橋梁結(jié)構(gòu)畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)書解析

1、橋梁結(jié)構(gòu)畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)書第一部分一、概述一座大橋工程的設(shè)計(jì)工作，應(yīng)包括橋梁規(guī)劃設(shè)計(jì)（包括可行性方案設(shè)計(jì)）、初步設(shè)計(jì)（又 稱方案設(shè)計(jì)）和編制施工圖三個(gè)階段。橋梁的規(guī)劃設(shè)計(jì)包括有：1、野外勘測(cè)與調(diào)查研究工作，即調(diào)查橋梁交通流量及其發(fā)展等；選擇橋位；測(cè)量橋 位附近的地形；鉆探調(diào)查橋位的地質(zhì)情況；調(diào)查和測(cè)量河流的水文情況；其它與 建橋有關(guān)的情況，如建筑材料等。2、橋梁的縱、橫斷面設(shè)計(jì)和平面設(shè)計(jì)。橋梁縱斷面設(shè)計(jì)包括縱斷面設(shè)計(jì)包括橋梁總跨徑的確定，橋梁的分孔、橋面標(biāo)高 與橋下凈空，橋上或橋頭縱坡等。橋梁的總跨徑一般根據(jù)水文計(jì)算確定。橋梁的分孔也與通航要求、地形和地質(zhì)情況、水文情況及技術(shù)經(jīng)濟(jì)和美觀要求確 定。

2、橋梁的分孔關(guān)系到橋梁的造階，一般來(lái)講，跨徑大，孔數(shù)少，上部結(jié)構(gòu)的造 階就愈大，而墩臺(tái)造階就愈小。反之也然。因而最經(jīng)濟(jì)的跨徑是使橋梁上、下部 結(jié)構(gòu)總造階最低，當(dāng)橋墩較高或地質(zhì)不良，基礎(chǔ)工程復(fù)雜而造階就高，此時(shí)跨徑 可選取大一些，反之，當(dāng)橋墩較矮或地基較好時(shí)，跨徑可選得小一些。另外，橋梁分孔還與通航、水文、結(jié)構(gòu)體系、施工能力等等有關(guān)。橋梁橫斷面設(shè)計(jì)，橋梁的寬度取決于橋上交通需要，我國(guó)公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范規(guī)定了公路橋面凈空限界及橋面布置的尺寸如下：公路等級(jí)橋面行車凈寬（m）車道數(shù)高速公路，一2X凈-7.5 或 2 X凈-7.04-二二凈-9.0或凈-7.02三凈-7.02四凈-7.0或凈-4.52或

3、1規(guī)范還提出了在高速公路、一級(jí)公路上，一般以建上、下行兩座獨(dú)立橋梁為宜。在彎道上的橋梁應(yīng)適當(dāng)加寬；橋上人行道和自行車道的設(shè)置，應(yīng)根據(jù)需要而定，人行道寬度取0.75m或1.0m，大于1.0m可按0.5m的倍數(shù)增加。不設(shè)人行道的橋梁，可設(shè)置欄桿與安全帶。平面設(shè)計(jì)根據(jù)橋梁兩端引道而定。鐵跨兩線橋梁限界為 8.88m。橋面橫坡：一般取 1.5%3%，橋面鋪裝：有水泥混凝土、瀝青混凝土、瀝青表面處治、泥結(jié)碎石等。水泥混凝 土和瀝青混凝土一般厚度為0.060.08m，橋面鋪裝一般不作受力計(jì)算，為使鋪裝層具有足夠的強(qiáng)度和良好的整體性，上般宜在混凝土中鋪設(shè)直徑為46mm的鋼筋網(wǎng)。防水層：設(shè)在鋪裝層之下，厚度一

4、般為0.010.02m，且在橋面伸縮縫處連續(xù)鋪設(shè)， 不可切斷。二、橋梁的設(shè)計(jì)荷載設(shè)計(jì)荷載可分為永久荷載、可變荷載、偶然荷載三類。1、永久荷載包括：結(jié)構(gòu)重力、預(yù)加應(yīng)力、混凝土收縮及徐變影響力、土的重力及土側(cè)壓力、基礎(chǔ)變位影響力、水的浮力；2、 可變荷載包括基本可變荷載（活載）和其它可變荷載兩類，基本可變荷載包括 汽車荷載、汽車沖擊力、離心力、汽車引起的土側(cè)壓力、人群荷載、平板掛車或 履帶車，平板掛車或履帶車引起的土側(cè)壓力；其它可變荷載有：風(fēng)力、汽車制動(dòng)力、流水壓力、冰壓力、溫度影響力、支座摩阻力。3、偶然荷載包括：地震力、船只或漂流物的撞擊力。各級(jí)公路車輛荷載選用表：公路等級(jí)高速公路-一-二二三

5、四計(jì)算何載汽-超 20級(jí)汽-20級(jí)汽-超 20級(jí)汽-20級(jí)汽-15級(jí)汽-20級(jí)汽-10級(jí)驗(yàn)算荷載掛車-120級(jí)掛-100級(jí) 掛車-120級(jí)掛車-100級(jí)掛-80 掛車-100級(jí)履帶-50級(jí)用計(jì)算荷載計(jì)算時(shí)，按兩行車隊(duì)布載，汽車荷載不予折減；當(dāng)橋（涵）面行車道寬度大 于9m且小于或等于12m （有硬路肩時(shí)，包括硬路肩寬度）時(shí)，按三行車布載，汽車荷載可 折減20%;按四行車隊(duì)布載時(shí)，汽車荷載可折減30%。但折減后不能小于兩行車隊(duì)布載的計(jì)算結(jié)果。用驗(yàn)算荷載驗(yàn)算時(shí)，不計(jì)沖擊力、人群荷載和其它非經(jīng)營(yíng)作用在橋梁上的各種外力。履帶車在順橋向可多輛布載，但兩車間距不得小于50m，平板掛車在橋梁全長(zhǎng)內(nèi)用一輛布載

6、。汽車沖擊力根據(jù)橋梁種類及跨度計(jì)算（參見規(guī)范）。汽車制動(dòng)力，當(dāng)橋涵為一或二車道時(shí)（凈-4.5m，凈-7m，凈-9m），制動(dòng)力按布置在荷載長(zhǎng)度內(nèi)和一行汽車車隊(duì)總重力的10%計(jì)算，但不得小于一輛重車的30%，四車道的制動(dòng)力按上述規(guī)定的2倍計(jì)算。制動(dòng)力的著力點(diǎn)在橋面以上1.2m處。在計(jì)算墩臺(tái)時(shí)可移至支座中心，在計(jì)算剛構(gòu)橋和拱橋時(shí)，可移至橋面上。荷載組合：荷載組合可分為 6類：組合I:基本可變荷載（平板掛車或履帶車除外）的一種或幾種，與永久荷載的一種 或幾種組合；組合II :基本可變荷載（平板掛車或履帶車除外）的一種或幾種，與永久荷載的一種 或幾種及其它可變荷載的一種或幾種組合；組合III :平板掛車

7、或履帶車與結(jié)構(gòu)重量、預(yù)加應(yīng)力、土的重力及土側(cè)壓力的一種或幾 種組合；組合IV :基本可變荷載（平板掛車或履帶車除外）的一種或幾種，與永久荷載的一種 或幾種和偶然荷載的組合；組合V :可能的施工荷載組合；組合VI :結(jié)構(gòu)重力、預(yù)加應(yīng)力、土重及側(cè)壓力中的一種或幾種，與地震力組合； 在橋梁設(shè)計(jì)中，當(dāng)采用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)不同的極限狀態(tài)和荷載組合，給出不 同的荷載安全系數(shù)，當(dāng)用容許應(yīng)力設(shè)計(jì)時(shí)，則應(yīng)按不同的荷載組合給出不同的材料容許應(yīng)力值。對(duì)于預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁結(jié)構(gòu)，預(yù)應(yīng)力在結(jié)構(gòu)使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)作為永久荷載計(jì) 算其效應(yīng)，計(jì)算時(shí)應(yīng)考慮相應(yīng)階段的預(yù)應(yīng)力損失，但不計(jì)算由于偏心距增大所引起的附加內(nèi)力，在

8、結(jié)構(gòu)承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)，預(yù)加應(yīng)力不作為荷載，而將預(yù)應(yīng)力鋼筋作為結(jié)構(gòu)抗力的一部分?；炷恋氖湛s、徐變影響力在外部超靜定的混凝土結(jié)構(gòu)及復(fù)合梁橋等結(jié)構(gòu)中是必然產(chǎn)生的，而且是長(zhǎng)期的，基礎(chǔ)變位的影響力一旦出現(xiàn)，也是長(zhǎng)期作用在結(jié)構(gòu)上的。因此， 這些力都列入永久作用荷載。混凝土收縮影響可作為相應(yīng)于溫度降低考慮，考慮混凝土徐變的計(jì)算，可采用混凝土應(yīng)力與徐變變形直線關(guān)系的假定。、連續(xù)梁橋與連續(xù)剛構(gòu)橋的受力特點(diǎn)連續(xù)梁橋、連續(xù)剛構(gòu)橋可以是一聯(lián)多跨，常用為三跨一聯(lián)。連續(xù)梁橋、連續(xù)剛構(gòu)橋均是超靜定結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)剛度大、變形小、主梁變形的撓曲線平 緩，有利于高速行車。同時(shí)它們均會(huì)受墩臺(tái)的不均勻沉降影響，產(chǎn)生附加內(nèi)力。根

9、據(jù)活載位置的不同，連續(xù)梁橋、連續(xù)剛構(gòu)橋的斷面可能出現(xiàn)正彎矩或負(fù)彎矩，因而， 要按彎矩變化的幅值布置預(yù)應(yīng)力鋼筋。連續(xù)剛構(gòu)橋?qū)⑦B續(xù)梁與薄壁墩（柔性）固結(jié)而成。從而既保持了連續(xù)梁橋的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)又節(jié)省了支座，減少墩與基礎(chǔ)的工程梁，并改善了結(jié)構(gòu)的水平荷載作用下的受力性能，即各柔性墩按剛度比分配水平力。當(dāng)連續(xù)剛構(gòu)橋的墩高較高時(shí)， 墩柔性較大，此時(shí)其梁上的受力與同跨徑布置連續(xù)梁橋差別很小。另外，預(yù)加力的影響、溫度變化、混凝土徐變與收縮等對(duì)連續(xù)剛構(gòu)橋有較大的影響。三、連續(xù)梁橋與連續(xù)剛構(gòu)橋的立面布置連續(xù)梁橋一般均指預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁橋，可以是等跨度連續(xù)梁橋和不等跨連續(xù)梁橋。對(duì)于跨度較大的連續(xù)梁橋一般宜采用不等跨的形式

10、，且是變高度連續(xù)梁。中小跨度橋梁可采用等跨度等梁高連續(xù)梁橋。三跨連續(xù)梁橋，為了保證中跨跨中不致產(chǎn)生異號(hào)彎矩，一般邊跨長(zhǎng)度可取中跨長(zhǎng)的0.50.8倍，如果減少邊跨長(zhǎng)度，則邊跨和中跨的跨中彎矩均減少，此外，邊跨跨長(zhǎng)與中跨跨長(zhǎng)的比值還與施工方法有關(guān)，對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)澆灌的橋梁，邊跨長(zhǎng)度取為中跨跨長(zhǎng)度的0.8倍是經(jīng)濟(jì)合理，但采用懸臂施工法， 考慮到一部分邊跨采用懸臂施工外，余下的邊跨部分還需另搭腳手架，為使腳手架長(zhǎng)度最短，則邊跨長(zhǎng)度應(yīng)取中跨長(zhǎng)度的0.65倍為宜。變高度梁的截面變化規(guī)律可采用圓弧線、二次拋物線和直線等，通常以二次拋物線為最常用。連續(xù)梁在支點(diǎn)和跨中的梁估算值：11 11等高度梁：H =()1，常用

11、H =()115301820、 1 1 1 1變高度（曲線）梁：支點(diǎn)處： H =（）1，跨中：H =（）116203050變高度（直線）梁：支點(diǎn)處:H =（丄丄）1，跨中:16 201 1H _(22 28)1連續(xù)剛構(gòu)橋的跨徑布置、 梁高變化可參照連續(xù)梁橋， 一般來(lái)講，連續(xù)剛構(gòu)橋宜適用于大 跨高墩橋，且橋墩采用柔性薄壁墩，目前常用的是雙壁墩。薄壁墩寬度一般為（0.20.3） H，兩壁的中距在812m之間。連續(xù)剛構(gòu)橋一般均采用懸臂施工法。四、截面設(shè)計(jì)對(duì)于跨度較大的連續(xù)梁橋和連續(xù)剛構(gòu)橋，箱形截面是最適宜的橫截面形式。常用的箱形截面基本型式有：?jiǎn)蜗鋯问?、單箱雙室、雙箱單室、單箱多室、雙箱多室等等。腹

12、板型式有豎腹板和斜腹板之分。選用何種箱梁型式和腹板形式根據(jù)橋面寬、施工方法等等而定。箱梁的頂?shù)装迨墙Y(jié)構(gòu)承受正負(fù)彎矩的主要工作部位，支墩處底板還要承受很大的壓應(yīng)力，一般來(lái)講：變截面箱梁底板厚度也隨梁高變化，墩頂處底板厚為梁高的1/101/12，跨中處底板厚一般為 200250mm。底板厚最小應(yīng)有 120mm。箱梁頂板厚度：應(yīng)滿足橋面板橫向彎矩的要求和布置縱向預(yù)應(yīng)力筋的要求。參考如下（跨中截面）：腹板間距（m）3.55.07.0頂板厚度（mm）180200：280腹板厚度：腹板主要是抗剪和主拉應(yīng)力，一般：腹板內(nèi)無(wú)預(yù)應(yīng)力筋時(shí)：可采用200mm；有預(yù)應(yīng)力筋管道時(shí)可采用250300mm ;有錨頭時(shí)則可采

13、用250300mm。在大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁橋中，腹板厚度可從跨中逐步向支點(diǎn)加寬，以承受支點(diǎn)處較大的剪力，一般采用 300600m m,有達(dá)到1m左右的。在頂板與腹板接頭處有必要設(shè)置梗腋， 它可提高截面的抗扭剛度和抗彎剛度， 減少了扭 轉(zhuǎn)剪應(yīng)力和畸變應(yīng)力。底板與腹板接頭處可根據(jù)需要設(shè)置。梗腋形式一般為1: 2、1： 1或3： 1、 2： 1。第二部分設(shè)計(jì)計(jì)算基本步驟1、根據(jù)前述原則同時(shí)參照同類橋梁設(shè)計(jì)，擬定結(jié)構(gòu)總體布置及結(jié)構(gòu)斷面細(xì)部尺寸。 公路橋單箱單室，鐵路橋單箱雙室。支座處梁高根據(jù)跨度取 67.5m，跨中高度3.55.2m，梁高按拋物線變化。 頂板取2550cm，底板可沿跨度變化 3010

14、0cm，腹板可變厚4070cm。頂板外伸長(zhǎng)（單邊）取 2.53.5m，有人行道的可適當(dāng)加大，最大可取5.5m。2、立面布置，結(jié)構(gòu)分段，分段長(zhǎng)度確定主要考慮每段吊裝重量不超過(guò)吊機(jī)的起吊能 力、每段長(zhǎng)度滿足肋束下彎時(shí)設(shè)置豎曲線的需要、分段長(zhǎng)度規(guī)格盡可能少。 參考施工方法及過(guò)程，對(duì)梁進(jìn)行劃分，便于計(jì)算截面內(nèi)力。各施工塊重量大致相等；邊跨及中跨跨中留2m長(zhǎng)的合攏段。3、 各斷面的截面幾何特性的計(jì)算。（BSAS）4、 恒載內(nèi)力的計(jì)算。包括一期、二期恒載等。（BSAS）5、 活載內(nèi)力的計(jì)算。注意加載長(zhǎng)度及沖擊系數(shù)、車道折減等。（BSAS）6、 各截面內(nèi)力組合，參見規(guī)范。（BSAS）7、預(yù)應(yīng)力筋束數(shù)的估算：

15、按承載能力極限計(jì)算時(shí)滿足正截面強(qiáng)度要求；按正常使用狀態(tài)計(jì)算時(shí)，拉應(yīng)力滿足要求；施工階段，拉應(yīng)力滿足要求。（參見各參考書）由于此時(shí)還無(wú)法求知二次內(nèi)力等等，估束時(shí)可將前面計(jì)算的彎矩內(nèi)力乘以1.15作為估束的依據(jù)。求得各截面所需的預(yù)應(yīng)力筋束數(shù)，然后進(jìn)行布筋，計(jì)算預(yù)應(yīng)力筋的幾何曲線要素，錨點(diǎn)布置，張拉方式，張拉順序等等。8預(yù)應(yīng)力值的計(jì)算，張拉控制力、有效預(yù)應(yīng)力，預(yù)應(yīng)力損失的計(jì)算，預(yù)應(yīng)力損失有5項(xiàng)口：砼收縮徐變引起的損失；鋼筋松弛引起的損失；預(yù)應(yīng)力筋與管道的摩 擦引起的損失；錨頭變形、鋼絲加縮等引起的損失；混凝土彈性壓縮引起的應(yīng)力 損失。（計(jì)算公式見規(guī)范）3、日照溫差二次內(nèi)力、徐變引起的二次力矩、預(yù)應(yīng)力

16、張拉引起的二次力矩、支座沉 降產(chǎn)生的內(nèi)力等。（BSAS）4、截面內(nèi)力的組合，早期及后期的內(nèi)力組合。5、承載能力極限狀態(tài)的驗(yàn)算。承載能力極限狀態(tài)計(jì)算荷載組合，組合后的最大荷載彎矩應(yīng)小于截面的極限抗 彎能力12、正常使用狀態(tài)及施工階段應(yīng)力的計(jì)算。截面法向應(yīng)力、截面的主應(yīng)力、箍筋布 置、抗剪設(shè)計(jì)等。按彈性階段計(jì)算的內(nèi)力組合，在該內(nèi)力作用下，截面的裂縫寬度滿足要求（抗裂 性），斜截面、橫截面抗剪能力滿足要求，最大壓應(yīng)力應(yīng)滿足要求。撓度驗(yàn)算，跨中截面的最大撓度應(yīng)滿要求。13、繪制施工圖。14、工程量的計(jì)算；砼用量、普通鋼筋用量、預(yù)應(yīng)力筋用量、錨具用量、支座、其15、英文翻譯。第三部分預(yù)應(yīng)力筋估算、預(yù)應(yīng)力

17、損失、徐變次內(nèi)力等的計(jì)算根據(jù)公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定，在選定預(yù)應(yīng)力鋼筋的數(shù)量時(shí)，應(yīng)滿足以下三方面要求：1. 正常使用極限狀態(tài)下的應(yīng)力要求（5.2.21及5.2.22）；2. 承載能力極限狀態(tài)下的強(qiáng)度要求（5.1.6）；3. 施工階段的應(yīng)力要求（5.3.4）。本次設(shè)計(jì)要求按前兩種方法進(jìn)行估算。1、采用美國(guó)ASTMA270級(jí)低松馳高強(qiáng)鋼絞線；錨具采用群錨體系OVM錨或YM描。鋼絞線規(guī)格建議采用 75,錨具采用OVM15型，以下為常用錨具尺寸。錨具型號(hào)錨墊板尺 寸（mm）波紋管徑 夕卜/內(nèi)mm螺旋筋圈徑圈 數(shù)千斤頂型號(hào)千斤頂最小 工作空間OVM15-7200 177/70240m

18、m6Ycw1501350mmOVM15-923087/80270mm6Ycw2501400mmOVM15-1227097/90330mm7Ycw2501400mmOVM15-19320107/100400mm8Ycw4001500mmOVM15-27370127/120470mm8Ycw6502000mm2、后張法預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件，預(yù)應(yīng)力鋼筋的凈間距及預(yù)應(yīng)力鋼筋的預(yù)留管道應(yīng)符合下列要求。采用抽拔橡膠管成型的管道，其凈間距不應(yīng)小于4cm，對(duì)于大噸位的預(yù)應(yīng)力筋，建儀不小于管道直徑。采用預(yù)埋鐵皮套管，其水平凈距不應(yīng)小于4cm，豎直方向在水平段可兩套疊置，疊置套管的水平凈距也不應(yīng)小于4cm。管道至構(gòu)件

19、頂面或側(cè)面邊緣的凈距不應(yīng)小于3.5cm,至構(gòu)件底邊緣凈距不小于 5cm。曲線預(yù)應(yīng)力鋼絞線彎曲半徑不小于 4m （鐵規(guī)規(guī)定大于鋼絲直徑的 800倍），彎起 角不大于30。錨下應(yīng)設(shè)置厚度大于 15mm的鋼板和鋼筋網(wǎng)。3、預(yù)應(yīng)力筋的估算（一）、按承載能力極限計(jì)算時(shí)滿足正截面強(qiáng)度要求；預(yù)應(yīng)力梁到達(dá)受彎的極限狀態(tài)時(shí)，受壓區(qū)混凝土應(yīng)力達(dá)到混凝土抗壓設(shè)計(jì)強(qiáng)度，受拉區(qū) 鋼筋達(dá)到抗拉設(shè)計(jì)強(qiáng)度。截面的安全性是通過(guò)截面抗彎安全系數(shù)來(lái)保證的。對(duì)于僅承受一個(gè)方向的彎矩的單筋截面梁，所需預(yù)應(yīng)力筋數(shù)量按下式計(jì)算：如圖：a N二0， M =M P ,解上兩式得：受壓區(qū)高度預(yù)應(yīng)力筋數(shù)x(4a)n =RabAyRy(4b)式中：

20、M p為截面上組合力矩（考慮混凝土安全系數(shù)c = 1.25 時(shí)，MP = c M )。AyRyg - X/ 2)- 20 -Ra為混凝土抗壓設(shè)計(jì)強(qiáng)度；Ry為預(yù)應(yīng)力筋抗拉設(shè)計(jì)強(qiáng)度；Ay為單根預(yù)應(yīng)力筋束截面積；b為截面寬度若截面承受雙向彎矩時(shí)，需配雙筋的，可據(jù)截面上正、負(fù)彎矩按上述方法分別計(jì)算上、下緣所需預(yù)應(yīng)力筋數(shù)量。這忽略實(shí)際上存在的雙筋影響時(shí)（受拉區(qū)和受壓區(qū)都有預(yù)應(yīng)力 筋）會(huì)使計(jì)算結(jié)果偏大，作為力筋數(shù)量的估算是允許的。（二）、按正常使用狀態(tài)計(jì)算時(shí)，拉應(yīng)力滿足要求估算下限；壓應(yīng)力滿足要求估算上限。上規(guī)范（JTJ023-85的5.2.21和5.2.22條）規(guī)定，截面上的預(yù)壓應(yīng)力應(yīng)大于荷載引起的拉應(yīng)

21、力，預(yù)壓應(yīng)力與荷載引起的壓應(yīng)力之和應(yīng)小于混凝土的允許壓應(yīng)力（為0.5R；），或?yàn)樵谌我怆A段，全截面承壓，截面上不出現(xiàn)拉應(yīng)力，同時(shí)截面上最大壓應(yīng)力小于允許壓應(yīng)力。 寫成計(jì)算式為：對(duì)于截面上緣Cy上I(5) M maxW上 0.5R；對(duì)于截面下緣max0(7)min 0.5Rb(8)Rb 混凝土軸心抗壓標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度。公式（5）變?yōu)樨蝭上MminW上(9)公式（7）變?yōu)槎下M max-W下(10)由預(yù)應(yīng)力鋼束產(chǎn)生的截面上緣應(yīng)力二y上和截面下緣應(yīng)力二y下分為三種情況討論:a.截面上下緣均配有力筋 Ny上和Ny下以抵抗正負(fù)彎矩, 緣產(chǎn)生的壓應(yīng)力分別為：由力筋Ny上和Ny下在截面上下其中，cy 由預(yù)應(yīng)力產(chǎn)生

22、的應(yīng)力， W 截面抗彎模量,Mmax、Mmin項(xiàng)的符號(hào)當(dāng)為正彎矩時(shí)取正值，當(dāng)為負(fù)彎矩時(shí)取負(fù)值，且按代數(shù)值取大小。Ny上Ny下N y 下 er(11)Ny上N y上 eNy下(12)將式（9）、（ 10）分別代入式（11） （12），解聯(lián)立方程后得到Ny上M maz(eT 一 K下 H M min ( K上eT )（K上K下）（e上e下）(13)Ny下Mmax(K下e上)Mmin(K上一 e上)(K上K 下)(e上er)(14)令 N y上二n上Ay RyN y下二 n 下 Ay Ry一般情況下，由于梁截面較高，受壓區(qū)面積較大，上緣和下緣的壓應(yīng)力不是控制因素， 為簡(jiǎn)便計(jì)，可只考慮上緣和下緣的拉應(yīng)

23、力的這個(gè)限制條件（求得預(yù)應(yīng)力筋束數(shù)的最小值 ）。代入式（13） （14）中得到M max （e下一 K 下）一 M min （ K上 + e下） n上 =（K上+ K 下）（e上+ e下）1Ay Ry（15）Mmax（K下 + e上）+ Mmin（K上一e上） n下=（K 上K 下）（e上er）1AyRy（16）其中，Ay 每束預(yù)應(yīng)力筋的面積，Ry預(yù)應(yīng)力筋的永存應(yīng)力（可取 0.50.75 Rb 估算），e預(yù)應(yīng)力力筋重心離開截面重心的距離, 可取毛截面計(jì)算。K截面的核心距,A混凝土截面面積，b.當(dāng)截面只在下緣布置力筋Ny下以抵抗正彎矩時(shí)當(dāng)由上緣不出現(xiàn)拉應(yīng)力控制時(shí):Mmine下一K下1AyRy當(dāng)由

24、下緣不出現(xiàn)拉應(yīng)力控制時(shí):Mmax1AyRyc.當(dāng)截面中只在上緣布置力筋以抵抗負(fù)彎矩時(shí):當(dāng)由上緣不出現(xiàn)拉應(yīng)力控制時(shí)M mine上K下1AyRy當(dāng)由下緣不出現(xiàn)拉應(yīng)力控制時(shí)M max=K上-e下Ay Ry當(dāng)按上緣和下緣的壓應(yīng)力的限制條件計(jì)算時(shí)（求得預(yù)應(yīng)力筋束數(shù)的最大值）?？捎汕懊娴氖胶褪剑?）推導(dǎo)得：n -嘰佔(zhàn)K上）-下e下）阿上W下府RaAy Ryn下m” ） Mmax（K上 ） “上W ）e上叫（K上K下）（e上e下）AyRy（K 上K 下）（e上n下根束，則上部束也要相有時(shí)需調(diào)整束數(shù)，當(dāng)截面承受負(fù)彎矩時(shí)，如果截面下部多配 應(yīng)增配n上根，才能使上緣不出現(xiàn)拉應(yīng)力，同理，當(dāng)截面承受正彎矩時(shí)，如果截面

25、上部多配n上根束，則下部束也要相應(yīng)增配 n下根。其關(guān)系為:當(dāng)承受Mmin時(shí)，n上e下K下 =n下&e上_ e 卜 K 卜當(dāng)承受M max時(shí)，n下n上k上+ e下（三）、對(duì)于剛構(gòu)橋中跨，由于有軸力的存在，理論上應(yīng)考慮軸力對(duì)預(yù)應(yīng)力束估算的影響，計(jì)算時(shí)將軸力所產(chǎn)生的應(yīng)力計(jì)入上面的式（5）（8）中，參照同樣方法可導(dǎo)出預(yù)應(yīng)力筋束數(shù)，但當(dāng)軸力較小時(shí)，可略去其對(duì)計(jì)算式的影響，而在實(shí)際布筋時(shí)作適當(dāng)考慮。（四）預(yù)應(yīng)力筋的布置：（1） 、不但要保證結(jié)構(gòu)在正常使用階段的受力需要，而且也要考慮結(jié)構(gòu)的承載能力極限 狀態(tài)的需要。（2）、應(yīng)注意保證曲率半徑，避免多次反向曲率，從而減少摩阻損失。（3）、注意在超靜定結(jié)構(gòu)體系中

26、避免引起過(guò)大的結(jié)構(gòu)次內(nèi)力。（4）、施工方便。（5）、錨具在梁端的布置盡量減少局部應(yīng)力。（6）、錨具間應(yīng)滿足最小凈距的要求。（7）、盡量對(duì)稱布置。（8） 、留有一定數(shù)量的備用管道，一般占總數(shù)的1%。估算鋼筋完成后，應(yīng)分別給出靜定束（前期束）和超靜定束（后期束）各個(gè)截面有關(guān)數(shù) 量列表，其中應(yīng)包括截面最大、最小彎距，計(jì)算數(shù)量，取定的根數(shù)（編號(hào)），各截面鋼束的面積，鋼束重心距梁頂（底）的距離。此外對(duì)于彎起的鋼束應(yīng)計(jì)算每種類型鋼筋的幾何要素（包括起彎角、起彎半徑、縱向切線的長(zhǎng)度（若鋼筋不水平，則應(yīng)給出轉(zhuǎn)折點(diǎn)坐標(biāo)）、弧長(zhǎng)、直線段長(zhǎng)、起彎點(diǎn)和終彎點(diǎn)及錨固點(diǎn)坐標(biāo)、該種類型鋼束的數(shù)量以及該類型鋼束的總長(zhǎng)）后張法

27、預(yù)應(yīng)力砼梁在張拉錨固階段，預(yù)應(yīng)力管道內(nèi)未壓漿， 由預(yù)加力引起的應(yīng)力按構(gòu)件砼截面凈面積計(jì)算， 在使用階段，一般預(yù)留孔道已壓漿，認(rèn)為鋼束與砼結(jié)合良好， 可按換算截面計(jì)算。凈截面幾何特性在計(jì)算預(yù)應(yīng)力損失時(shí)要用，故需對(duì)每一個(gè)截面進(jìn)行計(jì)算，首先根據(jù)毛截面特性（面積、重心位置、面積矩）和管道特性（面積、重心位置、面積矩）求出凈 截面面積和面積矩，進(jìn)而求出凈截面的重心位置，最后求得毛截面對(duì)凈截面重心位置的慣性 矩（正）和管道對(duì)該位置的慣性矩（負(fù)），將兩者相減得凈截面的慣性矩。在控制截面檢算 時(shí)要用到換算截面幾何特性，故僅需計(jì)算控制截面的換算截面幾何特性，首先根據(jù)凈截面特性（面積、重心位置、面積矩）和預(yù)應(yīng)力筋

28、特性（換算面積、換算重心位置、換算面積矩） 求出換算截面面積和面積矩，進(jìn)而求出換算截面的重心位置，最后求得凈截面對(duì)換算截面重心位置的慣性矩（正）和預(yù)應(yīng)力筋對(duì)該位置的慣性矩（負(fù)），將兩者相加得換算截面的慣性 矩截面特性的計(jì)算：靜特性 =截面全特性-管道的特性。換算截面特性=靜特性+nyX鋼束截面特性。由于考慮到孔道壓漿部分的砂漿未受到預(yù)應(yīng)力的作用，在活載作用時(shí)有可能開裂，因而未計(jì)入該部分的面積的影響。4、預(yù)應(yīng)力損失的計(jì)算 （參見規(guī)范第5.2.5條第5.2.12條） 預(yù)應(yīng)力損失包括：摩阻損失、錨具變形及鋼筋回縮、混凝土的彈性壓縮、 預(yù)應(yīng)力筋的應(yīng)力松弛、混凝土的收縮與徐變等5項(xiàng)。1）預(yù)應(yīng)力鋼筋與管道

29、之間摩擦引起的應(yīng)力損失可按下式計(jì)算：d k 張拉鋼筋時(shí)錨下的控制應(yīng)力（w0.73 Ry ）卩-預(yù)應(yīng)力鋼筋與管道壁的摩擦系數(shù)，對(duì)金屬波紋管，可取0.20 -從張拉端至計(jì)算截面曲線管道部分切線的夾角之和，以rad計(jì),k-管道每米局部偏差對(duì)摩擦的影響系數(shù)，可取0.002x-從張拉端至計(jì)算截面的管道長(zhǎng)度，以米計(jì)。各截面平均摩阻損失匚引計(jì)算表（參考表）*截面鋼束號(hào)束數(shù)0 (rad)x （米）0 + k x每束 s1(MPa)總計(jì) s1 (MPa)該截面總損失送CTs1 =,鋼束總數(shù)=平均損失=需給出計(jì)算表格，縱向?yàn)殇撌?hào)、束數(shù)及各個(gè)截面（包括每束損失和小計(jì)），豎向?yàn)殇撌?hào)、各截面鋼束總數(shù)、各截面鋼束總損

30、失及平均損失。為簡(jiǎn)便，可僅計(jì)算支點(diǎn)、L/4截面、L/2截面等三截面的預(yù)應(yīng)力損失。2）由錨具變形、鋼筋回縮和接縫壓縮引起的應(yīng)力損失，可按下式計(jì)算:6mm.需考慮與張拉鋼筋時(shí)的摩阻力相l(xiāng)具變形、鋼筋回縮和接縫壓縮值；統(tǒng)一取l -預(yù)應(yīng)力鋼筋的有效長(zhǎng)度；Ey -預(yù)應(yīng)力鋼筋的彈性模量。取 200GPa。 在計(jì)算錨具變形、鋼筋回縮等引起的應(yīng)力損失時(shí),反的摩阻作用，此時(shí)截面X處的錨具變形損失匚：2二；：S2 -2二X ,當(dāng)變形損失數(shù)值小于零時(shí)，表示錨具變形對(duì)該截面無(wú)影響。最后給出每個(gè)截面單根鋼筋的平均損失。各截面錨具變形的損失 c s2計(jì)算表（參考表）截面*截面*鋼束號(hào)束數(shù)每束 s2 (MPa)總計(jì)仃s2

31、(MPa)每束 s2 (MPa)總計(jì)口 s2 (MPa)總損失區(qū)cs2鋼束總數(shù)平均損失3）混凝土的彈性壓縮s4 :后張預(yù)應(yīng)力砼構(gòu)件的預(yù)應(yīng)力鋼筋采用分批張拉時(shí)，先張拉的鋼筋由于張拉后批鋼筋所產(chǎn)生的砼彈性壓縮引起的應(yīng)力損失，可按下式計(jì)算.-：Chi -在先張拉鋼筋重心處，由后張拉各批鋼筋而產(chǎn)生的混凝土法向應(yīng)力; n y-預(yù)應(yīng)力鋼筋與混凝土彈性模量比。若逐一計(jì)算 %的值則甚為繁瑣，對(duì)于懸臂施工結(jié)構(gòu)，可作下列兩點(diǎn)假設(shè)：a每懸臂澆注一段，即相應(yīng)地張拉一批預(yù)應(yīng)力筋，假設(shè)每批張拉的預(yù)應(yīng)力值都相同，且 都作用在全部預(yù)應(yīng)力鋼束的重心處；b在同一計(jì)算截面上，每一懸臂澆注梁段自重對(duì)該截面所并產(chǎn)生的自重彎距都相等。

32、按照上述兩點(diǎn)假設(shè)，且忽略同一截面上鋼束張拉先后次序不同而并產(chǎn)生的彈性壓縮損 失，可采用下列近似計(jì)算公式s4N -12 NN -計(jì)算截面的分批張拉的鋼束批數(shù); n y -預(yù)應(yīng)力鋼筋與砼彈性模量之比。鋼束重心處混凝土法向應(yīng)力:NyNyejAjyjijyj式中Mi為自重彎矩。注意此時(shí)計(jì)算Ny時(shí)應(yīng)考慮摩阻損失 Csi、錨具變形及鋼筋回縮 匚s2的影響。預(yù)應(yīng)力損失 產(chǎn)生時(shí)，預(yù)應(yīng)力孔道還沒壓漿，截面特性取靜特性（即扣除孔道部他的影響）需列表給出每一截面的平均損失。計(jì)算用表參考前表。（或按1%簡(jiǎn)化計(jì)算）4）由鋼筋松馳引起的應(yīng)力損失的終極值。采用低松馳鋼絞線。對(duì)于鋼絲、鋼絞線可??；二5 = 0.025二k5）

33、由混凝土收縮和徐變引起的預(yù)應(yīng)力鋼筋應(yīng)力損失s6參考結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理上冊(cè)。不考慮普通鋼筋的影響。式中：丫為混凝土在預(yù)加力施加后的收縮應(yīng)變終值；參考規(guī)范附錄四表4.2取值。kd為混凝土在預(yù)加力施加后的徐變系數(shù)終值；參考規(guī)范附錄四表4.2取值。Ey-預(yù)應(yīng)力鋼筋的彈性模量。取200GPa。n y-預(yù)應(yīng)力鋼筋與砼彈性模量之比。二h -計(jì)算截面上全部受力預(yù)應(yīng)力鋼束重心處由預(yù)應(yīng)力和重力產(chǎn)生的應(yīng)力（扣除相應(yīng)階段的應(yīng)力損失 二si、二s2、二s4、）混凝土法向應(yīng)力；計(jì)算截 面特性仍取靜特性。加載齡期可取760天，徐變、收縮系數(shù)取最終值。張拉錨固階段和使用階預(yù)應(yīng)力損失的最后結(jié)果應(yīng)列表給出各個(gè)截面的各項(xiàng)預(yù)應(yīng)力損失、 段

34、的有效預(yù)應(yīng)力以及使用階段扣除全部損失的有效預(yù)應(yīng)力值。匚y1=-（；丁；s2??；:s4 丁；05 ??；:s6 ）（使用階段扣除全部損失的有效預(yù)應(yīng)力值）二y2-；k-（二si；s2二s4 ） （張拉錨固階段的有效預(yù)應(yīng)力）二y3_；k-（；s1亠, s2亠,.s 4亠,.s5 ）（使用階段，扣除混凝土收縮和徐變外的應(yīng)力損失后的有效預(yù)應(yīng)力，計(jì)算混凝土預(yù)壓應(yīng)力時(shí)用）給出預(yù)應(yīng)力損失及有效預(yù)應(yīng)力匯總表 5、徐變次內(nèi)力的計(jì)算靜定結(jié)構(gòu)由混凝土的徐變不會(huì)產(chǎn)生徐變次內(nèi)力。對(duì)于超靜定結(jié)構(gòu)，由于冗力的存在，混凝土徐變受到多余約束的制約，從而引起徐變次 內(nèi)力，徐變次內(nèi)力的存在使結(jié)構(gòu)的內(nèi)力重分布，重分布后的內(nèi)力可按規(guī)范方法

35、進(jìn)行計(jì)算（第 3.2.11 條）。實(shí)際上，徐變次內(nèi)力是由于體系轉(zhuǎn)換（即從靜定結(jié)構(gòu)到超靜定結(jié)構(gòu)）而產(chǎn)生的，因此在 施工時(shí)應(yīng)盡量避免反復(fù)的體系轉(zhuǎn)換次數(shù)。由于徐變理論的復(fù)雜性，徐變次內(nèi)力計(jì)算方法并不完善，規(guī)范采用基于老化理論的計(jì)算 式。連續(xù)梁（剛構(gòu)）整個(gè)施工過(guò)程經(jīng)歷了兩次體系轉(zhuǎn)換（即邊跨合攏和中跨合攏），為簡(jiǎn)化計(jì)算，本設(shè)計(jì)中將兩次體系轉(zhuǎn)換簡(jiǎn)化為一次體系轉(zhuǎn)換，即從最大雙懸臂狀態(tài) （先期結(jié)構(gòu)或體系1）轉(zhuǎn)換運(yùn)營(yíng)階段結(jié)構(gòu)（后期結(jié)構(gòu)或體系 2 ）。計(jì)算步驟：第一步、按照實(shí)際的施工程序，算出施工階段（最大比懸臂狀態(tài)） 的彎矩圖（先期結(jié)構(gòu)）。 由BSAS完成，注意此時(shí)無(wú)掛籃重量影響。第二步、按照第一步的荷載，算出

36、按連續(xù)結(jié)構(gòu)合攏后體系的彎矩圖（后期結(jié)構(gòu)）（BSAS）第三步、從第二步彎矩圖中減去第一步的彎矩圖，其結(jié)果應(yīng)具有呈直線形的彎矩圖。第四步、將第三步的彎矩圖乘以系數(shù)（1-e-.）即得徐變彎矩圖。第五步、第一步的彎矩與第四步的彎矩之和即為最終彎矩圖。BSAS的具體操作：首先修改數(shù)據(jù)文件，另存為其它文件名，然后增加一種新材料， 除容重為零外，其它材料特性同梁體砼，將合攏段單元和邊跨支架澆注段單元的材料類 型設(shè)為新材料，將二期恒載和施工荷載均設(shè)為零，接著運(yùn)行BSAS，僅計(jì)算結(jié)構(gòu)恒載內(nèi)力，所得結(jié)果中施工階段二的恒載內(nèi)力即為M 1g。然后將上面數(shù)據(jù)文件中各梁段的澆注時(shí)間改為全部在第二施工階段完成（注意無(wú)臨時(shí)支

37、座），此時(shí)施工階段二的恒載內(nèi)力即為M 2g，最后利用公式 M gt = M gt - M1g求得由結(jié)構(gòu)自重徐變次內(nèi)力。計(jì)算結(jié)果需列表給出每一截面的M1g、M2g、Mgt。2）預(yù)加力徐變次內(nèi)力（僅考慮靜定鋼束）徐變會(huì)引起的截面上預(yù)應(yīng)力矩的重分布，其重分布后的彎矩計(jì)算式如下：Myt =Mly （M2y _Mly）（1 - e）式中：M1 y為作用于先期結(jié)構(gòu)上的預(yù)應(yīng)力，按先期結(jié)構(gòu)體系（最大雙懸臂狀態(tài)）計(jì)算的彎矩，（中跨合攏前）Miy 二 Ml） Mi yM 0y為作用于先期結(jié)構(gòu)上的預(yù)應(yīng)力，按先期結(jié)構(gòu)體系計(jì)算的初彎矩，（預(yù)應(yīng)力乘偏心矩）M 1y為作用于先期結(jié)構(gòu)上的預(yù)應(yīng)力，按先期結(jié)構(gòu)體系計(jì)算的彈性二次彎

38、矩，當(dāng)先期結(jié)構(gòu)為靜定結(jié)構(gòu)時(shí)，它為零M 2y為作用于先期結(jié)構(gòu)上的預(yù)應(yīng)力，按后期結(jié)構(gòu)體系計(jì)算的彈性二次彎矩。申為加載齡期T（ 760天）時(shí)至計(jì)算所考慮時(shí)間 t時(shí)（1000天）的徐變系數(shù)，按規(guī)范附錄四取值。BSAS的具體操作：首先修改數(shù)據(jù)文件，另存為其它文件名，然后將所有材料容重 均設(shè)為零，將二期恒載和施工荷載均設(shè)為零，將每一根靜定預(yù)應(yīng)力鋼筋在錨固點(diǎn)處和轉(zhuǎn) _折點(diǎn)處的集中力分解為作用在截面重心處的豎向力、水平力和彎矩，在施工階段二將這些力加在結(jié)構(gòu)上，接著運(yùn)行 BSAS，僅計(jì)算結(jié)構(gòu)恒載內(nèi)力，所得結(jié)果中施工階段二的恒 載內(nèi)力即為M1y =M10y M1y =M0y，即靜定鋼束的初預(yù)矩。此項(xiàng)可直接手算，即

39、初 預(yù)矩等預(yù)拉力x偏心距。然后將上面數(shù)據(jù)文件中各梁段的澆注時(shí)間改為全部在第二施工階段完成（注意無(wú)臨時(shí)支座），荷載不變，此時(shí)施工階段二的恒載內(nèi)力即為M2y二M；y M2y，從而可求得M 2y，最后利用公式 M yt二M yt - M 1y求得由預(yù)加力徐變次內(nèi)力。計(jì)算結(jié)果需列表給出每一截面的M0iy（M1y）、M2g、M2y及Myt。6、預(yù)加力引起的二次力矩（僅考慮超靜定鋼束）靜定結(jié)構(gòu)該項(xiàng)為零，超定結(jié)構(gòu)該項(xiàng)不為零。采用等效荷載法計(jì)算， 將超靜定鋼束的預(yù)應(yīng)力用等效荷載代替，然后用BSAS計(jì)算。BSAS的具體操作：首先修改數(shù)據(jù)文件，另存為其它文件名，將所有材料容重均設(shè) 為零，將二期恒載和施工荷載均設(shè)為

40、零，然后修改支座信息， 將施工階段四的結(jié)構(gòu)變?yōu)殪o定結(jié)構(gòu)（即去掉邊跨的兩個(gè)支座，且將中跨兩支座分別改為固定鉸支座和滑動(dòng)鉸支 座）,接著將每一根超靜定預(yù)應(yīng)力鋼筋在錨固點(diǎn)處和轉(zhuǎn)折點(diǎn)處的集中力分解為作用在截 面重心處的豎向力、水平力和彎矩，在施工階段四將這些力加在結(jié)構(gòu)上，接著運(yùn)行 BSAS，僅計(jì)算結(jié)構(gòu)恒載內(nèi)力，所得結(jié)果中施工階段四的恒載內(nèi)力即為超靜定鋼束的初 預(yù)矩，此項(xiàng)可直接手算，即初預(yù)矩等預(yù)拉力x偏心距。然后將上面數(shù)據(jù)文件中各梁段的澆注時(shí)間改為全部在第四施工階段完成(包括支 座)，荷載不變，此時(shí)施工階段四的恒載內(nèi)力即為超靜定鋼束的總預(yù)矩，最后將兩者相 減即得預(yù)加力引起的二次力。計(jì)算結(jié)果需列表給出每一截面的初預(yù)矩、總預(yù)矩及二次力。7、溫度次內(nèi)力溫度變化對(duì)結(jié)構(gòu)內(nèi)力的影響可分為兩種情況：