預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁設(shè)計計算書

1、第1章 緒論1.1預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋概述預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋以結(jié)構(gòu)受力性能好、變形小、伸縮縫少、行車平順舒適、造型簡潔美觀、養(yǎng)護工程量小、抗震能力強等而成為最富有競爭力的主要橋型之一。本章簡介其發(fā)展：由于普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)存在不少缺點：如過早地出現(xiàn)裂縫，使其不能有效地采用高強度材料，結(jié)構(gòu)自重必然大，從而使其跨越能力差，并且使得材料利用率低。 為了解決這些問題，預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)運而生，所謂預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，就是在結(jié)構(gòu)承擔(dān)荷載之前，預(yù)先對混凝土施加壓力。這樣就可以抵消外荷載作用下混凝土產(chǎn)生的拉應(yīng)力。自從預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)產(chǎn)生之后，很多普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)被預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)所代替。 預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁是在二戰(zhàn)前后

2、發(fā)展起來的，當(dāng)時西歐很多國家在戰(zhàn)后缺鋼的情況下，為節(jié)省鋼材，各國開始競相采用預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)代替部分的鋼結(jié)構(gòu)以盡快修復(fù)戰(zhàn)爭帶來的創(chuàng)傷。50年代，預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁跨徑開始突破了100米，到80年代則達到440米。雖然跨徑太大時并不總是用預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)比其它結(jié)構(gòu)好，但是，在實際工程中，跨徑小于400米時，預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁常常為優(yōu)勝方案。 我國的預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)起步晚，但近年來得到了飛速發(fā)展?，F(xiàn)在，我國已經(jīng)有了簡支梁、帶鉸或帶掛梁的T構(gòu)、連續(xù)梁、桁架拱、桁架梁和斜拉橋等預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)體系。 雖然預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁的發(fā)展還不到80年。但是，在橋梁結(jié)構(gòu)中，隨著預(yù)應(yīng)力理論的不斷成熟和實踐的不斷發(fā)展，預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁

3、結(jié)構(gòu)的運用必將越來越廣泛。連續(xù)梁和懸臂梁作比較：在恒載作用下，連續(xù)梁在支點處有負彎矩，由于負彎矩的卸載作用，跨中正彎矩顯著減小，其彎矩與同跨懸臂梁相差不大；但是，在活載作用下，因主梁連續(xù)產(chǎn)生支點負彎矩對跨中正彎矩仍有卸載作用，其彎矩分布優(yōu)于懸臂梁。雖然連續(xù)梁有很多優(yōu)點，但是剛開始它并不是預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)體系中的佼佼者，因為限于當(dāng)時施工主要采用滿堂支架法，采用連續(xù)梁費工費時。到后來，由于懸臂施工方法的應(yīng)用，連續(xù)梁在預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中有了飛速的發(fā)展。60年代初期在中等跨預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁中，應(yīng)用了逐跨架設(shè)法與頂推法；在較大跨連續(xù)梁中，則應(yīng)用更完善的懸臂施工方法，這就使連續(xù)梁方案重新獲得了競爭力，并逐步在

4、40200米范圍內(nèi)占主要地位。無論是城市橋梁、高架道路、山谷高架棧橋，還是跨河大橋，預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁都發(fā)揮了其優(yōu)勢，成為優(yōu)勝方案。目前，連續(xù)梁結(jié)構(gòu)體系已經(jīng)成為預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁的主要橋型之一。 然而，當(dāng)跨度很大時，連續(xù)梁所需的巨型支座無論是在設(shè)計制造方面，還是在養(yǎng)護方面都成為一個難題；而T型剛構(gòu)在這方面具有無支座的優(yōu)點。因此有人將兩種結(jié)構(gòu)結(jié)合起來，形成一種連續(xù)剛構(gòu)體系。這種綜合了上述兩種體系各自優(yōu)點的體系是連續(xù)梁體系的一個重要發(fā)展，也是未來連續(xù)梁發(fā)展的主要方向。 另外，由于連續(xù)梁體系的發(fā)展，預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁在中等跨徑范圍內(nèi)形成了很多不同類型，無論在橋跨布置、梁、墩截面形式，或是在體系上都不斷

5、改進。在城市預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁中，為充分利用空間，改善交通的分道行駛，甚至已建成不少雙層橋面形式。在我國，預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁雖然也在不斷地發(fā)展，然而，想要在本世紀末趕超國際先進水平，就必須解決好下面幾個課題：1 發(fā)展大噸位的錨固張拉體系，避免配束過多而增大箱梁構(gòu)造尺寸，否則混凝土保護層難以保證，密集的預(yù)應(yīng)力管道與普通鋼筋層層迭置又使混凝土質(zhì)量難以提高。2 在一切適宜的橋址，設(shè)計與修建墩梁固結(jié)的連續(xù)剛構(gòu)體系，盡可能不采用養(yǎng)護調(diào)換不易的大噸位支座。3 充分發(fā)揮三向預(yù)應(yīng)力的優(yōu)點，采用長懸臂頂板的單箱截面，既可節(jié)約材料減輕結(jié)構(gòu)自重，又可充分利用懸臂施工方法的特點加快施工進度。另外，在設(shè)計預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁橋

6、時，技術(shù)經(jīng)濟指針也是一個很關(guān)鍵的因素，它是設(shè)計方案合理性與經(jīng)濟性的標志。目前，各國都以每平方米橋面的三材（混凝土、預(yù)應(yīng)力鋼筋、普通鋼筋）用量與每平方米橋面造價來表示預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁的技術(shù)經(jīng)濟指針。但是，橋梁的技術(shù)經(jīng)濟指針的研究與分析是一項非常復(fù)雜的工作，三材指標和造價指標與很多因素有關(guān)，例如：橋址、水文地質(zhì)、能源供給、材料供應(yīng)、運輸、通航、規(guī)劃、建筑等地點條件；施工現(xiàn)代化、制品工業(yè)化、勞動力和材料價格、機械工業(yè)基礎(chǔ)等全國基建條件。同時，一座橋的設(shè)計方案完成后，造價指針不能僅僅反應(yīng)了投資額的大小，而是還應(yīng)該包括整個使用期限內(nèi)的養(yǎng)護、維修等運營費用在內(nèi)。通過連續(xù)梁、T型剛構(gòu)、連續(xù)剛構(gòu)等箱形截面上部

7、結(jié)構(gòu)的比較可見：連續(xù)剛構(gòu)體系的技術(shù)經(jīng)濟指針較高。因此，從這個角度來看，連續(xù)剛構(gòu)也是未來連續(xù)體系的發(fā)展方向。總而言之，一座橋的設(shè)計包含許多考慮因素，在具體設(shè)計中，要求設(shè)計人員綜合各種因素，作分析、判斷，得出可行的最佳方案。1.2 畢業(yè)設(shè)計的目的與意義畢業(yè)設(shè)計的目的在于培養(yǎng)畢業(yè)生綜合能力，靈活運用大學(xué)所學(xué)的各門基礎(chǔ)課和專業(yè)課知識，并結(jié)合相關(guān)設(shè)計規(guī)范，獨立的完成一個專業(yè)課題的設(shè)計工作。設(shè)計過程中提高學(xué)生獨立的分析問題，解決問題的能力以及實踐動手能力，達到具備初步專業(yè)工程人員的水平，為將來走向工作崗位打下良好的基礎(chǔ)。本次設(shè)計為(26+2*46+26)m預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)梁，橋?qū)挒?8，分為兩幅，設(shè)計時只考慮

8、單幅的設(shè)計。梁體采用單箱雙室箱型截面，全梁共分80個單元一般單元長度分為2m。頂板、底板、腹板厚度均不變。由于多跨連續(xù)梁橋的受力特點，靠近中間支點附近承受較大的負彎矩，而跨中則承受正彎矩，則梁高采用變高度梁，按二次拋物線變化。這樣不僅使梁體自重得以減輕，還增加了橋梁的美觀效果。由于預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋為超靜定結(jié)構(gòu)，手算工作量比較大，且準確性難以保證，所以采用有限元分析軟件BSAS進行，這樣不僅提高了效率，而且準確度也得以提高。本次設(shè)計的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁采用滿堂支架法施工。本次設(shè)計中得到了劉元久、榮國能、周凌遠等幾位老師的悉心指導(dǎo)，在此表示衷心的感謝。由于本人水平有限，且又是第一次從事這方面的

9、設(shè)計，難免出現(xiàn)錯誤，懇請各位老師批評指正。第2章 橋跨總體布置及結(jié)構(gòu)尺寸擬定2.1 尺寸擬定本設(shè)計方案采用四跨一聯(lián)預(yù)應(yīng)力混凝土變截面連續(xù)梁結(jié)構(gòu)，全長144m。設(shè)計主跨為46m。2.1.1 橋孔分跨連續(xù)梁橋有做成三跨或者四跨一聯(lián)的，也有做成多跨一聯(lián)的，但一般不超過六跨。對于橋孔分跨，往往要受到如下因素的影響：橋址地形、地質(zhì)與水文條件，通航要求以及墩臺、基礎(chǔ)及支座構(gòu)造，力學(xué)要求，美學(xué)要求等。若采用三跨不等的橋孔布置，一般邊跨長度可取為中跨的0.50.8倍，這樣可使中跨跨中不致產(chǎn)生異號彎矩，此外，邊跨跨長與中跨跨長之比還與施工方法有著密切的聯(lián)系，對于采用現(xiàn)場澆筑的橋梁，邊跨長度取為中跨長度的0.8倍

10、是經(jīng)濟合理的。但是若采用懸臂施工法，則不然。本設(shè)計跨度，主要根據(jù)設(shè)計任務(wù)書來確定，其跨度組合為：(26+2*46+26)米?；痉弦陨显硪蟆?.1.2 截面形式一、 立截面 從預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁的受力特點來分析，連續(xù)梁的立面應(yīng)采取變高度布置為宜；在恒、活載作用下，支點截面將出現(xiàn)較大的負彎矩，從絕對值來看，支點截面的負彎矩往往大于跨中截面的正彎矩，因此，采用變高度梁能較好地符合梁的內(nèi)力分布規(guī)律，另外，變高度梁使梁體外形和諧，節(jié)省材料并增大橋下凈空。但是，在采用頂推法、移動模架法、整孔架設(shè)法施工的橋梁，由于施工的需要，一般采用等高度梁。等高度梁的缺點是：在支點上不能利用增加梁高而只能增加預(yù)應(yīng)

11、力束筋用量來抵抗較大的負彎矩，材料用量多，但是其優(yōu)點是結(jié)構(gòu)構(gòu)造簡單、線形簡潔美觀、預(yù)制定型、施工方便。一般用于如下情況：1. 橋梁為中等跨徑，以4060米為主。采用等截面布置使橋梁構(gòu)造簡單，施工迅速。由于跨徑不大，梁的各截面內(nèi)力差異不大，可采用構(gòu)造措施予以調(diào)節(jié)。2. 等截面布置以等跨布置為宜，由于各種原因需要對個別跨徑改變跨長時，也以等截面為宜。3. 采用有支架施工，逐跨架設(shè)施工、移動模架法和頂推法施工的連續(xù)梁橋較多采用等截面布置。雙層橋梁在無需做大跨徑的情況下，選用等截面布置可使結(jié)構(gòu)構(gòu)造簡化。結(jié)合以上的敘述，所以本設(shè)計中采用滿堂支架施工方法，變截面的梁。二、 橫截面 梁式橋橫截面的設(shè)計主要是

12、確定橫截面布置形式，包括主梁截面形式、主梁間距、主梁各部尺寸；它與梁式橋體系在立面上布置、建筑高度、施工方法、美觀要求以及經(jīng)濟用料等等因素都有關(guān)系。當(dāng)橫截面的核心距較大時，軸向壓力的偏心可以愈大，也就是預(yù)應(yīng)力鋼筋合力的力臂愈大，可以充分發(fā)揮預(yù)應(yīng)力的作用。箱形截面就是這樣的一種截面。此外，箱形截面這種閉合薄壁截面抗扭剛度很大，對于彎橋和采用懸臂施工的橋梁尤為有利；同時，因其都具有較大的面積，所以能夠有效地抵抗正負彎矩，并滿足配筋要求；箱形截面具有良好的動力特性；再者它收縮變形數(shù)值較小，因而也受到了人們的重視?？傊?，箱形截面是大、中跨預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁最適宜的橫截面形式。常見的箱形截面形式有：單箱單室、

13、單箱雙室、雙箱單室、單箱多室、雙箱多室等等。單箱單室截面的優(yōu)點是受力明確，施工方便，節(jié)省材料用量。拿單箱單室和單箱雙室比較，兩者對截面底板的尺寸影響都不大，對腹板的影響也不致改變對方案的取舍；但是，由框架分析可知：兩者對頂板厚度的影響顯著不同，雙室式頂板的正負彎矩一般比單室式分別減少70%和50%。由于雙室式腹板總厚度增加，主拉應(yīng)力和剪應(yīng)力數(shù)值不大，且布束容易，這是單箱雙室的優(yōu)點；但是雙室式也存在一些缺點：施工比較困難，腹板自重彎矩所占恒載彎矩比例增大等等。本設(shè)計是一座公路連續(xù)箱形梁，采用的橫截面形式為單箱雙室。2.1.3 梁高根據(jù)經(jīng)驗確定，預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋的中支點主梁高度與其跨徑之比通常

14、在1/151/25之間，而跨中梁高與主跨之比一般為1/401/50之間。當(dāng)建筑高度不受限制時，增大梁高往往是較經(jīng)濟的方案，因為增大梁高只是增加腹板高度，而混凝土用量增加不多，卻能顯著節(jié)省預(yù)應(yīng)力鋼束用量。連續(xù)梁在支點和跨中的梁估算值：等高度梁： H=（）l，常用H=（）l變高度（曲線）梁：支點處：H=（）l，跨中H=（）l變高度（直線）梁：支點處：H=（）l，跨中H=（）l而此設(shè)計采用變高度的直線梁，支點處梁高為2.4米，跨中梁高為1.4米。2.1.4 細部尺寸一、 頂板與底板 箱形截面的頂板和底板是結(jié)構(gòu)承受正負彎矩的主要工作部位。其尺寸要受到受力要求和構(gòu)造兩個方面的控制。支墩處底版還要承受很大

15、的壓應(yīng)力，一般來講：變截面的底版厚度也隨梁高變化，墩頂處底板為梁高的1/10-1/12，跨中處底板一般為200-250。底板厚最小應(yīng)有120。箱梁頂板厚度應(yīng)滿足橫向彎矩的要求和布置縱向預(yù)應(yīng)力筋的要求。本設(shè)計中采用雙面配筋，且底板由支點處以拋物線的形式向跨中變化。底板在支點處設(shè)計為實心箱型截面,在跨中厚25cm.頂板厚25cm。二、 腹板和其它細部結(jié)構(gòu)1. 箱梁腹板厚度 腹板的功能是承受截面的剪應(yīng)力和主拉應(yīng)力。在預(yù)應(yīng)力梁中，因為彎束對外剪力的抵消作用，所以剪應(yīng)力和主拉應(yīng)力的值比較小，腹板不必設(shè)得太大；同時，腹板的最小厚度應(yīng)考慮力筋的布置和混凝土澆筑要求，其設(shè)計經(jīng)驗為：（1） 腹板內(nèi)無預(yù)應(yīng)力筋時，

16、采用200mm。（2） 腹板內(nèi)有預(yù)應(yīng)力筋管道時，采用250300mm。（3） 腹板內(nèi)有錨頭時，采用250300mm。大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁橋，腹板厚度可從跨中逐步向支點加寬，以承受支點處交大的剪力，一般采用300600mm，甚至可達到1m左右。本設(shè)計支座處腹板厚取55cm.，跨中腹板厚取55cm。2. 梗腋 在頂板和腹板接頭處須設(shè)置梗腋。梗腋的形式一般為1：2、1：1、1：3、1：4等。梗腋的作用是：提高截面的抗扭剛度和抗彎剛度，減少扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力和畸變應(yīng)力。此外，梗腋使力線過渡比較平緩，減弱了應(yīng)力的集中程度。本設(shè)計中，根據(jù)箱室的外形設(shè)置了寬250mm，長600m的上部梗腋，而下部采用1：1的梗腋

17、。3. 橫隔梁橫隔梁可以增強橋梁的整體性和良好的橫向分布，同時還可以限制畸變；支承處的橫隔梁還起著承擔(dān)和分布支承反力的作用。由于箱形截面的抗扭剛度很大，一般可以比其它截面的橋梁少設(shè)置橫隔梁，甚至不設(shè)置中間橫隔梁而只在支座處設(shè)置支承橫隔梁。因此本設(shè)計沒有加以考慮，而且由于中間橫隔梁的尺寸及對內(nèi)力的影響較小，在內(nèi)力計算中也可不作考慮。跨中截面及中支點截面示意圖如下所示：（單位為cm）2.1.4-1 跨中處 2.1.4-2支座處2.2 主梁分段與施工階段的劃分 分段原則主梁的分段應(yīng)該考慮有限元在分析桿件時，分段越細，計算結(jié)果的內(nèi)力越接近真實值，并且兼顧施工中的實施。但也要考慮BSAS教學(xué)版的不足及限

18、制的地方，所以本設(shè)計分為80個單元。 具體分段本橋全長114米，全梁共分80個梁段，一般梁段長度分成2.0m。 主梁施工方法及注意事項主梁施工方法 ：主梁采用滿堂支架法施工，箱梁均采用滿堂支架、泵送現(xiàn)澆砼施工。 圖2.2.3-1 結(jié)構(gòu)簡圖第3章 荷載內(nèi)力計算3.1 恒載內(nèi)力計算主梁的內(nèi)力計算可分為設(shè)計和施工內(nèi)力計算兩部分。設(shè)計內(nèi)力是強度驗算及配筋設(shè)計的依據(jù)。施工內(nèi)力是指施工過程中，各施工階段的臨時施工荷載，如施工機具設(shè)備（支架、張拉設(shè)備等）、模板、施工人員等引起的內(nèi)力，主要供施工階段驗算用。由于對施工方面的知識不熟，本設(shè)計中對該項設(shè)計內(nèi)容作了簡化，主要考慮了一般恒載內(nèi)力、活載內(nèi)力。 主梁恒載內(nèi)

19、力，包括自重引起的主梁自重（一期恒載）內(nèi)力Sg1和二期恒載（如鋪裝、欄桿等）引起的主梁后期恒載內(nèi)力Sg2。主梁的自重內(nèi)力計算方法可分為兩類：在施工過程中結(jié)構(gòu)不發(fā)生體系轉(zhuǎn)換,如在滿堂支架現(xiàn)澆等，如果主梁為等截面，可按均布荷載乘主梁內(nèi)力影響線總面積計算；在施工過程中有結(jié)構(gòu)體系轉(zhuǎn)換時，應(yīng)該分階段計算內(nèi)力。本設(shè)計采用滿堂支架法,二期恒載(又稱后期恒載)集度約為:Q=44.6kN/m由BSAS系統(tǒng)計算而得的有關(guān)結(jié)果如下表所示:表3.1-1 毛截面幾何特性圖3.1-1 一期恒載彎矩圖圖3.1-2 一期剪力圖圖3.1-3 二期恒載彎矩圖 圖3.1-4 二期剪力圖 3.2 活載內(nèi)力計算活載內(nèi)力計算為基本可變荷

20、載(公路一級)在橋梁使用階段所產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)內(nèi)力。 橫向分布系數(shù)的考慮荷載橫向分布指的是作用在橋上的車輛荷載如何在各主梁之間進行分配，或者說各主梁如何分擔(dān)車輛荷載。因為截面采用單箱單室時，可直接按平面桿系結(jié)構(gòu)進行活載內(nèi)力計算，無須計算橫向分布系數(shù)，所以全橋采用同一個橫向分配系數(shù)。一、橫向分布系數(shù)的計算單箱雙室，橋面凈寬度W13.0m，車輛單向行駛，橋涵的設(shè)計車道數(shù)為3車道。用剛性橫梁法計算橫向影響線豎標值1. 抗扭修正系數(shù)1.02. 計算橫向影響線豎標值對于1號邊梁的橫向影響線豎標值可以通過簡化公式計算：單箱雙室計算簡化為3片梁肋汽車荷載布置見下圖： 圖 3.2.1-1 汽車荷載布置其中：4.22

21、+0+4.2235.28 m2 0.833 0.167影響線圖如下：圖 3.2.1-2 影響線圖用剛性橫梁法的橫向分布影響線為直線，設(shè)影響線零點離1號梁軸線的距離為x，則：解得：x7.875m根據(jù)公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范本設(shè)計的橋面凈寬度W13.0m，車輛單向行駛時在，橋涵的設(shè)計車道數(shù)為3車道。計算荷載得橫向分布系數(shù)：（1） 一車道加載時：圖 3.2.1-3 一車道加載 0.8753（2） 二車道加載時：3.2.1-4 二車道加載1.418（3） 三車道加載時：圖3.2.1-5 三車道加載1.635 活載因子的計算橋梁結(jié)構(gòu)的基頻反映了結(jié)構(gòu)的尺寸、類型、建筑材料等動力特性內(nèi)容，它直接反映了沖擊系數(shù)與

22、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算，對于連續(xù)梁結(jié)構(gòu)，當(dāng)無更精確方法計算時，也可采用下列公式估算： （3.2.2-1） （3.2.2-2） （3.2.2-3）式中 結(jié)構(gòu)的計算跨徑（）； 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)換算為重力計算時，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，采用；計算連續(xù)梁的沖擊力引起

23、的負彎矩效應(yīng)時，采用。因邊垮跨度小 按照最不利效應(yīng)計算法則 取l26m，查得Ic=3.3879m4防撞墻、護欄荷載：q=13.4kN/m鋪裝層荷載：q=31.2kN/m 中跨單元：Ac=8.855 q=8.855×25=221.375 kN/mmc=(13.4+31.2+221.375)/10=26599值可按下式計算： 當(dāng)1.5Hz時， =0.05 當(dāng)1.5Hz14Hz時， =0.1767-0.0157 當(dāng)14Hz時， =0.45式中 結(jié)構(gòu)基頻（Hz）。求得：正彎矩效應(yīng)： 0.3157 負彎矩效應(yīng)： 0.413FACTOR=(1+)n 式中 1+沖擊系數(shù)；n車道數(shù)；車道折減系數(shù)；偏

24、載系數(shù)。EX: 一車道加載時FACTOR1=1.413×3×1×1×0.8753=3.710EX: 二車道加載時FACTOR2=1.413×3×1×1×1.418=6.011EX: 三車道加載時FACTOR3=1.413×3×0.78×1×1.635=5.406經(jīng)比較選取二車道加載時的最大值6.011計算3.2.3 計算結(jié)果本設(shè)計中采用BSAS軟件進行該內(nèi)力計算，現(xiàn)僅將對稱結(jié)構(gòu)控制截面的一半結(jié)果列于下表。表3.2.3-3活載內(nèi)力計算結(jié)果（公路一級）第4章 預(yù)應(yīng)力鋼束的估算與布

25、置4.1 力筋估算 計算原理根據(jù)預(yù)規(guī)（JTG D62-2004）規(guī)定，預(yù)應(yīng)力梁應(yīng)滿足彈性階段（即使用階段）的應(yīng)力要求和塑性階段（即承載能力極限狀態(tài)）的正截面強度要求。一、 按承載能力極限計算時滿足正截面強度要求： 預(yù)應(yīng)力梁到達受彎的極限狀態(tài)時，受壓區(qū)混凝土應(yīng)力達到混凝土抗壓設(shè)計強度，受拉區(qū)鋼筋達到抗拉設(shè)計強度。截面的安全性是通過截面抗彎安全系數(shù)來保證的。1.對于僅承受一個方向的彎矩的單筋截面梁，所需預(yù)應(yīng)力筋數(shù)量按下式計算：h0xNdfcd如圖：， （4-1） ， （-2）解上兩式得：受壓區(qū)高度 （-3）預(yù)應(yīng)力筋數(shù) （-4a）或 （.1-4b）式中 截面上組合力矩?；炷量箟涸O(shè)計強度；預(yù)應(yīng)力筋抗

26、拉設(shè)計強度；單根預(yù)應(yīng)力筋束截面積； b截面寬度2.若截面承受雙向彎矩時，需配雙筋的，可據(jù)截面上正、負彎矩按上述方法分別計算上、下緣所需預(yù)應(yīng)力筋數(shù)量。這忽略實際上存在的雙筋影響時（受拉區(qū)和受壓區(qū)都有預(yù)應(yīng)力筋）會使計算結(jié)果偏大，作為力筋數(shù)量的估算是允許的。二、 使用荷載下的應(yīng)力要求e上Np下Np上e下Y上Y下MminnMmax+-Np下Np上Mmax合成+-Mmin合成規(guī)范（JTJ D62-2004）規(guī)定，截面上的預(yù)壓應(yīng)力應(yīng)大于荷載引起的拉應(yīng)力，預(yù)壓應(yīng)力與荷載引起的壓應(yīng)力之和應(yīng)小于混凝土的允許壓應(yīng)力（為），或為在任意階段，全截面承壓，截面上不出現(xiàn)拉應(yīng)力，同時截面上最大壓應(yīng)力小于允許壓應(yīng)力。寫成計算

27、式為：對于截面上緣 （-5） （-6）對于截面下緣 （-7） （-8）其中，由預(yù)應(yīng)力產(chǎn)生的應(yīng)力，W截面抗彎模量，混凝土軸心抗壓標準強度。Mmax、Mmin項的符號當(dāng)為正彎矩時取正值，當(dāng)為負彎矩時取負值，且按代數(shù)值取大小。 一般情況下，由于梁截面較高，受壓區(qū)面積較大，上緣和下緣的壓應(yīng)力不是控制因素，為簡便計，可只考慮上緣和下緣的拉應(yīng)力的這個限制條件(求得預(yù)應(yīng)力筋束數(shù)的最小值)。公式（-5）變?yōu)?（-9）公式（-7）變?yōu)?（-10） 由預(yù)應(yīng)力鋼束產(chǎn)生的截面上緣應(yīng)力和截面下緣應(yīng)力分為三種情況討論：a. 截面上下緣均配有力筋Np上和Np下以抵抗正負彎矩，由力筋Np上和Np下在截面上下緣產(chǎn)生的壓應(yīng)力分別

28、為： （-11） （-12）將式（-9）、（-10）分別代入式（-11）、（-12），解聯(lián)立方程后得到 （-13） （-14）令 代入式（-13）、（-14）中得到 （-15） （-16）式中 Ap每束預(yù)應(yīng)力筋的面積；預(yù)應(yīng)力筋的永存應(yīng)力(可取0.50.75估算)；e預(yù)應(yīng)力力筋重心離開截面重心的距離；K截面的核心距；A混凝土截面面積，取有效截面計算。 b. 當(dāng)截面只在下緣布置力筋Np下以抵抗正彎矩時 當(dāng)由上緣不出現(xiàn)拉應(yīng)力控制時： （-17） 當(dāng)由下緣不出現(xiàn)拉應(yīng)力控制時： （-18）c. 當(dāng)截面中只在上緣布置力筋N上 以抵抗負彎矩時： 當(dāng)由上緣不出現(xiàn)拉應(yīng)力控制時 （-19） 當(dāng)由下緣不出現(xiàn)拉應(yīng)力控

29、制時 （-12）當(dāng)按上緣和下緣的壓應(yīng)力的限制條件計算時(求得預(yù)應(yīng)力筋束數(shù)的最大值)?？捎汕懊娴氖剑?6）和式（-8）推導(dǎo)得： （-21） （-22）有時需調(diào)整束數(shù)，當(dāng)截面承受負彎矩時，如果截面下部多配根束，則上部束也要相應(yīng)增配根，才能使上緣不出現(xiàn)拉應(yīng)力，同理，當(dāng)截面承受正彎矩時，如果截面上部多配根束，則下部束也要相應(yīng)增配根。其關(guān)系為：當(dāng)承受時， 當(dāng)承受時， 預(yù)應(yīng)力鋼束的估算對于連續(xù)梁體系，或凡是預(yù)應(yīng)力混凝土超靜定結(jié)構(gòu)，在初步計算預(yù)應(yīng)力筋數(shù)量時，必須計及各項次內(nèi)力的影響。然而，一些次內(nèi)力項的計算恰與預(yù)應(yīng)力筋的數(shù)量和布置有關(guān)。因此，在初步計算預(yù)應(yīng)力時，只能以預(yù)估值來考慮，本設(shè)計用BSAS輸出組合彎

30、矩值來進行設(shè)計，此項估算是非常粗略的。用于計算的具體彎矩數(shù)值見表4.1.2-1。具體計算如下：預(yù)應(yīng)力鋼束采用75型號，采用YM15-15。有關(guān)參數(shù)為：Ap=15×140×106=0.0021(m2) 而預(yù)應(yīng)力抗拉設(shè)計強度為fpd=1860(MPa),本設(shè)計在估算預(yù)應(yīng)力鋼筋時，預(yù)應(yīng)力筋的永存應(yīng)力取為：pe=0.5×1860=930(MPa)1. 僅在上緣布置預(yù)應(yīng)力鋼束取第17號邊墩支座截面為例，計算如下：（1） 按正常使用狀態(tài)計算：查截面特性，有I=12.458(m4)，A=24.976(m2)，y1=1.187(m)，y2=1.213(m)，Ws=10.495,W

31、X=10.2704,KS=0.411,KX=0.4202,ES=0.94,EX=1.21,Mmax=-44919.371(KNm);Mmin=-81500.805(KNm)其中：I有效截面慣性矩； A有效截面面積； ys有效截面中性軸距上緣的距離； yx有效截面中性軸距下緣的距離。由式(419)有：=31(向上取整)由式(420)有：=44（向下取整）（2） 按承載能力極限計算時有：h0 =h-e=2.4-0.24=2.16(m),fcd=18.4MPa,b=10m,Mp=-103428.75(KNm)受壓區(qū)高度為：=0.265=21比較以上兩種情況，取31束鋼筋。2. 僅在下緣布置預(yù)應(yīng)力鋼束

32、以中跨跨中29號截面為例（1） 按正常使用階段計算有：查截面特性，有I=1.692(m4)，A= 8.21 (m2)，ys =0.618(m), yx =0.782(m),WS=2.737,WX=2.164,KS=0.2635,KX=0.383,ES=0.62,EX=0.51,Mmax=36103.543(KNm),Mmin=10650.961(KNm)由式(417)有： =31 當(dāng)由下緣不出現(xiàn)拉應(yīng)力控制時： 由式(418)有：=24（2） 由承載能力極限狀態(tài)計算得：h0 =h-e=1.4-0.15=1.25(m),fcd=18.4MPa,b=14m,Mp=47269.791(KNm)受壓區(qū)高

33、度為：=0.156611 =17 綜上計算可以得29號截面需24根鋼束. 3. 上、下緣均布置預(yù)應(yīng)力鋼束 以邊跨9號截面為例：（1） 按正常使用狀態(tài)計算有：查截面特性，有：I = 2.718(m4)，A =8.4929(m2)， yS =0.76(m)，yX =0.91(m)，W上 =3.576(m3),W下 =2.987(m3),K上 = 0.354(m)，K下 =0.424(m)，e下 = 0.76-0.15=0.61(m)，e上 =0.91-0.21=0.70(m)Mmax=13271.444(KNm),Mmin=-16612.598(KNm)由式(415)有：=11 （-15）由式（-

34、16）有：=15由式（-21）有： =22由式（-22）有：=17（2） 按承載能力極限狀態(tài)計算有：h0 =h-e=1.67-0.15=1.52(m),fcd=18.4MPa上翼緣配筋時有b=10m,Mp=-22502.832(KNm)受壓區(qū)高度為：=0.0827=7下翼緣配筋時有b=14m,Mp=20089.636(KNm)受壓區(qū)高度為：=0.0522=6 表4.1.2-1 預(yù)應(yīng)力鋼筋估算結(jié)果正常使用極限狀態(tài)承載能力極限狀態(tài)實際配筋截面號 控制截面nsnxnsnxnsnx1支座0002625142631/8截面7162944101751251/4截面6122861567143881573/8

35、截面81548916891657101891/2截面1115761218101315941516113/8截面141410315151215121159131/4截面181318314201523151/8截面2217271629193017支座3121311828192819201625201/8截面1511192110713227753109231/4截面6835712244917412251210113263/8截面1713182720152128231724291/2截面24172530241725312216023323/8截面1914320336162116183481448816

36、351/4截面913569153611117411123713101136381/8截面1712190392216254028182841支座3121314.2 預(yù)應(yīng)力鋼束的布置連續(xù)梁預(yù)應(yīng)力鋼束的配置不僅要滿足橋規(guī)(TB10002.399)構(gòu)造要求，還應(yīng)考慮以下原則：1、應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)念A(yù)應(yīng)力束的型式與錨具型式，對不同跨徑的梁橋結(jié)構(gòu)，要選用預(yù)加力大小恰當(dāng)?shù)念A(yù)應(yīng)力束，以達到合理的布置型式。2、應(yīng)力束的布置要考慮施工的方便，也不能像鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中任意切斷鋼筋那樣去切斷預(yù)應(yīng)力束，而導(dǎo)致在結(jié)構(gòu)中布置過多的錨具。3、預(yù)應(yīng)力束的布置，既要符合結(jié)構(gòu)受力的要求，又要注意在超靜定結(jié)構(gòu)體系中避免引起過大的結(jié)構(gòu)次內(nèi)力

37、。4、預(yù)應(yīng)力束的布置，應(yīng)考慮材料經(jīng)濟指標的先進性，這往往與橋梁體系、構(gòu)造尺寸、施工方法的選擇都有密切關(guān)系。5、預(yù)應(yīng)力束應(yīng)避免合用多次反向曲率的連續(xù)束，因為這會引起很大的摩阻損失，降低預(yù)應(yīng)力束的效益。6、預(yù)應(yīng)力束的布置，不但要考慮結(jié)構(gòu)在使用階段的彈性力狀態(tài)的需要，而且也要考慮到結(jié)構(gòu)在破壞階段時的需要。7、預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)盡量對稱布置8、應(yīng)留有一定數(shù)量的備用管道，一般占總數(shù)的1%。9、 錨距的最小間距的要求。表4.2-2 常用錨具尺寸錨具型號錨墊板寸mm波紋管徑外/內(nèi)mm螺旋筋圈徑mm圈數(shù)千斤頂型號錨具最小布置間距mmOVM15-518062/551704Ycw100200OVM15-720077/70

38、2406Ycw150230OVM15-923087/802706Ycw250260VM15-1227097/903307Ycw250290OVM15-19320107/1004008Ycw400420OVM15-27370127/1204708Ycw650490YM15-516567/601705YDC1500210YM15-719077/701905YDC1500230YM15-921587/802106YDC2000270YM15-1225092/852506YDC2500320YM15-15290102/953206YDC3200370YM15-17300107/1003407YDC42

39、00400YM15-19300107/1003507YDC4200420YM15-24320117/1104007YDC5200460第5章 預(yù)應(yīng)力損失及有效應(yīng)力的計算根據(jù)橋規(guī)（JTG D62-2004）第條規(guī)定，預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件在正常使用極限狀態(tài)計算中，應(yīng)考慮由下列因素引起的預(yù)應(yīng)力損失：預(yù)應(yīng)力鋼筋與管道壁之間的摩擦 l4錨具變形、鋼筋回縮和接縫壓縮 l2預(yù)應(yīng)力鋼筋與臺座之間的溫差 l3混凝土的彈性壓縮 l4預(yù)應(yīng)力鋼筋的應(yīng)力松弛 l5混凝土的收縮和徐變 l6說明：從計算概念上，每根預(yù)應(yīng)力束在每個截面的預(yù)應(yīng)力損失都不一樣，但是由于本設(shè)計是畢業(yè)設(shè)計教學(xué)環(huán)節(jié)，時間有限，所以進行一定的簡化，假定預(yù)應(yīng)力

40、束在每個截面的損失相等。5.1 預(yù)應(yīng)力損失的計算預(yù)應(yīng)力損失包括： 摩阻損失、錨具變形及鋼筋回縮、混凝土的彈性壓縮、預(yù)應(yīng)力筋的應(yīng)力松弛、混凝土的收縮與徐變等5項。5.1.1摩阻損失預(yù)應(yīng)力鋼筋與管道之間摩擦引起的應(yīng)力損失可按下式計算： (5.1.1-1)con張拉鋼筋時錨下的控制應(yīng)力（=0.75）,預(yù)應(yīng)力鋼筋與管道壁的摩擦系數(shù)，對金屬波紋管，取0.2從張拉端至計算截面曲線管道部分切線的夾角之和，以rad計，k管道每米局部偏差對摩擦的影響系數(shù)，取0.0015x從張拉端至計算截面的管道長度,以米計。表5.1.1-1 系數(shù)k及的值管道類型K橡膠管抽芯成型的管道0.00150.55鐵皮套管0.00300.35金屬波紋管0.00200.00300.200.26表5.1.1-2 摩阻損失（上緣支座處）表5.1.1-3 摩阻損失（下緣中跨跨中處）下緣摩阻損失截面號鋼束號束數(shù) (rad) xkx+ 每束(Mp)中跨1/2截面NO.131.559 490.385 0