根子洲大橋設(shè)計

本科生畢業(yè)設(shè)計論文學(xué)生姓名：專業(yè)班級：道路橋梁工程技術(shù)?？浦笇?dǎo)教師：工作單位：交通學(xué)院設(shè)計題目：根子洲大橋設(shè)計目錄1 緒論 11.1 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋概述 11.2 畢業(yè)設(shè)計的目的與意義 32 基本資料 32.1 地形、地質(zhì) 32.2 水文 42.3 氣象 42.4 地質(zhì)構(gòu)造及地震 42.5 技術(shù)標準 53 方案比選 53.1 橋型方案的選擇原則 53.2 比選方案 53.3 推薦方案 84 上部結(jié)構(gòu)尺寸擬定及內(nèi)力計算 84.1 橋梁立面布置 84.1.1 橋梁總跨徑的確定 84.1.2 橋梁分孔 84.1.3 梁高 94.1.4 橋面標高的確定 94.2 橫截面設(shè)計 94.2.1 橋面寬度 94.2.2 箱形截面細部尺寸 104.3 主梁內(nèi)力計算 124.3.1 恒載內(nèi)力計算 124.3.2 活載內(nèi)力計算 144.3.3 內(nèi)力組合及內(nèi)力包絡(luò)圖 155 預(yù)應(yīng)力鋼筋計算及布置 195.1 預(yù)應(yīng)力鋼筋截面積的估算 195.2 預(yù)應(yīng)力鋼束布置 255.2.1 橫截面布置 265.2.2 立面及平面布置 275.2.3 預(yù)應(yīng)力錨具的選擇 285.3 非預(yù)應(yīng)力鋼筋的布置 286 橋面板計算 286.1 橋面板內(nèi)力計算 286.1.1 單向板的計算 296.1.2 懸臂板內(nèi)力計算 316.2 配筋及驗算 326.2.1 懸臂部分負彎矩配筋計算 326.2.2 箱梁頂板正彎矩配筋計算 337 主梁截面特性 348 預(yù)應(yīng)力損失及有效預(yù)應(yīng)力的計算 388.1 預(yù)應(yīng)力損失計算 388.1.1 預(yù)應(yīng)力筋與管道壁間摩擦引起的應(yīng)力損失（） 388.1.2 錨具變形、鋼筋回縮和接縫壓縮引起的應(yīng)力損失（） 398.1.3 鋼筋與臺座間的溫差引起的應(yīng)力損失（） 398.1.4 混凝土彈性壓縮引起的應(yīng)力損失（） 398.1.5 鋼筋松弛引起的應(yīng)力損失（） 418.1.6 混凝土收縮徐變引起的損失（） 428.2 有效預(yù)應(yīng)力計算 449 截面驗算 459.1 正截面承載力驗算 459.1.1 跨中截面承載能力計算 459.1.2 支座截面承載能力計算 459.2 斜截面承載力計算 469.2.1 中間支點處截面 479.2.2 梁端支點處截面 489.3 應(yīng)力計算 499.3.1 短暫狀況的正應(yīng)力計算 499.3.2 持久狀況的正應(yīng)力驗算 5110 橋墩計算 5610.1 橋墩內(nèi)力計算 5610.1.1 永久荷載 5610.1.2 可變荷載 5710.2 橋墩配筋計算 5910.3 樁基礎(chǔ)和承臺計算 6011 施工方案設(shè)計 6711.1 確定主要工序的施工方法 6711.2 主要機具設(shè)備及使用的時間 6911.3 施工進度計劃 7011.4 擬投入的技術(shù)工人和輔助作業(yè)人員 7112 結(jié)論 72致謝 72參考文獻 73緒論預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋概述預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋以結(jié)構(gòu)受力性能好、變形小、伸縮縫少、行車平順舒適、造型簡潔美觀、養(yǎng)護工程量小、抗震能力強等而成為最富有競爭力的主要橋型之一。由于普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)存在不少缺點：如過早地出現(xiàn)裂縫，使其不能有效地采用高強度材料，結(jié)構(gòu)自重必然大，從而使其跨越能力差，并且使得材料利用率低。為了解決這些問題，預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)運而生，所謂預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，就是在結(jié)構(gòu)承擔(dān)荷載之前，預(yù)先對混凝土施加壓力。這樣就可以抵消外荷載作用下混凝土產(chǎn)生的拉應(yīng)力。自從預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)產(chǎn)生之后，很多普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)被預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)所代替。預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁是在二戰(zhàn)前后發(fā)展起來的，當(dāng)時西歐很多國家在戰(zhàn)后缺鋼的情況下，為節(jié)省鋼材，各國開始競相采用預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)代替部分的鋼結(jié)構(gòu)以盡快修復(fù)戰(zhàn)爭帶來的創(chuàng)傷。50年代，預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁跨徑開始突破了100米，到80年代則達到440米。雖然跨徑太大時并不總是用預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)比其它結(jié)構(gòu)好，但是，在實際工程中，跨徑小于我國的預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)起步晚，但近年來得到了飛速發(fā)展?，F(xiàn)在，我國已經(jīng)有了簡支梁、帶鉸或帶掛梁的T構(gòu)、連續(xù)梁、桁架拱、桁架梁和斜拉橋等預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)體系。雖然預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁的發(fā)展還不到80年。但是，在橋梁結(jié)構(gòu)中，隨預(yù)應(yīng)力理論的不斷成熟和實踐的發(fā)展，預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁結(jié)構(gòu)的運用將越來越廣泛。連續(xù)梁和懸臂梁作比較：在恒載作用下，連續(xù)梁在支點處有負彎矩，由于負彎矩的卸載作用，跨中正彎矩顯著減小，其彎矩與同跨懸臂梁相差不大；但是，在活載作用下，因主梁連續(xù)產(chǎn)生支點負彎矩對跨中正彎矩仍有卸載作用，其彎矩分布優(yōu)于懸臂梁。雖然連續(xù)梁有很多優(yōu)點，但是剛開始它并不是預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)體系中的佼佼者，因為限于當(dāng)時施工主要采用滿堂支架法，采用連續(xù)梁費工費時。到后來，由于懸臂施工方法的應(yīng)用，連續(xù)梁在預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中有了飛速的發(fā)展。60年代初期在中等跨預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁中，應(yīng)用了逐跨架設(shè)法與頂推法；在較大跨連續(xù)梁中，則應(yīng)用更完善的懸臂施工方法，這就使連續(xù)梁方案重新獲得了競爭力，并逐步在40—200米然而，當(dāng)跨度很大時，連續(xù)梁所需的巨型支座無論是在設(shè)計制造方面，還是在養(yǎng)護方面都成為一個難題；而T型剛構(gòu)在這方面具有無支座的優(yōu)點。因此有人將兩種結(jié)構(gòu)結(jié)合起來，形成一種連續(xù)—剛構(gòu)體系。這種綜合了上述兩種體系各自優(yōu)點的體系是連續(xù)梁體系的一個重要發(fā)展，也是未來連續(xù)梁發(fā)展的主要方向。另外，由于連續(xù)梁體系的發(fā)展，預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁在中等跨徑范圍內(nèi)形成了很多不同類型，無論在橋跨布置、梁、墩截面形式，或是在體系上都不斷改進。在城市預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁中，為充分利用空間，改善交通的分道行駛，甚至已建成不少雙層橋面形式。在我國，預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁雖然也在不斷地發(fā)展，然而，想要在本世紀末趕超國際先進水平，就必須解決好下面幾個課題：（1）發(fā)展大噸位的錨固張拉體系，避免配束過多而增大箱梁構(gòu)造尺寸，否則混凝土保護層難以保證，密集的預(yù)應(yīng)力管道與普通鋼筋層層迭置又使混凝土質(zhì)量難以提高。（2）在一切適宜的橋址，設(shè)計與修建墩梁固結(jié)的連續(xù)—剛構(gòu)體系，盡可能不采用養(yǎng)護調(diào)換不易的大噸位支座。（3）充分發(fā)揮三向預(yù)應(yīng)力的優(yōu)點，采用長懸臂頂板的單箱截面，既可節(jié)約材料減輕結(jié)構(gòu)自重，又可充分利用懸臂施工方法的特點加快施工進度。另外，在設(shè)計預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁橋時，技術(shù)經(jīng)濟指針也是一個很關(guān)鍵的因素，它是設(shè)計方案合理性與經(jīng)濟性的標志。目前，各國都以每平方米橋面的三材（混凝土、預(yù)應(yīng)力鋼筋、普通鋼筋）用量與每平方米橋面造價來表示預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁的技術(shù)經(jīng)濟指針。但是，橋梁的技術(shù)經(jīng)濟指針的研究與分析是一項非常復(fù)雜的工作，三材指標和造價指標與很多因素有關(guān)，例如：橋址、水文地質(zhì)、能源供給、材料供應(yīng)、運輸、通航、規(guī)劃、建筑等地點條件；施工現(xiàn)代化、制品工業(yè)化、勞動力和材料價格、機械工業(yè)基礎(chǔ)等全國基建條件。同時，一座橋的設(shè)計方案完成后，造價指針不能僅僅反應(yīng)了投資額的大小，而是還應(yīng)該包括整個使用期限內(nèi)的養(yǎng)護、維修等運營費用在內(nèi)。通過連續(xù)梁、T型剛構(gòu)、連續(xù)—剛構(gòu)等箱形截面上部結(jié)構(gòu)的比較可見：連續(xù)—剛構(gòu)體系的技術(shù)經(jīng)濟指針較高。因此，從這個角度來看，連續(xù)—剛構(gòu)也是未來連續(xù)體系的發(fā)展方向。總而言之，一座橋的設(shè)計包含許多考慮因素，在具體設(shè)計中，要求設(shè)計人員綜合各種因素，作分析、判斷，得出可行的最佳方案。畢業(yè)設(shè)計的目的與意義畢業(yè)設(shè)計的目的在于培養(yǎng)畢業(yè)生綜合能力，靈活運用大學(xué)所學(xué)的各門基礎(chǔ)課和專業(yè)課知識，并結(jié)合相關(guān)設(shè)計規(guī)范，獨立的完成一個專業(yè)課題的設(shè)計工作。設(shè)計過程中提高學(xué)生獨立的分析問題，解決問題的能力以及實踐動手能力，達到具備初步專業(yè)工程人員的水平，為將來走向工作崗位打下良好的基礎(chǔ)。本次設(shè)計為(60+3x100+60)m預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)梁，橋?qū)挒?7.6M，設(shè)計時考慮單幅的設(shè)計。梁體采用單箱單室箱型截面，全梁共分144個單元一般單元長度分為3m、3.5m。除頂板外底板、腹板厚度均采用變厚度。由于多跨連續(xù)梁橋的受力特點，靠近中間支點附近承受較大的負彎矩，而跨中則承受正彎矩，則梁高采用變高度梁，按二次拋物線變化。這樣不僅使梁體自重得以減輕，還增加了橋梁的美觀效果。由于預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋為超靜定結(jié)構(gòu)，手算工作量比較大，且準確性難以保證，所以采用有限元分析軟件—midascivil2006進行，這樣不僅提高了效率，而且準確度也得以提高。設(shè)計過程設(shè)計軟件及辦公軟件的頻繁使用也鍛煉我軟件操作的能力。本設(shè)計主要涉及到連續(xù)梁的設(shè)計計算，這種橋型是目前國內(nèi)外普遍應(yīng)用的橋型，其設(shè)計和計算的理論和方法比較成熟，這為本次設(shè)計提供許多可參考的資料，使得本設(shè)計更加合理和接近實際，很好地到達了畢業(yè)設(shè)計的目的。由于本人水平有限，且又是第一次從事這方面的設(shè)計，難免出現(xiàn)錯誤，懇請各位老師批評指正?；举Y料地形、地質(zhì)橋位位于某河流中游，流向由南向北偏東，河道巴拉貢岸為臺地，屬鄂爾多斯隆起北緣，地面層覆蓋風(fēng)積沙。橋位河段河床基本趨于穩(wěn)定，水流較通暢，河槽較窄且穩(wěn)定。根據(jù)地質(zhì)鉆探揭示(最大揭露度120米),橋址地層劃分如下：粉細砂層：灰黃色，松散-稍密，濕-飽和，表層為薄層粘性土，局部為礫砂，最大厚度16.5米。粘土層：灰綠色，可塑-硬塑，濕-飽和，夾亞粘土、亞砂土及砂土層，最大厚度37米。細砂層：灰黃色，密實，飽和，夾有粘土層及中、粗礫砂，最大厚度30米。砂礫層：黃褐色，密實，飽和，分選差，含粘土，夾粘土及粉細砂層，最大厚度20米。細砂層：灰黃色，密實，飽和，夾粘土及礫砂層，厚度30米未揭穿。水文橋址上游43公里處水文站設(shè)有水文斷面一處，控制集水面積312849平方公里，共有38年實測洪水資料，水文計算結(jié)果如下：三百年一遇設(shè)計流量7746m3/s，相應(yīng)流速2.95m/s，設(shè)計水位1053.38m，最大沖深14.40（主河槽），計算最高流冰水位1051.85m，相應(yīng)流速0.43m/s，調(diào)查到橋位處結(jié)冰期最高水位1054.40（黃海高程），相應(yīng)流速0.68m/s，最高通航水位1052.69m橋位段每年12月下旬翌年3月為結(jié)冰期，3-4月為流凌期，橋位處調(diào)查到流冰最大尺寸為50×14×0.65m，相應(yīng)流速2.40m/s。氣象項目區(qū)屬溫?zé)釒?nèi)陸性季風(fēng)氣候，四季分明，氣候干燥，雨季7-8月，年降雨量144.6m，年蒸發(fā)量2380.6mm；平均風(fēng)速3m/s，最大風(fēng)速16m/s，主導(dǎo)風(fēng)向為西北風(fēng)（WN）；每年11月下旬至翌年3月下旬為凍結(jié)期，年平均氣溫7.6℃。歷年最冷月平均氣溫地質(zhì)構(gòu)造及地震橋址區(qū)地形平坦、開闊，海拔1053-1056之間，地下水位較高，埋深約4m左右。橋址位于臨河斷陷盆地西南邊緣地帶的磴口-西由嘴斷裂上盤，距斷裂約3km處，橋址地質(zhì)構(gòu)造比較簡單，地表均被第四系覆蓋，地層進水平，由于地下水位高，場地土質(zhì)松軟，當(dāng)遭遇中強地震時，表層粉細砂液化為土層。根據(jù)全國地震烈度區(qū)劃圖，該地區(qū)基本地震烈度為VII度。技術(shù)標準(1)公路等級：一級公路(2)計算行車速度：80公里/小時(3)設(shè)計荷載：公路I級，人群3.5kN/m2(4)橋面寬度：雙向四車道(6)地震烈度：按VI度設(shè)防。方案比選橋型方案的選擇原則1）認真貫徹國家的各項政策、法規(guī)，以及國家和部頒標準、規(guī)范、規(guī)定和辦法；2）使用安全耐久，保養(yǎng)維護方便，行車舒適；3）技術(shù)先進可靠，施工方面、快捷，便于工廠化，標準化施工，確保施工工期；4）經(jīng)濟上合理適度，上、下部工廠投資適當(dāng)，節(jié)省投資；5）充分考慮堤防要求，滿足江堤防洪和通航的凈空要求；6）盡量減少拆遷、改線的工程量、減低投資。比選方案以橋梁結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟性、適用性、安全性、美觀性和施工難易程度為考慮因素，綜合考慮各設(shè)計方案的優(yōu)缺點，從三個合理方案中比選一個最優(yōu)方案，作為此次的設(shè)計方案。在方案設(shè)計中，本設(shè)計提出以下三種方案供比選。（1）預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土連續(xù)箱梁橋預(yù)應(yīng)力砼充分發(fā)揮了高強材料的特性，具有可靠強度、剛度以及抗裂性能。結(jié)構(gòu)在車輛運營中噪音小，維修工作量小。其施工方法已達到相當(dāng)先進的水平，工期短效益明顯。伸縮縫少，行車舒適，滿足高速行車的要求。再用滑動支座時，連續(xù)長度可增大。溫度、砼收縮徐變產(chǎn)生的附加內(nèi)力較小。且全橋有較好的抗震性能。連續(xù)梁內(nèi)力的分布較合理，其剛度搭，對活載產(chǎn)生的動力影響較小?；炷潦湛s徐變引起的變形也是最小的。連續(xù)梁超載時有可能發(fā)生內(nèi)力重分布，提高梁部結(jié)構(gòu)的承載力。除動墩外，連續(xù)梁的橋墩及基礎(chǔ)尺寸都可以做得小些。在預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋的設(shè)計中分跨、主梁高度、橫截面形式和主要尺寸的擬定是方案設(shè)計中的關(guān)鍵所在。通過以上資料對比，當(dāng)采用多跨連續(xù)梁時，中間部分采用等跨布置，邊跨跨徑約為中跨跨徑的0.6～0.8倍。此方案中的邊中跨比值為0.611。當(dāng)邊跨采用主跨徑的0.5倍或更小時，則在橋臺上要設(shè)置拉力支座。本橋采用55+90+55m的3跨一聯(lián)的預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土變截面箱梁。中間支點梁高5.0米，邊支座及跨中梁高2.4米。圖3.2-1連續(xù)梁橋示意圖（2）梁拱組合橋方案梁拱組合橋具有以下特點：梁與拱共同受力特性，既可以發(fā)揮混凝土拱的優(yōu)越性，又可避免橋梁墩臺承擔(dān)水平推力，結(jié)構(gòu)外形輕巧，豎向剛度大適用于承受較大豎向荷載橋梁。本方案橋跨擬采用55+90+55（M)梁拱組合橋。圖3.2-2梁拱組合橋示意圖（3）預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁橋方案梁橋具有以下特點：受力簡單，設(shè)計計算方便，梁中只有正彎矩；體系溫變，收縮徐變，張拉預(yù)應(yīng)力不會在梁中產(chǎn)生附加內(nèi)力，靜定結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)內(nèi)力不受地基變形影響，對地基要求較低，能適用于地基較差的橋址上建橋。本橋采用8x25預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁橋，先簡支后連續(xù)。圖3.2-3簡支梁橋示意圖方案比選比較項目第一方案第二方案第三方案橋型預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁橋梁拱組合體系主跨結(jié)構(gòu)特點在垂直荷載作用下，只產(chǎn)生垂直反力而無水平推力；結(jié)構(gòu)剛度大，變形小，動力性能好，主梁變形撓曲線平緩，有利于高速行車。受力簡單，設(shè)計計算方便，梁中只有正彎矩；體系溫變，收縮徐變，張拉預(yù)應(yīng)力不會在梁中產(chǎn)生附加內(nèi)力，靜定結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)內(nèi)力不受地基變形影響，對地基要求較低，能適用于地基較差的橋址上建橋。利用梁的受彎和拱的承壓特點組成聯(lián)合結(jié)構(gòu)，預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中，梁體內(nèi)可儲備巨大的壓力來承受拱的水平推力，使這類結(jié)構(gòu)既具有拱的特點，而又非推力結(jié)構(gòu)的特點。建筑造型側(cè)面上看線條明晰，與當(dāng)?shù)氐牡匦闻浜希@得美觀大方跨徑一般，線條明晰，但比較單調(diào)，與景觀配合很不協(xié)調(diào)?？鐝捷^大，線條非常美，與環(huán)境和諧，增加了城市的景觀養(yǎng)護維修費用小小較大設(shè)計技術(shù)經(jīng)驗較豐富，國內(nèi)先進水平經(jīng)驗較豐富，國內(nèi)先進水平經(jīng)驗一般，國內(nèi)一般水平施工技術(shù)滿堂支架就地澆筑：施工平穩(wěn)可靠，不需大型起重設(shè)備；橋梁整體性好，施工中無體系轉(zhuǎn)換，不產(chǎn)生恒載徐變次內(nèi)力，施工方便。選用40m標準跨徑后張法簡支梁，采用裝配式的施工方法，可以節(jié)約大量模板支架，縮短施工期限，加快建橋速度；可選用的吊裝機具有多種。轉(zhuǎn)體施工法，可以利用施工現(xiàn)場的地形安排預(yù)制構(gòu)件場地；施工期間不中斷通航，不影響橋下交通；施工設(shè)備少，裝置簡單，容易制作掌握；減少高空作業(yè)；施工難度較大。工期較短較短較長推薦方案依據(jù)上表，基于經(jīng)濟性、適用性、安全性、美觀性和施工難易程度的綜合考慮，本次設(shè)計我選擇方案一為推薦方案。結(jié)論：綜合上述各方案的優(yōu)缺點的比較，結(jié)合設(shè)計的實際，本設(shè)計采用方案一，即：預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土連續(xù)箱梁方案.上部結(jié)構(gòu)尺寸擬定及內(nèi)力計算該設(shè)計經(jīng)方案比選后采用三跨一聯(lián)預(yù)應(yīng)力混凝土變截面連續(xù)梁結(jié)構(gòu)，全長200m。根據(jù)橋下通航凈空要求，主跨徑定為90m。上部結(jié)構(gòu)根據(jù)通行雙向4個車道要求，雙幅橋，采用單箱三室箱型梁，單幅橋橋面寬度12.25m。橋梁立面布置橋梁總跨徑的確定橋梁墩臺和橋頭路堤壓縮河床，使橋下過水?dāng)嗝鏈p少，流速增大，引起河床沖刷和橋位上游壅水，因此橋梁總跨徑必須保證橋下有足夠的排泄面積，對河床不產(chǎn)生過大沖刷，并注意壅水可能淹沒耕地和建筑物等危害。橋梁分孔連續(xù)梁跨徑的布置一般采用不等跨的形式。邊跨長度過短，邊跨橋臺支座處將會產(chǎn)生負反力，支座與橋臺必須采用相應(yīng)抗拔措施或邊梁壓重來解決；邊跨過長，將增大，削弱了邊跨剛度，將增大活載在中跨跨中截面處的彎矩變化幅值，增大預(yù)應(yīng)力筋數(shù)量。故一般邊跨長度取中跨的0.5～0.8倍。確定標準跨徑組合為55m+90m+55m，邊跨長度為中跨0.611倍。橋梁結(jié)構(gòu)計算圖示：圖4.1.2-1橋梁計算簡圖圖中計算跨徑為55+90+55=200m。梁高從預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁的受力特點來分析，連續(xù)梁的立面宜采用變截面布置。根據(jù)已建成橋梁的資料分析，支點梁高:H=(1/16～1/20)l=(1/16～1/20)×90m=(4.5～5.6)m,取H=5.0m。中跨跨中梁高：h=(1/30～1/50)l=(1/30～1/50)×90m=(1.8～3.0)m，取h=2.4m。為方便計算與施工，邊跨跨中梁高采用與中跨相同的值。橋面標高的確定根據(jù)設(shè)計資料，最高通航水位1052.69m，航道凈空高度6m，梁底高程1058.69m，則橋面標高為1063.69m。橫截面設(shè)計橋面寬度根據(jù)《公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范》（JTGD60-2004）第3.3.1條公路建筑界限規(guī)定：設(shè)計時速80km/h，車道寬度3.75m，中央分隔帶寬度2.00m，左側(cè)路緣帶寬度0.5m，右側(cè)路肩寬度L2,G高速公路上橋梁應(yīng)在右側(cè)路肩內(nèi)設(shè)右側(cè)路緣帶0.5m，本橋為雙向四車道一級公路橋梁，宜采用2.5m的右側(cè)硬路肩，土路肩寬度為0.75m，路基寬度：L=3.75×4+2.0+0.5×2+0.75×2+2.5×2=24.5m，雙幅橋間凈距取0.5m，因此取橋?qū)?4m，單幅橋橋?qū)?2m。橋面做成雙向縱坡，取坡度為3%，橫坡設(shè)為2%，橫坡采用將行車道板做成傾斜面。防水層設(shè)置在鋪裝層以下，本橋采用鋪裝改性理清防水卷材，以及浸漬瀝青的無紡?fù)凉げ甲鳛榉浪畬訕蛎媾潘到y(tǒng)。橋面縱坡大于2%，而橋長大于50米時，為防止雨水積滯，橋面需設(shè)置泄水管，每個十五米設(shè)置一個。箱形截面細部尺寸箱形截面由頂板、底板、腹板等幾部分組成，它的細部尺寸的擬定既要滿足箱梁縱、橫向的受力要求，又要滿足結(jié)構(gòu)構(gòu)造及施工上的要求。1．底板厚度在連續(xù)梁橋中，箱梁底板厚度隨負彎矩的增大而逐漸加厚至根部，根部底板厚度一般為根部梁高的1/10～1/12，以符合施工和運營階段的受壓要求，并在破壞階段使中性軸盡量保持在底板以內(nèi)，所以墩頂處地板厚度為（1/10～1/12）×500cm=(41.7～50)cm，取45cm；跨中底板厚度一般為25～30㎝，以滿足跨中正負彎矩變化及板內(nèi)配置預(yù)應(yīng)力鋼筋和普通鋼筋的要求，所以取跨中底板厚度為30㎝。頂板厚度確定箱形截面頂板厚度一般考慮兩個因素：滿足橋面橫向彎矩要求；滿足布置縱橫向預(yù)應(yīng)力鋼筋的要求。腹板間距為6.5m，取頂板厚度為30㎝。3．腹板厚度箱梁腹板主要承受截面剪力和主拉應(yīng)力。在預(yù)應(yīng)力連續(xù)橋梁中，彎束對荷載剪力的抵消使得梁內(nèi)剪應(yīng)力和主拉應(yīng)力減小。除此之外，考慮預(yù)應(yīng)力鋼筋布置和混凝土澆筑，腹板內(nèi)有有預(yù)應(yīng)力束錨固時采用35㎝。連續(xù)梁支點附近承受剪力較大，腹板宜增高加寬，腹板寬度采用60cm,腹板沿跨徑加寬的方式采用斜直線過度型。4．梗液尺寸梗液提高了截面抗扭剛度和抗彎剛度，減少了扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力和畸變剪應(yīng)力。橋面板支點剛度加大后，可以吸收負彎矩，從而減少橋面板跨中正彎矩。從構(gòu)造上考慮，利用梗液所提供的空間便于布置縱向預(yù)應(yīng)力筋和橫向預(yù)應(yīng)力筋，同時也為減薄頂板和底板厚度提供了構(gòu)造上的保證。頂板梗液150㎝×50㎝，底板梗液40㎝×40㎝。5．橫隔梁箱梁橫隔梁的主要作用是增加截面橫向剛度，限制畸變應(yīng)力。箱形截面的抗彎和抗扭剛度較大，除了在支點處設(shè)置橫隔梁以滿足支座布置及承受支座反力需要外，可不設(shè)置中間橫隔梁。本設(shè)計下部結(jié)構(gòu)采用無蓋梁雙柱式橋墩，A、D處端內(nèi)橫隔梁寬160cm，中支承B、C處內(nèi)橫隔梁寬度取300㎝。主梁一般構(gòu)造如圖4.2.2-1。圖4.2.2-1主梁一般構(gòu)造主梁截面構(gòu)造如圖4.2.2-2--圖4.2.2-5。圖4.2.2-2A-A截面圖4.2.2-3B-B截面圖4.2.2-4C-C截面圖4.2.2-5D-D截面A--A截面面積S1=34.63m2；B--B截面面積S2=16.61m2；C--C截面面積S3=8.91m2；D--D截面面積S4=17.73m2。主梁內(nèi)力計算恒載內(nèi)力計算恒載內(nèi)力包括一期恒載（箱梁自重）和二期恒載（橋面鋪裝和欄桿等橋面系）作用下的內(nèi)力。利用MIDAS橋梁計算軟件建立有限元模型，將全橋等分為200個單元，每個單元1米，共201個節(jié)點，計算得到主梁內(nèi)力圖。其中二期恒載集度為橋面鋪裝集度與欄桿、人行道集度之和，本例橋為一級公路橋不設(shè)人行道，即：1）二期恒載q=10cm厚瀝青混凝土面層集度+8cm厚C50混凝土墊層集度+欄桿=（0.1×12）×23+（0.08×12）×24+1×2=52.64KN/m2）自重荷載自重荷載采用等效荷載進行計算。q1=34.63x26=900.38KN/m；q2=16.61x26=431.61KN/m；q3=8.91x26=231.66KN/m；q4=17.73x26=460.98KN/m。由MIDAS可得恒載作用下的彎矩圖和剪力圖如圖2-5至圖2-8。圖4.3.1-1自重彎矩圖圖4.3.1-2自重剪力圖圖4.3.1-3橋面鋪裝彎矩圖圖4.3.1-4橋面鋪裝剪力圖活載內(nèi)力計算由MIDAS可得活載作用下的彎矩圖和剪力圖如圖2-9至圖2-10圖4.3.2-1車道荷載彎矩圖圖4.3.2-2車道荷載剪力圖內(nèi)力組合及內(nèi)力包絡(luò)圖1）承載能力極限狀態(tài)內(nèi)力組合按照《橋規(guī)》規(guī)定進行作用效應(yīng)組合。公路橋涵結(jié)構(gòu)承載能力極限狀態(tài)設(shè)計時，應(yīng)采用以下作用效應(yīng)組合：基本組合：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：。作用基本組合的內(nèi)力圖如圖2-11和圖2-12圖4.3.3-1基本組合彎矩圖圖4.3.3-2基本組合剪力圖2）正常使用極限狀態(tài)內(nèi)力組合公路橋涵結(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：（1）作用短期效應(yīng)組合。永久作用標準值效應(yīng)與可變作用頻遇值效應(yīng)相組合，其效應(yīng)組合表達式為：，。作用基本組合的內(nèi)力圖如圖2-13和圖2-14。圖4.3.3-3作用短期效應(yīng)彎矩圖圖4.3.3-4作用短期效應(yīng)剪力圖（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：作用基本組合的內(nèi)力圖如圖2-15和圖2-16。圖4.3.3-5作用長期效應(yīng)彎矩圖圖4.3.3-6作用長期效應(yīng)剪力圖預(yù)應(yīng)力鋼筋計算及布置根據(jù)《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范》5.1.1規(guī)定：公路橋涵的持久狀況設(shè)計應(yīng)按承載能力極限狀態(tài)的要求，對構(gòu)件進行承載能力及穩(wěn)定計算，必要時尚應(yīng)進行結(jié)構(gòu)的傾覆和滑移的驗算。在進行承載能力極限狀態(tài)計算時，作用的效應(yīng)應(yīng)采用其組合設(shè)計值；結(jié)構(gòu)材料性能采用其強度設(shè)計值。該橋所處環(huán)境為濱海環(huán)境，根據(jù)《混規(guī)》規(guī)定為Ⅱ類環(huán)境，普通鋼筋及預(yù)應(yīng)力鋼筋最小保護層厚度為40㎜。預(yù)應(yīng)力混凝土應(yīng)進行承載能力極限狀態(tài)計算和正常使用極限狀態(tài)計算，并滿足《公路橋規(guī)》中對不同受力狀態(tài)規(guī)定的設(shè)計要求，預(yù)應(yīng)力鋼筋面積就是根據(jù)這些限條件進行的。在截面尺寸確定以后，結(jié)構(gòu)抗裂性主要與預(yù)應(yīng)力的大小有關(guān)。因此預(yù)應(yīng)力混凝土鋼筋數(shù)量估算的一般方法是，首先根據(jù)結(jié)構(gòu)正截面抗裂性確定預(yù)應(yīng)力鋼筋數(shù)量，然后再由構(gòu)件承載能力極限狀態(tài)要求確定非預(yù)應(yīng)力鋼筋數(shù)量。預(yù)應(yīng)力鋼筋截面積的估算正截面抗裂應(yīng)對構(gòu)件正截面混凝土的拉應(yīng)力進行驗算，全預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件，在作用（或荷載）短期效應(yīng)組合下，應(yīng)符合下列要求：——在作用短期效應(yīng)組合下構(gòu)件抗裂驗算邊緣混凝土的法向拉應(yīng)力——扣除全部預(yù)應(yīng)力損失后的預(yù)加力在構(gòu)件抗裂驗算邊緣產(chǎn)生的混凝土的預(yù)壓應(yīng)力全預(yù)應(yīng)力混凝土梁按作用（活荷載）短期效應(yīng)組合進行正截面抗裂性驗算，計算所得正截面混凝土法向拉應(yīng)力應(yīng)滿足上式要求，則：上式稍作變化，即可得到全預(yù)應(yīng)力混凝土梁滿足作用（或荷載）短期效應(yīng)組合抗裂驗算所需的有效預(yù)加力，即：——使用階段預(yù)應(yīng)力鋼筋永存應(yīng)力的合力；——按作用（或荷載）短期效應(yīng)組合計算的彎矩值；A——構(gòu)件混凝土全截面面積；W——構(gòu)件全截面對抗裂驗算邊緣彈性抵抗矩；——預(yù)應(yīng)力鋼筋合力作用點至截面中心軸的距離。1.按構(gòu)件正截面抗裂性要求估算預(yù)應(yīng)力筋數(shù)量支座處主梁截面重心位置圖3-1。圖5.1-1主梁截面重心線全預(yù)應(yīng)力混凝土梁按作用短期效應(yīng)組合進行正截面抗裂性驗算，計算所得的正截面混凝土法向拉應(yīng)力應(yīng)滿足：上式稍作變化，即得到全預(yù)應(yīng)力混凝土梁滿足作用短期效應(yīng)組合截面抗裂性驗算所需要的有效預(yù)加力，即：其中為正常使用極限狀態(tài)按作用短期效應(yīng)組合計算的彎矩值，由以上彎矩圖得。設(shè)預(yù)應(yīng)力鋼筋截面重心距截面上緣為，則預(yù)應(yīng)力鋼筋作用點至截面重心軸的距離；鋼筋估算時，截面性質(zhì)近似取全截面的性質(zhì)來計算，，全截面對抗裂驗算邊緣的彈性地抗拒為；所以有效預(yù)應(yīng)力合力為預(yù)應(yīng)力鋼筋采用高強低松弛鋼絞線，公稱直徑15.2㎜，公稱面積為139，抗拉強度標準值為，預(yù)應(yīng)力筋張拉控制應(yīng)力為，預(yù)應(yīng)力損失按張拉控制應(yīng)力20%估算，則可得需要預(yù)應(yīng)力筋的面積為：鋼束擬定采用50束鋼絞線，預(yù)應(yīng)力鋼筋的截面面積為采用夾片式群錨（主要用于錨固7股5mm的預(yù)應(yīng)力鋼絞線）。因為預(yù)應(yīng)力塑料波紋管與傳統(tǒng)金屬波紋管相比具有以下明顯優(yōu)點：1）具有良好的耐腐蝕性，提高了多預(yù)應(yīng)力筋的防腐保護；2）具有良好的物理性能，不導(dǎo)電，密封性好，可防止雜散電流腐蝕，不生銹；3）荷載作用下不滲透，強度大，剛度大，抗沖擊性好，不怕踩壓；4）可減少張拉過程中預(yù)應(yīng)力的摩擦損失。所以采用塑料波紋管成孔?？缰薪孛嬷匦奈恢萌鐖D3-2。圖5.1-2跨中截面重心同理可得跨中截面所需預(yù)應(yīng)力鋼筋面積：1x7標準型φs15.2鋼絞線截面面積Apl=139mm2。所需鋼絞線數(shù)為，采用50束鋼絞線，預(yù)應(yīng)力鋼筋的截面面積為。其它截面所需預(yù)應(yīng)力筋數(shù)量見下列表格。其它截面單元彎矩值可由midas查詢功能查得，并可存為excel格式。表5.1-1邊跨正彎矩配束表單元號面積彎矩值抗彎慣矩WNpe（KN)配束數(shù)實際配束數(shù)18.913622.59131544.69621028.9110384.94134428.20741038.9116536.8213.36966.39461049.0122276.0513.69328.25571059.1127631.0113.911503.6991069.2132596.5814.213494.58101079.3137167.6714.515302.61122089.4141339.1814.816929.27132099.5145106.0315.218309.211420109.6148463.1615.619503.751520119.7151405.511620516.11520129.8153928.0316.421349.191620139.9156025.716.822005.6516201410.0157693.4717.222487.8517201510.1158926.3517.722724.0217201610.2159719.3318.222792.0617201710.3160067.4218.722695.1517201810.4159965.6519.222436.1617201910.6159409.0319.722140.8816202010.7158392.6220.221561.6216202110.9156911.4720.720940.7316202211.1154960.6521.220154.5315202311.3152535.2221.819149.8614202411.5149630.2922.417987.1113202511.7146240.942316666.3312202611.9142362.2923.615187.4311202712.1137989.4524.213550.2610102812.3133117.5624.811754.539102912.5127741.7625.59776.4398103012.7121857.226.27649.9646103112.9115459.0526.95374.994103213.118542.4927.72944.714310表5.1-2邊跨負彎矩配束表單元號面積彎矩值抗彎慣矩WNpe（KN)配束數(shù)實際配束數(shù)3313.31-10527.428.53599.0443103413.51-18530.329.36284.7515103513.71-27049.930.19104.1567103613.91-36091.430.912057.759103714.11-4566031.715146.0811203814.31-55760.832.518369.7414203914.51-66398.933.421687.7916204014.71-77579.634.325131.219204114.91-8930835.228700.6621204215.11-10159036.132396.9624254315.31-11445137.236100.9426304415.51-12791138.339922.7529304515.81-14197239.444045.7732404616.11-15663640.548316.5935404716.41-17190841.652735.8738404816.61-18786042.757098.0542504916.61-20492042.762283.1245505016.61-22315642.767825.84950表5.1-3中跨正彎矩配束表單元號面積彎矩值抗彎慣矩WNpe（KN)配束數(shù)實際配束數(shù)5116.61-22283142.767727.1249505216.61-20380442.761944.1345505316.61-18576542.756461.4441505416.41-16865741.651738.8238405516.11-15212840.546925.8834405615.81-13611539.442228.7131405715.51-12061638.537517.3727305815.31-10562737.633085.6824305915.11-91180.336.728767.8121306014.91-77307.535.824573.9518206114.71-6392934.920479.1915206214.51-51041.13416482.2712206314.31-38640.233.212557.5610106414.11-26722.232.48741.8567106513.91-15282.931.65033.9254106613.71-4317.9530.91429.427210表5.1-4中跨負彎矩配束表單元號面積彎矩值抗彎慣矩WNpe（KN)配束數(shù)實際配束數(shù)6713.5114270.9930.24748.9654106813.3124619.8529.58237.0346106913.1134566.6628.811629.699107012.914411328.114927.6711207112.7153259.1527.518090.1114207212.5162003.1326.921141.7216207312.3170335.4326.324079.218207412.1178255.4425.726902.2520207511.9185767.6125.129612.2922307611.7192876.3924.532210.7824307711.5199586.262434610.1525307811.31105901.723.536884.9527307911.11111827.323.138932.6429308010.91117367.422.640954.9230308110.71122526.622.142856.9431408210.61127309.621.644899.3633408310.51131720.821.146851.2134408410.41135764.820.648712.9536408510.31139446.220.250334.837408610.21142769.619.851852.4138408710.11145739.719.453266.2939408810.0114836119.154406.914040899.91150638.318.755607.924150909.81152576.118.356706.534150919.71154179.31857514.654250929.61155452.317.858017.564250939.51156400.117.658400.064350949.41157027.317.458663.84350959.31157338.617.258810.364350預(yù)應(yīng)力鋼束布置預(yù)應(yīng)力鋼筋布置應(yīng)遵守以下原則：1）應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)念A(yù)應(yīng)力束筋的型式與錨具型式，對不同跨徑的梁橋結(jié)構(gòu)，要選用預(yù)加力大小恰當(dāng)?shù)念A(yù)應(yīng)力束筋，以達到合理的布置型式。避免造成因預(yù)應(yīng)力束筋與錨具型式選擇不當(dāng)而是結(jié)構(gòu)構(gòu)造尺寸加大。當(dāng)預(yù)應(yīng)力束筋選擇過大，每束的預(yù)加力不大，造成大跨結(jié)構(gòu)中布束過多，而構(gòu)造尺寸限制布置不下時，則要求增大截面。反之，在跨徑不大的結(jié)構(gòu)中，如選擇預(yù)加力很大的單根束筋，也可能使結(jié)構(gòu)受力過于集中而不利。2）預(yù)應(yīng)力束筋的布置要求考慮施工的方便，也不能像鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中任意切斷鋼筋那樣去切斷預(yù)應(yīng)力筋，而導(dǎo)致在結(jié)構(gòu)中布置過多的錨具。由于每根束筋都是一個巨大的集中力，這樣錨下應(yīng)力區(qū)受力比較復(fù)雜，因而必須在構(gòu)造上加以保證，為此常導(dǎo)致結(jié)構(gòu)構(gòu)造復(fù)雜，而使施工不便。3）預(yù)應(yīng)力束筋的布置，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。4）預(yù)應(yīng)力束筋的布置，應(yīng)考慮材料經(jīng)濟指標的先進性，這樣往往與橋梁體系、構(gòu)造尺寸、施工方法的選擇都有密切的關(guān)系。5）預(yù)應(yīng)力束筋應(yīng)避免使用多次反向曲率的連續(xù)束，因為這會引起很大的摩擦力損失，降低預(yù)應(yīng)的效益。6）預(yù)應(yīng)力束筋的布置，不但要考慮結(jié)構(gòu)在使用階段大彈性受力狀態(tài)的需要，而且也要考慮到結(jié)構(gòu)破壞時的需要。橫截面布置橫截面布置滿堂支架施工的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋，絕大多數(shù)預(yù)應(yīng)力鋼束的穿束、張拉錨固等均在箱梁內(nèi)作業(yè)。因此控制截面布置鋼束時，應(yīng)盡量靠近腹板采用分散布置分散錨固頂、底板束，鋼束水平間距稍大一些，且不設(shè)平彎，一邊布設(shè)齒板，方便施工。布置邊中孔正彎矩肋束時，將鋼束置于梁肋截面中心線，且將來豎彎錨固于梁頂。分析梁端1號單元的預(yù)應(yīng)力鋼筋配置，=3622.59KN·m，=69500，由得：由得：所以預(yù)應(yīng)力鋼筋重心至梁頂板距離為208.4mm。考慮保護層厚度和預(yù)應(yīng)力束數(shù)量，實際取300mm。對于邊跨最大正彎矩截面，17號單元=60067.42KN·m,=69500,考慮保護層厚度和預(yù)應(yīng)力束數(shù)量，實際取1000mm。立面及平面布置1）預(yù)應(yīng)力筋彎起角度從減小曲線預(yù)應(yīng)力筋預(yù)拉時摩阻應(yīng)力損失出發(fā)，彎起角度不宜大于20°，一般在梁端錨固時都不會達到此值，而對于彎出梁頂錨固的鋼筋，則往往超過20°，常在20°～25°之間。2）預(yù)應(yīng)力鋼筋彎起的曲線形狀預(yù)應(yīng)力鋼筋彎起的曲線可采用圓弧線、拋物線或懸鏈線三種形式。公路橋梁中多采用圓弧線?！豆窐蛞?guī)》規(guī)定，后張法預(yù)應(yīng)力構(gòu)件的曲線形預(yù)應(yīng)力鋼筋，其曲率半徑應(yīng)符合：鋼絲束、鋼絞線束的鋼線直徑d≤5mm時，不宜小于4m。預(yù)應(yīng)力鋼筋彎起的曲線形狀如圖3-3。圖5.2.2預(yù)應(yīng)力筋彎起形狀（單位㎝）3）后張法預(yù)應(yīng)力鋼筋布置的具體要求對于后張法構(gòu)件，預(yù)應(yīng)力筋預(yù)留孔道之間的水平凈距，應(yīng)保證混凝土中最大集料在澆筑混凝土?xí)r能夠順利通過，同時也要保證預(yù)留孔道間不至串孔和錨具布置的要求。直線管道之間的水平凈距不應(yīng)小于40mm，且不易小于管道直徑的0.6倍，對于預(yù)埋的金屬或塑料波紋管在豎直方向可將兩管道疊置。波紋管至構(gòu)件頂面或側(cè)面的凈距不小于35mm；至底面邊緣的凈距不小于50mm。該工程波紋管水平凈距取50mm，豎直凈距為40mm，至頂面和底面邊緣凈距均為50mm，至側(cè)面的凈距為70mm。預(yù)留孔道的內(nèi)徑比預(yù)應(yīng)力鋼絞線束外徑及需要穿過孔道的連接器外徑大10～15mm，該橋例實際取孔道直徑為80mm。預(yù)應(yīng)力錨具的選擇在設(shè)計、選擇和使用預(yù)應(yīng)力里錨具時，應(yīng)滿足以下幾項要求：(1)根據(jù)設(shè)計取用的預(yù)應(yīng)力筋種類、預(yù)壓力的大小及布束的需要選擇預(yù)應(yīng)力錨具；(2)錨具應(yīng)具有足夠的強度和剛度，安全可靠；(3)構(gòu)造簡單，加工制作方便；(4)施工方便、節(jié)省材料、價格低廉。采用夾片式JM12錨具，根據(jù)規(guī)范取預(yù)埋金屬波紋管直徑為80mm。管間的距離為80mm。非預(yù)應(yīng)力鋼筋的布置全預(yù)應(yīng)力混凝土橋，預(yù)應(yīng)力筋即能滿足截面拉應(yīng)力小于零的要求，梁內(nèi)上下頂板以及梁肋內(nèi)仍然需要按構(gòu)造要求配置普通鋼筋以及箍筋。本橋頂?shù)装宀捎秒p向布置非預(yù)應(yīng)力鋼筋，采用@200的HRB335級鋼筋。梁內(nèi)所用箍筋均使用R235級鋼筋，梁肋內(nèi)為@150進行布置。橋面板計算橋面板內(nèi)力計算肋板之間的橋面板實質(zhì)上是一個支承在一系列彈性支承上的多跨連續(xù)板，在構(gòu)造上，板與梁肋是整體連接在一起的，因此各根主梁的不均勻彈性下沉和梁肋本身的抗扭剛度必然會影響到橋面板的內(nèi)力，所以橋面板的實際受力情況是十分復(fù)雜的。通常我們采用簡便的近似方法進行計算。采用簡便的近似方法進行計算，即把腹板之間的部分看作多跨連續(xù)單向板來計算，把懸挑翼緣看作懸臂板來計算。橋面鋪裝為10cm厚瀝青砼+防水層+8cm厚C50砼，恒載及其內(nèi)力計算如下(取寬的板帶作為分析對象)：單向板的計算1)恒載內(nèi)力每米板寬的跨中恒載彎矩計算式：式中：l=530+60=590cm橋面鋪裝層:頂板自重：合計：g=+=12.02每延米板條上恒載內(nèi)力計算：單向板跨中彎矩：支座恒載剪力：2)活載內(nèi)力汽車荷載后輪的著地長度=0.2m，寬度為=0.6m，平行于板的跨徑方向荷載分布寬度垂直于板的跨徑方向的荷載分布寬度所以取跨中車輛荷載彎矩圖6.1.1單向板計算圖示3)組合跨中和支點彎矩由基本組合：=支點彎矩：跨中彎矩：懸臂板內(nèi)力計算本橋處于高速公路上，不設(shè)人行道，懸臂長度為2.75米。懸臂板不等厚，為簡化計算取平均厚度進行計算。平行于板的跨徑方向的荷載分布寬度：b=+h=0.6+2×0.18=0.96m;垂直于板的跨徑方向的荷載分布寬度：a=(+2h)+2c=(+2h)+2=0.2+0.18+2×2.75=5.88m1)橫載內(nèi)力每延米板條上恒載計算g：橋面鋪裝層:翼緣板自重：計算簡圖如下：圖6.1.2懸臂板計算圖示每延米板條上恒載內(nèi)力為：2)活載內(nèi)力計算懸臂板根部活載彎矩為：當(dāng)長懸臂板c的值大于2.5m時，懸臂根部負彎矩為按上式計算的彎矩值的1.15--1.30倍。在此偏安全的取為1.30倍。即：3)荷載組合有基本組合得到：=-（1.2×60.39＋1.4×43.84）=-133.84KN·m配筋及驗算懸臂部分負彎矩配筋計算由6.1節(jié)計算比較得，箱梁腹板處頂板配筋有彎矩-133.84KN·m確定，頂板下部配筋有彎矩=93.94KN·m確定。普通鋼筋采用HRB335，抗拉強度標準值（d=6～50，d為公稱直徑，單位mm），抗拉強度設(shè)計值，彈性模量。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》表5.2.1，當(dāng)鋼筋選用HRB400時，相對界限受壓區(qū)高度（混凝土等級在C50及以下時）。C50混凝土強度設(shè)計值，，梁的有效高度為：求截面受壓區(qū)高度x和受拉鋼筋面積：取得取結(jié)構(gòu)的安全等級為一級，則為等效矩形應(yīng)力圖與混凝土軸心抗壓強度設(shè)計值之比，當(dāng)混凝土強度不超過C50時，取為1.0。取鋼筋，按一排布置。箱梁頂板正彎矩配筋計算由6.1節(jié)計算比較得，頂板下部配筋有彎矩=93.94KN·m確定。符合要求。，選用，則，滿足要求。由以上計算和分析可知，箱梁頂板配置橫向非預(yù)應(yīng)力筋完全能滿足設(shè)計要求。由于箱梁底板受集中荷載作用處（支座處）有腹板和橫隔梁的支撐，其它部分不受集中荷載的作用，所以，底板按照構(gòu)造配筋。主梁截面特性依據(jù)《橋規(guī)》（JTGD62—2004）中第6.1.4條規(guī)定，采用換算截面計算，取。依據(jù)JTGD62—2004中表3.1.5，C50彈性模量Ec??；依據(jù)JTGD62—2004中表3.2.4取換算截面面積計算公式為：凈截面面積計算公式為：后張法預(yù)應(yīng)力混凝土梁主梁截面幾何特性應(yīng)根據(jù)不同受力階段分別計算。本示例中的箱形梁從施工到運營經(jīng)歷了如下兩個階段。（1）主梁現(xiàn)澆并張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋主梁混凝土達到設(shè)計強度90%后，進行預(yù)應(yīng)力的張拉，此時管道尚未灌漿，所以其截面特性為計入非預(yù)應(yīng)力鋼筋影響的凈截面，該截面的截面特性計算中應(yīng)扣除預(yù)應(yīng)力管道的影響。（2）灌漿封錨，橋面鋪裝及運營階段預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉完成并進行管道壓漿、封錨后，預(yù)應(yīng)力鋼筋能夠參與及誒按受力，主梁即為全截面參與工作，此時的截面特性計算采用計入非預(yù)應(yīng)力鋼筋和預(yù)應(yīng)力鋼筋的換算截面。在這里，采取近似計算的方法進行求解，把箱型截面換算為工字型截面，把截面鋼筋近似的看為集中在一起的矩形，在進行慣性矩求解時，仍然采取近似算法。表7-1第一階支座處截面幾何特性計算表分塊名稱分塊面積Ai(mm2)Ai重心至梁頂?shù)木嚯xyi(mm)對頂邊的面積矩Si=AiYi（mm3)自身慣性矩Ii(mm4)Yu-Yi(mm)Ix=Ai(Yu-Yi)2(mm4)截面慣性矩I=Ii+Ix(mm4)混混凝土全截面16.61x10626304.4x101096x10121142.2x1011預(yù)留管道截面-50xπx802=1.01X106356.4-3.6x10801635.3-2.71012混凝土凈截面15.6xX106=44000/15.6=28214.4x101096x1012-24.8x1011-93.91012表7-2第一階段跨中截面幾何特性計算表分塊名稱分塊面積Ai(mm2)Ai重心至梁頂?shù)木嚯xyi(mm)對頂邊的面積矩Si=AiYi（mm3)自身慣性矩Ii(mm4)Yu-Yi(mm)Ix=Ai(Yu-Yi)2(mm4)截面慣性矩I=Ii+Ix(mm4)混混凝土全截面8.91×1069908.8×1098.7×1012930.077×1012預(yù)留管道截面-50xπx802=1.01x1062252-0.23×101001355-1.84×1012混凝土凈截面7.9x106=6500/7.9=82316.5x1098.7x1012-1.76x10126.94x1012第二階段跨中截面幾何特性計算將箱梁按照等面積和等慣性矩的原則轉(zhuǎn)換成如圖工字型截面，由于上梗腋對慣性矩的影響很小，將上梗腋的面積加至工形截面的上翼緣板上，則:上翼緣板厚為：；按照《橋規(guī)》（JTGD62-2004)對超靜定結(jié)構(gòu)進行作用（或荷載）效應(yīng)分析時，箱型截面梁的翼緣寬度可取實際全寬。所以本橋例的有效工作寬度為：。換算截面面積：設(shè)受壓區(qū)高度為x，則有得：換算界面對中性軸的慣性矩：第二階段支座處截面幾何特性計算將箱梁按照等面積和等慣性矩的原則轉(zhuǎn)換成如圖工字型截面，由于上梗腋對慣性矩的影響很小，將上梗腋的面積加至工形截面的上翼緣板上，則:上翼緣板厚為：；有效工作寬度為：。換算截面面積=15.6×+5.65×69500=。設(shè)受壓區(qū)高度為x，則有得：換算界面對中性軸的慣性矩：表7-3各截面不同階段的截面特性匯總表受受力階段計算截面A(mm2)(mm)(mm)(mm)I(mm4)W()孔管道壓漿前跨跨中截面7.9x10682315776776.94x10100.84×0.441.02支支座截面15.6x106282121791908.693.9x10103.33×4.27×4.92×管管道結(jié)硬后跨跨中截面8.3x106429.52070.51822.54.24x10100.99×2.1×2.3×支支座截面16x10637077933350.628.6x10100.77×3.62×0.87×注：A、yu、I由前計算可知，yb=梁高h-yu。預(yù)應(yīng)力損失及有效預(yù)應(yīng)力的計算預(yù)應(yīng)力損失計算預(yù)應(yīng)力筋與管道壁間摩擦引起的應(yīng)力損失（）式中：查表得，預(yù)埋塑料波紋管系數(shù)k=0.0015，=0.14～0.17，取0.15。對于跨中截面，32為錨固點至支座中線的水平距離；為簡化計算取。對于支座截面x=4943+32=4975cm,所以錨具變形、鋼筋回縮和接縫壓縮引起的應(yīng)力損失（）式中由《混凝土規(guī)范》表6.2.3得，夾片式錨具有頂壓時錨具變形為4mm，水泥砂漿接縫變形1mm；由表3.2.4得，鋼絞線彈性模量=1.95×。鋼筋與臺座間的溫差引起的應(yīng)力損失（）此項應(yīng)力損失，僅在先張發(fā)構(gòu)件采用整齊或其他加熱方法養(yǎng)護混凝土?xí)r才予以考慮，該工程采用后張發(fā)不予考慮。混凝土彈性壓縮引起的應(yīng)力損失（）在后張法結(jié)構(gòu)中，由于一般預(yù)應(yīng)力筋的數(shù)量較多，限于張拉設(shè)備等條件的限制，一般都采用分批張拉、錨固預(yù)應(yīng)力筋。在這種情況下，已張拉完畢、錨固的預(yù)應(yīng)力筋，將會在后續(xù)分批張拉預(yù)應(yīng)力筋時發(fā)生彈性壓縮變形，從而產(chǎn)生應(yīng)力損失。式中：——由于混凝土的彈性壓縮引起的應(yīng)力損失（）；——在計算截面先張拉的預(yù)應(yīng)力鋼筋重心處，由后張拉各批鋼筋而產(chǎn)生的混凝土法向應(yīng)力；——預(yù)應(yīng)力鋼筋彈性模量與混凝土彈性模量的比值。經(jīng)推導(dǎo)可按簡化公式進行計算，即：式中：——表示預(yù)應(yīng)力筋張拉的總批數(shù)，m=6；——預(yù)應(yīng)力鋼筋彈性模量與混凝土彈性模量的比值。按張拉時混凝土的實際強度等級計算；假定為設(shè)計強度的90%，即=0.9×C50=C45，查表得,故——全部預(yù)應(yīng)力鋼筋的合力NP在其作用點（全部預(yù)應(yīng)力鋼筋重心點）處所產(chǎn)生的混凝土正應(yīng)力，。其中：——所有預(yù)應(yīng)力筋預(yù)加應(yīng)力（扣除相應(yīng)階段的應(yīng)力損失和后）的內(nèi)力；——預(yù)應(yīng)力筋預(yù)加應(yīng)力的合力至混凝土凈截面形心軸的距離；、——混凝土的凈截面面積和截面慣性矩。計算過程：1）對于支座截面：根據(jù)截面特性列表可知：則取，則2）對于跨中截面：根據(jù)截面特性列表可知：則取，則鋼筋松弛引起的應(yīng)力損失（）對于預(yù)應(yīng)力鋼絞線式中仍取跨中截面應(yīng)力值作為全梁的平均值計算，固有：因為采用低松弛鋼絞線，超張拉法，所以混凝土收縮徐變引起的損失（）混凝土收縮徐變終極值引起的受拉區(qū)預(yù)應(yīng)力鋼筋損失計算式為：式中i--截面回轉(zhuǎn)半徑，,后張法構(gòu)件為凈截面慣性矩;查表得徐變系數(shù)終極值=1.56，=1.25，收縮應(yīng)變終極系數(shù)=0.1357×。為傳力錨固時在跨中的全部受力鋼筋重心處，由引起的混凝土正應(yīng)力，考慮到加載齡期不同，按徐變系數(shù)變小乘以折減系數(shù)。計算和（自重）引起的應(yīng)力時采用第一階段截面特性，計算（橋面鋪裝）引起的應(yīng)力時采用第二階段截面特性。=1059.8×69500=，，將以上各式代入即得：有效預(yù)應(yīng)力計算現(xiàn)將各截面鋼束損失平均值及有效預(yù)應(yīng)力匯總于表6-1中。表8-2預(yù)應(yīng)力損失計算表預(yù)加應(yīng)力階段（）使用階段（）鋼束有效預(yù)應(yīng)力（）預(yù)加應(yīng)力階段使用階段跨中截面27410.850.4335.210.3829.740.11059.81019.7支座處截面14010.844.5195.310.3829.740.11199.71159.6截面驗算正截面承載力驗算跨中截面承載能力計算1）求受壓區(qū)高度由得：2）正截面承載能力計算跨中截面預(yù)應(yīng)力鋼筋的合力作用點至截面底邊緣的距離為：所以=2400-248=2152截面抗彎承載能力為：跨中截面正截面承載力滿足要求。支座截面承載能力計算1）求受壓區(qū)高度由得：2）正截面承載能力計算支座截面預(yù)應(yīng)力鋼筋的合力作用點至截面頂邊緣的距離為：所以=5000-356.4=4643.6截面抗彎承載能力為：支座截面正截面承載力滿足要求。斜截面承載力計算根據(jù)《公路橋規(guī)》5.2.6條規(guī)定，計算受彎構(gòu)件斜截面抗剪承載力時，其計算位置為：連續(xù)梁近邊支點梁段為距支座中心處截面，近中間支點梁段為支點橫隔梁邊緣處截面?！豆窐蛞?guī)》5.2.9條規(guī)定了截面最小尺寸的限制條件，截面尺寸應(yīng)滿足：式中《公路橋規(guī)》5.2.10條規(guī)定，若符合下式，則不需要進行斜截面抗剪承載力的計算，而僅按照構(gòu)造要求配置箍筋：式中中間支點處截面由基本組合計算可知：。截面最小尺寸滿足要求。所以需要進行斜截面抗剪承載力的計算。根據(jù)《公路橋規(guī)》5.2.7條規(guī)定，斜截面抗剪承載力計算的基本表達式為式中斜截面頂端位置的確定：以底端位置向跨中方向取距離為的截面，認為驗算斜截面頂端就在此正截面上，由驗算斜截面頂端的位置坐標，確定該截面上最大剪力組合設(shè)計值和相應(yīng)的彎矩組合設(shè)計值，進而求得剪跨比及斜截面投影長度。箍筋選用四肢直徑為10的鋼筋，，間距=150mm，則，故《公路橋規(guī)》規(guī)定，在鋼筋混凝土梁的支點處，應(yīng)至少有兩根并且不少于總數(shù)的1/5的下層受拉主筋通過，本橋采取全部一共彎起4/5的預(yù)應(yīng)力主筋，支座處出現(xiàn)剪力峰值，彎起鋼筋數(shù)量適當(dāng)多些，在此彎起鋼筋總面積為77840。所以中間支座處斜截面抗剪滿足要求。非預(yù)應(yīng)力構(gòu)造鋼筋作為承載力儲備，未予考慮。梁端支點處截面連續(xù)梁近邊支點梁段為距支座中心處截面，即2號單元，所以，截面最小尺寸滿足要求。，所以需要進行斜截面抗剪承載力的計算。所以梁端支座處斜截面抗剪滿足要求。非預(yù)應(yīng)力構(gòu)造鋼筋作為承載力儲備，未予考慮。應(yīng)力計算預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件由于施加預(yù)應(yīng)力以后截面應(yīng)力狀態(tài)較為復(fù)雜，各個受力階段均有不同受力特點，除了計算構(gòu)件承載力外，還要計算彈性階段的構(gòu)件應(yīng)力。這些應(yīng)力包括截面混凝土的法向壓應(yīng)力、鋼筋的拉應(yīng)力和斜截面混凝土的主壓應(yīng)力。構(gòu)件應(yīng)力驗算實質(zhì)上是構(gòu)件的強度計算，是構(gòu)件承載力計算的補充。應(yīng)力計算分為持久狀況的應(yīng)力計算和短暫狀況的應(yīng)力計算。短暫狀況的正應(yīng)力計算預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件按短暫狀況計算時，應(yīng)計算其在制作、運輸及安裝等施工階段，由預(yù)應(yīng)力作用、構(gòu)件自重和施工荷載等引起的正截面和斜截面的應(yīng)力，不應(yīng)超過規(guī)定的應(yīng)力限值。施工荷載除有特別規(guī)定外均采用標準值，當(dāng)有組合時不考慮荷載組合系數(shù)。1)預(yù)加應(yīng)力階段的正應(yīng)力計算對于后張法構(gòu)件，預(yù)加應(yīng)力階段截面上、下緣混凝土的正應(yīng)力為：式中2)施工階段混凝土的限制應(yīng)力根據(jù)《公路橋規(guī)》7.2.8條規(guī)定，預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件，在預(yù)應(yīng)力和構(gòu)件自重等施工荷載作用下截面邊緣混凝土的法向應(yīng)力應(yīng)符合下列規(guī)定：假定為設(shè)計強度的90%，即=29.6。，預(yù)加力階段混凝土的壓應(yīng)力滿足應(yīng)力限值的要求。預(yù)拉區(qū)邊緣混凝土的拉力大小，通過規(guī)定的預(yù)拉區(qū)配筋率來防止出現(xiàn)裂縫，具體規(guī)定為當(dāng)時，預(yù)拉區(qū)應(yīng)配置配筋率不小于0.2%的縱向非預(yù)應(yīng)力鋼筋；當(dāng)時，預(yù)拉區(qū)應(yīng)配置配筋率不小于0.4%的縱向非預(yù)應(yīng)力鋼筋；當(dāng)時，預(yù)拉區(qū)配置縱向非預(yù)應(yīng)力鋼筋配筋率按以上兩者直線內(nèi)插取用，拉應(yīng)力不應(yīng)超過1.15。因為本橋例中，所以預(yù)拉區(qū)只需要配置不小于0.2%的縱向非預(yù)應(yīng)力鋼筋。持久狀況的正應(yīng)力驗算預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件按持久狀況計算時，應(yīng)計算使用階段截面混凝土的法向壓應(yīng)力、混凝土的主應(yīng)力和受拉鋼筋的拉應(yīng)力，并不得超過規(guī)定的限值。計算時作用取其標準值，汽車荷載計入沖擊系數(shù)。1)正應(yīng)力計算后張法受彎構(gòu)件，在其承受二期恒載和可變荷載作用時，一般情況下預(yù)留孔道均已壓漿凝固，認為鋼筋與混凝土成為整體并能有效地共同工作，故二期恒載和可變荷載作用時均按換算界面計算。預(yù)加應(yīng)力作用時，因孔道尚未壓漿，所以由預(yù)加力和一期恒載作用產(chǎn)生的混凝土應(yīng)力，仍按混凝土凈截面計算。由作用標準值和預(yù)加力在構(gòu)件截面上緣產(chǎn)生的混凝土壓應(yīng)力（）為預(yù)應(yīng)力鋼筋中的最大拉應(yīng)力為式中對于跨中截面，截面混凝土的正應(yīng)力驗算：=1355，，所以自重荷載作用下引起的彎矩：189236KNm橋面鋪裝荷載作用下引起的彎矩：30930KNm車道荷載作用下引起的彎矩：17927KNm持久狀況下跨中截面混凝土正應(yīng)力驗算滿足要求。2)預(yù)應(yīng)力鋼筋應(yīng)力驗算由二期恒載及活載作用產(chǎn)生的預(yù)應(yīng)力鋼筋截面重心處的混凝土應(yīng)力為橋面鋪裝：車道荷載：所以鋼束應(yīng)力為持久狀況下預(yù)應(yīng)力鋼筋最大拉應(yīng)力滿足要求。3）持久狀況下的混凝土主應(yīng)力驗算取彎矩和剪力均較大的中支座截面進行驗算。預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件在斜截面開裂前，基本上出于彈性工作狀態(tài)，所以主應(yīng)力可按照材料力學(xué)方法計算。預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件有作用標準值和預(yù)加力作用產(chǎn)生的混凝土主壓應(yīng)力和主拉應(yīng)力可按下列拱式計算，即式中以上公式中均取壓應(yīng)力為正，拉應(yīng)力為負。對連續(xù)梁等超凈定結(jié)構(gòu)，應(yīng)計及預(yù)應(yīng)力、溫度應(yīng)力、溫度作用等引起的次效應(yīng)。對變高度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁，計算由作用引起的剪應(yīng)力時，應(yīng)計算截面上彎矩和軸向力產(chǎn)生的附加剪應(yīng)力。本橋位于高速公路上，不記人群荷載影響，僅有汽車荷載的影響，因此（1）截面面積矩計算計算點分別取上梗液a-a處、第一階段截面重心軸x-x處和下梗液b-b處。第一階段截面梗液a-a以上面積對凈截面重心軸x-x的面積矩：=1200×40×（226.5-）+×40×40×8×（226-40-）+40×40×5×（226.5-40-）=2.88×=2.88×同理可得，不同計算點處的面積矩，匯總于表9-1。（2）主應(yīng)力計算自重荷載作用下引起的剪力：16637KNm橋面鋪裝荷載作用下引起的剪力：2369KNm車道荷載作用下引起的剪力：1833KNm表9.3.2截面類型第一階段對重心軸(x=2265mm)第二階段對重心軸(x=3707mm)計算點位置a-ax-xb-ba-ax-xb-b面積矩符號面積矩()2.88×3.09×2.36×4.94×0.65×0.65×主應(yīng)力計算：主應(yīng)力計算：同理可得，各計算點的主應(yīng)力匯總于表9.3.2表9.3.2計算點剪應(yīng)力（）正應(yīng)力（）主應(yīng)力（）a-a2.424.233-1.15.332x-x3.534.112-1.124.142b-b2.224.346-1.164.816（3）主應(yīng)力的限制值根據(jù)《公路橋規(guī)》7.1.6條規(guī)定，混凝土主壓應(yīng)力應(yīng)符合，=0.6×32.4=19.44，與上表9.3.2-2的計算結(jié)果比較，可見混凝土主壓應(yīng)力計算值均小于限值，滿足要求。混凝土主拉應(yīng)力，箍筋可僅按構(gòu)造要求設(shè)置。但是按本條計算的箍筋用量少于按斜截面抗剪承