【文章內(nèi)容簡介】 10MAX Mz MAX Qy MIN Mz MIN Qy 第4章 預應力鋼束估算及其布置從內(nèi)力計算數(shù)據(jù)中可以看出，邊主梁和中主梁的內(nèi)力相差不大，為方便施工，各主梁擬采用相同的配筋形式。按設計任務書建議，抗拉強度標準值，抗拉強度設計值，抗壓強度設計值，張拉控制應力。根據(jù)內(nèi)力計算結果，參照其它梁段設計，腹板內(nèi)每束預應力筋采用5股鋼絞線，相應錨具型號為OVM136 7，波紋管內(nèi)徑尺寸60mm； 跨中截面的鋼束估算與確定 在所有的跨中截面中，截面4的彎矩值是最大的（Mmax＝），所以以截面4的鋼束需要量定為所有跨中截面的鋼束需要量。1. 按承載能力極限狀態(tài)估算鋼束數(shù) 2. 按正常使用狀態(tài)估算鋼束 a、 當由上緣不出現(xiàn)拉應力控制時b、 當由下緣不出現(xiàn)拉應力控制時 支點截面所需抵抗負彎矩的上部預應力鋼束的估算結合確定1. 按承載能力極限狀態(tài)估算鋼束數(shù) 2. 按正常使用狀態(tài)估算鋼束 當由上緣不出現(xiàn)拉應力控制時當由下緣不出現(xiàn)拉應力控制時 綜上所述下部所需抵抗正彎矩的預應力鋼筋數(shù)n=7根，上部所需抵抗負彎矩的預應力鋼筋數(shù)n=4根。從內(nèi)力包絡圖中可以看出，從跨中直到變化點截面時出現(xiàn)負彎矩。 預應力鋼束的布置 連續(xù)梁預應力鋼束的配置原則參考《預混連橋設計》，連續(xù)梁預應力鋼束的配置除滿足《橋規(guī)》的構造要求外，還應該考慮以下的原則：應選擇適當?shù)念A應力鋼筋的型式與錨具型式。預應力鋼筋的布置要考慮施工的方便，也不能象鋼筋混凝土構件中任意截斷鋼筋那樣去截斷預應力鋼筋，而導致在結構中布置過多的錨具。預應力鋼筋的布置既要符合結構受力的要求，又要注意在超靜定結構體系中避免引起過大的次內(nèi)力。預應力鋼筋配置，應考慮材料經(jīng)濟指標的先進性，這往往與橋梁體系、結構尺寸、施工方法的選擇都有密切關系。預應力鋼筋應避免使用多次反向曲率的連續(xù)束。預應力鋼筋的布置，不但要考慮結構在使用階段的彈性受力狀態(tài)的需要，而且也要考慮到結構在破壞階段時的需要。 跨中截面鋼束布置 對于跨中截面，在保證布置預留管道構造的前提下，盡可能使鋼束群重心的偏心距大些。本設計采用直徑6cm的預埋鐵皮波紋管道，根據(jù)《公預規(guī)》規(guī)定，取管道凈距4cm，至梁底凈距5cm，細部構造如圖4—1： 圖4—1 跨中截面鋼束布置圖（尺寸單位：cm）由上圖可直接得出鋼束群重心至梁底距離為： 錨固截面的鋼束布置 為了方便張拉操作，本設計將所有鋼束都錨固在梁端。對于錨固端截面，鋼束布置通?？紤]下述兩個方面：一是預應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等要求。按照上述錨頭布置的“均勻”、“分散”等原則，錨固端截面所布置的鋼束如下圖4—2所示：圖4—2 錨固截面鋼束布置圖（尺寸單位：cm）N8～N11為主梁安裝好后再張拉的預應力鋼筋由上圖可直接得出N1~N7鋼束群重心至梁底距離為：算上N8~N11時，鋼束群重心至梁底距離為：驗算上述布置的鋼筋群重心位置，計算圖式見圖4—3說明鋼束群重心處于截面的核心范圍內(nèi)。圖4—3 鋼束群重心位置復核圖式 （單位：cm） 鋼束起彎角和線形的確定為了配合彎矩和剪力的變化，鋼束需要再離跨中一定位置彎起，跨中彎矩大，需要鋼束多，端部剪力大，鋼束彎起有利于抗剪，也便于梁端錨頭的均勻布置，減少梁端壓應力集中，起彎角在較好，小于對抗裂及強度有好處，但預剪力小，大于摩擦損失大，起彎的最小半徑不小于鋼束直徑的800倍，也不小于4m，N1～N4的起彎角定為，N5～N7的起彎角為N8～N11的起彎角定為。 鋼束計算計算圖式見圖4—4，計算結果見表4—1圖4—4鋼束計算圖式表41 鋼束計算表（一）鋼束號鋼束彎起高度c（cm）錨固點距支座中心線距離axi（cm）N1（N2）17N3（N4）32N5829N6979N71129 控制截面的鋼束重心位置計算1. 各束重心位置計算由圖4—4所示的幾何關系，得到計算公式為：式中：――錨固點距支座中心線距離——鋼束起彎后，在計算截面處鋼束重心到梁底的距離（見表4—2）；C——計算截面處鋼束的升高值；——鋼束起彎前到梁底的距離；R——鋼束彎起半徑（見表4—1）。表4—2 計算截面處鋼束重心到梁底的距離截面鋼束號四分點N1（N2）尚未彎起88N3（N4）1818N58N618N728變化點N1（N2）尚未彎起88N3（N4）18N58N618N728支點N1（N2）8N518N68N718282. 計算鋼束群重心到梁底距離（見表4－3）表4—3鋼束群重心到梁底距離跨中的a（cm）四分點的a（cm）變化點的a（cm）臨時支點的a（cm）錨固點的a（cm）N1（N2）88825N3（N4）181850N5890N618115N728140圖4—5繪出了表4—3的計算結果圖4—5 各截面鋼束群重心到梁底距離 鋼束長度計算一根鋼束的長度為曲線長度、直線長度與兩端張拉的工作長度（270cm）之和，其中鋼束的曲線長度可按圓弧半徑與彎起角度進行計算。通過每根鋼束長度計算，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。計算結果見表4－4所示：表4－4鋼束長度計算表鋼束號1234567=5+6N1（N2）140N3（N4）140N59140N69140N79140第5章 計算主梁截面幾何特性在求得各驗算截面的毛截面特性和鋼束位置的基礎上，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，為各受力階段的應力驗算準備計算數(shù)據(jù)。 截面面積及慣矩計算 凈截面幾何特性計算在預加應力階段，只需要計算小截面的幾何特性，計算公式如下：截面積： 截面慣矩 換算截面幾何特性計算在使用階段需要計算大截面（結構整體化后的截面）幾何特性，計算公式如下式中：—鋼束與混凝土彈性模量比具體計算見下表5—1至5—5表5—1 跨中截面面積和慣性矩計算表截面分塊名稱b1=190 (cm)凈截面毛截面7832—2079009——2026471b1=250cm換算截面毛截面8792———表5—2 四分點截面面積和慣性矩計算表截面分塊名稱b1=190 (cm)凈截面毛截面 見表278325087593103842331305—1809885—47745531038423—1764148b1=250cm換算截面毛截面879251643933833383—2139932—55247333833383—2195381表5—3 變化點截面面積和慣性矩計算表截面分塊名稱b1=190 (cm)凈截面毛截面8952650998+0728770130654622228+07126114b1=250cm換算截面毛截面9912658677+0710270691794+07234513表5—4 臨時支點截面面積和慣性矩計算表截面分塊名稱b1=190 (cm)凈截面毛截面800770+0722894——777876+07—b1=250cm換算截面毛截面8084444E+07——8347974E+07—表5—5 永久支點截面面積和慣性矩計算表截面分塊名稱b1=250cm凈截面毛截面 8084444E+078——8094854E+07—b=250c m換算截面毛面積8084444E+078—396115—8075394E+07—392423 各階段截面對重心軸的靜矩計算在預應力混凝土梁在張拉階段和使用階段都要產(chǎn)生剪應力，這兩個階段的剪應力應該疊加。在每一個階段中，凡是截面中和軸位置和面積突變處的剪應力都需要計算。圖5—1繪出了跨中截面的計算圖式除需要計算兩個階段在a—a和b—b位置的剪應力外，還應該計算：圖51 跨中截面計算圖式在張拉階段，凈截面的中和軸（簡稱靜軸）位置產(chǎn)生的最大剪應力，與使用階段在靜軸位置產(chǎn)生的剪應力疊加，在使用階段在換算截面中和軸（簡稱換軸）位置產(chǎn)生的最大剪應力，在張拉階段在換軸位置的剪應力疊加。因此，對于每一個荷載作用階段，需要計算4個位置（共8種）的剪應力，因此需要計算下面幾種情況的截面凈矩a——a線以上（或以下）的面積對中和軸（凈軸和換軸）的凈矩；b——b線以上（或以下）的面積對中和軸（凈軸和換軸）的凈矩凈軸（n——n）以上（或以下）的面積對中和軸（凈軸和換軸）的凈矩凈軸（o——o）以上（或以下）的面積對中和軸（凈軸和換軸）的凈矩計算結果見表5—6表5—6 跨中截面對重心軸靜矩計算表靜矩類型分塊名稱b1=190ys=靜矩類型b2=250yos=Ai(cm2)yi(cm)Si(cm3)Ai(cm2)yi(cm)Si(cm3)翼緣對凈軸靜矩翼板翼緣對換軸靜矩翼板三角承托三角承托肋板肋板馬蹄部分對凈軸靜矩下三角馬蹄部分對換軸靜矩下三角馬蹄馬蹄肋板肋板管道管道凈軸以上面積對凈軸靜矩翼板凈軸以上面積對換軸靜矩翼板三角承托三角承托肋板肋板換軸以上面積對凈軸靜矩靜矩翼板換軸以上面積對換軸靜矩靜矩翼板三角承托三角承托肋板肋板圖57 四分點截面對重心軸靜矩計算b1=190yns=b2=250yos=靜矩類型Ai(cm2)yi(cm)Si(cm3)靜矩類型Ai(cm2)yi(cm)Si(cm3)翼緣對凈軸靜矩翼板翼緣對換軸靜矩翼板三角承托三角承托肋板肋板馬蹄部分對凈軸靜矩下三角馬蹄部分對換軸靜矩下三角馬蹄馬蹄肋板肋板管道管道凈軸以上面積對凈軸靜矩翼板凈軸以上面積對換