桥梁工程连续梁连续钢构毕业设计计算书及桥梁工程方案比选

第一章概述11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。本章简介其发展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。虽然跨径太大时并不总是用预应力结构比其它结构好，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。连续梁和悬臂梁作比较在恒载作用下，连续梁在支点处有负弯矩，由于负弯矩的卸载作用，跨中正弯矩显著减小，其弯矩与同跨悬臂梁相差不大；但是，在活载作用下，因主梁连续产生支点负弯矩对跨中正弯矩仍有卸载作用，其弯矩分布优于悬臂梁。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。目前，连续梁结构体系已经成为预应力混凝土桥梁的主要桥型之一。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。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。在我国，预应力混凝土连续梁虽然也在不断地发展，然而，想要在本世纪末赶超国际先进水平，就必须解决好下面几个课题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。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。另外，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标。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。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见连续刚构体系的技术经济指针较高。因此，从这个角度来看，连续刚构也是未来连续体系的发展方向。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。本次设计为7012570M预应力混凝土连续梁，桥宽为1225M，分为两幅，设计时只考虑单幅的设计。梁体采用单箱单室箱型截面，全梁共分80个单元，单元长度分别有46M、45M、4M、35M、2M、125M、075M。由于多跨连续梁桥的受力特点，支点附近承受较大的负弯矩，而跨中则承受正弯矩，则梁高采用变高度梁，按二次抛物线变化。这样不仅使梁体自重得以减轻，还增加了桥梁的美观效果。由于预应力混凝土连续梁桥为超静定结构，手算工作量比较大，且准确性难以保证，所以采用桥梁博士软件进行，这样不仅提高了效率，而且准确度也得以提高。12技术标准1、设计桥梁的桥位地型及地质图一份。2、设计荷载公路级3、桥面宽度2（05净112505）4、抗震烈度7级烈度设防5风荷载500PA6、通航要求无7、温度最高月平均温度34最低月平均温度3施工温度108纵坡2横坡210桥头引道填土高度4米13地质条件该处地质条件较好，地面上为黄土，再往下为碎石，再往下为中砂，再往下为粉砂岩。图11地形图14采用材料混凝土C50混凝土混凝土桥面铺装材料C40混凝土预应力钢筋270级钢绞线（1524）非预应力钢筋直径12MM的用级螺纹钢筋，直径12MM的用级光圆钢筋；锚具XM锚或OVM锚15采用规范JTGD602004公路桥涵设计通用规范JTJ02285公路砖石及混凝土桥涵设计规范JTGD622004公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范JTGD622004公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范第二章方案比选21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。22比选标准在我国，安全、经济、适用、美观是桥梁设计中的主要考虑因素，安全尤为重要。23设计方案231设计方案一变截面预应力混凝土连续梁桥（桥型布置图见第三章）（1）孔径布置70M125M70M，全长265M，宽25M，分两幅布置。箱梁根部梁高65M，跨中梁高3M，从一号块到跨中按二次抛物线变化。由桥面设有2的横坡，2的纵坡，其中中间标高高于两侧标高。（2）主梁结构构造上部结构为变截面箱梁。采用双幅分离的的单箱单室形式。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。（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摩擦桩，桥墩为柱式墩。（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。232设计方案二中承式拱桥图21中承式拱桥立面图1）孔径布置跨径50M170M50M，全长270M。桥面设有2的纵坡，护栏采用金属制桥梁护栏。（2）结构构造主桥采用劲性骨架钢管混凝土结构，主跨170M，拱圈高425M，矢跨比为1/4，主梁采用单箱双室。拱肋截面形式采用四肢拱肋形式，这种形式强度高、质量轻、塑性好、耐疲劳。钢管采用16MN钢，即可采用成品无缝钢管，也可由钢板卷制加工而成。横撑钢管采用D6012MM与D8012MM钢管。（3）主梁施工主梁采用加劲骨架下的挂篮现浇施工。（4）下部构造全桥基础均采用钻孔灌注摩擦桩。（5）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。233设计方案三双塔三跨式斜拉桥图22双塔斜拉桥立面图（1）孔径布置跨径475M170M475M，全长265M。桥面设有2纵坡。主梁为连续体系，两侧边跨设有辅助墩。（2）结构构造桥塔采用混凝土浇筑，采用H形桥塔，高63M，塔墩固接，塔梁间为半漂浮体系。主桥采用钢箱梁，单箱三室，内设U形肋、加劲肋。拉索采用双索面扇形布置，类型为PE防护的平行钢丝索。（3）下部结构基础采用钻孔灌注群桩基础。（4）施工方案主梁采用顶推施工，桥塔采用整体模板逐段提升法，拉索采用分步牵引法安装。24方案比选（1）根据设计构思宗旨，桥型方案应满足结构新颖、受力合理、技术可靠、施工方便、造价合理的原则。以上三种方案基本都满足着一要求。（2）方案一的预应力混凝土连续梁桥与方案二的拱桥、方案三的斜拉桥相比，具有很多优点1预应力混凝土结构，由于能够充分利用高强度材料（高强度混凝土、高强度钢筋），所以构件截面小，自重弯矩占总弯矩的比例大大下降，桥梁的跨越能力得到提高。2与钢筋混凝土梁桥相比，一般可以节省钢材3040，跨径愈大，节省愈多。3全预应力混凝土梁在使用荷载下不出现裂缝，即使部分预应力混凝土梁在常遇荷载下也无裂缝，鉴于全截面参加工作，梁的刚度就比通常开裂的钢筋混凝土梁要大。因此，预应力梁可显著减少建筑高度，使大跨径桥梁做得轻柔美观。由于能消除裂缝，这就扩大了对多种桥型的适应性，并提高了结构的耐久性。4预应力技术的采用，不但使钢桥采用的一些施工方法，如悬臂拼装、顶推法和旋转施工法在预应力混凝土梁桥中得到新的发展与应用，而且为现代预制装配式结构提供了最有效的接合和拼装手段。根据需要可在结构纵、横和竖向任意分段，施加预应力，即可集成理想的整体。此外还发展了逐段或逐孔现浇施工方法。5预应力混凝土连续梁桥结构受力性能好、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。在恒载作用下，连续梁在支点处有负弯矩，由于负弯矩的卸载作用，跨中正弯矩显著减小。6造价低。25方案确定综上所述，根据安全、经济、适用、美观的原则，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。第三章预应力混凝土连续梁桥总体布置31桥型布置本设计推荐方案采用三跨一联预应力混凝土变截面连续梁结构，桥全长265M。311孔径布置连续梁跨径布置一般以采用不等跨形式。以三跨连续梁为例，若为三孔等跨连续梁，其中孔跨中活载正弯矩与活载负弯矩的绝对值之和（即弯矩变化峰值）与同跨简支梁弯矩相同。如果减小边跨长度，则边跨和中跨的跨中弯矩都将减小。一般边跨长度可取为中跨长度的（0508）倍，这样可使中跨跨中弯矩不致产生异号弯矩。由于某些因素的影响，连续梁的分跨问题不能够按最理想的跨长来选择，以致有些跨度过长，有些跨度过短，这时可根据不同情况灵活处理。例如，对于城市桥梁或跨线桥，有时为了增大中跨跨径，使边跨跨长与中跨跨长之比小于或等于03，此时边跨端支点上将出现较大的负应力，为此就要设计专门的能抵抗拉力的支座，或者在跨端部分设置巨大的平衡重来消除负应力。从结构受力性能分析，等跨连续梁要比不等跨的连续梁差一些。但在某些条件下，特别由于施工工艺要求，也需要采用等跨布置，例如，当桥梁总长度很大，设计者决定采用顶推或先简支后连续梁施工方法时，则等跨结构受力性能较差所带来的欠缺完全可以从施工经济效益的提高而得到补偿。所以跨湖、过海湾的长桥多采用等跨连续梁的布置。本设计推荐方案根据任务书要求以及桥址地形、地质与水文条件，通航要求等确定为70M125M70M的形式。312桥梁截面形式（1）桥梁立面图从预应力混凝土连续梁桥的受力特点来分析，连续梁的立面应采取变高度的布置为宜。连续梁在恒、活载作用下，支点截面的负弯矩往往大于跨中正弯矩，因此采用变高度梁能较好的符合梁的内力分布规律。同时，采用悬臂法施工的连续梁，变高度梁又与施工时的内力状况相吻合。另外，变高度梁使梁体外形和谐，节省材料并增大桥下净空。所以从已建桥梁统计资料分析，跨径大于100M的预应力混凝土连续梁桥有90以上是选用变高度梁。再者在恒、活载作用下，支点截面将出现较大的负弯矩，从绝对值来看，支点截面的负弯矩往往大于跨中截面的正弯矩，因此，采用变高度梁能较好地符合梁的内力分布规律，另外，变高度梁使梁体外形和谐，节省材料并增大桥下净空。图31推荐方案连续梁桥立面图变高度与等高度相比较，等高度梁的缺点是在支点上不能利用增加梁高而只能增加预应力束筋用量来抵抗较大的负弯矩，材料用量多。综上所述，推荐方案采用的是变截面预应力连续梁桥，其中箱梁根部梁高65M，跨中梁高3M。梁截面采用二次抛物线形，二次抛物线的变化规律与连续梁的弯矩变化规律基本相近。图32箱梁截面（2）桥梁横截梁式桥横截面的设计主要是确定横截面布置形式，包括主梁截面形式、主梁间距、主梁各部尺寸；它与梁式桥体系在立面上布置、建筑高度、施工方法、美观要求以及经济用料等等因素都有关系。在目前已建成的大跨径预应力混凝土梁桥中，当梁桥的跨径继续增大超过60M后，箱形截面是最适宜的横截面型式。箱型截面还有如下优点这种闭合薄壁截面抗扭刚度很大，对于采用悬臂施工的桥梁尤为有利。同时，因其顶板和底板都有较大的面积，所以能有效的抵抗正、负弯矩，并满足配筋要求。箱形截面亦具有良好的动力特性。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。从对箱形截面的受力状态分析表明，单箱单室截面受力明确，施工方便，节省材料用量。一般常用在桥宽14M左右的范围。综上所述，根据任务书设计要求本推荐桥型方案横截面采用的是单箱单室的箱型截面。如上图顶板厚度取30CM；跨中处底板厚35CM，支点处底板厚为70CM,中间底板板厚成二次抛物线性变化；跨中处腹板厚度采用50CM，支点处腹板采用75CM，中间腹板厚度采用二次抛物线性变化。（3）桥梁的梁高连续梁在支点和跨中的梁估算值根据已建成桥梁的资料分析，梁高可按下表采用桥型支点梁高M跨中梁高M等高度连续梁H1/151/30L常用1/181/20L变高度折线形连续梁H1/161/20LH1/221/28L变高度曲线形连续梁H1/161/20LH1/301/50L根据以上估算值，本推荐方案取得支点处梁高为65M，跨中梁高为3M。313桥梁细部尺寸（1）顶板与底板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。除承受竖向荷载外，还承受轴向拉、压荷载。竖向荷载是指自重、桥面活载和施工荷载。轴向荷载是指桥跨方向上，恒、活载转换过来的轴向力以及纵向和横向的预应力荷载。因此，顶板、底板除按板的构造要求决定厚度之外，还要按桥跨方向上总弯矩决定其厚度。箱梁根部底板厚度箱梁底板厚度随箱梁负弯矩的增大而逐渐加厚至墩顶，以适应受压要求。底板除须符合使用阶段的受压要求外，在破坏阶段还宜使中和轴保持在底板以内，并有适当的富裕。一般约为墩顶梁高的1/101/12，或按以下推荐公式选用墩上底板厚度参数式中墩上底板厚度参数墩上梁高桥面宽度箱梁底板混凝土面积。最大跨径。箱梁跨中底板厚度一般按构造选定，若不配预应力筋，厚度可取1518CM，当跨度较大，跨中正弯矩较大，需要配置一定数量的钢束或钢筋时，厚度可取2025CM。当设有横向预应力筋时，顶板厚度须足够布置预应力筋的套管并留有混凝土的注入间隙。在结构设计时，尽可能用长悬臂或利用横向坡度和弯折预应力筋以调整板中横向弯矩。本推荐设计方案底板由支点处以二次抛物线的形式向跨中变化。底板在支点处厚70CM，在跨中厚35CM。顶板厚30CM。（2）腹板腹板的功能是承受截面的剪应力和主拉应力。在预应力梁中，因为弯束对外剪力的抵消作用，所以剪应力和主拉应力的值比较小，腹板不必设得太大；同时，腹板的最小厚度应考虑力筋的布置和混凝土浇筑要求，其设计经验为（1）腹板内无预应力筋时，采用200MM。（2）腹板内有预应力筋管道时，采用250300MM。（3）腹板内有锚头时，采用250300MM。大跨度预应力混凝土箱梁桥，腹板厚度可从跨中逐步向支点加宽，以承受支点处较大的剪力，一般采用300600MM，甚至可达到1M左右。腹板厚度也可按以下推荐公式选定。墩上腹板厚度参数式中墩上腹板厚度；墩上腹板厚度总和。箱梁跨中梁高。跨中腹板厚度参数式中箱梁跨中腹板厚度箱梁跨中腹板厚度总和。箱梁跨中梁高。本推荐设计方案支座处腹板厚取75CM，跨中腹板厚取50CM。中间腹板厚度变化段位于10号节段。314桥面铺装桥面铺装根据桥梁工程（上）选用10CM厚的防水混凝土沥青作为铺装层。桥面横坡根据规范规定为1530,取20,该坡度由箱梁顶板坡度控制。315桥梁下部结构全桥基础均采用钻孔灌注摩擦桩，桥墩为缘端型实体墩。316本桥使用材料（1）使用混凝土箱梁采用50号混凝土，墩身采用40号混凝土，承台耳背墙、防撞护栏、采用30号混凝土。（2）使用钢材纵、横向预应力采用ASTMA41692270级钢绞线，标准强度为1860MPA，直径为1524MM，面积139MM2,弹性模量为19105MPA，采用OVM锚具。带肋钢筋应符合钢筋混凝土用热轧带肋钢筋GB149991的规定、光圆钢筋应符合钢筋混凝土用热轧光圆钢筋GB149991的规定。非预应力钢筋直径12MM的用级螺纹钢筋，直径12MM的用级光圆钢筋。（3）伸缩缝伸缩缝采用HXC80A定型产品。（4）桥梁支座使用单向活动和双向活动盆式支座。第四章荷载内力计算41全桥结构单元的划分411划分单元原则划分单元应考虑梁的跨径、截面变化、施工方法、预应力布置等因素，单元分的越细计算的内力就越精确，一般遵从以下原则1构件的起点和终点以及变截面处2不同构件的交点或同一构件的折点处3施工分界线处4边界或支承处5所关心截面处412桥梁具体单元划分本桥全长265米，全梁共分80个单元，最小的单元长度075米，最长的单元长度46米，本推荐方案桥型单元划分为2M45M2M546M54M435M25M075M2125M075M25M435M54M546M21M546M54M435M25M075M2125M075M25M435M54M546M2M45M2M。图41全桥单元划分示意图42全桥施工节段划分421桥梁划分施工分段原则有利于结构的整体性，尽量利用伸缩缝或沉降缝、在平面上有变化处以及留茬而不影响质量处。分段应尽量使各段工程量大致相等，以便于施工组织节奏流畅，使施工均衡。施工段数应与主要施工过程相协调，以主导施工为主形成工艺组合。工艺组合数应等于或小于施工段数。分段的大小要与劳动组织相适当，有足够的工作面。422施工分段划分全桥分段为80个单元。全桥整体采用悬臂节段浇筑施工法，两端桥台附近单元处使用整体现浇法，跨中和边跨合龙段均为预留2M现浇段，合拢的顺序是先边跨后中跨。具体施工分段如下第一施工段浇筑墩顶0号块部分的1924和5762单元。第二施工段悬浇1号块部分的18、25、56、63单元。第三施工段悬浇2号块部分的17、26、55、64单元。第四施工段悬浇3号块部分的16、27、54、65单元。第五施工段悬浇4号块部分的15、28、53、66单元。第六施工段悬浇5号块部分的14、29、52、67单元。第七施工段悬浇6号块部分的13、30、51、68单元。第八施工段悬浇7号块部分的12、31、50、69单元。第九施工段悬浇8号块部分的11、32、49、70单元。第十施工段悬浇9号块部分的10、33、48、71单元。第十一施工段悬浇10号块部分的9、34、47、72单元。第十二施工段悬浇11号块部分的8、35、46、73单元。第十三施工段悬浇12号块部分的7、36、45、74单元。第十四施工段悬浇13号块部分的6、37、44、75单元。第十五施工段悬浇14号块部分的5、38、43、76单元。第十六施工段边跨支架现浇部分的13、7880单元。第十七施工段边跨合拢4、77单元。第十七施工段中跨合龙部分的3942单元。图42边跨施工节段划分图431/2中跨施工节段划分43主梁内力计算根据梁跨结构纵断面的布置，并通过对移动荷载作用最不利位置，确定控制截面的内力，然后进行内力组合，画出内力包络图。431恒载内力计算（1）第一期恒载结构自重，包括混凝土、预应力钢筋的重量。（2）第二期恒载包括桥面系荷载432悬臂浇筑阶段内力浇筑14号梁单元，拼装挂蓝，悬臂浇注各箱梁梁段并张拉相应顶板纵向预应力束，悬臂浇注结束时全桥的最大悬臂阶段恒载内力最大悬臂阶段累计内力表单元位置轴向KN剪力ZKN扭矩KNM弯矩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（A）弯矩图（B）剪力图C轴力图图44最大悬臂浇筑阶段内力图433边跨合拢阶段内力安装排架并按施工要求进行预压，现浇边跨等高粱段，达到强度要求后，浇注边跨合龙段，张拉边跨顶、底板纵向预应力束。此时全桥恒载内力边跨合龙阶段累计内力表单元位置轴向KN剪力ZKN弯矩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（A）弯矩图（B）剪力图（C）轴力图图45边跨合龙阶段累计内力图434中跨合拢阶段内力拼装中跨合龙吊架，焊接合龙段骨架，绑扎合龙段钢筋，浇注中跨合龙段，张拉中跨底板纵向预应力束和剩余次中跨底板纵向预应力束。中跨合龙完成后的全桥恒载内力中跨合拢阶段累计内力表单元位置轴向KN剪力ZKN弯矩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（A）弯矩图（B）剪力图（C）轴力图图46中跨合拢阶段累计内力图435桥面铺装阶段内力桥面铺装、等桥面系安装完毕大桥建成后的全桥恒载内力桥面铺装阶段累计内力表单元位置轴向KN剪力ZKN弯矩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（A）弯矩图（B）剪力图（C）轴力图图47桥面铺装阶段累计内力图436支座位移引起的内力计算方法及结果由于各个支座处的竖向支座反力和地质条件的不同引起支座的不均匀沉降，连续体系是一种对支座不均匀沉降特别敏感的结构，所以由它引起的内力是构成内力的重要组成部分按矩阵位移法求解支座沉降次内力。在桥梁设计中，支座沉降工况的选取是应慎重考虑的问题。一般应综合考虑桥址处的地质、水文等情况，根据已建桥梁的设计经验来定。有时需选取几种沉降工况计算，这样就存在一个工况组合的问题。程序一般对每一个截面挑最不利的工况内力值作为沉降次内力。具体计算方法是三跨连续梁的四个支点中的每个支点分别下沉5MM其余的支点不动，所得到的内力进行叠加，取最不利的内力范围。44活载内力计算（1）影响线的计算将单位荷载P1作用在各桥面的节点上，求得结构的变形及内力，可得位移影响线和内力影响线。（2）汽车加载挂车、履带车全桥只考虑一辆。汽车荷载是由主车和重车组成的车队，车距又受到约束，求其最大、最小效应是个较复杂的问题。这种情况下，车辆数和车距都是未知参数，随具体影响线而变化，问题归结为求具有多个变量的函数在约束条件下的极值。此问题的解决借助于计算机程序完成。441活载因子的计算桥梁结构的基频反映了结构的尺寸、类型、建筑材料等动力特性内容，它直接反映了冲击系数与桥梁结构之间的关系。不管桥梁的建筑材料、结构类型是否有差别，也不管结构尺寸与跨径是否有差别，只要桥梁结构的基频相同，在同样条件的汽车荷载下，就能得到基本相同的冲击系数。桥梁的自振频率（基频）宜采用有限元方法计算，对于连续梁结构，当无更精确方法计算时，也可采用下列公式估算1236CEIFLM式中结构的计算跨径（）；LM结构材料的弹性模量（）；E2/N结构跨中截面的截面惯矩（）；CI4结构跨中处的单位长度质量（），当换算为重力计算时，其单M/KG位应为（）；2/NS结构跨中处延米结构重力（）；G/M重力加速度，。G2981GS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；计算连续梁的1F冲击力引起的负弯矩效应时，采用2F值可按下式计算当15HZ时，005F当15HZ14HZ时，0176700157FLNF当14HZ时，045F式中结构基频（HZ）。F求得正弯矩效应031571负弯矩效应04132FACTOR1N式中1冲击系数；N车道数；车道折减系数；偏载系数。442横向分布系数的考虑荷载横向分布指的是作用在桥上的车辆荷载如何在各主梁之间进行分配，或者说各主梁如何分担车辆荷载。因为截面采用单箱单室时，可直接按平面杆系结构进行活载内力计算，无须计算横向分布系数，所以全桥采用同一个横向分配系数。45荷载组合（1）正常使用极限状态的内力组合考虑三种组合组合基本可变荷载（平板挂车或履带车除外）的一种或几种，与永久荷载的一种或几种组合。223651CEIFLM/CGG组合基本可变荷载（平板挂车或履带车除外）的一种或几种，与永久荷载的一种或几种，与其他可变荷载的一种或几种组合。组合平板挂车或履带车与结构重力，预应力，土的重力及土侧压力中的一种或几种相组合。（2）承载能力极限状态的内力组合当结构重力产生的效应与汽车（或挂车或履带车）荷载产生的效应同号时12SG14SQ112SG11SQ111SG13SQ113SQ2另外再按规定相应的提高。当结构重力产生的效应与汽车（或挂车或履带车）荷载产生的效应异号时09SG14SQ109SG11SQ108SG13SQ113SQ2（A）弯矩图（B）剪力图（C）轴力图图48极限承载能力状态下内力图第五章预应力钢束的估算与布置51钢束估算根据预规（JTGD622004）规定，预应力梁应满足弹性阶段（即使用阶段）的应力要求和塑性阶段（即承载能力极限状态）的正截面强度要求。511按承载能力极限计算时满足正截面强度要求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，如下图，0NPDCDFNABXF，PM2/0XHP解上两式得受压区高度BFHXCDP20预应力筋数/0XFANPDP或BFMHFBCDPPDPC20式中截面上组合力矩。PM混凝土抗压设计强度；CDF预应力筋抗拉设计强度；PH0XNDFCD单根预应力筋束截面积；PAB截面宽度（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。512按正常使用极限状态的应力要求计算规范（JTJD622004）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CKF50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。写成计算式为对于截面上缘（1）0MIN上上WMP（2）CKPF5AX上上对于截面下缘（3）0MAX下下P（4）CKPFWM5IN下下其中，由预应力产生的应力，W截面抗弯模量，混凝土轴心抗压标准PCKF强度。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。公式（1）变为（5）上上WMPMIN公式（3）变为（6）下下PAX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况讨论上P下PA截面上下缘均配有力筋NP上和NP下以抵抗正负弯矩，由力筋NP上和NP下在截面上下缘产生的压应力分别为（7）上上下下下上上上上PPPWENAEAN（8）下下下下下下上上上PPP将式（5）、（6）分别代入式（7）、（8），解联立方程后得到（9）MIN下上下上下上下下上EKMENMAZP（10）IN下上下上上上下下下AZP令PEPANN上上PEPAN下下代入式（9）、（10）中得到（11）PEEKM1MINMAX下上下上下上下下上（12）PEANINAX下上下上上上上下下式中AP每束预应力筋的面积；预应力筋的永存应力可取05075估算；EPDFE预应力力筋重心离开截面重心的距离；K截面的核心距；A混凝土截面面积，取有效截面计算。W上下AWK下上B当截面只在下缘布置力筋NP下以抵抗正弯矩时当由上缘不出现拉应力控制时（13）PEEMN1MIN下下下当由下缘不出现拉应力控制时（14）PEAKAX上下下C当截面中只在上缘布置力筋N上以抵抗负弯矩时当由上缘不出现拉应力控制时（15）PEAKEMN1MIN下上上当由下缘不出现拉应力控制时（16）PEAX下上上当按上缘和下缘的压应力的限制条件计算时求得预应力筋束数的最大值。可由前面的式推导得（17）PECDAFEKWMENMINMAX下上下上下下上下下上下上（18）PECDFAXIN下上下上上下上下上上下下有时需调整束数，当截面承受负弯矩时，如果截面下部多配根束，则上部束下N也要相应增配根，才能使上缘不出现拉应力，同理，当截面承受正弯矩时，如果上截面上部多配根束，则下部束也要相应增配根。其关系为上N下N当承受时，MIM下上下下下上EKK当承受时，AX上下上上上下NN52预应力钢束布置连续梁预应力钢束的配置不仅要满足桥规TB10002399构造要求，还应考虑以下原则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，也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、预应力束应避免合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、纵向预应力索为结构主要受力钢筋,为了设计和施工方便,进行对称布束,锚头尽量靠近压应力区8、应留有一定数量的备用管道，一般占总数的1。9、钢束在横断面中布置时直束靠近顶板位置,直接锚固在齿板上,弯束布置在腹板上,便于下弯锚固常用锚具尺寸波纹管径螺旋筋千斤顶锚具最小布锚具型号锚垫板寸MM外/内MM圈径MM圈数型号置间距MMOVM15518062/551704YCW100200OVM15720077/702406YCW150230OVM15923087/802706YCW250260VM151227097/903307YCW250290OVM1519320107/1004008YCW400420OVM1527370127/1204708YCW650490YM15516567/601705YDC1500210YM15719077/701905YDC1500230YM15921587/802106YDC2000270YM151225092/852506YDC2500320YM1515290102/953206YDC3200370YM1517300107/1003407YDC4200400YM1519300107/1003507YDC4200420YM1524320117/1104007YDC5200460边跨钢筋立面布置图边跨钢筋平面布置图1/2中跨钢筋立面布置图1/2中跨钢筋平面布置图图51本推荐桥型预应力钢筋布置图53预应力损失根据桥规（JTGD622004）第621条规定，预应力混凝土构件在正常使用极限状态计算中，由于施工中预应力索的张拉采用后张法，应考虑由下列因素引起的预应力损失预应力钢筋与管道壁之间的摩擦L4锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩L2预应力钢筋与台座之间的温差L3混凝土的弹性压缩L4预应力钢筋的应力松弛L5混凝土的收缩和徐变L6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。531摩阻损失摩阻损失指的是预应力筋与管道间的摩察损失S1,由规定，按以下公式计算CON张拉钢筋时锚下的控制应力（075）,PKF预应力钢筋与管道壁的摩擦系数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00015X从张拉端至计算截面的管道长度,以米计。系数K及的值管道类型K橡胶管抽芯成型的管道00015055铁皮套管00030035金属波纹管0002000030020026532锚具变形损失锚具变形，钢筋回缩和拼装构件的接缝压缩损失S2，在计算接缝压缩引起的应力损失时，认为接缝在第一批钢束锚固后既完成全部变形量，以后锚固得各批钢束对该接缝不再产生压缩。可按下式计算L锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩值；统一取6MML预应力钢筋的有效长度；EP预应力钢筋的弹性模量。取195GPA。11XCONLEPLEL2533混凝土的弹性压缩损失后张法构件采用分批张拉时，先张拉是钢束由于张拉后批钢束所产生的混凝土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；PC预应力钢筋与混凝土弹性模量比。EP若逐一计算的值则甚为繁琐，可采用下列近似计算公式PCN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NNPNPCYIMIENA1式中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1L2L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（即扣除孔道部他的影响）。对悬臂拼装结构，作如下近似假设，可使先张拉钢束重心处由后张拉各批钢束产生的混凝土法向应力计算简化（1）每悬臂拼装一段，相应张拉一批力筋；假设每批张拉预应力都相同，且都作用在全部预应力重心处；（2）在同一计算截面上，每一悬拼梁段自