空心板橋設(shè)計(jì)說明書最新整理

1、柳壕橋設(shè)計(jì)The Design of Liuhao bridge2012年6月15日摘 要我國自改革開放以來，路橋建設(shè)得到了飛速的發(fā)展，這對改善人民的生活環(huán)境，改善投資環(huán)境，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)的騰飛，起到了關(guān)鍵的作用。本課題研究的是遼陽境內(nèi)的柳壕河，通過方案比選，確定預(yù)應(yīng)力空心板橋最為經(jīng)濟(jì)合理。此河處于市郊，區(qū)域內(nèi)無不良地質(zhì)現(xiàn)象，屬于穩(wěn)定性河段，抗震有利地段，在此河上建造一經(jīng)濟(jì)合理，適用性強(qiáng)的橋梁，來滿足兩岸經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，方便人們的生活需要。本設(shè)計(jì)包括一整套系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，包括水文計(jì)算、內(nèi)力計(jì)算、主梁預(yù)應(yīng)力鋼筋布置、預(yù)應(yīng)力損失計(jì)算、應(yīng)力驗(yàn)算、支座計(jì)算、橋臺設(shè)計(jì)、蓋梁計(jì)算、橋墩計(jì)算和基礎(chǔ)計(jì)算等，并且繪制詳細(xì)的

2、三方案平、立、剖面圖，主梁剖面圖，主梁配筋圖，蓋梁配筋圖，橋墩配筋圖，橋臺構(gòu)造圖，承臺配筋圖，支座構(gòu)造圖和伸縮裝置構(gòu)造圖。本設(shè)計(jì)采用預(yù)應(yīng)力空心板橋，它不僅能減輕自重，而且能充分利用材料。此空心板挖空率較大，自重較輕，它的技術(shù)較先進(jìn)，制作工藝成熟，施工方便，制造簡單。其結(jié)構(gòu)質(zhì)量安全可靠，耐久性能好，計(jì)算簡便。鋼材用量小，安裝方便，施工工期短，造價(jià)低，適合柳壕河地質(zhì)狀況。本設(shè)計(jì)基本滿足技術(shù)先進(jìn)、安全可靠、適用耐久、經(jīng)濟(jì)美觀的要求。關(guān)鍵詞：預(yù)應(yīng)力空心板橋；蓋梁；橋臺；承臺；橋墩Abstract目 錄摘 要IAbstractII第1章 初步設(shè)計(jì)11.1 設(shè)計(jì)資料11.2 構(gòu)造型式及尺寸選定及截面特性1

3、第2章 作用效應(yīng)計(jì)算42.1 永久作用計(jì)算42.2 可變荷載（活載）產(chǎn)生的內(nèi)力52.3 內(nèi)力組合14第3章 預(yù)應(yīng)力鋼筋面積的估算及布置183.1 估算預(yù)應(yīng)力鋼筋面積183.2 預(yù)應(yīng)力鋼束布置23第4章 換算截面幾何特性計(jì)算254.1 換算截面面積254.2 換算截面重心位置254.3 換算截面慣矩264.4 截面抗彎模量26第5章 空心板強(qiáng)度計(jì)算275.1 正截面強(qiáng)度計(jì)算275.2 箍筋計(jì)算29第6章 預(yù)應(yīng)力損失336.1 錨具變形、鋼筋回縮引起的應(yīng)力損失336.2 加熱養(yǎng)護(hù)引起的損失336.3 混凝土彈性壓縮引起的應(yīng)力損失336.4 預(yù)應(yīng)力鋼筋松弛引起的損失346.5 混凝土收縮徐變引起的應(yīng)

4、力損失356.6 永存預(yù)應(yīng)力值37第7章 應(yīng)力驗(yàn)算387.1 短暫狀態(tài)應(yīng)力驗(yàn)算387.2 持久狀態(tài)應(yīng)力驗(yàn)算39第8章 變形計(jì)算438.1 使用階段撓度計(jì)算438.2 預(yù)加力引起的反拱計(jì)算及預(yù)拱度的設(shè)置44第9章 鉸縫的抗剪強(qiáng)度驗(yàn)算469.1 鉸縫剪力影響線469.2 作用在鉸縫上的荷載計(jì)算及驗(yàn)算47第10章 支座計(jì)算5010.1 確定支座平面尺寸5010.2 確定支座厚度5010.3 支座偏轉(zhuǎn)驗(yàn)算5110.4 支座抗滑穩(wěn)定性驗(yàn)算52第11章 橋臺設(shè)計(jì)5311.1 設(shè)計(jì)資料5311.2 橋臺尺寸確定53第12章 蓋梁設(shè)計(jì)5512.1 設(shè)計(jì)資料5512.2 蓋梁計(jì)算5512.3 截面主筋設(shè)計(jì)驗(yàn)算6

5、612.4 箍筋設(shè)計(jì)與驗(yàn)算7112.5 裂縫驗(yàn)算75第13章 橋墩設(shè)計(jì)7813.1 恒載計(jì)算7813.2 汽車荷載計(jì)算7813.3 荷載組合7913.4 截面配筋計(jì)算及應(yīng)力驗(yàn)算81第14章 樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)8514.1 樁的設(shè)計(jì)及承臺尺寸的擬定8514.2 計(jì)算荷載、驗(yàn)算并配筋8814.3 單樁內(nèi)力計(jì)算并配筋、驗(yàn)算91第15章 結(jié)論97參考文獻(xiàn)98致 謝99第1章 初步設(shè)計(jì)1.1 設(shè)計(jì)資料一、標(biāo)準(zhǔn)跨徑，計(jì)算跨徑，主梁全長15.96m。二、橋面凈寬：15.5+2×0.75m。三、設(shè)計(jì)荷載：荷載等級確定為公路-級，人群荷載為3.0KN/m2。材料：空心板為40號混凝土；鉸縫為30號細(xì)骨料混凝土

6、；橋面鋪裝采用30號瀝青混凝土；橋面連續(xù)采用30號混凝土；欄桿及人行道板為25號混凝土；橋面鋪裝8cm防水混凝土，9cm瀝青混凝土。鋼筋：普通鋼筋主要采用HRB335鋼筋；預(yù)應(yīng)力鋼筋為直徑為15.2的七股鋼絞線。四、計(jì)算方法及理論：極限狀態(tài)法設(shè)計(jì)。五、設(shè)計(jì)依據(jù)：公路橋涵通用規(guī)范（JTG D60-2004）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 D60-2004）1.2 構(gòu)造型式及尺寸選定及截面特性凈空為15.5+2×1.25m,全橋采用48塊預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土空心板，每塊板寬148cm，高位90cm，空心板全長15.96m。10塊中板，2塊邊板，尺寸如圖1-2, 圖1-3。面

7、積 重心至截面上緣的距離：，對截面上緣面積矩：,半圓重心,半圓面積。對重心的慣性矩平行移軸公式 （1-1）圖1-1 中板(cm)圖1-2 邊板(cm)一、預(yù)制邊板的截面幾何特性(包括挖空部分)圖1-3 邊板截面分塊示意圖（cm）二、毛截面幾何特性預(yù)制邊板的截面分塊見圖3所示，各挖空部分的幾何特性列表計(jì)算，見表1-1。表1-1 邊板截面各分塊幾何特性分塊號Ai(cm2)Yi(cm)Si(cm3)Ii'(cm4)bi(cm)I ki=Ii'+Aibi214396.2345197830.351300147.67-2.521328065.492182057.5104650640791.

8、67-15.021051384.40314021.673033.8777.7820.8161405.634219.33195.9357.1733.1523134.545213.573.585.7538.9831994.00610.54.6749.0428.5837.8115039.34合計(jì)6408.73-305832.62-2511023.40則毛截面面積：,（中板），對上緣的面積矩：，毛截面重心至梁頂?shù)木嚯x：毛截面形心慣性矩:。第2章 作用效應(yīng)計(jì)算2.1 永久作用計(jì)算一、空心板自重（一期恒載）邊板，二、橋面系自重(二期恒載)1、橋面鋪裝采用8cm的防水混凝土和9cm的瀝青混凝土，則全橋鋪裝每

9、延米總重為 0.08×15.5×25+0.09×15.5×23=63.01kN/m.2、人行道鋪裝采用8cm方磚、6cm砂墊層和14cm石灰土；路緣石為35×15cm，則每延米總重為：0.08×23×0.6+0.06×0.6×20+0.14×0.6×17.5+0.35×0.15×24=4.55kN/m。3、欄桿重力單側(cè)重力取用5.0kN/m。假設(shè)橋面系二期恒載重力近似按各板平均分擔(dān)來考慮，則每塊空心板分?jǐn)偟拿垦用讟蛎嫦抵亓椋?。三、鉸縫重（二期恒載）1、邊板 鉸縫面

10、積： 。2、中板 鉸縫面積： 。由此得空心板的每延米一期恒載及二期恒載：。四、恒載內(nèi)力計(jì)算計(jì)算空心板彎矩和剪力，如下圖。圖2-1恒載內(nèi)力計(jì)算圖則： (2-1) (2-2) 表2-1 簡支空心板恒載內(nèi)力計(jì)算結(jié)果項(xiàng)目gL彎矩(kN·m)剪力(kN)（kN/m）(m)跨中L/4支點(diǎn)剪力L/4一期恒載邊板17.2815.6525.66394.24134.7867.39中板22.1815.6674.72506.04173.0086.50二期恒載邊板7.5215.6228.76171.5758.6629.33中板7.1515.6217.50163.1355.7727.89恒載合計(jì)邊板24.801

11、5.6754.42565.81193.4496.72中板29.3315.6892.22669.17228.77114.392.2 可變荷載（活載）產(chǎn)生的內(nèi)力一、支座處荷載橫向分布系數(shù)計(jì)算圖2-2 1、2、3、4、5、6號主梁橫向分布影響線1、1號板:2、2號板: （影響線為負(fù)，故不布載）三號板到六號板同二號板。二、跨中的荷載橫向分布系數(shù)的計(jì)算間采用企口縫連接，所以跨中的荷載橫向分布系數(shù)按鉸接板法計(jì)算。1、計(jì)算抗扭慣性矩將空心板簡化如下圖。圖2-3 空心板單箱簡化圖(cm)按單箱計(jì)算：抗彎慣矩I的計(jì)算：2、計(jì)算剛度參數(shù)b=148cm, l=1560cm3、計(jì)算跨中荷載橫向分布影響線求的剛度系數(shù)后

12、，按其查公路橋涵設(shè)計(jì)手冊7（梁橋）上冊中的12塊板的鉸接板荷載橫向分布影響線表。由r=0.02，r=0.03內(nèi)插得到r=0.0258時(shí)，1號至6號板的荷載橫向分布影響線值，計(jì)算結(jié)果見表2-2。4、計(jì)算各塊板的荷載橫向分布系數(shù)在影響線上橫向按最不利位置布置荷載后，就可以通過相應(yīng)影響線值求得各板的荷載橫向分布系數(shù)。四車道時(shí)車道橫向折減系數(shù)=0.67，各板的橫向分布影響線及橫向最不利布載見圖2-4。表2-2 1到6號板荷載橫向分布影響影響線值板號單位荷載作用位置（i號板作用位置）12345610.0223319114410982620.0327421515110775530.0258256.2204

13、.92148.06107.8477.9456.7820.0219118615611789680.0321521017012085600.0258204.92199.92164.12118.7486.6863.3630.02144156160136100780.03151170179148105740.0258148.06164.12171.02142.96102.975.6840.02109117136145125950.03107120148161137970.0258107.84118.74142.96154.28131.9696.1650.0282891031251371200.0375

14、851051371361330.025877.9486.68104.16131.96136.42127.5460.02626878951201340.03536074971331530.025856.7863,3675,6897.16127.54145.02板號單位荷載作用位置（i號板作用位置）78910111210.024837292421190.033827201512110.025842.231.223,7818.7815.7814.3620.025240322623210.034331231714120.025846.7834.7826,7820.7817.7815.78續(xù)表 2-2板

15、號單位荷載作用位置（i號板作用位置）78910111230.026046373026210.035338282117150.025855.9441.3631.7824.7820.7817.5240.027357453732290.036950372823200.025870.6852.9440.3631.7826.7823.7850.029271574640370.039468503831270.025893.1669.2652.9441.3634.7831.260.0211892736052480.0313194695343380.0258125.5493.1670.6855.9446.78

16、42.2按五列布置（一號板）：（1）汽車： (2)人群：mcr=0.25194+0.01448=0.266二號板到六號板同理結(jié)果匯總見表2-3表2-3 荷載橫向分布系數(shù)匯總表荷載類別123456mcm0mcm0mcm0mcm0mcm0mcm0公路級0.350.170.380.50.3980.50.4040.50.3970.50.3930.5人群0.2660.9170.220400.167200.132800.110200.10 圖2-4 1、2、3、4、5、6號板按鉸接板法計(jì)算荷載橫向分布系數(shù)(cm)5、荷載橫向分布系數(shù)沿橋跨的變化依據(jù)公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范（JTG D60-2004）3中規(guī)定，

17、本設(shè)計(jì)跨中采用不變的mc，從支離點(diǎn)1/4處起至支點(diǎn)的區(qū)段內(nèi)mx，成直線過度至m0的方法計(jì)算。如圖下所示。 圖2-5 1、2、3、4、5、6號板公路-級圖2-6 1、2、3、4、5、6號板人群三、沖擊系數(shù)的計(jì)算按公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范（JTG D60-2004）3中規(guī)定，汽車沖擊系數(shù)計(jì)算采用以結(jié)構(gòu)基頻為主要影響因素的計(jì)算方法，對于簡支梁，結(jié)構(gòu)頻率f可采用下式計(jì)算。 (2-3)g-重力加速度，g=9.81(m/s2)。G=1.48×0.9×25×103=33300N查混凝土規(guī)范知C40混凝土彈性模量E為3.25×1010N/m2。Ic=5924376×

18、;10-8m4。=0.1767ln4.861-0.0157=0.2637四、活載內(nèi)力計(jì)算按公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范（JTG D602004）3里規(guī)定，公路-級車道荷載的均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值為qk=10.5×0.75=7.875kN/m。1、集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值內(nèi)差為：人群荷載：q人=0.75×3.0=2.25kN/m。公路-級為0.75×222.4=166.8kN/m。2、計(jì)算彎矩所用公式為： (2-4) (2-5)3、計(jì)算剪力所用公式為： (2-6) (2-7)4、內(nèi)力計(jì)算一號板（1）跨中截面彎矩M汽=1.2637×0.67×（0.35×7.875

19、×30.42+0.35×166.8×3.9）M人剪力V汽=1.2637×0.67×（0.35×7.875×1.95+1.2×0.35×166.8×0.5）=34.21kNV人=0.266×2.25×1.95=1.17kN圖2-7 跨中彎矩圖圖2-8 跨中剪力圖（2）1/4截面彎矩M汽M人=0.266×2.25×22.815=13.65kN/m剪力V汽=1.2637×0.67×(0.35×7.875×4.3875+1.

20、2×0.35×166.8×0.75)=54.73kNV人=0.266×2.25×4.3875=2.63kN圖2-9 四分點(diǎn)彎矩圖2-10 四分點(diǎn)剪力(3)支點(diǎn)截面圖2-11 支點(diǎn)剪力二號板到六號板同理。計(jì)算結(jié)果匯總?cè)缦?。?-4 各板支點(diǎn)、1/4、跨中截面活載彎矩、剪力計(jì)算匯總板號項(xiàng)目彎矩M（kN.m）剪力N（kN）支點(diǎn)截面1/4截面跨中截面支點(diǎn)截面1/4截面跨中截面1號汽車0197.82263.7665.2254.7334.21人群013.6518.217.302.631.172號汽車0210.22286.37117.559.4237.14人

21、群011.3115.093.872.180.973號汽車0224.95299.94118.4462.2338.90人群08.5811.442.931.650.734號汽車0228.34304.46118.7563.1739.49人群06.829.092.331.310.585號汽車0224.39299.18118.3862.0738.80人群05.667.541.931.090.486號汽車0222.13296.17118.1861.4538.41人群05.136.841.760.990.442.3 內(nèi)力組合按公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范（JTG D-2004）3,公路橋涵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)按承載能力極限狀態(tài)和

22、正常使用極限狀態(tài)進(jìn)行作用效應(yīng)組合。一號板一、承載能力極限狀態(tài)效應(yīng)組合1、跨中彎矩 =1.2×754.42+1.4×1.2637×263.76+0.8×1.4×18.212、支點(diǎn)剪力=1.2×193.44+1.4×1.2637×65.22+0.8×1.4×7.3=355.69kN3、跨中剪力=1.4×1.2637×34.21+0.8×1.4×1.17=61.83kN4、L/4彎矩=1.2×565.81+1.4×1.2637×19

23、7.82+0.8×1.4×13.65=1044.24kN5、L/4剪力=1.2×96.72+1.4×1.2637×54.73+0.8×1.4×2.63=215.84kN二、正常使用極限狀態(tài)效應(yīng)組合1、跨中彎矩短期組合=754.42+0.7×263.76+18.212、跨中彎矩長期組合=754.42+0.4×263.76+0.4×18.213、L/4彎矩短期組合=565.81+0.7×197.82+13.654、L/4彎矩長期組合=565.81+0.4×197.82+0.4&#

24、215;13.65二號板到六號板同理，匯總?cè)缦卤?。?-5 內(nèi)力匯總序號荷載組合類型彎矩M（kN.m）剪力Q（kN）梁端四分點(diǎn)跨中梁端四分點(diǎn)跨中1號板承載能力極限狀態(tài)0.001044.241392.34355.69215.8461.83正常使用極限狀態(tài)短期0.00717.93957.26長期0.00650.40867.212號板承載能力極限狀態(tài)0.001187.591594.20486.74224.8366.79正常使用極限狀態(tài)短期0.00827.631107.77長期0.00757.781098.723號板承載能力極限狀態(tài)0.001210.591614.12487.35249.2169.64

25、正常使用極限狀態(tài)短期0.00835.221113.62長期0.00762.581016.77續(xù)表 2-5序號荷載組合類型彎矩M（kN.m）剪力Q（kN）梁端四分點(diǎn)跨中梁端四分點(diǎn)跨中4號板承載能力極限狀態(tài)0.001214.621619.49487.22250.4970.51正常使用極限狀態(tài)短期0.00831.831114.43長期0.00763.231017.645號板承載能力極限狀態(tài)0.001206.331608.41486.12248.3069.18正常使用極限狀態(tài)短期0.00831.901116.19長期0.00761.191015.166號板承載能力極限狀態(tài)0.001201.741602

26、.30485.58247.0368.45正常使用極限狀態(tài)短期0.00829.791106.38長期0.00760.071013.42控制設(shè)計(jì)的計(jì)算內(nèi)力邊板0.001044.241392.34355.69215.8461.83中板0.001214.621619.49487.22250.4970.51三、繪制內(nèi)力包絡(luò)圖圖2-12 內(nèi)力包絡(luò)圖（彎矩：kN.m 剪力：kN）第3章 預(yù)應(yīng)力鋼筋面積的估算及布置3.1 估算預(yù)應(yīng)力鋼筋面積一、按承載能力估算(C40混凝土強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為18.4MPa,鋼絞線采用直徑15.2mm，7股，公稱面積為139mm2?？估瓘?qiáng)度設(shè)計(jì)值為1260MPa)由公式和可以求得預(yù)應(yīng)力

27、鋼筋面積為： (3-1)其中，所以邊板預(yù)應(yīng)力鋼筋的面積為：=1345.51mm2中板預(yù)應(yīng)力鋼筋的面積為：=1575.22mm2。用選定的單根預(yù)應(yīng)力鋼筋束的面積除可得所需要的預(yù)應(yīng)力筋束數(shù)。單根預(yù)應(yīng)力鋼筋束的面積為：邊板所需筋束數(shù) （束）中板所需筋束數(shù) （束）二、施工和使用階段的應(yīng)力要求估算按預(yù)加應(yīng)力階段控制條件，可以得到該階段所需要的預(yù)應(yīng)力鋼筋承受的拉力。邊板1、按預(yù)拉區(qū)邊緣混凝土拉應(yīng)力控制條件可得公式： (3-2)2、按預(yù)壓區(qū)邊緣混凝土壓應(yīng)力控制條件可得公式： (3-3)式中：相應(yīng)階段預(yù)應(yīng)力鋼筋的合力；預(yù)應(yīng)力鋼筋的合力到構(gòu)件截面重心的距離；分別為構(gòu)件截面上或下邊緣到截面重心軸的距離；計(jì)算如下：

28、 =4088cm2；毛截面重心對1/2板高處的距離為：，則，；構(gòu)件混凝土全截面的回轉(zhuǎn)半徑構(gòu)件混凝土全截面的面積構(gòu)件混凝土全截面的慣性矩；構(gòu)件恒載在計(jì)算截面處引起的彎矩；分別為預(yù)加應(yīng)力階段對混凝土拉應(yīng)力、壓應(yīng)力的限制值；設(shè)張拉時(shí)混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的80%，相當(dāng)于40號混凝土在張拉時(shí)為35號，查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4得C35混凝土軸心抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，故張拉時(shí)構(gòu)件上緣拉應(yīng)力限制值，其值為；其軸心抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，張拉時(shí)構(gòu)件下緣壓應(yīng)力限制值。邊板： 所以： A邊板： 所以： B按使用階段應(yīng)力控制條件，可以得到該階段所需要的預(yù)應(yīng)力鋼筋承受的拉力。3、按受壓區(qū)不開裂控制條件可得公式：

29、 (3-4)4、按受壓區(qū)邊緣混凝土壓應(yīng)力控制條件可得公式： (3-5)式中：傳力錨固之后所承受的后加恒載與活載在計(jì)算截面處引起的彎矩；考慮預(yù)應(yīng)力損失全部出現(xiàn)后的有效預(yù)加應(yīng)力與傳力錨固時(shí)有效預(yù)加力的比值，=0.8；分別為使用階段對混凝土拉應(yīng)力和壓應(yīng)力的限值，按下式計(jì)算。由上述計(jì)算結(jié)果，可得：所以 按受壓區(qū)不開裂控制條件可得公式：所以： C按受壓區(qū)邊緣混凝土壓應(yīng)力控制條件可得公式：所以： D三、Np應(yīng)滿足上述四個(gè)不等式的要求，可以用圖解法求得。1、邊板：下圖A、B、C、D四條線所圍的陰影即可為可供選擇的范圍。圖3-1 邊板Np范圍圖由上圖知，當(dāng)邊板取時(shí)，即。此時(shí)。所以所需預(yù)應(yīng)力鋼筋的束數(shù)為：（束）

30、2、中板同理，繪制如下圖圖3-2 中板Np范圍圖由上圖知，當(dāng)邊板取時(shí)，即。此時(shí)所以所需預(yù)應(yīng)力鋼筋的束數(shù)為：（束）3.2 預(yù)應(yīng)力鋼束布置根據(jù)上述估算結(jié)果，暫定邊板為17根，沿寬度方向均勻布置，中板暫定22根，沿寬度方向均勻布置。滿足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4預(yù)應(yīng)力間最小靜距2.5cm的要求。先張法預(yù)應(yīng)力鋼筋的構(gòu)造布置應(yīng)滿足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4第條?，F(xiàn)取預(yù)應(yīng)力鋼筋離板下緣的距離邊板和中板的預(yù)應(yīng)力筋在空心板截面中的布置見下圖，預(yù)應(yīng)力鋼筋沿空心板跨長呈直線變化，因此沿板長各截面保持不變。 圖3-3 邊板預(yù)應(yīng)力筋布置圖(cm)圖3-4 中板預(yù)應(yīng)力布置圖(cm)第4章

31、 換算截面幾何特性計(jì)算4.1 換算截面面積（邊板）（中板）n鋼筋彈性模量與混凝土彈性模量之比：4.2 換算截面重心位置參見預(yù)應(yīng)力布置圖，可知預(yù)應(yīng)力鋼筋換算截面對空心板毛截面重心的靜矩為：（邊板）；（中板）換算截面重心至毛截面重心距離:（邊板）（中板）得換算截面的重心位置至空心板截面下緣的距離應(yīng)為：；得換算截面的重心位置至空心板截面下緣的距離應(yīng)為：；預(yù)應(yīng)力鋼筋重心至換算截面重心的距離為：；（邊板）；（中板）4.3 換算截面慣矩=（邊板）=（中板）4.4 截面抗彎模量第5章 空心板強(qiáng)度計(jì)算5.1 正截面強(qiáng)度計(jì)算取彎矩最大的跨中截面計(jì)算。一、求受壓區(qū)高度并驗(yàn)算1、求受壓區(qū)高度將空心板截面按照等面積和

32、等慣性矩的原則換算成下圖工字型。在跨中截面抗彎能力極限狀態(tài)下，預(yù)應(yīng)力鋼筋達(dá)到抗拉設(shè)計(jì)強(qiáng)度，混凝土達(dá)到抗壓設(shè)計(jì)強(qiáng)度。在這里，近似將空心板截面等效成工字型截面，取空心板受壓翼緣計(jì)算寬度=148cm,且忽略鉸縫由，得，由代入，得則得等效工字型截面的上翼緣板厚度：等效工字型的下翼緣板厚度：等效工字型截面的肋板厚度：同理可得邊板等效工字型截面尺寸，中板、邊板截面尺寸見圖5-1,圖5-2。圖5-1 中板等效工字型截面（cm）圖5-2 邊板等效工字型截面（cm）二、驗(yàn)算工字型截面總有上翼板或者下翼板位于受壓區(qū)，故截面承載力可按T型截面計(jì)算，由水平力平衡，即H=0可求得所需混凝土受壓區(qū)面積為即，說明混凝土受壓

33、區(qū)高度x在受壓翼緣板內(nèi)，由可得：，而且 ，則空心板跨中截面的抗彎承載能力為：故空心板正截面強(qiáng)度滿足要求。此處中板x=14.15cm<15.02cm,，也滿足正截面強(qiáng)度要求。三、斜截面強(qiáng)度驗(yàn)算復(fù)核主梁截面尺寸：根據(jù)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4第條，矩形、T形、I形截面的受彎構(gòu)件，其抗剪截面應(yīng)符合下列要求： (5-1)為安全系數(shù)，鑒于此橋，取1.0；故空心板斜截面尺寸符合要求（中板也符合要求）5.2 箍筋計(jì)算一、檢查是否需要進(jìn)行箍筋計(jì)算40號混凝土的抗拉設(shè)計(jì)強(qiáng)度,則： （邊板） （中板） 對照內(nèi)力組合表各計(jì)算截面控制設(shè)計(jì)的剪力值，知中板沿跨長相當(dāng)一部分區(qū)段都需按計(jì)算要求配置箍筋

34、。邊板也同理。二、計(jì)算箍筋的最大間距中板剪力包絡(luò)圖和彎矩包絡(luò)圖如下，圖5-3 中板計(jì)算剪力及計(jì)算彎矩包絡(luò)圖（彎矩：kN.m 剪力：kN）圖5-4 邊板計(jì)算剪力及計(jì)算彎矩包絡(luò)圖（彎矩：kN.m 剪力：kN）1、計(jì)算中板不需要配置剪力筋區(qū)段長度xx=629.50cm所以按計(jì)算設(shè)置剪力鋼筋粱長度2、計(jì)算（距支座中心h/2處截面的計(jì)算剪力）h/2=90/2=45cm設(shè)箍筋采用雙肢二級鋼筋HRB335，直徑為10，則，則，為了方便計(jì)算，計(jì)算公式中，縱向配筋率：3、由混凝土和箍筋承受全部計(jì)算剪力條件得： (5-2)異號影響系數(shù)，計(jì)算簡支梁和連續(xù)梁近邊支點(diǎn)梁段的抗剪承載了時(shí)，=1.0；預(yù)應(yīng)力提高系數(shù)，對預(yù)應(yīng)

35、力混凝土受彎構(gòu)件，=1.25；受壓翼緣的影響系數(shù)，=1.1；箍筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，按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4-1采用280MPa.因?yàn)樗?，三、箍筋布置根?jù)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4構(gòu)造要求調(diào)整后，空心板的箍筋布置如下：圖5-5 空心板箍筋布置圖（mm）梁端保護(hù)層3cm，梁端至跨中距離x=120cm，布置13根，間距10cm；由120cm到跨中距離x=175cm，布置5根，間距15cm，跨中部分600cm按構(gòu)造要求配筋,布置間距為20cm的箍筋30根。（為了施工方便，邊板也采用上述方法布置）四、斜截面抗剪強(qiáng)度驗(yàn)算（驗(yàn)算邊板，邊板滿足，中板也滿足）由公路鋼筋混凝土

36、及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范4第條知，斜截面抗剪承載力計(jì)算應(yīng)滿足下式規(guī)定： (5-3)與斜截面相交的普通彎起鋼筋抗剪承載力設(shè)計(jì)值；與斜截面相交的預(yù)應(yīng)力彎起鋼筋抗剪承載力設(shè)計(jì)值；由于剪力全部由混凝土和箍筋共同承擔(dān)，故上式可簡化為： (5-4) (5-5)由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4中，計(jì)算受彎構(gòu)件斜截面抗剪承載力時(shí)，其計(jì)算位置應(yīng)按下列規(guī)定采用：距支座中心h/2處截面及箍筋數(shù)量或間距改變處的截面。1、 距支座中心h/2處：計(jì)算（距支座中心h/2處截面的計(jì)算剪力）h/2=90/2=45cm因此滿足2、 距支座中心距離105cm處（箍筋間距變化處）：因此滿足3、 距支座中心距離180cm

37、處（箍筋變化處）因此滿足所以，綜上所述，空心板各截面抗剪強(qiáng)度均滿足要求，空心板的預(yù)應(yīng)力沒有在跨中截?cái)嗷驕p少，故斜截面抗彎強(qiáng)度可不驗(yàn)算。第6章 預(yù)應(yīng)力損失按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4規(guī)定，鋼絞線張拉控制應(yīng)力，即，鋼絞線彈性模量為。6.1 錨具變形、鋼筋回縮引起的應(yīng)力損失計(jì)算公式： (6-1)采用臺座為70m，兩端同時(shí)張拉，中梁和邊梁4片梁均勻分布在臺座上，同時(shí)澆筑，每端按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4規(guī)定鋼絲束的鋼制錐形錨具，則每片中梁和邊梁損失為3mm。中板、邊板 6.2 加熱養(yǎng)護(hù)引起的損失空心板采用加熱養(yǎng)護(hù)方法，為減少應(yīng)力損失，采用分階段養(yǎng)護(hù)措施，設(shè)控制預(yù)應(yīng)力鋼筋

38、與臺座之間的最大溫差，所以中板、邊板 6.3 混凝土彈性壓縮引起的應(yīng)力損失構(gòu)件受壓時(shí)，鋼筋已與混凝土粘結(jié)，兩者共同變形，有混凝土彈性壓縮引起應(yīng)力損失可用下式表示： (6-2) (6-3)上式中，-預(yù)應(yīng)力鋼筋彈性模量與混凝土彈性模量的比值。-換算截面凈面積和凈慣性矩一、計(jì)算邊板（邊板）二、計(jì)算中板（中板）6.4 預(yù)應(yīng)力鋼筋松弛引起的損失根據(jù)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4，采用超張拉， (6-4)上式中，張拉系數(shù)，超張拉時(shí)；鋼筋松弛系數(shù)，II級松弛，；傳力錨固時(shí)的鋼筋應(yīng)力，對于先張法構(gòu)件： 則 6.5 混凝土收縮徐變引起的應(yīng)力損失根據(jù)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4中公式（-

39、1）計(jì)算，同時(shí)考慮受壓區(qū)不設(shè)預(yù)應(yīng)力筋。 (6-5) (6-6) (6-7)構(gòu)件受拉區(qū)全部縱向鋼筋截面重心處由預(yù)應(yīng)力產(chǎn)生的混凝土法向壓應(yīng)力；預(yù)應(yīng)力鋼筋彈性模量；預(yù)應(yīng)力鋼筋彈性模量與混凝土彈性模量的比值；構(gòu)件受拉區(qū)全部縱向鋼筋配筋率；A構(gòu)件截面面積，對先張法，A=A0；回轉(zhuǎn)半徑。一、計(jì)算邊板邊板各參數(shù)計(jì)算：取相對濕度為70%，傳力錨固加載齡期為14d，理論厚度，通過100mm和200mm內(nèi)差的h=170,因此，；，則二、計(jì)算中板中板各參數(shù)計(jì)算：取相對濕度為70%，傳力錨固加載齡期為14d，理論厚度，通過200mm和300mm內(nèi)差的h=213mm,因此，；，則6.6 永存預(yù)應(yīng)力值預(yù)加應(yīng)力階段，第一批

40、應(yīng)力損失（傳力錨固時(shí)）為： (6-8)使用荷載作用階段，第二批應(yīng)力損失（傳力錨固后）為： (6-9)全部應(yīng)力損失：預(yù)應(yīng)力鋼筋永存預(yù)應(yīng)力值為： (6-10)預(yù)應(yīng)力鋼筋永存預(yù)應(yīng)力值為： (6-11)現(xiàn)將預(yù)應(yīng)力損失計(jì)算結(jié)果匯總于表6-1。表6-1 預(yù)應(yīng)力匯總表（MPa）板號預(yù)應(yīng)力損失的組合傳力錨固時(shí)的損失傳力錨固后的損失永存預(yù)應(yīng)力值控制應(yīng)力邊板13958.362071.2223.9123.4823.9152.06175.961095.56中板13958.362077.8823.9130.1423.9150.95174.851090.01第7章 應(yīng)力驗(yàn)算7.1 短暫狀態(tài)應(yīng)力驗(yàn)算預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)按短暫狀

41、態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)計(jì)算構(gòu)件在制造、運(yùn)輸及安裝等施工階段，由預(yù)加力、構(gòu)件自重及其它施工荷載引起的截面應(yīng)力。一、邊板上緣混凝土邊緣應(yīng)力二、板下緣混凝土邊緣應(yīng)力中板同理。表7-1 短暫狀態(tài)應(yīng)力驗(yàn)算匯總結(jié)果（MPa）應(yīng)力板號邊板3.283.35中板2.602.66上述計(jì)算結(jié)果表明，在預(yù)施應(yīng)力階段，梁的上緣不出現(xiàn)拉應(yīng)力，下緣混凝土壓應(yīng)力滿足規(guī)范要求，即：。7.2 持久狀態(tài)應(yīng)力驗(yàn)算按持久狀態(tài)設(shè)計(jì)的預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件，應(yīng)計(jì)算其使用階段正截面混凝土的法向應(yīng)力，受拉鋼筋的拉應(yīng)力及斜截面的主壓應(yīng)力，計(jì)算時(shí)作用取其標(biāo)準(zhǔn)，不計(jì)分項(xiàng)系數(shù)，汽車應(yīng)考慮沖擊系數(shù)。一、跨中截面混凝土法向正應(yīng)力驗(yàn)算（只驗(yàn)算跨中） (7-1)受壓翼緣

42、面積；中板永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值；汽車荷載彎矩標(biāo)準(zhǔn)值；人群荷載彎矩標(biāo)準(zhǔn)值。1、 邊板，2、 中板，二、預(yù)應(yīng)力鋼筋的應(yīng)力驗(yàn)算按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4要求，正常使用階段鋼筋的應(yīng)力要求如下： (7-2)受拉區(qū)預(yù)應(yīng)力鋼筋合力點(diǎn)處混凝土法向應(yīng)力。1、邊板，=5.99MPa2、中板，=6.07MPa三、斜截面的主壓應(yīng)力計(jì)算一般取變截面分別計(jì)算截面形心軸處在標(biāo)準(zhǔn)值效應(yīng)組合作用下的主壓應(yīng)力，應(yīng)滿足 (7-3) (7-4) (7-5) (7-6)計(jì)算主應(yīng)力點(diǎn)的混凝土法向壓應(yīng)力換算截面面積對其截面中心軸的面積距， 邊板 中板1、邊板 =12.51MPa=2.49MPa2、中板=11.73MPa=5.8

43、9MPa計(jì)算結(jié)果表明，使用階段正截面混凝土法向應(yīng)力、預(yù)應(yīng)力鋼筋拉應(yīng)力及斜截面壓應(yīng)力滿足規(guī)范要求。第8章 變形計(jì)算8.1 使用階段撓度計(jì)算使用階段的撓度值按短期荷載效應(yīng)組合計(jì)算，并考慮撓度長期影響系數(shù)，對于C40混凝土，剛度 (8-1)預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁的撓度計(jì)算按等截面梁計(jì)算，截面剛度按跨中截面尺寸及配筋情況確定，即?。哼叞逯邪逡弧⑦叞搴奢d短期效應(yīng)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(jì)算（，）=12.19mm自重產(chǎn)生的撓度值按等效均布荷載作用情況計(jì)算：（，）=9.61mm消除自重產(chǎn)生的撓度，并考慮撓度長期影響系數(shù)，使用階段撓度值為：二、中板荷載短期效應(yīng)組合作用下的撓度值，可簡化為

44、按等效均布荷載作用情況計(jì)算：（，）=12.36mm自重產(chǎn)生的撓度值按等效均布荷載作用情況計(jì)算：（，）=9.88mm消除自重產(chǎn)生的撓度，并考慮撓度長期影響系數(shù)，使用階段撓度值為：計(jì)算結(jié)果表明，使用階段中板和邊板的撓度值滿足規(guī)范要求。8.2 預(yù)加力引起的反拱計(jì)算及預(yù)拱度的設(shè)置預(yù)加力引起的反拱按等截面梁計(jì)算，截面剛度按跨中截面凈截面確定，邊板中板反拱長期增長系數(shù)采用，跨中截面反拱計(jì)算： (8-2)W跨中截面作用單位力p=1所產(chǎn)生的M圖在半跨范圍內(nèi)的面積；一、 邊板預(yù)加力產(chǎn)生的跨中反拱為：二、中板預(yù)加力產(chǎn)生的跨中反拱為：三、小結(jié)由于預(yù)加力產(chǎn)生長期反拱值大于按荷載短期效應(yīng)組合計(jì)算的長期撓度，所以邊板、中

45、板可不設(shè)預(yù)拱度。第9章 鉸縫的抗剪強(qiáng)度驗(yàn)算9.1 鉸縫剪力影響線鉸縫剪力近似按荷載橫向分布理論計(jì)算，由鉸接板橫向分布系數(shù)計(jì)算，可計(jì)算得鉸縫剪力影響線：圖9-1 鉸縫剪力計(jì)算示意圖一、當(dāng)單位力P=1作用在鉸縫i以左時(shí)，鉸縫i的剪力 (9-1)二、當(dāng)單位力P=1作用在鉸縫i以右時(shí)，鉸縫i的剪力 （9-2）計(jì)算結(jié)果見表9-1荷載按跨中鉸接縫剪力最不利布置如圖9-2。圖9-2 鉸縫剪力布置圖（cm）表9-1 剪力影響線坐標(biāo)值位置項(xiàng)目1234567891011120.4610.4050.3120.2270.1650.1200.0890.0660.0510.0400.0340.0300.6090.5690.4830.3700.2680.1960.1450.1070.0820.0640.0540.0480.7170.6880.6260.5240.3990.2920.2160.1600.1230.0960.0810.0710.7950.7740.7300.6560.5360.4200.3090.2300.1760.1370.1160.1030.8520.8380.8060.7530.6630.5650.4340.3230.2460.1930.1630.145Q10.744-0.205-0.148-0.108-0.078-0.056-0.042-0.031-0.024-0.019-0.0