1、河北工業大學2011屆本科畢業設計說明書畢 業 設 計 2011年 06 月 05 日PAGE 張家口市城市快速路北環線清水河大橋設計（一）摘要：張家口市城市快速路北環線清水河大橋全長190米，橋寬28.5米，采用預應力混凝土連續梁橋，橋梁截面為等截面雙箱四室。經過方案比選，將此橋設計成40m+2*55m+40m的四跨的連續梁橋。本設計在確定了方案的尺寸后，應用MIDAS軟件對橋梁進行建模和分析，并結合手算，對橋梁內力計算給出了詳細的計算過程。預應力鋼筋的配置也借用了MIDAS軟件協助計算，本文只列出了計算公式，以及進行了主梁截面的強度驗算、應力和變形驗算。橋梁各個截面均滿足設計要求。 設計過

2、程：1. 經方案比選確定橋梁方案及細部尺寸。2. 內力計算，做內力組合。3. 配置預應力鋼筋，確定數量以及位置。4. 進行截面強度的驗算，繪制CAD圖。關鍵詞： 連續梁橋 箱梁 預應力畢業設計中文摘要畢業設計外文摘要Title The Design of Qingshui River Bridge in Zhangjiakou Expressway northbound Link AbstractThe Qingshui river Bridge is 190 meters long and 28.5 meters wide. It is prestressed concrete contin

3、uous beam bridge. Bridge cross-section is four chamber double box cross section. After a scheme comparison, The bridge was designed to 40m +2 * 55m +40 m in the four-span continuous beam bridge. After determining the size of the program, we used MIDAS software to make model of bridge and analyses, C

4、ombined with manual calculation, so the design manual has a detailed calculation process for calculation of internal force and the results of the combination of internal forces has to be expressed in tabular. Prestressing is calculated by MIDAS, this article only lists the formulas and checked the i

5、ntensity of the main beam, the stress and deformation, each section of the bridge turns out to meet the design requirements.Design process:1.After scheme comparison, determine the detailed sizes of the bridge.2.force calculation,dointernal force combination.3.Determine to the number and location of

6、prestressed reinforcement4.checkingthe strength ofcross-section, section of CAD drawings.Keywords： Continuous beam bridge box girder Prestressed目錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc295133631 1 概述 1 概述1.1 設計資料清水河大橋位于張家口市城市快速路北環線上，橫跨清水河，是連接東環和西環的重要橋梁之一。設計速度60Km/h，雙向六車道，設計荷載為公路I級，設計洪水頻率1/300，結構設計基準期100年，

7、抗震烈度7度，設計風速31.1m/s,設計風壓0.55KN/m2。本地區氣候屬暖溫與中溫之過渡帶的東亞半干旱大陸性季風氣候，全年長時間受蒙古高氣壓控制，春季風強，夏季涼爽，雨量集中，秋季短促，冬季漫長少雪。年平均氣溫7.5，1月平均氣溫-10.5，極端最低氣溫-26，7月平均氣溫23.2，極端最高氣溫40.9。年均降水量406毫米，無霜期144天，年均日照2877小時。最大凍土深度1.63m。路線經過區域所處地質構造單元屬中朝準地臺燕山沉降帶冀北斷褶束之宣龍復向斜的西段，主要由太古界崇禮群變質巖系組成基底，中元古界以來的地層構成蓋層。構造形跡以開闊褶皺及高角度斷層為主；新生代則以垂直升降運動為

8、主。張家口盆地就是沿東西向斷裂所形成的構造盆地。主要設計指標有： 1）設計荷載：公路I級 2）橋面寬：0.5米（護欄）+13.25米（車行道）+1米（中央分割帶）+13.25米（車行道）+0.5米（護欄）=28.5m 3）設計車道：6車道 4）設計車速：60km/h 5）地震烈度：基本烈度6度，按7度設防 6）橋面橫坡：雙向2%橫坡 7）橋面縱坡：3.0%以內 8）溫度：1月平均氣溫-10.5，極端最低氣溫-26，7月平均氣溫23.2，極端最高氣溫40.9。 1.2 設計過程1）分析橋涵水文，地質資料，氣象資料等2）初步確定橋梁方案，進行擬定比對3）確定橋梁最終橋型及橫斷面4）合理確定橋梁的總

9、體布置，橋梁分孔5）初擬橋梁上下部結構造型及尺寸6）上部結構計算（包括恒載和活載等）7）下部結構計算8）結構設計及配筋計算9）使用階段和施工階段的強度剛度驗算10）繪制施工圖，包括總體布置圖，主梁鋼筋（普通鋼筋和預應力筋）布置圖，下部結構一般布置圖11）編寫設計計算說明書1.3 方案比選依據設計資料，橋梁的形式可考慮拱橋、梁橋和斜拉橋。從安全、功能、經濟、美觀、施工、占地與工期多方面比選，全橋長192m，設計荷載為公路I 級，可以初步的選定以下三種橋型：下承式系桿拱橋圖1.1下承式系桿拱橋 單位：cm下承式拱橋的行車道位于拱肋的下部，橋面系（行車道，人行道，欄桿等）用吊桿掛在拱肋下。拱橋的靜力

10、特點是，在豎直力作用下，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，拱的彎矩大大減少。如在均布荷載的作用下，簡直梁的跨中彎矩為，全梁的彎矩圖呈拋物線形，而拱軸為拋物線形的三鉸拱的任何截面彎矩均為零，拱只受軸向壓力。設計合理的拱軸，主要承受壓力，彎矩、剪力均較小，故拱的跨越能力比梁大得多。由于拱是主要承受壓力的結構，因而可以充分利用抗拉性能較差、抗壓性能較好的石料，混凝土等來建造。石拱對石料的要求較高，石料加工、開采與砌筑費工，現在已很少采用。其優點是橋型美觀，尤其是在城市中是為數不多的城市建筑的亮點，更繼承了中國古老的石拱橋的各項優點。不僅在受力上保持了上承式拱橋的基本力學特

11、性，也可以充分的發揮拱圈混凝土材料的抗壓性能，而且構件簡潔明快，具有廣泛的適用場合。由墩、臺承受水平推力的推力拱橋，要求支撐拱的墩臺和地基必須承受拱端的強大推力，因而修建推力拱橋要求有良好的地基。在不等跨的多孔連續拱橋中，為了平衡左右橋墩的水平推力，將較大跨徑一孔的矢跨比加大，做成下承式拱橋，可以減小大跨的水平推力。而且可以減小路線轉彎的障礙。但是它對施工的要求較高，而且需要一支專業的施工隊伍，對總體道路的工期有一定的影響。2）斜拉橋斜拉橋是一種橋面體系以主梁受軸向力（密索體系）或受彎（稀索體系）為主，支承體系以拉索受拉和索塔受壓為主的橋梁。斜拉橋的拉索相當于在主梁跨內增加了若干彈性支承，使主

12、梁跨徑明顯減小，因此大大減小了梁內彎矩，梁體尺寸和重力等，使橋梁的跨越能力顯著增大。獨塔斜拉橋也具有橋型美觀，抗風性能好，雖然跨度會相對較小，不過也具有一定跨越能力，但是由于它是一種高次超靜定結構，計算量大，而且施工技術高，難度大，費用高，因此一般不適用于小跨徑橋梁。圖1.2斜拉橋 單位：cm3）預應力混凝土連續梁橋近二十年來，連續梁結構體系已經成為預應力混凝土梁式橋的主要橋型之一，在40200米的范圍內，與其他的結構體系相比，常成為最佳橋型方案。混凝土連續梁橋在垂直荷載作用下，支座僅產生垂直反力，而無水平推力。連續梁可以做成兩跨或是三跨以及多跨一聯的。通過計算可知，在恒載的作用下，由于支點負

13、彎矩的卸載作用，跨中正彎矩顯著減小，因此相對而言，彎矩分布更加的合理。它的優點是結構造型靈活，可模型好，可根據使用要求澆鑄成各種形狀的結構，整體性好，剛度較大，變性較小，動力性能好，主梁變形繞曲線平緩，有利于高速行車。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。此標段處于北環線快速路上，因此連續梁的有利高速行車更加符合要求，加之其施工難度相對較小，施工技術相對較低。同時，鋼筋混凝土連續梁橋不易裝配化施工，而花費較高費用現澆卻仍然會產生裂縫，僅在城市高架橋，小半徑彎橋中有少量使用。而預應力混凝土連續梁橋卻應用非常廣泛，隨著懸臂施工法等技術的發展，預應力的技術優點使設備機械化，從而提

14、高了施工質量，降低了施工費用。圖1.3預應力混凝土連續梁橋 單位：cm由上可知.預應力混凝土梁式橋可有效利用高強度材料，并明顯降低自重所占全部設計荷載的比重，既節省材料、增大其跨越能力，又提高其抗裂和抗疲勞的能力。預應力混凝土梁式橋所采用的預應力技術為橋梁裝配式結構提供了最有效的拼裝手段，通過施加縱向、橫向預應力，使裝配式結構集成整體，進一步擴大了裝配式結構的應用范圍。因此綜合考慮選擇預應力混凝土連續梁橋。在梁的橫截面選擇上，橋梁截面形式可考慮箱形梁、空心板、T型梁等梁型。空心板和箱梁的設計方法基本是一樣的，均屬受彎構件，所不同的是構件的截面高度。受彎構件在設計時，不僅強度要滿足要求，其變形（

15、撓度）也有一定的要求，不能超過規范的允許值。受均布荷載受彎構件的跨中最大撓度，與構件跨度的四次方、荷載的大小成正比，而與構件截面高度的三次方、構件截面的寬度成反比。也就是說，當撓度值固定時，要加大構件的跨度，就必須增加構件的截面高度（增加寬度作用不大）。空心板由于受建筑要求的限制，截面高度不可能太大，所以它的跨度也就受到了限制。箱形梁由于截面高度較大，所以它的跨度也就比空心板大得多。所以空心板主要應用于小跨徑橋梁上，而且自重大，截面用料不經濟。T型梁結構受力明確，設計及施工經驗成熟，跨越能力大，施工可采用預制吊裝的方法，施工進度較快。該方案建筑結構高度最高，由于梁底部呈網狀,景觀效果差。單箱雙

16、室梁截面方案的結構整體性強，抗扭剛度大，適應性強。景觀效果好，施工方便，材料用料經濟，因此綜合以上比選，綜合考慮確定采用兩個對稱的單箱雙室截面，其中截面形式如下：圖1.4箱梁截面圖 單位dm方案比較預應力混凝土連續梁下承式拱橋獨塔斜拉橋適用性受力情況比較合理，不易開裂。河床壓縮相對較多，汛期泄洪能力相對較差主跨跨越河道，河床壓縮較少，汛期泄洪能力較好。主橋橋長較短，單住斜拉橋可滿足要求，河床壓縮少，汛期泄洪能力較好安全性 跨徑適中，結構施工方便，工期較短 箱梁構件可工廠化預制施工，質量可靠，工期有保證，但需要預制廠與吊裝設備。 行車平順舒適橋梁整體性好，懸臂現澆施工難度相對較大。 橋型復雜，施

17、工難度大，工期長 后期營運養護費用高 行車較平順美觀性 橋型簡潔明快，與環境協調橋型簡潔明快，與環境協調 橋型美觀，氣勢雄偉，但在山區沒有必要工期較短較長較長方案排名最優較好較差2 初步設計2.1方案介紹本橋總跨徑190米，為40+2*55+40五跨連續箱梁結構，施工方式為滿堂支架，其截面尺寸圖如下：圖2.1 橫截面尺寸圖(dm)2.2設計標準1、設計荷載：公路I級2、橋全寬:0.5米（護欄）+13.25米（車行道）+1米（中央分割帶）+13.25米（車行道）+0.5米（護欄）=28.5m 3、設計車速：60km/h4、橋梁縱坡：2.0%5、橋梁橫坡：雙向2%橫坡6、地震烈度：基本烈度6度，按

18、7度設防2.3主要材料選擇1、混凝土：(1）橋面瀝青混凝土鋪裝：容重23KN/m3(2）連續梁：C50(3）樁基、承臺、橋墩、橋臺、搭板：C402、鋼筋：（1）預應力筋：箱梁縱向預應力束采用15.2mm 高強度低松弛預應力鋼絞線，標準強度1860MPa ，E=1.95105MPa。（2）輔助鋼筋：II級鋼筋3 橋面板計算和梁的有效寬度計算3.1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。橋總寬為28.5米，按6個車道設計。其內力的計算在后邊的恒載內力計算中有說明。3.2梁有效寬度的計算(1）橋的剪力滯理論箱型梁和T型梁由于剪力滯效應，在梁承受彎矩時，頂底板所受的拉壓應

19、力，隨著離腹板的距離越遠，受力越小，所以不是全梁在受力，如果按照全梁截面進行受力分析，必然導致不安全。目前，橋梁剪力滯計算的方法很多，有有線條法，比擬桿法，差分法等，但目前應用較為方便應用也較廣泛的是等效寬度法，規范上給出了計算方法。本設計采用次種方法。寬度法考慮梁剪力滯效應:1)簡支梁和連續梁各跨中部梁段，懸臂梁中間跨的中部梁段：Bmi=fbi2)簡支梁支點，連續梁邊支點及中間支點，懸臂梁懸臂段：Bmi=sbi(2)橋的剪力滯計算如圖所示，將梁根據腹板的數目分成如圖6的的各種小梁，分別進行計算。圖2.2 梁截面分隔（dm）A=9.945m2 I=10.7925m4 型心軸距上1.104m 距

20、下1.596m 1）邊跨的計算： 圖2.3 考慮剪力滯效應的邊跨截面尺寸A=9.8068m2 I=10.6315m4 型心軸距上1.1127m 距下1.5873m 根據平行移軸定理 移到1.104處 換算為I=10.6388m4 2）中跨的計算： 圖2.4考慮剪力滯效應的中跨截面尺寸A=9.8m2 I=10.6248m4 型心軸距上1.113m 距下1.587m 根據平行移軸定理 移到1.104處 換算為I=10.6326m4 4 主梁內力計算4.1恒載的內力計算（1）一期恒載即梁的恒載內力計算：梁的恒載集度：=A=9.94525=248.625 kN/m（2）二期恒載橋面鋪裝和欄桿的內力計算

21、：橋面的恒載集度=0.0914.2523+22.5=52.00kN /m（3）恒載集度q= +=248.625+52.00=300.625 kN/m圖4.1彎矩圖圖4.2剪力圖恒載作用下截面彎矩和剪力大小如下表：表1恒載作用下各截面彎矩與剪力跨數位置距本跨支點的距離(m)彎矩（kN/m）剪力(kN)1000.00 431064 1/4 1028075.2 1304.39 1/22026087.89 -1701.86 3/430-5961.91 -4708.11 140-68074.22 -7714.36 200-68074.22 8056.961/413.2514290.53 3923.371

22、/318.3329115.02 2545.5 1/227.539818.36 -210.23 2/336.6725260.85 -2965.96 3/441.258509.28 -4343.82 155-79636.72 -8477.41 300-79636.728477.411/413.258509.28 4343.82 1/318.3325260.85 2965.96 1/227.539818.36 210.23 2/336.6729115.02 -2545.5 3/441.2514290.53 -3923.37 155-68074.22-8056.96400-68074.227714.3

23、61/410-5961.914708.111/22026087.891701.863/43028075.2-1304.391400.00-4310644.2活載的內力計算荷載設計等級是公路I級，（1）沖擊系數的計算：應用規范給定的公式進行計算。計算正彎矩和剪力效應時，因1.5Hzf114Hz，故1 =0.1767ln f1-0.0157=0.145因1.5Hzf214Hz故2 =0.1767ln f2-0.0157=0.24注：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1；計算連續梁的沖擊力引起的負彎矩效應時，采用2。（2）橫向分布系數的計算：1）截面特性：截面特性：面積A=9.9

24、45 ，抗彎慣性距I= 10.7925，抗扭慣性距J= 24.6598 2）偏心壓力法：將梁的整體橫截面做如圖所示的分割，將梁分成三部分I=3.301 m4 I=3.89m4偏心壓力法：邊梁：圖4.4邊梁橫向加載三車道偏載邊梁汽車荷載的橫向分布系數=（0.8+0.66+0.56+0.42+0.32+0.17）/2=1.47；全梁汽車荷載的增大系數3）修正偏心壓力法：箱型梁的抗扭慣性矩較大，一般采用修正偏心壓力法其中為抗彎慣距換算系數，為簡支跨中作用單位力時產生的撓度與連續梁跨中作用單位力時的撓度比值， 采用結構力學求解器進行計算。邊跨Cw=1.35中跨Cw=1.97為抗扭慣距換算系數，取=1為

25、混凝土彈性模量=3.45MPa，為混凝土剪切模量G =0.4邊跨中間跨邊跨的計算：圖4.5 邊跨邊梁橫向加載三車道偏載邊梁汽車荷載橫向分布系數中間跨的計算：圖4.6 中跨邊梁橫向加載雙車道偏載邊梁汽車荷載橫向分布系數綜上所述，取最大的橫向分布系數，即按照邊跨計算的橫向分布系數：全梁汽車荷載的增大系數：4）偏心壓力法和修正偏心壓力法的比較：箱型梁橋有較大的抗扭剛度，修正后的橫向分布比修正前整體降低很多，根據文獻橋跨結構簡化分析荷載橫向分布胡肇茲主編，修正偏心壓力法在計算箱梁的橫向分布比較精確。在計算連續梁的橫向分布方面，各種參考書都給了不同的方法，總體分為：等代簡支梁和橋梁跨徑進行修正。在考慮到

26、抗扭合連續梁同時修正方面，文獻橋梁計算理論程翔云編著用薄壁板結構力學解出的公式是比較精確的。故采用偏心壓力法計算所得的增大系數,即：全梁汽車荷載的增大系數（3）汽車荷載的內力計算汽車荷載的加載過程事例（用結構力學求解器）：彎矩：邊跨1/2處的彎矩影響線：圖4.7邊跨1/2處的彎矩影響線該處最大影響線指為8.29b、中跨1/2處的彎矩影響線：圖4.8中跨1/2處的彎矩影響線該處最大影響線值為9.243綜上所述，取跨中處截面的影響線為最不利影響線。c、最大汽車荷載彎矩加載如圖圖4.9中跨1/2處正彎矩縱向加載中跨1/2處汽車最大正彎矩為5654.4d、最小汽車荷載彎矩加載圖示：圖4.10中跨1/2

27、處負彎矩縱向加載中跨1/2處汽車最小彎矩為-1336.51 剪力：a、剪力影響線圖示：圖4.11中跨1/2處的剪力影響線根據剪力影響線，最大剪力加載如圖所示：圖4.12中跨1/2處正剪力縱向加載中間跨1/2處汽車最大正剪力為：314.46kN負剪力加載如圖所示：圖4.13中跨1/2處負剪力縱向加載中間跨1/2處汽車最小負剪力為：-314.78kN3）單車道正中加載（彎矩+或剪力）各控制界面的內力計算結果如表。表2車道車載截面內力跨數位置距本跨支點的距離(m)彎矩(Kn/m)剪力（kN）正彎矩負彎矩正剪力負剪力1000.000.00115.25-66.861/410-899.742780.591

28、0.25-66.861/220-1799.484511.17-94.75-66.863/430-2699.221991.76-199.75-66.86140-3598.96-1577.7-304.75-66.86200-3598.96-1577.7314.46405.971/413.752020.3-1457.1314.46261.591/318.333452.24-1416.9314.46213.471/227.55654.4-1336.5314.46117.222/336.673674.27-1256.1-213.79-314.783/441.252353.35-1219.9-216.92

29、-314.78155-2932.86-1095.4-406.29-314.78300-2932.86-1095.438.91343.961/413.25-2208.451660.8338.91199.581/318.33-1966.982138.4238.91151.461/227.5-1484.042431.8738.9155.212/336.67-1001.101843.0338.91-41.043/441.25-759.631217.7538.91-89.17155-35.22-1981.5238.91-233.54400-35.22-1981.52215.1327.521/410158

30、4.58-1486.14110.1327.521/2202082.39-990.765.1327.523/4301566.19-495.38-99.8727.521400.000.00-204.8727.524）汽車荷載計入沖擊力和增大系數（即三車道偏載）時，或 1=0.145 2=0.24表3三車道車載截面內力跨數位置距本跨支點的距離(m)彎矩(Kn/m)剪力（kN）正彎矩負彎矩正剪力負剪力100.0000385.9866-223.9221/410.00-3013.3410085.234.32853-223.9221/220.00-6026.6916362.02-317.33-223.922

31、3/430.00-9040.027224.113-668.987-223.922140.00-12053.3-5722.32-1020.65-223.922200.00-12053.3-5722.321053.1661359.6451/413.756766.237-5284.91053.166876.09761/318.3311561.98-5139.11053.166714.93771/227.5018937.3-4847.491053.166392.58452/336.6712305.59-4555.87-716.009-1054.243/441.257881.664-4424.57-72

32、6.492-1054.24155.00-9822.51-3973.02-1360.71-1054.24300.00-9822.51-3973.02130.31451151.9651/413.25-7396.376023.831130.3145668.41841/318.33-6587.667756.05130.3145507.25841/227.50-4970.238820.393130.3145184.90522/336.67-3352.816684.669130.3145-137.4483/441.25-2544.094416.779130.3145-298.641155.00-117.9

33、56-7186.97130.3145-782.154400.00-117.956-7186.97720.497392.167921/410.005306.957-5390.23368.839192.167921/220.006974.184-3593.4917.1810292.167923/430.005245.366-1796.75-334.47792.16792140.0000-686.13692.167925 其他因素引起的內力計算5.1溫度次內力包括：1）年平均溫差引起的內力；2）呈線性變化的溫度梯度引起的內力。本設計為連續梁，橋縱向只設置了一個縱向約束支座，縱向伸縮變形不產生次內力，

34、因此年平均溫差不引起此內力，只計算溫度梯度引起的次內力。溫度梯度的取值，應根據通用規范給定：圖5.1溫度梯度圖橋面鋪裝為90mm的瀝青混凝土，梁高大于40cm，取A=30cm用全截面等效的箱型截面計算：圖5.2截面溫度梯度劃分A=9.8m2 I=10.6248m4 型心軸距上1.113m 距下1.587m其中，混凝土彈性模量：混凝土和鋼筋混凝土及預應力鋼筋混凝土的線膨脹系數：表4 溫度梯度作用下內力跨數位置距本跨支點的距離(m)彎矩(kN*m)剪力(kN)1000125.761/410-1257.62125.761/220-2515.23125.763/430-3772.85125.76140

35、-5030.46125.76200-5030.46125.761/413.25-4680.87-25.431/318.33-4562.01-25.431/227.5-4331.27-25.432/336.67-4100.54-25.433/441.25-3981.68-25.43155-3632.08-25.43300-3632.08-25.431/413.25-3981.6825.431/318.33-4100.5425.431/227.5-4331.2725.432/336.67-4562.0125.433/441.25-4680.8725.43155-5030.4625.43400-50

36、30.4625.431/410-3772.85-125.761/220-2515.23-125.763/430-1257.62-125.761400-125.765.2支座位移引起的內力計算由于支座處的豎向反力和地質條件的不同引起支座的不均勻沉降，連續梁是對支座沉降敏感的結構，所以由它引起的內力是構成內力的重要組成部分。根據本次設計的地質情況，取四跨連續梁的四個支點每個支點分別沉降0.5cm，其余支點不動，所得的內力進行疊加，取最不利的內力范圍。采用MIDAS直接得出最不利的支座沉降內力。表5 支座位移引起的內力跨數位置距本跨支點的距離(m)MaxMin剪力(kN)彎矩 (kN*m)剪力(kN

37、)彎矩 (kN*m)10084.270-87.101/41084.27871.04-87.1-842.711/22084.271742.08-87.1-1685.413/43084.272613.13-87.1-2528.1214084.273484.17-87.1-3370.8320084.273484.17-87.1-3370.831/413.25127.251805.64-117.81-1822.081/318.33127.251401.84-117.81-1462.41/227.5127.251065.2-117.81-1211.412/336.67127.251191.67-117.

38、81-1423.533/441.25127.251575.17-117.81-1851.16155127.253108.9-117.81-3514.66300127.253108.9-117.81-3514.661/413.2591.471851.16-127.25-1764.951/318.3391.471423.53-127.25-1170.051/227.591.471211.41-127.25-633.232/336.6791.471462.4-127.25-559.523/441.2591.471822.08-127.25-751.9315591.473484.17-127.25-1

39、922.0540091.473484.17-127.25-1922.051/41087.12613.13-48.05-1393.491/22087.11742.08-48.05-961.033/43087.1871.04-48.05-480.5114087.10-48.0505.3 徐變引起的內力靜定結構由混凝土的徐變不會產生徐變次內力。對于超靜定結構，混凝土徐變受到多余約束的制約，從而引起徐變次內力，徐變次內力的存在使結構的內力重分布，重分布后的內力可按規范方法進行計算。實際上，徐變次內力是由于體系轉換（即從靜定結構到超靜定結構）而產生的，因此在施工時應盡量避免反復的體系轉換次數。本設計為滿

40、堂支架施工，沒有體系轉換，故不考慮徐變次內力。6 內力組合6.1 承載能力極限狀態組合1.2恒載+0.5支座位移+1.4汽車荷載+0.8*1.4溫度梯度結果如下表：表6 承載能力極限狀態內力位置距本跨支點的距離(m)MaxMin剪力(kN)彎矩 (kN*m)剪力(kN)彎矩 (kN*m)005836.39404938.97201/4101736.57228674.621331.47246155.71/220-2363.2521274.22-2276.0350904.673/430-6463.07-22201.1-5883.53-2001.99140-10562.9-101751-9491.03

41、-96315.60011266.02-10175111651.55-96315.61/413.256157.55522936.945850.7544251.4831/318.334504.11147354.953971.68622541.311/227.51197.23570582.21213.515936145.22/336.67-4586.4944118.15-5118.9119204.513/441.25-6254.618131-6772.35-810.888155-12102.8-111321-11732.7-1064430010330.41-11132111701.82-106443

42、1/413.255419.946-3120.256109.66613859.981/318.333766.51417783.534230.6136567.941/227.5459.637737184.77472.439755569.322/336.67-2847.2426504.52-3285.7339546.033/441.25-4500.689910.697-5164.8518368.91155-9460.99-85042-10802.1-97641.70010290.85-850429347.564-97641.71/4106042.862-2115.385631.497-19094.8

43、1/2201943.0439475.442023.99723329.143/430-2156.7840236.8-1583.529702.07140-6256.610-519106.2 正常使用極限承載能力組合（1）作用短期效應組合恒載+0.7汽車荷載+0.8溫度作用+1.0支座沉降表7 短期效應組合內力位置距本跨支點的距離(m)MaxMin剪力(kN)彎矩 (kN*m)剪力(kN)彎矩 (kN*m)004765.70804167.40201/4101513.29825830.811161.15233286.031/220-1739.1221599.1-1845.133843.713/430-

44、4991.52-12695.1-4851.35-6451.43140-8243.94-77051.7-7857.6-79475008979.054-77051.79022.22-794751/413.254767.49217087.844398.4845024.3241/318.333389.62234960.642907.80320405.641/227.5633.892250674.65-73.574931748.692/336.67-3360.2631786-3842.0817367.783/441.25-4745.4612416.27-5219.94375.577155-9323-86

45、309.2-9353.53-88838.2008675.536-86309.29145.631-88838.21/413.254546.8541997.6374704.8077775.6681/318.333168.99418792.593214.13526239.61/227.5413.264234085.59232.757741894.392/336.67-2342.4624580.85-2748.6229585.163/441.25-3720.3310587.05-4239.3312885.65155-7853.92-68697-8711.37-79051.5008330.522-686

46、977671.972-79051.51/4104952.789-2652.194623.97-14146.81/2201700.37930699.711617.7220599.233/430-1552.0331611.9-1388.5425330.87140-4804.440-4394.790（2）作用長期效應組合：恒載+0.4汽車荷載+0.8溫度梯度+支座沉降表8 長期效應組合內力位置距本跨支點的距離(m)MaxMin剪力(kN)彎矩 (kN*m)剪力(kN)彎矩 (kN*m)004649.91204234.580 1/4101502.99926734.811228.3330260.47 1

47、/220-1643.9223407.11-1777.9228935.1 3/430-4790.83-9983.07-4784.17-8618.66140-7937.74-73435.7-7790.42-77758.3008663.104-73435.78614.326-77758.3 1/413.254451.54215057.974135.6556609.794 1/318.333073.67231492.042693.32121947.37 1/227.5317.942444993.46-191.3533202.94 2/336.67-3145.4528094.32-3525.811873

48、4.54 3/441.25-4527.5110051.77-4903.671702.948155-8914.78-83362.5-9037.26-87646.3008636.442-83362.58800.042-87646.3 1/413.254507.764216.5484504.2815968.518 1/318.333129.920768.883061.95723912.79 1/227.5374.169835576.66177.286139248.27 2/336.67-2381.5625586.69-2707.3927579.76 3/441.25-3759.4311350.28-

49、4149.7411560.62155-7893.02-68661.6-8476.73-76895.4008114.373-68661.67644.321-76895.4 1/4104842.137-4244.284596.319-12529.8 1/2201695.22428607.461590.06921677.28 3/430-1451.6930038.29-1416.1825869.89140-4804.450-4394.7807 預應力配筋的估算一般預應力混凝土梁鋼筋數量估計的方法是：根據構件正截面抗裂性確定預應力鋼筋的數量。預應力鋼筋數量估算時截面特性可取全截面特性。按構件正截面抗裂

50、性要求估算預應力鋼筋數量:全預應力混凝土梁按作用短期效應組合進行正截面抗裂性驗算，計算所得的正截面混凝土法向拉應力應滿足0的要求，由此得到由上式稍作變化，即可得到全預應力混凝土梁滿足作用短期效應組合抗裂驗算所需的有效預加力，即式中 N pe 使用階段預應力鋼筋永存應力的合力； 按作用短期效應組合計算的彎矩值；A構件混凝土截面面積；W 構件全截面對抗裂驗算邊緣彈性抵抗矩； 預應力鋼筋的合力作用點至截面重心軸的距離.求得N pe 的值后，再確定適當的張拉控制應力 并扣除相應的應力損失 （對于配高強鋼絲或鋼絞線的后張法構件 約為0.2 ）就可以估算出所需的預應力鋼筋的總面積ApNpe /(10.2)

51、 Ap確定之后，則可按一束預應力鋼筋的面積Ap1 算出所需的預應力鋼筋束數為式中的 A p1為一束預應力鋼筋的截面面積。通過計算可知：預應力鋼筋通長布置210束 ，另外在支座處添加300束。8 預應力損失及有效應力的計算根據橋規（JTG D62-2004）第6.2.1條規定，預應力混凝土構件在正常使用極限狀態計算中，應考慮由下列因素引起的預應力損失：預應力鋼筋與管道壁之間的摩擦 l4錨具變形、鋼筋回縮和接縫壓縮 l2預應力鋼筋與臺座之間的溫差 l3混凝土的彈性壓縮 l4預應力鋼筋的應力松弛 l5混凝土的收縮和徐變 l6說明：從計算概念上，每根預應力束在每個截面的預應力損失都不一樣，但是由于本設

52、計是畢業設計教學環節，時間有限，所以進行一定的簡化，假定預應力束在每個截面的損失相等。8.1預應力損失的計算預應力損失包括：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。8.1.1 摩阻損失預應力鋼筋與管道之間摩擦引起的應力損失可按下式計算： con張拉鋼筋時錨下的控制應力（=0.75）,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0.0015x從張拉端至計算截面的管道長度,以米計。表8.1 系數k及的值管道類型K橡膠管抽芯成型的管道0.001

53、50.55鐵皮套管0.00300.35金屬波紋管0.00200.00300.200.268.1.2 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： l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；EP預應力鋼筋的彈性模量。取195GPa。8.1.3 混凝土的彈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 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力；預應力鋼筋與混凝土彈性模量比。若逐一計算的值則甚為繁瑣，可采用下列近似計算公式 N計算截面的分批張拉的鋼

54、束批數.鋼束重心處混凝土法向應力： 式中M1為自重彎矩。注意此時計算Np時應考慮摩阻損失、錨具變形及鋼筋回縮的影響。預應力損失產生時，預應力孔道還沒壓漿，截面特性取靜截面特性（即扣除孔道部他的影響）。8.1.4 鋼束松弛損失 鋼束松弛（徐變）引起的應力損失（）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=（MPa） 式中：張拉系數，一次張拉時，=1.0；超張拉時，=0.9； 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；傳力錨固時的鋼筋應力，對后張法構件

55、=；對先張法構件，=-。8.1.5 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 式中：、構件受拉、受壓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；、構件受拉、受壓全部縱向鋼筋截面重心處由預習應力產生的混凝土法向應力； 截面回轉半徑，后張法采用凈截面特性、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；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、徐變，其終極值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；加載齡期為，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 D

56、622004 中表6.2.7取用.8.2 有效預應力的計算 預應力損失的最后結果應列表給出各個截面的各項預應力損失、張拉錨固階段和使用階段的有效預應力以及使用階段扣除全部損失的有效預應力值。 （使用階段扣除全部損失的有效預應力值） （張拉錨固階段的有效預應力）9 主梁截面驗算預應力混凝土梁從預加力開始到承載破壞，需經受預加應力、使用荷載作用、裂縫出現和破壞等四個受力階段，為保證主梁受力可靠并予以控制，應對控制截面進行各個階段的驗算。驗算中用到的計算內力值為第七章內力組合值。本章后續內容為：先進行破壞階段（即承載能力極限狀態下）的截面強度驗算，再進行正常使用極限狀態下的截面應力驗算。根據預規JT

57、G D62-2004對于全預應力梁在使用荷載作用下，只要截面不出現拉應力就不必進行抗裂性驗算。9.1 正截面抗彎承載力和斜截面抗剪驗算在承載能力極限狀態下，預應力混凝土梁沿著正截面和斜截面都有可能破壞. 翼緣位于受壓區的T形截面或I形截面受彎構件，箱形截面受彎構件的正截面承載能力可參照T形截面計算，由于本設計未考慮普通鋼筋，故其正截面抗彎承載能力按下列規定進行計算時也不考慮普通鋼筋的影響，所以有：1 當符合下列條件時 （9.1-1）應以寬度為的矩形截面按下面公式計算正截面抗彎承載力： （9.1-2）混凝土受壓區高度應按下式計算： （9.1-3）截面受壓區高度應符合下列要求： （9.1-4）當受

58、壓區配有縱向普通鋼筋和預應力鋼筋，且預應力鋼筋受壓即（）為正時 （9.1-5）當受壓區僅配縱向普通鋼筋或配普通鋼筋和預應力鋼筋，且預應力鋼筋受拉即（）為負時 （9.1-6）2 當不符合公式（8.1-1）的條件時，計算中應考慮截面腹板受壓的作用，其正截面抗彎承載力應按下列規定計算： （9.1-7）此時，受壓區高度應按下列公式計算，應應符合（8-4）、（8-5）、（8-6）的要求。 （9.1-8）式中 橋梁結構的重要性系數，按預規JTG D62-2004第5.1.5條的規定采用，本設計為二級，取=1.0； 彎矩組合設計值； 混凝土軸心抗壓強度設計值，按預規JTG D62-2004表3.1.4采用；

59、 縱向預應力鋼筋的抗拉強度設計值，按預規JTG D62-2004表3.2.3-2采用； 受拉區縱向預應力鋼筋的截面面積； 矩形截面寬度或T形截面腹板寬度，本設計應為箱形截面腹板總寬度； 截面有效高度，此處為截面全高； 、受拉區、受壓區普通鋼筋和預應力鋼筋的合力點至受拉區邊緣、受壓區邊緣的距離； 受壓區普通鋼筋合力點至受壓區邊緣的距離； T形或I形截面受壓翼緣厚度； T形或I形截面受壓翼緣的有效寬度，按預規JTG D62-2004第4.2.2的規定采用。 使用階段正截面抗彎驗算跨數位置距本跨支點的距離(m)rMuMn(kN-m)(kN-m)100038752.5251/41024171.6759

60、1501.5641/22017718.23591523.4213/43010351.04639369.925140-75640.777182799.966200-75640.777182799.9661/413.7539125.60363365.4131/227.569815.18892466.3253/441.2518590.70952644.025155-123041.23208662.824300-123041.23208662.8241/413.2521540.65352644.0251/227.570660.51392466.3253/441.255247.92160608.4851