4×30m先简支后连续梁桥施工图设计

4×30m先简支后连续梁桥施工图设计摘要本次毕业设计课题是4×30米先简支后连续梁桥施工图设计。为了计算结果的准确与方便，本课题采用桥梁博士软件进行结构计算，桥梁博士为我们提供了便捷的计算过程，准确的计算结果提高了工作效率。运用桥梁博士软件进行结构计算，计算过程大致如下。首先，参照《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004），拟定方案设计尺寸，主要包括上部结构、下部结构以及附属结构尺寸。其次，据施工工艺，建立模型划分结构单元。本课题结构采用悬臂施工法，从施工工艺角度离散结构划分单元，支座及变截面处必须为单元节点。把拟定好的结构尺寸输入桥梁博士软件中，其中的细部信息严格依据设计规范以及桥梁博士使用说明，通过桥梁博士软件计算，可以得到结构各个单元的内力与位移，从而计算桥梁支座及跨中的剪力和弯矩。内力计算完毕后，估算结构配筋面积，本结构为部分预应力结构，预应力钢筋、普通钢筋都需考虑。通过桥梁博士计算流程，容易得到各个单元截面所需的配筋面积，依据输出的配筋面积可以初步拟定预应力钢束的编束根数与束数。最后把初步拟定的钢束信息输入桥梁博士中，进行结构安全验算，通过桥梁博士软件图文并茂的显示，很容易得到结构安全验算的结果。结构安全验算是个细部工作，必须通过多次验算才能得到理想结果，经过多次调节各号钢束的编束根数与束数以及加配普通钢筋，最终使得结构安全验算合格。关键词：先简支后连续梁，预应力混凝土，体系转换ABSTRACTMygraduatedesignissueistheconstructiondesignforSimplysupportedcontinuousbeambridge(4×40m)meter.Inordertohaveexactandfacilitateresults，theissueuseDr.softwarewhichcanprovideaconvenientandfastprocessandincreasetheefficiencyofwork.AfterusingDr.software，theprocessofcalculationismoreorlessasfollows.Firstly，afterreferringto"HighwayBridgeDesigngeneralspecification"(JTGD60-2004)，youcanmakeaninitialdraftincludingtheupperstructure，thelowerpartStructureandthesubsidiarystructuresize.Secondly，accordingtoconstructiontechnology，youcanbuildmodelsofstructuralunits.Fromtheperspectiveofthestructureofdiscreteunitsandsupportingtheneedforvariablecross-sectionunitnodes，theissueadoptthemethodofcantalever.wheninputtheinitialdraftintoDr.bridgesoftware，youmustdesignthedetailedinformationstrictlyaccordingtodesignspecificationsandinstructionsforuseDr.bridgesoftware.ThroughthecalculationofDr.bridgesoftware，youcanestimateinternalforceanddisplacementofeachpart.Thereforeyoucancalculatebridgebearingsandshearingforceorflexuralmomentofmid-span.Thenyoucanestimatereinforcingbarswhencompletingcalculation.Therearethreepartsinthisstructureincludingprestressedstructure，prestressedsteelandordinalsteelwhicharenecessarytobeconsidered.ThroughtheflowofDr.Bridgesoftware，youcaneasilygetreinforcementareaofeachsection.Alsoyoucandrawnuppreliminaryprstressedbeamsteelradicalnumberaccordingtotheoutputofreinforcementarea.Atlast，youmustinputitintoDr.bridgesoftwareinordertocheckthestructuresafety.BytheillustrationofDr.bridgesoftware，youcaneasilygettheresultofcheckingthestructuralsafety，whichisdetailwork.Ifyouwanttogetaidealresult，youmustcheckinmanytimes.Afterseveraladjustmentsofthesteelbeam，thebeamforthenumbersincreasewiththebeamandwithafewordinarysteel，youcanmakeCheckingthestructuralsafetyqualified.KWYWORDS:continuousbeams，prestressedconcrete，systemconversion目录摘要 1ABSTRACT 2绪论 71方案比选 81.1技术标准 81.2技术规范 81.3构思宗旨 81.4初拟A、B、C三种桥型方案 92方案简介及上部结构尺寸拟定 102.1主跨径的拟定 102.2顺桥向主梁尺寸拟定（跨中截面） 102.3横桥向的尺寸拟定 102.4线性的选定 112.5附属设施 112.6下部结构 112.7技术规范 122.8本桥主要材料 122.9桥梁设计荷载 123桥面板的计算 133.1主桥桥面板一计算 133.1.1恒载内力 133.1.2活载内力 133.2主桥桥面板二计算 143.2.1恒载内力 143.2.2活载内力 153.2.3内力组合 153.3主梁桥面板悬臂板的计算 163.3.1恒载内力以纵向取1m的板条计算 163.2.2活载产生的内力 163.3.3行车道板的设计内力 163.4桥面板配筋 173.4.1支点处配筋，沿纵向取1m宽板条计算 173.4.2跨中处配筋，沿纵向取1m宽板条计算 174电算模型 174.1使用软件 174.2模型分析与建立 174.3恒载、活载内力计算 184.3.1恒载内力的计算 184.3.2活载内力计算 224.4其他因素引起的内力计算 354.4.1温度引起的内力计算 354.4.2支座位移引起的内力计算 354.4.3一期恒载体系转换后徐变引起的次内力计算 364.5内力组合 394.5.1承载能力极限状态的内力组合 394.5.2正常使用极限状态的内力组合 394.5.3内力组合（一） 404.6预应力钢束数量的确定及布置 454.6.1预应力钢束面积的确定 454.6.2预应力钢束根数的确定 494.6.3预应力束的布置 504.7预应力损失计算 514.7.1预应力钢束与管道壁之间的摩擦损失（） 514.7.2锚具变形、钢束回缩引起的应力损失（） 524.7.3分批张拉时混凝土弹性回缩引起的应力损失（） 524.7.4预应力钢筋的应力松弛损失（） 524.7.5混凝土引起的预用力损失() 524.8全梁的截面特性计算 534.8内力组合（二） 575各项应力验算 575.1持久状况承载能力极限状态计算 575.1.1正截面抗弯承载力计算 575.1.2斜截面抗剪承载力计算 605.2持久状况正常使用极限状态计算 605.2.1电算应力结果 605.2.2截面抗裂验算 645.2.3正常使用阶段竖向最大位移（挠度） 655.3持久状况应力验算 655.3.1混凝土截面法向压应力验算 685.3.2受拉区预应力钢束拉应力验算 685.3.3斜截面主压应力验算 685.4短暂状况构件的应力计算 695.5锚下局部应力验算 745.5.1锚具 745.5.2截面尺寸验算 745.5.3局部承压承载力验算 756主梁施工工艺 756.10#段施工技术 756.1.1施工工艺流程 756.1.2地基处理 756.1.3搭设临时支墩及支架 756.1.4钢筋施工 756.1.5预应力管道施工 766.1.6梁体砼施工 766.1.7张拉及封锚施工 766.1.80#段预压 776.2先简支后连续施工 776.2.1先简支后连续施工工艺流程见下面工艺流程图 776.2.2模板设计制作和安装拆卸 786.2.3钢筋制安及预应力筋管道的埋设 786.2.5体系转换 79结论 79绪论毕业设计是专业理论知识灵活运用于工程设计实践的一次升华，是大学学习的闭幕。毕业设计是大学本科教育培养目标实现的重要阶段，是毕业前的综合学习阶段，是深化、拓展、综合教和学的重要过程，是对大学期间所学知识的全面总结。本次毕业设计课题是上武高速公路河南段专用连续梁桥施工图设计，桥梁结构为四跨装配式预应力混凝土连续梁桥（4×40m）。为了计算结果的准确与方便，本课题采用桥梁博士软件进行结构计算，桥梁博士为我们提供了便捷的计算过程，准确的计算结果，提高了工作效率。运用桥梁博士软件进行结构计算，计算过程大致如下。首先，参照《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004），拟定方案设计尺寸，主要包括上部结构、下部结构以及附属结构。其次，依据施工工艺，建立模型划分结构单元。本结构采用悬臂施工法，从施工工艺角度离散结构划分单元，支座及变截面处必须为单元节点。把拟定好的结构尺寸输入桥梁博士软件中，其中的细部信息严格依据设计规范以及桥梁博士使用说明，通过桥梁博士软件计算，可以得到结构各个单元的内力与位移，从而计算桥梁支座及跨中的剪力和弯矩。内力计算完毕后，估算结构配筋面积，本结构为部分预应力结构，预应力钢筋、普通钢筋都需考虑。通过桥梁博士计算流程，容易得到各个单元截面所需的配筋面积，依据输出的配筋面积可以初步拟定预应力钢束的编束根数与束数。最后把初步拟定的钢束信息输入桥梁博士中，进行结构安全验算，通过桥梁博士软件图文并茂的显示，很容易得到结构安全验算的结果。结构安全验算是关键之处，必须通过多次验算才能得到理想结果，经过多次调节各号钢束的编束根数与束数以及加配普通钢筋，最终使得结构安全验算合格。在设计过程中，我们碰到了许多问题，如软件使用、专业知识、规范使用等，通过翻阅专业资料、请教指导老师以及讨论研究，最终得到了圆满地解决。毕业设计使我们受益菲浅，不仅进一步深化了我们的专业知识，而且也提高了我们的计算机使用能力。 1方案比选1.1技术标准设计荷载：汽车荷载：公路-Ⅰ级人群荷载：0kN/㎡桥梁净空：总宽34.5m：0.5（防撞墙）＋15.25＋1（防撞墙）车道：3×3.75m横坡：横坡2％纵坡：考虑两岸的引桥坡度和桥面标高，具体拟定如下：边跨桥台起至主跨跨中为直线，其坡度为2％。桥面铺装：8cm水泥混凝土+10cm沥青混凝土截面形式：根据不同方案而异材料：预应力混凝土连续梁采用号混凝土；预应力钢筋采用270K级钢绞线（15.24），极限抗拉强度1860Mpa；普通钢筋采用HRB335Ⅱ级螺纹钢筋，构造钢筋采用R235光圆钢筋。地质条件：地面上不为粘土，再往下为中细沙，再往下为亚粘土，再往下为粘土夹卵砾石，直到地下将近四五十米的地方才为卵砾岩。1.2技术规范1.中华人民共和国行业标准《公路工程技术标准》（JTGB01-2003）。2.中华人民共和国交通部标准《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTJ023-2004）。3.中华人民共和国交通部标准《公路桥涵施工技术规范》（JTG/TF50-2011）。4.中华人民共和国交通部标准《高速公路交通安全设计及施工技术规范》（JTJ074-94）。5.中华人民共和国交通部标准《公路桥梁板式橡胶支座》（JT/T4-93）。1.3构思宗旨在我国，安全、经济、适用、美观是桥梁设计中的主要考虑因素，安全尤为重要。比选标准:（1）符合当地总体发展规划，满足交通、通航、泄洪等能力要求。（2）桥梁构造形式要简洁、轻巧、美观，能反映出本地区的经济发展水平。（3）设计方案求结构新颖，同时保证桥梁结构受力合理，技术可靠，施工方便。1.4初拟A、B、C三种桥型方案表1-1方案比选标准A先简支后连续梁桥B预应力混凝土连续变截面箱梁桥C钢筋混凝土梁拱组合桥安全施工难度施工难度最小，对地质要求低施工难度中等，对地质要求中等施工难度最大，对基础要求较高抗载地震、冲击能力较强中等较弱功能跨越能力单孔最大约30m，跨径较小，通航能力受限主跨可达60m，跨越能力强，利于航运主跨单孔跨径可达百米，跨越能力最大梁系截面尺寸梁系为等截面结构，自重较大梁系为变截面空心结构，利于减轻结构自重梁系为变截面空心结构，利于减轻结构自重同跨径，竖向荷载作用下预应力筋产生的预应力抵消结构自重产生的弯矩，亦即减小了结构的跨中弯矩主梁变形挠度曲线平缓，使结构受力明确，但支点处承载力较大能充分发挥材料的性能，但在两侧产生较大的水平推力，对基础要求较高经济施工方法浇筑墩台混凝土，同时预制纵梁和横隔梁，张拉预应力筋，安装拱肋钢管及吊杆、泵送钢管混凝土、张拉吊杆及横隔梁内预应力筋、吊装箱梁、浇筑桥面板，最后进行桥面系施工，造价最低采用悬臂施工法，在进行桥墩桥台施工同时，进行主梁节段的预制加工。等基础强度符合设计要求时，再拖运至现场进行悬臂安装，直至中间湿接缝合拢为止，张拉钢筋后再进行桥面施工，造价中等采用缆索吊装拼装法，拱上建筑采用预制安装法，造价最高工程量混凝土用量中等，钢筋用量较少混凝土用量较多，但钢材用量中等混凝土用量最少，但钢材用量最多人工费和机具设备费最少中等最多工期较短中等较长养护和后期营运养护难度较低，后期受损易修复养护难度较低，后期受损较难修复养护难度较低，后期受损最难修复美观桥型桥型两边对称，简单大方与当地环境交向呼应桥型多变复杂桥型如弯月，优美结论推荐方案比选方案比选方案 2方案简介及上部结构尺寸拟定本设计经方案比选后采用等截面先简支后连续梁结构，全长。上部结构根据通行要求布置双向6车道车道，采用单箱单室，箱宽3.331m。因基础底面土质较差，采用桩柱式桥墩，桥台采用桩柱式桥台，墩台均采用嵌岩桩基础。2.1主跨径的拟定跨径拟定为40m，则全联跨径为2.2顺桥向主梁尺寸拟定（跨中截面）预应力混凝土连续梁桥的主梁高度与边跨径之比通常在～之间，标准设计中，高跨比约在～，当建筑高度不受限制时，增大梁高是比较经济的方案。可以节省预应力钢束布置用量，加大深高只是腹板加厚，增大混凝土用量有限。根据桥下通车线路情况，并且为达到美观的效果，取，即梁高为2.204m。本设计经方案比选后采用四跨装配式部分预应力混凝土连续梁结构，全长160m。根据桥下通航净空要求，跨径拟定为40m。上部结构根据通行要求布置3车道，采用单箱单室，箱宽3.331m。因基础底面土质较差，采用桩柱式桥墩，桥台采用桩柱式桥台，墩台均采用嵌岩桩基础。2.3横桥向的尺寸拟定上部结构根据通行3个车道要求，左侧0.5m防撞墙，右侧1m连续墙，采用单箱单室型箱梁。图2-1主梁横断面2.4线性的选定桥面铺装：选用8cm厚40号水泥混凝土调平层，上加三涂FYT-1改进型防水层，其上再加10cm厚沥青混凝土桥面铺装。桥面横坡：根据《桥规》规定横坡为1.5%～3％，取2％，该坡度由梁底支座控制。竖曲线：考虑两岸的引桥坡度和桥面标高，具体拟定如下：左边自0号桥台起至主跨跨中为直线，其坡度为2％，右边自3号桥台起至主跨跨中亦为直线，其坡度为2％。2.5附属设施﹙1﹚桥面铺装：选用8cm厚40号水泥混凝土调平层，上加三涂FYT-1改进型防水层，其上再加10cm厚沥青混凝土桥面铺装。﹙2﹚锚具：本设计采用GVM15-4和GVM15-5型锚及其配套设备。﹙3﹚支座：主桥四跨等截面先简支后连续箱梁采用GYZ和GYZF系列板式橡胶支座，其性能应符合交通行业相关标准的规定，具体支座型号、参数详见相关设计图纸及产品说明书。﹙4﹚伸缩缝：根据高速公路的使用特点和平整度要求，主桥桥梁伸缩缝均采用D160毛勒伸缩缝。﹙5﹚防撞护栏：外侧防撞护栏采用组合式防撞护栏，内侧防撞护栏采用波形防撞护栏。2.5下部结构由于0号台地质条件较好，承台直接落于弱风化岩石上作为基础，所以不采用桩基基础，而3号台则是采用桩基基础。下部的尺寸按照同地质条件和跨径拟定，具体尺寸如下：图2-2下部结构图2.7技术规范《公路工程技术标准》(JTGB01-2003)《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62-2004）2.8本桥主要材料预应力混凝土连续梁采用号混凝土；预应力钢筋采用270K级钢绞线（15.24），；非预应力钢筋采用HRB33级螺纹钢筋，构造钢筋采用R235光圆钢筋。2.9桥梁设计荷载根据规定荷载等级为公路－Ⅰ级。3桥面板的计算3.1主桥连续单向板第一部分计算3.1.1恒载内力以纵向1m宽的板条进行计算，没延米板上的恒载g，则：沥青混凝土面层：钢筋混凝土找平层：将承托的面积平坦于桥面板上，则：主梁的自重：合计：每米宽板条的恒载内力：计算跨径：，所以取弯矩剪力3.1.2活载内力根据《公桥规》，公路—Ⅰ级车辆荷载的布置，要求板的最不利受力，后轮轴重为P=140kN，着地长度为，宽度为有效分布宽度：（两后轮轴距）所以取，说明支点处有效分布宽度无重叠。可得板的有效分布宽度图，在影响线上进行最不利情况的加载，利用结构力学计算得出简支单向板的内力。作用于每米宽板条上的弯矩为：图3-1单向板内力计算图示作用于每米板条上的剪力为：,3.1.3内力组合由于所以：跨中弯矩支点弯矩3.2主桥桥面板二计算3.2.1恒载内力以纵向1m宽的板条进行计算，没延米板上的恒载g，则：沥青混凝土面层：钢筋混凝土找平层：将承托的面积平坦于桥面板上，则：主梁的自重：合计：每米宽板条的恒载内力：计算跨径：，所以取弯矩剪力3.2.2活载内力根据《公桥规》，公路—Ⅰ级车辆荷载的布置，要求板的最不利受力，后轮轴重为P=140kN，着地长度为，宽度为有效分布宽度：（两后轮轴距）所以取，说明支点处有效分布宽度无重叠。可得板的有效分布宽度图，在影响线上进行最不利情况的加载，利用结构力学计算得出简支单向板的内力。作用于每米宽板条上的弯矩为：作用于每米板条上的剪力为：,3.2.3内力组合由于所以：跨中弯矩支点弯矩3.3主梁桥面板悬臂板的计算悬臂板长度按短悬臂计算对于边主梁外侧悬臂板或沿纵缝不相连接的悬臂板，在计算根部最大弯矩时，应将车轮荷载靠板的边缘布置。图3-2悬臂板计算3.3.1恒载内力以纵向取1m的板条计算沥青混凝土面层：钢筋混凝土找平层：人行道和栏杆：主梁自重：合计：每米宽板条的恒载内力：弯矩剪力3.2.2活载产生的内力一个车轮荷载对于悬臂根部的有效分布宽度：（两后轮轴距）两后轮的有效分布宽度发生重叠，应一起计算其有效分布宽度。顶板中线上2个车轮对于悬臂板根部的有效分布宽度为：有效分布高度见图。作用于每米宽板条上的弯矩为：作用于每米板条上的剪力为：3.3.3行车道板的设计内力所以箱形梁腹板顶板处的设计弯矩为：箱型梁顶板中间截面的设计弯矩为;支点处的设计剪力为：3.4桥面板配筋3.4.1支点处配筋，沿纵向取1m宽板条计算混凝土强度等级为C50，钢筋采用HRB335，则：截面计算高度：,将各参数代入数值：整理后得到：取直径为12@100的HRB335钢筋,3.4.2跨中处配筋，沿纵向取1m宽板条计算,将各参数代入数值：整理后得到：取直径为12@300的HRB335钢筋,4.4其他因素引起的内力计算4.4.1温度引起的内力计算由于连续梁只有一个横向支座，所以整体温变对梁体的内力没有影响，在这里只考虑桥面板由于日照等因素产生梯度温度效应，根据《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）第4.3.10条规定，桥面板表面竖向日照正温差计算基数取14℃，取5.5℃，竖向日照反温差为正温差乘以-0.5。按以上规定由桥梁博士有限元软件程序可算出不均匀温度引起的内力。4.4.2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，连续梁是一种超静定结构，对支座的不均匀沉降特别敏感，所以由它引起的内力是构成内力的重要组成部分。按矩阵位移法求解支座沉降次内力。在桥梁设计中，支座沉降工况的选取是应慎重考虑的问题。一般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。澄江一般对每个截面挑最不利的工况内力值作为沉降次内力。其计算方法是：四跨连续梁的四个支点中的每个支点分别下沉2cm，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。4.5内力组合根据《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）第4.1.6条和第4.1.7条规定，进行承载能力极限状态的内力组合和正常使用极限状态的内力组合。4.5.1承载能力极限状态的内力组合组合I：基本组合在此基本组合考虑永久作用—结构重力、基础沉降，可变作用—汽车荷载、温度梯度作用，则基本组合作用效应表达式为：式中：—结构重要性系数，取为1.0； —永久作用结构重力效应分项系数，取为1.2；—可变作用荷载效应分项系数，取为1.4；—除汽车荷载效应（含冲击力、离心力）、风荷载外其它可变作用效应系数；—永久作用结构重力效应标准值；—可变作用汽车荷载效应标准值。4.5.2正常使用极限状态的内力组合（1）短期组合在此短期组合考虑永久作用—结构重力、基础沉降，可变作用—汽车荷载、温度梯度作用，则短期组合作用效应表达式为：式中：—可变作用荷载效应频遇值系数，汽车取为0.7，温度梯度取为0.8，其他1.0；—第j个可变作用荷载效应频遇值。（2）长期组合在此长期组合考虑永久作用—结构重力、基础沉降，可变作用—汽车荷载、温度梯度作用，则长期组合作用效应表达式为：式中：—可变作用荷载效应频遇值系数，汽车取为0.4，温度梯度取为0.8，其他1.0；—第j个可变作用荷载效应准永久值。4.5.3内力组合（一）按照《桥规》要求和以上计算结果，可进行承载能力极限状态的内力组合和正常使用极限状态的内力组合。组合结果用来按承载能力及按应力估算钢束，这里只简要给出承载能力极限状态与正常使用极限状态组合的弯矩和剪力包络图（见下图）。弯矩包络图剪力包络图图4-4承载能力极限状态内力包络图弯矩包络图剪力包络图图4-5正常使用极限状态内力包络图4.6预应力钢束数量的确定及布置4.6.1预应力钢束面积的确定根据各个截面正截面抗裂要求，确定预应力钢束数量。根据《公桥规》（JTGD62-2004）规定，正截面抗裂应满足下列条件要求：全预应力混凝土构件，在作用（或荷载）短期效应组合下，分段浇筑或砂浆接缝的纵向分块构件应满足：式中：—在作用（或荷载）短期效应组合下构件抗裂性验算截面边缘混凝土的法向拉应力；—扣除全部预应力损失后的预加力在构件抗裂性验算截面边缘产生的混凝土有效预压应力。配置主梁纵向预应力筋的目的是使预应力混凝土梁在预应力和使用荷载共同作用下截面上、下缘均不产生拉应力截面上、下缘均不出现拉应力，该条件可表示为：可将上面的式子改写为：式中：、—分别表示预应力筋在截面上、下缘产生的有效预压应力；、—分别为截面上、下缘的抗弯模量（可按毛截面考虑）；、—表示在作用（或荷载）短期效应组合下，计算截面最大、最小弯矩（自带符号）。由预应力钢束所产生的截面上、下缘产生的有效预压应力分三种情况讨论：（1）截面上、下缘均配置预应力筋由预应力钢束及在截面上、下缘产生的应力分别为：将式（4-3）、（4-4）分别代入式（4-5）、（4-6），联立方程式后解得：由此可得到上、下缘所需钢束的面积为：式中：、—分别表示截面上、下缘的预应力钢筋重心距截面重心的距离；A—估算钢筋数量时近似采用毛截面面积；—分别表示截面上、下缘每束（股）预应力筋的截面积；—预应力筋的张拉控制应力；—预应力损失，按张拉控制应力的20％估算。（2）只在截面下缘配置预应力筋时由下缘预应力钢筋在截面上、下缘产生的应力分别为：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：由式可估算出下缘截面所需的钢束的面积。（3）只在截面上缘配置预应力筋时由上缘预应力钢筋在截面上、下缘产生的应力分别为：由截面上缘不出现拉应力来控制，上缘所需的有效预加力为：由式可估算出上缘截面所需的钢束的面积。拟采用钢绞线，单根钢绞线的公称截面面积，抗拉强度标准值，张拉控制应力取，预应力损失按张拉控制应力的20％估算。所需预应力钢绞线的面积为：由桥梁博士估算结构配筋面积可得到正常使用极限状态短期荷载效应组合下的配筋估算面积，各截面所需预应力钢束的截面面积，见下表如表，取两表中较大值作为估算值。4.6.3预应力刚束的布置（1）布置原则：1）为避免梁体产生横向弯曲，预应力筋应在截面上对称布置，各施工阶段都要满足对称布置的原则；2）为满足布置、锚固等需要，预应力筋在梁体内可以平弯和竖弯，但要避免平弯和竖弯的叠加，且平弯和竖弯（不包括抗剪因素）的角度不宜大于20°，半径不能小于4m，常常取大于8m的数值，为了简化构造和减少预应力损失，应尽量减少或避免平弯，避免使用多次反向曲率变化的连续束；3）现阶段有取消为抗剪而弯索的趋势，弯索应尽量布置在腹板及梗胁内，锚固在截面中性轴附近，尽量以S型曲线锚固，以消除锚固点产生的横向力；4）顶、底板的预应力筋应适量集中布置在腹板及梗胁等混凝土较厚的位置，而不宜采用均匀分散的布置方式，底板索一般都平行于底板布置；5）为防止中间支点处因偏心距较大的锚固力作用而导致梁下缘开裂，通常在梁上、下缘布置几束直线通长束；6）若预应力钢筋数量较多而不得不在板的中部布筋时，应尽量避开横向正弯矩较大区域，应满足构造要求；7）力筋较多时可分层布置，先锚固或弯起靠近腹板中部的力筋，尽量使管道上下对齐，以便浇注和振捣，不宜采用梅花型布置，特别当管道间距较小时；8）为了便于计算，应尽量减少预应力钢筋的类型。9）本桥采用预埋金属波纹管，根据《公桥规》（JTGD62-2004）第9.4.9规定，直线管道的净距不应小于40mm，且不宜小于管道直径的0.6倍，其竖直方向可将两管道叠置。10）根据《公桥规》（JTGD62-2004）第9.4.10规定，后张法预应力构件的曲线预应力钢束的曲率半径不宜小于4m。（2）钢束的布置全桥预应力钢束的布置情况，可参考后面的施工图，现选取部分截面断面，画出钢4.7预应力损失计算由于施工中预应力钢束的张拉采用后张法，故按《公桥规》（JTGD62-2004）第6.2.1条，应计算以下各项预应力损失：4.7.1预应力钢束与管道壁之间的摩擦损失按“公预规”第6.2.2条规定，计算公式为：式中：—张拉钢束时锚下的控制应力，MPa；μ—钢束与管道壁的摩檫系数，对于预埋金属波纹管，取u＝0.20；θ—从张拉端到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檫的影响系数，取k＝0.00251；x—从张拉端至计算截面的管道长度（以m计），可近似取其在纵轴上的投影长度。4.7.2锚具变形、钢束回缩引起的应力损失根据《公桥规》（JTGD62-2004）第6.2.3条，计算公式为：式中：—锚具变形、钢束回缩值（以mm计），按《公桥规》表6.2.3采用；本设计采用钢制锥形锚具，每端由钢束回缩引起的变形值为6mm，两端压缩变形为12mm；—预应力钢束的有效长度，mm；4.7.3分批张拉时混凝土弹性回缩引起的应力损失根据《公桥规》（JTGD62-2004）第6.2.5条，后张法构件采用分批张拉时，先张拉的钢束由于后张拉的钢束所产生的混凝土弹性压缩引起的应力损失为：式中：—在计算截面先张拉的钢筋重心处，由后张拉各批钢筋而产生的混凝土法向应力（MPa）；—预应力钢筋弹性模量与混凝土弹性模量的比值。4.7.4预应力钢筋的应力松弛损失 根据《公桥规》（JTGD62-2004）第6.2.6条，预应力钢束由于钢筋松弛引起的预应力损失终极值，按下式计算：式中：—张拉系数，一次张拉时，；超张拉时，—钢筋松弛系数，Ⅰ级松弛（普通松弛），；Ⅱ级松弛（低松弛），；在桥梁博士计算程序中，松弛率填写项输入0时，则系统自动根据《公桥规》（JTGD62-2004）6.2.6-1公式计算松弛损失，此时松弛系数取用0.3。—传力锚固时的钢束应力，对后张法构件。4.7.5混凝土引起的预用力损失由混凝土收缩和徐变引起的应力损失可按《公桥规》（JTGD62-2004）第6.2.7条，进行计算，其计算结果由桥梁博士程序得到。4.8全梁的截面特性计算由于强度和应力验算中用到的截面各有不同，故应计算各截面的净截面特性和换算截面特性，此计算过程由程序进行，结果见下表。4.9预加力次力矩和徐变次内力计算4.9.1预加力产生的次内力由于预加力次力矩的计算在点算程序中已经全部考虑，故这部分的计算不再进行。这里仅就次力矩的计算方法做一些介绍。首先选定结构基本体系，计算出预加力对基本体系的弯矩，此为静定力矩。即初预矩；然后用力法求解结构在预加力作用下的赘余力，此即所谓“二次内力矩”。初预矩和二次内力矩之和即为预加力对结构的综合力矩。4.9.2收缩徐变引起的次内力计算根据《公桥规》（JTGD62-2004）的编制理念，使用阶段的收缩徐变时间应为“0”天，而将结构的收缩徐变考虑到施工阶段中，即添加一个较长施工周期(如3650天)，用以完成结构的收缩徐变，而不在使用阶段考虑。根据《公桥规》（JTGD62-2004）第4.2.12条规定，在先期结构上由于结构自重产生的弯矩，经过混凝土徐变重分配，在后期结构中时的弯矩，可按下式计算：式中—在先期结构自重作用下，按先期结构体系计算的弯矩；—在先期结构自重作用下，按后期结构体系计算的弯矩；—从先期结构加载龄期至后期结构计算所考虑时间时的徐变系数，当缺乏符合当地实际条件的数据时，可按《公桥规》（JTGD62-2004）附录F计算；—从先期结构加载龄期至后期结构计算所考虑时间时的徐变系数。按以上规定，由桥梁博士有限元软件程序可算出全桥结构的徐变次内力，见表如下。根据上表可得到承载能力极限状态和正常使用极限状态的弯矩包络图和相应的剪力包络图，见图如下。弯矩包络图剪力包络图图4-6承载能力极限状态内力包络图弯矩包络图剪力包络图图4-7正常使用极限状态组合Ⅰ内力包络图弯矩包络图剪力包络图图4-8正常使用极限状态组合Ⅱ内力包络图5各项应力验算5.1持久状况承载能力极限状态计算5.1.1正截面抗弯承载力计算由于单元划分较多，不能在此一一显示，因此依据内力和应力值确定显示结果单元号，一般有跨中、支点、1/4跨、变截面处、配筋变化点等。部分的：2#（边跨边支点）、11#（边跨1/4截面）、41#（中跨近中支点）、41#（中跨中支点）、43#（中跨近中支点）、52#（中跨1/4截面）、62#（中跨跨中）。图5-1半跨计算节点位置图桥梁博士系统计算结果5.1.2斜截面抗剪承载力计算由于梁体中的主拉应力都不大于，故根据《公预规》（JTGD62-2004）第7.1.6条规定，箍筋可仅按构造要求设置，取双肢HRB33516的钢筋，自支座中心起长度不小于一倍梁高范围内，其间距为100mm，其他梁段箍筋间距采用200mm。5.2持久状况正常使用极限状态计算5.2.1电算应力结果使用阶段荷载组合Ⅰ应力（长期效应）根据桥梁博士系统计算结果输出使用阶段荷载组合1应力（长期效应）见表如下。注：正截面抗裂性验算仅给出边跨边支点、边跨1/4截面、边跨跨中截面、边跨距近中支点、中跨支点、中跨近中支点、中跨跨中的，当然其他的也是满足的。5.2.2截面抗裂验算1.验算条件根据《公预规》（JTGD62-2004）第6.1.1规定，应满足下列条件：（1）正截面抗裂对于部分预应力A类构件，在作用（荷载）短期效应组合下，应符合下列条件：对于部分预应力A类构件，在作用（荷载）长期效应组合下，应符合下列条件：（2）斜截面抗裂对于部分预应力A类构件，在作用（荷载）短期效应组合下，应符合下列条件：预制段：现浇段：2.验算结果根据前述应力计算结果，长期效应（组合1）混凝土边缘未出现拉应力，符合。同时短期效应（组合2）拉应力与主拉应力，也符合与，现浇段主拉应力也符合。其他单元也是满足的。计算结果表明，正、斜截面的抗裂性均能满足规范要求。5.2.3正常使用阶段竖向最大位移（挠度）1．使用阶段的挠度计算使用阶段的挠度值，按短期荷载效应组合计算，并考虑挠度长期影响系数，其取值按《公预规》（JTGD62-2004）第6.5.3规定，对于C50混凝土取。短期效应组合作用下的挠度值，利用桥梁博士计算程序得到，中跨跨中挠度值，自重产生的中跨跨中挠度值。因此，消除自重产生的挠度，并考虑挠度长期影响系数后，使用阶段挠度值为：计算结果表明，使用阶段的挠度值满足规范要求。2．预加力引起的反拱计算及预拱度的设置按《公预规》（JTGD62-2004）第6.5.4规定，预应力混凝土受弯构件由预加力引起的反拱值等于预加力引起的挠度乘以长期增长系数，取2.0。根据桥梁博士计算程序可得到中跨跨中由预应力引起的反拱度为：将预加力引起的反拱与按荷载短期效应影响产生的长期挠度值相比较可知，由于预加力产生的长期反拱值小于按荷载短期效应组合计算的长期挠度，所以按《公预规》（JTGD62-2004）第6.5.5规定可设预拱度。5.3持久状况应力验算按持久状况设计的预应力混凝土受弯构件，应计算其使用阶段正截面混凝土的法向压应力、受拉钢筋的拉应力及斜截面的主压应力。计算时作用（或荷载）取其标准值，不计分项系数，汽车荷载应考虑冲击系数。由桥梁博士计算程序得到正常使用极限状态组合Ⅲ应力验算结果5.3.1混凝土截面法向压应力验算根据《公预规》（JTGD62-2004）第7.1.5规定：未开裂构件受压区混凝土的最大压应力应满足最大压应力满足规范要求；5.3.2受拉区预应力钢束拉应力验算根据《公预规》（JTGD62-2004）第7.1.5规定：未开裂构件受拉区预应力钢绞线的最大拉应力应满足由桥梁博士计算程序得到预应力钢绞线在极限状态组合Ⅲ（标准组合）最大拉应力结果5.3.3斜截面主压应力验算根据《公预规》（JTGD62-2004）第7.1.6规定：混凝土主压应力在作用标准值组合下应符合下式规定最大压应力满足规范要求；最大主拉