二級公路20m裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁橋設(shè)計(jì)

1、二級公路20m裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁橋設(shè)計(jì)任務(wù)書一、 設(shè)計(jì)題目二級公路20m裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁橋。設(shè)計(jì)條件：1. 水文條件：橋臺的局部沖刷深度4.7m。2. 下部結(jié)構(gòu)為：多跨簡支梁樁基礎(chǔ)。3. 施工方法：后張法.4. 環(huán)境條件：級。二、 分孔單孔。三、跨徑、橋?qū)捈皹蛎鏅M坡1.標(biāo)準(zhǔn)跨徑20m，計(jì)算跨徑19.50m，梁長19.96m。設(shè)計(jì)參考值：梁高1.50m。高跨比1/13.30，跨中肋寬18cm，橫隔梁根數(shù)為5.2.橋面凈寬：凈92×1.0m。3.橫坡：1.5%。四、橋面鋪裝1.瀝青混凝土鋪裝5cm。2.混凝土鋪裝10cm，主梁截面強(qiáng)度驗(yàn)算時計(jì)入8cm的鋪裝參與受力。五、設(shè)計(jì)

2、荷載汽車荷載公路/。六、材料鋼絞線,標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度=1860MPa.2.非預(yù)應(yīng)力鋼筋采用HRB335和R235級鋼筋。3.混凝土：主梁采用C40，欄桿及橋面鋪裝用C30.七、地質(zhì)資料地質(zhì)條件：軟粘性粘土。八、提交的成果1.設(shè)計(jì)計(jì)算書（上、下部結(jié)構(gòu)）2.設(shè)計(jì)圖紙：1）橋型布置圖2）主梁結(jié)構(gòu)圖3）主梁配筋圖4) 橋墩構(gòu)造圖5）橋墩蓋梁配筋圖九、參考文獻(xiàn)：1.葉見曙.李國平.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理.北京.人們交通出版社.2005.2.白寶玉.橋梁工程.北京.高等教育出版社.2003.3.公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范（JTG D60-2004）.北京.人民交通出版社.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（J

3、TG D62-2004）.北京. 人民交通出版社.2004.5. 公路橋涵地基和基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范（JTG D63-2007）.北京.人民交通出版社.2007.6. 城市橋梁設(shè)計(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn)（CJJ11-98).北京.中華人民共和國建設(shè)部.1998.7.8. 胡兆同.橋梁通用構(gòu)造及簡支梁橋.北京.人民交通出版社.2001.9. 王曉謀、趙明華.基礎(chǔ)工程.北京.人民交通出版社.2003.10. 李廉錕.結(jié)構(gòu)力學(xué).高等教育出版社.2004.10、 時間安排2010年2月2010年7月. 設(shè)計(jì)內(nèi)容一、設(shè)計(jì)資料及構(gòu)造布置 （一）設(shè)計(jì)資料標(biāo)準(zhǔn)跨徑：20m.主梁全長：19.96m.計(jì)算跨徑：19.50m.橋面凈寬：

4、凈9+2×1.0m=11.0m.2. 設(shè)計(jì)荷載汽車荷載公路/。3. 材料及工藝 1）預(yù)應(yīng)力鋼筋采用鋼絞線,每束7根，全梁佩3束，標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度=1860MPa. 2）非預(yù)應(yīng)力鋼筋采用HRB335和R235級鋼筋。3） 混凝土：主梁采用C40，欄桿及橋面鋪裝用C30.4） 按后張法施工工藝制作主梁，采用內(nèi)徑70mm、外徑77mm的預(yù)埋波紋管和夾片錨 具. 1）葉見曙.李國平.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理.北京.人們交通出版社.2005.2）白寶玉.橋梁工程.北京.高等教育出版社.2003.3）公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范（JTG D60-2004）.北京.人民交通出版社.2004.4）公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋

5、涵設(shè)計(jì)規(guī)范（JTG D62-2004）.北京. 人民交通出版社.2004. 5）公路橋涵地基和基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范（JTG D63-2007）.北京.人民交通出版社.2007. 6）城市橋梁設(shè)計(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn)（CJJ11-98).北京.中華人民共和國建設(shè)部.1998.8）胡兆同.橋梁通用構(gòu)造及簡支梁橋.北京.人民交通出版社.2001. 9）王曉謀、趙明華.基礎(chǔ)工程.北京.人民交通出版社.2003.5.設(shè)計(jì)基本計(jì)算數(shù)據(jù)（見表WGC1）設(shè)計(jì)基本計(jì)算數(shù)據(jù) 表(WGC1） 名稱項(xiàng)目符號單位 數(shù)據(jù)混凝土立方體抗壓強(qiáng)度彈性模量軸心抗壓標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度軸心抗拉標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度軸心抗壓設(shè)計(jì)強(qiáng)度軸心抗拉設(shè)計(jì)強(qiáng)度MPaMPaMPaMPaMPa

6、MPa4032500短暫狀態(tài)容許壓應(yīng)力容許拉應(yīng)力MPaMPa持久狀態(tài)標(biāo)準(zhǔn)荷載組合：容許壓應(yīng)力容許主壓應(yīng)力短期效應(yīng)組合：容許拉應(yīng)力容許主拉應(yīng)力MPaMPaMPaMPa0鋼絞線標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度彈性模量抗拉設(shè)計(jì)強(qiáng)度最大控制應(yīng)力MPaMPaMPaMPa186012601395持久狀態(tài)應(yīng)力：標(biāo)準(zhǔn)荷載組合MPa1209材料重度鋼筋混凝土瀝青混凝土鋼絞線鋼束與混凝土的彈性模量比無量綱注：該設(shè)計(jì)考慮到混凝土強(qiáng)度達(dá)到C35時開始張拉預(yù)應(yīng)力鋼束。 與分別表示施工時（張拉時）混凝土的抗壓、抗拉標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度，則： (二)上部結(jié)構(gòu)布置主梁的間距通常應(yīng)隨梁高與跨徑的增大而加寬為經(jīng)濟(jì)，同時加寬翼板對提高主梁的截面效率指標(biāo)（，為截面的核

7、心距，為梁截面高度）很有效。所以在條件允許的情況下應(yīng)適當(dāng)?shù)募訉扵梁翼板。故擬定主梁翼板寬度為2000mm，由于翼板的寬度較大，為保證橋梁的整體受力性能，橋面板采用現(xiàn)澆混凝土剛性接頭，因此主梁的工作截面有兩種：預(yù)施應(yīng)力、運(yùn)輸、吊裝階段（160cm）和運(yùn)營階段（200cm）。即留有40cm的施工縫。橋面凈寬9+2×1.0m，初步擬定選用5片主梁。初步擬定橫截面圖如圖WGC1。 圖WGC1 橫截面圖（單位：cm）2. 主梁跨中截面主要尺寸擬定 （1）主梁高度故梁高采用150cm。（2）主梁截面細(xì)部尺寸翼板的厚度主要取決于橋面車輛荷載的大小，根據(jù)受力特點(diǎn)翼板通常都做成變厚度的。為了保證翼板與

8、梁肋連接的整體性，翼板的厚度應(yīng)不小于主梁高的1/10，且當(dāng)主梁之間采用橫向的整體現(xiàn)澆連接時，懸臂端厚度不應(yīng)小于14cm。故預(yù)制T梁的翼板厚度采用15cm，翼板根部加厚到20cm用來抵抗翼緣根部較大的彎矩?？缰辛豪叩膶挾冉o定18cm，高度130cm。預(yù)應(yīng)力混凝土簡支T梁的梁肋下部通常需要加寬做成馬蹄形，以便鋼絲束的布置和承受較大預(yù)應(yīng)力。馬蹄尺寸基本由布置預(yù)應(yīng)力鋼束的需要來確定，實(shí)踐表明馬蹄面積占截面面積的1020為合適?？紤]到主梁配置3束鋼束，分兩層安排，下層安排2束，3束呈三角形分布。根據(jù)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9.4.9條對鋼束的凈距及預(yù)留管道的構(gòu)造要求，初步擬定馬蹄形寬度為

9、40cm，高度為20cm，馬蹄與腹板交接處作三角過渡，高度11cm，以減小局部應(yīng)力。按照以上擬定的外形尺寸，繪制出跨中截面圖WGC2。 圖WGC2 跨中截面尺寸圖（單位：cm） （3）計(jì)算截面幾何特征 將主梁跨中截面劃分成五個規(guī)則圖形的小單元，截面集合特性列表計(jì)算見表WGC2。 表WGC2.分塊名稱分塊面積 （）分塊面積形心至上緣距離 （cm）分塊面積對上緣靜矩（）分塊面積自身慣矩（） （cm）分塊面積對截面形心的慣矩 （） （） （1） （2）=(3) （4） （5）=（6）=(7)大毛截面翼板3000225005625049572685013518翼板變厚355351869352362腹板

10、207015007512273503508662下三角121705348705755馬蹄80014011200067491386775805634616356102小毛截面翼板2400180004500048362694881269翼板變厚355453027453520腹板20701500758371333118446下三角121629182629589馬蹄80014011200061404106167077574615249901 注：大毛截面形心至上緣的距離：=小毛截面形心至上緣的距離：=(4) 檢驗(yàn)截面效率指標(biāo)（希望在0.5以上） 上核心距： 下核心距： 截面效率指標(biāo)： 表明以上初擬的主

11、梁跨中截面是合理的。（3） 橫截面沿跨長的變化 如圖WGC3所示，本設(shè)計(jì)的主梁采用等高的形式，橫截面的T梁翼板的厚度沿跨長方向不作變化。梁的端部區(qū)段由于預(yù)應(yīng)力錨頭集中力的作用而引起的較大的局部應(yīng)力，也為了布置錨具的需要，在近梁端173cm范圍內(nèi)將腹板加厚到與馬蹄同寬。馬蹄部分也配合鋼束的起彎而從四分點(diǎn)附近（第一道橫隔梁處）開始向支點(diǎn)逐漸抬高，在馬蹄抬高的同時腹板寬度也隨著變化。 (四)橫隔梁的設(shè)置在荷載作用處的主梁彎矩的橫向分布，當(dāng)該處有橫隔梁時比較均勻，否則直接在荷載作用下的主梁彎矩很大。為了減小對主梁設(shè)計(jì)起主要控制作用的跨中彎矩，在跨中設(shè)置一道中橫隔梁；當(dāng)跨度較大時，應(yīng)設(shè)置較多的橫隔梁。本

12、設(shè)計(jì)在跨中點(diǎn)和四分點(diǎn)、支點(diǎn)設(shè)置5道橫隔梁，其間距4.875m。為了預(yù)制時方便脫模將橫隔梁做成“上寬下窄”的楔形。端橫隔梁的高度與主梁同高，厚度為上部20cm，下部18cm；中橫隔梁高度為130cm，厚度為上部18cm，下部16cm。詳見圖WGC3。 (五)人行道、欄桿（護(hù)欄）設(shè)置人行道一般高出行車道0.250.35m，該設(shè)計(jì)采用0.30m。由于該設(shè)計(jì)人行道板為懸臂式，人行道高出行車道板30cm，所以可不設(shè)置防撞護(hù)欄。欄桿是橋上的安全設(shè)施，高度一般為80120cm，采用110cm的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)高度，10cm深入板內(nèi)，板上高度100cm。欄桿的間距為160270cm，該設(shè)計(jì)同樣采用250cm的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)

13、間距。共設(shè)9根欄桿，8個間距。 圖WGC3 主梁（橫隔梁）斷面圖（單位：cm） 二、主梁作用效應(yīng)計(jì)算 根據(jù)上述梁跨結(jié)構(gòu)橫縱截面的布置，并通過可變作用的梁橋荷載橫向分布計(jì)算，可分別求得各主梁控制截面（一般取跨中、變化點(diǎn)截面和支點(diǎn)截面）的永久作用和最大可變作用效應(yīng)，然后再進(jìn)行主梁作用效應(yīng)組合。 （一）永久作用效應(yīng)計(jì)算 （1）預(yù)制梁自重（第一期恒載） 跨中截面段主梁的自重(第一中橫梁截面至跨中截面，全長4.875m）： ×25×4.875=70.03（KN） 馬蹄抬高與腹板變寬段梁的自重（長3.375m）： （0.80535+0.5746）××25/2=58.

14、22（KN） 支點(diǎn)段梁的自重（長1.73m）： ×25×1.73=34.83（KN）邊主梁的橫隔梁中橫隔梁體積：×0.7927=0.1348（） 端橫隔梁體積：×0.7974=0.1515（）故半跨內(nèi)橫隔梁重力為： ×0.1348+1×0.1515）×25=8.84（KN）中主梁的橫隔梁 中橫隔梁的體積：××2=0.2696（） 端橫隔梁體積：××2=0.3030（） 故半跨內(nèi)橫隔梁重力為： ×0.2696+1×0.3030）×25=17.68（KN）預(yù)制

15、梁永久作用集度： 邊主梁： =（70.03+58.22+34.83+8.84）/9.98=17.23（KN/m） 中主梁： =（70.03+58.22+34.83+17.68）/9.98=18.11（KN/m）(2)二期永久作用現(xiàn)澆T梁翼板集度 ××25=1.5（KN/m）邊梁現(xiàn)澆部分橫隔梁一片中橫隔梁（現(xiàn)澆部分）體積：××1.15=0.0391（）一片端橫隔梁（現(xiàn)澆部分）體積：××1.35=0.0513（）故： =（3×0.0391+2×0.0513）×25/19.96=0.2754（KN/m）中主梁現(xiàn)

16、澆部分橫隔梁 一片中橫隔梁（現(xiàn)澆部分）體積：××1.15=0.0782 （） 一片端橫隔梁（現(xiàn)澆部分）體積：××1.35=0.1026（）故： =（3×0.0782+2×0.1026）×25/19.96=0.5508（KN/m）鋪裝8cm混凝土鋪裝：×9×25=18.00（KN/m）5cm瀝青鋪裝：×9×23=10.35（KN/m）若將橋面鋪裝均攤給五片主梁，則： =（18.00+10.35）/5=5.67（KN/m）欄桿一側(cè)人行欄桿體積：××2×

17、5;8+2×××××9=0.6719（）×23/19.96=0.774（KN/m）所以：將兩側(cè)人行欄桿均分給5片主梁， =2×0.774/5=0.3096（KN/m）人行道板 一側(cè)人行道板集度：×23×19.96/19.96=4.6（KN/m） 將兩側(cè)的人行道板荷載均攤給5片主梁： =2×4.6/5=1.84（KN/m）邊梁的二期永久作用集度： =1.5+0.2754+5.67+0.3096+1.84=9.342（KN/m） 中主梁的二期永久作用集度： =1.5+0.5508+5.67+0.30

18、96+1.84=9.8704（KN/m）2. 永久作用效應(yīng) 如圖WGC4所示，設(shè)x為計(jì)算截面離開左支座的距離，并令。主梁彎矩和剪力的計(jì)算公式： 圖WGC4 永久作用效應(yīng)計(jì)算圖 永久作用計(jì)算見表WGC3。 表WGC31（5）號梁永久作用效應(yīng)作用效應(yīng)跨中第一中橫梁變截面處支點(diǎn)一期彎矩（KNm）0剪力（KN）0二期彎矩（KNm）0剪力（KN）0彎矩（KNm）0剪力（KN）02（3、4）號梁永久作用效應(yīng)一期彎矩（KNm）0剪力（KN）0二期彎矩（KNm）0剪力（KN）0彎矩（KNm）0剪力（KN）0（2） 可變作用效應(yīng)計(jì)算（修正偏心壓力法） 按橋規(guī)4.3.2條規(guī)定，結(jié)構(gòu)的沖擊系數(shù)與結(jié)構(gòu)的基頻有關(guān)，因此

19、要先算結(jié)構(gòu)的基頻。簡支梁橋的基頻可以采用下式估算： 其中， 根據(jù)該橋的基頻，可以算出汽車荷載的沖擊系數(shù)為： 按橋規(guī)4.3.1條，當(dāng)車道數(shù)大于2車道時采用車道橫向折減系數(shù)，由于該設(shè)計(jì)橋?qū)?m故采用雙車道，不采用車道折減系數(shù)。即橫向折減系數(shù)為1.00.大跨徑的橋梁應(yīng)考慮汽車荷載的縱向折減。當(dāng)跨徑大于150m時考慮縱向折減系數(shù)。本設(shè)計(jì)跨徑20m，因此無需考慮汽車荷載的縱向折減。 2. 計(jì)算主梁荷載的橫向分布系數(shù)（1） 跨中荷載的橫向分布系數(shù) 如前所述，該設(shè)計(jì)采用5片橫隔梁，具有可靠的橫向聯(lián)系，且承重結(jié)構(gòu)的長寬比為： 接近于2.00。故可以按照修正偏心壓力法來繪制主梁的橫向影響線和計(jì)算橫向分布系數(shù)。

20、計(jì)算主梁抗扭慣性矩、抗彎慣矩 對于T型梁截面，抗扭慣矩可以近似按下式計(jì)算： 其中，相應(yīng)為單個矩形截面的寬度和高度； 矩形截面抗扭剛度系數(shù)，根據(jù)的比值查規(guī)范； 梁截面劃分為單個矩形截面的個數(shù)。對于跨中截面，翼緣板的換算平均厚度： 馬蹄部分的換算平均厚度： 圖WGC5示出了的計(jì)算圖，計(jì)算表見表WGC4。 圖WGC5 的計(jì)算圖示 計(jì)算表 表WGC4分塊名稱（cm）（cm）翼緣板2001/3腹板18馬蹄40計(jì)算抗扭修正系數(shù)對于該主梁的間距相同，并將主梁近似等截面的，則得： 式中，計(jì)算得，。按修正的偏心壓力法計(jì)算橫向影響線豎坐標(biāo)值 其中，。計(jì)算所得的值列于表WGC5內(nèi)。 值 表WGC5梁號123計(jì)算荷載

21、橫向分布系數(shù)1號梁的橫向影響線和最不利布載圖示如圖WGC6所示。 可變作用（汽車荷載公路級）： 可變作用（人群荷載）： 同理，其他主梁的橫向分布系數(shù)記于表WGC6. 圖WGC6 跨中的橫向分布系數(shù)計(jì)算圖示（單位：cm） 各梁可變作用橫向分布系數(shù) 表WGC6梁號可變作用類型汽車荷載公路級人群荷載汽車荷載公路級人群荷載汽車荷載公路級人群荷載(2) 支點(diǎn)截面的橫向分布系數(shù) 如圖WGC7所示，支點(diǎn)截面按照杠桿原理法繪制荷載橫向分布影響線并進(jìn)行布載。1號梁的橫向分布系數(shù)計(jì)算如下：可變作用（汽車荷載公路級）： 可變作用（人群荷載）： 同理，其他主梁橫向分布系數(shù)記于表WGC6. 圖WGC7 支點(diǎn)截面橫向分布

22、系數(shù)的計(jì)算圖示3. 車道荷載的取值根據(jù)橋規(guī)4.3.1條，汽車荷載公路級的均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值和集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值為： ×10.5=7.875（KN/m）計(jì)算彎矩時：計(jì)算剪力時: 4. 計(jì)算可變作用效應(yīng)在可變作用效應(yīng)計(jì)算中，該設(shè)計(jì)對橫向分布系數(shù)的取值如下考慮：支點(diǎn)處截面取，由支點(diǎn)截面到第一片中橫隔梁處橫向分布系數(shù)取到的直線過度，其余梁段取。（1） 求跨中截面的最大彎矩和最大剪力 計(jì)算跨中截面最大彎矩和最大剪力采用直接加載求可變作用效應(yīng),圖WGC8示出跨中截面作用效應(yīng)計(jì)算圖示，計(jì)算公式為： 所求截面的活載內(nèi)力（剪力或彎矩）； 汽車荷載的沖擊系數(shù)； 多車道橋涵的汽車荷載折減系數(shù)，本設(shè)計(jì)取1； 彎矩或

23、剪力影響線的面積；車道荷載的集中荷載對應(yīng)的內(nèi)力影響線最大峰值。 圖WGC8 跨中截面作用效應(yīng)計(jì)算圖示號梁的跨中彎矩： 號梁跨中剪力： (2) 第一片中橫隔梁處截面的最大彎矩和最大剪力 圖WGC9為該截面作用效應(yīng)的計(jì)算圖式。 圖WGC9 第一片中橫隔梁處基面作用效應(yīng)計(jì)算圖式號梁在該截面的彎矩：號梁在該截面的剪力：（3） 腹板全寬變截面處的最大彎矩和最大剪力 圖WGC10為該截面的作用效應(yīng)計(jì)算圖式。號梁在該截面的彎矩：號梁在該截面的剪力： 圖WGC10 腹板全寬變截面處的作用效應(yīng)計(jì)算圖式（4） 支點(diǎn)截面的最大剪力圖WGC11 示出支點(diǎn)截面最大剪力計(jì)算圖式。 圖WGC11 支點(diǎn)截面剪力計(jì)算圖式 支點(diǎn)

24、截面的最大剪力計(jì)算公式為： 其中，支點(diǎn)截面活載內(nèi)力（剪力）； 支點(diǎn)截面荷載橫向分布系數(shù)； 荷載橫向分布系數(shù)變化區(qū)段的長度； 變化區(qū)段附加三角形重心處的影響線坐標(biāo)。號主梁支點(diǎn)處的最大剪力： 同理，其他各主梁的各截面最大剪力和彎矩如下表WGC7。 各主梁的各截面最大剪力和彎矩 表WGC7梁號荷載類型跨中截面第一中橫梁變截面處支點(diǎn)汽車荷載0人群荷載0汽車荷載0人群荷載0汽車荷載0人群荷載0(3) 主梁的作用效應(yīng)組合 該設(shè)計(jì)按照橋規(guī)4.1.64.1.8規(guī)定，根據(jù)可能出現(xiàn)的作用效應(yīng)選著了三種最不利的效應(yīng)組合，標(biāo)準(zhǔn)效應(yīng)組合、短期效應(yīng)組合和承載能力極限狀態(tài)基本組合，見下表WGC8. 三、預(yù)應(yīng)力鋼束的估算及其

25、布置 （一）跨中截面鋼束的估算和確定 根據(jù)公預(yù)規(guī)規(guī)定，預(yù)應(yīng)力梁應(yīng)滿足正常使用極限狀態(tài)的應(yīng)力要求和承載能力極限狀態(tài)的強(qiáng)度要求。以下就跨中截面在各種作用效應(yīng)組合下，分別按照上述要求對主梁所需的鋼束數(shù)進(jìn)行估算，并且按這些估算的鋼束數(shù)的多少確定主梁的配束。 1. 按正常使用極限狀態(tài)的應(yīng)力要求估算鋼束數(shù) 對于簡支梁帶T形截面，當(dāng)截面混凝土不出現(xiàn)拉應(yīng)力控制時，則得到的鋼束數(shù)n的計(jì)算公式為：其中，持久狀態(tài)使用荷載產(chǎn)生的跨中彎矩標(biāo)準(zhǔn)組合值，按表WGC8采用； 與荷載有關(guān)的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，對于公路級，采用0.565； 一股鋼絞線截面面積，一根鋼絞線的截面面積， 故。 在上面已經(jīng)算出成橋后跨中截面初估則鋼束偏心矩為：。

26、 主梁作用效應(yīng)組合 表WGC8、號主梁序號荷載類型跨中截面第一中橫梁變截面處支點(diǎn)（1）永久作用00（2）汽車荷載0（3）人群荷載0（4）標(biāo)準(zhǔn)組合0（5）短期組合0（6）基本組合0、號主梁（1）永久作用00（2）汽車荷載0（3）人群荷載0（4）標(biāo)準(zhǔn)組合0（5）短期組合0（6）基本組合0號主梁（1）永久作用00（2）汽車荷載0（3）人群荷載0（4）標(biāo)準(zhǔn)組合0（5）短期組合0（6）基本組合0注：.標(biāo)準(zhǔn)效應(yīng)組合：（4）=（1）+（2）+（3）；×（2）+（3），其中（5）中的系數(shù)0.18為： ，其中0.7為短期效應(yīng)組合汽車荷載（不計(jì)沖擊力）的頻 遇值系數(shù)。.×·（2）+（

27、3），其中（6）中系數(shù)1.2與1.4為 基本效應(yīng)組合下永久作用及汽車荷載效應(yīng)（計(jì)沖擊力）的分項(xiàng)系數(shù)。 號梁： 2. 按承載能力極限狀態(tài)估算鋼束數(shù)目 根據(jù)極限狀態(tài)的應(yīng)力計(jì)算圖式，受壓區(qū)混凝土達(dá)到極限強(qiáng)度，應(yīng)力圖式呈矩形，同時預(yù)應(yīng)力鋼束也達(dá)到了設(shè)計(jì)強(qiáng)度，則鋼束數(shù)的估算公式為： 其中，承載能力極限狀態(tài)的跨中最大彎矩，按表WGC8采用； 經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，一般采用0.750.77，該設(shè)計(jì)采用0.76； 預(yù)應(yīng)力鋼絞線的設(shè)計(jì)強(qiáng)度，見表WGC1，為1260MPa。號梁： 號梁的跨中彎矩，因此全采用號梁的鋼束數(shù)偏安全。（二）預(yù)應(yīng)力鋼束布置（1） 對于跨中截面，在保證布置預(yù)留管道構(gòu)造要求的前提下，盡可能使鋼束重心的偏心

28、矩愈大些。該設(shè)計(jì)采用內(nèi)徑70mm，外徑77mm的預(yù)埋鐵皮波紋管，根據(jù)公預(yù)規(guī)9.1.1條規(guī)定，管道至梁底和梁側(cè)的凈距不應(yīng)小于30mm及管道內(nèi)徑的1/2。根據(jù)公預(yù)規(guī)9.4.9條規(guī)定，水平凈距不應(yīng)小于4cm及管道直徑的0.6倍，在豎直方向可疊置。根據(jù)以上規(guī)定，跨中截面的細(xì)部結(jié)構(gòu)如圖WGC12a）所示。由此可直接得出鋼束重心至梁底距離為： （2） 對于錨固端截面，鋼束布置通常考慮下述兩個方面：一是預(yù)應(yīng)力鋼束合力重心盡可能靠近截面形心，使截面均勻受壓；二是考慮錨頭布置的可能性，以滿足張拉操作方便的要求。按照上述錨頭布置“均勻”、“分散”原則，錨固端截面的鋼束布置如圖WGC12b）所示。 a）跨中截面 b

29、）錨固截面 圖WGC12 鋼束布置圖（單位：cm） 鋼束重心至梁底的距離為：。為驗(yàn)核上述布置鋼束重心位置，需計(jì)算錨固端截面幾何特性。圖WGC13示出了計(jì)算圖式，錨固端特性計(jì)算見表WGC9所示。 鋼束錨固截面幾何特性計(jì)算表 表WGC9分塊名稱(1)(2)(4)(5)(6)大毛截面翼板3000225005625066439316700181變厚254252369677369929腹板54004455008201250421547512416725865419486835小毛截面翼板2400180004500061375806182580變厚254252369677369929腹板540044550

30、08201250421547512416725805418969234 其中：大毛截面： 小毛截面： 故大毛截面計(jì)算得： 說明鋼束重心處于截面的核心范圍內(nèi)。 圖WGC13 鋼束群重心位置的復(fù)核圖式 圖WGC14 封錨端混凝土塊尺寸圖2. 鋼束起彎角和線形的確定 確定鋼束起彎角時，既要照顧到由其彎起產(chǎn)生足夠的豎向預(yù)剪力，又要考慮到所引起的摩擦預(yù)應(yīng)力損失不宜過大。為此，本設(shè)計(jì)將錨固端部截面分成上下兩部分（圖WGC14），上部鋼束的彎起角定為：，下部彎起角定為：。為了簡化計(jì)算和施工，所有鋼束布置的線形均為直線加圓弧，并且整根鋼束都布置在同一豎直面內(nèi)。3. 鋼束計(jì)算（1） 計(jì)算鋼束起彎點(diǎn)至跨中的距離

31、錨固點(diǎn)到支座中心線的水平距離（見圖WGC14）為： 圖WGC15示鋼束計(jì)算圖式，圖中各數(shù)據(jù)記錄于表WGC10. 表WGC10鋼束號起彎高度y（cm）(cm)N1（N2）52500N3102000 圖WGC15 鋼束計(jì)算圖式（2） 控制截面的鋼束重心位置計(jì)算各鋼束重心位置計(jì)算由圖WGC15的幾何關(guān)系，當(dāng)計(jì)算截面在曲線段時，計(jì)算公式為： 當(dāng)計(jì)算截面在近錨固點(diǎn)的直線段時，計(jì)算公式為： 式中，鋼束在計(jì)算基面處鋼束重心到梁底的距離； 鋼束起彎前到梁底的距離； 鋼束彎起半徑（見表WGC10）.截面鋼束號R第一橫梁N1（N2）未彎起2500N3未彎起2000變截面點(diǎn)N1（N2）2500N32000支點(diǎn)直線段

32、yN1（N2）5N310計(jì)算鋼束重心到梁底的距離（表WGC10） 表WGC10 （3） 鋼束長度計(jì)算 一根鋼束的長度為曲線長度、直線長度與兩端工作長度（2×70cm）之和，其中鋼束的曲線長度可按圓弧半徑與彎起角度進(jìn)行計(jì)算。通過每根鋼束長度計(jì)算，就可得出一片主梁和一孔橋所需鋼束的總長度，以利備料和施工。計(jì)算結(jié)果見表WGC11. 表WGC11鋼束號R曲線直線長度直線長度有效長度鋼束預(yù)留長度（cm）鋼束長度（cm）（1）（2）（3）（4）（5）（6）（7）（8）=（6）+（7）N1（N2）25005140N32000101404、 計(jì)算主梁截面幾何特性（1） 截面面積及慣性矩計(jì)算1. 凈截

33、面幾何特性計(jì)算在預(yù)加應(yīng)力階段，只需要計(jì)算小截面的幾何特性。計(jì)算公式如下：截面積： 截面慣性矩： 計(jì)算結(jié)果見表WGC12.2. 換算截面幾何特性計(jì)算（1） 整體截面幾何特性計(jì)算 在使用荷載階段需要計(jì)算大截面的幾何特性，計(jì)算公式如下：截面積： 截面慣矩： 結(jié)果列于表WGC12.以上式中，分別為混凝土毛截面面積和慣矩； 分別為一根管道截面面積和鋼束截面面積； 分別為凈截面和換算截面重心到主梁上緣的距離； 分面積重心到主梁上緣的距離； 計(jì)算面積內(nèi)所含的管道（鋼束）數(shù)； 鋼束與混凝土的彈性模量比，由表WGC1知為6.0. 翼緣全寬各截面面積和慣性矩計(jì)算表 表WGC12跨中截面截面分塊名稱面積面積重心至上

34、緣對上緣靜矩全截面至上緣自身慣性矩凈截面毛截面5746152499012680914172135扣除管道-19439略-1104575015249901-1077766換算截面毛截面6346163561022693017545850鋼束換算14720455略11628186493163561021189748支點(diǎn)處截面凈截面毛截面805446769618969234280418809593扣除管道-12794略-16244545490218969234-159641換算截面毛截面865447216219486835332719684931鋼束換算14713462略194769880148562

35、419486835198096變截面截面凈截面毛截面8054467696189692341140518320146扣除管道-17552略-66049345014418969234-649088換算截面毛截面8654472162194868351225520217128鋼束換算14718469略718038880149063119486835730293計(jì)算數(shù)據(jù) n=3根 （2）有效分布寬度內(nèi)截面幾何特性計(jì)算根據(jù)公預(yù)規(guī)4.2.2條規(guī)定，預(yù)應(yīng)力混凝土梁在計(jì)算預(yù)應(yīng)力引起的混凝土應(yīng)力時，預(yù)加力作為軸向力產(chǎn)生的應(yīng)力按實(shí)際翼緣板全寬計(jì)算，由預(yù)加力偏心引起的彎矩產(chǎn)生的應(yīng)力按翼有效寬度計(jì)算。因此表WGC12中

36、的抗彎慣矩應(yīng)進(jìn)行折減。由于采用有效寬度方法計(jì)算的等效法向應(yīng)力體積和原全寬內(nèi)實(shí)際的法向應(yīng)力體積是相等的，因此用有效寬度截面計(jì)算等代法向應(yīng)力時，中性軸應(yīng)取全寬截面的中性軸。有效分布寬度的計(jì)算根據(jù)公預(yù)規(guī)4.2.2條，對于T形截面受壓區(qū)翼緣計(jì)算寬度，應(yīng)取下列三者中的最小值： （主梁間距） 此處，取故，有效分布寬度內(nèi)截面幾何特性計(jì)算由于截面寬度不折減，截面的抗彎慣矩也不需要折減，取全寬截面值。（2） 截面靜矩計(jì)算 預(yù)應(yīng)力混凝土梁在張拉階段和使用階段都要產(chǎn)生剪應(yīng)力，這兩個階段的剪應(yīng)力應(yīng)該疊加。在每一個階段中，凡是中和軸位置和面積突變處的剪應(yīng)力，都是需要計(jì)算的。例如，張拉階段和使用階段的截面（圖WGC16）

37、，除了兩個階段a-a和b-b位置的剪應(yīng)力需要計(jì)算外，還應(yīng)計(jì)算： 圖WGC16 靜矩計(jì)算圖式（單位：cm）（1） 在張拉階段，凈截面的中和軸（簡稱凈軸）位置產(chǎn)生的最大剪應(yīng)力，應(yīng)該與使用階段在凈軸位置產(chǎn)生的剪應(yīng)力疊加。（2） 在使用階段，換算截面的中和軸（簡稱換軸）位置產(chǎn)生的最大剪應(yīng)力，應(yīng)該與張拉階段在此處的剪應(yīng)力疊加。 因此，對于每一個荷載作用階段，需要計(jì)算4個位置（共8種）的剪應(yīng)力，即需要計(jì)算下面幾種情況的靜矩： a-a線以上（或以下）的面積對中性軸（凈軸或換軸）的靜矩； b-b線以上（或以下）的面積對中性軸（凈軸或換軸）的靜矩; 凈軸（n-n）以上（或以下）的面積對中性軸（凈軸或換軸）的靜矩

38、； 換軸（o-o）以上（或以下）的面積對中性軸（凈軸或換軸）的靜矩。 計(jì)算結(jié)果列于表WGC13. 表WGC13 跨中截面對重心軸靜矩計(jì)算 分塊名稱及序號靜矩類別及符號分塊面積面積重心至全界面重心距離對凈軸靜矩靜矩類別及符號分塊面積面積重心至全界面重心距離對換軸靜矩翼板翼緣部分2400102552翼緣部分3000128430翼板變厚對凈軸35511914對換軸35511907肋部靜矩902946靜矩902944117412143281下三角馬蹄部分對凈軸靜矩1219208馬蹄部分對換軸靜矩1219211馬蹄8007181680071832肋部1981470519814709管道或鋼束-124221471307483307108826翼板凈軸以上凈面積對凈軸靜矩2400102552凈軸以上換算面積對換軸靜矩3000128430翼板變厚3551191435511907肋部6341117163411158125637151495翼板換軸以上凈面積對凈軸靜矩2400102552換軸以上換算面