预应力混凝土连续梁计算书.docx

预应力混凝土连续梁 毕业设计第1章 绪论1.1本课题的现状和发展趋势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。虽然跨径太大时用预应力结构并不总是比其它结构好，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。 我国的预应力混凝土结构起步晚，但近年来得到了飞速发展。现在，我国已经有了简支梁、带铰或带挂梁的T构、连续梁、桁架拱、桁架梁和斜拉桥等预应力混凝土结构体系。虽然预应力混凝土桥梁的发展还不到80年。但是，在桥梁结构中，随着预应力理论的不断成熟和实践的不断发展，预应力混凝土桥梁结构的运用必将越来越广泛。矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。预应力混凝土连续梁桥是预应力桥梁中的一种，它具有整体性能好、结构刚度大、变形小、抗震性能好，特别是主梁变形挠曲线平缓，桥面伸缩缝少，行车舒适等优点。虽然连续梁有很多优点，但是刚开始它并不是预应力结构体系中的佼佼者，因为限于当时施工主要采用满堂支架法，采用连续梁费工费时。到后来，由于悬臂施工方法的应用，连续梁在预应力混凝土结构中有了飞速的发展。60年代初期在中等跨预应力混凝土连续梁中，应用了逐跨架设法与顶推法；在较大跨连续梁中，则应用更完善的悬臂施工方法，这就使连续梁方案重新获得了竞争力，并逐步在40200米范围内占主要地位。无论是城市桥梁、高架道路、山谷高架栈桥，还是跨河大桥，预应力混凝土连续梁都发挥了其优势，成为优胜方案。聞創沟燴鐺險爱氇谴净。另外，由于连续梁体系的发展，预应力混凝土连续梁在中等跨径范围内形成了很多不同类型，无论在桥跨布置、梁、墩截面形式，或是在体系上都不断改进。在城市预应力混凝土连续梁中，为充分利用空间，改善交通的分道行驶，甚至已建成不少双层桥面形式。然而，当跨度很大时，连续梁所需的巨型支座无论是在设计制造方面，还是在养护方面都成为一个难题；而T型刚构在这方面具有无支座的优点。因此有人将两种结构结合起来，形成一种连续刚构体系。这种综合了上述两种体系各自优点的体系是连续梁体系的一个重要发展，也是未来连续梁发展的主要方向。近20年来，我国已建成的具有代表意义的连续梁桥有跨径90m的哈尔滨松花江大桥、跨径120m的湖南常德沅水大桥、主跨125m的宜昌乐天溪桥、跨径154m的云南六库怒江大桥等。下表是我国目前建成的部分主要大跨径预应力混凝土连续梁桥。残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。表1.1 我国已建成的部分主要大跨径混凝土连续梁桥序 号桥 名主桥跨径（m）桥 址1南京长江二桥北汊桥90+165*3+90江苏2六库怒江大桥85+154+85云南3黄浦江奉浦大桥85+1253+85上海4常德阮水大桥84+1203+84湖南5东明黄河公路大桥75+1207+75山东6风陵渡黄河大桥875+87+1147+87山西7沙洋汉江大桥63+1116+63湖北8珠江三桥80+110+80广东9宜城汉江公路大桥55+1004+55湖北10松花江大桥59+907+59黑龙江1.2生产需求状况虽然我国的预应力混凝土连续梁在不断地发展，然而与国际先进水平仍存在一定差距。想要赶超国际先进水平，必须要解决好下面几个问题：酽锕极額閉镇桧猪訣锥。1. 发展大吨位的锚固张拉体系，避免配束过多而增大箱梁构造尺寸，否则混凝土保护层难以保证，密集的预应力管道与普通钢筋层层迭置又使混凝土质量难以提高。彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑。2. 在一切适宜的桥址，设计与修建墩梁固结的连续刚构体系，尽可能不采用养护调换不易的大吨位支座。3. 充分发挥三向预应力的优点，采用长悬臂顶板的单箱截面，既可节约材料减轻结构自重，又可充分利用悬臂施工方法的特点加快施工进度。謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔。另外，在设计预应力连续梁桥时，技术经济指标也是一个很关键的因素，它是设计方案合理性与经济性的标志。目前，各国都以每平方米桥面的三材（混凝土、预应力钢筋、普通钢筋）用量与每平方米桥面造价来表示预应力混凝土桥梁的技术经济指标。但是，桥梁的技术经济指标的研究与分析是一项非常复杂的工作，三材指标和造价指标与很多因素有关，例如：桥址、水文地质、能源供给、材料供应、运输、通航、规划、建筑等地点条件；施工现代化、制品工业化、劳动力和材料价格、机械工业基础等全国基建条件。同时，一座桥的设计方案完成后，造价指标不能仅仅反应了投资额的大小，而是还应该包括整个使用期限内的养护、维修等运营费用在内。通过连续梁、T型刚构、连续刚构等箱形截面上部结构的比较可以发现：连续刚构体系的技术经济指标较高。厦礴恳蹒骈時盡继價骚。1.3本设计的的目的和指导思想毕业设计的目的：在杨老师的指导下我能灵活运用大学中所学的各门基础课程和专业课程的知识，并结合相关设计规范，独立地完成一个专业课题的设计工作。在这次设计的过程中能培养我分析问题和解决问题的能力以及实际的动手能力，使我能具备初步专业工程人员的水平，为我将来走向工作岗位打下良好的基础。茕桢广鳓鯡选块网羈泪。在设计过程中用到的规范有：公路工程技术标准(JTG B01-2003)公路路线设计规范(JTG D20-2006)公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2004）公路圬工桥涵设计规范（JTG D61-2005）公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D62-2004)公路桥涵地基与基础设计规范（JTG D63-2007）公路工程概算定额（JTG/T B06-01-2007）1.4本设计的目标和基本内容1.4.1目标通过这次毕业设计，使我们对桥梁的初步设计有一个初步的认识，对以前学习的理论知识做一次全面的回顾和应用，在这个过程中可以培养我综合应用所学基础课、技术基础课及专业课知识和相关技能，解决具体问题的能力，同时为我们以后的工作打下一个坚实的基础。1.4.2 主要设计内容如下表：鹅娅尽損鹌惨歷茏鴛賴。序 号设计项目要 求备 注1桥位选定1）在地形图上选择路线并简述理由；进行交点坐标和导线方位角设计；平曲线设计；里程桩号的推算；路线平面图的绘制。2）桥位的选择，原则上应服从路线的总方向，路桥综合考虑。交手稿2桥型方案比选确定各种桥型的桥孔孔径；初拟各种桥梁图式；进行方案评比和优选；绘制方案图与编写说明书。至少3个方案3桥梁上部结构设计上部结构设计包括截面尺寸的拟定；内力计算；内力组合；绘制内力包络图；配筋设计；应力验算；强度验算；施工验算。4桥梁下部结构设计下部结构包括桥墩或桥台设计（二选一），也由类型选择、尺寸拟定、内力计算、强度验算、稳定性验算及抗震验算等几部分组成，对于钢筋混凝土和预应力混凝土墩台还应进行配筋设计。桥型也可选择拱桥、梁桥、斜拉桥等。5施工设计确定上下部结构的施工方法；绘制施工流程图。6工程概算只需完成工程概算1.5本设计的重点与难点，拟采用的途径重点与难点：本次设计是我们第一次对某座桥梁进行全面的设计，设计过程包括了桥梁外观、桥梁结构和桥梁施工三个方面：籟丛妈羥为贍偾蛏练淨。1. 1. 由于没有设计经验，截面尺寸的拟定很难合适的把握。2. 2. 设计中的电算部分，由于对软件的熟悉成度不够，可能出现计算错误。 3. 3. 对规范不够熟悉，设计中有可能出现不符合常规的设计操作。措施和方法：为了按时并保质保量的完成毕业设计，关键是要按照进度和老师的指导开展工作。因为设计经验匮乏，所遇设计过程中必须要保持与老师的联系，经常与老师进行沟通，广泛阅读，积极参照国内外的成功桥梁设计案例，在进行综合分析的基础上，提出当前设计课题的解决方案。并积极搜集与专业相关的资料，例如规范、学术论文、设计案例等。对于设计中所需的桥梁计算软件，要勤于动手，做到能够灵活操作做到对设计任务的全面系统把握。預頌圣鉉儐歲龈讶骅籴。1.6设计规划与进度安排：阶 段内 容第一阶段毕业实习2013年2月24日3月3日毕业实习及撰写开题报告（1周）第二阶段毕业设计成果撰写过程2013年3月4日3月10日纸上定线及公路平面设计（1周）2013年3月11日3月17日桥梁方案比选（1周）2013年3月18日3月24日上、下部结构详细尺寸拟定（1周）2013年3月25日4月14日桥梁上部结构计算（3周）2013年4月15日4月21日桥梁下部结构计算（1周）2013年4月22日5月5日桥梁施工设计（2周）2013年5月6日5月12日桥梁工程概算（1周）第三阶段毕业设计答辩2013年5月13日5月16日修改、完善所有毕业设计成果，准备毕业设计答辩2013年5月17日5月19日第一次毕业设计答辩2013年5月20日5月25日第二次毕业设计答辩第2章 方 案 比 选2.1概述百崎湖大桥位于福建省泉州台商投资区，桥梁全长180m，跨越江西省最大河流的主航道，引桥主要采用40m 预应力简支梁。主桥总长为140m ，设计中应综合考虑安全、适用、造价、美观、工期等因素。渗釤呛俨匀谔鱉调硯錦。2.1.1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。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。铙誅卧泻噦圣骋贶頂廡。当跨度很大时，连续梁所需的巨型支座无论是在设计制造方面，还是在养护方面都成为一个难题；而T型刚构在这方面具有无支座的优点。因此有人将两种结构结合起来，形成一种连续刚构体系。这种综合了上述两种体系各自优点的体系是连续梁体系的一个重要发展，也是未来连续梁发展的主要方向。擁締凤袜备訊顎轮烂蔷。另外，由于连续梁体系的发展，预应力混凝土连续梁在中等跨径范围内形成了很多不同类型，无论在桥跨布置、梁、墩截面形式，或是在体系上都不断改进。在城市预应力混凝土连续梁中，为充分利用空间，改善交通的分道行驶，甚至已建成不少双层桥面形式。贓熱俣阃歲匱阊邺镓騷。在设计预应力连续梁桥时，技术经济指针也是一个很关键的因素，它是设计方案合理性与经济性的标志。目前，各国都以每平方米桥面的三材（混凝土、预应力钢筋、普通钢筋）用量与每平方米桥面造价来表示预应力混凝土桥梁的技术经济指针。但是，桥梁的技术经济指针的研究与分析是一项非常复杂的工作，三材指标和造价指标与很多因素有关，例如：桥址、水文地质、能源供给、材料供应、运输、通航、规划、建筑等地点条件；施工现代化、制品工业化、劳动力和材料价格、机械工业基础等全国基建条件。同时，一座桥的设计方案完成后，造价指针不能仅仅反应了投资额的大小，而是还应该包括整个使用期限内的养护、维修等运营费用在内。总而言之，一座桥的设计包含许多考虑因素，在具体设计中，要求设计人员综合各种因素，作分析、判断，得出可行的最佳方案。坛摶乡囂忏蒌鍥铃氈淚。2.1.2 设计依据（1）桥址位于五一围垦区内，主要地貌单元为海岸阶地和海岸平原；原地形多处于海滩潮间带、潮下带，及其形成的滩涂、港沟；现地面较为平坦，形成浅湖泊、湿地和耕地。各地层地质为填土、粘土、淤泥、淤泥混砂、粗砾砂、粉质粘土、中粗砂及残积砂质粘性土全风化、强风化、中等风化、微风化花岗岩蜡變黲癟報伥铉锚鈰赘。（2）最热月平均气温达26-29，最冷月9-13。（3）冬半年主要受蒙古冷高压楔控制，盛行偏北风，气温低，干燥少雨；夏半年主要受副热带高压影响，盛行偏南风，气温高，湿润多雨。買鲷鴯譖昙膚遙闫撷凄。2.1.3 设计技术标准（1）公路等级：工业企业线级。（2）桥上线路：单线（直线、平坡）。（3）牵引类型：内燃机车牵引。（4）设计洪水频率：百年一遇。（5）赣江航道等级：（4）。（6）地震烈度：小于6 度。2.1.4 本桥采用材料（1）混凝土：主梁采用C50 混凝土。（2）钢材：拱肋钢管及横撑均采用 Q345qE 钢材，技术标准符合桥梁用结构钢（GB/T714）。綾镝鯛駕櫬鹕踪韦辚糴。（3）纵向预应力筋：高强度低松弛钢铰线，公称直径j=15.20mm，OVM 锚具。钢铰线抗拉强度f pk=1860MPa，弹性模量Ep=195GPa ，技术条件符合预应力混凝土用钢绞线（GB/T5224）的规定。驅踬髏彦浃绥譎饴憂锦。（4）非预应力钢筋：HRB335 钢筋应符合钢筋混凝土用热轧带肋钢筋（GB/T1499），Q235钢筋应符合钢筋混凝土用热轧光圆钢筋（GB/T13013 ）。猫虿驢绘燈鮒诛髅貺庑。2.1.5 设计规范（1 公路桥涵设计基本规范（TB10002.1-2005）（2 公路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范（TB10002.3-2005）（3 公路桥梁钢结构设计规范（TB10002.2-2005）（4 公路桥涵混凝土和砌体结构设计规范（TB10002.4-2005）（5 公路桥涵地基和基础设计规范（TB10002.5-2005）（6 工业企业标准轨距公路设计规范（GBJ12 -87）（7 公路混凝土结构耐久性设计暂行规定（铁建设2005157 号） （8 钢管混凝土结构设计与施工规程（CECS28：90）（中国工程建设标准化协会标准）（9 内河通航标准（GB50139 -2004） 2.2方案比选的意义及任务随着桥梁理论的不断成熟，在桥梁设计中要求桥的适用性强、舒适安全、建桥费用经济、技术含量高。对建在城市中的桥梁还应注重美观。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完美的设计方案。锹籁饗迳琐筆襖鸥娅薔。桥型方案比选是初步设计的工作重点，它对以后的设计工作起着至关重要的作用。一个好的桥梁不仅能节约造价、缩短工期，而且在整个设计周期中起着“万事开头难”的功效。在桥型方案比选中首先要把握的是四项主要标准：安全、经济、功能与美观。其中以安全与经济最为重要，过去设计往往对桥梁功能重视度不够，现在由于各种交通量的发展，需要十分重视桥下净空与行车舒适性。至于桥梁美观，要视经济性而定。因此根据地形地质、水文和河段特征等条件，本着技术先进、安全可靠、适用耐久、经济合理的原则，选择合理的设计方案有重大的意义。構氽頑黉碩饨荠龈话骛。2.2.1桥型方案比选主要有以下三项任务：（1）拟定桥梁图式；（2）编制桥型方案；（3）桥梁技术经济比较和最优方案的选定。2.2.2构思宗旨：（1）符合城市发展规划，满足交通功能需要。（2）桥梁结构造型简洁，轻巧，反映新科技成就，体现人民智慧。（3）设计方案力求结构新颖，保证结构受力合理，技术可靠，施工方便。（4）与高速公路的等级和周边环境相宜。（5）学习变截面梁桥的设计过程。2.3 设计方案2.3.1 设计方案一1) 总体布置本桥主桥位处级航道，最高通航水位29.7 米，设计中首先应考虑通航要求。为尽可能减小对航道、河道的影响，桥梁宜采用大跨度。本方案中主桥采用140m 预应力混凝土连续梁，边跨与中跨比值为0.67 。连续梁体为双箱单室变高度变截面箱梁，中跨中部15m 梁段和边跨端部12.5m 为等高梁段，梁高为2.0m；中支点处梁高为3.0m, 其余梁段梁底下缘按抛物线变化。主桥总体布置见下图。輒峄陽檉簖疖網儂號泶。土木工程与力学学院 112图2-1 主桥总体布置图 单位：（cm）（1）孔径布置：40m+60m+40m，全长140m，宽21m。箱梁根部梁高3m，跨中梁2m，从一号块到跨中按二次抛物线变化。由桥面设有1.5的横坡，1.8%的纵坡，其中中间标高高于两侧标高。尧侧閆繭絳闕绚勵蜆贅。（2）主梁结构构造：上部结构为变截面箱梁。采用双幅双箱单室箱型形式。主要采用高强混凝土以及大吨位预应力体系来实现主梁的轻型化。识饒鎂錕缢灩筧嚌俨淒。（3）下部结构：桥墩基础是连成整体的，全桥基础均采用钻孔灌注端承桩，桥墩为圆端型实体墩。（4）施工方法：全桥整体采用悬臂节段浇筑施工法，两端桥台处使用整体现浇法。2）梁横断面设计箱梁横截面为单箱单室直腹板，箱梁顶面宽10，底宽5m，箱梁梁体两翼悬出长度为2.5m。顶板厚度均为25cm，底板厚度不变，梁部横截面见下图。凍鈹鋨劳臘锴痫婦胫籴。图2-2连续梁桥主梁布置 单位（mm）3） 下部结构尺寸设计本方案采用钢筋混凝土圆端形重力式实体桥墩，桥墩纵向宽4m，横向宽10m。采用群桩基础。桥墩与基础基本尺寸见下图。恥諤銪灭萦欢煬鞏鹜錦。图2-3 桥墩、桩基构造图2.3.2 设计方案二1） 总体布置主桥分单孔布置，主桥总长140m 。布置有两个中间桥墩。采用上承式混凝土拱桥，拱肋与主梁固结，属于拱梁组合体系。拱肋轴线为圆曲线，设计矢高为27m ，矢跨比为1/5。拱桥总体布置见下图。鯊腎鑰诎褳鉀沩懼統庫。图2-4上承式混凝土拱桥布置图 单位：（cm）（1）孔径布置：跨径140m，桥宽20m。桥面设有1.5的双向横坡，1.8%的纵坡。护栏采用金属制桥梁护栏。硕癘鄴颃诌攆檸攜驤蔹。（2）结构构造：主桥采用箱型混凝土拱桥，主跨140m，拱圈高3m，矢跨比为0.19，主梁采用单箱三室。拱圈截面形式为箱型截面。阌擻輳嬪諫迁择楨秘騖。（3）施工方案：岸跨及边跨采用有支架施工，主拱圈建成后，进行进行骨架下吊篮现浇施工。2） 结构构造拱肋采用等高单箱三室混凝土截面，截面高h=3.0m， 截面宽20米。主梁采用矩形预应力混凝土箱形截面，桥面宽20m，梁高1m。具体构造见下图氬嚕躑竄贸恳彈瀘颔澩。图2-5 上承式混凝土拱桥拱肋布置图2.3.3 设计方案三1） 总体布置该桥采用不等跨斜拉桥，主跨85米，另一跨55米，塔高大约是主跨的0.3倍，是该桥的最佳索高，索间距取10米，主桥的总体布置见下图。釷鹆資贏車贖孙滅獅赘。图2-6 斜拉桥总体布置图 单位：mm（1）孔径布置：85m+55m，全长140m。桥面设有1.5%的双向横坡和1.8%的纵坡。（2）结构构造：主梁采用单箱三室箱型形式，塔高39米，斜拉索采用热挤聚乙烯拉索，冷铸镦头锚锚固体系，钢丝直径为5毫米。怂阐譜鯪迳導嘯畫長凉。（3）下部结构：桥墩采用钻孔灌注端承桩。（4）施工方案：全桥采用满堂支架施工。2）桥塔布置桥塔采用的是该桥的最佳塔高，大约是主梁的0.3倍，塔高39米。细部尺寸见下图图2-7 斜拉桥桥塔布置图 单位：mm3） 桥梁横断面布置图主梁采用单箱三室，梁宽26米，细部尺寸见下图。图2-8 斜拉桥主梁布置图 单位：mm2.4 方案比选项 目方案一方案二方案三主桥桥型上承式拱桥预应力混凝土连续梁斜拉桥跨径组合14040+60+4085+55抗震性能抗震性能好抗震性能好抗震性能一般航道适用性满足通航要求满足通航要求满足通航要求技术指标无创新施工难度大有创新技术成熟有创新施工难度大基础规模主桥没设中间墩主桥设1个中间墩主桥设1个中间墩施工难度难度一般技术成熟难度大施工速度用转体施工法速快用转体施工法速度较快挂篮施工法速度较快维修养护费用比较高只用于桥面的维修费用较低要进行塔索的维护费用较高经济型造型多样经济型一般造型简单经济型较好经济型不好景观效果形式多样比较优美形式比较简单造型优美2.5 方案确定综上所述，根据安全、经济、适用、美观变截面预应力混凝土连续梁桥，最终选定为本次设计的推荐方案。第3章 桥梁结构设计及施工方案拟定3.1 设计荷载3.1.1永久作用（1）结构自重：按公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2004）4.2.1条采用。（2）二期恒载：防撞栏按双侧13.5km/m取用。桥面铺装为沥青混凝土，厚度为10cm，规范查得沥青混凝土容重为24KN/m3，计算每米桥面铺装的重量为240.110=24KN/m。因此，二期恒载为24+13.5=37.5KN/m。谚辞調担鈧谄动禪泻類。（3）混凝土收缩徐变：混凝土的收缩徐变系数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）的规定计算。混凝土的徐变的计算，可以假定徐变与混凝土应力呈线性关系。嘰觐詿缧铴嗫偽純铪锩。3.1.2 可变作用汽车荷载采用公路级荷载，不计挂车荷载。1）车道荷载：由均布荷载和集中荷载组成，桥梁计算跨径60m50m，所以均布荷载取10.5KN/m，集中荷载取360KN。熒绐譏钲鏌觶鷹緇機库。2）横向分布调整系数：多车道桥梁上的汽车荷载应考虑多车道折减。查通用规范（JTG D60）表4.3.1-3，桥梁设计车道数为4，查表4.3.1-4，横向折减系数为0.78。横向分布调整系数为41.10.78=3.432。鶼渍螻偉阅劍鲰腎邏蘞。3）自设定冲击系数：冲击系数和结构的基频有关，结构基频按照通用规范条文说明（JTG D60）4.3.2条计算。经过计算得正弯矩冲击系数为0.05，负弯矩冲击系数也为0.05。纣忧蔣氳頑莶驅藥悯骛。4）温度荷载：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，应从受到约束时的结构温度开始，考虑最高和最低有效温度的作用效应。最高和最低有效温度标准值可以查通用规范（JTG D60）表4.3.10-2取用。该桥为混凝土桥，最高温度为34，最低为-3，假定合拢时的温度为20，所以梁体按均匀升温15，均匀降温15计算。颖刍莖蛺饽亿顿裊赔泷。5）计算桥梁结构由于梯度温度引起的效应时，按照通用规范（JTG D60）4.3.10.3条的规定按照图3.1计算。（尺寸单位mm，温度单位）濫驂膽閉驟羥闈詔寢賻。图3.1 非线性温度示意图3.1.3 偶然荷载主要为地震作用。公路桥梁地震作用的计算及结构设计，应符合现行公路工程抗震设计规范的规定。3.1.4 荷载组合按通用规范4.1.6和4.1.7条规定进行荷载组合。3.2 结构布置经过方案比选，本方案采用（40+60+40）m的预应力混凝土连续梁桥。采用两幅桥，每幅桥梁体为直腹板单箱单室。单幅桥面宽10m，车道布置为0.5m防撞栏+0.5m路肩+1m人行道+23.75m行车道+0.5m路肩+0.5m防撞栏。两幅桥相距1m，桥总宽21m。桥面设1.5%的横坡，截面顶板保持水平，通过桥面铺装来实现横坡的设置。 桥墩为空心墩结构，基础为桩基础。銚銻縵哜鳗鸿锓謎諏涼。3.3 上部结构基本尺寸拟定3.3.1 主梁截面高度根据统计分析，变高公路预应力混凝土连续梁桥的高跨比经验数据，支点梁高为跨度的1/16-1/25，跨度L=60m，所以支点梁高2.43.75m，取支点梁高 H支 =3m。跨中梁高为跨度的1/301/50，所以跨中梁高1.2-2m，取跨中梁高H=2m。挤貼綬电麥结鈺贖哓类。3.3.2 顶板厚度单纯从纵向受力分析，在预应力混凝土两种，由于其承压面积大，顶板纵向压力一般不控制设计，顶板的厚度主要由横向受力和布筋构造要求确定。公路桥中，箱梁腹板间距变化较大，顶板最小厚度与腹板间的关系可以参照桥梁工程表4-2。本桥腹板间距大约5m，所以顶板最小厚度为20cm。赔荊紳谘侖驟辽輩袜錈。3.3.3 底板厚度跨中底板厚度受力上不控制设计，但由于正弯矩区要求在底板内配置一定数量的预应力钢筋和普通钢筋，由配筋的构造要求控制一般为0.2-0.3m。所以底板厚度取30cm。 塤礙籟馐决穩賽釙冊庫。3.3.4 腹板腹板的厚度由受力和构造两个方面综合控制。本桥设计采用腹板厚度不变的形式。厚度综合考虑取50cm。3.3.5 悬臂板悬臂板沿横向为变厚，端部按最小构造要求取值，端部取20cm，根部为60cm。悬臂长度为2.5m。3.3.6 梗胁尺寸箱梁顶板梗胁高宽比一般为1:21:4之间，底板梗胁的高宽比一般为1:11:2之间。本桥中，顶板梗胁尺寸为120cm40cm，底板梗胁尺寸为40cm40cm。裊樣祕廬廂颤谚鍘羋蔺。图3.2和图3.3为支点截面和跨中截面的尺寸示意图：图3.2 支点处梁截面尺寸图3.3 跨中梁截面尺寸3.4 下部结构尺寸3.4.1 空心墩采用施工比较方便的直坡式矩形空心。在横截面的宽度和箱梁支点处底板宽度相同，为5m，顺桥向为4.5m。 空心墩高10m，上下分别设置3m的实体段，和3m的实体过渡段，空心段6m。截面壁厚1m。倒角尺寸40cm40cm。仓嫗盤紲嘱珑詁鍬齊驁。3.4.2 桩基主墩下直径2m的桩6根，桩中心距为2.5d=5m，桩距承台边缘的距离为0.3d=0.6m。桩长为10m，打入弱风化的岩层作为持力层。绽萬璉轆娛閬蛏鬮绾瀧。3.4.3 承台承台厚4m，平面尺寸为8.2m13.2m。3.5 材料类型3.5.1 混凝土全桥上部结构采用C50混凝土，下部结构包括墩台、承台、基础均采用C30混凝土。3.5.2 纵向预应力筋纵向预应力筋采用12-75低松弛钢绞线，强度级别f=1860MPa，张拉控制应力=0.7f=1302MPa，两端“双控”张拉；锚固体系为OVM锚，锚垫板尺寸为270mm270mm；管道形成为金属波纹管，波纹管内径90mm，外径100mm。骁顾燁鶚巯瀆蕪領鲡赙。3.6 施工方案拟定3.6.1 施工方法的选择我国建造的预应力混凝土连续梁桥的施工方法很多，常用的施工方法有：支架就地浇注施工、悬臂施工、逐孔施工和顶推施工等。与变截面连续梁最匹配的施工方法为悬臂施工法，悬臂施工法是从桥墩开始对称地、不断悬出接长的施工方法。悬臂施工通常分为悬臂浇注和悬臂拼装，悬臂浇筑是在桥墩两侧对称逐段就地浇筑混凝土，待混凝土达到一定强度后，张拉预应力筋，移动机具，模板继续施工。挂蓝悬臂施工是在桥墩的两侧对称逐段浇注混凝土、张拉预应力钢筋、移动挂蓝、立模绑扎钢筋等循环连续施工，直至和拢形成连续梁桥。梁体每24米分为一个节段，以挂篮为施工机具，从桥墩开始对称伸臂逐段现场浇筑混凝土。瑣钋濺暧惲锟缟馭篩凉。桥梁施工流程图:图3.4 悬臂施工法施工流程第4章 主梁内力计算4.1迈达斯程序简介(1) 系统功能MIDAS可以根据输入的数据文件，按用户要求算出并累加所有各施工阶段和运营阶段恒、活载内力、位移、反力及预应力等内容；并给出对应的内力图、位移图、包络图等。鎦诗涇艳损楼紲鯗餳類。(2) 使用范围系统能考虑的恒载有：自重、混凝土收缩、徐变、温度变化、二期恒载、施工临时荷载及其它外加荷载；能输出如下结果：结构简图、各阶段恒载内力图、位移图、内力包络图。栉缏歐锄棗鈕种鵑瑶锬。(3) 系统组成系统可以导入CAD等文件，按图层分块，在给各块赋值后，系统生成结构模型，从而在加载后，生成内力图，并可以进行承载了的计算。辔烨棟剛殓攬瑤丽阄应。(4) 注意事项由于MIDAS是一个以图层分块的软件，因此在导入文件时，一定要注意对块的分层。(5) 优点在经过一段时间的使用后，我觉得MADIS的最大优点是，在设计中出现问题时，可以有步骤地，清晰的，直观地进行查找，改正。峴扬斕滾澗辐滠兴渙藺。4.2 结构计算模型为了使用迈达斯进行纵向计算，要对全桥进行节段划分。根据一般悬臂灌注施工阶段在4m以下，各节段重量不宜相差太大，且节段长度不宜太多的原则，主梁共划分63个节段，64个节点（为了得到跨中的内力和位移，跨中合拢段被分为两个节段）。对主梁悬臂施工段划分成了3m,1.5m和1m三种规格的节段，对边跨直线段划分成了1.5m节段，合拢段为9m。主梁节段划分情况如图4.1所示:詩叁撻訥烬忧毀厉鋨骜。图4.1 主梁单元划分在迈达斯里面，程序默认公用节点号的节块为刚性连接，本桥梁的支撑条件如图4.2图4.2 支承条件示意图4.3 计算内容设计内力计算是强度验算和配筋设计的依据。主梁内力包括恒载内力、活载内力和附加内力。自重内力和二期恒载内力由结构力学的一般方法并配合叠加原理进行计算。即先求解影响线然后进行面积积分求得。活载作用在成桥结构上，连续梁活载内力往往是通过影响线最不利加载计算。对于预应力混凝土连续梁等超静定结构，由于收缩徐变、张拉预应力筋、支座沉降、温度等，结构的变形受到赘余约束而不能自由发生，均会产生支座反力和内力，即为“二次反力”和“二次内力”。将以上内力按照规范进行组合，从中挑出最大设计内力，一次进行配筋设计和应力验算，其中恒、活载内力最重要。则鯤愜韋瘓賈晖园栋泷。4.4恒载内力计算主梁恒载内力，包括自重引起的主梁自重（一期恒载）内力Sg1和二期恒载（如桥面铺装、栏杆等）引起的主梁后期恒载内力。主梁的自重内力计算方法可分为两类：在施工过程中结构不发生体系转换,如在满堂支架现浇等，如果主梁为等截面，可按均布荷载乘主梁内力影响线总面积计算；在施工过程中有结构体系转换时，应该分阶段计算内力。胀鏝彈奥秘孫戶孪钇賻。图4.3 恒载作用下弯矩包络图；弯矩（KNm）图4.4 恒载作用下剪力包络图；剪力（KN）4.5 活载内力活载内力为基本可变荷载（包括汽车、履带车、挂车及人群等）在桥梁使用阶段所产生的内力。很显然，不管采用何种施工方法，这时结构已成为最终体系连续梁桥，因此力学计算图式已十分明确。鳃躋峽祷紉诵帮废掃減。连续梁桥为超静定结构，活载内力计算以影响线为基础。对于等截面连续梁或按某种规律变化的连续梁可先计算绘制影响线，然后进行影响线加载。稟虛嬪赈维哜妝扩踴粜。Sp= (1+u)MiPiYi SP主梁最大活载内力；1+u汽车冲击系数；u汽车荷载折减系数； mi荷载横向分布系数； pi车队各轮载质量； yi主梁内力影响线坐标。汽车活载作用下的内力图如图4.5和图4.6所示： 图4.5 汽车活载作用下弯矩包络图；弯矩（KNm）图4.6 汽车活载作用下剪力包络图；剪力（KN）4.6 温度内力4.6.1温度力的计算理论分析和实验研究证明温度应力对超静定结构中，温度应力可以达到甚至超出活载应力，已被认为是预应力混凝土连续梁产生裂缝的主要原因。陽簍埡鲑罷規呜旧岿錟。计算桥梁结构因均匀温度作用引起外加变形或约束时，应从受到约束时的结构温度开始，考虑最高和最低有效温度的作用效应。由于梯度温度引起的效应应采用规范规定的竖向温度梯度曲线。沩氣嘮戇苌鑿鑿槠谔應。当采用非线性温度梯度时，即使静定结构也会产生自应力。对于连续梁结构，基本结构为静定结构，因而亦存在温度自应力。 下面是温度自应力的计算：钡嵐縣緱虜荣产涛團蔺。设温度梯度沿梁高按任意曲线T（y）分布，取一梁段，当纵向纤维不受约束，能自由伸缩沿梁高各点自由变形为：懨俠劑鈍触乐鹇烬觶騮。(y)=T(y) （4-1）式中：材料的线膨胀系数。但因梁的变形必须服从平截面假定，所以截面实际变形后，位置函数为：a(y)=0+y （4-2）其中：沿梁高y=0处的变形值；单元梁段挠曲的曲率。由纵向纤维约束而产生的应变为：(y)=T(y)-a(y)=T(y)-( 0+y) （4-3）謾饱兗争詣繚鮐癞别瀘。由上式产生的应力称为温度次应力，其值为：so(y)=E. (y)=ET(y)-( 0+y) （4-4）呙铉們欤谦鸪饺竞荡赚。由于在单元梁段上无外荷载作用，因此自应力在截面上是自相平衡的应力，可利用截面上应力总和为零和对截面重心轴处力矩为零的条件，求出e 与c值。莹谐龌蕲賞组靄绉嚴减。 0=Ah T(y)b(y)dy-yc （4-5）麸肃鹏镟轿騍镣缚縟糶。 =Ih T(y)b(y)(y-yc) dy （4-6）納畴鳗吶鄖禎銣腻鰲锬。将求得的e 与c值代入式（4-4）即可求得温度自应力。4.6.2温度力对结构内力的影响在本设计中，根据第三章设计荷载的内容可知，有两种类型的温度存在，一种类型是整体升温20和整体降温20，一种类型是非线性温度，有升温和降温两种。整体升温降温和温度梯度作用下的内力图为图4.7图4.12； 風撵鲔貓铁频钙蓟纠庙。图4.7 升温作用下结构弯矩图；弯矩（KNm）图4.8 升温作用下结构剪力图；剪力（KN）图4.9 降温作用下结构弯矩图；弯矩（KNm）图4.10 降温作用下结构剪力图；剪力（KN）图4.11 温度梯度作用下结构弯矩图；弯矩（KNm）图4.12温度梯度作用下结构剪力图；剪力（KN）4.7 组合内力 根据各项计算结果，将运营阶段各种组合的最大组合内力挑出，绘制内力包络图，如图4.13和图4.14所示。 灭嗳骇諗鋅猎輛觏馊藹。图4.13 使用阶段弯矩包络图；弯矩（KNm）图4.14 使用阶段剪力包络图；剪力（KN）第5章 预应力钢束的估算与布置5.1 预应力筋的估算预应力混凝土截面配筋，是根据前面两种极限状态的组合结果，确定截面受力的性质，分为轴拉、轴压，上缘受拉偏压、下缘受拉偏压、上缘受拉偏拉、下缘受拉偏拉，上缘受拉受压和下缘受拉受压8种受力类型，分别按照相应的钢筋估算公式进行计算。估算结果为截面上缘配筋和截面下缘配筋，此为截面最小配筋，设计者可根据经验适当放宽。铹鸝饷飾镡閌赀诨癱骝。需要说明的是，之所以称为钢束的“估算”，是因为计算中使用的组合结果并不是桥梁的真实受力。确定钢束需要知道各截面的计算内力，而布置好钢束前又不可能求得桥梁的真实受力状态，故只能称为“估算”。此时与真实受力状态的差异由以下四方面引起：攙閿频嵘陣澇諗谴隴泸。 未考虑预加力的作用； 未考虑预加力对徐变、收缩的影响； 未考虑（钢束）孔道的影响； 各钢束的预应力损失值只能根据经验事先拟定，在本设计中采用在钢束数量中乘以系数1.25来做近似估算。趕輾雏纨颗锊讨跃满賺。5.1.1 预应力筋的估算方法根据规范规定，预应力混凝土连续梁应满足使用和承载能力极限状态下的正截面强度要求。因此，预应力筋的数量可从这两方面综合考虑。夹覡闾辁駁档驀迁锬減。(1)按承载能力极限计算 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。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：视絀镘鸸鲚鐘脑钧欖粝。h0xNy如图：图5.1 承载力极限状态计算图， （5-1） ， （5-2） 解上两式得：受压区高度 （5-3） 预应力筋数 ， （5-4a） 或 （5-4b） 式中： MP截面上组合力矩（考虑混凝土安全系数1.25时，）。混凝土抗压设计值强度；预应力筋抗拉设计值强度；Ay单根预应力筋束截面积； b截面宽度。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。偽澀锟攢鴛擋緬铹鈞錠。(2)按正常使用状态计算拉应力满足要求估算下限，压应力满足要求估算上限。e上Ny下Ny上e下Y上Y下MminMmax+-Ny下Ny上Mmax合成+-Mmin合成图5.2 正常使用状态计算图规范规定，截面上的预压应力应大于荷载引起的拉应力，预压应力与荷载引起的压应力之和应小于混凝土的允许压应力（为），或为在任意阶段，全截面承压，截面上不出现拉应力，同时截面上最大压应力小于允许压应力。写成计算式为：緦徑铫膾龋轿级镗挢廟。对于截面上缘： （5-5） （5-6） 对于截面下缘： （5-7） 騅憑钶銘侥张礫阵轸蔼。 （5-8） 其中，由预应力产生的混凝土法向拉应力，W截面抗弯模量， 混凝土轴心抗压强度标准值。Mmax、Mmin项的符号当为正弯矩时取正值，当为负弯矩时取负值，且按代数值取大小。 一般情况下，由于梁截面较高，受压区面积较大，上缘和下缘的压应力不是控制因素，为简便计，可只考虑上缘和下缘的拉应力的这个限制条件(求得预应力筋束数的最小值)。疠骐錾农剎貯狱颢幗騮。公式（5-5）变为 （5-9） 镞锊过润启婭澗骆讕瀘。 公式（5-7）变为 （5-10） 榿贰轲誊壟该槛鲻垲赛。 由预应力钢束产生的截面上缘应力和截面下缘应力分为三种情