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摘 要本设计主要是关于大跨度预应力混凝土连续梁桥上部结构的设计。预应力混凝土连续梁桥以结构受力性好、变形小、伸缩缝少、行车平顺舒适、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。设计桥梁跨度为90m+120m+90m，分为两幅设计，单幅为单箱单室，桥面总宽27m,双向4车道，上下行。主要采用悬臂挂篮施工，对称平行浇筑混凝土。本桥设计分为126个单元和48个施工段。设计过程如下： 首先，确定主梁主要构造及细部尺寸，它必须与桥梁的规定和施工保持一致，考虑到抗弯刚度和抗扭刚度影响，设计采用箱型粱。主梁的高度呈成二次抛物线变化，因为二次抛物线近似于连续梁桥弯矩变化的曲线。 其次，利用桥梁博士电子软件分析结构的总内力（包括恒载和活载的内力计算），用于计算内力组合结果也由桥梁博士电子软件计算而得，从而估算出纵向预应力筋的数目，然后再布置预应力钢丝束。再次，计算预应力损失及次内力，次内力包括先期恒载徐变次内力、先期预应力徐变次内力、后期合拢预应力索产生的弹性次内力、局部温度变化次内力。然后进一步进行截面强度验算，其中包括承载力极限状态和正常使用极限状态。在正常使用极限状态验算中包括计算截面的混凝土法向应力验算、预应力钢筋中的拉应力验算、截面的主应力计算。最后，通过手算计算出桥面板及桥墩的形式及受力情况，最终整理成本桥设计的总体信息。关键词：预应力混凝土连续梁桥；次内力；悬臂施工AbstractThe graduate design is mainly about the design of superstructure of long-span pre-stressed concrete continuous box Girder Bridge .Pre-stressed concrete continuous Girder Birdge become one of main bridge types of the most full of completion ability because of subjecting to the dint function with the structure good,having the small defomation,few of control joint,going smoothly comfort,protected the amout of engineering small and having the powerfully ability of carthquake proof and so on.For time and ability limited,the design of the substructure,transverse pre-stressing and vertical pre-stressing is not considered. The spans of the bridge are 90m+120m+90m,main beam is respective designed,each suit has one box one room and four traffic ways of all,the width of the bridge surface is 27m.The major girder applies cantilever hung-basket bearing,symmetric equilibrium construction. The bridge design is divided into 126 units and 48 construction sectionThe design process is as follows:First, make sure the main girder structure of details and size, it must be with the rules and regulations of the bridge construction keeps consistent, considering the bending stiffness and wrest resistant effect stiffness, design USES a box beams. The height of the main girder is into two parabolic change, because two parabolic approximate continuous girder bridge bending moment the curve of the change. Secondly, the use of bridge structure analysis of electronic software dr total internal force (including the dead load and live load of internal force calculation), used to calculate the combination of internal force of the bridge by dr software and electronic calculation, and estimate the number of longitudinal prestressed reinforcement, and then arrangement of prestressed steel wire. Again, the loss of prestress and internal force calculation time, time constant load first internal force including creep time internal force, first prestressed creep time internal force, closed late prestressed cable effects of elastic time internal force, local temperature changes of internal force of The Times And then further strength check section, including bearing capacity limit state and normal use limit state. In normal use limit state to prove the concrete method including the calculation of section to stress checking and calculating of the prestressed reinforced tensile stress, section of the principal stress calculation.Finally, the hand be calculated the bridge pier panel and form and stress distribution, and eventually finishing cost the overall information bridge design.Key words：Prestressed concrete continuous girder bridge ；Time internal ； force Cantilever construction .目 录摘 要IAbstractII第1章 绪 论11.1预应力混凝土连续桥梁概述1第2章 设计基本资料32.1 工程地质概况32.2 设计基本资料32.2.1 设计背景32.2.2 地形、地貌32.2.3 气象3第3章 构造布置53.1 桥型选择及孔径划分53.2 主梁截面形式与主梁高度的拟定53.2.1 横截面设计53.2.2 主梁高度53.3 主梁截面细部尺寸拟定63.4 桥面铺装6第4章 全桥节段划分74.1 分段原则74.2桥面单元划分74.3 全桥施工段划分7第5章 主梁内力计算85.1 恒载内力计算85.1.1 一期恒载（结构自重）85.1.2 二期恒载85.1.3 结构重力作用效应85.2 活载内力计算105.2.1 横向分布系数的计算105.2.2 活载内力计算105.2.3 计算结果115.3 温度引起的内力计算155.4 支座位移引起的内力计算165.5 内力组合以及内力包络图165.5.1 承载能力极限状态的内力组合165.5.2 正常使用极限状态内力组合17第6章 预应力钢束估算及布置186.1 钢筋估算186.1.1 按承载能及极限计算时满足正截面强度要求186.1.2 按正常使用及极限状态的应力要求计算206.2 预应力束的布置256.2.1 布置原则256.2.2 钢束的布置25第7章 预应力损失计算277.1 磨阻损失277.2 锚具变形损失277.3 混凝土弹性压缩损失287.4 预应力筋的引力松弛损失287.5 收缩徐变损失29第8章 主梁截面强度及应力验算318.1 正截面抗弯承载力验算318.2 正截面抗弯承载力计算33第9章 主梁变形验算349.1 正截面抗弯承载力计算349.1.1 正截面抗裂验算349.1.2 斜截面抗裂验算359.1.3 使用阶段预应力混凝土受压区混凝土最大压应力验算369.1.4 预应力钢筋中的拉应力验算369.1.5 混凝土的主压应力验算369.2 短暂状况预应力混凝土受弯构件应力验算36第10章 行车道板和支座计算与验算3810.1 行车道板的计算及验算3810.2 支座计算及验算43第11章 桥墩计算及验算4711.1 桥墩型式及材料的选用4711.2 拟定桥墩尺寸4711.3 荷载计算4811.4 桥墩正截面强度计算51第12章 总 结54参考文献55致 谢56V沈阳工业大学本科生毕业设计第1章 绪 论1.1预应力混凝土连续桥梁概述 预应力混凝土连续梁桥以结构受力性能好、变形小、伸缩分少、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。由于普通钢筋混凝土结构存在不少缺点：如过早出现裂缝，使其不能有效的采用高强材料，结构自重必然大，从而使其跨越能力差，并且使其材料利用率低。 为了解决这些问题，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。 我国预应力混凝土结构起步较晚，但今年来得到飞速发展。现在，我国已经有了简支梁、T形粱、连续梁、斜拉桥等预应力混凝土结构体系，而且得到越来越广泛的应用。 连续梁和悬臂梁比较：在恒载作用下，连续连在支点处有负弯矩，由于负弯矩的卸载作用，跨中正弯矩显著减小，其弯矩于同跨悬臂梁相差不大；但是，在活载作用下，因主梁连续产生支点负弯矩对跨中正弯矩仍有卸载作用，其弯矩分布优于悬臂梁。所以，无论是城市桥梁还是跨河大桥，预应力混凝土连续梁都发挥其优势，成为优胜方案。目前，连续梁结构体系已经成为预应力混凝土桥梁主要桥型之一。 另外，在设计预应力连续粱桥时，技术经济指针也是一个重要因素，他是设计方案合理性与经济性的标志。目前，各国都以每平方米桥面的三材（混凝土、预应力筋、普通钢筋）用量与每平方米桥面造价来表示预应力混凝土桥梁的经济技术指针。但是，桥梁的经济技术指针的研究与分析是一项非常复杂的工作，三材指针和造价指针和很多因素有关。同时，一座桥的设计方案完成后，造价指针不能仅仅反应了投资额的大小，而是还应该包括整个使用期限内的养护维修等费用在内。通过比较，连续梁的各项指针较高。因此，从这个角度来看，连续梁桥是未来桥梁的发展方向。1.2 毕业设计的目的和意义 毕业设计的目的在于培养毕业生的综合能力，灵活运用大学所学的各门基础课和专业课知识，并结合相关设计规范，独立的完成一个专业课题的设计工作。设计过程中提高学生独立分析问题，解决问题的能力以及实践动手能力，达到具备初学专业工程人员的水平，为将来走向工作岗位打下良好的基础。 本次设计为（90+120+90）m公路预应力混凝土连续梁桥，桥宽27m，分为两幅，设计时只考虑单幅设计。粱体采取单箱单室箱型截面，全桥共分126个单元，一般单元为1m、2m、3m，共127节点，48施工段。按二次抛物线变化，这样不仅使桥梁自重减轻，还增加了桥梁的美观效果。 由于预应力混凝土连续梁桥为超静定结构，手算工作量比较大，且准确性难以保证，所以采用有限元分析软件桥梁博士进行计算，这样不仅提高了效率，而且准确度也得以提高。 由于本人水平有限，而且第一次从事这方面的设计，难免出现错误，恳请各位老师批评指正。第2章 设计基本资料2.1 工程地质概况大桥桥位处地质情况为：河槽表层为亚砂土，下层为卵石层，下层岩石为迭系紫红色泥质粉砂岩和粉砂质泥页岩互层，砂岩单层厚0.40.8m，泥页岩厚0.51.5m，属碎块状软质岩，容许承载力0=10001200KPa，单轴抗压强度为Ra=814MPa。桥位河道宽 300m，正常水位为6.1-6.5米，历史最高水位8.65米。桥长和净高不受设计流量和水位控制，水文计算仅作为计算冲刷、确定基底标高的依据。2.2 设计基本资料2.2.1 设计背景浑河可谓是沈阳的母亲河，为了方便沈阳市民的交通方便，目前浑河上的桥梁已经不能满足交通需求，所以必须再设计一桥梁以缓解交通压力。该桥的建设对耐久性和美观要求比较高。该桥的建成，将为交通运输带来方便的同时，也会成为城市的一道风景线，同时符合绿色自然的发展规律，与城市融为一体。2.2.2 地形、地貌该区宏观地貌单元为冲洪积平原，地形平坦开阔。上部结构根据通行要求需布置4车道，单侧有1m宽的人行道，采用单箱单室结构形式。2.2.3 气象当地气象：当地一月平均气温为-17 0C，七月份平均气温为+26 0C，受季风影响，降雨量年内不均，春冬季降雨较少，夏秋较为集中，一般69月份降雨量可达全年总降雨量的6380，平均降雨量为656.9mm，最大冻深为23.4m，每年11月至次年3月为冻结期，全年霜期为10月至次年4月，有霜期为150210d。 第3章 构造布置3.1 桥型选择及孔径划分本设计经过方案比选后采用三跨预应力混凝土变截面连续箱型梁结构。根据要求，主跨取为120m。边跨跨径根据国内外已有经验和文献一般取主跨径的0.50.8倍，这里采用0.75倍的中跨径，即90m，则全桥跨径为90m+120m+90m=300m。3.2 主梁截面形式与主梁高度的拟定3.2.1 横截面设计梁式桥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，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。如图2-1：顶板厚度取30cm；底板厚为 80cm,中间底板板厚成二次抛物线性变化；腹板采用70cm。桥面根据通行要求布置上下行分离式，单向2车道，上部结构采用单箱单室结构形式，箱宽13.5m。3.2.2 主梁高度主梁高度：根据桥梁跨径情况，支点处梁高取6.8m（高跨比为1/17.64）；跨中梁高取3m（高跨比为1/40）。 3.3 主梁截面细部尺寸拟定顶板和底板：箱形梁截面的顶板和底板是结构承受正负弯矩的主要工作部位。顶板：确定箱梁顶板厚度一般考虑两个因素：满足桥面横向弯矩的要求和满足布置纵横向预应力筋的要求.本设计顶板厚度均为30cm。底板：箱梁底板厚度随箱梁负弯矩的增大而逐渐加厚直至墩顶，以适应受压.底板除需复核使用阶段的受压要求外，在破坏阶段还宜使中和轴保持在底板内，并有适当富余，一般为墩顶梁高的1/101/12.本设计底板厚度80cm。腹板：箱梁腹板主要承受截面剪力和主拉应力，在预应力连续梁桥中，弯束对荷载剪力的抵消使得梁内剪应力和主拉应力较小。在变高度连续梁桥中，截面高度变化也可减少主拉应力.除上述受力因素外，还要考虑预应力钢筋的布置和施工要求。本设计取腹板厚70cm。具体细部尺寸如图3-1图3-1 主梁截面尺寸图（单位：cm）3.4 桥面铺装桥面铺装选用8cm厚C50防水混凝土作为铺装层，加上3cmAK-13A型沥青混凝土抗滑表层.第4章 全桥节段划分4.1 分段原则划分单元应考虑梁的跨径、截面变化、施工方法、预应力布置等因素，单元分的越细计算的内力就越精确，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;5.所关心截面处.4.2桥面单元划分全桥单元可划分为3*1+13*2+2*1+2+18*3+6*1+18*3+2+2*1+2+18*3+6*1+18*3+2+2*1+13*2+3*1。如图4-1图4-1 全桥单元外形4.3 全桥施工段划分全桥分段为126个单元。127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。单元3843与单元8489为0号块，接着每个单元为一个施工节段共划分19个，接着两端1-17号单元与110-126号单元采用整体现浇，18号109号单元为边跨合拢节段，63号64号单元为中跨合拢节段。第5章 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。5.1 恒载内力计算5.1.1 一期恒载（结构自重）结构自重根据铁路桥涵设计基本规范（TB1002.1-2005）1，梁体容重初步按配筋率在3%以内的钢筋混凝土容重25.0kN/进行计算。5.1.2 二期恒载桥面二期恒载含铺装层和栏杆重。每延米板上的恒载g1. 沥青混凝土找平层：2. 钢筋混凝土面层：3. 栏杆重量：二期恒载5.1.3 结构重力作用效应结构重力作用效应见图5-1、5-2、5-3以及表5-1。图5-1 结构重力作用效应弯矩图图5-2 结构重力作用效应剪力图图5-3 结构重力作用效应轴力图表5-1 结构重力作用效应表 单元号 节点号 轴力 剪力 弯矩 1 1 5.185e+004 -1.015e+004 -2.595e+004 1 2 5.215e+004 1.023e+004 -3.146e+004 2 2 5.204e+004 -2.033e+003 -2.941e+004 2 3 5.266e+004 6.099e+002 -3.658e+004 3 3 5.277e+004 7.602e+003 -3.862e+004 3 4 5.373e+004 -9.870e+003 -3.164e+004 4 4 7.665e+004 8.603e+003 -5.988e+004 4 5 7.711e+004 -1.253e+004 -4.886e+004 5 5 7.716e+004 1.099e+004 -4.784e+004 5 6 9.873e+004 -1.280e+004 -6.545e+004 6 6 9.872e+004 1.305e+004 -6.519e+004 6 7 9.768e+004 -1.380e+004 -4.822e+004 7 7 1.130e+005 1.146e+004 -6.857e+004 7 8 1.121e+005 -1.246e+004 -5.242e+004 8 8 1.121e+005 1.297e+004 -5.268e+004 8 9 1.305e+005 -1.216e+004 -5.298e+004 5.2 活载内力计算活载内力计算主要通过有限元软件计算模型，输入试使用阶段活载所加载的相关参数得到。5.2.1 横向分布系数的计算对于整体箱梁、整体板梁等结构，其横向分布系数就是其所承受的汽车总列数，考虑横向折减及偏载后的修正值。根据桥规4.3.1条规定，当桥涵设计车道数大于2时，有汽车荷载产生的效应应进行折减，但折减后的效应不得小于设计车道数为2的荷载效应。大跨径桥梁上的汽车荷载还应考虑纵向折减。箱梁计算得到的偏载系数为1.15，对于本桥桥面为2车道的整体箱梁计算时，其横向分布系数应为20.78（四车道横向折减系数）1.15=1.356。在桥梁博士有限元计算程序中，对于整体箱梁、整体板梁结构，填写人行道宽度或者满人总宽度时，人群荷载的横向分布系数填1。5.2.2 活载内力计算1. 冲击系数计算桥规4.3.2条条文说明对连续梁桥正弯矩段与负弯矩段的基频与的计算有：值可按下式计算：当1.5Hz时， =0.05当1.5Hz14Hz时， =0.1767-0.0157当14Hz时， =0.45因此：正弯矩段： 负弯矩段：5.2.3 计算结果表5-2到表5-5给出了汽车试用阶段的加载结果。表5-2 汽车使用阶段内力单元号节点号轴力剪力弯矩110.000e+0000.000e+0000.000e+000120.000e+0000.000e+0000.000e+000220.000e+0000.000e+0000.000e+000230.000e+0000.000e+0000.000e+000330.000e+0000.000e+0000.000e+000340.000e+0000.000e+0000.000e+000440.000e+0000.000e+0000.000e+000450.000e+0000.000e+0000.000e+000550.000e+0000.000e+0000.000e+000560.000e+0000.000e+0000.000e+000660.000e+0000.000e+0000.000e+000670.000e+0000.000e+0000.000e+000770.000e+0000.000e+0000.000e+000780.000e+0000.000e+0000.000e+000880.000e+0000.000e+0000.000e+000890.000e+0000.000e+0000.000e+000990.000e+0000.000e+0000.000e+0009100.000e+0000.000e+0000.000e+00010100.000e+0000.000e+0000.000e+00010110.000e+0000.000e+0000.000e+00011110.000e+0000.000e+0000.000e+00011120.000e+0000.000e+0000.000e+000表5-3 汽车使用阶段内力单元号节点号轴力剪力弯矩110.000e+0000.000e+0000.000e+000120.000e+0007.462e+002-6.131e+002220.000e+000-7.462e+002-6.131e+002230.000e+0007.725e+002-1.252e+003330.000e+000-7.725e+002-1.252e+003340.000e+0007.987e+002-1.918e+003440.000e+000-7.988e+002-1.918e+003450.000e+0008.512e+002-3.328e+003550.000e+000-8.513e+002-3.328e+003560.000e+0009.037e+002-4.843e+003660.000e+000-9.038e+002-4.843e+003670.000e+0009.562e+002-6.463e+003770.000e+000-9.563e+002-6.463e+003780.000e+0001.009e+003-8.188e+003880.000e+000-1.009e+003-8.188e+003890.000e+0001.061e+003-1.002e+004990.000e+000-1.061e+003-1.002e+0049100.000e+0001.114e+003-1.195e+00410100.000e+000-1.114e+003-1.195e+00410110.000e+0001.166e+003-1.399e+00411110.000e+000-1.166e+003-1.399e+00411120.000e+0001.219e+003-1.614e+00412120.000e+000-1.219e+003-1.614e+00412130.000e+0001.271e+003-1.839e+00413130.000e+000-1.271e+003-1.839e+00413140.000e+0001.324e+003-2.074e+00414140.000e+000-1.324e+003-2.074e+004表5-4 汽车使用阶段内力图单元号节点号轴力剪力弯矩110.000e+0009.683e-0070.000e+000120.000e+0000.000e+0000.000e+000220.000e+0007.472e-0070.000e+000230.000e+0000.000e+0000.000e+000330.000e+0000.000e+0000.000e+000340.000e+0000.000e+0000.000e+000440.000e+0000.000e+0000.000e+000450.000e+0000.000e+0000.000e+000550.000e+0000.000e+0000.000e+000560.000e+0000.000e+0000.000e+000660.000e+0000.000e+0000.000e+000670.000e+0000.000e+0000.000e+000770.000e+0000.000e+0000.000e+000780.000e+0000.000e+0000.000e+000880.000e+0000.000e+0000.000e+000890.000e+0000.000e+0000.000e+000990.000e+0000.000e+0000.000e+0009100.000e+0000.000e+0000.000e+00010100.000e+0000.000e+0000.000e+00010110.000e+0000.000e+0000.000e+00011110.000e+0000.000e+0000.000e+00011120.000e+0000.000e+0000.000e+00012120.000e+0000.000e+0000.000e+00012130.000e+0000.000e+0000.000e+00013130.000e+0000.000e+0000.000e+00013140.000e+0000.000e+0000.000e+00014140.000e+0000.000e+0000.000e+0005-5 汽车使用阶段内力单元号节点号轴力剪力弯矩110.000e+000-7.200e+0020.000e+000120.000e+0007.456e+002-4.254e+001220.000e+000-7.456e+002-6.131e+002230.000e+0007.712e+002-1.119e+002330.000e+000-7.732e+002-1.253e+003340.000e+0007.968e+002-1.918e+003440.000e+000-8.020e+002-7.181e+002450.000e+0008.480e+002-2.128e+003550.000e+000-8.532e+002-2.908e+003560.000e+0008.992e+002-4.423e+003660.000e+000-9.031e+002-4.844e+003670.000e+0009.503e+002-6.463e+003770.000e+000-9.582e+002-6.134e+003780.000e+0001.002e+003-7.858e+003880.000e+000-1.002e+003-7.799e+003890.000e+0001.053e+003-9.628e+003990.000e+000-1.065e+003-9.570e+0039100.000e+0001.104e+003-1.150e+00410100.000e+000-1.110e+003-9.405e+00310110.000e+0001.155e+003-1.144e+00411110.000e+000-1.156e+003-1.399e+00411120.000e+0001.206e+003-1.614e+00412120.000e+000-1.230e+003-1.614e+00412130.000e+0001.257e+003-1.839e+00413130.000e+000-1.278e+003-1.839e+00413140.000e+0001.309e+003-2.074e+00414140.000e+000-1.327e+003-2.000e+0045.3 温度引起的内力计算由于连续梁只有一个横向支座，所以整体温变对梁体的内力没有影响，在这里只考虑桥面板由于日照等因素产生梯度温度效应，根据桥规4.3.10条规定，桥面板表面竖向日照正温差计算基数取14，取5.5，竖向日照反温差乘以-0.5。按以上规定由桥梁博士有限元软件程序可算出不均匀温度引起的内力。在日照温差下的各控制截面次内力值如表5-6所示； 表5-6 各控制截面整体温度次内力表单元号节点号轴力剪力弯矩11-1.455e-011-1.238e-010-4.911e-01112-1.455e-0111.238e-010-2.437e-010228.004e-0112.588e+002-3.056e-010238.004e-011-2.588e+0022.588e+002331.592e-0102.588e+0022.588e+002341.592e-010-2.588e+0027.763e+002441.719e-0102.588e+0027.763e+002451.719e-010-2.588e+0021.294e+003551.019e-0102.588e+0021.294e+003561.019e-010-2.588e+0021.811e+003665.730e-0112.588e+0021.811e+003675.730e-011-2.588e+0022.329e+003771.419e-0102.588e+0022.329e+003781.419e-010-2.588e+0022.847e+00316161.455e-0112.588e+0026.987e+00316171.455e-011-2.588e+0027.505e+00317173.365e-0112.588e+0027.505e+00317183.365e-011-2.588e+0028.022e+00320213.456e-011-2.588e+0029.575e+00321213.365e-0112.588e+0029.575e+003在日照温差下的各控制截面弯矩以及剪力如图5-4 ，5-5所示图5-4 在日照温差下的各控制截面弯矩图图5-5 在日照温差下的个控制界面剪力图5.4 支座位移引起的内力计算由于各个支座处的竖向支座反力和地质条件的不同引起支座的不均匀变位，连续梁是一种超静定结构，对支座的不均匀沉降特别敏感，所以由它引起的内力是构成内力的重要组成部分。其计算方法是:三跨连续梁的四个支点中的每个支点分别下沉2cm，其余的支点不动，所得到的内力进行叠加，取最不利的内力范围。5.5 内力组合以及内力包络图根据桥规4.1.6条和4.1.7条规定，进行承载能力极限状态的内力组合和正常使用极限状态的内力组合。5.5.1 承载能力极限状态的内力组合考虑永久作用：结构重力、基础沉降；考虑可变作用：汽车荷载、温度梯度作用。承载能力极限状态内力包络图如图5-6以及图5-7所示。图5-6 承载能力极限状态弯矩包络图图5-7 承载能力极限状态剪力包络图5.5.2 正常使用极限状态内力组合考虑永久作用：结构重力、基础沉降；考虑可变作用：汽车荷载、温度梯度作用。正常使用极限状态内力包络图如图5-8以及图5-9所示。图5-8 正常使用极限状态弯矩包络图图5-9 正常使用极限状态剪力包络图第6章 预应力钢束估算及布置6.1 钢筋估算根据预规（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。6.1.1 按承载能及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，如下图：h0 xNdfcd ， ， 解上两式得：受压区高度 预应力筋数 或 式中 截面上组合力矩。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。具体承载能力极限状态单元截面配筋面积见表6-1。表6-1 承载能力极限状态单元截面配筋面积（单位：）单元号左上缘左下缘右上缘右下缘10.0020200.0005960.0001920000.000842300.0010300.00459400.0059100.0123500.012600.0192600.019500.0254700.025400.0312800.031200.0377900.037600.04461000.044600.05061100.050600.05711400.069700.07521500.075100.08021600.080200.08461700.085600.08731800.088100.08931900.089500.0928续表6-1 承载能力极限状态单元截面配筋面积（单位：）200.140.00780.1410.0114210.1410.01140.1430.0137220.1430.01370.1460.0145230.1460.01450.150.014240.150.0140.1540.0123250.1540.01230.160.00946260.160.009460.1660.00564270.1660.005640.1730.000926280.1730.0009250.180290.1800.1860300.18600.1930310.19300.20320.200.2060330.20600.2120340.21200.2170350.21700.2220360.22300.2280370.22800.2320380.23200.2340390.23400.2380400.23800.2420410.2330.01370.2280420.22800.22406.1.2 按正常使用及极限状态的应力要求计算规范（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），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 （1） （2）对于截面下缘 （3） （4）其中，由预应力产生的应力，W截面抗弯模量，混凝土轴心抗压标准强度。、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)。公式（1）变为 （5）公式（3）变为 （6）由预应力钢束产生的截面上缘应力和截面下缘应力分为三种情况讨论：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： （7） （8）将式（5）、（6）分别代入式（7）、（8），解联立方程后得到 （9） （10）令 代入式（9）、（10）中得到 （11） （12）式中每束预应力筋的面积；预应力筋的永存应力(可取0.50.75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。 b. 当截面只在下缘布置力筋Np下以抵抗正弯矩时 当由上缘不出现拉应力控制时： （13） 当由下缘不出现拉应力控制时： （14）c. 当截面中只在上缘布置力筋N上 以抵抗负弯矩时：当由上缘不出现拉应力控制时 （15） 当由下缘不出现拉应力控制时 （16）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： （17） （18）有时需调整束数，当截面承受负弯矩时，如果截面下部多配根束，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，如果截面上部多配根束，则下部束也要相应增配根。其关系为：当承受时， 当承受时， 具体正常使用极限状态单元截面配筋面积见表6-2。表6-2 正常使用极限状态单元截面配筋面积（单位：） 单元号左上缘左下缘右上缘右下缘10.00230.00010.00060.000320.00010.00010.00010.001430.00010.00150.00010.005540.000
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