某高度公路橋梁畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目是“某高速公路K17+530大橋設(shè)計(jì)”，專題設(shè)計(jì)的題目是“40m橋面連續(xù)簡支T梁設(shè)計(jì)”。根據(jù)任務(wù)書和現(xiàn)行公路橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范及有關(guān)參考文獻(xiàn)，通過綜合運(yùn)用所學(xué)過的基礎(chǔ)理論和專業(yè)知識，獨(dú)立進(jìn)行橋梁設(shè)計(jì)。</p><p>　　首先根據(jù)橋位的地質(zhì)、地形條件，提出了主跨40米橋面連續(xù)簡支T梁橋、主跨

2、凈125米的箱型拱橋和主橋65+110+65m預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)剛構(gòu)橋三種比較方案。按“安全可靠、適用耐久、經(jīng)濟(jì)合理、美觀環(huán)?！钡臉蛄涸O(shè)計(jì)原則，從外觀、施工難易程度和造價(jià)等多方面綜合考慮考慮，經(jīng)比選后，把簡支T梁橋做為推設(shè)計(jì)方案。</p><p>　　在 “40m橋面連續(xù)的簡支T梁設(shè)計(jì)” 的專題設(shè)計(jì)中，進(jìn)行了主梁細(xì)部結(jié)構(gòu)尺寸的擬定、恒載和活載的內(nèi)力組合、預(yù)應(yīng)力鋼束的估算及鋼絞線的各種預(yù)應(yīng)力損失，并進(jìn)行預(yù)應(yīng)力階段和使用階

3、段主梁截面的強(qiáng)度和變形驗(yàn)算、錨固區(qū)局部強(qiáng)度驗(yàn)算和撓度的計(jì)算等。</p><p>　　關(guān)鍵詞： 方案； T梁橋；拱橋；鋼構(gòu)橋； 結(jié)構(gòu)分析； 驗(yàn)算。</p><p><b>　　第一章 概述</b></p><p>　　該橋是某高速公路上K17+530處跨越一“V”形溝架設(shè)的一座橋梁，橋位區(qū)位于丘陵和丘陵間低洼地帶，擬建橋梁中部跨越丘陵間低凹地，

4、其間為梯級耕作地、河流、村莊和公路等，地形總體呈“V”字型，小樁號岸坡地形較陡，對岸坡地形稍平緩。沿線路軸線地面高程為535m～577m，相對高差約為42m。地形起伏變化較大，屬侵蝕丘陵和丘陵間洼地地貌類型。</p><p>　　本橋平面位于直線段上，橋上縱坡為-1.3%。</p><p><b>　　1.1設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)</b></p><p>　

5、?。?）公路等級：高速公路；</p><p>　　（2）設(shè)計(jì)荷載：公路—Ⅰ級；</p><p>　?。?）環(huán)境類別：Ⅱ類環(huán)境；</p><p>　?。?）橋面寬度及組成：2×〔0.5m（外側(cè)護(hù)欄）+凈11m（行車道）+0.5m（內(nèi)側(cè)護(hù)欄）+0.25m〕=24.5m；</p><p>　?。?）地震動加速度峰值: 水平向地震動加速度峰

6、值為0.15g，地震烈度7度；</p><p>　?。?）設(shè)計(jì)洪水頻率：1/100。</p><p><b>　　1.2材料規(guī)格</b></p><p>　?。?）混凝土：主梁、橋面鋪裝采用C50混凝土，蓋梁、臺帽、墩柱、護(hù)欄等采用C30混凝土，樁基采用C25混凝土。</p><p>　?。?）鋼絞線：采用Φs15.2高

7、強(qiáng)低松弛鋼絞線，其性能應(yīng)符合《預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絞線》(GB/T 5224-2003)標(biāo)準(zhǔn)。</p><p>　?。?）鋼筋：采用符合新規(guī)范的HPB235,HRB335鋼筋。凡鋼筋直徑≥12mm者，采用HRB335熱軋螺紋鋼；凡鋼筋直徑＜12mm者，采用HPB235鋼筋。</p><p><b>　　1.3水文條件</b></p><p>　　水

8、位隨季節(jié)變化較大，在雨季或暴雨時(shí)，山水匯集、河水暴漲，水流沖刷極強(qiáng)。橋址區(qū)地下水主要類型為孔隙潛水、基巖裂隙水。根據(jù)水質(zhì)分析成果，地表水、地下水對鋼筋混凝土無腐蝕性。橋址水文參數(shù)如下：設(shè)計(jì)流量：，設(shè)計(jì)水位：，測時(shí)水位：</p><p><b>　　1.4氣侯條件</b></p><p>　　該地區(qū)月平均最高氣溫Tmax＝30℃，月平均最底氣溫Tmin＝-15℃，風(fēng)速為

9、40.5m/s；全年平均濕度為50%。</p><p><b>　　1.5地質(zhì)條件</b></p><p>　　根據(jù)鉆探、工程地質(zhì)調(diào)繪，查明橋址區(qū)地層為第四系沖、洪積層及殘、坡積層、震旦系板巖。各工程地質(zhì)層的容許承載力[σ0]、樁周土極限摩阻力[ι]等設(shè)計(jì)參數(shù)按下表采用。</p><p><b>　　1.7參考文獻(xiàn)</b>

10、</p><p>　　（1）《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（JTG B01-2003）；</p><p>　?。?）《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》（JTG D60-2004），簡稱《通規(guī)》；</p><p>　?。?）《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D62-2004），簡稱《公預(yù)規(guī)》；</p><p>　?。?）《公路橋涵設(shè)計(jì)手冊》 梁

11、橋上冊 （人民交通出版社）1996；</p><p>　　（6）《混凝土簡支板（梁）橋》（第三版）易建國 （人民交通出版社）2006；</p><p>　　（6）《橋梁設(shè)計(jì)與計(jì)算》 邵旭東 李立峰 （人民交通出版社）2006。</p><p>　　第二章 橋型方案比選</p><p><b>　　2.1概述</b>

12、</p><p>　　為了設(shè)計(jì)出安全、適用、經(jīng)濟(jì)和美觀的橋梁，要求設(shè)計(jì)者必需根據(jù)自然條件和技術(shù)條件，因地制宜，在綜合應(yīng)用專業(yè)知識及了解國內(nèi)外新技術(shù)、新材料、新工藝的基礎(chǔ)上，進(jìn)行深入細(xì)致的研究和分析比較，才能科學(xué)得比較出最優(yōu)設(shè)計(jì)方案。</p><p>　　在方案比較中主要有以下三項(xiàng)任務(wù)：一是擬定橋梁圖式，二是編制方案，三是技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較和最優(yōu)方案的選定。編制設(shè)計(jì)方案,通常是從橋梁分孔和擬定橋粱

13、圖式開始。對一般的大跨度橋梁，依據(jù)以往的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，主跨與邊跨的比值有一個范圍，再由此選定可能實(shí)現(xiàn)的橋型圖式，鼓勵新式橋式的大膽采用。一般選幾個(通常2~4個)構(gòu)思好、各具優(yōu)點(diǎn)、但一時(shí)還難以斷定孰優(yōu)孰差的圖式,作為進(jìn)一步詳細(xì)研究而進(jìn)行比較的方案。對每一圖式可在跨度、高度、矢度等方面大致按比例畫在同樣大小的橋址斷面圖上。編制方案中，主要指標(biāo)包括：主要材料(普通鋼筋、預(yù)應(yīng)力鋼筋、混凝土)用量、勞動力數(shù)量、全橋總造價(jià)(分上、下部結(jié)構(gòu)列出)、工期

14、、養(yǎng)護(hù)費(fèi)用、運(yùn)營條件、有無困難工程、特種機(jī)具。其目的在于為每個橋式提供全面的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，以便相互比較，科學(xué)的從中選定最佳方案。在編制方案中要擬定結(jié)構(gòu)主要尺寸，并計(jì)算主要工程量。有了工程量，采取相應(yīng)的材料和勞動力定額以擴(kuò)大單價(jià)，就可以確定全橋造價(jià)。并且在每個方案中繪制出河床斷面及地質(zhì)分層的立面圖和橫斷面圖。</p><p>　　設(shè)計(jì)方案的評價(jià)和比較要全面考慮上述各項(xiàng)指標(biāo)，綜合分析每一方案的有缺點(diǎn)，最后選定一個最佳

15、的推薦方案。按橋梁的設(shè)計(jì)原則、造價(jià)低、材料省、勞動力少和橋型美觀的應(yīng)是優(yōu)秀方案。但當(dāng)技術(shù)因素或是使用性質(zhì)候特殊要求時(shí)就另當(dāng)別論，注重考慮設(shè)計(jì)的側(cè)重點(diǎn)。技術(shù)高，造價(jià)必然會高，個個因素是相互制約的。所以在比較時(shí)必須從任務(wù)書提出的要求以及地形資料和施工條件，找出所面臨的問題的關(guān)鍵所在，分清主次。</p><p>　　在方案比較中，除了繪制方案比較圖外，還應(yīng)編寫方案比較說明書。其中應(yīng)闡明編制方案的主要原則，擬定方案的理由

16、，方案比較的綜合評述，對于推薦方案的詳細(xì)說明等。有關(guān)擬定結(jié)構(gòu)主要尺寸所作的各種計(jì)算資料，以及為估算三材指標(biāo)和造價(jià)等所依據(jù)的文件名稱，均以附件的形式載入。</p><p>　　在對本橋的設(shè)計(jì)中，選定三種橋式名分別是：</p><p>　　★ 預(yù)應(yīng)力混凝土橋面連續(xù)簡支T梁橋</p><p>　　? ★主跨125米鋼筋混凝土箱型拱橋</p>&

17、lt;p>　　? ★預(yù)應(yīng)力混凝土雙肢薄壁剛構(gòu)橋</p><p>　　方案一 ：預(yù)應(yīng)力混凝土橋面連續(xù)簡支T梁橋</p><p>　　方案簡介：本方案設(shè)計(jì)為2×（3×40）m預(yù)應(yīng)力混凝土橋面連續(xù)簡支T梁橋，單幅橋?qū)挒?2m,主梁采用T形截面梁，橋墩為薄壁空心墩、柱式敦，樁基礎(chǔ)；橋臺采用柱式臺。考慮到此工程項(xiàng)目橋位處河流無通航要求，且簡支梁構(gòu)造、設(shè)計(jì)計(jì)算簡

18、單，受力明確，對地基沒有特殊要求。采用橋面連續(xù)，具有施工簡易、行車條件好且經(jīng)濟(jì)合理的特點(diǎn)，且橋面連續(xù)相對于傳統(tǒng)意義上的連續(xù)梁橋而言，降低了施工難度，同時(shí)一定程度上達(dá)到了結(jié)構(gòu)連續(xù)的目的。而相對于簡支梁來說，減少了梁部的伸縮縫，并控制橋面橫向裂縫額的產(chǎn)生。</p><p>　　方案一立面圖 圖2-1</p><p>　　方案二 ：主跨125米鋼筋混凝土箱型拱橋</p&

19、gt;<p>　　本方案為凈跨125米鋼筋砼箱形懸鏈線拱，凈矢高26米，凈矢跨比1/5，拱軸系數(shù)2.814；拱上橋面板和引橋均為跨徑20米先張法預(yù)應(yīng)力砼空心板；橋墩采用柱式墩，樁基礎(chǔ)；橋臺采用重力式臺和勒式臺。采用無支架纜索吊裝施工方法，拱箱分段預(yù)制。采用裝配—整體式結(jié) 方案二立面圖 圖2-2</p>

20、<p>　　構(gòu)型式，分階段施工，最后組拼成一個整體。</p><p>　　方案三 ：主跨125米鋼筋混凝土箱型拱橋</p><p>　　主橋?yàn)?5+110+65m預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)剛構(gòu)橋，橋墩為雙肢薄壁橋墩，樁基礎(chǔ)；橋臺采用重力式臺和勒式臺。沿用橋位舊址處雙肢薄壁鐵路橋，橋型新穎簡潔輕巧，外形美觀，橋凈空大，橋下視野開闊。柔性雙薄墩減小了主梁支墩凈距，能有效消減墩頂彎矩峰值。梁高小，跨

21、度大，帶有橫梁的雙肢薄壁墩具有一定的聯(lián)合剛度，要承受較大彎矩，而各壁板內(nèi)彎矩并不大。因墩與上部結(jié)構(gòu)固結(jié)，在大跨度連續(xù)結(jié)構(gòu)中減少了安裝大型支座和養(yǎng)護(hù)上的麻煩，減少了橋墩及基礎(chǔ)工程的材料用量，適用于較高橋墩。施工體系轉(zhuǎn)換方便，伸縮縫少，行車舒服。</p><p>　　方案三立面圖 圖2-3</p><p><b>　　2.2方案評選 </b></

22、p><p><b>　　2.3比選結(jié)論</b></p><p>　　由上表可知，根據(jù)該項(xiàng)目情況，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，對整個工程進(jìn)度來說不會受其影響；施工難度較小，針對當(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。</p><p>　　第三章

23、 40米預(yù)應(yīng)力混凝土橋面連續(xù)簡支T梁</p><p><b>　　設(shè)計(jì)計(jì)算</b></p><p><b>　　1設(shè)計(jì)資料</b></p><p><b>　　1.1設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)</b></p><p>　?。?）公路等級：一級公路；</p><p>　　

24、（2）橋梁跨徑：標(biāo)準(zhǔn)跨徑：40m，計(jì)算跨徑：38.80m；</p><p>　?。?）設(shè)計(jì)荷載:公路—Ⅰ級；</p><p>　?。?）橋面寬度: 2×(0.5m護(hù)欄+凈11m行車道+0.5m護(hù)欄+0.25m)=24.5m；</p><p>　?。?）主梁片數(shù)：兩幅，每幅各5片；</p><p>　?。?）結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)：1.1；

25、</p><p>　?。?）工程環(huán)境：Ⅱ類類環(huán)境。</p><p><b>　　1.2材料規(guī)格</b></p><p><b>　?。?）混凝土：</b></p><p>　　主梁、橫梁、現(xiàn)澆接頭、濕接縫、調(diào)平層混凝土均為C50?；炷林饕笜?biāo)見表1-1。</p><p>　

26、　混凝土主要指標(biāo) 表1-1</p><p>　　預(yù)應(yīng)力混凝土：γ=26kN/m3,瀝青混凝土：γ=24kN/m3。</p><p>　?。?）鋼絞線：采用Φs15.2高強(qiáng)低松弛鋼絞線，其性能應(yīng)符合《預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絞線》(GB/T 5224-2003)標(biāo)準(zhǔn)，鋼絞線主要指標(biāo)見表1-2。</p><p>　　鋼絞線主要指標(biāo)

27、 表1-2</p><p>　?。?）非預(yù)應(yīng)力鋼筋：采用符合新規(guī)范的HPB235,HRB335鋼筋。凡鋼筋直徑≥12mm者，采用HRB335熱軋螺紋鋼；凡鋼筋直徑＜12mm者，采用HPB235鋼筋。非預(yù)應(yīng)力鋼筋主要指標(biāo)見表1-3。</p><p>　　非預(yù)應(yīng)力鋼筋主要指標(biāo) 表1-3</p><p>　?。?）鋼板：應(yīng)符合GB700－

28、2006規(guī)定的Q235鋼板，容重γ=78.5kN/m3。</p><p>　?。?）錨具：預(yù)制T梁采用OVM15型錨具及其配套設(shè)備，錨具變形、鋼筋回縮按6mm（一端）計(jì)算；金屬波紋管摩阻系數(shù)μ=0.25，偏差系數(shù)k=0.0015。</p><p>　　（6）支座：根據(jù)設(shè)置的部位不同，采用GYZ和GYZF4板式橡膠支座，其技術(shù)性能指標(biāo)符合《公路橋梁板式橡膠支座》（JT/T4-2004）的要求

29、；支座不均勻沉降：Δ=5mm。</p><p>　?。?）橋面鋪裝：8cm厚C50混凝土調(diào)平層+10cm厚瀝青混凝土。</p><p>　　（8）欄桿：采用SA級F型防撞護(hù)欄，每側(cè)護(hù)欄面積A=0.36m2（按每側(cè)防撞欄9KN/m計(jì)），寬度為0.5m。</p><p><b>　　1.3設(shè)計(jì)要點(diǎn)</b></p><p>　

30、　（1）根據(jù)《公橋規(guī)》(JTG D62-2004)要求，結(jié)構(gòu)體系為簡支橋面連續(xù)結(jié)構(gòu)，按全預(yù)應(yīng)力構(gòu)件設(shè)計(jì)。</p><p>　?。?）設(shè)計(jì)計(jì)算采用手工計(jì)算，并采用Dr.Bridge3.1、MidasCivi7.9等結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件進(jìn)行校核。</p><p>　?。?）豎向梯度溫度效應(yīng)：按《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》（JTG D60-2004）規(guī)定取值。</p><p><

31、;b>　　1.4設(shè)計(jì)規(guī)范</b></p><p>　　（1）《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（JTG B01-2003）；</p><p>　　（2）《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》（JTG D60-2004），簡稱《通規(guī)》；</p><p>　?。?）《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D62-2004），簡稱《公預(yù)規(guī)》；</p>&

32、lt;p>　?。?）《公路橋涵設(shè)計(jì)手冊》 梁橋上冊 （人民交通出版社）1996；</p><p>　?。?）《混凝土簡支板（梁）橋》（第三版）易建國 （人民交通出版社）2006；</p><p>　?。?）《橋梁設(shè)計(jì)與計(jì)算》 邵旭東 李立峰 （人民交通出版社）2006。</p><p><b>　　2結(jié)構(gòu)尺寸擬定</b></p>

33、;<p>　　2.1主梁片數(shù)與主梁間距</p><p>　　主梁間距通常隨著梁高與跨徑的增加而加寬為經(jīng)濟(jì)，此可以提高主梁截面效率ρ指標(biāo)值，故在適可條件下適當(dāng)加寬T梁翼緣板，采用內(nèi)外梁翼緣板寬均為2.4m。由于寬度較大，為保證橋梁的整體受力性能，橋面板采用現(xiàn)澆混凝土剛性濕接頭，對設(shè)計(jì)資料給定的橋面寬度選用5片主梁，預(yù)制階段，邊梁寬1.7m,中梁寬2.05m,主梁之間留0.7m濕接縫。主梁橫斷面布置圖如

34、圖2-1。</p><p>　　主梁橫斷面布置圖（尺寸單位：cm） 圖2-1</p><p><b>　　2.2主梁尺寸擬定</b></p><p><b>　?。?）主梁高度</b></p><p>　　預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁橋的主梁高度與其跨徑之比通常在1/15～1/25，當(dāng)建筑高度

35、有受限制時(shí)，增大梁高往往是較經(jīng)濟(jì)的方案，因?yàn)樵龃罅焊呖梢怨?jié)省預(yù)應(yīng)力鋼束用量，同時(shí)梁高加大一般只是腹板加寬，而混凝土用量增加不多。綜上所述，本設(shè)計(jì)中取用2.5m（H/L=1/16）的主梁高度是比較合適的。</p><p><b>　?。?）翼緣板厚度</b></p><p>　　T梁翼板的厚度主要取決于橋面板承受車輪局部荷載的要求，還應(yīng)考慮能否滿足主梁受彎時(shí)上翼板受壓的

36、強(qiáng)度要求。本設(shè)計(jì)預(yù)制T梁的翼板厚度取16cm，根部加厚到25cm以抵抗翼緣根部較大的彎矩。</p><p><b>　?。?）腹板厚度</b></p><p>　　在預(yù)應(yīng)力混凝土梁中腹板內(nèi)主拉應(yīng)力較小，腹板厚度一般由布置預(yù)應(yīng)力孔管的構(gòu)造決定，同時(shí)從腹板本身的穩(wěn)定條件出發(fā)，腹板厚度不宜小于其高度的1/15即17cm，本設(shè)計(jì)中腹板厚度取20cm。</p>&

37、lt;p><b>　?。?）馬蹄尺寸</b></p><p>　　馬蹄尺寸基本由布置預(yù)應(yīng)力鋼束的需要確定的，設(shè)計(jì)實(shí)踐表明，馬蹄面積占截面總面積的10%～20%為合適。考慮到主梁需要配置較多的鋼束，將鋼束按二層布置，一層最多排三束，同時(shí)還根據(jù)《公預(yù)規(guī)》9.4.9條對鋼束間距及預(yù)留管道的構(gòu)造要求，初擬馬蹄寬度為60cm，高度為35cm，馬蹄與腹板交接處作三角形450過渡，高度為25cm，以

38、減小局部應(yīng)力。</p><p><b>　?。?）橫隔梁設(shè)置</b></p><p>　　為了增加各主梁的橫向聯(lián)系，使各主梁在荷載作用下的受力均勻，本設(shè)計(jì)一共設(shè)置7道橫隔梁，橫隔梁厚度為20cm。</p><p>　　（6）橫斷面沿橋跨的變化</p><p>　　主梁采用等高形式，截面的T梁翼緣板厚度沿跨長不變。梁端部分

39、由于集中力的作用引起較大的局部應(yīng)力，同時(shí)有布置錨具的需要。在距梁端1米范圍內(nèi)腹板加厚至馬蹄寬度。</p><p>　　主梁一般構(gòu)造圖見《40mT梁一般構(gòu)造（一）～（三）》。</p><p>　　2.3主梁全截面幾何特性計(jì)算</p><p>　?。?）受壓翼緣有限寬度bf’計(jì)算</p><p>　　按《公預(yù)規(guī)》規(guī)定，T形梁受壓翼緣有效寬度bf’

40、，取下列三者中的最小值：</p><p>　?、?簡支梁計(jì)算跨徑的L/3，即L/3=3880/3=1293cm；</p><p>　?、?相鄰兩梁的平均間距，對于中梁為240cm ；</p><p>　?、?b+6hh+12hf’式中，b為梁腹板寬度b=20cm，hh為承托根部厚度，hh=9cm, hf’為受壓翼緣懸出板的厚度16cm,因此，b+6hh+12hf’=

41、20+6×9+12×16=266cm。</p><p>　　綜上結(jié)論，受壓翼緣的有效寬度bf’=240cm。 中梁跨中截面分塊示意圖 圖2-2</p><p><b>　?。?）計(jì)算原理</b></p><p>　　毛截面面積：A=∑Ai；</p><p>　　分塊面積對上緣靜矩：Si=∑Aiyi；

42、 </p><p>　　毛截面重心至梁頂?shù)木嚯x：ys=∑Aiyi /A； </p><p>　　毛截面慣性矩計(jì)算用移軸公式： </p><p>　　式中：Ai—分塊面積；</p><p>　　yi—分塊面積形心到頂緣距離；</p><p>　　ys—毛截面重心至梁頂?shù)木嚯x；</p><p&g

43、t;　　Si—各分塊對上緣的面積矩；</p><p>　　Ii—分塊面積對其自身中心軸的慣性矩。</p><p><b>　?。?）典型截面計(jì)算</b></p><p>　　預(yù)制邊板翼板寬度為205cm, 成橋時(shí)為240cm，預(yù)制中板翼板寬度為170m,成橋時(shí)為240cm，采用分塊面積法分別計(jì)算其截面特性。本設(shè)計(jì)以成橋中跨中梁為例計(jì)算，見表2-

44、1。</p><p>　　成橋中梁跨中截面幾何特性 表2-1</p><p>　　（4）截面幾何特性計(jì)算結(jié)果</p><p>　　本設(shè)計(jì)在計(jì)算截面幾何特征時(shí)，采用了AutoCAD計(jì)算機(jī)輔助繪圖軟件結(jié)合手工驗(yàn)算毛截面的幾何參數(shù)，具體的數(shù)據(jù)如表2-2所示。</p><p>　?。?）校驗(yàn)截面效率指標(biāo)</p>

45、<p>　　對以預(yù)制邊梁跨中截面：</p><p>　　上核心距:Ks=∑I/∑A.y x=0.8804/(1.040×1.45)=0.58m</p><p>　　下核心距:Kx=∑I/∑A.ys=0.8804/(1.040×1.05)=0.81m</p><p>　　截面幾何特性計(jì)算結(jié)果 表

46、2-2</p><p>　　截面效率指標(biāo)= (Ks+Kx)/h=(0.58+0.81)/2=0.70＞0.5</p><p>　　對于預(yù)制中梁跨中截面：</p><p>　　上核心距:Ks=∑I/∑A.yx =0.8250/(0.984×1.40)=0.60m</p><p>　　下核心距:Kx=∑I/∑A.ys =0.8250/(

47、0.984×1.10)=0.76m</p><p>　　截面效率指標(biāo)= (Ks+Kx)/h =(0.60+0.76)/2=0.68＞0.5</p><p>　　以上表明，跨中截面尺寸擬定是合理的。</p><p><b>　　3主梁作用效應(yīng)計(jì)算</b></p><p>　　根據(jù)橋跨結(jié)構(gòu)縱、橫斷面布置，并通過可變

48、作用下的橋梁橫向分布計(jì)算，可分別求得個主梁的控制截面（一般取跨中、四分點(diǎn)、變化點(diǎn)截面和支點(diǎn)截面）的永久作用和最大可變作用效用，然后再進(jìn)行主梁作用效應(yīng)組合。</p><p>　　3.1結(jié)構(gòu)自重作用效應(yīng)計(jì)算</p><p>　　3.1.1結(jié)構(gòu)自重作用荷載集度計(jì)算</p><p>　?。?）預(yù)制T梁一期結(jié)構(gòu)自重作用荷載集度g1</p><p>　　

49、預(yù)應(yīng)力混凝土重力密度γ=26kN/m3,預(yù)制長度39.92m。</p><p><b>　　預(yù)制邊梁：</b></p><p>　　g1=［1.040×21.4+1.756×3.12+(1.040+1.756)/2×15.4+1.496×0.2×5+1.193×0.2×2］×26/39.9

50、2=51.24×26/39.92=33.37kN/m</p><p><b>　　預(yù)制中梁：</b></p><p>　　g1=［0.984×21.4+1.700×3.12+(0.984+1.700)/2×15.4+2.991×0.2×5+2.386×0.2×2］×26/39.9

51、2=50.97×26/39.92=33.20kN/m</p><p>　　（2）成橋后T梁一期結(jié)構(gòu)自重作用荷載集度增加量</p><p>　　計(jì)入每片梁間濕接縫混凝土及橫隔梁濕接縫混凝土的結(jié)構(gòu)自重作用荷載集度，即為成橋后T梁一期結(jié)構(gòu)自重作用荷載集度增加量△g1。</p><p>　　鋼筋混凝土重力密度γ=25kN/m3, 預(yù)制長度39.92m。</p

52、><p>　　邊梁：△g1=(0.35×0.16×39.92+0.35×2.09×0.2×5+0.35×2.19×0.2×2)</p><p>　　×25/39.92=3.27×25/39.92=2.05kN/m</p><p>　　中梁：△g1=2×2.05=

53、4.10kN/m</p><p>　　（3）二期結(jié)構(gòu)自重作用荷載集度g2</p><p>　　二期結(jié)構(gòu)自重作用荷載集度為橋面鋪裝與護(hù)欄自重集度之和。橋面鋪裝層采用8cm C40鋼筋混凝土現(xiàn)澆層+10cm瀝青混凝土。每側(cè)護(hù)欄每延米混凝土為0.36m3,橋橫向由5塊梁組成，則每片梁承擔(dān)二期永久作用效應(yīng)的1/5。則每塊板上每延米橋面鋪裝自重：</p><p>　　g2=(

54、0.1×11×24+0.08×12×25+2×0.36×25)/5=13.68kN/m</p><p>　　3.1.2結(jié)構(gòu)自重作用效應(yīng)內(nèi)力計(jì)算</p><p>　　結(jié)構(gòu)體系為簡支梁結(jié)構(gòu)，計(jì)算跨徑為38.8m，設(shè)x為計(jì)算截面距左梁支座的距離，結(jié)構(gòu)自重作用內(nèi)力計(jì)算圖式見圖3-1。</p><p>　　結(jié)構(gòu)自重作

55、用內(nèi)力計(jì)算圖式 圖3-1 </p><p>　　Mx=gLx-gx2/2=gx/2(L-x)， Vx=gL/2-gx=g/2(L-2x)，求得各截面的內(nèi)力值，具體結(jié)果見表3-1。</p><p>　　結(jié)構(gòu)自重作用效應(yīng)內(nèi)力匯總表 表3-1</p><p>　　3.2可變作用效應(yīng)計(jì)算</p>&l

56、t;p>　　3.2.1汽車沖擊系數(shù)和車道折減系數(shù)</p><p>　　根據(jù)《通規(guī)》第4.3.2規(guī)定，汽車沖擊系數(shù)的計(jì)算采用以結(jié)構(gòu)基頻為主要影響因素的計(jì)算方法，對于簡支梁橋，結(jié)構(gòu)頻率f可采用下式計(jì)算：</p><p>　　式中， f——結(jié)構(gòu)基頻 (HZ)；</p><p>　　l——計(jì)算跨徑(m)，l=38.8m；；</p><p>　　

57、E——混凝土彈性模量(MPa)，C50混凝土彈性模量為E=3.45×1010 N/m2；</p><p>　　Ic——梁跨中截面抗彎慣性矩(m4)；</p><p>　　mc——結(jié)構(gòu)跨中處的單位長度質(zhì)量(Kg/m)，當(dāng)換算為重力計(jì)算時(shí)，其單位應(yīng)為Ns2/m2，mc=G/g；</p><p>　　G——結(jié)構(gòu)跨中處的延米結(jié)構(gòu)重力（N/m）；</p>

58、<p>　　g——重力加速度，g=9.81m/s2。</p><p>　　取中梁截面特性：Ic=0.9301 m4，mc= G/g=(1.096×26×103)/9.81=2907.8Ns2/m2。</p><p>　　， 因此，(1+u)=1.204。</p><p>　　按《通規(guī)》第4.3.1規(guī)定,多車道橋梁上的汽車荷載應(yīng)考慮多

59、車道折減，10.5m＜W=11m＜14.0m，設(shè)計(jì)為3車道數(shù)，折減系數(shù)為0.78。</p><p>　　3.2.2計(jì)算主梁的荷載橫向分布系數(shù)</p><p>　　(1)主梁跨中截面的荷載橫向分布系數(shù)mc 抗扭慣矩計(jì)算圖式 圖3-2 本橋跨內(nèi)設(shè)用強(qiáng)的的橫隔梁，具有可靠的橫向聯(lián)系且承重結(jié)構(gòu)的長寬比為: L/B=38.8/12=3.23＞2，所以可按修正的剛性橫梁

60、法繪制荷荷載橫向分布影響線和計(jì)算載橫向分布系數(shù)。</p><p>　　※計(jì)算主梁抗扭慣性矩IT</p><p>　　對于T形截面梁，抗扭慣矩可按下式進(jìn)行計(jì)算： </p><p>　　式中：bi、ti——相應(yīng)各矩形的寬度和高度；</p><p>　　ci——矩形截面抗扭慣性剛度系數(shù)，ci=1/3[1-0.63t/b+0.052(t/b)5]，當(dāng)

61、t/b＜1/3時(shí)，ci=1/3；</p><p>　　翼緣板的換算平均厚度t1： (240×16+60×9)/240=18.25cm，下馬蹄的換算平均高度t3： 35+25/2=47.5cm。IT的計(jì)算圖示如圖所示，計(jì)算見表3-2。</p><p>　　IT的計(jì)算表 表3-2</p><p

62、><b>　　※計(jì)算抗扭修正系數(shù)</b></p><p>　　由于主梁間距相等，并將主梁近似看做等截面，則：</p><p>　　G=0.4E；l=38.8m；∑Iti=5×0.020531=0.1027 m4 ； </p><p>　　a1=4.8m， a2=2.4m ， a3=0m， a4=-2.4m， a5=-4.8m

63、 ； Ii=0.9301 m4</p><p>　　代入數(shù)據(jù)計(jì)算得：β=0.9123</p><p>　　※按修正剛性橫梁法（G-M）計(jì)算橫向影響線豎標(biāo)值</p><p><b>　　式中，n=5， </b></p><p>　　1號梁橫向影響線豎標(biāo)值：</p><p>　　2號梁橫向影響線豎標(biāo)

64、值：</p><p>　　3號梁橫向影響線豎標(biāo)值：</p><p>　　※繪制橫向分布影響線</p><p>　　按最不利布載，并據(jù)此求出對應(yīng)荷載點(diǎn)的影響線豎標(biāo)值，如圖3-3所示。</p><p>　　由圖可知，ηq1～ηq6值見表3-3。</p><p>　　ηij值

65、 表3-3</p><p>　　※計(jì)算荷載橫向分布系數(shù)mc</p><p><b>　　1號梁</b></p><p>　　跨中截面橫向分布系數(shù)計(jì)算mc圖式 圖3-3</p><p><b>　　三車道：</b></p><p><b&

66、gt;　　二車道：</b></p><p><b>　　2號梁</b></p><p><b>　　三車道： 二車道：</b></p><p><b>　　3號梁</b></p><p><b>　　三車道：</b></p>&l

67、t;p><b>　　二車道：</b></p><p>　　(2)主梁支點(diǎn)截面的荷載橫向分布系數(shù)m o</p><p>　　如圖3-4所示，按杠桿原理法繪制支點(diǎn)截面荷載橫向分布影響線，1、2、3號梁可變作用橫向分布系數(shù)計(jì)算如下：</p><p>　　支點(diǎn)截面橫向分布系數(shù)計(jì)算m0圖式 圖3-4</p>

68、<p><b>　　1號梁： </b></p><p><b>　　2號梁：</b></p><p><b>　　3號梁：</b></p><p>　　(3)荷載橫向分布系數(shù)匯總</p><p>　　各梁荷載橫向分布系數(shù)匯總表 表3-4

69、</p><p>　　(4)荷載橫向分布系數(shù)沿橋跨方向的變化</p><p>　　荷載橫向分布系數(shù)沿橋跨方向的變化按下述方法進(jìn)行：跨中至L/4部分采用不變的跨中荷載橫向分布系數(shù)mc,從L/4跨起向支點(diǎn)荷載橫向分布系數(shù)m0直線過渡。在實(shí)際應(yīng)用中，求跨中和1/4跨的截面彎矩和剪力時(shí)，為了簡化起見，均采用不變的mc，在計(jì)算梁端支點(diǎn)剪力時(shí)，在主要荷載所在端考慮荷載橫向分布系數(shù)沿橋跨的變化，而離主要

70、荷載較遠(yuǎn)一端，由于相應(yīng)影響線豎標(biāo)值的減小，則可采用不變的mc來簡化計(jì)算。</p><p>　　3.2.3可變作用效應(yīng)計(jì)算</p><p>　　根據(jù)《通規(guī)》第4.3.1規(guī)定，公路—Ⅰ級車道荷載的均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值為:，集中荷載Pk當(dāng)5m＜l0＜50m時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)值內(nèi)插為：</p><p>　　當(dāng)計(jì)算剪力效應(yīng)時(shí)，集中力</p><p>　　由于篇幅問題，

71、以下僅以邊梁為例進(jìn)行計(jì)算，其余不做重復(fù)，如無特殊說明，均為邊梁計(jì)算。</p><p><b>　?。?）跨中截面 </b></p><p>　　跨中截面作用效用計(jì)算圖式 圖3-5 </p><p>　?、?彎矩 不計(jì)沖擊力時(shí)，</p>&

72、lt;p><b>　　三車道:</b></p><p><b>　　二車道:</b></p><p><b>　　計(jì)入沖擊力時(shí)， </b></p><p><b>　　三車道:</b></p><p><b>　　二車道:</b>

73、;</p><p><b>　?、?剪力</b></p><p><b>　　不計(jì)沖擊力時(shí)， </b></p><p><b>　　三車道:</b></p><p><b>　　二車道:</b></p><p><b>　

74、　計(jì)入沖擊力時(shí)， </b></p><p><b>　　三車道: </b></p><p>　　二車道:（2） L/4跨截面 </p><p>　　1/4跨截面作用效用計(jì)算圖式 圖3-6</p><p>　?、?彎矩 不計(jì)

75、沖擊力時(shí)，</p><p><b>　　三車道:</b></p><p><b>　　二車道:</b></p><p><b>　　計(jì)入沖擊力時(shí)， </b></p><p><b>　　三車道:</b></p><p><b&

76、gt;　　二車道:</b></p><p><b>　?、?剪力</b></p><p><b>　　不計(jì)沖擊力時(shí)， </b></p><p><b>　　三車道:</b></p><p><b>　　二車道:</b></p>&

77、lt;p><b>　　計(jì)入沖擊力時(shí)， </b></p><p><b>　　三車道: </b></p><p>　　二車道:（3）支點(diǎn)截面 支點(diǎn)截面作用效用計(jì)算圖式 圖3-6</p><p>　　計(jì)算支點(diǎn)截面車道荷載引起的效應(yīng)時(shí)，考慮橫向分布系數(shù)沿跨徑方向的變化，均布荷載應(yīng)滿布于使梁產(chǎn)生最不利效應(yīng)的同號影響

78、線上，集中荷載只作用于影響線中最大峰值處。不計(jì)沖擊力時(shí)：</p><p><b>　　三車道：</b></p><p><b>　　二車道：</b></p><p><b>　　計(jì)入沖擊力時(shí)， </b></p><p><b>　　三車道: </b>&l

79、t;/p><p>　　二車道: 3.2.4可變作用效應(yīng)匯總</p><p>　　可變作用效應(yīng)匯總表 表3-5</p><p><b>　　3.3作用效應(yīng)組合</b></p><p>　　按《通規(guī)》4.1.6條和4.1.7規(guī)定，公路橋涵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)按承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)進(jìn)

80、行作用效應(yīng)組合。作用效應(yīng)組合計(jì)算結(jié)果見表3-6。</p><p>　　作用效應(yīng)組合計(jì)算匯總表 表3-6</p><p>　　4鋼筋面積的估算及其布置</p><p>　　4.1預(yù)應(yīng)力鋼束數(shù)量的估算</p><p>　　按《公預(yù)規(guī)》規(guī)定，預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)滿足不同設(shè)計(jì)狀態(tài)下規(guī)范規(guī)定的控制條件要求（結(jié)構(gòu)承載力、抗裂性

81、、裂縫寬度、變形及應(yīng)力等）。在這些控制條件中，最重要的是滿足在正常使用狀態(tài)下的使用性能要求和保證結(jié)構(gòu)在達(dá)到承載力極限狀態(tài)具有一定的安全儲備。因此，預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件設(shè)計(jì)時(shí)，首先根據(jù)正常使用極限狀態(tài)正截面抗裂性或裂縫寬度極限值確定預(yù)應(yīng)力鋼筋數(shù)量，再由構(gòu)件的承載力極限狀態(tài)要求確定普通鋼筋數(shù)量。</p><p>　　按《公預(yù)規(guī)》6.3.1條，全預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件，在作用（或荷載）短期效應(yīng)組合下，正截面抗裂性應(yīng)滿足以下要求。

82、</p><p>　　式中，σst——在作用（或荷載）短期效應(yīng)組合下構(gòu)件抗裂驗(yàn)算邊緣混凝土的法向拉應(yīng)力。</p><p>　　σpc——構(gòu)件抗裂驗(yàn)算邊緣混凝土的有效應(yīng)力。</p><p>　　ftk——混凝土抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值。</p><p>　　初步設(shè)計(jì)時(shí)，σst、σpc可按下式計(jì)算：</p><p>　　A、W——構(gòu)

83、件毛截面面積及毛截面面積所對應(yīng)的彈性抵抗矩。</p><p>　　ep——預(yù)應(yīng)力鋼筋重心對毛截面重心軸的偏心距，ep=y-ap，ap可預(yù)先假定。</p><p>　　所求預(yù)應(yīng)力鋼筋的根數(shù)：</p><p>　　式中，——單根預(yù)應(yīng)力鋼束截面面積(mm2)；</p><p>　　——預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉控制應(yīng)力(MPa)，按《公預(yù)規(guī)》，；</p&

84、gt;<p>　　——全部預(yù)應(yīng)力損失值(MPa)，近似按張拉控制應(yīng)力的20%估算。</p><p><b>　　對于邊梁：</b></p><p>　　作用短期效應(yīng)組合設(shè)計(jì)值；</p><p>　　估計(jì)預(yù)應(yīng)力鋼束數(shù)量時(shí)，可近似采用成橋截面幾何性質(zhì)：</p><p>　　毛截面面積：；毛截面到截面上緣的距離：

85、，則；梁截面抗彎慣性矩:；毛截面面積所對應(yīng)的彈性抵抗矩。 </p><p><b>　　假設(shè)：</b></p><p>　　采用Φs15.2mm2的低松弛高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力鋼絞線，公稱截面面積Ap0=139mm2，抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值fpk=1860MPa，取，預(yù)應(yīng)力損失按張拉控制應(yīng)力的20％估算。</p><p>　　同理，估算中梁的預(yù)應(yīng)力鋼束根數(shù)：&l

86、t;/p><p>　　邊梁與中梁差異很小，為方便施工起見，采用相同的預(yù)應(yīng)力配筋，采用5束10Φs15.2mm2的鋼絞線，共計(jì)50根。</p><p>　　4.2預(yù)應(yīng)力鋼束的布置</p><p>　?。?）跨中截面的鋼束布置</p><p>　　在保證布置預(yù)留管道構(gòu)造要求的前提下，盡可能使鋼束群重心的偏心距大些，本算例采用內(nèi)徑80mm(外徑87mm

87、)的預(yù)埋鋼波紋管，根據(jù)《公預(yù)規(guī)》9.1.1條規(guī)定，管道至梁底和梁側(cè)凈矩不應(yīng)小于40mm及管道直徑的1/2。及9.4.9條規(guī)定，水平凈矩不應(yīng)小于40mm及管道直徑的0.6倍，在豎直方向可將兩管重疊。根據(jù)以上規(guī)定，跨中截面的鋼束布置如圖4-1所示。由此，可得出鋼束群重心至梁底的距離為：</p><p>　?。?）錨固截面的鋼束布置</p><p>　　對于錨固截面的鋼束布置通?？紤]下述兩個方面

88、：一是預(yù)應(yīng)力筋束合力重心盡可能靠近截面形心，使截面受壓均勻，二是考慮錨頭布置的可能性，以滿足張拉操作方便的要求，按照上述錨頭布置的“均勻”、“分散”的原則，錨固截面的的鋼束布置如圖4-1所示。鋼束群重心至梁底的距離為：</p><p>　　鋼束布置圖（尺寸單位:cm） 圖4-1</p><p>　　跨中截面 錨固端截面</p&g

89、t;<p>　　為驗(yàn)證上述布置的鋼束群重心位置，需計(jì)算錨固截面的幾何特性，成橋中梁錨固端截面的幾何特性見表4-1。</p><p>　　鋼束錨固截面幾何特性計(jì)算表 表4-1</p><p><b>　　由表可知：</b></p><p>　　毛截面重心至梁頂?shù)木嚯x： </p><p&g

90、t;　　毛截面重心至梁底的距離：</p><p><b>　　截面慣性矩：</b></p><p><b>　　故可計(jì)算：</b></p><p><b>　　上核心距：</b></p><p><b>　　下核心距：</b></p><

91、;p>　　說明鋼束群重心處于截面的核心范圍內(nèi),見圖4-2。</p><p>　　4.3鋼束其他參數(shù)的計(jì)算</p><p>　　4.3.1鋼束彎起角度和線形的確定</p><p>　　在確定鋼束起彎角度時(shí)，既要考慮到由預(yù)應(yīng)力鋼束彎起會產(chǎn)生足夠的預(yù)剪力，又要考慮到所引起的摩擦預(yù)應(yīng)力損失不宜過大。為簡化計(jì)算和方便施工，所有預(yù)應(yīng)力鋼束采用直線加圓弧的方式彎曲，為使預(yù)應(yīng)

92、力鋼束的預(yù)應(yīng)力垂直于錨墊板，N1的彎起角為7°，N2的彎起角為9°， N3、N4彎起角均為8°，各鋼束的彎起半徑分別為RN1=6000cm 、RN2=7500cm、RN3=10000cm和RN4=10000cm，而且整根鋼束布置在同一豎直面內(nèi)。本設(shè)計(jì)預(yù)應(yīng)力鋼束在錨固端的彎起角度見圖4-3。</p><p>　　鋼束重心位置復(fù)核圖式 封錨端尺寸構(gòu)造圖<

93、;/p><p>　?。ǔ叽鐔挝?cm） 圖4-2 （尺寸單位:cm） 圖4-3</p><p>　　4.3.2鋼束控制點(diǎn)參數(shù)計(jì)算</p><p>　　以中跨N1鋼束為例，鋼筋計(jì)算圖式見圖4-4。</p><p>　　鋼束計(jì)算圖式（尺寸單位:cm） 圖4-4 </p><p&

94、gt;　　導(dǎo)線點(diǎn)至錨固點(diǎn)的水平距離：</p><p>　　彎起點(diǎn)至導(dǎo)線點(diǎn)的水平距離：</p><p>　　導(dǎo)線點(diǎn)至彎終點(diǎn)的水平距離：</p><p>　　彎終點(diǎn)至錨固點(diǎn)的水平距離：</p><p>　　彎起點(diǎn)至錨固點(diǎn)的水平距離：</p><p>　　彎起點(diǎn)至跨中點(diǎn)的水平距離：</p><p>　

95、　同理，可計(jì)算N2、N3、N4各鋼束的控制點(diǎn)位置，將各鋼束控制參數(shù)匯總見表4-2。</p><p>　　鋼束控制參數(shù)匯總表 表4-2</p><p>　　4.3.3鋼束長度計(jì)算</p><p>　　一根鋼束的長度為曲線長度、直線長度與兩端工作長度之和。其中，鋼束曲線長度可按圓弧半徑及彎起角度計(jì)算。通過每根鋼束長度計(jì)算，就可以得到一

96、片主梁和一孔橋所需鋼束的總長度，計(jì)算結(jié)果見表4-4。預(yù)應(yīng)力鋼束布置圖見《40mT梁預(yù)應(yīng)力鋼束構(gòu)造(一)～(三)》。</p><p>　　鋼束長度計(jì)算表 表4-4</p><p>　　4.3.4控制截面鋼束重心計(jì)算</p><p>　　首先判斷出i點(diǎn)所處的區(qū)段，然后計(jì)算ci及θi。</p><p>　?、?/p>

97、 當(dāng)(Li-Lk)≤0時(shí)，i點(diǎn)位于直線段未彎起，ai=a0, θi=0°。② 當(dāng)0≤(Li-Lk)≤Ld1+ Ld2時(shí)，i點(diǎn)位于圓弧段內(nèi)，ci及θi計(jì)算公式： </p><p>　?、?當(dāng) (Li-Lk)＞Ld1+ Ld2時(shí)，i點(diǎn)位于靠近錨固段的直線段上，此時(shí) θi=θ0，ci按下式計(jì)算： 。</p><p><b>　　各鋼束重心位置計(jì)算</b><

98、/p><p>　　① 由圖4-4所示幾何關(guān)系，當(dāng)計(jì)算截面在曲線上時(shí)，計(jì)算公式：</p><p>　?、?當(dāng)錨固接截面在近錨固點(diǎn)的直線段上時(shí)，計(jì)算公式：</p><p>　　各計(jì)算截面鋼束重心位置 表4-3</p><p>　　4.3非預(yù)應(yīng)力鋼筋面積的估算及布置</p><p>　　在確定預(yù)應(yīng)力鋼筋數(shù)

99、量后，非預(yù)應(yīng)力鋼筋根據(jù)正截面承載力極限狀態(tài)要求來確定。設(shè)非預(yù)應(yīng)力鋼筋合力點(diǎn)到；梁底邊的距離為，則截面有效高度：</p><p>　　先假定為第一類T型梁，由公式計(jì)算受壓區(qū)高度x：</p><p>　　則根據(jù)正截面承載力計(jì)算需要的非預(yù)應(yīng)力鋼筋截面面積為:</p><p>　　說明按計(jì)算不需要非預(yù)應(yīng)力鋼筋。根據(jù)《公預(yù)規(guī)》第9.1.12條規(guī)定，預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件中，普通

100、鋼筋的截面面積不小于，即為：。</p><p>　　選擇6根Φ20的HRB335級鋼筋，As=1885mm2。根基環(huán)境和構(gòu)造要求，混凝土保護(hù)層:c=as-dw/2=60-22.7/2=48.7mm，滿足二類環(huán)境的最小保護(hù)層(c=40mm)要求。</p><p>　　5計(jì)算主梁截面幾何特性</p><p>　　主梁截面幾何特性包括計(jì)算主梁凈截面和換算截面的面積、慣性矩

101、以及梁截面分別對重心軸、上梗肋與下梗肋的靜矩，最后列出截面特性值總表，為各受力階段的應(yīng)力驗(yàn)算準(zhǔn)備計(jì)算數(shù)據(jù)。</p><p>　　5.1凈截面幾何特性計(jì)算</p><p>　　在預(yù)加應(yīng)力階段，只需計(jì)算小截面(b=170cm)的幾何特性，計(jì)算結(jié)果見表5-1。波紋管采用內(nèi)徑80mm,外徑87mm的金屬波紋管，則管道面積為：</p><p><b>　　計(jì)算公式如

102、下：</b></p><p>　　凈截面面積： </p><p>　　凈截面重心至截面上緣的距離： </p><p>　　凈截面積對其重心軸的慣性矩： </p><p>　　式中：Ak——構(gòu)件截面上第k個孔道截面面積；</p><p>　　yk——第k個孔道

103、截面面積重心到頂緣距離；</p><p>　　p——構(gòu)件截面上的孔道數(shù)。</p><p>　　凈截面對截面上、下邊緣的截面抗彎模量:</p><p>　　5.2換算截面幾何特性計(jì)算</p><p>　　在使用荷載階段需要計(jì)算大截面(b=240cm，結(jié)構(gòu)整體化以后的截面)的幾何特性，計(jì)算結(jié)果見表5-2,由預(yù)應(yīng)力鋼筋的截面估算可知，Ap=69.5

104、cm2，則預(yù)應(yīng)力鋼束換算截面積：，（）。</p><p><b>　　計(jì)算公式如下：</b></p><p>　　換算截面面積： </p><p>　　換算截面重心至截面上緣的距離： </p><p>　　換算截面積對其重心軸的慣性矩： </p><p

105、>　　式中：Apk——構(gòu)件截面上第k束預(yù)應(yīng)力筋的截面面積；</p><p>　　yk——第k束預(yù)應(yīng)力筋截面面積重心到頂緣距離；</p><p>　　——預(yù)應(yīng)力鋼筋彈性模量與混凝土彈性模量的比值。</p><p>　　換算截面對截面上、下邊緣的截面抗彎模量:</p><p><b>　　5.3截面凈距計(jì)算</b>&l

106、t;/p><p>　　預(yù)應(yīng)力混凝土梁在張拉階段和使用階段都要產(chǎn)生剪應(yīng)力，這兩個階段的剪應(yīng)力應(yīng)當(dāng)疊加，在每個階段中凡是中和軸位置和面積突變處的剪應(yīng)力都需要計(jì)算。在張拉階段和使用階段應(yīng)計(jì)算的截面為如圖5-1。</p><p>　　(1) 在張拉階段，凈截面的中性軸（稱為凈軸）位置產(chǎn)生的最大剪應(yīng)力，應(yīng)該與使用階段在凈軸位置產(chǎn)生的剪應(yīng)力疊加。</p><p>　　(2) 在使用

107、階段，換算截面的中性軸（稱為換軸）位置產(chǎn)生的最大剪應(yīng)力，應(yīng)該與張拉階段在換軸位置產(chǎn)生的剪應(yīng)力疊加。</p><p>　　凈截面面積及慣性矩計(jì)算 表5-1</p><p>　　換算截面面積及慣性矩計(jì)算 表5-2</p><p>　　靜矩計(jì)算圖式(尺寸單位:cm)

108、 圖5-1</p><p>　　故對每一個荷載作用階段，需要計(jì)算四個位置的剪應(yīng)力，即需要計(jì)算下面幾種情況的靜矩：</p><p>　　①a-a線以上（或以下）的面積對中性軸（凈軸和換軸）的靜距。</p><p>　　②b-b線以上（或以下）的面積對中性軸（凈軸和換軸）的靜距。</p><p>　?、蹆糨S（n-n）以上（

109、或以下）的面積對中性軸（凈軸和換軸）的靜距。</p><p>　?、軗Q軸（o-o）以上（或以下）的面積對中性軸（凈軸和換軸）的靜距。</p><p>　　凈截面重心軸以上（或以下）部分面積對凈軸的靜距計(jì)算公式：</p><p>　　換算截面重心軸以上（或以下）部分面積對換軸的靜距計(jì)算公式：</p><p>　　預(yù)應(yīng)力鋼束截面重心至凈截面重心的

110、偏心距：</p><p>　　式中，ysp——凈截面預(yù)應(yīng)力鋼束群重心至截面上緣的距；</p><p>　　yns——凈截面重心至截面上緣的距離</p><p>　　預(yù)應(yīng)力鋼束截面重心至換算截面重心的偏心距：</p><p>　　式中，y0p——換算截面預(yù)應(yīng)力鋼束群重心至截面上緣的距；</p><p>　　y0s——換算

111、截面重心至截面上緣的距離</p><p>　　5.4截面幾何特性匯總</p><p>　　其它截面幾何特性用同樣方法計(jì)算，計(jì)算結(jié)果見表5-3。</p><p>　　主梁截面特性匯總表 表5-3</p><p>　　6鋼束預(yù)應(yīng)力損失計(jì)算</p><p>　　設(shè)計(jì)所需的預(yù)應(yīng)力值，應(yīng)扣除相

112、應(yīng)階段的預(yù)應(yīng)力損失后，為鋼束實(shí)際存在的預(yù)應(yīng)力（即有效預(yù)應(yīng)力σpe）值。后張法梁的預(yù)應(yīng)力損失值包括前期預(yù)應(yīng)力損失（鋼束與管道壁的摩擦損失，錨具變形、鋼束回縮引起的損失，混凝土彈性壓縮引起的損失）和后期預(yù)應(yīng)力損失（鋼束應(yīng)力松弛，混凝土收縮、徐變引起的損失），而梁內(nèi)鋼束的錨固應(yīng)力和有效應(yīng)力（永存應(yīng)力）分別等于張拉應(yīng)力扣除相應(yīng)階段的預(yù)應(yīng)力損失值。</p><p>　　本設(shè)計(jì)以中跨為例計(jì)算其各項(xiàng)預(yù)應(yīng)力損失，其他截面皆采用同

113、樣的方法進(jìn)行計(jì)算。</p><p>　　6.1預(yù)應(yīng)力鋼束與管道壁間的摩擦損失</p><p>　　預(yù)應(yīng)力鋼束與管道壁間的摩擦損失計(jì)算式為：</p><p>　　式中，σcom——預(yù)應(yīng)力鋼筋錨下的張拉控制應(yīng)力，根據(jù)《公預(yù)規(guī)》 6.1.3條規(guī)定，對于鋼絞線張拉控制應(yīng)力：取；</p><p>　　µ——預(yù)應(yīng)力鋼筋與管道壁的摩擦系數(shù)，對于預(yù)

114、埋金屬波紋管，µ =0.25；</p><p>　　θ——從張拉端到計(jì)算截面曲線管道部分切線的夾角之和（rad）；</p><p>　　k——管道每米局部偏差對摩擦的影響因數(shù)，取k=0.0015；</p><p>　　x——從張拉端至計(jì)算截面的管道長度（m），近似取其在縱軸上的投影長度。</p><p>　　(要計(jì)算x，首先計(jì)算張拉

115、端至支撐中心線的距離,見圖4-3和圖4-4)。</p><p>　?、?支點(diǎn)為計(jì)算截面時(shí)：</p><p>　?、?四分點(diǎn)為計(jì)算截面時(shí)， </p><p>　?、?跨中為計(jì)算截面時(shí)：</p><p>　　各截面預(yù)應(yīng)力鋼束與管道壁間的摩擦損失計(jì)算表 表6-1</p><p>　　6.2錨具變形、鋼筋回縮引起的應(yīng)力

116、損失</p><p>　　按《公預(yù)規(guī)》6.2.3條，對曲線預(yù)應(yīng)力筋，在計(jì)算錨具變形、鋼束回縮引起的預(yù)應(yīng)力損失時(shí)，應(yīng)考慮錨固后反向摩擦的影響。根據(jù)《公預(yù)規(guī)》附錄D， 的計(jì)算公式如下：</p><p>　　(mm) (D.0.2-1)</p><p>　　式中： ——錨具變形、鋼束回縮值(mm)，按表6.2.3采用；對于夾片式錨具無頂壓張拉時(shí)

117、，；</p><p>　　Ep——預(yù)應(yīng)力鋼絞線的彈性模量，Ep=1.95×105MPa；</p><p>　　——單位長度由管道摩擦引起的預(yù)應(yīng)力損失，按下列公式計(jì)算： </p><p><b>　　(D.0.2-2)</b></p><p>　　——張拉端錨下控制應(yīng)力，按《公預(yù)規(guī)》 6.1.3條規(guī)定采用，設(shè)計(jì)為

118、1395MPa；</p><p>　　——預(yù)應(yīng)力鋼束扣除管道壁間的摩擦損失后錨固端應(yīng)力，即：；</p><p>　　l——張拉端至錨固端的距離，由于梁兩端對稱張拉鋼絞線，可采取跨中截面為錨固端。</p><p>　　※當(dāng)時(shí)，預(yù)應(yīng)力鋼筋離張拉端x處考慮反摩擦后的預(yù)應(yīng)力損失，可按下列公式計(jì)算：</p><p><b>　　(D.0.2-

119、3)</b></p><p><b>　　(D.0.2-4)</b></p><p>　　式中，為當(dāng)時(shí)，在影響線范圍內(nèi)，預(yù)應(yīng)力鋼筋考慮反摩擦后在張拉端錨下的預(yù)應(yīng)力損失值。</p><p>　　如時(shí)，表示x處預(yù)應(yīng)力鋼筋不受反摩擦力影響。</p><p>　　※當(dāng)時(shí)，預(yù)應(yīng)力鋼筋離張拉端處考慮反摩擦后的預(yù)應(yīng)力損失，

120、可按下列公式計(jì)算：</p><p><b>　　(D.0.2-4)</b></p><p>　　式中，為當(dāng)時(shí)，在影響線范圍內(nèi)，預(yù)應(yīng)力鋼筋考慮反摩擦后在張拉端錨下的預(yù)應(yīng)力損失值，可按以下方法求得：令圖D.0.2(《公預(yù)規(guī)》附錄D)中“ca’bd”等腰梯形面積，計(jì)算得到cd,則。</p><p>　　由 &l

121、t;/p><p>　　得 </p><p>　　由 </p><p>　　得 </p><p>　　以N4鋼束1/4跨為例，其鋼束是按拋物線布置的，計(jì)算時(shí)應(yīng)考慮反摩擦影響。首先計(jì)算反摩擦影響長度。</p><p>　　扣

122、除管道壁間的摩擦損失后錨固端應(yīng)力為：</p><p>　　由于梁兩端對稱張拉鋼絞線，可采取跨中截面為錨固端，。則單位長度由管道摩阻力引起的預(yù)應(yīng)力損失值為：</p><p>　　夾片式錨具無頂壓張拉時(shí)，，則反摩擦影響長度：</p><p>　　因?yàn)?，預(yù)應(yīng)力鋼筋離張拉端處考慮反摩擦后的預(yù)應(yīng)力損失，可按下列公式計(jì)算：</p><p>　　將，，以及