(整理)变截面连续梁桥计算书[务实运用]

1、行业内涵# 目 录 绪论.1 1.1 预应力混凝土连续梁桥概述 .1 1.2 毕业设计的目的与意义 .错误！未定义书签。错误！未定义书签。 第一章第一章 设计原始资料设计原始资料 第二章第二章 方案比选方案比选. 第三章 桥跨总体布置及结构尺寸拟定.4 2.1 尺寸拟定 .9 2.1.1 桥孔分跨 .9 2.1.2 截面形式 .9 2.1.3 梁高 .10 2.1.4 细部尺寸 .11 2.2 主梁分段与施工阶段的划分 .12 2.2.1 分段原则 .12 2.2.2 具体分段 .12 2.2.3 主梁施工方法及注意事项 .13 第四章 荷载内力计算.15 3.1 恒载内力计算 .错误！未定义

2、书签。错误！未定义书签。 3.2 活载内力计算 .错误！未定义书签。错误！未定义书签。 3.2.1 横向分布系数的考虑 .28 3.2.2 活载因子的计算 .30 3.2.3 计算结果 .错误！未定义书签。错误！未定义书签。 第五章 预应力钢束的估算与布置.33 4.1 力筋估算 .33 4.1.1 计算原理 .33 4.1.2 预应力钢束的估算 .36 4.2 预应力钢束的布置 .41 第六章 预应力损失及有效应力的计算.41 5.1 预应力损失的计算 .42 5.1.1 摩阻损失.42 5.1.2. 锚具变形损失 .43 5.1.3. 混凝土的弹性压缩 .46 5.1.4.钢束松弛损失 .

3、49 5.1.5.收缩徐变损失 .50 5.2 有效预应力的计算 .54 第七章 次内力的计算.55 行业内涵# 6.1 徐变次内力的计算 .55 6.2 预加力引起的二次力矩 .55 6.3 温度次内力的计算 .56 6.4 支座位移引起的次内力 .58 第八章 内力组合.59 7.1 承载能力极限状态下的效应组合 .59 7.2 正常使用极限状态下的效应组合 .63 第九章 主梁截面验算.66 8.1 截面强度验算 .69 8.2 截面应力验算 .71 8.2.1 正截面和斜截面抗裂验算 .71 8.2.2 法向拉应力 .错误！未定义书签。错误！未定义书签。 8.2.3 主拉应力和主压应力

4、 .73 8.2.4 使用阶段预应力混凝土受压区混凝土最大压应力验算 .77 8.2.5 预应力钢筋中的拉应力 .79 8.3 挠度的计算与验算预拱度的设计 .83 第十章 施工方法要点及注意事项.85 9.1 材料设备及施工程序 .85 9.2 支架及模板 .87 9.3 预应力束布置 .87 9.4 混凝土工程 .87 9.5 张拉和压浆 .88 第十一章 主要工程数量计算.89 11.1 混凝土总用量计算 .89 11.1.1 梁体混凝土（C40 号）用量计算.89 11.1.3 防撞墙（C20 号）混凝土用量计算.89 11.2 钢绞线及锚具总用量计算 .90 毕业设计总结.91 致

5、谢.92 参考文献.93 附录 1：实习报告 .错误！未定义书签。错误！未定义书签。 附录 2 外文文献翻译 .94 行业内涵# 行业内涵# 绪论 1.1 预应力混凝土连续梁桥概述 预应力混凝土连续梁桥以结构受力性能好、变形小、伸缩缝少、行车平顺舒适、 造型简洁美观、养护工程量小、抗震能力强等而成为最富有竞争力的主要桥型之一。 本章简介其发展： 由于普通钢筋混凝土结构存在不少缺点：如过早地出现裂缝，使其不能有效地 采用高强度材料，结构自重必然大，从而使其跨越能力差，并且使得材料利用率低。 为了解决这些问题，预应力混凝土结构应运而生，所谓预应力混凝土结构，就 是在结构承担荷载之前，预先对混凝土施

6、加压力。这样就可以抵消外荷载作用下混 凝土产生的拉应力。自从预应力结构产生之后，很多普通钢筋混凝土结构被预应力 结构所代替。 预应力混凝土桥梁是在二战前后发展起来的，当时西欧很多国家在战后缺钢的 情况下，为节省钢材，各国开始竞相采用预应力结构代替部分的钢结构以尽快修复 战争带来的创伤。50 年代，预应力混凝土桥梁跨径开始突破了 100 米，到 80 年代 则达到 440 米。虽然跨径太大时并不总是用预应力结构比其它结构好，但是，在实 际工程中，跨径小于 400 米时，预应力混凝土桥梁常常为优胜方案。 我国的预应力混凝土结构起步晚，但近年来得到了飞速发展。现在，我国已经 有了简支梁、带铰或带挂梁

7、的 T 构、连续梁、桁架拱、桁架梁和斜拉桥等预应力混 凝土结构体系。 虽然预应力混凝土桥梁的发展还不到 80 年。但是，在桥梁结构中，随着预应力 理论的不断成熟和实践的不断发展，预应力混凝土桥梁结构的运用必将越来越广泛。 连续梁和悬臂梁作比较：在恒载作用下，连续梁在支点处有负弯矩，由于负弯 矩的卸载作用，跨中正弯矩显著减小，其弯矩与同跨悬臂梁相差不大；但是，在活 载作用下，因主梁连续产生支点负弯矩对跨中正弯矩仍有卸载作用，其弯矩分布优 于悬臂梁。虽然连续梁有很多优点，但是刚开始它并不是预应力结构体系中的佼佼 者，因为限于当时施工主要采用满堂支架法，采用连续梁费工费时。到后来，由于 行业内涵#

8、悬臂施工方法的应用，连续梁在预应力混凝土结构中有了飞速的发展。60 年代初期 在中等跨预应力混凝土连续梁中，应用了逐跨架设法与顶推法；在较大跨连续梁中， 则应用更完善的悬臂施工方法，这就使连续梁方案重新获得了竞争力，并逐步在 40200 米范围内占主要地位。无论是城市桥梁、高架道路、山谷高架栈桥，还是 跨河大桥，预应力混凝土连续梁都发挥了其优势，成为优胜方案。目前，连续梁结 构体系已经成为预应力混凝土桥梁的主要桥型之一。 然而，当跨度很大时，连续梁所需的巨型支座无论是在设计制造方面，还是在 养护方面都成为一个难题；而 T 型刚构在这方面具有无支座的优点。因此有人将两 种结构结合起来，形成一种连

9、续刚构体系。这种综合了上述两种体系各自优点的 体系是连续梁体系的一个重要发展，也是未来连续梁发展的主要方向。 另外，由于连续梁体系的发展，预应力混凝土连续梁在中等跨径范围内形成了 很多不同类型，无论在桥跨布置、梁、墩截面形式，或是在体系上都不断改进。在 城市预应力混凝土连续梁中，为充分利用空间，改善交通的分道行驶，甚至已建成 不少双层桥面形式。 在我国，预应力混凝土连续梁虽然也在不断地发展，然而，想要在本世纪末赶 超国际先进水平，就必须解决好下面几个课题： 1发展大吨位的锚固张拉体系，避免配束过多而增大箱梁构造尺寸，否则混 凝土保护层难以保证，密集的预应力管道与普通钢筋层层迭置又使混凝土 质量

10、难以提高。 2在一切适宜的桥址，设计与修建墩梁固结的连续刚构体系，尽可能不采 用养护调换不易的大吨位支座。 3充分发挥三向预应力的优点，采用长悬臂顶板的单箱截面，既可节约材料 减轻结构自重，又可充分利用悬臂施工方法的特点加快施工进度。 另外，在设计预应力连续梁桥时，技术经济指针也是一个很关键的因素，它是 设计方案合理性与经济性的标志。目前，各国都以每平方米桥面的三材（混凝土、 预应力钢筋、普通钢筋）用量与每平方米桥面造价来表示预应力混凝土桥梁的技术 经济指针。但是，桥梁的技术经济指针的研究与分析是一项非常复杂的工作，三材 指标和造价指标与很多因素有关，例如：桥址、水文地质、能源供给、材料供应、

11、 运输、通航、规划、建筑等地点条件；施工现代化、制品工业化、劳动力和材料价 行业内涵# 格、机械工业基础等全国基建条件。同时，一座桥的设计方案完成后，造价指针不 能仅仅反应了投资额的大小，而是还应该包括整个使用期限内的养护、维修等运营 费用在内。通过连续梁、T 型刚构、连续刚构等箱形截面上部结构的比较可见： 连续刚构体系的技术经济指针较高。因此，从这个角度来看，连续刚构也是未 来连续体系的发展方向。 总而言之，一座桥的设计包含许多考虑因素，在具体设计中，要求设计人员综 合各种因素，作分析、判断，得出可行的最佳方案。 毕业设计的目的在于培养毕业生综合能力，灵活运用大学所学的各门基础课和 专业课知

12、识，并结合相关设计规范，独立的完成一个专业课题的设计工作。设计过 程中提高学生独立的分析问题，解决问题的能力以及实践动手能力，达到具备初步 专业工程人员的水平，为将来走向工作岗位打下良好的基础。 本次设计为(30+40+30)m 预应力砼连续梁，桥宽为 28，分为两幅，设计时只考 虑单幅的设计。梁体采用单箱双室箱型截面，全梁共分 50 个单元一般单元长度分为 2m。顶板、底板、腹板厚度均不变。由于多跨连续梁桥的受力特点，靠近中间支点 附近承受较大的负弯矩，而跨中则承受正弯矩，则梁高采用变高度梁，按二次抛物 线变化。这样不仅使梁体自重得以减轻，还增加了桥梁的美观效果。 由于预应力混凝土连续梁桥为

13、超静定结构，手算工作量比较大，且准确性难以 保证，所以采用有限元分析软件MIDAS 进行，这样不仅提高了效率，而且准确度 也得以提高。 本次设计的预应力混凝土连续梁采用满堂支架法施工。 本次设计中得到了罗纪彬、陈立强、李学文等几位老师的悉心指导，在此表示 衷心的感谢。 由于本人水平有限，且又是第一次从事这方面的设计，难免出现错误，恳请各 位老师批评指正。 行业内涵# 第一章 设计原始资料 一、工程概况： 1 工程概况： 工程项目属衡昆国道主干线福宁至广南高速公路。在某处与沥 2（G319）国道 成 135立体交叉，属小坝分离式立交桥。全长 900 米(含主桥)，东接线长 395.9 米， 西接

14、线长 395.9 米。接线按平微一级公路标准建设。大桥全长 108.20 米，宽 25.10 米。本设计为其工程中的 108.20 米立交桥部分。 2 技术标准 （1）路线道路等级：高速公路上的主干道 （2）桥面总宽为 28.00 米，其中机动车双向六车道，栏杆 0.50 米。 （3）车辆载荷等级：公路I 级 （4）桥面坡度：横坡 1.5、纵坡 2 3 地质条件 该处的地质条件较差，表层 4 米的范围内为沙烁石土，接着为 2.5 米的粘土， 中层有 5 米以上沙烁石土，下层为灰延。 4 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

15、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）学习等截面梁桥的设计过程。 行业内涵# 第二章 方案比选 四、设计方案 第一方：装配式预应力混凝土简支箱梁桥 （1）孔径布置：30m+40m+30m，全长 108.20 米,宽 26m。由于为简支箱梁桥， 每跨之间还留有 5 厘米的伸缩缝。桥面设有 1.5的横坡，其中间标高 高于外侧标高。 （2）主梁结构构造：全桥采用等截面箱梁组合梁。顶板厚度 25cm，腹板厚 度 30cm，底板厚度 25cm。翼缘根部 45cm，翼缘端部厚度 22cm，箱梁 宽度 3.20m。每跨设有

16、8 片箱梁，全桥共计 24 片箱梁。桥面设有 1.5 的横坡，2%的纵坡,其中间标高高于外侧标高。 （3）下部构造：采用三圆柱式桥墩；桩基础（钻孔灌注桩）。桥台采用埋置 式轻型桥台。 （4）施工方案：全桥采用装配式施工方法。 装配式简支箱梁桥的发展 简支箱形截面梁以其优良的力学特性具有较大的刚度和强大的抗 扭性能和结构简单，受力明确、节省材料、架设安装方便，跨越能力较 大、桥下视觉效果好等优点。而被广泛地应用于城市桥梁和高等级公路 立交桥的上部结构中。简支箱梁桥是和简支 T 梁同时发展起来的斜面形 式。 第二方案：装配式预应力混凝土简支 T 梁 （1） 孔径布置：30m+40m+30m，全长

17、105 米，宽 26m。由于为简支 T 梁 桥，每跨之间还留有 4 厘米的伸缩缝。桥面设有 1.5的横坡，2%的 纵坡。其中间标高高于外侧标高。 （2） 主梁结构构造：全桥采用等跨等截面 T 型梁，主梁间距 2.20m。预制 T 梁宽为 1.8m，现浇湿接缝 0.40m，预制梁间的翼板和横隔板待 T 梁架设后再现浇，以加强横断面的整体性。中心梁高 2.30m，肋厚 0.20m，马蹄宽 0.40m，高 0.40m，T 梁翼缘端部厚 0.18m，翼缘根部 厚 0.30m。横隔板间距为 6.5 米。每跨设有 12 片 T 梁，全桥共计 36 片 T 梁。桥面设有 1.5的横坡，2%的纵坡。其中间标高

18、高于外侧标 高。 （3） 下部构造：采用三圆柱式桥墩；桩基础（钻孔灌注桩）。桥台采用埋 置式轻型桥台。 （4） 施工方案：全桥采用装配式施工方法。 行业内涵# 装配式预应力混凝土简支 T 梁 预应力混凝土 T 形梁桥有结构简单，受力明确、节省材料、架设 安装方便，跨越能力较大等优点。T 型梁桥在我国公路上修建最多， 早在 50、60 年代，我国就建造了许多 T 型梁桥，这种桥型对改善我国 公路交通起到了重要作用。 80 年代以来，我国公路上修建了几座具有代表性的预应力混凝上 简支 T 型梁桥（或桥面连续），如河南的郑州、开封黄河公路桥，浙 江省的飞云江大桥等，其跨径达到 62m，吊装重 220

19、t。 T 形梁采用钢筋混凝土结构的已经很少了，从 16m 到 50m 跨径， 大多都是采用预制拼装后张法预应力混凝土 T 形梁。预应力体系采用 钢绞线群锚，在工地预制，吊装架设。其发展趋势为：采用高强、低 松弛钢绞线群锚：混凝土标号 4060 号；T 形梁的翼缘板加宽，25m 是合适的；吊装重量增加；为了减少接缝，改善行车，采用工型梁， 现浇梁端横梁湿接头和桥面，在桥面现浇混凝土中布置负弯矩钢束， 形成比桥面连续更进一步的“准连续”结构。 其最大跨径以不超过 50m 为宜，再加大跨径不论从受力、构造、 经济上都不合理了。大于 50m 跨径以选择箱形截面为宜。 目前的预应力混凝土 T 形梁采用预

20、应力结构，预应力张拉后上拱 偏大，影响桥面线形，带来桥面铺装加厚。为了改善这些缺点，建议 预制时在台座上设反拱，反拱值可采用预施应力后裸梁上拱值的 1/22/3。 第三方案：变截面预应力混凝土连续梁桥 （1）孔径布置：30m+40m+30m,全长 108.00m，宽 28m.桥面设有 1.5的 横坡，2%的纵坡，其中间标高高于外侧标高。 （2）主梁结构构造：上部结构为变截面箱梁。采用双幅分离的的单箱双室 形式。主要采用高强混凝土以及大吨位预应力体系来实现主梁的轻型 化。（具体尺寸拟定见图 3/2） （3）下部构造：上、下行桥的桥墩基础是连成整体的，全桥基础均采用钻 孔灌注摩擦桩，桥墩为圆端形实

21、体墩。 （4）施工方案：全桥采用悬臂节段浇筑施工法。 变截面预应力混凝土连续刚构桥发展概况： 连续刚构桥也是预应力混凝土连续梁桥之一，一般采用变截面箱 梁。我国公路系统从 80 年中期开始设计、建造连续刚构桥，至今方 兴未艾。 连续刚构可以多跨相连，也可以将边跨松开，采用支座，形成刚 构一连续梁体系。一联内无缝，改善了行车条件；梁、墩固结，不设 支座；合理选择梁与墩的刚度，可以减小梁跨中弯矩，从而可以减小 梁的建筑高度。所以，连续刚构保持了 T 形刚构和连续梁的优点。 连续刚构桥适合于大跨径、高墩。高墩采用柔性薄壁，如同摆柱， 对主梁嵌固作用减小，梁的受力接近于连续梁。柔性墩需要考虑主梁 纵向

22、变形和转动的影响以及墩身偏压柱的稳定性；墩壁较厚，则作为 刚性墩连续梁，如同框架，桥墩要承受较大弯矩。 由于连续刚构受力和使用上的特点，在设计大跨径预应力混凝土 行业内涵# 桥时，优先考虑这种桥形。当然，桥墩较矮时，这种桥型受到限制。 近年来，我国公路上修建了几座著名的预应力混凝土连续刚构桥， 如广东洛溪大桥，主孔 180m；湖北黄石长江大桥，主孔 3245m；广 东虎门大桥副航道桥，主孔 270m，为目前世界同类桥中最大跨径。 我国的预应力混凝土连续刚构桥，几乎都采用悬臂浇筑法施工。 一般采用 5060 号高标号混凝土和大吨位预应力钢束。 现在，有人正准备设计 300m 左右跨径的预应力混凝

23、土连续刚构， 在我看来，若能采用轻质高强混凝土材料，其跨径有望达 300m 左右。 由于连续刚构跨径加大，自重随着加大，恒载比例已高达 90以上， 故片面增大跨径，已无实际意义。此时应考虑选择斜拉桥或别的桥型。 五 方案比选： 桥型方案第一方案：装配 式预应力混凝土 简支箱梁桥 第二方案：装配式 预应力混凝土简支 T 梁 第三方案：变截面预应 力混凝土连续梁桥 使用性能建筑高度较低， 易保养和维护， 桥下视觉效果好。 建筑高度较低，易 保养和维护；抗震 能力差。 行车平顺舒；抗震能力 强。建筑高度较高，易 开裂，难以维护 受力性能受力明确受力明确桥墩参加受弯作用，使 主梁弯矩进一步减小； 超静

24、定次数高，对常年 温差、基础变形、日照 温均较敏感；对基础要 求较高。 经济性等截面形式，可 大量节省模板， 加快建桥进度， 简易经济。 等截面形式，可大 量节省模板，加快 建桥进度，简易经 济。 采用等截面梁能较好符 合梁的内力分布规律， 充分利用截面，合理配 置钢筋，经济实用 美观性构造简单，线形 简洁美观 构造简单，线形简 洁美观 构造简单，线形简洁美 观 施工方面桥梁的上、下部 可平行施工，使 工期大大缩短； 无需在高空进行 构件制作，质量 以控制，可在一 处成批生产，从 桥梁的上、下部可 平行施工，使工期 大大缩短；无需在 高空进行构件制作， 质量以控制，可在 一处成批生产，从 而降

25、低成本。 由于连续体系梁桥与简 支体系梁桥受力差别很 大，故他们的施工方式 大不相同。目前所用的 施工方式大致可分为逐 孔施工发节段施工法和 顶推施工法。由于在高 行业内涵# 而降低成本。 空作业，施工危险度高。 适用性适用于对桥下视 觉有要求的工程， 适用于各种地质 情况；用于对工 期紧的工程；对 通航无过高要求 的工程。 适用于各种地质情 况；用于对工期紧 的工程；对通航无 过高要求的工程。 对通航无过高要求的工 程；对抗震有要求的工 程；对整体性有要求的 工程。 第一方案和第三方案比较： 简支梁桥属于静定结构，它构造简单，施工方便，其结构尺寸易于设计成系列 化和标准化，有利于在工厂内或地

26、上广泛采用工业化施工，组织大规模预制生产， 并用现代化的起重设备进行安装。采用装配式的施工方法可以大量节约模板支架木 材，降低劳动强度，缩短工期，显著加快建桥速度。就现在建桥技术而言，装配式 预应力混凝土简支梁桥技术成熟的多。建筑高度较低，易保养和维护。而且桥是建 在 G319 国道上的，这有利于大型吊装设备的运作。工程跨度不是很大，长度也相 对不长，简支箱梁完全可以满足工程要求。造价相对比第三方案要少很多。由于第 一方案中箱梁是在预制厂制作的，无需高空作业，在施工安全上，第一方案明显优 于第三方案。 虽然第一方案有些地方不如第二和第三方案，如跨越能力没第三方案长等。工 程本身不要求很大的跨越

27、度。 对此项工程而言第一方案明显优于第三方案。 第一方案和第二方案比选 方案一与方案二同是简支梁桥，不同之处就在与截面形式。箱型截抗较之 T 形 截面梁桥扭刚度大，受力性能好。除此之外，主要考虑到本桥梁与 G319 国道立交， 箱型梁桥给人的视觉要明显好与 T 型梁桥，有利于桥下行车安全。其它方面第一方 案与第二方案无太大差别。 对此项设计明显第一方案优于第二方案。 综上所述，变截面预应力连续梁桥，最终选定为第三方案。 经反复比较，第三方案做为本次设计的推荐方案。 行业内涵# 第三章 桥跨总体布置及结构尺寸拟定 2.1 尺寸拟定 本设计方案采用三跨一联预应力混凝土变截面连续梁结构，全长 100

28、m。设计主 跨为 40m。 2.1.1 桥孔分跨 连续梁桥有做成三跨或者四跨一联的，也有做成多跨一联的，但一般不超过六 跨。对于桥孔分跨，往往要受到如下因素的影响：桥址地形、地质与水文条件，通 航要求以及墩台、基础及支座构造，力学要求，美学要求等。若采用三跨不等的桥 孔布置，一般边跨长度可取为中跨的 0.50.8 倍，这样可使中跨跨中不致产生异号 弯矩，此外，边跨跨长与中跨跨长之比还与施工方法有着密切的联系，对于采用现 场浇筑的桥梁，边跨长度取为中跨长度的 0.8 倍是经济合理的。但是若采用悬臂施 工法，则不然。本设计跨度，主要根据设计任务书来确定，其跨度组合为： (30+40+30)米。基本

29、符合以上原理要求。 行业内涵# 2.1.2 截面形式 一、 立截面 从预应力混凝土连续梁的受力特点来分析，连续梁的立面应采取变高度布置为宜； 在恒、活载作用下，支点截面将出现较大的负弯矩，从绝对值来看，支点截面的负 弯矩往往大于跨中截面的正弯矩，因此，采用变高度梁能较好地符合梁的内力分布 规律，另外，变高度梁使梁体外形和谐，节省材料并增大桥下净空。但是，在采用 顶推法、移动模架法、整孔架设法施工的桥梁，由于施工的需要，一般采用等高度 梁。等高度梁的缺点是：在支点上不能利用增加梁高而只能增加预应力束筋用量来 抵抗较大的负弯矩，材料用量多，但是其优点是结构构造简单、线形简洁美观、预 制定型、施工方

30、便。一般用于如下情况： 1. 桥梁为中等跨径，以 4060 米为主。采用等截面布置使桥梁构造简单，施工 迅速。由于跨径不大，梁的各截面内力差异不大，可采用构造措施予以调节。 2. 等截面布置以等跨布置为宜，由于各种原因需要对个别跨径改变跨长时，也以 等截面为宜。 3. 采用有支架施工，逐跨架设施工、移动模架法和顶推法施工的连续梁桥较多采 用等截面布置。 双层桥梁在无需做大跨径的情况下，选用等截面布置可使结构构造简化。 结合以上的叙述，所以本设计中采用满堂支架施工方法，变截面的梁。 二、 横截面 梁式桥横截面的设计主要是确定横截面布置形式，包括主梁截面形式、主梁间 距、主梁各部尺寸；它与梁式桥体

31、系在立面上布置、建筑高度、施工方法、美观要 求以及经济用料等等因素都有关系。 当横截面的核心距较大时，轴向压力的偏心可以愈大，也就是预应力钢筋合力 的力臂愈大，可以充分发挥预应力的作用。箱形截面就是这样的一种截面。此外， 箱形截面这种闭合薄壁截面抗扭刚度很大，对于弯桥和采用悬臂施工的桥梁尤为有 利；同时，因其都具有较大的面积，所以能够有效地抵抗正负弯矩，并满足配筋要 求；箱形截面具有良好的动力特性；再者它收缩变形数值较小，因而也受到了人们 的重视。总之，箱形截面是大、中跨预应力连续梁最适宜的横截面形式。 常见的箱形截面形式有：单箱单室、单箱双室、双箱单室、单箱多室、双箱多 行业内涵# 室等等。

32、单箱单室截面的优点是受力明确，施工方便，节省材料用量。拿单箱单室 和单箱双室比较，两者对截面底板的尺寸影响都不大，对腹板的影响也不致改变对 方案的取舍；但是，由框架分析可知：两者对顶板厚度的影响显著不同，双室式顶 板的正负弯矩一般比单室式分别减少 70%和 50%。由于双室式腹板总厚度增加，主拉 应力和剪应力数值不大，且布束容易，这是单箱双室的优点；但是双室式也存在一 些缺点：施工比较困难，腹板自重弯矩所占恒载弯矩比例增大等等。本设计是一座 公路连续箱形梁，采用的横截面形式为单箱双室。 2.1.3 梁高 根据经验确定，预应力混凝土连续梁桥的中支点主梁高度与其跨径之比通常在 1/151/25 之

33、间，而跨中梁高与主跨之比一般为 1/401/50 之间。当建筑高度不 受限制时，增大梁高往往是较经济的方案，因为增大梁高只是增加腹板高度，而混 凝土用量增加不多，却能显著节省预应力钢束用量。 连续梁在支点和跨中的梁估算值： 等高度梁： H=（）l，常用 H=（）l 15 1 30 1 18 1 20 1 变高度（曲线）梁：支点处：H=（）l，跨中 H=（）l 16 1 20 1 30 1 50 1 变高度（直线）梁：支点处：H=（）l，跨中 H=（）l 16 1 20 1 22 1 28 1 而此设计采用变高度的直线梁，支点处梁高为 2.4 米，跨中梁高为 1.4 米。 2.1.4 细部尺寸

34、一、 顶板与底板 箱形截面的顶板和底板是结构承受正负弯矩的主要工作部位。其尺寸要受到受 力要求和构造两个方面的控制。支墩处底版还要承受很大的压应力，一般来讲：变 截面的底版厚度也随梁高变化，墩顶处底板为梁高的 1/10-1/12，跨中处底板一般 为 200-250。底板厚最小应有 120。箱梁顶板厚度应满足横向弯矩的要求和布置纵向 预应力筋的要求。 本设计中采用双面配筋，且底板由支点处以抛物线的形式向跨中变化。底板在 支点处设计为实心箱型截面,在跨中厚 25cm.顶板厚 25cm。 行业内涵# 二、 腹板和其它细部结构 1. 箱梁腹板厚度 腹板的功能是承受截面的剪应力和主拉应力。在预应力梁中，

35、 因为弯束对外剪力的抵消作用，所以剪应力和主拉应力的值比较小，腹板不必设得 太大；同时，腹板的最小厚度应考虑力筋的布置和混凝土浇筑要求，其设计经验为： （1） 腹板内无预应力筋时，采用 200mm。 （2） 腹板内有预应力筋管道时，采用 250300mm。 （3） 腹板内有锚头时，采用 250300mm。 大跨度预应力混凝土箱梁桥，腹板厚度可从跨中逐步向支点加宽，以承受支点处交 大的剪力，一般采用 300600mm，甚至可达到 1m 左右。 本设计支座处腹板厚取 55cm.，跨中腹板厚取 55cm。 2. 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

36、。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 250mm，长 600mm 的上部梗腋，而下部采用 1：1 的梗腋。 3. 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。 跨中截面及中支点截面示意

37、图如下所示：（单位为 cm） 行业内涵# 2.1.4-1 跨中处 2.1.4-2 支座处 2.2 主梁分段与施工阶段的划分 2.2.1 分段原则 主梁的分段应该考虑有限元在分析杆件时，分段越细，计算结果的内力越接近 真实值，并且兼顾施工中的实施，所以本设计分为 50 个单元。 2.2.2 具体分段 本桥全长 100 米，全梁共分 50 个梁段，一般梁段长度分成 2.0m。 2.2.3 主梁施工方法及注意事项 主梁施工方法 ：主梁采用满堂支架法施工，箱梁均采用满堂支架、泵送现浇砼施工。 行业内涵# 行业内涵# 图 2.2.3-1 结构简图 行业内涵# 第四章 荷载内力计算 一、主梁内力计算 根据

38、梁跨结构纵断面的布置，并通过对移动荷载作用最不利位置，确定控制截 面的内力，然后进行内力组合，画出内力包络图。 （一）恒载内力计算 1第一期恒载（结构自重） 恒载集度 1123 (801010)GAAA 22 1 55468.0623cm5.5468Am 22 2 A69891.9952cm6.8992m 3 25/KN m 2 12 3 5.54686.8992 6.223m 22 AA A 则： 1 (5.5468 806.8992 106.223 10) 2514374.15KNG 1 1 14374.15 143.74/ 100 G gKN m L 2第二期恒载 包括结构自重、桥面二期

39、荷载按 65KN/m 计。 （二）活载内力计算 活载取重车荷载及轻车荷载，如下图： 活载计算时，为六节车厢。可分为六种情况作用在桥梁上。 （三）支座位移引起的内力计算 行业内涵# 由于各个支座处的竖向支座反力和地质条件的不同引起支座的不均匀沉降，连 续梁是一种对支座沉降特别敏感的结构，所以由它引起的内力是构成内力的重 要组成部分。其具体计算方法是：三跨连续梁的四个支点中的每个支点分别下 沉，其余的支点不动，所得到的内力进行叠加，取最不利的内力范围。1cm （四）荷载组合及内力包络图 首先求出在自重和二期荷载及其共同作用下而产生的梁体内力。 梁体截面分布图： 利用桥梁计算软件建模，将其平分为个单

40、元，每单元，将单位集Midas402.5m 中荷载 在梁体上移动，画出其各节点的影响线，影响线确定后，将移动荷载作1 用在最大处，由此来计算出移动荷载在最不利位置而产生的梁体的内力。其具 体计算过程如下： 自重作用下梁产生的内力为： 将 1/4 跨截面、跨中截面和支座截面的数据列于下表： 截面位置剪力 KN弯矩 KN m 端部-1609.280 1/4 跨截面-436.477424.43 边跨跨中截面-599.476813.18 支座截面-2900.29-18022.07 跨中截面0.929887.41 检算过程： 分析：将梁体视为二次超静定结构，其计算简图如下： 行业内涵# 由上面计算可以知

41、道，自重作用在梁上的荷载集度为： 1 143.74/qKN m 作用简图如图： 根据 力法求解，将两侧的支座假设定为单位作用力 1 下，简直梁的弯矩图分别为： 左侧作用单位力1时的弯矩 行业内涵# 右侧作用单位力1时的弯矩 在自重作用下，支座处的支座反力为： 12 7187RRKN 根据力法的平衡方程： 1111221 2112222 0 0 p p XX XX 22 1 11(2040 20)(9000 12000) 22 s M d EIEIEIEI 22 2 22(2040 20)(9000 12000) 22 s M d EIEIEI

42、EI 12 1221 116000 (30 40 10) 2 s M M d EIEIEI 1 1452 64683 3064683 40(6468335935) 20 15 323 p 145536753306020047613875 2 1452 64683 3064683 40(6468335935) 20 15 323 p 145536753306020047613875 将以上数据代入方程： 12 21000600047613875 0XX EIEIEI 行业内涵# 12 60002100047613875 0XX EIEIEI 解得： 1 1763.5XKN 2 1763.5XKN

43、 将 、带入方程，求支座 2 和 3 的反力。 1 X 2 X 计算简图如下 解得： 12 5423.5RRKN 将数据与由 Midas 计算出的结果相比，相差不大，检算满足要求。 自重作用下的弯矩图： 在二期恒载作用下，梁产生的内力为： 截面位置剪力 KN弯矩 KN m 端部 -697.070 1/4 跨截面 -209.573399.88 边跨跨中截面 -277.933143.51 支座截面 -1300.03-8337.99 跨中截面 0.034662.54 行业内涵# 二期恒载作用下的弯矩图： 支座沉降 下，梁产生的内力为： 截面位置剪力 KN弯矩 KN m 端部 -1028.010 1/

44、4 跨截面 -1028.017710.04 边跨跨中截面 1028.0115420.08 支座截面 -1260.9930840.15 跨中截面 1260.995622.91 支座沉降下，产生的弯矩图为： 利用 Midas 求出影响线： 行业内涵# N 0 1 截面反力影响线： 1.000 -0.122 移动荷载在 1 截面作用的最不利位置如图所示： 0? 0? 0? 0? 0? ? 0? 0? 0? ? 0? 0? 0? ? 0? 0? 0? ? 0? 0? 0? ? 0? 0? 0? 0? 0? 0? 0? 0? 0? ? 0? 0? 0? 0? 0? 0? 0? 0? 0? 0? 0? 0

45、? N 0 2 截面即边跨 1/4 截面弯矩影响线： N 0 行业内涵# N 0 3 截面即边跨跨中截面弯矩影响线： N 0 4 截面即支座处反力影响线： 1.000 -0.113 行业内涵# N 0 移动荷载最不利加载情况： 0? 0? 0? 0? 0? 0? 0? 0? 0? 0? 0? 0? 0? 0? ? 0? 0? 0? ? ? 0? 0? 0? 0? 0? 0? 0? 0? n N 0 弯矩影响线为： 0.776 -2.726 -3.658 行业内涵# 5 截面即跨中截面弯矩影响线： n N 0 根据上面的影响线，将移动荷载加载在最不利的位置，由此得出移动荷载作用 下，梁产生的内力

46、为： 截面位置剪力 KN弯矩 KN m 端部 -1092.670 1/4 跨截面 -632.75035.35 边跨跨中截面 -630.55799.35 支座截面 -1536.5-8747.8 跨中截面 502.956594.24 移动荷载作用下的弯矩图： 行业内涵# 将上 述的荷载进行组合，可以有 5 种情况： 1、自重+二期恒载 2、自重+二期恒载+沉降 3、自重+二期恒载+移动荷载 4、自重+二期恒载+沉降+移动荷载 将上述组合分别计算，求出内力。现将各种组合下的内力列于下表： 自重+二期恒载 截面位置剪力 KN弯矩 KN m 端部 -2306.350 1/4 跨截面 -646.04108

47、24.31 边跨跨中截面 -877.49956.69 支座截面 -4200.32-26360.06 跨中截面 0.9414549.95 其弯矩图： 自重+二期恒载+沉降 截面位置剪力 KN弯矩 KN m 行业内涵# 端部 -3334.350 1/4 跨截面 -1674.0418534.35 边跨跨中截面 -1530.6325376.76 支座截面 -5461.3-45956.89 跨中截面 1261.9320172.86 其弯矩图： 25376.76 -45956.89 23932.06 23943.44 -45958.23 25377.86 自重+二期恒载+移动荷载 截面位置剪力 KN弯矩

48、KN m 端部 -3399.020 1/4 跨截面 -1278.7415859.66 边跨跨中截面 -1507.915756.04 支座截面 -5736.82-35107.86 跨中截面 503.921144.19 其弯矩图： 行业内涵# 21144.19 -35106.61 17492.26 自重+二期恒载+沉降+移动荷载 截面位置剪力 KN弯矩 KN m 端部 -4427.020 1/4 跨截面 -2306.7423569.7 边跨跨中截面 -2161.1331176.11 支座截面 -6997.81-54704.68 跨中截面 1764.8832310.7 其弯矩图： 行业内涵# 将上述的组合进行包络，最终求出弯矩包络图，根据包络图进行配筋。 包络数据为： 截面位置剪力 KN弯矩 KN m 端部 -4427.020 1/4 跨截面 -2306.7423569.7 边跨跨中截面 -2161.1331176.11 支座截面 -6997.81-54704.68 跨中截面 1764.8832310.7 其弯矩图： 3.2.1 横向分布系数的考虑 荷载横向分布指的