預應力混凝土連續(xù)剛構橋梁工程畢業(yè)設計計算書

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　根據(jù)設計任務書要求，依據(jù)現(xiàn)行公路橋梁設計規(guī)范，綜合考慮橋位的地質、地形條件，提出了獨塔斜拉橋、上承式鋼管混凝土拱橋和預應力混凝土連續(xù)鋼構三個比選方案。按“安全、經(jīng)濟、適用、美觀和有利于環(huán)?！钡臉蛄涸O計原則，分析了三個方案的優(yōu)缺點。推薦預應力混凝土連續(xù)剛構作為設計方案。推薦方案以基本設計理論為基礎，參考國內外成功的大跨連續(xù)鋼構橋

2、，擬定了的跨徑，主梁采用1.8次拋物線變梁高的單箱單室箱主梁，橋墩為雙薄壁空心墩，橋臺為輕型橋臺，基礎為群樁基礎，施工階段采取掛籃懸臂現(xiàn)澆法。對推薦方案進行了結構細部尺寸擬定，對上部結構和下部結構進行了內力計算、配筋設計及控制截面強度、應力驗算，變形驗算等。經(jīng)分析比較及驗算結果表明該橋梁設計合理，符合設計任務的要求。</p><p>　　關鍵詞：預應力混凝土連續(xù)剛構，鋼管混凝土拱橋，斜拉橋，懸臂現(xiàn)澆，應力驗算&l

3、t;/p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　According to the design requirements, the existing design specification of highway bridge, considering the geology and terrain conditions of the brid

4、ge site, after preliminary selection, three bridge type schemas are presented, they are cable-stayed bridge, arch bridge and prestressed concrete continuous rigid frame bridge . Then comparing the advantages and disadvan

5、tages of three options comprehensively by the philosophy of bridge design as “Security, Economy, Application, Beauty and Environmen</p><p>　　Key word: prestressed concrete continuous rigid frame bridge, doub

6、le thin-wall hollow pier , cantilever casting construction 目 錄</p><p>　　第一章 概述 ·····················

7、········ ···1</p><p>　　1.1 地質條件····················

8、······· ···1</p><p>　　1.2 主要技術指標····················

9、3;·······1</p><p>　　1.3 設計規(guī)范及標準·······················&#

10、183;···1</p><p>　　第二章 方案比選···························

11、83;···2</p><p>　　2.1 概述····························

12、 ····2</p><p>　　2.2 比選原則························· ··

13、;···2</p><p>　　2.3 比選方案························· ···

14、;··2</p><p>　　2.3.1 預應力混凝土連續(xù)剛構橋 ·············· ·····2</p><p>　　2.3.2 上承式鋼管混凝土拱橋 ·&

15、#183;············· ·····3 2.3.3 獨塔斜拉橋 ···············&

16、#183;··········4</p><p>　　2.4 方案比較····················&#

17、183;·········5</p><p>　　第三章 預應力混凝土連續(xù)梁橋總體布置 ···················8<

18、;/p><p>　　3.1 橋型布置······························8</p>

19、<p>　　3.2 橋孔布置······························8</p><p

20、>　　3.3 橋梁上部結構尺寸擬定·················· ·····8</p><p>　　3.4 橋梁下部結構尺寸擬定···

21、83;···················10</p><p>　　3.5 本橋使用材料···········&

22、#183;·········· ·····11</p><p>　　3.6 毛截面幾何特性計算··············&

23、#183;···· ·····11</p><p>　　第四章 荷載內力計算 ····················

24、83;· ·····12</p><p>　　4.1 模型簡介····················· ···&

25、#183;····12</p><p>　　4.2 全橋結構單元的劃分························12</p

26、><p>　　4.2.1 劃分單元原則 ························12</p><p>　　4.2.2 橋梁具體單元劃分 

27、3;·····················12</p><p>　　4.3 全橋施工節(jié)段的劃分·········

28、;···············12</p><p>　　4.3.1 橋梁劃分施工分段原則 ··············&#

29、183;·····12</p><p>　　4.3.2 施工分段劃分 ························13

30、</p><p>　　4.4 恒載、活載內力計算··············· ·········14</p><p>　　4.4.1 恒載內力計算

31、· ·············· ·········14</p><p>　　4.4.2 懸臂澆筑階段內力 ·····

32、83;················15</p><p>　　4.4.3 邊跨合龍階段內力 ·············&#

33、183;········16</p><p>　　4.4.4 次邊跨合龍階段內力 ·····················

34、17</p><p>　　4.4.4 中跨合龍階段內力 ······················18</p><p>　　4.4.5 活載內力計算 ·&#

35、183;················ ······19</p><p>　　4.5 其他因素引起的內力計算·······

36、···············21</p><p>　　4.5.1 溫度引起的內力計算 ··············

37、3;······21</p><p>　　4.5.2 支座沉降引起的內力計算 ···················23</p><p>　

38、　4.5.3 收縮、徐變引起的內力計算 ··················24</p><p>　　4.6 內力組合·········

39、83;····················27</p><p>　　4.6.1 正常使用極限狀態(tài)的內力組合 ········

40、83;· ······27</p><p>　　4.6.2 承載能力極限狀態(tài)的內力組合 ·········· ······27</p><p>　　4.6.3

41、 主要荷載組合 ························27</p><p>　　第五章 預應力鋼束的估算與布置 ····&

42、#183;··········· ·····31</p><p>　　5.1 鋼束估算··············

43、·········· ·····31</p><p>　　5.1.1 按承載能力極限計算時滿足正截面強度要求 ··········32</p><

44、;p>　　5.1.2 按正常使用極限狀態(tài)的應力要求計算 ········ ·····32</p><p>　　5.2 預應力鋼束布置············

45、········· ·····35</p><p>　　5.3 預應力損失計算················&#

46、183;···· ·····36</p><p>　　5.3.1 預應力與管道壁間摩擦引起的應力損失 ············36</p><p>　　5.3.2 錨具變形、鋼筋

47、回縮和接縫壓縮引起的應力損失··· ·····37</p><p>　　5.3.3 混凝土的彈性壓縮引起的應力損失 ········· ·····37</p><p>　

48、　5.3.4 鋼筋松弛引起的應力損失 ···················38</p><p>　　5.3.5 混凝土收縮徐變引起的應力損失 ······

49、83;··· ·····38</p><p>　　5.3.6 有效預應力計算 ·····················&#

50、183;·40</p><p>　　5.4 預應力計算······················· ·····41<

51、/p><p>　　第六章 強度驗算 ························ ·····41</p>&l

52、t;p>　　6.1 正截面承載能力驗算························41</p><p>　　6.2 斜截面承載能力驗算··&#

53、183;·····················43</p><p>　　第七章 應力驗算 ·········&

54、#183;····················44</p><p>　　7.1 短暫狀況預應力混凝土受彎構件應力驗算········

55、;· ·····45</p><p>　　7.1.1 壓應力驗算 ···················· ····

56、;·45</p><p>　　7.1.2 拉應力驗算 ···················· ·····45</p><p>　

57、　7.2 持久狀況正常使用極限狀態(tài)應力驗算 ·········· ·····46</p><p>　　7.2.1 持久狀況(使用階段)預應力混凝土受壓區(qū)混凝土最大壓應力驗算 46</p><p>　　7.2.2 持久狀況(使用階段)

58、混凝土的主壓應力驗算 ······ ····46</p><p>　　7.2.3 持久狀況(使用階段)預應力鋼筋拉應力驗算 ··········46</p><p>　　第八章 抗裂驗算

59、······························50</p><p>　　8.1 正截面抗裂驗算

60、83;···················· ·····50</p><p>　　8.2 斜截面抗裂驗算·····

61、;···················· ·51</p><p>　　致謝 ··········

62、3;······················ ···53</p><p>　　參考文獻······&#

63、183;························· ··54</p><p>　　附錄：外文翻譯 ···&#

64、183;························ ··55</p><p><b>　　第一章 概述</b></p&g

65、t;<p><b>　　1.1 地質條件</b></p><p>　　圖1-1 橋址縱斷面圖</p><p>　　1.2 主要技術指標</p><p>　　橋面凈寬：2×12m＋0.5m （分離式）</p><p>　　設計荷載：公路－Ｉ級</p><p>　　行車速

66、度：80km/h</p><p><b>　　橋面橫坡：2%</b></p><p><b>　　通航要求：無</b></p><p>　　溫度：最高年平均溫度34℃，最低年平均溫度-10℃。</p><p>　　1.3 設計規(guī)范及標準</p><p>　　1、《公路橋涵設計

67、通用規(guī)范》（JTG D60-2004）。</p><p>　　2、《公路橋涵地基與基礎設計規(guī)范》（JTG D63-2007）。</p><p>　　3、《公路橋涵施工技術規(guī)范》（JTJ 041-2000）。</p><p>　　4、《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范》（JTG D62-2004）。</p><p>　　5、《公路橋涵圬

68、工設計規(guī)范》（JTG D61-2005）</p><p><b>　　第二章 方案比選</b></p><p><b>　　2.1 概述</b></p><p>　　橋式方案比選是初步設計階段的工作重點，一般要進行多個方案比較。各方案均要求提供橋式布置圖，圖上必須標明橋跨位置，高程布置，上、下部結構形式及工程數(shù)量。對推薦

69、方案，還要提供上、下部結構的結構布置圖，以及一些主要的及特殊部位的細節(jié)處理圖。</p><p>　　設計方案的評價和比較，要全面考慮各項指標，綜合分析每一方案的優(yōu)缺點，最后選定一個符合當前條件的最佳推薦方案。有時，占優(yōu)勢的方案還應吸取其他方案的優(yōu)點進一步加以改善。 </p><p><b>　　2.2 比選原則</b></p><p>　　設計

70、從安全性、技術適用性、施工難度、設計施工周期、經(jīng)濟性、實用性和觀賞性等幾方面對各比選方案進行評比，其中安全性為主要因素。</p><p><b>　　2.3 比選方案</b></p><p>　　根據(jù)設計任務要求,依據(jù)現(xiàn)行公路橋梁設計規(guī)范,綜合考慮橋位地質地形條件，擬定了三個比選方案：</p><p>　　方案一：預應力混凝土連續(xù)剛構橋<

71、/p><p>　　方案二：上承式鋼管混凝土拱橋</p><p><b>　　方案三：獨塔斜拉橋</b></p><p>　　2.3.1預應力混凝土連續(xù)剛構橋</p><p><b>　　1.結構受力特點</b></p><p>　?、旁诟叨沾罂鐝綐蛄褐校c其它結構體系比較，預應力

72、混凝土連續(xù)剛構橋常成為最佳的橋型方案。</p><p>　?、祁A應力砼充分發(fā)揮了高強材料的特性，具有強度高、剛度大、變形小以及抗裂性能好的優(yōu)點。</p><p>　?、墙Y構伸縮縫數(shù)量少，高速行車平順舒適，維修工作量小，維護簡單。</p><p>　　⑷可最大限度的應用平衡懸臂施工法，施工技術成熟，易保證工程質量。</p><p>　?、刹捎盟?/p>

73、平抗推剛度較小的雙薄壁墩，可以減小水平位移在墩中產(chǎn)生的彎矩，且薄壁墩底承受的彎矩、梁體內的軸力隨著墩高的增大而急劇減小。</p><p>　　⑹連續(xù)鋼構除了保持連續(xù)梁的優(yōu)點外，墩梁固結節(jié)省了大型支座的昂貴費用，減少了墩和基礎的工程量，并改善了結構在水平荷載（例如地震荷載）作用下的受力性能，適用于中等以上跨徑的高墩橋梁。</p><p><b>　　2.橋跨布置</b>

74、</p><p>　　該橋為全預應力混凝土連續(xù)剛構橋，跨徑分布為95m+4×170m+95m，橋梁總長870m,邊主跨比0.56。橋梁設置單向縱坡，坡度為1％。</p><p><b>　　3.橫斷面布置</b></p><p>　　主梁采用單箱單室箱形截面，梁高按1.8次拋物線變化，設計為雙幅橋，單幅橋位單向雙車道，橋面寬12m，橫

75、向布置為0.5m+10.75m+0.75m，橋面橫坡2%。</p><p><b>　　4.基礎</b></p><p>　　基礎采用鉆孔灌注樁群樁基礎，樁徑1.5m，樁中心距4.0m采用C40混凝土，為摩擦樁。承臺為矩形承臺，厚4m，兩承臺尺寸均為23m×14.5m，采用C40混凝土。</p><p><b>　　5.施工

76、要點</b></p><p>　?、艠蛄荷喜坎捎脪旎@懸臂澆注施工，施工時要對稱澆注，應注意立模高程的合理設置，準確控制懸澆高程，確保每個工況的設計線形，主梁邊中跨合龍高差應控制在1cm以內。</p><p>　?、剖┕ず蟮闹髁簜溆妙A應力束孔處理如下：頂板束預留孔灌漿封填，底板束預留孔留下備用，但不穿預應力束。</p><p>　　⑶箱梁懸澆施工時在底板上

77、的施工孔不封堵，作為箱梁的通氣孔。</p><p>　?、菢蚨詹捎门滥７ㄊ┕?，兩端橋臺采用整體現(xiàn)澆。</p><p><b>　　6.總體布置圖</b></p><p>　　圖2-1 連續(xù)剛構橋總體布置圖</p><p>　　2.3.2 上承式鋼管混凝土拱橋</p><p><b>　

78、　1.結構受力特點</b></p><p>　　⑴．拱橋是以受壓為主的結構體系，對地基的要求比較高。</p><p>　?、疲吧狭⒅c主梁的彈性連接使結構成為超靜定結構，并將主梁上的作用傳遞到主拱圈上，同時其減跨作用使主梁的高度降低，降低了結構自重。</p><p>　?、牵摴軐炷列纬闪巳蚴軌禾匦?，使混凝土的抗壓強度大大提高，作為受壓為主的結構

79、，大大的提高了材料的利用率。</p><p><b>　　2.橋跨布置</b></p><p>　　該橋為上承式鋼管混凝土雙連拱，腹孔為連續(xù)梁式腹孔；兩個拱的矢跨比均采用1/5,計算跨徑320m，凈矢高64m；拱軸系數(shù)取2.24；拱上立柱間距為10m；拱圈為變高度截面，變高度截面截面高度變化按Ritter規(guī)律變化，n取0.8，拱頂高5.72m，拱腳高11.5m。<

80、;/p><p><b>　　3.橫斷面布置</b></p><p>　　連續(xù)梁式腹孔支撐著T形主梁，設計為雙幅橋，單幅橋位單向雙車道，橋面寬12m。橫向布置為0.5m+10.75m+0.75m。</p><p><b>　　4.基礎</b></p><p>　　基礎采用鉆孔灌注樁群樁基礎。樁徑1.5m，

81、樁中心距4.0m采用C40混凝土，為摩擦樁。拱座為大型混凝土實心拱座，采用C40混凝土。</p><p><b>　　5.施工要點</b></p><p>　?、牛ㄟ^纜索吊裝施工進行主拱圈的施工，安裝過程應嚴格控制主拱圈的線形。</p><p>　　⑵．待主拱圈合龍后，進行鋼管內混凝土灌注。</p><p>　?、牵?/p>

82、過纜索吊裝進行主梁拼裝。</p><p><b>　　6.總體布置圖</b></p><p>　　圖2-2 上承式鋼管混凝土拱橋總體布置圖</p><p>　　2.3.3獨塔雙跨斜拉橋</p><p>　　1.斜拉橋的受力特點</p><p>　?、判崩瓨驅俳M合體系橋梁，它的上部結構由主梁、拉索

83、和索塔組成。</p><p>　?、菩崩瓨蚴且环N橋面體系以主梁受軸力（密索體系）或受彎（稀索體系）為主、支承體系以拉索受拉和索塔受壓為主的橋梁。</p><p>　　⑶斜拉橋是一種高次超靜定的組合結構，拉索與主梁是彈性連接，使主梁的跨徑顯著減小，從而大大減小了梁內彎矩、梁體尺寸和梁體重力，使橋梁的跨越能力顯著增大，是大跨度橋梁所采用的主要形式之一。</p><p>

84、　?、扰c懸索橋相比，斜拉橋不需要笨重的錨固裝置，抗風性能又優(yōu)于懸索橋，由調整拉索的預拉力可以調整主梁的內力，使主梁的內力分布更均勻合理。</p><p><b>　　2.橋跨布置</b></p><p>　　該橋為獨塔不等跨斜拉橋, 跨徑分布為310m+220m，半漂浮體系。主塔高226m ；索距取左跨12m，右跨8m；拉索為扇形布置的雙索面形式。</p>

85、<p><b>　　3.橫斷面布置</b></p><p>　　主梁采用鋼箱梁截面形式，梁高為3m。設計為雙幅橋，單幅橋位單向雙車道，橋面寬12m。橫向布置為0.5m+10.75m+0.75m。</p><p><b>　　4.基礎</b></p><p>　　基礎采用鉆孔灌注樁群樁基礎。樁徑1.5m，樁中心

86、距4.0m采用C40混凝土，為摩擦樁。</p><p><b>　　5.施工要點</b></p><p>　?、挪捎脩冶燮囱b法施工，施工過程中應控制橋梁的線形。</p><p>　?、浦魉捎门滥７ㄊ┕?，施工過程應通過測量監(jiān)控主塔的垂直度，確保在容許的范圍內，澆筑量測時應該選擇一天溫度較低的時候，以免日照溫差對主塔產(chǎn)生影響。</p>

87、<p>　?、菕熘魉鲿r應準確計算拉索的初始索力，以免施工過程中使結構產(chǎn)生不利的受力或主梁的線形異常。</p><p><b>　　6.總體布置圖</b></p><p>　　圖2-3 獨塔斜拉橋布置圖</p><p><b>　　2.4 方案比較</b></p><p>　　方案比選

88、從該橋橋址的實際地理位置地形環(huán)境，結合實用耐久、安全可靠、經(jīng)濟合理、美觀和有利于環(huán)保的設計原則綜合考慮。從安全、功能、經(jīng)濟、美觀、施工、占地與工期多方面比選，最終確定橋梁形式。</p><p><b>　　a.實用性</b></p><p>　　橋上應保證車輛安全暢通，并應滿足將來交通量增長的需要。橋下應滿足泄洪、安全通航或通車等要求。建成的橋梁應保證使用年限，并便于

89、檢查和維修。只有滿足了這一基本條件后，才能談得上對橋梁結構的其他要求，既做到總造價經(jīng)濟，又保證工程質量和使用安全可靠。</p><p><b>　　b.舒適與安全性</b></p><p>　　現(xiàn)代橋梁設計越來越強調舒適度，故應控制橋梁的振幅，避免車輛受到過大振動與沖擊。整個橋跨結構及各部件，在制造、運輸、安裝和使用過程中應具有足夠的強度、剛度、穩(wěn)定性和耐久性。<

90、;/p><p><b>　　c.經(jīng)濟性</b></p><p>　　設計的經(jīng)濟性應綜合發(fā)展遠景及將來的養(yǎng)護和維修等費用。</p><p><b>　　d.美觀</b></p><p>　　一座橋梁，尤其是作為一個城市或地區(qū)的標志性建筑的大跨徑橋梁更應具有優(yōu)美的外形，同時應與周圍的景致相協(xié)調一致。合理優(yōu)美

91、的結構布局和輪廓是美觀的主要因素，而非豪華的裝飾。</p><p><b>　　e.有利于環(huán)保</b></p><p>　　橋梁設計應考慮環(huán)境保護和可持續(xù)發(fā)展的要求。從橋位選擇、橋跨布置、基礎方案、墩身外形、上部結構施工方法、施工組織設計等全面考慮環(huán)境要求，采取必要的工程控制措施，并建立環(huán)境監(jiān)測保護體系，將不利影響減至最小。</p><p>　

92、　方案比選時應根據(jù)上述原則，對擬定的橋梁比選方案作出綜合評估，選出最優(yōu)的橋梁方案。以下為各比選方案的性能對比表：</p><p>　　表 2.1 比選方案對照表</p><p>　　通過對各設計方案在技術及施工適用性，安全性，經(jīng)濟性，實用性，美觀性，設計、施工周期等幾方面的綜合對比分析，結合老莊河大橋總體布置的需要，預應力混凝土連續(xù)剛構橋優(yōu)勢明顯，被確定為最終設計方案。</p>

93、;<p>　　第三章 預應力混凝土的連續(xù)梁橋總體布置</p><p><b>　　3.1 橋型布置</b></p><p>　　本設計采用六跨預應力混凝土變截面連續(xù)剛構結構，橋梁總長870m，橋梁起始里程樁號為K 196+310.58m，終止里程樁號為K 197+189.42m，橋面標高為1151.78m。</p><p>&l

94、t;b>　　3.2 橋孔布置</b></p><p>　　連續(xù)梁跨徑的布置可采用等跨和不等跨兩種。采用等跨布置結構簡單，模式統(tǒng)一，適于采用頂推法、移動模架法或簡支轉連續(xù)法施工的橋梁，但等跨布置將使邊跨內力控制全橋設計，不經(jīng)濟。所以，連續(xù)梁跨徑布置一般以采用不等跨形式，邊跨與中跨跨徑之比一般為0.5～0.8 ,這樣可使中跨跨中彎矩不致產(chǎn)生異號彎矩。</p><p>　　本設

95、計推薦方案根據(jù)任務書要求以及橋址地形、地質與水文條件，通航要求等確定為的形式，邊跨與中跨之比為0.56。</p><p>　　圖3-1 連續(xù)剛構總體布置圖</p><p>　　3.3 橋梁上部結構尺寸擬定</p><p>　　1.順橋向梁的尺寸擬定</p><p>　　a.墩頂處梁高：根據(jù)規(guī)范，梁高為1/16～1/20L，取1/18.9L即

96、9m。</p><p>　　b.跨中梁高：根據(jù)規(guī)范，梁高取3.2m。</p><p>　　c.梁底曲線：根據(jù)規(guī)范，選用1.8次曲線。</p><p>　　2. 橫橋向的尺寸擬定</p><p>　　單幅橋寬為12m，設計為雙向分離式橋梁，橋面布置為0.5m+10.25m+0.75m。主梁采用單箱單室，細部尺寸擬定如下圖：</p>

97、<p>　　圖3-2 墩頂截面（單位:cm）</p><p>　　圖3-3 跨中截面（單位:cm）</p><p>　?。?）底板厚度：本橋截面縱向為變截面，支點處底板厚取120cm，跨中厚為35cm，梁底按1.8次拋物線變化。</p><p>　　（2）頂板厚度：考慮橋面板橫向彎矩的受力要求和布置縱向預應力筋的構造要求，取頂板厚30cm ,全橋頂板厚相

98、同。</p><p>　?。?）懸臂尺寸：頂板兩側懸臂板長度一般取2—5m，且懸臂端厚度不小于10cm。本橋懸臂板取2.75m，懸臂端部厚度18cm，懸臂根部厚度60cm。</p><p>　?。?）腹板厚度：腹板在支點處為滿足剪力增加的需求需加厚，取65cm；腹板在跨中處承受剪力較小，厚度可適當減薄，取40cm。</p><p>　?。?）橫隔板：一般設置于支承處

99、以承擔和分布很大的支承反力。本橋共設22道橫隔板，兩橋臺支點各1道和五墩頂支點各4道。墩支點處四個橫隔板對稱設置，厚度依次為125cm,50cm,50cm,125cm，端支點處橫隔板厚150cm，橫隔板與箱梁連接處均設有承托。</p><p>　?。?）橋面鋪裝：根據(jù)規(guī)范要求，選用8cm厚C40號防水混凝土，上加9cm厚瀝青混凝土磨耗層。共計17cm厚。 </p><p&g

100、t;　　3.橋面鋪裝和線型的選定</p><p>　　橋面鋪裝：根據(jù)《橋梁工程》選用8cm防水混凝土鋪裝層和9cm厚的瀝青混凝土磨耗層，共計17cm厚。</p><p>　　橋面橫坡：根據(jù)規(guī)范規(guī)定為1.5%～3.0%,取2%,該坡度由箱梁形狀控制。</p><p>　　3.4 橋梁下部結構尺寸擬定</p><p>　　主墩采用薄壁空心墩，橋墩

101、寬度為12m，順橋向壁厚為0.5m,橫橋向壁厚為0.5m，橫橋向寬度取與梁底同寬6.5m，墩高分別為58.25m、94.33m、57.38m、105.1m、46.54m。根據(jù)給出的地質條件，認為地質條件一般，基礎采用鉆孔灌注樁基礎。承臺縱寬為14.5m、橫橋向寬為，厚4.0m。24根樁的樁徑1.5m，凈間距2.5m。</p><p>　　3.5 本橋使用材料</p><p><b&g

102、t;　　1.混凝土</b></p><p>　　箱梁采用C50號，墩身和基礎采用C40號砼。</p><p>　　表3.1混凝土材料特性</p><p><b>　　2.鋼材</b></p><p>　　表3.2預應力鋼絞線材料特性</p><p>　　非預應力鋼筋：直徑≥12mm的用

103、Ⅱ級螺紋鋼筋，直徑<12mm的用Ⅰ級光圓鋼筋。帶肋鋼筋應符合《鋼筋混凝土用熱軋帶肋鋼筋》GB1499.2—2007的規(guī)定、光圓鋼筋應符合《鋼筋混凝土用熱軋光圓鋼筋》GB1499.1—2007的規(guī)定。</p><p><b>　　3、錨具</b></p><p>　　頂板束采用OVM27-27型錨具、腹板束采用OVM12-12型錨具、底板束采用OVM9-9型錨具，

104、單個錨具的回縮為6mm。豎向預應力筋采用精扎螺紋鋼筋，采用扁錨。橫向預應力筋采用鋼絞線，采用扁錨。所有鋼絞線均符合ASTM416-87A的技術標準。</p><p><b>　　4. 預應力管道</b></p><p>　　采用鋼波紋圓、扁管成型；</p><p><b>　　5.伸縮縫</b></p>&l

105、t;p>　　伸縮縫采用HXC-80A定型產(chǎn)品，全橋共2道。 </p><p><b>　　6.橋梁支座</b></p><p>　　單向活動和雙向活動盆式支座。  </p><p>　　3.6 毛界面幾何特性計算</p><p>　　在工程設計中，主梁幾何特性多采用分塊數(shù)值求和法進行，

106、其計算式為</p><p><b>　　全截面面積：</b></p><p>　　全截面重心至梁頂?shù)木嚯x：</p><p>　　式中 ——分塊面積；</p><p>　　——分塊面積的重心至梁頂邊的距離。</p><p>　　主梁跨中（I—I）截面的全截面幾何特性如表13-5所示。根據(jù)圖13-20

107、可知變化點處的截面幾何尺寸與跨中截面相同，故幾何特性也相同，為</p><p>　　式中 ——分塊面積對其自身重心軸的慣性矩；</p><p>　　——對x-x（重心）軸的慣性矩。</p><p>　　現(xiàn)將幾個關鍵截面的毛截面幾何特性列表3.1. </p><p>　　表3.3 毛界面幾何特性</p><p>　　第四

108、章 內力計算及荷載組合</p><p><b>　　4.1 模型簡介</b></p><p>　　上部結構采用MIDAS橋梁軟件進行成橋和各施工階段狀態(tài)下恒載、活載、預應力、混凝土收縮、徐變、支座強迫位移、溫度變化等作用的計算。橫向按框架和簡支板考慮固端影響的模式進行計算，按其最不利內力控制截面設計。主橋合擾在夜間溫度較低時進行，合擾順序為先邊跨再次邊跨最后中跨合攏。

109、下部結構按最不利荷載組合進行設計，支座沉降1、3、5號墩按1cm考慮，2、4墩按1.5cm考慮。</p><p>　　4.2 全橋結構單元的劃分</p><p>　　4.2.1 劃分單元原則</p><p>　　全橋按平面桿系結構進行分析，考慮梁的跨徑、截面變化、施工方法、預應力布置等因素，按照桿系程序分析原理，遵循結構離散化的原則，在適當位置劃分節(jié)點：</p

110、><p>　　1. 桿件的起點和終點及邊界支承處；</p><p>　　2. 桿件的轉折點和截面的變化點；</p><p>　　3. 施工分界線處和預應力錨固點；</p><p>　　4. 單元長度過大時，應適當細分；</p><p>　　5. 需驗算的截面處；</p><p>　　6. 位移不連續(xù)

111、，需進行主從約束時。</p><p>　　圖4-1 結構離散模擬圖</p><p>　　4.2.2 橋梁具體單元劃分</p><p>　　橋梁總長870米，共分為386個單元，每一個施工節(jié)段自成一個單元，另外，在墩頂、跨中和一些構造變化位置相應增設了幾個單元，這樣便于模擬施工過程，而且這些截面正是需要驗算的截面。</p><p>　　4.3

112、全橋施工節(jié)段劃分</p><p>　　4.3.1 橋梁劃分施工分段原則</p><p>　　1.有利于結構的整體性，盡量利用伸縮縫或沉降縫、在平面上有變化處以及留茬而不影響質量處。</p><p>　　2.分段應盡量使各段工程量大致相等，以便于施工組織節(jié)奏流暢，使施工均衡。</p><p>　　3.施工段數(shù)應與主要施工過程相協(xié)調，以主導施工為

113、主形成工藝組合。工藝組合數(shù)應等于或小于施工段數(shù)。</p><p>　　4.分段的大小要與勞動組織相適當，有足夠的工作面。</p><p>　　4.3.2 施工分段劃分</p><p>　　全橋整體采用懸臂節(jié)段澆筑施工法，兩端橋臺附近單元使用整體支架現(xiàn)澆法。</p><p>　　27～35單元、82～90單元、137～145單元、192～200

114、單元和247～255單元為0號塊，以后每向外懸出一塊即為一個施工階段，分別為1～22號塊，兩端的1、2和280、281單元為邊跨整體現(xiàn)澆段，單元3、4和278、289為邊跨合攏節(jié)段，單元58、59和223、224為次邊跨合攏節(jié)段，單元113、114和168、169為中跨合攏節(jié)段。共29個施工階段，施工階段步驟列表如下：</p><p>　　表4.1 懸臂節(jié)段澆筑施工法施工流程</p><p&

115、gt;　　4.4恒載、活載內力計算</p><p>　　4.4.1恒載內力計算</p><p>　　恒載內力主要為一期恒載的內力和二期恒載的內力疊加，其彎矩、剪力及軸力如圖所示：</p><p>　　圖4-2 成橋階段彎矩圖</p><p>　　圖4-3 成橋階段剪力圖</p><p>　　圖4-4 成橋階段軸力

116、圖</p><p>　　4.4.2 懸臂澆筑階段內力</p><p>　　澆筑0號塊，拼裝掛藍，懸臂澆注各箱梁梁段并張拉相應頂板縱向預應力束，懸臂澆注結束時全橋的恒載內力:</p><p>　　圖4-5 最大懸臂階段彎矩圖</p><p>　　圖4-6 最大懸臂階段剪力圖</p><p>　　圖4-7 最大懸臂階

117、段軸力圖</p><p>　　4.4.3 邊跨合龍階段內力</p><p>　　安裝排架并按施工要求進行預壓，現(xiàn)澆邊跨等高粱段，達到強度要求后，澆注邊跨合龍段，張拉邊跨底板縱向預應力束。此時全橋恒載內力：</p><p>　　圖4-8 邊跨合攏階段彎矩圖</p><p>　　圖4-9 邊跨合攏階段剪力圖</p><p&

118、gt;　　圖4-10 邊跨合攏階段軸力圖</p><p>　　4.4.4 次邊跨合龍階段內力</p><p>　　拼裝次邊跨合龍吊架，焊接合龍段骨架，綁扎合龍段鋼筋，澆注次邊跨合龍段，張拉次邊跨底板縱向預應力束。此時全橋恒載內力：</p><p>　　圖4-11 次邊跨合攏階段彎矩圖</p><p>　　圖4-12 次邊跨合攏階段剪力圖

119、</p><p>　　圖4-13 次邊跨合攏階段軸力圖</p><p>　　4.4.5 中跨合龍階段內力</p><p>　　拼裝中跨合龍吊架，焊接合龍段骨架，綁扎合龍段鋼筋，澆注中跨合龍段，張拉中跨底板縱向預應力束。中跨合龍完成后的全橋恒載內力：</p><p>　　圖4-14 中跨合攏階段彎矩圖</p><p>

120、;　　圖4-15 中跨合攏階段剪力圖</p><p><b>　　\</b></p><p>　　圖4-16 中跨合攏階段軸力圖</p><p>　　4.4.6 活載內力計算</p><p>　　1. 影響線的計算 </p><p>　　將單位荷載P=1作用在各橋面的節(jié)點上，求得結構的變

121、形及內力，可得位移影響線和內力影響線。</p><p>　　2. 活載因子的計算</p><p><b>　　1）沖擊系數(shù)</b></p><p>　　橋梁結構的基頻反映了結構的尺寸、類型、建筑材料等動力特性內容，它直接反映了沖擊系數(shù)與橋梁結構之間的關系。不管橋梁的建筑材料、結構類型是否有差別，也不管結構尺寸與跨徑是否有差別，只要橋梁結構的基頻

122、相同，在同樣條件的汽車荷載下，就能得到基本相同的沖擊系數(shù)。 </p><p>　　橋梁的自振頻率（基頻）宜采用有限元方法計算，對于連續(xù)梁結構，當無更精確方法計算時，也可采用下列公式估算： </p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　l—結構的計算跨徑（m）；</p><p>　　E—結構材料

123、的彈性模量（N/m^2）；</p><p>　　Ic—結構跨中截面的截面慣矩（m^4）；</p><p>　　mc—結構跨中處的單位長度質量（kg/m），當換算為重力計算時，其單位應為（Ns^2/m^2）；</p><p>　　G—結構跨中處延米結構重力（N/m）；</p><p>　　g—重力加速度，g=9.81(m/s^2)</p&

124、gt;<p>　　計算連續(xù)梁的沖擊力引起的正彎矩效應和剪力效應時，采用；計算連續(xù)梁的沖擊力引起的負彎矩效應時，采用。</p><p>　　μ值可按下式計算：當?＜1.5Hz時，μ=0.05 </p><p>　　當1.5Hz≤?≤14Hz時，μ=0.1767ln?‐0.0157 </p><p>　　當?＞14Hz時，μ=0.45 <

125、;/p><p>　　根據(jù)規(guī)范，計算的結構基頻f=0.00Hz，沖擊系數(shù)μ = 0.050。</p><p><b>　　2）車道折減系數(shù)</b></p><p>　　橋梁橫向布置車道數(shù)大于2時，應考慮計算荷載效應的橫向折減，但折減后的效應不得小于兩設計車道的荷載效應。本橋單幅橋面凈寬12m，車輛單向行駛，根據(jù)規(guī)范，應設置3車道/幅，橫向折減系數(shù)為0

126、.78.</p><p>　　當橋梁計算跨徑大于等于150m時，應考慮計算荷載效應的縱向折減。當為多跨連續(xù)結構時，整個結構均應按最大的計算跨徑考慮荷載效應的縱向折減。本橋最大計算跨徑為170m，根據(jù)規(guī)范，縱向折減系數(shù)取0.97.</p><p><b>　　3. 車道荷載</b></p><p>　　汽車荷載是由車道荷載和車輛荷載組成的。車道荷

127、載由均布荷載和集中荷載組成。公路—I級車道荷載的均布荷載標準值為qk=10.5KN/m,集中荷載標準值為Pk=360KN。計算剪力效應時，Pk應乘以1.2系數(shù)。車道荷載的均布荷載應滿布于使結構產(chǎn)生最不利效應的同號影響線上，集中荷載標準值只作用于相應影響線中最大影響線峰值處。 </p><p>　　圖4-17 車道荷載彎矩包絡圖</p><p>　　圖4-18 車道荷載剪力包絡圖<

128、/p><p>　　圖4-19 車道荷載軸力包絡圖</p><p>　　4.5 其他因素引起的內力計算</p><p>　　4.5.1 溫度引起的內力計算</p><p>　　計算橋梁結構因均勻溫度作用引起外加變形或約束變形時，應從受到約束時的結構溫度開始，考慮最高和最低有效溫度的作用效應。</p><p>　　圖4-20

129、 整體升溫效應彎矩圖</p><p>　　圖4-21 整體升溫效應剪力圖</p><p>　　圖4-22 整體升溫效應軸力圖</p><p>　　圖4-23 整體降溫效應彎矩圖</p><p>　　圖4-24 整體降溫效應剪力圖</p><p>　　圖4-25 整體降溫效應軸力圖</p>&l

130、t;p>　　4.5.2 支座沉降引起的內力計算</p><p>　　圖4-26 支座沉降效應彎矩包絡圖</p><p>　　圖4-27 支座沉降效應剪力包絡圖</p><p>　　圖4-28 支座沉降效應軸力包絡圖</p><p>　　4.5.3 收縮、徐變引起的內力計算</p><p>　　圖4-29

131、收縮效應彎矩圖</p><p>　　圖4-30 收縮效應剪力圖</p><p>　　圖4-31 收縮效應軸力圖</p><p>　　圖4-32 徐變效應彎矩圖</p><p>　　圖4-33 徐變效應剪力圖</p><p>　　圖4-34 徐變效應軸力圖</p><p><b&g

132、t;　　4.6 內力組合</b></p><p>　　根據(jù)我國現(xiàn)行公路橋涵設計規(guī)范，應進行正常使用極限狀態(tài)的內力組合和承載能力極限狀態(tài)的內力組合。</p><p>　　4.6.1 正常使用極限狀態(tài)的內力組合</p><p>　　組合I 作用短期效應組合: </p><p>　　組合II 作用長期效應組合: <

133、/p><p><b>　　式中 : </b></p><p>　　Ssd—作用短期效應組合設計值；</p><p>　　SGik—第i個永久作用效應的標準值；</p><p>　　ψ1j—第j個可變作用效應的頻率值系數(shù)，汽車荷載（不計沖擊力）ψ1=0.7，人群荷載ψ1=1.0，風荷載ψ1=0.75，溫度梯度作用ψ1=

134、0.8，其他作用ψ1=1.0；</p><p>　　ψ1jSQjk—第j個可變作用效應的頻率值。</p><p>　　SQik—汽車荷載效應（含汽車沖擊力、離心力）的標準值；</p><p>　　Sld—作用長期效應組合設計值；</p><p>　　Ψ2j—第j個可變作用效應的頻率值系數(shù)，汽車荷載（不計沖擊力）ψ2=0.4，人群荷載ψ2=1.

135、0，風荷載ψ2=0.75，溫度梯度作用ψ2=0.8，其他作用ψ2=1.0；</p><p>　　ψ2jSQjk—第j個可變作用效應的頻率值。</p><p>　　4.6.2 承載能力極限狀態(tài)的內力組合</p><p>　　組合Ⅲ 基本組合: </p><p><b>　　或 </b></p

136、><p><b>　　式中:</b></p><p>　　Sud—承載能力極限狀態(tài)下作用基本組合的效應組合設計值；</p><p>　　γ0—結構重要性系數(shù)，按《公路橋涵設計通用規(guī)范》JTGD60—2004表1.0.9規(guī)定的結構設計安全等級采用，對應于設計安全等級一級、二級和三級分別取1.1、1.0和0.9；</p><p>

137、;　　γGi—第i個永久作用效應的分項系數(shù)，應按《公路橋涵設計通用規(guī)范》JTGD60—2004表4.1.6的規(guī)定采用；</p><p>　　SGik—第i個永久作用效應的標準值；</p><p>　　SGid—第i個永久作用效應的設計值；</p><p>　　γQ1—汽車荷載效應（含汽車沖擊力、離心力）的分項系數(shù)，取γQ1 =1.4。當某個可變作用在效應組合中其值超

138、過汽車荷載效應時，則該作用取代汽車荷載，其分項系數(shù)應采用汽車荷載的分項系數(shù)；對專為承受某作用而設置的結構或裝置，設計時該作用的分項系數(shù)取與汽車荷載同值；計算人行道板和人行道欄桿的局部荷載，其分項系數(shù)也與汽車荷載取同值；</p><p>　　SQik—汽車荷載效應（含汽車沖擊力、離心力）的標準值；</p><p>　　SQid—汽車荷載效應（含汽車沖擊力、離心力）的設計值；</p>

139、;<p>　　γQj—在作用效應組合中除汽車荷載效應（含汽車沖擊力、離心力）、風荷載外的其他第j個可變作用效應的分項系數(shù)，取γQj=1.4，但風荷載的分項系數(shù)取γQj=1.1； </p><p>　　SQjk—在作用效應組合中除汽車荷載效應（含汽車沖擊力、離心力）外的其他第j個可變作用效應的標準值；</p><p>　　SQjd—在作用效應組合中除汽車荷載效應（含汽車沖擊力、

140、離心力）外的其他第j個可變作用效應的設計值；</p><p>　　ΨC—在作用效應組合中除汽車荷載效應（含汽車沖擊力、離心力）外的其他可變作用效應的組合系數(shù)，當永久作用與汽車荷載和人群荷載（或其他一種可變作用）組合時，人群荷載（或其他一種可變作用）的組合系數(shù)取ψc=0.80；當除汽車荷載效應（含汽車沖擊力、離心力）外尚有兩種其他可變作用參與組合時，其組合系數(shù)取ψc=0.70；尚有三種可變作用參與組合時，其組合系數(shù)

141、取ψc=0.60；尚有四種及多于四種的可變作用參與組合時，取ψc=0.50。</p><p>　　4.6.3主要荷載組合</p><p>　　根據(jù)結構各部分對強度、剛度、穩(wěn)定性的驗算需要,設計中考慮的主要荷載組合見表4.1。</p><p>　　表 4.2 荷載組合表</p><p>　　第五章 預應力鋼束的估算與布置</p>

142、<p><b>　　5.1鋼束面積估算</b></p><p>　　根據(jù)《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范》（JTG D62-2004）規(guī)定，預應力梁應滿足彈性階段（即使用階段）的應力要求和塑性階段（即承載能力極限狀態(tài)）的正截面強度要求。</p><p>　　5.1.1.按承載能力極限計算時滿足正截面強度要求</p><p>

143、;　　預應力梁到達受彎的極限狀態(tài)時，受壓區(qū)混凝土應力達到混凝土抗壓設計強度，受拉區(qū)鋼筋達到抗拉設計強度。截面的安全性是通過截面抗彎安全系數(shù)來保證的。</p><p>　　對于僅承受一個方向的彎矩的單筋截面梁，所需預應力筋數(shù)量按下式計算：</p><p><b>　　如圖：</b></p><p><b>　　圖5-1</b>

144、;</p><p>　　， （5-1）</p><p>　　， （5-2）</p><p><b>　　解上兩式得：</b></p><p>　　受壓區(qū)高度

145、 （5-3）</p><p>　　預應力筋數(shù) （5-4a）</p><p>　　或 （5-4b）</p><p><b>　　式中：</b></p><p><b>　　—截面

146、上組合力矩。</b></p><p>　　—混凝土抗壓設計強度；</p><p>　　—預應力筋抗拉設計強度；</p><p>　　—單根預應力筋束截面積； </p><p><b>　　b—截面寬度</b></p><p>　　5.1.2.按正常使用極限狀態(tài)下的應力要求（主要依據(jù)）&

147、lt;/p><p><b>　　圖 5-2</b></p><p>　　規(guī)范《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范》（JTG D62-2004）規(guī)定，截面上的預壓應力應大于荷載引起的拉應力，預壓應力與荷載引起的壓應力之和應小于混凝土的允許壓應力（為），或為在任意階段，全截面承壓，截面上不出現(xiàn)拉應力，同時截面上最大壓應力小于允許壓應力。寫成計算式為：</p>

148、<p>　　對于截面上緣 （5-5）</p><p><b>　?。?-6）</b></p><p>　　對于截面下緣 （5-7）</p><p><b>　?。?-8）<

149、/b></p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　—由預應力產(chǎn)生的應力，</p><p><b>　　W—截面抗彎模量，</b></p><p>　　—混凝土軸心抗壓標準強度。</p><p>　　Mmax、Mmin項的符號當為正彎矩時取正值，當為

150、負彎矩時取負值，且按代數(shù)值取大小。</p><p>　　一般情況下，由于梁截面較高，受壓區(qū)面積較大，上緣和下緣的壓應力不是控制因素，為簡便計算，可只考慮上緣和下緣的拉應力的這個限制條件(求得預應力筋束數(shù)的最小值)。</p><p>　　公式（5-5）變?yōu)?（5-9）</p><p>　　公式（5-

151、7）變?yōu)?（5-10）</p><p>　　由預應力鋼束產(chǎn)生的截面上緣應力和截面下緣應力分為兩種情況討論：</p><p><b>　　合攏段截面</b></p><p>　　上下緣均配有力筋和以抵抗正負彎矩，由力筋在截面上下緣產(chǎn)生的壓應力分別為：</p>&l

152、t;p><b>　?。?-11）</b></p><p><b>　　（5-12）</b></p><p>　　將式（5-9）、（5-10）分別代入式（5-11）、（5-12），解聯(lián)立方程后得到:</p><p><b>　?。?-13）</b></p><p><

153、b>　?。?-14）</b></p><p>　　令 </p><p>　　代入式（5-13）、（5-14）中得到：</p><p><b>　?。?-15）</b></p><p><b>　?。?-16）</b></p><

154、;p><b>　　式中： </b></p><p>　　Ap—每束預應力筋的面積； </p><p>　　—預應力筋的永存應力(可取0.5～0.75估算)；</p><p>　　e—預應力力筋重心離開截面重心的距離；</p><p>　　K—截面的核心距；

155、 </p><p>　　A—混凝土截面面積，取有效截面計算。</p><p>　　以跨中合攏段為例，，，</p><p>　　永存應力取0.75，，</p><p><b>　　偏心距，面積，</b></p><p><b>

156、;　　核心距，，</b></p><p>　　將以上各值分別代入式（5-15）、式（5-16）中，得</p><p><b>　　其他截面</b></p><p>　　只在上緣布置力筋以抵抗負彎矩：</p><p>　　當由上緣不出現(xiàn)拉應力控制時： （5-19）</p>

157、<p>　　當由下緣不出現(xiàn)拉應力控制時： （5-20）</p><p>　　其他截面計算方法與中跨合攏段相同，不再贅述， 將關鍵截面的計算結果匯總列于表5.1.</p><p>　　有時需調整束數(shù)，當截面承受負彎矩時，如果截面下部多配根束，則上部束也要相應增配根，才能使上緣不出現(xiàn)拉應力，同理，當截面承受正彎矩時，如果截面上部多配根束，則下部束也要相應增配根。其

158、關系為： </p><p><b>　　當承受時， </b></p><p><b>　　當承受時， </b></p><p>　　表 5.1 預應力鋼束估算表</p><p>　　5.2 預應力束的布置</p><p>　　本橋箱梁縱向預應力束采用φ15.24