預(yù)應(yīng)力混凝土空心板橋設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文

1、鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院畢 業(yè) 論 文（設(shè) 計(jì)） 屆 土木工程(道路與橋梁方向)專業(yè) 班級題 目 預(yù)應(yīng)力混凝土空心板橋設(shè)計(jì) 姓 名 學(xué)號 指導(dǎo)教師 職稱 講師 年 五 月 十五 日內(nèi) 容 摘 要預(yù)應(yīng)力混凝土空心板在我國橋梁建筑上占有重要的地位，在目前，對于中小跨徑的的永久性橋梁，都在盡量采用預(yù)應(yīng)力混凝土空心板橋，因?yàn)檫@種橋梁具有就地取材，工業(yè)化施工，耐久性好，適應(yīng)性強(qiáng)，整體性好的優(yōu)點(diǎn)。從而決定了本設(shè)計(jì)中橋型的選擇，整個的計(jì)算方法。本文對一個2×20 米先張法預(yù)應(yīng)力混凝土空心板簡支橋進(jìn)行了設(shè)計(jì)驗(yàn)算。文章擬定了橋梁的上部結(jié)構(gòu)尺寸，對荷載內(nèi)力進(jìn)行了計(jì)算，并且對主要構(gòu)件進(jìn)行了強(qiáng)度承載能力極限狀態(tài)

2、和正常使用極限狀態(tài)驗(yàn)算。其中，上部結(jié)構(gòu)尺寸的擬定，主要參考了橋涵規(guī)范及相關(guān)范例；利用鉸接板法和杠桿原理法求解橫向分布系數(shù)，并且參考相關(guān)范例對 10 塊空心板進(jìn)行了分組，從而可以查表得出橫向分布影響線，進(jìn)而求得橫向分布系數(shù)。本次設(shè)計(jì)的內(nèi)容主要包括：空心板、蓋梁、樁柱三大部分的設(shè)計(jì)與計(jì)算。分別先后完成幾何尺寸設(shè)計(jì)、荷載組合計(jì)算、鋼筋配置及驗(yàn)算、預(yù)應(yīng)力損失計(jì)算、裂縫及變形驗(yàn)算、持久和短暫狀態(tài)應(yīng)力驗(yàn)算等具體項(xiàng)目，每一部分都有詳細(xì)、精確的計(jì)算過程。本次設(shè)計(jì)成果有：計(jì)算書和配套施工圖紙。關(guān) 鍵 詞預(yù)應(yīng)力；空心板；蓋梁；樁柱Design of Pre-stressed Concrete Hollow Sla

3、b Bridgeshuangzhenyi Tutor: Zhang DayingAbstractPrestressed concrete hollow slab bridge construction in China occupies an important position in the small span permanent bridges, are as far as possible Prestressed Concrete Hollow Slab, because the bridge with local materials, industrial construction,

4、 durability, adaptability, integrity advantages. To determine the design of the bridge type selection, the entire calculation method.In this paper, a 20-meter pre-tensioned prestressed concrete hollow slab simply supported bridge design checking. The intended size of the upper part of the bridge str

5、ucture, the load internal forces was calculated, and the main components of strength ultimate limit state and serviceability limit state checking. Among them, the intended size of the upper structure, the main reference bridges and culverts specification and examples; hinge plate method and the leve

6、r principle method to solve the lateral distribution coefficient and reference example 10 hollow board packet, which can look-up table draw horizontal distribution of line, and then obtain the lateral distribution coefficient.This design's content mainly includes: Spatial core, Ge Liang, pile th

7、ree major part designs and computation. Does things in order of importance and urgency completes the geometry size design, the load combination computation, the steel bar disposition and the checking calculation, the loss of prestress computation, the crack and the distortion checking calculation, l

8、asting and the short condition stress checking calculation and so on specific items, each part has in detail, the precise computational process. This design achievement includes: Account book and necessary construction blueprint.Key WordsPre-stressed ; Spatial core ; Cap beam ; Pile 目 錄第一章 橋梁設(shè)計(jì)概況11.

9、1地貌及標(biāo)高11.2水文11.3地質(zhì)11.4跨徑及橋?qū)?1.5設(shè)計(jì)荷載21.6材料2混凝土2鋼筋21.6.3.板式橡膠支座21.7施工工藝21.8結(jié)構(gòu)尺寸21.9設(shè)計(jì)依據(jù)和參考書3第二章 方案比選4第三章 上部結(jié)構(gòu)計(jì)算53.1主梁截面幾何特性計(jì)算5第四章 作用效應(yīng)計(jì)算64.1 永久作用效應(yīng)64.2 可變作用效應(yīng)74.3內(nèi)力組合效應(yīng)13第五章 預(yù)應(yīng)力鋼筋面積的估算及預(yù)應(yīng)力鋼筋布置165.1 預(yù)應(yīng)力鋼筋數(shù)量的估算165.2 預(yù)應(yīng)力鋼筋的布置185.3 普通鋼筋數(shù)量的估算和布置18第六章 主梁截面換算特性計(jì)算206.1中板206.2邊板22第七章 主梁截面強(qiáng)度及應(yīng)力驗(yàn)算237.1正截面強(qiáng)度計(jì)算237

10、.2斜截面強(qiáng)度驗(yàn)算24第八章預(yù)應(yīng)力損失計(jì)算298.1錨具變形、鋼筋回縮引起的應(yīng)力損失298.2 加熱養(yǎng)護(hù)引起的損失298.3預(yù)應(yīng)力鋼筋松弛引起的損失298.4混凝土彈性壓縮引起的應(yīng)力損失308.5混凝土收縮徐變引起的應(yīng)力損失318.6預(yù)應(yīng)力損失組合35第九章 正常使用極限狀態(tài)計(jì)算379.1 正截面抗裂性驗(yàn)算379.2 斜截面抗裂性驗(yàn)算38第十章 空心板變形計(jì)算4210.1 正常使用階段的撓度計(jì)算4210.2 預(yù)加力引起的反拱度計(jì)算及預(yù)拱度設(shè)置43第十一章 持久狀態(tài)應(yīng)力驗(yàn)算4611.1 跨中截面混凝土法向壓應(yīng)力驗(yàn)算4611.3 斜截面主應(yīng)力驗(yàn)算47第十二章 空心板截面短暫狀態(tài)應(yīng)力驗(yàn)算52第十三章

11、 最小配筋率復(fù)核58第十四章 橋梁下部結(jié)構(gòu)的計(jì)算6014.1蓋梁6014.2樁柱計(jì)算71致 謝79預(yù)應(yīng)力混凝土空心板橋設(shè)計(jì)班級：1109952 學(xué)號：41 姓名：雙振毅 指導(dǎo)老師：張大英 講師第一章 橋梁設(shè)計(jì)概況1.1地貌及標(biāo)高該大橋址位于地勢平坦地區(qū)，河床淤泥頂標(biāo)高-0.25m，常年水位標(biāo)高0.8m,橋面頂標(biāo)高5.2m。地基土上層為硬塑粘性土，下層為中密細(xì)砂夾礫石。1.2水文 該區(qū)域?yàn)榛春由嫌沃Я鲄R水區(qū)域，是東部地區(qū)地表水必經(jīng)水道。該處河道比降較小，水流緩慢，對河床沖刷較小，橋墩對水流影響很小，不影響行洪。1.3地質(zhì)該處位屬河流沖積平原地貌，地質(zhì)構(gòu)造不發(fā)育，巖土層分布較均勻，巖體主要是寒武系

12、石灰?guī)r層，自上而下為：雜填土、黏土層、粗砂層、石灰?guī)r層，地質(zhì)穩(wěn)定適合本橋建設(shè)；設(shè)計(jì)考慮石灰?guī)r為持力層，河道內(nèi)樁基基本沒有土層，考慮橋墩的穩(wěn)定，要求嵌巖深度大于橋規(guī)的規(guī)定。 1.4跨徑及橋?qū)挶驹O(shè)計(jì)為兩等跨預(yù)應(yīng)力混凝土空心板橋。標(biāo)準(zhǔn)跨徑：20m；主梁全長：19.96米；計(jì)算跨徑：19.5米；橋?qū)挘簝?.0+2×0.75m1.5設(shè)計(jì)荷載公路I級； 人群荷載3.5kN/m2 1.6材料混凝土采用C50混凝土澆注預(yù)制主梁，欄桿和人行道板采用C30混凝土，C30防水混凝土和瀝青混凝土磨耗層；鉸縫采用C40混凝土澆注，封錨混凝土也使用C40；橋面連續(xù)采用C30混凝土。鋼筋 普通鋼筋主要采用HRB3

13、35鋼筋，預(yù)應(yīng)力鋼筋為鋼絞線。.板式橡膠支座采用三元乙丙橡膠，采用耐寒型，尺寸根據(jù)計(jì)算確定。1.7施工工藝預(yù)制預(yù)應(yīng)力空心板采用先張法施工工藝1.8結(jié)構(gòu)尺寸 空心板的橫斷面尺寸見圖所示：圖 1.1 空心板截面構(gòu)造及尺寸（尺寸單位：cm） 上部構(gòu)造尺寸如下圖：圖1.2 橫斷面布置圖（尺寸單位：cm）1.9設(shè)計(jì)依據(jù)和參考書 1、公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（JTGB01-2003）； 2、公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范（JTG D60-2004）； 3、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（JTG D62-2004）； 4、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（JTJ 023-85）； 5、公路橋涵設(shè)計(jì)手冊（梁橋

14、）上冊，人民交通出版社，1996年； 6、橋梁工程本科教材；7、混凝土簡支梁（板）橋易建國編（第二版），人民交通出版社，2000年；第二章 方案比選設(shè)計(jì)的橋?yàn)榭鐝綖?0米的中型橋，采用公路I級荷載為設(shè)計(jì)荷載，人群荷載3.5kN/m2 。經(jīng)綜合比較，采用預(yù)應(yīng)力混凝土空心板橋，且邊板與中板采用不同的截面形式，即直接在邊板懸出挑梁來承擔(dān)人行荷載。比較優(yōu)勢分析如下：1. 板橋的優(yōu)點(diǎn)：建筑高度小，使用于橋下凈空受限制的橋梁，與其它類型橋梁相比，可以降低橋頭引道路堤高度，縮短引道的長度。板橋外形簡單，制造方便，既便于采用土模技術(shù)，又便于進(jìn)行工廠化成批生產(chǎn)，且空心板橋重量輕，運(yùn)輸、安裝均比較方便。預(yù)應(yīng)力混凝

15、土簡支板橋常用跨徑在20米以下。2. 預(yù)應(yīng)力優(yōu)點(diǎn)：有效利用現(xiàn)代高強(qiáng)度材料，減小了構(gòu)件截面，降低自重，增大跨越能力，節(jié)省鋼材，達(dá)到了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。預(yù)應(yīng)力橋梁剛度大，在長期荷載作用下，減小裂縫發(fā)生的可能，提高構(gòu)件的耐久性。3. 裝配式的優(yōu)點(diǎn)：構(gòu)件的尺寸及形式趨于標(biāo)準(zhǔn)化，可采用大規(guī)模工業(yè)化制作。裝配式構(gòu)件可以節(jié)省勞動力和降低勞動強(qiáng)度，提高工程質(zhì)量和生產(chǎn)力，降低了工程造價。構(gòu)件制作不受季節(jié)、天氣影響，保證了預(yù)制構(gòu)件的質(zhì)量，上下部同時施工也加快了施工進(jìn)度，縮短了工期，節(jié)省了大量模板的消耗。 綜合以上優(yōu)點(diǎn)，選用預(yù)應(yīng)力混凝土空心板橋較為經(jīng)濟(jì)、合理。第三章 上部結(jié)構(gòu)計(jì)算3.1主梁截面幾何特性計(jì)算1.毛截面面

16、積A 2.質(zhì)心 故距下緣為40.43cm兩邊鉸縫對圓心軸的距離3.空心板毛截面對質(zhì)心慣性矩 空心板截面的抗扭剛度可簡化為下式的單向截面來近似計(jì)算：第四章 作用效應(yīng)計(jì)算4.1 永久作用效應(yīng)1）空心板自重（第一階段結(jié)構(gòu)自重）g1（中板）（邊板）2）橋面系自重（第二階段結(jié)構(gòu)自重）人行道及欄桿重力平均分布于各板上，欄桿：橋面鋪裝，瀝青混凝土： 混凝土：鉸縫自重：3）恒載自重g（中板）（邊板）計(jì)算圖式如圖4.1，設(shè)為計(jì)算截面離左支座的距離，并令,則：主梁彎矩和剪力的計(jì)算公式分別為： 圖4.1 恒載內(nèi)力計(jì)算圖式由此可計(jì)算簡支空心板永久作用（自重效應(yīng)）計(jì)算結(jié)果如下表4.1 永久作用效應(yīng)匯總表 作用類型作用g

17、i(kN/m)計(jì)算跨徑(m)計(jì)算效應(yīng)M（kN.m)作用效應(yīng)V(kN)中板邊板中板邊板跨中(1/8gl2)1/4跨（3/32gl2)支點(diǎn)(1/2gl)1/4跨（1/4gl)跨中中板邊板中板邊板中板邊板中板邊板中板邊板g21.0923.63819.519.51002.41124751.826842.66205.6230.5102.8115.2004.2 可變作用效應(yīng)本示例汽車荷載采用公路I級荷載，它由車道荷載及車輛荷載組成，車道荷載qk=10.5kN/m和的集中荷載組成。而在計(jì)算剪力效應(yīng)時，集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值pk應(yīng)乘以1.2的系數(shù)，即計(jì)算剪力時pk=1.2pk=1.2×238=285.6(k

18、N)按橋規(guī)車道荷載的均布系數(shù)應(yīng)滿布于使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生最不利效應(yīng)的同號影響線上。集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值只作用于相應(yīng)影響線中一個最大影響線峰值處，多車道橋梁還要考慮多車道折減，本示例布置雙車道不折減.1）荷載橫向分布系數(shù)計(jì)算（1）支座處的荷載橫向分布系數(shù)m0的計(jì)算（杠桿法）支點(diǎn)處的荷載橫向分布系數(shù)按杠桿原理法計(jì)算。 首先，繪制橫向影響線圖，在橫向影響線上按最不利荷載布置，根據(jù)對稱性，只需計(jì)算1、2、3、4、5號板的荷載橫向分布系數(shù)即可。1號板： 汽車： =1/2=0.1173人群： = =1.188圖4.2 12號板支點(diǎn)處橫向分布影響線（2）跨中及L/4處的荷載橫向分布系數(shù)預(yù)制板間采用企口縫連接，所以跨中的荷載

19、橫向分布系數(shù)按鉸接板法計(jì)算。首先計(jì)算空心板的剛度系數(shù)：其中I=5.10479×10-2(m4) b=104cm l=19.5m，故：綜上，從<<梁橋工程>>中的鉸接板荷載橫向分布影響線用表(附表I)中查表9-1,9-2,9-3,9-4，在=0.01和=0.02內(nèi)插求得=0.0162時1號至4號板在車道荷載作用下的荷載橫向分布系數(shù)值。計(jì)算結(jié)果如下圖4.3所示 (3) 支點(diǎn)到L/4處的荷載橫向分布系數(shù)支點(diǎn)到L/4處的荷載橫向分布系數(shù)按直線內(nèi)插法求得，計(jì)算結(jié)果匯總?cè)缦卤?.2.表4.2 橫向分布系數(shù)匯總表 荷載類別1號2號3號4號5號mcmomcmomcmomcmo

20、mcmo汽車0.23460.17310.23650.50.23590.50.23080.50.22070.5人群0.24211.1880.16500.13300.11100.0910(4) 荷載橫向分布系數(shù)沿橋跨的變化在計(jì)算荷載的橫向分布系數(shù)時，通常用“杠桿原理法”來計(jì)算荷載位于支點(diǎn)處的橫向分布系數(shù)m0,而用其它的方法來計(jì)算荷載位于跨中的橫向分布系數(shù)mc,這是因?yàn)楹奢d在橋跨縱向的位置不同，對某一主梁產(chǎn)生的橫向分布系數(shù)也各異。位于橋跨其它位置的荷載橫向分布系數(shù)的處理方法是：方法一，對于無中間橫隔梁或僅有一根中間橫隔梁的情況，跨中部分采用不變的mc,從離支點(diǎn)l/4處起至支點(diǎn)的區(qū)段內(nèi)mc呈直線形過渡

21、；方法二，對于有多根內(nèi)橫隔梁的情況，mc從第一根內(nèi)橫隔梁起向m0直線過渡。依據(jù)公路橋涵通用規(guī)范規(guī)本設(shè)計(jì)跨中采用不變的mc，從離支點(diǎn)L/4處起至支點(diǎn)的區(qū)段內(nèi)mx呈直線過渡的方法計(jì)算，如圖4.3所示。圖4.3 各板橫向分布系數(shù)沿橋跨方向變化圖(1) 沖擊系數(shù)的計(jì)算公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范（JTG D60-2004）第規(guī)定，汽車沖擊系數(shù)的計(jì)算采用以結(jié)構(gòu)基頻為主要影響因素的計(jì)算方法，對于簡支梁橋，結(jié)構(gòu)頻率f可采用下式計(jì)算中板 MPa，m4，m，kg/m,分別代入公式：Hz1.5Hzf中14Hz,所以有（通用規(guī)范（JTG D602004） 所求有(2) 按通用規(guī)范（JTG D602004）第規(guī)定，公路I級車

22、道荷載的均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值為KN/m。 集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值內(nèi)插為： KN 人群荷載：KN/m計(jì)算彎矩所用公式為： 1號板：L/2截面（圖4.4）彎矩 KN·m KN·m圖4.4 跨中截面彎矩剪力2) 剪力KN圖4.5 L/4截面彎矩剪力 圖4.6 支點(diǎn)截面彎矩剪力同理，可以得到2、3、4、5號板的跨中截面、L/4截面、支點(diǎn)截面的彎矩和剪力，計(jì)算結(jié)果匯總于表2.3中。 表4.3各板活載內(nèi)力標(biāo)準(zhǔn)值 板號荷載類別彎矩(KNm)剪力（KN)支點(diǎn)L/4L/2支點(diǎn)L/4L/21汽車0.00364.74485.8291.8079.5749.30人群0.0018.8425.099.2552.895

23、1.2862汽車0.00381.41489.75216.1580.2249.70人群0.0018.9925.293.6202.9181.2963汽車0.00380.51488.51216.0980.0149.58人群0.0018.9425.232.9182.9111.2934汽車0.00372.85477.95215.5978.2848.51人群0.0018.5324.682.4352.8481.2655汽車0.00357.67457.03214.5974.8646.38人群0.0017.7223.601.9962.7231.2094.3內(nèi)力組合效應(yīng)公路橋涵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)按承載能力極限狀態(tài)和正常使用

24、極限狀態(tài)進(jìn)行作用效應(yīng)組合。1承載能力極限狀態(tài)效應(yīng)組合(組合結(jié)果見表2.4)2正常使用極限狀態(tài)效應(yīng)組合（1） 作用短期效應(yīng)組合組合結(jié)果見表4.4。（2）作用長期效應(yīng)組合組合結(jié)果見表2.4。表4.4 空心板各板內(nèi)力組合表 序號荷載情況彎矩(KNm)剪力（KN)支點(diǎn)L/4L/2支點(diǎn)L/4L/21號板基本組合0.001539.7932056.598415.45079.57470.4762號板基本組合0.001450.9961917.91553.48080.21871.0363號板基本組合0.001446.8581912.346552.61280.14570.8964號板基本組合0.001434.165

25、1895.126551.37578.28569.375號板基本組合0.001411.1211863.806549.49674.86066.304控制設(shè)計(jì)的計(jì)算內(nèi)力1號板0.001539.7932056.598415.45079.57470.4765號板0.001411.1211863.806549.49674.86066.304表4.5 短期效應(yīng)組合表 序號荷載情況彎矩(KNm)剪力（KN)支點(diǎn)L/4L/2支點(diǎn)L/4L/21號板恒載總重0842.661123.54230.47115.2350恒0842.661123.54230.47115.23500.7*汽0255.318340.07464.

26、2655.69934.51人016.0425.189.2552.8951.3短期組合01063.2821421.215291.215162.76028.9525號板恒0751.831002.43205.68102.8400.7*汽0250.369324.996150.2252.40232.48人07.319.732.02.7321.2短期組合0869.3921272.573275.262147.55215.352表4.6 長期效應(yīng)組合表 序號荷載情況彎矩(KNm)剪力（KN)支點(diǎn)L/4L/2支點(diǎn)L/4L/21號板恒載總重0842.661123.54230.47115.2350恒0842.661

27、123.54230.47115.23500.4*汽0145.896194.32836.7231.82819.720.4人06.41610.0723.7021.1580.52長期組合0965.981289.32263.595141.89616.3215號板恒0751.831002.43205.68102.8400.4*汽0143.0683.89285.8429.94418.560.4*人02.9243.8920.81.0890.48長期組合0869.3921155.13275.262127.92315.352第五章 預(yù)應(yīng)力鋼筋面積的估算及預(yù)應(yīng)力鋼筋布置5.1 預(yù)應(yīng)力鋼筋數(shù)量的估算本示例采用先張法

28、預(yù)應(yīng)力混凝土空心板構(gòu)造形式。設(shè)計(jì)時它應(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)時應(yīng)具有一定的安全儲備。因此，預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁設(shè)計(jì)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)下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，再由構(gòu)件的承載能力極限狀態(tài)要求普通鋼筋的數(shù)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)應(yīng)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

29、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)件抗裂驗(yàn)算邊緣混凝土的法向拉應(yīng)力； -構(gòu)件抗裂驗(yàn)算邊緣混凝土的有效預(yù)壓應(yīng)力。在初步設(shè)計(jì)時，和可按下列公式近似計(jì)算： 及 式中：A-構(gòu)件毛截面面積； ep-預(yù)應(yīng)力鋼筋重心對毛截面重心軸的偏心距，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：式中：ftk混凝土抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值。本示例是以邊板為例， 預(yù)應(yīng)力空心板采用C50，ftk=2.65MPa, 。 , 則所需預(yù)應(yīng)力鋼筋截面面積Ap為：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。本示例采用1×

30、;7股鋼絞線作為預(yù)應(yīng)力鋼筋，直徑15.2mm，公稱截面面積139mm2,fpk=1860MPa,fpd=1260MPa,Ep=1.95×105MPa.按公預(yù)規(guī)，則張拉控制應(yīng)力為：MPa，預(yù)應(yīng)力損失綜合近似假定為20%張拉控制應(yīng)力來估算，則：采用15根1×7股鋼絞線，即鋼絞線，單根鋼絞線公稱面積139mm2，則滿足要求。偏安全考慮中板亦采用與邊板相同預(yù)應(yīng)力配筋。5.2 預(yù)應(yīng)力鋼筋的布置預(yù)應(yīng)力空心板中板選用15根，邊板選用18根1×7股鋼絞線布置在空心板下緣ap=40mm,沿空心板跨長直線布置，即沿跨長ap=40mm,保持不變，預(yù)應(yīng)力鋼筋布置滿足公預(yù)規(guī)要求，鋼絞線凈距

31、不小于25mm，端部設(shè)置長度不小于150mm的螺旋鋼筋等。具體布置見施工圖.5.3 普通鋼筋數(shù)量的估算和布置在預(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?？招陌逯邪鍝Q算成等效工字形截面來考慮。換算的原則為：換算后的截面與原截面毛截面面積相等；慣性矩相等；質(zhì)心軸在統(tǒng)一水平線上。于是可將中板換算為如下工字形截面，具體尺寸見圖中所示： 圖5.1 簡化前的中板截面 圖5.2 簡化后的中板截面由圖可知2a=78.2cm,hf=11.2cm,hf=16.2cm.為簡化工作量并出于安全考慮，邊板采用與中板相同

32、的工字形換算截面。估算普通鋼筋時可先假定xhf,由下式求得受壓區(qū)高度x。設(shè)ho=h-aps=85-4=81cm=810mm,而，由公預(yù)規(guī)，ro=1.0,C50混凝土fcd=22.4MPa,跨中Mud=2056.598kN·m =2056.598×106 N·m,bf=1030mm,代入上式得：1.0×2056.598×106 22.4×1030 ×x ×(810-x/2) 整理后，求得x=118.76mm> hf=112mm 且mm說明中和軸在腹板內(nèi)，可用下式計(jì)算所需鋼筋面積As:再補(bǔ)選一根1×7股

33、鋼絞線，即鋼絞線，至此滿足要求。普通鋼筋按構(gòu)造配置且普通鋼筋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40mm處，即as=40mm.第六章 主梁截面換算特性計(jì)算6.1中板 由前面計(jì)算已知空心板中板毛截面的幾何特性。中板毛截面面積A=5679cm2,毛截面重心軸至1/2板高的距離d=21mm（向下），毛截面對其重心軸慣性矩I=5.10479×10-2m41換算截面面積 =1.9510/（3.4510）=5.65跨中截面：=482900+（5.65-1）2224=493241.6mm2 ；截面：=482900+（5.65-1）13914=491948.9

34、mm2 ；支點(diǎn)截面：=482900+（5.65-1）1394=485485.4mm2 。2 換算截面重心位置預(yù)應(yīng)力鋼筋換算截面對空心毛截面重心的凈距為：跨中截面：=（5.65-1）2224（425-21-40） =3764342.4mm2截面：=（5.65-1）13914（425-21-40） =3293799.6 mm2支點(diǎn)截面：=4.651394364=941085.6 mm2換算截面到毛截面重心的距離d跨中截面： mm 截面： mm 支點(diǎn)截面： mm 因此，換算截面重心至下緣距離和預(yù)應(yīng)力鋼筋重心的距離：跨中截面：=425-21-7.63 = 396.37mm ， =396.37-40=3

35、56.37mm截面： =397.3 mm ，=357.3 mm支點(diǎn)截面：=402.06 mm ，=362.06 mm 換算截面重心至上緣距離：跨中截面：=425+21+7.63=453.63mm截面： =425+21+6.70=452.7mm支點(diǎn)截面：=425+21+1.94=447.94mm3換算截面慣性矩跨中截面： =41194.5×106+4829007.63+（5.65-1）2224356.37 =4.2536×1010mm4截面： =4.2371×1010mm4支點(diǎn)截面： =4.1535×1010mm4換算截面彈性抵抗矩下緣：跨中截面：=4.2

36、536×1010/396.37=1.073×108mm 截面：=1.066×108mm 支點(diǎn)截面：=1.033×108mm上緣：跨中截面：=4.2536×1010/453.63=0.93768×108mm 截面：=0.93596×108mm 支點(diǎn)截面：=0.92724×108mm6.2邊板邊板毛截面面積A=5806cm2, I=4.9178×10-2m4毛截面重心軸至1/2板高的距離d=9.14mm（向上）同中板計(jì)算步驟，可得邊板換算截面幾何特性如下： 跨中截面：AO=590941.6mm2,So=407

37、6038.224mm3，do=6.898mm, =427.242mm， =387.242mm，=422.758mm，Io=5.0756×1010mm4，=1.188×108mm,=1.200×108mm；截面：AO=583185.4mm2,So=3566533.45mm3，do=6.049mm, =428.091mm， =388.091mm，=421.909mm，Io=5.0563×1010mm4，=1.181×108mm,=1.198×108mm；支點(diǎn)截面：AO=583185.4mm2, So=1019009mm3，do=1.747

38、mm, =392.393mm， =352.393m，=417.607mm，Io=4.95×1010mm4，=1.26×108mm,=1.185×108mm。第七章 主梁截面強(qiáng)度及應(yīng)力驗(yàn)算7.1正截面強(qiáng)度計(jì)算將空心板截面按照等面積、等慣性矩和形心不變的原則工字形截面換算方法如下：對于邊板來說： 按面積相等： cm2 按慣性矩相等： cm4 聯(lián)立求解上述兩式得：cm，cm這樣，在空心板截面高度、寬度以及圓孔的形心位置都不變的條件下，等效工字形截面尺寸為： 上翼板厚度：cm 下翼板厚度：cm 腹板厚度：cm同理，中板板簡化后的cm，cm，cm，cm,cm。截面有效高度=

39、850-40=810cm ,C50的混凝土=22.4Mpa, s15.2(7s5)鋼絞線的抗拉設(shè)計(jì)強(qiáng)度=1260 MPa中板跨中截面最大計(jì)算彎矩=2056.6KN·m, =112mm ,=348mm， 由水平力平衡，即可求得所需混凝土受壓區(qū)面積為mm21030×112=115360mm2說明x軸不位于腹板內(nèi)，屬于第二類T型梁截面。所以 mmmm2截面的抗力矩：=2097.68 KN·m KN·m，滿足要求。7.2斜截面強(qiáng)度驗(yàn)算1箍筋設(shè)計(jì)（1）復(fù)核主梁截面尺寸根據(jù)“公預(yù)規(guī)”第條，矩形、T形和I形截面的受彎構(gòu)件，其抗剪截面應(yīng)符合下列要求： 由前面計(jì)算知：中板

40、： =549.496KN,fcu,k=50, b=348mm, h0=850-40=810mm代入上式得： KNKN<1016.53KN邊板： =415.45KN, cu,k=50, b=480.3mm, h0=850-40=810mm代入上式得： KNKN<1402.98KN所以截面尺寸滿足要求。（2）核算是否需要根據(jù)計(jì)算配置箍筋可不進(jìn)行斜截面抗剪承載力的驗(yàn)算，僅需要按“公預(yù)規(guī)”第條構(gòu)造要求配置箍筋。中板：KN KN對照內(nèi)力匯總表各計(jì)算截面控制設(shè)計(jì)的剪力值，邊板可以按構(gòu)造配箍筋，中板沿跨長相當(dāng)一部分區(qū)段需按計(jì)算要求配置箍筋。為構(gòu)造和施工方便，本設(shè)計(jì)預(yù)應(yīng)力混凝土空心板不設(shè)斜筋，故計(jì)

41、算剪力全部由混凝土和箍筋承擔(dān)。為設(shè)計(jì)方便，假定跨中距離為的截面處的建立按直線變化，彎矩按二次拋物線變化。圖7.1 剪力包絡(luò)圖和剪力分配圖（3）剪力圖劃分 剪力包絡(luò)圖和剪力圖如圖7.1所示。 計(jì)算不需要配置計(jì)算剪力筋區(qū)段長度x求得x=517mm 按計(jì)算設(shè)置剪力鋼筋梁段長度L1=9750-517=9233mm。 計(jì)算Vd（距支座中心h/2處截面的計(jì)算剪力）=850/2=425mm=528.44KN 剪力全部由混凝土和箍筋來承擔(dān)。（4）箍筋設(shè)計(jì) 采用直徑為8的雙肢箍筋（HRB335級鋼筋），mm2，則mm2。一般受彎構(gòu)件中箍筋常按等間距布置，為計(jì)算簡便，計(jì)算公式中截面有效高度h0取跨中及支點(diǎn)截面的平

42、均值mm?？缰锌v向配筋百分率 支點(diǎn)縱向配筋百分率 縱向配筋百分率 由混凝土和箍筋承受全部計(jì)算剪力的條件得： 由以前計(jì)算可知: b=348mm, h0=810mm, P=0.514代入上式可得： 解之得： mm2截面抗剪強(qiáng)度驗(yàn)算 根據(jù)箍筋設(shè)計(jì)布置圖進(jìn)行空心板斜截面抗剪強(qiáng)度驗(yàn)算。選擇驗(yàn)算截面的起點(diǎn)位置有如下三個：（1）距支座中h/2處（2）距跨中距離 x=885cm處（箍筋間距變化處）（3）距跨中距離 x=345cm處（箍筋間距變化處） 由“公預(yù)規(guī)”第條知，斜截面抗剪承載力計(jì)算應(yīng)滿足下式規(guī)定：因剪力全部由混凝土和箍筋共同承擔(dān)，故：（1）距支座中心h/2處 KN528.44KN（2）距跨中距離 x=

43、885cm處（箍筋間距變化處）KN KN>504.9KN（3）距跨中距離 x=345cm處（箍筋間距變化處）KN KN>237.28KN 綜上所述，空心板各斜截面抗剪強(qiáng)度均滿足要求。3斜截面抗彎強(qiáng)度斜截面的抗彎承載力計(jì)算的基本方程式可以式可由所有力對受壓區(qū)混凝土合力作用點(diǎn)取矩的平衡條件求得：此時，最不利的斜截面水平投影長度按下列公式試算確定：由于沒有設(shè)彎起鋼筋，所以可以只有箍筋來承擔(dān)剪力。由于本橋主梁縱向鋼筋和箍筋符合公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范第條、第條至第條的要求，故斜截面滿足抗彎承載能力要求，不再進(jìn)行斜截面抗彎承載力計(jì)算。第八章預(yù)應(yīng)力損失計(jì)算按公預(yù)規(guī)規(guī)定，鋼絞線的張拉控制應(yīng)力取0.75fpk。即：=0.751860=1395MPa8.1錨具變形、鋼筋回縮引起的應(yīng)力損失計(jì)算公式： =本設(shè)計(jì)考慮了這些，擬采用張拉臺座長為85m,兩端同時張拉，中梁四片梁均勻分布在臺座上，邊梁三片梁均勻分布在臺座上，同時澆注，每端按6mm考慮，平均每片中梁損失為3mm，邊梁損失為4mm。中板： =6.88 M