桥梁设计(装配式预应力混凝土简支T形梁.pdf

《桥梁设计(装配式预应力混凝土简支T形梁.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《桥梁设计(装配式预应力混凝土简支T形梁.pdf（40页珍藏版）》请在三一文库上搜索。

1、吉林大学桥梁毕业设计（装配式预应力混凝土简支T 形梁） 目录 第一部分前言 第二部分设计任务书 第三部分上部结构 一设计资料 二横截面布置 三主梁内力计算 四预应力纲束的估算与布置 五主梁截面几何特性 六承载能力极限状态计算 七预应力损失计算 八抗裂性验算 九持久状况应力验算 十短暂状态应力验算 十一 行车道板计算 使二 横隔梁计算 十三 支座计算 第四部分下部结构设计 一设计资料 二盖梁计算 三桥墩墩柱计算 四钻孔灌注桩计算 第五部分主要参考资料 第六部分对设计的评价及心得体会 前 言 一、 设计简介： 本设计主要依据设计任务书完成，因桥位横断面及地质资料不明， 故本桥采用假 设地质资料。

2、二、 工程地质： 水文地质条件（本设计为假设条件） ； 地 基 土 上 层 为 硬 塑 性 粘 土 ， 土 层 厚 度 为 8 米 ， 其 地 基 土 的 比 例 系 数 m=15000KN/m4，桩周土极限摩阻力 =60Kpa, 容许承载力 0=260Kpa ；中 层为硬塑性亚粘土， 土层厚度为 7 米，其地基比例系数 m=18000KN/m4，桩周土 极限摩阻力 =70Kpa ，容许承载力 0=300Kpa ；下层为中密粗沙加砾石，土层 厚度为12 米，其地基土的比例系数m=35000KN/m4，桩周土极限摩阻力 =120Kpa，容许承载力 0=450Kpa 。 三、 设计要点： 设计荷载

3、：汽 -20，挂 -100；地震基本烈度为7 度 桥梁设计宽度：桥面净宽：9+2 1.5m ； 上部构造：预应力混凝土T 型梁桥； 下部构造：柱式墩台，钻孔灌注桩基础； 标准跨径： 40m ； 计算跨径： 39.96m； 孔径长 3+3 35+3 m，桥梁全长 126m； 钢筋：预应力钢筋： 15.24 （75.0 ）钢铰线，后张法施工。 非预应力钢筋：钢筋和级螺纹钢筋 混凝土： T 梁为 C40 砼；桥面铺装为 C30 沥青砼；栏杆、人行道采用C30 号砼; 盖梁用 C30 砼，墩柱、系梁及钻孔桩用C25 砼。 四 、 设 计 符 号 采 用 公 路 钢 筋 混凝 土 及 预 应 力 混 凝

4、 土 桥 涵 设计 规 范 （JTJD62-2004）及公路桥涵通用设计规范 （JTJD60-2004） 。 五、 本设计下部构造设计采用手算与电算程序结合的方法。电算程序采用桩 柱式桥墩、桥台 CAD 系统 。 吉林大学桥梁毕业设计 装配式预应力混凝土简支T 形梁毕业设计 一 设计的任务与内容（论文需阐述的问题） 1 从国计民生对交通发展的要求上阐述建桥的必要性与可行性。 2 按适用、经济、安全、美观的原则，至少选择3 个可比性桥型方案，主要从 工程材料数量、 工程概算、 投资来源、 施工及养护难易程度和施工力量等方面综 合分析比较，推荐一种桥型方案。 3 对推荐方案进行结构设计。选择合理可

5、行的建筑材料，拟订结构与构件的几 何尺寸，并作出配筋设计（钢筋砼结构、预应力钢筋砼结构）或桥面系的结构设 计（拱桥、钢桥）。 4 对一跨或一个受力单元进行受力分析，计算各种作用荷载及非荷载因素所产 生的内力，并进行荷载组合。 5 按照荷载效应不超过结构抗力效应的原则，验算结构构件的强度、刚度与稳 定性。如不符合要求，则需修改设计或提出修改设计的措施。 6 根据桥梁所处位置、环境和施工力量的配备情况，选择合理可行的施工方案 与方法，以及主要的施工程序。 （专科生不要求） 二 设计原始资料（试验研究方案） 1 路等级：二级 2 桥面净宽：净 9+2 1.5 人行道或净 11+2 0.5 砼防撞护栏

6、 3 桥下净空：1.0 4 设计荷载：汽-20 级挂-100 5 地震烈度：7 6 设计水位：622.50 7 最低水位： 8 冲刷深度：一般冲刷线低于河床1m，最大冲刷线低于河床2m。 9气温：年最高月平均温度 C，最低温度 C。 10河床地质与常水位：见地质剖面图 三设计（论文）完成后应提交的文件和图表 （一） 、计算说明部分： 1 目录； 2 建桥意义； 3 桥型方案比较； 4 拟定结构构件尺寸； 5 配筋设计（钢筋砼结构、预应力钢筋砼结构）或桥面系结构设计（拱桥、钢 桥） ； 6 结构构件内力计算和荷载组合； 7 强度、刚度与稳定性验算； 8 施工方案； （专科生不要求） 9 对设计的

7、评价及心得体会； （二） 、图纸部分 1 方案比较； 2 推荐方案总体图（三视） ； 3 配筋图（钢筋砼结构、预应力钢筋砼结构）； 4 桥面系（拱桥、钢桥）； 5 施工程序。 （专科生不要求） 四、主要参考资料 1 公路工程技术标准； 2 公路桥涵设计规范； 3 公路桥涵标准图； 4 公路桥涵设计手册； 5 桥梁计算示例； 6 其它有关图纸与资料。 五、毕业设计内容与要求 1 依据毕业设计任务书的要求，以及桥址河床断面，地质资料和有关特殊条件 等资料，选择至少两座以上桥型方案，进行方案比较。 对各方案分别拟定主要尺 寸，绘制草图（装订在计算机中的草图） ，并计算上、下部结构的主要材料工程 数量

8、（砼、钢、木三大材料） ，说明材料的施工方法。然后根据“ 适用、经济、安 全、美观 ” 的原则，叙述各方案的优、缺点，最后确定一个推荐方案，进行各部 分的详细设计。 2 上部结构设计与计算 依据“ 桥规” 及有关资料， 对上部结构各部分尺寸进行详细拟定。根据设计荷载及 验算荷载进行上部结构计算和配筋， 并绘制装订在计算书中的上部结构和配筋草 图。结构计算一般要求采用手算，若具有桥梁结构电算程序和电算条件，可以采 用电算来完成上部结构计算和配筋，但在计算书中必须说明该程序的框图和功 能、输入和输出项目，它的适用性，对电算结果应逐项加以说明，并且要求对主 要截面进行手算，手算与电算结果进行相互校核

9、。 无手算内容不得参加毕业答辩。 3 下部结构设计与计算 根据地质资料和 “ 桥规” 等有关资料， 拟定下部结构详细尺寸， 绘制装订在计算书 中的结构草图。 选择一个桥墩或一个桥台进行下部结构基础部分的详细计算。要 求采用手算，若采用电算，要求与上部结构设计相同。 4 施工方案选择 根据桥型方案选择时， 对推荐桥型方案所叙述的施工方案进行仔细分析、并按施 工程序对于采用的主要施工设备和施工工艺进行论述。并绘制装订在计算书中的 施工程序草图。 5 绘图 绘制 45 张图纸以上 （本科 5 张以上，专科 4 张以上） ，图框型号不得超过两种 以上。必须绘制桥型图一张 （几相桥型方案必须绘在一张图纸

10、上，主要绘立面和 侧面图） ；推荐方案结构总体图一张 （立面、平面、侧面图必须绘在一张图纸上） ； 上部结构配筋图12 张；施工工艺流程图一张。其它绘图内容，学员与指导教 师协商确定，图纸要求手工绘制。 6 要求计算书和图纸整洁。计算书整理成册进行装订，计算书内容除上述设计 与计算（包括草图）内容之外，应包括目录、前言、设计任务书（含原件）、结 束语（体会）、主要参考书等内容。电算打印资料不装订计算书内，作为计算书 附件放入毕业设计资料袋中，计算书至少50 页以上。 7 路线设计不作为本次设计的内容，但要求学员必须掌握以下内容： （1） 公路技术等级的确定 （2） 公路平面设计（纸上定线） （

11、3） 公路纵断面设计 （4） 公路横断面设计 （5） 公路排水或防护工程设计 （6） 路面设计 （7） “ 技术标准 ” 的指标选择与计算 8 所有设计内容都采用A3 纸按标准装订成册 装配式预应力混凝土简支T 形梁毕业设计 一、 设计资料 1. 桥梁跨径及桥宽 标准跨径： 40m（墩中心距离） 主梁全长： 39.96m 计算跨径： 39.00m 桥面净空：净 92 1.5 人行道 =12m 桥面横坡： 2.0% 2. 设计荷载 公路-I 级 3.材料及施工工艺 混凝土：主梁用 40号混凝土， 栏杆及桥面铺装用 30 号混凝土， 桥梁墩台及基础 用 25 号混凝土。 预应力钢筋采用 1 7（7

12、 股）钢绞线，标准强度fpk =1860Mpa; 普通钢筋采用 HRB335 级和 R235 级钢筋； 钢板：锚头下支撑垫板 .支座垫板等均采用普通A3 碳素钢。 按后张法施工工艺制作主梁，采用70mm 的波纹管和 OVM 锚具。 4.材料性能参数： （1）混凝土 强度等级为 C40，主要强度指标： 强度标准值： fck=26.8MPa，ftk=2.4MPa 强度设计值： fcd=18.4MPa，ftd=1.65MPa 弹性模量：Ec=3.25 104 MPa （2）预应力钢筋采用1 7 标准型 15.2-1860-GB/T 52241995钢绞线 抗拉强度标准值： fpk=1860MPa 抗

13、拉强度设计值： fpd=1260MPa 弹性模量： Ep= 1.95 105 MPa 相对界限受压区高度： a=0.4 ，pu=0.2563 （3）普通钢筋 a.纵向抗拉及构造普通钢筋采用HRB335，其强度指标 抗拉强度指标： fsk=335MPa 抗拉强度设计值： fsd=280MPa 弹性模量： Es =2.0 105 MPa b.采用的 R235钢筋，其强度指标 抗拉强度指标： fsk=235MPa 抗拉强度设计值： fsd=195MPa 弹性模量： Es =2.1 105 MPa 5设计依据 结构设计原理叶见曙主编，人民交通出版社 桥梁计算示例集（梁桥）易建国主编，人民交通出版社 桥

14、梁工程（1985）姚玲森主编，人民交通出版社 公路桥涵标准图公路桥涵标准图编制组，人民交通出版社 公路桥涵设计规范（合订本） (JTJ021-85)人民交通出版社 公路砖石及混凝土桥涵设计规范 （JTJ022-85 ） 二、横截面布置 1. 主梁间距与主梁片数 主梁间距通常应随梁高与跨径的增大而加宽为经济,同时加宽翼板对提高主梁截 面效率指标很有效 ,故在许可条件下应适当加宽T 梁翼板。本设计主梁翼板宽度 为 2200mm，由于宽度较大，为保证桥梁的整体受力性能，桥面板采用现浇混凝 土刚性接头，因此主梁的工作截面有两种：预施应力、运输、吊装阶段的小截面 （上翼板宽度1600mm）和运营阶段的大

15、截面（上翼坂宽度2200mm） 桥面为 净 92 1.5 人行道 =12m 米，桥面横向布置采用5 片主梁（如图 1-1） 。 2. 主梁跨中截面主要尺寸拟定 （1）主梁高度 预应力混凝土简支梁桥的主梁高度与其跨径之比通常在1/151/25之间，标准 设计中高跨比约在1/181/19。当建筑高度不受限制时，增大梁高往往是较经济 的方案，因一增大梁高可以节省预应力钢束用量，同时梁高加大一般只是腹板加 高，而混凝土用量增加不多。 综上所述，本设计中取用 2300mm 的主梁高度是比 较合适的。 图 1- 1 （尺寸单位： mm） （2）主梁截面细部尺寸 主梁翼板的厚度主要取决于桥面板承受车轮局部荷

16、载的要求，还应考虑能否满足 主梁受弯时上翼板抗压强度的要求。本设计预制T 梁的翼板厚度取用150mm， 翼板根部加厚到 260mm 以抵抗翼缘根部较大的弯矩。 图 1- 2 跨中截面尺寸图（尺寸单位：mm） 在预应力混凝土梁中腹板内主拉应力较小，腹板厚度一般由布置预制管道的 构造决定，同时从腹板本身的稳定要求出发， 腹板的厚度不宜小于其高度的1/15。 本设计腹板厚度取200mm。 马蹄尺寸基本由布置预应力钢束的需要确定，初拟马蹄宽度为560mm，高度 260mm，马蹄与腹板交接处做三角过渡，高度140mm，以减少局部应力。 （3）计算截面几何特征 将主梁跨中截面划分成五个规则图形的小单元，截

17、面几何特性列表计算见表1-1 跨中截面几何特性计算表表 1-1 分 块 名 称 分块面积 Ai cm2 分块面积 形心至上 缘距离 yi cm 分块面积 对上缘净 矩 Si=Aiyi cm4 分块面积 的自身惯 矩 Ii cm4 d=ys-yi cm 分块面积 对截面形 心的惯矩 I=Aidi2 cm4 I=Ii+Ix cm4 = = 2 =+ 大毛截面 翼板 3300 7.5 24750 61875 78.21 20185453 20247328 三角承托 770 18.67 14373.59 5176.111 67.043 3460968 3466144 腹板 3780 109.5 413

18、910 11252115 -23.79 2139344 13391459 下三角 252 199.333 50231.9 2744 -113.623 3253366 3256110 马蹄 1456 217 315952 82021.33 -131.29 25097165 25179186 9558 819217.5 I=65540227 小毛截面 翼板 2400 7.5 18000 45000 85.95 17729766 17774766 三角承托 770 18.67 14373.59 5176.111 74.78 4306223 4311399 腹板 3780 109.5 413910 1

19、1252115 -16.05 973737 12225852 下三角 252 199.333 50231.9 2744 -105.88 2825065 2827809 马蹄 1456 217 315952 82021.33 -123.55 22225261 22307282 8568 809092.5 I=59447108 注：大毛截面形心至上缘距离ys=Si/ Ai=85.71cm; 小毛截面形心至上缘距离ys=Si/ Ai=93.45cm （4）检验截面效率指标 （希望 在.以上） 上核心距：ks=I/ Ayx=65540227/9558(230-85.71)=47.52cm 下核心距：k

20、x=I/ Ays65540227/9558 85.71=80.00cm = (ks+kx)=(47.52+80)/230=0.550.5 表明以上初拟的主梁跨中截面尺寸是合理的。 （5）横截面沿跨长的变化 如图 1-1 所示，本设计采用等高形式，横截面的梁翼板厚度沿跨长不变，马蹄 部分配合钢束弯起而从四分点附近开始向支点逐渐抬高。梁端部分段由于锚头集 中力的作用而引起较大的局部应力，同时也为布置锚具的需要，在距梁端 7800mm范围内将加厚到与腹板同宽。变化点截面（腹板开始加厚处）到支点的 距离为 2800mm，其中还设置一段长为500mm 的腹板加厚过渡段。 （6）横隔梁的设置 为减小对主梁

21、设计起主要控制作用的跨中弯矩，在跨中位置设置一道中横隔梁当 跨度较大时，还应在其它位置设置较多的横隔梁。本设计在桥跨中点和四分点、 支点处共设置五道横隔梁， 其间距为 9.75m。 考虑脱模，端横隔梁高度为 2300mm， 厚度简化计算为160mm；中横隔梁高度为2040mm，厚度为上部180mm，下部 140mm，简化计算为 160mm。见图 1-1。 三、主梁内力计算 （一） 恒载内力计算 1 恒载集度 （1） 预制梁自重 a.按跨中截面计，主梁的恒载集度： g(1)=0.865825=21.645KN/m b.由于马蹄抬高形成四个横置的三棱拄，折算成恒载集度为： g(2) 4(0.73-

22、0.26) 0.18 5.25 25/39.96=0.56KN/m c.由于腹板加厚所增加的重量折算成恒载集度为： g (3) 2（1.4858-0.8658） （1.98+0.25） 25/39.96=1.73 KN/m d.中横隔梁体积： 0.16 （0.8 1.89-0.50.077-0.50.14 0.18-0.50.45 0.7-0.640.35）=0.1727 m3 端横隔梁体积： 0.16 （0.62 1.89-0.50.52 0.008）=0.184m3 故：g（4）=（3 0.1727+2 0.184） 25/39.96=0.554 KN/m e.预制梁恒载集度： g1=21

23、.645+0.56+1.73+0.554=24.489 KN/m (2)二期恒载 a.现浇 T 梁翼板恒载集度： g(5) =0.150.6 25=2.25 KN/m b.横隔梁现浇部分体积： 一片中横隔梁（现浇部分）体积0.16 0.2 0.55=0.0176m3 一片端横隔梁（现浇部分）体积0.16 0.2 1.89=0.06048m3 故： g(6) =（3 0.0176+2 0.06048） 25/39.96=0.11KN/m c.铺装 10cm混凝土铺装： 0.1 15 24=25.2KN/m 8cm 沥青铺装： 0.08 10.5 23=19.32KN/m 若将桥面铺装均摊给五片主

24、梁，则 g(7) =（25.2+19.32）/5=8.904KN/m d.若将两侧防撞拦均摊给五片主梁，则 g（8）=2 2/5=0.8 KN/m e二期恒载集度： g2=2.25+0.11+8.904+0.8=12.06KN/m 2 恒载内力 如图 1-3 所示，设 x 为计算截面离左支座的距离，并令=x/l 。 图 1-3 恒载内力计算图 主梁弯矩和剪力的计算公式分别为： M =0.5 (1-)l2g; Q =0.5(1 -2)lg; 恒载内力计算见表1-2 （二）活载内力计算（修正刚性横梁法） 1.冲击系数和车道折减系数 按“ 桥规” 第 2.3.2条规定，对于汽 20 1 1（1.31

25、.0）/（45-5） （45-39） 1.178 1+=1.178 按“ 桥规 ” 第 2.3.5 条规定，平板挂车不计冲击力影响，对于挂100 荷载 1+=1.192 。按桥规第 2.3.1 规定两车道车道折减系数为1。 按“ 桥规” 第 4.3.1条规定，车辆单向行驶， ，取二车道设计，车道折减系数为1.0。 恒载内力计算表表 1-2 跨中 四分点 支点 =0.5 =0.25 =0.0 边梁 一期 MG1K （KN?m） 2471.91 1896.32 0 VG1K （KN） 0 92.60 496.37 二期 MG2K （KN?m） 1314.32 733.8 0 VG2K （KN） 0

26、 94.66 103.95 MGK （KN?m） 3786.23 2630.12 0 VGK （KN） 0 187.26 600.12 中梁 一期 MG1K （KN?m） 2500.06 1367.37 0 VG1K （KN） 0 107.24 452.32 二期 MG2K （KN?m） 1463.21 1423.42 0 VG2K （KN） 0 90.99 182.86 MGK （KN?m） 3963.27 2790.79 0 VGK （KN） 0 198.23 635.175 2.计算主梁的荷载横向分布系数 （1）跨中的荷载恒载横向分布系数mc 如前所述， 本设计桥跨采用内设五到横隔梁，具

27、有可靠的横向联系， 且承重结构 的长宽比为：l/b=39.00/112, 所以可按修正的刚性横梁法来绘制横向影响线并计 算横向分布系数 mc。 a.计算主梁抗扭惯矩IT 图 1-4 It 计算图示（尺寸单位： mm） 图 1-4 示出了 IT 的计算图示， IT 的计算表见表 1-3。 对于 T 形梁截面，抗扭惯矩可近似按下式计算： IT 式中： bi 和 ti相应为单个矩形截面的宽度和高度； ci矩形截面抗扭刚度系数； m 梁截面划分成单个矩形截面的个数。 对于跨中截面，翼缘板的换算平均厚度： t1 18.9cm 马蹄部分的换算平均厚度：t3 33cm It 计算表表 1-4 分块名称 bi

28、 ti bi/ti ci IT ci bi ti3*10-3 （m4） 翼缘板 220 18.9 11.6711 1/3 4.91174 腹板 178.15 20.0 8.9075 0.310 4.41812 马蹄 56.0 33.0 1.6970 0.2098 4.22217 It =13.55203 b.计算抗扭修正系数 本设计主梁的间距相同，同时将主梁近似看成等截面，则得： 式中： G=0.4E；l=39.00m； IT=0.06776015m4；I=0.65540227m4； 计算得： =0.8957 。 表 1-5 梁号 i1i2i3i4i5 1 0.5583 0.3791 0.20

29、0 0.021 0.1583 2 0.3791 0.2896 0.200 0.104 0.0209 3 0.200 0.200 0.200 0.200 0.200 d.计算荷载横向分布系数 1-3 号梁的横向影响线和最不利布载图式如图1-5 所示（以号梁为例） 。 车辆荷载： 一号梁： 汽20 mcq =1/2 1i1/2 （0.5868+0.4402+0.3344+0.1878 ）=0.6901 挂100mcq =1/41i1/2 （0.3210+0.2992+0.2550+0.2368 ）=0.3965 二号梁： 汽20 mcq =1/2 （0.3503+0.2969+0.2584+0.2

30、051 ）=0.5554 挂100 mcq =1/4 （0.2310+0.1982+0.1633+0.1120 ）0.2867 三号梁： 汽20 mcq =1/2 （0.2466+0.2199+0.2006+0.1740 ）=0.4206 挂100 mcq =1/4 （0.200 4）=0.2 图 1-5 跨中的横向分布系数计算图示（尺寸单位： mm） (2)支点截面的荷载横向分布系数mo 如图 1-7 所示，按杠杆原理法绘制荷载横向分布影响线并进行布载 图 1-6 杠杆原理法绘制荷载横向分布影响线 一号梁： 汽20 moq =1/2 1imo=1/2 （1.1591+0.3409 ）=0.7

31、5 挂100moq =1/41i1/2 （0. 615+0.261）=0.438 二号梁： 汽20 moq =1/2 （0.1818+1.000+0.4091 ）=0.795 挂100 moq =1/4(0.575+0.616+0.435+0.215)=0.306 三号梁： 汽20 moq =1/2 （0.1818+1.000+0.4091 ）=0.795 挂100 moq =1/4(0.575+0.616+0.435+0.215)=0.306 (3) 荷载横向分布系数汇总 荷载 跨中1/4 跨 mc 支点 mo 1 2 3 1 2 3 汽20 0.7746 0.4500 0.4206 0.7

32、500 0.7950 0.7950 挂100 0.3965 0.2867 0.2 0.438 0.306 0.306 3.计算活载内力 荷载横向分布系数沿桥跨方向的变化：以一号梁为例 汽车荷载冲击系数 1+=1+0.3 (45-39)/(45-5)=1.178。 （以一号梁为例） （1）计算荷载的跨中截面内力 弯矩 汽20 M=(1+ )mipiyi =2512.91KN.m 挂100 M=(1+ )mipiyi =4323.57 KN.m 剪力 汽20 Q=(1+)mipiyi =192.36KN.m 挂100 Q=(1+)mipiyi =279.64 KN.m （2）计算荷载的 1/4 截

33、面内力 弯矩 汽20 M=(1+ )mipiyi =1886.12KN.m 挂100 M=(1+ )mipiyi =3242.68 KN.m （3）计算荷载的支点截面内力 弯矩 汽20 M=(1+ )mipiyi =0KN.m 挂100 M=(1+ )mipiyi =0KN.m 剪力 汽20 Q=(1+)mipiyi =422.84KN.m 挂100 Q=(1+)mipiyi 718.37KN.m 图 1-10 支点内力计算图示 内力组合按 “ 公预规第4.1.2 ”条规定进行，恒载产生的效应与活载产生的效应同 号时： 则荷载组合S=1.2SG+1.4SQ 荷载组合S=1.2SG+1.1SQ

34、式中： SG恒载重力产生效应 荷载内力计算结果 荷载内力计算结果表 1-7 序号 荷载类型 M Q 端点 1/4L 1/2L 端点 1/2L 1 恒载 0 2790.79 3963.27 635.175 0 2 汽车荷载 0 1886.12 2512.91 422.84 192.36 3 挂车荷载 0 3242.68 4323.57 718.37 279.64 6 1.2 恒载 0 3564.94 4755.92 762.21 0 7 1.4 汽 0 2640.56 3518.08 619.97 269.31 8 1.1 挂 0 3700.94 4860.90 790.21 307.6 9 组

35、合 0 6205.50 8274.00 1382.18 269.31 10 组合 0 7133.89 9511.85 1552.42 307.6 11 7/9 51% 50% 51% 100 12 8/10 53% 52% 47% 100 13 提高后的组合 0 6391.67 8522.22 1423.65 269.31 14 提高后的组合 0 7276.57 9702.09 1583.47 307.6 控制设计的计算内力 7276.57 9702.09 1583.47 307.6 四、预应力钢束的估算与布置 （一）钢束的估算与布置 1按照使用阶段的应力要求估算钢束数 首先根据跨中截面正截面

36、的抗裂要求，确定预应力钢筋数量，为满足抗裂要求， 所需的有效预应力为： MS 为跨中设计控制内力，由表1-7 查得 MS=9702.09KN?m，估算钢筋数量时， 可近似采用毛截面几何性质。查表1-1： AC=0.8658 106mm2,ycs=934.5mm, ycx=1365.5mm,Jc=0.5945 1012mm4, Wx=Jc/ycx=0.4354 109mm3,ep 为 预 应力 钢 筋 重 心 至 毛 截 面 重 心 的 距 离 ， ep=ycx-ap, 假设 ap=150mm，ep=1365.5-150=1215.5mm 由此可得 拟采用j15.2 钢绞线，单根钢绞线的公称面积

37、Apl=139mm2,抗拉强度标准值 fpk=1860Mpa，张拉控制应力取 con=0.75fpk=0.751860=1395Mpa，预应力损失 按张拉控制应力的20%计算。 所需预应力钢绞线的根数为： 取 45 根 采用 5 束 9j15.2 预应力钢筋束， OVM型锚具，供给的预应力截面面积Ap =45*139=6255mm2 2. 预应力钢筋布置 （1）跨中截面及锚固端截面的钢束布置 对于跨中截面，在保证布置预留管道构造要求的前提下，尽可能使钢束群的 重心到截面的偏心距大些。 本设计采用内径 80mm，外径 85mm 的预埋铁皮波纹 管，跨中截面的细部构造如图1-11 所示。由此可直接

38、得出钢束群重心至梁底距 离为： 图 1-11 支点内力计算图示 a）跨中截面b）锚固端截面 （2）对于锚固端截面，钢束布置通常考虑下述两个方面：一是预应力束合 力重心进可能靠近截面形心， 使截面均匀受压； 二是考虑锚头布置的可能性，以 满足张拉操作的方便。按照上述锚头布置的“ 均匀”“分散” 原则，锚固端截面钢束 布置如图 1-11b）所示。钢束群重心至梁底距离为： 为验核上述布置的钢束群重心位置，需计算锚固端截面几何特性。图1-13 示出 计算图式，锚固端截面特性计算见表1-8 所示。 表 1-8 分块名称 Ai yi Si Ii di=ys-yi Ix=Aidi2 I=Ii+Ix cm2

39、cm cm3 cm4 cm cm4 cm4 1 2 3=12 4 5 6 7=4+6 翼板 3300 7.5 24750 61875 84.19 23390255.1 23452130.1 三角承托 426.4 17.73 7560.07 1592.84 73.96 2332442.89 2334035.63 腹板 11581 118.4 1371166.72 46379083.3 -26.71 8262021.82 54641105.2 15307 - 1403476.79 =80427271 说明钢束群重心处于截面核心范围内。 （二） .钢束起弯角和线形的确定 本设计将锚固端截面分成上.下

40、两部分（见图 1-14 所示） ，上部钢束的弯起角定为 15 ；下部钢束的弯起角定为7 钢筋竖向距离为45 厘米。 为简化计算和施工， 所有钢束布置的线形均为直线加圆弧，并且整根钢束都布置 在同一个竖平面内。 钢束计算 图 1-13 封端混凝土块尺寸图图 1-14 钢束计算图式（尺寸单位：mm） ： 图 1-14 示出钢束计算图式，计算如下 各钢束起弯点及其半径计算表表 1-9 钢束号 升高值 C （cm） 0 (度) cos0 R (cm) sin 0支点至锚固点距离d （cm） 起弯点 k 至跨中线水平距离xk （cm） 1，2 46 15 0.9659 6171.3 0.2588 12.

41、3 1210.2 3,4 102.5 15 0.9659 3008.1 0.2588 38.7 1210.1 5 161.5 7 0.9925 4740 0.1219 19.9 743.1 各截面钢束位置（ ai）及其倾角（ i）计算值表 1-10 计算截面 钢束编号 li （cm） R （cm） i （ ） sin 0cos0 ci （cm） a （cm） ai （cm） 跨中截面 xi=0 1,2 li 为负值，钢束尚未弯起 0 0 1 0 9 9 3,4 17.5 17.5 5 28.5 28.5 L/4 截面 xi= 975cm 1,2 钢束尚未弯起 9 3,4 17.5 5 231.

42、9 4740 2.8043 0.0489 0.9988 5.7 28.5 34.2 变截面 xi= 1670cm 1,2 739.8 6171.3 4.2728 0.0745 0.9972 103.5 33.0 136.5 3,4 739.9 3008.0 8.7943 01529 0.9882 66.4 24.5 90.9 5 1206.9 4740 11.2768 01955 0.9807 13.0 12.0 25.0 支点截面 xi= 1950cm 1,2 459.8 6171.3 6.885 0.1199 0.9928 17.3 9 53.5 3,4 459.9 3008.0 14.2

43、391 0.246 0.9693 35.5 17.5 109.9 5 926.9 4740 14.7511 0.2546 0.9670 91.5 28.5 184.7 五、主梁截面几何特性 1净截面几何特性计算 在预加应力阶段，只需要计算小截面的集合特性，计算公式： 现浇顶板 600mm 连接板时，顶板宽度仍为160cm。 跨中截面面积和惯性矩计算表表 1-11-1 I= Ii+ Iy （cm4） 55201182 63976491 70505043 A=/4d2 =3.14 8.52/4=56.716cm2 n=4 ny=6 Iy=Aidi2 （ cm4） 142013 -4387939 -

44、4245926 156385 4372998 4529383 159887 4804929 49 64816 di=ys-yi（cm） -4.05 -124.3 4.25 -118.2 4.09 -123.9 分块面积的自身惯矩Ii （cm4） 59447108 略 59447108 59447108 略 59447108 65540227 略 65504227 全截面重心到上缘距离ys(cm) 89.4 97.6 89.8 分块面积对上缘静矩 Si(cm3) 809090 -60690.8 748399.2 809090 66888 875978 819216 66888 886104 分块

45、面积中心至上缘距离yi（cm） 93.45 213.7 93.45 213.7 85.71 213.7 分块面积 Ai (cm2) 8658 -284 8374 8658 313 8971 9558 313 9871 分块名称 毛截面 扣除管道面积（nA ）毛截面 钢束换算面积（ny-1） nAy毛 截面 钢束换算面积（ ny-1）nAy 截面 阶段 1:钢束灌浆锚固前阶段 2:现浇 600mm 连接段 阶段 3：二期荷载、活 载 计算数据 b1= 160 cm b2= 160 cm b3= 220 cm L/4 截面面积和惯性矩计算表表 1-11-2 I= Ii+ Iy （cm4） 5520

46、1182 63976491 70505043 A=/4d2 =3.14 8.52/4=56.716cm2 n=4 ny=6 Iy=Aidi2 （ cm4） 142013 -4387939 -4245926 156385 4372998 4529383 159887 4804929 49 64816 di=ys-yi（cm） -4.05 -124.3 4.25 -118.2 4.09 -123.9 分块面积的自身惯矩Ii （cm4） 59447108 略 59447108 59447108 略 59447108 65540227 略 65504227 全截面重心到上缘距离ys(cm) 89.4

47、97.6 89.8 分块面积对上缘静矩 Si(cm3) 809090 -60690.8 748399.2 809090 66888 875978 819216 66888 886104 分块面积中心至上缘距离yi（cm） 93.45 213.7 93.45 213.7 85.71 213.7 分块面积 Ai (cm2) 8658 -284 8374 8658 313 8971 9558 313 9871 分块名称 毛截面 扣除管道面积（nA ）毛截面 钢束换算面积（ny-1） nAy毛 截面 钢束换算面积（ ny-1）nAy 截面 阶段 1:钢束灌浆锚固前阶段 2:现浇 600mm 连接段 阶段