【正文】 內(nèi)力計算及配筋34（5） （2） 0 （6） （3） 0 （7） S(4)56ud??0 預應力鋼束的估算及其布置 跨中截面鋼束的估算及確定《公橋規(guī)》規(guī)定，預應力梁應滿足正常使用極限狀態(tài)的應力要求和承載能力極限狀態(tài)的強度要求。以下就跨中截面在各種作用效應組合下，分別按照上述要求對主梁所需要的鋼束數(shù)進行估算，并且按照這些估算的鋼束數(shù)確定主梁。按正常使用極限狀態(tài)的應力要求估算鋼束數(shù) 對于簡支梁帶馬蹄的 T 型截面，當截面混凝土不出現(xiàn)拉應力控制時，則得到鋼束數(shù) n 的估算公式： 1()kPpspMCfe????式中： ——持久狀態(tài)使用荷載產(chǎn)生的跨中彎矩標準組合值， ；kMC1——與荷載有關(guān)的經(jīng)驗系數(shù)， 對于公路—II 級，取 C1=；——鋼絞線截面積，一根鋼絞線的截面積是 ，即：pA? 2cm=——鋼絞線的標準強度， =1860 ；pkf pkfMPa——上核心距，在前以算出 =；s s——鋼束偏心距，初估 =15cm；yeya已計算出前面出 ，則鋼束偏心距為：? c??按最大跨中彎矩值（I 號梁）計算： 3461 ()0()0. ()?????????河南理工大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第五章 主梁內(nèi)力計算及配筋35按承載能力極限狀態(tài)的應力要求估算鋼束數(shù)根據(jù)極限狀態(tài)的應力計算圖式，受壓區(qū)混凝土達到極限強度 ，應力圖cdf式呈矩形，同時預應力鋼束也達到設(shè)計強度 ，則鋼束的估算公式為：pdfkpdPMnahf????A式中： ——承載能力極限狀態(tài)的跨中最大彎距值；k ——經(jīng)驗系數(shù)，一般取 ~，本設(shè)計中取 ；a ? ——預應力鋼絞線的設(shè)計強度。pdf ???????A根據(jù)上述兩種極限狀態(tài)，取鋼束數(shù) 。n 預應力鋼束的布置 跨中截面預應力鋼束的布置對于跨中截面，在保證布置預留管道構(gòu)造要求的前提下，盡可能使鋼束群重心的偏心距大些。設(shè)計中采用內(nèi)徑 70mm，外徑 77mm 的預埋鐵皮波紋管， 《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范》 （JTG D622022） 條規(guī)定，管道至梁底和梁側(cè)凈距不應小于 3cm 及管道直徑的 ； 條規(guī)定，水平凈距不應小于/2l4cm，且不宜小于管道直徑的 倍。在豎直方向可疊加。根據(jù)以上規(guī)定，跨中截面的細部構(gòu)造如圖 所示。河南理工大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第五章 主梁內(nèi)力計算及配筋36錨 固 截 面 跨 中 截 面 圖 鋼束布置圖（單位：mm）由此可直接得出鋼束重心至梁底距離為： ????錨固端截面預應力鋼束的位置對于錨固端截面，鋼束布置考慮下述兩方面：一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；二考慮錨固頭布置的可能性，以滿足張拉操作方便的要求。鋼束群重心至梁底距離為： cm?????鋼束錨固端截面幾何特性見表 58。表 58 鋼束錨固端截面幾何特性 分塊名稱Ai2()cm1yi2Si3()c3=12Ii4()cm4di= ys yi5()I= Ai d2i4()cm6I= Ix + Ii 4()c7=4+6翼板 3300 24750 61875 17875968 17937843承托 24 102966 腹板 9250 994375 6446880 匯總 12574 24425814 （注：表中 ）???208..xyc?河南理工大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第五章 主梁內(nèi)力計算及配筋37故計算得： cmAy??????????..xs?()94.()2570ypak c????說明該鋼束群重心處于截面的核心范圍內(nèi)。鋼束彎起角和線性的確定 確定鋼束彎起角時，既要照顧到由其彎起產(chǎn)生足夠的豎向預剪力，又要考慮到所引起的摩擦預應力損失不宜過大。在設(shè)計中鋼束彎起角 和相應的彎曲?半徑 見表 59。為了簡化計算和施工，所有鋼束布置線形均為直線加圓弧，R并且整根鋼束都布置在同一個豎直面內(nèi)。鋼束計算 （1）計算鋼束彎起點和彎止點分別至跨中截面的水平距離 錨固點到制作中心線的水平距離：N1=N2=300100tan8=286mmN3=N4=300500tan8=230mmN5=300800tan8=188mm N6=3001100tan8=145mm N7=3001400tan8=103mm鋼束彎起布置如圖 所示。由 確定導線點距錨固點的水平cotdly???距離，由 確定彎起點至導線點的水平距離，所以彎起點至錨固點2tanblR???的水平距離為 ，則彎起點至跨中截面的水平距離為 。2wbl? ()2kwlxdl???根據(jù)圓弧切線的性質(zhì)，圖中彎止點沿切線方向至導線點的距離與彎起點至導線點的距離相等，所以彎止點至導線的水平距離為 ，則彎止點12cosbl??至跨中截面的水平距離為 。由此可計算出個各鋼束的控制點位置，12kbxl?各鋼束的控制參數(shù)見表 59。河南理工大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第五章 主梁內(nèi)力計算及配筋38θ主 梁 底 面 線錨 固 點 彎 止 點 導 線 點 彎 起 點 跨中截面圖 鋼束計算圖（單位：mm）NN2 號鋼束計算如下cotct8=246dlym???????2an0an139bR?25wdbll?()(3/286)4791kwx m????12coscos=1bl ????????795kbl ?同理可計算得其他控制點位置，將各鋼束的控制參數(shù)匯總于表 59。表 59 各鋼束的控制要素參數(shù)表 鋼束號升高值y(mm)彎起角θ（゜）彎起半徑 R（mm）支點至錨固的水平距離 d彎起點距離中截面水平距離 kx至導線點的水平距離 2bl彎止點至跨中距離 12kbxl?N7 1300 8 50000 103 5107 3496 12065N6 1200 8 45000 145 6211 3146 12473N5 1000 8 30000 188 8724 2099 12902NN3 600 8 25000 230 11963 1748 15442河南理工大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第五章 主梁內(nèi)力計算及配筋39NN1 300 8 20220 286 13791 1399 16575（2）各截面鋼束位置及其傾角計算鋼束上任一點 i 離梁端距離 及該處鋼束的傾角 ，式中 為鋼束iiay??i?a彎起前重心至梁底的距離； 為點所在的計算截面處鋼束位置的升高值。計算iy時，首先應判斷出 i 點所在處得區(qū)段，然后計算 及 ，即ii當 時，i 點位于直線段還未彎起， ，故 ；()ikx???0ic?10iam?0i??當 時，i 點位于圓弧彎曲段， 及 按下式計算，12()Likb??? ii?即 2()i ikcRx??1()sinikxR???當 時，i 點位于靠近錨固端的直線段，此時 ，12()ikbx???? i????按下式計算，即ic2()taniikbcxL?各截面鋼束位置 及其傾角 計算值詳見表 510。iai表 510 各截面鋼束位置（ ）及其傾角（ ）計算表 i i?計算截面 鋼束編 號 kx（mm） 12b?（mm） ikx?（mm） 1()snikixR??ic（ mm） iia??（mm）N7 5107 6958N6 6211 6261N5 8724 4178N3，N4 11963 3479跨中截面（II） 0ix?N1，N2 13791 2784為為負值，鋼束尚未彎起0 0 100N7 5107 6958 37686958 142 242N6 6211 6261 26646261 79 179N5 8724 4178 1514178 N3，N4 11963 3479 為負值 0 0 100L/4 截面875ixN1，N2 13791 2784 為負值 0 0 100N7 5107 6958 96436958 8 939 1039N6 6211 6261 85396261 8 818 918N5 8724 4178 60364178 8 613 713變化點截面14750ix?N3，N4 11963 3479 27873479 123 223河南理工大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第五章 主梁內(nèi)力計算及配筋40N1，N2 13791 2784 9592784 23 123N7 5107 6958 126436958 8 1625 1725N6 6211 6261 115396261 8 1505 1605N5 8724 4178 90264178 8 1390 1490N3，N4 11963 3479 57873479 8 679 779支點截面 1750ix?N1，N2 13791 2784 39592784 8 396 496 非預應力鋼筋截面積估算及布置按構(gòu)件承載能力極限狀態(tài)要求估算非預應力鋼筋數(shù)量：在確定預應力鋼筋數(shù)量之后，非預應力鋼筋根據(jù)正截面承載能力極限狀態(tài)的要求來確定。設(shè)預應力鋼筋和非預應力鋼筋的合力點到截面底邊的距離為。80sam? （1）判斷 T 形截面類型 39。39。0 150()(92) kNmk????????故屬于第一類 T 形截面（2）求受壓區(qū)高度計算受壓區(qū)高度 ，即39。00()2dcfxMbh???x，(192/)????39。855fxm??則根據(jù)正截面承載力計算需要的非預應力鋼筋截面面積為 39。 ???所以不需要配置非預應力鋼筋。 主梁截面幾何特性計算后張法預應力混凝土梁主梁截面幾何特性應根據(jù)不同的受力階段分別計算。在張拉鋼束時管道尚未壓漿，由預應力引起的應力按構(gòu)件混凝土凈截面計算；在實用階段，管道以壓漿，鋼束在混凝土之間已經(jīng)有很強的粘結(jié)力，故按換算截面計算。河南理工大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第五章 主梁內(nèi)力計算及配筋41（1）主梁預制并張拉預應力鋼筋主梁混凝土達到設(shè)計強度的 90%后，進行預應力的張拉，此時管道尚未壓漿，所以其截面特性為計入非預應力鋼筋影響（將非預應力鋼筋換算成混凝土）的凈截面，該截面的截面特性計算中應扣除預應力管道的影響，T 梁翼板寬度為 1600mm。（2）灌漿封錨，主梁吊裝就位并現(xiàn)澆 600mm 濕接縫預應力鋼筋張拉完成并進行管道壓漿、封錨后，預應力鋼筋能夠參與截面受力。主梁吊裝就位后現(xiàn)澆 600mm 濕接縫，但濕接縫還沒有參與截面受力，所以，此時的截面特性計算采用計入非預應力鋼筋和預應力鋼筋影響的換算截面，T 梁翼板寬度仍為 1600mm。（3）橋面、欄桿及人行道施工和營運階段 橋面濕接縫結(jié)硬后，主梁即為全截面參與工作，此時截面特性計算采用計入非預應力鋼筋和預應力鋼筋影響的換算截面，T 梁翼板有效寬度為 2200mm。截面幾何特性的計算可以列表進行，以第一階段跨中截面為例計算于表 511 中，同理，可求得其它受力階段控制截面幾何特性如表 512。表 511 第一階段跨中截面幾何特性計算 分塊名稱分塊面積 2()iAm重心i至梁頂離 iy()對梁頂邊的面積矩 3()iiSAym?自身慣性矩 4()iI()niym?24()xiniIAy??截面慣性矩 4()ixIm?混凝土全截面?810 ? ?預留管道面積54?1900 2?? 472?凈截面面積 . 9. 表 512 各控制截面不同階段的截面幾何特性匯總 3()Wm受力階段計算截面 2()iAm()uybm()pe4()I(/)uIy?/bI(/)pIe?階段Ⅰ：孔道壓漿跨中截面? ??河南理工大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第五章 主梁內(nèi)力計算及配筋42L/4 截面? ??變化點截面 72695階段支點截面 .跨中截面 ? ??.L/4 截面 變化點截面 Ⅱ：管道結(jié)硬后至濕接縫結(jié)硬前支點截面? ?.?跨中截面 301301370L/4 截面 .變化點截面84? 264?5269?5階段Ⅲ：濕接縫結(jié)硬后支點截面 持久狀況截面承載能力極限狀態(tài)計算 正截面承載力計算一般取彎矩最大的跨中截面進行正截面承載力計算。（1）求受壓區(qū)高度 先按第一類 T 形截面梁，略去構(gòu)造鋼筋的影響，由式 39。sdpdcdffAfbx??式中 ——普通鋼筋抗拉強度設(shè)計值 ——普通鋼筋面積s ——預應力鋼筋抗拉強度設(shè)計值pdf ——預應力鋼筋總面積A ——混凝土軸心抗拉強度設(shè)計值cdf河南理工大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第五章 主梁內(nèi)力計算及配筋43先按第一類