(35+50+35)m三跨連續(xù)梁課程設計設計說明書

1、<p>　　(35+50+35)m預應力混凝土</p><p>　　連續(xù)梁橋上部結構設計</p><p><b>　　畢業(yè)設計任務書</b></p><p>　　題 目：(35+50+35) m預應力混凝土連續(xù)梁橋上部結構設計</p><p>　　1、本論文的目的、意義</p><p&

2、gt;　　根據(jù)教育部指示，畢業(yè)設計是高等工科院校本科培養(yǎng)計劃中的最后一個教學環(huán)節(jié)，目的是使學生在學完培養(yǎng)計劃所規(guī)定的基礎課，技術基礎課及選修專業(yè)課程之后，通過畢業(yè)設計這一環(huán)節(jié)，較為集中和專一地培養(yǎng)學生綜合運用所學的基礎理論、基礎知識和基本技能，分析和解決實際問題的能力。和以往的理論教學不同，畢業(yè)設計是要學生在老師的指導下，獨立的、系統(tǒng)地完成一個工程設計，以期能掌握一個工程設計的全過程，在鞏固已學課程的基礎上，學會考慮問題，分析問題和解決

3、問題，并可以繼續(xù)學習到一些新的知識，有所創(chuàng)新。</p><p><b>　　2、設計原始資料</b></p><p>　?。?）主要技術指標：</p><p>　　①孔跨布置 ：(35+50+35)m預應力混凝土連續(xù)梁橋；</p><p>　?、诤奢d標準：公路—Ⅰ級荷載、人群荷載 3kN/m2、二期恒載65kN/m；&l

4、t;/p><p>　?、蹣蛎鎸挾龋很嚨缹?×8.5m+兩側人行道寬2×3.25m+中央分隔帶2m=25.5m；</p><p>　　④橋面縱坡： 0% 橋面橫坡：2%的人字排水坡；</p><p>　?、葜ё鶑娖任灰疲夯A不均勻沉降按邊支座沉降1cm,中間支座沉降1.5cm計；</p><p>　?、逌夭钭兓喉敯迦照諟夭?/p>

5、按新規(guī)范溫度豎向溫度梯度曲線考慮，體系溫度按＋25℃，－15℃考慮；</p><p>　　⑦橋軸平面線型：直線；</p><p>　　⑧地震基本烈度：地震動峰值加速度0.2g,設防烈度為8度；</p><p>　　⑨施工方法：考慮經(jīng)濟效益及便于施工，采用滿堂支架法；</p><p>　?、庠O計速度：80km/h。</p><

6、;p><b>　　（2）材料規(guī)格：</b></p><p>　?、傧湫瘟夯炷粒篊50；</p><p>　?、阡佈b層混凝土：10cm厚C40防水混凝土鋪裝；</p><p>　?、垲A應力鋼鉸線：符合《預應力混凝土用鋼絞線》GB/T5224-2003的七股鋼絞線，即直徑15.24mm的高強度低松弛鋼絞線，其抗拉強度標準值1860MPa,張

7、拉控制應力： 1395MPa；</p><p>　?、芷胀ㄤ摻睿菏芰︿摻畈捎肏RB335鋼筋；非受力鋼筋及定位網(wǎng)采用R235鋼筋。</p><p>　　（3）施工順序及注意事項：</p><p>　?、?墩臺基礎施工：橋墩采用鉆孔樁基礎。</p><p>　?、?墩頂現(xiàn)澆主梁并張拉預應力。 </p><p>　　③ 橋

8、面鋪裝，后期工程。</p><p><b>　　3、設計任務</b></p><p>　?。?）橋式方案擬定；</p><p>　?。?）結構內(nèi)力分析； </p><p>　?。?）預應力鋼筋及普通鋼筋設計；</p><p>　?。?）主要截面檢算；</p><p>　　（

9、5）編制設計說明計算書；</p><p>　?。?）繪制結構主要施工圖：繪制橋梁結構（主梁）主要構造圖（立面、平面、橫斷面和階段劃分圖），分階段預應力鋼筋布置圖（各個施工階段預應力布置，包括縱向立面、平面及各個橫斷面布置圖），施工程序圖等，總計要求達到A3幅面圖紙不少于16張或A2幅面圖紙不少于8張，手繪A2圖紙一張；</p><p>　?。?）外文資料翻譯，要求選擇一篇外文專業(yè)科技文獻（

10、外文字符不少于10000個）翻譯和用外文寫出本人的畢業(yè)設計摘要；</p><p>　　（8）畢業(yè)設計說明書不少于15000個漢字；</p><p><b>　　4、設計依據(jù)</b></p><p>　?。?）《公路橋梁設計通用規(guī)范》JTG D60-2004，簡稱《橋規(guī)》JTG D60-2004；</p><p>　?。?

11、）《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范》JTG D62-2004 ，簡稱《公預規(guī)》JTG D62-2004；</p><p><b>　　5、設計進度安排</b></p><p>　　第一部分 橋式方案擬定 （1周）</p><p>　　第二部分 結構內(nèi)力計算

12、 （2周）</p><p>　　第三部分 預應力鋼筋設計 （2周）</p><p>　　第四部分 主要截面驗算 （2周）</p><p>　　第五部

13、分 編制設計計算說明書 （2周）</p><p>　　第六部分 繪制結構主要施工圖 （1周）</p><p>　　第七部分 評閱及答辯 （1周）</p><p>

14、;<b>　　備注： </b></p><p>　　指導教師： 年 月 日</p><p>　　審批人： 年 月 日</p><p><b>　　摘

15、 要</b></p><p>　　本設計主要是關于公路預應力混凝土連續(xù)梁橋上部結構的設計。設計跨度 (35+50+35)m。與同等跨徑的簡支梁橋相比，連續(xù)梁橋的跨中截面最大正彎矩得以減小。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，梁高采用變高度梁，按二次曲線變化。這樣不僅使梁體自重得以減輕，還增加了橋梁的美觀效果。</p><p>　

16、　本設計為雙向四車道，C40混凝土防水橋面。橋面組成為：8.5m（車道寬）×2+3.25m（兩側人行道寬）×2+2m（中央分隔帶）=25.5m；橋軸線為直線，線路縱坡0％，橋面橫坡為2％的人字排水坡；設計荷載標準為：公路－Ⅰ級荷載、人群荷載3.0kN/m2。</p><p>　　本設計采用國內(nèi)著名的有限元分析軟件——橋梁博士3.2.0計算,全橋共分118個單元，119個截面，兩個施工階段。因為

17、連續(xù)梁的內(nèi)力與其施工方法密切相關，本設計采用滿堂支架法施工。這種施工方法操作比較簡單，相比其他方法從經(jīng)濟效益上講也比其他方法更有優(yōu)勢，而且施工質量易得到保證。</p><p>　　計算過程中由于涉及到大量的數(shù)字運算，采用手算比較繁瑣，并且準確性得不到保證，因此采用計算機輔助設計。設計中使用了橋梁博士3.2.0來計算內(nèi)力,并且初步估算配筋量和進行初步驗算。但為了提高設計可靠性，最終還會通過以Excel電子表格計算、

18、AutoCAD輔助軟件進行手算，使自己的設計能力有較大的提升。</p><p>　　關鍵詞：預應力混凝土連續(xù)梁橋; 橋梁博士3.2.0; 滿堂支架法 </p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　This graduate design is mainly about the design of the su

19、perstructure of the road prestressed concrete continuous bridge. The span of the bridge is 35m+50m+35m. Compared with the same span simple-supported beam, the sagging moments of continuous bridge can be minimized, the be

20、nding moment close to the middle pier is comparatively negative big and the one of middle span is comparatively positive small. Therefore the height of girder changing in the form of conic makes the self weight light and

21、 th</p><p>　　This design is a continuous bridge which has four lanes. The bridge deck is made of C40 water-protected concrete. It consists of 8.5m (the width of road deck) ×2 + 3.25m (the width of the s

22、idewalk) ×2+2m(medial strip)=25.5m; The axis of this bridge is a straight line, and the grade of deck is 0.0‰ and the lateral slope of deck is 2% for the drainage. The design load standard is the Road One-Level Load

23、 and the crowd load( 2.656kN/m2).</p><p>　　This design adopts the domestic famous analytical software—calculated by DoctorBridge 3.2.0.The bridge is divided totally into 118 units、119 sections and 2 construc

24、tion stages. Because of the internal force of the continuous girder bridge relating to the method of construction closely, the method of construction of this design adopts the full scaffold construction method. Compared

25、with other methods, this method is quite easy to construct and has economic superiority and the quantity of this con</p><p>　　Because this design involving a great deal of numerical calculation, it's too

26、 tedious to work by hand and the accuracy assuranced hardly. So it restores to CAD. Many bridge specialized software are applied, such as DoctorBridge 3.2.0 applied in calculation of internal forces. and the initial esti

27、mate amount of reinforcing steel and initial checking. However, in order to improve design reliability, this will eventually be calculated by the Excel, AutoCAD and other auxiliary software by hand, deve</p><p

28、>　　Key word: Prestressed Concrete Continuous Bridge, DoctorBridge 3.2.0 , Full Scaffold Construction</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　第1章緒論1</b></p><p>

29、;<b>　　1.1概述1</b></p><p>　　1.2連續(xù)梁橋受力的特點1</p><p>　　1.3預應力混凝土連續(xù)梁橋在我國的發(fā)展1</p><p>　　1.4本橋設計施工方法2</p><p>　　1.5畢業(yè)設計的目的與意義3</p><p>　　1.5.1畢業(yè)

30、設計目的3</p><p>　　1.5.2畢業(yè)設計意義3</p><p>　　1.5.3畢業(yè)設計的主要內(nèi)容3</p><p>　　第2章橋跨總體布置及主要結構尺寸5</p><p>　　2.1橋跨總體布置5</p><p>　　2.1.1設計概述5</p><p>　　2.

31、1.2橋梁結構計算圖示5</p><p>　　2.1.3橋跨總體布置6</p><p>　　2.2尺寸擬定8</p><p>　　2.2.1變截面箱梁形式8</p><p>　　2.2.2主梁高度8</p><p>　　2.2.3頂?shù)装搴穸?</p><p>　　2.2.

32、4腹板厚度8</p><p>　　2.2.5懸臂板布置9</p><p>　　2.2.6箱梁內(nèi)外承托布置9</p><p>　　2.3單元劃分11</p><p>　　2.4毛截面幾何特性計算12</p><p>　　第3章主梁內(nèi)力計算13</p><p>　　3.1內(nèi)

33、力計算方法13</p><p>　　3.2恒載內(nèi)力計算14</p><p>　　3.3數(shù)據(jù)準備14</p><p>　　3.3.1恒載計算結果15</p><p>　　3.4活載內(nèi)力計算26</p><p>　　3.4.1計算方法26</p><p>　　3.4.2車道橫

34、向折減26</p><p>　　3.4.3沖擊系數(shù)的計算26</p><p>　　3.4.4計算結果27</p><p>　　3.5墩臺基礎沉降次內(nèi)力計算35</p><p>　　3.5.1設計方法35</p><p>　　3.5.2計算結果35</p><p>　　3.6

35、溫度作用效應引起次內(nèi)力計算43</p><p>　　3.6.1溫度對連續(xù)梁結構的影響43</p><p>　　3.6.2溫度應力的構成44</p><p>　　3.6.3計算方法44</p><p>　　3.6.4計算結果44</p><p>　　3.7內(nèi)力組合48</p><

36、;p>　　3.7.1承載能力極限狀態(tài)組合48</p><p>　　3.7.2正常使用短期效應組合52</p><p>　　3.7.3正常使用標準組合55</p><p>　　第4章預應力鋼筋計算及布置60</p><p>　　4.1預應力鋼束的估算60</p><p>　　4.1.1計算原理

37、60</p><p>　　4.1.2預應力鋼束估算63</p><p>　　4.1.3鋼筋估束結果68</p><p>　　4.2縱向預應力鋼束的布置68</p><p>　　4.2.1縱向預應力鋼束受力特點68</p><p>　　4.2.2縱向預應力鋼束布置原則69</p>&l

38、t;p>　　4.2.3本橋預應力鋼束布置70</p><p>　　4.3豎向與橫向預應力鋼筋的設置原則73</p><p>　　4.3.1豎向預應力鋼筋73</p><p>　　4.3.2橫向預應力鋼筋73</p><p>　　第5章凈截面及換算截面幾何特性計算74</p><p>　　5.1

39、凈截面幾何特性計算74</p><p>　　5.2換算截面幾何特性計算74</p><p>　　第6章預應力損失及有效預應力計算75</p><p>　　6.1預應力鋼筋與管道之間摩擦引起的預應力損失75</p><p>　　6.2錨具變形、鋼束回縮和接縫壓縮引起的應力損失76</p><p>　　

40、6.3混凝土彈性壓縮引起的應力損失76</p><p>　　6.4預應力鋼筋的應力松弛引起的損失76</p><p>　　6.5混凝土收縮和徐變引起的應力損失77</p><p>　　6.6有效預應力計算78</p><p>　　第7章預加力產(chǎn)生的次內(nèi)力及內(nèi)力組合81</p><p><b&g

41、t;　　7.1原理81</b></p><p>　　7.2計算方法82</p><p>　　7.2.1等效荷載法82</p><p>　　7.2.2有限元法82</p><p>　　7.3內(nèi)力極限組合87</p><p>　　第8章主梁截面強度計算與驗算91</p>&

42、lt;p>　　8.1計算方法91</p><p>　　8.2正截面強度計算與驗算91</p><p>　　第9章應力及變形驗算93</p><p>　　9.1混凝土主拉與主壓應力驗算93</p><p>　　9.1.1主拉應力驗算93</p><p>　　9.1.2主壓應力驗算93<

43、/p><p>　　9.2混凝土最大壓應力驗算95</p><p>　　9.3混凝土最小正應力驗算96</p><p>　　9.4正常使用階段受拉區(qū)預應力的最大拉應力驗算97</p><p>　　9.5剛度驗算98</p><p><b>　　總 結99</b></p>

44、<p><b>　　致 謝103</b></p><p><b>　　參考文獻104</b></p><p>　　附 錄 （畢業(yè)設計報告）105</p><p><b>　　緒論</b></p><p><b>　　概述</b>

45、</p><p>　　預應力混凝土連續(xù)梁橋以結構受力性能好、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。</p><p>　　隨著預應力技術的發(fā)展和不斷完善，尤其是懸臂、頂推等先進施工方法的出現(xiàn)，更使預應力混凝土連續(xù)梁橋如虎添翼而活躍在整個橋梁工程領域。無論是城市橋梁、高架道路、山區(qū)高架棧橋，還是跨越江河湖濱的大橋，預應力混凝土

46、連續(xù)梁橋都以它獨特的魅力，而取代其他橋型成為優(yōu)勝方案。</p><p>　　從國內(nèi)外已建成的鋼橋、鋼筋混凝土及預應力混凝土連續(xù)梁橋的修建總數(shù)來看，預應力混凝土連續(xù)梁橋已遠遠超過半數(shù)，充分表現(xiàn)出預應力混凝土連續(xù)梁橋的強大生命。</p><p><b>　　連續(xù)梁橋受力的特點</b></p><p>　　連續(xù)梁內(nèi)力的分布比同等跨度的簡支梁要合理。連

47、續(xù)梁和簡支梁絕對正負彎矩差兩者相等，但由于連續(xù)梁支座處存在負彎矩，這使得連續(xù)梁跨中最大正彎矩比簡支梁小得多，跨中最大撓度僅為同等跨度簡支梁的40%左右。因此，不論從剛度方面還是從強度方面來說，連續(xù)梁都可以采用比簡支梁要小的跨中梁高，而支點負彎矩還可以通過調整跨徑之比來適當降低。</p><p>　　預應力混凝土連續(xù)梁的主要缺點是預應力鋼筋的布置難于發(fā)揮預加力的優(yōu)點。在梁的大部分截面內(nèi)既有正彎矩，也有負彎矩，這就迫

48、使預應力合力的偏心靠近截面形心軸，從而降低了預加力的作用，并且還影響到梁的極限承載能力。</p><p>　　連續(xù)梁等超靜定結構，由于構件的變形受到約束，則在梁體內(nèi)部產(chǎn)生二次力矩，如預應力的次內(nèi)力，混凝土的收縮徐變次內(nèi)力，溫度次內(nèi)力，支座沉降次內(nèi)力等。因此在設計預應力混凝土連續(xù)梁橋時要考慮這些因素的影響。</p><p>　　預應力混凝土連續(xù)梁橋在我國的發(fā)展</p><

49、p>　　我國修建預應力混凝土連續(xù)體系梁橋最早在鐵路部門，1996年在成昆線用懸臂拼裝法建成國內(nèi)第一座預應力混凝土鉸接連續(xù)梁橋——舊莊河橋，跨度(24+48+24)m。第一座預應力混凝土連續(xù)梁橋是1975年建成的北京樞紐東北環(huán)線通惠河橋，跨度 (26.7+40.7+26.7)m。1979年9月建成蘭州黃河橋(47+3×70+47)m為懸臂澆筑的分離式雙室箱梁橋，進一步推動了預應力混凝土連續(xù)梁的修建和發(fā)展。此后，相繼建成湖北

50、沙洋漢江公路橋，云南怒江橋，臺州靈江橋等一大批特大跨公路連續(xù)梁橋。目前我國最大跨度的預應力混凝土連續(xù)梁橋為江蘇南京第二長江大橋的北汊橋，主跨165m。另外，預應力混凝土連續(xù)梁橋在鐵路部門也得到了廣泛的運用，興建了大批大跨徑連續(xù)梁橋。</p><p><b>　　本橋設計施工方法</b></p><p>　　本畢業(yè)設計主要是關于雙向四車道公路預應力混凝土連續(xù)梁橋上部結構

51、的設計。設計跨度 (35+50+35)m，設計時速80km/h，C40混凝土防水橋面。設計采用國內(nèi)著名的橋梁設計專業(yè)有限元軟件——橋梁博士3.2.0。</p><p>　　由于橋面比較寬，梁體采用單箱四室截面，全梁共分118個梁段。頂板沿梁長不變，底板、腹板厚度均發(fā)生變化。</p><p>　　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

52、度梁，按二次曲線變化。這樣不僅使梁體自重得以減輕，還增加了橋梁的美觀效果。</p><p>　　因為連續(xù)梁的內(nèi)力與其施工方法密切相關，本設計采用滿堂支架現(xiàn)澆施工，這種施工方法是最原始、最基本的施工方法。這種方法具有如下的特點：</p><p>　　(1) 橋梁的整體性好，施工方法簡便易行，施工質量可靠，平面及豎曲線線形容易控制，對機具和超重能力要求不高。隨著鋼支架的采用及支架構件的標準化和

53、裝配化，整體式支架施工又恢復了活力，不僅用于橋墩較低的中、小跨徑連續(xù)梁橋，而且在長大跨徑橋梁中亦有應用。</p><p>　　(2)預應力混凝土連續(xù)梁橋采用支架現(xiàn)澆施工，結構在施工過程中一次落架，因此，內(nèi)力計算原理和方法非常簡單。</p><p>　　(3)從構造方面來講，當采用整體支架施工時，預應力混凝土連續(xù)梁橋可采用等截面，也可采用變截面。截面形式大都為箱形截面。為了獲得比較合理的恒載

54、內(nèi)力分布，連續(xù)梁的邊孔與中孔跨徑之比一般為0.6～0.8。</p><p>　　滿堂支架現(xiàn)澆施工法也存在一些問題，在設計和施工過程中要特別地注意：</p><p>　　(1)采用滿堂支架現(xiàn)澆施工法會采用很多臨時設備；</p><p>　　(2)還要考慮到橋下通航、通車，受季節(jié)、河道水位的影響。</p><p>　　畢業(yè)設計的目的與意義<

55、/p><p><b>　　畢業(yè)設計目的</b></p><p>　　畢業(yè)設計是高等工科院校本科培養(yǎng)計劃中的最后一個教學環(huán)節(jié)，是對四年所學知識的總結與運用。</p><p>　　(1)運用學過的基礎理論和專業(yè)知識，結合工程實際，參考國家有關規(guī)范、標準、工程設計圖集及其他參考資料，獨立地完成預應力混凝土連續(xù)梁橋上部結構的設計；</p>&

56、lt;p>　　(2)同時初步掌握橋梁設計的步驟、方法，培養(yǎng)分析問題、解決問題的能力，為以后的繼續(xù)學習和工作奠定基礎。</p><p><b>　　畢業(yè)設計意義</b></p><p>　　(1)在老師的指導下，獨立完成一座三跨公路預應力混凝土連續(xù)梁橋上部結構的設計，基本掌握該工程設計的全過程，鞏固已學知識。</p><p>　　(2)增強

57、考慮問題、分析問題和解決問題的能力，其實踐性和綜合性無以取代，為以后無論是繼續(xù)學習還是參加工作都打下了良好的基礎。</p><p>　　(3)由于預應力混凝土連續(xù)梁橋為超靜定結構，手算工作量較大，且準確性難以保證，所以采用了專業(yè)橋梁有限元分析軟件橋梁博士3.2.0進行內(nèi)力計算，并以AutoCAD, Excel等進行輔助設計計算，最終再以純手算，與電算進行比較。這樣不僅提高了效率，而且準確度也得以提高，同時也更加熟

58、練了計算機輔助設計軟件，使自己的能力得以提高。</p><p><b>　　畢業(yè)設計的主要內(nèi)容</b></p><p>　　由于時間有限且個人能力有限，未對混凝土連續(xù)梁橋進行全面設計。此次設計主要的內(nèi)容包括：</p><p>　?。?）預應力混凝土連續(xù)梁橋的構造尺寸、結構形式及其結構靜力計算，包括計算恒載內(nèi)力、活載內(nèi)力、溫度次內(nèi)力、支座沉降引起

59、的次內(nèi)力等，并進行截面的作用效應組合；</p><p>　?。?）縱向預應力鋼筋的估算，布置，調整，優(yōu)化；</p><p>　?。?）縱向預應力損失計算；</p><p>　?。?）預加力產(chǎn)生的次內(nèi)力計算；</p><p>　?。?）主梁截面強度計算與驗算；</p><p>　　（6）應力變形及其它驗算。</p&

60、gt;<p>　　橋跨總體布置及主要結構尺寸</p><p><b>　　橋跨總體布置</b></p><p><b>　　設計概述</b></p><p>　　該雙向四車道公路預應力混凝土連續(xù)梁橋按一級公路橋梁標準設計，主橋采用 (35+50+35)m的預應力連續(xù)梁橋。設計時速80km/h。橋面寬度25.5

61、m，C40混凝土防水橋面，橋面縱坡0％，行車道橋面橫坡為2％的人字排水坡，人行道采用1％單向排水坡。</p><p><b>　　橋梁結構計算圖示</b></p><p>　　為了與主線橋其它各聯(lián)相配合，橋長為119.94m，橋梁的結構計算圖式見圖2-1所示。</p><p>　　圖2-1 橋梁結構計算圖示（單位:cm）</p>

62、<p><b>　　橋跨總體布置</b></p><p>　　圖2-2 橋跨總體布置立面圖(單位:cm)</p><p>　　圖2-3 橋跨總體布置平面圖(單位:cm)</p><p>　　圖2-4 橋跨總體布置橫斷面圖(單位:cm)</p><p><b>　　尺寸擬定</b></

63、p><p><b>　　變截面箱梁形式</b></p><p>　　滿堂支架現(xiàn)澆混凝土連續(xù)梁橋絕大多數(shù)是選用變截面箱梁。連續(xù)梁在外載和自重作用下，支點截面將出現(xiàn)較大的負彎矩，采用變截面梁能符合梁的受力規(guī)律。箱梁截面能減輕自重，閉口截面的抗彎和抗扭剛度比較大，而且有頂板和底板，可以在跨中或支座部位有效抵抗正負彎矩，特別適合大跨徑橋梁。</p><p>

64、;　　箱梁在橫截面的布置形式，主要與橋寬，橋面荷載等有關；外側腹板可布置為直腹板，斜腹板等?？紤]到公路－Ⅰ級的荷載很大，橋面比較寬，故本設計采用單箱四室直腹板截面。</p><p><b>　　主梁高度</b></p><p>　　公路橋變截面連續(xù)梁橋的中支點梁高H中與中跨跨度L中之比取1/12～1/21，本次設計取2.8m, 高跨比為1/17.8；邊支點梁高H邊與中

65、支點梁高H中之比取1/1.5～1/2.2，本次設計取1.5m，為箱梁中支點的1/1.871。</p><p><b>　　頂?shù)装搴穸?lt;/b></p><p>　　預應力混凝土連續(xù)梁除了梁高變化外，箱梁的頂板，腹板，底板也應變厚，以滿足梁內(nèi)各截面的不同受力要求。</p><p>　　箱形梁的頂板與底板除承受法向荷載外，還要承受軸向拉壓荷載。頂板的

66、法向荷載有橋面活載和施工荷載。軸向荷載是橋跨方向上恒活轉換過來的軸向力，以及縱橫向預應力。頂?shù)装宄藰嬙煲鬀Q定厚度外，還要有足夠的厚度承受恒載和活載產(chǎn)生的橫向彎矩和剪力。</p><p>　　對于公路橋，橋面寬度和腹板間距一般變化不大，一般頂板厚度在20～25cm之間。考慮到以上因素，支點底板30cm，跨中底板取20cm，板厚按直線變化，頂板沿梁長通常是22cm。</p><p><

67、;b>　　腹板厚度</b></p><p>　　腹板聯(lián)系著頂板與底板，對箱梁的橫向受力有著重要的影響。當腹板處橋面板的最小彎矩與橋面板跨中的最大彎矩絕對值相差不大時，橋面板設計最為合理。因此，橋面的正負彎矩平衡不僅受到腹板數(shù)和腹板間距的影響，而且也受腹板在支點和跨中的厚度有關。</p><p>　?。?）腹板主要承受豎向剪應力和扭轉剪應力，因此腹板的設置首先要滿足最小抗剪

68、厚度的要求。</p><p>　?。?）考慮到鋼筋錨固構造要求及局部應力分散的要求，腹板厚度要滿足最小構造要求。腹板上要設置通風孔，以縮小箱梁內(nèi)外溫差。</p><p><b>　　懸臂板布置</b></p><p>　　橋面板的懸臂長度是調整板內(nèi)彎矩的重要參數(shù)，懸臂板沿橫向常為變厚，其端部按最小構造要求取值，厚約為30cm。</p>

69、;<p>　　考慮到橋面布置，懸臂板主要用于承擔人群荷載。故只需懸臂板根部滿足抗剪和抗彎要求即可，當布置有橫向預應力或是采用加勁肋時，宜盡量外伸，美學效果要好些，本次設計取2.5m。</p><p><b>　　箱梁內(nèi)外承托布置</b></p><p>　　在箱梁的頂板，底板與腹板相交處需要設置20×20cm承托，這不僅是受力的需要，也是構造的

70、需要。</p><p>　　在構造方面，承托提供了預應力鋼筋的布置空間，同時有利于混凝土的澆筑與脫模；在受力方面，有利于剪力的傳遞，可以吸收彎矩，同時可以提高截面的抗扭和抗彎剛度；克服應力集中現(xiàn)象。</p><p>　　圖2-6 箱形截面橫斷面布置圖（單位：cm）</p><p><b>　　單元劃分</b></p><p&

71、gt;　　圖2-7 左半跨主梁單元劃分示意圖（單位：cm）</p><p>　　圖2-8 右半跨主梁單元劃分示意圖（單位：cm）</p><p><b>　　毛截面幾何特性計算</b></p><p>　　毛截面幾何特性計算是結構內(nèi)力計算、配筋計算及撓度計算的前提。計各個關鍵截面的幾何特性計算經(jīng)整理得如表2-1所示：</p>&l

72、t;p>　　表2-1 關鍵位置處毛截面特性值</p><p>　　說明：L1為邊跨長度，L為中跨長度。</p><p><b>　　主梁內(nèi)力計算</b></p><p><b>　　內(nèi)力計算方法</b></p><p>　　對于預應力混凝土連續(xù)梁橋，當截面的幾何尺寸和材料，施工方法確定之后，

73、可根據(jù)施工階段計算出恒載與活載內(nèi)力。然后根據(jù)實際情況確定溫度，沉降等作用，計算其產(chǎn)生的內(nèi)力。然后根據(jù)規(guī)范對各項內(nèi)力進行組合。</p><p>　　《公路橋涵設計通用規(guī)范》JTG D60-2004對作用的分類（表3-1 作用分類）：</p><p>　　表3-1 作 用 分 類</p><p>　　設計中要進行兩次荷載組合。</p><p>　

74、　第一次荷載組合是為了估算預應力鋼束。此時鋼束數(shù)還未確定，預應力也就無法考慮。由于預應力對混凝土的徐變有很大的影響，故估算鋼筋時也不考慮收縮徐變的影響。況且，此時用的幾何特性是毛截面特性，所以第一次組合的內(nèi)力不是橋梁的實際受力狀態(tài)，僅供估筋參考。</p><p>　　第二次荷載組合是根據(jù)估束結果確定鋼筋的數(shù)量和幾何特性后，考慮預加力和收縮徐變的影響重新計算的內(nèi)力。如各項驗算都通過，則作為最終結果。如不滿足，則調整

75、鋼束甚至修改截面后進行驗算直到全部截面都通過驗算。設計是一個逐次迭代逐次逼近的過程</p><p>　　連續(xù)梁滿堂支架施工中不會進行體系轉換，直接按照結構力學的方法進行計算。</p><p><b>　　恒載內(nèi)力計算</b></p><p>　　預應力混凝土連續(xù)梁橋恒載內(nèi)力計算與所采用的施工方法有著直接的關系。主梁恒載內(nèi)力，包括自重引起的主梁自

76、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。</p><p><b>　　數(shù)據(jù)準備</b></p><p>　　恒載內(nèi)力計算采用橋梁博士3.2.0建模型計算。模型示意圖如下圖所示：</p><p>　　圖3-1 橋梁博士3.2.0建模示意圖（單位：cm）</p><p>　　混凝土及鋼筋材料特性

77、見表3-2 。</p><p>　　表3-2 材料特性表</p><p>　　預應力束管道：連續(xù)梁縱、橫向采用金屬波紋管成孔。</p><p>　　錨具：采用YM系列錨具。</p><p><b>　　恒載計算結果</b></p><p>　　表3-3 一期恒載計算結果</p>&l

78、t;p>　　表3－4二期恒載計算結果</p><p>　　表3-5（一期恒載+二期恒載）恒載累積結果</p><p>　　圖3-2 恒載彎矩內(nèi)力圖（單位：kN）</p><p>　　圖3-3 恒載剪力內(nèi)力圖（單位：kN）</p><p><b>　　活載內(nèi)力計算</b></p><p>&l

79、t;b>　　計算方法</b></p><p>　　活載內(nèi)力計算為基本可變荷載(公路一Ⅰ級)在橋梁使用階段所產(chǎn)生的結構內(nèi)力。采用影響線最不利進行加載計算。</p><p><b>　　車道橫向折減</b></p><p>　　荷載橫向分布指的是作用在橋上的車輛荷載如何在各主梁之間進行分配，或者說各主梁如何分擔車輛荷載。本設計按一

80、片梁四車道進行設計的，橫向分布系數(shù)取車道數(shù)與車道橫向折減系數(shù)的積，經(jīng)計算得2.68。</p><p><b>　　沖擊系數(shù)的計算</b></p><p>　　橋梁結構的基頻反映了結構的尺寸、類型、建筑材料等動力特性內(nèi)容，它直接反映了沖擊系數(shù)與橋梁結構之間的關系。不管橋梁的建筑材料、結構類型是否有差別，也不管結構尺寸與跨徑是否有差別，只要橋梁結構的基頻相同，在同樣條件的

81、汽車荷載下，就能得到基本相同的沖擊系數(shù)。</p><p>　　橋梁的自振頻率（基頻）宜采用有限元方法計算，對于連續(xù)梁結構，當無更精確方法計算時，也可采用下列公式估算：</p><p>　　式中：——結構的計算跨徑（m）；</p><p>　　——結構材料的彈性模量（N/m2）；</p><p>　　——結構跨中截面的截面慣矩（m4）；<

82、/p><p>　　——結構跨中處的單位長度質量（kg/m）；</p><p>　　——結構跨中處延米結構重力（N/m）；</p><p>　　——重力加速度，g=9.81m/s2； </p><p>　　計算連續(xù)梁的沖擊力引起的正彎矩效應和剪力效應時，采用；計算連續(xù)梁的沖擊力引起的負彎矩效應時，采用。</p><p>　　

83、取計算跨徑，查得，，</p><p><b>　　計算得：</b></p><p><b>　　μ值可按下式計算：</b></p><p>　　當時， </p><p><b>　　當時， </b></p><p>　　當時，

84、 </p><p>　　式中 ——結構基頻（）。</p><p>　　求得：正彎矩效應： </p><p><b>　　負彎矩效應： </b></p><p><b>　　計算結果</b></p><p>　　公路Ⅰ級活載內(nèi)力計算結果見表3－6、7</

85、p><p>　　表3-6 公路－Ⅰ級活載MaxM對應的內(nèi)力</p><p>　　表3－7 公路-Ⅰ級活載MinM對應的內(nèi)力</p><p>　　圖3-4 公路－Ⅰ級MaxM彎矩圖（單位：kN·m）</p><p>　　圖3-5 公路－Ⅰ級MinM彎矩圖（單位：kN·m）</p><p>　　墩臺基礎沉降

86、次內(nèi)力計算</p><p><b>　　設計方法</b></p><p>　　基礎的不均勻沉降可能是瞬變，也可能是徐變。</p><p>　　連續(xù)梁墩臺基礎的不均勻的沉降與地基土壤的力學性能有關。</p><p>　　（1）如果發(fā)生漸變不均勻沉降，沉降值一般隨時間而遞增，經(jīng)過相當長時間后，接近沉降的終極值。漸變不均勻沉降

87、考慮變化規(guī)律與徐變的變化規(guī)律相似。</p><p><b>　　它可以表示為：</b></p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　——t時刻時的墩臺基礎沉降值。</p><p>　　——t=∞時刻時的墩臺基礎沉降終極值。</p><p>　　在此過程中，

88、混凝土的徐變作用對不均勻沉降的影響是有利的。一般來說，只要不均勻沉降不是太大，以致使結構的受拉區(qū)發(fā)生有害的裂縫，或使受壓區(qū)的混凝土應力過大的話，不均勻沉降的影響是可以忽略的。</p><p>　?。?）如果假定墩臺基礎的沉降瞬時完成，則產(chǎn)生的沉降內(nèi)力可用結構力學的方法確定。連續(xù)梁是一種對支座沉降敏感的結構，由于多余約束的存在，不均勻沉降才產(chǎn)生次內(nèi)力。</p><p>　　在此次設計中取邊支

89、座沉降1cm,中間支座沉降1.5cm。支座沉降內(nèi)力與各個支座的絕對沉降量沒有直接關系，而只與各個支座的相對沉降量有關。只有存在相對沉降量，才會產(chǎn)生內(nèi)力。</p><p><b>　　計算結果</b></p><p>　　表3-8 支座沉降次內(nèi)力</p><p>　　圖3－6 支座1發(fā)生1cm不均勻沉降彎矩圖（單位：kN·m）</

90、p><p>　　圖3－7 支座35發(fā)生1cm不均勻沉降彎矩圖（單位：kN·m）</p><p>　　溫度作用效應引起次內(nèi)力計算</p><p>　　溫度對連續(xù)梁結構的影響</p><p>　　對于大跨度預應力混凝土連續(xù)箱形梁橋，溫度應力可以達到甚至超過活載應力，已被認為是預應力混凝土橋梁產(chǎn)生裂縫的主要原因。因此有必要對溫度內(nèi)力進行計算。

91、</p><p>　　橋梁是置于大氣環(huán)境的結構，溫度毫不例外地對橋梁要產(chǎn)生影響。溫度影響包括年溫差影響（升溫降溫）與局部溫差影響。</p><p>　　年溫差影響指氣溫隨季節(jié)發(fā)生周期性變化對結構所起的作用，一般假定溫度沿結構截面高度方向均勻變化。對無水平約束的連續(xù)梁橋，年溫差只引起結構的均勻伸縮，并不產(chǎn)生溫度次內(nèi)力，它對結構產(chǎn)生的位移通過橋面升縮縫，支座位移等措施加以協(xié)調。</p&g

92、t;<p>　　局部溫差一般指日照溫差或混凝土水化熱影響。水化熱影響較為復雜，且在施工中可采用溫度控制予以調節(jié)，因此橋梁溫度應力計算一般不包括此項，而主要考慮日照溫差的影響，它導致結構的溫度次內(nèi)力，是產(chǎn)生結構裂縫的主要因素。</p><p>　　箱梁結構與外界的熱交換和箱梁內(nèi)部的熱傳導是十分復雜的現(xiàn)象，一般來說，梁體內(nèi)任意點的溫度是坐標和時間的函數(shù)，為三維傳導問題。考慮到橋梁是一種狹長的結構，箱梁都

93、帶有一定長度的懸臂，兩側腹板直接受日照時間較短；箱梁底板終日不受日照，又處于高空，通風較好；只有箱梁頂板全天受日照，因此，在箱梁結構中簡化為一維傳導問題，亦即主要考慮橋面受日照后形成的沿箱梁高度變化的溫度梯度，即。</p><p>　　溫度的梯度模式是否實際溫度影響一致是正確計算結構溫度應力的關鍵。溫度的梯度模式一般分為線性與非線性兩種。</p><p>　　本次設計采用的溫度模式如圖3-

94、8。</p><p><b>　　圖3－8 溫度模式</b></p><p><b>　　計算時假定：</b></p><p>　?。?）沿橋長的溫度分布是均勻的；</p><p>　?。?）混凝土材料是彈性勻質的；</p><p>　?。?）梁的變形服從平面假定；</

95、p><p><b>　　溫度應力的構成 </b></p><p>　　溫度應力由兩部分組成：</p><p>　?。?）自應力——梁的變形受到縱向纖維之間的相互約束，在截面上產(chǎn)生自平衡的縱向約束力。</p><p>　?。?）溫度次內(nèi)力與溫度次應力——由于橋面溫度升高，結構將發(fā)生上拱，對于連續(xù)梁將受到支承條件的約束而產(chǎn)生溫度

96、次內(nèi)力與溫度次應力。</p><p><b>　　計算方法</b></p><p><b>　　按下式進行計算： </b></p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　——在橋面板重心處由溫差引起的縱向力；</p><p>　　——截

97、面內(nèi)的單元面積；</p><p>　　——單元面積內(nèi)溫差梯度平均值，均以正值代入；</p><p>　　——混凝土線膨脹系數(shù)()；</p><p>　　——混凝土的彈性模量；</p><p>　　——溫度作用對全截面產(chǎn)生的初彎矩； </p><p>　　——溫度作用對全截面產(chǎn)生的二次矩；</p><

98、p>　　——溫度作用引起的總彎矩。</p><p><b>　　計算結果</b></p><p>　　表3-9 溫度引起的次內(nèi)力</p><p>　　圖3-9 非線性溫度引起的彎矩圖（kN·m）</p><p>　　圖3-10 非線性溫度引起的剪力圖（kN）</p><p><

99、;b>　　內(nèi)力組合</b></p><p>　　承載能力極限狀態(tài)組合</p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　——承載能力極限狀態(tài)下作用基本組合的效應組合設計值；</p><p>　　——結構重要性系數(shù)，對于設計安全等級一級、二級和三級分別取1.1、1.0、0.9；</p&

100、gt;<p>　　——第i個永久作用效應的分項系數(shù)，本設計取1.2；</p><p>　　——第i個永久作用效應的標準值；</p><p>　　——汽車荷載效應（含汽車沖擊力、離心力）的分期系數(shù)，取1.4；</p><p>　　——汽車荷載效應（含汽車沖擊力、離心力）的標準值和設計值；</p><p>　　——在作用效應組合中除

101、汽車荷載效應（含汽車沖擊力、離心力）、風荷載外的其他第j個可變作用效應的分項系數(shù)，取1.4，但風荷載的分項系數(shù)取1.1；</p><p>　　——在作用效應組合中除汽車荷載效應（含汽車沖擊力、離心力）外的其他第j個可變作用效應的標準值；</p><p>　　——在作用效應組合中除汽車荷載效應（含汽車沖擊力、離心力）外的其他可變作用效應的組合系數(shù)，當永久作用與汔車荷載和人群荷載（或其他一種可

102、變作用）組合時，人群荷載（或其他一種可變作用的組合）的組合系數(shù)取0.8；當除汽車荷載（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0.7；尚有三種可變作用參與組合時，其組合系數(shù)取0.6；尚有四種及多于四種的可變作用參與組合時，取0.5；</p><p>　　組合結果見表3-10</p><p>　　表3-10 承載能力極限狀態(tài)組合</p><p&

103、gt;　　正常使用短期效應組合</p><p>　　永久作用標準值效應與可變作用頻遇值效應組合相組合</p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　——作用短期效應組合設計值；</p><p>　　——第j個可變作用效應的頻遇值系數(shù)，汽車荷載（不計沖擊力）取0.7</p><p>

104、;　　，人群荷載取1.0，風荷載取0.75，溫度梯度作用取0.8，其他作用取1.0；</p><p>　　——第j個可變作用效應的頻遇值；</p><p><b>　　計算結果見下表</b></p><p>　　表3-11正常使用短期效應組合</p><p><b>　　正常使用標準組合</b>&l

105、t;/p><p><b>　　計算結果見下表</b></p><p>　　表3-12 正常使用標準組合</p><p>　　預應力鋼筋計算及布置</p><p><b>　　預應力鋼束的估算</b></p><p><b>　　計算原理</b></p&

106、gt;<p>　　全預應力混凝土連續(xù)梁在預加力和荷載的共同作用下應力狀態(tài)應滿足的基本條件是：截面上的預壓應力應大于荷載引起的拉應力，預壓應力與荷載引起的壓應力之和應小于混凝土的允許壓應力，或為在任意階段，全截面承壓，截面上不出現(xiàn)拉應力，同時截面上最大應力小于允許壓應力。</p><p>　　圖4－1 截面受力狀態(tài)</p><p><b>　　寫成計算式為：</

107、b></p><p><b>　　對于截面上緣 </b></p><p><b>　?。?-1）</b></p><p><b>　　（4-2）</b></p><p>　　對于截面下緣 </p><p><b>　?。?-3）

108、</b></p><p><b>　?。?-4）</b></p><p><b>　　其中</b></p><p>　　——由預應力產(chǎn)生的應力；</p><p>　　——截面上下抗彎模量；</p><p>　　——混凝土軸心抗壓強度標準值，取。</p>

109、<p>　　、項的符號當為正彎矩時取正值，當為負彎矩時取負值，且按代數(shù)值取大小。</p><p>　　一般情況下，由于梁截面較高，受壓區(qū)面積較大，上緣和下緣的壓應力不是控制因素，為簡便計，可只考慮上緣和下緣的拉應力的這個限制條件。</p><p>　　公式（4-1）變?yōu)?（4-5）</p>

110、<p>　　公式（4-3）變?yōu)?（4-6）</p><p>　　由預應力鋼束產(chǎn)生的截面上緣應力和截面下緣應力分為三種情況討論：</p><p>　　(1)截面上下緣均配有力筋Ny上和Ny下以抵抗正負彎矩</p><p>　　由力筋Ny上和Ny下在截面上、下緣產(chǎn)生的壓應力分別為：&

111、lt;/p><p><b>　?。?-7）</b></p><p><b>　　（4-8）</b></p><p>　　將式（4-5）、（4-6）分別代入式（4-7）(4-8)，解聯(lián)立方程后得到</p><p><b>　　(4-9）</b></p><p>

112、;<b>　?。?-10）</b></p><p><b>　　令 </b></p><p>　　代入式（4-9）（4-10）中得到</p><p><b>　?。?-11）</b></p><p><b>　　（4-12）</b></p&g

113、t;<p>　　將式（4-1）、（4-3）分別代入式（4-11）（4-12）即可得按截面上下緣混凝土不出現(xiàn)拉應力所需的預應力鋼筋數(shù)目，顯然該值為截面的最小配筋值，分別記為NSmin、NXmin，則為</p><p><b>　?。?-13）</b></p><p><b>　　（4-14）</b></p><p&

114、gt;　　同理，將式（4-2）、（4-4）分別代入式（4-11）、（4-12）可得截面上下緣混凝土不致壓碎所需的預應力鋼筋數(shù)目，顯然，該值為截面的最大配筋值。</p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　——每束預應力筋的面積；</p><p>　　——預應力筋的永存應力；</p><p>　　——預

115、應力力筋重心離開截面重心的距離；</p><p>　　——混凝土截面面積，可取毛截面計算；</p><p>　　——截面邊緣預應力鋼筋的數(shù)目；</p><p><b>　　——截面的核心距；</b></p><p>　　(2)只在截面下緣布置預應力鋼筋</p><p>　　由下緣預應力鋼筋在截面上

116、、下緣產(chǎn)生的應力分別為：</p><p><b>　?。?-15）</b></p><p><b>　?。?-16）</b></p><p>　　將式（4-3）代入式（4-15）、（4-16）分別解得：</p><p><b>　　（4-17）</b></p>&

117、lt;p><b>　　（4-18）</b></p><p>　　可求出當上下緣不出現(xiàn)拉應力時截面下緣所需的預應力鋼筋數(shù)量，記為Nx，則有： </p><p><b>　?。?-19）</b></p><p>　　(3)只在截面上緣布置預應力筋</p><p>　　由上緣預應力鋼筋在截面上、

118、下產(chǎn)生的應力分別為：</p><p><b>　?。?-20）</b></p><p><b>　?。?-21）</b></p><p>　　將式（4-1）代入式（4-13）、（4-14）分別解得：</p><p><b>　?。?-22）</b></p><

119、;p><b>　　（4-23）</b></p><p>　　可求出當上下緣不出現(xiàn)拉應力時截面下緣所需的預應力鋼筋數(shù)量，記為NS，則有： </p><p><b>　?。?-24）</b></p><p><b>　　預應力鋼束估算</b></p><p>　　對于預應力混

120、凝土連續(xù)梁橋體系，在初步計算預應力剛束數(shù)量時，必須計及各項次內(nèi)力的影響。然而,鋼筋估算是比較粗略的，因為計算中所采用的組合結果并不是橋梁的真實受力。確定鋼束需要知道截面的計算內(nèi)力，而布置好鋼束前又不可能求得橋梁的真實受力狀態(tài)。一些次內(nèi)力的計算（如預應力次內(nèi)力）恰好與預應力鋼束的數(shù)量與布置有關。</p><p>　　估算鋼筋與真實的受力狀態(tài)的差異由以下四個方面引起：</p><p>　?、傥?/p>

121、考慮預應力的影響。</p><p>　?、谖纯紤]預應力對混凝土收縮徐變的影響。</p><p>　?、鄄捎妹孛嫘再|進行計算，未考慮鋼束孔道的影響。</p><p>　?、芨麂撌念A應力損失值無法確定，只是根據(jù)經(jīng)驗事先擬定。</p><p>　　因此，本設計用橋梁博士輸出組合彎矩值來進行預應力鋼束的估算，此項估算是非常粗略的。</p&g

122、t;<p>　　表4-1預應力鋼束配筋結果</p><p>　　圖4-2 正常使用狀態(tài)下配筋圖（單位：m2）</p><p>　　圖4-3 承載能力狀態(tài)下配筋圖（單位：m2）</p><p><b>　　應當說明的幾點：</b></p><p>　?。?）混凝土受彎構件的配筋數(shù)量不僅與承受的彎矩有關，而且還