1、預應力混凝土連續梁橋的計算原理1 緒論本畢業設計主要是關于大跨度預應力混凝土連續梁橋結構的設計，預應力混凝土連續梁橋以結構受力性能好、變形小、伸縮縫少、行車平順舒適、造型簡潔美觀、養護工程量小、抗震性能強等而成為最富有競爭力的主要橋型之一。與同等跨徑的簡支梁橋相比，連續梁橋的截面控制彎距得以減少，同時由于采用平衡懸臂施工方法，使橋梁單跨跨徑得以增大，從而在近二十余年來連續梁橋得到廣泛的應用。因此，本次畢業設計關于連續梁橋的設計對今后的走上工作單位有著極其重要的意義。本設計主要要為渭河河特大橋橋的設計計，其中中橋梁跨跨度為440+664+440 ，全長長1444 ,橋面面寬6.9 。設計計荷載標

2、標準：鐵鐵路中活荷荷載；橋橋面縱坡坡：0% (平坡坡)；橋橋面橫坡坡：1.55%；橋橋軸平面面線型：曲線。主主梁采用用懸臂掛掛籃對稱稱施工，共共劃分為為五個階階段。第第一階段段：在支支架上施施工中間間墩頂00#塊和和1#塊塊；第二二階段：在0#、1#塊上張張拉預應應力鋼筋筋并安裝裝好掛籃籃，然后后懸臂向向外依次次澆筑22#塊、33#塊并張張拉預應應力鋼筋筋，直到到最大懸懸臂，同同時在懸懸臂澆筑筑即將完完成的時時候，在在兩端搭搭支架澆澆筑邊跨跨部位的的4個單單元；第第三階段段：邊跨跨合攏；第四階階段：中中跨合攏攏，拆除除掛籃，由由邊跨向向跨中對對稱進行行橋面鋪鋪裝；第第五階段段：竣工工驗收,交付

3、運運營使用用階段。本本橋設44個支座座，其中中第一個個支座為為固定鉸鉸支座，其其余為活活動鉸支支座。在在本設計計過程中中我們主主要進行行了以下下幾個方方面的工工作：1、依據設設計資料料初步擬擬定主梁梁截面尺尺寸；2、進行內內力（恒恒載內力力、活載載內力）計計算；3、力筋的的計算與與布置；4、預應力力損失及及有效預預應力的的計算；5、關于預預加力引引起的結結構次內內力討論論；6、主梁截截面強度度計算；7、主梁抗抗裂性檢檢算；8、彈性階階段應力力的計算算與驗算算。由于本次畢畢業設計計選用的的是變截截面的連連續梁，計計算非常常煩瑣，故故在計算算時采用用電算。設設計中所所有程序序均沒有有在正文文中具體

4、體給出，而而是直接接輸出計計算結果果。另外外本次設設計的計計算數據據與橋梁梁設計軟軟件橋梁梁博士,計算所所有得到到的數據據進行比比較,以以檢查正正確性。2 方案案比選及及箱梁尺尺寸擬訂訂2.1設計計說明（1）新建建時速2200公公里客貨貨共線路路鐵路設設計占行行規定（鐵鐵建設函函（20003）4439號號）（2）鐵路路橋涵設設計基本本規范（TTB1000022.1-99）（3）鐵路路橋涵鋼鋼筋混凝凝土和預預應力混混凝土結結構設計計規范（TTB1000022.3-99）（4）鐵路路橋涵地地基和基基礎設計計規范（TTB1000022.5-99）2.1.11主要技技術指標標（1）鐵路路等級：級（2）

5、線上上路線：單線，曲曲線（3）設計計速度：2000 （4）牽引引類型：電力（5）設計計荷載：中活載2.2方案案比選方案比選是是設計工工作者為為完成各各項設計計時，必必須進行行的十分分重要的的工作，設設計方案案即設計計人員的的構思和和設想，這這些思想想用圖紙紙、計算算、說明明、綜合合分析、施施工實施施步驟、技技術經濟濟比較等等組成的的設計方方案。2.2.11方案比比選的內內容（1）確定定橋孔孔孔徑：根根據橋位位附近的的地形，水水文條件件確定橋橋位，然然后進行行橋孔布布置。（2）初步步擬訂橋橋梁圖示示：要集集思廣益益，提出出45個方方案。（3）方案案的比較較和優選選：從材材料，施施工能力力，修復復

6、，美觀觀等方面面考慮。（4）繪制制方案圖圖和編制制說明：這是比比選的成成果。2.2.22方案比比選的結結果 為減小建筑筑高度，適適當增大大跨徑并并提高線線路條件件，在設設計中采采用預應應力混凝凝土變截截面連續續梁橋。設設計要求求橋跨的的上部結結構采用用預應力力混凝土土連續梁梁，其孔孔徑要求求為400 +664 +440 。橋梁梁的結構構計算圖圖式見圖圖2-11。2.3 橋橋型布置置及孔徑徑劃分為減小建筑筑高度，適適當增大大跨徑并并提高行行車舒適適性，在在設計中中采用預預應力混混凝土變變截面連連續梁橋橋。設計計要求橋橋跨的上上部結構構采用預預應力連連續梁，其其孔徑要要求為440 +664 +44

7、0 。橋梁梁的結構構計算圖圖式見圖圖2-11。圖2-1 橋梁梁計算圖圖式(單單位：mm)2.4 截截面形式式及梁高高為使計算簡簡化，邊邊跨和中中跨支座座和跨中中處尺寸寸一致，采采用變高高度箱型型截面。箱箱梁根部部高取44.0 ，跨中中最小梁梁高H22取為22.2 ，高跨跨比為11/322。采用用箱型截截面的原原因是：首先，箱箱型截面面的整體體性好、剛剛度大；其次，箱箱梁的頂頂底板可可提供足足夠的面面積來布布置預應應力鋼束束以承受受正、負負彎矩；另外箱箱梁抗扭扭能力強強，同時時能提供供較大的的頂板翼翼緣懸臂臂，底板板寬度相相應較窄窄，可大大幅度減減少下部部結構工工程量。采采用變高高度主要要是適應

8、應連續梁梁內力變變化的需需要。2.4.11橫截面面尺寸連續箱梁為為單箱單單室變高高度變截截面箱形形三向預預應力混混凝土結結構，采采用預應應力設計計。箱梁梁頂板寬寬度為66.9 ，箱寬寬4.55 ，其橫橫截面構構造如圖圖2-22所示。箱箱梁頂面面設置22%的雙雙向排水水坡。(1) 翼翼緣板懸懸臂長度度本次設計橋橋面板寬寬度為66.9 ，每側側翼緣板板懸臂長長度取11.2 ，懸臂臂端部取取35 ，跟部部取700 。(2)頂板板和底板板箱型梁截面面的頂板板和底板板是結構構承受正正負彎矩矩的主要要工作部部位，本本設計中中，頂板板厚度取取35 和底板板厚度取取40 。(3)腹板板腹板主要承承受結構構的彎

9、曲曲剪應力力和扭轉轉剪應力力所引起起的主拉拉應力，本本設計中中兩個腹腹板均取取40 。 圖22 箱梁構構造圖2.4.22 箱梁梁底板厚厚度及腹腹板寬度度設置整體支架施施工的連連續梁橋橋，中承承處的負負彎矩較較大，需需要箱梁梁底板適適當加厚厚，以提提供必要要的受壓壓面積；同時，跨跨中正彎彎矩較大大，應避避免該區區段底板板過厚而而增加恒恒載彎矩矩，因此此，就有有底板厚厚度按“中薄邊邊厚”設置的的一般規規律。底底板厚度度的變化化規律采采用直線線過渡法法。如圖圖2-33所示即即為底板板厚度變變化規律律示意圖圖.如圖圖2-44所示即即為腹板板厚度變變化規律律示意圖圖：圖2-3 底板厚厚度變化化規律示示意

10、圖從受力方面面來講，連連續梁支支點附近近承受剪剪力較大大，腹板板宜增高高加寬；各孔跨跨中區段段承受剪剪力較小小，腹板板可適當當降低減減薄。腹腹板沿跨跨徑方向向加寬或或減薄的的方式一一般有臺臺階型和和斜直線線過渡型型。如圖圖所示圖圖24所示示。圖2-4 腹板厚厚度變化化規律3主梁內力力計算由于采用懸懸臂施工工法，連連續梁橋橋將產生生恒載徐徐變二次次內力，且且在配置置預應力力鋼筋前前尚要計計算預加加力產生生的次內內力，因因此，當當前情況況下的主主梁內力力計算包包括：恒恒載內力力計算、活活載內力力計算、溫溫度內力力計算及及支座沉沉降內力力計算。3.1恒載載內力計計算恒載內力包包括一期期恒載（箱箱梁自

11、重重）及二二期恒載載（橋面面鋪裝和和防撞護護欄等橋橋面系）作作用下的的內力。對對于有懸懸臂澆筑筑連續梁梁橋，考考慮建造造過程存存在體系系轉換。計計算較為為繁瑣，由由于本次次設計時時間有限限，故成成橋后恒恒載內力力采用現現有通用用橋梁設設計軟件件橋梁博博士直接接計算；對于此此變截面面的連續續梁橋，采采用有限限元法計計算較為為方便而而且計算算結果更更加準確確。3.1.11單元劃劃分劃分單元時時，應將將支點和和橋規規（JJTJ002385）規規定的驗驗算截面面位于單單元的節節點處，同同時在截截面構造造尺寸變變化點處處也應布布置節點點。按照照有限元元原理，將將一定長長度的計計算跨徑徑長度作作為一個個單

12、元，單單元劃分分越細密密，其計計算結果果越準確確。但考考慮程序序運行速速度和設設計篇幅幅，劃分分的單元元數又不不能太多多。故本本橋共劃劃分為336個單單元，337個節節點。3.1.22恒載集集度計算算（1）一期期恒載集集度一期恒載集集度包括括箱梁及及橫隔板板的集度度，也可可只考慮慮箱梁集集度而將將橫隔板板作為集集中力加加在節點點。在設設計中將將箱梁及及橫隔板板一起處處理成分分段均布布集度作作用在相相應的單單元上，計計算公式式為： (33-1)式中 單元元號；號單元元一期恒恒載集度度；號單元元的毛截截面面積積，等于于該單元元兩端節節點截面面積的平平均值。本設計在設設計計算算中為了了簡化計計算將箱

13、箱梁及橫橫隔板一一起處理理成分段段均布集集度作用用在相應應的單元元上。按式(3-1)計計算的各各單元一一期恒載載集度見見計算報報表，將將全橋視視為對稱稱結構，僅僅列出半半跨的荷荷載集度度，另一一半關于于跨中對對稱。（2） 二二期恒載載集度二期恒載集集度為梁梁上道碴碴和軌枕枕及枕木木的集度度，以及及人行道道板的荷荷載。，本本次設計計關于恒恒載內力力計算是是根據橋橋梁博士士計算，以以下是計計算結果果：3.2.活活載內力力計算 按鐵路橋橋涵洞設設計基本本規范：鐵路列列車豎向向靜活載載必須采采用中華華人民共共和國鐵鐵路標準準活載即即中活載標標準活載載的計算算圖式見見圖33 中活加加載圖3.2.11火車

14、荷荷載偏載載是的增增大系數數 按鐵路橋橋涵基本本設計規規范列列車豎向向活載包包括列車車豎向動動力作用用時該列列車豎向向活載本本橋是雙雙線鐵路路的設計計取偏載載是的增增大系數數為2.43.2.22沖擊系系數計算算按鐵路橋橋涵基本本設計規規范列列車豎向向活載包包括列車車豎向動動力作用用時該列列車豎向向活載等等于列車車豎向靜靜活載乘乘以動力力系數其其動力系系數應按按 下列公式計計算： 本次設設計計算算得3.2.33繪制彎彎距圖（中中活加載載） 這部分采用用橋梁博博士計算算 ，計計算結果果詳見計計算報表表： 3.3溫度度溫差引引起的附附加力橋梁結構由由自然條條件而引引起的溫溫差效應應，主要要歸結為為年

15、溫度度變化、日日照、降降溫等原原因。年年溫度變變化影響響，指氣氣溫隨季季節發生生周期性性變化時時對結構構物所引引起的作作用，一一般假定定溫度沿沿結構截截面高度度方向以以均值變變化，它它對無水水平約束束的簡支支梁，連連續梁等等只會導導致橋梁梁的縱向向位移，一一般通過過橋面伸伸縮縫、支支座位移移等構造造措施相相協調，并并不導致致結構溫溫度次內內力和溫溫度應力力。日照照、降溫溫屬于局局部溫差差影響，它它將導致致結構的的次內力力。計算算溫度次次內力時時，溫度度梯度采采用線形形變化。3.3.11計算數數據（1）長年年平均溫溫度變化化與溫度度差對連連續梁只只引起軸軸向變形形但是不不引起附附加彎矩矩（2）板

16、面面由于日日照或驟驟冷所引引起的溫溫度按，混混凝土線線膨脹系系數3.3.22計算方方法在各截面中中由于橋橋面積板板伸長而而引起的的拉力: 其中： EE混凝凝土彈性性模量 混凝土土線膨脹脹系數3.3.33.橋面面板溫度度差對全全斷面一一起二次次力矩橋面板板溫度差差對全斷斷面引起起的初力力矩始橋面板板中心到到 全斷斷面中心心的偏心心矩3.4基礎礎沉降次次內力計計算當超靜定結結構中某某些支座座發生位位移時，結結構將相相應產生生變形，但但這種變變形受到到其它支支座的約約束不能能自由變變形；因因此，將將在橋梁梁中產生生內力從從而引起起整個橋橋梁結構構內力及及支座反反力都將將隨之發發生變化化。根據據結構力

17、力學中力力法原理理即可計計算出由由于支座座沉降引引起的結結構內力力，但是是采用手手算計算算過程復復雜而且且容易出出錯；因因此，在在計算時時采用橋橋梁博士士程序直直接輸出出支座沉沉降所產產生的結結構內力力，計算算的具體體原理見見結構構力學（上上）；在在本次設設計中利利用程序序計算由由各支座座沉降所所產生的的次內力力，計算算時考慮慮三種最最不利情情況 4 預應應力鋼筋筋估算及及布置4.1計算算原則在預應力混混凝土連連續梁中中，預應應力鋼筋筋共計有有三種，分分別為縱縱向、橫橫向和豎豎向預應應力筋。其其中縱向向預應力力筋根據據梁的彎彎矩包絡絡圖計算算并布置置，由于于任務緊緊張，橫橫向預應應力筋及及箍筋

18、不不予計算算，只計計算主筋筋。4.2計算算原理及及方法在預應力混混凝土連連續梁中中，預應應力鋼筋筋共計有有三種，分分別為縱縱向、橫橫向和豎豎向預應應力筋。其其中縱向向預應力力筋根據據梁的彎彎矩包絡絡圖計算算并布置置。對連續梁體體系，或或凡是預預應力混混凝土超超靜定結結構，在在初步計計算預應應力鋼筋筋數量時時，必須須計及各各項次內內力的影影響。然然而，一一些次內內力形的的計算恰恰與預應應力筋的的數量與與布置有有關。因因此，在在初步估估算預應應力時，只只能以預預估值來來考慮，工工程上取取用結構構最大控控制設計計彎矩值值的。預應力混凝凝土構件件在預加加應力階階段及使使用荷載載階段，截截面上、下下緣的

19、應應力應滿滿足容許許應力的的要求.在估算算預應力力鋼筋數數量時,假設混混凝土抗抗拉強度度.根據鐵鐵路橋涵涵鋼筋混混凝土和和預應力力混凝土土結構設設計規范范（TTBJ1100002.11-999）6.3.110之規規定因此此有： 式中：、為混凝凝土上下下緣壓應應力，以以壓應力力為正為上下截面面抵抗矩矩； 截截面最大大最小彎彎矩值，正正彎矩取取正值，負負彎矩取取負值。4.2.11當截面面上、下下緣均配配置預應應力鋼筋筋抵抗正正負彎矩矩此時截面最最小配束束量須滿滿足：式中令：，則有：截面上、下下緣估算算上、下下緣估算算的預應應力鋼筋筋束數；每束預應力力鋼筋的的面積； 截面上下下緣的預預應力鋼鋼筋重心

20、心至截面面重心的的距離；截面上、下下核心矩矩，按下下式計算算：預應力鋼筋筋有效應應力；4.2.22下緣配配置預應應力鋼筋筋抵抗正正彎矩時時（下緣不出出現拉應應力控制制）4.2.33上緣配配置預應應力鋼筋筋抵抗負負彎矩時時 （上上緣不出出現拉應應力控制制）4.3初步步估算按照設計任任務書的的相關規規定：縱縱向預應應力鋼筋筋束上，下下緣均采采用 99-715.24ccm鋼絞絞線，斷斷面面積積12337,錨錨具采用用YM115-77，鋼束束管道直直徑為88.0ccm;管管道用金金屬波紋紋管成孔孔。標準準強度18660。彈彈性模量量,混凝凝土為440號，標標準強度度為228，抗抗壓設計計強度=23。彈

21、彈性模量量，控制制張拉應應力經過橫載活活載的計計算可以以初步該該估算鋼鋼束束數數，本設設計按承承載能力力極限狀狀態和正正常使用用極限狀狀態兩種種情況分分別計算算。由于于全橋為為對稱結結構，兩兩部分配配筋面積積一致，考考慮篇幅幅故列表表時只列列出一半半。其電電算結果果分別如如下所示示： 5 按鐵路路橋梁設設計的容容許應力力法計算算荷載的種類類、類型型和大小小與橋梁梁結構的的安全及及建設費費用有密密切關系系。我國國現行鐵鐵路橋梁梁設計規規范將荷荷載分為為主力荷荷載、附附加力荷荷載和特特殊荷載載。結構構內力是是荷載效效應的必必然結果果，橋梁梁結構容容許應力力狀態法法設計時時，應按按相應的的荷載組組合

22、規律律進行內內力組合合。對于預應力力混凝土土連續梁梁橋，同同一截面面因不同同荷載作作用所產產生的內內力可能能同號，也也可能異異號，因因此應考考慮不同同的荷載載安全系系數進行行內力組組合。5.1規范范規定1.如桿件件的主要要用途為為承受某某種附加加力則在在計算此此桿件時時該附加加力應按按主力考考慮2.列車橫橫向搖擺擺力不與與離心力力風力同同時計算算3.船只或或排筏撞撞擊力不不與其他他附加力力同時計計算4.流水壓壓力不與與冰壓力力同時計計算兩者者也不與與制動力力或牽引引力同時時計算5.當水流流方向與與橋軸的的法線的的斜交角角較大時時考慮流流水壓力力或冰壓壓力順橋橋6.軸方向向的分力力與制動動力或牽

23、牽引力同同時計算算7.地震力力與其他他荷載的的組合見見鐵路路工程抗抗震設計計規范 表5-1荷荷載分類類表荷載分類荷載名稱主力恒載結構自重、預預加應力力、混凝凝土收縮縮和徐變變的影響響活載土壓力、靜靜水壓力力及浮力力、基礎礎變位的的影響附加力制動力或牽牽引力、風風力、列列車橫向向搖擺力力、流水水壓力、冰冰壓力溫度變化的的影響、凍凍脹力特殊荷載船只或排筏筏撞擊力力、地震震力、施施工荷載載6 預應力力損失及及有效預預應力計計算預應力混凝凝土連續續梁橋的的設計計計算需要要根據承承受外荷荷載的情情況，確確定其本本身預加加力的大大小;然然而,預預應力鋼鋼筋束中中的預應應力往往往受施工工因素、材材料性能能及

24、環境境條件等等因素的的影響而而引起預預應力損損失。設設計所需需的預應應力值應應是扣除除相應階階段的應應力損失失后預應應力鋼筋筋束中實實際存在在的預應應力(即即有效預預應力)值,如如預應力力鋼筋束束張拉時時的初始始應力(一般稱稱為張拉拉控制應應力)為為，相應應的預應應力損失失值為，則則有效預預應力的的表達式式為： (66-1)6.1控制制應力及及有關參參數的確確定6.1.11控制應應力按照設計任任務書的的相關規規定：縱縱向預應應力鋼筋筋束上，下下緣均采采用 99-715.24ccm鋼絞絞線，斷斷面面積積12337,錨錨具采用用YM115-77，鋼束束管道直直徑為88.0ccm;管管道用金金屬波紋

25、紋管成孔孔。標準準強度18660。彈彈性模量量,混凝凝土為440號，標標準強度度為228，抗抗壓設計計強度=23。彈彈性模量量，控制制張拉應應力6.1.22其他參參數設計中，采采用金屬屬波紋管管，其參參數如下下： ，k=0.00036.2預應應力損失失計算（1）預應應力鋼筋筋與孔道道的摩擦擦損失按鐵路設計計規范規規定：預預應力鋼鋼筋與孔孔道的摩摩擦損失失按下式式計算：式中由由于摩擦擦引起的的應力損損失鋼筋錨錨下控制制應力從張拉拉端至計計算截面面的長度度上鋼筋筋彎起角角之和從張拉拉端至計計算截面面的管道道長度鋼筋與與管道壁壁之間的的摩擦系系數按表表采用 本設設計采用用參數， （2）由由于錨頭頭變

26、形鋼鋼筋回縮縮和接縫縫壓縮引引起的應應力損失失按下式計算算中由于于錨頭變變形鋼筋筋回縮和和接縫壓壓縮引起起的應力力損失預應力力鋼筋的的有效長長度錨頭頭變形鋼鋼筋回縮縮和接縫縫壓縮 （3）混凝凝土彈性性壓縮損損失 按照設設計規范范規定分分批張拉拉時用下下式簡化化計算式中，鋼筋張張拉批數數；預應力力鋼筋與與混凝土土彈性模模量之比比，即；鋼束形形心處由由該預加加力產生生的混凝凝土的正正應力，如如計入一一期恒載載影響可可按下式式計算式中，扣除預預應力損損失后的的有效預預加力，；混凝土土凈面積積；鋼束重重心至混混凝土凈凈截面形形心的距距離；混凝土土凈截面面慣性矩矩；一期恒恒載產生生的彎矩矩。一混凝凝土計

27、算算面積（4）鋼束束松弛損損失的計計算按超張考慮慮，則： （5）混凝凝土收縮縮徐變損損失的計計算 由于混凝土土收縮徐徐變引起起的應力力損失終終極值按按下列公公式計算算：式中由由收縮徐徐變引起起的應力力損失終終極值傳力錨錨固時在在計算截截面上預預應力鋼鋼筋重心心處由于于預加力力扣除相相應階段段的應力力損失和和梁自重重產生的的混凝土土正應力力對簡支支梁可取取跨中與與跨度截截面的平平均值對對連續梁梁和連續續剛構可可取若干干有代表表性截面面的平均均值混凝土土徐變系系數的終終極值混凝土土收縮應應變的終終極值梁的配配筋率換換算系數數非預應應力鋼筋筋彈性模模量與混混凝土彈彈性模量量之比預應力力鋼筋及及非預應

28、應力鋼筋筋的截面面面積A梁截截面面積積對后張張法構件件可近似似按凈截截面計算算預應力力鋼筋與與非預應應力鋼筋筋重心至至梁截面面重心軸軸的距離離截面回回轉半徑徑計算參數：收縮系系數 00.0006255，收縮縮極值：0.0000115 6.3有效效應力計計算（1）張拉拉錨固階階段的有有效應力力（2）使用用階段扣扣除全部部損失后后的有效效應力6.4.預預加力產產生的次次內力及及內力組組合（1）用等等效荷載載法求解解預加力力次內力力的基本本思想把預加里次次內力對對混凝土土的作用用用等效效荷載的的形式來來代替，然然后求這這個等效效作用下下的彎距距，即是是預加里里的總力力矩。等效的原則則是：預預加力的的

29、引起的的外力與與基本結結構的外外力相同同，基本本結構取取為靜定定結構，預預加力引引起靜定定結構的的的彎矩矩即為初初預矩。（2）求解解方法： 為等效效荷載，它它垂直梁梁的方向向，且為為分布荷荷載 為初初預矩 用疊加法求求解如下下 （3）結論論1.荷載值值只與初初預矩雜雜跨中的的形狀和和初在梁梁端的大大小有關關。而與與初預矩矩在中間間的的支支撐無關關。2.原跨長長的方向向不變，等等效荷載載的值與與鋼筋在在在跨中中的形狀狀和糧的的偏心距距有關，而而與鋼筋筋在中間間支撐和和支點上上的偏心心距無關關。根據上述各各項預應應力損失失結果，可可按施工工和使用用階段進進行組合合，組合合原理及及公式如如上所示示，

30、從而而計算出出相應階階段有效效預應力力具體數數據，由由于篇幅幅限制此此處僅列列出鋼束束的各項項預應力力損失及及有效預預應力，其其余與此此類似。具具體結果果詳見計計算報表表：7 截面面應力計計算7.1正常常使用階階段混凝凝及鋼筋筋應力計計算在正常使用用階段，鋼鋼絲束孔孔道內早早已壓漿漿，二者者能有效效地共同同變形。因因此，在在計算自自重以外外地其他他恒載及及活載等等作用力力作用下下地截面面正應力力時應采采用換算算截面。為為了使計計算結果果更符合合實際，將將預壓力力分為兩兩部分。即即壓漿前前預加力力和壓漿后發發生的預預應力損損失引起起的軸向向力壓漿前按凈凈截面特特性計算算，壓漿漿后則按按照換算算截

31、面特特性計算算。故混混凝土應應力和按照下下式計算算：最外排力筋筋中的應應力為：式中：,為預預應力合合力作用用點到凈凈截面、換換算截面面重心軸軸距離； ，凈截截面、換換算截面面面積； ，凈截截面、換換算截面面慣性矩矩； 為梁梁自重、二二期恒載載、活載載產生的的彎矩； 預應力力鋼筋永永存應力力； 預應力力鋼筋彈彈性模量量對混凝凝土彈性性模量之之比； ，最外外排鋼筋筋距凈截截面和換換算截面面的距離離；7.2正截截面抗裂裂性計算算根據鐵路路橋涵鋼鋼筋混凝凝土和預預應力混混凝土結結構設計計規范66.3.9之規規定，對對于受彎彎構件按按照下式式進行其其抗裂性性計算：式中： 抗裂裂性安全全系數，按按照規范范

32、取； 計算荷荷載在受受拉邊緣緣混凝土土中產生生的拉應應力； 扣除相相應階段段預應力力損失后后混凝土土的預壓壓應力； 混凝土土抗拉極極限強度度； 考慮混混凝土的的塑性修修整系數數； 對所檢檢算截面面受拉邊邊緣的截截面抵抗抗矩； 換算截截面重心心軸以下下面積對對重心軸軸的面積積矩；7.3 正正截面強強度計算算按照鐵路路橋涵鋼鋼筋混凝凝土和預預應力混混凝土結結構設計計規范規規定，矩矩形截面面或翼緣緣位于受受拉邊的的形截面受彎構構件其正正截面強強度應按按下列公公式計算算：中性軸位置置按照下下式確定定： 式中： 計算算彎矩； 混凝凝土抗壓壓極限強強度； 相當當于混凝凝土受壓壓破壞時時預應力力筋中的的應力

33、； 預應應力鋼筋筋與混凝凝土彈性性模量之之比；預應力力鋼筋抗抗壓計算算強度；預應力力鋼筋重重心處混混凝土的的有效預預壓應力力；混凝土土應力為為時，預預應力鋼鋼筋中的的有效應應力；截面有有效高度度；受壓區區非預應應力鋼筋筋的抗壓壓計算強強度；受壓區區非預應應力鋼筋筋的截面面面積；矩形截截面寬度度；截面受受壓區高高度； 其其中應滿滿足以下下條件： 當時時可按下下式計算算： 如果按上式式計算所所得得正正截面強強度比不不考慮受受壓區鋼鋼筋還小小時，則則應按不不考慮受受壓區鋼鋼筋計算算。如果翼緣位位于受壓壓區的形形或工字字形截面面受彎構構件其正正截面強強度應按按下列規規定計算算：當符合下列列條件時時：

34、應按寬度度為的矩矩形截面面計算如如，必須須符合規規范要求求。當不符合上上述條件件時： 此時中性軸軸位置按按照下式式計算： 當時時可按下下式計算算：如果按上式式計算所所得得正正截面強強度比不不考慮受受壓區鋼鋼筋還小小時，則則應按不不考慮受受壓區鋼鋼筋計算算。按照上述計計算方法法，本設設計運用用橋梁博博士對第第6,112,222,322,388等五個個各具有有代表性性的截面面進行驗驗算，其其截面應應力計算算結果詳詳見計算算報表：8 截面面驗算8.1施工工階段的的正應力力驗算 8.1.1基本本原理根據橋規規規定定及參考考相關文文獻，預預應力混混凝土連連續梁橋橋正應力力驗算的的原理及及相關公公式如下下

35、：求出施工階階段的內內力后，可可計算出出截面各各點的應應力。為為了確保保施工階階段安全全，應進進行施工工階段應應力驗算算。施工工階段的的內力組組合見上上表，此此內力包包括了施施工階段段中的結結構自重重永久荷荷載和預加加應力效效應。后后張法受受彎構件件，在其其承受后后加永久久荷載和和基本可可變荷載載及支座座沉降等等作用時時，一般般情況下下構件預預留孔道道均已經經壓漿凝凝固，認認為鋼筋筋和混凝凝土已經經成為整整體并能能有效地地共同工工作，故故在后加加永久荷荷載、基基本可變變荷載、支支座沉降降、溫度度等作用用時，均均按換算算截面計計算。在在預加應應力階段段，因孔孔道尚未未壓漿，所所以由預預加力和和梁

36、的自自身永久久荷載產產生的混混凝土應應力，仍仍按混凝凝土凈截截面特性性計算。由由于截面面應力與與施工階階段緊密密結合，所所以應該該與施工工階段緊緊密結合合確定各各施工在在各使用用階段截截面上下下緣混凝凝土主應應力計算算公式，具具體的計計算公式式如下：8.1.22施工階階段混凝凝土應力力規定40號混凝凝土： () ()8.2使用用階段截截面應力力驗算8.2.11計算原原理正常使用階階段的應應力驗算算由靜載載和預應應力等同同時作用用時的單單元內力力值進行行內力組組合并驗驗算。而而此項內內力組合合前面已已經完成成。8.2.22計算公公式根據相關規規定，參參考有關關的設計計，此階階段的計計算公式式如下

37、：對于組合II： (8-1) (8-2) 對于于組合III和IIII： (8-3) (8-4)8.2.33使用階階段混凝凝土的限限制應力力 壓應應力：荷載組合II ()荷載組合III或組組合IIII () 對于于荷載組組合I 、荷載載組合III或組組合IIII 均均不允許許出現拉拉應力。8.2.44使用階階段鋼束束應力驗驗算為了表述和和計算的的方便，將將鋼束等等分成330等份份，計算算出鋼束束在311個節點點上的次次應力。在在本設計計中首先先計算出出鋼束在在各使用用荷載作作用下的的應力，然然后將使使用荷載載應力與與恒載下下應力進進行組合合，即可可進行鋼鋼束應力力驗算。下下表給出出了號鋼束束在三

38、種種使用荷荷載組合合作用下下各項應應力，其其它鋼束束應力的的計算方方法及驗驗算方法法與號鋼束束相同。由由于篇幅幅有限計計算過程程和結果果不于列列出。在在此僅給給出號鋼束束在三種種使用荷荷載組合合作用下下各項應應力并進進行驗算算。8.3剪應應力與主主應力驗驗算對于后張法法構件，各各根據施施工階段段和運營營階段的的特點可可以確定定由預剪剪力和使使用荷載載產生的的混凝土土剪力求求剪應力力的計算算公式為為： (88-5) (8-66)式中： 、分別別為計算算剪應力力點以上上(或以以下)部部分混凝凝土凈截截面和構構件換算算截面，對對其凈截截面重心心和換算算截面重重心軸的的面積矩矩；計算剪剪應力處處，結構

39、構截面的的受剪寬寬度；、構件件混凝土土凈截面面慣性矩矩和換算算截面慣慣性矩；外荷載載剪力，；由構件件永久荷荷載引起起的剪力力；橋面鋪鋪裝等后后引起的的剪力；基本可可變荷載載剪力。使用階段預預應力混混凝土受受彎構件件的主拉拉應力和和主壓應應力分別別按下列列公式計計算：= (8-7) (8-8)式中：預加力力和使用用荷載在在主應力力計算點點所產生生的混凝凝土法向向應力。荷載組合II 荷載組合III或IIII 8.4抗彎彎強度檢檢算預應力混凝凝土受彎彎構件，在在剪力和和彎矩的的共同作作用下，可可能使截截面形心心軸和變變化較大大處的主主拉應力力達到極極限值，從從而引發發裂縫使使構件破破壞。截截面翼緣緣

40、與腹板板連接處處由于存存在彎矩矩、剪力力共同作作用，截截面變化化較大，容容易受到到破壞；形心處處由于剪剪應力最最大，也也容易破破壞。故故計算點點為截面面翼緣與與腹板連連接處、形形心軸處處兩個點點。混凝凝土主應應力計算算按基本本可變荷荷載最大大剪力、相相應彎矩矩及最大大彎矩、相相應剪力力兩種情情況考慮慮。預應力混凝凝土受彎彎構件截截面強度度內容包包括兩大大類，即即正截面面強度驗驗算和斜斜截面強強度驗算算。驗算算原理如如下：當當預應力力鋼筋的的含筋量量配置適適當時，受受拉區混混凝土開開始退出出工作，預預應力鋼鋼筋和非非預應力力鋼筋分分別達到到各自的的抗拉設設計強度度和；受壓壓區混凝凝土應力力達到抗

41、抗壓設計計強度，非非預應力力鋼筋達達到其抗抗壓設計計強度，并并假定受受壓區的的混凝土土應力按按矩形分分布。但但受壓區區布有預預應力鋼鋼筋時，其其應力卻卻達不到到抗壓設設計強度度。根據橋規規，可可按下式式計算： (8-9)式中，受壓區區混凝土土達到抗抗壓設計計強度時時受壓區區預應力力鋼筋的的實際應應力；受壓區區預應力力鋼筋的的抗壓設設計強度度；受壓區區預應力力鋼筋重重心處的的有效預預壓應力力；混凝土土應力為為時，預預應力鋼鋼筋中的的有效預預應力；預應力力鋼筋與與混凝土土的彈性性模量之之比。根據上述基基本原理理，在承承載能力力極限狀狀態下，預預應力混混凝土連連續梁上上、下緣緣均布置置預應力力鋼筋的

42、的正截面面強度計計算公式式，對于于箱形截截面，按按橋規規可考考慮為工工形截面面計算正正截面強強度。當當中性軸軸位于受受壓區翼翼緣內時時，按照照矩形截截面計算算；當中中性軸位位于腹板板內時，計計算中應應考慮腹腹板受壓壓混凝土土的工作作。偏安安全的略略去非預預應力鋼鋼筋的影影響，則則正截面面強度計計算公式式如下：(1)中性性軸位于于受壓區區翼緣內內當符合下列列條件時時: (8-10)則按照寬度度為的矩矩形截面面計算。式中，工形截截面受壓壓區翼緣緣的計算算寬度。矩形截面計計算公式式如下： (8-11)且中性軸可可按下列列公式確確定: (8-112)混凝土受壓壓區高度度應符合合下列條條件: (88-1

43、33) (8-114)驗算結果應應滿足: (88-155)式中: 截面面的計算算承載力力；截面計計算彎矩矩；混凝土土安全系系數，采采用1.25；預應力力鋼筋安安全系數數，采用用1.225；矩形截截面寬度度；截面的的有效高高度，；受壓區區鋼筋的的合力作作用點至至截面最最近邊緣緣的距離離；截面全全高；受拉區區鋼筋的的合力作作用點至至截面最最近邊緣緣的距離離；預應力力混凝土土受彎構構件受壓壓區高度度界限系系數，采采用0.40。(2)中性性軸位于于腹板內內當式(8-2)不不成立時時,計算算中應考考慮截面面腹板受受壓混凝凝土的工工作,其其正截面面強度按按下式計計算: (8-116)且中性軸按按下式確確定

44、 (8-17)式中: 工形形截面受受壓區翼翼緣的高高度；工形截截面腹板板寬度； 工形截截面受壓壓區翼緣緣的計算算寬度。混凝土的受受壓區高高度應符符合式(8-223)、式式(8-24)的要求求。驗算算結果應應滿足式式(8-25)。當式(8-24)不滿足足時：(1)當為為正值(壓應力力)時: (8-18)(2)當為為負值時時(拉應應力)時時: (8-19)以上公式為為簡化計計算并偏偏安全考考慮，均均未計非非預應力力鋼筋的的影響。8.5各種種階段檢檢算結果果8.5. 1施工工階段的的應力計計算結果果計算結果詳詳見計算算報表8.5.22正常使使用階段段混凝土土應力驗驗算計算結果詳詳見計算算報表8.5.

45、33承載能能力極限限狀態應應力驗算算結果計算結果詳詳見計算算報表9計算報表表第1施工階階段信息息9-1階段段截面幾幾何特征征信息 單元號節點號截面抗彎慣慣距()截面面積()截面高度()中性軸高()114.9022265.3600842.51.39224.8644615.3477542.491.36334.9944875.3666742.511.36445.2999885.4144742.571.39555.7999595.4911542.671.43666.5277835.6000842.81.51777.5077925.7311542.971.6888.8000025.8944743.171

46、.739910.455686.1011583.411.88101012.51196.3222383.692.06111115.199816.60003642.27121211.622016.2599063.582.0313138.9644195.9666263.211.8214147.0122835.7044212.91.6515155.6200355.5055512.651.5116164.6455355.3299372.451.417174.0122045.2166572.311.3218183.6599725.1499372.231.2719193.548875.1300672.21.2

47、520203.6599725.1499372.231.2721214.0122045.2166572.311.3222224.6455355.3299372.451.423235.6200355.5055512.651.5124247.0122835.7044212.91.6525258.9644195.9666263.211.82262611.622016.2599063.582.03272715.188386.59666642.27282812.400376.2944623.692.07292910.366146.0733823.411.89 續表表9-1130308.7199545.86

48、66983.171.7431317.4388735.7033782.971.6132326.4633645.5699382.81.5133335.7444585.4633782.671.4434345.2488635.3866982.571.3935354.9455425.3388982.511.3736364.8155095.3199782.491.37表9-2階階段累計計內力單元號節點號彎矩()彎矩()剪力()軸力()11-7.211E+0031.80EE+0332.96EE+04422-8501.27EE+0332.98EE+044333.78EE+0337362.99EE+044446

49、.64EE+0332003.01EE+044557.71EE+033-3433.02EE+044667.07EE+033-8953.02EE+044774.59EE+033-1.466E+0033.01EE+04488-5.322E+003-2.044E+0034.43EE+04499673-2.633E+0035.81EE+0441010-5.966E+003-3.255E+0035.84EE+0441111-1.477E+0044.29EE+0335.82EE+0441212-9.600E+0033.65EE+0335.80EE+0441313-8.733E+0033.05EE+0337.

50、24EE+0441414-1.444E+0042.47EE+0335.82EE+0441515-2.655E+0031.91EE+0334.44EE+04416161081.38EE+0334.45EE+04417171.78EE+0338544.45EE+04418182.54EE+0333404.45EE+04419192.45EE+033-1714.44EE+04420206.46EE+033-6815.86EE+04421214.92EE+033-1.200E+0035.85EE+04422222.74EE+033-1.722E+0035.86EE+0442323-145-2.266E

51、+0035.86EE+04424241.60EE+033-2.811E+0034.42EE+0442525-4.855E+003-3.399E+0034.48EE+0442626-1.233E+004-3.999E+0034.49EE+0442727-2.133E+0044.16EE+0334.49EE+0442828-1.044E+0043.52EE+0334.46EE+0442929-1.766E+0032.91EE+0334.44EE+04430304.67EE+0332.31EE+0334.43EE+044續表9-223131-2.033E+0031.73EE+0332.96EE+04

52、432321.86EE+0331.17EE+0333.00EE+04433333.66EE+0336162.99EE+04434343.67EE+03373.42.98EE+04435351.87EE+033-4632.97EE+04436361.42EE+044-9961.49EE+044圖9-1彎彎矩圖 圖99-2剪剪力圖圖9-3軸軸力圖表9-3階階段施工工組合應應力單元號節點號施工階段應力驗算()上緣最大正應力上緣最小正應力下緣最大正應力下緣最小正應力最大主正應力最大主正應力 11應力4.444.447.377.377.37-8.322E-002容許值19.6-1.82219.6-1.8

53、2200是否滿足是是是是112應力5.365.366.36.36.3-2.300E-002容許值19.6-1.82219.6-1.82200續表9-33是否滿足是是是是是是22應力5.365.366.36.36.3-2.300E-002容許值19.6-1.82219.6-1.82200是否滿足是是是是113應力5.855.855.725.725.85-2.933E-004容許值19.6-1.82219.6-1.82200是否滿足是是是是是是33應力5.855.855.725.725.85-2.933E-004容許值19.6-1.82219.6-1.82200是否滿足是是是是114應力5.895

54、.895.625.625.89-1.322E-002容許值19.6-1.82219.6-1.82200是否滿足是是是是是是44應力5.895.895.625.625.89-1.322E-002容許值19.6-1.82219.6-1.82200是否滿足是是是是115應力5.485.485.955.955.95-5.688E-002容許值19.6-1.82219.6-1.82200是否滿足是是是是是是55應力5.485.485.955.955.95-5.688E-002容許值19.6-1.82219.6-1.82200是否滿足是是是是116應力4.724.726.636.636.63-0.1222

55、容許值19.6-1.82219.6-1.82200是否滿足是是是是是是66應力9.649.646.96.99.64-8.466E-002容許值19.6-1.82219.6-1.82200是否滿足是是是是117應力8.58.57.687.688.5-0.144容許值19.6-1.82219.6-1.82200是否滿足是是是是是是77應力8.58.57.687.688.5-0.144容許值19.6-1.82219.6-1.82200是否滿足是是是是118應力7.277.278.658.658.65-0.1999容許值19.6-1.82219.6-1.82200是否滿足是是是是是是88應力7.277

56、.278.658.658.65-0.1999容許值19.6-1.82219.6-1.82200是否滿足是是是是11續表9-3389應力5.935.939.759.759.75-0.2664容許值19.6-1.82219.6-1.82200是否滿足是是是是是是99應力5.935.939.759.759.75-0.2664容許值19.6-1.82219.6-1.82200是否滿足是是是是1110應力4.524.52111111-0.3552容許值19.6-1.82219.6-1.82200是否滿足是是是是是是1010應力4.524.52111111-0.3552容許值19.6-1.82219.6-

57、1.82200是否滿足是是是是1111應力3.133.1312.312.312.3-0.4552容許值19.6-1.82219.6-1.82200是否滿足是是是是是是1111應力4.574.5710.410.410.4-0.3992容許值19.6-1.82219.6-1.82200是否滿足是是是是1112應力5.695.699.669.669.66-0.3227容許值19.6-1.82219.6-1.82200是否滿足是是是是是是1212應力5.695.699.669.669.66-0.3227容許值19.6-1.82219.6-1.82200是否滿足是是是是1113應力6.986.988.8

58、38.838.83-0.2771容許值19.6-1.82219.6-1.82200是否滿足是是是是是是1313應力6.986.988.838.838.83-0.2771容許值19.6-1.82219.6-1.82200是否滿足是是是是1114應力8.328.327.947.948.42-0.2119容許值19.6-1.82219.6-1.82200是否滿足是是是是是是1414應力8.328.327.947.948.42-0.2119容許值19.6-1.82219.6-1.82200是否滿足是是是是1115應力9.669.667.027.029.66-0.1662容許值19.6-1.82219.

59、6-1.82200是否滿足是是是是是是應力9.669.667.027.029.66-0.1662續表9-331515容許值19.6-1.82219.6-1.82200是否滿足是是是是1116應力11116.166.1611-0.1003容許值19.6-1.82219.6-1.82200是否滿足是是是是是是1616應力6.086.085.585.586.09-0.1449容許值19.6-1.82219.6-1.82200是否滿足是是是是1117應力7.147.144.694.697.14-7.344E-002容許值19.6-1.82219.6-1.82200是否滿足是是是是是是1717應力7.1

60、47.144.694.697.14-7.344E-002容許值19.6-1.82219.6-1.82200是否滿足是是是是1118應力7.87.84.124.127.8-1.922E-002容許值19.6-1.82219.6-1.82200是否滿足是是是是是是1818應力7.87.84.124.127.8-1.922E-002容許值19.6-1.82219.6-1.82200是否滿足是是是是1119應力8.018.013.923.928.01-2.888E-005容許值19.6-1.82219.6-1.82200是否滿足是是是是是是1919應力8.018.013.923.928.01-2.88