本科畢業(yè)設(shè)計連續(xù)梁橋計算書

1、青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計目 錄前 言 1第1章 概述31.1 工程主要技術(shù)參數(shù)31.1.1 工程概況31.1.2 工程水文地質(zhì)情況31.2 設(shè)計基本資料41.2.1 橋梁線性布置41.2.2 設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)41.2.3 主要材料41.2.4 施工方式51.2.5 支座強(qiáng)迫位移51.2.6 設(shè)計計算依據(jù)51.2.7 基本計算數(shù)據(jù)表6第2章 設(shè)計要點(diǎn)及結(jié)構(gòu)尺寸82.1 設(shè)計要點(diǎn)82.2 橋梁結(jié)構(gòu)圖式82.3 截面形式及截面尺寸擬定82.4 毛截面幾何特性計算92.4.1 計算原理92.4.2 計算結(jié)果9第3章 主梁作用效應(yīng)計算93.1 結(jié)構(gòu)自重作用效應(yīng)計算93.1.1 一期自重作用效應(yīng)計算93.1.2 二期

2、自重作用效應(yīng)計算93.2 汽車荷載作用效應(yīng)計算93.2.1 沖擊系數(shù)和折減系數(shù)93.2.2 汽車荷載橫向分布影響的增大系數(shù)計算93.3 基礎(chǔ)沉降內(nèi)力計算93.4 人群荷載計算93.4.1 計算原理93.4.2 人群荷載效應(yīng)內(nèi)力計算93.5 內(nèi)力組合93.5.1 按承載能力極限狀態(tài)設(shè)計93.5.2 按正常使用極限狀態(tài)設(shè)計93.5.3 計算結(jié)果9第4章 預(yù)應(yīng)力鋼束的估算及布置94.1 鋼束估算94.1.1 按正常使用極限狀態(tài)的正截面抗裂驗(yàn)算要求估束94.1.2 按正常使用極限狀態(tài)截面壓應(yīng)力要求估算94.1.3 按承載能力極限狀態(tài)的應(yīng)力要求計算94.1.4 估算結(jié)果94.2 鋼束布置94.3 主梁截

3、面及換算截面幾何特性計算9第5章 預(yù)應(yīng)力損失及有效預(yù)應(yīng)力計算95.1 基本理論95.2 預(yù)應(yīng)力損失計算95.2.1 后張法由預(yù)應(yīng)力鋼筋與管道之間摩擦引起的應(yīng)力損失95.2.2 后張法由錨具變形、鋼筋回縮和接縫壓縮引起的應(yīng)力損失95.2.3 后張法由混凝土彈性壓縮引起的應(yīng)力損失95.2.4 后張法由鋼筋松弛引起的預(yù)應(yīng)力損失終極值95.2.5 后張法由混凝土收縮、徐變引起的預(yù)應(yīng)力損失95.2.6 截面預(yù)應(yīng)力損失合計和有效預(yù)應(yīng)力9第6章 截面強(qiáng)度驗(yàn)算96.1 基本理論96.2 計算公式9第7章 抗裂驗(yàn)算97.1 規(guī)范要求97.1.1 正截面抗裂驗(yàn)算97.1.2 斜截面抗裂驗(yàn)算97.2 正截面抗裂驗(yàn)算

4、97.3 斜截面抗裂驗(yàn)算9第8章 持久狀況構(gòu)件的應(yīng)力驗(yàn)算98.1 正截面混凝土壓應(yīng)力驗(yàn)算98.2 預(yù)應(yīng)力筋拉應(yīng)力驗(yàn)算98.3 混凝土主壓應(yīng)力驗(yàn)算9第9章 撓度驗(yàn)算99.1 汽車荷載作用下主梁邊跨和中跨的最大截面撓度計算99.1.1 邊跨最大撓度計算99.1.2 中跨最大撓度計算99.2 人群荷載作用下主梁邊跨和中跨的最大截面撓度計算99.2.1 邊跨最大撓度計算99.2.2 中跨最大撓度計算99.3 消除結(jié)構(gòu)自重后長期撓度驗(yàn)算9結(jié) 束 語 9致 謝9參考文獻(xiàn)9附 錄61前 言本設(shè)計是江蘇227省道三期工程羅泉大橋上部結(jié)構(gòu)設(shè)計，要求通過畢業(yè)設(shè)計,掌握橋梁結(jié)構(gòu)荷載的布置方法、掌握主梁的設(shè)計方法，培

5、養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用現(xiàn)行規(guī)范進(jìn)行設(shè)計的能力，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識綜合分析問題和解決問題的能力，并完成必要的畢業(yè)論文及橋梁總體布置圖、主梁構(gòu)造圖、主梁預(yù)應(yīng)力鋼筋布置圖、施工程序示意圖等圖紙。最終，使所設(shè)計橋梁達(dá)到實(shí)用、美觀、經(jīng)濟(jì)、耐久、大方等要求。227省道起自常熟滸浦，經(jīng)吳縣、蘇州市區(qū)、吳江至蘇浙交界，南北向貫通整個蘇州市域，是目前蘇州境內(nèi)南北向交通的一條主要干線，也是蘇州路網(wǎng)的縱向主骨架。羅泉大橋位于227省道上，橋址場地地質(zhì)相對平坦。橋梁跨徑布置為30+30+30m，雙向六車道。上部結(jié)構(gòu)采用整體現(xiàn)澆的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，梁高2米,單跨13.75米，高跨比符合規(guī)范要求。單幅橫斷面采用單箱單室箱梁，采

6、用支架現(xiàn)澆的施工方式。設(shè)計中用到了材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、結(jié)構(gòu)設(shè)計原理、橋梁工程等學(xué)科的諸多知識，同時參考了公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范（jtg d60-2004）、公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范（jtg d62-2004）等規(guī)范，我還從圖書館借閱了大量教學(xué)參考書，力求在設(shè)計過程中做到安全可靠、技術(shù)先進(jìn)和經(jīng)濟(jì)合理的目標(biāo)。另外，計算機(jī)在設(shè)計過程中起到了創(chuàng)新性的作用，在設(shè)計中，利用autocad、midas、excel等軟件進(jìn)行了計算機(jī)輔助繪圖和計算設(shè)計，這為設(shè)計最后的圓滿完成鋪平了道路。本設(shè)計共分九章進(jìn)行闡述，第一章為概述，第二章為設(shè)計要點(diǎn)及結(jié)構(gòu)尺寸擬定，第三章為主梁作用效應(yīng)計算，第四章為預(yù)應(yīng)力鋼

7、束的估算及布置，第五章為預(yù)應(yīng)力損失及有效預(yù)應(yīng)力計算，第六章為截面強(qiáng)度驗(yàn)算，第七章為抗裂驗(yàn)算，第八章為持久狀況構(gòu)件的應(yīng)力驗(yàn)算，第九章為撓度驗(yàn)算。另外，在設(shè)計書中配有多幅插圖和表格，力求更全面的展示設(shè)計內(nèi)容并使其具說服力。本次設(shè)計是對我大學(xué)四年所學(xué)知識的一次綜合檢閱，讓我對本專業(yè)知識進(jìn)行了一次系統(tǒng)的鞏固，使我更深刻地認(rèn)識到作為一名橋梁設(shè)計工作者，不僅要具有扎實(shí)的專業(yè)基礎(chǔ)知識和全面的專業(yè)技術(shù)，還要具有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度以及計算機(jī)軟件應(yīng)用、查閱資料等方面的能力，對我以后從事橋梁方面的工作具有良好的指導(dǎo)意義。在這次畢業(yè)設(shè)計中，得到了 老師和 老師以及道橋教研室的其他老師的熱心的指導(dǎo)，同專業(yè)的同學(xué)在設(shè)計中也給

8、了我許多幫助，使我得以如期、順利地完成畢業(yè)設(shè)計，在此深表感謝。由于時間倉促及筆者水平有限，本次設(shè)計難免有各種錯誤與不足，望各位老師和同學(xué)批評指正與諒解。我將在以后的學(xué)習(xí)和工作中不斷改正，吸取經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，在社會上，在新的工作崗位上為我系爭光，以此來感謝老師四年的關(guān)心與教導(dǎo)。第1章 概述 1.1 工程主要技術(shù)參數(shù)1.1.1 工程概況227省道起自常熟滸浦，經(jīng)吳縣、蘇州市區(qū)、吳江至蘇浙交界，南北向貫通整個蘇州市域，是目前蘇州境內(nèi)南北向交通的一條主要干線，也是蘇州路網(wǎng)的縱向主骨架。該橋位于227省道上，橋址場地地質(zhì)相對平坦。橋梁跨徑布置為30+30+30m，雙向六車道。經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，上部結(jié)構(gòu)采用整體現(xiàn)

9、澆的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋。1.1.2 工程水文地質(zhì)情況1. 地形地貌橋位處地貌類型為剝蝕殘丘地貌，區(qū)域構(gòu)造背景穩(wěn)定，場地穩(wěn)定性良好。2. 各巖土層分布根據(jù)勘探資料，場區(qū)內(nèi)的地層自上而下分述如下：（1）素填土：廣泛分布于場區(qū)內(nèi)，黃褐色，松散稍密，稍濕，以粘性土為主，含少量花崗巖風(fēng)化碎屑，加有碎石塊。層厚：1.12.50米。該層主要為磚石屯土，屬欠固結(jié)土，層厚和力學(xué)性質(zhì)變化大，工程特性不穩(wěn)定，不能用作擬建物的地基持力層。（2）粉質(zhì)粘土：廣泛分布于場區(qū)內(nèi)，黃褐色，可塑硬塑，濕飽和，松散密實(shí)，級配較差，層厚1.56.40米。地基承載力特征值200kpa，壓縮模量11mpa，極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值100kp

10、a。（3）粗?；旌贤粒簭V泛分布于場區(qū)內(nèi)，紅褐色，稍濕，中密，以花崗巖風(fēng)化碎屑為主，層厚:5.510.3米。地基承載力特征值250kpa，變形模量22mpa，極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值120kpa。（4）風(fēng)化花崗巖：廣泛分布于場區(qū)內(nèi)，層厚未透，肉紅色,粗?；◢弾r結(jié)構(gòu)，主要成分為長石、石英、少量云母，塊狀、柱狀，有裂隙。地基承載力特征值2000kpa， 彈性模量6000mpa，極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值12000kpa。3. 地下水場區(qū)地下水在勘察深度范圍內(nèi)未見，地下水對混凝土無侵蝕性。1.2 設(shè)計基本資料1.2.1 橋梁線性布置平曲線半徑：無平曲線。豎曲線半徑：無豎曲線。1.2.2 設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)跨徑：30m+30m+3

11、0m，施工方法為支架現(xiàn)澆；橋梁布置立面圖見圖1-1。主 線 高 架 橋 全 長 9000 圖1-1 橋跨總體布置立面圖（尺寸單位：cm） 載標(biāo)準(zhǔn)：公路i級，人群荷載：。橋面凈寬：凈護(hù)欄人行道橋梁布置橫斷面圖見圖1-2。橋面形式：分離式雙向六車道。1.2.3 主要材料混凝土：預(yù)應(yīng)力混凝土主梁采用c50混凝土；其余構(gòu)件采用c30混凝土。預(yù)應(yīng)力鋼絞線：采用符合astm a416-920的低松弛高強(qiáng)鋼絞線。單根鋼絞線直徑為15.2mm，截面積為139mm2,標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度，彈性模量。普通鋼筋：鋼筋采用符合gb 149984標(biāo)準(zhǔn)的鋼筋，直徑大于等于12mm者均采用hrb335鋼筋，直徑小于12mm者均采用hr

12、b235鋼筋。鋼板：采用符合gb32742007規(guī)定的q235鋼板。錨具：預(yù)制箱梁采用ovm型錨具及其配套設(shè)備；箱梁接頭頂板束采用bm15型錨具及其配套設(shè)備。預(yù)應(yīng)力管道：采用預(yù)埋金屬波紋管成型。支座：采用圓板坡型橡膠支座ypq和ypqf4系列產(chǎn)品。伸縮縫：采用sfp-160型伸縮縫。橋面鋪裝：采用4cm厚的c40混凝土和8cm厚的瀝青混凝土鋪裝。 圖1-2 橋跨總體布置橫斷面圖（尺寸單位：cm）1.2.4 施工方式采用分段支架澆筑的方式，達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度后，張拉預(yù)應(yīng)力鋼束并壓注水泥漿，待混凝土達(dá)到預(yù)定強(qiáng)度后拆除支架并卸模板，再完成主梁的橫向接縫，最后進(jìn)行防護(hù)欄及橋面鋪裝施工。1.2.5 支座強(qiáng)迫位

13、移支座強(qiáng)迫位移：邊支座下沉1cm。1.2.6 設(shè)計計算依據(jù)公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（jtg b012003）。公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范（jtg d60-2004），以下簡稱通規(guī)。公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范（jtg d62-2004），以下簡稱公預(yù)規(guī)。公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范（jtj02485）。公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范（jtj0412000）。1.2.7 基本計算數(shù)據(jù)表根據(jù)通規(guī)中各條規(guī)定，混凝土、鋼絞線和鋼筋的各項基本數(shù)據(jù)以及在各個階段的容許值，見表1-1。表1-1 基本計算數(shù)據(jù)表名稱項目符號單位數(shù)據(jù)混凝土立方強(qiáng)度50彈性模量3.45104軸心抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值32.4軸心抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值2.65軸

14、心抗壓強(qiáng)度設(shè)計值22.4軸心抗拉強(qiáng)度設(shè)計值1.83預(yù)施應(yīng)力階段極限壓應(yīng)力20.72極限拉應(yīng)力1.757使用荷載作用階段極限壓應(yīng)力16.2極限主拉應(yīng)力1.06極限主壓應(yīng)力19.44鋼絞線彈性模量1.95105抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值1860抗拉強(qiáng)度設(shè)計值1260抗壓強(qiáng)度設(shè)計值390最大控制應(yīng)力con1395使用荷載作用階段極限應(yīng)力1209續(xù)表1-1名稱項目符號單位數(shù)據(jù)普通鋼筋r235彈性模量2.1105抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值235抗拉強(qiáng)度設(shè)計值195抗壓強(qiáng)度設(shè)計值195hrr335彈性模量2.0105抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值335抗拉強(qiáng)度設(shè)計值280抗壓強(qiáng)度設(shè)計值280材料重度預(yù)應(yīng)力混凝土26瀝青混凝土24混凝土25鋼束與

15、混凝土的彈性模量比無量綱5.6注：、分別為鋼束張拉時混凝土的抗壓、抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，本設(shè)計考慮混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度的90%開始張拉預(yù)應(yīng)力鋼束，即混凝土強(qiáng)度為c45時開始張拉鋼束，因此，=29.6mpa，=2.51 mpa。 第2章 設(shè)計要點(diǎn)及結(jié)構(gòu)尺寸2.1 設(shè)計要點(diǎn)支架基礎(chǔ)支架搭設(shè)靜載實(shí)驗(yàn)?zāi)０宥ǜ叱探変摻畎卜殴艿罎仓炷琉B(yǎng)生穿束張拉壓漿（1）本設(shè)計采用支架現(xiàn)澆施工，一般等截面箱梁直線段可采用支架施工，支架施工的程序如圖2-1所示。（2）施工順序描述如下：施工樁基礎(chǔ)，承臺與橋墩；搭設(shè)支架，立模放樣；預(yù)埋預(yù)應(yīng)力波紋管，綁扎普通鋼筋，澆筑混凝土；混凝土達(dá)到預(yù)定強(qiáng)度后開始張拉預(yù)應(yīng)力鋼束；拆除支架并脫

16、模；二期自重作用加載，完成全橋工程。2.2 橋梁結(jié)構(gòu)圖式該橋?yàn)轭A(yù)應(yīng)力混凝土梁橋，跨徑布置30m+30m+30m，施工方法為全橋支架現(xiàn)澆。橋跨結(jié)構(gòu)的計算簡圖如圖2-2所示。 圖2-1 施工流程示意圖 圖2-2 橋跨結(jié)構(gòu)的計算簡圖（尺寸單位：cm）2.3 截面形式及截面尺寸擬定（1）分孔長度為30m+30m+30m，現(xiàn)澆長度為29.97m+30m+29.97m，計算長度為29.62m+30m+29.62m。（2）全橋截面的梁高取為2.0m。（3）縱向截面變化：支點(diǎn)處為實(shí)心截面，設(shè)置1.5m過渡段從實(shí)心截面過渡到單箱單室截面，具體構(gòu)造如圖2-3所示。圖2-3 縱向截面變化示意圖（尺寸單位：cm）主梁

17、橫斷面構(gòu)造圖（主梁變化點(diǎn)處、跨中處和主梁支點(diǎn)處），如圖2-4 圖2-6所示。 圖2-5 跨中處主梁橫斷面構(gòu)造圖（尺寸單位：cm）圖2-4 主梁變化點(diǎn)處橫斷面構(gòu)造圖（尺寸單位：cm）圖2-6 支點(diǎn)處橫斷面構(gòu)造圖（尺寸單位：cm）（4）主梁構(gòu)造立面與平面圖見圖2-7。青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計半橋結(jié)構(gòu)立面圖圖2-7 主梁構(gòu)造立面與平面圖（尺寸單位：cm）伸 縮 縫 中 心 線通氣孔通氣孔通氣孔通氣孔通氣孔箱梁中心線支座楔塊支座中心線支座中心線支座楔塊伸縮縫中心線橫斷面2-2橫斷面1-1半橋結(jié)構(gòu)平面圖2.4 毛截面幾何特性計算2.4.1 計算原理在工程設(shè)計中，主梁幾何特性多采用分塊數(shù)值求和法進(jìn)行。其公式為

18、：毛截面面積： （2-1）毛截面重心至梁頂?shù)木嚯x： （2-2）式中： 分塊面積； 分塊面積的重心至梁頂邊的距離。2.4.2 計算結(jié)果本橋截面為箱型截面，截面較多，根據(jù)上述原理將主梁各截面分塊，計算結(jié)果見表計算出毛截面幾何特性如表2-1所示。表2-1 毛截面幾何特性計算表截面截面高度（m）底板厚（cm）面積（m2）毛截面慣性矩i（m4）中心軸至梁底的距離（m）左邊支點(diǎn)2.0實(shí)心截面19.758.5551.106邊跨1/42.0309.667.7451.188邊跨跨中2.0309.667.7451.188邊跨3/42.0309.667.7451.188左中支點(diǎn)2.0實(shí)心截面19.758.5551.

19、106中跨1/42.0309.667.7451.188中跨跨中2.0309.667.7451.188注：此表為1/2橋的截面，與另一半橋截面對稱。第3章 主梁作用效應(yīng)計算3.1 結(jié)構(gòu)自重作用效應(yīng)計算3.1.1 一期自重作用效應(yīng)計算本橋是采用現(xiàn)澆一次成橋的，施工時結(jié)構(gòu)為二次超靜定結(jié)構(gòu)體系，采用力法求解時選取的基本體系如圖3-1所示。圖3-1 內(nèi)力求解時的力學(xué)圖示根據(jù)力法方程： (3-1) (3-2)由圖乘法可求得各系數(shù)和自由項： （3-3） （3-4） （3-5）由對稱性知：解得： （3-6）其中 m m則 最后有：。3.1.2 二期自重作用效應(yīng)計算1. 二期自重作用集度的確定二期自重作用集度為

20、橋面鋪裝集度與防撞護(hù)欄的集度之和。橋面鋪裝：4cm 混凝土鋪裝a1=0.53m28cm 瀝青混凝土鋪裝 a2=1.06m2二期自重作用集度：2. 二期自重作用效應(yīng)計算：仍采用力法求解二次超靜定的贅余力，選擇支點(diǎn)處彎矩、作為二次超靜定結(jié)構(gòu)的贅余力。計算公式同一期自重作用效應(yīng)計算得，-4562.1。表3-1為自重作用效應(yīng)匯總表。表3-1 自重作用效應(yīng)匯總表類型一期自重效應(yīng)二期自重效應(yīng)截面彎矩剪力彎矩剪力邊左支點(diǎn)03300.720608.28邊跨1/417019.381237.773136.44228.11邊跨跨中18566.55-825.183421.58-152.07邊跨3/44641.64-2

21、888.13855.39-532.25左中支點(diǎn)（左）-24755.4-4951.08-45362.1-912.42左中支點(diǎn)（右）-24755.44125.9-4562.1760.35中跨1/4-1547.212062.95285.13380.18中跨跨中6188.8501140.530注：以上為左邊1/2橋的截面內(nèi)力，右半橋與之對應(yīng)。3.2 汽車荷載作用效應(yīng)計算3.2.1 沖擊系數(shù)和折減系數(shù)1. 汽車沖擊系數(shù)計算（見通規(guī)第4.3.2條的條文說明）結(jié)構(gòu)基頻： （3-7） （3-8）式中：、基頻，,計算連續(xù)梁沖擊力引起的正彎矩效應(yīng)和剪力效應(yīng)時，采用；計算連續(xù)梁沖擊力引起的負(fù)彎矩效應(yīng)時，采用； 計算

22、跨徑，m；混凝土彈性模量，；梁跨中截面慣性矩，； 結(jié)構(gòu)跨中處每米結(jié)構(gòu)重力，當(dāng)換算成重力計算時，其單位應(yīng)為，；結(jié)構(gòu)跨中處每米結(jié)構(gòu)重力，；重力加速度，。對于本設(shè)計：沖擊系數(shù)（適用于1.514）則： 用于正彎矩效應(yīng)和剪力效應(yīng)：；用于負(fù)彎矩效應(yīng)：。2. 車道折減系數(shù)由圖1-2知，應(yīng)按單向行駛確定車道數(shù)，去掉對應(yīng)的路肩寬度后，符合單向三車道寬度，按通規(guī)4.3.1條，車道橫向折減系數(shù)為。3. 縱向折減系數(shù)計算跨徑m，不考慮縱向折減。3.2.2 汽車荷載橫向分布影響的增大系數(shù)計算本設(shè)計的荷載橫向分布系數(shù)取經(jīng)驗(yàn)值，即m=橫向折減系數(shù)車道數(shù)1.15。經(jīng)計算得：m=2.691。3.2.3 汽車活載效應(yīng)計算1. 計

23、算原理在主梁內(nèi)力影響線上最不利布載，可求得主梁最大活載內(nèi)力，計算公式為： （3-9）式中：主梁最大活載內(nèi)力（彎矩或者剪力）；汽車荷載沖擊系數(shù)；車道折減系數(shù)；汽車荷載橫向分布影響的增大系數(shù)；車道荷載中的集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值；主梁內(nèi)力影響線的豎標(biāo)值；車道荷載中的均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值；主梁內(nèi)力影響線中均布荷載所在范圍的面積。荷載影響線的求解和計算通過midas、excel等軟件進(jìn)行。影響線表示，當(dāng)一個指向不變的單位集中荷載沿結(jié)構(gòu)移動時，某一指定量值的變化規(guī)律。按上述方法得出各截面的彎矩影響線和剪力影響線，以下列出幾個典型截面的彎矩和剪力影響線，見圖3-2及圖3-3。圖3-2 各截面彎矩影響線 圖3-3 各截面剪

24、力影響線（a）邊跨1/4彎矩影響線；（b）邊跨跨中彎矩影響線； （a）左邊支點(diǎn)剪力影響線；（b）邊跨1/4剪力影響線；（c）邊跨3/4彎矩影響線；（d）左中支點(diǎn)彎矩影響線； （c）邊跨跨中剪力影響線；（d）邊跨3/4剪力影響線（e）中跨1/4彎矩影響線；（f）中跨跨中彎矩影響線； （e）左中支點(diǎn)（左）剪力影響線；（f）左中支點(diǎn)（右）剪力影響線；（g）中跨1/4剪力影響線；（h）中跨跨中剪力影響線；2. 汽車荷載效應(yīng)內(nèi)力計算車道荷載取值，根據(jù)通規(guī)第4.3.1條，公路i級的均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值和集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值為：。計算彎矩時：；計算剪力效應(yīng)時：。根據(jù)最不利布載原則，在各個截面的內(nèi)力影響線上按通規(guī)第4.3

25、.1條的布載要求布載，可求得汽車在各個截面上的最大彎矩、最小彎矩、最大剪力和最小剪力，再考慮沖擊系數(shù)和車道折減系數(shù)后，可得到活載內(nèi)力。計算結(jié)果見表3-2。 表3-2 公路i級汽車荷載作用效應(yīng) 左邊支點(diǎn)001720.14-153.14邊跨1/47928.67-1103.051098.70-424.66邊跨跨中9708.54-1765.11836.55-703.43邊跨3/45725.07-3309.17219.56-1401.96左中支點(diǎn)（左）1233.34-7463.5356.64-1868.14左中支點(diǎn)（右）1233.34-7463.531885.5-91.36中跨1/45315.53-38

26、99.61359.9-389.5中跨跨中7958.84-3373.06833.95-833.95注：以上為左邊半橋截面車道活載的作用效應(yīng)。 3.3 基礎(chǔ)沉降內(nèi)力計算在地質(zhì)情況或其它因素的影響下，當(dāng)結(jié)構(gòu)在支承處發(fā)生已知位移（或稱支座強(qiáng)迫位移）時，在結(jié)構(gòu)中會產(chǎn)生變形，對于超靜定結(jié)構(gòu)的連續(xù)梁結(jié)構(gòu)還會產(chǎn)生內(nèi)力和強(qiáng)迫支座反力。本設(shè)計中考慮邊支座下降1cm。如圖3-4所示。 圖3-4 基礎(chǔ)沉降圖示（尺寸單位：cm）取邊支座沉降1cm計算結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)沉降內(nèi)力，仍采用力法求解，如圖3-5所示。圖3-5 基礎(chǔ)沉降次內(nèi)力計算圖示列力法方程式： （3-10） 式中：分別為當(dāng)支座沉降單獨(dú)作用在基本結(jié)構(gòu)上時，所引起的沿方向

27、的轉(zhuǎn)角。得： 其中：m m代入式中計算得： 基礎(chǔ)沉降次內(nèi)力： 。將數(shù)據(jù)代入上述各式即得基礎(chǔ)沉降次內(nèi)力，列于表3-4。 表3-4 基礎(chǔ)沉降次內(nèi)力 左邊支點(diǎn)-158.340中跨3/4197.93-296.76邊跨1/4-158.34-1187.55右中支點(diǎn)（左）197.931187.57邊跨跨中-158.34-2375.10右中支點(diǎn)（右）-35.591187.57邊跨3/4-158.34-3562.65邊跨1/4-35.59890.76左中支點(diǎn)（左）197.93-4750.27邊跨跨中-35.59593.85左中支點(diǎn)（右）197.93-4750.27邊跨3/4-35.59296.93中跨1/419

28、7.93-3265.73右邊支點(diǎn)-35.590中跨跨中197.93-1781.253.4 人群荷載計算3.4.1 計算原理對于人群荷載，計算原理同計算活載計算。計算公式為： （3-11） 式中：截面的彎矩或剪力；截面內(nèi)力影響線面積；人群荷載標(biāo)準(zhǔn)值。 3.4.2 人群荷載效應(yīng)內(nèi)力計算人群荷載取值，根據(jù)設(shè)計任務(wù)書要求，人群荷載為。根據(jù)最不利布載原則，在各個截面的內(nèi)力影響線上按通規(guī)第4.3.1條的布載要求布載，可求得人群荷載在各個截面上的最大彎矩、最小彎矩、最大剪力和最小剪力。計算結(jié)果見表3-5。表3-5 人群荷載作用效應(yīng)左邊支點(diǎn)00184.5-21.0邊跨1/4986.6-157.295.1-16

29、.6邊跨跨中1274.3251.657.0-42.0邊跨3/4720.4-471.78.0-141.4左中支點(diǎn)（左）192.7-1450.521.0-239.3左中支點(diǎn)（右）192.7-1450.5245.7-33.8中跨1/4563.1-568.0150.7-44.7中跨跨中960.5-628.982.6-82.6注：以上為左邊半橋截面人群荷載的作用效應(yīng)。3.5 內(nèi)力組合為了進(jìn)行預(yù)應(yīng)力鋼束的計算，在不考慮預(yù)加力引起的結(jié)構(gòu)次內(nèi)力及混凝土收縮徐變次內(nèi)力的前提下，按通規(guī)第4.1.6條和4.1.7條規(guī)定，根據(jù)可能出現(xiàn)的荷載進(jìn)行一次內(nèi)力組合。3.5.1 按承載能力極限狀態(tài)設(shè)計基本組合。永久作用的設(shè)計值

30、效應(yīng)和可變作用設(shè)計值效應(yīng)組合，其效應(yīng)組合表達(dá)式為： （3-12）或 （3-13）式中：承載能力極限狀態(tài)下作用基本組合的效應(yīng)組合設(shè)計值；結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)，按通規(guī)表1.0.9規(guī)定的結(jié)構(gòu)設(shè)計安全等級采用，對應(yīng)于設(shè)計安全等級一級、二級和三級分別取1.1、1.0、0.9；第個永久作用效應(yīng)的分項系數(shù)，應(yīng)按通規(guī)表4.1.6的規(guī)定采用；第個永久作用效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值和設(shè)計值；汽車荷載效應(yīng)（含汽車沖擊力、離心力）的分項系數(shù)，?。黄嚭奢d效應(yīng)（含汽車沖擊力、離心力）的標(biāo)準(zhǔn)值和設(shè)計值；作用效應(yīng)組合中除汽車荷載效應(yīng)（含汽車沖擊力、離心力）、風(fēng)荷載外的其他第個可變荷載效應(yīng)的分項系數(shù)，取，但風(fēng)荷載的分項系數(shù)取；在作用效應(yīng)組合中除

31、汽車荷載效應(yīng)（含汽車沖擊力、離心力）外的其他第個可變作用效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值和設(shè)計值；在作用效應(yīng)組合中除汽車荷載效應(yīng)（含汽車沖擊力、離心力）外的其他可變作用效應(yīng)的組合系數(shù)，取值見通規(guī)第4.1.6條。根據(jù)通規(guī)第4.1.6條規(guī)定，各種作用的分項系數(shù)取值如下：結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)?。灰黄诤爿d作用效應(yīng)的分項系數(shù)，當(dāng)作用對結(jié)構(gòu)的承載能力不利時，?。划?dāng)作用對結(jié)構(gòu)的承載能力有利時，取；二期恒載作用效應(yīng)的分項系數(shù)，當(dāng)作用對結(jié)構(gòu)的承載能力不利時，取；當(dāng)作用對結(jié)構(gòu)的承載能力有利時，?。换A(chǔ)變位作用效應(yīng)的分項系數(shù)?。黄嚭奢d效應(yīng)的分項系數(shù)?。黄渌勺冏饔眯?yīng)的組合系數(shù)。則承載能力極限狀態(tài)組合為：當(dāng)作用對結(jié)構(gòu)的承載能力不利時取 當(dāng)

32、作用對結(jié)構(gòu)的承載能力有利時取 剪力的組合參考彎矩的組合進(jìn)行計算即可。3.5.2 按正常使用極限狀態(tài)設(shè)計1. 作用短期效應(yīng)組合永久作用標(biāo)準(zhǔn)值效應(yīng)與可變作用頻遇值效應(yīng)相組合，其效應(yīng)組合表達(dá)式為： （3-14）式中：作用短期效應(yīng)組合設(shè)計值；第個可變作用效應(yīng)的頻遇值系數(shù)，取值見通規(guī)第4.1.7條；第個可變作用效應(yīng)頻遇值。根據(jù)通規(guī)第4.1.7條規(guī)定，各種作用的分項系數(shù)取值如下：汽車荷載（不計沖擊力）效應(yīng)的頻遇值系數(shù)取；人群荷載效應(yīng)的頻遇值系數(shù)取；剪力的組合參考彎矩的組合進(jìn)行計算即可。2. 作用長期效應(yīng)組合永久作用標(biāo)準(zhǔn)值效應(yīng)與可變作用準(zhǔn)永久值效應(yīng)相組合，其效應(yīng)組合表達(dá)式為： （1-17）式中：作用長期效應(yīng)

33、組合設(shè)計值；第個可變作用效應(yīng)的準(zhǔn)永久值系數(shù)，取值見通規(guī)第4.1.7條；第個可變作用效應(yīng)的準(zhǔn)永久值。根據(jù)通規(guī)第4.1.7條規(guī)定，各種作用的分項系數(shù)取值如下：汽車荷載（不計沖擊力）效應(yīng)的準(zhǔn)永久值系數(shù)?。蝗巳汉奢d效應(yīng)的準(zhǔn)永久值系數(shù)取。3.5.3 計算結(jié)果根據(jù)上述的組合要求，進(jìn)行承載能力極限狀態(tài)內(nèi)力組合和正常使用狀態(tài)內(nèi)力組合，其結(jié)果見表3-6，其中，剪力單位為，彎矩單位為。表3-6 主梁作用效應(yīng)組合荷載類別內(nèi)力分析荷載組合總永久作用效應(yīng)汽車荷載效應(yīng)人群荷載基礎(chǔ)沉降承載能力極限狀態(tài)組合承載能力極限狀態(tài)組合短期作用組合長期作用組合1.1（1.2+1.4+0.81.4+0.5）1.1（1.0+1.4+0.8

34、1.4+0.5）1.0+0.7+1.0+1.01.0+0.4+0.4+1.0左邊支點(diǎn)最大彎矩0.00.00.00.00.00.00.0最小彎矩0.00.00.00.00.00.00.0最大剪力3903.01720.1184.5-158.38028.24978.74486.1最小剪力3903.0-153.1-21.0-158.35152.03903.03903.0續(xù)表3-6荷載類別內(nèi)力分析荷載組合總永久作用效應(yīng)汽車荷載效應(yīng)人群荷載基礎(chǔ)沉降承載能力極限狀態(tài)組合承載能力極限狀態(tài)組合短期作用組合長期作用組合1.1（1.2+1.4+0.81.4+0.5）1.1（1.0+1.4+0.81.4+0.5）1.

35、0+0.7+1.0+1.01.0+0.4+0.4+1.0邊跨1/4最大彎矩20155.87928.7986.6-1187.640031.325250.522897.9最小彎矩20155.8-1103.1-157.2-1187.626605.720155.820155.8最大剪力1465.91098.795.1-158.33744.12130.31829.2最小剪力1465.9-424.7-16.6-158.31935.01465.91465.9邊跨跨中最大彎矩21988.29708.51274.3-2375.145545.528292.825372.4最小彎矩21988.2-1765.1-25

36、1.6-2375.129024.421988.221988.2最大剪力-977.3836.657.0-158.3283.6-1135.6-1135.6最小剪力-977.3-703.4-42.0-158.3-2512.1-1542.1-1360.7邊跨3/4最大彎矩5497.15725.1720.4-3562.716960.49183.97480.3最小彎矩5497.1-3309.2-471.7-3562.7-1590.05497.15497.1最大剪力-3420.4219.68.0-158.3-4602.0-3578.7-3578.7最小剪力-3420.4-1402.0-141.4-158.3

37、-6935.3-4446.5-4050.4左中支點(diǎn)（左）最大彎矩-29317.51233.3192.7-4750.3-41311.8-34067.8-34067.8最小彎矩-29317.5-7463.5-1450.5-4750.3-54592.6-39123.9-36708.3最大剪力-5863.556.621.0-158.3-7826.9-6021.8-6021.8最小剪力-5863.5-1868.1-239.3-158.3-10998.6-7229.0-6670.6左中支點(diǎn)（右）最大彎矩-29317.51233.3192.7-4750.3-41311.8-34067.8-34067.8最小

38、彎矩-29317.5-7463.5-1450.5-4750.3-54592.6-39123.9-36708.3最大剪力4886.31885.5245.7197.99765.16306.85740.7最小剪力4886.3-91.4-33.8197.96558.85084.25084.2中跨1/4最大彎矩-1832.35315.5563.1-3265.78879.63317.21799.0最小彎矩-1832.3-390.0-568.0-3265.7-2515.5-5854.4-5432.9最大剪力2443.11359.9150.7197.95613.63496.33103.9最小剪力2443.1-

39、298.2-44.7197.93333.72641.02641.0中跨跨中最大彎矩7329.47958.8960.5-1781.323114.712413.610070.0最小彎矩7329.4-3373.1-628.9-1781.39674.87329.47329.4最大剪力0.0834.082.6197.91495.0712.6477.9最小剪力0.0-834.0-82.6197.9-1386.1-514.7-280.0注：以上為左邊半橋的截面。本表中汽車荷載效應(yīng)、溫度效應(yīng)和支座沉降效應(yīng)為可選組合效應(yīng)，組合時按最不利效應(yīng)組合。短期和長期效應(yīng)組合未考慮汽車荷載的沖擊系數(shù)。本表中內(nèi)力分量的第2列

40、汽車荷載效應(yīng)考慮了沖擊系數(shù)。第4章 預(yù)應(yīng)力鋼束的估算及布置根據(jù)公預(yù)規(guī)，預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁應(yīng)滿足使用荷載下的正截面抗裂要求、正截面壓應(yīng)力要求和承載能力極限狀態(tài)下的正截面強(qiáng)度要求。因此，預(yù)應(yīng)力筋的數(shù)量可從3個方面綜合評定。4.1 鋼束估算4.1.1 按正常使用極限狀態(tài)的正截面抗裂驗(yàn)算要求估束根據(jù)公預(yù)規(guī)第6.3.1條，預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件應(yīng)對正截面的混凝土拉應(yīng)力進(jìn)行驗(yàn)算，以滿足正截面抗裂要求。 （4-1）式中：作用（或荷載）短期效應(yīng)組合下構(gòu)件的抗裂驗(yàn)算邊緣混凝土的法向拉應(yīng)力，式中不含正負(fù)號；扣除全部預(yù)應(yīng)力損失后的預(yù)加力在構(gòu)件抗裂驗(yàn)算邊緣產(chǎn)生的預(yù)壓應(yīng)力。由于本章為估算預(yù)應(yīng)力束，截面特性可以粗略地按毛截

41、面特性計算。于是上式可按截面上、下緣的抗裂要求寫成：當(dāng)截面承受正彎矩時： （4-2）當(dāng)截面承受負(fù)彎矩時： （4-3）式中：、作用（或荷載）短期效應(yīng)組合，彎矩的最大值和最小值；、截面形心軸上側(cè)和下側(cè)配置的預(yù)應(yīng)力鋼筋的永存預(yù)應(yīng)力；、截面形心軸上側(cè)和下側(cè)配置的預(yù)應(yīng)力束與形心軸之間的距離；、截面上緣和下緣的抗彎模量，,及的值見表2-1。1. 只在截面下緣布置預(yù)應(yīng)力筋此時，按式： （4-4） 可估算預(yù)應(yīng)力筋根數(shù)。（1） 估算邊跨跨中截面下緣所需預(yù)應(yīng)力鋼筋采用每根鋼絞線面積mm2，抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值mpa，張拉控制應(yīng)力取mpa，預(yù)應(yīng)力損失按張拉控制應(yīng)力的20估算，取。由表3-6可知：；。取預(yù)應(yīng)力鋼筋重心距下緣

42、距離為0.2m，根據(jù)表2-1截面特性可求得；。 分別為截面的上、下核心距。則根據(jù)式（4-4）可得：根（2） 估算中跨跨中截面下緣所需預(yù)應(yīng)力鋼筋由表3-6可知：；。取預(yù)應(yīng)力鋼筋重心距下緣距離為0.2m，根據(jù)表1-2截面特性可求得：；。則根據(jù)式（4-4）可得：根2. 只在截面上緣布置預(yù)應(yīng)力筋此時，按式： （4-5）可估算支點(diǎn)處上緣的預(yù)應(yīng)力筋根數(shù)：由表3-6可知：；。取預(yù)應(yīng)力鋼筋重心距上緣距離為0.2m，根據(jù)表1-2截面特性求得：；。根據(jù)式（4-5）可得：根。4.1.2 按正常使用極限狀態(tài)截面壓應(yīng)力要求估算根據(jù)公預(yù)規(guī)第7.1.5條使用階段預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件的壓應(yīng)力應(yīng)符合下面規(guī)定： (4-6)式中：

43、由作用（或荷載）標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的混凝土受壓緣的法向壓應(yīng)力，；由預(yù)應(yīng)力產(chǎn)生的混凝土法向拉應(yīng)力；混凝土軸心抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值；按作用（或荷載）標(biāo)準(zhǔn)值組合計算的彎矩值；受彎側(cè)的抗彎模量。由于此處為估算值，所有應(yīng)力計算均可粗略地選用毛截面特性。1. 只在截面下緣布置預(yù)應(yīng)力筋（1）估算邊跨跨中截面下緣布置預(yù)應(yīng)力鋼筋采用每根鋼絞線面積，抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值mpa，張拉控制應(yīng)力取mpa，預(yù)應(yīng)力損失按張拉控制應(yīng)力的20估算。混凝土軸心抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值mpa，取。根據(jù)公預(yù)規(guī)7.1.5條，正常使用極限狀態(tài)截面壓應(yīng)力要求估算時，彎矩值由各作用（或荷載）標(biāo)準(zhǔn)值組合計算而成，則邊跨跨中彎矩的最大值最小值分別由表3-6內(nèi)各分項彎矩值按最

44、不利組合計算可得：；。取預(yù)應(yīng)力鋼筋重心距下緣距離為0.2m，根據(jù)表1-2截面特性可求得；。則根據(jù)式： （4-7）可得：根。（2）估算中跨跨中截面下緣所需預(yù)應(yīng)力鋼筋中跨跨中彎矩的最大、最小值分別由表3-6內(nèi)各分項彎矩值按最不利組合計算可得：；。取預(yù)應(yīng)力鋼筋重心距下緣距離為0.2m，根據(jù)表2-1截面特性可求得；。則根據(jù)式（4-7）可得：根。2. 只在截面上緣布置預(yù)應(yīng)力筋估算支點(diǎn)截面上緣所需預(yù)應(yīng)力筋。支點(diǎn)處彎矩的最大、最小值分別由表3-6內(nèi)各分項彎矩值按最不利組合計算可得：；。取預(yù)應(yīng)力鋼筋重心距下緣距離為0.2m，根據(jù)表2-1截面特性可求得；。則根據(jù)式： （4-8）可得：根。4.1.3 按承載能力極

45、限狀態(tài)的應(yīng)力要求計算1. 估算邊跨跨中截面下緣所需預(yù)應(yīng)力鋼筋采用每根鋼絞線面積，預(yù)應(yīng)力筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計值。混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計值。結(jié)構(gòu)重要性系數(shù) 。由表3-6可知：取預(yù)應(yīng)力鋼筋重心距下緣距離為0.15m，則有效高度，受壓翼緣寬度。則根據(jù)式： （4-9）可得：根。2. 估算中跨跨中截面下緣所需預(yù)應(yīng)力鋼筋由表3-6可知：取預(yù)應(yīng)力鋼筋重心距下緣距離為0.2m，則有效高度，受壓翼緣寬度。則根據(jù)公式（4-9）可得：根.3. 估算支點(diǎn)截面上緣所需預(yù)應(yīng)力鋼筋由表3-6可知：取預(yù)應(yīng)力鋼筋重心距下緣距離為0.2m，則有效高度，受壓翼緣寬度。則根據(jù)公式（4-9）可得：根。4.1.4 估算結(jié)果本設(shè)計采用的是astm

46、-920級的低松弛高強(qiáng)鋼絞線，直徑為，截面積為，標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度，彈性模量。綜合考慮以上3種鋼筋估算方法得出鋼筋束估算結(jié)果。由鋼束估算結(jié)果知：中、邊跨的正彎矩鋼束差不多，為方便鋼束布置和施工，在支點(diǎn)處取用270根鋼絞線，其中各2束，每束各45根。其他位置所需要的鋼束數(shù)量都比這個數(shù)量要少，在施工中為方便起見，全橋采用相同的鋼束布置，在正彎矩區(qū)段鋼束布置在下緣（跨中處及附近截面），在負(fù)彎矩區(qū)段鋼束布置在截面上緣（支點(diǎn)處及附近截面）。4.2 鋼束布置連續(xù)梁預(yù)應(yīng)力鋼束的配置除滿足公預(yù)規(guī)構(gòu)造及受力要求外，還應(yīng)考慮以下原則。（1）應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)念A(yù)應(yīng)力束筋的形式與錨具形式，對不同跨徑的橋梁結(jié)構(gòu)，要選用預(yù)加力大小適當(dāng)?shù)念A(yù)應(yīng)力鋼束，以達(dá)到合理的布置形式。避免因預(yù)應(yīng)力束筋與錨具形式選擇不當(dāng)，而造成結(jié)構(gòu)構(gòu)造尺寸加大。當(dāng)預(yù)應(yīng)力束筋截面選擇過小，造成結(jié)構(gòu)中布束過多，而構(gòu)造尺寸限制布置不下時，則要