【導(dǎo)讀】本次畢業(yè)設(shè)計課題是4×30米先簡支后連續(xù)梁橋施工圖設(shè)計。為了計算結(jié)果的準(zhǔn)確。程，準(zhǔn)確的計算結(jié)果提高了工作效率。要包括上部結(jié)構(gòu)、下部結(jié)構(gòu)以及附屬結(jié)構(gòu)尺寸。其次，據(jù)施工工藝，建立模型劃分結(jié)構(gòu)。本課題結(jié)構(gòu)采用懸臂施工法，從施工工藝角度離散結(jié)構(gòu)劃分單元，支座及變截面。處必須為單元節(jié)點。內(nèi)力與位移，從而計算橋梁支座及跨中的剪力和彎矩。面積，本結(jié)構(gòu)為部分預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，預(yù)應(yīng)力鋼筋、普通鋼筋都需考慮。力鋼束的編束根數(shù)與束數(shù)。最后把初步擬定的鋼束信息輸入橋梁博士中，進(jìn)行結(jié)構(gòu)安全。束根數(shù)與束數(shù)以及加配普通鋼筋，最終使得結(jié)構(gòu)安全驗算合格。

　　

【正文】 面積； ppAA下上 、 — 分別表示截面上、下緣每束（股）預(yù)應(yīng)力筋的截面積； con? — 預(yù)應(yīng)力筋的張拉控制應(yīng)力； l? — 預(yù)應(yīng)力損失，按張拉控制應(yīng)力的 20％估算。 （ 2） 只在截面下緣配置預(yù)應(yīng)力筋時 由下緣預(yù)應(yīng)力鋼筋在截面上、下緣產(chǎn)生的應(yīng)力分別為： pe pepeN N eAW? ??下 下 下上 上 pe pepe N N eAW? ??下 下 下下下 由截面下緣不出現(xiàn)拉應(yīng)力來控制，下緣所需的有效預(yù)加力為： m a xspeMWNeAW???????下下下下≥ 由式conpeplNA ??? ?下下 可估算出下緣截面所需的鋼束的面積。 （ 3）只在截面上緣配置預(yù)應(yīng)力筋時 由上緣預(yù)應(yīng)力鋼筋在截面上、下緣產(chǎn)生的應(yīng) 力分別為： pe pepeN N eAW? ??上 上 上上 上 pe pepe N N eAW? ??上 上 上下下 由截面上緣不出現(xiàn)拉應(yīng)力來控制，上緣所需的有效預(yù)加力為： m inspeMWNeAW???????上上上上≥ 由式conpeplNA ??? ?上上可估算出上緣截面所需的鋼束的面積。 擬采用 ? 鋼絞線，單根鋼絞線的公稱截面面積 21 139mmpA ? ，抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值1860MPpk af ? ，張拉控制應(yīng)力取 c on 0. 75 0. 75 18 60 13 95 M Ppk af? ? ? ? ?，預(yù)應(yīng)力損失按張拉控制應(yīng)力的 20％估算。所需預(yù)應(yīng)力鋼絞線的面積為： conpepsNA ??? ? 由橋梁博士估算結(jié)構(gòu)配筋面積可得 到正常使用極限狀態(tài)短期荷載效應(yīng)組合下的配筋估算面積，各截面所需預(yù)應(yīng)力鋼束的截面面積，見下表 如 表 ，取兩表中較大值作為估算值。 預(yù)應(yīng)力剛束的布置 （ 1）布置原則： 1）為避免梁體產(chǎn)生橫向彎曲，預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)在截面上對稱布置，各施工階段都要滿足對稱布置的原則； 2）為滿足布置、錨固等需要，預(yù)應(yīng)力筋在梁體內(nèi)可以平彎和豎彎，但要避免平彎和豎彎的疊加，且平彎和豎彎（不包括抗剪因素）的角度不宜大于 20176。，半徑不能小于4m， 常常取大于 8m 的數(shù)值，為了簡化構(gòu)造和減少預(yù)應(yīng)力損失，應(yīng)盡量減少或避免平彎，避免使用多次反向曲率變化的連續(xù)束； 3）現(xiàn)階段有取消為抗剪而彎索的趨勢，彎索應(yīng)盡量布置在腹板及梗脅內(nèi)，錨固在截 面中性軸附近，盡量以 S型曲線錨固，以消除錨固點產(chǎn)生的橫向力； 4）頂、底板的預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)適量集中布置在腹板及梗脅等混凝土較厚的位置，而不宜采用均勻分散的布置方式，底板索一般都平行于底板布置； 5）為防止中間支點處因偏心距較大的錨固力作用而導(dǎo)致梁下緣開裂，通常在梁上、下緣布置幾束直線通長束； 6）若預(yù)應(yīng)力鋼筋數(shù)量較多而不得不在板的中部布筋時，應(yīng)盡量避開橫向正彎矩較大區(qū)域，應(yīng)滿足構(gòu)造要求； 7）力筋較多時可分層布置，先錨固或彎起靠近腹板中部的力筋，盡量使管道上下對齊，以便澆注和振搗，不宜采用梅花型布置，特別當(dāng)管道 間距較小時； 8）為了便于計算，應(yīng)盡量減少預(yù)應(yīng)力鋼筋的類型。 9）本橋采用預(yù)埋金屬波紋管，根據(jù)《公橋規(guī)》（ JTG D622020）第 規(guī)定，直線管道的凈距不應(yīng)小于 40mm，且不宜小于管道直徑的 倍，其豎直方向可將兩管道疊置。 10）根據(jù)《公橋規(guī)》（ JTG D622020）第 規(guī)定，后張法預(yù)應(yīng)力構(gòu)件的曲線預(yù)應(yīng)力鋼束的曲率半徑不宜小于 4m。 （ 2）鋼束的布置 全橋預(yù)應(yīng)力鋼束的布置情況，可參考后面的施工圖，現(xiàn)選取部分截面斷面，畫出鋼 預(yù)應(yīng)力損失計算 由于施工中預(yù)應(yīng)力鋼束的張拉采用 后張法，故按《公橋規(guī)》（ JTG D622020）第 條，應(yīng)計算以下各項預(yù)應(yīng)力損失： 預(yù)應(yīng)力 鋼束與管道壁之間的摩擦損失 ）（ 1l? 按 “ 公預(yù)規(guī) ” 第 ，計算公式為： ? ?1 1 kxl con e ???? ???????? 式中： con? — 張拉鋼束時錨下的控制應(yīng)力， MPa； μ — 鋼束與管道壁的摩檫系數(shù)，對于預(yù)埋金屬波紋管，取 u＝ ； θ — 從張拉端到計算截面曲線 管道部分切線的夾角之和，以 rad 計； k — 管道每米局部偏差對摩檫的影響系數(shù)，取 k＝ ； x — 從張拉端至計算截面的管道長度（以 m計），可近似取其在縱軸上的投影長度 。 錨具變形、鋼束回縮引起的應(yīng)力損失 )( 2l? 根據(jù)《公橋規(guī)》（ JTG D622020） 第 條，計算公式為： 2lpl El? ??? 式中： l? — 錨具變形、鋼束回縮值 （以 mm 計），按《 公 橋規(guī)》表 采用； 本設(shè)計采用鋼制錐形錨具，每端由鋼束回縮引起的變形值為 6mm，兩端壓縮變形為 12mm； l — 預(yù)應(yīng)力鋼束的有效長度， mm； 分批張拉時混凝土彈性回縮引起的應(yīng)力損失 )4l?（ 根據(jù)《公橋規(guī)》（ JTG D622020）第 條，后張法構(gòu)件采用分批張拉時，先張拉的鋼束由于后張拉的鋼束所產(chǎn)生的混凝土彈性壓縮引起的應(yīng)力損失為： 41l EP h? ? ???? 式中： pc?? — 在 計算截面 先張拉 的鋼筋 重心處，由后張拉各批 鋼筋 而產(chǎn)生的混凝土法向應(yīng)力 （ MPa）； EP? — 預(yù)應(yīng)力鋼筋彈性模量與混凝土彈性模量的比值。 預(yù)應(yīng)力鋼筋的應(yīng)力松弛損失 ）（ 5l? 根據(jù)《公橋規(guī)》（ JTG D622020）第 條，預(yù)應(yīng)力鋼束由于鋼筋松弛引起的預(yù)應(yīng)力損失終極 值，按下式計算： 5 0 . 5 2 0 . 2 6pel p epkf?? ? ???? ? ????? 式中： ? — 張拉系數(shù)，一次張拉時， ?? ；超張拉時， ?? ? — 鋼筋松弛系數(shù)，Ⅰ級松弛（普通松弛）， ?? ；Ⅱ級松弛（低松弛），?? ；在 橋梁博士計算程序中，松弛率填寫項輸入 0 時，則系統(tǒng)自動根據(jù)《公橋規(guī)》（ JTG D622020） 公式計算松弛損失，此時松弛系數(shù)取用 。 pe? — 傳力錨固時的鋼束應(yīng)力，對后張法構(gòu)件 c on 1 2 4pe l l l? ? ? ? ?? ? ? ?。 混凝土引起的預(yù)用力損失 ）（ 6l? 由混凝土收縮和徐變引起的應(yīng)力損失可按 《公橋規(guī)》（ JTG D622020）第 條，進(jìn)行計算，其計算結(jié)果由橋梁博士程序得到。 全梁的截面特性計算 由于強(qiáng)度和應(yīng)力驗算中用到的截面各有不同，故應(yīng)計算各截面的凈截面特性和換算截面特性，此計算過程由程序進(jìn)行，結(jié)果見下表。 預(yù)加力次力矩和徐變次內(nèi)力計算 預(yù)加力產(chǎn)生的次內(nèi)力 由于預(yù)加力次力矩的計算在點算程序中已經(jīng)全部考慮，故這部分的計算不再進(jìn)行。這里僅就次力矩的計算方法做一些介紹。首先選定結(jié)構(gòu)基本體系，計算出預(yù)加力對基本體系的彎矩，此為靜定力矩。即初預(yù)矩；然后用力法求解結(jié)構(gòu)在預(yù)加力作用下的贅余力，此即所謂“二次內(nèi) 力矩”。初預(yù)矩和二次內(nèi)力矩之和即為預(yù)加力對結(jié)構(gòu)的綜合力矩。 收縮徐變引起的次內(nèi)力計算 根據(jù)《公橋規(guī)》（ JTG D622020）的編制理念，使用階段的收縮徐變時間應(yīng)為“ 0”天，而將結(jié)構(gòu)的收縮徐變考慮到施工階段中，即添加一個較長施工周期 (如 3650 天 )，用以完成結(jié)構(gòu)的收縮徐變，而不在使用階段考慮。 根據(jù)《公橋規(guī)》（ JTG D622020）第 條規(guī)定，在先期結(jié)構(gòu)上由于結(jié)構(gòu)自重產(chǎn)生的彎矩，經(jīng)過混凝土徐變重分配，在后期結(jié)構(gòu)中 t 時的彎矩 gtM ，可按下式計算： }1){( )],(),([121 00 ????? ?????? tggggt eMMMM 式中 gM1 — 在先期結(jié)構(gòu)自重作用下，按先期結(jié)構(gòu)體系計算的彎矩； gM2 — 在先期結(jié)構(gòu)自重作用下，按后期結(jié)構(gòu)體系計算的彎矩； ),( 0??t — 從先期結(jié)構(gòu)加載齡期 0? 至后期結(jié)構(gòu)計算所考慮時間 t 時的徐變系數(shù)，當(dāng) 缺乏符合當(dāng)?shù)貙嶋H條件的數(shù)據(jù)時，可按《公橋規(guī)》（ JTG D622020）附錄 F 計算； ),( 0??? — 從先期結(jié)構(gòu)加載齡期 0? 至后期結(jié)構(gòu)計算所考慮時間 t 時的徐變系數(shù)。 按以上規(guī)定，由橋梁博士有限元軟件程序可算出全橋結(jié)構(gòu)的徐變次內(nèi)力，見表如下。 根據(jù)上表可得到承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)的彎矩包絡(luò)圖和相應(yīng)的剪力包絡(luò)圖，見圖如下。 彎矩包絡(luò)圖 剪力包絡(luò)圖 圖 46 承載能力極限狀態(tài)內(nèi)力包絡(luò)圖 彎矩包絡(luò)圖 剪力包絡(luò)圖 圖 47 正常使用極限狀態(tài)組合 Ⅰ內(nèi)力包絡(luò)圖 彎矩包絡(luò)圖 剪力包絡(luò)圖 圖 48 正常使用極限狀態(tài)組合 Ⅱ內(nèi)力包絡(luò)圖 5 各項應(yīng)力驗算 持久狀況承載能力極限狀態(tài)計算 正截面抗彎 承載力計算 由于單元劃分較多，不能在此一一顯示，因此依據(jù)內(nèi)力和應(yīng)力值確定顯示結(jié)果單元號，一般有跨中、支點、 1/4 跨、變截面處、配筋變化點等。部分的： 2（邊跨邊支點）、 11（邊跨 1/4 截面）、 41（中跨近中支點）、 41（中跨中支點）、 43（中跨近中支點）、 52（中跨 1/4 截面）、 62（中跨跨中）。 圖 51 半跨計算節(jié)點位置圖 橋梁博士系統(tǒng)計算結(jié)果 斜截面抗剪承載力計算 由于梁體中的主拉應(yīng)力 tp? 都不大于 ? ，故根據(jù)《公預(yù)規(guī)》（ JTG D622020）第 條規(guī)定，箍筋可僅按構(gòu)造要求設(shè)置，取雙肢 HRB335?? 16 的鋼筋，自支座中心起長度不小于一倍梁高范圍內(nèi)，其間距為 100mm， 其他梁段箍筋間距采用200mm。 持久狀況正常使用極限狀態(tài)計算 電算應(yīng)力結(jié)果 使用階段荷載組合Ⅰ 應(yīng)力 （長期效應(yīng)） 根據(jù)橋梁博士系統(tǒng)計算結(jié)果輸出使用階段荷載組合 1應(yīng)力 （長期效應(yīng)）見表如下。 注：正截面抗裂性驗算僅給出 邊跨邊支點、邊跨 1/4截面、邊跨跨中截面、邊跨距近中支點、中跨支點、中跨近中支點、中跨跨中的，當(dāng)然其他的也是滿足的。 截面抗裂驗算 根據(jù)《公預(yù)規(guī)》（ JTG D622020）第 ，應(yīng)滿足下列條件： （ 1）正截面抗裂 對于部分預(yù)應(yīng)力 A類構(gòu)件，在作用（荷載）短期效應(yīng)組合下，應(yīng)符合下列條件： tkpcst ???? 對于部分預(yù)應(yīng)力 A類構(gòu)件，在作用（荷載）長期效應(yīng)組合下，應(yīng)符合下列條件： 0?? pclt ?? （ 2）斜截面抗裂 對于部分預(yù)應(yīng)力 A類構(gòu)件，在 作用（荷載）短期效應(yīng)組合下，應(yīng)符合下列條件： 預(yù)制段： tktp ?? 現(xiàn)澆段： tktp ?? 根據(jù)前述應(yīng)力計算結(jié)果，長期效應(yīng)（組合 1）混凝土邊緣未出現(xiàn)拉應(yīng)力，符合0?? pclt ?? 。同時 短期效應(yīng)（組合 2）拉應(yīng)力與主拉應(yīng)力 max MPa? ? ，也符合 M P af tkpcst ????? ?? 與 M P af tktp ????? ，現(xiàn)澆段主拉應(yīng)力也符合 M P af tktp ????? 。其他單元也是滿足的。 計算結(jié)果表明，正、斜截面的抗裂性均能滿足規(guī)范要求。 正常使用階段豎向最大位移（撓度） 1．使用階段的撓度計算 使用階段的撓度值，按短期荷載效應(yīng)組合計算，并考慮撓度長期影響系數(shù) ?? ，其取值按 《公預(yù)規(guī)》（ JTG D622020）第 ，對于 C50混凝土取 ?? ? 。 短期效應(yīng)組合作用下的撓度值，利用橋梁博士計算程序得到，中跨跨中撓度值cmfs ? ，自重產(chǎn)生的中跨跨中撓度值 cmfG ? 。 因此，消除自重產(chǎn)生的撓度，并考慮撓度長期影響系數(shù)后，使用階段撓度值為 ： cmLfff Gsl 0 0/4 0 0 06 0 0/)()( ????????? ?? 計算結(jié)果表明，使用階段的撓度值滿足規(guī)范要求。 2．預(yù)加力引起的反拱計算及預(yù)拱度的設(shè)置 按 《公預(yù)規(guī)》（ JTG D622020）第 ，預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件由預(yù)加力引起的反拱值等于預(yù)加力引起的撓度乘以長期增長系數(shù) ?? ， ?? 取 。 根據(jù)橋梁博士計算程序可得到中跨跨中由預(yù)應(yīng)力引起的反拱度為： cmf p 4 3 1 ??? 將預(yù)加力引起的反拱與按荷載短期效應(yīng)影響產(chǎn)生的長期撓度值相比較可知， cmfcmf sp 3 ????? ?? 由于預(yù)加力產(chǎn)生的長期反拱值小于按荷載短期效應(yīng)組合計算的長期撓度，所以按《公預(yù)規(guī)》（ JTG D622020）第 cmf 9 1 3 ??? 。 持久狀況應(yīng)力驗算 按持久狀況設(shè)計的預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件，應(yīng)計算其使用階段