斜拉橋索塔錨固區(qū)受力分析

1、 索塔錨固區(qū)受力分析7.1 概述斜拉橋索塔作為主要的受力構(gòu)件之一，結(jié)構(gòu)的絕大部分恒載、活載都要通過(guò)索塔傳至橋墩、承臺(tái)及基礎(chǔ)。索塔錨固區(qū)在斜拉索索力作用下的受力相當(dāng)復(fù)雜，有局部受壓（高應(yīng)力集中）、橫向框架的側(cè)壁受彎和受拉、塔柱豎向受壓等情況，而索塔的安全可靠對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)至關(guān)重要，因此，需要對(duì)錨固區(qū)段作較詳細(xì)的局部應(yīng)力分析。為了抵抗上塔柱在張力作用下的橫向框架的彎矩和拉力，須在其側(cè)壁內(nèi)設(shè)置起箍筋作用的閉合預(yù)應(yīng)力筋，可采用環(huán)向預(yù)應(yīng)力筋，也可采用井字形預(yù)應(yīng)力粗鋼筋。錨索區(qū)預(yù)應(yīng)力平面布置的傳力機(jī)理是：錨索區(qū)段除參與索塔的總體功能外，還將拉索的集中力傳遞到索塔側(cè)壁內(nèi)，進(jìn)而逐漸傳遞到基礎(chǔ)，為防止混凝土在拉索錨

2、固力的作用下，開(kāi)裂，將預(yù)應(yīng)力作為外力施加到錨索區(qū)平面內(nèi)，以平衡拉索錨固力所產(chǎn)生的內(nèi)力。7.2 錨索區(qū)受力該橋橋塔塔冠區(qū)為單箱單室截面，在高度40m范圍內(nèi)有25對(duì)斜拉索錨固，斜拉索在塔冠上的標(biāo)準(zhǔn)索距為1.6m,斜拉索錨固在加強(qiáng)的塔壁內(nèi)側(cè)齒塊上。計(jì)入恒、活、溫度、支座沉降等最不利荷載組合，其索力的縱橋向水平分力的組合值見(jiàn)表7-1：表7-1 錨固區(qū)荷載組合一覽表 注：表中基本組合、短期組合和標(biāo)準(zhǔn)組合均為最大組合值，不考慮作用長(zhǎng)期效應(yīng)組合的影響。塔冠區(qū)采用C60混凝土，按全預(yù)應(yīng)力混凝土設(shè)計(jì)。索力的縱橋向水平分力的組合值，沿塔高方向可分為5個(gè)索區(qū)段控制：按承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)，作用效應(yīng)基本組合的最大值

3、如下表7-2：表7-2 承載能力極限狀態(tài)控制力 按正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)，作用效應(yīng)短期組合的最大值如下表7-3：表7-3 正常使用極限狀態(tài)控制力按作用標(biāo)準(zhǔn)值直接組合的最大值，見(jiàn)下表7-4：表7-4 標(biāo)準(zhǔn)值控制力注：表中的值是組合后的結(jié)果，主要用于驗(yàn)算使用階段的應(yīng)力驗(yàn)算。7.3 計(jì)算分析由于索塔節(jié)段在預(yù)加應(yīng)力階段即外加荷載時(shí)的受力分析不同于一般的梁式結(jié)構(gòu)的分析，為簡(jiǎn)化分析工作，從塔冠中取出一個(gè)橫斷面，于是塔冠的受力可歸結(jié)為平面應(yīng)變問(wèn)題。計(jì)算采用二維桿系單元，在計(jì)算中將整個(gè)結(jié)構(gòu)視為均質(zhì)彈性體，未考慮普通鋼筋的影響，也未考慮索力的垂直分力，再對(duì)稱面上根據(jù)對(duì)稱性加定向支承。圖7-1 錨固區(qū)斷面及受力示

4、意圖注：圖中F表示單根索作用在水平框架上的水平分力，其值應(yīng)根據(jù)承載能力極限狀態(tài)、正常使用極限狀態(tài)或使用階段而采用相應(yīng)的表7-2、7-3或7-4中的值。取一個(gè)索塔標(biāo)準(zhǔn)索距段1.6m作為水平框架進(jìn)行分析，單根拉索索力可近似為分布在錨下寬30cm的均布荷載，由此根據(jù)對(duì)稱性建立平面桿系計(jì)算模型7-2：圖7-2 平面桿系計(jì)算模型圖7-3 配筋控制斷面按承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)，作用效應(yīng)基本組合如下表7-5：表7-5 承載能力極限狀態(tài)基本組合注：表中的值是組合后的結(jié)果，主要用于驗(yàn)算正截面的抗彎承載力。按正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)，作用效應(yīng)基本組合如下表7-6：表7-6 正常使用極限狀態(tài)短期組合 注：表中的值是按

5、正常使用極限狀態(tài)組合后的結(jié)果，主要用于驗(yàn)算正常使用階段的抗裂驗(yàn)算和預(yù)應(yīng)力筋的估算。表7-7 標(biāo)準(zhǔn)值組合注：表中的值是組合后的結(jié)果，主要用于驗(yàn)算使用階段的應(yīng)力驗(yàn)算。注：表7-5、7-6和7-7中軸力以拉力為正，彎矩以使索塔外壁受拉為正。以2521號(hào)索區(qū)段為例，在使用階段每側(cè)作用的單根索的水平力為3435KN,拉索索力可近似為分布在錨下寬30cm的均布荷載即11450KN/m，其受力特點(diǎn)是：圖7-4 斜拉索作用下的兩肋應(yīng)力（1）肋1處應(yīng)力從-0.905.67MPa呈直線變化；肋2處應(yīng)力從-3.973.97MPa呈變化，以上應(yīng)力以拉應(yīng)力為正。（2）肋2內(nèi)腔錨下壓應(yīng)力較大，故一方面設(shè)計(jì)中做好錨下構(gòu)造鋼

6、筋的布置以減緩應(yīng)力集中問(wèn)題，另一方面要求平面預(yù)應(yīng)力束作用時(shí)，不能在此產(chǎn)生較大的壓應(yīng)力，相反可以施加較小的拉應(yīng)力，即預(yù)應(yīng)力束應(yīng)盡量布置在塔冠截面的外緣。（3）在外力的作用下，塔冠斷面呈框架受力狀態(tài)，設(shè)計(jì)中不能只在斜拉索索力作用方向施加預(yù)應(yīng)力，必須在肋2內(nèi)也布置預(yù)應(yīng)力鋼束，以消除肋2的外緣拉應(yīng)力。本設(shè)計(jì)采用井字形預(yù)應(yīng)力粗鋼筋，較常用的環(huán)向預(yù)應(yīng)力鋼束相比較，粗鋼筋在塔冠區(qū)可布置多層，從而使塔冠區(qū)的受力更加均勻。在塔冠區(qū)域布置的環(huán)向預(yù)應(yīng)力鋼束，由于索塔斷面尺寸的限制，鋼束的彎曲曲率半徑較?。ǜ鶕?jù)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（以下簡(jiǎn)稱規(guī)范）第條規(guī)定：后張法預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的曲線形預(yù)應(yīng)力鋼筋的

7、曲線半徑對(duì)于斜拉橋橋塔內(nèi)圍箍用的半圓形預(yù)應(yīng)力鋼筋，半徑在1.5m左右時(shí)，須采用特殊措施），預(yù)應(yīng)力損失較大，經(jīng)初步估算，僅預(yù)應(yīng)力鋼束與管道壁間的摩擦引起的預(yù)應(yīng)力損失就達(dá)張力控制應(yīng)力的近30%，且施工困難。而采用預(yù)應(yīng)力粗鋼筋，預(yù)應(yīng)力損失較小，可以更好的發(fā)揮預(yù)應(yīng)力效應(yīng)，且張拉噸位小，便于施工，錨下集中應(yīng)力也比環(huán)向預(yù)應(yīng)力鋼束小。根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果，進(jìn)行預(yù)應(yīng)力筋的布置。預(yù)應(yīng)力體系采用32的精軋螺紋粗鋼筋，標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度為=930MPa,張拉控制應(yīng)力值=0.90，則錨下控制張拉力F=673KN。7.4 預(yù)應(yīng)力筋的估算 預(yù)應(yīng)力損失根據(jù)公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范第6.2節(jié)規(guī)定：后張法預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件在正

8、常使用極限狀態(tài)計(jì)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 錨具變形、鋼筋回縮和接縫壓縮 混凝土的彈性壓縮 預(yù)應(yīng)力鋼筋的應(yīng)力松弛 混凝土的收縮與徐變 預(yù)應(yīng)力損失值無(wú)可靠試驗(yàn)數(shù)據(jù)，可按經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算。在估算預(yù)應(yīng)力筋時(shí)，不考慮與。由規(guī)范條， 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件，預(yù)應(yīng)力鋼筋的張拉控制應(yīng)力值（對(duì)后張法構(gòu)件為梁體內(nèi)錨下應(yīng)力）應(yīng)符合下列規(guī)定：精軋螺紋剛筋的張拉控制應(yīng)力值0.90。式中 預(yù)應(yīng)力鋼筋抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，按規(guī)范表2的規(guī)定采用。由規(guī)范條， 后張法構(gòu)件張拉時(shí)，預(yù)應(yīng)力鋼筋與管道壁之間的摩擦引起的預(yù)應(yīng)力損失，可由下式計(jì)算： (7-1)式中預(yù)應(yīng)力鋼筋與管道壁之間的摩擦系數(shù)，因索塔錨固區(qū)

9、的管道成型方式采用預(yù)埋金屬波紋管，故=0.50； 從張拉端至計(jì)算截面曲線管道部分切線的夾角之和（rad），此處=0； 管道每米局部偏差對(duì)摩擦的影響系數(shù)，=0.0015； 從張拉端至計(jì)算截面的管道長(zhǎng)度，可近似地取該管道在構(gòu)件縱軸上的投影長(zhǎng)度（m），肋1的AA截面處=5m，肋2的BB截面處=1.8m。由規(guī)范條，預(yù)應(yīng)力直線鋼筋由錨具變形、鋼筋回縮和接縫壓縮引起的預(yù)應(yīng)力損失，可按下式計(jì)算： (7-2)式中張拉端錨具變形、鋼筋回縮和接縫壓縮值（mm）,按表采用，本設(shè)計(jì)采用鋼筋螺紋錨具，故需計(jì)入帶螺帽錨具的螺帽縫隙=1mm； 張拉端至錨固端之間的距離（mm），肋1處=6.6m，肋2處=3.6m； 精軋螺紋

10、鋼筋的彈性模量，=2.0。由規(guī)范條，預(yù)應(yīng)力鋼筋由于鋼筋松弛引起的預(yù)應(yīng)力損失終極值，可按下列規(guī)定計(jì)算：精軋螺紋鋼筋一次張拉=0.05。 (7-3)表7-8 預(yù)應(yīng)力損失計(jì)算注：表中為一根預(yù)應(yīng)力鋼筋的值。 預(yù)應(yīng)力筋的估算原則根據(jù)在正常使用階段按正常使用極限狀態(tài)的最不利組合內(nèi)力使截面上下緣不出現(xiàn)拉應(yīng)力的原則，進(jìn)行預(yù)應(yīng)力鋼筋根數(shù)的估算。由下緣不出現(xiàn)拉應(yīng)力，則： (7-4)由上緣不出現(xiàn)拉應(yīng)力，則： (7-5)由式(7-4)可求得預(yù)加力的下限，由式(7-5)可求得預(yù)加力的下限。為永存預(yù)加力，然后根據(jù)公式(7-6)求出預(yù)應(yīng)力粗鋼筋的根數(shù)。 (7-6)式中 每根預(yù)應(yīng)力粗鋼筋的截面面積。由規(guī)范條可知，估算預(yù)應(yīng)力筋

11、根數(shù)時(shí)，截面性質(zhì)對(duì)計(jì)算應(yīng)力或控制條件影響不大，可采用毛截面。7.4.3 預(yù)應(yīng)力筋布置圖7-5 錨固區(qū)預(yù)應(yīng)力筋平面初始布置圖7.4.4 估算預(yù)應(yīng)力筋A(yù)-A截面：A=1.44；I=0.0972；=757.84MPa；803.84；=0.10m；表7-9 A-A截面預(yù)應(yīng)力筋的估算 B-B截面：A=2.08；I=0.2929；=735.95MPa；803.84；=0.275m；表7-10 B-B截面預(yù)應(yīng)力筋的估算注：表中預(yù)加力為預(yù)應(yīng)力鋼筋的合力； 經(jīng)計(jì)算，可根據(jù)圖7-5進(jìn)行錨固區(qū)預(yù)應(yīng)力筋的平面布置。7.5 有效預(yù)應(yīng)力預(yù)應(yīng)力損失值、已如前述，忽略混凝土的彈性壓縮(不采用分批張拉），下面計(jì)算混凝土的收縮和

12、徐變引起的預(yù)應(yīng)力損失值：由規(guī)范條，由混凝土收縮、徐變引起的構(gòu)件受拉區(qū)預(yù)應(yīng)力鋼筋的預(yù)應(yīng)力損失，可按下列公式計(jì)算：； (7-7) 式中 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，此時(shí)，預(yù)應(yīng)力損失值僅考慮預(yù)應(yīng)力鋼筋錨固時(shí)的損失，值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； 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，=5.56； 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)后張法構(gòu)件，； 截面回轉(zhuǎn)半徑，對(duì)后張法構(gòu)件，； 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)全部鋼筋截面重心至構(gòu)件截面重心軸的距離； 預(yù)應(yīng)力鋼筋傳力錨固

13、齡期為，計(jì)算考慮的齡期為時(shí)的混凝土收縮應(yīng)變，其終極值可按表取用； 加載齡期為，計(jì)算考慮的齡期為時(shí)的徐變系數(shù)，其終極值可按表取用；由規(guī)范表，根據(jù)橋梁所處環(huán)境的年平均相對(duì)濕度70%RH90%,600，傳力錨固齡期和加載齡期均是28d，查得=0.13，=1.44。由公式(7-7)預(yù)應(yīng)力損失值的計(jì)算表如下：表7-11 A-A截面預(yù)應(yīng)力損失值表7-12 B-B截面預(yù)應(yīng)力損失值有效預(yù)應(yīng)力計(jì)算表如下：表7-13 A-A截面有效預(yù)應(yīng)力 表7-14 B-B截面有效預(yù)應(yīng)力 7.6 承載能力極限狀態(tài)計(jì)算 計(jì)算原則由規(guī)范，橋梁構(gòu)件的承載能力極限狀態(tài)計(jì)算，應(yīng)采用下列表達(dá)式： (7-8)式中 橋梁結(jié)構(gòu)的重要性系數(shù)，按公路

14、橋涵的設(shè)計(jì)安全等級(jí)，一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)分別取用1.1、1.0、0.9；此處取=1.1； 作用（或荷載）效應(yīng)（其中汽車荷載應(yīng)計(jì)入沖擊系數(shù)）的組合設(shè)計(jì)值，按表1采用，當(dāng)進(jìn)行預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁等超靜定結(jié)構(gòu)的承載能力極限狀態(tài)計(jì)算時(shí)，公式中的作用（或荷載）效應(yīng)項(xiàng)應(yīng)該為，其中為預(yù)應(yīng)力（扣除全部預(yù)應(yīng)力損失）引起的次效應(yīng)；為預(yù)應(yīng)力分項(xiàng)系數(shù)，當(dāng)預(yù)應(yīng)力效應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)有利時(shí)，取=1.0；對(duì)結(jié)構(gòu)不利時(shí)，取=1.2； 構(gòu)件承載力設(shè)計(jì)值； ()構(gòu)件承載力函數(shù)； 材料強(qiáng)度設(shè)計(jì)值； 幾何參數(shù)設(shè)計(jì)值； 預(yù)應(yīng)力次效應(yīng)圖7-6 預(yù)加力次內(nèi)力計(jì)算模型預(yù)應(yīng)力（扣除全部預(yù)應(yīng)力損失）引起次彎矩。表7-15 次彎矩計(jì)算表注：表中次彎矩以使索塔外壁

15、受拉為正，對(duì)A-A截面有利，對(duì)B-B截面不利。預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁等超靜定結(jié)構(gòu)的次彎矩可按等效荷載分析的彈性計(jì)算求得，由預(yù)加力產(chǎn)生的在構(gòu)件截面上的次彎矩可按下列公式確定：= (7-9)式中 預(yù)加力（扣除相應(yīng)階段預(yù)應(yīng)力損失）的等效荷載在構(gòu)件截面產(chǎn)生的總彎矩值； 預(yù)加力（扣除相應(yīng)階段預(yù)應(yīng)力損失）對(duì)凈截面重心軸引起的主彎矩值； 預(yù)加力鋼筋（扣除相應(yīng)階段預(yù)應(yīng)力損失）的合力； 預(yù)加力鋼筋合力的偏心距。 正截面抗彎承載力計(jì)算7.6.3.1 A-A截面抗彎承載力計(jì)算圖7-7 A-A截面承載力計(jì)算（1） 求混凝土受壓區(qū)高度（中性軸位置）：由X=0，得 (7-10) (7-11)式中 、受拉區(qū)縱向預(yù)應(yīng)力鋼筋的截面

16、面積和抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的截面受壓區(qū)高度，和普通鋼筋混凝土構(gòu)件一樣，應(yīng)符合下列要求： (7-12)式中 預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件截面的相對(duì)界限受壓區(qū)高度，此處取=0.38。（2）承載力計(jì)算矩形截面若偏安全的略去非預(yù)應(yīng)力鋼筋的影響，則其正截面強(qiáng)度按下式計(jì)算：= （7-13）式中 彎矩組合設(shè)計(jì)值； 混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，按規(guī)范表采用； 截面有效高度，=，此處為截面全高； 矩形截面寬度； 軸力按承載能力極限狀態(tài)組合值，此處為拉力； 預(yù)應(yīng)力（扣除全部預(yù)應(yīng)力損失）引起的次效應(yīng)。.2 B-B截面抗彎承載力計(jì)算圖7-8 B-B截面承載力計(jì)算（1） 求混凝土受壓區(qū)高度（中性軸位置）：由X=0，得

17、 (7-14) (7-15)式中 、受拉區(qū)縱向預(yù)應(yīng)力鋼筋的截面面積和抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的截面受壓區(qū)高度，和普通鋼筋混凝土構(gòu)件一樣，應(yīng)符合下列要求： (7-16)式中 預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件截面的相對(duì)界限受壓區(qū)高度，此處取=0.38；（2）矩形截面若偏安全的略去非預(yù)應(yīng)力鋼筋的影響，則其正截面強(qiáng)度按下式計(jì)算= (7-17)式中 受拉區(qū)預(yù)應(yīng)力鋼筋的合力點(diǎn)至受拉區(qū)邊緣的距離； 其它符號(hào)意義同前。.3 計(jì)算表表7-16 A-A截面承載力計(jì)算表 表7-17 B-B截面承載力計(jì)算表 注：（1）表7-16、7-17中截面尺寸以m計(jì)，面積以mm2計(jì)，混凝土和鋼筋的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值以MPa計(jì)，軸力組合Nd

18、以KN計(jì)，彎矩組合和抗力以KNm計(jì)； （2）A-A截面的次彎矩對(duì)結(jié)構(gòu)有利，故預(yù)應(yīng)力分項(xiàng)系數(shù)=1；B-B截面的次內(nèi)力對(duì)結(jié)構(gòu)不利，故=1.2。 經(jīng)計(jì)算，A-A、B-B截面的抗彎承載力均是滿足要求的。7.7 斜截面抗剪承載力對(duì)水平框架的斜截面抗剪承載力，現(xiàn)行橋規(guī)未推薦適當(dāng)?shù)挠?jì)算公式，并且索塔內(nèi)尚未配置箍筋和彎起鋼筋，故不做計(jì)算與驗(yàn)算。7.8 持久狀況正常使用極限狀態(tài)計(jì)算由規(guī)范， 由預(yù)加力產(chǎn)生的混凝土法向壓應(yīng)力和拉應(yīng)力：或= (7-18)預(yù)應(yīng)力鋼筋合力點(diǎn)處混凝土法向應(yīng)力等于零時(shí)的預(yù)應(yīng)力鋼筋應(yīng)力： (7-19)相應(yīng)階段預(yù)應(yīng)力鋼筋的有效預(yù)應(yīng)力 (7-20)式中 凈截面面積；后張法構(gòu)件的預(yù)應(yīng)力鋼筋的合力，根

19、據(jù)規(guī)范條，對(duì)后張法構(gòu)件，=；受拉區(qū)預(yù)應(yīng)力鋼筋的有效預(yù)應(yīng)力； 凈截面慣性矩；凈截面重心至預(yù)應(yīng)力鋼筋合力點(diǎn)的距離；凈截面重心至計(jì)算纖維處的距離；受拉區(qū)預(yù)應(yīng)力鋼筋的張拉控制力；受拉區(qū)相應(yīng)階段的預(yù)應(yīng)力損失值；使用階段時(shí)為全部預(yù)應(yīng)力值；預(yù)應(yīng)力鋼筋彈性模量與混凝土彈性模量的比值； 由預(yù)加力在后張法預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁等超靜定結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生的次彎矩。由規(guī)范， 受彎構(gòu)件由作用（或荷載）產(chǎn)生的截面抗裂驗(yàn)算邊緣混凝土的法向應(yīng)力，應(yīng)按下列公式計(jì)算： (7-21)式中 按作用（或荷載）短期效應(yīng)組合計(jì)算的彎矩值。由規(guī)范，全預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件在作用短期效應(yīng)組合下控制的正截面的受拉邊緣不允許出現(xiàn)拉應(yīng)力（不得消壓）。由規(guī)范，預(yù)應(yīng)力混

20、凝土受彎構(gòu)件應(yīng)按下列規(guī)定進(jìn)行正截面抗裂驗(yàn)算：正截面抗裂應(yīng)對(duì)構(gòu)件正截面混凝土的拉應(yīng)力進(jìn)行驗(yàn)算,并應(yīng)符合下列要求：全預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件，在作用短期效應(yīng)組合下，分段澆注的構(gòu)件 (7-22)表7-18 A-A截面抗裂驗(yàn)算計(jì)算表表7-19 B-B截面抗裂驗(yàn)算計(jì)算表 注：對(duì)A-A截面，索塔內(nèi)壁為受拉邊；對(duì)B-B截面，索塔外壁為受拉邊。經(jīng)計(jì)算，A-A、B-B截面的裂均是滿足要求的。7.9 持久狀況應(yīng)力計(jì)算由規(guī)范，按持久狀況設(shè)計(jì)的預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件，應(yīng)計(jì)算其使用階段正截面混凝土的法向壓應(yīng)力和受拉區(qū)鋼筋的拉應(yīng)力，并不得超過(guò)規(guī)定的限值。計(jì)算時(shí)作用（或荷載）取其標(biāo)準(zhǔn)值，汽車荷載應(yīng)考慮沖擊系數(shù)。因考慮預(yù)加力效應(yīng)，預(yù)加

21、力的分項(xiàng)系數(shù)取1.0。對(duì)連續(xù)梁等超靜定結(jié)構(gòu)，尚應(yīng)計(jì)入預(yù)加力、溫度等引起的次效應(yīng)。 由規(guī)范， 全預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件，由作用（或荷載）標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的混凝土法向應(yīng)力和預(yù)應(yīng)力鋼筋的應(yīng)力，應(yīng)按下列公式計(jì)算：（1）混凝土法向壓應(yīng)力和拉應(yīng)力或 (7-23)（2）預(yù)應(yīng)力鋼筋應(yīng)力 (7-24)式中 按作用（或荷載）標(biāo)準(zhǔn)值組合計(jì)算的彎矩值； 構(gòu)件換算截面重心軸至受壓區(qū)或受拉區(qū)計(jì)算纖維處的距離。由規(guī)范，使用階段預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件正截面混凝土的壓應(yīng)力和預(yù)應(yīng)力鋼筋的拉應(yīng)力，應(yīng)符合下列規(guī)定：（1）受壓區(qū)混凝土的最大壓應(yīng)力未開(kāi)裂構(gòu)件 (7-25) （2）受拉區(qū)預(yù)應(yīng)力鋼筋的最大拉應(yīng)力 對(duì)精軋螺紋鋼筋未開(kāi)裂構(gòu)件 (7-26)

22、 由預(yù)加力產(chǎn)生的混凝土法向拉應(yīng)力，根據(jù)式(7-18)計(jì)算。表7-20 A-A截面混凝土壓應(yīng)力計(jì)算表表7-21 B-B截面混凝土壓應(yīng)力計(jì)算表 經(jīng)計(jì)算，使用階段預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件正截面混凝土的最大壓應(yīng)力滿足要求。表7-22 A-A截面鋼筋拉應(yīng)力計(jì)算表表7-23 B-B截面鋼筋拉應(yīng)力計(jì)算表經(jīng)計(jì)算，使用階段預(yù)應(yīng)力鋼筋的最大拉應(yīng)力滿足要求。結(jié)論畢業(yè)設(shè)計(jì)完成了，我不敢說(shuō)有多么完美，但卻是兩個(gè)多月汗水的結(jié)晶。從總體上，我對(duì)斜拉橋的基本知識(shí)和計(jì)算理論有了初步掌握，并熟悉了ANSYS和MIDAS結(jié)構(gòu)分析軟件、Struct平面桿系有限元程序、AutoCad制圖和Office軟件（Word和Excel）；從立題上

23、，斜拉橋結(jié)構(gòu)計(jì)算復(fù)雜，在有限的時(shí)間內(nèi)不能完成全部設(shè)計(jì)，因此需要有一個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)的思路。在盛老師的指導(dǎo)下，形成的設(shè)計(jì)思路是：經(jīng)過(guò)對(duì)ANSYS、Struct和MIDAS三種程序的試驗(yàn)比較，最后選擇MIDAS進(jìn)行斜拉橋的建模分析，計(jì)算斜拉橋整體結(jié)構(gòu)在各種作用下產(chǎn)生的內(nèi)力，對(duì)索塔內(nèi)力進(jìn)行組合，在此過(guò)程中，提出了采用剛性橫梁法來(lái)求解斜拉橋活載的橫向分布系數(shù)；在自重作用下，成橋狀態(tài)斜拉索的受力很不合理，需要優(yōu)化斜拉索的恒載受力，采用影響矩陣法確定成橋狀態(tài)的合理索力，然后進(jìn)行斜拉索力的內(nèi)力組合，并驗(yàn)算；拉索采用一次張拉。初始張拉力確定后，就可確定拉索的下料長(zhǎng)度，同時(shí)對(duì)斜拉索的構(gòu)造有了初步認(rèn)識(shí)；索塔錨固區(qū)的橫向

24、框架在斜拉索水平分力的作用下，兩肋側(cè)壁產(chǎn)生了很大的拉應(yīng)力，超過(guò)了限值，必然使混凝土開(kāi)裂，需要在側(cè)壁內(nèi)配置閉合預(yù)應(yīng)力筋；索塔錨固區(qū)結(jié)構(gòu)考慮持久設(shè)計(jì)狀況，并作承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)；因斜拉索力沿塔高變化很大，故考慮按索區(qū)段配置預(yù)應(yīng)力筋。因斜拉橋主梁涉及到施工階段、橫向抗扭彎矩和剪力滯效應(yīng)的問(wèn)題等，為對(duì)主梁進(jìn)行設(shè)計(jì)；有關(guān)非線性分析方面的知識(shí)不足，未能考慮非線性，實(shí)在遺憾。不管怎樣，我是有收獲的，對(duì)得起老師，更對(duì)得起自己。致謝參考文獻(xiàn)1 劉士林,梁智濤,侯金龍.斜拉橋.北京:人民交通出版社,2002 2 林元培.斜拉橋.北京:人民交通出版社,1994 3 項(xiàng)海帆.高等橋梁結(jié)構(gòu)理論.北京

25、:人民交通出版社,2001 4 李傳習(xí),夏桂云.大跨度橋梁結(jié)構(gòu)計(jì)算理論.北京:人民交通出版社,20025 范立礎(chǔ).橋梁工程(上冊(cè)).北京:人民交通出版社,20016 顧安邦.橋梁工程(下冊(cè)).北京:人民交通出版社,2000 7 張樹(shù)仁,鄭紹佳,黃僑.鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理.北 京:人民交通出版社,20048 中華人民共和國(guó)交通部標(biāo)準(zhǔn).公路斜拉橋設(shè)計(jì)規(guī)范(試行).北京:人民交通 出版社,19969 中華人民共和國(guó)交通部標(biāo)準(zhǔn).公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范(JTG D602004). 北京:人民交通出版社,200410 中華人民共和國(guó)交通部標(biāo)準(zhǔn).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(

26、JTJ D622004).北京:人民交通出版社,200411 廣東省西部沿海高速公路新會(huì)段有限公司.崖門大橋工程墩塔梁固結(jié)單 索面斜拉橋.北京:人民交通出版社,2004 12 帥長(zhǎng)斌等.八一大橋建設(shè)與管理.北京:人民交通出版社,200113 王宗林.公路橋梁結(jié)構(gòu)電算14 華孝良,徐光輝.橋梁結(jié)構(gòu)非線性.北京:人民交通出版社,199715 李黎明.ANSYS有限元分析教程.北京:清華大學(xué)出版社,2005附錄1 英文文獻(xiàn)翻譯斜拉橋斜拉橋特別適合于200m500m的跨徑范圍，可以說(shuō)是從連續(xù)箱梁橋到加勁懸索橋的過(guò)渡。它起源于戰(zhàn)后德國(guó)，當(dāng)時(shí)主要是為了節(jié)約剛材。高強(qiáng)鋼材的應(yīng)用，先進(jìn)的焊接技術(shù)和電子計(jì)算機(jī)對(duì)

27、高度超靜定結(jié)構(gòu)的嚴(yán)密分析，極大地促進(jìn)了斜拉橋的發(fā)展。斜拉橋的主要承載構(gòu)件是：斜拉索、索塔和正交異性板。簡(jiǎn)而言之，錨固于橋面板和塔上的斜拉索取消了中間橋墩，因而為航行提供了更大的橋下凈寬。橋面板通過(guò)斜拉索以扇形（集中于塔頂）或琴形（多點(diǎn)錨于塔）來(lái)形成對(duì)橋面板的多點(diǎn)支承。密索體系減小了橋面板支承點(diǎn)之間的距離，并減小了結(jié)構(gòu)高度，這樣設(shè)計(jì)和張拉的拉索使結(jié)構(gòu)的工作行為類似于剛性支承的連續(xù)梁。由于斜拉索的阻尼作用，斜拉橋的橋面板不致像懸索橋那樣容易風(fēng)致擺動(dòng)。拉索可以像諾德利貝橋那樣設(shè)置成單索面，可以像斯特倫松德橋或杜塞爾多夫橋那樣設(shè)置成垂直雙索面，也可以像塞韋林橋設(shè)置成雙斜索面。單索面體系的優(yōu)點(diǎn)是：橋面板

28、上的錨固區(qū)分布于交通中線上，使橋面總寬度最小。對(duì)于雙索面體系，則需要額外的橋面寬度來(lái)調(diào)節(jié)塔梁的錨固。從美學(xué)上看，單索面體系更吸引人，因?yàn)檫@為兩側(cè)的司機(jī)提供了更廣闊的視野。對(duì)雙索面而言，橋梁一側(cè)的拉索會(huì)給人以交叉的感覺(jué)。雙斜索面體系，像塞韋林橋一樣索從A型框架的頂尖輻射下來(lái)，使上部結(jié)構(gòu)具有三維結(jié)構(gòu)的性能，減小了風(fēng)引起的橋面板扭振。對(duì)單索面體系，偏心集中荷載引起的扭矩使箱形截面正交異性板的應(yīng)用成為必要。雙索面體系的橋面板一般是正交異性的箱梁，也可以是預(yù)應(yīng)力混凝土梁，如委內(nèi)瑞拉的馬拉開(kāi)波橋和西德美因河上的赫希斯特橋。拉索是預(yù)張拉的鎖絲結(jié)構(gòu)，這些索不易腐蝕，抗拉性強(qiáng)。最后一個(gè)特點(diǎn)對(duì)斜拉橋是重要的，因?yàn)?/p>

29、伸長(zhǎng)會(huì)引起更大的彎矩和增加結(jié)構(gòu)高度。斜拉索的傾角會(huì)影響塔的高度。塔為錨固索而在錨固點(diǎn)以上增加高度是正常的，就像諾德利貝橋（這種情況下，作為城市的禮物）。不僅要考慮結(jié)構(gòu)，在塔形的選擇中，美學(xué)也占有突出的地位。例如，由于塞韋林橋接近科洛涅大教堂，故采用A型框架。附錄2英文文獻(xiàn)原文Cable-Stayed BridgesThe Cable-Stayed Bridge is specially suited in the span range of 200 to 500m and thus provides a transition between the continuous box girder

30、bridge and the stiffened suspension cable. It was developed in West Germany in the postwar years in effort to save steel which was then in short supply. The wide application of high strength steels, the cable-stayed bridge has been facilitated in recent years by the availability of high strength ste

31、els, the adoption of orthotropic decks using advanced welding techniques and the use of analysis of highly indeterminate structures. The main components of a cable-stayed bridge are: (i)Inclined cables, (ii)Tower, and (iii)Orthotropic decks. In a simple form, the cables provided above the deck and c

32、onnected to the towers would permit elimination of indeterminate piers facilitating a larger width for purposes of navigation. The deck can be supported by a number of cables in a fan form (meeting in bunch at the tower) or in a harp form (joining at different levels on the tower). The use of multip

33、le cables would facilitate smaller distances between points of supports for deck girder, resulting in reduced structural depth. The cables are designed and prestressed in such a manner that the structure will behave similar to a continuous beam on rigid supports. Because of the damping effect of inc

34、lined cables, the cable stayed decks are less prone to wind-induced oscillations than suspension bridges.The cables may be arranged in one plane as in Norderelbe bridge, in two vertical planes as in Stromsund or Dusseldorf bridges, or in two inclined planes as in Severin bridge. The single-plane sys

35、tem has the advantage the anchorage at deck level can be accommodated in the traffic median resulting in the least value of required total width of deck. With the two plane system, additional widths are needed to accommodate the towers and deck anchorage. Aesthetically, the single-plane system is mo

36、re attractive as this affords an unobstructed view on one side for the motorist. In the case of a two-plane system of cables, a side view of the bridge would give the impression of intersection of the cables. The two inclined plane system of cable with the cables radiating three dimensional structural performance of the superstructure and reduces the torsional oscillations of