預應力連續(xù)梁畢業(yè)設計

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　第一章 前言1</b></p><p><b>　　第二章 概述2</b></p><p><b>　　2.1工程概況2</b></p><p>　　2.1.1地形地貌

2、及地質概況2</p><p><b>　　2.2設計資料2</b></p><p>　　2.2.1主要技術指標2</p><p>　　2.2.2設計規(guī)范及參考資料3</p><p>　　2.2.3主要材料3</p><p>　　2.2.4施工方式4</p><p&g

3、t;　　2.2.5支座強迫位移4</p><p>　　2.2.6溫度影響4</p><p><b>　　2.3構造布置4</b></p><p>　　2.3.1橋型布置及孔徑劃分4</p><p>　　2.3.2主梁截面形式與主梁高度的擬定4</p><p>　　2.3.3截面細部尺寸擬

4、定4</p><p>　　2.4 毛截面幾何特性6</p><p>　　第三章 荷載內力計算7</p><p><b>　　3.1模型建立7</b></p><p>　　3.1.1單元劃分7</p><p>　　3.2恒載內力計算8</p><p>　　3.2

5、.1一期恒載集度9</p><p>　　3.2.2二期恒載集度10</p><p>　　3.2.3計算結果10</p><p>　　3.3活載內力計算11</p><p>　　3.3.1 內力影響線計算12</p><p>　　3.3.2橫向調整系數計算20</p><p>　　3.

6、3.3汽車沖擊系數計算20</p><p>　　3.3.4荷載加載21</p><p>　　3.4溫度次內力計算24</p><p>　　3.5支座沉降次內力的計算25</p><p>　　3.6內力組合27</p><p>　　第四章 預應力鋼束估算與布置33</p><p>　

7、　4.1鋼束估算原理33</p><p>　　4.1.1按正常使用極限狀態(tài)的應力要求計算33</p><p>　　4.1.2按承載能力極限狀態(tài)的強度要求計算36</p><p>　　4.2鋼束估算36</p><p>　　4.3鋼束布置40</p><p>　　4.3.1預應力束數目的確定40</p&

8、gt;<p>　　4.3.2布置原則40</p><p>　　4.3.3鋼束布置41</p><p>　　第五章 預應力損失及有效預應力計算42</p><p>　　5.1預應力損失種類及相應的計算方法42</p><p>　　5.2鋼筋的有效預應力計算原理45</p><p>　　5.3預應

9、力損失及有效預應力的計算結果45</p><p>　　第六章 配束后主梁內力計算及內力組合52</p><p>　　6.1施工階段主梁內力計算52</p><p>　　6.2溫度及基礎沉降次內力計算54</p><p>　　6.3 混凝土收縮、徐變次內力計算56</p><p>　　6.4 內力組合57&

10、lt;/p><p>　　第七章 主梁截面強度驗算59</p><p>　　7.1截面強度計算原理59</p><p>　　7.2強度驗算60</p><p>　　第八章 應力、變形及其他驗算63</p><p>　　8.1預加應力階段各截面混凝土法向應力計算63</p><p>　　8

11、.1.1計算公式63</p><p>　　8.1.2應力驗算69</p><p>　　8.2正常使用階段混凝土法向應力及主應力計算與驗算69</p><p>　　8.2.1計算方法69</p><p>　　8.2.2計算結果70</p><p>　　8.2.3應力驗算73</p><p&

12、gt;　　8.3正常使用階段鋼束應力計算與驗算74</p><p>　　8.3.1計算方法74</p><p>　　8.3.2鋼束應力計算與驗算結果74</p><p>　　8.4變形計算與驗算75</p><p>　　8.4.1變形驗算及預拱度設置77</p><p><b>　　參考文獻79&

13、lt;/b></p><p><b>　　致謝80</b></p><p><b>　　第一章 前言</b></p><p>　　預應力混凝土連續(xù)梁橋以結構受力性能好、變形小、伸縮縫少、行車平穩(wěn)舒適、造型簡潔美觀、養(yǎng)護工程數量小、抗震能力強及施工方法成熟等特點，在橋梁工程中得到了廣泛的應用，作為道路與橋梁工程專業(yè)

14、學生亦應重點掌握。</p><p>　　橋梁的設計，除了解橋位處的地質、地形及水力水文情況外，還應對所設計橋梁的構造特點、建橋材料及相應的施工方法形成整體認識。預應力混凝土連續(xù)梁橋的設計包括橋型布置與構造、建橋材料及預應力工藝、施工方法和計算方法，這些內容是相互關聯(lián)、相輔相成、缺一不可的。本設計中用到了材料力學、結構設計原理、結構力學、橋梁工程等學科的諸多知識。同時還從圖書館借閱了大量教學參考書，力求在設計過程中

15、盡量做到規(guī)范、合理、清楚。此次設計使我所學的基礎理論和專業(yè)技術知識更加系統(tǒng)、鞏固、延伸和拓展，對我以后從事橋梁方面的工作具有很好的指導意義。</p><p>　　橋梁工程的大量實踐，為我國橋梁的建設積累了大量的成功經驗，但也得到了不少教訓，為改進并完善設計計算理論，提高橋梁工程的設計與施工水平，貫徹橋梁工程“實用、經濟、安全、美觀、環(huán)?！钡脑瓌t，提供了更為廣闊的探索空間。</p><p>

16、　　本設計是關于江蘇淮陰區(qū)南昌路鹽河大橋引橋上部結構的初步設計。要求完成必要的畢業(yè)設計及橋梁總體布置圖、主梁一般構造圖、主梁預應力鋼束構造圖、主梁施工程序示意圖等圖紙。設計共分八章進行闡述，并配有多幅插圖，力求更具說服力。限于本人水平和資料不足，設計中肯定存在諸多不足，敬請老師和同學批評指正。</p><p><b>　　第二章 概述</b></p><p><

17、;b>　　2.1工程概況</b></p><p>　　擬建橋位位于江蘇淮陰區(qū)南昌路，呈南北走向，跨越鹽河，橋位區(qū)河寬約60米，水面寬約55米。南昌路與規(guī)劃鹽河正交，鹽河現為Ⅴ級航道（38×5m），規(guī)劃改建為Ⅲ級（60×7m），規(guī)劃岸線間凈距90m。本橋根據一跨過河的要求，擬定橋梁逐孔計算跨徑為100m，主橋采用系桿拱橋，引橋為連續(xù)梁橋，本設計即為引橋初步設計。</p&g

18、t;<p>　　2.1.1地形地貌及地質概況</p><p>　　橋位區(qū)地貌屬類型廢黃河沖擊平原，原始地形較平坦，受人工改造影響稍有起伏，河兩岸地面高程10.60m～12.50m左右；根據勘察資料揭示，橋位區(qū)地層均為第四系松散沉積物；據區(qū)域地質資料，橋位區(qū)位于中國東部新華夏系第二沉降帶與秦嶺—昆侖緯向構造帶和淮陽山字形東翼反射弧外帶相復合的部位；橋位區(qū)抗震設防烈度為7度，設計基本地震加速度值為0.0

19、1g，設計地震分組為一組，場地設計特征周期為0.45s，橋址所在地區(qū)位于郯城—廬江斷裂帶東70㎞，該斷裂帶同時是一條強震帶，地震活動的強度和頻度較高。</p><p>　　橋位區(qū)地表水體為鹽河水，水深受季節(jié)性影響較大，勘察期間河水水深2.10m左右。橋位區(qū)勘察深度內地下水主要為孔隙潛水和孔隙承壓水，其中孔隙潛水賦存于全新統(tǒng)亞砂中，富水性和滲透性一般，地下水位受季節(jié)性和廢黃河水體影響較大，與地表水存在互補關系；孔隙

20、承壓水賦存于更新統(tǒng)中粗砂層中，含水層水性和滲透性較好，地下水主要接受側向徑流補給，排泄方式為側向徑流及少量人工開采；根據臨近水化學分析資料，地下水及地表水對鋼筋混凝土、混凝土中鋼筋均無腐蝕性，對鋼結構具有弱腐蝕性。</p><p><b>　　2.2設計資料</b></p><p>　　2.2.1主要技術指標</p><p>　?。?）設計汽車

21、荷載：城—A；</p><p>　　設計人群荷載：3.5 kN/m2。</p><p><b>　?。?）橋面寬度組成</b></p><p>　　引橋橋面寬度為：3.25m（人行道）+16m（四車道）+3.25m（人行道）=22.5m。</p><p>　　（3）橋面橫坡：1.5%。</p><p&

22、gt;　?。?）橋面鋪裝：10cm瀝青混凝土。</p><p>　?。?）地震峰值加速度：0.1g。</p><p>　?。?）坐標系：淮安市城市坐標系。</p><p>　?。?）高程系：1985國家高程基準</p><p>　　2.2.2設計規(guī)范及參考資料</p><p>　?。?）中華人民共和國交通部頒布有關設計

23、標準與規(guī)范</p><p>　　《預應力鋼絞線》（GB/T 5224-2003）</p><p>　　《公路橋涵施工技術規(guī)范》（JTJ 041-2000）</p><p>　　《鋼筋混凝土用熱軋帶肋鋼筋》（GB 1499-1998）</p><p>　　《公路工程技術規(guī)范》（JTG B01-2003）</p><p>

24、　　《公路橋涵設計通用規(guī)范》（JTG D60-2004）</p><p>　　《公路磚石混凝土橋涵設計規(guī)范》（JTJ 022-85）</p><p>　　《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范》（JTG D62-2004）</p><p>　　《公路橋涵地基與基礎設計規(guī)范》（JTJ 024-85）</p><p>　　《道路工程制圖標準》

25、（GB 0162-92）</p><p><b>　　（2）參考資料：</b></p><p><b>　　原鹽河大橋設計資料</b></p><p>　　《橋梁工程（上冊）》 范立礎</p><p>　　《預應力混凝土連續(xù)梁橋設計》 徐岳</p><p>　　《結構設計原理

26、》 葉見曙</p><p><b>　　2.2.3主要材料</b></p><p>　?。?）混凝土：預應力混凝土主梁、橫梁均采用50號混凝土，橋墩臺、人行道采用30號混凝土，鉆孔灌注樁采用25號混凝土；</p><p>　　（2）預應力：箱梁均采用高強度低松弛預應力鋼絞線，標準強度=1860Mpa,彈性模量E=1.95×10Mpa，

27、松弛率3.5%，控制張拉應力=0.75。</p><p>　　（3）普通鋼筋：Ⅰ、Ⅱ級鋼筋采用符合GB13013-91和GB1499-98的規(guī)定，直徑≥12mm者均采用Ⅱ級（20MnSi）熱軋螺紋鋼，直徑＜12mm者均采用Ⅰ級（A3）熱軋光圓鋼筋；</p><p>　?。?）錨具：箱梁錨具采用OVM系列群錨及其配套設備，管道成孔采用金屬波紋管。</p><p>　　

28、（5）支座：采用圓板式橡膠支座，為定型產品。</p><p>　?。?）伸縮縫：采用毛勒伸縮縫；</p><p><b>　　2.2.4施工方式</b></p><p>　　采用移動支架逐孔現澆施工</p><p>　　2.2.5支座強迫位移</p><p>　　支座強迫位移：中跨支座下沉1cm。

29、</p><p><b>　　2.2.6溫度影響</b></p><p>　　主梁上、下緣溫差5℃。</p><p><b>　　2.3構造布置</b></p><p>　　2.3.1橋型布置及孔徑劃分</p><p>　　本橋是城市主干線上的一座橋梁，為了縮短施工周期，最大

30、程度地減少工程費用的比例，同時滿足城市道路的有關要求，提高行車設計時速，保證行車舒暢，決定采用預應力混凝土連續(xù)梁橋，施工方法采用移動支架逐孔現澆施工，接頭位置設在彎矩較小的部位，本橋接頭位置距橋墩10m。</p><p>　　根據具體地形情況及路線的連接，又充分考慮結構合理受力條件，本橋分為五跨，跨徑布置為5×50m，全橋長250m。本設計中，伸縮縫設在橋臺與主橋聯(lián)結處，在引橋的兩頭分別設D160、D8

31、0的伸縮縫，橋跨結構的計算簡圖見圖2.1。</p><p>　　2.1 橋跨結構計算簡圖（單位：cm）</p><p>　　2.3.2主梁截面形式與主梁高度的擬定</p><p>　　本設計采用單箱雙室截面。經驗結果表明：與單箱單室相比，由于采用了三道腹板，可使橋面板的跨度減半，橋面板的正彎矩減少70%左右，負彎矩可減少50%，這就大大節(jié)省了橋面板的用鋼量；同時，對

32、布置鋼束也比較方便，使鋼束平彎角度減小，輕易下彎進入腹板內，或直接布置在腹板內避免平彎；而且，由于腹板總厚度增加，使得主拉應力和剪應力數值減小。</p><p>　　本橋采用等高度截面形式，粱高位2.5m，高跨比2.5/50=1/20。</p><p>　　2.3.3截面細部尺寸擬定</p><p>　?。?）翼緣板懸臂長度</p><p>

33、　　本設計橋面寬度為22.5m，為了充分發(fā)揮其作用，每側翼緣板懸臂長度取3.9m，懸臂端部取0.30m，根部取0.60m。</p><p><b>　　（2）頂板和底板</b></p><p>　　箱型截面的頂板和底板是結構承受正負彎矩的主要工作部位。</p><p>　　箱梁頂板厚度的選取主要考慮滿足橋面橫向彎矩和布置預應力鋼束的要求?？缰许?/p>

34、板厚度取30cm,底板取50cm，支點處頂板取40cm，底板取70cm。底板和頂板厚度呈階梯形變化，具體布置形式如圖2.2。</p><p>　　圖2.2 箱梁頂板和底板厚度變化示意圖（單位：cm）</p><p><b>　?。?）腹板</b></p><p>　　腹板主要用來承受結構的彎曲剪應力與扭轉剪應力所引起的主拉應力。</p&g

35、t;<p>　　本橋在設計過程中考慮到由于偏載等因素所引起的主梁扭轉，以及為了滿足鋼束管道的布置和混凝土澆筑的要求，腹板厚度采取局部加厚形式；跨中腹板厚度取50cm，支點取70cm。腹板厚度變化形式如圖2.3。</p><p>　　圖2.3 腹板厚度變化示意圖（單位：cm）</p><p><b>　?。?）橫隔板</b></p><

36、p>　　每跨設置三道橫隔板。其中支座處設置一道厚度為130cm的橫隔板，主要用來承受和分布較大支承反力。同時在跨中設置一道厚度為40cm的橫隔板，以改善橫向彎矩的影響。</p><p><b>　?。?）承托</b></p><p>　　承托可以提高截面的抗扭剛度和抗彎剛度，減少扭轉剪應力和畸變應力，同時也為布置鋼束提供了空間。腹板與底板相接處設置40cm

37、15;40cm承托，腹板與頂板相接處設置120cm×40cm的承托。</p><p>　　主梁橫斷面構造如圖2.4。</p><p>　　圖2.4 主梁橫斷面構造示意圖（單位：cm）</p><p>　　2.4 毛截面幾何特性</p><p>　　采用分塊法描述結構橫斷面來進行截面幾何特性計算，計算結果如下</p>&

38、lt;p><b>　　表2.1：</b></p><p>　　表2.1 毛截面幾何特性計算結果</p><p>　　第三章 荷載內力計算</p><p><b>　　3.1模型建立</b></p><p><b>　　3.1.1單元劃分</b></p>&

39、lt;p>　　全橋劃分單元時，應綜合考慮結構在施工過程中及正常使用階段控制設計的截面位置，使控制截面位于單元節(jié)點處。本設計為移動支架逐孔現澆施工連續(xù)梁橋，結合施工、使用中結構的受力特性及預應力筋束布置，將全橋劃分為130個單元，131個節(jié)點，單元的劃分以橋梁的中線為對稱軸，限于篇幅，這里僅示出一跨劃分單元情況，如圖3.1所示。</p><p>　　圖3.1 單元劃分示意（單位：cm）</p>

40、<p>　　節(jié)點號與控制截面對應關系見表3.1，諸節(jié)點的總體坐標見表3.2。</p><p>　　表3.1 節(jié)點號與控制截面對應表</p><p>　　表3.2 節(jié)點坐標表</p><p><b>　　3.2恒載內力計算</b></p><p>　　主梁恒載內力，包括主梁一期恒載（主梁自重）引起的內力和二期恒載

41、（橋面鋪裝、人行道板鋪裝、欄桿等）引起的內力。在恒載內力計算之前有必要對設計的施工過程作簡要的介紹，以便合理進行內力計算，本橋從橋的一端向另一端逐跨施工，共分為六個施工階段。</p><p>　　階段（1）：在支架上澆筑混凝土，待混凝土達到設計強度的100%后張拉預應力鋼束，并壓注水泥漿。</p><p>　　階段（2）：用連接器連接預應力筋，在在支架上澆筑混凝土，待混凝土達到設計強度的1

42、00%后張拉預應力鋼束，并壓注水泥漿。</p><p>　　階段（3）與階段（4）重復階段（2）的過程。</p><p>　　階段（5）：在支架上澆筑邊孔混凝土，張拉預應力筋，將3號支座轉換為固定鉸支座，其余支座為可動鉸支座，形成橋梁最終結構體系——連續(xù)梁體系。</p><p>　　階段（6）：橋面鋪裝、人行道板鋪裝、欄桿安裝，即二期恒載。</p>&

43、lt;p>　　由施工過程可知結構恒載是分階段形成的，主要包括：成橋后箱梁一期恒載集度和二期恒載集度。</p><p>　　3.2.1一期恒載集度</p><p>　　一期荷載集度包括箱梁及橫隔梁的集度，也可只考慮箱梁集度而將橫隔梁作為集中荷載加在節(jié)點上。本橋將橫隔梁作為均布荷載加在節(jié)點上，截面集度見表3.3，主箱梁集度計算公式為：</p><p><b&

44、gt;　　式中：</b></p><p><b>　　i——單元號；</b></p><p>　　——i號單元一期恒載集度；</p><p>　　——i號單元的毛截面面積，等于該單元兩端節(jié)點截面積的平均值。</p><p>　　表3.3 截面集度表（單位：kN/m）</p><p>&

45、lt;b>　　續(xù)上表</b></p><p>　　3.2.2二期恒載集度</p><p>　　二期恒載集度為橋面鋪裝與護欄、人行道集度之和，將其看成均布荷載，鋪裝采用10cm厚瀝青混凝土，容重為24kN/，6cm厚C40水泥混凝土調平層，容重為25kN/，護欄與人行道按一側每米0.301混凝土設計，容重為25kN/，計算得：</p><p>　　=

46、72.15+15.05=87.2 kN/m</p><p><b>　　3.2.3計算結果</b></p><p>　　將以上有關基本數據作用于不同施工階段，根據相應的結構據算體系，按照結構力學方法，采用橋梁工程專用軟件進行結構恒載內力計算，本設計僅列出成橋后主梁恒載內力，由電算計算得結果見下表3.4，成橋后內力圖見圖3.2和圖3.3。</p><

47、p>　　表3.4 成橋后主梁恒載內力一覽表</p><p><b>　　續(xù)上表</b></p><p>　　圖3.2 成橋后恒載彎矩圖（單位：kN·m）</p><p>　　圖3.3 成橋后恒載剪力圖（單位：kN）</p><p><b>　　3.3活載內力計算</b></p&

48、gt;<p>　　活載內力計算主要由基本可變荷載中的車輛荷載（包括汽車、人群）產生。在使用階段，結構已成為最終體系，其縱向的力學計算圖示是明確的。但是此時主梁在橫向已聯(lián)成了整體，因此呈現空間結構受力特性，即荷載在結構的縱向和橫向都有傳遞，精確計算是復雜的。我們在這里采用空間理論分析對結構進行簡化，即把荷載在橫向對主梁的分配用橫向分布調整系數m考慮，把空間問題轉化為平面問題。</p><p>　　3.

49、3.1 內力影響線計算</p><p>　　利用機動法（作影響線時，單位荷載沿主梁移動，主梁一般分為許多單元，而這些單元一般較短，因此，可以考慮單位荷載只在主梁上的結點上按從左到右的順序移動，這樣每次單位荷載加載均為結點荷載，將每次加載后得到的指定截面內力和結點位移增量記錄下來，即可獲得所求的內力影響線數值，然后利用EXCEL制成表格，再將其用線形表示出來，即影響線圖例）求得內力影響線值，根據其值可做內力影響線圖

50、。因篇幅有限，影響線的數據較多，這里僅列出半橋部分影響線的數值及其彎矩和剪力的影響線：8號截面（第一跨的L/4處）；14號截面（第一跨的L/2處）；20號截面（第一跨的3L/4處）；27號截面（永久支點處）；34號截面（第二跨的L/4處）；40號截面（第二跨的L/2處）；46號截面（第二跨的3L/4處）；53號截面（永久支點處）；各截面的影響線在某些節(jié)點處的數值見表3.5至表3.8，對應截面剪力影響線如圖3.4至圖3.11（橫軸表示坐標

51、，縱軸表示剪力，坐標單位為m），對應截面彎矩影響線如圖3.12至圖3.19（橫軸表示坐標，縱軸表示彎矩，彎矩單位為m，坐標單位為m）。</p><p>　　表3.5 節(jié)點影響線數據表</p><p><b>　　續(xù)上表</b></p><p>　　表3.6 節(jié)點影響線數據表</p><p>　　表3.7 節(jié)點影響線數據表

52、</p><p><b>　　續(xù)上表</b></p><p>　　表3.8 節(jié)點影響線數據表</p><p><b>　　續(xù)上表</b></p><p>　　所選截面剪力影響線如圖3.4至圖3.11：</p><p>　　圖3.4 8號截面剪力影響線</p>&

53、lt;p>　　圖3.5 14號截面剪力影響線</p><p>　　圖3.6 20號截面剪力影響線</p><p>　　圖3.7 27號截面剪力影響線</p><p>　　圖3.8 34號截面剪力影響線</p><p>　　圖3.9 40號截面剪力影響線</p><p>　　圖3.10 46號截面剪力影響線<

54、/p><p>　　圖3.11 53號截面剪力影響線</p><p>　　所選截面彎矩影響線如圖3.12至圖3.19：</p><p>　　圖3.12 8號截面彎矩影響線</p><p>　　圖3.13 14號截面彎矩影響線</p><p>　　圖3.14 20號截面彎矩影響線</p><p>　　圖

55、3.15 27號截面彎矩影響線</p><p>　　圖3.16 34號截面彎矩影響線</p><p>　　圖3.17 40號截面彎矩影響線</p><p>　　圖3.18 46號截面彎矩影響線</p><p>　　圖3.19 53號截面彎矩影響線</p><p>　　3.3.2橫向調整系數計算</p>&

56、lt;p>　　本設計的荷載橫向調整系數取經驗值，即=車道數×橫向折減系數×1.15（偏載系數）。</p><p>　　經計算得：=4x0.67x1.15=3.082</p><p>　　3.3.3汽車沖擊系數計算 </p><p>　　由《公路橋涵設計通用規(guī)范》（JDG D60-2004），沖擊系數µ可以按下式計算：</p&

57、gt;<p>　　當<1.5Hz時， =0.05</p><p>　　當1.5Hz≤≤14 Hz時, =0.1767ln-0.0157</p><p>　　當＞14Hz時, =0.45 </p><p>　　式中:－結構基頻(Hz )。</p><p><b>　　

58、對于連續(xù)梁橋： </b></p><p>　　正彎矩效應： (3.1)</p><p>　　負彎矩效應： (3.2)</p><p>　　——結構的計算跨徑（m）；=50m</p><p>

59、　　——結構材料的彈性模量（kN/）；=3.45×107 kN/</p><p>　　——結構跨中截面的截面慣矩（）；=17.8</p><p>　　——結構跨中處的單位長度質量（kg/m），當換算為重力計算時，=/；</p><p>　　——結構跨中處延米結構重力；=478kN/m</p><p>　　——重力加速度，=9.81（

60、m/）。</p><p><b>　　經計算得：，</b></p><p><b>　　故二者均取0.05</b></p><p><b>　　3.3.4荷載加載</b></p><p>　　汽車荷載由車道荷載和車輛荷載組成，車道荷載由均布荷載和集中荷載組成。本設計橋的整體計算

61、采用車道荷載。車道荷載的計算圖式見下圖3.20：</p><p>　　圖3.20 車道荷載計算圖式</p><p>　　布載時，車道荷載的均布荷載標準值應滿布于使結構產生最不利效應的同號影響線上；集中荷載標準值只作用于相應影響線中一個最大影響線峰值處。車道荷載的標準值取值為：</p><p>　　=10.5kN/m；</p><p><

62、b>　?。?60kN。</b></p><p>　　本設計人群荷載的標準值為3.5kN/；人行道寬為3.25m。</p><p>　　截面上汽車、人群荷載作用效應一般計算公式為：</p><p><b>　　(3.3)</b></p><p>　　對于汽車荷載，計算公式為：</p><

63、;p><b>　　(3.4)</b></p><p>　　對于人群荷載，計算公式為： </p><p><b>　　(3.5) </b></p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　—截面的彎矩或剪力；</p><p>　　—

64、汽車荷載沖擊系數；</p><p>　　—車道荷載折減系數，4車道取=0.67；</p><p>　　—荷載橫向調整系數；</p><p>　　—汽車車道荷載標準值；</p><p>　　—截面內力影響線面積；</p><p>　　—車道荷載集中荷載標準值；</p><p><b>　

65、　—人群荷載標準值；</b></p><p>　　—集中荷載作用點處的橫向調整系數；</p><p>　　汽車加載的結果分別見表3.9至表3.10，內力圖見圖3.21和圖3.22。</p><p>　　表3.9 汽車加載內力一覽表</p><p><b>　　續(xù)上表</b></p><p&

66、gt;　　表3.10 汽車加載內力一覽表</p><p><b>　　續(xù)上表</b></p><p>　　圖3.21 汽車內力彎矩包絡圖（單位：kN·m）</p><p>　　圖3.22 汽車內力剪力包絡圖（單位：kN）</p><p>　　3.4溫度次內力計算 </p><p>　　按

67、我國《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋梁設計規(guī)范》（JTG D62-2004）規(guī)定，本設計采用橋面板局部升溫5℃來計算結構的次內力，見表3.11，內力圖見圖3.23和圖3.24。</p><p>　　表3.11 溫度次內力</p><p><b>　　續(xù)上表</b></p><p>　　圖3.23 溫差產生的彎矩（單位：kN·m）<

68、;/p><p>　　圖3.24 溫差產生的剪力（單位：kN）</p><p>　　3.5支座沉降次內力的計算</p><p>　　在地質情況或其它因素的影響下，當結構在支承處發(fā)生已知位移（或稱支座強迫位移）時，在結構中會產生變形，對于超靜定結構的連續(xù)梁結構還會產生內力和強迫支座反力。本設計中考慮3號墩支座下降1cm。現將3號墩支座沉降次內力計算結果列于表3.12，內力圖

69、見圖3.25和圖3.26。</p><p>　　表3.12 2號沉降次內力</p><p><b>　　續(xù)上表</b></p><p>　　圖2.25 3墩沉降1cm產生的彎矩（單位：kN·m）</p><p>　　圖2.26 3墩沉降1cm產生的剪力（單位：kN）</p><p>&l

70、t;b>　　3.6內力組合</b></p><p>　　橋梁結構按極限狀態(tài)法設計時，分為兩種極限狀態(tài)，即正常使用極限狀態(tài)和承載能力極限狀態(tài)。</p><p>　　按正常使用極限狀態(tài)進行荷載組合時，采用以下兩種效應組合：</p><p>　　作用短期效應組合： （3.6）</p><p&

71、gt;　　作用長期效應組合： （3.7）</p><p><b>　　其中：</b></p><p>　　——作用短期效應組合設計值；</p><p>　　——第個可變作用效應的頻遇值系數；</p><p>　　——第個可變作用效應的頻遇值；</p><p&

72、gt;　　——作用長期效應組合設計值；</p><p>　　——第個可變作用效應的準永久值系數；</p><p>　　——第個可變作用效應的準永久值；</p><p>　　按承載能力極限狀態(tài)計算(不考慮偶然組合)：</p><p><b>　　基本組合：</b></p><p>　　或

73、 （3.8）</p><p><b>　　其中：</b></p><p>　　——結構重要性系數，取1.0；</p><p>　　——承載能力極限狀態(tài)下作用效應組合設計值；</p><p>　　——第個永久作用效應的分項系數；</p><p>　　——第個永久作用效應的標準

74、值；</p><p>　　——汽車荷載效應（含汽車沖擊力、離心力）的分項系數；</p><p>　　——汽車荷載效應（含汽車沖擊力、離心力）的標準值；</p><p>　　——在作用效應組合中除汽車荷載效應（含汽車沖擊力、離心力）、風荷載外的其他第個可變作用效應的分項系數；</p><p>　　——在作用效應組合中除汽車荷載效應（含汽車沖擊力

75、、離心力）、風荷載外的其他第j個可變作用效應的標準值；</p><p>　　——在作用效應組合中除汽車荷載效應（含汽車沖擊力、離心力）外的其他可變作用效應的組合系數；</p><p>　　為進行預應力鋼束的計算，在不考慮橋規(guī)預加應力引起的結構次內力及混凝土收縮徐變次內力的前提下，按《公路橋涵設計通用規(guī)范》（JTG D60-2004）第4.1.6，4.1.7條規(guī)定，根據可能出現的作用荷載選擇

76、了荷載組合Ⅰ、Ⅱ進行第一次組合，表3.13至表3.15分別給出了承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)的最不利荷載組合結果，對應的包絡圖分別見圖3.27至圖3.32。</p><p>　　表3.13 承載能力極限狀態(tài)荷載組合Ⅰ</p><p><b>　　續(xù)上表</b></p><p>　　圖3.27 承載能力極限狀態(tài)荷載組合Ⅰ彎矩包絡圖（單位：k

77、N·m）</p><p>　　圖3.28 承載能力極限狀態(tài)荷載組合Ⅰ剪力包絡圖（單位：kN）</p><p>　　表3.14 正常使用極限狀態(tài)荷載組合Ⅰ</p><p><b>　　續(xù)上表</b></p><p>　　圖3.29 正常使用極限狀態(tài)荷載組合Ⅰ彎矩包絡圖（單位：kN·m）</p>

78、;<p>　　圖3.30 正常使用極限狀態(tài)荷載組合Ⅰ剪力包絡圖（單位：kN）</p><p>　　表3.15 正常使用極限狀態(tài)荷載組合II</p><p><b>　　續(xù)上表</b></p><p>　　圖3.31 正常使用極限狀態(tài)荷載組合II彎矩包絡圖（單位：kN·m）</p><p>　　圖3

79、.32 正常使用極限狀態(tài)荷載組合II剪力包絡圖（單位：kN）</p><p>　　第四章 預應力鋼束估算與布置</p><p><b>　　4.1鋼束估算原理</b></p><p>　　鋼束估算的原理與方法：根據規(guī)定，預應力梁應按使用階段的應力要求和承載能力極限狀態(tài)的強度要求來估算鋼束數量。</p><p>　　4.

80、1.1按正常使用極限狀態(tài)的應力要求計算</p><p>　　預應力混凝土梁在預加力和使用荷載作用下的應力狀態(tài)應滿足的基本條件是：截面上、下緣均不產生拉應力，且上、下緣的混凝土均不被壓碎。即：</p><p><b>　?。?.1）</b></p><p><b>　?。?.2）</b></p><p&g

81、t;<b>　?。?.3）</b></p><p><b>　　（4.4）</b></p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　——由預加應力在截面上緣和下緣產生的應力；</p><p>　　——分別為截面上、下緣的抗彎模量；</p><

82、p>　　——荷載最不利組合時計算截面內力，當為正彎矩時取正值，當為負彎矩時為負值；</p><p>　　——混凝土彎壓應力限值，在此可取=0.5，為混凝土軸心抗壓強度標準值。</p><p>　　根據截面受力情況，其配筋有三種形式：截面上、下緣均布置力筋以抵抗正、負彎矩；僅在截面下緣布力筋以抵抗正彎矩或僅在上緣配置力筋以抵抗負彎矩。</p><p>　?。?）

83、截面上、下緣均布置預應力筋</p><p>　　由預應力筋在截面上、下緣產生的應力分別為：</p><p><b>　?。?.5）</b></p><p><b>　　（4.6）</b></p><p>　　由

84、 （4.7）</p><p><b>　　（4.8）</b></p><p>　　將式（4.7）、（4.8）分別代入式（4.5）、（4.6），解聯(lián)立方程式后可得：</p><p><b>　?。?.9）</b></p><p><b>　?。?.10）</b></p&g

85、t;<p><b>　　式中 ：</b></p><p>　　——分別為上緣的預應力鋼筋重心及下緣的預應力鋼筋重心距截面重心的距離；</p><p>　　A——混凝土截面面積，可按毛截面計算；</p><p>　　——截面上緣和下緣預應力鋼筋的數目；</p><p>　　——分別為截面上、下緣核心距；<

86、;/p><p>　　——每束預應力筋的截面積；</p><p>　　——預應力鋼筋的永存應力。估算力筋的數量時可取，其中為預應力鋼筋的標準強度；</p><p>　　將式（4.1）、式（4.2）分別代入式（4.9）、式（4.10）便可求出按截面上、下緣不出現拉應力所需要的預應力鋼筋數目，顯然，該值為截面的最小配筋值，分別記為、，則有</p><p&g

87、t;<b>　　(4.11)</b></p><p><b>　　(4.12)</b></p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　，分別為上、下不出現拉應力的所需的最小配筋數目。</p><p>　　同理將式（4.3）、式（4.4）分別代入式（4.9）、式

88、（4.10）可得，，分別為上下緣混凝土不致壓碎所需的預應力鋼筋的最大配筋值。</p><p>　?。?）只在截面下緣布置預應力筋</p><p>　　當截面上緣不出現拉應力時截面下緣所需的預應力鋼筋數量為：</p><p><b>　　(4.13)</b></p><p>　?。?）僅在上緣布置預應力筋</p>

89、;<p>　　當截面上緣不出現拉應力時截面上緣所需的預應力鋼筋數量為：</p><p><b>　　(4.14)</b></p><p>　?。?）上、下緣配筋的判別條件</p><p>　　只在下緣配筋的條件：</p><p><b>　　(4.15)</b></p>

90、<p>　　只在上緣布筋的條件：</p><p><b>　　(4.16)</b></p><p>　　若以上兩個公式均不滿足，則應在截面上、下緣同時布置預應力筋。</p><p>　　4.1.2按承載能力極限狀態(tài)的強度要求計算</p><p>　　預應力梁達到受彎極限狀態(tài)時，受壓區(qū)混凝土應力達到混凝土抗壓設計

91、強度，受拉區(qū)鋼筋達到抗拉設計強度。截面的安全性是通過計算截面抗彎安全系數來保證的。在初步估算預應力鋼筋數量時，T形或箱形截面，當中性軸位于受壓區(qū)翼緣內，可按矩形截面來計算，但是當忽略實際上存在的雙筋影響時（受拉區(qū)、受壓區(qū)都有預應力筋）計算結果偏大，但作為力筋估算是允許的。</p><p>　　按破壞階段估算預應力筋的基本公式是</p><p><b>　?。?.17）</b

92、></p><p><b>　?。?.18）</b></p><p>　　由兩式求得將其代入前式，則有</p><p><b>　?。?.19）</b></p><p>　　或 （4.20）</p><p><b>　　式中

93、：</b></p><p>　　——預應力鋼筋數目；</p><p>　　——混凝土抗壓設計強度；</p><p>　　——預應力鋼筋的抗拉設計強度；</p><p>　　——混凝土安全系數,=1.25</p><p><b>　　——截面有效高度；</b></p>&l

94、t;p><b>　　——腹板寬度。</b></p><p><b>　　4.2鋼束估算</b></p><p>　　由承載能力極限狀態(tài)內力組合Ⅰ及正常使用階段內力組合Ⅰ的結果，采用專用程序進行主梁鋼束估算，現將鋼束估算結果列于表4.1。</p><p>　　表4.1 鋼束估算結果</p><p&g

95、t;<b>　　續(xù)上表</b></p><p><b>　　續(xù)上表</b></p><p><b>　　續(xù)上表</b></p><p>　　由鋼束估算結果知：邊跨、中跨正彎矩束和橋梁中心支點處負彎矩束的數量均取544根。</p><p>　　正彎矩束具體成束及束號為：正彎矩束采

96、用32束1715.24和24束1715.24鋼絞線，具體編號見縱向預應力鋼束構造圖；</p><p>　　負彎矩束具體成束及束號為：采用32束1715.24鋼絞線，具體編號見縱向預應力鋼束構造圖。</p><p><b>　　4.3鋼束布置</b></p><p>　　4.3.1預應力束數目的確定</p><p>　　

97、以上的截面配筋的計算結果中，均含四個數值，這四個數值構成了預應力鋼束數目的范圍，應進一步從該范圍內確定配束數目。確定方法如下：</p><p>　?。?）當截面上、下緣均需配筋時，上緣配筋取，下緣配筋取；</p><p>　?。?）當截面僅需下緣配筋時，配筋數?。?lt;/p><p>　?。?）當截面僅需上緣配筋時，配筋數取。</p><p>　

98、　將該方法確定的數值按進一法取整后作為最終配筋計算值。但由于某些不確定因素的存在及預加力產生的次內力尚無法計入，因此可將最終配筋計算值適當增大作為實際采用值，同時根據截面構造特點將實際采用值分配于梁的上、下截面。</p><p><b>　　4.3.2布置原則</b></p><p>　　連續(xù)梁預應力筋束的配置除滿足《公路橋規(guī)》（JTG D62-2004）構造要求外，

99、還應考慮以下原則：</p><p>　?。?）應選擇適當的預應力筋束的型式與錨具型式。對不同跨徑的橋跨結構，要選用預加力大小恰當的預應力筋束，以達到合理的布置形式。避免造成因預應力筋束與錨具型式選擇不當，而使結構構造尺寸加大。當預應力筋束選擇過大，每束的預加力不大，造成大跨結構中鋼束過多而構造尺寸限制布置不下時，則要求增大截面。反之，在跨徑不大的結構中，如選擇預加力很大的單根束筋，也可能使結構受力過于集中而不利。

100、</p><p>　　（2）預應力筋束的布置要考慮施工的方便，也不能像鋼筋混凝土結構中任意切斷鋼筋那樣去切斷預應力筋束而導致在結構中布置過多的錨具。由于每根筋束都是一股巨大的集中力，這樣錨下應力區(qū)受力復雜，因而必須在構造上加以保證，為此常導致結構構造復雜，而使施工不便。</p><p>　?。?）預應力束筋的布置，既要符合構造要求，又要注意在超靜定結構體系中避免引起過大的結構次內力。<

101、;/p><p>　?。?）預應力束筋的布置，應考慮材料經濟指標的先進性，這往往與橋梁體系、構造尺寸、施工方法的選擇有密切關系。</p><p>　?。?）預應力筋束的布置應避免使用多次曲率的連續(xù)束，因為這會引起很大的摩阻損失，降低預應力筋束的效益。</p><p>　?。?）預應力束筋的布置，不但要考慮結構在使用階段的彈性受力狀態(tài)的需要，而且也要考慮到結構在破壞階段時的

102、需要。</p><p><b>　　4.3.3鋼束布置</b></p><p>　　鋼束具體布置見鋼束布置圖。</p><p>　　第五章 預應力損失及有效預應力計算</p><p>　　設計預應力混凝土受彎構件時，需要事先根據承受外荷載情況，估計其預加應力的大小。但是，由于施工因素、材料性能和環(huán)境條件的影響，鋼筋中的

103、預應力將要減少。這種減少的預應力就是預應力損失。設計中所需的鋼筋預應力值，應是扣除相應階段的應力損失后，鋼筋中實際存余的預應力（即有效預應力）值。</p><p>　　即： </p><p>　　5.1預應力損失種類及相應的計算方法</p><p>　　本設計應力張拉采用后張法，且采用超張拉技術，預應力主要有以下六種損失：</p

104、><p>　?。?）預應力筋與管道壁間摩擦引起的應力損失</p><p>　　后張法的預應力筋，一般由直線和曲線兩部分組成。張拉時，預應力筋沿管道壁滑移而產生摩擦力，使鋼筋中的預拉應力形成在張拉端高，向跨中方向逐漸減小的情況。鋼筋在任意兩截面間的應力值，就是此兩截面間由摩擦引起的預應力損失值。此項損失中包含的影響因素主要有：a、彎道影響引起的摩擦力；b、管道偏差影響引起的摩擦力。此項損失的計算

105、公式為：</p><p><b>　?。?.1）</b></p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　——預應力鋼筋錨下的張拉控制應力（MPa）；</p><p>　　μ——預應力鋼筋與管道壁的摩擦系數，按《公路橋規(guī)》（JTG D62—2004）表6.2.2采用；</p&g

106、t;<p>　　θ——從張拉端至計算截面曲線管道部分切線的夾角之和（rad）；</p><p>　　——管道每米局部偏差對摩擦的影響系數，按《公路橋規(guī)》（JTG D62—2004）表6.2.2采用；</p><p>　　——從張拉端至計算截面的管道長度，可近似的取該段管道在構件縱軸上的投影長度（m）。</p><p>　?。?）預應力直線鋼筋由錨具變形

107、、鋼筋回縮和接縫壓縮引起的預應力損失，可按下式計算：</p><p><b>　?。?.2）</b></p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　——張拉錨具變形、鋼筋回縮和接縫壓縮值（mm），按《公路橋規(guī)》（JTG D62—2004）采用；</p><p>　　——張拉端至錨固

108、端之間的距離（mm）；</p><p>　　——預應力筋束的彈性模量。</p><p>　　（3）先張法預應力混凝土構件，當采用加熱方法養(yǎng)護時，由鋼筋與臺座之間的溫差引起的預應力損失可按下式計算：</p><p><b>　　（5.3）</b></p><p><b>　　式中：</b></p

109、><p>　　——混凝土加熱養(yǎng)護時，受拉鋼筋的最高溫度；</p><p>　　——張拉鋼筋時，制造場地的溫度。</p><p>　?。?）預應力混凝土構件，由混凝土彈性壓縮引起的預應力損失可按下列規(guī)定計算：</p><p>　?、俸髲埛A應力混凝土構件當采用分批張拉時，先張拉的鋼筋由張拉后批鋼筋所引起的混凝土彈性壓縮的預應力損失，可按下式計算：&

110、lt;/p><p><b>　?。?.4）</b></p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　——在計算截面先張拉的鋼筋重心處，由后張拉各批鋼筋產生的混凝土法向應力（MPa）；</p><p>　　——預應力鋼筋彈性模量與混凝土彈性模量的比值。</p><p&g

111、t;　?、谙葟埛A應力混凝土構件，放松鋼筋時由混凝土彈性壓縮引起的預應力損失，可按下式計算：</p><p><b>　?。?.5）</b></p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　——在計算截面鋼筋重心處，由全部鋼筋預加力產生的混凝土法向應力（MPa）。</p><p>　

112、?。?）預應力鋼筋由于鋼筋松弛引起的預應力損失終極值，可按下列規(guī)定計算：</p><p>　　預應力鋼絲、鋼絞線：</p><p><b>　　（5.6）</b></p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　——張拉系數，一次張拉時，=1.0；超張拉時，=0.9；</p&g

113、t;<p>　　——鋼筋松弛系數，I級松弛（普通松弛），=1.0；II級松弛（低松弛），=0.3；</p><p>　　——傳力錨固時的鋼筋應力，對后張法構件；對先張法構件，。</p><p>　　（6）由混凝土收縮、徐變引起的構件受拉區(qū)和受壓區(qū)預應力鋼筋的預應力損失，可按下列公式計算：</p><p><b>　?。?.7）</b&g

114、t;</p><p><b>　?。?.8）</b></p><p><b>　?。?.9）</b></p><p><b>　?。?.10）</b></p><p><b>　　（5.11）</b></p><p><b&g

115、t;　　式中：</b></p><p>　　——構件受拉區(qū)、受壓區(qū)全部縱向鋼筋截面重心處由混凝土收縮、徐變引起的預應力損失；</p><p>　　——構件受拉區(qū)、受壓區(qū)全部縱向鋼筋截面重心處由預應力產生的混凝土法向壓應力（MPa），應按《公路橋規(guī)》第6.1.5條和第6.1.6條規(guī)定計算。此時，預應力損失值僅考慮預應力鋼筋錨固時的損失；</p><p>　

116、　——預應力鋼筋的彈性模量；</p><p>　　——預應力鋼筋彈性模量與混凝土彈性模量的比值；</p><p>　　——構件受拉區(qū)、受壓區(qū)全部縱向鋼筋配筋率； </p><p>　　——構件截面面積，對先張法構件，；對后張法構件。此處，為換算截面，為凈截面； </p><p>　　——截面回轉半徑，，先張法構件?。缓髲埛嫾?，</p

117、><p>　　此處，和分別為換算截面慣性矩和凈截面慣性矩； </p><p>　　——構件受拉區(qū)、受壓區(qū)預應力鋼筋截面重心至截面重心的距離； </p><p>　　——構件受拉區(qū)、受壓區(qū)縱向普通鋼筋截面重心至構件截面重心的距離；</p><p>　　——構件受拉區(qū)、受壓區(qū)預應力鋼筋和普通鋼筋截面重心至構件截面重心軸的距離； </p>

118、<p>　　——預應力鋼筋傳力錨固齡期為，計算考慮的齡期為t時的混凝土收縮應變，其終極值可按《公路橋規(guī)》（JTG D62—2004）表6.2.7取用； </p><p>　　——加載齡期為，計算考慮的齡期為時的徐變系數，其終極值可按《公路橋規(guī)》表6.2.7取用。</p><p>　　5.2鋼筋的有效預應力計算原理</p><p>　?。?）預應力損失的組

119、合</p><p>　　后張法： （5.12）</p><p><b>　?。?.13）</b></p><p>　　（2）鋼束的有效預應力</p><p>　　預加應力階段： （5.1

120、4）</p><p>　　使用階段： （5.15）</p><p>　　5.3預應力損失及有效預應力的計算結果</p><p>　　根據預應力損失計算公式以及施工過程，我們采用電算程序可以計算每根鋼束在各個施工階段和使用階段的各項預應力損失值和有效預應力值，以下僅給出B1號鋼束在各個施工階段的預應力損失和有

121、效預應力計算結果。表中給出了鋼束30等分點的各項應力損失值和有效預應力（sigma-s1為預應力鋼筋與管道壁之間的摩擦損失；sigma-s2為錨具變形、鋼筋回縮和接縫壓縮損失；sigma-s3為鋼筋與臺座見溫差損失；sigma-s4為混凝土的彈性壓縮損失；sigma-s5為預應力鋼筋的應力松弛損失；sigma-s6為混凝土的收縮和徐變損失，各施工階段計算結果見表5.1至表5.6。</p><p>　　表5.1 1

122、號（B1）鋼束第1施工階段各項預應力損失及有效預應力(單位:MPa)</p><p>　　表5.2 1號（B1）鋼束第2施工階段各項預應力損失及有效預應力(單位:MPa)</p><p>　　表5.3 1號（B1）鋼束第3施工階段各項預應力損失及有效預應力(單位:MPa)</p><p><b>　　續(xù)上表</b></p><

123、;p>　　表5.4 1號（B1）鋼束第4施工階段各項預應力損失及有效預應力(單位:MPa)</p><p><b>　　續(xù)上表</b></p><p>　　表5.5 1號（B1）鋼束第5施工階段各項預應力損失及有效預應力(單位:MPa)</p><p><b>　　續(xù)上表</b></p><p&g

124、t;　　表5.6 1號（B1）鋼束第6施工階段各項預應力損失及有效預應力(單位:MPa)</p><p><b>　　續(xù)上表</b></p><p>　　表5.7 1號（B1）鋼束正常使用階段各項預應力損失及永存預應力(單位:MPa)</p><p>　　第六章 配束后主梁內力計算及內力組合</p><p>　　6.1

125、施工階段主梁內力計算</p><p>　　主梁配束后各施工階段內力計算主要包括以下幾項：主梁自重內力、預加力產生的初預矩及次內力、混凝土收縮徐變產生的次內力。表6.1至表6.6給出六個施工階段的累計內力計算結果。</p><p>　　表6.1 第1施工階段累計內力</p><p>　　表6.2 第2施工階段累計內力</p><p>　　表6.

126、3 第3施工階段累計內力</p><p><b>　　續(xù)上表</b></p><p>　　表6.4 第4施工階段累計內力</p><p>　　表6.5 第5施工階段累計內力</p><p>　　表6.6 第6施工階段累計內力</p><p><b>　　續(xù)上表</b><