预应力简支T梁桥毕业设计

台州学院2011届毕业设计学号0710220035台州学院毕业设计说明书设计题目马上线一号桥设计设计编号TZCJBS105学院建筑工程专业土木工程班级2007级（1）班姓名方洪滨指导教师郭范波完成日期2011年5月12日答辩日期2011年5月25日1马上线一号桥设计学生姓名方洪滨指导教师郭范波（建筑工程学院，2007级土木工程专业（1）班）摘要随着交通运输特别是高等公路的迅速发展，对行车通畅舒适提出了更高的要求，桥梁在现代交通运输中起着越来越重要的作用。由于梁式桥梁具有构造简单、受力明确的特点，可以工厂化预制，便于质量控制和降低成本；可以根据需求，采用钢筋混凝土或预应力混凝土结构，并可就地现浇为适应各种形状的弯、坡、斜桥，因此，在一般公路、高等级公路和城市道路桥梁中广泛采用。本设计根据任务书要求马上线一号桥设计，经过严格的方案比选从三个备选方案中选择预应力T型梁桥作为设计方案。首先进行初步设计，即拟定所选方案桥型的具体尺寸以及相关参数。马上线一号桥跨径布置为640M，梁横截面尺寸都是根据规范和相关的参考资料来拟定。接下来进行结构设计计算和验算，本设计上部采用手算计算施工阶段和成桥后的主梁各控制截面的恒载内力、活载内力、温度内力及基础沉降引起的内力；分别按承载能力极限状态和正常使用极限状态进行荷载效应组合；估算预应力钢束数量并确定束数，布置钢束；对各控制截面进行强度、应力验算，各项验算均满足规范要求。下部采用手算与桥梁专业软件计算相结合的方式进行计算。关键词混凝土；预应力；T型梁桥；手算；2THEDESIGNOFMASHANGNO1BRIDGESTUDENTFONGHONGBINADVISERGUOFANBOCOLLEGEOFCIVILENGINEERINGANDARCHITECTURE，TAIZHOUUNIVERSITYABSTRACTWITHTHEHIGHERROADTRANSPORTINPARTICULAR,THERAPIDDEVELOPMENTOFSMOOTHDRIVINGCOMFORTOFAHIGHERDEMANDOFTRANSPORTINMODERNBRIDGEPLAYINGANINCREASINGLYIMPORTANTROLESINCETHEBEAMBRIDGEHASASIMPLESTRUCTURE,THECHARACTERISTICSOFTHEFORCECLEARLYCANBEFACTORYPREFABRICATED,EASYQUALITYCONTROLANDREDUCECOSTSACCORDINGTONEEDS,USINGREINFORCEDCONCRETEORPRESTRESSEDCONCRETESTRUCTURES,MADEOFSOLIDORHOLLOWCROSSSECTION,ANDLOCALPLACETOMEETAVARIETYOFCURVEDSHAPE,SLOPE,SKEWBRIDGE,THEREFORE,INGENERAL,ROAD,HIGHWAYANDCITYROADSANDBRIDGESISWIDELYUSEDTHEDESIGNREQUIREMENTSOFTHEDESIGNACCORDINGTOTHEMISSIONSTATEMENTMASHANGNO1BRIDGE,AFTERARIGOROUSSCHEMESELECTION,CHOOSEFROMTHREEOPTIONSASSLABBRIDGEDESIGNFIRSTCARRIESONTHEPRELIMINARYDESIGN,NAMELYDRAWSUPCHOOSESTHEPLANBRIDGESCONCRETESIZEASWELLASTHERELATEDPARAMETERMASHANGNO1BRIDGESPANARRANGEMENTFORTHE640MBEAMCROSSSECTIONDIMENSIONSAREBASEDONSPECIFICATIONSANDRELATEDREFERENCEMATERIALSTODEVELOPTHENEXTSTRUCTURALDESIGNCALCULATIONSANDCHECKING,THEDESIGNCALCULATIONOFTHEUPPERPARTOFTHEHANDCOUNTEDAFTERTHEBRIDGECONSTRUCTIONPHASEANDINTOTHEMAINBEAMDEADLOADOFTHECONTROLSECTIONOFTHEINTERNALFORCES,LIVELOAD,TEMPERATURE,INTERNALFORCESANDINTERNALFORCESCAUSEDBYFOUNDATIONSETTLEMENTULTIMATELIMITSTATERESPECTIVELYANDTHELIMITSTATETOLOADEFFECTCOMBINATIONESTIMATETHEAMOUNTOFPRESTRESSEDSTEELBEAMANDTHEBEAMTODETERMINETHENUMBER,ARRANGEMENTOFSTEELBEAMSTHESTRENGTHOFTHECONTROLSECTION,STRESSCHECK,THECHECKINGCANMEETTHESPECIFICATIONSCALCULATEDBYHANDCALCULATIONANDTHELOWERPARTOFTHEBRIDGEPROFESSIONALSOFTWARETOCALCULATEACOMBINATIONOFTHECALCULATIONKEYWORDCONCRETE；PRESTRESSED；TBEAMBRIDGE；HANDCALCULATIONI目录1计算依据与基础资料111设计标准及采用规范1111标准1112采用规范112主要材料113设计要点12结构尺寸及截面特征221主梁间距与主梁片数222主梁跨中截面主要尺寸拟定3221主梁高度3222主梁截面细部尺寸3223计算截面几何特征4224检验截面效率指标523横截面沿跨长的变化524横隔梁的设置53汽车荷载横向分布系数、冲击系数计算531汽车荷载横向分布系数计算5311车道横向折减系数5312跨中横向分布系数5313支点横向分布系数832汽车荷载冲击系数值计算8321汽车荷载纵向整体冲击系数84作用效应组合941作用的标准值9411永久作用标注值9412汽车荷载的效应标准值1142作用效应作用13421基本组合13II422作用短期效应组合17423作用长期效应组合175预应力钢束的估算及其布置1751跨中截面钢束的估算和确定1752预应力钢束布置19521跨中截面及锚固端截面的钢束位置19522钢束起弯角和线形的确定20523钢束计算206计算主梁截面几何特性2261截面面积及惯矩计算23611净截面几何特性计算23612换算截面几何特性计算2462截面静矩计算257钢束预应力损失计算2971预应力钢束与管道壁之间的摩擦引起的预应力损失2972由锚具变形、钢束回缩引起的预应力损失3073混凝土弹性压缩引起的预应力损失3174由钢束应力松弛引起的预应力损失3375混凝土收缩和徐变引起的预应力损失3376预加力计算以及钢束预应力损失汇总358主梁截面承载力与应力验算3681持久状况承载能力极限状态承载力验算36811正截面承载力验算36812斜截面承载力验算3882持久状况正常使用极限状态抗裂验算41821正截面抗裂验算41822斜截面抗裂验算4283持久状况构件的应力验算43831正截面混凝土压应力验算43832预应力筋拉应力验算45III833截面混凝土主压应力验算4684短暂状况构件的应力验算48841预加应力阶段的应力验算48842吊装应力验算509主梁变形验算5191计算由预应力引起的跨中反拱度5192计算由荷载引起的跨中挠度5393结构刚度验算5394预拱度的设置5310横隔梁计算54101作用于横隔梁上的计算荷载54102跨中横隔梁的作用效应影响线541021绘制弯矩影响线541022绘制剪力影响线55103截面作用效应计算55104截面配筋计算5611盖梁计算57112荷载计算571121上部结构永久荷载571112盖梁自重及作用效应计算571113挡块自重及作用效应计算571114可变荷载计算571115柱顶最大反力计算62112内力计算62113截面配筋设计与承载力验算641131正截面抗弯承载力验算641132斜截面抗剪承载力验算651133全梁承载力校核6712桥墩墩柱设计67121荷载计算67IV1211恒载计算671212汽车荷载计算681213柱反力横向分布系数计算681214荷载组合68122截面配筋计算及应力验算691221作用于墩柱顶的外力691222作用于墩柱底的外力691223截面配筋计算6913钻孔灌注桩设计70131荷载计算70132桩长计算72133桩的内力计算731331桩的计算宽度B731332桩的变形系数A731333地面以下深度Z处桩身截面上的弯矩ZM与水平压力ZXS的计算73134桩身截面配筋与承载力验算74毕业设计总结76参考文献77致谢781马上线一号桥设计1计算依据与基础资料11设计标准及采用规范111标准1）跨径桥梁标准跨径40M；计算跨径（正交、简支）3900M；预制T梁长3996M2）设计荷载公路I级3）桥面宽度05M（防撞护栏）180M（行车道）05M（防撞护栏）4）桥梁安全等级为一级，环境条件为II类112采用规范1）公路工程技术标准（JTGB012003）简称标准2）公路桥涵设计通用规范（JTGD602004）简称通规3）公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTGD622004）简称桥规4公路桥涵地基与基础设计规范（JTGD632007）12主要材料1混凝土预制T梁及湿接缝为C50、现浇铺装层为C40、护栏为C302预应力钢绞线采用钢绞线S152，PK1860MPA，EP195105MPA3普通钢筋采用HRB335，SK335MPA，ES20105MPA13设计要点1本计算简支T梁按全预应力构件进行设计，现浇层80MM的C40混凝土不参加截面组合作用2结构重要性系数取11；3预应力钢束张拉控制应力值PKCOMF750S；4计算混凝土收缩、徐变引起的预应力损失时传力锚固龄期为7D；5环境平均相对湿度RH55；6存梁时间为90D；7）温度梯度效应计算的温度基度，T114，T255。8）基本计算数据（见表11）2基本计算数据表11名称项目符号单位数据混凝土立方强度CU,KMPA50弹性模量ECMPA345104轴心抗压标准强度FCKMPA324轴心抗拉标准强度FTKMPA265轴心抗压设计强度FCDMPA224轴心抗拉设计强度TDMPA183短暂状态容许压应力07CKMPA2072容许拉应力07TKMPA1757持久状态标准荷载组合容许压应力05CKMPA162容许主压应力06CKMPA1944短期效应组合容许拉应力ST085PCMPA0容许主拉应力06FTKMPA159S152钢绞线标准强度PKMPA1860弹性模量EPMPA195105抗拉设计强度PDMPA1260最大控制应力CON075FPKMPA1395持久状态应力材料重度标准状态组合065PKMPA1209钢筋混凝土1KN/3250沥青混凝土2KN/3220钢绞线3KN/3785钢束与混凝土的弹性模量比EP无纲量565注考虑混凝土强度达到C45时开始张拉预应力钢束。CKF和TKF分别表示钢束张拉时混凝土的抗压、抗拉标准强度，则CKF296MPA,TKF251MPA。2结构尺寸及截面特征21主梁间距与主梁片数主梁间距通常应随梁高与跨径的增大而加宽为经济，同时加宽翼板对提高主梁截面效率指标很有效，故在许可条件下应适当加宽T梁翼板。本设计主梁翼板宽度为2400MM，由于宽度较大，为保证桥梁的整体受力性能，桥面板采用现浇混凝土刚性接头，因此主梁的工作截面有两种，预施应力、运输、吊装阶段的小截面（BI1700MM）和运营阶段的大截面（BI2400MM）。净18M05M05M桥宽选用8片主梁，如图21所示。3预制部分现浇部分10CM厚沥青混凝土桥面铺装防水层8CM厚C40混凝土现浇层115115115624011512345678II5050180019001/2跨中横断面1/2支点横断面单位CM图21结构尺寸图22主梁跨中截面主要尺寸拟定221主梁高度预应力混凝土简支梁桥的主梁高度与其跨径之比通常在1/151/25，标准设计中高跨比约在1/181/19。当建筑高度有受限制时，增大梁高往往是较经济的方案，因为增大梁高可以节省预应力钢束用量，同时梁高加大一般只是腹板加宽，而混凝土用量增加不多。综上所述，本设计中取用2100MM（约跨径的1/186）的主梁高度是比较合适的。222主梁截面细部尺寸T梁翼板的厚度主要取决于桥面板承受车轮局部荷载的要求，还应考虑能否满足主梁受弯时上翼板受压的强度要求。本设计预制T梁的翼板厚度取用160MM，翼板根部加厚到250MM以抵抗翼缘根部较大的弯矩。在预应力混凝土梁中腹板内主拉应力较小，腹板厚度一般由布置预制孔管的构造决定，同时从腹板本身的稳定条件出发，腹板厚度不宜小于其高度的1/15，即140MM。本设计中腹板厚度取200MM。4马蹄尺寸基本由布置预应力钢束的需要确定的，设计实践表明，马蹄面积占截面总面积的1020为合适。考虑到主梁需要配置较多的钢束，将钢束按二层布置，一层最多排三束，同时还根据公预规949条对钢束间距及预留管道的构造要求，初拟马蹄宽度为580MM，高度为200MM，马蹄与腹板交接处作三角形过渡，高度为200MM，以减小局部应力。按照以上拟定的外形尺寸，就可绘出预制梁截面图，见图222020中梁支点单位CM中梁跨中单位CM581545154135351702402145816174202109191206015601525351703524020589191161742103519523020601060451620174210589181818658210174164541415823019535单位CM边梁支点边梁跨中单位CM102020图22预制梁截面图223计算截面几何特征计算截面几何特征时，采用了计算机辅助绘图软件计算全截面和预制截面的几何参数，具体的数据如表21所示。边、中梁截面几何特性表21全截面边梁中梁毛截面面积A（CM2）抗弯惯矩ICM4形心轴至上缘距离YX（CM）毛截面面积A（CM2）抗弯惯矩ICM4形心轴至上缘距离YX（CM）支点几何特性15184156712510578859757153134067959715167529跨中几何特性924000524290758675736794000053154114176458预制截面边梁中梁毛截面面积A（CM2）抗弯惯矩ICM4形心轴至上缘距离YX（CM）毛截面面积A（CM2）抗弯惯矩ICM4形心轴至上缘距离YX（CM）支点几何特性14624156397106851889616141934060716578568139跨中几何特性8680005008514339801068828000474931793373595224检验截面效率指标上核心距5242907585384226139240757367SXIKCMAY（210）下核心距524290758538749199240757367SXIKCMAY截面效率指标42261374919055805210SXKKH表明以上初拟的主梁中截面是合理的。23横截面沿跨长的变化如图21所示，本设计主梁采用等高形式，横截面的T梁翼板厚度沿跨长不变。梁端部区段由于锚头集中力的作用引起较大的局部应力，也为布置锚具的需要，马蹄和腹板部分为配合钢束弯起而从六分点开始到支点截面，马蹄逐渐抬高，腹板逐渐加宽。在支点截面，马蹄抬高到上翼缘的下端，同时，腹板宽度加宽到与下马蹄同宽，为58CM。24横隔梁的设置设计在桥跨中心和三分点、六分点。支点处共设置7道横隔梁。横梁的间距为65M，为了计算方便，五道横隔梁的厚度取相同的值，为20CM（沿高度不变），其高度以和下马蹄相交为准，详见图21所示。3汽车荷载横向分布系数、冲击系数计算31汽车荷载横向分布系数计算311车道横向折减系数根据通规431条第七款规定，五车道车道的横向折减系数为06；四车道车道的横向折减系数为067；三车道车道的横向折减系数为078；二车道车道的横向折减系数为100。312跨中横向分布系数本桥一跨顺桥向布置7道横梁，跨中汽车荷载横向分布系数按刚性横梁法计算，主梁刚度按T梁跨中截面考虑，抗弯惯矩I531541141655CM4，抗扭惯矩IM46（T梁截面的抗扭惯矩IT的计算，根据普朗特（PRANDTL）的薄膜比拟法对T梁截面按矩形子块进行分类，然后将各矩形子块的抗扭惯矩累计而得到的结果。设各矩形子块的宽度为BI高度为TI，则3IIITTBAI，其中5IIIIIBT0520BT630131A。将T梁截面分为三块翼缘、腹板及下马蹄，各子块的宽度与高度分别取为240，2125，15875，20，58，30）。3IIITTBAM4任意主梁的影响线系数为N1JJ2JJIN1JJIIEAEAIIIIBH其中I2II2A12L11IEIGTB式中G04E；L3900M；IITI814669946172011735957M4，1A835M，2A600M，3A360M，4A120M，5A835M，6A600M，7A360M，8A120M；II531541141655CM4053154114M4计算得09555N8，2222281J2JM245240216363582A）（影响线坐标值表31梁号1IH2IH3IHI4H5IH6IH7IH8IH10402403244024460164900851000540074401524203244026830211001537009630039000183007443024460211001766014220107800734003900005440164901537014220130701193010780096300851、号梁的横向影响线和最不利布载图式如图31所示1813181318131813181004217040520345603026024310201405009740037900051006477101813181318131813180170402003024170271503209009910013503129012900279005781813181318131813181000847006670127402377004190109502446021290195017020152210181318131813181318013410140101483015430162601258011980097301050111501649影响线计算图图31按五车道布置，可得、号梁汽车荷载横向分布系数分别为08503、07485、06992、06493。按四车道布置，可得、号梁汽车荷载横向分布系数分别为08801、07413、06448、05482。按三车道布置，可得、号梁汽车荷载横向分布系数分别为08185、06629、05477、04326。按二车道布置，可得、号梁汽车荷载横向分布系数分别为06483、05132、04079、03027。考虑车道布置活荷载效应应需乘以车道横向折减系数，折减后各系数为按五车道布置，可得、号梁汽车荷载系数分别为05102、04491、04195、03896。按四车道布置，可得、号梁汽车荷载系数分别为05897、04967、04320、03673。按三车道布置，可得、号梁汽车荷载系数分别为06384、05171、04272、03374。按二车道布置，可得、号梁汽车荷载系数分别为06483、05132、04079、03027。取1H汽064832H汽051713H汽043204H汽038968313支点横向分布系数13180234045804580234045802342号梁3号梁4号梁8765432111523524242424242351151号梁029810641818131318支点横向分布系数计算图图3212231106402980681211002340458084620846HHHHH支支支支支432汽车荷载冲击系数值计算321汽车荷载纵向整体冲击系数根据通规条纹说明432简支梁结构的基频CT22CCELFLMPC50混凝土EC345104MPA3451010N/M2；梁跨中处单位长度质量MCG/G，其中G跨中延米结构自重（N/M）,G重力加速度G98M/S2MCM/KG10374728198960102633CT22CCELFLMP74241037472437601045392823102P根据通规第432条，冲击系数可按下式计算当15HZ14HZ时，01767LN）（1F0015701767LN（4742）001570259322汽车荷载的局部加载的冲击系数，按通规5326要求，采用1125994作用效应组合41作用的标准值411永久作用标注值1）一期恒载Q1（不包括湿接缝）；预制T梁重力密度取G25KN/M，半片跨中横隔梁的重量NVFK295625912025H边G中梁1跨中截面段主梁的自重（六分点截面至跨中截面，长13M）G1082825132691KN2马蹄抬高与腹板变宽段梁的自重（长55M）G21/208281419325551545KN3支点段梁的自重（长148M）G314193251485251KN边梁1跨中截面段主梁的自重（六分点截面至跨中截面，长13M）G1086825132821KN2马蹄抬高与腹板变宽段梁的自重（长55M）G21/2086814624255516022KN3支点段梁的自重（长148M）G314624251485411KN预制梁永久作用集度MKNMKN/53259819/2532956515251541259G/94259819/5329561154221601282G中梁边梁2湿接缝重量G1半片跨中横隔梁接缝的重量NVFK826211305025H边G现浇部分横隔板中板G250056228KN/M边板G25005614KN/M10MKNMKN/1319819/7826282G/56509819/53826241G11中梁）（边梁3）二期恒载G280MMC40混凝土重力密度G25KN/M3100MM沥青混凝土铺装重力密度G24KN/M3F型混凝土护栏Q925KN/M，平均分配到8根梁上，各梁分别承担92502523125KN/M边梁G2008242501192492502511673KN/M中梁G2008242501242492502512873KN/M4）恒载效应标准值计算如图41所示，设X为计算截面离左支座的距离，并令/XLA。L30MXAL1ALA1ALM影响线V影响线1AAVMG1图41永久作用效应计算图主梁弯矩和剪力的计算公式分别为2112MLGAAA112LG2QEA恒载效应标准值计算表41截面梁号弯矩剪力）（MKK1NMG）（MKK1K1NMMGG）（MKK2NMG）（NVGKK1）（NMMGGKK1K1）（NMGKK2跨中边梁4931843503926322193292号中梁485389150687332447791111/4L边梁3698882377944716644972529152584231138122号中梁364041838015491835609248918259935125512支点边梁505835168482276242号中梁49783551987251024412汽车荷载的效应标准值1）公路I车道荷载计算图示如图42所示PKQKL5ML50MPK180KNPK360KNPK2756KNL289M图42公路I车道荷载计算图示根据同规第43条，公路I级车道荷载均布标准值QK105KN/M，集中荷载标准值当计算跨径小于5M时，PK180KN；当计算跨径等于或大于50M，PK360KN。K28951801802756K505PN，计算剪力时K12275633072KPN2计算跨中、L/4截面荷载效应标准值YQ1KKKPASQXHMX为车道横向折减系数，A为内力影响线面积，Y为内力影响线竖标值。3）跨中、支点、L/4截面汽车荷载内力影响线如图43所示12975M2925M2925M975M65M325M390MQKPKL/4975M390MPKQK0505M1/2V1/21跨中截面3L/1673125MQKPKPKQK21/4截面M1/4V1/40750253支点截面V支1008334图43跨中、支点、L/4截面汽车荷载内力影响线跨中、支点、L/4截面公路I级荷载产生的内力表42截面梁号荷载横向分布系数KQMKQV弯矩影响线不计冲击力KQM计冲击力10259KQM剪力影响线不计冲击力KQV计冲击力KQVAM2Y（M）AM2Y（M）跨中106483190125975303626382265975051613220310205171242179304904128671620030432020232325472510750135344038961824662297249695122061/4L106483142594731322772828671010969075181872289720517118164222868714506182643043201517491910521211915258403896136855172300109301376013支点10681595913124139332064831354120846595912595832681051711354130846595912216527906043201354140846595912024625490389613541（注支点附近采用图乘法）42作用效应作用421基本组合（用于结构承载能力极限状态设计）M1IN2JJKJC1K1IKI0UD0QQGQGGSSSSGYGGGG通规4161式1）其中各分项系数的取值如下0G结构重要性系数，0G10GG结构自重分项系数，GG121QG汽车荷载含冲击力的分项系数，GG142）基本组合计算永久作用的设计值与可变值用设计值组合表43梁号作用分类组合计算表达式跨中1/4L支点弯矩（KNM）剪力KN弯矩（KNM）剪力KN剪力KN梁永久作用K1K1GGSS5039263779452584251685SG2K22193316645113812276221IK2GS725859544395372237444721IIK21IID21GGSS8710316532744466889336可变作用SQ1D（计冲击力）382265203102867102289739332SQ1D14SQ1K535171284344013944045655065K121IIKUKQGSSS11081242031083110560121588411421I1DID0UD0QGSSSGG140620228434105466885124131274梁永久作用K1K1GGSS5068733801552599451987SG2K244779183561125512510221IK2GS751652563716385457708921IIK21IID21GGSS901982467645924625492507可变作用SQ1D（计冲击力）3049041622286871826432681SQ1D14SQ1K426866226832016225570645753K121IIKUKQGSSS1056556162792403568091097721I1DID0UD0QGSSSGG132884822689966217182413826永久作用的设计值与可变值用设计值组合表44梁号作用分类组合计算表达式跨中1/4L支点弯矩（KNM）剪力KN弯矩（KNM）剪力KN剪力KN梁永久作用K1K1GGSS5068733801552599451987SG2K244779183561125512510221IK2GS751652563716385457708921IIK21IID21GGSS901982467645924625492507可变作用SQ1D（计冲击力）254725135341910521525827906SQ1D14SQ1K356615189482674732136139068K121IIKUKQGSSS1006377135347547685380310499521I1DID0UD0QGSSSGG1258597189479439326761513157515梁永久作用K1K1GGSS5068733801552599451987SG2K244779183561125512510221IK2GS751652563716385457708921IIK21IID21GGSS901982467645924625492507可变作用SQ1D（计冲击力）22972412206172300137602549SQ1D14SQ1K321614170882412201926435686K121IIKUKQGSSS981376122067360165230510257921I1DID0UD0QGSSSGG12235961708891767365519128193作用短期和长期效应组合计算表45梁号作用分类组合计算表达式跨中1/4L支点弯矩（KNM）剪力KN弯矩（KNM）剪力KN剪力KN梁永久作用21IIKGS7258595443953722374447可变作用SQ1D（不计冲击力）303626161322277281818731241温度梯度效应另计K1K1170QQSSY212538112921594101273121869K1K1240QQSSY121450645391091727512496K121IIKUK70QGSSS938397112927038054995496316K121IIKUK40QGSSS84730964536354864449886943梁永久作用21IIKGS7516525637163854577089可变作用SQ1D（不计冲击力）242179128671816421450625958温度梯度效应另计K1K1170QQSSY16952590071271491015418171K1K1240QQSSY9687251477265758021038316K121IIKUK70QGSSS92117790076908654869995260K121IIKUK40QGSSS84852451476363734434787472作用短期和长期效应组合计算表46梁号作用分类组合计算表达式跨中1/4L支点弯矩（KNM）剪力KN弯矩（KNM）剪力KN剪力KN梁永久作用21IIKGS7516525637163854577089可变作用SQ1D（不计冲击力）202323107501517491211922165温度梯度效应另计K1K1170QQSSY1416267525106224848315516K1K1240QQSSY8092943006070048488866K121IIKUK70QGSSS89327875256699404702892605K121IIKUK40QGSSS83258143006244164339385955梁永久作用21IIKGS7516525637163854577089可变作用SQ1D（不计冲击力）18246696951368551093020246温度梯度效应另计K1K1170QQSSY127726678795799765114172K1K1240QQSSY7298638785474243728098K121IIKUK70QGSSS87937867876595154619691261K121IIKUK40QGSSS8246383878618458429178518717422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M1IJKN1JJ1IKUDQGSSSY通规4171式式中J1Y可变作用效应的频遇值系数，汽车荷载（不计冲击力）J1Y07，温度梯度作用J1Y08423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组合，其效应组合表达式为21IJKN1JJ2IKLDQGSSSY通规4172式式中J2Y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）J2Y04，温度梯度作用J2Y08；LDS作用长期效用组合设计值。由表43、44、45、46可以看出在各种作用效应组合中，都是号梁最大。因此，在接下来的截面配筋和应力验算部分，本设计都采用号梁的数据作为标准，其他梁都参照号梁进行配筋。这样做是偏于安全的，可行的。5预应力钢束的估算及其布置51跨中截面钢束的估算和确定根据桥规规定，预应力梁应满足正常使用极限状态的应力要求和承载能力极限状态的强度要求。以下就按跨中截面在各种作用效应组合下，分别按照上述要求对主梁所需的钢束数进行估算，并且按这些估算的钢束数的多少确定主梁的配束。1）根据桥规第63条，全预应力混凝土构件在作用（或荷载）短期效应组合下符合0850PCSTSS桥规6311式式中00SSTYIMSPNNNNPEPNNPNPNPPCEY1EYEAAAINANS估算预应力钢筋时，近似取毛截面面积A、抗弯惯矩I、YP分别代表公式中的AN、INE、EPN。YN为截面中心轴到截面受拉边缘（梁底）的距离，用YU（HYX）代替；PES为受拉区钢筋合力点的预应力钢筋的应力，取控制应力的70计18PES0707518609765MPA近似取PUPPNAYYE，并令0850PCSTSS，则SP2PEUYYR850YSSPMA式中R为截面的回转半径，AI2R2）假定混凝土受压区高度为X位于截面翼缘板内，根据桥规第522条2XHXBF0CDD0MG桥规第5221式令BF2HHXCDD0200MG则CDPCDCDFFXBFAAS桥规第5222式式中，B截面顶宽；H0截面有效高度，此处近似取MM1925HHHP0；PA预应力钢筋合力到底版的距离，MM175AP；C50混凝土CD224MPA；HRB335钢筋SD280MPA；钢绞线PD1260MPA，单根S215F截面积2PMM140A；钢束计算表表51估算公式号梁持久状况正常使用极限状态SP2PEUYYR850YSSPMAA5976PEMPSMM1925H0MM175APMK979383SNM）（411MM100855I）（2MM868000AMM801YXMM12998012100YUMM1124YEPPN2R577018（MM2）26MM317209112412995770185976850129910383979PA配钢束45S215F比较合适，则2P6300MMA19持久状况承载能力极限状态BF2HHXCDD0200MGCDPCDCDFFXBFAASCD224MPASD280MPAPD1260MPAMKN14062020MGB1950MMMMHF160MM431472300422100214062219251925X62，说明钢束群重心处于截面的核心范围内。522钢束起弯角和线形的确定确定钢束起弯角时，即要照顾到由其起弯产生足够的竖向预剪力，又要考虑到所引起的摩擦预应力损失不宜过大。钢束弯起角定为9O。为简化计算和施工，所有钢束布置的线形均为直线加圆弧，并且整根钢束都布置在同一竖直面内。32833020201020201020328399409183329673283296720210481236图52封锚端混凝土块尺寸图（尺寸单位CM）523钢束计算1计算钢束起弯点至跨中的距离21锚固点到支座中心线的水平距离XIA（见图52）为353283XXACM243283XXAACM13283XACM图53示出钢束计算图式，钢束起弯点至跨中的距离X1列表计算在表52内。跨径中线AOX1X2X3X5X4RYY1Y2L1计算点计算点弯起结束点起弯点图53钢束计算图式（尺寸单位MM）钢束计算表表52钢束号弯起高度YY1Y2L1X3JRX2X1N3（N5）375158421661009877917593127522159243N275158459161009877948052075170115595N487515847166100987795820309105095715N112515841091610098779886639138701480642控制截面的钢束重心位置计算1由图53所示的几何关系，当计算截面在曲线端时，计算公式为1COSIOAARA4SINXRA当计算截面在近锚固点的直线端时，计算公式为5TANIOAAYXJ式中IA钢束在计算截面处钢束重心到梁底的距离；22OA钢束起弯前到梁底的距离；R钢束起弯半径（见表51）。2计算钢束群重心到梁底距离PA各计算截面的钢束位置及钢束群重心位置表53截面钢束号X4CMRCMSINX4/RCOSA0CMAICMAPCM四分点N3（N5）未弯1759311251252026N2未弯4805202525N417855820300003066852099999529721251253N149436886639005575662709984443893253879支点直线段YJ5X5TANXJA0AI848N3（N5）37593283520125448N2759328352025948N487593283520125948N1125932835202514483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。计算结果见表53所示。钢束长度汇总表54钢束号RCM曲线长度CMS/180直线长度X1见表51直线长度L1见表51有效长度2SX1L1钢束预留长度（）钢束长度（）124567867N3（N5）17593127635159243100393756140407756N2480520754801155951004021514041615N458203091425957151003942814040828N1886639139273480641003946741404086746计算主梁截面几何特性本节在求得各验算截面的毛截面特性和钢束位置的基础上，计算主梁净截面和换算截面的面23积、惯性矩及梁截面分别对重心轴、上梗肋与下梗肋的静矩，最后汇总成截面特性值总表，为各受力阶段的应力验算准备计算数据。61截面面积及惯矩计算611净截面几何特性计算在预应力阶段，只需要计算小截面的几何特性。计算公式如下截面积NAANA（其中N，2219773864ACMP）截面惯矩2NJSIIINAYY跨中翼缘全宽截面面积和惯矩计算表表61截面分块名称分块面积AI（CM2）分块面积到上缘距离YI（CM）分块面积对上缘静距SI（CM3）全截面重心到上缘距离YS（CM）分块面积的自身惯距II（CM4）DIYSYI（CM）PI（CM4）I（CM4）BB1195CM净截面毛截面8680008011695354875125008514349921613245213037扣管道面积3693019257109025略1173850882398310762426455500851434872106BB1230CM换算截面毛截面9240007574699837679715242907539714563056715582钢束换算面积325519256265875略1127941408759565576249635524290754286506四分点翼缘全宽截面面积和惯矩计算表表62截面分块名称分块面积AI（CM2）分块面积到上缘距离YI（CM）分块面积对上缘静距SI（CM3）全截面重心到上缘距离YS（CM）分块面积的自身惯距II（CM4）DIYSYI（CM）PI（CM4）I（CM4）BB1195CM净截面毛截面868008011695354875245008514349921613245459660扣管道面积3693189747007098略114548416158310762528382500851434625482BB1230CM换算截面毛截面924007574699837679625242907538813910256515326钢束换算面积3255189746176037略110123947147956557615979752429075408625024612换算截面几何特性计算1）整体截面几何特性计算在使用荷载阶段需要计算大截面（结构整体化以后的截面）的几何特性，计算公式如下截面积1OEPPAANAA截面惯矩21OEPPOSIIINAYYA以上式中,AI分别为混凝土毛截面面积和惯矩,PAA分别为一根管道截面积和钢束截面积；,JSOSYY分别为净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（钢束）数；EPA钢束与混凝土的弹性摸量比值，由表11得EPA565。支点翼缘全宽截面面积和惯矩计算表表63截面分块名称分块面积AI（CM2）分块面积到上缘距离YI（CM）分块面积对上缘静距SI（CM3）全截面重心到上缘距离YS（CM）分块面积的自身惯距II（CM4）DIYSYI（CM）PI（CM4）I（CM4）B1195CM净截面毛截面14624188961300964388802639710680941289058195167扣管道面积3693012524623636略12525788792142548125472802639710685775901B1230CM换算截面毛截面15184185981305533228680671251050821028772237618钢束换算面积32551252407526略12525102225155096134628