巩玉玺毕业设计.doc

毕业设计摘 要预应力混凝土梁式桥在我国桥梁建筑上占我重要的地位，在目前，对于中小跨径的永久性桥梁，无论是公路桥梁或者城市桥梁，都在尽量采用预应力混凝土梁式桥，因为这种桥梁具有就地取材，工业化施工，耐久性好，适应性强，。整体性好以及美观等多种优点。本设计采用装配式简支T梁结构，其上部结构由主梁、横隔梁、行车道板，桥面部分和支座等组成，显然主梁是桥梁的主要承重构件。其主梁通过横梁和行车道板连接成为整体，使车辆荷载在各主梁之间有良好的横向分布。桥面部分包括桥面铺装、伸缩装置和栏杆等组成，这些构造虽然不是桥梁的主要承重构件，但它们的设计与施工直接关系到桥梁整体的功能与安全，这里在本设计中也给予了详细的说明。本设计主要受跨中正弯矩的控制，当跨径增大时，跨中由恒载和活载产生的弯矩将急剧增加，是材料的强度大部分为结构重力所消耗，因而限制的起跨越能力，本设计采用27m标准跨径，合理地解决了这一问题。在设计中通过主梁内力计算、应力钢筋的布置、主梁截面强度与应力验算、行车道板及支座、墩台等等设计，完美地构造了一座装配式预应力混凝土简支T梁桥，所验算完全符合要求，所用方法均与新规范相对应。本设计重点突出了预应力在桥梁中的应用，这也正体现了我国桥梁的发展趋势。关键词：预应力，简支T梁，后张法，应力验算AbstractThe prestressed concrete beam plate bridge occupies my important status in our country bridge construction, in at present, regarding small span permanent bridge, regardless of is the highway bridge or the city bridge, all as far as possible is using the prestressed concrete beam plate bridge, because this kind of bridge has makes use of local materials, the industrialization construction, the durability is good, compatible, integrity good as well as artistic and so on many kinds of merits.This design uses assembly type simple support T beam structure, its superstructure by the king post, septum transversum beam, the lane board, the bridge floor part and the support and so on is composed, the obvious king post is the bridge main carrier. Its king post connects into the whole through the crossbeam and the lane board, enable the vehicles load to have the good traverse between various king posts .Bridge floor part including compositions and so on flooring, expansion and contraction installment and parapet, these structures although is not the bridge main carrier, but their design and the construction relates the bridge whole directly the function and the security, here has also given the detailed explanation in this design.This design mainly steps the sagging moment control, when the span increases, cross the bending moment which produces by the dead load and the live load the sharp growth, is the material intensity majority of consumes for the structure gravity, thus limits the spanning ability, this design uses the 27m standard span, has solved this problem reasonably. In the design through the king post endogenic force computation, the stress steel bar arrangement, king post section intensity and stress checking calculation, lane board and support, pillar Taiwan and so on designs, a structure assembly type prestressed concrete simple support T beam bridge, the checking calculation completely has conformed to the requirement perfectly, uses the method and the new standard corresponds. This design has highlighted the pre-stressed with emphasis in the bridge application, this has also been manifesting our country bridge trend of development. Key word: Pre-stressed， Simple support T beam，Tensioning，Stress checking calculation 前 言公路桥梁交通是为国民经济、社会发展和人民生活服务的公共基础设施，是衡量一个国家经济实力和现代化水平的重要标志。我国从“七五”开始，公路建设进入了高等级公路建设的新阶段，近几年随着公路等级的不断提高，路桥方面知识得到越来越多的应用，同时，各项规范也有了较大的变动，为掌握更多路桥方面知识，我选择了28m装配式预应力混凝土简支T梁设计这一课题。本设计是根据设计任务书的要求和公路桥规的规定，选定装配式预应力T形截面简支梁桥，该类型的梁桥具有受力均匀、稳定，且对于小跨径单跨不产生负弯矩，施工简单且进度迅速等优点。设计内容包括拟定桥梁纵,横断面尺寸、上部结构计算，下部结构计算，施工组织管理与运营，施工图绘制,各结构配筋计算，书写计算说明书、编制设计文件这几项任务。在设计中，桥梁上部结构的计算着重分析了桥梁在施工及使用过程中恒载以及活载的作用力，采用整体的自重荷载集度进行恒载内力的计算。按照新规范车道荷载进行布置活载，并进行了梁的配筋计算，估算了钢绞线的各种预应力损失，并进行预应力阶段和使用阶段主梁截面的强度，正应力及主应力的验算。下部结构采用以钻孔灌注桩为基础的墩柱，并分别对桥墩和桩基础进行了计算和验算。主要依据公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D062-2004）,公路桥涵地基与基础设计规范（JTJ 024-85、,公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（简称预规）JTG D602004公路桥涵设计通用规范（简称通用规范）在本次设计过程中，得到了指导老师司老师及本组其他组员的帮助，才使的这次设计得以顺利完成。在此，对老师和同学们表示衷心的感谢。由于公路桥梁工程技术的不断进步，技术标准的不断更新，加之本人能力所限，设计过程中的错误和不足再所难免，敬请各位老师给予批评指正。第1章 桥型设计方案根据现桥位地形、水文条件，并综合考虑工程的经济性和施工难易程度，本桥桥跨布置的单跨跨径宜在30m以上，设计车速为60km/h，单车道宽度为3.5m。因此选定简支T型梁、连续箱梁和连续刚构桥这三种桥型方案来进行方案比较。1.1 方案一：预应力钢筋混凝土简支梁（锥型锚具）1.1.1 基本构造布置设计资料 桥梁跨径及桥宽标准跨径：31m（墩中心距），全桥共：93米，分3跨主梁全长：30.96m桥面净空：净7+20.5=8 m计算跨径：30m1).上部构造为预应力混凝土T型梁，梁高1.9 m；下部构造为柱式墩身，肋板式桥台，桩基础；采用简支转连续施工。2).预应力混凝土T型梁是目前公路桥梁中经济合理的桥型之一。桥型能适应桥位环境，施工工艺成熟、安全可靠；采用简支转连续桥型，桥面连续，行车舒适，施工方便，工期较短。上部结构施工较连续梁和连续刚构要简单，材料用量和费用较少。能有效控制投资规模，造价最省。图1.1桥梁立面图1.1.2 设计荷载两侧防撞栏杆重量分别为5kN/m。材料及工艺本桥为预应力钢筋混凝土T型梁桥。混凝土：主梁采用50号混凝土，桥面铺装用30号混凝土；预应力钢筋：采用标准型低松弛钢绞线（17标准型），抗拉强度标准值=1860MPa，抗拉强度设计值=1260MPa，公称直径15.2mm，公称面积1400mm，弹性模量E=1.9510MPa，锚具采用夹片式群锚。简支梁的优点是构造、设计计算简单，受力明确，缺点是中部受弯矩较大，并且没有平衡的方法，而支点处受剪力最大，如果处理不好主梁的连接，就会出现行车不稳的情况1.2方案二：钢筋混凝土箱形拱桥1.2.1方案简介 本方案为钢筋混凝土等截面悬链线无铰拱桥。全桥分八跨，每跨均采用标准跨径60m。采用箱形截面的拱圈。桥墩为重力式桥墩，桥台为U型桥台。1.2.2尺寸拟定 本桥拟用拱轴系数m=2.24，净跨径为60.0m，矢跨比为1/8。桥面行车道宽9.0m,两边各设1.5m的人行道。拱圈采用单箱多室闭合箱，全宽11.2m，由8个拱箱组成，高为1.2m。拱箱尺寸拟定如图1.1图1.1箱梁尺寸拟定（1）拱箱宽度：由构件强度、刚度和起吊能力等因素决定，一般为130160cm。取140cm。（2）拱壁厚度：预制箱壁厚度主要受震捣条件限制，按箱壁钢筋保护层和插入式震动棒的要求，一般需有10cm，若采用附着式震捣器分段震捣，可减少为8cm,取8cm。（3）相邻箱壁间净宽：这部分空间以后用现浇混凝土填筑，构成拱圈的受力部分，一般用1016cm，这里取16cm。（4）底板厚度：614cm。太厚则吊装重量大，太薄则局部稳定性差且中性轴上移。这里取10cm。（5）盖板：有钢筋混凝土板和微弯板两种型式，最小厚度68cm,这里取8cm。（6）现浇顶部混凝土厚度：一般不小于10cm，这里取10cm。（7）横隔板：多采用挖空的钢筋混凝土预制板，厚68cm，间距3.05.0m。横隔板应预留人行孔，以便于维修养护。这里取厚6cm。1.2.3桥面铺装及纵横坡度 桥面采用沥青混凝土桥面铺装，厚0.10m。桥面设双向横坡，坡度为2.0%。为了排除桥面积水，桥面设置预制混凝土集水井和10cm铸铁泄水管，布置在拱顶实腹区段。双向纵坡，坡度为0.6%。1.2.4施工方法 采用无支架缆索吊装施工方法，拱箱分段预制。采用装配整体式结构型式，分阶段施工，最后组拼成一个整体。1.2.5总结预应力混凝土连续箱梁也是目前公路大跨径桥梁中经常采用的桥型之一。结构受力合理，变形小；桥面连续，行车舒适；较T型梁增加了施工的难度和工期；材料用量和费用较T型梁要多一些。上部构造施工采用移动支架一次性投入费用要高；且由于增加了大吨位支座，日后维护费用要增加。1.3 桥型方案三：预应力混凝土连续刚构方案（比较方案）桥梁全长：93m （1）上部构造为预应力混凝土变高度箱梁，根部高4.5m，跨中高2.0m；下部构造为空心矩形截面墩身、肋板式桥台，桩基础；采用挂篮悬臂浇筑施工。（2）预应力混凝土连续刚构桥外型美观，是目前公路大跨径桥梁中经常采用的桥型之一，尤其是墩身高度很高时,更能体现出它的优势。该桥型连续，行车舒适；但上部结构施工工序较T型梁和连续梁要多、周期较长，造价较高。鉴于桥位处的地形条件，河流断面宽约70m，桥墩高28m左右，且由于连续刚构桥桥梁上部结构建筑高度较高，如采用该方案需要提升桥面标高，增加桥头引道长度。结合投资规模、和考虑施工的难度，本桥不适合于修建连续刚构桥。方案的最终确定：经考虑，简直梁的设计较简单，受力的点明确，比较适合初学者作为毕业设计用，因此我选着了方案一。第2章 上部结构设计2.1 计资料及结构布置2.1.1 设计资料（1）桥梁跨径及桥宽 标准跨径：31m（墩中心距离）； 主梁全长：30.96m； 计算跨径：30m； 桥面净空：分离式，7m（行车道）+20.5m（防撞护栏）2 ，中间间距1m（2）设计荷载 公路-级 每侧防撞栏重力的作用力为5KN/m。（3）材料及工艺混凝土：主梁用C50，弹性模量E=3.4510MPa，抗压强度标准值=32.4MPa，抗压强度设计值=22.4MPa，抗拉强度标准值=2.65MPa，抗拉强度设计值=1.83MPa。桥面铺装：用9cm厚的C30混凝土垫层（重度为24kN/m）和7cm厚的沥青混凝土面层（重度为24kN/m） 预应力钢筋：采用标准型低松弛钢绞线（17标准型），抗拉强度标准值=1860MPa，抗拉强度设计值=1260MPa，公称直径15.2mm，公称面积1400mm，弹性模量E=1.9510MPa，锚具采用夹片式群锚。 普通钢筋: 直径大于等于12mm的采用HRB400级钢筋，抗拉强度标准值=400MPa，抗拉强度设计值=330MPa。直径小于12mm的均用HRB335级钢筋，抗拉强度标准值=335MPa，抗拉强度设计值=280MPa。（4）设计依据 （一）交通部颁公路工程技术标准（JTG B012003） （二）交通部颁公路桥涵设计通用规范（JTG D602004） （三）交通部颁公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D622004）（5）施工方法：采用后张法施工，预制主梁时，预留孔道采用预埋金属波纹管成型，钢绞线采用TD双作用千斤顶两端同时张拉。 2.1.2 横截面布置（1）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。翼板的宽度为2000mm,由于宽度较大，为了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：预应力、运输、吊装阶段的小截面（b1=1500mm)和运营阶段的大截面（b2=2000mm)。净7m+20.5m的桥宽选用四片主梁。（2）主梁跨中主要尺寸拟定 1）主梁高度 预应力简支梁桥的主要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。本桥采用1900mm的主梁高度比较合适。 2）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。预置T梁的翼板厚度取用150mm，翼板跟部加厚到250mm以抵抗翼缘跟部较大的弯矩。 腹板厚度取为200mm 。马蹄宽400mm，高200mm，与梁肋做三角过渡，高200mm。按照以上拟订的外形尺寸就可以绘出主梁各部分尺寸图（见图2.1） 图2.13）计算截面几何特征 将主梁跨中截面划分成五个规则图形的小单元，截面几何特征列表计算见表2.1。跨中截面几何特征计算表 表2.1分块名称分块面积分块面积形心至上缘距离分块面积对上缘静距分块面积的自身惯矩（cm)分块面积对截面形心的惯矩(1)(2)(3)(4)(5)（7）=（4）+（6）大毛截面翼板30007.5225005625056.749658282.8 9714533三角承托65018.3311914.53611.145.911370023.31373634腹板310092.52867506206458-28.262475745.68682204下三角200163.33326664444.4-99.091963765.21968210马蹄80018014400026666.7-115.7610720302107469697750497830.532485550小毛截面翼板22507.51687542187.562.8288792938921481三角承托65018.3311914.53611.151.991756924.11760535腹板310092.52867506206458-22.181525052.47731510下三角200163.33326664444.4-93.0117301721734616马蹄80018014400026666.7-109.68962376296504297000492205.529798571 大毛截面全截面重心至两顶距离 小毛截面全截面重心至两顶距离 4）检查截面效率指标（希望在0.5以上） 上核心距： 下核心距： 截面效率指标： 表明以上初拟的主梁跨中截面是合理的。2.1.3 横截面沿跨长变化横截面沿跨长的变化，该梁的翼板厚度不变，马蹄部分逐渐抬高，梁端处腹板加厚到与马蹄等宽，主梁的基本布置到这里就基本结束了。2.1.4 横隔梁的布置由于主梁很长，为了减小跨中弯矩的影响，全梁共设了五道横隔梁，分别布置在跨中截面、两个四分点及梁端，其间距为7.5m。2.2 主梁作用效应计算2.2.1 永久作用效应计算（1）永久作用集度 1）预制梁自重 跨中截面段主梁的自重 马蹄抬高与腹板宽度段梁的自重 支点段梁的自重 边主梁的横隔梁 中横隔梁体积 端横隔梁体积 故半跨内横隔梁重力为 预制梁永久作用集度 2）二期永久作用 现浇T梁翼板集度 边梁现浇部分横隔梁 一片中横隔梁（现浇部分）体积： 一片端横隔梁（现浇部分）体积： 故： 铺装 9cm混凝土铺装： 7cm沥青铺装： 若将桥面铺装均摊给四片主梁，则： 栏杆 两侧防撞护栏分别为5KN/m 若将两侧防撞栏均摊给四片主梁，则： 边梁二期永久作用集度： （2）永久效应如图2.2所示，设x为计算截面离左支座的距离 主梁弯矩和剪力的计算公式分别为： 图2.2主梁弯矩和剪力图永久作用效应计算表 表2.2作用效应跨中四分点变化点支点一期弯矩（KNm)2219.621664.721025.960剪力(KN)0147.98217.03295.95二期弯矩（KNm)1283.63962.72593.320剪力(KN)085.58125.51171.15弯矩（KNm)3503.252627.441619.280剪力(KN)0233.26342.54467.12.2.2 可变作用效应计算（1）冲击系数和车道折减系数 按桥规4.3.2条规定，结构的冲击系数与结构的基频有关，因此要先计算结构的频率。简支梁桥的频率可采用下列公式估算： 其中： 根据本桥的基频，可计算出汽车荷载的冲击系数为： 按桥规4.3.1条，当车道为两车道时，不需进行横向折减,。（2）计算主梁的荷载横向分布系数 1）跨中的荷载横向分布系数本桥跨中内设5道横隔梁，具有可靠地横向联系，且承重结构的长宽比为: 因此采用修正的刚性横梁法来绘制横向影响线并计算横向分布系数 主梁的抗弯及抗扭惯性矩和 =32485550=0.32485550 对于T形梁截面，抗扭惯性矩可以近似按下式计算： 式中：相应为单个矩形截面的宽度和高度矩形截面抗扭刚度系数 梁截面划分成单个矩形截面的个数 对于跨中截面，翼缘板的换算平均厚度： 马蹄部分的换算平均厚度： 图2.3给出了的计算图示，的计算见表2.3图2.3 的计算 表2.3 分块名称翼缘板20018.60.0931/30.0042899腹板141.4200.1410.3030.0034275马蹄40300.750.180.0019440.0096614 计算抗扭修正系数 此设计中主梁的间距相同，同时将主梁近似看成等截面，则得： 式中 ： G=0.425E l=30m =0.00966144=0.0386456() =3m =1m =-1m =-3m =0.3248555 计算得 =0.7436 按修正的刚性横梁法计算横向影响线竖坐标值： 式中：n=4 计算所得的值列于表2.4内值表2.4梁号10.58460.36150.1385-0.084620.36150.28720.21280.1385 计算荷载横向分布系数 1、2号梁的横向影响线和最不利布载图式如图2.4所示。图2.4跨中处荷载横向分布系数计算图 对1号梁： 对2号梁： 取荷载横向分布系数=0.62272）支点截面的荷载横向分布系数采用杠杆原理方法计算，首先绘制横向影响线图（如下图2.5所示），在横向按最不利荷载布置。图2.5 支座处荷载横向分布系数计算图 对于号梁： 对于号梁： 3）横向分布系数汇总，下表2.5：横向分布系数汇总表表2.5荷载类别公路I级0.62270.550.52050.7250.52050.7250.62270.55（3）车道荷载的取值 根据桥规4.3.1条的均布荷载标准根据公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2004）公路-I级车道荷载的均布荷载标准值=10.5KN/m车道荷载的集中荷载标准值计算剪力效应时， （4）计算可变作用效应 主梁活载弯矩时，均采用全跨统一的横向分布系数m,鉴于跨中和四分点剪力响线的较大坐标位于桥跨中部，故也按不变的m来计算。求支点和变化点截面活载剪力时，由于主要荷重集中在支点附近而应考虑支撑条件的影响，按横向分布系数沿桥跨的变化曲线取值，即从支点到四分之一之间，横向分布系数用m, m直线插入其区段均取m值。 1）跨中截面最大弯矩和最大剪力（如图2.6所示）式中： S所求截面的弯矩或剪力 （1+）汽车荷载的冲击系数，等于1.236 多车道桥涵的汽车荷载折减系数，等于1 m主梁的横向分布系数 使结构产生最不利效应的同号影响线的面积 y所加载影响线中一个最大影响线峰值 故 不计冲击系数 图2.6跨中截面 2）求四分点截面的最大弯矩和最大剪力（如图2.7所示） 不计冲击系数 图2.7四分点截面图 3）求支点截面的最大剪力（如下图2.8） 不计冲击系数 4）求变化点截面的最大弯矩和最大剪力（如下图2.9）图2.8 支点截面图2.9变化点截面 不计冲击系数 2.2.3主梁作用效应组合按桥规4.1.64.1.8条规定，根据可能同时出现的作用效应选择了三种最不利效应组合：正常使用短期效应组合和长期效应组合、标准效应组合和承载能力极限状态基本组合（如下表2.6所示）主梁作用效应组合表2.6 序号荷载类别跨中截面四分点截面变化点截面支点(KNm)(KN)(KNm)(KN)(KNm)(KN)(KN) 第一期永久作用2219.6201664.72147.981025.96217.03295.95 第二期永久作用1283.630962.7285.58593.32125.51171.15现浇湿接缝210.940158.214.0697.520.6328.13 总永久作用=+3503.2502627.44233.261619.28342.54467.1 可变作用不计冲击2043.24129.131532.43212.09893.10242.04280.25可变作用计冲击2525.44159.61894.08262.141103.87299.16346.39 标准组合=+6028.69159.64521.52495.42723.15641.7813.49 极限组合=1.0（1.2+1.4）7739.52223.445804.64646.913488.55829.871045.47短期组合=0.71430.2790.391072.7148.46625.17169.43196.18长期组合=0.4817.351.65612.9784.84357.2496.82112.12.3钢筋面积的估算及钢束位置2.3.1预应力钢筋截面积的估算 （1）按构件正截面抗裂性要求估算预应力钢筋数量 本设计按A类部分预应力混凝土构件考虑，根据跨中截面抗裂要求，可得到跨中截面所需的有效预加力为： 式中： 正常使用极限状态按作用短期效应组合计算得弯矩值，4933.52 KNm 混凝土C50抗拉强度标准值，2.65 MPa A构件混凝土全截面面积，775000 mm 预应力钢筋的合力作用点至截面重心轴的距离，设预应力钢筋截面重心距截面下缘为=100 mm ，则 W构件全截面对抗裂验算边缘弹性抵抗矩，所以有效预加力合力为: 预应力钢筋的张拉控制应力为，预应力损失按张拉控制应力的20%估算，则需要预应力钢筋的面积为采用3束715.2钢绞线，预应力钢筋的截面积为。采用夹片式群锚，金属波纹管成孔。2.3.2预应力钢筋布置 （1）跨中截面预应力钢筋的布置后张预应力混凝土受弯构件的预应力管道布置应符合公路桥规中的有关构造要求。参考已有的设计图纸并按公路桥规中的构造要求，对跨中截面的预应力钢筋进行初步设置（见图2.10）图2.10 端部及跨中预应力钢筋布置图 （2）其他截面钢束位置及倾角计算 钢束弯起形状、弯起角及其弯曲半径采用直线段中接圆弧曲线段的方式弯曲。为使预应力钢筋的预加力垂直作用于锚垫板，N1、N2、N3弯起角均取。各钢束的弯曲半径为、。钢束各控制点位置的确定以N3号钢束为例，其弯起布置如图2.11所示由确定导线点距锚固点的水平距离 由确定弯起点距导线点的水平距离 所以弯起点至锚固点的水平距离为图2.11 曲线预应力钢筋计算图 则弯起点至跨中截面的水平距离为 根据圆弧切线的性质，图中弯止点沿切线方向至导线点的距离与弯起点至导线点的水平距离相等，所以弯止点至导线点的水平距离为 故弯止点至跨中截面的水平距离为 同理可计算N1、N2的控制点的位置，将各钢束的控制参数汇总与表2.7各钢束弯曲控制要素表表2.7钢束号升高值（mm）弯起角（）弯起半径R（mm）支点至锚固点的水平距离d（mm）弯起点至跨中截面的水平距离Xk（mm）弯止点距跨中水平距离（mm）N117008450001436116874N2950830000249710311279N35008150003121141713505各截面钢束位置及其倾角计算仍以N3号钢束为例（如图2.11），计算钢束上任一点i离梁底距离及该点处钢束的倾角，式中为钢束弯起前其重心至梁底的距离，为i点所在计算截面处钢束位置的升高值。计算时，首先应判断出i点所在的区段，然后计算及，即当时，i点位于直线段还未弯起，故，当时，i点位于圆弧弯曲段，及按下式计算，即 当时，i位于靠近锚固端的直线段，此时，按下式计算，即各截面钢束位置及其倾角计算值详见表2.8各截面钢束位置及其倾角计算表 表2.8计算截面钢束编号（mm）（mm）（mm）()(mm)(mm)跨中截面N16116263为负值，钢束尚未弯起00100N271034176N3114172088L/4截面N161162638526626N2710341760.7583103N3114172088为负值，钢束尚未弯起00100变化点截面N16116263810181118N2710341767.464254354N3114172088为负值，钢束尚未弯起00100支点截面N16116263815801680N2710341768815915N31141720888356456 钢束平弯段的位置及平弯角N1、N2、N3三束预应力钢绞线在跨中截面布置在同一水平面上，而在锚固端三束钢绞线则都在肋板中心线上。为实现钢束的这种布筋方式，N2、N3在主梁肋板中必须从两侧平弯到肋板中心线上。为了便于施工中布置预应力管道，N2、N3在梁中的平弯采用相同的形式，其平弯位置如图2.12所示。平弯段有两段曲线弧，每段曲线弧的弯曲角为。图2.11 钢束平弯示意图2.3.3非预应力钢筋截面积估算及布置按构件承载能力极限状态要求估算非预应力钢筋数量。在确定预应力钢筋数量后，非预应力钢筋数量根据正截面承载能力极限状态的要求来确定。按公路桥规规定，T梁截面受压翼缘有效宽度取下列三者中的最小值：（1）简支梁计算跨径的1/3。即10000mm。 (2)相邻两梁的平均间距。即2000mm。(3),式中b为梁腹板宽度200mm，为承托长度0，为受压翼缘悬出板厚度，取平均值为186mm。故。故取 设预应力钢筋和非预应力钢筋的合力点到截面底边的距离为a=80mm,则有先假定为第一类T型截面，由公式计算受压区高度x,即求得 则根据正截面承载力计算所需要的非预应力钢筋的截面积为；采用7根直径为20mm的HRB400钢筋，提供的钢筋截面积为As=2200（mm）在梁底布置成一排（图2.12），其间距为50mm，钢筋重心到底边的间距为 。图2.122.4主梁截面几何特性计算 后张法预应力混凝土梁主梁截面几何特性应根据不同的受力阶段分别计算。本设计的T梁从施工到运营经历了如下三个阶段。 （1）主梁预制并张拉预应力钢筋主梁混凝土达到设计强度的90%后，进行预应力的张拉，此时管道尚未压浆，所以其截面特性为计入非预应力钢筋的影响（将非预应力钢筋换算为混凝土）的净截面。该截面的截面特性计算中应扣除预应力管道的影响，T梁翼板宽度为1500mm。 （2）灌浆封锚，主梁吊装就位并现浇500mm湿接缝预应力钢筋张拉完成并进行管道压浆、封锚后，预应力钢筋能够参与截面受力。主梁吊装就位后现浇500mm湿接缝，但湿接缝还没有参与截面受力，所以此时的截面特性计算采用计入预应力钢筋和非预应力钢筋影响的换算截面，T梁翼板宽度仍为1500mm。 （3）桥面、防撞护栏施工和营运阶段桥面湿接缝结硬后主梁即为全截面参与工作，此时截面特性计算采用计入预应力钢筋和非预应力钢筋影响的换算截面，T梁翼板宽度为2000mm。截面几何特性的计算以列表进行，以跨中截面为例列表于表2.9。同理，可求得其他受力阶段控制截面几何特性如表2.10。第一阶段跨中截面几何特性计算表 表2.9 分块名称分块面积重心至梁顶距离 对梁顶边的面积距自身惯性矩截面惯性距混凝土全截面非预应力钢筋换算面积预留管道面积-370/4净截面面积注： 各控制截面不同阶段的截面几何特性汇总表表2.10受力阶段计算截面阶段1孔道压浆前跨中截面699.008298.0974.2432.4892.716L/4截面699.008302.24.2842.5303.291变化点截面699.008306.7324.3232.5764.602支点截面970.549361.8384.673.21633.442阶段2管道结硬后至湿接缝结硬前跨中截面724.224327.4194.4042.8313.099L/4截面724.224322.7254.3772.7763.641变化点截面724.224317.5454.3342.724.936支点截面995.765362.8174.6663.23334.423阶段3湿接缝结硬后跨中截面799.224357.6675.2742.9273.188L/4截面799.224352.6785.2232.8793.718变化点截面799.224347.0795.1732.8244.923支点截面1070.765396.6975.4463.38625.6602.5持久状况截面承载能力极限状态计算2.5.1正截面承载力计算一般取弯矩最大的跨中截面进行正截面承载力计算 （1）求受压区高度x先按第一类T型截面梁，略去构造钢筋影响，由 得到 受压区全部位于翼板内，说明确实是第一类T型截面梁。 （2）正截面承载力计算跨中截面的预应力钢筋和非预应力钢筋的合力作用点到截面底边距离a为所以 截面抗弯承载力 跨中截面正截面承载力满足要求。2.5.2斜截面承载力计算 （1）斜截面抗剪承载力计算预应力混凝土简支梁应按规定需要验算的各个截面进行斜截面抗剪承载力验算，以下以变化点截面处的斜截面为例进行斜截面抗剪承载力验算。首先，根据公式进行截面抗剪计算的上下限复核，即式中：验算截面处剪力组合设计值，为829.87KN 混凝土强度等级，为50MPa b腹板厚度，为200mm 相应于剪力组合设计值处的截面有效高度，即自纵向受拉钢筋合力点（包括 预应力钢筋和非预应力钢筋）至混凝土受压边缘的距离，这里纵向受拉钢筋合力点距截面下缘的距离为所以 预应力提高系数，为1.25代入上式得 计算表明，截面尺寸满足要求，但需配置抗剪钢筋。斜截面抗剪承载力按公式 计算。 斜截面内混凝土和箍筋共同的抗剪承载力设计值与斜截面相交的预应力弯起钢筋抗剪承载力设计值 式中：异号弯矩影响系数，为1.0 预应力提高系数，为1.25 受压翼缘影响系数，为1.1 箍筋选用双肢直径为10mm的HRB335钢筋，间距，则。故 采用全部3束预应力钢筋的平均值，即 。 所以 =878.318（KN） 变化点截面处斜截面抗剪满足要求。非预应力构造钢筋作为承载力储备，未予考虑。 （2）斜截面抗弯承载力由于钢束均锚固于梁端，钢束数量沿跨长方向没有变化，且弯起角度缓和，其斜截面抗弯强度一般不控制设计，故不另行验算。2.6钢束预应力损失估算2.6.1