【正文】 主力荷載、附加力荷載和特殊荷載。結(jié)構(gòu)內(nèi)力是荷載效應(yīng)的必然結(jié)果，橋梁結(jié)構(gòu)容許應(yīng)力狀態(tài)法設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)按相應(yīng)的荷載組合規(guī)律進(jìn)行內(nèi)力組合。對于預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋，同一截面因不同荷載作用所產(chǎn)生的內(nèi)力可能同號，也可能異號，因此應(yīng)考慮不同的荷載安全系數(shù)進(jìn)行內(nèi)力組合。 規(guī)范規(guī)定《鐵路工程抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》 表 51 荷載分類表荷載分類 荷載名稱恒載 結(jié)構(gòu)自重、預(yù)加應(yīng)力、混凝土收縮和徐變的影響主力活載 土壓力、靜水壓力及浮力、基礎(chǔ)變位的影響附加力制動(dòng)力或牽引力、風(fēng)力、列車橫向搖擺力、流水壓力、冰壓力溫度變化的影響、凍脹力特殊荷載 船只或排筏撞擊力、地震力、施工荷載12 / 926 預(yù)應(yīng)力損失及有效預(yù)應(yīng)力計(jì)算預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋的設(shè)計(jì)計(jì)算需要根據(jù)承受外荷載的情況，確定其本身預(yù)加力的大小。然而,預(yù)應(yīng)力鋼筋束中的預(yù)應(yīng)力往往受施工因素、材料性能及環(huán)境條件等因素的影響而引起預(yù)應(yīng)力損失。設(shè)計(jì)所需的預(yù)應(yīng)力值應(yīng)是扣除相應(yīng)階段的應(yīng)力損失后預(yù)應(yīng)力鋼筋束中實(shí)際存在的預(yù)應(yīng)力(即有效預(yù)應(yīng)力 )值,如預(yù)應(yīng)力鋼筋束張拉時(shí)的初始應(yīng)力yσ(一般稱為張拉控制應(yīng)力)為 ，相應(yīng)的預(yù)應(yīng)力損失值為，則有效預(yù)應(yīng)力的表達(dá)式為：kσ (61)yks= 控制應(yīng)力及有關(guān)參數(shù)的確定 控制應(yīng)力按照設(shè)計(jì)任務(wù)書的相關(guān)規(guī)定：縱向預(yù)應(yīng)力鋼筋束上，下緣均采用 鋼絞線，斷面面積 1237 ,錨具采用 YM157，鋼束管道直徑為 。管道用金屬波紋2m管成孔。標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度 ＝1860 。彈性模量 ,混凝土為 40 號，??MPa強(qiáng)度為 ＝28 ，抗壓設(shè)計(jì)強(qiáng)度 =23 。彈性模量 ，??Pa拉應(yīng)力 ? 其他參數(shù)設(shè)計(jì)中，采用金屬波紋管，其參數(shù)如下： ，k=.?? 預(yù)應(yīng)力損失計(jì)算（1）預(yù)應(yīng)力鋼筋與孔道的摩擦損失 1?按鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定：預(yù)應(yīng)力鋼筋與孔道的摩擦損失 按下式計(jì)算：1???1kxscone??????????——式中由于摩擦引起的應(yīng)力損失s——鋼筋錨下控制應(yīng)力con——從張拉端至計(jì)算截面的長度上鋼筋彎起角之和?——從張拉端至計(jì)算截面的管道長度?13 / 92——鋼筋與管道壁之間的摩擦系數(shù)按表采用k 本設(shè)計(jì)采用參數(shù) ，??k=.0 （2）由于錨頭變形鋼筋回縮和接縫壓縮引起的應(yīng)力損失 2?按下式計(jì)算 2/YEL???——中由于錨頭變形鋼筋回縮和接縫壓縮引起的應(yīng)力損失2——預(yù)應(yīng)力鋼筋的有效長度L—— 錨頭變形鋼筋回縮和接縫壓縮 ?（3）混凝土彈性壓縮損失 4? 按照設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定分批張拉時(shí)用下式簡化計(jì)算 0412syhmn??式中， ――鋼筋張拉批數(shù)；m――預(yù)應(yīng)力鋼筋與混凝土彈性模量之比，即 ；yn hyEn?――鋼束形心處由該預(yù)加力產(chǎn)生的混凝土的正應(yīng)力，如計(jì)入一期恒載影響可01h?按下式計(jì)算 yijgljyjsyh eIMINA???201?式中， ――扣除預(yù)應(yīng)力損失后的有效預(yù)加力， ；yN 12()yksA???――混凝土凈面積；jA――鋼束重心至混凝土凈截面形心的距離；yje――混凝土凈截面慣性矩；jI――一期恒載產(chǎn)生的彎矩。glM――一混凝土計(jì)算面積sA（4）鋼束松弛損失 的計(jì)算5s?按超張考慮，則： ???14 / 92（5）混凝土收縮徐變損失 的計(jì)算 6s?由于混凝土收縮徐變引起的應(yīng)力損失終極值按下列公式計(jì)算： AE???????????????pPsSA?21Aei???式中 ——由收縮徐變引起的應(yīng)力損失終極值6s?——傳力錨固時(shí)在計(jì)算截面上預(yù)應(yīng)力鋼筋重心處由于預(yù)加力扣除相應(yīng)階段的con應(yīng)力損失和梁自重產(chǎn)生的混凝土正應(yīng)力對簡支梁可取跨中與跨度截面的平均值對連續(xù)梁和連續(xù)剛構(gòu)可取若干有代表性截面的平均值——混凝土徐變系數(shù)的終極值??——混凝土收縮應(yīng)變的終極值?——梁的配筋率換算系數(shù)n?——非預(yù)應(yīng)力鋼筋彈性模量與混凝土彈性模量之比b——預(yù)應(yīng)力鋼筋及非預(yù)應(yīng)力鋼筋的截面面積39。,PAA——梁截面面積對后張法構(gòu)件可近似按凈截面計(jì)算——預(yù)應(yīng)力鋼筋與非預(yù)應(yīng)力鋼筋重心至梁截面重心軸的距離e——截面回轉(zhuǎn)半徑i計(jì)算參數(shù)：收縮系數(shù) ，收縮極值： 有效應(yīng)力計(jì)算（1）張拉錨固階段的有效應(yīng)力 212k???（2）使用階段扣除全部損失后的有效應(yīng)力 1246k???15 / 92（1）用等效荷載法求解預(yù)加力次內(nèi)力的基本思想把預(yù)加里次內(nèi)力對混凝土的作用用等效荷載的形式來代替，然后求這個(gè)等效作用下的彎距，即是預(yù)加里的總力矩。等效的原則是：預(yù)加力的引起的外力與基本結(jié)構(gòu)的外力相同，基本結(jié)構(gòu)取為靜定結(jié)構(gòu)，預(yù)加力引起靜定結(jié)構(gòu)的的彎矩即為初預(yù)矩。 0yMNe???（2）求解方法： 39。0qQ? ——為等效荷載，它垂直梁的方向，且為分布荷載 ——為初預(yù)矩 0M用疊加法求解如下 （3）結(jié)論。而與初預(yù)矩在中間的的支撐無關(guān)。2. 原跨長的方向不變，等效荷載的值與鋼筋在在跨中的形狀和糧的偏心距有關(guān)，YN而與鋼筋在中間支撐和支點(diǎn)上的偏心距無關(guān)。根據(jù)上述各項(xiàng)預(yù)應(yīng)力損失結(jié)果，可按施工和使用階段進(jìn)行組合，組合原理及公式如上所示，從而計(jì)算出相應(yīng)階段有效預(yù)應(yīng)力具體數(shù)據(jù)，由于篇幅限制此處僅列出 鋼1＃束的各項(xiàng)預(yù)應(yīng)力損失及有效預(yù)應(yīng)力，其余與此類似。具體結(jié)果詳見計(jì)算報(bào)表：16 / 927 截面應(yīng)力計(jì)算 正常使用階段混凝及鋼筋應(yīng)力計(jì)算在正常使用階段，鋼絲束孔道內(nèi)早已壓漿，二者能有效地共同變形。因此，在計(jì)算自重以外地其他恒載及活載等作用力作用下地截面正應(yīng)力時(shí)應(yīng)采用換算截面。為了使計(jì)算結(jié)果更符合實(shí)際，將預(yù)壓力 分為兩部分。即壓漿前預(yù)加力PNPN39。145(0.)(cos)PPconLLpbAa??????和壓漿后發(fā)生的預(yù)應(yīng)力損失引起的軸向力 P?65(.)(s)PLLpb??壓漿前按凈截面特性計(jì)算，壓漿后則按照換算截面特性計(jì)算。故混凝土應(yīng)力 和39。c?按照下式計(jì)算：c?39。 39。 39。 39。 39。 39。00000000ggPj Pdhc jjj dhc jj MNeNeyyyAIAIII????????最外排力筋中的應(yīng)力 為：p?00gdhyjpppnynyIII??39。39。239。39。2 cos0pPPbpppbAAaeNNyy?????式中： , ——為預(yù)應(yīng)力合力作用點(diǎn)到凈截面、換算截面重心軸距離；je0 ， ——凈截面、換算截面面積；jA ， ——凈截面、換算截面慣性矩；jIj ——為梁自重、二期恒載、活載產(chǎn)生的彎矩；,gdhM ——預(yù)應(yīng)力鋼筋永存應(yīng)力；p? ——預(yù)應(yīng)力鋼筋彈性模量對混凝土彈性模量之比；n17 / 92 ， ——最外排鋼筋距凈截面和換算截面的距離；jpy0 正截面抗裂性計(jì)算根據(jù)《鐵路橋涵鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》 之規(guī)定，對于受彎構(gòu)件按照下式進(jìn)行其抗裂性計(jì)算：式中： ——抗裂性安全系數(shù)，按照規(guī)范取 ；＝ ——計(jì)算荷載在受拉邊緣混凝土中產(chǎn)生的拉應(yīng)力 ；? (MPa) ——扣除相應(yīng)階段預(yù)應(yīng)力損失后混凝土的預(yù)壓應(yīng)力 ；c ——混凝土抗拉極限強(qiáng)度 ；tf (MPa) ——考慮混凝土的塑性修整系數(shù)；? ——對所檢算截面受拉邊緣的截面抵抗矩 ；0W3(m) ——換算截面重心軸以下面積對重心軸的面積矩 ；S 正截面強(qiáng)度計(jì)算按照《鐵路橋涵鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，矩形截面或翼緣位于受拉邊的形截面受彎構(gòu)件其正截面強(qiáng)度應(yīng)按下列公式計(jì)算：中性軸位置按照下式確定： 39。39。39。39。39。 39。1pspaPsScacfAfAbxn????? 式中： ——計(jì)算彎矩；M ——混凝土抗壓極限強(qiáng)度；cf02fctfSW??????????39。39。39。39。 39。0002cpaPpsSsxKfbhhfh?????????18 / 92 ——相當(dāng)于混凝土受壓破壞時(shí)預(yù)應(yīng)力筋 中的應(yīng)力；39。pa?39。PA ——預(yù)應(yīng)力鋼筋與混凝土彈性模量之比；n——預(yù)應(yīng)力鋼筋抗壓計(jì)算強(qiáng)度；39。pf——預(yù)應(yīng)力鋼筋重心處混凝土的有效預(yù)壓應(yīng)力；1c?——混凝土應(yīng)力為 時(shí)，預(yù)應(yīng)力鋼筋 中的有效應(yīng)力；39。p 1c?39。PA——截面有效高度；0h——受壓區(qū)非預(yù)應(yīng)力鋼筋的抗壓計(jì)算強(qiáng)度；39。sf——受壓區(qū)非預(yù)應(yīng)力鋼筋的截面面積；39。sA——矩形截面寬度；b——截面受壓區(qū)高度；x 其中 應(yīng)滿足以下條件： ? 39。2xa? 當(dāng) 時(shí)可按下式計(jì)算：39。2xa? 39。0()(psSKMfAh??如果按上式計(jì)算所得得正截面強(qiáng)度比不考慮受壓區(qū)鋼筋還小時(shí)，則應(yīng)按不考慮受壓區(qū)鋼筋計(jì)算。如果翼緣位于受壓區(qū)的形或工字形截面受彎構(gòu)件其正截面強(qiáng)度應(yīng)按下列規(guī)定計(jì)算：當(dāng)符合下列條件時(shí)： 39。39。39。39。pPspaPscffAfbh???? 應(yīng)按寬度為 的矩形截面計(jì)算如， 必須符合規(guī)范要求。39。fb39。f當(dāng)不符合上述條件時(shí)： ????39。39。39。 39。39。39。39。 39。0000()22fcff paPpsshxKMfhbAhfha?? ???????????? ???????此時(shí)中性軸位置按照下式計(jì)算：19 / 9239。39。39。 39。39。()pPsSpascfffAfAbxh?????????? 當(dāng) 時(shí)可按下式計(jì)算：39。2xa? 39。0()(psSKMfha?如果按上式計(jì)算所得得正截面強(qiáng)度比不考慮受壓區(qū)鋼筋還小時(shí)，則應(yīng)按不考慮受壓區(qū)鋼筋計(jì)算。按照上述計(jì)算方法，本設(shè)計(jì)運(yùn)用橋梁博士對第 6,12,22,32,38 等五個(gè)各具有代表性的截面進(jìn)行驗(yàn)算，其截面應(yīng)力計(jì)算結(jié)果詳見計(jì)算報(bào)表：20 / 928 截面驗(yàn)算 施工階段的正應(yīng)力驗(yàn)算 基本原理根據(jù)《橋規(guī)》規(guī)定及參考相關(guān)文獻(xiàn)，預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋正應(yīng)力驗(yàn)算的原理及相關(guān)公式如下：求出施工階段的內(nèi)力后，可計(jì)算出截面各點(diǎn)的應(yīng)力。為了確保施工階段安全，應(yīng)進(jìn)行施工階段應(yīng)力驗(yàn)算。施工階段的內(nèi)力組合見上表，此內(nèi)力包括了施工階段中的結(jié)構(gòu)自重﹑永久荷載﹑和預(yù)加應(yīng)力效應(yīng)。后張法受彎構(gòu)件，在其承受后加永久荷載和基本可變荷載及支座沉降等作用時(shí)，一般情況下構(gòu)件預(yù)留孔道均已經(jīng)壓漿凝固，認(rèn)為鋼筋和混凝土已經(jīng)成為整體并能有效地共同工作，故在后加永久荷載、基本可變荷載、支座沉降、溫度等作用時(shí)，均按換算截面計(jì)算。在預(yù)加應(yīng)力階段，因孔道尚未壓漿，所以由預(yù)加力和梁的自身永久荷載產(chǎn)生的混凝土應(yīng)力，仍按混凝土凈截面特性計(jì)算。由于截面應(yīng)力與施工階段緊密結(jié)合，所以應(yīng)該與施工階段緊密結(jié)合確定各施工在各使用階段截面上下緣混凝土主應(yīng)力計(jì)算公式，具體的計(jì)算公式如下： 施工階段混凝土應(yīng)力規(guī)定40 號混凝土： ( )???bahaR?MPa ( )921l 使用階段截面應(yīng)力驗(yàn)算 計(jì)算原理正常使用階段的應(yīng)力驗(yàn)算由靜載和預(yù)應(yīng)力等同時(shí)作用時(shí)的單元內(nèi)力值進(jìn)行內(nèi)力組合并驗(yàn)算。而此項(xiàng)內(nèi)力組合前面已經(jīng)完成。 計(jì)算公式根據(jù)相關(guān)規(guī)定，參考有關(guān)的設(shè)計(jì)，此階段的計(jì)算公式如下：對于組合 I：21 / 92 (81)上上 oaxhWMIm5??? (82)上上 oinhI5 對于組合 II 和 III： (83)下下 ohWMmax5??? (84)下下 ohax5 使用階段混凝土的限制應(yīng)力 壓應(yīng)力：荷載組合 I ( ).???byyaR?MPa荷載組合 II 或組合 III ( )???bya Pa 對于荷載組合 I 、荷載組合 II 或組合 III 均不允許出現(xiàn)拉應(yīng)力。 使用階段鋼束應(yīng)力驗(yàn)算為了表述和計(jì)算的方便，將鋼束等分成 30 等份，計(jì)算出鋼束在 31 個(gè)節(jié)點(diǎn)上的次應(yīng)力。在本設(shè)計(jì)中首先計(jì)算出鋼束在各使用荷載作用下的應(yīng)力，然后將使用荷載應(yīng)力與恒載下應(yīng)力進(jìn)行組合，即可進(jìn)行鋼束應(yīng)力驗(yàn)算。下表給出了Ⅰ號鋼束在三種使用荷載組合作用下各項(xiàng)應(yīng)力，其它鋼束應(yīng)力的計(jì)算方法及驗(yàn)算方法與Ⅰ號鋼束相同。由于篇幅有限計(jì)算過程和結(jié)果不于列出。在此僅給出Ⅰ號鋼束在三種使用荷載組合作用下各項(xiàng)應(yīng)力并進(jìn)行驗(yàn)算。 剪應(yīng)力與主應(yīng)力驗(yàn)算對于后張法構(gòu)件，各根據(jù)施工階段和運(yùn)營階段的特點(diǎn)可以確定由預(yù)剪力和使用荷載產(chǎn)生的混凝土剪力求剪應(yīng)力 的計(jì)算公式為：h? (85)jghbISQ1/??22 / 92 (86)opghbISQ)(2/???式中： 、 ——分別為計(jì)算剪應(yīng)力點(diǎn)以上(或以下)部分混凝土凈截面和構(gòu)件jSo換算截面，對其凈截面重心和換算截面重心軸的面積矩；——計(jì)算剪應(yīng)力處，結(jié)構(gòu)截面的受剪寬度；b、 ——構(gòu)件混凝土凈截面慣性矩和換