主跨60m悬臂现浇预应力混凝土连续梁桥

更多相关文档资源请访问HTTP/WWWDOCINCOM/LZJ781219完整CAD设计文件以及仿真建模文件，资料请联系68661508索要悬臂现浇预应力混凝土连续梁桥摘要本次毕业设计是一座三跨悬臂现浇预应力钢筋混凝土连续梁桥设计，跨径为375M375M60M，横桥向宽度为17M，横坡为2，双向四车道，荷载等级为公路I级。主梁采用单箱双室整体现浇箱梁，主梁采用变高度梁，高度曲线为圆曲线，支点处梁高为35M，顶板厚03M，顶板厚度全桥不变，底板厚为05M，腹板厚为07M，跨中处梁高为19M，底板厚为05M，腹板厚为07M。悬臂端长度均为028M。本桥采用悬臂施工的施工方法，其主要特点是施工方法简单可行，施工质量可靠，施工工艺成熟本设计的主要目的是让我们熟练掌握桥梁设计的计算，学会桥梁绘图和相关软件桥梁博士和CAD的使用，加深我们对基础理论的理解，扩大专业知识面，培养我们严谨的科学态度和实事求是的作风，提高我们综合分析问题、创新等方面的能力。关键词预应力钢筋混凝土；变高度；连续梁桥；桥梁博士；CADCANTILEVERCASTINPLACEPRESTRESSEDCONCRETECONTINUOUSGIRDERBRIDGEABSTRACTTHISGRADUATIONDESIGNISATHREESPANCANTILEVERCASTINPLACEPRESTRESSEDCONCRETECONTINUOUSGIRDERBRIDGEDESIGN,THESPAN375M375M60M,CROSSTHEBRIDGETOTHEWIDTHOF17M,CROSSSLOPEIS2,FOURLANES,LOADLEVELFORHIGHWAYGRADEIDOUBLEROOMWITHONEBOXGIRDERINTEGRALCASTINPLACEBOXGIRDER,THEGIRDERSWITHVARIABLEHEIGHTBEAM,HEIGHTCURVEFORCIRCULARCURVE,PIVOTBEAMATHIGHOF35M,03MTHICKROOF,ROOFTHICKNESSOFTHEWHOLEBRIDGEISCHANGELESS,BOTTOMPLATETHICKNESSOF05M,WEBPLATETHICKNESSOF07M,ACROSSTHEBEAMIN19MHIGH,BOTTOMPLATETHICKNESSOF05M,WEBPLATETHICKNESSOF07MTHECANTILEVERLENGTHIS028MTHISBRIDGECANTILEVERCONSTRUCTIONOFCONSTRUCTIONMETHOD,ITSMAINCHARACTERISTICISSIMPLEANDFEASIBLECONSTRUCTIONMETHODS,CONSTRUCTIONQUALITYISRELIABLE,MATURECONSTRUCTIONTECHNOLOGYTHEMAINPURPOSEOFTHISDESIGNISTOMAKEUSMASTERTHECALCULATIONOFBRIDGEDESIGN,LEARNTODRBRIDGEBRIDGEDRAWINGANDRELATEDSOFTWAREANDTHEUSEOFCAD,DEEPENOURUNDERSTANDINGOFTHEBASICTHEORYANDEXPANDTHEPROFESSIONALKNOWLEDGE,CULTIVATEOURRIGOROUSSCIENTIFICATTITUDEANDPRACTICALANDREALISTICSTYLEOFWORK,IMPROVEOURCOMPREHENSIVEANALYSISOFPROBLEMS,SUCHASINNOVATIONABILITYKEYWORDSPRESTRESSEDCONCRETE；VARIABLEHEIGHT；CONTINUOUSGIRDERBRIGE；DRBRIDGE；CAD目录摘要IABSTRACTII第一章设计资料和参数111基本设计资料112设计参数1121混凝土1122预应力筋1123非预应力筋2124其他参数2第二章桥型方案比选321桥型选取的基本原则322桥型方案设计4221预应力混凝土连续梁桥4222预应力混凝土连续刚构桥4223预应力混凝土斜拉桥5第三章截面尺寸的拟定及截面几何特性831拟定截面尺寸8311梁高8312横截面形式8313箱梁细部尺寸832截面几何特性10第四章横向分布系数及冲击系数的计算1141横向分布系数1142冲击系数12第五章桥博建模1351总体信息1352单元信息1353施工信息1454使用信息15第六章荷载效应和内力组合1861永久作用效应18611一期恒载18612二期恒载1862可变作用效应1863内力组合19631承载能力极限状态设计组合19632正常使用极限状态设计组合20第七章预应力筋束的计算及布置3771预应力钢束的估算37711按正常使用极限状态的应力要求计算37712按承载能力极限状态的强度要求计算41713手算估算典型截面配筋4272预应力钢束的布置45第八章主梁验算4681按持久状况承载能力极限状态验算46811正截面抗弯承载力验算4682按持久状况正常使用极限状态验算48821正截面抗裂验算48822斜截面抗裂验算4983持久状况构件应力验算54831正截面应力验算54832斜截面主压应力验算54833预应力筋拉应力5584短暂状况构件应力验算59第九章桥面板计算7691箱梁单向板7692箱梁悬臂板7993桥面板配筋80第十章桥面板验算83101箱梁单向板验算83102悬臂板验算85第十一章设计总结86致谢87参考文献88第一章设计资料和参数11基本设计资料题目悬臂现浇预应力混凝土连续梁桥（1）孔跨布置375M60M375M；（2）桥宽净14M2X15M（人行道）（3）设计荷载公路I级；（4）桥面坡度设有2的双向横坡；（5）地质情况见方案比选图（6）断面构造形式变截面箱梁；（7）桥墩形式双柱式实心墩；（8）基础形式钻孔灌注桩；（9）施工工艺挂篮悬臂现浇；（10）设计依据公路桥涵设计通用规范JTGD602004公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范JTGD622004公路工程技术标准JTGB012003预应力混凝土连续梁桥设计徐岳主编，人民交通出版社桥梁工程姚玲森主编，人民交通出版社，1996结构设计原理叶见曙主编，人民交通出版社，199812设计参数121混凝土箱梁采用C50混凝土，桥面铺装采用10CM沥青混凝土SBS改性沥青涂抹防水层7CMC50混凝土，人行道混凝土采用C20混凝土，桥墩采用C30混凝土，基础采用C20混凝土。C50混土主要参数容重，3/26MKNRMPAFPAFTDCD831,42122预应力筋采用1524低驰钢绞线，MPAEPAFSPK510X9,1860123非预应力筋受力筋采用HRB335级精轧螺纹钢筋，,35,280PAFPAFSKCDMPA10X2,2805SSDEPAF124其他参数水文资料该河段属于平原河流支座强迫位移1CM温度影响整体温度按20C考虑，梯度温度按04规范考虑以上各种材料特性参数详见公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTGD622004）和公路桥涵设计通用规范（JTGD602004）第二章桥型方案比选21桥型选取的基本原则1、安全性1所设计的桥梁结构在强度和稳定方面应有足够的安全储备；2防撞栏杆应具有足够的高度和强度，人与车流之间应做好防护栏，防止车辆撞入人行道或撞坏栏杆而落到桥下；3对于交通繁忙的桥梁，应设计好照明设施，并有明确的交通标志，两端引桥坡度不宜太陡，以避免发生车辆碰撞等引起的车祸；4对于修建在地震区的桥梁，应按抗震要求采取防震措施；对于河床容易变迁的河道，应设计好导流设施，防止桥梁基础底部被过度冲刷；对于通行大吨位船舶的河道，除按照规定加大桥孔跨径外，必要时设置防撞构造物等。2、适用性1应保证桥梁在100年的设计基准期内正常使用；2桥面宽度能满足当前以及今后的规划年限内的交通流量包括行人通行；3桥梁结构在通过设计荷载时不出现过大的变形和过宽的裂缝；4应考虑不同的环境类别对桥梁耐久性的影响，在选择材料、保护层厚度、阻锈等方面满足耐久性的要求；5桥梁的结构的下面有利于泄洪、通航或车辆行人的通行；6桥梁的两端方便车辆的进入和疏散，不致产生交通堵塞现象等；7考虑综合利用，方便各种管线水、电气、通信等的搭载。3、经济性（1）桥梁设计应遵循因地制宜，就地取材和方便施工的原则；（2）经济的桥型应该是造价和使用年限内养护费用综合最省的桥型，设计中应充分考虑维修的方便和维修费用少，维修时尽可能不中断交通，或中断交通的时间最短；（3）所选择的桥位应该是地质、水文条件好，桥梁长度也较短；（4）桥位应考虑建在能缩短河道两岸的运距，促进该地区的经济发展，产生最大的效益，对于过桥收费的桥梁应能吸引更多的车辆通过，达到尽可能快回收投资的目的。4、美观性美观一座桥梁应具有优美的外形，而且这种外形从任何角度看都应该是优美的，结构布置必须精练，并在空间有和谐的比例。桥型应与周围环境相协调，城市桥梁和游览地区的桥梁，可较多地考虑建筑艺术上的要求。合理的结构布局和轮廓是美观的主要因素，结构细部的美学处理也十分重要，另外，施工质量对桥梁美观也有重大影响。5、环境保护和可持续发展桥梁设计必须考虑环境保护和可持续发展的要求，包括生态、水、空气、噪声等几方面，应从桥位选择、桥跨布置、基础方案、墩身外形、上部结构施工方法、施工组织设计等多方面全面考虑环境要求、采取必要的工程控制措施，并建立环境监测保护体系，将不利影响减至最小。22桥型方案设计221预应力混凝土连续梁桥预应力混凝土连续梁桥的应用非常广泛，尤其是悬臂施工法在其上的应用，这种充分应用预应技术的有点使施工设备机械化、生产工厂化，从而提高了施工质量，降低了施工费用，连续梁的突出优点是结构刚度大、变形小、动力性能好、主梁变形挠曲线平缓，有利于高速行车。本桥采用不等跨形式，边跨长度取以不超过中跨长度的065为宜，故取桥跨布置为375M60M375M，边跨/中跨375/600625065。连续梁在恒、活载作用下支点截面将出现较大负弯矩，跨中出现正弯矩，且负弯矩绝对值大于正弯矩，故采用变高度梁能较好符合梁内力分布规律，对于变高度梁，支点梁高，跨中梁高，所以取H35M，H19M。桥LH20/16LH50/13墩采用双柱式墩，由于地基上部土层软弱，持力层位置较深，故基础采用广泛使用、技术成熟的钻孔灌注桩。图21375M60M375M预应力混凝土连续梁桥222预应力混凝土连续刚构桥连续刚构桥是预应力混凝土大跨梁式桥的主要桥型之一，它综合了连续梁和T形刚构桥的受力特点，将主梁做成连续梁体和薄壁桥墩固结而成，利用主墩柔性来适应桥梁纵向变形，故也采用变高度梁，支点梁高H35M，跨中梁高H19M，桥墩采用薄壁空心墩，基础采用钻孔灌注桩。图22375M60M375M预应力混凝土连续刚构桥223预应力混凝土斜拉桥斜拉桥是索塔上用若干斜向拉索支承起主梁以跨越较大河谷等障碍，拉索作用相当于在主梁跨内增加若干弹性支承，从而大大减小梁内弯矩、梁体尺寸和梁体重力。采用双塔三跨跨径布置，一般情况下，双塔三跨斜拉桥边跨与主塔的跨比可取，故将桥跨布置为35M60M35M，索塔高度与主跨比H/L比值6025宜选用，故取H65X024165M。结构体系采用半飘浮体系，拉索空18间形式为双索面，选用板式主梁，对于混凝土主梁，索距宜取，拉索倾M124角取25图2335M60M35M预应力混凝土斜拉桥23方案分析及确定方案（1）预应力混凝土连续梁桥结构中常用的一种桥梁结构，它具有接缝少，刚度好连续性好行车平顺舒适等优点，在30M到150M跨度内常是桥型方案的优选者。两跨或两跨以上连续的梁桥，属于超静定体系。连续梁在恒载活载作用下，产生的支点负弯矩对于跨中正弯矩有卸载的作用，使内力状态比较均匀合理，因而梁高可以减少。有次可以增大桥下净空，节省材料且刚度大，整体性好，超载能力大，安全度大，并且因为跨中截面弯矩减小，使桥跨可以增大。预应力混凝土的广泛应用节约了大量材料和投资，促进了社会生产的发展，其应用范围和数量是衡量国家建筑技术水平的重要指标之一。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小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，因此对基础要求较高。箱梁截面温差、混凝土收缩徐变及预应力作用会在结构中产生附加应力，增大了设计计算的复杂程度。（2）预应力混凝土连续刚构桥综合了连续梁桥和T形刚构的特点，将主梁做成连续梁体与薄壁桥墩固结而成。既保持了连续梁少伸缩缝、行车平顺的优点，又保持了T形刚构不设置支座不需体系转换的优点，并且连续刚构可以通过高墩柔度适应结构由于预加力、混凝土收缩徐变及温度变化等因素产生的位移，使结构受力合理。优点墩梁固结，上部结构、下部结构共同承受作用，减小了墩顶负弯矩。采用柔性墩，能承受较大变位。由于不采用支座，省去大笔昂贵费用，降低造价。缺点结构为多次超静定结构，混凝土收缩徐变，温度变化、预应力作用、不均匀沉降等引起的附加内力对结构影响较大。面临的关键技术越来越多，高墩稳定性、合理的墩高与跨径比，合理的墩梁高度比，高桥墩的施工技术，大面积混凝土水化热问题。（3）预应力混凝土斜拉桥斜拉桥是索塔上用若干斜向拉索，两端锚于主梁和承压的塔、受拉的索和承弯的梁组合的一种体系。其可看做是拉索代替支墩的多跨弹性支承连续梁。可使梁内弯矩减少，降低建筑高度，减轻结构重量，且跨越能力增强。优点梁体尺寸小，跨越能力大，受桥下净空和桥面标高限制小。桥体美观，外形协调优美缺点多次超静定结构，设计计算复杂。索与梁或塔的连接构造比较复杂。施工高空作业较多，且施工控制等技术要求严格。综上所述，及根据本设计所要求，选用连续梁桥方案。第三章截面尺寸的拟定及截面几何特性31拟定截面尺寸311梁高对于变高度连续梁，支点梁高L为最大跨径，跨中LH20/16梁高，则取LH50/13M913/XHM537/X0，312横截面形式一般来讲，箱梁截面形式主要取决于桥面宽度，桥面宽度为17M，故采用单箱双室截面313箱梁细部尺寸箱梁由顶板、腹板、底板、梗腋等几个部分组成，它的细部尺寸的拟定既要满足箱梁纵、横向的受力要求，又要满足结构构造要求及施工上的需要。（1）底板对于箱梁跨中底板厚度，连续梁跨中主要承受正弯矩，对预应力混凝土连续梁底板配一定数量的预应力筋，底板厚度一般在，参照已M250建成的一些设计参数，取300M。在墩顶处，由于负弯矩的增大，底板厚度也逐步增大，以适应受压要求，一般为梁高的。此外，参照建成桥梁资料，取1/12梁高10/2M50（2）顶板确定箱梁截面顶板厚度通常主要考虑两个因素桥面板横向弯矩的受力要求和布置纵向预应力束和横向预应力束的构造要求，一般顶板厚度可采用，此处顶板厚全桥均取300MM3018（3）腹板腹板的功用是承受截面的剪应力和主拉应力，腹板的最小厚度应满足剪切极限强度要求，厚度一般采用，支点处加厚，跨中稍薄，起变点一般M804设置在L/4附近，变化段长度一般为47M，跨中腹板采用50CM，支点处采用70CM，变化段长度为650CM。（4）梗腋梗腋提高了截面的抗扭刚度和抗弯刚度，减少了扭转剪应力和畸变应力，顶板哽咽形式有14、13、12和11，底板梗腋形式有11和12故顶板梗腋采用13，底板采用11（5）悬臂板悬臂长度一般采用25M，当长度超过3M后，一般需要布置横向预应力钢筋，悬臂端部厚度一般取，根部厚度一般为M2016400MM900MM，因此，取端部200MM，根部850MM。图31跨中截面图32支点截面32截面几何特性箱形截面可以通过CAD辅助软件计算毛截面几何特性（1）利用CAD做出所求截面箱梁横截面图。（2）点击面域命令，待创建两个面域后求其差集。（3）新建原点，点击“工具新建原点”后，一直重复至原点移动到截面形心（4）点击“查询面域，质量特性”即可求得所需各值，将其填入表中。表31截面几何特性毛截面2MA4IMYS跨中134316865088支点191943540919311/4中四章横向分布系数及冲击系数的计算41横向分布系数根据桥规431知，桥涵设计车道数应符合表41的规定。多车道桥梁的汽车荷载应考虑多车道折减。当桥涵设计车道数大于等于2时，由汽车荷载产生的效应应按表42规定的多车道折减系数进行折减，但折减后的效应不得小于两设计车道的荷载效应表41车道数布置桥涵设计车道数桥面净宽W（M）横向布置车道数单向行驶双向行驶W70170W10570W142105W14314W17514W214175W215表42横向折减系数横向分布系数是所承受的汽车总列数，考虑横向折减，偏载后的修正值。即横向分布系数偏载系数X横向折减系数X纵向折减系数X车道数。桥面净宽14M，车道数4，横向折减系数067，偏载系数取115。纵向折减系数桥梁计算跨径大于等于150M时，应考虑计算荷载效应的纵向折减，本桥计算跨径为135M，故不考虑，取10横向分布系数115X067X1X43082人群荷载桥梁计算跨径小于或等于50M时，人群荷载标准值为3。当MKN/计算跨径等于或者大于150M时，人群荷载标准值为25，当计算跨径在/时，可线性内插得到人群荷载标准值。M150人群荷载标准值2/952501350242冲击系数根据公路桥函数设计通用规范（JTG602004）第4325规定冲击系数可按下式计算当F15HZ时，005；当15HZF14HZ时，0176LNF00157；当14HZF时，045；其中F为结构基频；又根据公路桥函数设计通用规范连续梁桥可知F的计算公式为；C21MEIL36FC22MEIL3651F式中L结构计算跨径,L375M横向布置车道数2345678横向折减系数100078067060055052050E结构材料弹性模量,PA10345E6结构跨中截面惯性矩,6865CICI4M结构跨中处单位长度质量；CM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1F；计算连续梁桥引起的负弯矩效应采用2F；代入数据可得；184HZ3562104L21MEIL2136FC；39LIL5F102C22所以，；09170176INF0187576INF12第五章桥博建模51总体信息相对湿度08，采用中交04规范，桥博输入见下图图51总体信息52单元信息本设计的单元划分，每一个施工节段自然划分为一个单元。这样便于模拟施工过程，而且这些截面正式需要验算的截面，另外再支座和一些构造变化处相应增设了几个单元，这样全桥从左到右顺序划分了50个单元，51个截面（节点）。节点号与对应控制截面对应如下表51结构离散图图52结构离散图各个节点坐标1（0,0）；2（045,0）；3（15,0）；4（4,0）；5（65,0）；6（75,0）7（85,0）；8（125,0）；9（165,0）；10（20,0）；11（235,0）；12（265,0）13（295,0）；14（325,0）；15（365,0）；16（375,0）；17（385,0）；18（425,0）19（455,0）；20（485,0）；21（515,0）；22（55,0）；23（585,0）；24（625,0）；25（665,0）；26（675，0）；27（685,0）；28（725,0）；29（765,0）；30（80，0）；31（835,0）；32（865,0）；33（895,0）；34（925，0）；35（965,0）；36（975,0）；37（985,0）；38（1025,0）；39（1055,0）；40（1085，0）；41（1115,0）；42（115,0）；43（1185,0）；44（1225,0）；45（1265,0）；46（1275,0）；47（1285,0）；48（131，0）；49（1335,0）；50（13455,0）；51（135，0）；节点号2163650截面支座1支座2支座3支座453施工信息阶段划分按照悬臂现浇实际施工工序，分阶段如下表52施工信息阶段工作参与单元边界条件10号块浇筑141734371636节点三向刚性约束2悬臂阶段挂篮施工7131824273338441636节点三向刚性约束3边跨直线段支架浇筑1447501636节点三向约束250节点竖向水平约束547节点竖向约束4边跨合拢段施工5645461636节点水平竖向约束250节点竖向约束5中跨合拢段施工252616节点水平竖向约束36节点竖向约束2节点竖向约束50节点竖向约束6桥面铺装15016节点水平竖向约束36节点竖向约束2节点竖向约束50节点竖向约束桥博输入信息如下图53施工信息输入图54边界条件输入54使用信息根据设计资料，整体升温降温均为20C。收缩徐变天数为10000天。本桥梁为连续梁桥，只计算由梯度温度引起的次内力。本桥桥面铺装采用10CM沥青混凝土SBS改性沥青涂膜防水层7CMC50混凝土。根据桥规4310，有下表表53竖向日照正温差计算的温度基数结构类型T1（C）T2（C）混凝土铺装层256750MM沥青混凝土铺装层2067100MM沥青混凝土铺装层1455所以取14C，55C。1T2计算桥梁结构由于梯度温度引起的效应时，可采用下图所示竖向温度梯度曲线。对于混凝土结构，当梁高H小于400MM时，图中AH100MM；当梁高H等于或大于400MM时，A300MM故此处A300MM。图55竖向正梯度温度图56竖向反梯度温度活荷载描述汽车荷载公路一级，不计挂车荷载，人群集度2925，满2/MKN人总宽度17M，人行道宽度3M，横向分布调整系数汽车荷载3082，连续梁正弯矩冲击系数0092，负弯矩冲击系数01897，桥梁特征计算跨径60M。桥博使用信息输入如下图57使用信息输入图58活荷载输入第六章荷载效应和内力组合61永久作用效应此处计算结构自重内力，即一期恒载、二期恒载。611一期恒载在用桥博进行受力分析时，已经自动考虑箱梁自重。612二期恒载桥面铺装采用10CM沥青混凝土SBS改性沥青涂膜防水层7CMC50混凝土。所以MKNG/38526145310人行道采用42CM厚C20混凝土，栏杆记为3/22故，G/38762162可变作用效应活载内力的计算分为两步，第一步求出主梁最不利荷载横向分布系数M，第二步用主梁内力影响线，将荷载乘以横向分布，确定车辆最不利位置，IPM相应求得最大活载内力。根据桥规第43条，公路I级车道荷载均布荷载为，KNQK/510集中荷载为360计算剪力效应时，人群KPMKN/MPK/43261荷载2925/根据规范要求，对汽车荷载还必须考虑冲击力的影响，因此主梁活载内力计算公式如下）（）（汽JKIWQYPM1SRMQ人S式中所求截面汽车、人群标准荷载的弯矩、剪力；人汽，（1）汽车荷载冲击系数，取1092；汽车荷载横向折减系数，取067；沿桥纵向与荷载位置对应的横向分布系数；IM车道均布荷载标准值，；QK105KN/MQK车道集中荷载标准值，；PK4326P或使结构产生最不利效应的同号影响线面积；JWY影响线上最大影响线峰值。63内力组合631承载能力极限状态设计组合（1）基本组合基本作用为永久作用的设计值效应与可变作用设计值效应组合，其表达式为；SRRSRQJKN2JCQ1KGIKM1I0UD（式中承载能力极限状态下作用基本组合的效应组合设计值；UDS结构重要性系数，按规范规定的结构设计安全等级取10；0R第I个永久作用效应的分项系数，应按表416的规定采用；G第I个永久作用效应的标准值和设计值；GIDIKS、汽车荷载效应含汽车冲击力、离心力的分项系数，取14；Q1R汽车荷载效应含汽车冲击力、离心力的标准值和设计值；GDKS、在作用效应组合中除汽车荷载效应含汽车冲击力、离心力、风荷QJR载外的其他第J个可变作用效应的分项系数，取14；在作用效应组合中除汽车荷载效应含汽车冲击力、离心力GJDJKS、外的其他第J个可变作用效应的标准值和设计值；在作用效应组合中除汽车荷载效应含汽车冲击力、离心力外的其C他可变作用效应的组合系数，当永久作用与汽车荷载和人群荷载或其他一种可变作用组合时，人群荷载或其他一种可变作用的组合系数取080；当除汽车荷载含汽车冲击力、离心力外尚有两种其C他可变作用参与组合时，其组合系数取070；尚有三种可变作用C参与组合时，其组合系数取060；尚有四种及多于四种的可变C作用参与组合时，取050。C632正常使用极限状态设计组合（1）短期效应组合永久作用标准值效应与可变作用频遇值效应相组合，其表达式为QJKN1JMIGIKSDSS式中作用短期效应组合设计值；SDS第J个可变作用效应的频遇值系数，汽车荷载不计冲击力1107，风荷载075，温度梯度08，其他作用1011；第I个永久作用的标准值；GKS第J个可变作用效应的频遇值。QJ（1）长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相结合，其表达式为QJKN1J2MIGIKLDSS式中作用短期效应组合设计值；LDS第J个可变作用效应的准永久值系数，汽车荷载不计冲2击力07，温度梯度08，其他作用10；222第I个永久作用的标准值；GKS第J个可变作用效应的准永久值。Q内力组合桥博自动计算，输出数据见下表图61承载能力极限状态内力包络图图62正常使用极限状态短期效应内力包络图第七章预应力筋束的估算及布置71预应力钢束的估算根据桥规（JTJ02385），预应力混凝土连续梁桥应满足使用荷载下应力要求和承载能力极限状态下正截面强度要求，因此预应力钢筋数量可以从这两个方面综合确定。711按正常使用极限状态的应力要求计算预应力混凝土梁在预加力和使用荷载作用下的应力状态应满足的基本条件是截面上、下缘混凝土均不产生拉应力，且上、下缘混凝土均不被压碎。该条件表示为（上缘不出现拉应力）（71）0WMMINY上上（下缘不出现拉应力）（72）AX下上（上缘混凝土不被压碎）（73）WMAY上上（下缘混凝土不被压碎）（74）IN下下可以将上面的式子改写成（75）；（76）；上上WMMINY下下WMMAXY（77）；（78）；上上AXW下下INW式中由预加力在截面上缘和下缘所产生的应力；下上、Y分别为截面上、下缘抗弯模量（可按毛截面考虑）；下上、W荷载最不利组合时计算截面的内力，为正弯矩时取正值，为MINAXM、负弯矩时取负值；混凝土弯压应力极限值，在此可取05，为混凝土轴心WWABR抗压强度标准值。根据截面受力情况，其配筋不外乎有三种形式。截面上、下缘均布置预应力钢筋以抵抗正负弯矩，仅在截面下缘布置预应力钢筋以抵抗正弯矩，仅在上缘布置预应力钢筋以抵抗负弯矩。（1）在截面上、下缘均布置预应力钢筋时由力筋在截面上、下缘产生的应力分别为下上及N）（；）（；下下下下下上上上下上下下下上上上上上107WENAE9Y又将公式（711）、（712）代入；下下上上2FN17FNNYY（79）、（710）可得147EKFAN3EEYYYY下上下上上上下上上下上下下下上下上下下上下下上下上上）（）（）（）（式中分别为上缘预应力钢筋重心及下缘预应力钢筋重心距截面重心下上、E的距离；A混凝土截面面积（可按毛截面计算）；截面上缘和下缘预应力钢筋数量；下上、N每束预应力钢筋截面面积；YF预应力钢筋永存应力，取其中为预应力钢筋，）（BYR065YBY的标准强度。将公式（75）、（76）分别代入公式（713）、（714）即可得到按截面上、下缘不出现拉应力所需要的预应力钢筋数目，显然，该值为截面的最小配筋值，分别记为，即MININNXS、167EKEKMEWMFANX5SMINMAXYMINAXINYIN下上下上上上下上上下上下下上下上下下上下下上下上）（）（）（）（）（）（）（）（W同理将公式（77）、（78）分别代入公式（713）、（714）即可得到按截面上、下缘混凝土不致压碎所需要的预应力钢筋数目，显然，该值为截面的最小配筋值，分别记为，即MAXAXNXS、187EKEKWMWMFANXESMAXWMINWYMAXINAXYAX下上下上上上下上上下上下下上下上下下上下下上下上）（）（）（）（）（）（）（）（2）仅在截面下缘布置预应力钢筋时由下缘预应力钢筋在截面上、下缘产生的应力分别为）（）（上下下下下上下下下上207WENA19Y将公式（712）代入公式（719）、（720）可得）（）；（下上下下下下下下上上27EKFAN217EKFNYY将公式（75）代入公式（721）可得上缘不出现拉应力时截面下缘所需的预应力钢筋数目，记为，即SLNX）（）（下下下上237EKWMFAMINYSL同理将公式（76）代入公式（722）可得下缘不出现拉应力时所需要的预应力钢筋数量，记为；将公式（77）代入公式（721）可得到上缘XLNX混凝图不致压碎是上缘的配筋数，记为；将公式（68）代入公式SYNX（722）可得到下缘混凝土不致压碎时下缘的配筋数，记为。XY（3）仅在截面上缘布置预应力钢筋时由上缘预应力钢筋在截面上、下缘产生的应力分别为）（）（上上上上下上上上上上257WENA4Y将公式（711）代入公式（724）、（725）可得）（）；（上上上下下上下下上上72EKFAN627EKFNYY将公式（75）代入公式（726）可得上缘不出现拉应力时截面下缘所需的预应力钢筋数目，记为，即SLNS）（）（上下下上287EKWMFAMINYSL同理将公式（76）代入公式（727）可得下缘不出现拉应力时所需要的预应力钢筋数量，记为；将公式（77）代入公式（726）可得到上缘XLNS混凝图不致压碎是上缘的配筋数，记为；将公式（78）代入公式SYNS（727）可得到下缘混凝土不致压碎时下缘的配筋数，记为。XYS（4）上、下缘预应力配筋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，而应当以公式（713）、（714）为依据推导出配筋判别条件。对于公式（713），令0，则得只在下缘配筋判别条件为上N）（下下下上297EKEMAXMINM对于公式（714），令0，则得只在上缘配筋判别条件为下）（上上上下307EEMINMAX当（729）、（730）均布满足时，应在截面上、下缘同时布置预应力钢筋。对于连续梁体系，在初步计算预应力钢筋数量时，必须涉及各项次内力的影响；然而，一些次内力的计算又与预应力钢筋数量与布置有关，因此在初步计算时只能用预估值来考虑，一般取最大控制设计弯矩值的2030；由于次内力的影响，连续梁体系支点负弯矩减小，在预估力筋时不必增加总弯矩值，跨中弯矩值要增大，应考虑增大总弯矩值来预估预应力钢筋数量。712按承载能力极限状态的强度要求计算预应力梁达到受弯极限状态时，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。如图所示，截面的安全性是通过计算截面抗弯安全系数来保证的。在初步估算预应力钢筋数量时，对于T型或箱型截面当中性轴位于受压翼缘内可按矩形截面计算，但是当忽略实际上存在的双筋影响时（受拉区、受压区都有预应力赶集）计算结果偏大，作为预应力筋数量的估算是允许的。按破换阶段估算预应力钢筋基本公式为）（，）（，327XHBRMR01X0APCXNY由公式（732）可得到，代入公式（731）可得BRAC20）（）或（BRM2RHRFBNBM2RHBRNAC0YAAC0AY式中预应力钢筋数量；YN混凝土抗压设计强度；AR预应力钢筋抗拉设计强度；Y混凝土安全系数；CR截面有效高度。0H若截面承受双向弯矩作用时，可各视为单筋截面分别计算上、下缘所需的预应力钢筋数量。T型或箱型截面，当中性轴位于腹板内则应考虑截面腹板部分受压混凝土的工作，相应计算方法与公式可参照规范所规定的原则与条条文选用。713手算估算典型截面配筋按正常使用极限状态要求计算（1）支点截面；，下上423509MI179Y193MY94A则；，；，上下下上下下上上6AWK05WK8I6I又由前面计算可得26YYW5MIN5MAXM104F17904YE930MPA1860MPA35N82N，；，上上代入前述公式可得174096EK5MINAX）（）（上上下上所以只需在上缘进行布筋。所需钢筋数量则此时仅在上缘布置；）（；）（上上下下下下下上上下下上上下下上1725EKWMFANS132EFS59KANMINWYXAXYSMAXYXLINYSL钢筋数量为计算其钢筋面积为，59SL又桥梁博士计算得到所需钢筋面积为，27860。280M（2）跨中截面；，下上42685I1035Y08MY134A则；，；，上下下上下下上上AWK9WK62I7I3又由前面计算可得26YW3MIN4MAX10F095E93MPA85162MPA3405N12N；，；，下代入前述公式可得所以只需在下缘进行布筋。所需钢筋数量。；）（；）（下上下下下下下上下上下下下下下上716EKWMFANX2178EF2KANXMINWYXAXYSMAXYXLINYSL则此时仅在下缘布置钢筋数量为计算其钢筋面积为，2NXXL又桥梁博士计算得到所需钢筋面积为，21780。23540M（3）1/2边跨截面；，下上42825MI13Y096MY1364A则；，；，上下下上下下上上06AWKWK7I85I3又由前面计算可得26YW3MIN4MAX10F109E082E93MPA85162MPA345MN75N；，；，下上代入前述公式可得751920EKM843EMINAXINAX）（）（）（）（上上下上下上下下所以此时应在上、下缘同时布筋。所需钢筋数量170EKEKMEWFANX4SMINMAXYMINAXINYIN；）（）（）（）（；）（）（）（）（下上下上上上下上上下上下下上下上下下上下下上下上W672EEMF83SMAXWMINWYMAXINAX下上下上上上下上上下上下下上下上下下上下下上下上）（）（）（）（）（）（）（）（则此时在上缘布置钢筋数量为计算其钢筋面积为，174NSIN在上缘布置钢筋数量为计算其钢筋面积为；24360A，0XMI又桥梁博士计算得到所需钢筋面积为；8M。，2821917按承载能力极限状态要求计算（1）支点截面5MIN5MAX10982/109MKNM根据采用材料C50混凝土查得01,86,4RMPAFPAFSDCDH36140530由，即2/0XHFMRCD2/364102198035X解出7365367MXB则预应力筋所需截面面积为4120135N,103562则MFBXASDCS（2）跨中截面MPAMPA4MIN4MAX3,27MHRFFSDCD8019,01,186,由得2/00XHBFRC，解出2/81415334X950070HXB则预应力筋所需截面面积为26186742MFASDCS所以8360149N则初步确定截面钢束数为支点处559N1321取684，一束12根1524钢绞线，共57束跨中处128N716取243，一束9根1524钢绞线，共27束72预应力钢束的布置各断面的锚固束和通过束确定以后，就确定了各钢束在箱梁中的空间位置及几何特性，这是计算预应力效应和施工放样的依据，钢束布置时，应注意一下几点（1）应满足构造要求，如孔道最小距离，锚孔中心最小距离，最小曲线半径，最小扩孔长度等。（2）顶板束的布置应遵循以下原则A钢束尽量靠截面上缘布置以发挥其力学效应；B分层布束时应使长束布置在上层，短束布置在下层。首先，因为先锚固短束，后锚固长束，只有这样布置才不会发生干扰。另外长束通过的梁段多，放在顶层能充分发挥其力学效应。再次，较长束在施工管道出现质量问题几率较高，放在顶层处理比较容易些。（3）尽量以S形曲线锚固于设计位置，以消除锚固点产生的横向力。钢束的立面、平面和横截面布置见图纸第八章主梁验算81按持久状况承载能力极限状态验算811正截面抗弯承载力验算（1）确定混凝土受压高度根据公预规523规定，当成立时，中性轴在翼缘板内，FCDPHBF否则在腹板内。则中性轴在翼缘板内，；FCDP/AFX中性轴在腹板内，；0BFCDBFH式中预应力受压区高度界限系数，按公预规表521采用，对于BC50混凝土和钢绞线040；B梁的有效高度；0H（2）验算正截面承载力由公预规522条规定，正截面承载力按下式计算中性轴在翼缘板内时2XHBFMR0CD0中性轴在腹板内时2XHBFFR0CDF0FFCD0（3）验算最小配筋率由公预规9112条规定，预应力混凝土受弯构件最小配筋率应满足下列条件1/MCRUD式中受弯构件正截面抗弯承载力设计值；UD受弯构件正截面开裂弯矩值；CR又NXPPC00TKPCCRWMANW2SRFM，式中全截面换算截面重心轴以上（或以下）部分截面对重心轴的面积矩；0S换算截面抗裂边缘的弹性抵抗矩；W扣除全部预应力损失预应力筋在构件抗裂边缘产生的混凝土预压应力。PC表81承载能力极限状态正截面强度验算单元号节点号内力属性MJ极限抗力受力类型是否满足最大弯矩261E03580E05上拉偏压是11最小弯矩314E03580E05上拉偏压是最大弯矩377E03572E05上拉偏压是22最小弯矩536E03566E05上拉偏压是33最大弯矩129E03435E05上拉偏压是最小弯矩734E03413E05上拉偏压是最大弯矩599325E05下拉偏压是44最小弯矩165E04279E05上拉偏压是最大弯矩913E03299E05下拉偏压是55最小弯矩167E04278E05上拉偏压是最大弯矩114E04292E05下拉偏压是66最小弯矩178E04275E05上拉偏压是最大弯矩195E04281E05下拉偏压是77最小弯矩116E04302E05上拉偏压是最大弯矩292E04278E05下拉偏压是88最小弯矩136E04290E05上拉偏压是最大弯矩100E04319E05下拉偏压是99最小弯矩434E04251E05上拉偏压是最大弯矩391E03340E05下拉偏压是1010最小弯矩566E04230E05上拉偏压是最大弯矩243E04328E05下拉偏压是1111最小弯矩354E04286E05上拉偏压是最大弯矩477E04335E05下拉偏压是1212最小弯矩162E04327E05上拉偏压是最大弯矩565E04366E05下拉偏压是1313最小弯矩103E04371E05上拉偏压是最大弯矩628E04401E05下拉偏压是1414最小弯矩820E03399E05上拉偏压是最大弯矩906E04527E05下拉偏压是1515最小弯矩567E03645E05下拉偏压是1616最大弯矩816E04543E05下拉偏压是最小弯矩517E03584E05上拉偏压是1717最大弯矩904E04527E05下拉偏压是最小弯矩655E03645E05下拉偏压是1818最大弯矩587E04397E05下拉偏压是最小弯矩463E03406E05上拉偏压是1919最大弯矩527E04360E05下拉偏压是最小弯矩195E03391E05上拉偏压是2020最大弯矩480E04314E05下拉偏压是最小弯矩184E03359E05上拉偏压是2121最大弯矩356E04301E05下拉偏压是最小弯矩954E03313E05上拉偏压是2222最大弯矩156E04294E05下拉偏压是最小弯矩292E04234E05上拉偏压是2323最大弯矩404E04251E05下拉偏压是最小弯矩578E03310E05上拉偏压是2424最大弯矩389E04233E05下拉偏压是最小弯矩802E03283E05上拉偏压是2525最大弯矩339E04225E05下拉偏压是最小弯矩127E04257E05上拉偏压是2626最大弯矩338E04221E05下拉偏压是分析根据图表可得正截面承载能力满足要求，符合设计规范。82按持久状况正常使用极限状态验算821正截面抗裂验算根据公预规631规定，预应力混凝土受弯构件应按下列规定进行全预应力混凝土构件，在作用短期效应组合下预制构件；085PCST分段浇筑或砂浆接缝的纵向分块材料；08PCSTA类预应力混凝土构件，在作用短期效应组合下；TKCST7F在荷载长期效应组合下；0PCST822斜截面抗裂验算全预应力混凝土构件，在作用短期效应组合下预制构件；TKPCST06F现浇筑（包括预制拼装）构件；TKPCST04FA类和B类预应力混凝土构件，在作用短期效应组合下预制构件；TKPCST07F现浇筑（包括预制拼装）构件TKPCST05F式中在作用短期效应组合下构件抗裂验算边缘混凝土法向拉应力；ST在作用长期效应组合下构件抗裂验算边缘混凝土法向拉应力；ST扣除全部预应力损失后的预应力在构件抗裂验算边缘产生的混凝土PC抗压应力；由作用短期效应组合和预加力产生的混凝土主拉应力；TP又BISVIBISVNPGSNG0112CYXCYXTP42，式中在计算中主应力点由预加力和按作用短期效应组合计算弯矩产生CX的混凝土法向应力；由竖向预应力钢筋预加力产生的混凝土竖向压应力；CY在计算主应力点由预应力弯起钢筋的预加力和按作用短期效应组合计算剪力产生混凝土剪应力；验算结果见下表表92正常使用短期效应抗裂验算单元号节点号应力上缘正应力下缘正应力最大主应力最大最小最大最小主压应力主拉应力应力属性805423E03401281805125E02容许值1620162019410611是否满足要求是是是是是是应力属性789026417333789150E02容许值1620162019410622是否满足要求是是是是是是应力属性9191225584349190122容许值1620162019410633是否满足要求是是是是是是应力属性1091928796261090321容许值1620162019410644是否满足要求是是是是是是应力属性1171758595411170141容许值1620162019410655是否满足要求是是是是是是应力属性119164868518119878E02容许值1620162