连续刚构桥毕业设计.doc

西南交通大学本科毕业设计(论文) 第80页西 南 交 通 大 学本科毕业设计（论文）105m+185m+105m公路预应力混凝土连续刚构桥设计年 级： 2009 级学 号：20095698姓 名：李 棋专 业：土木工程指导老师： 单 德 山2013年 6月 院系 土木工程 专 业 桥梁工程 年级 2009级 姓 名 李棋 题目 (105m+185m+105m)公路预应力混凝土连续刚构桥 指导教师 单德山 评 语 指导教师 (签章) 评 阅 人评 语 评 阅 人 (签章)成 绩 答辩委员会主任 (签章) 年 月 日毕 业 设 计 任 务 书班 级 土 学生姓名 李棋 学号 20095698 发题日期：2013年 4 月 7 日 完成日期：2013年 6 月 10 日题目 (105m+185m+105m)公路预应力混凝土连续刚构桥 1 设计原始资料1、主要技术指标(1) 孔跨布置：105m+185m+105m；(2) 荷载标准：公路I级；(3) 桥面宽度：0.25m栏杆+23.75m车行道+3.5应急车道+0.25m栏杆=11.5m；(4) 桥面纵坡：0% (平坡)；(5) 桥面横坡：2%。(6) 桥轴平面线型：直线。2、材料规格(1) 梁体混凝土：C50级混凝土；(2) 桥面铺装及栏杆混凝土：C30级混凝土；(3) 预应力钢筋及锚具：主梁纵向预应力钢筋可选用7-j15.24、9-j15.24、12-j15.24或19-j15.24高强度低松弛钢绞线(1-j15.24公称断面面积为140.00mm2)，=1860MPa，=1488MPa；对应锚具分别为YM15-7、YM15-9、YM15-12或YM15-19；对应波纹管直径分别为(内径)70、80、85、100mm(外径比内径大7mm)。主梁竖向预应力钢筋采用3-j15.24、5-j15.24高强度低松弛钢绞线(1-j15.24公称断面面积为140.00mm2)，=1860MPa，=1488MPa；对应锚具分别为BM15-3、BM15-5。(4) 普通钢筋：受力主钢筋用HRB400钢筋(1228)，=330MPa，=330MPa；非受力钢筋用HRB335钢筋(820)，=280MPa，=280MPa。3、施工顺序及要点(1) 墩台基础施工：桥台采用明挖基础，桥墩采用钻孔桩基础。(2) 在支架上施工中间墩顶0#段，0段与桥墩临时固接；(3) 在满堂支架上施工边跨靠近边支座梁段；(4) 在中间墩顶0#段上安置悬臂挂篮设施(依据题目跨度不同，可拟取单边挂篮设施集中荷载1000kN1200kN)；(5) 从中间墩顶0#段两侧利用悬臂挂篮设施逐段对称施工主梁；(6) 施工边跨、中跨合拢段主梁；(7) 拆除挂篮设施和边跨支架；(8) 拆除0段与桥墩的临时固接；(9) 桥面铺装、人行道板及栏杆施工(总的荷载集度可近似取为62kN/m)；(三) 设计任务1、桥式方案拟定说明所选择桥式适合的地理、地质环境；主要尺寸如梁高等确定的一般方法：结构受力的合理性和经济性等。2、结构内力分析结构内力分析基本原理描述；有限元结构分析计算和设计软件的原理及使用，包括结构计算图式的确定、单元划分、施工阶段的划分及其对内力的影响等。完成连续梁桥的主梁及整体结构的设计内容，包括以下计算工作：1) 自重恒载内力计算（含一期及二期恒载）；2) 活载内力计算；3) 主梁纵向预应力估算；4) 纵向预应力布置；5) 预应力损失计算；6) 预应力次内力计算；7) 温度内力计算（顶板升温）；8) 横向预应力估算；9) 支座沉降内力计算；10) 收缩徐变次内力计算；（选作）11) 荷载组合；3、主要截面检算基本设计计算原理描述；相关设计规范应用的具体公式、参数表征方式的使用。对主梁验算（按预应力混凝土构件验算）：1) 持久状况承载能力极限状态下：(1) 主梁正截面强度检算；(2) 主梁斜截面强度检算（考虑竖向预应力布置）；2) 持久状况正常使用极限状态下：(1) 预应力损失计算；(2) 截面抗裂验算；(3) 挠度验算；3) 持久状况和短暂状况构件应力计算：(1) 主梁截面正应力验算；(2) 主梁截面主应力验算（考虑竖向预应力布置）；(3) 主梁刚度验算(4) 施工阶段正应力计算；4、编制设计计算说明书详见附录一。5、绘制结构主要施工图绘制桥梁结构(主梁)主要构造图(立面、平面、横断面和阶段划分图)，分阶段预应力钢筋布置图(各个施工阶段预应力布置，包括纵向立面、平面和各个横断面布置)，施工程序图等，要求达到A3幅面图纸不少于16张。6、外文资料翻译，要求选择一篇外文专业科技文献（外文字符不少于10000个）翻译和用外文写出本人的毕业设计摘要（不少于500汉字）。7、毕业设计的说明书不少于15000汉字。(四) 设计依据1、设计规范(1) 公路桥涵设计通用规范，JTG D60-2004；(2) 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范，JTG D62-2004。2、设计任务书。(五) 设计要求1、根据任务书提出完成毕业设计工作计划并报指导教师认可。2、掌握桥梁设计的基本原理和方法。3、熟悉有关设计规范的应用和相关桥梁专业计算软件的使用。4、设计计算无误，数据表格化；文整说明简明扼要，条理清晰；章节编号分明，图、表编号说明清楚；文句通顺，字迹工整，图纸美观；装订成册。(六) 时间安排毕业设计总时间为本12周，即第7周至第18周，具体安排如下：第7周至第9周：布置毕业设计任务，初拟结构尺寸，准备数据文件进行结构内力计算。第10周至第12周：预应力束的估束、布束、调束等；预应力损失的计算。第12周至第14周：温度内力计算；支座沉降内力计算；收缩徐变次内力计算（选作）； 荷载组合、主梁截面验算。第15周至第16周：编制毕业设计说明书；绘制设计图纸及资料翻译；装订毕业设计书。第16周至第18周：教师审核毕业设计说明书；毕业设计答辩。三、参考文献1) 范立础 主编，预应力混凝土连续梁桥，人民交通出版社，1988.8。2) 范立础 主编，桥梁工程(上)，人民交通出版社，1988.12。3) 石洞，石志源，黄东洲，桥梁结构电算，同济大学出版社，1989.4。4) 刘效尧，朱新实 主编，预应力技术及材料设备，人民交通出版社，1998.4。5) BSAS教学版使用说明书。6) 徐岳、王亚君、万振江编著预应力混凝土连续梁桥设计，人民交通出版社，2000.5。指导教师： 年 月 日审 批 人： 年 月 日摘 要连续刚构桥是日常生活中常见的桥式之一。变截面梁和墩梁固结是连续刚构桥的主要特点，采用变截面梁不仅符合梁的受力特点，还美观轻盈。而墩梁固结就是将连续梁与薄壁墩（柔性）固结而成，这样既节省了支座，又提高了抗震性，还便于采用悬臂法施工。另外，连续刚构桥还具有行车条件好，桥下净空大，桥下视野开阔等优点。本设计为105m+185m+105m 三跨预应力混凝土连续刚构桥，全长395m。主要设计内容为预应力混凝土连续刚构桥上部结构的设计，未涉及下部结构、横向预应力及竖向预应力的设计。该桥主梁由上、下行分离的两个单箱单室箱形截面梁组成，单幅桥宽11.5m。梁高由墩处向跨中从11m至4m按二次抛物线变化；底板厚度由墩处向跨中从1.1m至0.3m按二次抛物线变化；腹板厚度由墩处向跨中从0.8m 至0.4m阶梯变化。主梁以下设置两个双薄壁墩。桥轴线为直线，采用2%的横坡设计，不设置纵坡。设计荷载标准为公路I 级。主梁采用挂篮悬臂对称施工。本设计采用MIDAS CIVIL分析软件完成主要设计内容，采用AutoCAD和Excel进行辅助设计。全桥上部结构共分为126个梁单元和42个墩单元，定义了31个施工阶段。设计主要过程为：先建立计算模型，对结构进行内力分析计算，获取主要截面的内力结果，根据内力分析结果进行预应力估束，并进行预应力束布置，在此基础上进行预应力损失和各项次内力计算，然后按荷载组合检算主要控制截面的承载能力和变形情况，最后估算出全桥的主要工程量。在做完所有计算后，绘制结构图纸，包括桥跨布置图、钢筋布置图等，最后编制设计计算说明书和整理文档。关键词：预应力混凝土连续刚构桥；工程设计；内力分析；预应力估束AbstractContinuous rigid frame bridge is a common bridge of our daily life . Variable cross-section beams and pier beam consolidation is the main characteristics of continuous rigid frame bridge，the uniform beam is not only in line with the mechanical characteristics of the beam, and also beautiful and light. And pier beams consolidation is combine continuous beams with thin-walled pier (flexible) consolidation ,which not only saves the bearing, but also improves the shock resistance, but also to facilitate the use of cantilever construction method. In addition, continuous rigid frame bridge also has a good driving conditions, bridge clearance, bridge vision.The bridge span arrangements is the 105m+185m+105m prestressed concretecontinuous rigid frame bridge in the design. The length of which is 395m. The deck crosssection is a closed box concrete girder 11.5m wide and 11m high at 0# segment and 4m high at the centre of the bridge with parabola changing in the 2th power of span length. Associated with the bearing characters of continuous rigid frame bridge, the depth of box girder for bottom plate is linear change from 1.1m at middle span to 0.3m at the bearing cross section. The width of the web is partly change from 0.8m to 0.4m. In addition, substructure is 40m high twin thin-wall piers. The design load standard is highway I-Class Load, and the balanced cantilever casting construction method is adopted to construct the main girder.This design mostly uses MIDAS CIVIL to calculate the internal force ,also used Autocad and Excel for-aided during the design. The entire bridge is discretized in 126beam elements, the construction process is simulated with 42 construction stages. After the completion of the calculation model, analysis the internal force of the structure, the amount of the steel bar is estimated and the collocation is done , After these processes, prestress loss and the redundant internal force can be calculated, and then load combination , check whether the carrying capability of main controlling section can pass its limits, at last estimate the main quantities of the full-bridge. After all the calculation, draw the construction drawing (including bridge span arrangement, construction procedure and so on),do the translation of foreign language. At last make the introduction of my design and sort my text file.Key Words : prestressed concrete continuous rigid frame bridge ; Engineering design Internal force analysis ; Estimated number of prestressed reinforced目 录第1章 绪论11.1 预应力混凝土连续刚构桥概述11.2 毕业设计的目的和意义11.3 本桥式结构的特点21.3.1 设计特点21.3.2 受力特点21.3.3 构造特点31.3.4 施工工艺方法3第2章 结构初步设计52.1 桥梁结构图示及尺寸52.1.1 立面布置52.1.2 横截面尺寸拟定62.2 基本材料的选用72.3 主梁和桥墩的施工分段8第3章 主梁内力计算113.1 桥梁电算113.1.1 计算单元的划分113.1.2 施工顺序设计113.2 MIDAS CIVIL 中用到的数据133.2.1 材料信息133.2.2 荷载信息143.3 恒载内力计算153.3.1 毛截面几何特性153.3.2 恒载内力计算16第4章 预应力钢束的估算与布置214.1 预应力筋的估算原理214.2 预应力筋的估算方法214.2.1 承载能力极限状态下估束214.1.3 正常使用状态下预应力筋的估束224.3 预应力筋的估算234.4 纵向预应力钢束的布置25第5章 预应力损失及有效预应力计算265.1 预应力损失计算原理265.2 有效预应力值计算29第6章 次内力计算326.1 收缩、徐变次内力326.2 预加力引起的次内力346.3 温度次内力366.4 支座不均匀沉降引起的次内力41第7章 截面验算447.1 内力组合与截面验算447.2 承载能力极限状态计算457.3 正常使用极限状态计算487.3.1 使用阶段正截面抗裂验算497.3.2 挠度验算517.4 持久状况和短暂状况构件的应力计算517.4.1 使用阶段正截面压应力验算517.4.2 使用阶段斜截面主压应力验算537.4.3 施工阶段正截面法向应力验算557.4.4 受拉区钢筋的拉应力验算56第8章 主要工程数量估算598.1 混凝土用量估算598.2 预应力钢绞线用量608.3 锚具用量估算61总结和讨论62致谢64参考文献65附录I 实习报告66实习地点66实习时间66实习内容66主要内容：66工程概况：66主要技术指标：67附录II 英文文献翻译74 第1章 绪论1.1 预应力混凝土连续刚构桥概述一般钢筋混凝土结构过早地出现裂缝，高强度材料变得低效，结构自重增大，因此它的跨越能力差， 预应力混凝土桥梁就是在这种条件下产生的。预应力混凝土桥梁是在二战前后兴起来的，那时为了节省钢材，大家开始用预应力结构代替钢结构。50年代，预应力混凝土桥梁突破了100米的跨径，到80年代就到达440米。在工程中，预应力混凝土桥梁在中小跨径桥梁处于上风。目前，我国已经有了简支梁、带挂梁或带铰的桁架梁、T构、桁架拱、连续梁和斜拉桥等预应力混凝土结构体系。所谓预应力混凝土结构，即是在结构承担荷载之前，事先给混凝土施加压力。这样就可以抵抗外荷载作用下混凝土产生的拉应力。预应力混凝土桥能充分发挥高强材料的特性，能应用于不同的桥梁结构体系和形式；所用材料可塑性强，比较容易满足桥梁曲线和坡度的要求；具有可靠性的刚度、强度和抗裂性能；强耐久性，少养护维修工作量，运营产生噪音小。 当跨度很大时，对于支座的设计制造和养护很困难；而T型刚构具有无支座的优点。因此结合它们，形成连续刚构体系。这是连续梁体系的一个重大突破。另外，连续刚构体系无论在桥跨布置、墩梁截面形式以及体系上都可以无穷变化进步。比如为改善交通，充分利用空间，现已建成很多双层桥面形式。通过对连续梁、连续刚构等箱形截面上部结构的比较：连续刚构体系的技术经济指标较高，连续刚构也会是未来连续体系的发展方向。随着预应力实践的不断发展与理论的不断成熟，预应力混凝土桥梁结构的利用一定将越来越广泛。1.2 毕业设计的目的和意义通过毕业设计，我们不仅熟悉了桥梁设计的整个设计流程，为以后的学习、工作打下基础，而且更重要的是在这个过程中，培养了我们综合运用所学的理论知识、和专业软件的能力，使我们能对工程实际问题进行分析，论证，解决。此外，这也可以使我们养成正确的设计思想以及理论联系实际的作风和严谨认真的工作态度。同时毕业设计可提高我们的分析设计能力、理论计算能力、实验研究能力、经济分析能力、外文阅读和运用计算机的能力，以及查阅文献资料和文字表达等基本技能。所以，毕业设计是培养学生独立工作的一种良好途径和方法，它的实践性和综合性是其他教学过程所不能够替代的。1.3 本桥式结构的特点1.3.1 设计特点一般的设计都具有迭代的特点，预应力混凝土连续刚构桥的设计也不例外。预应力混凝土连续刚构桥的通常设计步骤：1) 根据已有的设计和经验公式初拟截面尺寸，在MIDAS 软件中建模并模拟实际的施工过程施加荷载和边界条件，利用程序计算得到自重内力、活载内力和附加恒载内力。2) 按活载最不利布置将恒、活载内力加起来，再增大15%左右得到一个内力包络图，然后根据此图估算预应力钢束数量。3) 按规范布置钢束，借助MIDAS软件施加预应力、温度、支座沉降等荷载，然后计算出这些荷载下的内力，并把所有荷载进行荷载组合（考虑收缩和徐变）。4) 进行各项验算，抗弯、抗剪、抗裂等（包括施工过程的验算）。若不通过则调整钢束或修改截面尺寸直到通过，若通过就绘制施工图和编制设计文件。1.3.2 受力特点墩梁整体相连的桥梁叫做刚构桥。由于墩梁刚性连接，在荷载作用下，主梁端部（墩台处）将产生负弯矩，因而可以减少跨中的正弯矩，从而提高截面利用率。采用悬臂施工的连续刚构桥，施工过程中结构体系为T 型刚构体系，合龙后为连续刚构桥体系，恒载产生的内力由各个施工阶段产生的内力叠加得到。因为合龙段较短，它的内力通常较小，故T 型刚构体系受力状态为主要部分。对于采用悬臂施工的连续刚构桥，合龙后墩部负弯矩很大，而跨中恒载弯矩很小。二期恒载作用后，墩部负弯矩增大，跨中正弯矩相对较小。因此，应根据弯矩的分布，增大主梁墩部附近截面的抗弯刚度，提高底板的抗压能力。预应力混凝土连续刚构桥悬臂施工时，浇筑完一段梁体达到一定强度后，开始张拉相应的预应力钢束。预应力钢束产正弯矩，梁体自重产生负弯矩，它们的合作用使得梁截面处于偏压受力状态，此时梁截面所受的轴力较大，所以抗剪强度易满足要求；由于此时最小正应力很大，故主拉应力也比较容易满足。进行预应力混凝土连续刚构桥设计时应充分考虑上述受力特点。1.3.3 构造特点1零号块零号块是墩上的一个块体，它是悬臂施工的中心，整个梁体所受力通过零号块传给墩身，因此零号块受力非常复杂，零号块上也要堆放大量的机械设备，故其整个截面尺寸都取得较大。由于零号块位于墩的正上方，因此它的立面形状为中间的等截面加两端的变截面。2横隔板横隔板的一般作用是增大抗扭刚度，增强桥梁的整体性。而悬臂连续刚构体系一般采用箱形截面，它的抗扭刚度已经很大，故只在墩支点部位零号块内设置横隔板。零号块内横隔板传递荷载较大，常常采用两片式刚性横隔板，中间开过人洞。3合龙段合龙段是连接两边梁段，使它们形成完整桥梁体系的重要构件，因此它的施工是桥梁施工的重要部分。在合龙段施工过程中，由于各种原因，使得尚未达到强度的合龙段混凝土受到不良影响，故应该采取构造措施，使合龙段与两侧梁体变形协调，而且能传递内力。合龙段的长度应尽量缩短，一般取1.53m。本设计取2m。合龙段应采用高强、早强、较少收缩的混凝土；合龙段混凝土应在一天中温度较低时浇筑。1.3.4 施工工艺方法不同的桥梁形式需要不同的施工方法，桥梁结构采用不同的施工方法时，所得施工各阶段的内力也会不同。设计与施工不能分开：一方面，结构设计必须考虑施工方法、并验算施工内力与变形，而施工方法的选择以符合设计的要求为前提。1.施工方案：本设计采用悬臂浇注施工和满堂支架现浇施工。边跨的直线梁段是满堂支架法施工，而其余的变截面梁段是悬臂法施工。悬臂浇注施工是在桥墩两侧对称逐段现场浇筑混凝土，在混凝土达到一定强度后，开始张拉预应力筋，移动挂篮，模板继续进行下阶段施工。本设计采用菱形挂篮系统，挂篮的总重为58.78t，设计承载能力为250t。2. 施工顺序：对于悬臂施工的连续刚构桥，尤其是多跨一联的连续梁，施工顺序的确定是非常重要的。不仅要考虑结构受力方面的需要，还需考虑施工单位的机具、设备、技术力量和附属工程的进度以及桥址附近的地质、水文、气象等因素。本设计采用施工顺序如下：1 从中间的左、右墩同时开始进行悬臂施工。2 边跨同时合龙，释放左、右墩处的临时固结，形成两个单悬臂梁。3 跨中合龙，形成三跨连续刚构梁。第2章 结构初步设计2.1 桥梁结构图示及尺寸2.1.1 立面布置 连续刚构桥一般为三跨或者四跨一联的，等跨和不等跨的。桥孔分跨受到很多因素的影响：桥址地形、通航要求以及墩台、力学要求，美学要求等。要综合分析比选最优方案。从力学的角度看，每联跨数太多受温度、收缩等影响而产生的纵向变形也就比较大，这就要求复杂的伸缩缝和支座，而且对桥墩桥台也是有害的；而每联长度太短，伸缩缝的数目太多，就不利于高速行车。从美学上看，采用中间跨大于两侧的布置，不仅突出了中央大孔，而且形成渐变美，还有利于通航。等跨布置时，中跨的跨中弯矩小于边跨的跨中弯矩，缩小中跨边跨比可以减小边、中跨的跨中弯矩；若采用三跨不等的布置，通常边跨中跨比为0.50.8，此外，边中跨跨长之比还与施工方法有关，对于现浇的桥梁，经济合理的边跨中跨长度比是0.8。但是若采用悬臂施工法，则不同。本设计方案采用三跨一联预应力混凝土变截面连续刚构体系，全长105+185+105=395m，边、中孔跨径之比为0.57。梁底立面曲线可采用二次抛物线、圆弧线及折线等，除梁高变化外，为适应梁内各截面受力特点，截面的底板、顶板和腹板厚度也可以改变。在本设计中梁底立面曲线选用2 次抛物线形，底板采用变厚度。变高度梁的梁高与最大跨径之比，在跨中截面通常为1/401/50，支点截面为1/151/25，在本设计，跨中截面处梁高为4m，支座处梁高为11m。梁高方程为：（ 坐标原点为中跨跨中）y4+0.0008181x2(m)； 图2-1立面布置图2.1.2 横截面尺寸拟定 设计横截面即确定横截面布置形式，包括截面形式、截面尺寸等；它与立面布置、受力、施工工法、经济用料等因素都有关系。横截面的核心距越大，轴压力的偏心就愈大，即预应力的力臂愈大，这样预应力的作用可以充分发挥。箱形截面就是这样。此外，因为它具有较大的面积，因而能够有效地承受正负弯矩，并容易满足配筋要求；同时，箱形截面的抗扭刚度很大，对于悬臂施工的桥梁十分有利；总之，箱形截面是连续刚构体系很适宜的横截面形式。常见的箱形截面形式有：单箱单室、单箱双室、单箱多室、双箱单室、双箱多室等等。单箱单室截面受力明确，施工方便，省材。本设计选用分离式单箱单室箱形截面。结构承受正负弯矩主要靠箱形截面的顶板和底板。它的尺寸由受力和构造两方面决定。在连续箱梁中，箱梁负弯矩沿着墩顶方向增大，底板厚度应随之逐渐加厚，以满足受压要求。根据经验墩处底板厚度一般为根部梁高的1/101/12。在本设计中墩处的底板厚取110cm，跨中底板厚取30cm，在墩与跨中间按2次抛物线形变化，则底板厚度的变化方程为：（ 坐标原点为中跨跨中）y0.3+0.0000935x2(m) 箱梁顶板厚度主要满足桥面板的横向弯矩的要求，满足布置纵向预应力钢束的要求。本设计取28cm。腹板内无预应力束时，腹板厚可用200mm；腹板内有预应力束时，腹板厚可用250300mm；腹板内有锚头时一般用350mm。另外在大跨径预应力混凝土连续箱梁中，为了承受墩处较大剪力，腹板厚从跨中向支点逐渐加宽，一般用300800mm。本设计腹板厚度在支座处两侧宽度为650mm，在跨中处各处宽均为500mm，其间线性递减。箱梁悬臂板可调节顶板内弯矩，通常悬臂板的长度可取为腹板中心间距的1/2。本设计取2.5m的悬臂板长度。 箱梁截面尺寸如图2-2、2-3 所示：图2-2 跨中截面尺寸图 (单位：cm)图2-3 支座截面尺寸图 (单位：cm)表2-1各截面特性2.2 基本材料的选用1、 钢筋按使用状况分，预应力混凝土桥梁用的钢筋有预应力钢筋和普通钢筋两大类。后者与钢筋混凝土桥梁使用的钢筋完全一样；目前较常使用的预应力钢筋有钢绞线、高强钢丝和高强粗钢筋三大类。按照公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范JTG D62-2004第3.2.1条规定，预应力混凝土构件中的预应力钢筋应选用钢丝、钢绞线；中小型构件或横向预应力钢筋，也可以选用精轧螺纹钢筋。在本设计中，预应力钢筋采用19-S15.24和22-S15.24的高强度低松弛钢绞线，其标准强度fpk =1860MPa，张拉控制应力h=0.75 fpk =1395MPa，两端“双控”张拉，张拉时混凝土强度要达到80%的设计强度，普通受力主钢筋用HRB400钢筋(1228)，fsd =330MPa，fsd=330MPa；非受力钢筋用HRB335钢筋(820)， fsd =280MPa，fsd=280MPa。2、混凝土混凝土的标号是混凝土强度的主要标志。它决定混凝土的其它物理力学性能。选用合适的混凝土标号除根据结构构造特征外，还需与钢材的级别相适应，由于预应力钢材的强度均较高，所以一般均选用较高标号的混凝土。这不仅会减小结构混凝土的用量、减轻自重，且因高标号混凝土比较密致，徐变较小，也有利于减小应力损失。按照公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范JTG D62-2004第3.1.2 规定：公路桥梁预应力混凝土构件的混凝土标号不宜低于C40。本设计主体结构采用的梁体混凝土标号为C50，桥面铺装及栏杆混凝土采用C30。3、锚具预应力结构成败的关键是混凝土内部必须具有永久存在的预应力。在先张法构件中主要依靠混凝土与预应力钢材间的握裹力来产生这种永存预应力。大量的后张法构件在预制时都是通过采用可靠的锚夹具使结构产生预应力。由于受到自身结构和构造特征的限制，预应力混凝土连续梁桥的绝大多数是采用后张法施工的。因此，选用一种锚固性能良好、成本低廉、使用简便且又与预应力混凝土连续梁桥修建工艺相适应的锚固体系是很重要的。对锚具的基本要求是：锚固可靠，预应力损失小施工方便，成本低廉，机具简单，且与预应力混凝土连续梁梁桥施工工艺相适应。本设计选用的锚具为：YM1519锚具，其锚垫板尺寸为310mm360mm220mm，波纹管的直径为100mm。2.3 主梁和桥墩的施工分段箱梁施工分块要考虑以下因素：1 零号块的施工使用托架，它的工作条件是比较好的，由于它是悬臂施工的中心和起点，其上面要放置挂篮等机具，因此可适当划分长一些；2 块体重量要在挂篮的承载能力范围内；3 划分梁段的长度不能过短，须满足预应力管道弯曲半径的要求；4 划分梁段的长度规格尽量少，便于施工；5 为了保证所用挂篮的经济合理性，每个块体的重量应尽量接近。本设计整个桥梁划分成 168个单元，其中，主梁结构包括126 个单元，双薄壁墩包括42个单元；从双薄壁墩中心线向跨中计起：4m1+1m2+0.5m+3m7+3.5m8+4m9+1m=92.5m，中跨和边跨合龙段均是2m，边跨满堂支架段为11.5m，共395m。具体划分见图纸。各梁段重量如表2-1所示:表2-1 悬臂施工过程中各梁段重量梁段编号长度（m） 重量（kN） 132111.904232014.687331922.007431833.768531749.872631670.223731594.72483.51770.4993.51679.51103.51594.619113.51515.639123.51442.39133.51374.693143.51312.369153.51255.2381641371.0241741310.1431841256.1531941208.7472041167.6212141132.4672241102.9812341078.8542441059.783第3章 主梁内力计算主梁内力计算在整个设计过程中是比较重要的一部分。后面的设计工作要在主梁内力的基础上展开，因而其计算的正确性直接影响整个设计。另外，主梁内力计算又是一个非常复杂的过程。3.1 桥梁电算变截面连续刚构桥的结构是一种复杂的空间结构。要精确分析结构的真实受力很困难，手算已经不可能达到计算要求的精确度，为了达到精度的要求，就要选用根据桥梁工程的构造、设计特点而开发的专用软件。本设计使用MIDAS CIVIL 。MIDAS CIVIL 是一个桥梁分析专业软件，本设计要用它进行结构内力计算、预应力钢筋估束以及截面验算。结构内力主要包括恒载内力、活载内力和次内力。其中恒载内力分为一期恒载内力和二期恒载内力。3.1.1 计算单元的划分有限元计算的核心是结构的离散化，结构的离散化就是将完整的结构模型划分成许多的单元。其计算的结果是单元两端截面的内力，所以理论上，单元划分得越细计算结果就越精确，但是考虑到计算机和程序的限制，在保证一定计算精度的前提下，应该少划分单元，一般以36m 为一个单元比较合理。因为施工块体的长度已经满足上述要求，而且软件计算要模拟施工过程，所以为了建模计算的简单，本设计的计算单元就是施工单元，不再对施工块体进行细分。则本设计的计算单元：主梁划分为126 个单元，双薄壁墩分为42个单元，共168个单元。具体划分见图纸。3.1.2 施工顺序设计施工阶段可大致分为桥墩和0#块施工、一般梁段施工、合龙段施工和桥面铺装层施工。其中主要部分是一般梁段施工，而施工一个梁段一般需要10天时间，具体内容如下：移动挂蓝（1天）、绑扎钢筋（3天）、浇筑混凝土（1天）、混凝土养护（4天）、张拉预应力钢束（1天）。本设计划分25个施工阶段：第1 阶段：现浇桥墩；并且在墩顶支架上施工0#块；第2 阶段：在0#块上张拉预应力钢筋并安装挂篮，接着悬臂施工1#块，然后按此方法悬臂向外依次浇筑其他一般梁段，当悬臂浇筑即将完成之时，在边支座内侧搭支架现浇边跨满堂支架段；第24 阶段：边跨合龙；第25 阶段：中跨合龙，拆除挂篮；第26 阶段：对全桥加上二期恒载，进行底板预应力筋的张拉，并将长期的收缩徐变效应作用于桥梁上。在MIDAS CIVIL软件中，对施工过程的模拟，实质是按照施工的顺序对相应结构施加或撤销相应荷载和边界条件，因此，我们可以将实际施工内容简化，只需要注重关键步骤的先后顺序。MIDAS CIVIL模拟桥梁的施工顺序是通过对相应阶段中荷载组、边界组、结构组的激活和钝化来实现的。本设计一共分成61个结构组，6个边界组，87 个荷载组。详细的步骤如下所示（其中：PS-预应力荷载；FT-挂篮荷载；WC-混凝土湿重）(1) 施工阶段1激活桥墩结构组；激活桥墩基础；激活自重。(2) 施工阶段2激活0#块结构组；激活边界组（墩梁固结）；第5天: 激活桥梁段0预应力荷载；第6天: 激活桥梁段1挂篮荷载；第9天: 激活桥梁段1湿重； (3) 施工阶段3激活桥梁段1；钝化桥梁段1湿重；第5天: 激活桥梁段1预应力荷载；第6天: 钝化桥梁段1挂篮荷载，激活桥梁段2挂篮荷载；第9天: 激活桥梁段2湿重。 (4) 施工阶段4-25,重复施工阶段3 的步骤；(5) 施工阶段26激活桥梁段24；钝化桥梁段24湿重；第5天: 激活桥梁段24预应力荷载；第6天: 钝化桥梁段24挂篮荷载； (6) 施工阶段27激活满堂支架边跨单元；激活左、右边跨满堂支架节点边界组（支撑和模拟满堂支架约束）；第5天：激活边跨预应力第6天：激活边跨合拢段挂篮；第9天：激活边跨合拢段湿重。 (7) 施工阶段28钝化左、右边跨满堂支架节点边界组（支撑和模拟满堂支架约束）；激活左、右边跨支座； (8) 施工阶段29激活边跨跨中合龙段，钝化边跨合拢段湿重；第5天：激活边跨合拢段预应力；第6天：激活中合拢段挂篮，钝化边跨合拢段挂篮;第9天：激活中跨合拢段湿重。 (9) 施工阶段30激活中跨跨中合龙段；第6天：激活中合拢段挂篮，钝化边跨合拢段挂篮; (10) 施工阶段24第1 天：激活二期恒载。(10) 施工阶段31激活全桥；第1天: 激活二期恒载。3.2 MIDAS CIVIL 中用到的数据3.2.1 材料信息（1）C50混凝土：容重：=26kN/m 弹性模量：E=34500MPa轴心抗拉强度设计值：轴心抗压强度设计值：轴心抗拉强度标准值：轴心抗压强度标准值：（2）C40混凝土：弹性模量：E=32500MPa轴心抗拉强度设计值：轴心抗压强度设计值：轴心抗拉强度标准值：轴心抗压强度标准值：（3）钢绞线：抗拉强度设计值： 抗拉强度标准值： 张拉控制应力： 3.2.2 荷载信息(1) 恒载：a) 一期恒载：程序按截面尺寸自动计入；b) 二期恒载：包括铺装层和栏杆重，按62kN/m 计入。(2)活载：汽车荷载采用公路一级荷载。(3)温度变化的影响：本设计考虑系统升温(+200C)、系统降温(-200C)、正温度梯度、负温度梯度四种情况。根据公路桥涵设计通用规范JTG D60-2004第4.3.10 规定：竖向日照温差计算的温度基数分为：梁截面升温： T1=200C，T2=100C；梁截面降温： T1=-6.70C,T2=-3.350C；(4)支座不均匀沉降的影响：本设计取支座不均匀沉降1cm；(5)收缩徐变的影响：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来考虑混凝土收缩徐变的影响，本设计取年平均相对湿度为90%，收缩开始时的混凝土龄期为3 天。3.3 恒载内力计算3.3.1 毛截面几何特性由MIDAS 可直接得到各截面的截面几何特性，如表3-1。截面号毛截面面积A()惯性矩()Z上（质心至截面上缘）Z下（质心至截面下缘）126.00 407.72 5.55