預應力混凝土簡支t 型梁橋畢業(yè)設(shè)計

1、<p>　　畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）</p><p>　　題目：**預應力混凝土簡支T 型梁橋</p><p>　　2015年 6 月 12日</p><p><b>　　畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書</b></p><p><b>　　摘要</b></p><p>　

2、　本設(shè)計是根據(jù)設(shè)計任務(wù)書的要求和相關(guān)規(guī)范的規(guī)定,對莒南縣143省道預應力混凝土簡支梁橋進行設(shè)計的。對該橋的設(shè)計，應遵循“安全、經(jīng)濟、美觀、實用”的設(shè)計原則。跟據(jù)橋址的具體情況并結(jié)合設(shè)計要求確定裝配式后張法預應力混凝土簡支梁橋(夾片錨具)為最佳方案。</p><p>　　在設(shè)計中，橋梁上部結(jié)構(gòu)的計算著重分析了橋梁在使用中恒載以及活載的作用力，采用整體自重系數(shù)，荷載集度進行恒載內(nèi)力的計算。運用杠桿原理法、剛性法求出活

3、載橫向分布系數(shù)，并運用最大荷載法進行活載的加載。進行了梁的配筋計算，估算了鋼絞線的各種預應力損失，并進行預應力階段和使用階段主梁截面的強度和變形驗算、錨固區(qū)局部強度驗算和撓度的計算。下部結(jié)構(gòu)采用以鉆孔灌注樁為基礎(chǔ)的墩柱，并對樁基礎(chǔ)進行了計算和驗算。</p><p>　　本設(shè)計全部設(shè)計圖紙采用計算機輔助設(shè)計繪制，并充分利用了CAD、Word、Excel等軟件進行編檔、排版，打印出圖及論文。</p>&

4、lt;p>　　關(guān)鍵詞 ：預應力混凝土；簡支；配筋</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　The design is based on the provisions of the requirements of the mission design and specifications, Design of Junan Coun

5、ty Highway 143 prestressed concrete beam bridge .The design of the bridge, should follow the “safety, economic, beautiful, practical” design principles. According to the specific condition of bridge cite and design requi

6、rements ,we determine precast post-tensioned prestressed concrete beam bridge as the best choose.</p><p>　　In the design of bridge upper structure, the calculation of focused on analysis of the bridge is in

7、use in constant load and live load force, using the whole weight coefficient, load of constant load internal force calculation. Using the lever principle method, rigid law live load transverse distribution coefficient, a

8、nd using the maximum load live load. The beam reinforcement calculation, estimation of the loss of prestress steel strand, and prestressed phase and use phase of the main beam sect</p><p>　　The design of all

9、 design drawings using computer aided design drawing, and make full use of the CAD, Word, software such as Excel, archiving, publishing, print out maps and papers.</p><p>　　key word : Prestressed concrete ;

10、Simply-supported ; Reinforcement</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘要- 7 -</b></p><p>　　Abstract- 8 -</p><p>　　第1章 設(shè)計資料及構(gòu)造布置- 1 -</p><

11、;p>　　1.設(shè)計資料- 1 -</p><p>　　1.1.橋梁跨徑及橋?qū)? 1 -</p><p>　　1.2.設(shè)計荷載- 1 -</p><p>　　1.3.材料及工藝- 1 -</p><p>　　1.4.設(shè)計依據(jù):- 1 -</p><p>　　1.1.5.基本計算數(shù)據(jù)(見表1.1)- 1

12、 -</p><p>　　1.2.橫截面布置- 3 -</p><p>　　1.2.1.主梁間距和主梁片數(shù)- 3 -</p><p>　　1.2.2.主梁跨中截面尺寸擬訂- 3 -</p><p>　　1.3.橫截面沿跨長的變化- 6 -</p><p>　　1.4.橫隔梁的布置- 6 -</p>

13、<p>　　第2章 主梁作用效應計算- 7 -</p><p>　　2.1.永久作用效應計算- 7 -</p><p>　　2.1.1.永久作用集度- 7 -</p><p>　　2.1.2.永久作用效應- 8 -</p><p>　　2.2 可變作用效應計算- 9 -</p><p>　　2.

14、2.1.沖擊系數(shù)和車道折減系數(shù)- 9 -</p><p>　　2.2.2.計算主梁的荷載橫向分布系數(shù)- 10 -</p><p>　　2.2.3.車道荷載的取值- 14 -</p><p>　　2.2.4.計算可變作用效應- 14 -</p><p>　　2.3.主梁作用效應組合- 17 -</p><p>

15、　　第3章 預應力鋼束的估算及其布置- 19 -</p><p>　　3.1.跨中截面鋼束的估算和確定- 19 -</p><p>　　3.2 預應力鋼束布置- 20 -</p><p>　　3.2.1 跨中截面及錨固端截面的鋼束位置- 20 -</p><p>　　3.2.2 鋼束起彎角和線形的確定- 22 -</p>

16、<p>　　3.2.3 鋼束計算- 24 -</p><p>　　第4章 計算主梁截面幾何特性- 27 -</p><p>　　4.1 截面面積及慣矩計算- 27 -</p><p>　　4.1.1 .凈截面幾何特性計算- 27 -</p><p>　　4.1.2.換算截面幾何特性計算- 28 -</p>

17、<p>　　4.2.截面凈距計算- 29 -</p><p>　　4.3.截面幾何特性匯總- 33 -</p><p>　　第5章 鋼束預應力損失計算- 35 -</p><p>　　5.1.預應力鋼束與管道壁之間引起的預應力損失- 35 -</p><p>　　5.2 由錨具變形、鋼束回縮引起的預應力損失- 36 -&

18、lt;/p><p>　　5.3混凝土彈性壓縮引起的預應力損失- 37 -</p><p>　　5.4由鋼束應力松弛引起的預應力損失42</p><p>　　5.5混凝土收縮和徐變引起的預應力損失42</p><p>　　5.5.1. 徐變系數(shù)終極值和收縮應變終極值的計算43</p><p>　　5.5.2.計算σl

19、643</p><p>　　5.6預加力計算及鋼束預應力損失匯總48</p><p>　　第6章 主梁截面承載力與應力驗算51</p><p>　　6.1 持久狀態(tài)承載能力極限狀態(tài)承載力驗算51</p><p>　　6.1.1 .正截面承載力驗算51</p><p>　　6.1.2. 斜截面承載力驗算53&

20、lt;/p><p>　　6.2 持久狀態(tài)正常使用極限狀態(tài)抗裂驗算56</p><p>　　6.2.1 .正截面抗裂驗算56</p><p>　　6.2.2. 斜截面抗裂驗算57</p><p>　　6.3 持久狀態(tài)構(gòu)件的應力驗算60</p><p>　　6.3.1 .正截面混凝土壓應力驗算60</p>

21、<p>　　6.3.2 .預應力筋拉應力驗算62</p><p>　　6.3.3 .截面混凝土主壓應力驗算63</p><p>　　6.4短暫狀態(tài)構(gòu)件的應力驗算1</p><p>　　6.4.1.預加應力階段的應力驗算1</p><p>　　6.4.2. 吊裝應力驗算2</p><p>　　第7

22、章 主梁端部的局部承壓驗算4</p><p>　　7.1 局部承壓區(qū)的抗裂性驗算4</p><p>　　7.2局部抗壓承載力驗算5</p><p>　　第8章 主梁變形驗算8</p><p>　　8.1計算由預加力引起的跨中反拱度8</p><p>　　8.2計算由荷載引起的跨中撓度11</p>

23、<p>　　8.3結(jié)構(gòu)剛度驗算12</p><p>　　8.4預拱度的設(shè)置12</p><p>　　第9章 橫隔梁計算13</p><p>　　9.1 確定作用在跨中橫隔梁上的可變作用13</p><p>　　9.2 跨中橫隔梁的作用效應影響線14</p><p>　　9.2.1.繪制彎矩影響線

24、14</p><p>　　9.2.2.繪制剪力影響線15</p><p>　　9.2.3.截面作用效應計算16</p><p>　　9.2.4.截面配筋計算18</p><p>　　第10章 行車道板計算20</p><p>　　10.1懸臂板荷載效應計算20</p><p>　　1

25、0.1.1.永久作用20</p><p>　　10.1.2. 可變作用21</p><p>　　10.1.3 .承載能力極限狀態(tài)作用基本組合21</p><p>　　10.2連續(xù)板荷載效應計算21</p><p>　　10.2.1 .永久作用22</p><p>　　10.2.2. 可變作用24</p

26、><p>　　10.2.3 .作用效應組合26</p><p>　　10.3 截面設(shè)計、配筋與承載力驗算26</p><p><b>　　結(jié)論29</b></p><p><b>　　致謝30</b></p><p><b>　　參考文獻31</b>

27、;</p><p><b>　　前言</b></p><p>　　第1章 設(shè)計資料及構(gòu)造布置</p><p><b>　　設(shè)計資料</b></p><p>　　1.1.橋梁跨徑及橋?qū)?lt;/p><p><b>　　標準跨徑:44m;</b></p&g

28、t;<p>　　主梁全長:43.96m;</p><p><b>　　計算跨徑:43m;</b></p><p>　　橋面凈空:凈─7m+21.5m+23.75 =17.5m;</p><p><b>　　1.2.設(shè)計荷載</b></p><p>　　公路I級，人群荷載3.5kN/m2

29、,每側(cè)人行欄、防撞欄重力的作用力分別為1.52kN/m和4.99kN/m。</p><p><b>　　1.3.材料及工藝</b></p><p>　　混凝土：主梁與橫隔梁均采用C50混凝土，橋面鋪裝用C30混凝土；</p><p>　　預應力鋼筋: 預應力鋼筋采用《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范》（JTG D62—2004）的直徑1

30、5.2鋼絞線，每束五根，全梁配六束，抗拉強度標準值=1860Mpa。</p><p>　　普通鋼筋:直徑大于和等于12mm的采用HRB335鋼筋，直徑小于12mm的均用R235鋼筋。</p><p>　　工藝:按后張法施工工藝要求制作主梁，采用內(nèi)徑70mm，外徑77mm的預埋波紋管和夾片錨具。</p><p><b>　　1.4.設(shè)計依據(jù):</b&g

31、t;</p><p>　　(1)《公路工程技術(shù)標準》（JTG B01-2003）；</p><p>　　(2)《公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范》（JTG D60-2004）；</p><p>　　(3)《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范》（JTG D62-2004）；</p><p>　　(4)《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》（JTJ 041-2000

32、）；</p><p>　　(5)《預應力筋用錨具、夾具和連接》（GB T14370-93）；</p><p>　　(6)《公路橋梁板式橡膠支座規(guī)格系列》（JTT663-2006）；</p><p>　　(7)《橋梁工程》、《結(jié)構(gòu)設(shè)計原理》等教材；</p><p>　　1.1.5.基本計算數(shù)據(jù)(見表1.1)</p><p&g

33、t;　　表1.1基本計算數(shù)據(jù)</p><p>　　圖1.1結(jié)構(gòu)尺寸圖（尺寸單位：mm）</p><p><b>　　1.2.橫截面布置</b></p><p>　　1.2.1.主梁間距和主梁片數(shù)</p><p>　　主梁間距通常應隨梁高與跨徑的增大而加寬為經(jīng)濟，同時加寬翼板對提高主梁截面效率指標很有效，故在許可條件下應適

34、當加寬T梁翼板。本橋主梁翼板寬度為2500mm,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)澆混凝土剛性接頭，因此主梁的工作截面有兩種:預施應力、運輸、吊裝階段的小截面(b=1600mm)和運營階段的大截面(b=2500mm)。凈─7m+21.5m+23.75（人行道）的橋?qū)挷捎?片主梁,如圖1.1所示。</p><p>　　1.2.2.主梁跨中截面尺寸擬訂</p><p><

35、;b>　?。?）主梁高度</b></p><p>　　參考劉玲嘉主編的《橋梁工程》課本知道預應力混凝土簡支梁橋的主梁高度與其跨徑之比通常在1/8～1/16，標準設(shè)計中高跨比約在1/18～1/19。當建筑高度不受限制時，增大梁高往往是較經(jīng)濟的方案，因為增大梁高可以節(jié)省預應力鋼束用量，同時梁高加大一般只是腹板加高，而混凝土用量增加不多。綜上所述，本設(shè)計中取用2400mm的主梁高度是比較合適的。<

36、;/p><p>　　（2）主梁截面細部尺寸</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，還應考慮能否滿足主梁受彎時上翼板受壓的強度要求。本設(shè)計預制T梁的翼板厚度取用150mm，翼板根部加厚到250mm以抵抗翼緣根部較大的彎矩。</p><p>　　在預應力混凝土梁中腹板內(nèi)主拉應力較小，腹板厚度一般由布置預制孔管的構(gòu)造決定，同時從腹板本身的穩(wěn)

37、定條件出發(fā)，腹板厚度不宜小于其高度的1/15。本設(shè)計腹板厚度取200mm。</p><p>　　馬蹄尺寸基本由布置預應力鋼束的需要確定的，設(shè)計實踐表明，馬蹄面積占截面總面積的10%～20%為合適。根據(jù)《公預規(guī)》9.4.9條對鋼束凈距及預留管道的構(gòu)造要求，初擬馬蹄寬度為550mm，高度為250mm，馬蹄與腹板交接處作三角過渡，高度150mm，以減小局部應</p><p>　　按照以上擬定的外

38、形尺寸繪制出預制梁的跨中截面圖（見圖1.2）</p><p>　　圖1.2跨中截面圖（單位mm）</p><p>　?。?）計算截面幾何特征</p><p>　　將主梁跨中截面劃分為五個規(guī)則圖形的小單元，截面幾何特性列表計算見表1.2。</p><p>　　表1.2 截面幾何特性列表計算表</p><p>　　注：大

39、毛截面形心至上緣距離：</p><p>　　小毛截面形心至上緣距離：</p><p>　　（4）檢驗截面效率指標ρ（希望ρ在0.5以上）</p><p><b>　　上核心距：</b></p><p><b>　　下核心距： </b></p><p><b>　　截

40、面效率指標：</b></p><p>　　表明以上初擬的主梁跨中截面是合理的。</p><p>　　1.3.橫截面沿跨長的變化</p><p>　　如圖1.1所示，本設(shè)計主梁采用等高形式，橫截面的Ｔ梁翼板厚度沿跨長不變。梁端部區(qū)段由于錨頭集中力的作用而引起較大，馬蹄為配合鋼束彎起而從第一道橫隔梁處開始向支點逐漸抬高，在馬蹄抬高的同時腹板寬度也開始變化。&

41、lt;/p><p>　　1.4.橫隔梁的布置</p><p>　　試算結(jié)果表明，在荷載作用處的主梁彎矩橫向分布，當該處有橫隔梁時比較均勻，否則直接在荷載作用下的主梁彎矩很大。為減小對主梁設(shè)計起主要控制作用的跨中彎矩，在跨中設(shè)置一道中橫隔梁；當跨度較大時，應設(shè)置較多的橫隔梁。如圖2.1所示本設(shè)計在橋跨兩個五分點、跨中截面及端梁設(shè)置六道橫隔梁，其間距為5.8m。端橫隔梁的高度與主梁同高，厚度為上部

42、260mm，下部240mm，平均厚度250mm；中橫隔梁高度為2050mm，厚度為上部180mm，下部160mm，平均厚度170mm。</p><p>　　第2章 主梁作用效應計算</p><p>　　根據(jù)上述梁跨結(jié)構(gòu)縱、橫截面的布置，并通過可變作用下的梁橋荷載橫向分布計算，可分別求得各主梁控制截面（一般取跨中、四分點、變化點截面和支點截面）的永久作用和最大可變作用效應，然后再進行主梁作用

43、效應組合。</p><p>　　2.1.永久作用效應計算</p><p>　　2.1.1.永久作用集度</p><p><b>　?。?）預制梁自重</b></p><p>　?、倏缰薪孛娑沃髁旱淖灾?lt;/p><p>　?。ǖ谝坏罊M隔梁至跨中截面，長15m）：</p><p&g

44、t;　　②馬蹄抬高與腹板變寬段梁的自重（長5m）：</p><p>　?、壑c段梁的自重（長1.98m）：</p><p><b>　　④邊主梁的橫隔梁</b></p><p><b>　　中橫隔梁體積：</b></p><p><b>　　端橫隔梁體積：</b></p&

45、gt;<p>　　故半跨內(nèi)橫梁重力為：</p><p>　?、蓊A制梁永久作用集度</p><p><b>　?。?）二期永久作用</b></p><p><b>　　①現(xiàn)澆T梁翼板集度</b></p><p>　?、谶吜含F(xiàn)澆部分橫隔梁</p><p>　　一片中

46、橫隔梁（現(xiàn)澆部分）體積：</p><p>　　一片端橫隔梁（現(xiàn)澆部分）體積：</p><p><b>　　故：</b></p><p><b>　?、垆佈b</b></p><p>　　由《公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范》（JTG D60-2004）3.6.4知道橋面鋪裝面層的厚度不宜小于8cm;由《公路橋涵設(shè)

47、計通用規(guī)范》（JTG D60-2004） 3.6.3知道二級公路橋涵的瀝青鋪裝層的厚度不小于5cm。</p><p><b>　　8cm混凝土鋪裝：</b></p><p><b>　　5cm瀝青鋪裝：</b></p><p>　　若將橋面鋪裝均攤給五片主梁，則：</p><p>　?、茏o欄、欄桿

48、 </p><p>　　兩側(cè)人行欄、防撞欄的重力分別為1.52kN/m和4.99kN/m。</p><p>　　若將兩側(cè)防護欄均攤給五片主梁，則：</p><p>　　⑤邊梁二期永久作用集度：</p><p>　　2.1.2.永久作用效應</p><p>　　設(shè)x為計算截面離左支座的距離，如圖2.1所示，并令α=x

49、/l。</p><p>　　主梁彎矩和剪力的計算公式分別為：</p><p>　　圖2.1永久作用效應計算圖</p><p>　　表2.1永久作用效應計算表</p><p>　　2.2 可變作用效應計算</p><p>　　2.2.1.沖擊系數(shù)和車道折減系數(shù)</p><p>　　按《公路橋涵設(shè)計

50、通用規(guī)范》（JTG D60-2004）4.3.2條規(guī)定，結(jié)構(gòu)的沖擊系數(shù)與結(jié)構(gòu)的基頻有關(guān)，因此要先計算結(jié)構(gòu)的基頻。因此簡支梁橋的基頻可采用下列公式估算：</p><p><b>　　其中：</b></p><p>　　根據(jù)本橋的基頻，可計算出汽車荷載的沖擊系數(shù)為：</p><p>　　按《公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范》（JTG D60-2004）4.3.

51、1條，當車道大于兩車道時，需進行車道折減，三車道折減22%，四車道折減33%，但折減后不得小于用兩行車隊布載的計算結(jié)果。本設(shè)計按兩車道設(shè)計，因此在計算可變作用效應時不需進行車道折減。</p><p>　　2.2.2.計算主梁的荷載橫向分布系數(shù)</p><p>　?。?）跨中的荷載橫向分布系數(shù)mc</p><p>　　如前所述，本設(shè)計橋跨內(nèi)設(shè)四道橫隔梁，具有可靠的橫向

52、聯(lián)系，且承重結(jié)構(gòu)的長寬比為：</p><p>　　所以可按修正的剛性橫梁法來繪制橫向影響線和計算橫向分布系數(shù)mc。</p><p>　?、儆嬎阒髁嚎古T性矩IT</p><p>　　由劉嘉玲主編的《橋梁工程》課本5-54公式可知對于T形梁截面，抗扭慣性矩可近似按下式計算：</p><p>　　式中：bi，ti——相應為單個矩形截面的寬度和高度

53、；</p><p>　　ci——矩形截面抗扭剛度系數(shù)；</p><p>　　m——梁截面劃分成單個矩形截面的個數(shù)。</p><p>　　對于跨中截面，翼緣板的換算平均厚度：</p><p>　　馬蹄部分的換算平均厚度：</p><p>　　圖2.2示出了I的計算圖示，I的計算見表2.2。</p><

54、p>　　圖2.1 I計算圖式（尺寸單位mm）</p><p>　　表2.2 IT計算表</p><p>　?、谟嬎憧古ば拚禂?shù)β</p><p>　　對于本設(shè)計主梁的間距相同，并將主梁近似看成等截面，參考《橋梁工程》課本公式5-50則得：</p><p><b>　　式中：</b></p><p

55、>　　計算得：β=0.955<1

56、

57、 </p><p>　?、郯葱拚膭傂詸M梁法計算橫向影響線豎坐標值</p><p>　　式中：n=7, 。</p><p>　　計算所得的ηij值列于表2.3內(nèi)。</p><p>　　表2.3 ηij 值計算表</p><p>　　④計算荷載橫向分布系數(shù)</p><p>　　此橋在跨

58、度內(nèi)設(shè)有橫隔梁，具有強大的橫向連接剛性，且承重結(jié)構(gòu)的寬跨比為</p><p><b>　　=</b></p><p>　　故可按偏心壓力法來繪制橫向影響線，并計算橫向分布系數(shù)</p><p>　　本橋各根主梁的橫截面均相等，梁數(shù)n=7，梁間距為2.50m，則</p><p>　　1號梁橫向影響線的坐標值為</p&g

59、t;<p><b>　　η11=0.45</b></p><p><b>　　η17=-0.16</b></p><p>　　由η11和η15繪制的1號梁橫向影響線，確定了汽車荷載的最不利位置。</p><p>　　設(shè)橫向影響線的零點至1號梁位的距離為x，則</p><p><b

60、>　　解得</b></p><p><b>　　X=11.04m</b></p><p>　　設(shè)人行道緣石至1號梁軸線的距離為Δ，則</p><p>　　Δ=3-2.5/2=1.75m</p><p>　　根據(jù)幾何關(guān)系，左側(cè)第一個輪重對應的影響線坐標為（以表示影響線零點至汽車車輪的橫坐標距離）：<

61、/p><p><b>　　ηq1=</b></p><p>　　ηq2=0.278 ηq3=0.193 ηq4=0.113 ηq5=0.033 ηq6=-0.047 ηq7=-0.127 ηr=0.596</p><p>　　1號梁的橫向影響線和最不利布載圖式如圖2.3所示。</p><p>　　圖2

62、.3跨中橫向分布系數(shù)m的計算圖式（單位mm）</p><p>　　可變作用（汽車公路—I級）：</p><p><b>　　兩車道： </b></p><p>　　取最不利荷載，故取可變作用（汽車）的橫向分布系數(shù)為mcq=0.469，可變作用（人群）：0.416。</p><p>　　（2）支點截面的荷載橫向分布系數(shù)m0

63、</p><p>　　如圖2.4所示，按杠桿原理法繪制荷載橫向分布影響線并進行布載，1號梁可變作用的橫向分布系數(shù)可計算如下：</p><p><b>　　可變作用（汽車）：</b></p><p>　　可變作用（人群）：m=0.7</p><p>　　圖2.4支點橫向分布系數(shù)m計算圖式（單位mm）</p>

64、<p>　?、邫M向分布系數(shù)匯總（見表2.6）</p><p>　　表2.4 1號梁的可變作用橫向分布系數(shù)</p><p>　　2.2.3.車道荷載的取值</p><p>　　根據(jù)《橋規(guī)》4.3.1條，公路—I級的均布荷載標準值qk和集中荷載標準值Pk為：</p><p><b>　　計算彎矩時：</b><

65、;/p><p><b>　　計算剪力時：</b></p><p>　　2.2.4.計算可變作用效應</p><p>　　在可變作用效應計算中，本設(shè)計對于橫向分布系數(shù)額取值作如下考慮：支點處橫向分布系數(shù)取m0從支點至第一根橫梁段，橫向分布系數(shù)從m0直線過渡到mc，其余梁段均取mc。</p><p>　　①求跨中截面的最大彎矩和

66、最大剪力（如圖2.5所示）</p><p>　　計算跨中截面最大彎矩和最大剪力采用直接加載求可變作用效應，圖7示出跨中截面作用效應計算圖式，計算公式為：</p><p>　　式中：S——所求截面汽車標準荷載的彎矩或剪力；</p><p>　　qk——車道均布荷載標準值；</p><p>　　Pk——車道集中荷載標準值；</p>

67、<p>　　Ω——影響線上同號區(qū)段的面積；</p><p>　　y——影響線上最大坐標值。</p><p>　　圖2.5跨中截面作用效應計算圖式（單位mm）</p><p>　　可變作用（汽車）標準效應： </p><p>　　可變作用（汽車）沖擊效應：</p><p>　　可變作用（人群）標準效應：<

68、/p><p>　　q=1.153.5=4.03(KN/m)</p><p>　?、谇笏姆贮c截面的最大彎矩和最大剪力</p><p>　　圖2.6為四分點截面作用效應的計算圖式。</p><p>　　圖2.6四分點截面作用效應計算圖式</p><p>　　可變作用（汽車）標準效應：</p><p>　

69、　可變作用（汽車）沖擊效應：</p><p>　　可變作用（人群）標準效應：</p><p>　　③求支點截面的最大剪力</p><p>　　圖2.7示出支點截面最大剪力計算圖式。</p><p>　　圖2.9支點截面影響線圖</p><p>　　可變作用（汽車）效應：</p><p>　　可變

70、作用（汽車）沖擊效應：</p><p>　　可變作用（人群）標準效應：</p><p>　　2.3.主梁作用效應組合</p><p>　　本設(shè)計按《橋規(guī)》4.1.6～4.1.8規(guī)定，根據(jù)可能同時出現(xiàn)的作用效應選擇了三種最不利效應組合：短期效應組合、標準效應組合和承載能力極限狀態(tài)基本組合，見表2.5。</p><p>　　表2.5 主梁作用效

71、應組合</p><p>　　第3章 預應力鋼束的估算及其布置</p><p>　　3.1.跨中截面鋼束的估算和確定</p><p>　　根據(jù)《公預規(guī)》規(guī)定，預應力梁應滿足正常使用極限狀態(tài)的應力要求和承載能力極限狀態(tài)的強度要求。以下就跨中截面在各種作用效應組合下，分別按照上述要求對主梁所需的鋼束數(shù)進行估算，并且按這些估算的鋼束數(shù)的多少確定主梁的配束。</p>

72、;<p>　?、虐凑Ｊ褂脴O限狀態(tài)的應力要求估算鋼束數(shù)</p><p>　　對于簡支梁帶馬蹄的T形截面，當截面混凝土不出現(xiàn)拉應力控制時，則得到鋼束數(shù)n的估算公式：</p><p>　　式中：Mk——持久狀態(tài)使用荷載產(chǎn)生的跨中彎矩標準組合值，按表2.1取用；-</p><p>　　C1——與荷載有關(guān)的經(jīng)驗系數(shù)，對于公路—II級，C1取用0.565；<

73、;/p><p>　　ΔAp——一股6φs15.2鋼絞線截面積，一根鋼絞線的截面積是1.4cm2，ΔAp=8.4cm2。</p><p>　　在一中已計算出成橋后跨中截面yx=146.71cm，ks=47.13cm，初估ap=15cm，則鋼束偏心距為：ep=yx-ap=146.7-15=131.70（cm）。</p><p><b>　　1號梁：</b&g

74、t;</p><p>　?、?按承載能力極限狀態(tài)估算鋼束數(shù)</p><p>　　根據(jù)極限狀態(tài)的應力計算圖式，受壓區(qū)混凝土達到極限強度fcd，應力圖式呈矩形，同時預應力鋼束也達到設(shè)計強度fpd，則鋼束數(shù)的估算公式為：</p><p>　　式中：Md——承載能力極限狀態(tài)的跨中最大彎矩，按表7取用；</p><p>　　α——經(jīng)驗系數(shù)，一般采用0.

75、75～0.77，本設(shè)計取用0.76；</p><p>　　fpd——預應力鋼絞線的設(shè)計強度，為1260MPa。</p><p><b>　　計算得：</b></p><p>　　根據(jù)上述兩種極限狀態(tài)，取鋼束數(shù)n=7。</p><p>　　3.2 預應力鋼束布置</p><p>　　3.2.1 跨中

76、截面及錨固端截面的鋼束位置</p><p>　　(1)對于跨中截面，在保證布置預留管道構(gòu)造要求的前提下，盡可能使鋼束群重心的偏心距大些。本設(shè)計采用內(nèi)徑70mm，外徑77mm的預留塑料皮波紋管，根據(jù)《公預規(guī)》9.1.1條規(guī)定，管道至梁底和梁側(cè)凈距不應小于3cm及管道直徑1/2。根據(jù)《公預規(guī)》9.4.9條規(guī)定，水平凈距不應小于4cm及管道直徑的0.6倍，在豎直方向可疊置。根據(jù)以上規(guī)定，跨中截面的細部構(gòu)造如圖3-1所示

77、。由此可直接得出鋼束群重心至梁底距離為：</p><p>　　(2)由于主梁預制時為小截面，若鋼束全部在預制時張拉完畢，有可能會在上緣出現(xiàn)較大的拉應力，在下緣出現(xiàn)較大的壓應力?？紤]到這個原因，本設(shè)計預制時在梁端錨固N1-N6號鋼束，N7號鋼束在成橋后錨固在梁頂，布置如圖3-1。</p><p>　　對于錨固端截面，鋼束布置通?？紤]下述兩個方面：一是預應力鋼束合力重心盡可能靠近截面形心，使截

78、面均勻受壓；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”原則，錨固端截面所布置的鋼束如圖3-1所示。鋼束群重心至梁底距離為：</p><p>　　為驗核上述布置的鋼束群重心位置，需計算錨固端截面幾何特性。如圖3-1計算錨固端截面特性計算見表3-1所示，鋼束凈截面幾何特性計算見表3-2所示。</p><p>　　跨中截面

79、 b) 錨固截面</p><p>　　圖3-1鋼束布置圖(尺寸單位：mm)</p><p><b>　　其中：</b></p><p><b>　　(3-3)</b></p><p><b>　　(3-4)</b></p><p><b

80、>　　故計算得：</b></p><p><b>　　(3-5)</b></p><p><b>　　(3-6)</b></p><p><b>　　(3-7)</b></p><p><b>　　其中：</b></p>&

81、lt;p><b>　　故計算得：</b></p><p>　　說明鋼束群重心處于截面的核心范圍內(nèi)。</p><p>　　圖3-2 鋼束群重心位置復核圖式(尺寸單位：mm)</p><p>　　3.2.2 鋼束起彎角和線形的確定</p><p>　　確定鋼束起彎角時，即要照顧到由其彎起產(chǎn)生足夠的豎向預剪力，又要考慮到

82、所引起的摩擦預應力損失不宜過大。為此，將端部錨固端截面分成上，下兩部分(見圖3-3)上部鋼束的彎起角為15o，下部鋼束彎起角定為7o。在梁頂錨固的鋼束彎起角定位26 o。</p><p>　　圖3-3 封錨端混凝土塊尺寸圖(尺寸單位：mm)</p><p>　　N7號鋼束在離支座中心線1600mm處錨固，如圖3-4所示。</p><p>　　圖3-4 N7號鋼束縱

83、向布置(尺寸單位：mm)</p><p>　　為簡化計算和施工，所有鋼束布置的線形均為直線加圓弧，并且整根鋼束都布置在同一豎直面內(nèi)。</p><p>　　3.2.3 鋼束計算</p><p>　　(1)計算鋼束起彎點至跨中的距離</p><p>　　錨固點到支座中心線的水平距離(見圖3-3)為：</p><p>　　圖

84、3-5示出鋼束計算圖式，鋼束起彎點至跨中的距離x1列表計算在表3-3內(nèi)。</p><p>　　圖3-5 鋼束計算圖式(尺寸單位：mm)</p><p>　　(2)控制截面的鋼束重心位置計算</p><p>　?、俑麂撌匦奈恢糜嬎?lt;/p><p>　　由圖3-5所示的幾何關(guān)系，當計算截面在曲線端時，計算公式為：</p><

85、p><b>　　(3-8)</b></p><p><b>　　(3-9)</b></p><p>　　當計算截面在近錨固點的直線段時，計算公式為：</p><p><b>　　(3-10)</b></p><p>　　式中：——鋼束在計算截面處鋼束重心到梁底的距離；&l

86、t;/p><p>　　——鋼束起彎前到梁底的距離；</p><p>　　——鋼束彎起半徑(見表3-3)。</p><p>　　②計算鋼束群重心到梁底距離(見表3-4)</p><p><b>　　(3)鋼束長度計算</b></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

87、鋼束的曲線長度可按圓弧半徑與彎起角度進行計算。通過每根鋼束長度計算，就可得出一片主梁和一孔橋所需鋼束的總長度，以利備料和施工。計算結(jié)果見表3-5所示。</p><p>　　第4章 計算主梁截面幾何特性</p><p>　　本設(shè)計在求得各驗算截面的毛截面特性和鋼束位置的基礎(chǔ)上，計算主梁凈截面和換算截面的面積、慣性矩及梁截面分別對重心軸、上梗肋與下梗肋的靜矩[7]，最后匯總成截面特性值總表，為

88、各受力階段的應力驗算準備計算數(shù)據(jù)。</p><p>　　在表4-9中示出各截面特性值的計算結(jié)果。</p><p>　　4.1 截面面積及慣矩計算</p><p>　　4.1.1 .凈截面幾何特性計算</p><p>　　在預加應力階段，只需要計算小截面的幾何特性。</p><p><b>　　計算公式如下：&

89、lt;/b></p><p>　　截面積： (4-1) </p><p>　　截面慣矩： (4-2) </p><p>　　跨中截面計算結(jié)果見表4-1。</p><

90、;p>　　四分點截面計算結(jié)果見4-2。</p><p>　　支點截面計算結(jié)果見4-4</p><p>　　4.1.2.換算截面幾何特性計算</p><p>　　(1)整體截面幾何特性計算</p><p>　　在使用荷載階段需要計算大截面(結(jié)構(gòu)整體化以后的截面)的幾何特性，計算公式如下：</p><p>　　截面積

91、 (4-3) </p><p>　　截面慣矩 (4-4) </p><p>　　其結(jié)果列于表4-1。</p><p>　　以上式中：——分別為混凝土毛截面面積和慣矩；</p><p>　　——分別為一根管道截面積和

92、鋼束截面積；</p><p>　　——分別為凈截面和換算截面重心到主梁上緣的距離；</p><p>　　——分面積重心到主梁上緣的距離；</p><p>　　——計算面積內(nèi)所含的管道(鋼束)數(shù)；</p><p>　　——鋼束與混凝土的彈性摸量比值，由表1－1得=5.65。</p><p>　　(2)有效分布寬度內(nèi)截面幾

93、何特性計算</p><p>　　根據(jù)《公預規(guī)》4.2.2條，預應力混凝土梁在計算預應力引起的混凝土應力時，預加力作為軸向力產(chǎn)生的應力按實際翼緣全寬計算，由預加力偏心引起的彎矩產(chǎn)生的應力按翼緣有效寬度計算。因此表4-1中的抗彎慣矩應進行折減。由于采用有效寬度方法計算的等效法向應力體積和原全寬內(nèi)實際的法向應力體積是相等的，因此用有效寬度截面計算等代法向應力時，中性軸應取原全寬截面的中性軸。</p>&l

94、t;p>　?、儆行Х植紝挾鹊挠嬎悖?lt;/p><p>　　根據(jù)《公預規(guī)》4.2.2條，對于T形截面受壓區(qū)翼緣計算寬度bf′，應取用下列三者中的最小值：</p><p>　　此處bh＞3hh，根據(jù)規(guī)范，取bh=3hh=16(㎝)。</p><p>　　故：bf′=250(㎝)。</p><p>　?、谟行Х植紝挾葍?nèi)截面幾何特性計算：<

95、/p><p>　　由于截面寬度不折減，截面的抗彎慣矩也不需折減，取全寬截面值。</p><p>　　4.2.截面凈距計算</p><p>　　預應力鋼筋混凝土梁在張拉階段和使用階段都要產(chǎn)生剪應力，這兩個階的剪應力應該疊加。在每一個階段中，凡是中和軸位置和面積突變處的剪應力，都是需要計算的。張拉階段和使用階段的截面(圖4-1)，除了兩個階段a-a和b-b位置的剪應力需要計

96、算外，還應計算：</p><p>　　(1)在張拉階段，凈截面的中和軸(簡稱凈軸)位置產(chǎn)生的最大剪應力，應該與使用階段在凈軸位置產(chǎn)生的剪應力疊加。</p><p>　　(2)在使用階段，換算截面的中和軸(簡稱換軸)位置產(chǎn)生的最大剪應力，應該與張拉階段在換軸位置的剪應力疊加。</p><p>　　因此，對于每一個荷載作用階段，需要計算四個位置(共8種)的剪應力，即需要

97、計算下面幾種情況的靜矩：</p><p>　　圖4-1 靜矩計算圖式(尺寸單位：mm)</p><p>　?、賏-a線(圖4-1)以上(或以下)的面積對中性軸(凈軸和換軸)的靜矩；</p><p>　?、赽-b線以上(或以下)的面積對中性軸(兩個)的靜矩；</p><p>　　③凈軸(n-n)以上(或以下)的面積對稱中性軸(兩個)的靜矩；&l

98、t;/p><p>　?、軗Q軸(o-o)以上(或以下)的面積對中性軸(兩個)的靜矩。</p><p>　　計算結(jié)果列于表4-5～4-8。</p><p><b>　　續(xù)上表4-5</b></p><p>　　表4-8 支點截面對重心軸靜矩計算</p><p>　　4.3.截面幾何特性匯總</p&g

99、t;<p>　　其它截面的特性值均可用同樣方法計算，下面將計算結(jié)果一并列于表4-9內(nèi)。</p><p>　　第5章 鋼束預應力損失計算</p><p>　　根據(jù)《公預規(guī)》6.2.1條規(guī)定，當計算主梁截面應力和確定鋼束的控制應力時，應計算預應力損失值。后張法梁的預應力損失包括前期預應力損失(鋼束與管道壁的摩擦損失，錨具變形、鋼束回縮引起的損失，分批張拉混凝土彈性壓縮引起的損失)

100、和后期預應力損失(鋼絞線應力松弛、混凝土收縮和徐變引起的應力損失)，而梁內(nèi)鋼束的錨固應力和有效應力(永存應力)分別等于張拉應力扣除相應階段的預應力損失。</p><p>　　預應力損失值因梁截面位置不同而有差異，限于篇幅，僅以四分點截面(既有直線束，又有曲線束通過)的計算說明各項預應力損失的計算方法。對于其他截面均可用同樣方法計算，它們的計算結(jié)果均列入鋼束預應力損失及預加內(nèi)力一覽表內(nèi)(表5-1～表5-19)。&l

101、t;/p><p>　　5.1.預應力鋼束與管道壁之間引起的預應力損失</p><p>　　按《公預規(guī)》6.2.2條規(guī)定，計算公式為：</p><p><b>　　(5-1) </b></p><p>　　式中：бcom——張拉鋼束時錨下的控制應力；根據(jù)《公預規(guī)》6.1.3條規(guī)定，對于鋼絞線取張拉控制應力為：</p&

102、gt;<p>　　бcom=0.75fpk=0.75×1860=1395(MPa)(見表1-1)</p><p>　　µ——鋼束與管道壁的摩擦系數(shù)，對于預埋波紋管取µ=0.20；</p><p>　　θ——從張拉端到計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系數(shù)，

103、取k=0.0015；</p><p>　　x——從張拉端到計算截面的管道長度(m)，可近似取其在縱軸上的投影長度(見圖3-5)，當四分點為計算截面時，。</p><p>　　5.2 由錨具變形、鋼束回縮引起的預應力損失</p><p>　　按《公預規(guī)》6.2.3條，對曲線預應力筋，在計算錨具變形、鋼束回縮引起的預應力損失時，應考慮錨固后反向摩擦的影響。根據(jù)《公預規(guī)》

104、附錄D，計算公式如下。</p><p><b>　　反向摩擦影響長度：</b></p><p><b>　　(5-2)</b></p><p>　　式中：——錨具變形、鋼束回縮值(mm)，按《公預規(guī)》6.2.3條采用；對于夾片錨=6mm；</p><p>　　——單位長度由管道摩擦引起的預應力損失，

105、按下列公式計算：</p><p><b>　　(5-3)</b></p><p>　　其中 ——張拉端錨下控制應力，本設(shè)計為1395MPa；</p><p>　　——預應力鋼筋扣除沿途摩擦損失后錨固端應力，即跨中截面扣除 后的鋼筋應力；</p><p>　　——張拉端至錨固端距離。</p><p&g

106、t;　　張拉端錨下預應力損失：</p><p><b>　　(5-4)</b></p><p>　　在反摩擦影響長度內(nèi)，距張拉端x處的錨具變形、鋼筋回縮損失：</p><p><b>　　(5-5)</b></p><p>　　在反摩擦影響長度外，錨具變形、鋼筋回縮損失：。</p>&

107、lt;p>　　四分點截面的計算結(jié)果見表5-4。</p><p>　　5.3混凝土彈性壓縮引起的預應力損失</p><p>　　后張法梁當采用分批張拉時，先張拉的鋼束由于張拉后批鋼束產(chǎn)生的混凝土彈性壓縮引起的應力損失，根據(jù)《公預規(guī)》6.2.5條規(guī)定，計算公式為：</p><p><b>　　(5-6)</b></p><

108、p>　　式中：——在先張拉鋼束重心處。由后張拉各批鋼束而產(chǎn)生的混凝土法向應力，可按下式計算：</p><p><b>　　(5-7)</b></p><p>　　其中 Np0, Mp0——分別為鋼束錨固時預加的縱向力和彎矩；</p><p>　　——計算截面上鋼束重心到截面凈矩的距離，,其中ynx值見表4-9所示，值見表3-4。<

109、/p><p>　　采用逐根張拉鋼束，預制時張拉鋼束N1—N6，張拉順序為N5，N6, N1，N4，N2，N3。計算時應從最后張拉的一束逐步向前推進。</p><p>　　本設(shè)計為了區(qū)分預制階段和使用階段的預應力損失，先不考慮N7號束對其它N1—N6 號束的影響，計算得預制階段σl4見表5-7～5-10。</p><p>　　5.4由鋼束應力松弛引起的預應力損失</

110、p><p>　　根據(jù)《公預規(guī)》6.2.6規(guī)定，鋼絞線由松弛引起的應力損失的終極值，按下式計算： (5-8)</p><p>　　式中：Ψ——張拉系數(shù)，本設(shè)計采用一次張拉，Ψ=1.0；</p><p>　　ζ——鋼筋松弛系數(shù)，對低松弛鋼筋，ζ=0.3；</p><p>　　σpe——傳力錨固時的鋼筋應

111、力。</p><p>　　計算得各截面鋼絞線由松弛引起的應力損失的終極值見表5-10～5-12。</p><p>　　5.5混凝土收縮和徐變引起的預應力損失</p><p>　　根據(jù)《公預規(guī)》6.2.7條規(guī)定，由混凝土收縮和徐變引起的應力損失可按下式計算：</p><p>　　σl6= (5-9)</p>

112、<p>　　ρ=1+ (5-10)</p><p>　　式中： ——全部鋼束重心處混凝土收縮、徐變引起的預應力損失值；</p><p>　　——鋼束錨固時，全部鋼束重心處由預加應力(扣除相應階段應力損失)產(chǎn)生的混凝土法向應力，并根據(jù)張拉受力情況，考慮主梁重力的影響；</p><p><b>　　——配

113、筋率，ρ=；</b></p><p>　　A——本設(shè)計為鋼束錨固時相應的凈截面面積An，見表4-9；</p><p>　　ep——本設(shè)計為鋼束群重心至截面凈軸的距離e0，見表4-9；</p><p>　　i——截面回轉(zhuǎn)半徑，本設(shè)計為</p><p>　　——加載齡期為t0、計算齡期為t時的混凝土徐變系數(shù)；</p>&

114、lt;p>　　——加載齡期為t0、計算齡期為t時的收縮應變；</p><p>　　5.5.1. 徐變系數(shù)終極值和收縮應變終極值的計算</p><p>　　構(gòu)件理論厚度的計算公式為： h= (5-11)</p><p>　　式中：A——主梁混凝土截面面積；</p><p>　　u——與大氣接

115、觸的截面周邊長度。</p><p>　　本設(shè)計考慮混凝土收縮和徐變大部分在成橋之前完成，A和u均采用預制梁的數(shù)據(jù)，對于混凝土毛截面，四分點與跨中截面上述數(shù)據(jù)完全相同，即：</p><p>　　A=8477.5cm2(見表1-2)</p><p>　　故： </p><p>　　設(shè)混凝土收縮和徐變在野外一般條件(相對濕度為

116、75%)下完成，受荷時混凝土加載齡期為20d。</p><p>　　按照上述條件，查《公預規(guī)》表6.2.7得到：=1.79, =0.23×10-3</p><p>　　5.5.2.計算σl6 </p><p>　　混凝土收縮和徐變引起的應力損失列表在表5-4內(nèi)。</p><p><b>　　續(xù)表5-15<

117、;/b></p><p>　　5.6預加力計算及鋼束預應力損失匯總</p><p>　　施工階段傳力錨固應力及其產(chǎn)生的預加力;</p><p><b>　?、?</b></p><p>　　②由σp0產(chǎn)生的預加力</p><p>　　縱向力：

118、 (5-12) </p><p>　　彎矩： (5-13)</p><p>　　剪力： (5-14) </p><p>　　式中：——鋼束彎起后與梁軸的夾角，與的值見表3-

119、3；</p><p>　　——單根鋼束的截面積。</p><p>　　可用上述同樣的方法計算出使用階段由張拉鋼束產(chǎn)生的預加力Np,Qp,Mp，下面將計算結(jié)果一并列入表5-18內(nèi)。</p><p>　　表5-19示出了各控制截面的鋼束預應力損失。</p><p>　　第6章 主梁截面承載力與應力驗算</p><p>　　

120、預應力混凝土梁從預加力開始到受荷破壞，需經(jīng)受預加應力、使用荷載作用，裂縫出現(xiàn)和破壞等四個受力階段，為保證主梁受力可靠并予以控制。應對控制截面進行各個階段的驗算。在以下內(nèi)容中，先進行持久狀態(tài)承載能力極限狀態(tài)承載力驗算，再分別驗算持久狀態(tài)抗裂驗算和應力驗算，最后進行短暫狀態(tài)構(gòu)件的截面應力驗算。對于抗裂驗算，《公預規(guī)》根據(jù)公路簡支標準設(shè)計的經(jīng)驗，對于全預應力梁在使用階段短期效應組合作用下，只要截面不出現(xiàn)拉應力就可滿足。</p>

121、<p>　　6.1 持久狀態(tài)承載能力極限狀態(tài)承載力驗算</p><p>　　在承載能力極限狀態(tài)下，預應力混凝土梁沿正截面和斜截面都有可能破壞，下面驗算這兩類截面的承載力。</p><p>　　6.1.1 .正截面承載力驗算</p><p>　　圖6-1 正截面承載力計算圖</p><p>　　(1)確定混凝土受壓區(qū)高度：</p

122、><p>　　根據(jù)《公預規(guī)》5.2.3條規(guī)定，對于帶承托翼緣板的T形截面；</p><p>　　當成立時，中性軸帶翼緣板內(nèi)，否則在腹板內(nèi)。</p><p>　　本算例的這一判別式：</p><p>　　左邊==1260×68.6×0.1=8643.6(kN)</p><p>　　右邊= =22.4

123、15;250×16×0.1=8960(kN)</p><p>　　左邊＜右邊，即中性軸在翼板內(nèi)。</p><p>　　設(shè)中性軸到截面上緣距離為x，則：</p><p>　　式中：ξb——預應力受壓區(qū)高度界限系數(shù)，按《公預規(guī)》表5.2.1采用，對于C50混凝土和鋼絞線，ξb=0.40；</p><p>　　h0——梁的有效高