贵溪大桥桥梁结构设计.doc

贵溪大桥桥梁结构设计第一章 基本资料1.1 概况贵溪大桥位于鹰潭至贵溪的雄鹰大道上，而贵溪市处于信江河拐弯处，河流把半个城市都包围了，贵溪西、南地区往市里走的路线被河流截断，原先架设的一座桥连通市区，现在已经饱经风霜。所以现在为减少原有拱桥的压力，就必须另外再建造一座桥，用来缓解原桥的交通压力，使交通更为畅通无堵。该公路建成后，形成该地区的公路主骨架和快速通道，改善该地区的交通状况和投资环境，有力地支援江西西部落后地区的工业建设。1.1.1 地质条件贵溪地质条件比较好。地质条件为：亚粘土部分分布，厚度34m；强风化砂岩，全场分布，厚度810m；弱风化砂岩，全场分布，厚度610m；弱风化断层角砾岩，部分分布，厚度34m；变质砂岩以及弱风化片岩，分布至探测深度。1.1.2 水文条件根据水文站多年历史统计资料进行分析计算，该桥桥位处百年一遇水位为2.80m。该地区不需要通航，该地区降水量多年平均值为1465.1mm、最大年为2121.7mm、最小年为940.3mm，丰、枯年降水量之比为2.26。其中39月的降水量占全年总量的79%，主要降水量为春雨、梅雨和台风雨。而流域的大洪水主要由春雨和台风雨所形成。1.1.3 气象条件贵溪市属中亚热带温暖湿润季风气候区，具有四季分明、气候温和、雨量丰沛、日照充裕、无霜期长的特点。在春季因冷暖交替，天气多变；汛期常有暴雨，有时酿成水灾；盛夏酷热；秋季天高气爽；往往有伏、秋旱发生；冬季较温暖、霜雪较少。按气候标准分季，则冬夏长而春秋短（春季70天、夏季120天、秋季62天、冬季113天）年平均气温18.1；最热月（7月）平均29.7，最冷月（1月）平均5.6，年极端最高温度41.0（1991年7月23日出现在鹰潭），年极端最低温度-15.1（1991年12月29日出现在余江），0以上的正积温平均为6586.4；10的有效积温达5705.6；持续天数平均有252天。无霜期平均达264天。年平均降水量为1889.2毫米，平均降水日数有186天；汛期（4至6月）降水占全年的48.3%，旱季（7-9月）占20%。一日最大降水量为281.2毫米；最长连续阴雨日数为17天，最长无降雨日数为51天。1.2 主要设计技术标准1、设计荷载：公路II级。2、桥梁宽度：全桥采用双向4车道，由7片预应力混凝土T型梁组成，每片T型梁宽：1.6 m，梁间缝宽：0.6 m，主梁间距：2.2 m，人行道宽：1.5 m 2=3m，行车道：14 m，路肩12=2m， 所以桥宽为：19.0 m 。3、桥面铺装及坡度： 桥面采用沥青混凝土桥面铺装，厚6cm。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1.5%。4、截面形式：T型梁5、材料： 砼：梁体砼标号 C50 封端砼标号 C50 钢筋：纵向预应力钢筋采用15.2钢绞线（极限抗拉强度1860MPa），普通钢筋采用HRB335钢筋。 锚具：OVM型预应力张拉锚固体系，选用与之配套的YWC型千斤顶。 支座：采用板式橡胶支座。6、设计洪水频率：1/100。85中央广播电视大学本科毕业设计（论文） 第二章 方案比选第二章 方案比选2.1 比选方案的主要标准桥梁方案比选有四项主要标准：安全，适用，经济与美观，其中以安全与经济为重。积极采用国内外的新结构、新材料、新工艺和新设备，以便于桥梁的建造和架设、减少劳动强度、加快施工进度、提高施工效率、保证工程质量和施工安全。桥梁设计应满足以下几个方面的要求：满足交通功能要求，符合地区的发展规划；桥梁结构造型简洁、美观，尽量采用有特色的新结构；桥型方案要保证受力合理、施工技术可靠、施工方便、反映新的科技成果。2.2 方案编制（1）悬臂桥图2.1 悬臂桥（2）T型钢构桥图2.2 T型钢构桥（3）先简支后连续梁T型梁桥图2.3 先简支后连续梁T型梁桥（4）斜拉桥图2.4 斜拉桥2.3 方案比选表2-1 方案比选表 悬臂桥T形刚构桥预应力混凝土简支T形梁桥斜拉桥适用性1桥墩上为单排支座，可以减小桥墩尺寸2主梁高度可较小，降低结构自重，恒载内力减小超静定结构容易受温度、混凝土收缩徐变作用、基础不均匀沉降等影响，容易造成行车不顺1施工方便。2适合中小跨径。3结构尺寸标准化。跨越能力大安全性1在悬臂端与挂梁衔接处的挠曲线折点不利行车。2梁翼缘受拉，容易出现裂缝，雨水浸入梁体成为安全隐患建国初期大量采用目前国内大量采用，安全，行车方便。1行车平稳2索力调整工序比较繁复，施工技术要求高美观性做成变截面梁较漂亮结构美观结构美观具有现代气息，结构轻盈美观。经济性支架昂贵，维修费用高用钢量大，费用大造价较低，工期较短，安装简便造价最高按桥梁的设计原则，造价低、材料省、施工难度小、劳动力少和桥型美观的方案应优先采用。纵观桥梁的发展，悬臂桥已经基本不采用，由于是跨线桥，跨度不大，斜拉桥一般用于大跨度的跨海、跨河大桥，经过上述方案的比较，决定采用预应力混凝土T形梁桥。中央广播电视大学本科毕业设计（论文） 第三章 主梁设计第三章 主梁设计3.1 设计资料（1）设计跨径：标准跨径（墩中心距离） 36.00 m，简支梁计算跨径(相邻支座中心距离) 36-0.5=35.50 m，主梁全长 36 - 0.04= 35.96 m，桥长（六跨）L=366=216 m 。（2）荷载：公路II级；人群：3kN/m2；每侧栏杆、人行道的重量分别为1.50kN/m和3.6kN/m。（3）设计速度：60 km/h；车道数：双向四车道（不设中央分隔带）；桥面净空：设为5 m。（4）材料及工艺：混凝土：主梁C50混凝土。钢绞线：预应力钢束采用15.2钢绞线，每束7根，全梁7束；钢筋：直接大于等于12mm的采用HRB335，直径小于12mm的采用HPB235钢筋。采用后张法施工工艺制作主梁。预制时，预留孔道采用内径70mm、外径77mm的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装啦，锚具采用夹片式群锚。主梁安装就位后现浇600mm宽的湿接缝，最后施工混凝土桥面铺装层。（5）基本数据（见表3-1）表3-1 材料及特性项目符号单位数据C50混凝土立方强度弹性模量轴心抗压标准强度50.0032.40 表3-1 材料及特性（续表）项目符号单位数据C50混凝土轴心抗拉标准强度轴心抗压设计强度轴心抗拉设计强度2.6522.401.83短暂状态容许压应力20.72容许拉应力1.76持久状态标准荷载组合容许压应力16.20容许主压应力19.44短期效应组合容许拉应力0.00容许主拉应力1.5915.2钢绞线标准强度弹性模量抗拉设计强度最大控制应力186012601395普通钢筋HRB335抗拉标准强度335抗拉设计强度280HPB235抗拉标准强度235抗拉设计强度195材料重度钢筋混凝土钢绞线25.0078.503.2 横截面布置3.2.1 主梁间距和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，故在许可的条件下应适当加宽T梁翼板。但标准设计主要为配合各种桥面宽度，使桥梁标准化而采用统一的主梁间距。交通部公路桥涵标准图（78年）中，钢筋混凝土和预应力混凝土装配式简支T形梁跨径从16m到50m。在吊装起重量允许时，主梁间距采用1.82.2m为宜，过去，我国较多采用1.6m的主梁间距，在主梁间距为2.2 m的标准图（JT/GQS 02584）中，其预制宽度为1.6 m，吊装后接缝宽为0.6 m 。考虑人行道适当挑出0.95 m，人行道宽为：21.5=3.0 m，行车道宽：72 =14 m，右侧路肩：12=2 m，所以桥宽则用八片T型梁，如图3.1。图3.1 T型梁桥横断面图（单位：cm）图3.2 T型梁桥纵断面图（单位：cm）3.2.2 主梁跨中截面细部尺寸（1）主梁预应力混凝土简支梁桥的主梁高度与其跨径之比通常在1/141/25，本设计取2.0 m。主梁截面细部尺寸：为了增强主梁间的横向连接刚度，除设置端横隔梁外，还设置4片中横隔梁，间距为45.92m，共6片。T型梁翼板厚度为15cm，翼板根部加到19cm以抵抗翼缘根部较大弯矩。为了翼板与腹板连接和顺，在截面转角处设置圆角，以减小局部应力和便于脱模。在预应力混凝土梁中腹板处因主拉力很小，腹板厚度一般由布置孔管的构造决定，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。标准图的T梁腹板厚度均取20cm。腹板高度1460cm。马蹄尺寸基本由布置预应力钢束的需要来确定，实践表明马蹄面积占截面面积的1020为合适。这里设置马蹄宽度为50cm，高度20cm。马蹄与腹板交接处做成45斜坡的折线钝角，以较小局部应力。这样的配置，马蹄面积占总面积15.75，按上述布置，可绘出预制梁跨中截面，如图3.3所示。马蹄在离支点支点3m逐渐抬高，在距梁端一倍梁高范围内（200cm）将腹板加厚到与马蹄同宽。变化点截面（腹板开始加厚区）到支点的距离为300cm，中间还设置一节长为200cm的腹板加厚的过渡段，见图3.2。 图3.3 主梁T型梁横截面图（单位：mm）（2）横隔梁预应力梁的横隔梁与马蹄的斜坡下端齐平，其中部可挖空，以减少质量和利于施工。横隔梁的厚度一般为1518cm，本设计中横隔梁厚度取15cm。横隔梁的刚度越大，梁的整体性越好，在荷载作用下个主梁越能更好的共同努力受力。端横隔梁是必须设置的，跨中的横隔梁将随跨径的大小宜每隔5.010m设置一道，本设计中，每隔5.92m设置一道。3.3 梁毛截面几何特性计算3.3.1 截面几何特性预制时翼板宽度为1.60m，使用时用2.2m，分别计算这二者的截面特征。可以采用分块面积法和节线法。计算公式如下：毛截面面积：各分块面积对上缘的面积矩：毛截面重心至梁顶的距离：毛截面惯性矩计算用移轴公式：式中：分块面积； 分块面积的重心至梁顶的距离；毛截面重心至梁顶的距离；分块面积对其自身重心轴的惯性矩。中主梁跨中毛截面的几何特性在预制阶段如图3.4及表3-2。图3.4 预制梁跨中横截面（单位：mm）表3-2 跨中截面(跨中与L/4截面同)毛截面几何特性 分块号分块面积 (2)yi(cm)Si=Ai*yi(Cm3)(ys-yi)(cm)Ix= (ys-yi )2(Cm4)Ii(Cm4)24007.51800073.475129.541050.4510511216.31825.664.6754.6841050.000995105330097.5321750-16.0258.474410574.86910522517038250-89.02517.83221050.02811051000190190000-109.025118.86451050.333105合计中主梁跨中毛截面的几何特性在使用阶段如图3.5及表3-3。图3.5 使用阶段跨中横截面（单位：mm）边主梁截面与中主梁的翼缘宽度有差别，翼缘190cm，如图3.6，图3.6 左边主梁（单位：mm）表3-3 中主梁跨中毛截面的几何特性 分块号分块面积 (2)yi(cm)(Cm3)(ys-yi)(cm)Ix= (ys-yi )2(Cm4)Ii(Cm4)33007.52475065.144140.0431050.618710511216.31825.656.3443.55561050.000995105330097.5321750-24.85620.38810574.86910522517038250-97.35621.32591050.02811051000190190000-117.356137.72431050.333105合计3.3.2 检验截面效率指标以跨中截面为例：根据设计经验，预应力混凝土T型梁在设计时，检验截面效率指标取0.450.55，且较大者亦较经济。上述计算表明，初拟的主梁跨中截面是合理的。中央广播电视大学本科毕业设计（论文） 第四章 行车道板计算第四章 行车道板计算T梁翼板构成铰接悬臂板，荷载为公路级，桥面铺装6cm沥青混凝土。4.1 恒载及其内力以纵向1m宽的板条进行计算（1）每延米板上的恒载g：桥面铺装层 T梁翼板自重 式中 自承托起点至肋中心线之间板的任一验算截面的计算高度；不计承托时板的厚度；自承托起点至肋中心线之间的任一验算截面的水平距离；承托下缘与悬臂板底得夹角，当1/3时，取1/3。合计：（2）每延米宽板条的恒载内力弯矩 剪力 4.2 汽车荷载产生的内力将加重车后轮作用于铰缝中轴上（见图4.1），后轴作用力为P2120kN，轮压分布宽度如图4.2所示。对于汽车后轮的着地长度为，（由桥规查得），则得：图4.1 悬臂板计算图式图4.2 汽车计算图式荷载对于悬臂根部的有效分布宽度：式中：d最外两个荷载的中心距离。冲击系数 （在桥面板内力计算中通常为0.3）作用于每延米宽板条上的弯矩为：作用于每延米宽板条上的剪力为： 4.3 内力组合承载能力极限状态内力组合计算（表4-1）表4-1 承载能力极限状态内力组合计算基本组合所以，行车道板的设计内力为 正常使用极限状态内力组合计算（表4-2）表4-1 承载能力极限状态内力组合计算基本组合中央广播电视大学本科毕业设计（论文） 第五章 主梁内力计算及配筋第五章 主梁内力计算及配筋5.1 恒载内力计算（1）主梁预制时的自重（一期恒载）g1：此时翼板宽1.60 m按跨中截面计算，主梁每延米自重（即先按等截面计算）中主梁：0.70372517.5925 (0.7037为Am，25为50号混凝土的容重，单位)内、外边梁：由马蹄增高所增加的重量折成每延米重： 由梁端腹板加宽所增加的重力折算成恒载集度：主梁端部截面如图5.15.1 主梁端部截面（单位：mm） 边主梁的横隔梁：内横隔梁体积（见图5.2）： 图5.2 内横隔梁图（单位：mm）端横隔梁体积（见图5.3）：图5.3 端横隔梁图（单位：mm） 每延米自重总和中主梁：内、外边梁：（2）桥面板间接头（第二期恒荷载）中主梁 外边梁：（3）栏杆、人行道、桥面铺装（三期恒载）：桥面坡度以盖梁做成斜面坡找平，桥面铺装厚度取6cm，沥青混凝土的重力密度取=23。一侧栏杆1.5，一侧人行道3.60；外边梁 中梁 （4）主梁恒载总和（见表5-1）表5-1 主梁恒载总和 荷载第一恒载第一恒载第一恒载总和g外边梁22.33811.1257.1730.6331中主梁21.03322.253.03626.3192（5）主梁恒载内力计算见图5.4，设为计算截面离左支点的距离，并令，则：主梁弯矩和剪力的计算公式分别为： 图5.4 恒载内力计算图恒载内力计算见表5-2。5.2 主梁活载横向分布系数计算5.2.1 跨中的横向分布系数mc主梁间在翼缘板及横隔梁采用湿接，而且桥宽跨比为19/36=0.527，当小于或接近0.5时，可选用偏心压力法来绘制横向影响线和计算横向分布系数mc 。（1）计算几何特性主梁抗弯惯距 由上表3-2可得：主梁的比拟单宽抗弯惯矩：主梁的抗扭惯距对于T型梁截面，抗扭惯矩可近似按下列公式计算：表5-2 恒载内力计算 项目跨中四分点支点跨中四分点支点0.50.2500.50.2501/2(1)0.1250.093801/2(12)00.250.5第一期恒载（kN/m）边梁g1=22.33813518.9492640.61900198.251396.50中梁g1=21.03323313.3862486.36500186.670373.34第二期恒载（kN/m）边梁=1.125177.223132.988009.98519.97中梁=2.25354.445265.9760019.96939.94第三期恒载（kN/m）边梁=7.171129.499847.5760063.634127.27中梁=3.036478.265358.8900026.94553.89总和+（kN/m）边梁g=30.63314825.6713621.18300271.869543.74中梁g=26.31924146.0963111.23100233.583476.17式中：、相应为单个矩形截面宽度和厚度；矩形截面抗扭刚度系数；梁截面划分为单个矩形截面的个数。对于翼板： 查表 对于梁肋： 查表 对于马蹄： 查表矩形截面抗扭刚度系数计算表b/t1.01.51.752.02.53.04.06.08.010c0.1410.1960.2140.2990.2490.2630.2810.2990.3070.3130.33故主梁抗扭惯矩为抗扭修正系数由于偏心压力法忽略了主梁的抵抗扭矩，导致了边梁受力的计算结果偏大，为了弥补不足，采用考虑主梁抗扭刚度的修正偏心压力法。抗扭修正系数其中对于简支梁桥，主梁的截面均相同，即；梁数n=8，并取G=0.425E，代入公式的表达式，得：计算横向影响线竖标值对于I号边梁考虑抗扭修正后的横向影响线竖标值为：所以可得：计算所得的值列于表5-3内。表5-3 横向影响线竖坐标值 梁号IIIIIIV7.75.53.31.10.4070.2690.1770.131-0.157-0.0190.0730.119计算荷载横向分布系数I号边梁的横向影响线和布载图式如图5.5所示设影响线零点离I号梁轴线的距离为x，则：解得：则荷载横向分布系数为：汽车荷载：图5.5 修正偏压法mc计算图式 按桥规4.3.1条，当车道数大于2时，需要进行车道折减。三车道折减系数为0.78，四车道折减系数为0.67，但折减后的值不小于两行车队布载时的计算结果。4车道： 3车道： 2车道： 所以，I号梁汽车荷载横向分布系数取人群荷载 ：II、III、IV号梁的横向分布系数同理计算得（见表5-4）：II号梁 汽车荷载：人群荷载 ： III号梁汽车荷载：人群荷载 ：IV号梁汽车荷载：人群荷载 ： 表5-4 II、III、IV号梁的横向分布系数梁号汽车荷载作用点相应影响线竖标值10.4000.3340.2860.2200.1730.1070.0590.00730.620.44520.2650.2320.2070.1740.1490.1160.0910.0580.4390.29730.1760.1630.1540.1420.1330.1210.1120.1000.3690.18440.1310.1290.1280.1270.1260.1240.1230.1220.3380.1325.2.2 支点的荷载横向分布系数如图5.6所示，按杠杆原理法绘制荷载横向影响线并进行布载，1号梁活载的横向分布系数可计算如下： 对于I号梁：对于II号梁：可知，III、IV、V、VI、VII号梁与II号梁横向分布系数相同。对于VIII号梁：汽车和挂车的横向分布系数与I号梁相同，图5.6 支座处荷载横向分布系数计算图5.2.3 横向分布系数汇总 横向分布系数汇总（见表5-5）。表5-5 横向分布系数汇总 荷载类别I号梁II号梁III号梁IV号梁车辆荷载0.620.5010.4390.7960.3690.7960.3380.796人群0.4451.5230.29700.18400.13205.3 活载内力计算在活载内力计算中，这个设计对于横向分布系数的取值做如下考虑：计算主梁活载弯矩时，均采用全跨统一的横向分布系数mc。采用影响线直接加载求活载内力，计算公式为：式中 S所求截面的弯矩或剪力；汽车冲击系数，挂车按1计算；多车道桥涵的汽车荷载折减系数；沿桥跨纵向与荷载位置对应的横向分布系数；车辆荷载的轴重；沿桥跨纵向与荷载位置对应的内力影响线坐标值。汽车冲击系数：则 5.3.1 主梁跨中截面弯矩及剪力 在计算主梁弯矩时，对跨中的荷载横向分布系数与跨内其他他各点上的荷载横向分布系数是采用相同的值。图5.8为简支梁中跨截面弯矩影响线和车道荷载的最不利位置图。图5.8 跨中弯矩计算公路II级集中荷载计算计算弯矩效应时 计算剪力效应时车道均布荷载 人群荷载标准值为3.0（当桥梁计算跨径小于或等于50m时） I号梁跨中弯矩：汽车荷载由式，并且不考虑冲击力的影响，则人群荷载跨中弯矩为： II号梁跨中弯矩： 汽车荷载人群荷载 跨中剪力计算 I号梁跨中剪力汽车荷载人群荷载 II号梁跨中汽车荷载人群荷载5.3.2 主梁L/4截面弯矩可按同样的方法作出L/4处截面的弯矩影响线，如图5.9所示，将荷载布置在最不利位置来计算。图5.9 L/4弯矩计算 I号梁L/4弯矩：汽车荷载人群荷载 II号梁L/4弯矩：汽车荷载人群荷载 5.3.3 主梁支点截面剪力 I号梁支点截面剪力计算。图5.10a为主梁纵断面图；图5.10b为汽车荷载作用下支点剪力的荷载横向分布系数沿跨长分布图；图5.10d为支点见面剪力影响线图。荷载横向分布系数变化区段附加三角重心处对应的支点剪力影响竖标为： 图5.10 汽车支点荷载支点剪力计算汽车荷载的支点剪力为：不考虑冲击力的影响，则人群荷载支点剪力为：图5.11 人群荷载支点剪力计算图 II号梁支点截面剪力计算。汽车荷载的支点剪力为：人群荷载支点剪力为：5.4 主梁内力组合钢筋混凝土及预应力混凝土梁式桥，当按承载能力极限状态设计时，作用效应组合按表2-3-1桥梁工程规定采用。预应力简支梁中I号边梁的内力汇总见表5-6。表5-6 I号边梁的内力汇总 序号荷载类别弯矩M()剪力Q（）梁端四分点跨中梁端跨中（1）结构自重03621.184825.67543.740（2）汽车荷载01818.412424.60264.92127.43（3）人群荷载0236.59315.4649.108.89（4）1.2（1）04345.425790.80652.490（5）1.4（2）02545.773394.44370.89178.40（6）0.81.4（3）0264.98353.3254.9910.00（7）07156.179538.561078.37188.40预应力简支梁中II号中梁的内力汇总见表5-7。表5-7 II号中梁的内力汇总 序号荷载类别弯矩M()剪力Q（）梁端四分点跨中梁端跨中（1）结构自重03111.234146.10476.170（2）汽车荷载01287.551716.77 285.57 98.56（3）人群荷载0157.91210.5419.995.93（4）1.2（1）03733.484975.32571.400（5）1.4（2）01802.572403.48399.80137.98（6）0.81.4（3）0176.86235.8022.396.64（7）05712.917914.60993.59144.625.5 预应力钢束的估算及其布置5.5.1 跨中截面钢束的估算及确定公桥规规定，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要的钢束数进行估算，并且按照这些估算的钢束数确定主梁。1、按正常使用极限状态的应力要求估算钢束数 对于简支梁带马蹄的T型截面，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：式中：持久状态使用荷载产生的跨中弯矩标准组合值，；C1与荷载有关的经验系数， 对于公路II级，取C1=0.51；钢绞线截面积，一根钢绞线的截面积是1.40，即：=8.4cm2钢绞线的标准强度，=1860；上核心距，在前以算出=42.76cm；钢束偏心距，初估=15cm；已计算出前面出，则钢束偏心距为：按最大跨中弯矩值（I号梁）计算： 2、按承载能力极限状态的应力要求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，应力图式呈矩形，同时预应力钢束也达到设计强度，则钢束的估算公式为：式中：承载能力极限状态的跨中最大弯距值； 经验系数，一般取0.750.76，本设计中取； 预应力钢绞线的设计强度。根据上述两种极限状态，取钢束数。5.5.2 预应力钢束的布置 1、跨中截面预应力钢束的布置对于跨中截面，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。设计中采用内径70mm，外径77mm的预埋铁皮波纹管，公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D62-2004）9.1.1条规定，管道至梁底和梁侧净距不应小于3cm及管道直径的；9.4.9条规定，水平净距不应小于4cm，且不宜小于管道直径的0.6倍。在竖直方向可叠加。根据以上规定，跨中截面的细部构造如图5.12所示。 图5.12 钢束布置图（单位：mm）由此可直接得出钢束重心至梁底距离为：2、锚固端截面预应力钢束的位置对于锚固端截面，钢束布置考虑下述两方面：一预应力钢束合力重心尽可能靠近截面形心，使截面均匀受压；二考虑锚固头布置的可能性，以满足张拉操作方便的要求。钢束群重心至梁底距离为：钢束锚固端截面几何特性见表5-8。表5-8 钢束锚固端截面几何特性 分块名称Ai1yi2Si3=12Ii4di= ys -yi5I= Ai d2i6I= Ix + Ii7=4+6翼板33007.5247506187573.61787596817937843承托2415.6374.44.665.5102966102970.6腹板9250107.599437526381770.8-26.4644688032828650.8汇总12574-1019499.426443650.4-2442581450869464.4（注：表中）故计算得：说明该钢束群重心处于截面的核心范围内。3、钢束弯起角和线性的确定 确定钢束弯起角时，既要照顾到由其弯起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。在设计中钢束弯起角和相应的弯曲半径见表5-9。为了简化计算和施工，所有钢束布置线形均为直线加圆弧，并且整根钢束都布置在同一个竖直面内。4、钢束计算 （1）计算钢束弯起点和弯止点分别至跨中截面的水平距离 锚固点到制作中心线的水平距离：N1=N2=300-100tan8=286mmN3=N4=300-500tan8=230mmN5=300-800tan8=188mm N6=300-1100tan8=145mm N7=300-1400tan8=103mm钢束弯起布置如图5.13所示。由确定导线点距锚固点的水平距离，由确定弯起点至导线点的水平距离，所以弯起点至锚固点的水平距离为，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距离相等，所以弯止点至导线的水平距离为，则弯止点至跨中截面的水平距离为。由此可计算出个各钢束的控制点位置，各钢束的控制参数见表5-9。图5.13 钢束计算图（单位：mm）N1、N2号钢束计算如下同理可计算得其他控制点位置，将各钢束的控制参数汇总于表5-9。表5-9 各钢束的控制要素参数表 钢束号升高值y(mm)弯起角（）弯起半径R（mm）支点至锚固的水平距离d弯起点距离中截面水平距离至导线点的水平距离弯止点至跨中距离N713008500001035107349612065N612008450001456211314612473N510008300001888724209912902N4、N360082500023011963174815442N2、N130082000028613791139916575（2）各截面钢束位置及其倾角计算钢束上任一点i离梁端距离及该处钢束的倾角，式中为钢束弯起前重心至梁底的距离；为点所在的计算截面处钢束位置的升高值。计算时，首先应判断出i点所在处得区段，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点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5-10。表5-10 各截面钢束位置（）及其倾角（）计算表 计算截面钢束编号（mm）（mm）（mm）（mm）（mm）跨中截面（I-I）N751076958为为负值，钢束尚未弯起00100N662116261N587244178N3，N4119633479N1，N2137912784L/4截面N751076958376869584.322142242N662116261266462613.39479179N587244178151695889391039N662116261853962618818918N587244178603641788613713N3，N4119633479278734796.401123223N1，N21379127849596958816251725N662116261115396261815051605N58724417890264178813901490N3，N4119633479578734798679779N1，N21379127843959278483964965.5.3 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之后，非预应力钢筋根据正截面承载能力极限状态的要求来确定。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。 （1）判断T形截面类型 故属于第一类T形截面（2）求受压区高度计算受压区高度，即，求得则根据正截面承载力计算需要的非预应力钢筋截面面积为所以不需要配置非预应力钢筋。5.6 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。在张拉钢束时管道尚未压浆，由预应力引起的应力按构件混凝土净截面计算；在实用阶段，管道以压浆，钢束在混凝土之间已经有很强的粘结力，故按换算截面计算。（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影响（将非预应力钢筋换算成混凝土）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1600mm。（2）灌浆封锚，主梁吊装就位并现浇600mm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600mm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非预应力钢筋和预应力钢筋影响的换算截面，T梁翼板宽度仍为1600mm。（3）桥面、栏杆及人行道施工和营运阶段 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非预应力钢筋和预应力钢筋影响的换算截面，T梁翼板有效宽度为2200mm。截面几何特性的计算可以列表进行，以第一阶段跨中截面为例计算于表5-11中，同理，可求得其它受力阶段控制截面几何特性如表5-12。表5-11 第一阶段跨中截面几何特性计算 分块名称分块面积重心至梁顶离对梁顶边的面积矩自身惯性矩截面惯性矩混凝土全截面810-18.2预留管道面积1900-1108.2净截面面积791.8 表5-12 各控制截面不同阶段的截面几何特性汇总 受力阶段计算截面阶段：孔道压浆阶段跨中截面791.81208.21108.2L/4截面792.61207.41063.1变化点截面793.81206.2696.9支点截面808.81191.272.2阶段：管道结硬后至湿接缝结硬前跨中截面839.81160.21060.2L/4截面837.61162.4849.2变化点截面834.31165.7486.2支点截面851.41148.6170.7阶段：湿接缝结硬后跨中截面825.61174.41197.3L/4截面821.31178.71019.7变化点截面817.61182.4756.5支点截面749.81250.2339.65.7 持久状况截面承载能力极限状态计算5.7.1 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 先按第一类T形截面梁，略去构造钢筋的影响，由式 式中 普通钢筋抗拉强度设计值 普通钢筋面积 预应力钢筋抗拉强度设计值 预应力钢筋总面积 混凝土轴心抗拉强度设计值先按第一类T形截面梁，略去构造钢筋影响，由上式计算混凝土受压区高度，即 受压区全部位于翼缘板内，说明是第一类T形截面梁。（2）正截面承载力计算预应力钢筋和非预应力钢筋的合力作用点到截面底边的距离（a）为 故，又已知，跨中截面弯矩组合设计值。又截面抗弯承载力有公式即有： 跨中截面正截面承载力满足要求。5.7.2 斜截面承载力计算预应力混凝土简支梁应对按规定需要验算的各个截面进行斜截面抗剪验算，以下以支座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强度上、下限复核，即式中：验算截面处剪力组合设计值 混凝土立方体抗压强度标准值 腹板宽度 相应于剪力组合设计值处截面的有效高度 预应力提高系数。对于预应力混凝土受弯构件， 混凝土抗拉强度设计值此处，式中的,，；即子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