桥梁工程毕业设计（论文）-大跨预应力混凝土连续梁桥设计.doc

全套图纸加153893706大跨预应力混凝土连续梁桥（72+128+72）m专 业：桥梁工程 学 号： 学生姓名： 指导老师： 摘要 随着我国科学技术和交通的事业的发展，预应力混凝土连续梁桥以其施工简便、造价经济、受力合理等独特的优势在近年得到了迅速的发展，特别是主梁变形挠曲线，桥面伸缩缝少，行车舒适等优点使其成为最富有竞争力的主要桥型之一。目前，跨度在40150m范围内的桥梁中，预应力混凝土连续箱梁桥占据了主导地位。随着预应力技术的发展和不断完善，尤其是悬臂、顶推等施工方法的出现，预应力混凝土连续梁桥如虎添翼，无论是城市桥梁、高架道路、山区高架栈桥，还是跨越江河湖海的大桥，预应力混凝土连续梁桥以独特的魅力而取代其他桥梁,成为优选方案。另外，从国内外已建成的钢桥、钢筋混凝土及预应力混凝土连续梁桥的修建总数来看，预应力混凝土连续梁桥已远远超过半数，充分表现出预应力混凝土连续梁桥的强大生命力。连续梁桥跨度越大，其施工的难度也越大，对于大垮度预应力混凝土连续梁桥实施施工过程控制，是确保施工质量和安全的重要环节，也是确保成桥状态符合设计要求的重要措施。 本设计是一联3跨连续梁桥，截面形式为单箱单室，纵向变截面，施工方式为逐段悬臂施工。采用传统计算与桥梁博士软件建模电算方法相结合，对桥梁进行设计与计算。关键词：预应力；混凝土；连续梁；桥梁博士II Large-span prestressed concrete continuous girder bridgeAbstract Along with the development of our country science and technology and traffic enterprise, the prestressed concrete continuous girder bridge with its construction is simple, cost is economic and reasonable stress and other unique advantages obtained the rapid development in recent years, especially in the main girder flexural deformation, less bridge expansion joint, driving comfort, etc to make it become the most competitive one of the main bridge. Currently, within the scope of 40 150 m span bridge, prestressed concrete continuous box girder bridge occupy the dominant position. With the development of the prestressed technology and continuously improve, especially the cantilever, pushing the construction methods, such as the emergence of the prestressed concrete continuous girder bridge mora, whether for elevated Bridges, elevated road, mountain pier, or bridge across rivers and lakes, prestressed concrete continuous girder bridge with unique charm and replace other Bridges, become the preferred solution. In addition, from the steel bridge has been built at home and abroad, the total number of reinforced concrete and prestressed concrete continuous girder bridge construction, prestressed concrete continuous girder bridge has far more than half, fully showing the strong vitality of the prestressed concrete continuous girder bridge. Continuous girder bridge span, the greater the difficulty of its construction, the greater the for large collapse degree of prestressed concrete continuous girder bridge construction process control, is an important link to ensure construction quality and safety, and ensure the design conforms to the requirements of the important measures.This design is a three span continuous girder bridge, cross section forms for single box single room, longitudinal variable cross-section, the construction method for piecewise cantilever construction. Dr And bridge are calculated by use of a traditional computer software modeling method, the combination of design and calculation of the bridge.Key words: prestressed；Concrete；The continuous beam；Bridges, Dr.II目录目录摘要IAbstractII第一章 概述1 1.1 预应力混凝土连续梁桥概述1 1.2 设计主要技术指标1 1.3 桥梁设计依据2 1.4 本桥采用的主要材料21.4.1混凝土21.4.2钢筋21.4.3预应力体系21.4.4锚具21.4.5支座31.4.6防水层及保护层31.4.7桥面泄水管及管盖3第二章 桥梁方案比选42.1 比选原则42.1.1实用性42.1.2安全性42.1.3经济性42.1.4美观性42.1.5环保性42.2 方案比选42.2.1方案一：简支梁桥方案（72+128+72）m52.2.2方案二：连续梁桥方案（72+128+72）m52.2.3方案三：梁拱组合桥（72+128+72）m62.3方案比较及最终确定7第三章 桥面板的计算83.1截面形式及截面尺寸拟定83.2 桥面板内力计算93.2.1 桥面板简支部分内力计算93.2.2 桥面板悬臂部分内力计算173.3 截面设计、配筋与承载力验算213.3.1材料性能参数213.3.2 预应力钢筋数量的估算223.3.3 普通钢筋的配置23第四章 桥梁有限元建模264.1 荷载组合264.2 划分单元截面264.3 建模过程264.4 施工阶段划分31第五章 模拟桥梁施工全过程33第六章 预应力钢束数量确定及其布置426.1预应力配筋原理与方法426.1.1 按承载能力极限状态的强度要求计算42 6.1.2 按正常使用极限状态的应力要求计算45第七章 主梁各项力学验算537.1 荷载组合下应力检算53 7.1.1基本理论53 7.1.2运营阶段主力组合作用下正应力的验算结果53 7.1.3运营阶段主力+附加力组合作用下正应力的检算57 7.1.4运营阶段主力和主力+附加力组合作用下主应力的 检算61 7.1.5运营阶段主力和主力+附加力组合作用下剪应力的 检算667.2 强度检算707.2.1基本理论707.2.2主力和主力+附加力作用下弯矩强度检算707.2.3主力和主力+附加力作用下轴力强度检算757.3 运营荷载作用下结构抗裂性检算797.4 主力和主力+附加力组合作用下预应力钢筋特征及检算83第八章 下部结构设计878.1墩台设计878.1.1支座设计878.1.2桥墩设计及配筋878.1.3墩身验算888.1.4墩顶位移验算938.2 基础部分设计948.2.1承台和桩的设计948.2.2 桩身内力计算（桩的内力计算采用“m”法）968.2.3 桩身截面配筋及强度检算1048.2.4 墩顶纵向水平位移计算 .1068.2.5 群桩基础竖向承载力验算107结论110致谢111参考文献112全套图纸加153893706 第一章 概述 1.1 预应力混凝土连续梁桥概述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、造型简洁美观、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。随着预应力技术的发展和不断完善，尤其是悬臂、顶锥等先进施工方法的出现，更使预应力混凝土连续梁桥如虎添翼而活跃在整个桥梁工程领域，无论是城市桥梁、高架道路、山区高架栈桥，还是跨越江河湖滨的大桥，预应力混凝土连续梁桥都以它独特的魅力，而取代其他桥型成为优胜方案。由于普通钢筋混凝土结构存在不少缺点：如过早地出现裂缝，使其不能有效地采用高强度材料，结构自重必然大，从而使其跨越能力差，并且使得材料利用率低。为了解决这些问题，预应力混凝土结构应运而生，所谓预应力混凝土结构，就是在结构承担荷载之前，预先对混凝土施加压力。这样就可以抵消外荷载作用下混凝土产生的拉应力。自从预应力结构产生之后，很多普通钢筋混凝土结构被预应力结构所代替。预应力混凝土桥梁是在二战前后发展起来的，当时西欧很多国家在战后缺钢的情况下，为节省钢材，各国开始竞相采用预应力结构代替部分的钢结构以尽快修复战争带来的创伤。50年代，预应力混凝土桥梁跨径开始突破了100米，到80年代则达到440米。虽然跨经太大时并不总是用预应力结构比其它结构好，但是，在实际工程中，跨径小于400米时，预应力混凝土桥梁常常为优胜方案。另外，从国内已建成的钢桥、钢筋混凝土及预应力混凝土连续梁桥的修建总数来看，预应力混凝土连续梁桥已远远超过半数，充分表现出预应力混凝土连续梁桥的强大生命力。本设计为72+128+72m时速350公里客运专线铁路混无砟轨道悬臂灌注连续梁桥。1.2 设计主要技术指标铁路等级：高速铁路 ； 设计荷载：ZK荷载 ；桥面宽度：桥面板宽12m，外侧设0.4m钢筋混凝土防撞护栏 ；桥面横坡：2% ；线路情况：双线，间距5.0m ；设计速度：设计行车速度为350km/h ；施工方法：悬臂浇筑施工 ；地震烈度：本结构适用于设防烈度7度及地震动峰加速度Ag0.1g以下地 区 ；设计使用年限：正常使用条件下梁体结构设计使用寿命为100年 ；环境：一般大气条件下无防护措施的地面结构，环境类别为碳化环境，作 用等级为T1、T2 ；1.3 桥梁设计依据高速铁路设计规范（试行）（TB106212009)线路桥涵设计规范（TB10002.1TB10002.52005)线路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范（TB10002.32005)线路工程抗震设计规范（GB501112006）铁路混凝土结构耐久性设计暂行规定（铁建设2005157号）及“局部 修订条文”（铁建设2007140号）1.4 本桥采用的主要材料1.4.1混凝土梁体圬工采用C55混凝土（含泄水坡），封锚用采用强度等级为 C50的无收缩混凝土；1.4.2钢筋 HRB235钢筋应符合钢筋混凝土用热轧光圆钢筋（GB1499.1)，HRB335 钢筋应符合钢筋混凝土用热轧带肋钢筋（GB1499.2)。1.4.3预应力体系 纵向预应力体系：梁体纵向预应力体系采用高强度低松弛18-15.2mm钢铰 线，抗拉强度标准值fpk=1860MPa,技术标准应符合规定，顶、腹板钢束采用 15-75钢铰线，管道形成采用内径90mm外径、104mm塑料波纹管成孔； 底板钢束采用18-75钢绞线，管道形成采用内径100外径、114mm波纹管 成孔。 横向预应力体系：顶板横向预应力采用4-75钢绞线，扁形金属波纹管成 孔,管内尺寸为宽70mm、高19mm。 竖向预应力体系：梁体腹板中的预应力筋采用公称直径32mm的预应力混 凝土用螺纹钢筋，45mm铁皮管成孔。1.4.4锚具顶、腹板纵向预应力锚具采用M15-15锚具锚固，张拉千斤顶采YCW350B，底板纵向预应力锚具采用M15-18锚具锚固，张拉千斤顶采用YCW400B，全部采用两端对称张拉。顶板横向预应力采用单端张拉，张拉端采用M15-4B扁形锚具锚固，固定 端采用M15-4PB扁形锚具锚固。腹板竖向预应力锚具JLM-32型锚具锚固，采用YC60A型千斤顶张拉。1.4.5支座采用高速铁路及客运专线桥梁球型支座产品GTQZ系列。1.4.6防水层及保护层材料应符合客运专线铁路常用跨度梁桥面附属设施（通桥（2008） 8388A）要求，施工工艺应符合客运专线铁路桥梁混凝土桥面防水层技术 条件要求。1.4.7桥面泄水管及管盖 PVC教材，应符合无压埋地排污、废水用硬聚努乙烯(PVC-u)管材 （GB/T20221-2006)要求。 第二章 桥梁方案比选2.1 比选原则 2.1.1实用性 桥梁必须实用，要有足够的承载力。能保证行车畅通、舒适和安全。既要满足当前的需要，又要考虑今后的发展。 2.1.2安全性 桥梁的设计要能满足施工及运营阶段的受力需要，能够保证其耐久性和稳定性以及在特定震区的抗震要求。 2.1.3经济性 在社会主义市场经济的今天，经济性是不得不考虑的重要因素。在能满足桥两个方面需求的情况下要尽量考虑是否经济，是否以最少的投入获得最好的效果。 2.1.4美观性 在桥梁设计中应该尽量考虑桥梁的美观性。桥梁的外形要尽量优美，要与周边环境相适应，合理的轮廓是重要因素。 2.1.5环保性 随着经济的快速发展，生活水平的不断提高，人们对环境保护提出了更高的要求。在建筑领域，一个工程的建设不能以牺牲环境作为代价，在保证顺利工作的情况下要尽量避免对环境的破坏以实现经济的可持续发展。 根据上述原则，对桥梁作出综合评估。2.2 方案比选 桥梁的形式可考虑拱桥、梁桥、钢构桥、梁拱组合桥和斜拉桥。从安全性、功能、经济性、美观性、施工、占地与工期等多方面进行比选，从而最终确定桥梁形式。为确定大桥的最佳桥型方案，下面进行3个方案的桥型设计加以比较。 2.2.1方案一：简支梁桥方案（72+128+72）m 由一根两端分别支撑在一个活动支座和一个铰支座上的梁作为主要承重结构的梁桥。属于静定结构。是梁式桥中应用最早、使用最广泛的一种桥形。其构造简单，架设方便，结构内力不受地基变形、温度改变的影响。简支梁桥，以孔为单元，相邻桥孔各自单独受力，属静定结构，适用于中小跨度。它的优点是结构简单，架设方便，可减低造价，缩短工期，同时最易设计成各种标准跨径的装配式构件。但相邻两跨之间存在异向转角，路面有折角，影响行车平顺。 优点：混凝土材料以砂、石为主，可就地取材，成本较低； 结构造型灵活，可模性好，可以根据使用要求浇铸各种形状结构； 受力明确，因温度变化产生的附加力的影响小； 设计施工易标准化、简单化； 结构的耐久性和耐火性较好，建成后维修费用较少。 缺点：结构自重较大，自身耗掉大部分材料的强度，因而大大限制其跨 越能力； 景观稍差，行车条件不如连续梁。 2.2.2方案二：连续梁桥方案（72+128+72）m结构中常用的一种桥梁结构，预应力混凝土连续梁桥是其主要结构形式，它具有接缝少、刚度好、行车平顺舒适等优点，在30-120m跨度内常是桥型方案比选的优胜者。两跨或两跨以上连续的梁桥，属于超静定体系。连续梁在恒活载作用下，产生的支点负弯矩对跨中正弯矩有卸载的作用，使内力状态比较均匀合理，因而梁高可以减小，由此可以增大桥下净空，节省材料，且刚度大，整体性好，超载能力大，安全度大，桥面伸缩缝少，并且因为跨中截面的弯矩减小，使得桥跨可以增大。预应力混凝土的广泛应用节约了大量的材料与投资，促进了社会生产的发展，其应用的范围和数量是衡量国家建筑技术水平的重要指标之一。 从国内外已建成的桥梁类型看，预应力混凝土连续梁桥已远远超过半数，充分表现出预应力混凝土连续梁桥强大的生命力。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、造型简洁美观、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。 优点：可以降低梁高，节省工程数量，有利于争取桥下净空，并改善景 观； 结构刚度大，具有良好的动力特性以及降噪减震作用； 行车平稳舒适； 后期维护养护工作较少； 从城市美学的效果看，连续梁造型轻巧、平整、线路通畅。 缺点：连续梁是超静定结构，基础不均匀沉降将在结构中产生附加内力， 因此对桥梁基础要求高，通常用于地基较好的场合； 箱梁截面局部温差、混凝土收缩、徐变及预加应力均会在结构中 产生附加内力，增加了设计计算的复杂程度。 2.2.3方案三：梁拱组合桥（72+128+72）m 梁拱组合体系桥是目前发展较快的一种桥型，它是一种经济、实用、美观的桥型，在我国南方某些地区已有一些比较成功的应用实例，但在北方地区应用还很少。梁拱组合桥作为一种组合结构，它具有能使拱与梁共同受力特性，既可以充分发挥混凝土拱的优越性，又可避免桥梁墩台承担水平推力。其结构外形轻巧，竖向刚度大，因而比较适用于承受较大竖向荷载的大跨度铁路桥梁。组合桥式结构因具有结构刚度大、动力性能好等优越性，近年来相继在铁路桥梁设计中得到应用与研究。采用预应力混凝土连续梁与钢管混凝土拱肋组合形成的连续梁拱组合桥，具有较大的竖向刚度和良好的动力性能，特别适合高标准铁路建设的需要。其跨越能力较T型刚构桥和连续梁桥大，已成为主跨120300m范围内的首选。 优点：经济、实用、美观，在某些地区已经有一些较为成功的应用案例； 既可以充分发挥混凝土拱的优越性，又可以避免桥梁墩台承担水 平推力； 结构外形轻巧，竖向刚度大，动力性能好。 缺点：受力不明确且施工过程繁琐。2.3方案比较及最终确定 最终方案的确定应遵循“安全、经济、美观”的原则，综合考虑各个方案的结构合理性、方案的造价、施工难度和外观等方面的优缺点，从而确定最终方案。 本设计桥梁是大跨径桥梁。通过上面三个方案的比较，结合周围环境，简支梁桥的结构自重过大，由于自身耗掉大部分材料的强度，因而大大限制了其跨越能力，再加上本设计桥梁是大跨径桥梁，因此放弃简支梁桥方案。梁拱组合桥结构受力不明确且施工过程复杂，因此放弃此方案。而连续梁桥建成后连续性强，行车平稳舒适，造型美观。综上所述，为了减小建筑高度,适当增大跨经并提高行车舒适性，本桥设计方案最终确定为预应力混凝土连续梁桥。 第三章 桥面板的计算3.1截面形式及截面尺寸拟定 本设计采用预应力混凝土变截面连续梁结构,采用3跨连续梁桥(72+128+72)m，总长272m，采用单箱单室箱型梁，支座处腹板加厚。选用箱型截面出于这样几点考虑：首先，箱型截面整体性好，结构刚度大；其次，箱梁的顶、底板可提高足够面积来布设预应力钢束以承受正、负弯矩；另外，抗扭能力强，同时箱型界面能提供较大的顶板翼缘悬臂，底板宽度相应较窄，可以大幅度减小下部结构工程量。变截面主要适用于大跨径预应力混凝土连续梁桥，采用变高度主要是适应连续梁内力变化的需要。箱型截面构造灵活，适用于多种施工方式。其中单箱单室桥宽小于18m；双箱双室桥宽为20m左右；单箱单室桥宽为25m左右。 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受压要求，并在破坏阶段使中性轴尽量保持在底板以内；跨中底板厚度一般为200250mm，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。 确定箱型截面顶板厚度一般考虑两个因素：满足桥面横向弯矩的要求；满足布置纵横向预应力钢筋的要求。在配筋混凝土桥面板中，顶板厚度与腹板间距可参考下表3-1数据。 腹板和顶板参考尺寸 表3-1腹板间距(m)3.55.07.0顶板厚度(mm)180200200250280300 箱形截面顶板两侧挑出的悬臂板长度也是调节顶板内弯矩的重要因素，一般可取悬臂板长度为腹板间距一半。当配置横向预应力筋时，悬臂应该尽量外伸。箱梁腹板主要承受截面剪力和主拉应力。在预应力连续梁桥中，弯束对荷载剪力的抵消使得梁内剪应力和主拉应力较小。在变高度连续梁桥中，截面高度变化也可减少主应力值。因此，出上述受力因素以外，还应当考虑预应力钢筋布置及混凝土浇筑后的箱梁腹板最小厚度为一般为：腹板内无预应力束管道布置时可采用200mm；腹板内有预应力管道布置时可采用250300mm；腹板内有预应力束锚固时采用350mm。在大跨经预应力混凝土连续箱梁中，腹板宽度适宜从跨中向支点逐渐加宽，以承受支点处较大的剪力，一般采用300800mm，也有达到1m左右者。 值得指出的是，为了合理确定箱梁截面的细部尺寸，除按上述一般规律选取外，还应参考国内外已有建成桥梁有关设计资料，并注意在建桥材料、施工技术等方面的差异。 3.2 桥面板内力计算3.2.1 桥面板简支部分内力计算恒载内力 无渣轨道二期恒载为120KN/m，钢筋混凝土容重r=26KN/. 板厚t=. 梁的自重集度：.计算弯矩时，计算跨度为两梗间距加上板的厚度，但不大于两梗间净间距加梁梗宽度，即： . 在单向板中二期恒载集度：. 在计算弯矩时（跨中截面为最不利位置）取5.524m. 在计算剪力时取5.0m. 总恒载集度： 跨中弯矩： . 支点剪力： .活载内力计算. 查阅相关资料可得轨道板尺寸： . 其中一个轨道板布置有4个轨枕. . ZK活载作用下： .式中：加载长度（m）.其中. 简支梁时为梁的跨度；n跨连续梁时平均跨度乘以下列系数： 表3-2n=21.20n=31.30n=41.401.50 当计算小于最大跨度时取最大跨度，（）计算值小于1.0时取1.0.由于本设计为3跨连续梁（72+128+72）m，所以有： 列车活载集度： . 图3-2 跨中弯矩影响线加载图示(加载长度取为5.524m) 由 由影响线图乘得： 图3-3 ZK活载作用下剪力影响线图示（加载长度取为5.0m) 由 . 得 由影响线图乘得： 列车脱轨内力计算.根据铁路桥涵设计基本规范4.1.11,当考虑列车脱轨荷载时,列车脱轨荷载可不计动力系数。对于多线桥，只考虑一线脱轨荷载，且其他线路上不作用列车荷载。按下列两种情况，计算脱轨荷载的影响.列车脱轨后一侧轮子停留在桥面轨道范围内，按下图3-4进行列车脱轨荷载计算，两条荷载平行于线路中心线相距1.4m，作用于线路中心两侧各2m范围以内的最不利位置上，该线荷载长度为6.4m的一段上为50KN/m，前后各接以25KN/m。.列车脱轨后离开轨道范围，但仍停留在桥面上，按下图3-5进行列车脱轨荷载计算，该荷载为一条平行于线路中心线的线荷载，作用于挡咋墙内侧，离线路中心线的最大距离为2m，荷载长度为20m，其值为80KN/m。 图3-4 列车脱轨荷载 图3-5 列车脱轨荷载列车向内脱轨计算. 取纵桥向1m作为计算单位. 在轨道外（桥面上）的均布荷载为： 在轨道上的均布荷载为： 图3-6 列车向内脱轨弯矩影响线加载图示（加载长度为5.524m） 由 ， 得 由影响线图乘得： 图3-7 列车向内脱轨剪力影响线加载图示（加载长度为5.0m） 由， 得 由影响线图乘得： 列车向外脱轨计算. 图3-8 列车向外脱轨弯矩影响线加载图示（加载长度为5.524m） 由 由影响线图乘得： 图3-9 列车向内脱轨剪力影响线加载图示（加载长度为5.0m） 由 由影响线图乘得： 分别比较列车的内脱轨和外脱轨两种荷载情况： 取最不利弯矩： 和最不利剪力：简支部分的荷载组合比较.列车ZK活载作用下的脱轨荷载中最不利情况： 根据铁路桥涵设计基本规范对出现不利荷载进行组合：弯矩：剪力：跨中弯矩、支点处剪力、支点处弯矩. 跨中弯矩： 支点处弯矩： 支点处剪力： 3.2.2 桥面板悬臂部分内力计算 本桥梁主梁采用单箱单室箱型截面. 悬臂部分长度：，取纵桥向1m作为计算单位。 恒载内力计算 悬臂板平均厚度： 自重集度： 二期恒载集度： 作用在悬臂板的总恒载集度为： 悬臂板部分端部的内力： 人群活载内力计算. 根据铁路桥涵设计基本规范4.5.1可知，设计人行道的竖向静活载应 该采用明桥面的人行道4.0MPa。人工养护的道砟桥面应该考虑养护时的人行 道上的堆楂荷载，故取人群荷载集度。 图3-10 悬臂板人群荷载弯矩加载图示（加载长度为2.6m） 由 . 由影响线图乘得支点弯矩： . 图3-11 悬臂板人群荷载弯矩加载图示（加载长度为2.6m） 由影响线图乘得支点处剪力： .列车脱轨内力计算 外脱轨情况：列车脱轨后已离开轨道范围，但仍停留在桥面上，按列车脱轨荷载计算。该荷载为一条平行于线路中心线的线荷载，作用于挡渣墙内侧，离线路中心线的最大距离为2.0m。线荷载长度为20m，其值为80KN/m。 图3-12 列车脱轨时悬臂板荷载端部弯矩加载图式（加载长度为2.6m） 由 由影响线图乘得： 图3-13 列车脱轨时悬臂板端部剪力加载图示（加载长度为2.6m） 由影响线图乘得：内脱轨情况：列车脱轨后一侧轮子仍停留在桥面轨道范围内，按列车脱轨荷载计算。两条线荷载平行于线路中心线，相距为1.4m，作用于线路中心线两侧各2.0m范围以内的最不利位置上。该线荷载在长度为6.4m的一段上为50KN/m，前后各接以25KN/m。 图3-14 列车脱轨时悬臂板端部弯矩加载图式（加载长度为2.6m） 由 得：，. 由影响线图乘得： 图3-15 列车脱轨时悬臂板剪力加载图式（加载长度为2.6m） 由影响线图乘得：. 相比较外脱轨和内脱轨情况，采用较不利情况： 故采用外脱轨情况为较不利情况。悬臂部分的荷载组合比较 根据铁路桥涵设计基本规范对可能出现的不利荷载进行组合： 3.3 截面设计、配筋与承载力验算3.3.1材料性能参数混凝土（强度等级C55） 强度标准值：. 强度设计值： . 弹性模量： .预应力钢筋混凝土采用17(七股)-15.2(d=15.2)钢铰线 抗拉强度标准值： ,抗拉强度设计值： . 抗压强度设计值： , 弹性模量： . 相对界限受压区高度： .普通钢筋采用HRB335钢筋 抗拉强度标准值： ，抗拉强度设计值： . 抗压强度设计值： ， 弹性模量： .3.3.2 预应力钢筋数量的估算根据混凝土结构设计基本原理，为估算预应力钢筋数量，首先按正截面抗裂性或裂缝宽度限制要求，确定有效预加力 .法向拉应力：有效预加应力：式中:A、W构件截面面积和对截面受拉边缘的弹性抵抗矩，设计时采用混 凝土毛截面计算； 预应力钢筋重心对混凝土截面重心轴的偏心矩，y 为截面重心轴至下边缘的距离，为预应力筋合力点至截面下 边缘距离,其值可预先假定。 将表达式和代入可得： . 截面尺寸：取纵向1m进行配筋 . 图3-16 面积： ， 截面抗弯模量： . 为预应力钢筋重心至毛截面重心的距离： . 弯矩设计值 .为满足抗裂要求，所需的有效预加力为： = =973.1KN . 估算预应力面积： . 拟采用钢铰线，单根钢铰线的截面面积 . 张拉控制应力取 . 预应力损失按张拉控制应力的20%估算. 所需要的预应力钢铰线的根数为： . 取为8根。3.3.3 普通钢筋的配置 按最小配筋率进行配筋： . 取直径为10mm的HRB335钢筋进行配置： .取为12根 。 . 由公式： .式中 ， ， ， 又 ， . .假设，由公式 ，其中 ， . .mm , . 其中KM=2180.59=361.18 . 故符合条件。跨中部分： ， ， 故符合条件。悬臂部分： ， ， 故符合条件。第四章 桥梁有限元建模 主梁采用桥梁博士V3.0建模进行分析计算，计算结构成桥与施工阶段的内力、应力和位移等。4.1 荷载组合组合:主力组合 (自重+二期恒载+预应力+收缩徐变+支座不均匀沉降+列车活载)组合:主力+附加力组合 (自重+二期恒载+预应力+收缩徐变+支座不均匀沉降+列车活载+温 度变化+其他)4.2 划分单元截面在进行结构计算之前,首先要结合桥梁结构方案和施工方案（悬臂施工），划分单元并对单元和节点编号，对于单元的划分一般遵循以下原则：保证体系的几何不变性，同时也应避免与结构受力不符的多余约束条件；计算模型应尽量符合结构的结构特点和受力特点，在合理模型保证精度的前提下，尽量减少节点数目，以缩小计算规模。一般应在以下位置划分节点：所关心的截面设定单元分界线，桥梁构件的起点和终点以及变截面的起点和终点，不同构件的交点或同一构件的折点处，施工分界线设定单元分界线，边界或支承处应设置节点。当施工分界线的两侧位移不同时，应设置两个不同的节点，利用主从约束关系考虑该节点处的连接方式。对桥面单元的划分不宜过长或太短，应根据施工荷载的设定并考虑活载的计算精度统筹兼顾。因为活载的计算是根据桥面单元的划分，记录位移处节点位移影响线，进而得到各单元的内力影响线经动态规划加载计算其最值效应。根据桥梁的构造特点，全桥共划分88个单元，共86个节点，单元划分如下图所示：（由于桥跨太长，只取一半）4.3 建模过程输入总体信息输入单元信息截面信息采用先在CAD上画出各个单元截面的截面图，再导入到桥梁博士里。输入钢束信息输入各钢筋的竖弯信息：预应力束由于布局与铁路桥涵特点等原因只要竖弯，没有平弯。输入施工阶段信息在输入施工阶段信息时，安装每个施工阶段的单元，预应力束以及挂篮。安装或移动挂篮，浇筑单元以及张拉预应力分施工阶段进行，张拉的预应力筋包括纵向预应钢束和竖向预应钢筋。挂篮信息输入： 输入使用阶段信息桥梁计算跨经为128m，加载活载为铁路ZK活载。输出报告4.4 施工阶段划分按照悬臂施工实际施工工序,由桥梁博士建立桥梁计算模型:在1号桥墩和2号桥墩搭设支架浇注1号墩和2号墩的0号块,并设置临时固定支座。 安装和移动挂篮，分别对称悬臂浇筑1号桥墩和2号桥墩。 移动挂篮，跨中合拢。 第五章 模拟桥梁施工全过程桥梁施工过程如下表： 表6-1：桥梁施工阶段准确模拟施工阶段施工备注安装杆件张拉钢束号施工荷载边界条件阶段挂篮操作施工周期（天）1浇筑0号块，加临时锚固，张拉0号块钢筋22-27 62-67 37 54无25 65节点均三向约束无1020号块挂篮安装无无挂篮安装，挂篮编号1-413挂篮加载无无挂篮加载，计自重单元号19 28 61 68241号块浇筑，并张拉1号块预应力筋21 28 61 681-2 19-20 38 55挂篮转移锚固，挂篮编号1-4105挂篮 拆除，再安装无无挂篮拆除，再安装，挂篮编号1-416挂篮加载无无挂篮加载，计自重单元号20 29 60 69 2施工阶段施工备注安装杆件张拉钢束号施工荷载边界条件阶段挂篮操作施工周期（天）72号块浇筑，并张拉2号块预应力筋20 29 60 69 3-4 21-22 39 56无25 652节点均三向约束挂篮转移锚固，挂篮编号1-4108挂篮 拆除，再安装无无挂篮拆除，再安装，挂篮编号1-419挂篮加载无无挂篮加载，计自重单元号19 30 59 702103号块浇筑，并张拉3号块预应力筋19 30 59 70 5-6 23-24 40 57挂篮转移锚固，挂篮编号1-41011挂篮 拆除，再安装无无挂篮拆除，再安装，挂篮编号1-4112挂篮加载无无挂篮加载，计自重单元号18 31 58 712134号块浇筑，并张拉4号块预应力筋18 31 58 71 7-8 25-26 41 58挂篮转移锚固，挂篮编号1-410施工阶段施工备注安装杆件张拉钢束号施工荷载边界条件阶段挂篮操作施工周期（天）14挂篮 拆除，再安装无无无25 652节点均三向约束挂篮拆除，再安装，挂篮编号1-4115挂篮加载无无挂篮加载，计自重单元号17 32 57 722165号块浇筑，并张拉5号块预应力筋17 32 57 72 9-10 27-28 42 59挂篮转移锚固，挂篮编号1-41017挂篮 拆除，再安装无无挂篮拆除，再安装，挂篮编号1-4118挂篮加载无无挂篮加载，计自重单元号16 33 56 732196号块浇筑，并张拉6号块预应力筋16 33 56 7311-12 29-30 43 60挂篮转移锚固，挂篮编号1-41020挂篮 拆除，再安装无无挂篮拆除，再安装，挂篮编号1-41施工阶段施工备注安装杆件张拉钢束号施工荷载边界条件阶段挂篮操作施工周期（天）21挂篮加载无无无25 652节点均三向约束挂篮加载，计自重单元号15 34 55 742227号块浇筑，并张拉7号块预应力筋15 34 55 7413 31 44 61挂篮转移锚固，挂篮编号1-41023挂篮 拆除，再安装无无挂篮拆除，再安装，挂篮编号1-4124挂篮加载无无挂篮加载，计自重单元号14 35 54 752258号块浇筑，并张拉8号块预应力筋14 35 54 7514 32 45 62挂篮转移锚固，挂篮编号1-41026挂篮 拆除，再安装无无挂篮拆除，再安装，挂篮编号1-41施工阶段施工备注安装杆件张拉钢束号施工荷载边界条件阶段挂篮操作施工周期（天）27挂篮加载无无无25 652节点均三向约束挂篮加载，计自重单元号13 36 53 762289号块浇筑，并张拉9号块预应力筋13 36 53 7615 33 46 63挂篮转移锚固，挂篮编号1-41029挂篮 拆除，再安装无无挂篮拆除，再安装，挂篮编号1-4130挂篮加载无无挂篮加载，计自重单元号12 37 52 7723110号块浇筑，并张拉10号块预应力筋12 37 52