沩水大桥桥型方案比选设计及连续刚构桥初步设计.doc 87页

'沩水大桥桥型方案比选设计及连续刚构桥初步设计毕业设计（论文）任务书土木工程学院院道路与桥梁工程系（教研室）系（教研室）主任:（签名）2013年3月25日学生姓名:学号:专业:1设计（论文）题目及专题：沩水大桥桥型方案比选设计及梁桥初步设计2学生设计（论文）时间：自2013年3月25日开始至2013年6月5日止3设计（论文）所用资源和参考资料：（1）邵旭东.《桥梁工程》.人民交通出版社.2011（2）李国平.《预应力混凝土结构设计原理》.人民交通出版社.2009（3]徐岳、王亚君、万振江编著《预应力混凝土连续梁桥设计》.人民交通出版社.2000（4）中华人民共和国交通部标准.《公路桥涵设计通用规范》.JTGD60-2004.人民交通出版社.2004（5）中华人民共和国交通部标准.《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》.JTGD62-2004.人民交通出版社.20044设计（论文）应完成的主要内容：(1)熟悉桥址设计资料及技术标准，对大桥作不同方案的初步设计，并作方案比选，方案包括预应力混凝土连续梁桥（或连续刚构）、拱桥、斜拉桥与悬索桥四大基本桥型；(2)进行钢筋混凝土连续梁桥（或连续刚构）的结构分析与设计；(3)计算主要受力构件控制截面的几何特性；(4)结构内力计算，包括：恒载内力计算，绘制恒载内力图；活载内力计算、绘制控制截面活载内力影响线，影响线加载，温度及支座沉降次内力计算，绘内力包络图；(5)主梁纵向预应力初步配筋设计及主梁二次内力计算；(6)强度验算、施工阶段应力验算、使用阶段应力验算、变形验算；(7)绘制相关图纸，编写设计说明书。5提交设计（论文）形式（设计说明与图纸或论文等）及要求：(1)设计成果提交设计说明书（论文）一本；(2)图纸：设计封面，设计总说明，不同桥型方案图，总体布置图，主梁一般构造图，纵向预应力配筋图（含布置图与大样图），断面配筋图，主梁施工程序图；(3)独立完成所规定的设计任务；通过毕业设计，应使各位同学树立正确的设计思想，培养严肃认真的科学态度和严谨的科学作风。一旦发现抄袭、请人设计等现象将取消答辩资格；要求论文书写工整，设计思路明晰，计算准确，章节清楚，内容完整。6发题时间：2013年4月1日指导教师： 学生： 湖南科技大学毕业设计（论文）指导人评语指导人：（签名）年月日 湖南科技大学毕业设计（论文）评阅人评语评阅人：（签名）年月日 湖南科技大学毕业设计（论文）答辩记录日期：学生：学号：班级：题目：提交毕业设计（论文）答辩委员会下列材料：1设计（论文）说明书共页2设计（论文）图纸共页3指导人、评阅人评语共页毕业设计（论文）答辩委员会评语：答辩委员会主任：（签名）委员：（签名）（签名）（签名）（签名）成绩： 摘要本设计为沩水大桥桥型方案比选设计及连续刚构桥初步设计。全桥总长为330m，截面形式为单箱单室箱梁，设计跨径为90m+150m+90m的三跨变截面连续刚构桥。依据《公路桥涵通用设计规范JTGD60—2004》和《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范JTGD62—2004》，通过综合运用所学过的基础理论及专业知识，独立进行桥梁设计。首先，根据地形图提出四种桥型比选方案。然后通过安全、美观、适用等多方面考虑，最终选定出最优方案。最后，利用midas建模助手对已选方案进行建模,输入材料特性、截面形状、等结构信息，然后用midas报告模板输出每个截面的所需的钢筋面积，以此来布置预应力钢束。可以根据midas输出的施工内力、活载内力、长（短）期效应组合验算、钢束验算等报告整理计算书，并绘制相关方案图及提交成果。关键词：连续刚构桥；预应力混凝土；悬臂施工法；MIDAS;80 ABSTRACTThisdesignforweishuibridgecontinuouslyLiangsuperstructurepreliminarydesign.Theentirebridgetotallengthis330m,usesthesectionformforShanXiangdanroomboxLiang,thedesignspanisthe90m+150m+90mthreecrossvariablecross-sectioncontinuousrigidframebridge.RestsonroadArchofbridgeGeneralDesignStandardJTGD60-2004andRoadReinforcedconcreteAndPrestressedconcreteArchofbridgeDesignStandardJTGD62-2004,hasstudiedthebasictheoryandthespecializedknowledgethroughthesynthesisutilization,theindependencecarriesonthebridgedesign.First,accordingtothetopographicdiagramproposedfourkindofbridgeratioschoosetheplan.Thenfrom,thesecurity,artistic,issuitableandsoonthevariousconsideration,finallydesignatesthesynergy.Finally,tohaschosentheplanusmidastocarryonthemodelling,theinputmaterialsbehavior,thesectionshapeisostructuralisminformation,thenwithmidasreportedthetemplateoutputstheareaofreinforcementwhicheachsectionneeds,arrangesthepre-stressedsteelbythistotie.Maytheconstructionendogenicforce,theliveloadendogenicforcewhichoutputsaccordingtomidas,long(short)theperiodofvaliditybesupposedtocombinethecheckingcalculation,thesteeltiesreportreorganizationaccountbooksandsoonthecheckingcalculation,anddrawsupthecorrelationdiagramandthesubmissionachievement.Keyword:continuousrigidframebridge;Variablecross-section;Cantilevermethod;Midas;80 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）第一章前言设计的主要目的是培养学生综合运用所学知识和技能，分析解决实际问题的能力。通过毕业设计使学生形成经济，管理等大工程意识，培养学生实事求是、谦虚谨慎的学习态度和刻苦专研的精神。毕业设计过程中复习以前所学习的专业知识，同时也锻炼了学生将理论运用于实践的能力。在连续梁桥中，将墩身与主梁固结而成为连续刚构桥。由于墩身与主梁形成刚架承受上部结构的荷载，一方面主梁受力合理，另一方面墩身在结构上充分发挥了潜能，因此该桥型在我国得到迅速的应用和发展。具有一个主孔的单孔跨径已达270m，具有多个主孔的单孔跨径也达250m，最大联长达1060m.随着新材料的开发和应用、设计和施工技术的进步，具有一个主孔的单孔跨径有望突破300m的潜力。而对于多跨一联的连续刚构是不是也能在联长上有更大的发展呢？众所周知，墩身内力与其顺桥向抗推刚度和距主梁顺桥向水平位移变形零点的距离密切相关。抗推刚度小的薄壁式墩身能有效地降低其内力，但随着联长的加大，墩身距主梁顺桥向水平位移变形零点的距离亦将加大，在温度、混凝土收缩徐变等荷载的作用了，墩顶与主梁一道产生很大的顺桥向水平和转角位移，墩身剪力和弯矩将迅速增大，同时产生不可忽视的附加弯矩，致使刚构方案无法成立。在结构上将墩身与主梁的团结约束予以解除而代之以顺桥向水平和转角位移自由的支座，这样就变成刚构一连续组合梁的结构形式。于是边主墩墩身强度问题得以解决，且在一定条件下联长可相对延长。可见，刚构一连续组合梁是连续梁和连续刚构的组合，它兼顾了两者的优点而扬弃各自的缺点，在结构受力、使用功能和适应环境等方面均具有一定的优越性。限于本人水平，加之时间紧迫，难免在设计中存在一定的漏洞、缺点和错误，还恳请老师和同学们批评并指正。2013年06月80 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）第二章设计说明2.1设计依据规范和技术指标2.1.1设计依据规范1．《公路工程技术标准》（JTGB01-2003）；2．《公路桥涵设计通用规范》（JTG-2004）；3．《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG-2004）；4．《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTJ024-1985）；5．《公路工程可靠度设计统一标准》（GB/T50283-1999）；6．《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2000）；7．《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》（JTJ026-90）；8．《公路工程抗震设计规范》（JTJ005-96）；9．《钢结构设计规范》（GBJ17-88）。2.1.2主要技术指标如下1．设计荷载：高速公路，双向六车道；2．设计车速：120km/h；3．桥面宽度：双幅分离式，每幅桥宽15.5m；（0.5m防撞栏+2.5应急车道+11.25m行车道+0.75m路肩+0.5m防撞栏）4．桥面坡度:纵坡2%，横坡1%；5．通航标准：III-(2)级1个航道,双向通航孔，净高H为10m，净宽B为150m；6．设计洪水频率:按百年一遇洪水频率,设计水位为34.54m；7．设计基准期：100年。2.2设计内容本册设计为沩水大桥初步设计，沩水河位于湖南宁乡境内。大桥的建设对推动该地区的经济发展具有十分重要的意义。本桥设计综合考虑该地区地形、地貌、通航、河床特征、泄洪要求，在满足使用要求的前提下，力求结构经济安全，施工方便。本桥工程区段为K5+100～K5+910，桥址位于内陆河，环境类别为Ⅰ类（温暖或寒冷地区的大气环境、与无侵蚀性的水或土接触的环境），桥位与河道两岸顺直。两堤间距约800m，桥址河床断面属宽滩式河床断面。地质勘探结果表明，桥位区地质情况一般（有断层），河滩位置依次是亚黏土，容许应力[σ0]=400KPa；砂卵石，容许应力[σ0]=1200KPa；黄褐色亚黏土，容许应力[σ0]=400KPa；玄武岩，容许应力[σ0]=4000KPa，砂质板岩夹砂岩，容许应力[σ80 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）0]=2000KPa，根据上述地质条件，主跨位置采用扩大基础，引桥部分采用端承桩。设计内容如下：1.熟悉桥址设计资料及技术标准，对大桥作不同方案的初步设计，并作方案比选，方案必须包括预应力混凝连续刚构、拱桥、斜拉桥与悬索桥四大基本桥型；2.进行钢筋混凝土连续刚构的结构分析与设计；3.计算主要受力构件控制截面的几何特性；4.结构内力计算，包括：恒载内力计算，绘制恒载内力图；活载内力计算、绘制截面活载内力影响线，影响线加载，温度及支座沉降次内力计算，绘内力包络图；5.主梁纵向预应力初步配筋设计；6.主梁二次内力计算；7.强度验算、施工阶段应力验算、使用阶段应力验算、变形验算与预拱度设置；8.绘制相关图纸，编写设计说明书。根据上述资料，设计需要完成以下内容。2.3设计要求1.设计成果提交设计说明书（论文）一本；2.图纸：设计封面，设计总说明，不同桥型方案图，总体布置图，主梁一般构造图，纵向预应力配筋图（含布置图与大样图），断面配筋图，主梁施工程序图；3.独立完成所规定的设计任务；通过毕业设计，应使各位同学树立正确的设计思想，培养严肃认真的科学态度和严谨的科学作风。一旦发现抄袭、请人设计等现象将取消答辩资格；要求论文书写工整，设计思路明晰，计算准确，章节清楚，内容完整。80 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）第三章方案比选3.1方案比选基本设计原则随着桥梁理论的不断发展，在桥梁设计中要求桥梁经济适用、舒适安全、外形美观、技术合理。对建在城市中的桥梁还特别注重美观大方，即遵循我国桥梁设计中适用、安全、经济、美观的基本原则。由此，对于一定的建桥条件，根据侧重点的不同可能会做出基于基本要求的多种不同设计方案，只有通过技术经济等方面的综合比较才能科学的得出最合适的设计方案。在桥梁设计中，基本设计原则如下：1、使用上的要求要有足够的承载能力，能保证行车的畅通、舒适和安全；既满足当前的需要，又考虑今后的发展；靠近城市、村镇、铁路即水利设施的桥梁还应结合各方面的要求，考虑综合利用。在特定地区，桥梁还应满足特殊要求（如地震等）。2、适用性的要求修建桥梁的目的是用于交通运输，因此其适用性极为重要。它要求：桥梁宽度不仅应该满足现有车辆和人群的安全通畅，还应满足今后规划年限内交通量增长的需要。桥下净空应满足泄洪、通航或通车等要求。桥梁两端应方便车辆的进出，同时便于检查和维修。建成的桥梁应保证使用年限。3、安全性的要求桥梁的安全至关重要，它要求桥梁在运输、安装和使用的过程中，应当有足够的强度、刚度、稳定性和耐久性，并具有一定的安全储备。根据桥上的交通情况，桥面应考虑设置人行道、缘石、护栏、栏杆等，以保证车辆和行人的安全。此外，桥上还应有照明设备，引桥纵坡不宜过陡，地震区桥梁应该按照抗震要求采取防震措施。4、经济性的要求桥梁方案设计中，设计的经济性是首要考虑因素。桥梁设计应遵循因地制宜、就地取材和方便施工的原则，综合考虑发展远景和将来的养护维修，使其造价和养护费用综合考虑后最省。5、舒适性的要求现代桥梁设计越来越强调舒适度，要控制桥梁的竖向与横向振幅，避免车辆在桥上震动冲击。6、美观性的要求80 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）桥梁建筑不仅是交通工程中的重点建筑物，而且也是美化环境的点缀品，桥梁应该具有优美的外形，结构布置简练，空间比例和谐，与周围环境相协调。合理的结构布局和轮廓是美观的重要因素，此外，施工质量也会影响桥梁的美观性。在城市和游览地区，要注意环保问题，较多的考虑建筑艺术。7、技术性的要求桥梁设计应体现现代桥梁建设的新技术。积极采用国内外的新结构、新材料、新工艺和新设备，以便于桥梁的建造和架设、减少劳动强度、加快施工进度、提高施工效率、保证工程质量和施工安全。总的来说，桥梁设计应满足以下几个方面的要求：1.满足交通功能要求，符合地区的发展规划；2.桥梁结构造型简洁、美观，尽量采用有特色的新结构；3.桥型方案要保证受力合理、施工技术可靠、施工方便、反映新的科技成果。根据桥梁设计的原则，在仔细分析建桥处的地理环境和通车要求后，初步拟定出了如下四种备选方案：3.2方案一：连续刚构桥3.2.1主桥设计（1）总体布置1．方案构思随着交通运输特别是高等级公路的迅速发展，对行车平顺舒适提出了更高的要求。而悬臂梁桥和T形刚构桥由于形变比较大的原因均难满足这个要求，超静定结构的连续刚构桥以其结构刚度大、变形小、伸缩缝少和行车平稳舒适等突出优点而得到迅速发展。与连续梁桥相比，连续刚构桥在墩顶处由恒载产生的弯矩要小，所以在特大跨连续梁体系桥中，一般考虑采用连续刚构桥。变截面连续刚构桥立面多采用不等跨布置，边主跨比一般为0.5～0.692，梁底曲线可采用二次抛物线、折线和介于折线与二次抛物线之间的1.5～2次抛物线，其中抛物线的变化规律应与连续梁的弯矩变化规律接近。本桥河床较为平坦，基岩埋深较浅，可以使用较大跨径以满足通航和泄洪要求。由于是III-(2)级航道，通航净宽为130m，设一个通航孔，考虑到桥墩布置、地质、地形和通航富余等条件，取主跨为150m。连续刚构桥的边主跨比为：0.5～0.692之间，本桥考虑取两桥台之间长度为810m。由于桥位地质条件好，而引桥的标准跨为一般30m、40m或50m，故跨径布置为故跨径布置为：3×40（预制预应力简支T梁）+90+150+90+9×40（预制预应力简支T梁）=810m，这时边主跨比90/150=0.6满足要求。80 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）图3.1连续刚构桥方案总体布置图（单位:cm）1）竖曲线设计：根据《公路工程技术规范》高速公路竖曲线半径一般取值为17000、最小值为11000m，但考虑到避免桥台高度过低，在桥梁竖曲线和纵坡满足规范的前提下，本方案竖曲线半径采用R＝11000m。竖曲线基本要素为：竖曲线长度L=250m、切线长T＝135m、竖曲线外距E=3.04m。2）桥面标高：本桥桥面标高根据设计水位、桥下通航（通车）净空、桥两端引道标高的需要，并结合桥型跨径等综合考虑。①按设计水位计算桥面标高，计算公式如下：Hmin=Hj+△hj+△h0式中:Hmin——桥面最低高程（m）；Hj——设计水位（m）（设计水位记入壅水、波浪高度等）；△h0——桥向净空安全值（m）；H支/H中=(2-3)——桥梁上部结构建筑高度。Hmin=34.54+1.5+3+0.1=39.14m(主桥跨中桥面标高)②按通航水位计算桥面标高：Hmin=Hth+HM+△h0式中:Hmin——桥面最低高程（m）Hth——设计最高通航水位（m）HM——通航净空高度（m）△h0——桥梁上部结构建筑高度，包括桥面铺装层高度（m）。Hmin=34.54+10+3++0.1=47.64m（主桥跨中桥面标高）③按路堤通车处计算桥面标高：路堤通车处通车净空4.5m，上部结构建筑高度3.0m，设计跨中桥面标高为：37.2+3+4.5=44.7m。综合上述标高，本方案标高取为44.7（跨中桥面标高），由路堤通车处跨线标高确定。（2）上部结构设计主桥上部结构采用变截面箱梁，C50混凝土，桥梁宽度31.5m，箱梁顶板宽度取15.5m，底板宽取8.5m。根据《桥梁工程》通常梁性刚柔桥，支点处箱梁截面的高跨比在1/16～1/20之间，跨中截面梁高约为支点截面梁高的1/2.5～1/3.5，故本桥支点处梁高取9m，高跨比为1/17，跨中梁高取3m，跨中截面梁高为支点梁高1/3，高跨比为1/50。箱梁顶板厚取45cm，腹板及底板采用变截面，腹板厚度由墩跨中50cm厚逐渐过渡至墩顶100cm厚,80 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）底板厚度由墩跨中45cm厚逐渐过渡至墩顶100cm厚。梁高、底板厚度按二次抛物线变化，以满足受力及桥梁线形上的需要，腹板厚度按直线变化。本桥方案由于桥面宽度的要求，考虑采用单箱单室断面，单箱单室断面构造简单，受力明确，施工方便。图3.2连续刚构桥方案主梁横截面图（单位:cm）（3）下部结构设计80 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）本桥地形平坦，通航孔布置范围较广，由钻探资料，本桥主要地层第一层为亚粘土、第二层为卵石层，第三层为玄武岩，采用端承桩，入岩深度大于三倍桩直径，因此主桥基础采用端承桩基础。主桥桥墩为双肢薄壁桥墩，主桥设2m厚钢筋混凝土承台。主桥基础采用钻孔灌注桩，选择在枯水季节钻孔施工，主墩每墩桩数为16根，桩端入持力层厚度亦大于桩直径3倍。图3.3承台布置图(单位:cm)3.2.2引桥设计（1）桥跨布置3×40m（预制预应力简支T梁）+90+150+90（主跨部分）+9×40m三跨一联（2）上部结构设计引桥上部结构采用标准跨径为40m的预应力简支T梁，梁高为2.5m，预制宽度为3.1m，主梁吊装就位后浇筑0.5m的湿接缝，T梁间距为3.1m，跨中腹板厚度为0.3m，跨中马蹄宽度为0.6m，高度为0.3m，斜坡高度0.15m，支点截面腹板厚度变为0.6m。80 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）图3.4连续刚构桥方案引桥主梁截面图（单位:cm）（3）下部结构设计引桥桥墩采用圆柱式桥墩，桥墩直径为1.8m，每一横截面共设有2个桥墩，每一个桥墩下面设置2.0m直径的圆柱桩，圆柱桩之间设置横系梁。具体布置参考图纸。3.3方案二：独塔不对称双索面斜拉桥3.3.1主桥设计（1）总体布置:3×40m预应力混凝土简支T梁＋130m＋200m（双塔双索面斜拉桥）＋9×40m预应力混凝土简支T梁＝810m。80 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）图3.5斜拉桥型总体布置图（单位：cm）1．方案构思：独塔斜拉桥在河床地质、地形条件较好时，经济性比较好，可以省去一个桥塔，无索区比双塔斜拉桥长，拉索用量少；其次，其活载最大挠度发生在拉索区，对受力有利，受收缩徐变及温度梯度的影响较小；再次，其结构布置灵活，施工也比较方便，可采用悬臂浇筑、转体施工等方法。鉴于这些优点，并结合当地的地质条件，桥位处基岩埋深较浅，且均匀一致，承载力高，河槽偏于西岸，属于不对称情形，同时河面宽度约350m，在其经济跨径的范围内，另外，桥位处视野开阔，高耸的桥塔进一步增加了大桥雄伟的气势，因此独塔斜拉桥是一个很具有竞争力的方案。2．桥面标高确定：1）竖曲线设计：根据《公路工程技术规范》高速公路竖曲线半径一般取值为17000、最小值为11000m，但考虑到避免桥台高度过低，在桥梁竖曲线和纵坡满足规范的前提下，本方案竖曲线半径采用R＝11000m。竖曲线基本要素为：竖曲线长度L=250m、切线长T＝135m、竖曲线外距E=3.04m。2）桥面标高：本桥桥面标高根据设计水位、桥下通航（通车）净空、桥两端引道标高的需要，并结合桥型跨径等综合考虑。①按设计水位计算桥面标高，计算公式如下：Hmin=Hj+△hj+△h0式中:Hmin——桥面最低高程（m）；``Hj——设计水位（m）（设计水位记入壅水、波浪高度等）；△h0——桥向净空安全值（m）；H支/H中=(2-3)——桥梁上部结构建筑高度。Hmin=34.54+1.5+3+0.1=39.14m(主桥跨中桥面标高)②按通航水位计算桥面标高：Hmin=Hth+HM+△h0式中:Hmin——桥面最低高程（m）Hth——设计最高通航水位（m）HM——通航净空高度（m）△h0——桥梁上部结构建筑高度，包括桥面铺装层高度（m）。Hmin=34.54+10+3++0.1=47.64m（主桥跨中桥面标高）80 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）③按路堤通车处计算桥面标高：路堤通车处通车净空4.5m，上部结构建筑高度3.0m，设计跨中桥面标高为：37.2+3+4.5=44.7m。综合上述标高，本方案标高取为44.7（跨中桥面标高），由路堤通车处跨线标高确定。（2）上部结构设计1.主塔：桥面以上主塔顺桥向宽5m，桥面以下至承台逐渐过渡到7m。横桥向厚度为4m。桥塔总高度为146m，桥面以上高为80m。2.主梁：主梁梁高为3m，桥面板行车道做成1％的双向横坡，桥面全宽33m。主梁截面采用混凝土形式，其截面形式见图：图3.6主梁截面形式（单位：cm）3斜拉索：斜拉索采用直径8mm的低松弛高强平行镀锌钢丝束。斜拉索外层防护采用热挤双层PE防护套，外层防护套的颜色可根据景观要求选用。边跨斜拉索布置5×25m+5m，主跨斜拉索布置8×25m，索横向间距为33m。全桥共设2×25对斜拉索。主塔两侧斜拉索的设计以避免产生较大的塔身弯矩为原则。斜拉索两端用冷铸锚分别锚固于索塔和主梁上。斜拉索与主梁上的耳板采用销铰式连接，通过耳板用高强螺栓与主梁连接，斜拉索中心线在耳板平面内摆动。（3）下部结构设计主桥基础采用扩大基础。考虑到美观性，枯水期桩不外露，承台位置尽可能靠近最低水位，本设计取承台中心面与最低水位平齐。80 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）3.3.2引桥设计（1）桥跨布置3×40m（预制预应力简支T梁）+主跨部分+9×40m。（2）上部结构设计引桥上部结构采用标准跨径为40m的预应力简支T梁，梁高为2。5m，预制宽度为3.1m，主梁吊装就位后浇筑0.5m的湿接缝，T梁间距为3.1m，跨中腹板厚度为0.3m，跨中马蹄宽度为0.6m，高度为0.3m，斜坡高度0.15m，支点截面腹板厚度变为0.6m。图3.7连续刚构桥方案引桥主梁截面图（单位:cm）（3）下部结构设计引桥桥墩采用圆柱式桥墩，桥墩直径为1.8m，每一横截面共设有2个桥墩，每一个桥墩下面设置2.0m直径的圆柱桩，圆柱桩之间设置横系梁。具体布置参考图纸。3.4方案三：三跨连续下承式钢管混凝土拱桥3.4.1主桥设计（1）总体布置方案取为三跨连续下承式钢管混凝土拱桥。主桥长290m，主跨长130m，采用对称布置。总体布置3×40m+80m+130m+80m+9×40m。80 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）图3.8拱桥桥型总体布置图（单位：cm）1.方案构思拱桥是我国公路上使用广泛的一种桥型，在竖向荷载作用下，两端产生水平推力，使拱内产生轴向压力，大大减小了拱圈的弯矩，应力分布均匀，跨越能力较大，拱圈的弧形使结构摆脱了单纯的直线组合，形式鲜活美观。下承式拱桥不仅保持了拱桥一般的力学特点，特别是桥梁建筑高度受限时，采用下承式拱桥满足桥下净空要求，在不等跨的多孔连续拱桥中，为了平衡左右桥墩的水平推力，将较大跨径一孔的矢跨比加大，做成下承式拱桥，可以减小大跨的水平推力；更重要的是下承式拱桥的拱圈中的巨大水平推力可以由系杆来承受，从而减小拱桥对地基的要求，使基础造价降低；有时为了满足当地景观和美学的需要，特别是多孔连续的下承式拱桥，以其波浪形的起伏。构件轻巧给人以美感。2．桥面标高确定1）竖曲线设计：根据《公路工程技术规范》高速公路竖曲线半径一般取值为17000、最小值为11000m，但考虑到避免桥台高度过低，在桥梁竖曲线和纵坡满足规范的前提下，本方案竖曲线半径采用R＝11000m。竖曲线基本要素为：竖曲线长度L=250m、切线长T＝135m、竖曲线外距E=3.04m。2）桥面标高：本桥桥面标高根据设计水位、桥下通航（通车）净空、桥两端引道标高的需要，并结合桥型跨径等综合考虑。①按设计水位计算桥面标高，计算公式如下：Hmin=Hj+△hj+△h0式中:Hmin——桥面最低高程（m）；``Hj——设计水位（m）（设计水位记入壅水、波浪高度等）；△h0——桥向净空安全值（m）；H支/H中=(2-3)——桥梁上部结构建筑高度。Hmin=34.54+1.5+3+0.1=39.14m(主桥跨中桥面标高)②按通航水位计算桥面标高：Hmin=Hth+HM+△h0式中:Hmin——桥面最低高程（m）Hth——设计最高通航水位（m）HM——通航净空高度（m）△h0——桥梁上部结构建筑高度，包括桥面铺装层高度（m）。Hmin=34.54+10+3++0.1=47.64m（主桥跨中桥面标高）③按路堤通车处计算桥面标高：80 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）路堤通车处通车净空4.5m，上部结构建筑高度3.0m，设计跨中桥面标高为：37.2+3+4.5=44.7m。综合上述标高，本方案标高取为44.7（跨中桥面标高），由路堤通车处跨线标高确定。（2）上部结构设计1.拱肋设计引桥上部主跨采用下承式悬链线无铰拱，结构采用钢管混凝土拱，沿拱轴拱肋采用变高，预制直径为0.5m，计算跨径为130m，矢高为26m,矢跨比为1/5，边拱拱肋采用上承式双肋悬链线半拱，计算跨径为80m，矢高为18m，矢跨比为1/4.4,每肋直径0.5m钢筋混凝土拱，两肋间设有一组“K”字和一组“米”字钢管桁式架横撑，它们与边拱端部固结的预应力混凝土端横梁一起，组成一个稳定的空间梁系结构。2.系杆及吊杆设计塔两侧斜拉索的设计以避免产生较大的塔身弯矩为原则。斜拉索两端用冷铸锚分别锚固于索塔和主梁上。斜拉索与主梁上的耳板采用销铰式连接，通过耳板用高强螺栓与主梁连接，斜拉索中心线在耳板平面内摆动。吊杆在同一截面内设置双吊杆，以有利于拱肋横向稳定。一般吊杆间距为4~10m,吊杆间距初步拟定为7m，全桥共设39对吊杆。每根吊杆采用Φ7的低松弛钢绞线，采用双层HDPE全防腐体系，双层HDPE之间设一隔离层，锚具采用OVM-LZM冷铸墩头锚，分别锚固与拱肋钢管顶端和箱梁锚固室内的腹板上。为了便于传递水平力，将主拱拱肋，边拱拱肋的轴线置于同一直线上，且拱肋的轴线宽度相等。为使主桥能用转体施工。将边拱设计为劲性骨架结构，在转体施工时，边拱拱肋为钢管混凝土结构。（3）下部结构设计主桥的采用扩大基础，主梁梁的两边和中间各设一个。3.4.2引桥设计（1）桥跨布置3×40m（预制预应力简支T梁）+80+130+80（主跨部分）+9×40m。（2）上部结构设计引桥上部结构采用标准跨径为40m的预应力简支T梁，梁高为2。5m，预制宽度为3.1m，主梁吊装就位后浇筑0.5m的湿接缝，T梁间距为3.1m，跨中腹板厚度为0.3m，跨中马蹄宽度为0.6m，高度为0.3m，斜坡高度0.15m，支点截面腹板厚度变为0.6m。80 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）图3.9连续刚构桥方案引桥主梁截面图（单位:cm）（3）下部结构设计引桥桥墩采用圆柱式桥墩，桥墩直径为1.8m，每一横截面共设有四个桥墩，每一个桥墩下面设置2.0m直径的圆柱桩，圆柱桩之间设置横系梁。具体布置参考图纸。3.5方案四：自锚式悬索桥3.5.1主桥设计（1）总体布置1．方案构思自锚式悬索桥与传统悬索桥的最大区别有两个，其一是主缆锚固于边跨加劲梁（即锚跨），因而可以利用加劲梁的水平支承能力来平衡主缆水平分力；利用锚跨自重来平衡主缆拉力的竖向分力，可节省庞大的锚碇工程。其二，可利用主缆水平分力为加劲梁提供压应力，因而加劲梁可采用普通混凝土结构，节省了预应力费用。自锚式悬索桥具有传统悬索桥的主要审美特征，又能够给我们一种格外的厚重、敦实、雄伟的感受。现代桥梁除了满足自身的结构要求外，也越来越注重景观设计，因此，自锚式悬索桥应用前景是很乐观的。80 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）表3.1国内外自锚式悬索桥参数：桥名跨度矢跨比加劲梁地点三汊矶湘江大桥132+328+1281/5.0钢梁中国苏州竹园大桥33+90+331/8.0钢-混凝土梁中国日本此花大桥120+300+1201/6.0钢梁日本韩国永宗大桥125+300+1251/5.0钢梁韩国参考上表设计资料，本桥总体布置为：3×40m（预制预应力混凝土T形梁）＋60m+250m+60m（自锚式混凝土悬索桥）+8×40m（预制预应力混凝土T形梁）图3.10自锚式悬索桥方案总体布置图（单位：cm）2．桥面标高确定1）竖曲线设计：根据《公路工程技术规范》高速公路竖曲线半径一般取值为17000、最小值为11000m，但考虑到避免桥台高度过低，在桥梁竖曲线和纵坡满足规范的前提下，本方案竖曲线半径采用R＝11000m。竖曲线基本要素为：竖曲线长度L=250m、切线长T＝135m、竖曲线外距E=3.04m。2）桥面标高：本桥桥面标高根据设计水位、桥下通航（通车）净空、桥两端引道标高的需要，并结合桥型跨径等综合考虑。①按设计水位计算桥面标高，计算公式如下：Hmin=Hj+△hj+△h0式中:Hmin——桥面最低高程（m）；``Hj——设计水位（m）（设计水位记入壅水、波浪高度等）；△h0——桥向净空安全值（m）；H支/H中=(2-3)——桥梁上部结构建筑高度。Hmin=34.54+1.5+3+0.1=39.14m(主桥跨中桥面标高)②按通航水位计算桥面标高：Hmin=Hth+HM+△h0式中:Hmin——桥面最低高程（m）Hth——设计最高通航水位（m）HM——通航净空高度（m）△h0——桥梁上部结构建筑高度，包括桥面铺装层高度（m）。Hmin=34.54+10+3++0.1=47.64m（主桥跨中桥面标高）80 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）③按路堤通车处计算桥面标高：路堤通车处通车净空4.5m，上部结构建筑高度3.0m，设计跨中桥面标高为：37.2+3+4.5=44.7m。综合上述标高，本方案标高取为44.7（跨中桥面标高），由路堤通车处跨线标高确定。（2）上部结构设计1．加劲梁自锚式悬索桥中的恒载由主缆来承受，而活载还需要由主梁来承受，所以主梁必须有一定的抗弯刚度，主梁的形式以采用具有一定抗弯刚度的箱形断面较为合适。本方案选用混凝土双主梁截面，减轻了体系的自重，在一定的跨度允许范围内，使桥梁的安全性指标、适用性指标、经济性指标、美观性指标得到了完美的统一。对结构受力而言，由于采用了自锚体系，将索锚固于主梁上，利用主梁来抵抗水平轴力。图3.11主梁断面图（单位：cm）2．桥塔及基础设计本桥索塔塔高50m（主梁底部以上），采用钢筋混凝土门式桥塔，由两根塔柱及一道横梁组成，塔柱在纵向、横向均为等宽度。塔柱底面高程13m，塔顶高程为101.8m。索塔包括塔柱、横梁以及索塔附属设施（索塔内爬梯、除湿系统）。为加强索塔横向连系，提高索塔横向稳定性，索塔设置一道预应力混凝土箱形横梁。80 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）图3.12索塔侧面图（3）下部结构设计塔基采用钻孔群桩基础，塔基采用16根直径1m的钻孔桩，桩底嵌入基岩层1.5-2倍桩径；桩长15.56m，承台厚度为2m。3.5.2引桥设计（1）桥跨布置3×40m（预制预应力简支T梁）+80+130+80（主跨部分）+9×40m。（2）上部结构设计引桥上部结构采用标准跨径为40m的预应力简支T梁，梁高为2。5m，预制宽度为3.1m，主梁吊装就位后浇筑0.5m的湿接缝，T梁间距为3.1m，跨中腹板厚度为0.3m，跨中马蹄宽度为0.6m，高度为0.3m，斜坡高度0.15m，支点截面腹板厚度变为0.6m。80 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）图3.13连续刚构桥方案引桥主梁截面图（单位:cm）（3）下部结构设计引桥桥墩采用圆柱式桥墩，桥墩直径为1.8m，每一横截面共设有四个桥墩，每一个桥墩下面设置2.0m直径的圆柱桩，圆柱桩之间设置横系梁。具体布置参考图纸。3.6桥梁方案比选在桥梁方案比选中，要注意下列四项主要标准：安全、功能、经济与美观，其中自然以安全与经济为重。下面对四个方案进行简述：（此设计经济可以不考虑）。80 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）桥型方案比较表:方案项目第一方案第二方案第三方案第四方案预应力混凝土连续刚构桥独塔斜拉桥下承式连续钢管拱桥自锚式混凝土悬索桥分孔3×40m+90m+150m+90m+9×40m3×40m＋130m＋200m+9×40m3×40m+80m+130m+80m+9×40m3×40m＋60m+250m+60m+8×40m桥长810m810m770m810m纵坡2%1％1％1％施工难易主桥主跨跨度150m，跨度很大，对于悬臂施工技术以及所采用的材料有较高的要求，引桥预制吊装，质量易保证，工序简单。索力调整控制复杂，主梁悬臂施工，索塔爬模施工技术成熟，工期较短；引桥用预制架设，质量高，工期短。主梁采用移动模架施工，临时墩较多，影响通航；缆索架设拱肋时要修建临时索塔，工程量大；主桥跨度250m，跨度较小，需要先悬臂拼装施工主梁，施工复杂，工序多，技术尚不成熟。接线标高51.4m51.4m51.4m51.4m适用性1．双向通航孔，主孔道150m，通航性好；2．满足泄洪要求，适用性好；3．施工技术成熟，悬臂施工合理。4．主桥桥面连续，行车平顺，后期养护费用少。引桥采用简支结构，伸缩缝多。1．双向通航，主孔道200m，通航性好；2．墩台少，对河床压缩小，有利于汛期泄洪；3．主桥连续，行车平顺，拉索张拉复杂，后期养护费用高。1．双向通航孔，主孔道130m，两个同行孔，通航性好；2．桥面连续，行车顺畅；；3．钢管混凝土拱受日照温差影响易脱空1．双向通航孔，主孔道250m，通航性好；2．净跨径大，有利于汛期泄洪；3．先梁后缆的施工方法，施工技术复杂；锚固技术复杂，混凝土容易开裂。4．桥型新颖，受力合理，养护费用很高。外形美观外型朴素大方，线形流畅。引桥的跨径和主桥的跨径过渡比例适当，造型美观外形新颖，桥型美观，气势宏伟，与周围环境协调好。拱圈错落有致，具有层次感桥型新颖独特，造型顺畅，线形流畅美观，气势宏伟，景观效果好。80 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）从方案比较中我们可以看到，第一和第三方案在造价、施工和维护等方面占据优势，其它二种桥型虽然技术比较先进，外观比较优美，但施工相对困难，造价相对过高。根据安全、适用、经济、美观和可行性原则，综合考虑地形、地质、水文、河床特征、环境协调等因素，确定推荐方案为：预应力混凝土连续刚构桥。连续刚构桥受力均匀线条简洁明了，造价低。于是决定将预应力混凝土连续刚构桥作为推荐方案。3.7推荐方案的主要材料3.7.1混凝土(1)主梁：C50混凝土(2)桥面铺装：采用6cm厚防水混凝土铺装层+10cm厚沥青混凝土铺装层。3.7.2钢材预应力筋：采用Φ15.24高强度低松弛预应力钢绞线，公称面积140mm。预应力钢束锚下控制应力≤0.75×1860=1395MPa，一端锚具变形及钢束回缩量0.006m；标准强度fpk=1860MPa,计算弹性模量：1.95×105=204.75MPa；钢束松弛率2.5%。3.7.3纵向预应力管道预应力管道：采用预埋波纹管成型。3.7.4锚具锚具采用OVM型锚具及其配套设备。3.8施工工艺主梁施工方法为悬臂施工法，预应力筋施工采用后张法。3.9本章小结经过综合比较（不考虑经济因素），选用连续刚构为最佳桥型。80 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）第四章桥跨总体布置及结构尺寸拟定4.1尺寸拟定本设计方案采用三跨预应力混凝土变截面连续刚构结构，设计主跨为150m，桥梁全长为330m。4.1.1桥孔分跨连续刚构桥有做成三跨或者四跨一联的，也有做成多跨一联的，但一般不超过六跨。对于桥孔分跨，往往要受到如下因素的影响：桥址地形、地质与水文条件，通航要求以及墩台、基础及支座构造，力学要求，美学要求等。若采用三跨或四跨不等的桥孔布置，一般边跨长度可取为中跨的0.5—0.8倍，这样可使中跨跨中不致产生异号弯矩，此外，边跨跨长与中跨跨长之比还与施工方法有着密切的联系，对于采用现场浇筑的桥梁，边跨长度取为中跨长度的0.8倍是经济合理的。但是若采用悬臂施工法，则不然。(采用三跨一联）本设计跨度，主要根据设计任务书来确定，其跨度组合为：90m+150m+90m，基本符合以上原理要求。4.1.2截面形式4.1.2.1立面从预应力混凝土连续梁的受力特点来分析，连续刚构的立面应采用变高度布置为宜；在恒、活载作用下，支点截面将出现较大的负弯矩，从绝对值来看，支点截面的负弯矩往往大于跨中截面的正弯矩。因此，采用变高度梁能较好地符合梁的内力分布规律，另外，变高度梁使梁体外形和谐，节省材料并增大桥下净空。综上所述，所以本设计中采用悬臂施工方法，变截面的梁。4.1.2.2横截面梁式桥横截面的设计主要是确定横截面布置形式，包括主梁截面形式、主梁间距、主梁各部尺寸；它与梁式桥体系在立面上布置、建筑高度、施工方法、美观要求以及经济用料等等因素都有关系。当横截面的核心距较大时，轴向压力的偏心可以愈大，也就是预应力钢筋合力的力臂愈大，可以充分发挥预应力的作用。箱形截面就是这样的一种截面。此外，箱形截面这种闭合薄壁截面抗扭刚度很大，对于弯桥和采用悬臂施工的桥梁尤为有利；同时，因其都具有较大的面积，所以能够有效地抵抗正负弯矩，并满足配筋要求；箱形截面具有良好的动力特性；再者它收缩变形数值较小，因而也受到了人们的重视。总之，箱形截面是大、中跨预应力连续梁最适宜的横截面形式。80 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）常见的箱形截面形式有：单箱单室、单箱双室、双箱单室、单箱多室、双箱多室等等。单箱单室截面的优点是受力明确，施工方便，节省材料用量。拿单箱单室和单箱双室比较，两者对截面底板的尺寸影响都不大，对腹板的影响也不致改变对方案的取舍；但是，由框架分析可知：两者对顶板厚度的影响显著不同，双室式顶板的正负弯矩一般比单室式分别减少70%和50%。由于双室式腹板总厚度增加，主拉应力和剪应力数值不大，且布束容易，这是单箱双室的优点；但是双室式也存在一些缺点：施工比较困难，腹板自重弯矩所占恒载弯矩比例增大等等。综上所述，本设计是一座公路连续箱形梁，采用的横截面形式为单箱单室。4.1.3梁高根据经验确定，预应力混凝土连续梁桥的中支点主梁高度与其跨径之比通常在1/16—1/25之间，而跨中梁高与主跨之比一般为1/30—1/50之间。当建筑高度不受限制时，增大梁高往往是较经济的方案，因为增大梁高只是增加腹板高度，而混凝土用量增加不多，却能显著节省预应力钢束用量。连续梁在支点和跨中处的梁高估算值：(1)支点梁高：梁高为（1/16-1/25）L，本设计支点梁高9m；(2)跨中梁高：H中/H支=（2.5-3.5），本设计跨中梁高3m；综上所述，本设计采用变高度的梁高，支点处梁高为9m、跨中梁高为3m。4.1.4细部尺寸4.1.4.1顶板与底板箱形截面的顶板和底板是结构承受正负弯矩的主要工作部位。其尺寸要受到受力要求和构造两个方面的控制。支墩处底板还要承受很大的压应力，一般来讲：变截面的底板厚度也随梁高变化，墩顶处底板为梁高的1/10-1/12，跨中处底板一般为200-250。底板厚最小应有120。箱梁顶板厚度应满足横向弯矩的要求和布置纵向预应力筋的要求。参考如下（跨中截面）：表4.1腹板与底板尺寸关系腹板间距（m）7.3426.4507.258底板厚度（mm)399800436综上所述，本设计中采用双面配筋，底板在支点处厚100cm,跨中处厚45cm，且厚度从支点处以抛物线的形式渐变向跨中变化，顶板采用等厚尺寸为45cm。4.1.4.2腹板和其它细部结构1.箱梁腹板厚度腹板的功能是承受截面的剪应力和主拉应力。在预应力梁中，因为弯束对外剪力的抵消作用，所以剪应力和主拉应力的值比较小，腹板不必设得太大；同时，腹板的最小厚度应考虑力筋的布置和混凝土浇筑要求，其设计经验为：(1)腹板内无预应力筋时，采用200mm。(2)腹板内有预应力筋管道时，采用250--300mm。(3)腹板内有锚头时，采用250--300mm。大跨度预应力混凝土箱梁桥，腹板厚度可从跨中逐步向支点加宽，以承受支点处交大的剪力，一般采用300--600mm，甚至可达到1m左右。80 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）综上所述，本设计支座处腹板厚取100cm.，跨中腹板厚取50cm。2.梗腋在顶板和腹板接头处须设置梗腋。梗腋的形式一般为1：2、1：1、1：3、1：4等。梗腋的作用是：提高截面的抗扭刚度和抗弯刚度，减少扭转剪应力和畸变应力。此外，梗腋使力线过渡比较平缓，减弱了应力的集中程度。综上所述，本设计中，根据箱室的外形设置了高300mm，长900mm的1：3的上部梗腋，而下部采用高300mm、长300mm的1：1的梗腋。3.横隔梁横隔梁可以增强桥梁的整体性和良好的横向分布，同时还可以限制畸变；支承处的横隔梁还起着承担和分布支承反力的作用。由于箱形截面的抗扭刚度很大，一般可以比其它截面的桥梁少设置横隔梁，甚至不设置中间横隔梁而只在支座处设置支承横隔梁。综上所述，本设计只在两个桥墩支点处设置了横隔梁。4.2主梁分段与施工阶段的划分4.2.1分段原则主梁的分段应该考虑有限元在分析杆件时，分段越细，计算结果的内力越接近真实值，并且兼顾施工中的实施，本设计分为102个单元。4.2.2具体分段本桥全长330米，全梁共分102个单元，中支点0号块长度14m，悬臂梁段长度分成3.0m、4m，边跨合拢段长2.0m，中跨合拢段长2.0m，边跨直线段长14m。4.3本章小结桥梁布置采用90m+150m+90m=330m,支座处梁高为9m,跨中处梁高为3m。合拢段为2m，边跨现浇段为14米。顶板等厚0.45米，底板支座处厚1m,跨中处为0.45米。腹板支座处为1m,跨中处0.45米。80 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）第五章结构建模过程5.1MIDAS简介MIDAS系列软件是以有限元为理论基础开发的分析和设计软件。早在1989年韩国浦项集团成立CAD/CAE研发机构开始专门研发MIDAS系列软件，于2000年9月正式成立InformationTechnologyCo.,Ltd.(简称MIDASIT)。目前MIDAS系列软件包含建筑（Gen），桥梁(Civil)，岩土隧道(GTS)，机械(MEC)，基础(SDS)，有限元网格划分(FX+)等多种软件。5.2划分单元原则在MIDAS中可以通过多种方法来建立单元，包括连接已有节点建立单元、对已有单元进行分割建立新的单元、扩展已有节点或单元生成更高维数的单元、导入AUTOCAD的DXF文件来生成单元的方法等。对于复制单元、分割单元、扩展单元都可以执行等间距操作和任意间距操作。需要注意的是：使用镜像功能复制单元时，新生成的单元的局部坐标系方向与源单元的局部坐标系方向相反，因此需要调整单元的局部坐标系方向使得输出的单元内力方向统一。（在导入AUTOCAD的DXF文件时，只要选择需要的图层中的图形文件就可以方便的建立整体结构模型，然后再对导入的单元赋予单元属性即可完成结构模型的建立。5.3单元划分本桥全长330米，主梁共划分102个单元，其中合拢段分别为2米，边跨合拢段单元号5、94，中跨合拢段单元号49、50。直线段1-4号单元的布置：4×3.5m,其他单元以中跨支点处为中心分别向两端悬臂施工对称布置，以6-24单元为例，具体划分长度为：13×4+5×3m。80 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）图5.1梁段划分图5.4主梁施工方法和阶段划分划分施工阶段，确定施工周期：各施工阶段的具体操作：包括安装的单元号、张拉的钢束号、添加的外力荷载、本阶段的内部、外部约束条件、挂篮的操作步骤。桥梁结构不同的施工方法将导致结构的最终成桥内力不同。施工阶段的划分，对于结构设计有很大的影响。80 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）图5.2施工流程图5.5主梁施工方法及注意事项5.5.1主梁施工方法主梁采用悬臂灌注法施工，墩顶梁段分别在各墩顶灌注，其余梁段用活动挂篮悬臂灌注，挂篮及附属设备重不大于130t。墩顶0#梁段开始灌注之前，形成固定钢支座。5.5.2施工程序建议分为三大步骤1.在墩顶0#梁段施工完毕之后，两侧对称悬臂灌注至合拢之前的梁段，边跨上的等高直线段采用满堂支架施工，采用一次性浇注，再边跨段合拢，形成单悬臂简支梁。2.拆除挂篮，灌注主跨中跨合拢段。3.拆除全部模板，解除临时约束并将主跨支座的一个改成刚性支座，其余三个改成固定铰支座，形成三跨连续刚构梁，最后张拉全部剩余预应力钢筋。5.5.3注意事项1.各合拢段混凝土灌注，应选择非温度急剧变化日之夜间气温最低时进行，(由于设计中不能事先确定合拢时之温度值，故按合拢温度为20℃设计为切实保证灌注质量，在中跨合拢段两端截面间设钢支撑，并于顶、底板上各张拉四根临时钢索，张拉控制力，以锁定合拢段两侧梁部。合拢段混凝土达85%强度后，放松临时索重新张拉至设计张拉力。2.悬灌施工时，两端施工设备的重量要保持平衡，并注意无左右偏载，两端浇筑80 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）混凝土进度之差不得大于2立方米。3.每项施工工序应严格遵守有关施工规范，确保工程质量和人身安全。4.施工中要不断的校对千斤顶，防止超过允许误差。5.施工钢束张拉时，须严格控制张拉应力。6.边跨支架施工时，基础应夯实，确保牢固可靠，防止下沉变形。5.6本章小结连续刚构桥，采用MIDAS悬臂法建模助手建模，主梁划分98个单元，0号块长14米，1-5号块3米，6-18号块长4米。80 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）第六章荷载内力计算6.1恒载内力计算主梁的内力计算可分为设计和施工内力计算两部分。设计内力是强度验算及配筋设计的依据。施工内力是指施工过程中，各施工阶段的临时施工荷载，如施工机具设备（挂蓝、张拉设备等）、模板、施工人员等引起的内力，主要供施工阶段验算用。主要考虑了一般恒载内力、活载内力。主梁恒载内力，包括自重引起的主梁自重（一期恒载）内力Sg1和二期恒载（如铺装、栏杆等）引起的主梁后期恒载内力Sg2。主梁的自重内力计算方法可分为两类：在施工过程中结构不发生体系转换,如在满堂支架现浇等，如果主梁为等截面，可按均布荷载乘主梁内力影响线总面积计算；在施工过程中有结构体系转换时，应该分阶段计算内力。本设计采用悬臂施工法:1）一期恒载集度（q1）一期恒载集度包括箱梁及横隔板的集度，也可只考虑箱梁集度而将横隔板作为集中荷载加在节点上。本桥在支座处设置横隔梁并作为集中荷载在进行桥面铺装等时加在26、29、71、74节点号上，其中支座处横隔梁厚度为200cm，单个横隔梁换算成重力为2009.8kN。主箱梁集度计算公式为：（3.1）式中　i—单元号；—i号单元一期恒载集度；—i号单元的毛截面面积，Ai等于该单元两端节点截面积的平均值。其中，一期恒载集度表如下：表6.1一期恒载集度表单元号截面面积(m2)单元长(m)集度（KN)单元重(KN)截面高度(m)I惯性矩(m4)112.93.5335.71174.8317.3212.93.5335.71174.8317.3312.93.5335.71174.8317.3412.93.5335.71174.8317.3512.92335.7671.3317.3612.94335.71342.6317.3713.14340.91363.7317.6813.44348.11392.53.118.7913.84357.514303.220.41014.24369.314773.322.91114.84383.61534.53.526.41215.44400.81603.23.73180 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）续上表1316.24421.11684.2437.21417.14444.61778.34.345.11518.14471.61886.34.655.31619.34502.32009.3568.31720.745372147.95.484.81822.14575.82303.35.8105.61923.836191857.16.3131.62025.23654.51963.46.7155.32126.63692.62077.77.1183.22228.23733.52200.47.6215.92329.93777.22331.78254.12431.73823.92471.88.5298.92577.312009.82009.89551.12677.312009.82009.89551.12733.64873.73494.993512877.312009.82009.89551.12977.312009.82009.89551.13033.63873.72621.293513131.73823.92471.88.5298.93229.93777.22331.78254.13328.23733.52200.47.6215.93426.63692.62077.77.1183.23525.23654.51963.46.7155.33623.846192476.26.3131.63722.14575.82303.35.8105.63820.745372147.95.484.83919.34502.32009.3568.34018.14471.61886.34.655.34117.14444.61778.34.345.14216.24421.11684.2437.24315.44400.81603.23.7314414.84383.61534.53.526.44514.24369.314773.322.94613.84357.514303.220.44713.44348.11392.53.118.74813.14340.91363.7317.64912.91335.7335.7317.3注：表中数据为桥长一半数据，另一半与之对称。2）二期恒载集度：q=60kN/m3）梁段悬臂施工内力80 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）从墩顶0号块件开始的梁段双悬臂施工时的结构受力状态为静定形刚构的受力，在整个梁段悬臂施工中，最不利受力状态出现在最长双悬臂时，即梁段悬臂施工的最后阶段，一期恒载内力如表(因本桥有两个对称的T构施工，其受力一样所以只列出一个T构的内力)。表6.2最长悬臂施工阶段恒载内力单元剪力(kN)弯矩(kN*m)单元剪力(kN)弯矩(kN*m)6784.5-1961.327-1755.1-1063549.872057.9-7639.5281556.2-1062944.683358.2-1846329-36669.6-1079759.394693.1-34555.630-34588.7-1044049.8106071.1-56074.231-32204.2-943454.9117499-83206.432-29947.6-849890.8128986.8-116173.833-27816.6-762963.41310545.6-155241.534-25803.4-682300.71412187.4-200721.335-23899.2-607555.91513925.3-252975.836-22099-538405.81615772.3-31242137-19842.1-454394.51717740-379524.238-17737-379148.61819843.4-454807.139-15768.1-312082.41922099.5-538855.340-13919.8-252674.12023900.8-608033.141-12181.3-200456.52125803.4-682805.742-10538.7-155013.62227815.7-76349643-8979.2-1159832329945.4-850451.144-7490.9-83052.52432196.7-944042.945-6062.8-55957.22534758.7-1044665.646-4684.2-34475.526-3675.3-1066057.547-3349.1-18419.948-2051.8-7627.2注：表中数据为桥长一半数据。80 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）图6.1最长悬臂施工阶段恒载剪力内力图图6.2最长悬臂施工阶段恒载弯矩内力图4)边跨合拢阶段内力边跨合拢后全桥结构又发生一次体系转换，由三次超静定的双悬臂结构转换为成桥的受力结构，以后各施工阶段均不发生体系转换，其内力如表：80 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）表6.3边跨跨合拢阶段内力表单元剪力(kN)弯矩(kN*m)单元剪力(kN)弯矩(kN*m)1-3898.902535377.8-1063220.42-2769.211669.226-15896.5-1083724.93-1639.619384.627-13976.3-1068992.84-51023146.428-10665.1-1019505.65619.622954.529-35885.1-1022096.261265.121069.730-33807.8-987171.272566.213413.731-31422.9-888929.983891.1507.632-29166-797719.495247.5-17759.833-27034.8-713145.6106643.9-41533.434-25021.2-634836.6118087.1-70988.335-23116.8-562445.3129587.1-106333.836-21316.3-495648.81311155-147822.637-19059.1-414775.71412802.8-195754.538-16953.8-342667.91514543.6-250479.439-14984.6-278739.71616390.4-312401.240-13136.1-222469.61718357.9-381981.141-11397.4-173390.21820461.1-459740.542-9754.6-131085.41922717-546265.343-8195-95192.92024518.1-617300.644-6706.6-65400.52126420.5-693930.745-5278.4-41443.42228432.5-776478.546-3899.7-23099.82330562-86529147-2564.6-10182.42432813-960740.348-1267.3-2527.8注：表中数据为桥长一半数据。图6.3边跨合拢施工阶段恒载剪力内力图80 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）图6.4边跨合拢施工阶段恒载弯矩内力图5）中跨合拢阶段内主梁合拢即体系转换，是控制全桥受力状态和线形的关键工序。中跨合拢采用吊架合拢，中跨合拢后结构体系由原来两个对称的T形刚构，变成了三次超静定体系，经历了一次体系转换。中跨合拢后各梁段内力见下表。表6.4中跨跨合拢阶段内力表单元剪力(kN)弯矩(kN*m)单元剪力(kN)弯矩(kN*m)1-5340.6026-12984.6-1191556.42-400116347.927-11004.4-1179680.43-2661.42800728-7453.2-1142646.84-1321.834977.529-40289.3-1157730517.937259.330-38037.4-1118220.96783.436458.131-35480.6-1007494.172324.430249.132-33049.9-904326.483889.317830.133-30744.9-808323.395485.7-910.234-28557.4-719112.8107122-26116.735-26478.5-636347.6118805-57964.536-24505.1-559704.91210544.8-9666337-22015.4-466523.71312352.3-142464.738-19677.1-383045.21414239.6-195669.639-17474.7-308683.41516219.6-256627.540-15393.1-242915.51618305.6-325742.441-13417.5-185280.61720511.9-403475.242-11534.7-135376.61822853.7-490347.843-9731.4-92851.81925348-586945.744-7996-57409.32027327.8-666165.945-6318.9-287972129408.6-751520.946-4686.9-6803.52231599-843333.747-3095.28744.62333906.6-941951.448-1534.917988.42436335.1-1047745.84915863.715864.72539096.2-1161111.180 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）图6.5中跨合拢施工阶段恒载剪力内力图图6.6中跨合拢施工阶段恒载弯矩内力图6.2内力影响线计算当一个单位集中荷载P=1沿结构移动时，表示结构上某量（如支座反力，某一指定截面的弯矩、剪力或轴力等）变化规律的曲线，称为Z的影响线。影响线制作方法：作影响线时，单位荷载沿主梁移动，由于单元一般较短，因此，可以考虑单位荷载只在主梁上的结点上按从左到右的顺序移动，这样每次单位荷载加载均为结点荷载，将每次加载后得到的指定截面内力和结点位移增量记录下来，即可获得所求的内力影响线数值，再将其用线形表示出来，即影响线图例。控制截面内力影响线计算结果。下面仅列出关键截面(按上恒载内力计算中的控制截面选择原则进行)的影响线的数值，具体数据表及图见下。由于全桥影响线计算得到数据较多，此处，仅列几个控制截面的影响线图。80 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）图6.7主跨跨中49号j端截面剪力影响线图（单位：KN，图中实心圆为最大剪力点，十字圆点为0，方块点为最小剪力点）图6.8主跨跨中49号j端截面弯矩影响线图（单位：KN，图中实心圆为最大弯矩点，十字圆点为0，方块点为最小弯矩点）图6.9主跨跨中27号1/2截面剪力影响线图（单位：KN，图中实心圆为最大剪力点，十字圆点为0，方块点为最小剪力点）图6.10主跨跨中27号1/2截面弯矩影响线图（单位：KN，图中实心圆为最大弯矩点，十字圆点为0，方块点为最小弯矩点）80 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）6.11主跨跨中1号j截面剪力影响线图（单位：KN，图中实心圆为最大剪力点，十字圆点为0，方块点为最小剪力点）图6.12主跨跨中1号j截面弯矩影响线图（单位：KN，图中实心圆为最大弯矩点，十字圆点为0，方块点为最小弯矩点）6.3活载内力计算汽车荷载由车道荷载和车辆荷载组成，车道荷载由均布荷载和集中荷载组成。本设计桥的整体计算采用车道荷载。车道荷载的计算图式见下图：图6.13车道荷载计算图式布载时，车道荷载的均布荷载标准值应满布于使结构产生最不利效应的同号影响线上；集中荷载标准值只作用于相应影响线中一个最大影响线峰值处。本设计采用的是公路—I级设计荷载，所以车道荷载的标准值取值为：=10.5kN／m；80 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）＝360kN。汽车作用效应计算截面上汽车荷载作用效应一般计算公式为：（6-3）对于汽车荷载，计算公式为：（6-4）式中：—截面的弯矩或剪力；—汽车荷载冲击系数；—车道荷载折减系数；—荷载跨中横向分布系数；—汽车车道荷载标准值；—截面内力影响线面积；—车道荷载集中荷载标准值；—集中荷载作用点处的横向分布系数；6.3.1活载计算结果本设计中采用midas进行该内力计算，其结果列于下表：表6.5汽车荷载最大内力计算结果单元轴向(kN)剪力(kN)弯矩(kN*m)单元轴向(kN)剪力(kN)弯矩(kN*m)1314.702654.35654.7371.120.2196.37129.62754.35655.5536.530.2196.36465.62854.35678.1447.440.2196.35801.72986.111.8540.350.3196.36554.73086.16.2518.361.3218.57036.23186.16.6505.972.6276.87687.73286.17.6506.783.53367952.83386.110.262794.1395.37868.73486.113.4774.6104454.37473.33586.117.2951114512.56803.33686.121.91157.7123.8569.65891.13786.229.61482.680 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）续上表133.5625.54868.23886.239.11866.1143.1680.139773986.250.92310152.6733.43199.44086.265.12814.9162.1785.62523.34186.282.23380171.7836.71941.24286.2102.54001.9181.1886.71446.94386.1126.34674.9190.8935.91034.14486.11545388.1200.6972.1774.54586.1185.56122.3210.41008554.84686.1221.26840.5220.31043.4372.34786.1260.87467.9230.11078.4224.54886.1304.27904.42401112.9108.64986.1351.18097.3250115322.3注：表中数据为桥长一半数据。图6.14车道荷载最大剪力图图6.15车道荷载最大弯矩图80 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）表6.6汽车荷载最小内力计算结果单元轴向(kN)剪力(kN)弯矩(kN*m)单元轴向(kN)剪力(kN)弯矩(kN*m)10-2167026-112.1-4762.2-29683.92-0.1-675.6-48.127-112.1-4751.8-28804.93-0.1-602.1-96.328-112.1-4729.2-32747.34-0.1-532.6-144.429-251.4-1282.2-372515-0.1-467.5-192.530-347.3-1251.4-36098.66-0.6-432.3-22031-338.9-1217.8-32918.27-1.9-366.7-27532-331.9-1183.6-29852.48-3.7-307.7-33033-325.3-1149.1-26914.29-6-255.2-38534-318.8-1114.3-24103.610-9.6-209.3-440.135-312.8-1079.1-21418.711-13.2-169.6-495.136-306-1043.9-18872.512-17.4-135.8-550.137-298.4-996-15689.713-22.4-107.3-750.638-291.5-947.4-12761.714-27.9-83.5-1809.339-285.2-897.9-10103.615-34.2-63.9-3315.240-279.3-847.8-7719.416-40.8-48-5193.341-274-796.7-5633.817-48-35.2-7391.442-269.3-744.9-3859.818-55.9-25.1-9889.543-265.2-692.2-2420.719-63.9-17.2-12663.744-261.7-639-1329.620-70.2-12.4-14921.845-258.2-585.6-602.521-77-8.7-17314.446-255.7-532-264.522-83.9-5.7-1984147-253.6-478.9-184.623-91.2-3.4-22503.548-252.1-426.8-157.624-99.9-1.7-25286.649-251.4-376.1-140250-0.3-28200.450-251.5-363.5-135.8注：表中数据为桥长一半数据。图6.16车道荷载最小剪力图80 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）图6.17车道荷载最小弯矩图6.4本章小结本章计算荷载内力，计算了恒载内力（最大悬臂，边跨合拢，中跨合拢），影响线（跨中，支点，和一号单元），汽车荷载引起的最大和最小内力计算。80 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）第七章次内力的计算7.1徐变收缩内力计算在连续梁等超静定结构中，混凝土徐变将导致结构内力重分布，即引起结构次内力。徐变和收缩还会引起预应力损失。一般认为当持续力不大时，徐变变形表现出与初始弹性变形成正比例的线性关系。当混凝土的应力小于其极限强度的50%时，可采用线性徐变理论来计算混凝土结构的徐变变形和内力。徐变的非线性理论能更准确地反映混凝土材料的徐变非线性行为，但是在实际工程中应用尚少。混凝土收缩是随时间变化的，它的增长速度受到空气湿度、温度等条件的影响。在水中混凝土还可能膨胀。为简化分析，一般假定收缩的变化规律相似于徐变变化规律。对于本设计的收缩、徐变分析，在自己有限的知识范围内，借用计算机和套用一些套用模式，进行了初步的分析，具体借助midas将体系收缩内力计算结果如表：表7.1收缩荷载次内力计算结果单元剪力(kN)弯矩(kN*m)单元剪力(kN)弯矩(kN*m)122002614598.330115.52220-769.92714598.314772.63220-1539.82814598.3-428764220-2309.829-0.9-12792.85220-3079.730-638.8-142136220-3519.631-603.4-12341.47220-4399.532-575.9-10549.38220-5279.433-548.1-8839.59219.9-6159.334-519.6-7212.110219.9-7039.235-492.9-5669.211219.9-7919.136-457.2-4209.112219.9-879937-417.9-2396.413219.8-9678.938-379.8-736.714219.8-10558.839-342.276815219.7-11438.740-302.52110.416219.6-12318.741-265.6329217219.5-13198.642-228.4432418219.5-14078.543-193.25195.819219.4-14958.444-159.15925.820219.3-15618.345-116.36518.521219.2-16278.246-83.36958.922219.2-16938.147-49.97261.123219.1-17598.148-18.1744780 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）续上表24219-18258490.97519.125220-18917.950-2.67518.2图7.1收缩引起剪力结果(单位：KN)图7.2收缩引起弯矩结果(单位：KN.m)7.2温度次内力计算对于大跨度预应力混凝土箱梁桥，特别是超静定结构体系，温度应力可以达到甚至超过荷载应力，因此有必要对温度次内力进行计算。通过midas，现将各控制截面在升温和降温作用下的次内力计算计算结果如表：表7.2升温温差次内力计算结果单元剪力(kN)弯矩(kN*m)单元剪力(kN)弯矩(kN*m)1-52.8026-18675.3-47675.82-52.818527-18675.3-28233.53-52.8369.928-18675.345700.74-52.8554.9290.1168835-52.8739.830656.618347.96-52.8845.531620.2164247-52.81056.932591.814582.18-52.81268.333563.312824.89-52.81479.634533.911152.510-52.8169135506.49566.980 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）续上表11-52.81902.436469.78066.712-52.82113.837429.26204.413-52.82325.138390.14499.614-52.82536.539351.42954.315-52.82747.940310.51575.916-52.82959.341272.536317-52.73170.642234.3-696.118-52.7338243198.1-1590.319-52.73593.444162.9-2338.620-52.73751.945118.8-2945.621-52.73910.44684.9-3395.922-52.740694751-370423-52.64227.54818-389224-52.6438649-2-396425-52.84544.6501.8-3961.9图7.3升温温差引起剪力结果(KN)图7.4升温温差引起弯矩结果(KN.m)80 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）表7.3降温温差次内力计算结果单元剪力(kN)弯矩(kN*m)单元剪力(kN)弯矩(kN*m)1530261867547676253-185271867528234353-3702818675-45701453-555290-16883553-74030-657-18348653-84631-620-16424753-105732-592-14582853-126833-563-12825953-148034-534-111521053-169135-506-95671153-190236-470-80671253-211437-429-62041353-232538-390-45001453-253739-351-29541553-274840-311-15761653-295941-273-3631753-317142-2346961853-338243-19815901953-359344-16323392053-375245-11929462153-391046-8533962253-406947-5137042353-422848-1838922453-438649239642553-4545图7.5降温温差引起剪力结果(单位：KN)80 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）图7.6降温温差引起弯矩结果(KN.m)7.3支座沉降次内力计算在地质情况或其它因素的影响下，当结构在支承处发生已知位移（或称支座强迫位移）时，在结构中会产生变形，对于超静定结构的连续梁结构还会产生内力和强迫支座反力。本设计中考虑100、102号支座下降2cm，104、106号支座下降2㎝。内力计算结果见表7.4。表7.4最大支座沉降引起的次内力结果表单元剪力(kN)弯矩(kN*m)单元剪力(kN)弯矩(kN*m)13605.3026138634.4494953.523605.311749.827138634.4353792.633605.323499.628138634.4354359.743605.335249.4296509.2468599.653605.346999.2306475.4462081.763605.353713.4316478.8442565.473605.267141.7326481.4423048.58360580570.1336483.8403531.193604.793998.4346486.3384013.3103604.2107426.8356488.4364494.9113603.8120855.1366491.1344976.1123603.2134283.4376493.9318950.1133602.4147711.8386496.4292923.2143601.6161140.1396498.6266895.3153600.5174568.5406500.7240866.5163599.4187996.8416502.5214836.7173598.2201425.2426504188806183596.8214853.5436505.3162774.3193595.4228281.8446506.4136741.8203594.3238353.1456507.6110708.4213593248424.4466508.284674.1223591.8258495.6476508.85863980 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）续上表233590.4268566.9486509.151460.1243588.6278638.1496509.251197.1253605.3288709.4注：表中数据为桥长一半数据。图7.7最大支座沉降引起剪力结果(单位KN)图7.8最大支座沉降引起弯矩结果(单位：KN)表7.5最小支座沉降引起的次内力结果表单元剪力(kN)弯矩(kN*m)单元剪力(kN)弯矩(kN*m)1-3357.1026-141942.9-515717.12-3357.1-12618.427-141942.9-371258.13-3357.1-25236.928-141942.9-358580.94-3357.1-37855.329-6509.3-4689745-3357.1-50473.730-6483.1-462473.46-3357.1-57684.231-6486.2-442934.37-3357-72105.332-6488.4-423395.78-3356.8-86526.333-6490.5-403857.59-3356.6-100947.434-6492.6-384319.9续上表80 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）10-3356.1-115368.535-6494.4-364782.811-3355.7-129789.536-6496.7-345246.112-3355.1-144210.637-6499-319198.113-3354.4-158631.738-6501-29315114-3353.6-173052.739-6502.8-267104.915-3352.7-187473.840-6504.4-241059.716-3351.6-201894.841-6505.7-215015.617-3350.5-216315.942-6506.8-188972.318-3349.2-230736.943-6507.7-162930.119-3347.9-24515844-6508.4-136888.620-3346.9-255973.845-6509-11084821-3345.7-266789.646-6509.3-84808.422-3344.5-277605.447-6509.4-58769.623-3343.3-288421.248-6509.3-51588.324-3341.6-29923749-6509.2-51324.525-3357.1-310052.7注：表中数据为桥长一半数据。图7.9最小支座沉降引起剪力结果(单位：KN)图7.10最小支座沉降引起弯矩结果(单位：KN)7.4本章小结本章为次内力计算，计算了温度升温降温，支座沉降和徐变收缩，计算满足要求。80 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）第八章内力效应组合及包络图公路桥涵结构设计应考虑结构上可能同时出现的作用，按承载能力极限状态和正常使用极限状态进行作用效应组合，取其最不利效应组合进行设计：1、只有在结构上可能同时出现的作用，才进行其效应组合。当结构或结构构件需做不同受力方向的验算时，则应以不同方向的最不利的作用效应进行组合。2、当可变作用的出现对结构或结构构件产生有利影响时，该作用不应参与组合。3、施工阶段作用效应的组合，应按计算需要及结构所处条件而定，结构上的施工人员和施工机具设备均应作为临时荷载加以考虑。4、多个偶然作用不同时参与组合。8.1承载能力极限状态下的效应组合公路桥涵结构按承载能力极限状态设计时，应采用以下两种作用效应组合：基本组合和偶然组合，由于本设计不考虑偶然作用的影响，故只采用基本组合。基本组合是永久作用的设计值效应与可变作用设计值效应相组合，其效应组合表达式为：(8-1)或(8-2)式中—承载能力极限状态下作用基本组合的效应组合设计值；—桥梁结构重要性系数，对应公路桥梁，安全等级一级、二级和三级分别取1.1、1.0和0.9；—第个永久作用效应的分项系数，当永久荷载对结构承载力不利时，其分项系数=1.2,；对结构承载力有利时=1.0其他永久作用效应的分项系数应按祥见《公路桥规》；—第个永久作用效应的标准值和设计值；—汽车荷载效应（含汽车冲击力、离心力）的分项系数，取=1.4。当某个可变作用在效应组合中其值超过汽车荷载效应时，则该作用取代汽车荷载，其分项系数应采用汽车荷载的分项系数；对专为承受某作用而设置的结构或装置，设计时该作用的分项系数取与汽车荷载同值；计算人行道板和人行道栏杆的局部荷载，其分项系数也与汽车荷载取同值；80 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）、—汽车荷载效应（含汽车冲击力、离心力）的标准值和设计值；—在作用效应组合中除汽车荷载效应（含汽车冲击力、离心力）、风荷载外的其他第个可变作用效应的分项系数，取=1.4，但风荷载的分项系数取=1.1；、—在作用效应组合中除汽车荷载效应（含汽车冲击力、离心力）外的其他第个可变作用效应的标准值和设计值；—在作用效应组合中除汽车荷载效应（含汽车冲击力、离心力）外的其他可变作用效应的组合系数，当永久作用与汽车荷载和人群荷载（或其他一种可变作用）组合时，人群荷载（或其他一种可变作用）的组合系数取=0.80；当除汽车荷载效应（含汽车冲击力、离心力）外尚有两种其他可变作用参与组合时，其组合系数取=0.70；尚有三种可变作用参与组合时，其组合系数=0.60；尚有四种及多于四种的可变作用参与组合时取=0.50。表8.1基本效应组合内力移动荷载+恒载+徐变收缩二次+支座沉降+温度荷载+钢束二次单元剪力(kN)弯矩(kN*m)单元剪力(kN)弯矩(kN*m)1-12856.7026-85196.2-1605847.32-9161.341548.627-82805.4-1525804.83-7450.866559.828-78512.4-1512995.44-5745.985944.629-53678-1608671.45-4047.2101686.830-50729.2-15556906-3079.4108227.831-47626-1408306.973243.811534632-44670.7-1270131.685204.5114471.233-41865.7-1140708.297203.2105521.934-39201.6-1019590.7109249.488377.635-36666.7-906358.61111350.4-7266136-34261-800643.41213518-11944437-31219.2-670758.41315765.3-174954.738-28357.6-552828.41418106.5-240550.639-25657.6-446170.91520557.3-316076.140-23102-3501621623133.4-401911.241-20671.5-264284.180 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）续上表1725852.5-498535.842-18351.1-188075.61828732.6-60654843-16124.5-121144.21931794.6-726617.344-13977.983062.62034221.1-825043.745-11903.8106356.92136768.3-931020.246-9880.2121730.92239446.2-1044933.847-7905.7129283.32342264.3-1167203.248-5969.8138466.22445226.9-1298253.749-4058.4143363.92548596.7-1438572.4图8.1承载能力极限状态剪力包络图图8.2承载能力极限状态弯矩包络图8.2正常使用极限状态下的效应组合公路桥涵结构按正常使用极限状态设计时，应根据不同的设计要求，采用以下两种效应组合：1、作用短期效应组合。永久作用标准值效应与可变作用频遇值效应相组合，其效应组合表达式为：(8.3)式中—作用短期效应组合设计值；80 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）—第个可变作用效应的频遇值系数，汽车荷载（不计冲击力）=0.7，人群荷载=1.0，风荷载=0.75，温度梯度作用=0.8，其他作用=1.0；—第个可变作用效应的频遇值。2、作用长期效应组合。永久作用标准值效应与可变作用准永久值效应相组合，其效应组合表达式为：(8.4)式中—作用长期效应组合设计值；—第个可变作用效应的准永久值系数，汽车荷载（不计冲击力）=0.4，人群荷载=0.4，风荷载=0.75，温度梯度作用=0.8，其他作用=1.0；—第个可变作用效应的准永久值。表8.1作用短期组合表移动荷载+恒载+徐变收缩二次+支座沉降+温度荷载+钢束二次+钢束一次单元剪力(kN)弯矩(kN*m)单元剪力(kN)弯矩(kN*m)1-5975.5-12803.626-149088.2-1125508.12-5786-26052.327-147101.5-958037.53-6988-31845.428143623.6-965162.54-5273.1-41344.729-47891.9-1106016.854106.8-53442.630-34628.7-1038934.46-4685.5-6685131-33458.9-982606.37452772672.432-31856.2-903985.286243.695818.833-30349.1-829053.79711011026234-28920.4-757972.8108152.7122963.435-27571.4-690121.9119534.1133092.836-26345.2-624193.51210632-142229.337-24605.8-536555.380 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）1312158.3-170066.338-22966.9-4553591413210.7-203760.639-21409.1-379485.71515126.3-24008040-18809.6-3140881616542.9-293697.441-16866-260945.91718060.8-352999.742-15736.4-210064.11819917.8-416730.543-14514.9-169649.81921684.6-488256.644-13239.3146047.3续上表2022570.9-541885.545-11843.1128282.42123895.3-597225.546-10336106525.52225646.7-654279.247-7216.576410.62327128.4-716058.6488217.163639.72426880.1-762272.4497940.8644552541854.9-866264.4图8.3作用短期效应组合剪力包络图图8.4作用短期效应组合弯矩包络图表8.2作用长期组合表移动荷载+恒载+徐变收缩二次+支座沉降+温度荷载+钢束二次+钢束一次单元剪力(kN)弯矩(kN*m)单元剪力(kN)弯矩(kN*m)1-5388.1-12803.626-147797.4-1117462.12-5602.9-26039.327-145813.5-950229.83-6824.8-31819.328-142254.1-956286.24-5128.7-41305.629-47544.3-1095919.654053.6-53390.430-34289.5-1029149.66-4568.3-66791.431-33128.8-973683.680 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）74451.9-71536.232-31535.4-895893.586152.593663.233-30037.6-821758.497002.9108129.234-28618.3-751439.4108029.5120937.735-27278.9-684316.2119395.2131248.736-26062.3-619078续上表1210477.6-142080.237-24335.8-532302.51311988.8-169862.938-22710.1-451899.91413026.4-203270.239-21165.7-3767471514927.5-239181.440-18579.8-311995.61616330-292289.741-16650.1-259418.81717834-350996.242-15534.5-209017.91819677.4-414049.943-14327.3-168993.71921430.9-484824.144-13066.1144586.82022307.3-537840.945-11684.4126622.92123622-592532.346-10191.8104671.32225363.9-648901.147-7086.774386.42326836.1-709958.8488134.761497.22426578.4-755418.3497845.762260.22541542.4-858620.5图8.5作用长期效应组合剪力包络图图8.6作用长期效应组合弯矩包络图8.3本章小结80 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）本章计算承载能力极限状态下效应组合和绘制剪力弯矩内力包络图，和正常使用极限状态下效应组合（长期和短期组合）和绘制剪力弯矩内力包络图。第九章预应力钢束的估算、布置与验算9.1力筋估算9.1.1计算原理根据《预规》（JTGD62-2004）规定，预应力梁应满足弹性阶段（即使用阶段）的应力要求和塑性阶段（即承载能力极限状态）的正截面强度要求。9.1.1.1按承载能力极限计算时满足正截面强度要求：预应力梁到达受弯的极限状态时，受压区混凝土应力达到混凝土抗压设计强度，受拉区钢筋达到抗拉设计强度。截面的安全性是通过截面抗弯安全系数来保证的。1.对于仅承受一个方向的弯矩的单筋截面梁，所需预应力筋数量按下式计算：h0xNpRa如图：，(9-1)，(9-2)解上两式得：受压区高度(9-3)预应力筋数(9-4a)或(9-4b)式中—截面上弯矩组合设计值（考虑混凝土安全系数80 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）1.25时，）。—混凝土抗压设计强度；—预应力筋抗拉设计强度；—单根预应力筋束截面积；b—截面宽度2.若截面承受双向弯矩时，需配双筋的，可据截面上正、负弯矩按上述方法分别计算上、下缘所需预应力筋数量。这忽略实际上存在的双筋影响时（受拉区和受压区都有预应力筋）会使计算结果偏大，作为力筋数量的估算是允许的。e上Np下Np上e下Y上Y下MminMmax+++----Np下Np上Mmax合成+--Mmin合成9.1.1.2使用荷载下的应力要求规范（JTJ023-85的5.2.21和5.2.22条）规定，截面上的预压应力应大于荷载引起的拉应力，预压应力与荷载引起的压应力之和应小于混凝土的允许压应力（为），或为在任意阶段，全截面承压，截面上不出现拉应力，同时截面上最大压应力小于允许压应力。写成计算式为：对于截面上缘（9-5)(9-6)对于截面下缘(9-7)(9-8)80 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）其中，—由预应力产生的应力，W—毛截面受拉边缘的弹性抵抗矩，—混凝土轴心抗压标准强度。Mmax、Mmin项的符号当为正弯矩时取正值，当为负弯矩时取负值，且按代数值取大小。一般情况下，由于梁截面较高，受压区面积较大，上缘和下缘的压应力不是控制因素，为简便计，可只考虑上缘和下缘的拉应力的这个限制条件(求得预应力筋束数的最小值)。公式(9-5)变为(9-9)公式(9-7)变为(9-10)由预应力钢束产生的截面上缘应力和截面下缘应力分为三种情况讨论：a.截面上下缘均配有力筋Np上和Np下以抵抗正负弯矩，由力筋Np上和Np下在截上下缘产生的压应力分别为：(9-11)(9-12)将式(9-9)、(9-10)分别代入式(9-11)(9-12)，解联立方程后得到(9-13)(9-14)令代入式（9-13）（9-14）中得到(9-15)80 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）(9-16)式中Ap—每束预应力筋的面积；—预应力筋的永存应力(可取0.5~0.75估算)；e—预应力力筋重心离开截面重心的距离；K—截面的核心距；A—混凝土截面面积，可取毛截面计算。a.当截面只在下缘布置力筋Np下以抵抗正弯矩时：当由上缘不出现拉应力控制时：(9-17)当由下缘不出现拉应力控制时：(9-18)b.当截面中只在上缘布置力筋N上以抵抗负弯矩时：当由上缘不出现拉应力控制时：(9-19)当由下缘不出现拉应力控制时：(9-20)当按上缘和下缘的压应力的限制条件计算时(求得预应力筋束数的最大值)。可由前面的式(9-6)和式(9-8)推导得：有时需调整束数，当截面承受负弯矩时，如果截面下部多配80 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）根束，则上部束也要相应增配根，才能使上缘不出现拉应力，同理，当截面承受正弯矩时，如果截面上部多配根束，则下部束也要相应增配根。其关系为：当承受时，，当承受时，9.1.2预应力钢束的估算对于连续梁体系，或凡是预应力混凝土超静定结构，在初步计算预应力筋数量时，必须计及各项次内力的影响。然而，一些次内力项的计算恰与预应力筋的数量和布置有关。因此，在初步计算预应力时，只能以预估值来考虑，具体计算如下：表9.1预应力钢筋估算结果单元顶/底Mg1(kN*m)Msum(kN*m)Mj(kN*m)ey(m)Ny(kN)Ay(m^2)1底000-0.7001顶0001.0002底163483805638325-1.5216600.022顶06141124081.000.003底280076363160113-1.5357750.033顶07592201281.0004底349788451676274-1.5471240.044顶04356231591.0005底3725910213088793-1.5566120.045顶0-3570215011.0006底3645811014193492-1.5607820.056顶-1961-10204184491.0007底3024912124596926-1.5669530.057顶-7640-2807877381.0008底1783012575392367-1.5684860.058顶-18463-52163-91840.949720.009底012359079916-1.7419330.039顶-34556-82568-326081.1171100.0110底011465064129-1.8322570.0310顶-56074-119440-673581.2338810.0311底09879441316-1.9197320.0211顶-83206-162954-1100781.3525710.0412底07584511313-2.0323010.0312顶-116174-213318-1610191.4724270.0613底045682-25947-2.1182180.0180 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）13顶-155241-270930-2206871.5928820.0714底08248-70427-2.330670.0014顶-200721-336804-2904401.71137940.0915底0-36826-122501-2.20015顶-256627-410879-3701231.91344840.1116底0-89955-182589-2.400.0016顶-325742-493482-4601162.11546340.12续上表17底0-151609-251164-2.600.0017顶-403475-585024-5608982.31740640.1418底0-222314-328756-2.700.0018顶-490348-686005-6730672.51927050.1519底0-302663-415959-2.900.0019顶-586946-796987-7972942.82105560.1720底0-369646-488063-3.100.0020顶-666166-887173-8988393.02234560.1821底0-442725-565928-3.300.0021顶-751521-983629-10079333.22359660.1922底0-522224-650216-3.400.0022顶-843334-1086676-11249653.52481290.2023底0-608493-741310-3.600.0023顶-941951-1196664-12503523.72599860.2124底-1961-701907-839580-3.800.0024顶-1047746-1313949-13845214.02715790.2225底-7817-802862-945422-4.200.0025顶-1161111-1438936-15279584.12829550.2226底-11778-555469-784247-4.200.0026顶-1191556-1691546-16895944.13128880.2527底-9209-724926-891066-4.000.0027顶-1179680-1535785-16010024.32964820.2428底-9207-751342-910689-4.200.0028顶-1142647-1588879-16567014.13067960.2429底-11911-675766-903853-4.200.0029顶-1157730-1684897-16988834.13146080.2530底-7817-641889-866109-4.000.0030顶-1118221-1639756-16488054.33053340.2431底0-550635-765854-3.800.0031顶-1007494-1502407-14975774.02937550.2332底0-466893-673091-3.600.0032顶-904326-1372861-13557193.72818950.2233底0-390161-587424-3.400.0033顶-808323-1250741-12227813.52697040.2134底0-320159-508480-3.300.0080 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）34顶-719113-1135676-10983183.32571260.2035底0-256538-435910-3.100.0035顶-636348-1027319-9819133.02441080.1936底0-198973-369392-2.900.0036顶-559705-925359-8731942.82306000.1837底0-131122-289260-2.700.0037顶-466524-798852-7395782.62117470.17续上表38底0-72850-218025-2.600.0038顶-383045-682552-6182302.31918560.1539底0-23568-155737-2.400.0039顶-312082-575891-5084712.11708850.1440底017251-101868-1.484100.0140顶-252674-478362-4096921.91488620.1241底050065-55958-1.7219690.0241顶-200457-389527-3213721.71259130.1042底076662-16057-1.8342270.0342顶-155014-310370-2445871.61029410.0843底09639517069-1.7448550.0443顶-115983-239586-1778501.4799980.0644底010885542920-1.7530180.0444顶-83052-176170-1200201.3573200.0545底011428261730-1.6310500.0245顶-55957-119890-708201.2356220.0346底011282673633-1.6386360.0346顶-34476-70553-306041.2160580.0147底874510460880469-1.5590100.0547顶-18420-278612271.000.0048底1798810856390059-1.5615200.0548顶-7627-10332140631.000.0049底2104411281795141-1.6598200.0549顶0-5869183471.000.009.2预应力钢束的布置连续梁预应力筋束的配置除满足《桥规》（JTGD62—2004）构造要求外，还应考虑以下原则：(1)80 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）应选择适当的预应力筋束的型式与锚具型式。对不同跨径的桥跨结构，要选用预加力大小恰当的预应力筋束，以达到合理的布置形式。避免造成因预应力筋束与锚具型式选择不当，而使结构构造尺寸加大。当预应力筋束选择过大，每束的预加力不大，造成大跨结构中钢束过多而构造尺寸限制布置不下时，则要求增大截面。反之，在跨径不大的结构中，如选择预加力很大的单根束筋，也可能使结构受力过于集中而不利。(2)预应力筋束的布置要考虑施工的方便，也不能像钢筋混凝土结构中任意切断钢筋那样去切断预应力筋束而导致在结构中布置过多的锚具。由于每根筋束都是一股巨大的集中力这样锚下应力区受力复杂，因而必须在构造上加以保证，为此常导致结构构造复杂，而使施工不便。(3)预应力束筋的布置，既要符合构造要求，又要注意在超静定结构体系中避免引起过大的结构次内力。(4)预应力束筋的布置，应考虑材料经济指标的先进性，这往往与桥梁与桥梁体系、构造尺寸、施工方法的选择都有密切关系。(5)预应力筋束的布置应避免使用多次曲率的连续束，因为这会引起很大的摩阻损失，降低预应力筋束的效益。本桥采用悬臂施工工艺进行放工，由受力要求，由中墩开始在上缘布置预应力筋，主要承受结构的重力与施工荷载，而在合拢段附近的下缘布置的预应力束除承受荷载外，常因结构次内力在这些部位产生正弯矩而需要布置。9.3预应力损失验算及有效预应力计算设计预应力混凝土受弯构件时，需要事先根据承受外荷载情况，估计其预加应力的大小。但是，由于施工因素、材料性能和环境条件的影响，钢筋中的预应力将要减少。这种减少的预应力就是预应力损失。设计中所需的钢筋预应力值，应是扣除相应阶段的应力损失后，钢筋中实际存余的预应力（即有效预应力）值。即：9.3.1预应力损失计算方法本设计应力张拉采用后张法，且采用超张拉技术，预应力主要有以下六种损失：1）后张法构件张拉时，预应力钢筋与管道壁之间摩擦引起的预应力损失，可按下式计算：(9.3.1)式中——预应力钢筋锚下的张拉控制应力（MPa）；μ——预应力钢筋与管道壁的摩擦系数，按《公路桥规》表6.2.2采用；θ——从张拉端至计算截面曲线管道部分切线的夹角之和（rad）；——管道每米局部偏差对摩擦的影响系数，按《公路桥规》表6.2.2采用；——从张拉端至计算截面的管道长度，可近似的取该段管道在构件纵轴上的投影长度（m）。80 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）2）预应力直线钢筋由锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩引起的预应力损失，可按下式计算：(9.3.2)式中——张拉锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩值（mm），按《公路桥规》表6.2.3采用；——张拉端至锚固端之间的距离（mm）。3）先张法预应力混凝土构件，当采用加热方法养护时，由钢筋与台座之间的温差引起的预应力损失可按下式计算：(9.3.3)式中——混凝土加热养护时，受拉钢筋的最高温度；——张拉钢筋时，制造场地的温度。4）预应力混凝土构件，由混凝土弹性压缩引起的预应力损失可按下列规定计算：（1）后张法预应力混凝土构件当采用分批张拉时，先张拉的钢筋由张拉后批钢筋所引起的混凝土弹性压缩的预应力损失，可按下式计算：(9.3.4)式中——在计算截面先张拉的钢筋重心处，由后张拉各批钢筋产生的混凝土法向应力（MPa）；——预应力钢筋弹性模量与混凝土弹性模量的比值。（2）先张法预应力混凝土构件，放松钢筋时由混凝土弹性压缩引起的预应力损失，可按下式计算：式中——在计算截面钢筋重心处，由全部钢筋预加力产生的混凝土法向应力（MPa）。5）预应力钢筋由于钢筋松弛引起的预应力损失终极值，可按下列规定计算：预应力钢丝、钢绞线(9.3.5)式中——张拉系数，一次张拉时，=1.0；超张拉时，=0.9；80 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）——钢筋松弛系数，I级松弛（普通松弛），=1.0；II级松弛（低松弛），=0.3；——传力锚固时的钢筋应力，对后张法构件；对先张法构件，。精轧螺纹钢筋一次张拉，超张拉6）由混凝土收缩、徐变引起的构件受拉区和受压区预应力钢筋的预应力损失，可按下列公式计算：(9.3.6a)(9.3.6b)(9.3.7)(9.3.8)(9.3.9)式中——构件受拉区、受压区全部纵向钢筋截面重心处由混凝土收缩、徐变引起的预应力损失；——构件受拉区、受压区全部纵向钢筋截面重心处由预应力产生的混凝土法向压应力（MPa），应按《公路桥规》第6.1.5条和第6.1.6条规定计算。此时，预应力损失值仅考虑预应力钢筋锚固时的损失；——预应力钢筋的弹性模量——预应力钢筋弹性模量与混凝土弹性模量的比值；——构件受拉区、受压区全部纵向钢筋配筋率；80 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）——构件截面面积，对先张法构件，；对后张法构件。此处，为换算截面，为净截面；——截面回转半径，，先张法构件取；后张法构件取，此处，和分别为换算截面惯性矩和净截面惯性矩；——构件受拉区、受压区预应力钢筋截面重心至截面重心的距离；——构件受拉区、受压区纵向普通钢筋截面重心至构件截面重心的距离；——构件受拉区、受压区预应力钢筋和普通钢筋截面重心至构件截面重心轴的距离；——预应力钢筋传力锚固龄期为，计算考虑的龄期为t时的混凝土收缩应变，其终极值可按《公路桥规》表6.2.7取用；——加载龄期为，计算考虑的龄期为时的徐变系数，其终极值可按《公路桥规》表6.2.7取用。7）预应力损失的组合后张法：(9.3.10)(9.3.11)8）钢束的有效预应力σy预加应力阶段：(9.3.12)使用阶段：(9.3.13)9.3.2钢束预应力损失及有效应力计算结果由于整个施工过程中的钢束张拉比较烦琐，钢束数量也比较多，故本阶段的计算选取具有代表意义的顶板最长Top-P2-1号钢束进行事例计算，计算结果见表9.3.1。表9.2Top-P2-1号钢束在19施工阶段处的预应力损失：单元位置应力弹性变形比值(A+B)/A徐变/收缩松弛损失有效钢束53I97529741801.0043-4780-11714280 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）53J107302581761.0076-4363-40699254I102023540621.004-6473-25415454J106764577041.0072-4992-40449455I103255143771.0042-7286-29869655J106436380681.0076-5299-40076656I103861850661.0049-7708-32166856J106237086921.0082-5438-40057857I104314259471.0057-7917-340041057J106102393961.0089-5504-402951058I105278079841.0076-6019-376271158J1046947107461.0103-3264-360601159I104289895901.0092-4212-346451259J1032910119571.0116-1626-325571260I1030252110231.0107-2653-315201360J1022312130721.0128-298-308041361I1023809123131.012-1403-309631461J1012110140311.0139797-295801462I1014187134361.0132-279-298101562J1003187148611.01481711-290681563I1010269144151.0143611-308901663J995814154571.01552452-293481664I999980155061.01551551-300181764J991201157871.01592680-296411765I994847154941.01561733-300761865J988181161541.01632870-305991866I991794158881.0161960-309611966J984457164471.01673025-311671967I993173162211.01632084-333142067J982947170111.01733270-326522068I992946164241.01652223-3527321注：预应力单位:103Pa9.3.3预应力次力矩的计算由于预应力矩的计算在电算程序中已全部考虑，故这个部分的计算不在进行，这里就次力矩的力法计算做一些简明的介绍。取各中间墩支点处的节点为基本未知力，则在初预矩和赘余弯矩M’BI作用下，各支点处应保持连续，无相对转角，即(9.3.14)80 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）作出初预矩图，即可按上述力法方程解出五个赘余力的大小，作用在基本结构上，得赘余力对基本结构作用产生的内力，然后和初预矩图叠加即可得预应力的总次力矩。9.4本章小结本章主要是预应力钢束的估算和预应力损失的验算（选取一束）。第十章PSC计算分析10.1正常使用极限状态截面正应力验算桥涵结构设计的持久状况系指桥涵建成后承受自重、车辆荷载持续时间很长的状况。按照以往公路桥梁的设计习惯，该状况的预应力混凝土结构除应进行承载能力极限状态和正常使用极限状态设计外，还应进行构件应力验算。其内容包括使用阶段正截面混凝土的法向压应力和斜截面混凝土主压应力验算，并不得超过《桥规》（JTGD62）规定的相应限值。全预应力混凝土构件在使用阶段，构件处于全截面参加工作的弹性工作状态，截面应力可按材料力学公式计算。对后张法构件混凝土受压边缘的法向应力按下列公式计算：(10-1)(10-2)(10-3)式中——受拉区、受压区预应力钢筋的有效预应力；——受拉区、受压区预应力钢筋的截面面积；——受拉区、受压区普通钢筋的截面面积；——受拉区、受压区预应力钢筋合力点至换算截面重心轴的距离；——受拉区、受压区普通钢筋重心至净截面重心轴的距离；——受拉区、受压区预应力钢筋在各自合力点处由混凝土收缩和徐变引起的预应力损失值；80 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）——预应力钢筋与普通钢筋的合力；——净截面面积；——一期恒载、二期恒载；——包括冲击系数影响的汽车荷载弯矩标准值、人群荷载弯矩标准值。斜截面应力验算是选取若干最不利截面，计算在荷载效应标准值作用下截面的主压应力，并控制其满足《桥规》（JTGD62）规定的限制条件。由预加力和荷载效应标准值产生的混凝土主压应力和主拉应力可按下列公式计算：(10-4)(10-5)(10-6)(10-7)(10-8)式中：——在预加力和荷载效应标准值作用下，计算主应力点的混凝土法向压应力；——由竖向预应力钢筋的预加力产生的混凝土竖向压应力；——由预应力弯起钢筋的预加力竖直分力和荷载效应标准值产生的计算主应力点处的混凝土剪应力。经计算得各控制截面的上下缘最大、最小法向应力及最大、最小主拉压应力结果列如下表：表10.1使用阶段正截面截面应力验算表单元验算Sig_TSig_BSig_TLSig_BLSig_TRSig_BRSig_MAXSig_ALW1OK4252575428257742325742577177501OK-1143845-1113847-11738443847177502OK-184378-154379-2143764379177502OK-664971-624972-69496949721775080 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）3OK1954282254301554265430177503OK-3066378-3026380-31063756380177504OK-2266803-2216806-23068016806177504OK-8438120-8388122-84881178122177505OK-8018266-7968269-80682648269177505OK-13429656-13379659-134896539659177506OK-127910021-127810021-12791002110021177506OK-188111049-188011049-1881110491104917750续上表7OK-20859977-20859978-208699779978177507OK-303011327-302911328-30321132611328177508OK-231610202-231510202-23171020110202177508OK-324912192-324712194-32521219112194177509OK-242511449-242411450-24271144811450177509OK-343813159-343413161-344113157131611775010OK-256412488-256212490-256712487124901775010OK-369313953-369113954-369513952139541775011OK-275913275-275713276-276113274132761775011OK-393614544-393414545-393814543145451775012OK-294213870-294013871-294313869138711775012OK-412214896-412014897-412414895148971775013OK-361214322-361014323-361414321143231775013OK-496115188-495915190-496315187151901775014OK-441614630-441414631-441814629146311775014OK-568015162-567715163-568215161151631775015OK-513314629-513014631-513614628146311775015OK-644615428-644415429-644815427154291775016OK-585515321-585215323-585715320153231775016OK-706215860-706015862-706515859158621775017OK-648515748-648315749-648715747157491775017OK-755216064-754916066-755416063160661775018OK-694815946-694515948-695015945159481775018OK-794616101-794316102-794816100161021775019OK-738415989-738115990-738615988159901775019OK-803915996-803615997-804115995159971775020OK-749815879-749615880-750115877158801775020OK-806115802-805915804-806315801158041775021OK-753915688-753715688-754015687156881775021OK-805315559-805115561-805515558155611775022OK-749615431-749415432-749915429154321775022OK-801815289-801615290-802015287152901775023OK-747415162-747015164-747715160151641775023OK-796214992-796314992-796214992149921775080 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）24OK-695714751-695414752-696014749147521775024OK-734914505-734614506-735214503145061775025OK-52919049-52899050-5293904890501775025OK-56409424-56389425-5642942394251775026OK-705411337-705211339-705611336113391775026OK-595210110-595010111-595410109101111775027OK-835716036-835416037-836116034160371775027OK-989216482-988916484-9896164801648417750续上表28OK-678410513-678210515-678610512105151775028OK-812112007-811912008-812312005120081775029OK-748911178-748711179-749211177111791775029OK-711110770-710810771-711310769107711775030OK-1038216982-1037916984-1038516981169841775030OK-1007117326-1006817327-1007517324173271775031OK-1109017566-1108717568-1109417564174481775031OK-1067514992-1067216826-1067916322174361775032OK-1122314751-1122016951-1122616447174111775032OK-986214505-985917198-986516694171981775033OK-104239049-1042017319-1042616815173191775033OK-99449424-994117558-994817054175181775034OK-1047711337-1047417673-1048017169170731775034OK-993110110-992717837-993517333170371775035OK-1047916036-1047617956-1048317452176561775035OK-982112488-981718021-982417517174211775036OK-1039113953-1038818133-1039417630172331775036OK-934613275-934318029-934917526172291775037OK-996014544-995718146-996317643171461775037OK-878613870-878417813-878917310156131775038OK-937114896-936817924-937417421174241775038OK-798614322-798317278-798916774172781775039OK-858415188-858117381-858616879173811775039OK-699814630-699416339-700215835173391775040OK-755215162-755016870-755415368174701775080 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）40OK-590516928-590315930-590815427169301775041OK-645517478-645217480-645817477174801775041OK-459415996-459115997-459615995159971775042OK-510716562-510516563-510916561165631775042OK-325314657-325114658-325414656146581775043OK-424615322-424515322-424715321153221775043OK-225712950-225612951-225912950129511775044OK-318513626-318313627-3186136261362717750续上表44OK11892-764411889-764611896-7642118961775045OK-199411567-199311567-199511566115671775045OK10782-685710779-685810785-6855107851775046OK10026-609510023-609710030-6093100301775046OK10435-287510431-287710439-2872104391775047OK9840-14609837-14629844-145998441775047OK10205-166910202-167110208-1668102081775048OK10492-23010501-22510482-235105011775048OK102781891028619310271185102861775049OK10409-62810417-62410401-633104171775049OK10338-49910341-49710336-5001034117750Sig_T：截面上端应力Sig_B：截面下端应力Sig_TL：截面左上端应力Sig_BL：截面左下端应力Sig_TR：截面右上端应力Sig_BR：截面右下端应力Sig_MAX：上述各点应力中的最大或最小值Sig_ALW：容许应力注：表中应力压为正拉为负。经MidasCivil计算核对控制截面应力符合规范要求。表10.2使用阶段斜截面截面应力验算表单元验算Sig_MAXSig_AP单元验算Sig_MAXSig_AP1OK49762130026OK11339213001OK44252130026OK10111213002OK43792130027OK16037213002OK53062130027OK16484213003OK54302130028OK10515213003OK63802130028OK12008213004OK68062130029OK111792130080 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）4OK81232130029OK10771213005OK82692130030OK16984213005OK96592130030OK17327213006OK100222130031OK17568213006OK110502130031OK17826213007OK99782130032OK17951213007OK113282130032OK1819821300续上表8OK102032130033OK18319213008OK121942130033OK18558213009OK114502130034OK18673213009OK131612130034OK188372130010OK124902130035OK189562130010OK139542130035OK190212130011OK132762130036OK191332130011OK145452130036OK190292130012OK138712130037OK191462130012OK148972130037OK188132130013OK143232130038OK189242130013OK151902130038OK182782130014OK146312130039OK183812130014OK151632130039OK173392130015OK146312130040OK178702130015OK154292130040OK169302130016OK153232130041OK174802130016OK158622130041OK159972130017OK157492130042OK165632130017OK160662130042OK146582130018OK159482130043OK153222130018OK161022130043OK129512130019OK159902130044OK136272130019OK159972130044OK118962130020OK158802130045OK115672130020OK158042130045OK107852130021OK156882130046OK100302130021OK155612130046OK104392130022OK154322130047OK98442130022OK152902130047OK102082130023OK151642130048OK105012130023OK149922130048OK102862130024OK147522130049OK104172130024OK145062130049OK103412130025OK90502130080 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）25OK94252130010.2受拉区钢筋应力验算受拉区预应力钢筋的拉应力计算公式：公式中等号右边前一项为扣除全部预应力损失后，剩余的有效预应力，后一项为由荷载引起的钢筋应力的增量，其中为预应力钢筋与混凝土弹性模量之比为：又荷载效应，标准值引起的手拉区预应力钢筋合力点处混凝土法向拉应力。按下式计算：对后张法构件，式中：——受拉区钢筋合力点至换算截面的距离。因为在后张法中钢筋张拉控制应力是在构件自重作用后测得的，所以，在公式不在考虑自重的影响。按公式计算的钢筋应力应满足《桥规》（）规定的限制：表10.3受拉区钢筋拉应力验算表钢束验算Sig_DLSig_LLSig_ADLSig_ALL1OK0215031395000120900010OK0254941395000120900011OK0254941395000120900012OK0254941395000120900013OK0278711395000120900014OK0278711395000120900015OK0278711395000120900016OK0278711395000120900017OK0305891395000120900018OK0305891395000120900019OK030589139500012090002OK0215031395000120900020OK0305891395000120900021OK0336821395000120900022OK0336821395000120900023OK0336821395000120900024OK0336821395000120900025OK0371801395000120900026OK0371801395000120900080 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）27OK0371801395000120900028OK0371801395000120900029OK041084139500012090003OK0215031395000120900030OK0410841395000120900031OK04544213950001209000续上表32OK045442139500012090004OK021503139500012090005OK023334139500012090006OK023334139500012090007OK023408139500012090008OK023408139500012090009OK02549413950001209000底板束01-01OK1136773115128313950001209000底板束01-02OK1136773112476313950001209000底板束01-03OK1142456115679213950001209000底板束01-04OK1142456115684613950001209000底板束01-05OK1044985116423613950001209000底板束01-06OK1044985116428613950001209000底板束01-07OK1032459114516913950001209000底板束01-08OK1032459114521413950001209000底板束01-09OK1033056115929013950001209000底板束01-10OK1033056115928213950001209000底板束01-11OK1018359117206813950001209000底板束01-12OK1018359117206513950001209000底板束01-13OK1014532118688113950001209000底板束01-14OK1014532118687713950001209000底板束01-15OK1009608119775513950001209000底板束01-16OK1009608119775213950001209000底板束01-17NG1011824121168713950001209000底板束01-18NG1011824121168513950001209000底板束01-19NG1012304121131713950001209000底板束01-20NG1012304121131613950001209000底板束01-21OK1019291119927513950001209000底板束01-22OK1019291119927513950001209000顶板束01-01OK1166468116969513950001209000顶板束01-02OK1166468116969713950001209000顶板束01-03OK1166468117612813950001209000顶板束01-04OK1166468117613013950001209000顶板束01-05OK1192932118572013950001209000顶板束01-06OK1192932118572113950001209000顶板束01-07OK115879011940951395000120900080 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）顶板束01-08OK1158790119409613950001209000顶板束01-09OK1056833116040713950001209000顶板束01-10OK1056833116040913950001209000顶板束01-11OK1056833115822613950001209000顶板束01-12OK1056833115822513950001209000顶板束01-13OK1066651115495413950001209000续上表顶板束01-14OK1066651115495013950001209000顶板束01-15OK1116488117251113950001209000顶板束01-16OK1116488117250913950001209000顶板束01-17OK1043272114632513950001209000顶板束01-18OK1043272114631913950001209000顶板束01-19OK1043272113931213950001209000顶板束01-20OK1043272113931113950001209000顶板束01-21OK998360111408313950001209000顶板束01-22OK998360111408113950001209000顶板束01-23OK998360110359513950001209000顶板束01-24OK998360110359113950001209000顶板束01-25OK970354107026513950001209000顶板束01-26OK970354107025413950001209000顶板束01-27OK970354106051513950001209000顶板束01-28OK970354106051613950001209000顶板束01-29OK962106104195013950001209000顶板束01-30OK962106104194513950001209000顶板束01-31OK962106103381613950001209000顶板束01-32OK962106103381013950001209000顶板束01-33OK960660101656413950001209000顶板束01-34OK960660101654413950001209000顶板束01-35OK960660101420913950001209000顶板束01-36OK960660101420913950001209000顶板束01-37OK96406399875813950001209000顶板束01-38OK96406399875613950001209000顶板束01-39OK96406399906113950001209000顶板束01-40OK96406399906713950001209000顶板束01-41OK97082798508613950001209000顶板束01-42OK97082798511713950001209000顶板束01-43OK97082798827913950001209000顶板束01-44OK97082798828113950001209000顶板束01-45OK97976897568613950001209000顶板束01-46OK97976897568813950001209000满堂区段底板束1-01OK1078881117518613950001209000满堂区段底板束1-02OK1078881117520913950001209000满堂区段底板束1-03OK108009911799491395000120900080 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）满堂区段底板束1-04OK1080099117997113950001209000满堂区段底板束1-05OK1043632115917613950001209000满堂区段底板束1-06OK1043632115920113950001209000满堂区段底板束1-07OK1030983114463713950001209000满堂区段底板束1-08OK1030983114463413950001209000满堂区段底板束1-09OK1032156116194413950001209000续上表满堂区段底板束1-10OK1032156116194313950001209000满堂区段底板束1-11OK1017636116943813950001209000Sig_DL:施工阶段预应力钢筋应力Sig_LL:使用阶段预应力钢筋应力Sig_ADL:施工阶段容许应力注：表中应力拉为正压为负。10.3承载能力极限状态验算预应力混凝土受弯构件正截面破坏时的受力状态和普通钢筋混凝土受弯构件基本相同，即当预应力钢筋的含筋量配置适当时，一般为低筋梁，破坏时受拉区预应力钢筋和非预应力钢筋的应力，将分别达到其抗拉设计强度和;受压区混凝土达到轴向抗压强度,并假定用等效的矩形应力分布图代替实际的曲线分布图；受压区非预应力钢筋亦达到其抗压设计强度，但是受压预应力钢筋的应力可能是拉应力，也可能是压应力，因而将其应力称为计算应力,当为压应力时其值也较小，一般达不到钢筋的抗压设计强度，的大小，主要决定于预应力的大小。1计算公式根据上述基本原理，这里只是给出承载能力极限状态下，预应力混凝土连续梁上、下缘均布置预应力钢筋的正截面强度计算公式；有关斜截面抗剪强度，因现行桥梁设计规范尚无连续梁桥的计算公式，将通过主应力来验算控制。由《桥规》（JTGD62—2004）计算公式如下：（1）矩形截面或翼缘位于受压边的T形截面受弯构件，其正截面抗弯承载能力应符合下列规定：（10-9）混凝土受压区高度x应按下式计算：（10-10）截面受压区高度应符合下列要求：80 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）（10-11）当受压区配有纵向普通钢筋和预应力钢筋，且预应力钢筋受压时；（10-12）当受压区仅配有纵向普通钢筋或普通钢筋和预应力筋，且预应力钢筋受拉时；（10-13）（2）翼缘位于受压区的T形截面或Ⅰ形截面受弯构件，其正截面抗弯承载力应按下列规定进行计算：a当符合下列条件时（10-14）b当不符合式（8-16）的条件时，计算应考虑截面腹板受压的作用，其正截面抗弯承载能力应按下列规定计算：（10-15）这里通过MidasCivil验算其结果如下表10.3使用阶段正截面抗弯验算单元位置最大/最小类型验算rMu(kN*m)Mn(kN*m)1I[1]最大FX-MAXOK0631832I[2]最大FX-MAXOK45703979873I[3]最大FX-MAXOK732161146924I[4]最大FX-MAXOK945391313975I[5]最大FX-MAXOK1118561481026I[6]最大FX-MAXOK1190511649237I[7]最大FX-MAXOK1268811492908I[8]最大FX-MAXOK1259181357709I[9]最大FX-MAXOK11607412794110I[10]最大FX-MAXOK9755811335411I[11]最大FX-MAXOK758409881912I[12]最大FX-MAXOK462158236313I[13]最大FX-MAXOK86056594914I[14]最大FX-MAXOK-3694637176115I[15]最大FX-MAXOK-9085038170316I[16]最大FX-MAXOK-15357144167217I[17]最大FX-MAXOK-22562650915118I[18]最大FX-MAXOK-30760058527680 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）19I[19]最大FX-MAXOK-40014667006320I[20]最大FX-MAXOK-47692874770221I[21]最大FX-MAXOK-56004683028922I[22]最大FX-MAXOK-65023192815723I[23]最大FX-MAXOK-747901102978824I[24]最大FX-MAXOK-8534661180458续上表25I[25]最大FX-MAXOK-967359122518526I[26]最大FX-MAXOK-785904122518527I[27]最大FX-MAXOK-911241125175828I[28]最大MY-MAXOK-963867122518529I[29]最大FZ-MAXOK-946211122518530I[30]最大FZ-MAXOK-905038125487731I[31]最大FZ-MAXOK-794333109208432I[32]最大FZ-MAXOK-69188798918533I[33]最大FZ-MAXOK-59726689102334I[34]最大FZ-MAXOK-51006179649535I[35]最大FZ-MAXOK-42988771215336I[36]最大FZ-MAXOK-35639063659337I[37]最大FZ-MAXOK-26784155452438I[38]最大FZ-MAXOK-18911648069039I[39]最大FZ-MAXOK-12026941469840I[40]最大FZ-MAXOK-6072135869741I[41]最大FZ-MAXOK-996830702142I[42]最大FZ-MAXOK341408223543I[43]最大FZ-MAXOK707569754944I[44]最大FZ-MAXOK9933611317345I[45]最大FZ-MAXOK12425112600146I[46]最大FZ-MAXOK14227113974147I[47]最大FZ-MAXOK15133816434348I[48]最大MY-MAXOK16190319359649I[49]最大MY-MAXOK16746720425110.4本章小结正常使用极限状态，受拉区钢筋颜色，承载力极限状态验算等，通过PSC设计计算分析，都通过验算。80 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）参考文献[1]邵旭东.《桥梁工程》.人民交通出版社.2011[2]李国平.《预应力混凝土结构设计原理》.人民交通出版社.2009[3]徐岳、王亚君、万振江编著《预应力混凝土连续梁桥设计》.人民交通出版社.2000[4]中华人民共和国交通部标准.《公路桥涵设计通用规范》.JTGD60-2004.人民交通出版社.2004[5]中华人民共和国交通部标准.《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》.JTGD62-2004.人民交通出版社.2004致谢80 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）光阴似箭，日月如棱。四年的时间，在我们漫长的人生旅途中是那么的短暂，但是，这短短的四年是最真诚的青春，是最纯真的岁月，是最美丽的大学生活……我们的自学能力在这里得提升，我感谢所有的恩师：是您赋予我们最有意义的收获；是您带领我们走进知识殿堂，使我们不但丰富了知识；是您给我们一个全新的角度去发现美、创造美、欣赏美，给我们美的眼睛去发现世界的美，感悟生活的美；是你教会我们珍惜友谊和时间；是您给了我们看世界的眼睛，是你们用博大的胸怀，给予我们最无私的关怀和奉献。这在这次的毕业论文中，发挥了我在学校学到的文化知识和技能的应用，也算是我最后一次做学校的作业了，我要感谢我的毕业设计指导老师汪建群老师，毕业实习指导老师孙洪鑫老师和王修勇老师，还有我们一起努力的小组成员，以及任课老师，感谢他们的教诲，让我知道在社会上懂得怎样去做好自己，端正自己的位置，为社会贡献出我自己的力量。80'