现浇连续梁桥设计

《现浇连续梁桥设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《现浇连续梁桥设计（47页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、大运高速公路朔州支线民福街高架桥左幅(20+30+19.52)m连续箱梁桥设计姓名：范毅指导老师：丁南宏、林丽霞学号：20062212班级：土木065班20+30+19.52）m连续箱梁+0.5m（防撞栏杆）+0.5m/2毕业设计任务书一、设计资料1. 设计题目：大运高速公路朔州支线民福街高架桥左幅（桥设计2. 结构形式：现浇PC连续箱梁桥3. 技术标准：公路等级：高速公路桥面宽度：0.5m（防撞栏杆）+11.0m（机动车道）（左，右幅桥间隔缝）=24.5m/2荷载标准：公路-I级地震烈度：7度设防桥下净空：桥下道路立交净空高度不小于5.0m桥下铁路立交净空高度不小于8.0m桥面纵坡：i=+2

2、.56%及i=-2.98%桥面横坡：2%4.气象、桥址工程地质及水文特征（见参考资料1）设计依据公路工程技术标准JTGB01-2003公路桥涵设计通用规范（JTGD60-2004）公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTGD62-2004）公路砖石及混凝土桥涵设计规范（JTGD61-2005公路工程抗震设计规范JTJ004-89高速公路交通安全设施施工及施工技术规范JTJ074-96铁路桥涵设计规范TBJ2-96城市桥梁设计准则CTT11-93城市桥梁设计荷载标准CJJ77-98二、主要设计内容（一）计算方面方案比选拟定三个比选（包括总体布置、分孔、桥型及施工方案等）概算评价及推荐方案拟

3、定结构尺寸吩析设计参数制定施工方案姓择材料拟定结构尺寸主梁内力计算L期包载内力（含徐变二次力）二期包载内力活载内力,（温度及支座沉降引起的内力）,内力组合主梁配筋计算力筋（束界或数量）噌通受力钢筋噌通构造钢筋主梁检算强度（承载能力极限状态）应力及变形（正常使用极限状态）其它有关设计计算晰面板的设计计算顺隔梁的设计计算支座垫板下局部承压计算咋苗下局部承压计算其它计算（二）绘图方面1. 全桥总体布置图2. 梁体一般构造图力筋布置图要求一）.日程安排1.本次毕业设计共安排了十三周时间（从第5周至第17周），设计人必须在第17周的星期五提交文整后的全部设计内容，第18周准备及参加答辩。2. 指导时间为

4、每天的早8:0011:303. 周进度安排大致如下：第5周一一第6周：查阅有关书籍，熟悉设计资料，明确设计内容，通过方案比选确定设计方案；同时完成该设计相关的英文译文一篇。在此期间必须同时完成“开题报告”，合格后才能开始毕业设计工作。第7周一一第8周：拟订结构尺寸，主梁内力计算。第9周一一第10周：主梁配筋及主梁检算。第11周一一第12周：主梁端部的局部承压计算及横隔梁计算。完成以上内容的基础上，填写“兰州交通大学毕业设计（论文）学生自查表”。第13周一一第14周：其它计算。第16周：绘图及文整。第17周：准备及参加答辩。注意：1、在整个设计期间内，合理安排时间，绘图及文整工作的内容争取在设计

5、期间同时完成。2、为保证毕业设计的质量，规范论文书写格式，学生的毕业设计格式应按兰州交通大学本科生毕业设计（论文）撰写规范进行书写。二）.设计方面1、设计完成后，应提交毕业设计书，包括： 封面、任务书；中英文摘要（400字左右）；目录（按三级标题编写）；正文；致谢（补充说明等）；参考文献；附录（自编源程序及有关图纸）。2、毕业设计资料带内应装文件： 任务书和论文；开题报告；学生自查表；附图（用计算机打印）。 与该设计相关的英文译文一篇（4000字左右）3、按时完成设计任务，做到设计合理，叙述简练，文字工整，绘图规范。三）.纪律方面1、为保证设计质量和便于管理，设计期间的作息制度基本上同上课期间

6、，并每天作随机考勤。2、不得随意旷课及擅自离校。3、不得抄袭和代他人设计。三. 参考书籍：1、高墩大跨连续刚构桥/马保林编著.-北京：人民交通出版社,2001.102、厦门海沧大桥建设丛书.第五册，西航道连续刚构桥/潘世建，杨盛福主编.-北京：人民交通出版社,2002.13、悬臂浇筑预应力混凝土连续梁桥/张继尧，王昌将编著.-北京：人民交通出版社，2004-10四. 4、刚架桥/耶晓光，邵新鹏，万振7工编著.-北京：人民交通出版社，2001-45、公路工程技术标准JTGB01-20036、公路桥涵设计通用规范(JTGD60-2004)7、公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTGD62-

7、2004)8、公路砖石及混凝土桥涵设计规范(JTGD61-20059、公路工程抗震设计规范JTJ004-8910、高速公路交通安全设施施工及施工技术规范JTJ074-9611、铁路桥涵设计规范TBJ2-9612、城市桥梁设计准则CTT11-9313、城市桥梁设计荷载标准CJJ77-98参考资料：1、大运高速公路朔州支线民福街高架桥设计说明2、大运高速公路朔州支线民福街高架桥总体布置图3、大运高速公路朔州支线民福街高架桥横断面布置图4、大运周速公路朔州支线民福街局架桥力筋布置图第一章桥址概况1. 设计概况民福街局架桥位于山西省朔州市，为大运局速公路朔州支线跨越北同蒲铁路(夹角570)、安家岭铁路

8、支线(夹角400)及朔神大道(夹角460)而设，末端接朔州市民福街，桥梁跨越铁路处的铁路曲线半径分别为800mffi780m1.1设计主要技术指标(1) 道路等级:高速公路。(2) 设计时速：80kmPh(3) 设计荷载:公路一级(4) 立交净高：铁路净高6.55m,公路净高5.0m。(5) 半幅桥宽：0.5m(防撞栏杆)+11m(行车道)+0.5m(防撞栏杆)。1.2构思宗旨(1) 符合城市发展规划，满足交通功能需要。(2) 桥梁结构造型简洁，轻巧，反映新科技成就，体现人民智慧。(3) 设计方案力求结构新颖，保证结构受力合理，技术可靠，施工方便。(4) 与高速公路的等级和周边环境相宜。(5)

9、 学习等截面梁桥的设计过程。第二章方案比选一方案介绍方案一：预应力混凝土连续梁桥(推荐方案)一、孔跨布置本桥为跨线公路桥，故其分跨情况为(4X20m+水25n)先简支后连续部分预应力混凝土连续梁+(20m+30m+19.52m+320m现浇预应力混凝土连续箱梁桥。先简支后连续箱梁很断面为四箱，各箱单独预制，简支假设，现浇连续梁接头后成为连续结构体系。现浇连续箱梁采用单箱单室斜腹板，顶板宽：12.0m,箱底宽5.6m,臂宽2.8m,梁高1.5m.二桥墩，桥台及基础1. 两端桥台采用钢筋混凝土肋板式桥台及混凝土U型桥台，其中肋板式桥台采用钻孔桩基础，U型桥台米用明挖基础。2. 桥墩采用柱式墩，其中

10、先简支后连续部分采用双柱墩，现浇连续箱梁部分采用独柱墩，基础采用钻孔桩基础。三施工方法1. 先简支后连续部分采用悬臂法施工。2. 现浇连续部分采用支架法施工。四受力特点1. 优点除了按简支-连续法施工的连续梁桥外，一般一次落架施工的连续梁桥在结构自重荷载作用下，支点截面产生负弯矩，且支点截面负弯矩大于跨中截面正弯矩。与同等跨径的简支梁桥相比，连续梁桥的最大正弯矩及负弯矩均小于简支梁的跨中正弯矩，因此连续梁桥的内力分布比简支梁桥要均匀，有利于发挥材料的作用2缺点连续梁届于超静定结构，非线性的温度变化，预应力的作用，混凝土收缩徐变及基础的不均匀沉降等都将引起结构的附加内力。方案二预应力混凝土刚构桥

11、一孔跨布置本桥为跨线公路桥，考虑到通车净空，分跨采用：主桥：50+2X80+50）mT型刚构,引桥：2X20+2X20）简支梁桥，主桥米用单箱单室箱梁，刚构部分米用变截面形式，支点处梁高较大，以承受支点处较大的负弯矩，跨中（包括挂梁）梁高较小，增大了桥下净空。梁底曲线采用折线，这样有利于施工。引桥简支梁桥为等高度箱梁。二桥墩桥台及基础本桥所处桥位由于地址条件限制，采用灌注桩基础。桥墩为轻型园端型桥墩。两端桥台桥台为肋板式桥台及混凝土U型桥台，其中肋板式桥台采用钻孔桩基础，U型桥台采用明挖基础，引桥部分桥墩为柱式墩。三施工方法采用悬臂施工法四受力特点1优点恒载作用下，由于支点负弯矩的卸载作用，使

12、跨中的弯矩大大减小，活载作用在挂梁时，由于支撑跨径较小，从而使得跨中正弯矩较小；T型刚构桥届于静定结构，不会因为支座沉降，温差等产生次内力，使得该结构可以适应于地基较差的条件。2缺点构造复杂，行车条件不好，带挂梁的T型刚构桥型在混凝土的长期收缩徐变作用下和汽车荷载的冲击作用下，T构悬臂端会发生下挠，行车给乘客带来不平稳的感觉，并且个T梁之间不能共同工作，使其跨径受到限制。方案三自锚式钢梁悬索桥一孔跨布置本桥为主跨150m边跨55mde双塔双索面三跨自锚式悬索桥。主缆垂跨比中跨为1/5,边跨为1/12.4，轻巧的结构以及在60300m跨径范围内明显的造价优势，使得该桥型成为本次方案比选中的第三个

13、方案。分跨过程中同样考虑了桥下铁路与公路的通车净空要求，其总体布置图见附图自锚式钢梁悬索桥。梁高1.5m,宽12.0m，高宽比为1/9.6,全桥箱梁分为标准段，索塔附近梁段，主缆锚固段及压重段。横隔板采用实腹式板结构，问距3m,吊索与主缆连接方式为销接，吊索在钢箱梁上的锚固采用锚拉板和销接的结构形式。锚拉板焊接在横隔板所在位置上，并且钢箱梁内设置了纵横向的加劲板。二桥墩桥台基础及索塔同样，由于地质条件，基础采用灌注桩基础，简直引桥部分采用双柱式桥墩，悬索桥塔是一种较新颖的桥塔，桥上塔高60m,设上下两道横隔梁，索塔构造见图示。两端桥台分别为桥台为钢筋混凝土肋板式桥台及混凝土U型桥台，其中肋板式

14、桥台采用钻孔桩基础，U型桥台采用明挖基础。三施工方式主缆采用预制平行钢丝束法施工，且为先梁后缆的节段吊装施工。四受力特点1优点自锚式悬索桥取消了巨大的主缆锚锭，不仅可以节省建造锚锭的费用。而且大大降低了对地基条件的要求，有效地拓展了自锚式悬索桥的适用范围，从而为软基础地区提供了一种造型优雅而富有竞争力的桥型必选方案。2缺点首先，两者索塔和加劲梁都承受巨大的轴向力，特别是当跨径较大时，结构体系的整体稳定和区部屈曲都是桥梁工程师十分关注的问题，其次，悬索桥届丁高次超静定结构，加劲梁受力时对索力变化非常敏感，如何通过索力调整以达到技术经济合理的成桥状态是其设计的共同目标。二方案比选综合以上方案介绍，

15、比选结果如表2-1所小。表2-1方案比选序号第一方案第二方案第三方案主桥：预应力混凝土连续梁：(4X20+3X25)+(20+30+19.52)+(3X30)m主桥：预应力混凝土T型刚构：(50+2X80+40)m主桥：钢梁自锚式悬索桥：(50+160+50)m1桥高(m)14.6514.6514.652桥长(m)314.523403203工艺技术要求技术先进，工尤要求较严格，所需设备较少，占用施工场地较少。技术较先进，工艺要求叫严格，主梁上部结构构造除了用挂监施工夕卜，挂梁需另一套设备。技术最先进，工艺要求最严格，由丁要架设主缆，施工难度较大,且计算复杂。4受力特点属超静定结构，受力较好，主

16、梁桥面连续，行车条件好，养也也容易。属丁静定结构，受力不如超静定结构好，桥面平整度易受到悬臂挠度影响，行车条件较差，主桥每孔有两道伸缩缝容易损坏。属丁多次超静定结构，受力性能较好，主桥面连续，行车条件好。外形美观，但由丁是柔性结构，刚度较小，活载作用下易产生较大挠曲变形，在风柚载，车辆冲击荷载作用下易产生振动。5造价及用材造价及钢材排第二，其他各项最省。造价及钢材排第三。造价最低，用钢量最大。第三章细部尺寸拟定一.梁高尺寸确定本桥为(30+20+19.52)m预应力混凝土连续梁桥，最大跨径为30m由丁跨径较小，故采用等高度箱梁。按桥梁工程【罗旗帜主编(2006.2.1第一版)华南理工大学出版社

17、】中连续梁在支点和跨中梁高估算值：等高度连续梁，支点梁高H=(1/151/30)L,目前常用H=(1/181/20)L,这里取1.5m,为1/20L=1/20X30=1.5m.二箱梁细部尺寸拟定箱形梁由顶板，底板，腹板等各部分组成薄壁截面梁，它的横截面西部尺寸拟定如下：1.顶板底板箱形截面的顶板和底板是箱梁承受正负弯矩的主要工作部位因此，公路桥涵设计通用规范JT_GD60-200企规定箱梁截面顶板和腹板相接处应设置承托，底板和腹板相接处应设置倒角，必要时可设置承托。箱形截面的顶板和底板中部厚度不应小于板净跨径的1/30，且不应小于200mm.连续梁箱梁中，底板厚度随着箱梁负弯矩的增大而逐渐加厚

18、至墩顶处，以适应受压要求。因此箱梁底部底板厚度一般是墩顶梁高的1/10-1/12.一般预应力混凝土箱梁中跨中或悬臂端底板厚度主要取决于底板内设置预应力筋的需要。对于预应力混凝土连续梁跨中底板，板内需配置一定数量的预应力束筋与普通钢筋，此时底板的厚度一般在200250mm顶板厚度主要取决于板净跨径经验公式为Tt=L/36+100(mm)(3-1)确定箱形截面顶板厚度除了满足桥面横向弯矩的要求外，还要满足布置纵向预应力钢束的要求。综上所述，取跨中截面顶板厚度为240mm底板厚度为250mm取支点处顶板厚度为240mm底板厚度为300mm.2.箱梁腹板腹板主要是承受截面的剪应力，主拉应力。根据以往取

19、值经验，为了满足预应力束筋管道布置及锚固的需要,一般的设计经验为：1) 腹板内无预应力束筋管道布置时可采用200mm.2) 腹板内有预应力束筋管道布置时可采用250300mm.3) 腹板内有预应力束筋锚固头时采用350mm.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。本设计中，根据箱室的外形设置了宽160mm长800mm勺上部梗腋，而下部采用1:1的梗腋。三.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

20、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。因此本设计没有加以考虑，而且由于中间横隔梁的尺寸及对内力的影响较小，在内力计算中也可不作考虑。四.变截面位置本设计设计中，由于考虑到支点附近处负弯矩数值较大，故在支点附近设置成顶板底板，腹板均变化的变截面。其变截面位置为：左边支点以右:156.6cm417.7cm处；左中支点、右中支点两侧80cm处，变化长度均为200cg右边支点以左：235cm435cm处。第四章主梁内力计算本设计为(20m+30m+19.52m)三跨连续梁，依据以上原则共

21、建立了49个节点,48个单元，每跨中间部分(等截面处)等分成10个单元，两端部分分别在变截面处，支点处，梁端处建立节点。其MIDAS模型如图3-1所示：第一节恒载内力计算一毛截面几何特性本桥截面为箱型截面，截面较多，采用“梯形分块法”计算较为麻烦，直接采用MIDAS中“截面特性值计算器”来计算，然后用CAD中面域/质量特性查询校核，其结果如表4-1示：表4-1毛截面几何特性计算表控制截面截面局度(m)底板厚度(m)面积A(m2)毛截面惯性矩I(m4)中性轴至梁底的距离(m)边左文点1.5实心截面11.9712.2590.881边跨1/41.5255.84221.6910.937边跨跨中1.52

22、55.84221.6910.937边跨3/41.5255.84221.6910.937左中支点1.5实心截面11.9712.2590.881中跨1/81.5255.8421.6910.937中跨3/81.5255.8421.6910.937中跨跨中1.5255.8421.6910.937注：此表为1/2桥的截面，与另一半桥界面对称二包载内力计算1. 在本设计中，由丁单元划分的节点不完全吻合控制截面对应的节点，故选取离制界面最近的截面数据作为控制截面值。其对应关系如表3-3示：表4-2对应美系控制截面边左支点边跨1/4边跨跨中边跨3/4左中支点(左)对应单元24(1/2)8(1/2)12(1/2

23、)16(j)控制截面左中支点(右)中跨1/8中跨1/4中跨3/8中跨跨中对应单元17(i)19(1/2)21(i)22(1/2)24(i)2. 本桥采用一次现浇成桥，不存在体系转换，直接在全桥上添加自重荷载，由MIDAS计算出桥梁在自重作用下和二期包载下的剪力弯矩如表3-4示：表4-3包载内力类型一期自重效应二期自重效应截面弯矩（kN，m）剪力（kN）弯矩（kN，m）剪力（kN）边左文点-68.9-1206.8-8.8-254.7边跨1/42816.9-306.8695.8-82.8边跨跨中2274.8514.9568.6131.7边跨3/4-2547.61336.6-675.8346.1左中

24、支点（左）-10816.42273.6-2786.2541.8左中支点（右）P-10816.4-2555.3-2786.2P-618.6中跨1/8-2437.9-1734.0-631.2-453.1中跨1/42852.0-1156.7750.4-302.4中跨3/86028.9-579.31581.5-151.7中跨跨中7092.8-2.01861.1-1.0Kiiffl血IIlTm*r】1ll1IIfIfTrnr.lllllllllllliniml-rrrmirnmnWI_r-T!JillgWiiii岬1川3.包载梁单元内力如图4-2所示图4-2包载内力图第三节活载内力计算一.计算方法首先绘

25、出结构计算截面的影响线，结合结构力学机动法绘制影响线的原理，运用迈达斯软件，得出边支点截面剪力影响线、边跨1/4截面弯矩及剪力处影响线、边跨1/2截面弯矩及剪力影响线、边跨3/4截面弯矩及剪力影响线、中支点截面弯矩影响线、中支点（左、右）截面剪力影响线、中跨1/8、中跨3/8、中跨跨中截面弯矩及剪力影响线。然后按最不利原则布置标准活载，通过结构分析计算出此计算截面的最大最小内力。加载方法如下：一般将集中荷载标准值作用在相应影响线中一个最大影响线峰值附近，均布荷载标准值应满布丁使结构产生最不利效应的同号影响线区段上。二冲击系数和车道折减系数1.汽车冲击系数计算(见公路桥涵设计通用规范(JTGD6

26、0-2004)第4.3.2条的条文说明)结构基频：桥梁的自振频率(基频)宜采用有限元方法计算，对丁连续梁结构，当无更精确方法计算时，也可采用下歹0公式估算：-13.616EICfl=22二Imc23.65瓦2一2二I2*mcmc=G/g(4-1)(4-2)(4-3)式中:I结构的计算跨径，单位：m；E结构材料的弹性模量，单位：N/m2;Ic结构跨中截面的截面惯矩，单位：m4;mc结构跨中处的单位长度质量(单位:kg/m),当换算为重力计算时，其单位应为：Ns2/m2;G结构跨中处延米结构重力，单位：N/m；g重力加速度，g=9.81(m/s2)。计算连续梁的冲击力引起的正弯矩效应和剪力效应时，

27、采用计算连续梁的冲击力引起的负弯矩效应时，采用f2因边垮跨度小按照最不利效应计算法则取I=18.96m,查得Ic=1.69125m4_10_mc=(5.84222X25X10)/9.8=14903.628x13.6163.4510101.69125f111.9342二18.9618.9614903.628r23.6513.45勺010勺.69125“f2=20.7302兀x18.96x18.96V14903.628卜值可按下式计算：H=0.05H=0.1767Inf-0.0157当f1.5Hz时，当1.5Hzf14Hz时，=0.45式中f结构基频（Hz）。求得：正弯矩效应：=0.422负弯矩效

28、应：七=0.452. 车道折减系数4.3.1在本设计中，去掉对应的路肩宽度后，W符合单向三车道宽度，按通规条。车道折减系数为=0.78。3. 纵向折减系数计算跨径30m150m不考虑纵向折减。4. 考虑偏载效应时的增大系数汽车荷载横向分布影响增大系数那规范取值如下：计算弯矩时（=1.15计算剪力时V=1.05。三活载内力计算1.各控制截面的内力影响线1）剪力影响线a）左边支点右力影响线c）边跨跨中剪力影响线rxiiiiiTrnTniO一.一；：llj.l人llLL口e）左中支点左剪力影响线f）左中支点右剪力影响线g）中跨1/8剪力影响线h）跨1/4剪力影响线i）3/8剪力影响线j）中跨跨中剪力

29、影响线图4-3控制截面剪力影响线2）弯矩影响线影响线-二ihxli-亍lt丁1口TlTlTTrLII画1a）边跨1/4弯矩影响线二I-b）边跨跨中弯矩影响线IU皿c）边跨3/4弯矩影响线d）左中支点弯矩影响线JjJJLII/3y工匚J-EH匚_1-_-e）中跨1/8弯矩影响线LHJh）中跨跨中弯矩影响线图4-4各截面弯矩影响线2.计算结果根据最不利布载原则，在各个截面的内力影响线上按通规第4.3.1条的布载要求可求得汽车在各个截面上的最大弯矩、最小弯矩、最大剪力、最小剪力，再考虑冲击系数，车道折减系数以及增大系数后，可得到活载内力，其结果见表4-4。表4-4公路-I级汽车荷载作用效应截面汽车M

30、max(kNm)汽车Mmin(kNm)汽车Qman(kN)汽车Qmin(kN)边左文点0-722.2275.73-1502.13边跨1/44460.045P-1156.1425.565-1064.07边跨跨中5969.42-2587.5863.73-593.46边跨3/43695.985-4019.021302.21-231.315左中支点（左）722.43-6203.221668.135-58.59左中支点（右）722.43-6203.22109.515-1755.92中跨1/82390.275-2507.69150.885-1501.19中跨1/44930.165-1754.67311.1

31、15-1248.24中跨3/86875.62P-1469.59511.14-990.15中跨跨中7543.77-1184.39741.405-740.25活载作用下最大最小内力图如图4-5示:图4-5活载作用下最大最小内力图第四节温度次内力及基础沉降内力计算一温度次内力1.本设计中采用公路桥涵设计通用规范（JTGD60-2004）中竖向温度曲线来计算温差应力，假设升温在梁顶板一下线性变化，直接采用MIDAS中温度梯度荷载加载,计算结果如表4-6。表4-6温度次内力控制截面弯矩M1(kNm)剪力Qi(kN)边左文点0-262.9边跨1/41097.5-262.9边跨跨中2466.9-262.9边

32、跨3/43836.2-262.9左4尸支点（左）5085.8-262.9左4尸支点（右）5085.80.5中跨1/85083.70.5中跨1/45081.80.5中跨3/85079.90.5中跨跨中5078.00.52.温差内力图如图3-5示:IM图4-6温差引起的各界面内力图-基础沉降内力计算1.本设计中取支座不均匀沉降1cm来计算，由丁本桥为三跨连续梁桥，建模时边界条件是四个一般支撑，沉降时考虑多种工况，建模过程中按每个支座分别沉降1cm建宜四种沉降组，然后进行沉降组组合，选择最少沉降一个组，最多四个组，取其最不利组合。计算过程由软件完成，此处直接给出结果如表3-5示：表4-5基础沉降次内

33、力控制截面剪力Q1(kN)弯矩M1(kNm)最大值最小值最大值最小值边左文点225.5-225.500边跨1/4225.5-225.5941.3-941.3边跨跨中225.5-225.52115.8-2115.8边跨3/4225.5-225.53290.2-3290.2左中支点（左）225.5-225.54361.9-4361.9左中支点（右）292.4-292.44361.9-4361.9中跨1/8292.4-292.43186.4-3186.4中跨1/4292.4-292.42192.1-2192.1中跨3/8292.4-292.41451.9-1451.9中跨跨中292.4-292.41

34、452.7-1452.72.支座沉降引起控制截面最大、最小内力图如图3-6示:uniilllllSill图3-6支座沉降引起的最大最小内力图第五节内力组合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，由丁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：mn0Sud=0（二Gi&k,Q1SQik,C=QjSQjk）iAj=2mn或O&d=0（二.SGidSQid，c二SQjd）i1j=2式中Sud一承载能力极限状态下作用基本组合的效应组合设计值；L

35、结构重要性系数，按通规JTGD60-2004表1.0.9规定的结构设计安全等级采用，对应丁设计安全等级一级、二级和三级分别取1.1、1.0和0.9;Gi-第i个永久作用效应的分项系数，应按通规JTGD60-2004表4.1.6的规定采用；SGik、SGid-第i个永久作用效应的标准值和设计值；Yqi一汽车荷载效应（含汽车冲击力、离心力）的分项系数，取1=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

36、车荷载取同值；SQ1k、SQ1d-汽车荷载效应（含汽车冲击力、离心力）的标准值和设计值；一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j个可变作用效应的分项系数，取Lj=1.4,但风荷载的分项系数取，Qj=1.1；SQjk、SQjd一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j个可变作用效应的标准值和设计值；平c一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）的组合系数取平c=0.80;当除汽车荷载效应（含汽车冲击力

37、、离心力）外尚有两种其他可变作用参与组合时，其组合系数取平c=0.70;尚有三种可变作用参与组合时，其组合系数取平c=0.60;尚有四种及多丁四种的可变作用参与组合时，取平c=0.50。根据通规第4.1.6条规定，各种作用的分项系数屈指如下：结构重要性系数取=1.1;一期包载作用的分项系数，当作用对结构的承载能力不利时，取=1.2;当作用对结构的承载能力有利时，取=1.0;二期包载作用效应的分项系数，当对结构的承载能力不利时，取=1.2;当作用对结构的承载能力有利时，取=1.0;基础变位作用效应的分项系数取=0.5;汽车荷载效应的分项系数取=1.4;温度作用效应的分项系数取=1.4;其他可变作

38、用效用的组合系数=0.8;则承载能力极限状态组合为：当作用最结构的承载能力不利时取g=1.1x（1.2Sg1+1.2SG2+1.4SQ1+0.8ESq2+0.5SG3）（组合一）当作用对结构的承载能力有利时取Y&d=1（1.0Sg1+1.0Sg2+1.4Sq1+0.8W.4Sq2+0.5Sg3）（组合二）剪力的组合参考弯矩2的组合进行计算即可。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率值效应相组合，其效应组合表达式为：mnSsd=ESGik+甲1jSjk（组合二）i

39、4jJ式中Ssd作用短期效应组合设计值；甲ij第j个可变作用效应的频率值系数，汽车荷载（不计冲击力）平1=0.7,人群荷载甲i=1.0,风荷载幺=0.75,温度梯度作用甲1=0.8，其他作用1=1.0；甲ijSjk第j个可变作用效应的频率值。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：mnSid=SGik+平2jSQjk（组合四）i4j=1式中Sid作用长期效应组合设计值；平2j第j个可变作用效应的准永久值系数，汽车荷载（不计冲击力）W2=0.4,人群荷载甲2=0.4，风荷载甲2=0.75，温度梯度作用2=0.8,其他作用平2=1.0；甲2jSj

40、k第j个可变作用效应的准永久值。3. 计算结果根据上述的组合要求，进行承载能力极限状态内力组合和正常使用状态内力组合，其结果见表3-6，其中剪力单位为kN,弯矩单位为kNm兰州交通大学论文表3-6主梁作用效应组合荷载类力U内力分量荷载组合总永久作用效应汽车荷载效应温度应力基础沉降承载能力极限状态组合承载能力极限状态组合短期作用组长期作用组合组合一组合二组合三组合四最左边支点最大弯矩-77.7000-102.564-85.47-77.7-77.7最小弯矩-77.7-722.200-1214.75-1197.66-426.348-276.928最大剪力-1461.5275.73-262.9225.

41、5-1704.42-1382.89-1310.59-1368.76最小剪力-1461.5-1502.13-262.9-225.5-4690.38-4368.85-2636.77-2319.86边跨1/4最大弯矩3512.74460.0451097.5941.313375.0712602.277527.5216586.584最小弯矩3512.7-1156.11097.5-941.33690.7752917.9812891.2833130.476最大剪力-389.6425.565-262.9225.5-58.769726.9423-164.929-254.711最小剪力-389.6-1064.07

42、-262.9-225.5-2600.86-2515.15-1349.22-1124.74边跨跨中最大弯矩2843.45969.422466.92115.817149.1116523.569871.2538611.882最小弯矩2843.4-2587.52466.9-2215.81589.069963.52081351.9841887.328最大剪力646.6863.73-262.9225.51983.7881841.5361086.964904.742最小剪力646.6-593.46-262.9-225.5-508.334-650.586-81.359243.84329最大弯矩-3223.43

43、695.9853836.23290.27972.7378681.8854955.1624175.418边跨最小弯矩-3223.4-4019.023836.2-3290.2-7527.59-6818.44-5384.86-4553.343/4最大剪力1682.71302.21-262.9225.54026.73656.5062338.9122064.184最小剪力1682.7-231.315-262.9-225.51417.0211046.8271133.0121181.812左中最大弯矩-13602.6722.435085.84361.9-8178.14-5185.57-4816.43-496

44、8.84支点最小弯矩-13602.6-6203.225085.8-4361.9-23641.7-20649.2-16890.5-15607.1（左）最大剪力2815.41668.135-262.9225.56085.38854663651.7443299.816最小剪力2815.4-58.59-262.9-225.53178.1822558.7942350.7382363.099左中最大弯矩-13602.6722.435085.84361.9-8178.14-5185.57-4816.43-4968.84支点最小弯矩-13602.6-6203.225085.8-4361.9-23641.7-2

45、0649.2-16890.5-15607.1（右）最大剪力-3173.9109.5150.5292.4-3859.46-3161.2-2827.19-2850.29最小剪力-3173.9-1755.920.5-292.4-7053.87-6355.61-4330.28-3959.83最大弯矩-3069.12390.2755083.73186.47645.458320.6525360.9074856.63中跨最小弯矩-3069.1-2507.695083.7-3186.4-3402.46-2727.25-3399.15-2880.321/8最大剪力-2187.1150.8850.5292.4-2

46、493.17-2012.01-1820.02-1851.86最小剪力-2187.1-1501.190.5-292.4-5359.01-4877.85-3218.08-2901.38最大弯矩3602.44930.1655081.82192.119814.0519021.5312286.8811246.77中跨1/4最小弯矩3602.4-1754.675081.8-2192.17108.0996315.5714628.6564991.692最大剪力-1459.1311.1150.5292.4-1285.46-964.457-1013.15-1078.79最小剪力-1459.1-1248.240.5

47、-292.4-4008.51-3687.5-2365.56-2102.22中跨3/8最大弯矩7610.46875.625079.91451.927691.1626016.8816510.8415060.29最小弯矩7610.4-1469.595079.9-1451.913242.4511568.169512.9639817.016最大剪力-731511.140.5292.4-16.3284144.4916-186.584-294.419最小剪力-731-990.150.5-292.4-2649.96-2489.14-1510.42-1301.52中跨跨中最大弯矩8953.97543.77507

48、81452.730491.6328521.7818182.5316591.02最小弯矩8953.9-1184.395078-1452.715452.313482.4410991.8311236.87最大剪力-3741.4050.5292.41299.241299.9654.7673498.3527最小剪力-3-740.250.5-292.4-1304.15-1303.49-659.399-503.228第五章预应力钢束的估算及布置根据公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTGD62-2004),预应力混凝土连续梁应满足使用荷载下的正截面抗裂要求、正截面压应力要求和承载能力极限状态下的正截

49、面强度要求，由丁承载能力极限状态的正截面强度要求不控制设计，本设计中预应力筋的数量仅从前两个方面来综合评定。*钢束估算1.常使用极限状态的正截面抗裂验算要求估束根据公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTGD62-2004)第6.3.1条，预应力混凝土受弯构件应对正截面的混凝土拉应力进行验算以满足正截面抗裂要求。Ost0.8bpc0(5-1)式中：orst作用(或荷载)短期效应组合下构件的抗裂验算边缘混凝土的法向应力，式中不含正负号；。pc扣除全部预应力损失后的预加力在构件抗裂验算边缘产生的预压应力。由丁是估算预应力束，截面特性可以粗略地按毛截面特性计算。丁是上式可按截面上、下缘的抗裂与

50、要求写成：当截面承受正弯矩Mmax时：(5-2)当截面承受负弯矩Mmin时:Mmin顷0.8NysNysesAWsNyxex项-0(5-3)式中：Msmax、Msmin一一作用(或荷载)短期效应组合，弯矩的最大值和最小值：Nys、Nyx截面形心轴上侧和下侧配置的预应力筋的永存预应力；es、ex截面形心轴上侧和下侧配置的预应力束与形心轴之间的距离;Ws、Wx截面上下缘的抗弯模量，Ws=I/ys,Wx=I/yx,I、y及y的值见表3-1(5-4)1）只在截面下缘布置预应力筋此时，式（5-2）和式（5-3）可写成:Msmax0.8Nksex-0smaxyxsxMsmin0.8Nyxkx2x-0(5-

51、5)分别求解可得预应力筋根数估算:1.25Msmax一：Ay。comks-exnyx(5-6)芝25Msmin(当kx5):Ay。conkx-ex或T25Msmin(当kx时):Ayfnkx-ex（1）估算边跨跨中下缘布置预应力钢筋。采用15.2每根钢绞线面积Ay=139mm2，抗拉强度标准值fpk=1860MPa,张拉控制应力。削=0.75fpk=0.75X1860=1395MPa，预应力损失按张拉控制应力的20%估算,取:=0.8.由表4-6可知:Msmax=9871.253kNm,Msmin=1351.984kNm,取预应力钢筋重心距下缘距离为0.15m，根据表4-1截面特性可求得ks=

52、0.309m;kx=0.514m；ex=yx-0.15=0.787m。则根据式（5-6）可得：72.58根nyx388.40根。（2）估算中跨跨中截面下缘所需的预应力钢筋。由表4-6可知：Msmax=18182.53kNm,Msmin=10991.83kNm,取预应力筋据上缘距离为0.15m,根据表4-1截面特性求得ks=0.309m;kx=0.514m；ex=yx-0.15=0.787m。根据式（5-6）可得：133.6根nyx.25MsminaAyCJcom（kx*es）nys冒：25Msmax（当ksAes时）（5-7）Ay。con（kses）或壬1.25Msmax（当kses时）：Ay

53、fnks-es由表4-6可知:Msmax=-13246.9kNm,Msmin=-16890.5kNm，取预应力筋据上缘距离为0.15m,根据表4-1截面特性求得ks=0.214m;kx=0.305m；es=ys0.15=0.469m。则根据（5-7）可得：182.2根Gys壬1026根。2.按正常使用极限状态界面压应力要求估算根据公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTGD62-2004）第7.1.5条使用阶段预应力混凝土受弯构件的压应力应符合下面规定：+。皿0.5fck（5-8）式中：akc由作用（或荷载）标准值产生的混凝土受压缘的法向压应力,bpt由预应力产生的混凝土法向拉应力；fc

54、k混凝土轴心抗压强度标准值；Mk按作用（或荷载）标准值组合计算的弯矩值；W受弯侧的抗弯模量。由丁此处为估计值，所有应力计算均可粗略地选用毛截面特性。1）只在截面下缘布置预应力筋此时可推导出估算公式如下：0.5fckWx+MkminaAybcom（ks+ex）nyx“0.5fckWs一Mkmax（当kxAex时）（5-9）AyOcongex）或芝0.5fckWsMkmax（当kxex时）AyLonkx-ex（1）估算边跨跨中截面所需的预应力钢筋。采用妒15.2每根钢绞线面积AY=139mm2,抗拉强度标准值fpk=1860MPa,张拉控制应力rcon=0.75fpk=0.75X1860=1395

55、MPa，预应力损失按张拉控制应力的20%估算，取a=0.8,混凝土轴心抗压强度标准值fck=32.4MPa。ca根据公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTGD62-2004）第7.1.5条，正常使用极限状态截面压应力要求估算时，弯矩值由各个作用（或荷载）标准值组合计算而成，则边跨跨中弯矩的最大最小值分别由表4-6内个分项弯矩值按最不利组合计算而得：Mkmax=13495.52kNm,Mkmin=-1959.9kNm。取预应力筋重心距下缘距离为0.15m，根据表4-1截面特性可求得ks=0.309m,kx=.514m,ex=yx-0.15=0.787m,sxxxWx=I/yx=1.805

56、m3,Ws=I/ys=3.004m3,则根据（5-9）式可得：-830.47根壬nyx291.9根。（2）估算中跨跨中截面下缘所需预应力筋。中跨跨中弯矩的最大最小值分别由表4-6内各个分项弯矩值按最不利组合计算而得：Mkmax=21575.67kNm,Mkmin=-6316.8kNm。取预应力筋重心距下缘距离为0.15m，根据表4-1截面特性可求得ks=0.309m,kx=.514m,e*=yx-0.15=0.787m,Wx=I/yx=1.805m3,Ws=I/ys=3.004m3,根据式（5-9）计算得：-639.67根nyx229.9根。2）只在截面上缘布置预应力筋推导得估算公式如下：0.

57、5fckWs+MkmaxaAyes时）（5-10）AyScon（kses）或兰0.5fckWx-Mkmin（当虻es时）:Ayfnks-es中支点处弯矩最大最小值分别由表4-6内各个分项弯矩值按最不利组合计算而得：Mkmax=-13602.6kNm,Mkmin=-24167.72kNm。取预应力筋重心距下缘距离为0.15m,根据表4-1截面特性可求得，ks=0.214m;kx=0.305m；es=ys-0.15=0.469m。Wx=I/yx=2.564m3,Ws=I/ys=3.649m3,根据式（5-10）计算得：-408.5根g433.0根。三估算结果本设计采用的是ASTM-920级的低松弛

58、高强钢绞线，直径为15.2mm,截面积为139mm2,标准强度fpk=1860MP,，弹性模量Ep=1.95乂105MPa。综合以上两种钢筋估算结果，为方便布置和施工，在支点处去用216根钢绞线，分三层布置，T1、T2、T3均为每束18根。其他位置所需的钢束数量都要比支点处少，为施工方便起见，全桥采用相同的钢束布置，在正弯矩区段布置在截面下缘（跨中处及附近截面），在负弯矩区段布置在截面上缘（支点处及附近截面）。二钢束布置钢束布置见附图：纵向预应力钢束布置图。三主梁净截面及换算截面几何特性在求得各验算截面的毛截面几何特性和钢束布置的基础上，便可计算主梁净截面和换算截面的面积、惯矩及静矩，为主梁在各受力阶段的应力验算准备计算数据。