【導(dǎo)讀】預(yù)應(yīng)力鋼束與管道壁之間的摩擦損失引起的預(yù)應(yīng)力損失???由錨具變形、鋼束回縮引起的預(yù)應(yīng)力損失????????成橋后張拉N6號鋼束混凝土彈性壓縮引起的預(yù)應(yīng)力損失?持久狀態(tài)承載能力極限狀態(tài)承載力驗算????????4專題研究——橫隔梁作用效應(yīng)計算與截面設(shè)計?????確定作用在跨中橫隔梁上的可變作用????????該橋是國道218線清水河至伊寧高速公路第一合同段內(nèi)的一座大橋，起點樁號為K2+417，中心樁號為K2+510，終點樁號為K2+603，全橋長180m。速米每秒，設(shè)計水位為，地表水對混凝土無腐蝕。所處區(qū)域為溫帶干旱型氣候，夏季溫和濕潤，秋季天高氣爽，降。平均氣溫為9℃，極端最低氣溫℃，極端。地震基本烈度為Ⅶ度，地震動峰值加速度?！豆蜂摻罨炷良邦A(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范》,結(jié)合G218線清水河至伊寧高速公路大東溝大橋的橋位水文地質(zhì)情況，2-3個可行性方案?？讖讲贾茫簶?biāo)準(zhǔn)跨徑20m,9³20m,全長180m。采用柱式墩、肋板式橋臺和埋置式橋臺，基礎(chǔ)為條形基礎(chǔ)。

　　

【正文】 慣性矩 : 2n js i()I I n A y y? ? ?? ? ? 計算結(jié)果見表 314。 山東科技大學(xué)學(xué)生畢業(yè)設(shè)計（論文） 34 表 314 跨中翼緣 全寬截面面積和慣性矩計算表 截面 分塊名稱 分塊面積 i 2(cm)A 分塊面積 重心至 上緣距離 i(cm)y 分塊面積 對上緣 靜距 i 3(cm)S 全截面 重心至 上緣距離 s(cm)y 分塊面積 自身慣距 i 4(cm)I i s i(cm)d y y?? 2p i i4(cm)I Ad? ipI I I?? ?? ?1b 160cm 凈 截 面 毛截面 57248299 148187 扣管道面積 )( An? 略 4422057 ∑ — 57248299 — 4273870 ?1b 225cm 換 算 截 面 毛截面 96027 鋼束換算面積 Ep( 1)nA? ?? 略 3815723 ∑ — — 3911750 計算數(shù)據(jù) Δ A=π179。 179。 ( 2cm ) n=7 Ep? = （ 1）整體截面幾何特性計算 在使用荷載階段需要計算大截面（結(jié)構(gòu)整體化以后的截面）的幾何特性，計算公式如下： 截面積： 0 E p( 1)A A n A?? ? ? ? 山東科技大學(xué)學(xué)生畢業(yè)設(shè)計（論文） 35 截面慣性矩 ： 0 E p 0 s i( 1 ) ( )I I n A y y?? ? ? ? ? ? 其結(jié)果列于 314 表。 以上式中： A ,I I—— 分別為混凝土毛截面面 積和慣性矩； A? ， pA? —— 分別為一根管道截面面積和鋼束截面積； jsy ， 0sy —— 分別為凈截面和換算截面重心到主梁上緣的距離； iy —— 分面積重心到主梁上緣的距離； n —— 計算面積內(nèi)所含的管道（鋼束）數(shù)； Ep? —— 鋼束 與混凝土的彈性模量比值，由表得 ?? 。 （ 2）有效分布寬度內(nèi)截面幾何特性計算 根據(jù)《公預(yù)規(guī)》 條，預(yù)應(yīng)力混凝土梁在計算應(yīng)力引起的混凝土應(yīng)力時，預(yù)加應(yīng)力作為軸向力產(chǎn)生的應(yīng)力按實際翼緣全寬計算，由預(yù)加應(yīng)力偏心距引起的彎矩產(chǎn)生的盈利按翼緣有效寬度計算。因此表中的抗彎慣性矩應(yīng)進(jìn)行折減。由于采用有效寬度方法計算的等效法向應(yīng)力體積和原全寬內(nèi)實際的法向應(yīng)力體積是相等的，因此用有效寬度截面計算等代法向應(yīng)力時，中性軸應(yīng)取原全寬截面的中性軸。 ①有效分布寬度的計算 根據(jù)《公預(yù)規(guī)》 條，對于 T 形截面受壓區(qū)翼緣計算寬度 39。fb ，應(yīng)取用下列三者中的最小值： 39。f 2900 9 6 6 .6 7 ( c m )33lb ? ? ? 39。f 225b cm? （主梁間距） 39。39。f h f2 1 2 2 0 2 3 0 1 2 1 5 2 6 0 ( c m )b b b h? ? ? ? ? ? ? ? ? 此處 hh3bh? ，根據(jù)規(guī)范，取 hh3 30(cm )bh?? 故： 39。f 225cmb ? 。 其中： 39。fb —— 受壓區(qū)翼緣計算寬度； b —— 梁腹板寬度； hb —— 承托長度； 山東科技大學(xué)學(xué)生畢業(yè)設(shè)計（論文） 36 39。fh —— 受壓區(qū)翼緣突出板的厚度； ②有效分布寬度內(nèi)截面幾何特性計算 由于截面寬度不折減，截面的抗彎慣性矩也不需折減，取全寬截面值。 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，這個階段的剪力應(yīng)該疊加。在每一個階段中，凡是中和軸位置和面積突變處的剪應(yīng)力，都是需 要計算的。如，張拉階段和使用階段的截面積（圖 317），除了兩個階段 aa 和 bb位置的剪力需要計算外，還應(yīng)計算： 圖 317 靜距計算圖式（尺寸單位： mm） （ 1）在張拉階段，凈截面的中和軸（簡稱凈軸）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，換算截面的中和軸（簡稱換軸）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的剪應(yīng)力疊加。 因此，對于每一個荷載作用階段，需要計算四個位置（共 8 種）的剪應(yīng)力，即需要計算下面幾種情況的靜矩： ① aa 線（圖 317）以上（ 或以下）的面積對中性軸（靜軸和換軸）的靜矩 。 ② bb線以上（或以下）的面積對中性軸（靜軸和換軸）的靜矩 。 ③凈軸（ nn）以上（或以下）的面積對中性軸（靜軸和換軸）的靜矩 。 ④換軸（ oo）以上（或以下）的面積對中性軸（靜軸和換軸）的靜矩 。山東科技大學(xué)學(xué)生畢業(yè)設(shè)計（論文） 37 計算結(jié)果列于表 315。 表 315 跨中截面對重心軸靜矩計算 分塊名稱 及序號 ?1b 160cm sy = ?1b 225cm sy = 靜距類別及符號 分塊面積 i 3(cm)A 分塊面積重心 至全截面重心 距離 i(cm)y 對凈軸 * 靜距 ij i i3(cm )S A y?? 靜距類別及符號 分塊面積 i 3(cm)A 分塊面積重心 至全截面重心 距離 i(cm)y 對 換 軸 * 靜距 ij i i3(cm )S A y?? 翼板① 翼緣部分 2400 202020 翼緣部分 3375 三角承托② 對凈軸 * 500 對 換 軸 * * 500 35610 肋部③ 靜距 anS 200 14268 靜距 aoS 200 13910 ∑ （ 3cm ） — — （ 3cm ） — — 下三角④ 馬蹄部分 對凈軸靜距 bnS （ 3cm ） 馬蹄部分 對 換 軸靜距 boS （ 3cm ） 馬蹄⑤ 1375 175230 1375 肋部⑥ 300 32232 300 33975 管道或鋼束 ∑ — — — — 翼板① 凈軸以上 凈面積對 凈軸靜距 nnS （ 3cm ） 2400 202020 凈軸以上 換算 面積對 換 軸靜距 noS （ 3cm ） 3375 267975 三角承托② 500 500 35610 肋部③ 1514 1514 ∑ — — — — 翼板① 凈軸以上 凈面積對 凈軸靜距 onS （ 3cm ） 2400 202020 換 軸以上 換算 面積對 換 軸靜距 ooS （ 3cm ） 3375 267975 三角承托② 500 500 35610 肋部③ 1438 1438 ∑ — — — — 注：﹡指凈截面重心軸；﹡﹡指換算截面重心軸。 山東科技大學(xué)學(xué)生畢業(yè)設(shè)計（論文） 38 截面幾何特性匯總 其它截面特性值均可用同樣方法計算， 下面將 計算結(jié)果一并列于表31。 表 316 主梁截面特性值總表 名稱 符號 單位 截面 跨中 四分點 N6 錨固點 支點 混 凝 土 凈 截 面 凈面積 nA 凈慣距 nI 52974428 52548317 72484350 73143108 凈軸到截面上緣距離 nsy 凈軸到截面下緣距離 nxy 截面 抵抗距 上緣 nsW 577890 578992 721740 724907 下緣 nxW 376272 377539 559422 566562 對凈軸 靜距 翼緣部分面積 anS 270001 271396 凈軸以上面積 nnS 440805 441588 換軸以上面積 onS 439922 440434 馬蹄部分面積 bnS — — 鋼束群重心到凈軸距離 ne 混 凝 土 換 算 截 面 換算面積 oA 換算慣距 oI 67947394 67820856 85602432 84981692 換軸到截面上緣距離 osy 換軸到截面下緣距離 oxy 截面 抵抗距 上緣 osW 815782 814794 903265 900039 下緣 oxW 495398 494341 633014 626801 對換軸 靜距 翼緣部分面積 aoS 371012 369501 凈軸以上面積 ooS 518023 516732 換軸以上面積 ooS 518902 517887 馬蹄部分面積 boS — — 鋼束群重心到換軸距離 oe 鋼束群重心到截面下緣距離 pa 山東科技大學(xué)學(xué)生畢業(yè)設(shè)計（論文） 39 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。后張法梁的預(yù)應(yīng)力損失包括前期預(yù)應(yīng)力損失（鋼束與管道壁的摩擦損失，錨具變形、鋼束回縮引起的損失，分批張拉混凝土彈性壓縮引起的損失）和后期預(yù)應(yīng)力損失（鋼絞線應(yīng)力松弛、混凝土收縮和徐變引起的應(yīng)力損失），而梁內(nèi)鋼束的錨固應(yīng)力和有效應(yīng)力（永久應(yīng)力）分別等于張拉應(yīng)力扣除相應(yīng)階段的預(yù)應(yīng)力損失。 預(yù)應(yīng)力損失值因梁截面位置不同而有差異，選四分點截面（即有直線束，又有曲線束通過）計算。對于其它截面均可用同樣方法計算，它們的計算結(jié)果均列入鋼束預(yù)應(yīng)力損失及預(yù)加內(nèi)力一覽表內(nèi) 。 預(yù)應(yīng)力鋼束與管道壁之間的摩擦損失引起的預(yù)應(yīng)力損失 按《公預(yù)規(guī)》 條規(guī)定，計算公式為： (μθ+kx)l1 con [1 ]e???? 式中： con? —— 張拉鋼束時錨下的控制應(yīng)力；根據(jù)《公預(yù)規(guī)》 條規(guī)定，對于鋼絞線取張拉控制應(yīng)力為： c o n p k0 . 7 5 0 . 7 5 1 8 6 0 1 3 9 5 (M P a )f? ? ? ? ? μ —— 鋼束與管道壁的摩擦系數(shù)，對于預(yù)埋波紋管取μ =； θ —— 從張拉端到計算截面曲線管道部分切線的夾角之和（ rad）； k—— 管道每米局部偏差對摩擦的影響系數(shù)，取 k=； x—— 從張拉端到計算截面的管道長度（ m），可近似取其在縱軸上的投影長度（見 316圖所示）， 例如， 當(dāng)四分點為計算截面時， xi /4x a l?? 。 由錨具變形、鋼束回縮引起的預(yù)應(yīng)力損失 按《公預(yù)規(guī)》 條規(guī)定，對于曲線預(yù)應(yīng)力筋，在計算錨 具變形、鋼束回縮引起的預(yù)應(yīng)力損失時，應(yīng)考慮錨固后反向摩擦的影響。根據(jù)《公預(yù)規(guī)》附錄 D， l2? 計算公式如下。 反向摩擦影響長度： pfdlEl??? ??? 式中： l?? —— 錨具變形、鋼束回縮值（ mm），按《公預(yù)規(guī)》 條采用； 山東科技大學(xué)學(xué)生畢業(yè)設(shè)計（論文） 40 表 317 跨中截面管道摩擦損失 11? 計算表 鋼束號 ??? ??* x kx??? ( )1 kxe???? ( )con[1 ]kxe ??? ?? )(? （ rad） （ m ） （ MPa） N1（ N2) 7 N3（ N4) 7 N5 N6 注： *見表 312 所示，其中 ? 值由表中的 ?cos 值反求得到。 下同 表 318 四分點截面管道摩擦損失 11? 計算表 鋼束號 ??? ??* x kx??? ( )1 kxe???? ( )con[1 ]kxe ??? ?? )(? （ rad） （ m ） （ MPa） N1（ N2) 7 N3（ N4) 7 N5 N6 表 319 N6錨固點截面管道摩擦損失 11? 計算表 鋼束號 ??? ??* x kx??? ( )1 kxe???? ()con[1 ]kxe ??? ??? )(? （ rad） （ m ） （ MPa） N1（ N2) N3（ N4) N5 表 320 支點截面管道摩擦損失 11? 計算表 鋼束號 ??? ??* x kx??? )(1 kxe ??? ?? ]1[ )( kxcon e ??? ??? )(? （ rad） （ m ） （ MPa） N1（ N2) 0 0 N3（ N4) 0 0 N5 0 0