公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计

1、（2016届）本科毕业设计（论文）资料题 目 名 称：学 院（部）：专 业：学 生 姓 名：班 级：学号：指导教师姓名：职称：最终评定成绩：湖南工业大学教务处2016届本科毕业设计（论文）资料第一部分 毕业设计 （2016届）本科毕业设计（论文）题 目 名 称： 学 院（部）：专 业：学 生 姓 名：班 级：学号：指导教师姓名：职称：最终评定成绩：2016年5月75湖南工业大学本科毕业设计（论文）湖南工业大学本科毕业论文（设计）诚信声明本人郑重声明：所呈交的毕业论文（设计），题目马金任河主峡谷大桥设计（三）是本人在指导教师的指导下，进行研究工作所取得的成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体

2、，均已在文章以明确方式注明。除此之外，本论文（设计）不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。本人完全意识到本声明应承担的责任。 作者签名： 日期： 年 月 日摘 要本设计根据公路工程技术标准（JTJ B01-2014）、公路桥涵施工技术规范（JTJ041-2011）、公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D62-2004）、公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2015）、公路桥涵地基与基础设计规范（JTGD63-2007）、混凝土结构设计规范（GB50010-2010）公路桥梁板式橡胶支座（JT/T 42004）、公路桥梁盆式橡胶支座（JT 391-2009）、公路桥

3、梁伸缩装置（JT/T 3272004）、内河通航标准（GB 50139-2014），并按毕业设计任务书的要求且基于AutoCAD、桥梁博士等专业软件完成的。设计内容包括桥梁比选设计、结构设计等部分。设计成果主要包括桥梁方案的确定、桥梁平面、纵断面设计、横断面设计、结构平面布置、桥面板设计、预应力钢束设计以及与全桥结构安全验算有关的各方面应力图、扰度图、抗力图等相关图纸。按照结构计算过程及毕业设计文本格式要求编制了结构计算书。设计深度和广度达到了毕业设计任务书的要求。本设计桥梁结构安全、合理，经济性能良好。关键词：桥梁设计；结构设计；内力计算；内力组合；配筋计算ABSTRACTThis desi

4、gn according to the < The technical standards for Highway Engineering > (JTJ B01-2014). <Technical specification for construction of highway bridges and culverts JTJ041-2011 > and < Highway reinforced concrete and prestressed concrete highway bridge design code > (JTG D62-2004). &l

5、t; For design of highway bridges and culverts general specification > (JTG D60-2015). <The highway bridge culvert foundation and foundation design specification >(JTG D63-2007). < Code for design of concrete structures (Gb50010-2010) < highway bridge slab rubber support > (JT / T 4

6、 - 2004). < highway bridge basin type rubber supporting seat > (JT 391-2009). < Highway bridge expansion device > (JT / 327 - 2004). < Inland navigation standard (GB 50139-2014) >, and according to the graduation design task book requirements and based on AutoCAD, Doctor bridges, s

7、uch as specialized software to complete. Design content including bridges design, structure design and so on. Design results mainly includes bridge scheme determined, bridge plane, vertical section design, cross section design, structural layout, bridge deck design, design of prestressed steel beam

8、and full bridge structural safety checking related .The stress diagram, disturbance degree graphs, drawings related to the resistance. According to the structure calculation process and design text format for the graduation requirements for the preparation of the structure calculation. The depth and

9、 breadth of the design reached graduation requirements of the design task book . The design of the bridge structure safety, reasonable, economic performance good.Key words: bridge design; structural design; internal force calculation; internal force combination; calculation of reinforcement 目 录摘 要2A

10、BSTRACT3目 录4第1章 设计基本资料61.1工程地质概况61.2 桥梁设计标准61.3 相关设计规范6第2章 桥型方案比选82.1 方案比选原则82.2桥型方案综合比选13第3章 桥梁纵、横断面设计153.1 桥梁纵断面设计153.2桥梁横断面设计15第4章 桥面板内力及配筋计算174.1连续梁桥桥面板内力计算174.2桥面板配筋计算22第5章 全桥结构安全验算245.1桥梁博士完整建模245.2计算说明245.3计算结果265.4小结37第6章 设置伸缩缝与支座396.1设置伸缩缝396.2支座的计算与选用41第7章 桥梁下部结构设计与计算437.1拟定下部结构类型及尺寸437.2桩

11、长的计算447.3桩的内力和位移计算477.4桩身配筋计算及桩身截面材料强度验算557.5群桩基础承载力和沉降验算587.6承台的计算637.7墩柱配筋计算667.8盖梁计算687.9中系梁的配筋计算71结 论72参考文献73致 谢74第1章 设计基本资料1.1工程地质概况（1） 地形地貌本设计桥段位于马金任河主峡谷大桥后半段，全桥位于安康水库库区主峡谷，水面较宽，属于库岸低山地貌，设计段在桥长方向存在一段比较大的高程落差，该地段蓄水量较多。（2）工程地质条件设计桥段水下地层垂直方向基本呈三层分布，上层多为亚粘土与细砂，其中以亚粘土居多，且沿桥长方向分布范围较广；中层多为强风化板岩；底层多为弱

12、风化板岩，岩层稳定性较好。 水文条件该地段为峡谷地段，沿着桥纵向存在一定的高差，部分区域蓄水量较大，水流速较快，底层岩层发育较完整，无较大的渗水裂缝，岩层稳定，承载能力较大。 自然灾害情况 本地段的地震设计烈度属于四级，地震发生不频繁，常年水位较稳定，少洪水，最大水位高差较少，自然条件较好。1.2 桥梁设计标准(1) 道路等级：高速公路；(2) 设计荷载：公路I级；(3) 设计基准期：100年；(4) 桥面宽度：双幅，单幅桥面宽度：0.5 m（护栏）+15.5m（行车道）+0.5 m（护栏）=16.5m。(5) 设计行车速度：120km/h；(6) 车道数：双向6车道，分双幅桥设计； (7)

13、地震设计烈度：VI度；(8) 桥位处河道通航等级：内河III(2)级航道。1.3 相关设计规范 公路工程技术标准（JTG B01-2014） 公路桥涵设计通用规范(JTG D60-2015) 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D62-2004） 公路桥梁盆式支座（JTT391-2009） 公路桥梁板式橡胶支座（JTT663-2006） 公路桥涵地基与基础设计规范(JTG D63-2007) 公路桥涵施工技术规范（JTG/T F50-2011） 内河通航标准（GB50139）第2章 桥型方案比选2.1 方案比选原则 本次设计的桥梁形式可从梁桥、拱桥、悬索桥、斜拉桥四种桥型中进行选

14、择设计，桥型的选择必须根据各种自然、技术上的条件，因地制宜，在综合运用所学专业知识、了解并掌握目前国内外的新技术、新材料、新工艺的基础上进行分析比对，从而最终科学地得出合格的设计方案。桥型方案比选结果是否合理，可从以下桥梁设计的原则中进行判别：（1） 技术先进性：在因地制宜的前提下，设计应该尽可能采取成熟的新结构、新设备、新材料和新工艺，充分利用目前的最新科学技术成就，这样设计出的桥梁在新时代才具有足够的竞争力，才能进一步提高我国的桥梁技术水平。（2） 安全可靠性：所设计的桥梁结构应该具有足够的高度和强度；在强度与稳定方面要具有足够的安全储备。（3） 经济性：桥梁设计应该遵循因地制宜就地取材和

15、方便施工的原则；合理的桥型应该是造价和年限内养护费用综合较省的，设计中也要考虑维修费用最少和中断交通时间最短；同时，桥位应考虑建在能缩短河道两岸的运距，促进该地区的发展，产生最大的效益。（4） 适用耐久性:设计的桥梁应该保证在100年的设计基准期内能正常适用；桥面宽度能满足规划年限内的交通量及行人通行；桥梁结构在通过设计荷载时不会出现过大的变形和过宽的裂缝；设计的桥梁应考虑不同环境类型对桥梁耐久性的影响。（5） 美观性：所设计的桥梁应该具有优美的外形，结构的空间布置应该具有和谐的比例，桥型也应该与周围环境相协调。（6） 环保功能：桥梁设计必须考虑环境保护和可持续发展的要求，不仅要满足施工质量，

16、同时还得尽量减少对天然地层的扰动，满足人与自然的和谐。 综上，桥梁方案的比选可以根据这几点进行，从而确定出科学、合理的最终桥型方案。2.1.1 方案一：预应力混凝土连续梁桥2.1.1.1桥型介绍简支梁桥属于单孔静定结构，它受力明确，结构简单，施工方便，结构内力系受外力影响，能适应在地质条件差的桥位上建桥；在多孔简支梁桥中，由于各跨径结构尺寸相近，其结构尺寸易于设计成系列化，标准化。有利于组织大规模的工厂预制生产并用现代化起重设备，进行安装，简化施工管理工作，降低施工费用；装配式的施工方法可以节省大量模板，并且上下结构可随时施工，显著加快了建桥速度，缩短了工期；在简支梁桥中，应相邻构件单独受力，

17、桥墩上常设置相邻简直梁桥的支座，相应可以增加墩的宽度。2.1.1.2桥跨布置设计长度440米，桩号为K0+0K0+440，分4跨，跨径分别为：80米、140米、140米、80米；按一联设置。桥头引道纵坡取3%，桥面纵坡设计取2%，整段线路设置为一个凸形竖曲线的长下坡。桥头设置桥头搭板，长度取8米，厚度取0.5米，最后确定的数值以设计图和结构计算书上的实际数值为准。其布置如图2.1所示。图2.1 连续梁桥纵断面（单位：m）2.1.1.3截面尺寸桥面宽度：双幅，单幅桥面宽度：0.5 m（护栏）+15.5m（行车道）+0.5 m（护栏）=16.5m。桥面净空取5米。T形梁设计长2.3米，共设5片，梁

18、高2米，肋板厚0.35米，翼缘板边缘厚0.1米、根部厚0.2米。水泥混凝土桥面铺装面层厚度最小处取100毫米；呈不等厚度布置；下设防水层和混凝土现浇层，呈等厚度铺置。此为初始设计指标，具体设计指标以计算书和设计图纸标注为准。桥墩采用双柱式桥墩，柱径拟采用2.5m。桩基础采用高桩承台式摩擦桩，桩径拟采用1.8m，以旋转锥施工，拟采用6根灌注桩，双排布置。承台厚度设为3m，长度为14.3m,宽7.5m。图2.1.1 连续梁桥支点与跨中截面（单位：cm）(2) 施工方案本桥采用悬臂施工方法进行。悬臂施工分五个阶段，第一阶段：主墩悬臂浇筑混凝土；第二阶段：边跨合龙；第三阶段：中跨合龙；第四阶段: 拆除

19、合龙阶段挂篮；第五阶段：上二期恒载。2.1.2比选方案二：拱桥2.1.2.1桥型介绍拱桥时我国公路上使用较广泛的一种桥型。它的特点在于跨越能力较大；与钢桥及钢筋砼梁桥相比，可以节省大量钢材和水泥；能耐久，且养护、维修费用少；外型美观；构造较简单，有利于广泛采用。它是一种推力结构，对地基要求较高；对多孔连续拱桥，为防止一孔破坏而影响全桥，要采取特殊措施或设置单向推力墩以承受不平衡的推力。2.1.2.2桥跨布置根据桥涵水文计算，在满足通航要求的前提下，桥跨布置为120m+200m+120m,主拱圈采用较小矢跨比，以减小建筑高度。其布置如图2.2所示。图2.2 上承式拱桥纵断面图（单位：m）2.1.

20、2.3截面尺寸主拱圈和腹拱圈均采用钢筋混凝土结构，空心矩形断面。高度及顶底板厚度有中跨向边跨递减；纵梁采用预应力混凝土结构，断面采用单箱单室型断面。纵梁内设置预应力系杆，以平衡拱脚的水平推力。2.1.3方案比选三：斜拉桥2.1.3.1桥型介绍斜拉桥主要由主梁、索塔、斜拉索三部分组成。由于是多次超静定结构，计算复杂；索与梁或塔的连接构造比较复杂；施工中高空作业较多，且技术要求严格。梁体尺寸较小，使桥梁的跨越能力增大；受桥下净空和桥面标高的限制小；抗风稳定性优于悬索桥，且不需要集中锚锭构造；便于无支架施工。2.1.3.2桥跨布置本方案采用双塔双索面斜拉桥，全长440m，跨径组合为120m+200m

21、+120m.主塔上斜拉索间距取2m，主梁上斜拉索间距取8m，塔高跨比为1/41/7.其布置图如图2.3所示。图2.3 双塔双索面斜拉桥纵断面（单位：m）2.1.4方案比选四：悬索桥2.1.4.1桥型介绍悬索桥是由一根或者两根主索，横跨主桥，主索的两端一般是要锚定的。然后主索吊着竖向的索把桥梁给提起来，主索通过桥墩的顶端，就把整个桥面的压力压在了桥墩上。悬索桥的主要承力部分是桥两端的两根塔架，在这两根塔架间的悬索拉住桥的桥面。为了保障悬索桥的稳定性，两根塔架外的另一面也有悬索，这些悬索保障塔架本身受的力是垂直向下的。这些悬索连接到桥两端埋在地里的锚锭中。有些悬索桥的塔架外还有两个小一些的桥面，它

22、们可以由小一些的悬索拉住，或由主索拉住。由于主缆采用高强钢材，受力均匀，具有很大的跨越能力。2.1.4.2桥跨布置设计长度440米，桩号为K0+0K0+440，分三跨，因边跨跨径应小于主跨跨径的一半，可达0.210.31。则跨径分别取为：100m、240m、100m。桥下空间应呈扁平，桥面越高，跨径越大。图2.4 悬索桥纵断面图（单位：m）2.1.4.3截面尺寸桁架设计沿跨度等高；腹杆多为加竖杆的三角形；杆件为四支角钢和钢板组成的H型截面，较长杆件为箱型截面；砼箱梁不多使用，适用400800米。应为流线型全封闭式整体箱梁截面，抗扭刚度大，抗风性能良好；较大的自重为主缆提供强大的初应力刚度，活载

23、弯矩与扰度也减小。2.2桥型方案综合比选表2.1桥型方案对比表方案编号方案一方案二方案三方案四桥型方案预应力简支连续T型梁桥拱桥斜拉桥悬索桥跨径80m+140m+140m+80m120m+200m+120m120m+200m+120m100m+240m+100m优点受力明确，结构简单，施工方便，结构内力系受外力影响，能适应在地质条件差的桥位上建桥,易保养和维护跨越能力较大；与钢桥及钢筋砼梁桥相比，可以节省大量钢材和水泥；能耐久，且养护、维修费用少梁体尺寸较小，使桥梁的跨越能力增大；受桥下净空和桥面标高的限制小；抗风稳定性优于悬索桥，且不需要集中锚锭构造。由于主缆采用高强钢材，受力均匀，具有很大

24、的跨越能力。缺点结构本身的自重大，约占全部设计荷载的30%至60%，且跨度越大其自重所占的比值更显著增大，大大限制了其跨越能力。由于它是一种推力结构，对地基要求较高；对多孔连续拱桥，为防止一孔破坏而影响全桥，要采取特殊措施或设置单向推力墩以承受不平衡的推力，增加了工程造价.由于是多次超静定结构，计算复杂；索与梁或塔的连接构造比较复杂；施工中高空作业较多，且技术要求严格。整体钢度小，抗风稳定性不佳；需要极大的两端锚锭，费用高，难度大。综合各个方案优缺点，选择方案一：装配式预应力简支连续T型梁桥。 第3章 桥梁纵、横断面设计3.1 桥梁纵断面设计3.1.1桥梁分孔连续梁桥取中跨140m。根据已知的

25、桥梁文献，连续梁桥的边跨一般为中跨的0.50.7倍左右。边跨取80m，满足要求。3.1.2桥梁纵坡设计变坡点的设置在连续梁跨中位置。上、下坡分别为2%、-2%。满足桥梁纵向排水的要求。3.2桥梁横断面设计3.2.1截面尺寸拟定本桥采用双向整体式断面设计，桥面宽为采用单箱单室箱型截面。根据已知的桥梁文献，支点截面梁高H支为主跨跨径的1/161/18，不小于1/20,取8.5m，满足要求；跨中梁高H中为支点截面梁高H支的1/1.51/2.5,取4.5m，满足要求；箱梁顶板厚度取为0.28m，支点截面底板厚度1.2m，跨中截面底板厚度取0.4；箱梁悬臂板长度与中间板长度比值为1:(2.53.0),取

26、3.5m，满足要求；悬臂端厚度0.2m，悬臂根部厚度0.6m，箱梁腹板厚度：支点截面取1m；跨中截面取0.4m。中间截面腹板及底板的厚度按二次抛物线变化。顶板与腹板设置梗腋。3.2.2桥面铺装层与横坡坡度桥面铺装层设为10cm沥青混凝土。桥面单向横坡由不等高腹板形成，其值设为1%。图3.2.1 支点截面（单位：cm）图3.2.2 跨中截面（单位：cm）第4章 桥面板内力及配筋计算4.1连续梁桥桥面板内力计算连续梁桥跨径布置为80+140+140+80（m），横隔梁设置在主跨的梁端和跨中，板厚40cm，桥面铺装层设为10cm，容重为23kN/m3,主梁容重为25kN/m3,护栏8kN/m。4.1

27、.1悬臂板内力计算(1)悬臂根部最小负弯矩计算 结构自重产生的悬臂根部弯矩：图4.1悬臂板布载图（单位： cm）汽车荷载产生的悬臂根部弯矩： 单个车轮作用下板的有效工作宽度： ，有重叠 故：. 内力组合：基本组合：短期效应组合：(2)悬臂根部最大剪力计算结构自重产生的悬臂根部剪力： 汽车荷载产生的悬臂根部剪力： 内力组合：基本组合：短期效应组合：4.1.2中间桥面板内力计算 故按单向板计算内力把承托面积平摊到桥面板上: (1)跨中弯矩计算单个车轮作用下板的有效工作宽度： ，有重叠故： ，无重叠 图4.2 桥面板弯矩计算图示(2)支点剪力计算故： 内力组合：基本组合：短期效应组合：4.2桥面板配

28、筋计算4.2.1桥面板悬臂端及支点截面配筋计算（1） 按悬臂根部截面估算取1m宽度进行计算，假定预应力钢筋重心距桥面板上缘距离为：则： (2)按中间板支点截面估算4.2.2桥面板跨中截面配筋计算取1m宽度进行计算，假定预应力钢筋重心距桥面板上缘距离为：则： 故采用4束3股j15.24钢绞线，预应力钢筋的截面积为： 第5章 全桥结构安全验算5.1桥梁博士完整建模马金任河主峡谷大桥主跨结构的整体计算模型如图5.1所示，全桥共划分99个节点，98个单元。单元和节点划分按照施工顺序由内向外逐渐递增，具体情况如下：节点和单元表中的坐标系如图5.1所示，顺桥向为x轴，y轴位于边跨最左端位置，坐标原点置于边

29、跨梁端的梁顶面处。单元的几何截面不考虑横向坡度对截面高度的影响。图5.1 几何模型5.2计算说明5.2.1施工阶段施工阶段计算共分25个阶段，各阶段工况如下:施工阶段阶段描述1安装支架进行0号块的施工，并张拉0号块预应力钢筋；2安装挂篮，采用悬臂施工浇筑1号块，并张拉相应钢筋3拆卸挂篮并向后安装，悬臂浇筑2号块并张拉钢筋；4-11重复以上阶段，对称施工；12悬臂施工12号块,支架施工边跨现浇段13号块；13施工14号块进行边跨合拢,体系转换,拆除边跨挂篮；14施工中跨合拢段，体系转换，拆除中跨挂篮；15进行桥面铺装及护栏施工（上二期恒载）；1610年时间完成收缩徐变。5.2.2挂篮 挂篮作用是

30、将挂篮自重及其上施工荷载按500kN的集中荷载施加于梁段前端节点来考虑，通过临时荷载进行模拟。5.2.3临时支架施工中临时支架在计算时采用临时支撑将主梁单向约束，相应节段施工结束后拆除。5.2.4.温度荷载温度荷载按下列两种情况来考虑桥梁整体升降、温20两种工况；主梁截面梯度温度：正温差梯度，截面顶面温度14，距顶面0.1m和0.4m处温度分别为5.5和0；负温差梯度，截面顶面温度-7，距顶面0.1m和0.4m处温度分别为-2.75和0；5.2.5二期恒载二期恒载：。收缩徐变依据公路桥涵设计通用规范JTG D60-2015相关规定进行考虑。5.2.6荷载组合根据公路桥涵设计通用规范JTG D6

31、0-2015规定：作用标准值组合表达式为：作用短期效应组合表达式为：作用长期效应组合表达式为：承载能力极限状态下作用基本组合的效应组合设计值表达式为：5.3计算结果5.3.1施工阶段(短暂状况) 5.3.1.1施工阶段应力计算施工阶段的应力限值为：根据公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范JTG D62-2004中5.1.3可知，主梁C50混凝土的轴心抗压强度标准值分别为32.4MPa、轴心抗拉强度标准值分别为2.65MPa。规范中7.2.8规定预应力混凝土受弯构件，在预应力和构件自重等施工荷载作用下截面边缘混凝土的法向应力应满足：(1)压应力；(2)拉应力不应超过。对于C50混凝土，=0.

32、7*32.4=22.68Mpa,=1.15*2.65=3.0475Mpa因此主梁在施工阶段，其法向压应力不应超过22.68MPa、法向拉应力不应超过3.036MPa。施工阶段正应力施工最值包络图如图5.3.0所示。图5.3.0施工阶段正应力施工最值包络图主梁截面的最大法向压应力出现在19号单元的20号节点49号单元的50号节点和7号单元的80号节点处截面的下缘，压应力值为10MPa，小于22.68MPa，满足规范要求。主梁截面在施工过程不出现拉应力，故满足规范要求。5.3.1.2成桥状态内力、应力图成桥状态的内力图如分别图5.3.15.3.5所示 图5.3.1 成桥状态轴力图（单位：kN） 图

33、5.3.2 成桥状态剪力图（单位：kN） 图5.3.3 成桥状态弯矩图（单位：kN.m） 图5.3.4 成桥状态截面上缘压应力图（单位：MPa） 图5.3.5 成桥状态截面下缘压应力图（单位：MPa）5.3.2 承载能力极限状态由图5.3.6及图5.3.7可知，承载能力基本组合下，截面最大弯矩为1001405kN.m，对应抗力为1957115kN.m，安全系数为1.95；最小弯矩为1470828 kN.m，对应抗力为1957115 kN.m，安全系数为1.33。故正截抗弯承载能力满足要求。图5.3.6 基本组合正截面抗弯验算最大内力及对应抗力图（单位：kN.m）图5.3.7 基本组合正截面抗弯

34、验算最小内力及对应抗力图（单位：kN.m）5.3.3持久状况正常使用阶段5.3.3.1活载及温度计算（1）汽车荷载作用从图5.3.8可以看出，在车道荷载作用下，主桥主跨的竖向位移最大值为36.011×1.4=50.415mm，为相应跨径的1/2778；边跨的竖向位移最大值为10.107×1.4=2.317mm，为相应跨径的1/5882；依据钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTJ D622004）规定：对于钢筋混凝土及预应力混凝土梁式桥，用可变荷载频遇值计算的上部结构长期的跨中最大竖向挠度，不应超过L/600，故主梁挠度满足要求 图5.3.8 活载竖向位移包络图（单位：

35、m）活载作用下的剪力和弯矩包络图（由于该连续梁桥在当前约束条件和汽车活载作用下不产生轴力，故在此不给出活载轴力包络图）如图5.3.9图5.3.10所示。 图5.3.9 活载剪力包络图（单位：kN） 图5.3.10 活载弯矩包络图（单位：kN.m）（2）温度荷载计算 正负温差梯度时结构应力及变形在桥梁结构梯度温升的情况下，结构的变形图及应力图如图5.3.14图5.3.17所示。 图5.3.11 温度荷载（梯度温升）位移图（单位：m） 图5.3.12 温度荷载（梯度温降）位移图（单位：m） 图5.3.13 温度荷载（梯度温升）应力图（单位：MPa） 图5.3.14 温度荷载（梯度温降）应力图（单位

36、：MPa）从图5.3.11中可以看出，在结构梯度温升作用下，主桥边跨向上变形，最大值为0.00208mm；主跨靠近跨中部分向下变形，最大值在跨中为0.004389mm，从图5.3.12中可以看出，在梯度温降作用下，主桥边跨向下变形，最大值为0.001040mm；主跨靠近跨中部分向上变形，最大值在跨中为0.002191mm。从图5.3.13中可以看出，在结构梯度温升作用下，在主桥桥面单元产生较大应力，最大压应力为4.35MPa，在跨中上缘。最大拉应力为1.56MPa，出现在中跨跨中截面下缘；从5.3.14中可以看出，在梯度温降作用下，主桥截面产生最大拉应力为2.318MPa，出现在中跨跨中下缘。

37、最大压应力值为0.77MPa，出现在中跨上缘。5.3.3.2持久状况正常使用极限状态下的内力包络图持久状况正常使用极限状态下的内力包络图如图6.3.15图6.3.17所示。 图5.3.15 持久状况正常使用极限状态轴力包络图（单位：kN）图5.3.16 持久状况正常使用极限状态剪力包络图（单位：kN）图5.3.17 持久状况正常使用极限状态弯矩包络图（单位：kN.m）5.3.3.3压应力验算（标准值组合下的法向压应力与主压应力验算） 使用阶段预应力混凝土受弯构件，混凝土的最大压应力对于未开裂截面应满足：，即对于C50混凝土的最大压应力应不大于16.20MPa。其中为按作用标准值组合计算的应力值

38、，为由预加力产生的混凝土法向压应力值。持久状况正常使用极限状态下作用标准值组合下的法向正应力包络图如图5.3.18所示。持久状况正常使用极限状态作用标准值组合下的主压应力包络图如图5.3.19所示。 图5.3.18 持久状况正常使用极限状态下作用标准值组合（III）的法向应力包络图图5.3.19 持久状况正常使用极限状态下作用标准值组合（III）的主压应力包络图从图5.3.18中可以看出，主梁截面的最大法向压应力为15.86MPa，最大主压应力为10.53MPa，最大应力值均出现在右边跨1/4跨径附近截面，小于规范限定的16.20MPa，均满足规范要求。5.3.3.4正应力抗裂验算（作用短期与

39、长期效应组合）A类部分预应力混凝土的正应力抗裂验算。对于A类部分预应力浇筑混凝土构件，在荷载短期效应组合作用下，拉应力应满足：。在荷载长期效应组合作用下，拉应力应满足：（1）作用短期效应组合持久状况正常使用极限状态下短期效应组合的法向正应力包络图如图5.3.20-5.3.21所示。图5.3.20 持久状况正常使用极限状态下短期效应组合的上缘法向应力包络图图5.3.21 持久状况正常使用极限状态下短期效应组合的下缘法向应力包络图从图5.3.21-22中可以看出，结构在作用短期效应组合下，仅在主跨桥墩与主梁连接处截面和距离边跨支座1/4跨径处截面存在法向拉应力，最大拉应力分别为0.86MPa、0.

40、25MPa，均小于0.7=1.855Mpa。因此，全桥所有截面均满足A类部分预应力构件在短期效应组合正拉应力抗裂性能的要求。 （2）作用长期效应组合持久状况正常使用极限状态下长期效应组合的法向正应力包络图如图5.3.22-23所示。图5.3.22 持久状况正常使用极限状态下长期效应组合的上缘法向应力包络图图5.3.23 持久状况正常使用极限状态下长期效应组合的下缘法向应力包络图从图5.3.22-23中可以看出，结构在作用长期效应组合下，全桥未出现拉应力因此，全桥所有截面均满足（）A类部分预应力构件在长期效应组合正拉应力抗裂性能的要求。5.3.3.4斜截面主拉应力抗裂验算（作用短期效应组合）A类

41、部分预应力混凝土的主拉应力抗裂验算。对于A类部分预应力浇筑混凝土构件，在荷载短期效应组合作用下，主拉应力应满足：持久状况正常使用极限状态下短期效应组合的主拉应力包络图如图5.3.24所示。图5.3.24持久状况正常使用极限状态下短期效应组合的主拉应力包络图从图5.3.24中可以看出，结构在作用短期效应组合下，全桥最大主拉应力为1.16Mpa,小于0.7=1.855Mpa。因此，全桥所有截面均满足A类部分预应力构件在短期效应组合主拉应力抗裂性能的要求。5.3.3.5斜截面抗剪承载力承载能力极限状态基本组合对应最大剪力如下图所示：图5.16承载能力极限状态基本组合剪力包络图（单位：）由公路钢筋混凝

42、土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D60-2004）第5.2.7条可知，斜截面抗剪承载力应满足：其中：计算结果如下表所示：表5.1 承载能力极限状态基本组合剪力抗力计算结果（单位：）X(m)剪力V箍筋V弯起V预应力总抗力设计剪力VR/Vd满足尺寸1最大剪力11154.104781.9159364559.33.495是是1最小剪力-11818.50-4781.9-16600.4-869.219.099是是10最大剪力-14646.80-138.1-14784.9-2274.56.5是是10最小剪力-12276.90-2084.9-14361.9-1992.37.209是是20最大剪力-139

43、17.60-3566.1-17483.7-3899.84.483是是20最小剪力-14836.60-3383.9-18220.4-9302.91.959是是30最大剪力-17840.80-3947.1-21787.9-8841.92.464是是30最小剪力-17922.60-3947.1-21869.6-13764.61.589是是40最大剪力-22183.20-2890.3-25073.5-11958.12.097是是40最小剪力-22183.20-2890.3-25073.5-174191.439是是50最大剪力-29679.40-3629.5-33308.9-21854.71.524是是

44、50最小剪力-29679.40-3629.5-33308.9-309021.078是是60最大剪力22183.202890.325073.518774.91.335是是60最小剪力22183.202890.325073.512369.22.027是是70最大剪力17751.802182.619934.4154401.291是是70最小剪力17818.102437.220255.497792.071是是80最大剪力13113.204290.217403.47587.42.294是是80最小剪力14075.103989.118064.25465.13.305是是90最大剪力12945.802800

45、.815746.61468.410.723是是90最小剪力-12945.80-2800.8-15746.6-1532.610.274是是100最小剪力11363.30011363.31468.47.738是是100最大剪力-10908.800-10908.8-1443.57.557是是因此，承载能力极限状态基本组合斜截面抗剪承载力满足04规范要求。5.4小结1施工阶段应力：主梁截面的最大法向压应力出现在19号单元的20号节点59号单元的60号节点和79号单元的80号节点处截面的下缘，压应力值为10MPa，小于22.68MPa，满足规范要求。主梁截面在施工过程不出现拉应力，故满足规范要求。 2.

46、 承载能力基本组合下，截面最大弯矩为1001405kN.m，对应抗力为1957115kN.m，安全系数为1.95；最小弯矩为1470828 kN.m，对应抗力为1957115 kN.m，安全系数为1.33。故正截抗弯承载能力满足要求。3在活载作用下，主桥主跨的竖向位移最大值为3.6011×1.4=5.04154mm，为相应跨径的1/27769.29；边跨的竖向位移最大值为10.107×1.4=2.498mm，为相应跨径的1/25423依据钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTJ D622004）规定：对于钢筋混凝土及预应力混凝土梁式桥，用可变荷载频遇值计算的上部结构长期

47、的跨中最大竖向挠度，不应超过L/600，故主梁挠度满足要求。4在结构梯度温升作用下，主桥边跨向上变形，最大值为0.00208mm；主跨靠近跨中部分向下变形，最大值在跨中为0.004389mm，从图6.3.12中可以看出，在梯度温降作用下，主桥边跨向下变形，最大值为0.001040mm；主跨靠近跨中部分向上变形，最大值在跨中为0.002191mm。在结构梯度温升作用下，在主桥桥面单元产生较大应力，最大压应力为4.35MPa，在跨中上缘。最大拉应力为1.56MPa，出现在中跨跨中截面下缘；从5.3.14中可以看出，在梯度温降作用下，主桥截面产生最大拉应力为2.318MPa，出现在中跨跨中下缘。最大

48、压应力值为0.77MPa，出现在中跨上缘。5运营阶段应力，在作用标准值组合下，主梁截面的最大法向压应力为12.21MPa，最大主压应力为12.21MPa，最大应力值均出现在右边跨1/4跨径附近截面，小于规范限定的16.20MPa，满足规范要求。6结构在作用短期效应组合下，仅在主跨桥墩与主梁连接处截面和距离边跨支座1/4跨径处截面存在法向拉应力，最大拉应力分别为0.86MPa、0.25MPa，均小于0.7=1.855Mpa。因此，全桥所有截面均满足A类部分预应力构件在短期效应组合正拉应力抗裂性能的要求。结构在作用长期效应组合下，全桥未出现拉应力因此，全桥所有截面均满足（）A类部分预应力构件在长期

49、效应组合正拉应力抗裂性能的要求。结构在作用短期效应组合下，全桥最大主拉应力为1.16Mpa,小于0.7=1.855Mpa。因此，全桥所有截面均满足A类部分预应力构件在短期效应组合主拉应力抗裂性能的要求。第6章 设置伸缩缝与支座6.1设置伸缩缝6.1.1伸缩量的计算桥面伸缩量的计算公式为：式中： ：基本伸缩量 ：温度上升引起的梁体伸长量，； ：温度下降引起的梁体缩短量，； ：混凝土收缩引起的梁体缩短量，； ：混凝土徐变引起的梁体缩短量，； ：计算一个伸缩装置伸缩量所采用的梁体长度，视桥梁长度 分段及支座布置情况而定； ：梁体混凝土材料线膨胀系数，采用 取0.00013；取3.96MPa；取1.4

50、4。对其他因素，如梁端的转角变位、安装时的偏差等，一般都作为安全裕量和构造上的需要来考虑。通常在基本伸缩量的基础上，再增加20%的安全裕量即可。本桥主跨主跨为三跨连续梁，全长为80m+140m+140m+80m，在7号桥墩设固定支座，在梁两端桥墩各设置一伸缩装置。当温度变化时，混凝土收缩和徐变时，全部上部结构的位移零点（不动点）离左端80m，离右端360m。本伸缩装置设置示意图如下：图6.1 伸缩装置设置示意图（1）1号伸缩缝的计算温度上升引起的梁体伸长量： 温度下降引起的梁体缩短量： 混凝土收缩引起的梁体缩短量： 混凝土徐变引起的梁体缩短量： 则基本伸缩量为： 增加20%的安全裕量，则伸缩缝宽度为： （2）2号伸缩缝的计算温度上升引起的