预应力混凝土简支形桥梁毕业设计

摘要预应力混凝土简支T形梁桥由于其具有外形简单，制造方便，结构受力合理，主梁高跨比小，结构整体性好，桥梁下部结构尺寸小和桥型美观等优点，目前在公路桥梁工程中应用非常广泛。预应力混凝土简支梁桥的设计，除了要根据桥面高度，承载要求等合理选择结构材料、抗侧力结构体系外，要特别重视桥梁截面形式和桥梁的总体布置。本次毕业设计为凌河大桥设计，主梁就选用了后张法预应力混凝土简支T形梁。在方案的确定上要充分考虑该工程的经济合理性、实用性、技术可行性、桥型美观性等方面，对所提出的方案进行综合的论证与比较最后确定出最合理、最经济的桥型方案。初步设计包括：提出比选方案并通过比较确定推荐方案；确定桥梁跨径布置与各部结构尺寸；计算截面参数；计算内力并进行组合；估算预应力筋的配筋面积；预应力筋的布置；预应力损失的估算；验算等。在本次设计中，首先进行了桥型方案的比选，确定简支梁桥方案后，就其进行了结构设计，设计的主要内容有：拟定截面尺寸；计算控制截面的设计内力及其相应的组合值；估算预应力钢筋的数量并对其进行布置；计算主梁截面的几何特征值；计算预应力损失值；正截面和斜截面的承载力复核；正常使用极限状态下构件抗裂性及变形验算；持久状态下和短暂状态下构件截面应力验算。接着进行了简单的施工方法设计，包括施工前的准备，主要分项工程的施工方法设计，冬季和雨季的施工安排以及施工过程中的环境保护措施等。关键词：预应力；T形梁；方案比选；初步设计AbstractPrestressedconcreteT-shapedgirderbridgesareofmanyadvantages,whichhavesimpleoutlinesandcanbefabricatedeasilyandtheirstructuresarereasonable.Theratioofheightofgirderstospanofgirdersissmall.Thereforethewholestructureisofgoodentirety.Andtherearestillmanyothermerits,suchassmallsizeofinfrastructure,thebeautyofthistypeofbridgeandsoon.BecauseoftheseadvantagesthePCT-shapedgirderbridgesarenowwidelyappliedinhighwaybridgeprojects.ThepaperisaboutthedesignofLinghebridge.T-shapedgirderischosenasthemaingirderofthebridge.Whenconfirmaprojectscheme,itsshouldbedemonstratetheschemesyntheticallyandcompareitwithothers.Theprimarydesignincludes:tomakecertainofthebridgebycomparingdifferentschemes;tomakecertainofthestructuraldimension.Andthen,tomakecertainofthestructuraldimension;tocalculatethesectionalpectionalpeculiarity,combinationofmemberforce,numbersofthestressingbundle；lossofprestressed,checkofstress；ect.Intheprocessofthedesignofthebridge,thecomparisonofdifferenttypesofbridgeisdonefirstly.Afterthecomfirmationofthetypeofthebridge,thedesignofthestructureisdone,includingconfirmingthesizeofcrosssections,calculatingthedesignforcesofrestrainingsectionsandcombiningthemaccordingtoThecriterion,estimatingtheamountofprestressedsteelsandarrangingthem,calculatingthegeometricaltraitsofcrosssectionsofgirders,calculatingthelossofprestress,checkingthecarryingcapacityofcrosssections,checkcomputationsoftheanticrackcapacityofthestructureanddeformationintheultimatestateofnormaluse,andthestressofcrosssectionrespectivelyinthestateoflastingloadandinthestateoftemporaryload.Afterallthework,nextisthedesignofconstructionmethod.Keywords:prestressed;T-shapedgirder;comparionofdifferentschemes;preliminarydesign目录摘要IAbstractII第1章绪论1第2章概述22.1设计及受力特点22.2构造特点32.3主要技术要求与设计条件32.3.1主要技术要求32.3.2气象条件32.3.3地质条件4第3章尺寸拟定及截面性质计算53.1设计资料53.2横截面布置5主梁间距与主梁片数5主梁跨中横面主要尺寸拟定73.3横隔梁的设置9第4章主梁作用效应计算104.1永久作用效应计算10永久作用集度10永久作用效应114.2可变作用效应计算12冲击和车道折减系数12计算主梁的荷载横向分布系数13计算可变作用效应184.3主梁作用效应组合22第5章预应力钢束的估算及其布置255.1跨中截面钢束的估算和确定255.1.1按正常使用极限状态的应力要求估算钢束数255.1.2按承载能力极限状态估算钢束数255.2预应力钢束布置265.2.1跨中截面及锚固端截面的钢束位置265.2.2计算主梁的截面几何特性32截面特性汇总395.3钢束预应力损失计算40预应力纲束与管道壁之间的摩擦损失41锚具变形，钢束回缩引起的损失41砼弹性压缩引起的预应力损失42由钢束应力松弛引起的预应力损失（σ了5）43砼收缩和徐变引起的预应力损失49徐变系数终极值和收缩应变终极值的计算50预加力的计算及钢束预应力汇总515.4主梁截面承载力与应力验算56持久状况承载能力极限状态承载力验算56持久状况正常使用极限状态抗裂验算59持久状况构件的应力计算655.5主梁端部的局部承压验算69局部承压强度验算705.5.2梁端局部承压的抗裂验算715.6主梁变形验算72第6章行车道板计算756.1恒载及内力756.2汽车荷载内力计算756.3荷载组合766.4截面设计与强度验算76第7章横隔梁计算787.1确定作用在跨中横隔梁上的可变作用787.2跨中横隔梁的作用效应影响线787.3截面作用效应计算807.4横隔梁截面配筋与验算82第8章支座计算858.1选定支座平面尺寸858.2确定支座厚度858.3验算支座偏移868.4验算支座抗滑稳定性86第9章盖梁的计算889.1设计资料及尺寸拟定889.2盖梁计算89荷载计算899.2.2盖梁内力汇总（取最大值）98第10章桥墩墩柱设计10210.1荷载计算10210.2截面配筋计算及应力验算10510.3钻孔桩计算10710.3.1荷载计算10710.3.2桩长计算10810.3.3桩的内力计算10910.3.4桩身截面配筋与承载力验算11210.3.5墩顶纵向水平位移验算113第11章结论116参考文献117致谢118第1章绪论毕业设计是大学本科教育培养目标实现的重要阶段，是毕业前的综合学习阶段,是深化、拓宽、综合教和学的重要过程,是对大学期间所学专业知识的全面总结。通过毕业设计,可以将以前学过的知识重温回顾,对疑难知识再学习,对提高个人的综合知识结构有着重要的作用。通过毕业设计,使我们在资料查找、设计安排、分析计算、施工图绘制、口头表达等各个方面得到综合训练,具备从事相关工作的基本技术素质和技能。目前，我国桥梁建筑中仍以预应力钢筋混凝土结构为主，其材料钢筋和混凝土造价较低，材料来源丰富，且可以浇筑成各种复杂断面形状，节省钢材，承载力也不低，经过合理设计可以获得较好的抗震性能。今后几十年，预应力钢筋混凝土结构仍将活跃在我国的建筑史上。预应力混凝土简支梁桥的设计，除了要根据桥面高度、承载要求等合理选择结构材料、抗侧力结构体系外，要特别重视桥梁截面形式和桥梁的总体布置。桥梁截面形式是指桥梁的平面和立面；桥梁的总体布置指桥梁的平面布置和竖向布置。桥梁截面形式和桥梁的总体布置对桥梁结构的各方面性能有决定性的作用。毕业设计的几个月里，在指导老师的帮助下，经过查阅资料、设计计算、论文撰写以及图纸绘制，加深了对规范等相关内容的理解，巩固了专业知识，提高了综合分析、解决问题的能力。并了解了AutoCAD和桥梁博士，基本上达到了毕业设计的目的与要求。简支T型梁桥结构设计的计算工作量很大，在计算过程中以手算为主。由于自己水平有限，难免有不妥和疏忽之处，敬请各位老师批评指正。第2章概述目前，我国桥梁建筑中仍以预应力钢筋混凝土结构为主，其材料钢筋和混凝土造价较低，材料来源丰富，且可以浇筑成各种复杂断面形状，节省钢材，承载力也不低，经过合理设计可以获得较好的抗震性能。今后几十年，预应力钢筋混凝土结构仍将活跃在我国的建筑史上。而无论公路桥梁或是铁路桥梁,中小跨径桥梁占有主导地位,其中预应力混凝土简支梁桥又占有绝对数量。预应力混凝土简支梁桥由于其结构简单、受力明确、施工方便,是我国量大面广的大中跨径桥梁的首选结构。2.1设计及受力特点 预应力简支T梁桥的结构特点是将各梁简支的放在桥梁墩台上的支座上，在竖向荷载作用下，梁体承受弯矩及竖向剪力，不产生水平力。桥面连续，是在简支结构的基础上，在墩顶处连续铺设，在墩中心位置设置一条假缝，减少了伸缩缝的数量，提高了行车的舒适性。预应力简支T梁桥在设计时的一般步骤：参考以前的设计，拟定主梁尺寸进行主梁恒载内力和活载内力的计算，主梁配筋计算，行车道板内力计算和配筋计算，横隔梁内力计算和配筋计算，进行结构变形、裂缝、施工阶段应力验算。然后根据上部结构的所有荷载，拟定下部结构，即桥墩和基础的尺寸，计算结构各部分产生的最不利内力，再进行强度、刚度和稳定性验算。如果验算不能满足要求，则要通过改变尺寸或改变钢筋数量等方法重新设计、验算，直到各项验算均通过为止。预应力简支梁桥属于单孔静定结构，它受力明确，构造简单，施工比较方便，在竖向荷载作用下，梁体承受弯矩及竖向剪力，即只产生竖向反力，不产生水平推力。在车辆荷载的作用下，通过横隔梁接缝处传递剪力和弯矩，从而使各个梁体共同受力。跨中会产生较大的弯矩，而支点产生较大的剪力。双柱式桥墩自重小，承受并传递上部传递下来的荷载，主要是将上部传递下来的荷载传递到基础上。2.2构造特点主梁是桥梁的主要承重结构，本设计为预应力钢筋混凝土T梁，梁肋需加宽马蹄，翼板根据受力特点做成变厚度的。为了使荷载分布比较均匀，且减轻翼板接缝处的纵向开裂现象，除设置两端横隔梁外，加设三根内横隔梁。主梁间采用湿接处理，全桥桥面连续。桥墩采用双柱式桥墩，截面形式采用圆端形，盖梁采用悬臂式。墩身采用钢筋混凝土筑。基础采用刚性扩大基础，作成台阶型，采用混凝土砌筑。2.3主要技术要求与设计条件2.3.1主要技术要求1).道路等级：城市主干道2).计算行车速度：40km/h3).设计荷载：公路Ⅰ级4).桥面宽度及布置：按四车道设计，两侧设非机动车道、人行道。5).设计洪水频率：1/1006).地震基本烈度：7度2.3.2气象条件本桥位地处河谷盆地，海拔约430米。所处地区属南中亚热带季风性气候，雨量充沛；光照充足、温暖湿润；夏长冬短，冬无严寒，无霜期长，冰雪罕见。年平均气温介于16～18℃，1月平均气温10.8℃，7月平均气温28.2℃，极端最高气温38.7℃，极端最低气温－1.2℃，≥10℃积温6532℃。日照年总量：1934～2034小时。地区降雨年内分配不均，一般多集中在4～10月，1～6月降雨量逐月增加，7月突降，8月多增。6月为降水最多的月份，11～12月为最少。降雨特点：3～4月为春雨，5～6月为梅雨，7～9月为台风雷阵雨，10月至次年2月少雨，年降水量超过2100mm，年蒸发量约1700mm。季风明显，冬季多偏北风，夏季多偏南风，春秋季为南，北风的过渡期，一般冬季风比夏季风强。城关年平均风速：3.7米/秒。全年风速最大月（11月）份平均风速：4.3米/秒。初霜1月9日，终霜1月19日，无霜期290～344天。2.3.3地质条件桥址处河道宽200米。本区域主要发育地层自上而下有：局部地段的人工填土；第四系冲积层，主要为泥质粉砂、圆砾；第四系坡积层，主要为亚粘土、混合土等；第四系残积层，主要为残积砂质粘性土及全风化层；下伏基岩为燕山早期侵入的花岗岩。第3章尺寸拟定及截面性质计算3.1设计资料料标准跨径：255m(墩中心距距离)主梁全长：244.96mm计算跨径：244m桥面净空：m设计荷载：公路路一级，人人群荷载33.5kNN/m，两两侧人行道道、栏杆重重量分别为为1.0kkN/m和和4.0kNN/m。材料及工艺：本桥为预应力钢钢筋混凝土土T型梁桥，锥锥形锚具；；混凝土：主梁采采用40号混凝凝土，人行行道、栏杆杆及桥面铺铺装用200号混凝土土；预应力钢筋：冶冶金部TBB—64标准及及《公预规规》规定的的6φs15.2钢绞线，每每束7根。普通钢钢筋直径≥12的用16Mnn钢或其他他级热轧螺螺纹钢筋，直直径＜12的均用一一级热轧光光圆钢筋。钢钢板及角钢钢制锚头下下支撑垫板板，支座垫垫板等均用用普通As碳素钢，主主梁间的连连接用16Mn低合金结结构钢板.按后张法工艺制作作主梁，采采用45号伏质碳碳素结构钢钢的锥形锚锚具和直径径50mm抽把橡胶胶管.3.2横截面布布置3.2.1主梁梁间距与主主梁片数主梁间距通常应应随梁高与与跨径的增增大而加宽宽为经济，同同时加宽翼翼板对提高高主梁截面面效率指标标很有效，故故在许可条条件下应适适当加宽T梁翼板。主主梁翼板宽宽度为22000mm.由于宽度度较大，为为保证桥梁梁的整体受受力性能，桥桥面采用现现浇混凝土土刚性接头头，因此主主梁的工作作截面有两两种：预施施应力、运运输、吊装装阶段的小小截面（==18000mm）和运输输阶段的大大截面（==22000mm）.设计依据交通部颁《公路路桥涵设计计通用规范范》（JTGD60—2004）简称《规规范》；交通部颁《公路路钢筋混凝凝土及预应应力混凝土土桥涵设计计规范》简简称《公预预规》。基本计算数据（见见表）表3-1基本计算算数据名称项目符号单位数据混凝土立方强度弹性模量轴心抗压标准强强度轴心抗拉标准强强度轴心抗压设计强强度轴心抗拉设计强强度MPaMPaMPaMPaMPaMPa503.4532.42.6522.41.83短暂状态容许压应力容许拉应力0.70.7MPaMPa20.721.757持久状态容许压应力容许主压应力容许拉应力容许主拉应力MPaMPa MPaMPa16.210.4401.59钢绞线标准强度弹性模量抗拉设计强度最大控制应力0.75MPaMPa MPaMPa18601.9512601395标准荷载组合0.65MPa1209材料重度钢筋混凝土沥青混凝土钢绞线25.023.078.5钢束与混凝土的的弹性模量量比无量纲5.653.2.2主梁梁跨中横面面主要尺寸寸拟定1主梁高度预应力混凝土简简支梁桥的的主梁高度度与其跨径径之比通常常在1/155~1/225之间，标标准设计中中高跨比约约在1/188~1/119。当建筑筑高度不受受限制时，增增大粱高往往往是比较较经济的方方案，因为为增大粱高高可以节省省预应力钢钢筋用量，同同时粱高加加大一般只只是腹板加加高，而混混凝土用量量增加不多多。综上所所述，取用用17500mm的主梁高高度是比较较合适的。2主梁截面细细部尺寸T梁翼板的厚度主主要取决于于桥面板承承受车轮局局部荷载的的要求，还还应考虑能能否满足主主梁受弯时时上翼板抗抗压强度的的要求。这这里预制T梁的翼板板厚度取用用150mmm,根部加厚厚到2100mm，以抵抗抗翼缘根部部较大的弯弯矩。在预应力混凝土土梁中腹板板内主拉应应力较小，腹腹板厚度一一般由布置置预制孔管管的构造决决定，同时时从腹板本本身的稳定定要求出发发，腹板厚厚度不宜小小于其高度度的1/15。这里取取140mm。马蹄尺寸基本由由布置预应应力钢束的的需要确定定，设计实实践表明，马马蹄面积占占截面总面面积的10％~20％为合适适。这里考考虑到主梁梁需要配置置较多的钢钢束，将钢钢束按三层层布置，一一层最多排排三束，同同时还根据据“公预规”第6.2..26条对对钢束浄距距及预留管管道的构造造要求，初初拟马蹄宽宽度为4000mm，高度为为200mm，马蹄与与腹板交接接处做三角角过渡，高高度120mm，以减小小局部应力力。（a）桥梁横横截面图（b）主梁截面图图3-1桥梁梁及主梁截截面图(单位：cm)3计算截面几何特特性表3-2跨中截面面几何特性性计算表分块名称分块面积（cmm2）分块面积形心至至上缘距离离（cm）净矩（cm3）惯矩（cm4）di=ys-yi((cm)Ix（cm4）123456翼板32707.52452561312.5546.1869735777.15承托6061710302121236.68815325..9腹板22408519040036586666.67-31.32--31.33221973111下三角144151217441152-97.3213638500.3马蹄80165132000266666..7-111.322991371..39总和706037897137490099.9212637778.3注：截面形心距距离梁上表表面的高度度cm4检验截面效率指指标ρ(希望ρ在0.5以上)上核心距::下核心距::截面效率指标ρ=表明以上初拟主主梁跨中截截面尺寸合合理。3.3横隔梁的的设置模型试验结果表表明，在荷荷载作用处处的主梁弯弯矩横向分分布，当该该处有横隔隔梁时比较较均匀，否否则直接在在荷载作用用下的主梁梁弯矩很大大。为减小小对主梁设设计起主要要控制作用用的跨中弯弯矩，在跨跨中设置一一道中横隔隔梁；当跨跨度较大时时，应设置置较多的横横隔梁。由由于主梁很很长，为了了减小跨中中弯矩的影影响，全梁梁共设了五五道横隔梁梁，分别布布置在跨中中截面、两两个四分点点及梁端。第4章主梁作用效应计计算根据桥跨结构纵纵横截面的的布置，并并通过活载载作用下的的梁桥荷载载横向分布布计算，可可分别求得得主梁各控控制截面的的恒载和最最大活载内内力，然后后进行内力力组合，取取跨中，四四分点，变变化点及支支点截面进进行计算。4.1永久作用用效应计算算4.1.1永久久作用集度度1.恒载集度a.主梁自重重边主梁的恒载集集度为：g1=0.7706×225=177.65kkN/m..中主梁的的恒载集度度为：g1=0.706××25=117.655kN/mmb.横隔梁自重中中间横隔梁梁的体积：：端横隔梁的体积积(1)边梁横隔梁折算算成线荷载载(2)中梁的横隔梁折折算成线荷荷载为(3)由于马马蹄抬高和和梁腹板加加宽所增加加的恒载折折算为恒荷荷载，经过过估算为2.第二期恒恒载栏杆：g（1)=1..52kN/m人行道：g(22)=3..71kN/m桥面铺铺装层:1号梁:(0.06+0..07955)×1..3×1//2×233=2.0086kN/m2号梁(0.07795+00.11225)×2..2×1//2×233=2.1124kN/m4.1.2永久久作用效应应如图所示，设xx为计算截截面离左支支座的距离离，并令，主主梁弯矩和和剪力的计计算公式分分别为：(4-1))弯矩影响线的面面积为剪力影响线的面面积为影响线影响线影响线图4-1剪力、弯弯矩求解示示意图表4-11号梁梁永久作用用效应项目跨中四分点支点跨中四分点支点0.50.2500.50.2501/2α(1－－α)0.1250.093801/2α(1－－2α)00.250.5第一期恒载（kkN/m）边梁g1=21.38881565.7111174.91100129.402598.800中梁g1=22.24111628.1551221.77700134.56269.12第二期恒载（kkN/m）边梁g2=7.316535.57461.890044.2688.52中梁g2=2.124155.49116.6800173.66347.32总和＋（kN//m）边梁g=28.70042101.2881576.80000147.41294.82中梁24.3661783.7111338.50000147.41294.824.2可变作用用效应计算算4.2.1冲击击和车道折折减系数按《桥规》规定定，结构的的冲击系数数与结构的的基频有关关，因此要要先计算结结构的基频频。简支梁桥的基频频可用下列列公式估算算：其中：根据本桥的基频频，可计算算出汽车荷荷载的冲击击系数为：：按《桥规》，当当车道大于于两车道时时，需要进进行车道折折减，三车车道折减22％，四车车道折减33％，但折折减后不得得小于用两两行车队布布载的结果果。哈哈哈=啊啊4.2.2计算算主梁的荷荷载横向分分布系数1.冲击系数和车道道折减系数数公路一级级，1+u==1.1556,其他活载载不计。以下为荷载横向向分布系数数的计算：：（1）跨中截面的荷荷载横向分分布系数mc本桥跨跨内有三道道横隔梁，具具有可靠的的横向联结结，且承重重结构的长长宽比为：：所以可选选用偏心压压力法来绘绘制横向影影响线和计计算横向分分布系数mca.计算算主梁抗扭扭惯矩IT对于T梁梁截面（4-2）式中bi和ti—相应为单个矩形形截面的宽宽度和厚度度；ci—矩形截面抗扭刚刚度系数图4-2截面尺尺寸图cm主梁抗弯惯矩TT:对于翼板：对于梁肋肋：对于马蹄蹄：（c1、c2、c3由表查得得）故主梁抗扭惯矩矩为b.计算抗扭修正系系数β（4-3）其中－与主梁有关的的系数B－桥宽L－计计算跨径表4-2值梁号10.0451440.34860.24570.14290.04-0.06299-0.16577-0.2631120.34860.280.21140.14290.07430.0057-0.06299-0.1329930.24570.21140.17710.14290.10860.07430.040.07140.14290.14290.14290.14290.14290.14290.14290.1429表4-3横向折折减系数横向布置车道数数2345678横向折减系数1.000.780.670.600.550.520.50c.按偏心压力法计计算横向影影响线竖标标值（4-4）见表4-2图4-3跨中的的横向分布布系数计算算图示（尺寸单位：mmm）可变作用（汽车车公路—Ⅰ级）：四车道：三车道道：两车道：故取可变作用（汽汽车）的横横向分布系系数为：可变作用（人群群）：（2）支点截面的荷荷载横向分分布系数m。按杠杆原理法绘绘制荷载横横向分布影影响线并进进行布载，1号梁的可可变作用的的横向分布布系数可计计算如下：：图4-4支点的横横向分布系系数计算图图示(尺寸单位位：mm)可变作用（汽车车）：可变作用（人群群）：（3）横向分布系数数汇总表4-41号梁梁可变作用用横向分布布系数可变作用类别公路—Ⅰ级0.64980.44人群0.47计算算可变作用用效应支点处横向分布布系数取，从从支点至第第一根横梁梁段，横向向分布系数数从直线过过渡到，其其余梁段均均取。（1）求跨中截面的的最大弯矩矩和最大剪剪力计算跨中截面最最大弯矩和和最大剪力力采用直接接加载求可可变作用效效应计算公式：S=mqk+mmPky（4-5）式中：S——所所求截面的的弯矩或剪剪力；qqk—车道均布布荷载标准准值；PPk—车道集中中荷载标准准值；影响线上上同号区段段的面积；；yy—影响线上上最大图4-5跨中截截面作用效效应计算图图示1#号梁:可变荷载（汽）标标准效应：：Mmax=0.55×0.6660×224.2××10.55×6.005-1//2(0..660--0.4555)×44.6×11.5×00.76××2+2556.8××0.6660×6..05=11542..6kNNVmax=0.55×0.6660×112.1××0.5××10.55-0.55(0.6660-00.4555)×4..6×100.5×00.06334+3008.166×0.55×0.6660=1122.997kN可变荷载（汽）冲冲击效应：：M=Mmaax=2440.644kN..mV=VVmax=119.188kN可变荷载（人）标标准效应：：Mmax=24..2×6..05×33.5×00.7488×1/22+2×00.7677×4.66×3.55×(1..318--0.7448)1//2=1998.699kN..mVmax=0.7748×33.5×00.5×112.1××1/2++(1.3318-00.7488)×44.6×33.5×00.06334×1//2=8..21kNN同理可得其它梁梁：2#号梁:可变荷载（汽）标标准效应：：Mmaax=12203.772kN..mVmaax=966.03kkN可变荷载（汽）冲冲击效应：：M==Mmaxx=1877.78KN.mmVV=Vmmax=114.988kN可变荷载（人）标标准效应：：MMmax=774.622kN..mVmaax=3..08kNN（2)1/4截面面的弯矩和和剪力，图图4-6示出其计计算图式图4-61/44截面的弯弯矩和剪力力计算图式式1#号梁:可变荷载（汽）标标准效应：：Mmax=0.6660×44.53775×244.2×110.5××1/2--(0.666-0..455))×10..5×4..6×(11.15++0.3883)××1/2++0.666×2566.8×44.53775=11141.994kNN.mVmax=0.666×122.1×00.75××10.55×1/22-0.666×4..6×100.5×00.06334×1//2+3008.166×0.666×0..75=1198.771kN可变荷载（汽）冲冲击效应：：M=Mmaax=1778.144kN.mmVV=Vmmax=331.000kN可变荷载（人）标标准效应：：Mmax=24..2×4..53755×3.55×0.7748×11/2+((1.155+0.3383)××4.6××3.5××(1.3318-00.7488)×11/2=1150.777kNN.mVmax=0.7748×33.5×00.75××12.11×1/22+0.557×4..6×3..5×0..06344×1/22=18..11kkN同理可得其它梁梁。2#号梁:可变荷载（汽）标标准效应：：Mmaax=9004.722kN.mmVVmax=1156.115kN可变荷载（汽）冲冲击效应：：M==Mmaxx=1411.14kkN.mV==Vmaax=244.36kkN可变荷载（人）标标准效应：：Mmaxx=58..82kNN.mVmmax=77.29kkN3.)支点截面面的剪力，图4-7示出其计算图式图4-7支点截面面剪力计算算图式1#号梁:可变荷载（汽）标标准效应：：Vmax=0..660××24.22×10..5×1//2-(00..6660-0..455))×10..5×4..6×(00.93666+0..063))×1//2+3008.166×0.881×0..66=2243.664kN可变荷载（汽）冲冲击效应：：VV=Vmmax=338.011kN可变荷载（人）标标准效应：：Vmax=244.2×33.5×00.7488×1/22+(1..318--0.7448)×44.6×33.5×((0.93366+00.0633)×11/2=336.277kN同理可得其它梁梁：2#号梁:可变荷载（汽）标标准效应：：Vmaax=1199.003kN可变荷载（汽）冲冲击效应：：VV=Vmmax=331.055kN可变荷载（人）标标准效应：：VVmax==60.994kN梁号项目荷载跨中截面四分点截面支点截面剪力Vmaxx(kN)Mmax((KN.mm)Vmax(kN)Mmax((kN.mm)Vmax(kkN)1号梁汽车荷载1542.6122.971141.944198.71243.64人群荷载198.698.21150.7718.1136.272号梁汽车荷载1203.72296.03904.72156.15199.03人群荷载74.623.0858.827.2960.94表4-5各截面内内力汇总表表4.3主梁作用用效应组合合本设计按《桥规规》4.11.6—4.1..8条规定，根根据可能同同时出现的的作用效应应选择了三三种最不利利效应组合合：短期效效应组合，标标准效应组组合和承载载能力极限限状态基本本组合。表4-6一号梁梁内力汇总总荷载类型跨中截面四分点截面支点截面QMQMQQ1第一期永久作用用1565.700801174.911129.40258.802第二期永久作用用535.570401.8944.2688.523总永久作用＝11＋22101.28801576.8173.66347.324可变作用公路II级1542.6122.971141.944198.72243.645可变作用（汽车车）冲击240.6419.18178.1431.0038.016可变作用（人群群）198.698.21150.7718.1136.277标准组合3＋44＋5＋64083.211150.363047.655421.48665.248短期组合3＋00.74++63379.79994.2892526.933330.87554.149极限组合5240.611208.213909.133550.27851.72表4-7二号梁内内力汇总荷载类型跨中截面四分点截面支点截面QMQMQQ1第一期永久作用用1628.15501221.777134.56269.122第二期永久作用用155.490116.6812.8525.703总永久作用＝11＋21783.64401338.455147.41294.824可变作用公路II级1203.72296.03904.72156.15199.035可变作用（汽车车）冲击187.7814.98141.1424.3631.056可变作用（人群群）74.623.0858.827.2960.947标准组合3＋44＋5＋63249.766114.092443.133335.21585.848短期组合3＋00.74++62700.86670.302030.577264.01495.089极限组合4172.044144.863136.222437.77744.15第5章预应力钢束的估估算及其布布置5.1跨中截面面钢束的估估算和确定定根据《公预规》规规定，预应应力梁因满满足正常使使用极限状状态的应力力要求和承承载能力极极限、状态态的强度要要求。5.1.1按按正常使用用极限状态态的应力要要求估算钢钢束数对于简支梁带马马蹄的T型截面，当当截面混凝凝土不出现现拉应力控控制时，则则得到钢束束数n的估算公公式：（5-1）式中：M—使用用荷载产生生的跨中弯弯矩CC1—与荷载有有关的经验验系数，对于公路Ⅰ级，取C1=0.556；——钢束截面面积，即：：=8.4ccm2钢绞线的的标准强度度，=18860MPPa；ks—上核心距距，在前以以算出ks=66cmm；ey—钢束偏心心距，初估估ay=15cmm，则ey=yx-ay=106..32cmm对（恒++汽+人）荷载载组合1#：2#：5.1.2按按承载能力力极限状态态估算钢束束数按承载能力极限限状态估算算钢束数根根据极限状状态的应力力计算图式式,受压区混混泥土达到到极限强度度，应力图图式呈矩形形，同时预预应力钢束束也达到设设计强度，则则钢束数的的估算公式式为：（5-2）式中：Mj—经经荷载组合合并提高后后的跨中计计算弯距CC2—估计钢束束群重心到到混凝土合合力作用点点力臂长度度的经验系系数，C22取0.76；hh0—主梁有效效高度，即即h0=h-aay=1.775-0..125==1.6225m对于荷载组合1#：2#：由以上计算及荷荷载为公路路一级，偏偏远全考虑虑及为方便便钢束布置置和施工，各各主梁统一一确定为6束。5.2预应力钢钢束布置5.2.1跨跨中截面及及锚固端截截面的钢束束位置(1)对于跨跨中截面，在在保证布置置预留管道道构造要求求的前提下下，尽可能能使钢束群群重心的偏偏心距大些些，有《公公预规》相相关规定选选用直径55cm抽拔拔橡胶成型型的管道，取取管道净距距4cm，至至梁底净距距5cm（2）对于锚锚固截面，为为了方便张张拉操作，将将所有钢束束都锚固在在梁端，所所以钢束布布置要考虑虑到锚头布布置的可能能性以满足足张拉要求求，也要使使预应力钢钢束合力重重心尽可能能靠近截面面形心，使使截面均匀匀受压。详详图见图5-1图5-1钢束布布置详图由上图可知，预预应力钢筋筋为6根，布置置在主梁的的不同截面面上，其中中2根最终拉拉倒上翼缘缘。由此可可直接得出出钢束群重重心至梁底底距离：=3(17+88)/6==12.55(cmm)对于锚固端截面面，考虑下下述两方面面：一预应应力钢束合合力重心尽尽可能靠近近截面形心心，使截面面均匀受压压；二考虑虑锚固头布布置的可能能性。钢束群重心至梁梁底距离:=[]/6=664.3（cm）为验算上述布置置的钢束群群重心位置置，需计算算锚固端截截面几何特特征.=/=/=62.4（ccm）（cm）故：=/（cm）=/=449.3((cm)表5-1锚固端端截面几何何特征表分块名称AiyiSiIidi=ys--yiI=Aidd2iI=Ix++Iicm2cmcm3cm4cmcm4cm4（1）（2）（3）=（1）+（2）（4）（5）（6）（7）=（4）+（6）翼板33007.5247506187554.999462333100081008承托6121710404122445.412614299.9212626533.92腹板640095608000136533333-32.668016644204549997.3汇总10312643154317257559.222cm说明钢束群重心心处于截面面核心范围围内。钢束群重心位置置复核图见见图5-2图5-2钢束群重重心位置复复核图（2）钢束弯起角和线线性的确定定。确定钢束弯起角角时，既要要照顾到与与其弯起产产生的竖向向预剪力，又又要考虑到到所引起的的摩擦预应应力损失不不宜过大，为为此将端部部锚固截面面划分为上上下两部分分。上部：150下部：70（3）钢束计算计算算钢束弯起起点至跨中中的距离锚固固点到制作作中心线的的水平距离离A1=A2=25-277.3×ttan7==21.665cmA3=A4=225-522.3×ttan7==18.558cmA5=25-111.1××tan155=23..65A6=18..74cmm由图示可得在弯弯起点x1R--c=R**cosaa则;R=cc/(1--cosaa)L1=l/2+dd1-Rsiinθ图5-3钢束计计算图示钢束弯起点及弯弯起半径计计算见表5-2。表5-2钢束弯起起点及弯起起半径计算算表编号锚端截面升高值值θCosθsinθRRsinθL1N585.1150.96590.25882495.6645.86587.79N6107.1150.96590.25883140.766812.83415.9N1N219.370.99250.12192573.3313.7917.95N3N435.370.99250.12194706.677573.74654.84（4）计算钢束群重心心到梁底的的距离验算截面钢束位位置计算见见表5-3。表5-3验算截面面钢束位置置计算表截面钢束xRsinθCosθca0ai=c+a001/4截面605－lN517.212495.60.00690.99990.04988.05N6189.13140.70.06020.99825.71722.7N1N2--2573.301088.0N3N4--4706.70101717支点截面1210-lN5622.22495.60.24930.968478.8886.8N6794.13140.7660.25280.9675102.0517119.05N1N2292.12573.30.11350.963516.6824.6N3N4555.24706.70.1780.993032.81749.86表5-4钢束坐坐标计算表表钢束yx跨中100200300400500600605N5Y8888888.038.05N6Y171717171718.122.422.7N1N2Y88888888N3N4Y1717171717171717钢束Yx7008009001000110012001210锚固端N5Y10.517.0427.642.361.184.386.893.1N6Y29.8840.654.571.892.4116.4119.05133.1N1N2Y8889.314.423.724.627.3N3N4Y29.6738.148.6849.8652.3（6）钢束长度计算算钢束长度度＝s＋（5-3）（5-4）计算结果见表55-5表5-5钢束长长度计算表表钢束号R（m）起弯角度曲线长度直线长度有效长度预留长度钢束总长度25.73373.149.1824.641.426.0447.06775.756.5524.61.426.024.956156.5335.8824.821.426.2231.407158.2224.1624.761.4计计算主梁的的截面几何何特性在求得各演算截截面的毛截截面特性和和钢束位置置的基础上上，计算主主梁净截面面和换算截截面的面积积，惯性矩矩及梁截面面分别对重重心轴，上上梗肋和下下梗肋的净净矩，最后后汇成截面面特性总表表，为各个个受力阶段段的应力验验算准备计计算数据。（1）截面面积及惯矩矩计算a.净界面几几何特征计计算在预加力阶段，只只需计算小小截面的几几何特征计计算公式如如下：净截面面积（5-5）截面惯性矩（5-6）计算结果见表55-6表5-6跨中截面面面积及惯惯矩计算表表截面名称面积重心到上缘距离离对上缘净矩截面重心到上缘缘距离自身惯性矩diＩ净截面毛截面706053.6837897151.83250127888-1.8524162.885235941554管道面积-117.8162.5-19142110.6-14427997净面积6942.235982825012788814186334换算截面毛截面709053.4837919656.972501335503.4986356.99277096776换算面积234.36162.538083-105260996997324.341727925013355026963266表5-71/44截面面积积及惯矩计计算表截面名称面积重心到上缘距离离对上缘净矩截面重心到上缘缘距离自身惯性矩diＩ净截面毛截面706053.6837897152.0250127888-1.6819926.114238429004管道面积117.8152.5-17964-100-11898009净面积6942.236100625012788811698883换算截面毛截面709053.4837919656.652501335503.1771246.77272377114换算面积234.36152.535739-95.8215311777324.341493525013355022243644表5-8支点截面面面积及惯惯矩计算表表截面名称面积重心到上缘距离离对上缘净矩截面重心到上缘缘距离自身惯性矩diＩ净截面毛截面10311262.464315461.8317257559-0.63712.322314477887管道面积-117111-13040-48.9-2816844净面积101946301133172575592779722换算截面毛截面1031262.464315463.443172575591.0411153322603227换算面积23411125944-47.2652344410546669097317257559534598b.换算截面面几何特征征计算在使用荷载阶段段需计算结结构整体化化后的截面面几何特征征，计算公公式如下：：换算截面面积（5-7）换算截面惯性矩矩（5-8）式中：A,I分别为混混凝土毛截截面面积和和惯矩ΔΔA,ΔAP--分别为一一根管道面面积和钢束束截面积yyisyos--分别为净净截面和换换算截面重重心岛主梁梁上缘距离离yyi--分块面积积重心到主主梁上缘距距离nn--计算截面面内所含的的管道数钢束与混混凝土弹性性模量比=5..65换算截面几何特特征计算结结果见表5-6、表5-7和表5-8。（2）截面静矩计算预应力钢筋混凝凝土梁在张张拉阶段和和使用阶段段都要产生生剪力，这这两个阶段段的剪应力力应该相叠叠。静矩计计算图式见见图5-4。图5-4净距计计算图式a.在张拉阶段段，净截面面的中和轴轴（净轴）位位置产生的的最大剪力力应该与使使用阶段在在净轴位置置产生的剪剪应力叠加加b.在使用阶段段，换算截截面中和轴轴位置产生生的剪应力力，应该与与张拉阶段段再换位置置剪应力叠叠加因此，对于每个个荷载作用用阶段，需需计算四个个阶段剪应应力：A线以上（以以下）的面面积对中性性轴静矩，b-b线以上（以以下）的面面积对中性性轴静矩，n-n线以上（以以下）的面面积对中性性轴静矩，o-o线以上（以以下）的面面积对中性性轴静矩。跨中截面对重心心轴静矩计计算见表5-9。表5-9跨中截面面对重心轴轴静矩计算算表分块面积b=218ccmys=51.883cmb=220ccmys=56.997cm静矩类别分块面积(cmm2)y(cm)S(cm3)静矩类别A(cm2)y(cm)S(cm3)翼板翼缘部分对净轴轴静矩327044.33144959..1翼缘部分对净轴轴静矩330049.47163251三角承托60634.8321106.99860639.9724221.882肋部9633.833247.6889638.973741.122169313..76191213..76下三角马蹄部分对净轴轴净矩14499.1714280.448马蹄部分对净轴轴净矩14494.0313540.332马蹄800113.1790536800108.0386424肋部19297.1718656.66419292.0317669.776管道钢束-117.8110.67-13036..93-117105.53-12431..43续表5-991779.555105202..65翼板净轴以上净面积积对净轴静静矩327044.33144959..1净轴以上净面积积对净轴静静矩330049.97163251三角承托60634.8321106.99860639.9724222肋部589.2818.44210855589.223.5613883.442176921..98401356..4翼板换轴以上净面对对净轴静矩矩327044.33144959..1换轴以上净面对对净轴静矩矩330049.97163251三角承托60634.8421106.99860639.9724222肋部671.5215.8510643.66671.520.9914092176709..672015655.2.3截面面特性汇总总截面的特性总汇汇主要包括括混凝土净净截面和混混凝土换算算截面的计计算数据。其中，计算项目目包括截面面的净面积积，净惯性性距，净轴轴到上下缘缘的距离，上上下缘的截截面抵抗距距，对换周周净距和对对净轴净距距等。一般般取跨中截截面，四分分点截面和和支点截面面。截面特性汇总的的主要计算算结果见表5-10。表5-10截面特特性汇总表表截面名称符号截面跨中四分点支点混凝土净截面净面积An6942.26942.210194.22净惯性矩In235941554238429005314477887净轴到截面上缘缘距离yns51.8352.061.8净轴到截面下缘缘距离ynx123.17123113.2截面抵抗矩上缘Wns455222458517508864下缘Wnx191558193844..8277807对净轴净矩翼板部分Sa-n169313..8170270200581净轴以上Sn-n176921177956245765换轴以上So-n176709..7177831243672马蹄部分Sb-n91779.55595981钢束群重心到净净轴距离en110.67100.548.9续表5-10混凝土换算截面面换算面积Ao7324.3667324.36610546.44换算惯性矩Io277096777272377115322603557换轴到截面上缘缘距离yos56.9756.6563.44换轴到截面下缘缘距离yox118.03118.35111.56截面抵抗矩上缘Wos486391480807508517..6下缘Wox234768230145..5289175对换轴净矩翼板部分Sa-o191213..9190124216348净轴以上Sn-o401356..4400254457213换轴以上So-o201565201342458402马蹄部分Sb-o105202..7100873钢束群重心到换换轴距离eo105.5395.8547.65.3钢束预应应力损失计计算由《公预规》66.2.11条规定，当当计算主梁梁截面应力力和确定纲纲束的控制制应力时，应应计算预应应力损失值值，后张法法的预应力力损失包括括前期预应应力损失和和后期预应应力损失。而而梁内纲束束的锚固应应力和有效效应力分别别等于张拉拉应力扣除除相应阶段段的预应力力损失预应应力纲束与与管道壁之之间的摩擦擦损失《公预规》6..2.2规规定，计算算公式为（5-9）式中：－张拉钢钢束时的控控制应力，对对于钢铰线线取张拉控控制应力为为＝μμ—钢束与管管道壁的摩摩擦系数，对对于橡胶管管抽芯成型型的管道取取μ=0.555；θ—从张拉端端到计算截截面曲线管管道部分切切线的夹角角之和，以以rad计；k—管道每米米局部偏差差对摩擦的的影响系数数，取k=0..00155；x—从张拉端端到计算截截面的管道道长度（以以m计），可可近似取其其在纵轴上上的投影长长度，当四四分点为计计算截面时时，x=axii+l/4；四分点截面管道道摩擦损失失计算见表表5-1115.3.2锚具变形形，钢束回回缩引起的的损失锚具变形，钢束束回缩引起起的预应力力损失的公公式为（5-10）本计算中：锚固端变形值，按两两端张拉考考虑表5-11四分分点截面管管道摩擦损损失计算表表截面纲束号θμθxkxkx＋μθσcon=[1--e-(μθ+KX))]度弧度跨中截面N1,270.12220.06721112.320.0184880.085699114.56N3,470.12220.06712.30.0184550.082088114.50N5150.26180.14412.410.0186220.1626209.35N6150.26180.14412.380.0186220.162566209.3四分点截面N1,270.12220.0676.270.00940.076611102.88N3,470.12220.0676.250.0093770.076588102.84N514.510.25340.1396.360.0095440.148911192.99N611.730.20480.1126.330.0094990.122177160.43支点截面N1,20.6780.01180.0060.220.0003330.0068559.523N3,40.5340.00930.0050.20.00030.0054337.55N50.7240.01260.0060.310.00046650.00743310.33N60.6140.01070.0050.280.0004220.0063228.795.3.3砼弹弹性压缩引引起的预应应力损失后张法梁采用分分批张拉时时，先张拉拉的钢束由由于后张拉拉钢束产生生的混凝土土弹性压缩缩引起预应应力损失，根根据《公预预规》6..2.5规规定，计算算公式为：：（5-11）式中：－在计算算截面先张张拉钢束重重心处，由由后张拉各各批钢束产产生的砼法法向力，可可以按下式式计算：（5-12）其中，，－分别别为钢束锚锚固时预加加的纵向力力和弯矩－计算截面上钢钢束重心到到截面净轴轴的距离，锚具变形，钢束束回缩引起起的损失计计算见表5-12。砼弹性压缩引起起的预应力力损失计算算见表5-133由钢钢束应力松松弛引起的的预应力损损失（σ了5）按规范，对于作作超张拉的的钢丝束由由松弛引起起的应力损损失的终极极值，按下下式计算：：σ了5=0.0045σk=0.0045×11395==62.7775MPPa（5-13）由《公预规》66.2.66条规定，钢钢铰线由松松弛引起的的损失终极极值，按下下式计算（5-14）式中：－张拉系系数，本设设计一次张张拉，取1.0－－钢筋松弛弛系数，对对于低松弛弛钢筋，取取0.3－－传力锚固固时的钢筋筋应力以四分点截面钢钢束应力松松弛引起的的应力损失失为例进行行阐述计算算见表5-14。四分点截面σll4计算计算数据AAN=69422.2ccm2ΔAP=8.4cm2In=2384429044.85cm4ynxx=1233cmαEP=5..65钢束号锚固时预加纵向向力NPO=ΔAPσPOCOSα∑NPOKNepi=ynxaai(cm)MPO.∑MPO应力损失的钢束号锚固时钢束应力力σPOΔAPσPOCOSαNPON6115597090.9996899689100971888..997188N5N5108991520.9991511884111411051999920238888N4N4113595341.009534283751061010614430345033N3N3110192531.0092533762910698087140153744N2N2107089881.008988466171151033689950490633N1N1102686181.00552365523511599108760401500表5-12锚具变变形、钢束束回缩引起起的损失计计算表四分点截面σll4计算截面σl4计算计算数据AAN=69422.2ccm2ΔAP=8.4cm2In=2384429044.85cm4ynxx=1233cmαEP=5..65ep∑ΔσPCσl4钢束号锚固时预加纵向向力NPO=ΔAPσPOCOSα∑NPOKKNepi=ynxaai(cm)∑NPO/AN∑MPO