25m跨预制装配式预应力混凝土T梁桥设计--毕业设计

1、第一章桥梁设计总说明1.1设计标准及设计标准1、设计标准(1)设计汽车荷载公路一n级(2)桥面设计宽度净 14 + 2 X0.5 =15m.2、设计采用标准(1)交通部颁?公路工程技术标准?(JTG B01 2022);(2)交通部颁?公路桥涵设计通用标准?(JTG D60-2022);(3)交通部颁?公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计标准?(JTGD62- 2022);(4)交通部颁?公路桥涵施工技术标准?(JTJ 041 -2000).1.2技术指标1、15m桥宽采用六片梁,预制梁高1.7m,标准桥宽梁间距均为2.5m,横桥 向梁问现浇湿接缝宽度均为0.7m.2、预制梁长：24.96m.

2、3、桥面横坡：2%.1.3主要材料1、桥梁预制、现浇湿接缝和桥面铺装混凝土均采用C55,封锚混凝土也采用C5s桥面铺装及下部结构采用 C3Q2、预应力采用?公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计标准?s ,(JTGD62-2022)中的15.24 (截面面积为1.4cm2)钢绞线,每束7根,全梁配4 束,fpk =1860MPa (锚下张拉限制应力为 0.75 fpk =1395Mpa最大松弛率为 2.5%;预应力束管道采用内径70mm外径77mm勺预埋波纹管和夹片锚具.3、普通钢筋：直径大于和等于12mmi勺采用HRB335a筋；直径小于12mm的 均用R235钢筋.4、水泥：符合国家有关最新

3、标准的硅酸盐水泥,普通水泥几矿渣水泥.5、桥面铺装：采用8cm厚防水混凝土和8cm厚沥青混凝土.1.4 设计要点1 .本设计梁按局部预应力混凝土 A类构件设计,桥面铺装层考虑参加受力； 每侧防撞栏重力的作用力分别为 5kN/ni2 .桥梁纵坡处理：梁端在预制时设置调平钢板,以保证支座支承面顺桥向水 平.结构连续位置下设兜底钢板,以保证永久支座支承面水平.3 .桥梁横坡处理：预制T形梁腹板均保持竖直,使支座支承面水平.横坡通 过梁间湿接缝及桥面铺装厚度调整.4 .横隔板设置：为了增强主梁之间的横向连接刚度,除设置端横隔梁外,还设置4片中横隔梁,间距为5X4.8m,共计6片.端横隔梁与主梁同高,厚

4、度为 25cm；中横隔梁高度为145cm厚度为16cm采用现浇钢筋混凝土接头连接.5 .永久支座采用盆式橡胶支座.1.5 施工步骤梁片预制-架梁-现浇湿接缝及横隔板连接钢筋-浇筑墩顶现浇段 连续结构-浇筑墩顶及墩顶附近桥面板混凝土 -待混凝土强度到达设计强度 的90%后,张拉结构连续钢束-浇筑剩余的桥面板混凝土 -桥面附属设施 施工成桥.1.6 施工要点及考前须知本设计有关施工工艺及质量检查标准按?公路桥涵施工技术标准?(JTJ041 2000)有关规定办理,另外尚需注意以下几点：1 .施工前应对锚下摩阻、预应力管道摩阻等作相关实验,保证施工中相关参 数取值的准确.2 .预制梁体混凝土必须到达

5、设计强度的 90%时才能施加预应力(检验混凝 士强度时注意试件的取样及养护条件需与主梁梁体混凝土相符合),并且龄期不 小于4天3 .预应力钢束应按图纸的顺序进行张拉.预应力钢绞线的张拉采用张拉力和 伸长值双控,具体方法按?公路桥涵施工技术标准?(JTJ 041 2000)执行.4 .张拉过程中应随时注意梁体上拱度的变化,张拉时梁的弹性上拱值与计算 值偏差按土 15%限制,张拉完毕后应及时压浆、封锚.为了减少预制梁上拱量,预制梁应及时架设,存梁期不应太长.宜按 12个月限制.存梁期应注意观测梁片上拱的开展,假设超出计算值的 30%,应采取举措.预制时应设置向下的二 次抛物线反拱,跨中最大反拱度值

6、按张拉时上拱度的1.4倍与存梁时间有关设置.5 .开始预制的16片梁必须有完整预拱度的记录分析,根据现场具体情况 调整反拱度设置值的大小.6 .预制主梁梁顶、翼缘板及横隔板横向端部、结构连续梁端等现浇混凝土连 接处的混凝土外表必须凿毛、冲洗,以保证新老混凝土的很好结合.7 .主梁架设就位后必须及时进行翼板与横隔板间的连接和湿接缝混凝土的 浇筑.必须待现浇混凝土设计强度到达 85%并采取压力扩散举措后,方可在其 上运梁.运梁设备在桥上行使时必须使设备重量落在梁肋上,施工单位应按所采 用的设备对主梁及下部构造进行验算.8 .主梁吊运按兜托梁底起吊法考虑,不设吊环.预制时应在梁底预留穿索兜 底所需的

7、活动段底模,同时在主梁翼板上的对应位置预留穿索孔洞,吊具根据施 工单位的条件自行设计.起吊位置不得位于设计理论支承线外侧, 且不得与设计 理论支承线相距超过0.5m.9 .凡需焊接的受力部位,均应满足可焊接性要求,并且当使用强度等级不同 的异种钢材相焊接时所选用焊接材料的强度应能保证焊缝及接头强度高于较低 强度等级钢材的强度.10 .为保证梁体在运输过程及安装就位时的稳定性,应采取有效的预防倾倒 举措.11 .预制梁及桥面板施工时应注意根据 ?桥梁公用构造?预埋护栏、伸缩缝、 泻水管、顶板钢束、槽口钢筋等构件的预埋件.12 .同一孔6片梁的生产灌注龄期、终凝期的差异不超过 7天.13 .施工现

8、场应注意材料保护,以免生锈.尤其是波纹管应妥善保管不致生 锈,以免降低有效应力.14 .应采用切割机截断预应力钢束,严禁气割、电焊切割.第三章截面设计3.1 主梁间距与主梁片段主梁间距通常应随梁高与跨径的增大而加宽为经济,同时加宽翼板对提升主 梁截面效率指标 很有效,放在许可条件下应适当加宽T梁翼板.本设计主梁翼 板宽度为2500mm由于宽度较大,为保证桥梁的整体受力性能,桥面板采用现 浇混凝土刚性接头,因此主梁的工作截面有两种：预施应力、运输、吊装阶段的 小截面(bi 1800mm)和运营阶段的大截面(>2500mm).净14+2X 0.5的桥宽采用六片主梁.3.2 主梁跨中截面主要尺

9、寸拟定(1)主梁高度预应力混凝土简支梁桥的主梁高度与其跨径之比通常在1/151/25 ,标准设计中高跨比在1/181/19.当建筑高度不受限制时,增大梁高往往是较经济的 方案,由于增大梁高可以节省预应力钢束用量,同时梁高加大一般只是腹板加高, 而混凝土用量增加不多.本设计取用1700mm勺主梁高度是比较适宜.的(2)主梁截面细部尺寸T梁翼板的厚度主要取决于桥面板承受车轮局部荷载的要求, 还应考虑能否 满足主梁受弯时上翼板受压的强度要求.本设计预制T梁的翼板厚度取用150mm 翼板根部加厚到250mmz反抗翼缘根部较大的弯矩.在预应力混凝土梁中腹板内主拉应力较小, 腹板厚度一般由布置预制孔管的

10、构造决定,同时从腹板本身的稳定条件出发,腹板厚度不宜小于其高度的1/15.本设计腹板厚度取200mm马蹄尺寸根本由布置预应力钢束的需要确定的,设计实践说明,马蹄面积占截面总面积的10320断适宜.本设计考虑到主梁需要配置较多的钢束,将钢 束按二层布置,一层最多排两束,同时还根据?公预规? 9.4.9条对钢束净距及 预留管道的构造要求,初拟马蹄宽度为 460mm高度为250mm马蹄与腹板交接 处作三角过渡,高度为130mm以减少局部应力.根据以上拟定的外形尺寸,绘出预制梁的跨中截面图,如以下图.现浇局部图3-1 T形梁跨中截面尺寸图单位：cnj图3-2 T形梁梁端截面尺寸图单位：cnj(3)计算

11、截面集合特征将主梁跨中截面划分为五个规那么图形的小单元,截面几何特性列表计算见表3-1 o表3-1跨中截面几何特性计算表分块名称分块面积Ai(cm2)分块面积形心至上缘距离Vi(cm)分块面积对上缘净距Si Ai yi,一 3、(cm)分块面积的自身惯距Ii/4(cm)di ys Vi (cm)分块面积对截面形心的惯距Ix Adi2/4(cm)I Ii Ix4(cm )(1)(2)(3) = (1)x (2)(4)(5)(6) (1) (5),-(7) = (4)+ (6)大毛截面翼板37507.52812570312.547.618499913.928570226.42三角承托50018.3

12、391652777.7836.78676357.78679135.56腹板2600802080003661666.67-24.891610824.425272491.08下三角169140.66723772.721711.46-85.561237100.811238812.27马蹄1150157.5181125.0059895.83-102.3912056438.0512116333.888169450187.7227876999.23小毛截面翼板27007.520255062554.638058363.078108988.07三角承托50018.3391652777.7843.8095927

13、6.93962054.71腹板2600802080003661666.67-17.87830155.174491821.83下三角169140.66723772.721711.46-78.541042367.701044079.16马蹄1150157.518112559895.83-95.3710459467.3310519363.177119442312.72325126306.93,一/ 一一Si大毛截面形心至上翼缘距离V,LA55.1093Si小毛截面形心至上翼缘距离v.iA62.1313(4)检验截面效率指标上核心距：ksI =27876999.23A yx -8169 (170 55

14、.1093)=29.70cm下核心距:kxI _ 27876999.23A ys 8169 55.1093=61.92cm截面效率指标:ks kx_ 29.70 61.92h -170=0.54>0.5根据设计经验,预应力混凝土T形梁在设计时,检验截面效率指标取P =0.450.55 ,且较大者亦较经济.上述计算说明,初拟的主梁跨中截 面是合理的.(5)横隔梁的设置本设计在桥跨中点和五分点、支点处设置六道横隔梁,间距为4.8m0端横隔梁的高度与主梁同高,厚度250mm中横隔梁高度为 1450mm厚度为 160mm第四章 主梁作用效应计算主梁作用效应分为永久作用效应和可变作用效应.在可变作

15、用效应计算中,本设计采用比较正交异性板法( G-M法)求各主梁荷载横向分布系数.4.1 永久作用效应计算4.1.1 永久作用集度1)预制梁自重跨中截面段主梁的自重(五分点截面至跨中截面,长 7.2m):q(1)=26X 0.7119 X7.2 = 133.27(kN)马蹄抬高与腹板变宽段梁的自重近似计算(长2.5m):主梁端部截面面积为A=1.01038 m2q(2)=(1.01038+0.7119) X2.5 X 26/2 =55.97(kN)支点段梁的自重(长 2.3m):q(3)=1.01038 X2.3 X 26 = 60.42(kN)边主梁的横隔梁中横隔梁体积：0.16 X (1.3

16、 X 0.8 - 0.5 X 0.1/2 -0.5 X 0.13 X 0.13/2) = 0.1610(m3)端横隔梁体积0.25 X (1.55 X0.67 - 0.37 X 0.074/2)=0.2562(m 3)故半跨内横梁自重q(4)= (2X0.161+1 X 0.2562 ) 2 25=14.46 (kN)主梁永久作用集度q1(133.27 55.97 60.42 14.46)/12.48=21.16(kN/m)2)二期恒载翼缘板中间湿接缝集度q(5)=0.7 义 0.15 义 25=2.625 ( kN/m)边梁现浇局部横隔梁一片中横隔梁(现浇局部)体积： 0.16 X 1.3

17、X 0.35=0.0728(m 3)一片端横隔梁(现浇局部)体积：0.25 X 0.35 X1.55=0.135625(m3)故 q(6)= (4X0.0728+2 X 0.135625 ) 乂 25/24.96=0.5634(kN/m)桥面铺装层8cm 厚防水混凝土铺装：0.08 X 11.5 X 25=23 ( kN/m)8cm厚沥青混凝土铺装：0.08 X 11.5 X 23=21.16 (kN/m)将桥面铺装重量均分给六片主梁,那么q(7)= (23+21.16 ) /6=7.36 (kN/m)防撞栏：单侧防撞栏荷载为5.0kN/m将两侧防撞栏均分给五片主梁,那么q(8)=5X2/6=

18、1.67(kN/m)边梁二期永久作用集度q22.625 0.5634 7.36 1.67 12.22 (kN/m)4.1.2 永久作用效应如以下图所示,设 X为计算截面离左支座的距离,并令 a =x/l.主梁弯矩和剪力的计算公式分别为:(4-1 )(4-2)M a = a (1- a ) l2g/2Ch =(1-2 a ) lg/2a永久效应计算图(dm)永久效应计算见下表:边梁永久作用效应计算表作用效应跨中=0.5四分点a =0.25支点a =0.0一期弯矩(kN - m)1523.521142.640剪力(kN)0126.96253.92二期弯矩(kN - m)879.84659.880剪

19、力(kN)073.32146.64弯矩(kN - m)2403.361802.520剪力(kN)0200.28400.564.2 可变作用效应计算4.2.1 冲击系数和车道折减系数按?桥规?4.3.2条规定,结构的冲击系数与结构的基频有关,因此 要先计算结构的基频.简支梁桥的基频可采用以下公式估算：5.74( Hz)EIc3.143.45 1010 0.278772l2 mc2 242 2165.08其中:mc c_3G 0.8169 26 10g9.812165.08( kg/m)由于1.5Hz & f & 14Hz,可计算出汽车荷载的冲击系数为:=0.1767In f -

20、0.0157 =0.292当车道大于两车道时,应进行车道折减,三车道折减22%,单折减后不得小于两车道布载的计算结果.本设计分别按两车道和三车道布载进行计算,取最不利情况进行设计4.2.2 计算主梁的荷载横向分布系数1)跨中的荷载横向分布系数mc :由于承重结构的宽跨比为：B 15 0.625 >0.5 ,故可将其简化比较l 24为一块矩形的平板,用比较正交异性板法(G-M法)求荷载横向分布系数.计算主梁的抗弯及抗扭惯性矩I和It抗弯惯性矩I在前面已求得：I =0.27877 m4对于T形梁截面,抗扭惯距可近似按下式计算：mITObit(4-3)i 1式中：bi , ti 相应为单个矩形

21、截面的宽度和高度；Ci矩形截面抗扭刚度系数,根据ti / bi比值按表计算；m梁截面划分成单个矩形截面的个数对于跨中截面,翼缘板的换算平均厚度：+230 15 50 10t1 - 17.17(cm)230马蹄局部的换算平均厚度：25 38t3 31.5(cm)表4-2 It计算表分块名称bi(cm)ti(cm)ti /biGI t= G bi ti 3(x 10-3 m4)翼缘板25017.170.071/34.04腹板121.33200.160.29872.90马蹄4631.50.680.19212.769.70单位宽度抗弯及抗扭惯距：Jx Ix/b 0.27877 / 250 1.1150

22、8 10 3(m4/cm)JTx ITx/b 0.097 /250 3.8802 10 5(m4/cm)计算横梁抗弯及抗扭惯性矩：翼板有效宽度计算横梁长度取为两边主梁的轴线间距,即:l 4b 5 2.5 12.5(m)1c 9 (4.8 0.16) 2.32(m)h 145cm b' 0.16m 16cmh1 17.17cmc/l 2.32/12.5 0.186根据c/l比值可查表,求得： /c =0.807,所以:0.807c求横梁截面重心位置ay ：0.807 2.32 1.87(m)ayh1h'2 h1 h b 222 h1 h'b'2 1.8720.17

23、172120.16 1.4522 1.87 0.1717 0.16 1.450.255(m)横梁的抗弯和抗扭惯距I y和I Ty ：1y 12 M 2 g / 12bhS b'h'g Ay)2130.1717 22 1.87 0.17172 1.87 0.1717 (0.255-)122131.4520.16 1.450.16 1.45 (0.255)122-40.11013(m )iTyGb1h； c2b2h3%/匕0.1717 /4.8 0.04 ,小于0.1 ,所以查表得c1 =1/3 ,但由于连续桥面的单宽抗扭惯距只有独立板宽扁板者的翼板,可取 g =1/6h2/b2=

24、0.16/ (1.45-0.1717 ) =0.1252,查表可得 c20.307133Ty-0.1717 3 4.8 0.307 (1.45 0.1717) 0.163_ _ 345.66 10 3(m4)单位抗弯及抗扭惯距 人和丫:0.110133/ 4 /.Jv I v / b0.23 10 (m / cm)4.8 10035.66 105.4.JTy ITy/b 1.18 10 (m /cm)4.80 100B' l3计算抗弯参数和抗弯参数0.464Jx7.5 4 1.11508 10 33Jy 24、0.23 10 3式中：B'桥宽的一半l 计算跨径a G(Jtx J

25、Ty)/2Ec. JxJyGc材料的切变模量按?公预规?3.1.6 条,取 Gc0.4Ec ,那么:0.4(3.8802 1.18) 10 5a 2 J.11508 10 3 0.23 10 30.02.a 0.1414计算荷载横向分布影响线坐标：0.464,查G-M法计算用表,表4-3 梁位表可得表4-3中数据.梁位荷载位置b3b/4b/2b/40-b/4-b/2-3b/4-bKi00.900.941.001.071.111.071.000.940.90b/41.081.101.121.161.070.960.840.770.69b/21.311.371.251.121.000.830.73

26、0.620.523b/41.711.541.321.100.900.770.650.530.47b2.051.681.361.090.860.710.580.480.40Ko00.650.851.001.201.301.201.000.850.65b/41.501.461.391.331.200.960.770.320.08b/22.302.101.801.470.990.510.13-0.28-0.653b/43.502.832.101.480.820.33-0.19-0.53-0.97b3.563.102.331.420.630.01-0.53-0.97-1.43用内插法求各梁位处横向分布

27、影响线坐标值-''2号K号图4-2 梁位关系图(尺寸单位：cm)1 号、6 号梁： K' K3 (Kb K3 ) 1/3 _bb441/ 3Kb 2/3K3b3b42号、5号梁： K' Kb 23号、4号梁:K' Ko Kb Ko 2 341/3K0 2/3Kb4列表计算各梁的横向分布影响线坐标值表4-4各梁的横向分布影响线坐标值梁 号计算式荷载位置b3b/4b/2b/40-b/4-b/2-3b/4-b1号K'1 1/ 3K1b 2/3K13让8231.5871.3331.0970.8870.7500.6320.5150.445K'0 1

28、/3.2/3K30-b 43.5402.9202.1761.4600.7570.223-0.303-0.677-1.123K'i K'0-1.717-1.333-0.843-0.3630.1300.5270.9351.1921.568-0.242-0.188-0.119-0.0510.0180.0740.1320.1680.221Ka K013.2982.7322.0571.4090.7750.297-0.171-0.509-0.902Ka/60.5490.4550.3430.2350.1290.050-0.029-0.085-0.1502号K'i K?1.3101.3

29、701.2501.1201.0000.8300.7300.6200.520K'0 K0b22.3002.1001.8001.4700.9900.5100.13-0.280-0.65K'i K'0-0.990-0.73-0.550-0.3500.0010.3200.6000.9001.170r-0.140-0.103-0.078-0.04900.0450.0850.1270.165Ka K'012,1601.9971.7221.4210.9900.5550.215-0.153-0.485Ka/60.3600.3320.2870.2370.1650.0930.036

30、-0.026-0.0813号Ki 1/3K.Z3Kb1_ 41.0201.0471.0801.1301.0830.9970.8930.8270.760K° 1/兆° 2/X141.2171.2571.2601.2871.2331.0400.8470.4970.270K'i K'0-0.197-0.21-0.180-0.157-0.150-0.0430.0460.3300.490-0.028-0.031-0.029-0.022-0.021-0.0060.0060.0470.069Ka K'0 J1.1891.2271.2311.2651.2121.03

31、40.8530.5440.339Ka/60.1980.2060.2050.2110.2020.1720.1420.0910.057绘制横向分布影响线图求横向分布系数图4-3 1号梁横向分布影响线尺寸单位：cm计算横向分布系数：荷载横向分布系数的计算中包含了车道折减系 数.根据最不利方式布载,并按相应影响线坐标值计算横向分布系数.三车道如以下图1C c c Cmcq - (0.49761 0.40515 0.33836 0.24588 0.17909 0.08661) 0.780.6836两车道如以下图图4-5两车道最不利荷载布置图尺寸单位：cm1mcq - 0.49761 0.40515 0.

32、33836 0.24588 =0.7435故取可变作用汽车的横向分布系数：mcq 0.74352支点截面的荷载横向分布系数m.：如以下图所示,按杠杆原理法绘制支点截面荷载横向分布影响线并进行布载,1号梁可变作用分布系数可以计算如下：1可变作用汽车：m0q - 1.10 0.38 0.74q 21巧.I巧, 巧:汇二,I14.2.3 车道荷载的取值根据?桥规?4.3.1条,公路一II级车道荷载的均布荷载标准值qk和集中荷载标准值 Pk分别为qk 0.75 10.5 7.875(kN /m)计算弯矩时,R 0.75360 18050 5(24 5) 180192(kN)计算剪力时,R 192 1.

33、2 230.4(kN)4.2.4 计算可变作用效应在可变作用效应 计算中,本设计对 于横向分布 系数的取值 作如下 处 理：支点处横向分布系数取m°,从支点至第一根横梁段,横向分布系数从m.直线过渡到mc,其余梁段均取 mc,本设计在计算跨中截面、四分点截 面和支点截面时,均考虑了荷载横向分布系数沿桥梁跨径方向的变化.1)计算跨中截面的最大弯矩和最大剪力：计算跨中截面最大弯矩和最大剪力采用直线加载求可变作用效应,如以下图所示,可变效应为：不计冲击S m(qkPkY)(4-4)冲击效应S m(qk Pky)(4-5)式中S所求截面汽车标准荷载的弯矩或剪力；qk车道均布荷载标准值；Pk

34、车道集中荷载标准值；影响线上同号区段的面积；y 影响线上最大竖坐标值；可变作用(汽车)标准效应1.6 4.81八八八-3-24 6 0.7435 7.875 (0.7435 0.74)6 7.875 -3 )M汽22420.7435 192 6=1278.0(kN . m110.7435 7.875 0.5 24 -221一(0.74 0.7435) 4.8 7.87524.80.5240.7435 230.4 0.5103.2(kN)可变作用汽车冲击效应M M 汽 1278.0 0,292 373.2(kN m)V V 汽103.2 0,292 30.1(kN)2计算四分点截面的最大弯矩和最

35、大剪力：四分点截面可变作用效 应的计算式见以下图.可变作用(汽车)标准效应.11 ,M 汽0.7435 7.875 4.5 24 (0.74 0.7435)4.8 7.875 (1.2 0.4)220.7435 192 4.5958.5(kN)1 3V汽 一 0.7435 7.875 0.75 24 一2 40.7435 230.4 0.75168.0(kN)1 , 0.74 0.7435)4.8 7.875 0.0672可变作用汽车冲击效应M M 汽 958.5 0,292 279.9kN mV V汽168.0 0,292 49.1kN3计算支点截面的最大剪力：支点截面可变作用效应的计算图式

36、见 以下图.可变作用汽车标准效应.1 _1 ,V汽一0.7435 7.875 1 24 (0.74 0.7435> 4,8 7.875 (0.933 0,067)220.74 230.4 1240.7(kN)可变作用汽车冲击效应V V 汽240.7 0,292 70.3kN4.3主梁作用效应组合本设计按?桥规?4.1.6-4.1.8 条规定.根据可能同时出现的作用效 应选择了三种最不利效应组合：短期效应组合、标准效应组合和承载水平表4-5 1号主梁作用效应组合序号跆中截回四分点截面支点M maxV maxM maxV maxV max(kN m)(kN)(kN m)(kN)(kN)(1)

37、一期 永久 作用1523.5201142.64126.96253.92(2)二期 永久 作用879.840659.8873.32146.64(3)总永久作用(1)+ (2)2403.3601802.52200.28400.65(4)(汽车)公路一n级1278.0103.2958.5168240.7(5)(汽车)冲击373.230.1279.949.170.3(6)标准组合=(3)+(4)+(5)4054.56133. 33040.92417.38711.65短期组合 =(3)+0.7X(4)3297.9672.242473.47282.88569.14(8)极限组合=1.2 X (3) + 1

38、.4 X(4)+(5)5195.71186.623896.78544.28916.18极限状态根本组合,见表4-5 0第五章预应力钢束数量估算及其布置本设计采用后张法施工工艺,设计时应满足不同设计状况下标准规定 的限制条件要求,即承载力、变形及应力等要求,在配筋设计时,要满足 结构在正常使用极限状态下的应力要求和承载水平极限状态的强度要求. 5.1预应力钢束数量的估算以下以跨中截面在各种作用效应组合下,分别根据上述要求对主梁所 需的钢束数进行估算,并按这些估算的钢束数确定主梁的配筋数量.(1)按正常使用极限状态的应力要求估算钢束数：本设计按全预应 力混凝土构件设计,按正常使用极限状态组合计算时

39、,截面不允许出现拉 应力.对于T形截面简支梁,当截面混凝土不出现拉应力限制时,那么得到 钢束数n的估算公式MkCi? Ap?fpk(ks ep)(5-1)式中：Mk 使用荷载产生的跨中弯矩标准组合值,按主梁作用应组合表取用；Ci 与荷载有关的经验系数,对于公路一II级,G取用0.565 ;Ap一束7? j 15.2钢绞线截面积,一根钢绞线的截面积是1.4cm2,故& = 9.8 cm 2 .ks 大毛截面上核心距；ep预应力钢束重心对大毛截面重心轴的偏心距,pep y ap h y ap , ap可预先假定,h为梁高,h 170cm.本设计采用的预应力钢绞线,标准强度为fpk 1860

40、 MPq弹性模量 Ep=1.95 105MPa3Mk 4054.56(KN m) 4054.56 10 (N m)ks 29.70(cm)假设ap=19cm,那么ep y ap h y ap=170-55.1093-19(cm)=95.891钢束数n为MknCi? Ap?fpk(ks ep)4054.56 1030.565 9.8 10 4 1860 106 (0.2970 0.95891)3.14(2)按承载水平极限状态估算钢束数,根据极限状态的应力计算图式,受压区混凝土到达极限强度fcd ,应力图式呈矩形, 同时预应力钢束也到达 设计强度fpd,钢束数n的估算公式为(5-2)Mdah Ap

41、fpd式中 Md 承载水平极限状态的跨中最大弯矩,按主梁作用应组合表取用;a 经验系数,一般采用0.75-0.77,本设计取用 0.77;fpd 预应力钢绞线的设计强度,为 1260Mpa .Md5195.71 1033.21那么：ah Apfpd 0.77 1.7 9.8 10 4 1260 106据上述两种极限状态所估算的钢束数量在4根左右,故取钢束数n 4.5.2预应力钢束的布置(1)跨中截面及锚固端截面的钢束位置1)在对跨中截面进行钢束布置时,应保证预留管道的要求,并使钢束的重心偏心距尽量大.本设计采用内径70mm外径77mm的预埋金属波纹管,管道至梁底和梁侧净距不应小于30mm及管道

42、半径的一半,另外直线管道的净距不应小于40mm且不宜小于管道直径的0.6倍,在竖直方向两管道可重叠,跨中截面的细部构造如以下图所示,那么钢束群重心至梁底距 离为2 10 22 34aP19cm图5-1 跨中截面钢束布置图尺寸单位：cmj2为了方便操作,将所有钢束都锚固在梁端截面.对于锚固端截面,应使预应力钢束合力重心尽可能靠近截面形心, 使截面均匀受压,而且要考虑锚具布 置的可能性,以满足张拉操作方便的要求.在布置锚具时,应遵循均匀、分散的 原那么.锚具端截面布置的钢束如以下图所示,钢束群重心至梁底距离为:aP25 60 100 14081.25cm图5-2 锚固端截面钢束布置图(尺寸单位：c

43、mj)下面应对钢束群重心位置进行复核,首先需计算锚周端截面的几何特 性.锚周端截面几何特性计算见表5-1.其中：ys692432.3811153.862.08 (cm)表5-1锚固端截面几何特性计算表分块名称分块面积Ai/ 2、(cm )分块面积形心至上缘距离yi(cm)分块面积对上缘净距Si Aiyi/3、(cm )分块面积的 自身惯距Ii (cm4)di ys 小(cm)分块面积对截回步心的惯距Ix Aidi2/4、(cm )I Ii Ix (cm4)(1)(2)(3) = (1)X (2)(4)(5 )-2(6) (1) (5)=(4 )+ (6 )翼板37507.528125.0070

44、312.5054.2811171325.8611241638.36三角承托273.817.474782.38832.9644.61544966.69545799.65腹板713092.5659525.0014274854.17-30.426597759.5620872613.7311153.8692432.3832660051.74yx h ys 170 62.08 107.92 (cm)上核心距:ksAyx32660051.7411153.8 107.9227.13 (cm)下核心距:kxIAys32660051.7411153.8 62.0847.17 (cm)60.75= yx kx&l

45、t; ap< yx ks =135.05图5-3 钢束群重心位置复核图(尺寸单位：cmi)(2)钢束起弯角度和线形确实定：在确定钢束起弯角度时,既要考虑到由预应力钢束弯起会产生足够的预剪力,又要考虑到所引起的摩擦预应力损失不宜过大.本设计预应力钢筋在跨中分为三排,N4号钢筋弯起角度为5.,其他钢筋弯起角度为7.为了简化计算和施工,所有钢束布置的线形均为直线加圆弧,最下排两根钢束需进行平弯.(3)钢束计算1)计算钢束起弯点至跨中的距离：锚固点至支座中央的水平距离 axi (见图 5-4).ax4 =36-25tan5 ° =33.81 (cm)ax3 =36-13tan7 0 =

46、34.4 (cm)ax2 =36-53tan7 ° =29.49 (cm)ax1=36-93tan7 ° =24.58 (cm)图5-4 锚固端尺寸图尺寸单位：cnj钢束计算图式见以下图,钢束起弯点至跨中的距离小见表锚固点弯起结束点yQ-X.1.一计算点径 中 心 线图5-5钢束计算图式表5-2钢束起弯点至跨中距离计算表钢束号起弯高度y cmV1(cm)y2(cm)L1(cm)X3(cm)R(cm)X2(cm)X1(cm)4158.716.2810099.6251651.49143.93990.2535039.0011.00320317.6171475.99179.8873

47、6.9127865.8112.19540535.9771635.47199.31494.20110691.4014.60750744.4171958.45238.68241.50上表中各参数的计算方法如下:Li为靠近锚周端直线长度,可根据需要自行设计,y为钢束锚固点至钢束起 弯点的竖直距离,如钢束计算图式,根据各量的几何关系,可分别计算如下：y2 yyiy1 L1 sinR y2-1 cosx3 L1 cosLXi - X2 X3 axi 2X2 Rsin式中钢束弯起角度° L 计算跨径cm;axi锚固点至支座中央线的水平距离cm)2限制截面的钢束重心位置计算各钢束重心位置计算：根据

48、钢束计算图式所示的几何关系,当计算截面 在曲线段时,计算公式为：aia0R(1 cos ) , sinX4R当计算截面在近锚固点的直线段时,计算公式为：ai ao y X5 tan式中 ai 钢束在计算截面处钢束中央至梁底的距离；ao钢束起弯前到梁底的距离；R 钢束弯起半径；圆弧段起晚点到计算点圆弧长度对应的圆心角计算钢束群重心到梁底的距离见表5-3.表5-3各计算截面的钢束位置及钢束群重心位置截面钢束号X4 (cm)R (cm)sin a =X4/ Rcos aa.(cm)ai(cm)ap(cm)四分点4未弯起1651.4901101027.18373未弯起1475.990110102105

49、.81635.470.0646910.9979052225.42631238.681958.450.1218050.9925543463.3083支 点直线段yX5X5 tan()a0ai77.7948415533.812.95801022.0420350734.44.22381055.7762278729.493.62092296.37911106724.583.018034136.98203钢束长度计算一根钢束的长度为曲线长度、直线长度与两端工作长度2x 70cm之和,其中钢束曲线长度可按圆弧半径及起弯角度计算.通过每根钢束长度计算,就可以得到一片主梁和一孔桥所需钢束的总长度,用于备料和施 工.计算结果见表 5-4 .表5-4钢束长度计算表钢束号R(cm)钢束 弯起 角度曲线长度 (cm)S= R180直线长度X1(cm)直线长度L1(cm)成效长度2 (S+X1 + L1)钢