【正文】 容許主壓應(yīng)力 MPa 短期效應(yīng)組合 : 容許拉應(yīng)力 pcst ?? ? MPa 0 容許主拉應(yīng)力 MPa ASTM A416—97a 鋼 絞 線 標(biāo)準(zhǔn)強度 pkf MPa 1860 彈性模量 pE MPa 105 抗拉設(shè)計強度 pdf MPa 1260 最大控制應(yīng)力σ con MPa 1395 持久狀態(tài)應(yīng)力 : 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)組合 MPa 1209 材料 重度 預(yù)應(yīng)力混凝土 1? KN/ｍ 3 瀝青混凝土 2? KN/ｍ 3 鋼絞線 3? KN/ｍ 3 鋼束與混凝土的彈性模量比 Ep? 無綱量 注：考慮混凝土強度達(dá)到 C45 時開始張拉預(yù)應(yīng)力鋼束。 e) 材料及特性 上部結(jié)構(gòu)材料：主梁混凝土強度等級 C50；預(yù)應(yīng)力筋采用 ASTM A416— 97a 標(biāo)準(zhǔn)的 低松弛鋼絞線 （ 1?7 標(biāo)準(zhǔn)型） ，標(biāo)準(zhǔn)強度： pkf ＝ 1860MPa；彈性模量 pE ＝ 105 MPa。 4 2 橋梁的設(shè)計計算 畢業(yè)設(shè)計是土木工程專業(yè)本科教學(xué)最后一個綜合性、實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，主要目的是引導(dǎo)學(xué)生理論聯(lián)系實際，把課堂上學(xué)到的專業(yè)知識，通過畢業(yè)設(shè)計的訓(xùn)練，學(xué)會如何將書本知識應(yīng)用到工 程實踐中去。 由于所給標(biāo)準(zhǔn)跨徑為 30米，屬于中橋范疇，本設(shè)計采用預(yù)應(yīng)力混凝土，單孔橋跨結(jié)構(gòu)形式，不在河道中設(shè)置橋墩，直 接將橋跨上部結(jié)構(gòu)置于左右兩橋臺上，而橋臺則通過伸縮縫與兩邊的路堤相連。 方案編制 因此，擬定了三種橋式方案進行比選：方案一：橋跨結(jié)構(gòu)采用預(yù)應(yīng)力混凝土 T形截面簡支梁；方案二：橋跨結(jié)構(gòu)采用上承式實腹圬工拱橋；方案三：橋跨結(jié)構(gòu)采用預(yù)應(yīng)力混凝土箱型截面簡支梁。密切學(xué)生和社會、工程之間關(guān)系，培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決工程實際問題的能力和創(chuàng)新能力，是工程師基本訓(xùn)練的重要組成部分。后張法施工并采用 TD 雙作用千斤頂 兩端同時張拉過程雙控；其它鋼筋直徑≥ 12mm 的用Ⅱ級鋼，其余用Ⅰ級鋼。 ckf? 和 tkf? 分別表示鋼束張拉時 混凝土的抗壓、抗拉標(biāo)準(zhǔn)強度，則 ckf? =， tkf? =。本設(shè)計中腹板厚度取 200mm。122 ?? ，式中 b 為梁腹板寬度， hb 為承托長度，這里 hb =0， fh 為受壓翼緣懸出板的厚度， fh 可取跨中截面翼板厚度的平均值 。 11 3 主梁作用效應(yīng)計算 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)。 1 ?? （ 38） 式中： 5?n ， ma ? ， ma ? ， 03?a ， ma ?? ， ma ?? 則： ? ? 21222 mani i ?????? 表 33 計算所得的 ij? 值列于下表 梁號 )(me 3i? 4i? 5i? 1 2 3 0 C. 計算荷載橫向分布系數(shù) a) 跨中的橫向分布系數(shù) 3 號主梁的橫向影響線和最不利布載圖式如圖 33所示。 因此，支點剪力為： ? ?qqqkkcqqlQkNyPqmQ,0,0,02)()()1(?????????????????????????? 附加三角形荷載重心處的影響線坐標(biāo)為： 20 )(1?????y 則： kNyPmmyqmmaQ kckcq))()(()()(2[)1( 00,0????????????????????????? ??故公路 — II 級荷載的支點剪力為： kNQ q 9 0 6 )1 9 0 9 (0 9 7 ,0 ???? f) 計算支點截面人群荷載最大剪力 人群荷載的橫向分布系數(shù)，如圖 310所示。參考已有的設(shè)計圖紙并按《公路橋規(guī)》中的構(gòu)造要求，對跨中的預(yù)應(yīng)力鋼筋進行初步布置， 如圖 41。 表 41 各鋼束彎曲控制要素 鋼束號 升高值)(mmc 彎起角)(0?? 彎起半徑 R(mm) 支點至錨固點的水平距離d(mm) 彎起點距跨中截面水平距離)(mmxk 彎止點距跨中截面水平距離（ mm） N1 1610 8 45000 156 595 6858 N2 900 8 30000 256 6796 10972 N3 500 8 15000 312 10747 12835 c) 各截面鋼束位置及傾角計算 以 N3 號鋼束為例，計算鋼束上任一點 i 離梁底距離 ii caa ?? 及該點處鋼束的傾角 i? ，式中 a 為鋼束彎起前其重心至梁底的距離， mma 100? ； ic 為 i 點所在計算截面處鋼束位置的升高值。 30 7 5 圖 44 非預(yù)應(yīng)力鋼筋布置圖（尺寸單位： mm） 31 5 計算主梁截面幾何特性 本節(jié)在求得各驗算截面的毛截面特性和鋼束位置的基礎(chǔ)上，計算主梁凈截面和換算截面的面積、慣性矩及梁截面分別對重心軸、上梗肋與下梗肋的靜矩，最后匯總成截面特性值總表，為各受力階段的應(yīng)力驗算準(zhǔn)備計算數(shù)據(jù)。 32 表 51 第一階段跨中截面幾何特性計算表 分塊名稱 分塊面積 iA )(mm iA 重心至梁頂距離 )(mmyi 對梁頂邊的面積距 ii yS iA? )( 3mm 自身慣性矩)( 4mmIi )( iu yy ? )(mm 2)( iuii yyAI ?? )( 4mm 截面慣性矩xi III ??)( 4mm 混凝土全截面 310804? 584． 2 ? ? ??? ? 非預(yù)應(yīng)力鋼筋換算截面 )1( ?? ? sES A? 1755 ? 0? ??? ? 預(yù)留管道面積 32 4/703 ??? ?? ? 1700 ?? 0? ??? ?? 凈截面面積 ??nA /? ?? nimu ASy ??? iS ? ?? ? 33 各控制截面不同階段的截面幾何特性匯總 將各控制截面不同階段的截面幾何特性匯總于表 52 表 52 各控制截面不同階段的截面幾何特性匯總表 受力階段 計算截面 )( 2mmA )(mmyu )(mmyb )(mmep )( 4mmI )( 3mmW uu yIW /? bb yIW /? pp eIW /? 階段 1：孔道壓漿前 跨中截面 ? ? ? ? ? 4/L 截面 ? ? ? ? ? 變化點截面 ? ? ? ? ? 支點截面 ? ? ? ? ? 階段 2：管道結(jié) 硬后至濕接縫結(jié)硬前 跨中截面 ? ? ? ? ? 4/L 截面 ? ? ? ? ? 變化點截面 ? ? ? ? ? 支點截面 ? ? ? ? ? 階段 3：濕接縫結(jié)硬后 跨中截面 ? ? ? ? ? 4/L 截面 ? ? ? ? ? 變化點截面 ? ? ? ? ? 支點截面 ? ? ? ? ? 34 6 鋼束預(yù)應(yīng)力損失計算 根據(jù)《公預(yù)規(guī)》 條規(guī)定，當(dāng)計算主梁截面應(yīng)力和確定鋼束的 控制應(yīng)力時，應(yīng)計算預(yù)應(yīng)力損失值。 表 63 反摩阻影響長度計算 鋼束編號 )(0 MPacon?? ? )(1 MPal? )( 10MPa ll ??? ?? )(mml )/( /)( 0mmMP a lld ??? ??? )(mmlf N1 1395 14486 12135 N2 1395 12586 10628 N3 1395 14642 10641 求得 fl 后可知三束預(yù)應(yīng)力鋼絞線均滿足 llf ? ，所以距張拉端為 x 處的截面由錨具變形和鋼筋回縮引起的考慮反摩阻后的預(yù)應(yīng)力損失 )( 2lx ??? 計算得： fflx l xl ???? ??? )( 2 (63) 式中的 ?? 為張拉端由錨具變形引起的考慮反摩阻后的預(yù)應(yīng)力損失，fdl?? ??? 2 。 CCfck ??? ， 查表得： MPaE c 439?？紤]到加載齡期不同， 2GM 按徐變系數(shù)變小乘以折減系數(shù) )20,(/),( 39。 持久狀況承載能力極限狀態(tài)承載力驗算 在承載能力極限狀態(tài)下，預(yù)應(yīng)力混凝土梁沿正截面和斜截面都有可能破壞，下面驗算這兩類截面的承載力。選取支點 h/2 和變截面點處進行斜截面抗剪承載力復(fù)核。部分預(yù)應(yīng)力混凝土 B 類構(gòu)件的斜截面的抗剪承載力計算，因為 在進行斜截面抗剪承載力計算的支點附近，截面一般處于全預(yù)應(yīng)力狀態(tài)，計算仍可考慮 2? 和 3? 的影響。39。計算 PIN 和 1GM 引起的應(yīng)力時采用第一階段截面特性，計算 2GM 引起的應(yīng)力時采用第三階段截面特性。 ????? cpEP EE? pc? —— 全部預(yù)應(yīng)力鋼筋（ m 批）的合力 PN 在其作用點（全部預(yù)應(yīng)力鋼筋重心點）處所產(chǎn)生的混凝土正壓力， IeNAN ppppc2??? ，截面特性按表1310 中第一階段取用； 其中 kNAN Pllc o nP )( )( 21 ????? ??? ??? M P aIeNAN ppppc 923332?? ????????? 所以 37 MP amm pcEPl 132 14 ???????? ??? 鋼筋松弛引起的預(yù)應(yīng)力損失（ 5l? ） 對于采用超張拉工藝的低松弛級鋼絞線，由鋼筋松弛引起的預(yù)應(yīng)力損失按《結(jié)構(gòu)設(shè)計原理》式（ 1364）計算，即 pepkpel f ???? ????????? ????? 5 (65) 式中 ： ? —— 張拉系 數(shù)，采用超張拉，取 ?? ? —— 鋼筋松弛系數(shù)，對于低松弛鋼絞線，取 ?? pe? —— 傳力錨固時的鋼筋應(yīng)力， 421 lllco npe ????? ???? ，這里仍采用4/l 截面的應(yīng)力值作為全梁的平均值計算，故有 M P alllc onpe 2 6 3 9 5421 ????????? ????? 所以 MP al ) ( ???????? 混凝土收縮、徐變引起的損失（ 6l? ） 混凝土收縮、徐變終極值引起的受拉區(qū)預(yù)應(yīng)力鋼筋的應(yīng)力損失可按《結(jié)構(gòu)設(shè)計原理》式（ 1365）計算，即 psupcEPucspul ttttEt ?? ????? 151 ),(),([)( 006 ? ?? (66) 式中 ： ),( 0ttucs? 、 ),( 0ttu? —— 加載齡期為 0t 時混凝土收縮應(yīng)變終極值和徐變系數(shù)終極值； 0t —— 加載齡期，即達(dá)到設(shè)計強度為 90%的齡期，近似按標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng) 護 條件 計算 則有 ： 0tff ckck ?，則可得dt 200 ? ；對于二期恒載 2G 的加載齡期 39。將各控制截面 )( 2lx ??? 的計算列于下表 64中。 預(yù)應(yīng)力 鋼筋張拉（錨下）控制力 con? 按《公路橋規(guī)》規(guī)定采用 M P af pkc o n 1 3 9 51 8 6 ????? 鋼束應(yīng)力損失 預(yù)應(yīng)力鋼筋與 管道間摩擦引起的預(yù)應(yīng)力損失 1l? 按《公預(yù)規(guī)》 條規(guī)定，計算公式為： ()1 1 kxl con e ???? ????? ? ??? （ 61） 對于跨中截面： dlx ?? 2/ d 為錨固點到支點中心線的水平距離（圖 42）； ? 、 k 分別為預(yù)應(yīng)力鋼筋與管道的摩擦系 數(shù)及管道每米局部偏差對摩擦的影響系數(shù)，采用預(yù)埋金屬波紋管成型時，由附表 25查得 ?? 、 ?k ； ? 為張拉端到跨中截面間，管道平面轉(zhuǎn)到的角度 ： 這里 N1 只有彎矩，其角度為 : ?801 ????N N2