1、1.1 工程概述該橋設計車速為80Km/h，橋位于直線段內，橋位起迄中心樁號為k0+100k0+220。橋梁全長430m，上部結構為裝配式預應力混凝土簡支T型梁橋，下部結構為雙柱式墩，樁基礎，輕型薄壁橋臺。本橋上部結構采用先預制后張拉的施工形式。1.2 自然條件（1）河流及水文情況河床比降為+，設計洪水位為14m，橋下沒有通航要求。（2）當地建材情況橋梁附近采石場有充足的碎石、塊石可供，水泥與鋼材可選擇當地材料市場供應。（3）氣象情況查閱當地氣象資料。年極端最高氣溫44C，年最低氣溫-12C。（4）地震情況地震烈度為6級。1.3 設計標準及規范設計標準橋型：雙向整體式裝配預應力混凝土簡支T型梁

2、橋橋面寬度：全寬17.6m橋面凈寬：凈14+2。橋面縱坡：%橋面橫坡：%車輛荷載等級：公路-級設計規范公路工程抗震設計規范（JTJ004-2005）公路橋涵施工技術規范（JTJ041-2000）公路工程技術標準（ JTG01-2003）公路橋涵通用規范（JTG60-2004）公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范（JTG D62-2004）2 方案構思與設計2.1 橋梁設計原則（1）使用上的要求橋上應保證車輛和人群的安全暢通，并應滿足將來交通量增長的需要。橋型、跨度大小和橋下凈空應滿足泄洪、安全通航或通車等要求。建成的橋梁應保證使用年限，并便于檢查和維修。（2）舒適與安全性的要求現代橋梁設計

3、越來越強調舒適度，要控制橋梁的豎向與橫向振幅，避免車輛在橋上振動與沖擊。整個橋跨結構及各部分構件，在制造、運輸、安裝和使用過程中應具有足夠的強度、剛度、穩定性和耐久性。（3）經濟上的要求在設計中必須進行詳細周密的技術經濟比較，使得橋梁的總造價和材料等的消耗為最少。橋梁設計應遵循因地制宜，就地取材和方便施工的原則。并且橋梁的橋型應該是造價和使用年限內養護費用綜合最省的橋型，設計中應該充分考慮維修的方便和維修費用少，維修時盡可能不中斷交通，或中斷交通的時間最短。能滿足快速施工要求以達到縮短工期的橋梁設計，不僅能降低造價，而且提早通車在運輸上將帶來很大的經濟效益。（4）先進性上的要求橋梁設計應體現現

4、代橋梁建設的新技術。應便于制造和架設，應盡量采用先進工藝技術和施工機械、設備，以利于減少勞動強度，加快施工進度，保證工程質量和施工安全。（5）美觀上的要求一座橋梁應具有優美的外形，應與周圍的景觀相協調。城市橋梁和游覽地區的橋梁，可較多的考慮建筑藝術上的要求。合理的結構布局和輪廓是美觀的主要因素，決不應把美觀片面的理解為豪華的細部裝飾。2.2 橋型方案構思與總體設計2.2.1 方案初選（擬定橋型圖式）根據橋梁設計原則，從安全、功能、經濟、美觀、施工、占地與工期等多方面比選，初步確定梁橋、拱橋、剛架橋三種橋梁形式。3種方案的比較表暫列于后。方案一、預應力混凝土簡支梁橋圖2.1 預應力混凝土簡支梁橋

5、（單位：cm）方案二、上承式拱橋圖2.2 上承式拱橋（單位：cm）方案三、剛架橋圖2.3 剛架橋(單位：cm)橋墩方案比選橋墩類型有重力式實體橋墩、空心橋墩、柱式橋墩、輕型橋墩和拼裝式橋墩?，F選取前3種形式進行比較，以便選擇一個較好的方案。 重力式實體橋墩 空心橋墩但是薄壁空心橋墩施工較復雜，又費鋼材。 柱式橋墩三種橋型方案主要優缺點比較表方案比較項目第一方案第二方案第三方案預應力混凝土簡支梁橋預應力混凝土剛構橋預應力混凝土剛構橋主要特征(1)混凝土材料以砂、石為主，可方便取材，經濟性較好；(2)結構的耐久性和耐火性較好，結構簡單，建成后維修費用較少；(3)結構的整體性能好，剛度較大，變形較小

6、；(4)結構自重較大，自重耗掉很大部分材料的強度，因而大大限制橋梁跨越能力；(5)預應力混凝土梁式橋可有效利用高強鋼筋與高強混凝土，并明顯降低自重所占全部設計荷載的比重。(1)主梁的恒重和車輛荷載都是通過主梁與斜腿相交處的橫隔板，再經過斜腿傳至地基上。這樣的單隔板或承三角形的隔板將使此處梁截面產生較大的負彎矩峰值，使得通過此截面的預應力鋼筋十分密集，在構造布置上比較雜。(2)預應力、徐變、收縮、溫度變化以及基礎變位等因素都會使斜腿剛架橋產生次內力，受力分析上也相對較復雜。(3) 該方案的斜腿使施工難度增加。(1)跨越能力較大；(2)能充分就地取材，與混凝土梁式橋相比，可以節省大量的鋼材和水泥；

7、(3)耐久性能好，維修，養護費用少，外形美觀，構造較簡單；(4)自重較大，相應的水平推力也較大，增加了下部結構的工程量，當采用無鉸拱時，對地基要求高；(5)上承式拱橋的建筑高度較高使橋面標高提高，使兩岸接線長度增長。適用性(1)在無特殊需求、通航要求的航道采用多跨簡支分離式橋型，滿足橋下凈空的要求。(2)河床的壓縮少，有利于汛期泄洪。(3) 屬于靜定結構，受力簡單，行車條件好，養護也容易。(1)本身主橋的跨度很大，也滿足橋下凈空的要求。但是在無特殊需求通航要求的航道中采用連續剛構體系顯得沒有必要。(2)河床的壓縮多，汛期泄洪能力較差(3) 屬于靜定結構，橋面平整度易受懸臂撓度影響，行車條件較差

8、，伸縮縫易壞。(1)上承式拱橋的跨度大，滿足橋下凈空的要求。同連續剛構體系一樣，在橋下沒有特殊需求通航要求的航道中采用跨越能力較大的拱橋，顯得沒有必要。(2)河床壓縮較多，泄洪能力較好。(3) 拱的承載能力大，但伸縮縫較多，養護較麻煩，縱坡較大，引道填土太高，土方量大，土方來源困難。安全性(1)跨度適中，簡支T型梁橋的施工方便，工期較短。(2)采用預制T梁，可以在工廠預制施工，質量可靠，工期有保障。(3)行車較平順(1)主梁與斜腿均采用箱形截面，且在斜腿基腳之間采用固結構造，施工較為復雜，而且工期較長。(2)對地基的要求高。(3)后期維護和檢測費用高。(1)跨度大，在豎向荷載作用下，橋墩或橋臺

9、將承受很大水平推力。對下部結構和地基的要求性較高。(2)施工較為復雜，施工機具也較多，工期較長。(3)橋面平順，但是伸縮縫和變形縫較多，養護費用大工藝技術要求技術先進，工藝要求較嚴格，所需設備較少，占用施工場地少。技術較先進，工藝要求較嚴格，橋梁上部結構除用掛籃施工外，掛梁需另用一套安裝設備。已有成熟的工藝技術經驗，需用大量的吊裝設備，占用施工場地，勞動力多。美觀性橋型簡潔明快，與周圍環境的協調性好。橋型簡潔明快，與周圍的協調性好。橋型結構復雜，與周圍的協調性較差3 初步設計 設計資料及構造布置地質資料彌渡河地質分布：.亞粘土：分布在標高503.54m以上，；.中密中砂：分布在標高至之間，；.

10、砂礫石層：屬中密圓礫，分布在標高以下，橋梁跨徑及橋寬橋梁總長：120m橋梁分孔布置：4等跨標準跨徑：30m（墩中心距離）主梁全長：29.96m計算跨徑：m 橋面凈空：凈m+14m+1.8m+m=m設計荷載公路級，人群荷載：N/m2，一側欄桿重量的作用力為kN/m，每側人行道重：kN/m。材料及工藝混凝土：主梁用C50。應力鋼筋采用公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋函設計規范（JTG D622004）的s鋼絞線，每束6根，全梁配5束。普通鋼筋采用HRB335鋼筋；吊環采用R235鋼筋。按后張法采用TD雙作用千斤頂兩端同時張拉施工工藝制作主梁，采用內徑70mm、外徑77mm的預埋波紋管和錨具;主梁安裝

11、就位后現澆60cm寬的濕接縫。最后施工混凝土橋面鋪裝層。設計依據交通部頒公路工程技術標準（JTG B012003），簡稱標準；交通部頒公路橋涵設計通用規范（JTG D602004），簡稱橋規；交通部頒公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范（JTG D622004）。表基本計算數據名稱項目符號單位數據混凝土立方強度fcu,kMPa50 彈性模量EcMPa3.45104軸心抗壓標準強度fckMPa32.40 軸心抗拉標準強度ftkMPa2.65 軸心抗壓設計強度fcdMPa22.40 軸心抗拉設計強度ftdMPa1.83 短暫狀態容許壓應力ckMPa20.72 容許拉應力tkMPa1.76 持久

12、狀態標準荷載組合:容許壓應力ckMPa16.20 容許主壓應力ckMPa19.40 短期效應組合:容許拉應力stpcMPa0 容許主拉應力tkMPa1.59 s15.2 鋼絞線標準強度fpkMPa1860 彈性模量EpMPa1.95105抗拉設計強度fpdMPa1260 最大控制應力conpkMPa1395 持久狀態應力:標準狀態組合pkMPa1209 材料重度鋼筋混凝土1KN/325.0 瀝青混凝土2KN/323.0 鋼絞線3KN/378.5 鋼束與混凝土的彈性模量比Ep無綱量5.65 注：考慮混凝土強度達到C45時開始張拉預應力鋼束。和分別表示鋼束張拉時混凝土的抗壓、抗拉標準強度，則，=2

13、.51Mpa。3.2 截面布置圖3.1 結構尺寸（尺寸單位：mm）3.2.1主梁跨中截面主要尺寸擬訂主梁高度：預應力混凝土簡支梁橋的主梁高度與其跨徑之比通常在1/151/25，標準設計中高跨比約在1/181/19。當建筑高度有受限制時，增大梁高往往是較經濟的方案，因為增大梁高可以節省預應力鋼束用量，同時梁高加大一般只是腹板加寬，而混凝土用量增加不多。綜上所述，本設計中取用2100mm的主梁高度是比較合適的，本橋橋體有8片梁。主梁截面細部尺寸：T梁翼板的厚度主要取決于橋面板承受車輪局部荷載的要求，還應考慮能否滿足主梁受彎時上翼板受壓的強度要求。本設計預制T梁的翼板厚度取用180mm，翼板根部加厚

14、到300mm以抵抗翼緣根部較大的彎矩。在預應力混凝土梁中腹板內主拉應力較小，腹板厚度一般由布置預制孔管的構造決定，同時從腹板本身的穩定條件出發，腹板厚度不宜小于其高度的1/15。腹板厚度取200mm。馬蹄尺寸基本由布置預應力鋼束的需要確定的，設計實踐表明，馬蹄面積占截面總面積的10%20%為合適?？紤]到主梁需要配置較多的鋼束，將鋼束按三層布置，一層最多排三束，同時還根據公預規條對鋼束間距及預留管道的構造要求，初擬馬蹄寬度為500mm，高度為300mm，馬蹄與腹板交接處作三角過渡，高度過100mm，以減小局部應力。按照以上擬訂的外形尺寸，就可繪出預制梁的跨中截面圖（見圖3.2）。圖3.2 跨中截

15、面尺寸圖（尺寸單位：mm）3.2.2計算截面幾何特征對于T型截面受壓翼緣的計算寬度bf，根據公路橋規計算得出的有效寬度為2200mm.將主梁跨中截面劃分成五個規則圖形的小單元。見圖3.3截面形心至上緣距離為：式中：Ai分塊面積分塊面積的形心至上緣的距離主梁的工作截面有兩種：預制和吊裝階段的小截面（b=160cm）；運營階段的大截面（b=220cm）。主梁跨中截面的全截面幾何特性如表3.2圖3.3主梁跨中截面分塊圖表3.2(1)主梁跨中小毛截面的幾何特性分塊名稱分塊面積Ai (cm2)（1）yi(cm)（2）分塊面積對上緣靜矩 Si=Aiyi (cm3)（3）=（1）（2）di=ys-yi (c

16、m)（4）分塊面積對截面形心的慣矩Ix=Aidi2 (cm4)（5）=（1）（4）2分塊面積的靜矩Ii(cm4)（6）翼板25209226804105105三角承托840221848105105腹板360090324000105105下三角15024495105105馬蹄15001852775001051058610-667155-105105=i+=433.18105(cm4),，表3.2(2)主梁跨中大毛截面的幾何特性分塊名稱分塊面積Ai (cm2)（1）yi(cm)（2）分塊面積對上緣靜矩 Si=Aiyi (cm3)（3）=（1）（2）di=ys-yi (cm)（4）分塊面積對截面形心的

17、慣矩Ix=Aidi2 (cm4)（5）=（1）（4）2分塊面積的靜矩Ii(cm4)（6）翼板3600932400133.31050.97105三角承托8402218480105105腹板3600090324000105105下三角15024495105105馬蹄15001852775001051059690-676875-105105=i+=105(cm4),=, 3.2.3檢驗截面效率指標（希望在以上）上核心距：下核心距：截面效率指標：=表明以上初擬的主梁中截面是合理的。3.3 橫截面沿跨長的變化如圖所示，本設計主梁采用等高的形式，橫截面的T梁翼板厚度沿跨長不變。梁端部區段由于錨頭集中力的作

18、用引起較大的局部應力，也為布置錨具的需要，在距支座2250mm范圍內將腹板加厚到與馬蹄同寬。見圖（3.1）3.4 橫隔梁的設置模型試驗結果表明，在荷載作用處的主梁彎矩橫向分布，當該處有橫隔梁時比較均勻，否則直接在荷載作用下的主梁彎矩很大。為減小對主梁設計起主要控制作用的跨中彎矩，在跨中設置一道路中橫隔梁；當跨度較大時，應設置較多的橫隔梁。本設計在橋跨中點、四分點、和支座處共設置五道橫隔梁，其間距分別為7m和。端橫隔梁的高度與主梁同高，厚度為上部260mm，下部240mm；中橫隔梁高度為2000mm，厚度為上部180mm，下部160mm。詳見圖所示。4上部結構施工圖設計4.1 主梁永久作用效應計

19、算永久作用集度（1）預制梁自重（一期橫載）按跨中截面計，主梁的橫載集度：g（1）kN/m由于變截面的過渡區段折算成的橫載集度：g（2）=2(1.4+1.5+0.026)kN/m由于梁端腹板加寬所增加的重力折算成的橫載集度：g（3）2kN/m中橫隔梁體積：（）3端橫隔梁體積：（）3邊主梁的橫隔梁橫載集度：g（4）=（30.1638+2）kN/m邊主梁的橫隔梁橫載集度：g（4）=2g（4）=2kN/m邊主梁的一期橫載集度為：g1=kN/m中主梁的一期橫載集度為：g1kN/m（2）二期永久作用一側人行道欄桿kN/m；一側人行道kN/m；橋面鋪裝層重（圖4.1）圖4.1 橋面鋪裝（尺寸單位：mm）1號

20、梁：（）kN/m2號梁：（）kN/m3號梁：（）kN/m4號梁：（）kN/m現將恒載作用匯總如表4.14.1 恒載匯總表梁號一期橫載g1（kN/m）二期橫載g2（kN/m）總荷載（kN/m）12344.1.2 永久作用效應如圖4.2所示，設為計算截面離左支座的距離，并令。圖4-2永久作用效應計算圖主梁彎矩和剪力的計算公式分別為：永久作用效應計算見表4.2。表號梁永久作用效應項目總荷載Mg（kN/m）Qs（kN）跨中四分點四分點支點-1號梁2號梁3號梁4號梁4.2 可變作用效應計算（修正剛性橫梁法）沖擊系數和車道折減系數按橋規條規定，結構的沖擊系數與結構的基頻有關，因此要先計算結構的基頻。簡支梁

21、橋的基頻可采用下列公式估算：其中：mc=G/g=0.96925103/9.81=1010N/m2109mm4根據本橋的基頻，可計算出汽車荷載的沖擊系數為：-0.0157=0.267所以1+按橋規條，兩車道不折減，三車道折減系數為，四車道折減系數為，但折減后的值不得小于兩行車隊布載時的計算結果。計算主梁的荷載橫向分布系數（1）跨中的荷載橫向分布系數mc如前所述，橋跨內設五道橫隔梁，具有可靠的橫向聯系，且承重結構的長寬比為：認為具有得靠的橫向聯接，寬跨比接近，按修正偏心壓力法計算。計算主梁抗扭慣矩IT對于T形梁截面，搞扭慣矩可近似按下式計算：式中：bi，ti相應為單個矩形截面的寬度和高度；ci矩形

22、截面抗扭剛度系數；m梁截面劃分成單個矩形截面的個數。對于跨中截面，翼緣板的換算平均厚度：馬蹄部分的換算平均厚度：IT的計算圖式見圖4.3，結果見表4.3圖4.3 IT計算圖式（尺寸單位：mm）表4.3 IT 計算表分塊名稱bi(m)ti(m)ti/biciIti=cibiti3(m4)翼緣板腹板1.51馬蹄 計算抗扭修正系數對于本算例主梁的間距相同，并將主梁近似看成等截面，則得：式中：E；l=m；a1=-a8；a2=-a7；a3=-a6；a4=-a5； Ii=0.48m4。.計算得6。 按修正的剛性橫梁法計算橫向影響線豎坐標值：式中：n=8，。計算所得的值列于表4.4內。表4.4 ij值梁號i

23、Ai (m)1234計算荷載橫向分布系數圖(4.4)汽車荷載：；人群荷載：一號梁：4車道：3車道：3(0.37+0.302+0.253+0.185+0.136+0.068)2車道：1號梁的汽車荷載橫向分布系數為：=0.555(2車道)圖4.跨中的橫向分布系數mc計算圖式（尺寸單位：mm）人群：=0.423.同樣得到2號、3號、4號梁的荷載橫向分布系數，計見表4.5表4.5 荷載橫向分布系數計算表梁號汽車荷載作用點相應的影響線豎標值1234（2）支點的荷載橫向分布系數m0（杠桿原理法）計算如圖4.5（3）荷載的橫向分布系數匯總（表4.6）表4.6 荷載分布系數匯總表作用類別1號梁2號梁3號梁4號

24、梁汽車荷載人群荷載4.2.3道荷載的取值根據橋規，公路-級車道荷載的均布荷載標準值kN/m:；集中荷載標準值：計算彎矩時為，計算剪力時為=2801.2=336 kN.計算可變作用效應支點處取，跨中取，從第一根內橫隔梁起向直線過渡。（1）、跨中截面的最大彎矩和最大剪力式中：1+； kN/m，跨中截面內力計算圖式4-6內力計算結果見表4-7.（2） 求四分點截面的最大彎矩和最大剪力內力計算結果見表4.8（3）求支點截面最大剪力（圖）內力計算結果見表表4.7 跨中截面內力計算表梁號1234公路-級（考慮沖擊系數）人群荷載圖支點的荷載橫向分布系數計算圖表4.8 跨中截面內力計算表梁號1234公路-級（

25、考慮沖擊系數）人群荷載圖4.6 跨中截面的作用效應4.3主梁作用效應組合選擇三種最不利效應組合：短期效應組合、標準效應組合和承載能力極限狀態基本組合，見表4.104.4預應力鋼束的估算及其布置4.4.1跨中截面鋼束的估算和確定根據公橋規規定，預應力梁應滿足正常使用極限狀態的應力要求和承載能力極限狀態的強度要求。以下就按跨中截面在各種作用效應組合下，分別按照上述要求對主梁所需的鋼束數進行估算，并且按這些估算的鋼束數的多少確定主梁的配束。圖4.7 支點截面剪力計算圖表4.9 支點截面內力計算表梁號1234公路-級（考慮沖擊系數）人群荷載表4.10（1）1號梁內力組合表序號荷載類別跨中截面四分點截面

26、支點截面M（kNm）Q（kN）M（kNm）Q（kN）Q（kN）（1）總荷載（2）人群荷載（3）汽車荷載（考慮沖擊）（31）汽車荷載（未考慮沖擊）（4）短期組合=（1）+0.7（31）+（2）（5）標準組合=（1）+（2）+（3）（6）基本組合（1）+1.4（3）+（）（2）表4.10（2）2號梁內力組合表序號荷載類別跨中截面四分點截面支點截面M（kNm）Q（kN）M（kNm）Q（kN）Q（kN）（1）總荷載（2）人群荷載（31汽車荷載（考慮沖擊）（31）汽車荷載（未考慮沖擊）（4）短期組合=（1）+0.7（31）+（2）（5）標準組合=（1）+（2）+（3）（6）基本組合（1）+1.4表4.1

27、0（3）3號梁內力組合表序號荷載類別跨中截面四分點截面支點截面M（kNm）Q（kN）M（kNm）Q（kN）Q（kN）（1）總荷載（2）人群荷載（3）汽車荷載（考慮沖擊）（31）汽車荷載（未考慮沖擊）（4）短期組合=（1）+0.7（31）+（2）（5）標準組合=（1）+（2）+（3）（6）基本組合（1）+1.4（3）+（）（2）表4.10（4）4號梁內力組合表序號荷載類別跨中截面四分點截面支點截面M（kNm）Q（kN）M（kNm）Q（kN）Q（kN）（1）總荷載（2）人群荷載（3）汽車荷載（考慮沖擊）（31）汽車荷載（未考慮沖擊）（4）短期組合=（1）+0.7（31）+（2）（5）標準組合=（1

28、）+（2）+（3）（6）基本組合（1）+1.4（3）+（）（2）按正常使用極限狀態的應力要求估算鋼束數對于簡支梁帶馬蹄的T形截面，當截面混凝土不出現拉應力控制時，則得到鋼束數n的估算公式：式中：持久狀態使用荷載產生的跨中彎矩標準組合值，按表4-10中第（5）項取用；與荷載有關的經驗系數，對于公路-級，取用1；一根鋼絞線的截面積是,故= 。前已計算出成橋后跨中截面 =,初估a=15,則鋼束偏心矩為：ep=yx-ap=。按最大的跨中彎矩值（1號梁）計算：按承載能力極限狀態估算鋼束數根據極限狀態的應力計算圖式，受壓區混凝土達到極限強度，受壓區呈矩形，同時預應力鋼束也達到設計強度，則鋼束數的估算公式為

29、：式中：承載能力極限狀態的跨中最大彎矩；經驗系數，一般采用，??；預應力鋼絞線的設計強度，為1260MPa 。計算得：根據上述兩種極限狀態，綜合取鋼束數=54.4.2預應力鋼束布置1、跨中截面及錨固端截面的鋼束位置對于跨中截面，在保證布置預留管道構造要求的前提下，盡可能使鋼束群重心的偏心距大些。本算例采用內徑70mm，外徑77mm的預留鐵皮波紋管，根據公橋規條規定，管道至梁底和梁側凈距不應小于3cm及管道直徑1/2。根據公橋規條規定，水平凈距不應小于4cm及管道直徑的倍，在豎直方向可疊置。根據以上規定，跨中截面的細部構造如圖（4.8）所示。由此可直接得出鋼束群重心至梁底距離為：圖4.8 鋼束布置

30、圖（尺寸單位：mm）2、跨中截面及錨固端截面的鋼束位置對于錨固端截面，鋼束布置通常考慮下述兩個方面：一是預應力鋼束合力重心盡可能靠近截面形心，是截面均勻受壓；二是考慮錨頭布置的可能性，以滿足張拉操作方便的要求。按照上述錨頭布置的“均勻”“分散”原則，錨固端截面所布置的鋼束如圖所示。鋼束群重心至梁底距離為：錨固端截面特性計算見表4.11所示。表4.11鋼束錨固截面幾何特性計算表分塊名稱分塊面積Ai(2)（1）yi（cm）（2）分塊面積對上緣靜矩Si(3)(3)=(1)(2)di=ys-yi（cm）（4）分塊面積對截面形心貫矩Ix(4)（5）=（1）（4）2分塊面積的貫矩Ii(4)（6）翼板360

31、0932400105105三角承托8402218480105105腹板105001051102500105105149401153380105105，故計算得：0說明鋼束群重心處于截面的核心范圍內。3、鋼束起彎角和線形的確定：確定鋼束起彎角時，即要照顧到由其起彎產生足夠的豎向預剪力，又要考慮到所引起的摩擦預應力損失不宜過大。本設計中鋼束彎起角度和相應的彎曲半徑R見表4-12.為簡化計算和施工，所有鋼束布置的線形均為直線加圓弧，并且整根鋼束都布置在同一豎直面內。4、鋼束計算：(1)計算鋼束起彎點和彎止點分別至跨中的水平距離鋼束彎起布置如圖，由確定導線點距錨固點的水平距離，由確定彎起點至導線點的水

32、平距離為，所以彎起點至錨固點的水平距離為，則彎起點至跨中截面的水平距離為：彎止點沿著切線方向至導線點的距離與彎起點至導線點的距離相等，所以彎止點至導線點的水平距離為，則彎止點到跨中的水平距離為。由此可計算出各鋼束的控制點位置，各鋼束的控制參數見表4.12表4.12各鋼束的控制參數表鋼束號升高值（mm）彎起角（。）彎起半徑R（mm）支點至錨固點平距d（mm）彎起點至跨中平距（mm）彎起點至導線點平距（mm）彎止點到跨中平距（mm）N1300650000150N2600845000150N39001035000150N411001225000150N5130014150001504.9鋼束計算圖（

33、2）各截面鋼束位置及其傾角的計算鋼束上任一點i離梁底距離ai=a+yi及該處鋼束的傾角，a為其彎起前其重心到梁底的距離；yi是i點所在的計算截面處鋼束的升高值。首先要判斷i點所在的區段，后計算yi和i，當（xi-xk）0時，i點位于直線段還未彎起，yi=0、ai=a、i=0；當0（xi-xk）lb1+lb2時，i點位于圓弧段，此時，當（xi-xk）lb1+lb2時，i點位于靠近錨固段的直線段，各截面鋼束位置鋼束位置ai及其傾角i計算值見表4.13表4.13 各截面鋼束位置鋼束位置ai及其傾角i計算值計算截面鋼束編號xk（mm）lb1+lb2（mm）（mm）iyi（mm）ai=a+yi（mm）跨

34、中截面 xi=0N1負值未彎0100N2100N3100N4200N5300l/4截面xi=7165mmN1負值未彎0100N2圓弧段N3圓弧段N4圓弧段N5負值未彎0300支點截面xi=14330mmN1近錨直線段6N2近錨直線段8N3近錨直線段10N4近錨直線段12N5近錨直線段144.5計算主梁截面幾何特性本節在求得各驗算截面的毛截面特性和鋼束位置的基礎上，計算主梁凈截面和換算截面的面積、慣性矩及梁截面分別對重心軸、上梗肋與下梗肋的靜矩，最后匯總成截面特性值總表，為各受力階段的應力驗算準備計算數據。4.5.1截面面積及慣矩計算后張法預應力混凝土梁主梁截面幾何特性根據不同的受力階段分別計算

35、。本設計中T梁從施工到運營經歷三個階段。第一階段：主梁預制并張拉預應力階段主梁混凝土達到設計強度的90%后，進行張拉，此時管道尚未壓漿，截面特性計算扣除預應力管道影響，翼緣寬為1600mm。第二階段：灌注封錨，主梁吊裝就位并現澆600mm濕接縫完成管道注漿，預應力筋參與截面受力。主梁間濕接縫還沒參加截面受力，此時截面的特性計入預應力筋影響的換算截面，翼緣有效寬1600mm。第三階段：橋面、欄桿、及日人行道施工和營運階段主梁全截面工作，截面特性計入預應力筋的換算截面，翼緣寬2200mm。（1）凈截面幾何特性計算在預應力階段，只需要計算小截面的幾何特性。計算公式如下：截面積：截面慣矩：各個截面的計

36、算結果見附表4.14。表4.14 跨中凈截面（b=160cm）分塊名稱分塊面積AiAi重心至梁頂yi對梁頂面積矩Si=Aiyi全截面重心到上緣ys自身貫矩Iidi=ys-yiIy=Aidi2截面貫矩I=Ii+Ix砼全截面8105105105孔面積nA略105-105-105計算數據; A=22，n=5，Ep（2）換算截面幾何特性計算：在使用荷載階段需要計算大截面（結構整體化以后的截面）的幾何特性，計算公式如下：換算截面積換算截面慣矩第三階段跨中截面的截面幾何特性計算見表4.154.5.2截面靜矩計算預應力鋼筋混凝土梁在張拉階段和使用階段都要產生剪應力，這兩個階的剪應力應該疊加。在每一個階段中，

37、凡是中和軸位置和面積突變處的剪應力，都是需要計算的。例如，張拉階段和使用階段的截面（附圖4.10），除了兩個階段a-a和b-b位置的剪應力需要計算外，還應計算：表4.15 跨中截面（b=220）幾何特性分塊名稱分塊面積AiAi重心至梁頂yi對梁頂面積矩Si=Aiyi全截面重心到上緣ys自身貫矩Iidi=ys-yiIy=Aidi2截面貫矩I=Ii+Ix砼全截面105105105鋼束換算面積略105-105-105（1）在張拉階段，凈截面的中和軸（簡稱凈軸）位置產生的最大剪應力，應該與使用階段在凈軸位置產生的剪應力疊加。（2）在使用階段，換算截面的中和軸（簡稱換軸）位置產生的最大剪應力，應該與張拉

38、階段在換軸位置的剪應力疊加。因此，對于每一個荷載作用階段，需要計算四個位置（共八種）的剪應力，即需要計算下面幾種情況的靜矩：a-a線（附圖0）以上（或以下）的面積對中性軸（靜軸和換軸）的靜矩；b-b線以上（或以下）的面積對中性軸（兩個）的靜矩；靜軸（n-n）以上（或以下）的面積對稱中性軸（兩個）的靜矩；換軸（o-o）以上（或以下）的面積對中性軸（兩個）的靜矩；各個截面的計算結果列于附表6。圖 4.10 靜力矩計算圖4.6鋼束預應力損失計算根據公預規條規定，當計算主梁截面應力和確定鋼束的控制應力時，應計算預應力損失值。后張法梁的預應力包括前期預應力損失（鋼束與管道壁的摩擦損失，錨具變形、鋼束回縮

39、引起的損失，分批張拉混凝土彈性壓縮引起的損失）和后期預應力損失（鋼絞線應力松弛、混凝土收縮和徐變引起的應力損失），而梁內鋼束的錨固應力和有效應力（永存應力）分別等于張拉應力扣除相應階段的預應力損失。4.6.1預應力鋼束與管道壁之間的摩擦引起的預應力損失按公預規條規定，計算公式為：式中：com張拉鋼束時錨下的控制應力；根據公預規條規定，對于鋼絞線取張拉控制應力為：compk=0.751860=1395（MPa）鋼束與管道壁的摩擦系數，對于預埋波紋管取5；從張拉端到計算截面曲線管道部分切線的夾角之和（rad）；k管道每米局部偏差對摩擦的影響系數，??；x從張拉端到計算截面的管道長度（m），可近似取其

40、在縱軸上的投影長度，例如當跨中為計算截面時，。其各個截面的計算結果詳見附表7.同理，可計算其他控制界面的值。表表4.17 跨中截面各鋼束摩擦應力損失值鋼束號x（m）Kx(m)(MPa)度radN1N2N3N4N5總計4.6.2曲錨具變形、鋼束回縮引起的預應力損失按公預規條，對曲線預應力筋，在計算錨具變形、鋼束回縮引起的預應力損失時，應考慮錨固后反向摩擦的影響。根據公預規附錄D，計算公式如下。反向摩擦影響長度：式中：錨具變形、鋼束回縮值（mm），按公預規條采用；對于夾片錨有頂壓采用=6mm；單位長度由管道摩擦引起的預應力損失，按下列公式計算：其中張拉端錨下控制應力，本設計為1395Mpa；預應力

41、鋼筋扣除沿途摩擦損失后錨固端應力，即跨中截面扣除后的鋼筋應力，張拉端至錨固端距離。本設計取13960mm。張拉端錨下預應力損失：；在反摩擦影響長度內，距張拉端x處的錨具變形、鋼筋回縮損失：；在反摩擦影響長度外，錨具變形、鋼筋回縮損失：。將各束預應力筋反向磨阻影響長度列于表4.18.表4.18 跨中截面預應力鋼筋反向摩擦影響長度鋼束號=com（MPa）（MPa）=-（MPa）l(mm)(MPa/mm)lf(mm)N1N2N3N4N5求得lf后可知三束預應力鋼絞線均滿足要求，所以距張拉端為x的截面由錨固變形和鋼筋回縮引起的考慮反磨阻后的應力損失，即，。各控制截面的計算列于表4.19表4.19 跨中

42、錨具變形引起的應力損失計算表截面鋼束號x(mm)lf(mm)（MPa）（MPa）總計（MPa）跨中截面N1N2N3N4N5表表4.6.3混凝土彈性壓縮引起的預應力損失后張法梁當采用分批張拉時，先張拉的鋼束由于張拉后批鋼束產生的混凝土彈性壓縮引起的應力損失，根據公預規條規定，計算公式為：式中：在先張拉鋼束重心處。由后張拉各批鋼束而產生的混凝土法向應力，可按下式計算：其中 Np0, Mp0分別為鋼束錨固時預加的縱向力和彎矩，計算截面上鋼束重心到截面凈矩的距離，,本橋采用逐根張拉鋼束，張拉順序為N1，N2，N3，N4，N,5。計算時應從最后張拉的一束逐步向前推進。跨中截面分批張拉時混凝土彈性壓縮引起

43、的預應力損失的計算見表4.21.同理可計算其他控制截面的值。4.6.4由鋼束應力松弛引起的預應力損失公預規規定，鋼絞線由松弛引起的應力損失的終極值，按下式計算：式中：張拉系數，本算例采用一次張拉，鋼筋松弛系數，對低松弛鋼筋，pe傳力錨固時的鋼筋應力，。計算得跨中截面鋼絞線由松弛引起的應力損失的終極值見下表4.22表4.22計算截面l5計算表鋼束號N1N2N3N4N54.6.5混凝土收縮和徐變引起的預應力損失由混凝土收縮和徐變引起的應力損失可按下式計算：l6=1+式中：全部鋼束重心處混凝土收縮、徐變引起的預應力損失值；鋼束錨固時，全部鋼束重心處由預加應力(扣除相應階段應力損失)產生的混凝土法向應

44、力，并根據張拉受力情況，考慮主梁重力的影響；配筋率,=A本算例為鋼束錨固時相應的凈截面面積An；ep本算例為鋼束群重心至截面凈軸的距離e0；i截面回轉半徑，本算例為加載齡期為t0、計算齡期為t時的混凝土徐變系數；加載齡期為t0、計算齡期為t時的收縮應變；本設計考慮混凝土收縮、徐變大部分在成橋前完成，受載是混凝土的加載齡期t0=28天，計算時間t=。有結構設計原理（第二版）教材查表12-3（P237）得10-3，=1.633.跨中砼收縮、徐變引起的預應力損失見表4-23同理可計算出其他控制截面處的值。4.6.6預加力計算以及鋼束預應力損失匯總施工階段傳力錨固應力及其產生的預加力; 由p0產生的預

45、加力表4.23 跨中砼收縮、徐變引起的預應力損失計算數據，m，2，In=40605000cm4，=，=，105MPa計算（MPa）（MPa）（MPa）（1）（2）（3）=（1）+（2）計算應力損失（4）p（5）=5Ap/An1+15p=162.13/1.261=128.57(MPa)縱向力：彎矩：剪力：式中：鋼束彎起后與梁軸的夾角。單根鋼束的截面積。計算結果見表4.24表4.7主梁截面承載力與應力驗算預應力混凝土梁從預加力開始到是受荷破壞，需經受預加應力、使用荷載作用，裂縫出現和破壞等四個受力階段，為保證主梁受力可靠并予以控制。應對控制截面進行各個階段的驗算。在以下內容中，先進行持久狀態承載能

46、力極限狀態承載力驗算，再分別驗算持久狀態抗裂驗算和應力驗算，最后進行短暫狀態構件的截面應力驗算。對于抗裂驗算，公預規根據公路簡支標準設計的經驗，對于全預應力梁在使用階段短期效應組合作用下，只要截面不出現拉應力就可滿足。4.7.1持久狀況承載能力極限狀態承載力驗算在承載能力極限狀態下，預應力混凝土梁沿正截面和斜截面都有可能破壞，下面驗算正截面的承載力。1.正截面承載力驗算：一般取彎矩最大的跨中截面進行正截面承載力驗算。（1）確定混凝土受壓區高度x：根據公預規條規定，對于帶承托翼緣板的T形截面；當成立時，中性軸帶翼緣板內，否則在腹板內。本算例的這一判別式：左邊=12605=(kN)右邊= =22.4220240.1=(kN)左邊右邊，即中性軸在翼板內。是第一類T型截面。設中性軸到截面上緣距離為x，則：x=式中：b預應力受壓區高度界限系數，按公預規表采用，對于C50混凝土和鋼絞線，b；h0梁的有效高，,以跨中截面為例，（2）驗算正截面承載力：由公預規條，正截面承載力按下式計算：式中：0橋梁結構的重要性系數，按公預規條采用，按二級安全設計，故取。則上式為：右邊=（kNm）0 Md =(kNm)主梁跨中正截面承載能力滿足要求。（3）驗算最小配筋率：由公預規條，預應力混凝土受彎構件最小配筋率應滿足下列條件：式中：Mud受彎構件正截面抗彎承載力設計植，由以上計算可知