不等跨簡支板梁橋簡支板梁橋畢業(yè)論文.doc

不等跨簡支板梁橋摘 要該橋為蘇州某開發(fā)區(qū)主要干道上的一座橋梁，橋梁跨越河塘，無通航要求。該橋運用所學(xué)的理論知識及結(jié)合畢業(yè)實習(xí)的現(xiàn)場實際經(jīng)驗，通過計算及運用計算機應(yīng)用軟件，采用計算機及手繪出圖。該工程鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的結(jié)合形成及各種原材料計算使用對本人有很大的啟發(fā)，完成一座橋梁的設(shè)計必需先進行調(diào)查研究，了解設(shè)計深度，對不同設(shè)計方案的比較，采用可行的經(jīng)濟合理的方案，考慮各種荷載，得出該橋梁的結(jié)構(gòu)可靠度，按照國家設(shè)計及施工規(guī)范、強制性條文的要求，利用所學(xué)知識，在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下，根據(jù)不同的結(jié)構(gòu)，選擇結(jié)構(gòu)計算單元，進行荷載計算、豎向荷載作用下內(nèi)力計算、水平荷載作用下的內(nèi)力和彎矩計算、截面設(shè)計、主梁設(shè)計、基礎(chǔ)設(shè)計（采用鉆孔樁基礎(chǔ)計算配筋），確定截面的配筋還應(yīng)滿足構(gòu)造要求。施工圖中,結(jié)構(gòu)及構(gòu)件尺寸的標注要齊全,受力鋼筋、箍筋及構(gòu)造鋼筋的編號清楚、正確。受力鋼筋的錨固、連接及截斷位置清楚正確。通過本次的畢業(yè)設(shè)計，使我對橋梁工程的形成及起步初始階段怎樣利用所學(xué)的知識進行一個綜合認識，為今后涉或進入該行業(yè)打好良好的基礎(chǔ)。關(guān)鍵詞 橋梁，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，內(nèi)力，計算配筋。AbstractThis bridges for Suzhou some development zone main yang or male principle on bridge, bridge spanning river pond, non-navigation request. This bridge utilization studies the theoretical knowledge and the union graduation fieldworks scene practical experience, through the computation and the utilization computer application software, uses the computer to leave the charThis project reinforced concrete structures union forms and each raw material computation use has the very big inspiration to myself, completes a bridge the design to probably conduct the investigation and study first, understands the designed depth, to the different design proposals comparison, uses the feasible economical reasonable plan, considered that each kind of Dutch carries, obtains this bridge structure reliability, according to the national design and the job specification, the compulsory articles request, uses studies the knowledge, in instructs under teachers teaching with skill and patience, according to the different structure, the choice structure computing element, carries on the load computation, under the vertical load function the endogenic force computation, under the horizontal load functions endogenic force and the bending moment computation, the section design, the king post design, the foundation design (use drill hole pile foundation computation reinforcing bars), true decides the section the reinforcing bars also to satisfy the structure request. In the construction drawing, the structure and component sizes labelling must be complete, the working reinforcement, the stirrup and the structural reinforcement serial number is clear, is correct. Working reinforcements anchor, connects and interrupts the position clearly correct. through this time graduation project, will cause me the knowledge which how to use to bridge buildings formation and the start preliminary stage studies to carry on a synthesis understanding, is the present fords or enters this profession to build the good foundation.Keywords: Bridges, reinforced concrete structure, the internal force, the calculation of reinforcement.目 錄第章 方案比選 5第章 橋梁方案說明 6第章 橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計及計算 9第一部分 橋跨結(jié)構(gòu)與支座一、構(gòu)造形式及尺寸擬定. 9二、毛截面幾何特性計算10三、作用效應(yīng)計算121.永久作用效應(yīng)計算.122.可變作用效應(yīng)計算.123.作用效應(yīng)組合.18四、預(yù)應(yīng)力鋼筋數(shù)量估算及布置.211.預(yù)應(yīng)力鋼筋數(shù)量的估算.212.預(yù)應(yīng)力鋼筋束的布置.233.普通鋼筋數(shù)量估算及布置.23五、換算截面幾何特性計算.26六、承載能力極限狀態(tài)計算.281.跨中截面正截面抗彎承載力計算.282.斜截面抗剪承載力計算.29七、預(yù)應(yīng)力損失計算.34八、正常使用狀態(tài)極限狀態(tài)驗算401.正截面抗裂性驗算.402.斜截面抗裂性驗算.44九、變形計算51十、持久狀態(tài)應(yīng)力驗算54十一、短暫狀態(tài)應(yīng)力驗算59十二、最小配筋率復(fù)合64十三、鉸縫計算66十四、預(yù)制空心板吊環(huán)計算68十五、支座計算69第二部分 橋墩及鉆孔樁基礎(chǔ)一、橋墩尺寸擬定72二、蓋梁計算24三、橋墩墩柱設(shè)計85四、鉆孔樁計算89專業(yè)英文文獻翻譯結(jié)束語主要參考文獻第章.方案比選先擬用兩種形式橋梁，具體比較如下表所示：經(jīng)濟技術(shù)評價及綜合比較：該橋梁位于蘇州市郊，跨徑不大，無通航要求，對建筑高度要求不高。長三角地區(qū)交通發(fā)達，原材料運輸便捷。所需承擔(dān)荷載無特殊性，抗震要求低。簡支空心板橋（第三方案）構(gòu)造簡單，工藝不復(fù)雜，施工方便，造價較低，實用性強。雖結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性略低于前兩方案，但能夠完全滿足實際要求。從經(jīng)濟和實用性兼顧施工復(fù)雜程度方面，考慮選用第三方案。第章.橋梁方案說明橋型采用預(yù)應(yīng)力簡支板梁橋。主梁的靜力學(xué)體系為簡支結(jié)構(gòu)，主梁橫截面構(gòu)造為空心板式。總體布置 根據(jù)設(shè)計資料，由于該橋梁位于主干道上，且設(shè)計荷載為公路級，故擬建成為全封閉式一級公路橋。1.橋梁縱斷面設(shè)計由河面寬度及深度，采用不等跨橋跨結(jié)構(gòu)，全橋分三孔，每孔跨徑分別為8+13+8米標準跨徑。橋道標高約為4.9m。橋上縱坡為定2%，橋頭引道縱坡為3%?；A(chǔ)的埋置深度13m左右。2.橋梁橫斷面設(shè)計封閉式一級公路，不設(shè)人行道及非機動車道。為與公路銜接平順，采用分幅式結(jié)構(gòu)。分為兩幅，分別與兩個方向行駛車道連接。每幅寬為凈9m，其中車道寬占23.75m，兩側(cè)路緣帶為20.25m，兩側(cè)防撞護欄為20.5m，見圖0-3。3.平面布置全橋梁線形為直線，與一級公路銜接。橋梁與河道正交，見圖0-2?？v斷面示意圖0-1平面示意圖0-2橫斷面圖0-3下部構(gòu)造及地基處理采用柱式橋墩橋臺。由于地下土層的地質(zhì)情況較差，故可選用鉆孔灌注樁作為基礎(chǔ)。蓋梁、橋墩和鉆孔樁選型參見圖2-17。橋面構(gòu)造橋面橫坡為每幅1.5%，將其設(shè)在蓋梁頂；橋面鋪裝采用厚度10cm的瀝青混凝土；由于跨徑和寬度都不大，橋面設(shè)置流水槽實行自然排水；橋跨連接處采用橡膠式伸縮縫（氯丁橡膠）。在單幅橋面兩側(cè)路緣帶外側(cè)設(shè)置防撞護欄，其的形式及細部尺寸如下圖0-4所示。防撞護欄采用C25混凝土，估算其截面積為： 取圖0-4主梁采用企口混凝土鉸連接，鉸縫處填裝C30細集料混凝土。在主梁靠近鉸縫一側(cè)插入R235鉸接鋼筋，在施工過程中進行焊接連接，以保證主梁的橫向連接牢靠。詳細計算過程參見計算書。安全根據(jù)公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范（下面簡稱橋規(guī)）規(guī)定，一級公路橋涵、小橋安全等級采用二級，=1.0;地震設(shè)防烈度為7度，無須做抗震設(shè)計。計算說明及資料匯總由于該橋分雙幅，且左右對稱，計算書中主要對其中一個單幅橋結(jié)構(gòu)進行計算，另一幅橋結(jié)構(gòu)計算雷同。橋跨結(jié)構(gòu)計算以13米主梁為例，8米主梁的計算可參照類似進行。全橋設(shè)計資料匯總：、上部結(jié)構(gòu)1.跨 徑：標準跨徑=13.00m ,計算跨徑=12.6m。2.橋面凈空：0.5m+0.25m+23.75m+0.25m+0.5m=9.0m(單幅)3.設(shè)計荷載：公路級。4.安全等級：=1.05.材 料：預(yù)應(yīng)力鋼筋采用鋼絞線，直徑15.2mm；非預(yù)應(yīng)力鋼筋采用HRB335，R235；空心板塊混凝土采用C40；鉸縫為C30細集料混凝土；橋面鋪裝采用C30瀝青混凝土；防撞護欄為C25混凝土。、下部結(jié)構(gòu)1.設(shè)計標準及上部構(gòu)造設(shè)計荷載：公路級；橋面凈空：凈0.5m+0.25m+23.75m+0.25m+0.5m=9.0m(單幅);標準跨徑：=13m,梁長12.96m；上部構(gòu)造：鋼筋混凝土簡支板橋。2.水文地質(zhì)條件沖刷深度：擬2.5m；地質(zhì)條件：以 軟塑黏性土 為例。3.材料鋼筋：蓋梁主筋用HRB335鋼筋；混凝土：蓋梁、墩柱用C30，系梁及鉆孔灌注樁用C25。.橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計及計算配筋第一部分：橋跨結(jié)構(gòu)與支座一、構(gòu)造形式及尺寸選定橋面單幅凈空為: 0.5m+0.25m+23.75m+0.25m+0.5m。全橋?qū)挷捎?8塊C40的預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土空心板，每塊空心板寬99cm,高62cm，空心板全長12.96m。采用先張法施工工藝，預(yù)應(yīng)力鋼筋采用17股鋼鉸線，直徑15.2mm，截面面積，=1860MPa,=1260MPa，=MPa。預(yù)應(yīng)力鋼鉸線沿板跨長直線布置。C40混凝土空心板的=26.8MPa，=18.4MPa，=2.4MPa，=1.65MPa。全橋空心板截面布置如圖1-1，每塊空心板截面及構(gòu)造尺寸見圖1-2。圖1-1圖1-2二、毛截面幾何特性計算 毛截面面積（參見圖1-2） 毛截面重心位置全截面對1/2板高處的靜距： 鉸縫的面積：毛截面重心離板高處的距離為：（向下移）鉸縫重心對板高處的距離為： 空心板毛截面對其重心軸的慣矩:每個挖空的半圓面積為：半圓重心軸：半圓對其自身重心軸O-O的慣性矩為由此得空心板毛截面對重心軸的慣矩 (忽略了鉸縫對自身重心軸的慣矩)空心板截面的抗扭剛度可簡化為圖1-4的單箱截面來近似計算： 圖1-3（單位：厘米） 圖1-4（單位：厘米）三、作用效應(yīng)計算 永久作用效應(yīng)計算1.空心板自重（第一階段結(jié)構(gòu)自重）2.橋面自重（第二階段結(jié)構(gòu)自重）防撞護欄自重（單幅）：橋面鋪裝用等厚度10cm的瀝青混凝土，全橋?qū)掍佈b層每延米重為：上述自重效應(yīng)是在各空心板形成整體后，在加至板橋上的，精確地說由于橋梁橫向彎曲變形，各板分配到的自重效應(yīng)是不相同的，為計算方便近似按格板平均分擔(dān)來考慮，則每塊空心快分攤到每延米橋面系重力為3.鉸隙自重（第二階段結(jié)構(gòu)自重）由此得空心板的每延米總重為由以計算出簡支空心板永久作用（自重）效應(yīng)，計算結(jié)果見下表1-1。 可變作用效應(yīng)計算汽車荷載采用公路I級荷載，它由車道荷載及車輛荷載組成。橋規(guī)4.3.1規(guī)定，汽車荷載由車和車輛荷載組成。車道荷載由均布荷載和集中荷載組成。橋梁結(jié)構(gòu)的整體計算采用車道荷載；橋梁結(jié)構(gòu)的局部加載。公路I級車道荷載均布荷載標準值為=10.5kN/m集中荷載標準值按以下規(guī)定選?。簶蛄河嬎憧鐝叫∮诨虻扔?m時，PK=180kN; 橋梁計算跨徑等于或者大于50m時，Pk=360kN;橋梁計算跨徑在5m50m之間時，Pk值采用直線內(nèi)插求得。本橋單跨計算跨徑為12.6m，則集中荷載標準值為計算剪力效應(yīng)時，集中荷載標準值應(yīng)乘以1.2的系數(shù)，即計算剪力時。按橋規(guī)規(guī)定車道荷載的均布荷載標準值應(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，集中荷載標準值只作用于相應(yīng)影響線中一個重大影響線峰值處。考慮多車道折減，每幅橋面設(shè)雙車道，按橋規(guī)雙車道折減系數(shù)=1.0。1.汽車荷載橫向分布系數(shù)計算空心板跨中和l/4處的荷載橫向分布系數(shù)按鉸接板發(fā)計算，支點處按杠桿原理計算。支點至l/4點之間的荷載橫向分布系數(shù)按直線內(nèi)插求得。 跨中及l(fā)/4處的荷載橫向分布系數(shù)計算先計算空心板的剛度參數(shù)：由前面計算：將以上數(shù)據(jù)代入得：按公路橋涵設(shè)計手冊梁橋（上冊），第一篇附錄（二）中9塊板的鉸接板荷載橫向分布影響線表,由內(nèi)插可得時，1至9號板在車道荷載作用下的荷載橫向分布影響線值。計算結(jié)果列于下表1-2：由上表1-2畫出各板的橫向分布影響線，并按橫向最不利位置布載，求得兩車道情況下的各板橫向分布系數(shù)，各板的橫向分布影響線及橫向最不利布見下圖1-5。由于橋梁橫斷面結(jié)構(gòu)對稱，所以只需計算1號至5號板的橫向分布影響線坐標值。各板荷載橫向分布系數(shù)計算如下：1號板：兩行汽車2號板：兩行汽車3號板：兩行汽車4號板：兩行汽車5號板：兩行汽車各板橫向分布系數(shù)計算結(jié)果匯總于表1-3。由表1-3可以看出，1號、2號、8號、9號板的橫向分布系數(shù)最大，最不利。為設(shè)計和施工方便，各空心板設(shè)計成統(tǒng)一規(guī)格，則跨中和l/4處的荷載橫向分布系數(shù)，偏安全的取1號板的 車道荷載作用于支點處的荷載橫向分布系數(shù)計算支點處荷載橫向分布系數(shù)計算用杠桿原理法計算。由圖1-6，則2、8號板的橫向分布系數(shù)計算如下：圖1-6 支點到l/4處的荷載橫向分布系數(shù)計算按直線內(nèi)插求得。空心板的荷載橫向分布系數(shù)匯總于表1-4荷載橫向分布沿梁長的變化圖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準值為汽車荷載標準乘以沖擊系數(shù)。按結(jié)構(gòu)基頻f的不同而不同，對于簡支板橋當時，；當時，；當時，。式中：l結(jié)構(gòu)的計算跨徑E結(jié)構(gòu)材料的彈性模量（）IC結(jié)構(gòu)跨中截面的截面慣矩（）結(jié)構(gòu)跨中處的單位長度質(zhì)量（kg/m，當換算成重力單位時為），=G/g；G結(jié)構(gòu)跨中處每延米結(jié)構(gòu)重力g重力加速度，g=9.81m/s2由前面計算由公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范（以下簡稱公預(yù)規(guī)）查得C40混凝土的彈性模量，代入公式得：則3.可變作用效應(yīng)計算 車道荷載效應(yīng)計算車道荷載引起空心板跨中及l(fā)/4截面效應(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）只作用于影響線中最大影響線峰值處，見圖1-7。跨中截面彎矩:(不計沖擊時)不計沖擊：計入沖擊：剪力不計沖擊計入沖擊 截面彎矩 不計沖擊計入沖擊剪力不計沖擊：計入沖擊 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)滿足于使結(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于相應(yīng)影響線中一個最大影響線的峰值處。參見圖1-8。兩行車道荷載：不計沖擊計入沖擊 作用效應(yīng)組合按橋規(guī)公路橋涵結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)按承載力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)進行效應(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)計的基本組合表達式為：式中，結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)，本橋取1.0；承載能力極限狀態(tài)下作用基本組合的效應(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。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： 式中：各符號意義同上。橋規(guī)還規(guī)定結(jié)構(gòu)中當需進行彈性階段截面應(yīng)力計算時，應(yīng)采用標準值效應(yīng)組合，即此時效應(yīng)組合表達式為式中： 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)（計入汽車沖擊力）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個效應(yīng)組合設(shè)計值將計算匯總于表1-6。四、預(yù)應(yīng)力鋼筋數(shù)量估算及布置、預(yù)應(yīng)力鋼筋數(shù)量的估算采用先張法預(yù)應(yīng)力混凝土空心板構(gòu)造形式。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)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)陷的承載能力極限狀態(tài)要求確定普通鋼筋的數(shù)量。本梁用部分預(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。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（或荷載）短期效應(yīng)組合下構(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：式中：構(gòu)件毛截面面積構(gòu)件毛截面慣性矩構(gòu)件毛截面重心至計算纖維處的距離預(yù)應(yīng)力鋼筋重心對毛截面重心軸的偏心距，可以預(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)應(yīng)力式中：混凝土抗拉強度標準值。預(yù)應(yīng)力空心板采用C40，由表1-6可查得：空心板毛截面換算面積：，假設(shè)，則代入得：則所需預(yù)應(yīng)力鋼筋截面積為式中：預(yù)應(yīng)力鋼筋的張拉控制應(yīng)力全部預(yù)應(yīng)力損失值，按張拉控制應(yīng)力的20%估算本梁采用股鋼鉸線作為預(yù)應(yīng)力鋼筋，直徑，公稱截面面積為、。按公預(yù)規(guī)規(guī)定，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12根股鋼絞線，即鋼絞線，則，滿足要求。 預(yù)應(yīng)力鋼筋束的布置預(yù)應(yīng)力空心板選用7根17股鋼鉸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1-9。預(yù)應(yīng)力鋼筋布置應(yīng)滿足公預(yù)規(guī)要求，鋼鉸線凈距不小于25mm，端部設(shè)置長度不小于150mm的螺旋鋼筋。圖1-9 普通鋼筋數(shù)量估算及布置在預(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，空心板截面可換算成等效工字形截面來考慮：由 得 把代入，求得，則得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 等效工字形截面的板厚度 等效工字型截面尺寸見圖1-10。圖1-9 圖1-10估算普通鋼筋是，可先假定，則下式可求受壓高度,設(shè)由公預(yù)規(guī)得知，標號C40的混凝土，。由表1-6，可知，代入上式得：整理得：解得：，且說明中和軸在翼緣板內(nèi)，可用下式求得普通鋼筋面積 說明按受力計算配置縱向普通鋼筋。先按構(gòu)造要求配置。普通鋼筋選用HRB335，按公預(yù)規(guī)構(gòu)造要求，說明按構(gòu)造要求配置普通鋼筋即可滿足要求。普通鋼筋選擇，顯然滿足最小配筋率要求。綜上計算，配置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.混凝土保護層厚度，鋼筋間凈距： 滿足要求。五、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征，毛截面面積，毛截面重心軸到1/2板高的距離是（向下），毛截面對其重心軸慣性矩 換算截面面積；代入得： 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）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 換算截面慣性矩 換算截面彈性地抵抗矩下緣上緣六、承載能力極限狀態(tài)計算 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1-9。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，參見圖1-10，上緣翼板厚度，上緣翼工作寬度，肋寬。首先按公式判斷截面類型：所以屬于第一類T形截面，應(yīng)按寬度的矩形截面來換算其抗彎承載力。計算混凝土受壓區(qū)高度：由 得： 將代入下列公式計算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。 斜截面抗剪承載力計算1.截面抗剪強度上、下限復(fù)核選取距支點h/2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。截面尺寸及配筋見圖1-9。首先進行抗剪強度上、下限復(fù)核，按公預(yù)規(guī)5.2.9條，矩形、T形和I形截面的受彎構(gòu)件，其抗剪截面應(yīng)符合： （kN）式中:驗算截面處的剪力組合設(shè)計值，由前支點剪力及跨中截面剪力，內(nèi)插得到距支點處的截面剪力；剪力組合設(shè)計值處的截面有效高度，由于本橋預(yù)應(yīng)力鋼筋及普通鋼筋都是直線配置有效高度與跨中截面相同，；邊長為150mm混凝土立方體抗壓強度標準值，空心板為C40，則；等效工字形截面的有效寬度；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，矩形、T形和I形截面的受彎構(gòu)件，當符合下列條件可不進行斜截面抗剪承載力的驗算，僅需按本規(guī)范9.3.13條構(gòu)造要求配置。式中為預(yù)應(yīng)力提高系數(shù)，允許出現(xiàn)裂縫的預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件。公預(yù)規(guī)5.2.10條板式受彎構(gòu)件，公式右邊計算值可乘以1.25提高系數(shù)由于 而 并對照表1-6中沿跨長各截面的控制剪力組合設(shè)計值，在l/4至支點部分區(qū)段內(nèi)應(yīng)按計算要求配置箍筋，其它區(qū)段可按構(gòu)造要求布置箍筋。為構(gòu)造方便和便于施工，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計算： 式中，各系數(shù)值按公預(yù)規(guī)5.2.7條規(guī)定取用異號彎矩影響系數(shù)，計算簡支梁近邊支點梁段的抗剪承載力時，。預(yù)應(yīng)力提高系數(shù)，。受壓翼緣的影響系數(shù)，取 等效工字形截面的肋寬， 等效工字形截面的有效寬度， 斜截面內(nèi)縱向受拉鋼筋的配筋百分率 箍筋的配筋率，箍筋選用雙股，箍筋間距的計算式為，箍筋選用HRB335，則，封閉式。取箍筋間距,并按公預(yù)規(guī)要求，在支座中心向跨徑方向長度相當于不小于一倍梁高的范圍內(nèi)，箍筋間距取。配筋率（按公預(yù)規(guī)9.3.13條規(guī)定，HRB335鋼筋，截面最小配筋率）在組合設(shè)計剪力值的部分梁段，即在的部分可只按構(gòu)造要求配置箍筋，設(shè)箍筋仍選用雙肢，配筋率取最小配筋率，則由此求得構(gòu)造配置的箍筋間距取且小于板高。對于箍筋，公路橋規(guī)還規(guī)定，近梁端第一根箍筋應(yīng)設(shè)置在距端面一個混凝土保護層的距離處。經(jīng)比較和綜合考慮，箍筋沿空心板跨長布置如下圖1-11。圖1-112.斜截面抗剪計算承載力由圖1-11，選取以下三個位置，進行空心板斜截面抗剪承載力計算：距支座中心處截面，距跨中位置處截面（箍筋間距變化處）距跨中位置處截面（箍筋間距變化處）計算截面的剪力組合設(shè)計值，可按跨中和支點的設(shè)計值內(nèi)插得到，計算結(jié)果列于表1-7： 距支點中心處截面，即由于空心板的預(yù)應(yīng)力筋及普通鋼筋是直線配筋，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肋寬是。由于不設(shè)彎起斜筋，因此，斜截面抗剪承載力按下式計算：（根據(jù)公預(yù)規(guī)5.2.7條）其中，異號彎矩影響系數(shù)，取1.0預(yù)應(yīng)力提高系數(shù)，取1.0受壓翼緣的影響系數(shù)，取此處，箍筋間距, ,。則 代入得： 抗剪承載力滿足要求。 距跨中截面處此處，間距，斜截面抗剪承載力：斜截面抗剪承載力距跨中截面距離處 此處，間距，斜截面抗剪承載力 計算表明均滿足截面斜截面抗剪承載力要求七、預(yù)應(yīng)力損失計算本橋預(yù)應(yīng)力鋼筋采用直徑為的股鋼絞線，控制應(yīng)力取 錨具變形，回縮引起的應(yīng)力損失（注：由于是先張法，不考慮預(yù)應(yīng)力鋼筋與管道壁之間的摩擦）預(yù)應(yīng)力鋼鉸線的有效長度取為張拉臺的長度，設(shè)臺座L=50m，采用一端張拉夾片式錨具，有頂壓時，則： 加熱養(yǎng)護引起的溫差損失先張法預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件，當采用加熱方法養(yǎng)護，為了減少溫差引起的預(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： 張拉鋼筋時，制造場地的溫度（） 混凝土加熱養(yǎng)護時，受拉鋼筋的最高溫度（） 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件，由混凝土彈性壓縮引起的預(yù)應(yīng)力損失先張法預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件，放松鋼筋時由混凝土彈性壓縮引起的預(yù)應(yīng)力損失 預(yù)應(yīng)力鋼筋彈性模量與混凝土彈性模量的比值 在計算截面鋼筋中心處，由全部鋼筋預(yù)加力產(chǎn)生的混凝土法向應(yīng)力，其值為： 其中預(yù)應(yīng)力鋼筋傳力錨固時的全部預(yù)應(yīng)力損失值，由公預(yù)規(guī)條，先張法構(gòu)件傳力錨固時的損失為，其中取值由下面計算取值。 預(yù)應(yīng)力鋼絞線由于應(yīng)力松弛引起的預(yù)應(yīng)力損失式中：張拉系數(shù)，一次張拉時，鋼筋松弛系數(shù)，低松弛預(yù)應(yīng)力鋼絞線的抗拉強度標準值，傳力錨固時的鋼筋應(yīng)力由公預(yù)規(guī)條，對先張法構(gòu)件：則由前面計算空心板換算截面面積，。則 混凝土收縮，徐變引起的預(yù)應(yīng)力損失 式中：構(gòu)件受拉區(qū)全部縱向鋼筋的含筋率 構(gòu)件截面受拉區(qū)全部縱向鋼筋截面重心的距離 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)生的混凝土法向拉應(yīng)力，其值為傳力錨固時，預(yù)應(yīng)力鋼筋的預(yù)加力，其值為：構(gòu)件受拉區(qū)全部縱向鋼筋重心至截面重心的距離，由前面計算。預(yù)應(yīng)力鋼筋傳力錨固齡期，計算齡期為時的混凝土收縮應(yīng)變加載齡期為，計算考慮的齡期為時的徐變系數(shù)。 考慮自重的影響，由于收縮徐變持續(xù)時間較長，采用全部永久作用，空心板跨中截面全部永久作用彎矩由表1-6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：支點截面：公預(yù)規(guī)6.2.7條規(guī)定，不得不大于傳力錨固時混凝土立方體抗壓強度的倍，設(shè)傳力錨固時，混凝土達到 C30，則,，設(shè)跨中、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。設(shè)傳力錨固齡期為，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。由前面計算，空心板毛截面面積，空心板與大氣接觸的周邊長度為，理論厚度：查公預(yù)規(guī)表直線內(nèi)插得到：把各項數(shù)值代入計算式中，得：跨中：截面：支點截面： 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：跨中截面：截面：支點截面：八、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，對于本橋預(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：在作用（或荷載）短期效應(yīng)組合下，構(gòu)件抗裂驗算邊緣的混凝土法向拉應(yīng)力。按作用短期效應(yīng)組合計算的彎矩值，空心板跨中截面彎矩，由前面計算換算換算截面下緣彈性抵抗距，代入得：。 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： 、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)生的混凝土法向拉應(yīng)力，由表1-6，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。本橋面鋪裝厚度為,由公預(yù)規(guī)4.3.10條，。豎向溫度梯度見圖1-12，由空心板高為，大于，取。圖1-12對于簡支板橋，溫差應(yīng)力：正溫差應(yīng)力：式中：混凝土線膨脹系數(shù)，；混凝土彈性模量，；截面內(nèi)的單位面積；單位面積內(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，以下取負值；換算截面面積和慣性；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，重心軸以下取負值。列表計算，計算見下表，計算結(jié)果見表1-8。 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條及經(jīng)驗，反溫差為正溫差乘以，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，負值表示拉應(yīng)力設(shè)溫差頻遇系數(shù)為0.8，則考慮溫差應(yīng)力，在作用短期效應(yīng)組合下，梁底總拉應(yīng)力為：則滿足預(yù)應(yīng)力A類構(gòu)件條件。在長期效應(yīng)組合下，梁底的總拉應(yīng)力為： 則，符合A類預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件條件。上述計算結(jié)果表明，本橋在短期效應(yīng)組合及長期效應(yīng)組合下，并考慮溫差應(yīng)力，正截面抗裂性均滿足要求。 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)力計算及前表1-8、圖1-12，并選用支點截面，分別計算支點截面纖維（空洞頂面），纖維（空心板換算截面重心軸），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：式中：混凝土的抗拉強度標準值，C40，；由作用短期效應(yīng)組合預(yù)加力引起的混凝土主拉應(yīng)力，并考慮溫度作用先計算溫差應(yīng)力，由表1-8和圖1-12。1.正溫差應(yīng)力纖維：纖維：纖維：2.反溫差應(yīng)力正溫差應(yīng)力乘以。纖維 纖維 纖維 正值表示壓應(yīng)力，負值表示拉應(yīng)力。3.主拉應(yīng)力 纖維（空洞頂面） 式中：支點截面短期組合效應(yīng)剪力設(shè)計值，由表1-6查計算主拉應(yīng)力處截面腹板總寬。取；計算主拉應(yīng)力截面抗彎慣距。 ；空心板纖維以上截面對空心板換算截面重心軸的靜矩，。則： 式中： 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)符合，現(xiàn)纖維處（計入正溫差影響），（計入反溫差影響），都符合要求。 纖維（空心板換算截面重心處）參照圖1-12。式中：纖維以上截面對重心軸的靜矩。 （鉸縫未扣除）（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）纖維處，（計入正溫差應(yīng)力），（計入反溫差應(yīng)力），負值為拉應(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。 纖維（空洞底面）式中：纖維以上截面對重心軸的靜矩。 纖維至重心軸距離，(計入正溫差應(yīng)力)（計入反溫差應(yīng)力）負值為拉應(yīng)力。纖維處的主拉應(yīng)力：（不計正溫差應(yīng)力）；（計入反溫差應(yīng)力) 。上述計算結(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。九、變形計算 正常使用階段的撓度計算使用階段的撓度值，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，=1.60，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：自重產(chǎn)生的撓度值按等效均布荷載作用情況計算：值由表1-6可得。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)加產(chǎn)生的反拱度計算按跨中截面尺寸及配筋計算，并考慮反拱長期增長系數(shù)=2.0。先計算此時的抗彎剛度：放松預(yù)應(yīng)力鋼絞線時，設(shè)空心板混凝土強度達到C30,這時，則： 換算截面面積：所有鋼筋換算面積對毛截面重心的靜距為：換算截面重心至毛截面重心的距離為：（向下移）則換算截面重心至空心板下緣的距離：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： 普通鋼絞線至換算截面重心的 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1-9。由前九、計算得扣除預(yù)應(yīng)力損失后的預(yù)加力：則由預(yù)加力產(chǎn)生的 跨中反拱度，并乘以長期增長系數(shù)后得：2.預(yù)拱度的設(shè)置由公預(yù)規(guī)6.5.5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)置預(yù)拱度，其值該荷載的撓度值與預(yù)加應(yīng)力長期反拱度值之差采用。，應(yīng)設(shè)置預(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。十、持久狀態(tài)應(yīng)力驗算持久狀態(tài)應(yīng)力驗算應(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)及斜截面的主壓應(yīng)力。計算時作用取標準值，不計分項系數(shù)，汽車荷載考慮沖擊系數(shù)并考慮溫差應(yīng)力。 跨中截面混凝土法向壓應(yīng)力驗算?？缰薪孛娴挠行ьA(yù)應(yīng)力：跨中截面的有效預(yù)加力：由表1-6得標準值效應(yīng)組合則： 跨中截面預(yù)應(yīng)力鋼絞線拉應(yīng)力驗算式中：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應(yīng)力。有效預(yù)應(yīng)力： 考慮溫差應(yīng)力，則預(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（空洞頂面）、B-B纖維（空心板重心軸）、C-C纖維（空洞底面）在標準值效應(yīng)組合和預(yù)加力作用下產(chǎn)生的主壓應(yīng)力和主拉應(yīng)力計算，并滿足的要求。主要公式：1.纖維（空洞頂面）式中：支點截面標準值效應(yīng)組合設(shè)計值；腹板寬度,；換算截面抗彎慣矩，；纖維以上截面對空心板重心軸的靜距，見九、計算，。式中：預(yù)加力產(chǎn)生在纖維處的正應(yīng)力，見九、計算，；豎向荷載產(chǎn)生的截面彎矩，支點截面；纖維處的正溫差應(yīng)力，見九、計算，反溫差應(yīng)力。則纖維處的主應(yīng)力（計入正溫差應(yīng)力）：計入反溫差應(yīng)力時：則：C40混凝土主壓應(yīng)力限值為，符合公預(yù)規(guī)要求。2.纖維式中：纖維以上截面對空心板重心軸的靜距，見九、計算，。由前面九、計算得，（計入正溫差），（計入反溫差）。則：（計入正溫差應(yīng)力）（計入負溫差應(yīng)力）則纖維處的主應(yīng)力為（計入正溫差應(yīng)力）：計入反溫差應(yīng)力：混凝土主壓應(yīng)力限值為，符合