計(jì)算書20m簡支空心板梁

1、1 緒 論1.1 概述 簡支梁橋概述由一根兩端分別支撐在一個(gè)活動(dòng)支座和一個(gè)鉸支座上的梁作為主要承重結(jié)構(gòu)的梁橋。屬于靜定結(jié)構(gòu)。是梁式橋中應(yīng)用最早、使用最廣泛的一種橋形。其構(gòu)造簡單，架設(shè)方便，結(jié)構(gòu)內(nèi)力不受地基變形，溫度改變的影響。 簡支梁橋受力特點(diǎn)簡支梁橋是靜定結(jié)構(gòu)，其各跨獨(dú)立受力。橋梁工程中廣泛采用的簡支梁橋有三種類型： 1) 簡支板橋。簡支板橋主要用于小跨度橋梁。按其施工方式的不同分為整體式簡支板橋和裝配式簡支板橋； 裝配式板橋是目前采用最廣泛的板橋形式之一。按其橫截面形式主要分為實(shí)心板和空心板。根據(jù)我國交通部頒布的裝配式板橋標(biāo)準(zhǔn)圖，通常每塊預(yù)制板寬為1.0m，實(shí)心板的跨徑范圍為1.5-8.0

2、m，主要采用鋼筋混凝土材料；鋼筋混凝土空心板的跨徑范圍為613m；而預(yù)應(yīng)力混凝土空心板的跨徑范圍為8-16m。 2)肋梁式簡支梁橋(簡稱簡支梁橋)。簡支梁橋主要用于中等跨度的橋梁。中小跨徑在8-12m時(shí)，采用鋼筋混凝土簡支梁橋；跨徑在20-50m時(shí)，多采用預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁橋。在我國使用最多的簡支梁橋的橫截面形式是由多片T形梁組成的橫截面。3)箱形簡支梁橋。箱形簡支梁橋主要用于預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋。尤其適用于橋面較寬的預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁結(jié)構(gòu)和跨度較大的斜交橋和彎橋。 預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁橋在我國的發(fā)展我國修建預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)體系梁橋最早在鐵路部門，1966 年在成昆線用懸臂拼裝法建成國內(nèi)第一座預(yù)應(yīng)力混

3、凝土鉸接連續(xù)梁橋舊莊河橋，跨24m+48m+24m。第一座預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋是1975 年建成的北京樞紐東北環(huán)線通惠河橋，跨度26.7m+40.7m+26.7m。1979 年9 月建成蘭州黃河橋（47m+3×70m+47m）為懸臂澆筑的分離式雙室箱梁橋，進(jìn)一步推動(dòng)了預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁的修建和發(fā)展。此后，相繼建成湖北沙洋漢江公路橋，云南怒江橋，臺(tái)州靈江橋等一大批特大跨公路連續(xù)梁橋。目前我國最大跨度的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋?yàn)榻K南京第二長江大橋的北汊橋，主跨165m。另外，預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋在鐵路部門也得到了廣泛的運(yùn)用，興建了大批大跨徑連續(xù)梁橋。 本橋設(shè)計(jì)施工方法本次設(shè)計(jì)為7x20m

4、= 140m，預(yù)應(yīng)力砼簡支梁，橋?qū)挒?9m。梁體采用空心板截面。采用預(yù)制吊裝法施工，預(yù)應(yīng)力用先張法張拉，可以有效控制預(yù)應(yīng)力損失，梁體的質(zhì)量也可以很好的保證。用架梁機(jī)把梁架設(shè)到位，標(biāo)高和路線線形也容易控制。1.2 畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的與意義 畢業(yè)設(shè)計(jì)目的畢業(yè)設(shè)計(jì)是高等工科院校本科培養(yǎng)計(jì)劃中的最后一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)，是對四年所學(xué)知識(shí)的總結(jié)與運(yùn)用。(1)運(yùn)用學(xué)過的基礎(chǔ)理論和專業(yè)知識(shí)，結(jié)合工程實(shí)際，參考國家有關(guān)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)、工程設(shè)計(jì)圖集及其他參考資料，獨(dú)立地完成預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋上部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)；(2)同時(shí)初步掌握橋梁設(shè)計(jì)的步驟、方法，培養(yǎng)分析問題、解決問題的能力，為以后的繼續(xù)學(xué)習(xí)和工作奠定基礎(chǔ)。 畢業(yè)設(shè)計(jì)意義(1

5、)在老師的指導(dǎo)下，獨(dú)立完成一座三跨預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋上部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，基本掌握該工程設(shè)計(jì)的全過程，鞏固已學(xué)知識(shí)。(2)增強(qiáng)考慮問題、分析問題和解決問題的能力，其實(shí)踐性和綜合性無以取代，為以后無論是繼續(xù)學(xué)習(xí)還是參加工作都打下了良好的基礎(chǔ)。(3)由于預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋?yàn)槌o定結(jié)構(gòu)，手算工作量較大，且準(zhǔn)確性難以保證，所以采用了有限元分析軟件橋梁博士計(jì)算 v3.03，橋梁電算 進(jìn)行，這樣不僅提高了效率，而且準(zhǔn)確度也得以提高。同時(shí)也更加熟練了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件AutoCAD,Excel 等的使用。1.3方案擬定方案一：預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋(4x35m)。力學(xué)特點(diǎn)：預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋是一種以受彎為主，

6、在豎向荷載作用下無水平反力的結(jié)構(gòu)。它在荷載作用下，支點(diǎn)截面產(chǎn)生負(fù)彎矩，從而大大減小了跨中的正彎矩，跨越能力大。預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)通過高強(qiáng)鋼絞線對混凝土預(yù)壓，不僅充分發(fā)揮了高強(qiáng)材料的特性，而且提高了混凝土的抗裂性，促使結(jié)構(gòu)輕型化，因而預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)具有比鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)大得多的跨越能力。使用效果：主橋橋面連續(xù)，無伸縮縫，行車平順舒適，養(yǎng)護(hù)費(fèi)用少。橋型線條簡潔明快。施工方法及工藝：采用預(yù)制頂推施工方法，以頂推設(shè)備作為主要施工設(shè)備，以橋臺(tái)為起點(diǎn)，順梁方向施工。技術(shù)先進(jìn)，工藝要求較嚴(yán)格；占用施工場地少。立面截面布置：請見附圖1.1、1.2。 圖 1.1 上林村大橋橋型布置圖 圖 1.2上林村大橋橫截面圖方案二

7、：35米預(yù)應(yīng)力簡支箱梁梁橋(4x35m)力學(xué)特點(diǎn)：超靜定結(jié)構(gòu)，以受彎為主，在豎向荷載作用下無水平反力的結(jié)構(gòu)。它在荷載作用下，支點(diǎn)截面產(chǎn)生負(fù)彎矩且比跨中彎矩大，但跨徑不大時(shí)差值不是很大，采用等截面形式，大大簡化主梁的構(gòu)造。使用效果：主橋面設(shè)有伸縮縫，橋面不連續(xù)，采用等截面布置，橋梁的立面協(xié)調(diào)一致，減少構(gòu)件模板的規(guī)格。施工方法及工藝：采用頂推法施工。施工時(shí)，在一側(cè)的橋臺(tái)后設(shè)置預(yù)置場，分節(jié)段預(yù)制、逐段頂推、逐段接長、連續(xù)施工工藝。立面截面布置：見附圖2.1、2.2。 圖 2.1 上林村大橋橋型布置圖 圖 2.2上林村大橋橫截面圖方案三：預(yù)應(yīng)力混凝土空心板梁(7x20m)力學(xué)特點(diǎn)：梁體連續(xù)，墩、梁、基

8、礎(chǔ)三者固結(jié)為一個(gè)整體共同受力。由于墩梁固結(jié)共同參與工作，連續(xù)剛構(gòu)橋由活載引起的跨中正彎矩較連續(xù)梁要小，因而可以降低跨中區(qū)域的梁高，并使恒載內(nèi)力進(jìn)一步降低。因此，連續(xù)剛構(gòu)橋的主跨徑可以比連續(xù)梁橋設(shè)計(jì)大一些。順橋向抗彎剛度和橫橋向抗扭剛度大，受力性能好。順橋向抗推剛度小，對溫變、混凝土收縮徐變及地震影響均有利。使用效果：橋面連續(xù)，無伸縮縫，行車條件良好，養(yǎng)護(hù)費(fèi)用少；橋型線條簡潔明快；滿足施工運(yùn)營各階段支承上部結(jié)構(gòu)重量和穩(wěn)定性要求；但如果橋墩的水平抗推剛度較大，則因主梁的預(yù)應(yīng)力張拉、收縮、徐變、溫度等因素所引起的變形受到橋墩的約束后，將會(huì)在主梁內(nèi)產(chǎn)生較大的次拉力，并對橋墩也產(chǎn)生較大的水平推力，從而會(huì)

9、在架構(gòu)混凝土上產(chǎn)生裂縫，降低結(jié)構(gòu)的使用功能。施工方法及工藝：采用掛籃懸臂澆注對稱施工。占用施工場地少，不需安設(shè)大噸位的支座。立面截面布置：請見附圖3.1、3.2。 圖3.1上林村大橋橋型布置圖 圖3.2上林村大橋橫截面圖2 毛截面幾何特性計(jì)算2.1 基本資料2.1.1 主要技術(shù)指標(biāo)橋跨布置:720.0 m，橋梁全長140 m。標(biāo)準(zhǔn)跨徑： 計(jì)算跨徑：。橋面總寬:20 m，橫向布置為0.5 m（防撞護(hù)欄）+19 m（行車道）+0.5 m（防撞護(hù)欄）。設(shè)計(jì)荷載：公路-I級。1.1.2 材料規(guī)格預(yù)應(yīng)力鋼筋鋼絞線，直徑mm;非預(yù)應(yīng)力鋼筋采用;空心板塊混凝土采用C40;橋面鋪裝采用C40防水混凝土。2.2

10、 截面幾何尺寸圖圖2.2橫截面尺寸圖(尺寸單位：cm)圖2.3中板橫截面尺寸圖(尺寸單位：cm)2.3 毛截面幾何特性計(jì)算通過橋梁博士軟件計(jì)算結(jié)果：任務(wù)類型: 截面幾何特征計(jì)算截面高度: 0.95 m-計(jì)算結(jié)果:基準(zhǔn)材料: 中交新混凝土:C40混凝土基準(zhǔn)彈性模量: 3.25e+04 MPa換算面積: 0.731 m換算慣矩: 8.16e-02 m中性軸高度: 0.464 m沿截面高度方向 5 點(diǎn)換算靜矩(自上而下):主截面: 點(diǎn)號(hào): 高度(m): 靜矩(m): 1 0.95 0.0 2 0.712 9.94e-02 3 0.475 0.112 4 0.237 9.85e-02 5 0.0 0.

11、0圖2.4邊板橫截面尺寸圖(尺寸單位：cm)任務(wù)類型: 截面幾何特征計(jì)算-截面高度: 0.95 m-計(jì)算結(jié)果:基準(zhǔn)材料: 中交新混凝土:C40混凝土基準(zhǔn)彈性模量: 3.25e+04 MPa換算面積: 0.878 m換算慣矩: 9.87e-02 m中性軸高度: 0.524 m沿截面高度方向 5 點(diǎn)換算靜矩(自上而下):主截面: 點(diǎn)號(hào): 高度(m): 靜矩(m): 1 0.95 0.0 2 0.712 0.126 3 0.475 0.135 4 0.237 0.115 5 0.0 0.0空心板截面的抗扭剛度可簡化為圖的單箱截面來近似計(jì)算。圖2.5(尺寸單位：cm) 3 內(nèi)力計(jì)算及組合3.1永久作用

12、效應(yīng)計(jì)算3.1.1 空心板自重（第一階段結(jié)構(gòu)自重） 3.1.2 橋面系自重（第二階段結(jié)構(gòu)自重）橋面鋪裝采用等厚度的10cm的C40混凝土,則全橋?qū)掍佈b每延米重力為:0.1x19.3x23=44.16 (kN/m)橋面鋪裝10cm的C50 現(xiàn)澆混泥土每延米重力：0.1x19.3x26=5018(kN/m)為計(jì)算方便近似按各板平均分擔(dān)來考慮,則每塊空心板分?jǐn)偟降拿垦用讟蛎嫦抵亓? (kN/m)3.1.3 鉸縫自重（第二階段結(jié)構(gòu)自重）因?yàn)殂q縫自重可以近似看成C40混凝土來算,因此其自重為:由此得空心板每延米總重力為： (kN/m)（第一階段結(jié)構(gòu)自重） (kN/m)（第二階段結(jié)構(gòu)自重）(k

13、N/m)由此可計(jì)算出簡支空心板的恒載(自重效應(yīng)),計(jì)算結(jié)果見表3-1。 表3-1 永久作用效應(yīng)匯總表 項(xiàng)目 作用種類作用gi(kN/m)計(jì)算跨徑(m)作用效應(yīng)(kN/m)作用效應(yīng)(kN)跨中()1/4跨()支點(diǎn)()1/4跨()跨中18.8219.3876.28657.21181.6190.810 續(xù)表3-1 5.71119.3265.91199.4355.1127.55024.53119.31142.19856.64236.72118.36503.2可變作用效應(yīng)計(jì)算本橋汽車荷載采用公路級荷載，它由車道荷載組成。橋規(guī)規(guī)定橋梁結(jié)構(gòu)整體計(jì)算采用車道荷載。公路級的車道荷載由的均布荷載和的集中荷載兩部分

14、組成。而在計(jì)算剪力效應(yīng)時(shí)，集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值乘以1.2的系數(shù)，即計(jì)算剪力時(shí) 3.2.1 汽車荷載橫向分布系數(shù)計(jì)算根據(jù)截面幾何尺寸特點(diǎn),利用橋梁博士,得出各板的橫向分配影響線豎標(biāo)值見表2-2。表3-2 各板的橫向分配影響線豎標(biāo)值表坐標(biāo)X1#梁2#梁3#梁4#梁5#梁6#梁7#梁8#梁9#梁10#梁11#梁12#梁00.2750.1990.1450.1050.0770.0560.0410.0310.0230.0180.0150.0140.80.2560.2050.1490.1080.0790.0580.0420.0320.0240.0190.0160.0141.60.2370.210.1520.111

15、0.0810.0590.0430.0320.0250.0190.0160.0152.40.2050.20.1640.1190.0870.0640.0470.0350.0260.0210.0170.0163.20.1720.190.1760.1280.0930.0680.050.0370.0280.0220.0190.01740.1490.1640.170.1430.1040.0760.0560.0420.0320.0250.0210.0194.80.1250.1380.1650.1580.1150.0840.0620.0460.0350.0280.0230.0215.60.1080.1190.

16、1430.1550.1320.0960.0710.0530.040.0320.0260.0246.40.0910.10.120.1530.1490.1090.080.060.0450.0360.030.0277.20.0790.0870.1040.1320.1480.1270.0930.070.0530.0420.0350.03280.0660.0730.0880.1110.1460.1450.1070.0790.060.0480.040.0368.80.0580.0640.0760.0960.1270.1450.1250.0930.0710.0560.0470.0429.60.0490.05

17、40.0640.0820.1070.1440.1440.1070.0820.0640.0540.04910.40.0420.0470.0560.0710.0930.1250.1450.1270.0960.0760.0640.05811.20.0360.040.0480.060.0790.1070.1450.1460.1110.0880.0730.066120.0320.0350.0420.0530.070.0930.1270.1480.1320.1040.0870.07912.80.0270.030.0360.0450.060.080.1090.1490.1530.120.10.09113.6

18、0.0240.0260.0320.040.0530.0710.0960.1320.1550.1430.1190.10814.40.0210.0230.0280.0350.0460.0620.0840.1150.1580.1650.1380.125 續(xù)表3-215.20.0190.0210.0250.0320.0420.0560.0760.1040.1430.170.1640.149160.0170.0190.0220.0280.0370.050.0680.0930.1280.1760.190.17216.80.0160.0170.0210.0260.0350.0470.0640.0870.11

19、90.1640.20.20517.60.0150.0160.0190.0250.0320.0430.0590.0810.1110.1520.210.23718.40.0140.0160.0190.0240.0320.0420.0580.0790.1080.1490.2050.25619.20.0140.0150.0180.0230.0310.0410.0560.0770.1050.1450.1990.275根據(jù)表3-2作出影響線，見圖3.1、3.2。 (a) 1號(hào)板橫向分布影響線 (b) 2號(hào)板橫向分布影響線 (c) 3號(hào)板橫向分布影響線 (d) 4號(hào)板橫向分布影響線 (e) 5號(hào)板橫向分布影

20、響線 (f) 6號(hào)板橫向分布影響線 圖3.1影響線圖 1號(hào)板至6號(hào)板車輛荷載位置圖 圖3.2車輛荷載圖根據(jù)各板的橫向分布影響線圖，在上加載求得各種作用下的橫向分布系數(shù)如下，見表3-3。表3-3 各種作用下的橫向分布系數(shù)表板號(hào)橫向分布系數(shù)1#2#3#4#5#6#0.3990.7020.6310.3210.3920.2840.4670.4060.370.220.1620.12由上表可知1#板在荷載作用下的橫向分布系數(shù)最大，為設(shè)計(jì)和施工簡便，各板設(shè)計(jì)成同一規(guī)格，并以1#板進(jìn)行設(shè)計(jì)。而支點(diǎn)的荷載橫向分布系數(shù)，則按杠桿法計(jì)算，由圖1-4得1#板的支點(diǎn)荷載橫向分布系數(shù)如下： m汽=0.5×1.0

21、0=0.50表3-4 1#板的荷載橫向分布系數(shù) 作用位置跨中至L/4處支點(diǎn)汽車荷載0.7360.5 圖2.3 支點(diǎn)處荷載橫向發(fā)布影響線及最不利布載圖3.2.2 汽車荷載沖擊系數(shù)計(jì)算橋規(guī)規(guī)定汽車荷載的沖擊力標(biāo)準(zhǔn)值為汽車荷載標(biāo)準(zhǔn)值乘以沖擊系數(shù)。按結(jié)構(gòu)基頻f的不同而不同,對于簡支板橋: (3-1)當(dāng)f<1.5Hz時(shí), =0.05;當(dāng)f>14Hz時(shí), =0.45;當(dāng)時(shí), (HZ) (3-2)代入數(shù)據(jù)得: 所以, 3.2.3 可變作用效應(yīng)計(jì)算跨中截面(見圖2.4)彎矩: （不計(jì)沖擊時(shí)） (3-3)兩車道荷載：不計(jì)沖擊 計(jì)入汽車沖擊 四車道荷載：不計(jì)沖擊 計(jì)入沖擊 剪力: （不計(jì)沖擊時(shí)） (3

22、-4)兩車道荷載：不計(jì)沖擊 計(jì)入沖擊 = =97.39(kN)四車道荷載：不計(jì)沖擊 計(jì)入沖擊 圖3.4簡支空心板跨中截面和l/4截面內(nèi)力影響線及加載圖l/4截面彎矩: （不計(jì)沖擊時(shí)） (3-3)兩車道荷載：不計(jì)沖擊 計(jì)入汽車沖擊四車道荷載：不計(jì)沖擊 不計(jì)沖擊 剪力:兩車道荷載：不計(jì)沖擊 = = 126.31 (kN)計(jì)入沖擊 = =157.12(kN)四車道荷載： 不計(jì)沖擊 = 165.91（KN） 計(jì)入沖擊 =206.37（KN）支點(diǎn)截面剪力計(jì)算支點(diǎn)截面由于車道荷載產(chǎn)生的效應(yīng)時(shí)，考慮橫向分布系數(shù)沿空心板跨長的變化，同樣均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)滿布于使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生最不利的同號(hào)影響線上，集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值只作用

23、于相應(yīng)影響線中一個(gè)最大影響線的峰值處，見圖2.6。兩車道荷載：不計(jì)沖擊 (3-4)代入數(shù)據(jù)有： =192.26(kN)計(jì)入沖擊 (3-5) =1.2439x192.26=239.16=214.21( kN)不計(jì)沖擊 =192.9825（KN） 計(jì)入沖擊 圖3.5簡支空心板支點(diǎn)截面內(nèi)力影響線及加載圖（尺寸單位：m）可變作用效應(yīng)匯總表3-5中：表3-5可變作用效應(yīng)匯總 跨中彎矩M（）剪力V（kN）跨中L/4處跨中L/4處支點(diǎn)車道荷載兩行汽車不計(jì)沖擊系數(shù)762.78394.5256.1464.38171.62計(jì)入沖擊系數(shù)948.82492.3370.0680.34214.21車道荷載四行汽車不計(jì)沖擊

24、 系數(shù)805.44668.2383.93165.91192.98計(jì)入沖擊系數(shù)1001.89831.21104.4206.37240.053.3作用效應(yīng)組合按橋規(guī)公路橋涵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)按承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)進(jìn)行效應(yīng)組合，并用不同的計(jì)算項(xiàng)目。按承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)的基本組合表達(dá)式為： (3-6)式中： 結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)，本橋?qū)俅髽颍?1.0； 效應(yīng)組合設(shè)計(jì)值； 永久作用效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值； 汽車荷載效應(yīng)（含汽車沖擊力）的標(biāo)準(zhǔn)值。按正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)，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:作用短期效應(yīng)組合表達(dá)式： (3-7)式中： 作用短期效應(yīng)組合設(shè)計(jì)值； 永久作用效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值； 不計(jì)沖擊

25、的汽車荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值。作用長期效應(yīng)組合表達(dá)式： (3-8)式中：各符號(hào)意義見上面說明。橋規(guī)還規(guī)定結(jié)構(gòu)構(gòu)件當(dāng)需要彈性階段截面應(yīng)力計(jì)算時(shí)，應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)值效應(yīng)組合，即此時(shí)效應(yīng)組合表達(dá)式為： (3-9)式中： 標(biāo)準(zhǔn)值效應(yīng)組合設(shè)計(jì)值； ，永久作用效應(yīng)，汽車荷載效應(yīng)（含汽車沖擊力）的標(biāo)準(zhǔn)值。根據(jù)計(jì)算得到的作用效應(yīng)，按橋規(guī)各種組合表達(dá)式可求得各效應(yīng)組合設(shè)計(jì)值，現(xiàn)將計(jì)算匯總于表中。表3-6空心板作用效應(yīng)組合計(jì)算匯總序號(hào)作用種類彎矩M(kNm)剪力V(kN)跨中L/4跨中L/4支點(diǎn)作用效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值永久作用效應(yīng)876.28651.21090.81181.61265.91199.43027.5555.111142.19

26、856.640118.365236.72可變作用效應(yīng)車道荷載不計(jì)沖擊762.78632.8378.29126.31192.26948.82668.2397.39157.12239.16承載能力極限狀態(tài)基本組合 (1)1370.63801.8760188.544286.992 (2)1328.35935.52136.346219.968334.824=(1)+ (2)2698.981737.396136.346408.512621.816正常使用極限狀態(tài)作用短期效應(yīng)組合 (3)1142.19856.440118.365236.72 (4)533.946442.9854.888.42134.58=

27、(3)+ (4)1676.141299.4254.8206.78371.302使用長期效應(yīng)組合 (5)1142.19856.440118.365236.72 (6)305.112253.1331.31650.52476.904=(5)+ (6)1447.3021109.5731.316168.89313.624彈性階段截面應(yīng)力計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)值效應(yīng)組合 (7)1142.19856.440118.365236.72 (8)948.82668.2397.39157.12239.16=(7)+ (8)2091.011524.6797.39275.49475.88短期效應(yīng)組合下的彎矩包絡(luò)圖見下圖正常使用狀態(tài)下

28、作用短期效應(yīng)組合彎矩包絡(luò)圖圖 3.6 正常使用狀態(tài)下作用短期效應(yīng)組合彎矩包絡(luò)圖（橫坐標(biāo)表示位置，豎坐標(biāo)表示彎矩值）4 預(yù)應(yīng)力鋼束的估算及布置4.1預(yù)應(yīng)力鋼筋數(shù)量的估算 本橋采用先張法預(yù)應(yīng)力混凝土空心板構(gòu)造形式。設(shè)計(jì)時(shí)他應(yīng)滿足不同設(shè)計(jì)狀況下規(guī)范規(guī)定的控制條件要求，例如承載力、抗裂性、裂縫寬度、變形及應(yīng)力等要求。在這些控制條件中，最重要的是滿足結(jié)構(gòu)在正常使用極限狀態(tài)下的使用性能要求和保證結(jié)構(gòu)在達(dá)到承載能力極限狀態(tài)時(shí)具有一定的安全儲(chǔ)備。因此，預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁設(shè)計(jì)時(shí)，一般情況下，首先根據(jù)結(jié)構(gòu)在正常使用極限狀態(tài)正截面抗裂性或裂縫寬度限值確定預(yù)應(yīng)力鋼筋的數(shù)量，在由構(gòu)件的承載能力極限狀態(tài)要求確定普通綱紀(jì)的數(shù)

29、量。本示例以部分預(yù)應(yīng)力A類構(gòu)件設(shè)計(jì)，首先按正常使用極限狀態(tài)正截面抗裂性確定有效預(yù)加力Npe。按公預(yù)規(guī)條，A類預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件正截面抗裂性是控制混凝土的法向拉應(yīng)力，并符合以下條件：在作用短期效應(yīng)組合下，應(yīng)滿足要求。式中: 在作用短期效應(yīng)組合Msd作用下，構(gòu)件抗裂性驗(yàn)算邊緣混凝土的法向拉應(yīng)力；在初步設(shè)計(jì)時(shí)，和可按公式近似計(jì)算： (4-1) (4-2)式中: A,W構(gòu)件毛截面面積及對毛截面受拉邊緣的彈性抵抗矩； 預(yù)應(yīng)力綱紀(jì)重心對毛截面重心軸的偏心矩，,可預(yù)先假定。代入即可求得滿足部分預(yù)應(yīng)力A類構(gòu)件正截面抗裂性要求所需的有效預(yù)加力為： (4-3)式中：混凝土抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值。 本預(yù)應(yīng)力空心板橋采用C40

30、，=2.4Mpa,由表2-6得，空心板的毛截面換算面積假設(shè)則代入得：則所需的預(yù)應(yīng)力鋼筋截面面積Ap為： (4-4)式中： 預(yù)應(yīng)力鋼筋的張拉控制應(yīng)力； 全部預(yù)應(yīng)力損失值，按張拉控制應(yīng)力的20%估算。本橋采用15（75）鋼絞線作為預(yù)應(yīng)力鋼筋，直徑15.2mm，公稱截面面積165mm，=1860Mpa，Ep=1.95×10Mpa.按公預(yù)規(guī) 現(xiàn)取預(yù)應(yīng)力損失總和近似假定為張拉控制應(yīng)力來估算，則= 采用12根，15鋼絞線，單根鋼絞線公稱面積165,=19804.2預(yù)應(yīng)力鋼筋的布置預(yù)應(yīng)力空心板選用12 根15鋼絞線布置在 空心板下緣， =40mm，沿空心板跨長直線布置 ，即沿跨長=40mm保持不變

31、，見圖4.1.預(yù)應(yīng)力鋼筋布置應(yīng)滿足公預(yù)規(guī)的要求，鋼絞線凈距不小于25mm,端部設(shè)置長度不小于150mm的螺旋鋼筋 圖4.1 空心板跨中截面預(yù)應(yīng)力鋼筋的布置(尺寸單位：cm)4.3普通鋼筋數(shù)量的估算及布置在預(yù)應(yīng)力鋼筋數(shù)量已經(jīng)確定的情況下，可 由正截面承載能力極限狀態(tài)要求的條件確定普通鋼筋的數(shù)量，暫不考慮在受壓區(qū)配置預(yù)應(yīng)力鋼筋，也暫不考慮普通鋼筋的影響?？招陌褰孛婵蓳Q算成等效工字形截面來考慮，等效工字形截面尺寸見4.2圖。 圖4.2 空心板換算等效工字形截面（尺寸單位：mm）估算普通鋼筋時(shí)，可先假定,則由下列可求得受壓區(qū)的高度設(shè), x<說明按受力計(jì)算不需要配置縱向普通鋼筋。普通鋼筋選用HRB

32、335，。按公預(yù)規(guī)，普通鋼筋采用620，普通鋼筋620布置在空心板下緣一排（截面受拉邊緣），沿空心板跨長直線布置，鋼筋重心至板下緣處，即。5 換算截面幾何特性計(jì)算 由前面計(jì)算已知空心板毛截面的幾何特性。毛截面面積：毛截面重心軸到1/2板高的距離：（向上），毛截面對其中心軸的慣性矩：。5.1換算截面面積 (5-1) (5-2) (5-3) A=870350mm代入得：A=5.2換算截面重心的位置所有鋼筋換算截面對毛截面重心的凈距為： = =換算截面重心至空心板毛截面重心的距離為：（向下）則換算截面重心至空心板截面下緣的距離為：則換算截面重心至空心板截面上緣的距離為：換算截面重心至預(yù)應(yīng)力鋼筋重心的

33、距離為：換算截面重心至普通鋼筋重心的距離為：5.3換算截面慣性矩 = =5.4換算截面的彈性抵抗矩下緣： 上緣： 6 承載能力極限狀態(tài)計(jì)算6.1跨中截面正截面抗彎承載力計(jì)算跨中截面構(gòu)造尺寸及配筋見圖3.1。預(yù)應(yīng)力鋼絞線合力作用點(diǎn)到截面底邊的距離為，普通鋼筋距底邊距離為，則預(yù)應(yīng)力鋼筋和普通鋼筋的合力作用點(diǎn)至截面底邊距離為采用換算等效工字形截面計(jì)算，參見圖1-10，上翼板厚度：，上翼緣工作寬度：，肋寬。 首先按公式： (6-1)判斷截面類型： 所以屬于第一類T型截面，應(yīng)按寬度的矩形截面計(jì)算抗彎承載力。由計(jì)算混凝土受壓區(qū)高度： 得當(dāng)代人下列公式計(jì)算出跨中截面的抗彎承載力： 計(jì)算結(jié)果表明，跨中截面抗彎

34、承載力滿足要求。6.2斜截面抗彎承載力計(jì)算6.2.1截面抗剪強(qiáng)度上、下限的復(fù)核取距支點(diǎn)h/2處截面進(jìn)行斜截面抗剪承載力計(jì)算。截面構(gòu)造尺寸及配筋見圖4.1。首先進(jìn)行抗剪強(qiáng)度上、下限復(fù)核，按公預(yù)規(guī)條： (6-2)式中：驗(yàn)算截面處的剪力組合設(shè)計(jì)值，由表1-6得支點(diǎn)處剪力和跨中剪力，內(nèi)插得到距支點(diǎn)處的截面剪力： 截面有效高度，由于本橋預(yù)應(yīng)力筋和普通鋼筋都是直線配置，有效高度與跨中截面相同，；邊長為150的混凝土立方體抗壓強(qiáng)度，空心板C40,則；等效工字形截面的腹板寬度，。代人上述公式： 表明空心板截面尺寸符合要求。按公預(yù)規(guī)第條：式中，=1.0,1.25是按公預(yù)規(guī)第條，板式受彎構(gòu)件可乘以1.25提高系數(shù)

35、。由于,則沿跨中各截面的控制剪力組合設(shè)計(jì)值，在L/4至支點(diǎn)的部分區(qū)段內(nèi)應(yīng)按計(jì)算要求配置抗剪箍筋，其它區(qū)段可按構(gòu)造要求配置箍筋，為了構(gòu)造方便和便于施工，本橋預(yù)應(yīng)力混凝土空心板不設(shè)彎起鋼筋，計(jì)算剪力全部由混凝土及箍筋承受，則斜截面抗剪承載力按下列計(jì)算： (6-3) (6-4)式中，各系數(shù)值公預(yù)規(guī)第條規(guī)定取用： 異號(hào)彎矩影響系數(shù)，簡支梁； 預(yù)應(yīng)力提高系數(shù)，本橋?yàn)椴糠诸A(yù)應(yīng)力A類構(gòu)件，偏安全?。?受壓翼緣的影響系數(shù)，取； 等效工字形截面的肋寬及有效高度， 縱向鋼筋的配筋率， 箍筋配筋率 ，箍筋選用雙肢，則寫出箍筋間距的計(jì)算式為： = 取箍筋間距，按公預(yù)規(guī)要求，在支座中心向跨中方向不小于一倍梁高范圍內(nèi)，箍

36、筋間距取。配箍率 （按公預(yù)規(guī)條規(guī)定，）在組合設(shè)計(jì)剪力值： 的部分梁段，可只按構(gòu)造要求配置箍筋，設(shè)箍筋仍選用雙肢配筋率取，則由此求得構(gòu)造配箍間距經(jīng)比較和綜合考慮，箍筋沿空心板跨長布置，得： 圖6.1 空心板箍筋布置圖（尺寸單位：）6.2.2斜截面抗剪承載力計(jì)算選取三個(gè)位置進(jìn)行空心板斜截面抗剪承載力的計(jì)算距支座中心h/2=475mm處截面：x=9650-475=9175mm;距跨中位置;距跨中位置。計(jì)算截面的剪力組合設(shè)計(jì)值，可按表2-6 由跨中和支點(diǎn)的設(shè)計(jì)值內(nèi)插得到，計(jì)算結(jié)果列于表5-1。 表6-1 各計(jì)算截面剪力組合設(shè)計(jì)值 截面位置x（mm）支點(diǎn)X=9175跨中剪力組合設(shè)計(jì)值(kN)621.81

37、6597.92516.169312.423136.346距支座中心h/2=475mm處截面，即x=9175mm由于空心板的預(yù)應(yīng)力筋及普通鋼筋是直線配筋，故此截面的有效高度取與跨中近似相同，其等效工字形截面的肋寬。由于不設(shè)彎起斜筋，因此，斜截面抗剪承載力按下式計(jì)算： (6-4) 式中，此處，箍筋間距，代入得：抗剪承載力滿足要求。距跨中截面處：此處，箍筋間距，。斜截面抗剪承載力： 斜截面抗剪承載力滿足要求。距跨中截面處此處，箍筋間距， 斜截面抗剪承載力：=695.19KN抗剪承載力滿足要求。7 預(yù)應(yīng)力損失計(jì)算本橋預(yù)應(yīng)力鋼筋采用直徑為15.2mm的股鋼絞線，。7.1錨具變形、回縮引起的應(yīng)力損失預(yù)應(yīng)力

38、鋼絞線的有效長度取為張拉臺(tái)座的長度，設(shè)臺(tái)座長L=50m,采用一端張拉及夾片式錨具，有頂壓時(shí)，則7.2 加熱養(yǎng)護(hù)引起的溫差損失為減少溫差引起的預(yù)應(yīng)力損失，采用分階段養(yǎng)護(hù)措施。設(shè)控制預(yù)應(yīng)力鋼絞線與臺(tái)座之間的最大溫差。則。7.3 預(yù)應(yīng)力鋼絞線由于應(yīng)力松弛引起的預(yù)應(yīng)力損失 (7-1)式中，代入得。7.4 混凝土彈性壓縮引起的預(yù)應(yīng)力損失對于先張拉法構(gòu)件， (7-2) (7-3) (7-4) (7-5) (7-6)由公預(yù)規(guī)條，先張法構(gòu)件傳力錨固時(shí)的損失為： (7-7)則 N則：，7.5混凝土的收縮和徐變引起的應(yīng)力損失根據(jù)公預(yù)規(guī)第條，混凝土收縮、徐變引起的構(gòu)件受拉取預(yù)應(yīng)力鋼筋的預(yù)應(yīng)力損失按下列公式計(jì)算： (

39、7-8) (7-9) 受拉區(qū)全部縱向鋼筋截面重心處的預(yù)應(yīng)力損失值；構(gòu)件受拉區(qū)縱向鋼筋截面重心處由預(yù)應(yīng)力產(chǎn)生的混凝土法向應(yīng)力（MPa），應(yīng)按公預(yù)規(guī)第條和第條規(guī)定計(jì)算：預(yù)應(yīng)力鋼筋的彈性模量預(yù)應(yīng)力鋼筋彈性模量與混凝土彈性模量的比值；受拉區(qū)全部縱向鋼筋配筋率； 構(gòu)件的截面面積，對先張法構(gòu)件，截面的回轉(zhuǎn)半徑，,先張法構(gòu)件取， 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)縱向普通鋼筋截面重心至構(gòu)件重心的距離；構(gòu)件受拉區(qū)縱向預(yù)應(yīng)力鋼筋和普通鋼筋截面重心至構(gòu)件重心的距離；預(yù)應(yīng)力鋼筋傳力錨固齡期為，計(jì)算考慮的齡期為時(shí)的混凝土收縮應(yīng)變；加載齡期為，計(jì)算考慮的齡期為時(shí)的徐變系數(shù)。 考慮結(jié)構(gòu)自重的影響，由于收縮徐變持續(xù)時(shí)間較長，采用全部永久作用，空心板跨中截面全部永久作用彎矩，在全部鋼筋重心處由自重產(chǎn)生的拉應(yīng)力為：跨中截面： 處截面： 支點(diǎn)截面：則全部縱向鋼筋重心處的壓應(yīng)力為：跨中截面： L/4處截面： 支點(diǎn)截面： 公預(yù)規(guī)條規(guī)定，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，設(shè)傳