【文章內(nèi)容簡介】 kN?mkNkN?mkNkN①第一期永久作用0②第二期永久作用0③總永久作用（=①+②） ④可變作用（汽車）⑤可變作用（汽車）沖擊⑥標(biāo)準(zhǔn)組合（=③+④+⑤）⑦短期組合（=③+④）⑧極限組合（=③+[④+⑤]） 在預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁設(shè)計時，應(yīng)滿足結(jié)構(gòu)在正常使用極限狀態(tài)下的應(yīng)力要求和承載能力極限狀態(tài)的強(qiáng)度要求。以跨中截面按照上述要求對主梁所需的鋼束數(shù)進(jìn)行估算并確定主梁的配束數(shù)。按全預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件設(shè)計，在正常使用態(tài)組合計算使時，截面不允許出現(xiàn)拉應(yīng)力。當(dāng)截面混凝土不出現(xiàn)拉應(yīng)力控制時，則得到鋼束數(shù)n的估算公式： 式中： Mk—使用荷載產(chǎn)生的跨中彎矩標(biāo)準(zhǔn)組合值；C1—與荷載有關(guān)的經(jīng)驗系數(shù)，取值C1=；△Ap—，故ΔAp=Ks大毛截面的核心距，設(shè)梁高為h，Ks按下面公式計算： 式中： ep—預(yù)應(yīng)力鋼束重心至大毛截面重心軸的偏心距； ys—大毛截面形心到上緣的距離； ∑I—大毛截面的抗彎慣性矩；，公稱面積140mm2，標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度fpk=1860Mpa，設(shè)計強(qiáng)度為fpd=1260Mpa 彈性模量Ep=105Mpa。 kNm cm假設(shè) cm，則 cm則鋼束數(shù)n可求得為：根據(jù)極限狀態(tài)的應(yīng)力計算公式，受壓區(qū)混凝土達(dá)到極限強(qiáng)度fcd，應(yīng)力圖形呈矩形，同時預(yù)應(yīng)力鋼束達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度fpd，則鋼束數(shù)n的估算公式為： 式中： Md—承載能力極限狀態(tài)的跨中的最大彎矩組合值；α—經(jīng)驗系數(shù)，取α=；則估算得鋼束n為： 據(jù)上述兩種極限狀態(tài)估算結(jié)果在10束左右，故暫取鋼束數(shù)為n=10。 預(yù)應(yīng)力鋼束布置圖14 鋼束布置圖（單位：cm）1 對于跨中截面，在保證布置預(yù)留管道要求的前提下，應(yīng)盡可能加大鋼束群重心的偏心距。本設(shè)計預(yù)應(yīng)力孔道采用內(nèi)徑60mm，外徑67mm的金屬波紋管，管道至梁底和梁側(cè)凈距不應(yīng)小于30mm及管道直徑的一半。另外直線管道的凈距不應(yīng)小于40mm,，在豎直方向兩管道可重疊，跨中截面及端部截面構(gòu)造如下圖，N1，N2，N3，N4號鋼筋均需進(jìn)行平彎。求得跨中截面鋼束群重心至梁底距離為： cm2所有鋼束都錨固在梁端截面。對于錨固端截面，鋼束布置通?？紤]下述兩個方面：一是預(yù)應(yīng)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的要求。按照上述錨頭布置的均勻、分散原則，錨固端截面所布置的鋼束如下圖所示。鋼束群重心至梁底距離為： cm下面對鋼束群重心位置進(jìn)行復(fù)核，先計算錨固端截面的幾何特性，見表表7 錨固端截面幾何特性計算表分塊名稱分塊面積Ai分塊面積形心至上邊緣距離yi分塊面積形心對上緣靜矩Si=Aiyi分塊面積的自身慣性矩Iidi=ysyi分塊面積截面形心的慣性矩Ix=Aidi2I=Ii+Ixcm2cmcm3cm4cmcm4cm4頂板7500 937503906252203230022422925承托581腹板61505750254417176底板∑　　　　其中： cm cm上核心距為： cm下核心距為： cm cm= cm說明鋼束群重心處于截面的核心距范圍內(nèi)。 鋼束彎起角和線形的確定本設(shè)計預(yù)應(yīng)力鋼筋在跨中分四排，最下排兩根（N5）176。，176。為簡化計算和施工，所有鋼束布置的線性均為直線加圓弧，具體計算如下。 鋼束計算1 計算鋼束起彎點至跨中的位置。錨固點至支座中心線的水平距離為αxiαx5= 13－176。= cmαx4= －176。= cmαx3= －176。= cmαx2= －176。= cmαx1= －176。= cm鋼筋計算圖示和錨固段尺寸圖見下圖：圖15 錨固端尺寸圖（單位：cm）圖16 鋼束計算圖示表8 鋼束彎起點至跨中距離計算表鋼束號彎起高度y/cmy1/cmy2/cmL1/cmx3/cm彎起角（176。）R/cmx2/cmx1/cm5100447150364200281250198300（1）各鋼束重心位置計算由圖所示的幾何關(guān)系，當(dāng)計算截面在曲線段時，計算公式為：當(dāng)計算截面在近錨固點的直線段時，計算公式為：式中：——鋼束在計算截面處鋼束重心到梁底的距離； ——鋼束起彎前到梁底的距離； ——鋼束彎起半徑。（2） 計算鋼束群重心到梁底距離表9 各計算截面的鋼束位置及鋼束群重心位置截面鋼束號四分點5未彎起01994未彎起01993未彎起012020231142支點直線段5944793642028131198423 鋼束長度計算一根鋼束的長度為曲線長度、直線長度、與兩工作段長之和，其中鋼束曲線長度可按圓弧半徑及彎起角度計算，通過每根鋼束長度計算，就可以得到一片主梁和一孔橋所需鋼束總長度，用于備料和施工計算結(jié)果見下表： 表10 鋼束長度計算表鋼束號半徑R彎起角曲線長度直線長度L1有效長度鋼束預(yù)留長度鋼束長度cmradcmcmcmcmcmcm5 1001404 1501403 2001402 2501401300140本箱梁采用后張法施工，內(nèi)徑60mm的鋼波紋管成孔，當(dāng)混凝土達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度時進(jìn)行張拉，張拉順序和鋼束號相同，年平均相對濕度為80％。計算過程分三個階段，階段一為預(yù)制構(gòu)件階段，施工荷載為預(yù)制梁（包括橫隔梁）的自重，受力構(gòu)件按預(yù)制梁的凈截面計算；階段二為現(xiàn)澆混凝土形成整體階段，但不考慮現(xiàn)澆混凝土的承受荷載能力，施工荷載除階段一荷載之外，還應(yīng)包括現(xiàn)澆混凝土板的自重，受力構(gòu)件按預(yù)制梁灌漿后的換算截面計算。階段三為成橋階段，荷載除了階段一、二的荷載之外，還包括二期永久作用和活載，受力構(gòu)件按成梁后的換算截面計算。 截面面積及慣性矩計算，即階段二，只需計算小截面幾何特性。凈截面面積: An=A－nΔA凈截面慣性矩：In=I－nΔA(yisyi)2表11 跨中截面面積和慣性矩計算表截面分塊名稱分塊面積Ai分塊面積形心之上緣距離yi分塊面積對上緣靜矩si全截面重心至上緣距離yjs分塊面積的自身慣性矩Iidi=yjsyi分塊面積對截面形心的慣性矩IpI=∑Ip+∑Iicm2cmcm3cmcm4cmcm4cm4bi=240cm毛截面11616扣除管道面積158忽略∑11263bi=300cm毛截面12696鋼筋換算面積158忽略∑13152 表12 四分點截面面積和慣性矩計算表截面分塊名稱分塊面積Ai分塊面積形心之上緣距離yi分塊面積對上緣靜矩si全截面重心至上緣距離yjs分塊面積的自身慣性矩Iidi=yjsyi分塊面積對截面形心的慣性矩IpI=∑Ip+∑Iicm2cmcm3cmcm4cmcm4cm4bi=240cm毛截面11616扣除管道面積忽略∑11263 bi=340cm毛截面12696鋼筋換算面積忽略∑13152表13 支點截面面積和慣性矩計算表截面分塊名稱分塊面積Ai分塊面積形心之上緣距離yi分塊面積對上緣靜矩si全截面重心至上緣距離yjs分塊面積的自身慣性矩Iidi=yjsyi分塊面積對截面形心的慣性矩IpI=∑Ip+∑Iicm2cmcm3cmcm4cmcm4cm4bi=240cm毛截面15387扣除管道面積忽略∑15035bi=340cm毛截面16887鋼筋換算面積忽略∑17343 截面靜矩計算預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土在張拉階段和使用階段都要產(chǎn)生剪應(yīng)力，這兩個階段的剪應(yīng)力應(yīng)該疊加。在每個階段中，凡是中性軸位置和面積突變處的剪應(yīng)力，都需要計算，在張拉階段和使用階段應(yīng)計算得截面為：支點截面圖17 靜矩計算圖式（尺寸單位：cm）(1)在張拉階段，凈截面的中性軸（稱凈軸）位置產(chǎn)生的最大剪應(yīng)力，應(yīng)該與使用階段在凈軸位置產(chǎn)生的剪應(yīng)力疊加。(2)在使用階段，換算截面的中性軸（稱換軸）位置產(chǎn)生的最大剪應(yīng)力，應(yīng)該與張拉階段在換軸位置產(chǎn)生的剪應(yīng)力疊加。故對每一個荷載作用階段，需要計算四個位置的剪應(yīng)力，即需要計算下面幾種情況的靜距：1)aa 線以上（或以下）的截面對中性軸（凈軸和換軸）的靜矩2)bb線以上（或以下）的面積對中性軸（兩個）的靜矩；3)凈軸（n—n）以上（或以下）的面積對中性軸（兩個）的靜矩；4)換軸（o—o）以上（或以下）的面積對中性軸（兩個）的靜矩 表14 跨中截面對重心軸靜矩計算表分塊名稱及序號已知：b1=240cm,ys=,h=180cm靜矩類別及序號分塊面積Ai/cm分塊面積重心至全截面重心距離yi/cm對靜軸靜矩Si=Aiyi/cm3翼板1翼緣部分對靜軸靜矩San 256392承托2483∑底板4底板部分對靜軸靜矩Sbn1881管道或鋼束∑翼板1靜軸以上凈面積對靜軸靜矩Snn 256392承托2403肋部3∑翼板1換軸以上凈面積對靜軸靜矩Son 256392承托2483肋部3∑分塊名稱及序號已知：b1=300cm,ys=,h=180cm靜矩類別及序號分塊面積Ai/cm分塊面積重心至全截面重心距離yi/cm對靜軸靜矩Si=Aiyi/cm3翼板1翼緣部分對靜軸靜矩Sao5400承托2483∑底板4底板部分對靜軸靜矩Sbo1881管道或鋼束∑翼板1靜軸以上凈面積對靜軸靜矩Sno5400承托2483肋部3∑翼板1換軸以上凈面積對靜軸靜矩Soo5400承托2483肋部3∑表15 四分點截面對重心軸靜矩計算表分塊名稱及序號已知：b1=240cm,ys=,h=180cm靜矩類別及序號分塊面積Ai/cm分塊面積重心至全截面重心距離yi/cm對靜軸靜矩Si=Aiyi/cm3翼板1翼緣部分對靜軸靜矩San 承托2483∑底板4底板部分對靜軸靜矩Sbn1881管道或鋼束∑翼板1靜軸以上凈面積對靜軸靜矩Snn 承托2483肋部3∑翼板1換軸以上凈面積對靜軸靜矩Son 承托2483肋部3∑分塊名稱及序號已知：b1=300cm,ys=,h=180cm靜矩類別及序號分塊面積Ai/cm分塊面積重心至全截面重心距離yi/cm對靜軸靜矩Si=Aiyi/cm3翼板1翼緣部分對靜軸靜矩Sao5400承托2483489146∑底板4底板部分對靜軸靜矩Sbo1881管道或鋼束∑翼板1靜軸以上凈面積對靜軸靜矩Sno5400承托2483489146肋部3