宁道高速公路瓢勺洞大桥施工图设计_毕业设计计算书

'宁道高速公路瓢勺洞大桥施工图设计CHANGSHAUNIVERSITYOFSCIENCE&TECHNOLOGY毕业设计(论文)题目：宁道高速公路瓢勺洞大桥施工图设计学生姓名：学号：200918020422班级：桥梁0904班专业：土木工程（桥梁工程方向）指导教师：2013年06月 宁道高速公路瓢勺洞大桥施工图设计宁道高速公路瓢勺洞大桥施工图设计学生姓名：学号：200918020422班级：桥梁0904班所在院（系）：土木与建筑学院指导教师：完成日期：2013.06 宁道高速公路瓢勺洞大桥施工图设计宁道高速公路瓢勺洞大桥施工图设计摘要高速公路的快速发展要求沿线桥梁的建设速度大大加快。高速度的行车要求桥梁具有良好的力学性能以及较少的伸缩缝构造,以获得较好的平顺性和舒性。先简支后连续施工法解决了以上问题,由此形成先简支后连续结构体系在公路建设中获得广泛应用。因此本设计最终选定方案为先简支后连续T梁桥。瓢勺洞大桥整体设计为：（6×30m＋24×40+8×30m）简支转连续T梁桥。四跨一联，全桥共6联。本文设计为大桥第二联，即4×40m段。主梁采用两幅分离式，每幅宽14.25米，由6片T梁组成。桥面纵坡为1%，横坡为2%。采用预制吊装法施工。预制T梁采用C50混凝土；预应力筋均采用φs15.2（1×7标准型）低松弛钢绞线。本设计包括以下几个部分：桥型方案比选；桥型布置，结构各部分尺寸拟定；选取计算结构简图；恒载内力计算；活载内力计算；荷载组合；配筋计算；预应力损失计算；截面强度验算；截面应力及变形验算；施工图设计。设计软件用midascivil。关键词：简支连续；设计计算；施工图；公路桥 宁道高速公路瓢勺洞大桥施工图设计THE DESIGN FOR THENINGDAOOFPIAOSHAODONG BRIDGEABSTRACTTherapiddevelopmentoffreewaybridgeconstructionrequirementsalongmuchfaster.Requirementsofhigh-speedtrafficbridgehasgoodmechanicalpropertiesandfewerjointsconstructedtogetabetterrideandcomfortproperties.Simplysupportedcontinuousconstructionmethodtosolvetheaboveproblems,thusformingacontinuousstructuresimplysupportedtheconstructionofthehighwaysystemiswidelyavailable,sothefinalselectionofthedesignprogramforthefirstsimpleandcontinuoussupportTbeambridge.PiaoShaoDongtheoveralldesignofthebridge:(6×30m+24×40+8×30m)simplysupportedcontinuousTbeambridges.fourSpans,atotalofsixfull-bridgelinkingthisarticleisdesignedtobridgethesecondone,thatis4×40msegments.primaryusingtwoseparatebeams,eachwidthof14.25metersby6Tbeamcomponents.longitudinaldeck1%crossslopeof2%.useofprefabricatedconstructionmethodhoisting.precastconcreteTbeamusingC50;tendonsareusedφs15.2(1×7standardtype)lowrelaxationstrandsthisdesignincludesthefollowingsections:bridgeschemecomparison;bridge-typelayout,thestructuresizeofeachpartintended;selectingcomputingstructurediagram;deadloadforcecalculation;liveloadforcecalculation;loadcombinations;reinforcementcalculation;prestresslosscalculation;sectionalstrengthchecking;sectionalstressanddeformationchecking;constructiondesign.designsoftwarewithmidascivil.Keywords:simplysupportedcontinuous;design;calculation;constructiondrawings;highwaybridge 宁道高速公路瓢勺洞大桥施工图设计目录1设计说明11.1设计依据11.2设计基本资料12方案比选42.1方案拟定42.1.1调查资料42.1.2方案构思宗旨42.1.3方案拟定42.2设计要点及结构尺寸拟定72.2.1设计要点72.2.2结构尺寸拟定82.2.3横截面沿跨长的变化92.2.4横隔板的设置92.3本章小结113内力计算及荷载组合123.1系数计算123.1.1二期结构自重作用荷载集度123.1.2考虑横隔板的等效梁体容重123.1.3冲击系数和作用效应系数123.1.4主梁荷载横向分布系数133.2 midas 模型143.3内力计算153.3.2二期恒载193.3.3汽车荷载223.3.5温度荷载263.3.6支座沉降303.3.7收缩与徐变30 宁道高速公路瓢勺洞大桥施工图设计3.4荷载组合343.4.1承载能力极限状态下的效应组合343.4.2正常使用极限状态下的效应组合353.4.3荷载组合结果363.5本章小结394预应力钢束的估算及布置404.1 预应力钢束估算的原理与方法404.1.1按正常使用极限状态的正截面抗裂验算要求估束404.1.2按构件承载能力极限状态要求估算非预应力钢筋数量414.1.3最小配筋率的要求424.2预应力筋估算结果424.3预应力筋束的布置原则434.4预应力筋束的布置结果444.5本章小结445预应力筋损失455.1预应力筋损失计算455.2本章小结466强度验算476.1基本理论476.2计算公式476.3正截面抗弯验算486.4斜截面抗剪验算516.51/4截面抗剪验算546.6本章小结547抗裂验算557.1规范要求557.2正截面抗裂验算557.3斜截面抗裂验算597.4本章小结638应力验算64 宁道高速公路瓢勺洞大桥施工图设计8.1持久状况构件的应力计算648.1.1正截面混凝土压应力验算648.1.2斜截面压应力验算678.1.3预应力钢筋拉应力验算688.2短暂状况构件的应力计算698.3本章小结739挠度计算749.1使用荷载作用下的挠度749.2预应力引起的上拱749.3预拱度设置7410端部锚固区计算7610.1后张法构件锚下局部承压计算7611支座计算7810.1支座构造7810.2支座的物理力学性能7810.3计算公式78参考文献81致谢82附件183附件294 宁道高速公路瓢勺洞大桥施工图设计1设计说明1.1 设计依据桥址区地处道县大源口、红岩、白竹塘三村交界处，斜跨小溪和冲，冲沟宽约100-150m，冲沟内地势平坦，地形起伏不大，为稻田种植区和耕跟还林荒地，沟内地面标高在254.8-267.0m之间，冲沟两侧为山体斜坡，山势较陡，坡体上植被发育，灰岩露头较多，溶洞随处可见，地下暗河流水不断，桥址区属低山丘陵地貌。桥梁原始依据及基本设计要求：(1)设计指导书及桥位平面图、桥址断面图等原始资料；(2)设计车速：100m/h；(3)荷载标准：公路-I；(4)桥面宽度：26m；(5)地震烈度：VI度；地震加速度值为0.05g按照7度设防；(6)设计洪水频率：1/300；1.2 设计基本资料（1）材料规格混凝土：预制梁及其现浇接缝、封锚、墩顶现浇连续段、桥面现浇层均采用C55，桩基采用C25，其余构件采用C30。预应力钢绞线：采用《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62—2004）中d=15.2mm的钢绞线，公称面积为140mm2，标准强度fpk=1860MPa，弹性模量EP=1.95×105MPa。普通钢筋：R235、HRB335钢筋标准应符合GB13013—1991和GB1499—1988的规定。凡钢筋直径≥12mm者，均采用HRB335热轧带肋钢；凡钢筋直径﹤12mm者，采用R235钢；钢板应符合GB700—88规定的Q235钢板。锚具：预制T梁采用OVM15型锚具及其配套设备；T梁接头顶板束采用BM15型锚具及其配套设备。预应力管道：采用预埋圆形或扁形塑料波纹管成型。第100页共100页 宁道高速公路瓢勺洞大桥施工图设计支座：桥梁支座根据设置的部位不同，分别采用GYZ、GYZF4板式橡胶支座，其技术性能应符合《公路桥梁板式橡胶支座》（JT/T 4—93）的要求。伸缩缝：采用 80 型伸缩缝及 160 型伸缩缝。桥面铺装：10cm 现浇 C50混凝土桥面板+10cm 沥青混凝土铺装。（2）设计计算依据《公路工程技术标准》（JTG B01—2001）；《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60—2004)（以下均简称为《通规》）；《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTGD62—2004）以下简称《公预规》）。（3）基本设计数据根据《公预规》中各条规定，混凝土、钢绞线和钢筋的各项基本数据以及在各个阶段的容许值，如下表 1-1 所列。表1-1基本计算数表名称项目符号单位数据主梁混凝土立方体强度MPa50弹性模量MPa3.45×104轴心抗压标准强度MPa32.4轴心抗拉标准强度MPa2.65轴心抗压设计强度MPa22.4轴心抗压设计强度MPa1.89主梁混凝土短暂状态压应力限值MPa20.72拉应力限值MPa1.757持久状态主压应力限值MPa16.2拉应力限值MPa19.44第100页共100页 宁道高速公路瓢勺洞大桥施工图设计续表1-1名称项目符号单位数据Ф15.2钢绞线标准强度MPa1860弹性模量MPa1.95×105抗拉设计强度MPa1260最大控制应力MPa1395材料重度钢筋混凝土γ1kN/m325沥青混凝土γ2kN/m324钢绞线γ3kN/m378.5注：fck′、ftk′为钢束张拉时混凝土轴心抗压、抗拉强度的标准值，考虑混凝土强度达到设计强度的90%时开始张拉预应力钢束，因此，fck′=31.95MPa，ftk′=2.47MPa第100页共100页 宁道高速公路瓢勺洞大桥施工图设计2方案比选2.1 方案拟定2.1.1 调查资料桥址区地处道县大源口、红岩、白竹塘三村交界处，斜跨小溪和冲，冲沟宽约100-150m，冲沟内地势平坦，地形起伏不大，为稻田种植区和耕跟还林荒地，沟内地面标高在254.8-267.0m之间，冲沟两侧为山体斜坡，山势较陡，坡体上植被发育，灰岩露头较多，溶洞随处可见，地下暗河流水不断，桥址区属低山丘陵地貌。桥址区有简易公路至仙子脚镇与S323省道相连，交通不方便。桥址区地表水主要为溪沟水，该溪沟水平行于桥位在K298+405-K299+085里程段内流经桥址区，溪沟宽14.00-22.00m，深2.00-3.50m，属季节性溪流，雨季水面宽7.5-13.00m，水深0.3-1.20m，由于上游积雨面积大，流量大，流速较快，据访问附近村居民2004年7月最高洪水位标高259.50m，旱季溪沟中断流，基本无水。桥址地区的不良地质现象为主要为岩溶，岩溶形态的主要为溶蚀裂缝和溶洞。本区内河水水质良好，对混凝土无腐蚀性。2.1.2 方案构思宗旨（1）该桥为高速公路上的桥，满足整体公路的线型要求，保证行车舒适及满足交通要求。（2）设计方案力求结构受力明确，易于分析，使用常规的桥型，在某些细节方能有一定的创新。（3）施工方案技术成熟，施工较简便，工期较短，能加快整条高速公路建设。2.1.3 方案拟定方案一：先简支后连续预应力T梁桥。a.孔径布置孔径布置为6×30m＋24×40+8×30m。全桥长1380m。b.结构构造主梁采用由6片T梁组成。4×40m段梁高2.5米30m段梁高2.0米。c.主墩基础可采用钻孔灌注桩基、双柱式桥墩、带悬臂盖梁的结构，以克服基础开挖的一系列弊端，桩墩连接处设系梁第100页共100页 宁道高速公路瓢勺洞大桥施工图设计，桩基伸出地面与墩柱连接，墩柱上面接盖梁。d.施工方案预制吊装方案一的桥型方案布置图见下图（图2.1和图2.2）图2.1方案一桥型立面图（单位mm）图2.2方案一桥型立面图（单位mm）方案二：等截面预应力混凝土连续箱梁桥a.孔径布置孔径布置为46×30m全长1380m。b.结构构造主梁采用等截面箱梁。梁高2.0米。c.主墩基础第100页共100页 宁道高速公路瓢勺洞大桥施工图设计可采用钻孔灌注桩基、双柱式桥墩、带悬臂盖梁的结构，以克服基础开挖的一系列弊端，桩墩连接处设系梁，桩基伸出地面与墩柱连接，墩柱上面接盖梁。d.施工方案顶推施工。方案二的桥型方案布置图见下图（图2.3和图2.4）图2.3方案二桥型立面图图2.4方案二桥型剖面图根据桥梁设计应符合技术先进、安全可靠、适用耐久、经济合理的要求，同时满足美观、环境保护和可持续发展的要求。共拟定了两种方案，其一：6×30m＋24×40m+8×30m先简支后连续梁桥，其二:46×30m等截面连续梁。两种方案取其中4×40m（即一联）比较。（其中两方案主桥结构示意图分别见图三、图四）。各主桥桥型优缺点比较见下表。第100页共100页 宁道高速公路瓢勺洞大桥施工图设计表2-1各主桥桥型优缺点比较表桥 型先简支后连续 T 梁（方案一）等截面连续箱梁（方案二）经济性经济较经济适用性1.伸缩缝少，行车舒适。2.桩对河床压缩不大，利于汛期防洪3.施工工艺成熟。4.高速公路上，桥较多，用预制 T 方便，工期短，实用性很强。1.伸缩缝少，行车舒适。2.桩对河床压缩较不大，利于汛期防洪。3.施工工艺成熟。安全性1.T 梁可在预制场预制，质量可靠，工期有保障，但须大型预制场和吊装设备。2.后期的养护费用低。1.箱梁在桥边预制，一次投入大，顶推施工须大型设备及千斤顶，工期有保证。2 后期养护费用低美观性1.桥线型呈单一直线，与周边环境较协调，一种简单美。1.桥线型呈单一直线，简单美推荐方案第一种，因为瓢勺洞大桥桥址处溶洞随处可见，地下暗河出口流水不断。所以桥梁采用跨径不宜太大，必要时采用不等跨。而且后张法预应力混凝土T梁预制简单，施工方便，造价非常经济。且宁道高速上同一标段采用的都是预制预应力混凝土T梁。这样节省模板制作，施工期更短，造价更低。通过上面的比较，并结合实际的需要，即高速公路对工期要求及批量预制的功能，综合考虑得出，方案一更合理，最终决定方案一为推荐方案2.2 设计要点及结构尺寸拟定2.2.1 设计要点本桥上部结构为6×30m＋24×40m+8×30m共38跨预应力混凝土连续梁桥。每一联结构相似，本文取其中一联为代表进行详细设计及计算。采用先简支后连续的施工方法，方法如下第100页共100页 宁道高速公路瓢勺洞大桥施工图设计（1）预制简支T梁，吊装到位；（2）浇筑墩顶连续段混凝土，达到设计强度后，张拉负弯矩区预应力钢束，并压注水泥浆；（3）再拆除临时支座，完成体系转换；（4）完成主梁横向接缝浇筑；（5）最后进行防撞护栏及桥面铺装施工。预应力钢束必须待混凝土立方体强度达到设计混凝土强度的90%后（且龄期不小于4d）,方可张拉。预制梁内弯矩钢束采用两端同时张拉锚下控制应力为0.75fpk=1395MPa；墩顶桥面现浇层负弯矩钢束采用单端张拉，锚下控制应力为0.72fpk=1339.2MPa,未计入预应力钢筋与锚圈口之间的摩擦损失。2.2.2结构尺寸拟定（1）主梁片数与主梁间距主梁间距通常应随着梁高与跨径的增大而加宽为经济，同时加宽翼缘板对提高主梁截面效益指标ρ很有效，故在许可条件下应适当加宽 T 梁翼缘板。本设计主梁内、外梁翼缘宽度均为 217cm，由于宽度较大，为保证桥梁的整体受力性能，桥面板采用现浇混凝土刚性接头。因此主梁工作截面主要有两种：预施应力、运输、吊装阶段的小截面（内梁翼缘板宽155cm，外梁翼缘宽172.5cm）,二期恒载施工以及运营阶段的大截面。单幅桥面宽为13m,选用 6片 T 形梁。主梁横断面布置如图2.5 所示。图2.5主梁横断面布置图（尺寸单位：cm）（2）主梁结构尺寸的拟定主梁采用T形截面，梁高2.5米，高跨比 H/L=0.0625。第100页共100页 宁道高速公路瓢勺洞大桥施工图设计T梁截面尺寸如图2.6所示。本文设计为大桥的第一联，即4x40米预应力混凝土连续梁桥，施工方法为先简支后连续。其主梁构造图见图纸，得出预制安装时，边跨和中跨的预制长度为39.4m，计算跨径均为38.7m。简支变连续后边跨计算跨径为33.5m中跨计算跨径为40m。图2.6T梁横断面图（尺寸单位：cm）第100页共100页宁道高速公路瓢勺洞大桥施工图设计2.2.3 横截面沿跨长的变化本设计主梁采用等高形式，横截面的 T 梁翼板厚度沿跨长不变，梁端部区由于锚头集中力的作用而引起较大的局部应力，也为布置锚具的需要，在距梁端 7.305m 处到梁端 1.5m 之间段将马蹄加高，腹板逐渐加厚，腹板由原来的 20cm 加厚到 60cm,马蹄加高到与梁肋同高，在 1.5m 距支点内为横截面，马蹄的加高腹板的加宽按一次线性变化。2.2.4 横隔板的设置第100页共100页 宁道高速公路瓢勺洞大桥施工图设计模型试验结果表明，在荷载作用处的主梁弯矩横向分布，当该处有横隔板时比较均匀否则荷载直接作用下主梁弯矩就很大。为减小对主梁设计主要控制的作用弯矩，在跨中设置横隔板。跨度较大应多设置横隔板。本设计在共设置6到横隔板，间距为8.0m。详图见附件图纸。毛截面几何特性是结构内力、配束及变形计算的前提。由于梯形分块发是目前各种桥梁电算软件最常用的方法（即节线法）。所以在此采用该发计算截面特性。（1）计算原理桥梁中的梯形、工字型截面以及箱型截面都可分为许多梯形，设其中任意梯形如图2.7所示，其上底、下底和高分别为 a、 b和h他们的几何特性为：面积（2-1）（2-2）当 a=0 或 b=0 时，梯形变成了三角形，上述公式仍适用。如图 2.8 所示的梯形截面计算方法如下：按梯形分块分成 5 个梯形块，共 6 条节线。每条节线距离截面底缘 x 轴的距离为 hi，节线宽度为 bi。第 i 个梯形分块，其上底宽 a=bi+1,下底宽 b=bi,高 h=hi+1-hi，代入几何特性计算公式可得：面积（2-4）形心轴位置(2-5)本设计主梁截面变化不大，其预制中梁支点截面，图2.8T形截面分块图预制边梁跨中、支点截面以及成桥后的中边梁跨中及支点截面的几何特性可采用以上方法求的，其结果见表2-2表2-2截面几何特性计算结果第100页共100页 宁道高速公路瓢勺洞大桥施工图设计截面位置截面面积A截面惯性矩I中性轴到地面距离预制中梁跨中0.99200.93341.4163支点1.76601.17811.4163预制边梁跨中1.04000.99421.4495支点1.81351.23621.4695成桥中梁跨中1.06401.02591.4788支点1.83801.26821.4957成桥边梁跨中1.07601.03801.4942支点1.84951.27981.50702.3 本章小结通过对设计资料的分析，拟定出两种桥型方案，基于经济、适用、安全、美观等原则，选定出最优方案。即推荐方案。并对推荐方案进行了具体尺寸的拟定，对主梁 T截面进行截面效率指标的验算。其满足要求。第100页共100页 宁道高速公路瓢勺洞大桥施工图设计3内力计算及荷载组合该设计段为440 米简支转连续 T 梁桥，选用软件 midas civil 建模来完成结构的设计。建模只选用一片 T 梁进行分析。考虑自重、二期恒载、温度荷载、支座沉降汽车荷载及人群荷载等荷载效应。并模拟预制吊装的施工过程3.1 系数计算3.1.1 二期结构自重作用荷载集度二期结构自重作用荷载集度为桥面铺装与护栏自重集度之和。桥面铺装采用 10cmC30水泥混凝土，10cm 改性沥青防水层，总共二层设计。护栏按每延米 0.3混凝土设计。混凝土容重为 25沥青混凝土容重24。因桥横向由 6 片梁组成。则每片梁承担全部的 1/6。g1=(14.25×0.1+11.75×240.1+0.3×2×25)/6=9.20kN/m3.1.2 考虑横隔板的等效梁体容重在建模过程中，横隔板的考虑用等效梁体容重来计算，即相当于把横隔板用外力的形式加上去。而增大主梁的容重来模拟。成桥T梁边梁集度=29.8874kN/m3.1.3 冲击系数和作用效应系数按《通规》4.3.2条规定，结构的冲击系数与结构的基频有关，因此要先计算结构的基频。连续梁桥的基频可采用下列公式估算(3-1)代入数据有第100页共100页 宁道高速公路瓢勺洞大桥施工图设计其中：冲击系数则用于正弯矩效应和剪力效应：1+u=1.1887用于负弯矩效应：1+u=1.2375车道折减系数，根据《通规》表 4.3.1-4 中的规定，三车道的横向折减系数为 0.783.1.4 主梁荷载横向分布系数连续梁荷载横向分布的简化实用计算方法是，按等效刚度原则，将连续梁的某一跨等代为等跨径的等截面简支梁来计算荷载的横向分布系数。所谓等刚度，是指在跨中施加一个集中荷载或者一个集中扭矩，则连续梁和等代简支梁的跨中绕度或扭转角彼此相等。本设计的 5 跨连续梁桥的边跨与中跨之比几乎为 1，可将此桥近视作为 5 等跨连续梁来分析。边跨计算跨径 49.35m，中跨取 50 米计算，又因每片 T 梁仅在支点附近很小的区域内肋板有改变，但按等截面计算，误差很小。综上，此桥简化为三跨等截面连续梁。根据《桥梁结构简化分析—荷载横向分布》（胡肇滋主编）中指出。对等跨等截面连续梁等效简支梁抗弯惯性矩换算系数为：边跨 x1=1.432,中跨 x2=1.860,而抗扭换算系数都 1。本桥每跨设置6块横隔板，即具有强大的横向联系，且承重结构的长宽比。所以可以按偏心压力法来计算荷载横向分布影响线和横向分布系数。求横向分布影响线竖标（1）对于跨中截面，各主梁的横截面均相等，梁数n=6，梁间距为2.25m，则（2）计算汽车荷载横向分布系数由计算图：第100页共100页 宁道高速公路瓢勺洞大桥施工图设计汽车荷载：荷载横向分布系数取值考虑荷载横向分布系数沿跨长变化，取值如下：为简化连续梁的汽车荷载效应内力计算，全部梁偏安全的取用边跨支点的荷载横向分布系数0.656。3.2 midas 模型建模为4×40米连续T梁桥。施工方法为预制吊装，根据拟定的尺寸建模图形如下（图3.4），建模软件为midascivil。图3.4第一跨结构模型（1）整体模型结构主梁为由6片T梁组成，建模中只模拟其中一片T梁，即最不利的边梁，共5跨。如图3.4，为模型第一跨结构图，其余四跨与一跨相同。（2）单元划分4×40米连续T梁桥，总长160m。共划分88个单元，部分单元不等宽，在支点附近较密，其他较宽。（3）荷载效应结构考虑了自重、二期恒载、温度、支座沉降、人群荷载、车辆荷载、收缩徐变等荷载效应的影响。并考虑其荷载在不同情况下的组合效应。根据荷载效应进行psc设计，对结构进行配筋计算及验算。（4）施工模拟第100页共100页 宁道高速公路瓢勺洞大桥施工图设计设计方案为简支转连续T梁，施工方法为预制吊装，即建模需模拟先“简支后连续”的过程，建模中用不同的结构组、和支承组，在不同时刻的激活与钝化来实现此过程。3.3 内力计算根据结构模型的计算结果，分别对各个荷载的效应进行统计分析。可以得出各个荷载的影响效应，由于整体结构对称。取一般结构中的关键截面进行结果分析。3.3.1 恒荷载在建模过程中定义的恒荷载即预制 T 梁自重，考虑横隔板的重量（不包含二期铺装），在自重作用下，其结构在跨中产生较大正弯矩，在支点产生的负弯矩较小，是由于“先简支后连续”的施工方法有关，在自重下，结构受力几乎为简支状态受力。弯矩剪力图如下（图 3.5 和 3.6），其具体值见表3-2。图3.5恒荷载作用下弯矩图（单位kN·m）图3.6恒荷载作用下剪力图（单位kN·m）表3-2恒荷载作用效应内力单元位置剪力-z弯矩-y第100页共100页 宁道高速公路瓢勺洞大桥施工图设计(kN)(kNm)1I[1]-457.7901J[2]-435.99335.172I[2]-435.99335.172J[3]-414.18653.983I[3]-414.18653.983J[4]-341.511598.64I[4]-341.511598.64J[5]-283.382223.495I[5]-283.382223.495J[6]-225.242732.16I[6]-225.242732.16J[7]-167.13124.447I[7]-167.13124.447J[8]-108.963400.58I[8]-108.963400.58J[9]-50.833560.299I[9]-50.833560.299J[10]7.313603.8110I[10]7.313603.8110J[11]65.453531.0411I[11]65.453531.0411J[12]123.593342.0112I[12]123.593342.0112J[13]181.723036.713I[13]181.723036.713J[14]239.862615.1114I[14]239.862615.11续表3-2第100页共100页 宁道高速公路瓢勺洞大桥施工图设计单元位置剪力-z(kN)弯矩-y(kNm)14J[15]2982077.2515I[15]2982077.2515J[16]356.141423.1116I[16]356.141423.1116J[17]414.27652.717I[17]414.27652.717J[18]472.41-233.9918I[18]472.41-233.9918J[19]530.55-1236.9519I[19]530.55-1236.9519J[20]588.69-2356.1920I[20]588.69-2356.1920J[21]661.36-3918.7521I[21]661.36-3918.7521J[22]683.16-4422.9422I[22]683.16-4422.9422J[23]704.96-4943.4923I[23]-621.04-4943.4923J[24]-599.23-4485.8924I[24]-599.23-4485.8924J[25]-577.43-4044.6425I[25]-577.43-4044.6425J[26]-504.76-2691.8926I[26]-504.76-2691.8926J[27]-446.62-1740.5127I[27]-446.62-1740.5127J[28]-388.49-905.4续表3-2第100页共100页 宁道高速公路瓢勺洞大桥施工图设计单元位置剪力-z(kN)弯矩-y(kNm)28I[28]-388.49-905.428J[29]-330.35-186.5729I[29]-330.35-186.5729J[30]-272.21415.9930I[30]-272.21415.9930J[31]-214.07902.2731I[31]-214.07902.2731J[32]-155.941272.2832I[32]-155.941272.2832J[33]-97.81526.0133I[33]-97.81526.0133J[34]-39.661663.4734I[34]-39.661663.4734J[35]18.481684.6635I[35]18.481684.6635J[36]76.611589.5636I[36]76.611589.5636J[37]134.751378.237I[37]134.751378.237J[38]192.891050.5638I[38]192.891050.5638J[39]251.03606.6439I[39]251.03606.6439J[40]309.1646.45根据计算结果得，结构在恒荷载作用下，产生的最大弯矩3603kN·m，作用位置第二跨；最大剪力704.96kN，作用于第二跨跨中。3.3.2 二期恒载第100页共100页 宁道高速公路瓢勺洞大桥施工图设计二期恒载即为桥面铺装、人行道、栏杆及防撞墙等作用。在建模过程中以外力的形式加载的，在前面算出其集度g=12.36kN/m。在二期恒载作用下，结构受力特点为连续梁受力。即弯矩在跨中为最大正弯矩，支点最小负弯矩；剪力在跨中为0，在支点产生最大剪力。其弯矩剪力图如下（图3.7和3.8），其具体值如表3-3.图3.7二期恒载作用下弯矩图（单位kN·m）图3.8二期恒载作用下剪力图（单位kN）表3-3二期恒载作用效应内力第100页共100页 宁道高速公路瓢勺洞大桥施工图设计单元位置剪力-z(kN)弯矩-y(kNm)1I[1]-157.4801J[2]-149.98115.32I[2]-149.98115.32J[3]-142.48224.983I[3]-142.48224.983J[4]-117.48549.944I[4]-117.48549.944J[5]-97.48764.915I[5]-97.48764.915J[6]-77.48939.886I[6]-77.48939.886J[7]-57.481074.857I[7]-57.481074.857J[8]-37.481169.818I[8]-37.481169.818J[9]-17.481224.789I[9]-17.481224.789J[10]2.521239.7510I[10]2.521239.7510J[11]22.521214.7211I[11]22.521214.7211J[12]42.521149.6912I[12]42.521149.6912J[13]62.521044.6613I[13]62.521044.6613J[14]82.52899.6314I[14]82.52899.63续表3-3第100页共100页 宁道高速公路瓢勺洞大桥施工图设计单元位置剪力-z(kN)弯矩-y(kNm)15I[15]102.52714.615J[16]122.52489.5716I[16]122.52489.5716J[17]142.52224.5417I[17]142.52224.5417J[18]162.52-80.4918I[18]162.52-80.4918J[19]182.52-425.5319I[19]182.52-425.5319J[20]202.52-810.5620I[20]202.52-810.5620J[21]227.52-1348.121I[21]227.52-1348.121J[22]235.02-1521.5422I[22]235.02-1521.5422J[23]242.52-1700.6223I[23]-213.64-1700.6223J[24]-206.14-1543.224I[24]-206.14-1543.224J[25]-198.64-1391.425I[25]-198.64-1391.425J[26]-173.64-926.0426I[26]-173.64-926.0426J[27]-153.64-598.7627I[27]-153.64-598.7627J[28]-133.64-311.4728I[28]-133.64-311.47续表3-3第100页共100页 宁道高速公路瓢勺洞大桥施工图设计单元位置剪力-z(kN)弯矩-y(kNm)29I[29]-113.64-64.1829J[30]-93.64143.1130I[30]-93.64143.1130J[31]-73.64310.3931I[31]-73.64310.3931J[32]-53.64437.6832I[32]-53.64437.6832J[33]-33.64524.9733I[33]-33.64524.9733J[34]-13.64572.2534I[34]-13.64572.2534J[35]6.36579.5435I[35]6.36579.5435J[36]26.36546.8336I[36]26.36546.8336J[37]46.36474.1237I[37]46.36474.1237J[38]66.36361.438I[38]66.36361.438J[39]86.36208.6939I[39]86.36208.6939J[40]106.3615.983.3.3汽车荷载分析结构为主梁结构的边梁，汽车荷载的加载考虑横向分布，横向分布系数由前计算有moq=0.4127。内力图见图3.11与图3.12。荷载效应内力见表3-5。第100页共100页 宁道高速公路瓢勺洞大桥施工图设计图 3.11 汽车荷载作用下弯矩包络图图 3.12 汽车荷载作用下剪力包络图表格3-5汽车荷载效应内力（单位：弯矩kN·m剪力kN）单元位置剪力-z(kN)弯矩-y(kNm)1I[1]-235.9401J[2]-228.97153.582I[2]-228.97153.582J[3]-222.08300.023I[3]-222.08300.023J[4]-199.71736.79第100页共100页 宁道高速公路瓢勺洞大桥施工图设计续表3-5单元位置剪力-z(kN)弯矩-y(kNm)4J[5]-182.491029.595I[5]-182.491029.595J[6]-165.91272.636I[6]-165.91272.636J[7]-149.971466.647I[7]-149.971466.647J[8]-134.731612.568I[8]-134.731612.568J[9]-120.191711.539I[9]-120.191711.539J[10]-106.381764.9310I[10]-106.381764.9310J[11]117.261774.3211I[11]117.261774.3211J[12]130.821741.4812I[12]130.821741.4812J[13]144.531668.4113I[13]144.531668.4113J[14]158.331557.2914I[14]158.331557.2914J[15]172.181410.5415I[15]172.181410.5415J[16]186.021230.7716I[16]186.021230.7716J[17]199.811020.8117I[17]199.811020.8118I[18]213.47784.75第100页共100页 宁道高速公路瓢勺洞大桥施工图设计续表3-5单元位置剪力-z(kN)弯矩-y(kNm)19I[19]226.97-70919J[20]240.23-843.5920I[20]240.23-843.5920J[21]256.38-1081.4821I[21]256.38-1081.4821J[22]261.11-1218.7422I[22]261.11-1218.7422J[23]265.79-1363.1623I[23]-262.49-1363.1623J[24]-257.18-1275.1724I[24]-257.18-1275.1724J[25]-251.8-1192.8225I[25]-251.8-1192.8225J[26]-233.5-962.4126I[26]-233.5-962.4126J[27]-218.56-830.8827I[27]-218.56-830.8827J[28]-203.47752.8428I[28]-203.47752.8428J[29]-188.36964.2929I[29]-188.36964.2929J[30]-173.321141.7330I[30]-173.321141.7330J[31]-158.441282.8531I[31]-158.441282.8531J[32]-143.841385.9132I[32]-143.841385.91第100页共100页 宁道高速公路瓢勺洞大桥施工图设计续表3-5单元位置剪力-z(kN)弯矩-y(kNm)33I[33]-129.591449.6733J[34]-115.791473.4734I[34]-115.791473.4734J[35]125.741457.1635I[35]125.741457.1635J[36]140.031401.1436I[36]140.031401.1436J[37]154.641306.3637I[37]154.641306.3637J[38]169.471174.2938I[38]169.471174.2938J[39]184.421006.9639I[39]184.421006.9639J[40]199.4810.47通过表格计算结果有，在汽车荷载作用下，产生的最大正弯矩为1774.32。3.3.5 温度荷载根据《通规》4.3.10条规定，混凝土上部结构和带混凝土桥面板的钢结构的竖向日照反温差为正温差乘以-0.5。以下计算以正温差为例，如需反温差的值以正温差的计算值乘以-0.5即可。按《通规》4.3.10条规定，桥面采用10cm厚沥青混凝土。温差基数用直线插入法确定如下（以跨中为例，计算时取成桥后的情况）：T1=14度，T2=5.5度；使用midas软件计算得到各截面的温度次内力见表3-6，以及相应的内力图见图3.13和图3.14。第100页共100页 宁道高速公路瓢勺洞大桥施工图设计图 3.13 温度荷载作用下弯矩图图 3.14 温度荷载作用下剪力图表格3-6温度效应内力表单元位置剪力-z(kN)弯矩-y(kNm)1I[1]-31.3401J[2]-31.3423.512I[2]-31.3423.512J[3]-31.3447.013I[3]-31.3447.013J[4]-31.34125.374I[4]-31.34125.37第100页共100页 宁道高速公路瓢勺洞大桥施工图设计续表3-6单元位置剪力-z(kN)弯矩-y(kNm)4J[5]-31.34188.065I[5]-31.34188.065J[6]-31.34250.746I[6]-31.34250.746J[7]-31.34313.437I[7]-31.34313.437J[8]-31.34376.118I[8]-31.34376.118J[9]-31.34438.89I[9]-31.34438.89J[10]-31.34501.4910I[10]-31.34501.4910J[11]-31.34564.1711I[11]-31.34564.1711J[12]-31.34626.8612I[12]-31.34626.8612J[13]-31.34689.5413I[13]-31.34689.5413J[14]-31.34752.2314I[14]-31.34752.2314J[15]-31.34814.9115I[15]-31.34814.9115J[16]-31.34877.616I[16]-31.34877.616J[17]-31.34940.2917I[17]-31.34940.2917J[18]-31.341002.97第100页共100页 宁道高速公路瓢勺洞大桥施工图设计续表3-6单元位置剪力-z(kN)弯矩-y(kNm)18I[18]-31.341002.9718J[19]-31.341065.6619I[19]-31.341065.6619J[20]-31.341128.3420I[20]-31.341128.3420J[21]-31.341206.721I[21]-31.341206.721J[22]-31.341230.2122I[22]-31.341230.2122J[23]-31.341253.7223I[23]10.061253.7223J[24]10.061246.1724I[24]10.061246.1724J[25]10.061238.6325I[25]10.061238.6325J[26]10.061213.4826I[26]10.061213.4826J[27]10.061193.3727I[27]10.061193.3727J[28]10.061173.2528I[28]10.061173.2528J[29]10.061153.1329I[29]10.061153.1329J[30]10.061133.0230I[30]10.061133.0230J[31]10.061112.931I[31]10.061112.9第100页共100页 宁道高速公路瓢勺洞大桥施工图设计续表3-6单元位置剪力-z(kN)弯矩-y(kNm)31J[32]10.061092.7832I[32]10.061092.7832J[33]10.061072.6733I[33]10.061072.6733J[34]10.061052.5534I[34]10.061052.5534J[35]10.061032.4335I[35]10.061032.4335J[36]10.061012.3236I[36]10.061012.3236J[37]10.06992.237I[37]10.06992.237J[38]10.06972.0838I[38]10.06972.0838J[39]10.06951.9739I[39]10.06951.97通过表格计算结果有，在温度荷载作用下，产生最大弯矩为1253..72kN/m。3.3.6支座沉降基础沉降计算时本应考虑多种沉降工况，基于此原则，本设计考虑每根桩均可能发生0.01m的沉降。通过软件自主最不利组合对结构的荷载效应进行分析。所得的内力见表3-7.其内力图分别见图3.15，3.16。3.3.7收缩与徐变收缩徐变是混凝土的特性，在超静定结构中，使结构产生次内力。根据模型的分析可知，收缩只是对结构产生轴向力,而徐变产生轴力、剪力和弯矩，下面只对徐变一次第100页共100页 宁道高速公路瓢勺洞大桥施工图设计图 3.15 支座沉降作用下弯矩包络图(单位：kN·m）图 3.16 支座沉降作用下剪力包络图(单位：kN）表格3-7支座沉降效应内力单元位置剪力-z(kN)弯矩-y(kNm)1I[1]11.6401J[2]11.648.732I[2]11.648.732J[3]11.6417.463I[3]11.6417.463J[4]11.6446.574I[4]11.6446.57第100页共100页 宁道高速公路瓢勺洞大桥施工图设计续表3-7单元位置剪力-z(kN)弯矩-y(kNm)4J[5]11.6469.855I[5]11.6469.855J[6]11.6493.136I[6]11.6493.136J[7]11.64116.417I[7]11.64116.417J[8]11.64139.78I[8]11.64139.78J[9]11.64-162.989I[9]11.64-162.989J[10]11.64186.2610I[10]11.64186.2610J[11]11.64209.5411I[11]11.64209.5411J[12]11.64232.8312I[12]11.64232.8312J[13]11.64256.1113I[13]11.64256.1113J[14]11.64279.3914I[14]11.64279.3914J[15]11.64302.6715I[15]11.64302.6715J[16]11.64-325.9616I[16]11.64-325.9616J[17]11.64349.2417I[17]11.64349.2417J[18]11.64372.52第100页共100页 宁道高速公路瓢勺洞大桥施工图设计续表3-7单元位置剪力-z(kN)弯矩-y(kNm)18I[18]11.64372.5218J[19]11.64-395.819I[19]11.64-395.819J[20]11.64419.0920I[20]11.64419.0920J[21]11.64448.1921I[21]11.64448.1921J[22]11.64456.9222I[22]11.64456.9222J[23]11.64465.6523I[23]25.56465.6523J[24]25.56446.4824I[24]25.56446.4824J[25]25.56-427.3125I[25]25.56-427.3125J[26]25.56363.4226I[26]25.56363.4226J[27]25.56312.327I[27]25.56312.327J[28]25.56-263.0228I[28]25.56-263.0228J[29]25.56232.0229I[29]25.56232.0229J[30]25.56201.0330I[30]25.56201.0330J[31]25.56-170.0431I[31]25.56-170.04第100页共100页 宁道高速公路瓢勺洞大桥施工图设计续表3-7单元位置剪力-z(kN)弯矩-y(kNm)31J[32]25.56158.3232I[32]25.56158.3232J[33]25.56164.5233I[33]25.56164.5233J[34]25.56170.7334I[34]25.56170.7334J[35]25.56176.9435I[35]25.56176.9435J[36]25.56190.9436I[36]25.56190.9436J[37]25.56230.9737I[37]25.56230.9737J[38]25.56270.9938I[38]25.56270.9938J[39]25.56311.0239I[39]25.56311.023.4荷载组合为了进行预应力钢筋的计算，在不考虑预加应力引起的结构次内力的前提下，按《通规》第4.1.6条和4.1.7条规定，根据可能出现的荷载进行一次内力组合。3.4.1承载能力极限状态下的效应组合基本组合永久作用的设计值效应和可变作用设计值效应相组合，其效应组合表达式为：（3-2）或第100页共100页 宁道高速公路瓢勺洞大桥施工图设计（3-3）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》JTGD60-2004表1.0.9规定的结构设计安全等级采用，对应于设计安全等级一级、二级和三级分别取1.1、1.0和0.9；—第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；、—第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；、—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。3.4.2正常使用极限状态下的效应组合(1)作用短期效应组合第100页共100页 宁道高速公路瓢勺洞大桥施工图设计永久作用标准值效应与可变作用频遇值效应相组合，其效应组合表达式为：（3-4）式中—作用短期效应组合设计值；—第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；—第个可变作用效应的频率值。作用短期效应组合（3-8）（3-9）（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：（3-10）式中：—作用长期效应组合设计值；—第个可变作用效应的准永久值系数，汽车荷载（不计冲击力）=0.4，人群荷载=0.4，风荷载=0.75，温度梯度作用=0.8，其他作用=1.0；—第个可变作用效应的准永久值。3.4.3 荷载组合结果承载能力极限组合:1.320恒荷载+1.320二期恒载+0.550支座1+1.540车辆荷载+1.078人群荷载+1.078截面温度+1.100徐变二次+1.100收缩二次短期组合:1.000×二期恒载+1.000 ×恒荷载+1.000×支座 1+1.000 ×徐变二次+1.000×收缩二次+0.700×车辆荷载+1.000×人群荷载+0.800×截面温度长期组合：1.000×二期恒载+1.000×恒荷载+1.000×支座1+1.000×收缩二次+1.000×第100页共100页 宁道高速公路瓢勺洞大桥施工图设计徐变二次+0.400×车辆荷载+0.400×人群荷载+0.800×截面温度图3.17短期组合弯矩包络图（kN·m）图3.18短期组合剪力包络图（kN）图3.19长期组合弯矩包络图（kN·m）第100页共100页 宁道高速公路瓢勺洞大桥施工图设计图3.19长期组合剪力包络图（kN）图3.20长期组合剪力包络图（kN）图3.21承载能力极限状态组合弯矩包络图（kN0）第100页共100页 宁道高速公路瓢勺洞大桥施工图设计图3.22承载能力极限状态组合剪力包络图（kN）过软件分别对承载能力极限组合、短期组合、长期组合的计算，对关键截面的统计。3.5 本章小结本章为结构的内力的计算和荷载组合，通过用软件的 midas civil 对结构的分析，得出荷载效应结果，作为配筋计算之依据第100页共100页 宁道高速公路瓢勺洞大桥施工图设计4预应力钢束的估算及布置根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62-2004）的规定，预应力梁应满足弹性阶段的应力要求和塑性阶段的强度要求。因此，预应力筋的数量可以从满足这两方面的要求进行估算。4.1 预应力钢束估算的原理与方法根据《预规》（JTGD62-2004）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。本桥采用后张法预应力混凝土箱梁构造形式。设计时应满足不同设计状况下规范规定的控制条件要求，例如承载力、抗裂性、裂缝宽度、变形及应力等要求。在这些控制条件中，最重要的是满足结构在正常使用极限状态下的使用性能要求和保证结构在达到承载能力极限状态时具有一定的安全储备。因此，预应力混凝土桥梁设计时，一般情况下，首先根据结构在正常使用极限状态正截面抗裂性或裂缝宽度限值确定预应力钢筋的数量，在由构件的承载能力极限状态要求确定普通钢筋的数量。本桥以全预应力混凝土构件设计，按构件正截面抗裂性要求估算预应力钢筋数量。预应混凝土梁应进行承载能力极限状态计算和正常使用极限状态计算,并满足《公路桥规》中对不同受力状态下规定的设计要求（如承载力、应力、抗裂性和变形等），预应力钢筋截面积估计就是根据这些限制条件进行的。预应力混凝土梁一般一抗裂性控制设计。在截面尺寸确定后，结构的抗裂性主要与预加力的大小有关。因此，预应力混凝土梁钢筋数量估算的一般方法是，首先根据结构正截面抗裂性确定预应力钢筋的数量，然后再有构件承载能力极限状态要求确定非预应力钢筋。预应力钢筋数量估算时截面特性可取全截面特性。4.1.1 按正常使用极限状态的正截面抗裂验算要求估束根据《公桥规》第6.3.1条，预应力混凝土受弯构件应对正截面的混凝土拉应力进行验算，以满足正截面抗裂要求全预应力混凝土梁按作用（或荷载）短期效应组合进行正截面抗裂性验算，计算所得的正截面混凝土法向拉应力应满足；第100页共100页 宁道高速公路瓢勺洞大桥施工图设计（4-1）由式（4-1）可得到（4-2）上式稍作变化，即可得到全预应力混凝土梁满足作用（或荷载）短期效应组合抗裂验算所需的有效预应力，即（4-3）求得Npe的值后，在确定适当的张拉控制应力σcon并扣除相应的应力损失σι（对于配高强钢丝或钢绞线的后张法构件σι约为σcon），就可以估算出所需的预应力钢筋的总面积（4-4）式中——使用阶段预应力钢筋永存应力的合力；——按作用（或荷载）短期效应组合设计的弯矩值；——构件混凝土全截面面积；——构件全截面对抗裂验算边缘弹性抵抗矩；——预应力钢筋的合力作用点至截面中心轴的距离；——预应力钢筋的张拉控制应力；——预应力钢筋的总面积。4.1.2按构件承载能力极限状态要求估算非预应力钢筋数量在确定预应力钢筋的数量后，非预应力钢筋根据正截面承载能力极限状态的要求来确定。首先根据面积相等、惯性矩不变的原则，将箱型截面换算成等效的工字形截面，然后，在箱型截面空心孔的形心位置和箱型截面宽度、高度都保持不变的条件下，进一步得到等效的工字形截面尺寸。又由于混凝土的抗拉强度很低，所以在承载能力极限状态，工字形截面可以看成是T形截面。对仅在受拉区配置预应力钢筋和非预应力钢筋的预应力混凝土梁（以T形截面梁为例），对于两类T形截面，其正截面承载能力计算状态的计算公式分别为：第一类T形截面第100页共100页 宁道高速公路瓢勺洞大桥施工图设计（4-5）（4-6）第二类 T 形截面（4-7）（4-8）估算时，先假定为第一类T形截面计算受压区高度x，若计算所得，则轴线方向上的受力平衡可得受拉区非预应力钢筋的截面积。若，则为第二类T形截面，根据第二类T形截面轴线方向上的受力平衡可得受拉区非预应力钢筋截面积。若，则需要修改截面尺寸，增大梁高。4.1.3 最小配筋率的要求按上述方法估算所得的钢筋数量，还必须满足最小配筋率的要求。《公路桥规》规定，预应力混凝土受弯构件的最小配筋率应满足条件：式中—受弯构件正截面抗弯承载力设计值；—受弯构件正截面开裂弯矩值；的计算式为：（4-9）式中的为扣除全部预应力损失预应力钢筋和普通钢筋合力在勾结案抗裂边缘产生的混凝土预压应力；为换算截面抗裂边缘的弹性抵抗矩；为计算参数，按式计算，其中为全截面换算截面重心轴以上（或以下）部分面积对重心轴的面积矩。4.2 预应力筋估算结果预应力钢筋采用ASTMA416-97a标准的低松弛钢绞线（1×7标准型），抗拉强度标准值fpk=1860MPa，抗拉强度设计值fpd=1260MPa，公称直径第100页共100页 宁道高速公路瓢勺洞大桥施工图设计15.24mm，公称面积139，弹性模量锚下张拉控制应力锚具采用OVM夹片式群锚。最终本设计采用：正弯矩1束和2束钢绞线。支点负弯矩上缘5束。通过计算，可估算出各个关键截面所需的预应力钢筋面积，以及钢筋重心位置到截面中性轴的距离。是初步配筋的依据。估算结果见下表，表4-1。在表中：ey：预应力钢筋合力点至截面中性轴的距离Ny：传力锚固之后预应力钢筋的合力Ay：预应力钢筋面积4.3 预应力筋束的布置原则连续梁预应力筋束的配置除满足《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62-2004）构造要求外，还应考虑以下原则：（1）应选择适当的预应力束筋的型式与锚具型式，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筋，以达到合理的布置型式。避免造成因预应力束筋与锚具型式选择不当，而使结构构造尺寸加大。当预应力束筋选择过大，每束的预加力不大，造成大跨结构中布束过多，而构造尺寸限制布置不下时，则要求增大截面。反之，在跨径不大的结构中，如选择预加力很大的单根束筋，也可能使结构受力过于集中而不利。（2）预应力束筋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筋，而导致在结构中布置过多的锚具。由于每根束筋都是一巨大的集中力，这样锚下应力区受力较复杂，因而必须在构造上加以保证，为此常导致结构造复杂，而使施工不便。（3）预应力束筋的布置，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）预应力束筋配置，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）预应力束筋应避免使用多次反向曲率的连续束，因为这会引起很大的摩阻损失，降低预应力束筋的效益。第100页共100页 宁道高速公路瓢勺洞大桥施工图设计对于本设计，各断面的锚固束和通过束确定以后，就应确定各钢束在箱梁中的空间位置和几何特征，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。钢束一般应尽量早的平弯，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；能减小钢束的平弯长度；能减小横向内力；能充分利用梗腋布束，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）尽量加大曲线半径，以便于穿束和压浆。（7）分层布束时，应使管道上下对齐，这样有利于混凝土的浇筑和振捣，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机率较高，放在顶层处理比较容易些。4.4预应力筋束的布置结果由以上确定的实际预应力钢束束数，结合本设计所采用的满堂支架施工方法，最终确定本设计全桥纵向预应力钢束布置情况共分三类：边孔正弯矩底板束（b类）、中支点负弯矩顶板束（n类）、中孔正弯矩底板束（a类）。并且全桥纵向预应力钢束以中孔跨中对称布置，张拉方式为两端同时张拉，锚固方式为分散布置分散锚固。全桥不设横向预应力及竖向预应力，不设下弯束及连续束，有利于腹板混凝土的浇筑，且应力能得到满足。4.5本章小结通过荷载组合的结果，通过计算，估算出预应力钢筋的配筋面积，及配筋位置。通过调钢筋，最终完成配筋。第100页共100页 宁道高速公路瓢勺洞大桥施工图设计5预应力筋损失5.1 预应力筋损失计算对于具体的桥梁构造型式和配筋情况，相应的预应力损失计算有一定的特性，现分别在各项预应力损失计算中作以简要介绍。对于本设计，按《桥规》（JTGD62-2004）规定，当计算构件截面应力时，考虑由下列因素引起的预应力损失值：预应力钢筋与管道壁之间的摩擦锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩预应力钢筋与台座之间的温差混凝土的弹性压缩预应力钢筋的应力松弛混凝土的收缩和徐变结构模型能够分别输出摩擦、锚具变形、弹性收缩、徐变、收缩引起的钢束预应力损失。对每一根钢束的损失以图形及表格的形式输出，在此不做更多的列举，只是对第一跨的正弯矩钢束N1（具体位置见钢束布置图）在成桥阶段的损失做分析。N1钢束损失图见图5.1.其损失值见表5-2。图5.1N1预应力钢束损失图表5-1N1预应力钢束损失表第100页共100页 宁道高速公路瓢勺洞大桥施工图设计节点应力(考虑瞬时损失)(kN/m^2)弹性变形损失(kN/m^2)徐变/收缩损失(kN/m^2)松弛损失(kN/m^2)11173861.1551023.1783-11931.0186-43315.932321192217.2611505.3303-13347.1887-47304.77631210331.872269.0447-17177.2313-51341.109841275914.9937933.7562-40932.2844-66785.077651256830.2427622.2544-39282.3864-62156.588161240349.0987256.3027-37609.0897-58248.229871224084.0756828.2345-35909.7259-54471.71781208032.346424.5088-34445.5635-50823.220891195342.9276147.155-33652.2953-47994.1539101211226.0516500.607-34720.2161-51542.925111227320.2236922.3123-36301.0282-55216.7256121243628.2467340.8687-38020.7626-59019.3002131260152.9627689.854-39700.1157-62954.4989141281523.867660.4571-37095.6704-68166.3146151206885.712058.3478-15176.7417-50565.5805161188723.2061390.6367-12993.6913-46537.6483171179551.3261145.3718-12264.7465-44541.5199在表中：应力(扣除短期损失)：扣除短期损失（摩擦损失、锚具变形引起的损失）后的钢束有效应力；弹性变形损失：弹性变形引起的应力损失；徐变/收缩：徐变和收缩徐变引起的钢束应力损失；松弛损失：钢束松弛引起的应力损失；5.2本章小结本章通过对预应力损失的介绍。对预应力损失类型有了一定的认识。通过软件的计算求出了在不同的施工阶段，不同的钢束的预应力损失。即可分析得出有效预应力。第100页共100页 宁道高速公路瓢勺洞大桥施工图设计6强度验算6.1基本理论预应力混凝土受弯构件截面强度验算内容包括两大类，即正截面强度验算和斜截面强度验算。其验算原则基本上与普通钢筋混凝土受弯构件相同：当预应力钢筋的含筋量配置适当时，受拉区混凝土开裂退出工作，预应力钢筋和非预应力钢筋分别达到各自的设计抗拉设计强度和；受压区混凝土应力达到设计抗压强度，非预应力钢筋达到其抗压设计强度，并假定受压区的混凝土应力按矩形分布。但受压区布有预应力钢筋Ap时，其应力却达不到抗压设计强度，这就是与普通钢筋混凝土构件的主要区别。6.2计算公式根据上述基本原理，给出承载能力极限状态下，预应力混凝土连续梁上、下缘均布预应力钢筋的正截面强度计算公式；有关斜截面抗剪强度，因现行桥梁设计规范尚无连续梁桥的计算公式，将通过主应力验算控制。根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》第5.1.5条，桥梁构件的承载能力极限状态验算，应采用下列表达式：（6-1）（6-2）式中:——桥梁结构的重要性系数，按公路桥涵的设计安全等级，一级、二级、三级分别取用1.1、1.0、0.9；S——作用（或荷载）效应（其中汽车荷载应记入冲击系数）的组合设计值，当进行预应力混凝土连续梁等超静定结构的承载能力极限状态计算时，公式中的作用（或荷载）效应项应改为，其中为预应力引起的次效应；为预应力分项系数，当预应力效应对结构有利时取，对结构不利时，取R——构件承载力设计值；R(*)——构件承载力函数；第100页共100页 宁道高速公路瓢勺洞大桥施工图设计——材料强度设计值；——几何参数设计值。6.3正截面抗弯验算通过 midas civil 软件对结构进行梁的 PSC 设计，得出其强度验算结果，其结果见表6-1。表6-1正面抗弯验算表位置最大/最小验算rMu(kNm)Mn(kNm)I[1]最大OK06819.3389I[1]最小OK06819.3389J[2]最大OK2800.68418625.9746J[2]最小OK1499.50028625.9746J[3]最大OK5215.786210690.722J[3]最小OK2756.880610690.722J[4]最大OK10297.486115347.5916J[4]最小OK5195.241315347.5916J[5]最大OK11369.86615686.9798J[5]最小OK5642.727415686.9798J[6]最大OK12158.885715900.3367J[6]最小OK5927.385415900.3367J[7]最大OK12667.288915994.0247J[7]最小OK6049.215415994.0247J[8]最大OK12898.24215998.911J[8]最小OK6008.217715998.911J[9]最大OK12855.332415998.911J[9]最小OK5804.39215998.911J[10]最大OK12542.576115998.911J[10]最小OK5437.738415998.911J[11]最大OK11964.407615984.8155续表6-1第100页共100页 宁道高速公路瓢勺洞大桥施工图设计位置最大/最小验算rMu(kNm)Mn(kNm)J[12]最大OK11125.69115867.2528J[12]最小OK4215.947515867.2528J[13]最大OK10031.729615629.8458J[13]最小OK3360.810115629.8458J[14]最大OK8688.275815240.4311J[14]最小OK2342.844815240.4311J[15]最大OK3371.403910305.3813J[15]最小OK-2101.25724404.0461J[16]最大OK1488.48968836.6625J[16]最小OK-4474.276513741.137J[17]最大OK618.58867894.7443J[17]最小OK-5934.251414572.0577J[18]最大OK67.59366807.4274J[18]最小OK-6875.064516653.1709J[19]最大OK-311.84259494.642J[19]最小OK-7521.99679494.642J[20]最大OK61.1116155.5456J[20]最小OK-6960.85749494.642J[21]最大OK602.38356165.6614J[21]最小OK-6146.347215407.6414J[22]最大OK1456.07956285.1697J[22]最小OK-4861.927713367.3315J[23]最大OK3225.08327948.9727J[23]最小OK-2590.666910863.5758J[24]最大OK8230.668112187.4345J[24]最小OK1470.807612187.4345J[25]最大OK9441.747712552.6456J[25]最小OK2351.382612552.6456续表6-1第100页共100页 宁道高速公路瓢勺洞大桥施工图设计位置最大/最小验算rMu(kNm)Mn(kNm)J[26]最小OK3069.129612782.0742J[27]最大OK11074.408412891.7364J[27]最小OK3624.048812891.7364J[28]最大OK11489.815512902.2374J[28]最小OK4009.156212902.2374J[29]最大OK11655.289512902.2374J[29]最小OK4222.418812902.2374J[30]最大OK11571.048812902.2374J[30]最小OK4207.356312902.2374J[31]最大OK11217.863712891.7364J[31]最小OK3971.824312891.7364J[32]最大OK10597.695212782.0742J[32]最小OK3573.464712782.0742J[33]最大OK9713.631612552.6456J[33]最小OK3012.276912552.6456J[34]最大OK8569.902112187.4345J[34]最小OK2288.261312187.4345J[35]最大OK3829.38188024.1159J[35]最小OK-1316.85413059.2604J[36]最大OK1904.36186308.0143J[36]最小OK-3221.116312515.5369J[37]最大OK1090.01495469.0821J[37]最小OK-4411.852510868.11J[38]最大OK576.82124966.2102J[38]最小OK-5169.508511341.1976J[39]最大NG224.7065155.5456J[39]最小OK-5692.48666961.239通过计算，最大的第100页共100页 宁道高速公路瓢勺洞大桥施工图设计，作用于第一跨跨中，而该截面抵抗弯矩Mu=23668.32kN⋅m。。由表看出，这一不等式在各个截面都成立。即截面强度验算满足规范要求。6.4 斜截面抗剪验算通过midascivil软件对结构进行梁的PSC设计，得出其强度验算结果，其结果见表6-2。表6-2截面强度验算表位置最大/最小验算rVd(kN)Vn(kN)I[1]最大OK-806.22032970.814I[1]最小OK-1546.062970.814J[2]最大OK-684.64442793.1198J[2]最小OK-1366.27032793.1198J[3]最大OK-548.71433085.3896J[3]最小OK-1187.56553085.3896J[4]最大OK-178.68442019.5906J[4]最小OK-729.7942019.5906J[5]最大OK-73.65041955.6033J[5]最小OK-603.49711955.6033J[6]最大OK31.97311932.1836J[6]最小OK-478.55791932.1836J[7]最大OK138.10541896.8553J[7]最小OK-355.01561896.8553J[8]最大OK245.06921884.4331J[8]最小OK-233.31891884.4331J[9]最大OK368.23111884.4331J[9]最小OK-128.96081884.4331J[10]最大OK491.62371884.4331J[10]最小OK-26.10091884.4331续表6-2第100页共100页 宁道高速公路瓢勺洞大桥施工图设计位置最大/最小验算rVd(kN)Vn(kN)J[11]最小OK75.23391904.4077J[12]最大OK738.69841937.3232J[12]最小OK175.01981937.3232J[13]最大OK862.16941959.0479J[13]最小OK273.2361959.0479J[14]最大OK985.44812033.2707J[14]最小OK369.8642033.2707J[15]最大OK1424.46473051.6216J[15]最小OK709.75193051.6216J[16]最大OK1593.69993708.5415J[16]最小OK839.63442734.6379J[17]最大OK1678.10493761.818J[17]最小OK900.16412588.3815J[18]最大OK1728.67263443.3321J[18]最小OK936.4822950.8179J[19]最大OK1762.35382970.4088J[19]最小OK960.6962970.4088J[20]最大OK-868.71642970.4088J[20]最小OK-1648.41712970.4088J[21]最大OK-832.33712444.9001J[21]最小OK-1596.84683615.5701J[22]最大OK-771.58762594.8199J[22]最小OK-1510.76333561.4658J[23]最大OK-649.6092894.5206J[23]最小OK-1338.17743453.2387J[24]最大OK-306.60371961.6763J[24]最小OK-889.84981961.6763续表6-2第100页共100页 宁道高速公路瓢勺洞大桥施工图设计位置最大/最小验算rVd(kN)Vn(kN)J[25]最小OK-764.01241901.8466J[26]最大OK-102.26131884.9882J[26]最小OK-638.43951884.9882J[27]最大OK2.04811854.1151J[27]最小OK-513.32911854.1151J[28]最大OK107.5911836.5914J[28]最小OK-388.86931836.5914J[29]最大OK214.21161836.5914J[29]最小OK-265.23851836.5914J[30]最大OK332.30841836.5914J[30]最小OK-153.16931836.5914J[31]最大OK456.86381854.1151J[31]最小OK-47.9781854.1151J[32]最大OK581.97511884.9882J[32]最小OK55.90371884.9882J[33]最大OK707.44951901.8466J[33]最小OK158.33351901.8466J[34]最大OK833.0841941.8007J[34]最小OK259.17721941.8007J[35]最大OK1280.1452914.24J[35]最小OK591.35362705.4494J[36]最大OK1452.09782594.8199J[36]最小OK713.2723504.1231J[37]最大OK1537.81872444.9001J[37]最小OK774.00533572.6359J[38]最大OK1589.1553278.2211J[38]最小OK810.37863278.2211由上表可得出第100页共100页 宁道高速公路瓢勺洞大桥施工图设计。由表看出，这一不等式在上各个截面都成立。即斜截面抗剪验算满足规范要求。6.5 1/4截面抗剪验算配有箍筋和弯起钢筋的钢筋混凝土梁，当发生剪压破坏时，其抗剪承载力是由剪压区混凝土抗剪，箍筋所承受的剪力和弯起钢筋所承受的剪力所组成，即（6-3）在有腹筋梁中，箍筋的存在抑制了斜裂缝的开展，使剪压区面积增大，导致了剪压区混凝土抗剪能力的提高。提高程度与箍筋的抗拉强度和配筋率有关。因而，与是紧密相关的，但两者目前尚无法分别予以精确定量，而只能用来表达混凝土和箍筋的综合抗剪承载力，即（6-4）《公路桥规》根据国内外的有关试验资料，对配有腹筋的钢筋混凝土梁斜截面抗剪承载力的计算采用下述经验半理论的公式;（6-5）6.6 本章小结本章对截面强度进行了计算，由计算得正截面抗弯、斜截面抗剪验算满足要求。第100页共100页 宁道高速公路瓢勺洞大桥施工图设计7抗裂验算7.1规范要求根据《公预规》第6.3.1条规定，预应力混凝土受弯构件应按下列规定进行正截面和斜截面抗裂验算。(1)正截面抗裂验算应对构件正截面混凝土的拉应力进行验算，并符合下列要求。全预应力混凝土构件，在作用短期效应组合下:预制构件（7-1）(2)斜截面抗裂应对斜截面混凝土的主拉应力tpσ进行验算，并应符合下列要求。全预应力混凝土构件，在作用短期效应组合下：预制构件（7-2）上两式中： ——在作用短期效应组合下构件抗裂验算边缘混凝土的法向拉应力；——扣除全部预应力损失后的预加力在构件抗裂验算边缘产生的混凝土预压应力；——由作用短期效应组合和预加力产生的混凝土主拉应力；——混凝土的抗拉强度标准值，按《公预规》表3.1.3 采用。7.2正截面抗裂验算在作用短期效应组合下的法向拉应力，公式参见《公预规》式：（7-3）式中：——安作用短期效应组合计算的弯矩值；——构件净截面抗裂盐酸边缘的弹性抵抗弯矩。第100页共100页 宁道高速公路瓢勺洞大桥施工图设计计算有混凝土引起的法向压应力，公式参见《公规范》式：（7-4）式中：——净截面面积；N p ——后张法构件的预应力钢筋和普通钢筋的合力，按《公预规》中式（6.1.6-1）、式（6.1.6-3）计算；I n ——净截面惯性矩；——净截面重心至预应力钢筋和普通钢筋合力点的距离，按《公预规》中式（6.1.6-2）、式（6.1.6-4）计算；M p2 ——由预应力 N p 在后张法预应力混凝土连续梁等超静定结构中产生的次弯矩；yn ——净截面重心至计算纤维处的距离。利用midascivil软件对截面进行正截面抗裂验算，其结果见表7-1。由于结构是对称结构，取一半结构的关键截面进行验算。由表中可以看出，截面的计算结果全部符合规范要求。表7-1正截面抗裂验算第100页共100页 宁道高速公路瓢勺洞大桥施工图设计位置验算Sig_T(kN/m^2)Sig_B(kN/m^2)Sig_MAX(kN/m^2)I[1]OK1242.03262925.85881242.0326J[2]OK1337.19992858.74061337.1999I[2]OK1336.25242860.31841336.2524J[3]OK1199.7963098.39391199.796I[3]OK1299.9343101.06771299.934J[4]OK2307.36566283.32052307.3656I[4]OK2471.08426262.9682471.0842J[5]OK2724.91555828.07052724.9155I[5]OK2723.87275829.72342723.8727J[6]OK8528.37812365.62032365.6203I[6]OK8529.85982363.69062363.6906J[7]OK8886.27331790.76691790.7669I[7]OK8886.78681790.11851790.1185J[8]OK9106.90861403.94551403.9455I[8]OK9106.93411403.91211403.9121J[9]OK9124.00581302.74871302.7487I[9]OK9124.00581302.74871302.7487J[10]OK8903.25591671.71771671.7177I[10]OK8903.18061671.81241671.8124J[11]OK2115.01316449.33562115.0131I[11]OK2115.28886448.84752115.2888J[12]OK1542.51527293.90521542.5152I[12]OK1543.23647292.70111543.2364J[13]OK901.69888228.4958901.6988I[13]OK902.80028226.6305902.8002J[14]OK214.20299241.9733214.2029I[14]OK50.81469265.826250.8146续表7-1第100页共100页 宁道高速公路瓢勺洞大桥施工图设计位置验算Sig_T(kN/m^2)Sig_B(kN/m^2)Sig_MAX(kN/m^2)J[25]最小OK-764.01241901.8466J[26]最大OK-102.26131884.9882J[26]最小OK-638.43951884.9882J[27]最大OK2.04811854.1151J[27]最小OK-513.32911854.1151J[28]最大OK107.5911836.5914J[28]最小OK-388.86931836.5914J[29]最大OK214.21161836.5914J[29]最小OK-265.23851836.5914J[30]最大OK332.30841836.5914J[30]最小OK-153.16931836.5914J[31]最大OK456.86381854.1151J[31]最小OK-47.9781854.1151J[32]最大OK581.97511884.9882J[32]最小OK55.90371884.9882J[33]最大OK707.44951901.8466J[33]最小OK158.33351901.8466J[34]最大OK833.0841941.8007J[34]最小OK259.17721941.8007J[35]最大OK1280.1452914.24J[35]最小OK591.35362705.4494J[36]最大OK1452.09782594.8199J[36]最小OK713.2723504.1231J[37]最大OK1537.81872444.9001J[37]最小OK774.00533572.6359J[38]最大OK1589.1553278.2211J[38]最小OK810.37863278.2211第100页共100页 宁道高速公路瓢勺洞大桥施工图设计结构设计为全预应力构件，正截面抗裂验算即是验算各个截面是否出现拉应力。若不出现拉应力，满足要求；出现拉应力，不满足要求。上面的表可以看出结构受力为全压力，正截面抗裂满足要求。7.3斜截面抗裂验算根据《公预规》第6.3.3条规定，预应力混凝土受弯构件由作用（或荷载）短期效应组合和预加力产生的混凝土主拉应力tpσ和主压应力cpσ，应按下列公式计算：（7-5）式中：——在计算主应力点，由预加力和按作用短期效应组合计算的弯矩 M s 产生的混凝土的法向应力；——由竖向预应力钢筋的预加力产生的混凝土竖向压应力；——在计算主应力点，由预应力弯起钢筋的预加力和按作用短期效应组合计算的剪力Vs产生的混凝土剪应力；——在计算主应力点，由扣除全部预应力损失后的纵向预加力产生的混凝土法向预压力，按《公预规》中式（6.1.5-1）或式（6.1.5-4计算；——预加力和按作用短期效应组合计算的弯矩值；——预加力和按作用短期效应组合计算的剪力值；——换算截面重心轴至计算主应力点的距离；第100页共100页 宁道高速公路瓢勺洞大桥施工图设计——在同一截面上竖向预应力钢筋的数量；利用midascivil软件对截面进行斜截面抗裂验算，其结果见表7-1。由于结构是对称结构，取一半结构的关键截面进行验算。由表中可以看出，截面的计算结果如下。表7-2斜截面抗裂验算截面验算Sig-P10Sig-MAXSig-API[1]OK-6.158-19.9287-1590J[2]OK-2.5496-5.5556-1590I[2]OK-2.5488-5.558-1590J[3]OK-8.052-17.8682-1590I[3]OK-6.8172-21.1046-1590J[4]OK-31.0747-68.7172-1590I[4]OK-40.7449-96.0168-1590J[5]OK-42.6668-88.5192-1590I[5]OK-42.6784-88.4746-1590J[6]OK-34.0657-67.0736-1590I[6]OK-34.0718-67.0628-1590J[7]OK-25.7746-49.0637-1590I[7]OK-25.7763-49.0602-1590J[8]OK-11.0214-20.5104-1590I[8]OK-11.0215-20.5103-1590J[9]OK-31.1966-41.271-1590I[9]OK-31.1966-41.271-1590J[10]OK-58.4168-81.7804-1590I[10]OK-58.4171-81.7805-1590J[11]OK-78.7208-118.7944-1590I[11]OK-78.7248-118.7953-1590J[12]OK-86.9985-142.339-1590续表7-2第100页共100页 宁道高速公路瓢勺洞大桥施工图设计截面验算Sig-P10Sig-MAXSig-APJ[13]OK-93.6773-179.5075-1590I[13]OK-93.6917-179.4762-1590J[14]OK-13.3393-273.6711-1590I[14]OK-9.166-439.3478-1590J[15]NG-0.5381-1883.2077-1590I[15]OK-1.6448-3.5833-1590J[16]OK-5.3146-11.38-1590I[16]OK-5.3154-11.3766-1590J[17]OK-8.1381-17.6146-1590I[17]OK-8.1383-17.612-1590J[18]OK-10.0539-21.9792-1590I[18]OK-679.7682-999.3809-1590J[19]OK-107.0555-635.6099-1590I[19]OK-149.853-635.6099-1590J[20]OK-499.1252-972.7821-1590I[20]OK-16.8441-40.5316-1590J[21]OK-14.3619-33.5459-1590I[21]OK-14.3615-33.5384-1590J[22]OK-10.3818-23.2809-1590I[22]OK-10.3841-23.2722-1590J[23]OK-3.845-8.2672-1590I[23]NG-2.5892-2025.4008-1590J[24]OK-50.79-587.5606-1590I[24]OK-58.8459-425.2939-1590J[25]OK-73.6416-221.5946-1590I[25]OK-73.6305-221.6581-1590J[26]OK-65.0616-162.2481-1590续表7-2第100页共100页 宁道高速公路瓢勺洞大桥施工图设计截面验算Sig-P10Sig-MAXSig-APJ[27]OK-65.9873-126.3793-1590I[27]OK-65.9938-126.3657-1590J[28]OK-42.1107-76.1581-1590I[28]OK-42.1111-76.1573-1590J[29]OK-16.0065-27.9584-1590I[29]OK-16.0065-27.9584-1590J[30]OK-50.3389-60.2496-1590I[30]OK-50.3382-60.2496-1590J[31]OK-80.7037-105.971-1590I[31]OK-80.6927-105.973-1590J[32]OK-92.4064-134.7531-1590I[32]OK-92.376-134.7687-1590J[33]OK-101.3807-164.4313-1590I[33]OK-101.3356-164.4689-1590J[34]OK-82.4346-149.4075-1590I[34]OK-66.8214-119.0494-1590J[35]OK-0.8232-1144.4236-1590I[35]OK-3.9779-7.1678-1590J[36]OK-12.147-22.5845-1590I[36]OK-12.1434-22.6035-1590J[37]OK-17.5477-33.4632-1590I[37]OK-17.5483-33.4773-1590J[38]OK-21.008-40.949-1590I[38]OK-802.2729-1100.0134-1590J[39]OK-103.4687-917.6767-1590I[39]OK-176.1273-918.2407-1590J[40]OK-655.7506-1102.5924-1590第100页共100页 宁道高速公路瓢勺洞大桥施工图设计7.4 本章小结本章为结构抗裂验算，包括正截面抗裂的验算与斜截面抗裂的验算，通过验算结果可知，满足规范要求。第100页共100页 宁道高速公路瓢勺洞大桥施工图设计8应力验算8.1持久状况构件的应力计算8.1.1正截面混凝土压应力验算根据《公预规》第7.1.5条规定，使用阶段正截面应力应符合下列要求：（8-1）（8-2）（8-3）由于结构是对称结构取一半单元分析结果，由表中可以看出，截面的计算结果全部符合规范验算要求。见表8-1。表8-1正截面压应力验算表位置验算Sig_T(kN/m^2)Sig_B(kN/m^2)Sig_MAX(kN/m^2)Sig_ALW(kN/m^2)I[1]OK5694.99174765.58915694.991716200J[2]OK6189.25554170.11216189.255516200I[2]OK6192.08244166.61386192.082416200J[3]OK6392.1173965.4846392.11716200I[3]OK6148.76313884.68176148.763116200J[4]OK6122.31869251.78799251.787916200I[4]OK5759.10369004.11299004.112916200J[5]OK8797.05974764.61378797.059716200I[5]OK8799.97294760.75958799.972916200J[6]OK9288.16563999.43719288.165616200I[6]OK9290.00683997.01439290.006816200J[7]OK9667.96883377.60899667.968816200第100页共100页 宁道高速公路瓢勺洞大桥施工图设计续表8-1位置验算Sig_T(kN/m^2)Sig_B(kN/m^2)Sig_MAX(kN/m^2)Sig_ALW(kN/m^2)J[8]OK9904.13582953.78479904.135816200I[8]OK9904.16762953.74289904.167616200J[9]OK9919.76692840.69059919.766916200I[9]OK9919.76692840.69059919.766916200J[10]OK9675.0793254.60269675.07916200I[10]OK9674.98533254.72149674.985316200J[11]OK1028.32029441.75359441.753516200I[11]OK1028.6769441.15439441.154316200J[12]OK433.766210330.286210330.286216200I[12]OK434.68710328.799910328.799916200J[13]OK-212.693711287.380711287.380716200I[13]OK-211.285711285.079811285.079816200J[14]OK-884.97712298.918612298.918616200I[14]OK-1088.290912322.50512322.50516200J[15]OK-2595.51118985.63488985.634816200I[15]OK10740.38172451.409710740.381716200J[16]OK10751.21452407.770810751.214516200I[16]OK10748.92722410.626610748.927216200J[17]OK10731.28352416.679210731.283516200I[17]OK10731.04392416.873210731.043916200J[18]OK10699.16522449.123610699.165216200I[18]OK7859.7942-1336.29047859.794216200J[19]OK7555.3482-898.89757555.348216200I[19]OK7555.3482-898.89757555.348216200J[20]OK7839.9416-1308.45927839.941616200I[20]OK10393.21661399.86610393.216616200J[21]OK10464.65871311.949510464.658716200第100页共100页 宁道高速公路瓢勺洞大桥施工图设计续表8-1位置验算Sig_T(kN/m^2)Sig_B(kN/m^2)Sig_MAX(kN/m^2)Sig_ALW(kN/m^2)J[22]OK10595.74731149.218510595.747316200I[22]OK10597.28691147.342210597.286916200J[23]OK10766.8891945.484310766.889116200I[23]OK-2791.31017812.27937812.279316200J[24]OK-1316.248510315.836510315.836516200I[24]OK-1115.72110325.455910325.455916200J[25]OK-567.49859484.11929484.119216200I[25]OK-568.90649486.36059486.360516200J[26]OK-55.73528702.43838702.438316200I[26]OK-56.65928703.89468703.894616200J[27]OK9008.93131858.11869008.931316200I[27]OK9009.72991857.10829009.729916200J[28]OK9328.93131344.28299328.931316200I[28]OK9329.00231344.19129329.002316200J[29]OK9479.4611058.88829479.46116200I[29]OK9479.4611058.88829479.46116200J[30]OK9411.05731239.87889411.057316200I[30]OK9410.98661239.97079410.986616200J[31]OK9134.53291702.27849134.532916200I[31]OK9133.73731703.29119133.737316200J[32]OK8733.8782337.89928733.87816200I[32]OK8731.81422340.6158731.814216200J[33]OK-15.82618758.67258758.672516200I[33]OK-14.40678756.44178756.441716200J[34]OK-421.01139407.78369407.783616200I[34]OK-621.47439396.68819396.688116200J[35]OK-1811.20316507.5556507.55516200第100页共100页 宁道高速公路瓢勺洞大桥施工图设计续表8-1位置验算Sig_T(kN/m^2)Sig_B(kN/m^2)Sig_MAX(kN/m^2)Sig_ALW(kN/m^2)J[36]OK9681.20261185.23979681.202616200I[36]OK9679.67091187.10549679.670916200J[37]OK9612.45541257.10929612.455416200I[37]OK9612.50741256.92659612.507416200J[38]OK9545.1261335.74389545.12616200I[38]OK6981.2824-1389.47266981.282416200J[39]OK6694.0173-982.89886694.017316200I[39]OK6695.6067-983.64056697.760116200上表中：Sig_T:截面上端最大应力（单位）Sig_B：截面下端最大应力（单位）Sig_MAX：上述各点应力中最大应力（单位）Sig_ALW:容许压应力（单位）由上表有最大压应力值：Sig_MAX=15092.09，作用位置，为第二跨跨3/4。容许压应力Sig_ALW=17750。最大压应力小于容许压应力。即正截面压应力满足要求。8.1.2斜截面压应力验算根据《公预规》第7.1.6条规定，预应力混凝土受弯构件由作用标准值和预加力产生的混凝土主压应力cpσ，应按下列公式计算：（8-4）利用midascivil软件对斜截面进行主压应力验算，其结果见表8-2.第100页共100页 宁道高速公路瓢勺洞大桥施工图设计由表8-2有最大主压应力值：Sig_MAX=15092.09kN/m2，作用位置，为第二跨跨3/4。容许压应力Sig_AP=21300kN/m2。最大压应力小于容许压应力。即斜截面压应力满足要求。8.1.3预应力钢筋拉应力验算根据《公预规》第7.1.5条规定，使用阶段预应力混凝土受弯构件预应力钢筋的拉应力应符合下列规定：对于钢绞线、钢丝，未开裂构件，（8-5）式中:  ——全预应力混凝土和 A 类预应力混凝土受弯构件，受拉区预应力钢筋扣除全部预应力损失后的有效预应力；——预应力钢筋由于结构自重、汽车荷载、人群荷载、温差产生的应力；——预应力钢筋抗拉强度标准值。根据《公路桥规》第7.1.3 条规定，全预应力混凝土和A 类预应力混凝土受弯构件，由作用标准值产生的混凝土法向应力和预应力钢筋的应力，应按下列公式计算：（8-6）表8-3钢筋拉应力表钢束验算Sig_DL(kN/m^2)Sig_LL(kN/m^2)Sig_ALL(kN/m^2)预应力1-1OK1174018.9771130141.3541209000预应力1-2OK1174018.9771130141.3541209000预应力1-3OK1166470.5021112891.931209000第100页共100页 宁道高速公路瓢勺洞大桥施工图设计续表8-3钢束验算Sig_DL(kN/m^2)Sig_LL(kN/m^2)Sig_ALL(kN/m^2)预应力2-1OK1172510.1371145459.2731209000预应力2-2OK1172510.1371145459.2731209000预应力2-3OK1164162.4781127964.4261209000预应力2-4OK1164162.4781127964.4261209000预应力2-5OK1185181.331144691.381209000预应力3-1OK1172510.11155861.3861209000预应力3-2OK1172510.11155861.1881209000预应力3-3OK1164162.4861137436.4541209000预应力3-4OK1165569.5171138378.8721209000预应力3-5OK1185181.2341154883.7971209000预应力4-1OK1175673.2391160101.0931209000预应力4-2OK1175673.2391160099.6731209000预应力4-3OK1168593.4381141258.7411209000预应力4-4OK1166605.7151140420.6741209000预应力4-5OK1186597.4031163021.1681209000支点1-1OK1065995.4151068229.3521209000支点1-2OK1065995.4151068229.3521209000支点1-3OK1065995.4151068229.3521209000支点2-1OK1065995.4151071448.11209000支点2-2OK1065995.4151071445.9041209000支点2-3OK1065995.4151071443.7081209000支点3-1OK1065995.4151080453.9071209000支点3-2OK1065995.4151080451.7791209000支点3-3OK1065995.4151080456.40412090008.2 短暂状况构件的应力计算根据《公预规》第7.2.8第100页共100页 宁道高速公路瓢勺洞大桥施工图设计条规定，在预应力和构件自重等施工荷载作用下，截面边缘混凝土的法向应力应符合下列要求：（8-7）拉应力按下式计算：（8-8）（8-9）利用midascivil软件对截面进行施工阶段法向压应力计算验算，其结果见表8-4。表中：Sig_T：截面上端应力（单位)Sig_B：截面下端应力（单位)Sig_ALW：容许应力（单位)由表中的统计结果，可得出施工阶段法向压应力满足要求。表8-4施工阶段法向应力验算（单位：）位置最大/最小验算Sig_T(kN/m^2)Sig_B(kN/m^2)Sig_ALW(kN/m^2)I[1]最大OK2939.96654035.357818144I[1]最小OK2816.57883865.7696-1484J[2]最大OK2582.29544609.98418144J[3]最小OK1944.92675306.7511-1484I[3]最大OK2019.21785432.65918144I[3]最小OK1946.40865285.2976-1484I[4]最大OK2263.170210835.353418144I[4]最小OK2149.100210397.4931-1484J[5]最大OK2487.919710351.164618144J[5]最小OK2336.2219993.8849-1484J[6]最大OK2722.19959873.561218144第100页共100页 宁道高速公路瓢勺洞大桥施工图设计续表8-4位置最大/最小验算Sig_T(kN/m^2)Sig_B(kN/m^2)Sig_ALW(kN/m^2)J[7]最大OK2956.26599399.504418144J[7]最小OK2713.02959217.2177-1484J[8]最大OK3150.5018998.039218144J[8]最小OK2856.66758904.7814-1484J[9]最大OK3221.81848792.562218144J[9]最小OK2879.22968777.6191-1484J[10]最大OK2732.38529085.101818144J[10]最小OK2732.38529085.1018-1484J[11]最大OK2477.07449542.494518144J[11]最小OK2477.07449542.4945-1484J[12]最大OK2194.241710048.476118144J[12]最小OK2194.241710048.4761-1484J[13]最大OK1906.757110563.033818144J[13]最小OK1906.757110563.0338-1484J[14]最大OK1642.762411068.737918144J[14]最小OK1642.762411068.7379-1484J[15]最大OK693.23246762.246118144J[15]最小OK693.23246762.2461-1484J[16]最大OK7173.86852572.064518144J[16]最小OK7173.86852572.0645-1484J[17]最大OK7340.01042316.54618144J[17]最小OK7340.01042316.546-1484J[18]最大OK7411.76812198.939118144J[18]最小OK7411.76812198.9391-1484I[18]最大OK4564.5722-1657.163518144I[18]最小NG4564.5722-1657.1635-1484I[19]最大OK4328.3447-1316.208818144第100页共100页 宁道高速公路瓢勺洞大桥施工图设计续表8-4位置最大/最小验算Sig_T(kN/m^2)Sig_B(kN/m^2)Sig_ALW(kN/m^2)J[20]最大OK4552.6355-1640.412218144J[20]最小NG4552.6355-1640.4122-1484J[21]最大OK7093.84561165.05318144J[21]最小OK7093.84561165.053-1484J[22]最大OK7015.28121298.928718144J[22]最小OK7015.28121298.9287-1484J[23]最大OK6688.93891784.305918144J[23]最小OK6688.93891784.3059-1484J[24]最大OK2087.48228156.462118144J[24]最小OK1960.70328039.5547-1484J[25]最大OK2226.03057701.698718144J[25]最小OK2226.03057701.6987-1484J[26]最大OK2425.81557319.396918144J[26]最小OK2425.81557319.3969-1484J[27]最大OK2623.4446939.943818144J[27]最小OK2623.4446939.9438-1484J[28]最大OK2791.17966613.46318144J[28]最小OK2791.17966613.463-1484J[29]最大OK2847.28236441.862718144J[29]最小OK2847.28236441.8627-1484J[30]最大OK2737.56026683.691318144J[30]最小OK2737.56026683.6913-1484J[31]最大OK2516.20927080.45618144J[31]最小OK2516.20927080.456-1484J[32]最大OK2264.73857530.744318144J[32]最小OK2264.73857530.7443-1484J[33]最大OK2010.70267984.978918144第100页共100页 宁道高速公路瓢勺洞大桥施工图设计续表8-4位置最大/最小验算Sig_T(kN/m^2)Sig_B(kN/m^2)Sig_ALW(kN/m^2)J[34]最大OK1770.06168431.419218144J[34]最小OK1770.06168431.4192-1484J[35]最大OK1294.44254602.734518144J[35]最小OK1263.56934561.0156-1484J[36]最大OK5710.32441814.892118144J[36]最小OK5710.32441814.8921-1484J[37]最大OK5777.58321697.788918144J[37]最小OK5777.58321697.7889-1484J[38]最大OK5791.72621661.918218144J[38]最小OK5791.72621661.9182-1484J[39]最大OK2996.2413-756.608118144J[39]最小OK2996.2413-756.6081-14848.3本章小结本章为结构应力验算，其中包括，持久状态与短暂状态的应力验算。其中持久状态包括正截面压应力、斜截面压应力验算及钢筋拉应力验算；短暂状态验算包括了施工阶段应力验算。通过验算结果表明，都满足要求。第100页共100页 宁道高速公路瓢勺洞大桥施工图设计9挠度计算根据主梁截面在各阶段的应力验算，主梁在使用荷载作用下截面不开裂。9.1使用荷载作用下的挠度在使用荷载下预应力混凝土受弯构件的挠度，可近似地按结构力学的公式进行计算。主要在于合理的确定实际情况的构件抗弯刚度。9.2预应力引起的上拱预应力混凝土受弯构件的上拱变形，又称反拱。是由预应力Np作用引起的，它与外荷载引起的挠度方向相反。9.3预拱度设置利用midascivil软件对短期荷载效应、钢束及消除结构自重组合等荷载效应引起的位移计算，（其中钢束位移见图10-1，其它图不在例举）。通过得出的位移考虑其挠度增大系数得出上面三种挠度。短期荷载组合增大系数钢束增大系数短期荷载组合消除自重增大系数表9-1挠度验算表位置节点号短期效应合长期竖向挠度（mm)预应力产生的长期挠（mm)消除结构自重后结构挠度（mm)第一跨跨中9-135.37172.04-37.48第二跨跨中29-120.82187.40-35.76第三跨跨中49-126.01179.68-40.68第四跨跨中69-130.59182.39-51.80根据《公预规》第6.5.3条的规定，消除结构自重产生的长期挠度后，主梁的最大挠度处的长期挠度值不应超过计算跨径的1/600。由表9-1第100页共100页 宁道高速公路瓢勺洞大桥施工图设计可知消除结构自重后结构挠度最大值为51.80mm,它与计算跨径的比值约为1/1230，因此满足规范要求。又依据《公预规》第6.5.5条的规定，预应力混凝土受弯构件当预加力产生的长期反拱值大于按荷载短期效应组合计算的长期挠度时，可以不设预拱度。由表9-1可知挠度值符合这一规定，因此不需要设置预拱度。第100页共100页 宁道高速公路瓢勺洞大桥施工图设计10端部锚固区计算10.1后张法构件锚下局部承压计算后张法构件巨大的预加压力是通过锚具及其下面不大的垫板传给混凝土的。混凝土在局部受压后要进行局部抗压强度计算和局部的抗裂性验算，并满足有关构件要求。已知设间接钢筋的网络核心混凝土尺寸（10-1）（10-2）（10-3）（1）锚下局部承压的强度计算配有螺旋箍筋的端部抗压能力应满足：满足要求如果验算不满足要求，还可以;a.加大局部受压面积；b.调整锚具位置；c.提高混凝土强度等级。（2）局部受压时的抗裂验算为防止局部承压区出现沿构件长度方向裂缝，对于在局部承压区配有间接钢筋的情况。按下式验算抗裂性：第100页共100页 宁道高速公路瓢勺洞大桥施工图设计（10-4）（3）构造要求a.锚具下应设置厚度不下于16mm的垫板或采用具有喇叭管的锚具垫板；b.板下螺旋筋圈数的长度不应小于喇叭管长度；c.锚下板下的间接钢筋体积配筋率，不应小于0.5%；d.梁端平面尺寸由锚具尺寸、锚具间距以及张拉千斤顶的要求等布置而定。第100页共100页 宁道高速公路瓢勺洞大桥施工图设计11支座计算10.1支座构造板式橡胶支座由多层橡胶片与薄钢板镶嵌、粘合、压制而成。有足够的竖向垂直荷载，能将上部构造的反力可靠地传递给墩台；有良好的弹性，以适应梁端的转动；又较大的剪切变形以满足上部结构的水平位移。它的形状除了矩形之外，还有圆形。10.2支座的物理力学性能支座成品的物理力学性能应满足表10-1的要求表10-1支座物理性能项目指标项目指标极限抗压强度（MPa）橡胶片容许剪切正切值抗压弹性模量E（MPa）支座与混凝土表面摩擦系数u抗剪弹性模量G（MPa）支座与钢片摩擦系数u10.3计算公式板式橡胶支座按下列规定进行设计;1.按下式橡胶支座的平均压应力，以此确定支座平面尺寸。（11-1）2.按下式计算橡胶层总厚度。不计汽车制动力时计入汽车制动力时不大于0.2a。（11-2），但不大于。3.按下式验算支座抗滑稳定性：（11-3）或第100页共100页 宁道高速公路瓢勺洞大桥施工图设计（11-4）以上各式符号——支点最大反力（最大使用荷载）；——支点最小反力（结构重力加相应于计算制动力时的最小荷载）；——在结构重力作用下的支座反力；A——支座承压面积；——由上部结构温度变化、桥面纵坡等因素引起的支座顶面相对于地面的水平位移。——由制动力引起的支座顶面相对于底面的水平位移；——汽车制动力；——梁端转角；（1）确定支座的平面尺寸选定支座的平面尺寸为40×50=2000平方厘米，中间橡胶片厚度85毫米平面形状系数（11-5）（2）计算橡胶支座的弹性模量（3）验算橡胶支座的承压强度（合格）（4）验算支座的偏转情况（11-6）按《桥规》规定，尚应满足，即（合格）（5）计算两端转角（11-7）第100页共100页 宁道高速公路瓢勺洞大桥施工图设计设结构自重作用下，主梁处于水平状态。跨中挠度f=1.96cm，代入上式得：验算偏转情况：即（6）验算支座的抗滑稳定性计算温度变化引起的水平力：（11-8）由上式验算滑动稳定性：则66.4>13.9(合格)（7）成品板式橡胶支座选择：GJZ40050085第100页共100页 宁道高速公路瓢勺洞大桥施工图设计参考文献[1]．邵旭东．桥梁工程[M]．北京：人民交通出版社，2007．[2]．叶见曙．结构设计原理(第二版)[M]．北京：人民交通出版社，2005．[3]．JTGD60-2004，公路桥涵设计通用规范[S]．北京：人民交通出版社，2004．[4]．JTGD62-2004，公路钢筋砼及预应力砼桥涵设计规范[S]．北京：人民交通出版社2004．[5]．JTGD62-2005，公路砖石及砼桥涵设计规范[S]．北京：人民交通出版社2005[6]．JTJ024-85，公路桥涵地基与基础设计规范[S]．北京：人民交通出版社，1985．[7]．黄平明．混凝土斜梁桥[M]．北京：人民交通出版社，1999．[8]．席振坤，横向铰接斜梁桥使用计算方法[M]．北京：人民交通出版社，1990．[9]．贺拴海，谢仁物.公路桥梁荷载横向分布计算方法[M].北京：人民交通出版社，1990．[10]．贺拴海．桥梁结构理论与计算方法[M]．北京：人民交通出版社，1999．[11]．邵旭东．桥梁设计百问[M]．北京：人民交通出版社，2003．[12]．徐光辉，刘效荛公路桥涵手册设计丛书-梁桥[M]．北京：人民交通出版1996．[13]．江祖铭，王崇礼．公路桥涵设计手册丛书-墩台与基础[M]．北京：人民交通出版社，1990．[14]．徐岳．预应力混凝土连续梁桥设计[M]．北京：人民交通出版社，2000．[15]．易建国．桥梁计算实例集—混凝土简支梁（板）桥[M]．北京：人民交通出版社，1991．[16]．徐光辉．桥梁计算示例集—预应力混凝土钢架桥[M]．北京：人民交通出版社，1996．[17]．程翔云．梁桥理论与计算[M]．北京：人民交通出版社，1996．[18]．中华钢结构论坛[Z]．www.okok.org．[19]．范立础．预应力混凝土连续梁桥[M]．北京：人民交通出版社，1999．[20]．PatrickD.Zuraski,andWilliamV.Viovode.TruckMomentRangeFromSingleConcentredLoad[J].JournalOfStructuralEngineering.，10OCT，1991：V1173086-3102.第100页共100页 宁道高速公路瓢勺洞大桥施工图设计致谢本设计是在导师陈历强老师的悉心指导下完成的。首先深深地感谢陈历强老师,感谢他不厌其烦地对设计的不足加以审查和指正，感谢他满怀热情地对我们的疑问进行解答与教导。还要感谢我们同组成员，在设计中得到了他们无私的帮助。与他们共同讨论，学到了不少的知识。感谢班上的同学，感谢他们的悉心指导，感谢他们。再次感谢所有关心我的老师、亲人和朋友。最后，衷心地感谢长沙理工大学培养了我！！第100页共100页 宁道高速公路瓢勺洞大桥施工图设计一、本课题设计（研究）的目的：（1）通过毕业设计系统地巩固基本理论知识和专业知识，能综合运用所学课程自主创新，培养学生分析问题和解决问题的能力；（2）通过桥梁毕业设计，使大家运用所学的课程知识，系统地训练和分析，以便掌握桥梁的基本理论，基本知识，基本的计算方法；（3）通过桥梁毕业设计，不断提高计算、绘图，查阅文献（包括外文文献），使用规范手册和编写技术文件及计算机辅助设计计算等基本技能，了解生产设计的主要内容和要求；（4）通过桥梁毕业设计，系统地掌握WORD，CAD，桥梁电算等程序的基本技能，并且可以熟练的运用，提高桥梁结构分析的分析能力和运用电算的能力，对利用大型商业软件解决工程实际问题有所了解和接触；（5）掌握设计原则、设计方法、步骤，提高计算、绘图、查阅文献、使用桥梁规范手册和编写技术文件及计算机辅助设计计算等基本技能，从而深入了解公路预应力混凝土桥梁在桥式方案比选、结构计算及施工架设等方面的设计规范、计算方法及设计思想等内容和要求，为毕业后从事桥梁技术工作打好基础；（6）树立正确的设计思想以及严谨负责、实事求是、刻苦钻研、勇于创新的作风，为桥梁建设事业服务。第100页共100页 宁道高速公路瓢勺洞大桥施工图设计二、设计（研究）现状和发展趋势（文献综述）：2.1梁桥2.1.1预应力混凝土连续梁桥的现状：随着交通运输业特别是高等级公路的迅速发展,对行车平顺舒适提出了更高的要求，而多伸缩缝的悬臂梁和T型刚构桥均难以满足这个要求。超静定结构连续梁桥以其结构刚度大、变形小、伸缩缝少和行车平稳舒适等突出优点而得到了迅速的发展。普通钢筋混凝土连续梁桥的适用跨径在15-30米之间,当跨径进一步增大时，结构自重产生的弯矩迅速增大，混凝土开裂难以避免，于是预应力混凝土连续梁桥得到广泛的应用。近几十年来，连续梁结构体系已成为预应力混凝土桥梁的主要桥型之一，在40～200m的范围内，与其他结构体系比较，常成为最佳桥型方案。国外，这种桥型的桥梁在整个预应力混凝土桥梁修建总数中，已从1948念的10%左右上升到目前的40%～50%左右，可见它的强大生命力。国内，从70年代开始才采用这种桥型，起步虽较迟，但近年来开始迎头赶上，跨径已从开始的40～70m发展到300m以上。2.1.2预应力混凝土连续梁桥的发展趋势：连续体系梁桥属于超静定结构，在恒载和活载作用下，支点截面将产生负弯矩。由于负弯矩的存在抵消了部分跨中截面的正弯矩，使得跨中截面的弯矩减小，因而可以减小建筑高度，提高了跨越能力。普通钢筋混凝土连续梁桥适应的跨径在15-30米之间，采用预应力混凝土连续梁时跨径可以进一步提高。当跨径在40-60米时，支点的负弯矩与跨中的正弯矩之差不大，可以采用等截面的形式。等截面连续梁桥可选用等跨和不等跨两种布置方式。等跨布置的跨径大小主要取决于经济分孔和施工的设备条件。高跨比一般为1/15-1/25，采用顶推施工时这个比值一般为1/12-1/17。当标准跨径较大时，有时为减少边跨正弯矩，将边跨跨径取小于中跨的结构布置，一般边跨与中跨跨长之比在0.6-0.8之间。等截面连续梁桥可以采用的施工方法有支架施工、逐孔架设、移动模架施工和顶推施工。当跨径进一步增大时，当主跨跨径接近或者大于70m时，由于支点截面的负弯矩将比跨中截面的正弯矩大很多，采用变截面的形式更符合受力要求，立面采用不等跨形式第100页共100页 宁道高速公路瓢勺洞大桥施工图设计。但多于三跨的连续梁桥，除边跨外，其中间各跨一般采用等跨布置，以方便悬臂施工。对于多于两跨的连续梁桥，其边跨一般为中跨的0.6-0.8倍左右。当采用箱形截面的三跨连续梁时，边跨跨径甚至可减少至中跨的0.5-0.7。有时为了满足城市桥梁或跨线桥的交通要求而需增大中跨跨径时，可将边跨跨径设计成仅为中跨的0.5倍以下，在此情况下，端支点上将出现较大的负反力，故必需在该位置设置能抵抗拉力的支座或压重以消除负反力。支点截面的梁高一般取（1/16-1/18）L不能小于1/20L，跨中截面的梁高约为支点截面的1/1.5-1/2.5倍，变截面连续梁桥的施工方法主要有悬臂浇筑和悬臂拼装。2.1.3预应力混凝土横截面形式预应力连续梁桥横截面形式主要有板式、肋梁式和箱形截面。其中，板式、肋梁式截面构造简单、施工方便；箱形截面具有良好的抗弯和抗扭性能，是预应力混凝土连续体系梁桥的主要截面形式。板式截面分实体截面和空心截面。矩形实体截面使用较少，曲线形整体截面近年相对使用较多，实体截面多用于中小跨径，且多配以支架现浇施工，此时跨中板厚为（1/22-1/28）L，支点板厚为跨中的1.2-1.5倍；空心截面常用于跨径15-30m的连续梁桥。肋式截面预制方便，常用于预制架设施工，并在梁段安装后经体系转换为连续梁桥。常用跨径为25-50m，梁高取1.5-2.5m。箱形截面构造灵活，适用于支架现浇、逐孔施工，悬臂施工等多种施工方式。其中单箱单室桥宽小于18m；双箱双室桥宽为20m左右；单箱双室桥宽为25m左右。一般地等高度箱梁可采用直腹板或斜腹板，变高度箱梁宜采用直腹板。三、设计（研究）的重点与难点，拟采用的途径（研究手段）：3.1桥梁概况桥址区地处道县大源口、红岩、白竹塘三村交界处，斜跨小溪和冲，冲沟宽约100-150m，冲沟内地势平坦，地形起伏不大，为稻田种植区和耕跟还林荒地，沟内地面标高在254.8-267.0m之间，冲沟两侧为山体斜坡，山势较陡，坡体上植被发育，灰岩露头较多，溶洞随处可见，地下暗河流水不断，桥址区属低山丘陵地貌。桥梁原始依据及基本设计要求：（7）桥位平面图、桥址断面图等原始资料；（8）设计车速：100km/h；（9）荷载标准：公路-I级，人群荷载3.5KN/m2；第100页共100页 宁道高速公路瓢勺洞大桥施工图设计（7）桥面宽度：26m（8）地震烈度：VI度；地震加速度值为0.05g按照7度设防。（9）设计洪水频率：1/3003.2方案比选根据已有的水文地质资料，确定桥长、确定桥型、进行桥梁的分孔、基础以及墩台的形式确定、桥梁横断面设计、上下部构造主要尺寸的拟订、桥面基础以及墩台标高的确定。根据设计任务要求，依据现行公路桥梁设计规范,综合考虑桥梁跨越岩溶峰间谷地时会出现溶沟、溶槽、落水洞、漏斗、大型溶洞及空区等不良地质，所以桥梁采用跨径不宜太大。综合考虑后提出了上部构造采用30、40m预应力混凝土T梁，先简支后连续体系：（6×30m+24×40m+8×30m）和46×30m预应力混凝土连续箱梁桥两个比选桥型。方案1.6×30m+24×40m+8×30m预应力混凝土T梁先简支后连续体系本方案采用6×30m+24×40m+8×30m预应力混凝土T梁先简支后连续体系。先预制简支梁，分片进行预制安装，预制时按预制简支梁的受力状态进行第一次预应力筋的张拉锚固，安装完成后经调整位置（横桥向及标高），浇筑墩顶接头处混凝土，更换支座，进行第二次预应力筋的张拉锚固，进而完成一联预应力混凝土连续梁的施工。预制简支梁跨径为30m，40m施工工艺成熟简单，不需要大型起吊设备。桥上部结构为预制T梁，采用双幅分离的形式，每幅路宽13.0m，单片T梁一般取1.5m-2.5m。故方案采用每幅6片T梁拼接,每片梁宽1.7m。主梁梁肋厚度在满足抗剪要求下可适当减薄，但梁肋太薄，混凝土不易捣实。梁肋端部2.0—5.0m范围内可逐渐加宽。满足放支座和抗剪的要求。对于预应力一般做成马蹀形。主梁间距采用1.8—2.2m为宜。装配式简支梁桥桥面板一般采用变厚形式，其厚度随主梁间距而定，翼缘根部的厚度应不小于梁高的1/10，边缘厚度不应小于10cm；当板间采用横向整体现浇连接时，悬臂端厚度不应小于14cm。主梁间距小于2.0的铰接梁桥，板边缘厚度可采用12cm或10cm；主梁间距大于2.0的刚接桥梁，桥面板的跨中厚度一般不小于15cm,边缘板边厚度不小于14cm。桥墩基础连成整体的，全桥均采用钻孔灌注摩擦桩，桥墩为方型实体墩。第100页共100页 宁道高速公路瓢勺洞大桥施工图设计图3.16×30m+24×40m+8×30mT形截面连续梁桥初步拟定T梁的尺寸如下图T梁在预制场预制，吊装施工，现浇湿接头，实现体系转换。第100页共100页 宁道高速公路瓢勺洞大桥施工图设计方案2.46×30m预应力混凝土连续箱梁桥等截面连续梁一般使用以下情况：桥梁一般使用中等跨径，以40-60m为宜（国外也有达80m的），这样使主梁构造简单、施工快捷。立面布置可以等跨布置也可以不等跨布置。梁高等跨布置的跨径大小主要取决于经济分孔和施工设备条件，高跨比一般为1/15—1/25。据此取该桥梁高2.8m。本方案采用46×30米等截面连续箱梁桥，主截面采用等截面箱梁，使抗弯更有力。全桥连续，行车舒适；整体性好，利于抗震。长桥和选用顶推法以及由简支一连续施工的桥梁，采用等跨布置，使结构简单，统一摸式。等跨布置的跨径大小主要取决于经济分孔和施工的设备条件。图3.2方案223×60米等截面连续箱梁桥箱型截面第100页共100页 宁道高速公路瓢勺洞大桥施工图设计方案比选表方案Ⅰ方案Ⅱ主桥桥型T形截面连续梁桥箱形等截面连续梁桥跨径组合6×30m+24×40m+8×30m46×30m下部结构形式钻孔灌注桩钻孔灌注桩适用性不等跨，跨径小，不良地质影响不大跨径比较大，对地质要求较高外观造型全桥线条简洁明快，与周围环境协调好全桥线条简洁明快，与周围环境协调好施工设备与施工难度预制T梁，先简支后连续存在体系转换移动支架逐孔现浇施工，多次体系转换施工工期短短设计技术复杂性一般较复杂主桥造价概算T形截面造价低造价最低，单一跨径经济养护维修少维修少第100页共100页 宁道高速公路瓢勺洞大桥施工图设计推荐方案第一种，因为瓢勺洞大桥桥址处溶洞随处可见，地下暗河出口流水不断。所以桥梁采用跨径不宜太大，必要时采用不等跨。而且后张法预应力混凝土T梁预制简单，施工方便，造价非常经济。且宁道高速上同一标段采用的都是预制预应力混凝土T梁。这样节省模板制作，施工期更短，造价更低。通过上面的比较，并结合实际的需要，即高速公路对工期要求及批量预制的功能，综合考虑得出，方案一更合理，最终决定方案一为推荐方案3.3设计重点（1）方案比选（2）合理截面问题（3）施工过程连续梁桥的受力分析（4）连续梁桥恒载状态下的内力，位移计算（6）确定桥梁的预拱度（7）预应力混凝土配筋计算3.4设计难点（1）结构尺寸的合理拟定（2）施工过程结构受力状态的正确模拟（3）每个阶段预应力筋的张拉及施工过程中的预应力损失（4）混凝土的收缩徐变（5）设计计算及其原理3.5设计途径及技术路线（1）用桥梁计算软件Midas准确模拟整个施工过程及成桥状态（2）先计算成桥状态下的内力，确定所需的预应力的大小，钢筋的种类和布置的位置（3）在施工的每个阶段充分考虑混凝土的收缩徐变，预应力损失，温度应力等各方面的因素对成桥的影响（4）通过适当的手算来检验部分电算结果的正确性第100页共100页 宁道高速公路瓢勺洞大桥施工图设计四、设计（研究）进度计划：（1）查阅资料、专业文献翻译（3周）；（2）收集资料、方案比选、推荐最有方案，完成开题报告（4周）；（3）拟定结构尺寸，选取计算简图或内力计算（5周）；其中包括：截面几何特性计算（4）内力计算或程序调试与基本数据准备（6-8周）；其中包括：推荐方案上部结构内力计算，桥梁电算软件计算（5）内力计算、作用效应组合和绘制包络图（8-9周）；下部结构设计计算。其中包括：①桥墩的设计计算；②桥台的设计计算；③基础的设计计算。（6）钢筋数量估算及布置（9-10周）；其中包括：①主钢筋的配筋计算；②钝角处钢筋的配筋计算；③横向钢筋的配筋计算；④顶层钢筋的配筋计算。（7）验算及计算书整理（10-14周）；其中包括：①强度验算；②刚度验算；③稳定性验算。（8）施工图绘制（5-14周）；（9）计算书、图纸修改、准备答辩（16周）；（10）毕业设计答辩（17周）。第100页共100页 宁道高速公路瓢勺洞大桥施工图设计五、参考文献：［1］邵旭东.桥梁工程［M］.北京：人民教育出版社，2005.［2］叶见署.结构设计原理［M］.北京：人民交通出版社，2007.［3］JTGD60-2004.公路桥涵设计通用规范［S］.北京：人民交通出版社，2004.［4］JTGD62-2004.公路钢筋砼及预应力砼桥涵设计规范［S］.北京：人民交通出版社，2004.［5］JTG024-85.公路桥涵地基与基础设计规范［S］.北京：人民交通出版社，1985.［6］黄平明.混凝土斜梁桥［M］.北京：人民交通出版社，1999.［7］席振坤.横向铰接斜梁桥实用计算方法［M］.北京：人民交通出版社，1990.［8］贺拴海，谢仁物.公路桥梁荷载横向分布计算方法［M］.北京：人民交通出版社，1996.［10］贺拴海.桥梁结构计算理论与方法［M］.北京：人民交通出版社，2003.［11］邵旭东.桥梁设计百问［M］.北京：人民交通出版社，2001.［12］徐光辉，刘效尧.公路桥涵设计手册丛书-梁桥［M］.北京：人民交通出版社，1996.［13］江祖铭，王崇礼.公路桥涵设计手册丛书-墩台与基础［M］.北京：人民交通出版社，1996.［14］徐岳.预应力混凝土连续梁桥设计［M］.北京：人民交通出版社，2000.［15］易建国.桥梁计算示例集---混凝土简梁（板）桥［M］.北京：人民交通出版社，1998.［16］徐光辉.桥梁计算示例集---预应力混凝土刚架桥［M］.北京：人民交通出版社，1995.［17］程翔云.梁桥理论与计算［M］.北京：人民交通出版社，1996.［18］中华钢结构论坛［Z］.www.okok.org［19］范立础.预应力混凝土连续梁桥［M］.北京：人民交通出版社，1992.［20］PatrickD.Zuraski,andWilliamV.Viovode.TruckMomentRangeFromSingleConcentredLoad[J].JournalOfStructuralEngineering.，10OCT，1991：V1173086-3102.第100页共100页 宁道高速公路瓢勺洞大桥施工图设计指导教师意见签名：月日教研室（学术小组）意见教研室主任（学术小组长）（签章）：月日第100页共100页 宁道高速公路瓢勺洞大桥施工图设计单一集中载荷作用下卡车的弯矩范围路易斯安那州立大学土木工程与建筑系助教PatrickD.Zuraski麦地那公司设计工程师WilliamV.Viovode摘要：最近疲劳设计和评估指南中推介在钢桥中采用相对于标准设计强度且增加车轴间距的卡车。疲劳车的单独的结构分析结果表明因为强度设计的卡车的轴间距的变化而必须采用线性校正因子。可以很方便地确定由疲劳引起的卡车力矩范围。然而，从使用基本的桥梁设计和定制的桥梁分析软件来看，这样做是不需要的。因此，有人提出了一种对称的系数，包括EI桥梁有关的扭矩范围的疲劳卡车所产生的最大弯矩卡车的合成。这些系数使执行一个简单的分析包含一个单独的集中载荷而得到单一位置的力矩范围，而不是采用更广泛的分析，需要几个实习一三轴车。极其快速的检查可以进行初步设计的目的，或相对准确的结果可以得到简单的线性插值。从系数的精度范围从小于1%以下的正确值最高的约17%以上的真实范围。给出了几个例子来说明应用程序的过程。编号:10.1061/（ASCE）0733-9445（1991）117:10（3086）关键词:非弹性作用；桥梁；混凝土；桥墩；地震损坏；循环负荷引言：第100页共100页 宁道高速公路瓢勺洞大桥施工图设计在疲劳设计或评价的桥梁钢结构分析的主要任务是确定其弯矩范围。桥梁设计的计算机程序，可以用来确定在HS20设计货车{标准规格生产1989）作用于一个给定跨度任何位置下的力矩范围。但是这辆车用于要求最大强度的疲劳分析测定是不合适的。因为在当前AASHTO规范的疲劳设计规定（标准1989）情况下，人为结合负载应用会提高应力范围[例如人为降低结果的数量]。为了更好地解释实际使用条件，必须降低HS20卡车车轴重量，此外，背轴之间的间距从14增加到30英尺（4.3到9.1米）（摩西的1987.指导规范1990）。由此产生的车辆，指定为“疲劳车，”如图1所示。在弯矩范围内通常背轴之间的间距为30英尺（9.1米）。疲劳的卡车通过简单地施加一个线性校正因子，得到静态设计货车的结果，可能无法正确地表示，因为其结果与轴间距的变化有关。并且必须对疲劳车进行单独分析。对于那些计算机程序可能无法访问的，允许一个自动产生力矩范围由定制的汽车生产的结构，就必须研究一组三个集中荷载作用下的疲劳卡车几个位置。在这种情况下，或在初步设计下，其中可以进行有效的、精确的手工计算并采用影响线图表示。但其所需的疲劳车引起的弯矩范围结果会减少。第100页共100页 宁道高速公路瓢勺洞大桥施工图设计扭矩范围在最大弯矩位置在图2所示中两种类型是考虑对称EI，三跨和四跨连续梁桥的分析。第一个包含详细检查来确定其内部支撑弯矩Mre的“精确”的范围。而Mre弯矩由疲劳设计货车产生的。第二分析是单边放置所得的荷载的位置，在这个位置造成的最大弯矩。任何地点，MMAX是考虑绝对值的基础上确定的，在最大弯矩作用下可以通过将单个集中荷载对桥梁产生的地方来确定MRE和最大弯矩之间的关系，这将使一个执行简单的单一集中荷载分析，然后将结果转换为准确的弯矩范围。表1给出了精确范围：从集中荷载最大弯矩外跨度范围从50到150英尺长（15.2至45.7米）。跨度比n（内部、外部）包括在其中的一个参数。虽然结构的位置检查（三在三跨桥和四在四跨桥），结果只有三跨桥和四跨桥的内部外部的支持。为简洁起见，表1的结果为相似的其他位置的结果。TABLE1.ComparisonofExactMomentRangefromTrucktoMaximumMomentFromResultant第100页共100页 宁道高速公路瓢勺洞大桥施工图设计对于一个给定的N，观察到根据跨度表示，由疲劳车外跨部分据顶。这个数值等于距离前面的疲劳车[44英尺后桥（13.4米）]除以外跨长度比上Mer。图3为N=3的位置的最大正弯矩（在跨度的40%，从外部支持测量）。部分延伸值等于1。对应于最小外跨长44英尺（13.4米），这是任意选择作为一个实际的最小外跨连续钢梁桥。在图4中，弯矩比示出的第一部分为四跨桥梁的情况下，而OF/UP值为0.67，这对应于一个外部跨度等于65.5英尺（20米），受到跨距长度的限制。最大正弯矩的位置，正弯矩部分的力矩范围是由放置的疲劳车中轴的角度考虑。负弯矩部分范围是通过放置在相邻两车轴的作用后的跨度，对最大负弯矩影响坐标的两边，使小的调整在卡车的位置以取得最小值。这个过程是不受限制的跨度长度，适用于外部跨度小于44英尺（13.4米）。因此，图3中的曲线可以扩展值大于1。第100页共100页 宁道高速公路瓢勺洞大桥施工图设计第100页共100页 宁道高速公路瓢勺洞大桥施工图设计跨度数值的大小决定两个不同的程序必须采用疲劳卡车力矩的负弯矩部分的位置范围。值小于等于0.67[外跨长度超过65.5英尺（20米）]，N从1.2到1.4的范围内，负弯矩部分是用卡车在图5所示的方式产生的。两车轴对最大负弯矩影响坐标的两边相邻的跨度较长，。在位置轻微的调整是需要获得最大弯矩。大于等于0.67，N=1.2，30英尺（9.1-m）之间的轴间距足够大，在两个相邻的跨度，有一边超过，在同一跨度有三轴坐标得到的截距的影响，这种情况如图5（b）。其范围正弯矩部分通过对最大正面影响力纵轴两侧背轴定位获得。图4所示的曲线对应的类型加载显示在图5（a），其Y/＜0.67，其中包含在一个跨下。开始一个T/=0.67，N=1.2，曲线的斜率突然变化。当n=1.3和1.4时相同的数值，除去最大值，求其均值，所有三个曲线除以一个T/=0.67。每个曲线的截距（上限为弯矩比）可以通过应力集中在车轮荷载所产生的最大正、负弯矩的位置，并计算其最大弯矩范围。此限制的条件是，所有三个车轮影响线坐标截距相等，卡车的长度是比较小的长度。这个概念是在图6所示。第100页共100页 宁道高速公路瓢勺洞大桥施工图设计桥的跨度长度是总长度的一个非常小的一部分，当他的跨度很长时，峰值的影响图的坐标也可以用来评估开往长跨弯矩比上。图31.200，1.222，和1.244y轴的交点，与1.267，1.265，和1.263的交点相同。在图4中，n=1.2，1.3，和1.4。致谢:本文对Singla以Vipan提供的在各种结构的分析任务的援助，以及几个数据的编制与分析，还有对阿克伦大学数学科学系博士理查德·施泰纳在执行回归分析提供的弯矩范围方程，表示感谢。第100页共100页 宁道高速公路瓢勺洞大桥施工图设计参考文献：[1]阿尔布雷希特.P.1986.[2]《公路桥梁的疲劳设计方法》美国马里兰州马里兰大学土木工程系的指导性规范和现有桥梁钢的疲劳评价，1990.[3]美国国家公路与运输协会和华盛顿DC连续公路桥梁协会，1966.[4Moses,F.,Schilling,C.G.,andRaju,K.S.美国钢铁建筑研究所.芝加哥，1987[5]《钢桥疲劳评估》。NCHRP报告，交通运输研究委员会，华盛顿哥伦比亚特区的公路桥梁协会，1989.第100页共100页'