连续等截面箱梁毕业设计

南京工业大学本科生毕业设计（论文）I摘要桥梁是公路和城市道路的重要组成部分，特别是中、大、特大桥梁对当地的政治、经济、国防等都具有重要意义。改革开放以来，尽管我国桥梁建设取得了巨大的成就，但我国桥梁的数量仍然相对较少，且等级偏低，多为中、小等级桥梁，并且质量也比较差，远远不能适应现代化的需要。现在，桥梁建设从改革开放初期以量的扩张为主，开始转向质的发展提高阶段。同时，在建设中，我国也遇到了病害与灾害预防工程建设、环境保护工程等一系列问题。本课题是连续桥梁的设计与计算。根据设计任务要求，依据现行公路桥梁设计规范,综合考虑桥位的地质、地形条件，经初选后提出了预应力混凝土连续箱梁桥。施工方式是满堂支架整体现浇。其中设计的主要内容包括结构尺寸拟定、主梁内力计算、钢筋面积的估算及钢束布置、预应力损失计算，最后，对该连续梁桥进行验算，是否满足设计要求。关键词续梁、箱梁、满堂支架、内力、应力、验算英文摘要IIABSTRACTROADORBRIDGEISANIMPORTANTPARTOFURBANROADS,ESPECIALLYINLARGEBRIDGESONTHELOCALPOLITICAL,ECONOMIC,DEFENSEANDSOIMPORTANTSINCEREFORMANDOPENING,CHINASBRIDGECONSTRUCTIONHASMADEGREATACHIEVEMENTS,ALTHOUGHMADEGREATACHIEVEMENTS,BUTTHENUMBEROFBRIDGESOFANYCOURSEISRELATIVELYSMALLANDLOWGRADE,MOSTLYMEDIUMANDSMALLLEVELBRIDGE,ANDTHEQUALITYISPOOR,FARFARCANNOTMEETMODERNNEEDSNOW,THEBRIDGECONSTRUCTIONFROMTHEREFORMANDOPENINGUPTOTHEAMOUNTOFEXPANSIONMAINLYTURNEDTOTHEDEVELOPMENTOFQUALITYIMPROVEMENTPHASE,MEANWHILE,HAVEENCOUNTEREDINTHECONSTRUCTIONOFDISEASEANDDISASTERPREVENTIONCONSTRUCTIONANDENVIRONMENTALPROTECTIONISSUESTHISTOPICISCONTINUOUSBRIDGEDESIGNANDCALCULATIONACCORDINGTOTHEDESIGNMISSIONREQUIREMENTS,BASEDONTHECURRENTHIGHWAYBRIDGEDESIGNSPECIFICATIONS,CONSIDERINGTHEBRIDGESITEGEOLOGICAL,TOPOGRAPHICALCONDITIONS,THEPRIMARIESMADEOFPRESTRESSEDCONCRETECONTINUOUSBOXGIRDERBRIDGESCONSTRUCTIONMETHODSTHEWHOLEPLACEISFULLFRAMINGINCLUDINGDESIGNOFTHEMAINCONTENTSINCLUDESTRUCTURALDIMENSIONSFORMULATION,MAINBEAMFORCECALCULATION,REINFORCEDSTEELBEAMAREAESTIMATESANDLAYOUT,PRESTRESSLOSSCALCULATIONS,FINALLY,THECONTINUOUSBEAMBRIDGECHECKING,MEETSTHEDESIGNREQUIREMENTSKEYWORDSCONTINUOUSBRIDGEGIRDERFULLFRAMINGINTERNALFORCESSTRESSCHECKINGCALCULATION南京工业大学本科生毕业设计（论文）III目录摘要IABSTRACTII目录III第一章方案设计111技术标准与要求1111设计基础资料1112主要材料112截面设计2121纵截面2122横截面313尺寸拟定3131主跨径的拟定3132主梁尺寸拟定3第二章恒载计算521一期自重作用效应计算522二期自重作用效应计算8第三章活载计算1031影响线1032活载作用效应计算12第四章次内力计算1441支座不均匀沉降引起内力1442温度变化引起内力15第五章内力组合1851按承载力极限状态设计基本组合1852按正常使用极限状态设计19目录IV521作用短期效应组合19522作用长期效应组合2053组合结果21第六章预应力钢筋的估算及布置2461钢束估算24611估算原则24612钢筋估算结果2662钢束布置2663主梁净截面及换算截面几何特性计算27第七章预应力损失及有效预应力计算3071基本理论3072预应力损失计算30721由预应力钢筋与管道之间的摩擦引起的应力损失30722由锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩引起的应力损失32723由混凝土弹性压缩引起的应力损失34724由钢筋松弛引起的预应力损失35725由混凝土收缩、徐变引起的预应力损失3773截面有效预应力39第八章截面强度验算4181基本理论4182强度验算41第九章抗裂验算4591规范要求45911正截面抗裂验算45912斜截面抗裂验算4592正截面抗裂验算4693斜截面抗裂验算47第十章持久状况构件的应力验算52南京工业大学本科生毕业设计（论文）V101正截面混凝土压应力验算52102预应力筋拉应力验算53103混凝土主拉应力验算54第十一章挠度验算59111汽车荷载作用下主梁边跨和中跨的最大截面挠度计算591111第一跨最大挠度计算其计算图示591112中跨最大挠度计算60112温度效应作用下主梁边跨和中跨的最大截面挠度计算61113消除结构自重后长期挠度验算62第十二章墩及桩基础设计与计算63121恒载与汽车荷载的内力组合63122下部结构的计算64123支座66参考文献68致谢69南京工业大学本科生毕业设计（论文）1第一章方案设计11技术标准与要求111设计基础资料1桥梁线形布置平曲线半径竖曲线半径2主要技术标准汽车作用公路I级；设计车速60公里/小时；桥面宽度8M（05M防撞护栏7M行车道05M防撞护栏）3桥跨结构拟采用全预应力混凝土结构；基础根据地质情况采用扩大基础或桩基础；4桥面铺装采用10厘米沥青混凝土；5施工方式满堂支架施工6支座位移边支座下沉5毫米；中支座下沉5毫米；7温度影响参照公路桥涵设计通用规范（JTGD602004）中4310条文中第3条考虑。112主要材料1混凝土桥面铺装采用10CMC50沥青混凝土全桥混凝土构件所采用的混凝士标号1箱梁采用C50混凝土；第一章方案设计22墩身C40混凝土；3支座垫石采用C30混凝土；4桥头搭板、盖梁、耳背墙、防撞护栏及立柱C305承台采用C30混凝土；6钻孔灌注桩采用25号水下混凝土；7全桥其它构件C30；8各类混凝土的技术指标均应满足公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范D622004有关规定。2主要钢材1普通钢筋直径大于和等于12MM的用HRB335级热轧螺纹钢筋、直径小于12MM的均用R235级热轧光圆钢筋。带肋钢筋焊接技术标准应符合钢筋混凝土用焊接钢筋网（YB/T0761997）的规定。其技术标准必须符合GB149998的有关规定。2预应力钢筋本设计采用的是ASTM920级的低松弛高强钢绞线，215J，直径为MM215，截面积为2139MM，标准强度MPAFPK1860，弹性模量为MPAEP510951。12截面设计121纵截面南京工业大学本科生毕业设计（论文）3122横截面图121桥墩截面图122桥台截面13尺寸拟定本设计经方案比选后采用三跨一联预应力混凝土等截面连续梁结构，全长90M。根据桥下通航净容要求。上部结构根据通行2个车道要求，采用单箱单室箱型梁，箱宽8M。131主跨径的拟定主跨径边跨跨径为等宽，即均30M，则全联跨径为30303090M132主梁尺寸拟定（跨中截面）1主梁高度预应力混凝土连续梁桥的主梁高度与起跨径之比通常在115125之间，标准设计中，高跨比约在118119，当建筑高度不受限制时，增大梁高是比较经济的方案。可以节省预应力钢束布置用量，加大深高只是腹板加厚，增大混凝土用量有限。根据桥下通车线路情况，并且为达到美观的效果，取梁高为165M，这样高跨比为240120，位于115125之间，符合要求。第一章方案设计42细部尺寸在跨中处顶板厚取25CM，底板厚取25CM，腹板厚取50CM；支座处为便于配置预应力筋，顶板厚取50CM，底板厚取50CM，腹板厚取70CM；端部为了布设锚具，因此将腹板厚度设定为100CM。具体尺寸见下图图131图132表11截面特性项目跨中截面支座截面面积（2M）4886265546惯性矩（4M）1582219237中性轴到底边距离（M）101760565499673南京工业大学本科生毕业设计（论文）5第二章恒载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。21一期自重作用效应计算1一期恒载计算（结构自重）恒载集度1123701010GAAA其中2214886176MM48862AM222655463665546AMMM2123488626554657204M22AAA325/KNM则148862706554610572041025116196KNG1111619612911/90GGKNML2一期恒载内力计算将梁体视为二次超静定结构。自重作用在梁上的荷载集度为112911/GKNM，其计算简图如下根据力法方程1111221211222200PPXXXX第二章恒载计算6根据力法求解，两侧支座假定为未知力12,XX，则单位力作用下的弯矩图为荷载作用下，基本结构内力如图所示根据图乘法1111218000303030223EIEI2211218000303030223EIEI12111450030303023EIEI11132348596925305809953030580995153014524915343PEIEI11132348596925305809953030580995153014524915343PEIEI1M2M3030MP南京工业大学本科生毕业设计（论文）7以上系数代入力法方程，解得1215493XXKN自重作用下弯矩图，剪力图如图所示支座反力分别为142315493,426065RRKNRRKN表21一期恒载作用下内力截面位置弯矩KNM剪力KN端部0154932边跨1/479886858099边跨跨中92960038733边跨3/4217873135566第一支座（左）11620232398第一支座（右）11620193665图21一期恒载弯矩图图22一期恒载剪力图第二章恒载计算8中跨1/47262496833中跨跨中290500022二期自重作用效应计算二期自重作用集度为桥面铺装集度和防撞栏杆集度05M2冷弯型钢防撞栏杆40/KNM10CM沥青混凝土铺装24801192/KNM合计592/KNM计算简图如下所示根据力法求解内力，得弯矩图和剪力图如图所示图23一期恒载剪力图南京工业大学本科生毕业设计（论文）9支座反力分别为142371040,195360RRKNRRKN表22二期恒载作用下内力截面位置弯矩KNM剪力KN端部071040边跨1/439251630136边跨跨中42624017760边跨3/417854958665第一支座（左）532800106560第一支座（右）53280088800中跨1/45951626923中跨跨中1332000图24二期恒载剪力图第三章活载计算10第三章活载计算31影响线根据力法求解左跨1/4处，左跨跨中，左跨3/4处，左中支座（左、右），中跨1/4处，中跨跨中处的弯矩和剪力影响线。弯矩边跨1/4处边跨跨中边跨3/4处左中支座中跨1/4处南京工业大学本科生毕业设计（论文）11中跨跨中剪力左端支点边跨1/4处边跨跨中边跨3/4处第三章活载计算12左中支座（左）左中支座（右）中跨1/4处中跨跨中32活载作用效应计算根据JTGD602008公路桥涵设计通用规范，公路I级的均布荷载标准值为105/KQKNM。集中荷载标准值为280KPKN，计算剪力效应时28012336KPKN。根据最不利布载原则，在各个截面的内力影响线上按要求布载，可求得汽车在各个截面上的最大弯矩、最小弯矩、最大剪力和最小剪力，在考虑冲击系数和车道折减系数后，可得到活载内力。计算结果如下所示。（车道均布荷载满布于是结构产生最不利效应的同号影响线上，集中荷载标南京工业大学本科生毕业设计（论文）13准值只作用于相应的影响线峰值处。）表31考虑不利布置活载荷载作用内力截面左端支点右）000000472504095左跨1/4217219275603011413314左跨中点262500568101619626591左跨3/416648285220604240272左中支点左36492193213136519425左中支点右36492193213519756825中跨1/4145000977803755010775中跨跨中217875748132303423034MAXMKNMMINMKNMMAXQKNMINQKN第四章次内力计算14第四章次内力计算41支座不均匀沉降引起内力根据任务书要求，支座下沉位移量，边支座和中支座均为5MM。为简化计算，采用隔墩不均匀沉降。表41沉降内力计算表左端左中左端右中截面截面左端支点右）00018212左端支点右）00036424左跨1/413659218212左跨1/427318336424左跨中点27318418212左跨中点54636736424左跨3/440977618212左跨3/481955036424左中支点左54636818212左中支点左109273336424左中支点右36424左中支点右72849中跨1/427318436424中跨1/454636772849中跨跨中00036424中跨跨中00072849左端右端左中右中截面截面左端支点右）00010927左端支点右）00010927左跨1/48295510927左跨1/48295510927左跨中点16391110927左跨中点16391110927左跨3/424586510927左跨3/424586510927左中支点左32782010927左中支点左32782010927左中支点右000左中支点右000中跨1/4327820000中跨1/4327820000中跨跨中327820000中跨跨中327820000左中右端右中右端截面截面MKNMQKNMKNMQKNMKNMQKNMKNMQKNMKNMQKNMKNMQKN南京工业大学本科生毕业设计（论文）15左端支点右）00036424左端支点右）00018212左跨1/427318336424左跨1/413659218212左跨中点54636736424左跨中点27318418212左跨3/481955036424左跨3/440977618212左中支点左109273336424左中支点左54636818212左中支点右72849左中支点右36424中跨1/454636772849中跨1/427318436424中跨跨中00072849中跨跨中00036424内力汇总如下表所示42温度变化引起内力根据JTGD602004公路桥涵设计通用规范表43103中的混凝土铺装竖向温度计算温差基数表43竖向日照正温差计算的温度基数表结构类型T1T2表42沉降内力汇总截面左端支点右）0000003642436424左跨1/42731832731833642436424左跨中点5463675463673642436424左跨3/48195508195503642436424左中支点左109273310927333642436424左中支点右7284972849中跨1/45463675463677284972849中跨跨中3278203278207284972849MAXMKNMMINMKNMMAXQKNMINQKN第四章次内力计算16混凝土铺装256750MM沥青混凝土铺装2067100MM沥青混凝土铺装1455根据任务书要求，参照公路桥涵设计通用规范（JTGD602004）中4310条。桥面采用100MM沥青混凝土铺装，温差基数为T114,T255；梁高H大于400MM，取A300MM。温差应力按公路桥涵设计通用规范（JTGD602004）附录B计算29187TYYCCNATEKNM019136TYYCCYMATEEKNM式中AY截面内的单元面积TY单元面积AY内温差梯度平均值，均以正值代入；C混凝土膨胀系数，C000001EC混凝土弹性模量，EC345104MPAEY单位面积AY重心至截面重心轴的距离，重心轴以下取正值，以下取负值。由0TM产生的弯矩TM由力法求得。根据力法方程1111221211222200TTTTTTXXXX其中112223LEI12216LEI122TTL解得1212687525LTTNEXXKNM则温度次内力11220TTTTTTMXMXMMMM；将数据代入上述各式即可得温度次内力，南京工业大学本科生毕业设计（论文）17结果列于下表。表44温度内力汇总截面左端支点右）0000001019510195左跨1/476464764641019510195左跨中点1529271529271019510195左跨3/42293912293911019510195左中支点左3058543058541019510195左中支点右000000中跨1/4305854305854000000中跨跨中305854305854000000MAXMKNMMINMKNMMAXQKNMINQKN第五章内力组合18第五章内力组合为了进行预应力钢束的计算，在不考虑预加应力引起的结构次内力及混凝土收缩徐变次内力的前提下，按照JTGD602004公路桥涵设计通用规范第416条和417条规范，根据可能出现的荷载进行第一次内力组合。51按承载力极限状态设计基本组合永久作用的设计值效应和可变作用设计值相组合，其效应组合表达式为211100QJKNJQJCKQQGIKMIGIUDSSSS或21100NJQJDCDQMIGIDUDSSSS式中UDS承载力极限状态下作用基本组合的设计值；0结构重要性系数，按照JTGD602004公路桥涵设计通用规范表109规定的钢筋设计安全等级采用，对应于设计安全等级一级、二级和三级分别取11、10、09。GI第I个永久荷载的分项系数，按照按照JTGD602004公路桥涵设计通用规范表416的规定采用；ID/GGIKSS第I个永久荷载作用效应的标准值和设计值；QI汽车荷载效应（含汽车离心冲击、离心力）的分项系数，取QI14；QIDQIKSS/汽车荷载效应（含汽车冲击力、离心力）的标准值和设计值；QI作用效应组合中除汽车荷载效应（含汽车冲击力、离心力）、风荷载外的其他第J个可变作用效应的分项系数，取QJ14，但风荷载的分项系数取QJ11；QJDQJKSS/作用效应中除汽车荷载效应（含汽车冲击力、离心力）外的南京工业大学本科生毕业设计（论文）19其他第J个可变作用效应的标准值和设计值；C作用效应组合中除汽车荷载效应（含汽车冲击力、离心力）外的其他可变作用效应的组合系数，取值见JTGD602004公路桥涵设计通用规范表第416条。根据JTGD602004公路桥涵设计通用规范第416条的规定，各种作用的系数取值如下一期恒载作用效应的分项系数，当作用对结构承载力不利时，取1G12当作用对结构的承载能力不利时，取1G10；二期恒载作用对结构的分项系数，当作用对结构的承载能力不利时，取2G12；当作用对结构的承载能力有利时，取2G10基础变位作用效应的分项系数取3G05；汽车荷载作用效应的分项系数1Q14；温度作用效应的分项系数取2Q14其他可变作用效应的组合系数C08；则作用对结构的承载能力不利时取508041212111321210GQQGGUDSSSSSS当作用对结构承载能力有利时取50418041010111321210GQQGGUDSSSSSS剪力的组合参考弯矩的组合进行计算即可。52按正常使用极限状态设计521作用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，其效应组合表达式第五章内力组合20为1211MMDGIKJQJKIJSSS式中1DS作用短期组合设计值；1J第J个可变作用效应的频遇值系数，取值见公路桥涵设计通用规范（JTGD602004）第417；2,JQJKS第J个可变作用效应的频遇值。根据公路桥涵设计通用规范（JTGD602004）第417条规定，各种作用的分项系数取值如下汽车荷载（不计冲击力）效应的频遇值系数去1107；温度作用效应的频遇值系数取1208；剪力的组合参考弯矩的组合进行计算即可。522作用长期效应组合永久作用效应标准值效应与可变作用准永久值效应相结合，其效应组合表达式为1211MMDGIKJQJKIJSSS式中1DS作用长期组合设计值；1J第J个可变作用效应的准永久值系数，取值见公路桥涵设计通用规范（JTGD602004）第417；2,JQJKS第J个可变作用效应的准永久值。根据公路桥涵设计通用规范（JTGD602004）第417条规定，各种作用的分项系数取值如下汽车荷载（不计冲击力）效应的准永久值系数取2104；南京工业大学本科生毕业设计（论文）21温度作用效应的频遇值系数取2208；53组合结果根据上述组合要求，进行承载能力极限状态内力组合和正常使用状态内力组合，其结果见下表，其中，剪力单位为KN，弯矩单位为KNM。见附表第五章内力组合22表51主梁作用效应组合内力分量组合荷载类别总永久荷载效应汽车荷载效应温度应力基础沉降承载力极限状态组合（不利）承载力极限状态组合（有利）短期组合长期组合1112140814051110140814051007081010040810左端支点右）最大弯矩000000000000000000000最小弯矩000000000000000000000最大剪力225972472501019536424403641303627289452最小剪力22597240951019536424259383178526179754左跨1/4最大弯矩119138421721976464273183215159816777921612626最小弯矩119138427560764642731831285730837738846006最大剪力88235301141019536424195439153895144861最小剪力88235133141019536424633733433538329左跨中点最大弯矩1355840262500152927546367268286722082992129549最小弯矩1355840568101529275463671213313647364664407最大剪力56493161961019536424170355765435最小剪力56493265911019536424148114119687111709南京工业大学本科生毕业设计（论文）23左跨3/4最大弯矩396422166482229391819550151302215160221466078最小弯矩39642285220229391819550428537666295640729最大剪力19423160421019536424214487145422147234最小剪力194231402721019536424350997267001254920左中支点左最大弯矩16948003649230585410927331203123331839342787最小弯矩16948001932133058941092733351254931674973109533最大剪力33895813651019536424412729293423293832最小剪力338958194251019536424509933397136391308左中支点右最大弯矩16948003649230585410927331203123331839342787最小弯矩16948001932133058541092733351249931674653109501最大剪力2824655197500072849492962391697376104最小剪力282465682500072849322276204839206886中跨1/4最大弯矩132140145000305854546367755260760410716910最小弯矩132140977803058545463671002320991636962302最大剪力1237563755000072849261252222890211625最小剪力12375610775000728491066974336546597中跨跨中最大弯矩423700217875305854327820145192511487161083353最小弯矩42370074813305854327820206255201172178728最大剪力0002303400072849755398897382063最小剪力0002303400072849755398897382063第六章预应力钢筋的估计与布置24第六章预应力钢筋的估算及布置根据公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范，预应力混凝土连续梁应该满足使用荷载下的正截面抗裂要求、正截面压应力要求和承载能力极限状态下的正截面强度要求。因此，预应力筋的数量可从这3个方面综合评定。61钢束估算611估算原则1、按正常使用极限状态的正截面抗裂验算要求估束根据公预规第631条，预应力混凝土受弯构件应对正截面的混凝土拉应力进行验算，以满足正截面抗裂要求。080PCST式中ST作用（或荷载）短期效应组合下构件的抗裂验算边缘混凝土的法向拉应力，式中不含正负号；PC扣除全部预应力损失后的预加力在构件抗裂验算边缘产生的预压应力。由于本章为估算预应力束，截面特性可以粗略的按毛截面特性计算。于是上式可按截面上、下缘的抗裂要求写成当截面承受正弯矩MAXM时080MAXXXYXYXXSYSYSXSWENANWENANWM；当截面承受负弯矩MINM时080MINSXYXYXSSYSYSSSWENANWENANWM式中MINMAXSSMM、作用（或荷载）短期效应组合，弯矩的最大值和最南京工业大学本科生毕业设计（论文）25小值。YXYSNN、截面形心轴上侧和下侧配置的预应力筋的永存预应力；XSEE、截面形心轴上侧和下侧配置的预应力束与形心轴之间的距离；XSWW、截面上缘和下缘的抗弯模量，SSYIW/，XXYIW/，SYI、及XY的值见表21；2、按正常使用极限状态截面压应力要求估算根据公预规第715条使用阶段预应力混凝土受弯构件的压应力应符合下面规定CKPTKCF50式中KC由作用（或荷载）标准值产生的混凝土受压缘的法向压应力，WMKKCPT由预应力产生的混凝土法向拉应力；CKF混凝土轴心抗压强度标准值；KM按作用（或荷载）标准值组合计算的弯矩值；W受弯侧的抗弯模量。由于此处的为估算值，所有应力计算均可粗略地选用毛截面特性。3、采用有效预加力估算为了满足要求，所需要的有效预加力为1850/WEAWMNPSPE则所需要的预应力钢绞线的根数为PSCONPEANN预应力损失按张拉控制应力的20估算。第六章预应力钢筋的估计与布置26612钢筋估算结果本设计采用的是ASTM920级的低松弛高强钢绞线，215J，直径为MM215，截面积为2139MM，标准强度MPAFPK1860，弹性模量MPAEP510951。综合考虑以上3种钢筋估算方法得出钢筋束结果。各个截面所需要的钢筋数见表61表61各个截面钢筋数要求表截面支座1第一跨L/4第一跨跨中第一跨3L/4支座1第二跨L/4第二跨跨中钢筋数10313513322010593注上表为1/2桥梁的钢筋数，另一半与之对称。62钢束布置连续梁预应力筋束的配置除满足公预规构造及受力要求外，还应考虑以下原则。1、应选择适当的预应力束筋的形式与锚具形式，对于不同跨径的梁桥结构，要选用预加力大小适当的预应力束筋，以达到合理的布置形式。避免因预应力束筋与锚具形式选择不当，而造成结构构造尺寸加大。当预应力束筋截面选择过小，造成结构中布束过多，而构造尺寸限制布置不下时，则要求增大束筋截面。2、预应力束筋的布置要老驴施工的方便，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筋，否则将导致结构中布置过多的锚具。由于每根束筋都是一巨大的集中力，这样锚下应力区受力较复杂，因而必须在构造上加以保证。3、预应力束筋的布置，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、预应力束筋配置，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。南京工业大学本科生毕业设计（论文）275、预应力束筋应避免使用多次反向曲率的连续束，从而引起很大的摩阻损失，降低预应力束筋的效益。遵循以上原则，结合本例的施工特点，钢束的纵向布置见附图，钢束的横断面布置以支座1和第一跨跨中为例，如图61所示，其他截面的布置图参见所附图纸。钢束号左跨中跨锚固端左跨1/4左跨跨中左跨3/4左支座中跨1/4中跨跨中钢束到梁底的距离CMT11574157415741574157415741574W1、W11309090105414589436W2、W2806060694129854524W3、W3303030354114418412注本表仅计算半桥的钢束，另一半关于中跨跨中对称。63主梁净截面及换算截面几何特性计算在求得各验算截面的毛截面特性和钢束布置的基础上，便可计算主梁净截面和换算截面的面积、惯矩及静矩，为主梁在各受力阶段的应力验算计算数据。限于篇幅，本设计计算书只列出第一跨跨中截面的截面几何特征，如表63所示，其他截面计算结果见表64和表65。表63第一跨跨中截面的截面几何特征截面位置截面积2MA截面惯矩4MI中性轴到梁底的距离M支座19028202309466左跨L/44669154609996左跨跨中4669154609996表62钢束计算表第六章预应力钢筋的估计与布置28左跨3L/44669154609996支座28315196209269中跨L/44669154609996中跨跨中4669154609996表64净截面几何特性截面位置截面积2MA截面惯矩4MI中性轴到梁底的距离M支座185700201309366左跨L/442110153609896左跨跨中42110153609896左跨3L/442110153609896支座278570195209169中跨L/442110153609896中跨跨中42110153609896表65换算截面几何特征截面位置截面积2MA截面惯矩4MI中性轴到梁底的距离M支座190280203309866左跨L/44669015561396左跨跨中4669015561396左跨3L/44669015561396支座283150197209769中跨L/44669015561396中跨跨中4669015561396南京工业大学本科生毕业设计（论文）29图631钢筋横断面图第七章预应力损失及有效预应力计算30第七章预应力损失及有效预应力计算71基本理论预应力混凝土连续梁桥的设计计算，需要根据承受外荷载的情况，确定其本身的预加应力的大小。然而筋束中的预应力往往受施工因素、材料性能及环境条件等因素的影响而引起预应力损失。设计所需的预应力值，应是扣除相应阶段的应力损失后，筋束中实际存在的预应力（即有效预应力PE）值。如筋束张拉时的初始应力（一般称为张拉控制应力）为CON，响应的预应力损失值为L，则有效预应力的表达式为LCONPE。72预应力损失计算公预规规定，预应力混凝土构建在正常使用极限状态计算中，后张法应考虑下列因素引起的预应力损失值预应力筋束与管道壁之间的摩擦1L锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩2L混凝土的弹性压缩4L预应力筋束的应力松弛5L混凝土睡的收缩和徐变6L721由预应力钢筋与管道之间的摩擦引起的应力损失11KXCONLE式中CON张拉钢筋锚下的控制应力，MPA；预应力钢筋与管道壁的摩擦系数，按公预规表622采用，取250；南京工业大学本科生毕业设计（论文）31从张拉端至计算截面之间，曲线管道部分切线的夹角之和，RAD；在本示例跨中截面摩擦应力损失计算中取值即为表39中的各段I值之和；X从张拉端至计算截面的管道长度，近似可取纵轴上的投影长度，M；K管道每米局部偏差对摩擦的影响系数，按公预规表622采用，取00150K。第一跨至跨中摩擦应力损失计算见表71，各控制截面摩擦应力损失的平均值见表72表71摩擦损失计算表TW1W2W3总计左跨1/4XM75757575弧度）000000000000016840010990L1MPA155615566111454613769左跨跨中XM15151515弧度）000000000000016840016960L1MPA30943094759876321416左跨3/4XM225225225225弧度）000000010390026640023920L1MPA46167381115931089834488左支座XM30303030弧度）000000029750038650030880L1MPA61201380216013140855002中跨1/4XM3750375037503750弧度）000000040440049100039500L1MPA760817825199081759762938中跨跨中XM4500450045004500弧度）000000051750058940048120L1MPA907921865235392101175494第七章预应力损失及有效预应力计算32表72各控制截面摩擦应力损失的平均值截面1MPAL截面1MPAL左跨1/43233左支座11796左跨跨中5103中跨1/414832左跨3/48177中跨跨中17785722由锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩引起的应力损失PLELL2式中L张拉端锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩值，MM，按公预规表623采用；L张拉端至锚固端之间的距离，MM；PE预应力钢筋的弹性模量。后张法构建预应力曲线钢筋由锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩引起的预应力损失，应考虑锚固后反方向摩擦的影响，可参照公预规附录D计算如下。反摩擦影响长度FL可按下列公式计算DPFELLLLCOND式中D单位长度由管道摩擦引起的预应力损失；CON张拉端锚下控制应力，按公预规第613条的规定采用；L预应力钢筋扣除沿途摩擦损失后锚固端应力；L张拉端到锚固端的距离。当LLF时，预应力钢筋离张拉端X处考虑反摩擦后的预应力损失X（2L），可按下列公式计算南京工业大学本科生毕业设计（论文）33FFLXLXL2FDL2式中当LLF时在FL影响范围内，预应力钢筋考虑反摩擦后在张拉锚固下的预应力损失值。如FLX，表示X处预应力钢筋不受反摩擦的影响。夹片式锚具，按公预规表623为MML6；表73为第一跨至跨中锚具变形损失，表74为各控制截面锚具变形损失的平均值，表75为反摩擦影响长度计算表表73锚具变形损失计算表TW1W2W3总计左跨1/4XMM7500750075007500MPA）7934123121277512069L2MPA490850244929506619927左跨跨中XMM15000150001500015000MPA）7934123121277512069L2MPA18810000000001881左跨3/4XMM22500225002250022500MPA）7934123121277512069L2MPA000000000000000左支座XMM30000300003000030000MPA）7934123121277512069L2MPA000000000000000第七章预应力损失及有效预应力计算34表74各控制截面锚具变形损失的平均值截面2MPAL截面2MPAL左跨1/44973左支座0左跨跨中627中跨1/40左跨3/40中跨跨中0表75反摩擦影响长度计算表钢束号TW1W2W30CONMPA1395139513951395L0L1MPA13042111763511596111849D0L/LMPA/MM000202000486000523000467LFMM1966231126700612211231292530723由混凝土弹性压缩引起的应力损失PCEPL4式中PC在计算截面先张拉的钢筋重心处，由后张拉各批钢筋产生的混凝土法向应力，MPA；EP预应力钢筋弹性模量与混凝土弹性模量的比值；取为565按简化计算公式如下PCEPLM214式中M预应力钢筋的束数；PC在计算截面的全部钢筋重心处，由张拉一束预应力钢筋产生的混凝土法向压应力，取各束的平均值。1NNPNPNPPCYIENANM南京工业大学本科生毕业设计（论文）35LCONPE；PPESLPPEPAAAN6；PPNPPEPNNYAE第一跨至跨中由混凝土弹性压缩引起的应力损失见表76，各控制截面由混凝土弹性压缩引起的应力损失的平均值见表77。表77各控制截面由混凝土弹性压缩引起的应力损失的平均值截面4MPAL截面4MPAL左跨1/42031左支座1483左跨跨中2967中跨1/4325左跨3/4616中跨跨中520724由钢筋松弛引起的预应力损失终极值PEPKPELF2605205式中张拉系数，一次张拉时，01，超张拉时90；取01；钢筋松弛系数，级松弛01，级松弛30；取30；PE传力锚固时的钢筋应力，对后张法构件421LLLCONPE。第七章预应力损失及有效预应力计算36表76分批张拉损失计算表截面张拉束号有效张拉力NPE103N张拉钢筋束偏心距EY（MM）计算钢束偏心距EY（MM）各钢束应力损失L4MPAW2W3TW2W3TW2W3T左跨1/4W3号束2166531476002085009096000000433W2号束22718E10094594502085909600027162138W1号束212526026439363936393694520859096301203022总计30129192593左跨跨中W3号束2199591600002085009096000000440W2号束35241E10094594502085909600042133317W1号束212514417139363936393694520859096300203022总计30044163778左跨3/4W3号束214508136000390009096000000565W2号束2276820000029729703909096000300313W1号束23263449223105310531052973909096287188043总计287487921左支座W3号束2091922200007528009096000000816W2号束2264310000060336033075289096000683765W1号束2326201140453745374537603375289096540601664总计54012832245中跨1/4W3号束203334204000156740083694000000225W2号束22518000000192161921601567483694000140052W1号束2326057358553165531655316192161567483694240105157总计240246435中跨跨中W3号束1976396520003338009096000000021W2号束2326860000045354535033389096000431073W1号束2326860000573157315731453533389096528467170总计528898264南京工业大学本科生毕业设计（论文）37第一跨至跨中由钢筋松弛引起的预应力损失见表77，各控制截面由钢筋松弛引起的预应力损失的平均值见表78表78钢筋应力松弛损失计算表PE（MPA）L5（MPA）W1W2W3TW1W2W3T左跨1/413292128161269713044445378362410左跨跨中13641131601274513075497426368414左跨3/413212127621281113412433371377463左支座12570123201241313113345312324419中跨1/412168119051216613146293260292424中跨跨中11764115431175913016243217243406表79各控制截面由钢筋松弛引起的预应力损失的平均值截面5MPAL截面5MPAL左跨1/43998左支座3578左跨跨中4249中跨1/43292左跨3/44167中跨跨中2914725由混凝土收缩、徐变引起的预应力损失PSPCEPCSPLTTTTET151,90006第七章预应力损失及有效预应力计算38PSPCEPCSPLTTTTET/0/06/151,90AAASPAAASP/221IEPSPS22/1IEPSPSSPSSPPPSAAEAEAESPSSPPPSAAEAEAE/式中6TL、6/TL构件受拉区、受压区全部纵向钢筋截面重心处由混凝土收缩徐变引起的预应力损失；PE、P