两跨等截面预应力混凝土连续梁桥设计说明书

1、计算说明书 两跨等截面预应力混凝土连续梁桥课程设 计 . | 器 vvk右 - 目 录 一. 设计资料 4 1. 桥梁跨径及桥宽4 2. 设计荷载 4 3. 材料及工艺 4 4. 基本计算数据 4 5. 设计依据 5 二. 尺寸拟定 6 1. 主梁跨中截面尺寸6 2. 横截面布置 7 3. 横截面沿跨长的变化 7 4. 横隔梁的设置 8 三. 主梁横向分布计算9 1. 永久荷载 9 2. 可变荷载 10 四. 建模 15 1. 总体信息 15 2. 单元信息 15 3. 施工信息 18 4. 使用信息 20 五. 主梁内力计算及组合 24 iFFF-r-F-FFF一扌彳-F-FFF-i - F

2、r-F-FFr*_,*- 春為初吋 1. 恒载的徐变次内力 24 2. 内力组合 25 3. 内力包络图 26 六. 预应力钢束配置28 1. 内力 28 2. 预应力筋数量估计28 3. 预应力钢束布置 31 七. 主梁验算 38 1. 强度验算 38 2. 应力验算 40 3. 刚度验算 52 iFFF-r-F-FFF F-=. FXF 八扌彳-FFFFF-* - F.-F- - -= * XFXF* - 春 為 初吋 一. 设计资料 1. 桥梁跨径及桥宽 主梁跨径：35m 桥梁跨数：2 主梁间距：2.1m 桥面宽度：0.25m（栏杆）+1.5m（人行道）+7m（车行道）+1.5m（人行道

3、）+0.25m（栏杆）=10.5m 2. 设计荷载 公路一n级 车道数：2 人群荷载：3KN/m 2 每侧人行道及栏杆重量：6.29KN/m 3. 材料及工艺 主梁：混凝土采用 C50,栏杆及桥面铺装用 C25。C50钢筋混凝土容重为 26KN/m3, C25 素混凝土容重为24KN/m3。 桥面铺装：8cm厚C25素混凝土（容重24KN/m3）和6cm厚沥青混凝土（容重23KN/m 3） 预应力钢材：采用0 s15.2高强低松弛钢绞线 普通钢筋：凡直径大于或等于12mm者用HRB335热轧带肋钢筋，直径小于12mm者一 律用R235热轧光圆钢筋 锚具形式：采用 OVM15-7, BM15-5

4、 桥面坡度：桥面纵坡 0%,桥面横坡为1.5% 施工方法：简支一连续，主梁采用整孔吊装 基本计算数据 公预规3.1.1规定混凝土强度等级按边长15cm立方体试件采用标准方法制作、养护 -FFF.-F-FFF - - F-.FXF 一扌f (PtJ WDT - - 春為 wW# 至28d龄期，以标准试验方法测得的具有95%保证率的抗压强度。 混凝土材料特性表 强度 等级 ftk (MPa) fck (MPa) ftd (MPa) fcd (MPa) Ec (MPa) Gc (MPa) Y c C25 1.78 16.7 1.23 11.5 2.8 X 104 0.7X 104 0.2 C50 2

5、.65 32.4 1.83 22.4 3.45 X 104 1.38 X 104 0.2 公预规3.1.1规定钢筋的抗拉强度标准值应具有不小于95%的保证率。普通钢筋和 预应力钢筋材料特性见下表。 普通钢筋材料特性表 钢筋种类 符号 fsk (MPa) fsd (MPa) fsd (MPa) (MPa) R235 (d=820mm) 235 195 195 2.1 X 10设计依据 (1) 交通部颁公路工程技术标准(JTG B01-2003)，简称标准 (2) 交通部颁公路桥涵设计通用规范(JTG D60-2004,简称桥规 (3) 交通部颁公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D

6、62-2004，简 称公预规 HRB335 (d=650mm) 335 280 280 2.0 X 105 预应力钢筋材料特性表 钢筋种类 符 号 直径d (mm) fpk (MPa) fpd (MPa) fpd (MPa) Es (MPa) 截面面积 (mm2) 公称质里 (kg/m ) 钢绞线 0 S 15.24 1860 1260 390 1.95 X 105 139.0 1.101 iFFF-r-F-FFF一扌彳-F-FFF-i -F.-F- XFFF*FFXF* - 春 為 初吋 二. 尺寸拟定 1. 主梁跨中截面尺寸 1.1. 主梁高度 预应力混凝土简支梁桥的主梁高度与其跨径之比通

7、常在1/151/25之间，常用1/17。预 应力混凝土连续梁桥的主梁高度与其跨径之比通常在 1/201/30之间，常用1/201/22之间。 由于本设计的施工方法是简支一连续，所以，再取值的是需要偏于简支梁的取值。因此，梁 高为1.9m，约为1/19。 1.2. 主梁翼板厚度 T梁翼板的厚度主要取决于桥面板承受车轮局部荷载的要求及梁顶预应力钢筋的锚固 情况，还应考虑能否满足主梁受弯时上翼板受压的强度要求。按公预规第9.3.3条规定： 预制T形截面梁翼缘悬臂端的厚度不应小于100mm，在与腹板相连处的翼缘，不应小于梁 高的1/10。当设有承托时，承托厚度可计入翼缘厚度，承托底坡tan a大于1/

8、3时，取1/3。 本设计预制T梁的翼板厚度取用180mm，翼板根部加厚到 270mm，以抵抗翼缘根部较大的 弯矩。 1.3. 主梁腹板厚度 在预应力混凝土梁中腹板内主拉应力较小，腹板厚度一般由布置预制孔管的构造决定， 同时兼顾腹板本身的稳定性。公预规9.3.3条规定，T形截面梁的腹板宽度不应小于140mm。 同时，不应小于其高度的 1/15，即120mm。本设计中腹板厚度取 200mm。 1.4. 下马蹄尺寸 宽度需考虑端部锚垫板的布置以及跨中预应力管道的净距要求。端部按水平放置2块锚 垫板设计。查OVM锚技术参数，OVM15-7锚具的锚垫板为 210X210mm2,对应金属波纹管 内径70m

9、m，外径77mm，与YCW150B张拉千斤顶配套。考虑混凝土等级为C50,所以锚垫 板最小中心距为 235mm ,边距140mm ,按两个锚板并排，最小空间为235+2X 140=515mm。 拟定马蹄宽度为550mm，高度为300mm。马蹄与腹板交接处作三角形过渡，高度为175mm , 以减小局部应力。 1.5. 主梁宽度 预制T形梁的宽度为1.7m，规定现浇接头每边宽度为0.2m，变梁的外侧不现浇。 按以上拟定的主梁尺寸，就可绘出预制T梁的跨中截面图。如图所示。 (PH WDr 眷為wVnf 200 1700 200 2100 550 2. 横截面布置 本设计主梁翼板宽度为 2100mm，

10、由于宽度较大，为保证桥梁的整体受力性能，桥面板 采用现浇混凝土刚性接头。因此主梁的工作截面有两种，预施应力、运输、吊装阶段的小截 面(bi=1700mm )和运营阶段的大截面(bi=2100mm )。净一0.25m+1.5m+7m+1.5m+0.25m 桥宽选用5片主梁。如图所示。 3. 横截面沿跨长的变化 本设计主梁采用等高形式。 横截面的T梁翼板厚度沿跨长不变， 梁端部区段和中间支点 区段由于矛头集中力的作用引起较大的局部应力， 也为布置锚具的需要，马蹄和腹板需要太 高和加宽。 从四分点开始到支点前 1.4m截面，马蹄逐渐太高，腹板逐渐加宽。在这个区间，马蹄 春 為 初吋 高度由300mm

11、抬高到650mm。同时，腹板宽度由跨中的200mm加宽到与下马蹄同宽，为 550mm。 在中间支座区段，从四分点到离中间支座1.4m的截面，马蹄高度由300mm抬高到 650mm。同时，腹板宽度由 200mm加宽到与下马蹄同宽，为 550mm。 4. 横隔梁的设置 本设计中共设置9道横隔梁，分别设在支点、四分点和跨中截面处。横梁的间距为8.75m。 横隔梁分为支点处端横梁和中间横梁，其尺寸为： 端横梁：高度与主梁同高，顶部厚度为22cm,底部厚度为20cm。 中横梁：底部与主梁下马蹄平齐， 高度为1.42m，顶部厚度为16cm,底部厚度为14cm。 嶺需咖皿 布為初帀 三. 主梁横向分布计算

12、1. 永久荷载 1.1. 横隔板自重 端横隔板：梁高与主梁同高，顶部厚度为17cm，底部厚度为15cm。 中横隔板：底端与主梁下马蹄平齐，顶部厚度为17cm，底部厚度为15cm。 另外，横隔板不是一次施工完成的，它由预制部分和现浇部分两部分构成。 预制部分： 端横隔板的面积： A= :987495.83mm 2 端横隔板的自重： G1 = :987495.83 X 160 X 26 X10-9 =4.108KN 中横隔板的面积： A2 = =1037537.5mm 2 中横隔板的自重： q = :1037537.5 X 160 X 26 X 10-9 =4.316KN 现浇部分： 端横隔板的面

13、积： A3 = =200 X (1900 - 180) 2 =344000mm 端横隔板的自重： G3 = :344000 X160 X26 X 10-9 = 1.431KN 中横隔板的面积： A4 = =200 X (1900 - 180 -300)= 284000mm 2 中横隔板的自重： G4 = :284000 X160 X26 X 10-9 = 1.181KN 中墩连接处的横隔板在纵向连接之后浇筑，自重等于端横隔板预制部分与现浇部分的总 和，即：G5 = G + G3 = 4.108 + 1.431 = 5.539KN。 一期恒载中施加在横隔板节点处的集中力为端横隔板处4.108KN

14、，中横隔板节点处为 4.316KN。二期现浇段中施加在端横隔板处的集中力为端横隔板处为1.431KN，中横隔板处 为1.181KN，中墩横隔板处为 5.539KN。 1.2. 桥面铺装 上面层采用6cm厚沥青混凝土（容重23KN/m3）,下面层采用C25素混凝土三角垫层（容 重24KN/m3），最边缘的厚度为 8cm。为了简化计算，将桥面铺装均摊到5片主梁上，则每 片主梁上的铺装重量： g = (0.06 X23 + 0.08 X24) X2.1 = 6.93 KN?m 1.3. 栏杆及人行道板 春 為 初吋 栏杆、人行道重量按每侧6.29KN/m计算。假设5片主梁均匀承担，则每片主梁承担的

15、重量为： g = 6.29 X 2 - 5 = 2.516 KN?m 综上，二期恒载为 g = 6.93 + 2.516 = 9.446 KN?m 2.可变荷载 2.1. 冲击系数 按公路桥涵设计通用规范第4.3.2条规定，结构的冲击系数与结构的基频有关，因 此要先计算结构的基频。计算连续梁桥的冲击力引起的正弯矩效应和剪力效应时，采用fi； 计算连续梁桥的冲击力引起的负弯矩效应时，采用f2。连续梁桥的基频可采用下列公式估算： f2 = fi = 13.616 2 nX 352 23.651 2 n2 mc 23.651 2 nX 352 .45 X 10 10 X 0.41027 2339.8

16、 .45 X 10 10 X 0.41027 2339.8 =4.351Hz =7.558Hz 其中: G 881925 X 10-6 X 26 X 103 me = g 9.8 -=2339.8 kg?m Ic = 0.41027m 4 汽车何载的冲击系数为： W = :0.1767 In f1 - 0.0157 = =0.2441 吃= :0.1767 In f2 - 0.0157 = =0.3417 2.2.主梁的荷载横向分布系数 2.2.1. 跨中的荷载横向分布系数me 本设计中共设9道横隔板，具有可靠的横向联系，因此可以采用刚性横梁法来计算荷载 横向分布系数。为了消除边梁的影响， 得

17、到较精确的值， 采用修正的刚性横梁法来计算主梁 跨中的荷载横向分布系数 mc。 2.2.1.1. 主梁抗扭惯矩IT 抗扭惯矩的计算公式为: IT =刀 cibit3 式中: ai 各片主梁中心线到桥梁中心线距离; 3修正系数 采用桥梁博士计算得到: 影响线数值: 坐标X 1#梁 2#梁 3#梁 4#梁 5#梁 0.000 0.560 0.380 0.200 0.020 -0.160 2.100 0.380 0.290 0.200 0.110 0.020 4.200 0.200 0.200 0.200 0.200 0.200 6.300 0.020 0.110 0.200 0.290 0.380

18、 8.400 -0.160 0.020 0.200 0.380 0.560 2.2.1.4.跨中截面荷载横向分布系数 4.3.5条规定：汽车荷载距人行道边缘不小于 2车道，绘制各梁的活荷载（汽车）影响线加载图如图所示，求 按公路桥涵设计通用规范431条和 0.5m，本设计为公路n级 各梁的横向分布系数如下： 活荷载信号 汽车荷载 Q汽-吨 汽-15级 a汽-2够巫 9 * . 汽超-20级 不计汽车荷载 挂车荷载 广挂-羽级 广挂-100级 挂-120级 a不计挂车荷载 人行荷载 人群集度:(kN/itf+ro) 其它信息 特殊荷载世|特殊车列) | 桥面布置口| r自动计入汽车车道折碱系数

19、确定| 盼肖 帮助(H) | -FF-r-F-FFFL-FF 一扌彳FFFF-Fr*F-FFFr* 春為初吋 横向分布系数计算结果： 梁号 汽车 挂车 人群 满人 特载 车列 1 0.492 0.000 0.844 2.305 0.000 0.000 2 0.446 0.000 0.601 2.002 0.000 0.000 3 0.400 0.000 0.598 1.999 0.000 0.000 4 0.446 0.000 0.600 2.000 0.000 0.000 5 0.492 0.000 0.835 2.300 0.000 0.000 222.支点截面的荷载横向分布系数 mo 支

20、点处按杠杆原理法绘制荷载横向分布影响线并进行布载，各梁的可变作用横向分布系 数可计算如下： 横向分布系数计算结果： 梁号 汽车 挂车 人群 满人 特载 车列 1 0.213 0.000 1.532 2.002 0.000 0.000 2 0.571 0.000 0.113 2.100 0.000 0.000 3 0.732 0.000 0.000 2.100 0.000 0.000 4 0.571 0.000 0.113 2.100 0.000 0.000 5 0.212 0.000 1.514 1.989 0.000 0.000 2.2.3. 横向分布系数图 将以上求得的主梁跨中和支点横向分

21、布系数统计起来，如表所示: 横向分布系数 梁号 汽车何载 人群何载 跨中截面 mcq 支点截面 m0q 跨中截面 mcr 支点截面 m0r 1号梁 0.492 0.213 0.844 1.532 2号梁 0.446 0.571 0.601 0.113 3号梁 0.400 0.732 0.598 0.000 4号梁: 0.446 0.571 0.600 0.113 5号梁 0.492 0.212 0.835 1.514 横向分布系数沿桥梁纵向变化：支点取杠杆法计算得到的横向分布系数moq和mor,跨 中取修正的刚性横梁法计算得到的横向分布系数mcq和mcr，从1/4截面到支点截面进行线 性内插。

22、 从横向分布系数可以看出，1号梁的活载横向分布系数最大，则以下进行计算均以1号 梁为基本梁。 扌fWDT- - - - 春為初吋 四.建模 1. 总体信息 计算类别首先选择“只计算内力位移”。 计算内容选择“计算收缩”“计算徐变” “计算活载”。 规范需改为“中交 04规范”。 同时，桥面为竖直截面。 2. 单元信息 2.1. 划分单元 本设计中，本梁单跨跨径35m，共两跨。为保证在主梁截面变化点、永久支承、临时 支承和横隔板处有节点， 因此局部单元长度不相同。 全桥共划分了 78个单元，单跨38个单 元，单跨中每个单元的具体长度： 1单元0.5m ; 2-3单元0.7m ;4单元0.81m

23、; 5-18单元1m ； 19-20 单元 0.75m ； 21-34 单元 1m； 35-36 单元 0.675m ； 37 单元 0.55m ； 38 单元 0.5m。另 一跨的单元与此跨对称，第77、78单元为中间纵向现浇单元，分别为 0.35m。 2.2. 建立单元模型 利用快速编辑器中的直线建模功能，采用直线内插的方式，输入各个控制断面的参数、 距起点的距离单元的分段长度可以一次将整个一跨（左跨）的单元全部建立起来。 由于混凝土的重度为 26KN/m，则自重系数应为1.04。 在截面几何特征描述中，在各控制断面的几何形状进行描述，同时应注意将材料类型都 改为中交新混凝土：C50混凝土

24、。 端截面预制部分的参数: -FF-r-F-FFFL-FF XF 扌（Ptl 彳 FFFF-Fr*F-FFFr* 眷為 wVr# 中截面预制部分的参数: 现浇部分通过附加截面来表示: 线性内插快速得到模型: 建立好左跨的梁单元模型后， 采用快速编辑器中的对称方法可以快速地建立好右跨梁的 单元模型，由于单元和节点对称，因此在生成的单元和节点应该依照从右到左的顺序填写以 保证全桥单元和节点号的正确顺序，如图所示： 现浇阶段建模: -FF-r-F-FFFL-FF 一扌彳FFFF-Fr*F-FFFr* 春為初吋 当前单元漏号：77 -uu l 口 71巨T 当前单元輪号；7B -!- J 口 左书直号

25、：|站 -+- -H-上 Q Ft竄方； 石节点号： 79 宕书宜导：圧 |40 IS AlAi 顶携坐様 XCm)m) 藍(m)Y(JH) 左端 p. 34930 左端It|o 右端|o6 戡面高度中点处坐标 右端 0.34999 |0 厂截画高度中点处坐标 全桥的三维图形如图所示: 3. 施工信息 本桥的施工进度安排如图所示: 0 HEJQ 5S 115 1 135 C 理 评 B 9 * S. 旣 1 K i ； 1 1 1 P -HJ6 萬二片銀 iFFF-r-F-FFF 一扌彳-F-FFF-i - F.-F- - - XFFF* FFXF* - 春 為 初吋 3.1. 第1施工阶段

26、第一施工阶段的任务是：制作第一片主梁，并在第28天张拉预应力筋，施工周期为 30 天。由于在单元信息中的加载龄期已经输入28天，则此处的施工周期只需输入 2天，表示 张拉预应力钢束的时间。 安装单元号：1-38，张拉、灌浆预应力钢束 3、4、1、2、5，永久荷载为4个（横隔板 重）。 边界条件：在2号节点（永久支座）和 38号节点（临时支座）处分别添加活动铰支座 和固定铰支座（在竖向只进行正向约束），进行竖直方向和水平方向的约束。 永久荷载：将横隔板以集中力的形式加上，分别添加在跨中（20节点）、四分点（11、 29节点）和支点（2号节点）。这里只考虑预制横隔板的重量，现浇横隔板的部分要在后面

27、 的施工阶段考虑。由前面内力计算的结果，预制横隔板中，端横隔板自重4.108KN,中间横 隔板自重4.316KN。 3.2. 第2施工阶段 第二施工阶段的任务是：制作第二片主梁，并在第58天张拉预应力筋。 安装单元号：39-76，永久荷载为4个，张拉、灌浆钢束 8、9、6、7、10 边界条件：在77号节点（永久支座）和 41号节点（临时支座）处分别添加活动铰支座 和固定铰支座，进行竖直方向和水平方向的约束 永久荷载：分别在右跨的跨中（59号节点）、四分点（50、68节点）和支点（77号节 点）添加集中荷载，端横隔板自重4.108KN,中间横隔板自重 4.316KN。 3.3. 第3施工阶段 第

28、3施工阶段的任务是，养护45天，边界条件不变。 3.4. 第4施工阶段 第4施工阶段的任务是：吊装，采用两点吊装的方式吊点与临时支座的位置相同，施工 周期为10天。 无安装单元号，无永久荷载。 3.5. 第5施工阶段 第5施工阶段的任务是：主梁纵向连接，本阶段施工周期为3天。 安装单元77,78。 iFFF-r-F-FFF F-=. FXF 八扌彳-FFFFF-* - F.-F- - -= * XFXF* - 春 為 初吋 永久荷载：在79号节点添加集中荷载，即为端横隔板的自重4.108KN。 边界条件不变。 36第6施工阶段 第6施工阶段的任务是，张拉中墩墩顶的预应力钢束，本阶段施工周期为6

29、天。 张拉、灌浆钢束11-18。 3.7. 第7施工阶段 第7施工阶段的任务是，实现体系转化，施工周期为1天。 边界条件发生变化，38、41节点处的临时支座取消，安装中墩79号节点的固定支座（竖 向约束为双向）。 3.8. 第8施工阶段 第8施工阶段的任务是，横向连接，施工周期为10天。 边界条件不变。 同时施加横向连接中现浇段的重量：从前面计算中可知现浇段中横隔板的重量为端横隔 板 1.431KN/m，中横隔板中 1.181KN/m。 3.9. 第9施工阶段 第9施工阶段的主要任务是桥面铺装，施工周期30天。 边界条件不发生变化，施加二期恒载9.15KN/m。 3.10. 第10施工阶段 本

30、施工阶段的主要任务是，成桥3年的收缩徐变计算。 4. 使用信息 用数据菜单输入使用信息命令，输入项目的使用信息。在使用信息中主要需进行活荷载 的输入： (1) 选择公路口级，车道荷载，不及挂车荷载。 (2) 填入人群集度3KN/m 2和人行道宽1.5m，满人总宽度不考虑。 (3) 设定冲击系数：卩1=0.2441 （正弯矩效应）；卩2=0.3417 （负弯矩效应） -FF-r-F-FFFL-FF 一(Ft!彳FFFF-Fr*F-FFFr* 眷為诫歼d (4) 输入桥梁的特征计算跨径 24.46m。 (5) 横向分布调整系数中，主梁的横向分布系数选择“折线系数”，以反映主梁的横 向分布系数沿桥梁

31、纵向的变化。 -FF-r-F-FFFL-FF XF 扌（Ptl彳FFFF-Fr*F-FFFr* 眷為诫歼d 同时，应该考虑温度影响以及支座的不均匀沉降： 根据公路桥涵设计通用规范中第4310条规定，升温时的非线性温度为：顶缘为 5.6摄氏度，距顶缘 260mm处为0摄氏度，降温时则是升温的情况乘以-0.5。 Vkr（f 时為初皿 or 件 112 2 3 3 4+T 026 O .b O 3 O _输入方法 广喜度为距下雰距离 席言度帥距上绣距离 广高度为距卜缘比埴 左界线蛊度（讪2S0 修改 取袴 帮助 支座的不均匀沉降出了要考虑每个支座独立沉降外，还应考虑不同组合下的沉降，根据 结构力学的

32、知识，则可知最两端的支座组合沉降时对中墩的负弯矩影响最大，支座沉降5mm : iFFF-r-F-FFF 一扌彳- F- FFF F.F- - - XFFF* FFXF* - iai,n * TifflS BWE MF 1 2 P4W aflW ixoog | 1 3 n C-HO 截面惯矩I = 4.7899 X 1011mm4 ;形心至上缘距离ys = 767mm ； 形心至下缘距离 yx = 1133mm ; w上=I?ys = 624498044mm 3; w下=422762577mm 3 ; 上核心距ks = w下？A = 319mm ;下核心距kx = 471mm。 初步估计下边缘预

33、应力偏心距 e上=677mm ,支点截面仅受负弯矩，只配置上缘预应力 筋，需满足下列不等式： N上N上。上Mmax1 o上=+ + 0 w上 O上=A + + w上 N 上N 上 eMmin2 -w 16.2MPa 其中， M max1 = -5412KN A w下 w下 *m, M max2 = -6089KN*m , M min1 = -2949KN*m, Mmin2 = -2848KN m。 代入截面特性后的负弯矩区 2570KN w N上 w 13532KN，所以支点处 2303mm 2 Ap min （K 上 + e下）-Mmax （K下-e下） （K 上 + K下） （e 上 +

34、e下）Ry （K 上 + K下） （e 上 + e下）Ry Mman （K 下 + e上）+ M min （K 上-e上） A下 对于正负弯矩区段, 应力满足要求。 可通过桥博调束功能调节锚固位置和预应力筋在主梁中的位置, iFFF-r-F-FFF 一扌彳-F-FFF-i - F.-F- - - XFFF* FFXF* - 春 為 初吋 23确定钢束根数 单根0 s15.24钢绞线面积139mm2,用OVM15-7锚具时一根力筋包含 7根钢绞线， 139*7=973mm 2，用BM15-5锚具时一束钢束中 5根钢绞线，139*5=695mm 2。则根据承载能 力和使用状态可以定出预应力筋束数。

35、 2.3.1. 按承载能力 跨中正弯矩区：Ap = 3751mm 2，n = 3.86 ;支点负弯矩区 Ap = 3859mm 2， n = 5.55。 2.3.2. 按使用状态 正弯矩区3.37 n 5.77，先取5束布置在下缘。 负弯矩区3.31 n 17.45，先取8束布置在上缘。具体的布置借助于桥梁博士的调束 后定下。 3. 预应力钢束布置 本设计中共布置 18束预应力钢绞线， 分别编号为N1、N2、N3、N4、N5、N6、N7、N8、 N9、 N10、 N11、 N12、 N13、 N14、 N15、 N16、 N17、 N18。 N1、N2、N3、N4、N5为左跨主梁下缘正弯矩区预

36、应力钢束； N6、N7、N8、N9、N10为右跨主梁下缘正弯矩区预应力钢束； N11、N12、N13、N14、N15、N16、N17、N18为中间支点附近主梁上缘负弯矩区预应 力钢束。 3.1. 跨中截面 在保证布置预留管道构造要求的前提下，尽可能使钢束群重心的偏心距大些。本设计采 用内径70mm ,外径77mm的预埋波纹管，在桥博中输入时采用自定义方式输入局部偏差系 数和摩阻系数，根据公预规9.1.1条规定，管道至梁底和梁侧净距不应小于3cm及管道 直径1/2，本设计为38.5mm。根据公预规9.4.9条规定，水平净距不应小于4cm及管道 直径的0.6倍，本设计为46.2mm,在竖直方向可叠

37、置。 钢束距下马蹄斜边的净距大于6cm。 根据以上规定，初步拟定跨中截面的细部构造如图所示。 -FF-r-F-FFFL-FF 一扌彳FFFF-Fr*F-FFFr* 眷為初厂彳 左跨 右跨 跨中截面的钢束布置图 32梁端截面 对于锚固端截面，钢束布置通常考虑下述两个方面：一是预应力钢束合力重心尽可能靠 近截面形心，使截面均匀受压；二是考虑锚头布置的可能性，以满足张拉操作方便的要求。 锚垫板尺寸为210X 210mm ,锚垫板布置最小间距应满足： (1) 锚垫板中心间距 a=235mm ; (2) 锚垫板中心与混凝土梁边缘的距离b=140mm。 、“分散”原则，锚固端截面所布置的钢束如下图所示:

38、按照上述锚头布置的“均匀” 180 160X3 - 380 160X3 180 | 1 1 1 140-35135140 , 15131117181214 16 151 习 3 左跨 端截面钢束布置图 3.3. 纵向布置 确定钢束起弯角时，应使其起弯产生足够的竖向预剪力，同时引起的摩擦预应力损失不 宜过大。为此将端部锚固端截面分成上，下两部分，上部钢束的弯起角为15，下部钢束 弯起角定为8。 为简化计算和施工， 所有钢束布置的线形均为直线加圆弧，并且整根钢束都布置在同一 竖直面内，即只有竖弯，没有平弯。 由于不允许曲线段进入锚具部分, 11 = 1.0m。 预应力筋从距跨中一定距离处开始按圆曲

39、线向上弯起, 因此在锚下钢束必须保持一定的直线长度，取直线段长度 端支点锚块和中间支点锚块的构造如图所示: 9 5 XI 341 QM9 X 002 003 QU2fiY 002 onO- 226 15 忖 306.4 247.6 OHO- 8 303.8 140 360 7 500 端支点锚块构造 AHH9 002 HUO3 OQZnwu 052 OS A04 中间支点锚块构造 中支承中心线 主梁下缘正弯矩区的预应力钢束布置方式见下图所示: 跨 径 中 线 - x3 - X2 X1 r n rn 正弯矩区的预应力钢束布置 眷為初皿 主梁底面线 - - - r 1J X3 X2 X1 计算点

40、弯起结束点 a I 计算点 L1 锚固点 钢束起弯点至跨中距离X 1 钢束号 起弯高度 y(cm) ycm) y2(cm) -(cm) X3(cm) 0 R(cm) X2(cm) X1(cm) N1(N2) 26 13.92 12.08 100 99.03 8 1241.55 172.79 1454.56 N3 66 13.92 52.08 100 99.03 8 5351.73 744.82 876.92 N4 107.5 25.88 81.62 100 96.59 15 2395.31 619.95 1010.10 N5 124 25.88 98.12 100 96.59 15 2879.

41、54 745.28 876.73 负弯矩区钢束布置见下图所示: I R X5 跨 径 中 线 主梁上缘负弯矩区的预应力钢束布置方式见下表所示: 负弯矩区顶缘钢束布置 钢束号 起弯咼度 y(cm) y1(cm) y2(cm) X3(cm) 0 R(cm) X2(cm) X1(cm) N17(N18) 30 7.05 22.95 15.11 25 245 103.54 356.35 N15(N16) 30 7.05 22.95 15.11 25 245 103.54 556.35 N13(N14) 30 7.05 22.95 15.11 25 245 103.54 756.35 N11(N12)

42、30 7.05 22.95 15.11 25 245 103.54 1056.35 注：N11、N12、N13、N14、N15、N16、N17、N18在主梁中线左右对称布置。 34预应力钢束建模 用数据菜单“输入钢束信息”中对每束预应力钢束分别建模。 -FF-r-F-FrFL-FF - FFFF 一 扌（Ptl彳FFFF-Fr*F-FFFr* 眷為讥- 每根钢束的属性选择如图： 当前钢束编号；i钢筋直径； 莎 钢東钢质：|中交績預应力筋：2MK级润绩线（15.24）二 徊束编束很数：F洞束朿數：P 调東诵固时陣性回縮台计总娈務（述）112 张撞控制应力（IPa）： fl3S5 超张撞系数僥）：

43、5 -咸孔方式 r预埋铁皮管咸型 广钢管扌由芯成型 厂樓皮管抽芯舷型 松祯悝液纹管砺型 广畀户言定义 成孔画穆rm蛇|4657 管谓壓珥系埶mu= 扃部儒差系数k= | 張拉方式 金两端张拉厂左端张瞿广右F 对每根钢束进行钢束几何描述，由于钢束没有平弯，只有竖弯，故用导线输入法，根据 之前计算的预应力钢束布置计算表设定每根钢束的几何参数，如图： 注意到，由于在之前确定每根钢束的几何信息时，并没有考虑各根钢束之间的位置关 系，有可能钢束之间位置冲突，因此，在桥博中对每根钢束进行钢束几何描述是，有必要对 明显发生冲突的钢束进行位置微调。设定完每根钢束后，重新修改施工阶段信息，将钢束信 息添加进去：

44、 施工阶段1:张拉，灌浆钢束号，1-5 施工阶段2 :张拉，灌浆钢束号，6-10 -FF-r-F-FFFL-FF 一扌彳FFFF-Fr*F-FFFr* 眷磊 wVnf 施工阶段6 :张拉，灌浆钢束号，11-18 各施工阶段的阶段钢束图如图所示： - 一丄 1 .1 i h 工 | ., 1 - 】匚: J 1 ： I： 11 1 ： | _LL| J 1 1 1 1 LILM 第25施工阶段钢束图 朋4 I丨I丨丨III 丨丨I门丨1工：口丄倒團口门丨I I丨| II丨I丨丨【U_UU期 第610施工阶段钢束图 iFFF-r-F-FFF 一扌彳-F-FFF-i - F.-F- - - XFFF

45、* FFXF* - 眷為初吋- 七.主梁验算 1.强度验算 主梁在进行验算是，我们选取左跨的5个关键截面进行验算， 并列出全桥相应的验算图 示，5个关键截面如下所示： (1) 左边支点 2号节点； (2) 四分点 11号节点； (3) 跨屮截面 -20号节点； (4) 四分点 -29号节点； (5) 中间支点 79号节点。 1.1. 持久状况承载能力极限状态验算 在进行安全验算完毕后，输出单元信息结果，可以查看各单元的信息，包括“承载能力 极限状态验算”这一项。分别验算以上5个关键截面，发现四分点和跨中截面的承载能力极 限状态验算通不过，以跨中截面的表为例： 內力 最夫軸力 最忸力 最小音柜

46、I M 0.0 0 0 0.0 0.0 0 23 8 24 q 1T6 S6 4 3.S3M3 4. 6e+03 7 35e+O3 2. 21e+O3 竟力性质 下拉殛 下植更弯 下拉受弯 下拉受趣 盐 1.00e+04 1.0OeKl4 1.00e+04 1. OOe+C4 是否満足 杲 是 是 是 1.15+04 1. 15+04 1-154+04 1. 15e+O4 尚霍HEB33S 3. 36e-O3 3 3fie-03 3 36*-0(3 3. 3 T在计算主应力点，由作用短期效应组合和预应力产生的混凝土剪应力。 cx Np Mp Mg1 Ms Mg1 -yny my； 1 n1 n

47、 VgiSn (Vs Vgi)So VpSn In b lb In b 利用桥梁博士输出模板，正常使用极限状态下结构斜截面的主拉应力验算见表所示: 桥梁博士输出模板 start 单元号 节点号 最小主拉应力（Mpa） #iE(2 18 32 50 64)# PE(iE).HL 应力值 SZ(iE ,L ,1,1).MINA 容许值 SZ(iE,L,1,1).CMINA 是否满足 end 正常使用状态截面主拉应力验算 节点号 黑少主拉应力 MPa ） 2 2 应值 -0.107 齢值 -1.06 | 呈否滿足 星 11 11 应加 -0.122 AM 曰 如 20 应力值 -4.35e-O2 容

48、存值 -1.06 对 也值 -3,43e-02 容许直 -1.06 昱 78 79 应tJ值 -0.259 容许值 1.06 是 为了直观起见，我们呢画出全桥的最小主拉应力应力图，如图所示。由图可以看出，全 眷為初吋 桥最大主拉应力为-0.52MPa 1.59?，满足要求。 22持久状况应力验算 按持久状况设计的预应力混凝土受弯构件，应计算其使用阶段正截面混凝土的法向压应 力、受拉区钢筋的拉应力和斜截面混凝土的主压应力，并不得超过规范规定的极限值。计算 时荷载取其标准值，汽车荷载应考虑冲击系数。 2.2.1. 正截面法向压应力验算 根据公预规7.1.5条，使用阶段正截面应力应符合下列要求： k

49、c pt 0.5 fck 16.2MPa 式中： kc 在作用标准效应组合下混凝土的法向压应力，按下式计算: Mg! Mk Mm kc WSw M k 标准效应组合的弯矩值。 Pt 由预应力产生的混凝土法向拉应力，按下式计算: Np Mp pt aT wns 利用桥梁博士输出模板，正常使用极限状态下结构正截面的法向压应力验算见表所示: -FF-r-F-FFFL-FF 一扌彳FFFF-Fr*F-FFFr* 春為初吋 桥梁博士输出模板 start M _D 单元号 节点号 正应力(Mpa) 上缘最大正应力 下缘最大正应力 #iE(2 18 34 50 64)# PE(iE).HL 应力值 SZ(i

50、E,L,1,1).MAXT SZ(iE,L,1,1).MAXB 容许值 SZ(iE,L,1,1).CMAXT SZ(iE, L,1,1).CMAXB 是否满足 end 正截面的法向压应力验算 一一 单疑 正应力Mp引 上盘量乂卡矿力 下煤悬K帀成 2 2 237 7,54 客许值 16.2 16.2 1 J- - 工 isWIE 11 11 曲值 3.57 10.7 容许值 16.2 16.2 早 a 20 20 应力值 4,94 949 SiMi 162 15.2 JB 星 29 29 曲值 sae 13.8 客mt 16J 16.2 工口 MIE 78 79 5.61 4.61 16.2

51、15.2 星 B 为了直观起见，我们我们画出全桥正截面的法向压应力图，如图所示。由图可以看出, 全桥最大法向压应力为 15.55MPa16.2MPa，满足要求。 -FF-r-F-FFFL-FF 一扌彳FFFF-Fr*F-FFFr* 眷為初厂彳 2.2.2. 预应力钢束拉应力验算 根据公预规7.1.5条，使用阶段预应力筋拉应力符合下列要求: pe 0.65fpk 1209MPS 式中： pe预应力筋扣除全部应力损失后的有效预应力； p杂作用标准效应组合下受拉区预应力筋产生的拉应力，按下式计算: pEp kt Mgi en(Mk Mgi) e。 kt InC en , e)分别为钢束重心到截面净轴

52、和换轴的距离，即 編ynxai , 0)yoxai kt在作用标准效应组合下预应力筋重心处混凝土的法向拉应力； Ep 预应力筋与混凝土的弹性模量比。 利用桥梁博士输出模板，标准效应组合下，预应力筋的拉应力验算见下表所示，由表可 知，所有钢束的应力满足要求 -FF-r-F-FFFL-FF 一扌彳 FFFF-Fr*F-FFFr* 眷為 wVr# 桥梁博士输出模板 start 钢束号 使用组合iZ(3) 沿程最大应力 容许应力 是否满足 #iT(all)# TST(iT,iZ).TS TST(iT,iZ).TR end 预应力钢束拉应力验算 确号 客许应力 -LUe+03 -L21f-as 呈 ：2

53、 -LUe+03 -1.21+02 o. 3 -1.16e + 03 -l,21e03 s 4 -L14e+03 -l,21e+0J H. 5 -L17e+03 -L21e+O5 昱 6 -1.14 在计算主应力点，由荷载标准组合和预应力产生的混凝土剪应力； 利用桥梁博士输出模板，标准效应组合下，斜截面混凝土主压应力验算见表所示 桥梁博士输出模板 start 单元号 节点号 最大主压应力（Mpa） 应力值 容许值 是否满足 #iE(2 18 34 50 64)# PE(iE).HL SZ(iE, L,1,1).MAXA SZ(iE,L,1,1).CMAXA end 斜截面混凝土主压应力验算 单

54、元号 最尺主庄应力MPa ）. 应力值 容许值 星否蛊足 |2 2 7,54 19,4 三 11 11 10.7 19.4 S 如 20 848 194 IE 29 1S.& 19.4 |7& 79 5f& 2*4 旱 iFFF-r-F-FFF一扌彳-F-FFF-i -F.-F- XFFF*FFXF* - 眷為初吋 为了直观起见，我们画出全桥斜截面主压应力图，如图所示。由图可以看出，全桥最大 斜截面主压应力为 16.32MPa19.44MPa，满足要求。 23短暂状况应力验算 桥梁构件的短暂状况，计算其在制作、运输及安装等施工阶段混凝土截面边缘的法向应 力，并不应超过规范的限值。施工荷载均采用

55、标准值，除了有特殊要求的外。 2.3.1. 预加应力阶段应力验算 此阶段指初始预加力与主梁自重力共同作用的阶段，验算截面下缘的最大压应力和上缘 的最大拉应力。 此阶段指初始预加力与主梁自重力共同作用的阶段，验算混凝土截面下缘的最大压应力 和上缘的最大拉应力。 根据公预规728条，施工阶段正截面应力应符合下列要求： Cc 0.7 fck 0.7 29.6 20.72(MPa) Ct 0.7ftk 0.7 2.511.757(MPa) 式中： Cc, Ct预加应力阶段混凝土的法向压应力，拉应力，按下式计算： tNpo M p0 M gl Ct Wns Wns Wns tN p0 M p0 Mgl

56、cc WL Wnx Wnx ftk 构件在制作、运输及安装等施工阶段混凝土立方体抗压强度，抗 拉强度标准值。考虑混凝土强度达到C45时开始张拉预应力钢束，则fck 29.6MPa -FFFF.-FFFFFFXF 一彳- FFFFF-F.rF- - *ff-X - 一 FEF* - 眷為初吋 ftk 2.51 MPa 对于桥梁的左跨只需要检验第一个施工阶段，同理，右跨只需要检验第二个施工阶 段，由于与左跨对称，可以省略。 利用桥梁博士输出模板，验算第1施工阶段主梁上下缘的应力见表所示。 桥梁博士输出模板 start 第：5(1)施工阶段 单元号 节点号 自重 预应力 累计 #iE(2 18 34

57、 50 64)# PE(iE). HL 上 缘 SS(iE, L,1,2,i S).T SS(iE, L,1,4,i S).T SS(iE, L,1,1,i S).T 下 缘 SS(iE, L,1,2,i S).B SS(iE, L,1,4,i S).B SS(iE, L,1,1,i S).B end 第1施工阶主梁上下缘应力 第l歯工帽 单元号 节点号 目重 囂计 2 2 -7.49e-03 :213 2.17 下界 1.02e-02 a.04 8.05 11 11 4,81 -3.39 1.5 下矗 -7.06 15.4 20 20 632 3-4 3.03 -9.1 22.6 13.0 29 29 -3.42 1.37： -6.66 22,5 152 78 79 0.0 0.0 0.0 下泰 00 0,0 0.0 为了直观起见，我们画出左跨第1施工阶段主梁上下缘的应力图，如图所示。由图可以