刘白高速公路刘川立交桥上部结构设计_桥梁工程毕业设计(编辑修改稿)

刘白高速公路刘川立交桥上部结构设计_桥梁工程毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

算钢束数 对于简支梁带马蹄的 T 形截面，当截面混凝土不出现拉应力控制时，则得到钢束数 n 的估算公式： 1 ()by y s yMn C A R k e  式中： M—— 使用荷载产生的跨中弯矩 1C —— 与荷载有关的经验系数， 1C 取 yA —— 一根 24 s 5的钢束截面积，即 yA =24 4 = 2cm 前面已计算出跨中截 面 xy =, sk =,初古估 ya =18cm 则钢束偏心距： ye = xy ya == 对荷载组合： 1 号梁 n= 34 6 24 7 5 0 . 3 1 00 . 5 1 4 . 7 2 1 1 0 1 6 0 0 1 0 ( 5 5 . 1 1 2 1 4 1 . 3 7 9 ) 1 0      = 2 号梁 n= 34 6 24 3 2 4 . 6 1 00 . 5 1 4 . 7 2 1 1 0 1 6 0 0 1 0 ( 5 5 . 1 1 2 1 4 1 . 3 7 9 ) 1 0      = 3 号梁 n= 34 6 23 7 4 9 . 8 3 1 00 . 5 1 4 . 7 2 1 1 0 1 6 0 0 1 0 ( 5 5 . 1 1 2 1 4 1 . 3 7 9 ) 1 0      = 4 号梁 n= 34 6 23 3 9 0 . 1 4 1 00 . 5 1 4 . 7 2 1 1 0 1 6 0 0 1 0 ( 5 5 . 1 1 2 1 4 1 . 3 7 9 ) 1 0      = 按承载能力极限状态估算钢束数 根据 极限状态的应力计算图式，受压区混凝土达到极限强度 aR ，应力图式呈矩形，同时预应力钢束也达到标准强度 byR ，则钢束数的估算公式为： 2j by y oMn C A R h  兰州交通大学毕业设计（论文） 19 式中： jM —— 经荷载组合并提高后的跨中计算弯矩 2C —— 估计钢束群重心到 混凝土合力作用点力臂长度的经验系数，2C 取 oh —— 主梁有效高度。 即 oh =h ya == 1 号梁 ： n= 34613 59 16 8 21 10 16 00 10 2     = 2 号梁： n= 34613 14 19 6 8 21 10 16 00 10 2     = 3 号梁： n= 34612 33 41 6 8 21 10 16 00 10 2     = 4 号梁： n= 34611 83 75 6 8 21 10 16 00 10 2     = 对于全预应力梁，希望在弹性阶段工作，同时边主梁与中间主梁所需的钢束数差不多，为方便钢束布置和施工，各主梁统一确定为 10 束 预应力钢束布置 确定跨中及锚固端截面的钢束位置 （ 1） 对于跨中截面，在保 证布置预留管道构造要求的前提下，尽可能使钢束群重心的偏心距大些。 本设计采用直径 5cm 抽拔橡胶 管成型的管道，根据“公预规”规定，取管道净距 4cm，至梁底净距 5cm，细部构造如下图所示。 由此直接得出 钢束群重心至梁底距离为： 3 ( 7 . 5 1 6 . 5 2 5 . 5 ) 3 4 . 5 110ya     = （ 2） 钢束群重心至梁底距离为： 2 ( 3 0 6 0 9 0 ) 1 6 0 1 8 5 2 1 0 2 3 510ya       =115cm 为验核上述布置的钢束群重心位置，锚固端截面特性计算见下表： 兰州交通大学毕业设计（论文） 20 锚固截面 跨中截面 钢束布置图（尺寸单位： cm） 其中： is iSy A = = xy == 故计算得：s ixIk Ay  = x isIk Ay  = 分 块 名 称 分块面积 iA（ 2cm ） 分块面积形心至上缘距离 iy （ cm） 分块面积对 上缘静矩 i i iS Ay 3()cm 分块面积 的自身静矩 iI （ 4cm ） id siyy (cm) 分块面积对 截面形心惯矩 2x i II Ad （ 4cm ） IXI I I （ 4cm ） （ 1） （ 2） （ 3） =（ 1）（ 2） （ 4） （ 5） （ 6） =（ 1）（ 5） 2 （ 7） =（ 4） +（ 6） 翼板 2328 6 13968 27936 三角承托 1036 腹板 11408 136 1551488  14772  I=100304022 兰州交通大学毕业设计（论文） 21 ()y x xy a y k   =115（ ） = 说明钢束群重心处于截面的核心范围内。 钢束起弯角和线型的确定 确定钢束起弯角时，既要照顾到因其弯 起所产生的竖向预剪力有足够的数量，又要考虑到由其增大而导致摩擦预应力损失不宜过大。 为此本设计将锚固端截面分成上、下两部分，上部钢束的弯起角初定为 10176。 ，相应4根钢束的竖向间距暂定为 25cm；下部钢束弯起角初定为 176。 ，相应的钢束竖向间距为 30cm。 钢束计算 以不同起弯角的两根钢束 N1（ N2）、 N9 为列，说明其计算方法，其他钢束的计算结果在相应的图和表中示出。 （ 1） 计算钢束起弯点至跨中的距离 锚固点到支座中线的水平距离 xia （见下图）为： 12()xxaa =176。 = 9xa =3964 tan10176。 = 兰州交通大学毕业设计（论文） 22 钢束号 钢束弯起 高度c(cm)  cos sin 1 coscR   (cm) Rsin (cm) 211 sin2 xx a R    (cm) N1 (N2) N9 10 (2) 计算钢束群重心到梁 底距离 ya （见下表） 控制点位置 钢束号 跨中的 ia（ a） (cm) 四分点的 ia (cm) 变化点的 ia (cm) 支点的 ia (cm) 锚固点的 ia (cm) N1（ N2） 30 N3（ N4） 60 N5（ N6） 90 N7 160 N8 185 N9 210 N10 235 101110Yiiaa  115 （ 3） 钢束长度计算 一根钢束的长度为曲线长度、直线长度与两端张拉的工作长度（ 270cm）之和，其中钢束的曲线长度可按圆弧半径与弯起角度进行计算。 通过每根钢束的曲线长度计算，就可得出一片主梁和一孔桥所需钢束的总长度，以利备料和施工。 计算结果见下表所示： 兰州交通大学毕业设计（论文） 23 钢束号 R（ cm） 钢束弯起 角度  曲线长度 180SR  直线长度 2x （ cm） 钢束有效长度 22( )Sx （ cm） 钢束预 留长度 （ cm） 钢束长度 （ cm） 1 2 3 4 5 6 7=5+6 N1（ N2） 176。 70 2 （ 2） N3（ N4） 176。 140 （ 2） N5（ N6） 176。 140 （ 2） N7 10176。 140 N8 10176。 140 N9 10176。 140 N10 10176。 140 101i 兰州交通大学毕业设计（论文） 24 第 6 章 计算主梁截面几何特性 截面面积及惯矩计算 计算公式如下： 对于净截面： 截面积 jhA A n A   截面惯矩 2()j js iI I n A y y    取用预制梁截面（翼缘板宽度 1b =194cm）计算。 对于换算截面： 截面积 ( 1)o h y yA A n n A    截面惯矩 2( 1 ) ( )o y y o s iI I n n A y y     取用主梁截面（ 1b =160cm） 计算。 上面式中： hA 、 I—— 分别为混凝土毛截面面积和惯矩； A 、 yA —— 分别为一根管道截面面积和钢束截面积； isy 、 osy —— 分别为净截面和换算截面重心到主梁上缘的距离； iy —— 分面积重心到主梁上缘的距离； n—— 计算面积 内所含的管道数 yn —— 钢束与混凝土的弹性模量比值，取 具体计算见下表： 兰州交通大学毕业设计（论文） 25 梁截面对重心轴的静矩计算 计算过程见下表： 特性 分类 截面 分块名称 分块面积iA2cm 分块面积形心至上缘距离 iy（ cm） 分块面积对 上缘静矩 i i iS Ay 3()cm 全截面重心到上缘距离 sy（ cm） 分块面积 的自身静矩 iI（ 4cm ） id siyy (cm) 2x i iI Ad （ 4cm ） iyI I I （ 4cm ） 1b = 194cm 净截面 毛截面 9228 81055741 77066613.37 扣管道面积（ nA ） 196.35 略 4042724.78  9031.65 81055741 3989127.63 1b = 196cm 换算截面 毛截面 9228 81055741 85912810.32 混凝土接缝 24 6 144 略 钢束换算面积( 1)yyn n A 47 略 7  9490.447 881055741 4 计算数据 225 1 9 3 6 3 54A cm    n=10 根 yn = 兰州交通大学毕业设计（论文） 26 分块名称 净截面 1b =194cm sy = 换算截面 净截面 1b =196cm sy = 静矩类别 及符号 分块 面积 iA 2cm 分块面积重 心至全截面 重心距离 iy （ cm） 对净。