3×40m先简支后连续t型梁桥设计（公路ⅰ级）

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340M先简支后连续T型梁桥设计（公路级）摘要在本设计中，根据地形地质条件和任务书要求，依据现行公路梁桥设计规范提出了斜拉桥、简支梁桥、先简支后连续梁桥三种桥型方案。按照“实用、经济、安全、美观”的桥梁设计原则，经过对各种桥型的比选最终选择预应力混凝土先简支后连续梁桥为本次的推荐设计梁桥。接下来主要是预应力混凝土先简支后连续T型梁桥的上部结构设计，设计中主要进行了桥梁总体布置及结构尺寸拟定、桥梁行车道板计算、主梁作用效应计算、主梁作用效应组合、桥梁预应力钢束的估算与布置。本设计利用桥梁博士软件，根据桥梁的尺寸拟定建立桥梁基本模型，然后进行内力分析，计算验算配筋结果，进行施工各阶段分析及截面验算。最主要是对桥梁的横隔梁、盖梁以及桥墩的设计。在盖梁计算方面主要是盖梁的内力计算、截面配筋设计与承载力的校核；在桥墩设计过程中主要涉及到桥墩墩柱设计计算以及截面配筋的计算、相关的验算。最后，经过分析验算并结合桥梁博士所给出的结果，从配筋以及内力分布等方面表明该设计计算方法正确，符合设计任务的要求。关键字方案比选；先简支后连续；尺寸拟定；钢筋束的布置；验算DESIGNOF340MCONTINUOUSSIMPLESUPPORTEDTBEAMBRIDGEHIGHWAYABSTRACTINTHISDESIGN,ACCORDINGTOTHETOPOGRAPHICANDGEOLOGICALCONDITIONSANDTHETASKBOOKREQUIREMENTS,ACCORDINGTOTHECURRENTHIGHWAYBRIDGEDESIGNSPECIFICATIONPROPOSEDCABLESTAYEDBRIDGE,SIMPLYSUPPORTEDBEAMBRIDGE,SIMPLYSUPPORTEDCONTINUOUSBEAMBRIDGETHREEBRIDGEPROJECTACCORDINGTOTHE“BRIDGEDESIGNPRINCIPLESFORPRACTICAL,ECONOMIC,SAFE,BEAUTIFUL“,THROUGHTHEVARIOUSBRIDGETYPESELECTIONFINALCHOICEOFPRESTRESSEDCONCRETESIMPLYSUPPORTEDCONTINUOUSBEAMBRIDGEDESIGNFORTHEBRIDGETHISRECOMMENDATIONNEXTISTHEUPPERSTRUCTUREDESIGNOFPRESTRESSEDCONCRETESIMPLYSUPPORTEDCONTINUOUSTBEAMBRIDGE,THEMAINBRIDGEINDESIGNOFGENERALLAYOUTANDSTRUCTUREDIMENSIONS,BRIDGEDECKCALCULATION,THEEFFECTOFCALCULATION,THECOMBINATIONOFACTIONEFFECTS,THEBRIDGEPRESTRESSEDSTEELBEAMESTIMATESANDLAYOUTTHISDESIGNUSINGDRBRIDGESOFTWARE,ACCORDINGTOTHESIZEOFTHEDEVELOPMENTTOESTABLISHTHEBASICMODELOFBRIDGEBRIDGE,ANDTHENTHEINTERNALFORCEANALYSIS,CALCULATIONS,REINFORCEMENTRESULTS,FOREACHSTAGEOFCONSTRUCTIONANALYSISANDCROSSCHECKINGTHEMOSTIMPORTANTISTHEBEAM,BEAMANDPIEROFBRIDGETRANSVERSEVIBRATIONINTHECALCULATIONOFCAPPINGBEAMARECALCULATED,THEINTERNALFORCEOFBEAMSECTIONDESIGNOFREINFORCEMENTANDBEARINGCAPACITYCHECKINBRIDGEPIERDESIGNPROCESSMAINLYINVOLVESTHECALCULATIONOFBRIDGEPIERCOLUMNDESIGNANDCHECKINGCALCULATION,REINFORCEMENTOFTHERELATEDFINALLY,THROUGHTHEANALYSISOFCHECKINGANDCOMBINEDWITHTHERESULTSGIVENBYDRBRIDGE,THEDESIGNCALCULATIONMETHODISCORRECTTHATTHEREINFORCEMENTANDTHEINTERNALFORCEDISTRIBUTION,COMPLYWITHTHEDESIGNREQUIREMENTSOFTHETASKKEYWORDSCHEMECOMPARISONSIMPLYSUPPORTEDCONTINUOUSDIMENSIONSSTEELBEAMLAYOUTCHECKING目录摘要1ABSTRACT1目录2第一章桥梁方案比选711桥梁设计原则712设计的主要技术指标713设计方案7第二章构造布置1021构造尺寸及尺寸拟定1022主梁毛截面几何特性计算1023检验截面效率指标（05）12第三章行车道板的计算1331由于宽跨比大于2，故可按单向板计算13311永久作用13312可变作用15313承载能力极限状态作用基本组合1532两相邻翼缘板计算15321永久作用1533截面设计、配筋与承载力验算18第四章主梁作用效应计算2041本桥采用的是先简支后连续的施工方法，施工步骤为2042车道荷载计算2043活载内力计算20431横向分布系数的计算2044冲击系数计算2545内力计算2646温度效应2847施工方法28第五章作用效应组合2951作用组合概况29第六章预应力钢束计算及配束3561预应力钢筋的计算原则3562按照正常使用极限状态下的应力要求计算35621截面上下缘均配筋时36622当截面只在下缘布置力筋时37623当截面中只在上缘布置力筋38624上下缘预应力配筋的判别条件3963按承载能力极限要求计算3964手算预应力钢束配筋估算40641验算10号截面40642验算20号截面41643验算41号截面43第七章预应力混凝土桥梁预应力钢束预应力损失4571预应力钢束损失原理45711摩阻损失45713温度损失45714混凝土弹性压缩损失45715预应力钢筋的应力松弛损46716混凝土收缩徐变和损失46第八章主梁截面验算4781载能力极限状态承载力验算47811一般规定47812正截面抗弯承载力验算47813承载能力极限承载力验算结果49814总结5272持久状况正常使用极限状态抗裂验算53721一般规定53722正截面抗裂验算53723正截面抗裂验算结果表54824斜截面抗裂验算61824斜截面抗裂验算结果63825抗裂验算总结6883持久状况构件的应力验算68831一般规定68832正截面混凝土压应力验算69833正截面验算结果69834斜截面混凝土压应力验算76835斜截面验算结果77836预应力钢筋验算82837预应力钢筋验算结果83838持久状况构件验算总结8484短暂状况构件的应力验算84841预加应力阶段的应力验算85851主梁挠度验算原理85852主梁挠度位移值87853手算挠度验算87第九章横隔梁计算8791确定作用在跨中横隔梁上的可变作用87第十章盖梁设计90101拟定盖梁尺寸90102计算荷载911021梁体自重911022盖梁自重及作用效应计算911023盖梁活载计算931024双柱反力GI计算98103内力计算98104截面配筋设计与承载力校核100105斜截面抗剪承载能力验算101第十一章桥墩计算102111水温工程地质情况102112桥墩墩柱设计计算1021121计算桥墩抗推刚度K1021122墩顶制动力计算1031123梁温度变形引起的水平力计算104112四个墩墩顶承受水平推力105113桥墩墩柱设计计算1061131截面配筋计算1061132按最大垂直力时墩柱顶按轴心受压构件验算1071133最大弯矩时偏心受压构件验算107参考文献109致谢110第一章桥梁方案比选11桥梁设计原则（1）适用性满足公路交通和铁路的正常运行，以及将来交通量增长的需要，建成的桥梁应保证在使用年限内满足交通要求，并便于检查和维修。（2）舒适性和安全性现代桥梁设计越来越强调舒适度，要控制桥梁的竖向与横向振幅，避免车辆在桥上振动和冲击，整个桥跨结构及各部分构件，在制造、运输、安装和使用过程中应具有足够的强度、刚度、稳定性和耐久性。（3）经济型设计的经济性一般应占首位，经济性应综合考虑发展远景及将来的养护和维修等费用。（4）美观一座桥梁，应与周围的景致相协调。合理的结构布局和轮廓是美观的主要因素，决不应把美观片面的理解为豪华的装饰。12设计的主要技术指标1、道路等级一级公路2、孔跨布置340M3、设计荷载公路一级4、通航等级无通航要求5、桥面坡度不设纵坡，单幅车行道设有百分之二的单向横坡13设计方案方案一斜拉桥斜拉桥是由斜拉索、塔柱和主梁组成。用若干高强的拉索将主梁斜拉在塔索上，斜拉索使主梁受到一个压力和一个方向上的弹性支承反力，这使得桥梁的跨越能力大大增强。斜拉桥的主要优点梁体尺寸较小，桥梁跨越能力较大，受桥下净空和桥面标高的限制少，抗风稳定性较悬索桥好，便于悬臂施工等。它的不足之处也很明显它是多次超静定结构，设计计算复杂，索与梁或塔的连接构造比较复杂，施工中高空作业较多且施工控制等技术要求严格。斜拉桥是半个世纪以来较有想象力和构思内涵，最丰富而引人注目的桥型，具有广泛的适用性。一般说来，对于跨度从200M至700M左右的桥梁，斜拉在技术上和经济上都具有相当优越的竞争能力。斜拉桥具有施工方便、桥形美观、用料省、主梁高度小、梁底直线容易满足通航和排泄要求、动力性能好的优点，发展迅速，跨径不断增大，但实际上斜拉桥跨度不大，此桥型不予考虑。340M斜拉桥如图11图11斜拉桥示意图方案二简支梁桥简支梁桥主梁以孔位单元，两端设有支座，是静定结构，桥梁的最大弯矩发生在跨中央，适用于中小跨度。若遇到地基不均匀沉降时，上部结构内力不受影响，若桥梁的一个孔遭受破坏，邻孔也不会受到牵连。简支梁桥可以分片预先制造，然后分孔架设和修复。这种桥结构简单，架造运输和架设方便。但是，简支梁桥常用的经济合理跨径在20M一下。跨径增大时，不但钢材耗量大，而且混凝土开裂现象也往往比较严重，影响结构的耐久性。为了提高简支梁桥的跨越能力，可采用预应力混凝土结构，但是，根据建桥实践，当跨径超过50M后，不但结构笨重，施工困难，经济性也较差。如图12，13图12简支梁示意图图13简支梁桥总体布置图方案三先简支后连续梁桥简支梁桥属于单孔静定结构，构造简单，施工简单，其结构尺寸易于设计成系列化和标准化，有利于组织大规律预制生产，并用现代化的起重设备进行安装采用装配式的施工方法，可以大量节约模板支架木材，降低劳动强度，缩短工期，加快建桥速度。连续梁桥无断点，行车舒适，且由于支点负弯矩的存在，使跨中正弯矩值明显减少，从而减少材料用量及结构自重。但是连续梁桥结构较复杂，且从桥梁建筑现代化的角度来衡量，钢筋混凝土连续梁桥逊色于简支梁桥。先简支后连续梁桥正发挥上述两种梁桥的特点，克服了它们的缺点，先简支后连续梁桥构造简单，施工简单，既可以组织大规模预制生产，节约模板支架，降低劳动强度，缩短工期，加快建桥速度，又可以去掉桥墩上的伸缩缝，增强结构的整体性和行车的舒适度，并且桥墩上由两排支座减少为一排，跨中弯矩也较少，减小了构件尺寸，节约了材料。图14连接结构示意图简支梁桥和先简支后连续梁桥的受力分析比较如图15（简支梁桥）图15（先简支后连续）受力分析比较示意图14结论从安全性来讲，三方案均能满足行车安全和通航要求，但是预应力混凝土先简支后连续梁桥的技术施工更加成熟，施工安全性能高。从功能性来讲，先简支后连续梁桥的行车条件好，比较平顺，且承载能力好。从经济性来讲，先简支后连续梁桥的使用设备少，钢材使用量相对较少，不像斜拉桥那样多，造假方面也较低。因为桥梁比选的几个主要标准中安全和经济放在首要位置，所以尽管斜拉桥更加漂亮，我还是选择外观不是那么耀眼但是安全性、舒适性和安全性更加好的预应力混凝土先简支后连续梁桥。第二章构造布置21构造尺寸及尺寸拟定1主梁高度预应力混凝土先简支后连续梁桥的主梁高度与其跨径比通常在1/151/25，标准设计中高跨比约在1/81/19综合考虑取梁高为2500MM。2主梁截面细部尺寸T梁翼板的厚度主要取决于桥面板承受车轮局部荷载的要求还应考虑能否满足主梁受弯时上翼板受压的强度要求，本设计预制T梁的翼板厚度为100MM，翼板根部加厚到540MM。如图21图21主梁尺寸图22主梁毛截面几何特性计算将主梁跨中截面划分成五个规则图形如图22图22主梁跨中截面分块图截面形心至上缘的距离为ABYIS/式中AI分块面积YI分块面积的形心至上缘的距离分块面积对上缘的静矩为ISIIIYDS分块面积对截面形心惯矩为2IXAI分块面积的惯矩3II61IBH三角形矩形主梁跨中截面的主界面的几何特性如表21所示表21主梁跨中截面的主截面的几何特性分块名称分块面积AIYI分块面积对上缘的静矩DIYSYI翼板1540577001167三角承托61612778232109腹板352898345744237下三角540186100440643马蹄29162236502681013938011119752分块面积对截面形心的惯性矩分块面积的惯矩2097300013000731900044001982000112940002233000270002992300070900062430000120474000IIIIX88700000CM4YS1313CMYX1187CM23检验截面效率指标（05）截面重心至上核心点的距离CMYAIKXS679截面重心至下核心点的距离CYISX02截面效率指标5067HKXS由以上结果可以得出，所取数据合理第三章行车道板的计算31由于宽跨比大于2，故可按单向板计算311永久作用主梁架设完毕时桥面板可看成77CM长的单向悬臂板如图31A）B）C）D）图31桥面板示意图计算悬臂根部一期永久作用效应为弯矩MKNMG9170652082137026151剪力V76580成桥后如图31（B）为现浇部分悬臂板自重MKNG6211为人行栏重力，计算二期永久作用效应如下57弯矩MKNM837041572401402剪力VG8576总永久作用效应弯矩MKNG748391021剪力KNVG8021467821312可变作用在边梁悬臂板处，只作用有人群，荷载为弯矩0RM剪力RV313承载能力极限状态作用基本组合按桥规416条KNVVMMMRGD9624180421032两相邻翼缘板计算对于梁肋间的行车道板，在桥面现浇部分完成后，行车道板实质上是一个支承在一系列弹性支承上的多跨连续板，实际受力复杂，对于弯矩，先计算出一个跨度相同的简支板在永久作用和活载作用下的跨中弯矩，再乘以偏安全的经验系数加以修正，以求0M得支点处和跨中截面的设计弯矩。弯矩修正系数可视为板厚T与梁肋高度H的比值来选用。本例中，即主梁抗扭能力较大，取跨中弯矩；支418932501HT05MC点弯矩。对于剪力，可不考虑板和主梁的弹性固结作用，认为简支板的支点7MS剪力即为连续板的支点剪力。可分别计算连续板的跨中和支点作用效应值。321永久作用（A）主梁架设完毕时桥面板可看成89CM长的悬臂单向板，其根部一期永久作用效应为弯矩MKNMG91701剪力V682（B）成桥后先计算简支板的跨中弯矩和支点剪力值。根据公预规412条，梁肋间的板，其计算跨径按下列规定取用计算弯矩时，但不大于，本例L202015217MTL0BL0计算剪力时，ML21,本例式中L板的计算跨径L0板的净跨径T板的厚度B梁肋宽度计算图示如下图32图32简支板二期永久作用计算图示图32中，为现浇部分桥面的自重，MKNG/621是二期永久作用，包括10CM的沥青面层。/123002计算得到简支跨中二期永久作用弯矩及支点二期永久作用剪力为MKNMG472135420764524762KNV752310（3）总永久作用效应综上所述，支点断面永久作用弯矩为MKNMSG827042910支点断面永久作用剪力为KNVSG536723682跨中断面永久作用弯矩为MC450C可变作用根据桥规431条，桥梁结构局部加载时，汽车荷载采用车俩荷载，根据桥规表4312，后轮着地宽度B，及长度A，为A02M，B06M，平行于板的跨径方向的荷载分布宽度MHB840126021车轮在板的跨径中部时，垂直于板的跨径方向的荷载分布宽度，取A145M，此时两个后轮的有效分布宽度发生LMLA531重叠，应求两个车轮荷载的有效分布宽度A14514285M，折合成一个荷载的有效分布宽度AA/21425M车轮在板的支承处时垂直于板的跨径方向荷载的有效分布宽度MTHA59021车轮在板的支承附近，距支点距离为X时，垂直于板的跨径方向荷载的有效分布宽度，A的分布见图33XTHA259021将加重车后轮作用于板的中央，求得简支板跨中最大可变作用（汽车）的弯矩为MKNBLPUMOP78计算支点剪力时，可变作用必须尽量靠近梁肋边缘布置。考虑了相应的有效工作宽度后，每米板宽承受的分布荷载如图34所示，图34每米板宽承受的分布荷载示意图剪力VSP的计算公式为14321YAYAUVSP其中A1A3P/2A4912KN,KNAP8172,90,7,121YYAUSP,VS438904由此可得到连续板可变作用效应；支点截面弯矩MKNMOPSP5197支点截面剪力VS41跨中截面弯矩MCP05MOP1395D作用效应组合按桥规416条进行承载能力极限作用效应基本组合支点断面弯矩MKNSPSG72630412支点断面剪力VSS8跨中截面弯矩MCPCG133截面设计、配筋与承载力验算悬臂板及连续板支点采用相同的抗弯钢筋，故只需按其中最不利荷载效应配筋，即MD30726KN/M，其高度为H18CM，净保护层A3CM，若选用12钢筋，则有效高度H0为，按公预规522条MDA14325020XHBFMRCDX975验算BH0056014325008M000975M按公预规522条28CMFASDCS查有关板宽1M内钢筋截面与距离表，当选用12钢筋时，需要钢筋间距为14CM，此时所提供的钢筋面积为，由于此处钢筋保护层与试算22,8708CACSS值相同，实际配筋面积又大于计算面积，则其承载力肯定大于作用效应，故承载力验算可以略。连续板跨中截面处的抗弯钢筋计算同上，计算结果需在板的下缘配置钢筋间距为15CM的12钢筋，为使施工简便，取板上下缘筋相同，均为12150MM，配筋布置如图35所示图35配筋布置图按公预规529条规定，矩形截面受弯构件的截面尺寸应符合下列要求，即KNFBHVRKCUD591610530满足抗剪最小尺寸要求87按公预规5210条，即时不需要进行斜截OTDDBHFVR230KNVRD0713面抗剪强度计算，仅按构造要求配置钢筋。根据公预规925条，板内应设置垂直于主钢筋的分布钢筋，直径不应小于8MM，间距不应大于200MM，因此本例中分布钢筋用8200MM。第4章主梁作用效应计算41本桥采用的是先简支后连续的施工方法，施工步骤为1主梁预制阶段，待混凝土达到设计强度的90，后张拉正弯矩区预应力钢束，并压注水泥浆，再将各跨预制安装到位，形成由临时支座支撑的简支体系。2第二阶段施工，先浇注两跨之间接头处的混凝土，待达到设计强度后张拉负弯矩区预应力钢束，压注水泥浆。3第三阶段施工，拆除全部临时支座，主梁支撑在永久支座上，完成体系转换，再换成主梁横向现浇湿接缝，最终形成三跨连续梁的空间结构体系。4完成护栏和桥面铺装的施工。42车道荷载计算车道荷载计算图示如图41图41车道荷载示意图根据公路桥涵设计通用规范431规定，公路级车道荷载的均布荷载标准值为，当桥梁计算跨径在550M之间时，PK值用直线内插法计算MKNQK/510KNP3165836843活载内力计算431横向分布系数的计算1计算主梁抗弯、抗扭惯性矩本桥在跨度内设有横隔梁，具有强大的横向连接刚性，且承重结构的长宽比为，故可按偏心压力法来绘制横向影响线并计算横向分布系数MC。2896173BL主梁抗弯惯矩的计算翼缘板换算平均高度CMH14280截面重心距板顶面的距离AX为（如图42）图42主梁截面尺寸CMAX7861250418782主梁抗弯惯矩为423235CM4376886750218501472）（）（）（）（I主梁抗扭惯矩按式，查表42得31IMITTBI表42矩形截面抗扭刚度系数T/B10908070605C014101550171018902090229T/B0403020101C025027029103121/3对于翼板，得C11/306172/BT梁肋得C203110867/2BT则4336901CMIT2计算抗扭修正系数表43N主梁数4567（与主梁根数有关）1067104210281021由上表得N7时，1021，并取G04E95012BLEIGT3计算荷载横向分布系数（1）桥面宽度【142M05M（防撞栏）132（行车道）05（防撞栏）】根据公路桥涵设计通用规范（JTGD602004）中第431条第七款规定适宜双向双车道，本桥各根主梁横截面相同，主梁N7，梁间距为196M，则227625423512410MAAAI对于1号边主梁考虑抗扭修正后的横向影响线竖值为453012NIA771219NI设影响线零点离1号梁的距离为，则1X170846531X解得M1号梁的横向分布影响线如图43，并在其上按横向最不利布载图431号梁横向分布影响线1号梁的横向分布系数为汽车荷载580214321QQQCQXXM2号梁的横向分布影响线如图44图442号梁荷载横向分布影响线对于2号梁中主梁考虑抗扭修正后的横向影响线竖值为345601122NIA12727NI设影响线零点离1号梁轴线的距离为，则2X0684135022X解得M2车辆荷载56820470158106432570314021QCQM对于3号中主梁考虑抗扭修正后的横向影响线竖值为41068971231NIA340685973设影响线零点离1号梁轴线的距离为X3，则MXX981303984162403解得3号梁的横向分布影响线如图45图453号梁横向分布影响线车辆荷载对54206071320158702941021NQMCQ于4号梁考虑抗扭修正后的横向影响线竖值为31241NIA401241NI4号梁的横向分布影响线如图46图464号梁横向分布影响线车辆荷载54021NQMCQ44冲击系数计算根据公路桥涵设计通用规范4325规定冲击系数U可按下式计算当时，U005HZF51当15HZF14HZ时，U0176LNF00157当14HZF时，U045F结构基频根据公路桥涵设计通用规范连续梁桥；CLMEIF2613CMEILF226513量结构跨中处单位长度质）结构跨中截面惯性矩（）结构材料弹性模量（结构计算跨径C42MN/EIL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F1连续梁桥引起的负弯矩效应时采用F2，MKGMINECC/42610/982694,740,/10453349015796LN1702846235571210222UHZFLF根据本桥的基频，可计算出汽车荷载的冲击系数计算正弯矩时511U计算负弯矩时3492按桥规431条，当车道大于两车道时，需进行车道折减，三车道折减22，四车道折减33，但折减后的值不得小于两车道折减时的结果45内力计算在内力计算中，本设计对于荷载横向分布系数沿桥跨的变化，取值时作如下考虑支点处取M0，跨中处取MC，MC从第一根内横隔梁起向M0直线过渡（1）计算跨中截面的最大弯矩和最大剪力可按计算式直接加载求得跨中截面的内力；1ICQKPKCQQWMYUS当计算各截面的最大弯矩或剪力时影响线上最大坐标值积影响线上同号区段的面车道集中荷载标准值标准值均布荷载条公路一级车道荷载的根据桥规车道均布荷载标准值；的弯矩或剪力所求截面汽车标准荷载Y105KN/MQ431KKKPKCQQPS（2）支点的荷载横向分布系数M0（杠杆原理法）支点的荷载横向分布系数计算如下图48所示图48支点的荷载横向分布系数计算图按杠杆原理法绘制荷载横向影响线并进行布载，则可变作用横向分布系数计算如下1号梁4021QOQNM2号梁63号梁540OQM4号梁6（3）荷载横向分布系数汇总如下表46表46荷载横向分布系数汇总边1号梁2号梁3号梁4号梁作用类别MCM0MCM0MCM0MCM0汽车荷载058040568206105542054054066546温度效应计算桥梁结构由于梯度温度引起的效应时，可采用图49所示竖向温度梯度曲线，其桥面板表面最高温度下规定见公路桥涵设计通用规范表43103对于混凝土结构当梁高H小于400MM时，图中AH100MM；梁高H等于或大于400MM时，A300MM。图示中的T为混凝土桥面板的厚度（MM）故正温度T114，T255负温度T17，T2275年平均温度变化为25图49竖向温度梯度47施工方法先简支后连续施工，先预制T梁，待主跨架设完毕以后墩顶的连续钢束由边跨合拢到跨中合拢，横向由两边向中间合拢。支座强迫位移公路级中支座可能下沉5MM，收缩徐变1000天。第五章作用效应组合51作用组合概况根据公路桥涵设计通用规范411规定作用分类公路桥涵设计采用的作用分为永久作用、可变作用和偶然作用三类。结构重力、收缩徐变荷载、变位等为永久作用；温度荷载、汽车荷载、人群荷载、升温温差、降温温差等为可变作用。地震作用、撞击作用等为偶然作用。412公路桥涵设计时，对不同作用采用不同的代表值。（1）永久作用采用标准值作为代表值；（2）可变作用应根据不同的极限状态分别采用标准值、频遇值或准永久值作为其代表值。承载能力极限状态设计按弹性阶段计算结构强度时，应采用标准值作为可变作用的代表值；正常使用极限状态按短期效应组合设计时，应采用频遇值作为可变作用代表值，按长期效应组合设计时，应采用准永久值作为可变作用代表值。（3）偶然作用取其标准值作为代表值。413作用代表值按下列规定取用（1）永久作用的标准值，对于结构自重可以按结构构件设计尺寸与材料重力密度计算确定；（2）可变作用标准值按公路桥涵设计通用规范规定采用；可变作用频遇值为可变作用标准值乘以频遇值系数1，可变作用准永久值为可变终于标准值乘以准永久值系数2；（3）偶然作用应根据调查、实验资料，结合工程经验确定其标准值。414作用设计值规定为作用标准值乘以相应的作用分项系数。415公路桥涵结构设计应考虑结构上可能同时出现的作用，按承载能力极限状态和正常使用极限状态进行作用效应组合，取其最不利效应组合进行设计（1）只有在结构上可能同时出现的作用，才能进行其效应的组合。当结构或结构构件需要做不同受力方向的验算时，则应以不同方向的最不利的作用效应进行组合。（20当可变作用的出现对结构或结构构件产生有利影响时，该作用不应参与组合。实际不可能同时出现的作用或同时参与组合概率很小的作用，按图311规定不考虑其作用效应组合。（3）施工阶段作用效应的组合，应按设计需要及结构所处条件而定，结构上的施工人员和施工机具设备均应作为临时荷载加以考虑。组合式桥梁，当把底梁作为施工支撑时，作用效应应宜分两个阶段组合，底梁受荷为第一阶段，组合梁受荷为第二阶段。（4）多个偶然作用不同时参与组合。52承载能力极限状态设计基本组合依据规范D602004416；永久作用的设计值效应与可变作用设计值效应相组合，组合表达式2110NJQJDCDQMIGIUDJKJCKIKISSRRR式中R0结构重要性系数，按结构的安全等级采用；R011RGI12取不利荷载情况RQI14为汽车荷载的分项系数RQJ07取人群荷载与变化效应（此处由于温度作用会减少最大弯矩，故在计算最大弯矩时不用）SUD为承载能力极限状态下作用基本组合SQIK，SQID为第I个永久作用效应的标准值和设计值SQ1K，SQ1D为汽车荷载的标准值和设计值SQJK，SQJD为除汽车荷载，风荷载外的其他第J个可变作用效应标准值选取三截面进行验算分别选取1/4，跨中，零号块截面进行验算A、1/4截面（取10号截面计算）依据桥梁博士运算的结果，可以得到各弯矩图结构重力M13850KNM汽车荷载M2MAX1890KNMM2MIN246KNM人群荷载M3MAX0M3MIN0变位弯矩M410M420非线性温度荷载M51191KNMM520进行组合，求得最不利的最大，最小弯矩即MKNMMUM4968037021142MIN3AX341MAX2MAX25052INININ而桥梁博士计算结果为MMAX8460KNMMMIN3520KNM由此可以看出两者相差不大，数据合格。B、取跨行中截面（20号截面）可得数据M14890KNMM2MAX2430KNMM2MIN520KNMM31MAX0M32MAX0M410M420M51404KNMM520基本组合MKNM0421677041215MAX32MAX31AX2MAXKN6897052IN桥梁博士数据为KNM4MINAXC零号块截面（41号截面）M112500KNMM2MAX370KNMM2MIN1940KNMM3MAX0M3MIN0M4MAX0M4MIN0M51850KNMM520M610M620得到基本组合MKNM57241670124152MAX3MAX90821IN根据桥梁博士得到的数据；与计算相差不大，所以应符合MKNM853027MINAX（2）、正常使用极限状态设计1长期效应组合永久作用标准值应与可变作用永久值效应相组合表达式为QJKNJMIGIKLDSS121式中SLD作用长期效应组合设计值2J第J个可变作用效应的频遇值系数0807504042222温度梯度作用风荷载人群荷载汽车荷载2短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组合表达式为QJKNJMIGIKSDSS121其中汽车荷载107风荷载1075人群荷载110温度梯度1083长期作用取10、20、41号截面复核，依照前面所给数据10号截面MKNMM853280401651MAX31AX2MAX42IN2ININ20号截面KN269180406251MAX3AX2MAXMMM354IN2ININ41号截面KN28080401651MAX31AX2MAX354INININ利用桥梁博士得到数据如下最大值最小值10号截面5320367020号截面6910453041号截面28405140将两种结果进行比较，可以看出相差较小，应符合4短期效应取前面数据进行校核10号截面MKNMM84758070615MAX3AX21MAX32INININ20号截面KN6185807051MAX3AX21MAXMMM422INININ41号截面KN9518070615MAX3AX21MAX42INININ由桥梁博士说得到的数据最大值最小值10号截面212042520号截面285035441号截面3390903说得两种结果进行对比不难看出两者相差较小，符合要求。将计算结果与桥梁博士说得结果列成表51如下基本组合MAX8093496610467004224165722基本组合MIN3385266643907636882009704桥博结果MAX8460110002270桥博结果MIN352040708530偏差MAX004332004845006457偏差MIN003828003989003857短期组合MAX532586914228402短期组合MIN3634388384434235654803518桥博结果MAX532069102840桥博结果MIN367045305140偏差MAX000109000061000007偏差MIN000970002114006622长期组合MAX475886185229512长期组合MIN3751646824556桥博结果MAX475061902950桥博结果MIN375046804560偏差MAX000185000078000041偏差MIN000043000043000088由表格可看出，两者结果相差不超过5，故手算验算正确通过。第六章预应力钢束计算及配束61预应力钢筋的计算原则公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计预规JTGD622004中明确规定预应力钢筋混凝土梁应满足正常使用阶段和承载能力极限状态的正截面强度要求。62按照正常使用极限状态下的应力要求计算公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计预规（JTGD622004）规定，预应力混凝土梁在预加力和使用荷载作用下的盈利状态应该满足的基本条件是截面上、下缘不产生拉应力和截面上、下缘混凝土不会被压碎。写成计算式为对于截面上缘（61）0MINY上上WM（62）IY下下对于截面下缘（63）WYAX上上（64）YM下下WM式中、由预应力在截面上下缘产生的应力；上Y下Y、截面上、下缘抗弯模量；上W下混凝土弯压应力极限值，在此可以取，为混凝土轴心WCKWF50抗压强度标准值。MMAX、MMIN荷载最不利组合时计算截面的内力，当为正弯矩时取正值；当为负弯矩时取负值。可以分为三种情况讨论截面配筋621截面上下缘均配筋时（65）上下下下上上上上上WAENENY（66）下下下下下上上上下Y由于（67）YFN上上N（68）下下将（67）（68）带入（65）（66）可以得到（69）（610）（69）（）（）（下上下上下下上下下上下上上EEFNYYYKA（610）（）（）（下上下上上上下上上下上下下FYYY式中、上缘预应力钢筋重心与下缘预应力钢筋重心距截面重上E下心距离A混凝土截面面积、截面上下缘预应力钢筋数量上N下每束预应力钢筋的截面积，取139MM2；YF预应力筋的永存应力可取05075估算；取1260MPACDFY将（61）（62）（63）（64）带入（69）（610）可以得到截面上下缘不会出现拉应力时截面上下缘的最小配筋量（611）（612）（）（）（）（）（下上下上下下上下上下上EEFNSMAXMINYMINKKMWMA（611）（612）（）（）（）（）（下上下上上上下上上上上下EEEFMINMAXYMINWAX以及得到截面上下缘不会被压碎时截面上下缘的最大配筋量（613）（614）（613）（）（）（）（）（下上下上下下上下下上下上EEFNSMINWMAXWYMAXKKWMWMA（614）（）（）（）（）（下上下上上上下上上上上下EEEFMAXWMINWYMAXX622当截面只在下缘布置力筋时下缘预应力钢筋在界面上、下缘产生的应力分别是（615）下下下下上WAENY（616）下下下下下Y将（67）（68）带入（615）（616）可以得到（617）（618）（617）下下下上上EFNYYKA（618）下上上下下FYY将（61）（62）（63）（64）带入（617）（618）将其带入可以到当上缘不出现拉应力时截面下缘所需的预应力钢筋数量（619）下上下上）（EFNXMINYSLKWMA下缘不出现拉应力时截面下缘所需的预应力钢筋数量（620）下上上下）（EFMAXYXLA上缘混凝土不被压碎时截面下缘所需的预应力钢筋数量（621）下上下上）（EFNMAXWYSKWMA下缘混凝土不被压碎时截面下缘所需的预应力钢筋数量（622）下上上下）（EFNXMINWYXKWMA623当截面中只在上缘布置力筋（623）上上上上上WAENY（624）上上上上下Y将（67）（68）带入（623）（624）可以得到（625）（626）（625）上下下上上EFNYYKA（626）上上上下下FYY将（61）（62）（63）（64）带入（625）（626）将其带入可以到当上缘不出现拉应力时截面上缘所需的预应力钢筋数量（627）上下下上）（EFNXMINYSLKWMA下缘不出现拉应力时截面上缘所需的预应力钢筋数量（628）下上上下）（EFMAXYXLA上缘混凝土不被压碎时截面上缘所需的预应力钢筋数量（629）上下下上）（EFNMAXWYSKWMA下缘混凝土不被压碎时截面上缘所需的预应力钢筋数量（630）下上上下）（EFXMINWYXA624上下缘预应力配筋的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（65）（66）为依据推导出配筋判别条件。对于（65），令N上0时，则得只在下缘配筋判别条件（631）（）（下下上下下上下上EEYYKK对于（66），令N下0时，则得只在下缘配筋判别条件（632）（）（上上下上上下上下YY63按承载能力极限要求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。1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。，（633）0XBXARNY，（634）M）（2H0PC解上两式得受压区高度（635）BRMHAC/2X00预应力筋数/B20ARNACY（636）BRHFNCYY式中预应力钢筋数量Y混凝土抗压设计强度；324MPAARA预应力钢筋抗拉设计强度值；1160MPAYY混凝土安全系数；10CCH0截面有效高度。2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。64手算预应力钢束配筋估算依照前文，选取10、20、41号截面进行验算，对应1/4截面、跨中截面、墩顶截面。641验算10号截面10号截面的参数如下所示Y上1313M，Y下1187M，A0938M2，IC0887M4，W上0675M3，W下0747M3，E上1213M，E下1087M，K上0796M，K下0720M。6411正常使用极限配筋估算正常使用极限配筋采用的弯矩为短期效应作用组合MMAX2120KNM，MMIN425KNM，依据（61）（62）（63）（64），可以得到629399KN，13040411KNMAX上YAX上Y16769KN，2838304KN下MIN下依据（631）（632）可以得到上下配筋判别，结果表示截面需要上下缘均配筋。MIN上Y根据公式（611）（612）（613）（614）可以得到上下缘配筋最大最小值0036）（）（）（）（）（下上下上下下上下上下上EEFNSMAXMINYMINKKMWMA6419）（）（）（）（）（下上下上上上下上上上上下EEEFMINMAXYMINKKWMWMANX34）（）（）（）（）（下上下上下下上下下上下上EEFSMINWMAXWYMAX72345）（）（）（）（）（下上下上上上下上上上上下EEEFMAXWMINWYMAXKKWMWMANX656桥梁博士输出的截面配筋面积为上缘面积1104M2，下缘面积38103M2换算为配筋根数为上缘072根，下缘2734根与手算进行对比，可以知道桥梁博士得到的数值在手算验算范围内，故验算完成。6412承载能力极限状态配筋估算承载能力极限状态下采用基本作用组合进行估算Y上1313M，Y下1187M，A0938M2，IC0887M4，W上0675M3，W下0747M3，E上1213M，E下1087M，K上0796M，K下0720M，H024M此时10号截面仅在下缘配筋根据（636）得到截面下缘配筋根数2831根/2R0ABRMHFBNACYY桥梁博士所给出的配筋面积为331103M2，换算根数为2381根。满足手算验算承载能力的要求。642验算20号截面20号截面的参数如下所示Y上1313M，Y下1187M，A0938M2，IC0887M4，W上0676M3，W下0747M3，E上1213M，E下1087M，K上0797M，K下0720M。6421正常使用极限配筋估算正常使用极限配筋采用的弯矩为短期效应作用组合MMAX2850KNM，MMIN354KNM，依据（61）（62）（63）（64），可以得到11981229KN，524016KNMAX上YIN上Y16673729KN，3813923KN下MI下依据（631）（632）可以得到上下配筋判别，结果表示截面需要上下缘均配筋。根据公式（611）（612）（613）（614）可以得到上下缘配筋最大最小值0620）（）（）（）（）（下上下上下下上下上下上EEFNSMAXMINYMINKKMWMA9132）（）（）（）（）（下上下上上上下上上上上下EEFINMAXYMINWX32）（）（）（）（）（下上下上下下上下下上下上EEFNSMINWMAXWYMAXKKMWMA43146）（）（）（）（）（下上下上上上下上上上上下EEEFMAXWMINWYMAXWAX495桥梁博士输出的截面配筋面积为上缘面积1104M2，下缘面积49103M2换算为配筋根数为上缘072根，下缘3525根与手算进行对比，可以知道桥梁博士得到的数值在手算验算范围内，故验算完成。6422承载能力极限状态配筋估算承载能力极限状态下采用基本作用组合进行估算Y上1313M，Y下1187M，A0938M2，IC0887M4，W上0676M3，W下