桥梁毕业设计(小箱梁)

目录TOC\o"1-3"\h\u299531设计说明137031.1主要技术指标1175521.2材料规格180731.3设计标准1186251.4施工方式1186522设计方案558132.1方案比选原那么5159602.2备选方案介绍6247882.3方案比拟1016362.4推荐方案1089882.5上部结构尺寸拟定11182832.5.1顺桥向尺寸的拟定11171652.5.2横桥向尺寸的拟定11201343上部结构内力计算12183813.1截面几何特性计算125603.2结构离散和截面的定义12134253.3简支梁施工阶段12165493.4永久作用计算1375693.5可变作用效应计算157393.5.1冲击系数和横向分布系数15308843.6温度及支座不均匀沉降内力计算1757413.7作用效应组合17243253.7.1作用效应组合原理17144243.7.2承载能力极限状态计算时的作用效应组合1921083.7.3正常使用极限状态效应组合21259614预应力钢束的估算与布置2615464.1计算原理26244784.2预应力筋估算结果27134834.3预应力筋布置原那么2750134.4预应力钢束布置情况2946904.5预应力损失计算31252444.5.1预应力筋与孔道壁之间摩擦引起的应力损失31285274.5.2锚具变形、钢筋回缩引起的应力损失32261904.5.3钢筋与台座间的温差引起的损失3298184.5.4混凝土弹性压缩引起的应力损失32169374.5.5预应力钢筋松弛引起的损失33156364.5.6混凝土收缩徐变引起的应力损失33314225普通钢筋的设计计算36108045.1预制段普通配筋设计36182775.2现浇连续段普通配筋设计计算37323305.2.1设计计算原理37150105.2.2钢筋布置38320526承载能力极限状态截面强度计算与验算39160287预制空心板应力验算40202827.1抗裂验算4036647.1.1正截面抗裂性验算40286537.1.2斜截面抗裂性验算41228937.2持久状况应力验算42289547.2.1正截面混凝土应力验算42286647.3短暂状况应力验算4567478抗裂验算49317878.1正截面抗裂验算 49195289短暂状况下应力验算57169269.1施工阶段法向压应力验算 582190810挠度验算65929311施工图设计661215611.1概述662787011.2总体布置图673183711.3空心板一般构造图67246511.4空心板预应力钢束构造图671395312桥墩墩柱计算682305012.1荷载计算681443212.1.1恒载计算691133012.1.2汽车荷载计算69995212.1.3双柱反力横向分布计算〔横向分布同盖梁计算〕692749612.1.4荷载组合706933设计总结651265参考文献6619109致谢671设计说明1.1主要技术指标桥型布置：27.04m简支预应力混凝土空心板梁桥；桥面净宽：1.75m〔人行道〕+20.40m〔行车道〕+1.75m(人行道)=23.9m；设计荷载：公路I级；桥面纵坡：单向0.84%；桥面横坡：行车道设±1.5%的横坡，人行道设置1%的反向横坡；1.2材料规格空心板块：采用C55混凝土，容重为26.0kN/m3，弹性模量取3.45×107kPa；铰缝：采用C30细集料混凝土桥面铺装：采用等厚10cm的C30沥青混凝土层，容重为24.0kN/m3；桩根底：采用C25混凝土；桥台盖梁、耳背墙：采用C30混凝土；预应力钢筋束：采用15.2φs高强度低松弛预应力钢绞线,标准强fpk=1860MPa,弹性模量Ep=1.95*1000000MPa,技术标准应符合《预应力混凝土用钢绞线》〔GB5224〕的有关规定；普通钢筋：采用HRB335和R235；钢材：采用符合GB700-88规定的Q235钢材；其他：桥梁伸缩缝采用浅埋式伸缩缝装置；空心板梁支座采用圆板式橡胶支座；桥面排水采用铸铁泄水管；1.3设计标准《公路工程技术标准》〔JTGB01-2003〕《公路桥涵设计通用标准》〔JTGD60-2004〕《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计标准》〔JTGD62-2004〕《公路桥涵地基与根底设计标准》〔JTJ024-85〕1.4施工方式简支梁桥。空心板梁施工本桥的根本施工方式是采用满堂支架施工，其施工工艺、材料要求及质量检查标准，除按《公路桥涵施工技术标准》〔JTJ041-2000〕有关条文办理外，还应特别注意以下事项：1、空心板预制⑴浇筑空心板混凝土前应严格检查伸缩缝、泄水管、护栏、支座等附属设施预埋件是否齐全，确定无误前方可浇筑。施工时，应保证预应力孔道及钢筋位置准确，控制混凝土骨料最大粒径不得大于20mm。浇筑混凝土时应充分振捣密实，严格控制其质量。⑵为了防止预制板上拱过大，及预制板与桥面现浇层由于龄期差异而差生过大收缩差，存梁期不超过90d，假设累计上拱值超过计算值8mm，应采取控制措施。预制空心板在钢束张拉完成后、各存梁期跨中上拱度计算值及二期恒载所产生的下挠值如表1-1所示：工程钢束张拉完上拱度(mm)存梁30d上拱度〔mm〕存梁60d上拱度〔mm〕存梁90d上拱度〔mm〕二期恒载产生的下挠值〔mm〕边板+13.5+16.6+17.5+18.0+9.2中板+10.0+12.1+12.7+13.0+3.1表1-4-1空心板荷载作用下挠度表表注：正直表示位移向上，负值表示位移向下。⑶空心板预制时，按1m一道在铰缝的侧模嵌上500mm长的φ6钢筋，形成6mm凹凸不平的粗糙面。⑷空心板预制时，除注意按本册设计图纸预埋钢筋和预埋件外，桥面系、伸缩缝、护栏及其它相关附属构造，均应参照有关图纸施工，护栏预埋钢筋必须预埋在预制空心板内。2、预应力工艺⑴预应力管道的位置必须严格按照坐标定位并用定位钢筋固定，定位钢筋与空心板腹板箍筋点焊接，严防错位和管道下垂，如果管道与钢筋发生碰撞，应保证管道位置不变而适当挪动钢筋位置。浇筑前应检查波纹管时候密封，防止浇筑混凝土时阻塞管道。⑵预制空心板预应力钢束必须待混凝土立方体强度到达设计混凝土强度等级的85%后，且混凝土龄期不小于7d，方可张拉。施工单位在条件具备时应适当增加龄期，提高混凝土弹性模量，减少反拱度。预应力钢束采用两端同时张拉，锚下控制应力为0.75fpk=1395MPa。⑶施加预应力应采用张拉力与引伸量双控。当预应力钢束张拉到达设计张拉力时，实际引伸量值与理论引伸量值误差应控制在6%以内。实际引伸量值应扣除钢束的非弹性变形影响。⑷预应力钢束张拉顺序为：左N1→右N2→右N1→左N2。⑸孔道压浆采用C50水泥浆，要求压降饱满。3、空心板安装⑴预制空心板采用设吊孔穿束兜板底加扁担的吊装方法。⑵桥梁架设假设采用架桥机吊装，必须经过盐酸方可进行，且架桥机的重量必须落在墩台的立柱上。4、其他⑴封锚端混凝土浇筑前须将预制板端部混凝土结合面浮浆清凿干净，才能浇筑新混凝土。⑵预制空心板顶面应拉毛，锚固端面和铰缝面等新、旧混凝土结合面均应凿毛成凹凸不小于6mm的粗糙面，100*100mm面积中不少于1个点，以利于新旧混凝土良好结合。⑶本设计钢筋长度未考虑折减，实际施工下料时应按照有关施工标准要求进行控制。⑷严格控制支座标高，防止支座脱空。二、墩台帽、支座墩、台帽上支座垫石必须保证平整、整洁，所有支座设置位置准确，支座底必须保持水平，墩、台帽混凝土到达设计强度后才可以安装上部构件。三、根底施工施工时应在充分的准备工作条件下进行，严格按施工技术标准中要求进行，确保成桩质量，桩位、桩径、混凝土标号必须符合设计要求。钻孔桩清孔时，应严格控制沉淀厚度，不大于15cm。四、台后填土台后填土在桥头设置搭板，搭板下设置不小于2m厚石灰稳定土或碎砾石垫层，并顺道路方向铺至搭板外3m。台后填土要求密实，密实度不小于95%。严格执行《公路桥涵施工技术标准》〔JTJ041-2000〕及相关的其它技术标准，按图纸施工，质量按有关的质量检验评定标准检评。其他未尽事宜，请按交通部部颁标准《公路桥梁施工技术标准》办理。2设计方案2.1方案比选原那么在桥梁设计中要求桥梁技术先进、平安可靠、适用耐久、经济合理。随着和谐社会的提出和公众环保意识的提高，生态环保已经成为一种不可或缺的考虑因素。建设在城市中的桥梁还特别注重美观大方，即遵循我国桥梁设计中还要满足美观、环境保护和可持续开展的原那么。由此，对于一定的建桥条件，根据侧重点的不同可能会做出基于根本要求的多种不同设计方案，只有通过技术经济等方面的综合比拟才能科学的得出最适宜的设计方案。在桥梁设计中，根本设计原那么如下：〔1〕技术先进桥梁设计应表达现代桥梁建设的新技术。积极采用国内外的新结构、新材料、新工艺和新设备，以便于桥梁的建造和架设、减少劳动强度、加快施工进度、提高施工效率、保证工程质量和施工平安。充分利用最新科学技术成就，把学习和创新结合起来，淘汰和摒弃原来落后和不合理的东西，只有这样才能提高我国的桥梁建设水平，赶超世界先进水平。〔2〕平安可靠对于设计的桥梁结构在强度和稳定方面应有足够的平安储藏；防撞栏杆应有足够的高度和强度，人与车流之间应做好防护栏、防止车辆撞入人行道或破坏栏杆而落入桥梁；对于交通繁忙的桥梁，应设计好照明设施，并有明确的交通标志，两端引桥坡度不宜太陡，以防止发生车辆碰撞等引起的车祸；对于修建在地震区的桥梁，应按抗震要求采取防撞措施，对于河床易变迁的河道，应设计好导流措施，防止桥梁根底底部被过度的冲刷等。对于该桥在设计上选用的是新泽西防撞栏杆、双菱形人行道栏杆；不在地震区，故不需要考虑抗震要求；不需要考虑桥梁根底被冲刷的要求。〔3〕适用耐久桥上应保证桥梁在100年的设计基准期内正常使用；桥面宽度满足当前以及今后规划年限内的交通流量；桥梁结构在通过设计荷载时不出现过大的变形和过宽的裂缝；应考虑不同的环境类别对桥梁耐久性的影响；在选择材料、保护层厚度、阻锈等方面满足耐久性的要求；桥跨结构下面有利于泄洪、通航等要求。具体到本高速公路跨线桥，无泄洪、通航要求。〔4〕经济桥梁设计应遵循因地制宜、就地取材和方便施工的原那么，经济的桥型应该是造价和使用年限内养护费用综合最省的桥型，设计中应充分考虑维修的方便和维修费用少，维修时尽可能的不中断交通、或中断交通的时间最短。〔5〕美观一座桥梁应具有优美的外形，结构布置必须精炼，并在空间上有和谐的比例。桥型应与周围的环境相协调，城市桥梁和旅游区的桥梁，可比拟对多的考虑建筑艺术上的要求。合理的结构布置和轮廓是美观的主要因素，结构细部的美学处理十分重要，另外，施工质量对桥梁的美观也有影响。〔6〕环境保护和可持续开展桥梁设计必须考虑环境保护和可持续开展的要求，包括生态、水、空气、噪音等方面，应从桥位布置、根底方案、墩身外形、上部结构施工方法、施工组织设计等方面全面考虑环境要求，采取必要的工程控制措施，并建立环境监测保护体系，将不利影响减至最小。在跨线桥设计时，应遵循以下原那么：〔1〕与周围环境协调。并根据高速公路建设地区的总体规划、环境特征、现状条件、道路性质、人行状况等因素进行分析研究，贯彻因地制宜的原那么。〔2〕工程工程性质与建桥目的和功能要一致，符合交通开展和地方开展的需要，并满足适用、经济、平安及美观的要求。当高速公路上跨其他道路和铁路时，为尽量降低跨线桥两侧的路基填土高度，应采用建筑高度较小的上部结构。〔3〕考虑跨线桥工程规模、建设特点、施工等对周围建筑及现有交通的影响规划中的交通工程设施与跨线桥工程的相互影响．并考虑施工条件、施工期限及施工技术力量，尽可能采用适合当地的新材料、新工艺和新技术。同时考虑资金到位情况，以确保交通体系实施的可能性。2.2备选方案介绍〔1〕方案一：27.04m预应力混凝土简支空心板梁桥本桥跨径布置为27.04m。本图的结构体系为简支结构，按局部预应力A类构件设计，具体尺寸如下图。设计计算采用平面杆系结构计算软件计算，桥面现浇层参与结构受力，荷载横向分配系数按铰接板发计算，并采用空间结构计算软件校核。图2.2.1简支梁预应力混凝土空心板桥立面图〔单位：mm〕〔单位：mm〕〔单位：mm〕图2.2.2简支梁预应力混凝土空心板桥横截面图本桥上部结构采用先预制后拼装的形式。预应力结构通过高强钢筋对混凝土预压，不仅充分发挥了高强材料的特性，而且提高了混凝土的抗裂性，促使结构轻型化，因而预应力混凝土结构具有比钢筋混凝土结构大得多的跨越能力。预应力混凝土简支梁桥是一种以受弯为主，在竖向荷载作用下无水平反力的结构。它在荷载作用下，支点截面的负弯矩为零，适用于桥基良好的场合。预应力混凝土简支梁桥适用于各种结构体系,而且还在不断创新出表达预应力技术特点的新型结构体系,因而它的适用范围大,竞争力强。预应力混凝土简支梁桥可充分利用材料可塑的特点,在建筑上有丰富多彩的表现潜力。〔2〕方案二：27.04m预应力混凝土简支T梁本桥上部结构为27.04m预应力混凝土简支T梁，横截面具体尺寸见图，全桥立面图如图。a〕预应力简支梁立面图b〕预应力简支梁横断面图平面图c〕预应力简支梁平面图图2.2.3预应力简支T梁横截面图优点：装配式T形梁桥是使用最普遍的结构形式，其优点是制造简单、适应性强、整体性好、接头也方便。预应力混凝土梁桥更兼有降低梁高和跨越能力大的长处。缺点：当跨径较大时候，简支T梁已不能满足受力要求。适用范围：钢筋混凝土简支T梁适用跨径为8m-20m，预应力混凝土简支T梁适用跨径为20m-50m。本桥所采用的施工方法为先预置后拼装。2.3方案比拟适用性经济性施工难易程度美观性方案一27.04m预应力混凝土简支空心板梁桥桥梁一般采用小跨径，这样可使主梁构造简单、施工快捷。在小跨径桥梁中，采用空心板截面，它不仅能减轻自重，而且能充分利用材料。这类桥梁可采用悬臂浇注、悬臂拼装和满堂支架施工，其周期相当快，并且简洁。桥梁简洁，美观，能充分的融合到环境之中。方案二〔5*40m预应力混凝土简支T梁〕装配式T形梁桥是使用最普遍的结构形式，制造简单、适应性强、整体性好、接头也方便。预应力混凝土梁桥更兼有降低梁高和跨越能力大的长处。建桥速度快、工期短、模板支架少。能就地取材、工业化施工、耐久性好。这类桥梁可采用整表达浇和预知拼装两种不同的方式进行施工。全桥线条简洁明快，与周围环境协调好，因此，桥型美观。2.4推荐方案从受力合理，平安适用，经济美观的角度综合考虑，方案一为最正确推荐方案，即27.04m预应力混凝土简支空心板梁桥。2.5上部结构尺寸拟定2.5.1顺桥向尺寸的拟定顺桥向按27.04m跨径布置，结构无体系转换，如图2.2.1所示。2.5.2横桥向尺寸的拟定横截面形式为空心板，桥面全宽23.90m，预制局部采用18片宽幅式预制空心板，其中中板板宽为1.24m，边板板宽为1.945m，板梁高度为0.95m，如图2.2.2所示。空心板支点附近加宽，详见施工图纸所示。3上部结构内力计算3.1截面几何特性计算毛截面几何特性是计算结构内力、配预应力钢筋、普通钢筋及变形计算的前提。在工程设计中，毛截面的几何特性多采用分块数值求和法进行，其计算式为全截面面积：A=ΣAi〔3－1)全截面重心至梁顶的距离：(3－2)全截面对重心轴的惯性矩：I=ΣIx+ΣIi(3－3)式中Ai—分块面积；yi—分块面积的重心至梁顶边的距离；Ii—分块面积对其自身重心轴的惯性矩；Ix—分块面积对重心轴的惯性矩表3-1-1跨中截面几何特性表节点号基准弹性模量〔MPa〕面积A()抗弯惯性矩I()截面高度〔m〕213.25×1040.55510.11170.953.2结构离散和截面的定义为了保证结构在计算时的准确性，不宜将结构单元划分得太少。本跨线桥全长为19.96m，本设计中以每1米为一个单元进行划分，共20个单元，21个节点。支座节点为1、21。在迈达斯中采用从CAD里面导入截面的方法进行单元的划分和截面的定义。3.3简支梁施工阶段〔1〕预制并安装预制空心板。〔2〕现浇阶段。〔3〕二期恒载的模拟。〔4〕收缩徐变。3.4永久作用计算〔1〕空心板自重〔第一阶段结构自重〕g1在迈达斯中只需定义好截面的尺寸和材料，其自重由软件计算。〔2〕桥面系自重〔第二阶段结构自重〕g2人行道及栏杆重力单侧按12.0KN/m计算。桥面铺装采用等厚度10cm的C30沥青混凝土，那么全桥宽铺装每延米重力为：0.1×23.9×24=57.36〔KN/m〕上述自重效应是在各空心板形成整体后，再加至板桥上的，精确地说由于桥梁横向弯曲变形，各板分配到的自重效应应是不相同的，为计算方便近似按各板平均分担来考虑，那么中空心板分摊到的每延米桥面系重力为：g2=〔12×2+57.36〕÷18=4.25KN/m计算所得各控制截面恒载内力见表3-4-1。表3-4-1恒载内力表单元荷载位置轴向(kN)剪力-z(kN)弯矩-y(kN*m)1自重I[1]0.66-144.0401自重J[2]0.66-129.63136.562自重I[2]0.5-129.63136.562自重J[3]0.5-115.23258.753自重I[3]0.34-115.23258.753自重J[4]0.34-100.83366.564自重I[4]0.16-100.83366.564自重J[5]0.16-86.424605自重I[5]0.01-86.424605自重J[6]0.01-72.02539.066自重I[6]0-72.02539.066自重J[7]0-57.61603.757自重I[7]0-57.61603.757自重J[8]0-43.21654.068自重I[8]0-43.21654.068自重J[9]0-28.816909自重I[9]0-28.816909自重J[10]0-14.4711.5610自重I[10]0-14.4711.5610自重J[11]00718.7511自重I[11]00718.75续上表11自重J[12]014.4711.5612自重I[12]014.4711.5612自重J[13]028.8169013自重I[13]028.8169013自重J[14]043.21654.0614自重I[14]043.21654.0614自重J[15]057.61603.7515自重I[15]057.61603.7515自重J[16]072.02539.0616自重I[16]0.0172.02539.0616自重J[17]0.0186.4246017自重I[17]0.1686.4246017自重J[18]0.16100.83366.5618自重I[18]0.34100.83366.5618自重J[19]0.34115.23258.7519自重I[19]0.51115.23258.7519自重J[20]0.51129.63136.5620自重I[20]0.66129.63136.5620自重J[21]0.66144.0403.2恒载内力图图3.4.1结构自重弯矩图图3.4.2结构自重剪力图3.5可变作用效应计算3.5.1冲击系数和横向分布系数(1)冲击系数计算在迈达斯的软件当中，在移动荷载分析中输入梁长L=19.96m，截面惯矩Ic=0.1117单位长度质量mc=51896KN/m，基准弹性模量E=3.25*Pa，冲击系数将会自动生成。〔2〕横向分布系数计算在本桥，采用铰接板法算出横向分布系数。在算出单片梁的惯性矩、抗扭和抗弯后，同过Matlab的计算软件可算出每一片梁的横向分布系数。最后可取汽车为0.235；人群为0.105；〔因此在迈达斯中取最不利荷载下的单片梁进行计算〕。3.5.2计算活载内力汽车荷载作用下的内力计算公式:Sq=(1+)mcq(qk+pkyi)(3－4)人群荷载作用下的计算公式：Sr=mcrqcr〔3－5)由迈达斯计算所得公路一级汽车荷载作用下，各控制截面的内力值如表3-5-3示：表3-5-3汽车荷载内力表荷载位置轴向(kN)剪力(kN)弯(kN*m)1车载(全部)I[1]1.32-289.1201车载(全部)J[2]1.32-273.37272.822车载(全部)I[2]1.06-273.37272.82续上表2车载(全部)J[3]1.06-257.62514.213车载(全部)I[3]0.77-257.62514.213车载(全部)J[4]0.77-241.87724.154车载(全部)I[4]0.39-241.87724.154车载(全部)J[5]0.39-226.12902.665车载(全部)I[5]0.03-226.12902.665车载(全部)J[6]0.03-210.371049.746车载(全部)I[6]0-210.371049.746车载(全部)J[7]0-194.621165.377车载(全部)I[7]0-194.621165.377车载(全部)J[8]0-178.871249.578车载(全部)I[8]0-178.871249.578车载(全部)J[9]0-163.121302.349车载(全部)I[9]0-163.121302.349车载(全部)J[10]0-147.371345.7110车载(全部)I[10]0-147.371345.7110车载(全部)J[11]0-131.621357.6511车载(全部)I[11]0-131.621357.6511车载(全部)J[12]0147.371345.7112车载(全部)I[12]0147.371345.7112车载(全部)J[13]0163.121302.3413车载(全部)I[13]0163.121302.3413车载(全部)J[14]0178.871249.5714车载(全部)I[14]0178.871249.5714车载(全部)J[15]0194.621165.3715车载(全部)I[15]0194.621165.3715车载(全部)J[16]0210.371049.7416车载(全部)I[16]0.03210.371049.7416车载(全部)J[17]0.03226.12902.6617车载(全部)I[17]0.39226.12902.6617车载(全部)J[18]0.39241.87724.1518车载(全部)I[18]0.77241.87724.1518车载(全部)J[19]0.77257.62514.2119车载(全部)I[19]1.06257.62514.2119车载(全部)J[20]1.06273.37272.8220车载(全部)I[20]1.31273.37272.8220车载(全部)J[21]1.31289.120a〕汽车荷载弯矩包络图b〕汽车荷载剪力包络图3.5.1汽车荷载包络图3.6温度及支座不均匀沉降内力计算本跨线桥地质条件良好，忽略墩台根底的不均匀沉降影响，故不考虑支座不均匀沉降引起的次内力。本桥由于是简支梁桥，属于静定结构，在温度变化时不会产生次应力，所以不需考虑温度的变化而产生的次内力。3.7作用效应组合作用效应组合原理公路桥涵结构设计应考虑结构上可能同时出现的作用，按承载能力极限状态和正常使用极限状态进行作用效应组合，取其最不利效应组合进行设计，作用效应组合原那么如下：〔1〕只有在结构上可能同时出现的作用，才进行其效应组合。当结构或结构构件需做不同受力方向的验算时，那么应以不同方向的最不利的作用效应进行组合。〔2〕当可变作用出现对结构或结构构件产生有利影响时，该作用不应参与组合。实际不可能同时出现的作用或同时参与组合概率很小的作用，不考虑其作用效应的组合。〔3〕施工阶段作用效应的组合，应按计算需要及结构所处条件而定，结构上的施工人员和施工机具设备均应作为临时荷载加以考虑。〔4〕多个偶然作用不同时参与组合。迈达斯会自动计算承载能力极限状态和正常使用极限状态的作用效应组合，其对组合效应的解释如下：〔1〕承载能力极限状态组合：组合I：根本组合，按标准JTGD60-2004第4.1.6条规定。组合IV：撞击组合，按标准JTGD60-2004第4.1.6条规定。组合Ⅵ：地震组合。其余组合不用。〔2〕正常使用极限状态内力组合：组合I：长期效应组合，按标准JTGD60-2004第4.1.7条规定。组合II：短期效应组合，按标准JTGD60-2004第4.1.7条规定。组合Ⅲ：标准值组合。其余组合不用。在本设计中，根据以上的组合原那么和设计中的实际情况，主要考虑以下四种组合：根本组合：永久作用的设计值效应与可变作用的设计值效应相组合。作用短期效应组合：永久作用标准值效应与可变作用频遇值效应相组合。作用长期效应组合：永久作用标准值效应与可变作用准永久值效应相组合。标准值组合：分项组合系数度为1.0。根据以上内力计算结果，参照桥规〔JTJ023--04〕第4.1.2条即可进行作用效应组合。承载能力极限状态计算时的作用效应组合《公路桥规》规定按承载能力极限状态设计时，应根据各自的情况选用根本组合和偶然组合中的一种或两种作用效应组合。本设计不考虑偶然作用的影响，只采用根本组合。根本组合是永久作用标准值效应与可变作用标准值效应的组合，根本表达式为：〔3－6〕或〔3－7〕式中：—承载能力极限状态下作用根本组合的效应组合设计值；—结构重要性系数，按《通规》JTGD60-2004表1.0.9规定的结构设计平安等级采用，对应于设计平安等级一级、二级和三级分别取1.1、1.0和0.9；—第i个永久作用效应的分项系数，应按《通规》JTGD60-2004表4.1.6的规定采用；、—第i个永久作用效应的标准值和设计值；—汽车荷载效应〔含汽车冲击力、离心力〕的分项系数，取=1.4。。当某个可变作用在效应组合中其值超过汽车荷载效应时，那么该作用取代汽车荷载，其分项系数应采用汽车荷载的分项系数；、—汽车荷载效应〔含汽车冲击力、离心力〕的标准值和设计值；—在作用效应组合中除汽车荷载效应〔含汽车冲击力、离心力〕、风荷载外的其他第j个可变作用效应的分项系数，取=1.4，但风荷载的分项系数取=1.1；、—在作用效应组合中除汽车荷载效应〔含汽车冲击力、离心力〕外的其他第j个可变作用效应的标准值和设计值；—在作用效应组合中除汽车荷载效应〔含汽车冲击力、离心力〕外的其他可变作用效应的组合系数，当永久作用与汽车荷载和人群荷载〔或其他一种可变作用〕组合时，人群荷载〔或其他一种可变作用〕的组合系数取=0.80；当除汽车荷载效应〔含汽车冲击力、离心力〕外尚有两种其他可变作用参与组合时，其组合系数取=0.70；尚有三种可变作用参与组合时，其组合系数取=0.60；尚有四种及多于四种的可变作用参与组合时，取=0.50。承载能力极限状态的作用效应组合(根本组合)计算结果如下表3-7-1，承载能力极限状态弯矩、剪力包络图见图3.7.1和图3.7.2，其中剪力单位为KN，弯矩单位为kN·m。表3-7-1承载能力极限状态的作用效应组合(根本组合)单元荷载位置轴向(kN)剪力-z(kN)弯矩-y(kN*m)1承载力(最大)J[2]3.43-250.44709.72承载力(最大)J[3]2.68-207.551340.893承载力(最大)J[4]1.9-161.11893.564承载力(最大)J[5]0.94-114.662367.725承载力(最大)J[6]0.07-68.212763.386承载力(最大)J[7]0-19.163080.527承载力(最大)J[8]031.693319.148承载力(最大)J[9]082.553479.269承载力(最大)J[10]0133.413591.7410承载力(最大)J[11]0184.273625.711承载力(最大)J[12]0240.883591.7412承载力(最大)J[13]0297.53479.2613承载力(最大)J[14]0354.123319.1514承载力(最大)J[15]0410.743080.5215承载力(最大)J[16]0467.362763.3816承载力(最大)J[17]0.07523.982367.7217承载力(最大)J[18]0.94580.61893.5618承载力(最大)J[19]1.91637.221340.8919承载力(最大)J[20]2.7693.83709.720承载力(最大)J[21]3.41750.4501承载力(最小)J[2]1.32-693.83273.122承载力(最小)J[3]0.97-637.21517.53承载力(最小)J[4]0.61-580.6733.124承载力(最小)J[5]0.25-523.989205承载力(最小)J[6]0.02-467.361078.126承载力(最小)J[7]0-410.741207.497承载力(最小)J[8]0-354.121308.128承载力(最小)J[9]0-297.51379.999承载力(最小)J[10]0-240.881423.1210承载力(最小)J[11]0-184.271437.4911承载力(最小)J[12]0-131.441423.1212承载力(最小)J[13]0-82.551379.99 续上表13承载力(最小)J[14]0-29.731308.1214承载力(最小)J[15]019.161207.4915承载力(最小)J[16]068.211078.1216承载力(最小)J[17]0.02114.6692017承载力(最小)J[18]0.25161.1733.1218承载力(最小)J[19]0.62207.55517.519承载力(最小)J[20]0.97250.45273.12图3.7.1承载能力极限状态弯矩包络图〔kN.m〕图3.7.2承载能力极限状态剪力包络图〔kN〕3.7.3正常使用极限状态效应组合公路桥涵结构按正常使用极限状态设计时，应根据不同的设计要求，采用以下两种效应组合：〔1〕作用短期效应组合。永久作用标准值效应与可变作用频率值效应相组合，其效应组合表达式为：〔3－8〕式中：—作用短期效应组合设计值；—第j个可变作用效应的频率值系数，汽车荷载〔不计冲击力〕=0.7，人群荷载=1.0，风荷载=0.75，温度梯度作用=0.8，其他作用=1.0；—第j个可变作用效应的频率值。〔2〕作用长期效应组合。永久作用标准值效应与可变作用准永久值效应相组合，其效应组合表达式为：〔3－9〕式中：—作用长期效应组合设计值；—第j个可变作用效应的准永久值系数，汽车荷载〔不计冲击力〕=0.4，人群荷载=0.4，风荷载=0.75，温度梯度作用=0.8，其他作用=1.0；—第j个可变作用效应的准永久值。现将正常使用极限状态下控制截面的长期作用效应组合值列于下表3-7-2，正常使用极限状态长期效应组合弯矩、剪力包络图如图3.7.3和3.7.4所示，其中剪力单位为KN，弯矩单位为KN·m。表3-7-2正常使用极限状态〔长期效应组合〕单元荷载位置轴向(kN)剪力-z(kN)弯矩-y(kN*m)1长期(最大)J[2]-5769.32352.63-184.452长期(最大)J[3]-5855.54240.92-415.593长期(最大)J[4]-5952.87130.82-562.274长期(最大)J[5]-6083.77-110.91-575.735长期(最大)J[6]-6130.5-123.4-396.596长期(最大)J[7]-6164.19-89.09-233.497长期(最大)J[8]-6197.48-54.28-111.018长期(最大)J[9]-6230.43-19.47-29.149长期(最大)J[10]-6263.0315.3320.510长期(最大)J[11]-6276.550.1433.6811长期(最大)J[12]-6266.8984.9519.1112长期(最大)J[13]-6234.28119.76-30.5313长期(最大)J[14]-6201.32154.56-112.3914长期(最大)J[15]-6168.01189.37-234.8715长期(最大)J[16]-6134.35224.18-397.9716长期(最大)J[17]-6088.01212.88-577.117长期(最大)J[18]-5957.15-27.65-563.6418长期(最大)J[19]-5859.7-136.59-415.9119长期(最大)J[20]-5773.4-246.31-180.6420长期(最大)J[21]-5704.41-287.1583.891长期(最小)J[2]-5769.83246.09-288.382长期(最小)J[3]-5855.95136.55-611.473长期(最小)J[4]-5953.1827.65-838.144长期(最小)J[5]-6083.94-212.88-919.65长期(最小)J[6]-6130.51-224.18-796.496长期(最小)J[7]-6164.19-189.37-677.44续上表7长期(最小)J[8]-6197.48-154.56-587.048长期(最小)J[9]-6230.43-119.76-525.279长期(最小)J[10]-6263.03-84.95-492.1510长期(最小)J[11]-6276.5-50.14-483.5211长期(最小)J[12]-6266.89-14.8-493.5412长期(最小)J[13]-6234.2819.47-526.6613长期(最小)J[14]-6201.3254.82-588.4214长期(最小)J[15]-6168.0189.09-678.8215长期(最小)J[16]-6134.35123.4-797.8716长期(最小)J[17]-6088.02110.91-920.9817长期(最小)J[18]-5957.32-130.83-839.5118长期(最小)J[19]-5860.01-240.97-611.819长期(最小)J[20]-5773.81-352.85-284.5720长期(最小)J[21]-5704.91-397.2983.89图3.7.3正常使用极限状态长期效应组合弯矩包络图图3.7.4正常使用极限状态长期效应组合剪力包络图现将正常使用极限状态下控制截面的短期作用效应组合值列于表3-7-3，单位同上。表3-7-3正常使用极限状态〔短期效应组合〕单元荷载位置轴向(kN)剪力-z(kN)弯矩-y(kN*m)1短期(最大)J[2]-5768.95354.43-106.52短期(最大)J[3]-5855.23245.59-268.673短期(最大)J[4]-5952.65139.1-355.374短期(最大)J[5]-6083.66-99.04-317.835短期(最大)J[6]-6130.49-107.93-96.676短期(最大)J[7]-6164.19-69.4899.477短期(最大)J[8]-6197.48-30.18246.018短期(最大)J[9]-6230.439.13342.959短期(最大)J[10]-6263.0348.44404.9910短期(最大)J[11]-6276.587.75421.58续上表11短期(最大)J[12]-6266.89127.05403.612短期(最大)J[13]-6234.28166.36341.5713短期(最大)J[14]-6201.32205.67244.6314短期(最大)J[15]-6168.01244.9898.0915短期(最大)J[16]-6134.35284.28-98.0516短期(最大)J[17]-6088277.49-319.217短期(最大)J[18]-5957.0441.45-356.7418短期(最大)J[19]-5859.48-62.99-26919短期(最大)J[20]-5773.09-168.21-102.6920短期(最大)J[21]-5704.04-204.5483.891短期(最小)J[2]-5769.83167.99-288.382短期(最小)J[3]-5855.9662.94-611.473短期(最小)J[4]-5953.19-41.46-838.144短期(最小)J[5]-6083.96-277.49-919.65短期(最小)J[6]-6130.51-284.28-796.496短期(最小)J[7]-6164.19-244.98-677.447短期(最小)J[8]-6197.48-205.67-587.048短期(最小)J[9]-6230.43-166.36-525.279短期(最小)J[10]-6263.03-127.05-492.1510短期(最小)J[11]-6276.5-87.75-483.5211短期(最小)J[12]-6266.89-47.5-493.5412短期(最小)J[13]-6234.28-9.13-526.6613短期(最小)J[14]-6201.3231.11-588.4214短期(最小)J[15]-6168.0169.48-678.8215短期(最小)J[16]-6134.35107.93-797.8716短期(最小)J[17]-6088.0399.03-920.9817短期(最小)J[18]-5957.34-139.1-839.5118短期(最小)J[19]-5860.03-245.64-611.819短期(最小)J[20]-5773.82-354.65-284.5720短期(最小)J[21]-5704.91-397.2983.89图3.7.5正常使用极限状态短期效应组合弯矩包络图〔单位：kN·.m〕图3.7.6正常使用极限状态短期效应组合剪力包络图〔单位：kN〕4预应力钢束的估算与布置4.1计算原理本桥采用后张法预应力混凝土空心板构造形式。设计时应满足不同设计状况下标准规定的控制条件要求，例如承载力、抗裂性、裂缝宽度、变形及应力等要求。在这些控制条件中，最重要的是满足结构在正常使用极限状态下的使用性能要求和保证结构在到达承载能力极限状态时具有一定的平安储藏。本桥采用先简支安装预制板再现浇连续段混凝土的施工方法，连续处采用的是钢筋混凝土连续方式。计算时，为了结构受力明确，预制空心板局部按照A类预应力构件设计，即在正常使用阶段,在短期荷载组合作用下，不出现超过标准容许(0.7)的拉应力。现浇整体化层按照钢筋混凝土结构进行设计，按照正常使用阶段的裂缝不超过标准容许值(0.2mm)进行控制，但是现浇整体化层不参与承载能力极限状态下的结构受力。预制局部按局部预应力混凝土A类构件设计，首先按正常使用极限状态正截面抗裂性确定有效预加力。首先根据各截面正截面抗裂性要求，确定预应力钢筋数量。为满足抗裂性要求，所需的有效预加力为。按《公预规》6.3.1条，A类预应力混凝土构件正截面抗裂性是控制混凝土的法向拉应力，并符合以下条件：在作用短期效应组合下，应满足：〔4－1〕式中：—在作用短期效应组合下作用下，构件抗裂边缘混凝土的法向拉应力；—构件抗裂验算边缘混凝土的有效预压应力。在初步设计是，和可按以下公式近似计算：=〔4－2〕=〔4－3〕式中：A，W——构件毛截面面积及对毛截面受拉边缘的弹性抵抗矩；—预应力钢筋重心对毛截面重心轴的偏心距，=y-,可预先假定。代入(4-1)可求得满足局部预应力A类构件正截面抗裂性要求所需的有效预加力为：〔4－4〕得到所须的预应力钢铰线的根数：〔4－5〕式中：—预应力钢筋的张拉控制应力；—全部预应力损失值，按张拉控制应力的20%估算。4.2预应力筋估算结果根据迈达斯程序计算所得的预应力束数估算结如下。边板上部预应力筋的面积为0.0007；边板下部预应力筋的面积为0.00084；中板上部预应力筋的面积为0.00056中板下部预应力筋的面积为0.0007；4.3预应力筋布置原那么连续梁预应力筋束的配置除满足《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计标准》〔JTGD62-2004〕构造要求外，还应考虑以下原那么：〔1〕应选择适当的预应力束筋的型式与锚具型式，对不同跨径的梁桥结构，要选用预加力大小恰当的预应力束筋，以到达合理的布置型式。防止造成因预应力束筋与锚具型式选择不当，而使结构构造尺寸加大。当预应力束筋选择过大，每束的预加力不大，造成大跨结构中布束过多，而构造尺寸限制布置不下时，那么要求增大截面。反之，在跨径不大的结构中，如选择预加力很大的单根束筋，也可能使结构受力过于集中而不利。〔2〕预应力束筋的布置要考虑施工的方便，也不能像钢筋混凝土结构中任意切断钢筋那样去切断预应力束筋，而导致在结构中布置过多的锚具。由于每根束筋都是一巨大的集中力，这样锚下应力区受力较复杂，因而必须在构造上加以保证，为此常导致结构构造复杂，而使施工不便。〔3〕预应力束筋的布置，既要符合结构受力的要求，又要注意在超静定结构体系中防止引起过大的结构次内力。〔4〕预应力束筋配置，应考虑材料经济指标的先进性，这往往与桥梁体系、构造尺寸、施工方法的选择都有密切关系。〔5〕预应力束筋应防止使用屡次反向曲率的连续束，因为这会引起很大的摩阻损失，降低预应力束筋的效益。〔6〕预应力束筋的布置，不但要考虑结构在使用阶段的弹性受力状态的需要，而且也要考虑到结构在破坏阶段时的需要。钢束布置时，应注意以下几点：〔1〕应满足构造要求。如孔道中心最小距离，锚孔中心最小距离，最小曲线半径，最小扩孔长度等。〔2〕注意钢束平、竖弯曲线的配合及钢束之间的空间位置。钢束一般应尽量早的平弯，在锚固前竖弯。特别应注意竖弯段上、下层钢束不要冲突，还应满足孔道净距的要求。〔3〕钢束应尽量靠近腹板布置。这样可使预应力以较短的传力路线分布在全截面上，有利于降低预应力传递过程中局部应力的不利影响；能减小钢束的平弯长度；能减小横向内力；能充分利用梗腋布束，有利于截面的轻型化。〔4〕尽量以S型曲线锚固于设计位置，以消除锚固点产生的横向力。〔5〕钢束的线形种类尽量减少，以便于计算和施工。〔6〕尽量加大曲线半径，以便于穿束和压浆。〔7〕分层布束时，应使管道上下对齐，这样有利于混凝土的浇筑和振捣，不可采用梅花形布置。4.4预应力钢束布置情况预应力钢筋采用15.2钢绞线〔1×7标准型〕，抗拉强度标准值=1860MPa，抗拉强度设计值=1260MPa，公称直径15.2mm，公称截面积139，弹性模量=1.95×105MPa。预埋波纹管成孔，成孔面积为900。根据设计标准张拉控制力可取不大于0.75，张拉控制应力=0.75=0.75×1860=1395MPa。由表4-2-1可初步估算出各个截面所需预应力筋束的数目，经过反复验算，最终可确定实际预应力钢束束数，中板选用两种钢绞线：第一种为515.2两束，第二种为415.2两束；边板的自重大于中板，边板的预应力布置需加强，经桥迈达斯软件验算，边板选用两种钢绞线：第一种为6Фs15.2两束，第二种为5Фs15.2两束中板和边板的钢筋布置图见以下图4.4.1和4.4.2。详细布置见施工图纸。a)b)图4.4.1中板预应力估算布置图〔mm〕a)b)图4.4.2边板预应力估算布置图(mm)4.5预应力损失计算根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计标准》〔JTGD62-2004〕第6.2.1条规定，预应力混凝土构件在正常使用极限状态计算中，应考虑由以下因素引起的预应力损失：预应力钢筋与管道壁之间的摩擦、锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩、预应力钢筋与台座之间的温差、混凝土的弹性压缩、预应力钢筋的应力松弛、混凝土的收缩和徐变。按《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计标准》〔JTGD62-2004〕规定，钢绞线的张拉控制应力可取为1395MPa。4.5.1预应力筋与孔道壁之间摩擦引起的应力损失计算公式见式〔3-24〕所示：=[1-]〔4－6〕式中:—由于摩擦引起的应力损失〔MPa〕；—钢筋〔锚下〕控制应力〔MPa〕；θ—从张拉端至计算截面的长度上，钢筋弯起角之和(rad)θ可按下式计算：;χ—从张拉端至计算截面的管道长度〔m〕；μ—−1采用；k—−1采用。−1可知，管道类型为塑料波纹管时,μ取0.17,k取0.0015。χ取值为跨中截面到张拉端的距离。4.5.2锚具变形、钢筋回缩引起的应力损失计算公式见式〔3-25〕所示：〔4－6〕式中:—由于锚头变形、钢筋回缩和接缝压缩引起的应力损失〔MPa〕；L—预应力钢筋的有效长度〔m〕；ΔL—锚头变形、钢筋回缩和接缝压缩值〔m〕。−2可知，1ΔL＝6mm，接缝压缩值2ΔL＝1mm。4.5.3钢筋与台座间的温差引起的损失此工程采用后张法，所以预应力筋和台座之间温差引起的应力损失不予考虑。=2t=2()=0MPa4.5.4混凝土弹性压缩引起的应力损失在后张法结构中，由于一般预应力筋的数量较多，限于张拉设备等条件的限制，一般都采用分批张拉、锚固预应力筋。在这种情况下，已张拉完毕、锚固的预应力筋，将会在后续分批张拉预应力筋时发生弹性压缩变形，从而产生应力损失。=〔4－7〕式中:—由于混凝土的弹性压缩引起的应力损失〔MPa〕；—在先行张拉的预应力钢筋重心处，由于后来张拉一根钢筋而产生的混凝土正应力；对于连续梁可取假设干有代表性截面上应力的平均值〔MPa〕；Ζ—在所计算的钢筋张拉后再张拉的钢筋根数。经推导可得公式其他形式为：=〔4－8〕m—表示预应力筋张拉的总批数；—在代表截面〔如l/4截面〕的全部预应力钢筋形心处混凝土的预压应力〔预应力筋的预拉应力扣除和后算得〕。=〔4－9〕—所有预应力筋预加应力〔扣除相应阶段的应力损失和后〕的内力；—预应力筋预加应力的合力至混凝土净截面形心轴的距离；、—混凝土的净截面面积和截面惯性矩。4.5.5预应力钢筋松弛引起的损失对于钢绞线，由钢筋松弛引起的预应力损失按下式计算，即：=〔4－10〕式中：—张拉系数，一次张拉时，Ψ=1.0，超张拉时，Ψ=0.9；ζ—钢筋松弛系数，Ⅰ级松弛〔普通松弛〕，ζ=1.0；Ⅱ级松弛〔低松弛〕，ζ=0.3；—传力锚固时的钢筋应力，=。本设计为一次张拉，低松弛。4.5.6混凝土收缩徐变引起的应力损失由于混凝土收缩、徐变引起的应力损失终极值按以下公式计算：〔4－11〕式中:、—加载龄期为混凝土收缩应变终极值和徐变系数终极值；—加载龄期，即到达设计强度为90%的龄期，近似按标准养护条件计算那么有：那么可得≈20d。对于二期恒载的加载龄期，假定=90d。ρ—对于后张法构件,/；其中、分别为受拉区的预应力钢筋和非预应力钢筋的截面面积，An为换算截面面积；—=1+;i—截面回转半径，对于后张法构件;—构件受拉区预应力钢筋和非预应力钢筋截面重心至构件截面重心轴的距离。表4-5-1N1号钢筋的预应力损失单元位置应力(考虑瞬时损失):A(kN/m^2)弹性变形损失:B(kN/m^2)比值(A+B)/A徐变/收缩损失(kN/m^2)松弛损失(kN/m^2)应力(考虑所有损失)/应力(考虑瞬时损失)1I1127701.213974.59961.00090-42072.42590.96361J11484101425.49471.00120-47332.95930.962I11484101425.49471.00120-47332.95930.962J1176933.0532010.95191.00170-54843.49950.95513I1176933.0532010.95191.00170-54843.49950.95513J1190573.1112449.76231.00210-58543.65610.95294I1190573.1112449.76231.00210-58543.65610.95294J1199318.7382891.17311.00240-60953.03890.95165I1199318.7382891.17311.00240-60953.03890.95165J1208006.9493052.78261.00250-63375.18730.95016I1208006.9493052.78261.00250-63375.18730.95016J1216638.123168.04911.00260-65809.64360.94857I1216638.123168.04911.00260-65809.64360.94857J1225212.6263283.86121.00270-68255.95760.947续上表8I1225212.6263283.86121.00270-68255.95760.9478J1233730.8393400.19811.00280-70713.68720.94549I1233730.8393400.19811.00280-70713.68720.94549J1242193.1293517.03971.00280-73182.39790.943910I1242193.1293517.03971.00280-73182.39790.943910J1252491.7513581.23591.00290-76223.28410.94211I1252491.7513581.23591.00290-76223.28410.94211J1244072.5153532.89581.00280-73734.34040.943612I1244072.5153532.89581.00280-73734.34040.943612J1235597.643415.77671.00280-71255.9670.945113I1235597.643415.77671.00280-71255.9670.945113J1227066.7583299.16261.00270-68788.5920.946614I1227066.7583299.16261.00270-68788.5920.946614J1218479.53183.0741.00260-66332.65120.948215I1218479.53183.0741.00260-66332.65120.948215J1209835.4923067.53151.00250-63888.5880.949716I1209835.4923067.53151.00250-63888.5880.949716J1201134.3612905.6551.00240-61456.85360.951317I1201134.3612905.6551.00240-61456.85360.951317J1192375.7272464.09721.00210-59037.90720.952618I1192375.7272464.09721.00210-59037.90720.952618J1178715.5312023.29581.00170-55323.0460.954819I1178715.5312023.29581.00170-55323.0460.954819J1150149.551432.05881.00120-47782.2160.959720I1150149.551432.05881.00120-47782.2160.95975普通钢筋的设计计算5.1预制段普通配筋设计由于预制段预应力钢筋可以满足各阶段结构的抗拉要求要求，所以普通钢筋按照构造配筋。其具体布置见以下图5.1.1和5.1.2：图5.1.1预制段中板横截面普通钢筋构造图〔单位：mm〕图5.1.2预制段边板横截面普通钢筋构造图〔单位：mm〕具体钢筋位置、长度、形状布置见施工图。5.2现浇连续段普通配筋设计计算5.2.1设计计算原理现浇整体化层按照钢筋混凝土结构进行设计，按照正常使用阶段的裂缝不超过标准容许值(0.2mm)进行控制，但是现浇整体化层不参与承载能力极限状态下的结构受力。5.2.2钢筋布置配纵向受拉钢筋，其他普通钢筋均按构造配置，相对于预制段进行加密，详见施工图纸。受拉钢筋布置与预制段相同，并进行焊接，但为满足设计要求，加大了钢筋的直径。顶板12根HRB335+7根HRB335，分两层布置；底板采用14根HRB335，直径均为30mm。6承载能力极限状态截面强度计算与验算根据承载能力极限状态组合的结果，由桥梁博士软件计算的各控制截面进行承载能力极限状态正截面强度计算与验算结果如下表6-1所示，弯矩的单位为KN·m。表6-1正截面强度计算与验算单元验算Sig_T(kN/m^2)Sig_B(kN/m^2)Sig_MAX(kN/m^2)Sig_ALW(kN/m^2)1OK6653.76473078.96486653.7647177502OK8428.83191555.66438428.8319177503OK10238.668125.193610238.6681177504OK12218.5886-1614.394512218.5886177505OK14490.8265-3667.066814490.8265177506OK16374.9594-5377.964516374.9594177507NG17793.691-6653.629217793.691177508NG18747.0661-7494.008718747.0661177509NG19405.6105-8058.811819405.61051775010NG19598.451-8215.42319598.4511775011NG19403.5549-8050.406719403.55491775012NG18745.0164-7485.625318745.01641775013NG17791.6464-6645.267217791.64641775014OK16372.919-5369.623616372.9191775015OK14488.8368-3658.703514488.83681775016OK12217.0892-1605.570812217.08921775017OK10237.231834.084310237.23181775018OK8431.48021560.47998431.48021775019OK6672.71083067.99696672.71081775020OK4751.86994788.48334788.483317750由以上表格数据可知，承载能力极限状态下正截面强度符合要求。7预制空心板应力验算7.1抗裂验算预应力混凝土构件的抗裂性验算都是以构件混凝土拉应力是否超过规定的限值来表示的，属于结构正常使用极限状态计算的范畴。《公路桥规》规定，对于全预应力混凝土和A类局部预应力混凝土构件，必须进行正截面抗裂性验算和斜截面抗裂性验算；对于B类局部预应力混凝土构件必须进行斜截面抗裂性验算。7.1.1正截面抗裂性验算1〕作用〔或荷载〕短期效应组合下构件边缘混凝土的正应力计算作用〔或荷载〕短期效应组合是永久作用标准值与可变作用频遇值效应的组合。〔2〕预应力作用下受弯构件抗裂验算边缘混凝土的预压应力，本桥采用后张法，其计算式为：=〔7－1〕〔3〕由作用〔或荷载〕短期效应产生的构件抗裂验算边缘混凝土的法向拉应力，对于后张法构件，其计算式为：=〔7－2〕式中：—按作用〔或荷载〕短期效应组合计算的构件抗裂验算边缘混凝土法向拉应力；—按作用〔或荷载〕短期效应组合计算的弯矩值；—按作用〔或荷载〕短期效应组合计算的可变荷载弯矩值；、—分别为构件换算截面和净截面对抗裂验算边缘的弹抵抗矩。2〕作用〔或荷载〕长期效应组合下边缘混凝土的正应力计算作用长期效应组合是永久作用标准值和可变作用准永久值效应相组合。〔1〕预加力作用下受弯构件抗裂验算边缘混凝土的预压应力和短期效应组合的相同。〔2〕由作用〔或荷载〕长期效应产生的构件抗裂验算边缘混凝土的法向拉应力对于后张法构件，其计算式为：=〔7－3〕式中：—按作用〔或荷载〕长期效应组合计算构件抗裂验算边缘混凝土的法向拉应力；—按作用〔或荷载〕长期效应组合计算的弯矩值；—按作用〔或荷载〕长期效应组合计算的可变作用弯矩值，仅考虑汽车、人群等直接作用于构件的荷载产生的弯矩值；3〕混凝土正应力的限值正截面抗裂应对构件正截面混凝土的拉应力进行验算，并应符合以下要求：A类预应力混凝土构件，在作用〔或荷载〕短期效应组合下〔7－4〕但在荷载长期组合下-≤0〔7－5〕7.1.2斜截面抗裂性验算预应力混凝土斜截面的抗裂性验算是通过梁体得主拉应力验算来控制的。斜截面抗裂性验算只需要验算在作用〔或荷载〕短期效应组合下的混凝土主拉应力。作用〔或荷载〕短期效应组合下的混凝土主拉应力的计算预应力混凝土受弯构件由作用〔或荷载〕短期效应组合和预应力产生的混凝土主拉应力计算式为：=〔7－6〕式中：—在计算主应力点，由作用短期效应组合和预加力产生的混凝土法向应力;—由竖向预应力钢筋的预加力产生的混凝土竖向压应力；—计算主应力点，按作用短期效应组合计算的剪力产生的混凝土剪应力；以上公式中均取压应力为正，拉应力为负。混凝土主拉应力限值对于A类预应力混凝土构件，在作用〔或荷载〕短期效应组合下的预制构件≤0.7〔7－7〕式中的为混凝土轴心抗拉强度标准值。7.2持久状况应力验算预应力混凝土受弯构件持久状态计算时，应计算使用阶段截面混凝土的法向压应力、混凝土主应力和受拉区钢筋的拉应力，并不得超过规定的限值。本阶段的计算特点是：预应力损失已完全完成，有效预应力最小，计算时总用〔或荷载〕取其标准值，汽车荷载应计入冲击系数，预加应力效应应考虑在内，所用荷载分项系数均取为1.0。7.2.1正截面混凝土应力验算正应力计算后张法受弯构件，在其承受二期恒载和可变作用时，一般情况下构件预留孔道均已压浆凝固，认为钢筋与混凝土已成为整体并能有效地共同工作，故而其恒载与活载作用均按换算截面计算。有作用〔或荷载〕标准值和预应力在构件截面上缘混凝土压应力为：〔7－8〕预应力钢筋中的最大拉应力为：〔7－9〕式中：—预应力钢筋和非预应力钢筋的合力；—受拉区预应力钢筋的有效预应力；—构件混凝土净截面对截面上缘的抵抗矩；—预应力钢筋和非预应力钢筋合力作用点至构件净截面重心轴的距离；混凝土主应力计算预应力混凝土受弯构件在斜截面开裂前，根本上处于弹性工作状态，所以主应力可按材料力学方法计算。〔7－10〕=〔7－11〕〔7－12〕〔7－13〕式中：—在计算主应力点，由作用〔或荷载〕标准值和预加力产生的混凝土法向应力；—由竖向预应力钢筋的预加力产生的混凝土竖向压应力；τ—计算主应力点，按作用〔或荷载〕标准值组合计算的剪力产生的混凝土剪应力；n—同一截面竖向钢筋的肢数；—竖向预应力钢筋扣除全部预应力损失后的有效预应力；—单肢竖向预应力钢筋的截面面积；—竖向预应力钢筋的间距；、—分别外一期恒载和二期恒载作用引起的剪力值；—可变作用〔或荷载〕引起的剪力组合；—计算截面上预应力弯起钢筋的切线与构件纵轴线的夹角；—纵向预应力弯起钢筋扣除全部预应力损失后的有效预应力；—计算截面上同一弯起平面内预应力弯起钢筋的截面面积。以上公式中均取压应力为正，拉应力为负。持久状况的钢筋和混凝土的应力限值对于按全预应力混凝土和A类局部预应力混凝土〔未开裂构件〕设计的受弯构件，《公路桥规》中对持久状态应力计算的限值规定如下。〔1〕使用阶段预应力混凝土受弯构件正截面混凝土的最大压应力，应满足：〔7－14〕式中的为作用〔或荷载〕标准值产生的混凝土法向压应力；为预应力产生的混凝土法向拉应力；为混凝土轴心抗压强度标准值。〔2〕使用阶段受拉区预应力钢筋的最大拉应力限值对钢绞线、钢丝〔7－15〕式中的为受拉区预应力钢筋扣除全部预应力损失后的有效预应力；为作用〔或荷载〕产生的预应力钢筋应力增量；预应力钢筋抗拉强度标准值。〔3〕使用阶段预应力混凝土受弯构件混凝土主应力限值混凝土的主压应力应满足；≤0.6〔7－16〕对计算所得的混凝土主拉应力，作为对构件斜截面抗剪计算的补充，按以下规定设置箍筋；在≤0.5区段，箍筋可仅按构造要求配置；在＞0.5区段，箍筋的间距可按下式计算：〔7－17〕式中：—箍筋的抗拉强度标准值；—混凝土轴心抗拉强度标准值；—同一截面内箍筋的总截面面积；b—矩形截面宽度、T形或I形截面的腹板宽度。7.3短暂状况应力验算预应力混凝土受弯构件按短期状况计算时，应计算其在制作、运输及安装等施工阶段，有预应力作用、构件自重和施工荷载等引起的正截面和斜截面的应力，不应超过规定的应力限值。构件短暂状况的应力计算，实属构件弹性阶段的强度计算。除非有特殊要求，短暂状况一般不进行正常使用极限状态计算，可以通说施工措施或构造布置来弥补，防止构件过大变形出现不必要的裂缝。预加应力阶段的正应力计算这一阶段主要承受偏心的预加力和一期恒载作用。本阶段的受力特点是预加力最大，而外荷载最小。〔1〕由预应力产生的混凝土法向压应力和法向拉应力对于后张法构件：〔7－18〕〔7－19〕式中:—后张法构件的预应力钢筋的合力；—预应力钢筋的合力对构件净截面重心的偏心矩；—截面计算纤维处至构件净截面重心轴的距离；—构件净截面惯性矩；—构件净截面的面积〔2〕由构件一期恒载产生的混凝土正应力对于后张法构件〔7－20〕〔3〕预加应力阶段的总应力后张法构件