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南丁大桥设计开题报告,大桥,设计,开题,报告
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CHANGSHAUNIVERSITY OF SCIENCE & TECHNOLOGY毕业设计（论文）毕业设计（论文）题目题目：南丁大桥南丁大桥施工图设计施工图设计学生姓名：学生姓名：刘闰刘闰学学号：号：201018020104201018020104班班级级: :桥梁工程桥梁工程 1001专专业：业：土木工程专业土木工程专业(桥梁工程方向桥梁工程方向)指导教师：指导教师：2012014 4年年 6 6 月月 施工图设计公路 II 级摘要本毕业设计主要是关于预应力混凝土连续梁桥上部结构的设计。 预应力混凝土连续梁桥以结构受力性能好、变形小、伸缩缝少、行车平顺舒适、养护工程量小、抗震能力强等而成为最富有竞争力的主要桥型之一。受时间和个人能力的限制，本次毕业设计没有具体涉及到下部结构、横向预应力及竖向预应力的设计。设计桥梁跨度为 5x60m，分为两幅设计，单幅为单箱单室。主梁施工采用满堂支架，现场浇筑混凝土。关键词： 预应力混凝土；连续梁桥；满堂支架THE VIADUCT CONSTRUCTION DRAWING DESIGN OF HANGDE RUABSTRACTThe graduate design is mainly about the design of superstructure of pre-stressed concretecontinuous box Girder Bridge . Pre-stressed concrete continuous Girder Bridge become one ofmain bridge types of the most full of competion ability because of subjecting to the dintfunction with the structure good, having the small defomation, few of control joint, goingsmoothly comfort， protected the amout of engineering small and having the powerfully abilityof earthquake proof and so on. For time and ability limited, the design of the substructure,transverse pre-stressing and vertical pre-stressing is not considered.The spans of the bridge are 5x60m, main beam is respective designed, each suit has onebox one room and six traffic ways of all.Mobile formwork construction. The first step. Set die set; The second stage: pouringconcrete. Stage fore: add second phase dead load, operating phase.Key Words: Pre-stressed concrete; continuous girder bridge; Mobile formwork目录1设计说明.11.1 主要技术指标.11.2 材料规格.11.3 施工方式.11.4 采用的规范.12设计方案.32.1 方案比选原则.32.2 备选方案介绍.32.3 推荐方案.82.4 上部结构尺寸拟定.82.4.1 顺桥向尺寸的拟定.82.4.2 横桥向尺寸的拟定.93 上部结构内力计算.113.1 截面几何特性计算.113.2 单元划分.113.3 恒载内力计算.143.3.1 恒载内力.143.3.2 恒载内力图.153.4 活载内力计算.163.4.1 冲击系数和车道折减系数.163.4.2 计算活载内力.173.5 温差应力计算.193.6 墩台基础沉降内力计算.223.6.1 支座沉降次内力计算.223.7 内力组合.233.7.1 内力组合原理.233.7.2 承载能力极限状态下的效应组合.243.7.3 正常使用极限状态效应组合.274 预应力钢束的估算与布置.284.1 计算原理.314.2 预应力筋估算结果.314.3 预应力筋布置原则.384.4 预应力钢束布置情况.394.5 预应力损失计算.414.5.1 预应力筋与孔道壁之间摩擦引起的应力损失l1.414.5.2 锚具变形、钢筋回缩引起的应力损失l2.424.5.3 钢筋与台座间的温差引起的损失l3.424.5.4 混凝土弹性压缩引起的应力损失l4.424.5.5 预应力钢筋松弛引起的损失l5.434.5.6 混凝土收缩徐变引起的应力损失l6.445普通钢筋的设计计算.486强度验算.496.1 基本原理.496.2 计算公式.49应力、变形验算.537.1 正常使用极限状态应力验算.537.2 挠度的计算与验算预拱度的设计.657.2.1 预加力引起的上拱度.657.2.2 使用荷载作用下的挠度.667.2.3 预应力砼受弯构件总挠度.667.2.4 预拱度的设置.678 施工图设计.688.1 概述.688.2 总体布置图.688.3 主梁一般构造图.698.4 主梁预应力钢束构造图.69参考文献.70致谢.71第 1页 共 71 页1设计说明1.1 主要技术指标桥型布置：560m 等截面连续梁桥设计荷载：公路级桥面净宽：桥总宽 16.5m（单幅） ，不设人行道桥上横坡为双向 1.5%不考虑地震及漂流物撞击作用1.2 材料规格混凝土：主梁采用 C50 混凝土，墩身、盖梁、承台采用 C30 混凝土，基桩采用C25 水下混凝土。预应力钢绞线：采用 ASTM -920 的低松弛钢绞线，直径 15.2mm，面积 139mm2，抗拉强度标准值1860pkfMPa，弹性模量51095. 1pEMPa。普通钢筋： 采用符合GB 1499-84标准的钢筋， 直径大于等于10mm者采用HRB335热轧螺纹钢筋，直径小于 10mm 者采用 R235 热轧圆钢筋。锚具：采用 YM15-22 钢绞锚具及配套设备。预应力管道：采用预埋波纹管成型。支座：采用 GJZ 2500 系列橡胶支座。伸缩缝：采用 SFP-80 型。桥面铺装：采用 4cm 厚的 C40 混凝土和 8cm 厚的沥青混凝土铺装。1.3 施工方式采用满堂支架施工。达到设计强度后，张拉预应力钢束并压注水泥浆，待混凝土达到预定强度后拆除支架并卸模板，最后进行桥面铺装。1.4 采用的规范公路工程技术标准 （JTJ B01-2003） 。公路桥涵设计通用规范 （JTJD60-2004） ，以下简称通规 。第 2页 共 71 页公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 （JTJ D62-2004） ，以下简称公预规 。第 3页 共 71 页2设计方案2.1 方案比选原则桥梁的形式可考虑拱桥、梁桥、梁拱组合桥和斜拉桥。任选三种作比较，从安全、功能、经济、美观、施工、占地与工期多方面比选，最终确定桥梁形式。桥梁设计原则1适用性桥上应保证车辆和人群的安全畅通，并应满足将来交通量增长的需要。桥下应满足泄洪、安全通航或通车等要求。建成的桥梁应保证使用年限，并便于检查和维修。2舒适与安全性现代桥梁设计越来越强调舒适度，要控制桥梁的竖向与横向振幅，避免车辆在桥上振动与冲击。整个桥跨结构及各部分构件，在制造、运输、安装和使用过程中应具有足够的强度、刚度、稳定性和耐久性。3经济性设计的经济性一般应占首位。经济性应综合发展远景及将来的养护和维修等费用。4先进性桥梁设计应体现现代桥梁建设的新技术。应便于制造和架设，应尽量采用先进工艺技术和施工机械、设备，以利于减少劳动强度，加快施工进度，保证工程质量和施工安全。5美观一座桥梁，尤其是座落于城市的桥梁应具有优美的外形，应与周围的景致相协调。合理的结构布局和轮廓是美观的主要因素，决不应把美观片面的理解为豪华的装饰。2.2 备选方案介绍设计标准第 4页 共 71 页（1）设计跨径：自行拟定（2）设计载荷：公路I 级（3）桥面净宽：桥总宽 21m（4）通航等级：无（5）桥上横坡为双向 1.5%（6）不考虑地震及漂流物撞击作用。本桥在 K156+720.00K 156+970.00 之间，桥梁中心桩号为 K156+845.00 桥梁总跨径 200m。经参阅各种文献资料，从多方面考虑，拟定 3 个方案，分别是变截面预应力混凝土连续箱梁桥，等截面预应力混凝土连续箱梁桥和变截面预应力混凝土连续刚构桥。方案一：55+90+55m 变截面三跨混凝土连续刚构梁桥采用 55+90+55m 的跨径分布 桥墩为直径 200CM 的 C30 混凝土制成，采用双墩式结构。采用悬臂施工，先施工桥墩，由桥墩向两侧先施工一段箱形梁，等到它的强度达到设计值时，在这段悬臂梁上用挂篮向前伸出后再支模板，再浇筑一段梁，反复这样，直到由两侧施工的悬臂梁最后在中间相遇合龙，桥梁结构部分施工完成。方案比较，只有高墩大跨，用连续刚构才能突出体现其优点，而且由于墩梁固结，基础变位影响较大。因此此方案不适用于此桥。方案二：8X25 等截面简支变连续预应力混凝土 T 型梁桥为 8X25m 布置，4 跨一联，共两联。梁预制梁高 200cm，预制梁长 2492cm。单幅桥每跨由 5 片中梁和 2 片边梁组成，桥面宽 21cm。横截面是 T 形，采用工厂化预制，既保证了质量又保证了工期。施工方便,减少桥面伸缩缝，行车平顺。其施工相对比较简单。采用预制安装的方式进行施工。结构受力主要由尺寸较小的预制梁肋来承受。这与装配式T 梁由主梁全截面来承受全部恒载不同。方案三：4X50m 等截面混凝土连续梁桥单幅桥为单箱单室箱型截面，箱梁顶板全宽为 1050cm，顶板厚度为 20cm， 底板厚度为 28cm；梁高 300cm，腹板厚度为 35cm，副跨板厚 50cm；横隔板为 40cm。悬臂端长 255cm。第 5页 共 71 页连续梁的突出优点是：结构刚度大，变形小，动力性能好，主梁变形挠曲线平缓，有利于高速行车。然而应指出的是，预应力混凝土连续梁设计中的一个特点是：必须以各个截面的最大正、负弯矩的绝对值之和。施工方法采用悬臂施工的方法，悬臂拼装法施工速度快，桥梁上、下部结构可平行作业，可在跨径 100m 以下的大桥中选用，悬臂施工法可不用或少用支架，施工不影响通航或桥下交通。方案比选表方案比选表功能性经济性安全性美观性方案一伸缩缝少，结构刚度大， 变形小，动力性能好，主梁变形挠度曲线平缓，行车平顺通畅，安全，可以满足交通运输要求，且施工简单，但工期长。施工技术成熟，方法简单， 易掌握，需要的机具少，无需大型设备，可以充分降低施工成本，所用材料普通， 价格低，技术成熟，计算简单，施工方法简单， 质量好，整体性好，刚度大，可保证工程本身安全，同时行车性能良好，可保证司机正常行车。形式简单造型单一。方案二桥面不易开裂，整体性好，内力不受基础不均匀沉降等附加变性影响，行车舒适。工厂预制质量可靠，工期有保障，养护费用减少。技术成熟，安全可靠，施工方法简单， 质量好，可以保证施工本身安全的同时，又能保证行车舒适。形式简单造型单一线性简单。方案三整体性能好，刚度大变形小，动力性能好，主梁变形挠曲平缓，有利于高速行车。施工方法便捷容易，技术成熟有保障，能最大限度的减少施工工期和材料成本。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作用，使内力状态比较均匀合理且施工较为简线条明快，与周围环境相协调，桥梁简洁美观。第 6页 共 71 页单。第 7页 共 71 页2.3 推荐方案第一方案（变截面刚构梁桥） ，虽然整体性强，但其要求地基承载力高，本段地基承载力并不好，梁墩联结处应力复杂。而且桥墩要求具有一定的高度来满足柔性要求。第二方案（预应力连续 T 梁）采用桥面连续方式使行车顺适，桥型美观，但因为跨径较小，美观性较低。第三方案（等截面连续梁桥）整体性较好，满堂支架施工，工艺成熟。连续梁桥，行车通顺，后期养护成本较低。固，推荐此桥型为设计方案。2.4 上部结构尺寸拟定2.4.1 顺桥向尺寸的拟定预应力混凝土连续梁以受力体系来分，有等截面、变截面连续梁桥、桁架连续梁桥，连续-刚构梁桥及 V 形墩连续梁桥等。其中等截面及变截面是目前我国预应力混凝土连续梁桥采用最多的截面形式。等截面连续梁一般适应以下情况：跨径一般为 4060m ,构造简单，施工快捷的连续梁；桥的立面布置以等跨径为宜，也可以不等跨布置，边跨与中跨之比不应小于 0.6，高跨比一般为 1/151/25；适应于支架施工、逐跨架设施工、移动模架施工及顶推施工等。2.4.2 横桥向尺寸的拟定预应力混凝土连续梁桥的截面形式很多， 一般应根据桥梁的跨径、 宽度、 梁高、支撑形式、总体布置和施工方法等方面综合确定。合理地选择主梁的截面形式对减轻桥梁自重、节约材料、简化施工和改善截面的受力性能是十分重要的。目前预应力连续梁桥横截面形式主要有板式、 肋梁式和箱形截面而箱形截面具有良好的抗弯和抗扭性能，是预应力混凝土连续梁桥的主要截面形式。（1）梁高、顶板厚与底板厚根据高跨比：1/15-1/25 计算得梁高为 2.00 -3.34m，取 3.00m 梁高。顶板厚取 20cm，悬臂端顶板取 30cm；在连续梁桥中，箱梁底板厚度随负弯矩的增大而逐渐加厚至根部，根部底板厚度一般为根部梁高的 1/101/12，以符合施工和运营阶段的要求，并在破坏阶段第 8页 共 71 页使中性轴尽量保持在底板以内；跨中底板厚度一般为 3028cm，以满足跨中正负弯矩变化及板内配置预应力钢筋与普通钢筋的要求。计算后，取底板厚度从桥墩支点到跨中由 30cm 渐变到 28cm；（2）腹板厚腹板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， 一般的等高度箱梁可以采用直腹板和斜腹板，变高度箱梁一般采用直腹板。腹板厚度一般都由布置预制孔的构造决定，同时从腹板本身稳定性条件出发，腹板厚度不宜小于其高度的 1/15。计算后，取腹板厚度为 40cm。（3）横隔板（梁）设置箱形截面的抗弯及抗扭刚度较大， 除在支点处设置横隔梁以满足支座布置及承受支座反力需要外，可设置少量中横隔梁。箱梁横隔梁的主要作用是增加截面的横向刚度，限制畸变应力。对于单箱单室截面，目前的趋势为不设中横隔梁。本桥共设置 6 道横隔板，在 4 个桥墩支点处各设置一道，厚度为 50cm。在两桥台支点处各设 25cm 厚的横隔板。具体尺寸如下：图 2.4.1 横隔板构造图第 9页 共 71 页3 上部结构内力计算3.1 截面几何特性计算图 3-1-1 截面图形示意图表表 3-1-13-1-1 结点截面几何特性表结点截面几何特性表截面位置基准弹性模量(MPa)面积A（m2)惯性矩I(m4)截面高度（m）支点截面3.451049.6713.52.951/4 截面3.451049.4513.02.95跨中截面3.451048.6812.02.953.2 单元划分为了保证结构在计算时的准确性，不宜将结构单元划分得太少。本设计中对于全长为 200m 的桥，分别以每 1.00m、1.5m 和 2.5m 为一个单元进行划分。因此全桥共分为 74 个单元，共 73 个截面。对应桥梁中心线位置如下表 3-2-1所示，单元划分如下图 3.2.1 所示：第 10页 共 71 页表表 3-2-13-2-1 单元划分表单元划分表节点号中心线坐标 m节点号中心线坐标 m节点号中心线坐标 m节点号中心线坐标 m节点号中心线坐标 m10235045100671508920021245146101681519020132.52552.547102.569152.591202.545265548105701559220557.52757.549107.571157.593207.56102860501107216094210712.52962.551112.573162.595212.58153065521157416596215917.53167.553117.575167.597217.5102032705412076170982201122.53372.555122.577172.599222.51225347556125781751002251327.53577.557127.579177.5101227.51430368058130801801022301532.53782.559132.581182.5103232.51635388560135821851042351737.53987.561137.583187.5105237.51840409062140841901062401942.54192.563142.585192.5107242.52045429564145861951082452147.54397.565147.587197.5109247.52249449966149881991102492350451006715089200111250表表 3-2-23-2-2 单元划分关键截面信息表单元划分关键截面信息表截面位置节点号桥梁中心线 m0#桥台支点截面10一号跨 L/4 截面712.5一号跨 L /2 截面1225一号跨 3L/4 截面1737.51#桥墩支点截面2350二号跨 L/4 截面2962.5二号跨 L/2 截面3475二号跨 3L/4 截面3987.52#桥墩支点截面45100第 11页 共 71 页三号跨 L/4 截面51112.5三号跨 L/2 截面56125三号跨 3L/4 截面61137.53#桥墩支点截面67150四号跨 L/4 截面73162.5四号跨 L/2 截面78175四号跨 3L/4 截面83187.54#桥墩支点截面89200四号跨 L/4 截面95212.5四号跨 L/2 截面100225四号跨 3L/4 截面105237.55#桥台支点截面111250第 12页 共 71 页3.3 恒载内力计算3.3.1 恒载内力3.3.1.1 桥面系荷载人行道板、栏杆重：q1=(0.298624+0.0862523+0.2224+1) 2=30.86KN/m桥面铺装重：q2=0.5125+0.624=27.15KN/m合计为 q=q1+q2=58.01KN/m将桥面系荷载作为 4 期恒载以均布荷载的形式加在主梁上。3.3.1.2 主梁自重按=26KN/m3的容重，以计主梁自重的形式计入恒载中。且在每个桥墩支点处设有一道厚度为 50cm 的横隔板，其重量按集中荷载计算。横隔板重为0.516.32526=212.23KN。由 midas 计算所得各控制截面恒载内力见表 3-3-1表表 3-3-13-3-1 恒载内力表恒载内力表桥梁中心线（m）轴力（KN）剪力（KN）弯矩（KNm）00.00E+006.16E+035.43E-1012.5-1.33E-112.44E+035.37E+0425-1.55E-11-1.19E+036.14E+0437.5-1.59E-11-4.79E+032.40E+0450-1.18E-117.82E+03-5.83E+0462.5-1.08E-114.08E+031.61E+04756.22E-123.61E+024.37E+0487.56.34E-12-3.23E+032.57E+041001.18E-117.41E+03-3.71E+04112.51.57E-113.67E+033.21E+041254.72E-11-4.98E+015.46E+04137.54.13E-11-3.64E+033.15E+041503.46E-116.98E+03-3.65E+04第 13页 共 71 页162.53.46E-113.23E+032.73E+04续表续表 3-3-13-3-1桥梁中心线（m）轴力（KN）剪力（KN）弯矩（KNm）1751.70E-11-4.85E+024.43E+04187.51.66E-11-4.08E+031.58E+042000.00E+008.55E+03-5.77E+04212.53.41E-134.81E+032.58E+04225-2.73E-121.09E+036.26E+04237.52.27E-13-2.50E+035.37E+04250-3.64E-12-6.12E+031.94E-103.3.2 恒载内力图图 3.3.2.1 结构自重弯矩图第 14页 共 71 页图 3.3.2.2 结构自重剪力图3.4 活载内力计算3.4.1 冲击系数和车道折减系数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。本设计为公路级汽车荷载，不计挂车荷载；桥梁两边各有 2 米的人行道， 需考虑人群荷载的影响， 查规范 通规 经线性内插得人群荷载标准值取为 2.975 KN/ 。（1）汽车冲击系数计算结构基频：10122313.61613.6163.45 1013.53.6952222 3.14 509.67 26 10 9.81CcEIfHzlm10222323.65123.6513.45 1013.56.4186122 3.14 509.67 26 10 9.81CcEIfHzlm冲击系数0.176ln0.0157f(适用于1.514HzfHz)，则：第 15页 共 71 页10.1767ln3.695220.01570.215320.1767ln6.41861 0.01570.3128用于正弯矩效应和剪力效应：111.2153；用于负弯矩效应：211.3128。（2）车道折减系数：设计为两车道，查规范得车辆横向折减系数=1，计算跨径 50.00m150m,不考虑纵向折减， 即纵向折减系数为 1。 乘以经验增大系数1.15，由此算得横向分布调整系数为 21.1511=2.30。3.4.2 计算活载内力由 midas 计算得公路级汽车荷载作用下，各控制截面内力值如表 3-4-2 示：表表 3-4-13-4-1 汽车荷载内力表汽车荷载内力表桥梁中心线（m）最大弯矩（KNm）最小弯矩（KNm）最大剪力（KN）最小剪力（KN）00.00E+000.00E+001.49E+03-1.34E+0212.51.18E+04-1.51E+039.29E+02-4.00E+02251.40E+04-3.11E+034.86E+02-8.48E+0237.57.92E+03-4.71E+031.83E+02-1.29E+03501.71E+03-1.17E+041.69E+03-1.80E+0262.57.68E+03-6.05E+031.19E+03-3.24E+02751.19E+04-4.38E+037.17E+02-7.35E+0287.57.72E+03-4.89E+033.48E+02-1.20E+031003.18E+03-1.05E+041.68E+03-2.14E+02112.58.15E+03-4.96E+031.19E+03-3.43E+021251.22E+04-3.74E+037.11E+02-7.49E+02137.57.91E+03-4.72E+033.39E+02-1.21E+031503.13E+03-1.04E+041.68E+03-2.52E+02162.57.97E+03-5.13E+031.17E+03-3.47E+021751.19E+04-4.33E+036.99E+02-7.54E+02187.57.47E+03-5.82E+033.21E+02-1.22E+032001.81E+03-1.15E+041.72E+03-3.69E+01212.58.23E+03-4.98E+031.27E+03-1.90E+022251.42E+04-3.30E+038.17E+02-5.17E+02237.51.18E+04-1.61E+034.02E+02-9.51E+022500.00E+000.00E+001.41E+02-1.50E+03第 16页 共 71 页图 3.4.1 汽车荷载弯矩包络图图 3.4.2 汽车荷载剪力包络图表表 3-4-23-4-2 人群荷载内力表人群荷载内力表桥梁中心线（m） 最大弯矩（KNm）最小弯矩（KNm）最大剪力（KN） 最小剪力（KN）00.00E+000.00E+001.30E+02-1.42E+0112.51.19E+03-1.78E+026.77E+01-2.56E+01251.45E+03-3.77E+022.83E+01-6.16E+0137.57.80E+02-5.76E+028.60E+00-1.15E+02502.10E+02-1.81E+031.76E+02-1.92E+0162.56.65E+02-7.54E+021.10E+02-2.80E+01751.18E+03-6.89E+026.32E+01-5.64E+0187.57.48E+02-6.28E+023.82E+01-1.04E+021004.93E+02-1.68E+031.74E+02-2.67E+01112.58.19E+02-6.04E+021.07E+02-3.43E+01第 17页 共 71 页1251.28E+03-5.93E+026.01E+01-6.17E+01137.57.93E+02-5.79E+023.48E+01-1.10E+021504.94E+02-1.68E+031.71E+02-3.05E+01162.57.76E+02-6.56E+021.02E+02-3.64E+011751.18E+03-6.92E+025.50E+01-6.49E+01187.56.46E+02-7.29E+022.87E+01-1.12E+022002.21E+02-1.81E+031.82E+02-3.71E+00212.58.19E+02-6.09E+021.13E+02-9.15E+002251.48E+03-4.00E+026.01E+01-2.98E+01237.51.20E+03-1.89E+022.64E+01-6.98E+012500.00E+000.00E+001.50E+01-1.31E+02图 3.4.3 人群荷载弯矩包络图图 3.4.4 人群荷载剪力包络图第 18页 共 71 页3.5 温差应力计算按通规规定计算。桥面采用 4cm 厚的 C40 混凝土和 8cm 厚的沥青混凝土铺装。温差基数用直线插入法确定如下（以跨中为例，计算时取成桥后的情况） 。由通规4.3.10-3 中查得混凝土铺装竖向温差计算的温差基数：120 14(10080) 1416.410050TC26.75.5(10080)5.55.9810050TC根据通规规定，竖向日照反温差为正温差乘以-0.5，即8.2 C和2.99 C。使用软件计算得到各截面的温度次内力见表 3-4，以及相应的内力图见图3.5.1 和图 3.5.2。表表 3-43-4 温度次内力温度次内力中心线坐标 m正温差反温差剪力（KN）弯矩(KNm)剪力（KN）弯矩(KNm)02.40E+028.91E-11-1.20E+02-4.46E-1112.52.40E+023.00E+03-1.20E+02-1.50E+03252.40E+025.99E+03-1.20E+02-3.00E+0337.52.40E+028.99E+03-1.20E+02-4.49E+0350-6.00E+011.20E+043.00E+01-5.99E+0362.5-6.00E+011.12E+043.00E+01-5.62E+0375-6.00E+011.05E+043.00E+01-5.24E+0387.5-6.00E+019.73E+033.00E+01-4.87E+03100-1.41E-018.98E+037.06E-02-4.49E+03112.5-1.41E-018.98E+037.06E-02-4.49E+03125-1.41E-018.98E+037.06E-02-4.49E+03137.5-1.41E-018.98E+037.06E-02-4.49E+031506.06E+018.97E+03-3.03E+01-4.49E+03162.56.06E+019.73E+03-3.03E+01-4.87E+031756.06E+011.05E+04-3.03E+01-5.24E+03187.56.06E+011.12E+04-3.03E+01-5.62E+03200-2.40E+021.20E+041.20E+02-6.00E+03212.5-2.40E+029.00E+031.20E+02-4.50E+03225-2.40E+026.00E+031.20E+02-3.00E+03237.5-2.40E+023.00E+031.20E+02-1.50E+03250-2.40E+02-1.44E-101.20E+027.19E-11第 19页 共 71 页图 3.5.1 温差效应弯矩图图 3.5.2 温差效应剪力图第 20页 共 71 页3.6 墩台基础沉降内力计算3.6.1 支座沉降次内力计算由软件计算所得支座 4 沉降 1cm，各控制截面的内力值如表 3-5-1 示：表表 3-5-13-5-1 支座支座 1 1 沉降内力表沉降内力表桥面中心线（m）轴力（KN）剪力（KN）弯矩（KNm）00.00E+00-6.29E+000.00E+0012.59.29E-13-6.29E+00-7.87E+01256.82E-13-6.29E+00-1.57E+0237.56.82E-13-6.29E+00-2.36E+02500.00E+003.13E+01-3.15E+0262.50.00E+003.13E+017.67E+01750.00E+003.13E+014.68E+0287.50.00E+003.13E+018.59E+02100-1.82E-12-1.18E+021.25E+03112.5-1.36E-12-1.18E+02-2.23E+02125-1.14E-12-1.18E+02-1.70E+03137.5-1.14E-12-1.18E+02-3.17E+03150-3.56E-122.24E+02-4.65E+03162.5-3.56E-122.24E+02-1.85E+031754.55E-132.24E+029.45E+02187.54.55E-132.24E+023.74E+032009.10E-13-1.31E+026.54E+03212.54.55E-13-1.31E+024.90E+03225-4.83E-13-1.31E+023.27E+03237.51.14E-13-1.31E+021.63E+03250-9.10E-13-1.31E+021.16E-10第 21页 共 71 页图 3.6.1 支座 4（89 号节点处）沉降 1cm 产生的剪力图图 3.6.2 支座 4（89 号节点处）沉降 1cm 产生的弯矩图3.7 内力组合3.7.1 内力组合原理公路桥涵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，取其最不利效应组合进行设计：（1）只有在结构上可能同时出现的作用，才进行其效应组合。当结构或结构构件需做不同受力方向的验算时，则应以不同方向的最不利的作用效应进行组合。（2）当可变作用的出现对结构或结构构件产生有利影响时，该作用不应参与第 22页 共 71 页组合。（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。根据以上的内力计算结果，参照桥规（JTJ023-04）第 4.1.2 条即可进行内力组合。3.7.2 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(3-1)或00112()mnudGidQ dcQjdijSSSS(3-2)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；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；第 23页 共 71 页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。表表 3-7-13-7-1 承载能力极限状态下的效应基本组合表承载能力极限状态下的效应基本组合表桥梁中心线(m)最大剪力（KN）最小剪力（KN）最大弯矩(KNm)最小弯矩(KNm)01.22E+045.73E+036.52E-105.43E-1012.55.89E+031.17E+031.02E+054.86E+0425347-4.13E+031.19E+055.09E+0437.5-4.21E+03-9.87E+035.42E+048.10E+03501.48E+047.24E+03-5.28E+04-1.10E+0562.58.70E+033.04E+034.39E+04-4.35E+03752.73E+03-1.98E+039.05E+042.87E+0487.5-2.11E+03-7.70E+035.57E+049.21E+031001.43E+046.72E+03-2.67E+04-8.03E+04112.58.20E+032.56E+036.47E+041.54E+041252.22E+03-2.45E+031.05E+054.18E+04137.5-2.55E+03-8.25E+036.32E+041.56E+041501.38E+046.16E+03-2.62E+04-7.93E+04162.57.62E+032.11E+035.83E+049.94E+031751.74E+03-2.99E+039.13E+042.95E+04187.5-3.05E+03-8.79E+034.28E+04-3.88E+032001.58E+048.44E+03-5.18E+04-1.09E+05续表续表 3-7-13-7-1桥梁中心线(m)最大剪力（KN）最小剪力（KN）最大弯矩(KNm)最小弯矩(KNm)第 24页 共 71 页212.59.83E+034.21E+035.74E+049.03E+032253.91E+03-5461.21E+055.14E+04237.5-1.22E+03-6.03E+031.03E+054.83E+04250-5.67E+03-1.21E+042.33E-101.94E-10图 3.7.1 承载能力极限状态弯矩包络图图 3.7.2 承载能力极限状态剪力包络图3.7.3 正常使用极限状态效应组合第 25页 共 71 页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（3-3）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）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 . 0KQKQGKsdVVVV217 . 0（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（3-4）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=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；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，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 3-6-2 所示。第 26页 共 71 页表表 3-7-23-7-2 短期效应组合内力短期效应组合内力桥梁中心线(m)最大剪力（KN）最小剪力（KN）最大弯矩(KNm)最小弯矩(KNm)07.52E+035.95E+035.43E-105.43E-1012.53.35E+032.03E+036.55E+045.11E+0425-633-1.95E+037.74E+045.62E+0437.5-4.46E+03-5.90E+033.75E+041.63E+04509.24E+037.63E+03-4.73E+04-7.34E+0462.55.07E+033.77E+033.12E+046.60E+0375982-2586.20E+043.57E+0487.5-2.89E+03-4.22E+034.05E+041.78E+041008.77E+037.12E+03-2.60E+04-4.97E+04112.54.60E+033.27E+034.58E+042.42E+04125508-7547.16E+044.61E+04137.5-3.37E+03-4.72E+034.50E+042.08E+041508.59E+036.75E+03-2.66E+04-5.37E+04162.54.42E+032.93E+034.14E+041.73E+04175331-1.10E+036.31E+043.64E+04187.5-3.55E+03-5.06E+033.44E+046.48E+032001.00E+048.20E+03-4.00E+04-7.23E+04212.55.90E+034.34E+034.45E+041.81E+042251.82E+033778.20E+045.74E+04237.5-2.10E+03-3.56E+036.73E+045.12E+042507.62E+035.91E+031.94E-101.94E-10图 3.7.3 正常使用极限状态作用短期效应组合弯矩包络图第 27页 共 71 页图 3.7.4 正常使用极限状态作用短期效应组合剪力包络图表表 3-7-33-7-3 长期效应组合内力长期效应组合内力桥梁中心线(m)最大剪力（KN）最小剪力（KN）最大弯矩(KNm)最小弯矩(KNm)07.00E+036.00E+035.43E-105.43E-1012.53.03E+032.17E+036.12E+045.17E+0425-795-1.66E+037.23E+045.74E+0437.5-4.52E+03-5.45E+033.47E+041.80E+04508.63E+037.70E+03-4.79E+04-6.88E+0462.54.65E+033.89E+032.85E+048.86E+0375729-3.225.77E+043.74E+0487.5-3.02E+03-3.80E+033.78E+041.96E+041008.16E+037.20E+03-2.72E+04-4.56E+04112.54.18E+033.40E+034.29E+042.61E+04125259-4926.71E+044.75E+04137.5-3.49E+03-4.29E+034.22E+042.26E+041507.99E+036.84E+03-2.79E+04-4.96E+04162.54.01E+033.05E+033.86E+041.92E+0417588.4-8375.89E+043.81E+04187.5-3.66E+03-4.63E+033.18E+048.66E+032009.41E+038.21E+03-4.07E+04-6.78E+04212.55.46E+034.40E+034.16E+042.00E+042251.54E+035507.69E+045.87E+04237.5-2.23E+03-3.23E+036.30E+045.18E+04250-5.96E+03-7.10E+031.94E-101.94E-10第 28页 共 71 页图 3.7.5 正常使用极限状态作用长期效应组合弯矩包络图图 3.7.6 正常使用极限状态作用长期效应组合剪力包络图第 29页 共 71 页4 预应力钢束的估算与布置4.1 计算原理本桥采用后张法预应力混凝土箱梁构造形式。 设计时应满足不同设计状况下规范规定的控制条件要求，例如承载力、抗裂性、裂缝宽度、变形及应力等要求。 在这些控制条件中， 最重要的是满足结构在正常使用极限状态下的使用性能要求和保证结构在达到承载能力极限状态时具有一定的安全储备。因此，预应力混凝土桥梁设计时，一般情况下，首先根据结构在正常使用极限状态正截面抗裂性或裂缝宽度限值确定预应力钢筋的数量， 在由构件的承载能力极限状态要求确定普通钢筋的数量。本桥以全预应力混凝土构件设计，按构件正截面抗裂性要求估算预应力钢筋数量。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)拟采用s15.2 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=0.70fpk=0.701860=1302MPa，预应力损失按张拉控制应力的 20%估算。得到所须的预应力钢铰线的根数：()pepconspNnA(4-2)4.2 预应力筋估算结果预应力钢筋采用 ASTM A416-97a 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 15.2mm，公称面积 139mm2，弹性模量51095. 1pEMPa。根据桥梁博士反复计算，为使设计更加合理，节约预应力钢筋，本设计选用同种种根数的钢束，都为 22 根钢绞线为一束，钢绞线面积为 12232mm2， 锚下张拉控制应力分别为130270. 0pkconfMpa 由软件第 30页 共 71 页程序计算所得的预应力束数估算结果见表 4-2-1。表表 4-2-14-2-1承载能力极限状态下的配筋面积估算承载能力极限状态下的配筋面积估算m2单元号左上缘左下缘右上缘右下缘101.92e-01600.00338200.0033800.00815300.0081500.0154400.015400.0215500.021500.0268600.026800.0308700.030800.034800.03400.0359900.035900.03711000.037100.03681100.036800.0361200.03600.03371300.033700.03081400.030800.02671500.026700.0221600.02200.01611700.01610.001750.0098180.001750.00980.007090.003190.007090.0030.01430200.014300.02280210.022800.02920220.029200.03380230.033800.02990240.029900.02460250.024600.01670260.016700.01010.00175270.01010.001750.004930.00754280.004930.007540.001280.013290.001280.01300.01793000.017900.02163100.021600.02463200.024600.02623300.026200.02723400.027200.02693500.026900.02593600.025900.0236续表续表 4-2-14-2-1第 31页 共 71 页单元号左上缘左下缘右上缘右下缘3700.023600.02073800.020700.01663900.01660.0001540.0118400.0001540.01180.004040.00669410.004040.006690.009330.00158420.009330.001580.01610430.016100.02080440.020800.02440450.024400.02080460.020800.01580470.015800.008520.00257480.008520.002570.003020.00844490.003020.0084400.01435000.014300.01935100.019300.02395200.023900.02715300.027100.02975400.029700.0315500.03100.03165600.031600.03085700.030800.02955800.029500.02685900.026800.02346000.023400.01896100.018900.01376200.01370.002870.00807630.002870.008070.008340.0025640.008340.00250.01550650.015500.02040660.020400.02410670.024100.02070680.020700.0160690.01600.009130.00203700.009130.002030.00390.00736710.00390.0073600.01277200.012700.01747300.017400.02157400.021500.02437500.024300.02657600.026500.0273续表续表 4-2-14-2-1第 32页 共 71 页单元号左上缘左下缘右上缘右下缘7700.027300.02757800.027500.02637900.026300.02458000.024500.02148100.021400.01778200.01770.001140.0127830.001140.01270.004750.00709840.004750.007090.009860.00227850.009860.002270.01640860.016400.02430870.024300.02960880.029600.03340890.033400.02880900.028800.02260910.022600.0140920.01400.006770.00405930.006770.004050.00150.0107940.00150.010700.01719500.017100.0239600.02300.02769700.027600.03179800.031700.03459900.034500.036610000.036600.037310100.037300.037510200.037500.036210300.036200.034210400.034200.030910500.030900.026810600.026800.021510700.021500.015410800.015400.0081210900.0081200.0033711000.0033706.84e-017第 33页 共 71 页表表 4-2-24-2-2正常使用极限状态下的配筋面积估算正常使用极限状态下的配筋面积估算m2单元号左上缘左下缘右上缘右下缘10.00010.00010.00010.003720.00010.00370.00010.008830.00010.00880.00010.016540.00010.01650.00010.022950.00010.02290.00010.028560.00010.02850.00010.032770.00010.03270.00010.036180.00010.03610.00010.038290.00010.03820.00010.0396100.00010.03960.00010.0395110.00010.03950.00010.0389120.00010.03890.00010.0369130.00010.03690.00010.0342140.00010.03420.00010.0303150.00010.03030.00010.0257160.00010.02570.00050.02170.00050.020.00530.0142180.00530.01420.01110.0076190.01110.00760.01810.0011200.01810.00110.02730.0001210.0270.00010.03370.0001220.03370.00010.03850.0001230.03850.00010.03440.0001240.03440.00010.02880.0001250.02880.00010.02030.0006260.02030.00060.01410.0069270.01410.00690.00890.0129280.00890.01290.00490.0182290.00490.01820.00150.0228300.00150.02280.00010.0264310.00010.02640.00010.0294320.00010.02940.00010.0311330.00010.0310.00010.0319340.00010.03190.00010.0316350.00010.03160.00010.0306360.00010.03060.00010.0283370.00010.02830.00010.0253380.00010.02530.00020.0211390.00020.02110.00330.0165400.00330.01650.00760.0116第 34页 共 71 页续表续表 4-2-24-2-2单元号左上缘左下缘右上缘右下缘410.00760.01160.01290.0062420.01290.00620.01940.0005430.01910.00050.0240.0001440.0240.00010.02780.0001450.02780.00010.0240.0001460.0240.00010.01880.0011470.01880.00110.01180.0072480.01180.00720.0060.0129490.0060.01290.00120.0184500.00120.01840.00010.0234510.00010.02340.00010.0281520.00010.02810.00010.0314530.00010.03140.00010.034540.00010.0340.00010.0353550.00010.03520.00010.0357560.00010.03570.00010.035570.00010.0350.00010.0336580.00010.03360.00010.0309590.00010.03090.00010.0275600.00010.02750.00010.0229610.00010.02290.00270.0178620.00270.01780.00760.0125630.00760.01250.01350.0069640.01350.00690.02050.0008650.02030.00090.02550.0001660.02550.00010.02940.0001670.02940.00010.02570.0001680.02570.00010.02060.0007690.02060.00070.01390.0066700.01390.00660.00830.012710.00830.0120.00380.0172720.00380.01720.00040.0217730.00040.02170.00010.0259740.00010.02590.00010.0289750.00010.02890.00010.0311760.00010.03110.00010.0321770.00010.0320.00010.0324780.00010.03240.00010.0315790.00010.03150.00010.0299800.00010.02990.00010.0271续表续表 4-2-24-2-2第 35页 共 71 页单元号左上缘左下缘右上缘右下缘810.00010.02710.00190.0237820.00190.02370.00530.0193830.00530.01930.00930.0141840.00930.01410.01440.0085850.01440.00850.02070.0026860.02070.00250.02870.0001870.02840.00010.03390.0001880.03390.00010.03790.0001890.03790.00010.03310.0001900.03310.00010.02660.0001910.02660.00010.01790.0041920.01790.00410.01080.0107930.01080.01070.0050.0172940.0050.01720.00020.023950.00020.0230.00010.0286960.00010.02860.00010.033970.00010.0330.00010.0368980.00010.03680.00010.0392990.00010.0390.00010.04081000.00010.04080.00010.04121010.00010.04120.00010.04091020.00010.04090.00010.03931030.00010.03930.00010.0371040.00010.0370.00010.03341050.00010.03340.00010.02891060.00010.02890.00010.02321070.00010.02320.00010.01661080.00010.01660.00010.00891090.00010.00890.00010.00371100.00010.00370.00010.0001由承载能力极限状态和正常使用极限状态下的钢筋面积估算数据取其中的最大值即可得到预应力钢筋的配筋面积估算结果。第 36页 共 71 页4.3 预应力筋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）应选择适当的预应力束筋的型式与锚具型式，对不同跨径的梁桥结构，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。（3）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。（4）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。（5）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。（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。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。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。（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第 37页 共 71 页截面上，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。首先， 因为先锚固短束，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。4.4 预应力钢束布置情况由表 4-2-2 可初步估算出各个截面所需预应力筋束的数目，经过反复验算， 最终可确定实际预应力钢束束数，一号跨、二号跨和中跨的预应力钢筋的布置情况不一样，但四号跨、五号跨分别与二号跨和一号跨相同。取每跨跨中截面，4/1 截面和支点截面为控制截面，最终的各截面的钢筋布置，详见施工图图纸。桥梁的一号跨、 二号跨和三号跨立面钢束布置和边跨梁端锚固截面与第二跨跨中截面钢束布置见下图：第 38页 共 71 页图 4.4.1 桥梁三跨立面（纵向）钢束布置图图 4.4.2 边跨梁端截面钢束布置图图 4.4.3 跨中截面4.5 预应力损失计算根据 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D62-2004 ）第 6.2.1条规定，预应力混凝土构件在正常使用极限状态计算中，应考虑由下列因素引起的预应力损失：第 39页 共 71 页预应力钢筋与管道壁之间的摩擦1l锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩2l预应力钢筋与台座之间的温差3l混凝土的弹性压缩4l预应力钢筋的应力松弛5l混凝土的收缩和徐变6l说明：从计算概念上，每根预应力束在每个截面的预应力损失都不一样，但是由于本设计是毕业设计教学环节，时间有限，所以进行一定的简化，假定预应力束在每个截面的损失相等。按公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 （JTG D62-2004）规定，钢绞线的张拉控制应力con取 0.70pkf。即：con=0.701860=1302MPa4.5.1 预应力筋与孔道壁之间摩擦引起的应力损失计算公式见式（3-24）所示。()11kxlcone（4-3）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）可按下式计算：22VH；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；第 40页 共 71 页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。由 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（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。4.5.2 锚具变形、钢筋回缩引起的应力损失2l计算公式见式（3-25）所示。2lpLEL（4-4）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6.3.42可知，1L6mm，接缝压缩值2L1mm。4.5.3 钢筋与台座间的温差引起的损失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。3l=2)(212ttt=0MPa。4.5.4 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（4-5）第 41页 共 71 页式中: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） ；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（4-6）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（4-7）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。4.5.5 预应力钢筋松弛引起的损失5l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：pepkpelf)26. 052. 0(5(4-8)式中：张拉系数，对于本设计，采用超张拉，取0.9钢筋松弛系数，对于低松弛钢绞线，取3 . 0；pe传力锚固时的钢筋应力，421lllconpe。第 42页 共 71 页4.5.6 混凝土收缩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：psupcEPucspulttttEt151),(),(9 . 0)(006（4-9）式中:),(0ttucs、),(0ttu加载龄期为0t 时混凝土收缩应变终极值和徐变系数终极值；0t 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：28loglog9 . 00tffckck，则可得200td。 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2/nniIA；pse 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。全桥共有 60 号（120 束）预应力钢束，分别取具有代表性的第 1、3、6 号钢束为例，由迈达斯得到该预应力钢束在张拉阶段的各项预应力损失值。第 43页 共 71 页图 4.5.1第 1 号钢束第 3 阶段各项预应力损失及有效预应力第 44页 共 71 页图 4.5.23 号钢束第 3 阶段各项预应力损失及有效预应力第 45页 共 71 页图 4.5.36 号钢束第 3 阶段各项预应力损失及有效预应力第 46页 共 71 页5普通钢筋的设计计算由于预应力钢筋可以完全承担构造的要求， 所以非预应力钢筋按照构造要求配筋。图 5.1 普通钢筋构造图上图为支点横截面普通钢筋构造图， 具体钢筋位置， 长度， 形状布置见施工图。普通构造钢筋要满足：无论计算上是否需要，梁内均应设置箍筋。箍筋的直径不宜小于 8mm 和主钢筋的 1/4。架立钢筋是为构成钢筋骨架用而附加设置的纵向钢筋，其直径依梁截面尺寸而选择，通常采用直径为 1014mm 的钢筋。水平纵向钢筋的作用主要是在梁侧面发生混凝土裂缝后，可以减小混凝土裂缝宽度。纵向水平钢筋要固定在箍筋外侧，其直径一般采用 68mm 的光圆钢筋，也可以用带肋钢筋。梁内水平纵向钢筋的总截面积 可采用 0.0010.002bh，b 为梁肋宽度，h 为梁截面高度。其间距在受拉区不应大于梁肋宽度，且不应大于 200mm；在受压区不应大于300mm。在梁支点附近剪力较大区段水平纵向钢筋间距宜为 100150mm。第 47页 共 71 页6强度验算6.1 基本原理预应力混凝土受弯构件截面强度的验算内容包括两大类，即正截面强度验算。其验算原则基本上与普通钢筋混凝土受弯构件相同： 当预应力钢筋的含筋量配置适当时，受拉区混凝土开裂退出工作，预应力钢筋和非预应力钢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设计抗拉强度cdf，非预应力钢筋达到其抗压设计强度sdf，并假定受压区的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pdf，这就是与普通钢筋混凝土构件的主要区别。6.2 计算公式根据上述基本原理，给出承载能力极限状态下，预应力混凝土连续梁上、下缘均布预应力钢筋的正截面强度计算公式；有关斜截面抗剪强度，因现行桥梁设计规范尚无连续梁桥的计算公式，将通过主应力验算控制。根据公预规第 5.1.5 条，桥梁构件的承载能力极限状态计算，应采用下列表达式：),(0ddafRRRs根据公预规第 5.2.3 条，翼缘位于受压的 T 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：0)(pppdssdffcdppdssdAfAfhbfAfAf第 48页 共 71 页计算正截面抗弯承载了。)()()()2(00000ppppdsssdcddahAfahAfxhbxfM0)(pppdssdcdppdssdAfAfbxfAfAf当不符合上列条件时，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式计算：)()()()2()()2(000000ppppdsssdfffcddahAfahAfhhhbbxhbxfM受压区高度 x 应按下式计算：0)()(pppdssdffcdppdssdAfAfhbbbxfAfAf根据承载能力极限状态组合的结果，采用基本组合。由桥梁博士软件计算的各控制截面强度验算结果如下表 6-1 所示。表表 6-16-1 承载能力极限状态正截面强度验算承载能力极限状态正截面强度验算节点号内力属性Mj（kNm）极限抗力（kNm）受力类型受压区高度是否满足最小配筋率是否满足1最大弯矩7.10E+032.08E+05下拉偏压是是最小弯矩5.91E+032.08E+05下拉偏压是是7最大弯矩2.07E+041.74E+05下拉偏压是是最小弯矩-2.57E+041.61E+05上拉偏压是是12最大弯矩4.31E+041.25E+05下拉偏压是是最小弯矩-1.30E+041.64E+05上拉偏压是是17最大弯矩1.03E+042.01E+05下拉偏压是是最小弯矩-3.42E+041.64E+05上拉偏压是是23最大弯矩1.79E+042.09E+05下拉偏压是是最小弯矩-2.92E+041.40E+05上拉偏压是是29最大弯矩2.30E+041.94E+05下拉偏压是是最小弯矩-2.22E+041.96E+05上拉偏压是是34最大弯矩2.70E+041.46E+05下拉偏压是是最小弯矩-2.83E+041.34E+05上拉偏压是是第 49页 共 71 页续表续表 6-16-1节点号内力属性Mj（kNm）极限抗力（kNm）受力类型受压区高度是否满足最小配筋率是否满足39最大弯矩1.14E+041.99E+05下拉偏压是是最小弯矩-3.26E+041.65E+05上拉偏压是是45最大弯矩2.79E+041.80E+05下拉偏压是是最小弯矩-2.06E+041.50E+05上拉偏压是是51最大弯矩1.89E+041.86E+05下拉偏压是是最小弯矩-2.54E+041.74E+05上拉偏压是是56最大弯矩3.39E+041.32E+05下拉偏压是是最小弯矩-1.93E+041.49E+05上拉偏压是是61最大弯矩7.24E+032.01E+05下拉偏压是是最小弯矩-3.78E+041.50E+05上拉偏压是是67最大弯矩2.65E+041.83E+05下拉偏压是是最小弯矩-2.16E+041.48E+05上拉偏压是是73最大弯矩2.20E+041.88E+05下拉偏压是是最小弯矩-2.16E+041.88E+05上拉偏压是是78最大弯矩2.66E+041.46E+05下拉偏压是是最小弯矩-2.87E+041.34E+05上拉偏压是是83最大弯矩1.09E+042.06E+05下拉偏压是是最小弯矩-3.52E+041.71E+05上拉偏压是是89最大弯矩1.86E+042.07E+05下拉偏压是是最小弯矩-2.83E+041.41E+05上拉偏压是是95最大弯矩2.28E+041.87E+05下拉偏压是是最小弯矩-2.12E+041.89E+05上拉偏压是是100最大弯矩2.50E+041.51E+05下拉偏压是是最小弯矩-3.60E+041.39E+05上拉偏压是是第 50页 共 71 页续表续表 6-16-1节点号内力属性Mj（kNm）极限抗力（kNm）受力类型受压区高度是否满足最小配筋率是否满足105最大弯矩2.06E+041.71E+05下拉偏压是是最小弯矩-2.64E+041.53E+05上拉偏压是是110最大弯矩-9.74E+031.99E+05上拉偏压是是最小弯矩-1.73E+041.87E+05上拉偏压是是由以上表格数据可知，强度符合要求。第 51页 共 71 页应力、变形验算7.1 正常使用极限状态应力验算1.新公桥规第 7.1.5 条规范：使用阶段预应力混凝土受弯构件正截面混凝土的压应力，应符合下列规定：受压区混凝土的最大压应力未开裂构件ckptkcf5 . 0允许开裂构件ckccf5 . 02.新公桥规第 6.3 条规范：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085. 0pcst分段浇筑或砂浆接缝的纵向分块构件08 . 0pcstA 类预应力混凝土构件，在作用（或荷载）短期效应组合下ckpcst7 . 0f；但在荷载长期效应组合下0pclt3.新公桥规第 7.1.6 条规范：使用阶段预应力混凝土受弯构件正截面混凝土的主压应力，应符合下列规定：ckcp6 . 0f4.新公桥规第 6.3 条规范：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cktp6 . 0f分段浇筑或砂浆接缝的纵向分块构件cktp4 . 0f第 52页 共 71 页A 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cktp7 . 0f分段浇筑或砂浆接缝的纵向分块构件cktp5 . 0f构件应力计算时其应力值取标准组合值。表表 7-1-17-1-1 正常使用极限状态应力验算正常使用极限状态应力验算( (单位单位 Mpa)Mpa)短期效应组合应力验算短期效应组合应力验算节点号应力上缘正应力下缘正应力最大主应力最大最小最大最小主压应力主拉应力1应力属性6.971.542.871.886.97-1.04容许值16.2016.2019.4-1.06是否满足要求是是是是是是7应力属性8.432.628.713.948.71-2.12E-02容许值16.2016.2019.4-1.06是否满足要求是是是是是是12应力属性9.092.755.840.2849.09-0.113容许值16.2016.2019.4-1.06是否满足要求是是是是是是17应力属性10.43.0510.95.5210.9-0.425容许值16.2016.2019.4-1.06是否满足要求是是是是是是23应力属性10.20.925.623.3510.2-0.992容许值16.2016.2019.4-1.06是否满足要求是是是是是是29应力属性11.43.438.443.7611.4-0.516容许值16.2016.2019.4-1.06是否满足要求是是是是是是第 53页 共 71 页续表续表 7-1-17-1-1节点号应力上缘正应力下缘正应力最大主应力最大最小最大最小主压应力主拉应力34应力属性8.31.367.271.318.3-3.43E-02容许值16.2016.2019.4-1.06是否满足要求是是是是是是39应力属性10.63.1210.54.9510.6-0.332容许值16.2016.2019.4-1.06是否满足要求是是是是是是45应力属性9.831.243.881.79.83-0.989容许值16.2016.2019.4-1.06是否满足要求是是是是是是51应力属性9.292.287.442.919.29-0.425容许值16.2016.2019.4-1.06是否满足要求是是是是是是56应力属性8.691.936.470.4858.69-3.91E-02容许值16.2016.2019.4-1.06是否满足要求是是是是是是61应力属性9.261.9910.74.810.7-0.314容许值16.2016.2019.4-1.06是否满足要求是是是是是是67应力属性9.60.7494.651.969.6-1.03容许值16.2016.2019.4-1.06是否满足要求是是是是是是73应力属性10.42.8883.2110.4-0.377容许值16.2016.2019.4-1.06是否满足要求是是是是是是78应力属性8.311.357.371.38.31-4.25E-02容许值16.2016.2019.4-1.06是否满足要求是是是是是是83应力属性11.83.4411.45.211.8-0.358第 54页 共 71 页容许值16.2016.2019.4-1.06是否满足要求是是是是是是续表续表 7-1-17-1-1节点号应力上缘正应力下缘正应力最大主应力最大最小最大最小主压应力主拉应力89应力属性10.80.9565.482.3610.8-1.01容许值16.2016.2019.4-1.06是否满足要求是是是是是是95应力属性10.93.137.872.7810.9-0.472容许值16.2016.2019.4-1.06是否满足要求是是是是是是100应力属性9.212.6210.43.4310.4-7.55E-02容许值16.2016.2019.4-1.06是否满足要求是是是是是是105应力属性8.762.779.213.859.21-0.143容许值16.2016.2019.4-1.06是否满足要求是是是是是是110应力属性6.781.387.064.97.06-0.825容许值16.2016.2019.4-1.06是否满足要求是是是是是是单元上缘最大应力：13.5单元上缘最小应力：0.749单元下缘最大应力：11.8单元下缘最小应力：1.44e-02单元最大主压应力：13.5单元最大主拉应力：-1.05第 55页 共 71 页图 7.123 单元（支点处）左截面荷载组合 2 应力验算第 56页 共 71 页图 7.223 单元（支点处）右截面荷载组合 2 应力验算第 57页 共 71 页表表 7-1-27-1-2 正常使用极限状态应力验算正常使用极限状态应力验算( (单位单位 Mpa)Mpa)长期效应组合应力验算长期效应组合应力验算节点号应力上缘正应力下缘正应力最大主应力最大最小最大最小主压应力主拉应力1应力属性3.893.862.562.554.53-0.576容许值16.2016.2019.4-1.06是否满足要求是是是是是是7应力属性4.744.218.627.748.62-9.31E-03容许值16.2016.2019.4-1.06是否满足要求是是是是是是12应力属性5.094.45.484.325.48-6.70E-02容许值16.2016.2019.4-1.06是否满足要求是是是是是是17应力属性6.435.8910.39.3910.3-0.236容许值16.2016.2019.4-1.06是否满足要求是是是是是是23应力属性6.245.624.483.636.88-0.565容许值16.2016.2019.4-1.06是否满足要求是是是是是是29应力属性7.266.687.736.948.07-0.389容许值16.2016.2019.4-1.06是否满足要求是是是是是是第 58页 共 71 页续表续表 7-1-27-1-2节点号应力上缘正应力下缘正应力最大主应力最大最小最大最小主压应力主拉应力34应力属性43.336.595.546.59-1.37E-02容许值16.2016.2019.4-1.06是否满足要求是是是是是是39应力属性6.485.959.838.999.92-0.177容许值16.2016.2019.4-1.06是否满足要求是是是是是是45应力属性5.875.33.012.186.29-0.566容许值16.2016.2019.4-1.06是否满足要求是是是是是是51应力属性5.284.756.866.136.88-0.258容许值16.2016.2019.4-1.06是否满足要求是是是是是是56应力属性4.533.895.664.665.66-8.89E-03容许值16.2016.2019.4-1.06是否满足要求是是是是是是61应力属性5.244.729.638.839.63-0.17容许值16.2016.2019.4-1.06是否满足要求是是是是是是第 59页 共 71 页续表续表 7-1-27-1-2节点号应力上缘正应力下缘正应力最大主应力最大最小最大最小主压应力主拉应力67应力属性5.765.193.152.336.22-0.465容许值16.2016.2019.4-1.06是否满足要求是是是是是是73应力属性6.375.837.176.47.62-0.25容许值16.2016.2019.4-1.06是否满足要求是是是是是是78应力属性3.963.36.695.646.69-1.99E-02容许值16.2016.2019.4-1.06是否满足要求是是是是是是83应力属性7.276.6910.69.7210.6-0.143容许值16.2016.2019.4-1.06是否满足要求是是是是是是89应力属性6.225.64.393.547.15-0.644容许值16.2016.2019.4-1.06是否满足要求是是是是是是95应力属性6.485.927.336.537.49-0.268容许值16.2016.2019.4-1.06是否满足要求是是是是是是第 60页 共 71 页续表续表 7-1-27-1-2节点号应力上缘正应力下缘正应力最大主应力最大最小最大最小主压应力主拉应力100应力属性4.94.1910.18.8910.1-4.45E-02容许值16.2016.2019.4-1.06是否满足要求是是是是是是105应力属性4.914.379.128.179.12-0.121容许值16.2016.2019.4-1.06是否满足要求是是是是是是110应力属性3.623.546.776.636.77-0.336容许值16.2016.2019.4-1.06是否满足要求是是是是是是单元上缘最大应力：9.45单元上缘最小应力：3.17单元下缘最大应力：11.0单元下缘最小应力：1.58单元最大主压应力：11.0单元最大主拉应力：-0.667第 61页 共 71 页图 7.323 单元（支点处）左截面荷载组合 1 应力验算第 62页 共 71 页图 7.323 单元（支点处）右截面荷载组合 1 应力验算第 63页 共 71 页7.2 挠度的计算与验算预拱度的设计结构的变形验算是为了保证结构具有一定的刚度， 使它在长期使用过程中不致因变形太大而造成不良后果。例如，对于简支梁，跨中挠度过大将使梁端转角大，引起行车冲击，破坏伸缩缝和桥面;连续梁挠度过大，也会使桥面起伏，不利于高速行车；变形过大也使结构次应力增大。预应力混凝土连续梁桥的变形包括短期荷载和长期荷载作用下的挠度。公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 （ JTG D622004 ）第 6.5.3条：受弯构件在使用阶段的挠度应考虑荷载长期效应的影响， 即按荷载短期效应组合和本规范第 6.5.2 条规定的刚度计算的挠度值，乘以挠度长期增长系数。挠度长期增长系数可按下列规定取用：当采用 C40 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。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超过计算跨径的 1/600；梁式桥主梁的悬臂端不应超过悬臂长度的 1/300。预应力混凝土受弯构件的挠度由两部分组成，一部分是由偏心预加力Np引起的上挠度（又称上拱度）
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