桥梁工程设计指导

二、基本资料1、跨径和宽度计算跨径：L0＝26.0～36.0m；主梁全长：L＝26.96～36.96m；桥面宽度：10.0～13.8m。

2、设计荷载公路—Ⅰ级；公路—Ⅱ级。

3、材料（1）混凝土主梁混凝土强度等级不低于C40；栏杆和桥面铺装混凝土强度等级为C40。

（2）预应力筋纵向预应力束采用7Ф5mm高强度低松弛预应力钢绞线，每束6根。

钢绞线技术标准应符合《预应力混凝土用钢绞线》（GB/T5224-2003），公称直径Фs15.2mm，标准强度fpk=1860MPa，弹性模量Ep＝1.95x105MPa，单股面积Ay＝139mm2。

（3）普通钢筋直径小于12mm的采用R235钢筋，符合国家标准《钢筋混凝土用钢第1部分：热轧光圆钢筋》（GB1499.1-2008）；直径大于等于12mm的采用HRB335钢筋，符合国家标准《钢筋混凝土用钢第2部分：热轧带肋钢筋》（GB1499.2-2007）。

（4）锚具锚具应符合《预应力筋用锚具、夹具和连接器》（GB/T 14370-2007）相应种类锚具的各项要求。

锚垫板尺寸为210×210mm，锚板Ф126×48mm。

锚垫板布置最小间距应满足：①锚垫板之间间距a=215m，②锚垫板与梁边缘之间距离b=135mm。

（5）波纹管纵向预应力钢束可采用金属波纹管，波纹管内径为70mm，外径为77mm。

金属波纹管技术标准应符合《预应力混凝土用金属波纹管》（JG225-2007 ）的规定。

4、施工方法装配式预应力混凝土简支梁采用预制施工方法、后张预应力工艺。

预制段翼缘板宽度为1.8m左右。

混凝土强度达到设计强度75％以上开始施加预应力，采用YCW150B型千斤顶两端同时张拉。

张拉完成24小时内采用真空压浆工艺进行波纹管内混凝土的压浆。

三、基本内容1、主梁构造尺寸拟定；2、毛截面几何特性计算；3、截面内力计算；4、钢束面积估算；5、钢束布置；6、主梁截面特性计算；7、预应力损失计算；8、截面强度验算；9、应力验算；10、挠度及锚固区计算；11、桥面板配筋；12、板式橡胶支座设计（待定）；14、绘图及整理计算书。

四、计算指导书（一）主梁构造尺寸拟定主梁截面尺寸按桥梁工程教材，可参照经验数据确定。

l、高跨比：l/15～l/25；一般可取1/16～1/18。

2、横隔梁：5～7道；3、主梁宽度：2.0～2.5m；4、主梁腹板厚度18～20cm，并符合《规范（JTG D62－2004 ）第9.3.3条.定；从截面效率指标值来分析，肋板愈薄，值也愈大。

5、翼缘板厚度按《规范》第9.3.3条估算。

悬臂端部厚度不小于140mm；与腹板相连处的翼缘厚度不应小于梁高1/10。

承承托底坡tan α=1/3 。

6、下马蹄马蹄面积不宜少于全截面的10%～20%；马蹄宽度约2～4倍腹板厚度；斜坡必须大于45°；斜坡区钢束管道保护层不小于6cm；马蹄全宽部分高度加上1/2斜坡区高度约为（0.15～0.20）h；梁端处高度满足钢束布置的需要。

7、横隔梁高度以跨中横梁和下马蹄相交为准；厚度15cm；支点处横梁高度可以与梁高一致。

8、纵向截面尺寸变化在梁端锚固区，为了布置锚具与满足局部承压的需要，常按构造要求将腹板加厚至与马蹄同宽，而马蹄的高度应随着预应力筋的弯起而逐渐加高。

第一道中横膈梁或1/4L截面进行抬高。

（二）毛截面几何特性计算从预应力简支T梁的施工过程看，翼板的一部分在T梁安装就位后现浇，使横截面T梁连成整体，扣除现浇段的T梁截面称为小毛截面，全截面称为大毛截面，因此预制时梁的自重，接缝重量及预应力荷载均由小毛截面承担，二期恒载，活载由大毛截面承担。

l、小毛截面特性计算；2、大毛截面特性计算。

预应力混凝土构件抵抗荷载内力的机理与钢筋混凝土构件不1、钢筋混凝土构件主要是依靠变化的钢筋合力（或变化的混凝土的合力），与固定的内力偶臂的乘积（被动受力）；2、预应力混凝土构件，则是依靠基本不变的预加力（或混凝土的合力），与随外弯矩变化而变化的内力偶臂的乘积（主动受力）。

对于预应力混凝土受弯构件来说，其内力偶臂所能变化的范围越大，则在预加力相同的条件下，其所能抵抗外弯矩的能力也就越大，即抗弯效率越高。

对于全预应力混凝土梁，混凝土合力只能在上下核心之间移动。

截面效益指标任意截面的截面特性：截面高度h，上核心距Ku，下核心距Kb，预应力筋的偏心距e。

ρ=（Ku+Kb）/hρ值较大的截面较为经济，因此一般都在0.45～0.5 以上。

截面效率指标实际上也是反映截面混凝土材料沿梁高分布的合理性，它与截面型式有关：①矩形截面为0.33；②空心板随挖空率而变化，一般为0.44～0.55；③普通T形截面0.40～0.45；④带马蹄的T形截面0.45～0.55。

对于T形梁一般当<0.45时，截面比较笨重；当>0.55时，截面过分单薄，应注意检查薄腹板、薄翼缘的稳定性。

（三）截面内力计算1、恒截内力（1）自重根据主梁初估尺寸，分各阶段计算荷载集度；横隔梁自重按集中力计取；（2）铺装考虑8cm厚混凝土铺装（容重24kN/m3）和6cm厚沥青铺装（容重23kN/m3）。

（3）栏杆和人行道按设计资料数值两种方法计算。

①两侧栏杆和人行道按主梁数量平均分担；②荷载横向分布影响线计算各片主梁的分担值。

2、活载内力（1）冲击系数和车道折减系数冲击系数按“通用规范”第4.3.2条规定计算；计算公式见条文说明P83。

车道折减系数按“通用规范”第4.3.1条规定计算。

（2）横向分布①跨中按比拟正交异性板法计算主梁的横向分布；P143②支点按杠杆法计算横向分布。

P1162、活载内力根据桥梁工程理论，利用影响线计算上述三个截面的最大弯矩、最大剪力。

计算公式为：S=m q kΩ+m P k y式中：S—所求截面的汽车（人群）标准荷载的弯矩或剪力；qk—车道均布荷载标准值；Pk —车道集中荷载标准值；y —影响线上最大坐标值。

3、荷载组合按《通用规范》（JTG D60－2004）第4.1.6条进行承载能力极限状态内力组合。

按《通用规范》（JTG D60－2004）第4.1.7条和4.1.8条进行正常使用极限状态内力组合。

（四）跨中截面预.力钢束1、翼缘有效宽度根据《设计规范》第4.2.2条，对于T形截面受压区翼缘计算宽度bf’，应取用下列三者中的最小值：（1）计算跨径的1/3；（2）相邻主梁间距；（3）b f ’≤b+2b h+12h f ’2、按持久状况承载能力极限状态要求估算钢束面积《设计规范》第5.2.3条，假定A s=A s‘=A p=0（1）判别受压区高度x假设x=h f‘γ0 M d≤f cd·b f‘·h f‘·(h-a-h f’/2) →→→x≤h f ’则为第一类T形截面，否则为第二类T形截面。

2、按持久状况承载能力极限状态要求估算钢束面积第一类T形截面2、按持久状况承载能力极限状态要求估算钢束面积第二类T形截面x≥h f‘3、按施工和使用阶段混凝土正应力的限制值（1）短暂状况构件的应力计算，《设计规范》第7.2.8条。

预加应力阶段：（2）持久状况正常使用极限状态抗裂验算，《设计规范》第6.3.1条。

全预应力混凝土构件：A类预应力混凝土构件:6、钢束数量确定（五）预应力钢束布置1、束界（Limiting zone for tendon centroid）在任何截面的上、下缘混凝土均不会出现超限拉应力的前提下，预应力筋（束）的形心在各截面上布置的范围，称为束以预应力混凝土等截面简支梁为例，求束界的位置。

在预加应力阶段，保证梁的上缘混凝土不出现超限拉应力的条件是:在使用荷载作用下，根据保证构件下缘不出现超限拉应力的条件，可以求得预加力合力偏心距为：从上式可以看出，E1和E2分别具有与弯矩相似的变化规律，就可视为沿跨径变化的抛物线。

只要预应力钢束形心线的偏心矩满足下式的要求，就可以保证构件在预加力阶段和使用阶段，构件截面上、下缘混凝土都不会出现超限的拉应力。

2、横截面内布置跨中截面：钢束应尽量在下马蹄内单数列对称布置，以获得最大的偏心距并能顺利弯起。

钢束间距及混凝土保护层应符合《设计规范》第9.4.9条的规定，钢束距下马蹄斜边的净距大于6cm。

梁端截面：满足锚头的布置，并使钢束重心在核心界限以内，单个锚垫板的布置应满足最小间距的要求。

3、纵向布置预应力钢束从距跨中截面某个距离处开始按圆曲线向上弯起，由于不允许曲线段进入锚具部分，因此在锚下钢束必须保持一定的直线长度。

（必须保证锚下钢束与锚垫板呈垂直状态）预应力钢束曲线半径见《设计规范》第9.4.10条。

4、钢束长度计算每束长度包含跨中截面处的直线长度、曲线长度、锚下直线长度和两端张拉的工作长度（各70cm）之和，钢束的曲线长度根据曲线半径和弯起角度来计算，最后得出每孔所用钢束总长和总重量，用于计算工程数量。

（六）主梁截面特性计算1、净截面几何特性计算；2、换算截面几何特性计算；3、各阶段截面对形心轴的静矩计算。

计算净矩有下面几种情况：① a-a线以上（以下）的面积对中性轴（净轴和换轴）的净矩；② b-bb线以上（以下）的面积对中性轴（两个）的净矩；③净轴（n-n）以上（以下）的面积对中性轴（两个）的净矩；④换轴（o-o）以上（以下）的面积对中性轴（两个）的净矩。

（七）预应力损失计算后张法梁的预应力损失包括:（1）前期预应力损失①钢束与管道壁之间的摩擦损失；②锚具变形、钢束回缩引起的损失；③分批张拉混凝土弹性压缩引起的损失。

（2）后期预应力损失①钢绞线应力松弛引起的应力损失；②混凝土收缩和徐变引起的应力损失。

本设计要求采用逐根张拉钢束，预制时张拉钢束顺序自定，尽量满足整体偏心距小、对称的原则。

计算时应从最后张拉的一束逐步向前推进。

（八）持久状况承载能力极限状态验算1、正截面抗弯承载能力计算，按《设计规范》第5.2.3条进行，对于简支梁取跨中截面进行验算。

（4）验算最小配筋率根据《设计规范》第9.1.12条，预应力混凝土受弯构件最小配筋率应满足下列条件：根据《设计规范》第6.5.2条，开裂弯矩的计算公式：2、斜截面抗剪承载力计算（1）斜截面强度取腹板厚度变化截面进行计算；（2）按《设计规范》第5.2.9条抗剪截面尺寸进行验算，如不符合，应考虑放大截面尺寸。

（3）按《设计规范》第5.2.10条不进行斜截面抗剪承载力验算的条件；（4）按《设计规范》第5.2.7条进行斜截面抗剪承载力计算；斜截面水平投影长度按《设计规范》第5.2.8条。

式中：m—斜截面受压端正截面处的广义剪跨比。

Vd—斜截面受压端上由作用效应所产生的最大剪力组合设计值；Md—相应于上述最大剪力时的弯矩组合设计值。