橋梁工程設(shè)計預(yù)應(yīng)力混凝土空心板橋

1、1 方案擬訂與比選1.1 設(shè)計資料（1）技術(shù)指標：（2）設(shè)計洪水頻率：百年一遇 ；（3）通航等級：無 ；（4）地震動參數(shù)：地震動峰值加速度0.05g，地震動反應(yīng)譜特征周期0.35s，相當于原地震基本烈度VI度。1.2 設(shè)計方案鑒于展架橋地質(zhì)地形情況，該處地勢平緩，橋全長較短，故比選方案主要采用簡支梁橋和連續(xù)梁橋形式。根據(jù)安全、適用、經(jīng)濟、美觀的設(shè)計原則，我初步擬定了兩個方案。 方案一：預(yù)應(yīng)力混凝土空心板橋本橋上部構(gòu)造為516m的預(yù)應(yīng)力混凝土空心板，結(jié)構(gòu)簡單，施工容易。 本橋采用預(yù)制安裝（先張法）的施工方法：先張法預(yù)制構(gòu)件的制作工藝是在澆筑混凝土之前先進行預(yù)應(yīng)力筋的張拉，并將其臨時固定在張拉臺座

2、上，然后按照支立模板鋼筋骨架成型澆筑及振搗混凝土養(yǎng)護及拆除模板的基本施工工藝，待混凝土達到規(guī)定強度，逐漸將預(yù)應(yīng)力筋松弛，利用力筋回縮和與混凝土之間的黏結(jié)作用，使構(gòu)件獲得預(yù)應(yīng)力。 優(yōu)點： 預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)通過高強鋼筋對混凝土預(yù)壓，不僅充分發(fā)揮了高強材料的特性，而且提高了混凝土的抗裂性，促使結(jié)構(gòu)輕型化，因而預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)具有比鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)大得多的跨越能力。 采用空心板截面，減輕了自重，而且能充分利用材料，構(gòu)件外形簡單，制作方便，方便施工，施工工期短，而且橋型流暢美觀。缺點：行車不順，同時橋梁的運營養(yǎng)護成本在后期較高。 圖1-1 空心板橋布置圖 方案二：預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱型梁橋跨徑分布：332m 箱形

3、截面整體性好，結(jié)構(gòu)剛度大，變形小，抗震性能好，主梁變形撓曲線平緩，橋面伸縮縫少，行車舒適。 施工采用預(yù)制安裝的施工方法，設(shè)計施工較成熟，施工質(zhì)量和工期能得到有效控制，該種橋型傳力明確，計算簡潔。 箱形截面有較大的抗扭剛度，整體性好。同時主橋線條明確，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，梁的等截面外形和諧，各比例協(xié)調(diào)，造型樸實。 圖1-2 連續(xù)箱梁布置圖1.3 方案比選表1-1 各方案主要優(yōu)缺點比較表預(yù)應(yīng)力混凝土空心板橋預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱型梁橋 跨徑 516m 332m 安全性自重輕，跨徑合適，施工安全。整體性好，結(jié)構(gòu)剛度大，變形小，抗震性能好。適用性建筑高度小，外形簡單，制作方便，構(gòu)件質(zhì)量小，方便架設(shè)。能適用各種適用條

4、件，因為嵌固在箱梁上的懸臂板，其長度可以較大幅度變化，并且腹板間距也能放大，箱梁有較大抗扭剛度。美觀性橋型流暢美觀，與周圍環(huán)境和諧。主橋線條簡明，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，梁的等截面布置外形和諧，個比例協(xié)調(diào)，造型樸實。經(jīng)濟性空心板截面可以充分利用材料，經(jīng)濟合理。箱型截面充分利用材料，節(jié)約材料。施工難易程度采用預(yù)制拼裝的施工方法，工期縮短。采用預(yù)制裝配的施工方法，施工周期短。通過對比，從受力合理，安全適用，經(jīng)濟美觀的角度綜合考慮，方案一:預(yù)應(yīng)力混凝土空心板橋為最佳推薦方案。此方案，采用預(yù)應(yīng)力混凝土空心板，結(jié)構(gòu)簡單，節(jié)省材料，經(jīng)濟合理；采用預(yù)制裝配的施工方法，施工方便，周期短；而且橋型流暢美觀。 2 毛截面幾何特

5、性計算2.1 基本資料 主要技術(shù)指標橋跨布置:516 m 。標準跨徑：16.00 m 。計算跨徑：15.56 m 。橋面總寬:9m=7+2×1.0 m（人行道）。設(shè)計荷載：公路-級 材料規(guī)格預(yù)應(yīng)力鋼筋鋼絞線，直徑mm,截面面積139.0mm2 ，彈性摸量=1.95×105 MPa ,抗拉強度標準值= 1860 MPa, 抗拉強度設(shè)計值=1260 MPa;普通鋼筋抗拉強度標準值= 335 MPa, 抗拉強度設(shè)計值=280 MPa=2.0×105 MPa;空心板塊混凝土采用C40, 彈性模量取3.25×104 MPa, 抗拉強度標準值=18.4 MPa, 抗

6、拉強度設(shè)計值=2.40 MPa; 設(shè)計規(guī)范（1）JTJ01-1997.公路工程技術(shù)標準S.北京:人民交通出版 社,1997 簡稱標準（2）JTG D60-2004.公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范S.北京:人民交通出版社,2004.簡稱橋規(guī)（3）JTG D62-2004.公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力橋梁設(shè)計規(guī)范S.北京:人民交通出版 社,2004.簡稱公預(yù)規(guī)（4）JTG D60-1985.公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范S. 北京:人民交通出版社,1985.（5）邵旭東.橋梁工程（上、下冊）M.北京:人民交通出版社,2004.2.2 截面幾何尺寸圖 本橋主梁采用124cm空心板，橋?qū)?m，選用7片主梁5片中板和兩片邊

7、板。橋面橫斷面布置圖圖2.1 橫斷面圖板塊結(jié)構(gòu)幾何尺寸 (a) 中板跨中截面 (b) 邊板跨中截面圖2.2 截面幾何尺寸圖2.3 毛截面幾何特性計算毛截面面積毛截面重心位置全截面對1/2板高的靜矩：鉸縫的面積：毛截面重心離1/2板高處的距離：鉸縫重心對1/2板高處的距離：空心板毛截面對其重心軸的慣矩空心板的抗扭剛度可簡化為圖2-3的單箱截面近似計算：圖2.3 計算的空心板簡化圖（尺寸單位：cm）3 主梁內(nèi)力計算及作用效應(yīng)組合3.1永久作用效應(yīng)計算 空心板自重（一期恒載） =A×=5539×10×25=13.8475 (kN/m) 橋面系自重（二期恒載）橋面鋪裝采用

8、：5cm的砼防水鋪裝層:0.05×7×25=8.75 (kN/m)10cm瀝青混凝土： 0.1×7×23=16.1(kN/m)人行道采用混凝土，則單側(cè)人行道自重： 1×0.4×24=9.6(kN/m)單側(cè)欄桿：1.52(kN/m)為計算方便近似各板平均分擔(dān)考慮,則每塊空心板分攤到的每延米橋面系重力為: 鉸縫自重（第二階段結(jié)構(gòu)自重）因為鉸縫自重采用C40混凝土,因此其自重為:=(529+1×75) ×10×24=1.4496(kN/m)由此得空心板每延米總重力為：=13.8475(kN/m)=6.7271.

9、4496=8.1767(kN/m)=13.84758.1767=22.0242(kN/m)由此可計算出簡支空心板的恒載(自重效應(yīng)),計算結(jié)果見表3-1。 表3-1 永久作用效應(yīng)匯總表 項目 作用種類作用gi(kN/m)計算跨徑(m)作用效應(yīng)(kN/m)作用效應(yīng)(kN)跨中()1/4跨()支點()1/4跨()跨中13.847515.56419.08314.31107.7353.865022.024215.56666.54499.91171.3585.67503.2可變作用效應(yīng)計算本橋汽車荷載采用公路級荷載，它由車道荷載和車輛荷載組成。橋規(guī)規(guī)定橋梁結(jié)構(gòu)整體計算采用車道荷載。公路級車道荷載由=0.7

10、5×10.5=7.875(kN/m)的平均荷載和集中荷載兩部分組成。而在計算剪力效應(yīng)時，集中荷載標準值應(yīng)乘以1.2的系數(shù)，即計算剪力=1.2=1.2×166.68=200.016(kN/m) 按橋規(guī)車道荷載的均布荷載應(yīng)滿布于使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生最不利效應(yīng)的同號影響線上，集中荷載標準值只作用在相應(yīng)影響線中一個最大影響線峰值處。本橋采用雙車道，應(yīng)考慮折減，。1. 汽車荷載橫向分布系數(shù)計算跨中和四分點的橫向分布系數(shù)按鉸接板法計算。支點按杠桿法計算荷載橫向分布系數(shù)；支點到四分點間按直線內(nèi)插求得。（1）跨中和四分點的荷載橫向分布系數(shù)：首先計算空心板的剛度系數(shù)：由前面計算得到：I=3.9883&

11、#215; IT =7.173×b=125mm l=1556mm將以上數(shù)據(jù)代入：r=0.02115 求得剛度系數(shù)后，即可查公路橋涵設(shè)計手冊-梁橋（上冊）（徐光輝，胡明義，主編，人民交通出版社，1996年3月）中7塊板鉸接板橋荷載橫向分布影響線表，由r=0.02及r=0.03內(nèi)插得到r=0.02115時1號至4號板在車道荷載作用下荷載橫向分布系影響線，計算結(jié)果列表3-2中，由表3-2畫出各板橫向分布影響線圖3-1，并按橫向最不利位置布載圖3-2，求得兩車道情況下各板的橫向分布系數(shù)。由于橋梁橫斷面結(jié)構(gòu)對稱，所以只需計算1號至4號板的橫向分布影響線坐標值。表3-2 各板的橫向分配影響線豎標

12、值表荷載作用板號節(jié)點號1#2#3#4#10.2480.2040.1570.12420.2040.2000.1710.13530.1570.1710.1770.15740.1240.1350.1570.17050.1010.1100.1270.15760.0860.0940.1100.13570.0800.0860.1010.124根據(jù)表3-2作出影響線: (a) 1號板橫向分布影響線(b) 2號板橫向分布影響線 (d) 4號板橫向分布影響線 圖3-1影響線圖及布載位置根據(jù)各板的橫向分布影響線圖，在上加載求得各種作用下的橫向分布系數(shù)如下：汽車荷載作用下：m3=1/2i汽，m=i人板號1：二列汽車

13、：m2汽=1/2（0.2210.1570.1220.090）=0.295m=0.262+0.078=0.340板號2：二列汽車：m2汽=1/2（0.1990.1710.1310.100）=0.301m=0.210+0.079=0.289板號3：二列汽車：m2汽=1/2（0.1700.1730.1500.115）=0.304m=0.151+0.098=0.249板號4：二列汽車：m2汽=1/2（0.1420.1620.1620.142）=0.304m=0.119+0.119=0.238見表3-3：表3-3 車道荷載作用下的橫向分布系數(shù)表板號1#2#3#4#m2汽0.2950.3010.3040.

14、304m0.3400.2890.2490.238由上表可知3，4#板在荷載作用下最為不利，考慮到人群荷載與汽車效應(yīng)相組合，因此跨中和四分點的荷載橫向分布系數(shù)偏安全地取下列數(shù)據(jù)：m2汽=0.304, m=0.249(2)支點的荷載橫向分布系數(shù)，則按杠桿法計算，由圖1-4得3-4板的支點荷載橫向分布系數(shù)如下： 圖3.3 支點處荷載橫向分布影響線及最不利布載圖 m汽=0.5×1.00=0.50m=0(3)支點到四分點處的荷載橫向分布系數(shù)按內(nèi)插法求得。故由以上計算可知，取3號板作為設(shè)計板，其荷載橫向分布系數(shù)如下。表3-4 3#板的荷載橫向分布系數(shù) 作用位置跨中至L/4處支點汽車荷載0.304

15、0.5人群荷載0.2490 汽車荷載沖擊系數(shù)計算橋規(guī)規(guī)定汽車荷載的沖擊力標準值為汽車荷載標準值乘以沖擊系數(shù)。按結(jié)構(gòu)基頻的不同而不同,對于簡支板橋: (3-1)當時, =0.05;當時, =0.45;當時,. (3-2)其中：,I=3.9883×10m，=代入得: 所以, =0.1767-0.0157=0.17674.9692-0.0157=0.2676 1+=1.2676 可變作用效應(yīng)計算（1）車道荷載效應(yīng)跨中截面(見圖3.4)彎矩: （不計沖擊時） (3-3)兩車道荷載：不計沖擊 kN·m 計入沖擊 kN·m剪力: （不計沖擊時） (3-4)兩車道荷載：不計沖擊

16、 (kN)計入沖擊 (kN)圖3.4簡支空心板跨中截面內(nèi)力影響線及加載圖 l/4截面(參照圖3.5)彎矩: （不計沖擊時） (3-3)兩車道荷載：不計沖擊 kN·m 計入沖擊 kN·m剪力: （不計沖擊時） 兩車道荷載：不計沖擊 = 56.08(kN)計入沖擊 = =71.09(kN) 圖3.5簡支空心板l/4截面內(nèi)力影響線及加載圖支點截面剪力計算支點截面由于車道荷載產(chǎn)生的效應(yīng)時，考慮橫向分布系數(shù)沿空心板跨長的變化，同樣均布荷載標準值應(yīng)滿布于使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生最不利的同號影響線上，集中荷載標準值只作用于相應(yīng)影響線中一個最大影響線的峰值處，見圖3.6。兩車道荷載：不計沖 (3-4)代

17、入數(shù)據(jù)有： =121.64(kN)計入沖擊 (3-5)代入數(shù)據(jù)有： =154.19( kN) 圖3.6 簡支空心板支點截面內(nèi)力影響線及加載圖（2）人群荷載效應(yīng) 人群荷載是一個均布荷載，當橋梁計算跨徑小于或等于50m時，人群荷載標準值為3.0 kN/ m，人行道板寬為凈寬1m，因此q=1×3=3kN/m?？缰薪孛妫簭澗兀簃=0.249×3×30.2642=22.61 kN/m 剪力：V=0.249×3×1.945=1.45 kN/m四分點截面：彎矩：m=0.249×3×22.698=16.96 kN/m 剪力：V=0.249&

18、#215;3×4.376=3.27 kN/m支點截面：剪力：V=0.249×3×7.78-××（0.249-0）×3×（+）=4.36KN可變作用效應(yīng)匯總表3-5中：表3-5 可變作用效應(yīng)匯總表 跨中彎矩M（）剪力V（kN）跨中L/4處跨中L/4處支點車道荷載兩行汽車不計沖擊系數(shù)269.56202.3035.0656.08121.64計入沖擊系數(shù)341.70256.4344.4471.09154.19人群荷載22.6116.961.453.274.363.3作用效應(yīng)組合按橋規(guī)公路橋涵結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)按承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限

19、狀態(tài)進行效應(yīng)組合，并用不同的計算項目。 承載能力極限狀態(tài)按承載能力極限狀態(tài)設(shè)計時的基本組合表達式為： (3-6)式中： 結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)，本橋?qū)俅髽颍?1.0； 效應(yīng)組合設(shè)計值；永久作用效應(yīng)標準值； 汽車荷載效應(yīng)（含汽車沖擊力）的標準值。 人群荷載效應(yīng)的標準值 正常使用極限狀態(tài) 按正常使用極限狀態(tài)設(shè)計時，應(yīng)根據(jù)不同的設(shè)計要求，采用以下兩種效應(yīng)組合:作用短期效應(yīng)組合表達式： (3-7)式中： 作用短期效應(yīng)組合設(shè)計值；永久作用效應(yīng)標準值； 不計沖擊的汽車荷載效應(yīng)標準值。 人群荷載效應(yīng)的標準值作用長期效應(yīng)組合表達式： (3-8)式中：各符號意義見上面說明。橋規(guī)還規(guī)定結(jié)構(gòu)構(gòu)件當需要彈性階段截面應(yīng)力計算時

20、，應(yīng)采用標準值效應(yīng)組合，即此時效應(yīng)組合表達式為： (3-9)式中： 標準值效應(yīng)組合設(shè)計值； ，永久作用效應(yīng)，汽車荷載效應(yīng)（含汽車沖擊力）的標準值。根據(jù)計算得到的作用效應(yīng)，按橋規(guī)各種組合表達式可求得各效應(yīng)組合設(shè)計值，現(xiàn)將計算匯總于表3-6中。表3-6 空心板作用效應(yīng)組合計算匯總表序號作用種類彎矩M(kNm)剪力V(kN)跨中L/4跨中L/4支點作用效應(yīng)標準值永久作用效應(yīng)419.08314.31053.865107.73666.54499.91085.68171.35可變作用效應(yīng)車道荷載不計沖擊269.56202.3035.0656.08121.64341.70256.4344.4471.0915

21、4.19人群荷載S22.6116.961.453.274.36承載能力極限狀態(tài)基本組合 (1)799.85599.890102.81205.62 (2)478.38359.0062.2299.53215.870.8×1.4 S (3)25.3219.001.623.664.88=(1)+ (2)+（3）1303.55977.8963.84206426.37正常使用極限狀態(tài)作用短期效應(yīng)組合 (4)666.54499.91085.68171.35 (5)188.69141.6124.5439.2685.15S (6)22.6116.961.453.274.36=(4)+ (5)+（6）8

22、77.84658.4825.99128.21260.86使用長期效應(yīng)組合 (7)6 6.54499.91085.68171.35 (8)107.8280.9214.0222.4348.660.4S (9)9.046.780.581.311.74=(7)+ (8)+（9）783.4587.6114.60109.42221.75彈性階段截面應(yīng)力計算標準值效應(yīng)組合 (10)666.54499.91085.68171.35 (11)341.70256.4344.4471.09154.19S (12)22.6116.961.453.274.36=(10)+ (11)+（12）1030.85773.345

23、.89160.04329.94 預(yù)應(yīng)力鋼束的估算及布置4.1預(yù)應(yīng)力鋼筋數(shù)量的估算 本橋設(shè)計時它應(yīng)滿足不同設(shè)計狀況下規(guī)范規(guī)定的控制條件要求，例如承載力、抗裂性、裂縫寬度、變形及應(yīng)力等要求。在這些控制條件中，最重要的是滿足結(jié)構(gòu)在正常使用極限狀態(tài)下的使用性能要求和保證結(jié)構(gòu)在達到承載能力極限狀態(tài)時具有一定的安全儲備。因此，預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁設(shè)計時，一般情況下，首先根據(jù)結(jié)構(gòu)在正常使用極限狀態(tài)正截面抗裂性或裂縫寬度限值確定預(yù)應(yīng)力鋼筋的數(shù)量，在由構(gòu)件的承載能力極限狀態(tài)要求確定普通綱紀的數(shù)量。本橋以部分預(yù)應(yīng)力A類構(gòu)件設(shè)計，首先按正常使用極限狀態(tài)正截面抗裂性確定有效預(yù)加力Npe。按公預(yù)規(guī)條，A類預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件正

24、截面抗裂性是控制混凝土的法向拉應(yīng)力，并符合以下條件：在作用短期效應(yīng)組合下，應(yīng)滿足要求。式中: 在作用短期效應(yīng)組合作用下，構(gòu)件抗裂性驗算邊緣混凝土的法向拉應(yīng)力；在初步設(shè)計時，和可按公式近似計算： (4-1) (4-2)式中: A,W構(gòu)件毛截面面積及對毛截面受拉邊緣的彈性抵抗矩； 預(yù)應(yīng)力鋼筋重心對毛截面重心軸的偏心矩，,可預(yù)先假定。代入即可求得滿足部分預(yù)應(yīng)力A類構(gòu)件正截面抗裂性要求所需的有效預(yù)加力為： (4-3)式中：混凝土抗拉強度標準值。本預(yù)應(yīng)力空心板橋采用C40，=2.4Mpa,由表3-6得，空心板的毛截面換算面積 假設(shè)，則代入得： 則所需的預(yù)應(yīng)力鋼筋截面面積Ap為： (4-4)式中： 預(yù)應(yīng)力

25、鋼筋的張拉控制應(yīng)力； 全部預(yù)應(yīng)力損失值，按張拉控制應(yīng)力的20%估算。本橋采用1×7股鋼絞線作為預(yù)應(yīng)力鋼筋,直徑15.2mm,公稱截面面積139mm,=1860Mpa,=1260Mpa,=Mpa。按公預(yù)規(guī),現(xiàn)取=0.70,預(yù)應(yīng)力損失總和近似假定為20%張拉控制應(yīng)力來估算,則采用1015.2鋼絞線，單根鋼絞線公稱面積139mm2,則=10×139=1390mm2滿足要求。4.2預(yù)應(yīng)力鋼筋的布置預(yù)應(yīng)力空心板選用1015.2鋼絞線布置在空心板下緣， =40mm，沿空心板跨長直線布置 ，即沿跨長=40mm保持不變，見圖4.1.預(yù)應(yīng)力鋼筋布置應(yīng)滿足公預(yù)規(guī)的要求，鋼絞線凈距不小于25mm

26、,端部設(shè)置長度不小于150mm的螺旋鋼筋等。 圖4.1 空心板中板跨中截面預(yù)應(yīng)力鋼筋的布置4.3普通鋼筋數(shù)量的估算及布置在預(yù)應(yīng)力鋼筋數(shù)量已經(jīng)確定的情況下，可由正截面承載能力極限狀態(tài)要求的條件確定普通鋼筋的數(shù)量，暫不考慮在受壓區(qū)配置預(yù)應(yīng)力鋼筋，也暫不考慮普通鋼筋的影響?？招陌褰孛娓鶕?jù)慣性矩相等和面積相等可換算成等效工字形截面來考慮:由 cm2 bh=×16×55+×23×9+×23×46+×23×46×（）=226331.1111求得cm,=39.4cm則得到等效工字形截面的上翼緣板厚度:=cm等效工字形截

27、面的下翼緣板厚度:=cm等效工字形截面的肋板厚度b: b=b-2b=124-2×39.4=45.2cm等效工字形截面尺寸見圖4.2:圖4.2 空心板換算等效工字形截面（尺寸單位：cm）估算普通鋼筋時，計算簡圖見圖 4.3圖4.3 普通鋼筋計算簡圖可先假定,則由下列可求得受壓區(qū)的高度，設(shè) 由公預(yù)規(guī), .由表3-6,跨中，代入上式得: 整理得: ,且說明中和軸在翼緣板內(nèi),可用下式求得普通鋼筋面積: 0說明按受力計算不需要配置縱向普通鋼筋，現(xiàn)按照構(gòu)造要求配置。普通鋼筋選用HRB335, .由公預(yù)規(guī),普通鋼筋選用普通鋼筋布置在空心板下緣一帶(截面受拉邊緣),沿空心板跨長直線布置。鋼筋重心至板

28、下緣40mm處,即，見圖 4.3。圖4.4 普通鋼筋布置圖5 換算截面幾何特性計算由前面計算已知空心板毛截面的幾何特性，毛截面面積,毛截面重心軸至1/2板高的距離,毛截面對其重心軸慣性5.1 換算截面面積A0 (5-1) (5-2) (5-3)代入得5.2 換算截面重心位置所有鋼筋換算截面對毛截面重心的靜矩為：換算截面重心至空心板毛截面重心的距離為：（向下移）則換算截面重心至空心板毛截面下緣的距離為：則換算截面重心至空心板毛截面上緣的距離為：換算截面重心至預(yù)應(yīng)力鋼筋重心的距離為：換算截面重心至普通鋼筋重心的距離為：5.3 換算截面慣性矩5.4 換算截面彈性抵抗矩 下緣： 上緣： 6 承載能力極

29、限狀態(tài)計算6.1 跨中截面正截面抗彎承載力計算預(yù)應(yīng)力鋼絞線合力作用點到截面底邊的距離，普通鋼筋離截面底邊的距離，則預(yù)應(yīng)力鋼筋和普通鋼筋的合理作用點到截面底邊的距離為。采用換算等效工字形截面來計算，上翼緣厚度，上翼緣工作寬度，肋寬b=452mm.首先按公式來判斷截面類型：所以屬于第一類T型，應(yīng)按寬度的矩形截面來計算其抗彎承載力。由計算混泥土受壓區(qū)高度x: (6-1) 將代入下式計算出跨中截面的抗彎承載力 =計算結(jié)果表明，跨中截面抗彎承載力滿足要求。 6.2 斜截面抗剪承載力計算 截面抗剪強度上.下限復(fù)核 選取距支點處截面進行斜截面抗剪承載力計算。截面構(gòu)造尺寸及配筋見圖5.首先進行抗剪強度上、下限

30、復(fù)核,按公預(yù)規(guī)條： (6-2)式中:-驗算截面處的剪力組合設(shè)計值(KN),由表2-7得支點處剪力及跨中截面剪力,內(nèi)插得到的距支點=375mm處的截面剪力: 代入數(shù)據(jù)得： 計算結(jié)果表明空心板截面尺寸符合要求。 按公預(yù)規(guī) 條 由于 并對照表3-6沿跨長各截面的控制剪力組合設(shè)計值，在L/5至支點的部分區(qū)段內(nèi)按計算要求配置抗剪鋼筋，其他區(qū)段可按構(gòu)造要求配置箍筋。 為了構(gòu)造方便和便于施工，本設(shè)計預(yù)應(yīng)力混凝土空心板不設(shè)彎起鋼筋，計算剪力全部由混凝土和箍筋承受，則斜截面抗剪承載力按下式計算： (6-3) 式中，各系數(shù)按公預(yù)規(guī)條規(guī)定采用：,，箍筋采用雙股，則寫出箍筋間距的計算式為： = =,箍筋采用HRB33

31、5，則 取箍筋間距150mm，并按公預(yù)規(guī)要求，在支左中心向跨中方向不小于一倍梁高范圍內(nèi)，箍筋間距取100mm。故箍筋間距取100mm。配箍率 （按公預(yù)規(guī)條規(guī)定，HRB335，） 在組合設(shè)計剪力值的部分梁段，可只按構(gòu)造要求配置箍筋，設(shè)箍筋仍選用雙肢，配筋率，則可求得構(gòu)造配筋的箍筋間距 取經(jīng)過綜合考慮和比較，箍筋沿空心板跨長布置如圖6.1。 圖6.1 空心板箍筋布置圖（單位：cm） 斜截面抗剪承載力計算 由圖7-1，我們選取以下三個位置進行空心板斜截面抗剪承載力計算： 距支左中心處截面，； 距跨中位置處截面，（箍筋間距變化處）； 距跨中位置處，（箍筋間距變化處）；計算截面的剪力組合設(shè)計值，可按表4

32、-1由跨中和支點的設(shè)計枝內(nèi)插得到,計算結(jié)果見表6-1。表6-1 各計算截面剪力組合設(shè)計值截面位置跨中剪力426.37408.90369.05250.2363.84距支左中心處截面，由于是直線配筋，故此截面有效高度取與跨中近似相同，由于不設(shè)彎起鋼筋，因此,斜截面抗剪承載力按下式計算：此處,箍筋間距抗剪承載力滿足要求.距跨中截面處截面 此處，箍筋間距，斜截面抗剪承載力滿足要求。距跨中位置處 此處，箍筋間距，以上計算均表明滿足斜截面抗剪承載力要求。7 預(yù)應(yīng)力損失計算 預(yù)應(yīng)力損失與施工工藝、材料性能及環(huán)境影響等有關(guān)，影響因素復(fù)雜。在無可靠試驗資料的情況下，則按公路橋規(guī)的規(guī)定估算。本橋采用先張法施工。本

33、橋預(yù)應(yīng)力鋼筋采用直徑為15.2mm的17股鋼絞線, ，控制應(yīng)力取。7.1 錨具變形、回縮引起的應(yīng)力損失預(yù)應(yīng)力鋼絞線的有效長度取為張拉臺座的長度，設(shè)臺座長,采用一端張拉及夾片式錨具，有頂壓時，則 (7-1) 7.2 加熱養(yǎng)護引起的溫度損失 先張法預(yù)應(yīng)力混凝土空心板采用加熱養(yǎng)護的方法，為減少溫度引起的預(yù)應(yīng)力損失，采用分階段養(yǎng)護措施。設(shè)控制預(yù)應(yīng)力鋼絞線與臺座之間的最大溫差,則： =27.3 混凝土彈性壓縮引起的預(yù)應(yīng)力損失對于先張拉法構(gòu)件， (7-2) 由公預(yù)規(guī)條，先張法構(gòu)件傳力錨固時的損失為： ，則,則7.4 鋼筋松弛引起的應(yīng)力損失 (7-3)式中， 代入得,7.5 混凝土收縮、徐變引起的預(yù)應(yīng)力損失

34、 (7-4) ，構(gòu)件受拉區(qū)全部縱向鋼筋重心處，由預(yù)應(yīng)力（扣除相應(yīng)階段的預(yù)應(yīng)力損失）和結(jié)構(gòu)自重產(chǎn)生的混凝土法向壓應(yīng)力，其值為 (7-5) 預(yù)應(yīng)力鋼筋傳力錨固齡期，計算齡期為t時的混凝土收縮應(yīng)變 ，加載齡期為，計算考慮的齡期為t時的徐變系數(shù)?？紤]自重的影響,由于收縮徐變持續(xù)時間較長，采用全部永久作用，查表3-6得空心板全部永久作用彎矩,，在全部鋼筋重心處由自重產(chǎn)生的拉應(yīng)力為:跨中截面： 支點截面：則全部縱向鋼筋重心處的壓應(yīng)力為：跨中截面： ： 支點截面： 公預(yù)規(guī)規(guī)定，不得大于傳力錨固時混凝土立方體抗壓強度的0.5倍，設(shè)傳力錨固時，混凝土達到C，則=30MP，0.5=15MP，則跨中、四分點、支點截

35、面全部鋼筋重心處的壓應(yīng)力為2.95MPa，4.05 MPa，7.36 MPa，均小于15 MPa，滿足要求。設(shè)傳力錨固齡期為7d，計算齡期為混凝土終極值t，設(shè)橋梁所處環(huán)境的大氣相對濕度為75%，由前面計算知，空心板毛截面面積A=553900 ，空心板與大氣接觸的周邊長度為u，u=2 ×1240+2×750+2×320+2×90+4××23=4930.1mm 理論厚度h=224.7查公預(yù)規(guī)表直線內(nèi)插得到: 把各項數(shù)據(jù)代入計算公式得:跨中截面： ： 支點截面： 7.6 預(yù)應(yīng)力損失組合傳力錨固時第一批損失傳力錨固后預(yù)應(yīng)力損失總和:跨中截面：

36、 ： 支點截面： 各截面的有效預(yù)應(yīng)力：?？缰薪孛妫?支點截面：8 驗算8.1正常使用極限狀態(tài)計算正截面抗裂性驗算正截面抗裂性計算是對構(gòu)件跨中截面混凝土的拉應(yīng)力進行計算，并滿足公預(yù)規(guī)6.3條要求。對于部分預(yù)應(yīng)力A類構(gòu)件，應(yīng)滿足兩個要求：第一，在作用短期效應(yīng)組合下，；第二，在作用長期效應(yīng)組合下，即不出現(xiàn)拉應(yīng)力。為在作用短期效應(yīng)組合下，空心板抗裂驗算邊緣的混凝土法向拉應(yīng)力空心板跨中截面彎矩，換算截面下緣抵抗矩為扣除全部預(yù)應(yīng)力損失后的預(yù)加力，在構(gòu)件抗裂驗算邊緣產(chǎn)生的預(yù)壓應(yīng)力， (8-1) (8-2)為在作用長期效應(yīng)組合下，空心板抗裂驗算邊緣的混凝土法向拉應(yīng)力空心板跨中截面彎矩，換算截面下緣抵抗矩符合公

37、預(yù)規(guī)對A類構(gòu)件的規(guī)定。斜截面抗裂性驗算部分預(yù)應(yīng)力A類構(gòu)件斜截面抗裂性驗算是以主拉應(yīng)力控制，采用作用的短期效應(yīng)組合。選用支點截面，分別計算支點截面A-A纖維（空洞頂面），B-B纖維（空心板換算截面），C-C纖維（空洞底面）處主拉應(yīng)力，對于部分預(yù)應(yīng)力A類構(gòu)件應(yīng)滿足：為混凝土的抗拉強度標準值，C40，；主拉應(yīng)力8.1.2.1 A-A纖維： ( ) (8-3) 為支點截面短期組合效應(yīng)剪力設(shè)計值為計算主拉應(yīng)力出處截面腹板的寬度，為空心板A-A纖維以上截面對空心伴換算截面重心軸的靜矩 (8-4) (8-5) 為豎向荷載產(chǎn)生的彎矩，在支點。負值表示拉應(yīng)力。預(yù)應(yīng)力混凝土A類構(gòu)件，在短期效應(yīng)組合下，預(yù)制構(gòu)件應(yīng)符

38、合現(xiàn)A-A纖維：符合要求。.2 B-B纖維： S=1240×397.97×-2××230×（397.97-100-）-230×320×（397.97-100-）-780×（397.97-330）×=82.64×10mm為豎向荷載產(chǎn)生的彎矩，在支點， B-B纖維，符合公預(yù)規(guī)對部分預(yù)應(yīng)力A類構(gòu)件斜截面抗裂性要求。8.1.2.3 C-C纖維：為豎向荷載產(chǎn)生的彎矩，在支點， B-B纖維上述結(jié)果表明，本橋空心板滿足公預(yù)規(guī)對部分預(yù)應(yīng)力A類構(gòu)件斜截面抗裂性要求。8.2 變形計算 正常使用階段的撓度計算使用階段

39、的撓度值，按短期荷載效應(yīng)組合計算，并考慮撓度長期增長系數(shù)，對于C40混凝土，對于部分預(yù)應(yīng)力A類構(gòu)件，使用階段的撓度計算時，抗彎剛度。取跨中截面尺寸及配筋情況確定：短期荷載組合作用下的撓度值，可簡化為按等效均布荷載作用情況計算： (8-6)自重產(chǎn)生的撓度值按等效均布荷載作用情況計算：（）消除自重產(chǎn)生的撓度，并考慮長期影響系數(shù)后，正常使用階段的撓度值為：計算結(jié)果表明，使用階段的撓度值滿足公預(yù)規(guī)要求。 預(yù)加力引起的反拱度計算及預(yù)拱度的設(shè)置.1 預(yù)加力引起的反拱度計算空心板當放松預(yù)應(yīng)力鋼絞線時跨中產(chǎn)生反拱度，設(shè)這時空心板混凝土強度達到C30。預(yù)應(yīng)力產(chǎn)生的反拱度計算按跨中截面尺寸及配筋計算，并考慮反拱長

40、期增長系數(shù)。此時的抗彎剛度：?？招陌瀹敺潘深A(yù)應(yīng)力鋼絞線時設(shè)空心板混凝土強度達到C30，換算截面面積： 所有鋼筋截面換算面積對毛截面重心的靜矩為：換算截面重心至毛截面重心的距離： （向下移）換算截面重心至空心板下緣的距離： y=-16.14-7.5=351.36mm換算截面重心至空心板上緣的距離：預(yù)應(yīng)力鋼絞線至換算截面重心的距離：普通鋼筋至換算截面重心的距離：換算截面慣矩：換算截面的彈性抵抗矩：下緣上緣空心板換算截面幾何特性匯總于表8-1。 表8-1 空心板換算截面幾何特性匯總表 項目符號單位換算截面面積567273.5566026換算截面重心至截面下緣距離351.36352.03換算截面重心至

41、截面上緣距離398.64397.97預(yù)應(yīng)力鋼筋至截面重心軸距離311.36312.03普通鋼筋至截面重心軸距離311.36312.03換算截面慣矩 換算截面彈性抵抗矩由8.1計算得扣除預(yù)應(yīng)力損失后的預(yù)加力為：則由預(yù)加力產(chǎn)生的跨中反拱度，并乘反拱長期增長系數(shù)，得：.2 預(yù)拱度的設(shè)置由公預(yù)規(guī)條，當預(yù)加應(yīng)力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時，應(yīng)設(shè)預(yù)拱度，其值按該荷載的撓度值與預(yù)加應(yīng)力長期反拱值之差采用。，應(yīng)設(shè)預(yù)拱度?？缰蓄A(yù)拱度，支點，預(yù)拱度值沿順橋向做成平順的曲線。8.3 持久狀態(tài)應(yīng)力驗算持久狀態(tài)應(yīng)力計算應(yīng)計算使用階段正截面混凝土的法向壓應(yīng)力、預(yù)應(yīng)力鋼筋的拉應(yīng)力、斜截面的主壓應(yīng)力。計

42、算時作用取標準值，不計分項系數(shù)，汽車荷載考慮沖擊系數(shù)?？缰薪孛婊炷恋姆ㄏ驂簯?yīng)力驗算跨中截面的有效預(yù)應(yīng)力： 跨中截面的有效預(yù)加力： 標準值效應(yīng)組合： (8-7) 跨中預(yù)應(yīng)力鋼絞線的拉應(yīng)力驗算 (8-8)為按荷載效應(yīng)標準值計算的預(yù)應(yīng)力鋼絞線重心處混凝土法向拉應(yīng)力：預(yù)應(yīng)力鋼絞線中的拉應(yīng)力為： 斜截面主應(yīng)力驗算斜截面主應(yīng)力計算選取支點截面的A-A纖維、B-B纖維、C-C纖維在標準值效應(yīng)和預(yù)應(yīng)力作用下產(chǎn)生的主壓應(yīng)力和主拉應(yīng)力驗算，并滿足的要求。 (8-9) (8-10) (8-11) 8.3.3.1 A-A纖維，符合公預(yù)規(guī)要求。.2 B-B纖維，符合公預(yù)規(guī)要求。8.3.3.3 C-C纖維，符合公預(yù)規(guī)要

43、求。8.4短暫狀態(tài)應(yīng)力驗算預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件按短暫狀態(tài)計算時，應(yīng)計算構(gòu)件在制造、運輸及安裝等施工階段，由預(yù)加力（扣除相應(yīng)的應(yīng)力損失）、構(gòu)件自重及其它施工荷載引起的截面應(yīng)力，并滿足公預(yù)規(guī)要求。為此，對本橋應(yīng)計算在放松預(yù)應(yīng)力鋼絞線時預(yù)制空心板的板底壓應(yīng)力和板頂拉應(yīng)力。設(shè)預(yù)制空心板當混凝土強度達到C30時，放松預(yù)應(yīng)力鋼絞線，這時，空心板處于初始預(yù)加力及空心板自重共同作用下，計算空心板板頂（上緣）、板底（下緣）法向應(yīng)力。由此計算空心板截面的幾何特性，見表1-9。放松預(yù)應(yīng)力鋼絞線時，空心板截面法向應(yīng)力計算取跨中、L/4、支點三個截面，計算如下。 跨中截面.1由預(yù)加力產(chǎn)生的混凝土法向應(yīng)力由公預(yù)規(guī)條： (

44、8-13)式中：先張法預(yù)應(yīng)力鋼筋和普通鋼筋的合力，其值為 (8-14) (8-15) 其中 放松預(yù)應(yīng)力鋼絞線時預(yù)應(yīng)力損失值，由公預(yù)規(guī)條對先張法構(gòu)件,則 =1395-15.6-30-0.5×45.85=1326.48MP.2由板自重產(chǎn)生的板截面上、下緣應(yīng)力由表3-6，空心板跨中截面板自重彎矩由板自重產(chǎn)生的截面法向應(yīng)力為：放松預(yù)應(yīng)力鋼絞線時，由預(yù)加力及板自重共同作用，空心板上下緣產(chǎn)生的法向應(yīng)力為： 截面上下緣均為壓應(yīng)力，且小于，符合公預(yù)規(guī)要求。 截面=1326.48MPa由表2-6，L/4截面板自重彎矩，由板自重產(chǎn)生的截面法向應(yīng)力為：放松預(yù)應(yīng)力鋼絞線時，由預(yù)加力及板自重共同作用下板上下緣

45、應(yīng)力為：板上下緣應(yīng)力為壓應(yīng)力，且小于，符合公預(yù)規(guī)要求。支點截面預(yù)加力產(chǎn)生的支點截面上下緣的法向應(yīng)力為： (8-16) =1326.48MPa板自重在支點截面產(chǎn)生的彎矩為0，因此，支點截面跨中法向應(yīng)力為：下緣壓應(yīng)力，符合公預(yù)規(guī)要求?？缰?、L/4、支點三個截面在放松預(yù)應(yīng)力鋼絞線時板上下緣應(yīng)力計算結(jié)果匯總于表8-2。表8-2 短暫狀態(tài)空心板截面正應(yīng)力匯總表截 面跨中截面L/4截面支點截面應(yīng)力位置項目作用種類預(yù)加力-2.217.84-2.217.80-2.147.59板自重4.05-3.573.04-2.6800總應(yīng)力值1.844.270.835.12-2.147.59壓應(yīng)力限值14.0714.0714.0714.0714.07表中負值為拉應(yīng)力，正值為壓應(yīng)力，壓應(yīng)力均滿足公預(yù)規(guī)要求。由上述計算，在放松預(yù)應(yīng)力鋼絞線時，支點截面上緣拉應(yīng)力為：按公預(yù)規(guī)條，預(yù)拉區(qū)（截面上緣）應(yīng)配置縱向鋼筋，并按以下原則配置：當時，預(yù)拉區(qū)應(yīng)配置其配筋率不小于0.2%的縱向鋼筋；當時，預(yù)拉區(qū)應(yīng)配置其配筋率不小于0.4%的縱向鋼筋；當時，預(yù)拉區(qū)應(yīng)配置的縱向鋼筋其配筋率按以上兩者直線內(nèi)插取得。上述配筋率為，為預(yù)拉區(qū)普通鋼筋截面積，為截面毛截面A=553900mm2。則：時的縱向鋼筋配筋率為0.0037866， 。預(yù)拉區(qū)的縱向鋼筋宜采用帶肋鋼筋，其直徑不宜大于14mm,現(xiàn)采用HRB335鋼筋，1414，則，