橋面板計算及預應力筋估算

1、湖南工業(yè)大學本科畢業(yè)設計（論文）第3章 橋梁縱向分孔及橫截面尺寸擬定3.1橋梁縱向分孔3.1.1變截面連續(xù)梁橋構造特點連續(xù)孔數(shù)一般不超過5跨，多于3跨的連續(xù)梁橋，除邊跨外，其中間各跨一般采用等跨布置，以方便懸臂施工。多于兩跨的連續(xù)梁橋，其邊跨一般為中跨的0.60.8倍左右，當采用箱形截面，邊孔跨徑其至可減少至中孔的0.50.7倍。有時為了滿足城市橋梁或跨線橋的交通要求而需增大中跨跨徑時，可將邊跨跨徑設計成僅為中跨的0.5倍以下，此時，端支點上將出現(xiàn)較大的負反力，故必需在該位置設置能抵抗拉力的支座或壓重以消除負反力。3.1.2本設縱向分孔計本設計縱向分孔設置為：（350）預應力混凝土簡支T梁+(

2、56+286+56)變截面箱型連續(xù)梁+（340）預應力混凝土簡支T梁，全長550米。變截面連續(xù)梁段：邊跨56m中跨86m,邊跨為中跨的0.651倍符合要求。3.2橋橫截面尺寸擬定本設計橫截面尺寸擬定如表3-1，示意圖如圖3-1?？鐝讲贾?m)結(jié)構邊中跨比截面（cm）梁高（m）形式頂板厚腹板厚底板厚根部跨中56+286+56連續(xù)梁0.651單箱單室30306028605.42.8 表3-1 橫截面擬定高跨比梁寬(m)懸臂厚度（cm）梗腋形式（cmcm）根部跨中頂?shù)赘慷瞬宽敯迮c腹板腹板與底板1/15.921/30.714.0 8.06520 120306030圖3-1 橫截面尺寸擬定示意圖(cm

3、) 圖5-2 支點截面尺寸示意圖3.3箱型截面尺寸的擬定依據(jù)擬定依據(jù)參考文獻：公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范（JTG_D62-2004）。3.3.1頂板、底板、懸臂板長度擬定箱梁頂板寬度一般接近橋面總寬度，本設計中頂板長度為14m。頂板兩側(cè)懸臂板的長度對活載彎矩數(shù)值的影響不大，但恒載及人群荷載彎矩隨懸臂長度幾乎成平方關系增加，故懸臂板長度一般不大5m,當長度超過3m后，宜布置橫向預應力束筋。本設計中可取底板長度為8m懸臂板長度為3m。3.3.2 底板厚度擬定縱向負彎矩區(qū)受壓底板的厚度對改善全橋受力狀態(tài)、減少徐變下擾度十分重要。因而大跨連續(xù)體系梁橋中，應確保承受負彎矩的內(nèi)支點區(qū)域的箱梁

4、底板有足夠的厚度。箱梁底板厚度隨箱梁負彎矩的增大而逐漸加厚至墩頂，以適應箱梁下緣受壓的要求，底板厚度與主跨之比宜為1/1401/170。本設計根部底板厚度取為60cm與主跨比為1/143.3；跨中區(qū)域底板厚度則可按構造要求設計，本設計中跨中底板厚度取28cm。底板厚度變化：從跨中向0號塊截面以拋物線方程y=60-28442x2+28,變化3.3.3 梁高擬定根據(jù)已建成橋梁的資料分析，支點截面的梁高約為（1/161/20）L (L為中間跨跨長)，梁中梁高約為（1/1.51/2.5）。本設計中取5.4m為1/15.93L，取2.8m為1/1.93，梁高變化：從跨中向0號塊截面以拋物線y=5.4-2

5、.8382x2+2.8（m）變化3.3.4 腹板厚度擬定箱梁腹板的主要功能是承受結(jié)構的彎曲簡歷和扭轉(zhuǎn)剪應力所引起的主拉應力。墩頂區(qū)域剪力大因而腹板厚，跨中區(qū)域的腹板較薄，但是腹板的最小厚度應考慮鋼束管道的布置、鋼筋布置和混凝土澆筑的要求。變高度箱梁采用直腹板。英國水泥和混凝土協(xié)會提出了如下兩個關于預應力混凝土連續(xù)梁最佳腹板厚度參數(shù)的公式，其最大跨徑連續(xù)箱梁最佳橫截面幾何參數(shù)指標可供參考圖3-2和圖3-3。圖3-2 連續(xù)箱梁最佳腹板厚度K1參數(shù)曲線圖3-3 連續(xù)箱梁最佳腹板厚度K2參數(shù)曲線墩上腹板厚度參數(shù)：；跨中腹板厚度參數(shù)：；式中：墩上腹板厚度的總和（m）；：跨中腹板厚度的總和(m)；：墩上梁

6、高(m)；本設計中取5.4m；：跨中梁高(m)；本設計中取2.8m；B：橋面總寬度(m)；本設計資料中定為14m；：梁最大跨徑(m)。本設計中為86m；考慮預應力鋼筋布置及混凝土澆筑后的箱梁腹板最小厚度一般為:腹板內(nèi)無預應力束管道布置時可采用200mm；腹板內(nèi)有預應力管道布置時可采用250300mm；腹板內(nèi)有預應力束錨固時采用350mm；（在大跨徑預應力混凝土連續(xù)箱梁中，腹板寬度宜從跨中向支點逐漸加寬，以承受支點處較大的剪力，一般采用300800mm，也有達到100mm左右。）本設計中擬取墩頂腹板厚度為60cm，跨中腹板厚度為30cm本設計擬取的墩頂腹板厚度及跨中腹板厚度合理。腹板厚度變化：從

7、跨中向0號塊截面以拋物線方程y=60-30442x2+30cm變化3.3.5 頂板、懸臂板厚度擬定確定箱型截面頂板厚度一般考慮兩個因素，既滿足橋面板橫向彎矩的要求（恒載、活載、日照溫度等）；滿足布置縱、橫向預應力鋼筋束的要求。車行道部分的箱梁頂板或其他呈現(xiàn)連續(xù)板受力特征的橋面板以及懸臂板厚度擬定可參考表3-2：表3-2 車行道部分橋面板的厚度（cm）位置橋面板跨度方向垂直于行車道方向平行于車道方向頂板或連續(xù)板3L+11（縱肋之間）5L+13（橫隔板之間）懸臂板L0.25時，28L+1624L+13L0.25時，8L+21注：兩個方向厚度計算厚取小值，L為橋面板的跨度（m)由本設計前部分擬定的縱

8、向分布橫向分布數(shù)據(jù)知本設計中：垂直于行車道方向的L為6.85.9757.4m.平行于車道方向的L為21.5m。公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范（JTG_D62-2004）9.3.3中規(guī)定：在與腹板相連處的翼緣厚度不小于梁高的1/10（本設計中=58cm)。因而本設計中可取頂板厚取為30cm；懸臂板根部厚度取為65cm。懸臂板端部按構造要求可取為20cm。（懸臂端部厚度不小于10cm，如設置防撞墻或錨固橫向預應力束筋，則端部厚度不小于20cm）。第4章 橋面板計算縱向墩上，L/4,跨中處總共布置橫隔板5塊：板長：la=86/4=21.5m板寬：，lb=6.8m長寬比：lalb=3.162

9、，故可按單向板計算內(nèi)力。4.1懸臂板內(nèi)力計算懸壁板計算布載如圖4-1圖4-1 懸臂布載示意圖（m）橋面鋪裝為換算厚度為10cm的瀝青混泥土，每延米鋪裝層重度：g鋪=0.123=2.3KN/m每延米懸臂板重度：g板=0.2+0.65225=10.625KN/m每延米護欄重度：g護=0.825=20KN/m4.1.1懸臂根部彎矩計算每延米恒荷載作用下彎矩為：；M支g=-（200.52.75+2.32.51.25+10.62531.5=-82.5KNm車輛荷載后輪著地長度為：；（H為鋪裝層換算厚度，下同）；車輛荷載后輪著地寬度為：；如上圖4-1中最外面車輪單個車輪作用下板的有效工作寬度：a=a1+2

10、b=0.4+22.3+0.1=5.21.4m故兩個車輪作用下板的有效工作寬度有重疊，實際有效寬度為a=a1+d+2b=0.4+1.4+22.3+0.1=6.6m分布荷載為：；如上圖4-1中里面車輪單個車輪作用下板的有效工作寬度：a=a1+2b=0.4+2（2.5-0.5-1.8+0.62+0.1）=1.6m1.4m故兩個車輪作用下板的有效工作寬度有重疊，實際有效寬度為：；分布荷載為：；由于汽車荷載局部加載在懸臂翼板附近，故取沖擊系數(shù)為1+0.3=1.3；每延米寬板條上汽車荷載產(chǎn)生彎矩為：M支p=-1.326.50.82+58.30.60.2=-64.2KNm內(nèi)力組合：彎矩基本組合： Mud=1

11、.2-82.5+1.4-64.2=188.9KNm彎矩短期組合：。Msd=-82.5+-64.21.30.7=-117.1KNm4.1.2懸臂根剪力矩計算每延米自重作用下剪力為：Q支g=200.5+2.32.5+10.6253=47.6KN每延米汽車荷載作用下剪力為：Q支p=1.326.520.8+58.30.6=73.1KN內(nèi)力組合：剪力基本組合：Qud=1.247.6+1.473.1=159.4KN剪力短期組合：Qsd=47.6+73.11.30.7=86.9KN4.2中間板內(nèi)力計算把承托面積平攤到橋面板上，板厚為：t=0.3+2121.20.36.8=0.35m每延米板橋面鋪裝層的重度：

12、； 每延米橋面板重度：g板=0.3525=8.8KNm每延米橋面板總重度：g=2.3+8.8=11.1KNm4.2.1中間板彎矩計算兩梁肋之間板的計算跨徑為：l=l0+t=6.8+0.3=7.1ml0+b=7.4m車輛荷載在板跨徑中間時單個車輪作用下板的有效工作寬度：a=a1+l3=0.4+7.13=2.81.4m故兩個車輪作用下板的有效工作寬度有重疊，實際有效工作寬度為：a=4.7+1.4=6.1m分布荷載為：P=pab1=1406.10.8=28.7KPa車輛荷載在板支承處時單個車輪作用下板的有效工作寬度：a=a1+t=0.4+0.3=0.7m1.4m故兩個車輪作用下板的有效工作寬度無重疊

13、，分布荷載為：；每延米恒載彎矩為：Mog=18gl2=11.17.128=69.9KNm有兩種可能布載方式使最大：布載方式1：輪對稱中點布置：其布載圖如圖4-2。圖4-2 彎矩計算布載方式一每延米車輛荷載彎矩為：。布載方式2：其中以車輪作用在中點：其布載如圖4-3。圖4-3 彎矩計算布載方式二每延米車輛荷載彎矩為：；Mop=1+0.3830.70.175+0.5(56.5-37.2)0.80.8+37.20.80.8+28.70.81.7+0.5(42.7-30.7)0.81.05+30.70.81.05+830.70.175=156.25KNm故取布載方式2：跨中最大設計彎矩為：M0=1.2

14、69.9+1.4156.25=302.63KNm板厚與肋高之比為：th=30540=11814 ,故跨中彎矩為：M中=0.5302.63=151.32KNm支點出彎矩為：M支=-0.7302.63=-211.84KNm4.2.2中間板支點剪力計算車輛荷載在板跨徑中間時單個車輪作用下板的有效工作寬度：；故兩個車輪作用下板的有效工作寬度有重疊，實際有效寬度為：；分布荷載為：；車輛荷載在板支承處時單個車輪作用下板的有效工作寬度：；故兩個車輪作用下板的有效工作寬度無重疊，分布荷載為：；每延米寬板條上恒載產(chǎn)生的剪力為：；剪力布載圖如圖4-4。圖4-4 剪力計算布載每延米寬板條上汽車荷載產(chǎn)生的剪力為：；內(nèi)

15、力組合：剪力基本組合：；剪力短期組合：。第5章 橫向預應力筋計算與布置5.1橫向預應力筋布置位置及幾何參數(shù)橫向預應力布置如圖5-1。圖5-1 橋面板每延米彎距及橫向預應力位置布置（彎矩單位（KN.m）預應力筋位置單位（m）如圖5-1：橫向預應力筋距邊緣5cm,端部錨固與懸臂端部中心處；預應力筋轉(zhuǎn)彎位置根據(jù)橫向彎矩圖布置如上圖，預應力筋轉(zhuǎn)彎處半徑R=6m。5.2按正截面抗裂性要求計算橫向預應力筋數(shù)量預應力筋估算公式為：；其中最大彎矩，橫向預應力筋偏心距平行行車方向長度取b=1m,厚度取為底板厚度h=0.3m；則：截面抗彎模量：；截面面積：；可得總預應力；預應力鋼筋的張拉控制應力為預應力損失按控制

16、應力的20%計算，則可得需要預應力鋼筋的面積為：；采用3束鋼絞線，預應力鋼筋的截面面積為，即平行向車道方向每延米內(nèi)布置橫向預應力鋼束為3束鋼絞線。第6章 變截面連續(xù)梁活荷載內(nèi)力增大系數(shù)計算6.1變截面連續(xù)梁活荷載內(nèi)力增大系數(shù)計算原理等代簡支梁法不僅是計算簡支梁橋的較精確的方法,也可推廣到懸臂梁、連續(xù)梁、兩端固定梁、剛架等橋梁形式。在眾多橋型中。對梁高呈線性變化及呈拋物線變化的箱型截面梁,根據(jù)有限元法基本原理，建立了單元的剛度矩陣，常見的變截面連續(xù)箱梁橋的荷載內(nèi)力增大系數(shù)的計算方法：主要是將箱形截面當成一個整體，摒棄傳統(tǒng)的將箱梁當成開口的T形梁的做法，以使分析方法更符合箱梁的實際工作情況。對于閉

17、口截面的單箱單室或單箱多室橋梁內(nèi)力計算，由于閉口截面梁本身是一個整體，具有強大的 抗扭力學性能，若將它肢解為若干片單獨的梁來分析是不合理的。因此，就把它整個截面作為一個單元體，用荷載對稱于橋面中線的軸重和內(nèi)力增大系數(shù)f兩者的乘積來計人橋面多列車隊偏心布置的影響。計算變截面連續(xù)梁橋的荷載內(nèi)力增大系數(shù)時，首先需要計算抗彎慣矩修正系數(shù)和抗扭慣矩修正系數(shù)。其中計算抗彎慣矩修正系數(shù)的原理是，當需要計算實際橋梁某跨的荷載內(nèi)力增大系數(shù)時，以整個橋梁結(jié)構為計算對象,使該跨跨中的撓度與等代簡支梁的跨中撓度相等;主要工作是以此列出靜不定方程，最終解出實際梁該跨跨中撓度;其結(jié)構模型特點是，對于r跨橋，具有r+1個簡

18、支支座，每個支座 處可有轉(zhuǎn)角，但撓度為零;其計算特點是對r-1次靜不定結(jié)構進行計算；其方法步驟是，首先將要計算的連續(xù)梁的某一跨與常截面的簡支梁等效，等代簡支梁的跨長等于該跨的跨長，取連續(xù)梁該跨的跨中截 面作為簡支梁的截面，再使二者在同等荷載作用下的跨中撓度相等，這樣就得到抗彎慣矩修正系數(shù)。而計算抗扭慣矩修正系數(shù)的原理是，當需要計算實際橋梁某跨的荷載內(nèi)力增大系數(shù)時，僅以該跨梁段為計算對象，使該跨跨中的扭轉(zhuǎn)角與等代簡支梁的跨中扭轉(zhuǎn)角相等;主要工作是在此變截 面梁跨劃分為若干梁段后計算各微段的扭轉(zhuǎn)角并疊加,從而得到該跨跨中的扭轉(zhuǎn)角；其結(jié)構模型特點是，該跨兩端為剛性固定;計算特點是僅是對一次靜不定結(jié)構

19、的計算;其方法步驟是,首先將要計算的連續(xù)梁的某跨的跨中固定而讓其兩端自由，在其兩端各施加一個扭矩與，使得，并且兩端 產(chǎn)生的扭角相等，這樣可以解出該變截面跨兩端的轉(zhuǎn)角,這個也就是該跨兩端固定時跨中受單位扭矩作用產(chǎn)生的跨中扭角，將其與常截面的簡支梁跨中扭角相除即得到抗扭慣矩修正系數(shù)得到連續(xù)梁的抗彎慣矩修正系數(shù)和抗扭慣矩修正系數(shù)之后,用和作為簡支梁的抗彎慣矩和抗扭慣矩,計算后者的荷載內(nèi)力增大系數(shù)，這樣求得的荷載內(nèi)力增大系數(shù)就是原連續(xù)梁的荷載內(nèi) 力增大系數(shù)。由以上分析看出,計算連續(xù)梁橋的荷載內(nèi)力增大系數(shù)，關鍵是要計算出單位荷載下相應跨的跨中撓 度和跨中轉(zhuǎn)角。6.2本設計中抗彎慣矩修正系數(shù)的計算1、由平

20、面桿系有限元軟件計算得邊跨跨中和中跨跨中的抗彎慣性矩：邊跨:；中跨:；2、等代簡支梁的跨中撓度。其中：混泥土的彈性模量；取單位力1KN。邊跨：；中跨：；3、運用平面桿系有限元程序分別計算在單位豎向P=1KN的作用下變截面梁邊跨跨中和中跨跨中的擾度。邊跨：；中跨：；4、兩跨的抗彎慣性矩：邊跨：；中跨：；6.3本設計中抗扭慣矩修正系數(shù)的計算單箱雙室箱型截面的抗扭彎矩：查公路橋涵設計手冊-基本資料單箱雙室抗扭慣性矩計算式組為：；結(jié)合本設計中的數(shù)據(jù)可得表達式：；其中： -兩腹板中線間的距離（)；-箱型截面中心線包圍的面積()；-頂板和底板的中線間的距離（）；-頂板厚度（)；-懸臂板長度（本設計為3)；

21、-懸臂板換算的均布厚度（本設計為)；邊跨：將邊跨全跨等分為32個節(jié)段：邊跨全長80米，每個節(jié)段分為2.5米。即；其分段模型如圖6-1。圖6-1 邊跨計算模型底板、頂板及腹板厚度有變化的地方分別以其相應的二次拋物線關系漸變；各個節(jié)段截面的抗扭慣性矩如表6-1。表6-1 邊跨各節(jié)段截面抗扭慣性矩；中跨將中跨全跨左半跨等分為24個節(jié)段：中跨左半跨全長60米，每個節(jié)段分為2.5米。即；其分段模型如圖6-2。圖6-2 中跨計算模型底板、頂板及腹板厚度有變化的地方分別以其相應的二次拋物線關系漸變；得各個節(jié)段截面的抗扭慣性矩如表6-2。表6-2 中跨各節(jié)段抗扭慣性矩。6.4抗扭修正系數(shù)的計算由式抗扭修正系數(shù)

22、公式：；其中；-梁的根數(shù)；E-混泥土彈性模量(MPa)；G-混泥土抗剪模量，取0.425E(MPa)；-各片梁到箱梁中心線的距離(m)；-其他符號含義同前；邊跨：；中跨。6.5荷載增大系數(shù)計算先由偏心壓力法計算橫向分布系數(shù)影響線,采用修正偏心壓力法計入主梁的抵抗扭矩。任意主梁所承擔的總荷載:；本設計為一級公路不設置人行道，故只計算汽車荷載橫向分布系數(shù)。首先先運用平面桿系有限元程序計算各主梁的抗扭慣性矩：其分梁圖示如圖6-3圖6-3 等效簡支梁法分梁圖示由平面桿系有限元程序計算得邊跨跨中截面的三根主梁的抗彎慣性矩：；由對稱性只需要求得1號梁和2好梁的橫向分布影響線：；得到邊跨跨中各梁的橫向分布影

23、響線如圖6-4、圖6-5。圖6-4 1號梁橫向分布影響線（三號梁的與之對稱）圖6-5 2號梁橫向分布影響線（只繪出梁間的影響線外部影響線可延長得到）由平面桿系有限元程序計算得中跨跨中截面的三根主梁的抗彎慣性矩：；由對稱性只需要求得1號梁和2好梁的橫向分布影響線：；得到中跨跨中各梁橫向分布影響線如圖6-6、6-7。圖6-6 1號梁橫向分布影響線 （三號梁的與之對稱）圖6-7 2號梁橫向分布影響線 （只繪出梁間的影響線外部影響線可延長得到）然后求荷載增大系數(shù)：由邊跨跨中和中跨跨中各梁橫向分布系數(shù)影響線知：對于邊跨跨中邊梁：如圖6-8：兩車，三車和四車合力作用點對應的豎標值分別為0.387、0.36

24、4、0.341。圖6-8 邊跨跨中邊梁各車道布載合力中心點豎標值示意圖對于兩車荷載橫向分布系數(shù)：；荷載增大系數(shù)：；對于三車荷載橫向分布系數(shù)：；荷載增大系數(shù)：；對于四車荷載橫向分布系數(shù)：；荷載增大系數(shù)：；對于邊跨跨中中梁：兩車，三車和四車合力作用點對應的豎標值都為0.397。對于兩車荷載橫向分布系數(shù)：；荷載增大系數(shù)：；對于三車荷載橫向分布系數(shù)：；荷載增大系數(shù)：；對于四車荷載橫向分布系數(shù)：；荷載增大系數(shù)：；對于中跨跨中邊梁：如圖6-9所示：兩車，三車和四車合力作用點對應的豎標值分別為0.372、0.352、0.333。圖6-9 中跨跨中邊梁各車道布載合力中心點豎標值示意圖對于兩車荷載橫向分布系數(shù)；

25、荷載增大系數(shù)：；對于三車荷載橫向分布系數(shù)：；荷載增大系數(shù)：；對于四車荷載橫向分布系數(shù)：；荷載增大系數(shù)：；對于邊跨跨中中梁：兩車，三車和四車合力作用點對應的豎標值都為0.402。對于兩車荷載橫向分布系數(shù)：；荷載增大系數(shù)：；對于三車荷載橫向分布系數(shù)：；荷載增大系數(shù)：；對于四車荷載橫向分布系數(shù)：；荷載增大系數(shù)：；故全橋荷載增大系數(shù)取為3.2321。第7章 結(jié)構離散建模7.1單元離散劃分原則橋梁結(jié)構是一種復雜的空間結(jié)構，要精確分析橋梁結(jié)構的真實受力，最好模擬成有梁、板、殼和三維實體單元組成的空間受力模型，但是這種處理方式建模非常復雜，同時考慮到橋梁荷載的空間分布，按此方法計算的工作量是浩大的?？紤]到計

26、算誤差等原因，對全橋按空間計算精確度未必很高，且其計算結(jié)果為應力形式不能直接運用于橋梁設計。對于實際應用的橋梁結(jié)構分析軟件，必須對模型經(jīng)行合理的簡化。對于橋梁結(jié)構設計而言，橋跨節(jié)后受力分析是關鍵環(huán)節(jié)之一?？紤]到橋梁寬跨比一般比較大，將橋梁結(jié)構近似處理為桿系模型是切實可行的方法。根據(jù)橋梁的構造、施工、設計特點采用有桿系有限元分析軟件分析橋梁結(jié)構，首先建立一個與真實結(jié)構等價的計算模型，講模型劃分為有限個桿件單元，利用計算機程序進行分析。在使用前必須對橋梁結(jié)構進行離散化，建立結(jié)構計算圖示。結(jié)構離散是結(jié)構分析的重要環(huán)節(jié)，必須遵循以下原則：1、保證體系的幾何不變性；這一點 在較復雜的施工體系轉(zhuǎn)換中尤其應

27、注意。同時也應盡量避免與結(jié)構受力和變形不符合的多余約束。2、計算模型應盡量符合結(jié)構的構造特點，對于0號塊的處理支座的處理、基礎的模擬等應慎重謹慎考慮。3在合理模擬保證精確度的前提下，盡量減少節(jié)點數(shù)目，以減少計算規(guī)模。7.2本設計單元劃分本設計按懸臂塊段長度的合理劃分來離散單元。以各塊段質(zhì)量接近為前提劃分長度，這樣掛籃的承載能力可以得到充分地發(fā)揮利于階段在施工中的安全性和精確度。如圖7-1：本設計共劃分為126個單元，53.8（邊跨滿堂支架澆筑段）+21（邊跨合攏段）+84+43+42.5（懸臂段）+42.5（0號塊）+42.5+43+84（懸臂段）+21（合攏段）+84+43+42.5（懸臂段

28、）+42.5（跨中合攏段）+42.543+84（懸臂段）+21（合攏段）+84+43+42.5（懸臂段）+42.5（0號塊）42.5+43+84（懸臂段）+21（邊跨合攏段）+53.8（邊跨滿堂支架澆筑段）=600m圖7-1 單元離散建模圖單元離散建模后，在平面桿系有限元程序中輸入相應的模型及二期荷載可得到極限承載能力組合效應下的剪力和彎矩圖：如圖7-2和7-3所示：圖7-2 極限承載能力組合效應下結(jié)構剪力圖（KN）圖7-3 極限承載能力組合效應下結(jié)構彎矩圖（KN.m）由圖7-3結(jié)合單元離散建模圖7-1：在截面號：1-14；38-52；75-90；114-127間出現(xiàn)正彎矩：初步可知在這些截面

29、號段內(nèi)應出現(xiàn)底板鋼束，可作為鋼束配置的參考依據(jù)。第8章 縱向預應力鋼束估與布置根據(jù)主要組合進行估算，束型及配束數(shù)應從使用極限狀態(tài)，承載力極眼狀態(tài)以及施工等多方面綜合考慮。8.1常用的預應力鋼筋目前，國內(nèi)外使用的預應力鋼材主要有預應力鋼筋、冷拉預應力鋼絲、低松弛預應力鋼絲、鋼絞線。公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范（JTG D62-2004）第3.2.1條規(guī)定:預應力混凝土構件中的預應力鋼筋應選用鋼絞線、鋼絲、中、小型構件或豎、橫向預應力鋼筋，也可采用精軋螺紋鋼筋。8.2預應力鋼筋布置原則懸臂施工連續(xù)梁橋的預應力鋼束主要分為懸臂施工節(jié)段施加的預應力鋼束(稱為一期束）和合攏后施加的預應力束(

30、稱為二期束）。一期束主要承受懸臂結(jié)構產(chǎn)生的負彎矩；二期束主要針對成橋后主梁正、負彎矩的需要。預應力束在截面上的布置可分為底板束和頂板束,分別承受正、負彎矩。部分頂板束在腹板內(nèi)下彎錨固，以承受腹板主拉應力；在梁端，部分底板束上彎錨固在腹板上，以承受梁端腹板截面的主拉應力。預應力鋼束的線形大部分由直線和圓曲線(或拋物線)組成。后張法預應力構件的曲線形預應力鋼筋的曲線半徑應與鋼絲束、鋼絞線束直徑有關。當鋼絲束、鋼絞線束直徑等于或小于 5mm 時，曲線半徑不宜小于4m；當鋼絲束直徑大于5mm時，曲線半徑不宜小于6m。預應力鋼筋在結(jié)構上的布置應滿足:縱向間距宜為500-1000mm。預應力鋼束管道縱向布

31、置應滿足:直線管道的凈距不應小于管道直徑的60%；曲線管道在曲線平面內(nèi)相鄰管道間的最小凈距應按公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范（JTG D62-2004）式（9.4.8-1)計算,需要注意的是：當計算結(jié)果小于直線管道外緣間的凈距時，曲線管道外緣的凈距應選用直線管道外緣的凈距值。預應力管道的設置應該滿足最小凈保護層厚度的要求。直線管道的最小凈保護層厚度要求，見現(xiàn)行公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范(JTG D62-2004)第9.1.1條規(guī)定。在連續(xù)梁全長上，預應力鋼束的布置還應該注意避免在截面或某個區(qū)段上急劇增加或減少,在梁的正負彎矩交替區(qū)，可設置較長的預應力鋼束的重疊搭接段，并

32、宜分散布置。8.3本設計中縱向預應力布置縱向預應力鋼束管道直徑取10cm，管道間最小間距取6cm,最小混泥土保護層厚度設為9cm；均滿足規(guī)范要求。8.4預應力束的配置原則預應力配束應根據(jù)最不利荷載組合下的彎矩、軸力、剪力包絡圖（不含預應力及相關內(nèi)力）進行預應力配束的估算.有關資料建議：在進行大跨徑預應力連續(xù)梁橋設計時，可按成橋后的結(jié)構重力與荷載組合估算預應力鋼束。在鋼束布后，再計算相應的預應力損失及次內(nèi)力，最后根據(jù)結(jié)構最不利荷載組合對截面配束進行調(diào)整及驗算，重復這個過程直到預應力配束滿足結(jié)構的受力要求為止。配束必須要考慮施工階段和成橋運營后的受力要求 以及布筋的構造要求,包括錨具布置、鋼束空間

33、布置等，并應盡置方便施工。主要配束原則如下：1、預應力鋼束應布置成折線或曲線，變化偏心距能使預應力發(fā)揮最大作用；2、使總的預應力鋼筋(永久預應力鋼筋和臨時預應力鋼筋)用量最??；3、端部永久預應力小而均勻，這樣可以避免因過分的應力集中而引起的裂縫。應力損失越小越好；4、盡量使預應力彎矩與外荷載的一部分或全部相抵消，以達到平衡狀態(tài)；5、預應力混凝土連續(xù)梁橋的設計，應滿足不同設計狀況下規(guī)范規(guī)定的控制條件。預應力混凝土連續(xù)梁橋上部結(jié)構設計應滿足持久狀況承載能力極限狀態(tài)下的正截面抗彎承載力和斜截面抗剪承載力，以及持久狀況正常使用極限狀態(tài)下構件的抗裂性、裂縫寬度和撓度。一般情況下,以結(jié)構的抗裂性和裂縫寬度

34、控制。預應力混凝土連續(xù)梁橋的設計一般是以全預應力構件為主，見現(xiàn)行公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范第6.1.2規(guī)定；跨徑大于100m橋梁的主要受力構件,不宜進行部分預應力混凝土設計。所以對大跨徑橋梁 預應力鋼束的估算要以結(jié)構的抗裂性控制。8.5預應力鋼筋的估算規(guī)范（JTG D62-2004）規(guī)定，截面上的預壓應力應大于荷載引起的拉應力，預壓應力與荷載引起的壓應力之和應小于混凝土的允許壓應力（為），或為在任意階段，全截面承壓，截面上不出現(xiàn)拉應力，同時截面上最大壓應力小于允許壓應力。寫成計算式為：對于截面上緣 ：；對于截面下緣 ：；其中，由預應力產(chǎn)生的應力(KPa)；W截面抗彎模量(m)；混

35、凝土軸心抗壓標準強度(KPa)；Mmax、Mmin項的符號當為正彎矩時取正值，當為負彎矩時取負值，且按代數(shù)值取大小(KN。m)。一般情況下，由于梁截面較高，受壓區(qū)面積較大，上緣和下緣的壓應力不是控制因素，為簡便計，可只考慮上緣和下緣的拉應力的這個限制條件(求得預應力筋束數(shù)的最小值)。則：由預應力鋼束產(chǎn)生的截面上緣應力和截面下緣應力分為三種情況討論：a. 截面上下緣均配有力筋Np上和Np下以抵抗正負彎矩，由力筋Np上和Np下在截面上下緣產(chǎn)生的壓應力分別為：； 解聯(lián)立方程后得到；令 ：，；得：；式中 ：每束預應力筋的面積（m）；預應力筋的永存應力(可取0.5-0.75估算（KPa）；e預應力力筋重

36、心離開截面重心的距離(m)；K截面的核心距(m)；A混凝土截面面積，取有效截面計算(m)。；b. 當截面只在下緣布置力筋Np下以抵抗正彎矩時當由上緣不出現(xiàn)拉應力控制時：； 當由下緣不出現(xiàn)拉應力控制時：；c. 當截面中只在上緣布置力筋N上 以抵抗負彎矩時：當由上緣不出現(xiàn)拉應力控制時：；當由下緣不出現(xiàn)拉應力控制時：；當按上緣和下緣的壓應力的限制條件計算時(求得預應力筋束數(shù)的最大值)?？捎汕懊娴氖阶油茖У茫?；有時需調(diào)整束數(shù)，當截面承受負彎矩時，如果截面下部多配根束，則上部束也要相應增配根，才能使上緣不出現(xiàn)拉應力，同理，當截面承受正彎矩時，如果截面上部多配根束，則下部束也要相應增配根。其關系為：當承受時：；當承受時：；以本設計懸臂施工階段在合攏前只張拉頂板鋼束及階段估算時只在上緣配預應力應力鋼束為例：以0號塊中部截面為控制截面：其中初步估算：，。其它計算數(shù)據(jù)見表8-1。表8-1 鋼束估算數(shù)據(jù)Mmax(KN.m)Mmin(KN.m)p上(KPa)擬定p上p上(KPa)p下(KPa)擬定p下y下(KPa)n上n下n上擬定束數(shù)擬定每束根數(shù)鋼束-20811.6-20811.6144.3374016344.33-150.4701604