1、南京工程學院畢業設計說明書 PAGE 70前 言畢業設計是教學計劃中的一個重要環節，是在完成學校所有規定的基礎課、專業基礎課和專業課后進行的，是培養學生綜合運用所學的基礎知識和專業知識能力的綜合體現。本設計是在臧華和張偉老師的耐心指導下完成的。畢業設計主要進行了橋梁方案的設計與比較，橋梁的結構內力計算，預應力筋的配置設計，截面應力、撓度驗算以及訓練了手工制圖和CAD制圖的基本技能和方法。橋梁的方案設計與比較是按照實用、經濟、安全、美觀的基本原則進行的，從擬訂的五個方案中，選出三個進行了詳細的技術經濟比較。橋梁的結構計算中，首先應用橋梁博士電算程序進行內力的計算，然后，根據電算結果分析，得出各控

2、制截面的內力組合結果，并利用組合結果進行配筋、驗算。橋梁施工方法的設計是根據當地的地形條件，施工設備和能力以及工程的可行性而進行的。和以往的理論教學不同，畢業設計是要學生在老師的指導下，獨立地、系統地完成一個工程設計，以期能掌握一個工程設計的全過程，在鞏固已學課程的基礎上，學會考慮問題、分析問題和解決問題，并可以繼續學習到一些新的專業知識，有所創新。作為一名交通工程方向的本科生應該做好這次設計。通過本次的畢業設計，我對橋梁工程設計的過程及內容有了一個初步的了解。由于知識水平有限，在本次設計中難免會有不少錯誤和不足，懇請各位老師和同學批評、指正！徐哲2011年5月第一章 方案比選本章主要根據橋址

3、的地形、地貌、水文地質條件和技術標準的要求，綜合考慮經濟與安全、時間與空間環境等方面的因素，初擬方案。初擬方案完成后，通過初步分析，將其中明顯競爭性不大的體系刪去，提出23個具有特色的體系作進一步分析評比，這23個比選方案應力求受力合理，施工可行。比選標準主要依據安全、適用、經濟和美觀，其中以安全和經濟為重。最終確定方案以設計出“安全適用、經濟合理、美觀環保”的橋梁。1.1方案比較1.1.1 實用性比較本次設計選取第二、三、四方案進行比較。1.預應力混凝土連續梁橋：伸縮縫少，結構剛度大，變性小，動力性能好，主梁性能好，主梁變形撓曲線平緩，行車平順，通暢，安全，可滿足交通運輸要求，且施工簡單，但

4、工期長。2.連續剛構橋：行車平順，通暢，安全，可滿足交通運輸要求，施工技術成熟，易保證工程質量，橋下凈空大，可滿足通航要求，屬有推力體系，對地基要求比連續梁高，此處地勢平緩，地質條件不好，跨徑大，墩高小，溫度，混凝土收縮產生較大位移，對橋墩不利。3.斜拉橋：跨度大，行車性能好，不用作大量基礎工程，由于拉鎖多點支撐作用，梁高小，可采用懸臂施工，不影響通航，梁可以預制，可加快施工速度。1.1.2 安全性比較1.預應力混凝土連續梁橋：技術成熟，計算簡單，施工方法簡單，質量好，整體性好，剛度大，可保證工程本身安全，同時行車性能良好，可保證司機正常行車，滿足交通運輸安全要求。2.連續剛構橋：一般做成薄壁

5、墩，墩的剛度小，難以承受船舶撞擊，但此處不通航，對橋墩有利，因墩梁固結墩處可承受較大彎矩，梁高可做薄，基礎沉降對結構影響大。3.斜拉橋：拉索是柔性體系，風力作用下會震動，會影響橋上行車何橋本身安全，橫向剛度小，變性大。1.1.3 經濟性比較1. 預應力混凝土連續梁橋：施工技術成熟，方法簡單，易掌握，需要的機具少，無需大型設備，可充分降低施工成本，所用材料普通，價格低，成橋后養護費用少，需要大型支座，需較多預應力鋼筋，基礎施工復雜。2. 連續剛構：無需支座，節省大型支座費用，其他于連續梁基本相同。3. 斜拉橋：需大量拉索鋼絲，預應力束，主塔構造復雜，高空作業多，成橋后養護費用高，基礎施工復雜，還

6、需減震裝置。1.1.4 外觀比較1. 預應力混凝土連續梁橋：形式簡單，造型單一。2. 連續剛構：墩梁固結作用可降低梁高，使梁看來更纖巧。3. 斜拉橋：現代感強，可通過索塔與拉索布置形式獲得滿意造型，塔較高，使橋向縱向和橫向延伸，比例協調，均勻。1.2方案確定通過以上的方案比選，綜合考慮該橋的經濟性、技術性、施工可行性及實用性選擇連續剛構方案為最后的實施方案，其優點如下：1.橋型美觀度：此種橋型與周圍環境較吻合，整個橋型輕盈美觀，簡潔而有氣勢。2.施工方法：采用懸臂澆注施工最為合理，混凝土連續剛構橋施工期間抗風能力強，可不需在施工期間采用附加的抗風措施，而混凝土長懸臂施工時會帶來抗風引起的風險。

7、3.經濟性指標：混凝土連續剛構橋造價比斜拉橋低。第二章 結構設計本章主要介紹當方案確定以后，如何進一步進行結構設計。結構設計應包括上部結構設計和下部結構設計。上部結構設計的主要內容有：截面尺寸的擬定，內力計算（包括橫載內力、活載內力和附加內力的計算，內力組合，內力包絡圖的繪制），配筋設計，施工階段和使用階段的應力驗算，最終承載力極限狀態強度驗算、剛度驗算，預拱度設置等。下部結構設計的主要內容為橋墩（臺）的設計計算。2.1設計資料2.1.1方案簡述本設計采用主橋35+80+35m預應力混凝土連續剛構體系。具體尺寸為跨中截面梁高1.5m，為主跨徑的1/53.3；主墩頂梁高4.5m，為主跨徑的1/1

8、7.7。采用雙支薄壁橋墩，壁厚為3m，中心距為7m，橋墩高度為20m。2.1.2設計依據1.主要技術指標A.主跨：80mB.橋面凈寬：凈-14+21.75m。C.技術標準：設計荷載為公路-I級；環境標準為I類環境；設計安全等級為二級。D.相關參數：體系均勻升溫15和降溫20，同時需考慮不均勻溫差；人行欄桿每側重量分別為1.5kN/m，單側防撞欄為7.0kN/m，橋面鋪裝用8cm厚防水混凝土8cm厚瀝青混凝土。2.材料參數a.上部結構混凝土采用C55，C55混凝土強度指標：抗壓強度設計值=24.4MPa,抗拉強度設計值=1.89MPa,彈性模量=3.55104Mpa。b.橋面鋪裝及下部結構混凝土

9、采用C35，C35混凝土強度指標：抗壓強度設計值=16.1MPa，抗拉強度設計值=1.52MPa,彈性模量=3.15104Mpa。c.預應力鋼筋采用標準強度為1860Mpa的低松弛鋼絞線，張拉控制應力取為0.75，預應力筋的錨固方式為群錨，按后張法施工。強度指標為：抗拉強度標準值=1860Mpa， 抗拉強度設計值=1260Mpa， 彈性模量=1.95105Mpa。d.普通鋼筋采用HRB400鋼筋。其強度指標為：抗拉強度設計值=330Mpa， 彈性模量=2.0105Mpa，箍筋及構造鋼筋采用HRB335鋼筋，其強度指標為抗拉強度設計值=280Mpa，彈性模量=2.0105Mpa。 3.設計依據a

10、.JTG D60-2004公路橋涵設計通用規范。b.JTG D62-2004公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范。2.2上部構造主梁細部尺寸2.2.1 主梁尺寸擬定根據已成橋資料及梁橋、橋梁工程（上冊）手冊有關連續剛構截面形式及尺寸的相關內容，擬訂主梁尺寸如下：采用單箱單室主梁截面，箱頂寬17.5m，底面寬9.5m。變截面梁墩頂處梁高與最大跨徑的關系：梁高為1/171/20L，取L/17.7，即=90/17.7=4.5m 取4.5m。變截面梁跨中處梁高與最大跨徑的關系：梁高為1/501/60L，取L/53.3，即=90/53.3=1.5m 取1.5m。梁底縱向變化曲線可以是拋物線、正弦曲線

11、、三次曲線、圓弧線及曲線選，為使線形圓順，本設計采用拋物線。以跨中梁底為原點，曲線方程為：h=-0.003333x2支點處頂板后為40cm，底板后為80cm，腹板后為55cm；跨中和支座處選擇同樣尺寸，頂板后為25cm，底板后為32cm，腹板后為40cm。板的厚度變化均采取線性變化，頂板厚度變化方程為：y=0.5 x+25,腹板厚度變化方程為y=0.5 x+40，底板厚度變化方程為y=1.6x+32(板的厚度變化方程中單位均為cm)。共設橫隔板四道，兩個支點各設兩道，厚度為80cm，中間留有人道，尺寸為200cm200cm。 圖2.1 跨中和邊支座處截面圖2.2 墩頂處截面2.2.2截面特性及

12、單元重量計算成果表表2-1單元數量列表單元號左梁高左面積左單位重右梁高右面積右單位重單元重量11.50 8.352091.51 8.7922042821.51 8.792201.55 9.2523145131.55 9.252311.62 9.7324347441.62 9.732431.71 10.225649951.71 10.22561.83 10.826952561.83 10.82691.98 11.328355371.98 11.32832.15 11.929858182.15 11.92982.35 12.531461292.35 12.53142.58 13.233064410

13、2.58 13.23302.83 13.9347677112.83 13.93473.11 14.6365712123.11 14.63653.42 15.4384750133.42 15.43843.75 16.2404789143.75 16.24044.1111 174254.50 17.9447873164.50 17.94474.50 17.9447492174.50 41.31.03E+034.50 41.31.03E+03826184.50 17.94474.50 17.9447895194.50 17.94474.50 17.9447895204.50

14、 17.94474.50 17.9447984214.50 41.31.03E+034.50 41.31.03E+03826224.50 17.94474.50 17.9447492234.50 17.94474.1111 174253.75 16.2404829253.75 16.24043.42 15.4384789263.42 15.43843.11 14.6365750273.11 14.63652.83 13.9347712282.83 13.93472.58 13.2330677292.58 13.23302.35 12.5314644302.35 12.

15、53142.15 11.9298612312.15 11.92981.98 11.3283581321.98 11.32831.83 10.8269553331.83 10.82691.71 10.2256525341.71 10.22561.62 9.73243499351.62 9.732431.55 9.25231474361.55 9.252311.51 8.79220451371.51 8.792201.50 8.35209428381.50 8.352091.50 8.35209417391.50 8.352091.50 8.35209417401.50 8.352091.50 8

16、.35209417411.50 8.352091.50 8.35209417421.50 8.352091.50 8.35209417431.50 8.352091.51 8.79220428441.51 8.792201.55 9.25231451451.55 9.252311.62 9.73243474461.62 9.732431.71 10.2256499471.71 10.22561.83 10.8269525481.83 10.82691.98 11.3283553491.98 11.32832.15 11.9298581502.15 11.92982.35 12.53146125

17、12.35 12.53142.58 13.2330644522.58 13.23302.83 13.9347677532.83 13.93473.11 14.6365712543.11 14.63653.42 15.4384750553.42 15.43843.75 16.2404789563.75 16.24044.1111 174254.50 17.9447873584.50 17.94474.50 41.31.03E+03492594.50 41.31.03E+034.50 17.9447826604.50 17.94474.50 17.9447895614.5

18、0 17.94474.50 17.9447895624.50 17.94474.50 41.31.03E+03984634.50 41.31.03E+034.50 17.9447826644.50 17.94474.50 17.9447492654.50 17.94474.1111 174253.75 16.2404829673.75 16.24043.42 15.4384789683.42 15.43843.11 14.6365750693.11 14.63652.83 13.9347712702.83 13.93472.58 13.2330677712.58 13

19、.23302.35 12.5314644722.35 12.53142.15 11.9298612732.15 11.92981.98 11.3283581741.98 11.32831.83 10.8269553751.83 10.82691.71 10.2256525761.71 10.22561.62 9.73243499771.62 9.732431.55 9.25231474781.55 9.252311.51 8.79220451791.51 8.792201.50 8.3520942880547.51.19E+03547.51.19E+033.56E+0381547.51.19E

20、+03547.51.19E+033.56E+0382547.51.19E+03547.51.19E+033.56E+0383547.51.19E+03547.51.19E+033.56E+0384547.51.19E+03547.51.19E+033.56E+0385547.51.19E+03547.51.19E+033.56E+0386547.51.19E+03547.51.19E+033.56E+0387547.51.19E+03547.51.19E+033.56E+0388547.51.19E+03547.51.19E+033.56E+0389547.51.19E+03547.51.19

21、E+033.56E+0390547.51.19E+03547.51.19E+033.56E+0391547.51.19E+03547.51.19E+033.56E+0392547.51.19E+03547.51.19E+033.56E+0393547.51.19E+03547.51.19E+033.56E+0394547.51.19E+03547.51.19E+033.56E+0395547.51.19E+03547.51.19E+033.56E+032.3荷載內力計算內力計算采用橋梁博士軟件進行分析計算。2.3.1 建模及數據的輸入1.單元劃分根據施工情況及構造要求，全橋共分為95個單元，1

22、00個截面。具體劃分情況如下：圖2.3計算簡圖圖2.4全橋立面模型2.全橋施工階段劃分為了方便全橋施工，特用橋梁博士軟件計算出了全橋上部結構控制截面的幾何特性，具體情況如下：表2-2控制截面幾何信息節點（）()()Y()5（邊跨1/4L）3.45e0410.24.270.948（邊跨3/8L）3.45e0411.98.111.1510（邊跨L/2）3.45e0413.213.31.3616（根部）3.45e0417.957.62.2623（根部）3.45e0417.957.62.2630（中跨1/4L）3.45e0412.510.31.2535（中跨3/8L）3.45e049.733.630.

23、89941（中跨1/2L）3.45e048.242.730.8863.施工過程模擬此橋采用懸臂施工法模擬如下：0號塊采用現澆，其余號梁段采用掛籃施工，然后懸臂現澆邊跨及中跨，最后合攏中跨。本次設計為簡單起見，全橋共分3個施工階段，第一施工階段為主梁的澆筑階段，第二階段為鋪裝階段，第三階段為隨后的養護及運營階段。中跨合攏后進行橋面鋪裝施工，在全橋范圍內加向下均布力每延米-58.7。橫隔板在全橋截面計算中已經計入，故此處不必重復計算，人行欄桿q1=1.5,防撞欄q2=7.0，橋面鋪裝層q3=(0.08*25+0.08*21)*17.5=64.4,施工階段q=58.7。2.3.2 計算結果及數據處理

24、所有數據輸完并檢查無誤后，進入結構計算模塊，輸出單元截面內力如下表所示：1.恒載內力表2-3 控制截面結構重力結構內力表節點517900-354816500-982108940-238016-722001630023-2050006490030-496007000351760029704133400-37.9表2-4 控制截面第一階段永久荷載結構內力表節點51040034287590-132010-5960-257016-57400720023-1190001040030-26700513035535023604116500-251表2-5 控制截面第二階段永久荷載結構內力表節點5278056

25、818003811030467316-13600-155023-32800254030-8700152035142079041535002.活載內力為了適應新規范，本設計汽車荷載和人群荷載所產生的截面內力均采用手工加載。a.根據通用規范（JTG D602004）取計算活載所需的參數。a)沖擊系數： 基頻：Hz（當計算沖擊里引起的正彎矩效應和剪力效應時用） Hz（當計算沖擊力引起的負彎矩效應時用）b)汽車荷載的局部加載在箱梁懸臂板上的沖擊系數采用1.3c)結構的安全等級為二級其重要性系數取1.0。d)人群荷載標準值3.5b.根據影響線求得活載內力a)內力影響線圖2.6 邊跨1/4L截面內力影響線

26、圖2.7 邊跨3/8L截面內力影響線圖2.8 邊跨1/2L截面內力影響線圖2.9 墩頂截面內力影響線圖2.10 中跨1/4L截面內力影響線圖2.11 中跨3/8L截面內力影響線圖2.12 跨中截面內力影響線b)汽車活載作用下結構內力表表2-6 控制截面汽車結構內力表節點51760-2081330-3941078617.51600230030617-4.3351620-35.4412530-243表2-7 控制截面汽車結構內力表節點50080010-689-297160023-978070230-319048235-4941884100表2-8 控制截面汽車結構內力表節點516102358121

27、01011075149.216043223-542078630-790631351220475412140248表2-9 控制截面汽車結構內力表節點51510-25181.18-40610566-4881600230030596-23.9351490-99412140-290表2-10 控制截面汽車結構內力表節點M5008001000160023-848057330-302044735112342412190-216c)人群活載作用下結構內力表表2-11 控制截面人群結構內力表節點52354.788154-31.11062.6-16.2160023003070.9-13.3521828.941

28、450-6.95表2-12 控制截面人群結構內力表節點50080010-85.4-40.2160023-2410-20130-589-10235-96.737.44100表2-13 控制截面人群結構內力表節點514718.3886.36.141042.82.361603.3523-2410-2013052.81.9135-16.674.64122527.3表2-14 控制截面人群結構內力表節點587.9-13.5867.4-38.110-65.9-58.8160023003037.1-1.1835138-8.2141225-34.4表2-15 控制截面人群結構內力表節點500800100016

29、0023-2410-20130-518-1163512166.341450-7.113.次內力計算a.支座沉降次內力計算方法及結果在橋梁設計中，支座沉降工況的選取是應慎重考慮的問題。一般應綜合考慮橋址處的地質、水文等情況，根據已建橋梁的設計經驗來定。有時需選取幾種沉降工況計算，這樣就存在一個工況組合的問題。程序一般對每一個截面挑最不利的工況內力值作為沉降次內力。本設計考慮2號墩下降2，4號墩下降1。a)2號墩下降2表2-16 控制截面支座沉降結構內力表節點5760076081100076010144007601626600-8180238760-2120305250-218352290-218

30、41-2.26-218b)4號墩下降1控制截面所受內力很小，可忽略不計。b.溫差引起的次內力計算本次設計考慮升溫20度和降溫20度兩種情況。平均氣溫取為10度。并考慮不均勻溫差引起的次內力，分為梁頂板下緣溫度為0度線性過渡到梁頂板上緣溫度為10度和梁頂板下緣溫度為0度線性過渡到梁頂板上緣溫度為-5度兩種情況考慮不均勻溫差引起的次內力。a)溫度升高20度表2-17 控制截面升溫結構內力表節點5-1480-1488-2150-14810-2820-14816-31000207002331900-21300303060035-1200041-21600溫度降低20度 表2-18 控制截面降溫結構內力

31、表節點51480148821501481028201481631000-2070023-319002130030-3060035120004121600b)不均勻溫差引起的結構次內力表2-19 控制截面溫1結構內力表節點58110811811800811101540081116217006540233040077530853046.435775046.441792046.4表2-20 控制截面溫2結構內力表節點5-4050-4058-5880-40510-7700-40516-10900-323023-15600-11330-4980035-4290041-41400c.混凝土收縮引起的次內力

32、表2-21 控制截面混凝土收縮結構內力表節點574.27.4281087.42101417.42164050-200023-4410294030-4220351650412980d.混凝土徐變引起的次內力表2-22 控制截面混凝土徐變結構內力表節點530.13.01843.63.011057.23.0116105-49.12379.603089.703593.904194.902.3.3 荷載組合及其原理1.原理根據公路橋涵設計通用規范（JTG2004）第4.1.6條和第4.1.7條。有以下兩種組合。a.承載能力極限狀態的效應組合根據“橋規”應采用以下兩種作用效應組合：a)基本組合。永久作用的

33、設計值效應與可變作用設計值效應相組合，其效應組合表達式為： （2-1）或 （2-2）式中Sud承載能力極限狀態下作用基本組合的效應組合設計值；結構重要性系數第i個永久作用效應的分項系數；第i個永久作用效應的標準值和設計值；汽車荷載效應（含汽車沖擊力、離心力）的分項系數；汽車荷載效應（含汽車沖擊力、離心力）的標準值和設計值；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j個可變作用效應的分項系數；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j個可變作用效應的標準值和設計值；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

34、效應的組合系數。根據以上條文本設計采用以下三種組合：組合 1.2（1.0）恒+1.4汽組合 1.2（1.0）恒+1.4汽+0.8 1.4人群組合 1.2（1.0）恒+1.4汽+0.8 1.4（人群+溫升或溫降）b)偶然組合。永久作用標準值效應與可變作用某種代表值效應、一種偶然作用標準值效應相結合。偶然作用的效應分項系數取1.0；與偶然作用同時出現的可變作用，可根據觀測資料和工程經驗取用適當的代表值。地震作用標準值及其表達式按現行公路工程抗震設計規范規定采用。b.正常使用極限狀態的效應組合根據“橋規”應根據不同的設計要求，采用以下兩種效應組合：a)作用短期效應組合。永久作用標準值效應與可變作用頻

35、遇值效應相組合，其效應組合表達式為： （2-3）式中Ssd作用短期效應組合設計值；第j個可變作用效應的頻遇值系數；SQjk第j個可變作用效應的頻遇值。b)作用長期效應組合。永久作用標準值效應與可變作用準永久值效應相組合，其效應組合表達式為： （2-4）式中Sld作用長期效應組合設計值；第j個可變作用效應的準永久值系數；SQjk第j個可變作用效應的準永久值。2.內力組合表表2-23 內力組合表節點號承載能力極限狀態正常使用極限狀態54430011700-525-48003610013100397-21808477007480948-3210415009620743211

36、0-717-527040300-225-722-334016-173000-3270001860012500-174000-241000946004100030-32500-86000112006780-30600-6150077706750354130011200551023403020012700352026204164100263001220-12404590027900304-562注：彎矩單位為,剪力單位為。2.4縱向預應力鋼束估算及布置2.4.1 縱向預應力鋼束估算1.預應力束估算原理根據橋梁設計規范，預應力混凝土連續梁應滿足使用荷載下應力要求和承載能力極限狀態下的正截面強度的要求

37、。因此預應力鋼筋的數量可以從這兩個方面綜合確定。a.按正常使用極限狀態的應力要求預應力混凝土梁在預加應力和使用荷載作用下的應力狀態應滿足的條件是：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。上緣應力： （2-5） （2-6） （2-7） （2-8）式中：由預加力在截面上緣和下緣所產生的應力；分別為截面上、下緣的抗彎模量（可按毛截面考慮）；荷載最不利組合時的計算截面內力，當為正彎矩時取正值，當為負彎矩時取負值；混凝土彎壓應力限值。一般情況下，由于梁截面較高，受壓區面積較大，上、下緣的壓應力不是控制因素，為簡便計，可只考慮上緣和下緣的拉應力的這個限值條件。在公路橋規中，當預拉區配置受

38、力的非預應力鋼筋時，容許截面出現少許拉應力，但在估算數量時，依然假設等于零。根據截面受力情況，其配筋由三種形式：截面上、下緣均布置力筋以抵抗正、負彎矩；僅在截面下緣布置力筋以抵抗正彎矩或僅在上緣布置力筋以抵抗負彎矩。下面就分這三種情況討論：a)截面上下緣均配置有力筋和以抵抗截面正負彎矩，由力筋和在截面上下緣產生的應力分別是： （2-9） （2-10）將式（1）（4）分別代入（5）、（6），解聯立方程式后得到： （2-11） （2-12）式中：分別是上緣的預應力力筋重心和下緣的預應力力筋重心離開截面重心的距離；分別是截面的上核心矩和下核心矩；混凝土截面積，可取毛截面計算。令 （2-13） （2-

39、14）代入式（7）、（8）中得到： （2-15） （2-16）式中：上緣和下緣預應力筋的數目；每束預應力筋的面積；預應力筋的永存應力。b)當截面只在下緣布置力筋以抵抗正彎矩時：當上緣不出現拉應力控制時：由得到 （2-17） （2-18）當下緣不出現拉應力控制時：由得到： （2-19） （2-20）c)當截面中只在上緣布置力筋以抵抗負彎矩時：當由上緣不出現拉應力控制時由得到： （2-21） （2-22）當由下緣不出現拉應力控制時：由得到： （2-23） （2-24）b.按承載能力極限狀態的強度要求預應力梁到達受彎的極限狀態時，受壓區混凝土應力達到混凝土抗壓設計強度，受拉區鋼筋達到抗拉設計強度。截

40、面安全性時通過計算截面抗彎安全系數來保證的。在初步估算預應力力筋數量時，T型或箱形截面，當中性軸位于受壓翼緣內可按矩形截面計算，但是當忽略實際上存在的雙筋影響時（受拉區、受壓區均有預應力筋）會使計算結果偏大，作為力筋數量的估算是允許的。按破壞階段估算預應力筋的基本公式是： （2-25） （2-26）由（18）式解得： （2-27）將（19）式代入（17）式，整理后得：或 （2-28）式中：預應力筋數目；混凝土抗壓設計強度；預應力筋抗拉設計強度；混凝土安全系數，通常取1.25；截面有效高度。若截面承受雙向彎矩時，可視為單筋截面，分別計算上、下緣所需得力筋數量。T型或箱形截面，當中性軸位于腹板內，

41、則應考慮截面腹板部分受壓混凝土得工作，相應計算方法與公式可以參照公路橋規。2.預應力束估算我們要求橋梁在正常運營使用階段滿足要求，故按正常使用極限狀態的應力要求進行預應力的配筋計算：擬采用 鋼絞線，單根鋼絞線的公稱截面面積，強標準值為1860MPa,張拉控制應力取，預應力損失按張拉控制預應力的20%估算。a.5截面估束 正常使用狀態：，假設預應力筋的重心距截面下緣15應力鋼筋的損失考慮為0.2，則，混凝土彎壓應力限值可取為 因為截面只是承受正彎矩，只需在截面下緣布置預應力鋼筋，以抵抗截面所承受的正彎矩。a)當截面上緣不出現拉應力時截面下緣的配筋束取0根。b)當截面下緣不出現拉應力時截面下緣的配

42、筋束取0根。c)當截面上緣不致壓碎時截面下緣的配筋束取359根。d)當截面下緣不致壓碎時截面下緣的配筋束取0根。故截面的鋼筋數取：359根（下緣）。b.23截面估束 正常使用狀態：，假設預應力筋的重心距截面上緣20應力鋼筋的損失考慮為0.2，則，混凝土彎壓應力限值可取為 因為截面只是承受負彎矩，只需在截面上緣布置預應力鋼筋，以抵抗截面所承受的負彎矩。a)當截面上緣不出現拉應力時截面上緣的配筋束取445根。b)當截面下緣不出現拉應力時截面上緣的配筋束1877.3取1878根。c)當截面上緣不致壓碎時截面上緣的配筋束1274.6取1275根。d)當截面下緣不致壓碎時截面上緣的配筋束取0根。故截面的

43、鋼筋數取：4451878 根（上緣）。c.30截面估束 正常使用狀態：，假設預應力筋的重心距截面上緣20應力鋼筋的損失考慮為0.2，則，混凝土彎壓應力限值可取為 因為截面只是承受負彎矩，只需在截面上緣布置預應力鋼筋，以抵抗截面所承受的負彎矩。a)當截面上緣不出現拉應力時截面上緣的配筋束223.7取224根。b)當截面下緣不出現拉應力時截面上緣的配筋束取0根。c)當截面上緣不致壓碎時截面上緣的配筋束取820根。d)當截面下緣不致壓碎時截面上緣的配筋束取0根。故截面的鋼筋數取：224820根（上緣）。d.41截面估束 正常使用狀態：，假設預應力筋的重心距截面下緣15應力鋼筋的損失考慮為0.2，則，

44、混凝土彎壓應力限值可取為 因為截面只是承受正彎矩，只需在截面下緣布置預應力鋼筋，以抵抗截面所承受的正彎矩。a)當截面上緣不出現拉應力時截面下緣的配筋束取0根。b)當截面下緣不出現拉應力時截面下緣的配筋束取0根。c)當截面上緣不致壓碎時截面下緣的配筋束取205根。d)當截面下緣不致壓碎時截面下緣的配筋束取0根。故截面的鋼筋數取：205根（下緣）。2.4.2 預應力束布置1.布置原則:a.縱向預應力索為結構主要受力鋼筋,為了設計和施工方便,進行對稱布束,錨頭盡量靠近壓應力區 。b.鋼束在橫斷面中布置時直束靠近頂板位置,直接錨固在齒板上,彎束布置在腹板上,便于下彎錨固。c.本橋中采用預埋波紋管,根據

45、公路橋涵設計通用規范規定：其水平凈距不應小于4，波紋管至構件頂面或側面的間距不小于3.5, 波紋管至構件底面邊緣的凈矩不小于5, 波紋管的內徑應比預應力鋼筋的外徑至少大1。d.根據橋梁設計規范預規第6.2.26條規定，后張預應力構件的曲線預應力鋼筋的曲率半徑鋼絞線不應小于4。2.鋼束布置：a.支點截面：400根鋼絞線分為16束，每束25根。具體布置圖如下：圖2.13 邊支座配束圖 b.5節點截面：400根鋼絞線分為16束，每束25根。具體布置圖如下：圖2.14 截面5配束圖c.23節點截面：600根鋼絞線分為24束，每束25根。具體布置圖如下：圖2.15 截面23配束圖d.35節點截面：300

46、根鋼絞線分為12束， 每束25根。具體布置圖如下：圖2.16 截面30配束圖e.41節點截面：400根鋼絞線分為16束，每束25根。具體布置圖如下：圖2.17 截面41配束圖2.5預應力損失的計算2.5.1 預應力損失計算理論預應力束的張拉控制應力，參照文獻橋梁設計規范預規第5.2.1條規定：構件在預加應力時，預應力鋼絞線的錨下控制應力應符合，故由于施工中預應力鋼筋的張拉采用后張法，故橋梁設計規范預規第5.2.5條，應計算以下各項預應力損失：預應力鋼筋與管壁間的摩擦損失；錨具變形、鋼筋回縮和拼裝構件壓縮和徐變損失；混凝土彈性壓縮損失；預應力鋼筋的應力松弛損失；混凝土的收縮和徐變損失。2.5.2

47、 預應力損失計算1. 預應力鋼筋與管壁間的摩擦損失，根據橋梁設計規范預規第5.2.6條規定，按下列公式計算，其中，。式中：張拉鋼筋時錨下的控制應力，控制應力張拉；預應力鋼筋與管道壁的摩擦系數；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；管道每米局部偏差對摩擦的影響系數；從張拉端至計算截面的管道長度，以米計。2. 錨具變形、鋼筋回縮引起的預應力損失，本設計采用OVM錨具，按橋梁設計規范預規第D.0.2條2計算。式中 為反摩擦影響長度，按下列公式計算： （2-29）為單位長度由管道摩擦引起的預應力損失，按下列公式計算： （2-30）錨具變形、鋼筋回縮和接縫壓縮損失，本設計為6；張拉端

48、至錨固端的距離；預應力鋼筋扣除沿途摩擦損失后錨固端應力；預應力鋼筋的彈性模量，.表2-24 鋼束有效長度表鋼束編號有效長度（）N19.08 N215.38 N321.44 N429.30 N537.45 N645.52 N753.47 A122.23 A222.23 A324.13 A424.13 A523.36 A623.36 A722.64 A822.64 B117.37 B217.37 B323.54 B423.54 B530.31 B630.31 B731.82 B831.82 5 、23、35和41 截面的預應力鋼筋與管壁間摩擦與錨具變形、鋼筋回縮引起的損失的具體值見下表表2-25

49、5截面與計算表 項目鋼束編號數量/束X/k/A128.720.2020.250.001578.28109.71A228.720.2020.250.001578.28109.71A328.810.2020.250.001578.45109.63A428.810.2020.250.001578.45109.63A528.810.2020.250.001578.45109.63A628.80.3420.250.001578.44110.48A728.780.2020.250.001578.40113.06A828.780.2020.250.001578.40113.06平均值78.39110.62表

50、2-26 23截面與計算表項目鋼束編號數量/束X/k/N243.190.2270.250.001574.69 134.00 N346.270.1740.250.001565.28 106.10 N4410.200.1400.250.001563.08 89.22 N5414.280.1400.250.001571.16 83.81 N6418.310.2090.250.001598.94 89.63 N7422.290.1740.250.001596.60 81.73 N8424.120.1740.250.0015100.13 83.47 平均值85.3797.63表2-27 30截面與計算表

51、 項目鋼束編號數量/束X/k/N644.10 0.2090.250.001571.23 76.05 N748.07 0.1740.250.001568.84 68.97 N849.90 0.1740.250.001573.03 71.28 平均值710372.1表2-28 41截面與計算表項目鋼束編號數量/束X/k/B128.68 0.1740.250.001569.99 122.25 B228.68 0.1740.250.001569.99 122.25 B3211.77 0.1400.250.001566.18 101.96 B4211.77 0.1400.250.001566.18 10

52、1.96 B5215.15 0.1740.250.001582.75 100.46 B6215.15 0.1740.250.001582.75 100.46 B7215.91 0.1400.250.001574.36 92.95 B8215.91 0.1400.250.001574.36 92.95 平均值73.32104.41混凝土彈性壓縮損失。為簡化起見，特作如下假設：a.個別鋼束在其重心與鋼束合力重心是一致的；b.每根鋼束在其重心上產生的應力是常數；c.先張拉負彎矩鋼束，后張拉正彎矩鋼束；d.每次兩根同時張拉。那么截面上緣的預應力鋼筋（負彎矩鋼筋）的彈性壓縮損失的平均值為： （2-31）

53、那么截面下緣預應力鋼筋（正彎矩鋼筋）的彈性壓縮損失的平均值為： （2-32）式中、分別為負、正彎矩預應力鋼筋的根數全部上緣預應力鋼筋在傳力錨固階段作用在其重心處的混凝土的應力全部下緣預應力鋼筋在傳力錨固階段作用在上緣鋼束重心處的應力值全部下預應力鋼筋在傳力錨固階段作用在其重心處的混凝土的應力 （2-33） （2-34） （2-35）式中單根鋼束面積根數（為張拉時錨下控制應力，單根鋼束面積為1.40）截面凈面積上緣鋼束到重心軸的距離（凈面積）下緣鋼束到重心軸的距離（凈面積）上緣鋼筋處截面模量，下緣鋼筋處截面模量，凈截面慣性矩a.5截面： 因為截面只在下緣布置預應力筋，所以，54b.23截面： 因

54、為截面只在上緣布置預應力筋，所以，c.30截面： 因 因為截面只在上緣布置預應力筋，所以，D.41截面： 因 因為截面只在下緣布置預應力筋，所以 4. 預應力鋼筋的應力松弛損失根據預規第5.2.10條，對于由鋼絞線組成的預應力鋼束在采用超張拉方法施工中，由鋼絞線松弛引起的損失終級值5. 混凝土的收縮和徐變損失不考慮非預應力鋼筋影響的計算。收縮變形時混凝土散發水份所引起的物理現象，由其收縮終值引起的預應力損失為（式中：為自混凝土凝期開始的收縮應變終值）。徐變是在持續應力作用下與時間有關的塑性應變，由徐變引起的應力損失由于混凝土收縮和徐變在相對濕度為80條件下完成，受荷時混凝土齡期為28天，。對于

55、后加載的加載齡期，根據施工安排，大致可定為。a.5截面： 凈截面面積 與大氣接觸的截面周邊長度查公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范表6.2.7混凝土的徐變終值為：，混凝土收縮應變終值為：預加應力（扣除相應階段的預應力損失）；，=61091.52 0.904則：5截面收縮徐變損失為：23.29b.23截面： 凈截面面積 與大氣接觸的截面周邊長度查公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范表6.2.7混凝土的徐變終值為：，混凝土收縮應變終值為：預加應力（扣除相應階段的預應力損失）；，=93105.6 0.484則：23截面收縮徐變損失為：20.91c.30截面： 凈截面面積 與大氣接觸的截面周

56、邊長度查公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范表6.2.7混凝土的徐變終值為：，混凝土收縮應變終值為：預加應力（扣除相應階段的預應力損失）；，=48872.880.348則：30截面收縮徐變損失為：20.14d.41截面： 凈截面面積 與大氣接觸的截面周邊長度查公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范表6.2.7混凝土的徐變終值為：，混凝土收縮應變終值為：預加應力（扣除相應階段的預應力損失）；， =60945.362.614則：41截面收縮徐變損失為：36.16表2-29 各截面鋼束預應力損失值與有效預應力匯總表截面號預加力階段使用階段有效應力III預加力階段使用階段578.39110.62

57、52.27241.2862.823.2986.091153.721067.632385.3797.6341.16224.1662.820.9183.711170.841087.133071.0372.125.43168.5662.820.1482.941226.441143.54173.32104.4166.16243.8962.836.1698.961151.111052.152.6持久狀況承載能力極限狀態計算2.6.1 承載能力極限狀態計算理論進行持久狀況承載能力極限狀態計算時，作用(或荷載)的效用（其中汽車荷載應計入沖擊系數）應采用其組合設計值；結構材料性能采用其強度設計值。箱形截面梁在

58、腹板兩側上下翼緣的有效寬度可按下面規定計算(1)簡支梁和連續梁各跨中部梁，懸臂梁中間跨的中部梁段 = （2-36）(2)簡支梁支點，連續梁邊支點及中間支點，懸臂梁懸臂段= （2-37）式中腹板兩側上、下各翼緣的有效寬度，=1，2，3，見圖2.21；腹板兩側上、下各翼緣的實際寬度，=1，2，3，見圖2.22；有關簡支梁、連續梁各跨中部梁段和懸臂梁中間跨的中部梁段翼緣有效寬度的計算系數，可按圖2.22和表2-30確定；有關簡支梁支點、連續梁邊支點和中間支點、懸臂梁懸臂段翼緣有效寬度的計算系數，可按圖2.22和表2-30確定。注：按表2.21確定。圖2.18 箱形截面梁翼緣有效寬度 圖2.19 、曲

59、線圖表2-30 、的應用位置和理論跨徑結構體系理論跨徑簡支梁=連續梁邊跨邊支點或跨中部分梁段=0.8中間跨跨中部分梁段=0.6，中間支點取0.2倍相鄰跨徑之和懸臂梁=1.52.6.2 承載能力極限狀態計算1.5號截面（上翼緣位于受壓區）求有效翼緣寬度=0.835=28=4 =4.31=0.143，查圖2.2.2得=0.575，故=0.5754=2.3=0.118，查圖2.2.2得=0.65，故=0.654.31=2.802故翼緣有效寬度=（）2=11.084=15 =1.71-0.15=1.56首先按公式判斷截面類型。代入數據計算得：=1260106（14010-61625）=70056000

60、=24.41062（2.30.50.790.440.50.52.8020.29）=100528000因為，所以屬于第一類截面。計算受壓區的高度= 0.261=0.291.56=0.452將=0.261代入=(-)計算截面承載能力。=24.4106160.261(1.56 -)=145658.044 =44300計算結果表明，該截面的抗彎能力滿足要求。2.23號截面（下翼緣位于受壓區）求有效翼緣寬度=0.2（3580）=23=4.2m=0.183，查圖2.2.2得=0.485，故=0.4854.2=2.037故翼緣有效寬度=（）2=5.174=20 =4.5-0.20=4.30代入數據計算得：=