【无砟轨道预应力混凝土连续梁桥上部结构设计12000字（论文）】

无砟轨道预应力混凝土连续梁桥上部结构设计目录TOC\o"1-3"\h\u113121绪论 绪论预应力混凝土连续梁桥介绍预应力混凝土连续梁即是采用普通混凝土和事先通过张拉储备一定应力的高强度钢筋结合在一起所建成的连续梁式体系桥。发展我国预应力混凝土连续梁桥技术近年来发展迅速，目前在施工模拟、施工技术、架桥技术、结构分析等方面都已达到相当高的技术水平。主要特点可以有效利用高强钢筋、高强混凝土。在正常使用极限状态下不会出现较大裂缝。截面小，自重弯矩占总弯矩的比例比较小。可以适用于多种桥型。适用范围目前可适用于330m以内跨径的施工设计。1.5施工方法悬臂施工法逐孔施工法就地浇筑法顶推施工法转体施工法2设计概况2.1设计基本资料（1）设计时速：最高设计运行速度350km/h。（2）线路情况：直、曲双线，正线线间距5.0m，曲线的最小半径7000m。（3）施工方法：悬臂施工。（4）设计使用年限：正常使用条件下100年。（5）地震烈度：设防烈度八度及以下。（6）环境类别及作用等级：一般大气条件，地面结构无防护措施，作用等级为T2。2.2设计原则及设计荷载（1）结构形式：梁体为单箱单室、变截面、变高度箱梁。（2）桥面宽度：防护墙内侧净宽9.0m,桥面板宽12.6m。（3）梁全长为243.7m，计算跨度为（65+112+65)m。（4）曲线上梁按梁曲做布置，梁体沿线路左线中心线布置。（5）混凝土容重：按25KN/m3计算。（6）二期恒载：125KN/m。（7）基础不均匀沉降：相邻两支点间不均匀沉降差≤0.02m。（8）活载：纵向计算采用ZK标准活载。2.3方案比选2.3.1桥梁设计的基本原则（1）适用性（2）安全性（3）经济性（4）美观性（5）可持续性2.3.2设计方案的比选截面的选择通过综合比较箱形截面和T形截面：T形截面不利于承受双向弯矩（即正、负弯矩），一般用于建筑高度较小的简支梁桥。而箱形截面则具有以下优点：抗扭刚度大，内力分布比较均匀。截面性能好，建造技术成熟以及造型美观。单箱截面施工方便、材料用量比较经济。综上，确定截面类型采用单箱单室。桥型选择以下综合对三跨预应力混凝土连续梁桥和上承式拱桥两种桥型在各方面进行对比设计：方案一：三跨预应力混凝土连续梁桥跨径：（65+112+65）m，全长242m。结构构造：截面为箱形截面的连续梁桥。施工方法：分节段悬臂施工。图2.1三跨预应力混凝土连续梁桥方案一：上承式拱桥跨径：（65+112+65）m，全长242m。结构构造：钢管混凝土结构上承式拱桥。施工方法：转体施工。图2.2上承式拱桥2.3.3方案的确定最终方案确定为（65+112+65）m预应力混凝土连续箱梁桥。3尺寸拟定3.1桥梁全长由2.3.3节中经过综合比选，设计采用三跨预应力混凝土连续梁结构的桥跨设定为（65+112+65）m。主跨径定为112m，然后根据已有的经验，边跨则采用中跨径，设为65m；梁端部距离边支座中心线的距离为0.85m，则梁的全长为243.7m。3.2桥面宽度按照线路要求设定为双线铁路，两线间距5m，人行道宽度为0.75m，防护墙里侧净宽度9.0m，桥面板宽为12.6m,最后桥梁建筑设计总宽为12.9m。3.3箱梁尺寸对于箱梁尺寸的设定须按照规范的要求，在满足设计的合理性与安全性的情况下，应结合工程造价以降低成本。3.3.1梁高（1）端点梁高：H=5300mm；（2）中支点梁高：H=8500mm；（3）跨中点梁高：H=5300mm。3.3.2箱梁的细部尺寸中点处截面中心线处梁高8.50m，中跨跨中10m及边跨14.85m直线段截面中心线处梁高5.30m。箱梁细部尺寸如下：表3.1箱梁尺寸（细部）截面位置节点顶板厚度（mm）底板厚度（mm）腹板厚度（mm）梁高（mm）中支座261000120010008500边支座26657508505300跨中截面4541550060053003.4支座的布置按照规范中的要求，通过对支座的传载安全以及灵活变位的综合考虑，本设计采用了TJQZ-LX系列的球形钢支座。表3.2支座规格编号支座规格设计竖向承载力（kN）构件尺寸（mm）ABCD1TJQZ-10000-DX-0.1g1000010408209506002TJQZ-10000-ZX-0.1g10000120093010606003TJQZ-10000-HX-0.1g5000019701350180011804TJQZ-10000-GD-0.1g500002010174084011805TJQZ-10000-DX-0.1g5000018501370166011806TJQZ-10000-ZX-0.1g5000018001680163011807TJQZ-10000-DX-0.1g10000111082010206008TJQZ-10000-ZX-0.1g10000130093011606004模型的建立4.1Midas软件的介绍Midas/Civil是一款适用于土木工程建模设计、可以显而易见地呈现对土建结构分析与施工模拟的优化设计软件。Midas/Civil4.2Midas建立模型的基本步骤4.2.1桥梁结构分析与单元类型选择通过分析本设计的结构需求，建立节点，通过对整座桥梁进行有限元划分，添加材料的特征值C50TB10092-17(RC)；Strand1860TB10092-17(S)，根据设计图纸导入控制截面，由于是上部构造，偏心设置为中上部对齐，最后生成梁单元模型。图4.1模型单元划分示意4.2.2设置边界条件（1）确定好边界节点的设置位置。（2）为了方便后面的施工阶段分析，定义边界组。（3）对边界组进行连接方式的定义。图4.2弹性连接4.2.3定义荷载组合（1）定义荷载工况：选定荷载作用的类型。（2）添加自重、二期恒载、温度梯度和梁截面温度荷载。（3）添加移动荷载：定义移动荷载工况和车道荷载。（4）根据设计图纸布置预应力钢束，定义预应力荷载。4.2.4定义施工阶段对施工阶段进行划分，本设计划分为19个节段，包括0#块施工、边跨现浇、边跨合拢、中跨合拢和其他15个普通节段。4.2.5材料时间依存性定义先定义收缩徐变的时间依存性材料特性，然后把收缩徐变C50混凝土材料进行连接。4.2.6分析运行与结果当进行完所有的荷载组合、结构组、边界组以及施工节段的划分的设定之后，对模型结构进行施工阶段的模拟，查看各个阶段的运行结果以判断模型在各个阶段的设定是否正确，在对模型各阶段调试完毕之后，导出所需数据进行各方面的检算。

5内力计算静力荷载类型混凝土容重。二期恒载。混凝土收缩及徐变。支座不均匀沉降。温度荷载。恒载内力计算恒荷载作用下内力计算表5.1 恒载作用控制截面截面内力截面节点荷载类型阶段剪力（kN）弯矩（kN·m）悬臂端5恒荷载最大悬臂状态1111.250腹板变化6恒荷载最大悬臂状态2967.24-8151.91/4截面7恒荷载最大悬臂状态4825.97-23725.71/2截面14恒荷载最大悬臂状态8710.49-77693.773/4截面20恒荷载最大悬臂状态12659.75-157607.91中支座处26恒荷载最大悬臂状态-1258.64-209.77悬臂端44恒荷载最大悬臂状态00腹板变化46恒荷载最大悬臂状态1844.43-3683.751/4截面50恒荷载最大悬臂状态3695.04-14747.711/2截面54恒荷载最大悬臂状态7573.76-59642.073/4截面58恒荷载最大悬臂状态11521.86-131023.64边支座处64恒荷载最大悬臂状态-1258.64-209.77内力图如下：图5.1最大悬臂剪力图图5.2最大悬臂弯矩图5.2.2边跨合拢状态下的内力计算表5.2 恒载作用控制截面截面内力截面节点荷载类型阶段轴力（kN）剪力-z（kN）弯矩-y（kN·m）边支座2恒荷载中跨合拢0-2973.65-153.191/4截面7恒荷载中跨合拢0.02794.877052.86腹板变化6恒荷载中跨合拢0.171855.441755.161/2截面14恒荷载中跨合拢-1.264008.88-21624.293/4截面20恒荷载中跨合拢-0.377394.01-86765.69中支座26恒荷载中跨合拢0-11925.78-155791.923/4截面58恒荷载中跨合拢2.15-6846.28-90873.61/2截面54恒荷载中跨合拢1.42-4590.22-48116.41/4截面50恒荷载中跨合拢0.66-2373.82-20363.58腹板变化46恒荷载中跨合拢0-1316.32-12991.86内力图如下：图5.3边跨合拢剪力图图5.4边跨合拢弯矩图5.2.3中跨合拢状态下的内力计算表5.3 恒载作用控制截面截面内力截面节点荷载类型阶段轴力（kN）剪力-z（kN）弯矩-y（kN·m）边支座2恒荷载中跨合拢0-2973.65-153.191/4截面7恒荷载中跨合拢0.02794.877052.86腹板变化6恒荷载中跨合拢0.171855.441755.161/2截面14恒荷载中跨合拢-1.264008.88-21624.293/4截面20恒荷载中跨合拢-0.377394.01-86765.69中支座26恒荷载中跨合拢0-11925.78-155791.923/4截面58恒荷载中跨合拢2.15-6846.28-90873.601/2截面54恒荷载中跨合拢1.42-4590.22-48116.401/4截面50恒荷载中跨合拢0.66-2373.82-20363.58腹板变化46恒荷载中跨合拢0-1316.32-12991.86内力图如下：图5.5中跨合拢剪力图图5.6 中跨合拢弯矩图5.3移动荷载内力计算本设计为铁路双线线路，桥梁的最大跨径为112m，左右对称布置。5.3.1移动荷载最大内力计算表5.4 移动荷载控制截面最大内力截面节点荷载类型最大剪力-z（kN）最大弯矩-y（kN·m）边支座2移动荷载2152.8301/4截面7移动荷载2152.8333289.6腹板变化6移动荷载2152.8340257.471/2截面14移动荷载3716.1740295.363/4截面20移动荷载6655.8812395中支座26移动荷载751.0815120.863/4截面58移动荷载751.089487.81/2截面54移动荷载751.0820679.351/4截面50移动荷载1143.5240725.18腹板变化46移动荷载1580.4847760.72内力图如下：图5.7 移动荷载最大剪力图5.8 移动荷载最大弯矩5.3.2移动荷载最小内力计算表5.5移动荷载控制截面最小内力截面节点荷载类型最小剪力-z（kN）最小弯矩-y（kN·m）边支座2移动荷载-5280.22-527.421/4截面7移动荷载-3102.65-19375.56腹板变化6移动荷载-2341.96-27986.931/2截面14移动荷载-1185.24-45209.663/4截面20移动荷载-378.02-69967.33中支座26移动荷载-9678.78-112734.063/4截面58移动荷载-7525.84-54515.841/2截面54移动荷载-5688.5-21676.551/4截面50移动荷载-3738.4-15669.94腹板变化46移动荷载-3029.78-12666.62内力图如下：图5.9移动荷载最小剪力图5.10移动荷载最小弯矩5.4荷载组合5.4.1按承载能力极限状态设计（1）基本组合作用的基本组合效应设计值可按下式计算：Sd=γ0S(i=1n表5.6 基本组合控制截面最大内力截面节点荷载类型剪力（kN）弯矩（kN·m）端点1基本组合00边支座2基本组合-2718.38-195.621/4截面8基本组合2775.9555587.1腹板变化12基本组合4786.158701.611/2截面18基本组合10218.9732037.743/4截面22基本组合18958.8-67116.83中支座26基本组合-15688.02-155461.163/4截面30基本组合-9428.22-66591.751/2截面34基本组合-5996.913162.271/4截面38基本组合-2243.3457270.41腹板变化42基本组合-250.3774354.49中跨跨中45基本组合2684.9282889.44表5.7 基本组合控制截面最小内力截面节点荷载类型剪力（kN）弯矩（kN·m）端点1基本组合-0.010边支座2基本组合-10990.67-686.831/4截面8基本组合-2948.74-1477.56腹板变化12基本组合-613.56-15656.261/2截面18基本组合3588.13-70215.733/4截面22基本组合9329.22-207548.39中支座26基本组合-29136.66-365333.343/4截面30基本组合-20079.12-191474.891/2截面34基本组合-14386.14-80813.851/4截面38基本组合-8546.37-18169.21腹板变化42基本组合-5908.68-0.85中跨跨中45基本组合-2720.278453.7图5.11基本组合剪力包络图图5.12基本组合弯矩包络图5.4.2按正常使用极限状态设计频遇组合作用频遇组合的效应设计值可按下式计算：Sd=i=1n表5.8频遇控制截面最大内力截面节点荷载类型剪力（kN）弯矩（kN·m）端点1基本组合00边支座2基本组合-2891.76-195.621/4截面8基本组合2254.4945810.04腹板变化12基本组合3929.6249295.711/2截面18基本组合8233.128056.343/4截面22基本组合15096.22-67562.17中支座26基本组合-15771.61-155949.853/4截面30基本组合-9511.81-66467.951/2截面34基本组合-6080.51907.781/4截面38基本组合-2372.8552451.12腹板变化42基本组合-429.8866370.69中跨跨中45基本组合2044.6473489.89表5.9频遇控制截面最小内力截面节点荷载类型剪力（kN）弯矩（kN·m）端点1基本组合-0.010边支座2基本组合-8876.07-497.011/4截面8基本组合-2485.5382.8腹板变化12基本组合-375.63-12282.521/2截面18基本组合3693.75-57278.383/4截面22基本组合9341.8-171046.09中支座26基本组合-23079.44-298301.583/4截面30基本组合-15789.11-160737.311/2截面34基本组合-11307.53-69389.891/4截面38基本组合-6718.75-16264.9腹板变化42基本组合-4621.7-796.59中跨跨中45基本组合-2076.876650.77图5.图5.13频遇剪力包络图图5.14频遇弯矩包络图（2）准永久组合作用准永久组合的效应设计值可按下式计算：Sd=i=1表5.10准永久控制截面最大内力截面节点荷载类型剪力（kN）弯矩（kN·m）端点1基本组合00边支座2基本组合-2891.76-195.621/4截面8基本组合2254.4945810.04腹板变化12基本组合3929.6249295.711/2截面18基本组合8233.1028056.343/4截面22基本组合15096.22-67562.17中支座26基本组合-15771.61-155949.853/4截面30基本组合-9511.81-66467.951/2截面34基本组合-6080.501907.781/4截面38基本组合-2372.8552451.12腹板变化42基本组合-429.8866370.69中跨跨中45基本组合2044.6473489.89表5.11准永久控制截面最小内力截面节点荷载类型剪力（kN）弯矩（kN·m）端点1基本组合-0.010边支座2基本组合-8876.07-497.011/4截面8基本组合-2485.5382.80腹板变化12基本组合-375.63-12282.521/2截面18基本组合3693.75-57278.383/4截面22基本组合9341.80-171046.09中支座26基本组合-23079.44-298301.583/4截面30基本组合-15789.11-160737.311/2截面34基本组合-11307.53-69389.891/4截面38基本组合-6718.75-16264.90腹板变化42基本组合-4621.70-796.59中跨跨中45基本组合-2076.876650.77图5.15准永久剪力包络图图5.16准永久弯矩包络图6预应力钢束的计算及布置6.1钢束估算6.1.1计算预应力钢束的有效预应力GB/T5224标准Øj15.2mm，fpk1860MPa，根据相关规定，对预应力钢束进行两端张拉时0.75fpk，则预应力钢筋的张拉控制应力为：con0.75fpk0.75×18601395MPa预应力损失按张拉控制应力的20%计算，则有效预应力pe0.813951116MPa。6.2预应力钢束的布置6.2.1预应力钢束布置原则（1）必须满足规范中的相关构造要求。（2）预应力筋布置时须对称于构件截面的几何竖轴线。6.2.2预应力损失的计算根据规范，在进行主梁张拉应力的计算以及确定钢筋的张拉力的时候，需要进行预应力损失的计算，具体预应力损失包括以下几项：（1）由于钢筋和钢筋管道之间相互摩擦引起的预应力损失σl1（2）由于拼装构件的时候造成接缝之间相互压缩而造成的损失σl2（3）混凝土之间进行了压缩引起的预应力损失σl3（4）钢筋松弛引起的损失σl4（预应力钢筋仅在0.5fptk（5）混凝土收缩、徐变引起的预应力损失σl5（6）使用阶段除去全部损失的有效预应力：σpe（7）张拉锚固阶段的有效预应力：σpe根据Midas/Civil计算得到个截面预应力损失数据：表6.1 各截面预应力损失单元位置（σl1+σl3σl5σl45I434.24-4.43-61.56-8.266I351.43-6.59-68.86-35.067I329.18-10.29-75.62-42.078I321.02-13.01-79.89-44.619I319.28-14.82-81.98-45.2210I321.82-14.56-81.37-44.3111I327.13-12.32-77.98-42.6612I331.88-9.55-74.16-41.2013I338.82-6.51-69.86-39.0214I348.47-3.38-65.25-36.9015I355.69-0.74-62.18-35.3116I361.871.57-67.93-34.0417I356.063.95-64.42-37.3118I359.285.51-69.74-37.1119I355.357.35-66.35-39.9320I362.248.15-70.27-38.7221I361.269.52-67.02-40.6422I367.3510.49-63.80-40.2123I375.8210.98-61.50-38.7324I378.6510.94-66.94-38.3225I379.5011.35-64.75-39.4426I382.8510.97-68.91-39.0227I393.2510.81-64.11-37.8028I403.929.96-65.81-35.4429I402.7910.46-65.44-35.9630I421.549.11-62.59-32.4231I423.517.01-14.82-31.0932I419.267.49-14.60-31.8733I424.6111.25-62.47-30.6934I425.267.42-14.92-30.4835I419.957.14-15.17-31.6436I426.628.83-63.70-31.0837I411.9710.82-64.06-34.5538I401.4110.83-67.52-36.9739I396.5811.15-63.82-37.9540I388.7711.03-67.14-39.1941I389.44211.05-62.26-38.1142I384.6810.72-65.25-38.3043I384.6710.47-59.72-37.6044I376.539.80-61.67-39.1445I370.59.03-64.06-39.7946I363.637.87-68.83-40.42

7次内力计算7.1钢束次内力在插入钢束之后，在支座处会产生次内力，因此要进行次内力的计算。Midas/Civil计算得到钢束预加力引起的次内力：表7.1 钢束次内力单元位置轴力/kN剪力/kN弯矩/kN·m1I1.31-546.0502I0.49-546.051638.173I0.22-546.063822.294I0-546.066279.635I-0.07-546.067371.746I0.77-546.059555.977I3.42-546.0411740.198I6.07-546.0213924.419I8.99-545.9816108.6310I11.94-545.9218292.8511I14.7-545.8620477.0712I17.5-545.7722661.2913I20.34-545.6824845.5114I23.04-545.5727029.7315I25.59-545.4628940.9216I28.14-545.3330852.1217I30.75-545.1932763.3118I33.34-545.0434674.5019I36.04-544.8636585.7020I38.58-544.6938496.8921I41.34-544.4940408.0822I43.83-544.2942319.2723I46.08-544.1143957.4424I48.34-543.9145595.6125I50.69-543.747233.7726I52.88-543.4948871.9427I54.96-543.2850510.128I56.98-543.0752148.2729I59.59-542.7953786.4330I60.34-542.7155424.631I-0.1-546.0655970.6532I-40.02824.2854400.8433I-40.02824.2853615.8734I-40.02824.2848630.8835I146.18-3.4554135.936I144.9-19.654072.5337I144.93-19.454090.6538I145.02-18.7154148.4439I145.09-18.1754203.3640I145.16-17.6154257.4241I145.23-17.0354308.6442I145.3-16.454359.0343I145.37-15.7954406.6344I145.43-15.1954453.3145I145.5-14.5354498.1846I145.57-13.7954548.35图7.1二次钢束剪力图图7.2二次钢束弯矩图7.2混凝土收缩、徐变引起的次内力表7.2 收缩次内力单元位置轴力/kN剪力/kN弯矩/kN·m1I01.0902I01.09-3.273I01.09-7.634I01.09-12.535I01.09-14.716I01.09-19.077I-0.011.09-23.438I-0.011.09-27.799I-0.021.09-32.1510I-0.021.09-36.5111I-0.031.09-40.8712I-0.031.09-45.2313I-0.041.09-49.5814I-0.051.09-53.9415I-0.051.09-57.7616I-0.061.09-61.5717I-0.061.09-65.3918I-0.071.09-69.2019I-0.071.09-73.0220I-0.081.09-76.8321I-0.081.09-80.6422I-0.091.09-84.4623I-0.091.09-87.7324I-0.11.09-9125I-0.11.09-94.2726I-0.111.08-97.5427I-0.111.08-100.828I-0.111.08-104.0729I-0.121.08-107.3430I-0.121.08-110.6131I01.09-111.732I257.141877.077477.2933I257.141877.075482.4334I257.141877.07-5662.2235I494.34-0.76-551.7536I491.22-55.47-776.9737I491.3-54.78-726.5638I491.55-52.42-563.8439I491.74-50.59-410.7940I491.93-48.71-260.6841I492.13-46.73-120.1442I492.32-44.6117.5843I492.51-42.55145.8644I492.68-40.52271.0245I492.86-38.27390.0646I493.04-35.77521.58图7.3二次收缩剪力图图7.4二次收缩弯矩图表7.3 徐变次内力单元位置轴力/kN剪力/kN弯矩/kN·m1I0.9-373.8602I0.33-373.861121.573I0.15-373.8626174I0-373.864299.355I-0.05-373.865047.066I0.53-373.866542.497I2.34-373.858037.928I4016-373.839533.349I6.16-373.8111028.7710I8.18-373.7712524.211I10.06-373.7214019.6212I11.98-373.6615515.0513I13.93-373.617010.4814I15.77-373.5218505.915I17.52-373.4519814.416I19.26-373.3621122.917I21.06-373.2622431.418I22.83-373.1623739.9019I24.68-373.0425048.3920I26.41-372.9226356.8921I28.31-372.7827665.3922I30-372.6528973.8923I31.55-372.5230095.4624I33.1-372.3931217.0325I34.71-372.2432338.626I36.21-372.133460.1727I37.63-371.9634581.7428I39.01-371.8235703.3129I40.8-371.6236824.8830I41.31-371.5737946.4531I-0.07-373.8638320.332I-51.745258.2936559.0633I-51.745258.2931325.234I-51.745258.29-24935I-85.61-211.23-7030.9836I-108.46-200.46-6780.637I-108.18-200.61-6577.9838I-107.21-201.12-5972.0939I-106.47-201.52-5364.5240I-105.7-201.93-4756.4541I-104.88-202.35-4146.7142I-103.16-202.8-3536.4943I-102.32-203.23-2924.6444I-101.39-203.66-2312.2445I-100.35-204.12-1698.7846I-99.4-204.64-981.81图7.5二次徐变剪力图图7.6二次徐变弯矩图7.3基础不均匀沉降沉降引起的次内力计算在Midas中定义不均匀沉降荷载工况之后，选择最不利因素，可以得到沉降次内力，如下表：表7.4 不均匀沉降次内力单元位置轴力/kN剪力/kN弯矩/kN·m1I0.25105.9402I0.09105.94317.823I0.04105.94741.594I0105.941218.335I0.01105.941430.216I0.15105.941853.977I0.66105.942277.748I1.18105.932701.59I1.74105.933125.2710I2.32105.923549.0411I2.85105.93972.812I3.39105.894396.5713I3.95105.874820.3314I4.47105.855524.115I4.96105.825614.8916I5.46105.85985.6817I5.97105.776356.4818I6.47105.746727.2819I6.99105.717098.0720I7.48105.687468.8721I8.02105.647839.6622I8.5105.68210.4623I8.94105.568528.2824I9.38105.538846.125I9.83105.489163.9326I10.26105.449481.7527I10.66105.49799.5828I11.05105.3610117.4029I11.56105.3110435.2230I11.71105.2910753.0531I0.02105.9410858.9932I14.61829.6710916.8333I14.61829.6710759.6934I14.61829.679813.9535I28.43106.319674.6136I28.26105.669568.2937I28.28105.689461.9838I28.29105.739143.0439I28.3105.778824.0940I28.31105.818505.1541I28.32105.868186.2142I28.33105.97867.2643I28.34105.947548.3244I28.35105.977229.3845I28.36106.016910.4346I28.37106.056538.33图7.7不均匀沉降剪力包络图图7.8不均匀沉降弯矩包络图7.4温度变化引起的次内力计算即次内力。表7.5 整体升温时次内力单元位置轴力/kN剪力/kN弯矩/kN·m1I-0.0730.7202I-0.0330.72-92.163I-0.0130.72-215.054I030.72-353.295I030.72-414.746I-0.0430.72-537.627I-0.1930.72-660.518I-0.3430.72-783.399I-0.5130.72-906.2810I-0.6730.71-1029.1611I-0.8330.71-1152.0512I-0.9830.71-1274.9313I-1.1430.7-1397.8214I-1.330.69-1520.715I-1.4430.69-1628.2216I-1.5830.68-1735.7517I-1.7330.67-1843.2718I-1.8830.66-1950.8019I-2.0330.65-2058.3220I-2.1730.64-2165.8521I-2.3330.63-2273.3722I-2.4730.62-2380.8923I-2.5630.61-2473.0624I-2.7230.6-2565.2225I-2.8530.59-2657.3926I-2.9830.58-2749.5527I-3.0930.57-2841.7128I-3.2130.55-2933.8829I-3.3530.54-3026.0430I-3.3930.53-3118.231I0.0130.72-3148.9232I-273.99-2345.99-11231.9033I-273.99-2345.99-8760.7534I-273.99-2345.995190.0435I-522.87-0.09240.4736I-519.6657.78479.5837I-519.7457.06427.6138I-520.0154.56257.7339I-520.2152.6298.5340I-520.4150.64-57.5641I-520.6148.54-203.5342I-520.8146.29-346.5143I-52144.12-479.5244I-521.1841.96-609.2245I-521.3739.59-732.4546I-521.5634.51-868.43图7.7整体升温剪力图图7.8整体升温弯矩图表7.6梯度降温时次内力单元位置轴力/kN剪力/kN弯矩/kN·m1I-0.33135.9502I-0.12135.95-407.843I-0.05135.95-951.634I0135.95-1563.395I0.02135.95-1835.286I-0.19135.95-2379.077I-0.85135.94-2922.868I-1.51135.94-3466.659I-2.24135.93-4010.4310I-2.97135.9-4554.2211I-3.66135.88-5098.0112I-4.36135.85-5641.813I-5.06135.83-6185.5814I-5.74135.8-6729.3715I-6.37135.77-7205.1916I-7135.73-768117I-7.66135.69-8156.8118I-8.3135.65-8632.6319I-8.97135.61-9108.4420I-9.6135.56-9584.2621I-10.29135.51-10060.0722I-10.91135.46-10535.8823I-11.47135.41-10943.7324I-12.04135.36-11351.5725I-12.62135.31-11759.4126I-13.17135.26-12167.2527I-13.68135.2-12575.0928I-14.18135.14-12982.9329I-14.84135.11-13390.7730I-15.02135.07-13798.6131I0.02135.95-13934.5632I20.89-664.88-13375.1433I20.89-664.88-12719.834I20.89-664.88-8720.9535I42.90.01-7317.9236I42.63-4.74-7337.5337I42.66-4.68-7333.2338I42.68-4.48-7319.3339I42.7-4.32-7306.2740I42.71-4.15-7293.4641I42.73-3.98-7281.4942I42.74-3.8-7269.7643I42.76-3.62-7258.8544I42.77-3.44-7248.245I42.79-3.25-7238.0946I42.8-3.03-7226.948截面验算8.1承载能力极限状态在进行验算时，需要将箱型截面换算成与之截面特性相同的工字型截面，然后在按照规定的工字型截面的验算方法进行验算。其正截面抗弯承载能力计算应符合下列规定：当受压区配有纵向普通钢筋或配普通钢筋和预应力钢筋，且预应力钢筋受拉即为负时x≥2a则弯矩组合设计值应满足Md8.2抗弯性验算8.1.1主梁正截面抗剪验算（1）中墩支座截面由等效工字截面可知，等效梁高h=8.5m，上翼缘高ℎf=1.0m，下翼缘高ℎf'=1.2m，bf=12.6m，，bf'梁体混凝土等级为C50，其抗压强度f由式fptdAfptdfcd104.4≤110则受压区高度：f1200×（0.0261+0.0609）=33.5×6.5×x得x=0.5m根据M中墩支座梁高为8.5m，则截面有效高度ℎ0=h−fcdbxℎ当荷载组合类型为主+附组合时：Md21157.16kN·m≤544294kN·m（2）中跨跨中截面h=5.3m，b=4.8m，ℎf'=0.8m，ℎf=1m，bf=12.6m，bf由fptdAfptdAp92.4≥72.84受压区高度：f1200×0.0681=23.1×1.2x+得x=1.0m截面有效高度：ℎ0=h−由式：M有23100×1.2×1.0（5.15-1.0/2）+23100×（5-1.2）×（5.15-0.8/2）0.8=462462kN·m主+附组合时：M218968kN·m≤462462kN·m8.1.2主梁斜截面抗剪验算对于箱型截面的梁，其抗剪承载力按下式计算：VV式中m＝M当m＞3时，取m＝3；当m＜1时，取m=1；p=100ρρ=当ρ＞3时，取ρ＝3；λλλV（1）边跨支座截面处斜截面抗剪承载力验算：边跨支座处截面高度h=2.7m，保护层厚度为a=150mm，则截面有效高度：ℎ0=h−腹板厚：b=1.2m，正截面最大剪力设计值：Vm=4342.94由上式得m=8326.42根据5.2.2节预应力钢束估算与布置可知，在边跨支座截面处底板钢束面积：Ap=0.0293㎡，顶板钢束面积：故ρ=（0.0293＋0.0284）/1.2×2.25=0.021则p=100ρ=100×0.021=2.1C50混凝土轴心抗压强度设计值fctdλ因此:VVc=0.340.18+0.4131×1+0.14×（2+1.4）×2070主力组合时：V3165.42kN≤12418.49综合上述分析计算，斜截面抗剪强度满足要求。（2）中墩支座截面斜截面抗剪强度中墩支座处截面梁高5.3m，则截面有效高度：ℎ0=h−中支座正截面承受的最大剪力Vm=由计算式可得m=59861.23在截面设计中，采用腹板钢束设计12根，顶板钢束设计26根，顶板腹板钢束的规格都为19-15.2。A根据式有，ρ=0.0827/（5.0×5.15）=0.0032则p=100ρ=100×0.0032=0.32C50混凝土轴心抗压强度设计值fctd平均预应力度：λu所以：Vc=0.340.18+0.64×1+0.127×（2+0.497）基本组合时：V9864.82kN≤62194.95综合上面的分析与计算可知，斜截面抗剪强度满足要求。8.2抗裂性验算8.2.1正截面抗裂性验算正截面的抗裂性按照下式验算：NpMpe0α为弯起钢筋切线与构件轴线夹角，取为10°。对不能出现拉应力的构件，其正截面抗裂性应符合下列公式的计算：σ≤σcγ0σc=边跨1/4截面边跨1/4处截面下缘受拉，在底板处配有18根预应力钢束，顶板配有6根预应力束，底板钢束规格为16-15.2，顶板钢束规格为19-15.2。顶板钢束面积Ap'=0.0131㎡惯性矩：I=9.135m重心轴到梁底面的距离为:y=1.6578m边跨1/4处截面的净截面面积为:An=钢束面积：AAA预应力值：σσσ则预加力在构件上所产生的轴向力为：NNNN由yp'=1.17m，又：e=得e0则预加力产生的弯矩值为：Mp=85864.876kN·mσ==24555.17kPa截面的等效抵抗矩:W修正系数：γσ≤荷载组合为主力组合时：Mσ=8236.62kPa≤8491.61kPa截面抗裂性满足要求。（2）中墩支座处截面在截面设计中，采用腹板钢束设计12根，顶板钢束设计26根，顶板腹板钢束的规格都为19-15.2。惯性矩：I=56.8402m重心轴到底面的距离为:y=2.1082m中支座处净截面面积为:A预应力钢筋面积：AA预加应力：σσ则预加力产生的轴向力为：Np1=Np2=N由yp1=又由：e=得e0则预加力产生得弯矩为：Mp=213597.69kN·mσ==11408.36kPa等效截面抵抗矩:W则修正系数：γσ≤主力组合时：Mσ=2706.31kpa≤13071.97kPa正截面抗裂性满足要求。8.2.2斜截面抗裂性验算对不能出现拉应力的构件，抗裂性验算公式为：σσ其中σtp主拉应力：σ主压应力：σ混凝土法向应力：σ混凝土竖向应力：σ混凝土剪应力：τ中支座截面由Midas中截面特性表格查询得：惯性矩：Iy=面积矩：Sb=4.6m（两腹板之和）所配钢筋的换算面积为A=27.5280㎡最大剪应力：τ=1.2×法向应力：σ竖向应力：σ计算最大的主拉应力：σ3.1MPa≤3.3MPa计算最大的主压应力：σ0.6f6.35MPa≤22.2MPa综合以上分析可得，中支座处截面满足斜截面抗裂性要求。（2）边跨1/4截面由Midas截面特性表格查询出：惯性矩：I面积矩：Sb=0.8m（取两腹板之和）所配钢筋的换算面积为A=9.0280㎡计算得最大剪应力：τ=1.2×法向应力：竖向应力：σ计算最大得主拉应力：σ2.9MPa≤3.3MPa计算最大的主压应力：σ0.6f5.21MPa≤22.2MPa综合以上分析可得，斜截面抗裂性满足要求。8.3预应力混凝土构件应力验算8.3.1拉应力验算根据规范，运营阶段荷载作用下的混凝土拉力按下列规定计算不允许出现拉应力的构件σ允许出现拉应力但不允许出面裂缝的构件σct（1）边跨支座处截面截面特性：梁截面面积A=17.17m²，惯性矩I=12.17m4，y=1.18m。当采用主力组合时：轴向压力N=14.65kN，荷载作用弯矩M=454.68kN·mσσ当采用主+附组合时：轴向压力N=-33075.75kN，荷载作用弯矩M=21157.16kN·mσσ综合以上计算，边支座截面混凝土拉应力满足要求。中支座截面截面特性：梁截面面积A=27.53m²，惯性矩I=56.84m4，y=2.11m组合方式为主力组合：轴向压力N=-361413.35kN，荷载作用弯矩M=53004.61kN·mσσ组合方式为主+附组合时：轴向压力N=-105896.74kN，荷载作用弯矩M=218967.83kN·mσσ综合以上计算，中支座截面混凝土拉应力满足要求。8.3.2压应力验算根据规范规定，运营阶段荷载作用下的混凝土压力按下列规定计算：采用主力组合作用时σc