【正文】 該梁所屬的橋位于野外一般地區(qū)，相對(duì)濕度為75%，查《公預(yù)規(guī)》：。混凝土收縮應(yīng)變終極值為：。按照《公預(yù)規(guī)》混凝土收縮、徐變終極值引起的受拉區(qū)預(yù)應(yīng)力鋼筋的應(yīng)力損失按下式計(jì)算： 式中：——加載齡期為時(shí)混凝土收縮應(yīng)變終極值 ——加載齡期為時(shí)混凝土徐變系數(shù)終極值； ——加載齡期，即達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度為90%的齡期，近似按標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件計(jì)算則有：，則可得；對(duì)于二期恒載的加載齡期，假定為。為傳力錨固時(shí)在跨中和L/4截面的全部受力鋼筋(包括預(yù)應(yīng)力鋼筋和縱向非預(yù)應(yīng)力受力鋼筋，為簡(jiǎn)化計(jì)算不計(jì)構(gòu)造鋼筋影響)截面重心處，由、所引起 的混凝土正應(yīng)力的平均值?？紤]到加齡期不同，按徐變系數(shù)變小乘以折減系數(shù)。計(jì)算和引起的應(yīng)力時(shí)采用第一階段截面特性。則得： 則構(gòu)件受拉區(qū)全部縱向鋼筋截面重心處的由預(yù)應(yīng)力和結(jié)構(gòu)自重產(chǎn)生的混凝土法向應(yīng)力： 則： 成橋后張拉N7號(hào)鋼束時(shí)混凝土彈性壓縮引起的預(yù)應(yīng)力損失成橋后張拉N7號(hào)鋼束時(shí)，此時(shí)引起混凝土彈性壓縮，這時(shí)已張拉的N1N6號(hào)鋼束會(huì)引起應(yīng)力損失。但由于張拉N7號(hào)鋼束時(shí)，N1N6號(hào)鋼束已經(jīng)灌漿，故不考慮該項(xiàng)損失對(duì)預(yù)應(yīng)力的影響。 不同荷載位置的截面鋼束應(yīng)力損失平均值及有效預(yù)應(yīng)力見(jiàn)表215。表215 各截面鋼束應(yīng)力損失平均值及有效預(yù)應(yīng)力匯總截面 位置預(yù)加應(yīng)力階段使用階段鋼束有效應(yīng)力預(yù)加力階段使用階段跨中截面0L/4截面變化點(diǎn)截面支點(diǎn)截面注：本表格中其它截面(除過(guò)四分點(diǎn)截面)的數(shù)據(jù)計(jì)算均采用上述四分點(diǎn)截面的計(jì)算方法。 主梁截面受力驗(yàn)算 持久狀況承載能力極限狀態(tài)承載力驗(yàn)算(1) 一般取彎矩最大的跨中截面進(jìn)行正截面承載力計(jì)算，先按照第一類(lèi)T形截面梁，略去構(gòu)造鋼筋的影響，則混凝土受壓區(qū)高度為： 受壓區(qū)全部位于翼緣板內(nèi)，說(shuō)明確實(shí)是第一類(lèi)T型截面梁?？缰薪孛娴念A(yù)應(yīng)力鋼筋的合力作用點(diǎn)到截面底邊距離，則 梁跨中截面彎矩組合設(shè)計(jì)值。截面抗彎承載力為： 故跨中截面承載力滿(mǎn)足要求。(2) 斜截面承載力計(jì)算首先預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支梁橋應(yīng)按規(guī)定需要驗(yàn)算的各個(gè)截面進(jìn)行斜截面抗剪承載力驗(yàn)算，此處選取跨中截面進(jìn)行斜截面抗剪承載力驗(yàn)算。首先，根據(jù)公式進(jìn)行截面抗剪強(qiáng)度上、下限復(fù)核，即 式中：——驗(yàn)算截面處剪力組合設(shè)計(jì)值，這里； ——混凝土強(qiáng)度等級(jí)，這里； ——相應(yīng)于剪力組合設(shè)計(jì)值處的截面有效高度，即自縱向受拉鋼筋合 力點(diǎn)(包括預(yù)應(yīng)力鋼筋和非預(yù)應(yīng)力鋼筋)至混凝土受壓邊緣的距離； ——預(yù)應(yīng)力提高系數(shù)，取。代入相應(yīng)的數(shù)據(jù)可得： 計(jì)算表明，截面尺寸滿(mǎn)足要求，不需要進(jìn)行斜截面承載力的計(jì)算，但為防止破壞，按《公橋規(guī)》規(guī)定，按構(gòu)造進(jìn)行配置箍筋即可。 持久狀況構(gòu)件的應(yīng)力驗(yàn)算 (1) 截面混凝土的正應(yīng)力驗(yàn)算對(duì)于預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支梁的正應(yīng)力，應(yīng)該取各個(gè)截面分別進(jìn)行驗(yàn)算。應(yīng)力計(jì)算的作用取標(biāo)準(zhǔn)值，汽車(chē)荷載計(jì)入沖擊系數(shù)，此處選取的是跨中截面。跨中截面混凝土上邊緣壓應(yīng)力計(jì)算值為： 故持久狀況下跨中截面混凝土正應(yīng)力驗(yàn)算滿(mǎn)足要求。(2) 持久狀況的預(yù)應(yīng)力鋼筋的正應(yīng)力驗(yàn)算根據(jù)《公預(yù)規(guī)》7．1．5條，使用階段預(yù)應(yīng)力鋼筋拉應(yīng)力應(yīng)符合下列要求： 式中：——在作用標(biāo)準(zhǔn)效應(yīng)組合下受拉區(qū)預(yù)應(yīng)力鋼筋產(chǎn)生的拉應(yīng)力，按下式計(jì)算：——在作用標(biāo)準(zhǔn)效應(yīng)組合下預(yù)應(yīng)力鋼筋重心處混凝土的法向拉應(yīng)力。取最不利位置跨中截面進(jìn)行驗(yàn)算： 則鋼束應(yīng)力為： 計(jì)算表明預(yù)應(yīng)力鋼筋拉應(yīng)力超過(guò)規(guī)定范圍值，滿(mǎn)足了鋼筋應(yīng)力要求。(3) 持久狀況下的混凝土主應(yīng)力驗(yàn)算實(shí)際計(jì)算中應(yīng)根據(jù)需要增加驗(yàn)算截面，而此處選取剪力和彎矩都有較大變化的變化點(diǎn)截面進(jìn)行計(jì)算。對(duì)其上梗肋 (II)、凈軸(nn)、換軸(oo)和寫(xiě)梗肋處進(jìn)行驗(yàn)算，可變作用引起的剪力標(biāo)準(zhǔn)組合值，見(jiàn)圖214所示。則剪力： 圖214 靜矩計(jì)算圖式(尺寸單位：mm)正應(yīng)力： 則得主應(yīng)力：混凝土的主壓應(yīng)力限制值為： 故混凝土主壓應(yīng)力計(jì)算值均小于限制值，滿(mǎn)足要求。最大主拉應(yīng)力為：按照《公橋規(guī)》的要求，僅需要按照構(gòu)造布置箍筋。 短暫狀況的正應(yīng)力驗(yàn)算構(gòu)件在制作、運(yùn)輸及安裝等施工階段。短暫狀態(tài)下(預(yù)加應(yīng)力階段)梁跨中截面上、下緣的正應(yīng)力：上緣： 下緣： 代入相應(yīng)的數(shù)據(jù)可得： 預(yù)加應(yīng)力階段混凝土的壓應(yīng)力滿(mǎn)足應(yīng)力限制值的要求，混凝土的拉應(yīng)力通過(guò)規(guī)定的預(yù)拉區(qū)配筋率來(lái)防止出現(xiàn)裂縫，預(yù)拉區(qū)混凝土沒(méi)有出現(xiàn)拉應(yīng)力，%配筋率的縱向鋼筋即可。支點(diǎn)截面或運(yùn)輸、安裝階段的吊點(diǎn)截面的應(yīng)力驗(yàn)算，其方法與思路均相同。 抗裂性驗(yàn)算(1) 作用短期效應(yīng)組合作用下的正截面抗裂驗(yàn)算正截面抗裂驗(yàn)算取跨中截面進(jìn)行跨中截面：可得： 由荷載產(chǎn)生的構(gòu)件抗裂驗(yàn)算邊緣混凝土的法向拉應(yīng)力的計(jì)算 而，說(shuō)明截面在作用短期效應(yīng)組合作用下沒(méi)有消壓，結(jié)果符合抗裂要求。(2) 正截面混凝土抗裂驗(yàn)算對(duì)于預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件，作用荷載短期效應(yīng)組合作用下的混凝土拉應(yīng)力應(yīng)滿(mǎn)足下列要求： 由以上結(jié)果知，計(jì)算結(jié)果滿(mǎn)足《公預(yù)規(guī)》中A類(lèi)部分預(yù)應(yīng)力構(gòu)件按作用短期效應(yīng)組合計(jì)算的抗裂要求。同時(shí)A類(lèi)部分預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件還必須滿(mǎn)足作用長(zhǎng)期效應(yīng)組合的抗裂要 所以構(gòu)件滿(mǎn)足《公預(yù)規(guī)》中A類(lèi)部分預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的作用長(zhǎng)期效應(yīng)組合的抗裂要求。(3) 作用短期效應(yīng)組合作用下的斜截面抗裂驗(yàn)算斜截面抗裂驗(yàn)算應(yīng)該選取剪力和彎矩較大的最不利區(qū)段截面進(jìn)行，該處仍選取剪力和彎矩變化都較大的變化點(diǎn)截面進(jìn)行驗(yàn)算，其它截面的方法相同。剪應(yīng)力： 正應(yīng)力： 主應(yīng)力： 作用短期效應(yīng)組合下抗裂計(jì)算的混凝土的主拉應(yīng)力限制值為 綜上所述，以上主拉應(yīng)力均符合要求，所以變化點(diǎn)截面滿(mǎn)足作用短期效應(yīng)組合作用下的斜截面抗裂驗(yàn)算要求。 局部受壓區(qū)尺寸要求后張法預(yù)應(yīng)力混凝土梁的端部，由于錨頭集中力的作用，錨下混凝土將承受很大的局部壓力，可能使梁端產(chǎn)生縱向裂縫，需進(jìn)行局部承受壓力驗(yàn)算。不扣除孔洞的面積： 扣除孔洞的面積：局部受壓計(jì)算底面積： 混凝土局部承壓承載力提高系數(shù)： 則： 計(jì)算表明局部承壓區(qū)尺寸滿(mǎn)足要求。 局部抗壓承載力計(jì)算采用的間接鋼筋為HRB335的螺紋旋型鋼筋，直徑為12mm，間距，螺旋形鋼筋的中心直徑為200mm，則： 則故局部抗壓承載力計(jì)算符合要求。根據(jù)主梁截面在各階段混凝土正應(yīng)力驗(yàn)算結(jié)果，可知主梁在使用荷載作用下截面不開(kāi)裂。 主梁變形驗(yàn)算 荷載短效應(yīng)作用下主梁撓度驗(yàn)算現(xiàn)將可變荷載作為均布荷載作用在主梁上，則主梁跨中撓度系數(shù)，荷載短期效應(yīng)的可變荷載值為，則由可變荷載引起的簡(jiǎn)支梁跨中截的撓度為：短期荷載效應(yīng)組合考慮長(zhǎng)期效應(yīng)的撓度增長(zhǎng)系數(shù)，則考慮長(zhǎng)期效應(yīng)的可變荷載引起的撓度值為： 即滿(mǎn)足要求。 考慮長(zhǎng)期效應(yīng)的一期恒載、二期恒載引起的撓度 預(yù)加應(yīng)力引起的上拱度計(jì)算采用L/4截面處的使用階段預(yù)加力矩作用為全梁平均預(yù)加力矩計(jì)算值，即： 截面慣性矩采用預(yù)加力階段的截面慣性矩，即，則主梁上拱度為：考慮長(zhǎng)期效應(yīng)的預(yù)加力引起的上拱度值為。 預(yù)拱度的設(shè)置梁在預(yù)加力和荷載短期效應(yīng)組合共同作用下并考慮長(zhǎng)期效應(yīng)的撓度為 預(yù)加力產(chǎn)生的長(zhǎng)期反拱值大于按荷載短期效應(yīng)組合計(jì)算的長(zhǎng)期撓度值，所以不需要設(shè)置預(yù)拱度。3 汝南黃埠大橋支座設(shè)計(jì)橋梁作為鐵路運(yùn)輸系統(tǒng)重要的一環(huán)，在整個(gè)交通運(yùn)輸系統(tǒng)中處于極其重要的地位，是交通生命線(xiàn)工程的重要組成部分和樞紐工程。近年來(lái)，由于地震等自然災(zāi)害和其他人為因素的影響，使橋梁結(jié)構(gòu)不能保證人們正常的日常生活，故對(duì)于保證橋梁結(jié)構(gòu)安全和正常使用是很重要的，所以在本次橋梁支座設(shè)計(jì)中，首先選擇合適的橋梁支座型式，避免由于支座部分而橋梁結(jié)構(gòu)的整個(gè)破壞。 常用支座簡(jiǎn)介 板式橡膠支座板式橡膠支座是橋梁結(jié)構(gòu)中采用最普遍的隔振器，它由橡膠片與鋼板交替疊合粘接而成所以又稱(chēng)疊層橡膠支座。由于鋼板對(duì)橡膠片橫向變形產(chǎn)生約束，使疊層橡膠墊具有非常大的豎向剛度。在水平剛度方面，薄鋼板不影響橡膠的剪切變形，因而保持了橡膠固有的柔韌性。板式橡膠支座由多層天然橡膠與薄鋼板鑲嵌、粘合、硫化而成一種橋梁支座產(chǎn)品。該種類(lèi)型的橡膠支座有足夠的豎向剛度以承受垂直荷載，且能將上部構(gòu)造的壓力可靠地傳遞給墩臺(tái)；有良好的彈性以適應(yīng)梁端的轉(zhuǎn)動(dòng)；有較大的剪切變形以滿(mǎn)足上部構(gòu)造的水平位移；具有構(gòu)造簡(jiǎn)單、安裝方便、節(jié)省鋼材、價(jià)格低廉、養(yǎng)護(hù)簡(jiǎn)便、易于更換等特點(diǎn)。 聚四氟乙烯滑動(dòng)支座聚四氟乙烯滑動(dòng)支座是一種柔性支座，它是利用聚四氟乙烯摩擦系數(shù)較小的特點(diǎn)，將其粘帖在支座上表面，另在梁底部支撐處設(shè)置一塊有一定光潔度的不銹鋼鋼板，使鋼板能在支座表面上來(lái)回滑動(dòng)，從而可以滿(mǎn)足較大的橫向位移的要求，聚四氟乙烯滑動(dòng)支座的應(yīng)用已有近40年的歷史，早期只是應(yīng)用于較大跨度的橋梁上，以適應(yīng)溫度變化引起的結(jié)構(gòu)伸縮變形和風(fēng)荷載的作用。目前這種支座己被用于隔振目的。采用聚四氟乙烯支座隔震的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)輸入地震波頻率特性不敏感。但由于它不具有向平衡位置的恢復(fù)力特性，使梁體與墩、臺(tái)之間的相對(duì)位移很難控制。 鉛芯橡膠支座鉛芯橡膠支座是一種在板式橡膠支座的中心壓入鉛芯構(gòu)成的隔震裝置。鉛芯具有良好的力學(xué)特性，具有較低的屈服剪力；具有足夠高的初始剪切剛度；具有理想彈塑性性能且對(duì)于塑性循環(huán)具有很好的耐疲勞性能。換句話(huà)說(shuō)，鉛芯能夠提供地震下的耗能能力和靜力荷載下所必須的剛度。因此，由鉛芯和板式橡膠支座結(jié)合的鉛芯橡膠支座能夠滿(mǎn)足一個(gè)良好減隔震裝置所必需的要求：在較低水平力作用下，具有較高的初始剛度，變形很??；在地震作用下，鉛芯屈服，剛度降低，延長(zhǎng)了結(jié)構(gòu)周期，并消耗地震能量。故本設(shè)計(jì)通過(guò)支座形式特點(diǎn)，選用板式橡膠支座。 支座計(jì)算采用板式橡膠支座，設(shè)計(jì)按《公預(yù)規(guī)》8．4條要求進(jìn)行。 選定支座的平面尺寸橡膠支座的平面尺寸由橡膠板的抗拉強(qiáng)度和梁端或墩臺(tái)頂混凝土的局部承壓強(qiáng)度來(lái)確定。對(duì)橡膠板應(yīng)滿(mǎn)足： 選定支座平面尺寸并且設(shè)中間橡膠片厚度為5mm。則支座形狀系數(shù)為： 即滿(mǎn)足規(guī)范要求。式中：——中間層橡膠片厚度，取。橡膠片的平均容許壓應(yīng)力為，橡膠支座的剪變彈性模量 (常溫下)，橡膠支座的抗壓彈性模量為。計(jì)算時(shí)最大支座反力為。則得： (可以選用) 確定支座的厚度 主梁的計(jì)算溫差取，溫度變形由兩端的支座均攤，則每一個(gè)支座承受的水平位移為： 計(jì)算汽車(chē)荷載制動(dòng)力引起的水平位移，首先需確定作用在每一個(gè)支座上的制動(dòng)力。按《公預(yù)規(guī)》4．3．6條規(guī)定，汽車(chē)荷載制動(dòng)力為一車(chē)道上總重力的10%，一車(chē)道的荷載總重力為：，由要求不小于165，取制動(dòng)力為165。五根梁共10個(gè)支座，每支座承受的水平力 為： 按《公預(yù)規(guī)》8．4條要求，橡膠層總厚度應(yīng)滿(mǎn)足：(1) 不計(jì)汽車(chē)制動(dòng)力時(shí)：；(2) (3) 選用六層鋼板、七層橡膠組成的橡膠支座。，，則：橡膠片的總厚度： 。支座總厚度： 。綜上所述支座厚度滿(mǎn)足規(guī)范要求。 驗(yàn)算支座的偏轉(zhuǎn)支座的平均壓縮變形為： 其中：橡膠支座的彈性模量： 按照《公預(yù)規(guī)》規(guī)范要求應(yīng)滿(mǎn)足，即： 梁端轉(zhuǎn)角為：(f是公路I級(jí)荷載下的跨中撓度，)故。而，即符合規(guī)范要求。 驗(yàn)算支座的抗滑穩(wěn)定性按照《公預(yù)規(guī)》(JTG D622004)條規(guī)定得：汽車(chē)荷載引起的最小支撐反力： 由于溫度變化引起的水平力： 則： 以及 綜上所述支座不會(huì)發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)。 板式橡膠支座施工特點(diǎn)板式橡膠支座施工過(guò)程中要保持墩臺(tái)墊石頂面清潔。如果支承墊石標(biāo)高差距超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)要求，必須用水泥砂漿進(jìn)行標(biāo)高調(diào)整。在支承墊石上按設(shè)計(jì)圖標(biāo)出中心，安裝時(shí)橡膠支