某公路互通立交3×30m预应力混凝土连续箱梁桥设计毕业设计

1、广西工学院鹿山学院广西工学院鹿山学院毕业设计毕业设计论文论文题 目： 某公路互通立交330m 预应力混凝土连续箱梁桥设计 系 别： 土木工程系 专业班级： 土建 L093 姓 名： 学 号： 20211994 指导教师： 职 称： 助工硕士 二一三 年 五 月 十一 日摘摘 要要 本设计是根据毕业设计任务书的要求和相关行业的标准,对某公路互通立交桥30+30+30m 预应力混凝土连续箱梁桥进行设计。 在设计中，参照已建桥梁设计方案确定桥梁型式和结构型式。桥梁上部结构的计算着重分析了桥梁在使用过程中的恒载和活载内力，采用荷载集度方法，使用力学求解器进行恒载内力的计算，运用杠杆原理法、修正偏心压力

2、法求出活载汽车、人群横向分布系数，并运用最大荷载法法进行活载的加载，使用力学求解器进行活载内力的计算，对于其它因素温度、根底不均匀沉降、徐变引起的内力，通过手算或电子计算器计算；内力组合计算包括承载力极限状态的根本组合、作用短期效应组合、作用长期效应组合；手算进行了预应力钢筋配筋计算，估算了钢绞线的各种预应力损失，进行持久状况承载力极限状态验算、持久状况正常使用极限状态验算、持久状况构件的应力验算和挠度的计算与验算预拱度的设计。下部结构采用以钻孔端承桩为根底的双墩柱，采用盆式橡胶支座，并分别对桥墩和桩根底进行了计算和验算。施工方式采用碗扣式脚手架满堂支架并进行设计与计算。本设计大局部采取手算，

3、局部采用结构力学求解器辅助计算，全部设计图纸 AutoCAD 绘制，计算机编档、排版，打印出图及论文。还有，翻译了一篇英文短文“ Bridge Engineering and Aesthetics。关键词：关键词：预应力混凝土;连续梁;杠杆原理法;修正偏心压力法Abstract The design is based on graduation design task book requirements and relevant industry standards, design of 30+30+30m prestressed concrete continuous box girder

4、bridge overpass bridge, a highway. In the design, design reference bridges have been built to determine bridge type and structure. Calculation of bridge upper structure focuses on the analysis of the bridge during the use of dead load and live load internal force, the load density method, the use of

5、 Mechanics Solver for computing the permanent load, live load using the lever principle method, modified eccentric-pressed method (car, the crowd) transverse distribution coefficient of live load, and loading using the maximum load method, the use of mechanics solver to calculate the live load inter

6、nal force, the other factors (temperature, uneven settlement of foundation, the internal forces caused by creep), calculated by hand or the electronic calculator; the combination of internal force calculation of bearing capacity limit state including basic combination, short-term effect combination,

7、 effects of long-term effect combination; hand count were prestressed reinforcement calculation, loss of prestress steel strand estimated, permanent status of bearing capacity limit state checking, permanent condition normal use limit state checking, design calculation and checking should be lasting

8、 pre force calculation and deflection of the arch degree of components. Double column substructures with drilling end bearing pile foundation, the pot rubber bearing, and were on the pier and pile foundation were calculated and checked. Construction of the scaffold of the full support and design and

9、 calculation. This design mostly take hand, part of the auxiliary solver structural mechanics computation, all the drawings of AutoCAD drawing, computer filing, typesetting, printing out the map and the. Also, translated an English essay Bridge Engineering and Aesthetics. Keywords: prestressed concr

10、ete, continuous beams, the lever principle method, modified eccentric-pressed method.目目 录录摘 要 .IABSTRACT.II目 录.III1初步设计.1设计根本资料.1设计标准.1 1.1.2 主要资料.1 1.1.3 相关参数.2 1.1.4 预应力布置.2 1.1.5 施工方式.2 1.1.6 设计标准.2 1.2 桥梁方案设计.2 1.2.1 总那么.2 1.2.2 连续梁施工方案的选择比选.2 1.2.3 结构构造尺寸.32上部结构设计与计算.5桥梁原横截面特性计算.5截面特性的计算.52.1.2

11、 检验截面效率指标 希望 在 0.50 以上.72.2 桥面板的计算和梁有效宽度的计算.72.2.1 桥面板的计算.72.2.2 梁有效宽度的计算.72.3 主梁内力计算.102.4 活载内力计算.122.4.1 冲击系数计算.12 求主梁抗弯惯性矩 IT扭转虎克定律.13 汽车荷载内力计算结构力学求解器计算.142.4.4 人群荷载内力计算.212.5 内力组合(取截面最大值组合).29 承载力极限状态的根本组合.292.5.2 作用短期效应组合.30 作用长期效应组合.30 预应力钢筋配筋计算.312.6.1 构件承载能力极限状态要求估算非预应力钢筋的数量.332.6.2 小配筋率的要求.

12、372.6.3 预应力钢筋的选用.37 有效截面的截面特性.372.6.5 具体的预应力钢筋布置.39 纵向预应力筋弯起设计.392.7 预应力损失及有效预应力的计算.412.7.1 摩擦预应力损失.412.7.2 锚具变形和钢筋回缩损失.422.7.3 钢筋与台座之间的温差引起的预应力损失.432.7.4 混凝土的弹性压缩引起的应力损失.432.7.5 钢束松弛损失.442.7.6 收缩徐变损失.452.7.7 有效预应力的计算.462.8 持久状况承载力极限状态验算.472.8.1 正截面抗弯承载力验算.47 斜截面抗剪承载力验算.492.9 持久状况正常使用极限状态验算.50 抗裂验算.

13、50 裂缝宽度验算.552.10 挠度的计算与验算预拱度的设计.562.10.1 挠度计算.562.10.2 允许挠度的验算.58 持久状况构件的应力验算.58 持久状况构件的应力验算.582.11.2 短暂状况构件的应力验算.612.12 构造配筋.622.13 主梁桥面板悬臂板的计算.63 恒载内力以纵向梁宽 1m 的板梁计算.63 活载产生的内力.63 锚下局部应力计算.66 截面尺寸验算.67 局部承压承载力验算.673 下部结构设计与计算.69 桩设计与计算.69 设计资料.693.1.2 荷载计算.694 下部结构施工设计方案.81设计总结.83致 谢.84参考文献.851.1.

14、初步设计初步设计1.11.1 设计根本资料设计根本资料1.1.1 设计标准1设计荷载：公路-1级3设计车道：4车道4设计车速：100km/h5地震烈度：根本烈度 6 度，按 7 度设防6桥面横坡：1.5%7桥面纵坡：2.0%8竖曲线半径：桥梁范围内无竖曲线9平曲线半径：桥梁范围内无平曲线10温度：季节温差的计算值为-20和+201.1.2主要材料1、 混凝土 C50(Ec=3.45x104)1 桥面铺装:选用10cm厚C50防水混凝土作为铺装层，上加6cmAC-20I中粒式沥青混凝土，其上再加4cmAK-13A型沥青混凝土抗滑表层。2 连续梁：C503 桩基、承台、桥墩、桥台、搭板：C252、

15、钢筋1主筋：II 级钢筋2辅助钢筋：II 级钢筋3预应力筋：箱梁纵向预应力束采用j15.24高强度低松弛预应力钢绞线，ASTMA416-90a270级标准，标准强度=1860MPa=1260=1260 pkfpdfMPa，=390=390105 MPa。pdf,3、预应力管道预应力管道均采用镀锌金属波纹管。4 伸缩缝采用 SSF80A大变位伸缩缝。5、支座采用盘式橡胶支座。1.1.3相关参数1. 相对温度 75%3. 管道偏差系数4. 钢筋回缩和锚具变形为 4mm1.1.4预应力布置箱梁采用YM型锚具及配套的设备。管道成孔采用波纹圆管，且要求钢波纹管的钢带厚度不小于 0.35mm。预应力张拉采

16、用引伸量和张拉应力双控。并以引伸量为主。引伸量误差不得超过-5%-10%。1.1.5施工方式整表达浇满堂支架1.1.6设计标准1公路桥涵设计通用标准JTG D60-20042公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计标准JTG D6220043公路桥涵地基与根底设计标准JTG D6320074公路桥涵施工技术标准JT J04120005公路工程水文勘测设计标准JTG C30-20026. 城市桥梁设计通用标准CJ J11-20217. 公路钢筋混凝土及预压力混凝土桥涵设计标准JTG D6220041.21.2 桥型方案设计桥型方案设计1.2.1 总那么混凝土连续梁从主筋配置上分为钢筋混凝土连续梁和预

17、应力混凝土连续梁。一般来说钢筋混凝土连续梁适用于 25m 以下的小跨径连续结构，预应力混凝土连续梁适用于 25m 以上的跨径大中等跨径连续梁。等高度连续梁,具有跨越能力小、构造简单、施工方便快捷的特点。是实际公路桥梁中应用最多的结构类型。本桥跨径为70m，故采用预应力混凝土等高度连续梁。1.2.2 连续梁施工方案的选择比选在连续梁的设计中，设计方案与施工方法是相互制约的，具体工程设计时应结合桥址地形、工程规模、工期、造价等因素合理确定施工方案。由于桥址地形平坦、地面土质较好、且桥梁净空较低，采用支架整表达浇，施工中无体系转换，施工方便、快捷，经济效益较好。1.2.3 结构构造尺寸 1.2.3.

18、1 结构跨径布置桥梁跨孔布置受地质、地形、桥下通车通航等因素制约。在条件允许的情况下，应力求受力合理、施工方便、跨孔配置协调一致。 一般情况下，等高度小跨径连续梁可采用相同跨径。本桥跨径采用 30m+30m+30m。1.2.3.2 梁高对变高度连续梁一般取 1/14-1/18100m 以内 ，跨中截面梁高的高跨比 1/30-1/50；本桥跨径 30m，支点截面梁高 Hc=2.20m。跨中截面梁高 Hcc1.2.3.3 横截面形式箱形截面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

19、结构中。故本城市桥梁采用单箱双室箱形截面。1.2.3.4 箱梁横断面细部构造箱梁横断面由顶板、底板、腹板、悬臂板、承托构成；各局部构造须满足受力、构造、施工方便的要求。 1、 顶板 箱梁顶板需要满足横向抗弯以及布置预应力钢筋的需求。一般在腹板间距为3.5-7.0m 时，顶板厚度可采用 0.18-0.3m。拟取 0.28m。2、 底板 箱梁底板需要满足纵向抗弯以及布置预应力钢筋的需求。一般变高度连续梁底板厚度宜采用 0.25-0.30m，靠近横梁处加厚过渡处理。拟取 0.30m。 3、 腹板厚度 腹板厚度除满足受力需求外，还需要满足通过、连接、锚固预应力钢筋的构造需求。 1 、腹板厚度一般采用

20、0.40-0.80m。通常，对于变高度连续梁，靠近横梁处加厚过渡处理。拟取 0.6m。2 、箱梁一般采用直腹板。拟采用采用直腹板。4、 悬臂板 悬臂板长度及腹板间距是调节桥面板弯矩的主要手段。悬壁板长度拟取 2.0m；悬臂端部厚度一般取 0.16-0.20m，拟取 0.20m；悬臂根部厚度一般为 0.4-0.6m，拟取 0.5m。 5、 承托梗腋 承托布置在顶底板与腹板连接的部位，承托的形式有两种：竖承托和横承托。前者对腹板受力有力；后者对顶底板受力有利。一般地，受抗剪、主拉应力控制的宜设置竖承托；受纵横抗弯控制 图 1-1 主桥标准横断面m2.2. 上部结构设计与计算上部结构设计与计算2.1

21、2.1 桥梁原横截面特性计算桥梁原横截面特性计算2.1.1 截面特性的计算 图 2-1 支座 跨中横截面(m) 图 2-2 支座 跨中转化横截面(m)面积： 支座 A = (0.2+0.5)22222=8.47 跨中 A = (0.2+0.5)22222=7.39求其形心和抗弯惯性矩图 2-3 支座 跨中横截面(m)支座截面 特性参数AiZiYiAi*Zi1200*30=36000205157380000120*150=180001151052070000800*40=3200020200640000Ai = 86000AiYi=8830000 AiZi=10090000Zi分块面积的形心至下

22、缘的距离 Yi分块面积的形心至上缘的距离形心距下边缘的距离： =AiZi/Ai=117.3下Z形心距上边缘的距离： =220-117.3=102.7上Z抗弯惯性矩 I:支座抗弯惯性矩IiAiZi-Z0iA20ZZiI27000003600027688644027958644033750000180009522033845220426666732000302953280307219947620651607抗弯惯性矩4m跨中截面 特性参数AiZiYiAi*Zi1200*30=36000115154140000120*60=72007060504000800*40=3200020110640000A

23、i = 75200AiYi=4492000AiZi =5284000形心距下边缘的距离： =AiZi/下Z0Z形心距上边缘的距离： =上Z抗弯惯性矩 I:跨中抗弯惯性矩IiAiZi-Z0iA20)(ZZiI27000003600072027824747278242160000720052521605254266666320008086633385132999162021348跨中截面抗弯惯性矩4m2.1.2 检验截面效率指标 希望 在 0.50 以上跨中截面ys=Ai*yi/ 截面重心至上核心的距离：ks=I/ 截面重心至下核心的距离：kx=I/ 截面效率指标：=(ks+kx)/h=0.529

24、+0.361/1.3=0.6850.50,适宜2.22.2 桥面板的计算和梁有效宽度的计算桥面板的计算和梁有效宽度的计算2.2.1 桥面板的计算桥面板的计算采用标准车加局部荷载，对板进行局部验算和配筋。该桥是双向行驶的,桥总宽为24米，按4个车道设计。其内力的计算在后边的恒载内力计算中有说明。故此处略过。2.2.2 梁有效宽度的计算：2.2. 桥的剪力理论箱型梁和T型梁由于剪力滞效应，在梁承受弯矩时，顶底板所受的拉压应力，随着离腹板的距离越远，受力越小，所以不是全梁在受力，如果按照全梁截面进行受力分析，必然导致不平安。目前，桥梁剪力滞计算的方法很多，有线条法，比拟杆法，差分法等，但目前应用较为

25、方便应用也较广泛的是等效宽度法，标准上给出了计算方法。本设计采用次种方法。宽度法考虑梁剪力滞效应:1、简支梁和连续梁各跨中部梁段，悬臂梁中间跨的中部梁段ifmibb2、 简支梁支点，连续梁边支点及中间支点，悬臂梁悬臂段ismibb2.2.2.2 桥的剪力滞计算如下列图，将梁根据腹板的数目分成如图的各种小梁，分别进行计算。图 2-4 梁截面分隔1边跨计算：边跨边梁= = ， = = =0.083，查图得=0.802，=1.6；1ll11lb1 . 005. 084 . 0bts1mbs1b = = =0.142，查图得=0.600，=2.0； 12lb308 . 04 . 3s2mbs1b将整个

26、箱梁等效成工字型截面，如下：图 2-5 支座有效截面2图 2-6 跨中有效截面2求其形心和抗弯惯性矩：支座有效截面 特性参数AiZiYiAi*Zi1.2*Zi分块面积的形心至下缘的距离 Yi分块面积的形心至上缘的距离 形心距下边缘的距离： =AiZi/下Z0Z 形心距上边缘的距离： m上Z抗弯惯性矩 I: 支座 抗弯惯性矩mIi AiZi-Z0iA20ZZiI4m跨中截面 特性参数AiZiYiAi*Zi形心距下边缘的距离： =AiZi/下Z0Z形心距上边缘的距离： 上Z抗弯惯性矩 I:跨中 抗弯惯性矩mIi AiZi-Z0iA20)(ZZiI4m 对于原来的箱梁截面的形心轴=。上Z4m2.32

27、.3 主梁内力计算主梁内力计算1恒载内力以纵向取 1m 的板条计算 一期恒载内力即梁的恒载内力计算:主梁支座截面的恒载集度：=gq1A2547. 8mkN /主梁跨中截面的恒载集度：=gq1A2539. 7mkN / 二期恒载桥面铺装、栏杆的内力计算：桥面的恒载集度：沥青混凝土找平及抗滑层：=1gmkN /4 . 2240 . 110. 0钢筋混凝土面层：mkNg/5 . 2250 . 11 . 02 钢筋砼防撞栏：mkNg/5 .122515 . 03=gq2HzmEIlfc97. 310602.20620. 110345003014. 32616.132616.1336221mkN / 恒

28、载集度 图 2-7 恒载作用计算简图图 2-8 弯矩图图 2-9 剪力图图 2-9 弯矩影响线图 2-10 剪力影响线表 3.5 恒载内力计算结果跨数位置距本跨左支点距离(m)恒载弯矩kNm)恒载剪力(kN)0001/4751/2153/4第一三跨130001/41/21503/4第二跨1302.42.4 活载内力计算活载内力计算荷载设计等级为公路-1 级，车道荷载的均布荷载标准值和集中荷载标准值)(kq为：)(kP10.5/kqkN m=280kN kP305(180180)505注：设计桥梁为 4 车道，根据?城市桥梁设计通用标准?计算弯矩不乘增长系数，计算剪力应乘以增长系数 1.20 2

29、.4.1 冲击系数计算由于梁体取 C50 混凝土，混凝土的弹性模量取=。EMPa41045. 3mkggGmc/10602.2081. 910150.202/33cI4m连续梁桥：HzmEIlfc97. 310602.20620. 110345003014. 32616.132616.1336221因为，故HzfHz145 . 1123. 00157. 0ln1767. 011fuHzmEIlfc89. 610602.20620. 110345003014. 32651.232651.2336221因为，故HzfHz145 . 1233. 00157. 0ln1767. 022fu注：1、当计

30、算连续梁的冲击力引起的正弯矩效应和剪力效应时，采用；1u2、计算连续梁冲击引起的负弯矩效应时，采用。2uT扭转虎克定律将原截面等效成有效图如下：图 2-11 跨中转化截面跨中截面扭转惯性矩4m 1.对于翼板，1 . 0025. 0123 . 0bt，查表 2-5-2，得 c1=13对于腹板，10 . 26 . 02 . 1bt，查表 2-5-2，得 c2对于低板，1 . 005. 084 . 0bt，查表 2-5-2，得 c3=13=1233+83m431imTiiiIcbt1313 2.车道折减系数在本设计中，去掉对应的路肩宽度后，W 符合单向三车道宽度，按?通规?4.3.1条。车道折减系数

31、为 =0.78。 3. 纵向折减系数计算跨径 30m20m， kN/m2925. 22022080209025 . 42020802025 . 4）（）（pwLW 人群荷载集度根据弯矩影响线图，进行人群荷载弯矩加载，如以下列图：人群荷载加载过程实例： 1边跨 1/2 处的影响线1234( 1 )( 2 )( 3 )图 2-39 边跨跨中弯矩影响线根据弯矩影响线图，进行人群荷载弯矩加载，如以下列图：1234( 1 )( 2 )( 3 )图 2-40 人群荷载最大正弯矩布载1234( 1 )( 2 )( 3 )-288.75404.2572.19-288.7572.19图 2-41 结构弯矩图计算

32、边跨 1/2 处的人群最大正弯矩为：mKN1234( 1 )( 2 )( 3 )图 2-42 中跨跨中 1/2 处人群荷载负弯矩布载图1234( 1 )( 2 )( 3 )-216.56-216.56-216.56324.84-216.56图 2-43 结构弯矩图计算边跨 1/2 处的人群最小负弯矩为：mKN剪力影响线图示：1234( 1 )( 2 )( 3 ) 图 2-44 中跨中 1/2 处影响线根据建立图示，最大剪力加载图示：1234( 1 )( 2 )( 3 )图 2-45 边跨跨中人群最大剪力布载1234( 1 )( 2 )( 3 )12.6312.63-59.556.77-1.35

33、图 2-46 结构剪力图计算边跨 1/2 处的人群最大正剪力为：KN1234( 1 )( 2 )( 3 )图 2-47 边跨跨中人群最小剪力布载1234( 1 )( 2 )( 3 )45.12-27.07-27.0765.42-78.9687.98-56.40图 2-48 结构剪力图KN人行道正中加载弯矩或剪力各控制截面的内力计算结果如下表：kqkq表 3.12 人行道人群荷载截面内力弯矩(kNm)剪力(kN)跨数位置据本跨支点的距离(m)正弯矩负弯矩正剪力负剪力00001/41/2153/4第一跨130001/41/21513/4第二跨130人群荷载增大系数时，或，其中kpqSkpqSp表

34、3.13 人行道人群荷载截面内力计增长系数弯矩(kNm)剪力(kN)跨数位置据本跨支点的距离(m)正弯矩负弯矩正剪力负剪力00001/41/2153/4第一跨1300041/41/2153/4第二跨130查阅?公路桥涵设计手册-根本资料?30=3.072,=1/2156+1/2(6+4.464)3+1/2(4.464+3.072)3+1/2(3.072+1.848)3+1/2(1.848+0.816)3+1/23计算边跨 1/2 处的人群最大正弯矩为：M = kqmKN30=-0.96，30=-0.225，=1/230.585+1/2(0.585+0.96)3+1/2(0.96+1.155)3

35、+1/2(1.155+1.2)3+1/2(1.2+1.125)3+1/2(1.125+0.96)3+1/2(0.96+0.735)3+1/2(0.735+0.48)3+1/2(0.48+0.225)3+1/23计算边跨 1/2 处的人群最小负弯矩为：M = kqmKN =1/2(0.4000+0.2976)3+1/2(0.2976+0.2048)3+1/2(0.2048+0.1232)3+1/2(0.1232+0.0544)3+1/23计算边跨 1/2 处的人群最大正剪力为：Q =kNkq=1/2150.4+1/230.039+1/20.039+0.0643+1/20.064+0.0773+1

36、/20.077+0.083+1/20.08+0.0753+1/20.075+0.0643+1/20.064+0.0493+1/20.049+0.0323+1/20.032+0.013+1/2计算边跨 1/2 处的人群最小负剪力为：Q = kNkq人群荷载增大系数时，其中p人群最大正弯矩kNmkpqS人群最小负弯矩kNmkpqS人群最大正剪力kNmkpqS人群最小负剪力kNmkpqS1中支点处的影响线图 2-49 中支点弯矩影响线根据弯矩影响线图，进行汽车荷载弯矩加载，如以下列图： 1234( 1 )( 2 )( 3 )图 2-50 中支点处汽车荷载负弯矩布载1234( 1 )( 2 )( 3

37、)-433.13346.50-433.13-433.13108.28-433.13346.50图 2-51 结构弯矩图计算中支点处的汽车最小负弯矩为：mKN剪力影响线图示：1234( 1 )( 2 )( 3 )图 2-52 中支点处剪力影响线根据建立图示，最大剪力加载图示：1234( 1 )( 2 )( 3 )图 2-53 中支点处汽车最大剪力布载1234( 1 )( 2 )( 3 )57.75-86.6372.19-72.1986.63-57.75图 2-54 结构剪力图计算中支点的汽车最小负剪力为：959. 0)11 (5 . 0)211 (5 . 0ssa人行道正中加载弯矩或剪力各控制截

38、面的内力计算结果如下表：kqkq 人行道人群荷载截面内力弯矩()剪力()跨数位置据本跨支点的距离(m)正弯矩负弯矩正剪力负剪力000001/401/2153/4第一跨130000001/401/2150003/400第二跨13000人群荷载增大系数时，或，其中kpqSkpqSp 人行道人群荷载截面内力计增长系数弯矩(kNm)剪力(kN)跨数位置据本跨支点的距离(m)正弯矩负弯矩正剪力负剪力00001/4第一跨1/215-3/4130001/41/2153/4第二跨130查阅?公路桥涵设计手册-根本资料?：=1/23+1/2(0.792+1.536)3+1/2(1.536+2.184)3+1/2

39、(2.184+2.688)3+1/2(2.688+3.000)3+1/2(3.000+3.072)3+1/2(3.072+2.856)3+1/2(2.856+2.304)3+1/2(2.304+1.368)3+1/23计算中支点的汽车最小负弯矩为：M = 结构力学计算结果kqmKN=1/2130+1/23+1/2(0.039+0.064)3+1/2(0.064+0.077)3+1/2(0.077+0.080)3+1/2(0.080+0.075)3+1/2(0.075+0.064)3+1/2(0.064+0.049)3+1/2(0.049+0.032)3+1/2(0.032+0.015)3+1/

40、2计算中支点的汽车最小负剪力为：Q =kN结构力学计算结果kq人群荷载增大系数时，其中p汽车最小负弯矩kNm结构力学计算结果kpqS汽车最小负剪力kNm结构力学计算结果kpqS2.52.5 内力组合内力组合( (取截面最大值组合取截面最大值组合) )：minjQjkQjckQQGikGiudSSSS121100：结构重要性系数，取 1.0。本设计取一下设计组合：01.2 恒载+1.4 汽车荷载计入冲击力取以上内力组合的最大值作为承载能力极限状态组合：表 3.19 承载能力极限状态组合表弯矩(kNm)剪力(kN)跨数位置据本跨支点的距离(m)正弯矩负弯矩正剪力负剪力00001/41/2153/4

41、第一跨130-3005300-300531/41/2153/4第二跨130-282122.5.2 作用短期效应组合：njQjkjmiGiksdSSS111恒载 +0.7 汽车荷载不计冲击力 式中 7 . 01j表 3.21 短期效应组合表弯矩(kNm)剪力(kN)跨数位置据本跨支点的距离(m)正弯矩负弯矩正剪力负剪力0001/4162171/23/421第一跨135001/41/2355.40第二跨3/4211352.5.3 作用长期效应组合：QjknjjmiGikldSSS121恒载+0.4 汽车荷载不计冲击力 式中 4 . 02j表 3.23 长期效应组合表弯矩(kNm)剪力(kN)跨数位

42、置据本跨支点的距离(m)正弯矩负弯矩正剪力负剪力0001/41/23/421第一跨135001/41/23/421第二跨1352.62.6 预应力钢筋配筋计算预应力钢筋配筋计算预应力混凝土梁钢筋的数量的一般估计方法是：首先根据构件正截面抗裂性确定预应力钢筋数量A 类局部预应力混凝土然后再根据构件承载能力极限状态要求确定非预应力钢筋的数量，预应力钢筋计估算时，构件的截面特性可以取全截面特性。按构件的正截面抗裂性能估算预应力钢筋的数量:全预应力混凝土梁按作用的短期效应组合进行正截面抗裂性验算，计算所得的正截面混凝土法向拉应力应满足的要求，预应力梁在预应力和085. 0pcst使用荷载作用下的应力状

43、态应满足?公桥规?6.3.1 条规定截面的上.下缘均不出现拉应力，那么应满足以下条件： 0mins上上WMpe0maxs下下WMpe将上式改写为： 上上WMpemins-下下WMmpeaxs: 分别表示预应力筋在截面上，下缘产生的有效预应力下上，pepe:分别表示为截面上，下缘的抗弯模量可按毛截面考虑下上，WW：表示在作用短期荷载效应组合下，计算截面最大.最小弯矩自minmaxssMM，带符号1跨中截面： 1跨中只在截面下缘配置预应力筋时 上下下下上WNANpepee-pe下下下下下WNANpepeepe由截面下缘不出现拉应力来控制，下缘所需的有效预加力为：=2133下下下下WAWMNpee1

44、/maxs308. 20.59739. 71308. 263.19694求得以后，再确定适当的控制应力并扣除相应的预应力损失对peNconl于配高强钢丝和钢绞线的后张法构件就可以估算需要预应力钢筋面积lconpkconf75. 022316.191019116. 010186075. 08 . 0005.21333)2 . 01/(cmmNAconpep确定以后，可以根据一根钢绞线的截面积是，以 12 根钢绞线为一束那pA24 . 1 cm么有：算出所需的预应力钢筋束数为 218 .16124 . 1cmAp1n束1037.108 .1616.19111PPAAn 试中是一束预应力钢筋的截面面

45、积1pA 2中跨跨中只在截面下缘配置预应力筋时 上下下下上WNANpepee-pe下下下下下WNANpepeepe由截面下缘不出现拉应力来控制，下缘所需的有效预加力为：=下下下下WAWMNpee1/maxs308. 20.59739. 71308. 205.12380求得以后，再确定适当的控制应力并扣除相应的预应力损失对peNconl于配高强钢丝和钢绞线的后张法构件就可以估算出所需要的预应力钢筋lcon的面积pkconf75. 022399.121012199. 010186075. 08 . 0714.13614)2 . 01/(cmmNAconpep确定以后，可以根据一根钢绞线的截面积是，

46、以 12 根钢绞线为一束那pA24 . 1 cm么有：算出所需的预应力钢筋束数为 218 .16124 . 1cmAp1n束103 .108 .1699.12111PPAAn试中是一束预应力钢筋的截面面积1pA2支座截面： 只在截面上缘配置预应力筋时 上上上上上WNANpepeepe下上上上下WNANpepee-pe由截面下缘不出现拉应力来控制，下缘所需的有效预加力为：KNWAWMNpe337.130956.0441.1738.51.04424694.24/6e1/mins上上上上求得以后，再确定适当的控制应力并扣除相应的预应力损失对peNconl于配高强钢丝和钢绞线的后张法构件就可以估算出所

47、需要的预应力钢筋lcon的面积pkconf75. 0 2237 .12501257. 01018607 . 08 . 0337.13095)2 . 01/(cmmNAconpep确定以后，可以根据一根钢绞线的截面积是，以 9 根钢绞线为一束那pA24 . 1 cm么有：算出所需的预应力钢筋束数为 216 .1294 . 1cmAp1n束1097. 96 .127 .125/11ppAAn试中是一束预应力钢筋的截面面积1pA2.6.1 构件承载能力极限状态要求估算非预应力钢筋的数量在确定预应力钢筋数量后，非预应力根据构件正截面承载能力极限状态来确定。因不考虑受拉区的砼拉力，故把工字型按 T 型梁

48、计算：对仅受拉区配置预应力钢筋和非预应力筋的预应力混凝土梁以 T 型截面梁为例对两类 T 型截面，其正截面承载能力计算式分别为： 第一类 T 型截面： 1ssffcdppdssdAfhbfaAfAf 0102/ssfcddAfxhxbfaM第二类 T 型截面： )(sscffcdppdssdAfbxfhbbfAfAf )(2/2/0000sssfffcddahAfhhhbbxhbxfM 式中：sdppdfcdsfAfxbfA假设计算出的受压区高度，那么为第二类 T 型截面，需要按第二类 T 型xfh截面的截面不等式重新计算受压区高度 x,假设所得的，且的限xfh0hxb制条件。 mKNM78.

49、283448 . 0, 0 . 111a2/1200mmNfpd2/280mmNffss 399. 0max,sacmas5 . 935. 92647 . 8mmh1205951300055. 0b 22/83. 1,/4 .22mmNfmmNftccmmmas660 图 2-55 跨中截面转换工字型mKNMmKNhhhbfaMufffc78.283442 .85075)23001205(300120004 .220 . 1)2(01故，按第一种类 T 型梁计算，即:xfh令 由，得 解得 x=91mm mKNMMU78.28344)2(01xhxbfaMfc所以：mkNxhAfMppdpd6

50、886.16973)2911205(121991200)2(0 mkNMS0914.113716886.1697378.28344 55.007552.01205910bhx96224. 0)11 (5 . 0)211 (5 . 0ssa式中，92448. 0121sa，选用 6028 26035024120596224. 0280100914.11371mmhfMAsssS236950mmAS，可以285.36977)0051 (35024mm，满足要求。00317. 01205130028083. 145. 045. 0000.51039. 73695000min6hhffhhst mKN

51、M98.300538 . 0, 0 . 111a2/1200mmNfpd2/280mmNffss 399. 0max,sacmas5 . 935. 92647 . 8mmh2105952200055. 0b 22/83. 1,/4 .22mmNfmmNftccmmmas660mKNMmKNhhhbfaMufffc98.300534 .136550)24002105(40080004 .220 . 1)2(01故，按第一种类 T 型梁计算，即:xfh令 由，得 解得 x=98mm mKNMMU98.30053)2(01xhxbfaMfc所以：mkNxhAfMppdpd704.31012)2982

52、105(125701200)2(0 mkNMS98.30053故 无需配置纵向受拉钢筋，只按构造配筋即可2.6.1.3 斜截面抗剪承载力计算： 1抗剪截面要求?公桥规?5.2.9 条规定，矩形.T 型和 I 型界的受面弯构件，其抗剪截面应符合要求： 边跨支座截面 1 . 1,25. 1, 0 . 1,766.3716,/4 .323212,aaaKNVmmNfkcu,截面符合抗剪要求KNVKNbhfkcu766.37167 .4197120512004 .321051. 01051. 030,3，故需按计算配置箍筋KNVKNbhfatd766.37168625.16531205120083.

53、125. 1105 . 0105 . 03023用 , 6 . 0878. 062. 610)45.2451682(100100,2 .22621 .113,1242PmmAsvmmVbhfAfPaaSdsvsvkcuV10010510766.37166 . 0120512002802 .2264 .32)878. 06 . 02(102 . 01 . 11)6 . 02(102 . 032622020,62321，可以00min,00157. 028083. 124. 0377. 01006001 .1132svsv边跨中变截面处 1 . 1,25. 1, 0 . 1,65.1688,/4

54、.323212,aaaKNVmmNfkcu,截面符合抗剪要求KNVKNbhfVkcud65.16887 .4197120512004 .321051. 01051. 030,30，故需按计算配置箍筋KNVKNbhfatd65.16888625.16531205120083. 125. 1105 . 0105 . 03023用 , 6 . 0878. 062. 610)45.2451682(100100,2 .22621 .113,1242PmmAsvmmVbhfAfPaaSdsvsvkcuV2203 .2251065.16886 . 0120512002802 .2264 .32)878. 0

55、6 . 02(102 . 01 . 11)6 . 02(102 . 032622020,62321，可以00min,00157. 028083. 124. 01885. 02206001 .1132svsv中支点截面处 1 . 1,25. 1, 0 . 1,39.5766,/4 .323212,aaaKNVmmNfkcu,截面符合抗剪要求KNVKNbhfVkcud39.57669 .7332210512004 .321051. 01051. 030,30，故需按计算配置箍筋KNVKNbhfatd39.57661125.28892105120083. 125. 1105 . 0105 . 030

56、23用 , 6 . 0878. 062. 610)45.2451682(100100,2 .22621 .113,1242PmmAsvmmVbhfAfPaaSdsvsvkcuV1704 .1751039.57666 . 0210512002802 .2264 .32)878. 06 . 02(102 . 01 . 11)6 . 02(102 . 032622020,62321，可以00min,00157. 028083. 124. 0222. 01706001 .1132svsv2.6.2 最小配筋率的要求按上述方法估算所得的钢筋数量，还必须满足最小配筋率的要求。?公路桥规?规定，预应力钢筋混

57、凝土构件的最小配筋率应满足的条件：0 . 1cruMM为受弯构件正截面抗弯承载力设计值；按式或式中不等式左边的式子计uM算，为受弯构件正截面开裂弯矩值crM的计算公式为：crM0WfMtkpccr式中为扣除全部预应力损失预应力钢筋和普通钢筋的合力在构件抗裂边pc0pN缘产生的混凝土预压应力；是换算截面抗裂边缘的弹性抵抗矩；为计算参数，0W按式计算，其中是全截面换算截面重心轴以上或一下的面积对重002WS0S心轴的面积矩。2.6.3 预应力钢筋的选用本设计预应力钢筋选用高强度低松弛预应力钢绞线,腹板束采用 10-9，标准强度 Ryb=1860MPa，弹性模量 Eypk=1395MPa 由于剪力滞

58、效应，截面配筋计算全部按有效截面进行计算，并等效成工字型截面。边跨的等效截面如图：波纹管直径：97 (90)，87(80) 2186.7347 . 914. 3cmA截面特性计算I (m4)Y 上m截面净截面换算截面截面高净换算净换算跨中支座 图 2-56 等效截面 A 中 =7.39 m224m4m形心距上边缘的距离： =AiZi/支下Z =AiZi/中下Z形心距下边缘的距离： 支上Z 中上ZW 支上=4，W 中上=ZI3mZI3mW 支下=，W 中下=ZI3mZI3me 支上=1.017m , e 中上=0.588m , e 中下=0.712m 2.6.5 具体的预应力钢筋布置10F1:

59、，呈 S 型布置在每跨中，曲线半径为 10m24.159s N1 N2N5N4N3N3N4N5N2N1图 2-57 中跨支座预应力筋布置图N3N4N5N2N1N3N4N5N2N1图 2-58 跨中截面预应力筋布置图 N1N2N5N4N3N3N4N5N2N1 图 2-59 边跨支座预应力筋布置图 边跨跨中至边支点段 Xk30000/2LdLwLb1Lb2LZ0,140,35图 2-60 预应力筋弯起设计图以 N5 为例: mmyLd49818tan700tanmmRLb139828tan100002tan2mmLLbb13848cos1398cos21 mmLLLwbd63792mmxK8271

60、637935015000各钢束的控制要素参数表钢束号弯起半径弯起角升高值 y边跨跨中至中支点段N1 N2 N3 N4 N5 采用的弯起方式相同，采用两段弯曲，如下列图： 101030/26,11,41,383.11,41,38图 2-612.72.7 预应力损失及有效预应力的计算预应力损失及有效预应力的计算根据?桥规?JTG-2004中的规定，预应力混凝土构件在正常使用极限状态计算时，应考虑由下例引起的预应力损失：预应力钢筋与管道壁摩擦损失： 1l锚具变形，钢筋回缩及混凝土收缩损失 2l预应力钢筋与台座之间的温差损失 3l混凝土的弹性压缩引起的损失 4l预应力钢筋的应力松弛损失 5l混凝土的收