【文章內(nèi)容簡介】 cmA ??????? ?????? ??????????????? 截面重心位置 全截面對 1/2 板高處的靜矩為： ? ? ? ? ? ?? ?3h21 8 3 5153/??????????????????鉸縫的面積為 ? ? ??????????鉸A 則毛截面重心離 1/2 板高的距離為 h21 ??? ,即毛截面重心離板上緣距離為 鉸縫重心與 1/2 板高處的距離為 cm3 2 9 96 6 8 3 5AS h21 ???鉸鉸d 空心板毛截面對其重心軸的慣性矩計算 邊長為 10cm 的等腰直角三角形對其自身重心軸的慣性矩為：I1=。 15 鉸縫對其自身重心軸的慣性矩為 ? ? ? ?? ? ? ?462222223 8 3 80122I????????????????????????? ?????????? 空心板截面的抗扭剛度可化簡為如圖 13 所示的箱形截面來近似計算： 圖 13 截面抗扭剛度簡化計算圖示 (單位： cm) 抗扭剛度可按下式計算： ? ? 46222122 1009 )23122(212/)1280(2 )1280()23122(4/2/2/4 cmtbthhbI T ??????? ??????? 16 4. 作用效應計算 永久作用效應計算 （ 1）空心板自重（一期結(jié)構自重） G1 mkNG /3 1 5 0 5 41 ???? ? (2) 橋面系自重（二期結(jié)構自重） G2：由于是高速公路，沒有人行道及護欄，只有防撞護欄，本設計采用混凝土防撞護欄，按單側(cè) 線荷載計算。 橋面鋪裝上層為 10cm 厚 C30 瀝青混凝土，下層為 12cm 厚 C40防水混凝土，則全橋鋪裝層每延長米重力為 mkN /)( ????? 上述自重效應是在各空心板形成整體后再加至橋上的，由于橋梁橫向彎曲變形，各板分配到的自重效應是不相同的。為了計算方便，近似按各板平均分配橋面鋪裝重量來考慮，則每塊空心板分配到的每延長米橋面重力為 mkNG / ???? （ 3）鉸縫自重計算（二期結(jié)構自重） G3 mkNG /)801199( 43 ?????? ? 由上述計算得空心板每延長米總重力為 m/ ?? (一期結(jié)構自重 ) m/kN3 2 4 9 7 2 32 ??????? (二期結(jié)構自重 ) m/ 2 4 ????? ??? 17 由此可計算出簡支空心板永久作用效應，計算結(jié)構見表 41。 表 41 永久作用效應計算表 作用 種類 作 用 集 度/(kN/m) 計算跨徑 /m 作用效應 彎矩 M(kN/m) 作用效應 剪力 V/kN 跨中 1/4 跨 支點 1/4 跨 跨中 GⅠ 0 GⅡ 0 G 0 可變作用效應計算 公路 Ⅰ級車道荷載的均勻荷載標準值為 qk和集中荷載標準值 Pk 為 qk=計算彎矩時， kNPk )(550 180360 ??????? 計算剪力時， kNP k ??? （ 1）沖擊系數(shù)和車道折減系數(shù)計算：結(jié)構的沖擊系數(shù)μ與結(jié)構的基頻 f 有關，故應先計算結(jié)構的基頻，可計算的簡支空心板橋的基頻 HzmEIlfcc 1022 ???????? ?? 其中： mkggGm c / 3 ???? 由于 ≦ f≦ 14Hz，故可有下式計算出汽車荷載的沖擊系數(shù) 1 5 7 6 ??? f? 當車道大于兩車道時，應進行車道折減，四車道折減 33%，但折減后不得小于用兩車道汽車荷載布載的計算結(jié)果。為簡化計算，本設計僅按兩車道和四車道布載，分別進行計算，取最不利情況進行設計。 18 （ 2）汽車荷載橫向分布系數(shù)：本設計空心板跨中和 1/4 處的荷載橫向分布系數(shù)按鉸接板法計算，支點按杠桿原理法計算，支點至 1/4 處之間截面的荷載橫向分布系數(shù)通過直線內(nèi)插求得。 1）跨中及 1/4 處的荷載橫向分布系數(shù)計算 首先計算空心板的剛度參數(shù)γ， 22 )(4 lbIIGET?? ? 由前面計算知， I= 106cm4， IT= 106cm4，單板寬b=123cm，計算跨度 l==1656cm，代入上式的 )1656123( 266 ??????? 在求得剛度參數(shù)γ后，即可依板塊個數(shù)及所計算板號按γ值查表得各板塊軸線處的影響線坐標。由γ =～γ = 內(nèi)插得到γ =時 1～ 6 號板在車道荷載作用下的荷載橫向分布影響線值，內(nèi)插計算結(jié)果見 表 42。由表 42 的數(shù)據(jù)畫出各板的橫向分布影響線，并按橫向最不利位置布載，求得兩車道及四車道兩種情況下的各板橫向分布系數(shù)。各板的橫向分布影響線及橫向最不利布載見圖 41，由于橋梁橫斷面結(jié)構對稱，故只需計算 1～ 6 號板的橫向分布影響線坐標值。 表 42 各板橫向分布影響線坐標值計算表 板 號 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 19 圖 41 各板的荷載橫向分布系數(shù)影響線及橫向最不利荷載布置圖 (尺寸單位： cm) 各板的荷載橫向分布系數(shù)計算見表 43： 20 計算公式為： ??汽汽 im ?214 ??汽汽 im ?212 表 43 各板荷載橫向分布系數(shù)計算表 板號 1 號板 2 號板 3 號板 荷載 四車道汽 車荷載 兩車道汽車 荷載 四車道汽車 荷載 兩車道汽車 荷載 四車道汽車 荷載 兩車道汽車 荷載 荷載橫向分布系數(shù) — — — — — — — — — — — — m 汽 由表 43 結(jié)果可知：四車道和兩車道布載時，均為 1 號板的橫向分布系數(shù)為最不利，因此取跨中和 1/4 處的荷載 橫向分布系數(shù)值： m4 汽=， m2 汽 =。 2）支點處荷載橫向分布系數(shù)計算：支點處的荷載橫向分布系數(shù)按板號 4 號板 5 號板 6 號板 荷載 四車道汽 車荷載 兩車道汽車 荷載 四車道汽車 荷載 兩車道汽車 荷載 四車道汽車 荷載 兩車道汽車 荷載 荷載橫向分布系數(shù) — — — — — — — — — — — — m 汽 21 杠桿原理法計算。由圖 42,1 號板的橫向分布系數(shù)計算如下 m4 汽 =m2 汽 = 圖 42 支點處荷載橫向分布系數(shù)影響線及最不利布載圖 (尺寸單位 :cm) 3） 支點到 1/4 處的荷載橫向分布系數(shù)按直線內(nèi)插求得?？招陌鍣M向分布系數(shù)計算結(jié)果見表 44。 表 44 空心板的荷載橫向分布系數(shù) 作用位置 跨中至 l/4 處 支點 支點至 l/4 處 四車道汽車 荷載 直線內(nèi)插 兩車道汽車荷載 （ 3）車道荷載效應計算：計算車道荷載引起的空心板跨中及 l/4 處截面的效應時，均布荷載標準值 qk應滿布于使空心板產(chǎn)生最不利效應的同號影響線上，集中荷載標準值 Pk 只作用于影響線中一個最大影響線 22 峰值處，如圖 4 44 所示。 圖 43 空心板跨中內(nèi)力影響線及加載圖式 (尺寸單位： cm) 23 圖 44 空心板 l/4 處截面內(nèi)力影響線及加載圖式 (尺寸單位： cm) 1）跨中截面 ① 彎矩： ? ?? ?不計沖擊時汽 kkkk yPqM ?? ?? m ? ? ? ?? ?計沖擊時汽 kkkk yPqmM ??? ???1 兩車道布載： 不計沖擊： M 汽 =1 ( + ) = m 計沖擊： M 汽 = （ ） = m 四車道布載： 不計沖擊： M 汽 = ( + ) = m 計沖擊： M 汽 = ( + ) = m ② 剪力： 24 ? ?? ?不計沖擊時汽 kkkk yPqV ?? ?? m ? ? ? ?? ?計沖擊時汽 kkkk yPqmV ??? ???1 兩車道布載： 不計沖擊： V 汽 =1 ( + )= 計沖擊： V 汽 = ( + )= 四車道布載： 不計沖擊： V 汽 = ( + )= 計沖擊： V 汽 = ( + ) = 2） l/4 處截面 ① 彎矩： ? ?? ?不計沖擊時汽 kkkk yPqM ?? ?? m ? ? ? ?? ?計沖擊時汽 kkkk yPqmM ??? ???1 兩車道布載： 不計沖擊： M 汽 =1 ( + ) = m 計沖擊： M 汽 = ( + ) = m 四車道布載： 不計沖擊： M 汽 = ( + ) = m 計沖擊： M 汽 = ( + ) 25 = m ② 剪力： ? ?? ?不計沖擊時汽 kkkk yPqV ?? ?? m ? ? ? ?? ?計沖擊時汽 kkkk yPqmV ??? ???1 兩車道布載： 不計沖擊： V 汽 =1 ( + )= 計沖擊： V 汽 = ( + )= 四車道布載 。 不計沖擊： V 汽 = ( + ) = 計沖擊： V 汽 = ( + ) = 3）支點截面剪力 支點截面由于車道荷載產(chǎn)生的效應，考慮橫向分布系數(shù)沿空心板跨長的變化，同樣均布荷載標準值應滿布于使結(jié)構產(chǎn)生最不利效應的同號影響線上，集中荷載標準值只作用于相應影響線中一個最大影響線的峰值處，如圖 45 所示。 兩車道荷載： 不計沖擊 : ? ? ?????? ??????? ? ? ? ????? 26 計沖擊： ???汽V 圖 45 支點截面剪力計算圖式 (尺寸單位： cm) 四車道布載： 不計沖擊： ? ? ???????? ???? 4 ? ? ? ?????? 計沖擊： ???汽V 可變作用效應（汽車）匯總于表 45 中，由此可看出，車道荷載以兩車道布載控制設計。 27 表 45 可變作用效應匯總表 彎矩 M/(kN m) 剪力 V/kN 跨中 l/4 跨中 l/4 支點 車道荷載 兩車道 不計沖擊 計沖擊 四車道 不計沖擊 計沖擊 作用效應組合 據(jù)可能同時出現(xiàn)的作用效應應選擇了四種最不利效應組合：短期效應組合、長期效應組合、標準效應組合和承載能力極限轉(zhuǎn)臺基本組合，見表 46。 表 46 作用效應組合表 序號 荷載類別 跨中截面 四分店截面 支點截面 Mmax Vmax Mmax Vmax Vmax kN m kN kN m kN kN ① 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（不計沖 擊） ⑤ 可變作用（計沖 擊） ⑥ 標準組合（ =③ +⑤ ） ⑦ 短期組合（ =③ + ④ ） ⑧ 極限組合 （ = ③ +⑤ ） ⑨ 長期組合（ =③ + ④ ） 28 5. 預應力鋼筋數(shù)量估算及布置 預應力鋼筋數(shù)量的估算 本設計采用先張 法預應力混凝土空心板構造形式。在進行預應力混凝土橋梁設計時，首先根據(jù)結(jié)構在正常使用極限狀態(tài)正截面抗裂性確定預應力鋼筋的數(shù)量，然后根據(jù)構件的承載能力極限狀態(tài)要求確定普通鋼筋的數(shù)量。本設計為部分 A 類預應力混凝土構件，先根據(jù)正常使用極限狀態(tài)正截面抗裂性確定有效預加力 Npe。 對于 A 類預應力混凝土構件，在作用（或荷載）短期效應作用下，應滿足σ stσ pc≤ 的要求。 式中，σ st為在作用（或荷載）短期效應組合 Ms 作用下，構件抗裂驗算邊緣混凝土的法向拉應力；σ pc 為扣除全