橋面板計(jì)算及預(yù)應(yīng)力筋估算

1、湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第3章 橋梁縱向分孔及橫截面尺寸擬定3.1橋梁縱向分孔3.1.1變截面連續(xù)梁橋構(gòu)造特點(diǎn)連續(xù)孔數(shù)一般不超過5跨，多于3跨的連續(xù)梁橋，除邊跨外，其中間各跨一般采用等跨布置，以方便懸臂施工。多于兩跨的連續(xù)梁橋，其邊跨一般為中跨的0.60.8倍左右，當(dāng)采用箱形截面，邊孔跨徑其至可減少至中孔的0.50.7倍。有時(shí)為了滿足城市橋梁或跨線橋的交通要求而需增大中跨跨徑時(shí)，可將邊跨跨徑設(shè)計(jì)成僅為中跨的0.5倍以下，此時(shí)，端支點(diǎn)上將出現(xiàn)較大的負(fù)反力，故必需在該位置設(shè)置能抵抗拉力的支座或壓重以消除負(fù)反力。3.1.2本設(shè)縱向分孔計(jì)本設(shè)計(jì)縱向分孔設(shè)置為：（3×50）預(yù)應(yīng)力混凝土

2、簡支T梁+(56+2×86+56)變截面箱型連續(xù)梁+（3×40）預(yù)應(yīng)力混凝土簡支T梁，全長550米。變截面連續(xù)梁段：邊跨56m中跨86m,邊跨為中跨的0.651倍符合要求。3.2橋橫截面尺寸擬定本設(shè)計(jì)橫截面尺寸擬定如表3-1，示意圖如圖3-1。跨徑布置(m)結(jié)構(gòu)邊中跨比截面（cm）梁高（m）形式頂板厚腹板厚底板厚根部跨中56+2×86+56連續(xù)梁0.651單箱單室30306028605.42.8 表3-1 橫截面擬定高跨比梁寬(m)懸臂厚度（cm）梗腋形式（cm×cm）根部跨中頂?shù)赘慷瞬宽敯迮c腹板腹板與底板1/15.921/30.714.0 8.065

3、20 120×3060×30圖3-1 橫截面尺寸擬定示意圖(cm) 圖5-2 支點(diǎn)截面尺寸示意圖3.3箱型截面尺寸的擬定依據(jù)擬定依據(jù)參考文獻(xiàn)：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_D62-2004）。3.3.1頂板、底板、懸臂板長度擬定箱梁頂板寬度一般接近橋面總寬度，本設(shè)計(jì)中頂板長度為14m。頂板兩側(cè)懸臂板的長度對活載彎矩?cái)?shù)值的影響不大，但恒載及人群荷載彎矩隨懸臂長度幾乎成平方關(guān)系增加，故懸臂板長度一般不大5m,當(dāng)長度超過3m后，宜布置橫向預(yù)應(yīng)力束筋。本設(shè)計(jì)中可取底板長度為8m懸臂板長度為3m。3.3.2 底板厚度擬定縱向負(fù)彎矩區(qū)受壓底板的厚度對改善全橋受力狀態(tài)

4、、減少徐變下擾度十分重要。因而大跨連續(xù)體系梁橋中，應(yīng)確保承受負(fù)彎矩的內(nèi)支點(diǎn)區(qū)域的箱梁底板有足夠的厚度。箱梁底板厚度隨箱梁負(fù)彎矩的增大而逐漸加厚至墩頂，以適應(yīng)箱梁下緣受壓的要求，底板厚度與主跨之比宜為1/1401/170。本設(shè)計(jì)根部底板厚度取為60cm與主跨比為1/143.3；跨中區(qū)域底板厚度則可按構(gòu)造要求設(shè)計(jì)，本設(shè)計(jì)中跨中底板厚度取28cm。底板厚度變化：從跨中向0號塊截面以拋物線方程y=60-28442x2+28,變化3.3.3 梁高擬定根據(jù)已建成橋梁的資料分析，支點(diǎn)截面的梁高約為（1/161/20）L (L為中間跨跨長)，梁中梁高約為（1/1.51/2.5）。本設(shè)計(jì)中取5.4m為1/15.

5、93L，取2.8m為1/1.93，梁高變化：從跨中向0號塊截面以拋物線y=5.4-2.8382x2+2.8（m）變化3.3.4 腹板厚度擬定箱梁腹板的主要功能是承受結(jié)構(gòu)的彎曲簡歷和扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力所引起的主拉應(yīng)力。墩頂區(qū)域剪力大因而腹板厚，跨中區(qū)域的腹板較薄，但是腹板的最小厚度應(yīng)考慮鋼束管道的布置、鋼筋布置和混凝土澆筑的要求。變高度箱梁采用直腹板。英國水泥和混凝土協(xié)會提出了如下兩個(gè)關(guān)于預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁最佳腹板厚度參數(shù)的公式，其最大跨徑連續(xù)箱梁最佳橫截面幾何參數(shù)指標(biāo)可供參考圖3-2和圖3-3。圖3-2 連續(xù)箱梁最佳腹板厚度K1參數(shù)曲線圖3-3 連續(xù)箱梁最佳腹板厚度K2參數(shù)曲線墩上腹板厚度參數(shù)：；跨中

6、腹板厚度參數(shù)：；式中：墩上腹板厚度的總和（m）；：跨中腹板厚度的總和(m)；：墩上梁高(m)；本設(shè)計(jì)中取5.4m；：跨中梁高(m)；本設(shè)計(jì)中取2.8m；B：橋面總寬度(m)；本設(shè)計(jì)資料中定為14m；：梁最大跨徑(m)。本設(shè)計(jì)中為86m；考慮預(yù)應(yīng)力鋼筋布置及混凝土澆筑后的箱梁腹板最小厚度一般為:腹板內(nèi)無預(yù)應(yīng)力束管道布置時(shí)可采用200mm；腹板內(nèi)有預(yù)應(yīng)力管道布置時(shí)可采用250300mm；腹板內(nèi)有預(yù)應(yīng)力束錨固時(shí)采用350mm；（在大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁中，腹板寬度宜從跨中向支點(diǎn)逐漸加寬，以承受支點(diǎn)處較大的剪力，一般采用300800mm，也有達(dá)到100mm左右。）本設(shè)計(jì)中擬取墩頂腹板厚度為60cm

7、，跨中腹板厚度為30cm本設(shè)計(jì)擬取的墩頂腹板厚度及跨中腹板厚度合理。腹板厚度變化：從跨中向0號塊截面以拋物線方程y=60-30442x2+30cm變化3.3.5 頂板、懸臂板厚度擬定確定箱型截面頂板厚度一般考慮兩個(gè)因素，既滿足橋面板橫向彎矩的要求（恒載、活載、日照溫度等）；滿足布置縱、橫向預(yù)應(yīng)力鋼筋束的要求。車行道部分的箱梁頂板或其他呈現(xiàn)連續(xù)板受力特征的橋面板以及懸臂板厚度擬定可參考表3-2：表3-2 車行道部分橋面板的厚度（cm）位置橋面板跨度方向垂直于行車道方向平行于車道方向頂板或連續(xù)板3L+11（縱肋之間）5L+13（橫隔板之間）懸臂板L0.25時(shí)，28L+1624L+13L0.25時(shí)，

8、8L+21注：兩個(gè)方向厚度計(jì)算厚取小值，L為橋面板的跨度（m)由本設(shè)計(jì)前部分?jǐn)M定的縱向分布橫向分布數(shù)據(jù)知本設(shè)計(jì)中：垂直于行車道方向的L為6.85.9757.4m.平行于車道方向的L為21.5m。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_D62-2004）9.3.3中規(guī)定：在與腹板相連處的翼緣厚度不小于梁高的1/10（本設(shè)計(jì)中=58cm)。因而本設(shè)計(jì)中可取頂板厚取為30cm；懸臂板根部厚度取為65cm。懸臂板端部按構(gòu)造要求可取為20cm。（懸臂端部厚度不小于10cm，如設(shè)置防撞墻或錨固橫向預(yù)應(yīng)力束筋，則端部厚度不小于20cm）。第4章 橋面板計(jì)算縱向墩上，L/4,跨中處總共布置橫隔板5塊

9、：板長：la=86/4=21.5m板寬：，lb=6.8m長寬比：lalb=3.16>2，故可按單向板計(jì)算內(nèi)力。4.1懸臂板內(nèi)力計(jì)算懸壁板計(jì)算布載如圖4-1圖4-1 懸臂布載示意圖（m）橋面鋪裝為換算厚度為10cm的瀝青混泥土，每延米鋪裝層重度：g鋪=0.1×23=2.3KN/m每延米懸臂板重度：g板=0.2+0.652×25=10.625KN/m每延米護(hù)欄重度：g護(hù)=0.8×25=20KN/m4.1.1懸臂根部彎矩計(jì)算每延米恒荷載作用下彎矩為：；M支g=-（20×0.5×2.75+2.3×2.5×1.25+10.625

10、×3×1.5=-82.5KNm車輛荷載后輪著地長度為：；（H為鋪裝層換算厚度，下同）；車輛荷載后輪著地寬度為：；如上圖4-1中最外面車輪單個(gè)車輪作用下板的有效工作寬度：a=a1+2b=0.4+2×2.3+0.1=5.2>1.4m故兩個(gè)車輪作用下板的有效工作寬度有重疊，實(shí)際有效寬度為a=a1+d+2b=0.4+1.4+2×2.3+0.1=6.6m分布荷載為：；如上圖4-1中里面車輪單個(gè)車輪作用下板的有效工作寬度：a=a1+2b=0.4+2×（2.5-0.5-1.8+0.62+0.1）=1.6m>1.4m故兩個(gè)車輪作用下板的有效工作寬度

11、有重疊，實(shí)際有效寬度為：；分布荷載為：；由于汽車荷載局部加載在懸臂翼板附近，故取沖擊系數(shù)為1+0.3=1.3；每延米寬板條上汽車荷載產(chǎn)生彎矩為：M支p=-1.3×26.5×0.8×2+58.3×0.6×0.2=-64.2KNm內(nèi)力組合：彎矩基本組合： Mud=1.2×-82.5+1.4×-64.2=188.9KNm彎矩短期組合：。Msd=-82.5+-64.2÷1.3×0.7=-117.1KNm4.1.2懸臂根剪力矩計(jì)算每延米自重作用下剪力為：Q支g=20×0.5+2.3×2.5+10

12、.625×3=47.6KN每延米汽車荷載作用下剪力為：Q支p=1.3×26.52×0.8+58.3×0.6=73.1KN內(nèi)力組合：剪力基本組合：Qud=1.2×47.6+1.4×73.1=159.4KN剪力短期組合：Qsd=47.6+73.1÷1.3×0.7=86.9KN4.2中間板內(nèi)力計(jì)算把承托面積平攤到橋面板上，板厚為：t=0.3+2×12×1.2×0.36.8=0.35m每延米板橋面鋪裝層的重度：； 每延米橋面板重度：g板=0.35×25=8.8KNm每延米橋面板總重度

13、：g=2.3+8.8=11.1KNm4.2.1中間板彎矩計(jì)算兩梁肋之間板的計(jì)算跨徑為：l=l0+t=6.8+0.3=7.1m<l0+b=7.4m車輛荷載在板跨徑中間時(shí)單個(gè)車輪作用下板的有效工作寬度：a=a1+l3=0.4+7.13=2.8<2l3=4.7m>1.4m故兩個(gè)車輪作用下板的有效工作寬度有重疊，實(shí)際有效工作寬度為：a=4.7+1.4=6.1m分布荷載為：P=pab1=1406.1×0.8=28.7KPa車輛荷載在板支承處時(shí)單個(gè)車輪作用下板的有效工作寬度：a'=a1+t=0.4+0.3=0.7m<1.4m故兩個(gè)車輪作用下板的有效工作寬度無重疊，

14、分布荷載為：；每延米恒載彎矩為：Mog=18gl2=11.1×7.128=69.9KNm有兩種可能布載方式使最大：布載方式1：輪對稱中點(diǎn)布置：其布載圖如圖4-2。圖4-2 彎矩計(jì)算布載方式一每延米車輛荷載彎矩為：。布載方式2：其中以車輪作用在中點(diǎn)：其布載如圖4-3。圖4-3 彎矩計(jì)算布載方式二每延米車輛荷載彎矩為：；Mop=1+0.3×83×0.7×0.175+0.5×(56.5-37.2)×0.8×0.8+37.2×0.8×0.8+28.7×0.8×1.7+0.5×(42.

15、7-30.7)×0.8×1.05+30.7×0.8×1.05+83×0.7×0.175=156.25KNm故取布載方式2：跨中最大設(shè)計(jì)彎矩為：M0=1.2×69.9+1.4×156.25=302.63KNm板厚與肋高之比為：th=30540=118<14 ,故跨中彎矩為：M中=0.5×302.63=151.32KNm支點(diǎn)出彎矩為：M支=-0.7×302.63=-211.84KNm4.2.2中間板支點(diǎn)剪力計(jì)算車輛荷載在板跨徑中間時(shí)單個(gè)車輪作用下板的有效工作寬度：；故兩個(gè)車輪作用下板的有效工作

16、寬度有重疊，實(shí)際有效寬度為：；分布荷載為：；車輛荷載在板支承處時(shí)單個(gè)車輪作用下板的有效工作寬度：；故兩個(gè)車輪作用下板的有效工作寬度無重疊，分布荷載為：；每延米寬板條上恒載產(chǎn)生的剪力為：；剪力布載圖如圖4-4。圖4-4 剪力計(jì)算布載每延米寬板條上汽車荷載產(chǎn)生的剪力為：；內(nèi)力組合：剪力基本組合：；剪力短期組合：。第5章 橫向預(yù)應(yīng)力筋計(jì)算與布置5.1橫向預(yù)應(yīng)力筋布置位置及幾何參數(shù)橫向預(yù)應(yīng)力布置如圖5-1。圖5-1 橋面板每延米彎距及橫向預(yù)應(yīng)力位置布置（彎矩單位（KN.m）預(yù)應(yīng)力筋位置單位（m）如圖5-1：橫向預(yù)應(yīng)力筋距邊緣5cm,端部錨固與懸臂端部中心處；預(yù)應(yīng)力筋轉(zhuǎn)彎位置根據(jù)橫向彎矩圖布置如上圖，預(yù)

17、應(yīng)力筋轉(zhuǎn)彎處半徑R=6m。5.2按正截面抗裂性要求計(jì)算橫向預(yù)應(yīng)力筋數(shù)量預(yù)應(yīng)力筋估算公式為：；其中最大彎矩，橫向預(yù)應(yīng)力筋偏心距平行行車方向長度取b=1m,厚度取為底板厚度h=0.3m；則：截面抗彎模量：；截面面積：；可得總預(yù)應(yīng)力；預(yù)應(yīng)力鋼筋的張拉控制應(yīng)力為預(yù)應(yīng)力損失按控制應(yīng)力的20%計(jì)算，則可得需要預(yù)應(yīng)力鋼筋的面積為：；采用3束鋼絞線，預(yù)應(yīng)力鋼筋的截面面積為，即平行向車道方向每延米內(nèi)布置橫向預(yù)應(yīng)力鋼束為3束鋼絞線。第6章 變截面連續(xù)梁活荷載內(nèi)力增大系數(shù)計(jì)算6.1變截面連續(xù)梁活荷載內(nèi)力增大系數(shù)計(jì)算原理等代簡支梁法不僅是計(jì)算簡支梁橋的較精確的方法,也可推廣到懸臂梁、連續(xù)梁、兩端固定梁、剛架等橋梁形式

18、。在眾多橋型中。對梁高呈線性變化及呈拋物線變化的箱型截面梁,根據(jù)有限元法基本原理，建立了單元的剛度矩陣，常見的變截面連續(xù)箱梁橋的荷載內(nèi)力增大系數(shù)的計(jì)算方法：主要是將箱形截面當(dāng)成一個(gè)整體，摒棄傳統(tǒng)的將箱梁當(dāng)成開口的T形梁的做法，以使分析方法更符合箱梁的實(shí)際工作情況。對于閉口截面的單箱單室或單箱多室橋梁內(nèi)力計(jì)算，由于閉口截面梁本身是一個(gè)整體，具有強(qiáng)大的 抗扭力學(xué)性能，若將它肢解為若干片單獨(dú)的梁來分析是不合理的。因此，就把它整個(gè)截面作為一個(gè)單元體，用荷載對稱于橋面中線的軸重和內(nèi)力增大系數(shù)f兩者的乘積來計(jì)人橋面多列車隊(duì)偏心布置的影響。計(jì)算變截面連續(xù)梁橋的荷載內(nèi)力增大系數(shù)時(shí)，首先需要計(jì)算抗彎慣矩修正系數(shù)

19、和抗扭慣矩修正系數(shù)。其中計(jì)算抗彎慣矩修正系數(shù)的原理是，當(dāng)需要計(jì)算實(shí)際橋梁某跨的荷載內(nèi)力增大系數(shù)時(shí)，以整個(gè)橋梁結(jié)構(gòu)為計(jì)算對象,使該跨跨中的撓度與等代簡支梁的跨中撓度相等;主要工作是以此列出靜不定方程，最終解出實(shí)際梁該跨跨中撓度;其結(jié)構(gòu)模型特點(diǎn)是，對于r跨橋，具有r+1個(gè)簡支支座，每個(gè)支座 處可有轉(zhuǎn)角，但撓度為零;其計(jì)算特點(diǎn)是對r-1次靜不定結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算；其方法步驟是，首先將要計(jì)算的連續(xù)梁的某一跨與常截面的簡支梁等效，等代簡支梁的跨長等于該跨的跨長，取連續(xù)梁該跨的跨中截 面作為簡支梁的截面，再使二者在同等荷載作用下的跨中撓度相等，這樣就得到抗彎慣矩修正系數(shù)。而計(jì)算抗扭慣矩修正系數(shù)的原理是，當(dāng)需要計(jì)

20、算實(shí)際橋梁某跨的荷載內(nèi)力增大系數(shù)時(shí)，僅以該跨梁段為計(jì)算對象，使該跨跨中的扭轉(zhuǎn)角與等代簡支梁的跨中扭轉(zhuǎn)角相等;主要工作是在此變截 面梁跨劃分為若干梁段后計(jì)算各微段的扭轉(zhuǎn)角并疊加,從而得到該跨跨中的扭轉(zhuǎn)角；其結(jié)構(gòu)模型特點(diǎn)是，該跨兩端為剛性固定;計(jì)算特點(diǎn)是僅是對一次靜不定結(jié)構(gòu)的計(jì)算;其方法步驟是,首先將要計(jì)算的連續(xù)梁的某跨的跨中固定而讓其兩端自由，在其兩端各施加一個(gè)扭矩與，使得，并且兩端 產(chǎn)生的扭角相等，這樣可以解出該變截面跨兩端的轉(zhuǎn)角,這個(gè)也就是該跨兩端固定時(shí)跨中受單位扭矩作用產(chǎn)生的跨中扭角，將其與常截面的簡支梁跨中扭角相除即得到抗扭慣矩修正系數(shù)得到連續(xù)梁的抗彎慣矩修正系數(shù)和抗扭慣矩修正系數(shù)之后,

21、用和作為簡支梁的抗彎慣矩和抗扭慣矩,計(jì)算后者的荷載內(nèi)力增大系數(shù)，這樣求得的荷載內(nèi)力增大系數(shù)就是原連續(xù)梁的荷載內(nèi) 力增大系數(shù)。由以上分析看出,計(jì)算連續(xù)梁橋的荷載內(nèi)力增大系數(shù)，關(guān)鍵是要計(jì)算出單位荷載下相應(yīng)跨的跨中撓 度和跨中轉(zhuǎn)角。6.2本設(shè)計(jì)中抗彎慣矩修正系數(shù)的計(jì)算1、由平面桿系有限元軟件計(jì)算得邊跨跨中和中跨跨中的抗彎慣性矩：邊跨:；中跨:；2、等代簡支梁的跨中撓度。其中：混泥土的彈性模量；取單位力1KN。邊跨：；中跨：；3、運(yùn)用平面桿系有限元程序分別計(jì)算在單位豎向P=1KN的作用下變截面梁邊跨跨中和中跨跨中的擾度。邊跨：；中跨：；4、兩跨的抗彎慣性矩：邊跨：；中跨：；6.3本設(shè)計(jì)中抗扭慣矩修正系

22、數(shù)的計(jì)算單箱雙室箱型截面的抗扭彎矩：查公路橋涵設(shè)計(jì)手冊-基本資料單箱雙室抗扭慣性矩計(jì)算式組為：；結(jié)合本設(shè)計(jì)中的數(shù)據(jù)可得表達(dá)式：；其中： -兩腹板中線間的距離（)；-箱型截面中心線包圍的面積()；-頂板和底板的中線間的距離（）；-頂板厚度（)；-懸臂板長度（本設(shè)計(jì)為3)；-懸臂板換算的均布厚度（本設(shè)計(jì)為)；邊跨：將邊跨全跨等分為32個(gè)節(jié)段：邊跨全長80米，每個(gè)節(jié)段分為2.5米。即；其分段模型如圖6-1。圖6-1 邊跨計(jì)算模型底板、頂板及腹板厚度有變化的地方分別以其相應(yīng)的二次拋物線關(guān)系漸變；各個(gè)節(jié)段截面的抗扭慣性矩如表6-1。表6-1 邊跨各節(jié)段截面抗扭慣性矩；中跨將中跨全跨左半跨等分為24個(gè)節(jié)段

23、：中跨左半跨全長60米，每個(gè)節(jié)段分為2.5米。即；其分段模型如圖6-2。圖6-2 中跨計(jì)算模型底板、頂板及腹板厚度有變化的地方分別以其相應(yīng)的二次拋物線關(guān)系漸變；得各個(gè)節(jié)段截面的抗扭慣性矩如表6-2。表6-2 中跨各節(jié)段抗扭慣性矩。6.4抗扭修正系數(shù)的計(jì)算由式抗扭修正系數(shù)公式：；其中；-梁的根數(shù)；E-混泥土彈性模量(MPa)；G-混泥土抗剪模量，取0.425E(MPa)；-各片梁到箱梁中心線的距離(m)；-其他符號含義同前；邊跨：；中跨。6.5荷載增大系數(shù)計(jì)算先由偏心壓力法計(jì)算橫向分布系數(shù)影響線,采用修正偏心壓力法計(jì)入主梁的抵抗扭矩。任意主梁所承擔(dān)的總荷載:；本設(shè)計(jì)為一級公路不設(shè)置人行道，故只計(jì)

24、算汽車荷載橫向分布系數(shù)。首先先運(yùn)用平面桿系有限元程序計(jì)算各主梁的抗扭慣性矩：其分梁圖示如圖6-3圖6-3 等效簡支梁法分梁圖示由平面桿系有限元程序計(jì)算得邊跨跨中截面的三根主梁的抗彎慣性矩：；由對稱性只需要求得1號梁和2好梁的橫向分布影響線：；得到邊跨跨中各梁的橫向分布影響線如圖6-4、圖6-5。圖6-4 1號梁橫向分布影響線（三號梁的與之對稱）圖6-5 2號梁橫向分布影響線（只繪出梁間的影響線外部影響線可延長得到）由平面桿系有限元程序計(jì)算得中跨跨中截面的三根主梁的抗彎慣性矩：；由對稱性只需要求得1號梁和2好梁的橫向分布影響線：；得到中跨跨中各梁橫向分布影響線如圖6-6、6-7。圖6-6 1號梁

25、橫向分布影響線 （三號梁的與之對稱）圖6-7 2號梁橫向分布影響線 （只繪出梁間的影響線外部影響線可延長得到）然后求荷載增大系數(shù)：由邊跨跨中和中跨跨中各梁橫向分布系數(shù)影響線知：對于邊跨跨中邊梁：如圖6-8：兩車，三車和四車合力作用點(diǎn)對應(yīng)的豎標(biāo)值分別為0.387、0.364、0.341。圖6-8 邊跨跨中邊梁各車道布載合力中心點(diǎn)豎標(biāo)值示意圖對于兩車荷載橫向分布系數(shù)：；荷載增大系數(shù)：；對于三車荷載橫向分布系數(shù)：；荷載增大系數(shù)：；對于四車荷載橫向分布系數(shù)：；荷載增大系數(shù)：；對于邊跨跨中中梁：兩車，三車和四車合力作用點(diǎn)對應(yīng)的豎標(biāo)值都為0.397。對于兩車荷載橫向分布系數(shù)：；荷載增大系數(shù)：；對于三車荷載

26、橫向分布系數(shù)：；荷載增大系數(shù)：；對于四車荷載橫向分布系數(shù)：；荷載增大系數(shù)：；對于中跨跨中邊梁：如圖6-9所示：兩車，三車和四車合力作用點(diǎn)對應(yīng)的豎標(biāo)值分別為0.372、0.352、0.333。圖6-9 中跨跨中邊梁各車道布載合力中心點(diǎn)豎標(biāo)值示意圖對于兩車荷載橫向分布系數(shù)；荷載增大系數(shù)：；對于三車荷載橫向分布系數(shù)：；荷載增大系數(shù)：；對于四車荷載橫向分布系數(shù)：；荷載增大系數(shù)：；對于邊跨跨中中梁：兩車，三車和四車合力作用點(diǎn)對應(yīng)的豎標(biāo)值都為0.402。對于兩車荷載橫向分布系數(shù)：；荷載增大系數(shù)：；對于三車荷載橫向分布系數(shù)：；荷載增大系數(shù)：；對于四車荷載橫向分布系數(shù)：；荷載增大系數(shù)：；故全橋荷載增大系數(shù)取為

27、3.2321。第7章 結(jié)構(gòu)離散建模7.1單元離散劃分原則橋梁結(jié)構(gòu)是一種復(fù)雜的空間結(jié)構(gòu)，要精確分析橋梁結(jié)構(gòu)的真實(shí)受力，最好模擬成有梁、板、殼和三維實(shí)體單元組成的空間受力模型，但是這種處理方式建模非常復(fù)雜，同時(shí)考慮到橋梁荷載的空間分布，按此方法計(jì)算的工作量是浩大的。考慮到計(jì)算誤差等原因，對全橋按空間計(jì)算精確度未必很高，且其計(jì)算結(jié)果為應(yīng)力形式不能直接運(yùn)用于橋梁設(shè)計(jì)。對于實(shí)際應(yīng)用的橋梁結(jié)構(gòu)分析軟件，必須對模型經(jīng)行合理的簡化。對于橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而言，橋跨節(jié)后受力分析是關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一?？紤]到橋梁寬跨比一般比較大，將橋梁結(jié)構(gòu)近似處理為桿系模型是切實(shí)可行的方法。根據(jù)橋梁的構(gòu)造、施工、設(shè)計(jì)特點(diǎn)采用有桿系有限元分析軟

28、件分析橋梁結(jié)構(gòu)，首先建立一個(gè)與真實(shí)結(jié)構(gòu)等價(jià)的計(jì)算模型，講模型劃分為有限個(gè)桿件單元，利用計(jì)算機(jī)程序進(jìn)行分析。在使用前必須對橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行離散化，建立結(jié)構(gòu)計(jì)算圖示。結(jié)構(gòu)離散是結(jié)構(gòu)分析的重要環(huán)節(jié)，必須遵循以下原則：1、保證體系的幾何不變性；這一點(diǎn) 在較復(fù)雜的施工體系轉(zhuǎn)換中尤其應(yīng)注意。同時(shí)也應(yīng)盡量避免與結(jié)構(gòu)受力和變形不符合的多余約束。2、計(jì)算模型應(yīng)盡量符合結(jié)構(gòu)的構(gòu)造特點(diǎn)，對于0號塊的處理支座的處理、基礎(chǔ)的模擬等應(yīng)慎重謹(jǐn)慎考慮。3在合理模擬保證精確度的前提下，盡量減少節(jié)點(diǎn)數(shù)目，以減少計(jì)算規(guī)模。7.2本設(shè)計(jì)單元劃分本設(shè)計(jì)按懸臂塊段長度的合理劃分來離散單元。以各塊段質(zhì)量接近為前提劃分長度，這樣掛籃的承載能力可

29、以得到充分地發(fā)揮利于階段在施工中的安全性和精確度。如圖7-1：本設(shè)計(jì)共劃分為126個(gè)單元，5×3.8（邊跨滿堂支架澆筑段）+2×1（邊跨合攏段）+8×4+4×3+4×2.5（懸臂段）+4×2.5（0號塊）+4×2.5+4×3+8×4（懸臂段）+2×1（合攏段）+8×4+4×3+4×2.5（懸臂段）+4×2.5（跨中合攏段）+4×2.54×3+8×4（懸臂段）+2×1（合攏段）+8×4+4×3+4&

30、#215;2.5（懸臂段）+4×2.5（0號塊）4×2.5+4×3+8×4（懸臂段）+2×1（邊跨合攏段）+5×3.8（邊跨滿堂支架澆筑段）=600m圖7-1 單元離散建模圖單元離散建模后，在平面桿系有限元程序中輸入相應(yīng)的模型及二期荷載可得到極限承載能力組合效應(yīng)下的剪力和彎矩圖：如圖7-2和7-3所示：圖7-2 極限承載能力組合效應(yīng)下結(jié)構(gòu)剪力圖（KN）圖7-3 極限承載能力組合效應(yīng)下結(jié)構(gòu)彎矩圖（KN.m）由圖7-3結(jié)合單元離散建模圖7-1：在截面號：1-14；38-52；75-90；114-127間出現(xiàn)正彎矩：初步可知在這些截面號段內(nèi)

31、應(yīng)出現(xiàn)底板鋼束，可作為鋼束配置的參考依據(jù)。第8章 縱向預(yù)應(yīng)力鋼束估與布置根據(jù)主要組合進(jìn)行估算，束型及配束數(shù)應(yīng)從使用極限狀態(tài)，承載力極眼狀態(tài)以及施工等多方面綜合考慮。8.1常用的預(yù)應(yīng)力鋼筋目前，國內(nèi)外使用的預(yù)應(yīng)力鋼材主要有預(yù)應(yīng)力鋼筋、冷拉預(yù)應(yīng)力鋼絲、低松弛預(yù)應(yīng)力鋼絲、鋼絞線。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 D62-2004）第3.2.1條規(guī)定:預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件中的預(yù)應(yīng)力鋼筋應(yīng)選用鋼絞線、鋼絲、中、小型構(gòu)件或豎、橫向預(yù)應(yīng)力鋼筋，也可采用精軋螺紋鋼筋。8.2預(yù)應(yīng)力鋼筋布置原則懸臂施工連續(xù)梁橋的預(yù)應(yīng)力鋼束主要分為懸臂施工節(jié)段施加的預(yù)應(yīng)力鋼束(稱為一期束）和合攏后施加的預(yù)應(yīng)力束(稱為二

32、期束）。一期束主要承受懸臂結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的負(fù)彎矩；二期束主要針對成橋后主梁正、負(fù)彎矩的需要。預(yù)應(yīng)力束在截面上的布置可分為底板束和頂板束,分別承受正、負(fù)彎矩。部分頂板束在腹板內(nèi)下彎錨固，以承受腹板主拉應(yīng)力；在梁端，部分底板束上彎錨固在腹板上，以承受梁端腹板截面的主拉應(yīng)力。預(yù)應(yīng)力鋼束的線形大部分由直線和圓曲線(或拋物線)組成。后張法預(yù)應(yīng)力構(gòu)件的曲線形預(yù)應(yīng)力鋼筋的曲線半徑應(yīng)與鋼絲束、鋼絞線束直徑有關(guān)。當(dāng)鋼絲束、鋼絞線束直徑等于或小于 5mm 時(shí)，曲線半徑不宜小于4m；當(dāng)鋼絲束直徑大于5mm時(shí)，曲線半徑不宜小于6m。預(yù)應(yīng)力鋼筋在結(jié)構(gòu)上的布置應(yīng)滿足:縱向間距宜為500-1000mm。預(yù)應(yīng)力鋼束管道縱向布置應(yīng)滿

33、足:直線管道的凈距不應(yīng)小于管道直徑的60%；曲線管道在曲線平面內(nèi)相鄰管道間的最小凈距應(yīng)按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 D62-2004）式（9.4.8-1)計(jì)算,需要注意的是：當(dāng)計(jì)算結(jié)果小于直線管道外緣間的凈距時(shí)，曲線管道外緣的凈距應(yīng)選用直線管道外緣的凈距值。預(yù)應(yīng)力管道的設(shè)置應(yīng)該滿足最小凈保護(hù)層厚度的要求。直線管道的最小凈保護(hù)層厚度要求，見現(xiàn)行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 D62-2004)第9.1.1條規(guī)定。在連續(xù)梁全長上，預(yù)應(yīng)力鋼束的布置還應(yīng)該注意避免在截面或某個(gè)區(qū)段上急劇增加或減少,在梁的正負(fù)彎矩交替區(qū)，可設(shè)置較長的預(yù)應(yīng)力鋼束的重疊搭接段，并宜分散

34、布置。8.3本設(shè)計(jì)中縱向預(yù)應(yīng)力布置縱向預(yù)應(yīng)力鋼束管道直徑取10cm，管道間最小間距取6cm,最小混泥土保護(hù)層厚度設(shè)為9cm；均滿足規(guī)范要求。8.4預(yù)應(yīng)力束的配置原則預(yù)應(yīng)力配束應(yīng)根據(jù)最不利荷載組合下的彎矩、軸力、剪力包絡(luò)圖（不含預(yù)應(yīng)力及相關(guān)內(nèi)力）進(jìn)行預(yù)應(yīng)力配束的估算.有關(guān)資料建議：在進(jìn)行大跨徑預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁橋設(shè)計(jì)時(shí)，可按成橋后的結(jié)構(gòu)重力與荷載組合估算預(yù)應(yīng)力鋼束。在鋼束布后，再計(jì)算相應(yīng)的預(yù)應(yīng)力損失及次內(nèi)力，最后根據(jù)結(jié)構(gòu)最不利荷載組合對截面配束進(jìn)行調(diào)整及驗(yàn)算，重復(fù)這個(gè)過程直到預(yù)應(yīng)力配束滿足結(jié)構(gòu)的受力要求為止。配束必須要考慮施工階段和成橋運(yùn)營后的受力要求 以及布筋的構(gòu)造要求,包括錨具布置、鋼束空間布置等

35、，并應(yīng)盡置方便施工。主要配束原則如下：1、預(yù)應(yīng)力鋼束應(yīng)布置成折線或曲線，變化偏心距能使預(yù)應(yīng)力發(fā)揮最大作用；2、使總的預(yù)應(yīng)力鋼筋(永久預(yù)應(yīng)力鋼筋和臨時(shí)預(yù)應(yīng)力鋼筋)用量最??；3、端部永久預(yù)應(yīng)力小而均勻，這樣可以避免因過分的應(yīng)力集中而引起的裂縫。應(yīng)力損失越小越好；4、盡量使預(yù)應(yīng)力彎矩與外荷載的一部分或全部相抵消，以達(dá)到平衡狀態(tài)；5、預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋的設(shè)計(jì)，應(yīng)滿足不同設(shè)計(jì)狀況下規(guī)范規(guī)定的控制條件。預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)滿足持久狀況承載能力極限狀態(tài)下的正截面抗彎承載力和斜截面抗剪承載力，以及持久狀況正常使用極限狀態(tài)下構(gòu)件的抗裂性、裂縫寬度和撓度。一般情況下,以結(jié)構(gòu)的抗裂性和裂縫寬度控制。

36、預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋的設(shè)計(jì)一般是以全預(yù)應(yīng)力構(gòu)件為主，見現(xiàn)行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 D62-2004>第6.1.2規(guī)定；跨徑大于100m橋梁的主要受力構(gòu)件,不宜進(jìn)行部分預(yù)應(yīng)力混凝土設(shè)計(jì)。所以對大跨徑橋梁 預(yù)應(yīng)力鋼束的估算要以結(jié)構(gòu)的抗裂性控制。8.5預(yù)應(yīng)力鋼筋的估算規(guī)范（JTG D62-2004）規(guī)定，截面上的預(yù)壓應(yīng)力應(yīng)大于荷載引起的拉應(yīng)力，預(yù)壓應(yīng)力與荷載引起的壓應(yīng)力之和應(yīng)小于混凝土的允許壓應(yīng)力（為），或?yàn)樵谌我怆A段，全截面承壓，截面上不出現(xiàn)拉應(yīng)力，同時(shí)截面上最大壓應(yīng)力小于允許壓應(yīng)力。寫成計(jì)算式為：對于截面上緣 ：；對于截面下緣 ：；其中，由預(yù)應(yīng)力產(chǎn)生的應(yīng)力(

37、KPa)；W截面抗彎模量(m³)；混凝土軸心抗壓標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度(KPa)；Mmax、Mmin項(xiàng)的符號當(dāng)為正彎矩時(shí)取正值，當(dāng)為負(fù)彎矩時(shí)取負(fù)值，且按代數(shù)值取大小(KN。m)。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(jì)，可只考慮上緣和下緣的拉應(yīng)力的這個(gè)限制條件(求得預(yù)應(yīng)力筋束數(shù)的最小值)。則：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：a. 截面上下緣均配有力筋Np上和Np下以抵抗正負(fù)彎矩，由力筋Np上和Np下在截面上下緣產(chǎn)生的壓應(yīng)力分別為：； 解聯(lián)立方程后得到；令 ：，；得：；式中 ：每束預(yù)應(yīng)力筋的面積（m²）；預(yù)應(yīng)力筋的永

38、存應(yīng)力(可取0.5-0.75估算（KPa）；e預(yù)應(yīng)力力筋重心離開截面重心的距離(m)；K截面的核心距(m)；A混凝土截面面積，取有效截面計(jì)算(m²)。；b. 當(dāng)截面只在下緣布置力筋Np下以抵抗正彎矩時(shí)當(dāng)由上緣不出現(xiàn)拉應(yīng)力控制時(shí)：； 當(dāng)由下緣不出現(xiàn)拉應(yīng)力控制時(shí)：；c. 當(dāng)截面中只在上緣布置力筋N上 以抵抗負(fù)彎矩時(shí)：當(dāng)由上緣不出現(xiàn)拉應(yīng)力控制時(shí)：；當(dāng)由下緣不出現(xiàn)拉應(yīng)力控制時(shí)：；當(dāng)按上緣和下緣的壓應(yīng)力的限制條件計(jì)算時(shí)(求得預(yù)應(yīng)力筋束數(shù)的最大值)?？捎汕懊娴氖阶油茖?dǎo)得：；有時(shí)需調(diào)整束數(shù)，當(dāng)截面承受負(fù)彎矩時(shí)，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(shí)，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(shí)：；當(dāng)承受時(shí)：；以本設(shè)計(jì)懸臂施工階段在合攏前只張拉頂板鋼束及階段估算時(shí)只在上緣配預(yù)應(yīng)力應(yīng)力鋼束為例：以0號塊中部截面為控制截面：其中初步估算：，。其它計(jì)算數(shù)據(jù)見表8-1。表8-1 鋼束估算數(shù)據(jù)Mmax(KN.m)Mmin(KN.m)p上(KPa)擬定p上p上(KPa)p下(KPa)擬定p下y下(KPa