关 键 词：

长沙市 福元路 湘江 大桥 方案 施工图 设计

资源描述：

长沙市福元路湘江大桥第1联方案比选与施工图设计,长沙市,福元路,湘江,大桥,方案,施工图,设计

内容简介：

MACSDept.LCPC(FRANCE)耐久基础设施结构健康监测的挑战M.DRISSI-HABTI摘要摘要摘要摘要：该文献探讨了桥梁关键缆索部位的荷载状况，强调了环境对于结构功能退化的影响。焦点集中于对桥梁的审查和为整合可靠数据所做的努力。作为缆索的替代性材料连续性碳纤维塑料复合物也在此有所论述，与此同时还介绍了合适的结构健康检测技术。文章的目的是让读者对以内部传感器为主导的结构健康检测技术协助检测桥梁缆索的过程有所了解。这些缆索被用作既有桥梁的可用结构的工作模型。在新建桥梁方面，将会简要介绍复合材料制作的结构和必定会在不久的将来带来技术飞跃的纳米传感器。对于已建和新建的桥梁都会提供相应的工程实例并对这些工程在材料和结构方面的结构健康检测进行论述。1.1.1.1.前言前言前言前言对于已建成和新设计的桥梁来说，掌握合适而可靠的监测和结构健康监管步骤是必要的。尽管现在有众多不同的可选方案，研究者和工程师仍然强调目测、先进的非破损检测技术的高消耗费性和依靠外在传感器进行结构健康检测维护工作这三方面有限性。这种作用并不是为了竭尽全力地应对检测设计的方方面面，而是为了在桥梁研究者和工程师中间分享观点并引导更加深入的探讨，重点是对于腐蚀程度的探究和已建桥梁钢筋结构的腐蚀发展程度。对于新建桥梁而言设计和理念中应当包含更多的智能材料和智能结构，其中包括嵌入式传感器。这方面的例子比较少。对于已建成的基础设施而言，腐蚀和应力损失对预应力钢筋是非常不利的。如何有效的保护钢筋免受腐蚀一直是个重大的挑战。然而在防腐技术已经十分发达的当今我们是应该将注意力集中在保护钢筋结构免遭腐蚀呢？还是应该更多的关注那些可以使我们确定目前的腐蚀程度及其发展速度的结构健康检测呢？对于新建的基础设施来说，近几十年来开发出来的材料加上在不同的工程领域表现出来的重大技术改进使得我们把智能材料用作桥梁的主要部件变成了现实。因此，我们应该怎样推广智能材料在桥梁建设中的大量应用呢？2.2.2.2. 索式桥安全方面索式桥安全方面索式桥安全方面索式桥安全方面为了避免腐蚀，进而延长缆索的寿命，许多国家都在进行有价值的努力。目前的策略是利用各种方法来保护缆索免受腐蚀。为了表明缆索防腐技术已经发展到了什么水平，近期已经提出两个最先进的保护索免受腐蚀的方法。Lecinq等人2005年报道了Freyssinet的工作，其中介绍的单独保护平行索系统（PSS）具有更高的耐久性，称为结合力索。这个单独的拉索保护系统通过高分子的应用得到确保。结合力索是2000年提出的一种新型的由7根被聚乙烯充分地保护着的钢绞线构成的缆索。这个方法据称适用于最大型的悬索桥也适用于相对较小的结构。结合力索被应用于Sungai Muar桥（132m,马来西亚）和Kanne桥（96m,比利时）。然而作者也指出平行索系统在包含高塔和散索鞍的斜拉桥上的应用或者在悬索桥主缆上的应用可能会导致应力集中点的耐久性下降。实际上为了避免垫圈滑落，较高的夹紧力是很有必要的，这就需要钢筋与钢筋直接接触。因此任何对于主缆索的2防腐措施例如镀锌、外部包裹或者用缆丝在垫圈层总会受到干扰。由于缺少实地耐久性的数据现在对于这种技术的可靠性作结论还为时尚早。在日本用车间预制的钢绞线制作的新缆索已经出现，这种新缆索由127根应力高达1800N/mm直的镀锌铁丝构成。这种车间预制的钢绞线通过插座锚固。大多数锚固装置（包括旧的）配备有除湿系统。在日本一些打破世界纪录的桥梁中，诸如由Honshu-Shikoku桥梁协会管理的Kurushima桥和Akashi-Kaikyo桥。它们的干燥空气的工作都是在缆索包装的内部进行的。上面列出的防腐措施清晰的表明了为阻止水汽和腐蚀剂侵害缆索所采取的巨大努力。尽管这样，活跃的腐蚀现象的例子仍然不断出现。3.3.3.3.结构健康检测结构健康检测结构健康检测结构健康检测 先进的防腐技术先进的防腐技术先进的防腐技术先进的防腐技术:这这这这是否是否是否是否会是解决问题的途径会是解决问题的途径会是解决问题的途径会是解决问题的途径涉及到桥梁的技术，研究者和工程师们必须考虑到腐蚀跟使用中的钢铁有着密切的关系，而不是仅仅关注于防腐的科技。腐蚀在钢结构中的发展是非常隐秘的，无论怎样防腐，防腐的技术能够很有效地阻断腐蚀的进度，但是却永远不可能完全赶上它。因此，随着新防腐技术的开发，正在进行的应用研究必须更加关注于我们怎样才能很好的控制腐蚀的开始以及发展过程。非破损技术基本上可以被分为两个部分：直接和间接传感技术。直接传感技术是指那些能够积累直观测量数据以提供一个内部缆索的实际情况的瞬时评估。这些数量包括声发射，磁通流以及辐射。此类技术的共同特点是它们需要一个基线测量方式以比较那些变动的数量。这样的基线代表了缆索在一定的参考截面(初始)时间,它并不总是可用的。在这些技术被准确的用于该领域之前，对于内部状况的各个层次应该进行仔细的考量。按照间接感应技术我们可以把提供数量监测的所有技术进行分类，从中我们很有可能看到这些数量和缆索内部腐蚀活动的关系。这些数量可以是物理数量比如温度，PH值和相关的湿度；或者与桥梁缆索的应力损失直接相关的量比如腐蚀速度。Betti等人已经在该领域做了大量研究工作。结构健康监测可以通过采用直接或者间接感应技术展开。直接感应方法的例子在接下来会给出，而基于间接感应技术的例子则主要从Betti等人所做的工作中得到。4.4.4.4.基于直接感应技术的结构健康检测基于直接感应技术的结构健康检测基于直接感应技术的结构健康检测基于直接感应技术的结构健康检测对于悬索桥的缆索来说两个主要的部分需要定期进行检测，即可见部分和隐藏部分。最终目的是为了保护散索鞍和锚固点这两大部分免受水汽的侵蚀。对于设计者建造者和业主来说保护主缆索免受腐蚀是很容易理解的。缆索的断裂和腐蚀会导致主缆产生声波。桥梁缆索的主缆会由于疲劳腐蚀和这两种力学性质的组合比如应力腐蚀而失效。因此当缆索失效的情况发生时对应的缆索和邻近的缆索会产生声波。考虑到外部的缆索比起内部缆索经受更多的应力腐蚀，外部缆索的钢绞线失效更容易发生。主要的担忧来自于对缆索隐藏部分的持续性监护，尤其是那些位于锚碇内的部分。一种可靠的使得这些区域能够以合适的方式被检测到的非破损技术应该对一些材料有足够深入的研究。这些材料对任何一种非破损技术来说都艰涩难懂。通过运用诸如声波之类的直接感应非破损技术研究人员可以探究缆索的腐蚀情况或者钢绞线的失效状况。当一根单独的钢绞线失效时这种失效状况激起声波发射，因此声波和压力波会沿着缆索的两个方向传播。图1.中国航天科技集团和与之相关的无线网配置图2.与中国航天科技集团相关联的信号类型展示图。沿缆索布置的传感器的序号和位置能够准确定位失效钢绞线的位置为了控制这种损害，一种压电式传感器被安置在缆索上，或者缠绕缆索的外包装表面以此来监测缆索的振动。在大多数情况下复合式传感器被安放在沿着结构全长的预先确定的位置上以此来获得不同的位置点处的数据。当复合式传感器被安放在结构预先确定的位置上的时候，钢绞线失效的事故就可以被准确定位。5.5.5.5.可供选择的材料可供选择的材料可供选择的材料可供选择的材料-锚固锚固锚固锚固检测检测检测检测桥梁的缆索由经受自然腐蚀的钢筋构成。因此，工程师和研究者主要关注的焦点是防腐问题。如果我们设想一下未来的桥梁，用抗腐蚀性能好的材料构造桥梁竖向拉索的策略应当引起我们的关注。在这种情况下，碳纤维加固的环氧树脂复合材料在索式桥梁建造技术中可以被考虑为是一种理想的选择。就像随后描述的那样，这些材料和技术的应用引发了有关结构健康检测和锚固的争论。碳纤维强化聚合物复合材料在修建高速公路基础设施方面显示出了巨大的潜力。尤其典型的是，它提供了理想的应力质量比（比钢材的小了五倍）并且可以按照要求的强度、刚度、几何性质和其他特性制成各种规格。复合材料可以加固垂直方向无净空的桥梁，并且这些复合材料可以用在那些可能会引起原结构功能退化的严重暴露的环境中。另外，复合制作的板体可以延长梁式桥的使用寿命，因为这些复合板体的恒载很小，这样就可以允许活载有较大的增长空间。图3.碳纤维加固的环氧树脂复合材料及钢材的应力曲线在纤维加劲单一方向受力的情况下，由缆索支撑的结构对于这些碳纤维复合材料而言是一个很有发展前景的领域。其他的优势还有：线弹性变化直至破坏、高强度、几乎没有蠕变和明显的疲劳破坏。碳纤维加劲复合材料对抗腐蚀的能力也很强。日本缆索制造有限责任公司研发的复合材料的应用的例子这些是连续纤维陶瓷基复合材料单元。多根钢绞线被用来制造一种绞合缆绳，这种缆绳一般为整体加热以获得绞合粘附力。连续纤维陶瓷基复合材料可以用在单根钢绞线上，也可以用于由7、19或者37根钢绞线构成的绞合缆绳上面。连续纤维陶瓷基复合材料单元表现的拉应力达到了1.8GPa,纵向模数137GPa，为破坏应力的1.6%，密度为1.5。20C条件下、持续时间为10h时的应力松弛系数为0.65；20C条件下、持续时间为50h时的应力松弛系数为2.5。连续纤维陶瓷基复合材料在180、持续时间超过1000h时表现出0.04%的蠕变水平。图4.a NACC碳纤维增强环氧树脂复合钢绞线部分样品b 连续纤维增强陶瓷基复合材料缆索制作流程图6.6.6.6.碳纤维复合材料在锚固系统上的应用碳纤维复合材料在锚固系统上的应用碳纤维复合材料在锚固系统上的应用碳纤维复合材料在锚固系统上的应用鉴于它们对压力的高敏感性，碳纤维复合材料作为桥梁缆索大规模的应用一定会克服锚固过程中出现的诸多问题。实际上，为了避免应力集中，将地锚效应最大化是必要的。人们根据连续纤维陶瓷基复合缆索开发了一系列不同类型的锚固类型。例如，所谓的复合楔入锚固体系采用压铸法，多根钢绞线被同时压铸在一起。尾部由锚头、防松螺帽和楔子构成，如图5所示。基于碳纤维复合材料的支撑索分别于1991年和2001年在加拿大和美国树立起来。最长的斜拉公路桥坐落于科罗拉多州，跨径达到了410米。在斜拉桥领域内，日本占据领先地位：共有11座人行桥，9座公路桥；而加拿大只有2座；美国只有1座。1991年建于日本东京的彩虹桥是世界上最大的斜拉人行桥。图5.连续纤维增强陶瓷基复合缆索锚固系统（6股钢绞线直径为12.5mm）和连续纤维增强陶瓷基复合缆索锚固端部构造图7.7.7.7.碳纤维复合材料的无损检测碳纤维复合材料的无损检测碳纤维复合材料的无损检测碳纤维复合材料的无损检测在研发新的结构材料时，对破坏的开始及其发展的检测总是摆在人们面前。因此，人们在探究由碳纤维复合材料建造的结构的破坏方面做了大量的工作。针对各自的结构，主要的破坏机制有基质开裂、纤维基质剥离和纤维失效。声频发射检测技术被成功应用于实验室或者实际结构的或小或大的规模。研究人员用声频发射检测技术监测三种类型的缆索体系桥梁在大规模破坏试验中的破坏状况。实验表明，原位声频检测技术对监测缆索体系桥梁在运营期间的实时状况有着巨大潜力。由于它们独特的处理方式，原位传感器可以嵌入终端结构中来提供结构健康监管。用作张力传感器的光缆传感器和用作裂缝开展监管技术的超声波贴片可以为结构健康监管带来巨大的益处。即使原位嵌入式传感器在不同的组合结构中得到了成功应用，其他的问题依然存在，大部分与嵌入的状况、物理化学兼容性、耐久性、接缝和焊接部位相关。桥梁和天桥无线电检测技术在过去的几年中已经引起人们的关注。桥梁坍塌事故的发生突然而没有征兆。近几年来，桥梁安全和环境的监管工作主要通过目测进行。在密西西比河桥梁坍塌事件中，该桥的监管在垮塌之前一直是借助于目测。目测结果的总结没有揭示出任何有关该桥安全因素的忧患。2008年，圣安东尼瀑布桥被修建起来以替代垮塌的密西西比河桥。为了监管这座新桥的几个关键参数，包括过载、腐蚀和结构完整性，高技术传感器网络被引入该结构中。该网络包括光纤应力传感器、位移计量表、加速计、电位计还有已经埋入桥跨中的腐蚀传感器。除了这些，该网络还包括温度传感器和为预防严寒天气出现而安置的活性防冻剂。在研究创新性传感器方面，纽约Clarckson大学的研究者们开发了密封的传感器。这种传感器由桥梁的振动提供动力，因此可以几十年不用维护，而且还可以提供诸如冰冻情况、交通流和健康状况等参数的连续监测记录。该系统最近在纽约州际公路第十一号桥梁上得到了测试。据纽约Clarckson大学的研究者称，能量由一台安置在梁上的电磁发电机获取。该能量获取装置对桥梁振动的自然频率中的一个有响应作用。每当一辆小汽车或者一辆卡车通过该桥梁时，甚至是在没有安置传感器的那个车道上驶过时，整个结构就会振动，随之发电机转动装置得到激励而产生电能。产生的电能给具有增加电能输出的能量获取装置的特殊传感器供电，虽然只用几微瓦的电能，却可以完成有效的任务。基于高级无损检测技术的结构健康检测可以带来重大改进。然而，要得到更加精确的数据除了要有开支巨大的技术人员之外，先进的技术和分析也是必要的。因此，除了极少数的桥梁会采用更加深入的无损检测技术外，大多数桥梁仍然会以目测手段为主，这是确定无疑的。因此，基于低耗费传感器概念的结构健康检测策略与类似的由德克萨斯州大学开发的产品变得相关，因为它可以提供技术和经济方面的解决方法。实际上，Wood等人在2008年正着手研制一种低耗费的可以远距离控制的传感器。例如，它可以记录监管腐蚀引起的电阻变化。上面描述的这种简单而低耗的技术，以前早就被提出来过用以解决钢筋腐蚀的监管问题。该技术还处于研发阶段，但是它有可能会成为一个极具发展潜力的方法，虽然它还要克服应用于索式桥梁上的诸多难题。现在我们有很多不同种类的、可靠而且花费不高的无损检测技术可供使用。但是，考虑到所有新安装的传感器都要依附在缆索的外表面，桥梁的各根缆索都应该有具体的几何尺寸。另外，焊接处的耐久性必须得到保证。为了较好地表达出缆索内部发生的各种变化，这是一项强制性要求。8888纳米材料与纳米传感器纳米材料与纳米传感器纳米材料与纳米传感器纳米材料与纳米传感器碳纳米管自1991年由李继马开发出来之后，以其独特的几何学、形态学和特性吸引了大多数研究者的注意。碳纳米管是碳的一种新形式，形态上相当于包含两层石墨的管子。通过采取一些技术，纳米管得到了一定的发展，它的直径只有几纳米，而长度只有几微米。纳米管展现出了超乎寻常的力学特性：杨氏弹性模量超过了1Tpa。它像钻石一样坚硬，可拉伸应力估计为200Gpa。这些特性对于预应力符合构件和纳米机电系统而言是极为理想的。同时它极高的表体比和纳米材料特有的中空结构对于气态分子的传输和存储非常适合。研究人员已经进行考虑大量的理论和模拟工作，以此来更好的了解这种纳米级别的材料和与之相关的现象。碳纳米管结构为它们提供了独特的电子、物理和化学特性。从力学上来说，它们是迄今为止最坚硬刚度最大的纤维。从电热角度来说，碳纳米管无论是在真空中还是在空气中都有很高的电热稳定性。在电力特性方面碳纳米管会表现出金属或者半导体的特点。由于碳纳米管的半导体特性它们在研制新的纳米传感器方面也备受关注。因此温度传感器、基于碳纳米管的喷涂物、压力传感器、燃气传感器是正在进行的研究中最有潜力的一部分。例如，2007年肯尼斯提出层层组装技术来研发一种能够测试应力和腐蚀过程的具有多重功效的材料。碳纳米管复合材料制成的层层组装纤维物在机械力学方面生成很多坚硬的薄膜，在这些薄膜中多重传导机制由代码进行。通过选取适当的碳纳米管浓度和聚合物矩阵可以获得这些薄膜，这些薄膜能够表现出其内部对于压力和PH值的内部电学特性的变化。作者也指出虽然厚膜传感器可以提供额外的机械应力，但是膜的加厚会导致这些膜总体感应度的下降。因此研究者必须在力学和电学特性中找到一个折中点。图6.贴附于MTS-810加载系统内部的聚合物标本上的环氧树脂电层上的平行索系统应力传感器示意图9999结论结论结论结论该文献概述了基于直接或间接感应技术的结构健康检测手段。这些技术在持续的桥梁缆索健康监测方面显示出巨大的潜力。诸如纳米感应器之类的功能性材料的创新为桥梁健康监测提供了新的前景。布拉格光纤传感器被逐渐成功地植入结构中，更通俗的来说新的功能或者结构材料应该会带来重大的改进，这种改进可以带来战略上的挑战，除非桥梁业主将总体运营费用作为各项工作的指导目标。参考文献参考文献参考文献参考文献1 悬索桥缆索状况研究2 悬索桥高应力缆索的腐蚀和脆变3 悬索桥中老化索的研究4 作为桥梁缆索的失效、腐蚀和结构健康监测手段的声波发射技术5 材料评估6 对缆索的结构健康监测和损伤探测的无线传感网络体系7 保障混凝土足够吸引力的座谈会8 碳纤维陶瓷基复合缆索在大规模试验中的实验机械力学性质和声波发射技术9 高速公路或桥梁的无破损性评估和无破损技术J.R.Zhangbridgesandstructures 出版社：SciencePressUSAInc 。本文出自 主编的InternationalSymposiumonLife-CyclePerformanceof耐久耐久基础基础设施结构健康设施结构健康监测监测的挑战的挑战M.DRISSI-HABTIMACS Dept.LCPC(FRANCE)摘要摘要摘要摘要：该文献探讨了桥梁关键缆索部位的荷载状况，强调了环境对于结构功能退化的影响。 焦点集中于对桥梁的审查和为整合可靠数据所做的努力。作为缆索的替代性材料连续性碳纤维塑料复合物也在此有所论述， 与此同时还介绍了合适的结构健康检测技术。 文章的目的是让读者对以内部传感器为主导的结构健康检测技术协助检测桥梁缆索的过程有所了解。 这些缆索被用作既有桥梁的可用结构的工作模型。 在新建桥梁方面，将会简要介绍复合材料制作的结构和必定会在不久的将来带来技术飞跃的纳米传感器。 对于已建和新建的桥梁都会提供相应的工程实例并对这些工程在材料和结构方面的结构健康检测进行论述。1.1.1.1.前言前言前言前言对于已建成和新设计的桥梁来说， 掌握合适而可靠的监测和结构健康监管步骤是必要的。尽管现在有众多不同的可选方案，研究者和工程师仍然强调目测、先进的非破损检测技术的高消耗费性和依靠外在传感器进行结构健康检测维护工作这三方面有限性。这种作用并不是为了竭尽全力地应对检测设计的方方面面， 而是为了在桥梁研究者和工程师中间分享观点并引导更加深入的探讨，重点是对于腐蚀程度的探究和已建桥梁钢筋结构的腐蚀发展程度。 对于新建桥梁而言设计和理念中应当包含更多的智能材料和智能结构，其中包括嵌入式传感器。 这方面的例子比较少。对于已建成的基础设施而言，腐蚀和应力损失对预应力钢筋是非常不利的。如何有效的保护钢筋免受腐蚀一直是个重大的挑战。 然而在防腐技术已经十分发达的当今我们是应该将注意力集中在保护钢筋结构免遭腐蚀呢？还是应该更多的关注那些可以使我们确定目前的腐蚀程度及其发展速度的结构健康检测呢？对于新建的基础设施来说， 近几十年来开发出来的材料加上在不同的工程领域表现出来的重大技术改进使得我们把智能材料用作桥梁的主要部件变成了现实。 因此，我们应该怎样推广智能材料在桥梁建设中的大量应用呢？2.2.2.2. 索式桥安全方面索式桥安全方面索式桥安全方面索式桥安全方面为了避免腐蚀，进而延长缆索的寿命，许多国家都在进行有价值的努力。 目前的策略是利用各种方法来保护缆索免受腐蚀。 为了表明缆索防腐技术已经发展到了什么水平，近期已经提出两个最先进的保护索免受腐蚀的方法。Lecinq等人2005年报道了Freyssinet的工作，其中介绍的单独保护平行索系统（PSS）具有更高的耐久性，称为结合力索。这个单独的拉索保护系统通过高分子的应用得到确保。结合力索是2000年提出的一种新型的由7根被聚乙烯充分地保护着的钢绞线构成的缆索。这个方法据称适用于最大型的悬索桥也适用于相对较小的结构。结合力索被应用于Sungai Muar桥（132m,马来西亚）和Kanne桥（96m,比利时）。然而作者也指出平行索系统在包含高塔和散索鞍的斜拉桥上的应用或者在悬索桥主缆上的应用可能会导致应力集中点的耐久性下降。实际上为了避免垫圈滑落，较高的夹紧力是很有必要的，这就需要钢筋与钢筋直接接触。因此任何对于主缆索的防腐措施例如镀锌、外部包裹或者用缆丝在垫圈层总会受到干扰。由于缺少实地耐久性的数据现在对于这种技术的可靠性作结论还为时尚早。在日本用车间预制的钢绞线制作的新缆索已经出现，这种新缆索由127根应力高达1800N/mm2直的镀锌铁丝构成。这种车间预制的钢绞线通过插座锚固。大多数锚固装置（包括旧的）配备有除湿系统。在日本一些打破世界纪录的桥梁中，诸如由Honshu-Shikoku桥梁协会管理的Kurushima桥和Akashi-Kaikyo桥。它们的干燥空气的工作都是在缆索包装的内部进行的。上面列出的防腐措施清晰的表明了为阻止水汽和腐蚀剂侵害缆索所采取的巨大努力。尽管这样，活跃的腐蚀现象的例子仍然不断出现。3.3.3.3.结构健康检测结构健康检测结构健康检测结构健康检测 先进的防腐技术先进的防腐技术先进的防腐技术先进的防腐技术: : : :这这这这是否是否是否是否会是解决问题的途径会是解决问题的途径会是解决问题的途径会是解决问题的途径涉及到桥梁的技术，研究者和工程师们必须考虑到腐蚀跟使用中的钢铁有着密切的关系，而不是仅仅关注于防腐的科技。腐蚀在钢结构中的发展是非常隐秘的，无论怎样防腐，防腐的技术能够很有效地阻断腐蚀的进度，但是却永远不可能完全赶上它。因此，随着新防腐技术的开发，正在进行的应用研究必须更加关注于我们怎样才能很好的控制腐蚀的开始以及发展过程。非破损技术基本上可以被分为两个部分：直接和间接传感技术。直接传感技术是指那些能够积累直观测量数据以提供一个内部缆索的实际情况的瞬时评估。这些数量包括声发射，磁通流以及辐射。此类技术的共同特点是它们需要一个基线测量方式以比较那些变动的数量。这样的基线代表了缆索在一定的参考截面(初始)时间,它并不总是可用的。在这些技术被准确的用于该领域之前，对于内部状况的各个层次应该进行仔细的考量。按照间接感应技术我们可以把提供数量监测的所有技术进行分类，从中我们很有可能看到这些数量和缆索内部腐蚀活动的关系。这些数量可以是物理数量比如温度，PH值和相关的湿度；或者与桥梁缆索的应力损失直接相关的量比如腐蚀速度。Betti等人已经在该领域做了大量研究工作。结构健康监测可以通过采用直接或者间接感应技术展开。直接感应方法的例子在接下来会给出，而基于间接感应技术的例子则主要从Betti等人所做的工作中得到。4.4.4.4.基于直接感应技术的结构健康检测基于直接感应技术的结构健康检测基于直接感应技术的结构健康检测基于直接感应技术的结构健康检测对于悬索桥的缆索来说两个主要的部分需要定期进行检测，即可见部分和隐藏部分。最终目的是为了保护散索鞍和锚固点这两大部分免受水汽的侵蚀。对于设计者建造者和业主来说保护主缆索免受腐蚀是很容易理解的。缆索的断裂和腐蚀会导致主缆产生声波。桥梁缆索的主缆会由于疲劳腐蚀和这两种力学性质的组合比如应力腐蚀而失效。因此当缆索失效的情况发生时对应的缆索和邻近的缆索会产生声波。考虑到外部的缆索比起内部缆索经受更多的应力腐蚀，外部缆索的钢绞线失效更容易发生。主要的担忧来自于对缆索隐藏部分的持续性监护，尤其是那些位于锚碇内的部分。一种可靠的使得这些区域能够以合适的方式被检测到的非破损技术应该对一些材料有足够深入的研究。这些材料对任何一种非破损技术来说都艰涩难懂。通过运用诸如声波之类的直接感应非破损技术研究人员可以探究缆索的腐蚀情况或者钢绞线的失效状况。当一根单独的钢绞线失效时这种失效状况激起声波发射，因此声波和压力波会沿着缆索的两个方向传播。图1.中国航天科技集团和与之相关的无线网配置图2.与中国航天科技集团相关联的信号类型展示图。沿缆索布置的传感器的序号和位置能够准确定位失效钢绞线的位置为了控制这种损害，一种压电式传感器被安置在缆索上，或者缠绕缆索的外包装表面以此来监测缆索的振动。在大多数情况下复合式传感器被安放在沿着结构全长的预先确定的位置上以此来获得不同的位置点处的数据。当复合式传感器被安放在结构预先确定的位置上的时候，钢绞线失效的事故就可以被准确定位。5.5.5.5.可供选择的材料可供选择的材料可供选择的材料可供选择的材料-锚固锚固锚固锚固检测检测检测检测桥梁的缆索由经受自然腐蚀的钢筋构成。因此，工程师和研究者主要关注的焦点是防腐问题。如果我们设想一下未来的桥梁，用抗腐蚀性能好的材料构造桥梁竖向拉索的策略应当引起我们的关注。在这种情况下，碳纤维加固的环氧树脂复合材料在索式桥梁建造技术中可以被考虑为是一种理想的选择。就像随后描述的那样，这些材料和技术的应用引发了有关结构健康检测和锚固的争论。碳纤维强化聚合物复合材料在修建高速公路基础设施方面显示出了巨大的潜力。尤其典型的是，它提供了理想的应力质量比（比钢材的小了五倍）并且可以按照要求的强度、刚度、几何性质和其他特性制成各种规格。复合材料可以加固垂直方向无净空的桥梁，并且这些复合材料可以用在那些可能会引起原结构功能退化的严重暴露的环境中。另外，复合制作的板体可以延长梁式桥的使用寿命，因为这些复合板体的恒载很小，这样就可以允许活载有较大的增长空间。图3.碳纤维加固的环氧树脂复合材料及钢材的应力曲线在纤维加劲单一方向受力的情况下， 由缆索支撑的结构对于这些碳纤维复合材料而言是一个很有发展前景的领域。其他的优势还有：线弹性变化直至破坏、高强度、 几乎没有蠕变和明显的疲劳破坏。碳纤维加劲复合材料对抗腐蚀的能力也很强。日本缆索制造有限责任公司研发的复合材料的应用的例子这些是连续纤维陶瓷基复合材料单元。 多根钢绞线被用来制造一种绞合缆绳，这种缆绳一般为整体加热以获得绞合粘附力。连续纤维陶瓷基复合材料可以用在单根钢绞线上， 也可以用于由7、19或者37根钢绞线构成的绞合缆绳上面。连续纤维陶瓷基复合材料单元表现的拉应力达到了1.8GPa,纵向模数137 GPa，为破坏应力的1.6%，密度为1.5。20C条件下、持续时间为10h时的应力松弛系数为0.65；20C条件下、持续时间为50h时的应力松弛系数为2.5。连续纤维陶瓷基复合材料在180、持续时间超过1000h时表现出0.04%的蠕变水平。图4.a NACC碳纤维增强环氧树脂复合钢绞线部分样品b 连续纤维增强陶瓷基复合材料缆索制作流程图6.6.6.6.碳纤维复合材料在锚固系统上的应用碳纤维复合材料在锚固系统上的应用碳纤维复合材料在锚固系统上的应用碳纤维复合材料在锚固系统上的应用鉴于它们对压力的高敏感性，碳纤维复合材料作为桥梁缆索大规模的应用一定会克服锚固过程中出现的诸多问题。实际上，为了避免应力集中，将地锚效应最大化是必要的。 人们根据连续纤维陶瓷基复合缆索开发了一系列不同类型的锚固类型。例如，所谓的复合楔入锚固体系采用压铸法，多根钢绞线被同时压铸在一起。尾部由锚头、防松螺帽和楔子构成，如图5所示。基于碳纤维复合材料的支撑索分别于1991年和2001年在加拿大和美国树立起来。最长的斜拉公路桥坐落于科罗拉多州，跨径达到了410米。在斜拉桥领域内，日本占据领先地位：共有11座人行桥，9座公路桥；而加拿大只有2座；美国只有1座。1991年建于日本东京的彩虹桥是世界上最大的斜拉人行桥。图5.连续纤维增强陶瓷基复合缆索锚固系统（6股钢绞线直径为12.5mm）和连续纤维增强陶瓷基复合缆索锚固端部构造图7.7.7.7.碳纤维复合材料的无损检测碳纤维复合材料的无损检测碳纤维复合材料的无损检测碳纤维复合材料的无损检测在研发新的结构材料时，对破坏的开始及其发展的检测总是摆在人们面前。因此，人们在探究由碳纤维复合材料建造的结构的破坏方面做了大量的工作。 针对各自的结构，主要的破坏机制有基质开裂、纤维基质剥离和纤维失效。声频发射检测技术被成功应用于实验室或者实际结构的或小或大的规模。 研究人员用声频发射检测技术监测三种类型的缆索体系桥梁在大规模破坏试验中的破坏状况。实验表明， 原位声频检测技术对监测缆索体系桥梁在运营期间的实时状况有着巨大潜力。由于它们独特的处理方式， 原位传感器可以嵌入终端结构中来提供结构健康监管。 用作张力传感器的光缆传感器和用作裂缝开展监管技术的超声波贴片可以为结构健康监管带来巨大的益处。 即使原位嵌入式传感器在不同的组合结构中得到了成功应用， 其他的问题依然存在， 大部分与嵌入的状况、 物理化学兼容性、耐久性、接缝和焊接部位相关。桥梁和天桥无线电检测技术在过去的几年中已经引起人们的关注。桥梁坍塌事故的发生突然而没有征兆。 近几年来，桥梁安全和环境的监管工作主要通过目测进行。 在密西西比河桥梁坍塌事件中，该桥的监管在垮塌之前一直是借助于目测。目测结果的总结没有揭示出任何有关该桥安全因素的忧患。2008年，圣安东尼瀑布桥被修建起来以替代垮塌的密西西比河桥。 为了监管这座新桥的几个关键参数，包括过载、腐蚀和结构完整性，高技术传感器网络被引入该结构中。 该网络包括光纤应力传感器、位移计量表、加速计、电位计还有已经埋入桥跨中的腐蚀传感器。 除了这些，该网络还包括温度传感器和为预防严寒天气出现而安置的活性防冻剂。在研究创新性传感器方面，纽约Clarckson大学的研究者们开发了密封的传感器。这种传感器由桥梁的振动提供动力，因此可以几十年不用维护，而且还可以提供诸如冰冻情况、 交通流和健康状况等参数的连续监测记录。该系统最近在纽约州际公路第十一号桥梁上得到了测试。据纽约Clarckson大学的研究者称，能量由一台安置在梁上的电磁发电机获取。 该能量获取装置对桥梁振动的自然频率中的一个有响应作用。 每当一辆小汽车或者一辆卡车通过该桥梁时，甚至是在没有安置传感器的那个车道上驶过时，整个结构就会振动，随之发电机转动装置得到激励而产生电能。 产生的电能给具有增加电能输出的能量获取装置的特殊传感器供电，虽然只用几微瓦的电能，却可以完成有效的任务。基于高级无损检测技术的结构健康检测可以带来重大改进。然而，要得到更加精确的数据除了要有开支巨大的技术人员之外， 先进的技术和分析也是必要的。因此，除了极少数的桥梁会采用更加深入的无损检测技术外，大多数桥梁仍然会以目测手段为主，这是确定无疑的。因此，基于低耗费传感器概念的结构健康检测策略与类似的由德克萨斯州大学开发的产品变得相关， 因为它可以提供技术和经济方面的解决方法。 实际上，Wood等人在2008年正着手研制一种低耗费的可以远距离控制的传感器。例如，它可以记录监管腐蚀引起的电阻变化。上面描述的这种简单而低耗的技术，以前早就被提出来过用以解决钢筋腐蚀的监管问题。该技术还处于研发阶段，但是它有可能会成为一个极具发展潜力的方法， 虽然它还要克服应用于索式桥梁上的诸多难题。现在我们有很多不同种类的、可靠而且花费不高的无损检测技术可供使用。但是，考虑到所有新安装的传感器都要依附在缆索的外表面，桥梁的各根缆索都应该有具体的几何尺寸。另外，焊接处的耐久性必须得到保证。 为了较好地表达出缆索内部发生的各种变化，这是一项强制性要求。8 8 8 8纳米材料与纳米传感器纳米材料与纳米传感器纳米材料与纳米传感器纳米材料与纳米传感器碳纳米管自1991年由李继马开发出来之后，以其独特的几何学、形态学和特性吸引了大多数研究者的注意。碳纳米管是碳的一种新形式，形态上相当于包含两层石墨的管子。通过采取一些技术，纳米管得到了一定的发展，它的直径只有几纳米，而长度只有几微米。纳米管展现出了超乎寻常的力学特性：杨氏弹性模量超过了1Tpa。它像钻石一样坚硬，可拉伸应力估计为200Gpa。这些特性对于预应力符合构件和纳米机电系统而言是极为理想的。 同时它极高的表体比和纳米材料特有的中空结构对于气态分子的传输和存储非常适合。 研究人员已经进行考虑大量的理论和模拟工作， 以此来更好的了解这种纳米级别的材料和与之相关的现象。碳纳米管结构为它们提供了独特的电子、物理和化学特性。从力学上来说，它们是迄今为止最坚硬刚度最大的纤维。从电热角度来说，碳纳米管无论是在真空中还是在空气中都有很高的电热稳定性。 在电力特性方面碳纳米管会表现出金属或者半导体的特点。 由于碳纳米管的半导体特性它们在研制新的纳米传感器方面也备受关注。因此温度传感器、基于碳纳米管的喷涂物、压力传感器、燃气传感器是正在进行的研究中最有潜力的一部分。例如，2007年肯尼斯提出层层组装技术来研发一种能够测试应力和腐蚀过程的具有多重功效的材料。 碳纳米管复合材料制成的层层组装纤维物在机械力学方面生成很多坚硬的薄膜， 在这些薄膜中多重传导机制由代码进行。 通过选取适当的碳纳米管浓度和聚合物矩阵可以获得这些薄膜，这些薄膜能够表现出其内部对于压力和PH值的内部电学特性的变化。作者也指出虽然厚膜传感器可以提供额外的机械应力， 但是膜的加厚会导致这些膜总体感应度的下降。因此研究者必须在力学和电学特性中找到一个折中点。图6.贴附于MTS-810加载系统内部的聚合物标本上的环氧树脂电层上的平行索系统应力传感器示意图9 9 9 9结论结论结论结论该文献概述了基于直接或间接感应技术的结构健康检测手段。 这些技术在持续的桥梁缆索健康监测方面显示出巨大的潜力。诸如纳米感应器之类的功能性材料的创新为桥梁健康监测提供了新的前景。布拉格光纤传感器被逐渐成功地植入结构中， 更通俗的来说新的功能或者结构材料应该会带来重大的改进， 这种改进可以带来战略上的挑战，除非桥梁业主将总体运营费用作为各项工作的指导目标。参考文献参考文献参考文献参考文献1 悬索桥缆索状况研究2 悬索桥高应力缆索的腐蚀和脆变3 悬索桥中老化索的研究4 作为桥梁缆索的失效、腐蚀和结构健康监测手段的声波发射技术5 材料评估6 对缆索的结构健康监测和损伤探测的无线传感网络体系7 保障混凝土足够吸引力的座谈会8 碳纤维陶瓷基复合缆索在大规模试验中的实验机械力学性质和声波发射技术9 高速公路或桥梁的无破损性评估和无破损技术本文出自J.R.Zhang主编的International Symposium on Life-CyclePerformance ofbridges and structures 出版社：Science Press USA Inc 。长沙福元路湘江大桥第 1 联方案比选与施工图设计长沙长沙长沙长沙福元路湘江大桥第福元路湘江大桥第福元路湘江大桥第福元路湘江大桥第 1 1 1 1 联联联联方案比选与方案比选与方案比选与方案比选与施工图设计施工图设计施工图设计施工图设计摘要摘要摘要摘要本设计为长沙福元路湘江大桥第 1 联方案比选与施工图设计。设计过程如下：首先，根据设计任务书提供的设计资料和要求， 依据现行的公路桥梁设计规范,综合考虑桥位的地质、地形条件，经初选后提出了预应力混凝土等截面连续箱梁、预应力混凝土连续刚构桥两个比选桥型。按“实用、经济、安全、美观”的桥梁设计原则，比较两个方案的优缺点，主桥选定方案为：360m 的三跨预应力混凝土连续梁桥。其次，确定主梁主要构造及细部尺寸，设计采用单箱单室箱梁，桥面宽 17.5m， 为双向四车道。主梁采用满堂支架施工。然后，利用 MIDAS 计算软件分析桥梁主梁的内力(包括恒载和活载的内力计算)和内力组合结果。根据结果，估算出纵向预应力筋的数目，然后布置预应力钢筋。最后，进行截面强度验算，其中包括承载能力极限状态和正常使用极限状态验算。在正常使用极限状计算截面的混凝土法向应力验算、预应力钢筋中的拉应力验算、截面的主应力验算。经分析比较及验算表明该设计计算方法正确，内力分布合理，符合设计任务的要求。关键词关键词关键词关键词：桥梁工程；方案比选； 预应力混凝土连续梁桥；验算长沙福元路湘江大桥第 1 联方案比选与施工图设计THETHETHETHE CONSTRUCTIONCONSTRUCTIONCONSTRUCTIONCONSTRUCTION DESIGNDESIGNDESIGNDESIGN OFOFOFOF XIANGJIANGXIANGJIANGXIANGJIANGXIANGJIANG RIVERRIVERRIVERRIVERBRIDGESBRIDGESBRIDGESBRIDGES FIRSTFIRSTFIRSTFIRST LEAGUELEAGUELEAGUELEAGUE ,FUYUAN,FUYUAN,FUYUAN,FUYUAN EXPRESSWAYEXPRESSWAYEXPRESSWAYEXPRESSWAYABSTRACTABSTRACTABSTRACTABSTRACTThis designisthe construction design of Xiangjiang River Bridge first league, FuYuanExpressway.The procedures of the designislisted below.First, according to the assignment and the present Highway Bridge Specifications, andbased on the geological and the landform of the bridge site , after preliminary selection, twoschemes are presented, namely PC continuous girder bridge and PC continuous t-beam-typebridge. Comparing their characters comprehensively,the three-acrossed PC continuous girderbridgeistaken as the fianl,whose net pathis360 m.Second ,quantify the detail size of the main girders.In this design,we take the form ofsingle box girder with single room.The road of the bridge has double-direction four lanes. Thegirderwillbe constructed by cantilever hung-basket bearing and symmetric equilibriummethod.Third, analyze the internal force of the structures (including dead load and living load)by means of MIDAS software.According to the results, the evaluated amount of longitudinaltendons can be worked out, and then we can distribute the tendons to the bridge.The last stepisto check the main cross section. The work includes the checkingofload-carrying capacity ultimate state and the normal service ability ultimate state aswellasthe main sections being out of shape. After calculateing and checking key crossings,we candraw the conclusion that the designisup to the assignment and meets the requirements.长沙福元路湘江大桥第 1 联方案比选与施工图设计KeyKeyKeyKey wordswordswordswords: : : :bridge engineering;scheme comparison; PC continuous girder bridge;checking computation长沙福元路湘江大桥第 1 联方案比选与施工图设计目录1 方案拟订与比选.11.1 设计标准.11.2 主要材料.11.3 采用规范.22 上部尺寸拟定以及内力计算.32.1 跨径拟定.32.2 截面细部数据拟定.32.2.1 箱梁梁高的拟定.32.2.2 顶板厚度的拟定.32.2.6 横隔板.42.3 主要材料.52.4 主桥内力计算.52.4.1 恒载内力计算.82.4.2 活载内力计算.112.4.3 温度次内力.172.4.4 基础沉降内力.202.5 内力组合.242.5.1 承载能力极限状态下的效应组合.242.5.2 正常使用极限状态组合.283 预应力钢束的估算及布置.373.1 按构件正截面抗裂性要求估算预应力钢筋数量.373.1.1 纵向预应力钢束信息.383.1.2 钢束计算结果.383.2 预应力钢束的布置.413.3 预应力损失计算.42长沙福元路湘江大桥第 1 联方案比选与施工图设计4 截面强度验算.484.1 正截面承载力计算.485持久状况正常使用极限状态应力验算.545.1 正截面抗裂验算（法向拉应力）.545.2 斜截面抗裂验算（主拉应力）.586 持久状况构件的压应力验算.636.1 正截面混凝土压应力验算.636.2 预应力钢筋中的拉应力验算.656.3 混凝土的主压应力验算.677 挠度验算与预拱度计算.717.1 概述.717.1.1 荷载短期效应作用下的挠度的计算.717.1.2 考虑荷载长期效应影响的挠度值及挠度最大值的验算.717.1.3 预拱度的计算和设置.727.2 挠度验算.727.3 预拱度计算.758 施工图设计.778.1 概述.778.2 总体布置图.778.3 主梁一般构造图.778.4 主梁预应力钢束构造图.789 设计总结.79参考文献.80致谢.81附件 1 1 1 1：开题报告.82附件 2 2 2 2：译文及原文影印件.92长沙福元路湘江大桥第 1 联方案比选与施工图设计第 1页 共 108 页1 方案拟订与比选福元路湘江大桥第 1 联方案比选与施工图设计为预应力混凝土等截面连续箱梁结构，设计遵照“安全、适用、经济、美观”的基本原则进行设计，同时应充分考虑建造技术的先进性以及环境保护和可持续发展的要求。1.1 设计标准（1） 设计荷载：公路级（2） 行车道宽度： 14m桥梁宽度：1.5m（人行道）+0.25m（防撞护栏）+14m（行车道）+0.25m（防撞护栏）+1.5m（人行道）=17.5m（3） 桥上纵坡为双向横坡 2.0%。（4） 通航等级：无。（5） 不考虑地震及漂流物撞击作用。（6） 温度：本桥区最高气温为 39.5 度，最低气温为-9.5 度，年平均气温 20 度。1.2 主要材料（1） 混凝土：箱梁、墩身、支座垫石的混凝土采用 C50 混凝土，混凝土弹性计算模量 E=3.45410Mpa；防撞护栏采用 C30混凝土。（2） 预应力钢材：预应力锚具技术标准必须符合国标预应力筋用锚具、夹具和联结器 （GB/T14370-1993） ，产品均须抽样检测，检验标准应符合国标及国际预应力协会后张法预应力体系验收和应用建议 （FIB-1991）要求。预应力钢绞线采用12.7 低松驰预应力钢绞线，其抗拉标准强度MPaRby1860=，弹性模量 Ey=1.9105 MPa，技术标准必须符合 GB/T5224-1995。（3） 普通钢筋：普通钢筋必须符合“GB149998”和“GB1301391”标准的规定，其中钢筋直径 D12mm 全部采用级钢筋，抗拉标准强度bgR=340MPa；钢筋直径 D12mm 全部采用级钢筋，抗拉标准强度bgR=240MPa。（4） 预应力锚具： 所使用的预应力锚具可采用YJM或OVM符合国GB/T14370-2000D长沙福元路湘江大桥第 1 联方案比选与施工图设计第 2页 共 108 页（预应力筋用锚具、夹具和连接器）的锚具及其相应的配套设备。施工时可采用其他厂家的产品，且外形尺寸与 OVM 锚具相同。（5）预应力管道：纵向预应力钢束管道采用 SBG 塑料波纹管，横向预应力钢束管道则采用120 和130 镀锌金属波纹管。（6）伸缩缝及支座：伸缩缝及支座都必须符合国家有关标准，并要求伸缩缝供货商在边跨现浇段施工时提供图纸，以便进行调整。主桥的伸缩缝采用万宝系列E-240 型。1.3 采用规范（1） 公路工程技术标准 JTJ001-88（2） 公路桥涵设计通用规范 JTG D60-2004（3） 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 JTG D60-2004（4） 公路桥涵地基与基础设计规范 JTJ02485（5） 公路砖石及混凝土桥涵设计规范 JTG D61-2005（6） 公路桥涵施工技术规范JTG041-89长沙福元路湘江大桥第 1 联方案比选与施工图设计第 3页 共 108 页2 上部尺寸拟定以及内力计算2.1跨径拟定跟据当地的地质情况，确定该桥全桥共 180m，主跨分孔布置为 360m。2.2 截面细部数据拟定单幅桥宽 17.5m，采用单箱单室截面，桥面设 2%的双向横坡，并有 10cm 厚的沥青混凝土铺装层。2.2.1 箱梁梁高的拟定在公路桥中，等截面连续梁桥的高跨比一般为 L/15-L/25，本设计采用 4m。2.2.2 顶板厚度的拟定箱梁的顶板除了参与主梁抗弯和承受主梁弯曲的拉或压应力外，它还是结构的行车道板，承受较大的横向内力。因此，它处在一个复杂的空间受力状态。单纯从纵向力分析，在预应力混凝土连续梁中， 由于承压面积较大， 顶板纵向压应力一般不受控制设计。确定箱形截面的预板厚度一般考虑两个因素：满足桥面横向弯矩的要求；满足纵向预应力钢筋的要求。本设计综合考虑预应力钢筋以及普通钢筋的布置已经主跨的跨度，保守的拟定了顶板厚为 30cm。2.2.3 底板厚度的拟定纵向负弯矩区受压底板的厚度对改善全桥受力状态、减少徐变下挠十分重要， 因而大跨度连续体系梁桥中，应确保承受负弯矩的内支点区域的箱梁底板有足够的厚度。箱梁底板厚度随箱梁负弯矩的增大而逐渐加厚至墩顶，以适应箱梁下缘受压的要求，墩顶区域底板不宜过薄，否则压应力过高，由此产生的徐变将使跨中区域梁体下挠度较大。底板厚度与主跨之比宜为 1/1401/170，本设计底板厚度为 60cm。2.2.4 腹板厚度的拟定箱梁腹板的主要功能是承受结构的弯曲剪应力和扭转剪应力所引起的主拉应力， 墩顶区域剪力大，因而腹板较厚，跨中区域的腹板较薄，但腹板的最小厚度应考虑钢束管道布置、钢筋布置和混凝土浇筑的要求。一般地，等高度箱梁可采用直腹板或斜腹板，变高度箱梁宜采用直腹板。对于腹板的最小厚度，一般的设计经验为：长沙福元路湘江大桥第 1 联方案比选与施工图设计第 4页 共 108 页a. 腹板内无预应力束筋管道布置时，其最小厚度可采用tmin=20cm;b. 腹板内有预应力束筋管道布置，可采用tmin=2530cm;c. 腹板内有预应力束筋锚固头时，则采用tmin=35cm。本设计腹板厚度为 60cm。2.2.4 悬臂长度箱形截面顶板两侧悬臂长度是调节顶板内弯矩的重要因素，当悬臂自由长度增加的时候，集中活载的荷载纵向分布长度也随着增加，所以对弯矩数值影响不大，但恒载及人群荷载弯矩随悬臂长度几乎成平方关系增加，因此，悬臂长度取 3.75m。悬臂端部高取 30cm。桥面板的悬臂长度是调节板内弯矩的重要参数，悬臂板沿横向常变厚，其端部一般按最小构造要求取值，根据按受力标准确定，一般取 2060cm ，本桥悬臂根部高取 50cm。2.2.5 梗肋尺寸梗肋又称为承托，无论从受力角度还是从构造角度分析，它都是箱梁结构的重要组成部分。在构造方面，梗肋提供了预应力钢筋的布置空间，同时有利于混凝土的浇注以及脱摸；在受力方面有利于剪力的传递，改善剪力滞后效应的影响；从变刚度的力学概念可知：设置梗肋能吸收弯矩，有利于底板和顶板厚度的减薄，同时提高截面的抗扭和抗弯刚度；减小弯扭剪应力和畸变应力；克服应力集中现象。如顶推梁顶推过程中，当支座不平整时，畸变效应易使箱梁在对角点部位产生裂缝，适当加厚梗肋尺寸可有效地克制或改善这种裂逢。箱梁顶板梗肋高宽比一般为 1/11/4 之间，底板梗肋的高宽比一般取1/11/2 之间。本桥顶板与腹板交接处取 9030cm，底板与腹板处取 3030 cm。2.2.6 横隔板为了约束箱梁的畸变变形、扭转变形和承担传递支反力，一般箱形梁在支座处要布置横隔板，当支座直接布置在箱梁腹板下时，横隔板以畸变变形和扭转变形为主，其厚度一般在 0.30.6m 之间取值，配筋按构造要求配置；当支座设在横隔板中部时，横隔板还承担着传递支反力的作用，是重要的受力结构，其厚度和配筋由受力要求确定，厚度比前者大，一般为 1.02.0m 之间，按深梁或一般梁进行抗弯、抗剪配筋。在箱梁内部设横隔板主要作用是约束截面和畸变和扭转变形。分析表明，对于直线箱梁，其影响很小，反而增加构造和施工的复杂性，现在倾向于不设。箱梁内的横隔板结构形式通常用板式结构，为满足施工，维修和通风要求，在横隔板上设置直径一米的过人洞。本设长沙福元路湘江大桥第 1 联方案比选与施工图设计第 5页 共 108 页计采用 1.6 米厚的横隔板。2.3 主要材料桥面铺装为6cm-12cm的C30混凝土做为垫层， 上面为6cm的沥青混凝土桥面铺装。箱梁和桥段采用 C50 混凝土，预应力束筋采用 17 标准型-15.2-1860-GB/T52241995 钢绞线，防撞护栏采用 C30混凝土，非预应力钢筋采用级螺纹钢筋，构造钢筋采用级光圆钢筋。2.4 主桥内力计算本桥设计采用 MidasCivil2010 进行内力和配筋计算。全桥单元划分时，应综合考虑结构在施工过程和正常使用过程阶段控制设计的截面位置，使控制截面位于单元点处。一般在以下位置应划分节点：（1）施工分界点、边界处及支座处；（2）构件的转折点和截面变化点；（3）验算或求位移的截面；（4）当出现位移不连续时，例如相邻两单元以铰接形式相连（转角不连续） ，可在铰接处设置两个节点，利用主从约束考虑该连续方式。本设计总跨径 180m，计算跨径 181.6m，4 个支撑点，梁体被划分为 98 个单元， 每个单元的具体数据详见下图 2-1、图 2-2、表 2-1、表 2-2： 。图 2.1 单元详细图（一）图 2.2 单元详细图（二）长沙福元路湘江大桥第 1 联方案比选与施工图设计第 6页 共 108 页表表表表 2-12-12-12-1 单元节点位置坐标单元节点位置坐标单元节点位置坐标单元节点位置坐标节点x 轴节点x 轴1-0.8519220529430.853964254985455100665610278571048105810691259108101460110111661112121862114132063116142264118152465119.2162666120172867120.81830681221932691242034701262136711282238721302340731322442741342544751362646761382748771402850781422952791443054801463156811483258821503359.2831523460841543560.885156366286158376487160386688162396889164407090166417291168长沙福元路湘江大桥第 1 联方案比选与施工图设计第 7页 共 108 页续表续表 2-12-12-12-1427492170437693172447894174458095176468296178478497179.2488698180498899180.85090表表 2-22-22-22-2 单元信息表格单元信息表格单元类型材料截面单元类型材料截面1梁单元1250梁单元112梁单元1251梁单元113梁单元1152梁单元114梁单元1153梁单元115梁单元1154梁单元116梁单元1155梁单元117梁单元1156梁单元118梁单元1157梁单元119梁单元1158梁单元1110梁单元1159梁单元1111梁单元1160梁单元1112梁单元1161梁单元1113梁单元1162梁单元1114梁单元1163梁单元1115梁单元1164梁单元1116梁单元1165梁单元1217梁单元1166梁单元1218梁单元1167梁单元1119梁单元1168梁单元1120梁单元1169梁单元1121梁单元1170梁单元1122梁单元1171梁单元1123梁单元1172梁单元1124梁单元1173梁单元1125梁单元1174梁单元1126梁单元1175梁单元1127梁单元1176梁单元1128梁单元1177梁单元1129梁单元1178梁单元1130梁单元1179梁单元11长沙福元路湘江大桥第 1 联方案比选与施工图设计第 8页 共 108 页续表续表 2-22-22-22-231梁单元1180梁单元1132梁单元1181梁单元1133梁单元1282梁单元1134梁单元1283梁单元1135梁单元1184梁单元1136梁单元1185梁单元1137梁单元1186梁单元1138梁单元1187梁单元1139梁单元1188梁单元1140梁单元1189梁单元1141梁单元1190梁单元1142梁单元1191梁单元1143梁单元1192梁单元1144梁单元1193梁单元1145梁单元1194梁单元1146梁单元1195梁单元1147梁单元1196梁单元1148梁单元1197梁单元1249梁单元1198梁单元12注：表中截面 1 代表一般截面，截面 2 代表横隔板2.4.1 恒载内力计算内力计算和结构施工方法有密切关系，本结构满堂支架现浇施工。主梁恒载内力包括主梁自重（一期恒载）引起的内力和二期恒载（如桥面铺装、栏杆等）引起的内力。在计算中将桥面铺装、栏杆、灯柱看成是均布荷载作用于全桥。二期自重作用集度的确定：g2=防撞栏集度+桥面铺装集度=1.225kN/3m+1.252m24kN/3m=60 kN/3m全桥自重效应对称，以下列出左半部分内力表 2-3：表表 2-32-32-32-3 恒载效应内力恒载效应内力单元荷载位置剪力(kN)弯矩(kN*m)1恒荷载I1002恒荷载I2-12151.05-355.913恒荷载I3-11261.279009.024恒荷载I4-1067922173.185恒荷载I5-9708.5542560.746恒荷载I6-8738.161007.47恒荷载I7-7767.6577513.15长沙福元路湘江大桥第 1 联方案比选与施工图设计第 9页 共 108 页续表续表 2-32-32-32-38恒荷载I8-6797.292078.019恒荷载I9-5826.75104701.9610恒荷载I10-4856.3115385.0211恒荷载I11-3885.85124127.1812恒荷载I12-2915.4130928.4313恒荷载I13-1944.95135788.7914恒荷载I14-974.5138708.2415恒荷载I15-4.05139686.816恒荷载I16966.4138724.4617恒荷载I171936.85135821.2118恒荷载I182907.3130977.0719恒荷载I193877.75124192.0220恒荷载I204848.2115466.0821恒荷载I215818.65104799.2422恒荷载I226789.192191.4923恒荷载I237759.5577642.8524恒荷载I24873061153.325恒荷载I259700.4542722.8626恒荷载I2610670.922351.5227恒荷载I2711641.3539.2728恒荷载I2812611.8-24213.8729恒荷载I2913582.25-50407.9230恒荷载I3014552.7-78542.8631恒荷载I3115523.15-108618.732恒荷载I3216493.6-140635.4533恒荷载I3317075.87-160777.1334恒荷载I34-15058.35-174793.7335恒荷载I35-14168.57-163102.9636恒荷载I36-13586.3-146450.0437恒荷载I37-12615.85-120247.8938恒荷载I38-11645.4-95986.6439恒荷载I39-10674.95-73666.2940恒荷载I40-9704.5-53286.8441恒荷载I41-8734.05-34848.2942恒荷载I42-7763.6-18350.6443恒荷载I43-6793.15-3793.8944恒荷载I44-5822.78821.9645恒荷载I45-4852.2519496.9146恒荷载I46-3881.828230.9647恒荷载I47-2911.3535024.1148恒荷载I48-1940.939876.3649恒荷载I49-970.4542787.71长沙福元路湘江大桥第 1 联方案比选与施工图设计第 10页 共 108 页续表续表 2-32-32-32-350恒荷载I50043758.1651恒荷载I51970.4542787.7152恒荷载I521940.939876.3653恒荷载I532911.3535024.1154恒荷载I543881.828230.9655恒荷载I554852.2519496.9156恒荷载I565822.78821.9657恒荷载I576793.15-3793.8958恒荷载I587763.6-18350.6459恒荷载I598734.05-34848.2960恒荷载I609704.5-53286.8461恒荷载I6110674.95-73666.2962恒荷载I6211645.4-95986.6463恒荷载I6312615.85-120247.8964恒荷载I6413586.3-146450.0465恒荷载I6514168.57-163102.9666恒荷载I66-17965.65-174793.7367恒荷载I67-17075.87-160777.1368恒荷载I68-16493.6-140635.4569恒荷载I69-15523.15-108618.770恒荷载I70-14552.7-78542.8671恒荷载I71-13582.25-50407.9272恒荷载I72-12611.8-24213.8773恒荷载I73-11641.3539.2774恒荷载I74-10670.922351.5275恒荷载I75-9700.4542722.8676恒荷载I76-873061153.377恒荷载I77-7759.5577642.8578恒荷载I78-6789.192191.4979恒荷载I79-5818.65104799.2480恒荷载I80-4848.2115466.0881恒荷载I81-3877.75124192.0282恒荷载I82-2907.3130977.0783恒荷载I83-1936.85135821.2184恒荷载I84-966.4138724.4685恒荷载I854.05139686.886恒荷载I86974.5138708.2487恒荷载I871944.95135788.7988恒荷载I882915.4130928.4389恒荷载I893885.85124127.1890恒荷载I904856.3115385.0291恒荷载I915826.75104701.96长沙福元路湘江大桥第 1 联方案比选与施工图设计第 11页 共 108 页续表续表 2-32-32-32-392恒荷载I926797.292078.0193恒荷载I937767.6577513.1594恒荷载I948738.161007.495恒荷载I959708.5542560.7496恒荷载I961067922173.1897恒荷载I9711261.279009.0298恒荷载I98-889.78-355.91图 2.3 恒载作用下的弯矩图图 2.4 恒载作用下的剪力图2.4.2 活载内力计算本设计有人行道，故还需考虑人群荷载的作用。2.4.2.1 冲击系数和车道折减系数长沙福元路湘江大桥第 1 联方案比选与施工图设计第 12页 共 108 页汽车冲击系数按以下方法计算（适用于连续梁）根据通规4.3.2 中的规定，适用于连续梁的结构基频计算公式如下：1213.6162ccEIflm=（2-1）2223.6512ccEIflm=（2-2）式中：1f、2f基频，Hz，计算连续梁冲击力引起的正弯矩效应和剪力效应时，采用1f：计算连续梁冲击力引起的负弯矩效应时，采用2f；l计算跨径，m；E混凝土弹性模量，Pa；cI梁跨中截面惯性矩，4m；cm结构跨中处的单位长度质量，kg/m，当换算为重力计算时，其单位应为22/Nsm，/cmG g=；G结构跨中处每延米结构重力，/N m；g重力加速度，29.81/gm s=。2.4.2.2 移动荷载计算汽车荷载由车道荷载和车辆荷载组成，桥梁结构整体计算时采用车道荷载。车道荷载由均布荷载和集中荷载组成。计算汽车荷载内力时，将均布荷载标准值满布于使结构产生最不利效应的同号影响线上，集中荷载标准值作用于相应影响线中一个最大影响线峰值处。车道折减系数：汽车荷载三车道加载时的车道折减系数为 0.78（每幅 3 列车）纵向折减系数：考虑到计算跨径L0150m，查规范得纵向折减系数为 0.97横向分布系数：采用平面结构程序进行总体计算时，汽车荷载的偏载增大系数取1.15，根据经验公式，横向分布系数=1.15车道数横向折减系数纵向折减系数=1.1530.970.78=2.61通过计算得出如下影响线： 节点 2（边跨支座） 、节点 18（边跨跨中） 、节点 34（中跨支座） 、节点 50（中跨跨中） ：长沙福元路湘江大桥第 1 联方案比选与施工图设计第 13页 共 108 页图节点 2 处弯矩影响线图节点 18 处弯矩影响线图节点 34 处弯矩影响线图节点 50 处弯矩影响线由此计算出移动荷载作用下的内力：表表 2-42-42-42-4 移动荷载作用的最值表移动荷载作用的最值表单元位置剪力最大值(kN)弯矩最大值(kN*m)剪力最小值(kN)弯矩最小值(kN*m)1I100002I2196.920-2126.03-914.643I3197.131509.17-2079.52-982.764I4198.273681.47-2010.28-1084.945I5207.397058.31-1897.13-1255.246I6266.6610131.26-1786.83-1425.547I7328.4112901.52-1679.44-1595.848I8392.5515370.79-1575.03-1952.129I945917541.25-1473.65-2340.32长沙福元路湘江大桥第 1 联方案比选与施工图设计第 14页 共 108 页续表续表 2-42-42-42-410I10527.6519415.59-1375.36-2728.5311I11598.4220996.94-1280.2-3116.7312I12671.2122288.95-1188.21-3504.9313I13745.923295.75-1099.44-3893.1314I14822.3824021.94-1013.93-4281.3315I15900.5624472.63-931.71-4669.5316I16980.3124653.38-852.8-5057.7317I171061.5124570.26-777.24-5445.9318I181144.0324229.84-705.04-5834.1319I191227.7623639.14-636.23-6222.3420I201312.5622805.68-570.82-6610.5421I211398.2921737.48-508.82-6998.7422I221484.8220443.03-450.23-7386.9423I231572.0118931.29-395.07-7775.1424I241659.717211.74-343.33-8163.3425I251747.7615294.32-295-8551.5426I261836.0213189.48-250.09-8939.7427I271924.3210916.86-208.57-9337.3628I282012.528804.55-170.43-10085.1729I292100.446968.44-135.66-11295.130I302187.925372.24-104.23-12914.831I312274.783987.86-76.11-14900.1832I322360.853209.49-59.88-17307.8533I332412.033221.53-59.44-19613.1134I34311.653255.57-2378.66-21223.1635I35311.763039.04-2341.81-2016736I36312.382763.4-2285.57-18677.3637I37314.713744.33-2191.15-16462.8138I38318.765005.28-2096.1-14607.3239I39324.646455.72-2000.73-13131.0340I40348.188083.06-1905.33-12035.2241I41398.499930.25-1810.17-11379.6442I42452.5411925.58-1715.51-11099.3743I43510.2413710.16-1621.62-10819.1444I44571.4615274.96-1528.75-10538.9245I45636.0916612.2-1437.13-10258.6946I46704.0117715.29-1346.99-9978.4647I47775.0718578.84-1258.57-9698.2448I48849.1319198.65-1172.06-9418.0149I49926.0319571.74-1087.67-9137.7850I501005.619696.3-1005.6-8857.56长沙福元路湘江大桥第 1 联方案比选与施工图设计第 15页 共 108 页续表续表 2-42-42-42-451I511087.6719571.74-926.03-9137.7852I521172.0619198.65-849.13-9418.0153I531258.5718578.84-775.07-9698.2454I541346.9917715.29-704.01-9978.4655I551437.1316612.2-636.09-10258.6956I561528.7515274.96-571.46-10538.9257I571621.6213710.16-510.24-10819.1458I581715.5111925.58-452.54-11099.3759I591810.179930.25-398.49-11379.6460I601905.338083.06-348.18-12035.2261I612000.736455.72-324.64-13131.0362I622096.15005.28-318.76-14607.3263I632191.153744.33-314.71-16462.8264I642285.572763.4-312.38-18677.3665I652341.83039.04-311.76-2016766I6659.353255.57-2445.8-21223.1667I6759.443221.53-2412.03-19613.1168I6859.883209.49-2360.85-17307.8569I6976.113987.86-2274.78-14900.1870I70104.235372.24-2187.92-12914.8171I71135.666968.44-2100.44-11295.1172I72170.438804.55-2012.52-10085.1773I73208.5710916.86-1924.32-9337.3674I74250.0913189.48-1836.02-8939.7475I7529515294.32-1747.76-8551.5476I76343.3317211.74-1659.7-8163.3477I77395.0718931.29-1572.01-7775.1478I78450.2320443.02-1484.82-7386.9479I79508.8221737.48-1398.29-6998.7480I80570.8222805.68-1312.56-6610.5481I81636.2323639.14-1227.76-6222.3482I82705.0424229.84-1144.03-5834.1383I83777.2424570.26-1061.51-5445.9384I84852.824653.38-980.31-5057.7385I85931.7124472.63-900.56-4669.5386I861013.9324021.94-822.38-4281.3387I871099.4423295.75-745.9-3893.1388I881188.2122288.96-671.21-3504.9389I891280.220996.94-598.42-3116.7390I901375.3619415.59-527.65-2728.5291I911473.6517541.25-459-2340.32长沙福元路湘江大桥第 1 联方案比选与施工图设计第 16页 共 108 页续表续表 2-42-42-42-492I921575.0315370.79-392.55-1952.1293I931679.4412901.52-328.41-1595.8494I941786.8310131.26-266.66-1425.5495I951897.137058.31-207.39-1255.2496I962010.283681.47-198.27-1084.9497I972079.521509.17-197.13-982.7698I9800-1279.96-914.64图 2.5 移动荷载作用下的弯矩包络图图 2.6 移动荷载作用下的剪力包络图长沙福元路湘江大桥第 1 联方案比选与施工图设计第 17页 共 108 页2.4.3 温度次内力查规范可知：长沙地处温热地区桥梁设计中通常温度分沿梁高线性变化和非线性变化，在线性温差变化情况下，梁式结构将产生挠曲变形，且梁再变形后仍然服从平截面假定，在连续梁结构中，它不但引起结构的位移，且由于多余约束的影响，从而产生结构温度次内力。在成桥阶段，考虑桥梁在温度荷载作用下产生的内力。表表 2-52-52-52-5 公路桥梁结构的有效温度标准值（公路桥梁结构的有效温度标准值（0 0 0 0C C C C）气温分区钢桥面板钢桥混凝土桥面钢桥混凝土、石桥最高最低最高最低最高最低严寒地区46-4339-3234-23寒冷地区46-2139-1534-10温热地区46-9（-3）39-6（-1）34-3（0）按通规4.3.10 条规定，桥面采用 10cm 厚沥青混凝土。温差基数用直线插入法确定如下:图 2.7 竖向梯度温度注： （单位：毫米）由通规表 4.3.10-3中查得混凝土铺装竖向温差计算的温度基数：114TC=o，25.5TC=o，30T=；长沙福元路湘江大桥第 1 联方案比选与施工图设计第 18页 共 108 页图 2.8 温度梯度作用下的弯矩图图 2.9 温度梯度作用下的剪力图表表 2-62-62-62-6 温度梯度作用下内力温度梯度作用下内力单元单元荷载荷载位置位置剪力剪力-z(kN)-z(kN)-z(kN)-z(kN)弯矩弯矩-y(kN*m)-y(kN*m)-y(kN*m)-y(kN*m)1温度梯度I1002温度梯度I2-64003温度梯度I3-6405124温度梯度I4-6401279.995温度梯度I5-6402559.986温度梯度I6-6403839.987温度梯度I7-6405119.978温度梯度I8-6406399.969温度梯度I9-6407679.9510温度梯度I10-6408959.9511温度梯度I11-64010239.9412温度梯度I12-64011519.9313温度梯度I13-64012799.9214温度梯度I14-64014079.9215温度梯度I15-64015359.9116温度梯度I16-64016639.917温度梯度I17-64017919.8918温度梯度I18-64019199.88长沙福元路湘江大桥第 1 联方案比选与施工图设计第 19页 共 108 页续表续表 2-62-62-62-619温度梯度I19-64020479.8820温度梯度I20-64021759.8721温度梯度I21-64023039.8622温度梯度I22-64024319.8523温度梯度I23-64025599.8524温度梯度I24-64026879.8425温度梯度I25-64028159.8326温度梯度I26-64029439.8227温度梯度I27-64030719.8228温度梯度I28-64031999.8129温度梯度I29-64033279.830温度梯度I30-64034559.7931温度梯度I31-64035839.7932温度梯度I32-64037119.7833温度梯度I33-64037887.7734温度梯度I34038399.7735温度梯度I35038399.7736温度梯度I36038399.7737温度梯度I37038399.7738温度梯度I38038399.7739温度梯度I39038399.7740温度梯度I40038399.7741温度梯度I41038399.7742温度梯度I42038399.7743温度梯度I43038399.7744温度梯度I44038399.7745温度梯度I45038399.7746温度梯度I46038399.7747温度梯度I47038399.7748温度梯度I48038399.7749温度梯度I49038399.7750温度梯度I50038399.7751温度梯度I51038399.7752温度梯度I52038399.7753温度梯度I53038399.7754温度梯度I54038399.7755温度梯度I55038399.7756温度梯度I56038399.7757温度梯度I57038399.7758温度梯度I58038399.7759温度梯度I59038399.7760温度梯度I60038399.77长沙福元路湘江大桥第 1 联方案比选与施工图设计第 20页 共 108 页续表续表 2-62-62-62-661温度梯度I61038399.7762温度梯度I62038399.7763温度梯度I63038399.7764温度梯度I64038399.7765温度梯度I65038399.7766温度梯度I6664038399.7767温度梯度I6764037887.7768温度梯度I6864037119.7869温度梯度I6964035839.7970温度梯度I7064034559.7971温度梯度I7164033279.872温度梯度I7264031999.8173温度梯度I7364030719.8274温度梯度I7464029439.8275温度梯度I7564028159.8376温度梯度I7664026879.8477温度梯度I7764025599.8578温度梯度I7864024319.8579温度梯度I7964023039.8680温度梯度I8064021759.8781温度梯度I8164020479.8882温度梯度I8264019199.8883温度梯度I8364017919.8984温度梯度I8464016639.985温度梯度I8564015359.9186温度梯度I8664014079.9287温度梯度I8764012799.9288温度梯度I8864011519.9389温度梯度I8964010239.9490温度梯度I906408959.9591温度梯度I916407679.9592温度梯度I926406399.9693温度梯度I936405119.9794温度梯度I946403839.9895温度梯度I956402559.9896温度梯度I966401279.9997温度梯度I9764051298温度梯度I98002.4.4 基础沉降内力由于各个支座处的竖向支座反力和地质条件的不同引起支座的不均匀沉降， 支座沉降会引起桥梁产生内力。 假设四跨连续梁的五个支点分别下沉 2cm， 最少沉降 1 个支座，长沙福元路湘江大桥第 1 联方案比选与施工图设计第 21页 共 108 页最多沉降 4 个支座， 将各种支座沉降情况所得到的内力进行叠加， 取最不利的内力范围，利用 Midas 软件从而得出在支座沉降下主梁产生的内力图：图 2.10 基础沉降引起的弯矩包络图图 2.11 基础沉降引起的剪力包络图表表 2-72-72-72-7 沉降引起的内力最值表沉降引起的内力最值表单元位置剪力最大(kN)弯矩最大值(kN*m)剪力最小值(kN)弯矩最小值(kN*m)1I100002I2269.690-269.6903I3269.69215.75-269.69-215.754I4269.69539.38-269.69-539.385I5269.691078.76-269.69-1078.766I6269.691618.13-269.69-1618.13长沙福元路湘江大桥第 1 联方案比选与施工图设计第 22页 共 108 页续表续表 2-72-72-72-77I7269.692157.51-269.69-2157.518I8269.692696.89-269.69-2696.899I9269.693236.27-269.69-3236.2710I10269.693775.65-269.69-3775.6511I11269.694315.02-269.69-4315.0212I12269.694854.4-269.69-4854.413I13269.695393.78-269.69-5393.7814I14269.695933.16-269.69-5933.1615I15269.696472.54-269.69-6472.5416I16269.697011.91-269.69-7011.9117I17269.697551.29-269.69-7551.2918I18269.698090.67-269.69-8090.6719I19269.698630.05-269.69-8630.0520I20269.699169.43-269.69-9169.4321I21269.699708.8-269.69-9708.822I22269.6910248.18-269.69-10248.1823I23269.6910787.56-269.69-10787.5624I24269.6911326.94-269.69-11326.9425I25269.6911866.32-269.69-11866.3226I26269.6912405.69-269.69-12405.6927I27269.6912945.07-269.69-12945.0728I28269.6913484.45-269.69-13484.4529I29269.6914023.83-269.69-14023.8330I30269.6914563.21-269.69-14563.2131I31269.6915102.58-269.69-15102.5832I32269.6915641.96-269.69-15641.9633I33269.6915965.59-269.69-15965.5934I34539.3816181.34-539.38-16181.3435I35539.3815749.84-539.38-15749.8436I36539.3815102.58-539.38-15102.5837I37539.3814023.83-539.38-14023.8338I38539.3812945.07-539.38-12945.0739I39539.3811866.32-539.38-11866.3240I40539.3810787.56-539.38-10787.5641I41539.389791.39-539.38-9791.3942I42539.388982.33-539.38-8982.3343I43539.388173.26-539.38-8173.2644I44539.387364.19-539.38-7364.1945I45539.386555.12-539.38-6555.1246I46539.385746.06-539.38-5746.0647I47539.385019.58-539.38-5019.5848I48539.385019.58-539.38-5019.58长沙福元路湘江大桥第 1 联方案比选与施工图设计第 23页 共 108 页续表续表 2-72-72-72-748I48539.385019.58-539.38-5019.5849I49539.385019.58-539.38-5019.5850I50539.385019.58-539.38-5019.5851I51539.385019.58-539.38-5019.5852I52539.385019.58-539.38-5019.5853I53539.385019.58-539.38-5019.5854I54539.385746.06-539.38-5746.0655I55539.386555.12-539.38-6555.1256I56539.387364.19-539.38-7364.1957I57539.388173.26-539.38-8173.2658I58539.388982.33-539.38-8982.3359I59539.389791.39-539.38-9791.3960I60539.3810787.56-539.38-10787.5661I61539.3811866.32-539.38-11866.3262I62539.3812945.07-539.38-12945.0763I63539.3814023.83-539.38-14023.8364I64539.3815102.58-539.38-15102.5865I65539.3815749.84-539.38-15749.8466I66269.6916181.34-269.69-16181.3467I67269.6915965.59-269.69-15965.5968I68269.6915641.96-269.69-15641.9669I69269.6915102.58-269.69-15102.5870I70269.6914563.21-269.69-14563.2171I71269.6914023.83-269.69-14023.8372I72269.6913484.45-269.69-13484.4573I73269.6912945.07-269.69-12945.0774I74269.6912405.69-269.69-12405.6975I75269.6911866.32-269.69-11866.3276I76269.6911326.94-269.69-11326.9477I77269.6910787.56-269.69-10787.5678I78269.6910248.18-269.69-10248.1879I79269.699708.8-269.69-9708.880I80269.699169.43-269.69-9169.4381I81269.698630.05-269.69-8630.0582I82269.698090.67-269.69-8090.6783I83269.697551.29-269.69-7551.2984I84269.697011.91-269.69-7011.9185I85269.696472.54-269.69-6472.5486I86269.695933.16-269.69-5933.1687I87269.695393.78-269.69-5393.7888I88269.694854.4-269.69-4854.4长沙福元路湘江大桥第 1 联方案比选与施工图设计第 24页 共 108 页续表续表 2-72-72-72-789I89269.694315.02-269.69-4315.0290I90269.693775.65-269.69-3775.6591I91269.693236.27-269.69-3236.2792I92269.692696.89-269.69-2696.8993I93269.692157.51-269.69-2157.5194I94269.691618.13-269.69-1618.1395I95269.691078.76-269.69-1078.7696I96269.69539.38-269.69-539.3897I97269.69215.75-269.69-215.7598I9800002.5 内力组合为了进行预应力钢束的计算，在不考虑预加力引起的结构次内力及混凝土收缩徐变次内力的前提下，按通规第 4.1.6 条和第 4.1.7 条的规定，根据可能出现的荷载进行第一次内力组合，各内力分项的组合系数按规范规定取值，需要补充的是，在承载能力极限状态组合中，人群荷载分项系数为 0.8，短期组合中为 1.0，长期组合中为 0.4，用桥梁博士计算的时候，程序已根据新规范对各种组合进行了自行设置。2.5.1 承载能力极限状态下的效应组合公路桥涵结构按承载能力极限状态设计时，应采用以下两种作用效应组合：基本组合和偶然组合，由于本设计不考虑偶然作用的影响，故只采用基本组合。基本组合是永久作用的设计值效应与可变作用设计值效应相组合，其效应组合表达式为：001112()mnudGiGikQQ kcQjQjkijSSSS=+(2-3)或00112()mnudGidQ dcQjdijSSSS=+(2-4)式中：udS承载能力极限状态下作用基本组合的效应组合设计值；0结构重要性系数，按通规JTG D60-2004 表 1.0.9 规定的结构设计安全等级采用，对应于设计安全等级一级、二级和三级分别取 1.1、1.0和 0.9；Gi第i个永久作用效应的分项系数，应按通规JTG D60-2004 表 4.1.6的规定采用；长沙福元路湘江大桥第 1 联方案比选与施工图设计第 25页 共 108 页GikS、GidS第i个永久作用效应的标准值和设计值；1Q汽车荷载效应（含汽车冲击力、离心力）的分项系数，取1Q=1.4。当某个可变作用在效应组合中其值超过汽车荷载效应时，则该作用取代汽车荷载，其分项系数应采用汽车荷载的分项系数；1Q kS、1Q dS汽车荷载效应（含汽车冲击力、离心力）的标准值和设计值；Qj在作用效应组合中除汽车荷载效应（含汽车冲击力、离心力） 、风荷载外的其他第j个可变作用效应的分项系数，取Qj=1.4，但风荷载的分项系数取Qj=1.1；QjkS、QjdS在作用效应组合中除汽车荷载效应（含汽车冲击力、离心力）外的其他第j个可变作用效应的标准值和设计值；c在作用效应组合中除汽车荷载效应（含汽车冲击力、离心力）外的其他可变作用效应的组合系数，当永久作用与汽车荷载和人群荷载 （或其他一种可变作用）组合时，人群荷载（或其他一种可变作用）的组合系数取c=0.80；当除汽车荷载效应（含汽车冲击力、离心力）外尚有两种其他可变作用参与组合时，其组合系数取c=0.70；尚有三种可变作用参与组合时，其组合系数取c=0.60；尚有四种及多于四种的可变作用参与组合时，取c=0.50。图 2.11 承载能力极限状态基本组合弯矩包络图长沙福元路湘江大桥第 1 联方案比选与施工图设计第 26页 共 108 页图 2.12 承载能力极限状态基本组合剪力包络图表表 2-82-82-82-8 承载能力极限状态基本组合承载能力极限状态基本组合单元位置剪力最大值(kN)弯矩最大值(kN*m)剪力最小值(kN)弯矩最小值(kN*m)1I100002I2-14862.78-427.09-18384.59-1707.593I3-13794.7413585.17-17251.749880.714I4-13094.4333415.66-16456.0926203.35I5-11917.1264262.08-15133.1351544.356I6-10669.692353.97-13814.1774556.327I7-9418.61117693.02-12499.2995239.28I8-8164.27140281.61-11188.58113332.649I9-6906.71160122.79-9882.11129052.3110I10-5646.05177220.3-8579.96142442.8911I11-4382.43191578.56-7282.19153504.412I12-3116203202.66-5988.87162236.8313I13-1846.89212098.39-4700.05168640.1714I14-575.27218272.18-3415.8172714.4415I15698.72221731.18-2136.14174459.6316I161974.91222483.2-861.13173875.7317I173253.12220536.72409.19170962.7618I184533.2215900.941674.81165720.7119I195814.96208585.692935.68158149.5720I207098.22198601.494191.8148249.3621I218382.78185959.575443.14136020.0722I229668.47170671.826689.7121461.6923I2310955.07152750.87931.47104574.2424I2412242.38132209.759168.4585357.7125I2513530.19109062.6210400.6463812.09长沙福元路湘江大桥第 1 联方案比选与施工图设计第 27页 共 108 页续表续表 2-82-82-82-826I2614818.38332411628.0639937.427I2716106.4755021.4212850.7313720.4428I2817394.4924614.1914068.66-15315.8629I2918682.12-7735.4415281.88-47328.2230I3019969.12-42078.2716490.43-82243.3431I3121255.27-78453.6417694.34-119999.4832I3222540.3-116309.6718881.59-160675.933I3323310.68-139470.5519580.94-187404.6534I34-17364.02-155581.32-21669.84-206032.8835I35-16296.13-142071.29-20550.5-190309.5836I36-15596.53-122797.31-19773.05-167916.9537I37-14428.73-90520.8-18476.31-132834.6338I38-13258.53-60181.35-17178.71-100584.0639I39-12085.76-31905.7-15880.66-71193.4540I40-10888.25-5711.45-14582.55-44664.641I41-9653.2818502.8-13284.78-21122.4542I42-8413.0740688.9-11987.73-528.3643I43-7167.7660250.87-10691.7417736.644I44-5917.5177176.08-9397.1833672.4745I45-4662.4891453.63-8104.3747279.2646I46-3402.86103074.28-6813.6458556.9747I47-2138.83112071.79-5525.367464.348I48-870.61118762.23-4239.6573679.3249I49401.59122778.17-2956.9777565.2650I501677.53124117.1-1677.5379122.1251I512956.97122778.17-401.5977565.2652I524239.65118762.23870.6173679.3253I535525.3112071.792138.8367464.3154I546813.64103074.283402.8658556.9755I558104.3791453.634662.4847279.2656I569397.1877176.085917.5133672.4757I5710691.7460250.877167.7617736.5958I5811987.7340688.98413.07-528.3659I5913284.7818502.89653.28-21122.4560I6014582.55-5711.4510888.25-44664.6161I6115880.66-31905.712085.76-71193.4562I6217178.71-60181.3513258.53-100584.0663I6318476.31-90520.814428.73-132834.6364I6419773.05-122797.3115596.53-167916.9565I6520550.5-142071.2916296.13-190309.5866I66-20648.79-155581.32-24425.7-206032.8767I67-19580.94-139470.55-23310.68-187404.65长沙福元路湘江大桥第 1 联方案比选与施工图设计第 28页 共 108 页续表续表 2-82-82-82-868I68-18881.59-116309.67-22540.3-160675.969I69-17694.34-78453.64-21255.27-119999.4870I70-16490.43-42078.27-19969.12-82243.3471I71-15281.88-7735.44-18682.12-47328.2372I72-14068.6624614.19-17394.49-15315.8673I73-12850.7355021.42-16106.4713720.4574I74-11628.0683324-14818.339937.475I75-10400.64109062.62-13530.1963812.0976I76-9168.45132209.75-12242.3885357.7177I77-7931.47152750.8-10955.07104574.2478I78-6689.7170671.82-9668.47121461.6979I79-5443.14185959.57-8382.78136020.0780I80-4191.8198601.49-7098.22148249.3681I81-2935.68208585.69-5814.96158149.5782I82-1674.81215900.94-4533.2165720.7183I83-409.19220536.72-3253.12170962.7684I84861.13222483.2-1974.91173875.7385I852136.14221731.18-698.72174459.6386I863415.8218272.18575.27172714.4487I874700.05212098.381846.89168640.1788I885988.87203202.673116162236.8389I897282.19191578.564382.43153504.490I908579.96177220.35646.05142442.8991I919882.11160122.796906.71129052.3192I9211188.58140281.618164.27113332.6493I9312499.29117693.029418.6195239.294I9413814.1792353.9710669.674556.3295I9515133.1464262.0811917.1251544.3596I9616456.0933415.6613094.4326203.397I9717251.7413585.1713794.749880.7198I98-1067.74-427.09-2859.68-1707.62.5.2 正常使用极限状态组合公路桥涵结构按正常使用极限状态设计时，应根据不同的设计要求，采用以下两种效应组合：（1）作用短期效应组合。永久作用标准值效应与可变作用频率值效应相组合，其效应组合表达式为：111mnsdGikjQjkijSSS=+（2-5）式中长沙福元路湘江大桥第 1 联方案比选与施工图设计第 29页 共 108 页sdS作用短期效应组合设计值；1j第j个可变作用效应的频率值系数，汽车荷载（不计冲击力）1=0.7，人群荷载1=1.0，风荷载1=0.75，温度梯度作用1=0.8，其他作用1=1.0；1jQjkS第j个可变作用效应的频率值。作用短期效应组合KQKQGKsdMMMM217 . 0+=（2-6）KQKQGKsdVVVV217 . 0+=（2-7）（2） 作用长期效应组合。永久作用标准值效应与可变作用准永久值效应相组合，其效应组合表达式为：211mnldGikjQjkijSSS=+（2-8）式中：ldS作用长期效应组合设计值；2j第j个可变作用效应的准永久值系数，汽车荷载 （不计冲击力）2=0.4，人群荷载2=0.4，风荷载2=0.75，温度梯度作用2=0.8，其他作用2=1.0；2jQjkS第j个可变作用效应的准永久值。此外，对于正常使用极限状态还应考虑作用标准效应组合，现将正常使用极限状态下控制截面的效应组合值列于下表所示。长沙福元路湘江大桥第 1 联方案比选与施工图设计第 30页 共 108 页图 2.13 正常使用极限状态长期效应组合下的弯矩包络图图 2.14 正常使用极限状态长期效应组合下的剪力包络图表表 2-92-92-92-9 正正常常使用极限状态最值表使用极限状态最值表单元位置剪力最大值(kN)弯矩最大值(kN*m)剪力最小值(kN)弯矩最小值(kN*m)1I100002I2-12254.66-355.91-14138.31-885.213I3-11364.7510487.92-13221.618614.344I4-10781.8325817.5-12599.2821980.455I5-9806.149673.09-11563.3542704.576I6-8801.3571411.92-10529.0761487.787I7-7795.1691034.68-9496.4778330.18I8-6787.59108542.36-8465.693123.99I9-5778.69123936.22-7436.48105958.3210I10-4768.51137217.82-6409.15116851.8411I11-3757.11148388.96-5383.63125804.4612I12-2744.54157451.77-4359.95132816.1813I13-1730.86164408.63-3338.1313788714I14-716.15169262.2-2318.19141016.9215I15299.54172015.43-1300.16142205.9416I161316.14172671.56-284.05141454.0617I172333.58171234.08730.13138761.2818I183351.79167706.811742.36134127.6长沙福元路湘江大桥第 1 联方案比选与施工图设计第 31页 共 108 页续表续表 2-92-92-92-919I194370.69162093.82752.63127553.0220I205390.21154399.413760.93119037.5421I216410.27144628.274767.26108581.1622I227430.8132785.35771.6196183.8823I238451.7118875.76773.9981845.724I249472.9102904.937774.3865566.6225I2510494.3184878.758772.7947346.6426I2611515.8364803.229769.2427185.7627I2712537.3942689.6910763.715078.5328I2813558.8818728.0311756.23-19172.2529I2914580.21-7014.6912746.81-45631.3730I3015601.28-34559.4813735.45-74268.5131I3116621.99-63922.5814722.17-105058.232I3217642.25-94875.915702.01-138033.133I3318254.14-114102.2816284.54-159247.834I34-14338.62-127493.64-16974.25-17402235I35-13448.78-116359.68-16063.14-161288.636I36-12866.15-100513.52-15448.33-143126.437I37-11894.35-74822.47-14423.23-114563.938I38-10921.56-50910.27-13397.78-88150.1339I39-9947.71-28829.32-12372.14-63896.740I40-8963.63-8586.89-11346.48-41804.3641I41-7964.079924.46-10320.96-21990.2642I42-6962.3426767.72-9295.74-4521.3543I43-5958.541548.13-8270.9511006.6344I44-4952.6254260.46-7246.7624593.7245I45-3944.7764900.2-6223.2936239.946I46-2935.0173463.53-5200.6845945.1847I47-1923.4480029.94-4179.0553626.9848I48-910.1485240.87-3158.5458641.3949I49104.8188368.12-2139.2661714.9150I501121.3189410.66-1121.3162847.5251I512139.2688368.12-104.8161714.9152I523158.5485240.87910.1458641.3953I534179.0580029.941923.4453626.9854I545200.6873463.532935.0145945.1855I556223.2964900.23944.7736239.956I567246.7654260.464952.6224593.7257I578270.9541548.135958.511006.6358I589295.7426767.726962.34-4521.3559I5910320.969924.467964.07-21990.26长沙福元路湘江大桥第 1 联方案比选与施工图设计第 32页 共 108 页续表续表 2-92-92-92-961I6112372.14-28829.329947.71-63896.762I6213397.78-50910.2710921.56-88150.1363I6314423.23-74822.4711894.35-114563.964I6415448.33-100513.5212866.15-143126.465I6516063.14-116359.6813448.78-161288.666I66-17174.36-127493.64-19163.46-17402267I67-16284.54-114102.28-18254.14-159247.868I68-15702.01-94875.9-17642.25-138033.169I69-14722.17-63922.58-16621.99-105058.270I70-13735.45-34559.48-15601.28-74268.5171I71-12746.81-7014.69-14580.21-45631.3772I72-11756.2318728.03-13558.88-19172.2573I73-10763.7142689.69-12537.395078.5374I74-9769.2464803.22-11515.8327185.7675I75-8772.7984878.75-10494.3147346.6476I76-7774.38102904.93-9472.965566.6277I77-6773.99118875.7-8451.781845.778I78-5771.61132785.3-7430.896183.8879I79-4767.26144628.27-6410.27108581.1680I80-3760.93154399.41-5390.21119037.5481I81-2752.63162093.8-4370.69127553.0282I82-1742.36167706.81-3351.79134127.683I83-730.13171234.08-2333.58138761.2884I84284.05172671.56-1316.14141454.0685I851300.16172015.43-299.54142205.9486I862318.19169262.2716.15141016.9287I873338.13164408.631730.8613788788I884359.95157451.772744.54132816.1889I895383.63148388.963757.11125804.4690I906409.15137217.824768.51116851.8491I917436.48123936.225778.69105958.3292I928465.6108542.366787.5993123.993I939496.4791034.687795.1678330.194I9410529.0771411.928801.3561487.7895I9511563.3549673.099806.142704.5796I9612599.2825817.510781.8321980.4597I9713221.6110487.9211364.758614.3498I98-889.78-355.91-1630.49-885.21长沙福元路湘江大桥第 1 联方案比选与施工图设计第 33页 共 108 页图 2.15 正常使用极限状态短期效应组合下的弯矩包络图图 2.16 正常使用极限状态短期效应组合下的剪力包络图表表 2-102-102-102-10 正常使用极限状态短期效应组合最值表正常使用极限状态短期效应组合最值表单元位置剪力最大值(kN)弯矩最大值(kN*m)剪力最小值(kN)弯矩最小值(kN*m)1I100002I2-12303.49-355.91-13611-658.373I3-11413.6410113.62-12705.98858.084I4-1083124904.45-12100.722249.535I5-9857.5347922.54-11092.843015.886I6-8867.4868899.24-10085.961841.347I7-7876.6187834.94-9079.9578725.89长沙福元路湘江大桥第 1 联方案比选与施工图设计第 34页 共 108 页续表续表 2-102-102-102-108I8-6884.95104730.22-8074.9793608.059I9-5892.53119585.78-7071106538.710I10-4899.37132402.51-6068.05117528.511I11-3905.52143181.47-5066.13126577.412I12-2911151923.84-4065.26133685.413I13-1915.86158631-3065.46138852.514I14-920.11163304.46-2066.73142078.715I1576.19165945.92-1069.0914336416I161073.01166557.22-72.54142708.417I172070.31165140.36922.89140111.918I183068.05161697.511917.22135574.519I194066.19156231.012910.42129096.220I205064.68148743.323902.512067721I216063.48139237.114893.45110316.922I227062.54127715.195883.2898015.9323I238061.83114180.516871.9783774.0324I249061.2798636.217859.5367591.2325I2510060.8481085.588845.9649467.5326I2611060.4861532.079831.2629402.9227I2712060.1339982.1810815.447394.3128I2813059.7516544.411798.5-1667129I2914059.27-8742.9512780.45-4283030I3015058.65-35891.8613761.3-71065.531I3116057.82-64911.6214741.04-10136332I3217056.73-95671.8915716.86-13374133I3317655.93-114901.2616299.28-15438334I34-14415.92-128301.06-16384.3-16875835I35-13526.1-117113.4-15482.3-15628736I36-12943.62-101198.88-14881.5-13849437I37-11972.4-75751.11-13879.8-11048138I38-11000.61-52151.64-12877.9-84527.339I39-10028.22-30430.41-11875.9-60640.140I40-9049.98-10591.58-10873.9-38819.541I41-8062.97461.63-9872.02-1916842I42-7074.5723810.04-8870.27-1768.5743I43-6085.0538147.85-7868.7713689.9144I44-5094.3550472.08-6867.6127207.545I45-4102.5360780.17-5866.8638784.1846I46-3109.6269069.92-4866.6148419.9647I47-2115.6775422.16-3866.9156032.2648I48-1120.7380479.37-2867.8660977.17长沙福元路湘江大桥第 1 联方案比选与施工图设计第 35页 共 108 页续表续表 2-102-102-102-1049I49-124.8583514.09-1869.563981.1950I50871.9184525.73-871.9165044.3151I511869.583514.09124.8563981.1952I522867.8680479.371120.7360977.1753I533866.9175422.162115.6756032.2654I544866.6169069.923109.6248419.9655I555866.8660780.174102.5338784.1856I566867.6150472.085094.3527207.557I577868.7738147.856085.0513689.9158I588870.2723810.047074.57-1768.5759I599872.027461.638062.9-1916860I6010873.94-10591.589049.98-38819.561I6111875.94-30430.4110028.22-60640.162I6212877.92-52151.6411000.61-84527.363I6313879.8-75751.1111972.4-11048164I6414881.48-101198.8812943.62-13849465I6515482.34-117113.413526.1-15628766I66-17189.08-128301.06-18556.9-16875867I67-16299.28-114901.26-17655.9-15438368I68-15716.86-95671.89-17056.7-13374169I69-14741.04-64911.62-16057.8-10136370I70-13761.3-35891.86-15058.7-71065.571I71-12780.45-8742.95-14059.3-4283072I72-11798.516544.4-13059.8-1667173I73-10815.4439982.18-12060.17394.3174I74-9831.2661532.07-11060.529402.9275I75-8845.9681085.58-10060.849467.5376I76-7859.5398636.21-9061.2767591.2377I77-6871.97114180.51-8061.8383774.0378I78-5883.28127715.18-7062.5498015.9379I79-4893.45139237.11-6063.48110316.980I80-3902.5148743.32-5064.6812067781I81-2910.42156231.01-4066.19129096.282I82-1917.22161697.51-3068.05135574.583I83-922.89165140.36-2070.31140111.984I8472.54166557.22-1073.01142708.485I851069.09165945.92-76.1914336486I862066.73163304.46920.11142078.787I873065.461586311915.86138852.588I884065.26151923.842911133685.489I895066.13143181.473905.52126577.4长沙福元路湘江大桥第 1 联方案比选与施工图设计第 36页 共 108 页续表续表 2-102-102-102-1090I906068.05132402.514899.37117528.591I917071119585.785892.53106538.792I928074.97104730.226884.9593608.0593I939079.9587834.947876.6178725.8994I9410085.9168899.248867.4861841.3495I9511092.8447922.549857.5343015.8896I9612100.724904.451083122249.5397I9712705.8710113.6211413.648858.0898I98-889.78-355.91-1313.04-658.37长沙福元路湘江大桥第 1 联方案比选与施工图设计第 37页 共 108 页3 预应力钢束的估算及布置预应力混凝土梁应进行承载能力极限状态计算和正常使用极限状态计算，并满足公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 （JTG D62-2004）对不同受力状态下规定的设计要求（如承载力、应力、抗裂性和变形等） ，预应力钢筋截面积估算就是根据这些限值条件进行的。预应力混凝土梁一般以抗裂性（全预应力混凝土和 A 类部分预应力混凝土）控制设计。 在截面尺寸确定后， 结构的抗裂性主要与预加力的大小有关。因此，预应力混凝土梁钢筋数量估算的一般方法是：根据正截面抗裂性确定预应力钢筋的数量。预应力钢筋数量估算时截面特性可取全截面特性。3.1 按构件正截面抗裂性要求估算预应力钢筋数量全预应力混凝土梁按作用（荷载）短期效应组合进行正截面抗裂性验算，计算所得的正截面混凝土法向拉应力应满足：;0185. 0+WeANWMppes（3-1）所以:在预加力和全预应力混凝土梁满足作用效应组合抗裂性验算所需的有效预加力为:;185. 0/+WeAWMNpspe（3-2）式中：Npe使用阶段预应力钢筋永存应力的合力；Ms 按作用（荷载）短期效应组合计算的弯矩值；A构件混凝土全截面面积；W 构件全截面对抗裂性验算边缘弹性抵抗矩；pe预应力钢筋的合力作用点至截面重心轴的距离。对A类部分预应力混凝土构件，;175. 0+WeAfWMNptkSpe（3-3）长沙福元路湘江大桥第 1 联方案比选与施工图设计第 38页 共 108 页求得peN的值后，再确定适当的张拉控制应力con并扣除相应的应力损失l（对于配高强钢丝或钢绞线的后张法构件l约为0.2con） ， 就可以估算出所需要的预应力钢筋的总面积()conpepNA2 . 01=)。pA确定后，可按一束预应力钢筋的面积1pA算出所需的预应力钢筋的束数（1n）为：11/ppnAA=3.1.1 纵向预应力钢束信息本设计选定的预应力钢束全部为j15.24 低松驰预应力钢绞线，相应的锚具为OVM15-12。钢绞线的张拉控制应力con=0.75pkf=1395MPa，张拉时混凝土强度要达到80%的设计强度。初定预应力钢束的参数指标如下：（1）单束孔道的直径 D：D=0.1m2（2）单根钢束的面积 A：A=0.00139m2（3）预应力钢束的弹性模量Eg：Eg=1.9105MPa（4）预应力钢束的标准强度pkf：1860=pkf（5）张拉控制应力con：con=0.75pkf=0.751860=1395MPa（6）钢筋松弛系数为：0.3（7）预应力钢筋与管道壁的摩擦系数：0.22（8）管道每米局部偏差对摩擦的影响系数：0.0015/m（9）锚具变形、钢束回缩及接缝压缩至系数值（一端） ：0.0063.1.2 钢束计算结果表表 3-13-13-13-1 钢束估算表钢束估算表单元位置顶/底Ay(m2)单元位置顶/底Ay(m2)1I1底050I50底0.04181I1顶050I50顶02I2底051I51底0.04142I2顶0.000651I51顶03I3底0.006952I52底0.04013I3顶052I52顶04I4底0.014853I53底0.03794I4顶053I53顶0长沙福元路湘江大桥第 1 联方案比选与施工图设计第 39页 共 108 页续表续表续表续表3-13-13-13-15I5底0.023754I54底0.03495I5顶054I54顶06I6底0.030655I55底0.0316I6顶055I55顶07I7底0.03956I56底0.02637I7顶056I56顶0.00348I8底0.046557I57底0.0218I8顶057I57顶0.00819I9底0.053158I58底0.01559I9顶058I58顶0.014110I10底0.058859I59底0.009310I10顶059I59顶0.020911I11底0.063660I60底0.002511I11顶060I60顶0.028712I12底0.067461I61底012I12顶061I61顶0.037513I13底0.070462I62底013I13顶062I62顶0.047214I14底0.072563I63底014I14顶063I63顶0.057915I15底0.073764I64底015I15顶064I64顶0.069516I16底0.073965I65底016I16顶065I65顶0.076917I17底0.073366I66底017I17顶066I66顶0.082118I18底0.071867I67底018I18顶067I67顶0.075719I19底0.069468I68底019I19顶068I68顶0.066620I20底0.066169I69底020I20顶069I69顶0.052721I21底0.06270I70底021I21顶070I70顶0.039822I22底0.05771I71底0.001522I22顶071I71顶0.027723I23底0.051172I72底0.010423I23顶072I72顶0.016724I24底0.044373I73底0.018924I24顶073I73顶0.006625I25底0.036774I74底0.028225I25顶074I74顶0长沙福元路湘江大桥第 1 联方案比选与施工图设计第 40页 共 108 页续表续表续表续表 3-13-13-13-126I26底0.028275I75底0.036726I26顶075I75顶027I27底0.018976I76底0.044327I27顶0.006676I76顶028I28底0.010477I77底0.051128I28顶0.016777I77顶029I29底0.001578I78底0.05729I29顶0.027778I78顶030I30底079I79底0.06230I30顶0.039879I79顶031I31底080I80底0.066131I31顶0.052780I80顶032I32底081I81底0.069432I32顶0.066681I81顶033I33底082I82底0.071833I33顶0.075782I82顶034I34底083I83底0.073334I34顶0.082183I83顶035I35底084I84底0.073935I35顶0.076984I84顶036I36底085I85底0.073736I36顶0.069585I85顶037I37底086I86底0.072537I37顶0.057986I86顶038I38底087I87底0.070438I38顶0.047287I87顶039I39底088I88底0.067439I39顶0.037588I88顶040I40底0.002589I89底0.063640I40顶0.028789I89顶041I41底0.009390I90底0.058841I41顶0.020990I90顶042I42底0.015591I91底0.053142I42顶0.014191I91顶043I43底0.02192I92底0.046543I43顶0.008192I92顶044I44底0.026393I93底0.03944I44顶0.003493I93顶045I45底0.03194I94底0.030645I45顶094I94顶046I46底0.034995I95底0.023746I46顶095I95顶0长沙福元路湘江大桥第 1 联方案比选与施工图设计第 41页 共 108 页续表续表续表续表 3-13-13-13-147I47底0.037996I96底0.014847I47顶096I96顶048I48底0.040197I97底0.009648I48顶097I97顶049I49底0.041498I98底049I49顶098I98顶0.00063.2 预应力钢束的布置根据 MIDAS 程序的估算结果，确定梁内各截面所配预应力筋的实际数目，然后将预应力钢束合理的布置到每一个截面。然后，通过 MIDAS 程序对布预应力筋后的全桥进行成桥检算，检查成桥是否能通过应力检算。若成桥不能通过应力检算，则应调整预应力筋的数目，改变预应力筋在梁体内的布置，再进行检算，如此反复只到通过成桥检算为止。经过多次反复检算后，最终确定预应力筋在梁体内的布置，其具体的布置见预应力筋的布置图。预应力钢束在箱梁内的布置应遵循以下原则：(1) 为避免梁体产生横向弯曲，预应力筋应在截面上对称布置，各施工阶段都要满足对称布置的原则；(2) 为满足布置、锚固等需要，预应力筋在梁体内可以平弯和竖弯，但要避免平弯和竖弯的叠加， 且平弯和竖弯 （不包括抗剪因素） 的角度不宜大于 20,半径不能小于 4m,常常取大于 8m 的数值，为了简化构造和减少预应力损失，应尽量避免平弯，避免使用多次反向曲率变化的连续束；(3) 现阶段有为抗剪而弯索的趋势。弯索应尽量布置在腹板及梗胁内，锚固在截面中性轴附近，尽量以 S 型曲线锚固，以消除锚固点产生的横向力；(4) 顶、底板的预应力筋应适量布置在腹板及梗胁等混凝土较厚的位置，而不宜采用均匀分散的布置方式，底板索一般都平行于底板布置。(5) 为防止中间支点处因偏心距较大的锚固力作用而导致梁下缘开裂， 通常在梁上、下缘布置几束直线通长束；(6) 若预应力筋数量较多而不得不在板的中部布筋时，应尽量避开横向正弯矩较大区域，应满足构造要求；(7) 预应力筋较多时可分层布置，先锚固或弯起靠近腹板中部的力筋，尽量使管道上下对齐，以便浇筑和振捣。不宜采用梅花型布置，特别当管道间距较小时；长沙福元路湘江大桥第 1 联方案比选与施工图设计第 42页 共 108 页(8) 预应力筋的布置应满足桥涵设计规范中预应力管道和钢筋构造的要求；(9) 为了便于计算，应尽量减少预应力钢筋的类型。3.3 预应力损失计算（1） 预应力筋与孔道壁之间摩擦引起的应力损失1l；()11kxlcone+=式中1l由于摩擦引起的应力损失（MPa） ；con钢筋（锚下）控制应力（MPa） ；从张拉端至计算截面的长度上，钢筋弯起角之和（rad） ；从张拉端至计算截面的管道长度（m） ；钢筋与管道壁之间的摩擦系数，按表6.3.4 1 采用；k考虑每米管道对其设计位置的偏差系数，按表6.3.4 1 采用。（2） 锚具变形、预应力筋回缩和分块拼装构件接缝压密引起的应力损失2l；2lpLEL=式中2l由于锚头变形、钢筋回缩和接缝压缩引起的应力损失（MPa） ；L预应力钢筋的有效长度（m） ；L锚头变形、钢筋回缩和接缝压缩值（m） 。（3） 混凝土加热养护时，预应力筋和台座之间温差引起的应力损失3l；此工程采用后张法，所以预应力筋和台座之间温差引起的应力损失3l不予考虑。（4） 混凝土弹性压缩引起的应力损失4l；在后张法结构中，由于一般预应力筋的数量较多，限于张拉设备等条件的限制，一般都采用分批张拉、锚固预应力筋。在这种情况下，已张拉完毕、锚固的预应力筋，将会在后续分批张拉预应力筋时发生弹性压缩变形，从而产生应力损失。4lpcn=式中4l由于混凝土的弹性压缩引起的应力损失（MPa） ；c在先行张拉的预应力钢筋重心处， 由于后来张拉一根钢筋而产生的混长沙福元路湘江大桥第 1 联方案比选与施工图设计第 43页 共 108 页凝土正应力；对于连续梁可取若干有代表性截面上应力的平均值（MPa） ；在所计算的钢筋张拉后再张拉的钢筋根数。经推导可得公式其他形式为：421lpcmnm=m表示预应力筋张拉的总批数；c在代表截面（如 l/4 截面） 的全部预应力钢筋形心处混凝土的预压应力（预应力筋的预拉应力扣除1l和2l后算得） 。2pppncnnNN eAI=+pN所有预应力筋预加应力（扣除相应阶段的应力损失1l和2l后）的内力；pne预应力筋预加应力的合力pN至混凝土净截面形心轴的距离；nA、nI混凝土的净截面面积和截面惯性矩。（5） 预应力筋松弛引起的应力损失5l；对预应力钢筋，仅在传力锚固时钢筋应力0.5ppkf的情况下，才考虑由于钢筋松弛引起的应力损失，其终极值：5lp=式中5l由于钢筋松弛引起的应力损失（MPa） ；p传力锚固时预应力钢筋的应力， 按规范第6.4.3条的规定计算（MPa） ；124()pconlll=+0.65pkf松弛系数， 对钢绞线，I级松弛时， 按0.08采用，II级松弛时， 按0.025采用。（6） 混凝土收缩和徐变引起的应力损失6l。由于混凝土收缩、徐变引起的应力损失终极值按下列公式计算：长沙福元路湘江大桥第 1 联方案比选与施工图设计第 44页 共 108 页60.81(1)2pplnAnE +=+ppssnn An AA+=221AAei= +式中6l由收缩、徐变引起的应力损失终极值（MPa） ，传力锚固时，在计算截面上预应力钢筋重心处，由于预加力(扣除相应阶段的应力损失)和梁自重产生的混凝土正应力； 对连续梁可取若干有代表性截面的平均值（MPa） ；混凝土徐变系数的终极值；混凝土收缩应变的终极值；n梁的配筋率换算系数sn非预应力钢筋弹性模量与混凝土弹性模量之比；pA、sA预应力钢筋及非预应力钢筋的截面面积（2m） ；A梁截面面积，对后张法构件，可近似按净截面计算（2m） ；Ae预应力钢筋及非预应力钢筋重心至梁截面重心轴的距离（m） ；i截面回旋半径(m)；I截面惯性矩，对于后张法构件，可近似按按净截面计算（4m） ；(7) 预应力钢筋的有效预应力pe为预应力钢筋锚下控制力con扣除相应阶段的应力损失l后实际存余的预应力值，利用有限元计算软件计算预应力钢筋的应力损失。各截面钢束应力损失平均值及有效预应力汇总表预应力损失。长沙福元路湘江大桥第 1 联方案比选与施工图设计第 45页 共 108 页表表 3-23-23-23-2单元位置应力(考虑瞬间损失):A(kN/m2)弹性边形损失:B(kN/m2)比值(A+B)/A徐变/收缩损失(kN/m2)松弛损失(kN/m2)应力(考虑所有损失)/应力(考虑瞬间损失)钢束组钢束组 1阶段拆支架1I1124106.54160.06441.0001-5027.7419-15921.3010.98152I1131291.706177.23861.0002-5310.1822-16616.1880.98083I1138438.365577.7181.0005-11758.6484-17314.8240.9754I1149086.571675.00431.0006-12684.9531-18369.5880.97365I1166643.825919.53731.0008-14831.9657-20144.8650.97086I1183966.7161298.19491.0011-17772.9989-21940.5350.96767I1228073.6871894.14811.0015-21257.5273-26710.3130.96258I1177605.2041709.87531.0015-20526.7164-21276.020.9669I1162162.9591874.88041.0016-22005.7354-19687.5130.965710I1146923.2112888.7111.0025-29417.5838-18153.9560.96111I1131883.3072777.25821.0025-28499.4095-16673.7380.962512I1117040.6242672.52691.0024-27645.3255-15245.2950.96413I1102392.5782574.41951.0023-26855.3351-13867.1030.965414I1087936.6152482.84111.0023-26129.4412-12537.6840.966715I1073670.2172395.35021.0022-25460.2002-11255.5980.96816I1059590.8982285.31861.0022-24763.5111-10019.4440.969317I1045696.2052113.47541.002-23915.1986-8827.86230.970718I1031983.7171949.11141.0019-23135.1163-7679.5290.97219I1018451.0441813.92621.0018-22496.2607-6573.15730.973220I1005095.8281755.79831.0017-22159.2973-5507.4960.974221I991915.74321704.95631.0017-21890.45-4481.32850.975122I978908.49211639.70091.0017-21620.9816-3493.47210.97623I966071.80851509.64441.0016-21191.2326-2542.77680.97724I953403.45571377.97471.0014-20801.4622-1628.12450.977925I940901.22641252.18591.0013-20475.4252-748.42850.978826I928562.9421097.58261.0012-19836.795200.979827I916386.45282103.14251.0023-26780.824300.973128I904369.6371784.70741.0009-17900.179500.981129I828229.8095605.51591.0007-15474.827300.98230I760951.3558550.06091.0007-13097.752500.983531I749692.54981047.94311.0014-17110.166600.978632I706803.51831982.03961.0028-24702.166200.967933I658702.82591010.23671.0015-15119.012900.978634I630534.52241045.79951.0017-15184.106700.977635I603570.78832351.82571.0039-26334.91700.960336I562495.47951908.39571.0034-23044.72200.9624长沙福元路湘江大桥第 1 联方案比选与施工图设计第 46页 共 108 页续表续表3-23-23-23-237I530315.7705984.30241.0019-15386.410400.972838I522469.3951392.52641.0008-10193.101900.981239I480028.356974.24581.0002-7909.356900.983740I439614.2664-10.72411-6902.145200.984341I433849.4893654.27851.0015-12370.409100.97342I428160.30731203.72171.0028-16117.943300.965243I422545.7291248.20711.003-15826.986800.965544I417004.77611298.16891.0031-15596.341300.965745I411536.48321353.55751.0033-15426.055500.965846I406139.89741414.32511.0035-15316.177500.965847I400814.07851475.56091.0037-15252.115400.965648I395558.09851447.55561.0037-14964.092700.965849I390371.04151341.64511.0034-14486.396300.966350I385252.06361243.33241.0032-14076.494800.966751I390371.10211341.29271.0034-14486.398300.966352I395558.161446.85071.0037-14964.095600.965853I400814.14081474.50351.0037-15252.119200.965654I406139.96061412.91531.0035-15316.182200.965855I411536.54721351.79521.0033-15426.061100.965856I417004.84091296.05411.0031-15596.347800.965757I422545.79471245.73981.0029-15826.994200.965558I428160.3738291.98461.0007-9058.579500.979559I433849.5568-101.33610.9998-6030.878400.985960I439614.3348-76.81980.9998-6466.926600.985161I480028.431568.34451.0001-7902.596700.983762I522469.4763393.65431.0008-10205.679600.981263I530315.8529994.03571.0019-15421.386400.972864I562495.57951926.91081.0034-23098.480300.962465I603570.89561005.62411.0017-14715.62700.977366I630534.63451048.39281.0017-15184.138300.977667I658702.94312387.61321.0036-27092.2300.962568I706803.6441968.97141.0028-24649.806300.967969I749692.69641038.58061.0014-17075.401400.978670I760951.4843544.43711.0007-13084.693800.983571I828229.9494603.41821.0007-15479.698800.98272I904369.78982079.64691.0023-26834.100.972673I916386.60752646.75921.0029-30231.17200.969974I928563.09881132.37121.0012-20211.903800.979575I940901.38521248.25741.0013-20475.4529-748.43950.978876I953403.61671374.22471.0014-20801.4887-1628.1360.977977I966071.97161506.0731.0016-21191.2581-2542.78870.97778I978908.65741636.30821.0017-21621.006-3493.48450.976长沙福元路湘江大桥第 1 联方案比选与施工图设计第 47页 共 108 页续表续表3-23-23-23-279I991915.91071701.74221.0017-21890.4733-4481.34140.975180I1005095.9981752.76291.0017-22159.3196-5507.50940.974281I1018451.2161811.06941.0018-22496.2819-6573.17120.973282I1031983.8911946.43321.0019-23135.1364-7679.54340.97283I1045696.3822110.97581.002-23915.2176-8827.87730.970784I1059591.0772282.99771.0022-24763.5289-10019.460.969385I1073670.3982393.20791.0022-25460.2169-11255.6140.96886I1087936.7992480.87741.0023-26129.4568-12537.7010.966787I1102392.7642572.63441.0023-26855.3497-13867.1210.965488I1117040.8132670.92041.0024-27645.339-15245.3120.96489I1131883.4982775.83031.0025-28499.4219-16673.7570.962590I1146923.4051734.11451.0015-20874.3943-18153.9750.967591I1162163.1551558.19421.0013-19281.5807-19687.5330.967892I1177605.4031708.95041.0015-20526.6077-21276.0410.96693I1228073.8941893.41761.0015-21257.3095-26710.3360.962594I1183966.7261297.73611.0011-17772.9537-21940.5360.967695I1166643.931919.31011.0008-14832.0286-20144.8760.970896I1149086.72674.92551.0006-12685.0023-18369.6030.973697I1138438.561198.58791.0002-5611.1751-17314.8440.9898I1131291.924177.24741.0002-5310.2253-16616.2090.9808长沙福元路湘江大桥第 1 联方案比选与施工图设计第 48页 共 108 页4 截面强度验算在荷载作用下，受弯构件的截面将承受弯矩 M 和剪力 V 的作用。 由于受到弯矩 M的作用，构件可能沿某个正截面发生破坏，故需要进行正截面的承载能力验算。钢筋混凝土受弯构件的正截面验算，一般仅需对构件的控制截面进行。所谓控制截面，在等截面受弯构件中是指弯矩组合设计最大的截面；在变截面受弯构件中，除了弯矩组合设计值最大的截面外，还有截面尺寸相对较小，而弯矩组合设计值相对较大的截面。4.1 正截面承载力计算将单箱单室的箱型截面简化成工字形截面，翼缘位于受压区的工字形受压区构件应按第一类和第二类工字形截面分别考虑.第一类工字形截面当满足下列条件时：ffcdppdhbfAf，则按宽度为fb 的矩形截面计算。.第二类工字形截面当上述公式不满足时，计算中应考虑截面腹板受压混泥土的工作，其正截面强度按下式计算：()fffcdcduhhhbbfxhbxfM+=2200（4-1）且中性轴按下式确定()ffcdcdppdhbbfbxfAf+=（4-2）式中：fh -工字形截面受压区翼缘的高度；fb -工字形截面受压区翼缘的计算宽度，按公路桥规（JTG D62-2004）确定。混凝土受压区高度应符合式0hxb的要求。验算结果：长沙福元路湘江大桥第 1 联方案比选与施工图设计第 49页 共 108 页表表 4-14-14-14-1 截面强验算截面强验算单元位置最大/最小组合名称类型验算rMu(kN*m)Mn(kN*m)1I1最大cLCB5MY-MAXOK0142463.14061I1最小cLCB4MY-MINOK0142463.14062I2最大cLCB6FX-MAXOK-355.912130249.14052I2最小cLCB4FX-MINOK-1707.595130249.14053I3最大cLCB4FX-MAXOK15714.3315175114.08413I3最小cLCB6FX-MINOK9263.2845175114.08414I4最大cLCB4FX-MAXOK38738.5453193407.56594I4最小cLCB6FX-MINOK24729.6001193407.56595I5最大cLCB4FX-MAXOK74907.8247223896.70235I5最小cLCB6FX-MINOK48954.0721223896.70236I6最大cLCB4FX-MAXOK108322.5551254385.83866I6最小cLCB6FX-MINOK71237.6433254385.83867I7最大cLCB4FX-MAXOK138984.4506277670.94147I7最小cLCB6FX-MINOK91580.3137277670.94148I8最大cLCB4FX-MAXOK166895.9204284874.9758I8最小cLCB6FX-MINOK109727.4862284874.9759I9最大cLCB4FX-MAXOK192060.0617316946.79I9最小cLCB6FX-MINOK125884.45316946.710I10最大cLCB4FX-MAXOK214480.5997437032.008110I10最小cLCB6FX-MINOK140100.5137437032.008111I11最大cLCB4FX-MAXOK234161.9753437032.008111I11最小cLCB6FX-MINOK152375.6764437032.008112I12最大cLCB4FX-MAXOK251109.2396437032.008112I12最小cLCB6FX-MINOK162709.9409437032.008113I13最大cLCB4FX-MAXOK265328.1636437032.008113I13最小cLCB6FX-MINOK171103.3033437032.008114I14最大cLCB4FX-MAXOK276825.2095437032.008114I14最小cLCB6FX-MINOK177555.7674437032.008115I15最大cLCB4FX-MAXOK285607.5011437032.008115I15最小cLCB6FX-MINOK182067.3304437032.008116I16最大cLCB4FX-MAXOK291682.8438437032.008116I16最小cLCB6FX-MINOK184637.9934437032.008117I17最大cLCB4FX-MAXOK295059.7334437032.008117I17最小cLCB6FX-MINOK185267.7571437032.008118I18最大cLCB4FX-MAXOK295747.3341437032.008118I18最小cLCB6FX-MINOK183956.6213437032.008119I19最大cLCB4FX-MAXOK293755.4994437032.008119I19最小cLCB6FX-MINOK180704.5841437032.008120I20最大cLCB4FX-MAXOK289094.7483437032.008120I20最小cLCB6FX-MINOK175511.6474437032.0081长沙福元路湘江大桥第 1 联方案比选与施工图设计第 50页 共 108 页续表续表 4-14-14-14-121I21最大cLCB4FX-MAXOK281776.2985437032.008121I21最小cLCB6FX-MINOK168377.8115437032.008122I22最大cLCB4FX-MAXOK271812.0159437032.008122I22最小cLCB6FX-MINOK159303.0736437032.008123I23最大cLCB4FX-MAXOK259214.4803437032.008123I23最小cLCB6FX-MINOK148287.4371437032.008124I24最大cLCB4FX-MAXOK243996.9201437032.008124I24最小cLCB6FX-MINOK135330.9003437032.008125I25最大cLCB4FX-MAXOK226173.2698437032.008125I25最小cLCB6FX-MINOK120433.4652437032.008126I26最大cLCB4FX-MAXOK205758.1282433379.140526I26最小cLCB6FX-MINOK103595.1278433379.140527I27最大cLCB4FX-MAXOK182778.9356459377.500827I27最小cLCB6FX-MINOK84802.4744459377.500828I28最大cLCB4MY-MAXOK157692.7108410289.35828I28最小cLCB6FY-MINOK63580.1175410289.35829I29最大cLCB4MY-MAXOK130662.2874394490.786729I29最小cLCB6FY-MINOK39770.6069394490.786730I30最大cLCB3FX-MINOK104100.9903323617.718930I30最小cLCB6FY-MINOK13446.5942323617.718931I31最大cLCB3FX-MINOK75356.3509219838.097331I31最小cLCB6FY-MINOK-15330.4933307043.720732I32最大cLCB7FX-MINOK47124.5091129154.461132I32最小cLCB2FY-MINOK-49508.9283384580.044733I33最大cLCB7FX-MINOK30867.5084144457.372733I33最小cLCB2FY-MINOK-73937.0177405825.05234I34最大cLCB7FX-MINOK19440.688108446.878834I34最小cLCB2FY-MINOK-91031.6129409957.793935I35最大cLCB7FX-MINOK30909.3341144792.088235I35最小cLCB2FY-MINOK-75304.0585407314.755336I36最大cLCB7FX-MINOK47229.0735174136.628336I36最小cLCB2FY-MINOK-52905.3116384586.094437I37最大cLCB3FX-MINOK74982.8578228177.254737I37最小cLCB6FY-MINOK-19921.3758306974.276138I38最大cLCB3FX-MINOK103540.7511323764.181838I38最小cLCB6FY-MINOK7482.942323764.181839I39最大cLCB3FX-MINOK129769.5586394781.584439I39最小cLCB6FY-MINOK32412.5598394781.584440I40最大cLCB4FZ-MAXOK153931.7373417117.678940I40最小cLCB6FZ-MINOK54866.5315417117.678941I41最大cLCB4MY-MAXOK178162.5514475003.223241I41最小cLCB6MY-MINOK74701.4741475003.2232长沙福元路湘江大桥第 1 联方案比选与施工图设计第 51页 共 108 页续表续表 4-14-14-14-142I42最大cLCB4FX-MAXOK200338.6672511708.307842I42最小cLCB6FX-MINOK92004.403511708.307843I43最大cLCB4FX-MAXOK219890.098511708.307843I43最小cLCB6FX-MINOK107366.4309511708.307844I44最大cLCB4FX-MAXOK236804.2488511708.307844I44最小cLCB6FX-MINOK120787.5571511708.307845I45最大cLCB4FX-MAXOK251070.3155511708.307845I45最小cLCB6FX-MINOK132267.7886511708.307846I46最大cLCB4FX-MAXOK262679.1759511708.307846I46最小cLCB6FX-MINOK141807.1134511708.307847I47最大cLCB4MY-MAXOK271670.3578511708.307847I47最小cLCB6MY-MINOK149358.515511708.307848I48最大cLCB4MY-MAXOK278359.3539511708.307848I48最小cLCB6MY-MINOK154600.6956511708.307849I49最大cLCB4MY-MAXOK282373.6885511708.307849I49最小cLCB6MY-MINOK157901.9721511708.307850I50最大cLCB4MY-MAXOK283710.8666511708.307850I50最小cLCB6MY-MINOK159262.3528511708.307851I51最大cLCB4MY-MAXOK282370.0567511708.307851I51最小cLCB6MY-MINOK157898.9324511708.307852I52最大cLCB4MY-MAXOK278352.0933511708.307852I52最小cLCB6MY-MINOK154594.6135511708.307853I53最大cLCB4MY-MAXOK271659.4598511708.307853I53最小cLCB6MY-MINOK149349.3931511708.307854I54最大cLCB4MY-MAXOK262664.649511708.307854I54最小cLCB6MY-MINOK141794.9491511708.307855I55最大cLCB4MY-MAXOK251052.1597511708.307855I55最小cLCB6MY-MINOK132252.5793511708.307856I56最大cLCB4MY-MAXOK236782.4556511708.307856I56最小cLCB6MY-MINOK120769.3148511708.307857I57最大cLCB4MY-MAXOK219864.6758511708.307857I57最小cLCB6MY-MINOK107345.1433511708.307858I58最大cLCB4MY-MAXOK200309.6134452869.829158I58最小cLCB6MY-MINOK91980.0729452869.829159I59最大cLCB4MY-MAXOK178129.8645417653.719959I59最小cLCB6MY-MINOK74674.1058417653.719960I60最大cLCB4MX-MAXOK153895.42410329.637360I60最小cLCB6FY-MINOK54836.1221410329.637361I61最大cLCB3FX-MINOK129729.6095394474.758961I61最小cLCB6FY-MINOK32379.1079394474.758962I62最大cLCB3FX-MINOK103497.1703323485.378762I62最小cLCB6FY-MINOK7446.4561323485.3787长沙福元路湘江大桥第 1 联方案比选与施工图设计第 52页 共 108 页续表续表 4-14-14-14-163I63最大cLCB3FX-MINOK74935.6453227714.196263I63最小cLCB6FY-MINOK-19960.9141306973.718964I64最大cLCB7FX-MINOK47186.4984174857.873764I64最小cLCB2FY-MINOK-52956.1642384585.440565I65最大cLCB7FX-MINOK30864.9343144591.64865I65最小cLCB2FY-MINOK-75357.079405834.018266I66最大cLCB7FX-MINOK19395.0718108446.994566I66最小cLCB2FY-MINOK-91086.0861409957.879567I67最大cLCB7FX-MINOK30822.5003144670.27767I67最小cLCB2FY-MINOK-73990.7673407306.090768I68最大cLCB7FX-MINOK47080.4134171881.537868I68最小cLCB2FY-MINOK-49561.5828384581.189169I69最大cLCB3FX-MINOK75305.5067220300.231169I69最小cLCB6FY-MINOK-15373.0684307044.635370I70最大cLCB3FX-MINOK104051.9619323895.235670I70最小cLCB6FY-MINOK13405.5396323895.235671I71最大cLCB4FZ-MAXOK130615.0763394796.745171I71最小cLCB6FY-MINOK39731.0742394796.745172I72最大cLCB4FZ-MAXOK157647.3141457627.645172I72最小cLCB6FZ-MINOK63542.1039457627.645173I73最大cLCB4FX-MAXOK182735.3548500381.135973I73最小cLCB6FX-MINOK84765.9814500381.135974I74最大cLCB4FZ-MAXOK205716.3632437032.008174I74最小cLCB6FZ-MINOK103560.1567437032.008175I75最大cLCB4FZ-MAXOK226133.3249437032.008175I75最小cLCB6FZ-MINOK120400.0119437032.008176I76最大cLCB4FZ-MAXOK243958.7869437032.008176I76最小cLCB6FZ-MINOK135298.9704437032.008177I77最大cLCB4FZ-MAXOK259178.1546437032.008177I77最小cLCB6FZ-MINOK148257.0277437032.008178I78最大cLCB4FZ-MAXOK271777.5144437032.008178I78最小cLCB6FZ-MINOK159274.1833437032.008179I79最大cLCB4FZ-MAXOK281743.6129437032.008179I79最小cLCB6FZ-MINOK168350.4418437032.008180I80最大cLCB4FZ-MAXOK289063.8814437032.008180I80最小cLCB6FZ-MINOK175485.7989437032.008181I81最大cLCB4FZ-MAXOK293726.4484437032.008181I81最小cLCB6FZ-MINOK180680.254437032.008182I82最大cLCB4FZ-MAXOK295720.0989437032.008182I82最小cLCB6FZ-MINOK183933.8132437032.008183I83最大cLCB4FZ-MAXOK295034.3112437032.008183I83最小cLCB6FZ-MINOK185246.4696437032.0081长沙福元路湘江大桥第 1 联方案比选与施工图设计第 53页 共 108 页续表续表 4-14-14-14-184I84最大cLCB4FZ-MAXOK291659.2376437032.008184I84最小cLCB6FZ-MINOK184618.2264437032.008185I85最大cLCB4FZ-MAXOK285585.7079437032.008185I85最小cLCB6FZ-MINOK182049.0846437032.008186I86最大cLCB4FZ-MAXOK276805.235437032.008186I86最小cLCB6FZ-MINOK177539.0407437032.008187I87最大cLCB4FZ-MAXOK265310.0049437032.008187I87最小cLCB6FZ-MINOK171088.0986437032.008188I88最大cLCB4FZ-MAXOK251092.894437032.008188I88最小cLCB6FZ-MINOK162696.2553437032.008189I89最大cLCB4FZ-MAXOK234147.4484437032.008189I89最小cLCB6FZ-MINOK152363.5121437032.008190I90最大cLCB4FZ-MAXOK214467.8914316946.790I90最小cLCB6FZ-MINOK140089.8695316946.791I91最大cLCB4FZ-MAXOK192049.1581284874.97591I91最小cLCB6FZ-MINOK125875.3267284874.97592I92最大cLCB4FX-MAXOK166886.8466284874.97592I92最小cLCB6FX-MINOK109719.8837284874.97593I93最大cLCB4FX-MAXOK138977.1872277670.941493I93最小cLCB6FX-MINOK91574.2316277670.941494I94最大cLCB4FX-MAXOK108317.1061254385.838694I94最小cLCB6FX-MINOK71233.0817254385.838695I95最大cLCB4FX-MAXOK74904.1929223896.702395I95最小cLCB6FX-MINOK48951.0307223896.702396I96最大cLCB4FX-MAXOK38736.7294193407.565996I96最小cLCB6FX-MINOK24728.0792193407.565997I97最大cLCB4FX-MAXOK15713.6052175114.084197I97最小cLCB6FX-MINOK9262.6761175114.084198I98最大cLCB8MY-MAXOK-355.912130249.138498I98最小cLCB2MY-MINOK-1707.5953130249.1384长沙福元路湘江大桥第 1 联方案比选与施工图设计第 54页 共 108 页5持久状况正常使用极限状态应力验算预应力混凝土连续梁在各个受力阶段均有其不同受力特点。从一开始施加预应力，其预应力钢筋和混凝土就开始处于高应力下。为保证构件在各个阶段的安全，除了要进行强度验算外，还必须对其施工和使用阶段的应力情况分别进行验算。5.1 正截面抗裂验算（法向拉应力）正截面抗裂应对构件正截面混凝土的拉应力进行验算，并应符合下列要求：1）全预应力混凝土构件，在作用（或荷载）短期效应组合下预制构件0.850stpc（5-1）分段浇筑或砂浆接缝的纵向分块构件0.800stpc（5-2）2）A 类预应力混凝土构件，在作用（或荷载）短期效应组合下0.7stpctkf（5-3）但在荷载长期效应组合下0ltpc（5-4）斜截面抗裂应对构件斜截面混凝土的主拉应力tp进行验算，并应符合下列要求：1）全预应力混凝土构件，在作用（或荷载）短期效应组合下预制构件0.6sttkf（5-5）现场浇筑（包括预制拼装）构件0.4sttkf（5-6）2）A 类和 B 类预应力混凝土构件，在作用（或荷载）短期效应组合下预制构件0.7sttkf（5-7）长沙福元路湘江大桥第 1 联方案比选与施工图设计第 55页 共 108 页现场浇筑（包括预制拼装）构件0.5sttkf（5-8）式中st在作用（或荷载）短期效应组合下构件抗裂验算边缘混凝土的法向拉应力，按公式（8.2.2-1）计算；lt在荷载长期效应组合下构件抗裂验算边缘混凝土的法向拉应力，按公式（8.2.2-2）计算；pc扣除全部预应力损失后的预加力在构件抗裂验算边缘产生的混凝土预压力，按预规JTG D62-2004 第 6.1.5 条规定计算；tp由作用（或荷载）短期效应组合和预加力产生的混凝土主拉应力，按预规JTG D62-2004 第 6.3.3 条规定计算；tkf混凝土的抗拉强度标准值，按预规JTG D62-2004 表 3.1.3 采用。受弯构件由作用（或荷载）产生的截面抗裂验算边缘混凝土的法向拉应力，应按下列公式计算：0sstMW=（5-9）0lltMW=（5-10）式中sM按作用（或荷载）短期效应组合计算的弯矩值；lM按荷载长期效应组合计算的弯矩值，在组合的活荷载弯矩中，仅考虑汽车、人群等直接作用于构件的荷载产生的弯矩值。注：后张法构件在计算预施应力阶段由构件自重产生的拉应力时，0W可改用nW，nW为构件净截面抗裂验算边缘的弹性抵抗矩。长沙福元路湘江大桥第 1 联方案比选与施工图设计第 56页 共 108 页表表 5-15-15-15-1 正截面抗裂验算正截面抗裂验算单元位置组合名称短/长类型验算最小应力(kN/m2)容许应力(kN/m2)1I1cLCB10短期FX-MAXOK1009.793102I2cLCB12短期FY-MINOK754.778703I3cLCB10短期FX-MINOK2348.702604I4cLCB10短期FX-MINOK2477.204405I5cLCB10短期FX-MINOK2611.722206I6cLCB10短期FX-MINOK2652.451307I7cLCB10短期FX-MINOK2775.513908I8cLCB12短期FX-MAXOK1754.899109I9cLCB12短期FX-MAXOK1578.0125010I10cLCB12短期FX-MAXOK3260.9887011I11cLCB12短期FX-MAXOK2535.7547012I12cLCB12短期FX-MAXOK1910.7732013I13cLCB12短期FX-MAXOK1385.9395014I14cLCB12短期FX-MAXOK961.1344015I15cLCB12短期FX-MAXOK634.0489016I16cLCB12短期FX-MAXOK379.9495017I17cLCB12短期FX-MAXOK162.3729018I18cLCB12短期FX-MAXOK45.4198019I19cLCB12短期FX-MAXOK50.3399020I20cLCB12短期FX-MAXOK224.1148021I21cLCB12短期FX-MAXOK497.8703022I22cLCB12短期FX-MAXOK851.2785023I23cLCB12短期FX-MAXOK1237.4159024I24cLCB12短期FX-MAXOK1714.5683025I25cLCB12短期FX-MAXOK2289.4066026I26cLCB10短期FX-MINOK2769.6183027I27cLCB10短期FX-MINOK3347.7959028I28cLCB10短期FY-MINOK3794.4788029I29cLCB10短期FY-MINOK3201.2858030I30cLCB12短期MY-MAXOK3149.4785031I31cLCB12短期MY-MAXOK2862.9033032I32cLCB12短期MY-MAXOK2893.2122033I33cLCB10短期FY-MINOK699.5548034I34cLCB10短期FY-MINOK277.7035I35cLCB10短期FY-MINOK2157.6751036I36cLCB10短期FY-MINOK2329.7085037I37cLCB10短期FY-MINOK2513.6704038I38cLCB12短期FZ-MAXOK2495.4525039I39cLCB12短期FZ-MAXOK2296.616040I40cLCB12短期FZ-MAXOK1472.27810长沙福元路湘江大桥第 1 联方案比选与施工图设计第 57页 共 108 页续表续表 5-15-15-15-141I41cLCB10短期MY-MINOK1648.94042I42cLCB10短期FX-MINOK1408.4518043I43cLCB10短期FX-MINOK2041.7551044I44cLCB12短期FX-MAXOK1797.9768045I45cLCB12短期FX-MAXOK1347.629046I46cLCB12短期FX-MAXOK994.1091047I47cLCB12短期MY-MAXOK728.937048I48cLCB12短期MY-MAXOK444.2199049I49cLCB12短期MY-MAXOK184.5749050I50cLCB12短期MY-MAXOK24.2935051I51cLCB12短期MY-MAXOK184.6724052I52cLCB12短期MY-MAXOK444.4144053I53cLCB12短期MY-MAXOK729.2288054I54cLCB12短期MY-MAXOK994.498055I55cLCB12短期MY-MAXOK1348.1149056I56cLCB12短期MY-MAXOK1798.5601057I57cLCB10短期MY-MINOK2041.0645058I58cLCB12短期MY-MAXOK865.0588059I59cLCB12短期MY-MAXOK519.5275060I60cLCB12短期MX-MAXOK1312.4741061I61cLCB12短期MX-MAXOK2294.2227062I62cLCB12短期MX-MAXOK2492.4565063I63cLCB10短期FY-MINOK2533.9756064I64cLCB10短期FY-MINOK2347.8578065I65cLCB10短期FY-MINOK495.4336066I66cLCB10短期FY-MINOK276.7727067I67cLCB10短期FY-MINOK2496.6105068I68cLCB12短期FZ-MAXOK2900.5884069I69cLCB12短期FZ-MAXOK2869.2073070I70cLCB12短期FZ-MAXOK3155.051071I71cLCB10短期FY-MINOK3174.0186072I72cLCB10短期FZ-MINOK2499.4007073I73cLCB10短期FX-MINOK1457.309074I74cLCB10短期FZ-MINOK2014.374075I75cLCB12短期FZ-MAXOK2290.5266076I76cLCB12短期FZ-MAXOK1715.6375077I77cLCB12短期FZ-MAXOK1238.4344078I78cLCB12短期FZ-MAXOK852.246079I79cLCB12短期FZ-MAXOK498.7869080I80cLCB12短期FZ-MAXOK224.9805081I81cLCB12短期FZ-MAXOK51.1548082I82cLCB12短期FZ-MAXOK46.18380长沙福元路湘江大桥第 1 联方案比选与施工图设计第 58页 共 108 页续表续表 5-15-15-15-183I83cLCB12短期FZ-MAXOK163.0861084I84cLCB12短期FZ-MAXOK380.6118085I85cLCB12短期FZ-MAXOK634.6604086I86cLCB12短期FZ-MAXOK961.695087I87cLCB12短期FZ-MAXOK1386.4492088I88cLCB12短期FZ-MAXOK1911.2322089I89cLCB12短期FZ-MAXOK2536.1627090I90cLCB12短期FZ-MAXOK697.2764091I91cLCB12短期FZ-MAXOK753.8679092I92cLCB12短期FX-MAXOK1755.1543093I93cLCB10短期FX-MINOK2775.4789094I94cLCB10短期FX-MINOK2652.4242095I95cLCB10短期FX-MINOK2611.6798096I96cLCB10短期FX-MINOK2477.2016097I97cLCB10短期FX-MINOK824.8263098I98cLCB10短期FY-MINOK754.732205.2 斜截面抗裂验算（主拉应力）斜截面抗裂应对构件斜截面混凝土的主拉应力tp进行验算，并应符合下列要求：全预应力混凝土构件，在作用（或荷载）短期效应组合下预制构件：tktpf6 . 0（5-11）现场浇筑（包括预制拼装）构件tktpf4 . 0（5-12）式中tp由作用（或荷载）短期效应组合和预加力产生的混凝土主拉应力，按（5-13）计算；tkf混凝土的抗拉强度标准值，按预规JTG D62-2004 表 3.1.3 采用。预应力混凝土受弯构件由作用（或荷载）短期效应组合和预加力产生的混凝土主拉应力和主压应力，应按下列公式计算；22()22tpcpcxcycxcy+=+m（5-13）00scxpcM yI=+（5-14）长沙福元路湘江大桥第 1 联方案比选与施工图设计第 59页 共 108 页0.6pcpvcyvnAbs=（5-15）00sinpcpbpnsnAsV SbIbI=（5-16）nnpnnpnPnPptpcyIMyIeNAN2=或（5-17）ppnppepnppepnNyAyAe=（5-18）式中cx在计算主应力点，由预加力和作用（或荷载）短期效应组合计算的弯矩sM产生的混凝土法向应力；cy由竖向预应力钢筋的预加力产生的混凝土竖向压应力；在计算主应力点，由预应力弯起钢筋的预加力和按作用（或荷载）短期效应组合计算的剪力sV产生的混凝土剪应力；当计算截面作用有扭矩时，尚应计入由扭矩引起的剪应力；对后张预应力混凝土超静定结构，在计算剪应力时，尚宜考虑预加力引起的次剪力；pc在计算主应力点，由扣除全部预应力损失后的纵向预加力产生的混凝土法向预压应力；2pM-是由预加力pN在后张法预应力混凝土连续梁等超静定结构中产生的次弯矩；epn净截面重心至计算纤维处的距离；0y换算截面重心轴至计算主应力点的距离；n在同一截面上竖向预应力钢筋的肢数；ypn、ypn受拉区、受压区预应力钢筋合力点至净截面重心轴的距离；pe-纵向预应力钢筋扣除全部预应力损失后的有效预应力pe、pe竖向预应力钢筋、纵向预应力弯起钢筋扣除全部预应力损失后的有效预应力；AP、AP受拉区、受压区预应力钢筋的截面面积；长沙福元路湘江大桥第 1 联方案比选与施工图设计第 60页 共 108 页pvA单肢竖向预应力钢筋的截面面积；vs竖向预应力钢筋的间距；b计算主应力点处构件腹板的宽度；pbA计算截面上同一弯起平面内预应力弯起钢筋的截面面积；0S、nS计算主应力点以上（或以下）部分换算截面面积对换算截面重心轴、 净截面面积对净截面重心轴的面积矩；p计算截面上预应力弯起钢筋的切线与构件纵轴线的夹角。由于本设计未考虑竖向预应力的影响，所以cy=0。表表 5-25-25-25-2 斜截面抗裂验算斜截面抗裂验算单元位置组合名称类型验算最小应力(kN/m2)容许应力(kN/m2)1I1cLCB10FX-MAXOK-165.3861-10602I2cLCB12FY-MINOK-13.8658-10603I3cLCB12FY-MINOK-123.3429-10604I4cLCB12FY-MINOK-68.9748-10605I5cLCB10FZ-MAXOK-31.166-10606I6cLCB10FZ-MAXOK-96.4925-10607I7cLCB12FY-MINOK-355.5001-10608I8cLCB12FY-MINNG-1369.2441-10609I9cLCB12FY-MINNG-1100.3733-106010I10cLCB12FY-MINOK-754.8477-106011I11cLCB12FY-MINOK-600.2152-106012I12cLCB12FY-MINOK-459.0312-106013I13cLCB12FY-MINOK-333.1656-106014I14cLCB12FY-MINOK-224.6087-106015I15cLCB12FY-MINOK-138.532-106016I16cLCB12FY-MINOK-71.8661-106017I17cLCB12FY-MINOK-24.9401-106018I18cLCB10FZ-MAXOK-37.5257-106019I19cLCB10FZ-MAXOK-93.5824-106020I20cLCB10FZ-MAXOK-172.3425-106021I21cLCB10FZ-MAXOK-273.7681-106022I22cLCB10FZ-MAXOK-395.6135-106023I23cLCB10FZ-MAXOK-538.1504-106024I24cLCB10FZ-MAXOK-698.1671-106025I25cLCB10FZ-MAXOK-873.4062-1060长沙福元路湘江大桥第 1 联方案比选与施工图设计第 61页 共 108 页续表续表 5-25-25-25-226I26cLCB10FZ-MAXOK-1003.1273-106027I27cLCB10FZ-MAXOK-930.2567-106028I28cLCB10FX-MAXNG-1175.1106-106029I29cLCB10FX-MAXOK-28.5167-106030I30cLCB12FX-MINOK-679.9702-106031I31cLCB12FX-MINOK-549.9705-106032I32cLCB10FX-MAXOK-103.334-106033I33cLCB10FX-MAXOK-92.9198-106034I34cLCB10FY-MINOK-191.4228-106035I35cLCB10FY-MINNG-1276.7436-106036I36cLCB10FY-MINOK-314.8909-106037I37cLCB12FZ-MAXOK-39.6849-106038I38cLCB12FZ-MAXOK-80.383-106039I39cLCB10FY-MINOK-412.4275-106040I40cLCB10FZ-MINNG-1369.8258-106041I41cLCB10FX-MINNG-1221.7498-106042I42cLCB10FZ-MINOK-1009.612-106043I43cLCB10FZ-MINOK-822.9773-106044I44cLCB10FZ-MINOK-649.3675-106045I45cLCB10FZ-MINOK-491.0017-106046I46cLCB10FZ-MINOK-350.3514-106047I47cLCB12FZ-MINOK-239.2265-106048I48cLCB12FZ-MINOK-146.7356-106049I49cLCB12FZ-MINOK-72.2851-106050I50cLCB12FZ-MAXOK-23.9882-106051I51cLCB12FZ-MAXOK-83.3089-106052I52cLCB12FZ-MAXOK-166.5026-106053I53cLCB12FZ-MAXOK-267.6571-106054I54cLCB12FZ-MAXOK-383.3366-106055I55cLCB12FZ-MAXOK-503.4795-106056I56cLCB10FZ-MAXOK-649.6049-106057I57cLCB10FZ-MAXOK-823.2358-106058I58cLCB12FZ-MAXNG-1147.9472-106059I59cLCB12FX-MAXNG-1365.7791-106060I60cLCB12FX-MAXNG-1393.6885-106061I61cLCB12FX-MAXOK-418.9867-106062I62cLCB12FX-MINOK-73.8513-106063I63cLCB12FX-MINOK-36.1306-106064I64cLCB10FX-MAXOK-314.7882-106065I65cLCB12FX-MAXOK-95.6115-106066I66cLCB10FY-MINOK-203.4242-1060长沙福元路湘江大桥第 1 联方案比选与施工图设计第 62页 共 108 页续表续表 5-25-25-25-267I67cLCB10FY-MINNG-1280.8786-106068I68cLCB10FY-MINOK-103.3599-106069I69cLCB12FZ-MAXOK-583.3416-106070I70cLCB12FZ-MAXOK-714.5824-106071I71cLCB10FY-MINOK-28.6184-106072I72cLCB10FZ-MINNG-1092.2836-106073I73cLCB10FX-MINOK-997.8826-106074I74cLCB10FZ-MINNG-1062.1511-106075I75cLCB10FZ-MINOK-873.5411-106076I76cLCB10FZ-MINOK-698.2907-106077I77cLCB10FZ-MINOK-538.2615-106078I78cLCB10FZ-MINOK-395.7108-106079I79cLCB10FZ-MINOK-273.8507-106080I80cLCB10FZ-MINOK-172.4092-106081I81cLCB10FZ-MINOK-92.8699-106082I82cLCB10FZ-MINOK-36.8247-106083I83cLCB12FZ-MAXOK-28.2123-106084I84cLCB12FZ-MAXOK-80.534-106085I85cLCB12FZ-MAXOK-153.6628-106086I86cLCB12FZ-MAXOK-241.4933-106087I87cLCB12FZ-MAXOK-337.5375-106088I88cLCB12FZ-MAXOK-458.9367-106089I89cLCB12FZ-MAXOK-600.1107-106090I90cLCB12FZ-MAXOK-946.5608-106091I91cLCB12FZ-MAXNG-1180.5445-106092I92cLCB12FX-MAXNG-1369.1013-106093I93cLCB12FX-MAXOK-355.407-106094I94cLCB10FX-MINOK-96.544-106095I95cLCB10FX-MINOK-31.1977-106096I96cLCB12FX-MAXOK-68.927-106097I97cLCB12FX-MAXOK-7.2284-106098I98cLCB10FY-MINOK-206.3326-1060长沙福元路湘江大桥第 1 联方案比选与施工图设计第 63页 共 108 页6 持久状况构件的压应力验算6.1 正截面混凝土压应力验算受压区混凝土的最大压应力ckptkcf5 . 0+（6-1）0WMKktkc=或（6-2）式中pt由预加力产生的混凝土法向拉应力，按（8.2.2-7）计算 ；kc混凝土法向压应力；MK按荷载标准值组合计算的弯矩值；表表 6-16-16-16-1 正截面混凝土压应力验算正截面混凝土压应力验算单元位置组合名称类型验算最大应力(kN/m2)容许应力(kN/m2)1I1cLCB15FX-MINOK1896.3266162002I2cLCB15FX-MINOK2291.0513162003I3cLCB15FX-MINOK4827.5155162004I4cLCB15FX-MINOK4847.1853162005I5cLCB15FX-MINOK4962.7951162006I6cLCB15FX-MINOK5171.6214162007I7cLCB15FX-MINOK5522.1572162008I8cLCB15FX-MINOK4605.3862162009I9cLCB17FX-MAXOK5132.78991620010I10cLCB15FX-MINOK7185.98321620011I11cLCB15FX-MINOK6584.6821620012I12cLCB17FX-MAXOK6644.7021620013I13cLCB17FX-MAXOK7147.14311620014I14cLCB17FX-MAXOK7557.67511620015I15cLCB17FX-MAXOK7876.98221620016I16cLCB17FX-MAXOK8110.66091620017I17cLCB17FX-MAXOK8266.88581620018I18cLCB17FX-MAXOK8331.89641620019I19cLCB17FX-MAXOK8301.30341620020I20cLCB17FX-MAXOK8165.11681620021I21cLCB17FX-MAXOK7938.65621620022I22cLCB17FX-MAXOK7626.659216200长沙福元路湘江大桥第 1 联方案比选与施工图设计第 64页 共 108 页续表续表 6-16-16-16-123I23cLCB17FX-MAXOK7239.68721620024I24cLCB17FX-MAXOK6765.35231620025I25cLCB15FX-MINOK7014.96071620026I26cLCB15FX-MINOK7489.25781620027I27cLCB15FX-MINOK10706.99131620028I28cLCB15FY-MINOK8342.99621620029I29cLCB15FY-MINOK8319.41031620030I30cLCB17MY-MAXOK8374.79051620031I31cLCB17MY-MAXOK8869.01461620032I32cLCB17MY-MAXOK9048.23711620033I33cLCB17MY-MAXOK4662.80381620034I34cLCB17FZ-MAXOK4298.06311620035I35cLCB17FZ-MAXOK8190.44841620036I36cLCB17FZ-MAXOK8132.14011620037I37cLCB17FZ-MAXOK8003.43411620038I38cLCB17FZ-MAXOK7943.15721620039I39cLCB17FZ-MAXOK7929.5081620040I40cLCB17FZ-MAXOK7513.23871620041I41cLCB15MY-MINOK6475.88241620042I42cLCB15FX-MINOK7262.71821620043I43cLCB15FX-MINOK6603.13131620044I44cLCB17FX-MAXOK6449.77251620045I45cLCB17FX-MAXOK6898.55171620046I46cLCB17FX-MAXOK7257.76871620047I47cLCB17MY-MAXOK7532.01241620048I48cLCB17MY-MAXOK7764.69361620049I49cLCB17MY-MAXOK7923.03031620050I50cLCB17MY-MAXOK7990.74461620051I51cLCB17MY-MAXOK7922.90781620052I52cLCB17MY-MAXOK7764.44881620053I53cLCB17MY-MAXOK7531.64511620054I54cLCB17MY-MAXOK7257.2791620055I55cLCB17MY-MAXOK6897.93971620056I56cLCB17MY-MAXOK6449.03781620057I57cLCB15MY-MINOK6603.97441620058I58cLCB17MY-MAXOK6643.92521620059I59cLCB17MY-MAXOK8266.68571620060I60cLCB17MX-MAXOK8589.72461620061I61cLCB17MX-MAXOK7959.15341620062I62cLCB17MX-MAXOK7970.55131620063I63cLCB17MX-MAXOK8028.816816200长沙福元路湘江大桥第 1 联方案比选与施工图设计第 65页 共 108 页续表续表 6-16-16-16-164I64cLCB17MX-MAXOK8155.26381620065I65cLCB17MX-MAXOK4431.51861620066I66cLCB17FZ-MAXOK4296.91171620067I67cLCB17FZ-MAXOK8579.4231620068I68cLCB17FZ-MAXOK9022.66421620069I69cLCB17FZ-MAXOK8840.55831620070I70cLCB17FZ-MAXOK8344.06961620071I71cLCB15FY-MINOK8324.79221620072I72cLCB15FZ-MINOK11600.93931620073I73cLCB15FX-MINOK12025.76011620074I74cLCB15FZ-MINOK7666.04991620075I75cLCB15FZ-MINOK7016.34931620076I76cLCB17FZ-MAXOK6764.05631620077I77cLCB17FZ-MAXOK7238.45261620078I78cLCB17FZ-MAXOK7625.48661620079I79cLCB17FZ-MAXOK7937.54521620080I80cLCB17FZ-MAXOK8164.06771620081I81cLCB17FZ-MAXOK8300.3161620082I82cLCB17FZ-MAXOK8330.97071620083I83cLCB17FZ-MAXOK8266.02171620084I84cLCB17FZ-MAXOK8109.85861620085I85cLCB17FZ-MAXOK7876.24141620086I86cLCB17FZ-MAXOK7556.99611620087I87cLCB17FZ-MAXOK7146.52581620088I88cLCB17FZ-MAXOK6644.14631620089I89cLCB15FZ-MINOK6585.18781620090I90cLCB17FZ-MAXOK5923.7761620091I91cLCB17FZ-MAXOK5313.1131620092I92cLCB15FX-MINOK4605.76541620093I93cLCB15FX-MINOK5522.56321620094I94cLCB15FX-MINOK5171.93661620095I95cLCB15FX-MINOK4962.99741620096I96cLCB15FX-MINOK4847.30721620097I97cLCB15FX-MINOK2283.10661620098I98cLCB15MY-MINOK2291.0002162006.2预应力钢筋中的拉应力验算ktPEp=(6-3)pkpepf65. 0+（6-4）长沙福元路湘江大桥第 1 联方案比选与施工图设计第 66页 共 108 页式中PE预应力钢筋弹性模量与混凝土弹性模量的比值；pe受拉区预应力钢筋扣除全部预应力损失后的有效应力；kt混凝土法向拉应力，按（6-4）计算；p预应力钢筋应力。表表 6-26-26-26-2 预应力钢筋拉应力计算预应力钢筋拉应力计算钢束验算施工阶段钢筋预应力(KN/m2)使用阶段预应力钢筋(KN/m2)施工阶段容许应力(KN/m2)使用阶段容许应力(KN/m2)钢束 11 右OK1139147.8391167225.21513950001209000钢束 11 左OK1139147.8391167225.21513950001209000钢束 12 右OK1139147.8391167212.20913950001209000钢束 12 左OK1139147.8391167212.20913950001209000钢束 21 右OK1139147.8391166360.53413950001209000钢束 21 左OK1139147.8391166360.53413950001209000钢束 22 右OK1139147.8391166351.13913950001209000钢束 22 左OK1139147.8391166351.13913950001209000钢束 3 右OK1139147.8391171709.55313950001209000钢束 3 左OK1139147.8391171709.55313950001209000钢束 4 右OK1139147.8391171709.55313950001209000钢束 4 左OK1139147.8391171709.55313950001209000钢束 5 右OK1139147.8391167371.8513950001209000钢束 5 左OK1139147.8391167371.8513950001209000钢束 6 右OK1139147.8391167371.8513950001209000钢束 6 左OK1139147.8391167371.8513950001209000钢束 7 右OK1139147.8391173619.7513950001209000钢束 7 左OK1139147.8391173619.7513950001209000钢束N11 右OK1124106.7671145151.81913950001209000钢束N11 左OK1124106.7671145151.81913950001209000钢束N12 右OK1124106.7671145151.81913950001209000钢束N12 左OK1124106.7671145151.81913950001209000钢束N13 右OK1124106.7671145151.81913950001209000钢束N13 左OK1124106.7671145151.81913950001209000钢束N21 右OK1124106.7671145393.48813950001209000钢束N21 左OK1124106.7671145393.48813950001209000钢束N22 右OK1124106.7671145393.48813950001209000钢束N22 左OK1124106.7671145393.48813950001209000钢束N23 右OK1124106.7671145393.48813950001209000长沙福元路湘江大桥第 1 联方案比选与施工图设计第 67页 共 108 页续表续表 6-26-26-26-2钢束N23 左OK1124106.7671145393.48813950001209000钢束N31 右OK1124106.7741145635.22213950001209000钢束N31 左OK1124106.7741145635.22213950001209000钢束N32 右OK1124106.7741145635.22213950001209000钢束N32 左OK1124106.7741145635.22213950001209000钢束N33 右OK1124106.7741145635.22213950001209000钢束N33 左OK1124106.7741145635.22213950001209000增加 1OK1139147.7381179412.2713950001209000增加 2OK1139147.7381179379.39313950001209000支座 11 右OK1139147.591172805.30113950001209000支座 11 左OK1139147.591172805.30113950001209000支座 12 右OK1174296.9331164174.36713950001209000支座 12 左OK1174296.9331164174.36713950001209000支座 1 右OK1139147.8391163145.66513950001209000支座 1 左OK1139147.8391163145.66513950001209000支座 21 右OK1139147.591172818.34213950001209000支座 21 左OK1139147.591172818.34213950001209000支座 22 右OK1174296.9331165852.63213950001209000支座 22 左OK1174296.9331165852.63213950001209000支座 2 右OK1139147.8391163117.28613950001209000支座 2 左OK1139147.8391163117.286139500012090006.3 混凝土的主压应力验算预应力混凝土受弯构件在斜截面开裂前，基本上处于弹性工作状态，所以主应力可按材料力学方法计算。（1）计算公式预应力混凝土受弯构件由作用（或荷载）标准值和预加力作用产生的混凝土注拉应主拉应力tp 可按下列公式计算，即：22()22cxcycxcycp+=+(6-5)22()22cxcycxcytp+=+(6-6)式中：cp在计算主应力点，由作用（或荷载）标准值和预加力产生的混凝土法向应力；对于后张法构件，可按下式计算，即：()0021yIMMyIMyIeNANQGnNGnnpnpnpcx+=(6-7)长沙福元路湘江大桥第 1 联方案比选与施工图设计第 68页 共 108 页0y、ny分别为计算主应力点至换算截面、净截面重心轴的距离；利用上式计算时，当主应力点位于重心轴之上时，取为正；反之，取负；0I、nI分别为换算截面惯性矩、净截面惯性矩；cy由竖向预应力钢筋的预加力产生的混凝土竖向压应力，可按下式计算，即：vpvpecysbAn=6 . 0(6-8)n同一截面上竖向钢筋的肢数；pe竖向预应力钢筋扣除全部预应力损失后的有效预应力；pvA单肢竖向预应力钢筋的截面面积；vs竖向预应力钢筋的间距；（2）验算结果本设计分别取各控制截面i点为计算主应力点， 现将持久状况下各控制截面的混凝土主应力计算结果汇总于附表7中。由表可看出，混凝土主压应力计算值均小于其限值，故满足要求。表表6-36-36-36-3 混凝土主压应力计算混凝土主压应力计算单元位置组合名称类型验算最大应力()容许应力()1I1cLCB15MY-MINOK1896.3266194402I2cLCB15FX-MINOK2291.0513194403I3cLCB15FX-MINOK4827.5155194404I4cLCB15FX-MINOK4847.1853194405I5cLCB15FX-MINOK4962.7951194406I6cLCB15FX-MINOK5171.6214194407I7cLCB15FX-MINOK5522.1572194408I8cLCB17FY-MINOK5381.3378194409I9cLCB17FY-MINOK5433.93711944010I10cLCB15FX-MINOK7185.98321944011I11cLCB15FX-MINOK6584.6821944012I12cLCB17FX-MAXOK6644.7021944013I13cLCB17FX-MAXOK7147.14311944014I14cLCB17FX-MAXOK7557.675119440长沙福元路湘江大桥第 1 联方案比选与施工图设计第 69页 共 108 页续表续表 6-36-36-36-316I16cLCB17FX-MAXOK8110.66091944017I17cLCB17FX-MAXOK8266.88581944018I18cLCB17FX-MAXOK8331.89641944019I19cLCB17FX-MAXOK8301.30341944020I20cLCB17FX-MAXOK8165.11681944021I21cLCB17FX-MAXOK7938.65621944022I22cLCB17FX-MAXOK7626.65921944023I23cLCB17FX-MAXOK7239.68721944024I24cLCB17FX-MAXOK6765.35231944025I25cLCB15FX-MINOK7014.96071944026I26cLCB15FX-MINOK7489.25781944027I27cLCB15FX-MINOK10706.99131944028I28cLCB15FY-MINOK8342.99621944029I29cLCB15FY-MINOK8319.41031944030I30cLCB17MY-MAXOK8374.79051944031I31cLCB17MY-MAXOK8869.01461944032I32cLCB17MY-MAXOK9048.23711944033I33cLCB17MY-MAXOK4662.80381944034I34cLCB17FZ-MAXOK4298.06311944035I35cLCB17FZ-MAXOK8190.44841944036I36cLCB17FZ-MAXOK8132.14011944037I37cLCB17FZ-MAXOK8003.43411944038I38cLCB17FZ-MAXOK7943.15721944039I39cLCB17FZ-MAXOK7929.5081944040I40cLCB17FZ-MAXOK7513.23871944041I41cLCB15FX-MINOK6569.11081944042I42cLCB15FX-MINOK7262.71821944043I43cLCB15FX-MINOK6603.13131944044I44cLCB17FX-MAXOK6449.77251944045I45cLCB17FX-MAXOK6898.55171944046I46cLCB17FX-MAXOK7257.76871944047I47cLCB17MY-MAXOK7532.01241944048I48cLCB17MY-MAXOK7764.69361944049I49cLCB17MY-MAXOK7923.03031944050I50cLCB17MY-MAXOK7990.74461944051I51cLCB17MY-MAXOK7922.90781944052I52cLCB17MY-MAXOK7764.44881944053I53cLCB17MY-MAXOK7531.64511944054I54cLCB17MY-MAXOK7257.2791944055I55cLCB17MY-MAXOK6897.93971944056I56cLCB17MY-MAXOK6449.037819440长沙福元路湘江大桥第 1 联方案比选与施工图设计第 70页 共 108 页续表续表 6-36-36-36-357I57cLCB15MY-MINOK6603.97441944058I58cLCB17MY-MAXOK6643.92521944059I59cLCB17MY-MAXOK8266.68571944060I60cLCB17MX-MAXOK8589.72461944061I61cLCB17MX-MAXOK7959.15341944062I62cLCB17MX-MAXOK7970.55131944063I63cLCB17MX-MAXOK8028.81681944064I64cLCB17MX-MAXOK8155.26381944065I65cLCB17MX-MAXOK4431.51861944066I66cLCB17FZ-MAXOK4296.91171944067I67cLCB17FZ-MAXOK8579.4231944068I68cLCB17FZ-MAXOK9022.66421944069I69cLCB17FZ-MAXOK8840.55831944070I70cLCB17FZ-MAXOK8344.06961944071I71cLCB15FY-MINOK8324.79221944072I72cLCB15FZ-MINOK11600.93931944073I73cLCB15FX-MINOK12025.76011944074I74cLCB15FZ-MINOK7666.04991944075I75cLCB15FZ-MINOK7016.34931944076I76cLCB17FZ-MAXOK6764.05631944077I77cLCB17FZ-MAXOK7238.45261944078I78cLCB17FZ-MAXOK7625.48661944079I79cLCB17FZ-MAXOK7937.54521944080I80cLCB17FZ-MAXOK8164.06771944081I81cLCB17FZ-MAXOK8300.3161944082I82cLCB17FZ-MAXOK8330.97071944083I83cLCB17FZ-MAXOK8266.02171944084I84cLCB17FZ-MAXOK8109.85861944085I85cLCB17FZ-MAXOK7876.24141944086I86cLCB17FZ-MAXOK7556.99611944087I87cLCB17FZ-MAXOK7146.52581944088I88cLCB17FZ-MAXOK6644.14631944089I89cLCB15FZ-MINOK6585.18781944090I90cLCB17FZ-MAXOK5923.7761944091I91cLCB17FZ-MAXOK5313.1131944092I92cLCB17FX-MAXOK5381.12811944093I93cLCB15FX-MINOK5522.56321944094I94cLCB15FX-MINOK5171.93661944095I95cLCB15FX-MINOK4962.99741944096I96cLCB15FX-MINOK4847.30721944097I97cLCB15FX-MINOK2283.10661944098I98cLCB15MY-MINOK2291.000219440长沙福元路湘江大桥第 1 联方案比选与施工图设计第 71页 共 108 页7 挠度验算与预拱度计算7.1概述对梁进行挠度计算是正常使用极限状态计算一项主要的内容，它可避免产生的荷载作用超过容许极限的过大变形。其计算步骤如下：（1）计算出荷载短期效应作用下的挠度sf；（2）计算出考虑荷载长期效应影响的使用阶段挠度lf；（3）判断是否需要设置预拱度，计算和设置；（4）计算出消除自重后的长期挠度最大值maxf，并判断是否满足容许挠度限制要求。7.1.1 荷载短期效应作用下的挠度的计算荷载短期效应作用下的挠度按下面公式进行计算：12sGQQffff=+(7.1)式中：sf荷载短期效应作用下的挠度；Gf结构自重挠度；1Qf汽车荷载挠度；2Qf人群荷载挠度。7.1.2 考虑荷载长期效应影响挠度值及挠度最大值的验算1、按公预规第 6.5.3 条规定，受弯构件在使用阶段的挠度应考虑荷载长期效应下的影响，即按荷载短期效应组合挠度值再乘以挠度长期增长系数。考虑荷载长期效应影响挠度值可按以下公式进行计算：lsff=g(7.2)式中：挠度长期增长系数；sf荷载短期效应作用下的挠度。长沙福元路湘江大桥第 1 联方案比选与施工图设计第 72页 共 108 页挠度长期增长系数可按下列规定取：当采用 C50 以下混凝土时，取 1.60；当采用 C40C80 混凝土时，取 1.451.35，中间强度等级可按直线内插入取用。本桥主梁采用 C50 混凝土，按规定，挠度长期增长系数=1.4125。2、消除结构自重长期挠度最大值的计算可按照以下公式：max12()QQfff=+g(7.3)依据公预规第 6.5.3 条规定，钢筋混凝土和预应力混凝土受弯构件按上述计算的长期挠度值，在消除结构自重产生的长期挠度后梁式桥主梁的最大挠度处不应当超过计算跨径的 1/600；梁式桥主梁的悬臂端不应当超过悬臂长度的 1/300，拱和桁架结构最大挠度处不应当超过计算跨径的 1/800。7.1.3 预拱度的计算和设置当1600llf时，可以不设置预拱度。不符合上述规定时应设置预拱度，按结构自重和 1/2 可变荷载频遇值计算的长期挠度值之和采用。即：121()2GQQfff=+g(7.4)7.2 挠度验算对于本设计，永久作用的长期挠度为施工过程中产生的挠度和成桥后的收缩徐变产生的长期挠度，这些挠度均可通过桥梁的预拱度消除。而表征桥梁刚度的是可变作用的挠度，本设计中可变作用的长期挠度即为汽车荷载和人群荷载的长期挠度。采用 Midas计算得到的各种荷载作用(汽车荷载不考虑冲击系数)产生的挠度列于表 7-1至 7-4。表表 7 7 7 7-1-1-1-1 自重作用下主梁挠度值自重作用下主梁挠度值单位：单位：mmmmmmmm节点荷载DZ节点荷载DZ1自重0.0018自重-0.292自重-0.9219自重-0.703自重-1.8120自重-1.244自重-2.6521自重-2.345自重-3.4422自重-4.046自重-5.8823自重-6.147自重-7.0324自重-9.158自重-6.9625自重-12.539自重-6.1426自重-16.16长沙福元路湘江大桥第 1 联方案比选与施工图设计第 73页 共 108 页续表续表 7-17-17-17-110自重-4.9127自重-20.4911自重-3.5128自重-24.4812自重-2.3629自重-28.0013自重-1.3530自重-30.3514自重-0.6931自重-31.1715自重-0.3732自重-31.5916自重-0.1433自重-31.6517自重0.00-注：上表中负值表示下挠，正值表示上挠表表 7 7 7 7-2-2-2-2 自重作用下自重作用下拱肋拱肋挠度值挠度值单位：单位：mmmmmmmm节点荷载DZ节点荷载DZ66自重0.0077自重-28.1067自重0.6078自重-25.2768自重-0.7079自重-21.8969自重-4.8080自重-17.2270自重-8.5181自重-13.0371自重-13.0382自重-8.5172自重-17.2283自重-4.8073自重-21.8984自重-0.7074自重-25.2785自重0.6075自重-28.1086自重0.0076自重-28.67-注：上表中负值表示下挠，正值表示上挠。由表 7-1 可知在自重作用下，主梁的最大挠度值为 31.65mm， 出现在 33 号节点（中跨跨中处） 。表表 7 7 7 7-3-3-3-3 汽车荷载作用下主梁挠度包络值汽车荷载作用下主梁挠度包络值单位：单位：mmmmmmmm节点荷载最大汽车荷载最小汽车荷载节点荷载最大汽车荷载最小汽车荷载1汽车荷载0.000.0018汽车荷载0.17-0.192汽车荷载0.10-0.2619汽车荷载0.31-0.363汽车荷载0.18-0.5120汽车荷载0.44-0.544汽车荷载0.29-0.7521汽车荷载0.62-0.845汽车荷载0.38-0.9922汽车荷载0.82-1.226汽车荷载0.71-1.7623汽车荷载0.97-1.617汽车荷载0.95-2.2224汽车荷载1.10-2.088汽车荷载1.09-2.3425汽车荷载1.16-2.549汽车荷载1.12-2.1926汽车荷载1.14-2.9610汽车荷载1.07-1.9027汽车荷载1.05-3.3711汽车荷载0.95-1.5328汽车荷载0.87-3.67长沙福元路湘江大桥第 1 联方案比选与施工图设计第 74页 共 108 页续表续表 7-37-37-37-312汽车荷载0.80-1.1929汽车荷载0.64-3.8913汽车荷载0.61-0.8430汽车荷载0.40-3.9614汽车荷载0.43-0.5431汽车荷载0.29-3.9915汽车荷载0.30-0.3632汽车荷载0.23-4.0316汽车荷载0.16-0.1933汽车荷载0.20-4.0417汽车荷载0.000.00-注：上表中负值表示下挠，正值表示上挠。表表 7 7 7 7-4-4-4-4 人群荷载作用下主梁挠度包络值人群荷载作用下主梁挠度包络值单位：单位：mmmmmmmm节点荷载最大人群荷载最小人群荷载节点荷载最大人群荷载最小人群荷载1人群荷载0.000.0018人群荷载0.02-0.022人群荷载0.01-0.0219人群荷载0.03-0.043人群荷载0.02-0.0520人群荷载0.05-0.064人群荷载0.03-0.0721人群荷载0.07-0.095人群荷载0.04-0.0922人群荷载0.09-0.136人群荷载0.08-0.1623人群荷载0.11-0.177人群荷载0.10-0.2124人群荷载0.12-0.228人群荷载0.12-0.2225人群荷载0.13-0.279人群荷载0.12-0.2126人群荷载0.13-0.3110人群荷载0.12-0.1927人群荷载0.11-0.3611人群荷载0.10-0.1528人群荷载0.09-0.3912人群荷载0.09-0.1229人群荷载0.06-0.4113人群荷载0.07-0.0930人群荷载0.04-0.4214人群荷载0.05-0.0631人群荷载0.03-0.4215人群荷载0.03-0.0432人群荷载0.03-0.4216人群荷载0.02-0.0233人群荷载0.03-0.4217人群荷载0.000.00-注：上表中负值表示下挠，正值表示上挠。由表 7-3 可知在汽车荷载的作用下，中跨跨中处（33 号节点）的竖向位移包络值为-4.04mm0.2mm；由表 7-4可知在人群荷载的作用下，中跨跨中处（33 号节点）的竖向位移包络值为-0.42mm0.03mm。由此可得汽车荷载和人群荷载的组合包络值，为-4.46mm0.23mm。依据公预规第 6.5.3 条规定，钢筋混凝土和预应力混凝土受弯构件在消除结构自重产生的长期挠度后，梁式桥主梁的最大挠度处不应超过计算跨径的 1/600，本桥即为 15mm，而消除结构自重长期挠度最大值为（4.04+0.42）1.4125=6.30mm15mm，故主梁满足挠度要求。长沙福元路湘江大桥第 1 联方案比选与施工图设计第 75页 共 108 页表表 7 7 7 7-5-5-5-5 汽车荷载作用下拱肋挠度包络值汽车荷载作用下拱肋挠度包络值单位：单位：mmmmmmmm节点荷载最大汽车荷载最小汽车荷载节点荷载最大汽车荷载最小汽车荷载66汽车荷载0.000.0077汽车荷载0.31-3.5667汽车荷载0.43-0.3778汽车荷载0.60-3.4468汽车荷载0.79-0.8579汽车荷载0.87-3.3669汽车荷载0.98-1.5080汽车荷载1.07-3.0270汽车荷载1.15-2.1081汽车荷载1.16-2.6471汽车荷载1.16-2.6482汽车荷载1.14-2.1072汽车荷载1.06-3.0283汽车荷载0.99-1.5073汽车荷载0.85-3.3684汽车荷载0.78-0.8574汽车荷载0.61-3.4485汽车荷载0.45-0.3775汽车荷载0.30-3.5686汽车荷载0.000.0076汽车荷载0.09-3.43-注：上表中负值表示下挠，正值表示上挠。表表 7 7 7 7-6-6-6-6 人群荷载作用下拱肋挠度包络值人群荷载作用下拱肋挠度包络值单位：单位：mmmmmmmm节点荷载最大人群荷载最小人群荷载节点荷载最大人群荷载最小人群荷载66人群荷载0.000.0077人群荷载0.03-0.3767人群荷载0.06-0.0478人群荷载0.06-0.3768人群荷载0.10-0.0979人群荷载0.10-0.3669人群荷载0.12-0.1680人群荷载0.13-0.3270人群荷载0.14-0.2281人群荷载0.14-0.2871人群荷载0.14-0.2882人群荷载0.14-0.2272人群荷载0.13-0.3283人群荷载0.12-0.1673人群荷载0.10-0.3684人群荷载0.10-0.0974人群荷载0.06-0.3785人群荷载0.06-0.0475人群荷载0.03-0.3786人群荷载0.000.0076人群荷载0.01-0.36-注：上表中负值表示下挠，正值表示上挠。在消除结构自重产生的长期挠度后，拱肋的最大挠度处不应超过计算跨径的 1/800，本桥即为 11.25mm，而消除结构自重长期挠度最大值为（3.56+0.37）1.4125=5.55mm11.25mm，故拱肋满足挠度要求。7.3 预拱度计算计算使用阶段预加力反拱值时，预应力钢筋的预加力应扣除全部预应力损失，长期增长系数取用 2.0。根据表 7-1 至表 7-4，计算中跨预拱度与边跨预拱度如下：1、中跨跨中预拱度长沙福元路湘江大桥第 1 联方案比选与施工图设计第 76页 共 108 页1211()31.65(4.040.42)1.412547.8622GQQfffmm=+=+=g且应做成平顺曲线。2、边跨跨中预拱度计算1211()6.96(2.340.22)1.412511.6422GQQfffmm=+=+=g且应做成平顺曲线。3、拱顶预拱度计算1211()28.10(3.560.37)1.412542.6722GQQfffmm=+=+=g且应做成平顺曲线。长沙福元路湘江大桥第 1 联方案比选与施工图设计第 77页 共 108 页8 施工图设计8.1 概述桥梁的施工图设计是以上毕业设计各节设计计算结果的具体而翔实的工程描述。施工图的绘制应符合中华人民共和国交通部主编的国家标准道路工程制图标准（GB50162-92） 。桥梁设计图依工程规模的大小及重要程度可分为一阶段设计和两阶段设计。其中，将初步设计与施工图设计两者合并进行的称为一阶段设计；两者分开进行上设计者称为两阶段设计。一阶段设计与两阶段设计中的施工图设计内容基本相同，主要包括设计说明、材料数量汇总表、桥型总体布置、上（下）部结构一般构造图、上（下）部结构钢筋构造图（含预应力筋构造及普通钢筋构造） 、伸缩缝布置与构造图及支座布置图、护栏、人行道、照明设施等。材料数量汇总表是全桥设计图中各材料明细表的统计集成，主要用于编制概预算及材料采购。设计材料数量汇总表时，应注意将上、下部材料分开，同时将混凝土和钢筋（材）按不同标号和强度等级统计，各种材料的统计单位与概预算定额单位相配。8.2 总体布置图总体布置图是桥梁的概括体现。连续梁不管采用何种施工方法，其总体布置图的内容原则上是相同的，一般包括立面、平面及横截面三大部分，主要展示桥梁方位与路线的平、纵、横间的衔接关系；桥孔布置与水位、地质、地形、通航（或通车）的相互关系；并展示出桥梁的空间几何形状及各部分的轮廓尺寸。其中，立面图包括桥梁全长、桥梁起（终）点桩号、各孔跨径、基底（顶）标高、桥面设计标高、桥台形式、设计洪水位（或通航径空）及地质剖面图等；平面图应主要示出桥宽、行车道宽、分隔带、护栏及下部结构平面尺寸、锥坡及引道边坡构造形式等；横截面应主要给出桥梁上、下部结构的主要构造尺寸，详见施工图中的总体布置图。8.3 主梁一般构造图本桥主梁为等高度箱型截面梁，其一般构造图主要示出顶（底）板、腹板、中横隔长沙福元路湘江大桥第 1 联方案比选与施工图设计第 78页 共 108 页板及支点横隔梁的详细构造尺寸及位置，梁高及梁底线形变化规律等，并给出主梁材料用量（包括混凝土方量、预应力钢筋及普通钢筋及其他材料用量） ，以便模板、支架的制作设置，详见施工图中的主梁一般构造图。8.4 主梁预应力钢束构造图主梁预应力钢束构造应通过立面图及平面图，着重给出箱梁顶板、腹板及底板预应力钢束的空间位置、钢束起弯点弯终点和锚固点尺寸位置，并通过横截面加以必要的补充描述，以方便施工；同时还应给出各钢束的大样和材料明细表（或称材料用量表） ，详见施工图中的主梁预应力钢束构造图。长沙福元路湘江大桥第 1 联方案比选与施工图设计第 79页 共 108 页9 设计总结通过这次长达三个多月的毕业设计，我学到了很多东西。在设计过程中我翻阅了很多书籍，查看了很多桥梁设计规范，学到了许多新知识，巩固了大学四年来所学的专业知识，对桥梁设计和施工有了更深的了解。在设计过程中，我还学习使用了有限元桥梁计算软件 MIDAS，并对 word、excel 等软件的使用更加熟练。在设计中，我也遇到了很多过很多困难。 我通过上网查资料找书籍、 询问指导老师、请教设计院的设计人员、和同学讨论等等这些方法，最终得到了一一解决；我按照毕业设计任务书和指导书的要求，认真、独立完成了设计任务，努力做到严谨、负责和刻苦钻研，加强了自己独立思考的能力。我觉得在此次毕业设计之后，我的设计能力和创新能力得到了提高，知识面也更加广了，并且对于桥梁的设计也有了很好的了解。这让我对于以后的工作充满了信心。长沙福元路湘江大桥第 1 联方案比选与施工图设计第 80页 共 108 页参考文献1JTJ 001-97，公路工程技术标准S北京：人民交通出版社，19972JTGD62-2004，公路钢筋砼及预应力砼桥涵设计规范S北京：人民交通出版社20043JTGD60-2004，公路桥涵设计通用规范S北京：人民交通出版社，20044JTJ 024-85，公路桥涵地基与基础设计规范S北京：人民交通出版社，19855邵旭东桥梁工程M北京：人民交通出版社，20076范立础，顾安邦桥梁工程(上、下册)(土木工程专业用)M北京：人民交通出版社，20027姚玲森 桥梁工程(公路与城市道路工程专业用)M 北京：人民交通出版社， 20088颜东煌，田仲初，李学文桥梁结构电算程序设计 M北京：湖南大学出版社，20029李传习，夏桂云大跨度桥梁结构计算理论M北京：人民交通出版社，200210周念先桥梁方案比选M北京：人民交通出版社，199711王文涛刚构连续组合梁桥M北京：人民交通出版社，199512范立础预应力混凝土连续梁桥M北京：人民交通出版社，199913林元培斜拉桥M北京：人民交通出版社，200614陈宝春钢管混凝土拱桥设计与施工 M北京：人民交通出版社，199915严国敏现代悬索桥M北京：人民交通出版社，200216邵旭东桥梁设计百问M北京：人民交通出版社，200317叶见曙结构设计原理(第二版)M北京：人民交通出版社，200518陈忠延土木工程专业毕业设计指南（桥梁工程专业）M北京：人民交通出版社，200219Wei-xin Ren， Hong Hao，Xin-Qun Zhu Structuaral Condition Assessment Monitoringand Improvement MBeijing：Science Press，2007.20易建国桥梁计算实例集混凝土简支梁（板）桥M北京：人民交通出版社，1991长沙福元路湘江大桥第 1 联方案比选与施工图设计第 81页 共 108 页致谢通过三个月的毕业设计，我学到了很多知识。在毕业设计过程中，我熟悉了 Midas软件，学习软件过程既巩固了我已学的知识也学习到了新的专业知识，熟悉了桥梁设计的原理、方法，以及如何使用规范来进行桥梁设计，并进一步熟悉了 CAD 绘图软件。在毕业设计过程中，我得到了指导老师李传习老师和张玉平老师孜孜不倦的指导和耐心仔细的讲解问题。使我能很好的发现并且解决毕业设计过程中遇到的困难。李老师和张老师的帮助使我的毕业设计能顺利完成。在此，我向指导老师表示衷心的感谢，感谢他们的耐心辅导、谆谆教诲和无私奉献，使我成为具有一定桥梁专业知识的合格大学生！彭柱2011 年 6 月长沙福元路湘江大桥第 1 联方案比选与施工图设计第 82页 共 108 页毕业设计毕业设计( ( ( (论文论文) ) ) )开题报告开题报告题目：题目：长沙福元路湘江大桥第长沙福元路湘江大桥第 1 1 1 1 联方案比选与联方案比选与施工图设计施工图设计课课 题题 类类 别：别： 设计设计 论文论文 学学 生生 姓姓 名：名：彭柱彭柱学学号：号：200718030420071803042007180304200718030413131313班班级：级：桥土桥土 0704070407040704 班班专业（全称专业（全称） ：土木工程专业（桥梁工程方向）土木工程专业（桥梁工程方向）指指 导导 教教 师：师：李传习李传习 张玉平张玉平2011201120112011年年 6 6 6 6 月月 长沙福元路湘江大桥第 1 联方案比选与施工图设计第 83页 共 108 页一、本课题设计（研究）的目的：1)对毕业生的要求1.通过毕业设计对专业知识进行系统的复习和巩固， 能熟练自主地运用所学知识解决设计中遇到的问题，培养学生分析问题和解决问题的能力；2.通过桥梁毕业设计， 熟练掌握各种基本软件， 比如 WORD、 EXCEL、 AUTOCAD、MIDAS、桥梁博士等；3.能熟练使用工程绘图软件进行工程绘图， 能应用计算机对连续梁桥成桥阶段和施工过程进行计算和分析；4.树立严谨的工作作风，正确的设计思想以及认真负责，敢于创新的态度。解决常见跨度桥梁的设计与计算，为桥梁建设的发展贡献自己的力量2)工程背景介绍福元路湘江大桥位于银盆岭大桥与三汊矶大桥之间。西起银杉路，接长望路，跨潇湘大道，景观道，东跨湘江大道后街盛世路，通芙蓉北路，全长 3575 米。本设计只做第一联。3)工程使用要求：1.设计荷载：公路级2.人群荷载：3.0KN/3.桥梁全长：180m4.桥面宽度：17.5m1.5m2(人行道）+0.25m2(防撞栏杆）+14 米（行车道）5.通航等级：无二、 设计（研究）现状和发展趋势（文献综述） ：1)文献综述随着社会的发展，人们对交通设施的要求越来越高，城市桥梁要求桥梁有良好的力学性能、平顺的桥面以及较少的伸缩缝构造，以利于行车舒适性。由于预应力混凝土连续梁桥是预应力桥梁中的一种，它具有整体性能好，结构刚度大，变形小，长沙福元路湘江大桥第 1 联方案比选与施工图设计第 84页 共 108 页抗震性能好，特别是主梁变形扰曲线平缓，桥面伸缩缝少，行车舒适等优点。因此在城市桥梁建设中，它发挥了其独特的优势，成为城市桥梁建设的首选方案。我国自 50年代中期开始修建预应力混凝土梁桥，至今已有 50 多年的历史，比欧洲起步晚，但近年来发展迅速，在预应力混凝土桥梁的设计、结构分析、试验研究、预应力材料及工艺设备、施工工艺等方面日新月异，预应力混凝土梁桥的设计技术与施工技术都已达到相当高的水平。虽然我国的预应力混凝土连续梁在不断地发展，然而与国际先进水平仍存在一定差距。 想要赶超国际先进水平,我们仍然需要发挥吃苦耐劳， 刻苦钻研，努力奋斗，不断创新的精神。只有这样，中国的桥梁建设才能在科学技术飞速发展的当代桥梁建设上占有一席之地。连续梁桥是大桥引桥中最常用的桥型，因为其经济适用，行车平顺，后期维护费用低，在我国得到了广泛的使用；连续梁桥是中等跨径桥梁中常用的一种桥梁结构，预应力混凝土连续梁桥是其主要结构形式，它具有接缝少、刚度好、行车平顺舒适等优点，在 30-120m 跨度内常是桥型方案比选的优胜者。两跨或两跨以上的连续梁桥，属于超静定体系。连续梁在恒活载作用下， 产生的支点负弯矩对跨中正弯矩有卸载的作用，使内力状态比较均匀合理，因而梁高可以减小，由此可以增大桥下净空，节省材料，且刚度大，整体性好，超载能力大，安全度大，桥面伸缩缝少，并且因为跨中截面的弯矩减小，使得桥跨可以增大。连续箱梁桥的施工方法多种多样，必须因时因地，根据安全经济、保证质量、降低造价、缩短工期等方面因素综合考虑选择。一般常用的方法有：立支架就地现浇、预制拼装（可以整孔、分段串联）、悬臂浇筑、顶推、用滑模逐跨现浇施工等。其中,现浇预应力箱梁常用的施工方法又有满堂支架法、移动模架法和悬臂浇筑法等。而采用移动模架施工是近几年兴起的一种适用于预应力混凝土连续梁桥的新工艺。相对于桥梁上部结构施工的悬臂浇筑、悬臂拼装施工以及逐跨施工、顶推施工、导梁拼装施工和转体施工等方法，移动模架施工具有结构合理、材料用量省、不需预制场地、工序程序化、质量可靠和整体性好等特点。特别是对于中小跨径连续梁桥，该工艺方法为施工现代化创造了优良的条件，值得推广和应用。另外，在设计预应力连续梁桥时，技术经济指标也是一个很关键的因素，它是设计方案合理性与经济性的标志。目前，各国都以每平方米桥面的三材（混凝土、预应力钢筋、普通钢筋）用量与每平方米桥面造价来表示预应力混凝土桥梁的技术经济指长沙福元路湘江大桥第 1 联方案比选与施工图设计第 85页 共 108 页标。但是，桥梁的技术经济指标的研究与分析是一项非常复杂的工作，三材指标和造价指标与很多因素有关，例如：桥址、水文地质、能源供给、材料供应、运输、通航、规划、建筑等地点条件；施工现代化、制品工业化、劳动力和材料价格、机械工业基础等全国基建条件。同时，一座桥的设计方案完成后，造价指标不能仅仅反应了投资额的大小，而且还应该包括整个使用期限内的养护、维修等运营费用在内。通过同其他桥