支井河大桥40m+40m+40m装配式预应力混凝土连续箱梁桥施工图设计

毕业设计（论文）1前言公路桥梁交通是为国民经济、社会发展和人民生活服务的公共基础设施，是衡量一个国家经济实力和现代化水平的重要标志。我国从“七五”开始，公路建设进入了高等级公路建设的新阶段，近几年随着公路等级的不断提高，路桥方面知识得到越来越多的应用，同时，各项规范也有了较大的变动，为掌握更多路桥方面知识，我选择了支井河大桥装配式预应力混凝土连续箱梁施工图设计这一课题。本次设计路段位于位于巴东县野三关镇支井河村一组，沪蓉国道主干线湖北省宜昌至恩施高速公路榔坪高坪段，桥梁中心桩号为K120433507，起点桩号为K120375037，终点桩号为K120495577，桥梁全长12054米，支井河大桥宜昌侧（东侧）接漆树槽隧道出口，恩施侧（西侧）接庙垭隧道进口，由于桥隧紧密相接，两侧均为陡峻的悬崖峭壁，交通运输条件之恶劣，施工场地之狭小，工程之艰巨，为全路段之最。该类型的梁桥具有具有较大的刚度和强大的抗扭性能和结构简单，受力明确、节省材料、架设安装方便，跨越能力较大、桥下视觉效果好等优点。设计内容包括拟定桥梁纵,横断面尺寸、上部结构计算，下部结构计算，施工组织管理与运营，施工图绘制,各结构配筋计算，书写计算说明书、编制设计文件这几项任务。在设计中，桥梁上部结构的计算着重分析了桥梁在施工及使用过程中恒载以及活载的作用力，采用整体的自重荷载集度进行恒载内力的计算。按照新规范公路级车道荷载进行布置活载，并进行了梁的配筋计算，并进行使用阶段主梁截面的强度，正应力及主应力的验算。下部结构采用以钻孔灌注桩为基础的墩柱，并分别对桥墩和桩基础进行了计算和验算。主要依据公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTGD0622004）,公路桥涵地基与基础设计规范（JTJ02485、,公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（简称预规）JTGD602004公路桥涵设计通用规范（简称通用规范）在本次设计过程中，新旧规范的交替，电脑制图的操作，都使我的设计工作一度陷入僵局。在指导老师老师及本组其他组员的帮助下，才使的这次设计得以顺利完成。在此，对老师和同学们表示衷心的感谢。由于公路桥梁工程技术的不断进步，技术标准的不断更新，加之本人能力所限，设计过程中的错误和不足再所难免，敬请各位老师给予批评指正。支井河大桥40M40M40M装配式预应力混凝土连续箱梁桥施工图设计2目录1原始资料511桥面跨径及桥面宽度512技术标准513主要材料514设计依据52设计基本资料及构造布置721方案比选7211桥梁设计原则7212梁部截面形式9213桥墩方案比选1022设计资料11221箱形梁构造形式及相关设计参数11222检验截面效率指标13223设计依据1423构造布置14231主梁间距与主梁片数14232主梁尺寸拟定143主梁内力计算1531恒载内力计算15311第一期恒载（主梁自重）15312第二期恒载（主梁现浇湿接缝）16313第三期恒载（防撞墙、桥面铺装）16314恒载集度汇总1632恒载内力164荷载横向分布计算1841支点截面横向分布系数计算1842跨中截面横向分布系数计算19421计算主梁抗弯惯性矩1L19422计算主梁截面抗扭惯性矩TI19423计算主梁截面抗扭刚度修正系数21424跨中截面横向分布系数计算2243荷载截面横向分布系数汇总245活载影响下主梁内力计算2551冲击系数和车道折减系数的确定2552活载内力计算255211号梁活载内力计算265222号梁活载内力计算3353荷载内力组合4054绘制内力包络图406配筋计算42毕业设计（论文）361预应力钢束面积估算4262预应力钢筋布置43621跨中截面预应力钢筋的布置4363其他截面刚束位置及倾角计算43631刚束弯起形状、弯起角43632钢束各控制点位置的确定43633刚束平弯段的位置及平弯角4664非预应力钢筋截面面积估算及布置47641受力普通钢筋47642箍筋设计49643水平纵向钢筋51644架立钢筋51645堵头板钢筋5165主梁截面几何特性计算5166持久状况截面承载能力极限状态计算53661正截面承载能力计算53662斜截面承载能力计算5467预应力损失估算58671预应力钢筋与管道壁间摩擦引起的预应力损失1L计算58672锚具变形、钢丝回缩引起的应力损失2L60673预应力钢筋分批张拉时混凝土弹性压缩引起的预应力损失4L62674钢筋松弛引起的预应力损失5L63675混凝土收缩、徐变引起的损失6L63676预应力损失组合6668应力验算66681短暂状况的正应力验算66682持久状况的正应力验算6769抗裂性验算72691作用短期效应组合作用下的正截面抗裂验算72692作用短期效应组合作用下的斜截面抗裂验算73610主梁挠度计算75611锚固区局部承压计算766111局部受压区尺寸要求766112局部抗压承载力计算777行车道板内力计算7971恒载内力计算7972活载内力计算7973承载能力极限状态内力组合818行车道板配筋计算8281行车道板的配筋8282行车道板复核8283现浇湿接缝钢筋839附属设施设计84支井河大桥40M40M40M装配式预应力混凝土连续箱梁桥施工图设计491桥面铺装8492伸缩缝设计84921伸缩量的计算85922伸缩缝的选取8893桥面排水设施设计89931泄水管的类型对比89932泄水管的选择与设计89933泄水管的验算与校核9094防撞墙设计9010下部结构设计计算92101桥墩设计计算921011竖向荷载计算921012水平荷载计算931013配筋计算94102桩基础及承台的设计961021承台的设计961022桩的设计971023桩的内力及位移计算98结束语105致谢106参考文献107毕业设计（论文）51原始资料11桥面跨径及桥面宽度标准跨径总体方案选择的结果，采用装配式预应力混凝土箱型梁，跨度40M，共三跨。主梁长伸缩缝采用8CM，预制梁长3992M。计算跨径取相邻支座中心间距398M。桥面净空净115M（行车道）205M（防撞栏）12技术标准公路等级高速公路。设计行车速度80公里/小时。路基宽度25M。设计荷载公路一级。设计洪水频率1/300。地震烈度VI度，按VII度设防。13主要材料混凝土现浇箱形梁C50高强混凝土；桥面铺装为9厘M沥青混凝土、防水层和6厘MC50混凝土；下层采用C50厚混凝土。预应力钢筋混凝土用预应力均采用按ASTMA41697A标准生产的低松弛270级钢绞线，公称直径1524MM，公称截面积140MM2，标准强度1860MPA，弹性模量为195105MPA，松弛率35。普通钢筋钢筋直径12MM者，采用级热轧螺纹钢筋，其性能应符合钢筋混凝土用热轧带肋钢筋GB149998的规定；直径12MM者，采用级钢筋，其性能应符合钢筋混凝土用热轧光圆钢筋GB1301391的规定。其它钢材立柱及钢箱盖梁均采用Q345C钢，钢管必须采用直缝焊接管或无缝钢管，其性能应符合低合金高强度结构钢（GB/T159194）的要求。弹性模量EK206105MPA。其它钢板应符合GB70088规定的Q235B。14设计依据（1）关于上海至成都国道主干线湖北省宜昌至恩施公路初步设计的批复，交通部公路发2004271号。支井河大桥40M40M40M装配式预应力混凝土连续箱梁桥施工图设计6（2）支井河大桥初步设计文件（3）支井河大桥工程地质详勘报告。（湖北省神龙地质工程勘察院编）（4）支井河大桥西岸岩基变形稳定性研究报告（武汉大学水利水电学院编）（5）支井河特大桥技术设计文件支井河大桥位于巴东县野三关镇支井河村一组，沪蓉国道主干线湖北省宜昌至恩施高速公路榔坪高坪段，桥梁中心桩号为K120433507，起点桩号为K120375037，终点桩号为K120495577，桥梁全长12054米，支井河大桥宜昌侧（东侧）接漆树槽隧道出口，恩施侧（西侧）接庙垭隧道进口，由于桥隧紧密相接，两侧均为陡峻的悬崖峭壁，交通运输条件之恶劣，施工场地之狭小，工程之艰巨，为全路段之最。支井河大桥地处构造侵蚀溶蚀峰丛槽谷中山区，地形上属于不对称“V”字型河谷岸坡，河谷东岸为陡缓相间的折线陡坡，河谷西岸下方为悬崖峭壁，崖肩高程845M，以上为40陡坡。大桥东桥头处于陡崖崖肩一带，西桥头则处于崖肩以上陡坡段。在高程660665M段为一深切河谷，河流总体流向由北向南，河谷谷底宽30M。支井河特大桥横跨支井河，该河水量丰富，为一常年性河流，河床宽约1530M，水量随季节变化大，调查最高洪水位远低于拟建桥面，对建桥无影响。支井河全长数十公里，流域面积大，总落差一千余米，平均坡降18，年迳流量达亿立方米。毕业设计（论文）72设计基本资料及构造布置21方案比选桥梁的形式可考虑拱桥、梁桥、梁拱组合桥和斜拉桥。任选三种作比较，从安全、功能、经济、美观、施工、占地与工期多方面比选，最终确定桥梁形式。211桥梁设计原则1适用性桥上应保证车辆和人群的安全畅通，并应满足将来交通量增长的需要。桥下应满足泄洪、安全通航或通车等要求。建成的桥梁应保证使用年限，并便于检查和维修。2舒适与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与冲击。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经济性设计的经济性一般应占首位。经济性应综合发展远景及将来的养护和维修等费用。4先进性桥梁设计应体现现代桥梁建设的新技术。应便于制造和架设，应尽量采用先进工艺技术和施工机械、设备，以利于减少劳动强度，加快施工进度，保证工程质量和施工安全。5美观一座桥梁，尤其是座落于城市的桥梁应具有优美的外形，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。应根据上述原则，对桥梁作出综合评估。梁桥梁式桥是指其结构在垂直荷载的作用下，其支座仅产生垂直反力，而无水平推力的桥梁。预应力混凝土梁式桥受力明确，理论计算较简单，设计和施工的方法日臻完善和成熟。预应力混凝土梁式桥具有以下主要特征1）混凝土材料以砂、石为主，可就地取材，成本较低；2）结构造型灵活，可模型好，可根据使用要求浇铸成各种形状的结构；3）结构的耐久性和耐火性较好，建成后维修费用较少；4）结构的整体性好，刚度较大，变性较小；5）可采用预制方式建造，将桥梁的构件标准化，进而实现工业化生产；6）结构自重较大，自重耗掉大部分材料的强度，因而大大限制其跨越能力；7）预应力混凝土梁式桥可有效利用高强度材料，并明显降低自重所占全部设计荷载的比重，既节省支井河大桥40M40M40M装配式预应力混凝土连续箱梁桥施工图设计8材料、增大其跨越能力，又提高其抗裂和抗疲劳的能力；8）预应力混凝土梁式桥所采用的预应力技术为桥梁装配式结构提供了最有效的拼装手段，通过施加纵向、横向预应力，使装配式结构集成整体，进一步扩大了装配式结构的应用范围。拱桥拱桥的静力特点是，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。如在均布荷载Q的作用下，简直梁的跨中弯矩为QL2/8，全梁的弯矩图呈抛物线形，而拱轴为抛物线形的三铰拱的任何截面弯矩均为零，拱只受轴向压力。设计得合理的拱轴，主要承受压力，弯矩、剪力均较小，故拱的跨越能力比梁大得多。由于拱是主要承受压力的结构，因而可以充分利用抗拉性能较差、抗压性能较好的石料，混凝土等来建造。石拱对石料的要求较高，石料加工、开采与砌筑费工，现在已很少采用。由墩、台承受水平推力的推力拱桥，要求支撑拱的墩台和地基必须承受拱端的强大推力，因而修建推力拱桥要求有良好的地基。对于多跨连续拱桥，为防止其中一跨破坏而影响全桥，还要采取特殊的措施，或设置单向推力墩以承受不平衡的推力。由于天津地铁一号线所建位置地质情况是软土地基，故不考虑此桥型。梁拱组合桥软土地基上建造拱桥，存在桥台抵抗水平推力的薄弱环节。为此采用大吨位预应力筋以承担拱的水平推力；预应力筋的寄体是系梁，即加劲纵梁，从而以梁式桥为基体，按各种梁桥的弯矩包络图用拱来加强。这样可以使桥梁结构轻型化，同时能提高这类桥梁的跨越能力。这类桥梁不仅技术经济指标先进、造价低廉，同时桥型美观，反映出力与美的统一、结构形式与环境的和谐，增加了城市的景观。斜拉桥斜拉桥的特点是依靠固定与索塔的斜拉索支撑梁跨，梁是多跨弹性支撑梁，梁内弯矩与桥梁的跨度基本无关，而与拉索的间距有关。他们适用于大跨、特大跨度桥梁，现在还没有其他类型的桥梁的跨度能超过他们。斜拉桥与悬索桥不同之处是，斜拉桥直接锚于主梁上，称自锚体系，拉索承受巨大的拉力，拉索的水平分力使主梁受压，因此塔、梁均为压弯构件。由于斜拉桥的主梁通过拉紧的斜索与塔直接相连，增加了主梁抗弯、抗扭刚度，在动力特性上一般远胜于悬索桥。悬索桥的主缆为承重索，它通过吊索吊住加劲梁，索两端锚于地面，称地锚体系。斜拉桥具有施工方便、桥型美观、用料省、主梁高度小、梁底直线容易满足通航和排洪要求、动力性能好的优点，发展非常迅速，跨径不断增大。但实际跨度不大，此桥型不予考虑。目前交通高架桥结构一般考虑简支梁和连续梁结构形式。简支梁受力明确，受无缝钢轨因温度变化产生的附加力、特殊力的影响小，设计施工易标准化、简单化；但其梁高较大，景观稍差，行车条件也不如连续梁。连续梁结构与同等跨度的简支梁相比，可毕业设计（论文）9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；其结构刚度大，具有良好的动力特性以及减震降噪作用，使行车平稳舒适，后期的维修养护工作也较少。从美学效果来看，连续梁造型轻巧、平整、线路流畅。但连续梁对基础沉降要求严格，特别是由于联长较大，桥上无缝钢轨因温度变化而产生的水平力很大，使得梁体与墩台之间的受力十分复杂，加大了设计难度。考虑到支井河工程地质条件，综合考虑，采用连续箱梁结构作为标准型式。梁拱组合桥钢筋混凝土简直梁桥连续梁桥图21桥型布置图212梁部截面形式梁部截面形式考虑了箱形梁、组合箱梁、槽型梁、T型梁等可采用的梁型。连续单箱梁方案该方案结构整体性强，抗扭刚度大，适应性强。景观效果好。该方案需采用就地浇筑，现场浇筑砼及张拉预应力工作量大，但可全线同步施工，施工期间工期不受控制,对桥下道路交通影响较其他方案稍大。简直组合箱梁结构整体性强，抗扭刚度大，适应性强。双箱梁预制吊装，铺预制板，重量轻。但从桥下看,景观效果稍差。从预制厂到工地的运输要求相对较低，运输费用较低。但桥面板需现浇施工,增加现场作业量，工期也相应延长。但美观较差，并且徐变变形大，对于无缝线路整体道床轨道结构形式来说，存在着后期维修养护工作量大的缺点。槽型梁为下承式结构，其主要优点是造型轻巧美观，线路建筑高度最低,且两侧的主梁可起到部分隔声屏障的作用，但下承式混凝土结构受力不很合理，受拉区混凝土即车道板圬工量大，受压区混凝土圬工量小，梁体多以受压区上翼缘压溃为主要特征，不能充分发挥钢及混凝土材料的性能。同时，由于结构为开口截面，结构刚度及抗扭性较差，而且需要较大的技术储备才能实现。T型梁结构受力明确，设计及施工经验成熟,跨越能力大,施工可采用预制吊装的方法，施工进度较快。该方案建筑结构高度最高，由于梁底部呈网状,景观效果差。同时，其帽梁虽较槽型梁方案短些，但较其他梁型长，设计时其帽梁也须设计成预应力钢筋混凝土帽梁，另外预制和吊装的实施过程也存在着与其他预制梁同样的问题。相比之下，箱型梁抗扭刚度大，整体受力和动力稳定性能好，外观简洁，适应性强，在直线、曲线、折返线及过渡线等区间段均可采用，且施工技术成熟，造价适中。因此，支井河大桥40M40M40M装配式预应力混凝土连续箱梁桥施工图设计10结合工程特点和施工条件，选择连续箱型梁。箱型梁截面图如下横断面布置图图22横断面布置图213桥墩方案比选桥墩类型有重力式实体桥墩、空心桥墩、柱式桥墩、轻型桥墩和拼装式桥墩。重力式实体桥墩主要依靠自身重力来平衡外力保证桥墩的稳定，适用于地基良好的桥梁。重力式桥墩一般用混凝土或片石混凝土砌筑，街面尺寸及体积较大，外形粗壮。空心桥墩适用于桥长而谷深的桥梁，这样可减少很大的圬工。柱式桥墩是目前公路桥梁、桥宽较大的城市桥梁和立交桥及中小跨度铁路旱桥中广泛采用的桥墩形式。这种桥墩既可以减轻墩身重量、节省圬工材料，又比较美观、结构轻巧，桥下通视情况良好。轻型桥墩适用于小跨度、低墩以及三孔以下（全桥长不大于20M）的公路桥梁。轻型桥墩可减少圬工材料，获得较好的经济效益。在地质不良地段、路基稳定不能保证时，不宜采用轻型桥墩。拼装式桥墩可提高施工质量、缩短施工周期、减轻劳动强度，使桥梁建设向结构轻型化、制造工厂化及施工机械化发展。适用于交通较为方便、同类桥墩数量多的长大干线中的中小跨度桥梁工点。由上面的解释可知，柱式桥墩是最合适的墩型，与支井河路线的要求非常吻合。所以选择柱式桥墩。柱式桥墩正面侧面图23柱式桥墩图毕业设计（论文）1122设计资料221箱形梁构造形式及相关设计参数（1）本箱型梁按全预应力混凝土构件设计，施工工艺为后张法。（2）桥上横坡为单向2（计算时按照简化的中梁截面特性进行计算）（3）箱形梁截面尺寸梁高为16M，为了便于制作和外型美观，主梁沿纵向外轮廓尺寸保持不变，端部设置横隔梁，梁高125M，宽05M；横向共计4片箱形梁，采用湿接缝进行对接，湿接缝宽060M，厚度为018M，预制箱形梁顶板宽24M，跨中腹板厚018M，顶板底板均厚020M,端部腹板厚025M,顶板厚020M。腹板厚025M,腹板和顶板之间设有承托。底板厚度，腹板厚度在距支座中心线178M处开始渐变为距支座中心线01M处的025M和025M（即端部的截面尺寸）（4）预应力管道采用金属波纹管成形，波纹管内经为60MM，外径为67MM，管道摩擦系数02，管道偏差系数K00015，锚具变形和钢束回缩量为6MM（单墙）。（5）沥青混凝土重度按23KN/计，单侧防撞栏线荷载为70KN/M。（6）据以上拟定的各部分尺寸，绘制箱形梁的跨中及端部截面图，计算跨中截面几何特性，由此可计算出截面效率指标SXKKH式中SK截面上核心距，SSIKAIHYXK截面下核心距XSIKAIY截面效率指标SXKKH横断面布置横断面布置图图24横断面布置图支井河大桥40M40M40M装配式预应力混凝土连续箱梁桥施工图设计12边梁跨中图25边梁及跨中截面尺寸图本设计采用分块面积法，因为只在距支点1M处开始变截面，为简便计算，可近似按等截面计算，所以只需分别计算边主梁、中主梁预制时和使用时跨中截面的几何特性。主要计算公式如下毛截面面积AAMI各分块面积对上缘的面积距AIYSII毛截面重心至梁顶的距离YSAIIS毛截面惯性距计算移轴公式2YYIIAMIIIS式中AM分块面积；YI分块面积重心至梁顶的距离；YS毛截面重心至梁顶的距离；SI各分块对上缘的的面积距；II各分块面积对其自身重心的惯性距。利用以上公式，分别计算边主梁、中主梁预制时和使用时跨中截面的几何特性，将结果列入一下各表中。毕业设计（论文）13表21主梁的截面几何特性计算表（使用阶段）分块号AI/CM2YI/CMSI/CM4DYYIS/CMII/CM4IX/CM4顶板3120515600624526000121680078上三角承托7764251941010991849223546266腹板6125678477796810558592870466817946下三角承托10014667146677922222226275808底板200015030000082556666671362900512315817677868960856294610128其中YSAIIS6745I2YYIAIIIS3768195746714CM222检验截面效率指标以跨中截面为例上核心距SKSIAIHY376819574671452712315160924044CM下核心距XKSIAIY376819574671331112315924044CM截面效率指标SXKKH331145270489875160根据设计经验，一般截面效率指标取045055，且较大者较经济。上述计算表明，初拟的主梁截面是合理的。根据线路的等级,确定荷载等级，由一级公路，设计时速80KM/H可查得计算荷载公路一级荷载。混凝土主梁、栏杆、桥面铺装采用C50号混凝土。抗压强度标准值CKF324MPA，抗压强度设计值CDF224MPA，抗拉强度标准值TKF265MPA，抗拉强度设计值TDF183MPA,CE345410MPA。2）预应力钢筋采用（ASTMA41697A标准）低松弛钢绞线17标准型。抗拉强度标支井河大桥40M40M40M装配式预应力混凝土连续箱梁桥施工图设计14准值PKF1860MPA，抗拉强度设计值PDF1260MPA，公称直径152MM，公称面积1392MM，弹性模量519510PEMPA。223设计依据1）公路桥涵设计通用规范（JTGD602004）；2）公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTJD622004）；23构造布置231主梁间距与主梁片数为使材料得到充分利用，拟采用抗弯刚度和抗扭刚度都较大的箱型截面，按单箱单室截面设计，为减小下部结构的工程数量，采用斜腹式。施工方法采用先预制，在吊装的方法。在保证行车道板使用性能挠度和裂缝控制的前提下，将预制箱梁控制在可以吊装的范围内，整桥横向按8片预制箱梁布置，设计主梁间距均为312M，边主梁宽302M,中主梁宽292M，主梁之间留02M后浇段，以减轻吊装重量，同时能加强横向整体性。232主梁尺寸拟定1）主梁高根据预应力混凝土简支梁的截面尺寸设计经验梁高跨比通常为1/151/25，本设计取1/25，即梁高H160M。边梁跨中图26主梁尺寸毕业设计（论文）153主梁内力计算31恒载内力计算311第一期恒载（主梁自重）在距主梁端部1M处为过渡宽度。1）边主梁自重荷载跨中部分33992121231546699M支点部分321231521414/233729M边主梁荷载集度146699337292531363992BZKNGM2）中主梁自重荷载跨中部分33992121231546699M支点部分32123152463M中主梁荷载集度146699246325307883992ZZKNGM3）横隔梁自重荷载一个横隔梁体积111703067010225135620654565102022231912025CM横隔梁荷载集度边梁部分101952505953992BGGKNM中梁部分120595119ZGGKNM第一期恒载集度13136059531598BGKNM13078811931978ZGKNM支井河大桥40M40M40M装配式预应力混凝土连续箱梁桥施工图设计16312第二期恒载（主梁现浇湿接缝）边主梁2010125025KN/MG边中主梁201022505KN/MG中313第三期恒载（防撞墙、桥面铺装）1）防撞墙按规定864GKNM（只有边梁承担）2）桥面铺装312050082500723946KN/MG3边铺31200825007231126KN/MG3中铺第三期恒集度3864946181KN/MG边1126KN/MG3中314恒载集度汇总表31主梁恒载汇总表荷载梁第一期荷载1G第二期荷载2G第三期荷载3G总和G边主梁3159802518149948中主梁3197805011264373832恒载内力设X为计算截面至支撑中心的距离，并令LXA/GXXLG图31恒载内力计算图毕业设计（论文）17则计算公式为212GMAALG122QVALQ其中3992LM2215936LM则边主梁和中主梁的恒载内力计算如下表表32恒载内力表项目M/KNMV/KNIG跨中四分点变化点四分点变化点支点A1AL2/219921494647212AL/29981641996一期恒载边主梁6294322472074120450233153485182072630696131598中主梁63700184777513206961631914045244392638280931978二期恒载边主梁49837351618249541499025中主梁99674732364998299805三期恒载边主梁360552270414117143218063829684361276181中主梁224299216822447287472112374818466422474961126总恒载边主梁9949642746223132326354984818191472996962149948中主梁8712616534457283072343650527173032873010543738支井河大桥40M40M40M装配式预应力混凝土连续箱梁桥施工图设计184荷载横向分布计算41支点截面横向分布系数计算本设计应用杠杆法计算支点截面的横向分布系数。杠杆法忽略了主梁之间横向结构的联系作用，假设桥面板在主梁上断开，把桥面板看作沿横向支承在主梁上的简支梁或简支单悬臂梁，主要适用于双肋式梁桥或多梁式桥支点截面。本桥为多梁式桥，当桥上荷载作用在靠近支点处时，荷载的绝大部分通过相邻的主梁直接传至墩台。虽然端横隔梁连续于几根主梁之间，但是其变形极其微小，荷载主要传至两个相邻的主梁支座。因此，偏于安全的用杠杆原理法来计算荷载在支点的横向分布系数。1）对于1号梁，首先绘制1号梁反力影响线，如图41。并确定荷载最不利位置图411号梁横向分布系数图1号梁荷载横向分布系数0112115063460217910322M2）对于2号梁，首先绘制2号梁反力影响线，如图42。并确定荷载最不利位置毕业设计（论文）19图422号梁横向分布系数图2号梁荷载横向分布系数0104231100000583300064100642M由于高速公路，无人群荷载，所以根据对称性，3号梁与2号梁支点的横向分布系数相同，4号梁与1号梁的横向分布系数相同。42跨中截面横向分布系数计算本设计应用修正偏心压力法计算跨中截面的横向分布系数。修正偏心压力法是当桥主梁间具有可靠连接时，在汽车荷载作用下，中间横隔梁的弹性挠曲变形与主梁的变形相比很小，因此可假定中间横隔梁像一根无穷大的刚性梁一样保持直线形状。本设计因除了设置端横隔梁外，还分别在跨中、四分之一处设置了横隔梁，并且主梁之间预留20CM后浇注，所以在本设计中，主梁之间具有可靠的连接，固选用修正偏心压力法计算跨中横向分布系数。421计算主梁抗弯惯性矩1L由前面截面几何特性计算可知4437681957467103768ICMM422计算主梁截面抗扭惯性矩TI对于本设计箱形截面，空室高度大于截面高度06倍（即08106）,所以属于薄壁闭合截面。对于单室箱型截面，其抗扭惯性矩可分为两部分两边悬出的开口部分和薄壁部分。由于本设计截面采用的是变厚度，所以计算前把截面转化成两个矩形和一个闭口槽型，它们的厚度采用转换后的厚度，如图43悬出部分可按实体矩形截面计算31MTIIIIICBT支井河大桥40M40M40M装配式预应力混凝土连续箱梁桥施工图设计20其中IB矩形长边长度IT矩形短边长度IC矩形截面抗扭刚度系数N主梁截面划分为单个矩形的块数薄壁闭合部分2212121212TIHSSSTTT（SS）（注公式中具体尺寸见下图）SHTS1S2T2T1箱梁跨中截面转换后20610箱梁跨中截面转换前24710040247404264024740201030图43截面转换图1）计算悬臂部分抗扭惯性矩TI悬臂换算厚度17010406211714370TCM则/117143/7001673TB表41矩形截面抗扭刚度系数表T/B109080706050403020147036416746支点截面9750IX1418757156899331356477557788501470311249470369341264633刚束平弯段的位置及平弯角预应力钢绞线在竖直平面弯起，14N平弯角为0，5N，6N的平弯角于施工中布置采用相同的形式，7N和8N在梁中的平弯角也采用相同形式，其平弯形式如图63毕业设计（论文）47图63钢束平弯示意图（尺寸单位/CM）5N，6N的平弯段有两段曲线弧，每段曲线弧的弯曲角为6351808000455，7N和8N每段曲线弧的弯曲角为6301808000451。64非预应力钢筋截面面积估算及布置641受力普通钢筋按极限承载力确定普通钢筋数量。在确定预应力钢筋数量后，非预应力钢筋根据正截面承载能力极限状态的要求来确定。设预应力钢筋和非预应力钢筋的合力点到截面底边的距离为A100，0H16001001500MM。依据公路桥规JTDD62第423条2，确定箱型截面翼缘板的有效宽度,对于中间梁的跨中截面MIFIBB计算跨径IL398M式中MIB腹板两侧上、下各翼缘的有效宽度,I1,2,3,，见公路桥规JTDD62图42312；F简支梁的跨中截面翼缘有效宽度的计算系数，可按公路桥规JTDD62图4232和表423确定2；支井河大桥40M40M40M装配式预应力混凝土连续箱梁桥施工图设计48IB腹板两侧上、下各翼缘的实际宽度,I1,2,3,，见桥规JTDD60图42311；1MBF1B1IBL7003950000177FH11828MM且X01018431581843158DRMKNM计算结果表明，跨中截面的抗弯承载力满足要求。662斜截面承载能力计算斜截面抗剪承载能力计算按照公路桥规的规定，对以下截面进行验算1距支点中心2H处截面；距支点H/2截面斜截面抗剪承载力的计算首先，根据公式进行截面抗剪强度上、下限复核，即0500,300231051010BHFVRBHFAKCUDTD式中DV验算截面处剪力组合设计值，按内插法，在这DV19947KN；KCUF,混凝土等级，在这KCUF,50MPA；B腹板厚度，在这B24724712351235741MM；0H计算截面处纵向钢筋合力点至截面上边缘的距离，在变截面处预应力钢筋都弯毕业设计（论文）55起，0HSPHA8011310355774612644432322221000443232125879MM；2A预应力提高系数，取2A125。则02310500BHFATD053101251837411258791066848KNDVR019947KN0,310510BHFKCU051310507411258793297816KNDVR019947KN计算结果表明，截面尺寸满足要求。斜截面抗剪承载能力按下式计算PBCSDVVVR0式中CSV斜截面内混凝土和箍筋共同的抗剪承载设计值；PBV与斜截面相交的预应力弯起钢筋抗剪承载设计值。CSVSVSVKCUFFPBHAAA,0332160210450式中1A异号弯矩影响系数，取1A10；2A预应力提高系数，取2A125；3A受压翼缘的影响系数，本题3A11；B斜截面受压端正截面处截面腹板宽度，B741MM；P斜截面纵向受拉钢筋配筋百分率；P100，0BHAAAPSPB100087411258790011所以P100001111SV箍筋配筋率，SVVSVBSA211317411000003053支井河大桥40M40M40M装配式预应力混凝土连续箱梁桥施工图设计56CSVSVSVKCUFFPBHAAA,03321602104501012511045103741125879206115000030532802314262KNPBVPPBPDAFSIN107503式中P斜截面受压端正截面处的预应力弯起钢筋切线与水平线的夹，采用全部8束的平均值SINP00479；PBVPPBPDAFSIN10750307510312601000800479453017KN该截面的抗剪承载力为PBCSVV231426245301727672790DV19947KN说明变截面抗剪承载力是足够的。2变截面点处（也是箍筋间距改变处）变截面点处斜截面抗剪承载力的计算首先，根据公式进行截面抗剪强度上、下限复核，即0500,300231051010BHFVRBHFAKCUDTDDV15721KN，腹板厚度，在这B494MM；0H计算截面处纵向钢筋合力点至截面上边缘的距离，在变截面处预应力钢筋都弯起，0H804410323746231600442323SPHA1372357MM；2A预应力提高系数，取2A125则02310500BHFATD053101251834941372357775399KN0DV15721KN0,310510BHFKCU0513105049413723572444833DVR015721KN计算结果表明，截面尺寸满足要求。斜截面抗剪承载能力按下式计算PBCSDVVVR0毕业设计（论文）57式中CSV斜截面内混凝土和箍筋共同的抗剪承载设计值；PBV与斜截面相交的预应力弯起钢筋抗剪承载设计值。CSVSVSVKCUFFPBHAAA,0332160210450式中1A异号弯矩影响系数，取1A10；2A预应力提高系数，取2A125；3A受压翼缘的影响系数，取3A11；B斜截面受压端正截面处截面腹板宽度，B494MM；P斜截面纵向受拉钢筋配筋百分率。P100，0BHAAAPSPB100084941372357001476P1000014761476SV箍筋配筋率，SVVSVBSA21131494250000183CSVSVSVKCUFFPBHAAA,0332160210450101251104510349413723572061476500001832801356358KNPBVPPBPDAFSIN107503式中P斜截面受压端正截面处的预应力弯起钢筋切线与水平线的夹角，采用全部8束的平均值SINP00479；PBVPPBPDAFSIN10750307510312601000800479453017KNPBCSVV1356384530171809375DVR015721KN说明截面抗剪和承载力是足够的。支井河大桥40M40M40M装配式预应力混凝土连续箱梁桥施工图设计5867预应力损失估算671预应力钢筋与管道壁间摩擦引起的预应力损失1L计算后张法构件张拉时，预应力钢筋与管道壁间摩擦引起的预应力损失1L，下列公式计算11KXCONLE式中CON预应力钢筋锚下的张拉控制应力。按公路桥规规定，CON075PKF07518601395MPA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；K管道每米局部偏差对摩擦的影响系数；X从张拉端至计算截面的管道长度，可以近似的取该段管道在构件纵轴上的投影长度。对于跨中，XL/2DD为锚固点到支点水平线距离，14N只有竖弯，14N3，58N不仅有竖弯还有平弯角，V2455910由22HV，并考虑空间转角，计算得56109N，同理78N不仅有竖弯还有平弯角，计算得7810833N025，K00015结构设计原理附表253。跨中截面的预应力损失估算，以14N为例（1KXE）11KXCONLE139500262002991E76028MPA同理可以计算出其他钢筋的预应力损失毕业设计（论文）59表65跨中截面摩擦应力损失1L计算钢束编号X/M/KXCON/MPA/1L/MPA/弧度14601047002621992400299005451395760285610901902004761987600298007451395103928781083301891004731980300297007411395103370平均值94442表66L/4截面摩擦应力损失1L计算钢束编号X/M/KXCON/MPA/1L/MPA/弧度146010470026210049001510040513955649856109019020026210001001500040413955635878997017400043599280014900567139579097平均值63984表67变化点截面摩擦应力损失1L计算表钢束编号X/M/KXCON/MPA/1L/MPA/弧度1460104700262511200077003331395464545698460171800430506400076004931395687747800054680008200082139511439平均值42222支井河大桥40M40M40M装配式预应力混凝土连续箱梁桥施工图设计60表68支点截面摩擦应力损失1L计算钢束编号X/M/KXCON/MPA/1L/MPA/弧度1422040038500096017400003000991395138115600000000001260000200002139502797800000000000530000100001139501395平均值4743各截面摩擦应力损失值1L的平均值的计算结果表69各设计控制截面1L平均值表截面跨中4L变化点支点1L平均值9444263984422224743672锚具变形、钢丝回缩引起的应力损失2L计算锚具变形、钢丝回缩引起的应力损失，后张法曲线布筋的构件应考虑锚固后反摩阻的影响。计算反摩阻影响长度FL，即DPFELLLLD0式中L张拉端锚具变形值，夹片式锚具顶压张拉时为4MMPE预应力钢筋的弹性模量，查表得PE195510MPAD单位长度由管道摩阻引起的预应力损失DLL0毕业设计（论文）610张拉端锚下张拉控制应力，L扣除沿途管道摩擦损失后锚固端预拉应力，L张拉端至锚固端的距离，这里锚固端为为跨中截面将各束预应力钢筋的反摩阻影响长度列表计算于表表610反摩阻影响长度（锚固端为跨中截面）计算表钢束编号CON0/MPA/1L/MPA/10LL/MPA/L/MM/D/MPAMM1/FL/MM/14139576028131897219924000381432756139510392812910721987600052122477813951033701291631980300052122471当LLF时，所以离张拉端X处由锚具变形和钢丝回缩引起的考虑反摩阻后的预应力损失2LX为2LXFFLXL1FDL21式中张拉端由锚具变形引起的考虑反摩阻后的预应力损失当FLX时,表示该截面不受反摩阻影响2当FLL时，预应力钢筋的全长均处于反摩阻影响长度以内，扣除管道摩阻和钢筋回缩等损失后的预应力后，距张拉端X处考虑反摩阻后的预应力损失2XL为2XL2DX将各控制截面2LX的计算列于表611支井河大桥40M40M40M装配式预应力混凝土连续箱梁桥施工图设计62表611锚具变形和钢丝回缩引起的预应力损失计算表截面钢束编号X/MM/FL/MM/MPA/2L/MPA/各控制截面2L平均值/MPA/跨中截面141992414327108885FXL0561987612247127369FXL781980312247127369FXL1/4截面1410049143271088853251326663561000112247127369233597899281224712736924118变化点截面14511214327108885700347174656506412247127369747037854681224712736970502支点截面14174143271088851075631201475612612247127369126059785312247127369126818673预应力钢筋分批张拉时混凝土弹性压缩引起的预应力损失4L混凝土弹性压缩引起的预应力损失取按应力计算需要控制的截面进行计算。对于简支梁可取4L截面进行计算。并以其计算结果作为全梁各截面预应力钢筋应力损失的平均值，也可直接按简化公式进行计算，即PCEPLMM214式中M张拉批数，M3；EP预应力钢筋弹性模量与混凝土弹性模量的比值，按张拉时混凝土的实际强度等级CKF计算；CKF假定为设计强度的90，即CKF09C50C45查附表12得433510CEMPA，故EPCPEE541951058233510；PC全部预应力钢筋的合力PN在其作用点（全部预应力钢筋重心点）处所产生的毕业设计（论文）63混凝土正应力，IENANPPPPC2，截面特性按表中第一阶段取用其中12139563984266631000813054000PCONLLPNAN233239130541013054107787711614281035537810PPPPCNNEAI33517MPA所以PCEPLMM21431582335176502323MPA674钢筋松弛引起的预应力损失5L对于采用超张拉工艺的低松弛级钢绞线，由钢筋松弛引起的预应力损失为PEPKPELF2605205式中张拉系数，采用超张拉，取09；钢筋松弛系数，对于低松弛刚绞线，取03；PE传力锚固时的钢筋应力，PE421LLLCON，这里采用L/4截面的应力值作为全梁的平均值计算，故有PE124CONLLL1395639842666365023123933MPAPEPKPELF26052050903（052123933026123933186028938MPA675混凝土收缩、徐变引起的损失6L混凝土收缩、徐变终极值引起的受拉区预应力钢筋的应力损失可按下式计算，即PSUPCEPUCSPLTTTTE151,90006式中0,TTUCS加载龄期为0T时混凝土收缩应变终极值；支