【導讀】本次畢業(yè)設計課題是4×30米先簡支后連續(xù)梁橋施工圖設計。為了計算結果的準確。程，準確的計算結果提高了工作效率。要包括上部結構、下部結構以及附屬結構尺寸。其次，據(jù)施工工藝，建立模型劃分結構。本課題結構采用懸臂施工法，從施工工藝角度離散結構劃分單元，支座及變截面。處必須為單元節(jié)點。內力與位移，從而計算橋梁支座及跨中的剪力和彎矩。面積，本結構為部分預應力結構，預應力鋼筋、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，進行結構安全。束根數(shù)與束數(shù)以及加配普通鋼筋，最終使得結構安全驗算合格。

　　

【正文】 面積； ppAA下上 、 — 分別表示截面上、下緣每束（股）預應力筋的截面積； con? — 預應力筋的張拉控制應力； l? — 預應力損失，按張拉控制應力的 20％估算。 （ 2） 只在截面下緣配置預應力筋時 由下緣預應力鋼筋在截面上、下緣產生的應力分別為： 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)拉應力來控制，下緣所需的有效預加力為： 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應力筋時 由上緣預應力鋼筋在截面上、下緣產生的應 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)拉應力來控制，上緣所需的有效預加力為： 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 ? ，抗拉強度標準值1860MPpk af ? ，張拉控制應力取 c on 0. 75 0. 75 18 60 13 95 M Ppk af? ? ? ? ?，預應力損失按張拉控制應力的 20％估算。所需預應力鋼絞線的面積為： conpepsNA ??? ? 由橋梁博士估算結構配筋面積可得 到正常使用極限狀態(tài)短期荷載效應組合下的配筋估算面積，各截面所需預應力鋼束的截面面積，見下表 如 表 ，取兩表中較大值作為估算值。 預應力剛束的布置 （ 1）布置原則： 1）為避免梁體產生橫向彎曲，預應力筋應在截面上對稱布置，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，預應力筋在梁體內可以平彎和豎彎，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，為了簡化構造和減少預應力損失，應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，彎索應盡量布置在腹板及梗脅內，錨固在截 面中性軸附近，盡量以 S型曲線錨固，以消除錨固點產生的橫向力； 4）頂、底板的預應力筋應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）若預應力鋼筋數(shù)量較多而不得不在板的中部布筋時，應盡量避開橫向正彎矩較大區(qū)域，應滿足構造要求； 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，特別當管道 間距較小時； 8）為了便于計算，應盡量減少預應力鋼筋的類型。 9）本橋采用預埋金屬波紋管，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，后張法預應力構件的曲線預應力鋼束的曲率半徑不宜小于 4m。 （ 2）鋼束的布置 全橋預應力鋼束的布置情況，可參考后面的施工圖，現(xiàn)選取部分截面斷面，畫出鋼 預應力損失計算 由于施工中預應力鋼束的張拉采用 后張法，故按《公橋規(guī)》（ JTG D622020）第 條，應計算以下各項預應力損失： 預應力 鋼束與管道壁之間的摩擦損失 ）（ 1l? 按 “ 公預規(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力， MPa； μ — 鋼束與管道壁的摩檫系數(shù)，對于預埋金屬波紋管，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 — 預應力鋼束的有效長度， mm； 分批張拉時混凝土彈性回縮引起的應力損失 )4l?（ 根據(jù)《公橋規(guī)》（ JTG D622020）第 條，后張法構件采用分批張拉時，先張拉的鋼束由于后張拉的鋼束所產生的混凝土彈性壓縮引起的應力損失為： 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 而產生的混凝土法向應力 （ MPa）； EP? — 預應力鋼筋彈性模量與混凝土彈性模量的比值。 預應力鋼筋的應力松弛損失 ）（ 5l? 根據(jù)《公橋規(guī)》（ JTG D622020）第 條，預應力鋼束由于鋼筋松弛引起的預應力損失終極 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力，對后張法構件 c on 1 2 4pe l l l? ? ? ? ?? ? ? ?。 混凝土引起的預用力損失 ）（ 6l? 由混凝土收縮和徐變引起的應力損失可按 《公橋規(guī)》（ JTG D622020）第 條，進行計算，其計算結果由橋梁博士程序得到。 全梁的截面特性計算 由于強度和應力驗算中用到的截面各有不同，故應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行，結果見下表。 預加力次力矩和徐變次內力計算 預加力產生的次內力 由于預加力次力矩的計算在點算程序中已經全部考慮，故這部分的計算不再進行。這里僅就次力矩的計算方法做一些介紹。首先選定結構基本體系，計算出預加力對基本體系的彎矩，此為靜定力矩。即初預矩；然后用力法求解結構在預加力作用下的贅余力，此即所謂“二次內 力矩”。初預矩和二次內力矩之和即為預加力對結構的綜合力矩。 收縮徐變引起的次內力計算 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為“ 0”天，而將結構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 )，用以完成結構的收縮徐變，而不在使用階段考慮。 根據(jù)《公橋規(guī)》（ JTG D622020）第 條規(guī)定，在先期結構上由于結構自重產生的彎矩，經過混凝土徐變重分配，在后期結構中 t 時的彎矩 gtM ，可按下式計算： }1){( )],(),([121 00 ????? ?????? tggggt eMMMM 式中 gM1 — 在先期結構自重作用下，按先期結構體系計算的彎矩； gM2 — 在先期結構自重作用下，按后期結構體系計算的彎矩； ),( 0??t — 從先期結構加載齡期 0? 至后期結構計算所考慮時間 t 時的徐變系數(shù)，當 缺乏符合當?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??? — 從先期結構加載齡期 0? 至后期結構計算所考慮時間 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構的徐變次內力，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)的彎矩包絡圖和相應的剪力包絡圖，見圖如下。 彎矩包絡圖 剪力包絡圖 圖 46 承載能力極限狀態(tài)內力包絡圖 彎矩包絡圖 剪力包絡圖 圖 47 正常使用極限狀態(tài)組合 Ⅰ內力包絡圖 彎矩包絡圖 剪力包絡圖 圖 48 正常使用極限狀態(tài)組合 Ⅱ內力包絡圖 5 各項應力驗算 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)內力和應力值確定顯示結果單元號，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)計算結果 斜截面抗剪承載力計算 由于梁體中的主拉應力 tp? 都不大于 ? ，故根據(jù)《公預規(guī)》（ JTG D622020）第 條規(guī)定，箍筋可僅按構造要求設置，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，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 電算應力結果 使用階段荷載組合Ⅰ 應力 （長期效應） 根據(jù)橋梁博士系統(tǒng)計算結果輸出使用階段荷載組合 1應力 （長期效應）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，當然其他的也是滿足的。 截面抗裂驗算 根據(jù)《公預規(guī)》（ JTG D622020）第 ，應滿足下列條件： （ 1）正截面抗裂 對于部分預應力 A類構件，在作用（荷載）短期效應組合下，應符合下列條件： tkpcst ???? 對于部分預應力 A類構件，在作用（荷載）長期效應組合下，應符合下列條件： 0?? pclt ?? （ 2）斜截面抗裂 對于部分預應力 A類構件，在 作用（荷載）短期效應組合下，應符合下列條件： 預制段： tktp ?? 現(xiàn)澆段： tktp ?? 根據(jù)前述應力計算結果，長期效應（組合 1）混凝土邊緣未出現(xiàn)拉應力，符合0?? pclt ?? 。同時 短期效應（組合 2）拉應力與主拉應力 max MPa? ? ，也符合 M P af tkpcst ????? ?? 與 M P af tktp ????? ，現(xiàn)澆段主拉應力也符合 M P af tktp ????? 。其他單元也是滿足的。 計算結果表明，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，按短期荷載效應組合計算，并考慮撓度長期影響系數(shù) ?? ，其取值按 《公預規(guī)》（ JTG D622020）第 ，對于 C50混凝土取 ?? ? 。 短期效應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 ? ，自重產生的中跨跨中撓度值 cmfG ? 。 因此，消除自重產生的撓度，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/)()( ????????? ?? 計算結果表明，使用階段的撓度值滿足規(guī)范要求。 2．預加力引起的反拱計算及預拱度的設置 按 《公預規(guī)》（ JTG D622020）第 ，預應力混凝土受彎構件由預加力引起的反拱值等于預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應力引起的反拱度為： cmf p 4 3 1 ??? 將預加力引起的反拱與按荷載短期效應影響產生的長期撓度值相比較可知， cmfcmf sp 3 ????? ?? 由于預加力產生的長期反拱值小于按荷載短期效應組合計算的長期撓度，所以按《公預規(guī)》（ JTG D622020）第 cmf 9 1 3 ??? 。 持久狀況應力驗算 按持久狀況設計的預應力混凝土受彎構件，應計算其使用階段