预应力混凝土连续箱梁计算书毕业设计

'预应力混凝土连续箱梁计算书毕业设计1初步设计1.1设计基本资料1.1.1设计标准1）设计荷载：公路I级2）桥面宽：净2×(12.5+2×0.5)m防撞墙3）桥面横坡：1.5%4）桥面纵坡：1.0%5）竖曲线半径：桥梁范围内无竖曲线6）平曲线半径：桥梁范围内无平曲线7）温度：季节温差的计算值为-15℃和+20℃1.1.2主要材料1、混凝土1）桥面沥青混凝土铺装2）连续梁：C503）桩基、承台、桥墩、桥台、搭板：C502、钢筋1）主筋：HRB3352）辅助钢筋：II级钢筋3）预应力筋：箱梁纵向预应力束采用φj15.24高强度低松弛预应力270K级钢绞线，ASTMA416-90a270级标准，标准强度Ry=1860MPa，Ey=1.95×10MPa。3、预应力管道预应力管道均采用镀锌金属波纹管。4、伸缩缝采用SSF80A大变位伸缩缝。5、支座采用盆式橡胶支座。1.1.3相关参数1.相对温度75%2.管道摩擦系数u=0.253.管道偏差系数λ=0.0025l/米4.钢筋回缩和锚具变形为4mm1.1.4预应力布置箱梁采用OVM型锚具及配套的设备。管道成孔采用波纹圆管，且要求钢波纹管的钢带厚度不小于0.35mm。预应力张拉采用引伸量和张拉吨位双控。并以引伸量为65 主。引伸量误差不得超过-5%~10%。1.1.5施工方式满堂支架1.1.6主要参考文献1．公路桥涵设计通用规范（JTGD60-2004）2．公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTGD62—2004）3．公路桥涵地基与基础设计规范（JTGD63-2007）4．公路桥涵施工技术规范（JTJ041—2000）5．公路工程水文勘测设计规范（JTGC30-2002）6.桥涵水文7.桥梁工程8.预应力混凝土连续梁桥设计9.结构设计原理10.基础工程11.桥隧施工技术12.公路桥涵现行标准图第三章上部结构设计3.1横截面和纵断面尺寸拟定：1、纵截面桥梁分孔关系到桥梁的造价。跨径和孔数不同时，上部结构和墩台的总造价是不同的。跨径愈大，孔数愈小，上部结构的孔数就愈大，而墩台的造价就愈小。最经济的跨径就是要使上部结构和墩台的总造价最低。因此当桥墩较高或地质不良，基础工程较复杂而造价较高时，桥梁跨径就可选的大一些。反之，当桥墩较矮或地基较好时，跨径就可以选的小一些。由于桥位处地质情况为素填土或杂填土、圆砾、黏土、强风化岩，部分桥位处岩石裸露，海堤上地质情况为淤泥、黏土、中风化岩。地质状况不良，本桥位处桥长150米，拟采用预应力混凝土连续梁桥，所以设置为六跨连续梁较好。基础拟采用钻孔灌筑桩。当桥梁总长度很大，当采用顶推或先简支后连续的施工方法时，则等跨结构受力性能较差所带来的欠缺完全可以从施工经济效益的提高而得到补偿。本桥桥长150米，对于连续体系，拟取30m。65 图3.1纵截面布置图（单位：m）2、横截面桥面净空为净12.5m+2×0.5m，主梁间距3.3m，栏杆高度1.1m，【4】横截面布置图如下图3.2横断面布置图（单位：mm）3.1.2截面形式从预应力混凝土连续梁桥的受力特点来分析，连续梁的立面以采用变高度的布置为宜。而对于采用顶推法、移动模架法、整孔架设法施工的桥梁，其跨径在30m的预应力混凝土连续梁，一般都采用等高粱。等高度连续梁H=(1/15~1/30)L,这里梁高拟取H=1.6m截面的选择遇到的问题是箱型截面与T型截面的选择问题。由于T形截面有利于承受单向弯矩（正弯矩），不利于承受双向弯矩（正负弯矩）。箱型截面是一种闭口薄壁截面，其抗扭刚度大，并具有较T形截面高的截面效率指标，同时它的顶底板面积均比较大，能够有效地承担正负弯矩，并满足配筋的要求，所以在次选择箱型截面作为设计截面。接着就遇到了箱型截面是选择单箱单室、单箱多室、多箱单室还是多箱多室。单箱截面整体性好，施工方便，材料用量经济，当桥面不大时采用单箱截面为好，当桥面较宽时，采用多箱截面。本桥宽为12.5m+2×0.5m所以选择单箱单室截面形式。底板厚度：对于预应力混凝土连续箱梁底板中需配置一定数量的预应力束筋与普通钢筋，底板厚度一般为150～250mm,这里拟取180mm。悬臂长度：悬臂长度一般采用2～5m,当长度超过3m后，一般需要布置横向预应力钢束，我们这里悬臂长度取1.65m。顶板厚度：确定箱形截面顶板厚度通常主要考虑两个因素：桥面板横向弯矩的受力要求和纵向预应力钢束和横向受力钢筋（或横向预应力钢束）的构造要求。腹板厚度：箱梁一般有两块以上腹板组成，每块腹板的最小厚度要满足构造要求和施工时浇筑混凝土的要求，一般经验认为：对于腹板内有预应力管道布置时腹板厚度为450mm.65 桥梁横截面拟订图(mm)3.2计算3.2.1.桥梁原横截面特性计算主梁内力计算包括：结构恒荷载内力计算、活荷载内力计算、温度此内力计算、混凝土收缩、徐变次内力计算及支座沉降次内力计算【5】。根据桥梁博士计算可得：65 梁号位置基准弹性模量（）换算面积（）换算惯矩（）中性轴高度（m）边梁支点3.452.160.3520.818距支点h/2处3.451.50.4510.99L/4截面3.451.280.3941.04L/2截面3.451.280.3941.04中梁支点3.452.150.3510.817距支点h/2处3.451.470.4510.997L/4截面3.451.270.3991.04L/2截面3.451.270.3991.043.2.2主梁内力计算本设计内力计算均采用桥梁博士软件进行计算。全桥单元划分时，综合考虑结构在施工过程及正常使用阶段控制界面位置的设计，是控制截面位于单元节点处。本次设计采用简支转连续梁桥结构，结合施工、使用中的受力特性及预应力钢束布置，将全桥划分为238个单元、239个节点。各单元长度编辑为：0.250.050.210.55*10.467*10.460.5（7*10.35*10.510.20.1250.1750.1750.1250.210.55*10.37*10.5）*50.467*10.465*10.510.20.050.25（1）恒载内力计算一期恒载内力即梁的恒载内力计算:梁的恒载集度：==二期恒载的内力计算包括：湿接缝、堵头板和横隔梁。中梁：边跨端横隔梁：中跨端横隔梁：堵头板：横向湿接缝:边跨外变化至梁端：中跨堵头板与横梁间：边跨横隔梁：中跨横隔梁：堵头板：65 三期恒载内力可视为均布荷载作用在桥上，其大小为人行道、栏杆集度与桥面铺装集度之和。桥面铺装的集度：80mmC50混凝土铺装层：100mm沥青混凝土铺装层：恒载作用计算简图第一跨0点内力性质最大轴力最小轴力最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩轴力1.097e+0039.141e+0021.097e+0039.141e+0029.141e+0021.097e+003剪力8.900e+0027.417e+0021.760e+0036.526e+0027.417e+0028.964e+002弯矩-2.980e+000-2.483e+000-3.563e+000-2.483e+000-2.483e+000-1.279e+002第一跨1/4点内力性质最大轴力最小轴力最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩轴力1.097e+0039.141e+0021.097e+0039.141e+0021.097e+0039.141e+0021.097e+003剪力4.597e+0023.831e+0021.034e+0031.732e+0021.024e+0032.940e+0021.024e+003弯矩4.458e+0033.715e+0037.920e+0035.867e+0038.239e+0033.166e+0033.166e+003第一跨1/2点内力性质最大轴力最小轴力最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩轴力1.097e+0039.141e+0021.097e+0039.141e+0021.097e+0039.141e+002剪力4.750e+0003.958e+0003.459e+002-4.291e+002-2.706e+002-8.635e+001弯矩6.191e+0035.159e+0031.053e+0048.027e+0031.134e+0043.979e+003第一跨3/4点内力性质最大轴力最小轴力最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩轴力1.097e+0039.141e+0029.141e+0021.097e+0031.097e+0039.141e+002剪力-4.807e+002-4.006e+002-2.369e+002-1.158e+003-4.816e+002-4.897e+002弯矩4.296e+0033.580e+0036.900e+0035.531e+0038.179e+0031.728e+003第一跨4/4点内力性质最大轴力最小轴力最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩轴力1.097e+0039.141e+0029.141e+0021.097e+0039.141e+0021.097e+003剪力65 -1.623e+003-1.352e+003-1.272e+003-2.542e+003-1.277e+003-2.327e+003弯矩-7.215e+002-6.012e+0021.686e+003-2.881e+0031.723e+003-4.247e+003第二跨0点内力性质最大轴力最小轴力最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩轴力2.032e+0031.694e+0032.032e+0031.694e+0031.694e+0032.032e+003剪力9.105e+0027.588e+0021.831e+0036.155e+0026.210e+0021.317e+003弯矩-1.129e+003-9.409e+002-3.368e+0031.350e+0031.366e+003-4.728e+003第二跨1/4点内力性质最大轴力最小轴力最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩轴力2.032e+0031.694e+0032.032e+0031.694e+0032.032e+0031.694e+003剪力4.819e+0024.016e+0021.141e+0031.979e+0024.724e+0024.983e+002弯矩3.574e+0032.978e+0034.594e+0036.125e+0037.201e+0031.068e+003第二跨1/2点内力性质最大轴力最小轴力最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩轴力2.032e+0031.694e+0032.032e+0031.694e+0032.032e+0031.694e+003剪力3.668e+0013.057e+0014.582e+002-3.680e+0023.301e+0021.017e+002弯矩5.467e+0034.556e+0038.010e+0038.197e+0031.030e+0043.166e+003第二跨3/4点内力性质最大轴力最小轴力最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩轴力2.032e+0031.694e+0031.694e+0032.032e+0032.032e+0031.694e+003剪力-4.512e+002-3.760e+002-1.678e+002-1.113e+003-4.469e+002-4.585e+002弯矩3.809e+0033.174e+0035.331e+0035.975e+0037.523e+0031.374e+003第二跨4/4点内力性质最大轴力最小轴力最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩轴力2.032e+0031.694e+0031.694e+0032.032e+0031.694e+0032.032e+003剪力-1.019e+003-8.493e+002-6.940e+002-1.943e+003-7.137e+002-1.404e+003弯矩-9.478e+002-7.899e+0025.798e+002-2.157e+0031.556e+003-4.365e+003第三跨0点内力性质最大轴力最小轴力最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩轴力1.966e+0031.638e+0031.966e+0031.638e+0031.638e+0031.966e+003剪力9.074e+0027.561e+0021.830e+0036.071e+0026.595e+0021.306e+003弯矩-1.018e+003-8.484e+002-2.315e+0034.957e+0021.507e+003-4.429e+003第三跨1/4点内力性质最大轴力最小轴力最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩轴力1.966e+0031.638e+0031.966e+0031.638e+0031.966e+0031.638e+003剪力4.787e+0023.989e+0021.143e+0031.979e+0024.764e+0024.829e+00265 弯矩3.666e+0033.055e+0035.643e+0035.184e+0037.214e+0031.307e+003第三跨1/2点内力性质最大轴力最小轴力最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩轴力1.966e+0031.638e+0031.966e+0031.638e+0031.966e+0031.638e+003剪力3.352e+0012.793e+0014.604e+002-3.682e+0023.354e+0028.500e+001弯矩5.536e+0034.614e+0039.077e+0037.238e+0031.033e+0043.301e+003第三跨3/4点内力性质最大轴力最小轴力最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩轴力1.966e+0031.638e+0031.638e+0031.966e+0031.966e+0031.638e+003剪力-4.544e+002-3.787e+002-1.674e+002-1.113e+003-4.356e+002-4.709e+002弯矩3.853e+0033.211e+0036.392e+0035.015e+0037.568e+0031.368e+003第三跨4/4点内力性质最大轴力最小轴力最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩轴力1.966e+0031.638e+0031.638e+0031.966e+0031.638e+0031.966e+003剪力-1.055e+003-8.790e+002-7.335e+002-1.979e+003-7.836e+002-1.456e+003弯矩-9.299e+002-7.749e+0021.525e+003-3.156e+0031.577e+003-4.466e+003第四跨0点内力性质最大轴力最小轴力最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩轴力1.955e+0031.629e+0031.955e+0031.629e+0031.629e+0031.955e+003剪力9.132e+0027.610e+0021.832e+0036.115e+0026.149e+0021.605e+003弯矩-1.019e+003-8.489e+002-3.268e+0031.481e+0031.491e+003-4.482e+003第四跨1/4点内力性质最大轴力最小轴力最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩轴力1.955e+0031.629e+0031.955e+0031.629e+0031.955e+0031.629e+003剪力4.846e+0024.039e+0021.147e+0032.015e+0024.748e+0024.912e+002弯矩3.709e+0033.090e+0034.648e+0036.145e+0037.182e+0031.368e+003第四跨1/2点内力性质最大轴力最小轴力最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩轴力1.955e+0031.629e+0031.629e+0031.955e+0031.955e+0031.629e+003剪力-8.917e+000-7.431e+0004.028e+002-4.185e+002-2.830e+0025.475e+001弯矩5.633e+0034.694e+0038.214e+0038.154e+0031.029e+0043.460e+003第四跨3/4点内力性质最大轴力最小轴力最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩轴力1.955e+0031.629e+0031.629e+0031.955e+0031.955e+0031.629e+003剪力-4.485e+002-3.738e+002-1.662e+002-1.109e+003-4.352e+002-4.613e+002弯矩3.985e+0033.321e+0035.450e+0036.055e+0037.497e+0031.618e+00365 第四跨4/4点内力性质最大轴力最小轴力最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩轴力1.955e+0031.629e+0031.629e+0031.955e+0031.629e+0031.955e+003剪力-1.037e+003-8.640e+002-7.254e+002-1.963e+003-7.781e+002-1.433e+003弯矩-7.571e+002-6.310e+0026.215e+002-2.088e+0031.553e+003-4.134e+003第五跨0点内力性质最大轴力最小轴力最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩轴力1.956e+0031.630e+0031.956e+0031.630e+0031.630e+0031.956e+003剪力8.948e+0027.456e+0021.813e+0035.978e+0026.152e+0021.277e+003弯矩-8.417e+002-7.014e+002-2.137e+0035.965e+0021.474e+003-4.196e+003第五跨1/4点内力性质最大轴力最小轴力最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩轴力1.956e+0031.630e+0031.956e+0031.630e+0031.956e+0031.630e+003剪力4.662e+0023.885e+0021.126e+0031.939e+0024.738e+0024.714e+002弯矩3.758e+0033.132e+0035.684e+0035.218e+0037.241e+0031.362e+003第五跨1/2点内力性质最大轴力最小轴力最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩轴力1.956e+0031.630e+0031.956e+0031.630e+0031.956e+0031.630e+003剪力2.094e+0011.745e+0014.440e+002-3.721e+0023.188e+0028.083e+001弯矩5.536e+0034.613e+0038.978e+0037.244e+0031.023e+0043.332e+003第五跨3/4点内力性质最大轴力最小轴力最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩轴力1.956e+0031.630e+0031.630e+0031.956e+0031.956e+0031.630e+003剪力-4.670e+002-3.891e+002-1.828e+002-1.120e+003-4.494e+002-4.799e+002弯矩3.752e+0033.127e+0036.185e+0034.958e+0037.322e+0031.330e+003第五跨4/4点内力性质最大轴力最小轴力最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩轴力1.956e+0031.630e+0031.630e+0031.956e+0031.630e+0031.956e+003剪力-3.766e+002-3.138e+002-1.736e+002-1.296e+003-1.797e+002-7.776e+002弯矩-1.123e+003-9.359e+0021.230e+003-3.282e+0031.244e+003-4.602e+003第六跨0点内力性质最大轴力最小轴力最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩轴力4.654e-0083.878e-008-1.584e-0073.353e-0083.353e-008-1.584e-007剪力9.062e+0027.552e+0021.812e+0036.661e+0026.808e+0021.597e+003弯矩1.297e+0031.540e+00365 -7.880e+002-6.567e+002-2.920e+003-4.194e+003第六跨1/4点内力性质最大轴力最小轴力最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩轴力4.850e-0084.042e-008-1.565e-0073.493e-0084.301e-008-1.646e-007剪力4.776e+0023.980e+0021.143e+0032.407e+0024.834e+0024.894e+002弯矩3.970e+0033.308e+0035.050e+0036.472e+0037.631e+0031.446e+003第六跨1/2点内力性质最大轴力最小轴力最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩轴力4.841e-0084.034e-008-1.566e-0073.494e-0084.301e-008-1.646e-007剪力3.238e+0012.699e+0014.723e+002-3.011e+0023.300e+0021.194e+002弯矩5.831e+0034.860e+0038.495e+0039.084e+0031.077e+0043.625e+003第六跨3/4点内力性质最大轴力最小轴力最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩轴力4.902e-0084.085e-008-1.641e-0074.343e-0084.343e-008-1.641e-007剪力-4.202e+002-3.501e+002-1.298e+002-9.866e+002-9.694e+002-3.329e+002弯矩4.393e+0033.661e+0035.821e+0037.897e+0038.204e+0033.030e+003第六跨4/4点内力性质最大轴力最小轴力最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩轴力-1.828e-010-2.194e-010-2.194e-010-1.828e-010-1.828e-010-2.194e-010剪力7.947e+0019.537e+0017.097e+0027.947e+0017.947e+0017.109e+002弯矩-3.974e+001-4.768e+001-5.296e+002-3.974e+001-3.974e+001-5.550e+002恒载内力计算结果3.3活载内力计算荷载设计等级为公路一级，=10.53.3.1冲击系数计算：应用规范给定的公式进行计算。由于梁体取C50混凝土，混凝土的弹性模量取=。65 0.394对于边跨：，故注：当计算连续梁的冲击力引起的正弯矩效应和剪力效应时，采用；3.3.2横向分布计算采用桥梁博士软件，结果见表3.3.3汽车荷载内力计算图3.3中梁边跨支点截面弯矩影响线（纵坐标单位：KN·m；横坐标单位：m）图3.4中梁边跨支点截面剪力影响线（纵坐标单位：KN；横坐标单位：m）65 图3.3中梁边跨L/4截面弯矩影响线（纵坐标单位：KN·m;横坐标单位：m）图3.4中梁边跨L/4截面剪力影响线（纵坐标单位：KN;横坐标单位：m）图3.7中梁边跨l/2截面弯矩影响线（纵坐标单位：KN·m；横坐标单位：m）65 图3.8中梁边跨l2截面剪力影响线（纵坐标单位：KN；横坐标单位：m）图3.9中梁中跨支点截面弯矩影响线（纵坐标单位：KN·m；横坐标单位：m）图3.10中梁中跨L/4截面剪力影响线（纵坐标单位：KN·m;横坐标单位：m）65 图3.11中梁中跨L/2截面弯矩影响线（纵坐标单位：KN·m;横坐标单位：m）图3.12中梁中跨L/2截面剪力影响线（纵坐标单位：KN;横坐标单位：m）图3.13边梁边跨支点截面弯矩影响线（纵坐标单位：KN·m;横坐标单位：m）65 图3.16边梁边跨支点截面弯矩影响线（纵坐标单位：KN；横坐标单位：m）图3.17边梁边跨l/4截面弯矩影响线（纵坐标单位：KN·m；横坐标单位：m）图3.19边梁边跨l/2截面弯矩影响线（纵坐标单位：KN·m；横坐标单位：m）65 图3.20边梁边跨l/2截面弯矩影响线（纵坐标单位：KN；横坐标单位：m）图3.21边梁中跨支点截面弯矩影响线（纵坐标单位：KN·m；横坐标单位：m）图3.20边梁中跨支点截面剪力影响线（纵坐标单位：KN;横坐标单位：m）65 图3.23边梁中跨l/4截面弯矩影响线（纵坐标单位：KN·m；横坐标单位：m）图3.24边梁中跨l/4截面弯矩影响线（纵坐标单位：KN；横坐标单位：m）图3.25边梁中跨l/2截面弯矩影响线（纵坐标单位：KN·m；横坐标单位：m）65 截面位置支点L/4L/2边梁中梁边梁中梁边梁中梁汽车荷载MaxM0.000e+0000.000e+0002.002e+0031.369e+0032.548e+0032.089e+003MinM0.000e+0000.000e+000-2.694e+002-1.010e+003-5.820e+002-7.348e+002MaxQ4.806e+0025.273e+0023.051e+0023.723e+0022.070e+0032.317e+002MinQ-4.451e+001-5.854e+001-1.161e+002-9.439e+001-2.484e+002-2.099e+002图3.26边梁中跨l/2截面弯矩影响线（纵坐标单位：KN；横坐标单位：m）表1活载内力计算结果（边跨）单位（KN·m;KN）截面位置支点L/4L/2边梁中梁边梁中梁边梁中梁汽车荷载MaxM2.114e+0022.235e+0021.445e+0039.550e+0021.828e+0031.523e+003MinM-3.640e+001-1.387e+003-5.867e+002-7.563e+002-4.020e+002-5.438e+002MaxQ3.602e+0023.943e+0022.197e+0022.681e+0021.196e+0021.666e+002MinQ-3.083e+001-4.162e+001-8.443e+001-6.835e+001-1.800e+002-1.532e+002表2活载内力计算结果（中跨）单位（KN·m;KN）2.5其它因素引起的内力计算65 （1）温度引起的内力计算温度次内力包括：1）年平均温差引起的次内力；2）呈线性变化的温度梯度引起的次内力。本设计为连续梁，桥纵向只设置一个纵向约束支座，纵向伸缩变形不产生次内力，因此年平均温差不引起次内力，只计算温度梯度引起的次内力。温度梯度的取值，根据《桥规JTGD60》取值。桥面铺装10cm的沥青混凝土，所以10℃，5℃截面位置支点L/4L/2边梁中梁边梁中梁边梁中梁升温温差MaxM5.294e-0236.438e-0103.420e-0109.437e-0101.055e-0103.547e-010MinM-5.294e-023-6.438e-010-3.420e-010-1.705e-013-1.055e-010-2.274e-013MaxQ1.498e-0091.356e-0112.910e-0113.731e-0113.638e-0116.548e-011MinQ-1.498e-009-1.356e-011-2.230e-011-1.288e-013-4.638e-011-1.887e-012降温温差MaxM3.792e-0102.626e-0026.051e-0031.843e-0021.274e-0021.015e-002MinM-3.792e-010-2.626e-002-6.051e-003-1.843e-002-1.274e-002-1.015e-002MaxQ8.964e-0045.134e-0038.964e-0041.134e-0038.964e-0047.134e-003MinQ-1.964e-004-3.134e-003-8.964e-004-7..134e-003-8.964e-004-1.134e-003本次设计温度次内力的计算采用有限元的方法，应用桥梁博士软件计算，其温度结果见表表3升、降温次内力计算结果单位（KN·m;KN）(2)徐变引起的内力65 静定结构混凝土的徐变不会产生徐变次内力。但是超静定结构，混凝土徐变受到多余约束的制约，从而引起徐变次内力，徐变次内力的存在使结构的内力重分布，重分布的内力可以按照规范方法进行计算。实际上徐变次内力是由于体系转换（即从静定结构到超静定结构）而产生的，因此在施工时因避免反复体系转换的次数。本设计为满堂支架施工，故不考虑徐变次内力。截面位置支点L/4L/2边梁中梁边梁中梁边梁中梁收缩荷载MaxM-2.763e-0126.413e-013-1.606e-0101.865e-0108.548e-0114.203e-010MinM-6.419e-014-2.719e-011-3.624e-010-6.488e-010-6.912e-011-4.026e-010MaxQ-2.225e-010-1.621e-0112.910e-0112.421e-0108.142e-012-3.501e-011MinQ-1.058e-011-1.337e-010-2.197e-011-2.421e-010--4.271e-011-9.365e-011徐变荷载MaxM8.208e-0116.942e-0101.244e-0082.470e-0082.866e-0082.330e-008MinM-7.844e-011-3.371e-011-7.230e-0111.755e-008-2.097e-009-3.087e-008MaxQ3.655e-0093.523e-0092.129e-0095.299e-0091.427e-0092.576e-009MinQ-4.070e-010-3.523e-009-3.655e-009-3.705e-009-1.912e-009-9.229e-0102.6内力组合2.6.1承载力极限状态的基本组合：——承载能力极限状态下作用基本组合的效应组合设计值；——结构重要系数，按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，结构重要性系数，取1.0；——第i个永久作用效应的分项系数；——第i个永久作用效应的标准值；——汽车荷载效应的分项系数，取1.4；——汽车荷载效应的标准值；——在作用效应组合中除汽车荷载效应、风荷载、的其他第j个可变作用效应的分项系数取1.4，但风荷载取1.1；——作用效应中除汽车荷载效应外的其他第j个可变作用效应的标准值。65 1.2一期恒载+1.2二期恒载+0.5支座沉降+1.4汽车荷载（计入冲击力）1.2一期恒载+1.2二期恒载+1.4汽车荷载（计入冲击力）+0.8（1.4温度）1.2一期恒载+1.2二期恒载+0.5支座沉降+1.4汽车荷载（计入冲击力）+0.8（1.4温度）取以上内力组合的最大值作为承载能力极限状态组合：承载内力极限状态组合表跨数位置据本跨支点的距离(m)弯矩()剪力()正弯矩负弯矩正剪力负剪力第一跨0013.814-7.4021699.815960.68911/42.71968.026413.1791120.969521.34511/25.42792.43911212.93547.285672.890133/48.12422.10114422.7-31.5609-366.454110.8865.501516040.37-610.407-805.798第二跨013.5-1877.2816065.93-1189.25-1245.141/416.2-5806.3110662.49-1768.1-1684.491/218.9-10921.63666.941-2346.95-2123.833/421.6-17223.1-4920.72-2925.79-2563.17124.3-24710.8-15100.5-3504.64-3002.52第三跨027-33384.7-26872.44633.5415401.7731/40-33384.7-26872.44633.5415401.7731/22.15-22164.8-19554.44276.1954947.2163/44.3-11989.8-129553926.9174477.09516.45-2805.77-7107.883577.0694007.543第四跨08.65387.219-2012.893227.2213537.9911/410.7512589.212329.922877.3733068.4391/212.918800.965919.782527.5252598.8873/415.0524022.898756.2822177.6772129.335117.228253.810840.621827.8291659.783第五跨019.3531495.6712170.831477.9811190.2311/421.533749.0212746.371128.133720.67921/223.6531475.7912581.33-966.479-1741.693/425.828235.6111651.65-1427.41-2091.53127.9524003.529970.688-1888.35-2441.38第六跨030.118782.467535.512-2349.28-2791.231/432.2512572.874345.684-2810.21-3141.081/234.45372.267403.6972-3271.15-3490.933/436.55-2818.32-4291.49-3732.08-3840.77138.7-11998.9-9739.84-4193.01-4190.622.6.2作用短期效应组合：65 ——作用短期荷载效应组合设计值；——第i个永久作用效应的标准值；——第j个可变作用的频遇值系数，汽车荷载（不计冲击力）取0.7，风荷载取0.75，温度梯度作用取0.8，其他取1.0；——第j个可变作用的频遇值。一期恒载+二期恒载+支座沉降+0.7汽车荷载（不计冲击力）+0.8温度荷载短期效应组合表跨数位置据本跨支点的距离(m)弯矩()剪力()正弯矩负弯矩正剪力负剪力第一跨0011.141143.5011290.914977.87411/42.72115.9542090.292864.6632611.75411/25.43273.8412852.936443.6628237.56413/48.13442.6083449.24817.4125-128.556110.82622.8343883.218-408.838-494.676第二跨013.5814.56054154.823-835.089-860.7961/416.2-1982.252729.334-1261.34-1226.921/218.9-5767.591141.483-1687.59-1593.043/421.6-10541.4-608.72-2113.84-1959.16124.3-16303.8-2521.27-2540.09-2325.28第三跨027-23054.7830.3663410.7073667.8581/40-23054.7830.3663410.7073667.8581/22.15-15321.5590.5463113.8113339.1483/44.3-8373.24391.4092823.4112998.58616.45-2154.79192.2822531.8712659.165第四跨08.63333.92-6.8552240.3312319.7431/410.758092.871-205.9921948.7911980.3221/212.912123.63-406.6951657.2511640.93/415.0515426.97-609.7321365.7111301.478117.218000.54-812.7661074.171962.0569第五跨019.3519848.28-1019.72782.6315622.63531/421.520971.23-1231.64491.0915283.21371/223.6519833.91-1435.28-552.502-853.3333/425.817985.17-1648.99-891.924-1144.87127.9515404.87-1860.89-1231.35-1436.41第六跨030.112098.87-2076.86-1570.77-1727.951/432.258068.077-2297.79-1910.19-2019.491/234.43307.528-2518.72-2249.61-2311.033/436.55-2180.74-2741.69-2589.03-2602.57138.7-8396.78-2966.64-2928.45-2894.1165 2.6.3作用长期效应组合：——作用长期荷载效应组合设计值；——第i个永久作用效应的标准值；——第j个可变作用的准永久系数，汽车荷载（不计冲击系数）取0.4，风荷载取0.75，温度梯度作用取0.8，其余作用取1.0.；——第j个可变作用的频域值。一期恒载+二期恒载+支座沉降+0.4汽车荷载（不计冲击力）+0.8温度荷载长期效应组合表跨数位置据本跨支点的距离(m)弯矩()剪力()正弯矩负弯矩正剪力负剪力第一跨0011.141143.5011232.8031048.2061/42.72333.9681526.497832.3224682.08581/25.43709.871794.927437.0922307.89583/48.14096.651966.60336.61205-58.2242110.83494.8922045.517-363.868-424.344第二跨013.51904.6322031.645-764.349-790.4641/416.2-674.1711048.011-1164.83-1156.581/218.9-4241.49-28.4054-1565.31-1522.73/421.6-8797.33-1197.59-1965.79-1888.82124.3-14341.7-2459.55-2366.27-2254.94第三跨027-20874.61612.2563202.9373338.4541/40-20874.61612.2563202.9373338.4541/22.15-13884.91338.112906.0413030.2653/44.3-7636.091104.6442615.6412710.22416.45-2072.96871.1882324.1012391.324第四跨08.62804.551637.7222032.5612072.4231/410.756996.423404.2561741.0211753.5221/212.910504.22169.2241449.4811434.6213/415.0513328.72-68.1421157.9411115.72117.215467.57-305.502866.4011796.8191第五跨019.3516924.71-546.788574.8611477.91821/421.517701.18-793.034283.3211159.01731/223.6516910.34-1031-437.964-615.3843/425.815452.2-1279.04-756.865-906.92465 127.9513306.62-1525.27-1075.77-1198.46第六跨030.110479.46-1775.57-1394.67-14901/432.256971.629-2030.83-1713.57-1781.541/234.42778.159-2286.08-2032.47-2073.083/436.55-2098.91-2543.38-2351.37-2364.62138.7-7659.63-2802.66-2670.27-2656.163预应力配筋计算：（1）预应力钢筋配筋原理：预应力混凝土梁钢筋的数量的一般估计方法是：首先根据构件正截面抗裂性确定预应力钢筋数量（A类部分预应力混凝土）然后再根据构件承载能力极限状态要求确定非预应力刚进的数量，预应力钢筋计估算时，构件的截面特性可以取全截面特性。①按构件的正截面抗裂性能估算预应力钢筋的数量:全预应力混凝土梁按作用的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的要求，由此得到：以上稍作变化，即可得到全预应力混凝土梁满足作用短期效应组合抗裂性验算所需要的有效预加力，即:使用阶段预应力钢筋永存应力的合力:按作用短期效应组合计算的弯矩A:构件混凝土全截面面积W：构件全截面对抗裂验算边缘的弹性抵抗矩：预应力钢筋合力作用点到截面重心轴的距离Ms为正常使用极限状态作用的短期效应组合对于A类部分预应力混凝土构件，根据可得到类似的计算试，即求得以后，再确定适当的控制应力并扣除相应的预应力损失（对于配高强钢丝和钢绞线的后张法构件约为0.265 ）就可以估算出所需要的预应力钢筋的面积确定以后，可以根据一束预应力钢筋的面积算出所需的预应力钢筋束数（）为试中是一束预应力钢筋的截面面积⑵构件承载能力极限状态要求估算非预应力钢筋的数量在确定预应力钢筋数量后，非预应力根据构件正截面承载能力极限状态来确定。对仅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型截面梁为例）对两类T型截面，其正截面承载能力计算式分别为：第一类T型截面：⑴⑵第二类T型截面：⑶⑷估算时，先假定为第一类T型截面，按不等式⑵计算出受压区高度x，如计算所得x满足，则按等式⑴可得到受拉区非预应力钢筋的截面面积为若计算出的受压区高度＞，则为第二类T型截面，需要按第二类T型截面的截面不等式⑷重新计算受压区高度x,若所得的＞，且的限制条件，则由等式⑶可得受拉区非预应力钢筋的截面面积为：若按式⑷计算的受压区高度为＞,其满足,则需要修改截面尺寸，增大梁高。3.4主梁配筋设计65 3.4.1主梁预应力钢筋数量及普通钢筋数量的确定1、主梁预应力钢筋数量的确定首先，根据跨中截面正截面抗裂要求，确定预应力钢筋数量[8]。为满足抗裂要求，所需的有效预加力为,(3.13)式中：为短期效应弯矩组合设计值，由表4.3.1查得，=8515.74；为估算钢筋数量时近似采用毛截面几何性质，查得，=0.8836×106,=1306.18.4,893.82,=0.54911883×1012,=0.4204×109为预应力钢筋重心至毛截面重心的距离，，假设=150，＝1306.18－150＝1156.18拟采用15.2钢绞线，单根钢绞线的公称截面面积＝139，抗拉强度标准值＝1860，张拉控制应力取，预应力损失按张拉控制应力的20％估算，所需预应力钢绞线的根数为：采用5束715.2预应力钢筋束采用OVM锚具，65 70金属波纹管成孔，预留孔道直径752、普通钢筋数量的确定及布置设预应力钢束和普通钢筋的合力点到截面底边的距离为：=2200－120=2080由公式：12323.70×106=22.4×2200.(2080－)解得：=113.29=200采用9根直径为20的钢筋，提供钢筋截面面积=2827，在梁底布置成一排，其间距为64.5，钢筋重心到截面底边距离=400，普通钢筋的布置见图3.26。3.4.2主梁预应力钢筋的布置1、跨中截面及锚固端截面的钢束布置a、跨中截面钢束的布置，如图3.26所示，图3.26跨中截面钢筋布置图（尺寸单位：mm）则钢束群重心至梁底距离为：65 b、对于锚固端截面，钢束布置考虑下述两个方面：一是预应力钢束合力重心尽可能靠近截面形心，使截面均匀受压；二是考虑锚头布置的可能性，以满足张拉操作方便的要求，按照上述锚头布置的“均匀”、“方便”原则，锚固端截面的钢束布置如图3.27。图3.27锚固端截面钢束布置图（尺寸单位：mm）表3.12锚固端截面几何性质计算表分块名称翼板4800.0104800016000075.452732497227484972.三角承托174.022382834863.45700507.35700855腹板10800120129600036000000-34.451281746748817467Σ15774—1347828∑I=77003294钢束群重心至梁底端距离为：65 说明钢束群重心处于截面核心范围内2、预应力筋束的曲线要素及有关计算参数列于表3.13和表3.14表3.13预应力筋束曲线要素表钢束编号起弯点距跨中（）曲线平长度（）曲线方程1250012360=120+10.67×10-622、375007360=200+14.77×10-624、590005860=120+11.06×10-62注：表中所示曲线方程以截面底边线为坐标，以过起弯点垂线为坐标表3.14各计算截面预应力筋束的位置和倾角表计算截面截面距离跨中（）支点截面14560距支点13460截面7280变化点截面9960跨中截面0钢束到梁底距离（）1号束1671.81401.697363.79713.801202、3号束936.19724.564200.0289.382004、5号束461.78333.92120130.19120合力点893.55703.73200.56310.59152续上表计算截面截面距离跨中（）支点截面14560距支点13460截面7280变化点截面9960跨中截面0钢束与水平线夹角（度）1号束11.798910.95535.16434.054502、3号束8.57567.64411.28270.077804、5号束4.76854.153700065 合力点7.69746.91021.54770.84200累计角度（度）1号束0.22911.07276.86377.973512.02802、3号束0.25331.18487.54178.75118.82894、5号束0.16750.78234.93604.93604.93603.4.3各阶段截面几何性质计算1、净截面几何特性计算在预加应力阶级，只需要计算小毛截面的几何特性，计算公式如下：截面积：(3.15)截面惯矩：(3.16)2、换算截面几何特性计算在使用荷载阶级需要计算大毛截面的几何特性，计算公式如下：换算截面面积：(3.17)换算截面惯矩：(3.18)式中：——分别为混凝土毛截面面积和惯矩——分别为一根管道截面面积、钢束截面面积和一根普通钢筋截面表3.15跨中截面面积和惯矩计算表截面分块名称分块面积分块面积重心至上缘距离分块面积对上缘静距全截面重心至上缘距离分块面积自身惯矩净截面毛截面915185.177825.484.2356999125-0.826153.135632340965 阶段Ⅰ扣管道面积-220.8204.8-45219略-120.57-3209797普通钢筋换算面积145.621631447.4略-131.7725279279075.8—76448256999125—-675716阶段Ⅱ换算截面毛截面见表4-1-1915185.177825589.75569991254.720214562380033钢束换算面积214.8204.843982.9略-115.232851573普通钢筋换算面积145.621631447.4略-126.4323271899511.4—85368556999125—5380908阶段Ⅲ换算截面毛截面见表4-1-11035176.3579025580.82630139044.4720682269182269钢束换算面积214.8204.843982.9略-123.983301084普通钢筋换算面积145.621631447.4略-135.18266045810711.4—86568563013904—6168365表3.16变化点截面面积和惯矩计算表截面分块名称分块面积分块面积重心至上缘距离分块面积对上缘静距全截面重心至上缘距离分块面积自身惯矩净截面毛截面915185.177825.484.2356999125-0.734876.575651214365 阶段Ⅰ扣管道面积-220.8201.2-44425略-116.88-3016334普通钢筋换算面积145.621631447.4略-131.6825244769075.8—76527856999125—-486982阶段Ⅱ换算截面毛截面见表4-1-1915185.177825589.67569991254.6219532362189345钢束换算面积214.8201.243209略-111.532671387普通钢筋换算面积145.621631447.4略-126.4323235109511.4—85291256999125—5190219阶段Ⅲ换算截面毛截面见表4-1-11035176.3579025580.75630139044.420039568993295钢束换算面积214.8201.243209略-120.453115782普通钢筋换算面积145.621631447.4略-135.25266321410711.4—86491263013904—5979391表3.17截面面积和惯矩计算表截面分块名称分块面积分块面积重心至上缘距离分块面积对上缘静距全截面重心至上缘距离分块面积自身惯矩净截面毛截面1020687.6589458587.0960107560-0.563200.65979936465 阶段Ⅰ扣管道面积-220.8198.3-43784略-111.21-2730780普通钢筋换算面积145.5921631447略-128.91241938310130.8—88224860107560—-308195阶段Ⅱ换算截面毛截面见表4-1-11020687.6589458591.67601075604.0216493364964828钢束换算面积214.76198.342586略-106.632441811普通钢筋换算面积145.5921631447.4略-124.33225052210566.4—96862060107560—4857267阶段Ⅲ换算截面毛截面见表4-1-11140679.4890658583.34667302523.8616994472300614钢束换算面积214.76198.342586略-114.962838225普通钢筋换算面积145.5921631447.4略-132.66256219111766.4—98062066730252—5570361表3.18距支点截面面积和惯矩计算表截面分块名称分块面积分块面积重心至上缘距离分块面积对上缘静距全截面重心至上缘距离分块面积自身惯矩净截面毛截面1457491.65133582892.12696848470.473219.47133943665 阶段Ⅰ扣管道面积-220.8143.5-31684略-51.38-582890普通钢筋换算面积145.5921631447.4略-123.88223426114498.7—133559069684847—1654589阶段Ⅱ换算截面毛截面见表4-1-11457491.65133582893.62696848471.975656070668954钢束换算面积214.76143.530818略-49.88534325普通钢筋换算面积145.5921631447.4略-51.9739322114934.4—139809369684847—984107阶段Ⅲ换算截面毛截面见表4-1-11577485.45134782887.40770032941.955986680146817钢束换算面积214.76143.530818略-5.61675894普通钢筋换算面积145.5921631447.4略-128.6240776116134.4—141009377003294—3143522表3.19支点截面面积和惯矩计算表截面分块名称分块面积分块面积重心至上缘距离分块面积对上缘静距全截面重心至上缘距离分块面积自身惯矩净截面毛截面1457491.65133582892.34696848470.696938.687161975265 阶段Ⅰ扣管道面积-220.8129.1-28505略-36.76-298366普通钢筋换算面积145.5921631447.4略-123.66222633214498.7—133877069684847—1934904阶段Ⅱ换算截面毛截面见表4-1-11457491.65133582893.4696848471.754463272191518钢束换算面积214.76129.127725略-35.7273709普通钢筋换算面积145.5921631447.4略-122.6218832814934.4—13950169684847—2506670阶段Ⅲ换算截面毛截面见表4-1-11577485.45134782887.21770032941.764886179843891钢束换算面积214.76129.127725略-41.89376854普通钢筋换算面积145.5921631447.4略-128.7241488116134.4140700077003294—2840597表3.20部分预应力构件各阶级截面几何性质汇总表阶段截面（）阶段Ⅰ：钢灌浆锚固前支点1.44988923.41276.6498.90.716200.775610.561021.43556支点1.44988921.21278.8623.50.713390.774410.557861.144171.01308870.91329.11138.50.597990.686630.449920.52524变截面0.90758843.21356.81191.00.565120.670210.416510.47449跨中0.90758843.21357.71222.60.563230.668680.414840.4606865 阶段Ⅱ：现浇600连接段支点1.49344934.01266.0488.30.721920.772930.570241.47844支点1.49334936.21263.8608.50.706690.754850.559181.161361.05664916.71283.31092.70.649650.708680.506230.59454变截面0.95114896.71303.31137.50.621890.693530.477170.54672跨中0.95114897.51302.51167.40.623800.695040.478930.53453阶段Ⅲ：二期荷载活载支点1.61344872.11327.9550.20.798440.915540.601281.45118支点1.61344874.01326.0670.70.801470.917070.604431.194981.17664833.41366.61176.00.723000.867530.529050.61480变截面1.07114807.51392.51226.70.689930.854400.495460.56243跨中1.07114808.21391.81256.70.691820.856000.497070.55051预应力束和普通钢筋的合力点到截面底边距离(3.19)表3.21预应力束和普通钢筋的合力点到截面底边距离截面支点距支点变截面跨中（）777.7655.3190.6165.8135.13.4.4主梁承载能力极限状态计算1、跨中截面正截面承载力计算依《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》[2]预应力束和普通钢筋的合力点到截面底边距离=135.1上翼缘板平均厚度：上翼缘板有效宽度取下列数值中较小者：⑴⑵⑶（因承托坡度）故不计承托影响）综合上述计算结果，取65 首先按公式,判断截面类型：(3.20)代入数据计算得：=1260×4170+330×2827=6187110<=22.4×2200×212.5=11424000属于第一类形，应按宽度为的矩形截面计算其承载力由的条件，计算混凝土受压区高度将代入下式计算截面承载力计算表明，跨中截面的抗弯承载力满足要求2．斜截面抗剪承载力计算依《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》选取距支点处进行斜截面抗剪承载力复核。预应力筋束的位置及弯起角度按表3.14采用，箍筋采用钢筋，直径8，四肢箍，间距200[2]；距支点相当于一倍梁高范围内，箍筋间距100。（1）、距支点处截面斜截面抗剪承载力计算首先进行截面抗剪强度上下限复核：(3.21)为验算截面处剪力组合设计值，由得=1456.69预应力提高系数，验算截面处的腹板宽度为540，=0.5×10-3×1.25×1.83×540×1544.7=95465 计算表明，截面尺寸满足要求，但需要配置抗剪钢筋斜截面抗剪承载力按下式计算：为混凝土和箍筋共同的抗剪承载力：该截面的抗剪承载力为：=2219.19+473.62=2692.81>=1456.69说明截面抗剪承载力是足够的并有较大的富余（2）、变截面处截面抗剪承载力计算首先进行截面抗剪强度上下限复核：(3.22)其中：=783.06，腹板宽度为200，=0.5×10-3×1.25×1.83×200×2034.2=465.365 计算表明，截面尺寸满足要求，但需要配置抗剪钢筋斜截面抗剪承载力按下式计算：该截面的抗剪承载力为：说明截面抗剪承载力满足要求3.4.5主梁预应力损失计算1．(3.23)式中：——张拉控制应力，=0.75=0.75×1860=1395——摩擦系数，取=0.25——局部偏差影响系数，取=0.0015各截面的摩阻损失计算[8]见表3.22表3.22摩阻损失计算表65 钢束号截面12345总计（）支点0.30.30.30.30.3(弧度)0.00420.004420.004420.002920.00292()2.022.172.171.651.659.66距支点截面1.401.401.41.401.40(弧度)0.01870.0270.2070.01360.0136()9.4210.1110.117.657.6544.948.818.818.818.818.81(弧度)0.120.1320.1320.08610.086()59.0063.0063.0047.6347.63280.26变截面10.2110.2110.2110.2110.21(弧度)0.1390.1530.1530.08610.0861()68.1272.7672.7650.4650.46314.56跨中17.8017.8017.8017.8117.80(弧度)0.210.1540.1540.08610.0861()106.2288.0588.0565.6865.68413.682、锚具变形损失(忽略反摩阻)(3.24)式中：——锚具变形值，OVM夹片锚有顶压时取4——预应力钢筋张拉端至锚固端距离——预应力钢筋的弹性模量，=1.95×1053、分批张拉损失(3.25)65 式中：——在计算截面先张拉的钢筋重心处，由后张拉的各批钢筋产生的混凝土法向应力[8]——预应力钢筋混凝土弹性模量之比=式中：——一束钢筋预加应力——钢筋预加应力至净截面重心轴的距离、——混凝土梁的净截面面积与净截面惯矩本设计预应力筋束的张拉顺序为：5、4、3、2、1。有效张拉应力为张拉控制力减去摩擦损失和锚具变形损失后的张拉力。预应力分批张拉损失的计算见表3.23表3.23分批张拉损失计算表截面张拉束号有效张拉力()张拉钢束偏心距()各钢束应力损失（）23452345支点41125.51802.110.1031125.07322.6322.65.315.3121125.07322.6322.6322.65.315.315.3111125.20-410.1-410.1-410.1-410.15.885.885.885.88总计5.8811.1916.5026.60距支点41120.50890.111.4031118.45488.7488.76.476.4721118.45488.7488.7488.76.476.476.4711119.03-186.5-186.5-186.5-186.54.674.674.674.67总计4.67111.1417.6129.01续上表截面张拉有效张拉力张拉钢束偏心距各钢束应力损失65 束号()()（）23452345截面41087.161209.121.0831074.341112.41112.418.5518.5521074.341112.41112.41112.418.5518.5518.5511077.68915.8915.8915.8915.814.5514.5514.5514.55总计14.5533.1051.6572.73变截面41084.801236.823.3431066.201156.81156.820.9020.9021066.201156.81156.81156.820.9020.9020.9011070.071056.41056.41056.41056.418.6018.6018.6018.60总计18.6039.560.483.74跨中41072.111237.723.1531053.451157.71157.720.7220.7221053.451157.71157.71157.720.7220.7220.7211038.301237.71237.71237.71237.722.4222.4222.4222.42总计22.4263.8687.0187.014、钢筋应力松弛损失[8](3.26)式中：——————钢筋应力松弛损失的计算见表3.24表3.24钢筋应力松弛损失的计算表钢束截面（MPa）（MPa）1234512345支点1349.161343.131337.821333.031322.9347.4346.5445.7645.0643.60续上表65 钢束截面（MPa）（MPa）1234512345距支点1341.761336.41329.931325.921314.5246.3445.5544.6144.0342.391292.181273.631255.081251.091203.8239.2536.7134.2233.8031.05变截面1283.061259.821238.921240.321216.9837.9934.8532.1032.2829.29跨中1244.961240.711219.991221.641198.4932.8932.3329.6729.8826.995、=(3.27)，式中：——构件受拉区全部纵向钢筋截面重心处[8]，由预加力（扣除相应阶段的应力损失）和结构自重产生的混凝土法向应力。——预应力筋传力锚固龄期为，计算龄期为时的混凝土收缩应变。——加载龄期为，计算龄期为时的混凝土收缩应变。设混凝土传力锚固龄及加载龄期均为28天，计算时间，桥梁所处环境的年平均相对湿度为75%，以跨中截面计算其理论厚度：查表得：=0.217×103，=1.639混凝土收缩、徐变损失的计算见表3.2565 截面()支点419.2550.20.00441.6135576.205.6405.6476.83561.4670.70.00441.9135544.9772.716.75-0.656.1078.871149.31176.00.00613.3435257.24763.7416.61-7.758.8685.61变截面1204.41226.70.00673.4175203.45313.6119.34-9.459.8989.50跨中1239.81256.70.00673.5455108.96351.6219.76-11.548.2278.41表3.25混凝土收缩、徐变损失计算表6、预应力损失组合将上述各项预应力损失组合情况列于表3.26截面12345平均12345平均支点45.8451.8757.1861.9772.0757.79124.26123.37122.59121.89120.43122.5153.2458.665.0769.0880.4165.28125.21124.42123.48122.90121.26123.45102.82121.37139.92143.1164.18134.28124.86122.32119.83119.41116.66120.62变截面111.94135.18156.08154.68178.02147.18127.49124.35121.60121.78118.79122.80跨中150.04154.29175.01173.36196.51169.84111.30110.74108.08108.29105.40108.76表3.26应力损失组合表3.4.6正常使用极限状态计算1、正截面抗裂性验算⑴、荷载短期效应组合作用下的抗裂性正截面抗裂性验算以跨中截面受拉边正应力控制[8]。在荷载短期效应组合作用下，应满足：式中：为在荷载短期效应组合作用下，截面受拉边的应力65 ++(3.44)，弯矩值计算得：1+=1.18将上述数值代入公式后得：为截面下边缘的有效预压应力=(1395-169.84-108.76)×4170/100-78.41×2827/1000=4433.72，代入得：计算果表明，在短期效应组合作用下，正截面抗裂性满足要求。荷载长期效应组合作用下的抗裂性。荷载长期效应组合作用下，应满足：(3.28)式中：65 ++最后得：计算结果表明，在长期效应组合作用下，正截面抗裂性满足要求。2、斜截面抗裂性验算部分预应力混凝土A类构件的斜截面抗裂性验算，以主拉应力控制，取距支点处截面分别计算上梗肋、形心轴处在短期效应组合作用下的主拉应力[8]，应满足的要求。(3.29)++-上述公式中车辆荷载和人群荷载产生的内力值，按最大剪力布置荷载，即取最大剪力对应的弯矩值，其数值由表3.10查得65 距支点h/2处的主要截面几何性质由表3.18查得=1.44988×106,=0.71339×1012,=921.2,=1278.2=1.49344×106,=0.70669×1012,=936.2,=1263.8=1.61344×106,=0.80147×1012,=874.0,=1326.0各计算点的部分几何性质按表3.27取值，表中，为图4.18中阴影部分的面积，为阴影部分对截面形心轴的面积矩为阴影部分的形心到截面形心轴的距离，计算点到截面形心轴的距离。图3.28横断面计算点（尺寸单位：mm）表3.27计算点几何性质表计算点受力阶段上梗肋处阶段Ⅰ0.409800805.8661.20.3302阶段Ⅱ0.409800820.8676.20.33636阶段Ⅲ0.529800762.16140.40377形心位置阶段Ⅰ0.741360603.847.20.44763阶段Ⅱ0.741360618.862.20.45875阶段Ⅲ0.86136586.900.50553h/2截面处的有效预应力65 =623.5预应力筋弯起角度分别为：将上述数值代入，分别计算上梗肋处、形心轴处的主拉应力(1)、上梗肋处⑵、形心轴处计算结果汇总于表3.28计算结果表明，上梗肋处主拉应力最大，其数值，小于规范规定的限制值表3.28距支点h/2截面处不同计算点主应力汇总表计算点位置正应力剪应力主拉应力65 上梗肋1.340.34-0.08形心轴3.490.43-0.053.4.7持久状况的主应力验算按持久状况设计的预应力混凝土受弯构件尚应计算其使用阶段正截面混凝土的法向应力[8]，受拉钢筋的拉应力及斜截面的主压应力，计算时作用取其标准值，不计分项系数，汽车荷载考虑冲击系数。1．跨中截面混凝土法向正应力验算由表查得：2、跨中截面预应力钢筋拉应力验算(3.30)是按荷载效应标准值计算的预应力钢筋重心处混凝土的法向应力=计算表明，预应力钢筋拉应力满足规范规定值3、斜截面主应力验算取距支点处截面分别计算上梗肋、形心轴处在短期效应组合作用下的主拉应力，应满足的要求65 ，(3.31)⑴、上梗肋处⑵、形心轴处计算结果汇总于表3.29表3.29距支点h/2截面处不同计算点主应力汇总表计算点位置正应力剪应力主拉应力主压应力上梗肋1.340.34-0.081.42形心轴3.520.43-0.053.57最大主应力计算结果表明，使用阶段正截面混凝土法向应力、预应力钢筋拉应力、斜截面主压应力满足规范要求。3.4.8短暂状态应力验算预应力混凝土结构按短暂状态设计时，应计算构件在制造、运输及安装等施工阶段，由预加力(扣除相应的损失)、构件自重及其它施工荷载引起的截面应[8]。对简支梁，以跨中截面上、下缘混凝土正应力控制⑴、上缘混凝土应力(3.32)65 ⑵、下缘混凝土应力(3.33)计算结果表明，在预施应力阶段，梁的上缘不出现拉应力，下缘混凝土的压应力满足规范要求。3.5本章小结：在桥梁方案确定之后，就需要对结构进行分析计算。包括受力分析计算，配筋计算及结构验算，结果验证所选的结构尺寸及材料性能配筋量等是否满足规范要求，如不满足规范要求则必须对设计进行修改。修改可以是调整配筋量，改变材料性能（如混凝土标号，钢材型号等）以及修改结构尺寸，甚至在通过上述修改后仍不能满足要求或结果不理想时，还有可能改变结构体系以及桥型方案。本设计采用标准跨径30米的预应力钢筋混凝土箱形梁。首先进行尺寸拟定，根据规范要求，设置合理的截面尺寸。随后进行主梁内力计算，包括恒载内力计算，活载内力计算，选择好控制截面（一般取跨中截面，四分点截面，变化点截面和距支点截面和支点截面）。在计算活载内力计算时，横向分布系数计算选用修正刚性梁法。然后进行主梁内力组合。有三个组合：基本组合，短期组合，长期组合。内力计算完成后进行配筋设计。首先参照已有设计资料拟定截面尺寸，确定预应力钢筋的位置。根据内力组合，确定预应力钢筋的数量5束7股15.2钢绞线。随后计算跨中截面，四分点截面，变化点截面，距支点截面和支点截面的几何性质。按规范要求，计算预应力损失，采用后张法施工。将计算所得的预应力损失进行组合。最后进行验算，包括持久状况应力验算和短暂状况应力验算。65 第4章下部结构设计4.1拟建桥台及基础尺寸及材料选用4.1.1拟建桥台及基础尺寸计算水位=设计水位+波浪壅水=175.5+0.0525=175.55m梁底标高=计算水位+安全净空=175.55+0.5=176.05m裸梁顶面标高=梁底标高+梁高=176.05+1.6=177.65m背墙顶面标高裸梁顶面标高台帽顶面标高=梁底标高-支座及垫石厚度=176.05-0.1=176.04m台帽厚度=1.2m承台顶面标高=174.25-0.1=174.15m承台底面标高=173.25-2.0=171.25m台高=背墙顶面标高-承台顶面标高=177.65-173.25=4.4m肋板高度=台高-背墙高度-台帽厚度=4.4-1.5-1.2=1.7m承台厚度=2.0m承台底面标高=承台顶面标高-承台厚度=173.25-2.0=171.25m4.1.2尺寸拟定根据地形地质状况，采用双柱式桥墩配钻孔灌注桩，桥墩直径为D=1.6m,钻孔灌注桩直径D=1.5m;桥台采用肋板式桥台钻孔灌注桩，肋板顶板宽1.4m，肋板底宽为4.2m，钻孔灌注桩直径D=1.2m，采用旋转钻成孔，换浆清孔，成孔直径1.25m。桩基、桩身和肋板混凝土容重取r=25kN/m3。4.2桥台拟定按标准图拟定桥台尺寸(具体尺寸见桥台一般构造图)表4.1桥台高程表单位：m桥面标高盖梁（台帽）顶面标高河床标高柱（肋板）高0号台179.454.4174.258.06号台181.256.2175.458.04.2.2桥墩拟定65 按标准图拟定桥墩尺寸(具体尺寸见桥墩一般构造图)表4.2桥墩高程表单位:m桥面标高盖梁（台帽）顶面标高河床标高柱（肋板）高1号墩179.754.7173.27.52号墩180.055171.376.53号墩180.355.3170.95.04号墩180.655.6173.066.55号墩180.955.9174.2367.5图4.1桥台一般构造图图4.1桥台的一般构造图65 图4.2桥墩一般构造图4.3桩长计算4.3.1地质资料河床土质为中砂和砾石，地基比例系数亚粘土容重中砂容重;砾石容重。桥墩最大冲刷线166.304m,设计水位175.5m。所列系数根据《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTJ-024-85）[3]查取选得。4.3.2荷载情况上部结构为30m预应力混凝土箱梁，采用双柱式墩台,钻孔桩两根，桩径为d=1.2m，墩高为H=7m，H=台高为5m。桥墩每根桩的竖向力为N=22995.6KN。桥台每根桩的竖向力为N=2643.96KN。桩每延米自重最大冲刷线以下土层均一，地基容许承载力。4.3.1桥墩桩长计算1、单桩轴向受压容许承载力65 按单桩容许承载力的经验公式初步计算桩长[13];(4-1)式中：——桩的周长，；——钻孔桩桩周土的极限摩阻力80MPa；——承台底面或最大冲刷线以下各层的厚度（m）；——考虑桩入土深度影响的修正系数，查表取；——考虑孔底沉淀层厚度影响的清底系数，查表得；——桩底面积，；——由于桩底是粘性土，桩底土层容许承载力，；——地面土容许承载力随深度的修正系数，查表取；——桩底以上土的容重，取浮容重；——一般冲刷线以下的长度（m）。2、桩底最大垂直力（4-2）式中：——作用于地面处桩顶上的外力（kN）；——河床到最大冲刷线的长度，由于桩在最大冲刷线以下了，所以；——桩埋入一般冲刷线以下的长度（m）；——桩的每延米自重，各项系数代入得：65 （4-3）现令V=[P]有：2829.102+7.36h=213.6h+4961.0627解得h=10.337m,桩长L=10.337+7.9=18.237m。经验算，两桥台桩长取19m。4.3.2桥台桩长计算1、单桩轴向受压容许承载力按单桩容许承载力的经验公式初步计算桩长[13];(4-1)式中：——桩的周长，；——钻孔桩桩周土的极限摩阻力80MPa；——承台底面或最大冲刷线以下各层的厚度（m）；——考虑桩入土深度影响的修正系数，查表取；——考虑孔底沉淀层厚度影响的清底系数，查表得；——桩底面积，；——由于桩底是粘性土，桩底土层容许承载力，；——地面土容许承载力随深度的修正系数，查表取；——桩底以上土的容重，取浮容重；——一般冲刷线以下的长度（m）。2、桩底最大垂直力（4-2）式中：——作用于地面处桩顶上的外力（kN）；——河床到最大冲刷线的长度，由于桩在最大冲刷线以下了，所以65 ；——桩埋入一般冲刷线以下的长度（m）；——桩的每延米自重，各项系数代入得：（4-3）现令V=[P]有：213.6h+499.0627=2402.7+7.36h解得h=9.23m,桩长L=9.23+4.596=13.826m。经验算，各桥墩桩长取14m[14]。标高墩号盖梁（台帽）顶标高H1盖梁（台帽）底标高H2承台顶标高H3承台顶标高H4桩底标高H50号台179.45177.95166.95164.95150.951号墩179.75178.25170.75168.75149.752号墩180.05178.55172.05170.05151.053号墩180.35178.85173.85171.85152.854号墩180.65179.15172.65170.65151.655号墩180.95179.45171.95169.95150.956号台181.25179.75171.75169.75155.754.4本章小结：本设计所选用的下部结构为柱式桥墩、肋板式桥台，钻孔桩基础。墩，台的尺寸拟定均套用标准图。桩长的计算，在结构一致，地质情况一致，荷载一致的前提下，去用标准图所列桩顶荷载。计算桩长0号台为14m，3号墩为19m。65 第5章施工方案设计桥梁的施工包括选择施工方法，本桥的施工所用的施工方法，充分地考虑了桥位的地形，环境因素、施工的安全性、经济性和施工速度等。5.1桩基础的施工5.1.1准备工作1．准备场地施工前应将场地平整好，施工放样，场地为浅水区，采用土围堰筑捣。2．埋置护筒护筒要求坚固耐用,不易变形和漏水,装卸方便,能重复使用,本设计采用薄板钢护筒,护筒采用上埋式[9]。3.制备泥浆。4.安装钻机钻架。5.1.2钻孔采用反循环钻成孔。5.1.3清孔、吊装钢筋骨架、验孔采用换浆清孔。钢筋骨架利用钻架吊装，到位并牢固定位于孔口。吊装时要防止钢筋笼弯曲，可采用“十字撑筋”临时加固。5.1.4灌注水下混凝土采用直伸导管法灌注，导管居中深入到距孔底300mm至400mm，导管上接漏斗，接口处设木屑隔水栓，以利于重复使用。在漏斗内加入足够的混凝土后放开隔水栓，使混凝土猛落下，将导管中水挤出，并落到孔底将孔底渣顶起，随即一直不间歇的灌注混凝土，直到一根桩完毕导管必须埋置在混凝土中一定深度，以后逐渐提升导管，初期混凝土一直顶起向上，防止提升过猛出现断桩。5.2桥墩桥台施工桥墩桥台施工是桥梁的重要部分。对桥梁的正常使用和耐久性都是至关重要的，施工要求定位准确，尺寸合适，严格按照设计施工，按照规范操作[10]。5.2.1施工前期准备。65 1.准备钢模板、销钉等材料。2.修筑施工平台，并架模，复查施工放样的位置，高程。3.严格检测控制各种原材料的质量。5.2.2施工过程及要点1.严格控制混凝土的配合比、坍落度、初凝终凝等指标。2.施工场地的布置要利于混凝土的运输，采用泵送混凝土。3.保证混凝土的浇筑质量，连续施工，当浇筑面积过大而不能在下层初凝前完成下一层施工时，可采用分块施工，或添加缓凝剂。4.整个墩台施工应避开雨季洪水期，尽量减少冬季施工，如要冬季施工须采用蒸汽养生，夏季施工则须注意保湿，防止混凝土开裂。5.3预应力混凝土梁的预制本桥采用后张法制梁，后张法制梁的步骤是先制作留有预应力钢筋孔道的梁体，待其混凝土达到规定强度后，再在孔道内穿入预应力钢筋进行张拉并锚固，最后进行孔道压浆并浇注到梁端封头混凝土[9]。5.3.1模板模板是施工过程中的临时性结构，对梁体的制作十分重要。本设计模板采用分片装拆钢模板。5.3.2预应力钢筋的置备本设计采用5束7股15.2钢绞线作为预应力钢筋，在使用前应进行预拉，以减少钢绞线的构造变形核应力松弛损失，并便于等长控制。5.3.3预应力钢筋的张拉采用OVM千斤顶5.3.4孔道压浆孔道压浆是为了保护预应力钢筋不受锈蚀，并使预应力钢筋与混凝土梁体粘结成整体，从而既能减少锚具的受力，又能提高梁的承载能力、抗裂性能和耐久性。修整底板钢筋骨架制作安装钢筋骨架65 安装侧模板端模安装钢筋骨架安装波纹管模板刷油制作试件浇筑砼砼制作及运输养护砼实验试件拆除模板预应力筋束及锚架制作采购清孔穿预应力钢束检查修整锚具超张拉调整实际张拉应力锚固定位结束张拉浇筑封端砼混凝土构件堆放养生生65 图5.1后张法箱梁制作流程5.4预应力混凝土梁的安装本设计采用联合架桥机架梁其工序如下：（1）在桥头拼装钢导梁，铺设钢轨，并用绞车纵向拖拉导梁就位[10]。（2）拼装蝴蝶架和门式吊机，用蝴蝶架将两个门式吊机移运至架梁孔的桥墩（台）。（3）由平车轨道运送预制梁至架梁孔位，将导梁两侧可以安装的预制梁用两个门式吊机起吊，横移并落梁就位。（4）将导梁所占位置的预制梁临时安放在已架设的梁上。（5）用绞车纵向拖拉导梁至下一孔后，将临时安放的梁架设完毕。（5）在已架设的梁上铺接钢轨后，用蝴蝶架顺次将两个门式吊车托起并运至前一孔的桥墩上。如此反复，直至将各孔梁全部架设好为止。制作底板钢筋骨架制作清理台面安装钢筋骨架安装、校正制作试件混凝土制作及运输浇筑混凝土养护混凝土拆除模板清孔预应力钢束及锚架制作穿预应力钢筋张拉钢筋65 调整实应力压试件放松预应力钢束切断钢束构件堆放修正锚具图5.2后张法箱梁制作工艺图5.5桥台桥后填土桥台背后填土应用透水性土，填土应在接近最佳含水量的情况下分层填筑和夯实，每层压实厚度不超过200～300mm，密实度一般应达到路基施工规范要求，锥坡填土与台背填土应同时进行[12]。5.6桥面附属工程5.6.1伸缩缝伸缩缝的位置，构造应按设计规定办，施工时应注意能保证上部结构自由伸缩并能承受车辆荷载作用，经久耐用[13]。5.6.2泄水管设置的位置应伸出结构物底面100～150mm5.6.3栏杆必须在人行道板铺设完毕后方可安装，安栏杆柱时，必须全栏对直，校正垂直后用水泥砂浆装填缝固定5.7本章小结在本章里，对桥梁的施工做了具体的要求，并对附属部分也规定了要求，将整个桥梁的施工过程由下至上分为：基础施工、桥墩桥台施工、预制主梁，主梁的运输和安装、桥台桥后填土、桥面附属工程等几大部分来分别说明如何施工和注意事项等问题。65 结论本设计的主要设计部分已完成。在本次设计中主要总结以下几点。1、通过给定水文站24年连续最大流量推出设计流量278.87m2/s，通过设计流量推出设计水位为175.5m,，按设计水位确定桥梁孔径是6跨,采用等跨形式及桥梁全长180m。2、进行了上部结构的尺寸拟定、主梁恒载内力计算、活载内力计算、截面特性计算、主梁配筋设计、预应力损失计算、各个阶段的截面验算等；主梁配筋设计采用5束7股Φj15.2预应力钢筋束、预应力损失计算、各个阶段的截面验算均符合要求。3、进行了下部结构设计,先是墩台形式的选取及尺寸拟定，具体尺寸参考标准图；最后对施工工艺作以简要说明。下部结构作为桥梁承重和传递力的部分，在设计和施工上都有一定的要求，不仅要满足承载力要求，还要尽量使其比较经济。在以上计算中，确定了桥梁的细部尺寸，并验算了各部分的承载能力，其中包括正常使用极限状态计算、持久状况应力验算和短暂状况应力验算。各种验算结果均合格，表明该设计符合设计荷载要求，由此可断定尺寸拟定比较合理。同时对主要施工工艺进行了综合权衡比较，以选定最合理、经济的方案。最终，决定在此河段修筑一座上部结构采用预制30米装配式预应力钢筋混凝土简支箱梁，下部结构采用双柱式墩、肋板式桥台、钻孔桩基础的六跨的装配式预应力钢筋混凝土简支箱梁桥。参考文献[1]高冬光.桥涵水文[M].北京:人民交通出版社,2003.[2]交通部.公路桥涵设计通用规范（JTG60-2004）[S].北京:人民交通出版社,2004.[3]交通部.公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTGD62-2004)[S].北京:人民交通出版社,2004.[4]交通部.公路桥涵地基与基础设计规范（JTJ-024-85）[S].北京:人民交通出版社,1998.[5]65 交通部.公路工程技术标准（JTG-B01-2003）[S].北京:人民交通出版社,2004.[6]交通部.公路工程水文勘测设计规范JTGC30-2002[S]北京:人民交通出版社,2002.[7]邵旭东.桥梁工程[M].北京:人民交通出版社，2005.[8]贾艳敏.结构设计原理[M].北京:人民交通出版社,2004.[9]盛洪飞.桥梁墩台与基础工程[M].哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,2005.[10]马尔立.桥涵墩台设计与施工[M].北京:人民交通出版社,1998.[11]易建国.桥梁计算示例丛书——混凝土简支梁（板）桥[M].北京:人民交通出版社，2005.[12]BertHHesselink，RailwayBridgeAcrossDintelHarbour,rortofRotterdam,theNetherlands[J].StructuralEngineeringIntenational,2003,(1):27-29[13]LeeDavid,TaylorDP.ViscousDamperDevelopmentandFutureTrends[J].StructuralDesignofTallBuildings,2005,10(5):311-320.致谢经过两个多月的努力毕业设计终于顺利完成了。通过本次毕业设计让我熟悉掌握了桥梁设计的具体过程及具体步骤，也找到以前所学知识的薄弱环节，如横向分布系数计算、配筋计算、活载计算及下部结构拟定等。让我更加深刻地体会到桥梁工程的博大精深。65 在毕业设计的编写过程中，我得到了指导老师丁剑挺老师的大力帮助，从设计准备，资料搜集，到最后的初稿丁老师给予了宝贵的意见。丁老师在百忙之中，挤出时间审阅我的设计初稿、施工图，并且提出修改意见。丁老师的热情和严谨的教学作风给我留下了深刻的印象。得到丁老师的指导，真是感到非常的荣幸。最后祝土木工程系各位老师工作顺利，在教学和学术上取得更大的成就。由于本人水平有限，时间仓促，设计中不足之处难以避免，敬请各位老师给予批评指正。65'