【文章內(nèi)容簡介】 1 load bination of internal forces Table荷載類別彎矩/KNm剪力/KNL/2L/4變化點(diǎn)L/2L/4變化點(diǎn)支點(diǎn)①恒載0②汽車荷載③0④⑤=③+④⑥④/⑤%%%100%%%% 繪制內(nèi)力包絡(luò)圖沿梁軸的各個(gè)截面處，將所采用的計(jì)算內(nèi)力值按適當(dāng)?shù)谋壤呃L成縱坐標(biāo)，連接這些標(biāo)點(diǎn)得到內(nèi)力包絡(luò)圖，這條曲線可大致表示各個(gè)截面在很在和活載作用下所差生的內(nèi)力。內(nèi)力包絡(luò)圖主要為在主梁內(nèi)配置預(yù)應(yīng)力筋、縱向主筋、斜筋和箍筋提供設(shè)計(jì)依據(jù)，并進(jìn)行各種驗(yàn)算。本橋簡支梁主梁內(nèi)力包絡(luò)圖如圖515。 圖515 內(nèi)力包絡(luò)圖Fig. 5 15 envelope diagram of internal forces6 配筋計(jì)算 預(yù)應(yīng)力鋼束面積估算 按跨中正截面抗裂性要求估算鋼筋面積 根據(jù)跨中正截面抗裂要求，確定預(yù)應(yīng)力鋼筋數(shù)量，為滿足抗裂性要求，所需的有效預(yù)應(yīng)力為： (61)式中：——短期效應(yīng)彎矩組合設(shè)計(jì)值；==+++=——跨中截面全截面面積。由表有：=9667400mm；——全截面對(duì)抗裂驗(yàn)算邊緣的彈性抵抗矩。由表有； ===mm——預(yù)應(yīng)力鋼筋合力作用點(diǎn)到毛截面重心軸的距離。設(shè)預(yù)應(yīng)力鋼筋截面重心距截面下緣為=100mm，則=－=（1250－511）－100=6390mm。——混凝土抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值；=。所以有效預(yù)應(yīng)力合力為： =N預(yù)應(yīng)力鋼筋的張拉控制應(yīng)力為=。為鋼筋抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值。預(yù)應(yīng)力鋼筋采用（ASTM A416—97a標(biāo)準(zhǔn)）低松弛鋼絞線17標(biāo)準(zhǔn)型。單根個(gè)鋼絞線的公稱面積=139mm，=1860 MPa，=1860=1395 MPa。預(yù)應(yīng)力損失按張拉控制應(yīng)力的20%估算，則可得需要預(yù)應(yīng)力鋼筋的面積為 = = =4543mm 根據(jù)估算結(jié)果，提供的預(yù)應(yīng)力鋼筋截面積為=mm，采用70金屬波紋管道成孔，預(yù)留孔道直徑70mm。 預(yù)應(yīng)力鋼筋布置 跨中截面預(yù)應(yīng)力鋼筋的布置后張法預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件的預(yù)應(yīng)力布置應(yīng)符合《公路橋規(guī)》中的有關(guān)構(gòu)造要求的規(guī)定。參照有關(guān)設(shè)計(jì)圖紙并按《公路橋規(guī)》中的規(guī)定，對(duì)跨中截面預(yù)應(yīng)力束的初步布置如圖61：圖61跨中截面鋼束布置圖（尺寸單位/cm） middle joist steel ties the general arrangement 錨固面剛束布置錨固面剛束布置如圖62：圖62錨固面鋼束布置圖（尺寸單位/cm） Fulcrum joist steel ties the general arrangement 其他截面剛束位置及傾角計(jì)算 剛束彎起形狀、彎起角采用直線段中接圓弧段的方式彎起；為使預(yù)應(yīng)力鋼筋的預(yù)加力垂直作用于錨墊板， 的彎起角都為。升高值為50mm，的升高值為450mm，的升高值為880mm。本設(shè)計(jì)梁高采用等高形式，橫截面頂板厚度沿跨長不變。梁端部由于錨頭集中力的作用而引起較大的局部應(yīng)力，也因布置錨具的需要，在端頭部附近做成鋸齒形。 鋼束各控制點(diǎn)位置的確定以號(hào)剛束為例，其彎起布置如圖：圖63曲線預(yù)應(yīng)力鋼筋計(jì)算圖（尺寸單位/cm） The steel ties bends the schematic drawing彎起半徑分別為20000mm、30000mm、40000mm。計(jì)算過程：=4186。 ,R=20000mm =ccot=205cot4==Rtan=20000tan= =+=+==24500/2+==cos==++=++=同理，可得其他各鋼束的控制點(diǎn)元素。將各剛束的控制點(diǎn)匯總于下表：表61 各鋼束控制點(diǎn)元素表Table 61 the steel beam element control鋼束c/mmR/mmd/mmxk++1~42054200002~55054300003~6465440000計(jì)算剛束上任一點(diǎn)i離梁底距離=+，j及該點(diǎn)處剛束的傾角，式中為剛束彎起前其重心至梁底的距離，為i點(diǎn)所在計(jì)算截面處剛束位置的升高值。計(jì)算時(shí)，首先應(yīng)判斷出i點(diǎn)所在的區(qū)段，然后計(jì)算及， 即(1)當(dāng)（－）0時(shí)，i點(diǎn)所在的區(qū)段還未彎起，=0，故= ，；(2)當(dāng)時(shí)，i點(diǎn)位于圓弧彎曲段，及按下列式計(jì)算，即 （62） （63）(3)當(dāng)時(shí)，i點(diǎn)位于靠近錨固端的直線段，此時(shí)，按下式計(jì)算，即 （64）各剛束和各剛束的各個(gè)截面的及其傾角計(jì)算值見表62表62剛束位置及其傾角計(jì)算表Table62 Just beam position and inclination of the table截面編號(hào)跨中截面=014負(fù)009525負(fù)009536負(fù)00435四分之一截面=729014負(fù)009525正436正00435變化點(diǎn)截面=1338014254364支點(diǎn)截面=14580144254502597364（單位為mm） 剛束平彎段的位置及平彎角預(yù)應(yīng)力剛絞線在豎直平面彎起，平彎角為0，的平彎角于施工中布置采用相同的形式， 在梁中的平彎角也采用相同形式，其平彎形式如圖64：圖64鋼束平彎示意圖（尺寸單位/cm） Steel beam level bending plan的平彎段有兩段曲線弧，每段曲線弧的==，每段曲線弧的彎曲角為= =。 非預(yù)應(yīng)力鋼筋截面面積估算及布置 受力普通鋼筋按極限承載力確定普通鋼筋數(shù)量。在確定預(yù)應(yīng)力鋼筋數(shù)量后，非預(yù)應(yīng)力鋼筋根據(jù)正截面承載能力極限狀態(tài)的要求來確定。設(shè)預(yù)應(yīng)力鋼筋和非預(yù)應(yīng)力鋼筋的合力點(diǎn)到截面底邊的距離為=100，=1250100=1150mm。依據(jù)《公路橋規(guī)》(JTD D62)[2]，確定箱型截面翼緣板的有效寬度,對(duì)于中間梁的跨中截面: 計(jì)算跨徑=式中：——腹板兩側(cè)上、下各翼緣的有效寬度, =1,2,3,…，見《公路橋規(guī)》(JTD D62)[2]；——簡支梁的跨中截面翼緣有效寬度的計(jì)算系數(shù)，可按《公路橋規(guī)》(JTD D62)[2]；——腹板兩側(cè)上、下各翼緣的實(shí)際寬度, =1,2,3,…，見《橋規(guī)》(JTD D60)[1]；= == === == === = ==350mm根據(jù)上述的比值，由《公路橋規(guī)》(JTD D62)=[2]。所以=2（b++）=2（206++）=3330mm b為梁腹板寬度由公式: (65)求解x：為結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)，=為計(jì)算截面上的彎矩組合設(shè)計(jì)值 查表有=所以 3330（900－）解得 = =+100= 為截面受壓翼緣厚度中性軸在腹板中通過,為二類T型，則根據(jù)正截面承載能力計(jì)算需要的非預(yù)應(yīng)力鋼筋截面積為 =0即預(yù)應(yīng)力鋼筋獨(dú)自承載能力滿足要求，不必布置普通鋼筋。 箍筋設(shè)計(jì)檢驗(yàn)是否需要根據(jù)計(jì)算配置箍筋跨中截面： =支座截面： = 因?yàn)楣士稍诹嚎缰械哪抽L度范圍內(nèi)按構(gòu)造配置箍筋，其余區(qū)段按計(jì)算配置箍筋。圖65 計(jì)算剪力分配圖（尺寸單位/cm） Calculated sheared stress distribution plan上圖所示的剪力包絡(luò)圖中，支點(diǎn)處剪力計(jì)算值，跨中處剪力計(jì)算值。比例求得，為 =同時(shí)，根據(jù)《公路橋規(guī)》規(guī)定，在支座中心線附近=800mm范圍內(nèi)箍筋的間距最大為100mm。距支點(diǎn)中心線處的計(jì)算剪力值按剪力包絡(luò)圖按比例得 =其中混凝土和箍筋承擔(dān)全部剪力計(jì)算值為。箍筋采用四肢直徑為10mm的HRB335鋼筋，箍筋截面積=4=?？缰薪孛妫?支座截面： 則，平均值分別為，箍筋間距為 = = 確定箍筋間距的設(shè)計(jì)值還應(yīng)考慮《公路橋規(guī)》的構(gòu)造要求。 取=200mm時(shí)，滿足=200也滿足箍筋配筋=%%，滿足要求。所以，在支座中心向跨徑長度方向的1250mm范圍內(nèi)，設(shè)計(jì)箍筋間距=100mm，而后到跨中截面的箍筋間距為200mm。 水平縱向鋼筋水平縱向鋼筋的作用主要是在梁側(cè)面發(fā)生混凝土裂縫后，可以減小混凝土的裂縫寬度[4]。水平縱向鋼筋為構(gòu)造鋼筋，此箱梁腹板跨中到距支點(diǎn)一倍梁高處配置7對(duì)水平縱向鋼筋，間距200mm。距支點(diǎn)一倍梁高范圍內(nèi)配置14對(duì)水平縱向鋼筋，間距100mm。 架立鋼筋根據(jù)《公路橋規(guī)》的規(guī)定及截面尺寸選用直徑為12mm的架立鋼筋。 堵頭板鋼筋根據(jù)預(yù)制箱梁堵頭板的行狀及截面尺寸，橫向采用10根直徑8mm鋼筋，間距11cm，縱向采用13根直徑8mm鋼筋間距10cm。個(gè)別間距及鋼筋長度依截面尺寸而定。 主梁截面幾何特性計(jì)算后張法預(yù)應(yīng)力混凝土梁主梁截面幾何特性應(yīng)根據(jù)不同的受力階段分別計(jì)算。本設(shè)計(jì)中的箱型梁從施工到運(yùn)營經(jīng)歷了如下三個(gè)階段。(1)梁預(yù)制并張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋主梁混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的90%后，進(jìn)行預(yù)應(yīng)力的張拉，此時(shí)管道尚未壓漿，所以其截面特性為計(jì)入非預(yù)應(yīng)力鋼筋影響（將非預(yù)應(yīng)力鋼筋換算成混凝土）的凈截面，該截面的截面特性計(jì)算中應(yīng)扣除預(yù)應(yīng)力管道的影響，箱梁翼板寬度為4950mm。(2)灌漿封錨，主梁吊裝就位并現(xiàn)澆200mm濕接縫預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉完成并進(jìn)行管道壓漿、封錨后，預(yù)應(yīng)力鋼筋能夠參與截面受力。主梁吊張就位現(xiàn)澆800mm濕接縫但濕接縫還沒有參與截面受力，所以此時(shí)截面特性計(jì)算采用計(jì)入非預(yù)應(yīng)力鋼筋和預(yù)應(yīng)力鋼筋影響的換算截面，箱梁翼板寬度仍為4950mm。(3)橋面、欄桿施工和營運(yùn)階段 橋面濕接縫結(jié)硬后，主梁即為全截面參與工作，此時(shí)截面特性計(jì)算采用計(jì)入非預(yù)應(yīng)力鋼筋和預(yù)應(yīng)力鋼筋影響的換算截面，箱梁翼板有效寬度為3330mm。截面幾何特征的計(jì)算可以列表進(jìn)行，以第一階段跨中截面為例列表于下。同理，求得其他受力階段控制截面幾何特征如表表63第一階段跨中截面幾何特征表Table63 The first phase, crosssectional geometric characteristics of the crosstable分塊名稱分塊面積/mm/重心到梁頂距離/mm/對(duì)梁頂邊面積矩 / mm/自身慣性矩/mm//mm/ /mm/截面慣性矩//mm/混凝土全截面96674051113163379060非預(yù)應(yīng)力鋼筋換算面積000000預(yù)留管道面積2307910422404831805446829906944凈截面面積9436614985576666527884其中，非預(yù)應(yīng)力剛勁面積換算公式為： 式中= 預(yù)留管道面積計(jì)算公式為： 進(jìn)行其他階段截面特性計(jì)算時(shí)用到=，在此一并說明表64截面幾何特征表Table64 Crosssectional geometric characteristics table受力階段計(jì)算截面/mm/（）/mm//mm//mm//mm/（）階段1孔道壓漿前跨中966740511739L/4966740511739變化點(diǎn)966740513737支點(diǎn)982830567683表64截面幾何特征表Table64 Crosssectional geometric characteristics table受力階段計(jì)算截面/mm/（）/mm//mm//mm/階段2管道結(jié)硬后至濕接縫結(jié)硬前跨中1244523563687L/41244523567683變化點(diǎn)1244523596654