北江大橋主橋和引橋進(jìn)行設(shè)計(jì)—畢業(yè)設(shè)計(jì)參考版

1、廣州大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)課題名稱 學(xué) 院 系 別 專(zhuān)業(yè)班級(jí) 學(xué) 號(hào) 指導(dǎo)教師 完成日期 教務(wù)處制xx大橋設(shè)計(jì)摘要: 關(guān)鍵詞: abstract: keywords: 目錄目錄i1. 概 述31.1 設(shè)計(jì)任務(wù)和主要內(nèi)容31.2 設(shè)計(jì)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)31.3 主要技術(shù)指標(biāo)設(shè)計(jì)資料32. 方案比選42.1 方案初步擬定42.2 方案選定55.上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)65.1 設(shè)計(jì)資料65.2 主梁內(nèi)力計(jì)算85.3 引橋預(yù)應(yīng)力鋼束的估算及布置185.4 主梁截面特性計(jì)算225.5 預(yù)應(yīng)力損失計(jì)算235.6 承載能力極限狀態(tài)計(jì)算305.7 正常使用極限狀態(tài)計(jì)算345.8 持久狀況應(yīng)力驗(yàn)算415.9 短暫狀況應(yīng)力驗(yàn)算457.基礎(chǔ)設(shè)

2、計(jì)477.1 設(shè)計(jì)資料477.2 計(jì)算樁基礎(chǔ)507.3樁身材料截面強(qiáng)度驗(yàn)算537.4截面配筋及強(qiáng)度復(fù)核54結(jié)論56致謝56參考文獻(xiàn)57i1. 概 述1.1 設(shè)計(jì)任務(wù)和主要內(nèi)容根據(jù)xx大橋橋址位置處地質(zhì)剖面圖，以及畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)的要求對(duì)北江大橋主橋和引橋進(jìn)行設(shè)計(jì)，主要內(nèi)容包括：恒載內(nèi)力計(jì)算；活載內(nèi)力計(jì)算；墩頂支反力計(jì)算；內(nèi)力組合，得出基本組合、短期組合和長(zhǎng)期組合的彎矩、剪力包絡(luò)圖；配筋計(jì)算、強(qiáng)度驗(yàn)算、使用階段應(yīng)力驗(yàn)算、裂縫寬度驗(yàn)算和變形驗(yàn)算。下部結(jié)構(gòu)計(jì)算：?jiǎn)螛冻休d力計(jì)算，樁身強(qiáng)度驗(yàn)算。1.2 設(shè)計(jì)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)1jtg_d60-2004公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范；2jtj022-85公路磚石及混凝土橋涵設(shè)

3、計(jì)規(guī)范；3jtg d62-2004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；4jtj024-85公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范；5jtg d60-2004公路橋涵通用設(shè)計(jì)規(guī)范。1.3 主要技術(shù)指標(biāo)設(shè)計(jì)資料1車(chē)道數(shù)：；2設(shè)計(jì)荷載：3通航凈空： 4曲線半徑： 5最大縱坡： 6地質(zhì)資料： 2. 方案比選2.1 方案初步擬定2.1.1 橋梁設(shè)計(jì)的原則橋梁設(shè)計(jì)中應(yīng)遵循下列基本原則：1安全所設(shè)計(jì)的橋梁結(jié)構(gòu)，在制造、運(yùn)輸、安裝和使用過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)有足夠的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性和耐久性，并有安全儲(chǔ)備，以保證行人和行車(chē)的安全。2使用橋上應(yīng)保證車(chē)輛和人群的安全暢通，并滿足將來(lái)交通量增長(zhǎng)的需要。橋下應(yīng)滿足泄洪、安全通航或通車(chē)

4、等要求。建成的橋梁應(yīng)保證使用年限，并便于檢查和維修。3經(jīng)濟(jì)設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性一般是首要考慮的因素。經(jīng)濟(jì)性應(yīng)綜合發(fā)展遠(yuǎn)景及將來(lái)的養(yǎng)護(hù)和維修等費(fèi)用。4美觀一座橋梁，尤其是座落于城市的橋梁應(yīng)具有優(yōu)美的外形，應(yīng)與周?chē)木爸孪鄥f(xié)調(diào)。合理的結(jié)構(gòu)布局和輪廓是美觀的主要因素，決不應(yīng)把美觀片面的理解為豪華的裝飾。根據(jù)畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)、北江河大橋橋址位置處地質(zhì)剖面圖，參照國(guó)內(nèi)外諸多工程實(shí)例和經(jīng)驗(yàn)1，對(duì)主橋提出了兩個(gè)橋式方案-連續(xù)梁橋和連續(xù)剛構(gòu)橋；引橋?yàn)?0m標(biāo)準(zhǔn)跨徑的預(yù)制裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支t梁橋。2.1.2 方案一： 總體布置圖：1上部結(jié)構(gòu)2下部結(jié)構(gòu)3施工方法4 受力特點(diǎn)5 優(yōu)點(diǎn)6 缺點(diǎn)2.1.2 方案二： 總體布置

5、圖1上部結(jié)構(gòu)2下部結(jié)構(gòu)3施工方法4受力特點(diǎn)5優(yōu)點(diǎn)6缺點(diǎn)2.2 方案選定5.上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5.1 設(shè)計(jì)資料5.1.1 橋梁跨徑及橋面凈空1橋梁跨徑標(biāo)準(zhǔn)跨徑30m；預(yù)制全長(zhǎng)29.96m；計(jì)算跨徑29.10m。橋?qū)挘瑯蛎鏅M坡采用1.5%。2設(shè)計(jì)荷載 公路-i級(jí)，結(jié)構(gòu)重要性指數(shù)=1.0車(chē)道荷載：均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值：qk=10.5kn/m；pk=280kn3材料 混凝土強(qiáng)度等級(jí)為c50，主要強(qiáng)度指標(biāo)為：強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，彈性模量 預(yù)應(yīng)力鋼筋采用1×7標(biāo)準(zhǔn)型15.21860gb/t 52241995鋼絞線，強(qiáng)度指標(biāo)為：抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值fpk=1860mpa抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fpd=1260mpa彈性模

6、量 ep=1.95×105 mpa相對(duì)界限受壓區(qū)高度 普通鋼筋a向抗拉普通鋼筋采用hrb400鋼筋，其強(qiáng)度指標(biāo)為： 抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值 抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 彈性模量 ep=2.0× mpa 相對(duì)界限收壓區(qū)高度 b箍筋及構(gòu)造鋼筋采用hrb335鋼筋，其強(qiáng)度指標(biāo)為： 抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值 抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 彈性模量 5.1.2 主要結(jié)構(gòu)尺寸主梁高度h=200cm, 主梁間距均為s=230cm，其中主梁上翼緣預(yù)制部份寬180cm，現(xiàn)澆段寬為50cm。全橋由7片梁組成。預(yù)制t形梁的翼板端部厚度取用15cm，根部加厚取25cm。初擬馬蹄寬度40cm，高度25cm。t形梁腹板跨中區(qū)段厚度均取18cm。

7、本設(shè)計(jì)主梁采用等高形式，橫截面的t形梁翼緣板厚度沿跨長(zhǎng)不變，馬蹄部分為配合鋼束彎起而在近支點(diǎn)范圍內(nèi)逐漸將馬蹄抬高，將腹板逐漸加厚到與馬蹄同寬。全橋共設(shè)6道中間開(kāi)洞的橫隔梁，中間間距583cm，端部間距623cm。橋梁立面圖、橫截面布置型式及單片梁跨中斷面細(xì)部尺寸如圖5-1至5-2所示：圖5-1, 5-2 引橋t梁平,剖面圖跨中截面幾何特性計(jì)算見(jiàn)表5-1：表5-1 跨中截面幾何特性計(jì)算分塊名稱分塊面積()分塊面積形心至上緣距離 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)截面形心慣距1231×2456=17=4+6翼板27007.52025050625.0061.4710201218

8、.2210251843.22三角承托81018.3148502250.0050.672079412.002081662.06腹板2880952736006144000.00-26.031951780.008095780.23下三角13217122572528.00-102.031374209.691374737.69馬蹄1000187.518750052083.33-118.5314050001.0814102084.307552518745i=35906106.42截面形心至上緣距離 cm檢驗(yàn)截面效率指標(biāo)上核心距 cm下核心距 cm截面效率指標(biāo) 表明以上初擬的主梁跨中截面尺寸是合理的。5.2

9、 主梁內(nèi)力計(jì)算5.2.1 恒載內(nèi)力計(jì)算1一期恒載集度a按跨中截面計(jì)，主梁的恒載集度：g(1)=0.7522×25=18.805n/mb由于梁端馬蹄抬高所引起增加的恒載集度：g(2)=4×(0.4-0.18)/2×0.12/2×4.66/3×5×25/29.10=0.1739kn/mc由于梁端腹板加寬所增加的重力折算成的恒載集度：g(3)= 2×（1.08-0.7522）×0.46×25/29.10=0.2590n/md內(nèi)主梁（2、3、4號(hào)）跨中橫隔梁體積：內(nèi)主梁支點(diǎn)橫隔梁體積： 邊主梁（1號(hào)）支點(diǎn)橫隔梁體

10、積：邊主梁跨中橫隔梁體積： 邊主梁（1號(hào)）橫隔梁的重力折算成的恒載集度： g(4)=（2×0.14385+4×0.1684）×25/29.10=0.8260n/m 中主梁（2、3、4號(hào)）橫隔梁的重力折算成的恒載集度： g(4)=（2×0.2877+4×0.3369）×25/29.10=1.652n/m邊主梁的恒載集度為：中主梁的恒載集度為：2二期恒載集度兩側(cè)防撞墻： 容重 橋面鋪裝：25號(hào)砼：濕接縫： 現(xiàn)澆段： 將濕接縫、兩側(cè)防撞墻和橋面鋪裝層恒載均攤給七片主梁，則：合計(jì)：邊主梁：33.25n/m；中主梁：34.07n/m。表5-2

11、恒載內(nèi)力計(jì)算表項(xiàng)目計(jì)標(biāo)式單位梁 號(hào)12，3，4恒載q33.2534.07彎矩m支點(diǎn)0.000.00變截面1873.6331907.853l/42639.672687.863跨中3519.5533583.821剪力q支點(diǎn)483.7918492.6203變截面330.8378336.8795l/4241.8908246.3101跨中0005.2.2 活載內(nèi)力計(jì)算1 計(jì)算主梁的荷載橫向分布系數(shù)a計(jì)標(biāo)支點(diǎn)處的荷載橫向分布系數(shù)mo支點(diǎn)處的橫向分布系數(shù)采用杠桿法計(jì)算，如圖5-3所示：圖5-3 杠桿法求橫向分布系數(shù)計(jì)算圖示（尺寸單位cm）b計(jì)算跨中的荷載橫向分布系數(shù)mc 按剛性橫梁法計(jì)算，計(jì)算出汽車(chē)荷載的橫

12、向分布系數(shù)，按照四車(chē)道計(jì)算，車(chē)道折減系數(shù)是0.67，但折減后的效應(yīng)小于兩個(gè)車(chē)道，故采用兩車(chē)道荷載計(jì)算（3、4號(hào)梁除外）。如圖下圖5-4所示：考慮抗扭修正系數(shù)的影響：表5-3 修正系數(shù)計(jì)算分塊面積（cm）（cm）翼緣板180200.1110.30974.46腹板130180.1300.2982.38馬蹄4033.70.8430.1592.739.57故由公式其中：n=7，i=0.35906106.42，可求得：= 0.998再由公式 ，可求出橫向公布影響線如圖5-4。圖5-4 剛性橫梁法求橫向分布系數(shù)計(jì)算圖示（尺寸單位cm）荷載橫向分布系數(shù)匯總見(jiàn)表5-4：表5-4 荷載橫向分布系數(shù)梁 號(hào)荷 載

13、位 置公 路i級(jí)備 注1號(hào)梁跨中支點(diǎn)0.730.76支點(diǎn)處按”杠桿法”計(jì)算，跨中按”剛性橫梁法”計(jì)算1、2、3、4號(hào)梁按照四車(chē)道折剪后計(jì)算值分別是0.523、0.472、0.423和0.383，按照二車(chē)道計(jì)分別是0.73、0.585、0.44和0.286，故取兩者中的較大值。2號(hào)梁跨中支點(diǎn)0.5850.833號(hào)梁跨中支點(diǎn)0.440.834號(hào)梁跨中支點(diǎn)0.3830.832均布荷載和內(nèi)力影響線面積計(jì)算表5-5 均布荷載和內(nèi)力影響線面積計(jì)算截面公路i級(jí)均布荷載(kn/m)影響線面積 ()影 響 線 圖 式10.510.5續(xù)表5-5截面公路i級(jí)均布荷載(kn/m)影響線面積 ()影 響 線 圖 式10

14、.510.5m變截面10.5q變截面10.53公路-i級(jí)中集中荷載pk計(jì)算計(jì)算彎矩效應(yīng)時(shí)：計(jì)算剪力效應(yīng)時(shí)： 4計(jì)算沖擊系數(shù)簡(jiǎn)支梁橋的基頻計(jì)算公式，則單根主梁：l=29.10，c50混凝土e取，則：（1+）=1.2405跨中，l/4及變截面處的彎矩和剪力計(jì)算：因四車(chē)道要折減，折減=0.67。計(jì)算結(jié)果如表5-6所示： 表5-6 彎矩和剪力（單位：）截 面梁 號(hào)車(chē)道荷載彎矩剪力跨中11909.475756125.053210321530.196325100.21387431150.91689475.374537741001.82084265.610108951/4跨11432.062771204.9

15、50351121147.611947164.24103483863.1611222123.53171854751.3425223107.5287458變截面處11016.53693237.26199922814.62206011907071905143.00723244533.333759124.48129546荷載橫向分布系數(shù)沿橋縱向的變化圖形和支點(diǎn)剪力、變截面剪力影響線，如圖5-5所示：圖5-5 支點(diǎn)剪力影響線圖以及汽車(chē)荷載縱向分布由規(guī)范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，對(duì)于全梁各點(diǎn)的彎矩用進(jìn)行計(jì)算，而對(duì)于計(jì)算變截面與支點(diǎn)處的剪力，則按如下公式： 其中由按

16、值計(jì)得，的公式為：根據(jù)上面兩個(gè)剪力影響圖可以求得變截面與支點(diǎn)處的剪力值見(jiàn)表5-7：表5-7 汽車(chē)荷載剪力計(jì)算表（單位：）截面位置梁號(hào)汽車(chē)荷載支點(diǎn)192.6555930.770189208.12218301.5479614274.25146.2898767227.29133307.8326041355.84720710.012457227.29133293.150991448.61245511.475816227.29133287.37959835.2.3 主梁內(nèi)力組合1基本組合（用于承載能力極限狀態(tài)計(jì)算） （5-1）2短期組合（用于正常使用極限狀態(tài)計(jì)算） （5-2）3長(zhǎng)期組合（用于正常使用極限

17、狀態(tài)計(jì)算） （5-3）根據(jù)不同荷載組合方式，控制截面各主梁的內(nèi)力組合結(jié)果見(jiàn)表5-8，根據(jù)表5-8計(jì)算結(jié)果，個(gè)控制斷面設(shè)計(jì)荷載見(jiàn)表5-9。表5-8 荷載組合表截 面梁 號(hào)基本組合sd短期組合sd長(zhǎng)期組合sl支點(diǎn)101002.7173060654.02048780604.4109845201022.1099830666.39675090615.7533224301001.5557240658.10874350609.880677240993.47577460654.85069920607.5721201變截面13671.51127294844464.77605392201

18、.548083425.742628323429.8939670.44385292367.7198444.21354972170.633827412.933338733147.2131604.46551622253.7356417.60938162105.499998394.082385343036.0903578.52920452208.928407895666386.6720106l/415172.4914577.1994913448.0921357.58861173101.625296323.870973324832.0927525.50961723335.708

19、8339.02685363058.060735312.006554334433.8616468.51657433175.1317316.04578792966.302404295.7228278 續(xù)表5-8梁 號(hào)基本組合sd短期組合sd長(zhǎng)期組合sl44277.3155446.11241273112.0083307.01185182930.231888289.3216387跨中16896.7293175.07449444597.482570.594554194135.51258350.0212841126442.8602140.29942364447.641756.572348224077.43

20、287240.085549635911.869105.52435284233.532342.550142253955.08466830.1498150845703.134691.854152534149.365237.037964733906.98916726.24404358表5-9 各種組合最值表截 面位 置項(xiàng)目基本組合sd短期組合ss長(zhǎng)期組合支點(diǎn)01022.109980666.3967510615.7533224變截面3671.511729.1721932447.484464.7760542201.548083425.7426283l/45172.491577.1994913448.09

21、2357.5886123101.625296323.8709733跨中6896.729175.0744944597.48370.59455424135.51258350.021284115.3 引橋預(yù)應(yīng)力鋼束的估算及布置根據(jù)跨中截面正截面抗裂要求，確定預(yù)應(yīng)力鋼筋數(shù)量。為滿足抗裂要求，所需的有效預(yù)加力為： （5-4）為荷載短期效應(yīng)彎矩組合設(shè)計(jì)值，由表5-9查得=4597.483；估算鋼筋數(shù)量，近似采用毛截面幾何性質(zhì)。按圖給定的截面尺寸計(jì)算：，。為預(yù)應(yīng)力鋼筋重心至毛截面重心的距離，。 假設(shè)，則由此得到：擬采用鋼絞線，單根鋼絞線的公稱截面面積，抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，張拉控制應(yīng)力取，預(yù)應(yīng)力損失按張拉控制應(yīng)力

22、25%估算。所需預(yù)應(yīng)力鋼絞線的根數(shù)為：，取24根。采用3束8預(yù)應(yīng)力鋼筋束，ovm15-8型錨具，供給的預(yù)應(yīng)力筋截面面積，采用金屬波紋管成孔，預(yù)留管道直徑為85mm。參考公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范中預(yù)應(yīng)力鋼束的布置。本設(shè)計(jì)中預(yù)應(yīng)力筋束的布置，為了方便張拉操作，將所有的鋼束都錨固在粱端。對(duì)于跨中截面，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；對(duì)于錨固截面，鋼束布置通?？紤]以下兩個(gè)方面：一是預(yù)應(yīng)力鋼束合力重心盡可能靠近截面形心，使得截面均勻受壓；二是考慮錨頭布置的可能性，以滿足張拉操作方便等要求。如圖5-6所示。圖56 預(yù)應(yīng)力鋼束布置圖本設(shè)計(jì)預(yù)應(yīng)力筋束布置采用

23、圓曲線，鋼束的彎起角度依次是，在錨固截面處相應(yīng)的鋼束豎向間距是30cm。其要素及有關(guān)計(jì)算參數(shù)見(jiàn)表5-10至表5-13：表5-10 預(yù)應(yīng)力筋束曲線要素表編號(hào)錨端鋼束升高值c （cm）（cm）（cm）（cm）n1136160.9610.2763588989.04480.96n2118130.9950.1057119744.16725.84n3100100.9950.1057119744.16725.84注：r鋼束彎曲半徑；跨中截面至起彎點(diǎn)的距離；支座中心線到錨固端的距離。表5-11 各計(jì)算截面預(yù)應(yīng)力筋束位置計(jì)算表截面鋼束號(hào)（cm）r（cm）(cm)（cm）（cm）角度錨固截面n1989.04358

24、8.180.2760.9611391215116n2744.167119.250.1050.9953912516n3744.167119.250.1050.9953912516支點(diǎn)截面n1964.043588.180.2690.963131.9312143.9315.585n2719.167119.250.1010.99536.421248.425.798n3719.167119.250.1010.99536.421248.425.798變化截面n1505.713588.180.1410.9935.821247.828.102n2260.837119.250.0370.994.781216.7

25、82.100n3260.837119.250.0370.994.781216.782.100l/4截面n1239.043588.180.0671.007.971219.973.820n2-5.847119.25-0.0011.000.001212.00-0.047n3-5.847119.25-0.0011.000.001212.00-0.047跨中截面n103588.1801.00012120n207119.2501.00012120n307119.2501.00012120表5-12 鋼束坐標(biāo)計(jì)算表（單位：mm）鋼束號(hào)坐標(biāo)x跨中 0100200300400500600700l/4跨723n1

26、坐標(biāo)y121212121212.0513.9818.6919.97n212121212121212.0012.0012.00n312121212121212.0012.0012.00鋼束號(hào)坐標(biāo)x80090010001100120013001400支點(diǎn)1450錨固1475n1坐標(biāo)y26.2136.5549.7465.8084.78106.73131.69143.93151n212.3914.1317.2821.8427.8135.1943.9948.4251n312.3914.1317.2821.8427.8135.1943.9948.4251表5-13 驗(yàn)算截面鋼束中心位置（單位：cm）跨中l(wèi)

27、/4跨支點(diǎn)錨固截面n11219.97143.93151n21212.0048.4251n31212.0048.4251平均1214.6680.2584.33一鋼束的長(zhǎng)度為曲線長(zhǎng)度、直線長(zhǎng)度和兩端張拉的工作長(zhǎng)度之和，其中一端工作長(zhǎng)度不少于70cm，這里取70cm。計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表514：表514 片梁鋼束長(zhǎng)度計(jì)算表（單位：cm）鋼束號(hào)半徑鋼束彎起角度圓弧長(zhǎng)度直線長(zhǎng)度有效長(zhǎng)度預(yù)留長(zhǎng)度總長(zhǎng)角度弧度n13588.18 161002.01 967.69480.96 2965.94 1403105.94 n27119.25 6745.53 1035.67725.84 2942.72 1403082.72 n3

28、7119.25 6745.53 1143.01725.84 2942.72 1403082.72 總長(zhǎng)92705.4 主梁截面特性計(jì)算截面面積及慣性矩計(jì)算對(duì)于凈截面：截面積： （5-5）截面慣性矩： （5-6）對(duì)于換算截面：截面積： （5-7）截面慣性矩： （5-8）取用主梁截面（b1=192cm）計(jì)算。式中：、分別為混凝土毛截面面積和慣性矩；、分別為一根管道截面積和鋼束截面積；、分別為凈截面和換算截面重心到主梁上緣的距離；分面積重心到主梁上緣的距離；計(jì)算面積內(nèi)所含的管道（鋼束）數(shù)；鋼束與混凝土的彈性模量比值。主梁截面特性匯總?cè)绫?-15：表5-15 主梁截面特性值總表名稱符號(hào)單位截面跨中1/

29、4跨變截面支點(diǎn)混凝土凈面積凈面積7351.767351.768613.7610629.76凈慣矩3.453e+073.384e+073.820e+074.320e+07凈軸到截面上緣距離66.4366.4971.8576.03凈軸到截面下緣距離133.57133.51128.15123.97截面抵抗扭矩上 緣5.089e+055.317e+055.682e+05786903.707下 緣2.534e+052.981e+053.485e+05534115.276鋼束群重心到凈軸距離121.57118.85101.0243.71混凝土換算截面換算面積8223.518223.519485.51115

30、01.51換算慣矩4.533e+074.416e+074.584e+074.467e+07續(xù)表5-15換軸到截面上緣距離79.3179.0981.1479.34換軸到截面下緣距離120.69120.91118.86120.66截面抵抗扭矩上 緣5.584e+055.650e+055.630e+05737541.056下 緣3.652e+053.857e+053.702e+05496030.897鋼束群重心到凈軸距離108.69106.2591.7440.40鋼束群重心到截面下緣距離12.0014.6627.1280.255.5 預(yù)應(yīng)力損失計(jì)算設(shè)計(jì)預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件時(shí)，需要事先根據(jù)承受外荷載的

31、情況，估定其預(yù)加應(yīng)力的大小，但是由于施工因素、材料性能和環(huán)境條件等的影響，鋼筋中的預(yù)拉力將要逐漸減少。一般情況下，應(yīng)考慮一下六種預(yù)應(yīng)力損失值：1 預(yù)應(yīng)力與管道壁間摩擦引起的應(yīng)力損失；2 錨具變形、鋼筋回縮和接縫壓縮引起的應(yīng)力損失；3 鋼筋與臺(tái)座間的溫差引起的應(yīng)力損失；4 混凝土彈性壓縮所引起的應(yīng)力損失；5 鋼筋松弛引起的應(yīng)力損失；6 混凝土收縮和徐變硬氣的應(yīng)力損失。本設(shè)計(jì)中采用后張法構(gòu)件，不考慮上述中第三項(xiàng)的預(yù)應(yīng)力損失值的計(jì)算。原因是，先張法構(gòu)件采用蒸汽或其他加熱方法養(yǎng)護(hù)混凝土?xí)r，鋼筋與臺(tái)座間的溫差引起的應(yīng)力損失，僅用于先張法構(gòu)件。5.5.1 摩阻損力摩擦損失主要由于管道的彎曲和管道位置偏差兩

32、部分影響所產(chǎn)生。對(duì)于直線管道，由于施工中位置偏差和孔壁不光滑等原因，在鋼筋張拉時(shí)，局部孔壁仍將與鋼筋接觸而引起摩擦損失，其數(shù)值較小，本設(shè)計(jì)中不予考慮。對(duì)于彎曲部分的管道，還存在因管道彎轉(zhuǎn)，預(yù)應(yīng)力筋對(duì)彎道內(nèi)壁的徑向壓力所引起的摩擦損失，其數(shù)值較大，并隨鋼筋彎曲角度之和的增加而增加。曲線部分摩擦損失由以上兩部分影響所形成，故要比直線部分摩擦損失大得多。 摩擦損失的計(jì)算： （5-9）式中： 張拉控制力，；張拉端至計(jì)算截面間曲線管道部分切線的夾角之和，以rad計(jì)；x從張拉端至計(jì)算截面間的水平距離，(以m)計(jì)；力筋與管道壁間的摩擦系數(shù)和，對(duì)于金屬波紋管??；k管道每米局部偏差對(duì)摩擦的影響系數(shù)，取k=0.0

33、015。各截面摩阻損失的計(jì)算見(jiàn)表5-16：表5-16 摩檫損失計(jì)算表 鋼束號(hào)截面123總 計(jì)（mpa）支點(diǎn)x(m)0.200.200.20弧度0.410.200.202.741.551.555.84變截面x(m)4.734.734.73弧度8.102.102.1054.1821.4821.4897.15l/4截面x(m)7.237.237.23弧度12.186.056.0580.9048.1448.14177.18跨中x(m)14.8514.8514.85弧度16.006.006.00115.6063.2063.20241.995.5.2 錨具變形損失 后張法構(gòu)件，當(dāng)張拉結(jié)束并進(jìn)行錨固時(shí)，錨具

34、將收到巨大的壓力，使錨具自身及錨下墊板壓密而變形。反摩擦影響長(zhǎng)度 （5-10） （5-11）式中：張拉端錨下控制張拉應(yīng)力； 錨具變形值，ovm夾片錨有頂壓時(shí)取4mm； 扣除沿途管道摩擦損失后錨固端預(yù)拉應(yīng)力； 張拉端到錨固端之間的距離。 當(dāng)時(shí)，離張拉端x處由錨具變形、鋼筋回縮和接縫壓縮引起的、考慮反向摩擦后的應(yīng)力損失為： （5-12） （5-13） 當(dāng)時(shí)，表示該截面不受反向摩擦的影響。錨具變形損失的計(jì)算見(jiàn)表5-17、5-18：表5-17 反摩擦影響長(zhǎng)度計(jì)算表鋼束號(hào)1231395139513951279.401331.801331.800.00780.00430.004310009.9513468

35、.3113468.31表5-18 錨具變形損失計(jì)算表鋼束號(hào)截面123總 計(jì)（mpa）支點(diǎn)x(mm)200200200155.84114.63114.63續(xù)表5-18鋼束號(hào)截面123總 計(jì)（mpa）支點(diǎn)152.73112.93112.93378.5934變截面x(mm)4.734.734.73155.84114.63114.6382.2074.3774.37230.95l/4截面x(mm)7.237.237.23155.84114.63114.6343.2853.1053.10149.47跨中x(mm)14.8514.8514.85155.84114.63114.63-75.35-11.76-1

36、1.76不考慮5.5.3 分批張拉損失 本設(shè)計(jì)中，預(yù)應(yīng)力鋼筋采用逐束進(jìn)行張拉錨固，因此，當(dāng)張拉后批鋼筋束時(shí)所產(chǎn)生的混凝土彈性壓縮變形，將使先批已張拉并錨固的筋束產(chǎn)生應(yīng)力損失。分批張拉損失可按下列簡(jiǎn)化公式計(jì)算： l4= （5-14） 式中：m張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋批數(shù),每批鋼筋的根數(shù)和預(yù)加力相同；m=3 力筋彈性模量與混凝土彈性模量的比值； 力筋重心處，由張拉全部力筋所產(chǎn)生的混凝土正應(yīng)力； 后張梁： 全部鋼筋的預(yù)加力（扣除相應(yīng)的預(yù)應(yīng)力損失）；、分別為力筋面積和有效預(yù)應(yīng)力； 力筋重心至凈截面重心軸的距離。表5-19 截面應(yīng)力及預(yù)加力截 面123123支 點(diǎn)1239.531280.521280.521388

37、.271434.181434.18變截面1255.611296.141296.141406.291451.681451.68l/41314.101346.861346.861471.801508.481508.48跨中1279.401331.801331.801432.931491.621491.62表5-20 分批張拉損失計(jì)算鋼束 截面123123支 點(diǎn)1.921.981.987.237.477.47變截面5.395.565.5620.3120.9620.96l/48.158.308.3030.6931.2731.27跨中8.088.418.4130.4531.7031.705.5.4 鋼筋

38、松弛引起的應(yīng)力損失 鋼筋松弛是在持久不變的應(yīng)力作用下，產(chǎn)生隨持續(xù)加荷時(shí)間延長(zhǎng)而增加的徐變變形，其特點(diǎn)是：1鋼筋初拉應(yīng)力越高，其應(yīng)力松弛越大；2鋼筋松弛量的大小主要與鋼筋的品質(zhì)有關(guān)，熱軋鋼筋的松弛較普通鋼筋松弛級(jí)碳素鋼絲的松弛要小。鋼筋松弛與時(shí)間關(guān)系是，初期發(fā)展最快，以后逐漸穩(wěn)定；3鋼筋松弛隨溫度升高而增加；4預(yù)應(yīng)力鋼絲、鋼絞線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，由鋼筋松弛引起的應(yīng)力損失終極值，按下列公式計(jì)算： （5-15）式中：張拉系數(shù)，一次張拉時(shí)，=1.0；超張拉時(shí)，=0.9； 鋼筋松弛系數(shù)，級(jí)松弛（低松弛），=0.3； 傳力錨固時(shí)的鋼筋應(yīng)力。后張構(gòu)件； 力筋抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值。 表5

39、-21 鋼筋應(yīng)力松弛損失計(jì)算表截面123123支點(diǎn)1232.301273.041273.0431.2436.6336.63變截面1253.881294.411294.4134.0639.5639.56l/41283.411315.591315.5938.0442.5542.55跨中1248.951300.101300.1033.4140.3640.365.5.5 混凝土收縮、徐變損失 （5-16） （5-17）， （5-18）式中：構(gòu)件受拉區(qū)全部縱向鋼筋截面重心處，由混凝土收縮和徐變引起的應(yīng)力損失（mpa）；構(gòu)件受拉區(qū)全部縱向鋼筋截面重心處由，預(yù)應(yīng)力產(chǎn)生的混凝土正應(yīng)力（mpa）；此時(shí)，預(yù)應(yīng)力損

40、失值僅考慮力筋錨固時(shí)（第一批）的損失；值不得大于傳力錨固時(shí)混凝土立方體抗壓強(qiáng)度的0.5倍；當(dāng)為拉應(yīng)力時(shí)，應(yīng)取為0；預(yù)應(yīng)力鋼筋的彈性模量；構(gòu)件受拉區(qū)、受壓區(qū)全部縱向鋼筋配筋率；計(jì)算參數(shù)；、分別為構(gòu)件受拉區(qū)力筋截面積和普通鋼筋截面積；a構(gòu)件截面面積，對(duì)后張法構(gòu)件，a=an(凈截面)；i截面回轉(zhuǎn)半徑，后張法；構(gòu)件受拉區(qū)、受壓區(qū)預(yù)應(yīng)力鋼筋截面重心至構(gòu)件截面重心的距離；構(gòu)件受拉區(qū)、受壓區(qū)縱向普通鋼筋截面重心至構(gòu)件截面重心的距離；構(gòu)件受拉區(qū)、受壓區(qū)預(yù)應(yīng)力鋼筋和縱向普通鋼筋截面重心至構(gòu)件截面重心的距離；預(yù)應(yīng)力鋼筋傳力錨固齡期為t0，計(jì)算考慮的齡期為t時(shí)的混凝土收縮應(yīng)變；加載齡期為t0，計(jì)算考慮的齡期為t時(shí)的

41、徐變系數(shù)?；炷潦湛s應(yīng)變和徐變系數(shù)終極值： （5-19）表5-22 混凝土收縮、徐變np、m自重計(jì)算截面（m）支點(diǎn)0.43710.00310.40641.4702948.650.00變截面1.01020.00390.44353.3014068.521732.44l/41.190.00450.46034.0693931.912340.08跨中1.220.00450.46974.1472865.353120.11表5-23 混凝土收縮、徐變損失計(jì)算表表截面支點(diǎn)1.300.004.0886.29變截面10.874.5811.01128.90l/416.418.2213.54137.85跨中12.26

42、10.985.1879.535.5.6 預(yù)應(yīng)力損失組合 上述各項(xiàng)預(yù)應(yīng)力損失組合情況列于表5-24：表5-24 應(yīng)力損失組合截面123平均123平均支點(diǎn)162.70121.96121.96135.54117.53122.91122.91121.12變截面156.70116.82116.82130.11162.96168.46168.46166.63111.5979.4179.4190.14175.89180.39180.39178.89跨中146.0594.9094.90111.95112.94119.89119.89117.575.6 承載能力極限狀態(tài)計(jì)算5.6.1 跨中截面正截面承載力計(jì)算跨中截面尺寸及配筋情況見(jiàn)圖所示：圖57 主梁跨中截面尺寸以及配筋圖圖中： b=160mm，上翼緣板厚度為100mm，若考慮承托影響，其平均厚度為：上翼緣有效寬度取下列數(shù)值中較小者：123，因承托坡度，按如下如下公式計(jì)算： 綜合上述計(jì)算結(jié)果，取首先按公式判斷截面類(lèi)型。代入數(shù)據(jù)計(jì)算得： 因?yàn)?203.360k<8144.640k，滿足上式要求，屬于第一類(lèi)t形，應(yīng)按寬度為的矩形截面計(jì)算其承載力。由的條件，計(jì)算混凝土受壓區(qū)高度：將x=104.25mm代入下式計(jì)算截面承載能力：計(jì)算結(jié)果表明，跨中截面的抗彎承載能力滿足要求。5.6.2 斜截面抗剪承載力計(jì)算鋼筋混凝土受彎構(gòu)件可能在剪力和彎矩共同作用