[毕业设计精品]跨度度为458045米连续钢构桥设计

1、前前 言言毕业设计是教学计划中的一个重要环节，是在完成学校所有规定的基础课、专业基础课和专业课后进行的，是培养学生综合运用所学的基础知识和专业知识能力的综合体现。本设计是在臧华和张伟老师的耐心指导下完成的。毕业设计主要进行了桥梁方案的设计与比较，桥梁的结构内力计算，预应力筋的配置设计，截面应力、挠度验算以及训练了手工制图和cad 制图的基本技能和方法。桥梁的方案设计与比较是按照实用、经济、安全、美观的基本原则进行的，从拟订的五个方案中，选出三个进行了详细的技术经济比较。桥梁的结构计算中，首先应用桥梁博士电算程序进行内力的计算，然后，根据电算结果分析，得出各控制截面的内力组合结果，并利用组合结果

2、进行配筋、验算。桥梁施工方法的设计是根据当地的地形条件，施工设备和能力以及工程的可行性而进行的。和以往的理论教学不同，毕业设计是要学生在老师的指导下，独立地、系统地完成一个工程设计，以期能掌握一个工程设计的全过程，在巩固已学课程的基础上，学会考虑问题、分析问题和解决问题，并可以继续学习到一些新的专业知识，有所创新。作为一名交通工程方向的本科生应该做好这次设计。通过本次的毕业设计，我对桥梁工程设计的过程及内容有了一个初步的了解。由于知识水平有限，在本次设计中难免会有不少错误和不足，恳请各位老师和同学批评、指正！20112011 年年 5 5 月月第第一一章章 方方案案比比选选本章主要根据桥址的地

3、形、地貌、水文地质条件和技术标准的要求，综合考虑经济与安全、时间与空间环境等方面的因素，初拟方案。初拟方案完成后，通过初步分析，将其中明显竞争性不大的体系删去，提出 23 个具有特色的体系作进一步分析评比，这 23 个比选方案应力求受力合理，施工可行。比选标准主要依据安全、适用、经济和美观，其中以安全和经济为重。最终确定方案以设计出“安全适用、经济合理、美观环保”的桥梁。1 1. .1 1 方方案案比比较较1 1. .1 1. .1 1 实实用用性性比比较较本次设计选取第二、三、四方案进行比较。1.预应力混凝土连续梁桥：伸缩缝少，结构刚度大，变性小，动力性能好，主梁性能好，主梁变形挠曲线平缓，

4、行车平顺，通畅，安全，可满足交通运输要求，且施工简单，但工期长。2.连续刚构桥：行车平顺，通畅，安全，可满足交通运输要求，施工技术成熟，易保证工程质量，桥下净空大，可满足通航要求，属有推力体系，对地基要求比连续梁高，此处地势平缓，地质条件不好，跨径大，墩高小，温度，混凝土收缩产生较大位移，对桥墩不利。3.斜拉桥：跨度大，行车性能好，不用作大量基础工程，由于拉锁多点支撑作用，梁高小，可采用悬臂施工，不影响通航，梁可以预制，可加快施工速度。1 1. .1 1. .2 2 安安全全性性比比较较1.预应力混凝土连续梁桥：技术成熟，计算简单，施工方法简单，质量好，整体性好，刚度大，可保证工程本身安全，同

5、时行车性能良好，可保证司机正常行车，满足交通运输安全要求。2.连续刚构桥：一般做成薄壁墩，墩的刚度小，难以承受船舶撞击，但此处不通航，对桥墩有利，因墩梁固结墩处可承受较大弯矩，梁高可做薄，基础沉降对结构影响大。3.斜拉桥：拉索是柔性体系，风力作用下会震动，会影响桥上行车何桥本身安全，横向刚度小，变性大。1 1. .1 1. .3 3 经经济济性性比比较较1. 预应力混凝土连续梁桥：施工技术成熟，方法简单，易掌握，需要的机具少，无需大型设备，可充分降低施工成本，所用材料普通，价格低，成桥后养护费用少，需要大型支座，需较多预应力钢筋，基础施工复杂。2. 连续刚构：无需支座，节省大型支座费用，其他于

6、连续梁基本相同。3. 斜拉桥：需大量拉索钢丝，预应力束，主塔构造复杂，高空作业多，成桥后养护费用高，基础施工复杂，还需减震装置。1 1. .1 1. .4 4 外外观观比比较较1. 预应力混凝土连续梁桥：形式简单，造型单一。2. 连续刚构：墩梁固结作用可降低梁高，使梁看来更纤巧。3. 斜拉桥：现代感强，可通过索塔与拉索布置形式获得满意造型，塔较高，使桥向纵向和横向延伸，比例协调，均匀。1 1. .2 2 方方案案确确定定通过以上的方案比选，综合考虑该桥的经济性、技术性、施工可行性及实用性选择连续刚构方案为最后的实施方案，其优点如下：1.桥型美观度：此种桥型与周围环境较吻合，整个桥型轻盈美观，简

7、洁而有气势。2.施工方法：采用悬臂浇注施工最为合理，混凝土连续刚构桥施工期间抗风能力强，可不需在施工期间采用附加的抗风措施，而混凝土长悬臂施工时会带来抗风引起的风险。3.经济性指标：混凝土连续刚构桥造价比斜拉桥低。第第二二章章 结结构构设设计计本章主要介绍当方案确定以后，如何进一步进行结构设计。结构设计应包括上部结构设计和下部结构设计。上部结构设计的主要内容有：截面尺寸的拟定，内力计算（包括横载内力、活载内力和附加内力的计算，内力组合，内力包络图的绘制），配筋设计，施工阶段和使用阶段的应力验算，最终承载力极限状态强度验算、刚度验算，预拱度设置等。下部结构设计的主要内容为桥墩（台）的设计计算。2

8、 2. .1 1设设计计资资料料2 2. .1 1. .1 1方方案案简简述述本设计采用主桥 35+80+35m 预应力混凝土连续刚构体系。具体尺寸为跨中截面梁高 1.5m，为主跨径的 1/53.3；主墩顶梁高 4.5m，为主跨径的1/17.7。采用双支薄壁桥墩，壁厚为 3m，中心距为 7m，桥墩高度为 20m。2 2. .1 1. .2 2设设计计依依据据1.主要技术指标a.主跨：80mb.桥面净宽：净 -14+21.75m。c.技术标准： 设计荷载为公路 -i 级；环境标准为 i 类环境；设计安全等级为二级。d.相关参数：体系均匀升温 15和降温20，同时需考虑不均匀温差；人行栏杆每侧重量

9、分别为 1.5kn/m，单侧防撞栏为 7.0kn/m，桥面铺装用8cm 厚防水混凝土 8cm 厚沥青混凝土。2.材料参数a.上部结构混凝土采用 c55，c55混凝土强度指标：抗压强度设计值=24.4mpa,cdf抗拉强度设计值=1.89mpa,sdf弹性模量=3.55104mpa。ceb.桥面铺装及下部结构混凝土采用c35，c35混凝土强度指标：抗压强度设计值=16.1mpa，cdf抗拉强度设计值=1.52mpa,sdf弹性模量=3.15104mpa。cec.预应力钢筋采用 标准强度 为 1860mpa 的低松弛钢绞线 ，张15.24j拉控制应力取 为 0.75，预应力筋的锚固方式为群锚，按后

10、张法施工。强pkf度指标为：抗拉强度标准值=1860mpa， pkf抗拉强度设计值=1260mpa， pdf弹性模量=1.95105mpa。ced.普通钢筋采用 hrb400 钢筋。其强度指标为：抗拉强度设计值=330mpa， sdf弹性模量=2.0105mpa，ce箍筋及构造钢筋采用 hrb335 钢筋，其强度指标为抗拉强度设计值=280mpa，sdf弹性模量=2.0105mpa。 ce3.设计依据a.jtg d60-2004公路桥涵设计通用规范 。b.jtg d62-2004公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范。2 2. .2 2 上上部部构构造造主主梁梁细细部部尺尺寸寸2 2. .2

11、 2. .1 1 主主梁梁尺尺寸寸拟拟定定根据已成桥资料及 梁桥、桥梁工程 （上册）手册有关连续刚构截面形式及尺寸的相关内容，拟订主梁尺寸如下：采用单箱单室主梁截面，箱顶宽17.5m，底面宽 9.5m。变截面梁墩顶处梁高与最大跨径的关系：梁高为1/171/20l，取l/17.7，即=90/17.7=4.5m 取 4.5m。1h变截面梁跨中处梁高与最大跨径的关系：梁高为1/501/60l，取l/53.3，即=90/53.3=1.5m 取 1.5m。2h梁底纵向变化曲线可以是抛物线、正弦曲线、三次曲线、圆弧线及曲线选，为使线形圆顺，本设计采用抛物线。以跨中梁底为原点，曲线方程为：h=-0.0033

12、33x2支点处顶板后为 40cm，底板后为 80cm，腹板后为 55cm；跨中和支座处选择同样尺寸，顶板后为25cm，底板后为 32cm，腹板后为40cm。板的厚度变化均采取线性变化，顶板厚度变化方程为：y=0.5 x+25,腹板厚度变化方程为 y=0.5 x+40，底板厚度变化方程为y=1.6x+32(板的厚度变化方程中单位均为cm)。共设横隔板四道，两个支点各设两道，厚度为 80cm，中间留有人道，尺寸为 200cm200cm。 1750950400150152540253250 x5050 x5020 x20图 2.1 跨中和边支座处截面17504509504004055408050 x

13、5050 x5020 x2015图 2.2 墩顶处截面2.2.22.2.2 截面特性及单元重量计算成果表截面特性及单元重量计算成果表表 2-1 单元数量列表单元号左梁高左面积左单位重右梁高右面积右单位重单元重量11.50 8.352091.51 8.7922042821.51 8.792201.55 9.2523145131.55 9.252311.62 9.7324347441.62 9.732431.71 10.225649951.71 10.22561.83 10.826952561.83 10.82691.98 11.328355371.98 11.32832.15 11.929858

14、182.15 11.92982.35 12.531461292.35 12.53142.58 13.2330644102.58 13.23302.83 13.9347677112.83 13.93473.11 14.6365712123.11 14.63653.42 15.4384750133.42 15.43843.75 16.2404789143.75 16.24044.1111 174254.50 17.9447873164.50 17.94474.50 17.9447492174.50 41.31.03e+034.50 41.31.03e+03826184.5

15、0 17.94474.50 17.9447895194.50 17.94474.50 17.9447895204.50 17.94474.50 17.9447984214.50 41.31.03e+034.50 41.31.03e+03826224.50 17.94474.50 17.9447492234.50 17.94474.1111 174253.75 16.2404829253.75 16.24043.42 15.4384789263.42 15.43843.11 14.6365750273.11 14.63652.83 13.9347712282.83 13

16、.93472.58 13.2330677292.58 13.23302.35 12.5314644302.35 12.53142.15 11.9298612312.15 11.92981.98 11.3283581321.98 11.32831.83 10.8269553331.83 10.82691.71 10.2256525341.71 10.22561.62 9.73243499351.62 9.732431.55 9.25231474361.55 9.252311.51 8.79220451371.51 8.792201.50 8.35209428381.50 8.352091.50

17、8.35209417391.50 8.352091.50 8.35209417401.50 8.352091.50 8.35209417411.50 8.352091.50 8.35209417421.50 8.352091.50 8.35209417431.50 8.352091.51 8.79220428441.51 8.792201.55 9.25231451451.55 9.252311.62 9.73243474461.62 9.732431.71 10.2256499471.71 10.22561.83 10.8269525481.83 10.82691.98 11.3283553

18、491.98 11.32832.15 11.9298581502.15 11.92982.35 12.5314612512.35 12.53142.58 13.2330644522.58 13.23302.83 13.9347677532.83 13.93473.11 14.6365712543.11 14.63653.42 15.4384750553.42 15.43843.75 16.2404789563.75 16.24044.1111 174254.50 17.9447873584.50 17.94474.50 41.31.03e+03492594.50 41

19、.31.03e+034.50 17.9447826604.50 17.94474.50 17.9447895614.50 17.94474.50 17.9447895624.50 17.94474.50 41.31.03e+03984634.50 41.31.03e+034.50 17.9447826644.50 17.94474.50 17.9447492654.50 17.94474.1111 174253.75 16.2404829673.75 16.24043.42 15.4384789683.42 15.43843.11 14.6365750693.11 1

20、4.63652.83 13.9347712702.83 13.93472.58 13.2330677712.58 13.23302.35 12.5314644722.35 12.53142.15 11.9298612732.15 11.92981.98 11.3283581741.98 11.32831.83 10.8269553751.83 10.82691.71 10.2256525761.71 10.22561.62 9.73243499771.62 9.732431.55 9.25231474781.55 9.252311.51 8.79220451791.51 8.792201.50

21、 8.3520942880547.51.19e+03547.51.19e+033.56e+0381547.51.19e+03547.51.19e+033.56e+0382547.51.19e+03547.51.19e+033.56e+0383547.51.19e+03547.51.19e+033.56e+0384547.51.19e+03547.51.19e+033.56e+0385547.51.19e+03547.51.19e+033.56e+0386547.51.19e+03547.51.19e+033.56e+0387547.51.19e+03547.51.19e+033.56e+038

22、8547.51.19e+03547.51.19e+033.56e+0389547.51.19e+03547.51.19e+033.56e+0390547.51.19e+03547.51.19e+033.56e+0391547.51.19e+03547.51.19e+033.56e+0392547.51.19e+03547.51.19e+033.56e+0393547.51.19e+03547.51.19e+033.56e+0394547.51.19e+03547.51.19e+033.56e+0395547.51.19e+03547.51.19e+033.56e+032.32.3 荷载内力计算

23、荷载内力计算内力计算采用桥梁博士软件进行分析计算。2.3.12.3.1 建模及数据的输入建模及数据的输入1.单元划分根据施工情况及构造要求，全桥共分为 95 个单元，100 个截面。具体划分情况如下：1234567891011121314152324252627282930313233343536374344454647484950515253545556576566676869707172737475767778798038394041428481858387828688928993909491951819206061621721596316225864图 2.3 计算简图图 2.4 全桥立

24、面模型2.全桥施工阶段划分为了方便全桥施工，特用桥梁博士软件计算出了全桥上部结构控制截面的几何特性，具体情况如下：表 2-2 控制截面几何信息节点（）cempa()a2m()i4my()m5（边跨 1/4l）3.45e0410.24.270.948（边跨 3/8l）3.45e0411.98.111.1510（边跨 l/2）3.45e0413.213.31.3616（根部）3.45e0417.957.62.2623（根部）3.45e0417.957.62.2630（中跨 1/4l）3.45e0412.510.31.2535（中跨 3/8l）3.45e049.733.630.89941（中跨 1/

25、2l）3.45e048.242.730.8863.施工过程模拟此桥采用悬臂施工法模拟如下：0 号块采用现浇，其余号梁段采用挂篮施工，然后悬臂现浇边跨及中跨，最后合拢中跨。本次设计为简单起见，全桥共分 3 个施工阶段，第一施工阶段为主梁的浇筑阶段，第二阶段为铺装阶段，第三阶段为随后的养护及运营阶段。中跨合拢后进行桥面铺装施工，在全桥范围内加向下均布力每延米-58.7。mkn /横隔板在全桥截面计算中已经计入，故此处不必重复计算，人行栏杆 q1=1.5,mkn /防撞栏 q2=7.0，mkn /桥面铺装层 q3=(0.08*25+0.08*21)*17.5=64.4,mkn /施工阶段 q=58.

26、7。mkn /2 2. .3 3. .2 2 计计算算结结果果及及数数据据处处理理所有数据输完并检查无误后，进入结构计算模块，输出单元截面内力如下表所示：1.恒载内力表 2-3 控制截面结构重力结构内力表节点mv517900-354816500-982108940-238016-722001630023-2050006490030-496007000351760029704133400-37.9表 2-4 控制截面第一阶段永久荷载结构内力表节点mv51040034287590-132010-5960-257016-57400720023-1190001040030-26700513035535

27、023604116500-251表 2-5 控制截面第二阶段永久荷载结构内力表节点mv5278056818003811030467316-13600-155023-32800254030-8700152035142079041535002.活载内力为了适应新规范，本设计汽车荷载和人群荷载所产生的截面内力均采用手工加载。a.根据通用规范 （jtg d602004）取计算活载所需的参数。a)冲击系数： 基频：hz（当计算冲723. 02127673. 21055. 38014. 32616.132616.1310221ccmeilf击里引起的正弯矩效应和剪力效应时用） hz（当计算冲击力引起的负弯

28、矩效应时用）256. 1616.13651.2312ffb)汽车荷载的局部加载在箱梁悬臂板上的冲击系数采用1.3c)结构的安全等级为二级其重要性系数取1.0。d)人群荷载标准值 3.52/mknb.根据影响线求得活载内力a)内力影响线图 2.6 边跨 1/4l 截面内力影响线图 2.7 边跨 3/8l 截面内力影响线图 2.8 边跨 1/2l 截面内力影响线图 2.9 墩顶截面内力影响线图 2.10 中跨 1/4l 截面内力影响线图 2.11 中跨 3/8l 截面内力影响线图 2.12 跨中截面内力影响线b)汽车活载作用下结构内力表表 2-6 控制截面汽车结构内力表maxm节点mv51760-

29、2081330-3941078617.51600230030617-4.3351620-35.4412530-243表 2-7 控制截面汽车结构内力表minm节点mv50080010-689-297160023-978070230-319048235-4941884100表 2-8 控制截面汽车结构内力表maxq节点mv51610235812101011075149.216043223-542078630-790631351220475412140248表 2-9 控制截面汽车结构内力表minq节点mv51510-25181.18-40610566-4881600230030596-23.93

30、51490-99412140-290表 2-10 控制截面汽车结构内力表maxn节点mv5008001000160023-848057330-302044735112342412190-216c)人群活载作用下结构内力表表 2-11 控制截面人群结构内力表maxm节点mv52354.788154-31.11062.6-16.2160023003070.9-13.3521828.941450-6.95表 2-12 控制截面人群结构内力表minm节点mv50080010-85.4-40.2160023-2410-20130-589-10235-96.737.44100表 2-13 控制截面人群结构

31、内力表maxq节点mv514718.3886.36.141042.82.361603.3523-2410-2013052.81.9135-16.674.64122527.3表 2-14 控制截面人群结构内力表minq节点mv587.9-13.5867.4-38.110-65.9-58.8160023003037.1-1.1835138-8.2141225-34.4表 2-15 控制截面人群结构内力表maxn节点mv5008001000160023-2410-20130-518-1163512166.341450-7.113.次内力计算a.支座沉降次内力计算方法及结果在桥梁设计中，支座沉降工况的

32、选取是应慎重考虑的问题。一般应综合考虑桥址处的地质、水文等情况，根据已建桥梁的设计经验来定。有时需选取几种沉降工况计算，这样就存在一个工况组合的问题。程序一般对每一个截面挑最不利的工况内力值作为沉降次内力。本设计考虑2 号墩下降 2，4 号墩下降 1。cmcma)2 号墩下降 2cm表 2-16 控制截面支座沉降结构内力表节点mv5760076081100076010144007601626600-8180238760-2120305250-218352290-21841-2.26-218b)4 号墩下降 1cm控制截面所受内力很小，可忽略不计。b.温差引起的次内力计算本次设计考虑升温 20

33、度和降温 20 度两种情况。平均气温取为10 度。并考虑不均匀温差引起的次内力，分为梁顶板下缘温度为0 度线性过渡到梁顶板上缘温度为 10 度和梁顶板下缘温度为 0 度线性过渡到梁顶板上缘温度为-5 度两种情况考虑不均匀温差引起的次内力。a)温度升高 20 度表 2-17 控制截面升温结构内力表节点mv5-1480-1488-2150-14810-2820-14816-31000207002331900-21300303060035-1200041-21600a) 温度降低 20 度 表 2-18 控制截面降温结构内力表节点mv51480148821501481028201481631000-

34、2070023-319002130030-3060035120004121600b)不均匀温差引起的结构次内力表 2-19 控制截面温 1 结构内力表节点mv58110811811800811101540081116217006540233040077530853046.435775046.441792046.4表 2-20 控制截面温 2 结构内力表节点mv5-4050-4058-5880-40510-7700-40516-10900-323023-15600-11330-4980035-4290041-41400c.混凝土收缩引起的次内力表 2-21 控制截面混凝土收缩结构内力表节点mv5

35、74.27.4281087.42101417.42164050-200023-4410294030-4220351650412980d.混凝土徐变引起的次内力表 2-22 控制截面混凝土徐变结构内力表节点mv530.13.01843.63.011057.23.0116105-49.12379.603089.703593.904194.902 2. .3 3. .3 3 荷荷载载组组合合及及其其原原理理1.原理根据公路桥涵设计通用规范 （jtg2004）第 4.1.6 条和第 4.1.7条。有以下两种组合。a.承载能力极限状态的效应组合根据“桥规”应采用以下两种作用效应组合：a)基本组合。永久作

36、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： （2-minjqjkqjckqqgikgiudssss121101）或 （2-minjqjdcdqgidudssss12102）式中sud承载能力极限状态下作用基本组合的效应组合设计值；结构重要性系数0第 i 个永久作用效应的分项系数；gi第 i 个永久作用效应的标准值和设计值；gidgikss、汽车荷载效应（含汽车冲击力、离心力）的分项系数；1q汽车荷载效应（含汽车冲击力、离心力）的标准值和设dqkqss11、计值；在作用效应组合中除汽车荷载效应（含汽车冲击力、离心力） 、qj风荷载外的其他第 j 个可变作用效应的分项系数；在作

37、用效应组合中除汽车荷载效应（含汽车冲击力、离心qjdqjkss、力） 、风荷载外的其他第 j 个可变作用效应的标准值和设计值；在作用效应组合中除汽车荷载效应（含汽车冲击力、离心力）c外的其他可变作用效应的组合系数。根据以上条文本设计采用以下三种组合：组合 1.2（1.0）恒+1.4汽组合 1.2（1.0）恒+1.4汽+0.8 1.4人群组合 1.2（1.0）恒+1.4汽+0.8 1.4（人群+温升或温降）b)偶然组合。永久作用标准值效应与可变作用某种代表值效应、一种偶然作用标准值效应相结合。偶然作用的效应分项系数取1.0；与偶然作用同时出现的可变作用，可根据观测资料和工程经验取用适当的代表值。

38、地震作用标准值及其表达式按现行 公路工程抗震设计规范 规定采用。b.正常使用极限状态的效应组合根据“桥规”应根据不同的设计要求，采用以下两种效应组合：a)作用短期效应组合。永久作用标准值效应与可变作用频遇值效应相组合，其效应组合表达式为： （2-qjknjjmiigiksdsss113）式中ssd作用短期效应组合设计值；第 j 个可变作用效应的频遇值系数；j1sqjk第 j 个可变作用效应的频遇值。j1b)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： （2-qjknjjmiigikldsss124）式中sld作用长期效应组合设计值；第 j 个可变作用效

39、应的准永久值系数；j2sqjk第 j 个可变作用效应的准永久值。j22.内力组合表表 2-23 内力组合表承载能力极限状态正常使用极限状态节点号maxmminmmaxvminvmaxmminmmaxvminv54430011700-525-48003610013100397-21808477007480948-32104150096207432110-717-527040300-225-722-334016-173000-3270001860012500-174000-241000946004100030-32500-86000112006780-30600-6150

40、077706750354130011200551023403020012700352026204164100263001220-12404590027900304-562注：弯矩单位为,剪力单位为。mkn kn2 2. .4 4 纵纵向向预预应应力力钢钢束束估估算算及及布布置置2 2. .4 4. .1 1 纵纵向向预预应应力力钢钢束束估估算算1.预应力束估算原理根据桥梁设计规范 ，预应力混凝土连续梁应满足使用荷载下应力要求和承载能力极限状态下的正截面强度的要求。因此预应力钢筋的数量可以从这两个方面综合确定。a.按正常使用极限状态的应力要求预应力混凝土梁在预加应力和使用荷载作用下的应力状态应满

41、足的条件是：截面上、下缘均不产生拉应力，且上、下缘的混凝土均不被压碎。上缘应力： （2-0minsyswm5） （2-0maxxyxwm6） （2-maxwsyswm7） （2-minwxyxwm8）式中：由预加力在截面上缘和下缘所产生的应力；yxys,分别为截面上、下缘的抗弯模量（可按毛截面考虑） ；xsww ,荷载最不利组合时的计算截面内力，当为正弯矩时取正值，minmax,mm当为负弯矩时取负值；混凝土弯压应力限值。w一般情况下，由于梁截面较高，受压区面积较大，上、下缘的压应力不是控制因素，为简便计，可只考虑上缘和下缘的拉应力的这个限值条件。在公路桥规 中，当预拉区配置受力的非预应力钢筋

42、时，容许截面出现少许拉应力，但在估算数量时，依然假设等于零。tr根据截面受力情况，其配筋由三种形式：截面上、下缘均布置力筋以抵抗正、负弯矩；仅在截面下缘布置力筋以抵抗正弯矩或仅在上缘布置力筋以抵抗负弯矩。下面就分这三种情况讨论：a)截面上下缘均配置有力筋和以抵抗截面正负弯矩，由力筋snxn和在截面上下缘产生的应力分别是：snxn （2-yssxxxsssswenanwenan9） （2-yxxxxxxssswenanwenan10）将式（1）（4）分别代入（ 5） 、 （6） ，解联立方程式后得到： （2-)()()(minmaxxsxsxsxxseekkekmkemn11） （2-)()()

43、(minmaxxsxssssxxeekkekmekmn12）式中：分别是上缘的预应力力筋重心和下缘的预应力力筋重心离开截面xsee ,重心的距离；分别是截面的上核心矩和下核心矩；xskk ,混凝土截面积，可取毛截面计算。a令 （2-aassfnn13） （2-aaxxfnn14）代入式（ 7） 、 （8）中得到： （2-aaxsxsxsxxsfeekkekmkemn1)()()(minmax15） （2-aaxsxssssxxfeekkekmekmn1)()()(minmax16）式中：上缘和下缘预应力筋的数目；xsnn ,每束预应力筋的面积；af预应力筋的永存应力。ab)当截面只在下缘布置力

44、筋以抵抗正弯矩时：xn当上缘不出现拉应力控制时：由得到ssxxxwmwenanmin （2-xxxkemnmin17） （2-aaxxxfkemn1min18）当下缘不出现拉应力控制时：由得到：xxxxxwmwenanmax （2-xsxekmnmax19） （2-aaxsxfekmn1max20）c)当截面中只在上缘布置力筋以抵抗负弯矩时：sn当由上缘不出现拉应力控制时由得到：ssssswmwenanmin （2-xsskemnmin21） （2-aaxssfkemn1min22）当由下缘不出现拉应力控制时：由得到：xxssswmwenanmax （2-sssekmnmax23） （2-aa

45、sssfekmn1max24）b.按承载能力极限状态的强度要求预应力梁到达受弯的极限状态时，受压区混凝土应力达到混凝土抗压设计强度，受拉区钢筋达到抗拉设计强度。截面安全性时通过计算截面抗弯安全系数来保证的。在初步估算预应力力筋数量时，t 型或箱形截面，当中性轴位于受压翼缘内可按矩形截面计算，但是当忽略实际上存在的双筋影响时（受拉区、受压区均有预应力筋）会使计算结果偏大，作为力筋数量的估算是允许的。按破坏阶段估算预应力筋的基本公式是： （2- 0xbxrnay25） （2- 0m)2(0 xhbxrmmapc26）由（18）式解得： （2-brmhhxac220027）将（19）式代入（ 17）

46、式，整理后得：或 （2-)2(200brmhhbrnacayyaacayrfbrmhhbrn/ )2(20028）式中：预应力筋数目；yn混凝土抗压设计强度；ar预应力筋抗拉设计强度；yr混凝土安全系数，通常取1.25；c截面有效高度。0h若截面承受双向弯矩时，可视为单筋截面，分别计算上、下缘所需得力筋数量。t 型或箱形截面，当中性轴位于腹板内，则应考虑截面腹板部分受压混凝土得工作，相应计算方法与公式可以参照公路桥规 。2.预应力束估算我们要求桥梁在正常运营使用阶段满足要求，故按正常使用极限状态的应力要求进行预应力的配筋计算：拟采用 钢绞线，单根钢绞线的公称截面面积，24.15j2140mma

47、pl强标准值为 1860mpa,张拉控制应力取，mpafpkcon1395186075. 075. 0预应力损失按张拉控制预应力的20%估算。a.5 截面估束 22 .10 ma mys77. 0myx94. 0427. 4mi 3545. 5mws3543. 4mwxmawkmawkxxss445. 02 .10543. 4544. 02 .10545. 5正常使用状态：，mknm36100maxmknm13100min假设预应力筋的重心距截面下缘15cmmes79. 015. 094. 0应力钢筋的损失考虑为 0.2，则，mpafpky1116186075. 08 . 08 . 0混凝土弯

48、压应力限值可取为 mpafckw5 .174 .325 . 05 . 0因为截面只是承受正弯矩，只需在截面下缘布置预应力钢筋，以抵抗截面所承受的正弯矩。a)当截面上缘不出现拉应力时截面下缘的配筋束0)79. 0445. 0(10111610139445. 0)545. 5/10131000(2 .10)()/(663minsxyyxssekfkwmans取 0 根。b)当截面下缘不出现拉应力时截面下缘的配筋束0)79. 0544. 0(10111610139662. 0)543. 4/1036100(2 .10)()/(663maxssyysxxekfkwmanx取 0 根。c)当截面上缘不致

49、压碎时截面下缘的配筋束59.358)79. 0445. 0(10111610139445. 0)545. 51013100105 .17(2 .10)()(6636minsxyyxswsyekfkwmans取 359 根。d)当截面下缘不致压碎时截面下缘的配筋束0)79. 0544. 0(10111610139544. 0)543. 41036100105 .17(2 .10)()(6636maxssyysxwxyekfkwmans取 0 根。故截面的钢筋数取： 359 根（下缘 ） 。b.23 截面估束 29 .17 ma mys24. 2myx26. 246 .57 mi 3714.25m

50、ws3487.25mwxmawkmawkxxss424. 19 .17487.25437. 19 .17714.25正常使用状态：，mknm 174000maxmknm 241000min假设预应力筋的重心距截面上缘20cmmes04. 220. 024. 2应力钢筋的损失考虑为 0.2，则，mpafpky1116186075. 08 . 08 . 0混凝土弯压应力限值可取为 mpafckw5 .174 .325 . 05 . 0因为截面只是承受负弯矩，只需在截面上缘布置预应力钢筋，以抵抗截面所承受的负弯矩。a)当截面上缘不出现拉应力时截面上缘的配筋束6 .444)04. 2424. 1 (1

51、0111610139424. 1)714.25/10241000(9 .17)()/(663minsxyyxssekfkwmans取 445 根。b)当截面下缘不出现拉应力时截面上缘的配筋束1877.3)04. 2437. 1 (10111610139437. 1)487.25/10174000(9 .17)()/(663maxssyysxxekfkwmanx取 1878 根。c)当截面上缘不致压碎时截面上缘的配筋束1274.6)04. 2424. 1 (10111610139424. 1)714.2510241000105 .17(9 .17)()(6636minsxyyxswsyekfkw

52、mans取 1275 根。d)当截面下缘不致压碎时截面上缘的配筋束0)04, 2437. 1 (10111610139437. 1)487.2510174000105 .17(9 .17)()(6636maxssyysxwxyekfkwmans取 0 根。故截面的钢筋数取： 4451878 根（上缘 ） 。c.30 截面估束 25 .12 ma mys1 . 1myx25. 143 .10 mi 3364. 9mws324. 8mwxmawkmawkxxss659. 05 .1224. 8749. 05 .12364. 9正常使用状态：，mknm 30600maxmknm 61500min假设

53、预应力筋的重心距截面上缘20cmmes9 . 020. 01 . 1应力钢筋的损失考虑为 0.2，则，mpafpky1116186075. 08 . 08 . 0混凝土弯压应力限值可取为 mpafckw5 .174 .325 . 05 . 0因为截面只是承受负弯矩，只需在截面上缘布置预应力钢筋，以抵抗截面所承受的负弯矩。a)当截面上缘不出现拉应力时截面上缘的配筋束223.7)9 . 0659. 0(10111610139659. 0)364. 9/1061500(5 .12)()/(663minsxyyxssekfkwmans取 224 根。b)当截面下缘不出现拉应力时截面上缘的配筋束0)9

54、. 0749. 0(10111610139749. 0)24. 8/1030600(5 .12)()/(663maxssyysxxekfkwmanx取 0 根。c)当截面上缘不致压碎时截面上缘的配筋束9 .819)9 . 0659. 0(10111610139659. 0)364. 91061500105 .17(5 .12)()(6636minsxyyxswsyekfkwmans取 820 根。d)当截面下缘不致压碎时截面上缘的配筋束0)9 . 0749. 0(10111610139749. 0)24. 81030600105 .17(5 .12)()(6636maxssyysxwxyekf

55、kwmans取 0 根。故截面的钢筋数取： 224820 根（上缘） 。d.41 截面估束 224. 8ma mys614. 0myx886. 0473. 2mi 3446. 4mws3081. 3mwxmawkmawkxxss374. 024. 8081. 3540. 024. 8446. 4正常使用状态：，mknm 45900maxmknm 27900min假设预应力筋的重心距截面下缘15cmmes716. 015. 0886. 0应力钢筋的损失考虑为 0.2，则，mpafpky1116186075. 08 . 08 . 0混凝土弯压应力限值可取为 mpafckw5 .174 .325 .

56、 05 . 0因为截面只是承受正弯矩，只需在截面下缘布置预应力钢筋，以抵抗截面所承受的正弯矩。a)当截面上缘不出现拉应力时截面下缘的配筋束0)716. 0374. 0(10111610139374. 0)446. 4/1027900(24. 8)()/(663minsxyyxssekfkwmans取 0 根。b)当截面下缘不出现拉应力时截面下缘的配筋束0)716. 054. 0(1011161013954. 0)081. 3/1045900(24. 8)()/(363maxssyysxxekfkwmanx取 0 根。c)当截面上缘不致压碎时截面下缘的配筋束6 .204)716. 0374. 0

57、(10111610139374. 0)446. 41027900105 .17(24. 8)()(6636minsxyyxswsyekfkwmans取 205 根。d)当截面下缘不致压碎时截面下缘的配筋束0)716. 054. 0(1011161013954. 0)081. 31045900105 .17(24. 8)()(6636maxssyysxwxyekfkwmans取 0 根。故截面的钢筋数取： 205 根（下缘） 。2 2. .4 4. .2 2 预预应应力力束束布布置置1.布置原则 :a.纵向预应力索为结构主要受力钢筋 ,为了设计和施工方便 ,进行对称布束,锚头尽量靠近压应力区 。

58、b.钢束在横断面中布置时直束靠近顶板位置 ,直接锚固在齿板上 ,弯束布置在腹板上 ,便于下弯锚固。c.本桥中采用预埋波纹管 ,根据公路桥涵设计通用规范 规定：其水平净距不应小于 4，波纹管至构件顶面或侧面的间距不小于3.5, cmcm波纹管至构件底面边缘的净矩不小于5, 波纹管的内径应比预应力钢筋cm的外径至少大 1。cmd.根据桥梁设计规范 预规第 6.2.26 条规定，后张预应力构件的曲线预应力钢筋的曲率半径钢绞线不应小于4。m2.钢束布置 ：a.支点截面：400 根钢绞线分为 16 束，每束 25 根。具体布置图如下：图 2.13 边支座配束图 b.5 节点截面：400 根钢绞线分为 1

59、6 束，每束 25 根。具体布置图如下：图 2.14 截面 5 配束图c.23 节点截面：600 根钢绞线分为 24 束，每束 25 根。具体布置图如下：图 2.15 截面 23 配束图d.35 节点截面：300 根钢绞线分为 12 束， 每束 25 根。具体布置图如下：图 2.16 截面 30 配束图e.41 节点截面：400 根钢绞线分为 16 束，每束 25 根。具体布置图如下：图 2.17 截面 41 配束图2 2. .5 5 预预应应力力损损失失的的计计算算2 2. .5 5. .1 1 预预应应力力损损失失计计算算理理论论预应力束的张拉控制应力，参照文献 桥梁设计规范 预规第 5.

60、2.1条规定：构件在预加应力时，预应力钢绞线的锚下控制应力应符合，pkkf75. 0故mpak1395186075. 0由于施工中预应力钢筋的张拉采用后张法，故桥梁设计规范 预规第 5.2.5 条，应计算以下各项预应力损失：预应力钢筋与管壁间的摩擦损失；锚具变形、钢筋回缩和拼装构件1s压缩和徐变损失；混凝土弹性压缩损失；预应力钢筋的应力松弛损2s4s失；混凝土的收缩和徐变损失。5s6s2 2. .5 5. .2 2 预预应应力力损损失失计计算算1. 预应力钢筋与管壁间的摩擦损失，根据桥梁设计规范 预规1s第 5.2.6 条规定，按下列公式计算，其中，1 )(1kxkse25. 0。0015.