预应力钢筋的设计Word下载.docx

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桥梁安全等级为二级，环境条件Ⅱ类。

2造型式及尺寸选定

取桥面净空为净10.0+2×

0.5m，全桥宽采用8块C40预制预应力混凝土空心板，2块边板，6块中板，每块板宽1.25m，板厚75cm。

采用后张法施工工艺，预应力钢筋采用1×

7股钢绞线，直径15.2mm，截面面积139mm，f=1860MPa，f=1395MPa，E=1.95×

105MPa。

C40混凝土空心板的f=26.8MPa，f=18.4MPa，f=2.4MPa，f=1.65MPa全桥空心板横断面布置如图1-1，每块空心板截面及构造尺寸见图1-2。

图1-1桥梁横断面图

（尺寸单位：

cm）

图1-2空心板截面构造尺寸图（尺寸单位：

3空心板毛截面几何特性计算

（1）毛截面面积：

（2）A=125×

75-×

（）=6642.415cm

（2）毛截面对重心的惯矩：

Ih=×

753－4=3.80×

106cm4

4作用效应计算

4.1永久作用效应计算

4.1.1空心板自重（一期恒载）

g1=A=6642×

10-4×

25=16.6KN/m

4.1.2桥面系自重g2（二期恒载）

栏杆重力参照其它梁桥设计资料，单侧重力取6.25KN/m。

桥面铺装采用等厚度8cm厚C40防水砼（S6）+4cm中粒式沥青砼+3cm细粒式沥青砼，则全桥宽铺装每延米总重为：

0.08×

10×

24+0.07×

23=35.3KN/m

上述自重效应是在各空心板铰接形成整体后，再加在板桥上的，精确地说由于桥梁横向弯曲变形，

各板分配到的自重效应是不相同的，可按横向分布系数计算各板分担的大小。

桥面系二期恒载重力近似按各板平均分担来考虑，则将以上重力平均分给8块板，得每块空心板分摊的每延米桥面系重力为：

g2=（6.25×

2+35.3）/8=5.975KN/m

4.1.3恒载内力计算

简支梁恒载内力计算结果见表1-1

恒载内力计算表表1-1

荷载

g（KN/m）

L（m）

M（KN.m）

Q（KN）

跨中（gl）

跨（gl）

支点

一期恒载

16.6

15.4

492.11

369.08

127.82

63.91

二期恒载

5.975

177.13

132.85

46.01

23.00

荷载合计

22.6

669.24

501.193

173.83

86.91

4.2基本可变荷载（活载）产生的内力

4.2.1汽车荷载横向分布系数计算

空心板的荷载横向分布系数跨中和l/4处按铰接板法计算，支点处按杠杆原理法计算；

支点到l/4点之间按直线内插求得。

（1）跨中和l/4点的荷载横向分布系数：

空心板的刚度参数r=（）2=5.8×

（）2

式中：

I=Ih=3.80×

106cm4；

b=125cm；

L=15.4×

100cm

IT——空心板截面的抗扭刚度，这里将图1-2简化成图1-3，按单箱计算IT：

图1-3计算IT的空心板简化图

（尺寸单位：

IT===5.638×

代入上式得刚度参数r=0.02575；

按r查《桥梁工程》（1985年）附录Ⅰ。

由r=0.02，r=0.04内插得到r=0.0257时1号至4号板的荷载横向分布影响线值，计算结果列于表1-2中。

各板荷载横向分布影响线坐标值表表1-2

板号

r

1

2

3

4

5

6

7

8

0.02

0.239

0.197

0.151

0.117

0.093

0.076

0.066

0.061

0.04

0.307

0.233

0.156

0.106

0.073

0.052

0.040

0.034

0.0257

0.258

0.207

0.152

0.114

0.087

0.069

0.059

0.053

0.193

0.163

0.127

0.101

0.083

0.071

0.230

0.182

0.123

0.085

0.060

0.046

0.204

0.168

0.126

0.096

0.064

0.147

0.116

0.162

0.111

0.079

0.176

0.115

0.091

0.158

0.142

0.185

0.166

0.146

由表1-2画出各板的荷载横向分布影响线，在其上布载，如图1-4所示。

在各板的荷载横向分布系数计算为：

mq=

图1—4各板横向分布影响线及横向最不利加载图

1#板：

mq=（0.262+0.187+0.137+0.092）=0.344

2#板：

mq=（0.215+0.198+0.158+0.131）=0.329

3#板：

mq=（0.155+0.164+0.168+0.162）=0.312

4#板：

mq=（0.089+0.087+0.097+0.099）=0.306

（2）支点处的荷载横向分布系数计算

1.8m——公路-级

图1-5支点处荷载横向分布影响线及最不利加载图

支点处的荷载横向分布系数按照杠杆原理法计算，由图1-5所示，支点处荷载横向分布系数如下：

m汽=×

1.00=0.500

（3）横向分布系数m沿桥跨的变化

跨中部分的横向分布系数变，支点到四分点的荷载分布系数按照直线内插进行，见下表：

空心板的荷载横向分布系数表1—3

跨中—四分点

支点

公路-Ⅰ级

0.344

0.500

2.汽车荷载内力计算：

在计算跨中及l/4截面的汽车荷载内力时，采用计算公式为：

S=（1+）（mq+mPy）

式中：

S——所示截面的弯矩或剪力；

——汽车荷载的冲击系数；

——汽车荷载横向折减系数，10米桥宽采用双车道，横向分布不折减，

故；

m——跨中横向分布系数；

q——汽车车道荷载中，每延米均布荷载标准值；

——弯矩、剪力影响线的面积；

m——

沿桥跨纵向与集中荷载位置对应的横向分布系数；

P——车道荷载中的集中荷载标准值，计算剪力时乘以1.2的系数；

y——沿桥跨纵向与集中荷载位置对应的内力影响线坐标值；

在计算支点截面剪力时，应另外计及支点附近因荷载横向分布系数变化而引起的内力增值，即：

S=（1+）0.5a（m-m）q

a——荷载横向分布系数m过渡段长度；

——m变化区荷载重心处对应的内力影响线坐标；

（1）内力影响线面积计算：

内力影响线面积计算表表1—3

（2）公路-II级荷载计算：

均布荷载：

q=10.5KN/m×

0.75=7.875KN/M.

集中荷载：

计算弯矩效应时，P=[180+=221.60KN*0.75=166.2KN/M

计算剪力效应时，P=1.2*166.2=199.44KN.

（3）计算冲击系数：

空心板梁：

A=0.6642m，I=0.038m，G=0.6642*25=16.605N/m，G/g=16.605/9.81=1.693*10Ns/m，C40混凝土E取3.25*10N/m

f===5.654Hz，u=0.1767lnf-0.0157=0.290

则1+u=1.290

（4）计算、、、

、、、计算表表1-4

截面

q（KN/m）

P（KN）

1+u

m或m

或y

S（KNm或KN）

公

路

II

级

7.875

166.2

1.290

29.645

516.729

y==3.85

22.234

390.741

y==2.89

199.44

1.925

67.972

y=0.50

4.33

108.683

y=0.75

图1-6计算跨中弯矩布载图

图1-7计算l/4处弯矩布载图

图1-8计算跨中剪力布载图

图1-9计算l/4处剪力布载图

（5）计算支点截面汽车荷载最大剪力：

计算支点剪力时，考虑荷载横向分布系数沿桥长的变化。

纵向最不利布载及相应

的剪力影响线及横向分布系数值如图1-6

图1-10计算支点处剪力布载图

Q=（1+u）q[m+0.5*3.85*（m-m）]+（1+u）mP

=39.61+171.52=211.13KN

4.3作用效应组合

《桥规》4.1.6－1式

1）其中各分项系数的取值如下

――结构重要性系数，=1.0；

――结构自重分项系数，＝1.2

――汽车荷载（含冲击力）的分项系数，取＝1.4

2）基本组合计算

据可能同时出现的作用效应选择了四种可能的效应组合：

短期效应组合、长期效应组合、标准效应组合和承载能力效应组合。

作用短期效应组合（用于正常使用极限状态设计）

永久荷载作用为标准值效应与可变作用频遇值效应组合,其效应组合表达式为

《桥规》4.1.7-1式

式中-可变作用效应的频遇值系数:

汽车荷载（汽车荷载不计冲击力）=0.7,温度梯度作用1=0.8。

作用长期效应组合（用于正常使用极限状态设计）

永久作用标准值效应

与可变作用准永久值效应相组合，其效应组合表达式为：

《桥规》4.1.7-2式

式中—第j个可变作用效应的准永久值系数，汽车荷载（不计冲击力）=0.4，温度梯度作用=0.8；

—作用长期效应组合设计值,结构抗裂验算时,其中可变作用仅考虑汽车等直接作用于构件的荷载效应。

序号

荷载类别

弯矩M（KNm）

剪力Q（KN）

四分点

跨中