3-16m預(yù)應(yīng)力混凝土空心板畢業(yè)設(shè)計說明書

1、華東交通大學(xué)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）目錄第一章 概述1第二章 方案比較12.1方案一：預(yù)應(yīng)力混凝土空心板橋12.2方案二：預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱型梁橋2第一部分 上部結(jié)構(gòu)2第三章 橋梁設(shè)計33.1橋梁設(shè)計資料33.1.1設(shè)計基本資料33.2橋面總體布置43.3構(gòu)造型式及尺寸選定43.3.1構(gòu)造形式及尺寸43.3.2截面抗彎慣性矩計算6第四章 作用效應(yīng)計算74.1永久作用效應(yīng)計算74.1.1空心板自重：（邊板重15.343KN/m）。74.1.2橋面鋪裝、欄桿及鉸接縫重力計算74.1.3恒載內(nèi)力計算84.2基本可變作用效應(yīng)計算94.2.1基本可變作用橫向分布系數(shù)94.2.2杠桿法計算梁端橫向分布系數(shù)

2、124.2.3活載內(nèi)力計算134.3.1按承載能力極限狀態(tài)組合（）174.3.2正常使用狀態(tài)長期效應(yīng)組合（）174.3.3正常使用狀態(tài)短期效應(yīng)組合 （）174.3.4彈性階段截面應(yīng)力計算標(biāo)準(zhǔn)值效應(yīng)組合（）18第五章 預(yù)應(yīng)力鋼筋設(shè)計185.1預(yù)應(yīng)力鋼筋數(shù)量的估算185.2預(yù)應(yīng)力鋼筋的布置205.3普通鋼筋數(shù)量的估算及布置205.4換算截面幾何特性計算235.4.1換算截面面積A0235.4.2換算截面重心位置245.4.3換算截面慣性矩245.4.4換算截面彈性抵抗矩245.5承載能力極限狀態(tài)計算255.5.1跨中截面正截面抗彎承載力計算255.6斜截面抗剪承載力計算265.6.1截面抗剪強度上

3、、下限復(fù)核265.6.2斜截面抗剪承載力計算28第六章 預(yù)應(yīng)力損失計算306.1錨具變形、回縮引起的應(yīng)力損失306.2加熱養(yǎng)護引起的溫度損失306.3混凝土彈性壓縮引起的預(yù)應(yīng)力損失306.4鋼筋松弛引起的應(yīng)力損失316.5混凝土收縮、徐變引起的預(yù)應(yīng)力損失326.6預(yù)應(yīng)力損失組合35第七章 驗算357.1正常使用極限狀態(tài)計算357.1.1正截面抗裂性驗算357.1.2斜截面抗裂性驗算377.2變形計算407.2.1正常使用階段的撓度計算407.2.2預(yù)加力引起的反拱度計算及預(yù)拱度的設(shè)置417.3持久狀態(tài)應(yīng)力驗算437.4短暫狀態(tài)應(yīng)力驗算45第八章 最小配筋率復(fù)核51第九章 鉸縫的抗剪強度驗算52

4、9.1鉸縫剪力影響線529.2作用在鉸縫上的荷載計算549.2.1鉸縫剪力計算549.2.2鉸縫抗剪強度計算55第十章、支座計算5510.1選定支座的平面尺寸5610.2確定支座的厚度5610.3 驗算支座的偏轉(zhuǎn)5710.4 驗算支座的穩(wěn)定性5810.5支座的選配59第二部分 下部結(jié)構(gòu)59第十一章 設(shè)計資料59第十二章 蓋梁計算6012.1構(gòu)造型式6012.2荷載計算6012.2.1上部結(jié)構(gòu)永久荷載見表4-16012.2.2蓋梁自重及作用效應(yīng)計算（計算結(jié)果見表2-2）6112.2.3可變荷載計算6212.2.4雙柱反力G計算6812.3內(nèi)力計算6912.3.1彎矩計算6912.3.2相應(yīng)與最大

5、彎矩時的剪力計算6912.3.3蓋梁內(nèi)力匯總70第十三章 橋梁墩柱計算7013.1荷載計算7113.1.1恒載計算7113.1.2汽車荷載計算7113.1.3雙柱反力橫向分布計算7113.1.4荷載組合72第十四章 鉆孔樁計算7314.1荷載計算7314.2樁長計算：743-16m裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土簡支空心板橋第一章 概述50年來，新中國橋梁建設(shè)取得了突飛猛進的發(fā)展，公路鐵路兩用橋向著大跨度、重荷載、高時速方向發(fā)展。從大橋主跨度上看，武漢長江大橋主跨為128米，而正在建設(shè)中的武漢天興洲長江大橋主跨則達(dá)到504米，比2000年修建的世界最大公鐵兩用橋丹麥厄勒海峽大橋主跨還長14米。從荷載和時速上

6、看，武漢天興洲長江大橋荷載達(dá)到了萬噸，而南京大勝關(guān)長江大橋設(shè)計時速達(dá)到了300公里，成為世界上設(shè)計運行速度最高的鐵路橋梁。與此同時，公路橋梁也在朝著美觀、大跨、輕型的方向發(fā)展。發(fā)展交通事業(yè)，實現(xiàn)四通八達(dá)的現(xiàn)代化交通，對發(fā)展國民經(jīng)濟，鞏固國防具有非常重要的作用。在公路、鐵路、城市和農(nóng)村道路交通以及水利等建設(shè)中，為了跨越各種障礙（如河流、溝谷或其他線路）必建各種類型的橋梁與涵洞，因此，橋涵又成為陸路交通中的重要組成部分。第二章 方案比較 為了獲得適用、經(jīng)濟和美觀的橋梁設(shè)計，有關(guān)部門進行了深入細(xì)致的調(diào)查和研究，并結(jié)合有關(guān)方面的要求綜合考慮，滿足使用、經(jīng)濟、結(jié)構(gòu)尺寸、構(gòu)造、施工、美觀上的要求，做出幾種

7、方案，最后通過技術(shù)、經(jīng)濟等方面的綜合比較獲得最優(yōu)設(shè)計。2.1方案一：預(yù)應(yīng)力混凝土空心板橋本橋上部構(gòu)造為316m的預(yù)應(yīng)力混凝土空心板，結(jié)構(gòu)簡單，施工容易。 本橋采用預(yù)制安裝（先張法）的施工方法：先張法預(yù)制構(gòu)件的制作工藝是在澆筑混凝土之前先進行預(yù)應(yīng)力筋的張拉，并將其臨時固定在張拉臺座上，然后按照支立模板鋼筋骨架成型澆筑及振搗混凝土養(yǎng)護及拆除模板的基本施工工藝，待混凝土達(dá)到規(guī)定強度，逐漸將預(yù)應(yīng)力筋松弛，利用力筋回縮和與混凝土之間的黏結(jié)作用，使構(gòu)件獲得預(yù)應(yīng)力。 優(yōu)點： 預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)通過高強鋼筋對混凝土預(yù)壓，不僅充分發(fā)揮了高強材料的特性，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

8、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)大得多的跨越能力。 采用空心板截面，減輕了自重，而且能充分利用材料，構(gòu)件外形簡單，制作方便，方便施工，施工工期短，而且橋型流暢美觀。缺點：行車不順，同時橋梁的運營養(yǎng)護成本在后期較高。2.2方案二：預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱型梁橋跨徑分布：224m 。 箱形截面整體性好，結(jié)構(gòu)剛度大，變形小，抗震性能好，主梁變形撓曲線平緩，橋面伸縮縫少，行車舒適。 施工采用預(yù)制安裝的施工方法，設(shè)計施工較成熟，施工質(zhì)量和工期能得到有效控制，該種橋型傳力明確，計算簡潔。 箱形截面有較大的抗扭剛度，整體性好。同時主橋線條明確，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，梁的等截面外形和諧，各比例協(xié)調(diào)，造型樸實。表2-1 方案比較表序號 方案類比

9、別較項目第一方案第二方案預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱型梁橋（224m）預(yù)應(yīng)力混凝土簡支板橋（316m）1工藝技術(shù)要求技術(shù)先進，工藝要求嚴(yán)格，所需設(shè)備較少，占用施工場地少。技術(shù)較先進，工藝要求嚴(yán)格，施工方便，制造工藝簡單。2使用效果屬于超靜定結(jié)構(gòu)，受力較好，主橋橋面連續(xù)，無伸縮縫，行車條件好，養(yǎng)護也容易。主橋線條簡明，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，梁的等截面布置外形和諧，個比例協(xié)調(diào)，造型樸實。屬于靜定結(jié)構(gòu)，受力不如超靜定結(jié)構(gòu)好，但其結(jié)構(gòu)質(zhì)量安全可靠，耐勞性好，計算簡便。橋型流暢美觀，與周圍環(huán)境和諧。3造價及用材箱型截面充分利用材料，節(jié)約材料。鋼材用量大，造價也大?？招陌褰孛婵梢猿浞掷貌牧希?jīng)濟合理。鋼材用量小，造價低。通過

10、以上三種方案比較，從使用效果、造價、材料等諸多方面看，第二方案優(yōu)點最多。第一方案由于“利民橋”屬于城市橋梁且橋跨較小，造價較高不宜采用；第三方案由于在城市施工，施工場地不宜占大且土方來源困難，不宜采用。所以第二方案最為合理。第一部分 上部結(jié)構(gòu)第三章 橋梁設(shè)計3.1橋梁設(shè)計資料3.1.1設(shè)計基本資料（1）跨徑：標(biāo)準(zhǔn)跨徑16m，計算跨徑：15.6m；橋梁全長163=48m；分為3跨；主梁全長：15.96m；雙幅路，每幅路兩車道。（2）荷載：公路級，安全等級為一級。（3）橋面布置形式：0.5+10.75+1+1+10.75+0.5=24.5m。（4）主要材料：鋼筋：主鋼筋用級鋼筋，其他鋼筋用級鋼筋，

11、其技術(shù)指標(biāo)見表3-1。表3-1種類彈性模量Es抗拉強度標(biāo)準(zhǔn)值sk抗拉強度設(shè)計值sdR235鋼筋2.1105MPa235 MPa195MPaHRB335鋼筋2.0105MPa335 MPa280MPa混凝土：C50，其技術(shù)指標(biāo)見表3-2表3-2強度等級彈性模量Ec軸心抗壓強度設(shè)計值cd軸心抗拉強度設(shè)計值td軸心抗拉強度標(biāo)準(zhǔn)值tk軸心抗拉強度標(biāo)準(zhǔn)值ckC503.45104MPa 22.4 MPa1.83MPa2.65MPa32.4MPa（5）設(shè)計計算內(nèi)容 擬定橋梁縱橫斷面結(jié)構(gòu)尺寸；主梁內(nèi)力、配筋計算；主梁配筋圖；橋梁下部結(jié)構(gòu)墩臺計算；81第五章 下部結(jié)構(gòu)的計算出圖。（6）設(shè)計依據(jù)：葉見曙.結(jié)構(gòu)設(shè)計

12、原理(第二版)M.北京:人民交通出版社,2005.JTG D60-2004.公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范S.北京:人民交通出版社,2004.JTG D61-2005.公路圬工橋涵設(shè)計規(guī)范S.北京:人民交通出版社，2005JTG D62-2004.公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力橋梁設(shè)計規(guī)范S.北京:人民交通出版社,2004.JTG D60-1985.公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范S. 北京:人民交通出版社,1985.張健仁、朱劍橋編M.鋼筋混凝土與磚石結(jié)構(gòu)。邵旭東.橋梁工程（上、下冊）M.北京:人民交通出版社,2004.顏東煌，李學(xué)文.橋梁電算M.長沙:湖南大學(xué)出版社,1999.李傳習(xí)，夏桂云.大跨度橋梁結(jié)構(gòu)計算理

13、論M.北京:人民交通出版社,2002.周念先.橋梁方案比選M.上海:同濟大學(xué)出版社,1997.3.2橋面總體布置預(yù)制板標(biāo)準(zhǔn)跨徑：；計算跨徑：；板長：15.96；橋?qū)挘?.5+10.75+1=12.25；公路-級，雙幅路，每幅路兩車道。圖3-1 橋梁立面示意圖3.3構(gòu)造型式及尺寸選定3.3.1構(gòu)造形式及尺寸橋?qū)挒椋?.5+10.75+1=12.25；全橋?qū)挷捎?8塊預(yù)制預(yù)應(yīng)力空心板，每塊空心板寬124，空心板全長15.96。圖3-2 空心板截面邊板構(gòu)造及尺寸（尺寸單位）圖3-3 空心板截面中板構(gòu)造及尺寸（尺寸單位）圖3-4 空心板標(biāo)準(zhǔn)橫斷面圖（尺寸單位）3.3.2截面抗彎慣性矩計算以空心板中板截

14、面為例。構(gòu)造尺寸如圖3-3：（1）毛截面面積Ah=1240800-250500.52+5050+58050+0.558030-(400760+2801500.5+2801200.5)=992000-85400-325600=581000mm2=58102（邊板為6137cm2）。（2）毛截面重心位置全截面對1/2板高處（即離板上緣400mm處）的靜矩為：S1/2板高=20.55050（400-50/3）+60050（400-600/2）-0.530550（400-200-1/3550）-0.58050（400-2/380）=2888.3333；鉸縫的面積為：A鉸=9342；毛截面重心離1/2板

15、高的距離為：d= S1/2板高/Ah=2888.333/5810=0.5cm(即毛截面重心離板上緣距離為40.5cm)；鉸縫重心對1/2板高處的距離為：d鉸= S1/2板高/A鉸=2888.333/934=3.092cm；（3）毛截面慣性矩計算餃縫對自身重心軸的慣性矩為I1=3514194；空心板毛截面對其重心軸的慣性矩為：I=124803+124800.52-351419-2934(3.092+0.5)2-(76563/12+76560.52)+21283/36+21280.5(28.5-8/3)2+21583/36+21580.5(27.5-8/3)2=4.0821064（邊板為4.756

16、1064）。第四章 作用效應(yīng)計算4.1永久作用效應(yīng)計算4.1.1空心板自重：（邊板重15.343KN/m）。4.1.2橋面鋪裝、欄桿及鉸接縫重力計算橋面鋪裝采用4cm厚度瀝青混凝土抗滑層+6cm厚中粒式瀝青混凝土+10cm厚C50橋面現(xiàn)澆混凝土。（1）則全橋?qū)掍佈b每延米總重： g2=0.12310.75=24.725；（2）10cm厚的C40防水混凝土重：g3=0.110.7525=26.875；圖4-1欄桿圖(尺寸單位)（3）欄桿重：g4=25 (0.209+0.238)0.2890.5+(0.238+0.45)0.5(0.983-0.289-0.366)+0.480.366+0.790.3

17、9-0.50.1580.124+0.840.069=0.709367525=17.734；圖4-2空心板間鉸接縫圖(尺寸單位)（4）鉸接縫：g5=258(0.11+21)0.050.5+(0.11+0.17)0.50.55+（0.01+0.17）0.080.5+0.080.12=2.5458=20.36；。由此得空心板的每延米的恒載：；4.1.3恒載內(nèi)力計算表4-1 恒載內(nèi)力計算組合(括號內(nèi)為邊板數(shù)據(jù)) 項目荷載種類g（kN/m）l（m）M（kNm）Q(kN)跨中一期恒載14.525(15.343)15.60441.85(466.734)331.39(350.053)113.3(119.681

18、)56.65(59.84)二期恒載9.96615.60303.17227.3777.7438.87恒載合計24.491(25.309)15.60745.02(769.904)558.76(577.423)191.03(197.421)95.52(98.71)4.2基本可變作用效應(yīng)計算4.2.1基本可變作用橫向分布系數(shù)空心板的可變作用橫向分布系數(shù)跨中和處按鉸接板法計算，支點處按杠桿原理法計算，支點到之間按直線內(nèi)插求得。（1）計算截面抗扭慣性矩空心板的截面具體尺寸如下圖4-3中所示的形式。圖4-3空心板簡化形式圖(尺寸單位)其中t1=120mm, t2=120mm, t3=240mm, b=104

19、0mm,h=550mm,空心板截面圖4-3中所示的薄壁矩形閉合截面截面來計算，則有：（2）計算剛度參數(shù)（3）計算跨中荷載橫向分布影響線根據(jù)值，查閆志剛鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁橋結(jié)構(gòu)設(shè)計叢書附表A，在之間插值求得時各塊板軸線處的影響線坐標(biāo)值如下表(表4-2)表4-2 影響線縱坐標(biāo)值（10-3）板號R單位荷載作用位置（第i號板中心）12345678910.02234 192 146 111 85 66 52 43 37 0.04306 232 155 103 69 47 32 23 18 0.0251250 202 148 109 81 62 48 39 33 20.02192 188 15

20、7 120 92 71 56 46 40 0.04232 229 181 121 81 55 18 18 18 0.0251202 198 163 120 89 67 46 39 34 30.02146 157 162 138 106 82 65 54 46 0.04155 181 195 158 106 72 49 35 27 0.0251148 163 170 143 106 79 61 49 41 40.02111 120 138 148 129 100 80 65 56 0.04103 121 158 180 149 101 69 49 38 0.0251109 120 143 156

21、 134 100 77 61 51 50.0285 92 106 129 142 126 100 82 71 0.0469 81 106 149 175 146 101 72 55 0.025181 89 106 134 150 131 100 79 67 （4）計算彎矩及L/4截面至跨中截面剪力的mc 影響線縱坐標(biāo)圖 圖4-4荷載對應(yīng)影響線豎標(biāo)值(10-4)計算荷載橫向分布系數(shù)結(jié)合老師所給要求及上述布置車道情況，汽車設(shè)計車道為2，計算荷載橫向分布系數(shù)。1號板：汽車荷載：；2號板：汽車荷載：；3號板：汽車荷載：；4號板：汽車荷載：；5號板：汽車荷載：；表4-3 各板可變作用橫向分布系數(shù)匯總表

22、板號橫向分布系數(shù)12345m汽0.3220.3120.2950.2640.222由此可見，分兩行行車時1號板最不利。因此，跨中與/4處的荷載分布系數(shù)：。4.2.2杠桿法計算梁端橫向分布系數(shù)用杠桿法計算，各塊板的影響線、布置最不利汽車荷載位置如下圖(圖4-5)所示。圖4-5 支點處影響線縱坐標(biāo)圖(10-4)由圖上可知邊板梁端的。 中板梁端的。 空心板橫向分布系數(shù)匯總見表4-4。表4-4空心板的可變作用橫向分布系數(shù)梁號荷載位置公路級備注空心板跨中mc0.322按“鉸結(jié)板法”計算支點mo0.5按“杠桿法”計算1/4點m1/40.322按“鉸結(jié)板法”計算4.2.3活載內(nèi)力計算（1）均布荷載和內(nèi)力影響線

23、面積計算表4-5 均布荷載和內(nèi)力影響線面積計算截面類型公路級均布荷載（KN/m）影響線面積（m2或m）影響線距離m影響線圖式10.53.910.50.510.52.92510.50.75（2）沖擊系數(shù)計算根據(jù)公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范，簡支梁橋的自振頻率（基頻）可采用下式計算：式中：。；，將上列數(shù)據(jù)代入公式；可知自振基頻為：；根據(jù)公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范(JTG D602004)，有：則； 跨中荷載橫向分布系數(shù)：（鉸接板法）； 跨中荷載橫向分布系數(shù)：（杠桿原理法）；（3）公路級中集中荷載計算，由教材表1-11查出：計算彎矩效應(yīng)時：；計算剪力效應(yīng)時：；（4）跨中及跨彎矩、和剪力Ql/2、Ql/4計算由于雙

24、車道不折減，故 Si= ，計算如下表：表4-6 跨中彎矩與剪力組合表截面荷載類型（kN/m）PK（kN）（1+）mc或miS（kNm或kN）SiSML/2公路I級10.5222.41.3090.32230.42134.63500.22/4=3.9365.59QL/2266.881.958.6364.870.556.24Ml/4222.422.815100.97375.163/16=2.925274.19Ql/4266.884.387519.42103.790.7584.37（5）計算支點截面汽車荷載最大剪力圖4-6 支點剪力計算簡圖m變化區(qū)荷載重心處的內(nèi)力影響線坐標(biāo)為：；支點剪力：4.3作用效

25、應(yīng)組合4.3.1按承載能力極限狀態(tài)組合（）表4-7 承載能力極限狀態(tài)組合序號荷 載類 型彎矩（kNm）剪力（kN）支點/4截面跨中支點/4截面跨中結(jié)構(gòu)自重0558.76745.02191.0395.520汽車荷載0375.16500.22213.57103.7964.871.20670.512894.024229.236114.62401.40525.224700.308298.998145.30690.818Sud=+01195.7361594.332528.234259.9390.8184.3.2正常使用狀態(tài)長期效應(yīng)組合（）表4-8 正常使用狀態(tài)長期效應(yīng)組合序號荷 載類 型彎矩（kNm）剪

26、力（kN）支點/4截面跨中支點/4截面跨中結(jié)構(gòu)自重0558.762745.016191.0395.5150汽車荷載（不計沖擊力）0286.601382.139163.15579.2949.5570.40114.64152.85665.26231.71619.823SSD=+0673.4897.876256.292127.23619.8234.3.3正常使用狀態(tài)短期效應(yīng)組合 （）表4-9 正常使用狀態(tài)短期效應(yīng)組合序號荷 載類 型彎矩（kNm）剪力（kN）支點/4截面跨中支點/4截面跨中結(jié)構(gòu)自重0558.762745.016191.0395.5150汽車荷載（不計沖擊力）0286.601382.1

27、39163.15579.2949.5570.70200.620267.497114.20955.50334.69SSD=+0759.381012.517305.239151.02334.694.3.4彈性階段截面應(yīng)力計算標(biāo)準(zhǔn)值效應(yīng)組合（）表4-10 正常使用狀態(tài)短期效應(yīng)組合序號荷 載類 型彎矩（kNm）剪力（kN）支點/4截面跨中支點/4截面跨中結(jié)構(gòu)自重0558.762745.016191.0395.5150汽車荷載0375.16500.22213.57103.7964.87SSD=+0933.921245.24404.6199.3164.87第五章 預(yù)應(yīng)力鋼筋設(shè)計5.1預(yù)應(yīng)力鋼筋數(shù)量的估算

28、本橋設(shè)計時它應(yīng)滿足不同設(shè)計狀況下規(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)時具有一定的安全儲備。因此，預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁設(shè)計時，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)量。本橋以部分預(yù)應(yīng)力A類構(gòu)件設(shè)計，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)6.3.1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

29、，應(yīng)滿足要求。式中: 在作用短期效應(yīng)組合作用下，構(gòu)件抗裂性驗算邊緣混凝土的法向拉應(yīng)力；在初步設(shè)計時，和可按公式近似計算： (5-1) (5-2)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)力鋼筋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： (5-3)式中：混凝土抗拉強度標(biāo)準(zhǔn)值。本預(yù)應(yīng)力空心板橋采用C50，=2.65Mpa,由第四章可得：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： (5-4)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

30、橋采用17股鋼絞線作為預(yù)應(yīng)力鋼筋,直徑15.2mm,公稱截面面積139mm,=1860Mpa,=1260Mpa,=Mpa。按公預(yù)規(guī),現(xiàn)取=0.70,預(yù)應(yīng)力損失總和近似假定為20%張拉控制應(yīng)力來估算,則采用4根4-15.2鋼絞線，單根鋼絞線公稱面積139mm2,則=44139=2224mm2大于Ap=1702.52,滿足要求。5.2預(yù)應(yīng)力鋼筋的布置預(yù)應(yīng)力空心板選用4根4-15.2鋼束布置在空心板兩側(cè)，具體布置圖見圖5-1, 和預(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的螺旋鋼筋等。圖5-1 空心板中板跨中截面預(yù)應(yīng)力鋼筋的布置（單位：mm）5.3普通鋼

31、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?？招陌褰孛娓鶕?jù)慣性矩相等和面積相等可換算成等效工字形截面來考慮:取空心板受壓翼緣計算寬度=124，且忽略鉸縫。將空心板截面換算成工字形截面來考慮。換算原則是面積相等、慣性矩相同。由2=7656-(158+128) =4040cm2；得； =(76563/12+76560.52)-21283/36-21280.5(28.5-8/3)2-21583/36-21580.5(27.5-8/3)2=417811.3335cm4； 得 ， ；

32、則等效工字形截面的上翼緣板厚度：；等效工字形截面的下翼緣板厚度：；等效工字形截面的肋板厚度：；等效工字形截面尺寸見下圖：圖5-2 空心板換算等效工字形截面（單位：cm）估算普通鋼筋時，計算簡圖見圖 5-3。圖5-3 普通鋼筋計算簡圖可先假定,則由下列可求得受壓區(qū)的高度，設(shè)；由公預(yù)規(guī)，高速公路橋梁安全等級取一級, .由表3-9,跨中，查結(jié)構(gòu)設(shè)計原理葉見曙版表3-2得知鋼筋種類為HRB335的C50混凝土的相對界限受壓區(qū)高度；代入上式得: 整理得: ,且；說明中和軸在翼緣板內(nèi),可用下式求得普通鋼筋面積（普通鋼筋選用HRB335, ）:0；說明按受力計算不需要配置縱向普通鋼筋，現(xiàn)按照構(gòu)造要求配置：普

33、通鋼筋選用HRB335, 。由公預(yù)規(guī),，普通鋼筋選用。普通鋼筋布置在空心板下緣一帶(截面受拉邊緣),沿空心板跨長直線布置。鋼筋重心至板下緣40mm處,即，見圖 5-4。圖5-4 普通鋼筋布置圖（單位：mm）5.4換算截面幾何特性計算由前面計算已知空心板毛截面的幾何特性，毛截面面積,毛截面重心軸至1/2板高的距離,毛截面對其重心軸慣性。5.4.1換算截面面積A0 (5-5) (5-6) (5-7)代入得5.4.2換算截面重心位置所有鋼筋換算截面對毛截面重心的靜矩為：；換算截面重心至空心板毛截面重心的距離為：（向下移）；則換算截面重心至空心板毛截面下緣的距離為：；則換算截面重心至空心板毛截面上緣的

34、距離為：；換算截面重心至預(yù)應(yīng)力鋼筋重心的距離為：；換算截面重心至普通鋼筋重心的距離為：；5.4.3換算截面慣性矩 5.4.4換算截面彈性抵抗矩下緣： ；上緣： ；5.5承載能力極限狀態(tài)計算5.5.1跨中截面正截面抗彎承載力計算預(yù)應(yīng)力鋼絞線合力作用點到截面底邊的距離，普通鋼筋離截面底邊的距離，則預(yù)應(yīng)力鋼筋和普通鋼筋的合理作用點到截面底邊的距離為。；采用換算等效工字形截面來計算，上翼緣厚度，上翼緣工作寬度，肋寬b=429mm.首先按公式來判斷截面類型：；所以屬于第一類T型，應(yīng)按寬度的矩形截面來計算其抗彎承載力。由計算混泥土受壓區(qū)高度x: (5-8) ；將代入下式計算出跨中截面的抗彎承載力： =；計

35、算結(jié)果表明，跨中截面抗彎承載力滿足要求。5.6斜截面抗剪承載力計算5.6.1截面抗剪強度上、下限復(fù)核選取距支點處截面進行斜截面抗剪承載力計算。截面構(gòu)造尺寸及配筋見圖5.首先進行抗剪強度上、下限復(fù)核,按公預(yù)規(guī)5.2.9條： (5-9)式中:-驗算截面處的剪力組合設(shè)計值(KN),由表3-9得支點處剪力及跨中截面剪力,內(nèi)插得到的距支點=400mm處的截面剪力:；代入數(shù)據(jù)得：；計算結(jié)果表明空心板截面尺寸符合要求。按公預(yù)規(guī)5.2.10 條 由于，并對照表3-911沿跨長各截面的控制剪力組合設(shè)計值，在L/5至支點的部分區(qū)段內(nèi)按計算要求配置抗剪鋼筋，其他區(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，本設(shè)

36、計預(yù)應(yīng)力混凝土空心板不設(shè)彎起鋼筋，計算剪力全部由混凝土和箍筋承受，則斜截面抗剪承載力按下式計算： (5-10) 式中，各系數(shù)按公預(yù)規(guī)5.2.7條規(guī)定采用：,；，箍筋采用雙股，則寫出箍筋間距的計算式為：=；,箍筋采用HRB335，則；取箍筋間距150mm，并按公預(yù)規(guī)要求，在支左中心向跨中方向不小于一倍梁高范圍內(nèi)，箍筋間距取100mm。故箍筋間距取100mm。配箍率：（按公預(yù)規(guī)9.3.13條規(guī)定，HRB335，）。在組合設(shè)計剪力值的部分梁段，可只按構(gòu)造要求配置箍筋，設(shè)箍筋仍選用雙肢，配筋率，則可求得構(gòu)造配筋的箍筋間距；取經(jīng)過綜合考慮和比較，箍筋沿空心板跨長布置如圖6.1。 圖5-1 空心板箍筋布置

37、圖（單位：cm）5.6.2斜截面抗剪承載力計算由圖5-1，我們選取以下兩個位置進行空心板斜截面抗剪承載力計算：距支左中心處截面，距跨中位置；距跨中位置處截面，（箍筋間距變化處）；計算截面的剪力組合設(shè)計值，可按表4-1由跨中和支點的設(shè)計枝內(nèi)插得到,計算結(jié)果見表5-1。表5-1 各計算截面剪力組合設(shè)計值截面位置跨中剪力528.234414.984344.88690.818（1）支左中心處截面，由于是直線配筋，故此截面有效高度取與跨中近似相同，由于不設(shè)彎起鋼筋，因此,斜截面抗剪承載力按下式計算：；此處,箍筋間距；抗剪承載力滿足要求。（2）距跨中位置處此處，箍筋間距，； 以上計算均表明滿足斜截面抗剪承

38、載力要求。第六章 預(yù)應(yīng)力損失計算 預(yù)應(yīng)力損失與施工工藝、材料性能及環(huán)境影響等有關(guān)，影響因素復(fù)雜。在無可靠試驗資料的情況下，則按公路橋規(guī)的規(guī)定估算。本橋采用先張法施工。本橋預(yù)應(yīng)力鋼筋采用直徑為15.2mm的17股鋼絞線, ，控制應(yīng)力取。6.1錨具變形、回縮引起的應(yīng)力損失預(yù)應(yīng)力鋼絞線的有效長度取為張拉臺座的長度，設(shè)臺座長,采用一端張拉及夾片式錨具，有頂壓時，則 (6-1) 6.2加熱養(yǎng)護引起的溫度損失 先張法預(yù)應(yīng)力混凝土空心板采用加熱養(yǎng)護的方法，為減少溫度引起的預(yù)應(yīng)力損失，采用分階段養(yǎng)護措施。設(shè)控制預(yù)應(yīng)力鋼絞線與臺座之間的最大溫差；則： =2。6.3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，

39、 (6-2) ；由公預(yù)規(guī)6.2.8條，先張法構(gòu)件傳力錨固時的損失為： ；=0.31（0.521379.4/1860-0.26）1379.4=51.99MPa；,；則6.4鋼筋松弛引起的應(yīng)力損失 (6-3)式中， ；代入得,6.5混凝土收縮、徐變引起的預(yù)應(yīng)力損失 (6-4) ；， 為全部縱向鋼筋截面重心至構(gòu)件換算截面重心軸的距離，構(gòu)件受拉區(qū)全部縱向鋼筋重心處，由預(yù)應(yīng)力（扣除相應(yīng)階段的預(yù)應(yīng)力損失）和結(jié)構(gòu)自重產(chǎn)生的混凝土法向壓應(yīng)力，其值為： (6-5) ； 預(yù)應(yīng)力鋼筋傳力錨固齡期，計算齡期為t時的混凝土收縮應(yīng)變 ，加載齡期為，計算考慮的齡期為t時的徐變系數(shù)。 ；考慮自重的影響,由于收縮徐變持續(xù)時間較

40、長，采用全部永久作用，查表3-6得空心板全部永久作用彎矩,，在全部鋼筋重心處由自重產(chǎn)生的拉應(yīng)力為:跨中截面：；： ；支點截面：；則全部縱向鋼筋重心處的壓應(yīng)力為：跨中截面： ；： ；支點截面： ；公預(yù)規(guī)規(guī)定，不得大于傳力錨固時混凝土立方體抗壓強度的0.5倍，設(shè)傳力錨固時，混凝土達(dá)到C30，則=30MP，0.5=15MP，則跨中、四分點、支點截面全部鋼筋重心處的壓應(yīng)力為5.42MPa，7.138MPa，11.327MPa，均小于15 MPa，滿足要求。設(shè)傳力錨固齡期為7d，計算齡期為混凝土終極值tu，設(shè)橋梁所處環(huán)境的大氣相對濕度為75%，由前面計算知，空心板毛截面面積A=581000，空心板與大氣

41、接觸的周邊長度為u，u=2（71+551+113+120）+1240+1040+2（170+144+400）+460+520=6398mm理論厚度h=181.62；查公預(yù)規(guī)表6.2.7直線內(nèi)插得到: 把各項數(shù)據(jù)代入計算公式得:跨中截面：；： ；支點截面：；6.6預(yù)應(yīng)力損失組合傳力錨固時第一批損失：；傳力錨固后預(yù)應(yīng)力損失總和:跨中截面：支點截面：各截面的有效預(yù)應(yīng)力：?？缰薪孛妫?；： ；支點截面：；第七章 驗算7.1正常使用極限狀態(tài)計算7.1.1正截面抗裂性驗算正截面抗裂性計算是對構(gòu)件跨中截面混凝土的拉應(yīng)力進行計算，并滿足公預(yù)規(guī)6.3條要求。對于部分預(yù)應(yīng)力A類構(gòu)件，應(yīng)滿足兩個要求：第一，在作用短期

42、效應(yīng)組合下，；第二，在作用長期效應(yīng)組合下，即不出現(xiàn)拉應(yīng)力。為在作用短期效應(yīng)組合下，空心板抗裂驗算邊緣的混凝土法向拉應(yīng)力空心板跨中截面彎矩，換算截面下緣抵抗矩；為扣除全部預(yù)應(yīng)力損失后的預(yù)加力，在構(gòu)件抗裂驗算邊緣產(chǎn)生的預(yù)壓應(yīng)力， (7-1)； ； (7-2) ；為在作用長期效應(yīng)組合下，空心板抗裂驗算邊緣的混凝土法向拉應(yīng)力空心板跨中截面彎矩，換算截面下緣抵抗矩； ； ；符合公預(yù)規(guī)對A類構(gòu)件的規(guī)定。7.1.2斜截面抗裂性驗算部分預(yù)應(yīng)力A類構(gòu)件斜截面抗裂性驗算是以主拉應(yīng)力控制，采用作用的短期效應(yīng)組合。選用支點截面，分別計算支點截面A-A纖維（空洞頂面），B-B纖維（空心板換算截面），C-C纖維（空洞底面

43、）處主拉應(yīng)力，對于部分預(yù)應(yīng)力A類構(gòu)件應(yīng)滿足：；為混凝土的抗拉強度標(biāo)準(zhǔn)值，C50， ；驗算主拉應(yīng)力（1） A-A纖維： ( ) (7-3)為支點截面短期組合效應(yīng)剪力設(shè)計值；為計算主拉應(yīng)力處截面腹板的寬度480mm；為空心板A-A纖維以上截面對空心板換算截面重心軸的靜矩：； ； (7-4)為豎向荷載產(chǎn)生的彎矩，在支點。； ；負(fù)值表示拉應(yīng)力。預(yù)應(yīng)力混凝土A類構(gòu)件，在短期效應(yīng)組合下，預(yù)制構(gòu)件應(yīng)符合；現(xiàn)A-A纖維：符合要求。（2）B-B纖維：；S=1240120（413.57-120/2）+240（413.57-120）（413.57-120）/2=73.310mm； ； 為豎向荷載產(chǎn)生的彎矩，在支點，

44、 ； ； 負(fù)值表示拉應(yīng)力。B-B纖維，符合公預(yù)規(guī)對部分預(yù)應(yīng)力A類構(gòu)件斜截面抗裂性要求。（3） C-C纖維： ；為豎向荷載產(chǎn)生的彎矩，在支點， ；B-B纖維上述結(jié)果表明，本橋空心板滿足公預(yù)規(guī)對部分預(yù)應(yīng)力A類構(gòu)件斜截面抗裂性要求。7.2變形計算7.2.1正常使用階段的撓度計算使用階段的撓度值，按短期荷載效應(yīng)組合計算，并考慮撓度長期增長系數(shù)，對于C50混凝土，橋梁工程葉見曙版第三章第四節(jié)可知關(guān)于的取值：當(dāng)采用C40C80混凝土?xí)r，取為1.451.35，中間強度等級可按直線內(nèi)插取用。計算預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁預(yù)加力反拱時，取為2。對于部分預(yù)應(yīng)力A類構(gòu)件，使用階段的撓度計算時，抗彎剛度。取跨中截面尺寸及配筋

45、情況確定：；短期荷載組合作用下的撓度值，可簡化為按等效均布荷載作用情況計算： (8-6)自重產(chǎn)生的撓度值按等效均布荷載作用情況計算：（）；消除自重產(chǎn)生的撓度，并考慮長期影響系數(shù)后，正常使用階段的撓度值為：計算結(jié)果表明，使用階段的撓度值滿足公預(yù)規(guī)要求。7.2.2預(yù)加力引起的反拱度計算及預(yù)拱度的設(shè)置（1）預(yù)加力引起的反拱度計算空心板當(dāng)放松預(yù)應(yīng)力鋼絞線時跨中產(chǎn)生反拱度，設(shè)這時空心板混凝土強度達(dá)到C30。預(yù)應(yīng)力產(chǎn)生的反拱度計算按跨中截面尺寸及配筋計算，并考慮反拱長期增長系數(shù)。此時的抗彎剛度：?？招陌瀹?dāng)放松預(yù)應(yīng)力鋼絞線時設(shè)空心板混凝土強度達(dá)到C30， 換算截面面積：所有鋼筋截面換算面積對毛截面重心的靜矩

46、為：換算截面重心至毛截面重心的距離：（向下移）換算截面重心至空心板下緣的距離： y=-5-9.75=385.25mm；換算截面重心至空心板上緣的距離：；預(yù)應(yīng)力鋼絞線至換算截面重心的距離：；普通鋼筋至換算截面重心的距離：；換算截面慣矩：換算截面的彈性抵抗矩：下緣；上緣；由前面式子計算得扣除預(yù)應(yīng)力損失后的預(yù)加力為：；則由預(yù)加力產(chǎn)生的跨中反拱度，并乘反拱長期增長系數(shù)，得：（2）預(yù)拱度的設(shè)置由公預(yù)規(guī)6.5.5條，當(dāng)預(yù)加應(yīng)力的長期反拱值小于按荷載短期效應(yīng)組合計算的長期撓度時，應(yīng)設(shè)預(yù)拱度，其值按該荷載的撓度值與預(yù)加應(yīng)力長期反拱值之差采用。；可不設(shè)預(yù)拱度。7.3持久狀態(tài)應(yīng)力驗算持久狀態(tài)應(yīng)力計算應(yīng)計算使用階段

47、正截面混凝土的法向壓應(yīng)力、預(yù)應(yīng)力鋼筋的拉應(yīng)力、斜截面的主壓應(yīng)力。計算時作用取標(biāo)準(zhǔn)值，不計分項系數(shù)，汽車荷載考慮沖擊系數(shù)。（1）跨中截面混凝土的法向壓應(yīng)力驗算跨中截面的有效預(yù)應(yīng)力： ；跨中截面的有效預(yù)加力： ；標(biāo)準(zhǔn)值效應(yīng)組合： ； (7-5)。（2）跨中預(yù)應(yīng)力鋼絞線的拉應(yīng)力驗算 (7-6)為按荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值計算的預(yù)應(yīng)力鋼絞線重心處混凝土法向拉應(yīng)力：；預(yù)應(yīng)力鋼絞線中的拉應(yīng)力為：；（3）斜截面主應(yīng)力驗算斜截面主應(yīng)力計算選取支點截面的A-A纖維、B-B纖維、C-C纖維在標(biāo)準(zhǔn)值效應(yīng)和預(yù)應(yīng)力作用下產(chǎn)生的主壓應(yīng)力和主拉應(yīng)力驗算，并滿足的要求。 ； (7-7)； (7-8) ； (7-9) A-A纖維；，符合公預(yù)規(guī)要求。 B-B纖維；，符合公預(yù)規(guī)要求。 C-C纖維；，符合公預(yù)規(guī)要求。7.4短暫狀態(tài)應(yīng)