先簡支后連續(xù)的預(yù)應(yīng)力溷凝土連續(xù)梁設(shè)計

目錄TOC\h\z\t"章標題,1,一級標題,2,二級標題,3"第1章緒論 11.1預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋的特點 11.2先簡支后連續(xù)預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋的發(fā)展 1第2章Midas簡介 32.1簡介 32.2Midas使用說明 42.3具體參數(shù)輸入 4第3章橋跨總體布置及結(jié)構(gòu)尺寸擬定 63.1設(shè)計依據(jù)及要求 63.2尺寸擬定 63.2.1橋孔分跨 63.2.2截面形式 73.2.4細部尺寸 83.3主梁分段與施工流程的確定 93.3.1主梁分段 93.3.2施工流程 93.4主要材料 113.4.1混凝土 113.4.2鋼筋 113.4.3錨具 11第4章荷載內(nèi)力計算 134.1恒載內(nèi)力計算 134.2活載內(nèi)力計算 154.2.1汽車活載標準值 154.2.2計算結(jié)果 164.3溫度內(nèi)力計算 18基本結(jié)構(gòu)溫度自應(yīng)力 194.3.2連續(xù)梁溫度次內(nèi)力及溫度次應(yīng)力 194.3.3我國公路橋梁設(shè)計規(guī)范中溫度應(yīng)力 194.4支座沉降內(nèi)力計算 224.5荷載組合內(nèi)力計算 234.5.1正常使用極限狀態(tài)下的效應(yīng)組合 234.5.2承載能力極限狀態(tài)下的效應(yīng)組合 26第5章鋼束預(yù)應(yīng)力筋的設(shè)計與布置 305.1鋼束預(yù)應(yīng)力估算 305.2預(yù)應(yīng)力鋼束布置原則 305.2.1計算原理 315.2.2鋼束計算 34第6章主梁截面驗算 396.1持久狀況承載能力極限狀態(tài)驗算 396.1.1正截面抗彎承載力驗算 396.1.2使用階段預(yù)應(yīng)力混凝土受壓區(qū)混凝土最大壓應(yīng)力驗算 426.1.3預(yù)應(yīng)力鋼筋中的拉應(yīng)力驗算 426.1.4使用階段斜截面抗剪驗算 446.2持久狀況正常使用極限狀態(tài)應(yīng)力驗算 46第7章下部結(jié)構(gòu)設(shè)計 497.1墩身截面尺寸的擬定 497.1.1鋼筋和混凝土的選取 497.1.2蓋梁截面尺寸的擬定 497.1.3墩身截面及縱向尺寸的擬定 497.2墩身鋼筋的布置及抗震驗算 497.2.1設(shè)計地震力計算 497.2.2墩底截面配筋 51墩身截面抗剪承載力和墩頂位移驗算 547.3蓋梁截面鋼筋的布設(shè)及抗震驗算 587.3.1延性橋墩蓋梁的彎矩設(shè)計值 587.3.2延性橋墩蓋梁的縱向鋼筋計算 607.3.3延性橋墩蓋梁的正截面抗彎和斜截面抗剪驗算 60第8章結(jié)論和展望 638.1結(jié)論 638.2展望 63參考文獻 65致謝 66附錄 67附錄A外文原文 67附錄B外文翻譯 71附錄C圖紙 75第1章緒論1.1預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋的特點連續(xù)梁橋結(jié)構(gòu)體系具有變形小、結(jié)構(gòu)剛度好、行車平順舒適、伸縮縫少、養(yǎng)護簡單、抗震能力強等優(yōu)點。因而常常成為高速公路橋梁建設(shè)中首選的方案。連續(xù)梁橋是具有兩跨或兩跨以上連續(xù)的梁橋，屬于超靜定體系。連續(xù)梁橋在結(jié)構(gòu)重力和汽車荷載等恒、活載作用下，主梁的跨中截面承受正彎矩，中間支點截面承受負彎矩，通常支點截面負彎矩比跨中截面正彎矩大,而彎矩的絕對值均較同跨徑橋的簡支梁小。產(chǎn)生的支點負彎矩對跨中正彎矩有卸載的作用，使內(nèi)力狀態(tài)比較均勻合理，因而梁高可以減小，節(jié)省材料，且剛度大，整體性好，超載能力大，安全度大，橋面伸縮縫少。連續(xù)梁橋通常是將3～5孔做成一聯(lián)，在一聯(lián)內(nèi)沒有橋面接縫，行車較為順適。連續(xù)梁橋施工時，可以先將主梁逐孔架設(shè)成簡支梁然后互相連接成為連續(xù)梁。近幾十年，在設(shè)計預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁時，成功地采用了先簡支后連續(xù)的施工方法，即先期預(yù)制并簡支安裝具有半成品意義的箱梁段，預(yù)制箱梁時完成正彎矩預(yù)應(yīng)力施加，并在箱梁頂板內(nèi)預(yù)留負彎距預(yù)應(yīng)力束孔道；架設(shè)安裝完成之后，后澆筑鋼筋混凝土連續(xù)濕接頭，達到強度后施加負彎矩預(yù)應(yīng)力，然后解除臨時支座，達到整聯(lián)橋梁連續(xù)的目的。連續(xù)梁橋主梁內(nèi)有正彎矩和負彎矩及存在體系轉(zhuǎn)換，所以構(gòu)造比較復(fù)雜。此外，連續(xù)梁橋的主梁是超靜定結(jié)構(gòu)，墩臺的不均勻沉降會引起梁體各孔內(nèi)力發(fā)生變化。因此，連續(xù)梁一般用于地基條件較好、跨徑較大的橋梁上。預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋是其主要結(jié)構(gòu)形式，由于預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)可以有效地避免混凝土開裂，能充分發(fā)揮高強材料的特性，促使結(jié)構(gòu)輕型化，預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋具有比鋼筋混凝土連續(xù)梁橋較大的跨越能力，它具有接縫少、剛度好、行車平順舒適等優(yōu)點，在30～120m跨度內(nèi)常是橋型方案比選的優(yōu)勝者。而橫張預(yù)應(yīng)力混凝土技術(shù)在T型梁、箱型梁、空心板橋三座常規(guī)跨徑簡支梁橋中的應(yīng)用，取得了明顯的技術(shù)經(jīng)濟效益。為拓寬橫張預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用范圍，將其應(yīng)用到更大跨度的連續(xù)梁橋中就顯得尤為必要了。加上這種橋型的設(shè)計施工均較成熟，施工質(zhì)量和施工工期能得到控制，成橋后養(yǎng)護工作量小。預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁的適用范圍一般在150m以內(nèi)，上述種種因素使得這種橋型在公路、城市和鐵路橋梁工程中得到廣泛采用。1.2先簡支后連續(xù)預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋的發(fā)展簡支轉(zhuǎn)連續(xù)是連續(xù)梁橋施工中較為常見的一種方法。一般先架設(shè)預(yù)制主梁，形成簡支梁狀態(tài)；進而再將主梁在墩頂連成整體，最終形成連續(xù)梁體系。該施工方法的主要特點是施工方法簡單可行，施工質(zhì)量可靠，實現(xiàn)了橋梁施工的工廠化、標準化和裝配化。概括地講簡支轉(zhuǎn)連續(xù)施工法是采用簡支梁的施工工藝，卻可達到建造連續(xù)梁橋的目的。目前隨著高等級公路的發(fā)展，為改善橋梁行車的舒適性，簡支轉(zhuǎn)連續(xù)梁橋在中、小跨徑的連續(xù)梁橋中得到了廣泛的應(yīng)用。在簡支轉(zhuǎn)連續(xù)連續(xù)梁橋中由簡支狀態(tài)轉(zhuǎn)化為連續(xù)梁狀態(tài)的常見方法有以下幾種：(1)將主梁內(nèi)的普通鋼筋在墩頂連續(xù)；(2)將主梁內(nèi)縱向預(yù)應(yīng)力鋼束在墩頂采用特殊的連接器進行連續(xù)；(3)在墩頂兩側(cè)一定范圍內(nèi)的主梁上部布設(shè)局部預(yù)應(yīng)力短束來實現(xiàn)連續(xù)。第一種方法雖然簡單易行，但常在墩頂負彎矩區(qū)內(nèi)發(fā)生橫向裂縫，影響橋梁的正常使用。方法二的效果最好，但施工很困難，故一般不采用。第三種方法不僅施工可行，并且具有方法二的優(yōu)點，同時又克服了僅采用普通鋼筋連續(xù)的開裂問題。所以一般簡支轉(zhuǎn)連續(xù)梁橋多采用墩頂短束與普通鋼筋連續(xù)這樣的構(gòu)造處理來實現(xiàn)簡支轉(zhuǎn)連續(xù)。由于簡支轉(zhuǎn)連續(xù)梁橋在施工過程中常存在體系轉(zhuǎn)換，那么必須依據(jù)具體的施工過程來分析結(jié)構(gòu)的受力。施工的第一階段是形成簡支梁，此階段主梁承受一期橫載自重產(chǎn)生的內(nèi)力及在簡支梁上施加的預(yù)應(yīng)力；第二階段首先澆筑墩頂連續(xù)段混凝土，待混凝土達到要求的強度后張拉墩頂負彎矩束（局部短束），最終形成連續(xù)梁。連續(xù)梁成橋狀態(tài)主要承受二期橫載、活載、溫度、支座沉降產(chǎn)生的內(nèi)力以及負彎矩束的預(yù)加力、預(yù)加力的二次矩、徐變二次矩等。由上面的分析可知，簡支轉(zhuǎn)連續(xù)梁橋跨中正彎矩要比現(xiàn)澆一次落架大，而支點負彎矩要比現(xiàn)澆一次落架小。因此，在主梁內(nèi)要配置足夠數(shù)量的正彎矩束筋，以滿足連續(xù)梁狀態(tài)的承載要求和簡支狀態(tài)下承受結(jié)構(gòu)自重和施工荷載的要求。簡支轉(zhuǎn)連續(xù)梁橋施工程序?qū)Y(jié)構(gòu)內(nèi)力也有一定影響。目前施工有兩種做法：一種是先將每片簡支梁轉(zhuǎn)換為連續(xù)梁后，再進行橫向整體化；另外一種做法是先將簡支梁橫向整體化后，再進行結(jié)構(gòu)的體系轉(zhuǎn)換。前者按平面結(jié)構(gòu)進行計算分析較為合理；而后者體系轉(zhuǎn)換后已屬空間結(jié)構(gòu)，要進行較為精確分析，較為復(fù)雜。第2章Midas簡介2.1簡介MidasCivil6.71世界一流的橋梁結(jié)構(gòu)分析軟件，MidasCivil是個通用的空間有限元分析軟件，可適用于橋梁結(jié)構(gòu)、地下結(jié)構(gòu)、工業(yè)建筑、飛機場、大壩、港口等結(jié)構(gòu)的分析與設(shè)計。特別是針對橋梁結(jié)構(gòu)，MidasCivil結(jié)合國內(nèi)的規(guī)范與習(xí)慣，在建模、分析、后處理、設(shè)計等方面提供了很多的便利的功能，目前已為各大公路、鐵路部門的設(shè)計院所采用。MidasCivil的主要特點如下：(1)提供菜單、表格、文本、導(dǎo)入CAD和部分其他程序文件等靈活多樣的建模功能，并盡可能使鼠標在畫面上的移動量達到最少，從而使用戶的工作效率達到最高。(2)提供剛構(gòu)橋、板型橋、箱型暗渠、頂推法橋梁、懸臂法橋梁、移動支架/滿堂支架法橋梁、懸索橋、斜拉橋的建模助手。(3)提供中國、美國、英國、德國、歐洲、日本、韓國等國家的材料和截面數(shù)據(jù)庫，以及混凝土收縮和徐變規(guī)范和移動何在規(guī)范。(4)提供桁架、一般梁/邊截面梁、平面應(yīng)力/平面應(yīng)變、只受拉/只受壓、間隙、鉤、索、加勁板軸對稱、板(厚板/薄板、面內(nèi)/面外厚度、正交各向異向)、實體單元(六面體、楔形、四面體)等工程實際時所需的各種有限元模型。(5)提供靜力分析(線形靜力分析、熱應(yīng)力分析)、動力分析(自由振動分析、反應(yīng)譜分析、時程分析)、靜力彈塑性分析、動力彈塑性分析、動力邊界非線形分析、幾何非線形分析(P-delta分析、大位移分析)、優(yōu)化索力、屈曲分析、移動荷載分析(影響線/影響面分析)、支座沉降分析、熱傳導(dǎo)分析(熱傳導(dǎo)、熱對流、熱輻射)、水化熱分析(溫度應(yīng)力、管冷)、施工階段分析、聯(lián)合截面施工階段分析等功能。(6)在后處理中，可以根據(jù)設(shè)計規(guī)范自動生成荷載組合，也可以添加和修改荷載組合。(7)可以輸出各種反力、位移、內(nèi)力和應(yīng)力的圖形、表格和文本。提供靜力和動力分析的動畫文件；提供移動荷載追蹤器的功能，可找出指定單元發(fā)生最大內(nèi)力(位移等)時，移動荷載作用的位置；提供局部方向內(nèi)力的合力功能，可將板單元或?qū)嶓w單元上任意位置的接點力組合成內(nèi)力。(8)可在進行結(jié)構(gòu)分析后對多種形式的梁、柱截面進行設(shè)計和驗算。2.2Midas使用說明下面簡要介紹一下此次用Midas建立連續(xù)梁模型的步驟和方法：(1)定義材料和截面(2)建立結(jié)構(gòu)模型(3)輸入荷載：恒荷載，鋼束特性和形狀、鋼束預(yù)應(yīng)力荷載。(4)定義施工階段(5)輸入移動荷載數(shù)據(jù)：選擇移動荷載規(guī)范，定義車道，定義車輛移動荷載工況。(6)運行結(jié)構(gòu)分析(7)查看分析結(jié)果(8)PSC設(shè)計(預(yù)應(yīng)力混凝土梁)：PSC設(shè)計參數(shù)確定，運行設(shè)計，查看設(shè)計結(jié)果表格和圖形。2.3具體參數(shù)輸入(1)使用的材料混凝土：主梁采用JTG04(RC)規(guī)范的C50混凝土，鋼材：采用JTG04(S)規(guī)范，在數(shù)據(jù)庫中選Strand1860。(2)荷載恒荷載：自重，在程序中按自重輸入，由程序自動計算。預(yù)應(yīng)力：鋼束(φ15.2mm×15)，截面面積：A=3100mm2,孔道直徑:90mm,鋼筋松弛系數(shù)(開),選擇JTG04和0.3(低松弛),超張拉(開),預(yù)應(yīng)力鋼筋抗拉強度標準值(fpk)：1860N/mm2，預(yù)應(yīng)力鋼筋與管道壁的摩擦系數(shù):0.25，管道每米局部偏差對摩擦的影響系數(shù)：0.0025(1/mm)，錨具變形、鋼筋回縮和接縫壓縮值：開始點：6mm、結(jié)束點：6mm，張拉力：抗拉強度標準值的75%，張拉控制應(yīng)力1395MPa。(3)徐變和收縮條件：水泥種類系數(shù)(Bsc)：5(5代表普通硅酸鹽水泥)，28天齡期混凝土立方體抗壓強度標準值,即標號強度(fcu,f)：50N/mm2，長期荷載作用時混凝土的材齡：=5天，混凝土與大氣接觸時的材齡：3天，相對濕度：。(4)構(gòu)件理論厚度：程序計算(5)適用規(guī)范：中國規(guī)范(JTGD62-2004)(6)徐變系數(shù)：程序計算(7)混凝土收縮變形率:程序計算(8)移動荷載適用規(guī)范：公路工程技術(shù)標準(JTGB01-2003)荷載種類：公路Ⅰ級，車道荷載，即CH-CD第3章橋跨總體布置及結(jié)構(gòu)尺寸擬定3.1設(shè)計依據(jù)及要求(1)設(shè)計荷載：公路Ⅰ級(2)橋面寬度：橋面總寬度12m，凈-11.0m+2×0.5m，防撞護欄各寬0.5m。(3)地震基本烈度為Ⅵ度，地震動峰值加速度為0.05g。3.2尺寸擬定本設(shè)計方案采用五跨一聯(lián)預(yù)應(yīng)力混凝土等截面連續(xù)梁結(jié)構(gòu)，全長125m。設(shè)計為等跨25m。3.2.1橋孔分跨連續(xù)梁橋有做成三跨或者四跨一聯(lián)的，也有做成多跨一聯(lián)的，但一般不超過六跨。對于橋孔分跨，往往要受到如下因素的影響：橋址地形、地質(zhì)與水文條件，通航要求以及墩臺、基礎(chǔ)及支座構(gòu)造，力學(xué)要求，美學(xué)要求等。若采用三跨不等的橋孔布置，一般邊跨長度可取為中跨的0.5～0.8倍，這樣可使中跨跨中不致產(chǎn)生異號彎矩，此外，邊跨跨長與中跨跨長之比還與施工方法有著密切的聯(lián)系，對于采用現(xiàn)場澆筑的橋梁，邊跨長度取為中跨長度的0.8倍是經(jīng)濟合理的。但是若采用簡支轉(zhuǎn)連續(xù)施工法，則適于等跨布置。本設(shè)計跨度，主要根據(jù)設(shè)計任務(wù)書來確定，其跨度組合為：5×25m?；痉弦陨显硪?。橋跨布置見圖3-1。圖3-1全橋孔徑(單位：cm)3.2.2截面形式(1)立截面從預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁的受力特點來分析，連續(xù)梁的立面應(yīng)采取變高度布置為宜；在恒、活載作用下，支點截面將出現(xiàn)較大的負彎矩，從絕對值來看，支點截面的負彎矩往往大于跨中截面的正彎矩，因此，采用變高度梁能較好地符合梁的內(nèi)力分布規(guī)律，另外，變高度梁使梁體外形和諧，節(jié)省材料并增大橋下凈空。但采用先簡支后連續(xù)施工的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋一般采用等高度的主梁。所以本設(shè)計中采用等高度的梁。(2)橫截面梁式橋橫截面的設(shè)計主要是確定橫截面布置形式，包括主梁截面形式、主梁間距、主梁各部尺寸；它與梁式橋體系在立面上布置、建筑高度、施工方法、美觀要求以及經(jīng)濟用料等等因素都有關(guān)系。當橫截面的核心距較大時，軸向壓力的偏心可以愈大，也就是預(yù)應(yīng)力鋼筋合力的力臂愈大，可以充分發(fā)揮預(yù)應(yīng)力的作用。箱形截面就是這樣的一種截面。此外，箱形截面這種閉合薄壁截面抗扭剛度很大，對于彎橋和采用懸臂施工的橋梁尤為有利；同時，因其都具有較大的面積，所以能夠有效地抵抗正負彎矩，并滿足配筋要求；箱形截面具有良好的動力特性；再者它收縮變形數(shù)值較小，因而也受到了人們的重視?？傊湫谓孛媸谴?、中跨預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁最適宜的橫截面形式。常見的箱形截面形式有：單箱單室、單箱雙室、雙箱單室、單箱多室、雙箱多室等等。單箱單室截面的優(yōu)點是受力明確，施工方便，節(jié)省材料用量。拿單箱單室和單箱雙室比較，兩者對截面底板的尺寸影響都不大，對腹板的影響也不致改變對方案的取舍；但是，由框架分析可知：兩者對頂板厚度的影響顯著不同，雙室式頂板的正負彎矩一般比單室式分別減少70%和50%。由于雙室式腹板總厚度增加，主拉應(yīng)力和剪應(yīng)力數(shù)值不大，且布束容易，這是單箱雙室的優(yōu)點；但是雙室式也存在一些缺點：施工比較困難，腹板自重彎矩所占恒載彎矩比例增大等等。本設(shè)計結(jié)合各方面因素考慮，采用的橫截面形式為單箱雙室。3.2.3梁高根據(jù)經(jīng)驗確定，預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋的中支點主梁高度與其跨徑之比通常在1/15～1/25之間，而跨中梁高與主跨之比一般為1/40～1/50之間。當建筑高度不受限制時，增大梁高往往是較經(jīng)濟的方案，因為增大梁高只是增加腹板高度，而混凝土用量增加不多，卻能顯著節(jié)省預(yù)應(yīng)力鋼束用量。連續(xù)梁在支點和跨中的梁估算值：等高度梁：，常用變高度(曲線)梁：支點處：，跨中變高度(直線)梁：支點處：，跨中而此設(shè)計采用變高度的直線梁，梁高為1.8m。3.2.4細部尺寸(1)頂板與底板箱形截面的頂板和底板是結(jié)構(gòu)承受正負彎矩的主要工作部位。其尺寸要受到受力要求和構(gòu)造兩個方面的控制。支墩處底板還要承受很大的壓應(yīng)力，一般來講：變截面的底板厚度也隨梁高變化，墩頂處底板為梁高的1/10～1/12，跨中處底板一般為200～250mm。底板厚最小應(yīng)有120mm。梁頂板厚度應(yīng)滿足橫向彎矩的要求和布置縱向預(yù)應(yīng)力筋的要求。在配筋的混凝土橋面板中，頂板的厚度與腹板間距見表3-1。表3-1腹板和頂板參考尺寸腹板間距(m)3.55.07.0頂板厚度(mm)180～200200～250280～300本設(shè)計中底板和頂板均厚25cm。(2)腹板和其它細部結(jié)構(gòu)①箱梁腹板厚度腹板的功能是承受截面的剪應(yīng)力和主拉應(yīng)力。在預(yù)應(yīng)力梁中，因為彎束對外剪力的抵消作用，所以剪應(yīng)力和主拉應(yīng)力的值比較小，腹板不必設(shè)得太大；同時，腹板的最小厚度應(yīng)考慮力筋的布置和混凝土澆筑要求，其設(shè)計經(jīng)驗為：(a)腹板內(nèi)無預(yù)應(yīng)力筋時，采用200mm。(b)腹板內(nèi)有預(yù)應(yīng)力筋管道時，采用250～300mm。(c)腹板內(nèi)有錨頭時，采用250～300mm。大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁橋，腹板厚度可從跨中逐步向支點加寬，以承受支點處較大的剪力，一般采用300～600mm，甚至可達到1m左右。本設(shè)計腹板厚取40cm。②梗腋在頂板和腹板接頭處須設(shè)置梗腋。梗腋的形式一般為1：2、1：1、1：3、1：4等。梗腋的作用是：提高截面的抗扭剛度和抗彎剛度，減少扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力和畸變應(yīng)力。此外，梗腋使力線過渡比較平緩，減弱了應(yīng)力的集中程度。本設(shè)計中，根據(jù)箱室的外形設(shè)置了寬25cm，長25cm的上部梗腋；寬25cm，長25cm的下部梗腋。③橫隔梁橫隔梁可以增強橋梁的整體性和良好的橫向分布，同時還可以限制畸變；支承處的橫隔梁還起著承擔和分布支承反力的作用。由于箱形截面的抗扭剛度很大，一般可以比其它截面的橋梁少設(shè)置橫隔梁，甚至不設(shè)置中間橫隔梁而只在支座處設(shè)置支承橫隔梁。因此本設(shè)計沒有加以考慮，而且由于中間橫隔梁的尺寸及對內(nèi)力的影響較小，在內(nèi)力計算中也可不作考慮。主梁橫截面尺寸見圖3-2。圖3-2主梁橫截面尺寸(單位：cm)3.3主梁分段與施工流程的確定3.3.1主梁分段主梁采用先簡支后連續(xù)的施工方法。將預(yù)制的五片預(yù)應(yīng)力混凝土梁架設(shè)后，現(xiàn)澆墩頂混凝土濕接頭，再應(yīng)用預(yù)應(yīng)力筋使結(jié)構(gòu)在支點上連續(xù)，將簡支梁轉(zhuǎn)換為連續(xù)梁。左右兩邊跨梁長24.5m，中間跨梁長24m。全橋共設(shè)4個濕接縫，均為1m。橋梁整體結(jié)構(gòu)簡圖見圖3-3。圖3-3結(jié)構(gòu)簡圖(單位：cm)3.3.2施工流程第一施工階段為預(yù)制主梁，待混凝土達到設(shè)計強度的100%后張拉正彎矩區(qū)預(yù)應(yīng)力鋼束，并壓注水泥漿，再將各跨預(yù)制箱梁安裝就位，形成由臨時支座支承的簡支梁狀態(tài)；第二施工階段首先澆筑第①、②跨及第④、⑤跨連續(xù)段接頭混凝土，達到設(shè)計強度后，張拉負彎矩區(qū)預(yù)應(yīng)力鋼束并壓注水泥漿，嚴格講此階段形成了兩聯(lián)連續(xù)梁，且每聯(lián)為3跨連續(xù)；第三施工階段是先澆筑第②、③跨及第④、⑤跨連續(xù)段接頭混凝土，達到設(shè)計強度后，再張拉負彎矩區(qū)預(yù)應(yīng)力鋼束并壓注水泥漿，此階段形成了九跨連續(xù)梁（五大跨四小跨）；第四施工階段拆除全橋的臨時支座，主梁支承在永久支座上，完成體系轉(zhuǎn)換，再完成主梁橫向接縫，最終形成五跨連續(xù)梁；第五施工階段進行防護欄及橋面鋪裝施工。施工階段見圖3-4。第1施工階段第2施工階段第3施工階段第4施工階段第5施工階段圖3-4施工階段示意圖3.4主要材料3.4.1混凝土混凝土的標號是混凝土強度的主要標志。它決定混凝土的其它物理力學(xué)性能。選用合適的混凝土標號除根據(jù)結(jié)構(gòu)構(gòu)造特征外，還需與鋼材的級別相適應(yīng)，由于預(yù)應(yīng)力鋼材的強度均較高，所以一般均選用較高標號的混凝土。這不僅會減小結(jié)構(gòu)混凝土的用量、減輕自重，且因高標號混凝土比較密致，徐變較小，也有利于減小應(yīng)力損失。《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范》規(guī)定：公路橋梁預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的混凝土標號不宜低于C30，主要承重構(gòu)件用碳素鋼絲、鋼絞線的構(gòu)件不宜低于C40。本設(shè)計主梁體采用C50級混凝土，蓋梁和橋墩采用C30級混凝土，橋面鋪裝采用8cm厚防水混凝土。3.4.2鋼筋預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁用的鋼材就其使用狀況可分為非預(yù)應(yīng)力鋼材和預(yù)應(yīng)力鋼材兩大類。前者與鋼筋混凝土橋梁的鋼材完全一樣；目前使用的預(yù)應(yīng)力鋼材主要有高強鋼絲、鋼絞線和高強粗鋼筋三大類。按照《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范》規(guī)定，預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件中的預(yù)應(yīng)力鋼筋宜采用冷拉II級、冷拉III級、冷拉IV級鋼筋、冷拉5號鋼筋、熱處理鋼筋(V級鋼筋)、冷拔低碳鋼絲、碳素鋼絲、刻痕鋼絲和鋼絞線。本設(shè)計預(yù)應(yīng)力鋼絞線采用=1860MPa、符合ASTM416—2004的規(guī)定，單根鋼絞線直徑15.24mm，截面面積Ａ＝140，彈性，張拉控制應(yīng)力=0.75=1395MPa，兩端“雙控”張拉，張拉時混凝土強度要達到80%的設(shè)計強度，普通鋼筋采用Ⅱ級鋼筋。3.4.3錨具預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)成敗的關(guān)鍵是混凝土內(nèi)部必須具有永久存在的預(yù)應(yīng)力。在先張法構(gòu)件中主要依靠混凝土與預(yù)應(yīng)力鋼材間的握裹力來產(chǎn)生這種永存預(yù)應(yīng)力。大量的后張法構(gòu)件在預(yù)制時都是通過采用可靠的錨夾具使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力。由于受到自身結(jié)構(gòu)和構(gòu)造特征的限制，預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋的絕大多數(shù)是采用后張法施工的。因此，選用一種錨固性能良好、成本低廉、使用簡便且又與預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋修建工藝相適應(yīng)的錨固體系是很重要的。對錨具的基本要求是：錨固可靠，預(yù)應(yīng)力損失小施工方便，成本低廉，機具簡單，且與預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁梁橋施工工藝相適應(yīng)。本設(shè)計選用的錨具為OVM15-15。第4章荷載內(nèi)力計算4.1恒載內(nèi)力計算主梁恒載內(nèi)力包括自重引起的主梁自重(一期恒載)內(nèi)力和二期恒載(如鋪裝、欄桿等)引起的主梁后期恒載內(nèi)力。(1)一期恒載：Midas程序按截面尺寸和所用材料自動計入。(2)二期恒載：二期恒載集度為橋面鋪裝集度和防撞護欄集度之和，即：橋面鋪裝集度+防撞護欄集度：0.08×11×23＋0.301×25＝27.765kN/m本設(shè)計橋面鋪裝采用8cm厚的防水混凝土鋪裝，且鋪裝層寬11m，混凝土容重按23計；護欄一側(cè)每延米按0.301混凝土計，混凝土容重按25計。以下為Midas計算出來的結(jié)果，自重及鋪裝的彎矩圖和剪力圖見圖4-1至圖4-4，內(nèi)力表見4-1。圖4-1自重作用下的彎矩圖(單位：kN?m)圖4-2自重作用下的剪力圖(單位：kN)圖4-3鋪裝作用下的彎矩圖(單位：kN?m)圖4-4鋪裝作用下的剪力圖(單位：kN)表4-1恒載內(nèi)力計算結(jié)果單元位置一期荷載二期荷載剪力-z(kN)彎矩-y(kN?m)剪力-z(kN)彎矩-y(kN?m)1I[1]-2630.850-275.7202I[2]-2416.312523.58-247.95261.843I[3]-2201.784832.63-220.19495.914I[4]-1987.256927.14-192.42702.215I[5]-1772.718807.12-164.66880.756I[6]-1558.1810472.57-136.891031.537I[7]-1343.6511923.48-109.131154.548I[8]-1129.1213159.86-81.361249.789I[9]-914.5814181.71-53.61317.2610I[10]-700.0514989.03-25.831356.9811I[11]-485.5215581.811.931368.9312I[12]-270.9815960.0729.71353.1113I[13]-56.4516123.7857.461309.5314I[14]158.0816072.9785.231238.1915I[15]372.6115807.62112.991139.0816I[16]587.1515327.74140.761012.2117I[17]801.6814633.33168.52857.5718I[18]1016.2113724.38196.29675.1619I[19]1230.7512600.9224.05464.9920I[20]1445.2811262.89251.82227.0621I[21]1659.819710.35279.58-38.6422I[22]1874.347943.27307.35-332.1123I[23]2088.885961.66335.11-653.3424I[24]2303.413765.52362.88-1002.3325I[25]2517.941354.84390.64-1379.0926I[26]2625.2169.06404.52-1577.8827I[27]-2680.89-1270.36-363.16-1783.6228I[28]-2573.6243.26-349.28-1605.529I[29]-2466.351303.25-335.4-1434.3330I[30]-2251.823662.34-307.63-1112.8231I[31]-2037.295806.9-279.87-819.0732I[32]-1822.767736.92-252.1-553.0833I[33]-1608.229452.41-224.34-314.8634I[34]-1393.6910953.36-196.57-104.435I[35]-1179.1612239.79-168.8178.2936I[36]-964.6213311.68-141.04233.2237I[37]-750.0914169.03-113.28360.3838I[38]-535.5614811.86-85.51459.7839I[39]-321.0315240.15-57.75531.4140I[40]-106.4915453.91-29.98575.2741I[41]108.0415453.13-2.22591.3842I[42]322.5715237.8325.55579.7143I[43]537.1114807.9953.31540.2844I[44]751.6414163.6281.08473.09續(xù)表4-1單元位置一期荷載二期荷載剪力-z(kN)彎矩-y(kN?m)剪力-z(kN)彎矩-y(kN?m)45I[45]966.1713304.71108.84378.1346I[46]1180.712231.27136.61255.4147I[47]1395.2410943.3164.37104.9248I[48]1609.779440.8192.14-73.3349I[49]1824.37723.76219.9-279.3550I[50]2038.845792.19247.67-513.1351I[51]2253.373646.09275.43-774.6852I[52]2467.91285.46303.2-1063.9953I[53]2575.1724.69317.08-1219.0654I[54]-2681.66-1289.71-347.06-1381.0755I[55]-2574.3924.3-333.18-1211.0156I[56]-2467.131284.68-319.3-1047.8957I[57]-2252.593644.54-291.53-742.4858I[58]-2038.065789.87-263.77-464.8359I[59]-1823.537720.67-236-214.9460I[60]-16099436.93-208.247.1861I[61]-1394.4610938.66-180.47201.5362I[62]-1179.9312225.86-152.71368.1263I[63]-965.413298.52-124.94506.9564I[64]-750.8614156.65-97.18618.0165I[65]-536.3314800.25-69.41701.366I[66]-321.815229.32-41.65756.8367I[67]-107.2715443.85-13.88784.6注：由于結(jié)構(gòu)對稱，僅取一半結(jié)構(gòu)進行分析，I[1]表示1號單元的左截面。4.2活載內(nèi)力計算4.2.1汽車活載標準值活載內(nèi)力計算取基本可變荷載(公路一級)即移動荷載在橋梁使用階段所產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)內(nèi)力[4]。車道荷載布置見圖4-5，車輛立面布置見圖4-6，車輛平面尺寸見圖4-7，車輛荷載橫向布置見圖4-8。圖4-5車道荷載注：公路—Ⅰ級車道荷載的均布荷載標準值為qk=10.5KN/m；集中荷載標準值按以下規(guī)定選?。簶蛄河嬎憧鐝叫∮诨虻扔?m時，Pk=180KN；橋梁計算跨徑等于或大于50m時，Pk=360KN；橋梁計算跨徑在5m～50m之間時，Pk值采用直線內(nèi)插求得。計算剪力效應(yīng)時，上述集中荷載標準值Pk應(yīng)乘以1.2的系數(shù)。圖4-6車輛立面布置(尺寸單位：m，荷載單位：kN)圖4-7車輛平面尺寸(單位：m)圖4-8車輛荷載橫向布置(單位：m)根據(jù)《公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范》(JTJD60-2004)第條第4款規(guī)定，本設(shè)計為公路-Ⅰ級車道荷載，均布荷載標準值為qk=10.5kN/m；橋梁跨徑為25m＞5m，集中荷載標準值Pk＝260kN。雙向車道，偏心為3.6m。4.2.2計算結(jié)果Midas計算車輛荷載內(nèi)力圖見圖4-9、圖4-10，內(nèi)力見表4-2。圖4-9移動荷載彎矩包絡(luò)圖(單位：kN?m)圖4-10移動荷載剪力包絡(luò)圖(單位：kN)表4-2車輛荷載內(nèi)力單元位置車輛荷載(最大)車輛荷載(最小)剪力-z(kN)彎矩-y(kN?m)剪力-z(kN)彎矩-y(kN?m)1I[1]79.350.00-902.440.002I[2]79.90754.80-848.04-70.853I[3]96.341432.81-794.81-141.714I[4]131.822034.35-742.81-212.565I[5]168.202559.97-692.1-283.426I[6]205.413010.41-642.74-354.277I[7]243.393386.65-594.78-425.138I[8]282.043689.86-548.28-495.989I[9]321.303921.43-503.28-566.8310I[10]361.084082.98-459.84-637.6911I[11]401.304176.33-417.99-708.5412I[12]441.874203.52-377.79-779.4013I[13]482.724166.80-339.28-850.2514I[14]523.744068.65-302.48-921.1115I[15]564.853911.75-267.45-991.9616I[16]605.953698.99-234.22-1062.8117I[17]646.953433.48-202.81-1133.6718I[18]687.753118.57-173.27-1204.5219I[19]728.252757.78-145.61-1275.3820I[20]768.352354.87-119.88-1346.2321I[21]807.941914.20-96.08-1417.4622I[22]846.921487.23-74.24-1536.3623I[23]885.171103.55-54.38-1728.1024I[24]922.59758.25-36.53-1983.1625I[25]959.06448.26-20.69-2293.6526I[26]976.91420.42-19.14-2590.3027I[27]103.39426.20-980.95-2935.9428I[28]103.47383.50-960.62-2745.9829I[29]103.71449.51-939.97-2568.9930I[30]104.71756.27-897.84-2256.5731I[31]106.451091.06-854.78-2003.3232I[32]130.191450.05-811-1810.7033I[33]159.151838.80-766.72-1689.0134I[34]190.172230.72-722.15-1615.8635I[35]223.132573.67-677.47-1542.7836I[36]257.892864.48-632.9-1469.6937I[37]294.313100.57-588.61-1396.6138I[38]332.263279.92-544.79-1323.5239I[39]371.583401.06-501.62-1250.4440I[40]412.123463.04-459.28-1177.3541I[41]453.723465.49-417.92-1104.2742I[42]496.213408.54-377.71-1136.7943I[43]539.433292.90-338.81-1185.4644I[44]583.203119.81-301.37-1234.1345I[45]627.342891.05-265.53-1282.8146I[46]671.662608.96-231.43-1331.48續(xù)表4-2單元位置車輛荷載(最大)車輛荷載(最小)剪力-z(kN)彎矩-y(kN?m)剪力-z(kN)彎矩-y(kN?m)47I[47]715.962276.41-199.21-1380.1548I[48]760.061897.84-169-1429.8549I[49]803.751542.48-140.91-1545.8350I[50]846.811211.76-135.02-1725.0251I[51]889.04906.64-133.37-1963.3352I[52]930.22629.95-132.43-2257.9953I[53]950.34648.35-132.2-2424.9354I[54]113.81704.63-976.99-2618.7455I[55]113.89676.73-957.07-2435.5756I[56]114.12655.60-936.8-2264.6757I[57]115.08921.76-895.32-1962.3458I[58]116.761233.93-852.78-1716.5559I[59]136.321570.90-809.42-1529.7160I[60]164.791931.78-765.45-1405.9761I[61]195.402315.36-721.08-1348.6362I[62]228.012652.29-676.52-1292.2663I[63]262.492938.21-631.99-1235.8864I[64]298.703170.32-587.66-1179.5165I[65]336.493346.37-543.74-1123.1466I[66]375.723464.67-500.41-1066.7667I[67]416.233524.10-457.85-1010.39注：由于結(jié)構(gòu)對稱，僅取一半結(jié)構(gòu)進行分析，I[1]表示1號單元的左截面。4.3溫度內(nèi)力計算橋梁結(jié)構(gòu)的溫度變化，一般是由日照溫度變化、年溫度變化以及寒流影響所致。日照溫度變化使橋梁結(jié)構(gòu)的不同部分迅速地產(chǎn)生不均勻的溫度分布，在很短的時間內(nèi)形成相當大的溫差，從而產(chǎn)生相當大的日照溫度應(yīng)力；寒流影響也能使橋梁結(jié)構(gòu)較快地發(fā)生不均勻的溫度分布，單由此引起的溫差比前者??；而年溫度變化則使橋梁結(jié)構(gòu)發(fā)生緩慢而均勻的伸縮變形，由此引起橋梁的縱向位移。橋梁的縱向位移一般通過橋面伸縮縫、支座位移或柔性橋墩等構(gòu)造措施相協(xié)調(diào)，只有在結(jié)構(gòu)的位移受到限制時才會產(chǎn)生溫度次內(nèi)力。日照溫差和突然降溫則會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)溫度次內(nèi)力和溫度次應(yīng)力的產(chǎn)生，在大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土箱形連續(xù)梁中，溫度應(yīng)力可以達到甚至超出活載應(yīng)力，普遍認為這是預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁產(chǎn)生結(jié)構(gòu)裂縫的主要因素之一。隨著橋梁跨徑的增大，溫度效應(yīng)對橋梁結(jié)構(gòu)的危害也就越來越大，我國原公路橋梁設(shè)計規(guī)范(JTJ021—89)受研究水平限制，只給出了T形截面梁的日照溫差分布圖，以往預(yù)應(yīng)力混凝土箱形連續(xù)梁設(shè)計中，均按照此日照溫差計算、設(shè)計，并且原設(shè)計規(guī)范中對豎向日照反溫差沒有明確的計算要求。新的公路橋梁設(shè)計規(guī)范(JTGD60—2004)通過對國內(nèi)外多個設(shè)計規(guī)范溫度梯度作用曲線的應(yīng)力計算比較，提出了新的溫度梯度曲線模式，并明確提出了豎向日照反溫差的梯度曲線?；窘Y(jié)構(gòu)溫度自應(yīng)力的計算[2]當采用非線性溫度梯度時，即使靜定結(jié)構(gòu)也會產(chǎn)生自應(yīng)力。對于連續(xù)梁結(jié)構(gòu)，基本結(jié)構(gòu)為靜定結(jié)構(gòu)，因而亦存在溫度自應(yīng)力。設(shè)溫度梯度沿梁高按任意曲線分布，取一梁段，當縱向纖維不受約束，能自由伸縮沿梁高各點自由變形為：(4-1)式中，——材料的線膨脹系數(shù)。但因梁的變形必須服從平截面假定，所以截面實際變形后，位置函數(shù)為：(4-2)式中，——沿梁高y=0處的變形值；——單元梁段撓曲的曲率。由縱向纖維約束而產(chǎn)生的應(yīng)變?yōu)椋?4-3)由上式產(chǎn)生的應(yīng)力稱為溫度次應(yīng)力，其值為：(4-4)由于在單元梁段上無外荷載作用，因此自應(yīng)力在截面上是自相平衡的應(yīng)力，可利用截面上應(yīng)力總和為零和對截面重心軸處力矩為零的條件，求出與值。(4-5)(4-6)將求得的與值代入式(4-4)即可求得溫度自應(yīng)力。4.3.2連續(xù)梁溫度次內(nèi)力及溫度次應(yīng)力計算在上式(4-6)中，求的值表示非線性溫度梯度變化時單元梁段產(chǎn)生的撓曲變形的曲率。在連續(xù)梁中，這部分變形會引起次內(nèi)力，可用力法求解，亦可采用有限元法求解。通過分析分析可知：溫度梯度與溫度附加力的計算有很大關(guān)系。如果溫度梯度曲線選用不當，即使增大溫度設(shè)計值，亦不能提高結(jié)構(gòu)的抗裂性。因此，需今后進一步通過大量的研究與分析，找出符合我國實際情況的溫度梯度曲線。4.3.3我國公路橋梁設(shè)計規(guī)范中溫度應(yīng)力計算公式我國《公路混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁設(shè)計規(guī)范》(JTGD62-2004)中規(guī)定：混凝土T形截面連續(xù)梁由于日照引起橋面板與其他部分的溫度差，從而產(chǎn)生內(nèi)力。在缺乏實測資料時，可假定溫度差為5℃溫度自應(yīng)力的計算公式為：(4-7)(4-8)式中，——橋面板重心到截面重心軸的距離；——橋面板的橫截面面積；——梁的橫截面全面積；——截面重心到梁底的距離；——截面繞重心軸的慣性矩；——截面繞梁底的慣性矩。因此，(4-9)(4-10)令：則上式可表達為：(4-11)溫度次應(yīng)力為：(4-12)連續(xù)梁內(nèi)總溫度應(yīng)力為：(4-13)橋梁系統(tǒng)溫度分為整體溫升(初始溫度0，升高溫度20)和整體溫降(初始溫度0，減低溫度15)，梁截面溫度(見圖4-11)；由整體升溫和整體降溫引起的內(nèi)力值很小，以下僅列出由梁截面溫度引起的內(nèi)力及內(nèi)力圖，分別見圖4-12和表4-3。.圖4-11梁截面溫度梯度(單位；mm)圖4-12梁截面溫度彎矩圖(單位：kN?m)表4-3梁截面溫度引起的溫度內(nèi)力單元位置彎矩-y(kN?m)單元位置彎矩-y(kN?m)1I[1]0.0035I[35]946.162I[2]40.4336I[36]936.943I[3]80.8637I[37]927.714I[4]121.2938I[38]918.495I[5]161.7239I[39]909.266I[6]202.1540I[40]900.047I[7]242.5841I[41]890.828I[8]283.0042I[42]881.59續(xù)表4-3單元位置彎矩-y(kN?m)單元位置彎矩-y(kN?m)9I[9]323.4343I[43]872.3710I[10]363.8644I[44]863.1411I[11]404.2945I[45]853.9212I[12]444.7246I[46]844.6913I[13]485.1547I[47]835.4714I[14]525.5848I[48]826.2515I[15]566.0149I[49]817.0216I[16]606.4450I[50]807.8017I[17]646.8751I[51]798.5718I[18]687.3052I[52]789.3519I[19]727.7353I[53]784.7420I[20]768.1654I[54]780.1221I[21]808.5955I[55]780.1222I[22]849.0156I[56]780.1223I[23]889.4457I[57]780.1224I[24]929.8758I[58]780.1225I[25]970.3059I[59]780.1226I[26]990.5260I[60]780.1227I[27]1010.7361I[61]780.1228I[28]1006.1262I[62]780.1229I[29]1001.5163I[63]780.1230I[30]992.2864I[64]780.1231I[31]983.0665I[65]780.1232I[32]973.8366I[66]780.1233I[33]964.6167I[67]780.1234I[34]955.39注：僅列出對稱結(jié)構(gòu)控制截面的一半，I[1]表示1號單元的左截面。4.4支座沉降內(nèi)力計算支座沉降的產(chǎn)生會對連續(xù)梁橋產(chǎn)生比較大的內(nèi)力影響，連續(xù)梁是一種對支座沉降特別敏感的結(jié)構(gòu)，很小的沉降可能會引起很大的內(nèi)力，致使橋梁的使用狀態(tài)受到影響，下面用Midas計算支座沉降產(chǎn)生的彎矩，每個支座賦予1cm的位移沉降，讓程序自動選擇最不利的荷載組合形式。支座沉降引起的彎矩及見圖4-13。圖4-13支座不均勻沉降彎矩圖(單位：kN?m)4.5荷載組合內(nèi)力計算為了計算橋梁需要配置的預(yù)應(yīng)力鋼束數(shù)量，需要橋梁成橋在正常使用極限狀態(tài)和承載能力極限狀態(tài)下各截面所受彎矩值，進而進行預(yù)應(yīng)力束的估算。4.5.1正常使用極限狀態(tài)下的效應(yīng)組合公路橋涵結(jié)構(gòu)按正常使用極限狀態(tài)設(shè)計時，應(yīng)根據(jù)不同的設(shè)計要求，采用以下兩種效應(yīng)組合[12]：(1)作用短期效應(yīng)組合。永久作用標準值效應(yīng)與可變作用頻率值效應(yīng)相組合，其效應(yīng)組合表達式為：(4-14)式中，——作用短期效應(yīng)組合設(shè)計值；——第個可變作用效應(yīng)的頻率值系數(shù)，汽車荷載(不計沖擊力)=0.7，人群荷載=1.0，風荷載=0.75，溫度梯度作用=0.8，其他作用=1.0；——第個可變作用效應(yīng)的頻率值。(2)作用長期效應(yīng)組合。永久作用標準值效應(yīng)與可變作用準永久值效應(yīng)相組合，其效應(yīng)組合表達式為：(4-15)式中，——作用長期效應(yīng)組合設(shè)計值；——第個可變作用效應(yīng)的準永久值系數(shù)，汽車荷載(不計沖力)=0.4，人群荷載=0.4，風荷載=0.75，溫度梯度作用=0.8，其他作用=1.0；——第個可變作用效應(yīng)的準永久值。經(jīng)過挑選決定選用使用狀態(tài)下的cLCB14組合作為正常使用狀態(tài)極限承載力的荷載組合：自重(1.000)+鋪裝(1.000)+車輛荷載(0.700)+整體升溫(1.000)+支座沉降(1.000)+梁截面溫度(0.800)，內(nèi)力分布見表4-4，內(nèi)力包絡(luò)圖見圖4-14、圖4-15。圖4-14正常使用狀態(tài)下的彎矩圖(單位：kN?m)圖4-15正常使用狀態(tài)下的剪力圖(單位：kN)表4-4正常使用狀態(tài)內(nèi)力單元位置cLCB14(最小)cLCB14(最大)剪力-z(kN)彎矩-y(kN?m)剪力-z(kN)彎矩-y(kN?m)1J[2]-2906.852412.68-2288.202963.132J[3]-2634.464588.47-2040.355638.163J[4]-2362.896527.37-1779.808025.304J[5]-2092.188229.38-1518.6410124.905J[6]-1822.379694.50-1256.9211937.486J[7]-1553.5010922.73-994.7013463.677J[8]-1285.6011914.07-732.0314704.278J[9]-1018.7012668.52-468.9515660.219J[10]-752.8413186.09-205.5216332.5710J[11]-488.0513466.7658.1916722.5711J[12]-224.3613510.54322.1416831.5712J[13]38.2113317.43586.2716661.0813J[14]299.6312887.43850.5216212.7514J[15]559.8712220.541114.8215488.3815J[16]818.9111316.761379.1214489.9116J[17]1076.7310176.091643.3513219.4217J[18]1333.318798.531907.4411679.1318J[19]1588.627184.082171.339871.4119J[20]1842.665332.742434.947798.7820J[21]2095.403244.182698.225464.2321J[22]2346.82886.342961.082902.62續(xù)表4-4單元位置cLCB14(最小)cLCB14(最大)剪力-z(kN)彎矩-y(kN?m)剪力-z(kN)彎矩-y(kN?m)22J[23]2596.93-1756.793223.45132.8823J[24]2845.70-4678.873485.27-2848.2024J[25]3093.12-7874.663746.45-6042.6625J[26]3212.49-9657.893876.78-7641.9326J[27]3330.97-11530.754006.92-9280.3027J[28]-3568.59-9910.29-2858.71-7815.3128J[29]-3436.38-8357.68-2740.11-6339.0029J[30]-3171.42-5457.80-2502.55-3443.8530J[31]-2905.83-2834.21-2264.51-766.8631J[32]-2639.76-487.94-2012.001689.4432J[33]-2373.341574.93-1755.803927.9533J[34]-2106.733367.48-1498.225932.7734J[35]-1840.054923.11-1239.367668.0735J[36]-1573.436241.85-979.289131.7136J[37]-1307.007323.69-718.1010321.9937J[38]-1040.888168.65-455.8911237.5538J[39]-775.208776.72-192.7711877.3939J[40]-510.069147.9071.1612240.8940J[41]-245.599282.19335.8012327.7941J[42]18.129108.90601.0412138.2042J[43]280.968687.86866.7611672.5743J[44]542.828029.941132.8410931.7644J[45]803.607135.121399.179916.9545J[46]1063.236003.421665.618629.7146J[47]1321.594634.831932.047071.9747J[48]1578.623028.652198.335246.7248J[49]1834.221140.042464.343201.4649J[50]2074.65-1026.682729.93934.8950J[51]2312.64-3469.662994.96-1551.4351J[52]2550.16-6187.033259.27-4255.6452J[53]2668.75-7647.593391.11-5589.2053J[54]2787.25-9185.553522.72-6959.7454J[55]-3480.94-7612.29-2766.37-5527.5755J[56]-3348.99-6106.41-2647.77-4150.1556J[57]-3084.47-3298.58-2410.24-1370.6357J[58]-2819.24-765.26-2172.241205.7458J[59]-2553.451491.90-1922.583561.8359J[60]-2287.243471.06-1666.725696.0760J[61]-2020.775167.68-1409.437609.9961J[62]-1754.176626.77-1150.799255.9562J[63]-1487.577848.96-890.9110631.0563J[64]-1221.128834.26-629.8711733.3864J[65]-954.939582.68-367.7712561.4565J[66]-689.1410094.20-104.7113114.1366J[67]-423.8510368.83159.2013390.6667J[68]-159.2010368.83423.8513390.66注：僅列出對稱結(jié)構(gòu)控制截面的一半，J[2]表示2號單元的右截面。4.5.2承載能力極限狀態(tài)下的效應(yīng)組合公路橋涵結(jié)構(gòu)按承載能力極限狀態(tài)設(shè)計時，應(yīng)采用以下兩種作用效應(yīng)組合：基本組合和偶然組合，由于本設(shè)計不考慮偶然作用的影響，故只采用基本組合[7]。基本組合是永久作用的設(shè)計值效應(yīng)與可變作用設(shè)計值效應(yīng)相組合，其效應(yīng)組合表達式為：(4-16)或(4-17)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)》JTGD60-2004表規(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和0.9；——第個永久作用效應(yīng)的分項系數(shù)，應(yīng)按《通規(guī)》JTGD60-2004表的規(guī)定采用；、——第個永久作用效應(yīng)的標準值和設(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)，取=1.4。當某個可變作用在效應(yīng)組合中其值超過汽車荷載效應(yīng)時，則該作用取代汽車荷載，其分項系數(shù)應(yīng)采用汽車荷載的分項系數(shù)；對專為承受某作用而設(shè)置的結(jié)構(gòu)或裝置，設(shè)計時該作用的分項系數(shù)取與汽車荷載同值；計算人行道板和人行道欄桿的局部荷載，其分項系數(shù)也與汽車荷載取同值；、——汽車荷載效應(yīng)(含汽車沖擊力、離心力)的標準值和設(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)、風荷載外的其他第個可變作用效應(yīng)的分項系數(shù)，取=1.4，但風荷載的分項系數(shù)取=1.1；、——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)外的其他第個可變作用效應(yīng)的標準值和設(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)，當永久作用與汽車荷載和人群荷載(或其它一種可變作用)組合時，人群荷載(或其他一種可變作用)的組合系數(shù)取=0.80；當除汽車荷載效應(yīng)(含汽車沖擊力、離心力)外尚有兩種其他可變作用參與組合時，其組合系數(shù)取=0.70；尚有三種可變作用參與組合時，其組合系數(shù)取=0.60；尚有四種及多于四種的可變作用參與組合時，取=0.50。經(jīng)過挑選決定承載能力極限狀態(tài)下的cLCB5組合作為承載能力極限狀態(tài)的荷載組合：自重(1.200)+鋪裝(1.200)+車輛荷載(1.400)+支座沉降(0.500)+整體升溫(1.120)+梁截面溫度(1.120)。承載能力極限狀態(tài)彎矩圖和剪力圖分別見圖4-16、圖4-17。圖4-16承載能力極限狀態(tài)彎矩圖(單位：kN?m)圖4-17承載能力極限狀態(tài)剪力圖(單位：kN)承載能力極限狀態(tài)內(nèi)力分布見表4-5。表4-5承載能力內(nèi)力表單元位置cLCB5(最大)cLCB5(最小)剪力-z(kN)彎矩-y(kN?m)剪力-z(kN)彎矩-y(kN?m)1J[2]-2755.494010.61-3992.802909.702J[3]-2449.327634.52-3637.525535.143J[4]-2117.7110872.16-3283.907876.304J[5]-1784.9013724.24-2931.999933.205J[6]-1450.9916191.79-2581.8911705.836J[7]-1116.0618276.07-2233.6513194.197J[8]-780.2219978.69-1887.3614398.298J[9]-443.5821301.49-1543.0815318.119J[10]-106.2422246.65-1200.8815953.6710J[11]231.6822816.59-860.8116304.9611J[12]570.0723014.05-522.9316371.9812J[13]908.8222842.05-187.3016154.7413J[14]1247.8022303.88146.0215653.2314J[15]1586.9021403.13476.9914867.44續(xù)表4-5單元位置cLCB5(最大)cLCB5(最小)剪力-z(kN)彎矩-y(kN?m)剪力-z(kN)彎矩-y(kN?m)15J[16]1925.9820143.70805.5613797.3916J[17]2264.9218529.731131.6812443.0817J[18]2603.5916565.681455.3210804.4918J[19]2941.8514256.301776.448881.6419J[20]3279.5711606.602095.006674.5120J[21]3616.618622.572410.974182.4621J[22]3952.825373.922724.311341.3522J[23]4288.061898.543035.01-1880.8023J[24]4622.18-1810.023343.03-5471.3624J[25]4955.03-5755.833648.37-9419.8325J[26]5120.93-7661.743792.34-11693.6526J[27]5286.45-9598.483934.55-14099.3727J[28]-3361.11-7870.33-4780.86-12060.3028J[29]-3218.66-6072.20-4611.21-10109.5529J[30]-2933.06-2448.69-4270.79-6476.5930J[31]-2646.48927.99-3929.12-3206.7031J[32]-2330.984052.81-3586.49-301.9432J[33]-2008.096931.56-3243.182225.5333J[34]-1682.459532.45-2899.464401.8834J[35]-1354.2211783.80-2555.616293.8935J[36]-1023.5913681.37-2211.887901.6336J[37]-690.7315221.71-1868.549225.1137J[38]-355.8416402.11-1525.8110264.3238J[39]-19.1117220.59-1183.9611019.2639J[40]319.2517675.91-843.2011489.9340J[41]659.0217767.54-503.7611676.3341J[42]999.9817495.69-165.8511437.1042J[43]1341.9116861.30170.3010891.8843J[44]1684.5615866.04504.5110062.4044J[45]2027.7014512.30836.578948.6545J[46]2371.0812803.211166.317550.6346J[47]2714.4310742.631493.535868.3447J[48]3057.508336.541818.073900.4048J[49]3400.005679.952139.761557.1049J[50]3741.672770.252431.11-1152.8950J[51]4082.21-389.442717.57-4225.9251J[52]4421.32-3795.413003.09-7658.1952J[53]4590.25-5390.233145.53-9507.0053J[54]4758.71-7011.633287.76-11463.2554J[55]-3258.59-5308.06-4687.73-9477.4955J[56]-3116.15-3666.59-4518.59-7579.1356J[57]-2830.61-192.20-4179.06-4048.0857J[58]-2544.113065.43-3838.11-876.5658J[59]-2234.316072.00-3496.041932.1459J[60]-1912.108824.39-3153.144374.3660J[61]-1587.0311325.64-2809.716441.03續(xù)表4-5單元位置cLCB5(最大)cLCB5(最小)剪力-z(kN)彎矩-y(kN?m)剪力-z(kN)彎矩-y(kN?m)61J[62]-1259.2713480.50-2466.028222.1262J[63]-929.0215283.12-2122.349718.9563J[64]-596.4516729.74-1778.9510931.5164J[65]-261.7617817.35-1436.0811859.8065J[66]74.8518543.68-1094.0012503.8266J[67]413.1518907.22-752.9512863.5767J[68]752.9518907.22-413.1512863.57注：僅列出對稱結(jié)構(gòu)控制截面的一半，J[2]表示1號單元的左截面。第5章鋼束預(yù)應(yīng)力筋的設(shè)計與布置5.1鋼束預(yù)應(yīng)力估算根據(jù)《預(yù)規(guī)》(JTGD62-2004)規(guī)定，預(yù)應(yīng)力梁應(yīng)滿足塑性階段(即承載能力極限狀態(tài))的正截面強度要求和彈性階段(即使用階段)的應(yīng)力要求。鋼絞線采用低松弛高強度預(yù)應(yīng)力鋼絞線，其技術(shù)條件必須符合ASTMA417-97的規(guī)定。單(φ15.2)根鋼絞線直徑15.24mm。鋼絞線面積A=140mm2，標準強度R≥1860MPa，彈性模量Ey=1.9×105MPa。錨具采用OVM型錨具及其配套的設(shè)備，管道成孔采用金屬波紋管。本設(shè)計擬采用15根一束的鋼束布置，波紋管道直徑為9cm。5.2預(yù)應(yīng)力鋼束布置原則連續(xù)梁預(yù)應(yīng)力鋼束在箱梁內(nèi)的布置除了要滿足《橋規(guī)》(JTGD62-2004)構(gòu)造要求外，還應(yīng)遵循以下原則[2]：(1)應(yīng)選擇適當?shù)匿撌A(yù)應(yīng)力鋼束的形式和錨具形式；為避免梁體產(chǎn)生橫向彎曲，預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)在截面上對稱布置，各施工階段都要滿足對稱布置的原則；(2)既要符合結(jié)構(gòu)受力的要求，又要注意在超靜定結(jié)構(gòu)體系中避免引起過大的結(jié)構(gòu)次內(nèi)力；不但要考慮結(jié)構(gòu)在使用階段的彈性受力狀態(tài)的需要，而且也要考慮到結(jié)構(gòu)在破壞階段的需要。(3)現(xiàn)階段有取消為抗剪而彎索的趨勢，彎索應(yīng)盡量布置在腹板及梗脅內(nèi)，錨固在截面中性軸附近，盡量以S型曲線錨固，以消除錨固點產(chǎn)生的橫向力；頂板和底板的預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)適量集中布置在腹板及梗脅等混凝土