1、2.題目背景和意義： 背景和意義該橋位于山西汾陽境內， 屬于青島至銀川國道主干線山西省汾陽至離石段高速公路第五合同段。該橋的建設可使當地的煤礦資源的更好的開發和利用，對 當地的經濟發展起較大的推動作用。學生應通過本次畢業設計，綜合運用所學過的基礎理論知 識，深入了解公路預應力混凝土橋梁在橋式方案比選、結構計算及施工架設等方面的設計規范、計算方法及設計思想等內容。為學生在畢業后從事橋梁技術工作打好基礎。 3.設計(論文)的主要內容 (理工科含技術指標) ： 主要技術指標： 橋面寬： 凈 7m20.5m 防撞墻 ，設計時速： 100公里/小時 ，橋面鋪裝: 10cm瀝青砼； 橋面橫坡： 1.5，橋

2、面縱坡： 2 設計荷載：公路I級 地震烈度： 6度 ； 設計水位：自 擬 4.設計的基本要求及進度安排(含起始時間、設計地點)：(1)基本要求：根據所給的橋位地 質、地形和水文資料，按適用、經濟、安全、美觀的原則，至少選擇3 個可比性橋型方案，推 薦一種橋型方案。 就推薦的設計方案完成下列內容： 全橋的縱、 橫、平面布置， 并合理擬訂上、 下部結構的細部尺寸；對一跨或一個受力單元進行受力分析，計算各種作用荷載及非荷載因素 所產生的內力進行荷載組合、配筋計算及驗算；根據橋梁所處位置、環境和施工力量的配備情 況，選擇合理可行的施工方案與方法，以及主要的施工程序 (2)進度安排：熟悉設計任務、查 閱

3、資料：第七學期第 12 周- 第 14 周； 方案比選：第七學期第 15 周- 第 17 周；內力及配 筋計算：第七學期第 18 周-第 19 周 第八學期第 1 周-第 2 周；繪制設計圖紙：第八學期第 3 周-第 4 周；撰寫論文：第八學期第5 周-第 6 周；畢業答辯：第八學期第7 周-第 8 周。(3)設計地點 西安工業大學5.畢業設計(論文)的工作量要求 實驗(時數) *或實習(天數)： 圖紙(幅面和張數) *： 其他要求：1.5 萬字以上 2 周不少 6 張 A3 圖紙英文翻譯不少于 3000 字1.畢業設計(論文)題目： 大橋畢業設計指導教師簽名： 年 月 日學生簽名： 系主任審

4、批：年 月 日年 月 日I大橋設計摘 要本設計是大橋設計，全橋長 160 米,橋寬 28.0 米。根據設計任務書的要求和該橋所處的地質地貌特點， 提出了三種不同的橋型方 案進行比較和選擇： 方案一為預制預應力混凝土連續梁橋； 方案二上乘式箱型拱橋； 方案三為預應力混凝土剛構橋。經詳細技術比選，確定采用預制預應力混凝土連續 梁橋作為推薦方案。在設計過程中， 采用橋梁博士軟件建模并對結構進行了仿真分析。 求解主梁各項 內力并進行荷載組合配筋計算。驗算結構在承載能力極限狀態和正常使用極限狀態下 的強度和剛度，以期最優設計。關鍵詞：預應力混凝土；連續梁橋；內力計算；橋梁博士IIThe Design f

5、or BridgeAbstractThe design isBridge, which is 140 meters,andwidth is 28.0meters.According to the requirement of the mission design and characteristics of geological features where the bridge is selected, this paper take on compare and choose in three different type of birdge: the fist one is Precas

6、t prestressed concrete continuous girder bridge; the second one is Box arch bridge deck; the third one is Prestressed concrete rigid-frame bridg. After detailed technical selection, determine the prestressed concrete continuous girder bridge as the recommended scheme.In the design process, adopting

7、the bridge Dr Software modeling and simulation analysis was carried out. Through the analysis of bridge structure in the process of using constant load and live load effect, considering different load safety coefficient of load combinations, the limit state of two kinds of internal force combination

8、 results as estimate the calculate internal force of steel beam. Checking the structture in this capacity limit state and normal state limit the use of the cross-section strength and stiffness,With a view to the most optimal design.Keywords: Prestressed concrete ；the continuous beam bridge ；the calc

9、ulate of the internal forces ；Doctor bridgeIIIf pk 、主要符號表fcufcu.kf ck 、f tk 、f sk 、fsvE s 、aEpb f 、h f 、oMkVdqkpkpcpt、tpfcdftdfsdfpdEpbfhfcp邊長為 150mm 的混凝土立方體抗壓強度；邊長 150mm 的混凝土立方體抗壓強度標準值；混凝土軸心抗壓強度標準值，設計值；混凝土軸心抗拉強度標準值、設計值；普通鋼筋抗拉強度標準值、設計值；預應力鋼筋抗拉強度標準值、設計值；箍筋抗拉設計強度；普通鋼筋、預應力鋼筋彈性模量；預應力鋼筋彈性模量與混凝土彈性模量的比； T

10、形或I 形截面受拉區、受壓區的翼緣寬度；T 形或I 形截面受拉區、受壓區的翼緣厚度；橋梁結構的重要性系數；彎矩組合標準值；剪力組合設計值；車道均布荷載標準值；車道集中荷載標準值；由預加力產生的混凝土法向預壓應力；由預加力產生的混凝土法向拉應力；構件混凝土中的主拉應力、主壓應力；目 錄1 緒 論 HYPERLINK l _bookmark2 11.1 課題背景 HYPERLINK l _bookmark3 11.2 研究意義 HYPERLINK l _bookmark4 11.3 國內外相關研究 HYPERLINK l _bookmark5 11.4 研究的主要內容 HYPERLINK l _b

11、ookmark6 12 方案設計 HYPERLINK l _bookmark7 22.1 設計標準及依據 HYPERLINK l _bookmark8 22.1.1 橋位概述 HYPERLINK l _bookmark9 22.1.2 技術標準 HYPERLINK l _bookmark10 22.1.3 設計依據 HYPERLINK l _bookmark11 22.2 設計思路和原則 HYPERLINK l _bookmark12 32.2.1 設計思路 HYPERLINK l _bookmark13 32.2.2 設計原則 HYPERLINK l _bookmark14 33 方案比選

12、HYPERLINK l _bookmark15 43.1 第一方案:預應力混凝土連續箱型梁橋 HYPERLINK l _bookmark16 43.2 第二方案：上承式箱型拱橋 HYPERLINK l _bookmark1 53.3 第方案:預應力混凝土連續剛構橋 HYPERLINK l _bookmark17 63.4 橋型方案比選表 HYPERLINK l _bookmark18 83.5 技術建議 HYPERLINK l _bookmark19 104 結構細部尺寸擬定 HYPERLINK l _bookmark20 114.1 截面形式 HYPERLINK l _bookmark21

13、114.1.1 橋梁橫截面特征值計算 HYPERLINK l _bookmark22 124.2 橋面板的計算 HYPERLINK l _bookmark23 144.3 恒載內力計算 HYPERLINK l _bookmark24 144.4 活載作用內力計算 HYPERLINK l _bookmark25 224.5 內力增大系數計算 HYPERLINK l _bookmark26 345 計算標準和內力組合 HYPERLINK l _bookmark27 355.1 計算標準 HYPERLINK l _bookmark28 355.1.1 計算內容 HYPERLINK l _bookma

14、rk29 355.1.2 計算要點 HYPERLINK l _bookmark30 355.2 內力組合 HYPERLINK l _bookmark31 36IVV5.2.1 基本組合 HYPERLINK l _bookmark32 365.2.2 短期組合 HYPERLINK l _bookmark33 375.2.3 長期組合 HYPERLINK l _bookmark34 376 預應力鋼束配筋設計 HYPERLINK l _bookmark35 386.1 預應力鋼束的確定 HYPERLINK l _bookmark36 386.2 預應力束的布置 HYPERLINK l _bookm

15、ark37 426.3 預應力損失的計算 HYPERLINK l _bookmark38 437 內力計算 HYPERLINK l _bookmark39 467.1 持久狀況承載能力極限狀態驗算 HYPERLINK l _bookmark40 467.1.1 正截面抗彎承載力驗算 HYPERLINK l _bookmark41 468 持久狀態承載能力極限狀態計算 HYPERLINK l _bookmark42 548.1 正截面抗彎承載力計 HYPERLINK l _bookmark43 548.2 斜截面抗彎承載力計算 HYPERLINK l _bookmark44 569 持久狀況正常

16、使用極限狀態計算 HYPERLINK l _bookmark45 579.1 電算應力結果 HYPERLINK l _bookmark46 579.1.1 使用階段荷載組合應力(長期效應) HYPERLINK l _bookmark47 579.2 截面抗裂驗算 HYPERLINK l _bookmark48 599.2.1 驗算條件 HYPERLINK l _bookmark49 599.3 正常使用階段豎向最大位移(撓度)計算 HYPERLINK l _bookmark50 5910 持久狀況應力計算 HYPERLINK l _bookmark51 6010.1 混凝土截面法向壓應力驗算

17、HYPERLINK l _bookmark52 6010.1.1 受壓區混凝土的最大壓應力 HYPERLINK l _bookmark53 6010.1.2 受拉區預應力鋼筋的最大拉應力 HYPERLINK l _bookmark54 6010.3 受拉區預應力鋼束拉應力驗算 HYPERLINK l _bookmark55 6010.4 斜截面主壓應力驗算 HYPERLINK l _bookmark56 6111 短暫狀況構件的應力計算 HYPERLINK l _bookmark57 6212 設計心得 HYPERLINK l _bookmark58 65參考文獻 HYPERLINK l _b

18、ookmark59 66致 謝 HYPERLINK l _bookmark60 67畢業設計(論文)知識產權聲明 錯誤!未定義書簽。畢業設計(論文)獨創性聲明 錯誤!未定義書簽。11 緒論 1 緒 論1.1 課題背景背景和意義該橋位于山西汾陽境內， 屬于青島至銀川國道主干線山西省汾陽至 離石段高速公路第五合同段。該橋的建設可使當地的煤礦資源的更好的開發和利 用，對當地的經濟發展起較大的推動作用。1.2 研究意義根據該橋梁所處的地形、地質和水文資料，充分發揮想象力，將所學的基礎理 論和專業理論知識聯系，針對當地造橋條件，為指定的橋位提出各種可能采用的橋 型方案，進行比較，擇優推薦，為選出的橋型進

19、行結構設計，繪制設計圖。通過畢 業設計，使學生掌握橋梁設計的過程和方法，學會考慮問題、分析問題和解決問題 的方法，進一步鞏固己學課程，并能查閱資料，熟悉公路工程技術標準，正確地應 用公路橋涵設計規范。為以后的工作實踐中，能夠逐步掌握橋梁結構的設計方法。1.3 國內外相關研究連續梁在預應力混凝土結構中有了飛速的發展。60 年代初期在中等跨徑預應力 混凝土連續梁中，應用了逐跨架設法與頂推法；隨著施工法的不斷改進、完善和推 廣應用，在跨度為 40-200 米的范圍內的梁中，連續梁橋獨步占據了主導地位。目 前，無論是城市橋梁、高架道路、山谷高架棧橋，還是跨河大橋，預應力混凝土連 續梁都發揮了其獨特的優

20、勢，成為優勝方案。近 20 年來，我國主跨400m 以上的橋梁已建成 50 多座，在建 18 座； 主跨 800m 以上的橋梁建成 11 座，在建 5 座；主跨 1000m 以上的橋梁建成 9 座，在建 4 座。 已建的梁橋、拱橋、斜拉橋的最大跨徑分別達到了 330m、552m、1088m。1.4 研究的主要內容a. 全橋的縱、橫、平面布置，并合理擬訂上、下部結構的細部尺寸。b. 對主梁進行受力分析， 計算各種作用荷載及非荷載因素所產生的內力， 并進行荷載組合及配筋設計。c. 按照荷載效應不超過結構抗力效應的原則， 驗算結構構件的強度、 剛度與穩定性。如不符合要求，則需修改設計或提出修改設計的

21、措施。d. 根據橋梁所處位置、環境和施工力量的配備情況， 選擇合理可行的施工與方法， 以及主要的施工流程。22 方案設計 2 方案設計2.1 設計標準及依據2.1.1 橋位概述該橋位于山西汾陽境內，屬于青島至銀川國道主干線山西省汾陽至離石段高速 公路第五合同段。 橋址屬沉積巖為主的丘陵地貌， 頂面呈舒緩波狀， 山坡坡度較大。 據鉆探、物探揭示及工程地質調繪，橋址區地層自下而上由第三系痘姆組泥質砂巖 以及第四系全新統沖洪積物組成。橋位處無不良地質情況，地下水無腐蝕性，適宜 建橋。2.1.2 技術標準主要技術標準：公路等級：級公路環境類別：類環境設計荷載：公路 級橋面凈寬：凈 7m20.5m橋面鋪

22、裝： 10cm 瀝青砼；橋面橫坡： 1.5橋面縱坡： 1橋面設計標高： 45.00m2.1.3 設計依據公路橋涵設計通用規范 JTG D602004 公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范 JTG D622004 公路橋涵地基與基礎設計規范 JTJ024 85 公路交通安全設施設計規范 JTG D812006 32.2 設計思路和原則2.2.1 設計思路a. 認真貫徹安全耐久節約和諧的方案設計總方針。b. 在滿足橋梁使用功能的基礎上，使用成熟可靠的技術工藝和材料，通過多方案的必選，盡量降低工程造價，縮短施工工期，減小施工風險。c. 針對橋梁使用功能和橋位的自然條件，選取多個適宜的橋型橋跨方案

23、，從 經濟可靠性施工難度工程工期和美觀等多角度進行綜合比較，擇優選取。2.2.2 設計原則a. 安全合理安全標準可以從行車安全基礎地質條件的安全與施工安全等多方因素綜合 考慮。行車安全主要通過橋面設施的布置來實現。如根據公路等級和車流具體情況 決定是否需要設置相關構件以保證行車安全。基礎安全應滿足規范中規定的基礎埋 深與河流的沖刷深度和冰凍深度的關系，檢查橋梁分孔是否合理。施工期間安全也 是應考慮的重要因素，要注意洪水對橋身的不利影響，一般要求在洪水來臨之前橋 墩的施工面要高出設計洪水位，對于本橋為旱橋顧不考慮水位要求。b. 適用耐久橋上應保證車輛和人群的安全暢通，并滿足將來交通量增長的需要。

24、橋下應滿 足泄洪通行等要求。建筑的橋梁應保證使用年限，并便于檢查和維修。橋梁還應滿足戰時的國防要求。c. 經濟節約橋梁建設必須經過技術經濟比較， 使橋梁在建造時消耗最少材料工具和勞動 力，在使用期間養護維修費用最低，且經久耐用。另一方面，橋梁設計還應滿足快 速施工的要求，縮短工期不僅可降低施工費用，而且提早通車給運營商帶來很大經 濟效益。因此結構形式要便于施工和制造，能夠采用先進的施工技術和施工機械，以便加快施工速度，保證施工質量和施工安全。d. 美觀和諧在適用安全和經濟的前提下盡可能使橋梁具有優美的外形， 并與周圍環境相 協調，此為美觀的要求。合理的輪廓也是美觀的主要因素，應當考慮橋梁的建筑

25、藝 術。同時，現階段更應注意環保問題，提倡和諧文明的設計施工。43 方案比選3 方案比選本設計共做了三個方案以供必選，第一方案為預應力混凝土連續箱型梁橋，第 二方案為上承式箱型拱橋，第三方案為預應力混凝土連續剛構橋。以下對各方案在 總體布置、孔徑布置、橋型及施工方案方面作簡要敘述。3.1第一方案:預應力混凝土連續箱型梁橋(一)橋跨布置全橋分左右兩幅橋，即 440m 預應力混凝土連續箱梁，橋長 160m。(二)結構設計橋梁上部結構為預應力混凝土連續箱梁，橫截面形式為單箱單室截面，下部結 構為柱式墩、肋板式臺，鉆孔灌注樁基礎。(三)施工方法全橋主跨部結構采用先簡支連續的施工方法，先將預制好的梁段吊

26、裝就位，然 后通過張拉預應力筋使梁連續。5如圖 3.1 預應力連續梁橋3.2第二方案：上承式箱型拱橋(一)橋跨布置采用跨徑為 140m 的上承式箱型拱橋，主跨 108m。矢跨比為 0.130，采用箱型 主拱。(二)結構設計全橋采用鋼筋混凝土箱型拱橋，凈跨徑 140m，橋梁橫截面采用箱形截面，下 部結構采用柱式墩、肋板式臺，鉆孔灌注樁基礎。(三)施工方法6本橋采用轉體施工施工法，通過現場預制然后進行分段吊裝，最后進行拼接形成全橋。圖 3.2 上承式箱形拱橋3.3第方案:預應力混凝土連續剛構橋(一)孔徑布置本橋的孔徑布置為 40m+80m+40m，橋梁全長 160m 。由于此橋梁為旱橋，故不 考慮

27、通航要求。(二)結構設計7全橋采用變截面箱型梁，單箱單式室截面，最大跨徑 80m，下部結構采用雙薄 壁柔性墩，基礎采用鉆孔灌注樁基礎。(三)施工方法全橋采用懸臂澆筑施工法，先澆筑兩橋墩，然后從橋墩對稱懸臂施工先將兩邊 跨合攏，最后中間合攏。如圖 3.3 所示8圖 3.33.4橋型方案比選表根據橋型設計原則和總體設計思路，對三個橋型方案進行綜合比較論述， 表 3.1 方案比選方案比選方案二上承式箱型拱橋橋型方案(l=108m；f/l=0.165)140m1.5%方案一預應力混凝土連續梁橋(40+40+40+40m)160m1.5%方案三預應力混凝土連續剛構梁橋(40+80+40m)160m1.5

28、%橋長橫坡9施 工 技 術使 用 效 果續表橋跨結構特點綜合對比預應力混凝土連續梁橋在垂直荷載的作用下，其支座僅產生垂直反力，而無水平推力。受力明確，理論計算較簡單，設計和施工的方法日臻完善和成熟。頂推施工法：占地小，施工質量易保證，設備簡單，施工平穩 ，施工技術易于掌握，施工方便，施工進度易于控制。超靜定結構，使用性能好。結構剛度大，變形小，主梁變形撓曲線平緩。行車平順，無伸縮縫，通暢，安全，造型簡潔美觀，養護工程量小，可滿足交通運輸要求，施工技術成熟經濟性較好，使用性能好，行車舒適，施工簡單鋼筋混凝土拱橋在豎直何在作用下，拱的兩端不僅有豎直反力，而且還有水平反力。由于水平反力的作用，拱的彎

29、矩大大減少。是大跨徑橋梁中較經濟、合理的橋型。耐久性好。轉體施工法：對周圍的影響較小，將結構分開建造，再最后合攏，可加快工期，是近十年來新興的施工方法，施工難度較大。上承式拱橋采用工廠預制現場拼裝，施工速度快。采用轉體施工法，可不搭建支架，減少施工工序，且不需要復雜的高空作業。施工費用少，工期短，可減少施工用地。但對地基要求較高。橋型優美，觀賞性強，但施工復雜，造價高。預應力混凝土連續剛構橋總體造型美觀線條流暢與周圍環境協調較好；結構整體性強，抗扭剛度大，變形小行車舒適。懸臂施工法：使結構的整體性增強，能滿足結構的剛度要求，由于懸臂澆筑施工難度大，并且施工進度慢，這將導致工程費用增加行車舒適，

30、結構輕型化，橋下凈空大，視野開闊，線形優美，無支座，連續剛構正彎矩比連續梁小，施工時不需要體系轉換，工期較短。造價較高，施工方便，橋形優美，墩的抗撞性差10本方案結構受力明確，行車舒適，施工期短，施工工藝成熟，養護量小，造價低，故作為推薦方案本方案橋跨布置合理，跨越能力大，外型美觀但造價高施工難度相對較大，故為第三方案本方案橋跨布置和合理，跨越能力大，外型美觀但造價高施工難度相對較大因此作為第二方案綜合評價3.5 技術建議經過詳細的技術比選，推薦第一方案，即“預應力混凝土連續箱梁”作為本橋 施工圖設計的方案。下階段擬進行詳細的結構計算分析，并對結構尺寸進行優化和 細部設計。14 結構細部尺寸擬

31、定4 結構細部尺寸擬定4.1 截面形式常見的箱形截面形式有：單箱單室、單箱雙室、雙箱單室、單箱多室、雙箱多室 等等。單箱單室截面的優點是受力明確，施工方便，節省材料用量。拿單箱單室和單 箱雙室比較， 兩者對截面底板的尺寸影響都不大， 對腹板的影響也不致改變對方案的 取舍； 但是雙室式存在一些缺點： 施工比較困難， 腹板自重彎矩所占恒載彎矩比例增 大等等。本設計是一座公路連續箱形梁，采用的橫截面形式為單箱單室。根據經驗確定，預應力混凝土連續梁橋的主梁高度與其跨徑之比通常1/12 1/16 之間。 當建筑高度不受限制時， 增大梁高往往是較經濟的方案， 因為增大梁高只是增 加腹板高度， 而混凝土用量

32、增加不多， 卻能顯著節省預應力鋼束用量。 本設計采用等 高度的直線梁。 箱形截面的頂板和底板是結構承受正負彎矩的主要工作部位。 其尺寸 要受到受力要求和構造兩個方面的控制。支墩處底版還要承受很大的壓應力。確定梁高為2.5m，底板厚為30cm；頂板厚為25cm；腹板為30cm；腹板與頂、底 板相接處，上部為6030cm的承托，下部為6030cm的承托，以利于脫模并減小轉角 處的應力集中。箱型截面示意圖如下所示：圖 4.112圖 橋梁橫截面特征值計算圖 4.3求其形心和抗彎慣性矩的計算過程如下所示：13表 4.1 形心和抗彎慣性矩SNAiZiAi*Zi11340*25=850023

33、7.5201875021400*30=1200015180000322*220*30=132001401848000422*200*20=80002401920000522*200*40/2=8000216.71733600622*60*30/2=1800215387000722*60*30/2=1800Ai = 533004072000AiZi =8159350表 4.1形心距下邊緣的距離：Z =AiZi/Ai=153. 1 下形心距上邊緣的距離：Z =250-156.8=96.9 上表 4.2 抗彎慣性矩IXS1234567Ii442708.3900000026620000133333.3

34、355555.64500045000Ai850012000132008000800018001800Zi-Z084.4-138.1-13.186.963.661.9- 113. 1對于 X 軸抗彎慣性矩 I=4.5101 m 4表 4.3 抗彎慣性矩IA (Z - Z )2i i 06054856022885932022652526041288032359680689689823024898I60991268.32378593202888525260546213.332715235.6694189823069898451009085.2YZi-Z000185300266.7150150A (Z

35、 - Z )2000451770000720000000569031124050000040500000I8188333.3160000000452265000733333333.3577920008.940680000406800002013066676Ii8188333.316000000049500013333333.38888888.9180000180000Ai850012000132008000800018001800S1234567i i表 4.3對于Y軸抗彎慣性矩I=20.1307 m 4144.2 橋面板的計算橋面板的計算采用標準車加局部荷載，對板進行局部驗算和配筋。該橋是上

36、下 分行的,橋總寬為 16 米，一側是 8 米按雙個車道設計。其內力的計算在后邊的恒載 內力計算。4.3恒載內力計算一期恒載內力即梁的恒載內力計算:梁的恒載集度： q 2 A =5.33*25=133.25 kN /m1g二期恒載橋面鋪裝和欄桿的內力計算：橋面的恒載集度： q =0. 17230.0824=18.02 kN /m2 g恒載集度： q =q +q =133.25+18.02=151.27 kN /mg 1g 2 g結構重力作用效應見下表。15表 4.4 使用階段結構重力效應表1617181920212圖 4.1 使用階段結構重力結構內力圖4.4活載作用內力計算荷載設計等級為公路

37、I 級， q = 10.5 kN /m ，對各跨： P = 320kNk k表 4.5 使用階段汽車 MaxM 效應23242526表 4.6 使用階段汽車 MM 效應27282930表 4.7 使用階段汽車 MinM 效應31323表 4.8 使用階段汽車 MaxQ 效應34應用規范給定的公式進行計算 , 由于梁體取 C50 混凝土，混凝土的彈性模量取E = 3.45 人104MPa 。m c =G/g=151.27 /9.81=15.42*103I = 4.51 m4c對于主跨：34500 人106 人 4.51EI 13.616=m 2 人 3. 14 人 402c= 4.305Hz13

38、.616f =15.42 人1031 2幾l 2因為1.5Hz 共 f 共 14Hz ，故 =0.1767ln f -0.0157=0.2431 123.651 EI 23.651 34500 人106 人 4.51f = = = 7.477Hz1 2幾l 2 m 2人 3. 14 人 402 15.42 人103c因為1.5Hz 共 f 共 14Hz ，故 山 =0. 1767ln f -0.0157=0.3402 2 2注： 1，當計算連續梁的沖擊力引起的正彎矩效應和剪力效應時，采用 u ；12，計算連續梁沖擊引起的負彎矩效應時，采用 u 。24.5 內力增大系數計算截面特性：面積 A=5

39、.33 m 2 ，抗彎慣性矩 I=4.51 m 4 。整個截面的抗扭慣性矩I = 4人 I 人 Ix y = 4人 4.51人 20. 131 = 14.738m4 T I + I 4.51+ 20. 131x y修正系數 b = E 為混凝土彈性模量E = 3.45人104 MPa ，G 為混凝土剪切模量G = 0.4Ec c c1b = = 0.995 1+ 2人 40212人 0.4人14.7384.51人 12人1852對于跨中處截面，1 1852n = + 0.995 人 = 0.9975 max 2 2人1852活載內力增大系數； =n = 20.9975=1.995 。max35

40、5 計算標準和內力組合5 計算標準和內力組合5.1 計算標準5.1.1 計算內容結構的計算狀態：1. 承載能力極限狀態計算(E.L.U) 2. 正常使用極限狀態計算(E.L.S)5.1.2 計算要點a. 計算軟件結構計算分析采用土木工程專用的軟件 Dr.Bridge3.0 進行。并按相關標準驗算 結構在各種狀態下內力應力變形等。橋梁博士計算軟件是一個即可視化數據處理，數據管理，結構分析，打印與幫 助為一體的綜合性橋梁結構設計與施工計算系統。他可以分析直線橋，斜彎橋，斜拉橋等結構形式，可做主梁內力計算，橫向分布系數的計算，應力分析，強度驗算等。此設計用的是軟件的新版本即 Dr.Bridge3.0

41、。b. 結構建模全橋整體及局部構件分析時，采用土木工程專用的軟件 Dr.Bridge3.0 建立仿真 模型，以實現自動化設計，計算和結構安全檢查。根據該橋梁結構的特性，全橋共分 163 個單元，每跨為40 個單元， 41 個節點。 結構的計算模型如圖 5.1 所示：圖 5.1 結構計算模型c. 施工方法及流程(1) 先預制主梁，待主梁達到設計強度的 90%以后，且混凝土齡期不小于 7 天時，張拉正彎矩區預應力鋼束，壓注水泥漿，再將各跨預制主梁安裝就位，形成由 臨時支座支承的簡支結構。(2) 澆筑兩跨間連續接頭混凝土，達到設計強度后，張拉負彎矩預應力剛束。(3) 拆除全部臨時支座，主梁支承在永久

42、支座上完成體系轉換，再完成主梁橫36西安工業大學北方信息工程學院畢業設計(論文)向接縫的澆筑，形成連續梁的空間結構。(4) 進行防撞欄桿和橋面鋪裝的施工。圖 5.2 施工流程圖b. 材料參數(1) 混凝土： 預應力混凝土預制箱梁， 橫梁及現澆接頭濕接縫混凝土均為 C50； 橋墩，蓋梁，耳墻采用 C35 混凝土，承臺，樁基礎采用 C25 混凝土。(2) 非預應力鋼筋： 采用符合新規范的 R235,R335 鋼筋。凡鋼筋直徑大于 12mm 者，采用 HRB335 (20MnSi)；凡鋼筋直徑小于 12mm 者，采用R235 鋼筋。(3) 鋼絞線：采用符合國家標準的 1860 高強低松馳率鋼絞線。(

43、4) 材料容重：鋼筋混凝土 =25kN/m3，瀝青混凝土 =24kN/m3，鋼筋 =78.5kN/m3。以上各種材料特性參數值參見公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范 (JTG D62-2004)。5.2 內力組合5.2.1 基本組合基本組合考慮永久作用結構重力，可變作用汽車荷載、溫度梯度、基礎 沉降作用，則基本組合作用效應表達式為： S = ( S + S + Q n S ) (5.1)0 ud 0 G G Q 1 Q 1k c Qj Qjk式中： 0 結構重要性系數，取為 1.0； j = 2G 永久作用結構重力效應分項系數，取為 1.2；37西安工業大學北方信息工程學院畢業設計(論文

44、) Q1k 、 Qjk 可變作用荷載效應分項系數，取為 1.4；Q c 除汽車荷載效應(含沖擊力)、風荷載外其它可變作用效應系數； S G 永久作用結構重力效應標準值；Q 可變作用汽車荷載效應標準值。S5.2.2 短期組合短期組合考慮永久作用結構重力，可變作用汽車荷載、溫度梯度、基礎沉 降作用，則短期組合作用效應表達式為：S = S + 0 Snsd G 1j Qjk (5.2)j=1式中： 0 1j 可變作用荷載效應頻遇值系數，汽車取為0.7，溫度梯度取為 0.8，其他 為 1.0；Qjk 第j 個可變作用荷載效應頻遇值。S5.2.3 長期組合長期組合考慮永久作用結構重力，可變作用汽車荷載、

45、溫度梯度、基礎沉 降作用，則長期組合作用效應表達式為：S = S + n 0 Ssd G 2 j Qjkj=1式中： 0 2 j 可變作用荷載效應頻遇值系數，汽車取為(5.3)0.4，溫度梯度取為 0.8，其他 1.0；SQjk第j 個可變作用荷載效應準永久值。386 預應力鋼束配筋設計6 預應力鋼束配筋設計鋼筋的“估算”，是因為計算中使用的組合結果并不是橋梁的真實受力。確定 鋼束需要知道各截面的計算內力，而布置好鋼筋前又不可能求得橋梁的真實受力， 故只能稱為“估算”，此時與真實受力狀態的差異由以下四方面引起：未考慮預加 力的作用；未考慮預加力徐變、收縮的影響；未考慮(鋼束)孔道的影響；各鋼束

46、 的預應力勛失值只能根據經驗事先擬定。6.1 預應力鋼束的確定0 j擬采用 j15.24 鋼絞線，單根鋼絞線的公稱截面面積A =490mm2 ，抗拉強度p1pk con pk標準值f =1860MPa，張拉控制應力取 =0.75f =1395MPa ，預應力勛失按張拉控制應力的 20%估算。所需預應力鋼絞線的面積為：NA = pep 由“橋梁博士”軟件估算結構配c筋on面積l可得到正常使用極限狀態短期荷載效 應組合，各截面所需預應力鋼束的截面面積表 6.1 使用階段結構配筋匯總表39西安工業大學北方信息工程學院畢業設計(論文)40西安工業大學北方信息工程學院畢業設計(論文)41西安工業大學北方

47、信息工程學院畢業設計(論文)42西安工業大學北方信息工程學院畢業設計(論文) 由于橋梁博士在進行預應力鋼筋估算時， 默認預應力鋼筋是布置在箱梁上下緣 無形中將 a 增大。故在實際預應力鋼筋布置過程中要將預應力鋼筋數量適當增大。6.2 預應力束的布置預應力鋼束的配置考慮以下原則：1、應選擇適當的預應力束的型式與錨具型式，對不同跨徑的梁橋結構，要選 用預加力大小恰當的預應力束，以達到合理的布置型式。2、應力束的布置要考慮施工的方便，不能像鋼筋混凝土結構中任意切斷鋼筋 那樣去切斷預應力束，而導致在結構中布置過多的錨具。3、預應力束的布置，既要符合結構受力的要求，又要注意在超靜定結構體系 中避免引起過

48、大的結構次內力。4、預應力束的布置，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、施工方法的選擇都有密切關系。5、預應力束應避免采用多次反向曲率的連續束，因為這會引起很大的摩阻損 失，降低預應力束的效益。6、預應力束的布置，不但要考慮結構在使用階段的彈性力狀態的需要，而且 也要考慮到結構在破壞階段時的需要。7、預應力筋應使其中心線不超出束界范圍，盡量對稱布置，錨頭應盡量靠近 壓應力區。8、預應力束應在其充分利用點后 h/2 處彎起，彎起角不宜大于 20。鋼絞線束 當直徑大于 5mm 時彎起半徑不宜小于 6m。9、鋼束在橫斷面中布置時，直束應盡量靠近頂板位置直接錨固于齒板上，彎 束布

49、置在腹板上便于下彎分散錨固。10、應留有一定數量的備用管道，一般占總數的 1%。11、本橋中使用預埋波紋管，其水平凈距不應小于 40mm，且不小于管道直徑 的 0.6 倍，在豎直方向可疊置。波紋管到梁側凈距不小于 35mm，到梁底距離不小 于 50mm。遵循上面的原則結合施工特點布筋。 根據配筋數量要求及以上布置原則現將初 步鋼束具體布置繪圖如下：43西安工業大學北方信息工程學院畢業設計(論文)圖 6.3 鋼束具體布置圖6.3 預應力損失的計算后張法預應力損失包括： 摩阻損失、 錨具變形及鋼筋回縮、 混凝土的彈性壓縮、 預應力筋的應力松弛、混凝土的收縮與徐變等 5 項。1 摩阻損失預應力鋼筋與

50、管道之間摩擦引起的應力損失可按下式計算：Q = Q 1 e(9+kx) l1 concon pk 張拉鋼筋時錨下的控制應力(=0.75f )。預應力鋼筋與管道壁的摩擦系數，對金屬波紋管，取 0.2。 從張拉端至計算截面曲線管道部分切線的夾角之和，以 rad 計。k管道每米局部偏差對摩擦的影響系數，取 0.0015。x從張拉端至計算截面的管道長度,以米計。2 錨具變形損失由錨具變形、鋼筋回縮和接縫壓縮引起的應力損失，可按下式計算： VlQ = E l 2 l PVl錨具變形、鋼筋回縮和接縫壓縮值；統一取 6mm。L預應力鋼筋的有效長度。E 預應力鋼筋的彈性模量。取 195GPa。P3 混凝土的彈

51、性壓縮后張預應力砼構件的預應力鋼筋采用分批張拉時， 先張拉的鋼筋由于張拉后批 鋼筋所產生的砼彈性壓縮引起的應力損失，可按下式計算Q = 以 l 4 EPVQpc V Qpc 在先張拉鋼筋重心處，由后張拉各批鋼筋而產生的混凝土法向應44p = 1 + i 2p , = 1 + e i 20.9E 飛 (t,t ) +a 裝 0 (t,t )西安工業大學北方信息工程學院畢業設計(論文) 力；a EP預應力鋼筋與混凝土彈性模量比。xA 裝若逐一計算 pc 的值則甚為繁瑣，可采用下列近似計算公式裝l6(t) = ps裝 = a 根 N - 1裝l 4 EP 2N PCN 計算截面的分批張拉的鋼束批數.

52、鋼束重心處混凝土法向應力： 裝 PC = (|( + yn )| - M1Inyn (M 為自重彎矩)1注意此時計算 N 時應考慮摩阻損失裝 l1 、錨具變形及鋼筋回縮裝 l 2 的影響。預應p力損失產生時，預應力孔道還沒壓漿，截面特性取靜截面特性(即扣除孔道部分的 影響)。4 鋼束松弛損失鋼束松弛(徐變)引起的應力損失( 裝 l5 )，此項應力損失可根據公路鋼筋 混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范 JTG D622004 表 6.2.6 條的規定，按下列 公式計算。對于鋼絲、鋼絞線，本設計中采用裝(0.52 pe - 0.26)裝裝l5 = fpk pe (MPa)式中：張拉系數，一次張拉時，

53、=1.0；鋼筋松弛系數，級松弛(低松弛)，=0.3；裝 pe 傳力錨固時的鋼筋應力，對后張法構件收縮徐變損失由混凝土收縮和徐變引起的預應力鋼筋應力損失l 6裝 (t ) =p = A0 .9 E p 飛 cs (t , t 0 ) + a EP 裝 pc 0 ( t , t 0 )psA + A 1 + 15 p p p = p s A式中： 裝 l 6 (t) 、裝 l6 (t) 構件受拉、受壓鋼筋截面重心處由砼收縮、徐變引起預應力損失；45西安工業大學北方信息工程學院畢業設計(論文)構件受拉、 受壓縱向鋼筋截面重心處由預應力產生的混凝土法向應力；i 截面回轉半徑， i2 = I / A ，

54、后張法采用凈截面特性e 、e s 構件受拉區、受壓區縱向普通鋼筋截面重心至構件截面重心的距離； cs (t, t0 ) 預應力鋼筋傳力錨固齡期為t0 ，計算考慮的齡期為 t 時的混凝土收縮、徐變，其終極值可按公預規 JTG D622004 中表 6.2.7 取用；0 (t, t0 ) 加載齡期為t0 ，計算考慮的齡期為 t 時的徐變系數， 可按 公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范 JTG D622004 中表 6.2.7 取用。 表 6.3 預應力損失表注：本表僅表示 1#鋼束預應力損失； 其余鋼束各施工段預應力損失及有效預應 力損失形式如上，不再單獨列表，詳情可查詢計算模型。467 內

55、力計算7 內力計算7.1 持久狀況承載能力極限狀態驗算在結構承載能力極限狀態驗算中， 結構的作用效應最不利組合 (基本組合) 設計值必須小于或等于結構抗力的設計值，其基本表達式為： S R(f , a )0 d d d式中， 0表示橋梁結構的重要性系數， 本橋其值取為 1.0；Sd 表示作用 (或 荷載)效應(其中汽車荷載應計入沖擊系數)的基本組合設計值； R 表示構件 承載力設計值； fd 表示材料強度設計值； ad 表示幾何參數設計值， 當無可靠數 據時，可采用幾何參數標準值 ak，即設計文件規定值。7.1.1 正截面抗彎承載力驗算由于單元劃分較多， 因此內力和應力值確定顯示結果單元號，

56、一般有跨中、 支點、 1/4 跨、變截面處、配筋變化點等。兩種內力組合見下表：表 7.147西安工業大學北方信息工程學院畢業設計(論文)28西安工業大學北方信息工程學院畢業設計(論文)46西安工業大學北方信息工程學院畢業設計(論文)圖 2.1 承載能力極限狀態荷載組合 I 結構彎矩包絡圖圖 2.2 承載能力極限狀態荷載組合 I 結構剪力包絡圖53西安工業大學北方信息工程學院畢業設計(論文)圖 7.3 正常使用極限狀態結構組合 I 結構彎矩包絡圖51西安工業大學北方信息工程學院畢業設計(論文)圖 7.4 正常使用極限狀態結構組合 I 結構剪力包絡圖表 7.3 正常使用極限狀態結構組合 II西安工

57、業大學北方信息工程學院畢業設計(論文)圖 7.5 正常使用極限狀態結構組合 II 結構彎矩包絡圖5253西安工業大學北方信息工程學院畢業設計(論文)圖 7.6 正常使用極限狀態結構組合 II 結構剪力包絡圖548 持久狀態承載能力極限狀態計算8 持久狀態承載能力極限狀態計算8.1 正截面抗彎承載力計算由于單元劃分較多，因此內力和應力值確定顯示結果單元號，一般有跨中、支 點、 1/4 跨、 變截面處、配筋變化點等。 顯示節點號為： 1# (邊跨邊支點) 、10# (邊 跨近 1/4 跨截面)、 20# (邊跨中點截面)、 40# (中跨邊支點)、 50# (中跨近 1/4 跨截面)、 60 #

58、(中跨中點截面) 80#(中跨邊截面)見下表；表 8.1 單元承載力極限狀態強度驗算55西安工業大學北方信息工學院畢業設計(論文)56西安工業大學北方信息工學院畢業設計(論文)通過以上計算表明，截面抗力R 計算彎矩M 滿足規范要求。j8.2 斜截面抗彎承載力計算tp tk由于梁體中的主拉應力 都不大于 0.5f =1.33MPa ，箍筋可僅按構造要求設置，取雙肢HRB335 直徑 16mm 的箍筋， 自支座中心起長度不小于一倍梁高的范圍 內，其間距為 100mm，其他梁端箍筋間距采用 150mm。579 持久狀態正常使用極限狀態計算9 持久狀況正常使用極限狀態計算9.1 電算應力結果9.1.1

59、 使用階段荷載組合應力(長期效應)根據橋梁博士系統計算結果輸出使用階段荷載組合應力(長期效應)58西安工業大學北方信息工程學院畢業設計(論文)59西安工業大學北方信息工程學院畢業設計(論文) 9.2 截面抗裂驗算9.2.1 驗算條件預應力混凝土受彎構件應按下列規定進行正截面和斜截面抗裂驗算： (1)正截面抗裂應對構件正截面混凝土的拉應力進行驗算，并應符合下列要求： (a)全預應力混凝土構件，在作用效應頻遇組合下預制構件 0.85 0st pc分段澆筑或砂漿接縫的縱向分塊構件 0.80 0st pc(b) A 類預應力混凝土構件，在作用效應頻遇組合下 0.7fst pc tk但在荷載效應準永久組

60、合下 0lt pc(2)斜截面抗裂應對構件斜截面混凝土的主拉應力 進行驗算， 符合下列要求： tp(a)全預應力混凝土構件，在作用效應頻遇組合下預制構件 0.6ftp tk現場澆筑(包括預制拼裝)構件 0.4ftp tk(b) A 類和 B 類預應力混凝土構件，在作用效應頻遇組合下預制構件 0.7ftp tk現場澆筑(包括預制拼裝)構件 0.5ftp tk9.3 正常使用階段豎向最大位移(撓度)計算使用階段的撓度值，按短期荷載效應組合計算，并考慮撓度長期影響系數 n9其取值按公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋梁設計規范 6.5.3 規定，即當采用 C40 以下混凝土時，n 1.60； 9當采用 C