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下坝双线大桥施工图设计,双线,大桥,施工图,设计
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下坝双线大桥施工图设计11方案拟订与比选方案拟订与比选1.1 工程使用要求工程使用要求1.1.1 技术标准技术标准下坝双线大桥必须遵照“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。主要技术标准如下：（1）设计荷载：公路-I 级，人群荷载 3.5 kN/m2；（2）桥面宽度：全桥宽 37m，双幅(0.5m 中央分隔带)，两侧人行道净宽均为1.75m；（3）桥面横坡：双向 2%；（4）桥面纵坡：2%。1.1.2 采用规范采用规范（1）JTG B012003公路工程技术标准简称标准（2）JTG D602004公路桥涵设计通用规范简称公通规（3）JTJ02485公路桥涵地基与基础设计规范简称公基规（4）JTG D622004公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范简称公预规（5）JTJ0412000公路桥涵设计施工技术规范简称公规1.2 设计方案设计方案1.2.1 方案一方案一： （56+80+56）m 预应力混凝土连续梁桥预应力混凝土连续梁桥预应力混凝土连续梁桥是一种以受弯为主，在竖向荷载作用下无水平反力的结构。它在荷载作用下，支点截面产生负弯矩，从而大大减小了跨中的正弯矩，跨越能力大，适用于桥基良好的场合。预应力结构通过高强钢筋对混凝土预压，不仅充分发挥了高强材料的特性，而且下坝双线大桥施工图设计2提高了混凝土的抗裂性，促使结构轻型化，因而预应力混凝土结构具有比钢筋混凝土结构大得多的跨越能力。下坝双线大桥施工图设计方案一选为预应力混凝土变截面连续梁桥。 桥型整体布置：56m+80m+56m，边中跨比为 0.7。桥宽 37.0m,由上下分离的两个单箱单室箱型截面组成。箱梁根部梁高 5m，跨中梁高 2.4m，箱梁顶板宽 18.25m，底板宽 10.00m，翼缘板悬臂长 4m,顶板厚度为 28cm，腹板厚度为 50cm。跨中底板厚度为 50cm，根部底板厚度为 50cm，连续箱梁的底曲线采用二次抛物线。各跨箱梁在支点、跨中截面各设一道横隔板。根据地质资料，桥址处地层从上到下依次是：卵石，强风化粉砂岩，中风化粉砂岩，微风化粉砂岩。桥址处地质稳定，无不良地质现象。基岩埋置较深，因此全桥桥墩基础均采用钻孔灌注摩擦桩，其中边跨采用钢筋混凝土双圆柱式桥墩，桩身直径为2m,中跨两墩桩基两排共 4 根 D300cm 钻孔灌注桩；桥墩为 D250cm 圆形形实体墩下坝双线大桥，采用悬臂浇筑法施工。桥型布置及截面形式和尺寸见图 1.1 与图 1.2：1图 1.1下坝双线大桥施工图设计3图 1.21.2.2 方案二方案二： （538.4）m 预应力混凝土连续预应力混凝土连续小箱梁小箱梁桥桥下坝双线大桥施工图设计方案二采用 538.4m等截面连续梁桥。上部结构采用分离式桥面布置，跨径为 38.4m 的预应力混凝土小箱梁先预制简支安装，后形成连续结构，五跨一联，边跨设有伸缩缝。单幅桥梁由 6 片梁组成。主梁间距为 3.1m，箱梁预制高度为 1.5m,边，中梁预制宽度为 1.8m,翼板间留有 0.60m 的现浇湿接缝，边梁外翼板设有 0.125m 宽现浇板。 边中梁预制断面相同，腹板厚度为 0.18m,箱梁顶板与底板厚度均为 0.18m.施工方法才采用预制箱梁逐孔架设法。桥型布置及截面形式和尺寸见图 1.3 和图1.4。图 1.3下坝双线大桥施工图设计4图 1.41.3 方案对比方案对比桥梁工程须遵照“安全、适用、经济和美观”的基本原则进行设计，同时应充分考虑建造技术的在桥梁设计中要求桥梁技术先进、安全可靠、适用耐久、经济合理。 随着和谐社会的提出和公众环保意识的提高， 生态环保已经成为一种不可或缺的考虑因素。 建设在城市中的桥梁还特别注重美观大方， 即遵循我国桥梁设计中还要满足美观、环境保护和可持续发展的原则。由此，对于一定的建桥条件，根据侧重点的不同可能会做出基于基本要求的多种不同设计方案， 只有通过技术经济等方面的综合比较才能科学的得出最合适的设计方案。在桥梁设计中，基本设计原则如下：(1) 适用耐久桥上应保证桥梁在 100 年的设计基准期内正常使用； 桥面宽度满足当前以及今后规划年限内的交通流量；桥梁结构在通过设计荷载时不出现过大的变形和过宽的裂缝；应考虑不同的环境类别对桥梁耐久性的影响；在选择材料、保护层厚度、阻锈等方面满足耐久性的要求；桥跨结构下面有利于泄洪、通航等要求。因为该桥跨常州市京杭运河，所以要考虑通航要求和锈蚀对结构的影响。(2) 安全可靠对于设计的桥梁结构在强度和稳定方面应有足够的安全储备； 防撞栏杆应有足够的高度和强度，人与车流之间应做好防护栏、防止车辆撞入人行道或破坏栏杆而落入桥梁；对于交通繁忙的桥梁，应设计好照明设施，并有明确的交通标志，两端引桥坡度不宜太陡，以避免发生车辆碰撞等引起的车祸；对于修建在地震区的桥梁，应按抗震要求采取防撞措施，对于河床易变迁的河道，应设计好导流措施，防止桥梁基础底部被过度的冲刷等。下坝双线大桥施工图设计5(3) 技术先进桥梁设计应体现现代桥梁建设的新技术。积极采用国内外的新结构、新材料、 新工艺和新设备，以便于桥梁的建造和架设、减少劳动强度、加快施工进度、提高施工效率、保证工程质量和施工安全。充分利用最新科学技术成就，把学习和创新结合起来，淘汰和摒弃原来落后和不合理的东西，只有这样才能提高我国的桥梁建设水平，赶超世界先进水平。(4) 经济性桥梁设计应遵循因地制宜、就地取材和方便施工的原则，经济的桥型应该是造价和使用年限内养护费用综合最省的桥型，设计中应充分考虑维修的方便和维修费用少，维修时尽可能的不中断交通、或中断交通的时间最短。(5) 美观一座桥梁应具有优美的外形，结构布置必须精炼，并在空间上有和谐的比例。 桥型应与周围的环境向协调，城市桥梁和旅游区的桥梁，可比较对多的考虑建筑艺术上的要求。合理的结构布置和轮廓是美观的主要因素，结构细部的美学处理十分重要，另外，施工质量对桥梁的美观也有影响。(6) 环境保护和可持续发展桥梁设计必须考虑环境保护和可持续发展的要求，包括生态、水、空气、噪音等方面，应从桥位布置、基础方案、墩身外形、上部结构施工方法、施工组织设计等方面全面考虑环境要求，采取必要的工程控制措施，并建立环境监测保护体系，将不利影响减至最小。下坝双线大桥施工图设计6表表 1-1 方案比选表方案比选表方案一 预应力混凝土连续梁桥（56m+80m+56m）方案二 预应力混凝土连续梁桥（538.4m）经济性变截面梁经济性好,采用悬臂浇筑法施工，不需要大型施工设备，挂篮经济合理。采用工厂化生产，数量大时更经济。适用性行车舒适。主跨 80m，能保证泄洪要求，变截面梁节约材料，变截面布置适合悬臂施。工连续梁行车舒适，跨径布置适宜，采用预制法需要大型预制地。安全性采用箱梁断面，刚度大，施工安全。桥营运后期需更换支座。施工稳固性好。预制梁法安全性高。营运后期需更换支座。美观性桥型简洁美观，比例和谐，具有曲线美，与周围环境协调线条简单大方从受力合理，安全适用，经济美观的角度综合考虑，方案一为最佳推荐方案， 即（56+80+56）m 变截面箱型连续梁桥。下坝双线大桥施工图设计72毛截面几何特性计算毛截面几何特性计算2.1 基本资料基本资料2.1.1 主要技术指标主要技术指标桥型布置：56m+80m+56m 变截面连续梁桥（图 2.1）桥面净宽：半幅桥为 1.75m(人行道)+0.5m(防撞栏杆+15.5m(行车道)+0.5/2m(中央分隔带)，全桥宽 37m；设计荷载：公路-I 级，人群荷载 3.5 kN/m2；地震烈度：地震峰值加速度0.05g,地震动反应特征周期0.35s.设计水位：1/300；桥面纵坡：2%（单向坡） ；桥面横坡：2%（双向坡） ；图图 2.1主梁横截面图（单位：主梁横截面图（单位：mm）2.1.2 材料规格材料规格主梁：采用 C55 混凝土，容重为 25kN/m3，弹性模量取 3.55107kPa；桥面铺装：采用防水混凝土垫层及 10cm 的沥青混凝土面层容重为 25kN/m3；防撞护栏：按 12.5kN/m 计入恒载；横隔板：采用 C55 混凝土，容重为 25kN/m3，弹性模量取 3.55107kPa。下坝双线大桥施工图设计82.2 结构计算简图结构计算简图2.2.1 结构离散原理结构离散原理1、计算模型应尽量符合实际结构，2、保证结构体系几何不变，避免出现与结构受力不符的多余联结3、在合理模拟的前提下减少不必要的节点数目，以缩短计算时间2.2.2 杆系单元划分原则杆系单元划分原则根据结构的构造特点，实际问题的需要和计算精度要求来决定。2.2.3 节点的设置位置节点的设置位置1、各关键控制截面处，构件的交接点，转折点，截面突变处。2、不同材料结合处，所有支承点，施工缝处3、等直截面直杆：取自然交接点处，中间节点则根据验算截面的要求以及求影响线时单位力作用点的要求确定。全桥三跨共取 76 个单元，77 个结点，单元长度有 1m，2.5m 和 3m。桥墩简化为活动和固定铰支座。结点 x、y 坐标按各结点对应截面的形心点的位置来确定。结构离散简图，如图 2.2 所示图 2.21/2 跨径的结构离散图下坝双线大桥施工图设计92.3 毛截面几何特性计算毛截面几何特性计算根据结构离散图，利用 MIDAS/CIVIL 软件划分主梁单元并计算 177 号顺桥向节点处的截面特性和 176 号顺桥向单元重量，由于结构对称，现只列出 138 号单元各截面的几何特性值和单元重量，具体结果见表 2-1、表 2-2。结点各控制截面几何特性和单元几何特性，分别见表 2-1 和表 2-2。表表 2-1 截面特性计算截面特性计算节点编号截面面积(m2)截面抗弯惯矩(m4)中和轴到上缘的距离（m）中和轴到下缘的距离（m）梁高（m）左边支点12.89511.44161.08871.31132.4边跨 1/412.89511.44161.08871.31132.4边跨 1/213.168514.88751.21731.45622.6735边跨 3/413.988928.21111.60511.88893.494左墩顶15.49565.09152.32312.67695中跨 1/413.510319.88621.37861.63683.0154中跨跨中12.89511.44161.08871.31132.4下坝双线大桥施工图设计103内力计算及组内力计算及组合合3.1 作用作用3.1.1 结构重力结构重力作用作用(1) 主梁自重按=26kN/m3的容重， 以计主梁自重的形式计入恒载中。 且在各支点和中跨跨中截面各设一道横隔梁，其重量按集中荷载计算。按=26kN/m3的容重，以计主梁自重的形式计入恒载中。且在各支点处各设一道横隔梁（具体布置在 1、23、56、77 号结点） ，其重量按非结点荷载计算。1、23、56、77 号结点处横隔梁重：（7.42.45-210.20.5-20.250.250.5-0.50.750.75-1.250.75+20.30.30.5）0.227=87.1367kN（2）二期恒载：桥面铺装采用 10cm 厚沥青混凝土，重度为 24kN/m3，q1=0.115.524=37.2kN/m护栏采用新泽西护栏，每幅桥的护栏按 0.5m3的钢筋混凝土记，换算为重度q2=12.5kN/m（具体尺寸见下图）将桥面系荷载作为二期恒载以均布荷载的形式加在主梁上。q=q1+q2=37.2+12.5=49.7kN/m下坝双线大桥施工图设计113.1.2 支座不均匀沉降支座不均匀沉降支座不均匀沉降应根据各墩位处地质情况以及基础的布置形式和支座反力大小按基础工程以及有关规范的规定来计算，这里假定中间两桥墩相对两边桥台下沉2cm 计要求来取用。3.1.3 活载活载作用作用（1）汽车荷载为公路级，车道荷载的均布荷载标准值 q 为 10.5kN/m。集中荷载标准值随计算跨径而变，当计算跨径小于或等于 5m 时，PK为 180kN；计算跨径大于或等于 50m 时，PK为 360kN；计算跨径在 5m-50m 之间时，PK值采用直线内插求得。对于多跨连续结构，PK按照最大跨径为基准取值2。该桥最大跨径为 80m， 则集中荷载 PK为 360kN。（2）人群荷载为 3.5 kN/ m2。3.2 主梁恒载内力计算及影响线计算主梁恒载内力计算及影响线计算利用 MIDAS/CIVIL 软件模拟整个施工过程， 可得到成桥后各控制截面的内力值，如表 3-1 和表 3-2 所示。各控制截面主梁内力图和变形图，如图 3.1图 3.4。表表 3-1 一期一期恒载引起的恒载引起的结构重力结构重力内力内力节点/截面编号剪力(kN)弯矩(kNm)左边支点-4588.680边跨 1/4440.3731112.36边跨 1/25161.97-7999.9边跨 3/49376.8-95045.01左墩顶-14382.25-278306.43中跨 1/4-6464.63-61481.34中跨跨中0-521.13下坝双线大桥施工图设计12表表 3-2 施加二期恒载后结构重力内力施加二期恒载后结构重力内力节点/截面编号剪力(kN)弯矩(kNm)左边支点-4744.640边跨 1/4532.9131960.71边跨 1/25552.60-10584.26边跨 3/49965.72-103212.90左墩顶-15652.60-297106.66中跨 1/4-7287.32-58524.52中跨跨中015038.93表表 3-3 结构重力作用下支反力结构重力作用下支反力支撑节点支撑反力水平力（kN）竖向力（kN）左边跨04444.797426左桥墩030184.017675右桥墩030184.017675右边跨04444.797426图 3.1 一期恒载作用下的主梁弯矩图下坝双线大桥施工图设计13图 3.2 一期恒载作用下的主梁剪力图图 3.3 施加二期恒载后的主梁弯矩图图 3.4 施加二期恒载后的主梁剪力图下坝双线大桥施工图设计14图 3. 5 恒载作用下主梁位移变形图3.3 主梁活载内力计算主梁活载内力计算3.3.1 车道横向分布调整系数车道横向分布调整系数车道横向分布调整系数可近似计算为：车道数车道横向折减系数偏载系数单幅桥，四车道横向折减系数为 0.67，偏载系数可近似计算为 1.15横向分布调整系数为 40.671.15=3.0823.3.2 冲击系数冲击系数根据公桥规24.3.2 中的规定，使用于连续梁的结构基频计算公式如下：cc21m2616.13EIlf（3-1）cc22m2651.23EIlf（3-2）G/gmc（3-3）式中 ：1、2基频 Hz，计算连续梁冲击力引力的正弯矩效应和剪力效应时，采用1；计算连续梁 冲击力引起的负弯矩效应时，采用2；l结构的计算跨径（m） ；E结构材料的弹性模量（Pa） ；下坝双线大桥施工图设计15cI结构跨中截面的截面惯矩（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） ；G结构跨中处延米结构重力（/N m） ；g重力加速度，29.81(/)gm s。其中：9.8110259.5042G/gm3c=24220.693Kg/m10c122c13.61613.6163.45 1011.4221.36762m2 3.14 8024220.693EIfl10c222c23.65123.6513.45 1011.4222.37352m2 3.14 8024220.693EIfl冲击系数=0.05（适用于1.5Hz）冲击系数=0.1767 -0.0157（适用于 1.5Hz14Hz）则：1=0.052=0.1767 2-0.0157=0.1767 2.37350.0157=0.1370本设计采用平面杆系有限元程序计算，为方便起见，在计算中冲击系数偏安全地统一取较大值，即为 0.13703.3.3 主梁活载内力计算结果主梁活载内力计算结果由 MIDAS/CIVIL 软件计算所得公路级汽车荷载和人群荷载作用下，各个节点的位移和截面的内力值， 由于结构对称， 现只列出138号单元的内力值， 如表3-3表 3-4 所示以及主梁内力图、 位移图， 内力包络图和各控制截面影响线图形， 如图 3.6图 3. 9 所示。下坝双线大桥施工图设计16表表 3-3 移动荷载引起的主梁最大内力移动荷载引起的主梁最大内力单元号节点号汽车荷载 Max人群荷载 Max剪力（kN）弯距（kNm）剪力（kN）弯距（kNm）左支点1622.96042.4402627.286521.5942.99357.19边跨 1/461016.1723358.6256.051337.0571066.7824121.357.891386.29边跨 1/2121749.5626191.8891.411572.51131910.0824834.51101.411495.78边跨 3/4162391.0917282.1135.55996.91172552.514186.43148.21804.79左墩顶23371.217886.5622.01513.4724371.377564.6422.03493.52中跨 1/432598.3816694.1532.37804.0433689.5919053.6835.87974.98中跨跨中381273.0126691.5363.231610.89391318.4726722.1363.231610.89表表 3-4 移动荷载引起的主梁最小内力移动荷载引起的主梁最小内力单元号节点号汽车荷载 Min人群荷载 Min剪力（kN）弯距（kNm）剪力（kN）弯距（kNm）左支点1-2599.130-126.5402-2367.78-1838.1-112.13-127.32边跨 1/46-1542.56-9190.51-65.34-636.597-1481.81-9803.22-62.2-679.03边跨 1/212-815.86-17768.33-30.89-1230.7513-694.9-19606.43-25.94-1358.07边跨 3/416-396.75-25126.06-15.29-1740.6617-316.64-27500.13-13.01-1932.13左墩顶23-3343.19-44733.7-221.51-3624.0724-3291.14-42040.49-216.54-3407.12中跨 1/432-2257.89-13192.54-127.09-824.8833-2104.4-11903.19-115.63-733.98中跨跨中38-1364.57-9253.82-68.22-733.9839-1318.47-9077.2-65.68-733.98下坝双线大桥施工图设计17图 3.6 汽车荷载引起的主梁弯矩包络图图 3.7 汽车荷载引起的主梁剪力包络图图 3.8 人群荷载引起的主梁弯矩包络图下坝双线大桥施工图设计18图 3.9 人群荷载引起的主梁剪力包络图3.4 温度及支座沉降次内力的计算温度及支座沉降次内力的计算3.4.1 荷载信息荷载信息（1）温度作用分为均匀温度作用和梯度温度作用。均匀温度作用是指长年气温变化导致桥梁沿纵向均匀的移动，当结构的位移受到约束时就会引起温度次内力。 计算桥梁结构因均匀温度作用引起外加变形或约束变形时， 应从结构受到约束时的结构温度作为起点，计算结构最高和最低有效温度的温度效应。梯度温度作用是在太阳辐射的作用下，结构沿梁高度方向形成非线性的温度梯度，导致结构产生温度次内力。温度应力可按一般结构力学或有限元方法进行计算，计算时一般采用以下假定：1沿桥长的温度分布是均匀的。2混凝土是弹性均质材料。3梁变形服从平截面假定。4竖向温度应力和横向温度应力可分别计算，最后叠加。用矩阵位移法求解温度效应时，温度变化引起的结点荷载向量 eF为：下坝双线大桥施工图设计19 00()0()0iciijcjjNEAyQMEIFNEAyQEIM（3-4）式中：cy形心纵坐标；0y=0 处方程，( ) ( )()ccht y b yyy dyy0A；（3-5）变形曲率，( ) ( )()cht y b yyy dyI。（3-6）按矩阵位移法可求得温度次内力及次应力。温度自应力为平衡应力，根据变形协调原理，可由下式求得：0( )( )()syEt yy（3-7）由上分析可见，程序计算的关键在于计算式（3-5） 、 （3-6） 。由于桥梁截面宽度( )b y一般不能写成连续函数， 而温度场( )t y一般也不是连续形式， 可用分段折线来近似( )t y，这样可使用类似于节线法的方法来描叙截面的温度场。式（3-5） 、 （3-6）可写成数值积分的形式，以便于程序运算，见式（3-8） 、 （3-9） ：1( ) ( )()niciit i b iyyyI（3-8）011( ) ( )()( ) ( )()nniciciciiit i b iyyyyt i b iyyyAI（3-9）本设计中计算结构均匀温度效应时，升温温差为 12.7，降温温差为 13.1，由于连续梁桥结构不会约束桥梁纵向均匀位移，所以结构在均匀温度作用下不会产生内力；考虑桥面板由于日照温差产生的梯度温度效应，梯度温度根据公桥规2第 4.3.10条规定，温度基数 T1 为 14，T2 为 5.5，竖向日照反温差为正温差乘以-0.5。梁高均大于 400mm， 则 A 值取 300mm。 如图 3.10 所示。 按照以上规定由 MIDAS/CIVIL软件可算出不均匀温度引起的内力。下坝双线大桥施工图设计20T T1 1T T2 2t100A上部结构高度H只用于钢梁图 3.10 非线性温度示意图2）根据公路桥涵地基与基础设计规范3规定：1墩台均匀总沉降（cm）值（不包括施工中的沉降）为 2.0L。2相邻墩台均匀总沉降（cm）值（不包括施工中的沉降）为 1.0L。其中 L 为相邻墩台间最小跨径长度，以 m 计。跨径小于 25m 时仍以 25m 计算。该设计相邻墩台间最小跨径长度为 56m，所以根据规范计算所得，每个墩台所允许的沉降值为 4cm。由于连续梁桥若地基发生过大的不均匀沉降，可以通过调整墩顶支座的高程，抵消下沉来补救。所以通过 MIDAS/CIVIL 软件模拟三跨连续梁桥四个支点中的每个支点分别下沉 2cm，其余的支点不动，所得到的内力进行叠加，取最不利的内力包络图。3.4.2 温度次内力计算温度次内力计算利用 MIDAS/CIVIL 软件模拟主梁在梯度正温差和梯度反温差作用的工况，可得到成桥状态下各个节点的位移和截面的内力值，如表 3-53-6 所示以及主梁内力图，如图 3. 11图 3. 14 所示表表 3-5 梯度正温差引起的主梁内力梯度正温差引起的主梁内力节点/截面编号剪力(kN)弯矩(kNm)左支点-148.220边跨 1/4-148.222223.35边跨 1/2-148.224298.47边跨 3/4-148.226077.14左墩顶08300.49中跨 1/408300.49中跨跨中08300.49下坝双线大桥施工图设计21表表 3-6 梯度梯度反反温差引起的主梁内力温差引起的主梁内力节点/截面编号剪力(kN)弯矩(kNm)左支点74.110边跨 1/474.11-1111.67边跨 1/274.11-2149.23边跨 3/474.11-3038.57左墩顶0-4150.24中跨 1/40-4150.24中跨跨中0-4150.24图 3. 11 梯度正温差引起的弯矩包络图图 3.12 梯度正温差引起的剪力包络图下坝双线大桥施工图设计22图3.13 梯度反温差引起的弯矩包络图图 3.14 梯度反温差引起的剪力包络图3.4.3 基础沉降引起的内力计算基础沉降引起的内力计算基础沉降计算时应考虑多种沉降工况，考虑每个墩台分别沉降 2cm，进行组合可得到多种情况，利用 MIDAS/CIVIL 软件可模拟基础沉降工况，可得到成桥状态下各个节点的位移和截面的内力值，如表 3-7表 3-8 所示以及主梁内力图和位移图，如图 3.15 和图 3.16 所示。表表 3-7 基础沉降引起的主梁最大内力基础沉降引起的主梁最大内力节点/截面编号剪力(kN)弯矩(kNm)左支点330.310边跨 1/4330.314957.14边跨 1/2330.229583.8边跨 3/4329.9613549.52左墩顶462.5518506.66下坝双线大桥施工图设计23表表 3-8 基础沉降引起的主梁最小内力基础沉降引起的主梁最小内力节点/截面编号剪力(kN)弯矩(kNm)左支点-330.480边跨 1/4-330.48-4954.7边跨 1/2-330.38-9579.08边跨 3/4-330.13-13542.84左墩顶-462.55-18497.53中跨 1/4-462.35-8783.93中跨跨中-462.55-4530.02图 3.15 基础沉降引起的主梁弯矩包络图图 3.16 基础沉降引起的主梁剪力包络图下坝双线大桥施工图设计243.5 作用效应组合作用效应组合3.5.1 作用效应组合的原理作用效应组合的原理公路桥梁结构设计应考虑结构上可能同时出现的作用， 按承载能力极限状态和正常使用极限状态进行作用效应组合，取其最不利的组合进行设计，作用效应组合原则如下：1）只有在结构上可能同时出现的作用，才进行其效应的组合。当结构或结构构件需要做不同受力方向的验算时，则应以不同方向的最不利效应组合进行组合。2）当可变作用的出现对结构或结构构件产生有利影响时， 该作用不应参与组合。实际不可能同时出现的作用或同时参与组合概率很小的作用， 不考虑其作用效应的组合。3）施工阶段作用效应的组合，应按计算需要及结构所处条件而定，结构上的施工人员和施工机具设备均应作为临时荷载加以考虑。4）多个偶然作用不同时参与组合。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，按公桥规2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。MIDAS/CIVIL 软件会根据所考虑的工况自动组合生成承载能力极限状态的基本组合、正常使用极限状态的短期效应组合、正常使用极限状态的长期效应组合和正常使用极限状态的弹性阶段应力验算组合的三种荷载组合。在本设计中， 根据以上的组合原则和设计中的实际情况， 主要考虑以下三种组合：基本组合，即永久作用的设计值效应与可变作用的设计值效应相组合。短期作用效应组合，即永久作用标准值效应与可变作用频遇值效应相组合。长期作用效应组合，即永久作用标准值效应与可变作用准永久值效应相组合。3.5.2 承载能力极限状态内力组合承载能力极限状态内力组合基本组合：考虑永久作用：结构重力（包括施工阶段的将结构自重、永久荷载、收缩徐变和预应力效应） 、基础沉降；考虑可变作用：汽车荷载、人群荷载、温度梯度作用下坝双线大桥施工图设计25则基本组合作用效应表达式为：0012mnudGiGikQiQlkcQjQjkijSSSS(3-10)或0012mnudGidQldcQjdijSSSS(3-11)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，按公桥规2JTG 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第个永久作用效应的分项系数，应按公桥规2JTG D60-2004 表 4.1.6 的规定采用；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；尚有四种及多于四下坝双线大桥施工图设计26种的可变作用参与组合时，取c=0.50。由于结构对称，现将承载能力极限状态下 1-38 号单元各控制截面的效应组合值列于下表 3-9 所示，内力如图 3.17 和图 3.8 所示。表表 3-9 承载能力极限状态最不利组合承载能力极限状态最不利组合单元号节点号最大内力最小内力剪力（kN）弯距（kNm）剪力（kN）弯距（kNm）左支点1-4994.890-10025.4802-3781.2626454.72-8478.4713217.32边跨 1/461903.980823.42-2144.6828088.2372379.1481657.07-1653.7726563.27边跨 1/2128993.9441719.334935.07-32546.051310469.2819536.026349.39-56450.23边跨 3/41615237.43-75936.5910835.46-151920.281716799.15-116723.6512271.75-192687.54左墩顶23-18007.5-314033.32-23942.95-410837.8224-17523.81-296196.23-23381.08-388051.68中跨 1/432-7639.62-19935.49-12279.35-72389.7533-6252.797268.94-10796.41-45476.94中跨跨中381652.1680882.72-2650.2323398.39392120.8881159.34-2180.5223876.64图 3.17 承载能力极限状态最不利组合弯矩包络图下坝双线大桥施工图设计27图 3.18 承载能力极限状态最不利组合剪力包络图3.5.3 正常使用极限状态效应组合正常使用极限状态效应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（3-12）式中：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）1j=0.7，人群荷载1j=1.0，风荷载1j=0.75，温度梯度作用1j=0.8，其他作用1j=1.0；1jQjkS第j个可变作用效应的频率值。（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（3-13）下坝双线大桥施工图设计28式中：ldS作用长期效应组合设计值；2 j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 j=0.4，人群荷载2 j=0.4，风荷载2 j=0.75，温度梯度作用2 j=0.8，其他作用2 j=1.0；2 jQjkS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，由于结构对称，现将正常使用极限状态下 1-38 号单元各控制截面的效应组合值列于下表 3-9 和表 3-11 所示，内力如图 3.19图 3.22。表表 3-10 正常使用极限状态短期作用组合正常使用极限状态短期作用组合单元号节点号最大内力最小内力剪力（kN）弯距（kNm）剪力（kN）弯距（kNm）左支点1-3960.810-6938.6402-2951.5718434.24-5764.1910394.24边跨 1/461592.4853890.8-895.5120305.971963.3454082.66-516.618828.36边跨 1/2127136.3718156.044643.19-33116.9138286.22-30.855761.63-53657.25图 3.19 正常使用极限状态短期组合弯矩包络图下坝双线大桥施工图设计29图 3.20 正常使用极限状态短期组合剪力包络图表表 3-11 正常使用极限状态长期作用组合正常使用极限状态长期作用组合单元号节点号最大内力最小内力剪力（kN）弯距（kNm）剪力（kN）弯距（kNm）左支点1-4554.490-6510.3402-3546.8217527.3-5410.6312166.49边跨 1/46878.2952268.11-805.8129167.1471233.5852602.74-446.1328280.36边跨 1/2126191.5321045.774504.71-15985.16137289.524463.425585.62-34753.25边跨 3/41610866.75-66508.069084.28-110850.931712034.61-97166.1810217.02-143216.26图 3.21 正常使用极限状态长期组合弯矩包络图下坝双线大桥施工图设计30图 3.22 正常使用极限状态长期组合剪力包络图下坝双线大桥施工图设计314 预应力钢束的估算及布置预应力钢束的估算及布置根据公预规 （JTG D62-2004）的规定，预应力梁应满足弹性阶段的应力要求和塑性阶段的强度要求。 因此， 预应力筋的数量可以从满足这两方面的要求进行估算。4.1 计算原则计算原则在预应力混凝土连续梁中，预应力钢筋共计有三种，分别为纵向、横向、竖向预应力筋。其中纵向预应力钢筋根据弯矩包络图计算并布置，纵向预应力筋主要有悬臂预应力钢筋和连续预应力钢筋两大类，因此，纵向预应力束可以按直线配筋，也可以按曲线配筋，预应力束的线形大部分可以由直线和曲线（圆曲线或抛物线）组成。 横向预应力钢筋根据单位宽度桥面板计算并布置，一般施加在截面的顶板内或横隔梁内，如计算配筋仅需设置普通钢筋，则可不设置横向预应力钢筋；竖向预应力钢筋的布置主要是为了提高截面的抗剪能力。在横向分析时必须计及竖向预应力的影响。 本设计主要考虑纵向预应力钢筋的计算与布置问题。4.2 预应力钢筋估算预应力钢筋估算4.2.1 材料性能参数材料性能参数（1）混凝土等级为 C55，主要强度指标为：强度标准值：ckf=35.5MPa,tkf=2.74MPa强度设计值：cdf=24.4MPa,tdf=1.83MPa弹性模量：cE=3.55104MPa（2）预应力钢筋采用 19j15.2 的钢绞线，其强度指标为：抗拉强度标准值：pkf=1860MPa抗拉强度设计值：pdf=1260MPa下坝双线大桥施工图设计32弹性模量：pE=1.95105MPa（3）箍筋及构造钢筋采用 HRB335 钢筋，其强度指标为抗拉强度标准值：skf=335MPa抗拉强度设计值：sdf=280MPa4.2.2 预应力钢筋数量的确定及布置预应力钢筋数量的确定及布置首先根据各截面正截面抗裂性要求,确定预应力钢筋数量.为满足抗裂性要求,所需的有效预加力为:/10.85()spepMWNeAW（4-1）采用j15.2 钢绞线，单根钢绞线的公称截面面积 Ap1=139mm2,抗拉强度标准值fpk=1860MPa,张拉控制应力取con=0.75fpk=0.751860=1395MPa,预应力损失按张拉控制应力的 25%估算。得到所须的预应力钢铰线的根数：()pepconspNnA（4-2）预应力钢筋采用 ASTMA416-97a 标准的低松弛钢绞线（17 标准型） ，抗拉强度标准值1860pkfMPa，抗拉强度设计值1260pdfMPa，公称直径 15.24mm，公称面积 139mm2，弹性模量51095. 1pEMPa。本设计选用 19 根钢绞线为一束，则每束钢绞线的直径为 58.19mm，面积为 2660mm2，锚下张拉控制应力139575. 0pkconfMPa；锚具采用 QVM 夹片式群锚。采用120 的金属波纹管成孔，预留管道直径为 150mm 。普通钢筋直径大于等于 12mm 的采用 HRB335 钢筋；小于 12mm 的均用 R235 钢筋。按正截面抗裂性要求估算结果如表 4-1。下坝双线大桥施工图设计33表表 4-1 按正截面抗裂验算要求配筋计算表按正截面抗裂验算要求配筋计算表截面Mmax(kNm)Mmin(kNm)上缘（根）上缘（根）上缘选配（根）下缘（根）下缘（根）下缘选配（根）100000.000266219604.9310454.33-47.69-598.55085.34241.52266335371.717742.13-80.94-1079.910153.97409.89266447307.8921863.4-99.74-1444.330205.93505.11266555426.1722818.14-104.10-1692.180241.27527.16304659744.2320606.36-94.01-1824.010260.06476.06304760326.3219148.85-87.36-1841.780262.60442.39304860456.4817306.38-78.95-1845.760263.16399.83304958294.379617.57-43.50-1767.9338251.65220.973041052397.77-1243.095.48-1557.8876220.73-28.112661142786.73-15287.6364.71-1230.93114173.26-336.411901229472.67-32536.02130.41-810.47152113.22-689.601521312456.46-53016.27198.99-323.7222844.90-1071.707614-8272.86-76764.37267.45200.98304-27.74-1465.413815-32738.54-103824.33333.62736.62380-101.45-1855.41016-60972.17-134252.32396.121259.01456-173.81-2226.17017-92630.04-168521.43455.381742.69532-242.25-2574.13018-121530.54-200229.77502.342104.66608-295.46-2841.08019-152796.3-234836.54546.902427.44684-345.22-3083.45020-186249.57-272392.12589.052705.36760-391.13-3297.72021-221082.07-312961.54628.892929.30836-431.81-3484.23022-235703.3-330064663.263123.03836-460.37-3674.64023-250739.02-347692.01698.683322.25836-489.73-3870.89024-235984.97-329765.87662.663126.76836-460.92-3671.32025-221658.32-312354.93627.672936.94836-432.94-3477.48026-187614.71-271020.11586.082725.19760-394.00-3281.11027-155140.52-232805.2542.172464.68684-350.51-3056.78028-124802.09-198391.81497.732161.31608-303.41-2815.00029-96879.75-166798.46450.721822.64532-253.36-2547.81030-66499.32-132522.74391.021373.14456-189.57-2197.49031-39462.14-102131.01328.18887.90380-122.28-1825.15032-15708.18-75569.64263.29381.61304-52.67-1442.6038335037.65-53024.76199.02-130.9222818.16-1071.87763423020.74-34661.12138.93-633.0515288.44-734.641523537386.48-19529.3482.66-1075.57114151.39-429.761903648154.16-7601.4233.52-1431.7176202.85-171.862283756298.67179.87-0.81-1707.4036243.044.13266下坝双线大桥施工图设计34续表续表 4-1截面Mmax(kNm)Mmin(kNm)上缘（根）上缘（根）上缘选配（根）下缘（根）下缘（根）下缘选配（根）3860880.644771.96-21.77-1858.710265.01110.253043961096.025082.19-23.19-1865.280265.95117.413044060880.644771.96-21.77-1858.710265.01110.253044156298.67179.86-0.81-1707.4038243.044.132664248154.16-7601.4233.52-1431.7176202.85-171.862284337386.48-19529.3482.66-1075.57114151.39-429.761904423020.74-34661.12138.93-633.0515288.44-734.64152455037.65-53024.76199.02-130.9222818.16-1071.877646-15708.18-75569.64263.29381.61304-52.67-1442.603847-39462.14-102131.01328.18887.90380-122.28-1825.15048-66499.32-132522.74391.021373.14456-189.57-2197.49049-96879.74-166798.46450.721822.64532-253.36-2547.81050-124802.09-198391.81497.732161.31608-303.41-2815.00051-155140.52-232805.2542.172464.68684-350.51-3056.78052-187614.7-271020.11586.082725.19760-394.00-3281.11053-221658.32-312354.93627.672936.94836-432.94-3477.48054-235984.97-329765.88662.663126.76836-460.92-3671.32055-250739.02-347692.01698.683322.25836-489.73-3870.89056-235703.3-330064663.263123.03836-460.37-3674.64057-221082.07-312961.53628.892929.30836-431.81-3484.23058-186249.57-272392.12589.052705.36760-391.13-3297.72059-152796.3-234836.53546.902427.44684-345.22-3083.45060-121530.53-200229.76502.342104.66608-295.46-2841.08061-92630.04-168521.43455.381742.69532-242.25-2574.13062-60972.17-134252.32396.121259.01456-173.81-2226.17063-32738.54-103824.3333.62736.62380-101.45-1855.4064-8272.86-76764.37267.45200.98304-27.74-1465.41386512456.46-53016.27198.99-323.7222844.90-1071.70766629472.67-32536.02130.41-810.47152113.22-689.601526742786.73-15287.6264.71-1230.93114173.26-336.411906852397.77-1243.095.48-1557.8876220.73-28.112666958294.379617.57-43.50-1767.9336251.65220.973007060456.4717306.38-78.95-1845.760263.16399.833007160326.3219148.85-87.36-1841.780262.60442.393007259744.2320606.36-94.01-1824.010260.06476.063007355426.1722818.15-104.10-1692.180241.27527.163007447307.8921863.4-99.74-1444.330205.93505.11264下坝双线大桥施工图设计354.3 预应力筋束的布置原则预应力筋束的布置原则连续梁预应力筋束的配置除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）构造要求外，还应考虑以下原则：（1）对不同跨径的梁桥结构，应选择适当的预应力束筋的型式与锚具型式，选择锚具要与相应的预应力束配套。此外，要选用预加力大小恰当的预应力束筋，以达到合理的布置型式。避免造成因预应力束筋与锚具型式选择不当，而使结构构造尺寸加大。当预应力束筋选择过大，每束的预加力不大，造成大跨结构中布束过多，而构造尺寸限制布置不下时，则要求增大截面。反之，在跨径不大的结构中，如选择预加力很大的单根束筋，也可能使结构受力过于集中而不利。（2）预应力束筋的布置，既要符合结构受力的要求，又要注意在超静定结构体系中避免引起过大的结构次内力。（3）预应力束筋的布置要考虑施工的方便，也不能像钢筋混凝土结构中任意切断钢筋那样去切断预应力束筋，而导致在结构中布置过多的锚具。由于每根束筋都是一巨大的集中力，这样锚下应力区受力较复杂，因而必须在构造上加以保证，为此常导致结构构造复杂，而使施工不便。（4）预应力束筋应避免使用多次反向曲率的连续束，因为这会引起很大的摩阻损失，降低预应力束筋的效益。（5）预应力束筋配置，应考虑材料经济指标的先进性，这往往与桥梁体系、构造尺寸、施工方法的选择都有密切关系。（6）预应力束筋的布置，不但要考虑结构在使用阶段的弹性受力状态的需要，而且也要考虑到结构在破坏阶段时的需要。对于本设计，各断面的锚固束和通过束确定以后，就应确定各钢束在箱梁中的空间位置和几何特征，这是计算预应力效应和施工放样的依据。钢束布置时，应注意以下几点：（1）应满足构造要求。如孔道中心最小距离，锚孔中心最小距离，最小曲线半径，最小扩孔长度等。（2）注意钢束平、竖弯曲线的配合及钢束之间的空间位置。力求均匀布置。钢束一般应尽量早的平弯，在锚固前竖弯。特别应注意竖弯段上、下层钢束不要冲突，还应满足孔道净距的要求。下坝双线大桥施工图设计36（3）钢束应尽量靠近腹板布置。这样可使预应力以较短的传力路线分布在全截面上，有利于降低预应力传递过程中局部应力的不利影响；能减小钢束的平弯长度；能减小横向内力；能充分利用梗腋布束，有利于截面的轻型化。（4）尽量以 S 型曲线锚固于设计位置，以消除锚固点产生的横向力。（5）钢束的线形种类尽量减少，以便于计算和施工。（6）尽量加大曲线半径，以便于穿束和压浆。（7）分层布束时，应使管道上下对齐，这样有利于混凝土的浇筑和振捣，不可采用梅花形布置。（8）顶板束的布置还应遵循以下原则：a.钢束尽量靠截面上缘布置，以极大发挥其力学效应；b.分层布束时应使长束布置在上层，短束布置在下层。先锚固下层力筋，后锚固上层力筋即先锚固短束，后锚固长束，只有这样布置才不会发生干扰；其次，长束通过的梁段多，放在顶层能充分发挥其力学效应；再次，较长束在施工中管道出现质量问题的机率较高，放在顶层处理比较容易些。（9）底板预应力束往往都是直线束，锚固在底板局部加厚的齿板上。齿板最好布置得稍离开腹板一些，以减小对腹板的作用。4.4 预应力筋束的布置结果预应力筋束的布置结果由以上确定的实际预应力钢束束数，结合本设计所采用的满堂支架施工方法， 最终确定本设计全桥纵向预应力钢束布置情况共分三类：边孔正弯矩底板束（b 类） 、 中支点负弯矩顶板束（n 类） 、中孔正弯矩底板束（a 类） 。并且全桥纵向预应力钢束以中孔跨中对称布置，张拉方式为两端同时张拉，锚固方式为分散布置分散锚固。全桥不设横向预应力及竖向预应力，不设下弯束及连续束，有利于腹板混凝土的浇筑， 且应力能得到满足。各控制截面的钢束布置，详见施工图设计。4.5 换算换算截面几何特性计算截面几何特性计算钢束布置好之后，各个截面的孔道及其位置就确定下来了，只需要在在程序里查看最后施工阶段的截面几何特性，程序将自动计算主梁净、换算截面几何特性，结果下坝双线大桥施工图设计37如表 4-2 所示，本设计采用的波纹管直径为 10cm。表表 4-2 换算换算截面特性计算截面特性计算节点编号截面面积(m2)截面抗弯惯矩(m4)中和轴到上缘的距离（m）中和轴到下缘的距离（m）梁高（m）113.202711.71831.10051.29952.4213.222611.79921.09971.30032.4313.222611.82081.10041.29962.4413.222611.83331.10081.29922.4513.262311.87311.10371.29632.4613.262311.89941.10491.29512.4713.262311.89741.10531.29472.4814.767813.51611.01451.38552.4914.725313.67391.01761.39952.41711014.736814.31731.03661.43182.46831114.802515.48351.06871.48512.55381214.922117.22821.11431.55922.67351315.075919.6111.1771.65032.82731415.25422.76331.25191.76343.01541515.515926.95421.34691.89063.23751615.81232.25251.45742.03663.4941716.142338.87351.58342.20123.78451816.450245.58141.70032.35254.05281916.781953.55171.8282.51684.34472017.137462.96451.96662.69394.66052116.050866.83522.26462.735452316.050866.84932.26382.736252416.050866.85272.26362.736452516.050866.84932.26382.736252616.838171.05962.24242.757652716.458960.38232.08692.57374.66052816.103551.30241.94262.40224.34472915.771843.61851.80962.24324.05283015.463837.15641.68762.09693.78453115.133530.78091.55591.9383.4943214.837425.68231.44031.79723.23753314.615221.72631.34461.67073.0154下坝双线大桥施工图设计38续表续表 4-2节点编号截面面积(m2)截面抗弯惯矩(m4)中和轴到上缘的距离（m）中和轴到下缘的距离（m）梁高（m）3414.427218.65771.26471.56262.82733514.293216.34291.19931.47422.67353614.173614.6481.14731.40652.55383714.10813.50611.10951.35892.46833814.076612.84751.0871.33012.41713913.192811.76671.09441.30562.4下坝双线大桥施工图设计395 施工施工方案与工序方案与工序本桥上部结构为三跨预应力混凝土连续梁桥，采用分段悬臂浇筑的方法施工， 预应力混凝土连续梁桥采用悬臂施工法需在施工中进行体系转换， 经过一系列施工阶段逐渐形成最终的连续梁体系。在各个阶段，可能具有不同的静力体系，其中包括激活单元、钝化单元、预应力张拉、移动挂篮等工况，因此恒载内力计算时必须精确模拟各个施工阶段。桥梁的恒载内力是有各个施工阶段引起的内力迭加而成，显然对不同的施工方法，桥梁的恒载内力是有很大的区别的。而活载和温度、沉降内力在成桥后才发生，作用在最终的连续体系上，故与施工方法无关。悬臂施工涉及到非常多的施工工况， 且由于体系发生转换而使得预加力和混凝土徐变产生的次内力的计算变得复杂，故设计采用 MIDAS/CIVIL 软件进行计算。5.1 受力特点受力特点采用悬臂施工的连续梁，在施工阶段中经历 T 型刚构受力状态，合龙后形成连续梁桥，恒载产生的内力由各个施工阶段产生的内力迭加而成。由于合龙段较短，其产生的内力一般较小，故 T 型刚构受力状态为主要部分。对悬臂施工的连续梁桥，合龙后支点处负弯矩很大，而跨中正弯矩很小；二期恒载加上去以后，支点负弯矩增大，跨中承受较小的正弯矩。因而，截面尺寸拟定时，应根据以上弯矩分布特点，增大主梁根部附近的抗弯刚度，提高截面下缘的承压能力。5.2 构造特点构造特点5.2.1 零号块零号块零号块是悬臂浇筑施工时的中心块体，又是体系转换的控制体。梁体的受力经过零号块通过支座向墩身传递， 且一般作为施工机具和材料堆放的临时场地， 故其顶板、底板、腹板尺寸都取的较大。下坝双线大桥施工图设计405.2.2 合龙段合龙段合龙段的施工是桥梁施工的重要环节。在合龙段施工过程中，由于温度变化、 混凝土早期收缩、已完成结构的收缩徐变、现浇混凝土的水化热，以及结构体系变化和施工荷载等的因素，对尚未达到强度的合龙段混凝土有直接的影响，故必须重视合龙段的构造措施，使合龙段与两侧梁体保持变形协调，并在施工过程中能传递内力。 合龙段的长度在满足施工要求的情况下，应尽量缩短，以便于构造处理，该设计中中跨合龙段取 2m，边跨合龙段取 1.5m。合龙段施工应注意以下几点： （1）合龙段应采用早强、高强、少收缩混凝土；(2)合龙段混凝土浇筑时间应选在一天中温度较低时， 并使混凝土浇筑后温度开始缓慢上升为宜； （3）加强混凝土的养护。5.2.3 临时固结措施临时固结措施悬臂施工时，为保证结构几何体系不变，需将墩梁固结，以承受不平衡弯矩。 常用的固结方法为：在支座纵向两侧设置两排临时混凝土块作为临时支座。临时支座内穿预应力钢束，两端分别锚固在主墩和主梁横隔板内。钢束的数量应由施工中的不平衡弯矩确定。为便于拆除，在临时支座内设有约 2cm 厚的硫磺砂浆夹层。硫磺砂浆具有抗压强度高、加热容易软化的特点，便于临时支座的拆除。5.3 施工特点施工特点本设计采用的是菱形挂篮悬臂浇筑的施工方法。 用挂篮逐段悬拼浇筑施工的主要工艺程序为：灌注 0 号块，拼装挂篮，对称的浇筑 1 号段，挂篮的锚固点的转移、 前移、调整，灌注下一段梁，依次类推完成悬臂灌注，挂篮拆除换为吊架，边跨、中跨的合龙。按照每一梁段的混凝土分为分两次浇筑，即先浇筑底板、后浇筑腹板和顶板混凝土的施工流程图如图 5-1 所示。下坝双线大桥施工图设计41图 5-1 悬臂浇筑流程5.4 施工阶段划分施工阶段划分按照该桥的实际施工工序， 首先浇筑 1 号墩和 2 号墩的 0 号块件 （采用托架支撑）并设置临时固定支座，以抵抗在悬臂施工中产生的不平衡弯矩。然后安装挂篮，并对挂篮前移就位安装箱梁底模安装底板和腹板钢筋安装顶板钢筋和预留管道安装侧模、 顶模及腹板内预留管道灌注底板混凝土及养护 （留试块）抽拔预埋的橡胶管道混凝土养护、 拆模和接缝的处理灌注顶板及腹板混凝土 （留试块）准备压浆机具，进行管道压浆准备张拉机具，张拉预应力钢筋束准备锚具和预应力束， 穿预应力钢筋挂篮前移就位下坝双线大桥施工图设计42称的浇筑其他块件，支架现浇边跨，合龙边跨后拆除临时固定支座再合龙中跨，然后施加二期恒载。根据各阶段的施工顺序，由 MIDAS/CIVIL 软件建立桥梁的施工模型。其中每个阶段中又包含几个小工况：钝化已浇段湿重、张拉预应力筋、钝化挂篮（拆除） 、激活挂篮（安装） 、激活待浇段湿重。阶段 1:0 号块件的施工如图 5.2阶段 2:1 号块件的施工如图 5.3阶段 3:2 号块件的施工如图 5.4图 5.2图 5.3下坝双线大桥施工图设计43图 5.4.重复各个小工况，施工 3 号块件到 13 号块件阶段 15:边跨现浇段的施工如图 5.5图 5.5阶段 16:边跨合龙段施工如图 5.6悬臂挂篮拆除，换为吊架进行左边跨的合龙，在悬臂端采用水箱压重，重量为合龙段自重(427.29KN)的一半，边跨合龙段用加劲梁临时锁定。边跨现浇支架落架，激活边跨永久支座，拆除主墩顶临时支架，激活主墩顶永久支座，完成体系转换(结构变为单悬臂梁） ，浇筑边跨合龙段砼，同时逐级卸除边跨悬臂端的压重荷载(213.645KN)，待强后张拉部分边跨合龙钢束。阶段 17:跨中合龙段施工如图 5.7图 5.6下坝双线大桥施工图设计44悬臂挂篮拆除，换为吊架进行中跨的合龙，在悬臂端采用水箱压重，重量为合龙段自重(569.72 kN)的一半，中跨合龙段用加劲梁临时锁定。拆除 2 号墩顶临时支架，激活其墩顶永久支座，浇筑中跨合龙段砼，同时逐级卸除边跨悬臂端的压重荷载(284.86kN)，待强后张拉部分边跨合龙钢束。图 5.7阶段 18:拆除临时支座换成永久支座图 5.8阶段 19：施加二期恒载阶段 20：收缩徐变根据公桥规2的编制理念，使用阶段的收缩徐变时间应为“0”天，而将结构的收缩徐变考虑到施工阶段中，即添加一个较长的施工周期，用完成结构的收缩徐变， 而不在使用阶段考虑。故最后一个阶段为考虑收缩徐变，加一个较长的施工期，本设计选用 10 年，即 3650 天。图 5.9下坝双线大桥施工图设计456.预应力损失及有效预应力计算预应力损失及有效预应力计算对于具体的桥梁构造形式和配筋情况，相应的预应力损失计算有一定的特性， 现分别在各项预应力损失计算中作以简要介绍。对于本设计，按公预规4（JTG D62-2004）规定，当计算构件截面应力时，应计算由下列因素引起的预应力损失值：预应力筋束与管道壁之间的摩擦1l锚具变形、钢筋回缩和拼装构件的接缝压缩2l混凝土的弹性压缩4l预应力筋束的应力松弛5l混凝土的收缩和徐变6l6.1 预应力损失计算预应力损失计算1）控制应力)(1395186075. 075. 0MPafpkcon2）其他参数管道偏差系数摩阻系数根据第九章的配筋特点，底板各截面钢束弯曲影响角由两部分组成：第一部分为预应力钢束的弯起角1；第二部分为底板曲线斜率对应的夹角2。1预应力筋与孔道壁之间摩擦引起的应力损失1 l()11kxlcone（6-1）0.170.0015k 下坝双线大桥施工图设计46式中 :l1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）可按下式计算：2lpLEL；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；k考虑每米管道对其设计位置的偏差系数。由 公预规4（JTG D62-2004） 表 6.3.4-1 可知， 管道类型为塑料波纹管时，取 0.17，k取 0.0015。取值为跨中截面到张拉端的距离。2锚具变形、钢筋回缩引起的应力损失2l2lpLEL（6-2）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） 。根据采用锚具，则根据规范表 6.3.4-2 可知，1L6 mm，接缝压缩值2L1 mm。3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（6-3）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） ；下坝双线大桥施工图设计47Z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（6-4）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（6-5）Np所有预应力筋预加应力（扣除相应阶段的应力损失1 l和2l后）的内力；epn预应力筋预加应力 Np的合力至混凝土净截面形心轴的距离；An、In混凝土的净截面面积和截面惯性矩。4预应力钢筋松弛引起的损失l5对于采用超张拉工艺的低松弛钢绞线，由钢筋松弛引起的预应力损失按下式计算，即：5(0.520.26)pelpepkf（6-6）式中：张拉系数，对于本设计，不采用超张拉，取 1.0钢筋松弛系数，对于低松弛钢绞线，取0.3；pe传力锚固时的钢筋应力，pecon-1 l-2l-4l。5混凝土收缩徐变引起的应力损失l6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：0060.9( ,)( ,)( )1 15pcsuEPpculupsEttttt（6-7）式中:00( , )( , )csuut tt t、加载龄期为 t0时混凝土收缩应变终极值和徐变系数终极值；下坝双线大桥施工图设计48t0加载龄期， 即达到设计强度为 90%的龄期， 近似按标准养护条件计算则有：0log0.9log28ckcktff，则可得020td。 对于二期恒载的加载龄期0t，假定090td 。对于后张法构件，()/psnAAA；其中 Ap、As分别为受拉区的预应力钢筋和非预应力钢筋的截面面积，An为换算截面面积；ps221pspsei ；i截面回转半径，对于后张法构件 i2=In/An；eps构件受拉区预应力钢筋和非预应力钢筋截面重心至构件截面重心轴的距离。6.2 预应力损失及有效预应力的计算结果预应力损失及有效预应力的计算结果根据上述各项预应力损失计算结果，可按施工和使用阶段对预应力损失进行组合，进而可得相应阶段的有效预应力。通过 MIDAS/CIVIL 软件计算出结果，现列出顶板束 T9 在几个主要阶段的预应力损失及有效预应力结果。 T9 顶板束在施工阶段和成桥阶段的预应力损失以及永存预应力见表 6-16-3。顶板束 T9:(1)张拉方式：两端张拉(2)成孔方式：预埋波纹管(3)钢束材料类型：钢绞线(4)张拉控制应力：con=1395Mpa(5)通过单元号：1332表中：12ll摩擦损失和锚具变形损失；4l弹性变形损失；5l钢束松弛损失；6l收缩徐变损失；下坝双线大桥施工图设计49l传力锚固时的损失（第一批损失） ， l=421lll；l传力锚固时的损失（第一批损失） ，l=65ll；pe永存预应力，pe=12456()conlllll。表表 6-1 张拉阶段各项预应力损失以及有效预应力张拉阶段各项预应力损失以及有效预应力（MPa）单元号节点号12ll4l5l6lllpe1313-329.51-5.31-6.65-2.76-334.83-9.411050.7614-233.99-7.37-12.35-3.64-241.42-15.991137.591414-233.99-7.55-12.35-3.63-241.54-15.981137.4815-187.20-6.83-15.45-4.00-194.08-19.451181.461515-187.20-6.74-15.45-3.88-193.96-19.331181.7116-181.57-6.04-15.84-3.77-187.64-19.611187.751616-181.57-5.97-15.84-3.67-187.52-19.501187.9817-175.97-5.43-16.22-3.54-181.46-19.761193.781717-175.97-5.38-16.22-3.45-181.34-19.681193.9918-171.33-5.02-16.55-3.37-176.34-19.921198.731818-171.33-4.98-16.55-3.30-176.34-19.851198.8119-166.70-4.70-16.87-3.25-171.37-20.121203.521919-166.70-4.66-16.87-3.18-171.37-20.051203.5820-167.42-4.44-16.82-3.12-171.84-19.941203.222020-167.42-4.41-16.82-3.06-171.84-19.881203.2821-172.02-4.16-16.50-3.00-176.17-19.501199.322121-172.02-4.10-16.50-2.99-176.17-19.491199.3422-173.85-3.90-16.37-2.91-177.76-19.281197.972222-173.850.17-16.37-0.18-173.73-16.551204.7223-175.680.19-16.24-0.21-175.44-16.451203.122323-175.680.19-16.24-0.21-175.44-16.451203.1224-173.850.17-16.37-0.19-173.73-16.561204.722424-173.85-3.89-16.37-2.91-177.76-19.281197.9725-172.02-4.09-16.50-2.99-176.05-19.491199.462525-172.02-4.15-16.50-3.00-176.17-19.501199.3326-167.42-4.40-16.82-3.06-171.84-19.881203.282626-167.42-4.43-16.82-3.12-171.84-19.941203.2227-166.70-4.65-16.87-3.18-171.37-20.051203.592727-166.70-4.69-16.87-3.24-171.37-20.111203.5228-171.33-4.97-16.55-3.30-176.34-19.841198.81下坝双线大桥施工图设计50续表续表 6-1单元号节点号12ll4l5l6lllpe2828-171.33-5.02-16.55-3.37-176.34-19.921198.7429-175.97-5.37-16.22-3.45-181.34-19.671193.992929-175.97-5.42-16.22-3.53-181.34-19.751193.9130-181.57-5.96-15.84-3.67-187.52-19.501187.983030-181.57-6.03-15.84-3.77-187.64-19.611187.7531-187.20-6.73-15.45-3.87-193.96-19.321181.723131-187.20-6.82-15.45-4.00-193.96-19.451181.5932-233.99-7.55-12.35-3.63-241.54-15.981137.483232-233.99-7.37-12.35-3.63-241.31-15.981137.7133-329.51-5.31-6.65-2.75-334.83-9.401050.76表表 6-2 最大悬臂阶段各项预应力损失以及有效预应力最大悬臂阶段各项预应力损失以及有效预应力（MPa）单元号节点号12ll4l5l6lllpe1313-329.51-33.69-10.90-28.15-363.19-27.191004.6214-233.99-39.09-20.25-36.25-273.08-35.291086.641414-233.99-38.63-20.25-35.54-272.62-34.571087.8115-187.20-36.60-25.33-35.81-223.80-34.841136.361515-187.20-35.70-25.33-34.89-222.89-33.921138.1816-181.57-32.49-25.96-33.55-214.06-32.571148.371616-181.57-32.24-25.96-32.99-213.81-32.011149.1817-175.97-29.58-26.60-31.71-205.55-30.731158.711717-175.97-29.37-26.60-31.20-205.35-30.221159.4318-171.33-27.46-27.13-30.38-198.79-29.401166.811818-171.33-27.29-27.13-29.93-198.61-28.961167.4319-166.70-25.60-27.66-29.24-192.30-28.261174.441919-166.70-25.45-27.66-28.82-192.15-27.841175.0220-167.42-23.97-27.57-28.16-191.39-27.181176.432020-167.42-23.84-27.57-27.72-191.26-26.741177.0021-172.02-22.51-27.05-27.08-194.53-26.091174.382121-172.02-22.19-27.05-26.93-194.21-25.951174.8522-173.85-21.31-26.84-26.37-195.16-25.391174.452222-173.85-58.62-26.84-21.41-232.47-20.461142.0723-175.68-56.28-26.63-20.83-231.96-19.871143.172323-175.68-56.28-26.63-20.83-231.96-19.871143.1724-173.85-58.64-26.84-21.47-232.49-20.511142.002424-173.85-21.35-26.84-27.57-195.20-26.591173.2125-172.02-22.26-27.05-28.10-194.27-27.121173.612525-172.02-22.58-27.05-28.27-194.60-27.291173.1126-167.42-23.99-27.57-28.87-191.41-27.891175.70下坝双线大桥施工图设计51续表续表 6-2单元号节点号12ll4l5l6lllpe2626-167.42-24.12-27.57-29.33-191.54-28.351175.1127-166.70-25.70-27.66-29.92-192.40-28.941173.662727-166.70-25.85-27.66-30.38-192.55-29.401173.0428-171.33-27.65-27.13-31.00-198.98-30.031165.992828-171.33-27.83-27.13-31.48-199.16-30.501165.3429-175.97-29.87-26.60-32.22-205.85-31.241157.912929-175.97-30.08-26.60-32.75-206.06-31.781157.1630-181.57-32.93-25.96-33.91-214.50-32.941147.563030-181.57-33.18-25.96-34.50-214.76-33.531146.7231-187.20-36.61-25.33-35.72-223.81-34.751136.443131-187.20-36.93-25.33-36.38-224.13-35.411135.4632-233.99-39.79-20.25-36.33-273.78-35.361085.863232-233.99-39.63-20.25-36.79-273.62-35.831085.5533-329.51-28.85-10.90-27.05-358.35-26.071010.57表表 6-3正常使用阶段各项预应力损失以及有效预应力正常使用阶段各项预应力损失以及有效预应力（MPa）单元号节点号12ll4l5l6lllpe1313-329.51-31.75-10.90-92.29-361.26-103.18930.5614-233.99-33.72-20.25-105.68-267.66-125.931001.411414-233.99-33.10-20.25-105.14-267.08-125.391002.5315-187.20-30.49-25.33-106.17-217.63-131.491045.871515-187.20-29.50-25.33-105.04-216.67-130.371047.9616-181.57-26.16-25.96-102.86-207.78-128.821058.401616-181.57-25.78-25.96-102.46-207.30-128.421059.2817-175.97-23.04-26.60-100.34-199.01-126.941069.051717-175.97-22.72-26.60-99.86-198.65-126.461069.8918-171.33-20.73-27.13-98.72-192.01-125.851077.141818-171.33-20.44-27.13-98.26-191.76-125.391077.8519-166.70-18.68-27.66-97.43-185.37-125.081084.551919-166.70-18.42-27.66-96.88-185.12-124.541085.3420-167.42-16.89-27.57-96.06-184.36-123.641087.002020-167.42-16.67-27.57-95.37-184.12-122.941087.9421-172.02-15.31-27.05-94.49-187.30-121.541086.162121-172.02-14.66-27.05-94.96-186.69-122.011086.3022-173.85-13.66-26.84-93.85-187.53-120.681086.792222-173.85-50.54-26.84-93.19-224.40-120.021050.57下坝双线大桥施工图设计52续表续表 6-3单元号节点号12ll4l5l6lllpe2323-175.68-48.23-26.63-91.26-223.96-117.881053.1524-173.85-50.52-26.84-93.35-224.40-120.191050.412424-173.85-13.73-26.84-94.21-187.53-121.041086.4325-172.02-14.73-27.05-95.17-186.69-122.211086.102525-172.02-15.39-27.05-94.70-187.43-121.741085.8326-167.42-16.72-27.57-95.56-184.12-123.141087.752626-167.42-16.95-27.57-96.26-184.36-123.831086.8127-166.70-18.46-27.66-97.07-185.12-124.721085.152727-166.70-18.71-27.66-97.65-185.37-125.311084.3228-171.33-20.44-27.13-98.47-191.76-125.601077.642828-171.33-20.74-27.13-98.97-192.01-126.091076.9029-175.97-22.69-26.60-100.09-198.65-126.681069.672929-175.97-23.02-26.60-100.57-199.01-127.161068.8230-181.57-25.71-25.96-102.66-207.30-128.621059.083030-181.57-26.09-25.96-103.08-207.66-129.041058.3031-187.20-29.38-25.33-105.23-216.55-130.561047.893131-187.20-29.85-25.33-105.60-217.03-130.931047.0432-233.99-33.02-20.25-105.38-266.96-125.621002.413232-233.99-33.06-20.25-105.12-267.08-125.371002.5533-329.51-27.24-10.90-86.16-356.78-97.06941.16下坝双线大桥施工图设计537. 配束后配束后主梁内力计算及内力组合主梁内力计算及内力组合7.1 预应力效应预应力效应计算预应力次内力的一般方法为：选出结构的基本体系，计算出预加力对静定结构体系的弯矩内力，即初预矩，然后用力法求解结构在预加力作用下的赘余力，即次预矩。初预矩和次预矩之和即为总力矩，此方法适合于手算简单结构，对于实际悬臂施工法的变截面连续梁桥，用该方法计算是繁琐的，并且不太可能准确的计算出。 配束后施工阶段重新做了调整。7.2 收缩徐变效应收缩徐变效应本设计考虑 3650 天收缩徐变，徐变可采用狄辛格法、扩展狄辛格法、换算弹性模量法计算，混凝土收缩可采用等效温降得近似方法计算，由于这些方法手算均过于繁琐，在本设计中使用 MIDAS/CIVIL 软件计算。7.3 内力组合内力组合将各种荷载工况产生的内力重新组合， 按照规范进行承载能力极限状态基本组合和正常使用极限状态短期组合和长期组合， 组合结果如表7-17-3， 内力图如图7.1图 7.3 所示。由于结构对称，现只列出 138 号单元各截面的内力值。表表 7-1 承载能力极限状态最不利组合承载能力极限状态最不利组合单元号节点号最大内力最小内力剪力（kN）弯距（kNm）剪力（kN）弯距（kNm）左支点1-5077.8514.62-10127.5114.622-3864.2326776.35-8580.8413480.85边跨 1/461827.0082208.23-2239.9329167.8172302.1583137.91-1749.0427717.83边跨 1/2128914.9444521.704838.86-30328.331310390.3322624.176253.41-54002.04下坝双线大桥施工图设计54续表续表 7-1单元号节点号最大内力最小内力剪力（kN）弯距（kNm）剪力（kN）弯距（kNm）边跨 3/41615159.69-71997.2810740.96-148775.451716721.31-112530.3812177.22-189279.92左墩顶23-18020.74-323609.49-23977.81-421301.2424-17537.06-305759.42-23415.97-398478.03中跨 1/432-7655.56-14361.31-12318-67200.9633-6268.8512900.21-10835.12-40186.46中跨跨中381635.1186842.40-2689.629142.92392103.8487147.32-2180.5223876.64图 7.1 考虑预应力次效应后承载能力极限状态最不利组合弯矩包络图图 7.2 考虑预应力次效应后承载能力极限状态最不利组合剪力包络图下坝双线大桥施工图设计55表表 7 7-2 考虑预应力次效应后短期作用组合考虑预应力次效应后短期作用组合单元号节点号最大内力最小内力剪力（kN）弯距（kNm）剪力（kN）弯距（kNm）左支点12219.27-15016.41-795.49-15016.4122733.79-22673.89-115.9-22673.89边跨 1/463170.85-50526.68646.3-50526.6873760.17-53471.411243.72-53471.41边跨 1/2122307.5538409.74-221.6-13948.88134113.134040.971552.63-20780.96边跨 3/416-3040.7967158.44-3040.797537.04176150.4162647.173380.631448.17左墩顶23-18613.81-72110.68-18613.81-72110.6824-15737.32-56225.84-15737.32-56225.84中跨 1/432-3945.3650898.85-3945.3610843.71333068.4252008.2880.1113878.77中跨跨中38-2961.5429033.52-2961.54-6833.0939-2195.6787147.32-2180.5223876.64图 7.3 考虑预应力次效应后短期作用组合弯矩包络图图 7.4 考虑预应力次效应后短期作用组合弯矩包络图下坝双线大桥施工图设计56表表 7-3 考虑预应力次效应后长期作用组合考虑预应力次效应后长期作用组合图 7.5 考虑预应力次效应后长期作用组合弯矩包络图单元号节点号最大内力最小内力剪力（kN）弯距（kNm）剪力（kN）弯距（kNm）左支点11925.09-15016.41-67.48-15016.4122438.05-16328.93537.42-21800.16边跨 1/462756.57-22500.961035.94-46158.0473330.34-23895.761614.12-48811.52边跨 1/2121662.6132601.77-60.42-5502.84133416.2928938.831676.22-11461.18边跨 3/416-1190.3365331.04-3008.8919479175241.9362098.943388.2714447.97左墩顶23-15038.688618.25-17526.01-52093.1224-12201.7821384.31-14667.37-37108.09中跨 1/432-1097.5350729.4-3224.2420168.11332850.351059.43750.5122783.21中跨跨中38-498.625517.49-2531.071318.9239-2195.6727016.25-1779.92871.97下坝双线大桥施工图设计578.强度验算强度验算预应力混凝土受弯构件截面承载力的验算内容包括两大类， 即正截面抗弯能力验算和斜截面抗剪能力验算。8.1 正截面抗弯能力验算正截面抗弯能力验算8.1.1 基本理论基本理论其验算原则基本上与普通钢筋混凝土受弯构件相同， 当预应力钢筋的配筋率的配置适当时，假定受拉区混凝土开裂退出工作，不考虑截面受拉混凝土抗拉强度，预应力筋和非预应力筋分别达到各自的抗拉设计强度pdf和sdf；受压区混凝土应力达到抗压设计强度cdf，非预应力钢筋达到其抗压设计强度cdf，并假定受压区混凝土应力按矩形分布。但受压区布有预应力钢筋pA时，其应力pc却达不到抗压设计强度。8.1.2 计算公式计算公式由于本设计采用的是变高度的箱型截面，其横向分布比较复杂，为了简化起见，我们可以将箱梁假想地从顶板和底板中点切开， 使之变为2片T形梁组成的桥跨结构，然后应用修正的偏心压力法计算其荷载横向分布系数。 这样我们就可以利用 T 形梁的计算公式。根据 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范4（JTG D62-2004） 第 5.2.3条， 翼缘位于受压区的箱形截面受弯构件， 其正截面抗弯承载力计算应符合下列规定。当符合下列条件时（第一类 T 形截面） ：pppdssdffcdppdssdAfAfhbfAfAf)(0（8-1）按式（12-2）和式（12-3）计算正截面抗弯承载力：)()()()2(00000ppppdsssdcddahAfahAfxhbxfM（8-2）0()sdspdpcdsdspdppf AfAf bxfAfA（8-3）下坝双线大桥施工图设计58当不符合上述条件时，计算中应考虑截面腹板受压作用，正截面抗弯承载力应按下列规定计算（第二类 T 形截面） ：)()()()2()()2(000000ppppdsssdfffcddahAfahAfhhhbbxhbxfM（8-4）受压区高度 x 应按下式计算：0( ) ( )sdspdpcdffsdspdppf AfAfbxbb hfAfA（8-5）以上各式中：ssAA、受拉区、受压区纵向普通钢筋的截面面积；ppAA、受拉区、受压区纵向预应力钢筋的截面面积；b矩形截面宽度或箱形截面腹板宽度：0h截面有效高度，ahh0，此处 h 为截面全高； aa、受拉区、受压区普通钢筋和预应力钢筋的合力点至受拉区、受压区边缘的距离；psaa 、受压区普通钢筋合力点、 预应力钢筋合力点至受压区边缘的距离；0p受压区预应力钢筋合力点处混凝土法向应力等于零时预应力钢筋的应力；fh箱形截面受压翼缘厚度：fb箱形截面受压翼缘有效宽度，按公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范4第 4.2.2 条规定采用。根据承载能力极限状态组合的结果，采用基本组合。8.1.3 验验算结果算结果由于结构对称， 现将 138 号单元各截面的正截面强度计算结果汇总于表 8-1 中。由表 8-1 可看出， 各截面承载力uM均大于相应的计算弯矩dM，故全桥正截面强度验算满足规范要求。下坝双线大桥施工图设计59表表 8-1 正截面抗弯承载力验算正截面抗弯承载力验算单元号节点号最大/最小组合内力rMd (kNm)结构抗力Mu (kNm)验算是否通过左支点1最大19.01115460.77OK2最小16.08115460.77OK边跨 1/46最大90429.06237415.07OK7最小14718.62237415.07OK边跨 1/212最大48973.87102628.97OK13最小-51034.83154487.74OK边跨 3/416最大-62744.19348281.13OK17最小-185678.50348281.13OK左墩顶23最大-296635.12627536.41OK24最小-491986.27627536.41OK中跨 1/432最大-11469.56221306.26OK33最小-105924.95221306.26OK中跨跨中38最大95526.64125577.90OK39最小-11880.5289166.07OK8.2 斜截面抗剪能力验算斜截面抗剪能力验算根据公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范4第 5.2.7 条桥梁构件的斜截面承载能力极限状态计算，应采用下列表达式：0dcssbpbVVVV（8-6）式中：csV斜截面内混凝土和箍筋共同点抗剪承载力设计值（kN） ；sbV与斜截面相交的普通弯起钢筋抗剪承载力设计值（kN） ；pbV与斜截面相交的预应力弯起钢筋抗剪承载力设计值（kN） ；由于梁体的主拉应力tp都不大于 0.5tkf=1.33MPa，故根据公桥规47.1.6 规定，箍筋可以仅按照构造要求设置，取双肢 HRB 直径 12mm 的钢筋，自支座中心起不小于一倍梁高的范围内，其间距为 100mm，其他梁段箍筋间距采用 150mm。下坝双线大桥施工图设计60表表 8-2 斜斜截面抗截面抗剪剪承载力验算承载力验算单元号节点号最大/最小组合剪力rVd (kN)结构抗力Vu (kN)验算是否通过左支点1最大-3853.389517062.8705OK2最小-11140.260117062.8705OK边跨 1/46最大2565.20797885.6464OK7最小-2463.92217885.6464OK边跨 1/212最大10308.050315012.7997OK13最小4253.69826006.5104OK边跨 3/416最大17170.118638270.2946OK17最小9774.918435686.0346OK左墩顶23最大-16379.473650400.1576OK24最小-26375.587850400.1576OK中跨 1/432最大-6817.431920627.8118OK33最小-13549.801621661.5158OK中跨跨中38最大1878.53076932.0426OK39最小-2958.55496932.0426OK下坝双线大桥施工图设计619.抗裂验算抗裂验算9.1 抗裂验算要求抗裂验算要求根据公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范4第 6.3.1 条规定，预应力混凝土受弯构件应按下列规定进行正截面和斜截面抗裂验算（1）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。全预应力混凝土构件，在作用短期效应组合下：分段浇筑或砂浆接缝的纵向分块构件08 . 0pcst（9-1）（2）斜截面抗裂应对构件斜截面混凝土的主拉应力进行验算，并应符合下列规定：全预应力混凝土构件，在作用（或荷载）短期效应组合下：预制构件分段浇筑或砂浆接缝的纵向分块构件tktpf4 . 0（9-2）式中：st在作用短期效应组合下构件抗裂验算边缘混凝土的法向拉应力；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应力；tp由作用短期效应组合和预加力产生的混凝土主拉应力；tkf混凝土的抗拉设计强度标准值，采用 C50 时2.65tkfMPa下坝双线大桥施工图设计629.2 抗裂验算公式抗裂验算公式9.2.1 正截面抗裂验算正截面抗裂验算公式公式在短期效应组合下的梁底拉应力验算参见 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范4式（6.3.2-1） ：0WMsst（9-3）式中：sM按作用短期效应组合计算的弯矩值；0W构件净截面抗裂验算边缘的弹性抵抗矩。计算由预加力产生的混凝土引起的法向压应力pc计算，参见公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范4式（6.1.5-4） ：nnpnnpnpnppcyIMyIeNAN2（9-4）式中：nA净截面面积；pN后张法构件的预应力钢筋和普通钢筋的合力；nI净截面惯性矩；pne净截面重心至预应力钢筋和普通钢筋合力点的距离；2pM由预应力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；sy净截面重心至计算纤维处的距离。9.2.2 斜截面抗裂验算斜截面抗裂验算公式公式根据公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范4第 6.3.3 条规定，预应力混凝土受弯构件由作用短期效应组合和预加力产生的混凝土主拉应力tp和主压应下坝双线大桥施工图设计63力cp，应按下列公式计算：22c22cycxcycxptp和（9-5）00IyMspccxsvpvpccybAn 6 . 0nnppbpesbISAbISVsin00（9-6）式中：cx在计算主应力点，由预加力和按作用短期效应组合计算的弯矩 Ms 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短期效应组合计算的剪力 Vs 产生的混凝土混凝土剪应力；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；0y换算截面重心轴至计算主应力点的距离； pepe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；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；nSS 、0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向轴线的夹角。下坝双线大桥施工图设计649.3 验算结果验算结果正截面抗裂结果如表 9-1，由于结构对称，现只列出 138 号单元各控制截面的验算结果。表表 9-1 正截面抗裂验算（正截面抗裂验算（MPa）单元号节点号顶板应力底板应力最大应力容许拉应力验算是否通过左支点10OK25.729.945.720OK边跨 1/465.4413.625.440OK75.2113.825.210OK边跨 1/2129.104.924.920OK138.555.535.520OK边跨 3/41610.093.933.930OK179.704.644.640OK左墩顶238.7311.168.720OK249.1010.469.090OK中跨 1/4328.942.752.750OK370OK中跨跨中388.544.214.210OK398.664.024.020OK注：表中压应力值为正，拉应力为负。斜截面抗裂结果如表 9-2。表表 9-2 斜截面抗裂验算（斜截面抗裂验算（MPa）单元号节点号截面最大主压应力容许压应力是否通过验算左支点1-0.18-1.37OK2-0.26-1.37OK边跨 1/46-0.28-1.37OK7-0.40-1.37OK边跨 1/212-0.17-1.37OK13-0.44-1.37OK边跨 3/416-0.22-1.37OK17-0.48-1.37OK左墩顶23-1.60-1.37OK24-1.18-1.37OK中跨 1/432-0.47-1.37OK33-0.43-1.37OK中跨跨中38-0.38-1.37OK39-0.22-1.37OK下坝双线大桥施工图设计6510.应力验算应力验算为确保结构安全，需要对施工阶段和使用阶段进行应力验算。10.1 持久状况截面应力验算持久状况截面应力验算预应力混凝土连续梁桥， 按规范规定还应计算使用阶段正截面混凝土的法向压应力、受拉区钢筋的拉应力和斜截面混凝土的主压应力，计算时，作用取其标准值， 汽车荷载应考虑冲击系数，对预应力混凝土连续梁桥，尚应考虑预加力及预加力。温度作用等引起的次效应。 使用阶段预应力混凝土受弯构件正截面混凝土的压应力和预应力的拉应力满足：ckptkcf5 . 0（10-1）受拉区预应力钢筋的最大应力满足0.65peppkf（10-2）式中：pt由预应力产生的混凝土法向拉应力；kc由作用标准值产生的混凝土法向压应力；pe全预应力混凝土构件和 A 类预应力混凝土构件，受拉区预应力钢束扣除全部预应力损失后的有效预应力；p预应力钢筋的应力增量。计算使用阶段预应力混凝土构件的应力时， 有预加力产生的正截面混凝土主压应力pc和主拉应力pt按现行 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范4（JTGD62-2004）式第 6.1.5 条规定和第 6.1.6 条规定计算，斜截面混凝土的主压应力cp和主拉应力tp按第 7.1.6 条规定计算。下坝双线大桥施工图设计66全预应力混凝土和 A 类预应力混凝土构件的应力， 应按现行 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范4（JTG D62-2004）第 7.1.3 条的规定计算，即：kc或00yIMKkt（10-3）ktEPp（10-4）式中：kc有作用标准值产生的混凝土法向压应力；kt由作用标准值产生的混凝土法向拉应力；kM按作用标准值组合计算的弯矩值；0y构件混算截面重心轴至受压区或受拉区计算纤维处的距离。10.1.1 正正截面截面混凝土压应力混凝土压应力验算验算结果结果正截面混凝土压应力验算结果如表 10-1，由于结构对称，现只列出 138 号单元各控制截面的验算结果。表表 10-1 正截面混凝土压应力验算（正截面混凝土压应力验算（MPa）单元号节点号顶板压应力底板压应力最大压应力容许压应力验算是否通过左支点112.239.2112.2317.75OK212.619.0012.6117.75OK边跨 1/46-1.2715.1515.1617.75OK7-1.6215.5015.5017.75OK边跨 1/21217.112.6217.1217.75OK1316.403.4116.4017.75OK边跨 3/41617.322.4917.3317.75OK1716.753.4316.7617.75OK左墩顶2316.139.4416.1317.75OK2416.448.8316.4417.75OK中跨 1/43215.961.6215.9817.75OK3316.360.9116.3817.75OK中跨跨中3816.132.4516.1417.75OK3916.252.2616.2617.75OK下坝双线大桥施工图设计6710.1.2 受拉区钢筋拉应力受拉区钢筋拉应力验算验算结果结果钢束中施工阶段钢筋最大拉应力为 1190MPa 小于 1395MPa，使用阶段最大拉应力为 1174MPa 小于 1209MPa，所以验算结果满足要求。10.1.3 斜截面混凝土主压应力斜截面混凝土主压应力验算验算结果结果斜截面混凝土压应力验算结果如表 10-2，由于结构对称，现只列出 138 号单元各控制截面的验算结果。表表 10-2 斜截面混凝土压应力验算（斜截面混凝土压应力验算（MPa）单元号节点号截面最大主压应力（Mpa）容许压应力(Mpa)是否通过验算左支点112.2421.30OK212.6121.30OK边跨 1/4615.1621.30OK715.5021.30OK边跨 1/21217.1221.30OK1316.4021.30OK边跨 3/41617.3321.30OK1716.7621.30OK左墩顶2316.1321.30OK2416.4421.30OK中跨 1/43215.9821.30OK3316.3821.30OK中跨跨中393.3221.30OK注：表中压应力值为正，拉应力为负。10.2 短暂状况截面应力验算短暂状况截面应力验算在施工阶段，悬臂施工的预应力混凝土连续梁桥的桥梁构件按照短暂状态设计，根据现行 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范4（JTG D62-2004） 第 7.2.1条规定，应计算混凝土浇筑、预应力张拉和挂篮移动和拆除等施工阶段，由自重、 施工荷载等引起的正截面和斜截面应力，并不超过第 7.2 节规定的限值。其中，施工荷载除了特别规定外均采用标准值，当有组合时不考虑荷载组合系数。预应力混凝土受弯构件按短暂状况计算时， 由预应力和而荷载产生的法向应力根下坝双线大桥施工图设计68据现行公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范4（JTG D62-2004）规定计算，同时，在预加力和构件自重等施工荷载作用下，截面边缘的混凝土的法向应力应符合 7.2.8 条规定。10.2.1 施工阶段法向压应力验算施工阶段法向压应力验算结果结果施工阶段法向压应力验算结果如表 10-3，由于结构对称，现只列出 138 号单元各控制截面的验算结果。表表 10.3 施工阶段法向压应力验算（施工阶段法向压应力验算（MPa）
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