6.545
5.745
（三）作用效应组合
按《桥规》公路桥涵结构设计应按承载能力极限状态和正常使用极限状态进行效应组合，并用于不同的计算项目。按承载能力极限状态设计时的基本组合表达式为：
式中：γ0——结构重要性系数，本桥采用1.0；
Sud——效应组合设计值；
SGk——永久作用效应标准值；
计入冲击系数：
由公路Ⅱ级作用下支点处的剪力（见图2-7）：
图2-7
不计冲击系数：
计冲击系数：
（2）人群荷载效应
人群荷载是一个均布荷载，取用为3.0kN/m2。本桥人行道宽度净宽为1.0m，因此 =1.0×3.0＝3.0(kN/m)。人群荷载产生的效应计算如下。
①跨中截面
弯矩：
剪力：
②l/4截面
弯矩：
357120
12842635
-21.18
1335010.982
14177645.98
下三角
280
193
54040
2731
-94.18
2483564.272
2486295.272
马蹄
1152
214
246528
98304
-115.18
15282930.12
15381234.12
∑
6872
679112
52368980.22
综上所述，采用编制方案（一），即3跨40m预应力混凝土先简支后连续T梁为推荐方案（实施方案）。
第二章预应力T梁的计算
一、资料及构造布置
（一）设计资料
1、桥梁跨径及桥宽
标准跨径：40m（墩中心距），
全桥共：120米，分3跨，
主梁预制长度：39.96m，
桥面净空：净—7.5米，2×1.0栏杆，2×0.5米防撞墙
HRB335
2.0×10 MPa
280 MPa
280 MPa
335 MPa
3）混凝土：T梁C50、桥面混凝土铺装层C40；栏杆、人行道为C25；桥面面层为沥青混凝土。混凝土技术指标见表2-3。
混凝土技术指标表2-3
种 类
设 计 强 度
标 准 强 度
弹 性 模 量
（MPa）
轴心抗压（MPa）
轴心抗拉（MPa）
本桥拟用T梁，净跨径为40m。T梁顶宽为150cm，高为230cm，由7块T梁组成。
方案二：30+60+30米预应力钢筋混凝土连续钢构桥（详细见总体布置图（比较方案））
1、方案简介
本方案为钢筋混凝土连续钢构桥。全桥分3不等跨，桥墩为双薄壁桥墩，桥台为埋置式桥台，桩基直径为150cm，承台厚度为300cm。
1、主梁间距与主梁片数
全桥宽10.5米，主梁间距1.50米,因此共设7片主梁，根据一些资料，主梁的梁高选用2.30米详细布置见下图2-2：
2-2内梁横断面边梁横断面
2、横截面沿跨长的变化，该梁的翼板厚度不变，马蹄部分逐渐抬高，梁端处腹板加厚到与马蹄等宽。
3、计算截面几何特性
分块名称
分块面积
分块面积形心至上缘距离
公路Ⅱ级汽车作用下弯矩：
跨中弯矩（见图2-3）为：
不计冲击系数
计入冲击系数
图2-3
四分之一点处的弯矩（见图2-4）为：
不计冲击系数：
计入冲击系数：
图2-4
公路Ⅱ级汽车作用下剪力：
跨中剪力（见图2-5）
图2-5
不计冲击系数：
计入冲击系数：
由公路Ⅱ级作用下四分之一点处的剪力（见图2-6）
图2-6
不计冲击系数：
分块面积对上缘静矩
分块面积的自身惯矩
分块面积对截面形心的惯矩
1
2
3=2×1
4
5
6=1×
7=4+6
上翼板
1800
6
10800
259200
92.82
15507994.32
15767194.32
上承托
664
16
10624
2133.33
82.82
4554477.194
4556610.524
腹板
2976
120
作用长期效应组合表达式为：
式中：各符号意义见上面说明。
《桥规》还规定结构构件当需进行弹性阶段截面应力计算时，应采用标准值效应组合，即此时的效应组合表达式为：
式中：S——标准值效应组合设计值；
SGk，SQ1k，SQjk——永久作用效应、汽车荷载效应（计入含汽车冲击力）、人群荷载效应的标准值。