預應力混凝土簡支梁形梁橋設(shè)計計算

PAGEPAGE69預應力混凝土簡簡支梁T形梁橋設(shè)設(shè)計計算一、計算資料及及及構(gòu)造布布置…………………4（一）設(shè)計計資資料…………………………4（二）橫截截面面布置………………………5（三）橫截面沿沿沿跨長的的變化化………………………7（四）橫隔隔梁梁的設(shè)置………………………7二、主梁作用效效效應計算算……………………7（一）永久計算算算集度……………………7（二）可變變作作用效應計計計算……………100（三）主梁梁作作用效應組組組合……………155三、預應力鋼束束束估算及及其布布置…………………………23（一）跨中截面面面鋼束的的估算算………………………23（二）預應應力力鋼筋的布布布置……………244四、中梁截面幾幾幾何特性性計算算……………27五、持久狀況截截截面承載載能力力極限狀狀態(tài)計計算………………………29（一）正截面承承承載力計計算……………29（二）斜截面承承承載力計計算……………29六、鋼束預應力力力損失估估算…………………31（一）控制應力力力計算……………311（二）鋼束應力力力損失計計算……………311預應力損失計計計算……………3112預應力損失計計計算……………3223預應力損失計計計算……………3334預應力損失計計計算……………3445預應力損失計計計算……………344七、應力驗算………………………35（一）短暫狀況況況的正應應力驗驗算……………………35（二）持久狀況況況的正應應力計計算……………………36（三）持久狀況況況下的混混凝土土主應力力驗算算……………………37八、抗裂性驗算算算………………40(一)短期效效應組合合作用用正截面面抗裂裂驗算……………………40（二）短期效應應應組合作作用斜斜截面抗抗裂驗驗算…………………40九、主梁變形（撓撓度）計算………………42十、錨固局部承承承壓計算算……………………42十一、設(shè)計小結(jié)結(jié)結(jié)………………45設(shè)計資料及構(gòu)造造造布置設(shè)計資料1.橋跨及橋?qū)拰挊藴士鐝剑嚎傮w體體方案選選擇裝裝配式預預應力力混凝土T形簡支梁梁，計算跨徑：按照照照梁式橋橋計算算跨徑的的取法法，取相相鄰支支座中心心間距距為29.55mm主梁長：設(shè)置444cm的伸縮縫縫，取取梁長29.9966m橋面凈空：凈一一一2.設(shè)計荷載：：公路一Ⅱ級，車車車道均布布荷載載標準值7.87755KN//m,,集中荷載載標標準值人群荷載：，人人人行道重重力取取。3.材料及工藝藝混凝土：主梁用用用C40，欄桿及及橋橋面鋪裝裝用C25。預應力鋼筋應采采采用《公公路鋼鋼筋混凝凝土及及預應力力混凝凝土橋涵涵設(shè)計計規(guī)范》（JTGDD662-220004）的鋼絞絞線線，抗拉拉強度度標準值值，抗抗拉強度度設(shè)計計值。彈性性模模量；錨具具采采用夾板板式群群錨。普通鋼筋直徑大大大于和等等于的的采用HRB33335鋼筋，直直徑徑小于的均均采采用HRB22335鋼筋。按后張法施工工工工藝制作作橋梁梁，預制制主梁梁時，預預留孔孔道采用用預埋埋金屬波波紋管管成型，鋼鋼絞絞線采用TD雙作用千千斤斤頂兩端端同時時張拉，主主梁梁安裝就就位后后現(xiàn)澆60mm寬的濕接接縫縫。最后后施工工60mm厚的瀝青青橋橋面鋪裝裝層。4.設(shè)計依據(jù)(1).《公路路路工程技技術(shù)指指標》（JTGBB01--20003）；(2).《公路路路橋涵設(shè)設(shè)計通通用規(guī)范范》（JTGDD60--20004）；(3).《結(jié)構(gòu)構(gòu)構(gòu)設(shè)計原原理》（人人人民交通通出版版社）；；(4).《公路路路鋼筋混混凝土土及預應應力混混凝土橋橋涵設(shè)設(shè)計規(guī)范范》（JTGDD62--20004）.橫截面布布布置(1)主梁間距距距與主梁梁片數(shù)數(shù)主梁間距通常應應應隨梁高高與跨跨徑的增增大而而加寬為為經(jīng)濟濟，同時時加寬寬翼板對對提高高主梁截截面效效率指標標很有有效，故故在許許可條件件下適適當加寬T梁翼板。本本本課程設(shè)設(shè)計中中翼板寬寬度為為22000mmm，由于寬寬度度較大，為為保保證橋梁梁的整整體受力力性能能，橋面面板采采用現(xiàn)澆澆混凝凝土剛性性接頭頭。凈一一的橋橋?qū)掃x用4片主梁。(2)主梁高：：：對于常常用的的簡支梁梁，其其高跨比比的取取值范圍圍在--之間，本本題題選用，即即梁梁高1.755m。（3）橫隔板布布設(shè)設(shè):為了增強強主主梁之間間的橫橫向連接接剛度度，除設(shè)設(shè)置端端橫隔梁梁外，還還設(shè)置6片中橫隔隔梁梁，間距4.2mm,共計8片。橫隔隔梁梁厚度為16cm，高取140ccm。（4）梁肋：根根據(jù)據(jù)抗剪剛度度度需要，肋肋寬寬由構(gòu)造造和施施工要求求決定定，但不不得小小于140mmm，本設(shè)計計選選用160mmm。在梁端端在在一個橫橫隔板板間距內(nèi)內(nèi)腹板板中按直直線加加厚至馬馬蹄寬寬400mmm。（5）橋面鋪裝裝：：采用厚度度度為6cm的瀝青混混凝凝土，C25的混凝土土三三角墊層6-122ccm.(6)橫斷面面面圖：（單單位位：cm）圖1結(jié)構(gòu)尺寸寸圖圖（尺寸寸單位位：mm）(7)馬蹄尺尺尺寸基本由由布布置預應應力鋼鋼束的需需要確確定的，設(shè)設(shè)計計實踐表表明，馬馬蹄的總總面積積占總面面積的的10%--220%為宜。根根據(jù)據(jù)《公路路鋼筋筋混凝土土及預預應力混混凝土土橋涵設(shè)設(shè)計規(guī)規(guī)范》對對鋼束束凈距及及預留留管道的的構(gòu)造造要求，初初步步擬定馬馬蹄寬寬度為400mmm，高度為200mmm，馬蹄與與腹腹板交接接處作作三角過過渡，高高度120mmm，以減小小局局部預應應力。三、主梁截面幾幾幾何特性性計算算1.截面幾何特特性性預制時翼緣板寬寬寬為1.6mm,使用時為2.2m，分別計計算算這二者者的截截面特性性，可可以采用用分塊塊面積法法、節(jié)節(jié)線法。本本設(shè)設(shè)計采用用分塊塊面積法法。中主梁跨中毛截截截面的幾幾何特特性在預預制階階段如圖圖（a）及表1-1，在使用用階階段如圖1-2及表1-3..同理可知根據(jù)及及及支座截截面的的幾何特特性，匯匯總與表1-3..（a）中主梁（b）邊主梁梁預制梁跨跨中中橫截面面成成成橋階段段跨中中橫截面面（中中主梁）支座截截截面對截面進行分塊塊塊處理，采采用用分塊面面積法法，進行行如下下計算：：如圖（a）,===1600x115=224000=166xx(1775--15--200)=222440=388xx6=22288=20x4000=8000=12xx112=11444=2400x777.5==1880000=222400x((15+((175--115-220))÷2))=119044000=228x(1115+×66))=377866=8000xx(1775--10))=113200000=144x(11175--200-×122))=2117444==4500000=3655886666.77=4566=2666666.7=111153同理可知，在成成成橋階段段跨中中橫截面面幾何何特性與與上述述相比只只有==33000==2477500=61875有有有相應的的變化化。中主梁預制階段段段的幾何何特性性如下表表：（表1-1）分塊（）（cm）()(cm)()124007.518000450002224085190400365866666.732281738764564800116513200026666.7775144151217441152總和581263373194111.4毛截面慣性矩采采采用移軸軸公式式I==222112944822.2中主梁使用階段段段的幾何何特性性如下表表：（表1-2）分塊（）（cm）()(cm)()133007.524750618752224085190400365866666.732281738764564800116513200026666.7775144151217441152總和6712632454483335.778各截面的幾何特特特性匯總總與下下表：（表表1-3）截面（）()(cm)()跨中中主梁預制58123660206322.13邊主梁預制62603693405923.4使用階段671237277055.524.54支點中主梁預制895662865270..227.51邊主梁預制941063047067.029.2使用階段985663540264.530.742.界面效率指指標標（希望在0.5以上）以跨中為例：上上上核心距距=下核心距距：：界面效率指標===從經(jīng)濟形考慮，通通常希望在0.45—0.5以上，由上上述計算可知知此截面較為為合理。主梁作用效應計計計算根據(jù)上述梁跨結(jié)結(jié)結(jié)構(gòu)縱橫橫截面面的布置置，并并通過可可變荷荷載作用用下的的梁橋荷荷載橫橫向分布布計算算，可分分別求求出各主主梁控控制截面面（一一般取跨跨中，四四分點，變變化化點截面面和支支點截面面）的的永久作作用和和最大可可變作作用效應應，然然后再進進行主主梁作用用效應應組合。永久荷載效應計計計算（1）1.根據(jù)據(jù)擬定的的尺寸，主主梁梁在預制制時翼翼緣板寬寬為==1600cmm中主梁：由幾何何何特性可可知，A=588112故邊主梁：由幾何何何特性可可知，A=6226602.為了了了配合預預應力力筋的彎彎起，在在梁端能能布置置錨具和和安放放張拉千千斤頂頂，在靠靠近支支點附近近馬蹄蹄部分應應該逐逐漸加高高，腹腹板也應應該加加厚至與與馬蹄蹄同寬。故故而而在梁端端一個個橫隔板板內(nèi)腹腹板中按按直線線加厚至至馬蹄蹄寬40cm，按照設(shè)設(shè)計計規(guī)定，加加寬寬的范圍圍最好好達到一一倍梁梁高，這這里取取450ccm，則：圖圖（2-1）V=12×13334×44500=72236600故△v=4（VV）=351100004==所以3.橫隔梁（22個個端橫隔梁梁6個中橫隔隔梁梁）橫隔梁厚度為1116cm，高度取140ccmm圖（2-2）二分之一一橫橫隔梁示示意圖圖對于邊主梁：對于中主梁：===4.橋面鋪裝5.欄桿和人行行道道按照相應的規(guī)范范范可知，每每側(cè)側(cè)欄桿及及人行行道作用用力為為12，則66.橋面板接接頭頭中主梁：：邊主梁：：通過過過上述計計算可可知，作作用于于邊主梁梁的全全部恒載載為g=155..65++1..17++1..55++2..96++6..00++1..1255=228.44555作用于中中主主梁的全全部恒恒載為g=144..53++1..17++3..10++2..96++6..00++2..25==300.011（2）第一期恒恒載載邊主梁=1155.655+11.1772++1.555==18..3772中主梁=1144.533+11.1772++3.110==18..8002第二二二期恒載載邊主梁（中主梁梁梁）=1..1125第三三三期恒載邊主梁（中主梁梁梁）=6..000+22.996=88.996距離支座為x位位位置處的的彎矩矩和剪力力為：：故三期荷載內(nèi)力力力值如下下表2-1項目MV支點第一期恒載（）邊主梁1998.51498.9203.2271.0中主梁2045.31534.0208.0277.3第二期恒載（）邊主梁122.4102.012.416.6中主梁244.8204.024.933.2第三期恒載（)))邊主梁947.1812.299.1132.2中主梁947.7812.299.1132.2主梁恒載載載內(nèi)力值值如下下表2-2表2-2位置邊主梁中主梁剪力V（KN）彎矩MKN·mm))剪力V（KN）彎矩MKN·mm))支座x=0419.650442.650X=209.822321.1666221.312448.2888X=03039.899903264.3777二、荷載橫向分分分布系數(shù)數(shù)的計計算1.支點位置處處，采采用杠桿桿原理法法進行行計算對主梁從左到到到右依次編編號號為①②③④圖2-3對于①號梁（圖2-4）對于汽車車荷荷載=0..886366=0.0454445故汽車荷載載對人群荷荷載載故人群荷載載對于②號梁圖（2--5）對于汽車荷載=0.118818=11.0==0.440991故=0.77995對于人群荷載===02.荷載位于跨跨中中時在此橋跨度內(nèi)設(shè)設(shè)設(shè)有橫隔隔梁，具具有強大大的橫橫向連接接性，且且承重結(jié)結(jié)構(gòu)的的跨寬比比所以以可按修修正的的偏心壓壓力法法繪制影影響線線。由于在靠近支點點點附近馬馬蹄部部分逐漸漸加高高的，故故其抗抗扭慣性性矩較較大，因因而取取成橋階階段橫橫截面進進行分分析。1）計算主梁抗抗抗扭慣性矩矩對于T形梁，抗抗扭慣慣性矩可可近似等等于各各個矩形形截面面的抗扭扭慣性性矩之和和式中：——相應應應位單個個矩形形截面的的寬度度和厚度度；——矩形截面抗抗扭扭剛度系數(shù)數(shù)數(shù)，根據(jù)據(jù)比值值計算；；——梁截面劃分分成成單個進行行行截面的的塊數(shù)數(shù)。對于跨中截面，翼翼緣板的換算算平均厚度；；主梁截面位置圖（2-6）對于翼翼翼板，查表表可可知=對于梁肋，故===0.33122所以計算主梁抗抗抗扭慣性性矩。各根主梁的橫截截截面變化化趨勢勢相同，梁梁根根數(shù)為4，梁間距距為2.2mm,則2）計算抗扭修修修正系數(shù)3）按修正的剛剛剛性橫梁法法計計算橫向向影響響線豎坐坐標值值：對于①號梁圖（2-7）1號梁的橫向影影影響線和最最不不利布載載圖式式如圖2-7所示由和繪制1號梁梁橫向影響線線線，如圖2-7所示。進而由和計算橫橫橫向影響響線的的零點位位置，設(shè)設(shè)零點至4號梁的距距離離為則：對于汽車荷載：：：x=1.3331m則=0.626333=0.400444=0.357222=0.0112227所以對于人群荷載：：：=0.88224即0.8244對于②號梁設(shè)零點至4號梁梁梁的距離離為則則：x=2.66678對于汽車荷載：：：即對于人群荷載：：：即3通過上述計算可可可知，荷荷載橫橫向分布布系數(shù)數(shù)匯總于于下表表：（2-3）表2-3梁號荷載位置汽車荷載人群荷載①、④支點0.4551.545跨中0.6970.824②、③支點0.7950跨中0.5460.500三、活載內(nèi)力計計計算公路—Ⅱ級車道道荷載標標準值值為：均均布荷荷載=0..775×110..5=77.8875計算彎矩時集集集中荷載==1196..5計算剪力時時集集中荷載===1.22×1196..5==2355.88以①號梁為例進進行行計算1.跨中彎矩的計算算算⑴車道荷載雙車道不進行折折折減，故故=11.00；結(jié)構(gòu)基頻式中根據(jù)橋梁規(guī)范，本本橋的基頻滿滿足：，可計計算出汽車荷荷載的沖擊系系數(shù)為：。車道均布荷載載載作用下：：==故=704.5555車到集中荷載作作作用下：：故跨中⑵人群荷載跨中剪力的計計計算則汽車荷載：人群荷載：2.截面彎矩矩矩和剪力力的計計算⑴彎矩汽車荷載載載：=142222.335人群荷載：：⑵剪力汽車荷載：人群荷載;3.支座截面處處的的彎矩和剪剪剪力計算算支座截面處的彎彎彎矩為0，故只需需計計算其剪剪力即即可。支點點截截面作用用效應應截面圖圖如下下所示：：橫向分布系系數(shù)數(shù)變化區(qū)段段段的長度a=4..22+(229..5-44.22×7))÷22=4..255m影響限額面面積積⑴在車道均布荷荷荷載作用下下附加三角形的的的重心影響響線線坐標為為附加的車道均布布布荷載剪剪力為為==4...55KKN所以=90.9998車道集中荷載作作作用下：：所以車道荷載作作作用下的的支點點剪力為為：⑵人群荷載作用用用下：=其余各梁的計算算算過程同1號梁。四．主梁內(nèi)力組組組合根據(jù)橋梁的跨徑徑徑可知，此此橋橋位中橋橋，故故結(jié)構(gòu)重重要性性系數(shù)=11..0⑴按承載能力極極極限狀態(tài)設(shè)設(shè)計計作用效效應組組合，基基本組組合時：：查表可知⑵按正常使用極極極限狀態(tài)設(shè)設(shè)計計，長期期效應應組合時時：組合值如下表222-4梁號位置效應恒載汽車荷載人群荷載基本組合長期組合短期組合①、④X=0M()000000V(KN)419.65217.5881.68890.99539.35644.05X=M()2321.16661422.3555403.365228.45553051.44443720.1777V(KN)209.82199.2141.04576.64305.92390.31X=M()3039.89991896.4555537.816905.25554013.59994905.2222V(KN)0120.8518.23189.6155.63102.83②、③X=0M()00000V(KN)442.65300.7238.18994.95578.21691.33X=M()2448.2888114.21244.764771.96662991.81112472.9999V(KN)221.31156.0524.9511.93283.69355.45X=M()3264.37771485.6111326.346362.60003839.15554630.6444V(KN)094.6711.06144.9342.2977.33五．橫隔梁內(nèi)力力力計算通常橫隔梁的彎彎彎矩在靠靠近橋橋中線的的截面面處較大大，剪剪力則在在靠近近橋兩側(cè)側(cè)邊緣緣處的截截面較較大。因因此，一一般可以以求2號梁與3號梁之間間的的截面彎彎矩，以以及1號梁右側(cè)側(cè)處處的剪力力。⑴縱向一列車輪輪輪對于中橫橫隔隔梁的計計算荷荷載為⑵繪制中橫隔梁梁梁的內(nèi)力影影響響線由前述可知知11號梁荷載載橫橫向分布布系數(shù)數(shù)豎坐標標值2號梁荷載橫橫向向分布系數(shù)數(shù)數(shù)豎坐標標值繪制1、2號梁梁的荷載橫向向向分布影響響線線①繪制彎矩影響響響線P=1作用在111號梁軸上上時時，,P=1作用在222號梁軸上上時時，P=1作用在444號梁軸上上時時，=-0...1644×11.5××2..2+00.1112××0..5×22.22=-00.4418假設(shè)零點距離222號梁為x,則根據(jù)三三角角形相似似可知知：所以同理可知即彎=250...04②剪力影響線的的的繪制作用在計算截面面面右側(cè)時時，作用在計算截面面面左側(cè)時時，假設(shè)零點距離444號梁為x,則故剪力六、行車道板計計計算及人人行道道板計算算1.行車道板的的計計算橋面鋪裝為6cccm的瀝青混混凝凝土面層層和平平均厚度度為9cm的C25混凝土墊墊層層，則：：⑴瀝青混凝土面面面層：=00..06××1..0×223==1.338C25混凝凝凝土墊層層：T形梁翼板自重重重：合計⑵每米寬板條的的的恒載內(nèi)力力為為⑶車輛荷載產(chǎn)生生生的內(nèi)力：：汽汽車后軸軸作用用力著地長度度寬度則荷載對于懸臂根根根部的有有效分分布寬度度故作用于每米寬寬寬板條上上的彎彎矩為=18.37剪力為為為2.人行道板計計算算人群荷載，在人人人行道板板上鋪鋪設(shè)2cm的砂漿抹抹面面。人行行道板板的高度度為h=211ccm⑴在成橋后，簡簡簡支板的跨跨中中彎矩剪力混凝土的保護層層層厚度取取所以以以由代入數(shù)據(jù)可知知知縱向鋼筋的布置置置：選用28根122mm的HRBB3335級鋼筋，實實實際鋼筋筋面積積⑵截面復核滿足要求；；配筋率滿足要求求。⑶裂縫寬度驗算算算最大裂縫寬度裂縫滿足要求求求。通過上述計算可可可知人行行道板板滿足設(shè)設(shè)計要要求。第3章全預應力力混凝凝土梁配配筋設(shè)計計一、估算預應力力力鋼筋面面積按照構(gòu)件正截面面面抗裂性性要求求估算預預應力力鋼筋數(shù)數(shù)量，根根據(jù)跨中中截面面抗裂性性要求求，可得得跨中中截面所所用的的有效預預加力力：式中——————————荷載觀其其效效應彎矩矩組合合，取=449905..222；=1750-55555--1000=110995mmmA==67712000;;_______________________抵抗彎矩矩則預應力張拉鋼筋筋筋的控制制應力力，預應力損失按張張張拉控制制應力力的20%計算，則則預預應力鋼鋼筋面面積根據(jù)預應力鋼筋筋筋可知采用用（七七股）型型鋼絞絞線，公公稱直直徑取用用，孔孔道數(shù)為4，錨具采采用用夾片式式群錨錨，70金屬波紋紋管管孔，預應應力力鋼筋的的截面面積。二、鋼束的布置置置1.跨中截面面面預應力力鋼筋筋的布置置后張法預應力混混混凝土受受彎構(gòu)構(gòu)件的預預應力力管道布布置應應符合《橋橋梁梁規(guī)范》中中的的有關(guān)構(gòu)構(gòu)造要要求，參參考已已有的設(shè)設(shè)計圖圖紙并按按《公公橋規(guī)》中中的的構(gòu)造要要求，對對跨中截截面的的預應力力構(gòu)件件進行初初步布布置，如如圖3-1所示：鋼束在梁端的的的錨固跨中截面面鋼鋼束位置置為了減小支點點點和錨固面面上上的預應應力偏偏心距和和避免免過大的的局部部集中應應力，應應將預應應力鋼鋼筋盡量量布置置的分散散和均均勻一些些。2.其他截面鋼鋼束束位置及傾傾傾角計算算⑴鋼筋的彎起形形形狀、彎起起角角及彎曲半半徑徑采用直線段中接接接圓弧曲曲線段段的彎曲曲方式式，為使使預應應力鋼筋筋的預預加力垂垂直作作用于錨錨墊板板，各鋼鋼束的的彎起角角度均均取，各鋼鋼束束的彎曲曲半徑徑為⑵鋼束各控制點點點位置的確確定定以號鋼束為例，其其其彎起布布置如如下圖3-2：曲線預應力鋼筋筋筋計算圖圖（尺尺寸單位位：mm）由確定導線點距距距錨固點的的水水平距離離：由確定彎起點至至至導線點的的水水平距離離：所以彎起點至錨錨錨固點的的水平平距離為為：則彎起點至跨中中中截面的的水平平距離為為：根據(jù)圓弧切線的的的性質(zhì)，圖圖中中彎止點點沿切切線方向向至導導點的距距離與與彎起點點至導導線點的的水平平距離相相等，所所以彎止止點至至導線點點的水水平距離離為：：故彎止點至跨中中中截面水水平距距離為：：同理可以計算、、的控制點點位位置，將將各鋼鋼束的控控制參參數(shù)匯總總于表表3-1中表3-1各鋼鋼鋼束彎曲控控制制要素表表鋼束號升高值（mmmm）彎起角彎起半徑支點至錨固點的的的水平距距離彎起點距擴種截截截面水距距離彎止點距跨中截截截面水平平距離離N1130084500015632219484N2400830000801077314949N380082000088868211466N4400815000801077314949⑶各截面鋼束位位位置及其傾傾角角計算任然以號鋼束為為為例，計計算鋼鋼束上任任一點點離梁底距距離離及該點處處鋼鋼束的傾傾角，式式中為鋼束束彎彎起前其其重心心至梁底底的距距離，為點所在計計算算截面處處鋼束束位置的的升高高值。計算時，首先應應應判斷出出點所所在處的的區(qū)段段，然后后計算算和。當時，點位于直直直線段還未未彎彎起，故當時，點位于圓圓圓弧彎曲段段，按按下式計計算和和：當時，點位于靠靠靠近錨固端端的的直線段段，此此時，按下下式式計算：；各截面鋼束位置置置及其傾角角計算算值詳見見表3-2所：各截面鋼束位置置置及其傾角角計算算表計算截面鋼束編號跨中截面N132216263為負值鋼筋未彎彎彎起00200N2107734176100N386822784100N4107734176100四分點截面N1322162635.297192292N21077341767.99959289389N3868227848387487N41077341767.959289389支點截面N132216263811781278N21077341767.618265365N3868227848656756N41077341767.618265365⑷、非預應力鋼鋼鋼筋截面估估算算及布置置按構(gòu)件承載能力力力極限狀狀態(tài)要要求估算算非預預應力鋼鋼筋數(shù)數(shù)量。在確定預應力鋼鋼鋼筋數(shù)量量后，非非預應力力鋼筋筋根據(jù)正正截面面承載能能力極極限狀態(tài)態(tài)的要要求來確確定。設(shè)預應力鋼筋和和和非預應應力鋼鋼筋的合合力點點到截面面底邊邊的距離離為，則則有：先假定為第一類類類T形截面，有有有公式計算算受受壓區(qū)高高度，即即根據(jù)正截面承載載載力計算算需要要的非預預應力力鋼筋截截面面面積，采用5根直徑徑為222mm的HRB33335級鋼筋，提提提供的鋼鋼筋截截面面積積為，在在梁底布布置成成一排，其其間間距為75mm，鋼筋重重心心到底面面的距距離。如下下圖3-3：非預應力鋼筋布布布置圖三、主梁截面幾幾幾何特征征的計計算后張法預應力混混混凝土梁梁，在在張拉鋼鋼束時時管道尚尚未壓壓漿，由由預加加力引起起的應應力按構(gòu)構(gòu)件混混凝土凈凈截面面計算，在在使使用階段段，管管道已壓壓漿，鋼鋼束與混混凝土土之間已已有很很強的粘粘結(jié)力力，故按按換算算截面進進行計計算。1號梁跨中中截截面的凈凈截面面與換算算截面面的幾何何特征征的計算算列于于下表。表3-3：截面類別分塊名稱分塊總面積重心至主梁頂距距距離對梁頂邊的面積積積矩自身慣性矩（cm）預制階段凈截面毛截面626059.036934023.42.30.0323.43預留孔道面積-153.9165.0-25393...50-108.7-1.818-1.818混凝土凈截面6106.156.334377321.612換算截面鋼束換算面積261.1165.036032.666405.65.6毛截面626059.036934023.43.323.47換算截面面積6521.290.280018.88829.07使用階段凈截面毛截面671255.637277024.542.10.0324.47預留孔道面積-153.9165.0-25393...50-1.93混凝土凈截面6558.153.0347579...322.64換算截面鋼束換算面積262.116543084.888078.816.216.2毛截面671255.637277024.543.10.0624.6換算截面面積6973.186.2601081...240.8不同截面的幾何何何特性如如下表表3-4計算截面A（）預制階段凈截面6106.157.2117.817.821.92換算截面6521.289.185.914.129.48使用階段凈截面6558.155.6119.419.423.38換算截面6973.185.889.210.822.32——————構(gòu)構(gòu)構(gòu)件受拉拉區(qū)預預應力鋼鋼筋截截面重心心至構(gòu)構(gòu)件截面面重心心的距離離。即鋼筋筋筋混凝土土構(gòu)件件的界面面換算算系數(shù)，等等于于鋼筋的的彈性性模量與與混凝凝土彈性性模量量的比值值。查查表可知知（鋼鋼絞線）（混凝土）由配筋過程的計計計算可知知混凝凝土受壓壓區(qū)高高度，故為為第第一類T形截面，因因因此采用用下列列公式進進行換換算：換算截面面積；；；換算截面對中和和和軸的靜靜矩：：受壓區(qū)；；；受拉區(qū)區(qū)。換算截面慣性矩矩矩：四．持久狀況截截截面承載載能力力極限狀狀態(tài)計計算1.正截面承載載力力計算一般取彎矩最大大大的跨中中截面面進行截截面承承載力計計算⑴求受壓區(qū)高度度度x先按第一類T形形形截面梁梁，略略去構(gòu)造造鋼筋筋影響，由由式式計算混凝凝土土受壓區(qū)區(qū)高度度：受壓區(qū)全部位于于于翼緣板板內(nèi)說說明確定定是第第一類T形截面梁梁。⑵承載力計算根據(jù)跨中截面的的的預應力力鋼筋筋和非預預應力力鋼筋的的布置置見圖，預預應應力鋼筋筋和非非預應力力鋼筋筋的合力力作用用點到截截面底底邊距離離為為為：所以根據(jù)彎矩組合值值值顯示可可知，梁梁跨中截截面彎彎矩組合合設(shè)計計值。截面面抗抗彎承載載力由由=9194.555>所以,跨中截面面正截截面承載載力滿足足設(shè)計計要求.2.斜截面承載載力力計算⑴斜截面抗剪承承承載力計算算取距離支點處截截截面進行行驗算算.①首先，根據(jù)公公公式進行截截面面強度，上上、下下限復核即，式中，，為混凝凝凝土強度度等級級，這里里，（腹板厚厚度度）。為相相應應于剪力力組合合設(shè)計值值處的的截面有有效高高度，即即自縱縱向受拉拉鋼筋筋合力點點至混混凝土受受壓力力緣的距距離。這這里，縱縱向受受拉鋼筋筋合力力點距截截面下下緣的距距離為為故所以所以截面尺寸滿滿滿足要求.②驗算是否需要要要進行斜面面抗抗剪強度度的計計算.<<公路橋梁設(shè)設(shè)計計規(guī)范>>中規(guī)定,若,則不需要要進進行斜截截面抗抗剪強度度計算算,僅需按照照構(gòu)構(gòu)造配置,由上述計計算算可知,需要通過過計計算配置置抗剪剪鋼筋.③箍筋設(shè)計斜截面抗剪承載載載力其中，式中，箍筋選用直徑為為為10mm的HRB33335級鋼筋，，間間距，則，采用4束預預應力鋼筋的的的平均值，取取用0.13115，所以有：：，由此可知此截截截面處斜斜截面面抗剪滿滿足要要求，費費預應應力鋼筋筋作為為承載力力儲備備，未予予考慮慮。⑵斜截面抗剪承承承載力由于鋼束均錨固固固與梁端端，鋼鋼束數(shù)量量沿跨跨長方向向沒有有變化，且且彎彎起角度度較為為緩和，其其斜斜截面抗抗剪強強度一般般不控控制設(shè)計計，故故不另行行驗算算。五．鋼束預應力力力損失計計算1.預應力鋼筋筋張張拉（錨下下下）控制制應力力，按按《公公路路橋梁設(shè)設(shè)計規(guī)規(guī)范》規(guī)規(guī)定采采用2.鋼束應力損損失失⑴預應力鋼筋與與與管道間摩摩擦擦引起的的預應應力損失失對于跨中截面：：：?！摻钆c管管道道壁間的的摩擦擦系數(shù)，取取0.25（附表2-3，預埋金金屬屬波紋管管成孔孔）————————————管道每米米長長度的局局部偏偏差對摩摩擦的的影響系系數(shù)，————————————從張拉端端至至計算截截面的的管道長長度在在構(gòu)件縱縱軸上上的投影影，采采用兩段段張拉拉工藝。、鋼束只有豎向向向彎起，即即；；不僅有豎豎向向彎起還還有平平彎角度度?？缰薪孛娓麂撌Σ翍獞p損失值見下下表3-5表3-5跨中截截截面摩擦應應力力損失計算算鋼束編號度弧度N180.1400.035017.310.02600.07951395110.90N213.360.2330.058316.310.02450.0592139582.58N380.1400.035017.310.02600.08161395113.83N413.360.2330.058317.870.02680.0592139582.58平均值97.47同理，可計算出出出其他控控制截截面處的的值，各各截面摩摩擦應應力損失失值的的平均值值的計計算結(jié)果果列于于下表3-6，截面跨中支點平均值（）97.4782.970.51⑵錨具變形，鋼鋼鋼絲回縮引引起起的應力力損失失（）計算錨具變變形形，鋼筋回回回縮引起起的應應力損失失，后后張曲線線布筋筋的構(gòu)件件應考考慮錨固固后反反摩阻的的影響響。首先先，根根據(jù)計算算反摩摩阻影響響長度度。式中的為張拉端端端錨固變變形，由由表查得得；為單位長度由管管管道摩擦擦引起起的預應應力損損失，，為張拉端端至至錨固端端的距距離，為張張拉拉端錨下下張拉拉控制應應力，為扣扣除沿管道道摩擦損失失后錨固端端預應力，。這里的錨固端為跨中截面。將各束預應力鋼鋼鋼筋的反反摩阻阻影響長長度，列列表計算算于下下表3-7中.表3—7反摩摩阻影響長度度度計算表鋼束編號N11395.0000110.901284.1000163100.006888010710N21395.000082.581312.4222173100.004777712788N31395.0000113.831281.1777178700.006377711066N41395.000082.581312.4222173100.004777712788求得后可知四束束束預應力力鋼絞絞線均滿滿足，所所以距張張拉端端為處截面面由由錨具變變形和和鋼筋回回縮引引起的考考慮反反摩阻后后的預預應力損損失，若若，則表示示該該截面不不受反反摩阻影影響，將將各控制制截面面的計算列列于于下表3-8所示。表3-8錨具具具變形引起起的的預應力力損失失計算表表截面鋼束平均值跨中截面N11631010710145.660N21731012788122.00N31787011066140.98N41731012788122.00四分之一截面N189358497183.605.1N2993510680146.0610.19N3104959078171.9555N4993510680146.0610.19支點截面N11561930780.8080.1579.78N2801930780.8079.73N3881930780.8079.49N4801930780.8079.73⑶預應力鋼筋分分分批張拉時時混混凝土彈彈性壓壓縮引起起的應應力損失失（）混凝土彈性壓縮縮縮引起的的應力力損失取取按應應力計算算需要要控制的的截面面進行計計算，對對于簡支支梁可可取截面進進行行計算，并并以以其計算算結(jié)果果作為全全梁各各截面預預應力力鋼筋應應力損損失的平平均值值。本設(shè)設(shè)計直直接按簡簡化公公式進行行計算算，即：：式中，—張拉批批批數(shù)，這這里取??；—預應力鋼筋彈彈彈性模量與與混混凝土彈彈性模模量的比比值。按按張拉時時混凝凝土的實實際強強度等級級假設(shè)設(shè)為設(shè)計計強度度的90%，即，查表表得得：，故?！款A應力鋼鋼鋼筋（m批）的合合力力在其作用用點點（全部部預應應力鋼筋筋重心心點）處處產(chǎn)生生的混凝凝土正正應力，，其其中=。⑷鋼筋松弛引起起起的預應力力損損失（）對于采用超張拉拉拉工藝的的低松松弛級鋼鋼絞線線，由鋼鋼筋松松弛引起起的預預應力損損失按按下式計計算：：式中————張張張拉系數(shù)數(shù)，采采用超張張拉，取0.9；——————鋼鋼鋼筋松弛弛系數(shù)數(shù)，對于于低松松弛鋼絞絞線，取取=0.3；——————傳傳傳力錨固固時的的鋼筋應應力，=，這里仍仍采用截面面的應力值值作為全梁梁的平均值值計算，故故有。所以⑸混凝土收縮、徐徐徐變引起起的損損失混凝土收縮、徐徐徐變終極極值引引起的受受拉區(qū)區(qū)計算如如下：：——————————加載齡期期為t0時混凝土土收收縮應變變終極極值和徐徐變系系數(shù)終極極值?！虞d齡期期，即即達到設(shè)設(shè)計強強度為90%的齡期，近近近似按標標準養(yǎng)養(yǎng)護條件件計算算，則有有，可可得；對于于二二期恒載載的加加載齡期期，假假定為。該梁所屬的橋位位位于一般般地區(qū)區(qū)，相對對濕度度為75%，其理論論厚厚度為：：。A為構(gòu)件截截面面面積，u為構(gòu)件與與大大氣接觸觸的周周邊長度度。查查表可知知相應應的徐變變終極極值，，混凝土土收收縮應變變終極極值——————傳傳傳力錨固固時跨跨中與截面面的的全部受受力鋼鋼筋重心心處由由所引起的的混混凝土正正應力力的平均均值?？伎紤]到加加載齡齡期的不不同，后后期恒載載按徐徐變系數(shù)數(shù)乘小小乘以折折減系系數(shù)?？缰薪孛妫河珊爿d內(nèi)力可知知知：：截面：所以（此處未計入構(gòu)構(gòu)構(gòu)造鋼筋筋的影影響），，取跨中截面和和和截面的平平均均值進行行計算算，則有有：跨中截面處鋼筋筋筋截面重重心到到構(gòu)件截截面重重心軸的的距離離可知，現(xiàn)將各截面鋼束束束應力損損失平平均值及及有效效預應力力匯總總于表3-9中。表3-9：工作階段應力損失項目預加應力階段使用階段鋼束有效預應力力力預加力階段使用階段應力損失計算截面跨中截面97.470101.98199.4525.00140.83165.831195.55551029.7222截面82.975.1101.98190.0525.00140.83165.831204.95551039.1222支點截面0.5179.78101.98182.2725.00140.83165.831212.73331046.9000六、應力驗算1.短暫狀狀狀況的正正應力力驗算預應力混凝土結(jié)結(jié)結(jié)構(gòu)按短短暫狀狀態(tài)設(shè)計計時，應應計算構(gòu)構(gòu)件在在制造、運運輸輸及安裝裝等施施工階段段由預預加力（扣扣除除相應的的應力力損失）、構(gòu)構(gòu)建自重及其其他施工階段段荷載引起的的截面應力。以以跨中截面上上、下緣混凝凝土法向應力力進行驗算。短暫狀況下（預預預加力階階段）梁梁跨中截截面上上、下緣緣的正正應力上緣：下緣：其中，代入上式式式可知：：=預加力階段混凝凝凝土的壓壓應力力滿足應應力限限制值的的要求求；混凝凝土的的拉應力力通過過規(guī)定的的預拉拉區(qū)配筋筋率來來防止出出現(xiàn)裂裂縫，預預拉區(qū)區(qū)混凝土土沒有有出現(xiàn)拉拉應力力，故預預拉區(qū)區(qū)只需配配置配配筋率不不小于于0.2%的縱向鋼鋼筋筋即可。2.持久狀況的的正正應力驗算算算按持久狀況設(shè)計計計時預應應力混混凝土受受彎構(gòu)構(gòu)件尚應應計算算其使用用階段段正截面面的法法向應力力，受受拉鋼筋筋的拉拉應力及及斜截截面的主主壓應應力。計計算時時荷載取取其標標準值，不不計計入分項項安全全系數(shù)，汽汽車車荷載應應考慮慮沖擊系系數(shù)。⑴跨中截面混凝凝凝土的正應應力力驗算此時有____________由可變荷荷載載標準值值組合合計算的的截面面最不利利彎矩矩，取=118896..455+5337..81==24434..266故：持久狀況下跨中中中截面混混凝土土正應力力驗算算滿足要要求。⑵跨中截面預應應應力鋼筋拉拉應應力計算算由后期恒載及及及活載作用用產(chǎn)產(chǎn)生的預預應力力鋼筋截截面中中心處的的混凝凝土應力力為：：所以鋼束應力為為為計算表明：預應應應力鋼筋筋拉應應力未超超過規(guī)規(guī)范規(guī)定定值，符符合要求求。3.持久狀況下下混混凝土主應應應力驗算算取剪力和彎矩都都都較大的的截面面為例進進行驗驗算，一一般要要計算其其上梗梗肋、形形心軸軸和下梗梗肋處處在標準準效應應組合下下的主主壓應力力，如如下圖，主主應應力應滿滿足的的要求。⑴截面面積矩的的的計算截面a—a以上上截面面積對對對凈截面重重心心軸的面面積矩矩，==同理可知其他截截截面的面面積矩矩，將其其匯總總于下表表（表表3-10）：截面類型凈截面對其重心心心軸換算截面對其重重重心軸計算點位置面積矩符號面積矩（）1.281.671.061.291.711.09⑵主應力計算在截面處有：在上梗肋處有：：：剪應力正應力——————————預應力鋼鋼筋筋和非預預應力力鋼筋合合力作作用點至至構(gòu)件件凈截面面重心心軸的距距離?！芾瓍^(qū)非非預預應力鋼鋼筋重重心至凈凈截面面重心的的距離離。故，主應力在形心軸處：剪應力正應力主應力正梗肋處：剪應力正應力=主應力各纖維的主應力力力如下表3-11所示，計算纖維剪應力正應力主應力0.689.42-0.059.470.885.24-0.145.380.5615.98-0.0216.0主應力計算結(jié)果果果表明，下下梗梗肋處的的主應應力（壓壓）最最大：形心軸處處處的拉應應力最最大：通過上述計算可可可知，斜斜截面面主應力力滿足足規(guī)范要要求，按按《公路路橋規(guī)規(guī)》的要要求，僅僅需按構(gòu)構(gòu)造布布置箍筋筋。七．抗裂性驗算算算1.作用短期期期效應組組合作作用下的的正截截面抗裂裂驗算算正截面抗裂性驗驗驗算取跨跨中截截面進行行驗算算⑴預加力產(chǎn)生的的的構(gòu)件抗裂裂驗驗算邊緣緣的混混凝土預預壓應應力的計計算跨中截面故⑵由荷載產(chǎn)生的的的構(gòu)件抗裂裂驗驗算邊緣緣混凝凝土的法法向拉拉應力的的計算算⑶正截面混凝土土土抗裂驗算算對于AAA類部分預預應應力混凝凝土構(gòu)構(gòu)件，作作用荷荷載短期期效應應組合作作用下下的混凝凝土拉拉應力應應滿足足下列要要求。。由上述計算可可可知，計算結(jié)果滿足《公公路橋規(guī)》中中預應力構(gòu)件件按作用效應應短期效應組組合計算的抗抗裂性要求。同同時，還應滿滿足長期效應應組合的抗裂裂要求，即所以所以滿足《公路路路橋規(guī)》中中規(guī)規(guī)定的抗抗裂要要求。2.作用短期效效應應組合下的的的斜截面面抗裂裂驗算斜截面抗裂驗算算算應取剪剪力和和彎矩均均較大大的最不不利區(qū)區(qū)段進行行，這這里取截面面進進行計算算。在在實際設(shè)設(shè)計中中，應根根據(jù)需需要增加加驗算算截面，該該截截面的面面積矩矩如表3-10所示。主應力計算：⑴上梗肋處（aaaaa）的主應應力力計算1）剪應力，為為為可變作用用引引起的剪剪力短短期效應應組合合值。2）正應力主拉應力⑵在形心軸處剪應力2）正應力主拉應力⑶下梗肋處1）剪應力2）正正應力主拉應力將各纖維應力匯匯匯總于下下表3-122計算纖維剪應力正應力主拉應力0.688.89-0.050.885.24-0.140.5569.54-0.03主拉應力的限制制制值從上表可以看出出出，以上上主拉拉應力均均符合合要求。故故滿滿足短期期效應應組合作作用下下的斜截截面抗抗裂驗算算要求求。八．主梁變形計計計算根據(jù)主梁截面在在在各階段段混凝凝土正應應力鹽鹽酸結(jié)果果，可可知主梁梁在使使用荷載載作用用下截面面不開開裂。1.荷載短期效效應應作用下主主主梁撓度度驗算算主梁計算跨徑，C40混凝土彈彈性性模量。由由于于沿跨徑徑方向向各截面面的換換算截面面慣性性矩均不不相同同，為了了簡化化計算，取取梁梁處截面慣慣性性矩作為全全梁梁的平均均值。簡支梁撓度驗算算算式為:⑴可變荷載作用用用引起的撓撓度度現(xiàn)將可變變變荷載作作為均均布荷載載作用用在梁上上，則則主梁跨跨中撓撓度系數(shù)（查規(guī)范范表表）荷載載短期期效應的的可變變荷載值值為由可變荷載引起起起的簡支支梁跨跨中截面面撓度度為考慮長期效應的的的可變荷荷載引引起的撓撓度值值為⑵考慮長期效應應應的恒載引引起起的撓度度2.預加力引起起的的上拱度計計計算采用截面處的使使使用階段段的預預加力矩矩作為為全梁預預加力力矩計算算值，即即=故截面慣性矩仍采采采用梁處截截面面的截面面慣性性矩，則主主梁梁跨中截截面的的上拱度度為：：==考慮長期效應的的的預加力力引起起的上拱拱值為為3.預拱度的設(shè)設(shè)置置梁在預加加加力和荷荷載短短期效應應組合合共同作作用下下并考慮慮長期期效應的的撓度度值為：：預加力產(chǎn)生生的的長期上拱拱拱值大于于按荷荷載短期期效應應組合計計算的的長期撓撓度值值，故不不需要要進行預預拱度度的設(shè)置置。九．錨固區(qū)局部部部承壓計計算根據(jù)對4束預應應應力鋼筋筋錨固固點的分分析，以以鋼束的錨錨固固端局部部承壓壓為例進進行局局部承壓壓驗算算。1.局部受壓區(qū)區(qū)尺尺寸要求配置間接鋼鋼筋筋的混凝土土土構(gòu)件，其其局局部受壓壓區(qū)尺尺寸應滿滿足下下列錨下下混凝凝土抗裂裂計算算的要求求：式中:——結(jié)構(gòu)構(gòu)重要性系數(shù)數(shù)數(shù)，這里——局部受壓面面積積上的局部部部壓力設(shè)設(shè)計值值，后張張法錨錨頭局壓壓區(qū)應應取1.2倍張拉時時的的最大壓壓力，所所以局部部壓力力設(shè)計值值為：：——混凝土局部部承承壓修正系系系數(shù)，——張拉錨固時時混混凝土軸心心心抗壓強強度設(shè)設(shè)計值，混混凝凝土強度度達到到設(shè)計強強度的的90%時張拉，此此時時混凝土土強度度等級相相當于于，由表查查得得——混凝土局部部承承壓承載力力力提高系系數(shù)，、——混凝土局局部受受壓面積積，為扣除除孔孔洞后面面積，為不不扣除孔洞洞面積；對對于具有喇喇叭管并與與墊板連成成整體的錨錨具，可取取墊板面積積扣除喇叭叭管尾端內(nèi)內(nèi)孔面積；；本設(shè)計中中采用的即即為此類錨錨具，喇叭叭管尾端內(nèi)內(nèi)孔直徑為為70mm，所以：——局部受壓計計算算底面積，局局部受壓面為為邊長為160mm的正方形，根根據(jù)《公路橋橋規(guī)》中的計計算方法，局局部承壓計算底底面為寬400mm，長480mm的矩形，故故所以計算表明，局部部部承壓區(qū)區(qū)尺寸寸滿足設(shè)設(shè)計要要求。2.局部抗壓承承載載力計算配置間接鋼筋的的的局部受受壓構(gòu)構(gòu)件，其其局部部抗壓承承載力力計算公公式為為：且需滿足:式中:——局部部受壓面積上上上的局部壓壓力力設(shè)計值值，取取11711..8×；——混凝土核心心面面積，可取取取局部受受壓計計算底面面積范范圍以內(nèi)內(nèi)的間間接鋼筋筋所包包羅的面面積，這這里配置置螺旋旋鋼筋得得：——間接鋼筋影影響響系數(shù)；混混混凝土強強度等等級為C50及以下時時，取取——間接鋼筋體體積積配筋率；；；局部承承壓配配置直徑徑為的的鋼筋，單單根根鋼筋面面積為為，所以將上述各計算式式式代入局局部抗抗壓承載載力計計算公式式，可得到：==N故，局部抗壓承承承載力計計算通通過。第4章下部結(jié)構(gòu)構(gòu)的的計算1.支座的布設(shè)設(shè)，此此設(shè)計采采用板式式橡膠膠支座。⑴確定支座的平平平面尺寸由于主梁肋寬為為為16cm，故初步步選選定支座座的尺尺寸為，則則按按構(gòu)造最最小尺尺寸確定定為。首先，根據(jù)橡膠膠膠支座的的壓應應力限值值確定定支座是是否滿滿足要求求，支支座壓力力標準準值如下下所示示：恒載支點反力標標標準值；人人群群荷載作作用下下最大支支點反反力；車道集中荷載作作作用下；車車道道均布荷荷載作作用下。故，，支座應力力力為，滿足規(guī)規(guī)范范要求。通過驗算可知，混混凝土局部承承壓強度也滿滿足要求，因因此所選定的的支座平面尺尺寸滿足設(shè)計計要求。⑵確定支座高