王栋桥高速公路桥梁设计_土木本科毕业设计(编辑修改稿)

王栋桥高速公路桥梁设计_土木本科毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

计算 跨中截面正截面抗弯承载力计算跨中截面构造尺寸及配筋见图9。 预应力钢绞线合力作用点到截面底边的距离，普通钢筋离截面底边的距离，则预应力钢筋和普通钢筋的合力作用点到截面底边的距离为：采用换算等效工字形截面来计算，参见图10，上翼缘厚度，上翼缘工作宽度，肋宽。 首先按公式来判断截面类型：所以属于第一类T形，应按宽度的矩形截面来计算其抗弯承载力。 由计算混凝土受压区高度：由 得：将代入下列公式计算出跨中截面的抗弯承载力： 计算结果表明，跨中截面抗弯承载力满足要求。 斜截面抗弯承载力计算 截面抗剪强度上、下限复核选取距支点处截面进行斜截面抗剪承载力计算。 截面构造尺寸及配筋见图9。 首先进行抗剪强度上、下限复核，按《公预规》：式中：——验算截面处的剪力组合设计值，由表6得支点处剪力及跨中截面剪力，内插得到距支点处的截面剪力：；——截面有效高度，由于本桥预应力钢筋都是直线配置，有效高度 与跨中截面相同，；——边长为的混凝土立方体抗压强度，空心板为，则：，；——等效工字形截面的腹板宽度。 代入上述公式： 计算结果表明空心板截面尺寸符合要求。 按《公预规》： 式中，《公预规》。 由于：，并对照表6沿跨长各截面的控制剪力组合设计值，在至支点的部分区段内应按计算要求配置抗剪箍筋，其它区段可按构造要求配置箍筋。 为了构造方便和便于施工，本桥预应力混凝土空心板不设弯起钢筋，计算剪力全部由混凝土及箍筋承受，则斜截面抗剪承载力按下式计算：式中，各系数值按《公预规》：——异号弯矩影响系数，简支梁；——预应力提高系数，本桥为全预应力构件，偏安全取；——受压翼缘的影响系数，取；、——等效工字形截面的肋宽及有效高度，；——纵向钢筋的配筋率，；——箍筋的配箍率，箍筋选用双股10，则写出箍筋间距的计算式为：；箍筋选用HRB335，则；取箍筋间距，并按《公预规》要求，在支座中心向跨中方向不小于一倍梁高范围内，箍筋间距取。 配箍率 （按《公预规》，HRB335，）在组合设计剪力值的部分梁段，可只按构造要求配置箍筋，设箍筋仍选用双肢10，配箍率取，则由此求得构造配筋的箍筋间距。 取。 经比较综合考虑，箍筋沿空心板跨长布置如图11。 图11 空心板箍筋布置图（尺寸单位：） 斜截面抗剪承载力计算由图11，选取以下三个位置进行空心板斜截面抗剪承载力计算：① 距支座中心处截面，；② 距跨中位置处截面（箍筋间距变化处）；③ 距跨中位置处截面（箍筋间距变化处）。 计算截面的剪力组合设计值，可按表6由跨中和支点的设计值内插得到，计算结果列于表7。 表7 各计算截面剪力组合设计值截面位置支点跨中剪力组合设计值（1）距支座中心处截面，即由于空心板的预应力筋是直线配置，故此截面的有效高度取与跨中近似相同，其等效工字形截面的肋宽。 由于不设弯起钢筋，因此，斜截面抗剪承载力按下式计算：式中：，，，此处箍筋间距，210。 则：，代入，得： 抗剪承载力满足要求。 （2）跨中距截面处此处，箍筋间距。 斜截面抗剪承载力： 抗剪承载力满足要求（3）距跨中截面距离处此处，箍筋间距，斜截面抗剪承载力： 计算表明抗剪承载力均满足要求。 8 预应力损失计算本桥预应力钢筋采用直径为的股钢绞线：，控制应力取。 锚具变形、回缩引起的应力损失预应力钢绞线的有效长度取为张拉台座的长度，设台座长，采用一端张拉及夹片式锚具，有顶压时，则： 加热养护引起的温差损失先张法预应力混凝土空心板采用加热养护的方法，为减少温差引起的预力损失，采用分阶段养护措施。 设控制预应力钢绞线与台座之间的最大温差，则： 预应力钢绞线由于应力松弛引起的预应力损失式中：——张拉系数，一次张拉时，；——预应力钢绞线松弛系数，低松弛；——预应力钢绞线的抗拉强度标准值，；——传力锚固时的钢筋应力，由《公预规》，对于先张法构件，代入计算式，得： 混凝土弹性压缩引起的预应力损失对于先张法构件 ， 式中：——预应力钢筋弹性模量与混凝土弹性模量的比值，；——在计算截面钢筋中心处，由全部钢筋预加力产生的混凝土法向应力，其值为 其中——预应力钢筋传力锚固时的全部预应力损失值，由《公预规》条，先张法构件传力锚固时的损失为：则：由前面计算的空心板换算截面面积，。 则： 混凝土收缩、徐变引起的预应力损失式中：——构件受拉区全部纵向钢筋的含筋率，；——；——构件截面受拉区全部纵向钢筋截面重心的距离，；——构件截面回转半径，；——构件受拉区全部纵向钢筋重心处，由预应力（扣除相应阶段的预应力损失）和结构自重产生的混凝土法向拉应力，其值为——传力锚固时，预应力钢筋的预加力，其值为————构件受拉区全部纵向钢筋重心至截面重心的距离，由前面计算；——预应力钢筋传力锚固龄期，计算龄期为时的混凝土收缩应变；——加载龄期为，计算考虑的龄期为时的徐变系数； 考虑自重的影响，由于收缩徐变持续时间较长，采用全部永久作用，空心板跨中截面全部永久作用弯矩，可由表6查得，在全部钢筋重心处由自重产生的拉应力为：跨中截面：截面：支点截面：则全部纵向钢筋重心处的压应力为：跨中：截面：支点截面：《公预规》条规定，不得不大于传力锚固时混凝土立方体抗压强度的倍，设传力锚固时，混凝土达到，则,，则跨中、截面、支点截面全部钢筋重心处的压应力、均小于,满足要求。 设传力锚固龄期为，计算龄期为混凝土终极值，设桥梁所处环境的大气相对湿度为。 由前面计算，空心板毛截面面积，空心板与大气接触的周边长度为：理论厚度：查《公预规》表直线内插得到： 把各项数值代入计算式中，得：跨中：截面： 支点截面： 预应力损失组合传力锚固时第一批损失： 传力锚固后预应力损失总和：跨中截面： 截面： 支点截面： 各截面的有效预应力：。 跨中截面：截面：支点截面：9 正常使用极限状态计算 正截面抗裂性验算正截面抗裂性计算是对构件跨中截面混凝土的拉应力进行计算，并满足《公预规》条要求。 对于本桥部分预应力A类构件，应满足两个要求：第一，在作用短期效应组合下，；第二，在荷载长期效应组合下，即不出现拉应力。 式中：——在作用（或荷载）短期效应组合下，构件抗裂验算边缘的混凝土法向拉应力；由表6，空心板跨中截面弯矩，由前面计算换算截面下缘弹性抵抗距，代入得——扣除全部预应力损失后的预加力，在构件抗裂验算边缘产生的预压应力，其值为：空心板跨中截面下缘的预压应力为：——在荷载的长期效应组合下，构件抗裂验算边缘产生的混凝土法向应力，由表6，跨中截面。 同样，代入公式，则得：由此得：符合《公预规》对A类构件的规定。 温差应力计算，按《公预规》附录B计算：本桥桥面铺装厚度为的沥青混凝土,根据最不利的情况，由《桥规》。 竖向温度梯度为下图12，由空心板高为，取。 图12 空心板竖向温度梯度（尺寸单位：）对于简支板桥，温差应力：正温差应力：式中：——混凝土线膨胀系数，；——混凝土弹性模量，；——截面内的单位面积；——单位面积内温差梯度平均值，均以正值代入；——计算应力点至换算截面重心轴的距离，重心轴以上取正值，以下取负值；——换算截面面积和惯性；——单位面积重心至换算截面重心轴的距离，重心轴以上取正值，重心轴以下取负值；列表计算，，计算见表8。 表8 温差应力计算表编号单位面积温度单位面积重心至换算截面重心距离123 正温差应力：梁顶：梁底：预应力钢筋重心处：普通钢筋重心处：预应力钢筋温差应力：普通钢筋温差应力：反温差应力：按《公预规》，反温差为正温差乘以，则得反温差应力：梁顶：梁底：预应力钢绞线反温差应力：普通钢筋反温差应力：以上正值表示压应力，负值表示拉应力。 （《桥规》），则考虑温差应力，在作用短期效应组合下，梁底总拉应力为：则，满足部分预应力A类构件条件。 在作用长期效应组合下，梁底的总拉应力为：则，符合A类预应力混凝土条件。 上述计算结果表明，本桥在短期效应组合及长期效应组合下，并考虑温差应力，正截面抗裂性均满足要求。 斜截面抗裂性验算部分预应力A类构件斜截面抗裂性验算是以主拉应力控制，采用作用的短期效应组合，并考虑温差作用。 温差作用效应可利用正截面抗裂计算中温差应力计算及表图12，并选用支点截面，分别计算支点截面纤维（空洞顶面），纤维（空心板换算截面重心轴），纤维（空洞底面）处主拉应力，对于部分预应力A类构件应满足：式中：——混凝土的抗拉强度标准值，取；——由作用短期效应组合预加力引起的混凝土主拉应力，并考虑温度作用。 先计算温差应力 正温差应力纤维： 纤维纤维：。