XX大桥主体设计毕业论文.doc

XX大桥主体设计毕业论文目 录1 绪 论11.1 课题背景11.2研究意义11.3国内外相关研究11.4研究的主要内容12 方案设计22.1设计标准及依据22.1.1桥位概述22.1.2技术标准22.1.3设计依据22.2设计思路和原则32.2.1设计思路32.2.2设计原则33 方案比选43.1第一方案:预应力混凝土连续箱型梁桥43.2第二方案：上承式箱型拱桥53.3第方案:预应力混凝土连续刚构桥73.4桥型方案比选表83.5技术建议114 结构细部尺寸拟定124.1截面形式124.1.1 桥梁横截面特征值计算134.2桥面板的计算154.3恒载内力计算154.4活载作用内力计算244.5内力增大系数计算365 计算标准和内力组合375.1计算标准375.1.1计算内容375.1.2计算要点375.2内力组合385.2.1基本组合385.2.2短期组合395.2.3长期组合396 预应力钢束配筋设计406.1预应力钢束的确定406.2预应力束的布置476.3预应力损失的计算497 内力计算537.1持久状况承载能力极限状态验算537.1.1正截面抗弯承载力验算538 持久状态承载能力极限状态计算608.1正截面抗弯承载力计608.2斜截面抗弯承载力计算629 持久状况正常使用极限状态计算639.1电算应力结果639.1.1使用阶段荷载组合应力（长期效应）639.2截面抗裂验算659.2.1验算条件659.3正常使用阶段竖向最大位移（挠度）计算6510 持久状况应力计算6610.1混凝土截面法向压应力验算6610.1.1受压区混凝土的最大压应力6610.1.2受拉区预应力钢筋的最大拉应力6610.3受拉区预应力钢束拉应力验算6610.4斜截面主压应力验算6711 短暂状况构件的应力计算6912 设计心得72参考文献73致 谢74毕业设计（论文）知识产权声明75毕业设计（论文）独创性声明76II1 绪论1 绪 论1.1 课题背景背景和意义该桥位于山西汾阳境内，属于青岛至银川国道主干线山西省汾阳至离石段高速公路第五合同段。该桥的建设可使当地的煤矿资源的更好的开发和利用，对当地的经济发展起较大的推动作用。1.2研究意义 根据该桥梁所处的地形、地质和水文资料，充分发挥想象力，将所学的基础理论和专业理论知识联系，针对当地造桥条件，为指定的桥位提出各种可能采用的桥型方案，进行比较，择优推荐，为选出的桥型进行结构设计，绘制设计图。通过毕业设计，使学生掌握桥梁设计的过程和方法，学会考虑问题、分析问题和解决问题的方法，进一步巩固己学课程，并能查阅资料，熟悉公路工程技术标准，正确地应用公路桥涵设计规范。为以后的工作实践中，能够逐步掌握桥梁结构的设计方法。1.3国内外相关研究连续梁在预应力混凝土结构中有了飞速的发展。60年代初期在中等跨径预应力混凝土连续梁中，应用了逐跨架设法与顶推法；随着施工法的不断改进、完善和推广应用，在跨度为40-200米的范围内的梁中，连续梁桥独步占据了主导地位。目前，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独特的优势，成为优胜方案。近20年来，我国主跨400m以上的桥梁已建成50多座，在建18座；主跨800m以上的桥梁建成11座，在建5座；主跨1000m以上的桥梁建成9座，在建4座。已建的梁桥、拱桥、斜拉桥的最大跨径分别达到了330m、552m、1088m。1.4研究的主要内容a. 全桥的纵、横、平面布置，并合理拟订上、下部结构的细部尺寸。b. 对主梁进行受力分析，计算各种作用荷载及非荷载因素所产生的内力，并进行荷载组合及配筋设计。c. 按照荷载效应不超过结构抗力效应的原则，验算结构构件的强度、刚度与稳定性。如不符合要求，则需修改设计或提出修改设计的措施。d. 根据桥梁所处位置、环境和施工力量的配备情况，选择合理可行的施工与方法，以及主要的施工流程。12 方案设计2 方案设计2.1设计标准及依据2.1.1桥位概述该桥位于山西汾阳境内，属于青岛至银川国道主干线山西省汾阳至离石段高速公路第五合同段。桥址属沉积岩为主的丘陵地貌，顶面呈舒缓波状，山坡坡度较大。据钻探、物探揭示及工程地质调绘，桥址区地层自下而上由第三系痘姆组泥质砂岩以及第四系全新统冲洪积物组成。桥位处无不良地质情况，地下水无腐蚀性，适宜建桥。2.1.2技术标准主要技术标准：公路等级：级公路环境类别：类环境设计荷载：公路级桥面净宽：净 7m20.5m桥面铺装：10cm沥青砼；桥面横坡：1.5桥面纵坡：1桥面设计标高：45.00m 2.1.3设计依据公路桥涵设计通用规范JTG D602004公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范JTG D622004公路桥涵地基与基础设计规范JTJ024 85公路交通安全设施设计规范JTG D81200622.2设计思路和原则2.2.1设计思路 a. 认真贯彻安全耐久节约和谐的方案设计总方针。 b. 在满足桥梁使用功能的基础上，使用成熟可靠的技术工艺和材料，通过多方案的必选，尽量降低工程造价，缩短施工工期，减小施工风险。 c. 针对桥梁使用功能和桥位的自然条件，选取多个适宜的桥型桥跨方案，从经济可靠性施工难度工程工期和美观等多角度进行综合比较，择优选取。2.2.2 设计原则 a. 安全合理 安全标准可以从行车安全基础地质条件的安全与施工安全等多方因素综合考虑。行车安全主要通过桥面设施的布置来实现。如根据公路等级和车流具体情况决定是否需要设置相关构件以保证行车安全。基础安全应满足规范中规定的基础埋深与河流的冲刷深度和冰冻深度的关系，检查桥梁分孔是否合理。施工期间安全也是应考虑的重要因素，要注意洪水对桥身的不利影响，一般要求在洪水来临之前桥墩的施工面要高出设计洪水位，对于本桥为旱桥顾不考虑水位要求。 b. 适用耐久桥上应保证车辆和人群的安全畅通，并满足将来交通量增长的需要。桥下应满足泄洪通行等要求。建筑的桥梁应保证使用年限，并便于检查和维修。桥梁还应满足战时的国防要求。 c. 经济节约桥梁建设必须经过技术经济比较，使桥梁在建造时消耗最少材料工具和劳动力，在使用期间养护维修费用最低，且经久耐用。另一方面，桥梁设计还应满足快速施工的要求，缩短工期不仅可降低施工费用，而且提早通车给运营商带来很大经济效益。因此结构形式要便于施工和制造，能够采用先进的施工技术和施工机械，以便加快施工速度，保证施工质量和施工安全。 d. 美观和谐在适用安全和经济的前提下尽可能使桥梁具有优美的外形，并与周围环境相协调，此为美观的要求。合理的轮廓也是美观的主要因素，应当考虑桥梁的建筑艺术。同时，现阶段更应注意环保问题，提倡和谐文明的设计施工。343 方案比选本设计共做了三个方案以供必选，第一方案为预应力混凝土连续箱型梁桥，第二方案为上承式箱型拱桥，第三方案为预应力混凝土连续刚构桥。以下对各方案在总体布置、孔径布置、桥型及施工方案方面作简要叙述。3.1第一方案:预应力混凝土连续箱型梁桥（一）桥跨布置 全桥分左右两幅桥，即440m预应力混凝土连续箱梁，桥长160m。（二）结构设计 桥梁上部结构为预应力混凝土连续箱梁，横截面形式为单箱单室截面，下部结构为柱式墩、肋板式台，钻孔灌注桩基础。（三）施工方法 全桥主跨部结构采用先简支连续的施工方法，先将预制好的梁段吊装就位，然后通过张拉预应力筋使梁连续。如图3.1预应力连续梁桥3.2第二方案：上承式箱型拱桥（一）桥跨布置 采用跨径为140m的上承式箱型拱桥，主跨108m。矢跨比为0.130，采用箱型主拱。（二）结构设计全桥采用钢筋混凝土箱型拱桥，净跨径140m，桥梁横截面采用箱形截面，下部结构采用柱式墩、肋板式台，钻孔灌注桩基础。（三）施工方法本桥采用转体施工施工法，通过现场预制然后进行分段吊装，最后进行拼接形成全桥。图3.2上承式箱形拱桥3.3第方案:预应力混凝土连续刚构桥（一）孔径布置本桥的孔径布置为40m+80m+40m，桥梁全长160m。由于此桥梁为旱桥，故不考虑通航要求。（二）结构设计 全桥采用变截面箱型梁，单箱单式室截面，最大跨径80m，下部结构采用双薄壁柔性墩，基础采用钻孔灌注桩基础。（三）施工方法 全桥采用悬臂浇筑施工法，先浇筑两桥墩，然后从桥墩对称悬臂施工先将两边跨合拢，最后中间合拢。如图3.3所示 图3.33.4桥型方案比选表根据桥型设计原则和总体设计思路，对三个桥型方案进行综合比较论述，表3.1方案比选方案比选桥型方案方案一方案二方案三预应力混凝土连续梁桥（40+40+40+40m）上承式箱型拱桥（l=108m；f/l=0.165）预应力混凝土连续刚构梁桥(40+80+40m) 桥长160m140m160m 横坡1.5%1.5%1.5%续表桥跨结构特点预应力混凝土连续梁桥在垂直荷载的作用下，其支座仅产生垂直反力，而无水平推力。受力明确，理论计算较简单，设计和施工的方法日臻完善和成熟。钢筋混凝土拱桥在竖直何在作用下，拱的两端不仅有竖直反力，而且还有水平反力。由于水平反力的作用，拱的弯矩大大减少。是大跨径桥梁中较经济、合理的桥型。耐久性好。预应力混凝土连续刚构桥总体造型美观线条流畅与周围环境协调较好；结构整体性强，抗扭刚度大，变形小行车舒适。施工技术顶推施工法：占地小，施工质量易保证，设备简单，施工平稳 ，施工技术易于掌握，施工方便，施工进度易于控制。转体施工法：对周围的影响较小，将结构分开建造，再最后合拢，可加快工期，是近十年来新兴的施工方法，施工难度较大。悬臂施工法：使结构的整体性增强，能满足结构的刚度要求，由于悬臂浇筑施工难度大，并且施工进度慢，这将导致工程费用增加使用效果超静定结构，使用性能好。结构刚度大，变形小，主梁变形挠曲线平缓。行车平顺，无伸缩缝，通畅，安全，造型简洁美观，养护工程量小，可满足交通运输要求，施工技术成熟上承式拱桥采用工厂预制现场拼装，施工速度快。采用转体施工法，可不搭建支架，减少施工工序，且不需要复杂的高空作业。施工费用少，工期短，可减少施工用地。但对地基要求较高。行车舒适，结构轻型化，桥下净空大，视野开阔，线形优美，无支座，连续刚构正弯矩比连续梁小，施工时不需要体系转换，工期较短。综合对比经济性较好，使用性能好，行车舒适，施工简单桥型优美，观赏性强，但施工复杂，造价高。造价较高，施工方便，桥形优美，墩的抗撞性差综合评价本方案结构受力明确，行车舒适，施工期短，施工工艺成熟，养护量小，造价低，故作为推荐方案本方案桥跨布置和合理，跨越能力大，外型美观但造价高施工难度相对较大因此作为第二方案本方案桥跨布置合理，跨越能力大，外型美观但造价高施工难度相对较大，故为第三方案3.5技术建议经过详细的技术比选，推荐第一方案，即“预应力混凝土连续箱梁”作为本桥施工图设计的方案。下阶段拟进行详细的结构计算分析，并对结构尺寸进行优化和细部设计。 4 结构细部尺寸拟定4.1截面形式常见的箱形截面形式有：单箱单室、单箱双室、双箱单室、单箱多室、双箱多室等等。单箱单室截面的优点是受力明确，施工方便，节省材料用量。拿单箱单室和单箱双室比较，两者对截面底板的尺寸影响都不大，对腹板的影响也不致改变对方案的取舍；但是双室式存在一些缺点：施工比较困难，腹板自重弯矩所占恒载弯矩比例增大等等。本设计是一座公路连续箱形梁，采用的横截面形式为单箱单室。 根据经验确定，预应力混凝土连续梁桥的主梁高度与其跨径之比通常1/121/16之间。当建筑高度不受限制时，增大梁高往往是较经济的方案，因为增大梁高只是增加腹板高度，而混凝土用量增加不多，却能显著节省预应力钢束用量。本设计采用等高度的直线梁。箱形截面的顶板和底板是结构承受正负弯矩的主要工作部位。其尺寸要受到受力要求和构造两个方面的控制。支墩处底版还要承受很大的压应力。确定梁高为2.5m，底板厚为30cm；顶板厚为25cm；腹板为30cm；腹板与顶、底板相接处，上部为6030cm的承托，下部为6030cm的承托，以利于脱模并减小转角处的应力集中。箱型截面示意图如下所示：图4.1图4.24.1.1 桥梁横截面特征值计算图4.3求其形心和抗弯惯性矩的计算过程如下所示：表4.1 形心和抗弯惯性矩SNAiZiAi*Zi11340*25=8500237.5201875021400*30=1200015180000322*220*30=132001401848000422*200*20=80002401920000522*200*40/2=8000216.71733600622*60*30/2=1800215387000722*60*30/2i = 53300AiZi =8159350表4.1形心距下边缘的距离： =AiZi/Ai=153.1形心距上边缘的距离： =250-156.8=96.9表4.2抗弯惯性矩SIiAiZi-Z0I1442708.3 850084.46054856060991268.32900000012000-138.122885932023785932032662000013200-13.12265252288852524133333.3800086.96041288060546213.35355555.6800063.63235968032715235.6645000180061.9689689869418987450001800-113.12302489823069898451009085.2对于X轴抗弯惯性矩I=4.5101表4.3抗弯惯性矩SIiAiZi-Z0I18188333.3 8500008188333.321600000001200000160000000349500013200185451770000452265000413333333.38000300720000000733333333.358888888.98000266.756903112577920008.96180000180015040500000406800007180000180015040500000406800002013066676表4.3对于Y轴抗弯惯性矩I=20.13074.2桥面板的计算 桥面板的计算采用标准车加局部荷载，对板进行局部验算和配筋。该桥是上下分行的,桥总宽为16米，一侧是8米按双个车道设计。其内力的计算在后边的恒载内力计算。4.3恒载内力计算一期恒载内力即梁的恒载内力计算: 梁的恒载集度：2=5.33*25=133.25二期恒载桥面铺装和栏杆的内力计算： 桥面的恒载集度：=0.17230.0824=18.02 恒载集度：=+=133.25+18.02=151.27结构重力作用效应见下表。表4.4使用阶段结构重力效应表图4.1使用阶段结构重力结构内力图4.4活载作用内力计算荷载设计等级为公路I级，=10.5，对各跨：= 表4.5 使用阶段汽车MaxM效应表4.6 使用阶段汽车MM效应 表4.7 使用阶段汽车MinM效应表4.8 使用阶段汽车MaxQ效应应用规范给定的公式进行计算,由于梁体取C50混凝土，混凝土的弹性模量取=。=G/g=151.27/9.81=15.424.51对于主跨：因为，故=0.1767ln-0.0157=0.243因为，故=0.1767ln-0.0157=0.340注：1，当计算连续梁的冲击力引起的正弯矩效应和剪力效应时，采用；2，计算连续梁冲击引起的负弯矩效应时，采用。4.5 内力增大系数计算截面特性：面积A=5.33，抗弯惯性矩I=4.51。整个截面的抗扭惯性矩修正系数E为混凝土弹性模量，G为混凝土剪切模量对于跨中处截面， 活载内力增大系数；=n20.9975=1.995 。西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）5 计算标准和内力组合5.1计算标准5.1.1计算内容结构的计算状态：1. 承载能力极限状态计算（E.L.U）2. 正常使用极限状态计算（E.L.S）5.1.2计算要点a. 计算软件结构计算分析采用土木工程专用的软件Dr.Bridge3.0进行。并按相关标准验算结构在各种状态下内力应力变形等。桥梁博士计算软件是一个即可视化数据处理，数据管理，结构分析，打印与帮助为一体的综合性桥梁结构设计与施工计算系统。他可以分析直线桥，斜弯桥，斜拉桥等结构形式，可做主梁内力计算，横向分布系数的计算，应力分析，强度验算等。此设计用的是软件的新版本即Dr.Bridge3.0。b. 结构建模全桥整体及局部构件分析时，采用土木工程专用的软件Dr.Bridge3.0建立仿真模型，以实现自动化设计，计算和结构安全检查。根据该桥梁结构的特性，全桥共分163个单元，每跨为40个单元，41个节点。 结构的计算模型如图5.1所示：图5.1 结构计算模型c. 施工方法及流程（1） 先预制主梁，待主梁达到设计强度的90%以后，且混凝土龄期不小于7天时，张拉正弯矩区预应力钢束，压注水泥浆，再将各跨预制主梁安装就位，形成由临时支座支承的简支结构。（2） 浇筑两跨间连续接头混凝土，达到设计强度后，张拉负弯矩预应力刚束。（3） 拆除全部临时支座，主梁支承在永久支座上完成体系转换，再完成主梁横向接缝的浇筑，形成连续梁的空间结构。（4） 进行防撞栏杆和桥面铺装的施工。图5.2施工流程图d. 材料参数（1） 混凝土：预应力混凝土预制箱梁，横梁及现浇接头湿接缝混凝土均为C50；桥墩，盖梁，耳墙采用C35混凝土，承台，桩基础采用C25混凝土。（2） 非预应力钢筋：采用符合新规范的R235,R335钢筋。凡钢筋直径大于12mm者，采用HRB335（20MnSi）；凡钢筋直径小于12mm者，采用R235钢筋。（3） 钢绞线：采用符合国家标准的1860高强低松驰率钢绞线。（4） 材料容重：钢筋混凝土=25kN/m3，沥青混凝土=24kN/m3，钢筋=78.5kN/m3。以上各种材料特性参数值参见公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D62-2004）。5.2内力组合5.2.1基本组合 基本组合考虑永久作用结构重力，可变作用汽车荷载、温度梯度、基础沉降作用，则基本组合作用效应表达式为： （5.1）式中： 结构重要性系数，取为1.0； 永久作用结构重力效应分项系数，取为1.2；可变作用荷载效应分项系数，取为1.4；除汽车荷载效应（含冲击力）、风荷载外其它可变作用效应系数；永久作用结构重力效应标准值；可变作用汽车荷载效应标准值。5.2.2短期组合短期组合考虑永久作用结构重力，可变作用汽车荷载、温度梯度、基础沉降作用，则短期组合作用效应表达式为： （5.2）式中：可变作用荷载效应频遇值系数，汽车取为0.7，温度梯度取为0.8，其他为1.0；第j个可变作用荷载效应频遇值。5.2.3长期组合长期组合考虑永久作用结构重力，可变作用汽车荷载、温度梯度、基础沉降作用，则长期组合作用效应表达式为： （5.3）式中：可变作用荷载效应频遇值系数，汽车取为0.4，温度梯度取为0.8，其他1.0；第j个可变作用荷载效应准永久值。456 预应力钢束配筋设计 钢筋的“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，而布置好钢筋前又不可能求得桥梁的真实受力，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：未考虑预加力的作用；未考虑预加力徐变、收缩的影响；未考虑（钢束）孔道的影响；各钢束的预应力勋失值只能根据经验事先拟定。6.1预应力钢束的确定拟采用j15.24钢绞线，单根钢绞线的公称截面面积 ，抗拉强度标准值 张拉控制应力取 ，预应力勋失按张拉控制应力的20%估算。所需预应力钢绞线的面积为： 由“桥梁博士”软件估算结构配筋面积可得到正常使用极限状态短期荷载效应组合，各截面所需预应力钢束的截面面积表6.1使用阶段结构配筋汇总表由于桥梁博士在进行预应力钢筋估算时，默认预应力钢筋是布置在箱梁上下缘无形中将a增大。故在实际预应力钢筋布置过程中要将预应力钢筋数量适当增大。6.2预应力束的布置预应力钢束的配置考虑以下原则：1、应选择适当的预应力束的型式与锚具型式，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，以达到合理的布置型式。2、应力束的布置要考虑施工的方便，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，而导致在结构中布置过多的锚具。3、预应力束的布置，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、预应力束的布置，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、预应力束应避免采用多次反向曲率的连续束，因为这会引起很大的摩阻损失，降低预应力束的效益。6、预应力束的布置，不但要考虑结构在使用阶段的弹性力状态的需要，而且也要考虑到结构在破坏阶段时的需要。7、预应力筋应使其中心线不超出束界范围，尽量对称布置，锚头应尽量靠近压应力区。8、预应力束应在其充分利用点后h/2处弯起，弯起角不宜大于20。钢绞线束当直径大于5mm时弯起半径不宜小于6m。9、钢束在横断面中布置时，直束应尽量靠近顶板位置直接锚固于齿板上，弯束布置在腹板上便于下弯分散锚固。10、应留有一定数量的备用管道，一般占总数的1%。11、本桥中使用预埋波纹管，其水平净距不应小于40mm，且不小于管道直径的0.6倍，在竖直方向可叠置。波纹管到梁侧净距不小于35mm，到梁底距离不小于50mm。遵循上面的原则结合施工特点布筋。根据配筋数量要求及以上布置原则现将初步钢束具体布置绘图如下： 图6.3钢束具体布置图6.3预应力损失的计算后张法预应力损失包括：摩阻损失、锚具变形及钢筋回缩、混凝土的弹性压缩、预应力筋的应力松弛、混凝土的收缩与徐变等5项。1 摩阻损失预应力钢筋与管道之间摩擦引起的应力损失可按下式计算：con张拉钢筋时锚下的控制应力（=0.75fpk）。预应力钢筋与管道壁的摩擦系数，对金属波纹管，取0.2。从张拉端至计算截面曲线管道部分切线的夹角之和，以rad计。k管道每米局部偏差对摩擦的影响系数，取0.0015。x从张拉端至计算截面的管道长度,以米计。2 锚具变形损失由锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩引起的应力损失，可按下式计算：Dl锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩值；统一取6mm。L预应力钢筋的有效长度。EP预应力钢筋的弹性模量。取195GPa。3 混凝土的弹性压缩后张预应力砼构件的预应力钢筋采用分批张拉时，先张拉的钢筋由于张拉后批钢筋所产生的砼弹性压缩引起的应力损失，可按下式计算 在先张拉钢筋重心处，由后张拉各批钢筋而产生的混凝土法向应力；预应力钢筋与混凝土弹性模量比。 若逐一计算的值则甚为繁琐，可采用下列近似计算公式 N计算截面的分批张拉的钢束批数.钢束重心处混凝土法向应力： （M1为自重弯矩）注意此时计算Np时应考虑摩阻损失、锚具变形及钢筋回缩的影响。预应力损失产生时，预应力孔道还没压浆，截面特性取静截面特性（即扣除孔道部分的影响）。4 钢束松弛损失钢束松弛（徐变）引起的应力损失（），此项应力损失可根据公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范JTG D622004 表6.2.6 条的规定，按下列公式计算。对于钢丝、钢绞线，本设计中采用=（MPa）式中：张拉系数，一次张拉时，=1.0； 钢筋松弛系数，级松弛（低松弛），=0.3； 传力锚固时的钢筋应力，对后张法构件 收缩徐变损失由混凝土收缩和徐变引起的预应力钢筋应力损失 式中：、构件受拉、受压钢筋截面重心处由砼收缩、徐变引起预应力损失；、构件受拉、受压纵向钢筋截面重心处由预应力产生的混凝土法向应力； 截面回转半径，后张法采用净截面特性、构件受拉区、受压区纵向普通钢筋截面重心至构件截面重心的距离；预应力钢筋传力锚固龄期为，计算考虑的龄期为t时的混凝土收缩、徐变，其终极值可按公预规JTG D622004 中表6.2.7取用；加载龄期为，计算考虑的龄期为t时的徐变系数，可按公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范JTG D622004 中表6.2.7取用。表6.3 预应力损失表 注：本表仅表示1#钢束预应力损失；其余钢束各施工段预应力损失及有效预应力损失形式如上，不再单独列表，详情可查询计算模型。7 内力计算7 内力计算7.1持久状况承载能力极限状态验算在结构承载能力极限状态验算中，结构的作用效应最不利组合（基本组合）设计值必须小于或等于结构抗力的设计值，其基本表达式为： 式中，表示桥梁结构的重要性系数，本桥其值取为1.0；Sd 表示作用（或荷载）效应（其中汽车荷载应计入冲击系数）的基本组合设计值；R表示构件承载力设计值；fd 表示材料强度设计值；ad表示几何参数设计值，当无可靠数据时，可采用几何参数标准值ak，即设计文件规定值。7.1.1正截面抗弯承载力验算由于单元划分较多，因此内力和应力值确定显示结果单元号，一般有跨中、支点、1/4跨、变截面处、配筋变化点等。两种内力组合见下表：表7.170西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）图7.1 承载能力极限状态荷载组合I结构弯矩包络图图7.2 承载能力极限状态荷载组合I结构剪力包络图 图7.3正常使用极限状态结构组合I结构弯矩包络图图7.4正常使用极限状态结构组合I结构剪力包络图表7.3正常使用极限状态结构组合II 图7.5正常使用极限状态结构组合II结构弯矩包络图图7.6正常使用极限状态结构组合II结构剪力包络图西安工业大学北方信息工学院毕业设计（论文）8 持久状态承载能力极限状态计算8.1正截面抗弯承载力计算由于单元划分较多，因此内力和应力值确定显示结果单元号，一般有跨中、支点、1/4跨、变截面处、配筋变化点等。显示节点号为：1#（边跨边支点）、10#（边跨近1/4跨截面）、20#（边跨中点截面）、40#（中跨边支点）、50#（中跨近1/4跨截面）、60 #（中跨中点截面）80#(中跨边截面)见下表；表8.1单元承载力极限状态强度验算通过以上计算表明，截面抗力 满足规范要求。8.2斜截面抗弯承载力计算由于梁体中的主拉应力都不大于，箍筋可仅按构造要求设置，取双肢HRB335直径16mm的箍筋，自支座中心起长度不小于一倍梁高的范围内，其间距为100mm，其他梁端箍筋间距采用150mm。 西安工业大学7北方信息工学院毕业设计（论文）9 持久状况正常使用极限状态计算9.1电算应力结果9.1.1使用阶段荷载组合应力（长期效应）根据桥梁博士系统计算结果输出使用阶段荷载组合应力（长期效应）西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）9.2截面抗裂验算9.2.1验算条件预应力混凝土受弯构件应按下列规定进行正截面和斜截面抗裂验算： （1）正截面抗裂应对构件正截面混凝土的拉应力进行验算，并应符合下列要求： （a）全预应力混凝土构件，在作用效应频遇组合下预制构件 分段浇筑或砂浆接缝的纵向分块构件 （b）A类预应力混凝土构件，在作用效应频遇组合下 但在荷载效应准永久组合下 （2）斜截面抗裂应对构件斜截面混凝土的主拉应力 进行验算，符合下列要求： （a）全预应力混凝土构件，在作用效应频遇组合下 预制构件 现场浇筑(包括预制拼装)构件 （b）A类和 B 类预应力混凝土构件，在作用效应频遇组合下 预制构件 现场浇筑(包括预制拼装)构件 9.3正常使用阶段竖向最大位移（挠度）计算使用阶段的挠度值，按短期荷载效应组合计算，并考虑挠度长期影响系数 其取值按公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥梁设计规范6.5.3规定，即当采用 C40以下混凝土时，1.60； 当采用 C40C80混凝土时，1.451.35，中间强度等级可按直线内插法取值。 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。对于C50混凝土取=1.43。短期效应组合作用下的挠度值，利用桥梁博士计算程序得到，中跨跨中挠度值自重产生的中跨跨中挠度值。因此，消除自重产生的挠度，并考虑挠度长期影响系数后，使用阶段挠度值为 计算结果表明，使用阶段的挠度值满足规范要求。西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）10 持久状况应力计算按持久状况设计的预应力混凝土受弯构件，应计算其使用阶段正截面混凝土的法向压应力、受拉区钢筋的拉应力和斜截面混凝土的主压应力，并不得超过本节规定的限值。计算时作用(或荷载)取其标准值，汽车荷载应考虑冲击系数。10.1混凝土截面法向压应力验算根据公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥梁设计规范7.1.5规定，使用阶段预应力混凝土受弯构件正截面混凝土的压应力和预应力钢筋的拉应力，应符合下列规定：10.1.1受压区混凝土的最大压应力10.1.2受拉区预应力钢筋的最大拉应力（1）对钢绞线、钢丝（2）对精轧螺纹钢筋最大压应力满足要求。10.3受拉区预应力钢束拉应力验算根据公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥梁设计规范7.1.5规定，未开裂构件受拉区预应力钢绞线的最大拉应力满足规范，由桥梁博士计算程序得到预应力钢绞线在极限组合（标准组合）最大拉应力结果如下表。表10.1 钢束最大拉应力验算钢束号最大应力(Mpa)钢束号最大应力(Mpa)钢束号最大应力(Mpa)钢束号 最大应力(Mpa)1-11982-12143-12334 -12785-11876-12507-12548-12289-128310-119111-121412-127513-131814-118615-121316-1235 由此可得到全桥各钢束能程最大应力均小于足规定要求。10.4斜截面主压应力验算根据公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥梁设计规范7.1.6规定，混凝土主压应力在作用标准值组合下应符合规定，最大压应力满足规定要求；最大主拉应力在20号节点，其值因此需要按照下式计算箍筋的间距。 按本条计算的箍筋用量少于按斜截面抗剪承载力计算的箍筋用量，因此按斜截面抗剪承载力计算结果配置箍筋。计算结果表明，使用阶段正截面混凝土的法向压应力、预应力钢绞线的拉应力及斜截面的主压应力均满足规范要求。西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）11 短暂状况构件的应力计算根据公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥梁设计规范5.5.13规定，预应力混凝土受弯构件，在预应力和构件自重等施工荷载作用下截面边缘混凝土的法向应力符合下列规定：压应力 拉应力 当时，预拉区应配置其配筋率不小于0.2%的纵向钢筋；当时，预拉区应配置其配筋率不小于0.4%的纵向钢筋；当时，预拉区应配置的纵向钢筋率按以上两者直线内插取用。拉应力不应超过 表11.1 施工阶段应力验算单元号应力上缘最大正应力上缘最小正应力下缘最大正应力下缘最小正应力最大剪应力最小剪应力最大主压应力最大主拉应力1应力属性5.295.8211.411.01.40.84311.40.153容许值22.7-3.0522.7-3.050000是否满足要求是是是是是是是是5应力属性9.058.19.689.111.95 1.549.680.4容许值22.7-3.0522.7-3.050000是否满足要求是是是是是是是是10应力属性15.213.56.265.562.750.57315.20.839容许值22.7-3.0522.7-3.050000是否满足要求是是是是是是是是15应力属性13.4137.587.241.230.92213.40.144容许值22.7-3.0522.7-3.050000是否满足要求是是是是是是是是20应力属性12.212.28.398.350.1960.0312.20.03容许值22.7-3.0522.7-3.050000西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）是否满足要求是是是是是是是是25应力属性13.613.17.857.521.120.9113.60.117容许值22.7-3.0522.7-3.050000是否满足要求是是是是是是是是30应力属性16.216.25.735.41.880.5416.20.314容许值22.7-3.0522.7-3.050000是否满足要求是是是是是是是是35应力属性10.79.678.968.352.21.7710.70.491容许值22.7-3.0522.7-3.050000是否满足要求是是是是是是是是40应力属性6.472.451310.58.136.88134.92容许值22.7-3.0522.7-3.050000是否满足要求是是是是是是是是46应力属性2.161.6810.910.61.00.70516.80.15容许值22.7-3.0522.7-3.050000是否满足要求是是是是是是是是51应力属性5.874.978.938.372.041.638.930.543容许值22.7-3.0522.7-3.050000是否满足要求是是是是是是是是56应力属性6.215.869.068.80.9550.6769.060.12容许值22.7-3.0522.7-3.050000是否满足要求是是是是是是是是61应力属性5.515.399.529.490.3110.089.520.012容许值22.7-3.0522.7-3.050000是否满足要求是是是是是是是是66应力属性7.396.868.698.321.411.088.690.183容许值22.7-3.0522.7-3.050000是否满足要求是是是是是是是是71应力属性11.410.46.265.62.351.9311.40.604容许值22.7-3.0522.7-3.050000是否满足要求是是是是是是是是76应力属性9.639.366.176.050.5570.3129.630.04容许值22.7-3.0522.7-3.050000是否满足要求是是是是是是是是81应力属性9.275.718.15.897.216.099.274.36容许值22.7-3.0522.7-3.050000是否满足要求是是是是是是是是经上述验算应力符合规范要求。12 设计心得 毕业设计是大学学习中的一个重要环节，通过毕业设计能使我们学习了四年的理论知识与实际相结合，能将知识系统化使我们在进入工作之前有个完美的认识。 通过尽半年的毕业设计，我对预应力混凝土连续梁桥有了更加深刻的认识，对预应力混凝土连续梁桥的计算步骤、计算方法、计算原理有了更进一步的了解。通过本次设计，使我的知识有了更进一步的拓宽。 本次桥梁设计包括初步设计（方案设计）和施工图设计。方案设计中根据设计任务书要求进行设计，查阅书籍和相关资料，选择三种可行的桥型方案，通过对方案的详细比较，最终确定最优方案。施工图设计中进行了截面特性计算，冲击系数，内力增大系数的计算，预应力钢束的计算等，并运用桥梁博士设计软件对推荐方案进行了上部结构内力分析和验算。 通过这次毕业设计，我学会了使用桥梁博士软件建立结构计算模型，能够灵活的运用桥梁博士进行结构内力计算以及全桥结构安全验算。因时间限制，软件的很多内容还有待更深入的学习。通过对方案图、配筋图和施工图的绘制，对制图软件CAD的应用更加熟练，同时提高了自己的画图速度和精度。 通过这次设计，使我的自学能力有了更新的提高，也是我充分地领悟了学无止境的道理，也让我感受到自己知识的匮乏，同时意识到想做一名合格的桥梁结构师，必须要付出辛勤的劳动和汗水。 由于设计时间紧迫，本人知识、水平有限，错误和疏漏再所难免，希望各位老师、同学给予批评指正。 西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文） 参考文献1 姚玲森主编. 桥梁工程 M. 北京：人民交通出版社,1989.2 陈忠延主编. 土木工程专业毕业设计指南-桥梁工程分册. 北京：中国水利水电出版社，20003 公路钢筋混凝土及预应力混凝