預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋

1、第一章 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)本章主要介紹如何進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)包括上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和下部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容有：截面尺寸的擬定，內(nèi)力計(jì)算（包括恒載內(nèi)力、活載內(nèi)力和內(nèi)力組合，內(nèi)力包絡(luò)圖的繪制），配筋設(shè)計(jì)，施工階段和使用階段的應(yīng)力驗(yàn)算，最終承載力極限狀態(tài)強(qiáng)度驗(yàn)算、剛度驗(yàn)算，預(yù)拱度設(shè)置等。下部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容為橋墩（臺(tái)）的設(shè)計(jì)計(jì)算。1.1設(shè)計(jì)資料1.1.1 方案簡述本設(shè)計(jì)采用主橋預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)體系。具體尺寸為跨中截面梁高,是主跨徑的；主墩頂梁高，是主跨徑的。采用雙薄壁橋墩，壁厚為，墩高為。1.1.2 設(shè)計(jì)依據(jù)1. 主要技術(shù)指標(biāo)資料a.跨徑： (此為橋墩中距)。b.橋面凈寬：凈。c.技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

2、：設(shè)計(jì)荷載為公路-I級(jí)；環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)為I類環(huán)境；設(shè)計(jì)安全等級(jí)為二級(jí)。d.相關(guān)參數(shù)：體系均勻升溫和降溫，按規(guī)范同時(shí)考慮均勻升降溫、不均勻溫差；人行欄桿每側(cè)重量分別為，單側(cè)防撞欄為，橋面鋪裝采用厚防水混凝土厚瀝青混凝土,瀝青混凝土重按計(jì)，預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)重度按計(jì)，混凝土重度按計(jì)。2. 材料規(guī)格a.上部結(jié)構(gòu)混凝土：C55。C55混凝土強(qiáng)度指標(biāo)：抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，彈性模量。b.橋面鋪裝及下部結(jié)構(gòu)混凝土：C30。C30混凝土強(qiáng)度指標(biāo)：抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，彈性模量。c.預(yù)應(yīng)力鋼筋采用標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度為的低松弛鋼絞線，張拉控制應(yīng)力取為，預(yù)應(yīng)力筋的錨固方式為群錨，按后張法施工。強(qiáng)度指標(biāo)為：抗拉強(qiáng)

3、度標(biāo)準(zhǔn)值 ，抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 ， 彈性模量。d.普通鋼筋采用鋼筋。其強(qiáng)度指標(biāo)為：抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 ， 彈性模量，箍筋及構(gòu)造鋼筋采用鋼筋，其強(qiáng)度指標(biāo)為抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，彈性模量。3. 設(shè)計(jì)依據(jù)a. 公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范。b. 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。1.2 上部構(gòu)造主梁細(xì)部尺寸1.2.1 主梁尺寸擬定根據(jù)已成橋資料及橋梁設(shè)計(jì)常用數(shù)據(jù)手冊(cè)、橋梁工程有關(guān)連續(xù)剛構(gòu)截面形式及尺寸的相關(guān)內(nèi)容，擬訂主梁尺寸如下：采用單箱單室主梁截面，箱頂寬，底面寬。變截面梁墩頂處梁高與最大跨徑的關(guān)系：梁高為，取，即 取。變截面梁跨中處梁高與最大跨徑的關(guān)系：梁高為，取，即 取。梁底縱向變化曲線可以是拋物線、正弦曲

4、線、三次曲線、圓弧線及曲線選，為使線形圓順，本設(shè)計(jì)采用拋物線。主跨以跨中梁頂為原點(diǎn)，曲線方程為：。頂板厚取，跨中處底板厚，根部頂板厚，根部底板厚，以便布置預(yù)應(yīng)力束，箱梁底板上緣所在曲線也為二次拋物線，拋物線方程為。邊跨以邊跨支點(diǎn)處的梁頂為原點(diǎn)，曲線方程為，箱梁底板上緣曲線方程為。主跨腹板變化形式為,從根部厚均勻變化到跨厚，從跨到跨中腹板厚均為。邊跨腹板變化形式同主跨。在墩頂設(shè)置塊橫隔板，邊跨端部設(shè)一塊橫隔板，共塊橫隔板，厚度均為。其根部、跨中及邊跨截面如圖所示：圖1.1 墩頂截面圖圖1.2 主跨1/4跨截面圖圖1.3 主跨1/2跨截面圖圖1.4 邊跨懸臂端截面圖1.2.2 截面特性及單元重量計(jì)

5、算結(jié)果表表1-1 單元數(shù)量列表單元號(hào)左梁高左面積左單位重右梁高右面積右單位重單元重量1（邊跨橫隔板）2.4025.46612.4025.46616612（邊跨）2.4013.03382.4113.03396777（邊跨L/4）2.5613.43502.6213.635470414（邊跨L/2）3.2315.54043.3616.041682021（邊跨3L/4）4.4219.55084.6320.3528104027（根部）5.8624.86466.0025.466065329（根部橫隔板）6.0057.615006.0057.6150074842(主跨L/8)4.7520.75384.552

6、0.0520106049（主跨L/4）3.5416.64313.416.141985056（主跨3L/8）2.7614.13662.6913.836072664（跨中）2.4013.03382.4013.0338677注：以上表中所列僅為橋梁左半部分。第二章 荷載內(nèi)力計(jì)算內(nèi)力分析采用了橋梁博士軟件進(jìn)行內(nèi)力分析計(jì)算。該軟件系統(tǒng)的編制完全按照橋梁設(shè)計(jì)與施工過程進(jìn)行，密切結(jié)合橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范，充分利用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算。2.1 建模及數(shù)據(jù)輸入2.1.1 單元?jiǎng)澐指鶕?jù)現(xiàn)在施工能力及結(jié)構(gòu)要求，全橋共分個(gè)單元，個(gè)截面。具體劃分為：邊跨分為個(gè)單元，按劃分；橋墩頂處劃分為個(gè)單元，按劃分；橋墩頂至跨中劃分

7、為個(gè)單元，按劃分；每根墩柱分為個(gè)單元，豎向按劃分。具體劃分情況計(jì)算簡圖：圖2.1 計(jì)算簡圖圖2.2 全橋立體模型圖2.1.2 全橋施工階段的劃分為了方便全橋的施工,特用程序?qū)澐值牧旱膯卧慕孛嫣匦杂?jì)算出來，具體結(jié)果見下表： 圖2.3 控制截面分布圖表2-1 控制截面幾何信息節(jié)點(diǎn)2（邊跨）3.55e0413.010.892.401.09814（邊跨L/2）3.55e0415.524.093.231.58921（邊跨3L/4）3.55e0419.555.334.422.32928（根部）3.55e0425.4125.316.003.32842(主跨L/8)3.55e0420.767.134.75

8、2.54249(主跨L/4）3.55e0416.630.693.541.77965（跨中）3.55e0413.010.892.401.0982.1.3 施工過程模擬本橋采用懸臂施工法模擬如下：本次設(shè)計(jì)為簡單起見，全橋共分4個(gè)施工階段，該施工階段為第三階段，主梁的鋪裝階段。中跨合攏后進(jìn)行橋面鋪裝施工，在全橋范圍內(nèi)加向下均布力每延米-70.76。人行欄桿q=1.5,防撞欄q=7.0，橋面鋪裝層q=(0.08×25+0.08×23) ×14=53.76,施工階段q= q*2+ q*2+ q=70.76。2.2 計(jì)算結(jié)果及數(shù)據(jù)處理所有數(shù)據(jù)輸完并檢查無誤后，進(jìn)入結(jié)構(gòu)計(jì)算模塊

9、，輸出單元截面如下表所示：2.2.1 恒載內(nèi)力表2-2 控制截面結(jié)構(gòu)重力結(jié)構(gòu)內(nèi)力表節(jié)點(diǎn)2（邊跨）-372221014（邊跨L/2）-72000846021（邊跨3L/4）-2410001600028（根部）-5020002460042(主跨L/8)-379000-2240049(主跨L/4）-124000-1440065（跨中）9740028表2-3 控制截面第一施工階段永久荷載結(jié)構(gòu)內(nèi)力表節(jié)點(diǎn)2（邊跨）-331-66114（邊跨L/2）-117000930021（邊跨3L/4）-2900001560028（根部）-5400002320042(主跨L/8)-360000-1780049(主跨L/

10、4）-160000-1110065（跨中）00表2-4 控制截面第三施工階段永久荷載結(jié)構(gòu)內(nèi)力表節(jié)點(diǎn)2（邊跨）-41.981114（邊跨L/2）-4760121021（邊跨3L/4）-29900239028（根部）-67900348042(主跨L/8)-61400-386049(主跨L/4）-15900-269065（跨中）267008.432.2.2 活載內(nèi)力a.沖擊系數(shù)沖擊系數(shù)值可按下式計(jì)算：當(dāng)1.5Hz時(shí)， =0.05當(dāng)1.5Hz14Hz時(shí)， =0.1767-0.0157當(dāng)14Hz時(shí)， =0.45式中 結(jié)構(gòu)基頻（Hz）。橋梁結(jié)構(gòu)的基頻反映了結(jié)構(gòu)的尺寸、類型、建筑材料等動(dòng)力特性內(nèi)容，它直接反

11、映了沖擊系數(shù)與橋梁結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系。不管橋梁的建筑材料、結(jié)構(gòu)類型是否有差別，也不管結(jié)構(gòu)尺寸與跨徑是否有差別，只要橋梁結(jié)構(gòu)的基頻相同，在同樣條件的汽車荷載下，就能得到基本相同的沖擊系數(shù)。橋梁的自振頻率（基頻）宜采用有限元方法計(jì)算，對(duì)于連續(xù)梁結(jié)構(gòu)，當(dāng)無更精確方法計(jì)算時(shí)，也可采用下列公式估算： （2-1） （2-2） （2-3）式中 結(jié)構(gòu)的計(jì)算跨徑（）； 結(jié)構(gòu)材料的彈性模量（）； 結(jié)構(gòu)跨中截面的截面慣矩（）； 結(jié)構(gòu)跨中處的單位長度質(zhì)量（），當(dāng)換算為重力計(jì)算時(shí)，其單位應(yīng)為（）；結(jié)構(gòu)跨中處延米結(jié)構(gòu)重力（）；重力加速度。計(jì)算連續(xù)梁的沖擊力引起的正彎矩效應(yīng)和剪力效應(yīng)時(shí)，采用；計(jì)算連續(xù)梁的沖擊力引起的負(fù)彎矩效應(yīng)

12、時(shí)，采用。本設(shè)計(jì)計(jì)算跨徑取120m，彈性模量E=3.55×104MPa ，計(jì)算得出跨中截面慣矩=10.89，截面面積A=13.0N/m，將數(shù)據(jù)代入上式：13×26×10=3.38×10 N/m=34455kg/m=0.5043=0.8761沖擊系數(shù)都取0.05。結(jié)構(gòu)的安全等級(jí)為二級(jí)其重要性系數(shù)取1.0；人群荷載標(biāo)準(zhǔn)值3.5圖2.4 邊跨端部截面內(nèi)力影響線圖2.5 邊跨1/2L截面內(nèi)力影響線圖2.6 邊跨3L/4截面內(nèi)力影響線圖2.7 根部截面內(nèi)力影響線圖2.8 主跨L/8截面內(nèi)力影響線圖2.9 主跨L/4截面內(nèi)力影響線圖2.10 跨中截面內(nèi)力影響線b.汽

13、車活載作用下結(jié)構(gòu)內(nèi)力表表2-5 控制截面汽車結(jié)構(gòu)內(nèi)力表節(jié)點(diǎn)2（邊跨）0014（邊跨L/2）5200-11621（邊跨3L/4）280045828（根部）62843742(主跨L/8)156-0.649(主跨L/4）3180-4.3565（跨中）7320218表2-6 控制截面汽車結(jié)構(gòu)內(nèi)力表節(jié)點(diǎn)2（邊跨）-36513.814（邊跨L/2）-420018721（邊跨3L/4）-695028628（根部）-1190070142(主跨L/8)-13100-72849(主跨L/4）-5180-47965（跨中）-436-15.6表2-7 控制截面汽車結(jié)構(gòu)內(nèi)力表節(jié)點(diǎn)2（邊跨）-5.2564414（邊跨L/

14、2）4260-20321（邊跨3L/4）2460-74.628（根部）402-17.742(主跨L/8)-7330-91049(主跨L/4）-890-74065（跨中）5350-339表2-8 控制截面汽車結(jié)構(gòu)內(nèi)力表節(jié)點(diǎn)2（邊跨）0-18714（邊跨L/2）127047921（邊跨3L/4）-237068528（根部）-831086242(主跨L/8)149033.849(主跨L/4）28908065（跨中）5380342表2-9 控制截面汽車結(jié)構(gòu)內(nèi)力表節(jié)點(diǎn)2（邊跨）013014（邊跨L/2）24012221（邊跨3L/4）-238026928（根部）-664040542(主跨L/8)-107

15、00-62449(主跨L/4）-3340-47665（跨中）5590-141c.人群活載作用下結(jié)構(gòu)內(nèi)力表表2-10 控制截面人群結(jié)構(gòu)內(nèi)力表節(jié)點(diǎn)2（邊跨）0014（邊跨L/2）124021.721（邊跨3L/4）51850.128（根部）1438.0442(主跨L/8)374-11.449(主跨L/4）689-33.765（跨中）21200.7表2-11 控制截面人群結(jié)構(gòu)內(nèi)力表節(jié)點(diǎn)2（邊跨）-3.06014（邊跨L/2）-159066.221（邊跨3L/4）-269012428（根部）-508024642(主跨L/8)-4840-27049(主跨L/4）-1840-16265（跨中）-1670表

16、2-12 控制截面人群結(jié)構(gòu)內(nèi)力表節(jié)點(diǎn)2（邊跨）-3.0612514（邊跨L/2）702-29.321（邊跨3L/4）320-8.628（根部）109-2.4242(主跨L/8)-4800-29049(主跨L/4）-1680-21165（跨中）969-72.4表2-13 控制截面人群結(jié)構(gòu)內(nèi)力表節(jié)點(diǎn)2（邊跨）0-66.214（邊跨L/2）-105011721（邊跨3L/4）-250018328（根部）-507025642(主跨L/8)3378.6549(主跨L/4）52515.665（跨中）97973.1表2-14 控制截面人群結(jié)構(gòu)內(nèi)力表節(jié)點(diǎn)2（邊跨）2014（邊跨L/2）46854.321（邊跨

17、3L/4）-87614028（根部）-319022042(主跨L/8)-4270-28149(主跨L/4）-969-19565（跨中）21200.5表2-15 控制截面人群結(jié)構(gòu)內(nèi)力表節(jié)點(diǎn)2（邊跨）-3.06-3414（邊跨L/2）-81533.621（邊跨3L/4）-129033.928（根部）-175034.242(主跨L/8)-191049(主跨L/4）-181065（跨中）-16702.2.3 次內(nèi)力計(jì)算a.支座沉降次內(nèi)力計(jì)算方法及結(jié)果在橋梁設(shè)計(jì)中，支座沉降工況的選取是應(yīng)慎重考慮的問題。一般應(yīng)綜合考慮橋址處的地質(zhì)、水文等情況，根據(jù)已建橋梁的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)來定。有時(shí)需選取幾種沉降工況計(jì)算，這樣就

18、存在一個(gè)工況組合的問題。程序一般對(duì)每一個(gè)截面挑最不利的工況內(nèi)力值作為沉降次內(nèi)力。本設(shè)計(jì)考慮1號(hào)墩下降1，3號(hào)墩下降2。a)1號(hào)墩下降1表2-16 控制截面支座沉降結(jié)構(gòu)內(nèi)力表節(jié)點(diǎn)2（邊跨）1.3191014（邊跨L/2）46200-191021（邊跨3L/4）73400-191028（根部）98900-191042(主跨L/8)-32500-55349(主跨L/4）-24700-55365（跨中）-6850-553b)3號(hào)墩下降2表2-17 控制截面支座沉降結(jié)構(gòu)內(nèi)力表節(jié)點(diǎn)2（邊跨）3.04-55314（邊跨L/2）-1200055321（邊跨3L/4）-1840055328（根部）-238005

19、5342(主跨L/8)-46300-137049(主跨L/4）-28500-137065（跨中）14100-1370b.溫差引起的次內(nèi)力計(jì)算本次設(shè)計(jì)考慮升溫15度和降溫20度兩種情況。a)溫度升高15度表2-18 控制截面升溫結(jié)構(gòu)內(nèi)力表節(jié)點(diǎn)2（邊跨）2.83-18414（邊跨L/2）-370018421（邊跨3L/4）-521018428（根部）-617018442(主跨L/8)338071.849(主跨L/4）159071.865（跨中）-142071.8b)溫度降低20度 表2-19 控制截面降溫結(jié)構(gòu)內(nèi)力表節(jié)點(diǎn)2（邊跨）-3.7724514（邊跨L/2）4940-24521（邊跨3L/4）

20、6950-24528（根部）8230-24542(主跨L/8)-4500-95.849(主跨L/4）-2110-95.865（跨中）1900-95.82.3 荷載組合及其原理2.3.1原理根據(jù)公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范（JTG2004）第4.1.6條和第4.1.7條。有以下兩種組合。a.承載能力極限狀態(tài)的效應(yīng)組合根據(jù)“橋規(guī)”應(yīng)采用以下兩種作用效應(yīng)組合：a)基本組合。永久作用的設(shè)計(jì)值效應(yīng)與可變作用設(shè)計(jì)值效應(yīng)相組合，其效應(yīng)組合表達(dá)式為： （2-4）或 （2-5）式中Sud承載能力極限狀態(tài)下作用基本組合的效應(yīng)組合設(shè)計(jì)值；結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)第i個(gè)永久作用效應(yīng)的分項(xiàng)系數(shù)；第i個(gè)永久作用效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值和設(shè)計(jì)值；汽車荷

21、載效應(yīng)（含汽車沖擊力、離心力）的分項(xiàng)系數(shù)；汽車荷載效應(yīng)（含汽車沖擊力、離心力）的標(biāo)準(zhǔn)值和設(shè)計(jì)值；在作用效應(yīng)組合中除汽車荷載效應(yīng)（含汽車沖擊力、離心力）、風(fēng)荷載外的其他第j個(gè)可變作用效應(yīng)的分項(xiàng)系數(shù)；在作用效應(yīng)組合中除汽車荷載效應(yīng)（含汽車沖擊力、離心力）、風(fēng)荷載外的其他第j個(gè)可變作用效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值和設(shè)計(jì)值；在作用效應(yīng)組合中除汽車荷載效應(yīng)（含汽車沖擊力、離心力）外的其他可變作用效應(yīng)的組合系數(shù)。根據(jù)以上條文本設(shè)計(jì)采用以下三種組合：組合 1.2（1.0）×恒+1.4×汽組合 1.2（1.0）×恒+1.4×汽+0.8 ×1.4×人群組合 1.2（1

22、.0）×恒+1.4×汽+0.8 ×1.4×（人群+溫升或溫降）b)偶然組合。永久作用標(biāo)準(zhǔn)值效應(yīng)與可變作用某種代表值效應(yīng)、一種偶然作用標(biāo)準(zhǔn)值效應(yīng)相結(jié)合。偶然作用的效應(yīng)分項(xiàng)系數(shù)取1.0；與偶然作用同時(shí)出現(xiàn)的可變作用，可根據(jù)觀測資料和工程經(jīng)驗(yàn)取用適當(dāng)?shù)拇碇?。地震作用?biāo)準(zhǔn)值及其表達(dá)式按現(xiàn)行公路工程抗震設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定采用。b.正常使用極限狀態(tài)的效應(yīng)組合根據(jù)“橋規(guī)”應(yīng)根據(jù)不同的設(shè)計(jì)要求，采用以下兩種效應(yīng)組合：a)作用短期效應(yīng)組合。永久作用標(biāo)準(zhǔn)值效應(yīng)與可變作用頻遇值效應(yīng)相組合，其效應(yīng)組合表達(dá)式為： （2-6）式中Ssd作用短期效應(yīng)組合設(shè)計(jì)值；第j個(gè)可變作用效應(yīng)的頻遇值

23、系數(shù)；SQjk第j個(gè)可變作用效應(yīng)的頻遇值。b)作用長期效應(yīng)組合。永久作用標(biāo)準(zhǔn)值效應(yīng)與可變作用準(zhǔn)永久值效應(yīng)相組合，其效應(yīng)組合表達(dá)式為： （2-7）式中Sld作用長期效應(yīng)組合設(shè)計(jì)值；第j個(gè)可變作用效應(yīng)的準(zhǔn)永久值系數(shù)；SQjk第j個(gè)可變作用效應(yīng)的準(zhǔn)永久值。2.3.2 內(nèi)力組合表表2-20 內(nèi)力組合表節(jié)點(diǎn)極限組合標(biāo)準(zhǔn)組合2（邊跨）-957.025281.76-736.664397.0014（邊跨L/2）-117000.008246.82-91137.246809.7021（邊跨3L/4）-328386.0017497.77-274250.0014498.8028（根部）-658316.0027904.

24、35-548950.0023161.8842(主跨L/8)-568071.20-30659.44-476860.00-25547.0049(主跨L/4）-218279.20-20732.96-184740.00-17298.0065（跨中）124740.16-2702.73104527.00-2330.40注：彎矩單位為,剪力單位為。第三章 預(yù)應(yīng)力鋼束的估算及其布置3.1 預(yù)應(yīng)力剛束數(shù)量的估算在預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)滿足結(jié)構(gòu)在正常使用極限狀態(tài)下的應(yīng)力要求和承載能力極限狀的強(qiáng)度要求。以下就以跨中截面在各種作用效應(yīng)組合下，分別按照上述要求對(duì)主梁所需的鋼束進(jìn)行估算，并按這些估算的鋼束確定主梁配束

25、數(shù)。3.1.1 原理a.按正常使用極限狀態(tài)的應(yīng)力要求估算鋼束數(shù)：本梁按全預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件設(shè)計(jì)，按正常使用極限狀態(tài)組合計(jì)算式，截面不允許出現(xiàn)拉應(yīng)力。當(dāng)截面混凝土不出現(xiàn)拉應(yīng)力控制時(shí)，則得到鋼束的估算公式 (3-1)式中使用荷載產(chǎn)生的跨中彎矩標(biāo)準(zhǔn)組合值，按表1-21取用；與荷載有關(guān)的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，對(duì)于公路I，??；一束鋼束絞線的截面積，其中一根鋼絞線截面積為；截面的上核心距；截面的下核心距； (3-2) (3-3)預(yù)應(yīng)力鋼束重心對(duì)中性軸的偏心距，可預(yù)先假定，為梁高； 截面形心到上緣的距離；截面的抗彎慣性距。b.按承載能力極限狀態(tài)估算鋼束數(shù)：根據(jù)極限狀態(tài)的應(yīng)力計(jì)算圖式，受壓混凝土達(dá)到極限強(qiáng)度，應(yīng)力圖式呈

26、矩形，同時(shí)預(yù)應(yīng)力鋼束也達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度，則鋼束數(shù)的估算公式為 (3-4)式中 承載能力極限狀態(tài)的控制截面最大彎矩組合設(shè)計(jì)值，按表1-21采用； 經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，一般采用，取。3.1.2 控制截面預(yù)應(yīng)力筋估算a.14號(hào)節(jié)點(diǎn)：已知 估算得到頂板取束（根為一束）預(yù)應(yīng)力筋，則，取，由束頂板鋼筋分擔(dān)的彎矩和為：腹板用根為一束的預(yù)應(yīng)力筋配置，：假設(shè)， ，取b.21號(hào)節(jié)點(diǎn)：已知 估算得到頂板取束（根為一束）預(yù)應(yīng)力筋，則，取，由束頂板鋼筋分擔(dān)的彎矩和為：腹板用12根為一束的預(yù)應(yīng)力筋配置，：假設(shè)， ，取c.28號(hào)節(jié)點(diǎn)：已知 估算得到頂板取束（根為一束）預(yù)應(yīng)力筋，取，由束頂板鋼筋分擔(dān)的彎矩和為：腹板用12根為一束的預(yù)應(yīng)力筋

27、配置，：假設(shè)， ，取d.42號(hào)節(jié)點(diǎn)：已知 估算得到頂板取束（根為一束）預(yù)應(yīng)力筋，取，由束頂板鋼筋分擔(dān)的彎矩和為：腹板用12根為一束的預(yù)應(yīng)力筋配置，：假設(shè)， ，取e.49號(hào)節(jié)點(diǎn)：已知 估算得到頂板取束（根為一束）預(yù)應(yīng)力筋，則，取，由束頂板鋼筋分擔(dān)的彎矩和為：腹板用根為一束的預(yù)應(yīng)力筋配置，：假設(shè)， ，取f.65號(hào)節(jié)點(diǎn)：已知 估算得到底板邊緣取束（根為一束）預(yù)應(yīng)力，取，由束底板鋼筋分擔(dān)的彎矩和為：底板中部用根為一束的預(yù)應(yīng)力筋配置，：假設(shè)， ，取3.2 預(yù)應(yīng)力束布置3.2.1 布置原則a.縱向預(yù)應(yīng)力索為結(jié)構(gòu)主要受力鋼筋,為了設(shè)計(jì)和施工方便,進(jìn)行對(duì)稱布束,錨頭盡量靠近壓應(yīng)力區(qū) 。b.鋼束在橫斷面中布置時(shí)

28、直束靠近頂板位置,直接錨固在齒板上,彎束布置在腹板上,便于下彎錨固。c.本橋中采用預(yù)埋波紋管,根據(jù)文獻(xiàn)5預(yù)規(guī)第6.2.26規(guī)定：其水平凈距不應(yīng)小于4，波紋管至構(gòu)件頂面或側(cè)面的間距不小于3.5, 波紋管至構(gòu)件底面邊緣的凈矩不小于5, 波紋管的內(nèi)徑應(yīng)比預(yù)應(yīng)力鋼筋的外徑至少大1。d.根據(jù)橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范預(yù)規(guī)第6.2.26條規(guī)定，后張預(yù)應(yīng)力構(gòu)件的曲線預(yù)應(yīng)力鋼筋的曲率半徑鋼絞線不應(yīng)小于4。3.2.2 鋼束布置a. 14號(hào)節(jié)點(diǎn)截面：頂板取束（根為一束）預(yù)應(yīng)力筋,腹板用束（根為一束）預(yù)應(yīng)力筋布置，具體布置圖如下：圖3.1 節(jié)點(diǎn)14配束圖b.21號(hào)節(jié)點(diǎn)截面：頂板取束（根為一束）預(yù)應(yīng)力筋，腹板用束（根為一束）預(yù)應(yīng)力

29、筋布置。具體布置圖如下：圖3.2 節(jié)點(diǎn)21配束圖c.28號(hào)節(jié)點(diǎn)截面：頂板取束（根為一束）預(yù)應(yīng)力筋，腹板用束（根為一束）預(yù)應(yīng)力筋布置。具體布置圖如下：圖3.3 節(jié)點(diǎn)28配束圖d.42號(hào)節(jié)點(diǎn)截面：頂板取束（根為一束）預(yù)應(yīng)力筋，腹板用束（根為一束）預(yù)應(yīng)力筋布置。具體布置圖如下：圖3.4 節(jié)點(diǎn)42配束圖e.49號(hào)節(jié)點(diǎn)截面：頂板取束（根為一束）預(yù)應(yīng)力筋，腹板用束（根為一束）預(yù)應(yīng)力筋布置。具體布置圖如下：圖3.5 節(jié)點(diǎn)49配束圖f.65號(hào)節(jié)點(diǎn)截面：底板取束（根為一束）預(yù)應(yīng)力筋和束（根為一束）預(yù)應(yīng)力筋布置。具體布置圖如下：圖3.6 節(jié)點(diǎn)65配束圖3.3 總體布置圖3.7 縱剖面圖3.8 平面圖第四章 預(yù)應(yīng)力

30、損失的計(jì)算4.1 預(yù)應(yīng)力損失計(jì)算理論預(yù)應(yīng)力束的張拉控制應(yīng)力，參照文獻(xiàn)橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范預(yù)規(guī)第5.2.1條規(guī)定：構(gòu)件在預(yù)加應(yīng)力時(shí)，預(yù)應(yīng)力鋼絞線的錨下控制應(yīng)力應(yīng)符合，故由于施工中預(yù)應(yīng)力鋼筋的張拉采用后張法，故橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范預(yù)規(guī)第5.2.5條，應(yīng)計(jì)算以下各項(xiàng)預(yù)應(yīng)力損失：預(yù)應(yīng)力鋼筋與管壁間的摩擦損失；錨具變形、鋼筋回縮和拼裝構(gòu)件壓縮和徐變損失；混凝土彈性壓縮損失；預(yù)應(yīng)力鋼筋的應(yīng)力松弛損失；混凝土的收縮和徐變損失。4.2 預(yù)應(yīng)力損失計(jì)算4.2.1 摩擦損失和錨具變形、鋼筋回縮引起的損失 1.預(yù)應(yīng)力鋼筋與管壁間的摩擦損失，根據(jù)橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范預(yù)規(guī)第5.2.6條規(guī)定，按下列公式計(jì)算，其中， ,式中：張拉鋼筋時(shí)錨下的控制

31、應(yīng)力，控制應(yīng)力張拉；預(yù)應(yīng)力鋼筋與管道壁的摩擦系數(shù)；從張拉端至計(jì)算截面曲線管道部分切線的夾角之和，以計(jì)；管道每米局部偏差對(duì)摩擦的影響系數(shù)；從張拉端至計(jì)算截面的管道長度，以計(jì)。2. 錨具變形、鋼筋回縮引起的預(yù)應(yīng)力損失，本設(shè)計(jì)采用OVM錨具，按橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范預(yù)規(guī)第D.0.2條計(jì)算。式中 為反摩擦影響長度，按下列公式計(jì)算： （4-1）為單位長度由管道摩擦引起的預(yù)應(yīng)力損失，按下列公式計(jì)算： （4-2）錨具變形、鋼筋回縮和接縫壓縮損失，本設(shè)計(jì)為6；張拉端至錨固端的距離；預(yù)應(yīng)力鋼筋扣除沿途摩擦損失后錨固端應(yīng)力；預(yù)應(yīng)力鋼筋的彈性模量， 。表4-1 鋼束有效長度表鋼束編號(hào)有效長度（）T144.3T226.3T33

32、8.3B162.0B246.0B370.5B452.0B546.0B642.0B752.0B848.2B944.4B1032.0B1139.6B1234.1B1324.1B1416.2B1554.6B1664.0B1725.1D113.5D2453. 截面預(yù)應(yīng)力損失和的計(jì)算(1) 鋼筋與管壁間摩擦與錨具變形、鋼筋回縮引起的損失的具體值見下表表4-2 14截面與計(jì)算表 項(xiàng)目鋼束編號(hào)數(shù)量T11916.00.0520.250.001550.6736.08B180.50.0170.250.00156.6975.21B3410.00.262 0.250.0015107.9058.47B17425.00.

33、1570.250.0015103.060平均值41.0444.62表4-3 28 截面與計(jì)算表 項(xiàng)目鋼束編號(hào)數(shù)量T1191.250.0520.250.001520.60 78.01 T2181.250.0520.250.001520.60 85.13 B18330.0170.250.001573.00 0 B22130.0520.250.001544.61 44.56 B34100.2620.250.0015107.90 58.47 B4220.50.0170.250.001547.98 26.43 B54170.0520.250.001552.69 33.31 B62150.0520.250

34、.001548.65 38.88 B76230.2610.250.0015132.44 0B86210.4190.250.0015177.69 0B96190.4190.250.0015174.03 0B106130.0520.250.001544.61 44.91 B114170.4190.250.0015170.36 0B122110.0520.250.001540.55 51.89 B13690.2260.250.001594.31 64.66 B14650.2260.250.001586.48 106.33 平均值77.39 46.29表4-4 49截面與計(jì)算表 項(xiàng)目鋼束編號(hào)數(shù)量T33

35、7120.0520.250.001542.58 47.73 B1820.0170.250.001510.08 71.47 B2220.0520.250.001522.14 75.51 B34100.2620.250.001592.36 103.32 B1640.50.1570.250.001554.70 90.50 平均值41.4261.70表4-5 65截面與計(jì)算表 項(xiàng)目鋼束編號(hào)數(shù)量B152280.1570.250.0015108.86 0B164320.1570.250.0015116.56 0D222220.0170.250.001551.01 22.96平均值60.7019.434.2

36、.2 混凝土彈性壓縮損失為簡化起見，特作如下假設(shè)：a.個(gè)別鋼束在其重心與鋼束合力重心是一致的；b.每根鋼束在其重心上產(chǎn)生的應(yīng)力是常數(shù)；c.先張拉負(fù)彎矩鋼束，后張拉正彎矩鋼束；d.每次兩根同時(shí)張拉。那么截面上緣的預(yù)應(yīng)力鋼筋（負(fù)彎矩鋼筋）的彈性壓縮損失的平均值為： （4-3）那么截面下緣預(yù)應(yīng)力鋼筋（正彎矩鋼筋）的彈性壓縮損失的平均值為： （4-4）式中:、分別為負(fù)、正彎矩預(yù)應(yīng)力鋼筋的根數(shù)全部上緣預(yù)應(yīng)力鋼筋在傳力錨固階段作用在其重心處的混凝土的應(yīng)力全部下緣預(yù)應(yīng)力鋼筋在傳力錨固階段作用在上緣鋼束重心處的應(yīng)力值全部下預(yù)應(yīng)力鋼筋在傳力錨固階段作用在其重心處的混凝土的應(yīng)力 （4-5） （4-6） （4-7）

37、 （4-8）式中：單根鋼束面積×根數(shù)×（為張拉時(shí)錨下控制應(yīng)力，單根鋼束面積為1.39）截面凈面積上緣鋼束到重心軸的距離（凈面積）下緣鋼束到重心軸的距離（凈面積）上緣鋼筋處截面模量，下緣鋼筋處截面模量，凈截面慣性矩表4-6 配筋后截面特性截面號(hào)1414.8723.021.281.312822.94111.342.494915.5528.361.646511.759.371.14a.14號(hào)截面： b.28截面： 因?yàn)榻孛嬷辉谏暇壊贾妙A(yù)應(yīng)力筋，所以，c.49截面： 因?yàn)榻孛嬷辉谏暇壊贾妙A(yù)應(yīng)力筋，所以，d.65截面： 因?yàn)榻孛嬷辉谏暇壊贾妙A(yù)應(yīng)力筋，所以，4.2.3 鋼筋松馳引起的應(yīng)

38、力損失其終極值，可按下列規(guī)定計(jì)算：預(yù)應(yīng)力鋼絲、鋼絞線： (4-9)式中：張拉系數(shù)，一次張拉時(shí)，；超張拉時(shí)，；鋼筋松弛系數(shù)，級(jí)松弛（普通松弛），；級(jí)松弛（低松弛），；傳力錨固時(shí)的鋼筋應(yīng)力，對(duì)先張法構(gòu)件；對(duì)后張法構(gòu)件，。本設(shè)計(jì)未超超拉、級(jí)松弛，即：，。a.14截面：b.28截面：c.49截面：d.65截面： 4.2.4 凝土收縮和徐變引起的預(yù)應(yīng)力損失公式 ： (4-10) (4-11) (4-12)（不考慮普通鋼筋） (4-13)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)生的混凝土法向壓應(yīng)力，應(yīng)按預(yù)規(guī)JTG D62-2004第6.1.5條和第6.1.6條規(guī)定計(jì)算。此時(shí)，預(yù)應(yīng)力損失值僅考慮預(yù)應(yīng)力鋼筋

39、錨固時(shí)（第一批）的損失，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。計(jì)算時(shí)，可根據(jù)構(gòu)件制作情況考慮自重的影響；預(yù)應(yīng)力鋼筋的彈性模量。?。活A(yù)應(yīng)力鋼筋彈性模量與混凝土彈性模量之比；構(gòu)件受拉區(qū)全部縱向鋼筋配筋率；構(gòu)件截面面積，對(duì)先張法構(gòu)件，；對(duì)后張法構(gòu)件，。此處，為換算截面，為凈截面；截面回轉(zhuǎn)半徑，先張法構(gòu)件取，；后張法構(gòu)件取，此處，和分別為換算截面慣性矩和凈截面慣性矩；構(gòu)件受拉區(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)預(yù)應(yīng)力鋼筋截面重心至構(gòu)件截面重心軸的距離；預(yù)應(yīng)力鋼筋傳力錨固齡期為，計(jì)算考慮的齡期為t時(shí)的混凝土收縮應(yīng)變，其終極值可按預(yù)規(guī)JTG D62-2004表6.2.7取用。加

40、載齡期為，計(jì)算考慮的齡期為t時(shí)的徐變系數(shù)，其終極值可按預(yù)規(guī)JTG D62-2004表6.2.7取用。徐變系數(shù)和收縮應(yīng)變值的計(jì)算構(gòu)件理論厚度=，式中： 主梁混凝土截面面積； 與大氣接觸的截面周邊長度。由于混凝土收縮和徐變?cè)谙鄬?duì)濕度為80條件下完成，受荷時(shí)混凝土齡期為28天，。a.14截 查表知 ，。表4-7 14號(hào)截面收縮徐變產(chǎn)生的預(yù)應(yīng)力損失0.7180.940.9423.0214.871.550.00481.575.494.0344.20a.28截面： 查表知 ，。表4-8 28號(hào)截面收縮徐變產(chǎn)生的預(yù)應(yīng)力損失2.4292.492.49111.3422.944.850.10592.275.498

41、.0716.63a.49截面： 查表知 ，。表4-9 49號(hào)截面收縮徐變產(chǎn)生的預(yù)應(yīng)力損失0.9840.90.928.3615.551.820.0633 1.445.495.2124.17d.65截面： 查表知 ，。表4-10 65號(hào)截面收縮徐變產(chǎn)生的預(yù)應(yīng)力損失1.271.151.159.3711.750.80.10812.675.497.4413.584.2.5 有效預(yù)應(yīng)力預(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、張拉錨固階段和使用階段的有效預(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。 （使用階段扣除全部損失的有效預(yù)應(yīng)力值） （張拉錨固階段的有效預(yù)應(yīng)力）表4-11 各截面鋼束預(yù)

42、應(yīng)力損失值與有效預(yù)應(yīng)力匯總表截面號(hào)預(yù)加力階段使用階段有效應(yīng)力預(yù)加力階段使用階段1441.0444.6230.4740.6944201278.871193.982877.3946.2958.1434.7316.631213.181161.824941.4261.7046.5037.8024.171245.381183.416560.7019.4355.6340.6413.581259.241205.02第五章 持久狀況承載能力極限狀態(tài)計(jì)算5.1 承載能力極限狀態(tài)計(jì)算理論進(jìn)行持久狀況承載能力極限狀態(tài)計(jì)算時(shí)，作用(或荷載)的效用（其中汽車荷載應(yīng)計(jì)入沖擊系數(shù)）應(yīng)采用其組合設(shè)計(jì)值；結(jié)構(gòu)材料性能采用其強(qiáng)度

43、設(shè)計(jì)值。箱形截面梁在腹板兩側(cè)上下翼緣的有效寬度可按下面規(guī)定計(jì)算(1)簡支梁和連續(xù)梁各跨中部梁，懸臂梁中間跨的中部梁段 = （5-1）(2)簡支梁支點(diǎn)，連續(xù)梁邊支點(diǎn)及中間支點(diǎn)，懸臂梁懸臂段= （5-2）式中腹板兩側(cè)上、下各翼緣的有效寬度，=1，2，3，見圖1.22；腹板兩側(cè)上、下各翼緣的實(shí)際寬度，=1，2，3，見圖1.22；有關(guān)簡支梁、連續(xù)梁各跨中部梁段和懸臂梁中間跨的中部梁段翼緣有效寬度的計(jì)算系數(shù)，可按圖1.23和表1-31確定；有關(guān)簡支梁支點(diǎn)、連續(xù)梁邊支點(diǎn)和中間支點(diǎn)、懸臂梁懸臂段翼緣有效寬度的計(jì)算系數(shù)，可按圖1.23和表1-31確定。注：表1-31確定。圖5.1 箱形截面梁翼緣有效寬度 圖5

44、.2 、曲線圖表5-1 、的應(yīng)用位置和理論跨徑結(jié)構(gòu)體系理論跨徑簡支梁=連續(xù)梁邊跨邊支點(diǎn)或跨中部分梁段=0.8中間跨跨中部分梁段=0.6，中間支點(diǎn)取0.2倍相鄰跨徑之和5.2 承載能力極限狀態(tài)計(jì)算1. 14號(hào)截面（下翼緣位于受壓區(qū)）求有效翼緣寬度：此時(shí)為邊跨跨中部分： ，查圖1.23得，故故翼緣有效寬度 首先按公式判斷截面類型。代入數(shù)據(jù)計(jì)算得：因?yàn)?，所以屬于第一類截面。?jì)算受壓區(qū)的高度：將代入計(jì)算截面承載能力。 計(jì)算結(jié)果表明，該截面的抗彎能力滿足要求。2. 28截面（下翼緣位于受壓區(qū)）求有效翼緣寬度：此時(shí)為支點(diǎn)部分： ，查圖1.23得，故故翼緣有效寬度 首先按公式判斷截面類型。代入數(shù)據(jù)計(jì)算得：因

45、為，所以屬于第一類截面。計(jì)算受壓區(qū)的高度：將代入計(jì)算截面承載能力。 計(jì)算結(jié)果表明，該截面的抗彎能力滿足要求。3. 49號(hào)截面（下翼緣位于受壓區(qū)）求有效翼緣寬度：此時(shí)為主跨跨中部分： ，查圖1.23得，故故翼緣有效寬度 首先按公式判斷截面類型。代入數(shù)據(jù)計(jì)算得：因?yàn)椋詫儆诘谝活惤孛?。?jì)算受壓區(qū)的高度：將代入計(jì)算截面承載能力。 計(jì)算結(jié)果表明，該截面的抗彎能力滿足要求。4.65號(hào)截面（上翼緣位于受壓區(qū)）求有效翼緣寬度：此時(shí)為主跨跨中部分： ，查圖1.23得，故，查圖1.23得，故故翼緣有效寬度 首先按公式判斷截面類型。代入數(shù)據(jù)計(jì)算得：因?yàn)椋詫儆诘谝活惤孛?。?jì)算受壓區(qū)的高度：將代入計(jì)算截面承載能力。 計(jì)算結(jié)果表明，該截面的抗彎能力滿足要求。第六章 持久狀況正常使用極限狀態(tài)計(jì)算在