学士铁路双线连续箱梁施工线型控制

毕业设计PAGEPAGE82第一章绪论现代混凝土结构工程的发展趋势，是通过不断改进设计、施工方法和采用高强、高性能的轻质材料建造更为经济合理的结构。高强、高性能轻质材料的发展，对加筋混凝土结构来说尤为重要。然而，混凝土是一种抗压强度高、抗拉强度低的材料，加入钢筋后，虽然改善了混凝土抗拉强度过低的缺点，但仍存在两个不能解决的问题：一是在带裂缝工作状态下，裂缝的存在不仅造成受拉区混凝土材料不能充分利用、结构刚度下降和自重比例上升，而且限制了它的使用范围；二是当荷载或跨度增加时，钢筋混凝土结构只有靠增加构件的截面尺寸或增加钢筋用量的方法来控制裂缝和变形。显然这种方法既不经济又必然增加结构的自重，使钢筋混凝土结构的使用范围受到很大限制。而预应力混凝土结构可以克服钢筋混凝土的这些缺点，成为现代桥梁广泛采用、积极开发、性能优良的结构。1.1预应力混凝土连续梁桥的优缺点1.1.1优点（1）与其他结构体系比较，预应力混凝土连续梁桥因为内力分布更合理，可向大跨度发展，根据弯矩变化要求力筋能更合理的使用，节省支座用钢量墩台圬工。（2）预应力筋的合理使用，有利于纵向顶推、悬臂灌注或悬臂拼装等施工方法。（3）从运营条件来说，连续梁较简支梁优越，有利于行车，便于养护，变形曲线均匀，可提高承载力。（4）可以节省材料。（5）可以减小混凝土的剪力和主拉应力。1.1.2缺点（1）预应力钢筋的布置难于发挥预加力的优点。因为在梁的大部分截面内既有正号弯矩，也有负号弯矩，这就使预应力钢筋合力的偏心不得不靠近截面重心轴，从而降低了预加力的作用，并且影响到梁的极限强度。（2）工艺复杂，质量要求高。（3）预应力反拱不易控制，可能影响结构效果。（4）预应力的开工费用较大，对于跨径小、构件数量少的工程，成本较高。1.2连续梁桥的适用范围预应力混凝土，由于它有许多优点，目前在国内外应用非常广泛，特别是在大跨度或重荷载结构，以及不允许开裂的结构中得到了广泛的应用。我国在解放后不久，即开始研究预应力混凝土在桥梁结构中的应用。目前预应力混凝土结构在我国桥梁建设中应用已得到了迅速发展。可以预见，预应力混凝土结构必将在房屋结构、塔桅结构、蓄液池、压力管道、原子能反应堆容器等方面，得到更加广泛的应用。1.3预应力混凝土连续梁桥的施工预应力混凝土连续梁桥一般采用悬臂施工，悬臂施工分为悬臂浇筑法和悬臂拼装。本设计用挂篮悬臂浇筑，即在已建桥墩顶部，沿桥梁跨径方向，用挂篮对称悬臂浇筑施工，对称悬臂施工过程中需考虑体系转换及其它因素引起的结构次内力的应力状态，及时调整预应力以适应这一转换。悬臂施工法最大的优点是施工不受季节、河道水位的影响，不影响桥下通航，不需大量的支架和临时设备，因此这种施工方法在国内外都得到了广泛的应用。1.4我国预应力混凝土结构的发展我国的预应力混凝土结构是在20世纪50年代发展起来的，最初试用于预应力钢弦混凝土轨枕，之后预应力混凝土在全国范围内开始推广。预应力混凝土结构在桥梁工程中发展最快，尤其在20世纪70年代后期，我国修建的各类大桥几乎全是预应力混凝土结构。近年来，预应力混凝土技术在桥梁以外的土建结构中也的得到了迅速发展，但我国在预应力结构施工方面的技术同国际水平相比还有较大差距，随着目前大跨、大型预应力结构的建造实例和预应力施工技术研究的发展，这个差距在逐渐减小，并将在不远的将来赶上世界水平。第二章设计说明2.1设计说明2.1.1设计依据1.《新建时速200公里客货共线铁路设计暂行规定》（铁建函[2003]43）2.《铁路桥涵基本设计规范》（TBJ10002.1-99）3.《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土设计规范》（TBJ10002.3-99）4.《铁路桥涵地基和基础设计规范》（TBJ10002.9-99）2.1.2主要技术标准1.铁路等级：Ⅰ级2.桥上线路：双线、直线、平坡3.设计时速：200km/h4.牵引类型：电力5.设计荷载：中—活载6.重车方向：株州2.1.3线路情况及桥跨布置1.全桥位于直线、平坡2.桥梁中心里程DK607+051.003.主桥桥跨布置：40.5+70+40.5预应力混凝土连续梁2.1.4设计参数混凝土的抗压强度=36.5Mpa钢筋=1860Mpa锚下张拉控制应力0.70=1302Mpa第三章箱梁尺寸拟订3.1箱梁的优点箱梁截面的优点体现在以下几个方面：具有良好的抗弯和抗扭性能，特别适合悬臂法施工，同高度的矩形、T形和箱形截面中，箱形截面的核心半径最大，因此在布置预应力筋时，可使力筋的力臂最大而不使截面边缘出现拉应力，能充分发挥预应力的作用；其顶板和底板具有较大的面积，能有效抵抗正负弯矩，满足配筋要求。另外箱形截面具有较强良好的动力特性。单箱单室截面受力明确、施工方便，能节省材料。3.2箱梁尺寸拟订及单元划分3.2.1箱梁尺寸拟订连续箱梁为单箱单室变截面箱形梁三向预应力混凝土结构,采用预应力设计。箱梁顶板宽度为8.8m，箱宽为6.4m，箱梁跨中17.5m及边跨14m长梁段高为3.5m，主墩处0号段梁高为6m,其间梁底下缘按二次抛物线Y=3.5+/311.481变化。箱梁顶板厚35cm，腹板从2号段到10号段按折线从40cm变化到65cm；底板厚0号段为140cm，其余从40cm变化到65cm。梁体在支座处设横隔板，全联共设4道横隔板。各横隔板均设置人洞以便施工和养护维修。表3—1箱梁尺寸截面号梁高（m）底板（m）顶板（m）腹板（m）截面号梁高（m）底板（m）顶板（m）腹板（m）13.50.40.350.4233.50.40.350.423.50.40.350.4243.50.40.350.433.50.40.350.4253.60.50.350.5543.50.40.350.4263.70.50.350.5553.60.50.350.55273.80.50.350.5563.70.50.350.55284.20.50.350.6573.80.50.350.55294.50.650.350.6584.20.50.350.653050.650.350.6594.50.650.350.653161.40.350.651050.650.350.653261.40.350.651161.40.350.653361.40.350.651261.40.350.653450.650.350.651361.40.350.65354.50.650.350.651450.650.350.65364.20.50.350.65154.50.650.350.65373.80.50.350.55164.20.50.350.65383.70.50.350.55173.80.50.350.55393.60.50.350.55183.70.50.350.55403.50.40.350.4193.60.50.350.55413.50.40.350.4203.50.40.350.4423.50.40.350.4213.50.40.350.4433.50.40.350.4223.50.40.350.43.2.2桥跨布置3.2.3梁体单元划分划分单元时，应将支点和《桥规》（JTJ023—85）规定的验算截面位于单元的节点处，同时在截面构造尺寸变化点处也应布置节点。表3—2单元划分单元号单元长度单元号单元长度14221.523234342444425454264642747428484293.593.5303.5103.5312.5112.5322.5122.5333.5133.5343.5143.5354154364164374174384184394194404204413211.5424第四章截面几荷特性计算4.1截面特征计算方法本设计中将箱梁截面简化为四个矩形，此种方法对设计影响不大式（4—1）式（4—2）式（4—3）式（4—4）式中—计算截面毛面积——计算截面对形心截面惯性矩—计算截面分块对底边面积矩—计算截面第I块面积—第I块面积到底边距离—第I块面积到形心轴的距离截面特征值采用VB程序计算，其计算结果如表4—1所示所示（因截面特征值关于跨中对称，结果仅显示1/2）：表4—1截面几何特性截面号梁高（m）底板（m）顶板（m）腹板（m）面积（m）形心（m）惯性矩（m）13.50.40.350.49.361.7617.7323.50.40.350.49.361.7617.7333.50.40.350.49.361.7617.7343.50.40.350.49.361.7617.7353.60.50.350.5510.751.7620.2563.70.50.350.5510.861.8121.6873.80.50.350.5510.971.8523.1584.20.50.350.6512.032.0530.1394.50.650.350.6513.192.1237.551050.650.350.6513.842.3548.781161.40.350.6518.962.5086.321261.40.350.6518.962.5086.321361.40.350.6518.962.5086.321450.650.350.6513.842.3548.78154.50.650.350.6513.192.1237.55164.20.50.350.6512.032.0530.13173.80.50.350.5510.971.8523.15183.70.50.350.5510.861.8121.68193.60.50.350.5510.751.7620.25203.50.40.350.49.361.7617.73213.50.40.350.49.361.7617.73223.50.40.350.49.361.7617.73第五章荷载内力计算及预应力钢筋束的估算5.1恒载内力计算恒载内力的计算方法：利用有限元法，根据以上的单元划分、各单元（节点）的几何特性及相应的恒载集度，即可方便地求出一期恒载内力和一、二期恒载内力，其中弯矩影响线如图所示。5.1.1恒载的计算KN/m式（5—1）KN/m式（5—2）式中—一期恒载集度—二期恒载集度计算结果如表5—1。表5——1恒载集度截面号面积（）一期恒载（KNN/m）二期恒载（KN/m）19.36-243.366-126.00029.36-243.366-126.00039.36-243.366-126.00049.36-261.433-126.000510.75-280.933-126.000610.86-283.799-126.000710.97-299.000-126.000812.03-327.800-126.000913.19-351.266-126.0001013.84-426.344-126.0001118.96-492.966-126.0001218.96-492.966-126.0001318.96-426.344-126.0001413.84-351.266-126.0001513.19-327.800-126.0001612.03-299.000-126.0001710.97-283.799-126.0001810.86-280.933-126.0001910.75-261.433-126.000209.36-243.366-126.000219.36-243.366-126.000229.36-243.366-126.000将前面求出的截面几何特性及恒载集度输入文本文件作为源数据文件，然后用pfsrh程序运行求出恒载内力。运行后求出恒载内力如下表5—2。表5—1恒载内力截面号一期恒载二期恒载弯矩（KN.mm）剪力(KN)弯矩(KN.m)剪力(KN)10.00E+000-2.38E++030.00E+000-2.38E++032-7.59E++03-1.41E++03-7.59E++03-1.41E++033-1.07E++04-6.81E++02-1.07E++04-6.81E++024-1.15E++042.92E+002-1.15E++042.92E+0025-8.25E++031.34E+003-8.25E++031.34E+0036-6.51E++022.46E+003-6.51E++022.46E+00371.15E+0043.60E+0031.15E+0043.60E+00382.82E+0044.79E+0032.82E+0044.79E+00395.00E+0046.10E+0035.00E+0046.10E+003107.36E+0047.33E+0037.36E+0047.33E+003111.02E+0058.83E+0031.02E+0058.83E+003121.25E+005-1.11E++041.25E+005-1.11E++04139.92E+004-9.87E++039.92E+004-9.87E++03146.73E+004-8.38E++036.73E+004-8.38E++03154.01E+004-7.15E++034.01E+004-7.15E++03161.41E+004-5.84E++031.41E+004-5.84E++0317-6.85E++03-4.64E++03-6.85E++03-4.64E++0318-2.31E++04-3.51E++03-2.31E++04-3.51E++0319-3.49E++04-2.38E++03-3.49E++04-2.38E++0320-4.24E++04-1.34E++03-4.24E++04-1.34E++0321-4.58E++04-3.65E++02-4.58E++04-3.65E++0222-4.61E++040.00E+000-4.61E++040.00E+00023-4.58E++043.65E+002-4.58E++043.65E+00224-4.24E++041.34E+003-4.24E++041.34E+00325-3.49E++042.38E+003-3.49E++042.38E+00326-2.31E++043.51E+003-2.31E++043.51E+00327-6.85E++034.64E+003-6.85E++034.64E+003281.41E+0045.84E+0031.41E+0045.84E+003294.01E+0047.15E+0034.01E+0047.15E+003306.73E+0048.38E+0036.73E+0048.38E+003319.92E+0049.87E+0039.92E+0049.87E+003321.25E+005-1.01E++041.25E+005-1.01E++04331.02E+005-8.83E++031.02E+005-8.83E++03347.36E+004-7.33E++037.36E+004-7.33E++03355.00E+004-6.10E++035.00E+004-6.10E++03362.82E+004-4.79E++032.82E+004-4.79E++03371.15E+004-3.60E++031.15E+004-3.60E++0338-6.51E++02-2.46E++03-6.51E++02-2.46E++0339-8.25E++03-1.34E++03-8.25E++03-1.34E++0340-1.15E++04-2.92E++02-1.15E++04-2.92E++0241-1.07E++046.81E+002-1.07E++046.81E+00242-7.59E++031.41E+003-7.59E++031.41E+003430.00E+0002.38E+0030.00E+0002.38E+003恒载弯矩图图5-2二期恒载弯矩图5-1一期恒载弯矩（KN.m）图5-2二期恒载弯矩图5-1一期恒载弯矩（KN.m）5.2活载及组合内力计算5.2.1冲击系数和分配系数的确定竖向活载的冲击系数铁路桥规规定按下式计式（5—3）式中式中h—从轨底至道槽板顶面的填料厚度（m）；L—桥跨长度（m）；对于该桥跨结构，连续梁上无填料，取h=1m，=2，L=151m故冲击系数因该桥跨结构为铁路双线，故分配系数为2.4。列车活载采用中—活载，活载内力计算与恒载内力计算相似，用pfsrh程序加载得出结果如表5—2。表5—2组合弯矩截面号恒载弯矩（KNN.m）活载弯矩(KNN.m)组合弯矩(KNN.m)大小大小10.000.000.000.000.00211340.003-9816.99519254.3301523.08830594.333315966.777-17179..6629655.882-1212.88945622.660416964.773-26999..2538617.225-10034..5255581.998511908.336-36808..2342616.226-24899..8754524.6626497.11-46630..5142678.885-46133..4043175.9967-17447..90-56452..9739008.554-73900..8721560.6648-42071..23-66254..8331471.556-1083266.06-10599..679-73724..92-76081..341997825-53746..8510-1075211.68-87235..8311452.222-1947577.50-96069..4511-1476244.71-1067311.8812612.443-2543566.58-1350122.2812-1806200.44-1242300.1413443.992-3048500.58-1671766.5313-1437699.09-1019433.8411870.778-2457122.92-1318988.3114-98268..19-74726..339706.366-1729944.52-88561..8315-59073..56-51324..1012373.440-1103977.66-46700..1616-21250..88-31919..8419571.554-53170..73-1679.335179541.444-19397..6328346.886-9856.22037888.3301833655.444-16765..8639370.77016889.55873026.1141951235.668-14257..3050833.77036978.338102069..372062461.004-11784..5958155.55150676.444120616..542167632.008-9291.77061337.99858340.338128970..052268047.661-8435.99361458.11759611.668129505..78表5——3组合剪力截面号恒载剪力（KNN）活载剪力大（KKN）活载剪力小（KKN）组合剪力大（KKN）组合剪力小（KKN）1-3573.7732771.044-4417.557-802.699-7991.3302-2096.2292771.044-3150.337674.75-5246.6663-988.2112771.288-1840.2261783.077-2828.4474489.232453.888-541.6992943.111-52.4652038.9552454.244515.894493.1992554.84463666.6772454.4881353.9006121.1555020.57775305.8332453.8882411.3557759.7117717.18887005.8332771.0443944.6999776.87710950.55298821.0114792.199-648.75513613.2208172.2661010491.4426526.977-648.71117018.3399842.7221112424.559-9518.882939.732905.78813364.33212-15514..24-8893.772938.90-24407..96-14575..3513-13966..84-7328.552939.73-21295..36-13027..1214-12033..67-6333.553-2193.115-18367..20-14226..8215-10363..26-4157.224-2291.553-14520..50-12654..7916-8548.008-2278.223-2623.229-10826..31-11171..3717-6848.008-622.855-2894.119-7470.993-9742.22718-5208.992-622.100-2341.331-5831.002-7550.22319-3581.220-622.933-1319.771-4204.113-4900.99120-2031.448-622.855-278.866-2654.333-2310.33421-554.044-110.755-118.588-664.799-672.622220.00622.85278.86622.85278.86图5图5—3活载弯矩图5图5—4组合弯矩5.3预应力力钢筋束的的估算5.3.1计计算原则在预应力混凝土土连续梁中中，预应力力钢筋共计计有三种，分分别为纵向向、横向和和竖向预应应力筋。其其中纵向预预应力筋根根据梁的弯弯矩包络图图计算并布布置，由于于任务紧张张，横向预预应力筋及及箍筋不予予计算，只只计算主筋筋。5.3.2计计算原理及及方法采用按梁在施工工和使用阶阶段截面上上、下缘均均不出现拉拉应力，且且上下缘混混凝土均不不被压碎的的应力条件件计算预应应力钢筋数数量。在估估算预应力力钢筋数量量时,假设混凝凝土抗拉强强度=0。根据《铁铁路桥涵钢钢筋混凝土土和预应力力混凝土结结构设计规规范》（TBJ1100022.1-999）6.3..10之规规定因此有有：式（5式（5—4）式中：、—为混混凝土上下下缘压应力力，以压应应力为正—为上下截面抵抗抗矩；—截截面最大最最小弯矩值值，正弯矩矩取正值，负负弯矩取负负值。5.3.3当当截面上、下下缘均配置置预应力钢钢筋抵抗正正负弯矩此时截面最小配配束量须满满足：式（5式（5—5）式中令：，则有：式（5—式（5—6）—截面上、下缘估估算的预应应力钢筋束束数；—每束预应力钢筋筋的面积；；—截面上下缘的预预应力钢筋筋重心至截截面重心的的距离；—截面上、下核心心矩；—预应力钢筋有效效应力。5.3.4当当下缘配置置预应力钢钢筋抵抗正正弯矩时：：（下缘不出现拉拉应力控制制）式（5—7）5.3.5当当上缘配置置预应力钢钢筋抵抗负负弯矩时：：（上缘不出现拉拉应力控制制）式（5—8）5.4估算数数据纵向预应力钢筋筋束上、下下缘均采用用12—7Ф5钢铰线，估估算时预应应力钢筋永永存应力按按照0.555=10223Mpaa.估算结果见表55—4所示。表5—4钢筋估算截面号Mmax（KNN.m）Mmin(KKN.m))KsKxEsEx上缘下缘10.000.001.081.091.701.72002-1523.008-30594..331.081.091.701.720531212.899-45622..601.081.091.701.7238410034.552-55581..981.081.091.701.72610524899.887-54524..621.071.021.801.72109646133.440-43175..961.111.051.851.76146773900.887-21560..641.141.081.901.811908108326..0610599.6671.221.172.102.012209149806..2553746.8851.351.192.342.0728010194757..5096069.4451.501.332.612.3133011254356..58135012..281.821.303.462.4535012304850..58167176..531.821.303.462.4542013245712..92131898..311.821.303.462.4534014172994..5288561.8831.501.332.612.3129015110397..6646700.1161.351.192.342.072101653170.7731679.3551.221.172.102.01110179856.200-37888..301.141.081.901.815618-16889..58-73026..141.111.051.851.7601319-36978..38-1020699.371.071.021.801.7201820-50676..44-1206166.541.081.091.701.7202121-58340..38-1289700.051.081.091.701.7202322-59611..68-1295055.781.081.091.701.720235.4.1钢钢筋实际应应用及布置置根据构造要求和和施工的需需要，实际际布置钢筋筋如表5—5所示：表5——5实际配筋截面号顶板腹板底板截面号顶板腹板底板16012124412026012134412036012144084414012152868520210162441462428172241472244182021683244191622293664201202810408021202811441202220285.5净截面面及换算截截面的计算算预应力混凝土结结构，在不不同的阶段段进行验算算正应力、主主应力，需需要计算出出毛截面、净净截面、换换算截面的的面积、惯惯性矩、中中性轴位置置等，以满满足不同阶阶段验算的的需要。在在预应力钢钢束布置完完成之后，便便可进行净净截面及换换算截面几几何特性计计算。净截面的计算是是用毛截面面减去钢筋筋孔道的特特征值，换换算截面的的计算是把把钢筋孔道道转换为混混凝土计算算公式如下下：式（5—9）式中：，，—分分别为净截截面面积、毛毛截面面积积、孔道面面积；，—为净截面、毛截截面形心轴轴位置；——为孔道中中心至毛截截面形心轴轴距离，形形心轴下为为正；，—分别为净截面、毛毛截面对各各自形心轴轴惯性矩；；—为孔道对自身形形心轴惯性性矩；—为第n个孔道至毛截面面形心轴距距离，形心心轴下为正正；—为孔道总个数；；换算截面与净截截面的关系系如下：式（5—11）式中：、、—为为换算截面面面积、形形心、惯性性矩。计算结果如表55—6所示。表5—6净截面及换算截截面截面号EjE0AjYjIjA0Y011.571.549.331.8017.719.491.8321.571.549.331.8017.719.491.8331.571.549.331.8017.719.491.8341.571.539.321.8017.699.541.8451.671.6310.711.8020.1810.961.8461.731.6910.811.8421.5811.081.8871.781.7410.931.8923.0611.161.9381.981.9411.982.0929.9612.282.1392.222.1613.132.1537.3113.472.21102.492.4313.772.3848.4414.122.44113.333.2618.892.5485.6019.292.61123.333.2618.892.5485.6019.292.61133.333.2618.892.5485.6019.292.61142.492.4213.772.3848.4414.152.45152.222.1613.132.1537.3613.452.21161.981.9311.972.0930.0012.312.14171.781.7310.911.8923.0611.241.94181.721.6710.811.8521.6011.121.90191.671.6110.691.8020.1911.051.86201.561.519.301.8117.699.651.86211.561.529.311.8117.729.591.85221.561.529.311.8117.729.591.85第六章预应力力损失和次次内力的计计算6.1预应力力损失计算算6.1.1预预应力损失失的类型预应力钢筋在张张拉过程中中、传力锚锚固阶段(预加应力力阶段)中、以及及在长期运运营过程中中,由于材料料的性能、张张拉工艺和和锚固等原原因,均可能引引起预加应应力的减小小，即所谓谓发生“预应力损损失”。由于材材料性能引引起的预应应力损失包包括混凝土土的收缩、徐徐变引起的的，钢筋松松弛引起的的，混凝土土弹性压缩缩引起的等等。由于张张拉工艺和和锚具引起起的损失包包括锚具变变形、钢筋筋回缩引起起的损失，后后张法中钢钢筋与管道道间的摩擦擦引起的等等。6.1.1控控制应力及及有关参数数的确定6.1.1.11控制应力力＝0.70×18860=11302（MPa）式(6-1))6.1.1.22其他参数数设计中，采用金金属波纹管管，其参数数如下：每米管道对其设设计位置的的偏差系数数k：0.0003钢筋与管道壁之之间的摩擦擦系数：0.02256.1.2预预应力损失失计算原理理6.1.2.11钢筋与管管道之间的的摩阻由于钢筋与管道道间的摩擦擦引起的应应力损失按按下式计算算：式（6—2）式中：—由于摩摩擦引起的的应力损失失；—钢筋锚下控制应应力；—从张拉端至计算算截面的长长度上钢筋筋弯起角之之和；x—从张拉端至计算算截面的管管道长度。6.1.2.22由于锚头头变形钢筋筋回缩和接接缝压缩引引起的应力力损失式（6—式（6—3）—预应力钢筋的有有效长度((m)；—锚头变形钢筋回回缩和接缝缝压缩值((m);—预应力钢筋弹性性模量；6.1.2.33混凝土弹弹性压缩引引起的损失失式（6—4）在后张法结构中中，当分批批张拉预应应力钢筋时时，对先张张拉的钢筋筋应考虑由由于混凝土土的弹性压压缩引起的的应力损失失按下式式（6—4）式中：—在先行张拉的预预应力钢筋筋重心处由由于后来张张拉一根钢钢筋而产生生的混凝土土正应力对对于简支梁梁可取跨度度截面上的的应力对于于连续梁连连续刚构可可取若干有有代表性截截面上应力力的平均值值。Z—在所计算的钢筋筋张拉后再再行张拉的的钢筋个数数。6.1.2.44钢筋应力力松弛引起起的损失式（6—5）对预应力钢筋仅仅在传力锚锚固时钢筋筋应力的情情况下才考考虑由于钢钢筋松弛引引起的应力力损失，其其终极值：式（6—5）式中：——为传传力锚固时时预应力钢钢筋的应力力；——为松弛系数，对对于本设计计采用级松松弛钢铰线线取0.0225；6.1.2.55混凝土的的收缩和徐徐变引起的的损失由于混凝土的收收缩、徐变变引起的应应力终极值值按下列公公式计算：：式（6式（6—6）式中：—传力锚锚固时在计计算截面上上预应力钢钢筋重心处处由于预加加力（扣除除相应阶段段的应力损损失）和梁梁自重产生生的混凝土土正应力对对简支梁可可取跨中与与跨度截面面的平均值值对连续梁梁和连续刚刚构可取若若干有代表表性截面的的平均值（Mpa）；—混凝土徐变系数数的终极值值；—混凝土收缩应变变终极值；；—梁配筋率换算系系数；—预应力钢筋和非非预应力钢钢筋对混凝凝土的弹性性模量之比比；—预应力钢筋和非非预应力钢钢筋的截面面面积；—梁的截面面积，对对于后张法法结构可采采用净截面面计算；—预应力钢筋和非非预应力钢钢筋中心至至截面中心心轴的距离离；—截面回转半径；；—截面惯性矩，对对于后张法法结构，可可近似按照照净截面计计算；6.1.3预预应力损失失计算结果果表6—1预应力损失（单单位KN）截面号损失1损失4损失5损失6总损失133.6214.1363.9151.42163.07264.0714.1363.1450.54191.88386.6815.9562.5349.74214.914112.7919.6161.7948.96243.155145.9821.4460.9148.14276.476175.1023.3760.1447.46306.077200.3025.3059.4646.94331.998232.3232.8158.4746.04369.649260.4234.6457.7245.24398.0210281.2738.3057.1144.69421.3711153.9836.5760.3446.78297.6712164.3538.4060.0346.28309.0613153.9836.5760.3446.77297.6614141.7738.3060.6047.13287.8015142.7641.5560.4947.44292.2416143.5739.7260.5247.94291.7617144.0332.2160.6948.23285.1718151.4332.0160.5148.21292.1719143.9031.8160.7148.24284.6520141.4328.2560.8648.26278.8021140.4622.8761.0248.45272.8022140.0124.4960.9948.49273.986.2次内力力的计算超静定预应力混混凝土梁在在各种内外外因素的综综合影响下下，结构因因受到强迫迫的挠曲变变形或轴向向伸缩变形形，将在结结构多余约约束处产生生多余的约约束力，从从而引起结结构附加内内力，这部部分附加内内力一般统统称为结构构次内力。外外部因素包包括预加力力、墩台基基础不均匀匀沉降、温温度变化等等，内部因因素包括混混凝土材料料的收缩、徐徐变特征等等。6.2.1计计算方法用等效荷载法，将将预加力对对结构的作作用用一组组集中力、力力矩、均布布荷载代替替后，由预预加力产生生的结构内内力用结构构力学方法法可以得到到，本设计计用等效荷荷载法计算算。6.2.2计计算原理预应力混凝土结结构，是一一种预加力力和混凝土土压力相互互作用并取取得平衡的的自锚体系系。因此，可可以把预应应力钢筋和和混凝土视视为相互独独立的脱离离体，把预预应力对混混凝土的作作用用等效效荷载的形形式代替。应应注意的是是，用等效效荷载法求求得梁的内内力中已包包括了预加加力引起的的次内力，即即求得的内内力为总预预矩。6.2.2.11预加力次次内力的计计算本设计将等效荷荷载求出后后，代入pfsrrh4.00程序计算算，求出的的为总预矩矩，再减去去求出的初初预矩，计计算结果如如表6—2。表6——2预加力次内力截面号等效弯矩等效荷载初预矩总预矩预加力剪力次内力17616.0000.00-14536..000.00-195.84414536.000210005.0000.00-14536..00-783.555-195.84415319.55537541.800522.00696.00-1371.007-195.844675.07413440.000388.00-10922..20-2154.662-195.84413076.88252800.000-522.000-3306.220-2937.997-195.8446244.1776-9700.0001566.0008117.800-3721.552-195.844-4396.22879274.0001044.00019541.000-4504.888-195.844-15036..1289096.0000.0021199.000-5288.443-195.844-15910..579-7792.00038.0030965.000-6071.778-195.844-24893..22100.00-356.00034165.000-6757.442-195.844-27407..58110.000.0034165.000-7442.885-195.844-26722..15120.00-940.00034165.000-7932.444396.56-26232..5613-15110..000.0034165.000-6941.224396.56-27223..7614-10980..001370.00011599.000-5553.229396.56-6045.771159274.000-824.000-8477.000-4165.553396.5612642.55316-4112.000-388.000-12291..00-2579.229396.5614870.22917-3080.000-836.000-23983..00-993.255396.5624976.225182640.0001566.000-20169..00592.99396.5619576.001197541.8001174.000-20169..002179.033396.5617989.9972019040.0001228.000-42642..003765.266396.5638876.774217616.0000.00-42642..005351.300396.5637290.770220.000.00-42642..005946.144396.5636695.8866.2.2.22支座沉降降温度次内内力的计算算将支座沉降等效效为集中荷荷载，将沉沉降值输入入到程序中中，求出支支座沉降引引起的内力力；温度按按均匀变化化考虑，内内力不产生生影响。表6——3支座沉降及主力力计算（单单位KN.m）截面号支座沉降组合弯矩大组合弯矩小主力组合大主力组合小10.000.000.0014536.00014536.0002-1560.6651523.08830594.33318403.22947474.5543-2731.114-1212.88945622.6602193.32249028.8804-4291.779-10034..5255581.9987334.09972950.5595-5852.444-24899..8754524.662-12803..2566621.2236-7413.009-46133..4043175.996-43116..5846192.7787-8973.775-73900..8721560.664-79963..2515498.2278-10534..40-1083266.06-10599..67-1137022.23-15975..849-12095..05-1498066.25-53746..85-1626044.42-66545..0210-13460..62-1947577.50-96069..45-2087044.47-1100166.4211-14826..19-2543566.58-1350122.28-2662522.54-1469088.2412-15801..60-3048500.58-1671766.53-3152811.54-1776077.4813-14672..91-2457122.92-1318988.31-2582633.77-1444499.1514-13092..75-1729944.52-88561..83-1659477.48-81514..7915-11512..59-1103977.66-46700..16-86242..54-22545..0416-9706.770-53170..73-1679.335-28593..7422897.66417-7900.880-9856.22037888.33023020.88570765.33518-6094.99016889.55873026.11442560.44998697.00519-4289.00036978.338102069..3759257.336124348..3520-2483.11150676.444120616..5492036.229161976..3921-677.21158340.338128970..0596308.229166937..96220.0059611.668129505..7896307.554166201..64第七章预应力力混凝土受受弯构件计计算7.1正常使使用阶段中中应力的验验算预应力混凝土受受弯构件的的弹性阶段段大致可包包括：传力力锚固阶段段；运送和和架设阶段段；使用荷荷载作用阶阶段。传力锚固、运送送和架设以以及使用荷荷载作用阶阶段是受弯弯构件的生生产过程和和正常工作作状态。这这三个阶段段中，截面面一般不允允许出现拉拉应力，或或允许出现现不大的拉拉应力而保保证不裂，整整个截面都都参加工作作。7.1.1混混凝土及钢钢筋应力计计算方法式（7—1）在正常使用阶段段，钢丝束束孔道内早早已压浆，力力筋与混凝凝土粘结在在一起，二二者能有效效地共同变变形。因此此，在计算算自重以外外其它恒载载及活载等等作用力作作用下的截截面正应力力时需采用用换算截面面。为了使使计算结果果更符合实实际，可将将预压力分分为两部分分。即压浆浆前预压力力式（7—1）和压浆后发生的的预应力损损失引起的的轴向力压浆前按净截面面特性计算算，压浆后后则按照换换算截面特特性计算。故故混凝土应应力和按照下式式计算：式（7式（7—2）最外排力筋中的的应力为：：式（7—式（7—3）式中：,—为预预应力合力力作用点到到净截面、换换算截面重重心轴距离离；，—净截面面、换算截截面面积；；，—净截面面、换算截截面惯性矩矩；—为梁自重重、二期恒恒载、活载载产生的弯弯矩；—预应力钢钢筋永存应应力；—预应力钢钢筋弹性模模量对混凝凝土弹性模模量之比；；，—最外排排钢筋距净净截面和换换算截面下下边缘的距距离；7.1.2混混凝土及钢钢筋应力计计算结果按照7.1.11中的计算算方法，其其验算结果果如下表所所示：表7—1恒载及活载组合合应力验算算截面号荷载弯矩（KKN.m）Ny(KN)Ep(m)上缘应力(Mppa)下缘应力(Mppa)弯矩大弯矩小大小大小10.00E+0000.00E+0003.37E+0040.801.031.036.356.3521.52E+0033.06E+0043.33E+0040.801.163.906.123.123-1.21E++034.56E+0043.30E+0040.800.895.306.351.524-1.00E++045.56E+0044.44E+0040.173.109.256.570.555-2.49E++045.45E+0045.14E+004-0.364.2911.205.421.526-4.61E++044.32E+0045.26E+004-0.674.0511.525.851.917-7.39E++042.16E+0044.44E+004-1.082.039.756.291.968-1.08E++05-1.06E++045.72E+004-1.392.969.666.910.019-1.50E++05-5.37E++046.46E+004-1.642.428.297.631.9910-1.95E++05-9.61E++046.45E+004-2.372.757.936.901.9711-2.54E++05-1.35E++057.54E+004-3.183.698.374.570.9712-3.05E++05-1.67E++057.46E+004-3.181.566.976.131.9713-2.46E++05-1.32E++057.54E+004-3.184.038.504.310.8714-1.73E++05-8.86E++047.35E+004-1.853.668.087.323.0915-1.10E++05-4.67E++046.31E+004-1.032.156.047.533.7916-5.32E++04-1.68E++036.71E+004-0.273.276.788.114.4517-9.86E++033.79E+0046.47E+004-0.206.2110.045.691.68181.69E+0047.30E+0046.28E+0040.017.1811.854.370.87193.70E+0041.02E+0056.47E+0040.347.2712.894.660.94205.07E+0041.21E+0056.33E+0040.776.8613.346.450.70215.83E+0041.29E+0054.80E+0041.483.8010.386.321.04225.96E+0041.30E+0054.77E+0041.483.9410.456.091.19主力组合的方法法:恒载+活载+预加力次次内力+支座沉降降次内力表7—2主力组合应力验验算截面号Ny(KN)Ep(m)主力组合（KNN.m）上缘应力(Mppa)下缘应力(Mppa)弯矩大弯矩小大小大小133676.6660.801.45E+0041.45E+0042.402.404.854.85233280.5590.801.84E+0044.75E+0042.755.494.381.38332973.5590.802.19E+0034.90E+0041.215.625.991.16444374.7760.177.33E+0037.30E+0044.7210.884.772.03551446.002-0.36-1.28E++046.66E+0045.3412.254.321.94652612.226-0.67-4.31E++044.62E+0044.3011.785.593.45744352.883-1.08-8.00E++041.55E+0041.549.260.201.99857167.331-1.39-1.14E++05-1.60E++042.599.290.770.02964556.992-1.64-1.63E++05-6.65E++041.647.502.242.741064512.226-2.37-2.09E++05-1.10E++052.027.193.422.671175383.445-3.18-2.66E++05-1.47E++053.227.913.341.321274584.220-3.18-3.15E++05-1.78E++051.156.563.382.281375384.118-3.18-2.58E++05-1.44E++053.538.003.821.251473527.005-1.85-1.66E++05-8.15E++044.038.452.502.731563076.444-1.03-8.62E++04-2.25E++043.637.526.122.381667121.336-0.27-2.86E++042.29E+0044.958.466.362.701764699.116-0.202.30E+0047.08E+0048.8512.682.931.081862753.3340.014.26E+0049.87E+0049.3113.992.121.151964732.2260.345.93E+0041.24E+0059.1914.812.620.582063342.5560.779.20E+0041.62E+0050.2517.172.125.202147973.3361.489.63E+0041.67E+0052.4113.922.370.182247655.5521.489.63E+0041.66E+0051.7613.872.271.03规范规定容许正正应力为17.88Mpa。从上表表可以看出出正应力符符合要求。7.2正截面面抗裂性验验算7.2.1正正截面抗裂裂性计算方方法预应力混凝土结结构的抗裂裂性计算十十分重要，因因为裂缝出出现后结构构的刚度和和疲劳性能能均下降，且且预应力钢钢筋有锈蚀蚀的危险，露露天结构物物更危险些些。式(7—4)根据《铁路桥涵涵钢筋混凝凝土和预应应力混凝土土结构设计计规范》66.3.99之规定，对对于受弯构构件按照下下式进行其其抗裂性式(7—4)式中：——抗裂裂性安全系系数，按照照规范取==1.2；——计算荷荷载在受拉拉边缘混凝凝土中产生生的拉应力力（Mpa）；——扣除相相应阶段预预应力损失失后混凝土土的预压应应力（Mpa）；——混凝土抗拉极限限强度（Mpa）；——考虑混混凝土的塑塑性修整系系数；——对所检检算截面受受拉边缘的的截面抵抗抗矩（m3）；——换算截面重心轴轴以下面积积对重心轴轴的面积矩矩（m3）。7.2.2正正截面抗裂裂性检算结结果表7—3荷载组合下缘抗抗裂性计算算截面号下缘荷载组合应应力（Mpa）预加力应力（MMpa）S0下（m3）W0下（m3）r下-（）大小5-1.075.553.167.1411.031.30-1.287.15-8.438-7.48-1.05-0.769.0114.121.28-8.983.17-12.1512-8.97-5.05-3.0818.3633.121.11-10.776.49-17.2616-1.891.524.339.0414.061.29-2.278.29-10.56220.010.0215.456.379.540.0011.1319.56-8.43表7—4荷载组合上缘抗抗裂性计算算截面号上缘荷载组合应应力（Mpa）预加力应力（MMpa）S0上（m3）W0上（m3）r上-（）大小5-1.02-4.894.066.7212.961.04-5.877.25-13.128-7.230.957.128.6516.151.071.1310.42-9.2912-11.842.7910.0417.5727.061.303.3514.04-10.69161.70-4.873.807.2613.981.04-5.846.99-12.84228.10-14.16-4.465.9112.300.96-17.007.42-24.42经验算截面抗裂裂性符合要要求。7.3正截面面强度计算算7.3.1破破坏弯矩的的计算原理理按照《铁路桥涵涵钢筋混凝凝土和预应应力混凝土土结构设计计规范》（TBJ1100022.2-999）6.2..2之规定定，矩形截截面或翼缘缘位于受拉拉边的形截截面受弯构构件其正截截面强度应应按下列公公式计算：：图7—图7—1截面抗弯图示中性轴位置按照照下式确定定：式中：—计计算弯矩；；—混凝土抗抗压极限强强度；—相当于混混凝土受压压破坏时预预应力筋中中的应力；；—预应力钢钢筋与混凝凝土弹性模模量之比；；—预应力钢筋抗压压计算强度度；—预应力钢筋重心心处混凝土土的有效预预压应力；；—混凝土应力为时时，预应力力钢筋中的的有效应力力；—截面有效高度；；—受压区非预应力力钢筋的抗抗压计算强强度；—受压区非预应力力钢筋的截截面面积；；—矩形截面宽度；；x—截面受压区高度度；其中应满足以下下条件：式（7—式（7—6）当时可按下式计算算：式（7—式（7—7）如果按上式计算算所得的正正截面强度度比不考虑虑受压区钢钢筋还小时时，则应按按不考虑受受压算。如果翼缘位于受受压区的矩矩形或工字字形截面受受弯构件其其正截面强强度应按下下列规定计计算：1.当符合下列列条件时：：式（7—式（7—8）应按宽度为的矩矩形截面计计算如（下下图），必必须符合规规范要求。2.当不符合上上述条件时时：式（7—式（7—9）此时中性轴位置置按照下式式计算：式（7—式（7—10）其中应满足以下下条件：当时可按下式计算算：如果按上式计算算所得的正正截面强度度比不考虑虑受压区钢钢筋还小时时，则应按按不考虑受受压区钢筋筋计算。7.3.2破破坏弯矩的的计算与正正截面强度度检算根据规范范的要求，本本设计只检检算几个有有代表性的的截面，其其计算结果果如下表所所示：表7—5抗弯强度验算截面号梁高（m）钢筋布置y0（m）e0（m）组合弯矩（Mppa）受压区高度X（m）破坏弯矩（Mpa）K顶板腹板底板最大最小53.50202101.830.16-1.28E++036.66E+0040.321.82E+0052.73126.00441202.6-3.15-3.15E++059.63E+0040.526.42E+0052.04223.505620301.851.52-1.78E++051.66E+0050.263.3E+0551.85经验算抗弯强度度符合要求求。7.4抗剪强强度计算7.4.1剪剪应力计算算预应力混凝土梁梁的剪应力力系由外荷荷载所产生生的剪应力力及弯起力力筋的竖向向分力所产产生的剪力力两部分组组成，其计计算方法与与普通钢筋筋混凝土相相同。根据《桥桥规》6.3.115规定:混凝土的的最大剪应应力应满足足下式要求求:式（7—式（7—11）式中:——分别为为一期恒载载、二期恒恒载、活载载计算截面面产生的剪剪力；——分别为净截面和和换算截面面的惯性矩矩及所研究究位置以上上或以下截截面积对净净截面重心心轴和换算算截面重心心轴的面积积矩；——，对于后张张法构件，按按照张拉后后两天计算算，其已完完成%，故：式（7—式（7—12）——压浆后发生的应应力损失引引起的剪力力，按——混凝土的最大剪剪应力;——运营荷载产生的的剪应力;——由于预加力产生生的预剪力力;——混凝土的抗拉极极限强度;如果有竖向预应应力钢筋,则最大容容许剪应力力可提高至至,其中式（7式（7—13）—计算纤维处混凝凝土的法向向应力及竖竖向压应力力；7.4.2剪剪应力计算算结果及验验算根据7..4.1计计算方法，计计算结果如如下：7—6剪应力的计算截面号梁高（m）钢筋配置Aj（）Yj（m）Ij（）A0（）I0（）Y0（m）顶板（m）腹板（m）底板（m）13.560129.331.8017.719.4917.731.8323.560129.331.8017.719.4917.731.8333.560129.331.8017.719.4917.731.8343.5140129.321.8017.699.5417.731.8453.62021010.711.8020.1810.9620.261.8463.7242810.811.8421.5811.0821.681.8873.8224410.931.8923.0611.1623.161.9384.2324411.982.0929.9612.2830.142.1394.5366413.132.1537.3113.4737.572.21105408013.772.3848.4414.1248.812.441164412018.892.5485.6019.2986.362.611264412018.892.5485.6019.2986.362.611364412018.892.5485.6019.2986.362.61145408413.772.3848.4414.1548.802.45154.5286813.132.1537.3613.4537.572.21164.22441411.972.0930.0012.3130.142.14173.82241410.911.8923.0611.2423.161.94183.72021610.811.8521.6011.1221.681.90193.61623010.681.8020.1911.0920.251.87203.5120309.291.8117.699.6717.731.87213.520309.311.8117.729.6117.731.86223.520309.311.8117.729.6117.731.86截面号活载剪力Qg(KN)Qd(KN)（Mpa）（Mpa）（Mpa）QkmaxQkmin10.00E+0000.00E+000-2.38E++03-2.38E++03-0.303.608566-3.985.7322.77E+003-4.42E++03-1.41E++03-1.41E++030.253.566122-3.215.7332.77E+003-3.15E++03-6.81E++02-6.81E++020.663.5332223-2.875.7342.77E+003-1.84E++032.92E+0022.92E+0021.104.7600006-3.655.7352.45E+003-5.42E++021.34E+0031.34E+0031.144.8054664-3.665.7362.45E+0035.16E+0022.46E+0032.46E+0031.504.865177-3.365.7372.45E+0031.35E+0033.60E+0033.60E+0031.844.0576222-2.315.7382.45E+0032.41E+0034.79E+0034.79E+0031.694.7726005-3.085.7392.77E+0033.94E+0036.10E+0036.10E+0032.124.918366-2.895.73104.79E+003-6.49E++027.33E+0037.33E+0032.304.6833332--2.385.73116.53E+003-6.49E++028.83E+0038.83E+0030.303.9906887-3.965.7312-9.52E++039.40E+002-1.11E++04-1.11E++04-2.523.9483776-5.185.7313-8.89E++039.39E+002-9.87E++03-9.87E++03-2.203.9907226-5.585.7314-7.33E++039.40E+002-8.38E++03-8.38E++03-2.495.3403559-2.855.7315-6.33E++03-2.19E++03-7.15E++03-7.15E++03-2.264.8043445-2.545.7316-4.16E++03-2.29E++03-5.84E++03-5.84E++03-1.875.6067446-3.735.7317-2.28E++03-2.62E++03-4.64E++03-4.64E++03-1.775.92806664.155.7318-6.23E++02-2.89E++03-3.51E++03-3.51E++03-1.435.80742234.375.7319-6.22E++02-2.34E++03-2.38E++03-2.38E++03-1.066.05311144.995.7320-6.23E++02-1.32E++03-1.34E++03-1.34E++03-0.996.0122555.125.7321-6.23E++02-2.79E++02-3.65E++02-3.65E++02-0.255.1487994.895.7322-1.11E++02-1.19E++020.00E+0000.00E+0000.235.1146777-4.885.737.5斜截面抗抗裂性计算算斜截面抗裂性计计算(主应力计计算)，分主拉拉应力和主主压应力计计算，梁的的主拉应力力可能使混混凝土产生生斜裂缝，设设计不但要要求在使用用荷载作用用下不出现现斜向裂缝缝，而且要要求有一定定的抗裂安安全度，并并保证斜向向裂缝出现现在竖直裂裂缝出现之之后。按照《铁预规》6.3.7规定：梁斜截面的混凝土主拉应力和主压应力应按下列公式计算：主拉应力：式（7式（7—14）主压应力：式（7—15）式（7—15）式中：—混凝土的主拉应应力及主压压应力；—计算纤维处混凝凝土的法向向应力及竖竖向压应力力；—计算弯矩；—计算纤维处至换换算截面重重心轴的距距离；—由弯起预应力钢钢筋预加力力产生的剪剪力；式（7—式（7—16）主应力的计算应应针对下列列部位进行行：1、在构件长度方方向，应计计算剪应力力及弯矩均均较大的均均较大的区区段，以及及构件外形形和腹板厚厚度变化之之处。2、沿截面高度方方向应计算算截面重心心轴处及腹腹板与上下下翼缘相接接处。按照规规范要