【正文】 橋梁預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計第一章 設(shè)計基本資料及構(gòu)造布置1）標(biāo)準(zhǔn)跨徑：25m(墩中心距)。2）計算跨徑：。3）主梁全長：.4）橋面寬度（橋面凈空）：+2(防撞欄)1）設(shè)計荷載：公路Ⅰ級2）環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)：Ⅰ類環(huán)境3）設(shè)計安全等級：二級：主梁、翼緣板、橫隔板、濕接縫均采用C50混凝土；橋面鋪裝采用C40混凝土。1）預(yù)應(yīng)力鋼束：采用高強度底松弛7絲捻制的預(yù)應(yīng)力鋼絞線，,公稱面積140mm2，標(biāo)準(zhǔn)強度fpk=1860Mpa，彈性模量EP=105Mpa。2）施工工藝：按后張法施工工藝制作主梁，采用金屬波紋管和夾片錨具，波紋管內(nèi)徑70mm,外徑77mm。（1）相關(guān)濕度為80%（2）體系整體均勻升溫25℃，均勻降溫為23℃。（3）預(yù)應(yīng)力管道采用鋼波紋管成形，管道摩擦系數(shù)μ=.（4）管道偏差系數(shù)k=。（5）錨具變形和鋼束回縮量為6mm(單端)。（6）預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)重度按26kN/m3計，普通鋼筋混凝土重度按25kN/m3，瀝青混凝土重度按23kN/m3。本設(shè)計圖（見圖1）中，主梁各部分構(gòu)造尺寸所對應(yīng)構(gòu)建溫度為20℃。（1）本設(shè)計為簡支T形梁。（2）橋面板橫坡度假定為和橋面橫坡度相同，本設(shè)計設(shè)為平破。（3）主梁坡面：，。，端部腹板厚度加厚到與馬蹄同寬，以滿足端部錨具布置和局部應(yīng)力需要。（4）橫隔板設(shè)置：橫隔板共設(shè)置四道，。（5）橋面鋪裝：設(shè)計總厚度17cm，其中水泥混凝土厚度8cm，瀝青混凝土厚度9cm，兩者之間加設(shè)防水層。按照上述資料擬定尺寸，繪制T形梁的跨中及端部截面見圖圖3.圖 1 預(yù)應(yīng)力混凝土T形梁結(jié)構(gòu)尺寸圖（尺寸單位mm）a）橫斷面 b）內(nèi)梁立面 c）外梁立面 d） 1—1剖面圖圖2 T形梁跨中截面尺寸 圖3 T形梁端部截面尺寸圖計算截面幾何特性，計算時可將整個主梁截面劃分為n個小塊面積進行計算，跨中截面幾何特征列表計算見表1. 表1 跨中截面集合特性計算表分塊名稱分塊面積分塊面積形心至上緣距離 分塊面積對上緣靜距分塊面積的自身慣性矩 分塊面積對截面形心的慣性距cmcm大毛截面（含濕接縫）翼板3750三角承500腹板260080下三角169馬蹄1150Σ8169 小毛截面（不含濕接縫）翼板2700三角承500腹板260080下三角169馬蹄115015705Σ7119大毛截面形心至上翼緣距離小毛截面形心至上翼緣距離第二章 計算部分 主梁的作用效應(yīng)計算包括永久作用效應(yīng)和可變作用效應(yīng)。根據(jù)梁跨結(jié)構(gòu)縱、橫截面的布置，計算可變作用下荷載橫向分布系數(shù)，求出各主梁控制截面（取跨中、四分點、變化點、截面及支點截面）的永久作用和最大可變作用效應(yīng)，再進行主梁作用效應(yīng)組合（標(biāo)準(zhǔn)組合、短期組合和極限組合）。本設(shè)計僅以邊梁作用效應(yīng)為例進行計算。1）主梁自重①跨中截面段主梁自重（五分點截面至跨中截面，）q(1)=26=②馬蹄抬高與腹板變寬段梁的自重近似計算（）主梁端部截面面積為A=q(2)=(+)26/2kN=③支點段梁的自重（）q(3)=(+)26kN=④邊主梁的橫隔梁中橫隔梁體積為：（－－）m3=端橫隔梁體積為：（－）m3=故半跨內(nèi)橫梁重量q(4) =（2＋1）25kN=⑤主梁永久作用集度 =(+++)kN/=2)二期恒載①翼緣板中間濕接縫集度q(5)=25kN/m=②邊梁現(xiàn)澆部分橫隔梁一片中橫隔梁（現(xiàn)澆部分）體積：=一片端橫隔梁（現(xiàn)澆部分）體積：=故q(6)=（4＋2）25/③橋面鋪裝層8cm水泥混凝土鋪裝：25kN/m=9cm瀝青混凝土鋪裝：23kN/m=將橋面鋪裝重量均分給無片主梁，則q(7)=（23+）kN/5m=④防撞欄：q(8)=2kN/5m=3kN/m⑤邊梁二期永久作用集度qⅡ=(+++3)kN/m=(2)永久作用效應(yīng)：下面進行永久作用效應(yīng)計算（參照圖4）設(shè)a為計算截面至左側(cè)支座的距離，并令c=a/l主梁彎矩M和剪力V的計算公式分別為Mc=1/2c(1c)l2qVc=1/2(1c)ql永久作用效應(yīng)計算見表2圖 4 永久作用效應(yīng)計算圖 表2 邊緣永久作用效用計算表作用效應(yīng)跨中四分點支點c=c=c=0一期彎矩/kNm剪力/kN二期彎矩/kNm剪力/ kNΣ彎矩/kNm剪力/ kN：結(jié)構(gòu)的沖擊系數(shù)μ與結(jié)構(gòu)的基頻f有關(guān)，故應(yīng)先計算結(jié)構(gòu)的基頻，簡支梁橋的基頻可按下式計算=H=其中，mc==kg/m=≤f≤14Hz,故可由下式計算出汽車荷載的沖擊系數(shù)為μ=－=當(dāng)車道大于兩車道時，應(yīng)進行車道折減，三車道折減22%，但折減后不得小于用兩車道布載的計算結(jié)果，本設(shè)計分別按車道和三車道布載進行計算，取最不利情況進行設(shè)計。1）跨中的荷載橫向分布系數(shù)mc：由于承重結(jié)構(gòu)的寬跨比為：==＞，故可將其簡化比擬為一塊矩形的平板，用比擬正交異性板法（GM法）求荷載橫向分布系數(shù)。①計算主梁的抗彎及抗扭慣性矩I和IT抗彎慣性矩I在前面已求得：Ｉ＝對于Ｔ形梁截面，抗扭慣性矩可近似按下式計算：Ｉ＝式中ｂ、ｔ——相應(yīng)為單個矩形截面的寬度和高度；ｃ——矩形截面抗扭剛度系數(shù)，可由表下式計算ｍ——梁截面劃分成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＝ｃｍ＝馬蹄部分的換算平均厚度＝ｃｍ＝圖5 抗扭慣性距計算圖式（尺寸單位：cm）計算見表３表3 計算表分塊名稱/cm/cm/ / 翼緣板250腹板20馬蹄46Σ單位寬度的抗彎及抗扭慣性矩＝＝10＝＝10②計算橫梁抗彎及抗扭慣性矩：翼板有效寬度λ的計算見圖６圖圖6 翼板有效寬度計算圖式（尺寸：mm）橫梁長度取為兩邊主梁的軸線間距，即ｌ＝4＝10m,c＝(－)m＝＝145cm，＝＝16cm，=所以ｃ／ｌ＝＝根據(jù)ｃ／ｌ的比值，求得：λ/c＝，故λ＝＝＝求橫梁截面重心位置＝橫梁的抗彎和抗扭慣性矩＝=[2＋2(－)＋＋(－)]m= mI=cbh+cbh根據(jù)h/ b=＜, c=1/3，但由于連續(xù)橋面的單寬抗扭慣性矩只有獨立板寬扁板者的翼板，取c=1/6≈, h/ b=(－)，查表計算得c=。I=cbh+cbh =[＋(－)] m = m則單位抗彎及抗扭慣性矩為J=I/ b=(100) m/cm=10 m/cmJ=I/ b=(100) m/cm=10m/cm③計算抗彎參數(shù)θ和抗扭參數(shù)αθ===式中 B——橋?qū)挼囊话耄? l——計算跨徑。式中G——材料的切變模量，取G= E，則α===④計算荷載橫向分布影響線坐標(biāo)：已知θ=，查GM法計算用表，可得表4中數(shù)據(jù)。用內(nèi)插法求各梁位處橫向分布影響線坐標(biāo)值（見圖7），實際梁位與表列梁位的關(guān)系見圖8.1號、5號梁：2號、4號梁：3號梁：K=K（K是梁位在0點的K值）表4 影響線系數(shù)K和K取值表荷載橫向影響系數(shù)梁位荷載位置B3B/4B/2B/40B/4B/23B/4B0B/4B/213B/4B0B/4B/23B/4B 圖7 圖8計算各梁的橫向分布影響線坐標(biāo)值見表5表5 各梁的橫向分布系數(shù)影響線坐標(biāo)η值粱號計算式荷載位置B3B/4B/2B/40B/4B/23B/4B1號2號3號繪制橫向分布影響線圖（見圖9）求橫向分布系數(shù) 圖 9 1號梁橫向分布影響線（尺寸單位mm）⑤計算荷載橫向分布系數(shù)：荷載橫向分布系數(shù)的計算中包含了車道折減系數(shù)。按照最不利方式布載，并按相應(yīng)影響線坐標(biāo)值計算荷載橫向分布系數(shù)。三車道（如圖10）m=(+++++)= 圖 10 三車道最不利荷載布置圖（尺寸單位mm）兩車道（如圖11）m=（+++）=07668故取可變作用（汽車）的橫向分布系數(shù)為：m= 圖 11 兩車道最不利荷載布置圖（尺寸單位mm）2）支點截面的荷載橫向分布系數(shù)m：如圖12所示，按杠桿原理法繪制支點截面荷載橫向分布影響線并進行布載，1號梁可變作用橫向分布系數(shù)可計算如下：可變作用（汽車）：m=(+)= 圖 12 支點截面荷載橫向分布計算圖式（尺寸單位mm）3）橫向分布系數(shù)見表6.表6 1號梁可變作用橫向分布系數(shù)可變作用類型公路Ⅰ級公路—Ⅰ級車道荷載的均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值q和集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值P分別為q=計算彎矩時，P=[]kN=計算剪力時，P+=：在可變作用效應(yīng)計算中，本設(shè)計對于橫向分布系數(shù)的取值作如下處理：支點處橫向分布系數(shù)取m，從支點至第一根橫梁段，橫向分布系數(shù)從m直線過度到m，其余梁段均取m，本設(shè)計在計算跨中截面，四分點截面和支點截面時，均考慮了荷載橫向分布系數(shù)沿橋梁跨徑方向的變化。1）計算跨中截面的最大彎矩和最大剪力：計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)，如圖13，可變效應(yīng)為：不計沖擊 S=m(+ y)沖擊效應(yīng) S=μm(+y)式中 S——所求截面汽車標(biāo)準(zhǔn)荷載的彎矩或剪力；q——車道均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值；P——車道集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值；——影響線上同號區(qū)段的面積；y——影響線上最大豎坐標(biāo)值；可變作用（汽車）標(biāo)準(zhǔn)效應(yīng) M=[ +]kNm= kNmV=[() +07668]kN =可變作用（汽車）沖擊效應(yīng)M= kNm= kNmV= kNm= kN2)計算四分點截面的最大彎矩和最大剪力：四分點截面可變作用那個效應(yīng)的計算圖式見圖14.圖13 跨中截面可變作用效應(yīng)計算尺寸圖（mm） 圖14 四分點截面可變作用效應(yīng)計算圖式（mm）可變作用（汽車標(biāo)準(zhǔn)效應(yīng)）M=[－（－）（＋）＋] kNm= kNmV=[－（－） ＋]kN =可變作用（汽車）沖擊效應(yīng)M= Mμ= kNm= kNmV= Vμ= kNm=3）計算支點截面的最大剪力：支點截面可變作用效應(yīng)的計算圖式見圖15.可變作用（汽車）標(biāo)準(zhǔn)效應(yīng)V=[1－（－） (＋)＋1]kN =可變作用（汽車）沖擊效應(yīng)V= Vμ==圖15 支點截面可變作用效應(yīng)計算圖式根據(jù)作用效應(yīng)組合的內(nèi)容，選取三種最不利效應(yīng)組合：短期效應(yīng)組合、標(biāo)準(zhǔn)效應(yīng)組合和承載能力極限狀態(tài)基本組合，見表7.表7 作用效應(yīng)組合表序號荷載類型跨中截面四分點截面支點截面kNmkNkNmkNkN①第一期永久作用②第二期永久作用③總永久作用（=①+②）④可變作用（汽車）⑤可變作用（汽車）沖擊