年4月北京交通大學畢業(yè)設(shè)計（論文）版權(quán)使用授權(quán)書PAGEiii學士論文版權(quán)使用授權(quán)書本學士論文作者完全了解北京交通大學有關(guān)保留、使用學士論文的規(guī)定。特授權(quán)北京交通大學可以將學士論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索，提供閱覽服務(wù)，并采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存、匯編以供查閱和借閱。（保密的學位論文在解密后適用本授權(quán)說明）學位論文作者簽名：指導教師簽名：簽字日期：年月日簽字日期：年月日北京交通大學畢業(yè)設(shè)計（論文）目錄目錄中文摘要 iABSTRACT ii目錄 iii1引言 12設(shè)計基本資料 32.1工程概況 32.1.1主要技術(shù)指標 32.1.2材料規(guī)格 32.2設(shè)計標準和規(guī)范 33方案比選 43.1橋型方案擬定 43.2連續(xù)剛構(gòu)橋方案 53.3連續(xù)梁橋方案 63.4梁拱組合體系橋方案 63.5方案比較和最優(yōu)方案確定 74結(jié)構(gòu)尺寸擬定 104.1截面形式 104.2主梁截面高度 104.3箱梁截面細部尺寸 104.3.1箱梁腹板厚度 104.3.2箱梁底板厚度 114.3.3箱梁頂板厚度 115Midas模型建立及主梁內(nèi)力分析 135.1模型建立 135.1.1劃分節(jié)點和單元 135.1.2定義材料和截面特性 145.1.3定義邊界條件 155.2荷載定義與添加 165.2.1結(jié)構(gòu)自重、二期恒載 165.2.2整體升降溫 175.2.3支座沉降 185.2.4移動荷載 195.3荷載工況組合 205.4運行分析 216預(yù)應(yīng)力鋼筋計算及布置 236.1控制截面選取及截面特性計算 236.2預(yù)應(yīng)力筋配筋計算和布置 246.2.1鋼預(yù)應(yīng)力配筋計算 246.2.2預(yù)應(yīng)力鋼束布置 276.3預(yù)應(yīng)力損失計算 287梁體驗算 347.1承載能力極限狀態(tài)驗算 347.1.1正截面抗彎驗算 347.1.2斜截面抗剪驗算 367.2正常使用極限狀態(tài)驗算 387.2.1抗裂驗算 387.2.2受拉區(qū)鋼絞線最大拉應(yīng)力驗算 407.2.3正截面混凝土最大壓應(yīng)力驗算 428施工方法流程簡要介紹 469結(jié)論 47參考文獻 48致謝 49聲明 49附錄 51北京交通大學畢業(yè)設(shè)計（論文）正文1引言橋梁是交通的重要設(shè)施之一,是跨越山溝、河流、道路、海峽和海灣的大型結(jié)構(gòu)工程，在公路、鐵路、城市和農(nóng)村道路以及水利等工程建設(shè)中，往往成為全線通車的關(guān)鍵。熟話說要致富，先修路。隨著公路和鐵路建設(shè)的發(fā)展，橋梁建設(shè)在道路工程中所占比重越來越大。尤其對于山嶺地區(qū)，橋梁建設(shè)的發(fā)展，將會極大地推動該地區(qū)經(jīng)濟的發(fā)展。2011年時值茅以升先生誕辰115周年和基金會成立20周年,基金會決定啟動茅以升公益橋—“小橋工程”項目，為我國西部少數(shù)民族偏遠貧困地區(qū)的少年兒童架設(shè)安全求學之橋，為高校土木工程專業(yè)的學子搭建社會實踐和社會服務(wù)的平臺。這一善舉，得到教育部、住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部、交通運輸部、鐵道部、清華大學等高校和企業(yè)、科研院所的熱情支持,而本課題正是在此背景下所提出的。橋梁的分類方式有很多，如按結(jié)構(gòu)體系分類、按用途不同分類、按橋梁跨徑分類、按建造材料分類、按跨越障礙分類、按平面布置分類等，最常見的是按結(jié)構(gòu)體系分類，由于本課題的設(shè)計對象是3×30m的連續(xù)剛構(gòu)橋，所以后面將著重對中等跨度的剛構(gòu)橋進行介紹和分析，后面的施工方法和方案比選主要介紹的對象也是剛構(gòu)橋。剛架橋是一種介于梁橋與拱橋之前的結(jié)構(gòu)體系，它是由橋跨結(jié)構(gòu)和墩臺結(jié)構(gòu)整體相連的橋梁。其橋墩與主梁共同參與抵抗外荷載，受力特點是橋墩與主梁剛性連接，因而在主梁端部存在負彎矩，從而減少了跨中截面出的正彎矩，此時支座不僅提供豎向力同時還承擔一部分彎矩。由于梁與柱的剛性連接、梁因柱的抗彎剛度而得到卸載作用，整個體系不僅成為壓彎結(jié)構(gòu)，同時也是推力結(jié)構(gòu)。剛架橋的所使用的材料主要為鋼筋混凝土，比較適合作為于中、小跨度的橋梁的建筑方案，在設(shè)計要求中需要較大的橋下凈空和建筑高度時，剛構(gòu)橋也是一種比較有競爭力的橋下方案。對于連續(xù)剛構(gòu)橋的施工方法，常用的有懸臂施工和滿堂支架兩種。由于剛構(gòu)橋的結(jié)構(gòu)特點，懸臂施工法在剛構(gòu)橋施工中的使用率較高。懸臂澆筑法一般的順序是先澆筑完橋墩部分，再從橋墩開始，兩側(cè)對稱進行現(xiàn)澆梁段。由于這種施工方式不需要跨間支架的設(shè)置，從而使用少量機具設(shè)備，因此可以很方便的在跨越深谷和河流，以及大跨徑連續(xù)梁橋施工等施工條件下使用。但結(jié)合本設(shè)計課題的具體情況來看，滿堂支架的施工方法更加適合。因為對于3×30m的橋跨布置來說，由于跨度較小，而且又是等跨的橋梁，使用懸臂施工的方法反而在具體施工操作上會有很多不方便的地方。相比之下，滿堂支架的施工方式能夠保證橋梁受力結(jié)構(gòu)在施工階段與成橋階段上的一致。對于小跨度的橋，支架的架設(shè)工作也相對比較簡單方便。畢業(yè)設(shè)計的目的在于培養(yǎng)學生的綜合能力,它是土木工程專業(yè)本科培養(yǎng)環(huán)節(jié)最后的一個主要教學環(huán)節(jié),也是最重要的綜合性實踐教學環(huán)節(jié),和其他教學環(huán)節(jié)不同,畢業(yè)設(shè)計要求學生關(guān)注學術(shù)動態(tài),充分了解國內(nèi)外橋梁設(shè)計的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢,并靈活運用大學所學的各門基礎(chǔ)課和專業(yè)課知識,結(jié)合相關(guān)設(shè)計規(guī)范,在指導老師的指導下,獨立完成一個專業(yè)課題的設(shè)計工作,解決與之有關(guān)的所有問題,熟悉相關(guān)設(shè)計規(guī)范、手冊、標準圖集以及工程實踐中常用的方法。具有實踐性、綜合性強的特點。在畢業(yè)設(shè)計中，學生獨立系統(tǒng)地完成一項工程設(shè)計，因而對培養(yǎng)學生的綜合素質(zhì)、增強工程意識和創(chuàng)新能力具有其他教學環(huán)節(jié)無法取代的重要作用。通過畢業(yè)設(shè)計這一時間較長的教學環(huán)節(jié)，學生獨立分析問題、解決問題的能力以及實踐動手能力都會有很大的提高，還可以培養(yǎng)土木工程專業(yè)本科畢業(yè)生綜合應(yīng)用所學基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課及專業(yè)課知識和相關(guān)技能，解決具體問題的能力。以達到具備初步專業(yè)工程人員的水平，為將來走向工作崗位打下良好的基礎(chǔ)。北京交通大學畢業(yè)設(shè)計（論文）正文2設(shè)計基本資料2.1工程概況2.1.1主要技術(shù)指標（1）設(shè)計活載等級：公路-I級；（2）設(shè)計速度：80km/h；（3）雙向六車道（左、右兩幅分離式）；（4）設(shè)計安全等級：一級；（5）環(huán)境類別：I類；（6）橋涵設(shè)計洪水頻率：1/100；（7）抗震設(shè)防標準：地震動峰值加速度為0.10g（相當于地震基本烈度7度）。2.1.2材料規(guī)格（1）梁體混凝土：C55混凝土；（2）橋面鋪裝及欄桿混凝土：C40級混凝土；（3）橋墩、橋臺及地基基礎(chǔ)混凝土：C30混凝土（4）預(yù)應(yīng)力鋼筋及錨具:主梁縱向預(yù)應(yīng)力鋼筋選用高強度低松弛鋼絞線(公稱斷面面積為)，，對應(yīng)錨具為OVM15-19。2.2設(shè)計標準和規(guī)范（1)中華人民共和國行業(yè)標準《公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范》(JTGD60-2004)（2)中華人民共和國行業(yè)標準《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范》(JTGD62-2004)（3)中華人民共和國交通部行業(yè)標準《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》（JTJ041-2000）（4)中華人民共和國交通部行業(yè)標準《公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》（JTJ024-85）

3方案比選3.1橋型方案擬定現(xiàn)對橋梁的形式進行方案比選。比選原則如下：（1）安全與舒適性整個橋跨結(jié)構(gòu)及各部分構(gòu)件，在制造、運輸、安裝和使用過程中應(yīng)具有足夠的強度、剛度、穩(wěn)定性和耐久性，以滿足橋梁安全性的要求?，F(xiàn)代橋梁設(shè)計越來越強調(diào)舒適度，要控制橋梁的豎向與橫向振幅，避免車輛在橋上振動與沖擊，以滿足橋梁舒適性的要求。（2）適用性橋上應(yīng)保證車輛和人群的安全暢通，并應(yīng)滿足將來交通量增長的需要。橋下應(yīng)滿足泄洪等要求。建成的橋梁應(yīng)保證使用年限，并便于檢查和維修。（3）經(jīng)濟性設(shè)計的經(jīng)濟性應(yīng)占較重要的位置。經(jīng)濟性除建橋費用，還應(yīng)考慮未來綜合發(fā)展及養(yǎng)護和維修等費用。（4）美觀一座橋梁，應(yīng)與周圍的景致相協(xié)調(diào)。有合理的結(jié)構(gòu)布局和優(yōu)美的輪廓是美觀的主要因素，不應(yīng)把美觀片面地理解為豪華裝飾。在安全、適應(yīng)和經(jīng)濟前提下，盡可能使橋梁具有美觀性。根據(jù)該橋的橋位地質(zhì)、實際地形和水文資料，綜合各備選方案上部結(jié)構(gòu)形式及安全性、經(jīng)濟性、施工條件等因素，最后比選出三種橋型方案。擬定備選方案如下：1)主跨為3×30m2)主跨為3×30m三跨連續(xù)梁橋3)主跨為3×30m梁拱組合體系橋3.2連續(xù)剛構(gòu)橋方案預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)是將連續(xù)梁的橋墩與梁部固結(jié)，減小了支座處的負彎矩，增強結(jié)構(gòu)的整體性；結(jié)構(gòu)上主墩無支座、施工體系轉(zhuǎn)換方便、伸縮縫少、行車舒適、順橋向抗彎剛度和橫橋向抗扭剛度大、受力性能好，順橋向抗推剛度小，對溫變、混凝士收縮徐變及地震均有利。此外，墩梁固結(jié)也在一定程度上克服了大噸位支座設(shè)計與制造的困難，也省去了連續(xù)梁施工過程中墩梁臨時固結(jié)、合龍后再行調(diào)整的這一施工環(huán)節(jié)。(1)總體布置本次設(shè)計任務(wù)所要求的橋跨布置為：3x30m，總長90m。布置圖如圖3-1所示：圖3-1連續(xù)剛構(gòu)橋橋跨布置(2)上部結(jié)構(gòu)設(shè)計查相關(guān)規(guī)范可知，設(shè)計車速80km/h條件下，車道寬度為3.75m，右側(cè)路肩寬2.5m，左側(cè)路肩寬0.75m，人行道寬度為0.75m，則單幅橋梁寬度為15.25m，箱梁頂板取15.25m。由于該橋跨度為30m，跨度較小，故全橋梁高不變。根據(jù)已建成的橋梁資料分析，跨中梁高H可取范圍為(1/12~1/20)L,取H=1/12L=2.5m；箱梁頂板厚取25cm，全橋不變；箱梁底板厚度隨箱梁負彎矩的增大而逐漸加厚直至墩頂，以適應(yīng)受壓要求。底板厚度約為梁高1/10~1/12。跨中底板內(nèi)需要配置一定數(shù)量的鋼索和鋼筋，跨中底板厚度一般在20~30cm。腹板應(yīng)考慮最小厚度，若腹板內(nèi)有預(yù)應(yīng)力管道布置時，可采用25~綜上，腹板及底板采用變截面，腹板厚度由跨中40cm厚逐漸過渡至墩頂60cm厚,底板厚度由跨中30cm厚逐漸過渡至墩頂80cm厚。底板厚度按二次拋物線變化，以滿足受力及橋梁線形上的需要，腹板厚度按直線變化。本橋方案由于橋面寬度的要求，考慮采用單箱雙室斷面，以增強頂板局部穩(wěn)定。(3)下部結(jié)構(gòu)設(shè)計主橋橋墩采用單肢矩形截面實心墩，承擔縱向水平力的作用，頂部與梁固結(jié)。主墩的基礎(chǔ)采用樁基，可以大量減少基礎(chǔ)工程量。(4)橋臺設(shè)計橋臺為鋼筋混凝土重力式U型橋臺，其它橋墩均為混凝土空心墩，基礎(chǔ)為樁型基礎(chǔ)。3.3連續(xù)梁橋方案預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱粱是常用的一種橋梁結(jié)構(gòu)形式，屬于超靜定體系。其在恒載、活載作用下，產(chǎn)生的支點負彎矩對跨中正彎矩有卸載的作用，使其內(nèi)力狀態(tài)比較均勻合理。結(jié)構(gòu)剛度大，變形小，動力性能好，豐梁變形撓曲線平緩，有利于高速行車?？刹捎脩冶凼┕しā㈨斖品?、逐跨施工法施工，充分應(yīng)用預(yù)應(yīng)力技術(shù)的優(yōu)點使施工設(shè)備機械化，生產(chǎn)工廠化；采用預(yù)制廠，預(yù)制主梁，然后安裝就位，張拉負彎矩鋼筋，形成連續(xù)結(jié)構(gòu)，施工速度快。(1)總體布置預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋與連續(xù)鋼構(gòu)橋布置一樣，只是橋墩與梁部不固結(jié)，之間采用支座連接。其布置如圖3-2所示：圖3-2連續(xù)梁橋橋跨布置(2)上部結(jié)構(gòu)設(shè)計連續(xù)鋼構(gòu)的細部尺寸大致與連續(xù)梁橋相同(3)下部結(jié)構(gòu)設(shè)計

引橋橋墩采用圓柱式橋墩，橋墩直徑為1.5m，每一橫截面共設(shè)有四個橋墩，每一個橋墩下面設(shè)置1.0m直徑的圓柱樁，中心距為2.5倍樁徑，圓柱樁之間設(shè)置橫系梁。

(4)橋臺設(shè)計

本方案中，橋下地基良好，橋臺接線處填土高度大約為10m左右，采用構(gòu)造簡單，費用較低的重力時橋臺是比較合理的選擇。3.4梁拱組合體系橋方案拱橋是我國公路上使用較廣泛的一種橋型。拱橋與梁橋的區(qū)別，不僅在于外形不同，更重要的是兩者的受力性能有較大差別。拱橋結(jié)構(gòu)在豎向荷載作用下，兩端將產(chǎn)生水平推力。正是這個水平推力，使拱內(nèi)產(chǎn)生軸向壓力，從而大大減小了拱圈的截面彎矩，使之成為偏心受壓構(gòu)件，截面上的應(yīng)力分布與受彎梁的應(yīng)力相比，較為均勻。因此，可以充分發(fā)揮主拱截面材料強度，使跨越能力增大。按照主拱圈的截面形式，可分為板拱橋、肋拱橋、雙曲拱橋、箱型拱橋和鋼管混凝土拱橋等。肋拱橋由于減輕了自重，減小了拱肋的恒載內(nèi)力，相應(yīng)活載內(nèi)力的比重增大，因此，在相同條件下，肋拱橋的跨越能力比較大。拱肋是肋拱橋的主要承重結(jié)構(gòu)。橋?qū)捲?0m以內(nèi)時，一般采用雙肋式。(1)總體布置拱橋單跨跨徑l=29m,共3跨；矢高f=6m，矢跨比f/l=1/5。橋面寬為15.25m。其總體布置如圖3-3所示圖3-3梁拱組合體系橋橋跨布置(2)主拱圈結(jié)構(gòu)設(shè)計拱肋截面形式為矩形，則肋高h可取范圍為(1/40~1/60)l,肋寬d可取范圍為(0.5~2.0)h，則肋高h=1/50*l=0.6m,肋寬d=0.6m。兩肋之間設(shè)置肋間橫向支撐，每跨拱肋攻設(shè)置14道。(3)拱上結(jié)構(gòu)設(shè)計拱上建筑為5×20的簡支梁橋,拱與梁之間為雙柱式墩,之間設(shè)置有橫系梁已增強其整體剛度。(4)墩臺設(shè)計主拱墩及承臺為兩個分離式實體鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，其間用橫墻連接。墩基為鉆孔灌注樁。主橋臺為U型橋臺，明挖擴大基礎(chǔ)。3.5方案比較和最優(yōu)方案確定設(shè)計方案的評價和比選要全面考慮各項經(jīng)濟技術(shù)指標，主要從工藝技術(shù)要求、使用效果、造價及用材等幾個方面進行比較，綜合分析每一個方案的優(yōu)缺點，找出關(guān)鍵所在，分清主次，探索出適合具體情況的最佳方案。按橋梁的設(shè)計原則，造價低、材料省、勞動力少和橋型美觀的方案應(yīng)是優(yōu)秀方案。以上三個方案的主要優(yōu)缺點比較，如下表3-1所示：表3-1方案比選項目方案比較項目方案一預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋30+30+30m方案二預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁橋30+30+30m方案三梁拱組合體系橋30+30+30m主橋總跨徑90m90m90m經(jīng)濟性造價較低造價一般造價較高結(jié)構(gòu)特點結(jié)構(gòu)上主墩無支座、施工體系轉(zhuǎn)換方便、伸縮縫少、行車舒適、順橋向抗彎剛度和橫橋向抗扭剛度大、受力性能好，順橋向抗推剛度小，對溫變、混凝士收縮徐變及地震均有利。結(jié)構(gòu)剛度大，變形小，動力性能好，豐梁變形撓曲線平緩，有利于高速行車。采用懸臂澆筑法施工時有臨時固結(jié)。線形美觀，能充分發(fā)揮材料的性能，跨越能力大。缺點敦梁固結(jié)，基礎(chǔ)位移以及溫度作用下結(jié)構(gòu)內(nèi)產(chǎn)生的附加內(nèi)力較大。采用懸臂澆筑法施工時存在臨時固結(jié)和拆除，需承載能力較大的支座。在兩側(cè)橋墩處產(chǎn)生較大的水平推力，對基礎(chǔ)的要求較高。安全性主體采用箱梁斷面，剛度大，施工安全，采用懸臂澆筑發(fā)施工，技術(shù)成熟，工期有保障，質(zhì)量可靠，主橋后期營運養(yǎng)護費用較高，行車平順舒適。全橋跨度適中，用技術(shù)先進的懸臂澆筑法施工能安全的建成，且在施工過程中不需大量施工支架和臨時設(shè)備，故施工方便，質(zhì)量可靠，工期較短；全橋后期營運養(yǎng)護費用最多；行車平順舒適。主橋跨度適，中采用分段纜索吊裝方法施工，施工方便，安全；引橋采用預(yù)制T梁，可工廠化預(yù)制施工，質(zhì)量可靠，工期有保障；需采用大型的吊裝設(shè)備。后期營運養(yǎng)護費用較高。行車平順舒適。美觀性全橋線條簡潔明快，但因其高跨比例不很協(xié)調(diào)，影響橋型美觀。橋型美觀，是最常見的城市橋梁類型。橋型美觀，周圍環(huán)境協(xié)調(diào)好通過仔細比較，連續(xù)梁橋結(jié)構(gòu)在受力性能上比起剛構(gòu)橋不具有很明顯的優(yōu)勢，而且因為所設(shè)計剛構(gòu)橋的橋跨度較小，施工方法采用滿堂支架的方法，支架架設(shè)也比較方便；拱橋雖然橋型美觀，但適用于較大跨度，小跨度采用拱橋不經(jīng)濟，而且拱橋施工相對較麻煩，工期也更長；而預(yù)應(yīng)力混凝土剛構(gòu)橋抗扭強度較大，受力性能好，所以本設(shè)計最終確定選擇預(yù)應(yīng)力連續(xù)剛構(gòu)橋方案。

4結(jié)構(gòu)尺寸擬定對于主梁尺寸，在方案比選中已得以討論初步擬定，下面對具體擬定過程進行介紹,擬定結(jié)果如下：4.1截面形式主橋采用預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁結(jié)構(gòu)，計算跨度為3×30m，截面采用單箱雙室、不變高度、變截面形式。連續(xù)箱梁是一種常用的橋梁結(jié)構(gòu)體系，它具有變形小、結(jié)構(gòu)剛度好、行車平順舒適、養(yǎng)護簡易、抗震能力強等優(yōu)點。箱形截面的整體性強，它不但能提供足夠的混凝土受壓面積，而且由于截面的閉合特性，因此，抗扭剛度大，抗彎強度也好，它是連續(xù)體系橋梁常用的截面形式。4.2主梁截面高度從預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋的受力特點來分析，梁在恒、活載作用下，支點截面的負彎矩往往大于跨中正彎矩，因此采用變截面梁能較好的符合梁的內(nèi)力分布規(guī)律。但由于本橋的跨度很小,同時也是等跨的橋跨布置形式,因此懸臂法施工法在實際施工上并不太適合,于是本橋的施工方式采用滿堂支架法施工。而絕大部分的變截面梁都是采用的是變梁高的形式，而在本橋中，考慮到滿堂支架的施工方法，采用主梁的截面高度不變，底板和腹板的厚度由跨中至墩頂逐漸加厚的方式。根據(jù)經(jīng)驗，梁的跨度與支點梁高之比在12～16之間，而且隨著連續(xù)梁跨度的增加而減??；梁的跨度與跨中梁高之比在20～24之間。考慮到對平順性要求，為了保證梁體的剛度，對梁高進行適當?shù)募痈?，且跨中與墩頂截面高度一樣：本橋中，梁高h=L/12=30/12=2.5m，取h=2.5m4.3箱梁截面細部尺寸4.3.1箱梁腹板厚度腹板確定經(jīng)驗公式：腹板總厚度：(m),其中，B為橋面總寬度(m)；L為主跨跨度(m)。同時應(yīng)滿足構(gòu)造要求：單個腹板厚度t0≥0.15m。根據(jù)經(jīng)驗，腹板厚度在墩頂處為60cm，跨中為40cm，中間變化段按線性變化。4.3.2箱梁底板厚度箱形截面的頂板和底板是結(jié)構(gòu)承受正負彎矩的主要工作部位，當采用懸臂施工方法時，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)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)箱梁橋墩處底板厚度箱梁底板厚度隨箱梁負彎矩的增大而從跨中逐漸加厚直至橋墩處，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?shù)母挥?。本橋橋墩處底板厚度選用80(2)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，此時跨中底板厚度取為30cm其余梁段的底板厚度沿跨徑按二期曲線變化。4.3.3箱梁頂板厚度確定箱形截面頂板厚度一般考慮兩個因素：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)一致取為25cm。綜上,墩頂截面與跨中截面具體尺寸如下,跨中截面如圖4-1所示，支座處截面如圖4-2所示：圖4-1跨中截面圖4-2支座處截面

5Midas模型建立及主梁內(nèi)力分析在截面尺寸確定后，開始使用MIDAS有限元軟件建立素混凝土模型，并對其進行加載，分析其在荷載下的受力特性。具體方法是：（1）通過MIDAS建立素混凝土梁的有限元模型，通過加載直接查看內(nèi)力；（2）通過MIDAS對模型得出的影響線，對模型進行最不利加載得出各項內(nèi)力，組合,最后對兩者進行校核。5.1模型建立5.1.1劃分節(jié)點和單元劃分節(jié)點和單元是結(jié)構(gòu)分析的第一步也是很重要的一步，為保證各個特殊截面的安全可靠，在所有可能的最不利截面處必須設(shè)置節(jié)點，且兩節(jié)點間距離不宜過大，以便分析各截面內(nèi)力，找到最不利受力截面，從而進行計算配筋。以下根據(jù)我的設(shè)計特點，簡單總結(jié)以下幾點選取節(jié)點的原則：（1）幾何體系不變；（2）在合理模擬保證精度的情況下，應(yīng)盡量減少單元數(shù)以降低計算的規(guī)模；（3）為方便結(jié)構(gòu)的計算以及今后的檢算，在一些關(guān)鍵點如支座、變截面處、1/4跨、1/2跨、3/4跨處要設(shè)節(jié)點。（4）由于采用懸臂現(xiàn)澆施工方法，支座兩端需對稱施工，同時保證在同一支座兩端劃分的梁單元重量大致相當；（5）兩節(jié)點間的距離不能過大，但也不必過小。根據(jù)以上原則，結(jié)合所設(shè)計梁的支座及變截面設(shè)置特點，模型共選取節(jié)點59個，其中主梁節(jié)點編號為1~43,共42個單元；兩個橋墩的節(jié)點編號分別為44~50，51~57，各墩分為6個單元。模型節(jié)點和單元編號如圖5-1，5-2所示圖5-1模型節(jié)點編號劃分圖5-2模型單元編號劃分5.1.2定義材料和截面特性根據(jù)預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的要求，混凝土要使用標號不低于C40的高強度混凝土，本次設(shè)計梁體選用了C55混凝土，橋墩、基礎(chǔ)運用C35混凝土，預(yù)應(yīng)力筋使用standard1860，規(guī)范均采用JTG04（RC），在材料屬性中直接定義。具體定義如圖5-3所示：圖5-3模型材料定義根據(jù)已擬定的截面尺寸，需要在MIDAS中定義兩種截面以及這兩種截面的過渡截面。在特性-截面數(shù)據(jù)-設(shè)計截面中輸入相應(yīng)尺寸數(shù)據(jù)即可得到兩種截面。然后在特性-變截面組中將兩種截面賦予到變截面段的兩端，并設(shè)置腹板厚度按一次線性變化，底板厚度按二次曲線變化，這樣就設(shè)置好了中間變截面段的截面特性。最后將各個截面特性賦予個對應(yīng)的各個單元，這樣就完成的梁體的定義。最后模型外形如圖5-4所示：圖5-4Midas模型外形圖5.1.3定義邊界條件在Midas計算軟件中，是通過某一節(jié)點的六個自由度即三個線位移和三個轉(zhuǎn)動位移來定義其約束情況的。連續(xù)剛構(gòu)橋設(shè)計中，支座以其約束情況分為固定端和活動鉸支座兩大類，本設(shè)計中采用縱橋向線位移自由的單向活動支座和固定支座。本橋模型中共設(shè)置有4個支座，各支座約束情況和對應(yīng)節(jié)點如下表所示：表5-1支座布置支座節(jié)點DxDyDzRxRyRz158011100255111111351111111459011100同時還需在支座節(jié)點與梁端節(jié)點以及墩頂節(jié)點與梁體上相對應(yīng)節(jié)點之間設(shè)置彈性連接中的剛性連接，以此來模擬剛構(gòu)橋墩梁固結(jié)的結(jié)構(gòu)特點。模型邊界條件定義示意圖如圖5-5所示：圖5-5模型邊界條件定義示意圖5.2荷載定義與添加在模型建好之后，就需要對其施加荷載分析其內(nèi)力。在這一階段，根據(jù)公路橋梁的受力特點，考慮主力及主力和附加力的影響，本橋中考慮的荷載和作用有結(jié)構(gòu)自重、二期恒載、整體升降溫、支座沉降，以及移動荷載。5.2.1結(jié)構(gòu)自重、二期恒載在荷載-靜力荷載-自重中定義結(jié)構(gòu)自重荷載。考慮到自重作用的方向以及鋼筋重量的影響，取-1.04的Z方向的自重系數(shù)。二期恒載指的是鋪裝、人行道欄桿、防撞墻等等在主梁建好之后加上的恒載。一般就根據(jù)厚度、寬度來計算，單位按kN/m計。經(jīng)過查找規(guī)范和參考相關(guān)設(shè)計，本設(shè)計給出的二期恒載取值為35kN/m，在軟件中采用梁單元荷載(連續(xù))來模擬。其定義過程如下圖所示：圖5-6自重、二期恒載定義5.2.2整體升降溫在荷載-溫度/預(yù)應(yīng)力-系統(tǒng)溫度中定義結(jié)構(gòu)整體升降溫作用。本橋考慮±25℃的整體升降溫作用，其定義過程如下圖所示：圖5-7溫度作用定義5.2.3支座沉降本橋設(shè)計考慮支點不均勻沉降（相鄰支點間0.01m），定義支座沉降的節(jié)點為44、51、58、59。在Midas中采取添加支座沉降組的方法進行模擬，定義過程如下圖所示：圖5-8支座沉降定義5.2.4移動荷載在MIDAS中定義移動荷載需要先定義車道，然后定義車輛，最后形成移動荷載工況。在本橋設(shè)計中，梁上共設(shè)有3條車道，每個車道寬度為3.75m，由于橋面設(shè)計采取左右兩幅分離的方式，三條車道行車方向一致，同時應(yīng)急車道不設(shè)置移動荷載。車道布置圖如圖5-9所示；定義車輛時選擇《公路工程技術(shù)標準》，荷載類型選擇CH-CD，車輛定義如圖5-10；最后定義移動荷載工況如圖5-11所示。圖5-9車道定義圖5-10車輛定義圖5-11移動荷載工況定義5.3荷載工況組合橋梁結(jié)構(gòu)按極限狀態(tài)法設(shè)計時，分為兩種極限狀態(tài)，即正常使用極限狀態(tài)和承載能力極限狀態(tài)。對于這兩種極限狀態(tài)，應(yīng)按相應(yīng)的荷載組合規(guī)律進行內(nèi)力組合。(一)按承載能力極限狀態(tài)組合基本組合永久作用的設(shè)計值效應(yīng)與可變作用設(shè)計值效應(yīng)相組合，其效應(yīng)組合表達式為：γ0Sud=γ0()或γ0Sud=γ0()式中——作用承載極限效應(yīng)組合設(shè)計值——可變作用效應(yīng)的頻遇值系數(shù)——可變作用效應(yīng)的頻遇值(二)公路橋涵結(jié)構(gòu)按正常使用狀態(tài)設(shè)計時根據(jù)不同要求采用以下兩種組合表達式作用短期效應(yīng)組合式中——作用短期效應(yīng)組合設(shè)計值——可變作用效應(yīng)的頻遇值系數(shù)——可變作用效應(yīng)的頻遇值作用長期效應(yīng)組合式中——作用長期效應(yīng)組合設(shè)計值——可變作用效應(yīng)的頻遇值系數(shù)——可變作用效應(yīng)的準永久值則各工況下各荷載作用組合系數(shù)已經(jīng)在Midas中對應(yīng)的組合名稱如表5-2所示。表5-2內(nèi)力組合荷載組合類型編號對應(yīng)Midas組合名稱類型整體升溫整體降溫移動荷載系數(shù)人群荷載系數(shù)恒荷載系數(shù)徐變系數(shù)收縮系數(shù)支座沉降承載能力極限狀態(tài)ⅠCLCB2相加1.41.121.21.01.01.0ⅡCLCB3相加0.81.40.81.21.01.01.0ⅢCLCB4相加0.81.40.81.21.01.01.0正常使用極限狀態(tài)短期效應(yīng)ⅠCLCB9相加0.71.01.01.01.0ⅡCLCB10相加1.00.71.01.01.01.0ⅢCLCB11相加1.00.71.01.01.01.0正常使用極限狀態(tài)長期效應(yīng)ⅠCLCB12相加0.40.41.01.01.01.0ⅡCLCB13相加1.00.40.41.01.01.01.0ⅢCLCB14相加1.00.40.41.01.01.01.05.4運行分析在模型建立完成，荷載組合工況定義玩之后，就可以進行內(nèi)力運算，從而得到結(jié)構(gòu)的內(nèi)力圖。最后通過所有工況下內(nèi)力包絡(luò)圖，就可以得到各截面最不利內(nèi)力組合，用于后面的預(yù)應(yīng)力配筋計算。經(jīng)Midas計算得到的結(jié)構(gòu)彎矩包絡(luò)圖如圖5-12所示。圖5-12最不利組合下結(jié)構(gòu)彎矩包絡(luò)圖5.5內(nèi)力計算梁體控制截面處內(nèi)力的計算，一般分恒載和活載倆部分。對于恒載，如自重等借助軟件可直接得到相應(yīng)荷載作用下計算截面的內(nèi)力。對于活載，則需要先得到該截面各項內(nèi)力的影響線，通過影響線確定這種活載的最不利布置，進而求得該項荷載作用下計算截面的內(nèi)力。以中跨跨中為例，中跨跨中彎矩和剪力影響線如圖5-13、圖5-14所示：圖5-13中跨跨中截面彎矩影響線圖5-14中跨跨中截面彎矩影響線

6預(yù)應(yīng)力鋼筋計算及布置通過Midas軟件對素混凝土梁建模分析，初步得到梁上各個截面的內(nèi)力，從而得到各個截面的最不利內(nèi)力。對于連續(xù)剛構(gòu)，支座處受到負彎矩的作用上部受拉，跨中受到正彎矩的作用下部受拉，為保證各個截面都能滿足強度要求，需要對其分別進行配筋計算。配筋計算出最初的預(yù)應(yīng)力鋼筋布置后，再規(guī)范要求進行各項驗算。根據(jù)驗算結(jié)果，對初定截面和鋼筋布置進行相應(yīng)的調(diào)整，直到通過所有驗算為止。6.1控制截面選取及截面特性計算為了通過公式估算預(yù)應(yīng)力束的鋼絞線根數(shù)，必須先取出幾種控制截面以及截面的幾何特性。下面為計算的截面及其所對應(yīng)MIDAS模型的節(jié)點號，如表 6-1所示。表6-1計算的截面及其所對應(yīng)MIDAS模型的節(jié)點號主梁控制截面邊跨八分之一點截面邊跨四分之一點截面邊跨跨中截面邊跨四分之三點截面邊跨八分之七點截面墩頂截面中跨八分之一點截面中跨四分之一點截面中跨八分之三點截面中跨跨中截面左邊跨3571011中跨1315172022下面計算主梁控制截面的毛截面幾何特性，計算結(jié)構(gòu)見表6-2。表6-2控制截面毛截面幾何特性截面編號3571011混凝土面積A12.017512.017512.353515.473717.1475上截面抗彎模量Wu9.6266147589.62661489.701976910.04946310.053598下截面抗彎模量Wb7.9427653677.94276548.17460210.64206911.399112上緣預(yù)應(yīng)力鋼筋重心至截面重心距離eu0.98020.98020.99321.13581.1784下緣預(yù)應(yīng)力鋼筋重心至截面重心距離eb1.16981.16981.15681.01420.9716截面上核心距Ku0.6609332530.66093330.66172360.6877520.6647682截面下核心距Kb0.8010496990.80104970.78536260.64945450.5863011截面慣性矩I10.8810.8811.091312.921613.3552形心距上翼緣距離Su1.13021.13021.14321.28581.3284表6-2（續(xù)）形心距下翼緣距離Sb1.36981.36981.35681.21421.1716每股預(yù)應(yīng)力鋼筋面積Apl(19x7?5）0.002660.002660.002660.002660.00266預(yù)應(yīng)力鋼筋永存應(yīng)力σpc（0.7fpk）930000000930000000930000000930000000930000000截面編號1315172022混凝土面積A17.612517.503216.373112.017512.0175上截面抗彎模量Wu10.046389829.97457750.9947159.62661489.6266148下截面抗彎模量Wb11.5401804911.4742821.12079977.94276547.9427654上緣預(yù)應(yīng)力鋼筋重心至截面重心距離eu1.18651.18741.17450.98020.9802下緣預(yù)應(yīng)力鋼筋重心至截面重心距離eb0.96350.96260.97551.16981.1698截面上核心距Ku0.6552267130.65555340.06845370.66093330.6609333截面下核心距Kb0.5704124810.56987170.0607530.80104970.8010497截面慣性矩I13.42713.341.317510.8810.88形心距上翼緣距離Su1.33651.33741.32451.13021.1302形心距下翼緣距離Sb1.16351.16261.17551.36981.3698每股預(yù)應(yīng)力鋼筋面積Apl(19x7?5）0.002660.002660.002660.002660.00266預(yù)應(yīng)力鋼筋永存應(yīng)力σpc（0.7fpk）930000000930000000930000000930000000930000000注：—截面形心距上緣距離；—截面形心距下緣距離?！孛嫔暇壙箯澞Ａ浚弧孛嫦戮壙箯澞Ａ?，；、—截面上、下緣核心距，，；、—截面上（下）緣預(yù)應(yīng)力鋼筋重心距截面形心距離；另外，截面下緣所配預(yù)應(yīng)力鋼筋重心距下緣距離，截面上緣緣所配預(yù)應(yīng)力鋼筋重心距上緣距離6.2預(yù)應(yīng)力筋配筋計算和布置6.2.1鋼預(yù)應(yīng)力配筋計算規(guī)范規(guī)定，截面上的預(yù)壓應(yīng)力應(yīng)大于荷載引起的拉應(yīng)力，預(yù)壓應(yīng)力與荷載引起的壓應(yīng)力之和應(yīng)小于混凝土的允許壓應(yīng)力（為），或為在任意階段，全截面承壓，截面上不出現(xiàn)拉應(yīng)力，同時截面上最大壓應(yīng)力小于允許壓應(yīng)力。寫成計算式為：對于截面上緣（6-1）（6-2）對于截面下緣（6-3）（6-4）其中，—由預(yù)應(yīng)力產(chǎn)生的應(yīng)力，W—截面抗彎模量，—混凝土軸心抗壓標準強度。Mmax、Mmin項的符號當為正彎矩時取正值，當為負彎矩時取負值，且按代數(shù)值取大小。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(yīng)力不是控制因素，為簡便計，可只考慮上緣和下緣的拉應(yīng)力的這個限制條件(求得預(yù)應(yīng)力筋束數(shù)的最小值)。公式（6-5）變?yōu)椋?-5）公式（6-7）變?yōu)椋?-6）由預(yù)應(yīng)力鋼束產(chǎn)生的截面上緣應(yīng)力和截面下緣應(yīng)力分為三種情況討論：a、截面上下緣均配有力筋Ny上和Ny下以抵抗正負彎矩，由力筋Ny上和Ny下在截面上下緣產(chǎn)生的壓應(yīng)力分別為：（6-7）（6-8）將式（6-9）、（6-10）分別代入式（6-11）(6-12)，解聯(lián)立方程后得到（6-9）（6-10）令代入式（6-13）（6-14）中得到（6-11）（6-12）式中，Ay—每束預(yù)應(yīng)力筋的面積；Ry—預(yù)應(yīng)力筋的永存應(yīng)力(可取0.5～0.75估算)；e—預(yù)應(yīng)力力筋重心離開截面重心的距離；K—截面的核心距；A—混凝土截面面積；b、當截面只在下緣布置力筋Ny下以抵抗正彎矩時當由上緣不出現(xiàn)拉應(yīng)力控制時：（6-13）當由下緣不出現(xiàn)拉應(yīng)力控制時：（6-14）c、當截面中只在上緣布置力筋Ny上以抵抗負彎矩時：當由上緣不出現(xiàn)拉應(yīng)力控制時（6-15）當由下緣不出現(xiàn)拉應(yīng)力控制時（6-16）由公式（6-11）~（6-16），結(jié)合Midas軟件輸出的各控制截面的彎矩組合，即可算的各個控制所需要配置的預(yù)應(yīng)力鋼筋束數(shù)，具體計算結(jié)果如表6-3所示。表6-3縱向預(yù)應(yīng)力鋼束估算表截面控制應(yīng)力截面編號3571011Mmax(N/m)342850027815500428978008935930-14195690Mmin(N/m)18525601442076019269570-16947430-49335720預(yù)應(yīng)力鋼束估計上緣最小配束量nu616下緣最小配束量nb18124截面控制應(yīng)力截面編號1315172022Mmax(N/m)-32213980-7232530102875402836681030564840Mmin(N/m)-76155800-41492630-1596122048479608050230預(yù)應(yīng)力鋼束估計上緣最小配束量nu25135下緣最小配束量nb4886.2.2預(yù)應(yīng)力鋼束布置連續(xù)剛構(gòu)橋預(yù)應(yīng)力鋼束的布置除滿足《公路鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范》構(gòu)造及受力要求外，還應(yīng)該考慮一下原則：（1）錨具形式的選擇應(yīng)該要考慮到預(yù)應(yīng)力鋼筋的具體布置情況，此處由于所選用的鋼束規(guī)格都一樣，同一采用OVM15-19錨具。（2）預(yù)應(yīng)力鋼束的布置要結(jié)合一定的施工實際，要能方便施工，預(yù)應(yīng)力鋼塑的截斷不宜過多。（3）預(yù)應(yīng)力筋的布置，要求符合橋梁荷載受力的要求，尤其是在超靜定結(jié)構(gòu)中，又要求在結(jié)構(gòu)中引起的次內(nèi)力不能過大。（4）預(yù)應(yīng)力束的配置，應(yīng)該將材料經(jīng)濟性作為一項考察指標，橋梁的體系、構(gòu)造尺寸、施工方式的選擇都對其有影響。（5）預(yù)應(yīng)力束應(yīng)避免多次使用反向曲率的連續(xù)束，否則將在結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生很大的摩阻損失，降低預(yù)應(yīng)力的存留比率。（6）預(yù)應(yīng)力束的布置，不但要考慮在使用階段彈性受力狀態(tài)結(jié)構(gòu)的受力，還需要考慮到在破壞階段時結(jié)構(gòu)的受力。綜上所述，經(jīng)Midas驗算調(diào)整后，結(jié)合具體工程實際，梁體內(nèi)預(yù)應(yīng)力鋼束的布置如下：所有預(yù)應(yīng)力鋼束共分成8組。其中，梁中全長布置，且有彎起的為鋼束組1、2，每組各3束鋼束，錨固位置在整個梁的兩端；位于截面頂板，且全長布置的為鋼束組3，共4束鋼束，錨固位置在整個梁的兩端；位于中跨區(qū)段頂板處的為鋼束組4，共2束鋼束，左端錨固位置位于8號截面，右端錨固位置位于35號截面；位于橋墩附近區(qū)段頂板處的為鋼束組5，共8束鋼束，左邊橋墩處鋼束左端錨固位置位于10號截面，右端錨固位置位于16號截面，右邊橋墩處鋼筋與左邊橋墩處鋼筋對稱布置；位于截面底板，且全長布置的為鋼束組6，共4束鋼束，錨固位置在整個梁的兩端；位于邊跨底板處的為鋼束組7，共2束鋼束，左端錨固位置為梁體左端，右端錨固位置在10號截面；位于中跨底板處的為鋼束組8，共2束鋼束，左端錨固位置在19號截面，右。端錨固位置在24號截面。6.3預(yù)應(yīng)力損失計算當計算主梁截面應(yīng)力和確定鋼束的控制應(yīng)力時，應(yīng)計算預(yù)應(yīng)力損失值。后張法預(yù)應(yīng)力鋼筋的預(yù)應(yīng)力損失值一般分為前期預(yù)應(yīng)力損失和后期預(yù)應(yīng)力損失兩個部分，即瞬時損失和長期損失。其中，前一項包括鋼束與管道壁的摩阻損失，錨具變形、鋼束回縮引起的預(yù)應(yīng)力損失，分批張拉混凝土彈性壓縮引起的損失；后一項包括鋼絞線應(yīng)力松弛，混凝土收縮徐變引起的損失，而梁內(nèi)的鋼束的錨固應(yīng)力和有效應(yīng)力分別等于張拉應(yīng)力扣除相應(yīng)階段的預(yù)應(yīng)力損失值。預(yù)應(yīng)力損失值因梁截面位置不同而有差異，考慮到后面部分的驗算內(nèi)容，下面各驗算截面的預(yù)應(yīng)力損失，且結(jié)合結(jié)構(gòu)與鋼筋布置的對稱性，只取左半部分進行計算，分別為5、7、10、13、17、22號截面。1）預(yù)應(yīng)力鋼束與管道壁間的摩擦損失預(yù)應(yīng)力鋼筋與管道之間摩擦引起的應(yīng)力損失可按下式計算：式中：σcon—張拉鋼筋時錨下的控制應(yīng)力（=0.75=1395MPa）；μ—預(yù)應(yīng)力鋼筋與管道壁的摩擦系數(shù)，對塑料波紋管，取0.17；θ—從張拉端至計算截面曲線管道部分切線的夾角之和，以rad計；k—管道每米局部偏差對摩擦的影響系數(shù)，取0.0015；x—從張拉端至計算截面的管道長度,可近似取縱軸上的投影長度，以米計。2）錨具變形、鋼絲回縮引起的應(yīng)力損失式中：—錨具變形、鋼筋回縮和接縫壓縮值，本處取6mm；L—張拉端至錨固端的距離，即預(yù)應(yīng)力鋼束的有效長度；EP—預(yù)應(yīng)力鋼筋的彈性模量。后張法構(gòu)件預(yù)應(yīng)力曲線鋼筋有錨具變形、鋼筋回縮和接縫壓縮引起的預(yù)應(yīng)力損失，考慮錨固后反向摩擦的影響。反摩擦影響長度lf按下列公式計算：式中：——單位長度由管道摩擦引起的預(yù)應(yīng)力損失；—張拉端錨固下控制應(yīng)力，此處取=1395MPa；σl—預(yù)應(yīng)力鋼筋扣除沿途摩擦應(yīng)力損失后錨固端應(yīng)力，即支點和跨中截面扣除；—張拉端到錨固端得距離。當lf≤l，預(yù)應(yīng)力鋼筋離張拉端x處考慮反摩擦后的預(yù)應(yīng)力損失Δσx(σl2)，按下式計算：式中，當時，表示在影響范圍內(nèi)，預(yù)應(yīng)力鋼筋考慮反摩擦后在張拉端錨下的預(yù)應(yīng)力損失；當x≥lf時，表示x處預(yù)應(yīng)力鋼筋不受反摩擦的影響。3）混凝土彈性壓縮引起的預(yù)應(yīng)力損失式中：—在計算截面先張法的鋼筋重心處，由后張拉各批鋼筋產(chǎn)生的混凝土法向應(yīng)力，MPa；—預(yù)應(yīng)力鋼筋彈性模量與混凝土彈性模量的比值，取=5.65后張法預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件，當同一截面的預(yù)應(yīng)力鋼筋逐束張拉時，由混凝土彈性壓縮引起的預(yù)應(yīng)力損失，可按簡化公式計算：式中：—預(yù)應(yīng)力鋼束數(shù)；—計算截面的全部鋼筋重心處，由張拉一束預(yù)應(yīng)力鋼筋產(chǎn)生的混凝土法向壓應(yīng)力，取各束的平均值。4）鋼束應(yīng)力松弛引起的預(yù)應(yīng)力損失對于采用超張拉工藝的低松弛級鋼絞線，由鋼筋松弛引起的預(yù)應(yīng)力損失按下式計算：式中：—張拉系數(shù)，采用一次張拉時，ψ=1.0；ζ—鋼筋松弛系數(shù)，I級松弛ζ=1.0，Ⅱ級松弛ζ=0.3，取ζ=0.3；бpe—傳力錨固時的鋼筋應(yīng)力，對后張法構(gòu)件：。5）混凝土收縮和徐變引起的預(yù)應(yīng)力損失由混凝土收縮和徐變引起的預(yù)應(yīng)力損失，按下式計算：式中：、—構(gòu)件受拉區(qū)、受壓區(qū)全部縱向鋼筋截面重心處由混凝土收縮徐變引起的應(yīng)力損失；—構(gòu)件受拉、受壓區(qū)全部縱向鋼筋截面重心處由預(yù)應(yīng)力產(chǎn)生的混凝土法壓應(yīng)力；—預(yù)應(yīng)力混凝土鋼筋的彈性模量，取=1.95×MPa；αEP—預(yù)應(yīng)力鋼筋彈性模量與混凝土彈性模量的比值，取αEP=5.65；ρ、ρ‘—構(gòu)件受拉區(qū)、受壓區(qū)全部縱向鋼筋配筋率；A—構(gòu)件截面面積，對后張法構(gòu)件為凈截面面積；i—截面回轉(zhuǎn)半徑，i2=I/A，后張法均取凈截面；ep、e‘p—構(gòu)件受拉區(qū)、受壓區(qū)預(yù)應(yīng)力鋼筋截面重心至構(gòu)件截面重心距離；es、e‘s—構(gòu)件受拉區(qū)、受壓區(qū)縱向普通鋼筋截面重心至構(gòu)件截面重心的距離；eps、e‘ps—構(gòu)件受拉區(qū)、受壓區(qū)預(yù)應(yīng)力鋼筋和普通鋼筋截面重心至構(gòu)件截面重心軸的距離；—預(yù)應(yīng)力鋼筋傳力錨固齡期為，計算考慮的齡期為t時的混凝土收縮、徐變，其終極值可按《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范》（JTGD62—2004）中表6.2.7取用；—加載齡期為，計算考慮的齡期為t時的徐變系數(shù)，可按《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范》（JTGD62—2004）中表6.2.7取用根據(jù)以上公式，因為所用公式及數(shù)據(jù)比較繁瑣，手算的誤差將會很大，現(xiàn)用Midas進行計算，各控制截面處各組鋼束預(yù)應(yīng)力損失如表6-4~6-9所示。其中，施工階段傳力錨固應(yīng)力及其產(chǎn)生的預(yù)加力可按下式計算：式中：因自身已包含正負號，所以前面用加號。正常使用階段有效預(yù)應(yīng)力：表6-45號截面處鋼束的預(yù)應(yīng)力損失單元位置應(yīng)力

(考慮瞬時損失):A

(kN/m^2)彈性變形損失:B

(kN/m^2)徐變/收縮損失

(kN/m^2)松弛損失

(kN/m^2)端部有效鋼束數(shù)有效預(yù)應(yīng)力(kN/m^2)預(yù)應(yīng)力損失(kN/m^2)鋼束組14J1094613.5451088.0116-19769.391-12165.61131063767-30847鋼束組15I1094613.5451088.0116-19769.391-12165.61131063767-30847鋼束組24J1094613.5451088.0116-19769.391-12165.61131063767-30847鋼束組25I1094613.5451088.0116-19769.391-12165.61131063767-30847鋼束組34J1146320.553245.8866-9758.306-1674226254.6鋼束組35I1146320.553245.8866-9758.306-1674226254.6鋼束組64J1146320.5531088.0116-19769.391-1674235423.5鋼束組65I1146320.5531088.0116-19769.391-1674235423.5鋼束組74J1111645.741088.0116-19769.391-13633.24321079331-32314.6鋼束組75I1111645.741088.0116-19769.391-13633.24321079331-32314.6表6-57號截面處鋼束的預(yù)應(yīng)力損失單元位置應(yīng)力

(考慮瞬時損失):A

(kN/m^2)彈性變形損失:B

(kN/m^2)徐變/收縮損失

(kN/m^2)松弛損失

(kN/m^2)端部有效鋼束數(shù)有效預(yù)應(yīng)力(kN/m^2)預(yù)應(yīng)力損失(kN/m^2)鋼束組16J1149271.7371000.5612-18792.683-17014.25431114465-34806.4鋼束組17I1149271.7371000.4029-18793.06-17014.25431114465-34806.9鋼束組26J1149271.7371000.5612-18792.683-17014.25431114465-34806.4鋼束組27I1149271.7371000.4029-18793.06-17014.25431114465-34806.9鋼束組36J1202859.386446.3059-10936.28-22159.56841170210-32649.5鋼束組37I1202859.386446.189-10937.402-22159.56841170209-32650.8鋼束組66J1202859.3861000.5612-18792.683-22159.56841162908-39951.7鋼束組67I1202859.3861000.4029-18793.06-22159.56841162907-39952.2鋼束組76J1169658.9231000.5612-18792.683-18926.06721132941-36718.2鋼束組77I1169658.9231000.4029-18793.06-18926.06721132940-36718.7表6-610號截面處鋼束的預(yù)應(yīng)力損失單元位置應(yīng)力

(考慮瞬時損失):A

(kN/m^2)彈性變形損失:B

(kN/m^2)徐變/收縮損失

(kN/m^2)松弛損失

(kN/m^2)端部有效鋼束數(shù)有效預(yù)應(yīng)力(kN/m^2)預(yù)應(yīng)力損失(kN/m^2)鋼束組19J920400.6943712.9437-14234.156-6190.25483900689.2-19711.5表6-6（續(xù)）鋼束組110I920400.6943918.4876-16587.902-6190.25483898541-21859.7鋼束組29J920400.6943712.9437-14234.156-90824.283816055.2-104345鋼束組210I920400.6943918.4876-16587.902-90824.283813907-106494鋼束組39J1111267.821324.8323-14043.13-13600.25341084949-26318.6鋼束組310I1111267.821813.9534-20529.724-13600.25341078952-32316鋼束組49J1171022.51324.8323-14043.13-19055.93961139248-31774.2鋼束組410I1171022.51813.9534-20529.724-19055.93961133251-37771.7鋼束組510I1044676.3861813.9534-20529.724-8088.412941017872-26804.2鋼束組69J1111267.82-178.6654-14512.507-13600.25341082976-28291.4鋼束組610I1111267.82-386.334-10844.104-13600.25341086437-24830.7表6-713號截面處鋼束的預(yù)應(yīng)力損失單元位置應(yīng)力

(考慮瞬時損失):A

(kN/m^2)彈性變形損失:B

(kN/m^2)徐變/收縮損失

(kN/m^2)松弛損失

(kN/m^2)端部有效鋼束數(shù)有效預(yù)應(yīng)力(kN/m^2)預(yù)應(yīng)力損失(kN/m^2)鋼束組112J760527.02231442.4215-8754.5363-6190.25483747024.7-13502.4鋼束組113I760527.02231235.7692-12172.706-6190.25483743399.8-17127.2鋼束組212J760527.02231442.4215-8754.5363-8204.27963745010.6-15516.4鋼束組213I760527.02231235.7692-12172.706-8204.27963741385.8-19141.2鋼束組312J1064602.5571537.2707-8325.1454-9674.941641048140-16462.8鋼束組313I1064602.5571284.2123-12106.137-9674.941641044106-20496.9鋼束組412J1183175.0481537.2707-8325.1454-20224.48361156163-27012.4鋼束組413I1183175.0481284.2123-12106.137-20224.48361152129-31046.4鋼束組512J1078633.7581537.2707-8325.1454-10824.2841061022-17612.2鋼束組513I1078633.7581284.2123-12106.137-10824.2841056988-21646.2鋼束組612J1064602.557-501.9853-17557.048-9674.941641036869-27734鋼束組613I1064602.557242.6861-13537.359-9674.941641041633-22969.6表6-817號截面處鋼束的預(yù)應(yīng)力損失單元位置應(yīng)力

(考慮瞬時損失):A

(kN/m^2)彈性變形損失:B

(kN/m^2)徐變/收縮損失

(kN/m^2)松弛損失

(kN/m^2)端部有效鋼束數(shù)有效預(yù)應(yīng)力(kN/m^2)預(yù)應(yīng)力損失(kN/m^2)鋼束組116J724951.1201983.4696-16181.127-9024.94163700728.5-24222.6鋼束組117I724951.1201983.4025-16185.293-9024.94163700724.3-24226.8鋼束組216J724951.1201983.4696-16181.127-10824.283698929.2-26021.9鋼束組217I724951.1201983.4025-16185.293-10824.283698925-26026.2鋼束組316J1019896.91013.5967-16664.153-6190.25484998056.1-21840.8鋼束組317I1019896.91013.5317-16668.232-6190.25484998051.9-21845鋼束組416J1133490.1991013.5967-16664.153-15572.87561102267-31223.4鋼束組417I1133490.1991013.5317-16668.232-15572.87561102263-31227.6鋼束組616J1019896.9373.2499-6397.5007-6190.254841007682-12214.5鋼束組617I1019896.9373.1398-6403.4314-6190.254841007676-12220.5表6-922號截面處鋼束的預(yù)應(yīng)力損失單元位置應(yīng)力

(考慮瞬時損失):A

(kN/m^2)彈性變形損失:B

(kN/m^2)徐變/收縮損失

(kN/m^2)松弛損失

(kN/m^2)端部有效鋼束數(shù)有效預(yù)應(yīng)力(kN/m^2)預(yù)應(yīng)力損失(kN/m^2)鋼束組121J507013.4472293.9716-22024.687-908.24273486374.5-20639鋼束組122I507010.78932293.9701-22024.658-908.24273486371.9-20638.9鋼束組221J507013.4472293.9716-22024.687-1024.27963486258.5-20755鋼束組222I507010.78932293.9701-22024.658-1024.27963486255.8-20755鋼束組321J954756.9665236.1551-14187.027-1595.87114939210.2-15546.7鋼束組322I954756.9665236.1554-14187.03-1595.87114939210.2-15546.7鋼束組421J1061095.159236.1551-14187.027-9391.793261037752-23342.7鋼束組422I1061095.159236.1554-14187.03-9391.793261037752-23342.7鋼束組621J954756.96652293.9716-22024.687-1595.87114933430.4-21326.6鋼束組622I954756.96652293.9701-22024.658-1595.87114933430.4-21326.6鋼束組821J1106669.4892293.9716-22024.687-13200.39861073738-32931.1鋼束組822I1106669.4892293.9701-22024.658-13200.39861073738-32931.1北京交通大學畢業(yè)設(shè)計（論文）正文7梁體各項驗算7.1承載能力極限狀態(tài)驗算7.1.1正截面抗彎驗算（1）計算理論翼緣位于受壓區(qū)的T形截面或I形截面受彎構(gòu)件，其正截面抗彎承載能力應(yīng)按下列公式計算：當符合下列條件時應(yīng)以寬度為的矩形截面,按下面公式計算其正截面抗彎承載力:混凝土受壓高度x應(yīng)按下式計算：當不符合上面公式時，按下列公式計算：此時，受壓區(qū)高度應(yīng)按下式計算截面受壓區(qū)高度應(yīng)符合下列要求：當受壓區(qū)配有縱向普通鋼筋和預(yù)應(yīng)力鋼筋，且預(yù)應(yīng)力鋼筋受壓即（）為正時當受壓區(qū)僅配有縱向普通鋼筋或配普通鋼筋和預(yù)應(yīng)力鋼筋，且預(yù)應(yīng)力鋼筋受拉即（）為負時式中：—橋梁結(jié)構(gòu)的重要性系數(shù)；—彎矩組合設(shè)計值；—混凝土軸心抗壓強度設(shè)計值；、—縱向普通鋼筋的抗拉強度設(shè)計值和抗壓強度設(shè)計值；、—縱向預(yù)應(yīng)力鋼筋的抗拉強度設(shè)計值和抗壓強度設(shè)計值；、—受拉區(qū)、受壓區(qū)縱向普通鋼筋的截面面積；、—受拉區(qū)、受壓區(qū)縱向預(yù)應(yīng)力鋼筋的截面面積；—矩形截面寬度或T形截面腹板寬度；—截面有效高度，；、—受拉區(qū)、受壓區(qū)普通鋼筋和預(yù)應(yīng)力鋼筋的合力點至受拉區(qū)邊緣、受壓區(qū)的邊緣；、—受壓區(qū)普通鋼筋合力點、預(yù)應(yīng)力鋼筋合力點至受壓區(qū)的邊緣的距離；—受壓區(qū)預(yù)應(yīng)力鋼筋合力點處混凝土法向應(yīng)力等于零時預(yù)應(yīng)力鋼筋的應(yīng)力?！猅形或I形截面受壓翼緣厚度—T形或I形截面受壓翼緣的有效寬度（2）截面驗算綜上所述，驗算可運用公式，（7.1-1）—受壓區(qū)預(yù)應(yīng)力鋼筋合力點處混凝土法向應(yīng)力等于零時預(yù)應(yīng)力鋼筋的應(yīng)力，后張法按下式計算：（7.1-2）（7.1-3）（7.1-4）（7.1-5）（7.1-6）（7.1-7）（7.1-8）式中:—后張法構(gòu)件的預(yù)應(yīng)力鋼筋和普通鋼筋的合力，按照式7.1.8計算；—由產(chǎn)生的受壓區(qū)混凝土鋼筋重心處的混凝土法向應(yīng)力，壓應(yīng)力以正值代入，拉應(yīng)力以負值代入，按式7.1-5計算，但以代替，按照式6.1.1-6計算，式中以代替；、—換算截面重心、凈截面重心至預(yù)應(yīng)力鋼筋和普通鋼筋合力點的距離，按式7.1-6和式7.1-7進行計算；—換算截面重心至計算纖維處的距離；—換算截面面積；—換算截面慣性矩混凝土受壓區(qū)高度x按照式7.1-9進行計算：（7.1-9）正截面抗彎承載力的計算應(yīng)符合式7.1-10的規(guī)定：（7.1-10)（2）截面驗算本設(shè)計只驗算各梁跨1/4，1/2，3/4跨截面及支座處截面。各驗算截面計算數(shù)據(jù)及驗算結(jié)果如下表所示:表7-1正截面抗彎承載力驗算截面號截面受壓區(qū)高度X（m）ξbh0（m）凈截面面積An（m^2）凈截面慣性矩In（m^4)設(shè)計彎矩γoM（KN/m)抵抗彎矩Mn（KN/m）是否合格邊跨四分之一點截面50.11040.87410.18755.075128757.7276874.67是邊跨跨中截面70.11110.87410.4815.188942044.2777153.9是邊跨四分之三點截面100.16010.726813.58836.11233591.6774146.47是墩頂截面130.22340.878815.78256.2727106596.29118698.88是中跨四分之一點截面170.17420.873812.23045.840126338.8132636.88是中跨跨中截面220.15250.87410.18755.075131208.0870877.3是正截面抗彎驗算滿足要求7.1.2斜截面抗剪驗算（1）計算理論翼緣位于受壓區(qū)的T形截面或I形截面受彎構(gòu)件，當考慮到所設(shè)箍筋的作用時，其斜截面抗剪承載能力應(yīng)按下列公式計算：式中：—斜截面受壓端上由作用（或荷載）效應(yīng)所產(chǎn)生的最大剪力組合設(shè)計值；—斜截面內(nèi)混凝土和箍筋共同的抗剪承載力設(shè)計值；—與斜截面相交的普通彎起鋼筋抗剪承載力設(shè)計值；—與斜截面相交的預(yù)應(yīng)力彎起鋼筋抗剪承載力設(shè)計值；—異號彎矩影響系數(shù)；—預(yù)應(yīng)力提高系數(shù)；—受壓翼緣的影響系數(shù)；b—斜截面受壓端正截面處，矩形截面寬度，或T形和I形截面腹板寬度；h0—斜截面受壓端正截面的有效高度；P—斜截面內(nèi)縱向受拉鋼筋的配筋百分率，當P>2.5時,取P=2.5;—斜截面內(nèi)箍筋配筋率，；—斜截面內(nèi)配置在同一截面的箍筋各肢總截面面積；—斜截面內(nèi)箍筋間距；、—斜截面內(nèi)在同一彎起平面的普通彎起鋼筋、預(yù)應(yīng)力彎起鋼筋的截面面積；、—普通彎起鋼筋、預(yù)應(yīng)力彎起鋼筋（在斜截面受壓端正截面處）的切線與水平線的夾角。（2）截面驗算同樣取各梁跨1/4，1/2，3/4跨截面及支座處截面坐位驗算截面。由于計算所用公式及數(shù)據(jù)均比較繁瑣，現(xiàn)使用Midas進行PSC驗算。各驗算截面計算數(shù)據(jù)及驗算結(jié)果如下表所示:表7-2斜截面抗剪承載力驗算單元位置組合

名稱類型驗算rVd

(kN)Vn

(kN)截面

驗算4J[5]cLCB12FY-MAXOK-1455.3127705.09OK4J[5]cLCB5FY-MINOK-4609.9327705.09OK5I[5]cLCB12FY-MAXOK-1455.3127705.09OK表7-2(續(xù))5I[5]cLCB5FY-MINOK-4609.9327705.09OK6J[7]cLCB6FY-MAXOK2113.65428411.05OK6J[7]cLCB11FY-MINOK-589.62728411.05OK7I[7]cLCB6FY-MAXOK2113.56828644.05OK7I[7]cLCB11FY-MINOK-589.60828644.05OK9J[10]cLCB6FY-MAXOK9691.04839150.61OK9J[10]cLCB11FY-MINOK5658.11139150.61OK10I[10]cLCB6FY-MAXOK9691.38242246.91OK10I[10]cLCB11FY-MINOK5658.30442246.91OK12J[13]cLCB6FY-MAXOK14371.6439309.6OK12J[13]cLCB9FY-MINOK9312.15439309.6OK13I[13]cLCB11FZ-MAXOK-7996.9839309.6OK13I[13]cLCB6FZ-MINOK-12193.539309.6OK16J[17]cLCB11FZ-MAXOK-4192.9537803.68OK16J[17]cLCB6FZ-MINOK-7379.7637803.68OK17I[17]cLCB11FZ-MAXOK-4181.1938068.84OK17I[17]cLCB6FZ-MINOK-7435.3738068.84OK22I[22]cLCB5FZ-MAXOK1047.82525773.99OK22I[22]cLCB12FZ-MINOK-1047.7125773.99OK22J[23]cLCB5FZ-MAXOK1620.73625773.99OK22J[23]cLCB12FZ-MINOK-559.33625773.99OK7.2正常使用極限狀態(tài)驗算7.2.1抗裂驗算（1）正截面抗裂驗算以支點和中跨跨中截面受拉邊的正應(yīng)力控制。在荷載（或效應(yīng)）短期效應(yīng)組合作用下應(yīng)滿足：（7.2-1）為在荷載效應(yīng)組合作用下，截面受拉邊的應(yīng)力：（7.2-2）為截面下邊緣的有效預(yù)壓應(yīng)力：（7.2-3）（7.2-4）為張拉控制預(yù)應(yīng)力扣除預(yù)應(yīng)力損失后的有效預(yù)應(yīng)力（2）斜截面抗裂驗算以斜截面混凝土主拉應(yīng)力控制。在荷載（或效應(yīng)）短期效應(yīng)組合作用下應(yīng)滿足：（7.2-5）為由荷載（或作用）短期效應(yīng)組合和預(yù)應(yīng)力產(chǎn)生的混凝土主拉應(yīng)力：（7.2-6）（7.2-6）（7.2-7）（7.2-8）為混凝土的抗拉強度標準值式中：、——豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋、縱向預(yù)應(yīng)力彎起鋼筋扣除全部預(yù)應(yīng)力損失后的有效預(yù)應(yīng)力；——單肢豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋的截面面積b——計算主應(yīng)力點處構(gòu)件的腹板寬度——計算截面上同一彎起平面內(nèi)預(yù)應(yīng)力彎起鋼筋的截面面積S0、Sn——計算主應(yīng)力點以上（或以下）部分換算截面面積對換算截面重心軸、凈截面面積對凈截面重心軸的面積矩——計算截面上預(yù)應(yīng)力彎起鋼筋的切線與鋼筋縱軸線的夾角由于手算比較繁瑣，而且誤差也會較大，先用Midas進行PSC驗算。輸出的驗算截面的驗算結(jié)果見下表：表7-2使用階段正截面抗裂驗算單元位置組合

名稱類型驗算Sig_T

(kN/m^2)Sig_B

(kN/m^2)Sig_MAX

(kN/m^2)Sig_ALW

(kN/m^2)4J[5]cLCB18MY-MINOK1932.9484414.7521930.11105I[5]cLCB18MY-MINOK1932.9484414.7521930.11106J[7]cLCB18FX-MINOK2047.8724260.8872041.18907I[7]cLCB18FX-MINOK2048.5654261.3722041.86109J[10]cLCB18FX-MINOK490.61153277.451479.0651010I[10]cLCB17FX-MAXOK4367.681301.1041290.4070表7-2（續(xù)）12J[13]cLCB17FZ-MINOK390.44014344.705375.694013I[13]cLCB17FZ-MINOK390.43794344.705375.6919016J[17]cLCB18FZ-MAXOK4167.972246.7819238.0611017I[17]cLCB18FZ-MAXOK2611.884644.1854635.4285021J[22]cLCB18FY-MAXOK3723.494609.1478603.7185022I[22]cLCB18FY-MAXOK3723.495609.1399603.71070注：（1）Sig_T：截面上端最小應(yīng)力，Sig_B：截面下端最小應(yīng)力，Sig_MAX：上述各點應(yīng)力中最小應(yīng)力，Sig_ALW：容許拉應(yīng)力；（2）表中應(yīng)力壓為正拉為負。表7-3使用階段斜截面抗裂驗算單元位置組合名稱類型驗算Sig_MAX(kN/m^2)Sig_AP(kN/m^2)4J[5]cLCB17FY-MINOK-199.808-10965I[5]cLCB17FY-MINOK-199.808-10966J[7]cLCB18FY-MAXOK-43.2259-10967I[7]cLCB18FY-MAXOK-29.6001-10969J[10]cLCB17FY-MINOK-90.6429-109610I[10]cLCB17FY-MINOK-69.0752-109612J[13]cLCB18FZ-MINOK-908.307-109613I[13]cLCB18FZ-MINOK-916.982-109616J[17]cLCB18FZ-MINOK-594.239-109617I[17]cLCB18FZ-MINOK-551.504-109621J[22]cLCB18FZ-MINOK-15.5933-109622I[22]cLCB18FZ-MINOK-15.5933-1096注：（1）Sig_MAX:上述各點主拉應(yīng)力值中最小值，Sig_AP:允許主拉應(yīng)力；表中應(yīng)力壓為正拉為負