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1、2018届本科毕业设计题目：明湖大桥施工图设计姓名学号学院班级指导教师本设计题目为明湖大桥施工图设计。根据设计任务书要求以及地形地貌条件,依据现行公路桥梁设计规范，通过方案比选后选择预应力混凝土连续梁桥作为本次的设计桥型。其跨度布置为50m+65m+50m,全桥长165m,桥面宽18m,双向四车道，主梁施工采用悬臂现浇施工工艺。其主要内容有:拟定结构尺寸、主梁内力计算、钢束面积估算和钢束布置。本设计应用MidasCivil软件对预应力混凝土连续梁桥进行结构分析，根据你定的桥梁细部尺寸建立桥梁模型，对主梁横载内力和活载内力进行计算，并进行内力组合得到内力包络图。然后进行预应力钢束估算，最后对结构
2、进行强度和应力验算，经过分析验算表明该设计计算方法正确，内力分布合力，基本满足设计书要求。关键词：方案比选，连续梁，悬臂施工，MidasCivil,内力组合AbstractThetopicofdesignistheconstructiondrawingdesignofminghubridge.Accordingtotherequirementsofthedesignassignmentandthetopographyandgeomorphologyconditions,theprestressedconcretecontinuousbeambridgewasselectedasthedesig
3、nbridgeaftertheschemeselectionaccordingtothecurrenthighwaybridgedesignspecifications.Thespanofthebridgeis50m+65m+50m,thelengthofthewholebridgeis165m,thewidthofthebridgesurfaceis18m,andthetwo-wayfour-laneroad.Themaincontentsinclude:drawingupthestructuresize,calculatingtheinternalforceofthemaingirder,
4、estimatingthesteelbeamareaandarrangingthesteelbeam.ThisdesignappliesMidasCivilsoftwarestructureanalysisofprestressedconcretecontinuousgirderbridge,bridgeofaccordingtoyoudetailsizebridgemodelisestablished,ontheinternalforcesofthetransversegirderloadandliveloadinternalforcecalculation,gettheinternalfo
5、rceenvelopediagramandinternalforcecombination.Thenprestressedsteelbeamestimates,andfinallytostrengthandstresscalculationofstructure,afteranalysisofthecalculationshowthatthedesigncalculationmethodiscorrect,andtheinternalforcedistributionofresultantforce,basiclymeetthedesignrequirements.Keywords:Schem
6、ecomparison,Continuousbeam,Cantileverconstruction,MidasCivil,Internalforcecombination目录摘要IAbstractIl目录Ill前言1L基本设计资料31.1 技术标准31.2 地质条件313主要材料及材料性能41.4 主要规范52.方案比选72.1 构思宗旨72.2 方案比选标准72.3 比选方案71.31 方案设计71.32 方案比选及最终确定73 .桥梁总体布置114 .荷载内力的计算154.1 模型建立154.2 主要截面特性174.3 荷载工况及荷载组合184.4 主梁内力计算204.4.1 恒载内力计算
7、204.4.2 结构内力图205预应力钢束的估算与布置235.1 钢束估算235.1.1 按承载能力极限计算时满足正截面强度要求235.1.2 按正常使用极限状态的应力要求计算245.2 预应力钢束布置396主梁结构的验算426.1 抗裂性验算426.1.1 公路规要求426.1.2 正截面抗裂性验算426.1.3 斜截面抗裂性验算496.2 应力验算526.2.1 正截面应力验算526.2.3 受拉区钢筋拉应力验算836.3 截面强度验算906.3.1 基本理论906.3.2 计算公式906.3.3 正截面抗弯验算916.3.4 斜截面抗剪验算错误!未定义书签。7.下部结构的计算及验算997
8、.1 下部结构的计算997.1.1 地质及水文资料997.1.2 荷载997.1.3 设计1007.2 桩基础的验算1057.2.1 桩身配筋计算及桩身材料截面强度验算1057.2.2 裂缝宽度的验算107结论109致谢Ill参考文献113-XX.刖5预应力混凝土连续梁桥的概述：预应力混凝土连续梁桥以结构受力性能好、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、抗震能力强等而成为最富有竞争力的主要桥型之一。钢筋混凝土梁桥是钢筋混凝土结构的一种结构类型，它具有钢筋混凝土结构的所有特点，即混凝土集料可以就地取材，因而成本低，耐久性好，维修费用少；材料可塑性好，可以按照设计意图做成各种
9、形状的结构，例如适应道路线性的曲线桥；可以采用装配式结构，工业化程度高，既提高工程质量，又加快施工速度；整体性好，结构刚度大，变形小，噪音小等。由于普通钢筋混凝土存在的不少缺点：如过早的出现裂缝，使其不能有效地采用高强度材料，结构自重必然大，从而使其跨越能力差，并且使得材料利用率低。就地浇筑的整体式钢筋混凝土梁桥，由于施工工期长，占用支架和模版多，而且施工受季节的影响很大，使施工费用增加，因此，就地现浇整体式钢筋混凝土桥一般只在运输困难的地区以及某些特殊情况时才被采用。装配式钢筋混凝土简支梁桥，其经济合理的最常采用的跨径在20m以下。悬臂梁与连续梁桥合宜的常用跨径约为60-70m以下。为了解决
10、这些问题，预应力混凝土结构应运而生，所谓预应力混凝土结构，就是在结构承担荷载之前，预先对混凝土施加压力。这样就可以抵消外荷载作用下混凝土产生的拉应力。自从预应力结构产生之后，很多普通钢筋混凝土结构被预应力所代替。通过张拉高强度钢筋一预应力筋，使受拉区预先储备一定压应力，在外荷载的作用下，混凝土可不出现拉应力或不出现超出某一限值的拉应力。预应力筋既是加力工具抵抗构件内力的受力钢筋。随着混凝土、钢材强度不断提高，预应力混凝土设计理论研究不断深入，预应力工艺不断改进，预应力混凝土桥梁获得了飞速发展。正是因为预应力混凝土连续梁桥有这么多优点，则本次设计在结合地形因素、施工技术等因素的基础上选用连续梁桥
11、这一方案。1 .基本设计资料1.1 技术标准(1)道路等级：二级公路；(2)行车道数：双向四车道；(3)设计行车速度：80kmh;(4)路面宽度：15+2*1.5m；(5)汽车荷载等级：公路一1级；(6)地震动峰值加速度：0.Ig；(7)地震烈度：抗震设防烈度为7度；(8)设计基准期：100年。1.2 地质条件河床土质为卵石，粒径50-60mm约占60%,20-30mm约占30%,石质坚硬，空隙大部分由砂密实填充，卵石层深度达58.6m。地基土水平向抗力系数的比例系数m=120000kN114(密实卵石)；地基土承载力基本容许值o=IooOkP心桩侧摩阻力标准值发=400/cPa;土的重度y=
12、20.0OkN/W侏计入浮力)；土内摩擦角=40oo地面(河床滴程69.54m；一般冲刷线高程63.54m；局部冲刷线高程60.85m；承台底面高程67.54；常水位高程69.80m。表2.1桥位地质剖面图资料地质取样报告ZKlK53+103标高地质状况74.36密实砂土69.75粘土60.85粘土夹卵砾石50.54密实卵石ZK2K53+13274.36密实砂土69.75粘土60.85粘土夹卵砾石50.54密实卵石ZK3K53+26474.36密实砂土69.75粘土60.85粘土夹卵砾石50.54密实卵石ZK4K53+31374.36密实砂土69.75粘土60.85粘土夹卵砾石50.54密实卵
13、石1.3 主要材料及材料性能(1)混凝土表1.1混凝土表格强度等级弹性模量(MPa)M(kNm3)线膨胀系数fek(MPa)f,k(MPa)fed(MPa)(MPa)C503450025.000.00001032.402.6522.401.83C303000025.000.00001020.102.0113.801.39(2)普通钢筋表1.2普通钢筋表格普通钢筋弹性模量(MPa)容重(kN113)f8k(MPa)fsi(MPa)fd(MPa)R23521000076.98235195195HRB33520000076.98335280280HRB40020000076.98400330330K
14、L40020000076.98400330330除注明外，钢筋直径Gomm者为HPB300钢筋，直径21Omm为HRB400或HRB400E钢筋。HPB300级钢筋须符合钢筋混凝土用钢第1部分：热轧光圆钢筋(GB1499.12008)。HRB400或HRB400E级钢筋须符合钢筋混凝土用钢第2部分：热轧带肋钢筋(GBl499.22007)。钢筋应具有出厂质量证明书，并应在使用前进行抽验。钢筋的加工、焊接和安装的质量标准均按公路桥涵施工技术规范(JTGTF50-2011)的有关条文执行。钢筋连接可采用电焊接头、机械接头或设计图纸规定的连接方式。钢筋接头强度应大于母材。(3)预应力钢筋表L3预应力
15、钢束参数表预应力钢绞线弹性模量(MPa)张拉控制应力(MPa)孔道磨阻系数孔道偏差系数钢绞线松弛系数一端锚固回缩值(In)1860/1219500013950.3000.006600.30.006001860/319500013950.3000.006600.30.006001860/1719500013950.3000.006600.30.006001860/1619500014880.3000.006600.30.00600钢束张拉时，预应力筋的张拉控制应力为0.75fpk(为锚下控制应力，而非油表读数)，预应力筋张拉时需同时满足张拉力及伸长量的要求(双控)，以张拉力为主，伸长校核，实测伸
16、长量与计算伸长量之差应在6%以内。若张拉吨位与相应伸长量值误差过大，应及时检查原因，研究处理方法。预应力钢束应整束整体张拉，不得单股张拉。张拉程序：0初应力一。COn(持荷5min锚固)；对于长度大于100m的钢束，建议采用分级张拉(10%、60%.100%),每级持荷时间均不小于5min01.4 主要规范1)公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTGD62-2004)2)公路桥涵设计通用规范(JTGD60-2015)3)公路工程技术标准(JTGB01-2014)4)公路桥梁抗震设计细则(JTGTB02-01-2008)5)公路桥涵地基与基础设计规范(JTGD63-2007)6)城市桥梁
17、设计规范(CJJ11-2011)2 .方案比选2.1 构思宗旨(1)满足当地快速发展的经济的交通需要，分孔分跨应根据通航和当地地质条件而定。(2)桥梁结构造型简洁、轻巧，形成当地一道新的风景线，以体现当地的经济发展实力，和现代建桥风格，国家的建桥水平。(3)设计方案力求结构新颖，尽量采用新式桥型，既要满足美观要求，又要受力明确合理，轻盈可靠且施工方便。2.2方案比选标准在我国，安全、经济、适用、美观是桥梁设计中主要考虑的因素，安全尤为重要。2.3比选方案2.31方案设计(1)方案一：预应力混凝土简支箱梁桥设计跨度3X55m,全桥长165m。全桥采用等截面箱梁组合梁，箱梁主梁为预应力梁，采用C5
18、0混凝土。全桥采用装配式施工方法。(2)方案二：预应力混凝土简支T梁桥设计跨度3X55m,全桥长165m。全桥采用等截面T型梁，T梁主梁为预应力梁，采用C50混凝土。全桥采用装配式施工方法。(3)方案三：预应力混凝土连续梁桥跨径组成为50m+65m+50m,全桥长为165m。此方案由两边边跨分别为：50m,主跨65m组成。上部结构为变截面箱梁，梁底曲线为二次抛物线状。2.32方案比选及最终确定最终方案的确定应遵循“适用、经济、美观、安全”的原则，综合考虑各个方案结构合理性、方案的造价、施工难度和外观等方面的优缺点，确定最终方案。表2.1方案比选比较项目第一方案第二方案第三方案主桥跨桥型预应力混
19、凝土简支箱梁预应力混凝土简支T梁预应力混凝土连续箱梁使用性能建筑高度较低，易保养和维护，桥下视觉效果好。建筑高度较低，易保养和维护；抗震能力差。行车平顺舒适；抗震能力强。建筑高度较高，易开裂，难以维护。受力性能受力明确受力明确桥墩参加受弯作用，使主梁弯矩进一步减少；超静定次数多，对常年温差、基础变形、口照温均较敏感；对基础要求较高。经济性等截面形式，可大量节省模版，加快建桥进度，简易经济。等截面形式，可大量节省模版，加快建桥进度，简易经济。采用变截面梁能较好符合梁的内力分布规律，充分利用截面，合理配置钢筋，经济实用美观性构造简单，线形简洁美观构造简单，线形简洁美观构造简单，线形简洁美观施工技术
20、桥梁的上、下部可平行施工，使工期大大缩短；无需在高空进行构件制作，质量得以控制，可在一处成批生产，从而降低成本。桥梁的上、下部可平行施工，使工期大大缩短；无需在高空进行构件制作，质量得以控制，可在一处成批生产，从而降低成本。由于连续体系梁桥与简支体系梁桥受力差别很大，故他们的施工方式大不相同。目前所用的施工方式有支架就地浇筑施工、悬臂施工、逐孔施工和顶推施工。适用性适用于对桥下视觉有要求的工程，适用于各种地质情况；用于对工期紧的工程；对通航无过高要求的工程。适用于各种地质情况；用于对工期紧的工程；对通航无过高要求的工程。对通航无过高要求的工程；对抗震有要求的工程；对整体性有要求的工程。第一方案
21、和第三方案比较：简支梁桥属于静定结构，他构造简单，施工方便，其结构尺寸易于设计成系列化和标准化，有利于在工厂内或地上广泛采用工业化施工，组织大规模预制生产，并用现代化的起重设备进行安装。采用装配式的施工方法可以大量节约模板支架木材，降低劳动强度，缩短工期，显著加快建桥速度。就现在建桥技术而言，装配式预应力混凝土简支梁桥技术成熟的多。建筑高度较低，易保养和维护。而且桥址区地貌形态属平原地貌，这有利于大型吊装设备的运作。由于第一方案中箱梁是在预制厂制作的，无需高空作业，在施工安全上，第一方案明显优于第三方案。但是工程本身要求较大的跨越度，由于第一方案的跨越能力没第三方案长,对此项工程而言第三方案明
22、显优于第一方案。第一方案和第二方案比选：方案一与方案二同是简支梁桥，不同之处就在与截面形式。箱型截抗较之T形截面粱桥扭刚度大，受力性能好它方面第一方案与第二方案无太大差别。对此项设计明显第一方案优于第二方案。综上所述，根据安全、经济、适用、美观、环保的设计原则，最终选定预应力混凝土连续梁桥为本次设计的推荐方案。103.桥梁总体布置（1）桥型布置本设计采用三跨一联预应力混凝土变截面连续结构，50m65m50m,全长165m,如图3.1所示。图3.1桥梁总体布置图（2）桥孔布置连续梁跨径的布置可采用等跨和不等跨两种。采用等跨布置结构简单，模式统一，适于采用顶推法、移动模架法或简支转连续法施工的桥梁
23、，但等跨布置将使边跨内力控制全桥设计，不够经济。所以，连续梁跨径布置一般采用不等跨形式。为减少等跨布置时边跨及中跨跨中正弯矩，可将连续梁设置成不等跨形式。从桥梁美学的角度看，连续梁桥跨数不多时，一般采用奇数孔，三跨及五跨较为常见。对三跨连续梁，边跨与中跨跨径之比一般为0.50.80（3）桥梁截面形式预应力混凝土连续梁桥的立面布置要考虑桥孔分跨、主梁高度和梁底曲线形状等因素。顺桥向梁的尺寸拟定墩顶处梁高：根据规范，梁高为l16l20L,偏安全取4.0m。跨中梁高：根据规范，梁高为l30l55L,偏安全取2.0m。梁截面采用二次抛物线形，二次抛物线的变化规律与连续梁桥的弯矩变化规律基本相近。横桥向
24、的尺寸拟定箱梁跨中底板厚度一般按构造选定，若不配预应力筋，厚度可取1518cm,当跨度较大，跨中正弯矩较大时，需要配置一定数量的钢束或钢筋时厚度可取2025cm0腹板的功能是承受截面的剪力和主拉应力。在预应力梁中，因为钢束对外剪力的抵消作用，所以剪应力和主拉应力的值比较小，腹板不必设的太多；同时,腹板的最小厚度应考虑预应力筋的布置和混凝土浇筑要求，其设计经验为：腹板内无预应力筋时，采用200mm,腹板内有预应力筋时，采用250300mm,腹板内有锚头时，采用250300mm0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双室的箱型截面。根据上述规范：顶板厚度取30cm；支点处底板厚为40c
25、m,跨中处底板厚为25Cnb中间底板厚成二次抛物线线性变化；跨中处腹板厚度和支点处腹板均采用80cm,中间腹板厚度不变，如下图所示。图3.2跨中截面尺寸皿126(1图3. 3支点截面尺寸（4）桥面铺装桥面铺装：根据桥梁通规选用8cm厚的防水混凝土作为铺装层，加上6cm的沥青混凝土磨耗层，共计Mcmo桥面横坡：根据规范规定为L5%3.0%,取2.0%,该坡度由箱梁顶板坡度控制。（5）桥梁下部结构全桥基础均采用钻孔灌注桩（群桩），桥墩为双柱式桥墩。（6）本桥使用材料混凝土：箱梁采用C50混凝土，墩身和基础采用C30混凝土，其他结构采用C35混凝土。钢材：纵、横向预应力采用ASTM416-92-27
26、0级钢绞线，标准强度为1860MPa,直径为15.24mm,面积129nu112,弹性模量为,采用OVM锚具。桥梁支座：单向活动和双向活动盆式支座。桥梁设计荷载：根据设计任务书规定：公路-1级。144.荷载内力的计算4.1模型建立图4.1计算模型图（1）节点数量：94；（2）单元数量：89；（3）划分单元的原则：按照杆系程序分析的原理，遵循结构离散化的原则。全桥以下原则在适当位置划分节点：杆件的转折点和截面的变化点施工分界点、边界处及支座处需验算或求位移的截面处当出现位移不连续的情况时，例如相邻两单元以较接形式相连（转角不连续），可在较接处设置两个节点，利用主从约束考虑该连接方式（4）桥梁具体
27、单元划分本桥全长165米，全梁共分89个单元，最小的单元长度2米，最长的单元长度4米，如下图所示。立Ia壮lalalalalalnla543210 9 8 76474849SO51525354555657697082838485868788899091929394图4.2桥梁单元划分示意图（5）边界条件数量：10；（6）施工阶段数量：2,施工阶段步骤如下：桥梁划分施工分段原则有利于结构的整体性，尽量利用伸缩缝或沉降缝、在平面上有变化处以及留茬而不影响质量处。分段应尽量使各段工程量大致相等，以便于施工组织节奏流畅，使施工均衡。施工段数应与主要施工过程相协调，以主导施工为主形成工艺组合。工艺组合数
28、应等于或小于施工段数。分段的大小要与劳动组织相适当，有足够的工作面。（7）施工分段划分全桥分段为89个单元，94个节点。全桥整体采用悬臂节段浇筑施工法，两端桥台附近单元处使用整体现浇法，2号单元、88号单元为边跨合拢段，45号单元为中跨合拢段，具体施工段见表4.1。表4.1主梁施工阶段（CS）CSl桥墩1（13-25单元）桥墩2（56-68单元）零号块1（12、23、24、35单元）零号块2（55、66、67、78单元）CS2桥梁段11（11、36单元）桥梁段21（54、79单元）CS3桥梁段12（10、37单元）桥梁段22（53、80单元）CS4桥梁段13（9、38单元）桥梁段23（52、8
29、1单元）CS5桥梁段14（8、39单元）桥梁段24（51、82单元）CS6桥梁段15（7、40单元）桥梁段25（50、83单元）CS7桥梁段16（6、41单元）桥梁段26（49、84单元）CS8桥梁段17（5、42单元）桥梁段27（48、85单元）CS9桥梁段18（4、43单元）桥梁段28（47、86单元）CSlO桥梁段19（3、44单元）桥梁段29（48、87单元）CSll合拢段1（2单元）现浇段1（1单元）CS12合拢段3（88单元）现浇段2（89单元）CS13合拢段2（45单元）4.2主要截面特性表4. 2墩部截面A (m2)ASZ(Tn2)(+) (m)(-)(m)19.99510.2
30、727.1691.9112.089Ixx(m4)Iyy(n4)Izz(m4)y(+)(m)y(一)(m)107.26445.759443.7809.0009.000表格4.3跨中截面A(m2)Asy(m2)Asz(mz)z(+)(m)z(一)(m)13.1258.3892.2780.8341.166Ixx(m4)Iyy(Tn4)Izz(m4)y(+)(m)y(一)(m)20.4587.036307.8929.0009.0004.3荷载工况及荷载组合(1)自重自重系数：-1.04(2)徐变收缩收缩龄期：3天；构件理论厚度：1m；理论厚度自动计算：由程序自动计算各构件的理论厚度。公式为：h=aAc
31、/u；u=L0+aLi;一一周长U的计算公式中LO为外轮廓周长，Li为内轮廓周长，a为要考虑内轮廓周长的比例系数。(3)可变荷载1)汽车荷载，q=10.5KNm0L=50m时，Pk=360KNo其它，线性内插。对于汽车荷载纵向整体冲击系数,按照公路桥涵通用设计规范第4.3.2条，冲击系数U可按下式计算：当fV1.5Hz时，U=0.05；当1.5HZWfWl4Hz时，=0.17671n(f)-.0157;当f14Hz时，U=O.45；根据规范，计算的结构基频f=OOOHz,冲击系数=0.050o2)人群荷载人群荷载：按照公路桥涵通用设计规范第435条，人群荷载标准值应按下列规定采用：当桥梁计算跨
32、径小于或等于50m时，人群荷载标准值为3.0kNm2；当桥梁计算跨径等于或大于15Om时,人群荷载标准值为2.5kNm2；当桥梁计算跨径在50m-150m之间时，可由线性内插得到人群荷载标准值。对跨径不等的连续结构，以最大计算跨径为准。(4)荷载组合表格4.4荷载工况及荷载组合荷载工况序号工况名称描述1合计(CS)2cSH徐变二次(CS)3SUM收缩一次(CS)4eTP安装荷载2(CS)5cTS安装荷载3(CS)6SM支座沉降7cEL安装荷载I(CS)8cCR钢束二次(CS)9cD恒荷载(CS)10D自重(5)荷载组合列表：cLCBl：基本组合(永久荷载):1.2(cD)+l.2(cTS)+l
33、.O(cCR)+l.O(cSH)cLCB2:基本组合:1.2(cD)+1.2(cTS)+1.0(cCR)+1.0(cSH)+L4McLCB3:基本组合(永久荷载):1.O(cD)+l.O(cTS)+l.O(cCR)+l.O(cSH)cLCB4:基本组合：1.O(cD)+1.O(cTS)+1.O(cCR)+1.O(cSH)+1.4MCLCB5：极限组合(永久荷载)：1.O(cD)+l.O(cTP)+l.O(cTS)+l.O(cCR)+l.O(cSH)cLCB6:短期组合：1.O(cD)+l.O(cTP)+l.O(cTS)+l.O(cCR)+l.O(cSH)+0.7(l+mu)McLCB7:长期组
34、合：1.O(cD)+l.O(cTP)+l.O(cTS)+l.O(cCR)+l.O(cSH)+0.4(l+mu)McLCB8:弹性阶段应力验算组合：1.O(cD)+l.O(cTP)+l.O(cTS)+l.O(cCR)+l.O(cSH)+l.OM4.4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，画出内力包络图。4.4.1恒载内力计算(1)第一期恒载(结构自重)恒载集度：G1=A第二期恒载二期恒载为桥面(路缘石、防撞护栏、栏杆、灯柱、泄水管、桥面铺装等)，梁内电缆、管线包含在内。桥面铺装厚度采用8cm,二期恒载取值45.5KNm。4.4
35、.2结构内力图使用阶段自重作用下的应力及变形图：MB)AS/OMIMAMSTRm333)32033333 如如加 a*0of3 aawQ WMIK-3.1MX*002 PmCSSnllWMAX!4MgS;WX:OAGCe：kN*2m1:06/02/2Oie图4.3自重作用应力及变形图自重作用下的弯矩图:-MKASQNPOSTKOCESSoRBEAMDIAGRAM3InlLUlWIULnlIUulllIlLUH331*0041.521CMX8147C04.14S70*C04SMI-47.36n*CO4OJOOO*000X0375l.3M97C0-2.44766*C0XtOAGE*CkN-三JRC
36、*2X1图4.4自重作用弯矩图自重效应剪力图：KPslK图4.5自重作用剪力图基本组合效应下的弯矩图:Q 5SS5555 3 5 3 3-VQ0划yf-K sMAX : MK，245o3i a&x kN、 3笔：0内二 农一方常4 OQoO图4.6基本组合效应应力图基本组合效应下的剪力图:flf11T1111l!f11ill!HlTilII3.5435*0042444M0042.14624*004l4760t*(X47-4*003oxoooo*o4,483430031.399WX04M3*CG42,728*O444293*W634MDgQHP0TP0CM0llMAOlAOMAX!OAGEUkN
37、Bh刖2XH8图4.7基本组合效应剪力图5预应力钢束的估算与布置5.1 钢束估算根据公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTGD62-2004）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。5.1.1 按承载能力极限计算时满足正截面强度要求预应力梁达到受弯的极限状态时，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。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，如下图：n=nL=叫于PdZM=MpMp=fcdbx(ho-x2)解上式得：受压区高度预应
38、力筋数=a_(5.2)APfMAPfMV九b式中MP截面上组合力矩。fcd混凝土抗压设计强度；fpd预应力筋抗拉设计强度；AP单根预应力筋束截面面积；h截面宽度。5.1.2 按正常使用极限状态的应力要求计算规范公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTGD62-2004)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。写成计算式为：对于截面上缘%上+端0P曜(53)M%上+廿05At对于截面下缘M*-才05几其中，%-预应力产生的应力，
39、W-截面抗弯模量，入k-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）。(5. 5)M.公式变为嗫上一式公式（3）变为巴,下一令胆W下由预应力钢束产生的截面上缘应力p和截面下缘应力OP下分为三种情况讨论：a.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：(5.6)丛j必空+必一如合=唳rAWIAWlP上将式（5）、（6）分别带
40、入（7）、（8）,解联立方程组得到N二MnaX（O.锵）-Mn加（K上+分）吐一（K上+K下）（ej,+e）N=加分+/、）-吃而（+0上）。下一（K上+K下）3上+外）令NP上=上ApTppNP下二九下APbPe带入（9）、（10）中得到n.Mnm（eLKp-MnKr+%）1（K上+KF）（e上+e下）Ap。Pem、MnmG上+K下）一Mnlhl（K上+e下）1下N（K上+KF）（6上+6下）APbPe式中A每束预应力钢筋的面积;pe预应力筋的永存应力（可取0.50.75为估算）e预应力筋重心离开截面重心的距离；K截面的核心矩；A混凝土截面面积，取有效面积计算。b.当截面只在下缘布置力筋Np
41、下以抵抗正弯矩时：M1当由上缘不出现拉应力控制时：下（5.8）C下一K下Appe当由下缘不出现拉应力控制时：nC下+K上AppeC.当截面只在上缘布置力筋Np以抵抗负弯矩时：M1当由上缘不出现拉应力控制时：1.-（5.9）e上+K:Appe当由下缘不出现拉应力控制时：拉上-一一eh+K下APbPe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）。可由前面的式推导得：wM-MnaX（K上+C下）-*（K下-。下）+（Wh+WPe下几（K上+K下）（，上+，下）,i（ype“/-Mmm（KF+e上）+Mm（Kf-c下）+（WWPe上fcd卜s（K上+K下）（，上+e下）ApCPe
42、有时需调整束数，当截面承受负弯矩时，如果截面下部多配几下根束，则上部束也要相应增配.根，才能使上缘不出现拉应力，同理，当截面承受正弯矩时，如果截面上部多配Tl.根束，则下部束也要相应增配几下根。其关系为：当承受Mn而时，上=A下K下+e上当承受归山时.，否=胃K上+e下下表5.2为计算得预应力配筋数量及验算结果表5.1全桥的预应力钢束数量及正截面受拉区钢筋拉应力验算详细计算表格中直TOK55136.5312013950001209000左直TOK47949.6931013950001209000右弯TOK54179.890618530.096313950001209000中弯7OK57116.
43、582325738.155213950001209000右直7OK53722.2167013950001209000左弯7OK50288.208618497.28913950001209000右弯T-复制OK54195.617318530.096313950001209000右直-1-复制OK53745.8867013950001209000中鸾-1-复制OK57135.337925738.155213950001209000左弯T-复制OK50300.776618497.28913950001209000左直-1-复制OK47968.609013950001209000中直-1-复制OK55129.7919013950001209000中弯T-复制OlOK57097.8267257
