预应力混凝土连续梁(45m 70m 45m)设计说明书

1、本科毕业设计说明书目录摘要VABSTRACTVI1 概述- 1 -1.1预应力混凝土连续梁桥概述- 1 -1.4 设计图纸- 2 -2 方案比选- 5 -2.1 构思宗旨- 5 -2.2 比选标准- 5 -2.3 设计方案- 5 -2.3.1 设计方案一- 5 -2.3.2 设计方案二- 5 -2.3.3 设计方案三- 6 -2.3.4 设计方案四- 7 -2.4 方案比选- 7 -2.5 方案确定- 8 -3 预应力混凝土连续梁桥总体布置- 9 -3.1 桥型布置- 9 -3.1.1 孔径布置- 9 -3.1.2 桥梁截面形式- 9 -3.1.3 桥梁细部尺寸- 11 -3.1.4 桥面铺装

2、- 13 -3.1.5 桥梁下部结构- 13 -3.1.6 本桥使用材料- 13 -4 荷载内力计算- 15 -4.1 全桥结构单元的划分- 15 -4.1.1 划分单元原则- 15 -4.1.2 桥梁具体单元划分- 15 -4.2 全桥施工节段划分- 15 -4.2.1 桥梁划分施工分段原则- 15 -4.2.2 施工分段划分- 15 -4.3 主梁内力计算- 16 -4.3.1 恒载内力计算- 16 -4.3.2 悬臂浇筑阶段内力- 16 -4.3.3 边跨合拢阶段内力- 17 -4.3.4 中跨合拢阶段内力- 18 -4.3.5 桥面铺装阶段内力- 19 -4.3.6 支座位移引起的内力

3、计算方法及结果- 20 -4.4 活载内力计算- 21 -4.4.1 活载因子的计算- 21 -4.4.2 横向分布系数的考虑- 22 -4.5 荷载组合- 22 -5 预应力钢束的估算与布置- 24 -5.1 钢束估算- 24 -5.1.1 按承载能力极限计算时满足正截面强度要求计算- 24 -5.1.2 按正常使用极限状态的应力要求计算- 25 -5.2 预应力钢束布置- 28 -5.3 预应力损失- 30 -5.3.1 摩阻损失- 30 -5.3.2. 锚具变形损失- 30 -5.3.3. 混凝土的弹性压缩损失- 31 -5.3.4 预应力筋的引力松弛损失- 32 -5.3.5 收缩徐变

4、损失- 32 -5.4 预应力计算- 33 -5.5施工阶段应力验算- 33 -6 次内力验算- 35 -6.1 徐变次内力的计算- 35 -6.2 预加力引起的二次力矩- 35 -6.3 温度次内力的计算- 35 -7 桥梁内力组合- 36 -7.1 内力组合的原则- 36 -7.2 承载能力极限状态下的效应组合- 36 -7.3 正常使用极限状态下的效应组合- 38 -8 主梁截面验算- 40 -8.1 正截面抗弯承载力验算- 40 -8.2 持久状况正常使用极限状态应力验算- 41 -8.2.1 正截面抗裂验算- 41 -8.2.2 斜截面抗裂验算- 43 -8.2.3 使用阶段预应力混

5、凝土受压区混凝土最大压应力验算- 44 -8.2.4 预应力钢筋中的拉应力验算- 44 -8.2.5 混凝土的主压应力验算- 45 -8.3 短暂状况预应力混凝土受弯构件应力验算- 45 -9 下部结构计算- 46 -9.1桥墩的设计计算- 46 -9.2桩的设计计算- 48 -9.2.1 多排桩的验算- 48 -9.2.2 单排桩的验算- 50 -9.3承台验算- 54 -总结与讨论- 59 -谢辞- 60 -参考文献- 61 -摘 要本次设计的桥梁名称为兴神黄河桥，全长160米，主桥采用预应力混凝土连续梁（45m+70m+45m），引桥采用预应力混凝土简支梁桥。桥梁的上部结构设计采用桥梁博

6、士3.0设计软件进行结构设计和承载力验算，桥梁下部结构设计则通过规范推荐的方法进行手算。设计的最终结果经过承载能力安全校核后，结构承载力满足规范要求，可以用于实际施工。关键词：兴神黄河桥； 桥梁博士3.0； 承载力The Design of xing shen huang he continuous beamBridgeABSTRACTThe name of the design is XiaoweizhuangBridge, which is 1338.000 meters long. The main bridge is continuous beam bridge (184m+350m+

7、184m) by prestressed concrete, and the approach bridge is a beam bridge simply supported by prestressed concrete。The design of the supperstructure is adopted by Doctor Bridge 3.0 ,which is a design software. The software can carry on structure design and loading the dint check calculate. The substru

8、cture is designed by the method recommended in the norm .The result of this design has been checked in load ability, and structure loading dint satisfy the norms request. So we can used the design result for actual construction.Key Words: xing shen Bridge; Doctor Bridge 3.0；load abili1 概述1.1预应力混凝土连续

9、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。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

10、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

11、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，而是还应该包括整个使用期限内的养护、维修等运营费用在内。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。2 方案比选2.1 构思宗旨（1）符合城市发展规划，满足交通功能需要。（2）桥梁

12、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。2.2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。2.3设计方案设计方案一 图2.1连续梁桥布置图 单位：cm变截面预应力混凝土连续梁桥（1）孔径布置：45m+70m+45m，全长160m，宽12.5m。箱梁根部梁高4m，跨中梁2m，从一号块到跨中按二次抛物线变化。由桥面设有1.5的横坡，1.8%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

13、单幅单箱单室箱型形式。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端承桩，桥墩为圆端型实体墩。（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。设计方案二图2.2 简支梁桥布置图 单位：cm等截面预应力简支T形梁桥（1）孔径布置：4*40m,全长160m，宽21.4m.桥面设有1.5的横坡，1.8%的纵坡，其中间标高高于外侧标高。（2）主梁结构构造：上部结构T型梁。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）下部构造：全桥基础均采用钻孔灌注端承桩，桥墩为圆端形实体墩。（4）

14、施工方案：全桥采用满堂支架浇筑施工法。设计方案三图2.3 中承式拱桥布置图 单位：cm上承式拱桥（1）孔径布置：跨径160m，桥宽12.5m。桥面设有1.5的双向横坡，1.8%的纵坡。立柱截面形式为矩形，宽度60cm，立柱间距3m。护栏采用金属制桥梁护栏。（2）结构构造：主桥采用箱型混凝土钢筋混凝土拱桥，主跨160m，拱圈高1.9m，矢跨比为1/8，主梁采用单箱单室。拱圈截面形式为箱型截面。（3）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。设计方案四图2.4 斜拉桥布置图 单位：cm 独塔斜拉桥 （1）孔径布置：80m+80m，全长160m。桥面设有1.5%的

15、双向横坡和1.8%的纵坡。 （2）结构构造：主梁采用单箱单室箱型形式，塔高32米，斜拉索采用热挤聚乙烯拉索，冷铸镦头锚锚固体系，钢丝直径为5毫米。 （3）下部结构：桥墩采用钻孔灌注端承桩。 （4）施工方案：全桥采用满堂支架施工。2.4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。以上四种方案基本都满足着一要求。（2）方案一与方案二都属于预应力混凝土梁桥，与方案三的拱桥和方案四的斜拉桥相比，他们具有很多梁桥所有的优点：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

16、，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（由钢桥的纵向拖拉施工方法演化而成）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

17、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。这种分段现浇或分段预制拼装的施工方法，国外统称为节段施工法，用这种施工方法建成的预应力混凝土桥梁统称为预应力混凝土节段式桥梁。（3）方案一与方案二相比，一个是预应力混凝土连续梁桥，一个是预应力混凝土连续刚构桥。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。2.5方案确定综上所述，根据安全、经济、适用、美观变截面预应力混凝土连

18、续梁桥，最终选定为本次设计的推荐方案。3 预应力混凝土连续梁桥总体布置3.1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160m。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

19、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0.3，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，确定为45m+70m+45m的形式。桥梁截面形式（

20、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。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3.1 设计桥布置图单位：cm变高度与等高度相比较，等高度梁的缺点是：在支

21、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4m，跨中梁高2m。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。（2）桥梁横截面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

22、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，单箱双室截面受力明确，施工方便，节省材料用量。一般常用在桥宽22m以内的范围，本设计的桥面宽为12.5m。图3.2 支座和跨中截面尺寸 单位：cm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32cm；跨中处底板厚25cm，支点处底板厚为40cm,中间底板板厚成二次抛物线性变化；跨中处腹板厚度采用30cm，支点处腹板采用

23、60cm，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H =(1/151/30) L常用(1/181/20) L变高度(折线形)连续梁H =(1/161/20) Lh =(1/221/28) L变高度(曲线形)连续梁H =(1/161/20) Lh =(1/301/50) L根据以上估算值，本推荐方案取得支点处梁高为7m，跨中梁高为3m。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

24、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 （3.1a）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151

25、8cm，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80cm，在跨中厚40cm.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

26、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 (3.1b)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 (3.1c)式中： K3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。本推荐设计方案支座处腹板厚取80cm.，跨中腹板厚取40cm。中间腹板厚度采用二次抛物线性变化。3.1.4桥面铺装桥面铺装：根

27、据桥梁工程（上）选用8cm厚的防水混凝土作为铺装层，上加2cm厚的沥青混凝土磨耗层，共计10cm厚。3.1.5桥梁下部结构全桥基础均采用钻孔灌注端承桩，桥墩圆端型实体墩。本桥使用材料（1）使用混凝土箱梁采用60号混凝土，墩身采用、承台、防撞护栏、采用40号混凝土。（2）使用钢材纵、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，采用OVM锚具。带肋钢筋应符合钢筋混凝土用热轧带肋钢筋GB1499-91的规定、光圆钢筋应符合钢筋混凝土用热轧光圆钢筋GB1499-91的规定。非预应力钢

28、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HXC-80A定型产品 。（4）桥梁支座使用单向活动和双向活动盆式支座。4 荷载内力计算4.1全桥结构单元的划分 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.桥梁具体单元划分本桥全长160米，全梁共分63个单元，最小的单元长度1米，最长的单元长度3米，本推荐方案桥型：1*0.5+1*1.5+4*2+1

29、*1+10*3+1*2.5+1*1.5+1*1.5+1*2.5+10*3+1*2+10*3+1*2.5+1*1.5+1*1.5+1*2.5+10*3+1*1+4*2+1*1.5+1*0.5。.图4.1 全桥划分单元图4.2全桥施工节段划分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。施工

30、分段划分全桥分段为63个单元，64个节点。全桥整体采用悬臂节段浇筑施工法，边跨直线段单元使用整体现浇法。单元18-21与单元43-46为0号块，接着每1个3m的单元为一个施工节段共划分1个，两端1-6号单元与58-63号单元采用整体现浇，7号、57号为边跨合拢段，32号为中跨合拢节段，共29个施工阶段。施工过程图如下：图4.2 施工阶段部分图4.3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。恒载内力计算（1）第一期恒载（结构自重）恒载集度（2）第二期恒载包括结构自重、桥面二期荷载悬臂浇筑阶段内力浇筑8号梁单元，拆除

31、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恒载内力：表4.1 最大悬臂阶段累计内力表单元号节点号阶段累计效应弯矩(KN.m)剪力(kN)轴力(KN)882070.087699-384-9921.8e+031010-4.38e+03-2.13e+032.99e+031818-9.12e+04-6.74e+036.36e+041919-1.05e+057596.55e+042020-1.05e+05-1.85e+036.61e+042121-1.1e+051.14e+046.55e+042222-9.76e+049.76e+035.19e+045252-3.4e+04

32、5.12e+031.26e+045353-2.24e+044.02e+036.76e+035555-5.06e+031.94e+031.32e+035656-749722672图4.3 最大悬臂浇筑阶段内力图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，张拉边跨底板纵向预应力束。此时全桥恒载内力：表4.2 边跨合龙阶段累计内力表单元号节点号阶段累计效应弯矩(KN.m)剪力(kN)轴力(KN) 110.05.310.0 22-26.01460.033-64.52210.044-81.02350.055-70.22160.066-97.12780.

33、03535-3.39e+03-1.78e+031.99e+033636-1.13e+04-1.46e+035.86e+033737-1.95e+04-1.61e+031.11e+043838-3.09e+04-1.24e+031.83e+043939-4.19e+04-1.9e+032.68e+044141-7.24e+04-40.54.78e+04图4.4边跨合龙阶段累计内力图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：表4.3中跨合拢阶段累计内力表单元号节点号阶段累计效

34、应弯矩(KN.m)剪力(kN)轴力(KN)11-5.62e+03-4.18e+031.44e+0422-7.73e+03-2.22e+031.44e+0433-1.1e+04-1.26e+031.53e+0444-1.23e+041.15e+031.64e+0455-1.12e+042721.79e+0466-1.22e+04-6492.03e+0477-1.37e+04-9062.05e+045858-3.92e+03-86.21.5e+045959-4.79e+03-6301.49e+046060-6.46e+03-1.1e+031.48e+046161-8.59e+03-1.01e+03

35、1.46e+046262-6.23e+03-1181.02e+046363-5.51e+032.74e+039.77e+03图4.5中跨合拢阶段累计内力图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：表4.4 桥面铺装阶段累计内力表单元号节点号阶段累计效应弯矩(KN.m)剪力(kN)轴力(KN)11-1.34e+03-6.09e+037.4e+0422-4.4e+03-4.54e+037.4e+0433-1.01e+04-1.81e+037.89e+04441.07e+044629.5e+0458582.38e+041.33e+038.77e+0459592.48e+04

36、6808.74e+0460602.58e+041108.72e+0461612.58e+0494.58.67e+0462628.1e+03-1.97e+047.92e+0463631.09e+042.78e+038.16e+04图4.6桥面铺装阶段累计内力图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

37、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1cm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。4.4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

38、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。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： (4.4a) (4.4b) 式中 结构的计算跨径（）；结构材料的弹性模量（）；结构跨中截面的

39、截面惯矩（）；结构跨中处的单位长度质量（），当换算为重力计算时，其单位应为（）；结构跨中处延米结构重力（）；重力加速度，。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；计算连续梁的冲击力引起的负弯矩效应时，采用值可按下式计算： 当1.5Hz时， =0.05 当1.5Hz14Hz时， =0.1767-0.0157 当14Hz时， =0.45式中 结构基频（Hz）。求得：正弯矩效应： 0.3157 负弯矩效应： 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。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

40、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。4.5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。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： 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： 1.2SG+1.4SQ

41、1 1.2SG+1.1SQ11.1SG+1.3SQ1+1.3SQ2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： 0.9SG+1.4SQ1 0.9SG+1.1SQ10.8SG+1.3SQ1+1.3SQ2图4.7 单元承载力组合图5 预应力钢束的估算与布置5.1钢束估算根据预规（JTG D62-2004）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。按承载能力极限计算时满足正截面强度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

42、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：h0xNdfcd图 5.1 单筋矩形截面正截面受弯承载力计算简图， ， 解上两式得：受压区高度 (5.1.1a)预应力筋数 (5.1.1b)或 (5.1.1c)式中 截面上组合力矩。混凝土抗压设计强度；预应力筋抗拉设计强度；单根预应力筋束截面积； b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。下表为计算得各单

43、元配筋面积表5.1 承载能力极限状态单元截面配筋面积:单位 m*2单元号左上缘左下缘右上缘右下缘1006.7e-005026.7e-005000.00235300.0023500.00491400.0049100.006865600.008700.01025700.010200.01035800.010300.009425900.0094200.00786000.007800.005516100.0055100.00266200.00261.9e-0050631.89e-005000按正常使用极限状态的应力要求计算规范（JTJ D62-2004）规定，截面上的预压应力应大于荷载引起的拉应力，预

44、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） （2）对于截面下缘 （3）（4）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）公式（3）变为（6）由预应力钢束产生的截面上缘应力和截面下缘应

45、力分为三种情况讨论：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）（8）将式（5）、（6）分别代入式（7）、（8），解联立方程后得到（9）（10）令 代入式（9）、（10）中得到（11）（12）式中 Ap每束预应力筋的面积；预应力筋的永存应力(可取0.50.75估算)；e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。当由上缘不出现拉应力控制时： （13）当由下缘不出现拉应力控制时： （14）当由上缘不出现拉应力控制时（15） 当由下缘不出现拉应力控制时（16）当按上缘和下缘的压应力的限制条件计算

46、时(求得预应力筋束数的最大值)。可由前面的式推导得：（17）（18）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，如果截面上部多配根束，则下部束也要相应增配根。其关系为：当承受时， (19)当承受时， (20)下表为计算得各单元配筋面积表5.2 正常使用极限状态单元截面配筋面积:单位 m*2单元号左上缘左下缘右上缘右下缘10.00010.00010.00010.000120.00010.00010.00010.002730.00010.00270.00010.0056280.00660.00570.00540

47、.0082290.00540.00820.0060.0085300.0060.00850.00880.0065310.00880.00650.00740.0081320.00740.00810.00750.008330.00750.0080.0090.0063340.0090.00630.00660.008350.00660.0080.00620.0074610.00010.00630.00010.003620.00010.0030.00010.0001630.00010.00010.00010.00015.2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(TB10002.399)构造要求

48、，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

49、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。表5.3 常用锚具尺寸锚具型号锚垫板寸mm波纹管径螺旋筋圈数千斤顶锚具最小布外/内mm圈径mm型号置间距mmOVM15-518062/551704Ycw100200OVM15-720077/702406Ycw150230OVM15-923087/802706Ycw250260VM15-1227097/903307Y

50、cw250290OVM15-19320107/1004008Ycw400420OVM15-27370127/1204708Ycw650490YM15-516567/601705YDC1500210YM15-719077/701905YDC1500230YM15-921587/802106YDC2000270YM15-1225092/852506YDC2500320YM15-15290102/953206YDC3200370YM15-17300107/1003407YDC4200400YM15-19300107/1003507YDC4200420YM15-24320117/1104007YDC5200460图5.1本推荐桥型钢筋布置图5.3预应力损失根据桥规（JTG D62-2004）第条规定，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