连续梁桥设计毕业设计

1、第一章绪论第一节桥梁概述第二节方案比选一、比选方案的主要标准二、方案编制第二章结构尺寸拟定第一节结构尺寸拟定一、桥梁横向布置二、细部尺寸第二节截面几彳5特性一、毛截面面积二、惯性矩及刚度参数第三章主梁内力计算第一节横向分布系数的计算第二节恒载内力计算一、单元化分二、恒载布载第三节活载内力计算一、冲击系数1U的计算二、活载布载第四章次内力计算第一节根底位移引起的次内力计算第二节温度应力引起的次内力计算第三节混凝土收缩徐变引起的次内力计算第五章作用效应组合I第一节承载力极限状态作用效应组合第二节正常使用状态作用效应组合第六章预应力筋的估算第一节计算原理一、正常使用极限状态的应力要求计算二、承载水平

2、极限状态的强度计算第二节预应力钢束的估算一、预应力筋估算二、预应力钢束布置第七章预应力损失及有效应力的计算三、混凝土弹性压缩损失四、钢筋的应力松弛损失五、混凝土收缩徐变损失六、有效预应力的计算第二节预加力引起的二次力矩第三节作用效应组合 II第八章主梁强度检算第一节承载水平极限状态检算一、I 形截面的判别二、端跨跨中正截面承载水平计算第二节正常使用极限状态计算一、全预应力混凝土构件抗裂性验算二、正截面检算三、斜截面抗裂验算主拉应力四、持久状况应力验算五、短暂状况下预应力混凝土构件应力计算第九章施工方法要点及考前须知第一节材料设备及施工程序第二节支架及模板第三节预应力束布置第四节混凝土工程第五节

3、张拉和压浆结束语70主要参考文献第一节钢筋预应力损失一、摩阻损失第一章绪论第一节桥梁概述桥梁是供汽车、火车、行人等跨越障碍河流、山谷、或者其它线路等的建筑工程物.从线路公路或铁路 的角度讲,桥梁就是线路在跨越上述障碍时的延伸局部或连接局部.建立四通八达的现代化交通网,大力开展交通运输事业,对于开展国民经济,增强全国各族人民团结和稳固国防等方面,都具有非常重要的作用.在公路、铁路、城市和农村道路以及水利建设中,为了跨越各种障碍,必须修建各种类型桥梁与涵洞,因此桥涵是交通线中的重要组成局部,而且往往是保证全线早日通车的关键.在经济上,桥梁和涵洞的造价一般说来平均占总造价的10320%20世纪50年

4、代以来,由于科学技术的进步,工业水平的提升,社会生产力的高速开展,人们对桥梁的要求已经越来越高了,现代高速公路上迂回交叉的立交桥、 高架桥和城市高架道路,几十公里长的海峡大桥,新开展的城郊高速铁路桥与轻轨运输高架桥等,这些新型桥梁不但是规模巨大的工程实体,而且犹如一条地上“彩虹,将城市妆扮得格外美丽.纵观世界各国的大城市,常以工程雄伟的大桥作为一种空间艺术结构物存在于社会之中.我国幅员辽阔,大小山脉和江河湖泊纵横全国,东面临海,海湾、岛屿众多.20世纪80年代后,我国实行改革开放政策以来,国民经济飞速开展,社会主义工业、农业、商业、国防和科学技术现代化正在逐步实现,全国高速公路、高速铁路、城市

5、交通网络的建设方兴未艾.作为枢纽工程的桥梁建设的开展那么突飞猛进.至20世纪末,我国已建成的各类现代化桥梁在世界桥梁跨径排名表上都进入了重要名次,甚至是名列前茅.它从一个侧面反映了我国生产、经济与科学技术的开展高度.回忆过去展望未来,我国广阔桥梁工程技术与科学工作者将不断面临着设计和建造各类桥梁的荣耀而艰巨的任务.我国文化悠久,是世界上文明兴旺最早的国家之一.我国有许多科学技术往往远远超过同时代的欧洲,特别是5世纪以前,更是如此.其中就桥梁来说,我们的祖先也在世界桥梁建筑史上写下了不少光芒灿烂的篇章.我国山川河流众多,自然条件错综复杂,古代桥梁不但数目惊人,而且类型也丰富多彩,几乎包括了所有近

6、代桥梁中的最主要形在原始人类尚不知如何造桥时,往往会利用自然界的物体,如天然倒塌的树木、因自然地壳变化侵蚀而形成的拱状物、森林里攀缠悬挂的藤萝等,来帮助他们跨越溪流、山涧和峡谷.等到人类已能够聚族而居的时候,桥梁也势必得到开展.例如,对距今已有6000余年的陕西西安半坡村新石器时代遗址的考古发现,在居住区四周有宽、深各约5-6个大围沟.当时的居住已能用木柱、草泥盖成圆形的房屋,因而出入这样的围沟时不可能没有搭设的桥梁.对桥梁起源的详细考察和论证是考古学家的事.可以确定的是,桥梁是随着历史的演进和社会的进步而逐渐开展起来的.综观近代历史,可以认为,每当陆地交通运输工具发生重大变化,对桥梁在载重、

7、 跨度方面提出新的要求时,这种要求便推动了桥梁工程技术的开展.桥梁开展到今天,其根本类型虽仍是梁桥、拱桥、 和悬索桥,但建筑材料更加巩固耐用,结构型式更加丰富多彩,使用功能更加完备齐全,建桥技术更加先进合理.在当今社会中,大力开展交通运输事业,建立四通八达的公路、铁路交通网,对促进交流、开展经济、提升国力,具有非常重要的意义.在公路、 铁路线路中桥梁以及涵洞是其重要组成局部.从技术上讲,一座重要的大跨度桥梁通常会集中表达一个国家在工程设计、建筑材料和制造工艺等方面的当代水平；从经济上讲,一条线路中桥涵的造价要占10%-20%从美学上讲,桥梁不仅仅是满足实用要求的工程结构物,还常作为建筑艺术实体

8、长久地存在于社会生活中.那些工程宏大、 结构造型雄伟壮观的大桥,往往成为一座城市的标志和骄傲.我国幅员辽阔,大小山脉纵横,江河湖泊众多.随着国家经济建设的开展,需要大力增强根底设施建设,修建大量的公路、铁路和城市桥梁.桥梁由五个“大部件与五个“小部件所组成.所谓五大部件是指桥梁承受汽车及其它运输车辆的桥梁上部结构与下部结构,它们要通过承受荷载的计算与分析,是桥梁结构平安性的保证.这五大部件是：(1)桥跨结构.是路线遇到障碍中断时,跨越这类障碍的结构物.(2)支座系统.它支承上部结构并传递荷载于桥梁墩台上,它应保证上部结构载荷载、温度变化或其他因素作用下所预计的位移功能.(3)桥墩.是在河中或岸

9、上支承两侧桥跨上部结构的建筑物.(4)桥台.设在桥的两端,一端与路堤连接,并预防路堤滑塌.为保护桥台河路堤填土,桥台两侧常做一些防护工程.另一侧那么支承桥跨上部结构的端部.(5)墩台根底.是保证桥梁墩台平安并将荷载传至地基的结构局部.根底工程载整个桥梁工程施工中是比拟困难的局部,而且常常需要在水中施工,因而遇到的问题也也很复杂.前两个部件是桥梁上部结构,后三个部件即是桥梁下部结构.所谓五个小部件都是直接与桥梁效劳功能有关的部件,过去总称为桥面构造,在桥梁设计中往往不够重视,因而使桥梁效劳质量低下,外观粗糙.在现代化工业开展水平的根底上,人类的文明水平也极大提升,人们对桥梁行车的舒适性和结构物的

10、欣赏水平要求愈来愈高,因而国际上在桥梁设计中很重视五小部件,这不但是“外观包装,而且是效劳功能的大问题.目前,国内桥梁设计工程师也越来越感受到五小部件的重要性.这五小部件是：(1)桥梁铺装.铺装的平整、耐磨性、不翘曲、不渗水是保证行车舒适的关键.特别在钢箱梁上铺设沥青路面的技术要求甚严.(2)排水防水系统.应迅速排除桥面上积水,并使渗水的可能性降至最小限度.此外,城市桥梁排水系统应保证桥下无滴水和结构上无漏水现象.(3)栏杆.它既是保证平安的构造举措,又是有利于欣赏的最正确装饰件.(4)伸缩缝.桥跨上部结构之间,或在桥跨上部结构与桥台端墙之间,设有缝隙,保证结构在各种因素作用下的变位.为使桥面

11、上行车顺适,无任何颠动,桥上要设置伸缩缝构造.特别是大桥或城市桥的伸缩缝,不但要结构牢固,外观光洁,而且需要经常扫除掉入伸缩缝中的垃圾泥土,以保证它的功能作用.(5)灯光照明.现代城市中标志式的大跨桥都装置了多变幻的灯光照明,增添了光彩夺目的晚景.第二节方案比选一、比选方案的主要标准:桥梁方案比选有四项主要标准：平安,功能,经济与美观,其中以平安与经济为重.过去对桥下结构的功能重视不够,现在航运事业飞速开展,桥下净空往往成为运输瓶颈,比方南京长江大桥,其桥下净空过小,导致高吨位级轮船无法通行,影响长江上游城市的开展.至于桥梁美观,要视经济与环境条件而定.二、方案(一)、预应力混凝土连续梁桥图1

12、.2.1预应力混凝土连续梁桥方案一：预应力混凝土连续梁桥施工技术先进,工艺要求较严格,属于超静定结构,受力较好,桥面连续无伸缩缝,养护容易,本钱低,耐久性好,维修费用少.连续梁在恒载作用下,由于支点负弯矩的卸载作用,跨中正弯矩显着减小,其弯矩图形与同跨相差不大,连续梁在活载作用下,因主梁连续产生支点负弯矩对跨中正弯矩仍有卸载作用,其弯矩分布比拟合理.桥梁整体性好,施工方法简便易行,施工质量可靠,平面及竖曲线型容易限制,对机具和起重水平要求不高,这要比方案二和方案三优越,而且桥梁线型流畅,完全符合桥梁设计的平安、适用、经济和美观的根本原那么.连续梁突出的优点是结构刚度大,变形小,动力性能好,主梁

13、变形曲线平缓,有利于高速行车.连续梁在恒载作用下,由于支点负弯矩的卸载作用,跨中正弯矩显着减小,其弯矩图形与同跨悬臂梁相差不大,连续梁在活载作用下,主梁连续产生支点负弯矩,对跨中弯矩有卸载作用,其弯矩分布要比悬臂梁合理.连续梁是超静定结构,根底不均匀沉降将在结构中产生附加内力,因此对桥梁根底要求较高,通常宜用于地基较好的地方.二、预应力混凝土简支梁桥图1.2.2预应力混凝土简支梁桥方案二：预应力混凝土简支梁桥施工方便,适合中小跨径,结构尺寸标准化,目前国内大量采用,平安,行车方便,结构美观,造价第二,用钢量大,相同跨径及恒活载下跨中弯矩较续梁桥大,所以承载力较续梁桥小.简支梁桥是梁式桥中应用最

14、早,使用最广泛的一种桥型.它受力简单,梁中只有正弯矩,适用于T型截面梁这种构造简单的截面型式,体系温度、混凝土收缩徐变、张拉预应力等均不会在梁中产生附加内力,设计计算简便,最易设计成各种标准跨径的装配式结构.由于简支梁是静定结构,结构内力不受地基变形的影响,对根底要求不高,能适用于地基较差的桥址建桥.在多孔简支梁桥中,相邻桥孔各自单独受力,便于预制、 架设,简化施工治理,施工费低,因此在城市高架桥,跨河大桥的引桥上被广泛采用.简支梁桥的设计主要受跨中正弯矩的限制,当跨径较大时,跨中恒载和活载弯矩将急剧增大,当恒载弯矩所占的比例相当大时,结构承受的活载弯矩将变小.三、斜拉桥图1.2.3斜拉桥方案

15、三：斜拉桥跨越水平大,行车平稳,索力调整工序比拟繁复,施工技术要求高具有现代气息,结构轻盈美观,目前国内大量采用,但造价最高综合以上比拟,以预应力混凝土连续梁桥为最终方案第二章结构尺寸拟定第一节结构尺寸拟定一、桥梁横向布置桥面净宽：2净10.75m；两侧分别为中央分隔带和平安护拦.全桥采用7块预制的预应力碎空心板,每块板的宽度为1.57m,采用后张法施工,以下图2.1.1为一侧桥梁横断面布置：图2.1.1桥梁横向布置单位：cm二、细部尺寸一块空心板的横断面如图2.1.2:图2.1.2空心板横断面单位：cm第二节截面几何特性一、毛截面面积二、惯性矩及刚度参数一、计算空心板截面抗弯惯性矩I=941

16、7103cm4较接板荷载横向分布影响线附表表3.1.1图2.2.1跨中梁截面三、计算刚度参数第三章主梁内力计第一节横向分布系数的计算预制板间采用企口逢连接,所以跨中的荷载横向分布系数按较接板梁法计算,跨中、%截面、支点荷载横向分布系数m.、mc的计算如下：板号单位荷载作用位置i号板中央一、计算跨中荷载横向分布影响线及分布系数从文献4中的较接板荷载横向分布影响线附表中查表,在=0.02到0.04之间接直线内插法求=0.024的影响线坐标值I、h2i、h3i、hn,计算结果列于下表：将表中i、h2i、h3i、hn之值按一定比例尺绘于各号板的轴线下方,连成折线,就得到各板的荷载横向分布影响线,如下表

17、3.1.1所示.在影响线上荷载按最不利布载,就可以通过相应影响线坐标值求出各板的横向分布系数mc、计算抗扭惯性矩1T:跨中截面截面形式如以下图2.2.1所示:15714143cmti12cmt211cmt314cm4143278.5143-1211278.51413.9510cm123456710.0224420215712510208808210000.043092351591090780590510.02425720915712297827620.0220219817013511109608810000.042352321851270910690590.024209205173133107

18、09108230.0215717017615612811110210000.041691852011671190910780.02415917318115812610709740.0212513515616915618512510000.041091271671931671271090.024122133158174158173122I1(|11D25702!B一一1力7力隹0.302m图3.1.21号板三行车队横向分布影响线图3.1.31号板二行车队横向分布影响线0.057口卫口二匚52570?09CQ呢0.37ft图3.1.42号板三行车队横向分布影响线i叱口qC.己.502040,177

19、1-om0473._-0.10/比%M42|0.133_J_1图3.1.52号板二行车队横向分布影响线二二卬0,173O.I8IC.IJB一】：二.口5邑.,J.1J7j*?7图3.1.63号板三行车队横向分布影响线1i1C,：530.1byC,172Jrs1rJ(JW3.181045B_.OAb/口】26q_*.J.1U/卜M图3.1.73号板二行车队横向分布影响线11(,LOCJt:2号板11口C.cCti,iD.173013304331匚：C437 个 2.-a91己二3：,0.1J80.J33Jg.lSO_C,：74001740J580Ko0.1/3-,c/733E二二一口,1重一L-

20、图3.1.84号板三行车队横向分布影响线图3.1.94号板二行车队横向分布影响线一1号板公路一级二2号板公路一级三3号板公路一级四4号板公路一级11mch0.1330.1600.1740.1600.31422所以,综上所得,公路一级荷载横向分布系数的最大值mcq=0.378三车道折减系数0.78,在设计中通常偏平安地取用最大值.二、车道荷载作用于支点处的荷载横向分布系数支点截面处荷载横向分布系数mC采用杠杆法求得,荷载布置如下：图1号边板最不利布截图3.1.133号板最不利布截11555其它板影响线同2号板影响线,对于1号边板：-解得x=1.116x185181127mcq1.1160.558

21、,对于2号边板：mcq-1 一 0.586q2q2157横向分布系数汇总表梁号1234跨中横向分布系数0.3780.3620.3530.357支点外横向分面系数0.5580.5860.5860.586第二节恒载内力计算主梁恒载内力,包括自重引起的主梁自重一期恒载内力Si和二期恒载如铺装、栏杆等引起的主梁后期恒载内力&2.主梁的自重内力计算方法可分为两类： 在施工过程中结构不发生体系转换,如果主梁为等截面,可按均布荷载乘主梁内力影响线总面积计算；在施工过程中有结构体系转换时,应该分阶段计算内力,方法同上.本设计采用整孔架设法.查表可得预应力钢筋混凝土容重取值为25.026.0KN/m3,

22、本设计取25.0KN/m3.恒载集度一期恒载集度q1A25KN/m30.731848m225KN/m318.30KN/m二期恒载集度q2二期恒载集度为桥面铺装与护拦恒载集度之和,本设计中桥面铺装采用9cm沥青混凝土、8cm40号防水混凝土,铺装层宽度为10.75m,硅=23KN/m3,护拦一侧每延米按0.30/m2碎碎=25KN/m3染断面由7片梁组成：一、单元化分本设计为等高度连续梁桥,在计算内力时采用桥博士V3.03辅助计算,全桥沿纵向划分为100个单元,101个节点,单元长度为1米.划分如下图：图3.2.1单元化分恒载内力计算本设计主梁为等截面梁,在计算内力时,用均布荷载乘主梁内力影响线

23、面积的方法计算,运用有限元程序一一桥梁博士计算主梁影响线,由CAD1助计算影响线面积.各控制截面一期恒载内力计算如下：Mi第i限制截面弯矩值Qi第i限制截面剪力值wi第i限制截面弯矩影响线面积Wj第i限制截面剪力影响线面积二、恒载布载由桥博士计算得到各限制截面弯矩剪力影响线及包载布载如以下图所示:图3.2.2端跨支座处剪力影响线及布载图3.2.3端跨1截面弯矩影响线及布载：4一1.图3.2.4环跨截面男力影响线及布载:4图3.2.5端跨跨中弯矩影响线及布载图3.2.62号支座负弯矩影响线及布载图3.2.7第二跨跨中弯矩影响线及布载图3.2.83号支座负弯矩影响线及布载=_n,31i/M图3.2

24、.9第三跨跨中弯矩影响线及布载85.34-777.34端跨1/4 截回560.0067.15第四跨中截回718.49端跨中截回849.485 号支座处-847.242 号支座处-847.24第五跨中截回849.48第二跨中截回718.49第五跨3/4 截回560.0067.153 号支座处-777.346 号支座处85.34第三跨中截面530.70一期恒载qi作用下限制截面内力计算汇总：表图一期恒载作用下弯矩iimiii.|H|图一期恒载作用下剪力第三节活载内力计算一、冲击系数1u的计算式中：l结构的计算跨径；E材料的弹性模量；IC跨中截面惯矩；mc结构跨中处的单位质量;注：活载为公路一级,其

25、中q10.5KN/m,计算跨径l20m,pk240KN,1、基频:fl13.616EIC2l2mcf223.6512l2Ic0.09417m4mc18.31039.81830kg/m,计算剪力时13.616EiT_13.616卜.251010.094172l2mc2l2183023.651EIc_23.6513.2510100.094172l2:mc2l21830正弯矩应和剪力效应用f-负弯矩效应用f2当1.5HZf14HZ时,0.176lnf0.0157所以：10.17671n70.01570.3活载内力的计算公式：Mi第i截面在活载作用的弯矩值；Qi第i截面在活载作用的剪力值；mi梁的横向

26、分布系数；qk公路-I级车道荷载的均布荷载标准值;Pk集中荷载标准值；Wi第i截面弯矩剪力影响线面积；二、活载布载由桥博士计算得到各限制截面弯矩剪力影响线及活载作用下最大内力布载如下图所示：图3.3.1端跨支座处剪力影响线及布载图3.3.2端跨-截面弯矩影响线及布载4图3.3.3端E1截面剪力影响线及布载4图3.3.4端跨跨中弯矩影响线及布载图3.3.52号支座负弯矩影响线及布载图3.3.6第二跨跨中弯矩影响线及布载EC3.25101oPaPk1.2.f1f27Hz12.18Hz图3.3.73号支座负弯矩影响线及布载图3.3.8第三跨跨中弯矩影响线及布载第四节内力组合活载作用下限制截面最大内力

27、的计算汇总：表3.4.1内力截面 j弯矩KN.M剪力KN内力截面一、.弯矩KN.M剪力KN1号支座处155.274号支座处-324.63端跨1/4截面672.0388.57第四跨中截面430.89端跨中截面507.365号支座处-370.642号支座处-370.64第五跨中截面507.36第二跨中截面430.89第五跨3/4截面672.0388.573号支座处-324.636号支座处155.27第三跨跨中截面425.37活载作用下限制截面最小内力计算汇总：表3.4.2内力截面弯矩KN.M剪力KN内力截肃“弯矩KN.M剪力KN1号支座处-38.274号支座处101.04端跨1/4截面-84.95

28、-32.15第四跨中截面-106.87端跨中截面-110.505号支座处58.922号支座处58.92第五跨中截面-110.50第二跨中截面-106.87第五跨3/4截面-84.95-32.153号支座处101.046号支座处-38.27第三跨跨中截面-119.66第四章次内力计算第一节根底位移引起的次内力计算本桥设计为5跨一联连续梁桥,支座沉降必引起结构产生的内力,设计为平安起见,分别对1号桥台,2号桥墩,3号桥墩分别沉降和其各种组合沉降所产生的内力进行比较进行设计.各桥台、墩单独沉降时,沉降值取2-3cm组合沉降时取值为1-2cm本设计中单独沉降取2cm,组合沉降时取1cm,用“桥梁博士计

29、算结果如下：根底位移引起的各截面内力表4.1.1类型讥降值1号桥台剪力1/4截面弯矩剪力1/2截面弯矩2号桥墩弯矩1/2截面弯矩3号桥墩弯矩1/2截面弯矩10.02-10.9-54.4-10.9-109-218-79.758.321.420.0224.712324.724749471.9-350-12830.02-17.5-87.5-17.5-175-3501195871071、20.016.934.56.969138-3.84-146-53.51、30.0114.2-70.9-14.2-142-28419.432364.12、30.013.618.03.63671.995.2119-10.7

30、1、2、30.01-1.85-9.23-1.85-18.5-36.955.41480第二节温度应力引起的次内力计算桥梁结构由于梯度温度引起的效应,可采用?公规?图表4.3,1.0所示竖向温度曲线,对于碎结构,当梁高小于400mnW,图中A=H-100(mrh,梁高A等于或大于400mm时,A=300mm对带碎桥面板钢结构A=300mm,t为碎桥面板的厚度.碎上部结构和带碎桥面板的钢结构的竖向日照反温差乘以-0.5竖向日照正温度计算的温度基数如下表所示：表4.2.1按线性内插法,90mnft沥青铺装层T1=15.2T2=5.74,非线性温度应力图如下：图4.2.2非线性温度应力引起的各截面内力攻

31、口下：表4.2.3端跨支点截面Q(KN)M(KN.M第三节端跨1/4截面24.5122混凝土收缩徐变端跨中截面24.5245引起的次内力计2号支座截面-6.12489算第二跨中截面-6.12428顶应3号支座截面0367力混凝土简支梁先简支后连续.简支梁自重18.3KN/M简支梁自重在端跨1/4截面弯矩M1a=686.25KN.Mg连续梁自重在端跨1/4截面弯矩M2g=672.03KN.Mg徐变终了后端跨1/4截面弯矩,按?标准?公式-1计算：式中：t徐变终了时间,按FIP建议25550天；一回载龄期,梁体脱模后按简支梁安装龄期,取30天;一转换龄期,简支梁转换为连续梁龄期,取60天;上式中括

32、号内e的指数各值分别计算如下：t,00ct0式中：0RHfcm0=1.25452.650.482081.6026Ac-梁跨中截面面积7318cm2;u一周边周长488.6941cm;h0定值100mm；fcm=53=-53-2.65见?标准?;fcm/fcm040/10.fcm0.8fcu,k8MPa0.840840MPa；fcm010MPa定值；t一定值1RH1RH/RH01r-=10.46h/h0310.8/110.46499.4925/1003=1.2545RH-相对湿度,取80%RH.一定值100%;理论厚度,27318299.5488.6941第五章作用效应组合I公路桥涵结构设计应考

33、虑结构上可能同时出现的作用,按承载水平极限状态和正常使用极限状态进行作用效应组合,取其最不利效应组合进行设计：1、只有在结构上可能同时出现的作用,才进行其效应组合.当结构或结构构件需做不同受力方向的验算时,那么应以不同方向的最不利的作用效应进行组合.2、当可变作用的出现对结构或结构构件产生有利影响时,该作用不应参与组合.3、施工阶段作用效应的组合,应按计算需要及结构所处条件而定,结构上的施工人员和施工机具设备均应作为临时荷载加以考虑.4、多个偶然作用不同时参与组合.第一节承载力极限状态作用效应组合公路桥涵结构按承载水平极限状态设计时,应采用以下两种作用效应组合：根本组合和偶然组合,由于本设计不

34、考虑偶然作用的影响,故只采用根本组合.根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：moSud0(GiSGikQ1SQ1ki1m1号支座01/4截面-9.091/2截面-235.82号支座-189.45第二跨跨中-284.713号支座-207.57第三跨跨中-313.030混凝土收缩徐变引起的限制截面弯矩(KN.M表4.3.1式中:1.6026或0Sud0(SGidSQ1d11式中Sud一承载水平极限状态下作用根本组合的效应组合设计值；0结构重要性系数,按?通规?JTGD60-2004表1.0.9规定的结构设计平安等级采用,对应于设计平安等级一级、二级和三级分别

35、取1.1、1.0和0.9;Gi第i个永久作用效应的分项系数,应按?通规?JTGD60-2004表4.1.6的规定采用；SGik、SGid第i个永久作用效应的标准值和设计值；Q1一汽车荷载效应含汽车冲击力、离心力的分项系数,取Q1=1.4O当某个可变作用在效应组合中其值超过汽车荷载效应时,那么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；SQ1k、SQ1d一汽车荷载效应含汽车冲击力、离心力的标准值和设计值；Qj一在作用效应组合中除汽车荷载效应含汽

36、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Qj=1.4,但风荷载的分项系数取Qj=1.1；SQjk、SQjd一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；c一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c=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c=0.70；尚有三种可变作用参与组合时,其组合系数取c=0.60;尚有四种及多于四种的可变作用参

37、与组合时,取ncQjSQjk)(7.1-1)j2ncSQjd)(7.1-2)j2c=0.50.第二节正常使用状态作用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：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Ssd一作用短期效应组合设计值；ij第j个可变作用效应的频率值系数,汽车荷载不计冲击力1=0.7,人群荷载尸1.0,风荷载1=0.75,温度梯度作用1=0.8,其他作用尸1.0;1jSjk第j个可变作用效应的频率值.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：

38、(7.2-2)式中Sd一作用长期效应组合设计值；2j第j个可变作用效应的准永久值系数,汽车荷载不计冲击力2=0.4,人群荷载2=0.4,风荷载2=0.75,温度梯度作用2=0.8,其他作用=1.0;2jSQjk第j个可变作用效应的准永久值.止匕外,对于正常使用极限状态还应考虑作用标准效应组合,现将承载力极限状态、正常使用极限状态下限制截面的效应组合值列于下表中：SGik1jSQjk(7.2-1)SGik荷载内力计算结果图5.2.2正常使用状态作用效应组合下弯矩包络图图5.2.3承载力极限状态作用效应组合下弯矩包络图限制截面项目根本组合Sd短期组合Ss长期组合SL(kNm)(kN)(kNm)(k

39、N)(kNm)(kN)边支座Max647.79375.09328.51Min227.28197.41208.89边跨L/4Max2800.52393.441626.76421.561425.15 201.96Min953.78106.85886.38-15.37911.87111.47边跨跨中Max2777.012656.042492.18Min1118.741774.341807.491号支座Max254.63348.56330.88Min-1105.09-796.13-684.94第二跨中Max2784.831722.721593.45Min1598.951147.591179.652号支

40、座Max235.38387.37357.06Min-1139.00-847.60-750.21跨中Max2547.181543.611415.99Min1326.79931.25967.15第六章预应力筋的估算第一节计算原理根据?桥规?(JTGD60-2004),预应力混凝土连续梁应满足不同设计状况下标准规定的限制条件要求(例如：承载力、抗裂性、裂缝宽度、变形及应力等).在这些限制条件中,最重要的是满足结构在正常使用极限状态下使用性能要求和保证结构对到达承表5.2.1载水平极限状态下具有一定的平安储藏.对桥梁结构来说,结构的使用性能要求包括抗裂性、裂缝宽度和挠度等限制.一般情况下全预应力筋梁桥

41、设计接应力限制限制设计.在尺寸一定的情况下,结构的下缘应力主要与预应力的大小有关.而结构的极限承载力那么与预应力钢筋和普通钢筋的数量有关.因此,预应力混凝土梁钢筋数量估算的一般方法是,首先根据结构的使用性能要求即正常使用极限状态正截面应力限值确定预应力钢筋的数量.换句话说,预应力混凝土梁钢筋数量估算的根本原那么是按结构使用性能要求确定预应力钢筋的数量,极限承载力的缺乏局部由普通钢筋来补充.其中,p一由预应力产生的应力,W-截面抗弯模量,q混凝土轴心抗压标准强度.Max、Min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

42、的压应力不是限制因素,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.、正常使用极限状态的应力要求计算Np上MU062-2004引起的压应力之矛I规定,1Y下Np下全截面承压,截面上不出现拉应力的同时截面NP最大压网师小子坪钵压应力.Mmin合成Mmin(6.1-1)Mmax0.5fck对于截面下缘maxMminW0.5fck(6.1-2)(6.1-3)(6.1-4)Mmax计饵6.1.1面上的予应小于混凝土的允原理5s应力：+压应力).5fck),/或力引起的拉力,预压为在任意阶段,公式4.1.1.1-5变为:Mmaxp下w一截面上下缘均配有力筋N上和N下以反抗正

43、负弯矩,由力筋N上和N下在截面上下缘产生的压应力分别为:将式6.1-6、6.1-6分别代入式6.1-7、6.1-8,解联立方程后得到Mmin(6.1-5)公式4.1.1.1-7变为:(6.1-6)由预应力钢束产生的截面上缘应力p上和截面下缘应力p下分为三种情况讨论:Np上Np上e上W(6.1-7)Np上Np上e上WNp下牛(6.1-8)Np上MmazerK下MminK上e下K上K下e上e(6.1-9)Mmaz4K下MminK上e上K上K下e上e(6.1-10)令Np上n上AppeNp下n下Appe代入式4.1.1中得到:Mmax(e下K下)Mmin(K上e下)n；(K上K下)(e上er)1A7

44、e(6.1-11)Mmax(K下e上)Mmin(K上e上)n下(K上KT)(e4)1App(6.1-12)式中A一每束预应力筋的面积；pe一预应力筋的永存应力可取0.50.75fpd估算；e一预应力力筋重心离开截面重心的距离;K一截面的核心距；有时需调整束数,当截面承受负弯矩时,如果截面下部多配相应增配n； 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n1根束,那么下部束也要相应增配n1根.其关系为:当承受Mmin时,(6.1-19)当承受Mmax时,A混凝土截面面积,取有效截面计算.二当截面只在下缘布置力筋N下以反抗正弯矩时当由上缘不出现拉应力限制时:Mmine下K

45、下(6.1-13)当由下缘不出现拉应力限制时:MmaxeTK上1Appe(6.1-14)三当截面中只在上缘布置力筋以反抗负弯矩时:当由上缘不出现拉应力限制时1App(6.1-15)当由下缘不出现拉应力限制时:Mmaxe上K下1Appe(6.1-16)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面的式6.1-1和式6.1-2推导得：o可由前Mmax(erK上)Mmin(K下er)WW)ern上K上K下e上e下fcdAppe(6.1-17)Mmin(K下e上)Mmax(K上)WW下)e上n下K上K下e上erfcdAppe(6.1-18)那么上部束也要二、承载力极限状态的强度计算预

46、应力梁到达受弯的极限状态时,受压区混凝土应力到达混凝土抗压设计强度,受拉区钢筋到达抗拉设计强度.截面的平安性是通过截面抗弯平安系数来保证的.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:式中Mp一截面上组合力矩;fcd一混凝土抗压设计强度;fpd一预应力筋抗拉设计强度;Ap一单根预应力筋束截面积；b一截面宽度；2.假设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(6.1-20)如图:MMP.MPfbx(hoNdfpdx/2

47、)解上两式得：受压区高度预应力筋数MPApfpd(h0 x/2)fcdbAPfpdfcdb(7.1.2.2-1)(7.1.2.2-2)(7.1.2.2-3)(7.1.2.2-4a)(7.1.2.2-4b)xh02MPfcdb第二节预应力钢束的估算一、预应力筋估算根据?标准?规定,预应力梁应满足正常使用极限状态的应力要求和承载水平极限状态的强度要求.以下就跨中截面在各种作用效应组合下,分别根据上述要求对主梁所需的钢束数进行估算,并且按这些估算的钢束数的多少确定主梁的配束.按正常使用极限状态的应力要求估算钢束数截面特性：A=0.6964m2质心：X=0.78mY=0.45m1=0.075m4I0.

48、075y上=0.45my下=0.45mk上=k下=04506964=0.239my上A3w上=w下=k下A=0.2390.6964=0.167me上=0.40me下=0.33mMmax=2656.04KN.MMmin=-886.38KN.M跨中截面钢束估算及确定：fpk=1860MPay=0.5fpk=0.51860=930MPaMmax,k上A/w 下n下=Ayyk上+eT=0.69642656.040.1670.2391.8231049300.2390.33=27.4计算数据取值应偏于平安,取28根A一梁截面面积Ay一每束预应力筋的面积P一预应力筋的张拉应力y一预应力筋的永存应力可取0.5

49、0.75fpk计算fpk一预应力钢筋抗拉强度标准值,按?标准?取I860MPaMU一跨中截面最大弯矩=8.2计算数据取值偏于平安,取10根A一梁截面面积A一每束预应力筋的面积P一预应力筋的张拉应力y一预应力筋的永存应力可取0.5-0.75fpk计算Max一跨中截面最大弯矩二、预应力钢束布置一、续梁预应力钢束的配置不仅要满足?桥规?JTGD60-2004构造要求,还应考虑以下原那么：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,以到达合理的布置型式.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

50、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、预应力束应预防合用屡次反向曲率的连续束,由于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,而且也要支点处钢束估算与确定：n上=AMmin.A/w 上yyk下+e上0.69641.823104930886.3802390.1670.2390.239)+0.40考虑到结构在破坏阶段时的需要7、预应力筋应尽量对

51、称布置8、应留有一定数量的备用管道,一般占总数的1%9、锚距的最小间距的要求.(二)、钢束布置1、跨中截面及锚固端截面的钢束位置(1)对于跨中截面,在保证布置预留管道构造要求的前提下,尽可能使钢束群重心的偏心距大些.本设计采用80金属波纹管成孔,预留管道直径为85mm根据?标准?第9.1.1条规定,管道至梁底和梁侧净距不应小于30mnR管道直径的1/2.根据?公预规?9.4.9条规定,水平净距不应小于40mnR管道直径的0.6倍,在竖直方向可将两管道叠置.根据以上规定,跨中截面的细部构造如下图.由此可直接得出钢束群重心至梁底距离为:图6.2.1跨中正弯矩区钢束布置(2).对于锚固端截面,钢束布

52、置通常考虑下述两个方面：一是预应力钢束合力重心尽可能靠近截面形心,使截面均匀受比；二是考虑锚头布置的可能性,以满足张拉操作方便的要求.根据上述锚头布置的“均匀、“分散原那么,锚周端截面所布置的钢束如下图.钢束群重心至梁底距离为：21274.4a32.8(cm)图6.2.2锚周端截面钢束布置2.支点处负筋的布置图6.2.3支点处负弯矩区钢束布置根据估算钢筋数量,跨中总共为28根,两边每孔道放9根,中间孔道放10根,负弯矩钢束每孔道放5根.ap210.8+838.9(cm)对于跨中截面N2筋:kkx11=con1e第七章预应力损失及有效应力的计算第一节钢筋预应力损失根据?标准?,预应力混凝土构件在

53、正常使用极限状态计算中,应考虑由以下因素引起的预应力损失:式中con一预应力钢筋锚下张拉限制应力MPA预应力钢筋与管道壁之间的磨擦系数,对于塑料波纹管在0.14-0.17之间取值.一从张拉端至计算截面曲线管道局部切线的夹角之和k一管道每米局部偏差对磨擦的影响系数x一从张拉端到计算截面的管道长度,可近似地取该段管道在构件纵轴上的投影长度m对于跨中截面N1筋：11=con1e“cl/0.150.02910.00159.7=13951e=26.25MPa预应力钢筋与管道之间的磨擦11锚具变形、钢筋压缩和接逢压缩12预应力钢筋与台座之间的温差13混凝土的弹性压缩14预应力钢筋的应力松弛15混凝土的收缩

54、和徐变16止匕外,尚应考虑预应力钢筋与锚圈口之间的磨擦、台座的弹性变形等因素引起的其它预应力损失.一、摩阻损失后张法构件张拉时,预应力钢筋与管道壁之间磨擦引起的预应力损失,可按下式计算:11con1ekx0.150.008720.00159.7=22.04MPa跨中截面11计算：表7.1.1钢束号X(m)kxl1()(rad)N10.02910.00449.70.01460.018821395MPa26.25MPaN20.00870.00139.70.01460.015791395MPa22.04MPa二、锚具变形损失预应力直线钢筋由锚具变形、钢筋回缩和接逢压缩引起的预应力损失,可按下式计算:

55、12-EP1式中1一张接端锚具变形、钢筋回缩和接逢压缩值mm,接?标准?采用后张法构件预应力曲线钢筋由锚具变形、钢筋回缩和接逢压缩引起的预应力损失,应考虑锚固后反向磨擦的影响,可参照?标准?附录夹片式锚具无顶压时,按?标准?表6.2.3为反摩擦影响长度1fN1号钢束计算如下：5=*垣亘d.0.07050l139526.25式中d0.0705MPa/mmla194000=1395MPa即con;l1-张拉端至锚周端摩擦损失；0.150.02910.00159.7=1395D计算l=6mm4073mm4.073m=13951ela一张拉端至锚周端摩擦损失计算长度,la=19400mm1lf=4,0

56、73m-19.40=9.70mN1号钢筋回缩考虑反摩擦影响2未达跨中截面,在跨中截面12=0N2号钢束计算如下：51f.=61.95104068mm4.068md.0.07070l139522.04式中dL0.0707MPa/mm1a1940019.40=9.70mN2号钢筋回缩考虑反摩擦影响未达跨中截面,在跨中截面l2=0三、混凝土弹性压缩损失预应力混凝土构件,由混凝土弹性压缩引起的预应力损失可按以下规定计算：后张法预应力混凝土构件当采用分批张拉时,先张接的钢筋由张拉后批钢筋所引起的混凝土弹性压缩的预应力损失,可按下式计算：14=EP式中PC在计算截面钢筋重心处,同全部钢筋预加力产生的混凝土

57、法向应力MPa.注：后张法预应力混凝土构件,由混凝土弹性压缩引起的预应力损失的简化计算方法列于?标准?附录E.设钢束张拉顺序为：N1、N2,那么按?标准?附录E公式,由混凝土弹性压缩引起的预应力损失14为：_m1l4EPPC2EP1.95105EP.EC3.25104m钢束根数,m=7;pc-一束预应力钢筋在全部钢筋重心处产生的混凝土应力,可取7束平均值.11f=4.068m-2上式中pc可按?标准?公式6.1.5-4计算:peconlcon11(6.1.5-4)conl10l为相应阶段预应力损失,取l=l1+l2,跨中截面l2=0相应价段,l6取为零N1号钢束pe=1395-26.25=13

58、68.75MPapeN2号钢束pe=1395-22.04=1372.96MPapeN1号钢束Np=1368.757232.2576=317902.59NpN2号钢束Np=1372.962232.2576=637760.79Np=353.3mmepn计算式中,450mm第5.2.3条算例2内Xn,80mm105mm别为N1、N2号车冈筋束重心至截面底面的距离.=2.71MPapc计算式中,An=6964.00mmIn=7493361.3333mri,353.3mm为a=32.8mmm171l4EPPC62.7148.78MPa22四、钢筋的应力松弛损失预应力钢筋由于钢筋松弛引起的预应力损失终极值

59、,可按以下规定计算.预应力钢丝、钢绞线l5=0.52fe0.26peIpk式中一张拉系数,一次张拉时,=1.0;超张拉时=0.9钢筋松弛系数,I级松弛普通松弛,=1.0;二级松弛=0.3取=1.0,=0.3peconlcon111214跨中12=0N1号钢束pe=139526.25048.78=1319.97MPaN2号钢束pe=139522.04-0-48.78=1324.18MPapefpk=1860MPa131997N1号钢束l51.00.30.520.261319.971860=43.17MPaN2号钢束l51.00.30.521324.180.261324.181860=43.78M

60、Pa五、混凝土收缩徐变损失由混凝土收缩、徐变引起的构件受拉区和受压区预应力钢筋的预应力损失,可按下列公式计算:t_0.9EPCSt,t0l6t1150.9EpCSt,t0EPPCt,t0l6t-115PS式中l6t、16t一构件受压区、受拉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；一.一一、._.一.、.、PC、PC一构件受拉区、受压区全部纵向钢筋截面重心处由预应力混凝土产生的法向压应力MPa,应按?标准?第6.1.516t、16t应取零；16t、16t值不得大于传力锚固时混凝土立方体抗压强度f；u的0.5倍；当pc为拉应力时应取为零.计算16t、16t时,可根据构件制做情况考虑自重