25m跨預制裝配式預應力混凝土T梁橋設計--畢業(yè)設計文件.doc

1、第一章 橋梁設計總說明1.1 設計標準及設計規(guī)范1設計標準(1)設計汽車荷載公路級(2)橋面設計寬度凈14 + 2×0.5 =15m2設計采用規(guī)范(1)交通部頒公路工程技術標準(JTG B012003);(2)交通部頒公路橋涵設計通用規(guī)范(JTG D602004);(3)交通部頒公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范(JTG D622004);(4)交通部頒公路橋涵施工技術規(guī)范(JTJ 0412000)1.2 技術指標115m橋?qū)挷捎昧?預制梁高1.7m,標準橋?qū)捔洪g距均為2.5m,橫橋向梁間現(xiàn)澆濕接縫寬度均為0.7m2預制梁長:24.96m3橋面橫坡:2%1.3 主要材料1橋

2、梁預制現(xiàn)澆濕接縫和橋面鋪裝混凝土均采用C55,封錨混凝土也采用C55橋面鋪裝及下部結(jié)構(gòu)采用C302預應力采用公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范(JTGD622004)中的(截面面積為1.4cm2) 鋼絞線,每束7根,全梁配4束, fpk=1860MPa (錨下張拉控制應力為0.75 fpk=1395Mpa)最大松弛率為2.5%;預應力束管道采用內(nèi)徑70mm外徑77mm的預埋波紋管和夾片錨具3普通鋼筋:直徑大于和等于12mm的采用HRB335鋼筋;直徑小于12mm 的均用R235鋼筋4水泥:符合國家有關最新標準的硅酸鹽水泥,普通水泥幾礦渣水泥5橋面鋪裝:采用8cm厚防水混凝土和8cm厚瀝青

3、混凝土1.4 設計要點1.本設計梁按部分預應力混凝土A類構(gòu)件設計,橋面鋪裝層考慮參加受力;每側(cè)防撞欄重力的作用力分別為5kN/m2.橋梁縱坡處理:梁端在預制時設置調(diào)平鋼板,以保證支座支承面順橋向水平結(jié)構(gòu)連續(xù)位置下設兜底鋼板,以保證永久支座支承面水平3.橋梁橫坡處理:預制T形梁腹板均保持豎直,使支座支承面水平橫坡通過梁間濕接縫及橋面鋪裝厚度調(diào)整4.橫隔板設置:為了增強主梁之間的橫向連接剛度,除設置端橫隔梁外,還設置4片中橫隔梁,間距為5×4.8m,共計6片端橫隔梁與主梁同高,厚度為25cm;中橫隔梁高度為145cm,厚度為16cm采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土接頭連接5.永久支座采用盆式橡膠支座1

4、.5 施工步驟梁片預制- 架梁- 現(xiàn)澆濕接縫及橫隔板連接鋼筋- 澆筑墩頂現(xiàn)澆段連續(xù)結(jié)構(gòu)-澆筑墩頂及墩頂附近橋面板混凝土-待混凝土強度達到設計強度的90%后,張拉結(jié)構(gòu)連續(xù)鋼束- 澆筑剩余的橋面板混凝土- 橋面附屬設施施工-成橋1.6 施工要點及注意事項本設計有關施工工藝及質(zhì)量檢查標準按公路橋涵施工技術規(guī)范(JTJ 0412000)有關規(guī)定辦理,另外尚需注意以下幾點:1.施工前應對錨下摩阻預應力管道摩阻等作相關實驗,保證施工中相關參數(shù)取值的準確2.預制梁體混凝土必須達到設計強度的90%時才能施加預應力(檢驗混凝土強度時注意試件的取樣及養(yǎng)護條件需與主梁梁體混凝土相符合),并且齡期不小于4天3.預應力

5、鋼束應按圖紙的順序進行張拉預應力鋼絞線的張拉采用張拉力和伸長值雙控,具體方法按公路橋涵施工技術規(guī)范(JTJ 0412000)執(zhí)行4.張拉過程中應隨時注意梁體上拱度的變化,張拉時梁的彈性上拱值與計算值偏差按±15%控制,張拉完畢后應及時壓漿封錨為了減少預制梁上拱量,預制梁應及時架設,存梁期不應太長宜按12個月控制存梁期應注意觀測梁片上拱的發(fā)展,若超出計算值的30%,應采取措施預制時應設置向下的二次拋物線反拱,跨中最大反拱度值按張拉時上拱度的1.4倍(與存梁時間有關)設置5.開始預制的16片梁必須有完整預拱度的記錄分析,根據(jù)現(xiàn)場具體情況調(diào)整反拱度設置值的大小6.預制主梁梁頂翼緣板及橫隔板

6、橫向端部結(jié)構(gòu)連續(xù)梁端等現(xiàn)澆混凝土連接處的混凝土表面必須鑿毛沖洗,以保證新老混凝土的很好結(jié)合7.主梁架設就位后必須及時進行翼板與橫隔板間的連接和濕接縫混凝土的澆筑必須待現(xiàn)澆混凝土設計強度達到85%并采取壓力擴散措施后,方可在其上運梁運梁設備在橋上行使時必須使設備重量落在梁肋上,施工單位應按所采用的設備對主梁及下部構(gòu)造進行驗算8.主梁吊運按兜托梁底起吊法考慮,不設吊環(huán)預制時應在梁底預留穿索兜底所需的活動段底模,同時在主梁翼板上的對應位置預留穿索孔洞,吊具根據(jù)施工單位的條件自行設計起吊位置不得位于設計理論支承線外側(cè),且不得與設計理論支承線相距超過0.5m9.凡需焊接的受力部位,均應滿足可焊接性要求,

7、并且當使用強度等級不同的異種鋼材相焊接時所選用焊接材料的強度應能保證焊縫及接頭強度高于較低強度等級鋼材的強度10.為確保梁體在運輸過程及安裝就位時的穩(wěn)定性,應采取有效的預防傾倒措施11.預制梁及橋面板施工時應注意按照橋梁公用構(gòu)造預埋護欄伸縮縫瀉水管頂板鋼束槽口鋼筋等構(gòu)件的預埋件12.同一孔6片梁的生產(chǎn)灌注齡期終凝期的差異不超過7天13.施工現(xiàn)場應注意材料保護,以免生銹尤其是波紋管應妥善保管不致生銹,以免降低有效應力14.應采用切割機截斷預應力鋼束,嚴禁氣割電焊切割第三章 截面設計3.1 主梁間距與主梁片段主梁間距通常應隨梁高與跨徑的增大而加寬為經(jīng)濟,同時加寬翼板對提高主梁截面效率指標很有效,放

8、在許可條件下應適當加寬T梁翼板本設計主梁翼板寬度為2500mm,由于寬度較大,為保證橋梁的整體受力性能,橋面板采用現(xiàn)澆混凝土剛性接頭,因此主梁的工作截面有兩種:預施應力運輸?shù)跹b階段的小截面()和運營階段的大截面()凈14+2×0.5的橋?qū)挷捎昧髁?.2 主梁跨中截面主要尺寸擬定(1)主梁高度預應力混凝土簡支梁橋的主梁高度與其跨徑之比通常在1/151/25,標準設計中高跨比在1/181/19.當建筑高度不受限制時,增大梁高往往是較經(jīng)濟的方案,因為增大梁高可以節(jié)省預應力鋼束用量,同時梁高加大一般只是腹板加高,而混凝土用量增加不多本設計取用1700mm的主梁高度是比較合適的(2)主梁截

9、面細部尺寸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,還應考慮能否滿足主梁受彎時上翼板受壓的強度要求本設計預制T梁的翼板厚度取用150mm,翼板根部加厚到250mm以抵抗翼緣根部較大的彎矩在預應力混凝土梁中腹板內(nèi)主拉應力較小,腹板厚度一般由布置預制孔管的構(gòu)造決定,同時從腹板本身的穩(wěn)定條件出發(fā),腹板厚度不宜小于其高度的1/15本設計腹板厚度取200mm馬蹄尺寸基本由布置預應力鋼束的需要確定的,設計實踐表明,馬蹄面積占截面總面積的10%20%為合適本設計考慮到主梁需要配置較多的鋼束,將鋼束按二層布置,一層最多排兩束,同時還根據(jù)公預規(guī)9.4.9條對鋼束凈距及預留管道的構(gòu)造要求,初擬馬蹄寬度

10、為460mm,高度為250mm,馬蹄與腹板交接處作三角過渡,高度為130mm,以減少局部應力按照以上擬定的外形尺寸,繪出預制梁的跨中截面圖,如下圖圖3-1 T形梁跨中截面尺寸圖(單位:cm)圖3-2 T形梁梁端截面尺寸圖(單位:cm)(3)計算截面集合特征將主梁跨中截面劃分為五個規(guī)則圖形的小單元,截面幾何特性列表計算見表3-1表3-1 跨中截面幾何特性計算表分塊名稱分塊面積()分塊面積形心至上緣距離()分塊面積對上緣凈距()分塊面積的自身慣距()()分塊面積對截面形心的慣距()()(1)(2)(3)=(1)×(2)(4)(5)(7)=(4)+(6)大毛截面翼板37507.528125

11、70312.547.618499913.928570226.42三角承托50018.3391652777.7836.78676357.78679135.56腹板2600802080003661666.67-24.891610824.425272491.08下三角169140.66723772.721711.46-85.561237100.811238812.27馬蹄1150157.5181125.0059895.83-102.3912056438.0512116333.888169450187.7227876999.23小毛截面翼板27007.520255062554.638058363.07

12、8108988.07三角承托50018.3391652777.7843.80959276.93962054.71腹板2600802080003661666.67-17.87830155.174491821.83下三角169140.66723772.721711.46-78.541042367.701044079.16馬蹄1150157.518112559895.83-95.3710459467.3310519363.177119442312.72325126306.93大毛截面形心至上翼緣距離55.1093小毛截面形心至上翼緣距離62.1313(4)檢驗截面效率指標上核心距:=29.70cm下

13、核心距:=61.92cm截面效率指標:=0.54>0.5根據(jù)設計經(jīng)驗,預應力混凝土T形梁在設計時,檢驗截面效率指標取=0.450.55,且較大者亦較經(jīng)濟上述計算表明,初擬的主梁跨中截面是合理的(5)橫隔梁的設置本設計在橋跨中點和五分點支點處設置六道橫隔梁,間距為4.8m端橫隔梁的高度與主梁同高,厚度250mm;中橫隔梁高度為1450mm,厚度為160mm第四章 主梁作用效應計算主梁作用效應分為永久作用效應和可變作用效應在可變作用效應計算中,本設計采用比擬正交異性板法(G-M法)求各主梁荷載橫向分布系數(shù)4.1 永久作用效應計算4.1.1 永久作用集度1)預制梁自重跨中截面段主梁的自重(五分

14、點截面至跨中截面,長7.2m):q(1)=26×0.7119×7.2 = 133.27(kN)馬蹄抬高與腹板變寬段梁的自重近似計算(長2.5m):主梁端部截面面積為A=1.01038q(2)=(1.01038+0.7119)×2.5×26/2 =55.97(kN)支點段梁的自重(長2.3m):q(3)=1.01038×2.3×26 = 60.42(kN)邊主梁的橫隔梁中橫隔梁體積:0.16×(1.3×0.8 - 0.5×0.1/2 -0.5×0.13×0.13/2) = 0.1610(

15、m3)端橫隔梁體積0.25×(1.55×0.67 0.37×0.074/2) =0.2562(m3)故半跨內(nèi)橫梁自重q(4)=(2×0.161+1×0.2562)×25=14.46(kN)主梁永久作用集度=21.16(kN/m)2)二期恒載翼緣板中間濕接縫集度 q(5)=0.7×0.15×25=2.625(kN/m)邊梁現(xiàn)澆部分橫隔梁一片中橫隔梁(現(xiàn)澆部分)體積:0.16×1.3×0.35=0.0728(m3)一片端橫隔梁(現(xiàn)澆部分)體積:0.25×0.35×1.55=0.1

16、35625(m3)故q(6)=(4×0.0728+2×0.135625)×25/24.96=0.5634(kN/m)橋面鋪裝層8cm厚防水混凝土鋪裝:0.08×11.5×25=23(kN/m)8cm厚瀝青混凝土鋪裝:0.08×11.5×23=21.16(kN/m)將橋面鋪裝重量均分給六片主梁,則q(7)=(23+21.16)/6=7.36(kN/m)防撞欄:單側(cè)防撞欄荷載為5.0kN/m將兩側(cè)防撞欄均分給五片主梁,則q(8)=5×2/6=1.67(kN/m)邊梁二期永久作用集度(kN/m)4.1.2 永久作用效應如

17、下圖所示,設x為計算截面離左支座的距離,并令=x/l主梁彎矩和剪力的計算公式分別為:M=(1-) l2g/2(4-1)Q=(1-2) lg/2(4-2)永久效應計算圖(dm)永久效應計算見下表:邊梁永久作用效應計算表作用效應跨中=0.5四分點=0.25支點=0.0一期彎矩(kNm)1523.521142.640剪力(kN)0126.96253.92二期彎矩(kNm)879.84659.880剪力(kN)073.32146.64彎矩(kNm)2403.361802.520剪力(kN)0200.28400.564.2 可變作用效應計算4.2.1 沖擊系數(shù)和車道折減系數(shù)按橋規(guī)4.3.2條規(guī)定,結(jié)構(gòu)的

18、沖擊系數(shù)與結(jié)構(gòu)的基頻有關,因此要先計算結(jié)構(gòu)的基頻簡支梁橋的基頻可采用下列公式估算: 其中: 由于1.5Hzf14Hz,可計算出汽車荷載的沖擊系數(shù)為:µ = 0.1767f - 0.0157 =0.292當車道大于兩車道時,應進行車道折減,三車道折減22%,單折減后不得小于兩車道布載的計算結(jié)果本設計分別按兩車道和三車道布載進行計算,取最不利情況進行設計4.2.2 計算主梁的荷載橫向分布系數(shù)1)跨中的荷載橫向分布系數(shù):由于承重結(jié)構(gòu)的寬跨比為:>0.5,故可將其簡化比擬為一塊矩形的平板,用比擬正交異性板法(G-M法)求荷載橫向分布系數(shù)計算主梁的抗彎及抗扭慣性矩和抗彎慣性矩在前面已求得

19、:=0.27877對于T形梁截面,抗扭慣距可近似按下式計算:(4-3)式中: bi ,ti相應為單個矩形截面的寬度和高度; ci矩形截面抗扭剛度系數(shù),根據(jù)ti /bi比值按表計算; m梁截面劃分成單個矩形截面的個數(shù)對于跨中截面,翼緣板的換算平均厚度:馬蹄部分的換算平均厚度:表4-2 IT 計 算 表 分塊名稱bi(cm)ti(cm)ti /biciIT= ci bi ti 3(×10-3 m4)翼緣板25017.170.071/34.04腹板121.33200.160.29872.90馬蹄4631.50.680.19212.769.70單位寬度抗彎及抗扭慣距:計算橫梁抗彎及抗扭慣性矩

20、:翼板有效寬度計算橫梁長度取為兩邊主梁的軸線間距,即: 根據(jù)比值可查表,求得:=0.807,所以:求橫梁截面重心位置: 橫梁的抗彎和抗扭慣距和: ,小于0.1,所以查表得=1/3,但由于連續(xù)橋面的單寬抗扭慣距只有獨立板寬扁板者的翼板,可取=1/6=0.16/(1.45-0.1717)=0.1252,查表可得 單位抗彎及抗扭慣距和:計算抗彎參數(shù)和抗彎參數(shù)式中:橋?qū)挼囊话?計算跨徑材料的切變模量按公預規(guī)3.1.6條,取,則: 計算荷載橫向分布影響線坐標:已知,查G-M法計算用表,可得表4-3中數(shù)據(jù)表4-3 梁位表梁位荷載位置b3b/4b/2b/40-b/4-b/2-3b/4-b00.900.941

21、.001.071.111.071.000.940.90b/41.081.101.121.161.070.960.840.770.69b/21.311.371.251.121.000.830.730.620.523b/41.711.541.321.100.900.770.650.530.47b2.051.681.361.090.860.710.580.480.4000.650.851.001.201.301.201.000.850.65b/41.501.461.391.331.200.960.770.320.08b/22.302.101.801.470.990.510.13-0.28-0.653

22、b/43.502.832.101.480.820.33-0.19-0.53-0.97b3.563.102.331.420.630.01-0.53-0.97-1.43用內(nèi)插法求各梁位處橫向分布影響線坐標值圖4-2 梁位關系圖(尺寸單位:cm)1號6號梁: 2號5號梁: 3號4號梁: 列表計算各梁的橫向分布影響線坐標值表4-4 各梁的橫向分布影響線坐標值梁號計算式荷載位置b3b/4b/2b/40-b/4-b/2-3b/4-b1號1.8231.5871.3331.0970.8870.7500.6320.5150.4453.5402.9202.1761.4600.7570.223-0.303-0.67

23、7-1.123-1.717-1.333-0.843-0.3630.1300.5270.9351.1921.568-0.242-0.188-0.119-0.0510.0180.0740.1320.1680.2213.2982.7322.0571.4090.7750.297-0.171-0.509-0.9020.5490.4550.3430.2350.1290.050-0.029-0.085-0.1502號1.3101.3701.2501.1201.0000.8300.7300.6200.5202.3002.1001.8001.4700.9900.5100.13-0.280-0.65-0.990-

24、0.73-0.550-0.3500.0010.3200.6000.9001.170-0.140-0.103-0.078-0.04900.0450.0850.1270.1652,1601.9971.7221.4210.9900.5550.215-0.153-0.4850.3600.3320.2870.2370.1650.0930.036-0.026-0.0813號1.0201.0471.0801.1301.0830.9970.8930.8270.7601.2171.2571.2601.2871.2331.0400.8470.4970.270-0.197-0.21-0.180-0.157-0.15

25、0-0.0430.0460.3300.490-0.028-0.031-0.029-0.022-0.021-0.0060.0060.0470.0691.1891.2271.2311.2651.2121.0340.8530.5440.3390.1980.2060.2050.2110.2020.1720.1420.0910.057繪制橫向分布影響線圖求橫向分布系數(shù)圖4-3 1號梁橫向分布影響線(尺寸單位:cm)計算橫向分布系數(shù):荷載橫向分布系數(shù)的計算中包含了車道折減系數(shù)按照最不利方式布載,并按相應影響線坐標值計算橫向分布系數(shù)三車道(如下圖) 兩車道(如下圖)圖4-5兩車道最不利荷載布置圖(尺寸單位:

26、cm)=0.7435故取可變作用(汽車)的橫向分布系數(shù):2)支點截面的荷載橫向分布系數(shù):如下圖所示,按杠桿原理法繪制支點截面荷載橫向分布影響線并進行布載,1號梁可變作用分布系數(shù)可以計算如下:可變作用(汽車):4.2.3 車道荷載的取值根據(jù)橋規(guī)4.3.1條,公路級車道荷載的均布荷載標準值和集中荷載標準值分別為計算彎矩時,計算剪力時,4.2.4 計算可變作用效應在可變作用效應計算中,本設計對于橫向分布系數(shù)的取值作如下處理:支點處橫向分布系數(shù)取,從支點至第一根橫梁段,橫向分布系數(shù)從直線過渡到,其余梁段均取,本設計在計算跨中截面四分點截面和支點截面時,均考慮了荷載橫向分布系數(shù)沿橋梁跨徑方向的變化1)計

27、算跨中截面的最大彎矩和最大剪力:計算跨中截面最大彎矩和最大剪力采用直線加載求可變作用效應,如下圖所示,可變效應為:不計沖擊 (4-4)沖擊效應 (4-5)式中 所求截面汽車標準荷載的彎矩或剪力; 車道均布荷載標準值; 車道集中荷載標準值; 影響線上同號區(qū)段的面積; 影響線上最大豎坐標值;可變作用(汽車)標準效應 =1278.0(kNm)可變作用(汽車)沖擊效應2)計算四分點截面的最大彎矩和最大剪力:四分點截面可變作用效應的計算式見下圖可變作用(汽車)標準效應 可變作用(汽車)沖擊效應3)計算支點截面的最大剪力:支點截面可變作用效應的計算圖式見下圖可變作用(汽車)標準效應可變作用(汽車)沖擊效應

28、4.3 主梁作用效應組合本設計按橋規(guī)4.1.6-4.1.8條規(guī)定根據(jù)可能同時出現(xiàn)的作用效應選擇了三種最不利效應組合:短期效應組合標準效應組合和承載能力極限狀態(tài)基本組合,見表4-5表4-5 1號主梁作用效應組合 序號荷載類型跨中截面四分點截面支點MmaxvmaxMmaxvmaxvmax(kNm)(kN)(kNm)(kN)(kN)(1)一 期永 久作 用1523.5201142.64126.96253.92(2)二 期永 久作 用879.840659.8873.32146.64(3)總永久作用(1)+ (2)2403.3601802.52200.28400.65(4)(汽車)公路級1278.010

29、3.2958.5168240.7(5)(汽車)沖擊373.230.1279.949.170.3(6)標準組合=(3)+(4)+(5)4054.56133.33040.92417.38711.65(7)短期組合 =(3)+0.7×(4)3297.9672.242473.47282.88569.14(8)極限組合=1.2× (3) +1.4×(4)+(5)5195.71186.623896.78544.28916.18第五章 預應力鋼束數(shù)量估算及其布置本設計采用后張法施工工藝,設計時應滿足不同設計狀況下規(guī)范規(guī)定的控制條件要求,即承載力變形及應力等要求,在配筋設計時,要

30、滿足結(jié)構(gòu)在正常使用極限狀態(tài)下的應力要求和承載能力極限狀態(tài)的強度要求5.1 預應力鋼束數(shù)量的估算以下以跨中截面在各種作用效應組合下,分別按照上述要求對主梁所需的鋼束數(shù)進行估算,并按這些估算的鋼束數(shù)確定主梁的配筋數(shù)量(1)按正常使用極限狀態(tài)的應力要求估算鋼束數(shù):本設計按全預應力混凝土構(gòu)件設計,按正常使用極限狀態(tài)組合計算時,截面不允許出現(xiàn)拉應力對于T形截面簡支梁,當截面混凝土不出現(xiàn)拉應力控制時,則得到鋼束數(shù)的估算公式(5-1)式中:Mk 使用荷載產(chǎn)生的跨中彎矩標準組合值,按主梁作用應組合表取用;C1 與荷載有關的經(jīng)驗系數(shù),對于公路級,C1 取用0.565;一束7 j 15.2鋼絞線截面積,一根鋼絞線

31、的截面積是1.4cm2,故 Ap = 9.8 cm2 大毛截面上核心距;預應力鋼束重心對大毛截面重心軸的偏心距,可預先假定,為梁高,本設計采用的預應力鋼絞線,標準強度為MPa,彈性模量Ep=MPa 假設=19cm,則 =170-55.1093-19 =95.891(cm)鋼束數(shù)為 (2)按承載能力極限狀態(tài)估算鋼束數(shù),根據(jù)極限狀態(tài)的應力計算圖式,受壓區(qū)混凝土達到極限強度,應力圖式呈矩形,同時預應力鋼束也達到設計強度,鋼束數(shù)的估算公式為(5-2)式中 Md 承載能力極限狀態(tài)的跨中最大彎矩,按主梁作用應組合表取用; 經(jīng)驗系數(shù),一般采用 0.75-0.77,本設計取用0.77;fpd 預應力鋼絞線的設

32、計強度,為1260Mpa 則:據(jù)上述兩種極限狀態(tài)所估算的鋼束數(shù)量在4根左右,故取鋼束數(shù)5.2 預應力鋼束的布置(1)跨中截面及錨固端截面的鋼束位置1)在對跨中截面進行鋼束布置時,應保證預留管道的要求,并使鋼束的重心偏心距盡量大本設計采用內(nèi)徑70mm,外徑77mm的預埋金屬波紋管,管道至梁底和梁側(cè)凈距不應小于30mm及管道半徑的一半,另外直線管道的凈距不應小于40mm,且不宜小于管道直徑的0.6倍,在豎直方向兩管道可重疊,跨中截面的細部構(gòu)造如下圖所示,則鋼束群重心至梁底距離為圖5-1 跨中截面鋼束布置圖(尺寸單位:cm)2)為了方便操作,將所有鋼束都錨固在梁端截面對于錨固端截面,應使預應力鋼束合

33、力重心盡可能靠近截面形心,使截面均勻受壓,而且要考慮錨具布置的可能性,以滿足張拉操作方便的要求在布置錨具時,應遵循均勻分散的原則錨具端截面布置的鋼束如下圖所示,鋼束群重心至梁底距離為:圖5-2 錨固端截面鋼束布置圖(尺寸單位:cm)下面應對鋼束群重心位置進行復核,首先需計算錨固端截面的幾何特性錨固端截面幾何特性計算見表5-1表5-1 錨固端截面幾何特性計算表 分塊名稱分塊面積()分塊面積形心至上緣距離()分塊面積對上緣凈距()分塊面積的自身慣距()()分塊面積對截面形心的慣距()()(1)(2)(3)=(1)×(2)(4)(5)(7)=(4)+(6)翼板37507.528125.00

34、70312.5054.2811171325.8611241638.36三角承托273.817.474782.38832.9644.61544966.69545799.65腹板713092.5659525.0014274854.17-30.426597759.5620872613.7311153.8692432.3832660051.74其中:(cm) (cm)上核心距:(cm)下核心距: (cm)60.75=<<=135.05圖5-3 鋼束群重心位置復核圖(尺寸單位:cm)(2) 鋼束起彎角度和線形的確定:在確定鋼束起彎角度時,既要考慮到由預應力鋼束彎起會產(chǎn)生足夠的預剪力,又要考慮

35、到所引起的摩擦預應力損失不宜過大本設計預應力鋼筋在跨中分為三排,N4號鋼筋彎起角度為5°,其他鋼筋彎起角度為7°.為了簡化計算和施工,所有鋼束布置的線形均為直線加圓弧,最下排兩根鋼束需進行平彎(3) 鋼束計算1)計算鋼束起彎點至跨中的距離:錨固點至支座中心的水平距離(見圖5-4)=36-25tan5°=33.81(cm)=36-13tan7°=34.4(cm)=36-53tan7°=29.49(cm)=36-93tan7°=24.58(cm)圖5-4 錨固端尺寸圖(尺寸單位:cm)鋼束計算圖式見下圖,鋼束起彎點至跨中的距離見表圖5-5

36、 鋼束計算圖式表5-2 鋼束起彎點至跨中距離計算表 鋼束號起彎高度y (cm)y1(cm)y2(cm)L1(cm)x3(cm)R (cm)x2(cm)x1(cm)4158.716.2810099.6251651.49143.93990.2535039.0011.00320317.6171475.99179.88736.9127865.8112.19540535.9771635.47199.31494.20110691.4014.60750744.4171958.45238.68241.50上表中各參數(shù)的計算方法如下:為靠近錨固端直線長度,可根據(jù)需要自行設計,為鋼束錨固點至鋼束起彎點的豎直距離,

37、如鋼束計算圖式,根據(jù)各量的幾何關系,可分別計算如下: 式中 鋼束彎起角度(°); 計算跨徑(cm); 錨固點至支座中心線的水平距離(cm)2) 控制截面的鋼束重心位置計算各鋼束重心位置計算:根據(jù)鋼束計算圖式所示的幾何關系,當計算截面在曲線段時,計算公式為: ,當計算截面在近錨固點的直線段時,計算公式為:式中 鋼束在計算截面處鋼束中心至梁底的距離; 鋼束起彎前到梁底的距離; 鋼束彎起半徑; 圓弧段起晚點到計算點圓弧長度對應的圓心角計算鋼束群重心到梁底的距離,見表5-3表5-3 各計算截面的鋼束位置及鋼束群重心位置截面鋼束號x4(cm)R(cm)sin =x4/ Rcosa0(cm)ai

38、(cm)ap(cm)四分點4未彎起1651.4901101027.18373未彎起1475.990110102105.81635.470.0646910.9979052225.42631238.681958.450.1218050.9925543463.3083支點直線段yx5x5 tana0ai77.7948415533.812.95801022.0420350734.44.22381055.7762278729.493.62092296.37911106724.583.018034136.98203)鋼束長度計算一根鋼束的長度為曲線長度直線長度與兩端工作長度(2×70cm)之和,

39、其中鋼束曲線長度可按圓弧半徑及起彎角度計算通過每根鋼束長度計算,就可以得到一片主梁和一孔橋所需鋼束的總長度,用于備料和施工計算結(jié)果見表5-4表5-4 鋼束長度計算表鋼束號R(cm)鋼束彎起角度曲線長度(cm)S=直線長度x1(cm)直線長度L1(cm)有效長度2(S+x1+L1)鋼束預留長度(cm)鋼束長度(cm)(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)=(6)+(7)41651.495144.12990.241002468.751402608.7531475.997180.33736.913202474.471402614.4721635.477199.81494.205402468

40、.021402608.0211958.457239.27241.507502461.531402601.73第六章 計算主梁截面幾何特性主梁截面幾何特性包括計算主梁凈截面和換算截面的面積慣性矩以及梁截面分別對重心軸上梗肋與下梗肋的靜距,最后列出截面特性值總表,為各受力階段的應力驗算準備計算依據(jù)6.1 截面面積及慣性矩計算（1） 在預加應力階段,只需計算小毛截面的幾何特性,計算公式如下:凈截面面積(6-1)凈截面慣性矩(6-2)計算結(jié)果見表6-1表6-1 跨中截面面積和慣性矩計算表截面分塊名稱分 塊面 積Ai(cm2)分塊面積重心至上緣距離yi(cm)分塊面積對上緣凈矩 Si(cm2)全截面重心

41、到上緣距離ys(cm)分塊面積的自身慣矩Ii(cm4)di =ysyi(cm)Ip= Aidi2(cm4)I =Ii+Ip(cm4)b1=180 cm凈截面毛 截 面711962.1313442312.72359.743625126306.933-2.387740585.423723615728.197扣管道面積-186.265151-28126.0188略-91.2564-1551164.166932.735414186.704225126306.933-1510578.736b1=250cm換算截面毛截面816955.1093450187.72357.202227876999.2262.0

42、93035784.4205 29516486.364鋼束換算面積182.2815127524.28略-93.79781603702.7188351.28477712.00327876999.2261639487.138計 算數(shù) 據(jù)A =×7.72/4=46.566(cm2) n=4根 =5.65 扣管道面積= nA 鋼束換算面積=(1) n(2)換算截面幾何特性計算1)整體截面幾何特性計算:在正常使用階段需要計算大截面(結(jié)構(gòu)整體化以后的截面,含濕接縫)的幾何特性,計算公式如下:換算截面面積(6-3)換算截面慣性矩(6-4)其結(jié)果列于表6-1式中: A ,I 分別為混凝土毛截面面積和慣

43、矩;A, 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; 分別面積重心到主梁上緣的距離; n 計算面積內(nèi)所含的管道(鋼束)數(shù); 鋼束與混凝土的彈性模量比值,由表6-1得=5.652)有效分布寬度內(nèi)截面幾何特性計算:預應力混凝土梁在計算預應力引起的混凝土應力時,預加應力作為軸向力產(chǎn)生的應力按實際翼緣全寬計算,由預加力偏心引起的彎矩產(chǎn)生的應力按翼緣有效寬度計算 對于T形截面受壓區(qū)翼緣計算寬度,應取下列三者中的最小值: (主梁間距) 此處,為梁腹板寬度,為承托長度,為受壓區(qū)翼板懸出板的厚度本設計中由于<,則,為承托根部厚度故=由于實際截面寬度小于或等于有效分

44、布寬度,即截面寬度沒有折減,故截面的抗彎慣性矩也不需要折減,取全寬截面值6.2 截面靜距計算預應力鋼筋混凝土在張拉階段和使用階段都要產(chǎn)生剪應力,這兩個階段的剪應力應該疊加在每一階段中凡是中性軸位置和面積突變處的剪應力,都需要計算在張拉階段和使用階段應計算的截面如圖6-1所示圖6-1 跨中(四分點)截面靜距計算圖(尺寸單位:cm)（1） 在張拉階段,凈截面的中性軸(稱為凈軸)位置產(chǎn)生的最大剪應力,應該與使用階段在凈軸位置產(chǎn)生的剪應力疊加（2） 在使用階段,換算截面的中性軸(稱為換軸)位置產(chǎn)生的最大剪應力,應該與張拉階段在換軸位置產(chǎn)生的剪應力疊加故對每一個荷載作用階段,需要計算四個位置的剪應力,即

45、需要計算下面幾種情況的靜矩:1)a-a線以上(或以下)的面積對中性軸的(凈軸和換軸)靜矩2)b-b線以上(或以下)的面積對中性軸的(凈軸和換軸)靜矩3)凈軸(n - n)以上(或以下)的面積對中性軸的(凈軸和換軸)靜矩4)換軸(o - o)以上(或以下)的面積對中性軸的(凈軸和換軸)靜矩計算結(jié)果見表6-2表6-2 跨中截面對重心軸靜距計算分塊名稱及序號已知:,靜距類別及符號分塊面積分塊面積重心至截面重心距離對凈軸靜距翼板1翼緣部分對凈軸靜距270052.2436141057.7819三角承托250041.410320705.1448肋部320039.74367948.7246169711.65

46、13下三角4馬蹄部分對凈軸靜距16980.923013675.9944馬蹄5115097.7564112419.8336肋部626078.756420476.6580管道或鋼束-186.265091.2564-16997.8714129574.6174翼板1凈軸以上凈面積對凈軸靜距270052.2436141057.7819三角承托250041.410320705.1448肋部3894.872522.371820019.9179181782.8446翼板1換軸以上凈面積對凈軸靜距270052.2436141057.7819三角承托250041.410320705.1448肋部3844.045021.101117810.2987179573.2254表6-3 跨中截面對重心軸靜距計算分塊名稱及序號已知:,靜距類別及符號分塊面積分塊面積重心至截面重心距離對換軸靜距翼板1翼緣部分對換軸靜距375049.7022186383.436三角承托250038.868919434.4581肋部320037.20227440.4499213258.344下三角4馬蹄部分對換軸