桥梁工程毕业设计2754381540

CHANGSHA UNIVERSITY OF SCIENCE & TECHNOLOGY 毕业设计（论文）题目： xx高速公路K87+424分离式 立体交叉桥梁施工图设计 学生姓名： xx学 号： xx班 级: xx专 业： 土木工程（桥梁工程）指导教师： xx2009 年 6 月 xx高速公路K87+424分离式 立体交叉桥梁施工图设计 学生姓名： xx学 号： xx班 级： xx所在院(系): 土木与建筑学院指导教师： xx 完成日期: xxxx高速公路分离式立体交叉桥梁施工图设计摘要为了使书本知识与工程实践相结合，本人选择xx高速公路第三合同段K87+424分离式立体交叉桥进行设计。设计过程中采用电算程序进行内力计算和组合计算，预应力筋的配置和验算部分则采用手工计算，图形及表格主要是由EXCEL和AUTOCAD绘制。通过设计得到了各种组合效应下的包络图和最终的钢筋布置图，基本掌握了一座桥梁的设计流程，积累了宝贵的经验。关键词：分离式立体交叉桥；电算程序；预应力筋The separate interchange bridges working drawing design of Yueyang to Changsha Highway K87 +424Abstract In order to combine book knowledge and engineering practice, I chose to design the separate interchange bridge of the third contract paragraph of Changsha to Hunan Highway K87 +424 . In the designing progress ,I used computer program both in internal force calculation and combination calculation ,moreover, manual calculation is used in the prestressed reinforcements configuration and checking part. Whats more, the graphs and forms are mainly drawn by EXCEL and AUTOCAD. By designing, I have not only got the envelope map and final layout of the steel under the effect of various combinations, but also mastered the designing process of a bridge, and accumulated valuable experience. Keywords: Separate interchange bridge; Computer procedures; Prestressed reinforcement目 录1 方案比选11.1 当今桥梁技术发展状况介绍及呈现特点分析11.2 桥型方案比选21.2.1适用性21.2.2 舒适与安全21.2.3 经济性21.2.4 先进性21.2.5 美观性21.3 梁部截面形式42 内力计算62.1 主梁尺寸拟定62.1.1 梁尺寸拟定62.1.2 细部尺寸62.2 主梁恒载内力计算72.2.1 恒载集度计算72.2.2 恒载下的内力计算82.3 支座位移引起的内力计算112.4 荷载（作用）组合及内力包络图122.4.1 基本可变荷载（人群、汽车）内力和位移计算142.4.2 短期效应组合计算152.4.3 基本效应组合计算162.4.4 长期效应组合计算183 预应力筋的设计与布置203.1 按构件正截面抗裂性要求估算预应力钢筋数量203.2 预应力筋估算结果213.3预应力束的布置原则213.3.1连续梁预应力钢束的配置223.3.2 横截面布置223.3.3 平面及立面布置223.4预应力损失计算233.4.1 预应力筋与孔道壁之间摩擦引起的应力损失243.4.2 锚具变形预应力筋回缩应力损失253.4.3 混凝土加热养护时预应力筋引起的应力损失263.4.4 混凝土弹性压缩引起的应力损失263.4.5 预应力筋松弛引起的应力损失273.4.6 混凝土收缩和徐变引起的应力损失283.5正截面承载能力计算303.5.1 正弯矩最大的跨中截面303.5.2 负弯矩最大的跨中支座截面313.6斜截面承载力验算323.6.1斜截面抗剪承载力验算323.6.2 斜截面抗弯承载力验算353.7 截面正应力计算353.7.1 预加预应力阶段混凝土截面正应力计算353.7.2 使用阶段的正应力计算393.8梁斜截面主拉应力和主压应力403.8.1代表截面验算413.8.2主压应力的限制值433.8.3主应力验算434 抗裂性验算444.1 作用短期效应组合作用下正截面抗裂验算454.1.1 预加力产生的构件抗裂验算边缘的混凝土预压应力的计算454.1.2 由荷载产生的构建抗裂验算边缘混凝土的法向拉应力的计算454.1.3 正截面混凝土抗裂验算454.2 作用短期效应组合作用下的斜截面抗裂验算454.2.1 剪应力验算464.2.2 正应力验算464.2.3 主拉应力验算.464.2.4 主拉应力的限制值465 主梁变形（挠度）计算475.1 挠度计算475.2 预拱度计算485.3 预拱度的设置486 毕业设计总结507 参考文献528 致谢53附录54附表1 恒载作用下的内力表54附表2 支座沉降作用下的内力56附表3 短期效应作用下的内力表63附表4 基本效应作用下的内力表70附表5 长期效应作用下的内力表77附件附件A开题报告附件B 译文及原文1 方案比选1.1 当今桥梁技术发展状况介绍及呈现特点分析目前，钢梁、钢拱的最大跨径已超过500米，钢斜拉桥为890米，而钢悬索桥达1990米。随着跨江跨海的需要，钢斜拉桥的跨径将突破1000米，钢悬索桥将超过3000米。桥型不断丰富。20世纪50年代60年代，桥梁技术经历了一次飞跃：混凝土梁桥悬臂平衡施工法、顶推法和拱桥无支架方法的出现，极大地提高了混凝土桥梁的竞争能力。斜拉桥的涌现和崛起，展示了丰富多彩的内容和极大的生命力。悬索桥用钢箱加劲梁，技术上出现新的突破。 结构不断轻型化。悬索桥采用钢带加劲梁，斜拉桥在密索体系的基础上采用开口截面，使梁的高跨比大大减少。拱桥采用少箱甚至拱助或桁架体系。梁桥采用长悬臂、板件减薄等。这些都使桥梁上部结构越来越轻型化。箱梁内力计算更切合实际。对于箱梁，必要时用考虑约束扭转、翘曲、畸度、剪滞的内力。由于剪滞的影响，箱梁顶底板在受弯情况下，其纵向应力是不均匀的，靠箱肋处大，横向跨中处小。箱梁温差应力的计算。箱梁由于架设方向及环境的不同，会承受不同的温差。温差应力必须考虑，在特定的情况下，温差应力很大，甚至超过荷载应力。因此，必须按照现场可能出现的温差，计算内力，加以组合，进行配筋。 按施工步骤计算恒载内力。按结构的最终体系计算恒载内力，往往并不是实际的内力。必须按照施工顺序，逐阶段地进行计算，在计算中考虑混凝土龄期不同的变化收缩影响。这样，既得到了各施工阶段的控制内力，又得到了结构形成时的内力和将来的内力。 20世纪80年代，逐跨拼装法在国外得到较多的应用。美国LougKey桥101孔，每孔36米，用可移动杵架，用浮吊将梁块件放在杵架上就位，一次张拉，完成整孔，每周完成3孔。 斜拉桥自1955瑞典建成第一座现代斜拉桥跨径186.2米的Stromsund桥以来，至今已有40多年了，斜拉桥的发展并开始出现多跨斜拉桥，结构不断趋于轻型化；从初期的钢斜拉桥，发展为混凝土梁、结合梁和混合式斜拉桥。跨径不断增大，跨径1000米以上的斜拉桥在不久的将来即会出现。1.2 桥型方案比选桥梁的形式可考虑T形刚构、梁桥、斜腿刚构和斜拉桥。任选三种作比较，从安全、功能、经济、美观、施工、工期多方面比选，最终确定桥梁形式。1.2.1 适用性性桥上应保证车辆和人群的安全畅通，并应满足将来交通量增长的需要。桥下应满足泄洪、安全通航或通车等要求。建成的桥梁应保证使用年限，并便于检查和维修。1.2.2 舒适与安全现代桥梁设计越来越强调舒适度，要控制桥梁的竖向与横向振幅，避免车辆在桥上振动与冲击。整个桥跨结构及各部分构件，在制造、运输、安装和使用过程中应具有足够的强度、刚度、稳定性和耐久性。1.2.3 经济性设计的经济性一般应占首位。经济性应综合发展远景及将来的养护和维修等费用。1.2.4 先进性桥梁设计应体现现代桥梁建设的新技术。应便于制造和架设，应尽量采用先进工艺技术和施工机械、设备，以利于减少劳动强度，加快施工进度，保证工程质量和施工安全。1.2.5 美观性一座桥梁，尤其是座落于城市的桥梁应具有优美的外形，应与周围的景致相协调。合理的结构布局和轮廓是美观的主要因素，决不应把美观片面的理解为豪华的装饰。现在根据上述原则，对将要选用的桥梁作出综合评估：梁桥梁式桥是指其结构在垂直荷载的作用下，其支座仅产生垂直反力，而无水平推力的桥梁。预应力混凝土梁式桥受力明确，理论计算较简单，设计和施工的方法日臻完善和成熟。预应力混凝土梁式桥具有以下主要特征：1）混凝土材料以砂、石为主，可就地取材，成本较低；2）结构造型灵活，可模型好，可根据使用要求浇铸成各种形状的结构；3）结构的耐久性和耐火性较好，建成后维修费用较少；4）结构的整体性好，刚度较大，变性较小；5）可采用预制方式建造，将桥梁的构件标准化，进而实现工业化生产；6）结构自重较大，自重耗掉大部分材料的强度，因而大大限制其跨越能力；7）预应力混凝土梁式桥可有效利用高强度材料，并明显降低自重所占全部设计荷载的比重，既节省材料、增大其跨越能力，又提高其抗裂和抗疲劳的能力；8）预应力混凝土梁式桥所采用的预应力技术为桥梁装配式结构提供了最有效的拼装手段，通过施加纵向、横向预应力，使装配式结构集成整体，进一步扩大了装配式结构的应用范围。斜腿刚构的静力特点是，在竖直何在作用下，斜腿刚构的两端不仅有竖直反力，而且还有水平反力。由于水平反力的作用，拱的弯矩大大减少。如在均布荷载q的作用下，简直梁的跨中弯矩为qL2/8，全梁的弯矩图呈抛物线形，而拱轴为抛物线形的斜腿刚构的弯矩则很小，拱只受轴向压力。设计得合理的拱轴，主要承受压力，弯矩、剪力均较小，故其的跨越能力比梁大得多。由于斜腿水平推力的推力类似拱桥，要求支撑拱的墩台和地基必须承受拱端的强大推力，因而修建推力拱桥要求有良好的地基。由于没有足够的墩台和地基承受强大水平推力，故不考虑此桥型。上部结构和下部结构连成整体的框架结构。根据基础连结条件不同，分为有铰与无铰两种。这种结构是超静定体系，在垂直荷载作用下，框架底部除了产生竖向反力外，还产生力矩和水平反力。常见的刚架桥有门式刚架桥和斜腿刚架桥等。上部结构和下部结构连成整体的框架结构。这种结构是超静定体系，在垂直荷载作用下，框架底部除了产生竖向反力外，还产生力矩和水平反力。此类桥会造成行车不舒适且铰易损坏；维修量大，耗费的人力财也大。由于是超静定结构，预加力、徐变、收缩等产生此内力，受力复杂故不选用此类桥。斜拉桥的特点是依靠固定与索塔的斜拉索支撑梁跨，梁是多跨弹性支撑梁，梁内弯矩与桥梁的跨度基本无关，而与拉索的间距有关。他们适用于大跨、特大跨度桥梁，现在还没有其他类型的桥梁的跨度能超过他们。斜拉桥与悬索桥不同之处是，斜拉桥直接锚于主梁上，称自锚体系，拉索承受巨大的拉力，拉索的水平分力使主梁受压，因此塔、梁均为压弯构件。由于斜拉桥的主梁通过拉紧的斜索与塔直接相连，增加了主梁抗弯、抗扭刚度，在动力特性上一般远胜于悬索桥。悬索桥的主缆为承重索，它通过吊索吊住加劲梁，索两端锚于地面，称地锚体系。斜拉桥具有施工方便、桥型美观、用料省、主梁高度小、梁底直线容易满足通航和排洪要求、动力性能好的优点，发展非常迅速，跨径不断增大。但在本方案中太不经济，此桥型不予考虑。目前我国城市交通高架桥结构一般考虑简支梁和连续梁结构形式。简支梁受力明确，受无缝钢轨因温度变化产生的附加力、特殊力的影响小，设计施工易标准化、简单化；但其梁高较大，景观稍差，行车条件也不如连续梁。连续梁结构与同等跨度的简支梁相比，可以降低梁高，节省工程数量，有利于争取桥下净空，并改善景观；其结构刚度大，具有良好的动力特性以及减震降噪作用，使行车平稳舒适，后期的维修养护工作也较少。从城市美学效果来看，连续梁造型轻巧、平整、线路流畅，将给城市争色不少。但连续梁对基础沉降要求严格，特别是由于联长较大，桥上无缝钢轨因温度变化而产生的水平力很大，使得梁体与墩台之间的受力十分复杂，加大了设计难度。综合考虑，采用连续梁结构作为高架区间的标准型式。1.3 梁部截面形式梁部截面形式考虑了箱形梁、组合箱梁、槽型梁、T型梁等可采用的梁型。连续单箱梁方案该方案结构整体性强，抗扭刚度大，适应性强。景观效果好。该方案需采用就地浇筑，现场浇筑砼及张拉预应力工作量大，但可全线同步施工，施工期间工期不受控制,对桥下道路交通影响较其他方案稍大。简直组合箱梁结构整体性强，抗扭刚度大，适应性强。双箱梁预制吊装，铺预制板，重量轻。但从桥下看,景观效果稍差。从预制厂到工地的运输要求相对较低，运输费用较低。但桥面板需现浇施工,增加现场作业量，工期也相应延长。但美观较差，并且徐变变形大，对于无缝线路整体道床轨道结构形式来说，存在着后期维修养护工作量大的缺点。槽型梁为下承式结构，其主要优点是造型轻巧美观，线路建筑高度最低,且两侧的主梁可起到部分隔声屏障的作用，但下承式混凝土结构受力不很合理，受拉区混凝土即车道板圬工量大，受压区混凝土圬工量小，梁体多以受压区(上翼缘)压溃为主要特征，不能充分发挥钢及混凝土材料的性能。同时，由于结构为开口截面，结构刚度及抗扭性较差，而且需要较大的技术储备才能实现。T型梁结构受力明确，设计及施工经验成熟,跨越能力大,施工可采用预制吊装的方法，施工进度较快。该方案建筑结构高度最高，由于梁底部呈网状,景观效果差。同时，其帽梁虽较槽型梁方案短些，但较其他梁型长，设计时其帽梁也须设计成预应力钢筋混凝土帽梁，另外预制和吊装的实施过程也存在着与其他预制梁同样的问题。相比之下，箱型梁抗扭刚度大，整体受力和动力稳定性能好，外观简洁，适应性强，在直线、曲线、折返线及过渡线等区间段均可采用，且施工技术成熟，造价适中。因此，结合工程特点和施工条件，选择连续箱型梁。综合上述的比较，在桥跨的布置上，我将选用两跨连续梁桥；在截面的选用上，选择等截面箱形截面。2 内力计算 由于斜腿刚构整体对地基的要求较高，而T型刚构在主墩处容易出现裂缝，且行车不舒适和铰易损坏，但是等截面连续梁与高速干道的适应性好，又有建 筑高度小，外形简单且久用不衰的优点兼 桥面平顺，行车舒适性较好的整体优异性。故本设计采用两跨预应力混凝土等截面连续梁结构，全长60m，每跨径定为30 m。2.1 主梁尺寸拟定2.1.1 梁尺寸拟定 主梁高度预应力混凝土连续梁桥的主梁高度与起跨径之比通常在1/15 1/25之间，标准设计中，高跨比约在1/18 1/19 ，当建筑高度不受限制时，增大梁高是比较经济的方案。可以节省预应力钢束布置用量，加大深高只是腹板加厚，增大混凝土用量有限。根据桥下通车线路情况，并且为达到美观的效果，取梁高为1.95 m，这样高跨比为1/15.38，位于1/15 1/25之间，符合要求。2.1.2 细部尺寸由于桥宽小于12 m，故可以采用单箱单室箱型梁，箱宽5.5 m。在跨中处顶板厚取20cm，底板厚取30 cm，腹板厚取25 cm；支座处为便于配置预应力筋，顶板厚取20 cm，底板厚取30 cm，腹板厚取30 cm；端部为了布设锚具，因此将腹板厚度设定为30 cm。具体尺寸见下图：图2.1 支座截面图 （尺寸单位：cm）图2.2 跨中截面图 （尺寸单位：cm）全梁段各个截面的相关截面特性如下表2.1所示：表2-1 截面特性表截面面积（cm2）惯性矩（cm4）截面面积（cm2）惯性矩（cm4）133100182325536.61733100182325536.6233100182325536.61833100182325536.6333100182325536.61931650179765957.7433100182325536.62031650179765957.7531650179765957.72131650179765957.7631650179765957.72231650179765957.7731650179765957.72331650179765957.7831650179765957.72431650179765957.7931650179765957.72531650179765957.71031650179765957.72631650179765957.71131650179765957.72731650179765957.71231650179765957.72833100182325536.61331650179765957.72933100182325536.61431650179765957.73033100182325536.61533100182325536.63133100182325536.61633100182325536.62.2 主梁恒载内力计算要计算主梁的恒载内力，必须先计算其相关的集度，故在此先进性集度的计算。2.2.1 恒载集度计算 第一期恒载恒载集度g1 G=(A148+A26+A36)25 A1=3.1651m2 A2 =3.31 m2 A3= ( A1+ A2)/2=3.237 m2则 ，G=7734.8KN g1=G/L=7734.8/60=128.91KN/m 第二期恒载集度包括结构自重、桥面二期荷载(桥面铺装、栏杆和人行道)栏杆和人行道g2 g2=5.2KN/m桥面铺装集度g3 g3 =0.025.523+1/2(0.06+0.12) 5.524=14.41KN/m则横载集度g g= g1+ g2 +g3=148.52KN/m2.2.2 恒载下的内力计算 利用桥梁电算计算软件建模(有限元杆件原理)，将其平分为30个单元，每单元2.0m。取梁体截面分布图如下： 图2.3 截面单元图 由桥梁电算的输出文件D0-123.OUT将各截面在恒载作用下的弯矩列于下表（完整数据见附表1）： 表2-2 自重作用下梁各截面内力表距左支座的距离(m)弯矩（KN.m)距左支座的距离(m)弯矩（KN.m)距左支座的距离(m)弯矩（KN.m)01.25E-02202.89E+03402.89E+0322.56E+03221.23E+03424.78E+0344.55E+0324-2.33E+03446.19E+0366.03E+0326-5.66E+03467.12E+0387.02E+0328-9.47E+03487.57E+03107.54E+0330-1.38E+04507.54E+03127.57E+0332-9.48E+03527.02E+03147.12E+0334-5.66E+03546.03E+03166.19E+0336-2.33E+03564.55E+03184.79E+03385.23E+02582.57E+03将上表中的弯矩用图示如下： 图2.4 恒载作用下的弯矩(单位：KN.m)下面用力法方程来验算所取的截面单元的可行性。分析：将梁体视为一次超静定结构，取杆件结构如下图所示： 图2.5 基本结构图 图2.6 一次超静定结构图图2.7 力法基本体系 力法求解过程：将最右边的支座用单位力1代替，作出在单位力1的作用下的各个弯矩图如下：根据力法的平衡方程：11X1+1P=011=2/EI(1/23030302/3)=18000/EI1p= 2/EI(1/36683430303/4)= 30075300/EI解得：X1=1P/1=1670.85KN/m则横载作用下的弯矩M：1X1+MPM1/4=L/4X11/2q(L/4)2=7.51670.851/2148.52(7.5)2= 12531.375KN.mM1/2=1/2q(L/2)2L/2X1=151670.851/2148.52(15)2= 8354.25KN.m支座M=301670.8566834= 16708.5KN.m在单位力作用下，作出此时的弯矩图：图2.8 图由力法方程解得恒载下弯矩部分截面的弯矩值如下表：表2-3 恒载下弯矩部分截面的弯矩值（值）距左支座的距离(m)弯矩（KN.m）距左支座的距离(m)弯矩（KN.m）00.00E+0031-6.25E+047.5-4.77E+0332-5.82E+0415-1.67E+0433-5.43E+0417-2.15E+0435-4.64E+0420-2.79E+0437-3.93E+0423-3.93E+0440-2.79E+0425-4.64E+0443-2.15E+0427-5.43E+0445-1.67E+0428-5.82E+0452.5-4.77E+0329-6.25E+04600.00E+0030-6.68E+04根据表2.3 ， 作出恒载下弯矩部分截面的弯矩图如下：图2.9 恒载下弯矩图(单位：KN.m)由力法方程解得二期恒载下弯矩部分截面的弯矩值如下表：表2-4 恒载下梁部分截面弯矩表（M值）距左支座的距离(m)弯矩（KN.m）距左支座的距离(m)弯矩（KN.m）00.00E+0031-1.40E+047.51.25E+0432-1.14E+04158.35E+0333-9.02E+03176.94E+0335-4.64E+03203.73E+0337-8.50E+0223-8.50E+02403.73E+0325-4.64E+03436.94E+0327-9.02E+03458.35E+0328-1.14E+0452.51.25E+0429-1.40E+04600.00E+0030-1.67E+04 根据表2.4，作出 恒载下梁部分截面弯矩表如下：图2.10 恒载作用下的弯矩图M（单位：KN.m） 根据表2.2与表2.4及图2.4与图2.10可以看出，两者间的结果相差不大，说明所取的模型满足要求。2.3 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沉降，连续梁是一种对支座沉降特别敏感的结构，所以由它引起的内力是构成内力的重要组成部分。其具体计算方法是：两跨连续梁的三个支点中的每个边支点下沉，其余的支点不动，所得到的内力进行叠加。计算采用桥梁电算程序FR2来计算，其模型为图2.3所示的模型。由桥梁电算程序FR2的输出文件D0-123.DED将各截面在恒载作用下的弯矩列于下表： 表2-5 支座沉降作用下的弯矩距左支座的距离(m)弯矩（KN.m）距左支座的距离(m)弯矩（KN.m）距左支座的距离(m)弯矩（KN.m）00.00E+00203.34E+03401.39E+032-6.18E-03221.40E+03423.43E+0342.41E+0324-1.13E+03444.99E+0364.25E+0326-4.13E+03466.07E+0385.58E+0328-7.62E+03486.67E+03106.42E+0330-1.15E+04506.79E+03126.79E+0332-1.61E+04526.42E+03146.67E+0334-7.61E+03545.58E+03166.07E+0336-4.13E+03564.25E+03184.50E+0338-1.13E+03582.41E+03根据表2.5的结果作支座沉降作用下的弯矩图如下： 图2.11 支座沉降作用下的弯矩图(单位：KN.m)2.4 荷载（作用）组合及内力包络图 作用效应组合是结构上 几种作用分别产生的效应的随机叠加，而作用效应最不利组合则是指有可能的作用效应组合中对结构或结构构件产生总效应最不利的一组作用效应组合。公路桥规规定按承载能力极限状态设计时，应根据各自的情况选择基本组合和偶然组合中的一种或两种作用效应组合。（1） 基本组合是承载能力极限状态设计时，永久作用标准值效应与可变作用标准值效应的组合，其表达式为：桥梁结构重要性系数，按结构设计安全等级采用，对于公路桥梁，安全一级、二级、三级分别取1.1、1.0和0.9；第i个永久作用效应的分项系数，当个永久作用（结构重力和预应力作用）对结构承载力不利时，=1.2；对结构承载力有利时，其分项系数的值取1.0；汽车荷载效应（含汽车冲击力、离心力）的分项系数，=1.4；当某个可变作用在效应组合中超过汽车荷载时，则该作用取代汽车荷载，其分项系数采用汽车荷载的分项系数；第i个永久作用效应的标准值；汽车荷载效应（含汽车冲击力、离心力）的标准值；在作用效应组合中除汽车荷载效应（含汽车冲击力、离心力）、风荷载外的第j个可变作用效应的分项系数，取=1.4，但是风荷载的分项系数取=1.1；在作用效应组合中除汽车荷载效应（含汽车冲击力、离心力）、风荷载外的第j个可变作用效应的标准值；在作用效应组合中除汽车荷载效应（含汽车冲击力、离心力）外的其他可变作用效应的组合系数，当永久作用效应与汽车荷载和人群荷载（或其他一种可变作用）组合时，人群荷载（或其他一种可变作用）的组合系数=0.80；当除汽车荷载效应（含汽车冲击力、离心力）外尚存在两种可变作用参与组合时，其组合系数取=0.70；尚有三种其他可变作用参与组合时，=0.60；尚有四种或更多种其他可变作用参与组合时，=0.50。（2） 公路桥规规定按正常使用极限状态设计时，应根据不同结构不同的设计要求，选用下面一组或两种效应组合：（2.1） 作用短期效应组合是当永久作用标准值效应与可变作用效应品频遇值的组合，其基本表达式为：作用短期效应组合设计值；第j个可变作用效应的频遇值系数，汽车荷载效应（含汽车冲击力）=0.7；人群荷载=1.0；风荷载=0.75；温度梯度作用=0.80；其他作用=1.0；第j个可变作用效应的频遇值；（2.2） 作用长期效应组合是当永久作用标准值效应与可变作用准永久值的效应组合，其基本表达式为：作用长期效应组合设计值；第j个可变作用效应的准永久值系数，汽车荷载效应（含汽车冲击力）=0.40；人群荷载=0.4；风荷载=0.75；温度梯度作用=0.80；其他作用=1.0；第j个可变作用效应的准永久值。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。2.4.1 基本可变荷载（人群、汽车）内力和位移计算用桥梁电算程序ADLOAD运行影响线结果文件D0-123.DA2后，输出基本可变荷载计算结果文件D0-123.SQ1，其结果见附表2。现在根据自重、二期恒载、沉降、移动荷载进行组合。由以上几种荷载（作用）可以有4种组合情况：a、自重+二期恒载b、自重+二期恒载+沉降c、自重+二期恒载+移动荷载d、自重+二期恒载+沉降+移动荷载 利用桥梁电算计算软件建模计算荷载组合下的各内力，相关资料如下：缘石、栏杆重：g2=5.2KN/m桥面铺装重： g3=14.41KN/m合 计： g=19.61KN/m 将桥面系荷载作为二期横载一均布荷载的形式加在主梁上；主梁自重按r =26KN/m3的容重，以计主梁自重的形式计入横载中。且在每个桥墩处设有一道横隔梁，其重量按非节点荷载计算。两跨连续梁的三个支点中的中间支点相对两个边支点下沉1cm，其余的支点不动。汽车荷载的取用如下：汽车荷载分为公路-I级和公路一B级两个等级，汽车荷载由车道荷载和车辆荷载组成，车道荷载由均布荷载和集中荷载组成。1）公路-I级车道荷载的均布荷载标准值为qk = lU.5kNIm;集中荷载标准值按以 下规定选取:桥梁计算跨径小于或等于5m时，P k = 180kN;桥梁计算跨径等于 或大于50m时，Pk=360kN;桥梁计算跨径在5m50m之间时，Pk值采用直线内插求得。计算剪力效应时，上述集中荷载标准值P应乘以1.2的系数。2) 公路二级车道荷载的均布荷载标准值qk和集中荷载标准值Pk按公路一级 车道荷载的0.75倍采用。3)车道荷载的均布荷载标准值应满布于使结构产生最不利效应的同号影响线上; 集中荷载标准值只作用于相应影响线中一个最大影响线峰值处。有上述的原则可得如下数据：人群：qr =2.55KN/m2 ，集中荷载：pk=270KN均布荷载：qk=7.875KN/m ， 冲击系数：1+u=1.452.4.2 短期效应组合计算 由XYZH程序计算短期效应组合内力部分数据D0-123.OZH如下（完整数据见附表3）：表2-6 短期效应组合内力单元截面坐标（m）短期效应组合最大剪力(KN)最大弯矩(KN.m)最小剪力(KN)最小弯矩(KN.m)03.07E+03-1.15E-011.42E+03-1.98E-0122.51E+035.50E+031.10E+032.49E+0341.91E+039.79E+038.20E+024.42E+0361.40E+031.29E+045.61E+025.83E+0388.88E+021.50E+042.99E+026.75E+03103.78E+021.61E+043.53E+017.20E+03124.82E+011.61E+04-4.08E+027.17E+0314-2.17E+021.51E+04-9.14E+026.65E+0316-4.81E+021.30E+04-1.42E+035.65E+0318-7.43E+029.84E+03-1.92E+034.18E+0320-1.00E+035.69E+03-2.44E+032.22E+0322-1.26E+031.65E+03-2.94E+03-1.35E+03续表2-6 24-1.51E+03-1.54E+03-3.45E+03-7.27E+0326-1.77E+03-5.19E+03-3.96E+03-1.42E+0428-2.02E+03-9.27E+03-4.47E+03-2.22E+0430-2.31E+03-1.38E+04-5.05E+03-3.13E+04324.49E+03-9.27E+032.03E+03-2.22E+04343.99E+03-5.19E+031.78E+03-1.42E+04363.48E+03-1.54E+031.53E+03-7.26E+03382.97E+031.65E+031.27E+03-1.34E+03402.46E+035.69E+031.02E+032.22E+03421.95E+039.84E+037.61E+024.18E+03441.45E+031.30E+045.02E+025.65E+03469.40E+021.51E+042.40E+026.65E+03484.33E+021.61E+04-2.31E+017.17E+0350-1.08E+011.61E+04-3.51E+027.20E+0352-2.77E+021.50E+04-8.58E+026.75E+0354-5.40E+021.29E+04-1.37E+035.83E+0356-8.02E+029.79E+03-1.88E+034.42E+0358-1.10E+035.50E+03-2.47E+032.49E+0360-1.38E+03-5.26E-02-3.06E+03-8.29E-02由表2.6可以绘制短期效应组合下的弯矩包络图和剪力包络图：图2.11 短期效应组合下的弯矩包络图（单位：KN.m）图2.12 短期效应组合下的剪力包络图(单位：KN)2.4.3 基本效应组合计算由XYZH程序计算基本组合内力部分数据D0-123.OZH如下（完整数据见附表3）：表2-7 各单元在基本效应组合下的内力表单元截面坐标基本组合效应最大剪力最大弯矩最小剪力最小弯矩02.91E+03-1.38E+03-2.03E-0122.38E+035.23E+031.10E+032.50E+0341.81E+039.31E+038.25E+024.43E+0361.33E+031.23E+045.68E+025.85E+0388.48E+021.43E+043.08E+026.78E+03103.65E+021.53E+044.63E+017.24E+03123.19E+011.54E+04-3.61E+027.21E+0314-2.31E+021.44E+04-8.40E+026.70E+0316-4.92E+021.25E+04-1.32E+035.72E+0318-7.51E+029.57E+03-1.80E+034.25E+0320-1.01E+035.68E+03-2.28E+032.30E+0322-1.57E+031.63E+03-2.78E+03-9.12E+0224-1.52E+03-1.63E+03-3.24E+03-6.40E+0326-1.77E+03-5.24E+03-3.72E+03-1.29E+0428-2.02E+03-9.28E+03-4.20E+03-2.05E+0430-2.77E+03-1.66E+04-4.75E+03-2.91E+04324.22E+03-9.29E+032.43E+03-2.05E+04343.74E+03-5.24E+031.78E+03-1.29E+04363.26E+03-2.80E+031.53E+03-6.39E+03382.78E+031.63E+031.28E+03-9.12E+02402.30E+035.68E+031.02E+032.30E+03421.82E+039.57E+037.68E+024.25E+03441.34E+031.25E+045.11E+025.72E+03468.62E+021.44E+042.51E+026.70E+03483.83E+021.54E+04-9.59E+017.21E+0350-2.45E+011.53E+04-3.42E+027.24E+0352-2.87E+021.39E+04-8.22E+026.78E+0354-5.48E+021.23E+04-1.30E+035.85E+0356-8.08E+029.31E+03-1.79E+034.43E+0358-1.10E+035.23E+03-2.35E+032.50E+0360-1.70E+03-6.02E-02-2.91E+03-9.94E-02由表2.7可以绘制基本效应组合下的弯矩包络图和剪力包络图： 图2.13 基本效应组合下的弯矩包络图（单位：KN.m）图2.14 基本效应组合下的剪力包络图（单位：KN）2.4.4 长期效应组合计算 由XYZH程序计算长期效应组合内力部分数据D0-123.OZH如下（完整数据见附表4）：表2-8 各单元在长期效应组合下的内力表单元截面坐标长期组合效应最大剪力最大弯矩最小剪力最小弯矩02.93E+031.41E+03-1.19E-01-1.92E-0122.37E+031.12E+035.26E+032.51E+0341.79E+038.37E+029.35E+034.48E+0361.29E+035.87E+021.23E+045.91E+0387.95E+023.34E+021.43E+046.88E+03102.98E+028.03E+011.53E+048.05E+0312-1.88E+01-3.52E+021.53E+047.35E+0314-2.73E+02-8.47E+021.42E+046.86E+0316-5.26E+02-1.34E+031.22E+045.90E+0318-7.79E+02-1.83E+039.12E+033.65E+0320-1.02E+03-2.33E+035.06E+032.52E+0322-1.28E+03-2.83E+031.15E+03-1.00E+0324-1.53E+03-3.32E+03-1.89E+03-6.90E+0326-1.78E+03-3.81E+03-5.40E+03-1.37E+04续表2-8 28-2.02E+03-4.31E+03-9.36E+03-2.17E+0430-2.31E+03-4.89E+03-1.38E+04-3.06E+04324.33E+032.02E+03-9.34E+03-2.17E+04343.83E+031.78E+03-5.40E+03-1.38E+04363.34E+031.54E+03-1.89E+03-6.90E+03382.84E+031.29E+031.15E+03-1.01E+03402.34E+031.04E+035.06E+032.53E+03421.85E+037.89E+029.12E+034.45E+03441.36E+035.38E+021.22E+045.90E+03468.61E+022.86E+021.42E+046.86E+03483.66E+023.27E+011.53E+047.54E+0350-6.67E+01-2.84E+021.53E+047.35E+0352-3.20E+02-7.79E+021.43E+046.88E+0354-5.74E+02-1.28E+031.23E+045.92E+0356-8.27E+02-1.77E+039.35E+034.55E+0358-1.12E+03-2.35E+035.26E+032.51E+0360-1.40E+03-2.93E+03-5.62E-02-9.58E-02 由表2.8可以绘制长期效应组合下的弯矩包络图和剪力包络图： 图2.15 长期效应组合下的弯矩包络图图2.16 长期效应组合下的剪力包络图3 预应力筋的设计与布置 预应力混凝土梁应进行承载能力极限状态计算和正常使用极限状态计算，并满足公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D62-2004）对不同受力状态下规定的设计要求（如承载力、应力、抗裂性和变形等），预应力钢筋截面积估算就是根据这些限值条件进行的。预应力混凝土梁一般以抗裂性（全预应力混凝土和A类部分预应力混凝土）控制设计。在截面尺寸确定后，结构的抗裂性主要与预加力的大小有关。因此，预应力混凝土梁钢筋数量估算的一般方法是：根据正截面抗裂性确定预应力钢筋的数量。预应力钢筋数量估算时截面特性可取全截面特性。3.1 按构件正截面抗裂性要求估算预应力钢筋数量 全预应力混凝土梁按作用（荷载）短期效应组合进行正截面抗裂性验算，计算所得的正截面混凝土法向拉应力应满足：；所以在预加力和全预应力混凝土梁满足作用效应组合抗裂性验算所需的有效预加力为：；式中： 使用阶段预应力钢筋永存应力的合力； 按作用（荷载）短期效应组合计算的弯矩值； 构件混凝土全截面面积；构件全截面对抗裂性验算边缘弹性抵抗矩；预应力钢筋的合力作用点至截面重心轴的距离。对类部分预应力混凝土构件，； 求得的值后，再确定适当的张拉控制应力并扣除相应的应力损失（对于配高强钢丝或钢绞线的后张法构件约为），就可以估算出所需要的预应力钢筋的总面积。确定后，可按一束预应力钢筋的面积算出所需的预应力钢筋的束数 。3.2 预应力筋估算结果 预应力钢筋采用ASTM A416-97a标准的低松弛钢绞线（17标准型），抗拉强度标准值MPa，抗拉强度设计值MPa，公称直径15.24mm，公称面积139mm2，弹性模量MPa。本设计选用15根钢绞线为一束，则每束钢绞线的直径为228.6mm，面积为2085mm2，锚下张拉控制应力MPa；锚具采用OVM15夹片式锚，波纹管径90/80外/内（m）螺旋筋圈径150（mm）圈数5圈，千斤顶型号YDC2000，锚具最小布置间距270（mm）。 表3-1 主梁最终估算配束结果表截面实际配筋数截面实际配筋数截面实际配筋数上缘下缘上缘下缘上缘下缘10220430640105010601070108010901010061104121213521410015150