結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理課程設(shè)計(jì) (2)

1、<p>　　課程名稱(chēng)： 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 </p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　一 設(shè)計(jì)資料···················

2、3;····································1&

3、lt;/p><p>　　二 主梁尺寸································

4、························1</p><p>　　三 主梁全截面性質(zhì)·······&

5、#183;····································

6、;······1四 主梁內(nèi)力計(jì)算·····························

7、·······················3</p><p>　　五 鋼筋面積的估算及鋼束布置·······&#

8、183;································3</p><p>　　

9、六 主梁截面幾何特性計(jì)算··································

10、3;·········9</p><p>　　七 持久狀況截面承載力極限狀態(tài)計(jì)算····················

11、83;············10</p><p>　　八 鋼束預(yù)應(yīng)力損失估算··················&

12、#183;··························14</p><p>　　九 應(yīng)力驗(yàn)算····

13、3;····································&#

14、183;·············20</p><p>　　十 抗裂性驗(yàn)算·················

15、3;···································24</p

16、><p>　　十一 主梁變形（撓度）計(jì)算·······························

17、3;·········26</p><p>　　十二 錨固區(qū)局部承壓計(jì)算·····················&

18、#183;·····················28</p><p><b>　　一、設(shè)計(jì)資料</b></p><p>　　1簡(jiǎn)支梁跨徑：標(biāo)注跨徑為L(zhǎng)=28

19、.660m。</p><p>　　2設(shè)計(jì)荷載：公路Ⅱ級(jí)，人群荷載為3.0kN/㎡,結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)為=1.0 。</p><p>　　3環(huán)境：橋址位于野外一般地區(qū)，Ⅰ類(lèi)環(huán)境，年平均相對(duì)濕度為75%。</p><p>　　4材料：預(yù)應(yīng)力鋼筋采用ASTM A416-97標(biāo)準(zhǔn)的低松弛鋼絞線(xiàn)（1×7標(biāo)準(zhǔn)型），抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值=1720MPa，抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值=1170M

20、Pa，公稱(chēng)面積140㎜²，彈性模量=1.95×10,錨具采用夾片式群錨。</p><p>　　非預(yù)應(yīng)力鋼筋：HRB335級(jí)鋼筋，抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值=335MPa，抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值=280MPa，鋼筋彈性模量為=2.0×10MPa 。</p><p>　　混凝土：主梁采用C45，=3.35×10MPa，抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值=29.6MPa，抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值=20.5

21、MPa，抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值=2.51MPa，抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值=1.74MPa 。</p><p>　　5施工方法：采用后張法施工，預(yù)測(cè)主梁時(shí)，預(yù)留孔道采用預(yù)埋金屬波紋管成型，鋼絞線(xiàn)采用TD雙作用千斤頂兩端同時(shí)張拉，主梁安裝就位后現(xiàn)澆40㎜寬的濕接縫，最后施工80㎜厚的瀝青橋面鋪裝層。</p><p><b>　　主梁尺寸</b></p><p>　　

22、主梁各部分尺寸如圖1所示。</p><p><b>　　主梁全截面性質(zhì)</b></p><p>　　1受壓翼緣板有效寬度的計(jì)算</p><p>　　按《公路橋規(guī)》規(guī)定，T型截面梁受壓翼緣有效寬度取下列三者中的最小值：</p><p>　?。?）簡(jiǎn)支梁計(jì)算跨徑的，即=28660/3=9553㎜；</p>&l

23、t;p>　?。?）相鄰兩梁的平均間距，對(duì)于中梁為2200㎜；</p><p>　?。?）（b+6+12），式中b為梁腹板寬度，為承托長(zhǎng)度，這里=0，為受壓翼緣懸出板的厚度，可取跨中截面翼板厚度的平均值，即(1000×180+800×120/2)/1000=228㎜。所以有（b+6+12）=200+6×0+12×288=2936㎜。</p><p&g

24、t;　　所以，受壓翼緣的有效寬度取=2200㎜。</p><p>　　圖1 主梁各部分尺寸圖（尺寸單位：㎜）</p><p>　　2全截面幾何性質(zhì)的計(jì)算</p><p>　　在工程設(shè)計(jì)中，主梁幾何性質(zhì)多采用分塊數(shù)值求和法進(jìn)行，其計(jì)算式為</p><p>　　全截面面積： </p><p&g

25、t;　　全解面重心至梁頂?shù)木嚯x： </p><p>　　式中 —分塊面積；</p><p>　　—分塊面積的重心至梁頂邊的距離。</p><p>　　主梁跨中I-I截面的全截面幾何性質(zhì)如表1-1所示，根據(jù)圖1可知變化點(diǎn)處的截面幾何尺寸與跨中截面相同，故幾何特性也相同，為</p><p>　　=876000㎜；=476180×

26、10³㎜³</p><p>　　=544㎜；=301.348×10㎜</p><p>　　式中 —分塊面積對(duì)其自身重心軸的慣性矩； </p><p>　　—對(duì)（重心）軸的慣性矩。</p><p>　　表1-1 截面（跨中與截面）全截面幾何特性</p><p><b>　　四、

27、主梁內(nèi)力計(jì)算</b></p><p>　　公路簡(jiǎn)支梁橋主梁的內(nèi)力，由永久作用（如結(jié)構(gòu)恒載、結(jié)構(gòu)附加恒載等）與可變作用（包括汽車(chē)荷載、人群荷載等）所產(chǎn)生。主梁各截面的最大內(nèi)力，是考慮了車(chē)道荷載對(duì)計(jì)算主梁的最不利荷載位置，并通過(guò)各主梁間的內(nèi)力橫向分配而得。此處僅列出梁的計(jì)算結(jié)果，如表1-2所示。</p><p>　　五、鋼筋面積的估算及鋼束布置</p><p&g

28、t;　　1預(yù)應(yīng)力鋼筋截面積估算</p><p>　　按構(gòu)件正截面抗裂性要求估算預(yù)應(yīng)力鋼筋數(shù)量</p><p>　　表1-2 主梁作用效應(yīng)組合值</p><p>　　注：沖擊系數(shù)1+=1.305</p><p>　　對(duì)于A類(lèi)部分預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件，根據(jù)跨中截面抗裂要求可得跨中截面所需的有效預(yù)應(yīng)力為</p><p>　　式

29、中的為正常使用極限狀態(tài)按作用短期效應(yīng)組合計(jì)算的彎矩值，由表1-2有：</p><p>　　=1946.42+953.48+1770.07=4670.47kN·m</p><p>　　設(shè)預(yù)應(yīng)力鋼筋截面重心距截面下緣為=100㎜，則預(yù)應(yīng)力鋼筋的合力作用點(diǎn)至截面重心的距離為=-=1156㎜；鋼筋估算時(shí)，截面性質(zhì)近似取用全截面的性質(zhì)來(lái)計(jì)算，由表1-1可得跨中截面面積A=87600㎜，全截

30、面對(duì)抗裂驗(yàn)算邊緣的彈性抵抗矩為W=I/=301.348×10/1256=239.927×10㎜；所以有效預(yù)加力合力為</p><p>　　預(yù)應(yīng)力鋼筋的張拉控制應(yīng)力為=0.75=0.75×1720=1290MPa,預(yù)應(yīng)力損失按張拉控制應(yīng)力的20%估算，則可得預(yù)應(yīng)力鋼筋的面積為</p><p>　　采用3束7Φ15.24鋼絞線(xiàn)，預(yù)應(yīng)力鋼筋的截面積為=3×

31、7×140=2940㎜。采用夾片式群錨，Φ70金屬波紋管成孔。</p><p><b>　　2預(yù)應(yīng)力鋼筋布置</b></p><p>　　跨中截面預(yù)應(yīng)力鋼筋的布置 </p><p>　　后張法預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件的預(yù)應(yīng)力管道布置應(yīng)符合《公路橋規(guī)》中的有關(guān)構(gòu)造要求。參

32、考已有的設(shè)計(jì)圖紙并按《公路橋規(guī)》中的構(gòu)造要求，對(duì)跨中截面的預(yù)應(yīng)力鋼筋進(jìn)行初步布置，如圖2。</p><p>　　（2）錨固面鋼束布置</p><p>　　為施工方便，全部3束預(yù)應(yīng)力鋼筋均錨于兩端（圖2a、b）。這樣布置符合均勻分散的原則，不僅能滿(mǎn)足張拉的要求，而且N1、N2在梁端均彎起較高，可以提供較大的預(yù)剪力。</p><p>　?。?）其它截面鋼束位置及傾角計(jì)算

33、</p><p>　　鋼束彎起形狀、彎起角θ及其彎曲半徑</p><p>　　采用直線(xiàn)段中接圓弧曲線(xiàn)段的方式彎曲；為使預(yù)應(yīng)力鋼筋的預(yù)加力垂直作用于錨墊板，N2、N3彎起角θ均取=8°；各鋼束的彎曲半徑為：；；。</p><p>　　鋼束各控制點(diǎn)位置的確定</p><p>　　以N3號(hào)鋼束為例，其彎起布置如圖3所示。</p>

34、;<p>　　圖3 跨中截面的預(yù)應(yīng)力鋼筋進(jìn)行初步布置</p><p>　　由確定導(dǎo)線(xiàn)點(diǎn)距錨固點(diǎn)的水平距離</p><p>　　=400×cot8°=2846㎜</p><p>　　由確定彎起點(diǎn)至導(dǎo)線(xiàn)點(diǎn)的水平距離</p><p>　　=15000×tan4°=1049㎜</p>

35、<p>　　所以彎起點(diǎn)至錨固點(diǎn)的水平距離為</p><p>　　=2846+1049=3895㎜</p><p>　　則彎起點(diǎn)至跨中截面的水平距離為</p><p>　　=（28660/2+312）-=14882-3895=10747㎜</p><p>　　根據(jù)圓弧切線(xiàn)的性質(zhì)，圓中彎止點(diǎn)沿切線(xiàn)方向至導(dǎo)線(xiàn)點(diǎn)的距離與彎起點(diǎn)至導(dǎo)線(xiàn)點(diǎn)的

36、水平距離相等，所以彎止點(diǎn)至導(dǎo)線(xiàn)點(diǎn)的水平距離為</p><p>　　=1049×cos8°=1039㎜</p><p>　　故彎止點(diǎn)至跨中截面的水平距離為</p><p>　　=（10747+1039+1049）=12835㎜</p><p>　　同理可以計(jì)算N1、N2的控制點(diǎn)位置，將各鋼束的控制參數(shù)匯總于表1-3中。<

37、;/p><p>　　表1-3 各鋼束彎曲控制要素表 </p><p>　　各截面鋼束位置及其傾角計(jì)算</p><p>　　仍以N3號(hào)鋼束為例，計(jì)算鋼束上任一點(diǎn)i離梁底距離=+及該點(diǎn)處鋼束的傾角，式中為鋼束彎起前其重心至梁底的距離，=100㎜；為i點(diǎn)所在計(jì)算截面處鋼束位置的升高值。</p><

38、;p>　　計(jì)算時(shí)，首先應(yīng)判斷出i點(diǎn)所在處的區(qū)段，然后計(jì)算及，即</p><p>　　當(dāng)（）0時(shí)，i點(diǎn)位于直線(xiàn)段還未彎起，=0，故==100㎜；=0</p><p>　　當(dāng)0<（）（）時(shí)，i點(diǎn)位于圓弧曲線(xiàn)段，及按下式計(jì)算，即</p><p>　　當(dāng)（）>（）時(shí)，i點(diǎn)位于靠近錨固端的直線(xiàn)段，此時(shí)==8°，按下式計(jì)算，即</p>

39、<p>　　各截面鋼束位置及其傾角計(jì)算詳見(jiàn)表1-4。</p><p>　?、茕撌綇澏蔚奈恢眉捌綇澖?lt;/p><p>　　N1、N2、N3三束預(yù)應(yīng)力鋼絞線(xiàn)在跨中截面布置在同一水平面上，而在錨固端三束鋼絞線(xiàn)則都在肋板中心線(xiàn)上，為實(shí)現(xiàn)鋼束的這種布筋方式，N2、N3在主梁肋板中必須從兩側(cè)平彎到肋板中心線(xiàn)上，為了便于施工中布置預(yù)應(yīng)力管道，N2、N3在梁中的平彎采用相同的形式，其平彎位置如

40、圖4所示。平彎段有兩段曲線(xiàn)弧，每段曲線(xiàn)弧的彎曲角為θ==4.596°。</p><p>　　圖4 鋼束平彎示意圖（尺寸單位：mm）</p><p>　　3非預(yù)應(yīng)力鋼筋截面積估算及布置</p><p>　　按構(gòu)件承載能力極限狀態(tài)要求估算非預(yù)應(yīng)力鋼筋數(shù)量：</p><p>　　在確定預(yù)應(yīng)力鋼筋數(shù)量后，非預(yù)應(yīng)力鋼筋根據(jù)正截面承載能力極限

41、狀態(tài)的要求來(lái)確定。</p><p>　　設(shè)預(yù)應(yīng)力鋼筋和非預(yù)應(yīng)力鋼筋的合力點(diǎn)到截面底邊的距離為=80㎜，則有</p><p>　　=h-=1800-80=1720㎜</p><p>　　先假定為第一類(lèi)T型截面，由公式計(jì)算受壓區(qū)高度x，即</p><p>　　求得 x=102.4<=228㎜</p

42、><p>　　則根據(jù)正截面承載力計(jì)算需要的非預(yù)應(yīng)力鋼筋截面積為</p><p>　　采用5Φ32+2Φ12 HRB335鋼筋，提供的鋼筋截面面積為=4247㎜。</p><p>　　在梁底布置成兩排，如圖5，凈距>30㎜，鋼筋重心到底邊的距離為。</p><p>　　圖5 非預(yù)應(yīng)力鋼筋布置圖（尺寸單位：㎜）</p><

43、;p>　　六、主梁截面幾何特性計(jì)算</p><p>　　后張法預(yù)應(yīng)力混凝土主梁截面幾何特性應(yīng)根據(jù)不同的受力階段分別計(jì)算。此設(shè)計(jì)的T型梁從施工到運(yùn)營(yíng)經(jīng)歷了如下三個(gè)階段。</p><p>　　1主梁預(yù)制并張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋</p><p>　　主梁混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的90%后，進(jìn)行預(yù)應(yīng)力的張拉，此時(shí)管道尚未壓漿，所以其截面特性為計(jì)入非預(yù)應(yīng)力鋼筋影響的凈截面，該截面的截

44、面特性計(jì)算中應(yīng)扣除預(yù)應(yīng)力管道的影響，T梁翼板寬度為1800㎜。</p><p>　　2灌漿封錨，主梁吊裝就位并現(xiàn)澆400㎜濕接縫</p><p>　　預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉完成并進(jìn)行管道壓漿、封錨后，預(yù)應(yīng)力鋼筋能夠參與截面受力。吊裝就位后現(xiàn)澆400㎜濕接縫，但濕接縫還沒(méi)有參與截面受力，所以此時(shí)的截面特性計(jì)算采用計(jì)入非預(yù)應(yīng)力鋼筋和預(yù)應(yīng)力鋼筋影響的換算截面，T梁翼板寬度仍為1800㎜。</p&g

45、t;<p>　　3橋面、欄桿及人行道施工和營(yíng)運(yùn)階段</p><p>　　橋面濕接縫結(jié)硬后，主梁即為全截面參與工作，此時(shí)截面特性計(jì)算計(jì)入非預(yù)</p><p>　　表1-4 各截面鋼束位置（）及其傾角（）計(jì)算表 </p><p>　　應(yīng)力鋼筋和預(yù)應(yīng)力鋼筋影響的換算截面，T梁翼板有效寬度為2200㎜。</p><

46、;p>　　截面幾何特性的計(jì)算可以列表進(jìn)行，以第一階段跨中截面為例列表1-5，同理可得其他受力階段控制截面幾何特性如表1-6所示。</p><p>　　持久狀況截面承載力極限狀態(tài)計(jì)算</p><p><b>　　1正截面承載力計(jì)算</b></p><p>　　表1-5 第一階段跨中截面幾何特性計(jì)算表</p><p>

47、;<b>　　注： </b></p><p>　　一般取彎矩最大的跨中截面進(jìn)行正截面承載力計(jì)算。 </p><p>　?。?）求受壓區(qū)高度x</p><p>　　先按第一類(lèi)T型截面梁，略去構(gòu)造鋼筋影響，計(jì)算混凝土受壓區(qū)高度x，即</p><p>　　受壓區(qū)全部位于翼緣板內(nèi)，說(shuō)明確實(shí)是第一類(lèi)T型截面梁。</p>

48、<p>　?。?）正截面承載力計(jì)算</p><p>　　跨中截面預(yù)應(yīng)力鋼筋和非預(yù)應(yīng)力鋼筋的布置見(jiàn)圖2和圖5，預(yù)應(yīng)力鋼筋和非預(yù)應(yīng)力鋼筋的合力作用點(diǎn)到截面底邊距離為</p><p>　　所以 ==1800-88.2=1711.8㎜</p><p>　　由表1-2⑦知，梁跨中截面彎矩組合設(shè)計(jì)值=7706.6kN·m。截面抗

49、彎承載力有</p><p><b>　　=</b></p><p>　　=20.5×2200×102.4×（1711.8-51.2）</p><p><b>　　=7669kN·m</b></p><p>　　因?yàn)椋?706.6-7669）/7706.6

50、15;100%=0.49%<5%，故可以認(rèn)為跨中截面承載力滿(mǎn)足要求。</p><p>　　表1-6 各控制截面不同階段的截面幾何特性匯總表</p><p><b>　　2斜截面承載力計(jì)算</b></p><p>　　斜截面抗剪承載力計(jì)算</p><p>　　預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支梁應(yīng)對(duì)按規(guī)定需要驗(yàn)算的各個(gè)截面進(jìn)行斜截面

51、抗剪承載力驗(yàn)算，以下以變節(jié)點(diǎn)截面（Ⅱ-Ⅱ）處的斜截面抗剪承載力驗(yàn)算。</p><p>　　首先，根據(jù)下式進(jìn)行截面抗剪強(qiáng)度上、下限復(fù)核，即</p><p>　　式中的為驗(yàn)算截面處剪力組合設(shè)計(jì)值，這里=837.69kN；為混凝土強(qiáng)度等級(jí)，這里=45MPa；b=200㎜；為相應(yīng)于剪力組合設(shè)計(jì)值處的截面有效高度，即自縱向受拉鋼筋合力點(diǎn)至混凝土受壓邊緣的距離，這里縱向受拉鋼筋合力點(diǎn)距截面下緣距離為&

52、lt;/p><p>　　所以=1800-388.9=1411.1㎜；為預(yù)應(yīng)力提高系數(shù)，=1.25；代入上式求得=1.0×857.69kN。</p><p>　　計(jì)算表明，截面尺寸滿(mǎn)足要求，但需配置抗剪鋼筋。</p><p>　　斜截面抗剪承載力計(jì)算</p><p><b>　　式中</b></p>&

53、lt;p>　　其中 —異號(hào)變矩影響系數(shù)，=1.0；</p><p>　　—預(yù)應(yīng)力提高系數(shù)，=1.25</p><p>　　—受壓翼緣的影響系數(shù)，=1.1。</p><p>　　P=100=100×</p><p>　　箍筋選用雙肢直徑為10㎜的HRB335鋼筋，=280MPa，間距=200㎜，則=2×78.54=1

54、57.08㎜，故</p><p>　　采用全部3束預(yù)應(yīng)力鋼筋的平均值，即=0.089（表1-4）。所以</p><p>　　=891.165kN</p><p>　　變化點(diǎn)截面處斜截面抗剪滿(mǎn)足要求。非預(yù)應(yīng)力構(gòu)造鋼筋作為承載力儲(chǔ)備，未予考慮。</p><p><b>　　斜截面抗彎承載力</b></p>&l

55、t;p>　　由于鋼束均錨固于梁端，鋼束數(shù)量沿跨長(zhǎng)方向沒(méi)有變化，且彎起角度平和，其斜截面抗彎強(qiáng)度一般不控制設(shè)計(jì)，故不另行驗(yàn)算。</p><p><b>　　鋼束預(yù)應(yīng)力損失估算</b></p><p>　　1預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉控制應(yīng)力</p><p>　　按《公路橋規(guī)》規(guī)定采用</p><p>　　=0.75×1

56、720=1290MPa</p><p><b>　　2鋼束應(yīng)力損失</b></p><p>　　預(yù)應(yīng)力鋼筋與管道摩擦引起的預(yù)應(yīng)力損失</p><p>　　對(duì)于跨中截面：x=+d；d為錨固點(diǎn)到支點(diǎn)中線(xiàn)的水平距離（圖2）；、k分別為預(yù)應(yīng)力鋼筋與管道壁的摩擦系數(shù)及管道每米局部偏差對(duì)摩擦的影響系數(shù)，采用預(yù)埋金屬波紋管成型時(shí)，由附表查得=0.25，k=0

57、.0015；θ為從張拉端到跨中截面間，管道平面轉(zhuǎn)過(guò)的角度，此處N1只有豎彎，其角度為=8°，N2和N3不僅有豎彎還有平彎，其角度應(yīng)為管道轉(zhuǎn)過(guò)的空間角度，其中豎彎角度為=8°，平彎角度為=2×4.596=9.138°，所以空間轉(zhuǎn)角為==12.145°。</p><p>　　跨中截面（Ⅰ-Ⅰ）各鋼束摩擦應(yīng)力損失值見(jiàn)表1-7。</p><p>　

58、　同理可算出其他控制截面處的值。各截面摩擦應(yīng)力損失值的平均值的計(jì)算結(jié)果列于表1-8中。</p><p>　　表1-7 跨中（Ⅰ-Ⅰ）截面摩擦應(yīng)力損失計(jì)算</p><p>　　(2)錨具變形，鋼絲回縮引起的應(yīng)力損失（） </p><p>　　表1-8 各設(shè)計(jì)控制截面平均值</p><p>　　計(jì)算錨具變形、鋼筋回縮引起的應(yīng)力損失，后張法曲線(xiàn)

59、布筋的構(gòu)件應(yīng)考慮錨固后反摩阻的影響。首先根據(jù)下式計(jì)算反摩阻影響長(zhǎng)度，即</p><p>　　式中的為張拉端錨具變形值，由附表查得夾片式錨具預(yù)壓張拉時(shí)為4㎜；為單位長(zhǎng)度由管道摩阻引起的預(yù)應(yīng)力損失，=（）/；為張拉端錨下張拉控制應(yīng)力，為扣除沿途管道摩擦損失后的錨端預(yù)應(yīng)力，；為張拉端至錨固端的距離，這里的錨固端為跨中截面。將各束預(yù)應(yīng)力鋼筋的反摩阻影響長(zhǎng)度計(jì)于表1-9中。</p><p>　　表1

60、-9反摩阻影響長(zhǎng)度計(jì)算表</p><p>　　求得后可知三束預(yù)應(yīng)力鋼絞線(xiàn)均滿(mǎn)足，所以距張拉端處為x處的截面由錨具變形和鋼筋回縮引起的考慮反摩阻后的預(yù)應(yīng)力損失按下式計(jì)算，即</p><p><b>　　=</b></p><p>　　式中的為張拉端由錨具變形引起的考慮反摩阻后的預(yù)應(yīng)力損失，=2。若x>，則表示該截面不受反摩阻影響。將各控制截

61、面的計(jì)算列于表1-10中。</p><p>　?。?）預(yù)應(yīng)力鋼筋分批張拉時(shí)混凝土彈性壓縮引起的應(yīng)力損失（）</p><p>　　表1-10 錨具變形引起的預(yù)應(yīng)力損失計(jì)算表</p><p>　　混凝土彈性壓縮引起的應(yīng)力損失取按應(yīng)力計(jì)算控制的截面進(jìn)行計(jì)算。對(duì)于簡(jiǎn)支梁可取截面，按下式進(jìn)行計(jì)算，即</p><p>　　式中 —張拉批數(shù)，m=3；&

62、lt;/p><p>　　—預(yù)應(yīng)力鋼筋彈性模量與混凝土彈性模量的比值，按張拉時(shí)混凝</p><p>　　土的實(shí)際強(qiáng)度等級(jí)計(jì)算；假定為設(shè)計(jì)強(qiáng)度的90%，即</p><p>　　=0.9×C45=C40，查附表得：=3.25×10MPa，故=</p><p>　　—全部預(yù)應(yīng)力鋼筋（m批）的合力在其作用點(diǎn)所產(chǎn)生的混凝土正壓力，<

63、/p><p>　　，截面特性按表1-6中第一階段取用；</p><p><b>　　其中 </b></p><p><b>　　所以 =</b></p><p>　　鋼筋松弛引起的預(yù)應(yīng)力損失（）</p><p>　　對(duì)于采用超張拉工藝的低松弛級(jí)鋼絞線(xiàn)，由鋼筋松弛引起的預(yù)應(yīng)力損

64、失按下式計(jì)算，即</p><p>　　式中 —張拉系數(shù)，采用超張拉 ，取=0.9；</p><p>　　—鋼筋松弛系數(shù)，對(duì)于低松弛鋼絞線(xiàn)，取=0.3；</p><p>　　—傳力錨固時(shí)的鋼筋應(yīng)力，=，這里仍采用截面的應(yīng)力值作為全梁的平均值計(jì)算，故有</p><p>　　==1290-72.76-48-28.44=1140.8MPa</

65、p><p><b>　　所以 </b></p><p>　　混凝土收縮、徐變引起的損失（）</p><p>　　混凝土收縮、徐變終極值引起的受拉區(qū)預(yù)應(yīng)力鋼筋的應(yīng)力損失可按下式計(jì)算，即</p><p>　　式中 —加載齡期為時(shí)混凝土收縮應(yīng)變終極值和徐變</p><p><b>　　系數(shù)終極

66、值；</b></p><p>　　—加載齡期，即達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度為90%的齡期，近</p><p>　　似按標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件計(jì)算則有：0.9=</p><p>　　則可得；對(duì)于二期恒載的加載齡期</p><p><b>　　，假定為=90d。</b></p><p>　　該梁所屬的橋位于野外一

67、般地區(qū)，相對(duì)濕度為75%，其厚度由圖1中的Ⅰ-Ⅰ截面可得，由此可查表并插入值得相應(yīng)的徐變系數(shù)終極值為==1.69、；混凝土收縮應(yīng)變終極值為=2×10。</p><p>　　為傳力錨固時(shí)在跨中和截面的全部受力鋼筋截面重心處，由所引起的混凝土正應(yīng)力的平均值?？紤]到截面齡期不同，按徐變系數(shù)變小乘以折減系數(shù)。計(jì)算和引起的應(yīng)力時(shí)采用第一階段截面特性，計(jì)算引起的應(yīng)力時(shí)采用第三階段截面特性。</p>&

68、lt;p><b>　　跨中截面 </b></p><p><b>　　截面 </b></p><p><b>　　所以 </b></p><p>　　,取跨中與截面的平均值計(jì)算，則有</p><p><b>　　跨中截面 </b></p&

69、gt;<p><b>　　截面 </b></p><p><b>　　所以 </b></p><p><b>　　將以上各項(xiàng)代入即得</b></p><p>　　現(xiàn)將各截面鋼束應(yīng)力損失平均值及有效預(yù)應(yīng)力匯總于表1-11中。</p><p><b>　

70、　應(yīng)力驗(yàn)算</b></p><p>　　1短暫狀況的正應(yīng)力驗(yàn)算</p><p>　　（1）構(gòu)件在制作、運(yùn)輸及安裝等施工階段，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C40。在預(yù)加力和自重作用下的截面邊緣混凝土的法向壓應(yīng)力應(yīng)符合規(guī)范要求。</p><p>　?。?）短暫狀況下梁跨中截面上、下緣的正應(yīng)力</p><p><b>　　上緣：</

71、b></p><p><b>　　下緣：</b></p><p>　　表1-11 各截面鋼束預(yù)應(yīng)力損失平均值及有效預(yù)應(yīng)力匯總表</p><p>　　其中,=1946.92kN·m。截面特性取用表1-6中的第一階段的截面特性。代入上式得</p><p>　　預(yù)加力階段混凝土的壓應(yīng)力滿(mǎn)足限制值的要求；混凝土

72、的拉應(yīng)力通過(guò)規(guī)定的預(yù)拉區(qū)配筋率來(lái)防止出現(xiàn)裂縫，預(yù)拉區(qū)混凝土沒(méi)有出現(xiàn)拉應(yīng)力，故預(yù)拉區(qū)只需配置配筋率不小于0.2%的縱向鋼筋即可。</p><p>　?。?）支點(diǎn)截面或運(yùn)輸、安裝階段的吊點(diǎn)截面的應(yīng)力驗(yàn)算，其方法與此相同，但應(yīng)注意計(jì)算圖式、預(yù)加應(yīng)力和截面幾何特性等的變化情況。</p><p>　　2持久狀態(tài)的正應(yīng)力計(jì)算</p><p>　　截面混凝土的正應(yīng)力驗(yàn)算</

73、p><p>　　對(duì)于預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支梁的正應(yīng)力，由于配設(shè)曲線(xiàn)筋束的關(guān)系，應(yīng)取跨中、、、支點(diǎn)及鋼束突然變化處分別進(jìn)行驗(yàn)算。應(yīng)力計(jì)算的作用取標(biāo)準(zhǔn)值，汽車(chē)荷載計(jì)入沖擊系數(shù)。在此僅以跨中截面為例進(jìn)行驗(yàn)算。</p><p>　　此時(shí)有=1946.92kN·m,=953.48kN·m,=264.275kN·m,==1082.3×2940-67.32×424

74、7=2896.05×10N,</p><p>　　跨中截面混凝土上邊緣壓應(yīng)力計(jì)算值為</p><p>　　持久狀況下跨中截面混凝土正壓力驗(yàn)算滿(mǎn)足要求。</p><p>　　持久狀況下預(yù)應(yīng)力鋼筋的應(yīng)力驗(yàn)算</p><p>　　由二期恒載及活載作用產(chǎn)生的預(yù)應(yīng)力鋼筋重心處的混凝土應(yīng)力為</p><p><b&

75、gt;　　所以鋼束應(yīng)力為</b></p><p>　　所以持久狀況下預(yù)應(yīng)力鋼筋的應(yīng)力驗(yàn)算滿(mǎn)足要求。</p><p>　　3持久狀況下的混凝土主應(yīng)力驗(yàn)算</p><p>　　本例取剪力和彎矩都有較大的變化點(diǎn)（Ⅱ-Ⅱ）截面為例進(jìn)行計(jì)算。實(shí)際設(shè)計(jì)中，應(yīng)根據(jù)需要增加驗(yàn)算截面。</p><p><b>　　截面面積距計(jì)算</

76、b></p><p>　　按圖6進(jìn)行計(jì)算。其中計(jì)算點(diǎn)分別對(duì)上梗肋—處、第三階段截面重心軸—處及下梗肋—處。</p><p>　　現(xiàn)以第一階段截面上梗肋—以上面積對(duì)凈截面重心軸—的面積矩為例：</p><p>　　圖6 變化點(diǎn)截面（尺寸單位：mm）</p><p>　　同理可得不同計(jì)算點(diǎn)處的面積矩，現(xiàn)匯總于表1-12中。</p>

77、;<p><b>　　主應(yīng)力計(jì)算</b></p><p>　　以上梗肋處（—）的主應(yīng)力計(jì)算為例。</p><p><b>　?、偌魬?yīng)力</b></p><p>　　剪應(yīng)力的計(jì)算按下式進(jìn)行，其中為可變作用引起的剪應(yīng)力標(biāo)注值組合，</p><p>　　表1-12面積矩計(jì)算表</p&g

78、t;<p><b>　　,所以有</b></p><p><b>　?、谡龖?yīng)力</b></p><p><b>　　③主應(yīng)力</b></p><p>　　同理可得—及下梗肋—的主應(yīng)力如表1-13。</p><p>　?。?）主壓應(yīng)力的極限值</p>

79、<p>　　混凝土的主壓應(yīng)力限制為0.6=0.6×29.6=17.76MPa，與表1-13的計(jì)算結(jié)果比較，可見(jiàn)混凝土主壓應(yīng)力計(jì)算值均小于限值，滿(mǎn)足要求。</p><p><b>　　主應(yīng)力驗(yàn)算</b></p><p>　　將表1-13中的主壓應(yīng)力極限值進(jìn)行比較，均小于相應(yīng)的限值。最大主拉應(yīng)力為=0.45MPa<=0.5×2.51=1

80、.26MPa，按《公路橋規(guī)》的要求，僅需按構(gòu)造布置箍筋。</p><p>　　表1-13 變化點(diǎn)截面（II-II）主應(yīng)力計(jì)算表</p><p><b>　　抗裂性驗(yàn)算</b></p><p>　　1作用短期效應(yīng)組合作用下的正截面抗裂驗(yàn)算</p><p>　　正截面抗裂驗(yàn)算取跨中截面進(jìn)行</p><p

81、>　　（1）預(yù)加力產(chǎn)生的構(gòu)件抗裂驗(yàn)算邊緣混凝土預(yù)壓應(yīng)力的計(jì)算</p><p><b>　　跨中截面</b></p><p><b>　　由下式可得</b></p><p>　　由荷載產(chǎn)生的構(gòu)件抗裂驗(yàn)算邊緣混凝土的法向應(yīng)力的計(jì)算</p><p><b>　　由下式可得</b>

82、;</p><p>　　正截面混凝土抗裂驗(yàn)算</p><p>　　對(duì)于A類(lèi)部分預(yù)應(yīng)力構(gòu)件，作用荷載短期效應(yīng)組合作用下的混凝土拉應(yīng)力應(yīng)滿(mǎn)足下列要求：</p><p>　　由以上計(jì)算知=0.7×2.51=1.76MPa，計(jì)算結(jié)果滿(mǎn)足《公路橋規(guī)》中對(duì)A類(lèi)部分預(yù)應(yīng)力構(gòu)件按作用短期效應(yīng)組合計(jì)算的抗裂要求。同時(shí)，A類(lèi)部分預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件還必須滿(mǎn)足作用長(zhǎng)期效應(yīng)組合的抗裂

83、要求。</p><p><b>　　由下式得 </b></p><p>　　所以構(gòu)件滿(mǎn)足《公路橋規(guī)》中A類(lèi)部分預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的作用長(zhǎng)期效應(yīng)組合的抗裂要求。</p><p>　　2作用短期效應(yīng)組合作用下的斜截面抗裂驗(yàn)算</p><p>　　斜截面抗裂驗(yàn)算應(yīng)取剪力和彎矩均較大的最不利區(qū)段截面進(jìn)行，這里仍取剪力和彎矩

84、均較大的變化點(diǎn)截（Ⅱ-Ⅱ）面為例進(jìn)行計(jì)算。實(shí)際設(shè)計(jì)中，應(yīng)根據(jù)需要增加驗(yàn)算截面。</p><p><b>　　主應(yīng)力計(jì)算</b></p><p>　　以上梗肋處（）的主應(yīng)力計(jì)算為例。</p><p><b>　?、偌魬?yīng)力 </b></p><p><b>　　②正應(yīng)力</b>&l

85、t;/p><p><b>　　③主拉應(yīng)力</b></p><p>　　同理可得—及下梗肋—的主應(yīng)力如表1-14。</p><p>　　表1-14 變化點(diǎn)截面（II-II）抗裂驗(yàn)算主拉應(yīng)力計(jì)算表</p><p><b>　　主拉應(yīng)力的限制值</b></p><p>　　作用短期效

86、應(yīng)組合下抗裂驗(yàn)算的混凝土的主拉應(yīng)力限制值為</p><p>　　=0.7×2.51=1.76MPa</p><p>　　從表1-14中可以看到以上主拉應(yīng)力均符合要求，所以變化點(diǎn)截面滿(mǎn)足作用短期效應(yīng)組合作用下的斜截面抗裂驗(yàn)算要求。</p><p>　　主梁變形（撓度）計(jì)算</p><p>　　根據(jù)主梁截面在各階段混凝土正應(yīng)力驗(yàn)算結(jié)果，

87、可知主梁在使用荷載作用下截面不開(kāi)裂。</p><p>　　1荷載短期效應(yīng)作用下主梁撓度驗(yàn)算</p><p>　　主梁計(jì)算跨徑L=28.660m，C45混凝土的彈性模量=3.35。</p><p>　　由表1-6可見(jiàn)，主梁在各控制截面的換算截面慣性矩各不相同，本例為簡(jiǎn)化，取梁處的換算截面慣性矩=作為全梁的平均值來(lái)計(jì)算。</p><p>　　由下

88、式可得簡(jiǎn)支梁撓度驗(yàn)算式為</p><p>　　可變荷載作用引起的撓度</p><p>　　現(xiàn)將可變荷載作為均布荷載作用在主梁上，則主梁中撓度系數(shù)，荷載短期效應(yīng)的可變荷載值=1770.07kN·m（查表1-2）。</p><p>　　由可變荷載引起的簡(jiǎn)支梁跨中截面的撓度為</p><p>　　考慮長(zhǎng)期效應(yīng)的可變荷載引起的撓度值為<

89、;/p><p>　　考慮長(zhǎng)期效應(yīng)的一期恒載、二期恒載引起的撓度</p><p>　　2預(yù)加力引起的上拱度計(jì)算</p><p>　　采用截面處的使用階段永存預(yù)加力矩作用為全梁平均力矩計(jì)算值，即</p><p><b>　　N·㎜</b></p><p>　　截面慣性矩應(yīng)采用預(yù)加力階段的截面慣性

90、矩，為簡(jiǎn)化這里仍以梁處截面的截面慣性矩=302.767×10㎜作為全梁的平均值來(lái)計(jì)算。</p><p>　　則主梁上拱度（跨中截面）為</p><p>　　考慮長(zhǎng)期效應(yīng)的預(yù)加力引起的上拱度為=57.8㎜（）</p><p><b>　　3預(yù)拱度的設(shè)置</b></p><p>　　梁在預(yù)加力和荷載短期效應(yīng)組合共同

91、作用下并考慮長(zhǎng)期效應(yīng)的撓度值為</p><p>　　預(yù)加力產(chǎn)生的長(zhǎng)期反拱值大于按荷載短期效應(yīng)組合計(jì)算的長(zhǎng)期撓度值，所以不需要設(shè)置預(yù)拱度。</p><p><b>　　錨固區(qū)局部承壓計(jì)算</b></p><p>　　根據(jù)三束預(yù)應(yīng)力鋼筋錨固點(diǎn)的分析，N2鋼束的錨固端局部承壓條件最不利，現(xiàn)對(duì)N2錨固端進(jìn)行局部承壓驗(yàn)算。圖7為N2鋼束梁端錨具及間接鋼筋

92、的構(gòu)造布置圖。</p><p>　　注：圖中鋼筋均為直徑10㎜的HRB335鋼筋</p><p>　　圖7 錨固區(qū)局部承壓計(jì)算圖</p><p>　　1局部受壓區(qū)尺寸要求</p><p>　　配置間接鋼筋的混凝土構(gòu)件，其局部受壓區(qū)的尺寸應(yīng)滿(mǎn)足下列錨下混凝土抗裂性計(jì)算的要求：</p><p>　　式中 —結(jié)構(gòu)重要性系

93、數(shù)，這里=1.0；</p><p>　　—局部受壓面積上的局部壓力設(shè)計(jì)值，后張法錨頭局壓區(qū)應(yīng)取1.2 </p><p>　　倍張拉時(shí)最大壓力，所以局部壓力設(shè)計(jì)值為=1.2×1290×840=</p><p><b>　　11300.77；</b></p><p>　　—混凝土局部承壓修正系數(shù)，=1.

94、0；</p><p>　　—張拉錨固時(shí)混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)</p><p>　　度的90%時(shí)張拉，此時(shí)混凝土強(qiáng)度等級(jí)相當(dāng)于0.9×C45=C40，由</p><p>　　附表查得=18.4MPa；</p><p>　　—混凝土局部承壓承載力提高系數(shù)，；</p><p>　　—混凝土局

95、部受壓面積，為扣除孔洞后的面積，為不扣除</p><p>　　孔洞面積；對(duì)于具有喇叭管并與墊板連成整體的錨具，可取</p><p>　　墊板面積扣除喇叭管尾端內(nèi)孔面積；本例采用的即為此類(lèi)錨具，</p><p>　　喇叭管尾端內(nèi)孔直徑為70㎜，所以</p><p>　　=160×160=25600㎜</p><p&

96、gt;　　=160×160-=21752㎜</p><p>　　—局部受壓計(jì)算底面積；局部受壓面為邊長(zhǎng)是160㎜的正方形，</p><p>　　根據(jù)《公路橋規(guī)》中的計(jì)算方法，局部承壓計(jì)算底面積為寬400</p><p>　　㎜，長(zhǎng)480㎜的矩形（圖7），此時(shí)N2和N3的局部承壓計(jì)算</p><p>　　底面有重疊。考慮到局部承壓計(jì)算

97、底面積重疊的情況及《公路</p><p>　　橋規(guī)》對(duì)其取“同心、對(duì)稱(chēng)”的原則，這里取N2的局部承壓計(jì)</p><p>　　算底面積為400×（120+160+120）㎜的矩形。</p><p>　　—400×400=160000㎜</p><p><b>　　所以</b></p>&l

98、t;p>　　計(jì)算表明，局部承壓區(qū)尺寸滿(mǎn)足要求。</p><p><b>　　2局部抗壓承載力</b></p><p>　　配置間接鋼筋的局部受壓構(gòu)件，其局部抗壓承載力計(jì)算公式為</p><p>　　且滿(mǎn)足 </p><p>　　式中 —局部受壓面積上的局部壓力設(shè)計(jì)值，=1300.

99、32×10N；</p><p>　　—混凝土核心面積，可取局部受壓計(jì)算底面積范圍以?xún)?nèi)的間接鋼</p><p>　　筋所包羅的面積，這里配置螺旋鋼筋得</p><p>　　—間接鋼筋影響系數(shù)；混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C50及以下時(shí)取=2.0；</p><p>　　—間接鋼筋體積配筋率；局部承壓區(qū)配置直徑為10㎜的HRB335</p>

100、;<p>　　鋼筋，單根鋼筋截面積為78.54㎜，所以</p><p>　　C40混凝土=18.4MPa；將上述各計(jì)算值代入局部抗壓承載力計(jì)算公式，可得到</p><p><b>　　=</b></p><p>　　故局部抗壓承載力計(jì)算通過(guò)。</p><p>　　所以N2鋼束錨下局部承壓計(jì)算滿(mǎn)足要求。同理可

101、對(duì)N1、N3鋼束進(jìn)行局部承壓計(jì)算。</p><p><b>　　參 考 文 獻(xiàn) </b></p><p>　　[1]中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn). 《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 </p><p>　　D62—2004）》.北京：人民交通出版社，2004</p><p>　　[2]葉見(jiàn)曙、李國(guó)平 《結(jié)

102、構(gòu)設(shè)計(jì)原理》.第二版.人民交通出版社.2005.5</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　在2012—2013冬季學(xué)期即將結(jié)束之際，本次課程設(shè)計(jì)也接近了尾聲，作為一個(gè)本科生的課程設(shè)計(jì)，由于經(jīng)驗(yàn)的匱乏和知識(shí)的淺薄，難免有許多考慮不周全的地這方，萬(wàn)望老師能不辭勞苦，慧眼挑錯(cuò)，不惜筆墨，敬請(qǐng)斧正。</p><p>　　在結(jié)

103、構(gòu)設(shè)計(jì)原理課程設(shè)計(jì)整個(gè)過(guò)程中，田春竹老師傾注了巨大的心血，從設(shè)計(jì)的選題、總體構(gòu)思直至設(shè)計(jì)的撰寫(xiě)修改，都離不開(kāi)田老師的親切關(guān)懷和耐心指導(dǎo)。她嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神，精益求精的工作作風(fēng)，深深地感染和激勵(lì)著我。她的這種精神將是我永遠(yuǎn)的學(xué)習(xí)榜樣，并積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作。在此謹(jǐn)向田春竹老師致以誠(chéng)摯的謝意和崇高的敬意！</p><p>　　謹(jǐn)以此文獻(xiàn)給所有關(guān)心和幫助過(guò)我的人，謝謝你們?cè)谡n程設(shè)計(jì)中給予我的幫助。&