预应力混凝土连续梁毕业设计初稿(共70页)

1、精选优质文档-倾情为你奉上石家庄铁道大学毕业设计（20+40+20）m预应力混凝土连续梁结构设计 The Construction Design of the (20+40+20)m Prestressed concrete continuous beam 2012 届 高等技术 学院专 业 道路桥梁工程技术学 号 学生姓名 1 2 3 指导教师 2 2 完成日期 2012年5月28日专心-专注-专业毕业设计任务书题目（20m+40m+20m）预应力混凝土连续梁结构设计学生姓名123学号班级01231专业道路桥梁工程技术承担指导任务单位导师姓名22导师职称 讲师一、基本资料西柏坡高速南水北调大

2、桥位于石家庄市西北部，结构形式为3跨预应力混凝土连续箱梁，上部结构采用(20+40+20）m应力混凝土连续梁，桥梁横向布置为四幅桥，分别为主线左右两幅，南线匝道及北线匝道。主线箱底宽6.5m，箱顶宽12.5m，箱梁悬臂长3m，箱梁顶板正常厚度为0.305m，箱梁腹板正常厚度一般为0.5m，悬臂端部高0.21m。高速公路设计时速为120km/h。上部结构采用预应力混凝土连续箱梁，下部结构采用钻孔灌注桩，钢筋混凝土实体墩，采用上下分离式。二、设计技术指标1、荷载标准：公路I级 。2、地震荷载：基本烈度度，按度设防。3、主要材料：1）、混凝土：主梁采用：C60混凝土；桥面铺装：C55钢纤维混凝土及沥

3、青混凝土；墩身、盖梁：C40混凝土；承台：C35混凝土。桩基础：C30 混凝土。2）、钢筋：预应力钢筋采用S15.2低松弛高强度钢绞线；普通钢筋：受力钢筋采用HRB335钢筋，构造钢筋采用HPB235钢筋；钢材：钢板为Q235钢，锚头及附件采用定型产品。本桥总体结构计算和配筋设计采用MIDAS软件。计算分析中，支座位移按0.5cm计；教研室主任签字时间三、设计内容本设计要求完成南水北调大桥的施工图设计。设计内容包括：1、总体布置。进行总体布置。2、上部结构设计计算，包括：(1)荷载计算；(2)结构尺寸拟定；(3)荷载内力计算及内力组合；（4）钢丝束布置及预应力损失计算；(5)强度计算与验算；

4、(6)应力、变形验算； (7)局部承压强度验算；（8）施工图绘制。3、绘图、文字整理。4、答辩。四、设计要求1按计划独立完成各项任务。毕业设计文件按学院毕业设计手册格式要求完成。 通过设计，扩大知识面，提高独立工作所需的自学能力、设计计算能力和绘图能力以及分析和解决问题的能力；2掌握预应力混凝土连续梁桥设计的一般过程；3利用程序进行上部结构的设计计算；4利用AUTOCAD绘制部分施工图；5完成毕业设计书的编写；6完成规定的英文翻译。五、进度计划1第1周：熟悉设计任务，借阅相关资料并收集整理，完成开题报告。2第2到6周：参考有关资料，拟定结构主要型式及尺寸，并建立计算模型进行计算。3第7到10周

5、：根据计算结果，调整构件尺寸，并绘制施工图纸。4第11到12周：绘图、整理、打印计算书，准备答辩。六、主要参考文献1公路桥涵设计通用规范(JTG D602004)；2公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D622004)； 3公路工程技术标准（JTG B012003）；4公路桥涵地基与基础设计规范（JTJ 02485）；5范立础主编：预应力混凝土连续梁桥.北京:人民交通出版社，1988；教研室主任签字时间 年 月 日毕业设计开题报告题目（20m+40m+20m）预应力混凝土连续梁结构设计一、选题的目的和意义1巩固和深化所学的基础课程，专业基础课和专业课知识。掌握综合运用这些知识的方

6、法。提高独立分析和解决实际问题的能力以及锻炼自己的识图能力，从而提高自己的专业素质。2学会根据实际情况和施工图纸确定施工方案，并对可行的施工方案进行比选，确定最终施工方案后在进行优化设计。3熟悉资料的同时锻炼自己搜集有效资料的能力，正确使用本专业的有关技术规范和规定。4通过毕业设计这一较长时间的教学环节，学生分析解决问题的能力和实践动手能力均会有所提高，以达到具备初步专业工程人员的水平，为将来走向工作岗位打下基础。 二、国内外研究现状目前预应力混凝土已成为国内外土建工程最主要的一种结构材料，而且预应力技术已经扩大应用到型钢，砖，石，木等各种结构材料，并用以处理结构设计，施工中常规技术难以解决各

7、种疑难问题，近年来我国混凝土工程技术，预应力技术应用方面取得了极大的进步。近二三十年来我国预应力混凝土桥梁发展很快，无论桥型跨度施工方法和技术方面均有突破性进展，不少预应力混凝土桥梁的修建技术以达到国际先进水平。近二十年来我国已建成具有代表意义的连续梁桥有南京长江二桥北汊桥，六库怒江大桥，黄浦江奉浦大桥，常德阮水大桥，东明黄河公路大桥，风陵渡黄河大桥，沙洋汉江大桥，珠江三桥，宜城汉江公路大桥，松花江大桥等等。虽然我国预应力混凝土连续梁在不断地发展，但与国际先进水平仍存在差距。我国发展大跨预应力混凝土连续梁桥必须解决下列课题：1.发展大吨位的锚固张拉体系，遭免锚具配束过多增大箱梁构造尺寸，学生

8、姓 名123学号班级0123-1专业道路桥梁工程技术否则混投土保护层难以保证，密集的预应力管道与含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一刚构体系，尽可能不采用养护调换不易的大吨位支座。3.充分发挥预应力连续梁的优点，它具有变形小结构刚度好，行车平顺舒适，伸缩缝少抗震能力强，养护简单等优点。三、重点研究内容在我国安全经济适用美观是桥梁设计中主要考虑的因素，安全尤为重要所以在本课题设计中重点做到以下两方面内容：1桥梁方案比选和总体设计2结构设计计算和验算四、本设计的主要工作及采用的方法（1）搜集有关预应力混凝土连续梁的研究资料（2）本课题主要通过承载

9、能力极限状态和正常使用极限状态研究计算桥梁的内力配筋设计出适用经济安全环保美观的桥梁。（3）收集相关的资料，了解整个施工过程和阅读各种施工技术资料并查阅各种工程量的计算与复核的方法。（4）利用迈达斯建模，分析模型，然后收集各种建筑规范，了解各种施工工艺，最终确定施工方案并进行优化。（5）在老师的引导下完善设计和验算内容，顺利完成毕业设计。五、进度规划1第1周：熟悉设计任务，借阅相关资料并收集整理，完成开题报告。2第26周：参考有关资料，拟定结构主要型式及尺寸，并建立计算模型进行计算。3第710周：根据计算结果，调整构件尺寸，并绘制施工图纸。4第1112周：绘图、整理、打印计算书，准备答辩。指导

10、教师签字时 间年 月 日摘要本设计主要是关于公路预应力混凝土连续梁桥上部结构的设计。设计跨度 (20+40+20)m。本设计采用国内著名的有限元分析软件迈达斯计算,全桥共分40个单元，41个截面，两个施工阶段。因为连续梁的内力与其施工方法密切相关，本设计采用满堂支架法施工。这种施工方法操作比较简单，相比其他方法从经济效益上讲也比其他方法更有优势，而且施工质量易得到保证。计算过程中由于涉及到大量的数字运算，采用手算比较繁琐，并且准确性得不到保证，因此采用计算机辅助设计。设计中使用了迈达斯来计算内力,并且初步估算配筋量和进行初步验算。但为了提高设计可靠性，最终还会通过以Excel电子表格计算、Au

11、toCAD辅助软件进行手算，使自己的设计能力有较大的提升。关键词：预应力混凝土连续梁桥; 迈达斯; 满堂支架法 ABSTRACTThis graduate design is mainly about the design of the superstructure of the road prestressed concrete continuous bridge. The span of the bridge is 20m+40m+20m.This design adopts the domestic famous analytical softwareMIDAS.The bridge i

12、s divided totally into 40units、41 sections and 2 construction stages. Because of the internal force of the continuous girder bridge relating to the method of construction closely, the method of construction of this design adopts the full scaffold construction method. Compared with other methods, thi

13、s method is quite easy to construct and has economic superiority and the quantity of this construction also could get the assurance easily.Because this design involving a great deal of numerical calculation, it's too tedious to work by hand and the accuracy assuranced hardly. So it restores to C

14、AD. Many bridge specialized software are applied, such as MIDAS applied in calculation of internal forces. and the initial estimate amount of reinforcing steel and initial checking. However, in order to improve design reliability, this will eventually be calculated by the Excel, AutoCAD and other au

15、xiliary software by hand, developing design capabilities with a great improvement at the same time. Key word: Prestressed Concrete Continuous Bridge, MIDAS , Full Scaffold Construction目录第1章 绪论1.1引言 随着经济建设的迅速发展，我国城市交通的桥梁建设也进入迅速发展时期。 预应力混凝土连续梁优于普通钢筋混凝土连续梁的另一重要特点，就是它可以有效地避免混凝土开裂，特别是处于负弯矩区的桥面板的开裂。 与预应力混

16、凝土T形刚构桥相比，连续梁桥的下部结构受力和构造简单，节省材料，加之它具有变形和缓、伸缩率小、刚度大、行车平稳、超载能力大、养护简便等优点，尤其是悬臂施工法、顶推法、逐跨施工法在连续梁桥中的应用，这种充分应用预应力技术的优点使施工设备机械化，生产工厂化，从而提高了施工质量，降低了施工费用。所以在近代桥梁建筑中已得到越来越多的应用。连续梁是超静定结构，基础不均匀沉降将在结构中产生附加内力，因此，对桥梁基础要求较高，通常宜用于地基较好的场合。此外，箱梁截面局部温差，混凝土收缩、徐变及预加应力均会在结构中产生附加内力，增加了设计计算的复杂程度。本桥段采用满堂支架法施工，满堂脚手架又称作满堂红脚手架，

17、是一种搭建脚手架的施工工艺。本桥段是一级公路上一座预应力混凝土等截面连续梁桥（跨径同设计题目），横桥向宽度为12.5m，单箱单室，下部结构采用实体墩，灌注桩基础。桥梁设计基准期100年，结构设计安全等级一级，A类构件，可变荷载：汽车荷载：公路。1.2 预应力混凝土连续梁桥的发展1.2.1 国内外预应力混凝土连续梁桥的发展状况连续梁是一种古老的结构体系，它具有变形小，结构刚度好、行车平顺舒适，伸缩缝少，养护简易，抗震能力强等优点。而在50年代前，预应力混凝土连续梁虽是常被采用的一种体系，但跨径均在百米以下。当时主要采用满堂支架施工，费工费时，限材了它的发展。50年代后，预应力混凝土桥梁应用悬臂施

18、工方法后，加速了它的发展步伐。结构的悬臂体系和悬臂施工方法相结合产生了T型刚构，在60年代，跨径100-200m范围内，几乎是大跨预应力混凝土梁桥中的优胜方案。早期有典型意义的桥梁便是联邦德国1953年建造的胡尔姆斯桥和1954年建成的科布伦茨(Koblenz)桥。然而，这种结构，由于中间带铰，并对混疑土徐变，收缩变形估计不足，又因温度影响等因素使结构在铰处形成明显折线变形状态，对行车不利。因此，对行车条件有利的连续梁获得了新的发展。对中跨预应力混凝土连续梁，在60年代初期，逐跨架设法与顶推法(F.Leonhardt所创建)的应用，对大跨预应力混凝土连续梁，各种更完善的悬针施工方法的应用，使连

19、续梁废弃了昂贵的满堂的施工方法而代之以经济有效的高度机械化施工方法，从而使连续梁方案获得新的竞争力，逐步在40-200m范围内占主要地位。如1962年在委内瑞拉的卡尼罗河上，用顶推法修建的6跨连续箱梁桥是顶推法的代表作，主跨为96m。图1-1预应力混凝土连续梁桥无论是城市桥梁、高架道路、山谷高架栈桥，还是跨越宽阔河流的大桥，预应力混凝土连续梁都发挥了它的优势，往往取代其它体系而成为中选的优胜方案。预应力混凝土连续梁在中等跨径范围，它更是千姿百态。无论在桥跨布置、梁、墩赴面形式，或是在体系上(吸取其它结构的优点)不断改进桥型布置，例如V形墩的连续梁体系、双薄壁墩连续梁体系。值得一提的是法国的Se

20、tubedLogoon桥，主跨130m的五跨连续染，中间墩采用双薄壁结构，双壁相距10m，壁厚仅0.5m。预应力混凝土连续梁在40-60m的范围，已可以说占绝对优势。顶推法、移动模架法、逐孔架设法等施工方法经济快速，广泛应用也是关键因素。如瑞士的Beckenried高架桥，总长3048m，标准跨径55m。连续梁的横截面形式在小跨径的城市高架桥中，为求最小建筑高度，常选用板式或肋板式截面，而在中、大跨径主要采用箱式截面。但总的发展趋势是尽可能加长悬臂桥面板而选用单箱截面，以达到快速施工的目的。在这种单箱截面的结构中，往往采用三向预应力工艺。预应力混凝土连续梁用干城市桥梁，为充分利用空间，并改善交

21、通的分道行驶，已建成不少双层桥面的型式。在这方面的一个突出例子是1980年在维也纳市多瑙河上新建的帝国(New Rei-chs)桥。该桥为10跨，主跨为169.61m，横截面为两个分离并列的单室箱梁，箱顶面为公路桥面，箱内通过地下铁道，箱外挑出人行道，地下铁的车站设在桥上，为方便乘客上下，箱壁在每跨上开有五个大洞。这座桥另一特点是采用部分预应力混凝土设计理论的概念进行设计，在桥轴方向施加有限预应力，在顶板及底板的横向施加部分预应力。1.2.2预应力混凝土结构的特点优点：1、抗裂性好，刚度大。由于对构件施加预应力，大大推迟了裂缝的出现，在使用荷载作用下，构件可不出现裂缝，或使裂缝推迟出现，所以提

22、高了构件的刚度，增加了结构的耐久性。2、节省材料，减小自重。其结构由于必须采用高强度材料，因此可减少钢筋用量和构件截面尺寸，节省钢材和混凝土，降低结构自重，对大跨度和重荷载结构有着明显的优越性。3、提高构件的抗剪能力。试验表明，纵向预应力钢筋起着锚栓的作用，阻碍着构件斜裂缝的出现与开展，又由于预应力混凝土梁的曲线钢筋（束）合力的竖向分力将部分地抵消剪力。4、提高受压构件的稳定性。当受压构件长细比较大时，在受到一定的压力后便容易被压弯，以致丧失稳定而破坏。如果对钢筋混凝土柱施加预应力，使纵向受力钢筋张拉得很紧，不但预应力钢筋本身不容易压弯，而且可以帮助周围的混凝土提高抵抗压弯的能力。5、提高构件

23、的耐疲劳性能。因为具有强大预应力的钢筋，在使用阶段因加荷或卸荷所引起的应力变化幅度相对较小，故此可提高抗疲劳强度，这对承受动荷载的结构来说是很有利的。缺点：1、工艺较复杂，对质量要求高，因而需要配备一支技术较熟练的专业队伍。2、需要有一定的专门设备，如张拉机具、灌浆设备等。3、预应力混凝土结构的开工费用较大，对构件数量少的工程成本较高。第2章 桥梁的总体设计概况2.1设计基本资料2.1.1总体设计本桥为等截面预应力混凝土连续梁桥（20m+40m+20m），横桥向宽度为12.5m，单箱单室，下部结构采用实体墩，灌注桩基础。2.1.2 主要技术标准1）桥梁设计基准期100年；2）结构设计安全等级一

24、级，A类构件；3）可变荷载：汽车荷载：公路级2.1.3 主要材料1）、混凝土：主梁采用：C60混凝土；桥面铺装：C55钢纤维混凝土及沥青混凝土；墩身、盖梁：C40混凝土；承台：C35混凝土。桩基础：C30 混凝土。2）、钢筋：预应力钢筋采用S15.2低松弛高强度钢绞线；普通钢筋：受力钢筋采用HRB335钢筋，构造钢筋采用HPB235钢筋；钢材：钢板为Q235钢，锚头及附件采用定型产品。2.1.4 设计依据1公路桥涵设计通用规范(JTG D602004)；2公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D622004)； 3公路工程技术标准（JTG B012003）；4公路桥涵地基与基础设计

25、规范（JTJ 02485）；5公路工程抗震设计规范（JTJ 00489）；6范立础主编：预应力混凝土连续梁桥.北京:人民交通出版社，1988；7廖元裳主编：钢筋混凝土桥.北京:，中国铁道出版社，1990；8徐岳等编著：预应力混凝土连续梁桥设计.北京:人民交通出版社，2000；9邵容光主编：结构设计原理.北京:人民交通出版社,1996；10李廉锟主编：结构力学-3版.北京:人民交通出版社,1996；11姚玲森主编：桥梁工程.北京人民交通出版社，2002。2.2桥型及纵横断面布置2.2.1桥型布置及孔径划分此桥为（20+40+20）m。图2-1桥梁跨径示意图2.2.2截面形式与截面尺寸界面采用单箱

26、单室。梁高2m,高跨比，桥面全宽为12.5m。采用满堂支架发施工。为了满足施工要求，截面箱梁顶板厚度d1=0.305m,箱梁底板厚度d2=0.26m,腹板厚度为0.5m。图2-2箱梁细部尺寸图第3章 模型建立及结果分析3.1 MIDAS的建模说明3.1.1 MIDAS的介绍在当今的结构计算中采用的通用软件比较多，如ANSYS，SAP2000等，桥梁专用软件有MIDAS CIVIL、BSAS以及桥博等，它们在结构计算中各有其特点。MIDAS/Civil是个通用的空间有限元分析软件，可适用于桥梁结构、地下结构、工业建筑、飞机场、大坝、港口等分析与设计。特别是针对桥梁结构，MIDAS/Civil结合

27、国内的规范与习惯，在建筑、分析、后处理、设计等方面提供了很多便利的功能。MIDAS/Civil的主要特点如下：提供菜单、表格、文本、导入CAD和部分其他程序文件等灵活多样的建模功能，从而使用户的工作效率达到最高。提供刚构桥、板型桥、暗箱暗渠、顶推法桥梁、悬臂法桥梁、移动支架/满堂支架法桥梁、悬索桥、斜拉桥的建模助手。在后处理中，可以根据设计规范自动生成荷载组合，也可以添加和修改荷载组合。可以输出各种反力、位移、内力和应力的图形、表格和文本。用MIDAS进行结构内力计算时，充分考虑了结构的空间性，并且能准确的模拟杆件间的刚性连接、温度效应对结构的影响以及支座沉降对结构影响等，采用有限元分析软件能

28、更加准确、更加快捷的计算结构的内力。可在进行结构分析后对多种形式的梁、杆截面进行设计和验算。3.1.2 MIDAS的建模步骤3.1.2.1 选取结构类型及材料的定义桥跨结构是一个空间结构，所以在建模时采用了3-D结构类型。在MIDAS中定义材料的方法主要有调用数据库资料和用户直接输入材料有关特性值两种。这里定义的材料是采用调用数据库的方法，定义混凝土材料：首先选择混凝土，然后选择规范JTG04（RC），最后在数据库中选择C60，这样混凝土材料的定义就完成了(如图3-1)。图3-1 混凝土材料的定义3.1.2.2 截面数据的输入根据设计的截面，通过用户选项，把各项数值输入进去。界面采用PSC-数

29、值，从PSC中导入截面，填入相应的设计参T1=30.5cmT2=26cm,BT=600cm,HT=171.75cm,验算用扭转厚为50cm，z1=110cm，z3=71cm。（如图3-3）图3-2 系梁截面数据定义3.1.1.3 使用节点和单元建立模型在MIDAS中选择节点建立，根据设计的桥梁概况对应的距离建立节点，同时也采用了捕捉栅格网、镜像、复制已有节点等方法来完成节点的建立。然后利用节点建立单元，分别采用了连接已有节点建立单元，对已有单元进行复制，扩展已有节点等方法建立新的单元。全桥概图如图3-3。图3-3桥梁模型3.1.1.4 边界条件的建立本桥跨包括4个支座：采用一般支撑，第一三四个

30、支座限制yz方向的平动以及xz方向的转动。第二个支座限制xyz方向的平动以及xz方向的转动。（如图3-4）图3-4支座示意图3.1.1.5 输入静力荷载MIDAS/Civil 对结构的自重荷载可以通过程序来自动计算。程序计算自重的依据是材料的容重、截面面积、单元构件长度、自重系数来自动计算结构自重。在定义自重时，首先要定义自重荷载的荷载工况名称，并定义自重所属的荷载组，然后输入自重系数即可。对于荷载系数，通常在Z方向输入-1即可，因为通常考虑的模型的重力作用方向都是竖直向下，而程序默认的整体坐标系Z的正方向是竖直向上的。如果自重作用时考虑结构的容重与材料定义时的容重不同，这里自重系数只要输入计

31、算自重时要考虑的容重与材料定义的容重之比就可以了。图3-5输入静力荷载3.1.1.6 输入汽车活载(1)定义规范：移动荷载规范（china）。(2)定义车道：本设计为双向车道，设计时使荷载加载在系梁梁上，选择车道单元，分配给系梁单元。(3)定义车辆：选择公路工程技术标准，添加标准荷载。3.1.2.7 温度荷载的施加桥梁结构当要考虑温度作用时，应根据当地的具体情况、结构物使用的材料和施工条件等因素计算由温度作用引起的结构效应。计算桥梁结构因均匀温度作用引起的变形时，应从受到约束时的结构温度开始，考虑温度的作用效应。本设计在考虑桥跨结构由温度梯度引起的荷载效应时，只考虑了梁上下截面温差为-0.5。

32、3.2恒载内力计算3.2.1恒载内力计算连续梁恒载内力，包括主梁自重（前期横在）引起的内力和后期恒载（如桥面铺装或道砟和线路上部重、人行道、栏杆、灯柱等）引起主梁后期恒载内力。主梁自重是在结构逐步形成的过程中作用于桥上的，他的计算与施工方法有密切关系对施工过程中有体系转换的连续梁，其自重内力应考虑体系转换的影响。本桥采用支架法施工不存在体系转换。图3-6梁结构自重图3.2.2活载内力计算活载作用于桥上时，桥梁已经成为最终的结构体系，其产生的内力可有内力影响线按最不利位置布置荷载，计算步骤与简支梁基本相同。3.2.2.1计算方法活载内力计算为基本可变荷载(公路一级)在桥梁使用阶段所产生的结构内力

33、。采用影响线最不利进行加载计算。3.2.2.2车道横向折减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行分配，或者说各主梁如何分担车辆荷载。本设计按一片梁二车道进行设计的，横向分布系数取车道数与车道横向折减系数的积。3.2.2.3冲击系数的计算桥梁结构的基频反映了结构的尺寸、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，将荷载转化为质量：模型，质量，将荷载转化为质量，

34、确认。将自重转化为质量：模型，结构类型，确认。特性值分析控制：分析，特性值分析控制（振型数量：50），确认。查看频率值：结果，周期与振型图3-7自振频率对于连续梁结构，当无更精确方法计算时，也可采用下列公式估算： （3-1） （3-2） 式中：结构的计算跨径（m）；结构材料的弹性模量（N/m2）；结构跨中截面的截面惯矩（m4）；结构跨中处的单位长度质量（kg/m）；结构跨中处延米结构重力（N/m）；重力加速度，g=9.81m/s2；3.2.3钢束的布置与计算3.2.3.1计算原理全预应力混凝土连续梁在预加力和荷载的共同作用下应力状态应满足的基本条件是：截面上的预压应力应大于荷载引起的拉应力，预

35、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，或为在任意阶段，全截面承压，截面上不出现拉应力，同时e上Ny下Ny上e下Y上Y下MminMmax+-Ny下Ny上Mmax+-Mmin成截面上最大应力小于允许压应力。图38 截面受力状态对于截面上缘写成计算式为： （3-3） （3-4） 对于截面下缘 （3-5） （3-6） 其中由预应力产生的应力；截面上下抗弯模量；混凝土轴心抗压强度标准值，取。、项的符号当为正弯矩时取正值，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。公

36、式（3-5）变为 （3-7）公式（3-7）变为 （3-8）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：(1)截面上下缘均配有力筋Ny上和Ny下以抵抗正负弯矩由力筋Ny上和Ny下在截面上、下缘产生的压应力分别为： （3-9） （3-10）将式（3-7）、（3-8）分别代入式（3-7）(3-8)，解联立方程后得到 (3-11） （3-12） 令 代入式（3-10）（3-11）中得到 （3-13） （3-14）将式（3-3）、（3-5）分别代入式（3-13）（3-14）即可得按截面上下缘混凝土不出现拉应力所需的预应力钢筋数目，显然该值为截面的最小配筋值，分别记为NSmin、NXmi

37、n，则为 （3-15） （3-16）同理，将式（3-4）、（3-6）分别代入式（3-13）、（3-14）可得截面上下缘混凝土不致压碎所需的预应力钢筋数目，显然，该值为截面的最大配筋值。式中：每束预应力筋的面积；预应力筋的永存应力；预应力力筋重心离开截面重心的距离；A混凝土截面面积，可取毛截面计算；n截面边缘预应力钢筋的数目；K截面的核心距； (2)只在截面下缘布置预应力钢筋由下缘预应力钢筋在截面上、下缘产生的应力分别为： （3-17） （3-18）将式（3-3）代入式（3-15）、（3-16）分别解得： （3-19） （3-20）可求出当上下缘不出现拉应力时截面下缘所需的预应力钢筋数量，记为N

38、x，则有： （3-21）(3)只在截面上缘布置预应力筋 由上缘预应力钢筋在截面上、下产生的应力分别为： （3-22） （3-23）将式（3-1）代入式（3-13）、（3-14）分别解得： （3-24） （3-25）可求出当上下缘不出现拉应力时截面下缘所需的预应力钢筋数量，记为NS，则有： （3-26）3.2.2.3预应力钢束估算根据正截面抗裂要求，确定预应力钢筋数量。为满足抗裂要求，所需有效预加力为： （3-27） （3-28） （3-29）采用有限元软件分析，用迈达斯截面特性计算器查询上式中各个数值。最终带入数值求得所需预应力钢绞线的面积为7376。图3-8截面特性3.2.2.4纵向预应力钢

39、筋布置纵向预应力钢束受力特点：预应力钢筋布置主要根据成桥和施工阶段的受力状态确定，同时考虑截面的构造，施工工艺和方法等。纵向预应力钢筋是主要受力钢筋，既要考虑结构的整体受力，也要考虑受力的局部影响，还要考虑施工和操作的方便。在箱形截面内纵向预应力筋可以布置在顶板内承受负弯矩；布置在底板内承受正弯矩；在分段施工和分段配筋中，有顶板束在顶板内平弯后通过腹板下弯锚固，以承受截面的主拉应力。在边跨现浇段可以布置底板束起弯进入腹板锚固在梁端上，以承受梁端腹板截面的主拉应力纵向预应力钢束布置原则：连续梁预应力钢束的配置不仅要满足公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D62-2004)构造要求，

40、还应考虑以下原则：(1)应选择适当的预应力束的型式与锚具型式。对不同跨径的梁桥结构，要选用预加力大小恰当的预应力束，以达到合理的布置型式。(2)应力束的布置要考虑施工的方便，也不能像钢筋混凝土结构中任意切断钢筋那样去切断预应力束，而导致在结构中布置过多的锚具。(3)预应力束的布置，既要符合结构受力的要求，又要注意在超静定结构体系中避免引起过大的结构次内力。(4)预应力束的布置，应考虑材料经济指标的先进性，这往往与桥梁体系、构造尺寸、施工方法的选择都有密切关系。(5)预应力束应避免合用多次反向曲率的连续束，因为这会引起很大的摩阻损失，降低预应力束的效益。(6)预应力束的布置，不但要考虑结构在使用

41、阶段的弹性力状态的需要，而且也要考虑到结构在破坏阶段时的需要。(7)预应力束筋布置应满足构造要求，如孔道中心最小距离，锚具中心最小距离，最小曲线半径等。(8)注意钢束平、竖弯曲线的配合及钢束之间的空间位置，钢束一般应尽量早地平弯，在锚固前竖弯。特别应注意竖弯段上、下层钢束不要冲突，还应满足孔道净距的要求。(9)钢束应尽量靠近腹板布置，这样可使预应力以较短的传力路线分布在全截面上，有利于降低预应力传递过程中局部应力的不利影响；能减小钢束的平弯长度，能减小横向内力；能充分利用承托布束，有利于截面的轻型化。(10)钢束的线形种类尽量减少，以便于计算和施工。(11)尽量加大曲线半径，以便于穿束和压浆。

42、(12)分层布束时，应使管道上下对齐，这样有利于混凝土浇筑与振捣，不可利用梅花形布置。(13)尽量以S型曲线锚固于设计位置，以消除锚固点产生的横向力；(14)顶板束的布置还应遵循以下原则：钢束应尽量靠截面上缘布置，以极大发挥其力学效应；分层布束时，应使长束布置在上层。首先，因为先锚固短束，后锚固长束，只有这样布置才不会发生干扰；其次，长束通过的梁段多，放在顶层能充分发挥其力学效应；再次，较长束在施工中管道出现质量问题的机率较高，放在顶层处理比较容易些。图3-9预应力钢束纵向布置图竖向与横向预应力钢筋的设置原则：（1）竖向预应力钢筋：竖向预应力钢筋的布置主要是为了提高截面的抗剪能力。竖向预应力钢

43、筋主要布置在箱梁截面的腹板内，尽可能沿腹板的中轴布置。竖向预应力钢筋一般采用高强精轧螺纹粗钢筋，竖向直线配置。也可以将预应力钢筋和钢绞线作为竖向预应力，在预留孔道内按后张法张拉。竖向预应力顺桥向间距布置不仅取决于使用阶段和施工阶段的结构内力，而且与选用的施工方法有关，在施工中常考虑利用竖向预应力筋作为悬臂挂篮的后锚装置。（2）横向预应力钢筋：对于梁较宽，顶板翼缘伸臂较长时，必须进行横向计算,进行横向预应力筋的布置。横向预应力一般施加在截面的顶板内或横隔板内。箱梁横向预应力采用平行钢丝或钢绞线，采用直线或曲线布筋，根据受力需要和构造情况而定。为了减小顶板的厚度，可在顶板内采用扁锚体系。考虑到横隔

44、板对桥面预应力的约束影响，也可在横隔板内施加预应力以补偿横隔板约束影响。第4章 预应力损失及有效应力的计算根据桥规（JTG D62-2004）第6.2.1条规定，预应力混凝土构件在正常使用极限状态计算中，应考虑由下列因素引起的预应力损失：预应力钢筋与管道壁之间的摩擦 l4锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩 l2预应力钢筋与台座之间的温差 l3混凝土的弹性压缩 l4预应力钢筋的应力松弛 l5混凝土的收缩和徐变 l64.1预应力损失的计算预应力损失包括： 摩阻损失、锚具变形及钢筋回缩、混凝土的弹性压缩、预应力筋的应力松弛、混凝土的收缩与徐变等5项。4.1.1摩阻损失预应力钢筋与管道之间摩擦引起的应力损失

45、可按下式计算： (4.1.1-1)con张拉钢筋时锚下的控制应力（=0.75）,预应力钢筋与管道壁的摩擦系数，对金属波纹管，取0.2从张拉端至计算截面曲线管道部分切线的夹角之和，以rad计，k管道每米局部偏差对摩擦的影响系数，取0.0015x从张拉端至计算截面的管道长度,以米计。表4-1摩擦系数表管道类型K橡胶管抽芯成型的管道0.00150.55铁皮套管0.00300.35金属波纹管0.00200.00300.200.264.1.2锚具变形损失由锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩引起的应力损失，可按下式计算： (4.1.2-1)l锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩值；统一取6mm.L预应力钢筋的有效长度；

46、EP预应力钢筋的弹性模量。取195GPa。4.1.3混凝土的弹性压缩后张预应力砼构件的预应力钢筋采用分批张拉时，先张拉的钢筋由于张拉后批钢筋所产生的砼弹性压缩引起的应力损失，可按下式计算 (4.1.3-1)在先张拉钢筋重心处，由后张拉各批钢筋而产生的混凝土法向应力；预应力钢筋与混凝土弹性模量比。若逐一计算的值则甚为繁琐，可采用下列近似计算公式 (4.1.3-2)N计算截面的分批张拉的钢束批数.钢束重心处混凝土法向应力： 式中M1为自重弯矩。注意此时计算Np时应考虑摩阻损失、锚具变形及钢筋回缩的影响。预应力损失产生时，预应力孔道还没压浆，截面特性取静截面特性（即扣除孔道部他的影响）。4.1.4钢

47、束松弛损失钢束松弛（徐变）引起的应力损失（）此项应力损失可根据公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范JTG D622004 表6.2.6 条的规定，按下列公式计算。对于钢丝、钢绞线，本设计中采用=·（MPa） （4.1.4-1）式中：张拉系数，一次张拉时，=1.0；超张拉时，=0.9；钢筋松弛系数，I级松弛（普通松弛），=1.0；II级松弛（低松弛），=0.3；传力锚固时的钢筋应力，对后张法构件 =-；对先张法构件，=-。4.1.5收缩徐变损失由混凝土收缩和徐变引起的预应力钢筋应力损失 （4.1.5-1） （4.1.5-2） （4.1.5-3） （4.1.5-4）式中：、构件受拉、

48、受压全部纵向钢筋截面重心处由混凝土收缩、徐变引起的预应力损失；、构件受拉、受压全部纵向钢筋截面重心处由预习应力产生的混凝土法向应力； 截面回转半径，后张法采用净截面特性、构件受拉区、受压区纵向普通钢筋截面重心至构件截面重心的距离；预应力钢筋传力锚固龄期为，计算考虑的龄期为t时的混凝土收缩、徐变，其终极值可按公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范JTG D622004 中表6.2.7取用；加载龄期为，计算考虑的龄期为t时的徐变系数，可按公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范JTG D622004 中表6.2.7取用.4.2有效预应力的计算预应力损失的最后结果应列表给出各个截面的各项预应力损失

49、、张拉锚固阶段和使用阶段的有效预应力以及使用阶段扣除全部损失的有效预应力值。（使用阶段扣除全部损失的有效预应力值） （张拉锚固阶段的有效预应力）第5章 预加力产生的次内力及内力组合5.1原理对于简支梁，由于预加力的偏心作用，梁体将上拱，这种变形是自由的。图5-1但是，如果在梁中部加上一个支点，把简支梁转化为两跨连续梁，则在张拉预应力钢筋时，由于支座B的存在，必然产生一个向下的反力拉拽住梁，约束了预加力产生的上拱位移，以满足支座B处的变形协调条件。产生了二次力矩图5-2 因此梁体的总预矩图5-3其中初预矩二次矩M5.2计算方法5.2.1等效荷载法预应力混凝土结构，是一种预加力和混凝土承压相互作用

50、并取得平衡的自锚体系。为此可把预应力束筋混凝土视为相互独立的个体，把预加力对混凝土的作用的形式代替。只要求得不同配筋情况下的等效荷载，就可用有限元法或影响线加载法等方法求超静定梁由预加力产生的内力。应注意的是，用等效荷载法求得的梁的内力中已经包括了预加力引起的次内力，因此求得的内力就是总预矩。计算等效荷载首先应明确哪些预应力钢束能使连续梁桥所产生次内力。一般地，只有在超静定结构施加的预应力钢束才产生次内力。本设计为满堂支架施工，所有预应力钢束均为连续梁体系形成后张拉锚固，因此，这些钢束均使该桥产生次内力。第6章内力组合公路桥涵结构设计应考虑结构上可能同时出现的作用，按承载能力极限状态和正常使用

51、极限状态进行作用效应组合，取其最不利效应组合进行设计：1、 只有在结构上可能同时出现的作用，才进行其效应组合。当结构或结构构件需做不同受力方向的验算时，则应以不同方向的最不利的作用效应进行组合。2 、当可变作用的出现对结构或结构构件产生有利影响时，该作用不应参与组合。3 、施工阶段作用效应的组合，应按计算需要及结构所处条件而定，结构上的施工人员和施工机具设备均应作为临时荷载加以考虑。4 、多个偶然作用不同时参与组合。6.1承载能力极限状态下的效应组合公路桥涵结构按承载能力极限状态设计时，应采用以下两种作用效应组合：基本组合和偶然组合，由于本设计不考虑偶然作用的影响，故只采用基本组合。基本组合是

52、永久作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： (6.1-1)或 (6.1-2)式中 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，按通规JTG D60-2004表1.0.9规定的结构设计安全等级采用，对应于设计安全等级一级、二级和三级分别取1.1、1.0和0.9； 第个永久作用效应的分项系数，应按通规JTG D60-2004表4.1.6的规定采用；、第个永久作用效应的标准值和设计值； 汽车荷载效应（含汽车冲击力、离心力）的分项系数，取=1.4。当某个可变作用在效应组合中其值超过汽车荷载效应时，则该作用取代汽车荷载，其分项系数应采用汽车荷载的分项系数；对专为承受某作用而设置