桥梁工程毕业设计（论文）-3×40m先简支后连续T型梁桥设计.doc

全套图纸加153893706340m先简支后连续T型梁桥设计（公路级） 专业：桥梁工程 学号：XXXX 姓名： 指导老师：摘要在本设计中，根据地形地质条件和任务书要求，依据现行公路梁桥设计规范提出了斜拉桥、简支梁桥、先简支后连续梁桥三种桥型方案。按照“实用、经济、安全、美观”的桥梁设计原则，经过对各种桥型的比选最终选择预应力混凝土先简支后连续梁桥为本次的推荐设计梁桥。接下来主要是预应力混凝土先简支后连续T型梁桥的上部结构设计，设计中主要进行了桥梁总体布置及结构尺寸拟定、桥梁行车道板计算、主梁作用效应计算、主梁作用效应组合、桥梁预应力钢束的估算与布置。本设计利用桥梁博士软件，根据桥梁的尺寸拟定建立桥梁基本模型，然后进行内力分析，计算验算配筋结果，进行施工各阶段分析及截面验算。最主要是对桥梁的横隔梁、盖梁以及桥墩的设计。在盖梁计算方面主要是盖梁的内力计算、截面配筋设计与承载力的校核；在桥墩设计过程中主要涉及到桥墩墩柱设计计算以及截面配筋的计算、相关的验算。最后，经过分析验算并结合桥梁博士所给出的结果，从配筋以及内力分布等方面表明该设计计算方法正确，符合设计任务的要求。关键字：方案比选；先简支后连续；尺寸拟定；钢筋束的布置；验算 109Design of 3 * 40m continuous simple supported T beam bridge (highway)AbstractIn this design, according to the topographic and geological conditions and the task book requirements, according to the current highway bridge design specification proposed cable-stayed bridge, simply supported beam bridge, simply supported continuous beam bridge three bridge project. According to the bridge design principles for practical, economic, safe, beautiful, through the various bridge type selection final choice of prestressed concrete simply supported continuous beam bridge design for the bridge this recommendation.Next is the upper structure design of prestressed concrete simply supported continuous T beam bridge, the main bridge in design of general layout and structure dimensions, bridge deck calculation, the effect of calculation, the combination of action effects, the bridge prestressed steel beam estimates and layout.This design using Dr. bridge software, according to the size of the development to establish the basic model of bridge bridge, and then the internal force analysis, calculations, reinforcement results, for each stage of construction analysis and cross checking.The most important is the beam, beam and pier of bridge transverse vibration. In the calculation of capping beam are calculated, the internal force of beam section design of reinforcement and bearing capacity check; in bridge pier design process mainly involves the calculation of bridge pier column design and checking calculation, reinforcement of the related.Finally, through the analysis of checking and combined with the results given by Dr. bridge, the design calculation method is correct that the reinforcement and the internal force distribution, comply with the design requirements of the task.Keyword: Scheme comparison; Simply supported continuous; Dimensions; Steel beam layout; Checking全套图纸加153893706 目录摘要1Abstract1目录2第一章 桥梁方案比选71.1桥梁设计原则71.2设计的主要技术指标71.3设计方案7第二章 构造布置102.1 构造尺寸及尺寸拟定102.2主梁毛截面几何特性计算102.3检验截面效率指标（0.5）12第三章 行车道板的计算133.1由于宽跨比大于2，故可按单向板计算133.1.1 永久作用133.1.2可变作用153.1.3承载能力极限状态作用基本组合153.2两相邻翼缘板计算153.2.1永久作用153.3截面设计、配筋与承载力验算18第四章 主梁作用效应计算204.1本桥采用的是先简支后连续的施工方法，施工步骤为：204.2车道荷载计算204.3活载内力计算204.3.1横向分布系数的计算204.4冲击系数计算254.5内力计算264.6温度效应284.7施工方法28第五章 作用效应组合295.1作用组合概况29第六章 预应力钢束计算及配束356.1 预应力钢筋的计算原则356.2按照正常使用极限状态下的应力要求计算356.2.1.截面上下缘均配筋时366.2.2.当截面只在下缘布置力筋时376.2.3.当截面中只在上缘布置力筋：386.2.4上下缘预应力配筋的判别条件396.3按承载能力极限要求计算396.4手算预应力钢束配筋估算406.4.1验算10号截面406.4.2验算20号截面416.4.3验算41号截面43第七章 预应力混凝土桥梁预应力钢束预应力损失457.1 预应力钢束损失原理457.1.1 摩阻损失457.1.3温度损失457.1.4混凝土弹性压缩损失457.1.5预应力钢筋的应力松弛损467.1.6混凝土收缩徐变和损失46第八章 主梁截面验算478.1载能力极限状态承载力验算478.1.1.一般规定478.1.2.正截面抗弯承载力验算478.1.3.承载能力极限承载力验算结果498.1.4.总结527.2持久状况正常使用极限状态抗裂验算537.2.1一般规定537.2.2正截面抗裂验算537.2.3正截面抗裂验算结果表548.2.4.斜截面抗裂验算618.2.4.斜截面抗裂验算结果638.2.5抗裂验算总结688.3持久状况构件的应力验算688.3.1 一般规定688.3.2正截面混凝土压应力验算698.3.3.正截面验算结果698.3.4斜截面混凝土压应力验算768.3.5斜截面验算结果778.3.6预应力钢筋验算828.3.7预应力钢筋验算结果838.3.8持久状况构件验算总结848.4短暂状况构件的应力验算848.4.1 预加应力阶段的应力验算858.5.1主梁挠度验算原理858.5.2主梁挠度位移值878.5.3手算挠度验算87第九章 横隔梁计算879.1 确定作用在跨中横隔梁上的可变作用87第十章 盖梁设计9010.1 拟定盖梁尺寸9010.2 计算荷载9110.2.1梁体自重9110.2.2 盖梁自重及作用效应计算9110.2.3 盖梁活载计算9310.2.4双柱反力Gi计算9810.3 内力计算9810.4 截面配筋设计与承载力校核10010.5 斜截面抗剪承载能力验算101第十一章 桥墩计算10211.1水温工程地质情况10211.2 桥墩墩柱设计计算10211.2.1计算桥墩抗推刚度K10211.2.2 墩顶制动力计算10311.2.3 梁温度变形引起的水平力计算10411.2 四个墩墩顶承受水平推力10511.3 桥墩墩柱设计计算10611.3.1 截面配筋计算10611.3.2按最大垂直力时墩柱顶按轴心受压构件验算10711.3.3最大弯矩时偏心受压构件验算107参考文献109致谢110 全套图纸加153893706第一章 桥梁方案比选1.1桥梁设计原则（1） 适用性满足公路交通和铁路的正常运行，以及将来交通量增长的需要，建成的桥梁应保证在使用年限内满足交通要求，并便于检查和维修。（2）舒适性和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和冲击，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）经济型设计的经济性一般应占首位，经济性应综合考虑发展远景及将来的养护和维修等费用。 （4）美观一座桥梁，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。1.2设计的主要技术指标1、道路等级：一级公路2、孔跨布置：3*40m3、设计荷载：公路一级4、通航等级：无通航要求5、桥面坡度：不设纵坡，单幅车行道设有百分之二的单向横坡1.3设计方案方案一：斜拉桥斜拉桥是由斜拉索、塔柱和主梁组成。用若干高强的拉索将主梁斜拉在塔索上，斜拉索使主梁受到一个压力和一个方向上的弹性支承反力，这使得桥梁的跨越能力大大增强。斜拉桥的主要优点：梁体尺寸较小，桥梁跨越能力较大，受桥下净空和桥面标高的限制少，抗风稳定性较悬索桥好，便于悬臂施工等。它的不足之处也很明显：它是多次超静定结构，设计计算复杂，索与梁或塔的连接构造比较复杂，施工中高空作业较多且施工控制等技术要求严格。斜拉桥是半个世纪以来较有想象力和构思内涵，最丰富而引人注目的桥型，具有广泛的适用性。一般说来，对于跨度从200m至700m左右的桥梁，斜拉在技术上和经济上都具有相当优越的竞争能力。斜拉桥具有施工方便、桥形美观、用料省、主梁高度小、梁底直线容易满足通航和排泄要求、动力性能好的优点，发展迅速，跨径不断增大，但实际上斜拉桥跨度不大，此桥型不予考虑。3*40m斜拉桥如图1-1图1-1 斜拉桥示意图方案二：简支梁桥 简支梁桥主梁以孔位单元，两端设有支座，是静定结构，桥梁的最大弯矩发生在跨中央，适用于中小跨度。若遇到地基不均匀沉降时，上部结构内力不受影响，若桥梁的一个孔遭受破坏，邻孔也不会受到牵连。简支梁桥可以分片预先制造，然后分孔架设和修复。这种桥结构简单，架造运输和架设方便。 但是，简支梁桥常用的经济合理跨径在20m一下。跨径增大时，不但钢材耗量大，而且混凝土开裂现象也往往比较严重，影响结构的耐久性。为了提高简支梁桥的跨越能力，可采用预应力混凝土结构，但是，根据建桥实践，当跨径超过50m后，不但结构笨重，施工困难，经济性也较差。如图1-2，1-3图1-2 简支梁示意图图1-3 简支梁桥总体布置图方案三：先简支后连续梁桥 简支梁桥属于单孔静定结构，构造简单，施工简单，其结构尺寸易于设计成系列化和标准化，有利于组织大规律预制生产，并用现代化的起重设备进行安装采用装配式的施工方法，可以大量节约模板支架木材，降低劳动强度，缩短工期，加快建桥速度。连续梁桥无断点，行车舒适，且由于支点负弯矩的存在，使跨中正弯矩值明显减少，从而减少材料用量及结构自重。但是连续梁桥结构较复杂，且从桥梁建筑现代化的角度来衡量，钢筋混凝土连续梁桥逊色于简支梁桥。先简支后连续梁桥正发挥上述两种梁桥的特点，克服了它们的缺点，先简支后连续梁桥构造简单，施工简单，既可以组织大规模预制生产，节约模板支架，降低劳动强度，缩短工期，加快建桥速度，又可以去掉桥墩上的伸缩缝，增强结构的整体性和行车的舒适度，并且桥墩上由两排支座减少为一排，跨中弯矩也较少，减小了构件尺寸，节约了材料。图1-4 连接结构示意图简支梁桥和先简支后连续梁桥的受力分析比较如图1-5 （简支梁桥）图1-5（先简支后连续）受力分析比较示意图1.4 结论从安全性来讲，三方案均能满足行车安全和通航要求，但是预应力混凝土先简支后连续梁桥的技术施工更加成熟，施工安全性能高。从功能性来讲，先简支后连续梁桥的行车条件好，比较平顺，且承载能力好。从经济性来讲，先简支后连续梁桥的使用设备少，钢材使用量相对较少，不像斜拉桥那样多，造假方面也较低。因为桥梁比选的几个主要标准中安全和经济放在首要位置，所以尽管斜拉桥更加漂亮，我还是选择外观不是那么耀眼但是安全性、舒适性和安全性更加好的预应力混凝土先简支后连续梁桥。第二章 构造布置2.1 构造尺寸及尺寸拟定1.主梁高度 预应力混凝土先简支后连续梁桥的主梁高度与其跨径比通常在1/15-1/25，标准设计中高跨比约在1/8-1/19.综合考虑取梁高为2500mm。2. 主梁截面细部尺寸 T梁翼板的厚度主要取决于桥面板承受车轮局部荷载的要求还应考虑能否满足主梁受弯时上翼板受压的强度要求，本设计预制T梁的翼板厚度为100mm，翼板根部加厚到540mm。如图2-1 图2-1 主梁尺寸图2.2主梁毛截面几何特性计算 将主梁跨中截面划分成五个规则图形如图2-2图2-2 主梁跨中截面分块图截面形心至上缘的距离为：式中：Ai -分块面积 yi -分块面积的形心至上缘的距离分块面积对上缘的静矩为： 分块面积对截面形心惯矩为：分块面积的惯矩：主梁跨中截面的主界面的几何特性如表2-1所示表2-1 主梁跨中截面的主截面的几何特性分块名称分块面积Aiyi分块面积对上缘的静矩di=ys-yi翼板154057700116.7三角承托61612.77823.2109腹板35289834574423.7下三角540186100440-64.3马蹄2916223650268-101.39380-1111975.2-分块面积对截面形心的惯性矩分块面积的惯矩2097300013000731900044001982000112940002233000270002992300070900062430000120474000I=ii+ix=88700000cm4 ys=1.313cm yx=1.187cm2.3检验截面效率指标（0.5）截面重心至上核心点的距离 截面重心至下核心点的距离 截面效率指标 由以上结果可以得出，所取数据合理第三章 行车道板的计算3.1由于宽跨比大于2，故可按单向板计算3.1.1 永久作用主梁架设完毕时桥面板可看成77cm长的单向悬臂板 如图3-1 a） b） c） d）图3-1 桥面板示意图计算悬臂根部一期永久作用效应为 弯矩剪力成桥后 如图3-1（b）为现浇部分悬臂板自重为人行栏重力，计算二期永久作用效应如下：弯矩剪力总永久作用效应弯矩剪力3.1.2可变作用 在边梁悬臂板处，只作用有人群，荷载为弯矩剪力3.1.3承载能力极限状态作用基本组合 按桥规4.1.6条：3.2两相邻翼缘板计算对于梁肋间的行车道板，在桥面现浇部分完成后，行车道板实质上是一个支承在一系列弹性支承上的多跨连续板，实际受力复杂，对于弯矩，先计算出一个跨度相同的简支板在永久作用和活载作用下的跨中弯矩，再乘以偏安全的经验系数加以修正，以求得支点处和跨中截面的设计弯矩。弯矩修正系数可视为板厚t与梁肋高度h的比值来选用。本例中，即主梁抗扭能力较大，取跨中弯矩：；支点弯矩。对于剪力，可不考虑板和主梁的弹性固结作用，认为简支板的支点剪力即为连续板的支点剪力。可分别计算连续板的跨中和支点作用效应值。3.2.1永久作用（a） 主梁架设完毕时桥面板可看成89cm长的悬臂单向板，其根部一期永久作用效应为：弯矩剪力（b）成桥后先计算简支板的跨中弯矩和支点剪力值。根据公预规4.1.2条，梁肋间的板，其计算跨径按下列规定取用：计算弯矩时， 但不大于 ，本例l=2.02+0.15=2.17m计算剪力时，式中：l-板的计算跨径 l0-板的净跨径 t-板的厚度 b-梁肋宽度计算图示如下图3-2 图3-2 简支板二期永久作用计算图示图3-2中，为现浇部分桥面的自重，是二期永久作用，包括10cm的沥青面层。计算得到简支跨中二期永久作用弯矩及支点二期永久作用剪力为：（3）总永久作用效应综上所述，支点断面永久作用弯矩为支点断面永久作用剪力为跨中断面永久作用弯矩为C.可变作用根据桥规4.3.1条，桥梁结构局部加载时，汽车荷载采用车俩荷载，根据桥规表4.3.1.2，后轮着地宽度b，及长度a，为a=0.2m，b=0.6m，平行于板的跨径方向的荷载分布宽度：车轮在板的跨径中部时，垂直于板的跨径方向的荷载分布宽度，取a=1.45m，此时两个后轮的有效分布宽度发生重叠，应求两个车轮荷载的有效分布宽度a=1.45+1.4=2.85m，折合成一个荷载的有效分布宽度a=a/2=1.425m车轮在板的支承处时垂直于板的跨径方向荷载的有效分布宽度车轮在板的支承附近，距支点距离为x时，垂直于板的跨径方向荷载的有效分布宽度，a的分布见图3-3将加重车后轮作用于板的中央，求得简支板跨中最大可变作用（汽车）的弯矩为计算支点剪力时，可变作用必须尽量靠近梁肋边缘布置。考虑了相应的有效工作宽度后，每米板宽承受的分布荷载如图3-4所示，图3-4 每米板宽承受的分布荷载示意图剪力Vsp的计算公式为其中:A1=A3=P/2a=49.12KN,由此可得到连续板可变作用效应；支点截面弯矩支点截面剪力跨中截面弯矩Mcp=0.5Mop=13.95D.作用效应组合按桥规4.1.6条进行承载能力极限作用效应基本组合支点断面弯矩支点断面剪力跨中截面弯矩3.3截面设计、配筋与承载力验算 悬臂板及连续板支点采用相同的抗弯钢筋，故只需按其中最不利荷载效应配筋，即Md=-30.726KN/m，其高度为h=18cm，净保护层a=3cm，若选用12钢筋，则有效高度h0为：，按公预规5.2.2条： 验算：bh0=0.560.14325=0.08m0.00975m按公预规5.2.2条： 查有关板宽1m内钢筋截面与距离表，当选用12钢筋时，需要钢筋间距为14cm，此时所提供的钢筋面积为，由于此处钢筋保护层与试算值相同，实际配筋面积又大于计算面积，则其承载力肯定大于作用效应，故承载力验算可以略。连续板跨中截面处的抗弯钢筋计算同上，计算结果需在板的下缘配置钢筋间距为15cm的12钢筋，为使施工简便，取板上下缘筋相同，均为12150mm，配筋布置如图3-5所示 图3-5 配筋布置图 按公预规5.2.9条规定，矩形截面受弯构件的截面尺寸应符合下列要求，即 满足抗剪最小尺寸要求按公预规5.2.10条，即时不需要进行斜截面抗剪强度计算，仅按构造要求配置钢筋。根据公预规9.2.5条，板内应设置垂直于主钢筋的分布钢筋，直径不应小于8mm，间距不应大于200mm，因此本例中分布钢筋用8200mm。第4章 主梁作用效应计算4.1本桥采用的是先简支后连续的施工方法，施工步骤为： 1. 主梁预制阶段，待混凝土达到设计强度的90%，后张拉正弯矩区预应力钢束，并压注水泥浆，再将各跨预制安装到位，形成由临时支座支撑的简支体系。 2. 第二阶段施工，先浇注两跨之间接头处的混凝土，待达到设计强度后张拉负弯矩区预应力钢束，压注水泥浆。 3. 第三阶段施工，拆除全部临时支座，主梁支撑在永久支座上，完成体系转换，再换成主梁横向现浇湿接缝，最终形成三跨连续梁的空间结构体系。 4. 完成护栏和桥面铺装的施工。4.2车道荷载计算车道荷载计算图示如图4-1图4-1 车道荷载示意图根据公路桥涵设计通用规范4.31规定，公路级车道荷载的均布荷载标准值为，当桥梁计算跨径在5-50m之间时，Pk值用直线内插法计算4.3活载内力计算4.3.1横向分布系数的计算1. 计算主梁抗弯、抗扭惯性矩 本桥在跨度内设有横隔梁，具有强大的横向连接刚性，且承重结构的长宽比为，故可按偏心压力法来绘制横向影响线并计算横向分布系数mc。 主梁抗弯惯矩的计算：翼缘板换算平均高度:截面重心距板顶面的距离ax为（如图4-2）： 图4-2 主梁截面尺寸主梁抗弯惯矩为：主梁抗扭惯矩按式，查表4-2得 表4-2 矩形截面抗扭刚度系数 t/b10.90.80.70.60.5c0.1410.1550.1710.1890.2090.229t/b0.40.30.20.10.1c0.250.270.2910.3121/3对于翼板，得c1=1/3梁肋 得c2=0.31则：2.计算抗扭修正系数表4-3n主梁数4567（与主梁根数有关）1.0671.0421.0281.021由上表得n=7时，=1.021，并取G=0.4E3.计算荷载横向分布系数（1） 桥面宽度【14.2m=0.5m（防撞栏）+13.2（行车道）+0.5（防撞栏）】根据公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2004）中第4.3.1条第七款规定适宜双向双车道，本桥各根主梁横截面相同，主梁n=7，梁间距为1.96m，则对于1号边主梁考虑抗扭修正后的横向影响线竖值为设影响线零点离1号梁的距离为，则 解得1号梁的横向分布影响线如图4-3，并在其上按横向最不利布载图4-3 1号梁横向分布影响线1号梁的横向分布系数为：汽车荷载2号梁的横向分布影响线如图4-4图4-4 2号梁荷载横向分布影响线对于2号梁中主梁考虑抗扭修正后的横向影响线竖值为：设影响线零点离1号梁轴线的距离为，则 解得车辆荷载：对于3号中主梁考虑抗扭修正后的横向影响线竖值为：设影响线零点离1号梁轴线的距离为x3，则3号梁的横向分布影响线如图4-5图4-5 3号梁横向分布影响线车辆荷载对于4号梁考虑抗扭修正后的横向影响线竖值为：4号梁的横向分布影响线如图4-6 图4-6 4号梁横向分布影响线 车辆荷载4.4冲击系数计算根据公路桥涵设计通用规范4.3.2.5规定冲击系数u可按下式计算当时，u=0.05当1.5HZf14HZ时，u=0.176Lnf-0.0157当14HZf时，u=0.45f-结构基频根据公路桥涵设计通用规范连续梁桥；计算连续梁桥的冲击力引起的正弯矩效应和剪力效应时采用f1连续梁桥引起的负弯矩效应时采用f2，根据本桥的基频，可计算出汽车荷载的冲击系数： 计算正弯矩时 计算负弯矩时按桥规4.3.1条，当车道大于两车道时，需进行车道折减，三车道折减22%，四车道折减33%，但折减后的值不得小于两车道折减时的结果4.5内力计算在内力计算中，本设计对于荷载横向分布系数沿桥跨的变化，取值时作如下考虑：支点处取m0，跨中处取mc，mc从第一根内横隔梁起向m0直线过渡（1） 计算跨中截面的最大弯矩和最大剪力可按计算式直接加载求得跨中截面的内力；当计算各截面的最大弯矩或剪力时（2）支点的荷载横向分布系数m0（杠杆原理法）支点的荷载横向分布系数计算如下图4-8所示图4-8 支点的荷载横向分布系数计算图按杠杆原理法绘制荷载横向影响线并进行布载，则可变作用横向分布系数计算如下：1号梁2号梁3号梁4号梁（3） 荷载横向分布系数汇总如下表4-6表4-6荷载横向分布系数汇总边作用类别1 号 梁2 号 梁3 号 梁4 号 梁mcm0mcm0mcm0mcm0汽车荷载0.580.40.56820.610.55420.540.540.6654.6温度效应 计算桥梁结构由于梯度温度引起的效应时，可采用图4-9所示竖向温度梯度曲线，其桥面板表面最高温度下规定见公路桥涵设计通用规范表4.3.10.3： 对于混凝土结构当梁高 H 小于 400mm 时，图中 A=H 100 (mm)；梁高 H 等于或大于 400mm 时，A=300mm。图示中的 t 为混凝土桥面板的厚度（mm）故正温度：T1=14，T2=5.5 负温度：T1=-7，T2=-2.75年平均温度变化为25图4-9 竖向温度梯度4.7施工方法 先简支后连续施工，先预制T梁，待主跨架设完毕以后墩顶的连续钢束由边跨合拢到跨中合拢，横向由两边向中间合拢。支座强迫位移：公路级中支座可能下沉5mm，收缩徐变1000天。第五章 作用效应组合5.1作用组合概况根据公路桥涵设计通用规范 4.1.1.规定作用分类：公路桥涵设计采用的作用分为永久作用、可变作用和偶然作用三类。结构重力、收缩徐变荷载、变位等为永久作用；温度荷载、汽车荷载、人群荷载、升温温差、降温温差等为可变作用。地震作用、撞击作用等为偶然作用。4.1.2.公路桥涵设计时，对不同作用采用不同的代表值。 （1）永久作用采用标准值作为代表值；（2）可变作用应根据不同的极限状态分别采用标准值、频遇值或准永久值作为其代表值。承载能力极限状态设计按弹性阶段计算结构强度时，应采用标准值作为可变作用的代表值；正常使用极限状态按短期效应组合设计时，应采用频遇值作为可变作用代表值，按长期效应组合设计时，应采用准永久值作为可变作用代表值。（3）偶然作用取其标准值作为代表值。 4.1.3.作用代表值按下列规定取用：（1）永久作用的标准值，对于结构自重可以按结构构件设计尺寸与材料重力密度计算确定；（2）可变作用标准值按公路桥涵设计通用规范规定采用；可变作用频遇值为可变作用标准值乘以频遇值系数1 ，可变作用准永久值为可变终于标准值乘以准永久值系数 2 ；（3）偶然作用应根据调查、实验资料，结合工程经验确定其标准值。4.1.4.作用设计值规定为作用标准值乘以相应的作用分项系数。 4.1.5.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，才能进行其效应的组合。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的作用效应进行组合。（20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，按图3-1-1 规定不考虑其作用效应组合。（3）施工阶段作用效应的组合，应按设计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。组合式桥梁，当把底梁作为施工支撑时，作用效应应宜分两个阶段组合，底梁受荷为第一阶段，组合梁受荷为第二阶段。（4）多个偶然作用不同时参与组合。 5.2承载能力极限状态设计基本组合 依据规范D60-2004.4.1.6；永久作用的设计值效应与可变作用设计值效应相组合，组合表达式：式中：r0-结构重要性系数，按结构的安全等级采用；r0=1.1 rGi=1.2取不利荷载情况 rQi=1.4为汽车荷载的分项系数 rQj=0.7取人群荷载与变化效应（此处由于温度作用会减少最大弯矩，故在计算最大弯矩时不用）Sud为承载能力极限状态下作用基本组合SQik，SQid为第i个永久作用效应的标准值和设计值SQ1k，SQ1d为汽车荷载的标准值和设计值SQjk，SQjd为除汽车荷载，风荷载外的其他第j个可变作用效应标准值选取三截面进行验算分别选取1/4，跨中，零号块截面进行验算A、1/4截面（取10号截面计算）依据桥梁博士运算的结果，可以得到各弯矩图结构重力 M1=3850KNm汽车荷载 M2max=1890KNm M2min=-246KNm人群荷载 M3max=0 M3min=0变位弯矩M41=0 M42=0非线性温度荷载M51=191KNm M52=0进行组合，求得最不利的最大，最小弯矩即而桥梁博士计算结果为 Mmax=8460KNm Mmin=3520KNm 由此可以看出两者相差不大，数据合格。B、取跨行中截面（20号截面）可得数据M1=4890KNm M2max=2430KNm M2min=-520KNm M31max=0 M32max=0 M41=0 M42=0 M51=404KNm M52=0基本组合桥梁博士数据为C.零号块截面（41号截面）M1=-12500KNmM2max=370KNm M2min=-1940KNmM3max=0 M3min=0M4max=0 M4min=0M51=850KNm M52=0M61=0 M62=0得到基本组合：根据桥梁博士得到的数据；与计算相差不大，所以应符合（2） 、正常使用极限状态设计1. 长期效应组合 永久作用标准值应与可变作用永久值效应相组合表达式为: 式中：Sld-作用长期效应组合设计值 2j-第j个可变作用效应的频遇值系数2. 短期效应组合 永久作用标准值效应与可变作用准永久值效应组合表达式为：其中：汽车荷载 1=0.7 风荷载1=0.75 人群荷载 1=1.0 温度梯度1=0.83. 长期作用取10、20、41号截面复核，依照前面所给数据10号截面：20号截面：41号截面：利用桥梁博士得到数据如下： 最大值最小值10号截面5320367020号截面6910453041号截面-2840-5140将两种结果进行比较，可以看出相差较小，应符合4. 短期效应取前面数据进行校核10号截面：20号截面：41号截面：由桥梁博士说得到的数据：最大值最小值10号截面212042520号截面285035441号截面3390903 说得两种结果进行对比不难看出两者相差较小，符合要求。将计算结果与桥梁博士说得结果列成表5-1如下：基本组合max8093.496610467.0042-2416.5722基本组合min3385.266643907.6368-8200.9704桥博结果max846011000-2270桥博结果min35204070-8530偏差max-0.04332 -0.04845 0.06457 偏差min-0.03828 -0.03989 -0.03857 短期组合max5325.86914.2-2840.2短期组合min3634.388384434.2356-5480.3518桥博结果max53206910-2840桥博结果min36704530-5140偏差max0.00109 0.00061 0.00007 偏差min-0.00970 -0.02114 0.06622 长期组合max4758.86185.2-2951.2长期组合min3751.64682-4556桥博结果max47506190-2950桥博结果min37504680-4560偏差max0.00185 -0.00078 0.00041 偏差min0.00043 0.00043 -0.00088 由表格可看出，两者结果相差不超过5%，故手算验算正确通过。第六章 预应力钢束计算及配束6.1 预应力钢筋的计算原则公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计预规(JTG D62-2004)中明确规定：预应力钢筋混凝土梁应满足正常使用阶段和承载能力极限状态的正截面强度要求。6.2按照正常使用极限状态下的应力要求计算公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计预规（JTG D62-2004）规定，预应力混凝土梁在预加力和使用荷载作用下的盈利状态应该满足的基本条件是：截面上、下缘不产生拉应力和截面上、下缘混凝土不会被压碎。写成计算式为：对于截面上缘（6-1）（6-2）对于截面下缘 （6-3）（6-4）式中： 、由预应力在截面上下缘产生的应力； 、 截面上、下缘抗弯模量；混凝土弯压应力极限值，在此可以取， 为混凝土轴心抗压强度标准值。Mmax、Mmin荷载最不利组合时计算截面的内力，当为正弯矩时取正值；当为负弯矩时取负值。可以分为三种情况讨论截面配筋：6.2.1.截面上下缘均配筋时（6-5）（6-6）由于（6-7） （6-8） 将（6-7）（6-8）带入（6-5）（6-6）可以得到（6-9）（6-10）（6-9）（6-10）式中：、上缘预应力钢筋重心与下缘预应力钢筋重心距截面重心距离A混凝土截面面积、截面上下缘预应力钢筋数量每束预应力钢筋的截面积，取139mm2；预应力筋的永存应力(可取0.5-0.75估算)；取=1260Mpa将（6-1）（6-2）（6-3）（6-4）带入（6-9）（6-10）可以得到截面上下缘不会出现拉应力时截面上下缘的最小配筋量：（6-11）（6-12） （6-11）（6-12）以及得到截面上下缘不会被压碎时截面上下缘的最大配筋量：（6-13）（6-14）（6-13）（6-14）6.2.2.当截面只在下缘布置力筋时下缘预应力钢筋在界面上、下缘产生的应力分别是（6-15） （6-16）将（6-7）（6-8）带入（6-15）（6-16）可以得到（6-17）（6-18）（6-17）（6-18）将（6-1）（6-2）（6-3）（6-4）带入（6-17）（6-18）将其带入可以到当上缘不出现拉应力时截面下缘所需的预应力钢筋数量：（6-19）下缘不出现拉应力时截面下缘所需的预应力钢筋数量：（6-20）上缘混凝土不被压碎时截面下缘所需的预应力钢筋数量：（6-21） 下缘混凝土不被压碎时截面下缘所需的预应力钢筋数量： （6-22）6.2.3.当截面中只在上缘布置力筋：（6-23）（6-24）将（6-7）（6-8）带入（6-23）（6-24）可以得到（6-25）（6-26）（6-25）（6-26）将（6-1）（6-2）（6-3）（6-4）带入（6-25）（6-26）将其带入可以到当上缘不出现拉应力时截面上缘所需的预应力钢筋数量（6-27）下缘不出现拉应力时截面上缘所需的预应力钢筋数量（6-28）上缘混凝土不被压碎时截面上缘所需的预应力钢筋数量（6-29） 下缘混凝土不被压碎时截面上缘所需的预应力钢筋数量 （6-30）6.2.4上下缘预应力配筋的判别条件预应力混凝土受弯构件截面配 筋数量不仅与截面承受弯矩有关，而且还需要考虑截面几何特性的影响。因此在截面配筋设计时不应认为只有当截面受正、负弯矩共同作用时才在上、下缘配预应力钢筋，而应当以（6-5）（6-6） 为依据推导出配筋判别条件。 对于（6-5），令n上 0 时，则得只在下缘配筋判别条件：（6-31）对于（6-6），令n下 0 时，则得只在下缘配筋判别条件：（6-32）6.3按承载能力极限要求计算预应力梁到达受弯的极限状态时，受压区混凝土应力达到混凝土抗压设计强度，受拉区钢筋达到抗拉设计强度。截面的安全性是通过截面抗弯安全系数来保证的。(1)对于仅承受一个方向的弯矩的单筋截面梁，所需预应力筋数量按下式计算。 ，（6-33） ，（6-34）解上两式得：受压区高度：（6-35）预应力筋数： （6-36）式中：预应力钢筋数量混凝土抗压设计强度；=32.4Mpa预应力钢筋抗拉设计强度值；=1160Mpa混凝土安全系数；=1.0h0截面有效高度。(2)若截面承受双向弯矩时，需配双筋的，可据截面上正、负弯矩按上述方法分别计算上、下缘所需预应力筋数量。这忽略实际上存在的双筋影响时（受拉区和受压区都有预应力筋）会使计算结果偏大，作为力筋数量的估算是允许的。6.4手算预应力钢束配筋估算依照前文，选取10、20、41号截面进行验算，对应1/4截面、跨中截面、墩顶截面。6.4.1验算10号截面10号截面的参数如下所示：y上=1.313m，y下=1.187m，A=0.938m2，Ic=0.887m4，W上=0.675m3，W下=0.747m3，e上=1.213m，e下=1.087m，K上=0.796m，K下=0.720m。6.4.1.1正常使用极限配筋估算正常使用极限配筋采用的弯矩为短期效应作用组合：Mmax=2120KNm，Mmin=425KNm，依据（6-1）（6-2）（6-3）（6-4），可以得到=-629.399KN，=13040.411 KN=16769 KN，=2838.304KN依据（6-31）（6-32）可以得到上下配筋判别，结果表示截面需要上下缘均配筋。根据公式（6-11）（6-12）（6-13）（6-14）可以得到上下缘配筋最大最小值： =-0.036=6.419=34.723=45.656桥梁博士输