毕业设计计算书_工学_高等教育_教育专区

1、中卫黄河V大桥设计摘要:本着“安全，经济，实用，美观”的设计理念，根据设计任务书和规范，对不同的桥型方案进行比较和选择，经由施工等诸多方面的考虑，确定预应力混凝土连续梁桥为最终设计方案。在本设计中，运用了桥梁设计软件Midas，对桥梁结构（主要是上部结构）进行设计、模拟，并采用悬臂挂篮施工法对施工步骤加以模拟。同时对桥梁恒载、活载及徐变内力等进行分析计算，得出预应力钢束的预估值，进一步完善模型。最后，在各种荷载的组合下，对桥梁进行详细的有限元分析，并将分析结果与规范的要求进行对比，对主梁的应力、变形等进行验算，从而判断在设计荷载作用下该设计是否足够合理安全，以此得到完整的设计。经分析比较及验算

2、表明该设计计算方法正确，内力分布合理，符合设计任务的要求。关键词：桥梁设计；预应力混凝土；箱梁； Midas桥梁模型AbstractThe design of the bridge is carried out in the spirite of “security,economic,practical and beautiful” design philosophy by comparing and choosing the best one. According to the design plan,specifications,construction factors and many

3、other cosiderations,the pretrssed concrete continuous beam bridge is chosen to the ultimate.In the design,the bridge design software Midas is used in designing and simuiating the bridge stucture(mainly the upper stucture) by applying cantilever hung-basket bearing and symmetric equilibrium construct

4、ion. At the same time, By analyzing and computing the dead load, live load and internal force, the estimated value of the prestressed strand is got, then improve the model to perfece.Finally, Analyze the structure with the Midas software in a variety of load combinations,and compare the result with

5、the sdandara requirement, Check calculation is carried out to the stress and deformation of the main beam to determine the design loads of the design is adequate and reasonable security,Thus, get a complete design.The result of the analysis and checking calculation show that the design calculation m

6、ethod is correct. And the internal force distribution is reasonabal to the design task.key words: bridge desige prestressed concrete box girder non-uniform continuous beam Midas bridge model cantilever hung-basket bearing目录1. 绪论- 31.1预应力混凝土连续梁桥的发展- 31.2预应力混凝土连续梁桥的特点- 42.方案比选- 62.1中卫黄河地区桥梁概况- 62.2设计资

7、料- 62.3方案编制- 62.4方案比选- 83.上部结构尺寸拟定- 10 3.1跨境布置- 10 3.2板厚度- 10 3.3腹板厚度-10 3.4梗腋、横隔梁和悬臂板的布置- 11 3.5桥面铺装- 12 3.6桥梁下部结构- 12 3.7本桥使用的材料- 124.荷载内力计算- 13 4.1主梁内力计算- 13 4.2活载内力计算- 17 4.3荷载组合- 19 4.4承载能力极限状态下的组合- 20 4.5正常使用极限状态下的效应组合- 225.预应力钢束的估算与布置- 24 5.1估算方法- 24 5.2预应力钢束的布置- 26 5.3预应力钢束的布置结果- 276.预应力损失及有

8、效预应力计算- 31 6.1预应力损失计算- 31 6.2钢筋有效预应力计算- 357.主梁截面验算- 36 7.1短暂状况应力计算- 36 7.2持久状况应力验算- 38 7.3应力验算- 418.参考文献及致谢- 94 8.1致谢-94 8.2参考文献- 941绪论1.1预应力混凝土连续梁桥的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

9、。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

10、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

11、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

12、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

13、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针。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

14、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。1.2预应力混凝土连续梁桥的特点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。预应力混凝土能充分发挥材料的效能，在相同条件下，它比普通钢筋混凝土构件截面小，重量轻、刚度大，抗裂性和耐久性好，能有

15、效地控制结构的挠度(甚至无挠度)，节约钢材4050，节约混凝土2040，特别在大跨度结构中更为经济。在张拉预应力连续梁桥结构中，结构构件在承受外荷载前，预先对外荷载产生拉应力部位的混凝土预加压应力，造成人为的压应力状态，预加压应力可以抵消外荷载所引起的大部分或全部拉应力，这样在外荷载作用下混凝土拉应力不大或处于受压状态，使混凝土结构不开裂，提高结构的刚度和结构的耐久性。张拉法预应力混凝土施工是在浇筑混凝土前张拉预应力钢筋，将其固定在台座或钢模上，然后浇筑混凝土，等混凝土达到规定强度。保证预应力钢筋与混凝土有足够粘结力时放松预应力钢筋，借助预应力筋的弹性回缩及与混凝土的粘结，使混凝土产生预压应力

16、。同时其具有较强的变形恢复能力，抗震性能明显高于普通钢筋混凝土结构，而且便于震后加固。值得注意的一点是，预应力混凝土由于自重轻，按理含钢量应该少，但由于现在的设计水平问题，此部分并没有减少。反而很多设计含钢量大了，很大程度造成主体结构成本增加。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

17、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。2 方案比选2.1中卫黄河地区桥梁概况 自古黄河富宁夏，而在宁夏有两个地方是受益于黄河最多的，一个是吴中，另一个则是中卫。随着国民经济与社会的发展，对于交通的需求也日益增长。而桥梁在交通运输

18、体系中有着举足轻重的作用。黄河是贯穿宁夏地区的重要河流，要想更一步促进黄河两岸的经济发展，我们就必须克服这一障碍，让黄河两岸以及外地的经济和文化相接轨，从而加快宁夏地区的经济发展。由这样的背景，本次设计就是在中卫黄河区域，拟建一座黄河大桥。2.2设计资料中卫黄河大桥总跨径在200米范围以内，设计洪水频率1/50，桥下不通航；双向4车道；设计车速60km/h。2.3方案编制初步确定装配式预应力混凝土简支梁桥、钢筋混凝土拱桥、等截面预应力混凝土连续梁桥三种桥梁形式。（1） 装配式预应力混凝土简支T形梁桥 概况及受力特点：预应力混凝土T形梁桥有结构简单，受力明确、节省材料、架设安装方便，跨越能力较大

19、等优点。T型梁桥在我国公路上修建最多，早在50、60年代，我国就建造了许多T型梁桥，这种桥型对改善我国公路交通起到了重要作用。 预应力体系采用钢绞线群锚，在工地预制，吊装架设。其发展趋势为：采用高强、低松弛钢绞线群锚：混凝土标号4060号；T形梁的翼缘板加宽，25m是合适的；吊装重量增加；为了减少接缝，改善行车，采用工型梁，现浇梁端横梁湿接头和桥面，在桥面现浇混凝土中布置负弯矩钢束，形成比桥面连续更进一步的“准连续”结构。其最大跨径以不超过50m为宜，再加大跨径不论从受力、构造、经济上都不合理了。 孔径布置：32m+32m+32m+32m+32m，桥长160米，桥面行车道宽15米，两边各设1.

20、5米的人行道，各设0.5米的栏杆，桥宽共19米。桥面设有1%的纵坡、2的横坡，每跨之间留有4cm的伸缩缝。立面图如下：（2） 钢筋混凝土拱桥 拱桥的优缺点： 拱桥最大的优点就是将桥面系传来的压力转化为轴向压力，所以不需要象其他桥梁一样要考虑受拉和受弯等情况，所以拱桥一般的是圬工桥，用砖石就可以砌起来，当然现在拱桥也出现了钢结构和钢筋混凝土的，中承、上承拱，丰富了桥形；孔径布置：采用三跨钢筋混凝土拱桥，跨长50m+60m+50m。结构构造：桥面行车道宽15m,两边各设1.5m的人行道，各设0.5米的栏杆.立面图如下：（3） 预应力混凝土连续梁桥 特点及概述： 由于普通钢筋混凝土结构存在不少缺点：

21、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。在孔跨布置：50m+60m+50m,桥长160，桥面宽19(整体式),两边各设有 立面图如下：2.4 方案比选表2-1 方案比选表比较项目第一方案第二方案第三方案主跨桥形装配式预应力混凝土简支形梁桥钢筋混凝土拱桥等截面预应力混凝土连续梁桥使用性能建筑高度较低，易保养和维

22、护桥面连续，行车舒适。行车平顺舒；抗震能力强；易开裂，难以维护受力性能受力明确受力合理，变形小桥墩参加受弯作用，对基础要求较高。经济性等截面形式，可大量节省模板。材料用量和费用较T形梁要多一些增加了造价采用等截面梁能较好符合梁的内力分布规律实用美观性构造简单，线条明晰，但比较单调，与景观配合很不协调跨径较大，线条非常美，与环境和谐，增加了城市的景观侧面上看线条明晰，与当地的地形配合，显得美观大方施工方面桥梁的上、下部可平行施工，使工期大大缩短。技术要求较高，施工机具也较多，施工工期较长。由于在高空作业，施工危险度高。适用性适用于对桥下视觉有要求的工程，对通航无过高要求的工程。上承式拱桥的跨度大

23、，满足桥下净空的要求。对通航无过高要求的工程；对抗震有要求的工程；对整体性有要求的工程。养护维修量小较大小方案的最终确定：根据毕业设计的任务书，结合桥梁各种结构的设计、施工等特点，充分考虑结构安全、经济、实用、美观等要求，作出以下选择：上表所描述了这三种桥梁各自的优缺点根据行车感觉以及抗震能力、当地的施工水平以及经济条件。选择第二方案美观上比第一方案好；第三方案在在实用性上比第二方案好。再有就是第三方案施工难度较小，在具体施工中我们可以先简支后连续，所以选择第三方案作为最优方案。3上部结构尺寸拟定3.1跨径布置根据经验确定，预应力混凝土连续梁桥的中支点主梁高度与其跨径之比通常在1/151/25

24、之间，而跨中梁高与主跨之比一般为1/401/50之间。我们在此次设计中桥梁总长为160米，分三跨分别为50m+60m+50m，可以看出跨径不是很大，而考虑到当地的施工水平，地质环境等等因素，在此次设计中我们采取等截面连续箱梁。根据已建成的桥梁分析我们可知等高度连续梁支点梁高为H =(1/151/30)，跨中梁高常用(1/181/20) L。在此设计中我采用的梁高为： H=1/18L=（1/18）60=3.4m 3.2板厚度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

25、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： K1墩上底板厚度参数 HS墩上梁高; B桥面宽度; AF箱梁底板混凝土面积。 Lm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。

26、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。此次设计中采取等截面连续箱梁，底板厚50cm，顶板厚28cm。3.3腹板厚度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

27、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： K2墩上腹板厚度； t3s墩上腹板厚度总和。 HS箱梁跨中梁高。跨中腹板厚度参数 式中： 箱梁跨中腹板厚度t3c箱梁跨中腹板厚度总和。Hc箱梁跨中梁高。本设计中腹板厚度取为75cm。3.4梗腋、横隔梁和悬臂板布置1. 梗腋在顶板和腹板接头处须设置梗腋。梗腋的形式一般为1：2、1：1、1：3、1：4等。梗腋的作用是：提高截面的抗扭刚度和抗弯刚度，减少扭转剪应力和畸变应力。此外，梗腋使力线过渡比较平缓，减弱了应力的集中程度。本设计中，

28、根据箱室的外形设置了宽300mm，长900mm的上部梗腋，而下部采用宽500mm，长250mm的下部梗腋。2. 横隔梁横隔梁可以增强桥梁的整体性和良好的横向分布，同时还可以限制畸变；支承处的横隔梁还起着承担和分布支承反力的作用。由于箱形截面的抗扭刚度很大，一般可以比其它截面的桥梁少设置横隔梁，甚至不设置中间横隔梁而只在支座处设置支承横隔梁。因此本设计只设计了桥台处横隔板和桥墩处的横隔板，在内力计算中加以相应的荷载内力进行模拟表示。3. 悬臂板 根据经验，初步选定截面的悬臂段长度为330cm。 由上面得到的尺寸，截面尺寸图如下：3.5桥面铺装桥面铺装：根据桥梁工程选用8cm厚的沥青混凝土磨耗层。

29、桥面横坡：根据规范规定为1.5%3.0%,取2%,该坡度由桥面铺装层控制。3.6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。3.7本桥使用材料1、 混凝土：预应力主梁采用50号混凝土容重为27kN/m3，弹性模量取3.45×107 kPa；其余构件采用30号混凝土。2、 钢材：纵、横向预应力采用ASTMA416-92-270 级钢绞线，标准强度为1860Mpa，直径为15.24mm，面积139mm2,弹性模量为1.9×105 Mpa。3、普通钢筋：采用符合GB224-84标准的钢筋，直径12mm者采用II级20MnSi热轧螺纹钢筋；直径<12mm者采

30、用I级A3热轧圆钢筋。4 内力计算4.1主梁内力计算在本次设计中，利用迈达斯建模，分为81各节点，80个单元，每个单元2m。有限元建立后如下图：恒载内力计算连续梁恒载内力，包括主梁自重，即前期恒载所引起的内力和后期恒载，如公路桥的桥面铺装、铁路桥的道碴和线路上部设备重引起的主梁后期恒载内力。主梁自重是在结构逐渐形成的过程中作用于桥上的，它的计算与施工方法有密切关系，对施工过程中有体系转换的连续梁，其自重内力应考虑体系转换的影响。后期恒载作用与桥上时，主梁结构已形成最终体系，其产生的恒载内力的计算就可直接用结构内力影响线。（1）第一期恒载（结构自重）恒载集度：G1 = (A1 ×80+

31、 A2 ×10+ A3 ×10)×（2）第二期恒载二期恒载为桥面（路缘石、防撞护栏、栏杆、灯柱、泄水管、桥面铺装等） ，梁内电缆、管线包含在内。桥面铺装采用 8cm厚沥青混凝土磨耗层，加上栏杆，灯光照明设施，取35KN/m。4.1.2计算结果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。浇筑零号块，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，双悬臂段浇注结束时全桥的恒载内力： 双悬臂浇筑阶段内力图 弯矩图 剪力图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、中

32、跨合拢段，张拉边跨底板纵向预应力束。此时全桥恒载内力： 合拢阶段累计内力图 弯矩图 剪力图桥面铺装、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图 弯矩图 剪力图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

33、力。具体计算方法是：三跨连续梁的两个支点中的每个支点分别下沉1cm 与1.5cm 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。4.2活载内力计算（1）影响线的计算将单位荷载P=1 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）人群、履带车、挂车加载人群加载只需求出影响的正、负区段面积；履带车离散为若干集中力；挂车按集中荷载加载。（3）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

34、件下的极值。此问题的解决借助于计算机程序完成。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：式中L结构的计算跨径（m ）；E 结构材料的弹性模量（N /m2）；Ic 结构跨中截面的截面惯矩（m2）；mc结构跨中处的单位长度质量（kg /m），当换算为重力计算时，其单位应为（Ns2/m2）；

35、G结构跨中处延米结构重力（N /m）；g重力加速度，g = 9.81(m/ s2)。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f 1；计算连续梁的冲击力引起的负弯矩效应时，采用f2值可按下式计算：当f 1.5Hz 时，=0.05当1.5Hz f 14Hz 时，=0.1767 ln f -0.0157当f 14Hz 时，=0.45式中f 结构基频（Hz）。求得：正弯矩效应：1 =0.3157负弯矩效应：2 =0.413FACTOR=(1+)n式中1+冲击系数；n车道数；车道折减系数；偏载系数。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。

36、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。本次设计只考虑汽车移动荷载，其各截面产生的最大最小内力如下图所示： 弯矩图 剪力图4.3内力组合因荷载组合的计算结果是用midas civil计算所得，其中考虑的内力组合分成两个方面，具体如下：1.承载能力极限状态的内力组合：CLCB1 基本组合（永久荷载）：1.2(D)+1.2(TS)+1.0(CR)+1.0(SH)CLCB2 基本组合：1.2(D)+1.2(TS)+1.0(CR)+1.4MCLCB3 基本组合（永久荷载）：1.0(D)+1.0(TS)+1.0(CR)+1.0(

37、SH)CLCB4 基本组合：1.0(D)+1.0(TS)+1.0(CR)+1.0(SH)+1.4M2.正常使用极限状态的内力组合：CLCB5 极限组合（永久荷载）：1.0（D）+1.0（TP）+1.0(TS)+1.0(CR)+1.0(SH)CLCB6 短期组合：1.0（D）+1.0（TP）+1.0(TS)+1.0(CR)+1.0(SH)+0.7/(1+mu)MCLCB7 长期组合：1.0（D）+1.0（TP）+1.0(TS)+1.0(CR)+1.0(SH)+0.4/(1+mu)M CLCB8 弹性阶段应力验算组合：1.0（D）+1.0（TP）+1.0(TS)+1.0(CR)+1.0(SH)+1

38、.0M因计算结果较多，所以仅列举两个计算结果如下： CLCB1 基本组合（永久荷载）内力组合弯矩图 CLCB8 弹性阶段应力验算组合弯矩图4.4承载能力极限状态下的内力组合公路桥涵结构按承载能力极限状态设计时，应采用以下两种作用效应组合：基本组合和偶然组合。基本组合是永久作用的设计值效应与可变作用设计值效应相组合，其效应组合表达式为：或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；结构重要性系数，按通规JTGD60-第i个永久作用效应的分项系数，应按通规JTGD60-第i 个永久作用效应的标准值和设计值；汽车荷载效应（含汽车冲击力、离心力）的分项系数，取 =1.4。当某个可变作用在效应组

39、合中其值超过汽车荷载效应时，则该作用取代汽车荷载，其分项系数应采用汽车荷载的分项系数；对专为承受某作用而设置的结构或装置，设计时该作用的分项系数取与汽车荷载同值；计算人行道板和人行道栏杆的局部荷载，其分项系数也与汽车荷载取同值；汽车荷载效应（含汽车冲击力、离心力）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）、风荷载外的其他第j个可变作用效应的分项系数，取=1.4，但风荷载的分项系数取=1.1；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）外的其他可变作用效应的组

40、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=0.80；当除汽车荷载效应（含汽车冲击力、离心力）外尚有两种其他可变作用参与组合时，其组合系数取=0.70；尚有三种可变作用参与组合时，其组合系数取=0.60；尚有四种及多于四种的可变作用参与组合时，取=0.50。承载能力极限状态下的内力组合4.5正常使用极限状态下的效应组合公路桥涵结构按正常使用极限状态设计时，应根据不同的设计要求，采用以下两种效应组合：正常使用状态下的极限组合（1）作用短期效应组合。永久作用标准值效应与可变作用频率值效应相组合，其效应组合表达式为：式中作用短期效应

41、组合设计值；第 j个可变作用效应的频率值系数，汽车荷载（不计冲击力） =0.7，人群荷载 =1.0，风荷载 =0.75，温度梯度作用 =0.8，其他作用 =1.0；第 j个可变作用效应的频率值。正常使用状态短期组合（2）作用长期效应组合。永久作用标准值效应与可变作用准永久值效应相组合，其效应组合表达式为：正常使用状态长期组合5 预应力钢束的估算与布置5.1估算方法预应力混凝土截面配筋，是根据前面两种组合状态的组合结果，确定截面受力的性质，分为轴拉、轴压、上缘受拉偏压、下缘受拉偏压、上缘受拉偏拉、下缘受拉偏拉、上缘受拉受弯和下缘受拉受弯8种受力类型，分别按照相应的钢筋估算公式进行计算。估算结果为

42、截面上缘配筋和截面下缘配筋，此为截面最小配筋，可根据经验适当放宽。之所以称为钢束“估算”，是因为计算中使用的组合结果并不是桥梁的真实受力，确定钢束需要知道各截面的计算内力，而布置好钢束前又不可能求得桥梁的真实受力状态，故只能称为“估算”，此时与真实受力状态的差异由以下四方面引起：未考虑预加力的影响；未考虑预加力对徐变、收缩的影响；未考虑钢束孔道的影响；各钢束的预加力损失值只能根据经验事先拟定。该模型的主梁截面受双向弯矩，其配束计算如下：静定结构主梁截面双向受弯的配束计算当主梁截面既要承受Mmax又要承受Mmin时，一般需要在梁上、下部都配置预应力束筋，其数量就根据主梁上、下缘不出现拉应力或不超

43、过容许压应力的控制条件来确定。当截面承受正弯矩Mmax时：当截面承受负弯矩Mmin时： 在大量的设计工作与计算分析中，主梁就强度而言，在使用阶段主要是进行抗裂性验算，压应力一般不控制设计，因而根据式(52)与式(53)可求出预应力束筋最小根数n上、n下：事实上，在配置各截面的束筋时，受客观条件影响不可能完全按计算值配置；有时配置较多，但也不可能超过一定值。由式(51)与式(54)可求出容许最大配束数：在某种特定条件下，需要调整束数。当截面承受负弯矩时，如果截面下部多配根束，则上部也要相应增配根束，才能满足的条件。同理，在承受正弯矩时，如果上部多配根束，则下部也应相应增配根束。其关系如下：当承受

44、Mmin时：当承受Mmax时：式中：Ay单根预应力束筋面积；Ry束筋有效预应力；Ra混凝土容许承压应力；e上、e下束筋对截面形心轴的偏心距；Mmax、Mmin截面承受的正负弯矩(或最大弯矩与最小弯矩)；W上、W下截面上、下边缘的截面模量；K上、K下截面上、下核心距；A主梁混凝土面积。由于静定结构梁桥中除悬臂梁桥锚固孔局部区段外，一般不出现双向弯矩，相反，超静定连续体系梁桥在梁的许多区段出现双向弯矩。但在推导式(57)和式(58)过程中，未计入预加应力的次内力，故理论上上述公式不能用于超静定连续体系梁桥。实践证实，对同时配有正、负弯矩束的连续梁桥，预应力的次内力占的比例比较小，因此可用上述公式作

45、为超静定连续体系梁桥初次估束之用。5.2预应力钢束的布置估算出各截面的最小配筋面积后，根据拟定的钢绞线类型，并考虑适当调整，可以定出每个截面所需的钢束数。在确定每个截面的锚固数和通过束时，必须考虑到一个重要因素：悬臂施工的连续梁桥一般采用大吨位预应力群锚体系，集中锚固在腹板的上承托处。再考虑到受力对称的需要，可能根据构造要求对钢束作较大调整。如果截面上缘调整后的钢束数比计算钢束数增加，增加的钢束对下缘混凝土产生拉应力，因此下缘也需要增加钢束平衡。下缘需增加的钢束数可由下缘混凝土应力等于0这一条件按下式求得：同理，如增加下缘配束，则相应上缘需要增加负弯矩束，即：式中，、增加的上缘束或下缘束的束数

46、；、相应增加的上缘束或下缘束的束数；、截面中心至上、下钢束重心的距离；、截面重心至上、下核心点的距离。 各截面的锚固数和通过束确定后，就应确定各钢束在箱梁中的空间位置及几何特征，这是计算预应力效应和施工放样的依据。钢束布置时，应注意以下几点：1、应满足构造要求。如孔道中心最小距离，锚孔中心最小距离，最小曲线半径，最小扩孔长度等。2、注意钢束平、竖弯曲线的配合及钢束之间的空间位置。钢束一般应尽量早地平弯，在锚固前竖弯。特别应注意竖弯段上、下层钢束不要冲突，还应满足孔道净距的要求。3、钢束应尽量靠近腹板布置。这样可使预应力以较短的传力路线分布在全截面上，有利于降低预应力传递过程中局部应力的不利影响

47、；能减少钢束的平弯长度；能减小横向内力；能充分利用承托布束，有利于截面的轻型化。4、尽量以S型曲线锚固于设计位置，以消除锚固点产生的横向力。5、钢束的线形种类尽量减少，以便于计算和施工。6、尽可能加大曲线半径，以便于穿束和压浆。7、分层布束时，应使管道上下对齐，这样有助于混凝土浇筑与振捣，不可采用梅花形布置。8、顶板束的布置还应遵循以下原则：a、钢束尽量靠截面上缘布置，以极大发挥其力学效应；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；其次长束通过的梁段多，放在顶层能充分发挥其力学效应；再次，较长束在施工中管道出现质量问题的几率

48、较高，放在顶层处理比较容易些。预应力筋束的布置形式，与桥梁结构体系、受力情况、构造型式、施工方法都有密切关系。 对于预应力混凝土连续梁桥，预应力筋束总体上按立面和横截面布置分别考虑：立面按内力包络图布置正、负弯矩预应力筋束；T型横截面布置在梁肋，箱形截面应考虑剪力滞效应尽量靠腹板布置，一般有分散布置分散锚固和分散布置集中锚固两种形式。除此之外还需充分考虑施工受力特点和方便施工等因素。5.3预应力钢束布置结果下面给出了跨中截面，端部截面，四分之一截面，中跨支座处的预应力钢束横向布置位置。而预应力钢束纵向布置位置则在附图中给出。6 预应力损失及有效预应力值计算6.1预应力损失值的计算设计预应力混凝

49、土受弯构件时，需要事先根据承受外荷载的情况，估定其预加应力的大小。由于施工因素、材料性能和环境条件等的影响，钢筋中的预拉应力会逐渐减少，即预应力损失。设计中所需的钢筋预应力值，应是扣除相应阶段的应力损失后，钢筋中实际存余的预应力值。如果钢筋初始张拉的预应力为，相应的应力损失值为，则它们与有效预应力间的关系为：公路桥规规定，构件预加应力时预应力钢筋在构件端部(锚下)的控制应力应符合规定：，式中，为预应力钢筋抗拉强度标准值。按公路桥规的规定，一般情况下，后张法预应力混凝土梁桥可考虑以下五项应力损失值：4. 预应力筋与管道壁间摩擦引起的预应力损失()后张法的预应力筋，一般由直线段和曲线段组成。张拉时，预应力筋将沿管道壁滑移而产生摩擦力，使钢筋中的预拉应力形成张拉端高，向构件跨中方向逐渐减小的情况。钢筋在任意两个截面间的应力差值，就是这两个截面间由摩擦引起的预应力损失值。从张拉端至计算截面的应力损失值以表示。其值可按下式计算： 式中，锚下的张拉控制应力(MPa)；钢筋与管道壁间的