桥梁工程毕业设计变截面连续梁桥以及迈达斯用法和简支梁桥计算书

1、1 / 128 文档可自由编辑打印目 录绪论.11.1 预应力混凝土连续梁桥概述 .11.2 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.42.1 尺寸拟定 .92.1.1 桥孔分跨 .92.1.2 截面形式 .92.1.3 梁高 .102.1.4 细部尺寸 .112.2 主梁分段与施工阶段的划分 .122.2.1 分段原则 .122.2.2 具体分段 .122.2.3 主梁施工方法及注意事项 .13第四章 荷载内力计算.153.1 恒载内力计算 .错误！未定义书签。错误！

2、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 .283.2.2 活载因子的计算 .303.2.3 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.334.1 力筋估算 .334.1.1 计算原理 .334.1.2 预应力钢束的估算 .364.2 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.415.1 预应力损失的计算 .425.1.1 摩阻损失.425.1.2. 锚具变形损失 .435.1.3. 混凝土的弹性压缩 .465.1.4.钢束松弛损失 .495.1.5.收缩徐变损失 .505.2

3、 有效预应力的计算 .54第七章 次内力的计算.556.1 徐变次内力的计算 .556.2 预加力引起的二次力矩 .552 / 128 文档可自由编辑打印6.3 温度次内力的计算 .566.4 支座位移引起的次内力 .58第八章 内力组合.597.1 承载能力极限状态下的效应组合 .597.2 正常使用极限状态下的效应组合 .63第九章 主梁截面验算.668.1 截面强度验算 .698.2 截面应力验算 .718.2.1 正截面和斜截面抗裂验算 .718.2.2 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 .738.2.4 使用阶段预应力混凝土受压区混凝土

4、最大压应力验算 .778.2.5 预应力钢筋中的拉应力 .798.3 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.859.1 材料设备及施工程序 .859.2 支架及模板 .879.3 预应力束布置 .879.4 混凝土工程 .879.5 张拉和压浆 .88第十一章 主要工程数量计算.8911.1 混凝土总用量计算 .8911.1.1 梁体混凝土（C40 号）用量计算.8911.1.3 防撞墙（C20 号）混凝土用量计算.8911.2 钢绞线及锚具总用量计算 .90毕业设计总结.91致 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

5、 2 外文文献翻译 .941 / 128 文档可自由编辑打印 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

6、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

7、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2 / 128 文档可自由编辑打印在中等跨预应力混凝土连续梁

8、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

9、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

10、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、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

11、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3 / 128 文档可自由编辑打印费用在内。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

12、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

13、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。4 / 128 文档可自由编辑打印第一章 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

14、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 23 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。5 / 128 文档可自由编辑打印第二章 方案比选四

15、、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 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

16、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 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

17、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

18、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 220t。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6 / 128 文档可自由编辑打印松弛钢绞线群锚：混凝土标号 406

19、0 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

20、，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

21、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 1

22、80m；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。7 / 128 文档可自由编辑打印五 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

23、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、

24、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，从而降低成本。 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法，节段施工法和顶推施工法。由于在高空作业，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

25、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上广泛采用工业化施工，组织大规模预制生产，8 / 128 文档可自由编辑打印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

26、，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。9

27、/ 128 文档可自由编辑打印第三章 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 100m。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

28、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。基本符合以上原理要求。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

29、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10 / 128 文档可自由编辑打印迅速。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

30、、 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

31、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、双箱多室等等。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

32、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11 / 128 文档可自由编辑打印凝土用量增加不多，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=（）l151301181201变高度（曲线）梁：支点处：H=（）l，跨中 H=（）l161201301501变高度（直线）梁：支点处：H=（）l，跨中 H=（）l161201221281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

33、1.4 米。2.1.4 细部尺寸一、 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。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

34、中，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，以承受支点处较大的剪力，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12 / 128 文档可自由编辑打印1：2、1：1

35、、1：3、1：4 等。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图

36、如下所示：（单位为 cm）2.1.4-1 跨中处 13 / 128 文档可自由编辑打印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。14 / 128 文档可自由编辑打印 图2.2.3-1 结构简图15 / 128 文档可自由编辑打印第四章

37、:荷载内力计算一、主梁内力计算根据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 22155468.0623cm5.5468Am222A69891.9952cm6.8992m 325/KN m21235.54686.89926.223m22AAA则： 1(5.5468 806.8992 106.223 10) 2514374.15KNG 1114374.15143.74/100GgKN mL2第二期恒载包括结构自重、桥面二期荷载按 65KN/m 计。（

38、二）活载内力计算活载取重车荷载及轻车荷载，如下图：16 / 128 文档可自由编辑打印 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，1cm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。（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：17 / 128 文档可自由编辑打印利用桥梁计算软件建模，将其

39、平分为个单元，每单元，将单位集中荷载 在梁体上移动，画出其各节点的影Midas402.5m1响线，影响线确定后，将移动荷载作用在最大处，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-1609.2801/4 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0.929887.4118 / 128 文档可自由编辑打印检算过程：分析：将梁体视为二次超静定结构，其计算简图如下：由上面计算

40、可以知道，自重作用在梁上的荷载集度为：1143.74/qKN m作用简图如图：19 / 128 文档可自由编辑打印 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20 / 128 文档可自由编辑打印右侧作用单位力1时的弯矩在自重作用下，支座处的支座反力为：127187RRKN 根据力法的平衡方程：1111221211222200ppXXXX21 / 128 文档可自由编辑打印 2211113030121000(2040 20)(9000 12000)22sM dEIEIEIEI,.,.,.2222213030121000(2040 20)(

41、9000 12000)22sM dEIEIEIEI121221116000(30 40 10)2sM M dEIEIEI1145264683 3064683 40(6468335935) 20 15323p 145536753306020047613875 2145264683 3064683 40(6468335935) 20 15323p 145536753306020047613875 将以上数据代入方程：12210006000476138750XXEIEIEI 12600021000476138750XXEIEIEI 解得： 11763.5XKN 21763.5XKN将 、带入方程，求

42、支座 2 和 3 的反力。1X2X计算简图如下22 / 128 文档可自由编辑打印解得： 125423.5RRKN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 m23 / 128 文档可自由编辑打印端部-697.0701/4 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-1028.0101/4 跨截面-1

43、028.017710.04边跨跨中截面1028.0115420.08支座截面-1260.9930840.1524 / 128 文档可自由编辑打印 N 0 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：1 截面反力影响线： 1.000 25 / 128 文档可自由编辑打印 -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

44、? 0? 0? 0? 0? 0? N 0 2 截面即边跨 1/4 截面弯矩影响线：26 / 128 文档可自由编辑打印 N 0 3 截面即边跨跨中截面弯矩影响线：27 / 128 文档可自由编辑打印 N 0 N 0 4 截面即支座处反力影响线： 1.000 -0.11328 / 128 文档可自由编辑打印移动荷载最不利加载情况：29 / 128 文档可自由编辑打印 N 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? n N 0 弯矩影响线为： 0.776 -2.726 -3.6

45、5830 / 128 文档可自由编辑打印5 截面即跨中截面弯矩影响线： n N 0 31 / 128 文档可自由编辑打印 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，梁产生的内力为：截面位置剪力 KN弯矩 KN m端部-1092.6701/4 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： 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

46、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 m32 / 128 文档可自由编辑打印端部-2306.3501/4 跨截面-646.0410824.31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端部-3334.3501/4 跨截面-1674.0418534.35边跨跨中截面-1530.6325376.76支座截面-5461.3-45956.8933 / 128 文档可自由编辑打印跨中截面1261.9320172.86其弯矩图

47、：25376.76-45956.8923932.0623943.44-45958.2325377.86自重+二期恒载+移动荷载34 / 128 文档可自由编辑打印截面位置剪力 KN弯矩 KN m端部-3399.0201/4 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：21144.19-35106.6117492.2635 / 128 文档可自由编辑打印自重+二期恒载+沉降+移动荷载截面位置剪力 KN弯矩 KN m端部-4427.0201/4 跨截面-2306.7423569

48、.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： 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-4427.02036 / 128 文档可自由编辑打印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：37 / 128 文档可自由编辑打印3.2.1 横向分布系数的考虑荷载横向分布指的是作用在桥上的车辆荷载如何在各主梁之间进

49、行分配，或者说各主梁如何分担车辆荷载。因为截面采用单箱单室时，可直接按平面杆系结构进行活载内力计算，无须计算横向分布系数，所以全桥采用同一个横向分配系数。一、横向分布系数的计算单箱双室，桥面净宽度 W14m，车辆单向行驶，桥涵的设计车道数为 3 车道。145 .10W用刚性横梁法计算横向影响线竖标值1. 抗扭修正系数1.02. 计算横向影响线竖标值对于 1 号边梁的横向影响线竖标值可以通过简化公式计算：单箱双室计算简化为 3 片梁肋38 / 128 文档可自由编辑打印211111iaaan211131iaaan汽车荷载布置见下图： 图 3.2.1-1 汽车荷载布置其中：4.22+0+4.223

50、5.28 m22ia 0.833211111iaaan50550 . 131 0.167211131iaaan50550 . 13139 / 128 文档可自由编辑打印影响线图如下：图 3.2.1-2 影响线图用刚性横梁法的横向分布影响线为直线，设影响线零点离 1 号梁轴线的距离为 x，则：167. 025833. 0 xx解得：x7.875m根据公路桥涵设计通用规范本设计的桥面净宽度 W13.0m，车辆单向行驶时在，桥涵的设计车道数为 3 车道。145 .10W计算荷载得横向分布系数：（1） 一车道加载时：40 / 128 文档可自由编辑打印图 3.2.1-3 一车道加载 0.8753)5

51、. 0875. 7() 3 . 1875. 7(875. 7833. 021)(21)(2121211121qqqqqcqxxxm（2） 二车道加载时：3.2.1-4 二车道加载1.41825. 405. 635. 715. 9875. 7833. 021)(21)(2121211121qqqqqcqxxxm（3） 三车道加载时：41 / 128 文档可自由编辑打印图 3.2.1-5 三车道加载1.63515. 195. 225. 405. 635. 715. 9875. 7833. 021)(21)(2121211121qqqqqcqxxxm 3.2.2 活载因子的计算桥梁结构的基频反映了结

52、构的尺寸、类型、建筑材料等动力特性内容，它直接反映了冲击系数与桥梁结构之间的关系。不管桥梁的建筑材料、结构类型是否有差别，也不管结构尺寸与跨径是否有差别，只要桥梁结构的基频相同，在同样条件的汽车荷载下，就能得到基本相同的冲击系数。桥梁的自振频率（基频）宜采用有限元方法计算，对于连续梁结构，当无更精确方法计算时，也可采用下列公式估算： （3.2.2-1）1213.6162ccEIflm （3.2.2-2）2223.6512ccEIflm （3.2.2-3）/cmG g式中 结构的计算跨径（） ；lm42 / 128 文档可自由编辑打印 结构材料的弹性模量（） ；E2/N m 结构跨中截面的截面惯

53、矩（） ；cI4m 结构跨中处的单位长度质量（） ，当换算为重力计算时，其单位应为（） ；cm/kg m22/Nsm结构跨中处延米结构重力（） ；G/N m重力加速度，。g29.81(/)gm s计算连续梁的冲击力引起的正弯矩效应和剪力效应时，采用；计算连续梁的冲击力引起的负弯矩效应时，采用。1f2f因边垮跨度小 按照最不利效应计算法则 取 l30m，查得 Ic=3.3879m4防撞墙、护栏荷载：q=13.4kN/m铺装层荷载：q=31.2kN/m 中跨单元：Ac=8.855 q=8.85525=221.375 kN/mmc=(13.4+31.2+221.375)/10=26599525. 6

54、265993879. 31025. 330302616.13101f335.11265993879. 31025. 330302651.23102f 值可按下式计算： 当1.5Hz 时， =0.05f 当 1.5Hz14Hz 时， =0.1767-0.0157fln f 当14Hz 时， =0.45f43 / 128 文档可自由编辑打印式中 结构基频（Hz） 。f求得：正弯矩效应： 0.3157 1负弯矩效应： 0.4132FACTOR=(1+)n 式中 1+冲击系数；n车道数；车道折减系数；偏载系数。EX: 一车道加载时 FACTOR1=1.4133110.8753=3.710EX: 二车道

55、加载时 FACTOR2=1.4133111.418=6.011EX: 三车道加载时 FACTOR3=1.41330.7811.635=5.406经比较选取二车道加载时的最大值 6.011 计算第五章 预应力钢束的估算与布置4.1 力筋估算44 / 128 文档可自由编辑打印4.1.1 计算原理根据预规 （JTG D62-2004）规定，预应力梁应满足弹性阶段（即使用阶段）的应力要求和塑性阶段（即承载能力极限状态）的正截面强度要求。一、 按承载能力极限计算时满足正截面强度要求： 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。截面的安全性是通过截

56、面抗弯安全系数来保证的。1.对于仅承受一个方向的弯矩的单筋截面梁，所需预应力筋数量按下式计算：如图：， （4.1.1.1-1） 0NpdpcdfnAbxfN ， （4.1.1.1-2） PMM)2/(0 xhbxfMcdP解上两式得：受压区高度 （4.1.1.1-3）bfMhhxcdP2200h0 xNdfcd45 / 128 文档可自由编辑打印预应力筋数 （4.1.1.1-4a）)2/(0 xhfAMnpdpP或 （4.1.1.1-4b）bfMhhfAbfncdppdPcd2200式中 截面上组合力矩。PM混凝土抗压设计强度；cdf预应力筋抗拉设计强度；pdf单根预应力筋束截面积； pA b

57、 b截面宽度2.若截面承受双向弯矩时，需配双筋的，可据截面上正、负弯矩按上述方法分别计算上、下缘所需预应力筋数量。这忽略实际上存在的双筋影响时（受拉区和受压区都有预应力筋）会使计算结果偏大，作为力筋数量的估算是允许的。二、 使用荷载下的应力要求e上Np下下Np上上e下Y上Y下MminnMmax+-Np下下Np上上Mmax合合成成+-Mmin合合成成46 / 128 文档可自由编辑打印规范（JTJ D62-2004）规定，截面上的预压应力应大于荷载引起的拉应力，预压应力与荷载引起的压应力之和应小于混凝土的允许压应力（为） ，或为在任意阶段，全截面承压，截面上不出现拉应力，同时截面上最大压应力小于

58、允许压应力。ckf5 . 0写成计算式为：对于截面上缘 （4.1.1.1-5）0min上上WMp （4.1.1.1-6）ckpfWM5 . 0max上上对于截面下缘 （4.1.1.1-7）0max下下WMp （4.1.1.1-8）ckpfWM5 . 0min下下其中，由预应力产生的应力，W截面抗弯模量，混凝土轴心抗压标准强度。Mmax、Mmin项的符号当为正弯矩时取正值，pckf当为负弯矩时取负值，且按代数值取大小。 一般情况下，由于梁截面较高，受压区面积较大，上缘和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制条件(求得预应力筋束数的最小值)。公式（4.1.1.1-

59、5）变为 （4.1.1.1-9）上上WMpmin公式（4.1.1.1-7）变为 （4.1.1.1-10）下下WMpmax47 / 128 文档可自由编辑打印 由预应力钢束产生的截面上缘应力和截面下缘应力分为三种情况讨论：上p下pa. 截面上下缘均配有力筋 Np 上和 Np 下以抵抗正负弯矩，由力筋 Np 上和 Np 下在截面上下缘产生的压应力分别为： （4.1.1.1-11）上上下下下上上上上pppppWeNANWeNAN （4.1.1.1-12）下下下下下下上上上pppppWeNANWeNAN将式（4.1.1.1-9） 、 （4.1.1.1-10）分别代入式（4.1.1.1-11） 、 （4

60、.1.1.1-12） ，解联立方程后得到 （4.1.1.1-13）)()()(min下上下上下上下下上eeKKeKMKeMNmazp （4.1.1.1-14）)()()(min下上下上上上下下下eeKKeKMKeMNmazp令 peppAnN上上peppAnN下下代入式（4.1.1.1-13） 、 （4.1.1.1-14）中得到 （4.1.1.1-15）pepAeeKKeKMKeMn1)()()(minmax下上下上下上下下上 （4.1.1.1-16）pepAeeKKeKMeKMn1)()()(minmax下上下上上上上下下式中 A Ap每束预应力筋的面积；预应力筋的永存应力(可取 0.50.