桥梁工程 毕业设计 计算书.doc

桥梁工程 毕业设计 计算书前 言随着我国社会的发展与进步和人民的生活水平的日益提高，交通的便利程度和安全性得到了人们的广泛关注，桥梁又是现代交通中不可缺少的组成部分，于此同时，桥梁建设得到了迅猛发展，我国桥梁工程无论在建设规模上，还是在科技水平上，均已跻身世界先进行列。各种功能齐全、造型美观桥梁开始频繁的出现在人们的生活中，给人们带来方便的同时很多桥梁也逐渐成为城市的标志性建筑。 毕业设计是教学计划中的一个重要环节，是在学院所有规定的基础课、技术基础课和必修的专业课后进行的，是培养学生综合运用所学的基础和专业知识，通过毕业设计，对大学四年所学课程和各方面知识，进行一次全面、综合、系统的训练，也是对以前各教学环节的继续、深化、补充和检验。在毕业设计完成的过程中，不仅是对我们综合、科学、合理地运用所学知识、理论的一种检验，同时还能巩固和加强对专业知识的掌握，在自己头脑中构建系统的专业知识框架和理论体系。借助这种较强实际动手操作的实践，进一步培养我们综合运用所学基础理论、专业知识和基本技能，从而提高分析和解决实际问题的能力。 五梁桥大桥的设计主要进行了桥型方案的比选与设计，桥梁结构内力计算，预应力钢筋估算与布置，预应力束损失计算，结构验算，截面验算，施工方法的设计。另外由于在设计过程中需要使用专业软件进行桥梁截面的设计与桥梁的内力计算，所以这次毕业设计训练了我手工制图和CAD制图的基本技能和方法，利用MIDAS进行桥梁建模与计算的能力。桥梁的方案设计与比较是按照实用、经济、安全、美观的基本原则进行的，从拟订的五个方案中，选出三个进行了详细的技术经济比较。桥梁施工方法的设计是根据当地的地形条件，施工设备和能力以及工程的可行性而进行的，采用的悬的施工方法。通过此次毕业设计，进行了一次对大学四年所学知识的复习与总结。通过此次的毕业设计，也发现了自身知识水平的局限与不完善，在知识的掌握远远不够。由于是初次进行这样系统、详尽的桥梁综工程合设计，加之自身知识水平的局限和经验缺乏，在遇到一些实际难题时，总感到茫然和不知所措，设计也也因此进行了多次的返工。在此，我衷心的感谢我的指导老师对我的设计的指导改错，加深了我对桥梁的认知水平。 I摘 要本论文设计了五种方案，通过对这五种设计桥型的比选，最终确定的设计方案是连续刚构桥。全长为350米，主跨为120米。计算书部分详细地论述了预应力混凝土连续刚构桥设计的基本理念和方法，施工的关键技术等等。设计的主要内容包括对连续刚构桥的概述、方案的初选、方案的比选、最后的选定以及对主梁内力计算、结构计算和验算、施工图设计、施工组织设计等，另外设计还详细介绍了连续刚构桥的主要施工方法悬臂现浇施工法。在设计过程中，查阅了很多关于连续刚构桥的资料，参阅了大量关于在建或已建的同类桥梁的设计和施工资料。 关键词：预应力连续刚构桥，方案设计，施工组织设计，平衡悬臂施工IABSTRACTWhen I got the landform data of the Bridge, I designed five projects for it. After comparing them and studying for a period of time, I finally determinate the best design of Bridge is a pre-stressed continuous rigid frame bridge. It is 350 meters long, and the main span is 120 meters.In the design introduction, it contains the conception of the pre-stressed continuous rigid frame bridge, the main technology about construction and so on. The main contents include the selection of the plan, the checking computations of section, and the distribution of pre-stressed steel, construction and organization. Besides, it discusses the main construction method of the pre-stressed continuous rigid frame bridge-cast-in place cantilever construction method.In the design I consult a lot of data about the pre-stressed continuous rigid frame bridge and many rules about the construction of the bridge. Keywords: the pre-stressed continuous rigid frame bridge，project design，construction organization design，the balanced cantilever construction1第1章 绪 论1. 1基本资料1.1.1 基本资料（一）基本资料 表1.1 桥位横断面地形资料里程桩号（米）地面标高（米）里程桩号（米）地面标高（米）云阳500286.19K179+260332.99520291.00280333.19540299.98300333.85560306.69320329.98580309.51340327.16602.50313.50360322.12625315.89370.76317.06645317.73380312.08665320.87410289.72685327.79430282.05700336.50450272.31720345.10456.50269.76740351.60470273.45485281.26万州图1.1 桥位横断面地面线（1） 桥面标高：在K179+260.00处为330.98,纵坡2%。（2） 桥面横坡：单向2%。（3） 设计荷载：公路I级。（4） 气候水文地质情况：年平均气温15.3，月平均最底气温1，月平均最高气温34。；桥位处无水流；桥位区地质构造简单，岩性单一，弱风化岩为石灰岩，在35米以下，允许承载力为1.5MPa.地质条件较好，无不良地质。（5） 桥宽：0.5m（护栏）+ 11.75m（行车道）+1.5m（分隔带）+11.75m（行车道）0.5m（护栏）。1.1.2 设计标准（1）设计荷载；公路I级（2）桥面净宽：211.75m1.1.3 设计依据（1）中华人民共和国行业标准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）（3）公路桥涵钢结构及木结构设计规范（JTJ011-89）（4）公路圬工桥涵设计规范（JTG D61-2005）（5）公路桥涵地基与基础设计规范（JTJ024-85）1.2 方案拟定1.2.1设计原则桥梁设计必须遵照“实用、经济、耐久、安全和美观”的基本原则。（1）符合当地复杂的地质条件，满足交通功能需要。（2）设计方案力求结构安全可靠，具有特色，又要保证结构受力合理，施工方便，可行，工程总造价经济。（3）桥梁结构造型简单，轻巧，并能体现地域风格，与周围环境协调。1.2.2 方案简介从当地的地形地质条件、水文条件和技术标准，且由于该桥无通航要求，拟选出以下五个初选方案分别为：方案一:75m+120m+75m+240m连续刚构桥，其中240m为引桥部分。 方案二:750m连续梁桥。方案三:198m+140m的单塔双索面斜拉桥。 方案四:225m+168m+625m上承式混凝土拱桥，其中225m和625m为引桥部分。 方案五:40m+204m+340m中承式钢管混凝土拱桥，其中40m和340m为引桥部分。从总体布局、环境协调、技术先进性、施工可能、景观要求、技术经济等多方面考虑，且在老师的指导下，选择方案一、二、三来作工程量计算，作进一步比较。1.3方案比较第一方案：连续刚构桥方案图1.2 连续刚构桥1、总体布置和结构体系：此方案的桥跨布置为引桥为简支梁桥240m,主桥为75m+120m+75m连续刚构桥。主桥为三跨预应力连续刚构，中跨为120m，边跨均为75m。单箱单室变截面梁，桥面宽12.75m（单幅桥面），箱底宽7.8m顶板悬臂长度为2.475m.边跨与中跨比值为0.625,符合结构及经济要求。2、主墩、台结构：桥墩均采用由双薄壁墩组成的钢筋混凝土结构。主桥基础采用明挖扩大基础。3、施工方法：该三跨连续梁桥采用悬臂浇筑法施工，可以省去大型起重安装设备，而且施工时不受沟道通航和水位变化的影响，墩身采用翻模板法施工。4、优点 墩梁固结，省去了支座费用及日后维修费用； 桥面连续，无需设伸缩缝，行车平稳、舒适； 双薄壁柔性墩，桥墩厚度大大减小，因而节约了桥墩与基础的材料用量，降低了费用； 连续刚构桥目前施工工艺成熟，施工简便，本桥采用传统的挂篮悬臂施工； 连续刚构桥建桥费用比较省，日后维修养护费用也比较少。缺点 连续刚构桥目前出现了主跨跨中下挠问题，但这不是桥梁体系本身的问题。目前可以通过设置预拱度、中跨合龙前进行预推等来解决； 主梁顶底版出现开裂问题。可以通过适当布置预应力钢束或增大箱梁截面积来防止开裂问题。第二方案：连续梁桥方案图1.3 连续梁桥 1、总体布置和结构体系：本方案是750m的等截面连续梁桥，桥梁总长350m。桥跨结构：七跨预应力连续梁，跨径均为50m。单箱单室等截面梁，桥面宽12.75m，箱底宽7m顶板悬臂长度为2.875m,符合结构及经济要求。2、主墩、台结构桥墩均采用柱式薄壁空心桥墩。主桥基础为刚性扩大基础，桥台为U型重力式桥台。3、施工方案该五跨连续梁采用顶推法施工，而且施工时不受沟道通航和水位变化的影响，墩身采用套筒施工。优点： 桥梁外型较美观； 主梁纵向为等截面形式，使梁体外形和谐，节省材料并加大了桥下净空； 目前连续梁桥设计施工经验成熟； 连续梁桥目前施工工艺成熟；桥面连续，无需设伸缩缝，行车平稳、舒适；缺点： 主梁采用顶推施工，加大了施工的难度； 相对于连续刚构，增加了支座费用。 第三方案:斜拉桥方案。图1.4 斜拉桥1、总体布置和结构体系：本方案是不等跨的单塔双索面斜拉桥，主跨为198m，边跨为140m，边跨比是0.707，桥梁总长338m。桥跨结构：七跨预应力连续梁，跨径均为50m。单箱单室等截面梁，桥面宽12.75m，箱底宽7m顶板悬臂长度为2.875m,符合结构及经济要求。2、主墩、台结构基础为刚性扩大基础，桥台为U型重力式桥台。3、施工方案斜拉桥主塔采用爬模施工，基础为明挖扩大基础，主梁采用挂篮悬臂现浇施工。 4、 优点 桥梁外型美观； 桥面连续，行车舒适顺畅； 桥梁动力性能好； 采用悬臂施工，施工期间不影响通航。缺点 桥梁造价高，尤其是拉索费用昂贵； 施工比较复杂，不但要修建比较高的索塔，施工中还要多次调整索力，工序复杂； 主塔锚固区应力集中，混凝土易开裂； 主梁锚固区应力集中，也容易出现开裂； 斜拉桥成桥后维修养护费用高，尤其涉及换索时，费用昂贵表1.2 桥型方案比较表方案比较项目第一方案第二方案第三方案连续刚构梁桥连续梁桥斜拉桥桥总长（m）350350338桥跨布置特点一联三跨等跨连续刚构桥，边跨比0.625,主桥为变截面单箱单室箱梁,墩为双薄壁实心墩。等截面的七跨等跨连续梁桥，主梁为等截面单箱单室箱梁，墩为薄壁空心墩此方案是不等跨连续梁，主跨198m，边跨140m，边跨比0.707，基础采用刚性扩大基础。主梁梁高.墩顶6m,跨中2.5m,呈二次抛物线等截面主梁均为2.5m等截面主梁均为2m建筑造形连续美观简洁连续美观简洁优美宏伟养护维修少少较多设计经验水平有成熟经验有成熟经验有成熟经验施工方法和难易主桥采用对称悬臂浇注施工，施工工作面多，施工难度不大主桥采用顶推施工，施工难度不大拱桥主拱采用五段工厂预制，先进行单箱拼装，然后通过现浇混凝土形成单箱四室截面。主桥在拱顶处合拢，施工技术成熟。 工期短短长抗风好好较好变形刚度较好较好较好抗震好较好好 综上所述，连续钢构桥从多方面考虑，结构受力合理，外形简洁美观，利于行车，且用料较斜拉桥省，施工较容易，施工工期较短，维护方便、花费用少，比斜拉桥有显著的经济效益，因此选择连续钢构梁桥作为最后施工设计方案。第2章 结构设计及内力计算2.1 设计资料2.1.1设计资料及重要参数设计荷载:公路-级,结构重要性系数0=1.0。材料性能参数:（1）混凝土强度等级C50，主要强度指标为：强度标准值 fck=32.4 MPa， ftk=2.65 MPa强度设计值 fcd=22.4 MPa, ftd=1.83 MPa弹性模量 Ep=3.45104 MPa强度等级C40，主要强度指标为：强度标准值 fck=26.8MPa， ftk=2.40 MPa强度设计值 fcd=18.4 MPa, ftd=1.65 MPa弹性模量 Ep=3.25104 MPa（2）预应力钢筋采用1*7标准型-15.24-1860-II-GB/T 52241995 钢绞线，其强度指标为：抗拉强度标准值 fpk=1860 MPa抗拉强度设计值 fpd=1260 MPa弹性模量 Ep=1.95105MPa（3）普通钢筋1)纵向抗拉普通钢筋采用HRB400钢筋，其强度指标为：抗拉强度标准值 fsk=400 MPa抗拉强度设计值 fsd=330 MPa弹性模量 Es=2.0105MPa2)箍筋及构造钢筋采用HRB335钢筋，其强度指标为：抗拉强度标准值 fsk=335 MPa抗拉强度设计值 fsd=280 MPa弹性模量 Es=2.0105MPa2.2 结构尺寸拟订2.2.1五梁桥大桥的细部尺寸拟定（1）立面布置本桥边跨75米，中跨120米，边中跨之比为0.625，箱梁底板下缘高沿二次抛物线变化。（2）上部结构本方案主梁采用单箱单室变高度箱梁，箱梁顶板宽12.75米，顶板设置单向2%横坡，底板宽7.8米。全梁顶板中间厚为0.28米，边缘处厚0.15米，单侧翼缘板悬臂为2.475米。腹板不等厚，跨中向根部从0.6米到0.7米。主梁在支座处梁高为6米，跨中处为2.5米。底板厚从跨中0.32米到根部1米。主梁0号块长度为9米，悬臂施工梁段划分为3米，3.5米和4 米三种，边跨现浇段13米，边、中跨合拢段长度均为2米，箱梁全部采用C50混凝土。主梁截面（跨中和支点）如图所示： 图1.5 支点截面图1.6 跨中截面图1.7 连续刚构梁节段图桥面系部分包括支座伸缩缝、防撞护栏、泄水管和桥面铺装等。a 支座连续钢构箱梁两边跨端横梁处每边设置盆式支座2个，规格为GPZ5000DX和GPZ5000SX型，即单向活动的盆式橡胶支座和双向活动的盆式橡胶支座各2个。b 伸缩缝全桥共设置2道SSFB160型伸缩缝，分别位于连续钢构桥桥台处。c 防撞护栏在车行道两侧各设置0.8米高的防撞护栏。d 泄水管泄水管设置在主桥箱梁悬臂端，其位置紧贴防撞护栏，纵桥向每15米设置一对。e 桥面铺装桥面横坡为2%，浇筑箱梁顶板时形成，全桥铺装16厘米厚，由8厘米厚的防水砼（配1010cm钢筋网），加8厘米双层沥青砼。水泥砼铺装与沥青砼之间设防水层及粘层油，其厚度包括在沥青砼内。（3）下部结构两个主墩均采用双薄壁实心桥墩，桥墩宽度为2X1.5米，横桥向宽度取与梁底同宽7.8m，墩高均为50m。根据给出的地质条件，认为地质条件较好，基础采用刚性扩大基础，。（4）钢筋信息预应力砼钢材：纵向钢筋采用15.24钢绞线,公称抗拉强度为fpk=1860MPa, 张拉控制强度用0.75fpk,Ep=1.95105MPa顶板横向预应力采用15.24钢绞线,fpk=1860MPa,张拉控制强度为0.6fpk,Ep=1.95105MPa。竖向预应力筋采用精扎螺纹钢筋。所有钢绞线均符合ASTM416-87A的技术标准。2.3 主梁内力计算及组合2.3.1 单元划分根据选用的施工方案(悬臂浇筑)及所用施工机具(挂篮)的承重、支承点位置及支反力，对上部箱梁进行施工分段，梁段长度规格应尽量减少，以利于挂篮施工。梁段长度变化处的梁段重量差应尽量减少，以利于施工控制。即考虑悬臂施工挂篮起吊能力并兼顾计算单元划分进行分段。箱梁分段完成后进行单元划分编号。根据施工的要求，一般一段的重量在100-200吨之间，这就要求单元长度在3m-5m之间。本桥划分为3m、3.5m、4m三种。11图1.8 梁单元示意图63 全桥主梁分为88个单元，边跨两端各13m为现浇段，划分边跨、中跨合拢段均为2m，划分成两个单元。坐标原点建在全桥左端桥面上，沿跨径为x轴（向右为正）。2.3.2 内力计算结构计算由公路桥梁计算软件（Midas）来完成。计算模型的基本信息和成桥阶段以及运营阶段的基本数据如下：（取边跨中部,主跨端部,主跨中部） 表2.1 截面几何特性单元号结点号计算截面m2中性轴到下缘距离m惯性矩m4788.05751.312647.059163262718.48552.68475293.4974244458.05751.312647.059163内力计算结果 表2.2 恒载内力截面恒载弯矩剪力MG1PK(kN*m)VG1PK(kN)7#48069.31 -314.2626#-355212.84-17427.9844#67784.38-27.83活载内力荷载：公路I级，均布荷载标准值为qk=10.5kN/m；集中力荷载标准值为Pk=360kN。横向折减系数为0.78汽车冲击系数为1+=1.05偏载影响系数为1.15表2.3 活载内力计算表 汽车荷载截面最大弯矩MQ1K(kN*m)对应V(kN)7#20816.79933.4226#9864.548056.6544#21686.441103.47表2.4 温度附加内力 截面温升效应温降效应弯矩(kN*m）剪力(kN）弯矩(kN*m）剪力(kN)7#-481.8525.36447.43-23.5526#832.90-872.77-773.41810.4344#-575.500.00-0.00534.39表2.5混凝土收缩、徐变附加内力 截面收缩效应徐变效应弯矩(kN*m）剪力(kN）弯矩(kN*m）剪力(kN)7#54.75-2.8842426.411712.826#-832.38450.39-427800.549231.244#300.1051262.87-43.152.3.3 内力组合 1.内力组合a、基本组合（用于承载能力极限状态计算） Md=1.2(M一期+M二期)+M收缩、徐变+1.4M汽+1.12M人 Md=1.2(M一期+M二期)+M收缩、徐变+1.4M汽+1.4*0.7(M人+M温) Vd=1.2(V一期+V二期)+V收缩、徐变+1.14V汽+1.12V人Vd=1.2(V一期+V二期)+V收缩、徐变+1.14V汽+1.4*0.7(V人+V温) b、短期效应组合(用于正常使用极限状态计算) MS= M一期+M二期+ 0.7M汽/(1+)+ M人MS=M一期+M二期+M收缩、徐变+0.7M汽 /(1+)+M人+0.8M温 c、长期效应组合(用于正常使用极限状态计算) ML= M一期+M二期+ M收缩、徐变+ 0.4(M汽/(1+)+ M人)ML=M一期+M二期+M收缩、徐变+0.4(M汽/(1+)+M人)+0.8M温 d、持久状况内力组合：由Midas输出上述组合的最不利荷载组合结果如下：表 2.6 基本组合组合情况基本组合截面最大弯矩对应剪力最小弯矩对应剪力ML(kN*m)VL(kN*m)ML(kN*m)VL(kN*m)7#89388.54924.0050582.93-1889.0326#-459254.1427670.58-570898.245842.5944#113969.231588.4378625.23-1529.81表 2.7 持久状况内力组合组合情况持久状况内力组合截面最大弯矩对应剪力最小弯矩对应剪力ML(kN*m)VL(kN)ML(kN*m)VL(kN)7#58438.2756.1846877.77-761.9626#-389796.9716914.86-422064.7410422.7844#78300.79453.6468338.75-426.74 组合情况短期效应组合截面最大弯矩对应剪力最小弯矩对应剪力ML(kN*m)VL(kN)ML(kN*m)VL(kN)7#64385.94322.8845024.16-1063.1326#-386978.5219216.76-441807.818335.2444#84494.71773.7267360.30-739.27表2.8 短期效应组合2.内力图和包络线a、最大悬臂时的弯矩图图1.9 最大悬臂时的弯矩图 b、恒载弯矩图图2.0 恒载弯矩图 c、恒载剪力图 图2.1 恒载剪力图 d、基本组合弯矩包络图 （承载能力极限状态）图2.2 基本组合弯矩包络图 e、基本组合剪力包络图 （承载能力极限状态）图2.3 基本组合剪力包络图 f、正常使用极限状态弯矩包络图图2.4 正常使用极限状态弯矩包络图j、正常使用极限状态剪力包络图 图2.5 正常使用极限状态剪力包络图2.4 预应力筋估算及布置2.4.1 预应力筋估束1、估筋原则（1）受负弯矩在最大弯矩作用下截面上缘不出现拉应力，截面下缘不至压碎（2）受负弯矩在最小弯矩作用下截面下缘不出现拉应力，截面上缘上至压碎（3）受正弯矩在最大弯矩作用下截面下缘不出现拉应力，截面上缘不至压碎（4）受正弯矩在最小弯矩作用下截面上缘不出现拉应力，截面下缘不至压碎2、 预应力钢束的估算 A、边跨跨中截面7#根据正常使用极限状态正截面抗裂要求,确定预应力钢筋数量。为满足抗裂要求,所需的有效预加力为 （式2.1）为短期效应弯矩组合设计值,由表查得：,估算钢筋数量时,可近似采用毛截面几何性质。由Midas输出的数据: 。为预应力钢筋重心至毛截面重心的距离,假设,则有。代入公式得到: 采用每根钢绞线面积，抗拉强度标准值=1860,张拉控制应力取 ，预应力损失按张拉控制应力的20%估算。则：根据承载能力极限状态进行估束。当在荷载Mmax作用下：a、保证下缘不出现拉应力： （式2.2）则有： 为基本组合弯矩组合设计值,由表查得: ,估算钢筋数量时,可近似采用毛截面几何性质。由Midas输出的数据: 。为预应力钢筋重心至毛截面重心的距离,假设,则有。代入公式得到: 则：b、保证上缘不被压碎： 则有： 则： 当在荷载Mmin作用下：a、保证上缘不出现拉应力： （式2.3）则有： 为基本组合弯矩组合设计值,由表查得: ,估算钢筋数量时,可近似采用毛截面几何性质。由Midas输出的数据: 。为预应力钢筋重心至毛截面重心的距离,假设,则有。代入公式得到: 则： b、保证下缘不被压碎： （式2.4）则有： 则： 钢绞线根数的选定因为，暂选定钢绞线根数。B、根部截面26#：根据正常使用极限状态正截面抗裂要求,确定预应力钢筋数量。为满足抗裂要求,所需的有效预加力为： 为短期效应弯矩组合设计值,由表查得: ,估算钢筋数量时,可近似采用毛截面几何性质。由Midas输出的数据: 。为预应力钢筋重心至毛截面重心的距离,假设,则有。代入公式得到: 采用每根钢绞线面积，抗拉强度标准值=1860,张拉控制应力取 ，预应力损失按张拉控制应力的20%估算。则：根据承载能力极限状态进行估束。当在荷载Mmin作用下：a、保证上缘不出现拉应力： 则有：为基本组合弯矩组合设计值,由表查得:,估算钢筋数量时,可近似采用毛截面几何性质。由桥梁博士输出的数据: 。为预应力钢筋重心至毛截面重心的距离,假设,则有。代入公式得到: 则： b、保证下缘不被压碎： 则有： 则： 当在荷载Mmax作用下：a、保证下缘不出现拉应力： 则有： 为基本组合弯矩组合设计值,由表查得:,估算钢筋数量时,可近似采用毛截面几何性质。 由Midas输出的数据: 。为预应力钢筋重心至毛截面重心的距离,假设,则有。代入公式得到: 则：b、保证上缘不被压碎： 则有： 则： 钢绞线根数的选定因为，暂选定钢绞线根数根。C、主梁跨中截面44#：根据正常使用极限状态正截面抗裂要求,确定预应力钢筋数量。为满足抗裂要求,所需的有效预加力为 为短期效应弯矩组合设计值,由表查得：,估算钢筋数量时,可近似采用毛截面几何性质。由Midas输出的数据: 。为预应力钢筋重心至毛截面重心的距离,假设,则有。代入公式得到: 采用每根钢绞线面积，抗拉强度标准值=1860,张拉控制应力取 ，预应力损失按张拉控制应力的20%估算。则：根据承载能力极限状态进行估束。当在荷载Mmax作用下：a、保证下缘不出现拉应力： 则有： 为基本组合弯矩组合设计值,由表查得: ,估算钢筋数量时,可近似采用毛截面几何性质。由Midas输出的数据: 。为预应力钢筋重心至毛截面重心的距离,假设,则有。代入公式得到: 则：b、保证上缘不被压碎： 则有： 则： 当在荷载Mmin作用下：a、保证上缘不出现拉应力： 则有： 为基本组合弯矩组合设计值,由表查得: ,估算钢筋数量时,可近似采用毛截面几何性质。由桥梁博士输出的数据: 。为预应力钢筋重心至毛截面重心的距离,假设,则有。代入公式得到: 则： b、保证下缘不被压碎： 则有： 则： 钢绞线根数的选定因为，暂选定钢绞线根数。2.4.2预应力钢束的布置一、 布置原则1.纵向预应力钢筋为结构的主要受力钢筋，为设计和施工方便，进行了对称布束，锚头布置尽量靠近压应力区。2.钢束在横断面中布置时，直束靠近顶板位置，弯束位于或者靠近腹板，便于下弯锚固。3.本桥采用橡胶管抽芯成型的波纹管，根据桥梁设计规范预规第6.2.26条之规定，其水平净距不小于3.5cm，至构件底面边缘的净距不小于5cm，管道的内径比预应力筋的外径至少大1cm.4.据桥梁设计规范预规第6.2.26条规定，后张法预应力构件的曲线预应力钢筋的曲率半径钢绞线不应小于4m.二 、纵向预应力布置A、边跨跨中7#截面底板500根钢绞线共分为20束，每束25根。构造要求：预留孔道间净距40mm，梁底净距50mm，梁侧净距35mm。预应力钢束布置如图，预应力钢束的重心取距梁底线15cm。B、主梁根部26#截面顶板1250根钢绞线共分为50束，每束25根。构造要求：预留孔道间净距40mm，梁底净距50mm，梁侧净距35mm。预应力钢束布置如图，预应力钢束的重心取距梁底线15cm。图中布置均满足上述要求。C、主梁跨中44截面底板处450根钢绞线共有30束钢绞线通过，每束15根。布置如图所示：AA图为主梁根部截面26#，BB图为主梁跨中截面44#。图2.6 边跨跨中7#截面的预应力配筋图2.7 主梁根部26#截面的预应力配筋图2.8 主梁跨中44截面的预应力配筋纵向预应力总体布置如图图2.9 边跨处纵向预应力总体布置图2.10 中跨处纵向预应力总体布置 横向预应力总体布置如图图2.11 中跨处横向预应力总体布置图2.12 边跨处横向预应力总体布置 锚具选择下述型号 表2.9 锚具型号型号预应力筋根数波纹管直径（mm）张拉千斤顶OVM15-2225120YWC500AOVM15-151590YWC350A2.4.3横向预应力筋布置顶板横向预应力束采用15.2钢绞线,采用交错单端张拉方式,每三根钢绞线成一束,采用扁锚体系,相应的预应力锚具张拉端和锚固段分别为MB15-3和MH15-3设计,沿纵桥向50厘米间距布置。0号块横隔板，两边跨端横隔板下缘横向预应力筋采用32精扎螺纹钢筋，采用交错单端张拉方式，相应锚具参照YGM-32设计。2.4.4 竖向预应力筋在全桥箱梁腹板上沿纵桥向50厘米布置竖向预应力钢筋，规格为32精扎螺纹钢筋，采用梁顶一端张拉方式，相应锚具参照YGM-32设计。2.5 承载能力极限状态验算2.5.1截面几何特性后张法预应力混凝土梁，在张拉钢束时管道尚未压浆，预加力引起的应力按构件混凝土毛截面计算；在使用阶段，预留管道已压浆，认为钢束与混凝土结合良好，故按换算截面计算。控制截面的毛截面与换算截面几何特性计算均由Midas输出，如下表。 表2.10 边跨跨中截面（7号截面）特性计算表截截面类别净截面分块名称分块面积（m2）重心至梁底的距离（m）对梁底边面积矩（m3）自身惯性矩（m4）（m）（m4）截面惯性矩（m4）毛截面8.05751.187369.567 7.0591630.015 0.002 净截面预留管道面积（下缘）-0.113 0.150 -0.017 0.000 1.052 -0.125 混凝土净面积7.944 1.202 9.550 7.059 -0.123 6.936 换算截面钢束换算面积（下缘）0.248 0.150 0.037 0.000 1.006 0.251 毛面积8.058 1.187 9.567 7.059 -0.031 0.008 换算截面面积8.306 1.156 9.604 7.059 0.259 7.318 表2.11 支点截面（26号截面）特性计算表 截截面类别净截面分块名称分块面积（m2）重心至梁底的距离（m）对梁底边面积矩（m3）自身惯性矩（m4）（m）（m4）截面惯性矩（m4）毛截面18.48553.31524861.284 93.497420.047 0.041 净截面预留管道面积（上缘）-0.283 0.287 -0.081 0.000 3.075 -2.673 混凝土净面积18.203 3.362 61.203 93.497 -2.632 90.865 换算截面钢束换算面积（上缘）0.559 0.287 0.160 0.000 2.940 4.828 毛面积18.486 3.315 61.284 93.497 -0.089 0.146 换算截面面积19.044 3.226 61.444 93.497 4.974 98.471 表2.12 中跨跨中截面（44号截面）特性计算表截截面类别分块名称分块面积（m2）重心至梁底的距离（m）对梁底边面积矩（m3）自身惯性矩（m4）（m）（m4）截面惯性矩（m4）净截面毛截面8.05751.187369.567 7.0591630.012 0.001 预留管道面积（下缘）-0.095 0.210 -0.020 0.000 0.989 -0.093 混凝土净截面7.962 1.199 9.547 7.059 -0.092 6.967 换算截面钢束换算面积（下缘）0.248 0.210 0.052 0.000 0.948 0.223 毛面积8.058 1.187 9.567 7.059 -0.029 0.007 换算截面面积8.306 1.158 9.619 7.059 0.230 7.289 表2.13 各控制截面不同阶段的截面几何特性表 截面类别计算截面（m2）（m）（m）（m）（m4）（m3）净截面77.9441.2981.2021.0827.0595.4384 5.8727 6.5240 2618.2032.6383.3622.28893.49735.4424 27.8099 40.8641 447.9621.3011.1991.0397.0595.4258 5.8874 6.7940 换算截面78.3061.3441.1561.0367.0595.2522 6.1064 6.8137 2619.0442.7743.2262.42493.49733.7048 28.9823 38.5714 448.3061.1421.1580.9987.059 6.1813 6.0959 7.0731 2.5.2 承载能力极限状态验算1 边跨跨中截面7#正截面承载能力计算据预应力筋的布置，算得：钢束重心到受拉边的距离，将箱形截面换算为T形截面，腹板厚：，有效宽度上翼缘板厚。由判断该截面为第二类T形截面由得混凝土受压区高度为：将代入下式计算截面承载能力：。对于情况，或的限制条件一般能够满足，故可以不进行此项验算。即7#截面承载力满足要求。 2、主跨根部截面26#正截面承载能力计算据预应力筋的布置，算得：，将箱形截面换算为T形截面：，有效宽度下翼缘板厚。由判断该截面为第二类T形截面由得混凝土受压区高度为：将代入下式计算截面承载能力：。对于情况，或的限制条件一般能够满足，故可以不进行此项验算。即26#截面承载力满足要求。计算结果表明：主跨根部截面26#的抗弯承载能力满足要求。3、主跨跨中截面44#正截面承载能力计算据预应力筋的布置，算得：钢束重心到受拉边的距离，将箱形截面换算为T形截面，腹板厚：，有效宽度上翼缘板厚。由判断该截面为第二类T形截面由得混凝土受压区高度为：将代入下式计算截面承载能力：对于情况，或的限制条件一般能够满足，故可以不进行此项验算。即44#截面承载力满足要求。2.6 预应力损失计算2.6.1 摩阻损失 （式2.5）式中:-张拉控制应力,、k分别为摩擦系数与管道局部偏差对摩擦的影响系数，采用预埋金属波纹管，由规范附表查得：，。各摩阻损失的计算见下表：根部26#截面摩阻损失表2.14 根部26#截面摩阻损失束号弧度x（m）l1B10.42 17170.26 B20.72 20.5263.73 B30.16 24101.12 A10.28 4.5102.77 A20.98 7.5314.50 A30.