益将江大桥第四联方案比选与施工图设计

基本计算数据 表1

项目 立方强度 弹性模量 轴心抗压标准强度 轴心抗拉标准强度 轴心抗压设计强度 轴心抗拉设计强度 符号 fcu,k Ec fck ftk fcd ftd 0.7fck 0.7ftk 0.5fck 0.6fck σst-0.85σpc 0.6ftk fpk Ep fpd 0.75ftk 0.65fpk γ1 γ2 γ3 σep 单位 MPa MPa MPa MPa MPa MPa MPa MPa MPa MPa MPa MPa MPa MPa MPa MPa MPa kN/m kN/m kN/m 无量纲 数据 50 3.45×10 32.4 2.65 22.4 1.83 20.72 1.757 16.2 19.44 0 1.59 1860 1.95×10 1860 1395 54名称 混 凝 土 短暂 状态 容许压应力 容许拉应力 标准荷载组合： 持久 状态 容许压应力 容许主压应力 短期效应组合： 容许拉应力 容许主拉应力 标准强度 弹性模量 φ15.2 钢 绞 线 材料 重度 s抗拉设计强度 最大控制应力σcon 持久状态应力： 标准荷载组合 钢筋混凝土 沥青混凝土 钢绞线 钢束与混凝土的弹性模量比 1209 25 23 78.5 5.65 1.2 横截面布置

1.2.1 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经济，同时加宽翼板对提高主梁截面效率指标ρ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2500mm，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，因此主梁的工作截面有两种：预施应力、运输、吊装阶段的小截面（bi＝1600mm）和运

营阶段的大截面（bi＝2500mm）。净—14m＋2×1.5m的桥宽选用七片主梁，如图1所示。

1.2.2 主梁跨中截面主要尺寸拟订

（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1/15～1/25，标准设计中高

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跨比约在1/18～1/19。当建筑高度不受限制时，增大梁高往往是较经济的方案，因为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。综上所述，本设计中取用2300mm的主梁高度是比较合适的。

1/2支点断面1/2跨中断面

现浇部分半纵剖面A跨径中线A支座中心线A-A图1 结构尺寸图（尺寸单位：mm）

（2）主梁细部尺寸

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150mm，翼板根部加厚到250mm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孔管的构造决定，同时从腹板本身的稳定条件出发，腹板厚度不宜小于其高度的1/15，本桥拟采用200mm。

马蹄尺寸基本是由布置预应力钢束的需要确定，设计实践表明，马蹄面积占截面占截面

总面积的10%～20%为合适。本桥在考虑以上因素后初拟马蹄宽度550mm；高度为250mm。马蹄与腹板相交处以三角形过渡，高度150mm，以减小局部应力。按照以上拟定的尺寸，就可绘出预制梁的跨中截面（如图2）。

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益将江大桥第四联方案比选与施工图设计 现浇部分图2 跨中截面尺寸图（尺寸单位：cm） 跨中截面几何特性计算表 表2分块面 分分块名称 积形心 分块面积对上缘静矩 分块面积的自身 惯矩 分块面积对块面积 至上缘 距离di=ys-yi(cm) 截面形心 的惯矩Ix=AiI=Ix+Ii(cm4) Ai(cm2) yi(cm) Si=Ai·yi(cm3) Ii(cm4) ⑴ ⑵ ⑶=⑴×⑵ ⑷ 大毛截面 翼板 三角承托 腹板 下三角 马蹄 ∑ 3750 500 3800 262.5 1375 9687.5 7.5 18.333 110 200 217.5 28125 9166.5 418000 52500 299062.5 806854 70312.5 2777.778 11431667 3281.25 71614.58 小毛截面 翼板 三角承托 腹板 下三角 马蹄 ∑ 2400 500 3800 262.5 1375 8337.5 7.5 18.333 110 200 217.5 18000 9166.5 418000 52500 299062.5 796729 ?Si?Ai?Si×di2(cm4) ⑸ ⑹=⑴×⑸ 2⑺=⑷+⑹ 75.790 64.957 -26.710 21540465.38 2109705.925 2711011.58 21610778 2112484 14142679 3578853 24838560 -116.710 3575571.326 -134.210 24766945.64 ΣI= 66283353 45000 2777.778 11431667 3281.25 71614.58 88.060 77.227 18610825.9 2981981.608 18655826 2984759 12224052 2866573 20517090 -14.440 792384.5871 -104.440 2863291.261 -121.940 20445475.5

ΣI= 57248299 注：大毛截面形心至上缘距离：ys= 小毛截面形心至上缘距离：ys=

=83.29（cm）；

?Ai=96.56（cm）。

（3）计算截面几何特征

将主梁中跨中截面划分为五个规则图形小单元，截面几何特性列表计算表2。

（4）验算检验截面效率指标ρ（希望ρ在0.5以上）

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上核心距： ks＝

?I?Agyx＝

66283353＝27cm

9687.5??230?83.29??I?Agys

下核心距： kx＝截面效率指标： Ρ＝

＝82.15cm

ks?kx46.64?82.15＝＝0.56>0.5h230表明以上初拟的主梁跨中截面是合理的。

1.3 横截面沿跨长变化

如图1所示，本设计主梁采用有等高形式，横截面翼板厚度沿跨长不变。梁端区段由于锚头集中力的作用而引起较大的局部应力，也为布置锚具的需要，在距离梁端1980mm范围内将腹板加厚到与马蹄同宽。马蹄部分为配合钢束弯起而从六分点附近（第一道横隔梁处）开始向支点逐渐抬高，在马蹄抬高的同时腹板宽度亦开始变化。

1.4 横隔梁的设置

模型试验结果表明，在荷载作用处的主梁弯矩横向分布，当该处有横隔梁时比较均匀，否则直接在荷载作用下的主梁弯矩很大，为减小对主梁设计起主要控制作用的跨中弯矩，在跨中设置一道中横隔梁；当跨度大时，应设置较多的横隔梁。本设计在桥跨中点和三分点、六分点、支点处设置七道横隔梁，其间距为6.5m。端横隔梁的高度与主梁同高，厚度为上部180mm，下部160mm。详见图1所示。

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2 主梁作用效应计算

根据上述梁跨结构纵、横截面的布置，并通过可变作用下的梁桥荷载横向分布计算，可分别求行各主梁控制截面（本计算中取跨中、四分点、变化点截面和支点截面）的永久作用和最大可变作用效应，然后再进行主梁作用效应组合。

2.1 永久作用集度

2.1.1 永久作用集度（1）预制梁自重

①跨中截面段主梁的自重（六分点截面至跨中截面，长13m）：

G(1)=0.83375×25×13=270.97(kN)

②马蹄抬高到腹板变宽的自重（长5m）：

G(2)≈(1.443625+0.83375) ×5×25/2=57.11(kN)

③支点梁段的自重

G(3)=1.443625×25×1.98=71.46(kN)

④横隔板：

中横隔梁的体积：

V1=0.17×（1.9×0.7－0.5×0.1×0.5－0.5×0.15×0.175=0.2196（m3）

端横隔板的体积：

V2=0.25×（2.15×0.525－0.5×0.065×0.325）＝0.2795（m3）

故半跨内横隔梁的重力为：

G(4)=25×(2.5×0.2196＋1×0.2795)=20.71（kN）⑤预制梁永久作用集度：

g1=(270.97+142.34+71.46+20.71)/19.98=25.30（kN/m）（2）二期永久作用

①现浇T梁翼板集度

g(5)=0.15×0.9×25=3.38(kN/m)②现浇部分横隔板

一片中横隔板（现浇部分）的体积：

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