高速铁路(60+108+60)m预应力混凝土连续梁桥设计 - 图文(8)

西南交通大学本科毕业设计（论文） 第26页 中心距第一层孔道中心为215mm；腹板束20束，编号为N16—N25，孔道中心距腹板外边缘200mm；其中N15为备用束。无底板束。

中跨跨中39号截面共配置预应力筋18束，其中顶板束2束，编号为N35，其两端锚固在设置于顶板内壁的锯齿块上，锚具中心距顶板边缘 200mm，锚具中心间距400mm；底板束 12 束，编号为N38—N43，分一层均布置于底板内，孔道中心距底板边缘 200mm，孔道净距21.5mm；腹板束4束，编号为N36—N37，孔道中心距腹外边缘 200mm，具体布置见设计图纸。

4.3 竖向预应力钢束布置

竖向预应力钢筋的布置主要是为了提高截面的抗剪能力。竖向预应力钢筋主要布置在箱梁截面的腹板内，尽可能沿腹板的中轴布置。竖向预应力钢筋一般采用高强精轧螺纹粗钢筋，竖向直线配置。也可以将预应力钢筋和钢绞线作为竖向预应力，在预留孔道内按后张法张拉。

竖向预应力顺桥向间距布置不仅取决于使用阶段和施工阶段的结构内力，而且与选用的施工方法有关，在施工中常考虑利用竖向预应力筋作为悬臂挂篮的后锚装置。

本设计未进行竖向预应力束配置。

4.4 横向预应力钢束布置

对于梁较宽、顶板翼缘伸臂较长时，必须进行横向计算,进行横向预应力筋的布置。横向预应力一般施加在截面的顶板内或横隔板内。

(1) 箱梁横向预应力采用平行钢丝或钢绞线，采用直线或曲线布筋，根据受力需要和构造情况而定。为了减小顶板的厚度，可在顶板内采用扁锚体系。

(2) 考虑到横隔板对桥面预应力的约束影响，也可在横隔板内施加预应力以补偿横隔板约束影响。

横隔板中设置横向预应力有时不仅仅是为了补偿桥面横向预应力的需要，而是为了隔板受力的需要，尤其是在考虑了温度变化和混凝土收缩徐变影响下适当预应力可以限制裂缝的发展。一般应进行横隔板局部应力分析进行配筋。

西南交通大学本科毕业设计（论文） 第27页 本设计不考虑横向预应力设计。

4.5 普通钢筋的布置

本设计只考虑箍筋抵抗截面剪力的作用，而不设计受力钢筋。因靠近支点处剪力比较大，20、23、54和57号单元箍筋采用采用十肢?16mmQ235，其余单元采用8肢?12mmQ235。箍筋间距都为100mm。

西南交通大学本科毕业设计（论文） 第28页 第5章 截面特性计算

截面特性是指任意截面的几何性质，包括截面面积、质心、静矩、抗弯惯性矩、抗扭惯性矩等几何参数。截面几何性质计算是桥梁结构内力和应力计算的重要环节。

后张法预应力混凝土梁的截面特性与所验算的阶段密切相关。在张拉锚固阶段，预应力筋管道内尚未灌浆，由预加力引起的的截面应力只能由净截面承担；而在使用阶段，管道内一般已经灌浆(无粘结预应力混凝土构件除外)，且可认为钢束与混凝土结合良好，二者共同受力，根据弹性体及平截面假定，应将截面内受拉区纵向受拉钢筋面积换算成假想的能承受拉应力的混凝土面积，即需要按照换算截面的特性来进行相关计算。

根据规范规定，后张法构件，当计算由作用引起的应力时，管道压浆前采用净截面，预应力筋与混凝土粘结后采用换算截面；当计算由预加力引起的应力时，除指明外应采用净截面。

5.1 计算原理

毛截面几何特性由midas 软件自动生成，然后由材料力学移轴公式计算净截面和换算截面几何特性。为计算方便，忽略孔道及换算混凝土对自身形心轴的惯性矩。

5.1.1 净截面几何特性

所所谓净截面，即在毛截面的基础上扣除预应力管道的影响。根据材料力学知识可知：

净截面面积： An?A?Ak 净截面重心轴距截面下缘： yn下=A下?Akyk An净截面抗弯惯性矩： In?I+A(y?yn下)2+Ak(yn下?yk)2 式中 A——毛截面面积

西南交通大学本科毕业设计（论文） 第29页 I——毛截面对毛截面重心轴的惯性矩；

Ak——预应力钢束孔道面积；

y下——毛截面重心轴至截面下缘距离； yk——孔道重心轴至截面下缘距离。

5.1.2 换算截面几何特性

所谓换算截面，即在净截面的基础上考虑预应力筋管道内后期压浆混凝土与钢筋的变形协调关系。其基本思路是：在符合弹性体及平截面假定的前提下，将截面内受拉区纵向受拉钢筋面积换算成假想的能承受拉应力的混凝土面积。这种换算基于以下三个原则：

1)、虚拟混凝土仍居于钢筋的重心处且二者应变相同；

?ct??s

2)、虚拟混凝土与钢筋承担的内力相同；

?ctAct??sAs

3)、二者均符合弹性体假定，即满足虎克定律。

?ct?Ec??ct

?s?Es??s

联立以上四式，可得：

Act?EsAs Ec式中 ?ct、?ct、Act——混凝土应力、应变和面积； ?s、?s、As——钢筋应力、应变和面积。

根据以上假定，由图5-2 可得：

西南交通大学本科毕业设计（论文） 第30页

换算截面面积： A0?An?EsAp EcAn?yn下+换算截面重心轴距截面下缘： y0下=EsAp?ykEc

A0Es?Ap(y0下?yk)2 Ec换算截面抗弯惯性矩： I0?In?An(yn下?y0下)2+式中 Ap——截面预应力钢束面积。

此次毛截面的截面特性直接从midas 软件中得到。

5.2 截面几何特性计算

基于以上原理，并充分利用AUTOCAD 软件的相关功能，可以直接得出净截面的几何特性值。本设计选取9个关键截面进行截面特性计算。具体的截面特性见下表。

表5-1 换算截面特性表

截面 边支 边跨1/4 边跨1/2 边跨3/4 位置 2[i] 8[i] 12[i] 16[i] A0( m2) 34.458 12.241 15.534 20.857 I0(m4) 81.812 47.559 78.379 157.731 y0上（m） 2.349 2.034 2.560 3.378 y0下（m） 2.651 3.073 3.360 3.965

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