新宇大橋設(shè)計土木工程畢業(yè)設(shè)計

新宇大橋設(shè)計學(xué) 院：建筑工程學(xué)院專 業(yè) 班 級： 學(xué) 號：學(xué) 生 姓 名： 指 導(dǎo) 教 師： 2013 年 6 月摘 要橋涵是陸路交通中的重要組成部分。在經(jīng)濟(jì)上，橋梁和涵洞的造價一般說來平均占公路總造價的10%-20%，特別是在現(xiàn)代高等級公路以及城市高架道路的修建中，橋梁不僅在工程規(guī)模上十分巨大，而且也往往是保證全線早日通車的關(guān)鍵新宇大橋是通過3個方案的比選選出來的滿足使用、經(jīng)濟(jì)、結(jié)構(gòu)尺寸、構(gòu)造、施工、美觀上的要求，做出幾種方案，最后通過技術(shù)、經(jīng)濟(jì)等方面的綜合比較獲得最優(yōu)設(shè)計，是一個二級公路上的一座預(yù)應(yīng)力簡支空心板橋梁，單跨15米，空心板截面不僅能減輕自重而且能充分利用好材料此設(shè)計分為上部結(jié)構(gòu)設(shè)計和下部結(jié)構(gòu)設(shè)計兩大部分。上部結(jié)構(gòu)設(shè)計中，首先確定橋的類型，構(gòu)造的設(shè)計，梁板布置的選擇和定位，本橋采用的是裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土簡支空心板梁橋，其次根據(jù)已定的結(jié)構(gòu)設(shè)計和計算配筋。其中包括截面尺寸，計算簡圖的確定，計算方法，荷載計算，內(nèi)力計算并繪制內(nèi)力圖，影響線等。一些結(jié)構(gòu)需要進(jìn)行一系類的驗算來確定結(jié)構(gòu)的可行性，若不合格需要重新設(shè)計計算下部結(jié)構(gòu)設(shè)計中，確定為重力式橋墩，進(jìn)行了墩帽和墩身的設(shè)計，有進(jìn)行了基礎(chǔ)的驗算，滿足了設(shè)計要求。最后使用CAD制圖將所設(shè)計的構(gòu)造和配筋進(jìn)行施工說明。關(guān)鍵詞：橋梁；跨徑；空心板；預(yù)應(yīng)力；結(jié)構(gòu)IAbstractBridge is a road traffic in the important part. Economically, the cost of bridges and culverts, roads generally accounted for an average total cost of 10% -20%, especially in the modern highway and the city in the construction of viaducts, bridges not only on the size of the project is huge, but also is often the key to ensure that the opening line of the early Universe Bridge is through three specific programs meet the elected election, economy, structure size, structure, construction, aesthetic requirements to make several options, and finally through the technical, economic and other aspects of the comprehensive comparative optimal design is a secondary road on a simply supported prestressed hollow slab bridge, a single span of 15 meters, hollow section can not only reduce weight but also make good use of materialsThis design is divided into upper and lower structural design structural design of two parts.Superstructure design, first determine the type of bridge, structural design, the choice of slab layout and positioning, the bridge uses a prefabricated prestressed concrete hollow slab bridge, followed by the structure has been set according to the design and calculation of the assigned tendons. Including cross-sectional dimension, calculation diagram to determine, calculation method, load calculation, force calculation and draw force diagram, affecting lines. Some structural requirements for checking a series of classes to determine the feasibility of the structure, if the calculation failed to redesignSubstructure design, identified as gravity piers, pier caps and carried out the design of pier, there were basic checking, to meet the design requirements. Finally designed using CAD drawings to the construction and reinforcement for the construction described.Keywords: bridge；span； hollow slab；prestressed；structural目 錄摘 要IAbstractII 第1章 設(shè)計資料1第2章 構(gòu)造形式及尺寸選定2第3章 空心板毛截面幾何特性計算33.1 毛截面面積33.2 毛截面對中心的慣矩3第4章 作用效應(yīng)計算54.1 永久作用效應(yīng)54.1.1 空心板自重：54.1.2 橋面系自重：54.1.3 絞縫自重54.2 可變作用效應(yīng)計算64.2.1 汽車荷載橫向分布系數(shù)計算64.2.2 汽車荷載沖擊系數(shù)計算104.3 可變作用效應(yīng)計算114.3.1 車道荷載效應(yīng)114.3.2人群荷載效應(yīng)134.4 作用效應(yīng)組合14第5章 預(yù)應(yīng)力鋼筋數(shù)量估算及布置175.1 預(yù)應(yīng)力鋼筋數(shù)量估算175.2 預(yù)應(yīng)力鋼筋的布置195.3 普通鋼筋數(shù)量的估算及布置19第6章 換算截面幾何特性計算226.1 換算截面面積226.2 換算截面重心位置226.3 換算截面的慣矩236.4 換算截面彈性抵抗矩23第7章 承載能力極限狀態(tài)計算247.1 跨中截面正截面抗彎承載力計算247.2 斜截面抗剪承載力計算257.2.1 截面抗剪強(qiáng)度上、下限復(fù)核257.2.2 斜截面抗剪承載力計算28第8章 預(yù)應(yīng)力損失計算318.1 錨具變形、回縮引起的應(yīng)力損失318.2 加熱養(yǎng)護(hù)引起的溫差損失318.3 預(yù)應(yīng)力鋼絞線由于應(yīng)力松弛引起的預(yù)應(yīng)力損失318.4 混凝土彈性壓縮引起的預(yù)應(yīng)力損失328.5 混凝土收縮、徐變引起的預(yù)應(yīng)力損失338.6 預(yù)應(yīng)力損失組合35第9章 正常使用極限狀態(tài)計算379.1 正截面抗裂性驗算379.2 斜截面抗裂性驗算429.2.1 正溫差應(yīng)力429.2.2 反溫差應(yīng)力439.2.3 主拉應(yīng)力43第10章 變形計算4810.1 正常使用階段的撓度計算4810.2 預(yù)加力引起的反撓度計算4810.2.1 預(yù)加力引起的反撓度計算4810.2.2 預(yù)拱度地的設(shè)置51第11章 持續(xù)狀態(tài)應(yīng)力驗算5211.1 跨中截面混泥土法向壓應(yīng)力驗算5211.2 跨中截面預(yù)應(yīng)力鋼絞線拉應(yīng)力驗算5211.3 斜截面主應(yīng)力驗算5311.3.1 A-A纖維（空間頂面）5311.3.2 B-B纖維5511.3.3 C-C纖維55第12章 短暫狀態(tài)應(yīng)力驗算5812.1 跨中截面5812.1.1 由預(yù)加力產(chǎn)生的混泥土法向應(yīng)力5812.1.2 由板自重產(chǎn)生的板截面上、下緣應(yīng)力5912.2 l/4截面6012.3 支點截面61第13章 最小配筋率復(fù)核64第14章 絞縫計算6614.1 絞縫剪力計算6614.1.1 絞縫剪力影響線6614.1.2 絞縫剪力6714.2 絞縫抗剪強(qiáng)度驗算68第15章 預(yù)制空心板吊環(huán)計算69第16章 支座的計算7016.1 確定支座平面尺寸7016.2 確定支座的厚度7016.3 驗算支座的偏轉(zhuǎn)情況7116.4 驗算支座的抗滑穩(wěn)定性72第17章 橋墩計算7317.1 汽車荷載與人群荷載計算7317.1.1 汽車荷載7317.2.2 人群荷載7317.2 墩帽與墩身自重7417.3 風(fēng)荷載7517.4 制動力對墩身底部彎矩7517.5 墩身底截面按承載力極限狀態(tài)驗算7617.6 內(nèi)力組合7817.7 橋墩穩(wěn)定性驗算7817.8 墩帽配筋7917.9 基礎(chǔ)設(shè)計79第18章 結(jié)論83參考文獻(xiàn)84致 謝85V 第1章 設(shè)計資料1.跨徑：標(biāo)準(zhǔn)跨徑 =15.00m ； 計算跨徑l =14.60m 。2.橋面凈空：2.5+23.5+1.0+23.5+2.5 。3.設(shè)計荷載：汽車荷載：公路級荷載：人群荷載：3.0KN/m 。4.材料：預(yù)應(yīng)力鋼筋17鋼絞線，直徑12.7mm ；非預(yù)應(yīng)力鋼筋采用HRB335，R235;空心板塊混凝土采用C40；橋面鋪裝采用C30瀝青混凝土；欄桿及人行道板為C25混凝土。5.參考資料公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（JTG B01-2003）；公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范（JTG D60-2004），簡稱橋規(guī) ；公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范（JTG D62-2004），簡稱公預(yù)規(guī) ；公路圬工橋涵設(shè)計規(guī)范（JTG D61-2005），簡稱圬工規(guī)范 ；<公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范>（JTG D62-2004）條文應(yīng)用算例袁倫一，鮑衛(wèi)剛，編著人民交通出版社，2004年9月；鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計原理（按新頒JTG D62-2004編寫）張樹仁，鄭紹珪，等編著人民交通出版社，2004年9月；公路小橋涵設(shè)計示例劉培文，周衛(wèi)，等編著人民交通出版社，2005年。第2章 構(gòu)造形式及尺寸選定橋面凈空為凈,全橋?qū)?.75+43.75+0.75采用20塊C40預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土空心板.每塊空心板寬99cm,高70cm.空心飯全長14. 96m.采用先張法施工工藝圖2-1空心板截面構(gòu)造尺寸（單位cm）第3章 空心板毛截面幾何特性計算3.1 毛截面面積 =3206.323.2 毛截面對中心的慣矩每個挖空半圓面積：R2=2；重心：y=；半圓對其自重重心的軸O-O的慣矩：4；全截面對1/2板高處的靜矩：S1/2板高= =2538.12；絞縫的面積：毛截面重心離1/2板高處的距離為：（向下移）；鉸縫重心對1/2板高處的距離為：；由此得空心板毛截面對重心軸的慣矩： =1999.81034空心板截面的抗扭剛度圖3-1計算的空心板截面簡化圖=第4章 作用效應(yīng)計算4.1 永久作用效應(yīng)4.1.1 空心板自重：。4.1.2 橋面系自重： 人行道板及欄桿重力，參照其他梁橋設(shè)計資料，單側(cè)重力取12.0，橋面鋪裝采用等厚度10瀝青混凝土 0.11523=34.5平攤到的每延米橋面系自重4.1.3 絞縫自重可得空心板每延米重力g為8.02kN/m2.9250.3783.303(kN/m)g8.02+3.30311.323(kN/m)由此可計算出簡支空心板永久作用效應(yīng)表4-1 永久作用效應(yīng)匯總表 項目荷載種類作用g（kN/m）計算跨徑l（m）作用效應(yīng)M（KNm）作用效應(yīng)V(KN)跨中支點跨中8.0214.60213.69160.2758.5529.270續(xù)表4-1 項目荷載種類作用g（kN/m）計算跨徑l（m）作用效應(yīng)M（KNm）作用效應(yīng)V(KN)跨中支點跨中3.30314.6088.0166.0122.1211.060g+11.32314.60301.7226.2880.6740.3304.2 可變作用效應(yīng)計算汽車荷載采用公路級荷載，由車道荷載及車輛荷載組成。橋規(guī)規(guī)定橋梁結(jié)構(gòu)整體計算采用車道荷載。公路級的車道荷載有0.7510.57.875(kN/m)的均布荷載和180(360180)(14.5.65)(505) 0.75163.8(kN)的集中荷載兩部分組成。而在計算剪力效應(yīng)是，集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)乘以1.2的系數(shù)，計算剪力時 1.21.2148.8196.56（kN）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(biāo)準(zhǔn)值只作用于相應(yīng)影響線中一個最大影響線峰值處。多車道橋梁上考慮多車道折減，四車道折減系數(shù)0.67，但不得小于兩設(shè)計車道的荷載效應(yīng)。4.2.1 汽車荷載橫向分布系數(shù)計算 空心板跨中和l/4出的荷載橫向分布系數(shù)按鉸接板法計算，支點處按杠桿原理法計算。支點至l/4點之間的荷載橫向分布系數(shù)按直線內(nèi)插求的。（1）跨中及l(fā)/4處的荷載橫向分布系數(shù)計算空心板的剛度系數(shù)： （4-1） 由前面計算：I=1999.8106；= b=100； =14.6102；將以上數(shù)據(jù)代入，得： 求的剛度參數(shù)后，即可按其查公路橋涵設(shè)計手冊梁橋（上冊）（徐光輝，胡明義，主編人民教育出版社，2000年7月）第一篇附錄（二）中20塊板的鉸接板橋荷載橫向分布影響線表，由0.01及0.02內(nèi)插得到0.03590時1號板至10號板在車道荷載作用下的荷載橫向分布影響線值圖4-1 1-10號板橫向分布系數(shù)各板橫向分布系數(shù)計算1號板 2號板3號板 0.151+0.003=0.1544號板：5號板 6號板 7號板 8號板9號板10號板表4-2各板可變作用橫向分布系數(shù)匯總表 板號 橫向分布系數(shù)12345678910.m汽0.1440.1480.1790.2320.2530.2680.2700.0270.2850.269m人0.1970.1690.1540.1230.1010.0730.0590.04700420.042（2）車道荷載作用于支點處的荷載橫向分布系數(shù)計算支點處的荷載橫向分布系數(shù)按杠桿原理法計算。圖4-1支點橫向分布系數(shù)四行汽車：1/21.00.5人群荷載：0（3）支點到l/4處的荷載橫向分布系數(shù)按直線內(nèi)插法求得。表4-3空心板的荷載橫向分布系數(shù)匯總與表 位置種類 跨中及處支點汽車荷載0.2850.5人群荷載0.10104.2.2 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(biāo)準(zhǔn)值為汽車荷載標(biāo)準(zhǔn)值乘以沖擊系數(shù)按結(jié)構(gòu)基頻f的不同而不同，對于簡支板橋： （4-2）當(dāng)f1.5Hz時，=0.05；當(dāng)f14Hz時，=0.45；當(dāng)1.5Hzf14Hz時，=0.1767f-0.0157。式中： l結(jié)構(gòu)的計算跨徑（m）； E結(jié)構(gòu)材料的彈性模量（）； 結(jié)構(gòu)跨中截面的截面慣矩（）； 結(jié)構(gòu)跨中出的單位長度質(zhì)量（kg/m，當(dāng)換算為重力單位是為）, G結(jié)構(gòu)跨中每延米結(jié)構(gòu)重力（N/m）； g重力加速度，g=9.81。由前面計算得： G=11.323kN/ml=14.6m=1999.81034=0.01999.84由公預(yù)規(guī)查得C40混凝土的彈性模量E=3.25104MPHz則： =0.17675.52972-0.0157=0.286481+=1.286484.3 可變作用效應(yīng)計算4.3.1 車道荷載效應(yīng) 計算車道荷載引起的空心板跨中及截面的效應(yīng)（彎矩和剪力）時，均布荷載應(yīng)滿布于使空心板產(chǎn)生最不利效應(yīng)的同號影響線上，集中荷載（或）只作用于影響線中一個最大影響線峰值處，見表4-4。表4-4均布荷載和內(nèi)力影響線面積計算 類型截面公路II級均布荷載（kN/m）影響線面積（或m）影響線圖式10.50.75=7.875l/4續(xù)表4-4 類型截面公路II級均布荷載（kN/m）影響線面積（或m）影響線圖式7.7851/21/27.7853l/167.7853/4l/41.跨中截面彎矩： (不記沖擊時) （4-3） (計入汽車沖擊) （4-4）不記沖擊 =0.670.285（7.87526.645+157.83.65）149.59（kN*m）計入沖擊 =1.28648149.59）192.44（kN*m）剪力：(不記沖擊時) （4-5） (計入汽車沖擊) （4-6）不記沖擊 =0.670.285（7.8751.825+189.361/2）20.82（kN）計入沖擊 =1.2864820.8226.78（kN）2.l/4截面彎矩：(不記沖擊時) (計入汽車沖擊)不記沖擊 =0.670.285（7.87519.984+157.82.7375）90.23（kN*m）計入汽車沖擊=1.2864890.23116.08（kN*m）剪力： (不記沖擊時) (計入沖擊)不記沖擊 =0.670.285（7.8754.106+189.363/4）33.29（kN）計入沖擊 =1.2864833.2942.83（kN）3.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)，考慮橫向分布系數(shù)沿空心板跨長的變化，均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值應(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(biāo)準(zhǔn)值只作用于相應(yīng)影響線中一個最大影響線的峰值處，不記沖擊系數(shù) =0.670.2857.8756.3+ 1/2 (0.50.296)14.6/47.875(1/12 +11/12 )189.3610.577.22（kN）計入沖擊系數(shù) =1.2864877.22=99.34（kN）4.3.2人群荷載效應(yīng) 人群荷載是一個均布荷載，其大小按橋規(guī)取用為3.0kN/m2。人行道凈寬為2.5m，因此q人=2.53=7.55（kN/m）。人群荷載產(chǎn)生的效應(yīng)計算如下跨中截面彎矩： =0.2397.511.5220.34（kN /m）剪力： =0.2397.81.21.38（kN）l/4 截面彎矩： =0.2397.58.6415.14（kN/m）剪力： =0.2392.252.73.11（kN）支點截面=0.1017.56.3+ 1/2 (0.1010)14.6/4(1/12+11/12 )=1.82kN4.4 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)和正常使用極限狀態(tài)進(jìn)行效應(yīng)組合，并用于不同的計算項目。按承載能力極限狀態(tài)設(shè)計時的基本組合表達(dá)式為： （4-7） 式中：結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)，本橋?qū)傩?=0.9； 效應(yīng)組合設(shè)計值； 永久作用效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值； 汽車荷載效應(yīng)（含汽車沖擊力）的標(biāo)準(zhǔn)值； 人群荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值。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(dá)式： （4-8）式中：作用短期效應(yīng)組合設(shè)計值； 永久作用效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值； 不計沖擊的汽車荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值； 人群荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值。作用長期效應(yīng)組合表達(dá)式： （4-9）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(dāng)需要進(jìn)行彈性階段截面應(yīng)力計算時，應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)值效應(yīng)組合，即此時效應(yīng)組合表達(dá)式為： （4-10）式中： S標(biāo)準(zhǔn)值效應(yīng)組合設(shè)計值； ，永久作用效應(yīng)、汽車荷載效應(yīng)（計入汽車沖擊力）、人群荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值。根據(jù)計算得到的作用效應(yīng)，按橋規(guī)各種組合表達(dá)式可求得各效應(yīng)組合設(shè)計值。表4-5空心板作用效應(yīng)組合計算匯總表序號荷 載類 型彎矩（kNm）剪力（kN）/4截面跨中跨中/4截面支點作用效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值永久作用效應(yīng)213.69160.27029.2758.5588.0166.01011.0622.12301.7226280403380.67可變作用效應(yīng)車道不計沖擊149.5990.2320.8233.2977.22車道計入沖擊192.44116.0826.7842.8399.34人群荷載20.3415.141.383.111.82續(xù)表4-5序號荷 載類 型彎矩（kNm）剪力（kN）/4截面跨中跨中/4截面支點承載能力極限狀態(tài)基本組合1.2362.04271.236048.39696.8041.4269.416162.52134.49259.962139.0760.81.422.7816.961.553.482.04654.236451.00836.042111.838237.92正常使用極限狀態(tài)作用短期效應(yīng)組合301.7226.28040.3380.670.7104.7163.1614.523.3054.0520.3415.141.383.111.82426.75304.5815.9566.74136.54使用長期效應(yīng)組合301.7226.28040.3380.670.459.8436.098.3313.3230.890.48.146.060.551.240.73369.68268.438.8854.89112.29彈性階段截面應(yīng)力計算標(biāo)準(zhǔn)效應(yīng)組合S301.7226.28040.3380.67192.4411.0626.7842.8399.3420.3415.141.383.111.82S514.48357.528.1686.27181.83第5章 預(yù)應(yīng)力鋼筋數(shù)量估算及布置5.1 預(yù)應(yīng)力鋼筋數(shù)量估算采用先張法預(yù)應(yīng)力混凝土空心板構(gòu)造形式。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，再由構(gòu)件的承載能力極限狀態(tài)確定普通鋼筋的數(shù)量。正常使用極限狀態(tài)正截面抗裂性確定有效預(yù)加力。按公預(yù)規(guī)6.3.1條，A類預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件正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)件抗裂驗算邊緣混凝土的；法向拉應(yīng)力； 構(gòu)件抗裂驗算邊緣混凝土的有效預(yù)壓應(yīng)力。在初步設(shè)計時， 和 可按下列公式近似計算： （5-1） （5-2）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： （5-3） 式中：混凝土抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值。預(yù)應(yīng)力空心板橋采用C40，=2.4MPa，由表4-5得，空心板毛截面換算面積，假設(shè)，則代入得： 則所需預(yù)應(yīng)力鋼筋截面面積為： （5-4）式中： 預(yù)應(yīng)力混凝土的張拉控制應(yīng)力； 全部預(yù)應(yīng)力損失值，按張拉控制應(yīng)力的20%估算。采用17股鋼絞線作為預(yù)應(yīng)力鋼筋，直徑12.7mm，公稱截面面積98.7，、。按公預(yù)規(guī)，現(xiàn)取，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7根17股鋼絞線，即s12.7鋼絞線，單根鋼絞線公稱面積98.7，則滿足要求。5.2 預(yù)應(yīng)力鋼筋的布置預(yù)應(yīng)力空心板選用7根17股鋼絞線布置在空心板下緣，沿空心板跨長直線布置，即沿跨長保持不變，見圖1-4。預(yù)應(yīng)力鋼筋布置應(yīng)滿足公預(yù)規(guī)要求，鋼絞線凈距不小于25mm，端部設(shè)置長度不小于150mm的螺旋鋼筋等。5.3 普通鋼筋數(shù)量的估算及布置 在跨中截面的抗彎能力極限的狀態(tài)下，預(yù)應(yīng)力鋼筋達(dá)到抗拉設(shè)計強(qiáng)度，混凝土達(dá)到抗壓設(shè)計強(qiáng)度，取空心板受壓翼緣計算寬度=99，且忽略鉸縫由 得 +2567.1=3597337.17 圖5-1 空心板換算等效工字形截面圖5-2預(yù)應(yīng)力鋼筋在截面中的分布（單位：）得 cm， cm則等效工字形截面的上翼緣板厚度：等效工字形截面的下翼緣板厚度：等效工字形截面的肋板厚度：設(shè)預(yù)應(yīng)力鋼筋布置在空心板下部一排，空心板跨中截面MD=892.018kNm，板的有效高度。 （5-5）由公預(yù)規(guī)，C40，。由表16，跨中，代入上式得： 整理后得：求得： 且說明中和軸在翼緣板內(nèi)，可用下式求得普通鋼筋面積As：說明按受力計算不需要配置縱向普通鋼筋，現(xiàn)按構(gòu)造要求配置。普通鋼筋選用HRB335，按公預(yù)規(guī) ，普通鋼筋采用， 普通鋼筋布置在空心板下緣一排（截面受拉邊緣），沿空心板跨長直線布置，鋼筋重心至板下緣40mm處，即。第6章 換算截面幾何特性計算前面計算空心板毛截面的幾何特性。毛截面面積A=320630，毛截面重心軸至1/2板高的距離d=7.9mm（向下），毛截面對其重心軸慣性矩I=1999.810646.1 換算截面面積 (6-1)代入得：6.2 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截面下緣的距離為：換算截面重心至空心板截面上緣的距離為：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：6.3 換算截面的慣矩6.4 換算截面彈性抵抗矩下緣：上緣： 第7章 承載能力極限狀態(tài)計算7.1 跨中截面正截面抗彎承載力計算跨中截面構(gòu)造尺寸及配筋見圖5-2.預(yù)應(yīng)力鋼絞線合力作用點到截面底邊的距離，普通鋼筋截面底邊的距離，則預(yù)應(yīng)力鋼筋和普通鋼筋的合力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，參照圖5-1，上翼緣厚度，上翼緣工作寬度，肋寬。首先按公式判斷截面類型： （7-1） 所以屬于第一類T形，應(yīng)按寬度的矩形截面來計算其抗彎承載力。由x=0計算混凝土受壓區(qū)高度x：由： （7-2） 得 將代入下列公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。7.2 斜截面抗剪承載力計算7.2.1 截面抗剪強(qiáng)度上、下限復(fù)核選取距支點h/2處截面進(jìn)行斜截面抗剪承載力計算。截面構(gòu)造尺寸及配筋見圖5-2。首先進(jìn)行抗剪強(qiáng)度上、下限復(fù)核，按公預(yù)規(guī)5.2.9條： （7-3）式中： 驗算截面處的剪力組合設(shè)計值(kN)，由表4-5得支點處剪力及跨中截面剪力，內(nèi)插得到h/2處的截面剪力 ：截面有效高度，660 (mm)邊長為150mm的混凝土立方體抗壓強(qiáng)度，空心板為C40，則， ；b等效工字形截面的腹板寬度，b=243.8mm。代入上述公式： 計算結(jié)果表明空心板截面尺寸符合要求。按公預(yù)規(guī)第5.2.10條： 式中，1.25時按公預(yù)規(guī)5.2.10條，板式受彎構(gòu)件可乘以1.25提高系數(shù)。由于對照表4-5中沿跨長個截面的控制剪力組合設(shè)計值，再l/4至支點的部分區(qū)段內(nèi)應(yīng)按計算要求配置抗剪箍筋，其它區(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及箍筋承受，則斜截面抗剪承載力按下式計算： (7-4) (7-5)式中，各系數(shù)值按公預(yù)規(guī)5.2.7條規(guī)定去用：異號彎矩影響系數(shù)，簡支梁1.0；預(yù)應(yīng)力提高系數(shù)，本設(shè)計為部分預(yù)應(yīng)力A類構(gòu)件，偏安全取=1.0；受壓翼緣的影響系數(shù)，取1.1；等效工字形截面的肋寬及有效高度，b243.8(mm)，660(mm)；P縱向鋼筋的配筋率，；箍筋的配箍率，箍筋選用雙股，箍筋間距的計算公式： ；箍筋選用HRB335;則；取箍筋間距,并按公預(yù)規(guī)要求，在支座中心向跨中方向不小于一倍梁高范圍內(nèi)，箍筋間距取100mm。配箍率 (按公預(yù)規(guī)9.3.13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，配箍率取，則由此求得構(gòu)造箍筋間距。取經(jīng)比較和綜合考慮，箍筋沿空心板跨長布置如圖7-1。 圖7-1 空心板箍筋布置圖（尺寸單位：cm）7.2.2 斜截面抗剪承載力計算由圖7-1，選取以下三個位置進(jìn)行空心板斜截面抗剪承載力計算：（1）距支座中心 處截面，x=6950mm（2）距跨中位置x=3000mm處截面（箍筋間距變化處）（3）距跨中位置x=3000+20150=6000（mm）處（箍筋間距變化處）計算截面的剪力組合設(shè)計值，可按表4-5由跨中和指點的設(shè)計值內(nèi)插得到，計算結(jié)果列于下表1-7。表7-1計算截面剪力組合設(shè)計值截面位置x支點x=7300x=69500x=6000x=3000跨中x=0剪力組合設(shè)計值（kN）237092228.24201.9719.0136.042（1）距支座中心 處截面，x=6950mm由于空心板的預(yù)應(yīng)力筋及普通鋼筋是直接配筋，故此截面的有效高度取與跨中近似相同，其等效工字形截面的餓肋寬b=mm。由于不設(shè)彎起斜筋，因此，斜截面抗剪承載力按下式計算： （7-6）式中， 此處，箍筋間距，。則 ，代入，得： 抗剪承載力滿足要求。（2）距跨中截面x=3000mm處此處，箍筋間距，。斜截面抗剪承載力： 斜截面承載力滿足要求。（3）跨中距截面距離x=6000mm處此處，箍筋間距，。斜截面抗剪承載力： 計算表明均滿足斜截面抗剪承載力要求。第8章 預(yù)應(yīng)力損失計算預(yù)應(yīng)力鋼筋采用直徑為12.7mm的17股鋼絞線，控制應(yīng)力取。8.1 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L=50m，采用一端張拉及夾片錨具，有頂壓時，則 8.2 加熱養(yǎng)護(hù)引起的溫差損失先張法預(yù)應(yīng)力混凝土空心板采用加熱養(yǎng)護(hù)的方法，為減少溫差引起的預(yù)應(yīng)力損失，采用分階段養(yǎng)護(hù)措施。設(shè)控制預(yù)應(yīng)力鋼絞線與臺座之間的最大溫差 ，則8.3 預(yù)應(yīng)力鋼絞線由于應(yīng)力松弛引起的預(yù)應(yīng)力損失 （8-1）式中： 張拉系數(shù)，一次張拉時，=1.0； 預(yù)應(yīng)力鋼絞線松弛系數(shù)，低松弛=0.3； 預(yù)應(yīng)力鋼絞線的抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值， 傳力錨固時的鋼筋應(yīng)力，由公預(yù)規(guī)6.2.6條，對于先張構(gòu)件， 代入計算式，得： 8.4 混凝土彈性壓縮引起的預(yù)應(yīng)力損失對于先張法構(gòu)件， （8-2）式中：預(yù)應(yīng)力鋼筋彈性模量與混凝土彈性模量的比值， 在計算截面鋼筋重心處，由全部鋼筋預(yù)加力產(chǎn)生的混凝土法向應(yīng)力其值按下述公式計算： （8-4） （8-5） （8-6）其中 預(yù)應(yīng)力鋼筋傳力錨固時的全部預(yù)應(yīng)力損失，由公預(yù)規(guī)6.2.8條，先張法構(gòu)件傳力錨固時的損失為 ，則 由前面計算空心板換算截面面積，。則 8.5 混凝土收縮、徐變引起的預(yù)應(yīng)力損失 （8-7）式中：構(gòu)件受拉區(qū)全部縱向鋼筋的含筋率 ； （8-8） 構(gòu)件截面受拉區(qū)全部縱向鋼筋截面重心至構(gòu)件重心的距離， ； 構(gòu)件截面回轉(zhuǎn)半徑，; 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: （8-9） 傳力錨固時，預(yù)應(yīng)力鋼筋的預(yù)加力，其值為： （）；構(gòu)件受拉區(qū)全部縱向鋼筋至截面重心的距離，由前述計算得；預(yù)應(yīng)力鋼筋傳力錨固齡期to,計算齡期為t時的混凝土收縮徐變；加載齡期為to，計算考慮的齡期為t時的徐變系數(shù)。考慮到自重的影響，由于收縮徐變持續(xù)時間長，采用全部永久作用，空心板跨中截面全部永久作用彎矩由表4-5查得,在全部鋼筋重心處由自重產(chǎn)生的拉應(yīng)力為：跨中截面：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：截面：支點截面：公預(yù)規(guī)6.2.7條規(guī)定，不得大于傳力錨固時混凝土立方體抗壓強(qiáng)度的0.5倍,設(shè)傳力錨固時，混凝土達(dá)到C30，則，則,則跨中、l/4截面、支點截面全部鋼筋重心處的壓應(yīng)力均小于,滿足要求。傳力錨固齡期為7d，計算齡期為混凝土終極值，設(shè)橋梁所處環(huán)境的大氣相對濕度為75%。由前面計算空心板毛截面面積A,空心板與大氣接觸的周邊長度為,。理論厚度：查公預(yù)規(guī)表6.2.7直線內(nèi)插得到： 把各項數(shù)值代入 計算式中，得：跨中截面：截面：支點截面：8.6 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：截面：支點截面：各截面的有效預(yù)應(yīng)力：?？缰薪孛妫航孛妫褐c截面：第9章 正常使用極限狀態(tài)計算9.1 正截面抗裂性驗算正截面抗裂性驗算是對構(gòu)件跨中截面混泥土的拉應(yīng)力進(jìn)行驗算，并滿足公預(yù)規(guī)6.3條要求。對于本設(shè)計部分預(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，在荷載長期效應(yīng)組合下，即不出現(xiàn)拉應(yīng)力。式中：作用短期效應(yīng)組合下，空心板抗裂性驗算邊緣的混泥土法向拉應(yīng)力。由表45，空心板跨中截面彎矩，由前面計算換算截面下緣彈性抵抗矩，代入得式中：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，其值為： （9-1）空心板跨中截面下緣的預(yù)壓應(yīng)力為：在荷載的長期效應(yīng)組合下，構(gòu)件抗裂驗算邊緣產(chǎn)生的混泥土法向拉應(yīng)力，由表45，跨中截面，同樣，代入公式，則得：由此得：符合公預(yù)規(guī)對A類構(gòu)件的規(guī)定。溫差應(yīng)力計算，按公預(yù)規(guī)附錄B計算。本設(shè)計橋面鋪裝厚度100mm,由橋規(guī)4.3.10條，;,豎向溫度梯度見圖9-1，由于空心板高為700mm,大于400mm，取A=300mm。圖 9-1空心板豎向溫度梯度對于簡支板橋，溫差應(yīng)力： （9-2） （9-3）正溫差應(yīng)力： （9-4）式中：混泥土線膨脹系數(shù)，； 混泥土彈性模量，C40，； 截面內(nèi)的單元面積； 單元面積內(nèi)溫差梯度平均值，均以正值代入； 計算應(yīng)力點至換算截面重心軸的距離，重心軸以上取正值，以下取負(fù)值； ，換算截面面積和慣矩；單位面積重心至換算截面重心軸的距離，重心軸以上取正值，以下取負(fù)值。表91溫差應(yīng)力計算 編號單元面積（）溫度（）單元面積重心至換算截面重心距離180990=792002(280+70)2=46003(280+70)2=4600 正溫差應(yīng)力：梁頂：梁底：預(yù)應(yīng)力鋼筋重心處： 普通鋼筋重心處： 預(yù)應(yīng)力鋼筋溫差應(yīng)力：普通鋼筋溫差應(yīng)力：反溫差應(yīng)力：按公預(yù)規(guī)4.2.10條，反溫差為正溫差乘以-0.5，則得反溫差應(yīng)力:梁頂：梁底：預(yù)應(yīng)力鋼絞線反溫差應(yīng)力：普通鋼筋反溫差應(yīng)力：以上正值表示壓應(yīng)力，負(fù)值表示拉應(yīng)力。溫差頻遇系數(shù)為0.8，則考慮溫差反力，在作用短期組合下，梁底總拉應(yīng)力為：則，滿足部分預(yù)應(yīng)力A類構(gòu)件條件。在作用長期效應(yīng)組合下，梁底的總拉應(yīng)力為：則，符合A類構(gòu)件預(yù)應(yīng)力混泥土條件。上述計算結(jié)果表明，本設(shè)計在短期效應(yīng)組合及長期效應(yīng)組合下，并考慮溫差應(yīng)力，整截面抗裂性均滿足要求。9.2 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，并考慮溫差作用。溫差作用效應(yīng)可利用正截面抗裂計算中溫差應(yīng)力計算及表9-1、圖9-1，并選用支點截面，分別計算支點截面A-A纖維（空間頂面），B-B纖維（空心板換算截面重心軸），C-C纖維（空間底面）處主拉應(yīng)力，對于部分預(yù)應(yīng)力A類構(gòu)件應(yīng)滿足： （9-5）式中：混泥土的抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，C40，；由短期效應(yīng)組合和預(yù)加力引起的混泥土主拉應(yīng)力，并考慮溫差作用。先計算溫差應(yīng)力9.2.1 正溫差應(yīng)力A-A纖維：B-B纖維： C-C纖維：9.2.2 反溫差應(yīng)力為正溫差應(yīng)力乘以-0.5。A-A纖維：B-B纖維：C-C纖維：以上正值表示壓應(yīng)力，負(fù)值表示拉應(yīng)力。9.2.3 主拉應(yīng)力（1）A-A纖維(空間頂面) （9-6） （9-7）式中：支點截面短期組合效應(yīng)剪力設(shè)計值，由表4-5，; 計算主拉應(yīng)力處截面腹板總寬，取； 計算主拉應(yīng)力截面抗彎慣矩，； 空心板A-A纖維以上截面對空心板換算截面重心軸的靜矩，。則 （9-8）其中： （9-9） A-A纖維至截面重心軸的距離；（計入正溫差效應(yīng)）式中：豎向荷載產(chǎn)生的彎矩，在支點； 溫差頻遇系數(shù)，取。計入反溫差效應(yīng)則：主拉應(yīng)力： （計入正溫差應(yīng)力）計入反溫差應(yīng)力：負(fù)值表示拉應(yīng)力。預(yù)應(yīng)力混泥土A類構(gòu)件，在短期效應(yīng)組合下，預(yù)制構(gòu)件符合?，F(xiàn)A-A纖維處（計入正溫差影響），（計入反溫差影響），符合要求。（2）B-B纖維（空心板換算截面重心處）參見圖9-1。 （9-9）式中：B-B纖維以上截面對重心軸的靜矩。 (絞縫未扣除)(B-B纖維至重心軸距離，) 同樣， （計入正溫差應(yīng)力）（計入反溫差應(yīng)力） B-B纖維處，（計入正溫差應(yīng)力），（計入反溫差應(yīng)力），負(fù)值為拉應(yīng)力，均小于，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。（3）C-C纖維（空洞底面） （9-10） （9-11）式中：C-C纖維