湖北省仙桃市淅河大橋設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)計(jì)算書

1、XXXXXXXX 畢業(yè)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì) 題 目 湖北省仙桃市淅河大橋設(shè)計(jì)湖北省仙桃市淅河大橋設(shè)計(jì) 院 （系） 建筑工程學(xué)院 專業(yè)班級(jí) 土木工程（普本）2005 級(jí) 02 班（路橋） 學(xué)生姓名 學(xué)號(hào) 指導(dǎo)教師 職稱 評閱教師_ _ 職稱_ xx XXXXXXXXXXXX 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 湖北省仙桃市淅河大橋設(shè)計(jì) 院（系） 建筑工程學(xué)院 專業(yè)班級(jí) 土木（普本）052 班（路橋） 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 xx 學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)原創(chuàng)性聲明學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)原創(chuàng)性聲明 本人以信譽(yù)聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）是在導(dǎo)師的指導(dǎo)下 進(jìn)行的設(shè)計(jì)（研究）工作及取得的成果，設(shè)計(jì)（論文）中引用他（她） 人的文獻(xiàn)、數(shù)據(jù)、圖件、資料均已明

2、確標(biāo)注出，論文中的結(jié)論和結(jié)果 為本人獨(dú)立完成，不包含他人成果及為獲得重慶科技學(xué)院或其它教育 機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書而使用其材料。與我一同工作的同志對本設(shè)計(jì)（研 究）所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說明并表示了謝意。 畢業(yè)設(shè)計(jì)作者（簽字）： xx XXXXXXXX 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 中文摘要 I 摘 要 本畢業(yè)設(shè)計(jì)主要是對預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)上部結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。連續(xù)剛構(gòu)這 種橋型結(jié)構(gòu)剛度好、抗震性能好、墩梁固結(jié)有利于懸臂施工，減少了大型支座的 養(yǎng)護(hù)維修和更換。在近二十余年來，隨著預(yù)應(yīng)力技術(shù)的發(fā)展和懸臂施工法的應(yīng)用,連 續(xù)剛構(gòu)橋得到了廣泛的應(yīng)用。 本設(shè)計(jì)橋梁為跨度（50+70+50）m 的預(yù)應(yīng)力混凝土連

3、續(xù)剛構(gòu)，截面形式為單 箱雙室箱型。橋面寬度為 20m，設(shè)計(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn)為公路 I 級(jí)汽車荷載。主梁采用掛 籃對稱懸臂施工。設(shè)計(jì)流程如下： 第一步:確定主梁的主要構(gòu)造和細(xì)部尺寸； 第二步:根據(jù)懸臂施工掛籃的起吊能力對主梁進(jìn)行施工節(jié)段的劃分； 第三步:在 Auto CAD 中建立計(jì)算模型并導(dǎo)入橋梁博士程序中，完成建模過程； 第四步:進(jìn)行施工階段內(nèi)力分析，從而估算出所需縱向預(yù)應(yīng)力筋的數(shù)目； 第五步:計(jì)算預(yù)應(yīng)力損失及各項(xiàng)次內(nèi)力，并進(jìn)行主要截面驗(yàn)算； 最后：繪制工程圖及編制說明書。 關(guān)鍵詞：預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋 懸臂施工 橋梁博士 驗(yàn)算 XXXXXXXX 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 英文摘要 ABSTRACT The

4、 undergraduate design is mainly about the design of superstructure of pre- stressed concrete continuous rigid frame bridge.This type of structure has many advantages, such as excellent stiffness,high capability to withstand earthquake. At the same time, the fixation between the pier and the girder i

5、s of benefit to the cantilever construction and prevents change and maintenance of large-size supports. With the development of technology of pre-stressing and application of cantilever construction, continuous rigid frame bridge has got the extensive application in past 20 years. This design is a p

6、restressed concrete continuous rigid frame bridge for highway with the span of 50+70+50m. The cross section is the box section with double cell and the width of the deck is 20m. The designed load standard is: highway-.The main girder is constructed by symmetric cantilever equilibrium. The procedure

7、of the design is listed as follows: Firstly:design the main structural configuration and detail dimensions. Secondly:divide the girder into construction segments according to the raising ability of the basket. Thirdly:the model is established in Auto CAD software and then imported into doctorbridge

8、software. Finish the remaining establishment of the model. Fourthly:According to the internal force of the construction analyzed by the software we can distribute the tendons of the bridge. Fifthly: calculate the loss of pre-stressing and secondary force, and then check the main cross-section Finall

9、y, draw the engineering design and establish the design manuals. Keywords: pre-stressed concrete continuous rigid frame bridge；cantilever construction；Doctorbridge；checking computations XXXXXXXX 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 目錄 目 錄 中文摘要 .I 英文摘要 .II 1 工程概況 .1 1.1 設(shè)計(jì)資料 .1 1.2 方案比選 .1 1.3 橋跨結(jié)構(gòu)圖式及尺寸擬定 .3 2 荷載內(nèi)力計(jì)算 .6 2.1 恒載內(nèi)力

10、計(jì)算 .6 2.2 活載內(nèi)力計(jì)算 .9 2.3 溫度作用荷載計(jì)算 .15 3 預(yù)應(yīng)力鋼束設(shè)計(jì) .18 3.1 估算預(yù)應(yīng)力鋼束 .18 3.2 預(yù)應(yīng)力鋼束的布置 .21 4 預(yù)應(yīng)力損失及有效預(yù)應(yīng)力計(jì)算 .24 4.1 預(yù)應(yīng)力損失的計(jì)算 .24 4.2 有效預(yù)應(yīng)力計(jì)算.32 5 次內(nèi)力計(jì)算 .34 5.1 徐變次內(nèi)力 .34 5.2 收縮次內(nèi)力 .35 5.3 預(yù)應(yīng)力次內(nèi)力 .36 5.4 支座不均勻沉降次內(nèi)力 .37 6 內(nèi)力組合 .39 6.1 承載能力極限狀態(tài)下的效應(yīng)組合 .39 6.2 正常使用極限狀態(tài)下的效應(yīng)組合 .41 7 截面驗(yàn)算 .44 7.1 施工階段截面應(yīng)力驗(yàn)算 .44 7.2

11、 承載能力極限截面強(qiáng)度驗(yàn)算 .46 7.3 正常使用階段截面應(yīng)力驗(yàn)算 .49 7.3 驗(yàn)算結(jié)論 .50 8 施工組織設(shè)計(jì) .51 8.1 主梁分段與施工階段的劃分 .51 8.2 主梁施工方法及注意事項(xiàng) .52 總結(jié) .54 致 謝 .55 XXXXXXXX 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 目錄 參考文獻(xiàn) .56 附錄 .57 XXXXXXXXXXXX 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 工程概況 1 1 工程概況 1.1 設(shè)計(jì)資料 1.1.1 設(shè)計(jì)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 設(shè) 計(jì) 荷載：公路級(jí)，人群荷載 3.5KN/m2； 1 橋 梁 寬度：全橋?qū)?20m=2.5m（人行道及欄桿）+15m（凈橋?qū)挘?2 +2.5m（人行道及欄桿） ； 設(shè)

12、計(jì)洪水頻率：1/300； 3 通航標(biāo)準(zhǔn)：通航水位 2.44m，設(shè)計(jì)通航孔底寬 40m，高 6.5m。 4 1.1.2 材料規(guī)格 混凝土規(guī)格見表 1.1： 1 表 1.1 混凝土規(guī)格表 混凝土標(biāo)號(hào)部位 C50主橋箱梁 C40主墩墩身、橫梁 C30支座墊石、承臺(tái) C25樁基 瀝青混凝土橋面鋪裝 鋼材 2 1）預(yù)應(yīng)力鋼絞線：符合美國 ASTM41698 標(biāo)準(zhǔn)，270K 級(jí)高強(qiáng)低松弛鋼絞線， 標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度，彈性模量=195000MPa，公稱直徑 15.24mm，公稱面1860 b y RMPa y E 積 140。 2 mm 2）普通鋼筋：鋼筋直徑12mm 者為 HRB335 鋼筋，直徑10mm 者為 R

13、235 鋼 筋。技術(shù)條件必須符合有關(guān)規(guī)定。 3）其他鋼材：鋼板、檢測管及焊條等，均應(yīng)符合相應(yīng)國際規(guī)定及滿足設(shè)計(jì)、 施工需求。 1.1.3 設(shè)計(jì)依據(jù) 公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范 (JTG D60-2004) 1 公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范 （JTG D63-2007） 2 公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范 (JTG D62-2004) 3 1.2 方案比選 本次橋梁設(shè)計(jì)從功能、安全、經(jīng)濟(jì)與美觀的角度通過對拱橋、連續(xù)剛構(gòu)和斜 XXXXXXXXXXXX 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 工程概況 2 拉橋進(jìn)行對比，從而得出最佳的橋梁設(shè)計(jì)方案1： 1.2.1 從功能方面比較 拱橋：行車平順、通暢、安全，滿足通航要

14、求；在城市景點(diǎn)或旅游地區(qū)，為 配合當(dāng)?shù)鼐坝^而常采用之； 連續(xù)剛構(gòu)：梁保持連續(xù)，無伸縮縫，行車平順舒適；橋下凈空大，可滿足通 航要求； 斜拉橋：主梁在斜拉索的各點(diǎn)支承作用下，大大增大了其跨越能力，行車性 能亦較好，可滿足通航要求。 1.2.2 從安全方面比較 拱橋：對地基基礎(chǔ)要求較高，多孔連續(xù)拱橋相互影響，對整體結(jié)構(gòu)不利；建 筑高度較高時(shí)，對拱橋穩(wěn)定不利； 連續(xù)剛構(gòu)：采用墩梁固結(jié)，提高了結(jié)構(gòu)的剛性；對常年溫差、基礎(chǔ)變形和日 照溫度較敏感； 斜拉橋：斜拉橋結(jié)構(gòu)輕巧柔細(xì)，在車輛運(yùn)行、地震和風(fēng)力作用下，必然會(huì)引 起橋梁震動(dòng)，輕則影響行車，行人舒適，重則使橋梁毀壞。 1.2.3 從經(jīng)濟(jì)方面比較 拱橋：有

15、水平推力的拱橋，對地基基礎(chǔ)要求較高，修建時(shí)需要有較大的墩、 臺(tái)和良好的地基，從而加大了下部結(jié)構(gòu)的工程量，造價(jià)較高； 連續(xù)剛構(gòu)：無須設(shè)支座；設(shè)計(jì)技術(shù)成熟，施工簡便，無須大型施工設(shè)備和工 具，可充分降低施工成本； 斜拉橋：屬于高次超靜定結(jié)構(gòu)，包含著很多設(shè)計(jì)變量，不僅設(shè)計(jì)困難，而且 施工也較為復(fù)雜，并且建成后養(yǎng)護(hù)成本高。 1.2.4 從美觀方面比較 拱橋：形式多樣，外形美觀； 連續(xù)剛構(gòu)：采用墩梁固結(jié)，使橋看起來更加輕巧、簡潔和美觀； 斜拉橋：外形美觀，比例協(xié)調(diào)，現(xiàn)代感較強(qiáng)。 通過以上三種橋型優(yōu)缺點(diǎn)的對比：連續(xù)剛構(gòu)為本次最佳設(shè)計(jì)橋型。橋型比選 總體布置圖見圖 1.1、1.2、1.3。 XXXXXXXX

16、XXXX 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 工程概況 3 圖 1.1 拱橋橋型總體布置圖（比選方案） 圖 1.2 斜拉橋橋型總體布置圖（比選方案） 圖 1.3 連續(xù)剛構(gòu)橋型總體布置圖（推薦方案） 1.3 橋跨結(jié)構(gòu)圖式及尺寸擬定 1.3.1 結(jié)構(gòu)圖式 截面形式 1 為了減小上部結(jié)構(gòu)的自重，達(dá)到增加跨度、減少下部結(jié)構(gòu)的工程量、增加截 XXXXXXXXXXXX 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 工程概況 4 面抗扭剛度的目的，本橋采用單箱雙室截面2。從絕對值來看，支座處的負(fù)彎距 遠(yuǎn)大于跨中正彎距，為更好的適應(yīng)結(jié)構(gòu)內(nèi)力分布規(guī)律，上部結(jié)構(gòu)采用變截面箱形 梁。 剛構(gòu)墩為雙薄壁墩2，利用此墩的柔度形成擺動(dòng)式支承體系來適應(yīng)由預(yù)加力、荷

17、載、混凝土收縮徐變和溫度變化所產(chǎn)生的縱向位移。 墩頂和邊跨梁端設(shè)置橫隔板，墩頂橫隔板處設(shè)置過人洞。 立面形式 2 本橋?yàn)轭A(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋。 本橋跨徑組成 50+70+50170m，梁高按二次拋物線變化。 兩橋墩取等高，高度為 20m。 1.3.2 主要尺寸擬定 跨度 1 橋梁跨度應(yīng)根據(jù)水利部門推薦橋位處主橋主跨徑的范圍，及主河槽布置橋孔 要求，結(jié)合橋址處的水文、地質(zhì)、河道斷面、通航要求綜合考慮，選出適合于該 橋位的跨徑。在孔徑布置方面，根據(jù)國內(nèi)外已建成的連續(xù)剛構(gòu)橋和 P663，邊跨 跨徑與主跨跨徑之比為 0.50.8.所以主跨跨徑定為 70m，邊跨跨徑定為主跨跨 徑的 0.715 倍，即

18、 50m。 連續(xù)剛構(gòu)全長為 50+70+50=170m。 主梁高度 2 支點(diǎn)截面梁高：根據(jù) P67 表 2-1-63，梁高為 1/161/20L，取 L/18.9，即 3.69m。 跨中截面梁高：根據(jù) P67 表 2-1-63，梁高為 1/301/50L，取 L/44.1 即 1.59m。 梁底曲線：根據(jù) P67 表 2-1-63，選用二次拋物線。 以跨中梁底為原點(diǎn)，曲線方程為：=-0.00233564X2Y 箱梁腹板厚度 3 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式：腹板總厚度：(m),其中，B為橋面總寬度t/50 (1+ /50)BL (m)；L為主跨跨度(m)。同時(shí)應(yīng)滿足構(gòu)造要求：單個(gè)腹板厚度t00.15m。 本橋

19、既注重上部結(jié)構(gòu)的輕型化，也注重主拉應(yīng)力的控制，對腹板尺寸的選定 參照國內(nèi)外一些類似橋梁資料。本橋腹板厚度保持不變，為 100cm；懸臂根部保 持不變，為 60cm；梁肋厚度亦保持不變，為 50cm。 箱梁底板厚度4 4 箱形截面的頂板和底板是結(jié)構(gòu)承受正負(fù)彎矩的主要工作部位，當(dāng)采用懸臂施 工方法時(shí)，梁的下緣特別是靠近橋墩的截面承受很大的壓力。箱形截面的底板應(yīng) XXXXXXXXXXXX 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 工程概況 5 提供足夠大的承壓面積，發(fā)揮良好的受力作用。在發(fā)生變號(hào)彎矩的截面中。頂板 和底板上都應(yīng)各自發(fā)揮承壓的作用。 1)箱梁支座處：由于 0 號(hào)段底板受力十分復(fù)雜，支座處箱梁設(shè)置滿橫隔板，

20、中間預(yù)留過人孔道。 2)箱梁根部底板厚度 箱梁底板厚度隨箱梁負(fù)彎矩的增大而逐漸加厚直至墩頂，以適應(yīng)受壓要求。 底板除需符合使用階段的受壓要求外，在破壞階段還宜保持在底板以內(nèi)有適當(dāng)?shù)?富余。 本橋選用 50cm。 3)箱梁跨中底板厚度 大跨度連續(xù)箱梁因跨中彎矩要求底板內(nèi)需配置一定數(shù)量的鋼束和鋼筋，此時(shí) 跨中底板厚度取為 25cm。 4)其余梁段的底板厚度沿跨徑按二次拋物線變化。 箱梁頂板厚度 5 確定箱形截面頂板厚度一般考慮兩個(gè)因素：滿足橋面板橫向彎矩的要求，滿 足布置縱向預(yù)應(yīng)力鋼束的要求。 箱梁斷面頂板厚在全梁范圍內(nèi)取為 25cm。 XXXXXXXXX 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 荷載內(nèi)力計(jì)算 6 2

21、 荷載內(nèi)力計(jì)算 橋梁結(jié)構(gòu)是一種復(fù)雜的空間結(jié)構(gòu)。要精確分析橋梁結(jié)構(gòu)的真實(shí)受力，非常困 難，而它最主要的是結(jié)構(gòu)的縱向受力分析，考慮到橋梁的跨寬比一般較大，所以 通常將縱向分析模型近似處理為桿件系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)的內(nèi)力計(jì)算采用的是橋梁博士 3.0。 2.1 恒載內(nèi)力計(jì)算 2.1.1 計(jì)算方法 恒載內(nèi)力計(jì)算采用橋梁博士提供的有限元方法計(jì)算，由于不同的施工方法所 計(jì)算出來的恒載內(nèi)力會(huì)不一樣，所以計(jì)算時(shí)應(yīng)該嚴(yán)格考慮施工階段的劃分。 計(jì)算階段劃分： 1 1） 由中支墩懸臂法施工至最大懸臂； 2） 安裝邊支座，現(xiàn)澆邊跨等高梁段； 3） 邊跨合攏，拆除邊跨臨時(shí)支座； 4） 合攏中跨； 5） 拆除吊籃； 6） 橋面鋪裝

22、； 7） 運(yùn)營階段。 混凝土材料特性的取值： 2 箱梁（C50）:混凝土容重：=26kN/m3 ； 橋墩（C40）:混凝土容重：=25kN/m3 。 二期恒載集度： q=75kN/m。 3 計(jì)算簡圖： 4 圖 2.1 結(jié)構(gòu)計(jì)算簡圖 2.1.2 計(jì)算結(jié)果 主梁恒載內(nèi)力，包括自重引起的主梁自重（一期恒載）內(nèi)力和二期恒載（如 XXXXXXXXX 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 荷載內(nèi)力計(jì)算 7 橋面鋪裝、欄桿等）引起的主梁后期恒載內(nèi)力。由橋梁博士程序分析得出恒載內(nèi) 力，由于結(jié)構(gòu)對稱，恒載內(nèi)力計(jì)算結(jié)果只取結(jié)構(gòu)一半代表單元： 表 2.1 恒載內(nèi)力計(jì)算結(jié)果 單元號(hào)節(jié)點(diǎn)號(hào)軸力（KN）剪力（KN）彎矩（KN.m） 1 0

23、00 1 2 0608-152 14 091248055 14 15 0-39548701 17 0-63848468 17 18 0115547569 22 0-260442303 22 23 0297140357 27 0-445829956 27 28 0483426706 32 0-635611047 32 33 067406463 37 0-8300-14585 37 38 08695-20542 42 0-10291-47109 42 43 010694-54459 47 0-12399-86741 47 48 012812-95560 52 0-14532-133850 52 5

24、3 014964-144180 55 0-16204-175280 55 56 016829-191790 61 0-20054-283970 61 62 020709-304330 67 43917100-211510 67 68 439-16465-194710 70 43915205-163130 70 單元號(hào)節(jié)點(diǎn)號(hào)軸力（KN）剪力（KN）彎矩（KN.m） XXXXXXXXX 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 荷載內(nèi)力計(jì)算 8 71 439-14590-148260 75 43912880-109910 75 76 439-12457-101060 80 43910807-68565 80 81 43

25、9-10398-61154 85 4398791-34372 85 86 439-8392-28372 90 4396822-7125 90 91 439-6433-2502 95 439483613271 95 96 439-445316510 100 439295726850 100 101 439-258628790 105 439112933957 105 106 439-76734613 108 43925035117 108 109 439935176 由橋梁博士繪出一期二期恒載彎矩和剪力包絡(luò)圖： 圖 2.2 一期恒載彎矩圖 圖 2.3 一期恒載剪力圖 XXXXXXXXX 本科生畢

26、業(yè)設(shè)計(jì) 2 荷載內(nèi)力計(jì)算 9 圖 2.4 二期恒載彎矩圖 圖 2.5 二期恒載剪力圖 2.2 活載內(nèi)力計(jì)算 活載內(nèi)力計(jì)算為基本可變荷載在橋梁使用階段所產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)內(nèi)力。 2.2.1 橫向分布系數(shù)的計(jì)算 荷載橫向分布指的是作用在橋上的車輛荷載如何在各主梁之間進(jìn)行分配，或 者說各主梁如何分擔(dān)車輛荷載。 橫向分布系數(shù)的計(jì)算5 1 單箱雙室，橋面凈寬度 W15.0m，根據(jù)表 4.3.1-36，車輛單向行駛， ，橋涵的設(shè)計(jì)車道數(shù)為 4 車道。14.017.5W 用剛性橫梁法計(jì)算橫向影響線豎標(biāo)值： 1）抗扭修正系數(shù)1.0 2）計(jì)算橫向影響線豎標(biāo)值 對于 1 號(hào)邊梁的橫向影響線豎標(biāo)值可以通過簡化公式計(jì)算： 單

27、箱雙室計(jì)算簡化為 3 片梁肋： 2 11 11 1 i a aa n XXXXXXXXX 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 荷載內(nèi)力計(jì)算 10 13 13 2 1 i a a na 汽車荷載布置見圖 2.6： 圖 2.6 汽車荷載布置圖 其中：5.752+0+5.75266.13 m2 2 i a 0.833 2 11 11 1 i a aa n 15.75 5.75 1.0 366.13 -0.167 13 13 2 1 i a a na 15.75 5.75 1.0 366.13 影響線見圖 2.7： 圖 2.7 影響線圖 用剛性橫梁法的橫向分布影響線為直線，設(shè)影響線零點(diǎn)離 1 號(hào)梁軸線的距離 為 x，

28、則： 5.75 2 0.8330.167 xx 解得：x9.5795m 2.2.2 計(jì)算荷載得橫向分布系數(shù) 根據(jù)表 4.3.1-36，本設(shè)計(jì)的橋面凈寬度 W15.0m，車輛單向行駛時(shí)在 ，橋涵的設(shè)計(jì)車道數(shù)為 4 車道。14.017.5W 計(jì)算荷載得橫向分布系數(shù)： 一車道加載時(shí)： 1 XXXXXXXXX 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 荷載內(nèi)力計(jì)算 11 圖 2.8 一車道加載 0.8635 12 111 ()(0.94170.7852) 222 cqqqq m 二車道加載時(shí)： 2 圖 2.9 二車道加載 1.4573 12 111 ()(0.94170.78520.6721 0.5156) 222 cqq

29、qq m 三車道加載時(shí)： 3 圖 2.10 三車道加載 12 111 ()(0.94170.78520.6721 0.51560.40260.2460) 222 cqqqq m 1.7816 四車道加載時(shí)： 4 XXXXXXXXX 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 荷載內(nèi)力計(jì)算 12 圖 2.11 四車道加載 12 111 ()(0.94170.78520.6721 0.51560.40260.2460 222 cqqqq m -0.0235）1.83640.1330 五車道加載時(shí)： 5 圖 2.12 五車道加載 12 111 ()(0.94170.78520.6721 0.51560.40260.2460

30、 222 cqqqq m -0.0235-0.1366-0.2931）1.62160.1330 2.2.3 計(jì)算結(jié)果 由橋梁博士程序分析得出結(jié)構(gòu)活載內(nèi)力，由于結(jié)構(gòu)對稱性，計(jì)算結(jié)果只取結(jié) 構(gòu)一半代表單元，見表 2.2： 表 2.2 活載內(nèi)力計(jì)算結(jié)果 軸力（KN）剪力（KN）彎矩（KN.m） 單元號(hào)內(nèi)力 最大軸力最小軸力最大剪力最小剪力最大彎矩最小彎矩 軸力 000000 剪力 000-181000 1 彎矩 000000 軸力 390039039 剪力 -1902120-13701870-633 14 彎矩 -238024100668029100-7390 軸力（KN）剪力（KN）彎矩（KN.m

31、） 單元號(hào)內(nèi)力 最大軸力最小軸力 最大剪力最小剪力最大彎矩最小彎矩 17軸力 490049049 XXXXXXXXX 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 荷載內(nèi)力計(jì)算 13 剪力 -1901810-16601340-645 彎矩 -300025700695031900-9420 軸力 610061061 剪力 -1901470-2070-674-633 22 彎矩 -379026100668033300-11900 軸力 730073073 剪力 -1901210-2440185-632 27 彎矩 -450025400434032700-14200 軸力 840084084 剪力 -190984-2900-

32、1790-632 32 彎矩 -52002400088030100-16500 軸力 960096096 剪力 -190803-3290-604-845 37 彎矩 -589022300-475026400-18900 軸力 107001070107 剪力 -190658-3700-2000-1650 42 彎矩 -657020600-1210023200-23400 軸力 119001190119 剪力 -190546-4190-215-2940 47 彎矩 -723018900-2070020400-30800 軸力 130001300130 剪力 -190457-4610-1800-36

33、60 52 彎矩 -785017500-3170018200-42000 軸力 139001390139 剪力 -190403-500062-4180 55 彎矩 -831016600-4090017000-52300 軸力 158001580158 剪力 -190339-5750287-5310 61 彎矩 -926015400-6640015400-80000 軸力（KN）剪力（KN）彎矩（KN.m）單元號(hào) 內(nèi)力 最大軸力最小軸力最大剪力 最小剪力最大彎矩 最大軸力 67軸力 4460-39602680-2650-21402630 XXXXXXXXX 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 荷載內(nèi)力計(jì)算 14

34、 剪力 44101235540-772-4284720 彎矩 -40900-13000-500001600025200-70100 軸力 4460-39502700-2590-20102520 剪力 40101235150-785-2714150 70 彎矩 -29600-11700-382001520024700-57800 軸力 4460-39402690-2480-11202300 剪力 36101234660-83812503480 75 彎矩 -16600-10400-250001440025800-44300 軸力 4460-39302650-1640-7752010 剪力 311

35、01234230-908-1852890 80 彎矩 -6210-9240-148001630027200-34000 軸力 4460-39202570-1400-369715 剪力 27101233800-1070-1842040 85 彎矩 2750-8140-62801700028300-26200 軸力 4460-39102460-1160131299 剪力 23101233400-123011601600 90 彎矩 10500-73008291700029500-20000 軸力 4460-38902310-891701-250 剪力1470-387116

36、0 95 彎矩 16700-650065001700030200-15200 軸力 4460-38802130-6291430-1060 剪力1700895701 100 彎矩 21600-5850110001590030600-11900 軸力 4460-38701930-3652900-2310 剪力 9131232300-2010983192 105 彎矩 25000-5190142001470031400-10400 軸力 4460-38701820-2442920-2320 剪力 7141232140-2150744187 108 彎矩 26200-5000

37、155001350031700-10100 2.3 溫度作用荷載計(jì)算 橋梁結(jié)構(gòu)處于自然環(huán)境中，受到大氣溫度作用的影響。溫度作用指因溫度的 XXXXXXXXX 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 荷載內(nèi)力計(jì)算 15 變化而引起的結(jié)構(gòu)變形和附加力。溫度的變化可分為均勻溫度變化和梯度溫度兩 種情況。前者表示結(jié)構(gòu)整體在一年中的溫度變化；后者表示結(jié)構(gòu)上不同點(diǎn)或不同 材料之間的溫度差異。 2.3.1 梯度溫度作用效應(yīng) 計(jì)算原理 1 根據(jù)條例 4.3.106相關(guān)規(guī)定，計(jì)算橋梁由于梯度溫度引起的效應(yīng)時(shí)不計(jì)橫向 梯度作用，可采用下圖 2.13 豎向梯度溫度所示的曲 線，橋面鋪裝按 100mm 瀝青混凝土鋪裝層計(jì)算， 其橋面板表

38、面的最高溫度為 14, 為 5.5。 1 T 2 T 對于混凝土結(jié)構(gòu)當(dāng)大于 400mm 時(shí)，A300mm。豎向 日照反溫差為正溫差乘以-0.5。 日照溫差 日照反溫差 l =0m, =14 l =0m, = -7 1 T 1 T l =0.1m, =5.5 l =0.1m, = -2.75 2 T 2 T l =0.2m, =3.7 l =0.2m, = -1.85 3 T 3 T l =0.3m, =1.83 l =0.3m, = -0.92 4 T 4 T l =0.4m, =0 l =0.4m, = 0 5 T 5 T 計(jì)算 圖 2.13 豎向梯度溫度 2 由橋梁博士程序分析得出結(jié)構(gòu)活載

39、內(nèi)力，由于結(jié)構(gòu)對稱性，計(jì)算結(jié)果只取結(jié) 構(gòu)一半代表單元，見表 2.3： 表 2.3 溫度梯度作用效應(yīng)計(jì)算結(jié)果 溫度梯度截面升溫溫度梯度截面降溫 單元號(hào) 軸力(kN)剪力(kN)彎距(kN.m)軸力(kN)剪力(kN)彎距(kN.m) 14000000102-1220 22020430600-102-1530 27020438400-102-1920 32020445500-102-2280 37020452700-102-2640 42020459800-102-2990 溫度梯度截面升溫溫度梯度截面降溫 單元號(hào) 軸力(kN)剪力(kN)彎距(kN.m)軸力(kN)剪力

40、(kN)彎距(kN.m) 47020467000-102-3350 XXXXXXXXX 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 荷載內(nèi)力計(jì)算 16 52020474100-102-3710 55020481300-102-4070 61020486800-102-4340 67020499100-102-4960 7031205830-1560-2920 7531205810-1560-2910 8031205700-1560-2850 8531205670-1560-2840 9031205610-1560-2810 9531205570-1560-2790 10031205530-1560-2770 1053

41、1205500-1560-2750 10831205480-1560-2740 2.3.2 均勻溫度作用效應(yīng) 均勻溫度的取值，可按橋梁所在地區(qū)的氣溫條件（一般取當(dāng)?shù)刈罡吆妥畹驮?平均氣溫）確定；均勻溫度變化值，應(yīng)自結(jié)構(gòu)合攏時(shí)的溫度算起。根據(jù)條例 4.3.107的相關(guān)規(guī)定湖北地區(qū)屬于溫?zé)岬貐^(qū)，最高和最低月平均氣溫分別為 34 和-3，則結(jié)構(gòu)合攏時(shí)的溫度為 16，結(jié)構(gòu)最大溫升 18，最大溫降-19。 由橋梁博士程序分析得出結(jié)構(gòu)活載內(nèi)力，由于結(jié)構(gòu)對稱性，計(jì)算結(jié)果只取結(jié) 構(gòu)一半代表單元，見表 2.4： 表 2.4 系統(tǒng)溫度作用效應(yīng)計(jì)算結(jié)果 系統(tǒng)升溫系統(tǒng)降溫 單元號(hào) 軸力(kN)剪力(kN)彎距(kN.

42、m)軸力(kN)剪力(kN)彎距(kN.m) 1000000107-1280107-1600 22010219000-107-2010 27010222600-107-2390 32010226200-107-2760 系統(tǒng)升溫系統(tǒng)降溫 單元號(hào) 軸力(kN)剪力(kN)彎距(kN.m)軸力(kN)剪力(kN)彎距(kN.m) 37 0 102 2970 0 -107 -3140 XXXXXXXXX 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 荷載內(nèi)力計(jì)算 17 42 0 102 3330 0 -107 -3510 47 0 102 3680 0 -107 -3890

43、 52 0 102 4040 0 -107 -4260 55 0 102 4310 0 -107 -4550 61 0 102 4920 0 -107 -5190 67 744 0 -1500 -786 0 1580 70 744 0 -1680 -786 0 1780 75 744 0 -1860 -786 0 1970 80 744 0 -2020 -786 0 2130 85 744 0 -2170 -786 0 2290 90 744 0 -2270 -786 0 2390 95 744 0 -2360 -786 0 2490 100 744 0 -2420 -786 0 2560 1

44、05 744 0 -2470 -786 0 2610 108 744 0 -2480 -786 0 2620 XXXXXXXX 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 預(yù)應(yīng)力剛束設(shè)計(jì) 18 3 預(yù)應(yīng)力鋼束設(shè)計(jì) 3.1 估算預(yù)應(yīng)力鋼束 根據(jù) P2314配筋計(jì)算要求，預(yù)應(yīng)力梁應(yīng)滿足彈性階段的應(yīng)力要求和塑性階段 的強(qiáng)度要求。因此，預(yù)應(yīng)力筋的數(shù)量可以從滿足這幾方面的要求來考慮8： 3.1.1 計(jì)算原理 預(yù)應(yīng)力梁在預(yù)加應(yīng)力和使用荷載作用下的應(yīng)力狀態(tài)應(yīng)滿足的條件是： 上緣應(yīng)力： y 上Mg/W上 y 上+ Mg/W上+ Mp/W上0.5Rba 下緣應(yīng)力： y下Mg/W下+ Mp/W下 y下- Mg/W下0.5Rba 一般情況

45、下，由于梁截面較高，受壓區(qū)面積較大，上緣和下緣的壓應(yīng)力不是 控制因素，為方便計(jì)算，可只考慮上緣和下緣的拉應(yīng)力的這個(gè)限制條件。當(dāng)預(yù)拉 區(qū)配置受力的非預(yù)應(yīng)力鋼筋時(shí)，容許截面出現(xiàn)少許拉應(yīng)力，但在估算鋼束數(shù)量時(shí)， 依然假設(shè) RL 等于零。由預(yù)應(yīng)力鋼束所產(chǎn)生的截面上緣應(yīng)力 y 上和截面下緣應(yīng) 力 y 下分以下三種情況討論： 截面上、下緣均布置力筋 N上和 N 下以抵抗正負(fù)彎矩，由力筋 N上和 N下在 1 截面上下緣產(chǎn)生的應(yīng)力分別為： y 上=+- A N上 上 上上 W eN A N下 上 下下 W eN y 下=-+ A N上 下 上上 W eN A N下 下 下下 W eN 可得到上緣和下緣預(yù)應(yīng)力筋

46、的數(shù)目: n上=Mmax(e下-K下)-Mmin(K上+e下)/(K上+K下)(e上+e下)1/faa n下=Mmax(e下+K下)+Mmin(K上-e下)/(K上+K下)(e上+e下)1/faa 當(dāng)截面只在下緣布置預(yù)應(yīng)力筋 N下以抵抗正彎矩時(shí),當(dāng)由上緣不出現(xiàn)拉應(yīng) 2 力控制時(shí):由 N下/A-N下e下/W上=-Mmin/W上 得到:n下=Mmin/(e下-K下) faa 當(dāng)由下緣不出現(xiàn)拉應(yīng)力控制時(shí),由 N下/A+N下e下/W上=-Mmin/W上 得到:n下=Mmax/(e下+K上) faa 當(dāng)截面只在上緣不出現(xiàn)拉應(yīng)力控制時(shí),由 N 上以抵抗負(fù)彎矩時(shí)分兩種情況 3 考慮: XXXXXXXX 本科

47、生畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 預(yù)應(yīng)力剛束設(shè)計(jì) 19 當(dāng)由上緣不出現(xiàn)拉應(yīng)力控制時(shí),由 N上/A+N上e上/W上=-Mmin/W上 得到: n上=-Mmin/(e下+K上) faa 當(dāng)由下緣不出現(xiàn)拉應(yīng)力控制時(shí),由 N上/A-N上e上/W下=Wmax/W下 得到:n 上=Mmax/(K上-e上) faa 3.1.2 毛截面幾何特性 截面的毛截面幾何特性可直接由橋梁博士軟件中查得，見表 3.1： 表 3.1 截面的毛截面幾何特性 截面號(hào)梁高 (m) 面積 A(m2) 慣性矩 I0(m4) 中軸到梁頂 Y上（m） 中軸到梁底 Y下(m) 上翼緣抗彎模量 W上(m3) 下翼緣抗彎模量 W下(m3) 11.5911.66

48、3.430.670.925.143.72 51.5911.663.430.670.925.143.72 81.5911.663.430.670.925.143.72 151.5911.663.430.670.925.143.72 181.5911.663.430.670.925.143.72 231.6512.193.970.710.945.584.23 281.7512.644.780.770.986.234.87 331.9013.186.100.851.057.215.78 382.0813.677.850.931.158.416.84 432.2914.2910.281.041.259

49、.878.24 482.5514.9913.791.181.3711.7110.05 532.8415.6418.321.321.5213.8412.08 563.1216.3723.571.481.6415.9614.35 623.6917.2435.621.751.9420.3918.33 683.1816.4624.711.511.6716.4114.76 712.8915.7319.151.351.5414.2212.41 762.6015.0814.501.201.4012.0810.36 812.3414.3710.861.061.2810.218.51 862.1213.738.

50、250.951.178.687.05 911.9313.246.350.861.077.415.93 961.7912.825.120.791.006.495.12 1011.6812.224.170.720.965.754.36 截面號(hào)梁高面積慣性矩 中軸到梁頂中軸到梁底 上翼緣抗彎模量 下翼緣抗彎模量 XXXXXXXX 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 預(yù)應(yīng)力剛束設(shè)計(jì) 20 (m)A(m2)I0(m4)Y上（m）Y下(m)W上(m3)W下(m3) 1061.6111.703.550.680.945.263.80 1091.5911.663.430.670.925.143.72 3.1.3 預(yù)應(yīng)力鋼束的估

51、計(jì) 本設(shè)計(jì)主梁頂板預(yù)應(yīng)力鋼束采用 270K 級(jí)高強(qiáng)低松弛鋼絞線，頂板預(yù)應(yīng)力鋼 束均采用 a=22-15.24 鋼絞線，每束預(yù)應(yīng)力鋼筋面積：Ay =2214010- j 6=0.00308 m2；邊跨和中跨底板預(yù)應(yīng)力鋼束均采用 b=15-15.24 鋼絞線，Ay j =1514010-6=0.0021m2；有效預(yù)應(yīng)力y=0.751860=1395MPa;混凝土抗壓標(biāo) 準(zhǔn)強(qiáng)度為 32.4MPa。 根據(jù)以上的公式經(jīng)計(jì)算，將計(jì)算結(jié)果匯總于表中，比較各截面所需的鋼束數(shù)， 結(jié)合施工及鋼束的布置構(gòu)造情況，選定該截面所用的鋼束數(shù)： 表 3.2 預(yù)應(yīng)力鋼束的估算表 截 面 號(hào) 荷載組合最 大彎矩 Mmax (k

52、Nm) 荷載組合最小 彎矩 Mmin (kNm) 鋼絞線公稱 面積 fy(m2) 有效預(yù)應(yīng) 力 y(MPa) 截面上核 心半徑 k上=W下 /A 截面下核 心半徑 k下=W上 /A 上緣估 算數(shù)目 N上 下緣估 算數(shù)目 N下 1000.00014013950.3190.4410 523500110000.00014013950.3190.4417 841700196000.00014013950.3190.44113 1863400230000.00014013950.3190.44120 2357100155000.00014013950.3470.45818 284400034600.00

53、014013950.3850.493213 3324200-134000.00014013950.4390.54748 382460-353000.00014013950.5010.61563 43-24600-723000.00014013950.5760.69010 48-55300-1150000.00014013950.6710.78114 53-92200-1660000.00014013950.7730.88517 56-128000-2170000.00014013950.8760.97520 62-208000-3390000.00014013951.0631.18326 68

54、-128000-2220000.00014013950.8970.99720 71-94100-1740000.00014013950.7890.90417 76-58900-1240000.00014013950.6870.80114 XXXXXXXX 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 預(yù)應(yīng)力剛束設(shè)計(jì) 21 截 面 號(hào) 荷載組合最 大彎矩 Mmax (kNm) 荷載組合最小 彎矩 Mmin (kNm) 鋼絞線公稱 面積 fy(m2) 有效預(yù)應(yīng) 力 y(MPa) 截面上核 心半徑 k上=W下 /A 截面下核 心半徑 k下=W上 /A 上緣估 算數(shù)目 N上 下緣估 算數(shù)目 N下 81-28300-827000

55、.00014013950.5920.71011 86-3500-497000.00014013950.5130.63282 9116100-235000.00014013950.4480.55956 9631800-53500.00014013950.3990.506310 1014240055300.00014013950.3570.471113 10647800107000.00014013950.3250.450116 10948200115000.00014013950.3190.44116 3.2 預(yù)應(yīng)力鋼束的布置 3.2.1 預(yù)應(yīng)力鋼束布置原則 當(dāng)預(yù)應(yīng)力筋要分層布置時(shí)，頂板的長束布

56、置在上層，短束布置在下層， 1 底板長束布置在下層，短束布置在上層。 縱向預(yù)應(yīng)力鋼束為結(jié)構(gòu)的主要受力鋼筋，為了設(shè)計(jì)和施工的方便，進(jìn)行 2 對稱布束，錨頭布置盡量靠近壓應(yīng)力區(qū)。 當(dāng)力筋數(shù)量較多時(shí)可分層布置，一般來說，先錨固下層力筋，后錨固上 3 層力筋。 鋼束在橫斷面中布置時(shí)應(yīng)盡量均勻布置，避免因局部預(yù)應(yīng)力過于集中而 4 產(chǎn)生翹曲和畸變。 根據(jù)施工規(guī)范規(guī)定，張拉完畢后 14 天內(nèi)必須壓漿，鋼束宜張拉一批壓漿 5 一批，待壓漿強(qiáng)度達(dá)到 90以上時(shí)，才可以進(jìn)行下一批張拉。 本橋中采用預(yù)埋塑料波紋管，根據(jù)第 9.1.1 條7規(guī)定,后張法構(gòu)件預(yù)應(yīng) 6 力直線形鋼筋的最小混凝土保護(hù)層厚度不應(yīng)小于其管道直徑

57、的 1/2。根據(jù)第 9.3.4 條7規(guī)定，各主鋼筋間橫向凈距和層與層之間的豎向凈距，當(dāng)鋼筋為三層 及以下時(shí)，不應(yīng)小于 30mm，并不小于鋼筋直徑；當(dāng)鋼筋為三層以上時(shí)，不應(yīng)小于 40mm，并不小于鋼筋直徑的 1.25 倍。對于束筋，此處直徑采用等代直徑。同時(shí)， 后張法預(yù)應(yīng)力構(gòu)件的曲線預(yù)應(yīng)力鋼筋的曲率半徑鋼絞線不應(yīng)小于 4m 。 3.2.2 預(yù)應(yīng)力鋼束的布置 全橋的預(yù)應(yīng)力鋼束布置情況見表 3.3： XXXXXXXX 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 預(yù)應(yīng)力剛束設(shè)計(jì) 22 表 3.3 預(yù)應(yīng)力鋼束布置 上部鋼束下部鋼束 截面號(hào) a=22b=15 128 5214 8220 15220 18220 23418 286

58、14 3388 38104 43140 48160 53200 56230 62290 68230 71200 76160 81140 86102 9186 96610 101413 106216 109216 選取 28、62、109 三個(gè)斷面，畫出鋼束布置圖，其余不再贅述。 XXXXXXXX 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 預(yù)應(yīng)力剛束設(shè)計(jì) 23 圖 3.1 28 號(hào)截面 圖 3.2 109 號(hào)截面 圖 3.3 62 號(hào)截面 XXXXXXXXX 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 預(yù)應(yīng)力損失及有效預(yù)應(yīng)力計(jì)算 24 4 預(yù)應(yīng)力損失及有效預(yù)應(yīng)力計(jì)算 根據(jù)第 6.2.1 條9規(guī)定，在按正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)計(jì)算以下各項(xiàng)預(yù)

59、 應(yīng)力損失值： 預(yù)應(yīng)力鋼筋與管道之間摩擦 1 1l 錨具變形、鋼筋回縮及接縫壓縮 2 2l 預(yù)應(yīng)力鋼筋與臺(tái)座之間的溫差 l3 3 混凝土的彈性壓縮 4 4l 預(yù)應(yīng)力筋的應(yīng)力松弛 5 5l 混凝土的收縮與徐變 6 6l 此外，尚因考慮預(yù)應(yīng)力鋼筋與錨圈口之間的摩擦、臺(tái)座的彈性變形等因素引 起的其他預(yù)應(yīng)力損失。 由于時(shí)間和篇幅的關(guān)系，本畢業(yè)設(shè)計(jì)僅對 Z1#鋼束進(jìn)行計(jì)算，其他鋼束以此 為例。Z1#鋼束為中跨底板預(yù)應(yīng)力鋼束，其損失階段為中跨合攏階段(32#施工階 段)、橋面鋪裝階段（33#施工階段）和徐變階段（34#施工階段） 。 4.1 預(yù)應(yīng)力損失的計(jì)算 根據(jù)第 5.2.1 條9規(guī)定：構(gòu)件在預(yù)加應(yīng)力時(shí)，預(yù)應(yīng)力鋼絞線的錨下控制應(yīng)力 符合 k0.75Ryb。 即：k=0.751860=1395MPa。 預(yù)應(yīng)力損失包括：摩阻損失、錨具變形及鋼筋回縮、混凝土的彈性壓縮、預(yù) 應(yīng)力筋的應(yīng)力松弛、混凝土的收縮與徐變等 5 項(xiàng)。 4.1.1 摩阻損失 根據(jù)第 6.2.2 條9規(guī)定:鋼筋與管道之間摩擦引起的應(yīng)力損失可按下式計(jì)算： (4-1)1 )( 1 kx conl e con張拉鋼筋時(shí)錨下的控制應(yīng)力（=0.75） ； pk f 預(yù)應(yīng)力鋼筋與管道壁的摩擦系數(shù)，對金屬波紋管，取 0.15； 從張拉端至計(jì)算截面曲線管道部分切線的夾角之和，以 rad 計(jì)； k管道每米局部偏差對摩擦的影響系數(shù)，取 0.00