【正文】 截面面積及慣性矩計(jì)算 在預(yù)加力階段，即階段二，只需計(jì)算小截面幾何特性。 計(jì)算過(guò)程分三個(gè)階段，階段一為預(yù)制構(gòu)件階段，施工荷載為預(yù)制梁（包括橫隔梁）的自重，受力構(gòu)件按預(yù)制梁的凈截面計(jì)算；階段二鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院 預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支梁橋設(shè)計(jì) 34 為現(xiàn)澆混凝土形成整體階段，但不考慮現(xiàn)澆混凝土的承受荷載能力，施工荷載除階段一荷載之外，還應(yīng)包括現(xiàn)澆混凝土板的自重，受力構(gòu)件按預(yù)制梁灌漿后的換算截面計(jì)算 。） R/cm x2/cm x1/cm 5 100 4 47 150 3 64 200 2 81 250 1 98 300 （ 1）各鋼束重心位置計(jì)算 由圖所示的幾何關(guān)系，當(dāng)計(jì)算截面在曲線段時(shí)，計(jì)算公式為： RxRaa i 40 s in),c o s1( ???? ?? 當(dāng)計(jì)算截面在近錨固點(diǎn)的直線段時(shí)，計(jì)算公式為： ?tan50 xyaai ??? 式中： ia —— 鋼束在計(jì)算截面處鋼束重心到梁底的距離； 0a —— 鋼束起彎前到梁底的距離； R —— 鋼束彎起半徑。 = cm 鋼筋計(jì)算圖示和錨固段尺寸圖見(jiàn)下圖： 16176。 = cm α x2= － 176。 = cm α x4= － 176。 鋼束計(jì)算 1 計(jì)算鋼束起彎點(diǎn)至跨中的位置。其余 8 根彎起角度均為 176。鋼束群重心至梁底距離為 ： ??????pa cm 下面對(duì)鋼束群重心位置進(jìn)行復(fù)核，先計(jì)算錨固端截面的幾何特性，見(jiàn)表 表 7 錨固端截面幾何特性計(jì)算表 分塊名稱(chēng) 分塊面積 Ai 分塊面積形心至上邊緣距離 yi 分塊面積形心對(duì)上緣靜矩Si=Aiyi 分塊面積的自身慣性矩 Ii di=ysyi 分塊面積截面形心的慣性矩 Ix=Aidi2 I=Ii+Ix cm2 cm cm3 cm4 cm cm4 cm4 頂板 7500 93750 390625 22032300 22422925 承托 581 鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院 預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支梁橋設(shè)計(jì) 30 腹板 6150 575025 4417176 底板 ∑ 其中： 6 8 8 7 1 2 6 4 1 9 ??? ?? iis ASy cm 1 8 0 ????? sx yhy cm 上核心距為： 2 4 5 8 4 4 8 ???? ?? xs AyIk cm 下核心距為： 6 8 8 7 2 4 5 8 4 4 8 ???? ?? sx AyIk cm cm= 1 4s ??? spxx kyaky ＜＜ cm 說(shuō)明鋼束群重心處于截面的核心距范圍內(nèi)。 對(duì)于錨固端截面，鋼束布置通?？紤]下述兩個(gè)方面：一是預(yù)應(yīng)力鋼束合力重心盡可能靠近截面形心，使截面均勻受壓；二是考慮錨頭布置的可能性，以滿足張拉操作方便的要求。另外直線管道的凈距不應(yīng)小于 40mm,且不宜管道直徑的 倍，在豎直方向兩管道可重疊，跨中截面及端部截面構(gòu)造如下圖， N1，N2， N3， N4 號(hào)鋼筋均需進(jìn)行平彎。 預(yù)應(yīng)力鋼 束 布置 跨中截面及錨固段截面的鋼束位置 120501201850174.5181572520032 32 20 2018174.550 501816418200120 120簡(jiǎn)化端部截面 簡(jiǎn)化跨中截面 圖 14 鋼束布置圖（單位： cm） 1 對(duì)于跨中截面，在保證布置預(yù)留管道要求的前提下，應(yīng)盡可能鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院 預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支梁橋設(shè)計(jì) 29 加大鋼束群重心的偏心距。 105Mpa。 按 正常使用極限狀態(tài)的應(yīng)力 要求估算預(yù)應(yīng)力鋼 束數(shù) 按全預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件設(shè)計(jì)，在正常使用態(tài)組合計(jì)算使時(shí)，截面不允許出現(xiàn)拉應(yīng)力。 [④ +⑤ ]） 估算及其布置 在預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)滿足結(jié)構(gòu)在正常使用極限狀態(tài)下的應(yīng)力要求和承載能力極限狀態(tài)的強(qiáng)度要求。④） ⑧ 極限組合（ =179。 鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院 預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支梁橋設(shè)計(jì) 23 1 求邊梁跨中截面的最大彎矩和最大剪力 ①?gòu)澗兀? c k k k=m q + yM 汽 （ P）（不計(jì)沖擊時(shí)） =μMM 汽 （沖擊效應(yīng)） 不計(jì)沖擊： ? ? 2 5 4 5 0 05 2 8 5 7 6 ??????汽M kN? m 沖擊效應(yīng)： 2 7 2 12 9 4 5 91 7 1 ???M kN? m ②剪力： c k k k kV = m q ω +y汽 （ P）（不計(jì)沖擊時(shí)） V=μV汽 （沖擊效應(yīng)） 不計(jì)沖擊： ? ? 2 6 03 9 7 6 ??????汽V kN 沖擊效應(yīng)： 7 1 ???V kN L=3 9. 0 0 mM 影響線5ω = 1/ 2 l/ 4 l= 39 .0 0 39 .0 0/ 8= 19 0. 1 2 5 m2PKPKqKqK0. 50. 519, 5 19, 5圖1 8 跨中截面內(nèi)力影響線及加載圖式（尺寸單位：c m ）ω = l/ 8= 39 .0 0/ 8= 4. 87 5 mV 影響線 2 計(jì)算 l/4 處截面的最大彎矩和最大剪力： ①?gòu)澗兀? 鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院 預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支梁橋設(shè)計(jì) 24 c k k k=m q + yM 汽 （ P）（不計(jì)沖擊時(shí)） =μMM 汽 （沖擊效應(yīng)） 不計(jì)沖擊： ? ? 8 4 45 9 2 0 08 9 6 1 7 6 ??????汽M kN? m 計(jì)沖擊效應(yīng)： ???M kN? m ②剪力： c k k k kV = m q ω +y汽 （ P）（不計(jì)沖擊時(shí)） V=μV汽 （沖擊效應(yīng)） 不計(jì)沖擊： ? ? 1 6 08 8 8 7 6 ??????汽V kN 計(jì)沖擊效應(yīng) ： ???V kN L= 39 .0 0mM 影響線7.3125ω =1/23l /16l=3 2PKPKqK9. 75 圖1 9 L/ 4截面內(nèi)力影響線 及加載圖式（尺寸單位：cm ）ω =9l/32=9 V 影響線0. 250. 75 3 支點(diǎn)截面剪力計(jì)算 計(jì)算支點(diǎn)截面由于車(chē)道荷載產(chǎn)生效應(yīng)時(shí)，考慮橫向分布系數(shù)沿跨鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院 預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支梁橋設(shè)計(jì) 25 長(zhǎng)的變化，均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)布滿使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生最不利效 應(yīng)的同號(hào)影響線上，集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值只作用于相應(yīng)影響線中一個(gè)最大影響線的峰值處。 對(duì)本箱型梁截面，計(jì)算如下： ? ? 228602/ ????? cm2 6 6 29 8 6 618 6 7 ?????? td s 2 314 mT i i is nI c b tdt ?????Ω = ????????? ????? 22 228604 4 其中 c= 參數(shù)為 t/b=20/= ②計(jì)算主梁的扭轉(zhuǎn)位移和撓度之比γ及懸壁板撓度與主梁撓度之比β；主梁的抗扭剛度和抗扭剛度比例參數(shù)γ和主梁抗彎剛度與橋面板抗彎剛度比例參數(shù)β，可分別根據(jù)下式計(jì)算： ( )TbIIl?γ ； 31431390Idlh?β 式中： 鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院 預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支梁橋設(shè)計(jì) 17 I— 主梁抗彎慣性矩； IT— 主梁抗扭慣性矩； b1— 主梁翼緣板全寬； l— 主梁計(jì)算跨徑； d1— 中相鄰兩梁肋的凈距之半；本梁 d1=33+30=60 cm； h1— 計(jì)算單位板寬抗彎慣性矩時(shí)所取的板厚，若板厚從梁勒至懸壁端按直線變化時(shí) ，可取靠梁勒 d1/3處的板厚本梁取 22cm，因此有： ( )TbIIl?γ = ????????? 60 7 45 17 1 65 31431390Idlh?β= 0 0 5 4 5 1 6 0 1 7 1 6 5 33 9 0322 ?? ?? ③計(jì)算荷載橫向分布影響線豎坐標(biāo)值，根據(jù)計(jì)算出的參數(shù)γ及β，可查附表 C，內(nèi)插得到橫向分布影響線豎坐標(biāo)值見(jiàn)下表 ： 223。 計(jì)算主梁的荷載橫向分布系數(shù) mc： 由于各主梁均不設(shè)跨中橫隔梁，僅設(shè)置端橫隔梁，各主梁之間的聯(lián)系靠現(xiàn)澆濕接縫來(lái)完 成，故可以按剛接梁法來(lái)繪制橫向分部影響線和計(jì)算橫向分部系數(shù) mc。 鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院 預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支梁橋設(shè)計(jì) 14 永久作用效應(yīng)計(jì)算見(jiàn) 下表 。本設(shè)計(jì)以中梁作用效應(yīng)進(jìn)行計(jì)算。 主梁的作用效應(yīng)計(jì)算包括永久作用效應(yīng)和可變作用效應(yīng)。⑵ ⑷ ⑸ ⑹ =⑴179。 計(jì)算截面幾何特征 根據(jù)以上擬 定的各部分尺寸，繪制箱型梁的跨中及截面圖，詳見(jiàn)下圖： 鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院 預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支梁橋設(shè)計(jì) 10 線路中心線端部橫斷面 跨中橫斷面跨徑中心線支座中心線圖 4 結(jié)構(gòu)尺寸圖 （尺寸單位： mm） 將主梁跨中截面分成 四 個(gè)規(guī)則圖形的小單元，截面幾何特性列表計(jì)算見(jiàn)下表。 預(yù)應(yīng)力管道采用金屬波紋管成形，波紋管內(nèi)徑為 60mm，外徑為67mm，管道摩擦系數(shù) ?? ，管道偏差系數(shù) ?k ，錨具變形和鋼束回縮量為 6mm（單端）。 箱梁截面尺寸：梁高為 ，為了便于模板制作和外形美觀，主梁沿縱向外輪廓尺寸保持不變，端部設(shè)置橫隔梁，高 ，寬 ；橫向共計(jì) 5 片箱型梁，采用濕接縫法進(jìn)行連接，濕接縫寬 ，厚度為 ，預(yù)制箱型梁頂板寬 ，跨中腹板厚 ；頂板，底板均厚 ，端部腹板厚 ，頂板與底板均厚 ，腹板和頂板之間沒(méi)有承托。 tkf MPa 持久 狀態(tài) 標(biāo)準(zhǔn)荷載組合： MPa 容許壓應(yīng)力 MPa 容許主壓應(yīng)力 MPa 短期效應(yīng)組合： MPa 容許拉應(yīng)力 MPa 0 容許主拉應(yīng)力 MPa 59 鋼絞線 標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度 pkf MPa 1860 彈性模量 Ep MPa ? 抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì) cdf MPa 1260 最大控制應(yīng)力 con? MPa 1395 持久狀態(tài)應(yīng)力： MPa 標(biāo)準(zhǔn)荷載組合 MPa 1209 材料重度 鋼筋混凝土 1? 3/mKN 瀝青混凝土 2? 3/mKN 鋼絞線 3? 3/mKN 鋼束與混凝土的彈性模量比 Ep? 無(wú)量綱 鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院 預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支梁橋設(shè)計(jì) 9 主梁跨中截面主要尺寸擬訂 本箱梁 按全預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件設(shè)計(jì)，施工工藝為后張法。 軸心抗壓設(shè)計(jì)強(qiáng)度 cdf MPa 軸心抗拉設(shè)計(jì)強(qiáng)度 tdf MPa 短暫狀態(tài) 容許壓應(yīng)力 39。ckf =， 39。ckf 和 39。 設(shè)計(jì)依據(jù) （ 1）、交通部頒《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（ JTG B01－ 2020），簡(jiǎn)稱(chēng)《標(biāo)準(zhǔn)》； （ 2）、交通部頒《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》（ JTG D60－ 2020），簡(jiǎn)稱(chēng)《橋規(guī)》； （ 3）、交通部頒《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》（ JTG D62－ 2020 簡(jiǎn)稱(chēng)《公預(yù)規(guī)》。 預(yù)應(yīng)力鋼筋采用《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》（ JTG D62－ 2020）的 鋼絞線，每束 7 根，全梁配 6 束，鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院 預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支梁橋設(shè)計(jì) 7 pkf =1860MPa. 普通鋼筋直徑大于和等于 12mm 的采用 HRB335 鋼筋；直徑小于12mm 的均用 R235 鋼筋。 設(shè)計(jì)安全等級(jí)：二級(jí)。 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 設(shè)計(jì)荷載： 公路 I 級(jí) 。 鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院 預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支梁橋設(shè)計(jì) 6 第二部分 上部結(jié)構(gòu)計(jì)算 由于時(shí)間和篇幅限制，本設(shè)計(jì)只對(duì)橋梁上部結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)計(jì)算，其計(jì)算過(guò)程及結(jié)果如下： 1 基本 設(shè)計(jì)資料 跨度和橋面寬度 標(biāo)準(zhǔn)跨徑： 36m（墩中心距離）； 主梁全長(zhǎng)： ； 計(jì)算跨徑： ； 橋面凈空：凈－ +2179。 上部結(jié)構(gòu)的自重較大，存在水平推力，下部結(jié)構(gòu)工程量 大 ，地質(zhì)條件要求高。且施工簡(jiǎn)單。 曲線造型優(yōu)美 適用性 變形小，動(dòng)力性能好，主梁性能好，主梁變形撓曲線平緩， 行車(chē)較為平順。工序較多，建橋時(shí)間也較長(zhǎng)。斜拉索后期營(yíng)運(yùn)養(yǎng)護(hù)費(fèi)用較高 ，基礎(chǔ)施工復(fù)雜，還需要減震裝置 。 經(jīng)濟(jì)性 施工技術(shù)成熟，方法簡(jiǎn)單，易掌握，需要的機(jī)具少，無(wú)需大型設(shè)備，可充分降低施