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1、XXXXXXXX 畢業(yè)設(shè)計 題 目 湖北省仙桃市淅河大橋設(shè)計 院 （系） 建筑工程學院 專業(yè)班級 土木工程（普本）2005 級 02 班（路橋） 學生姓名 學號 指導教師 職稱 評閱教師_ _ 職稱_ xx XXXXXXXXXXXX 本科生畢業(yè)設(shè)計 湖北省仙桃市淅河大橋設(shè)計 院（系） 建筑工程學院 專業(yè)班級 土木（普本）052 班（路橋） 學生姓名 指導教師 xx 學生畢業(yè)設(shè)計原創(chuàng)性聲明 本人以信譽聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文）是在導師的指導下 進行的設(shè)計（研究）工作及取得的成果，設(shè)計（論文）中引用他（她） 人的文獻、數(shù)據(jù)、圖件、資料均已明確標注出，論文中的結(jié)論和結(jié)果 為本人獨立完成，不包含他

2、人成果及為獲得重慶科技學院或其它教育 機構(gòu)的學位或證書而使用其材料。與我一同工作的同志對本設(shè)計（研 究）所做的任何貢獻均已在論文中作了明確的說明并表示了謝意。 畢業(yè)設(shè)計作者（簽字）： xx XXXXXXXX 本科生畢業(yè)設(shè)計 中文摘要 I 摘 要 本畢業(yè)設(shè)計主要是對預應力混凝土連續(xù)剛構(gòu)上部結(jié)構(gòu)進行設(shè)計。連續(xù)剛構(gòu)這 種橋型結(jié)構(gòu)剛度好、抗震性能好、墩梁固結(jié)有利于懸臂施工，減少了大型支座的 養(yǎng)護維修和更換。在近二十余年來，隨著預應力技術(shù)的發(fā)展和懸臂施工法的應用,連 續(xù)剛構(gòu)橋得到了廣泛的應用。 本設(shè)計橋梁為跨度（50+70+50）m 的預應力混凝土連續(xù)剛構(gòu)，截面形式為單 箱雙室箱型。橋面寬度為 20m，

3、設(shè)計荷載標準為公路 I 級汽車荷載。主梁采用掛 籃對稱懸臂施工。設(shè)計流程如下： 第一步:確定主梁的主要構(gòu)造和細部尺寸； 第二步:根據(jù)懸臂施工掛籃的起吊能力對主梁進行施工節(jié)段的劃分； 第三步:在 Auto CAD 中建立計算模型并導入橋梁博士程序中，完成建模過程； 第四步:進行施工階段內(nèi)力分析，從而估算出所需縱向預應力筋的數(shù)目； 第五步:計算預應力損失及各項次內(nèi)力，并進行主要截面驗算； 最后：繪制工程圖及編制說明書。 關(guān)鍵詞：預應力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋 懸臂施工 橋梁博士 驗算 XXXXXXXX 本科生畢業(yè)設(shè)計 英文摘要 ABSTRACT The undergraduate design is ma

4、inly about the design of superstructure of pre- stressed concrete continuous rigid frame bridge.This type of structure has many advantages, such as excellent stiffness,high capability to withstand earthquake. At the same time, the fixation between the pier and the girder is of benefit to the cantile

5、ver construction and prevents change and maintenance of large-size supports. With the development of technology of pre-stressing and application of cantilever construction, continuous rigid frame bridge has got the extensive application in past 20 years. This design is a prestressed concrete continu

6、ous rigid frame bridge for highway with the span of 50+70+50m. The cross section is the box section with double cell and the width of the deck is 20m. The designed load standard is: highway-.The main girder is constructed by symmetric cantilever equilibrium. The procedure of the design is listed as

7、follows: Firstly:design the main structural configuration and detail dimensions. Secondly:divide the girder into construction segments according to the raising ability of the basket. Thirdly:the model is established in Auto CAD software and then imported into doctorbridge software. Finish the remain

8、ing establishment of the model. Fourthly:According to the internal force of the construction analyzed by the software we can distribute the tendons of the bridge. Fifthly: calculate the loss of pre-stressing and secondary force, and then check the main cross-section Finally, draw the engineering des

9、ign and establish the design manuals. Keywords: pre-stressed concrete continuous rigid frame bridge；cantilever construction；Doctorbridge；checking computations XXXXXXXX 本科生畢業(yè)設(shè)計 目錄 目 錄 中文摘要 .I 英文摘要 .II 1 工程概況 .1 1.1 設(shè)計資料 .1 1.2 方案比選 .1 1.3 橋跨結(jié)構(gòu)圖式及尺寸擬定 .3 2 荷載內(nèi)力計算 .6 2.1 恒載內(nèi)力計算 .6 2.2 活載內(nèi)力計算 .9 2.3 溫度作

10、用荷載計算 .15 3 預應力鋼束設(shè)計 .18 3.1 估算預應力鋼束 .18 3.2 預應力鋼束的布置 .21 4 預應力損失及有效預應力計算 .24 4.1 預應力損失的計算 .24 4.2 有效預應力計算 .32 5 次內(nèi)力計算 .34 5.1 徐變次內(nèi)力 .34 5.2 收縮次內(nèi)力 .35 5.3 預應力次內(nèi)力 .36 5.4 支座不均勻沉降次內(nèi)力 .37 6 內(nèi)力組合 .39 6.1 承載能力極限狀態(tài)下的效應組合 .39 6.2 正常使用極限狀態(tài)下的效應組合 .41 7 截面驗算 .44 7.1 施工階段截面應力驗算 .44 7.2 承載能力極限截面強度驗算 .46 7.3 正常使用

11、階段截面應力驗算 .49 7.3 驗算結(jié)論 .50 8 施工組織設(shè)計 .51 8.1 主梁分段與施工階段的劃分 .51 8.2 主梁施工方法及注意事項 .52 總結(jié) .54 致 謝 .55 XXXXXXXX 本科生畢業(yè)設(shè)計 目錄 參考文獻 .56 附錄 .57 XXXXXXXXXXXX 本科生畢業(yè)設(shè)計 1 工程概況 1 1 工程概況 1.1 設(shè)計資料 1.1.1 設(shè)計技術(shù)標準 設(shè) 計 荷 載：公路級，人群荷載 3.5KN/m2； 1 橋 梁 寬 度：全橋?qū)?20m=2.5m（人行道及欄桿）+15m（凈橋?qū)挘?2 +2.5m（人行道及欄桿） ； 設(shè)計洪水頻率：1/300； 3 通航標準：通航水位

12、 2.44m，設(shè)計通航孔底寬 40m，高 6.5m。 4 1.1.2 材料規(guī)格 混凝土規(guī)格見表 1.1： 1 表 1.1 混凝土規(guī)格表 混凝土標號 部位 C50 主橋箱梁 C40 主墩墩身、橫梁 C30 支座墊石、承臺 C25 樁基 瀝青混凝土 橋面鋪裝 鋼材 2 1）預應力鋼絞線：符合美國 ASTM41698 標準，270K 級高強低松弛鋼絞線， 標準強度 ，彈性模量 =195000MPa，公稱直徑 15.24mm，公稱面860byRMPayE 積 140 。2m 2）普通鋼筋：鋼筋直徑12mm 者為 HRB335 鋼筋，直徑10mm 者為 R235 鋼 筋。技術(shù)條件必須符合有關(guān)規(guī)定。 3）

13、其他鋼材：鋼板、檢測管及焊條等，均應符合相應國際規(guī)定及滿足設(shè)計、 施工需求。 1.1.3 設(shè)計依據(jù) 公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范 (JTG D60-2004) 1 公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范 （JTG D63-2007） 2 公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范 (JTG D62-2004) 3 1.2 方案比選 本次橋梁設(shè)計從功能、安全、經(jīng)濟與美觀的角度通過對拱橋、連續(xù)剛構(gòu)和斜 XXXXXXXXXXXX 本科生畢業(yè)設(shè)計 1 工程概況 2 拉橋進行對比，從而得出最佳的橋梁設(shè)計方案 1： 1.2.1 從功能方面比較 拱橋：行車平順、通暢、安全，滿足通航要求；在城市景點或旅游地區(qū)，為 配合當?shù)鼐坝^而常

14、采用之； 連續(xù)剛構(gòu)：梁保持連續(xù)，無伸縮縫，行車平順舒適；橋下凈空大，可滿足通 航要求； 斜拉橋：主梁在斜拉索的各點支承作用下，大大增大了其跨越能力，行車性 能亦較好，可滿足通航要求。 1.2.2 從安全方面比較 拱橋：對地基基礎(chǔ)要求較高，多孔連續(xù)拱橋相互影響，對整體結(jié)構(gòu)不利；建 筑高度較高時，對拱橋穩(wěn)定不利； 連續(xù)剛構(gòu)：采用墩梁固結(jié)，提高了結(jié)構(gòu)的剛性；對常年溫差、基礎(chǔ)變形和日 照溫度較敏感； 斜拉橋：斜拉橋結(jié)構(gòu)輕巧柔細，在車輛運行、地震和風力作用下，必然會引 起橋梁震動，輕則影響行車，行人舒適，重則使橋梁毀壞。 1.2.3 從經(jīng)濟方面比較 拱橋：有水平推力的拱橋，對地基基礎(chǔ)要求較高，修建時需要

15、有較大的墩、 臺和良好的地基，從而加大了下部結(jié)構(gòu)的工程量，造價較高； 連續(xù)剛構(gòu)：無須設(shè)支座；設(shè)計技術(shù)成熟，施工簡便，無須大型施工設(shè)備和工 具，可充分降低施工成本； 斜拉橋：屬于高次超靜定結(jié)構(gòu)，包含著很多設(shè)計變量，不僅設(shè)計困難，而且 施工也較為復雜，并且建成后養(yǎng)護成本高。 1.2.4 從美觀方面比較 拱橋：形式多樣，外形美觀； 連續(xù)剛構(gòu)：采用墩梁固結(jié)，使橋看起來更加輕巧、簡潔和美觀； 斜拉橋：外形美觀，比例協(xié)調(diào)，現(xiàn)代感較強。 通過以上三種橋型優(yōu)缺點的對比：連續(xù)剛構(gòu)為本次最佳設(shè)計橋型。橋型比選 總體布置圖見圖 1.1、1.2、1.3。 XXXXXXXXXXXX 本科生畢業(yè)設(shè)計 1 工程概況 3 圖

16、 1.1 拱橋橋型總體布置圖（比選方案） 圖 1.2 斜拉橋橋型總體布置圖（比選方案） 圖 1.3 連續(xù)剛構(gòu)橋型總體布置圖（推薦方案） 1.3 橋跨結(jié)構(gòu)圖式及尺寸擬定 1.3.1 結(jié)構(gòu)圖式 截面形式 1 為了減小上部結(jié)構(gòu)的自重，達到增加跨度、減少下部結(jié)構(gòu)的工程量、增加截 XXXXXXXXXXXX 本科生畢業(yè)設(shè)計 1 工程概況 4 面抗扭剛度的目的，本橋采用單箱雙室截面 2。從絕對值來看，支座處的負彎距 遠大于跨中正彎距，為更好的適應結(jié)構(gòu)內(nèi)力分布規(guī)律，上部結(jié)構(gòu)采用變截面箱形 梁。 剛構(gòu)墩為雙薄壁墩 2，利用此墩的柔度形成擺動式支承體系來適應由預加力、荷 載、混凝土收縮徐變和溫度變化所產(chǎn)生的縱向位

17、移。 墩頂和邊跨梁端設(shè)置橫隔板，墩頂橫隔板處設(shè)置過人洞。 立面形式 2 本橋為預應力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋。 本橋跨徑組成 50+70+50170m，梁高按二次拋物線變化。 兩橋墩取等高，高度為 20m。 1.3.2 主要尺寸擬定 跨度 1 橋梁跨度應根據(jù)水利部門推薦橋位處主橋主跨徑的范圍，及主河槽布置橋孔 要求，結(jié)合橋址處的水文、地質(zhì)、河道斷面、通航要求綜合考慮，選出適合于該 橋位的跨徑。在孔徑布置方面，根據(jù)國內(nèi)外已建成的連續(xù)剛構(gòu)橋和 P663，邊跨 跨徑與主跨跨徑之比為 0.50.8.所以主跨跨徑定為 70m，邊跨跨徑定為主跨跨 徑的 0.715 倍，即 50m。 連續(xù)剛構(gòu)全長為 50+70+5

18、0=170m。 主梁高度 2 支點截面梁高：根據(jù) P67 表 2-1-63，梁高為 1/161/20L，取 L/18.9，即 3.69m。 跨中截面梁高：根據(jù) P67 表 2-1-63，梁高為 1/301/50L，取 L/44.1 即 1.59m。 梁底曲線：根據(jù) P67 表 2-1-63，選用二次拋物線。 以跨中梁底為原點，曲線方程為： =-0.00233564X2Y 箱梁腹板厚度 3 根據(jù)經(jīng)驗公式：腹板總厚度： (m),其中， B 為橋面總寬度t/50 (1+/)BL (m)； L 為主跨跨度(m)。同時應滿足構(gòu)造要求：單個腹板厚度 t00.15m。 本橋既注重上部結(jié)構(gòu)的輕型化，也注重主拉

19、應力的控制，對腹板尺寸的選定 參照國內(nèi)外一些類似橋梁資料。本橋腹板厚度保持不變，為 100cm；懸臂根部保 持不變，為 60cm；梁肋厚度亦保持不變，為 50cm。 箱梁底板厚度 4 4 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，當采用懸臂施 工方法時，梁的下緣特別是靠近橋墩的截面承受很大的壓力。箱形截面的底板應 XXXXXXXXXXXX 本科生畢業(yè)設(shè)計 1 工程概況 5 提供足夠大的承壓面積，發(fā)揮良好的受力作用。在發(fā)生變號彎矩的截面中。頂板 和底板上都應各自發(fā)揮承壓的作用。 1)箱梁支座處：由于 0 號段底板受力十分復雜，支座處箱梁設(shè)置滿橫隔板， 中間預留過人孔道。 2)箱梁根部

20、底板厚度 箱梁底板厚度隨箱梁負彎矩的增大而逐漸加厚直至墩頂，以適應受壓要求。 底板除需符合使用階段的受壓要求外，在破壞階段還宜保持在底板以內(nèi)有適當?shù)?富余。 本橋選用 50cm。 3)箱梁跨中底板厚度 大跨度連續(xù)箱梁因跨中彎矩要求底板內(nèi)需配置一定數(shù)量的鋼束和鋼筋，此時 跨中底板厚度取為 25cm。 4)其余梁段的底板厚度沿跨徑按二次拋物線變化。 箱梁頂板厚度 5 確定箱形截面頂板厚度一般考慮兩個因素：滿足橋面板橫向彎矩的要求，滿 足布置縱向預應力鋼束的要求。 箱梁斷面頂板厚在全梁范圍內(nèi)取為 25cm。 XXXXXXXXX 本科生畢業(yè)設(shè)計 2 荷載內(nèi)力計算 6 2 荷載內(nèi)力計算 橋梁結(jié)構(gòu)是一種復

21、雜的空間結(jié)構(gòu)。要精確分析橋梁結(jié)構(gòu)的真實受力，非常困 難，而它最主要的是結(jié)構(gòu)的縱向受力分析，考慮到橋梁的跨寬比一般較大，所以 通常將縱向分析模型近似處理為桿件系統(tǒng)。本設(shè)計的內(nèi)力計算采用的是橋梁博士 3.0。 2.1 恒載內(nèi)力計算 2.1.1 計算方法 恒載內(nèi)力計算采用橋梁博士提供的有限元方法計算，由于不同的施工方法所 計算出來的恒載內(nèi)力會不一樣，所以計算時應該嚴格考慮施工階段的劃分。 計算階段劃分： 1 1） 由中支墩懸臂法施工至最大懸臂； 2） 安裝邊支座，現(xiàn)澆邊跨等高梁段； 3） 邊跨合攏，拆除邊跨臨時支座； 4） 合攏中跨； 5） 拆除吊籃； 6） 橋面鋪裝； 7） 運營階段。 混凝土材料

22、特性的取值： 2 箱梁（C50）:混凝土容重： =26kN/m3 ； 橋墩（C40）:混凝土容重： =25kN/m3 。 二期恒載集度： q=75kN/m。 3 計算簡圖： 4 圖 2.1 結(jié)構(gòu)計算簡圖 2.1.2 計算結(jié)果 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 XXXXXXXXX 本科生畢業(yè)設(shè)計 2 荷載內(nèi)力計算 7 橋面鋪裝、欄桿等）引起的主梁后期恒載內(nèi)力。由橋梁博士程序分析得出恒載內(nèi) 力，由于結(jié)構(gòu)對稱，恒載內(nèi)力計算結(jié)果只取結(jié)構(gòu)一半代表單元： 表 2.1 恒載內(nèi)力計算結(jié)果 單元號 節(jié)點號 軸力（KN） 剪力（KN） 彎矩（KN.m） 1 0 0 0 1 2 0

23、 608 -152 14 0 912 48055 14 15 0 -395 48701 17 0 -638 48468 17 18 0 1155 47569 22 0 -2604 42303 22 23 0 2971 40357 27 0 -4458 29956 27 28 0 4834 26706 32 0 -6356 11047 32 33 0 6740 6463 37 0 -8300 -14585 37 38 0 8695 -20542 42 0 -10291 -47109 42 43 0 10694 -54459 47 0 -12399 -86741 47 48 0 12812 -95

24、560 52 0 -14532 -133850 52 53 0 14964 -144180 55 0 -16204 -175280 55 56 0 16829 -191790 61 0 -20054 -283970 61 62 0 20709 -304330 67 439 17100 -211510 67 68 439 -16465 -194710 70 439 15205 -16313070 單元號 節(jié)點號 軸力（KN） 剪力（KN） 彎矩（KN.m） XXXXXXXXX 本科生畢業(yè)設(shè)計 2 荷載內(nèi)力計算 8 71 439 -14590 -148260 75 439 12880 -10991

25、0 75 76 439 -12457 -101060 80 439 10807 -68565 80 81 439 -10398 -61154 85 439 8791 -34372 85 86 439 -8392 -28372 90 439 6822 -7125 90 91 439 -6433 -2502 95 439 4836 13271 95 96 439 -4453 16510 100 439 2957 26850 100 101 439 -2586 28790 105 439 1129 33957 105 106 439 -767 34613 108 439 250 35117 108

26、109 439 9 35176 由橋梁博士繪出一期二期恒載彎矩和剪力包絡圖： 圖 2.2 一期恒載彎矩圖 圖 2.3 一期恒載剪力圖 XXXXXXXXX 本科生畢業(yè)設(shè)計 2 荷載內(nèi)力計算 9 圖 2.4 二期恒載彎矩圖 圖 2.5 二期恒載剪力圖 2.2 活載內(nèi)力計算 活載內(nèi)力計算為基本可變荷載在橋梁使用階段所產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)內(nèi)力。 2.2.1 橫向分布系數(shù)的計算 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。 橫向分布系數(shù)的計算 5 1 單箱雙室，橋面凈寬度 W15.0m，根據(jù)表 4.3.1-36，車輛單向行駛， ，橋涵的設(shè)計車道數(shù)為 4 車道。4

27、.07.5W 用剛性橫梁法計算橫向影響線豎標值： 1）抗扭修正系數(shù) 1.0 2）計算橫向影響線豎標值 對于 1 號邊梁的橫向影響線豎標值可以通過簡化公式計算： 單箱雙室計算簡化為 3 片梁肋：211ian XXXXXXXXX 本科生畢業(yè)設(shè)計 2 荷載內(nèi)力計算 10 13132ian 汽車荷載布置見圖 2.6： 圖 2.6 汽車荷載布置圖 其中： 5.75 2+0+5.75266.13 m 22ia 0.833211in5.703613 -0.1671132ia. 影響線見圖 2.7： 圖 2.7 影響線圖 用剛性橫梁法的橫向分布影響線為直線，設(shè)影響線零點離 1 號梁軸線的距離 為 x，則： 5

28、.720.8316x 解得：x9.5795m 2.2.2 計算荷載得橫向分布系數(shù) 根據(jù)表 4.3.1-36，本設(shè)計的橋面凈寬度 W15.0m，車輛單向行駛時在 ，橋涵的設(shè)計車道數(shù)為 4 車道。14.07.5W 計算荷載得橫向分布系數(shù)： 一車道加載時： 1 XXXXXXXXX 本科生畢業(yè)設(shè)計 2 荷載內(nèi)力計算 11 圖 2.8 一車道加載 0.8635121()(0.9417.852)2cqqqm 二車道加載時： 2 圖 2.9 二車道加載 1.4573121()(0.9417.8520.671.5)2cqqqm 三車道加載時： 3 圖 2.10 三車道加載 121()(0.9417.8520.

29、671.50.426.0)2cqqqm 1.7816 四車道加載時： 4 XXXXXXXXX 本科生畢業(yè)設(shè)計 2 荷載內(nèi)力計算 12 圖 2.11 四車道加載121()(0.9417.8520.671.50.426.02cqqqm -0.0235）1.8364.3 五車道加載時： 5 圖 2.12 五車道加載121()(0.9417.8520.671.50.426.02cqqqm -0.0235-0.1366-0.2931）1.6216.3 2.2.3 計算結(jié)果 由橋梁博士程序分析得出結(jié)構(gòu)活載內(nèi)力，由于結(jié)構(gòu)對稱性，計算結(jié)果只取結(jié) 構(gòu)一半代表單元，見表 2.2： 表 2.2 活載內(nèi)力計算結(jié)果 軸

30、力（KN） 剪力（KN） 彎矩（KN.m） 單元號 內(nèi)力 最大軸力 最小軸力 最大剪力 最小剪力 最大彎矩 最小彎矩 軸力 0 0 0 0 0 0 剪力 0 0 0 -1810 0 01 彎矩 0 0 0 0 0 0 軸力 39 0 0 39 0 39 剪力 -19 0 2120 -1370 1870 -63314 彎矩 -238 0 24100 6680 29100 -7390 軸力（KN） 剪力（KN） 彎矩（KN.m） 單元號 內(nèi)力 最大軸力 最小軸力 最大剪力 最小剪力 最大彎矩 最小彎矩 17 軸力 49 0 0 49 0 49 XXXXXXXXX 本科生畢業(yè)設(shè)計 2 荷載內(nèi)力計算

31、13 剪力 -19 0 1810 -1660 1340 -645 彎矩 -300 0 25700 6950 31900 -9420 軸力 61 0 0 61 0 61 剪力 -19 0 1470 -2070 -674 -63322 彎矩 -379 0 26100 6680 33300 -11900 軸力 73 0 0 73 0 73 剪力 -19 0 1210 -2440 185 -63227 彎矩 -450 0 25400 4340 32700 -14200 軸力 84 0 0 84 0 84 剪力 -19 0 984 -2900 -1790 -63232 彎矩 -520 0 24000 8

32、80 30100 -16500 軸力 96 0 0 96 0 96 剪力 -19 0 803 -3290 -604 -84537 彎矩 -589 0 22300 -4750 26400 -18900 軸力 107 0 0 107 0 107 剪力 -19 0 658 -3700 -2000 -165042 彎矩 -657 0 20600 -12100 23200 -23400 軸力 119 0 0 119 0 119 剪力 -19 0 546 -4190 -215 -294047 彎矩 -723 0 18900 -20700 20400 -30800 軸力 130 0 0 130 0 130

33、剪力 -19 0 457 -4610 -1800 -366052 彎矩 -785 0 17500 -31700 18200 -42000 軸力 139 0 0 139 0 139 剪力 -19 0 403 -5000 62 -418055 彎矩 -831 0 16600 -40900 17000 -52300 軸力 158 0 0 158 0 158 剪力 -19 0 339 -5750 287 -531061 彎矩 -926 0 15400 -66400 15400 -80000 軸力（KN） 剪力（KN） 彎矩（KN.m）單元號 內(nèi)力 最大軸力 最小軸力 最大剪力 最小剪力 最大彎矩 最大

34、軸力 67 軸力 4460 -3960 2680 -2650 -2140 2630 XXXXXXXXX 本科生畢業(yè)設(shè)計 2 荷載內(nèi)力計算 14 剪力 4410 123 5540 -772 -428 4720 彎矩 -40900 -13000 -50000 16000 25200 -70100 軸力 4460 -3950 2700 -2590 -2010 2520 剪力 4010 123 5150 -785 -271 415070 彎矩 -29600 -11700 -38200 15200 24700 -57800 軸力 4460 -3940 2690 -2480 -1120 2300 剪力 3

35、610 123 4660 -838 1250 348075 彎矩 -16600 -10400 -25000 14400 25800 -44300 軸力 4460 -3930 2650 -1640 -775 2010 剪力 3110 123 4230 -908 -185 289080 彎矩 -6210 -9240 -14800 16300 27200 -34000 軸力 4460 -3920 2570 -1400 -369 715 剪力 2710 123 3800 -1070 -184 204085 彎矩 2750 -8140 -6280 17000 28300 -26200 軸力 4460 -

36、3910 2460 -1160 131 299 剪力 2310 123 3400 -1230 1160 160090 彎矩 10500 -7300 829 17000 29500 -20000 軸力 4460 -3890 2310 -891 701 -250 剪力 1810 123 3010 -1470 -387 116095 彎矩 16700 -6500 6500 17000 30200 -15200 軸力 4460 -3880 2130 -629 1430 -1060 剪力 1410 123 2640 -1700 895 701100 彎矩 21600 -5850 11000 15900

37、30600 -11900 軸力 4460 -3870 1930 -365 2900 -2310 剪力 913 123 2300 -2010 983 192105 彎矩 25000 -5190 14200 14700 31400 -10400 軸力 4460 -3870 1820 -244 2920 -2320 剪力 714 123 2140 -2150 744 187108 彎矩 26200 -5000 15500 13500 31700 -10100 2.3 溫度作用荷載計算 橋梁結(jié)構(gòu)處于自然環(huán)境中，受到大氣溫度作用的影響。溫度作用指因溫度的 XXXXXXXXX 本科生畢業(yè)設(shè)計 2 荷載內(nèi)力

38、計算 15 變化而引起的結(jié)構(gòu)變形和附加力。溫度的變化可分為均勻溫度變化和梯度溫度兩 種情況。前者表示結(jié)構(gòu)整體在一年中的溫度變化；后者表示結(jié)構(gòu)上不同點或不同 材料之間的溫度差異。 2.3.1 梯度溫度作用效應 計算原理 1 根據(jù)條例 4.3.106相關(guān)規(guī)定，計算橋梁由于梯度溫度引起的效應時不計橫向 梯度作用，可采用下圖 2.13 豎向梯度溫度所示的曲 線，橋面鋪裝按 100mm 瀝青混凝土鋪裝層計算， 其橋面板表面的最高溫度 為 14, 為 5.5 。1T2 對于混凝土結(jié)構(gòu)當大于 400mm 時， A300mm。豎向 日照反溫差為正溫差乘以-0.5。 日照溫差 日照反溫差 l =0m, =14

39、l =0m, = -71T1T l =0.1m, =5.5 l =0.1m, = -2.75 2 2 l =0.2m, =3.7 l =0.2m, = -1.85 3 3 l =0.3m, =1.83 l =0.3m, = -0.924 4 l =0.4m, =0 l =0.4m, = 0 5T5T 計算 圖 2.13 豎向梯度溫度 2 由橋梁博士程序分析得出結(jié)構(gòu)活載內(nèi)力，由于結(jié)構(gòu)對稱性，計算結(jié)果只取結(jié) 構(gòu)一半代表單元，見表 2.3： 表 2.3 溫度梯度作用效應計算結(jié)果 溫度梯度截面升溫 溫度梯度截面降溫 單元號 軸力(kN) 剪力(kN) 彎距 (kN.m) 軸力(kN) 剪力 (kN)

40、彎距(kN.m) 14 0 0 0 0 0 0 17 0 204 2450 0 -102 -1220 22 0 204 3060 0 -102 -1530 27 0 204 3840 0 -102 -1920 32 0 204 4550 0 -102 -2280 37 0 204 5270 0 -102 -2640 42 0 204 5980 0 -102 -2990 溫度梯度截面升溫 溫度梯度截面降溫 單元號 軸力(kN) 剪力(kN) 彎距(kN.m) 軸力(kN) 剪力(kN) 彎距(kN.m) 47 0 204 6700 0 -102 -3350 XXXXXXXXX 本科生畢業(yè)設(shè)計 2

41、 荷載內(nèi)力計算 16 52 0 204 7410 0 -102 -3710 55 0 204 8130 0 -102 -4070 61 0 204 8680 0 -102 -4340 67 0 204 9910 0 -102 -4960 70 312 0 5830 -156 0 -2920 75 312 0 5810 -156 0 -2910 80 312 0 5700 -156 0 -2850 85 312 0 5670 -156 0 -2840 90 312 0 5610 -156 0 -2810 95 312 0 5570 -156 0 -2790 100 312 0 5530 -156

42、 0 -2770 105 312 0 5500 -156 0 -2750 108 312 0 5480 -156 0 -2740 2.3.2 均勻溫度作用效應 均勻溫度的取值，可按橋梁所在地區(qū)的氣溫條件（一般取當?shù)刈罡吆妥畹驮?平均氣溫）確定；均勻溫度變化值，應自結(jié)構(gòu)合攏時的溫度算起。根據(jù)條例 4.3.107的相關(guān)規(guī)定湖北地區(qū)屬于溫熱地區(qū)，最高和最低月平均氣溫分別為 34 和-3，則結(jié)構(gòu)合攏時的溫度為 16，結(jié)構(gòu)最大溫升 18，最大溫降-19。 由橋梁博士程序分析得出結(jié)構(gòu)活載內(nèi)力，由于結(jié)構(gòu)對稱性，計算結(jié)果只取結(jié) 構(gòu)一半代表單元，見表 2.4： 表 2.4 系統(tǒng)溫度作用效應計算結(jié)果 系統(tǒng)升溫 系

43、統(tǒng)降溫 單元號 軸力(kN) 剪力(kN) 彎距(kN.m) 軸力(kN) 剪力(kN) 彎距(kN.m) 1 0 0 0 0 0 0 14 0 102 1210 0 -107 -1280 17 0 102 1520 0 -107 -1600 22 0 102 1900 0 -107 -2010 27 0 102 2260 0 -107 -2390 32 0 102 2620 0 -107 -2760 系統(tǒng)升溫 系統(tǒng)降溫 單元號 軸力(kN) 剪力 (kN) 彎距 (kN.m) 軸力(kN) 剪力(kN) 彎距(kN.m) XXXXXXXXX 本科生畢業(yè)設(shè)計 2 荷載內(nèi)力計算 17 37 0

44、102 2970 0 -107 -3140 42 0 102 3330 0 -107 -3510 47 0 102 3680 0 -107 -3890 52 0 102 4040 0 -107 -4260 55 0 102 4310 0 -107 -4550 61 0 102 4920 0 -107 -5190 67 744 0 -1500 -786 0 1580 70 744 0 -1680 -786 0 1780 75 744 0 -1860 -786 0 1970 80 744 0 -2020 -786 0 2130 85 744 0 -2170 -786 0 2290 90 744 0

45、 -2270 -786 0 2390 95 744 0 -2360 -786 0 2490 100 744 0 -2420 -786 0 2560 105 744 0 -2470 -786 0 2610 108 744 0 -2480 -786 0 2620 XXXXXXXX 本科生畢業(yè)設(shè)計 3 預應力剛束設(shè)計 18 3 預應力鋼束設(shè)計 3.1 估算預應力鋼束 根據(jù) P2314配筋計算要求，預應力梁應滿足彈性階段的應力要求和塑性階段 的強度要求。因此，預應力筋的數(shù)量可以從滿足這幾方面的要求來考慮 8： 3.1.1 計算原理 預應力梁在預加應力和使用荷載作用下的應力狀態(tài)應滿足的條件是： 上緣應力

46、： y 上 M g/W 上 y 上 + Mg/W 上 + Mp/W 上 0.5R ba 下緣應力： y 下 M g/W 下 + Mp/W 下 y 下 - Mg/W 下 0.5R ba 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，為方便計算，可只考慮上緣和下緣的拉應力的這個限制條件。當預拉 區(qū)配置受力的非預應力鋼筋時，容許截面出現(xiàn)少許拉應力，但在估算鋼束數(shù)量時， 依然假設(shè) RL 等于零。由預應力鋼束所產(chǎn)生的截面上緣應力 y 上和截面下緣應 力 y 下分以下三種情況討論： 截面上、下緣均布置力筋 N 上 和 N 下 以抵抗正負彎矩，由力筋 N 上 和 N 下 在

47、1 截面上下緣產(chǎn)生的應力分別為： y 上 = + + -A N上 上 上上We下 上 下下 e y 下 = - + + 上 下 上上 下 下 下下 可得到上緣和下緣預應力筋的數(shù)目: n 上 =Mmax(e 下 -K 下 )-Mmin(K 上 +e 下) /(K 上 +K 下 )(e 上 +e 下 )1/fa a n 下 =Mmax(e 下 +K 下 )+Mmin(K 上 -e 下 )/(K 上 +K 下 )(e 上 +e 下 )1/fa a 當截面只在下緣布置預應力筋 N 下 以抵抗正彎矩時,當由上緣不出現(xiàn)拉應 2 力控制時:由 N 下 /A-N 下 e 下 /W 上 =-Mmin/W 上 得

48、到:n 下 =Mmin/(e 下 -K 下 ) fa a 當由下緣不出現(xiàn)拉應力控制時,由 N 下 /A+N 下 e 下 /W 上 =-Mmin/W 上 得到:n 下 =Mmax/(e 下 +K 上 ) fa a 當截面只在上緣不出現(xiàn)拉應力控制時,由 N 上以抵抗負彎矩時分兩種情況 3 考慮: XXXXXXXX 本科生畢業(yè)設(shè)計 3 預應力剛束設(shè)計 19 當由上緣不出現(xiàn)拉應力控制時,由 N 上 /A+N 上 e 上 /W 上 =-Mmin/W 上 得到: n 上 =-Mmin/(e 下 +K 上 ) fa a 當由下緣不出現(xiàn)拉應力控制時,由 N 上 /A-N 上 e 上 /W 下 =Wmax/W

49、下 得到:n 上=M max/(K 上 -e 上 ) fa a 3.1.2 毛截面幾何特性 截面的毛截面幾何特性可直接由橋梁博士軟件中查得，見表 3.1： 表 3.1 截面的毛截面幾何特性 截面號 梁高 (m) 面積 A(m2) 慣性矩 I0(m4) 中軸到梁頂 Y 上 （m） 中軸到梁底 Y 下 (m) 上翼緣抗彎模量 W 上 (m3) 下翼緣抗彎模量 W 下 (m3) 1 1.59 11.66 3.43 0.67 0.92 5.14 3.72 5 1.59 11.66 3.43 0.67 0.92 5.14 3.72 8 1.59 11.66 3.43 0.67 0.92 5.14 3.7

50、2 15 1.59 11.66 3.43 0.67 0.92 5.14 3.72 18 1.59 11.66 3.43 0.67 0.92 5.14 3.72 23 1.65 12.19 3.97 0.71 0.94 5.58 4.23 28 1.75 12.64 4.78 0.77 0.98 6.23 4.87 33 1.90 13.18 6.10 0.85 1.05 7.21 5.78 38 2.08 13.67 7.85 0.93 1.15 8.41 6.84 43 2.29 14.29 10.28 1.04 1.25 9.87 8.24 48 2.55 14.99 13.79 1.18

51、 1.37 11.71 10.05 53 2.84 15.64 18.32 1.32 1.52 13.84 12.08 56 3.12 16.37 23.57 1.48 1.64 15.96 14.35 62 3.69 17.24 35.62 1.75 1.94 20.39 18.33 68 3.18 16.46 24.71 1.51 1.67 16.41 14.76 71 2.89 15.73 19.15 1.35 1.54 14.22 12.41 76 2.60 15.08 14.50 1.20 1.40 12.08 10.36 81 2.34 14.37 10.86 1.06 1.28

52、10.21 8.51 86 2.12 13.73 8.25 0.95 1.17 8.68 7.05 91 1.93 13.24 6.35 0.86 1.07 7.41 5.93 96 1.79 12.82 5.12 0.79 1.00 6.49 5.12 101 1.68 12.22 4.17 0.72 0.96 5.75 4.36 截面號 梁高 面積 慣性矩 中軸到梁頂 中軸到梁底 上翼緣抗彎模量 下翼緣抗彎模量 XXXXXXXX 本科生畢業(yè)設(shè)計 3 預應力剛束設(shè)計 20 (m) A(m2) I0(m4) Y 上 （m） Y 下 (m) W 上 (m3) W 下 (m3) 106 1.61

53、11.70 3.55 0.68 0.94 5.26 3.80 109 1.59 11.66 3.43 0.67 0.92 5.14 3.72 3.1.3 預應力鋼束的估計 本設(shè)計主梁頂板預應力鋼束采用 270K 級高強低松弛鋼絞線，頂板預應力鋼 束均采用 a=22- 15.24 鋼絞線，每束預應力鋼筋面積： Ay =2214010-j 6=0.00308 m2；邊跨和中跨底板預應力鋼束均采用 b=15- 15.24 鋼絞線， Ay j =1514010-6=0.0021m2；有效預應力 y=0.751860=1395MPa;混凝土抗壓標 準強度為 32.4MPa。 根據(jù)以上的公式經(jīng)計算，將計算

54、結(jié)果匯總于表中，比較各截面所需的鋼束數(shù)， 結(jié)合施工及鋼束的布置構(gòu)造情況，選定該截面所用的鋼束數(shù)： 表 3.2 預應力鋼束的估算表 截 面 號 荷載組合最 大彎矩 Mmax (kNm) 荷載組合最小 彎矩 Mmin (kNm) 鋼絞線公稱 面積 fy(m2) 有效預應 力 y(MPa) 截面上核 心半徑 k 上 =W 下 /A 截面下核 心半徑 k 下 =W 上 /A 上緣估 算數(shù)目 N 上 下緣估 算數(shù)目 N 下 1 0 0 0.000140 1395 0.319 0.441 0 5 23500 11000 0.000140 1395 0.319 0.441 7 8 41700 19600 0

55、.000140 1395 0.319 0.441 13 1 8 63400 23000 0.000140 1395 0.319 0.441 20 2 3 57100 15500 0.000140 1395 0.347 0.458 18 2 8 44000 3460 0.000140 1395 0.385 0.493 2 13 3 3 24200 -13400 0.000140 1395 0.439 0.547 4 8 3 8 2460 -35300 0.000140 1395 0.501 0.615 6 3 4 3 -24600 -72300 0.000140 1395 0.576 0.690

56、 10 4 8 -55300 -115000 0.000140 1395 0.671 0.781 14 XXXXXXXX 本科生畢業(yè)設(shè)計 3 預應力剛束設(shè)計 21 5 3 -92200 -166000 0.000140 1395 0.773 0.885 17 5 6 -128000 -217000 0.000140 1395 0.876 0.975 20 6 2 -208000 -339000 0.000140 1395 1.063 1.183 26 6 8 -128000 -222000 0.000140 1395 0.897 0.997 20 7 1 -94100 -174000 0.00

57、0140 1395 0.789 0.904 17 7 6 -58900 -124000 0.000140 1395 0.687 0.801 14 截 面 號 荷載組合最 大彎矩 Mmax (kNm) 荷載組合最小 彎矩 Mmin (kNm) 鋼絞線公稱 面積 fy(m2) 有效預應 力 y(MPa) 截面上核 心半徑 k 上 =W 下 /A 截面下核 心半徑 k 下 =W 上 /A 上緣估 算數(shù)目 N 上 下緣估 算數(shù)目 N 下 8 1 -28300 -82700 0.000140 1395 0.592 0.710 11 8 6 -3500 -49700 0.000140 1395 0.513

58、 0.632 8 2 9 1 16100 -23500 0.000140 1395 0.448 0.559 5 6 9 6 31800 -5350 0.000140 1395 0.399 0.506 3 10 1 01 42400 5530 0.000140 1395 0.357 0.471 1 13 1 06 47800 10700 0.000140 1395 0.325 0.450 1 16 1 09 48200 11500 0.000140 1395 0.319 0.441 16 3.2 預應力鋼束的布置 3.2.1 預應力鋼束布置原則 XXXXXXXX 本科生畢業(yè)設(shè)計 3 預應力剛束設(shè)

59、計 22 當預應力筋要分層布置時，頂板的長束布置在上層，短束布置在下層，底 1 板長束布置在下層，短束布置在上層。 縱向預應力鋼束為結(jié)構(gòu)的主要受力鋼筋，為了設(shè)計和施工的方便，進行 2 對稱布束，錨頭布置盡量靠近壓應力區(qū)。 當力筋數(shù)量較多時可分層布置，一般來說，先錨固下層力筋，后錨固上 3 層力筋。 鋼束在橫斷面中布置時應盡量均勻布置，避免因局部預應力過于集中而 4 產(chǎn)生翹曲和畸變。 根據(jù)施工規(guī)范規(guī)定，張拉完畢后 14 天內(nèi)必須壓漿，鋼束宜張拉一批壓漿 5 一批，待壓漿強度達到 90以上時，才可以進行下一批張拉。 本橋中采用預埋塑料波紋管，根據(jù)第 9.1.1 條7規(guī)定,后張法構(gòu)件預應 6 力直線

60、形鋼筋的最小混凝土保護層厚度不應小于其管道直徑的 1/2。根據(jù)第 9.3.4 條 7規(guī)定，各主鋼筋間橫向凈距和層與層之間的豎向凈距，當鋼筋為三層 及以下時，不應小于 30mm，并不小于鋼筋直徑；當鋼筋為三層以上時，不應小于 40mm，并不小于鋼筋直徑的 1.25 倍。對于束筋，此處直徑采用等代直徑。同時， 后張法預應力構(gòu)件的曲線預應力鋼筋的曲率半徑鋼絞線不應小于 4m 。 3.2.2 預應力鋼束的布置 全橋的預應力鋼束布置情況見表 3.3： 表 3.3 預應力鋼束布置 上部鋼束 下部鋼束 截面號 a=22 b=15 1 2 8 5 2 14 8 2 20 15 2 20 18 2 20 23

61、4 18 28 6 14 33 8 8 38 10 4 43 14 0 XXXXXXXX 本科生畢業(yè)設(shè)計 3 預應力剛束設(shè)計 23 48 16 0 53 20 0 56 23 0 62 29 0 68 23 0 71 20 0 76 16 0 81 14 0 86 10 2 91 8 6 96 6 10 101 4 13 106 2 16 109 2 16 選取 28、62、109 三個斷面，畫出鋼束布置圖，其余不再贅述。 圖 3.1 28 號截面 圖 3.2 109 號截面 XXXXXXXX 本科生畢業(yè)設(shè)計 3 預應力剛束設(shè)計 24 圖 3.3 62 號截面 XXXXXXXXX 本科生畢業(yè)設(shè)

62、計 4 預應力損失及有效預應力計算 25 4 預應力損失及有效預應力計算 根據(jù)第 6.2.1 條 9規(guī)定，在按正常使用極限狀態(tài)設(shè)計時，應計算以下各項預 應力損失值： 預應力鋼筋與管道之間摩擦 1 1l 錨具變形、鋼筋回縮及接縫壓縮 2 2 預應力鋼筋與臺座之間的溫差 l3 3 混凝土的彈性壓縮 4 4l 預應力筋的應力松弛 5 5 混凝土的收縮與徐變 6 6l 此外，尚因考慮預應力鋼筋與錨圈口之間的摩擦、臺座的彈性變形等因素引 起的其他預應力損失。 由于時間和篇幅的關(guān)系，本畢業(yè)設(shè)計僅對 Z1#鋼束進行計算，其他鋼束以此 為例。Z1#鋼束為中跨底板預應力鋼束，其損失階段為中跨合攏階段(32#施工

63、階 段)、橋面鋪裝階段（33#施工階段）和徐變階段（34#施工階段） 。 4.1 預應力損失的計算 根據(jù)第 5.2.1 條 9規(guī)定：構(gòu)件在預加應力時，預應力鋼絞線的錨下控制應力 符合 k0.75R yb。 即： k=0.751860=1395MPa。 預應力損失包括：摩阻損失、錨具變形及鋼筋回縮、混凝土的彈性壓縮、預 應力筋的應力松弛、混凝土的收縮與徐變等 5 項。 4.1.1 摩阻損失 根據(jù)第 6.2.2 條 9規(guī)定:鋼筋與管道之間摩擦引起的應力損失可按下式計算： (4-1)1)(1kxconle con張拉鋼筋時錨下的控制應力（=0.75 ） ；pkf 預應力鋼筋與管道壁的摩擦系數(shù)，對金屬

64、波紋管，取 0.15； 從張拉端至計算截面曲線管道部分切線的夾角之和，以 rad 計； k管道每米局部偏差對摩擦的影響系數(shù)，取 0.0015； x從張拉端至計算截面的管道長度,可近似地取該段管道在構(gòu)件縱軸上的投 影長度（米） 。 Z1#鋼束階段摩阻應力損失見表 4.1： XXXXXXXXX 本科生畢業(yè)設(shè)計 4 預應力損失及有效預應力計算 26 表 4.1 Z1#鋼束階段摩阻應力損失 點號 32#施工階段應力損失 33#施工階段應力損失 34#施工階段應力損失 合計損失 1 0.00 0.00 0.00 0.00 2 -2.36 0.00 0.00 -2.36 3 -4.71 0.00 0.00

65、 -4.71 4 -33.50 0.00 0.00 -33.50 5 -36.60 0.00 0.00 -36.60 6 -38.90 0.00 0.00 -38.90 7 -64.90 0.00 0.00 -64.90 8 -67.20 0.00 0.00 -67.20 9 -72.10 0.00 0.00 -72.10 10 -77.40 0.00 0.00 -77.40 11 -83.00 0.00 0.00 -83.00 12 -83.70 0.00 0.00 -83.70 13 -84.80 0.00 0.00 -84.80 14 -87.20 0.00 0.00 -87.20 15

66、 -93.70 0.00 0.00 -93.70 16 -99.60 0.00 0.00 -99.60 17 -93.70 0.00 0.00 -93.70 18 -87.20 0.00 0.00 -87.20 19 -84.80 0.00 0.00 -84.80 20 -83.70 0.00 0.00 -83.70 21 -83.00 0.00 0.00 -83.00 22 -77.40 0.00 0.00 -77.40 23 -72.10 0.00 0.00 -72.10 24 -67.20 0.00 0.00 -67.20 25 -64.90 0.00 0.00 -64.90 26 -38.90 0.00 0.00 -38.90 27 -36.60 0.00 0.00 -36.60 XXXXXXXXX 本科生畢業(yè)設(shè)計 4 預應力損失及有效預應力計算 27 28 -33.50 0.00 0.00 -33.50 點號 32#施工階段應力損失 33#施工階段應力損失 34#施工階段應力損失 合計損失 29 -4.71 0.00 0.00 -4.71 30 -2.36 0.00 0.00