第7章預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁設(shè)計11．初擬截面形狀和截面尺寸；2.內(nèi)力計算及組合，計算控制截面最大設(shè)計內(nèi)力；3．估算預(yù)應(yīng)力筋的數(shù)量，并進行合理布置；4．計算主梁截面的幾何特性；5.確定；6.承載能力計算：正截面承載能力、斜截面承載能力；7．應(yīng)力驗算－施工制作階段和使用階段應(yīng)力驗算；8．裂縫寬度或抗裂驗算；9．變形驗算；

10.梁端局部承壓計算與錨固區(qū)設(shè)計。7.1設(shè)計計算步驟27.2預(yù)應(yīng)力混凝土類型選擇按預(yù)應(yīng)力度（抗裂等級）來劃分：1.全預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件：

在使用荷載下，截面不出現(xiàn)拉應(yīng)力。2.部分預(yù)應(yīng)力混凝土A類構(gòu)件:

在使用荷載下，截面出現(xiàn)拉應(yīng)力，但拉應(yīng)力不超過混凝土的抗拉強度。3.部分預(yù)應(yīng)力混凝土B類構(gòu)件：

使用荷載大于開裂荷載，即構(gòu)件出現(xiàn)裂縫，但最大裂縫寬度控制在容許范圍內(nèi)。3按預(yù)應(yīng)力筋的粘結(jié)情況來劃分：1.有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件；

2.無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件:

包括體內(nèi)無粘結(jié)和體外無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件。按施加預(yù)應(yīng)力的方法劃分：先張構(gòu)件；后張構(gòu)件。4全預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的特點：抗裂、抗疲勞性能好，剛度大，設(shè)計計算簡單。適用于對抗裂有很高要求的結(jié)構(gòu)，如有防滲漏要求的壓力容器（核反應(yīng)堆壓力容器和安全殼）、儲液罐和在嚴(yán)重腐蝕環(huán)境下需防止鋼材銹蝕的結(jié)構(gòu)，以及承受高頻反復(fù)荷載易產(chǎn)生疲勞破壞的結(jié)構(gòu)。早期的預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件一般均為全預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件。5但全預(yù)應(yīng)力混凝土也存在著以下的不足：⑴對抗裂要求過高，導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力筋配筋量往往由抗裂要求控制，而不是由承載力控制；⑵反拱過大，特別是在恒載小、活荷載大的情況下，混凝土處于長期高預(yù)壓應(yīng)力狀態(tài)，引起徐變和反拱不斷增長，以致影響結(jié)構(gòu)的正常使用；⑶從開裂到破壞的過程很短，且破壞后延性?。虎仁┘宇A(yù)應(yīng)力大，對張拉設(shè)備、錨具等有較高的要求。6事實上，結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的裂縫不僅僅是荷載的原因，溫度、收縮徐變以及其他因素產(chǎn)生的變形受到約束時（如沉降、水化熱等），都可能使全預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件產(chǎn)生裂縫，有的還比較嚴(yán)重?！舸送馊A(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件中，由于局部高壓應(yīng)力會產(chǎn)生橫向拉應(yīng)力、剪力和扭轉(zhuǎn)的產(chǎn)生斜拉應(yīng)力等也會產(chǎn)生裂縫。因此，要完全靠預(yù)應(yīng)力來保證結(jié)構(gòu)中不出現(xiàn)裂縫，不僅技術(shù)很難做到，而且在經(jīng)濟上也是不合理的。7施加預(yù)應(yīng)力的混凝土構(gòu)件，即使出現(xiàn)裂縫，當(dāng)活荷載移去后，裂縫還可以閉合，裂縫的開展是短暫的。因此，從滿足結(jié)構(gòu)功能要求的角度，很多情況不必采用全預(yù)應(yīng)力混凝土。采用部分預(yù)應(yīng)力混凝土可以節(jié)約預(yù)應(yīng)力鋼材、有效地控制反拱、提高延性，部分的開裂產(chǎn)生的剛度降低，也有助于結(jié)構(gòu)內(nèi)力的調(diào)整，以減小由于約束變形（如溫差、不均勻沉降等）而產(chǎn)生的內(nèi)力。因此，適當(dāng)降低預(yù)壓應(yīng)力，容許混凝土出現(xiàn)拉應(yīng)力甚至開裂，作成部分預(yù)應(yīng)力混凝土，有時可以使設(shè)計更加合理和經(jīng)濟?！舨糠诸A(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的適用性8預(yù)應(yīng)力度l≥1：全預(yù)應(yīng)力混凝土l=0：鋼筋混凝土1>l>0：部分預(yù)應(yīng)力混凝土90Wftkg0Wftkg鋼筋混凝土(M0=0)全預(yù)應(yīng)力(M≤M

0)Mu使用彎矩M部分預(yù)應(yīng)力(M>M0)彎矩撓度10目前公路路橋梁中中預(yù)應(yīng)力力混凝土土結(jié)構(gòu)的的應(yīng)用情情形是：：一般采用用有粘結(jié)結(jié)的后張張全預(yù)應(yīng)應(yīng)力混凝凝土構(gòu)件件或部分分預(yù)應(yīng)力力混凝土土A類。且《規(guī)范（JTJD62－－2004）明確規(guī)定定：對跨跨徑大于于100m橋梁的主主要受力力構(gòu)件，，不宜設(shè)設(shè)計成部部分預(yù)應(yīng)應(yīng)力混凝凝土構(gòu)件件。無粘結(jié)的的體外預(yù)預(yù)應(yīng)力一一般僅在在舊橋加加固時采采用。11預(yù)應(yīng)力混混凝土受受彎構(gòu)件件常用的的截面形形狀有：：矩形、T形、工字字形、Π形和箱形形等。7.3截截面形形狀與跨跨高比12不同截面的核心區(qū)kukb13矩形截面面外形簡簡單，模模板最省省。但核核心區(qū)域域小，自自重大，，截面有有效性差差。一般般適用于于實心板板和一些些短跨先先張預(yù)應(yīng)應(yīng)力混凝凝土梁。。工形截面面核心區(qū)區(qū)域大，，預(yù)應(yīng)力力筋布置置的有效效范圍大大，截面面材料利利用較為為有效，，自重較較小。但但應(yīng)注意意腹板應(yīng)應(yīng)保證一一定的厚厚度，以以使構(gòu)件件具有足足夠的受受剪承載載力，便便于混凝凝土的澆澆筑。箱形截面面具有與與工形截截面相類類似的抗抗彎、抗抗剪性能能，并具具有良好好的抗扭扭性能，，因此在在大跨橋橋梁結(jié)構(gòu)構(gòu)中常用用。不同形狀狀截面的的特點14預(yù)應(yīng)力混混凝土受受彎構(gòu)件件的撓度度變形控控制容易易滿足，，因此高高跨比可可取得較較小。但但跨高比比過小，，則反拱拱和撓度度會對預(yù)預(yù)加外力力的作用用位置以以及溫度度波動比比較敏感感，對結(jié)結(jié)構(gòu)的振振動影響響也更為為顯著。。一般預(yù)預(yù)應(yīng)力混混凝土受受彎構(gòu)件件的高跨跨比可比比鋼筋混混凝土構(gòu)構(gòu)件減小小30%左右。預(yù)應(yīng)力混混凝土簡簡支T形截面梁梁，其截截面的高高跨比一一般為：：1/15~1/25。截面的高高跨比151.按正正截面的的抗裂要要求估算算7.4預(yù)預(yù)應(yīng)力力筋數(shù)量量的估算算1617估算所需需預(yù)應(yīng)力力筋總面面積18確定AP后，AS根據(jù)正截截面承載載能力極極限狀態(tài)態(tài)的要求求來確定定（以T梁為例））：2.按截截面抗彎彎承載能能力估算算非預(yù)應(yīng)應(yīng)力筋數(shù)數(shù)量第一類T形截面利用第2式求出出x，若滿足x≤h’’f，則由第1式：19第二類T形截面利用第2式求出出x，若滿足x>h’’f，且x≤則由第1式：203.按所所需平衡衡的外荷荷載w進行估算算21當(dāng)預(yù)應(yīng)力力筋的面面積Ap和材料確確定以后后，則預(yù)預(yù)加力的的大小Np即可確定定。分別根據(jù)據(jù)構(gòu)件施施工階段段和使用用階段各各控制截截面上、、下邊緣緣混凝土土的應(yīng)力力限值即即可確定定相應(yīng)截截面預(yù)應(yīng)應(yīng)力束的的偏心距距限值，，并由此此確定了了預(yù)應(yīng)力力束的容容許布置置區(qū)域或或束界。施工階段段根據(jù)Np、g1共同作用用下各控控制截面面上緣混混凝土應(yīng)應(yīng)力不超超過相應(yīng)應(yīng)的容許許應(yīng)力可可確定索索界的下下限即下下索界E1；根據(jù)Np、g1、g2和q共同作用用下各控控制截面面下緣混混凝土應(yīng)應(yīng)力不超超過相應(yīng)應(yīng)的容許許應(yīng)力可可確定索索界的上上限即上上索界E2；計算時可近似似按混凝土全全截面計算并并近似取有效效壓應(yīng)力，并并近似取7.5預(yù)應(yīng)應(yīng)力筋的布置置1、預(yù)應(yīng)力筋的索索界22E1E223（1）重心線超出出束界范圍；；（2）彎起角度與與剪力變化規(guī)規(guī)律配合；（3）符合構(gòu)造要要求（設(shè)計、、施工、使用用經(jīng)驗確定的的）。2、預(yù)應(yīng)力筋的的布置原則3、預(yù)應(yīng)力筋筋的彎起點確確定（1）從受剪角角度，理論上上應(yīng)從γ0Vd>Vcs截面開始彎起起，實際一般般在跨徑的三三分點到四分分點之間開始始彎起；（2）從受彎彎角度，注意意彎起后正截截面抗彎承載載力的要求；；（3）還應(yīng)滿滿足斜截面抗抗彎承載力的的要求。24（1）不宜大于20°，彎出梁頂錨錨固的鋼筋常常在25°~30°；（2）在臨近支點點梁段，預(yù)應(yīng)應(yīng)力筋滿足抗抗彎的條件下下彎起數(shù)量盡盡可能多些。。4、預(yù)應(yīng)力筋彎彎起角度5、預(yù)應(yīng)力筋筋彎起的曲線線形狀可采用圓弧線線、拋物線或或懸鏈線，其其曲率半徑應(yīng)應(yīng)滿足：（1）鋼絲束束、鋼絞線的的鋼絲直徑小小于5mm時，不宜小于于4m，否則不宜小于于6m；（2）精軋螺紋鋼直直徑小于25mm時，不宜小于于12m，否則不宜小于于15m；。251）后張法構(gòu)件件（1）直線管道間間的水平凈距距不小于40mm，且不小于管道道直徑的0.6倍；對于預(yù)埋埋波紋管和鐵鐵皮管，豎向向可將兩管道道疊置。（2）曲線預(yù)應(yīng)力力筋管道在曲曲線平面內(nèi)相相鄰管道間的的最小距離：：6、預(yù)應(yīng)力筋布布置的具體要要求（3）曲線預(yù)預(yù)應(yīng)力筋管道道在曲線平面面外相鄰管道道間的最小距距離：26（4）管道內(nèi)徑的的截面積不應(yīng)應(yīng)小于預(yù)應(yīng)力力筋截面積的的2倍；（5）設(shè)預(yù)拱度時時，預(yù)留管道道也要同時起起拱；（6）保護層厚度度要求：2）先張法構(gòu)構(gòu)件對預(yù)應(yīng)力筋的的間距、錨固固端部加強鋼鋼筋構(gòu)造、混混凝土保護層層厚度等也有有相應(yīng)規(guī)定。。277.6非預(yù)預(yù)應(yīng)力筋的布布置箍筋；《橋規(guī)JTGD62》規(guī)定，預(yù)應(yīng)力力混凝土T形截面梁或箱箱形截面梁腹腹板內(nèi)應(yīng)設(shè)置置直徑不小于于10和12mm的箍筋，且應(yīng)應(yīng)采用帶肋鋼鋼筋，其間距距不應(yīng)大于250mm，自支座中心起起長度不小于于一倍梁高范范圍內(nèi)應(yīng)采用用閉合箍筋，，其間距不應(yīng)應(yīng)大于100mm。在T形截面梁配有有預(yù)應(yīng)力鋼筋筋的馬蹄形加加寬部分，應(yīng)應(yīng)設(shè)置直徑不不小于8mm的閉合式輔助助箍筋，其間間距不應(yīng)大于于200mm。此外，馬蹄內(nèi)內(nèi)尚應(yīng)設(shè)直徑徑不小于12mm的定位鋼筋。。282.水平縱向鋼筋筋設(shè)置在腹板兩兩側(cè)的水平縱縱向鋼筋，宜宜采用直徑為為6～8mm的帶肋鋼筋，，腹板內(nèi)鋼筋筋的截面面積積宜為（0.001～0.002）;其間距在受拉拉區(qū)不應(yīng)大于于腹板寬度，，且不應(yīng)大于于200mm，在受壓區(qū)不應(yīng)應(yīng)大于300mm，在支點附近剪剪力較大區(qū)段段和預(yù)應(yīng)力混混凝土梁的錨錨固區(qū)段，腹腹板兩側(cè)縱向向鋼筋截面面面積應(yīng)予增加加，縱向鋼筋筋間距宜為100～150mm。293.局部加強鋼筋筋“馬蹄”、錨錨固區(qū)、梁底底支座處應(yīng)設(shè)設(shè)局部加強鋼鋼筋；4.架立鋼筋筋與定位鋼筋筋；30灌漿用水泥漿漿強度等級不不應(yīng)低于30級。水泥漿應(yīng)應(yīng)和易性良好好，其水灰比比宜為0.4~0.45。為減少收縮縮，可通過試試驗摻入適量量膨脹劑。錨具周圍應(yīng)設(shè)設(shè)置構(gòu)造鋼筋筋與梁體連接接，然后澆筑筑混凝土封錨錨。封錨混凝凝土強度等級級不應(yīng)低于構(gòu)構(gòu)件本身混凝凝土強度等級級的80%，且不低于C30。7.7管道壓漿及封封錨31《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計原理》課程設(shè)計任務(wù)務(wù)書預(yù)應(yīng)力混凝土土簡支梁設(shè)計計計算32跨徑：主梁標(biāo)準(zhǔn)跨徑徑30m，梁全長29.96m，計算跨徑29.16m。2.基本構(gòu)造：上翼緣板寬2.3m，每一梁端處橫橫隔板厚度30cm，1/4跨和跨中位置置處橫隔板厚厚度為20cm，二期恒載6.5kN/m。3.活荷載：公路—Ⅰ級汽車荷載，，人群荷載按按3.0kN/m2計算，活載載內(nèi)力計算結(jié)結(jié)果如附表4.結(jié)構(gòu)安全等級級：一級一.設(shè)計資料料335.材料：預(yù)應(yīng)力鋼筋：：采用1×7φs15.2鋼絞線，fpk=1860Mpa；普通鋼筋：縱縱向受力鋼筋筋采用HRB400級，箍筋及構(gòu)構(gòu)造鋼筋采用用HRB335、R235級；混凝土：≥C406.施工方法：采用后張法兩兩端同時張拉拉，采用雙作作用千斤頂；；預(yù)應(yīng)力孔道道采用塑料波波紋管。34三.設(shè)計計算內(nèi)容容截面尺寸確定定；主梁內(nèi)力計算算及組合；預(yù)應(yīng)力鋼絞線線面積估算、、布置及校核核；截面幾何參數(shù)數(shù)的計算；確定張拉控制制應(yīng)力，進行行預(yù)應(yīng)力損失失估算；正截面、斜截截面承載能力力計算；應(yīng)力驗算；抗裂性驗算；；變形驗算及預(yù)預(yù)拱度設(shè)置；；錨固區(qū)局部承