木河橋8×25m預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支T型橋梁設(shè)計(jì)

1、本科畢業(yè)設(shè)計(jì)題目木河橋8×25m預(yù)應(yīng)力混凝土 簡(jiǎn)支T型梁橋設(shè)計(jì)學(xué)生姓名秦喜學(xué)號(hào)1108010422教學(xué)院系土木工程與建筑學(xué)院專業(yè)年級(jí)土木工程2011級(jí)指導(dǎo)教師廖玉鳳職稱講師單位西南石油大學(xué)輔導(dǎo)教師職 稱單位完成日期2015年6月1日Southwest Petroleum University Graduation ThesisDesign Of Wood River Bridge 8 × 25m prestressed concrete simple T-beam bridge designGrade: 2011Name: Qin XiSpeciality: Civil E

2、ngineeringInstructor: Liao YufengSchool of Civil Engineering and Architecture2015-6-1摘要本設(shè)計(jì)上部結(jié)構(gòu)為預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支T型梁橋，標(biāo)準(zhǔn)跨徑為8×25m，橋面凈空：凈9+2×0.5m，采用重力式橋墩和U型橋臺(tái)。橋梁全長(zhǎng)200m，橋面總寬10m，橋面縱坡0%，橋梁中心處橋面設(shè)計(jì)高程1.75m，橫坡為1.5%；橋跨軸線為直線，設(shè)計(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn)為：公路-級(jí)，人群荷載3KN/m,設(shè)計(jì)車速60km/h,設(shè)計(jì)洪水頻率1/100,地震動(dòng)峰加速度0.05g，安全等級(jí)為二級(jí)。本文主要闡述了該橋設(shè)計(jì)和計(jì)算過(guò)程，首先

3、對(duì)主橋進(jìn)行總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，然后對(duì)上部結(jié)構(gòu)進(jìn)行內(nèi)力、配筋計(jì)算，再進(jìn)行強(qiáng)度、應(yīng)力及變形驗(yàn)算，由于時(shí)間關(guān)系，下部結(jié)構(gòu)未進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和驗(yàn)算。同時(shí)給出了各部分內(nèi)容相關(guān)的表格與圖紙。通過(guò)這次設(shè)計(jì)不但了解了設(shè)計(jì)橋梁的各個(gè)步驟，同時(shí)能夠更熟練的使用CAD進(jìn)行繪圖。關(guān)鍵詞：預(yù)應(yīng)力混凝土；T型簡(jiǎn)支梁橋；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；強(qiáng)度驗(yàn)算；預(yù)拱度設(shè)置Abstract The design of the upper structure of prestressed concrete simple T-beam bridge, standard span of 8 × 25m, bridge clearance: Net -9

4、 + 2 × 0.5m, gravity piers and abutments U type. Bridge length 200m, total deck width 10m, deck longitudinal 0%, the center of the bridge deck design elevation 1.75m, cross slope of 1.5%; the bridge span axis linear design load criteria for: Road - level, crowd load 3KN / m, a design speed of 6

5、0km / h, the design flood frequency 1/100, ground motion peak acceleration 0.05g, safety class 2. This paper describes the bridge design and calculation process, the first of the overall structure of the main bridge design, and then the upper structure of the internal forces, reinforcement calculati

6、on, then the strength, stress and deformation analysis, due to time constraints, the substructure is not structural design and checking. And it gives a table with drawings related to the content of each part. Through this design not only understand the various steps of the design of the bridge, but

7、also allows me to be more adept at using CAD drawings.Keywords：Prestressed Concrete；T-simply supported beam bridge；Structural Design；Strength checking；Camber settings.木河橋8×25m預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支T型梁橋設(shè)計(jì)目錄1緒論11.1設(shè)計(jì)資料21.1.1橋面跨徑及橋?qū)?1.1.2.設(shè)計(jì)荷載21.1.3.材料及工藝21.1.4.設(shè)計(jì)依據(jù)21.2構(gòu)造布置22主梁截面幾何特性計(jì)算42.1截面幾何特性:42.2檢驗(yàn)截面效率指標(biāo)53主

8、梁內(nèi)力計(jì)算63.1恒載內(nèi)力計(jì)算63.1.1主梁預(yù)制時(shí)的自重（第一期恒載）g163.1.2橋面板間接頭(第二期恒載)g273.1.3欄桿、人行道、橋面鋪裝（第三期恒載）g373.1.4主梁恒載總和見表173.1.5主梁恒載內(nèi)力計(jì)算73.2主梁活載橫向分布系數(shù)計(jì)算83.2.1跨中的橫向分布系數(shù)mc83.2.2支點(diǎn)的橫向分布系數(shù)m0計(jì)算103.2.3計(jì)算汽車、人群荷載內(nèi)力114預(yù)應(yīng)力鋼筋面積的估算及其布置174.1估算預(yù)應(yīng)力鋼筋面積174.2鋼束布置184.2.1跨中截面鋼筋的布置184.2.2錨固面預(yù)應(yīng)力鋼筋布置184.2.3其他截面鋼束布置185主梁截面集合特性計(jì)算226鋼束布置位置（束界）的校

9、核257持久狀況截面承載能力極限狀態(tài)計(jì)算267.1正截面強(qiáng)度計(jì)算267.1.1求受壓區(qū)高度x267.1.2正截面承載能力計(jì)算267.2斜截面承載能力計(jì)算267.2.1斜截面抗剪承載能力計(jì)算267.2.2斜截面抗彎強(qiáng)度278預(yù)應(yīng)力損失估算288.1預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉控制應(yīng)力288.2預(yù)應(yīng)力鋼筋預(yù)應(yīng)力損失288.2.1預(yù)應(yīng)力鋼筋與管道壁間摩擦引起的預(yù)應(yīng)力損失288.2.2錨具變形、鋼絲回縮引起的預(yù)應(yīng)力損失298.2.3分批張拉時(shí)混凝土彈性壓縮引起的應(yīng)力損失308.2.4鋼筋松弛引起的預(yù)應(yīng)力損失308.2.5混凝土收縮徐變引起的預(yù)應(yīng)力損失319短暫狀況的應(yīng)力驗(yàn)算3410持久狀況的應(yīng)力驗(yàn)算3510.1跨中

10、截面混凝土法向正應(yīng)力驗(yàn)算3510.2跨中截面預(yù)應(yīng)力鋼筋拉應(yīng)力計(jì)算3510.3斜截面主應(yīng)力驗(yàn)算3510.3.1截面面積距的計(jì)算3610.3.2主應(yīng)力計(jì)算3611抗裂性驗(yàn)算3911.1作用短期效應(yīng)組合作用下的正截面抗裂驗(yàn)算3911.1.1預(yù)加力產(chǎn)生的構(gòu)件抗裂驗(yàn)算邊緣混凝土預(yù)壓應(yīng)力的計(jì)算3911.1.2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)力的計(jì)算3911.2作用短期效應(yīng)組合作用下的斜截面抗裂驗(yàn)算3912主梁變形計(jì)算4312.1荷載短期效應(yīng)作用下主梁撓度驗(yàn)算4312.1.1可變荷載作用引起的撓度4312.1.2考慮長(zhǎng)期效應(yīng)的恒載引起的撓度4312.2預(yù)加力引起的上拱度計(jì)算4312.3預(yù)拱度的設(shè)

11、置4413結(jié)論45致謝46參考文獻(xiàn)471緒論橋梁是為道理跨越天然或人工障礙而修建的建筑。我國(guó)幅員遼闊，地形西高東低，河道綜合交錯(cuò)，有著著名的長(zhǎng)江、黃河、珠江。在歷史的長(zhǎng)河中，中華名族建設(shè)了數(shù)以萬(wàn)計(jì)的橋梁，成為華夏文明的重要組成部分。中國(guó)古代的橋梁成就舉世矚目，在東西方橋梁發(fā)展史中占有崇高地位，為世人所公認(rèn)，被外國(guó)旅行家贊譽(yù)為其妙的橋梁之鄉(xiāng)。為了跨越各種障礙（如河流、溝谷或其他線路等），必須修建各種類型的橋梁和涵洞，因此橋涵是交通線路中的重要組成部分，特別是現(xiàn)代高等級(jí)公路以及城市高架道路的修建中，橋梁往往是保證全線早日通車的關(guān)鍵。在經(jīng)濟(jì)上一般說(shuō)來(lái)橋梁和涵洞的造價(jià)平均占公路總造價(jià)的1020%而且隨

12、著公路等級(jí)的提高，其所占比例還會(huì)加大。目前預(yù)應(yīng)力混凝土已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)外土建工程最主要的一種結(jié)構(gòu)材料，而且預(yù)應(yīng)力技術(shù)已經(jīng)擴(kuò)大應(yīng)用到型鋼、磚、石、木等各種結(jié)構(gòu)材料，并用以處理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，施工中用常規(guī)技術(shù)難以解決的各種疑難問題。近年來(lái)我國(guó)在混凝土工程技術(shù)，預(yù)應(yīng)力技術(shù)應(yīng)用方面取得了極大進(jìn)步。近二三十年來(lái)，我國(guó)預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁發(fā)展很快，無(wú)論在橋型跨度以及施工方法與技術(shù)等方面都有突破性進(jìn)展，不少預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁的修建技術(shù)已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。近20年來(lái)世界上各國(guó)的橋梁工作者致力尋求橋梁結(jié)構(gòu)的功能與經(jīng)濟(jì)、美學(xué)的辯證統(tǒng)一，創(chuàng)造出不少典型橋例推動(dòng)了橋梁工程的發(fā)展。隨著科技的發(fā)展，新材料的開發(fā)和應(yīng)用，在橋梁設(shè)計(jì)階段采用

13、高度發(fā)展的計(jì)算機(jī)輔助手段，進(jìn)行有效的快速優(yōu)化和仿真分析，運(yùn)用智能化制造系統(tǒng)在工廠生產(chǎn)部件，利用GPS和遙控技術(shù)控制橋梁施工。目前，我國(guó)橋梁建設(shè)正在與國(guó)際接軌，開始向大跨、新型、輕質(zhì)和美觀方向發(fā)展。T型梁橋在我國(guó)公路上修建最多，早在50、60年代，我國(guó)就建造了許多T型梁橋，這種橋型對(duì)改善我國(guó)公路交通起到了重要作用。80年代以來(lái)，我國(guó)公路上修建了幾座具有代表性的預(yù)應(yīng)力混凝上簡(jiǎn)支T型梁橋（或橋面連續(xù)），如河南的鄭州、開封黃河公路橋，浙江省的飛云江大橋等，其跨徑達(dá)到62m，吊裝重220t。預(yù)應(yīng)力混凝土T形梁是一種簡(jiǎn)支T形梁結(jié)構(gòu)，具有吊裝輕，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，受力明確、節(jié)省材料、施工簡(jiǎn)單、架設(shè)安裝方便、跨越能力

14、較大等優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)在已被越來(lái)越多的橋梁建設(shè)所采用。近年來(lái)，隨著我國(guó)高速公路建設(shè)的迅猛發(fā)展，預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土T形梁在我國(guó)高速公路建設(shè)中得到了廣泛應(yīng)用。1.1設(shè)計(jì)資料1.1.1橋面跨徑及橋?qū)挊?biāo)準(zhǔn)跨徑：總體方案選擇的結(jié)果，采用裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土T型簡(jiǎn)支梁，跨度25m。主梁長(zhǎng)：伸縮縫采用4cm，預(yù)制梁長(zhǎng)24.96m。計(jì)算跨徑：取相鄰支座中心間距24.5m。橋面凈空：由于該橋所在路線的寬度不大，所以不采用分離式橋面。全橋橫向布置：0.5m（人行道）+4m（車道）+1m（綠化帶）+4m（車道）+0.5m（人行道）=10m1.1.2.設(shè)計(jì)荷載根據(jù)線路的等級(jí)，確定荷載分等級(jí)（根據(jù)通規(guī)）：計(jì)算荷載：公路級(jí)車道荷載，

15、人群荷載3.0KN/m²1.1.3.材料及工藝水泥混凝土：主梁用C40，人行道、欄桿及橋面鋪裝用C30；鋼筋：預(yù)應(yīng)力鋼筋：低松弛鋼絞線，fpk=1670MPa；非預(yù)應(yīng)力鋼筋：直徑大于或等于12mm時(shí)采用HRB335鋼筋，直徑小于12mm時(shí)采用HPB235鋼筋。錨具：采用與預(yù)應(yīng)力鋼絞線配套的XM錨具。1.1.4.設(shè)計(jì)依據(jù)(1)公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范（JTGD62-2004）。(2)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（JTGD62-2004）。1.2構(gòu)造布置（1）梁間距：采用裝配式施工，根據(jù)經(jīng)濟(jì)因素及現(xiàn)場(chǎng)的吊裝能力，主梁間距一般在1.82.3m之間，但本設(shè)計(jì)選用1.6m，整個(gè)橋橫向共

16、6片主梁；設(shè)計(jì)主梁寬均為1.6m；預(yù)制時(shí)，邊梁寬1.4m，中梁寬1.2m，主梁之間留0.4m后澆段，以減輕吊裝重量，同時(shí)能加強(qiáng)橫向整體性。（2）主梁高：根據(jù)預(yù)應(yīng)力混凝土T型梁的截面尺寸設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，梁高選取在115125之間，本設(shè)計(jì)選用1.6m。（3）橫隔板間距：為了增強(qiáng)主梁之間的橫向連接剛度，除設(shè)置端橫隔梁外，還設(shè)置3片中橫隔梁，間距為4.9m，共計(jì)5片。（4）梁肋：根據(jù)抗剪強(qiáng)度需要和施工振搗的需要（一般取在1525cm之間），厚度暫定為16cm，在梁端一個(gè)橫隔板間距內(nèi)腹板中部按直線加寬至馬蹄寬34cm。（5）橋面鋪裝：采用厚度為10cm瀝青混凝土，坡度由蓋梁找平。（6）橋梁橫斷面：具體尺寸見下

17、圖。2主梁截面幾何特性計(jì)算2.1截面幾何特性:梁間距：1.6m 主梁寬：1.6m預(yù)制時(shí)邊梁寬：1.4m；中梁寬1.2m；主梁之間留0.4m后澆段主梁高：1.6m驗(yàn)算截面效率指標(biāo) 以跨中截面為例成橋階段跨中橫截面其中截面的參數(shù)指標(biāo)為Ai=5093.4444cm²Si=317830.9cm³ys=62.4cmIm=15.76×106cm42.2檢驗(yàn)截面效率指標(biāo)上核心矩：Ks=ImAiys=15.76×1065093.4444×（160-62.4）=31.7cm下核心矩：Kx =ImAiys=15.76×1065093.4444×

18、-62.4=49.586cm截面效率指標(biāo)：=Ks+Kxh=31.7+49.586160=0.51根據(jù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，預(yù)應(yīng)力混凝土T型梁在設(shè)計(jì)時(shí)，檢驗(yàn)截面效率指標(biāo)取=0.450.55，且較大者亦較經(jīng)濟(jì)。因?yàn)槌鯏M截面算出的在0.450.55之間，所以初擬的主梁跨中截面是合理的。3主梁內(nèi)力計(jì)算3.1恒載內(nèi)力計(jì)算3.1.1主梁預(yù)制時(shí)的自重（第一期恒載）g1此時(shí)翼緣板寬1.2m(1)按跨中截面計(jì)算，主梁每延米自重（即先按等截面計(jì)算）中主梁：g1=0.4949×25=12.3725KN/m邊梁：g1=0.51505385×25=12.876KN/m(2)由馬蹄增高與梁端加寬所增加的重量折成每

19、延米重V=9×130×445=520650cm³V1=13×12×98×445×9=65415cm³V2=13×12×(130+108)×9×445=158865cm³V3=12×9×445×9=18022.5cm³V1=V-V1-V2-V3=278347.5cm³V2=130×9×45.5-12×9×9×45.5=51392.25cm³4V1+4V2=13

20、18959cm³V=1318959cm³g2+ g3=1318959×10-6×25/24.96=1.321KN/m(3)橫隔梁折算成每延米重量中間橫隔梁重量1（兩側(cè)）1=3×25×2×1.4×1.01-12×0.72×0.1-12×0.09×0.09-12×（0.6+0.8）×0.61 ×0.14+0.12 =17.045KN端橫隔梁重量2（兩側(cè)）2=2×25×2×0.89×1.4-12×0.0

21、9×0.09-12×（0.6+0.8）×0.61 ×0.14+0.12 =9.78KNg4=(1+2)/24.96=1.07KN/m(4)每延米自重總和中主梁g1=14gi'=12.3725+1.321+1.07=14.7635KN/m邊梁g1=13gi'+12 g4=12.876+1.321+12×1.07=14.732KN/m3.1.2橋面板間接頭(第二期恒載)g2中主梁：g2=0.4×0.12+0.14782 ×25=1.339KN/m邊梁：g2=12×1.339=0.6695KN/m3.1.

22、3欄桿、人行道、橋面鋪裝（第三期恒載）g3橋面坡度以蓋梁做成斜面坡找平，橋面鋪裝厚度取為6cm，瀝青混凝土的重度取為=23KN/m³人行道每側(cè)重：4.1KN/m欄桿每側(cè)重：1.5KN/m中間綠化帶：g3=（0.4×0.1×1+1.8×0.1）×25+0.2×1.8×17=11.62KN/m由中間的兩片主梁各自分擔(dān)5.81KN/m邊梁g3=4.1+1.5+0.5×0.06×23=6.69KN/m中梁g3=1.6×0.06×23+5.81=8.018KN/m3.1.4主梁恒載總和見表3.1

23、表3.1梁荷載第一期恒載g1第二期恒載g2第三期恒載g3總和g（KN/m）中主梁14.76351.3398.01824.1205邊梁14.7320.66956.6922.0915結(jié)構(gòu)自重產(chǎn)生的內(nèi)力跨中彎矩：=3467.344KN·m支點(diǎn)剪力：=566.097KN3.1.5主梁恒載內(nèi)力計(jì)算計(jì)算公式：設(shè)x為計(jì)算截面離左支座的距離，并令=xL，則：主梁彎矩和剪力的計(jì)算公式分別為：Mg=12(1-)L²gQg=12(1-2)Lg恒載內(nèi)力計(jì)算結(jié)果見表3.2表3.2項(xiàng)目Mg=giM(KN·m)Qg= giQ(KN·m)L/2L/4L/8L/4L/8支點(diǎn)M=(1-)L

24、²/275.0356.2732.83Q= (1-2)L/26.1259.18812.25第一期恒載g1（KN/m）主梁1107.7830.7484.790.4135.6180.9邊梁1105.3829.0483.790.2135.4180.5第二期恒載g2（KN/m）主梁100.575.344.08.212.316.4邊梁50.237.722.04.16.28.2第三期恒載g3（KN/m）主梁601.6451.2263.249.173.798.2邊梁502.0376.4219.641.061.582.0g=g1+g2+g3（KN/m）主梁1809.81357.2791.9147.72

25、21.6295.5邊梁1657.51243.1725.3135.3203.1270.73.2主梁活載橫向分布系數(shù)計(jì)算3.2.1跨中的橫向分布系數(shù)mc主梁間在翼緣板及橫隔梁處采用濕接，而且橋的寬跨比為10/25=0.40.5，所以本橋?yàn)檎瓨?，宜采用偏心壓力法?jì)算mc。其中n=6ai²=4²+2.4²+0.8²+0.8²+2.4²+4²=44.8m²1）第一片梁的影響線豎標(biāo)值11=1n+a1²ai²=16+4²44.8=0.523816=1n-a1²ai²=16-4&#

26、178;44.8=-0.19052）第二片梁的影響線豎標(biāo)值22=1n+a2²ai²=16+2.4²44.8=0.295225=1n-a2²ai²=16-2.4²44.8=0.03803）第三片梁的影響線豎標(biāo)值33=1n+a3²ai²=16+0.8²44.8=0.1810從而繪制出1、2、3號(hào)梁的橫向影響線如下圖所示，按橫向最不利布置車輪荷載得到1、2、3號(hào)梁跨中位置處汽車、人群荷載作用下的橫向分布系數(shù)如下：1）第一片梁的跨中橫向分布系數(shù)mcq=0.5=0.5000mcr=0.58622）第二片梁的跨中橫向

27、分布系數(shù)mcq=0.5=0.4998mcr=0.41843）第三片梁的跨中橫向分布系數(shù)mcq=0.5=0.543mcr=0.1810 偏心壓力法計(jì)算荷載橫向分布系數(shù)簡(jiǎn)圖3.2.2支點(diǎn)的橫向分布系數(shù)m0計(jì)算1）第一片梁的支點(diǎn)橫向分布系數(shù)=0.4652,mor=1.43762)第二片梁的支點(diǎn)橫向分布系數(shù)=1，mor=03）第三片梁的支點(diǎn)橫向分布系數(shù)=0.5886，mor=0杠桿原理法計(jì)算荷載橫向分布系數(shù)簡(jiǎn)圖橫向分布系數(shù)匯總見表3.3表3.3荷載類別1號(hào)梁2號(hào)梁3號(hào)梁mcm0mcm0mcm0車輛荷載0.93040.46520.49981.0000.54300.5886人群荷載0.58621.4376

28、0.418400.181003.2.3計(jì)算汽車、人群荷載內(nèi)力通過(guò)以上計(jì)算分析可知，第一片梁的橫向分布系數(shù)最大，說(shuō)明第一片梁在最不利荷載情況下最危險(xiǎn)。又因各片主梁的特性一致，所以只需對(duì)第一片梁進(jìn)行彎矩、剪力計(jì)算。在內(nèi)力計(jì)算時(shí)，對(duì)于橫向分布系數(shù)的取值做如下考慮：計(jì)算彎矩時(shí)，均采用全跨統(tǒng)一的荷載橫向分布系數(shù)mc；求支點(diǎn)截面剪力時(shí)，由于主要荷載集中在支點(diǎn)附近而應(yīng)考慮支撐條件的影響，考慮橫向分布系數(shù)沿橋跨的變化影響（即從支點(diǎn)到第一根內(nèi)橫隔梁之間的變化）。公路級(jí)，qk=7.875KN/m，Pk=258KN簡(jiǎn)支橋梁基頻f可采用下列公式計(jì)算f=2l2EIcmc mc=Gg=經(jīng)計(jì)算得Ic0.17m4，G=g1+

29、g2=14.748+8.358=23.106KN/m，查表得E=3.25×104MPa，代入其他相關(guān)數(shù)據(jù)，從而計(jì)算出f=4.01Hz且1.5Hzf=4.0114Hz沖擊系數(shù)可按下式計(jì)算=0.1767lnf-0.0157=0.23所以沖擊系數(shù)1+=1.231）跨中彎矩（荷載橫向分布系數(shù)取第一片梁數(shù)值進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算如圖所示）Mq=(1+)mcq(qk+Pky) =2483.068KN·mMr= mcr·qr·=131.95KN·m跨中彎矩計(jì)算圖2）支點(diǎn)剪力1.2Pk=1.2×258=309.6KN，qk=7.875KN/m因?yàn)閙oq &l

30、t;mcq，則V1=(1+)×1.2 PK (moq+xa(mcq-moq)l-xl =由=0，得：x=7.43m>a=4.9m,取x=4.9m =0.9333Vq=(1+)moq1.2 PKYk+ mcqqk+5/2(moq-mcq) qky=236.0327KN = =27.383KN支點(diǎn)剪力計(jì)算圖3） 內(nèi)力組合彎矩組合 =7784.892KN·m剪力組合 =1040.4311KN4）主梁彎矩與剪力包絡(luò)圖主梁跨中的最大彎矩見前述內(nèi)容，要繪制主梁彎矩包絡(luò)圖和剪力包絡(luò)圖，還需要計(jì)算主梁1/4跨處的最大彎矩、剪力和主梁跨中剪力等。跨中剪力計(jì)算（最不利位置在荷載只布滿半跨

31、結(jié)構(gòu)上） =204.7514KN內(nèi)力組合： =292.6839KN1/4跨彎矩計(jì)算（見下圖）恒載彎矩計(jì)算 =2600.5081KN·m活載彎矩計(jì)算 = =1863.4602KN·m=98.9625KN·m內(nèi)力組合 = =5840.295KN·m1/4跨彎矩計(jì)算圖1/4跨剪力計(jì)算恒載剪力計(jì)算=283.0485KN活載剪力計(jì)算 = =327.8267KN=12.1179KN內(nèi)力組合 =812.1876KN1/4剪力計(jì)算圖主梁內(nèi)力組合見表3.4表3.4序號(hào)荷載類別彎矩M（KN·m）剪力Q（KN）L/4L/2梁端L/4（1）恒載2600.5081346

32、7.344566.097283.0485（2）汽車荷載1863.46022483.063236.0327327.8267（3）人群荷載98.9625131.9527.38312.1179（4）1.2×恒載3120.60974160.8128679.3164339.6582（5）1.4×汽車荷載2608.84433476.2882330.4458458.9574（6）0.8×1.4×人群荷載110.838147.78430.66913.572（7）承載能力極限基本組合（4+5+6）5840.2927784.8851040.4312812.1876（8）0.

33、7×汽車荷載/1.31003.40161337.0339127.0945176.5221（9）0.4×汽車荷載/1.3573.3724764.019472.6254100.8698（10）0.4×人群荷載39.58552.7810.95324.8472（11）正常極限設(shè)計(jì)值短期組合（1+3+8）3702.87224936.3279720.5745471.6885（12）正常極限設(shè)計(jì)值長(zhǎng)期組合（1+9+10）3213.46554284.1434649.6756388.7655控制設(shè)計(jì)的計(jì)算內(nèi)力5840.2957784.8921040.4311812.1876簡(jiǎn)支梁彎

34、矩包絡(luò)圖與剪力包絡(luò)圖支點(diǎn)：1/4跨：跨中：該簡(jiǎn)支梁彎矩包絡(luò)圖與剪力包絡(luò)圖如圖所示彎矩包絡(luò)圖和剪力包絡(luò)圖4預(yù)應(yīng)力鋼筋面積的估算及其布置4.1估算預(yù)應(yīng)力鋼筋面積按構(gòu)建正截面抗裂性要求估算預(yù)應(yīng)力鋼筋數(shù)量，根據(jù)跨中截面抗裂性要求，可得跨中截面所需要的有效預(yù)加應(yīng)力為：式中為荷載短期效應(yīng)彎矩組合值，由表4可知，由于前面的計(jì)算可能存在一些誤差，所以將擴(kuò)大15%。參考標(biāo)準(zhǔn)圖取預(yù)應(yīng)力鋼筋的合力作用點(diǎn)到截面的重心軸的距離；鋼筋估算時(shí)截面性質(zhì)近似取用全截面的性質(zhì)來(lái)計(jì)算，由前面的數(shù)據(jù)可知截面面積mm2，全截面對(duì)抗裂驗(yàn)算邊緣的彈性抵抗矩為；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，預(yù)應(yīng)力損失按張拉控制應(yīng)力的20%

35、估算，則可得需要應(yīng)力鋼筋的面積為采用30根鋼絞線，孔道數(shù)為6。每個(gè)孔道各布置鋼絞線，錨具采用XM15-5。預(yù)應(yīng)力鋼筋的截面面積為。跨中截面預(yù)應(yīng)力鋼筋布置4.2鋼束布置4.2.1跨中截面鋼筋的布置如圖所示，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)符合公橋規(guī)中的有關(guān)構(gòu)造要求，參考已有的設(shè)計(jì)圖紙并按公橋規(guī)的構(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。4.2.2錨固面預(yù)應(yīng)力鋼筋布置全部6束均錨與梁端，同時(shí)為減小支點(diǎn)和錨固面上預(yù)加力的偏心距和避免過(guò)大的局部集中應(yīng)力，應(yīng)將預(yù)應(yīng)力鋼筋盡量布置得分散和均勻一些。4.2.3其他截面鋼束布置（1）鋼束的形狀及傾角計(jì)算1）均采用圓弧曲線彎起2）彎起角：中間豎向

36、兩個(gè)預(yù)應(yīng)力管道采用；其它的采用（2）鋼束彎起點(diǎn)及其半徑計(jì)算以2號(hào)束為例，其彎起布置如圖所示由得：求彎起點(diǎn)K的位置：其他鋼束的彎起點(diǎn)及半徑見表4.1。預(yù)應(yīng)力鋼筋的曲線布置表4.1鋼束號(hào)升高值c（cm）（º）（cm）（cm）支點(diǎn)至錨固點(diǎn)的距離d（cm）起彎點(diǎn)K至跨中線水平距離1125.1130.97444881.00.22501098.210.2137.02136.1130.97445310.20.22501194.89.840.03419.390.98771567.60.1564245.215.2790.05635.390.98772869.90.1564448.913.9995.0（

37、3）各截面鋼束位置及其傾角計(jì)算還是以2號(hào)鋼束為例，由預(yù)應(yīng)力鋼筋曲線布置圖求得計(jì)算點(diǎn)i離梁底距離式中：a鋼束彎起前其重心至梁底的距離：a=25cm；ci計(jì)算截面i鋼束位置的升高值：；R鋼束曲線半徑：R=5310.2cm；計(jì)算截面i鋼束的彎起角（即傾角）：；計(jì)算截面i至彎起點(diǎn)K的水平距離。對(duì)于2號(hào)預(yù)應(yīng)力鋼筋來(lái)說(shuō)，支點(diǎn)截面：各截面鋼束位置（）及其傾角（）計(jì)算值見表4.2表4.2計(jì)算截面鋼束編號(hào)（cm）R（cm）a（cm）（cm）跨中截面xi=01li為負(fù)值尚未彎起0010151522525341515562525平均傾角001鋼束截面重心20L/4截面xi=612.51482.54881.06.18

38、9230.015452572.55310.25.673123.92548.934li為負(fù)值尚未彎起00101515562525平均傾角（未計(jì)36）5.93120.10240.9947鋼束截面重心30.4L/8截面xi=918.81788.84881.09.300064.21579.22878.85310.29.525973.22598.234li為負(fù)值尚未彎起0010151556138.82869.92.77103.42528.4平均傾角（未計(jì)34）6.09200.10240.9947鋼束截面重心47.2支點(diǎn)截面xi=1225110954881.012.9640124.415139.42118

39、55310.212.8944133.925158.9342351567.68.621817.71532.7564452869.98.920134.72559.7平均傾角10.15700.17100.9853鋼束截面重心82.65主梁截面集合特性計(jì)算后張法預(yù)應(yīng)力混凝土主梁，在張拉鋼束時(shí)管道尚未壓漿，由預(yù)加力引起的按構(gòu)建混凝土凈截面計(jì)算；在使用階段，管道已壓漿，鋼束與混凝土之間已經(jīng)有很強(qiáng)的粘結(jié)力，故按換算截面計(jì)算。1號(hào)梁跨中截面的凈截面與換算截面集合特性計(jì)算，列表進(jìn)行（預(yù)制階段列表于表5.1、使用階段列表于表5.2。同理可求得其他控制截面的凈截面與換算截面的集合特性分別列表于表5.3、表5.4）表

40、5.1截面類型分塊名稱分塊總面積Ai（cm2）Ai重心至主梁頂距離yi（cm）對(duì)梁頂邊的面積矩（cm3）自身慣性矩Ii（106cm4）（cm）截面慣性矩（106cm4）凈截面毛截面5093.461.131120715.761.30.008615.77預(yù)留孔道面積-127.5147.5-188060-88.5-1-1混凝土凈截面4965.95929245714.77換算截面鋼束換算面積390147.557525083.12.72.7毛面積5093.461.131120715.763.30.0515.81換算截面面積5483.464.435313118.51表5.2截面類型分塊名稱分塊總面積Ai（

41、cm2）Ai重心至主梁頂距離yi（cm）對(duì)梁頂邊的面積矩（cm3）自身慣性矩Ii（106cm4）（cm）截面慣性矩（106cm4）凈截面毛截面562955.931466117.21.20.00817.21預(yù)留孔道面積-127.5147.5-18806093.7-1.12-1.12混凝土凈截面5501.553.829598116.09換算截面鋼束換算面積390147.557525088.53.053.05毛面積562955.931466117.23.10.0517.25換算截面面積60195935512120.3表5.3計(jì)算截面A（cm2）ys（cm）yx（cm）ep（cm）I（106cm4）W

42、（105cm3）Ws=I/ysWx=I/yxWp=I/ep跨中凈截面4965.95910194.714.772.5031.4621.560換算截面5483.464.495.689.818.512.8741.9362.061L/4凈截面4965.959.3100.785.515.032.5351.4931.758換算截面5483.464.195.980.518.472.8811.9262.294L/8凈截面597164.995.164.218.492.8491.9442.880換算截面6525.967.992.161.420.753.0562.2533.379支點(diǎn)凈截面7528.168.791.

43、325.721.813.1752.3898.486換算截面8153.269.790.324.820.492.9402.2698.262表5.4計(jì)算截面A（cm2）ys（cm）yx（cm）ep（cm）I（106cm4）W（105cm3）Ws=I/ysWx=I/yxWp=I/ep跨中凈截面5501.553.8106.297.816.092.9911.5151.645換算截面60195910193.120.33.4412.012.18L/4凈截面5501.555.9104.186.416.362.9271.5721.894換算截面601958.7101.383.819.883.3871.9622.3

44、72L/8凈截面6549.259.9100.167.120.413.4072.0393.042換算截面7109.562.897.264.422.43.5672.3053.478支點(diǎn)凈截面8128.464.495.62823.63.6652.4698.429換算截面875365.394.727.124.453.7442.5829.0226鋼束布置位置（束界）的校核為簡(jiǎn)化計(jì)算，假定預(yù)應(yīng)力鋼筋的合力作用點(diǎn)位置就是鋼筋重心的位置。根據(jù)張拉階段和使用階段的受力要求，可得出許可布置預(yù)應(yīng)力鋼筋重心的限制值E1、E2即：式中： 各截面預(yù)應(yīng)力鋼筋位置的校核，如表6.1、表6.2所示。表6.1計(jì)算截面An（cm2

45、）Wns（105cm3）Wnx（105cm3）Kx（cm）Ks（cm）NPI（KN）MG1(KN·m)跨中4965.92.5031.46250.429.45741.461105.3L/44965.92.5351.4935130.15741.46829L/859712.8491.94447.732.65741.46483.7支點(diǎn)7828.13.1752.38940.630.55741.460表6.2計(jì)算截面MS(KN·m)MG1/NPI（cm）MS/0.8NPI(cm)E1（cm）ep（cm）E2（cm）說(shuō)明跨中553048120.498.494.791L/4420338.1

46、91.589.185.561.4L/8260022.256.669.967.124支點(diǎn)00040.628-30.57持久狀況截面承載能力極限狀態(tài)計(jì)算7.1正截面強(qiáng)度計(jì)算一般取彎矩最大的跨中截面進(jìn)行計(jì)算7.1.1求受壓區(qū)高度x略去構(gòu)造鋼筋的影響，先按第一類T型截面梁計(jì)算混凝土受壓區(qū)高度x，即：可知為第二類T型截面7.1.2正截面承載能力計(jì)算由表4可知，梁跨中截面彎矩組合設(shè)計(jì)值，截面抗彎承載力為：可知，顯然跨中截面承載能力滿足要求。7.2斜截面承載能力計(jì)算7.2.1斜截面抗剪承載能力計(jì)算取距支點(diǎn)h/2處截面進(jìn)行驗(yàn)算（1）復(fù)核主梁截面尺寸式中 b=360mm，h0=1600-555=1045mm，帶

47、入1213.4KN所以截面尺寸滿足要求。（2）驗(yàn)算是否需要進(jìn)行截面抗剪強(qiáng)度的計(jì)算公橋規(guī)規(guī)定：若，則不需要進(jìn)行截面抗剪強(qiáng)度的計(jì)算，僅需要按照構(gòu)造要求配置箍筋。由于：，顯然388KN1040.3KN，說(shuō)明需要通過(guò)計(jì)算配置抗剪鋼筋。（3）箍筋設(shè)計(jì)公橋規(guī)規(guī)定：主梁斜截面強(qiáng)度按下式計(jì)算：式中 p為斜截面內(nèi)受拉縱筋的配筋率，即箍筋選用直徑為的雙肢HPB235鋼筋，間距Sv=100mm，fsv=195MPa，則：采用全部預(yù)應(yīng)力鋼筋的平均值，即，所以有：滿足要求（注：縱向普通鋼筋作為前度儲(chǔ)備，未予考慮）。7.2.2斜截面抗彎強(qiáng)度由于鋼束均錨固于梁端，數(shù)量上沿跨長(zhǎng)方向沒有變化，切彎起角度緩和，其斜截面抗彎強(qiáng)度一

48、般不控制設(shè)計(jì)。8預(yù)應(yīng)力損失估算8.1預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉控制應(yīng)力按公橋規(guī)規(guī)定：8.2預(yù)應(yīng)力鋼筋預(yù)應(yīng)力損失8.2.1預(yù)應(yīng)力鋼筋與管道壁間摩擦引起的預(yù)應(yīng)力損失對(duì)于跨中截面：；鋼筋與管道壁間的摩擦系數(shù)，；管道每米長(zhǎng)度的局部偏差對(duì)摩擦的影響系數(shù)，本設(shè)計(jì)采用橡膠管抽拔制孔，；從張拉端至計(jì)算截面的管道長(zhǎng)度在構(gòu)件縱軸上的投影長(zhǎng)度，本設(shè)計(jì)采用梁端張拉工藝?？缰心Σ翍?yīng)力損失計(jì)算見表8.1。表8.1鋼束編號(hào)X（m）Kx度弧度1130.22690.124812.3480.01850.13351252.5167.2213o.22690.124812.2820.01850.13351252.5167.2349o.15710.

49、086412.2890.01850.09961252.5124.7569o.15710.086412.3520.01850.09961252.5124.7平均值139.3同理，可算出其他控制截面出值，各截面摩擦力損失值的平均值的計(jì)算結(jié)果見表8.2。表8.2截面跨中L/4L/8支點(diǎn)平均值 （MPa）139.2106.878.22.28.2.2錨具變形、鋼絲回縮引起的預(yù)應(yīng)力損失按考慮反摩阻作用時(shí)計(jì)算鋼束的應(yīng)力損失，首先確定反摩阻影響長(zhǎng)度lf：；式中 為張拉端錨具變形，梁端同時(shí)張拉時(shí)l為4mm；為單位長(zhǎng)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段預(yù)拉應(yīng)力；l為張拉端至錨固段的距離，l=124500mm，這里的錨固段為跨中截面。反摩阻影響長(zhǎng)度計(jì)算表見表8.3。表8.3鋼束編號(hào)（MPa）（MPa）（MPa/mm）lf（mm）121252.51085.30.01347630361252.51127.80.018832求得lf可知，預(yù)應(yīng)力鋼絞線均滿足，所以距張拉端為x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)力損失為：，考慮反摩阻作用是鋼束在各控制截面處的應(yīng)力損失的計(jì)算列表見表8.4。表8.4截面鋼束編號(hào)X各控制截面平均值跨中1212450204.5003612450176.60L/4126325204.53545.13663