橋梁專業(yè)畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)書.doc

橋梁專業(yè)畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)書第一部分一、 概述一座大橋工程的設(shè)計工作，應(yīng)包括橋梁規(guī)劃設(shè)計（包括可行性方案設(shè)計）、初步設(shè)計（又稱方案設(shè)計）和編制施工圖三個階段。橋梁的規(guī)劃設(shè)計包括有： 1野外勘測與調(diào)查研究工作，即調(diào)查橋梁交通流量及其發(fā)展等；選擇橋位；測量橋位附近的地形；鉆探調(diào)查橋位的地質(zhì)情況；調(diào)查和測量河流的水文情況；其它與建橋有關(guān)的情況，如建筑材料等。2橋梁的縱、橫斷面設(shè)計和平面設(shè)計。橋梁縱斷面設(shè)計包括縱斷面設(shè)計包括橋梁總跨徑的確定，橋梁的分孔、橋面標(biāo)高與橋下凈空，橋上或橋頭縱坡等。橋梁的總跨徑一般根據(jù)水文計算確定。橋梁的分孔也與通航要求、地形和地質(zhì)情況、水文情況及技術(shù)經(jīng)濟(jì)和美觀要求確定。橋梁的分孔關(guān)系到橋梁的造價，一般來講，跨徑大，孔數(shù)少，上部結(jié)構(gòu)的造價就愈大，而墩臺造價就愈小。反之也然。因而最經(jīng)濟(jì)的跨徑是使橋梁上、下部結(jié)構(gòu)總造價最低，當(dāng)橋墩較高或地質(zhì)不良，基礎(chǔ)工程復(fù)雜而造價就高，此時跨徑可選取大一些，反之，當(dāng)橋墩較矮或地基較好時，跨徑可選得小一些。另外，橋梁分孔還與通航、水文、結(jié)構(gòu)體系、施工能力等等有關(guān)。橋梁橫斷面設(shè)計，橋梁的寬度取決于橋上交通需要，我國公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范JTG D60-20043.3.1條規(guī)定了公路橋面凈空限界及橋面布置的尺寸。規(guī)范還提出了在高速公路、一級公路上，一般以建上、下行兩座獨(dú)立橋梁為宜。在彎道上的橋梁應(yīng)適當(dāng)加寬；橋上人行道和自行車道的設(shè)置，應(yīng)根據(jù)需要而定，人行道寬度取0.75m或1.0m，大于1.0m可按0.5m的倍數(shù)增加。不設(shè)人行道的橋梁，可設(shè)置欄桿與安全帶。平面設(shè)計根據(jù)橋梁兩端引道而定。鐵路兩線橋梁限界為8.88m。橋面橫坡：一般取1.5%3%，橋面鋪裝：有水泥混凝土、瀝青混凝土、瀝青表面處治、泥結(jié)碎石等。水泥混凝土和瀝青混凝土一般厚度為0.060.08m，橋面鋪裝一般不作受力計算，為使鋪裝層具有足夠的強(qiáng)度和良好的整體性，上般宜在混凝土中鋪設(shè)直徑為46mm的鋼筋網(wǎng)。防水層：設(shè)在鋪裝層之下，厚度一般為0.010.02m，且在橋面伸縮縫處連續(xù)鋪設(shè)，不可切斷。二、 橋梁的設(shè)計作用設(shè)計作用可分為永久作用、可變作用、偶然作用三類：1. 永久作用包括：結(jié)構(gòu)重力、預(yù)加應(yīng)力、混凝土收縮及徐變影響力、土的重力及土側(cè)壓力、基礎(chǔ)變位影響力、水的浮力；2. 可變作用包括汽車作用、汽車沖擊力、離心力、汽車引起的土側(cè)壓力、人群作用、平板掛車或履帶車，平板掛車或履帶車引起的土側(cè)壓力、風(fēng)力、汽車制動力、流水壓力、冰壓力、溫度影響力、支座摩阻力。3. 偶然作用包括：地震力、船只或漂流物的撞擊力。各級公路車輛荷載選用表公路等級高速公路一級公路二級公路三級公路四級公路計算荷載公路-I級公路-I級公路-I級公路-II級公路-II級公路-II級用計算荷載計算時，按兩行車隊布載，汽車作用不予折減；當(dāng)橋（涵）面行車道寬度大于9m且小于或等于12m（有硬路肩時，包括硬路肩寬度）時，按三行車布載，汽車作用可折減22%；按四行車隊布載時，汽車作用可折減33%。但折減后不能小于兩行車隊布載的計算結(jié)果。汽車沖擊力根據(jù)橋梁種類及跨度計算（參見規(guī)范）。汽車制動力，當(dāng)橋涵為一或二車道時（凈-4.5m，凈-7m，凈-9m），制動力按布置在作用長度內(nèi)和一行汽車車隊總重力的10%計算，但不得小于一輛重車的30%（公路-I級為165kN，公路-II級為90kN），雙向四車道（同向雙車道）的制動力按上述規(guī)定的2倍計算。制動力的著力點在橋面以上1.2m處。在計算墩臺時可移至支座中心，在計算剛構(gòu)橋和拱橋時，可移至橋面上。 作用組合： 承載能力極限狀態(tài)組合：基本組合、偶然組合，見公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范JTG D60-2004第4.1.6條；正常使用極限狀態(tài)組合：短期效應(yīng)組合、長期效應(yīng)組合，見公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范JTG D60-2004第4.1.7條。在橋梁設(shè)計中，當(dāng)采用極限狀態(tài)設(shè)計時，應(yīng)根據(jù)不同的極限狀態(tài)和作用組合，給出不同的作用安全系數(shù)，當(dāng)用容許應(yīng)力設(shè)計時，則應(yīng)按不同的作用組合給出不同的材料容許應(yīng)力值。對于預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁結(jié)構(gòu)，預(yù)應(yīng)力在結(jié)構(gòu)使用極限狀態(tài)設(shè)計時，應(yīng)作為永久作用計算其效應(yīng)，計算時應(yīng)考慮相應(yīng)階段的預(yù)應(yīng)力損失，但不計算由于偏心距增大所引起的附加內(nèi)力，在結(jié)構(gòu)承載能力極限狀態(tài)設(shè)計時，預(yù)加應(yīng)力不作為作用，而將預(yù)應(yīng)力鋼筋作為結(jié)構(gòu)抗力的一部分。混凝土的收縮、徐變影響力在外部超靜定的混凝土結(jié)構(gòu)及復(fù)合梁橋等結(jié)構(gòu)中是必然產(chǎn)生的，而且是長期的，基礎(chǔ)變位的影響力一旦出現(xiàn)，也是長期作用在結(jié)構(gòu)上的。因此，這些力都列入永久作用作用?；炷潦湛s影響可作為相應(yīng)于溫度降低考慮，考慮混凝土徐變的計算，可采用混凝土應(yīng)力與徐變變形直線關(guān)系的假定。三、 連續(xù)梁橋與連續(xù)剛構(gòu)橋的受力特點連續(xù)梁橋、連續(xù)剛構(gòu)橋可以是一聯(lián)多跨，常用為三跨一聯(lián)。連續(xù)梁橋、連續(xù)剛構(gòu)橋均是超靜定結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)剛度大、變形小、主梁變形的撓曲線平緩，有利于高速行車。同時它們均會受墩臺的不均勻沉降影響，產(chǎn)生附加內(nèi)力。根據(jù)活載位置的不同，連續(xù)梁橋、連續(xù)剛構(gòu)橋的斷面可能出現(xiàn)正彎矩或負(fù)彎矩，因而，要按彎矩變化的幅值布置預(yù)應(yīng)力鋼筋。連續(xù)剛構(gòu)橋?qū)⑦B續(xù)梁與薄壁墩（柔性）固結(jié)而成。從而既保持了連續(xù)梁橋的優(yōu)點，同時又節(jié)省了支座，減少墩與基礎(chǔ)的工程量，并改善了結(jié)構(gòu)的水平作用作用下的受力性能，即各柔性墩按剛度比分配水平力。當(dāng)連續(xù)剛構(gòu)橋的墩高較高時，墩柔性較大，此時其梁上的受力與同跨徑布置連續(xù)梁橋差別很小。另外，預(yù)加力的影響、溫度變化、混凝土徐變與收縮等對連續(xù)剛構(gòu)橋有較大的影響。四、 連續(xù)梁橋與連續(xù)剛構(gòu)橋的立面布置連續(xù)梁橋一般均指預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁橋，可以是等跨度連續(xù)梁橋和不等跨連續(xù)梁橋。對于跨度較大的連續(xù)梁橋一般宜采用不等跨的形式，且是變高度連續(xù)梁。中小跨度橋梁可采用等跨度等梁高連續(xù)梁橋。三跨連續(xù)梁橋，為了保證中跨跨中不致產(chǎn)生異號彎矩，一般邊跨長度可取中跨長的0.50.8倍，如果減少邊跨長度，則邊跨和中跨的跨中彎矩均減少，此外，邊跨跨長與中跨跨長的比值還與施工方法有關(guān)，對于現(xiàn)場澆灌的橋梁，邊跨長度取為中跨跨長度的0.8倍是經(jīng)濟(jì)合理，但采用懸臂施工法，考慮到一部分邊跨采用懸臂施工外，余下的邊跨部分還需另搭腳手架，為使腳手架長度最短，則邊跨長度應(yīng)取中跨長度的0.65倍為宜。變高度梁的截面變化規(guī)律可采用圓弧線、二次拋物線和直線等，通常以二次拋物線為最常用。連續(xù)梁在支點和跨中的梁估算值：等高度梁：h = (1/251/15)l，常用h = (1/201/18)l 變高度梁：支點處：h = (1/251/16)l，跨中：h = (1/501/30)l 連續(xù)剛構(gòu)橋的跨徑布置、梁高變化可參照連續(xù)梁橋，一般來講，連續(xù)剛構(gòu)橋宜適用于大跨高墩橋，且橋墩采用柔性薄壁墩，目前常用的是雙壁墩。薄壁墩寬度一般為(0.20.3)h，兩壁的中距在812m之間。連續(xù)剛構(gòu)橋一般均采用懸臂施工法。五、 截面設(shè)計對于跨度較大的連續(xù)梁橋和連續(xù)剛構(gòu)橋，箱形截面是最適宜的橫截面形式。常用的箱形截面基本型式有：單箱單室、單箱雙室、雙箱單室、單箱多室、雙箱多室等等。腹板型式有豎腹板和斜腹板之分。選用何種箱梁型式和腹板形式根據(jù)橋面寬、施工方法等等而定。箱梁的頂?shù)装迨墙Y(jié)構(gòu)承受正負(fù)彎矩的主要工作部位，支墩處底板還要承受很大的壓應(yīng)力，一般來講：變截面箱梁底板厚度也隨梁高變化，墩頂處底板厚為梁高的1/101/12，跨中處底板厚一般為200250mm。底板厚最小應(yīng)有120mm。箱梁頂板厚度：應(yīng)滿足橋面板橫向彎矩的要求和布置縱向預(yù)應(yīng)力筋的要求。參考如下(跨中截面)：腹板間距(m)3.55.07.0頂板厚度(mm)180200280腹板厚度：腹板主要是抗剪和主拉應(yīng)力，一般：腹板內(nèi)無預(yù)應(yīng)力筋時：可采用200mm；有預(yù)應(yīng)力筋管道時可采用250300mm；有錨頭時則可采用250300mm。在大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁橋中，腹板厚度可從跨中逐步向支點加寬，以承受支點處較大的剪力，一般采用300600mm，有達(dá)到1m左右的。在頂板與腹板接頭處有必要設(shè)置梗腋，它可提高截面的抗扭剛度和抗彎剛度，減少了扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力和畸變應(yīng)力。底板與腹板接頭處可根據(jù)需要設(shè)置。梗腋形式一般為1:2、1:1或3:1、2:1。第二部分 設(shè)計計算基本步驟1、 根據(jù)前述原則同時參照同類橋梁設(shè)計，擬定結(jié)構(gòu)總體布置及結(jié)構(gòu)斷面細(xì)部尺寸。公路橋單箱單室，鐵路橋單箱雙室。支座處及跨中梁高根據(jù)跨度取值，梁高按拋物線變化。頂板取2550cm，底板可沿跨度變化30150cm，腹板可變厚4080cm。頂板外伸長（單邊）取2.53.5m，有人行道的可適當(dāng)加大，最大可取5.5m。2、 立面布置，結(jié)構(gòu)分段，分段長度確定主要考慮每段吊裝重量不超過吊機(jī)的起吊能力、每段長度滿足肋束下彎時設(shè)置豎曲線的需要、分段長度規(guī)格盡可能少。參考施工方法及過程，對梁進(jìn)行劃分，便于計算截面內(nèi)力。各施工塊重量大致相等；邊跨及中跨跨中留2m長的合攏段。 3、各斷面的截面幾何特性的計算。（BSAS） 4、恒載內(nèi)力的計算。包括一期、二期恒載等。（BSAS） 5、活載內(nèi)力的計算。注意加載長度及沖擊系數(shù)、車道折減等。（BSAS） 6、各截面內(nèi)力組合，參見規(guī)范。（BSAS）7、預(yù)應(yīng)力筋束數(shù)的估算：按承載能力極限計算時滿足正截面強(qiáng)度要求；按正常使用 狀態(tài)計算時，拉應(yīng)力滿足要求；施工階段，拉應(yīng)力滿足要求。（參見各參考書） 由于此時還無法求知二次內(nèi)力等等，估束時可將前面計算的彎矩內(nèi)力乘以1.15 作為估束的依據(jù)。 求得各截面所需的預(yù)應(yīng)力筋束數(shù)，然后進(jìn)行布筋，計算預(yù)應(yīng)力筋的幾何曲線要素， 錨點布置，張拉方式，張拉順序等等。8、預(yù)應(yīng)力值的計算，張拉控制力、有效預(yù)應(yīng)力，預(yù)應(yīng)力損失的計算，預(yù)應(yīng)力損失有 5項，如：砼收縮徐變引起的損失；鋼筋松弛引起的損失；預(yù)應(yīng)力筋與管道的摩 擦引起的損失；錨頭變形、鋼絲加縮等引起的損失；混凝土彈性壓縮引起的應(yīng)力 損失。（計算公式見規(guī)范）9、 日照溫差二次內(nèi)力、徐變引起的二次力矩、預(yù)應(yīng)力張拉引起的二次力矩、支座沉降產(chǎn)生的內(nèi)力等。(BSAS)10、 截面內(nèi)力的組合，早期及后期的內(nèi)力組合。11、 承載能力極限狀態(tài)的驗算。 承載能力極限狀態(tài)計算作用組合，組合后的最大作用彎矩應(yīng)小于截面的極限抗 彎能力12、正常使用狀態(tài)及施工階段應(yīng)力的計算。截面法向應(yīng)力、截面的主應(yīng)力、箍筋布置、抗剪設(shè)計等。按彈性階段計算的內(nèi)力組合，在該內(nèi)力作用下，截面的裂縫寬度滿足要求（抗裂性），斜截面、橫截面抗剪能力滿足要求，最大壓應(yīng)力應(yīng)滿足要求。撓度驗算，跨中截面的最大撓度應(yīng)滿要求。13、繪制施工圖。14、工程量的計算；砼用量、普通鋼筋用量、預(yù)應(yīng)力筋用量、錨具用量、支座、其它等等。 15、英文翻譯。第三部分預(yù)應(yīng)力筋估算、預(yù)應(yīng)力損失、徐變次內(nèi)力等的計算 根據(jù)公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范規(guī)定，在選定預(yù)應(yīng)力鋼筋的數(shù)量時，應(yīng)滿足以下三方面要求：1. 正常使用極限狀態(tài)下的應(yīng)力要求（5.2.21及5.2.22）；2. 承載能力極限狀態(tài)下的強(qiáng)度要求（5.1.6）；3. 施工階段的應(yīng)力要求（5.3.4）。 本次設(shè)計要求按前兩種方法進(jìn)行估算。1、 采用美國ASTMA270級低松馳高強(qiáng)鋼絞線；錨具采用群錨體系OVM錨或YM描。鋼絞線規(guī)格建議采用75，錨具采用OVM15型，以下為常用錨具尺寸。錨具型號錨墊板尺寸（mm）波紋管徑外/內(nèi)mm螺旋筋圈徑圈數(shù)千斤頂型號千斤頂最小工作空間OVM15-720077/70240mm6Ycw1501350mmOVM15-923087/80270mm6Ycw2501400mmOVM15-1227097/90330mm7Ycw2501400mmOVM15-19320107/100400mm8Ycw4001500mmOVM15-27370127/120470mm8Ycw6502000mm2、 后張法預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件，預(yù)應(yīng)力鋼筋的凈間距及預(yù)應(yīng)力鋼筋的預(yù)留管道應(yīng)符合下列要求。l 采用抽拔橡膠管成型的管道，其凈間距不應(yīng)小于4cm，對于大噸位的預(yù)應(yīng)力筋，建儀不小于管道直徑。采用預(yù)埋鐵皮套管，其水平凈距不應(yīng)小于4cm，豎直方向在水平段可兩套疊置，疊置套管的水平凈距也不應(yīng)小于4cm。l 管道至構(gòu)件頂面或側(cè)面邊緣的凈距不應(yīng)小于3.5cm，至構(gòu)件底邊緣凈距不小于5cm。l 曲線預(yù)應(yīng)力鋼絞線彎曲半徑不小于4m（鐵規(guī)規(guī)定大于鋼絲直徑的800倍），彎起角不大于30o。l 錨下應(yīng)設(shè)置厚度大于15mm的鋼板和鋼筋網(wǎng)。3、 預(yù)應(yīng)力筋的估算(一)、按承載能力極限計算時滿足正截面強(qiáng)度要求； 預(yù)應(yīng)力梁到達(dá)受彎的極限狀態(tài)時，受壓區(qū)混凝土應(yīng)力達(dá)到混凝土抗壓設(shè)計強(qiáng)度，受拉區(qū)鋼筋達(dá)到抗拉設(shè)計強(qiáng)度。截面的安全性是通過截面抗彎安全系數(shù)來保證的。l 對于僅承受一個方向的彎矩的單筋截面梁，所需預(yù)應(yīng)力筋數(shù)量按下式計算：h0xNyRa如圖：， （1） ， （2） 解上兩式得： 受壓區(qū)高度 （3） 預(yù)應(yīng)力筋數(shù) ， （4a） 或 (4b)式中：為截面上組合力矩（考慮混凝土安全系數(shù)1.25時，）。 為混凝土抗壓設(shè)計強(qiáng)度； 為預(yù)應(yīng)力筋抗拉設(shè)計強(qiáng)度； 為單根預(yù)應(yīng)力筋束截面積； b為截面寬度l 若截面承受雙向彎矩時，需配雙筋的，可據(jù)截面上正、負(fù)彎矩按上述方法分別計算上、下緣所需預(yù)應(yīng)力筋數(shù)量。這忽略實際上存在的雙筋影響時（受拉區(qū)和受壓區(qū)都有預(yù)應(yīng)力筋）會使計算結(jié)果偏大，作為力筋數(shù)量的估算是允許的。（二）、按正常使用狀態(tài)計算時，拉應(yīng)力滿足要求估算下限；壓應(yīng)力滿足要求估算上限。e上Ny下Ny上e下Y上Y下MminMmax+-Ny下Ny上Mmax合成+-Mmin合成規(guī)范（JTJ023-85的5.2.21和5.2.22條）規(guī)定，截面上的預(yù)壓應(yīng)力應(yīng)大于作用引起的拉應(yīng)力，預(yù)壓應(yīng)力與作用引起的壓應(yīng)力之和應(yīng)小于混凝土的允許壓應(yīng)力（為），或為在任意階段，全截面承壓，截面上不出現(xiàn)拉應(yīng)力，同時截面上最大壓應(yīng)力小于允許壓應(yīng)力。寫成計算式為：對于截面上緣 （5） （6）對于截面下緣 （7） （8）其中，由預(yù)應(yīng)力產(chǎn)生的應(yīng)力，W截面抗彎模量，混凝土軸心抗壓標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度。Mmax、Mmin項的符號當(dāng)為正彎矩時取正值，當(dāng)為負(fù)彎矩時取負(fù)值，且按代數(shù)值取大小。 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(yīng)力不是控制因素，為簡便計，可只考慮上緣和下緣的拉應(yīng)力的這個限制條件(求得預(yù)應(yīng)力筋束數(shù)的最小值)。公式（5）變?yōu)?（9）公式（7）變?yōu)?（10） 由預(yù)應(yīng)力鋼束產(chǎn)生的截面上緣應(yīng)力和截面下緣應(yīng)力分為三種情況討論：截面上下緣均配有力筋Ny上和Ny下以抵抗正負(fù)彎矩，由力筋Ny上和Ny下在截面上下緣產(chǎn)生的壓應(yīng)力分別為： （11） （12）將式（9）、（10）分別代入式（11）(12)，解聯(lián)立方程后得到 （13） （14）令 代入式（13）（14）中得到 （15） （16）其中，Ay每束預(yù)應(yīng)力筋的面積，預(yù)應(yīng)力筋的永存應(yīng)力(可取0.50.75估算)，e預(yù)應(yīng)力力筋重心離開截面重心的距離，K截面的核心距，A混凝土截面面積，可取毛截面計算。 當(dāng)截面只在下緣布置力筋Ny下以抵抗正彎矩時 當(dāng)由上緣不出現(xiàn)拉應(yīng)力控制時： 當(dāng)由下緣不出現(xiàn)拉應(yīng)力控制時： 當(dāng)截面中只在上緣布置力筋N上 以抵抗負(fù)彎矩時： 當(dāng)由上緣不出現(xiàn)拉應(yīng)力控制時 當(dāng)由下緣不出現(xiàn)拉應(yīng)力控制時當(dāng)按上緣和下緣的壓應(yīng)力的限制條件計算時(求得預(yù)應(yīng)力筋束數(shù)的最大值)?？捎汕懊娴氖?6)和式（8）推導(dǎo)得： 有時需調(diào)整束數(shù)，當(dāng)截面承受負(fù)彎矩時，如果截面下部多配根束，則上部束也要相應(yīng)增配根，才能使上緣不出現(xiàn)拉應(yīng)力，同理，當(dāng)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(yīng)增配根。其關(guān)系為：當(dāng)承受時， 當(dāng)承受時， （三）、對于剛構(gòu)橋中跨，由于有軸力的存在，理論上應(yīng)考慮軸力對預(yù)應(yīng)力束估算的影響，計算時將軸力所產(chǎn)生的應(yīng)力計入上面的式（5）（8）中，參照同樣方法可導(dǎo)出預(yù)應(yīng)力筋束數(shù)，但當(dāng)軸力較小時，可略去其對計算式的影響，而在實際布筋時作適當(dāng)考慮。（四） 預(yù)應(yīng)力筋的布置：（1）、不但要保證結(jié)構(gòu)在正常使用階段的受力需要，而且也要考慮結(jié)構(gòu)的承載能力極限狀態(tài)的需要。（2）、應(yīng)注意保證曲率半徑，避免多次反向曲率，從而減少摩阻損失。 （3）、注意在超靜定結(jié)構(gòu)體系中避免引起過大的結(jié)構(gòu)次內(nèi)力。 （4）、施工方便。 （5）、錨具在梁端的布置盡量減少局部應(yīng)力。 （6）、錨具間應(yīng)滿足最小凈距的要求。 （7）、盡量對稱布置。（8）、留有一定數(shù)量的備用管道，一般占總數(shù)的1%。估算鋼筋完成后，應(yīng)分別給出靜定束（前期束）和超靜定束（后期束）各個截面有關(guān)數(shù)量列表，其中應(yīng)包括截面最大、最小彎距，計算數(shù)量，取定的根數(shù)（編號），各截面鋼束的面積，鋼束重心距梁頂（底）的距離。此外對于彎起的鋼束應(yīng)計算每種類型鋼筋的幾何要素（包括起彎角、起彎半徑、縱向切線的長度（若鋼筋不水平，則應(yīng)給出轉(zhuǎn)折點坐標(biāo)）、弧長、直線段長、起彎點和終彎點及錨固點坐標(biāo)、該種類型鋼束的數(shù)量以及該類型鋼束的總長）后張法預(yù)應(yīng)力砼梁在張拉錨固階段，預(yù)應(yīng)力管道內(nèi)未壓漿，由預(yù)加力引起的應(yīng)力按構(gòu)件砼截面凈面積計算，在使用階段，一般預(yù)留孔道已壓漿，認(rèn)為鋼束與砼結(jié)合良好，可按換算截面計算。凈截面幾何特性在計算預(yù)應(yīng)力損失時要用，故需對每一個截面進(jìn)行計算，首先根據(jù)毛截面特性（面積、重心位置、面積矩）和管道特性（面積、重心位置、面積矩）求出凈截面面積和面積矩，進(jìn)而求出凈截面的重心位置，最后求得毛截面對凈截面重心位置的慣性矩（正）和管道對該位置的慣性矩（負(fù)），將兩者相減得凈截面的慣性矩。在控制截面檢算時要用到換算截面幾何特性，故僅需計算控制截面的換算截面幾何特性，首先根據(jù)凈截面特性（面積、重心位置、面積矩）和預(yù)應(yīng)力筋特性（換算面積、換算重心位置、換算面積矩）求出換算截面面積和面積矩，進(jìn)而求出換算截面的重心位置，最后求得凈截面對換算截面重心位置的慣性矩（正）和預(yù)應(yīng)力筋對該位置的慣性矩（負(fù)），將兩者相加得換算截面的慣性矩截面特性的計算：靜特性=截面全特性-管道的特性。 換算截面特性=靜特性+ny鋼束截面特性。由于考慮到孔道壓漿部分的砂漿未受到預(yù)應(yīng)力的作用，在活載作用時有可能開裂，因而未計入該部分的面積的影響。4、 預(yù)應(yīng)力損失的計算（參見規(guī)范JTJ023-85第5.2.5條第5.2.12條）注意：若采用JTG D62-2004規(guī)范，則參見該規(guī)范第6.2.16.2.8條預(yù)應(yīng)力損失包括： 摩阻損失、錨具變形及鋼筋回縮、混凝土的彈性壓縮、預(yù)應(yīng)力筋的應(yīng)力松弛、混凝土的收縮與徐變等5項。1） 預(yù)應(yīng)力鋼筋與管道之間摩擦引起的應(yīng)力損失可按下式計算： k張拉鋼筋時錨下的控制應(yīng)力（0.73）,預(yù)應(yīng)力鋼筋與管道壁的摩擦系數(shù)，對金屬波紋管，可取0.2從張拉端至計算截面曲線管道部分切線的夾角之和，以rad計，k管道每米局部偏差對摩擦的影響系數(shù)，可取0.0015x從張拉端至計算截面的管道長度,以米計。各截面平均摩阻損失計算表（參考表） *截面鋼束號束數(shù)(rad)x (米)+ k x每束(MPa)總計(MPa）該截面總損失= ， 鋼束總數(shù)= 平均損失= 需給出計算表格，縱向為鋼束號、束數(shù)及各個截面（包括每束損失和小計），豎向為鋼束號、各截面鋼束總數(shù)、各截面鋼束總損失及平均損失。為簡便，可僅計算支點、L/4截面、L/2截面等三截面的預(yù)應(yīng)力損失。2) 由錨具變形、鋼筋回縮和接縫壓縮引起的應(yīng)力損失，可按下式計算： Dl錨具變形、鋼筋回縮和接縫壓縮值；統(tǒng)一取6mm.l預(yù)應(yīng)力鋼筋的有效長度；Ey預(yù)應(yīng)力鋼筋的彈性模量。取200GPa。在計算錨具變形、鋼筋回縮等引起的應(yīng)力損失時，需考慮與張拉鋼筋時的摩阻力相反的摩阻作用，此時截面x處的錨具變形損失 ，當(dāng)變形損失數(shù)值小于零時，表示錨具變形對該截面無影響。最后給出每個截面單根鋼筋的平均損失。各截面錨具變形的損失計算表（參考表） 截面* 截面*鋼束號束數(shù)每束 (MPa)總計 (MPa）每束 (MPa)總計 (MPa）總損失 鋼束總數(shù)平均損失3） 混凝土的彈性壓縮：后張預(yù)應(yīng)力砼構(gòu)件的預(yù)應(yīng)力鋼筋采用分批張拉時，先張拉的鋼筋由于張拉后批鋼筋所產(chǎn)生的砼彈性壓縮引起的應(yīng)力損失，可按下式計算在先張拉鋼筋重心處，由后張拉各批鋼筋而產(chǎn)生的混凝土法向應(yīng)力； y預(yù)應(yīng)力鋼筋與混凝土彈性模量比。 若逐一計算的值則甚為繁瑣，對于懸臂施工結(jié)構(gòu)，可作下列兩點假設(shè)： a.每懸臂澆注一段，即相應(yīng)地張拉一批預(yù)應(yīng)力筋，假設(shè)每批張拉的預(yù)應(yīng)力值都相同，且都作用在全部預(yù)應(yīng)力鋼束的重心處； b.在同一計算截面上，每一懸臂澆注梁段自重對該截面所并產(chǎn)生的自重彎距都相等。 按照上述兩點假設(shè)，且忽略同一截面上鋼束張拉先后次序不同而并產(chǎn)生的彈性壓縮損失，可采用下列近似計算公式 N計算截面的分批張拉的鋼束批數(shù)；y預(yù)應(yīng)力鋼筋與砼彈性模量之比。 鋼束重心處混凝土法向應(yīng)力： 式中M1為自重彎矩。 注意此時計算Ny時應(yīng)考慮摩阻損失、錨具變形及鋼筋回縮的影響。預(yù)應(yīng)力損失產(chǎn)生時，預(yù)應(yīng)力孔道還沒壓漿，截面特性取靜特性（即扣除孔道部他的影響） 需列表給出每一截面的平均損失。計算用表參考前表。（或按1%簡化計算）4） 由鋼筋松馳引起的應(yīng)力損失的終極值。采用低松馳鋼絞線。 對于鋼絲、鋼絞線可取 5） 由混凝土收縮和徐變引起的預(yù)應(yīng)力鋼筋應(yīng)力損失 參考結(jié)構(gòu)設(shè)計原理上冊。不考慮普通鋼筋的影響。 式中： 為混凝土在預(yù)加力施加后的收縮應(yīng)變終值；參考規(guī)范附錄四表4.2取值。 為混凝土在預(yù)加力施加后的徐變系數(shù)終值；參考規(guī)范附錄四表4.2取值。 Ey預(yù)應(yīng)力鋼筋的彈性模量。取200GPa。 y預(yù)應(yīng)力鋼筋與砼彈性模量之比。 計算截面上全部受力預(yù)應(yīng)力鋼束重心處由預(yù)應(yīng)力和重力產(chǎn)生的應(yīng)力（扣除相應(yīng)階段的應(yīng)力損失、）混凝土法向應(yīng)力；計算截面特性仍取靜特性。加載齡期可取760天，徐變、收縮系數(shù)取最終值。 預(yù)應(yīng)力損失的最后結(jié)果應(yīng)列表給出各個截面的各項預(yù)應(yīng)力損失、張拉錨固階段和使用階段的有效預(yù)應(yīng)力以及使用階段扣除全部損失的有效預(yù)應(yīng)力值。 （使用階段扣除全部損失的有效預(yù)應(yīng)力值） （張拉錨固階段的有效預(yù)應(yīng)力） （使用階段，扣除混凝土收縮和徐變外的應(yīng)力損失后的有效預(yù)應(yīng)力，計算混凝土預(yù)壓應(yīng)力時用） 給出預(yù)應(yīng)力損失及有效預(yù)應(yīng)力匯總表5、 徐變次內(nèi)力的計算靜定結(jié)構(gòu)由混凝土的徐變不會產(chǎn)生徐變次內(nèi)力。對于超靜定結(jié)構(gòu)，由于冗力的存在，混凝土徐變受到多余約束的制約，從而引起徐變次內(nèi)力，徐變次內(nèi)力的存在使結(jié)構(gòu)的內(nèi)力重分布，重分布后的內(nèi)力可按規(guī)范方法進(jìn)行計算（第3.2.11條）。實際上，徐變次內(nèi)力是由于體系轉(zhuǎn)換（即從靜定結(jié)構(gòu)到超靜定結(jié)構(gòu)）而產(chǎn)生的，因此在施工時應(yīng)盡量避免反復(fù)的體系轉(zhuǎn)換次數(shù)。由于徐變理論的復(fù)雜性，徐變次內(nèi)力計算方法并不完善，規(guī)范采用基于老化理論的計算式。連續(xù)梁（剛構(gòu)）整個施工過程經(jīng)歷了兩次體系轉(zhuǎn)換（即邊跨合攏和中跨合攏），為簡化計算，本設(shè)計中將兩次體系轉(zhuǎn)換簡化為一次體系轉(zhuǎn)換，即從最大雙懸臂狀態(tài)（先期結(jié)構(gòu)或體系1）轉(zhuǎn)換運(yùn)營階段結(jié)構(gòu)（后期結(jié)構(gòu)或體系2）。計算步驟：第一步、按照實際的施工程序，算出施工階段（最大比懸臂狀態(tài)）的彎矩圖（先期結(jié)構(gòu)）。由BSAS完成，注意此時無掛籃重量影響。第二步、按照第一步的作用，算出按連續(xù)結(jié)構(gòu)合攏后體系的彎矩圖（后期結(jié)構(gòu)）(BSAS)第三步、從第二步彎矩圖中減去第一步的彎矩圖，其結(jié)果應(yīng)具有呈直線形的彎矩圖。第四步、將第三步的彎矩圖乘以系數(shù)（1-e-）即得徐變彎矩圖。第五步、第一步的彎矩與第四步的彎矩之和即為最終彎矩圖。BSAS的具體操作：首先修改數(shù)據(jù)文件，另存為其它文件名，然后增加一種新材料，除容重為零外，其它材料特性同梁體砼，將合攏段單元和邊跨支架澆注段單元的材料類型設(shè)為新材料，將二期恒載和施工作用均設(shè)為零，接著運(yùn)行BSAS，僅計算結(jié)構(gòu)恒載內(nèi)力，所得結(jié)果中施工階段二的恒載內(nèi)力即為。然后將上面數(shù)據(jù)文件中各梁段的澆注時間改為全部在第二施工階段完成（注意無臨時支座），此時施工階段二的恒載內(nèi)力即為，最后利用公式求得由結(jié)構(gòu)自重徐變次內(nèi)力。計算結(jié)果需列表給出每一截面的、。 2）預(yù)加力徐變次內(nèi)力（僅考慮靜定鋼束） 徐變會引起的截面上預(yù)應(yīng)力矩的重分布，其重分布后的彎矩計算式如下： 式中：為作用于先期結(jié)構(gòu)上的預(yù)應(yīng)力，按先期結(jié)構(gòu)體系（最大雙懸臂狀態(tài)）計算的 彎矩，（中跨合攏前） 為作用于先期結(jié)構(gòu)上的預(yù)應(yīng)力，按先期結(jié)構(gòu)體系計算的初彎矩， （預(yù)應(yīng)力乘偏心矩） 為作用于先期結(jié)構(gòu)上的預(yù)應(yīng)力，按先期結(jié)構(gòu)體系計算的彈性二次彎矩， 當(dāng)先期結(jié)構(gòu)為靜定結(jié)構(gòu)時，它為零 為作用于先期結(jié)構(gòu)上的預(yù)應(yīng)力，按后期結(jié)構(gòu)體系計算的彈性二次彎矩。 為加載齡期（760天）時至計算所考慮時間時(1000天)的徐變系數(shù)，按規(guī)范附錄四取值。BSAS的具體操作：首先修改數(shù)據(jù)文件，另存為其它文件名，然后將所有材料容重均設(shè)為零，將二期恒載和施工作用均設(shè)為零，將每一根靜定預(yù)應(yīng)力鋼筋在錨固點處和轉(zhuǎn)折點處的集中力分解為作用在截面重心處的豎向力、水平力和彎矩，在施工階段二將這些力加在結(jié)構(gòu)上，接著運(yùn)行BSAS，僅計算結(jié)構(gòu)恒載內(nèi)力，所得結(jié)果中施工階段二的恒載內(nèi)力即為，即靜定鋼束的初預(yù)矩。此項可直接手算，即初預(yù)矩等預(yù)拉力偏心距。然后將上面數(shù)據(jù)文件中各梁段的澆注時間改為全部在第二施工階段完成（注意無臨時支座），作用不變，此時施工階段二的恒載內(nèi)力即為，從而可求得，最后利用公式求得由預(yù)加力徐變次內(nèi)力。計算結(jié)果需列表給出每一截面的()、及。6、預(yù)加力引起的二次力矩(僅考慮超靜定鋼束) 靜定結(jié)構(gòu)該項為零，超定結(jié)構(gòu)該項不為零。 采用等效作用法計算，將超靜定鋼束的預(yù)應(yīng)力用等效作用代替，然后用BSAS計算。BSAS的具體操作：首先修改數(shù)據(jù)文件，另存為其它文件名，將所有材料容重均設(shè)為零，將二期恒載和施工作用均設(shè)為零，然后修改支座信息，將施工階段四的結(jié)構(gòu)變?yōu)殪o定結(jié)構(gòu)（即去掉邊跨的兩個支座，且將中跨兩支座分別改為固定鉸支座和滑動鉸支座），接著將每一根超靜定預(yù)應(yīng)力鋼筋在錨固點處和轉(zhuǎn)折點處的集中力分解為作用在截面重心處的豎向力、水平力和彎矩，在施工階段四將這些力加在結(jié)構(gòu)上，接著運(yùn)行BSAS，僅計算結(jié)構(gòu)恒載內(nèi)力，所得結(jié)果中施工階段四的恒載內(nèi)力即為超靜定鋼束的初預(yù)矩，此項可直接手算，即初預(yù)矩等預(yù)拉力偏心距。然后將上面數(shù)據(jù)文件中各梁段的澆注時間改為全部在第四施工階段完成（包括支座），作用不變，此時施工階段四的恒載內(nèi)力即為超靜定鋼束的總預(yù)矩，最后將兩者相減即得預(yù)加力引起的二次力。計算結(jié)果需列表給出每一截面的初預(yù)矩、總預(yù)矩及二次力。7、溫度次內(nèi)力 溫度變化對結(jié)構(gòu)內(nèi)力的影響可分為兩種情況：1）均勻的溫度變化，即整個結(jié)構(gòu)溫度變化相同，這種溫度變化會使超靜定剛架產(chǎn)生次內(nèi)力；2）不均勻的溫度變化，即結(jié)構(gòu)不同部位或不同構(gòu)件的溫度變化不同，而使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生次內(nèi)力。（由BSAS直接計算） 砼的線膨脹系數(shù)（1.0e-5）；溫度變化幅值（20）；Eh砼的彈性模量（0.35e+5MPa）； 計算結(jié)果需列表給出各單元的彎矩、軸力和剪力。8、砼收縮影響可作為溫度的額外降低來考慮（第3.2.8條） 計算方法同溫度次內(nèi)力（-20）9、承載能力極限狀態(tài)的計算（JTJ023-85） （1）、內(nèi)力組合 （2）、計算受壓區(qū)高度 由預(yù)規(guī)第5.1.6和5.1.7條，不考慮普通鋼筋影響，計算受壓區(qū)高度x. 并注意滿足：和。本設(shè)計 （3）、計算彎矩。 （4）、如受壓區(qū)有預(yù)應(yīng)力筋，則參考預(yù)規(guī)第5.1.6計算。10、正常使用狀態(tài)的計算（JTJ023-85） （1）、由張拉預(yù)應(yīng)力筋產(chǎn)生的縱向力、剪力和彎矩。預(yù)規(guī)第5.2.13條。 此時有效預(yù)應(yīng)力為 （2）計算截面的混凝土法向應(yīng)力：a. 預(yù)應(yīng)力鋼筋產(chǎn)生的正應(yīng)力其本算式： 式中：Ns為后期預(yù)應(yīng)力損失（+）在預(yù)應(yīng)力鋼筋中產(chǎn)生的縱向力； 簡化算式： b. 使用作用產(chǎn)生的正應(yīng)力 式中：Mg1為前期恒載產(chǎn)生的彎矩；Mg2為后期恒載產(chǎn)生的彎矩； MP為活載彎矩；（3）.預(yù)應(yīng)力鋼筋中的拉應(yīng)力 （4）截面的主應(yīng)力（每個截面計算上梗脅、形心軸、下梗脅三處） a.預(yù)應(yīng)力產(chǎn)生的剪應(yīng)力其本算式： 式中：下標(biāo)s為后期預(yù)應(yīng)力損失（+）產(chǎn)生的影響； 簡化算式： b.使用作用產(chǎn)生的剪應(yīng)力 c. 混凝土上的法向應(yīng)力（按前面方法）主拉（壓）應(yīng)力計算式： 如無豎向預(yù)應(yīng)力筋，則上式中： (5) 檢算項目：（不考慮施工階段的檢算、箍筋計算、局部承壓、細(xì)部設(shè)計及預(yù)拱度等等的計算） 法向應(yīng)力：預(yù)規(guī)第5.2.21條。 主拉（壓）應(yīng)力：預(yù)規(guī)第5.2.24條。 預(yù)應(yīng)力筋的應(yīng)力：預(yù)規(guī)第5.2.25條。 （鐵路橋參見相應(yīng)的規(guī)范）11、出圖 詳見“任務(wù)書”。附錄一 編制設(shè)計計算說明書提綱1 畢業(yè)設(shè)計封面（題目）；2 扉頁指導(dǎo)教師和評閱教師評語；3 任務(wù)書；4 中、外文摘要；5 目錄；6 正文具體內(nèi)容參考：(1) 設(shè)計總體概述。畢業(yè)設(shè)計目的和意義；本橋式結(jié)構(gòu)基本構(gòu)造、橋跨受力特點、施工工藝方法及其特點。(2) 設(shè)計依據(jù)及設(shè)計計算資料小結(jié)：依據(jù)規(guī)范和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、材料性能指標(biāo)。(3) 橋跨總體布置及結(jié)構(gòu)主要尺寸 橋梁結(jié)構(gòu)圖式及尺寸：主梁尺寸，包括梁高及其變化曲線，主梁腹板、上頂板和下底板厚度及其變化曲線等。 主梁分段：考慮懸臂施工掛籃起吊能力并兼顧計算單元劃分。(4) 作用內(nèi)力計算 結(jié)構(gòu)混凝土毛截面特性計算(用于結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析)； 恒載內(nèi)力計算：分為先期恒載(主梁結(jié)構(gòu)自重)和后期恒載(橋面鋪裝和欄桿等)； 先期恒載徐變次內(nèi)力計算； 活載內(nèi)力計算：分公路-I級、公路-II級、人群等活作用所產(chǎn)生的內(nèi)力； 各施工階段內(nèi)力計算：包括掛籃等施工設(shè)施作用所產(chǎn)生內(nèi)力； 按新規(guī)范進(jìn)行內(nèi)力組合； (5) 預(yù)應(yīng)力鋼筋設(shè)計 主梁縱向預(yù)應(yīng)力鋼筋配筋計算：采用張拉力控制應(yīng)力，預(yù)應(yīng)力損失和有效預(yù)應(yīng)力計算及各梁段預(yù)應(yīng)力鋼筋數(shù)量計算等(建議：對于鋼絞線，張拉力控制應(yīng)力= (0.70 0.75)； 主梁縱向預(yù)應(yīng)力鋼筋配筋布置； 主梁豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋配筋計算與布置(建議：對于冷拉IV級鋼筋，張拉力控制應(yīng)力= 0.85)；。(6) 普通鋼筋設(shè)計（本畢業(yè)設(shè)計不做強(qiáng)制要求） 主梁縱向普通鋼筋配筋計算及布置； 主梁箍筋普通鋼筋配筋計算及布置；(7) 次內(nèi)力計算 先期預(yù)應(yīng)力產(chǎn)生徐變次內(nèi)力計算(工期：每梁段可按7天計算)； 溫度次內(nèi)力計算(標(biāo)準(zhǔn)溫度可取為+20，均勻溫度變化可按20計算，日照溫差T1=25、T2=6.7)； 墩臺支座不均勻沉降次內(nèi)力計算(墩臺支座不均勻沉降可取1cm)； 后期合攏預(yù)應(yīng)力索產(chǎn)生的彈性次內(nèi)力計算。(8) 承載力極限狀態(tài)計算作用組合；截面強(qiáng)度檢算：主要進(jìn)行正截面抗彎和抗剪強(qiáng)度檢算。(注意：公路作用不同類型作用組合系數(shù)的不同及設(shè)計強(qiáng)度指標(biāo)的差異。)考查斷面為：梁端、1/4、1/2、3/4和中支點截面。(9) 正常使用極限狀態(tài)計算作用組合；施工階段應(yīng)力計算及驗算：考查斷面為各梁跨1/4、1/2、3/4跨截面及中支點截面；短期效應(yīng)組合驗算：混凝土最小