預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁橋設(shè)計(jì)書

1、預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁橋設(shè)計(jì)書設(shè)計(jì)根本資料1.1主要技術(shù)指標(biāo)結(jié)構(gòu)形式：25m+25m簡支梁橋標(biāo)準(zhǔn)跨徑25m的預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁橋橋臺(tái)臺(tái)背前緣線之間的距離； 主梁全長為24.96m主梁預(yù)制長度； 計(jì)算跨徑為24.5m(支座中心之間的距離；橋面凈空：凈荷載等級(jí)：汽車荷載按公路二級(jí)，人群荷載為，每側(cè)人行欄的重力作用為。橋面鋪裝：5cm厚的瀝青混凝土面層和平均8cm厚的水泥混凝土鋪裝層1.2材料屬性梁體混凝土：C50混凝土，重度為，抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為，抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為，抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為瀝青混凝土面層重度為，水泥混凝土鋪裝層為預(yù)應(yīng)力鋼筋采用低松弛鋼絞線標(biāo)準(zhǔn)型，抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為，抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，

2、公稱直徑為15.24mm，公稱面積為140，彈性模量，錨具采用夾片式群錨。普通鋼筋：級(jí)鋼筋，抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為，抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。直徑者，一律采用級(jí)鋼筋，抗拉強(qiáng)度標(biāo)注值，抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。1.3環(huán)境等級(jí)橋址位于河南省丹江口市公路某標(biāo)段，類環(huán)境條件，年平均相對(duì)濕度為75%。1.4平安等級(jí)平安等級(jí)為1級(jí)，結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)為1.1。上部結(jié)構(gòu)布置2.1主梁布置經(jīng)濟(jì)分析說明，對(duì)于跨徑較大的預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁橋，當(dāng)?shù)跹b重量不受限制時(shí)，適當(dāng)增加主梁間距，增大翼緣寬度，可以提高截面效率指標(biāo)通常希望在0.45-0.5以上，比擬經(jīng)濟(jì)合理。然而，為了防止橋面和翼緣開裂，取值也不宜過大。一般可采用1.8-2.5m，故采用主梁

3、間距為2.1m，五片主梁。 圖2.1-結(jié)構(gòu)尺寸圖2.2主梁截面尺寸擬訂(1)主梁高度參考劉玲嘉主編的?橋梁工程?課本知道預(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1/81/16，標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)中高跨比約在1/181/19。當(dāng)建筑高度不受限制時(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高，而混凝土用量增加不多。綜上所述，本設(shè)計(jì)中取用1800mm的主梁高度是比擬適宜的。(2)主梁截面細(xì)部尺寸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)上翼板受壓的強(qiáng)度要求。本設(shè)計(jì)預(yù)制T梁的翼板厚度取用180mm，翼板根部加厚到30

4、0mm，其過渡以線性變化，以抵抗翼緣根部較大的彎矩。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)制孔管的構(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。本設(shè)計(jì)腹板厚度取200mm。馬蹄尺寸根本由布置預(yù)應(yīng)力鋼束的需要確定的，設(shè)計(jì)實(shí)踐說明，馬蹄面積占截面總面積的10%20%為適宜。根據(jù)?公預(yù)規(guī)?9.4.9條對(duì)鋼束凈距及預(yù)留管道的構(gòu)造要求，初擬馬蹄寬度為400mm，高度為400mm，馬蹄與腹板交接處作三角過渡，高度200mm，以減小局部應(yīng)力。圖2.2-主梁橫截面布置圖計(jì)算截面幾何特征將主梁跨中截面劃分為5個(gè)規(guī)那么圖形的小單元，截面幾何特性如下表：表2.1-截面

5、幾何特性表分塊名稱分塊面積分塊面積對(duì)上緣距離分塊面積對(duì)上緣靜距分塊面積的自身慣距分塊面積對(duì)截面形心的慣距1245(7)=(4)+(6)大毛截面翼板342093078046.3923407331419.87423759.8三角承托960222112033.376801064534.41072214.4腹板320080256000-24.76826666.66719522888778954.667下三角200153.330660-984444.44444419208001925244.444馬蹄800170136000-114.726666.666671052487210551538.678580

6、434.34745606957797.77822793914.229751711.98小毛截面翼板288092592049.4777607028236.87105996.8三角承托960222112036.476801271961.61279641.6腹板320080256000-21.66826666.66714929928319658.667下三角200153.330660-94.94444.44444418012021805646.444馬蹄800170136000-111.626666.6666799636489990314.6678040434.34697006943217.7782

7、1558040.428501258.18檢驗(yàn)截面效率指標(biāo)上核心距：下核心距：截面效率指標(biāo)：說明以上初擬的主梁跨中截面是合理的。2.3橫截面沿跨長的變化預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁梁肋下部通常加寬做成馬蹄形，為了配合預(yù)應(yīng)力筋的起彎，在梁段能布置錨具和安放張拉千斤頂，在靠近支點(diǎn)附近馬蹄局部應(yīng)逐漸加高，腹板也應(yīng)加厚至與馬蹄同寬，加寬的范圍最好到達(dá)一倍梁高左右，從而形成了沿縱向腹板厚度和馬蹄高度都變化的變截面T型梁。標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)中，一般采用自第一道內(nèi)橫隔梁向梁端逐漸變化的形式，靠近支點(diǎn)局部是開始加寬，加寬范圍為2.7m。2.4橫隔梁的布置對(duì)于T型簡支梁橋端橫隔梁必須設(shè)置，它不但有利于制造、運(yùn)輸和安裝階段構(gòu)件的穩(wěn)定性

8、，而且能顯著增強(qiáng)全橋的整體性。對(duì)于有中橫隔梁的梁橋，荷載橫向分布比擬均勻，且可以減少翼板接縫處的縱向開裂現(xiàn)象。故當(dāng)T型梁的跨徑較大時(shí)，宜根據(jù)跨度、荷載、行車道板構(gòu)造等情況，在跨徑內(nèi)增設(shè)適當(dāng)數(shù)量的中橫隔梁。本設(shè)計(jì)在梁段支點(diǎn)、五分點(diǎn)處各設(shè)置一道橫隔梁，其間距為4.9m。2.5橫隔梁尺寸的擬定跨中橫隔梁的高度應(yīng)保證具有足夠的抗彎剛度，通常可取主梁高度的左右。從運(yùn)輸和安裝階段的穩(wěn)定性考慮，端橫隔梁應(yīng)做成與主梁同高。本設(shè)計(jì)采用端橫隔梁高度1800mm,厚度為上部260mm，下部240mm，平均厚度250mm;中橫隔梁高度為1420mm，厚度為上部180mm，下部160mm，平均厚度170mm。行車道板計(jì)

9、算3.1行車道板計(jì)算簡介整體式肋梁橋或橫向采用了可靠的濕接頭連接的裝配式肋梁橋，其橋面板實(shí)質(zhì)上是一個(gè)支撐在一系列彈性支撐上的多跨連續(xù)單向板。從構(gòu)造上看，橋面板與主梁是整體連接在一起的。因此，當(dāng)橋面板上有荷載作用時(shí)會(huì)使主梁也發(fā)生相應(yīng)的變形，并使相鄰梁肋產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)變形，而這種變形又影響到板的內(nèi)力。3.2單向板的計(jì)算3.2.1恒載內(nèi)力每米板寬跨中恒載彎矩計(jì)算式為：式中： L-簡支板計(jì)算跨徑，計(jì)算彎矩時(shí)取梁肋板間的凈距加板厚，即，但不大于兩肋中心之間的距離； g-1m寬的板條每延米的恒載重量簡支板計(jì)算跨徑在跨中取為：瀝青混凝土面層：；水泥混凝土鋪裝層為：；T型梁翼板：；合計(jì)：；每延米板條上恒載內(nèi)力計(jì)算：

10、跨中恒載彎矩：；支點(diǎn)恒載剪力：；3.2.2活載內(nèi)力汽車荷載后輪的著地長度 ，寬度為，平行于板的跨徑方向荷載分布寬度為：垂直于板的跨徑方向的荷載分布寬度：即取a=2.75m跨中車輛荷載彎矩：3.2.3組合跨中和支點(diǎn)彎矩由根本組合:支點(diǎn)彎矩：由于跨中彎矩3.3懸臂板計(jì)算3.3.1恒載內(nèi)力每延米板上的恒載：瀝青混凝土面層為：水泥混凝土鋪裝層為：；T型梁翼板：；人行道欄桿為：合計(jì)總恒載集度為：每米寬板條的恒載彎矩為：3.3.2活載內(nèi)力車輛荷載的后輪作用于懸臂板上，后軸作用力為140kN,由橋梁工程可知，車輛荷載后輪著地長度為0.2m，寬度為0.6m，那么有：每米寬板條的活載彎矩，汽車荷載在懸臂板上的沖

11、擊系數(shù)采用0.3，那么作用于每米寬板條上的彎矩為： 對(duì)于人群荷載而言，當(dāng)橋梁計(jì)算跨徑小于或等于50m時(shí)，人群荷載標(biāo)準(zhǔn)值為3.0kN/m2；當(dāng)橋梁計(jì)算跨徑等于或大于150m時(shí)，人群荷載標(biāo)準(zhǔn)值為2.5kN/m2,那么作用于每米寬板條上的彎矩為：3.3.3設(shè)計(jì)內(nèi)力計(jì)算按承載能力極限狀態(tài)進(jìn)行內(nèi)力組合計(jì)算，根本組合為：短期組合為：長期組合為：3.4配筋計(jì)算與驗(yàn)算3.4.1多跨連續(xù)單向板配筋1支點(diǎn)負(fù)彎矩配筋由以上計(jì)算的，單向板負(fù)彎矩配筋由彎矩確定，跨中和支點(diǎn)處采用相同的抗彎鋼筋，故采用最不利荷載效應(yīng)來配筋。按照?公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)?，當(dāng)鋼筋選用時(shí)，相對(duì)界限受壓區(qū)剛度混凝土等級(jí)在C50

12、及以下時(shí)；C50混凝土強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，。普通鋼筋采用，抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，彈性模量。首先按單筋矩形截面梁的計(jì)算公式進(jìn)行配筋，設(shè)，那么截面有效高度。求截面受壓區(qū)高度x和受拉鋼筋面積：由力矩平衡條件，結(jié)構(gòu)的平安等級(jí)為二級(jí)，那么，將個(gè)值帶入上式中，有：整理后可得到：解得大于梁高，舍去由此可求得鋼筋的截面積為：所以選用間距200的鋼筋，單寬面積為。取混凝土保護(hù)層厚度且滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，故，取所以有效高度取為。實(shí)際配筋率為：=配筋設(shè)計(jì)以后，進(jìn)行截面復(fù)核。由公式得：，不會(huì)發(fā)生超筋情況。截面抗彎承載能力滿足要求。配筋截面如以下圖：圖3-1單向板配筋截面圖2跨中正彎矩配筋由以上計(jì)算得，單向板正彎矩配筋由彎矩確定由于跨中正

13、彎矩與支點(diǎn)負(fù)彎矩只相差正負(fù)號(hào)，故可采用支點(diǎn)處的配筋即可，應(yīng)選用間距100mm的鋼筋，單寬面積為。說明：板一般不用進(jìn)行抗剪計(jì)算，故不進(jìn)行剪力計(jì)算。3.4.2懸臂板配筋由以上計(jì)算得，懸臂板負(fù)彎矩由彎矩確定，取懸臂根部截面進(jìn)行配筋計(jì)算，懸臂根部截面高為300，當(dāng)鋼筋選用時(shí)，相對(duì)界限受壓區(qū)高度混凝土等級(jí)在C50及以下時(shí)；C50混凝土強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，普通鋼筋采用，抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，彈性模量。首先按單筋矩形截面梁計(jì)算公式進(jìn)行配筋，設(shè)鋼筋截面中心至受拉邊緣距離，那么截面有效高度。求截面受壓區(qū)高度x和受拉鋼筋面積：由力矩平衡條件得，結(jié)構(gòu)平安等級(jí)為一級(jí)，那么，將各值帶入上式中，得：整理后可得：大于梁高，舍去根據(jù)以下公

14、式求鋼筋面積：應(yīng)選用間距200的鋼筋，單寬面積為。2截面復(fù)核取混凝土保護(hù)層厚度且滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，故：。所以有效高度。實(shí)際配筋率為：=0.29%故為少筋梁，取，進(jìn)行截面復(fù)核。截面抗彎承載力滿足要求。主梁內(nèi)力計(jì)算4.1恒載內(nèi)力計(jì)算主梁恒載內(nèi)力包括主梁自重前期橫載引起的內(nèi)力和后期二期恒載如橋面鋪裝、人行道、欄桿、濕接縫等引起的內(nèi)力。計(jì)算結(jié)構(gòu)重力引起的內(nèi)力時(shí)，應(yīng)首先按結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設(shè)計(jì)尺寸與材料的重度確定出結(jié)構(gòu)的自重集度。當(dāng)主梁為等截面時(shí)，其自重集度沿跨長為均布荷載；如主梁為變截面，自重集度沿跨長變化。為了簡化起見，習(xí)慣上往往將沿橋跨分點(diǎn)作用的橫隔梁重量均勻分?jǐn)偨o各根主梁承受。計(jì)算主梁二期恒載內(nèi)力時(shí)，沿橋橫

15、向不等厚度的鋪裝層重量以及作用于兩側(cè)的人行道和欄桿等重量，習(xí)慣上也可均勻分?jǐn)偨o個(gè)主梁承受，即二期恒載集度取為均布荷載。如果要精確計(jì)算，那么可將人行道、欄桿等重量像活載計(jì)算那樣，將荷載橫向分布規(guī)律進(jìn)行分配。4.1.1荷載集度計(jì)算一期恒載集度 = 1 * GB3 跨中截面段主梁的自重長7.9m = 2 * GB3 馬蹄抬高與腹板變寬段梁的自重長2.7m： = 3 * GB3 支點(diǎn)段梁的自重長1.65m： = 4 * GB3 中橫隔梁體積：端橫隔梁體積：故中主梁半跨內(nèi)橫梁重力為：故邊主梁半跨內(nèi)橫梁重力為：預(yù)制中主梁永久作用集度預(yù)制邊主梁永久作用集度2二期永久作用 = 1 * GB3 現(xiàn)澆段集度一片中

16、橫隔梁現(xiàn)澆局部體積：一片端橫隔梁現(xiàn)澆局部體積：故預(yù)制中主梁現(xiàn)澆局部的集度為：預(yù)制邊主梁現(xiàn)澆局部的集度為： = 2 * GB3 鋪裝由?公路橋涵設(shè)計(jì)通用標(biāo)準(zhǔn)?JTG D60-20043.6.4知道橋面鋪裝面層的厚度不宜小于8cm;由?公路橋涵設(shè)計(jì)通用標(biāo)準(zhǔn)?JTG D60-2004 3.6.3知道二級(jí)公路橋涵的瀝青鋪裝層的厚度不小于5cm。8cm混凝土鋪裝：5cm瀝青鋪裝：假設(shè)將橋面鋪裝均攤給五片主梁，那么： = 3 * GB3 護(hù)欄、欄桿兩側(cè)人行欄的重力的作用力分別為1.52kN/m假設(shè)將兩側(cè)人行欄均攤給五片主梁，那么：中梁二期永久作用集度：邊梁二期永久作用集度：4.1.2恒載彎矩和剪力計(jì)算設(shè)為

17、計(jì)算截面離左支座的距離，并令主梁彎矩和剪力的計(jì)算公式分別為：對(duì)于中主梁而言表4-1 中主梁恒載作用效應(yīng)作用效應(yīng)跨中=0.5四分點(diǎn)=0.25支點(diǎn)=0.0一期彎矩KNm1815.761361.820剪力KN0148.23296.45二期彎矩KNm722.55541.910剪力KN058.98117.97對(duì)于邊主梁而言表4-2邊主梁恒載作用效應(yīng)作用效應(yīng)跨中=0.5四分點(diǎn)=0.25支點(diǎn)=0.0一期彎矩KNm1716.721287.540剪力KN0140.14280.28二期彎矩KNm682.78512.090剪力KN055.74111.484.2活載內(nèi)力計(jì)算主梁活載內(nèi)力是由可變作用中的車道荷載、人群荷

18、載等產(chǎn)生的。主梁活載內(nèi)力計(jì)算分為兩步：第一步，求某主梁的最不利荷載橫向分布系數(shù)；第二步，將荷載乘以橫向分布系數(shù)后得到作用于某一根主梁上的荷載值，然后利用主梁內(nèi)力影響線，采用工程力學(xué)方法計(jì)算各截面的活載內(nèi)力。沖擊系數(shù)按?公路橋涵設(shè)計(jì)通用標(biāo)準(zhǔn)?JTG D60-20044.3.2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(jì)算結(jié)構(gòu)的基頻。因此簡支梁橋的基頻可采用以下公式估算，對(duì)于中主梁而言：其中：根據(jù)本橋的基頻，可計(jì)算出汽車荷載的沖擊系數(shù)為：對(duì)于邊主梁而言：其中：根據(jù)本橋的基頻，可計(jì)算出汽車荷載的沖擊系數(shù)為：按?公路橋涵設(shè)計(jì)通用標(biāo)準(zhǔn)?JTG D60-20044.3.1條，當(dāng)車道大于兩車道時(shí)，需進(jìn)

19、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(duì)布載的計(jì)算結(jié)果。本設(shè)計(jì)按兩車道設(shè)計(jì)，因此在計(jì)算可變作用效應(yīng)時(shí)不需進(jìn)行車道折減。計(jì)算主梁的荷載橫向分布系數(shù)跨中的橫向分布系數(shù)按修正的偏心壓力法計(jì)算，支點(diǎn)的橫向分布系數(shù)按杠桿原理法計(jì)算?？缰械暮奢d橫向分布系數(shù)1如前所述，本設(shè)計(jì)橋跨內(nèi)設(shè)四道橫隔梁，具有可靠的橫向聯(lián)系，且承重結(jié)構(gòu)的長寬比為：所以可按修正的偏心壓力法來繪制橫向影響線和計(jì)算橫向分布系數(shù)。2計(jì)算主梁抗扭慣性矩由劉嘉玲主編的?橋梁工程?課本5-54公式可知對(duì)于T形梁截面，抗扭慣性矩可近似按下式計(jì)算：式中：相應(yīng)為單個(gè)矩形截面的寬度和高度；矩形截面抗扭剛度系數(shù)；梁截面劃分成

20、單個(gè)矩形截面的個(gè)數(shù)。對(duì)于跨中截面，翼緣板的換算平均厚度：此處利用截面特性計(jì)算軟件得出其抗扭慣性矩為：3計(jì)算抗扭修正系數(shù)對(duì)于本設(shè)計(jì)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那么得： 按修正的剛性橫梁法計(jì)算橫向影響線豎坐標(biāo)值：式中：, 計(jì)算所得的值列于表2.5內(nèi)。表4-3 影響線豎標(biāo)值計(jì)算表梁號(hào)0.5530.3760.2000.0231-0.1530.3760.2880.2000.1110.0230.2000.2000.2000.2000.200計(jì)算荷載橫向分布系數(shù)1號(hào)梁的橫向影響線汽車荷載的分布系數(shù)：取最不利荷載，故取汽車荷載的橫向分布系數(shù)為。人群荷載的橫向分布系數(shù)

21、為：2號(hào)梁的橫向影響線汽車荷載的分布系數(shù)：取最不利荷載，故取汽車荷載的橫向分布系數(shù)為。人群荷載的橫向分布系數(shù)為：3號(hào)梁的橫向影響線汽車荷載的分布系數(shù)：取最不利荷載，故取汽車荷載的橫向分布系數(shù)為。人群荷載的橫向分布系數(shù)為：4號(hào)梁的橫向影響線汽車荷載的分布系數(shù)：取最不利荷載，故取汽車荷載的橫向分布系數(shù)為。人群荷載的橫向分布系數(shù)為：5號(hào)梁的橫向影響線汽車荷載的分布系數(shù)：取最不利荷載，故取汽車荷載的橫向分布系數(shù)為。人群荷載的橫向分布系數(shù)為：圖4-1跨中橫向分布系數(shù)計(jì)算草圖4.2.2.2支點(diǎn)的荷載橫向分布系數(shù)杠桿原理法1號(hào)梁的橫向影響線汽車荷載的分布系數(shù)：取最不利荷載，故取汽車荷載的橫向分布系數(shù)為。人群

22、荷載的橫向分布系數(shù)為：2號(hào)梁的橫向影響線汽車荷載的分布系數(shù)：取最不利荷載，故取汽車荷載的橫向分布系數(shù)為。人群荷載的橫向分布系數(shù)為：3號(hào)梁的橫向影響線汽車荷載的分布系數(shù)：取最不利荷載，故取汽車荷載的橫向分布系數(shù)為。人群荷載的橫向分布系數(shù)為：4號(hào)梁的橫向影響線汽車荷載的分布系數(shù)：取最不利荷載，故取汽車荷載的橫向分布系數(shù)為。人群荷載的橫向分布系數(shù)為：5號(hào)梁的橫向影響線汽車荷載的分布系數(shù)：取最不利荷載，故取汽車荷載的橫向分布系數(shù)為。人群荷載的橫向分布系數(shù)為：圖4-2支點(diǎn)橫向分布系數(shù)計(jì)算草圖匯總?cè)缦拢罕?-4 橫向分布系數(shù)匯總表梁號(hào)荷載位置汽車荷載人群荷載1號(hào)梁跨中0.5970.608支點(diǎn)0.4761.

23、3212號(hào)梁跨中0.5280.407支點(diǎn)0.73803號(hào)梁跨中0.6000.400支點(diǎn)0.57104號(hào)梁跨中0.5280.407支點(diǎn)0.73805號(hào)梁跨中0.5970.608支點(diǎn)0.4761.3214.2.3計(jì)算可變作用效應(yīng)車道荷載取值根據(jù)?橋規(guī)?4.3.1條，公路 = 2 * ROMAN II級(jí)的均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值和集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值為：計(jì)算彎矩時(shí)：計(jì)算剪力時(shí)：計(jì)算跨中截面的最大彎矩和剪力對(duì)于車道荷載作用下跨中截面的最大彎矩和剪力取3號(hào)梁來進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算公式為：其中，雙車道不折減車道均布荷載作用下；故得：對(duì)于車道荷載作用下跨中截面的最大剪力為：對(duì)于人群荷載作用下跨中截面的最大彎矩和剪力取1號(hào)梁進(jìn)行計(jì)

24、算：計(jì)算公式為：跨中彎矩為：跨中剪力為：計(jì)算支點(diǎn)截面的最大剪力計(jì)算車道荷載作用下支點(diǎn)截面處的最大剪力取2號(hào)主梁進(jìn)行計(jì)算：荷載橫向分布系數(shù)變化區(qū)段的長度，變化區(qū)段內(nèi)附加三角形荷載重心處的影響線豎標(biāo)值為：計(jì)算支點(diǎn)截面人群荷載的最大剪力取1號(hào)梁進(jìn)行計(jì)算：四分點(diǎn)截面當(dāng)計(jì)算簡支梁截面的最大彎矩時(shí)，由于其內(nèi)力影響線豎標(biāo)在跨中區(qū)段較大，而橫向分布系數(shù)沿跨內(nèi)變化不大，為了簡化計(jì)算，通?？砂床蛔兊目缰袡M向分布系數(shù)計(jì)算。對(duì)于車道荷載作用下四分點(diǎn)截面的最大彎矩和剪力取3號(hào)梁來進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算公式為：其中，雙車道不折減車道均布荷載作用下；故得：對(duì)于車道荷載作用下跨中截面的最大剪力為：對(duì)于人群荷載作用下跨中截面的最大彎矩

25、和剪力取進(jìn)行計(jì)算：計(jì)算公式為：跨中彎矩為：跨中剪力為：4.3主梁荷載效應(yīng)組合按中主梁進(jìn)行組合，使邊梁配筋配筋與中梁相同，這是最不利情況表4-5主梁荷載效應(yīng)組合表序號(hào)荷載類別跨中截面四分點(diǎn)截面支點(diǎn)1一期永久作用1815.7601361.82148.23296.452二期永久作用722.550541.9158.98117.973可變作用汽車標(biāo)準(zhǔn)效應(yīng)1203.6929.461046.28153.07297.14可變作用人群標(biāo)準(zhǔn)效應(yīng)102.644.18122.124.9940.065根本組合4874.651307.103920.17469.94969.336短期組合3314.92524.682611.

26、74297.92620.867長期組合2964.47299.102287.37258.19525.52主梁鋼筋面積估算及鋼束布置5.1預(yù)應(yīng)力鋼筋截面積估算按構(gòu)件正截面抗裂性要求估算預(yù)應(yīng)力鋼筋數(shù)量對(duì)于全預(yù)應(yīng)力混凝土梁滿足作用短期效應(yīng)組合抗裂驗(yàn)算所需的有效預(yù)加力為：-使用階段預(yù)應(yīng)力鋼筋永存應(yīng)力的合力-按作用短期效應(yīng)組合計(jì)算的彎矩值-構(gòu)件混凝土的全截面面積-構(gòu)件全截面對(duì)抗裂驗(yàn)算邊緣彈性抵抗距-預(yù)應(yīng)力鋼筋的合力作用點(diǎn)至截面中心軸的距離其中，設(shè)預(yù)應(yīng)力鋼筋截面中心距截面下緣為，那么預(yù)應(yīng)力鋼筋合力作用點(diǎn)至截面中心軸的距離為，鋼筋估算時(shí)，截面性質(zhì)近似取用全截面性質(zhì)來計(jì)算，可得全截面的面積，全截面對(duì)抗裂驗(yàn)算邊緣

27、的彈性抵抗距為，所以有效預(yù)加力合力為：預(yù)應(yīng)力鋼筋的張拉控制應(yīng)力為：，預(yù)應(yīng)力損失按張拉控制應(yīng)力的20%估算，那么可得需要的預(yù)應(yīng)力鋼筋的面積為采用3束鋼絞線，預(yù)應(yīng)力鋼筋的截面面積為。采用夾片式群錨，金屬波紋管成孔。5.2預(yù)應(yīng)力鋼筋的布置跨中截面預(yù)應(yīng)力鋼筋布置后張法預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件的預(yù)應(yīng)力管道布置應(yīng)符合?公路橋規(guī)?的有關(guān)構(gòu)造要求，對(duì)跨中截面的預(yù)應(yīng)力鋼筋進(jìn)行初步布置，如以下圖：圖5-1 跨中與支點(diǎn)截面預(yù)應(yīng)力鋼筋布置圖錨固面鋼束布置為使施工方便，全部三束預(yù)應(yīng)力鋼筋錨固于梁端。這樣布置符合均勻分散的原那么，不僅能滿足張拉要求，而且N1、N2在梁端彎起均較高，可以提供較大的預(yù)剪力。其他截面鋼束位置及傾角

28、計(jì)算鋼束彎起形狀、彎起角及彎曲半徑采用直線段中接圓弧曲線段的方式彎曲；為使預(yù)應(yīng)力鋼筋的預(yù)加力垂直作用于錨墊板，N1、N2和N3彎起角均??；各鋼束的彎曲半徑為：；。鋼束各控制點(diǎn)位置確實(shí)定以N3號(hào)鋼束為例，其彎起布置如下圖由確定導(dǎo)線點(diǎn)距錨固點(diǎn)的水平距離由所以彎起點(diǎn)至錨固點(diǎn)的水平距離為那么彎起點(diǎn)至跨中截面的水平距離為根據(jù)圓弧切線的性質(zhì)，圖中彎止點(diǎn)沿切線方向至導(dǎo)線點(diǎn)的距離與彎起點(diǎn)至導(dǎo)線點(diǎn)的水平距離相等，所以彎止點(diǎn)至導(dǎo)線點(diǎn)的水平距離為：故彎止點(diǎn)至跨中截面的水平距離為：同理可計(jì)算N1、N2鋼束的控制點(diǎn)位置，將各鋼束的控制參數(shù)匯總?cè)缦卤恚罕?-1預(yù)應(yīng)力鋼束控制表鋼束號(hào)升高值mm彎起角彎起半徑mm支點(diǎn)至錨固點(diǎn)

29、水平距離彎起點(diǎn)至跨中截面水平距離彎止點(diǎn)至跨中截面水平距離N11200845000230794.867057.6N280083000023046908865.2N3400815000230858510673各截面鋼束位置及其傾角計(jì)算以N3鋼束為例，計(jì)算鋼束上任一點(diǎn)i離梁底的距離及該點(diǎn)處鋼束的傾角，式中a為鋼束彎起前其中心至梁底的距離，;為i點(diǎn)所在計(jì)算截面處鋼束位置的升高值。計(jì)算時(shí)，首先判斷出i點(diǎn)所在處的區(qū)段，然后計(jì)算和，即當(dāng)，i點(diǎn)位于直線段還未彎起，故；當(dāng)時(shí)，i點(diǎn)位于圓弧彎曲段，及按下式計(jì)算，即：當(dāng)時(shí)，i點(diǎn)位于靠近錨固端的直線段，此時(shí)，按下式計(jì)算，即：各截面鋼束位置及其傾角計(jì)算值詳見下表：表5-

30、2 預(yù)應(yīng)力鋼束位置及傾角計(jì)算表計(jì)算截面鋼束編號(hào)跨中截面N17946262為負(fù)值，鋼束尚未彎起00100N246904175N385852088四分點(diǎn)截面N179462627.688330430N2469041757.34240140N385852088為負(fù)值，鋼束尚未彎起支點(diǎn)截面N17946262812001300N2469041758800900N3858520888400500鋼束平彎段的位置及平彎角N1、N2、N3三束預(yù)應(yīng)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那么都在肋板中心線上，為實(shí)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

31、工中布置預(yù)應(yīng)力筋管道，N2、N3在梁中的平彎采用相同的形式，其平彎段有兩段弧，每段曲線弧的彎曲角為。主梁截面幾何特性的計(jì)算后張法預(yù)應(yīng)力混凝土梁主梁截面幾何特性應(yīng)根據(jù)不同的受力階段分別計(jì)算。本設(shè)計(jì)中主梁從施工到運(yùn)營經(jīng)歷了如下三個(gè)階段。主梁預(yù)制并張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋主梁混凝土到達(dá)設(shè)計(jì)強(qiáng)度的90%時(shí)，進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉，此時(shí)管道尚未壓漿，所以其截面特性為計(jì)入非預(yù)應(yīng)力鋼筋的影響將非預(yù)應(yīng)力鋼筋換算為混凝土的凈截面，該截面的界面特效計(jì)算中應(yīng)扣除預(yù)應(yīng)力鋼筋管道的影響，T型梁翼板寬度為1800mm。灌漿封錨，主梁吊裝就位并現(xiàn)澆300mm濕接縫預(yù)應(yīng)力混凝土張拉完成并進(jìn)行管道壓漿封錨后，預(yù)應(yīng)力鋼筋能夠參與截面受力。主梁吊裝

32、就位后現(xiàn)澆300mm濕接縫，但濕接縫還沒有參與界面受力，所以此時(shí)的截面特性計(jì)算采用計(jì)入非預(yù)應(yīng)力鋼筋和預(yù)應(yīng)力鋼筋影響的換算截面，T型梁翼板寬度仍為1800mm。橋面、欄桿及人行道施工和營運(yùn)階段橋面濕接縫結(jié)硬后，主梁即為全截面參與工作，此時(shí)截面特性計(jì)算采用計(jì)入非預(yù)應(yīng)力鋼筋和預(yù)應(yīng)力鋼筋影響的換算截面，T型梁的翼板寬度為2100mm。求得截面的幾何特性如圖：表6-1 主梁截面幾何特性計(jì)算表受力階段計(jì)算截面截面面積截面重心至梁頂距離截面重心至梁底距離鋼束群重心至截面重心距離截面慣性矩I截面抵抗距W階段一孔道壓漿前跨中8040434136612662856.562.082.25四分點(diǎn)80404361364

33、7122876.572.104.03支點(diǎn)1104055712432203456.192.771.56階段二管道結(jié)硬后至濕接縫結(jié)硬前跨中8058503129711973126.22.42.60四分點(diǎn)805850512956993096.112.384.42支點(diǎn)1415650812922023466.812.671.71階段三：濕接縫結(jié)硬后跨中9775424137612763247.642.352.54四分點(diǎn)977842113797543207.602.324.24支點(diǎn)1587052312772503827.32.9915.28持久狀況截面承載能力極限狀態(tài)計(jì)算7.1正截面承載力計(jì)算一般取彎矩最大的

34、跨中截面進(jìn)行正截面承載力計(jì)算求受壓區(qū)高度先按第一類T型截面梁，略去構(gòu)造鋼筋的影響，計(jì)算混凝土受壓區(qū)高度：受壓區(qū)全部位于翼緣內(nèi)，說明確實(shí)是第一類T型截面梁?？缰薪孛骖A(yù)應(yīng)力鋼筋合力作用點(diǎn)到梁邊的距離為，故，由上表可知，梁跨中截面彎矩組合設(shè)計(jì)值。截面抗彎承載力有：跨中正截面承載力滿足要求。7.2斜截面承載力計(jì)算7.2.1斜截面抗剪承載力計(jì)算預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁應(yīng)對(duì)按規(guī)定需要驗(yàn)算的各個(gè)截面進(jìn)行斜截面抗剪承載力驗(yàn)算。以四分點(diǎn)處的截面為例進(jìn)行驗(yàn)算。首先，根據(jù)公式進(jìn)行截面抗剪程度的上下限復(fù)核，即：式中的為驗(yàn)算截面處剪力組合的設(shè)計(jì)值，這里，為混凝土強(qiáng)度等級(jí)，這里；為相應(yīng)于剪力組合設(shè)計(jì)值處的截面有效高度，即預(yù)應(yīng)力

35、鋼筋合力作用點(diǎn)至混凝土受壓邊緣的距離，這里縱向受拉鋼筋合力作用點(diǎn)至截面下緣的距離為：，故有：；為預(yù)應(yīng)力提高系數(shù)，帶入上式得：計(jì)算說明，截面尺寸滿足要求，但需配置抗剪鋼筋。斜截面抗剪承載力按下式計(jì)算，即：其中異號(hào)彎矩影響系數(shù)，簡支梁取1.0預(yù)應(yīng)力提高系數(shù)，對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件，取1.25；受壓翼緣的影響系數(shù)，取1.1；箍筋選用雙肢直徑為10mm的鋼筋，間距為，那么，故采用全部三束預(yù)應(yīng)力鋼筋的平均值，即，所以變化點(diǎn)截面處斜截面抗剪滿足要求。非預(yù)應(yīng)力構(gòu)造鋼筋作為承載力儲(chǔ)藏，未考慮。7.2.2斜截面抗彎承載力由于鋼束均錨固與梁端，鋼束數(shù)量沿跨長方向無變化，且彎起角度緩和，其斜截面抗彎強(qiáng)度一般不控制設(shè)

36、計(jì)，故不另行驗(yàn)算。鋼束預(yù)應(yīng)力損失估算8.1預(yù)應(yīng)力鋼筋與管道間的摩擦引起的預(yù)應(yīng)力損失預(yù)應(yīng)力鋼筋的張拉控制應(yīng)力為由式：對(duì)于跨中截面：，d為錨固點(diǎn)到支點(diǎn)中線的水平距離；分別為預(yù)應(yīng)力鋼筋與管道壁的摩擦系數(shù)及管道每米局部偏差的摩擦的影響系數(shù)，采用預(yù)埋金屬波紋管成型時(shí)，查得：，；為張拉端到跨中截面間，管道平面所轉(zhuǎn)過的角度，這里N1只有豎彎，其角度為8度，N2和N3不僅有豎彎還有平彎，其角度為管道轉(zhuǎn)過的角度，平彎角為，所以空間轉(zhuǎn)角為,跨中截面的摩擦應(yīng)力損失為：表8-1 摩擦預(yù)應(yīng)力損失表鋼束號(hào)N180.139612.480.053620.052272.82N212.1450.212012.480.071720

37、.069296.53N312.1450.212012.480.071720.069296.538.2錨具變形、鋼筋回縮引起的應(yīng)力損失計(jì)算錨具變形、鋼筋回縮引起的應(yīng)力損失，后張法曲線布筋的構(gòu)件應(yīng)考慮錨固后反摩阻的影響。首先根據(jù)下式計(jì)算反摩阻的影響長度：式中的為張拉端錨具變形值，查的夾片式錨具頂壓張拉時(shí)為4mm；為單位長度由管道摩阻引起的預(yù)應(yīng)力損失，；為張拉端錨下張拉控制應(yīng)力，為扣除沿途管道摩擦損失后錨固端張拉應(yīng)力，；為張拉端至錨固端的距離，這里錨固端為跨中截面。將各束預(yù)應(yīng)力筋的反摩阻影響長度列表如下：表8-2 反磨阻計(jì)算長度鋼束號(hào)N1139572.821322.18124800.00583115

38、61N2139596.531298.47124800.0077310042N3139596.531298.47124800.0077310042求得后可知三束預(yù)應(yīng)力鋼絞線均滿足，所以距張拉端為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(yù)應(yīng)力損失按下式計(jì)算：式中的為張拉端有錨具變形引起的考慮反摩阻后的預(yù)應(yīng)力損失，。假設(shè)那么表示該截面不受反摩阻影響。將個(gè)控制界面計(jì)算列于下表：表8-3 錨具變形引起的預(yù)應(yīng)力損失表截面鋼束編號(hào)平均值跨中截面N11248011561134.92截面不受反摩阻影響0N21248010042155.35N31248010042155.35四分點(diǎn)截面N162401156

39、1134.9262.1159.92N2624010042155.3558.82N3624010042155.3558.82支點(diǎn)截面N123011561134.92132.24145.27N223010042155.35151.79N323010042155.35151.798.3預(yù)應(yīng)力鋼筋分批張拉時(shí)混凝土彈性壓縮引起的應(yīng)力損失混凝土彈性壓縮引起的應(yīng)力損失取按應(yīng)力計(jì)算需要控制的截面進(jìn)行計(jì)算。對(duì)于簡支梁可取截面計(jì)算，并以計(jì)算結(jié)果作為全梁各截面預(yù)應(yīng)力鋼筋應(yīng)力損失的均值。即：式中m-張拉批數(shù)，；-預(yù)應(yīng)力鋼筋彈性模量與混凝土彈性模量的比值，按張拉時(shí)混凝土的實(shí)際強(qiáng)度等級(jí)計(jì)算；假定為設(shè)計(jì)強(qiáng)度的90%，即,查

40、表的，故-全部預(yù)應(yīng)力鋼筋的合力在其作用點(diǎn)處所產(chǎn)生的混凝土正應(yīng)力，截面特性按第一階段采用，其中所以8.4鋼筋松弛引起的預(yù)應(yīng)力損失對(duì)于采用超張拉工藝低松弛級(jí)鋼絞線，由鋼筋松弛引起的預(yù)應(yīng)力損失按下式計(jì)算：式中：張拉系數(shù)，本設(shè)計(jì)采用一次張拉，鋼筋松弛系數(shù)，對(duì)低松弛鋼筋，；傳力錨固時(shí)的鋼筋應(yīng)力，這里仍采用四分點(diǎn)截面的應(yīng)力作為全梁平均值計(jì)算，故有：所以8.5混凝土收縮和徐變引起的損失混凝土收縮、徐變終極值引起的受拉區(qū)預(yù)應(yīng)力的應(yīng)力損失可按下式計(jì)算，即：加載齡期為t0、計(jì)算齡期為t時(shí)的混凝土徐變系數(shù)；加載齡期為t0、計(jì)算齡期為t時(shí)收縮應(yīng)變。-加載齡期，即到達(dá)設(shè)計(jì)強(qiáng)度為90%的齡期，近似按標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件計(jì)算那么有

41、：，那么可得，對(duì)于二期恒載的加載齡期，假設(shè)。該橋所屬的橋位于野外一般地區(qū)，相對(duì)濕度為75%，其構(gòu)件理論厚度為，由此可查表并插得相應(yīng)的徐變系數(shù)終極值為：、；混凝土收縮徐變終極值為。為傳力錨固時(shí)在跨中和截面的全部受力鋼筋截面中心處，由、所引起的混凝土正應(yīng)力的平均值?？紤]到加載齡期的不同，按徐變系數(shù)變小乘以折減系數(shù)。計(jì)算和引起的應(yīng)力時(shí)采用第一階段截面特性，計(jì)算引起的應(yīng)力時(shí)采用第三階段截面特性?？缰薪孛嫠姆贮c(diǎn)截面所以,取跨中與四分點(diǎn)截面的平均值計(jì)算，故，將以上各項(xiàng)代入式中現(xiàn)將各截面鋼束預(yù)應(yīng)力損失平均值及有效預(yù)應(yīng)力匯總?cè)缦拢罕?-4 各截面預(yù)應(yīng)力損失匯總表計(jì)算截面預(yù)加應(yīng)力階段使用階段鋼束有效預(yù)應(yīng)力跨中截

42、面88.63018.87107.532.1380.02112.151287.51175.35四分點(diǎn)截面50.0659.9218.87128.8532.1380.02112.151266.151154支點(diǎn)截面0.78145.2718.87164.9232.1380.02112.151230.081117.93應(yīng)力驗(yàn)算9.1短暫狀況的正應(yīng)力驗(yàn)算構(gòu)件在制作、運(yùn)輸及安裝等施工階段，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為。在預(yù)加力和自重作用下的截面邊緣混凝土的法向壓應(yīng)力應(yīng)符合要求。短暫狀況下梁跨中截面上下緣的正應(yīng)力上緣：下緣：其中,，截面特性取第一階段的截面特性。代入上式得：預(yù)加力階段混凝土的壓應(yīng)力滿足應(yīng)力限制值的要求；混凝

43、土的拉應(yīng)力通過規(guī)定的預(yù)拉區(qū)配筋率來防止出現(xiàn)裂縫，預(yù)拉區(qū)混凝土沒有出現(xiàn)拉應(yīng)力，故預(yù)拉區(qū)只需配置配筋率不小于0.2%的縱向鋼筋即可。支點(diǎn)截面或運(yùn)輸、安裝階段的吊點(diǎn)截面的應(yīng)力驗(yàn)算，其方法與此相同，但應(yīng)注意計(jì)算圖示、預(yù)加應(yīng)力和截面幾何特性等的變化情況。9.2持久狀況的正應(yīng)力驗(yàn)算截面混凝土的正應(yīng)力驗(yàn)算對(duì)于預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁的正應(yīng)力，應(yīng)力計(jì)算的作用取標(biāo)注值，汽車荷載計(jì)入沖擊系數(shù)。再此以跨中為例，進(jìn)行驗(yàn)算。此時(shí)有，跨中截面混凝土上緣壓應(yīng)力計(jì)算值為：持久狀況下跨中截面的混凝土正應(yīng)力滿足要求。持久狀況下預(yù)應(yīng)力鋼筋的應(yīng)力驗(yàn)算由二期恒載及活載產(chǎn)生的預(yù)應(yīng)力鋼筋截面中心處的混凝土應(yīng)力為：所以鋼束應(yīng)力為計(jì)算說明預(yù)應(yīng)力鋼筋

44、拉應(yīng)力超過了標(biāo)準(zhǔn)限定值。但差值較小，可以認(rèn)為鋼筋應(yīng)力滿足要求。9.3持久狀況下混凝土主應(yīng)力驗(yàn)算本次以四分點(diǎn)截面進(jìn)行驗(yàn)算：截面面積距的計(jì)算如下表：表9-1 面積距計(jì)算表截面類型第一階段凈截面對(duì)其中心軸中心軸位置583.4mm第二階段換算截面對(duì)其重心軸重心軸位置595.2mm第三階段換算截面對(duì)其重心軸重心軸位置554.5mm計(jì)算點(diǎn)位置面積距符號(hào)面積距主應(yīng)力計(jì)算以上梗肋的主應(yīng)力計(jì)算為例剪應(yīng)力計(jì)算按下式進(jìn)行，其中為可變作用引起的剪力標(biāo)注值組合，,所以有正應(yīng)力主應(yīng)力主壓應(yīng)力限值混凝土的主壓應(yīng)力限值為，可見混凝土主壓應(yīng)力計(jì)算值均小于限值，滿足要求。10抗裂性驗(yàn)算10.1作用短期效應(yīng)組合作用下的正截面抗裂驗(yàn)

45、算正截面抗裂驗(yàn)算取跨中截面進(jìn)行預(yù)加力產(chǎn)生的構(gòu)件抗裂驗(yàn)算邊緣的混凝土預(yù)壓應(yīng)力的計(jì)算跨中截面,由下式的：由荷載產(chǎn)生的構(gòu)件抗裂驗(yàn)算邊緣混凝土的法向拉應(yīng)力驗(yàn)算由下式的：正截面混凝土抗裂驗(yàn)算對(duì)于全預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件，作用荷載短期效應(yīng)組合作用下的混凝土拉應(yīng)力滿足以下要求：，說明截面在短期效應(yīng)組合下沒有消壓，全預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件按荷載短期效應(yīng)組合的計(jì)算滿足抗裂要求。同時(shí)預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件還需滿足長期效應(yīng)組合的抗裂要求。所以構(gòu)件滿足全預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件長期效應(yīng)組合的抗裂要求。10.2作用短期效應(yīng)組合作用下的斜截面抗裂驗(yàn)算這里取四分點(diǎn)截面進(jìn)行驗(yàn)算主應(yīng)力計(jì)算剪應(yīng)力剪應(yīng)力計(jì)算按下式進(jìn)行，其中為可變作用引起的剪力短期效應(yīng)組合

46、值，所以有：正應(yīng)力主拉應(yīng)力主拉應(yīng)力限值作用短期效應(yīng)組合下的抗裂驗(yàn)算的混凝土的主拉應(yīng)力限值為可以看出，以上主拉應(yīng)力均符合要求，所以變化點(diǎn)截面滿足作用短期效應(yīng)組合下的斜截面抗裂驗(yàn)算要求。主梁變形驗(yàn)算根據(jù)主梁截面在各階段混凝土正應(yīng)力驗(yàn)算結(jié)果，可知主梁在使用荷載作用下截面不開裂。11.1荷載短期效應(yīng)作用下主梁撓度驗(yàn)算主梁的計(jì)算跨徑，混凝土的彈性模量主梁在各控制截面的換算截面慣性矩各不相同，取梁四分點(diǎn)處截面的換算截面慣性矩為作為全梁的平均值計(jì)算。由下式課得到簡支梁撓度驗(yàn)算式為：可變荷載作用引起的撓度現(xiàn)將可變荷載作為均布荷載作用在主梁上，那么主梁跨中撓度系數(shù)，荷載短期效應(yīng)的可變荷載值為由可變荷載引起的簡支

47、梁跨中截面的撓度為：考慮長期效應(yīng)的可變荷載引起的撓度值為：滿足要求?？紤]長期效應(yīng)的一期恒載、二期恒載引起的撓度11.2預(yù)加力引起的上拱值計(jì)算采用四分點(diǎn)截面處的試用階段永存預(yù)加力距作用為全梁平均預(yù)加力距計(jì)算值，即截面慣性矩應(yīng)采用預(yù)加力階段的截面慣距，為簡化這里仍以梁四分點(diǎn)截面的截面慣性矩作為全梁的平均值計(jì)算。那么主梁上拱值為：考慮長期效應(yīng)的預(yù)加力引起的上拱值為11.3預(yù)拱度的設(shè)置梁在預(yù)加力和荷載短期效應(yīng)組合共同作用下并考慮長期效應(yīng)的撓度值為：預(yù)加力產(chǎn)生的長期上拱值大于按荷載短期效應(yīng)組合計(jì)算的長期撓度值，所以不需要設(shè)置預(yù)拱度。12錨固區(qū)承壓計(jì)算根據(jù)對(duì)三束預(yù)應(yīng)力鋼筋錨固點(diǎn)的分析，N2鋼束的錨固端局部

48、承壓條件最不利，先對(duì)N2錨固端進(jìn)行局部承壓計(jì)算。12.1局部受壓區(qū)尺寸要求配置間接鋼筋的混凝土構(gòu)件，其局部受壓區(qū)的尺寸應(yīng)滿足以下錨下混凝土抗裂計(jì)算的要求：式中-結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)，-局部受壓面積上的局部壓力設(shè)計(jì)值，后張法錨頭局壓區(qū)應(yīng)取1.2倍張拉時(shí)的最大壓力，所以局部壓力設(shè)計(jì)值為；-混凝土局部承壓修正系數(shù)，-張拉錨固時(shí)混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，混凝土強(qiáng)度到達(dá)設(shè)計(jì)強(qiáng)度的90%時(shí)張拉，此時(shí)混凝土強(qiáng)度等級(jí)相當(dāng)于C45，由表查得；-混凝土局部承壓承載力提高系數(shù)-混凝土局部受壓面積，為扣除孔洞后面積，為不扣除孔洞面積；對(duì)于具有喇叭管并與墊板連城整體的錨具，可取墊板面積扣除喇叭管尾端內(nèi)孔面積；本例即采用此類錨

49、具，喇叭管尾端內(nèi)孔直徑為70mm，所以-局部受壓計(jì)算底面積；局部受壓區(qū)為邊長160mm的正方形，根據(jù)公路橋規(guī)規(guī)定，局部承壓計(jì)算底面寬400mm、長480mm的矩形，由于有重疊，故取底面為的矩形。所以計(jì)算說明，局部承壓區(qū)尺寸滿足要求。12.2局部抗壓承載力計(jì)算配置間接鋼筋的局部受壓構(gòu)件，其局部抗壓承載力計(jì)算公式為：且需滿足-間接鋼筋影響系數(shù)；混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C50及以下時(shí)，?。?間接鋼筋體積配筋率；局部承壓區(qū)配置直徑為14mm的鋼筋，但更剛筋截面積為153，所以C45混凝土；將上述個(gè)計(jì)算值帶入局部抗壓承載力計(jì)算公式，可得到：故局部抗壓承載力計(jì)算通過。通過對(duì)N1、N3計(jì)算，均通過。橫隔梁內(nèi)力計(jì)算與

50、配筋13.1橫隔梁內(nèi)力計(jì)算由于位于跨中的橫梁受力最大，通常只要計(jì)算跨中橫隔梁的內(nèi)力，其他橫隔梁可偏平安的依此進(jìn)行設(shè)計(jì)，此次設(shè)計(jì)只需計(jì)算跨中兩道橫隔梁的內(nèi)力即可。通常橫隔梁的彎矩在靠近橋中線的截面較大，剪力那么在靠近橋兩側(cè)邊緣處的截面較大。故只需求3號(hào)梁處和2號(hào)與3號(hào)主梁之間截面的彎矩以及1號(hào)主梁右側(cè)和2號(hào)主梁右側(cè)等截面的剪力。13.1.1確定作用在中橫隔梁上的計(jì)算荷載縱向一列車輪對(duì)于中橫隔梁的計(jì)算荷載為：對(duì)于人群荷載，其計(jì)算荷載為：13.1.2繪制中橫隔梁的彎矩影響線本例取2號(hào)主梁與3號(hào)主梁之間的截面進(jìn)行彎矩影響線的計(jì)算已按偏心壓力法1號(hào)梁的荷載橫向分布影響線豎標(biāo)值為：同理，也可求得2號(hào)梁的荷

51、載橫向分布影響線豎標(biāo)值為；下面來求2號(hào)主梁與3號(hào)主梁之間截面上的彎矩P=1作用于1號(hào)梁軸時(shí)P=1作用于2號(hào)梁軸時(shí)P=1作用于5號(hào)梁軸時(shí)那么可繪出其影響線13.1.3繪制剪力影響線本例取1號(hào)主梁右側(cè)的截面進(jìn)行剪力影響線的計(jì)算P=1作用在計(jì)算截面以左時(shí) 即P=1作用在計(jì)算截面以右時(shí) 即那么可繪出其剪力影響線13.1.4截面內(nèi)力計(jì)算將求得的計(jì)算荷載和在相應(yīng)的影響線上按最不利荷載位置加載，對(duì)于汽車荷載并計(jì)入沖擊影響系數(shù)，那么在汽車荷載作用下：彎矩剪力在人群荷載作用下：彎矩：剪力：13.1.5內(nèi)力組合鑒于橫隔梁恒載內(nèi)力較小，計(jì)算中往往略去不計(jì)。按承載能力極限狀態(tài)進(jìn)行內(nèi)力組合，根本組合為：按正常使用極限狀

52、態(tài)進(jìn)行內(nèi)力組合：短期組合：長期組合：13.2橫隔梁配筋計(jì)算橫隔梁配筋按單筋矩形截面進(jìn)行計(jì)算截面為按根本組合進(jìn)行配筋計(jì)算假設(shè)，假設(shè)，求得求受壓區(qū)高度，將各值代入下式中；，整理后得：解得：求所需鋼筋數(shù)量：故取，混凝土保護(hù)層厚度滿足要求，故取，那么有效高度實(shí)際配筋率為：求混凝土受壓區(qū)高度為：求抗彎承載力：對(duì)于斜截面抗剪承載力和抗彎承載力按照公路橋規(guī)抗剪承載力的計(jì)算要求：介乎兩者之間橫梁需配置抗剪鋼筋擬全部采用箍筋承受剪力，選取鋼筋為雙肢，箍筋間距為：箍筋間距取，滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。單其最小配筋率不滿足要求?，F(xiàn)取計(jì)算的配筋率為，且小于和。故在橫隔梁中，設(shè)計(jì)箍筋間距為。橋臺(tái)的選型與配筋計(jì)算本次設(shè)計(jì)為簡支梁橋1

53、4.1橋臺(tái)的選擇重力式橋臺(tái)也稱實(shí)體式橋臺(tái)，它主要依靠自重來平衡土后的土壓力。橋臺(tái)臺(tái)身多數(shù)由塊石、片石混凝土或混凝土等圬工材料建筑，并采用就地砌筑或澆筑施工方法。梁橋和拱橋上常用的重力式橋臺(tái)為U形橋臺(tái)，它們是由臺(tái)帽、臺(tái)身和根底三局部組成。U型橋臺(tái)墻身多數(shù)為石砌圬工，適用于填土高度為410m以下或跨度稍大的橋梁。它結(jié)構(gòu)簡單，根底底承壓面大，應(yīng)力較小。但圬工體積較大，兩側(cè)墻間的填土容易積水，除增大土壓力外并易受凍脹，而使側(cè)墻產(chǎn)生裂縫，所以橋臺(tái)中間多用骨料或滲水性土填筑，并要求設(shè)置較完善的排水設(shè)備如隔水層及臺(tái)后排水盲溝，防止填土中積水。14.2橋臺(tái)尺寸梁橋臺(tái)帽的構(gòu)造和尺寸要求與相應(yīng)的橋墩墩帽有許多相同

54、之處，不同的是臺(tái)帽頂面只設(shè)單排支座，在另一側(cè)那么要砌筑擋住路堤填土的矮錐墻，也稱背墻或前墻，臺(tái)帽順橋向最小寬度為：橫橋向臺(tái)帽寬度一般應(yīng)與路基同寬。臺(tái)帽的厚度及放置支座局部的構(gòu)造、配筋及材料要求，可按相應(yīng)的墩帽構(gòu)造進(jìn)行設(shè)計(jì)。U形橋臺(tái)背墻的頂面寬度不宜小于50cm，背墻一般做成垂直的，并與兩側(cè)側(cè)墻連接。如果臺(tái)身放坡時(shí)，那么在靠路堤一側(cè)的坡度與臺(tái)身一致。14.3臺(tái)身尺寸臺(tái)身由前墻和側(cè)墻構(gòu)成，前墻頂面寬度不宜小于0.5m，其任一水平截面的寬度，不宜小于該截面至墻頂高度的0.4倍，背坡一般采用5：18:1，前坡為10：1或直立。側(cè)墻與前墻結(jié)合成一體，兼有擋土墻和支承墻的作用。側(cè)墻頂寬一般為0.6-1.0

55、m。任一水平截面的寬度，本橋臺(tái)采用漿砌塊石，對(duì)于塊石、粗料石砌體或混凝土不宜小于0.35倍，側(cè)墻正面一般是直立的的，其長度視橋臺(tái)高度和錐坡坡度而定。前墻下緣一般與錐坡下緣相齊。因此，橋臺(tái)越高、錐坡越坦，側(cè)墻那么越長。側(cè)墻尾端，應(yīng)有不小于0.75m的長度伸入路堤內(nèi)，以保證與路堤有良好的連接，臺(tái)身寬度通常與路基同寬。橋臺(tái)兩側(cè)的錐坡坡度，一般由縱向?yàn)?:1逐漸變至橫向1:1.5，以便和路堤邊坡一致。錐坡的平面形狀為1/4橢圓。錐坡用土夯實(shí)，其外表用片石砌筑。對(duì)于本橋而言，橋臺(tái)尺寸如以下圖所示：14.4橋臺(tái)荷載計(jì)算14.4.1計(jì)算參數(shù)墻體與地基參數(shù)：橋臺(tái)砌體容重：浮容重：地基摩擦系數(shù)：泥質(zhì)粉砂巖地基容

56、許承載力：；墻后填土參數(shù)由于淺層地基土承載力較差，故采取挖除原地基土換成填土的方法，采取質(zhì)量好的填料以及保證填土的密實(shí)度：臺(tái)后及溜坡填土：浮重度：填土的內(nèi)摩擦角：，粘聚力：；填土與假象臺(tái)背間的摩擦角：；襟邊填土容重：亞粘土計(jì)算荷載臺(tái)后荷載：；上部結(jié)構(gòu)反力：恒載：14.4.2橋臺(tái)及上部結(jié)構(gòu)荷載計(jì)算橋上活載的反力為,對(duì)基底中心的偏心距離為，彎矩為。橋臺(tái)自重恒載計(jì)算表如下表所示，為計(jì)算方便將橋臺(tái)劃分為10局部，如以下圖所示：圖14-1橋臺(tái)分塊圖表14-1橋臺(tái)自重計(jì)算表編號(hào)計(jì)算式豎直力對(duì)基底中心的偏心距離m彎矩KN.m1264500212230.125152.873126.53.93497.14414

57、374.646667.68510783.834128.74615392.834355.3775131.83938.79865551.72-11274.693545.38-1904.52105521.64-905.28112026.783.937965.24側(cè)襟邊土重1220.400前襟邊土重5945.533284.814合計(jì)19863.613906.2314.4.3臺(tái)背土壓力計(jì)算墻背的傾斜角，填土內(nèi)摩擦角，臺(tái)背圬工與填土間的外摩擦角計(jì)算，臺(tái)后填土水平，。臺(tái)后填土外表無車輛荷載時(shí)土壓力計(jì)算臺(tái)后填土自重引起的主動(dòng)土壓力計(jì)算公式為：，B為橋臺(tái)寬度取10m，H為基底至填土外表的距離，等于10m，為主動(dòng)

58、土壓力系數(shù)其水平向分力：離根底底面的距離：對(duì)根底形心軸的力矩：其豎直向分力：作用點(diǎn)離基底形心軸的距離：對(duì)基底形心軸的力矩：臺(tái)后填土外表有汽車荷載時(shí)破壞棱體長基底：臺(tái)身底：破壞棱體內(nèi)只能布置一輛重車的兩組軸重計(jì)算中設(shè)計(jì)多車道加載，車輪總重力應(yīng)進(jìn)行折減由汽車荷載換算為等代均布圖層厚基底：臺(tái)身底：那么臺(tái)背在填土和車輛荷載共同作用下所引起的土為：基底：臺(tái)身底：合力作用點(diǎn)距基底面距離為：合力作用點(diǎn)距臺(tái)身底面距離為：14.4.4水平荷載的計(jì)算汽車荷載制動(dòng)力 根據(jù)?公路橋涵設(shè)計(jì)通用標(biāo)準(zhǔn)?的規(guī)定，汽車荷載制動(dòng)力按同向行駛的汽車荷載不計(jì)沖擊力計(jì)算，并應(yīng)按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，以使橋梁墩臺(tái)產(chǎn)生最不利縱向力的加載長度進(jìn)行縱向折

59、減。一個(gè)設(shè)計(jì)車道上由汽車荷載產(chǎn)生制動(dòng)力標(biāo)準(zhǔn)值按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的車道荷載標(biāo)準(zhǔn)值在加載長度上計(jì)算的總重力的10%計(jì)算，但公路級(jí)汽車荷載的制動(dòng)力標(biāo)準(zhǔn)值不得小于90kN；同向行駛雙車道的汽車荷載這動(dòng)力標(biāo)準(zhǔn)值為一個(gè)設(shè)計(jì)車道制動(dòng)力標(biāo)準(zhǔn)值的兩倍；同向行駛?cè)嚨罏橐粋€(gè)設(shè)計(jì)車道的2.34 倍；同向行駛四車道為一個(gè)設(shè)計(jì)車道的2.68 倍。 制動(dòng)力的著力點(diǎn)在橋面以上1.2m 處，計(jì)算墩臺(tái)時(shí)，可移至支座鉸中心或支座底面上。 本次設(shè)計(jì)為雙向兩車道，對(duì)于橋臺(tái)汽車荷載最不利布置是中間跨布置均布荷載，一個(gè)設(shè)計(jì)車道上車道荷載產(chǎn)生的制動(dòng)力為：所以兩車道制動(dòng)力為支座傳遞的制動(dòng)力為2制動(dòng)力對(duì)臺(tái)底產(chǎn)生的彎矩為：14.4.5制作摩阻力盆式橡膠

60、支座摩擦系數(shù)取，那么橋上有汽車，臺(tái)后無活載：橋上和臺(tái)后均有汽車重車載臺(tái)后：橋上臺(tái)后均無車：由以上對(duì)制動(dòng)力和支座摩阻力的計(jì)算結(jié)果說明，支座摩阻力大于制動(dòng)力。因此，在以后的附加組合中，以支座摩阻力控制計(jì)算。14.5橋臺(tái)荷載組合14.5.1通過作用布置情況，重力式橋臺(tái)通常進(jìn)行如下六種組合計(jì)算：上部結(jié)構(gòu)重力+計(jì)算截面以上的橋臺(tái)重力+浮力+土側(cè)壓力上部結(jié)構(gòu)重力+計(jì)算截面以上的橋臺(tái)重力+浮力+土側(cè)壓力+作用在橋跨結(jié)構(gòu)上的車道荷載和人群荷載； 3) 上部結(jié)構(gòu)重力+計(jì)算截面以上的橋臺(tái)重力+浮力+土側(cè)壓力+作用在橋跨結(jié)構(gòu)上的車道荷載和人群荷載+制動(dòng)力； 4) 上部結(jié)構(gòu)重力+計(jì)算截面以上的橋臺(tái)重力+浮力+土側(cè)壓力