毕业设计（朱复腾）

鹰潭职业技术学院毕业设计

毕业设计（论文）任务书

课题名称 刘家院子双线大桥设计 学院(系) 应 用 工 程 专 业 建 筑 工 程 技 术 班 级 建 筑 工 程 学生姓名 朱 复 腾 学 号 7011240136

5 月 2 日至 6 月 16 日共 7 周

指导教师(签字) 教学院长(签字)

2014年 6 月 16 日

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一、设计内容（论文阐述的问题） (一) 根据所给的桥位地质、地形和水文资料，按适用、经济、安全、美观的原则，至少选择3个可比性桥型方案，主要从工程材料数量、工程概算、投资来源、施工及养护难易程度和施工力量等方面综合分析比较，推荐一种桥型方案。 (二) 就推荐的设计方案完成下列内容： 1.全桥的纵、横、平面布置，并合理拟定上、下部结构的细部尺寸。 2. 对一跨或一个受力单元进行受力分析，计算各种作用所产生的内力，并进行作用效应组合。 3. 按照作用效应不超过结构抗力效应的原则，验算结构构件的强度、刚度与稳定性。如不符合要求，则需修改设计或提出修改设计的措施。 4. 根据桥梁所处位置、环境和施工力量的配备情况，选择合理可行的施工方案与方法，以及主要的施工程序。 二、设计原始资料（实验、研究方案） 1、桥位地质、地形图（另附） 2、主要技术指标 1．桥面净宽: 2.0m+11m +11m+2.0m 2．桥下净空: 满足通航要求 3．设计荷载: 公路－I级 4．设计地震加速度值: 0.05g 5．设计水位: 见图 6．最低水位: 见图 7．冲刷深度: 一般冲刷线低于河床1m，最大冲刷线低于河床2m。 8．气温：年最高月平均温度 45℃，最低温度 -15 ℃。

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三、设计完成后提交的文件和图表（论文完成后提交的文件） 1、计算说明书部分： 1.中英文摘要。 2.目录。 3.桥型方案比较：主要从构造、受力特点、施工难易程度、运营状况、维修养护等方面进行比较。 4.桥梁结构内力计算和强度、变形（刚度）、稳定性验算部分，要求计算方法正确、结果准确、内容全面、图文工整。 5.施工方案选择说明。 6.设计中存在的问题讨论与总结。 7.参考文献。 2、图纸部分： 1.桥型方案比较图：各方案的立面、横断面图及主要工程数量。 2.推荐方案总体布置图。 3.推荐方案上（下）部结构构造图及主要工程数量。 4.推荐方案上（下）部结构钢筋（钢束）构造图及主要工程数量。 5.施工方案示意图。 四、毕业设计（论文）进程安排 序号 设计（论文）各阶段名称 日期（教学周） 1 收集熟悉资料，撰写开题报告 第1周 2 方案比选 第2周 3 结构设计 第3周 4 内力计算、组合、配筋设计 第4～6周 5 强度、刚度、稳定性验算 第7周 6 绘制图纸 第8周 7 编写设计说明与计算说明书 第9周 8 指导老师审查，修改图纸 第10周 9 评阅人审阅、准备毕业答辩 第10周

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五、主要参考资料 [1] 叶见曙，《结构设计原理》，人民交通出版社； [2] 陈忠延等，《土木工程专业毕业设计指南——桥梁工程分册》，中国水利水电出版社； [3] 徐岳、王亚军、万振江，《预应力混凝土连续梁桥设计》，人民交通出版社； [4] 范立础，《桥梁工程》，人民交通出版社； [5] 凌志平，《基础工程》，人民交通出版社； [6] 西安公路学院，《桥涵水文》，人民交通出版社； [7]《桥梁计算示例集》，人民交通出版社； [8] 重庆交通学院等合编，《桥梁上部结构计算示例（二）》，人民交通出版社； [9] 交通部行业标准，《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD 60-2004），人民交通出版社，2004；

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长安大学毕业设计开题报告表

课题名称 课题来源 学生姓名 自选项目 朱复腾 刘家院子双线大桥设计 课题类型 学 号 工程设计类 7011240136 指导教师 杨春强（技术主管） 专 业 建筑工程

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一、设计（论文）依据及研究意义： （1）设计依据：本次设计的工程原始资料。桥梁博士、《桥梁工程》、《结 构设计原理》、《公路桥涵设计通用规范》、《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》等相关书籍、规范、标准。 （2）研究意义： ①通过毕业设计，能将以前所学的理论知识和工程实际结合起来，培养我 们独立分析解决桥梁设计及施工中实际问题的能力。 ②提高计算、绘图、查阅文献、使用规范手册的基本技能，掌握大、中型 桥梁的设计原则、设计方法和步骤。 ③熟练掌握AutoCAD,桥梁博士工程软件，并懂得利用我些软 件解决工程中遇到的实际问题。 ④ 通过毕业设计的各个环节综合训练，为毕业后尽快投入实际工作做准备。 二、设计（论文）主要研究的内容、预期目标： （1） 主要研究内容： ①与本设计有关的设计规范及技术标准； ②如何选择合理的结构体系和结构布置； ③桥梁结构的计算方法和基本构造要求 （2） 预期目标： ② 完成结构计算并写出设计计算书； ②用CAD绘制结构构造图和钢筋构造图，达到施工图标准； ③达到“经济、适用、耐久、美观”的设计原则。 三、设计（论文）的研究重点及难点： （1）重点： ①成桥状态下的结构分析； ②预应力钢筋的配置； ③分析先简支后连续梁桥受力的两个不同阶段； ④结构设计验算（包含正常使用极限状态和承载能力极限状态）； ⑤先简支后连续钢构桥的施工过程和方法。 （3） 难点： ② 准确模拟整个施工过程及成桥状态； ②每阶段预应力筋的张拉及施工过程中预应力损失； ③混凝土的收缩徐变； ④先简支后连续的体系转换施工； ⑤温度应力及支座的沉降等各方面的因素对成桥的影响。 四、毕业设计（论文）进程安排 序号 设计（论文）各阶段名称 日期（教学周） 1 收集熟悉资料，撰写开题报告 第1周 2 方案比选 第2周 3 结构设计 第3周 4 内力计算、组合、配筋设计 第4～6周 5 强度、刚度、稳定性验算 第7周 6 绘制图纸 第8周 6 鹰潭职业技术学院毕业设计

7 编写设计说明与计算说明书 第9周 8 指导老师审查，修改图纸 第10周 9 评阅人审阅、准备毕业答辩 第10周 五、主要参考资料 [1] 叶见曙，《结构设计原理》，人民交通出版社； [2] 陈忠延等，《土木工程专业毕业设计指南——桥梁工程分册》，中国水利水电出版社； [3] 徐岳、王亚军、万振江，《预应力混凝土连续梁桥设计》，人民交通出版社； [4] 范立础，《桥梁工程》，人民交通出版社； [5] 凌志平，《基础工程》，人民交通出版社； [6] 西安公路学院，《桥涵水文》，人民交通出版社； [7]《桥梁计算示例集》，人民交通出版社； [8] 重庆交通学院等合编，《桥梁上部结构计算示例（二）》，人民交通出版社； [9] 交通部行业标准，《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD 60-2004），人民交通出版社，2004；

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指导教师意见及建议： 指导教师签名： 年 月 日

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摘 要

本设计中，根据参考图纸的要求，依据现行铁路桥梁设计规范提出了预应力混凝土连续钢构桥、预应力混凝土连续刚构、下承式三跨系杆拱桥三种桥型方案。按照“实用、经济、安全、美观”的桥梁设计原则，经过对各种桥型的比选最终选择81m+148m+81m的预应力混凝土连续钢构为本次的推荐设计桥型。

本设计利用桥梁博士软件进行结构分析，根据桥梁的尺寸拟定建立桥梁基本模型，然后进行内力分析，计算配筋结果，进行施工各阶段分析及截面验算。同时，必须要考虑混凝土收缩、徐变次内力和温度次内力等因素的影响。 本设计主要是预应力混凝土连续钢构桥的上部结构设计，设计中主要进行了桥梁总体布置及结构尺寸拟定、桥梁荷载内力计算、桥梁预应力钢束的估算与布置、桥梁预应力损失及应力的验算、次内力的验算、内力组合验算、主梁截面应力验算。

最后，经过分析验算表明该设计计算方法正确，内力分布合理，符合设计任务的要求。

关键字：连续梁桥；连续刚构；下承式三跨系杆拱桥；结构分析；验算

Abstract

In this design, according to the referencing drawings requirements，according to the current Railway bridge design specification of prestressed concrete continuous girder bridge forward, Prestressed concrete continuous rigid-frame structure, Bottom-road three span tied arch bridge. According to the \economic and convenient for construction of bridge design principles, structure after the bridge of various final choice of 81m + 148m+ 81m Prestressed concrete continuous rigid-frame structure design for this recommendation.

This design using the Dr. Bridge software analysis the structure，according to the

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size of the bridge, the basic model establishment bridge worked，then force analysis，calculation results of reinforced，for each phase analysis and construction. At the same time, must consider the concrete shrinkage, Creep force times and temperature resultant times factors.

The design of Prestressed concrete continuous rigid-frame structure is mainly the upper structure design,in the design of the main bridge layout and structure size，load calculation，bridge prestressing tendons estimation and layout，the loss of prestress and stress of the bridge，the resultant checked，internal combination calculation，section stress calculation girder.

Finally, after analysis shows that the design calculation method of calculating the internal force distribution, reasonable, comply with the design requirements of the task.

KEY WORDS：Continuous girder bridge；Continuous rigid-frame structure；simple supported girder bridge；Structure analysis；checking computation

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目 录

第一章 方案比选....................................................... 13

1.1 比选原则 13 1.2 比选方案 14

第二章 预应力混凝土连续刚构总体布置.................................... 18

2.1 桥型布置....................................................... 18

2.1.1 孔径布置.................................................. 18 2.1.2 桥梁截面形式........................... 19错误！未定义书签。 2.1.3. 桥梁细部尺寸 ............................................. 19 2.1.4. 桥面铺装 ................................................. 20 2.1.5. 桥梁下部结构 ............................................. 20 2.1.6. 本桥使用材料 ............................................. 20

第三章 分析计算........................................................ 20

3.1 全桥结构单元的划分............................................. 20

3.1.1 分段原则.................................................. 20 3.1.2 具体单元分段.............................................. 21

3.2全桥施工阶段的划分 ............................................. 21 3.3主梁内力计算 ................................................... 21

3.3.1恒载内力计算 .............................................. 21

3.4活载内力计算 ................................................... 21

3.4.1活载因子的计算 ............................................ 22 3.4.2 横向分布系数的考虑........................................ 23

3.5荷载组合 ....................................................... 23 3.6预应力钢束的估算与布置 ......................................... 25

3.6.1钢束面积估算 .............................................. 25 3.6.2按承载能力极限计算时满足正截面强度要求 . 25错误！未定义书签。 3.6.3按正常使用极限状态下的应力要求 26 3.6.4预应力束的布置 ......................... 29错误！未定义书签。 3.6.5预应力损失计算 ......................... 30错误！未定义书签。

第四章 结构强度及应力验算.............................................. 34

4.1 施工阶段验算................................................... 34 4.2 截面强度验算................................................... 35 4.3 截面应力验算................................................... 37 4.3.1 持久状况应力验算............................................. 40 4.3.2 钢束最大拉应力验算........................................... 42 4.4 截面抗裂性验算................................................. 43

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第五章 主要施工程序.................................................... 46

致谢及感想............................................................. 47

参考文献............................................................... 48

附：外文翻译.............................................................

英文原文.......................................................... 中文翻译..........................................................

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第一章 方案比选

1.1 比选原则

（1） 适用性

桥上应保证车辆和人群的安全畅通，并应满足将来交通量增长的需要。桥下应满足泄洪、安全通航或通车等要求。建成的桥梁应保证使用年限，并便于检查和维修。

（2） 舒适与安全性

现代桥梁设计越来越强调舒适度，要控制桥梁的竖向与横向振幅，避免车辆在桥上振动与冲击。整个桥跨结构及各部分构件，在制造、运输、安装和使用过程中应具有足够的强度、刚度、稳定性和耐久性。

（3） 经济性

设计的经济性一般应占首位。经济性应综合发展远景及将来的养护和维修等费用。

（4） 先进性

桥梁设计应体现现代桥梁建设的新技术。应便于制造和架设，应尽量采用先进工艺技术和施工机械、设备，以利于减少劳动强度，加快施工进度，保证工程质量和施工安全。

（5） 美观

一座桥梁，尤其是座落于城市的桥梁应具有优美的外形，应与周围的景致相协调。有合理的结构布局和轮廓是美观的主要因素，决不应把美观片面的理解为豪华的装饰。

应根据上述原则，对桥梁作出综合评估。

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1.2 比选方案

第一方案：连续刚构桥方案

1、总体布置和结构体系：此方案的桥跨布置为81m+148m+81m连续刚构桥。 三跨预应力连续刚构，中跨为148m，边跨均为81m。单箱单室变截面梁，桥面宽13m，箱底宽7m顶板悬臂长度为3m.边跨与中跨比值为0.5473,符合结构及经济要求。

2、尺寸拟定：

跨中截面：桥梁全宽13m。顶板宽13m，底板宽7m，顶板厚30cm，底板厚35cm，腹板厚40cm，梁高2.8m。

墩顶截面：桥梁全宽13m。顶板宽13m，底板宽7m，顶板厚40cm，底板厚90cm，腹板厚90cm，梁高9m。

图1.2.1

3、主墩、台结构：桥墩均采用双支薄壁墩组成的钢筋混凝土结构。主桥基础采用钻孔灌注桩基础。

4、施工方法：该桥采用悬臂浇筑法施工，省去大型起重安装设备，0号块采用支架现浇，两侧同时进行对称悬臂施工，合龙时先合龙边跨，再合龙中跨，施工时不受沟道通航和水位变化的影响。

5、优点

预应力连续刚构桥梁体连续，梁墩固结，既保持了主梁连续无缝，行车平顺又可最大限度地应用平衡悬臂施工法的优点；又保持了T型刚构不需大吨位支座，不需转换体系且具有很大的顺桥向抗弯刚度和横向抗扭刚度的优点。连续刚

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构结构整体性好，采用柔性薄壁墩，可削弱墩顶负弯矩，能满足大跨径的受力要求。并且结构性能好，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，抗震能力强等优点。

6、缺点

超静定结构，基础不均匀沉降将在结构中产生附加内力，且墩梁固结增加了对次内力的敏感性，必须采用抗压刚度较大、抗推刚度较小的桥墩，以适应梁结构的变形。水平抗推刚度小。

7、方案大样图：

图1.2.2

第二方案：连续梁桥方案

1、总体布置和结构体系：本方案是连续梁桥，全桥长310米，孔径布置主跨为：81m+148m+81m连续梁。

主桥为三跨预应力连续梁，中跨为148m，边跨均为81m。单箱单室变截面梁，桥面宽13m，箱底宽7m顶板悬臂长度为3m.边跨与中跨比值为0.5473,符合结构及经济要求。

2、尺寸拟定：

跨中截面：桥梁全宽13m。顶板宽13m，底板宽7m，顶板厚30cm，底板厚35cm，腹板厚40cm，梁高3m。

墩顶截面：桥梁全宽13m。顶板宽13m，底板宽7m，顶板厚40cm，底板厚90cm，腹板厚90cm，梁高8m。

2、主墩、台结构

桥墩均采用双柱式桥墩。主桥基础为钻孔灌注桩基础。 3、施工方案

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该三跨连续梁桥采用悬臂浇筑法施工，省去大型起重安装备，而且施工时不受沟道通航和水位变化的影响。

4、方案大样图：

图1.2.3

第三方案:下承式系杆拱桥

1、孔径布置

此桥为三跨系杆拱桥，全桥长318米，全桥孔径布置为：106m+106m+106m，。矢高24m，桥面净宽13m，两边混凝土防撞护栏为2×0.5m。

2、结构构造

拱圈跨径106m，失高24m，拱圈厚度为3.0m。 3、方案大样：

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图1.2.4

6、施工方法：

拱圈采用缆索吊装。拱上建筑采用工厂预制简支板再进行安装的施工方法。 6、优点

结构的整体刚度大，构造简单，维护费用少。线型优美，与环境相协调。 7、缺点

超静定结构，温度变化，材料收缩，结构变形，基础不均匀沉降和位移将在结构中产生附加内力。

桥型方案比较表

方案 比较项目

第一方案（推荐） 连续刚构桥 第二方案 连续梁桥 第三方案 系杆拱桥 17

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桥总长（m） 310 边跨比0.5473,主桥为310 边跨比0.5473，主梁为变截面单箱单室箱梁，墩为空心墩 墩顶8、跨中3, 呈二次抛物线 连续美观简洁 318 采用钢筋混凝土预制空心板，拱圈截面采用单箱单室 等截面2m 优美宏伟 桥跨布置特点 变截面单箱单室箱梁,墩为双支薄壁墩墩。 主梁梁高. 建筑造形 墩顶9,跨中2.8,呈二次抛物线 连续美观简洁 养护维修 少 少 较多 主桥采用对称悬臂浇注施工方法和难易 施工，施工工作面多，施工难度不大 主桥采用对称悬臂浇注施工，施工工作面多，施工难度不大 拱圈采用缆索吊装，拱上建筑采用工厂预制简支板再进行安装，施工难度较大 工期 短 短 长 抗风抗震 变形刚度 较好 较好 较好 较好 较好 较好 综上所述，连续刚构从多方面考虑，结构受力合理，外形简洁美观，利于行车，且用料较拱桥省，施工较容易，施工工期较短，维护方便、花费用少，比拱桥有显著的经济效益，但是为了使自己在设计过程中得到充分的学习，因此选择连续刚构作为最后施工设计方案。

第二章 预应力混凝土连续刚构桥总体布置

2.1桥型布置

本设计推荐方案采用三跨一联预应力混凝土变截面连续刚构，桥全长310m。 2.1.1孔径布置

连续刚构是墩梁固结的连续钢构桥，跨径布置一般以采用不等跨形式 。以三跨连续刚构为例，若为三孔等跨连续钢构，其中孔跨中活载正弯矩与活载负弯矩的绝对值之和（即弯矩变化峰值）与同跨简支梁弯矩相同。如果减小边跨长度，

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则边跨和中跨的跨中弯矩都将减小。一般边跨长度可取为中跨长度的（0．54～0．58）倍。

本设计推荐方案根据任务书要求以及桥址地形、地质与水文条件，通航要求等确定为81m+148m+81m的形式。 2.1.2桥梁截面形式

桥梁横截面：

图2.1.1主梁截面尺寸图(单位：cm)

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。

在目前已建成的大跨径预应力混凝土梁桥中，当梁桥的跨径继续增大超过60m后，箱形截面是最适宜的横截面型式。箱型截面还有如下优点：这种闭合薄壁截面抗扭刚度很大，对于采用悬臂施工的桥梁尤为有利。同时，因其顶板和底板都有较大的面积，所以能有效的抵抗正、负弯矩，并满足配筋要求。箱形截面亦具有良好的动力特性。

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。从对箱形截面的受力状态分析表明，单箱单室截面受力明确，施工方便，节省材料用量。一般常用在桥宽14m左右的范围。

综上所述，根据任务书设计要求本推荐桥型方案横截面采用的是单箱单室的箱型截面。如上图：支点顶板厚度取50cm，跨中顶板厚度取30cm；支点处底板厚90m，跨中处底板厚为 35cm,中间底板板厚成二次抛物线性变化；支点处腹板厚度采用60cm，中间腹板厚度不变化。

根据估算值，本推荐方案取得支点处梁高为9m，跨中梁高为2.8m。 2.1.3桥梁细部尺寸

桥梁横截面设置如下 ：双车道各3.75m，应急路3m，路缘带0.5m，护栏各0.5m。顶板厚取3cm；跨中处底板厚35cm，以便布置预应力束，支点处底板厚为90cm,中间底板板厚成抛物线性变化；腹板厚度跨中处采用40cm，支点处

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采用60cm；顶板承托尺寸采用120cm×40cm,底板承托尺寸采用30cm×30cm。

2.1.4桥面铺装

桥面铺装：根据《桥梁工程》（上）选用，上层沥青混凝土厚9cm，下层C40混凝土厚8cm。 2.1.5桥梁下部结构

全桥基础均采用钻孔灌注摩擦桩，桥墩为双支薄壁墩。 2.1.6本桥使用材料 （1）使用混凝土

箱梁采用50号混凝土，墩身采用40号混凝土，承台、盖梁、耳背墙、防撞护栏、采用30号混凝土。 （2）使用钢材

预应力采用钢绞线束施加，钢绞线弹性模量取1.95×105MPa，钢绞线采用ASTM A416-92标准270级低松弛钢绞线，公称直径15.24mm，公称面积140mm2，抗拉标准强度为1860MPa。

预应力波纹管道采用塑料波纹管，真空辅助压浆。锚具设计采用OVM15型锚具。

钢束设计采用17股和15股两种不同股数钢绞线，预应力波纹管道成孔面积5026mm2，单个锚具回缩6mm。

（3）、伸缩缝

伸缩缝采用HXC-80A定型产品。

第三章 分析计算

3.1全桥结构单元的划分

3.1.1 划分单元原则

划分单元应考虑梁的跨径、截面变化、施工方法、施工周期、预应力布置等因素，一般遵从以下原则：

1.构件的起点和终点以及变截面处; 2.不同构件的交点或同一构件的折点处; 3.施工分界线处; 4.边界或支承处;.

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3.1.2桥梁具体单元划分

本桥全长190米，全梁共分56个单元，最小的单元长度3.5米，最长的单元长度4.5米。

图3.1.1单元划分示意图

3. 2全桥施工阶段划分

全桥施工阶段的划分：

单元施工采用悬臂浇筑施工，考虑挂蓝的实际施工能力，将单元按重量分为3、4m。0号块现浇施工，4—22、29—47号单元用挂蓝对称悬臂浇筑施工，在两端桥台旁搭设支架整体现浇施工。跨中和边跨合龙段均为预留2m现浇段，合拢的顺序是先边跨后中跨。

3.3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。 3.3.1恒载内力计算

（1）第一期恒载（结构自重） 恒载集度

G1?(A1?80?A2?10?A3?10)??

（2）第二期恒载

包括结构自重、桥面二期荷载

3.4活载内力计算

（1）影响线的计算

将单位荷载P=1作用在各桥面的节点上，求得结构的变形及内力，可得

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位移影响线和内力影响线。 （2）人群、履带车、挂车加载

本桥设计不计人群荷载；履带车离散为若干集中力；

挂车按集中荷载加载。 （3）汽车加载

挂车、履带车全桥只考虑一辆。汽车荷载是由主车和重车组成的车队， 车距又受到约束，求其最大、最小效应是个较复杂的问题。这种情况下，车辆数和车距都是未知参数，随具体影响线而变化，问题归结为求具有多个变量的函数在约束条件下的极值。此问题的解决借助于计算机程序完成。 （4）温度荷载

计算桥梁结构因均匀温度作用引起的效应时，箱梁有效温度标准值取0~20℃，

其中合拢温度取为10℃，即整体降温为-10℃，整体升温10℃。计算桥梁结构由于梯度温度引起的效应时，日照温差按《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004）第4.3.10 条规定取相应数值。 （5）收缩徐变

混凝土收缩及徐变采用《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62-2004)第6.2.7 条规定的取值，其中环境相对湿度0.7；混凝土加载终极龄期10年，即3650 天。 （6）预应力效应

按照初步设计所确定的钢束位置及束数进行输入，采用金属波纹管成型，有关预应力损失计算采用设计说明中明确的计算参数管道摩擦系数μ=0.25，管道偏差系数k=0.0015，单端锚具变形为6mm 进行计算

3.4.1活载因子的计算

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，对于连续刚构，当无更精确方法计算时，也可采用下列公式估算：

f1?EIc13.616

2?l2mcEIc23.651

2?l2mc 22

f2?

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mc?G/g

式中 l—结构的计算跨径（m）； E—结构材料的弹性模量（N/m2）； Ic—结构跨中截面的截面惯矩（m4）；

mc—结构跨中处的单位长度质量（kg/m），当换算为重力计算时，其单位应为（Ns2/m2）；

； G—结构跨中处延米结构重力（N/m）

g—重力加速度，g?9.81(m/s2)。

计算冲击力引起的正弯矩效应和剪力效应时，采用f1；计算连续刚构的冲击力引起的负弯矩效应时，采用f2

μ值可按下式计算：

当f＜1.5Hz时， μ=0.05

当1.5Hz≤f≤14Hz时， μ=0.1767lnf-0.0157 当f＞14Hz时， μ=0.45

根据规范，计算正弯矩效应和剪力效应的结构基频f1=1.01Hz，冲击系数μ1 = 0.050；计算负弯矩效应的结构基频f2=1.75Hz，冲击系数μ2 = 0.084。

3.4.2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。

3.5荷载组合

在桥梁博士中输出内力组合时，首先要明确以下三点内容： （1）针对新规范关于荷载组合的处理

承载能力极限状态组合：组合Ι：基本组合，按规范JTG D60—2004第4.1.6条规定；组合Ⅳ：撞击组合，按规范JTG D60—2004第4.1.6条规定；组合Ⅵ：地震组合;其余组合不用。

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正常使用极限状态内力组合：组合Ⅰ：长期效应组合，按规范JTG D60—2004第4.1.7条规定；组合Ⅱ：短期效应组合，按规范JTG D60—2004第4.1.7条规定；组合Ⅴ：施工组合；其余组合不用。

应力组合：组合Ⅰ：长期效应组合，按规范JTG D60—2004第4.1.7条规定；组合Ⅱ：短期效应组合，按规范JTG D60—2004第4.1.7条规定；组合Ⅲ：标准组合，所有应力组合时各种荷载的分项组合系数都为1.0，参加组合的荷载类型为规范JTG D60—2004第4.1.7条中短期效应组合中规定的所有荷载类型；组合Ⅳ：撞击组合;组合Ⅴ：施工组合；组合Ⅵ：不用。

(2)关于使用阶段中的结构重力、预应力、收缩、徐变效应说明

结构重力：最后一个施工阶段的结构累计内力，即成桥内力，包括施工阶段中的结构自重、永久荷载、收缩、徐变和预应力效应。

预应力：结构中的预应力钢筋在使用阶段的期间内，由于结构的收缩徐变产生的预应力损失而产生的结构效应。

收缩、徐变：结构在使用阶段的期间内，由于收缩徐变产生的结构效应。 （3）根据我国现行《公路桥涵设计通用规范》，对全桥形成和营运各阶段的内力和应力进行荷载组合，取其中最为不利者进行结构设计验算。

1、正常使用极限状态的内力组合考虑两种组合： 组合I作用短期效应组合:

Ssd??SGik???1jSQjki?1j?1mn

组合II 作用长期效应组合:

Sld??SGik???2jSQjki?1j?1mn

2、承载能力极限状态的内力组合考虑一种组合 组合Ⅲ 基本组合:

?0Sud??0(??GiSGik??Q1SQ1k??c??QjSQjk)i?1j?2mn或

?0Sud??0(?SGid?SQ1d??c?SQjd)

i?1j?2mn主梁控制断面内力值 作用 墩顶截面（26） 跨中截面（49） 中跨1/4截面（39）

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弯矩 （KN.m） -1.08e+06 剪力 弯矩 剪力 （KN） 305 弯矩 （KN.m） 剪力 （KN） （KN） （KN.m） -1.32e+03 6.11e+04 -2.85e+05 -1.94e+04 3.6预应力钢束的估算与布置

3.6.1钢束面积估算

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。

图3.6.1承载能力极限状态结构配筋面积图

3.6.2.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：

fcd x h0 图3-1 Nd

（3-1）

（3-2）

?N?0， N?f

解上两式得：

cdbx?nApfpd?M?MP，

MP?fcdbx(h0?x/2)

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x?h0?h02?受压区高度

2MPfcdb （3-3）

n?预应力筋数

MPApfpd(h0?x/2) （3-4a）

或

fbn?cdAPfpd?2Mp?h?h2?0?0fcdb????? （3-4b）

式中： MP—截面上组合力矩。

fcdfpdAp—混凝土抗压设计强度； —预应力筋抗拉设计强度；

—单根预应力筋束截面积；

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。

3.6.3.按正常使用极限状态下的应力要求

e上 e下

MmiNp下 Np上 MmaY上 Y下

- Np下 图3.6.2 + - + Np上

- -

+ + Mma

-

-

Mmi

合成合成规范（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

0.5fck），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

允许压应力。

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写成计算式为：

?p上?对于截面上缘

Mmin?0W上 （3-5）

?p上?

Mmax?0.5fckW上 （3-6） Mmax?0W下?p下? 对于截面下缘

（3-7）

?p下?

Mmin?0.5fckW下 （3-8）

其中，

?p—由预应力产生的应力，W—截面抗弯模量，

fck—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，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)。

?p上??公式（3-5）变为

MminW上 （3-9）

?p下?公式（3-7）变为

MmaxW下 （3-10）

由预应力钢束产生的截面上缘应力

?p上和截面下缘应力

?p下分为三种情况

讨论： （1）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：

Np上ANp上A?Np上e上W上Np上e上W下?Np下ANp下A?Np下e下W上Np下e下W下??p上 （3-11）

?????p下 （3-12）

将式（3-9）、（3-10）分别代入式（3-11）、（3-12），解联立方程后得到

Np上?Mmaz(e下?K下)?Mmin(K上?e下)(K上?K下)(e上?e下)Mmaz(e下?K下)?Mmin(K上?e上)(K上?K下)(e上?e下) （3-14）

（3-13）

Np下?

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令

Np上?n上Ap?pe

Np下?n下Ap?pe

代入式（3-13）、（3-14）中得到

n上?Mmax(e下?K下)?Mmin(K上?e下)(K上?K下)(e上?e下)??1Ap?pe （3-15）

n下?Mmax(K下?e上)?Mmin(K上?e上)(K上?K下)(e上?e下)1Ap?pe （3-16）

式中 Ap—每束预应力筋的面积；

?pe—预应力筋的永存应力(可取0.5~0.75

fpd估算)；

e—预应力力筋重心离开截面重心的距离；

K—截面的核心距； A—混凝土截面面积，取有效截面计算。

K下?WW上K上?下A A

Mmin1?e下?K下Ap?pe（2）当截面只在下缘布置力筋Np下以抵抗正弯矩时

n下? 当由上缘不出现拉应力控制时：

（3-17）

n下? 当由下缘不出现拉应力控制时：

Mmax1?e下?K上Ap?pe

（3-18）

（3）当截面中只在上缘布置力筋Np上以抵抗负弯矩时：

n上?? 当由上缘不出现拉应力控制时：

Mmin1?e上?K下Ap?pe

（3-19）

n上?? 当由下缘不出现拉应力控制时：

Mmax1??e上?K下Ap?pe

（3-20）

当按上缘和下缘的压应力的限制条件计算时(求得预应力筋束数的最大值)。可由前面的式（3-6）和式（3-8）推导得：

n上??Mmax(e下?K上)?Mmin(K下?e下)?(W上?W下)e下(K上?K下)(e上?e下)Mmin(K下?e上)?Mmax(K上?e下)?(W上?W下)e上(K上?K下)(e上?e下)

?fcdAp?pefcd （3-21）

n下??Ap?pe

（3-22）

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有时需调整束数，当截面承受负弯矩时，如果截面下部多配部束也要相应增配

'n上'n下根束，则上

根，才能使上缘不出现拉应力，同理，当截面承受正弯矩

'n上时，如果截面上部多配根束，则下部束也要相应增配

e下?K下k下?e上'n下'n下根。其关系为：

当承受Mmin时，

Mmax'n上?

'n下?当承受时，

e上?K上'nk上?e下上

3.6.4预应力束的布置：

本桥箱梁纵向预应力束采用中交新预应力筋：270K级高强度低松弛预应力钢绞线，其公称面积140mm2，标准强度Ryb=1860MPa ， Ey=1.95×105MPa；张拉控制应力σk=0.75 Rby=1395MPa。预应力管道均采用镀锌金属波纹管。锚具采用群锚体系OVM锚。锚垫板等预埋钢板采用低炭钢。

预应力钢束的配置考虑以下原则：

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、预应力筋应使其中心线不超出束界范围，尽量对称布置，锚头应尽量靠近压应力区。

8、预应力束应在其充分利用点后h/2处弯起，弯起角不宜大于20°。钢绞线束当直径大于5mm时弯起半径不宜小于6m。

9、钢束在横断面中布置时，直束应尽量靠近顶板位置直接锚固于齿板上，弯束布置在腹板上便于下弯分散锚固。

10、应留有一定数量的备用管道，一般占总数的1%。

11、本桥中使用预埋波纹管，其水平净距不应小于40mm，且不小于管道直径的0.6倍，在竖直方向可叠置。波纹管到梁侧净距不小于35mm，到梁底距离

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不小于50mm。

遵循上面的原则结全施工特点布筋。根据配筋数量要求及以上布置原则现将初步钢束具体布置绘图如下：

图3.6.3墩顶横断面钢束布置图

图3.6.4钢筋布置图

3.6.5预应力损失计算：

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 σ锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩 σ预应力钢筋与台座之间的温差 σ混凝土的弹性压缩 σ预应力钢筋的应力松弛 σ

l4 l2 l3 l4 l5

混凝土的收缩和徐变 σl6

（1） 预应力损失的计算

后张法预应力损失包括： 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。 ①摩阻损失

预应力钢筋与管道之间摩擦引起的应力损失可按下式计算：

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???con[1?e?(???kx)]l1

(3-23)

fσcon——张拉钢筋时锚下的控制应力（=0.75pk）。

μ——预应力钢筋与管道壁的摩擦系数，对金属波纹管，取0.2。

θ——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0.0015。 x——从张拉端至计算截面的管道长度,以米计。 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：

?l??l2?EPl (3-24)

?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。

EP——预应力钢筋的弹性模量。取195GPa。 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

?l4??EP???pc (3-25)

???pc——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；

?EP——预应力钢筋与混凝土弹性模量比。

若逐一计算???pc的值则甚为繁琐，可采用下列近似计算公式

?l4??EP?N?1?PC2N (3-26)

N——计算截面的分批张拉的钢束批数.

?NPNpen?M1?PC???A?Iyn???Iynnn?n?钢束重心处混凝土法向应力： （M1为自重

弯矩）

??注意此时计算Np时应考虑摩阻损失l1、锚具变形及钢筋回缩l2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（即扣除孔道部分的影响）。 ④钢束松弛损失

?钢束松弛（徐变）引起的应力损失（l5），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 D62—2004 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

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（MPa） （3-27）

式中：ψ——张拉系数，一次张拉时，ψ=1.0； ξ——钢筋松弛系数，Ⅱ级松弛（低松弛），ξ=0.3；

?? pe——传力锚固时的钢筋应力，对后张法构件 pe=?con-?l1-?l2-?l4 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

0.9[Ep?cs(t,t0)??EP?pc?（t,t0)]?l6(t)?1?15??ps （3-28）

0.9[Ep?cs(t,t0)??EP?'pc?（t,t0)]'?l6(t)?1?15?'?'ps （3-29）

Ap?AsA'p?A's'????AA （3-30）

?l5=ψ·ξ

(0.52?pefpk?0.26)?pe?l6??1?式中：

?l6(t)e2psi

2??1?,2e'psi2 （3-31）

'?、l6(t)——构件受拉、受压钢筋截面重心处由砼收缩、徐变引起预

应力损失；

?pc?'pc、——构件受拉、受压纵向钢筋截面重心处由预应力产生的混凝土

法向应力；

i ——截面回转半径，i2?I/A，后张法采用净截面特性

2e'ps、

e2ps——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；

?cs(t,t0)t——预应力钢筋传力锚固龄期为0，计算考虑的龄期为t时的混凝

土收缩、徐变，其终极值可按《公预规》JTG D62—2004 中表6.2.7取用；

?（t,t0)——加载龄期为t0，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 D62—2004 中表6.2.7取用. （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、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。

???con?(?l1??l2??l4??l?5?l)6 pe （使用阶段扣除全部损失的永存预应力值）

?1??con?(?l1??l2??l4) （张拉锚固阶段的有效预应力） 现截取桥梁博士中2#钢束在第4施工阶段各项预应力损失及有效预应力

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2#钢束在第4施工阶段各项预应力损失及有效预应力

其余各钢束在施工阶段的应力损失及有效预应力都可以从桥梁博士中直接导出，在这就不一一叙述。

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第四章 结构强度及应力验算

4.1 施工阶段验算

按照新《公路桥规》第6.1.3条规定，钢丝、钢绞线的张拉控制应力值σcon≤0.75fpk，故允许值为0.75fpk＝1395MP。以下验算规定：压应力σcct≤0.70fck’，拉应力σctt≤1.15ftk’。

因为本桥施工阶段较多，所以选择最大悬臂阶段11，边跨合拢阶段13，中跨合拢阶段14，桥面铺装阶段15，每个阶段只取控制截面进行施工阶段验算。

（1） 最大悬臂阶段

施工阶段混凝土应力表（Mpa） 上缘最大 上缘最小 下缘最大 下缘最小 单元号 节点号 应力 正应力 正应力 正应力 正应力 应力 1.76 1.76 0.736 0.736 4 4 容许值 22.7 -3.05 22.7 -3.05 是否满足 是 是 是 是 应力 3.9 3.9 0.87 0.87 5 5 容许值 22.7 -3.05 22.7 -3.05 是否满足 是 是 是 是 应力 7.81 7.81 5.57 5.57 15 15 容许值 22.7 -3.05 22.7 -3.05 是否满足 是 是 是 是 应力 6.3 6.3 1.15 1.15 25 25 容许值 22.7 -3.05 22.7 -3.05 是否满足 是 是 是 是 应力 1.93 1.93 -0.119 -0.119 27 27 容许值 22.7 -3.05 22.7 -3.05 是否满足 是 是 是 是 （2）边跨合拢阶段 施工阶段混凝土应力表（Mpa） 上缘最大 上缘最小 下缘最大 下缘最小 单元号 节点号 应力 正应力 正应力 正应力 正应力 应力 1.37 1.37 3.18 3.18 1 1 容许值 22.7 -3.05 22.7 -3.05 是否满足 是 是 是 是 应力 1.04 1.04 3.69 3.69 2 2 容许值 22.7 -3.05 22.7 -3.05 是否满足 是 是 是 是 应力 2.28 2.28 8.01 8.01 5 5 容许值 22.7 -3.05 22.7 -3.05 是否满足 是 是 是 是

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15 15 25 25 27 27 应力 容许值 是否满足 应力 容许值 是否满足 应力 容许值 是否满足 6.34 22.7 是 4.98 22.7 是 1.39 22.7 是 6.34 -3.05 是 4.98 -3.05 是 1.39 -3.05 是 7.09 22.7 是 2.93 22.7 是 0.625 22.7 是 7.09 -3.05 是 2.93 -3.05 是 0.625 -3.05 是 （3）中跨合拢阶段 施工阶段混凝土应力表（Mpa） 上缘最大 上缘最小 下缘最大 下缘最小 单元号 节点号 应力 正应力 正应力 正应力 正应力 应力 1.19 1.19 3.38 3.38 2 2 容许值 22.7 -3.05 22.7 -3.05 是否满足 是 是 是 是 应力 3.22 3.22 6.5 6.5 5 5 容许值 22.7 -3.05 22.7 -3.05 是否满足 是 是 是 是 应力 7.73 7.73 5.49 5.49 15 15 容许值 22.7 -3.05 22.7 -3.05 是否满足 是 是 是 是 应力 5.93 5.93 7.17 7.17 25 25 容许值 22.7 -3.05 22.7 -3.05 是否满足 是 是 是 是 应力 2.38 2.38 9.18 9.18 27 27 容许值 22.7 -3.05 22.7 -3.05 是否满足 是 是 是 是 由表中结果可知施工阶段应力均满足规范要求。 4.2 截面强度验算

在承载能力极限状态下，预应力混凝土梁沿着正截面和斜截面都有可能破坏。

翼缘位于受压区的T形截面或I形截面受弯构件，箱形截面受弯构件的正截面承载能力可参照T形截面计算，由于本设计未考虑普通钢筋，故其正截面抗弯承载能力按下列规定进行计算时也不考虑普通钢筋的影响，所以有： （1）当符合下列条件时

fpdAp?fcdb'fh'f应以宽度为

b'f （4-8）

的矩形截面按下面公式计算正截面抗弯承载力： x?0Md?fcdbx(h0?)2 （4-9）

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混凝土受压区高度x应按下式计算：

fpdAp?fcdb'fx （4-10）

截面受压区高度应符合下列要求：

x??bh0 （4-11） 当受压区配有纵向普通钢筋和预应力钢筋，且预应力钢筋受压即'fpd??'p0（）为正时

' x?2a （4-12） 当受压区仅配纵向普通钢筋或配普通钢筋和预应力钢筋，且预应力钢筋受拉'fpd??'p0即（）为负时

x?2as' （4-13）

（2）当不符合公式（4-8）的条件时，计算中应考虑截面腹板受压的作用，其正截面抗弯承载力应按下列规定计算：

'hx?0Md?fcd[bx(h0?)?(b'f?b)h'f(h0?f)]22

（4-14）

此时，受压区高度x应按下列公式计算，应应符合（4-11）、（4-12）、（4-13）的要求。

fpdAp?fcd[bx?(b'f?b)h'f]式中

（4-15）

?0—桥梁结构的重要性系数，按《预规》JTG D62-2004第5.1.5条的规定

?采用，本设计为二级，取0=1.0；

M d—弯矩组合设计值；

f cd—混凝土轴心抗压强度设计值，按《预规》JTG D62-2004表3.1.4采用；

f pd—纵向预应力钢筋的抗拉强度设计值，按《预规》JTG D62-2004表3.2.3-2采用；

A p—受拉区纵向预应力钢筋的截面面积；

b—矩形截面宽度或T形截面腹板宽度，本设计应为箱形截面腹板总宽度；

hh?h?a 0—截面有效高度，0，此处h为截面全高；

' a、a—受拉区、受压区普通钢筋和预应力钢筋的合力点至受拉区边缘、受压区边缘的距离；

as' —受压区普通钢筋合力点至受压区边缘的距离；

h'f —T形或I形截面受压翼缘厚度；

b'f —T形或I形截面受压翼缘的有效宽度，按《预规》JTG D62-2004第4.2.2的规定采用。

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承载能力极限状态基本组合正截面强度验算（主梁控制截面）

Mj 单元号 节点号 内力属性 (KN or KN.M) 受力类型 受压区高度 是否满足 是 是 是 是 是 是 是 是 是 是 是 是 最小配筋 率是否满足 是 是 是 是 是 是 是 是 是 是 是 是 1 2 5 15 25 28 1 2 5 15 25 28 最大弯矩 0 最小弯矩 0 最大弯矩 5.98E+03 最小弯矩 2.33E+03 最大弯矩 1.27E+04 下拉受弯 下拉受弯 下拉受弯 下拉受弯 下拉受弯 最小弯矩 -2.49E+03 下拉受弯 最大弯矩 -2.42E+05 上拉受弯 最小弯矩 -3.4E+05 最大弯矩 1.24E+04 最大弯矩 4.48E+04 最小弯矩 9.29E+03 上拉受弯 上拉受弯 下拉受弯 下拉受弯 最小弯矩 -2.75E+04 上拉受弯 4.3 截面应力验算

预应力混凝土连续刚构在各个受力阶段均有其不同受力特点。从一开始施加预应力，其预应力钢筋和混凝土就开始处于高应力下。为保证构件在各个阶段的安全，除了要进行强度验算外，还必须对其施工和使用阶段的应力情况分别进行验算。各项验算要求如下：

（1）正截面抗裂验算（法向拉应力）

正截面抗裂应对构件正截面混凝土的拉应力进行验算，并应符合下列要求： ①全预应力混凝土构件，在作用（或荷载）短期效应组合下 预制构件

?st?0.8?5p?c0 （4-16）

分段浇筑或砂浆接缝的纵向分块构件

?st?0.8?0p?c0

（4-17）

②A类预应力混凝土构件，在作用（或荷载）短期效应组合下

但在荷载长期效应组合下

?st??pc?0.7f t k

（4-18）

?lt??p?c0

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（4-19）

（2）斜截面抗裂应对构件斜截面混凝土的主拉应力下列要求：

①全预应力混凝土构件，在作用（或荷载）短期效应组合下 预制构件

ftk ?st?0.6 （4-20）

?tp进行验算，并应符合

现场浇筑（包括预制拼装）构件

?st?0.4ftk （4-21）

②A类和B类预应力混凝土构件，在作用（或荷载）短期效应组合下 预制构件

?st?0.7ftk （4-22）

现场浇筑（包括预制拼装）构件

?st?0.5ftk （4-23）

式中

?st—在作用（或荷载）短期效应组合下构件抗裂验算边缘混凝土的法向?lt—在荷载长期效应组合下构件抗裂验算边缘混凝土的法向拉应力，

；

拉应力；

?pc—扣除全部预应力损失后的预加力在构件抗裂验算边缘产生的混凝土

预压力，按《预规》JTG D62-2004第6.1.5条规定计算；

?tp—由作用（或荷载）短期效应组合和预加力产生的混凝土主拉应力，

按《预规》JTG D62-2004第6.3.3条规定计算；

ftk—混凝土的抗拉强度标准值，按《预规》JTG D62-2004表3.1.3采用。

受弯构件由作用（或荷载）产生的截面抗裂验算边缘混凝土的法向拉应力，应按下列公式计算：

MsW0 （4-24）

?st?

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?lt?MlW0

（4-25）

式中 Ms—按作用（或荷载）短期效应组合计算的弯矩值；

Ml—按荷载长期效应组合计算的弯矩值，在组合的活荷载弯矩中，仅考虑汽车、人群等直接作用于构件的荷载产生的弯矩值。

注：后张法构件在计算预施应力阶段由构件自重产生的拉应力时，公式（4-24）、（4-25）中的W0可改用Wn，Wn为构件净截面抗裂验算边缘的弹性抵抗矩。

（3）持久状况（使用阶段）预应力混凝土受压区混凝土最大压应力验算 受压区混凝土的最大压应力

?kc??pt?0.5fck （4-26）

?kc或?kt?式中

MKW0 （4-27）

?pt—由预加力产生的混凝土法向拉应力 ；

?kc—混凝土法向压应力；

MK—按荷载标准值组合计算的弯矩值；

注：后张法构件在计算预施应力阶段由构件自重产生的法向拉（压）应力时，W0可改用Wn

（4）持久状况（使用阶段）混凝土的主压应力验算 混凝土的主压应力应符合下式规定：

?cp?0.6fck （4-28）

（5）持久状况（使用阶段）预应力钢筋中的拉应力验算

?p??EP?kt (4-29)

（4-30）

? ? ? ? 0. 65 f pk p pe

式中

?EP——预应力钢筋弹性模量与混凝土弹性模量的比值；

?pe——受拉区预应力钢筋扣除全部预应力损失后的有效应力；

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?kt——混凝土法向拉应力； ?p

（6）短暂状况（施工阶段）预应力混凝土受弯构件应力验算

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符合下列规定：

t??0.70fck'cc①压应力

——预应力钢筋应力。

（4-31）

②拉应力

t??0.70ftk'ct 当时，预拉区应配置其配筋率不小于0.2％的纵向钢筋； t? 当ct?1.15ftk'时，预拉区应配置其配筋率不小于0.4％的纵向钢筋；

t0.70ftk'??ct?1.14ftk' 当

时，预拉区应配置的纵向钢筋配筋率按以上两者直线

内差取用。

tt??ccct式中 、——按短暂状况计算时截面预压区、预拉区边缘混凝土的压应

力、拉应力；

以下是验算结果输出表格：

fck'、

ftk'——与制作、运输、安装各施工阶段混凝土立方体抗压强度

fcu'相应的抗压强度、抗拉强度标准值。

4.3.1持久状况应力验算

A、正常使用极限状态作用短期效应组合

正常使用极限状态短期效应组合应力验算 单元号 1 节点号 1 应力 应力属性 容许值 是否满足要求 应力属性 2 3

上缘正应力 最大 1.04 16.2 是 0.961 16.2 是 1.51 最小 0.772 0 是 0.686 0 是 1.04 下缘正应力 最大 1.9 16.2 是 2.08 16.2 是 2.17 最小 1.31 0 是 1.4 0 是 1.3

最大主应力 主压应力 主拉应力 1.23 19.4 是 2.08 19.4 是 2.17 -0.784 -1.06 是 -0.181 -1.06 是 -0.255 2 3 容许值 是否满足要求 应力属性

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