結構設計原理課程設計 (2)

1、<p>　　課程名稱： 結構設計原理 </p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　一 設計資料···················

2、3;····································1&

3、lt;/p><p>　　二 主梁尺寸································

4、························1</p><p>　　三 主梁全截面性質(zhì)·······&

5、#183;····································

6、;······1四 主梁內(nèi)力計算·····························

7、·······················3</p><p>　　五 鋼筋面積的估算及鋼束布置·······&#

8、183;································3</p><p>　　

9、六 主梁截面幾何特性計算··································

10、3;·········9</p><p>　　七 持久狀況截面承載力極限狀態(tài)計算····················

11、83;············10</p><p>　　八 鋼束預應力損失估算··················&

12、#183;··························14</p><p>　　九 應力驗算····

13、3;····································&#

14、183;·············20</p><p>　　十 抗裂性驗算·················

15、3;···································24</p

16、><p>　　十一 主梁變形（撓度）計算·······························

17、3;·········26</p><p>　　十二 錨固區(qū)局部承壓計算·····················&

18、#183;·····················28</p><p><b>　　一、設計資料</b></p><p>　　1簡支梁跨徑：標注跨徑為L=28

19、.660m。</p><p>　　2設計荷載：公路Ⅱ級，人群荷載為3.0kN/㎡,結構重要性系數(shù)為=1.0 。</p><p>　　3環(huán)境：橋址位于野外一般地區(qū)，Ⅰ類環(huán)境，年平均相對濕度為75%。</p><p>　　4材料：預應力鋼筋采用ASTM A416-97標準的低松弛鋼絞線（1×7標準型），抗拉強度標準值=1720MPa，抗拉強度設計值=1170M

20、Pa，公稱面積140㎜²，彈性模量=1.95×10,錨具采用夾片式群錨。</p><p>　　非預應力鋼筋：HRB335級鋼筋，抗拉強度標準值=335MPa，抗拉強度設計值=280MPa，鋼筋彈性模量為=2.0×10MPa 。</p><p>　　混凝土：主梁采用C45，=3.35×10MPa，抗拉強度標準值=29.6MPa，抗壓強度設計值=20.5

21、MPa，抗拉強度標準值=2.51MPa，抗拉強度設計值=1.74MPa 。</p><p>　　5施工方法：采用后張法施工，預測主梁時，預留孔道采用預埋金屬波紋管成型，鋼絞線采用TD雙作用千斤頂兩端同時張拉，主梁安裝就位后現(xiàn)澆40㎜寬的濕接縫，最后施工80㎜厚的瀝青橋面鋪裝層。</p><p><b>　　主梁尺寸</b></p><p>　　

22、主梁各部分尺寸如圖1所示。</p><p><b>　　主梁全截面性質(zhì)</b></p><p>　　1受壓翼緣板有效寬度的計算</p><p>　　按《公路橋規(guī)》規(guī)定，T型截面梁受壓翼緣有效寬度取下列三者中的最小值：</p><p>　?。?）簡支梁計算跨徑的，即=28660/3=9553㎜；</p>&l

23、t;p>　?。?）相鄰兩梁的平均間距，對于中梁為2200㎜；</p><p>　?。?）（b+6+12），式中b為梁腹板寬度，為承托長度，這里=0，為受壓翼緣懸出板的厚度，可取跨中截面翼板厚度的平均值，即(1000×180+800×120/2)/1000=228㎜。所以有（b+6+12）=200+6×0+12×288=2936㎜。</p><p&g

24、t;　　所以，受壓翼緣的有效寬度取=2200㎜。</p><p>　　圖1 主梁各部分尺寸圖（尺寸單位：㎜）</p><p>　　2全截面幾何性質(zhì)的計算</p><p>　　在工程設計中，主梁幾何性質(zhì)多采用分塊數(shù)值求和法進行，其計算式為</p><p>　　全截面面積： </p><p&g

25、t;　　全解面重心至梁頂?shù)木嚯x： </p><p>　　式中 —分塊面積；</p><p>　　—分塊面積的重心至梁頂邊的距離。</p><p>　　主梁跨中I-I截面的全截面幾何性質(zhì)如表1-1所示，根據(jù)圖1可知變化點處的截面幾何尺寸與跨中截面相同，故幾何特性也相同，為</p><p>　　=876000㎜；=476180×

26、10³㎜³</p><p>　　=544㎜；=301.348×10㎜</p><p>　　式中 —分塊面積對其自身重心軸的慣性矩； </p><p>　　—對（重心）軸的慣性矩。</p><p>　　表1-1 截面（跨中與截面）全截面幾何特性</p><p><b>　　四、

27、主梁內(nèi)力計算</b></p><p>　　公路簡支梁橋主梁的內(nèi)力，由永久作用（如結構恒載、結構附加恒載等）與可變作用（包括汽車荷載、人群荷載等）所產(chǎn)生。主梁各截面的最大內(nèi)力，是考慮了車道荷載對計算主梁的最不利荷載位置，并通過各主梁間的內(nèi)力橫向分配而得。此處僅列出梁的計算結果，如表1-2所示。</p><p>　　五、鋼筋面積的估算及鋼束布置</p><p&g

28、t;　　1預應力鋼筋截面積估算</p><p>　　按構件正截面抗裂性要求估算預應力鋼筋數(shù)量</p><p>　　表1-2 主梁作用效應組合值</p><p>　　注：沖擊系數(shù)1+=1.305</p><p>　　對于A類部分預應力混凝土構件，根據(jù)跨中截面抗裂要求可得跨中截面所需的有效預應力為</p><p>　　式

29、中的為正常使用極限狀態(tài)按作用短期效應組合計算的彎矩值，由表1-2有：</p><p>　　=1946.42+953.48+1770.07=4670.47kN·m</p><p>　　設預應力鋼筋截面重心距截面下緣為=100㎜，則預應力鋼筋的合力作用點至截面重心的距離為=-=1156㎜；鋼筋估算時，截面性質(zhì)近似取用全截面的性質(zhì)來計算，由表1-1可得跨中截面面積A=87600㎜，全截

30、面對抗裂驗算邊緣的彈性抵抗矩為W=I/=301.348×10/1256=239.927×10㎜；所以有效預加力合力為</p><p>　　預應力鋼筋的張拉控制應力為=0.75=0.75×1720=1290MPa,預應力損失按張拉控制應力的20%估算，則可得預應力鋼筋的面積為</p><p>　　采用3束7Φ15.24鋼絞線，預應力鋼筋的截面積為=3×

31、7×140=2940㎜。采用夾片式群錨，Φ70金屬波紋管成孔。</p><p><b>　　2預應力鋼筋布置</b></p><p>　　跨中截面預應力鋼筋的布置 </p><p>　　后張法預應力混凝土受彎構件的預應力管道布置應符合《公路橋規(guī)》中的有關構造要求。參

32、考已有的設計圖紙并按《公路橋規(guī)》中的構造要求，對跨中截面的預應力鋼筋進行初步布置，如圖2。</p><p>　　（2）錨固面鋼束布置</p><p>　　為施工方便，全部3束預應力鋼筋均錨于兩端（圖2a、b）。這樣布置符合均勻分散的原則，不僅能滿足張拉的要求，而且N1、N2在梁端均彎起較高，可以提供較大的預剪力。</p><p>　?。?）其它截面鋼束位置及傾角計算

33、</p><p>　　鋼束彎起形狀、彎起角θ及其彎曲半徑</p><p>　　采用直線段中接圓弧曲線段的方式彎曲；為使預應力鋼筋的預加力垂直作用于錨墊板，N2、N3彎起角θ均取=8°；各鋼束的彎曲半徑為：；；。</p><p>　　鋼束各控制點位置的確定</p><p>　　以N3號鋼束為例，其彎起布置如圖3所示。</p>

34、;<p>　　圖3 跨中截面的預應力鋼筋進行初步布置</p><p>　　由確定導線點距錨固點的水平距離</p><p>　　=400×cot8°=2846㎜</p><p>　　由確定彎起點至導線點的水平距離</p><p>　　=15000×tan4°=1049㎜</p>

35、<p>　　所以彎起點至錨固點的水平距離為</p><p>　　=2846+1049=3895㎜</p><p>　　則彎起點至跨中截面的水平距離為</p><p>　　=（28660/2+312）-=14882-3895=10747㎜</p><p>　　根據(jù)圓弧切線的性質(zhì)，圓中彎止點沿切線方向至導線點的距離與彎起點至導線點的

36、水平距離相等，所以彎止點至導線點的水平距離為</p><p>　　=1049×cos8°=1039㎜</p><p>　　故彎止點至跨中截面的水平距離為</p><p>　　=（10747+1039+1049）=12835㎜</p><p>　　同理可以計算N1、N2的控制點位置，將各鋼束的控制參數(shù)匯總于表1-3中。<

37、;/p><p>　　表1-3 各鋼束彎曲控制要素表 </p><p>　　各截面鋼束位置及其傾角計算</p><p>　　仍以N3號鋼束為例，計算鋼束上任一點i離梁底距離=+及該點處鋼束的傾角，式中為鋼束彎起前其重心至梁底的距離，=100㎜；為i點所在計算截面處鋼束位置的升高值。</p><

38、;p>　　計算時，首先應判斷出i點所在處的區(qū)段，然后計算及，即</p><p>　　當（）0時，i點位于直線段還未彎起，=0，故==100㎜；=0</p><p>　　當0<（）（）時，i點位于圓弧曲線段，及按下式計算，即</p><p>　　當（）>（）時，i點位于靠近錨固端的直線段，此時==8°，按下式計算，即</p>

39、<p>　　各截面鋼束位置及其傾角計算詳見表1-4。</p><p>　　④鋼束平彎段的位置及平彎角</p><p>　　N1、N2、N3三束預應力鋼絞線在跨中截面布置在同一水平面上，而在錨固端三束鋼絞線則都在肋板中心線上，為實現(xiàn)鋼束的這種布筋方式，N2、N3在主梁肋板中必須從兩側(cè)平彎到肋板中心線上，為了便于施工中布置預應力管道，N2、N3在梁中的平彎采用相同的形式，其平彎位置如

40、圖4所示。平彎段有兩段曲線弧，每段曲線弧的彎曲角為θ==4.596°。</p><p>　　圖4 鋼束平彎示意圖（尺寸單位：mm）</p><p>　　3非預應力鋼筋截面積估算及布置</p><p>　　按構件承載能力極限狀態(tài)要求估算非預應力鋼筋數(shù)量：</p><p>　　在確定預應力鋼筋數(shù)量后，非預應力鋼筋根據(jù)正截面承載能力極限

41、狀態(tài)的要求來確定。</p><p>　　設預應力鋼筋和非預應力鋼筋的合力點到截面底邊的距離為=80㎜，則有</p><p>　　=h-=1800-80=1720㎜</p><p>　　先假定為第一類T型截面，由公式計算受壓區(qū)高度x，即</p><p>　　求得 x=102.4<=228㎜</p

42、><p>　　則根據(jù)正截面承載力計算需要的非預應力鋼筋截面積為</p><p>　　采用5Φ32+2Φ12 HRB335鋼筋，提供的鋼筋截面面積為=4247㎜。</p><p>　　在梁底布置成兩排，如圖5，凈距>30㎜，鋼筋重心到底邊的距離為。</p><p>　　圖5 非預應力鋼筋布置圖（尺寸單位：㎜）</p><

43、;p>　　六、主梁截面幾何特性計算</p><p>　　后張法預應力混凝土主梁截面幾何特性應根據(jù)不同的受力階段分別計算。此設計的T型梁從施工到運營經(jīng)歷了如下三個階段。</p><p>　　1主梁預制并張拉預應力鋼筋</p><p>　　主梁混凝土達到設計強度的90%后，進行預應力的張拉，此時管道尚未壓漿，所以其截面特性為計入非預應力鋼筋影響的凈截面，該截面的截

44、面特性計算中應扣除預應力管道的影響，T梁翼板寬度為1800㎜。</p><p>　　2灌漿封錨，主梁吊裝就位并現(xiàn)澆400㎜濕接縫</p><p>　　預應力鋼筋張拉完成并進行管道壓漿、封錨后，預應力鋼筋能夠參與截面受力。吊裝就位后現(xiàn)澆400㎜濕接縫，但濕接縫還沒有參與截面受力，所以此時的截面特性計算采用計入非預應力鋼筋和預應力鋼筋影響的換算截面，T梁翼板寬度仍為1800㎜。</p&g

45、t;<p>　　3橋面、欄桿及人行道施工和營運階段</p><p>　　橋面濕接縫結硬后，主梁即為全截面參與工作，此時截面特性計算計入非預</p><p>　　表1-4 各截面鋼束位置（）及其傾角（）計算表 </p><p>　　應力鋼筋和預應力鋼筋影響的換算截面，T梁翼板有效寬度為2200㎜。</p><

46、;p>　　截面幾何特性的計算可以列表進行，以第一階段跨中截面為例列表1-5，同理可得其他受力階段控制截面幾何特性如表1-6所示。</p><p>　　持久狀況截面承載力極限狀態(tài)計算</p><p><b>　　1正截面承載力計算</b></p><p>　　表1-5 第一階段跨中截面幾何特性計算表</p><p>

47、;<b>　　注： </b></p><p>　　一般取彎矩最大的跨中截面進行正截面承載力計算。 </p><p>　?。?）求受壓區(qū)高度x</p><p>　　先按第一類T型截面梁，略去構造鋼筋影響，計算混凝土受壓區(qū)高度x，即</p><p>　　受壓區(qū)全部位于翼緣板內(nèi)，說明確實是第一類T型截面梁。</p>

48、<p>　?。?）正截面承載力計算</p><p>　　跨中截面預應力鋼筋和非預應力鋼筋的布置見圖2和圖5，預應力鋼筋和非預應力鋼筋的合力作用點到截面底邊距離為</p><p>　　所以 ==1800-88.2=1711.8㎜</p><p>　　由表1-2⑦知，梁跨中截面彎矩組合設計值=7706.6kN·m。截面抗

49、彎承載力有</p><p><b>　　=</b></p><p>　　=20.5×2200×102.4×（1711.8-51.2）</p><p><b>　　=7669kN·m</b></p><p>　　因為（7706.6-7669）/7706.6

50、15;100%=0.49%<5%，故可以認為跨中截面承載力滿足要求。</p><p>　　表1-6 各控制截面不同階段的截面幾何特性匯總表</p><p><b>　　2斜截面承載力計算</b></p><p>　　斜截面抗剪承載力計算</p><p>　　預應力混凝土簡支梁應對按規(guī)定需要驗算的各個截面進行斜截面

51、抗剪承載力驗算，以下以變節(jié)點截面（Ⅱ-Ⅱ）處的斜截面抗剪承載力驗算。</p><p>　　首先，根據(jù)下式進行截面抗剪強度上、下限復核，即</p><p>　　式中的為驗算截面處剪力組合設計值，這里=837.69kN；為混凝土強度等級，這里=45MPa；b=200㎜；為相應于剪力組合設計值處的截面有效高度，即自縱向受拉鋼筋合力點至混凝土受壓邊緣的距離，這里縱向受拉鋼筋合力點距截面下緣距離為&

52、lt;/p><p>　　所以=1800-388.9=1411.1㎜；為預應力提高系數(shù)，=1.25；代入上式求得=1.0×857.69kN。</p><p>　　計算表明，截面尺寸滿足要求，但需配置抗剪鋼筋。</p><p>　　斜截面抗剪承載力計算</p><p><b>　　式中</b></p>&

53、lt;p>　　其中 —異號變矩影響系數(shù)，=1.0；</p><p>　　—預應力提高系數(shù)，=1.25</p><p>　　—受壓翼緣的影響系數(shù)，=1.1。</p><p>　　P=100=100×</p><p>　　箍筋選用雙肢直徑為10㎜的HRB335鋼筋，=280MPa，間距=200㎜，則=2×78.54=1

54、57.08㎜，故</p><p>　　采用全部3束預應力鋼筋的平均值，即=0.089（表1-4）。所以</p><p>　　=891.165kN</p><p>　　變化點截面處斜截面抗剪滿足要求。非預應力構造鋼筋作為承載力儲備，未予考慮。</p><p><b>　　斜截面抗彎承載力</b></p>&l

55、t;p>　　由于鋼束均錨固于梁端，鋼束數(shù)量沿跨長方向沒有變化，且彎起角度平和，其斜截面抗彎強度一般不控制設計，故不另行驗算。</p><p><b>　　鋼束預應力損失估算</b></p><p>　　1預應力鋼筋張拉控制應力</p><p>　　按《公路橋規(guī)》規(guī)定采用</p><p>　　=0.75×1

56、720=1290MPa</p><p><b>　　2鋼束應力損失</b></p><p>　　預應力鋼筋與管道摩擦引起的預應力損失</p><p>　　對于跨中截面：x=+d；d為錨固點到支點中線的水平距離（圖2）；、k分別為預應力鋼筋與管道壁的摩擦系數(shù)及管道每米局部偏差對摩擦的影響系數(shù)，采用預埋金屬波紋管成型時，由附表查得=0.25，k=0

57、.0015；θ為從張拉端到跨中截面間，管道平面轉(zhuǎn)過的角度，此處N1只有豎彎，其角度為=8°，N2和N3不僅有豎彎還有平彎，其角度應為管道轉(zhuǎn)過的空間角度，其中豎彎角度為=8°，平彎角度為=2×4.596=9.138°，所以空間轉(zhuǎn)角為==12.145°。</p><p>　　跨中截面（Ⅰ-Ⅰ）各鋼束摩擦應力損失值見表1-7。</p><p>　

58、　同理可算出其他控制截面處的值。各截面摩擦應力損失值的平均值的計算結果列于表1-8中。</p><p>　　表1-7 跨中（Ⅰ-Ⅰ）截面摩擦應力損失計算</p><p>　　(2)錨具變形，鋼絲回縮引起的應力損失（） </p><p>　　表1-8 各設計控制截面平均值</p><p>　　計算錨具變形、鋼筋回縮引起的應力損失，后張法曲線

59、布筋的構件應考慮錨固后反摩阻的影響。首先根據(jù)下式計算反摩阻影響長度，即</p><p>　　式中的為張拉端錨具變形值，由附表查得夾片式錨具預壓張拉時為4㎜；為單位長度由管道摩阻引起的預應力損失，=（）/；為張拉端錨下張拉控制應力，為扣除沿途管道摩擦損失后的錨端預應力，；為張拉端至錨固端的距離，這里的錨固端為跨中截面。將各束預應力鋼筋的反摩阻影響長度計于表1-9中。</p><p>　　表1

60、-9反摩阻影響長度計算表</p><p>　　求得后可知三束預應力鋼絞線均滿足，所以距張拉端處為x處的截面由錨具變形和鋼筋回縮引起的考慮反摩阻后的預應力損失按下式計算，即</p><p><b>　　=</b></p><p>　　式中的為張拉端由錨具變形引起的考慮反摩阻后的預應力損失，=2。若x>，則表示該截面不受反摩阻影響。將各控制截

61、面的計算列于表1-10中。</p><p>　　（3）預應力鋼筋分批張拉時混凝土彈性壓縮引起的應力損失（）</p><p>　　表1-10 錨具變形引起的預應力損失計算表</p><p>　　混凝土彈性壓縮引起的應力損失取按應力計算控制的截面進行計算。對于簡支梁可取截面，按下式進行計算，即</p><p>　　式中 —張拉批數(shù)，m=3；&

62、lt;/p><p>　　—預應力鋼筋彈性模量與混凝土彈性模量的比值，按張拉時混凝</p><p>　　土的實際強度等級計算；假定為設計強度的90%，即</p><p>　　=0.9×C45=C40，查附表得：=3.25×10MPa，故=</p><p>　　—全部預應力鋼筋（m批）的合力在其作用點所產(chǎn)生的混凝土正壓力，<

63、/p><p>　　，截面特性按表1-6中第一階段取用；</p><p><b>　　其中 </b></p><p><b>　　所以 =</b></p><p>　　鋼筋松弛引起的預應力損失（）</p><p>　　對于采用超張拉工藝的低松弛級鋼絞線，由鋼筋松弛引起的預應力損

64、失按下式計算，即</p><p>　　式中 —張拉系數(shù)，采用超張拉 ，取=0.9；</p><p>　　—鋼筋松弛系數(shù)，對于低松弛鋼絞線，取=0.3；</p><p>　　—傳力錨固時的鋼筋應力，=，這里仍采用截面的應力值作為全梁的平均值計算，故有</p><p>　　==1290-72.76-48-28.44=1140.8MPa</

65、p><p><b>　　所以 </b></p><p>　　混凝土收縮、徐變引起的損失（）</p><p>　　混凝土收縮、徐變終極值引起的受拉區(qū)預應力鋼筋的應力損失可按下式計算，即</p><p>　　式中 —加載齡期為時混凝土收縮應變終極值和徐變</p><p><b>　　系數(shù)終極

66、值；</b></p><p>　　—加載齡期，即達到設計強度為90%的齡期，近</p><p>　　似按標準養(yǎng)護條件計算則有：0.9=</p><p>　　則可得；對于二期恒載的加載齡期</p><p><b>　　，假定為=90d。</b></p><p>　　該梁所屬的橋位于野外一

67、般地區(qū)，相對濕度為75%，其厚度由圖1中的Ⅰ-Ⅰ截面可得，由此可查表并插入值得相應的徐變系數(shù)終極值為==1.69、；混凝土收縮應變終極值為=2×10。</p><p>　　為傳力錨固時在跨中和截面的全部受力鋼筋截面重心處，由所引起的混凝土正應力的平均值?？紤]到截面齡期不同，按徐變系數(shù)變小乘以折減系數(shù)。計算和引起的應力時采用第一階段截面特性，計算引起的應力時采用第三階段截面特性。</p>&

68、lt;p><b>　　跨中截面 </b></p><p><b>　　截面 </b></p><p><b>　　所以 </b></p><p>　　,取跨中與截面的平均值計算，則有</p><p><b>　　跨中截面 </b></p&

69、gt;<p><b>　　截面 </b></p><p><b>　　所以 </b></p><p><b>　　將以上各項代入即得</b></p><p>　　現(xiàn)將各截面鋼束應力損失平均值及有效預應力匯總于表1-11中。</p><p><b>　

70、　應力驗算</b></p><p>　　1短暫狀況的正應力驗算</p><p>　?。?）構件在制作、運輸及安裝等施工階段，混凝土強度等級為C40。在預加力和自重作用下的截面邊緣混凝土的法向壓應力應符合規(guī)范要求。</p><p>　?。?）短暫狀況下梁跨中截面上、下緣的正應力</p><p><b>　　上緣：</

71、b></p><p><b>　　下緣：</b></p><p>　　表1-11 各截面鋼束預應力損失平均值及有效預應力匯總表</p><p>　　其中,=1946.92kN·m。截面特性取用表1-6中的第一階段的截面特性。代入上式得</p><p>　　預加力階段混凝土的壓應力滿足限制值的要求；混凝土

72、的拉應力通過規(guī)定的預拉區(qū)配筋率來防止出現(xiàn)裂縫，預拉區(qū)混凝土沒有出現(xiàn)拉應力，故預拉區(qū)只需配置配筋率不小于0.2%的縱向鋼筋即可。</p><p>　　（3）支點截面或運輸、安裝階段的吊點截面的應力驗算，其方法與此相同，但應注意計算圖式、預加應力和截面幾何特性等的變化情況。</p><p>　　2持久狀態(tài)的正應力計算</p><p>　　截面混凝土的正應力驗算</

73、p><p>　　對于預應力混凝土簡支梁的正應力，由于配設曲線筋束的關系，應取跨中、、、支點及鋼束突然變化處分別進行驗算。應力計算的作用取標準值，汽車荷載計入沖擊系數(shù)。在此僅以跨中截面為例進行驗算。</p><p>　　此時有=1946.92kN·m,=953.48kN·m,=264.275kN·m,==1082.3×2940-67.32×424

74、7=2896.05×10N,</p><p>　　跨中截面混凝土上邊緣壓應力計算值為</p><p>　　持久狀況下跨中截面混凝土正壓力驗算滿足要求。</p><p>　　持久狀況下預應力鋼筋的應力驗算</p><p>　　由二期恒載及活載作用產(chǎn)生的預應力鋼筋重心處的混凝土應力為</p><p><b&

75、gt;　　所以鋼束應力為</b></p><p>　　所以持久狀況下預應力鋼筋的應力驗算滿足要求。</p><p>　　3持久狀況下的混凝土主應力驗算</p><p>　　本例取剪力和彎矩都有較大的變化點（Ⅱ-Ⅱ）截面為例進行計算。實際設計中，應根據(jù)需要增加驗算截面。</p><p><b>　　截面面積距計算</

76、b></p><p>　　按圖6進行計算。其中計算點分別對上梗肋—處、第三階段截面重心軸—處及下梗肋—處。</p><p>　　現(xiàn)以第一階段截面上梗肋—以上面積對凈截面重心軸—的面積矩為例：</p><p>　　圖6 變化點截面（尺寸單位：mm）</p><p>　　同理可得不同計算點處的面積矩，現(xiàn)匯總于表1-12中。</p>

77、;<p><b>　　主應力計算</b></p><p>　　以上梗肋處（—）的主應力計算為例。</p><p><b>　?、偌魬?lt;/b></p><p>　　剪應力的計算按下式進行，其中為可變作用引起的剪應力標注值組合，</p><p>　　表1-12面積矩計算表</p&g

78、t;<p><b>　　,所以有</b></p><p><b>　?、谡龖?lt;/b></p><p><b>　?、壑鲬?lt;/b></p><p>　　同理可得—及下梗肋—的主應力如表1-13。</p><p>　?。?）主壓應力的極限值</p>

79、<p>　　混凝土的主壓應力限制為0.6=0.6×29.6=17.76MPa，與表1-13的計算結果比較，可見混凝土主壓應力計算值均小于限值，滿足要求。</p><p><b>　　主應力驗算</b></p><p>　　將表1-13中的主壓應力極限值進行比較，均小于相應的限值。最大主拉應力為=0.45MPa<=0.5×2.51=1

80、.26MPa，按《公路橋規(guī)》的要求，僅需按構造布置箍筋。</p><p>　　表1-13 變化點截面（II-II）主應力計算表</p><p><b>　　抗裂性驗算</b></p><p>　　1作用短期效應組合作用下的正截面抗裂驗算</p><p>　　正截面抗裂驗算取跨中截面進行</p><p

81、>　?。?）預加力產(chǎn)生的構件抗裂驗算邊緣混凝土預壓應力的計算</p><p><b>　　跨中截面</b></p><p><b>　　由下式可得</b></p><p>　　由荷載產(chǎn)生的構件抗裂驗算邊緣混凝土的法向應力的計算</p><p><b>　　由下式可得</b>

82、;</p><p>　　正截面混凝土抗裂驗算</p><p>　　對于A類部分預應力構件，作用荷載短期效應組合作用下的混凝土拉應力應滿足下列要求：</p><p>　　由以上計算知=0.7×2.51=1.76MPa，計算結果滿足《公路橋規(guī)》中對A類部分預應力構件按作用短期效應組合計算的抗裂要求。同時，A類部分預應力混凝土構件還必須滿足作用長期效應組合的抗裂

83、要求。</p><p><b>　　由下式得 </b></p><p>　　所以構件滿足《公路橋規(guī)》中A類部分預應力混凝土構件的作用長期效應組合的抗裂要求。</p><p>　　2作用短期效應組合作用下的斜截面抗裂驗算</p><p>　　斜截面抗裂驗算應取剪力和彎矩均較大的最不利區(qū)段截面進行，這里仍取剪力和彎矩

84、均較大的變化點截（Ⅱ-Ⅱ）面為例進行計算。實際設計中，應根據(jù)需要增加驗算截面。</p><p><b>　　主應力計算</b></p><p>　　以上梗肋處（）的主應力計算為例。</p><p><b>　　①剪應力 </b></p><p><b>　?、谡龖?lt;/b>&l

85、t;/p><p><b>　?、壑骼瓚?lt;/b></p><p>　　同理可得—及下梗肋—的主應力如表1-14。</p><p>　　表1-14 變化點截面（II-II）抗裂驗算主拉應力計算表</p><p><b>　　主拉應力的限制值</b></p><p>　　作用短期效

86、應組合下抗裂驗算的混凝土的主拉應力限制值為</p><p>　　=0.7×2.51=1.76MPa</p><p>　　從表1-14中可以看到以上主拉應力均符合要求，所以變化點截面滿足作用短期效應組合作用下的斜截面抗裂驗算要求。</p><p>　　主梁變形（撓度）計算</p><p>　　根據(jù)主梁截面在各階段混凝土正應力驗算結果，

87、可知主梁在使用荷載作用下截面不開裂。</p><p>　　1荷載短期效應作用下主梁撓度驗算</p><p>　　主梁計算跨徑L=28.660m，C45混凝土的彈性模量=3.35。</p><p>　　由表1-6可見，主梁在各控制截面的換算截面慣性矩各不相同，本例為簡化，取梁處的換算截面慣性矩=作為全梁的平均值來計算。</p><p>　　由下

88、式可得簡支梁撓度驗算式為</p><p>　　可變荷載作用引起的撓度</p><p>　　現(xiàn)將可變荷載作為均布荷載作用在主梁上，則主梁中撓度系數(shù)，荷載短期效應的可變荷載值=1770.07kN·m（查表1-2）。</p><p>　　由可變荷載引起的簡支梁跨中截面的撓度為</p><p>　　考慮長期效應的可變荷載引起的撓度值為<

89、;/p><p>　　考慮長期效應的一期恒載、二期恒載引起的撓度</p><p>　　2預加力引起的上拱度計算</p><p>　　采用截面處的使用階段永存預加力矩作用為全梁平均力矩計算值，即</p><p><b>　　N·㎜</b></p><p>　　截面慣性矩應采用預加力階段的截面慣性

90、矩，為簡化這里仍以梁處截面的截面慣性矩=302.767×10㎜作為全梁的平均值來計算。</p><p>　　則主梁上拱度（跨中截面）為</p><p>　　考慮長期效應的預加力引起的上拱度為=57.8㎜（）</p><p><b>　　3預拱度的設置</b></p><p>　　梁在預加力和荷載短期效應組合共同

91、作用下并考慮長期效應的撓度值為</p><p>　　預加力產(chǎn)生的長期反拱值大于按荷載短期效應組合計算的長期撓度值，所以不需要設置預拱度。</p><p><b>　　錨固區(qū)局部承壓計算</b></p><p>　　根據(jù)三束預應力鋼筋錨固點的分析，N2鋼束的錨固端局部承壓條件最不利，現(xiàn)對N2錨固端進行局部承壓驗算。圖7為N2鋼束梁端錨具及間接鋼筋

92、的構造布置圖。</p><p>　　注：圖中鋼筋均為直徑10㎜的HRB335鋼筋</p><p>　　圖7 錨固區(qū)局部承壓計算圖</p><p>　　1局部受壓區(qū)尺寸要求</p><p>　　配置間接鋼筋的混凝土構件，其局部受壓區(qū)的尺寸應滿足下列錨下混凝土抗裂性計算的要求：</p><p>　　式中 —結構重要性系

93、數(shù)，這里=1.0；</p><p>　　—局部受壓面積上的局部壓力設計值，后張法錨頭局壓區(qū)應取1.2 </p><p>　　倍張拉時最大壓力，所以局部壓力設計值為=1.2×1290×840=</p><p><b>　　11300.77；</b></p><p>　　—混凝土局部承壓修正系數(shù)，=1.

94、0；</p><p>　　—張拉錨固時混凝土軸心抗壓強度設計值，混凝土強度達到設計強</p><p>　　度的90%時張拉，此時混凝土強度等級相當于0.9×C45=C40，由</p><p>　　附表查得=18.4MPa；</p><p>　　—混凝土局部承壓承載力提高系數(shù)，；</p><p>　　—混凝土局

95、部受壓面積，為扣除孔洞后的面積，為不扣除</p><p>　　孔洞面積；對于具有喇叭管并與墊板連成整體的錨具，可取</p><p>　　墊板面積扣除喇叭管尾端內(nèi)孔面積；本例采用的即為此類錨具，</p><p>　　喇叭管尾端內(nèi)孔直徑為70㎜，所以</p><p>　　=160×160=25600㎜</p><p&

96、gt;　　=160×160-=21752㎜</p><p>　　—局部受壓計算底面積；局部受壓面為邊長是160㎜的正方形，</p><p>　　根據(jù)《公路橋規(guī)》中的計算方法，局部承壓計算底面積為寬400</p><p>　　㎜，長480㎜的矩形（圖7），此時N2和N3的局部承壓計算</p><p>　　底面有重疊。考慮到局部承壓計算

97、底面積重疊的情況及《公路</p><p>　　橋規(guī)》對其取“同心、對稱”的原則，這里取N2的局部承壓計</p><p>　　算底面積為400×（120+160+120）㎜的矩形。</p><p>　　—400×400=160000㎜</p><p><b>　　所以</b></p>&l

98、t;p>　　計算表明，局部承壓區(qū)尺寸滿足要求。</p><p><b>　　2局部抗壓承載力</b></p><p>　　配置間接鋼筋的局部受壓構件，其局部抗壓承載力計算公式為</p><p>　　且滿足 </p><p>　　式中 —局部受壓面積上的局部壓力設計值，=1300.

99、32×10N；</p><p>　　—混凝土核心面積，可取局部受壓計算底面積范圍以內(nèi)的間接鋼</p><p>　　筋所包羅的面積，這里配置螺旋鋼筋得</p><p>　　—間接鋼筋影響系數(shù)；混凝土強度等級為C50及以下時取=2.0；</p><p>　　—間接鋼筋體積配筋率；局部承壓區(qū)配置直徑為10㎜的HRB335</p>

100、;<p>　　鋼筋，單根鋼筋截面積為78.54㎜，所以</p><p>　　C40混凝土=18.4MPa；將上述各計算值代入局部抗壓承載力計算公式，可得到</p><p><b>　　=</b></p><p>　　故局部抗壓承載力計算通過。</p><p>　　所以N2鋼束錨下局部承壓計算滿足要求。同理可

101、對N1、N3鋼束進行局部承壓計算。</p><p><b>　　參 考 文 獻 </b></p><p>　　[1]中華人民共和國行業(yè)標準. 《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范（JTG </p><p>　　D62—2004）》.北京：人民交通出版社，2004</p><p>　　[2]葉見曙、李國平 《結

102、構設計原理》.第二版.人民交通出版社.2005.5</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　在2012—2013冬季學期即將結束之際，本次課程設計也接近了尾聲，作為一個本科生的課程設計，由于經(jīng)驗的匱乏和知識的淺薄，難免有許多考慮不周全的地這方，萬望老師能不辭勞苦，慧眼挑錯，不惜筆墨，敬請斧正。</p><p>　　在結

103、構設計原理課程設計整個過程中，田春竹老師傾注了巨大的心血，從設計的選題、總體構思直至設計的撰寫修改，都離不開田老師的親切關懷和耐心指導。她嚴肅的科學態(tài)度，嚴謹?shù)闹螌W精神，精益求精的工作作風，深深地感染和激勵著我。她的這種精神將是我永遠的學習榜樣，并積極影響我今后的學習和工作。在此謹向田春竹老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意！</p><p>　　謹以此文獻給所有關心和幫助過我的人，謝謝你們在課程設計中給予我的幫助。&