題目：長豐河大橋摘要隨著經(jīng)濟的高速發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的進步，我國公路橋梁的建設(shè)工程逐漸增加，從而推動了我國公路系統(tǒng)的迅速發(fā)展，而橋梁的發(fā)展又是其中必不可少的重要環(huán)節(jié)。作為一名橋梁工程專業(yè)的學(xué)生，這個學(xué)期要求學(xué)生完成的畢業(yè)設(shè)計，是高等工科院校本科培養(yǎng)計劃中的最后一個教學(xué)環(huán)節(jié)，也是最重要的教學(xué)環(huán)節(jié)。目的是使我們在完成培養(yǎng)計劃所規(guī)定的必修和選修專業(yè)課程之后，通過畢業(yè)設(shè)計這一重要環(huán)節(jié)，整合了我們綜合運用所學(xué)的理論、基本知識和基本技能，也提高我們分析和解決實際問題的能力,是我們從學(xué)校到工作的一個重要的過渡階段，并且在鞏固已學(xué)知識的基礎(chǔ)上，提高了我們分析問題和解決問題的能力。本設(shè)計以橋梁基本設(shè)計理論為基礎(chǔ)，設(shè)計了為總長353.08m的直線公路預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋，跨徑組成為68m+120m+68m，主梁截面單箱單室的箱梁作為主梁截面，墩身為雙薄壁柔性墩。公路I級汽車荷載為設(shè)計荷載。主梁采用掛籃懸臂現(xiàn)澆的施工方法。因時間有限，未涉及下部結(jié)構(gòu)（橋墩和基礎(chǔ)）、橫向預(yù)應(yīng)力的設(shè)計。在確定了橋梁細(xì)部尺寸以及材料后，通過midascivil軟件建立模型，分別求解了橋梁在各施工階段、汽車荷載、溫度變化、支座強制位移以及混凝土收縮徐變等作用下的橋梁內(nèi)力，最后根據(jù)現(xiàn)行規(guī)范組合出了承載能力極限狀態(tài)以及正常使用極限狀態(tài)下的作用組合。本設(shè)計為全預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋，在估算了幾個主要截面的頂板、底板的最少鋼筋數(shù)量后，分別在頂板、底板以及腹板進行配筋，并通過手算得出了各個情況下的預(yù)應(yīng)力損失以及有效預(yù)應(yīng)力。為了驗證橋梁是否滿足設(shè)計要求，本設(shè)計對進行了應(yīng)力驗算、強度驗算、抗裂驗算以及撓度驗算，驗算結(jié)果表明該橋梁的設(shè)計合理，符合設(shè)計任務(wù)的要求。最后，本設(shè)計進行了施工組織設(shè)計，分別介紹了群樁基礎(chǔ)、承臺、橋墩、零號塊、掛籃施工、邊跨現(xiàn)澆以及全橋合龍等的注意事項和施工過程。關(guān)鍵詞：連續(xù)剛構(gòu)；單箱單室；midascivil；懸臂施工；橋梁施工組織

TheSubjectofUndergraduateGraduationProjectofCQJTUAbstractWiththerapideconomicdevelopmentandthefurtheranceofscienceandtechnology,theinterpretationofchausseebridgesinourcountryhasgraduallyincreased,thuselevatingtherapiddevelopmentofChina'shighwaysystem,andthedevelopmentofbridgesisanindispensableimportantlink.Asabridgeengineeringstudent,thissemester'sfinaldesignoftheundergraduatetrainingplanofthehigherengineeringcollegesanduniversitiesisdesignedtoenableustopassthegraduationdesignaftercompletingtherequiredandoptionalprofessionalcoursesspecifiedinthetrainingplan.Thisimportantlink,integratingourcomprehensiveuseofthetheories,basicknowledgeandbasicskillswelearn,toimprovetheabilitytoanalyzeandsolvepracticalproblemsisanimportanttransitionstagefromschooltowork,andisconsolidatingthefoundationofthelearnedknowledge.Atthesametime,itimprovesourabilitytoanalyzeandsolveproblems.Basedonthebasicdesigntheoryofthebridge,thisdesigndesignsalinearprestressedconcretecontinuousrigidframebridgewithatotallengthof353.08m.Thespancompositionis68m+120m+68m.Themainbeamsectionisasingleboxandasinglechambertype,andthepierbodyisadoublethin-wallflexiblepier.ThedesignloadisthehighwayIclassautomobileload.Themainbeamisconstructedsymmetricallybyhangingbasketcantilevercast-in-place.Duetotimelimitation,thedesignoflowerstructure(bridgepierandfoundation)andtransverseprestressarenotinvolved.Afterdeterminingthedetaileddimensionsandmaterialsofthebridge,themidascivilsoftwarewasusedtoestablishamodeltoseparatelysolvetheinternalforcesofthebridgeundertheeffectsofvariousconstructionstages,automobileloads,temperaturechanges,forceddisplacementsofthebearing,andconcreteshrinkageandcreep.Thecurrentspecificationcombinesacombinationofloadcapacitylimitstateandnormalservicelimitstate.Thisdesignisafullyprestressedconcretecontinuousrigidframebridge.Afterestimatingtheminimumnumberofsteelbarsforthetopandbottomplatesofseveralmainsections,thereinforcementiscarriedoutonthetopplate,bottomplateandwebrespectively,andeachcaseiscalculatedbyhandLossofprestressandeffectiveprestress.Inordertoverifywhetherthebridgemeetsthedesignrequirements,thisdesignhasconductedstrengthcheck,stresscheck,crackresistancecheckanddeflectioncheck.Theresultsshowthatthebridgedesignisreasonableandmeetstherequirementsofthedesigntask.Finally,thisdesignhascarriedontheconstructionorganizationdesign,respectivelyintroducedthegrouppilefoundation,thecap,thebridgepier,zeroblock,thehangingbasketconstruction,thesidespancastinplaceandthewholebridgeclosureandsoonmattersneedingattentionandtheconstructionprocess.Keywords:ContinuousRigidFrameBridge;SingleBoxSingleRoom;MidasCivil;CantileverConstruction;BridgeConstructionOrganization

目錄TOC\t"標(biāo)題1,1,標(biāo)題2,2,標(biāo)題3,3"概述 91.1設(shè)計標(biāo)準(zhǔn) 91.2氣象情況 91.3地形地質(zhì)條件 91.4濕度 91.5橋面標(biāo)高 91.6設(shè)計任務(wù) 91.7樁號信息和地形圖 10第一章 方案比選 112.1概述 112.2比選原則 112.3比選方案 112.3.1無背索單塔斜拉橋 112.3.2預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋 132.3.2上承式混凝土鋼箱拱橋 142.4方案比較 16第三章預(yù)應(yīng)力混凝土的連續(xù)梁橋總體布置 193.1橋型布置 193.2橋孔布置 193.3橋梁上部結(jié)構(gòu)尺寸擬定 193.3.1順橋向梁的尺寸擬定 193.3.2橫橋向梁的尺寸擬定 193.3.3橋面鋪裝和橋面橫坡 203.4橋梁下部結(jié)構(gòu)尺寸擬定 203.5本橋使用材料 213.5.1混凝土 213.5.2鋼材 213.5.3錨具 223.5.4預(yù)應(yīng)力管道 223.5.5伸縮縫 223.5.6橋梁支座 223.6毛截面幾何特性計算 22第四章內(nèi)力計算及荷載組合 244.1模型簡介 244.2全橋結(jié)構(gòu)單元的劃分 244.2.1劃分單元原則 244.2.2橋梁具體單元劃分 244.3全橋施工節(jié)段劃分 244.3.1橋梁劃分施工分段原則 244.3.2施工分段劃分 254.4恒載、活載內(nèi)力計算 264.4.1恒載內(nèi)力計算 274.4.2懸臂澆筑階段內(nèi)力 274.4.3中跨合龍階段內(nèi)力 284.4.4活載內(nèi)力計算 294.5其他因素引起的內(nèi)力計算 334.5.1溫度引起的內(nèi)力計算 334.6作用組合及組合原則 354.6.1正常使用極限狀態(tài)的內(nèi)力組合 364.6.2承載能力極限狀態(tài)的內(nèi)力組合 374.6.3主要荷載組合 39第五章預(yù)應(yīng)力鋼束的估算與布置 415.1鋼束面積估算 415.1.1計算原理 415.1.2鋼束計算 415.2預(yù)應(yīng)力束的布置 475.3預(yù)應(yīng)力損失計算 485.3.1預(yù)應(yīng)力鋼筋與管道壁間摩擦引起的預(yù)應(yīng)力損失 485.3.2錨具變形、鋼筋回縮和接縫壓縮引起的預(yù)應(yīng)力損失 515.3.3混凝土的彈性壓縮引起的預(yù)應(yīng)力損失 535.3.4鋼筋松弛引起的預(yù)應(yīng)力損失 555.3.5混凝土收縮徐變引起的預(yù)應(yīng)力損失 565.3.6有效預(yù)應(yīng)力計算 58第六章應(yīng)力驗算 606.1短暫狀況預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件應(yīng)力驗算 606.1.1壓應(yīng)力驗算 606.1.2拉應(yīng)力驗算 626.2持久狀況正常使用極限狀態(tài)應(yīng)力驗算 636.2.1持久狀況預(yù)應(yīng)力混凝土受壓區(qū)混凝土法向壓應(yīng)力驗算 636.2.2持久狀況斜截面混凝土的主壓應(yīng)力驗算 666.2.3持久狀況預(yù)應(yīng)力鋼筋拉應(yīng)力驗算 69第七章結(jié)構(gòu)驗算 717.1承載能力極限狀態(tài)下的強度驗算 717.1.1支點截面承載力驗算 717.1.2邊跨1/2截面承載力驗算 727.1.3邊跨1/4截面承載力驗算 737.1.4中跨1/4截面承載力驗算 757.1.5中跨跨中截面承載力驗算 767.2全預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件抗裂性驗算 777.2.1正截面抗裂性驗算 777.2.2邊跨1/4控制截面 787.2.3邊跨1/2控制截面 787.2.4支點控制截面 787.2.5中跨1/4處控制截面 797.2.6跨中控制截面 797.3持久狀況應(yīng)力驗算 807.4短暫狀況應(yīng)力驗算 827.5撓度驗算 82第八章橋面板計算 848.1懸臂板的計算 848.2中間橋面板計算 878.3橋面板配筋 91施工組織設(shè)計 939.1概述 939.1.2工程項目簡介 939.2施工方法的選擇 939.3上部結(jié)構(gòu)施工 949.4下部結(jié)構(gòu)施工 969.4.1基礎(chǔ)施工 969.4.2橋墩、橋臺施工 979.4.3箱梁合龍段的施工 979.5伸縮縫、支座及橋面系施工 979.6施工注意事項 979.6.1合龍施工注意事項 979.6.2號塊施工注意事項 989.6.3施工控制 989.6.4施工精度及安全 989.7施工工藝流程圖 99致謝 102

概述1.1設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)計算行車速度設(shè)計荷載公路Ⅰ級橋梁寬度全寬25m。其中0.5m護欄+11.25m行車道+1.5m中央分隔帶+11.25m行車道+0.5護欄設(shè)計洪水頻率1/300通航標(biāo)準(zhǔn)非通航1.2氣象情況年平均氣溫為16.30C，最高氣溫32.20C,最低氣溫-1.00C。1.3地形地質(zhì)條件橋址自然地形為V狀溝谷地形，表層為厚度3~5m的強風(fēng)化泥巖，下層為弱風(fēng)化砂巖。1.4濕度相對濕度85％。1.5橋面標(biāo)高657.318m。1.6設(shè)計任務(wù)1.熟悉橋梁相關(guān)設(shè)計規(guī)范，能進行調(diào)查研究、收集資料和使用技術(shù)資料；2.根據(jù)橋位設(shè)計資料初擬6個橋型方案，初擬方案只繪制立面圖；然后精選出3個橋型方案全面繪制總體布置圖，橋梁設(shè)計方案內(nèi)容完整，包括橋梁立面、平面和主要橫斷面圖，并統(tǒng)計主要工程數(shù)量；橋型結(jié)構(gòu)合理，可行性強；3.方案比較內(nèi)容全面，從工程數(shù)量、施工難度、橋梁美觀、使用性能、養(yǎng)護、環(huán)保等各方面論證合理；4.結(jié)構(gòu)分析計算采用手算與電算相結(jié)合，內(nèi)力分析采用電算，作用組合、包絡(luò)圖、配筋采用手算；繪制主要構(gòu)造圖、配筋圖；5.施工組織設(shè)計能體現(xiàn)施工關(guān)鍵技術(shù)和工序，施工方案合理可行；繪制施工流程圖；6.畢業(yè)設(shè)計說明書必須按照規(guī)范化的標(biāo)準(zhǔn)格式排版打印裝訂，圖紙另夾一冊；7.按規(guī)定進度要求完成畢業(yè)設(shè)計的全部任務(wù)。1.7樁號信息和地形圖樁號信息如表1-1所示：表1-1橋位地面高程與里程樁號里程樁號地面高程里程樁號地面高程K158+521657.103K158+720597.575543644.798739597.891558636.532748603.565581610.798765608.032606588.801781613.115621582.532803628.299643574.167825637.205663576.311851652.801683581.798860655.793K158+703591.235K158+880658.658地形圖如圖1.1所示：圖1.1橋梁地形圖

方案比選2.1概述方案比選是橋梁工程設(shè)計過程中的基礎(chǔ)的工作。只有通過詳細(xì)、科學(xué)地比較選擇，才能提出合理的設(shè)計方案，滿足橋梁的設(shè)計要求。橋梁的方案比選包括初選、比較和最后的確定。方案主要應(yīng)考慮安全、適用、經(jīng)濟、美觀以及環(huán)保等，其中最為關(guān)鍵的因素是安全和經(jīng)濟。伴隨著現(xiàn)代化交通事業(yè)的迅猛發(fā)展，橋梁也有了更多功能性的需求，這些需求在方案比選中具有舉足輕重的地位。至于橋梁的美觀等，應(yīng)視經(jīng)濟與旁邊建筑形態(tài)而定。隨著人們環(huán)保意識的提高，橋梁建設(shè)與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)也逐漸成為另一重要的設(shè)計原則。橋梁平面圖主要體現(xiàn)在垂直，水平和平面的布局中，包括確定橋梁的總孔徑，孔的開口，確定各種高程，確定結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，主要結(jié)構(gòu)材料，主要結(jié)構(gòu)的確定以及主要構(gòu)造方法的確定等。2.2比選原則橋梁設(shè)計從安全性、設(shè)計施工周期、技術(shù)適用性、經(jīng)濟性、施工難度、觀賞性和實用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。2.3比選方案根據(jù)設(shè)計任務(wù)要求，依據(jù)現(xiàn)行公路橋梁設(shè)計規(guī)范，綜合考慮橋位地形地質(zhì)條件，通航要求，擬定了三個比選方案。方案一無背索單塔斜拉橋方案二預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋方案三上承式鋼箱拱橋2.3.1無背索單塔斜拉橋1.結(jié)構(gòu)受力特點結(jié)構(gòu)受力特點（1）無背索斜拉橋是傳統(tǒng)斜拉橋的新突破。無背索拉橋的纜索僅在一側(cè)，與傳統(tǒng)的斜拉橋不同。它可以依靠橋塔的自重力矩來平衡斜拉索的傾覆力矩，從而形成梁塔結(jié)構(gòu)的平衡系統(tǒng)。(2)為了保證主塔處于良好的受力狀態(tài)，無背索斜拉橋的塔身一般都設(shè)計成傾斜的，不僅可以保證受力狀態(tài)，而且極具建筑美感,給人新穎/簡潔的感覺,是力與美的完美結(jié)合。2.橋跨布置橋跨布置塔高166.8米，計算跨境267米橋塔與地面呈60°傾角，拉索間距8米主梁采用單箱單室的箱梁結(jié)構(gòu)3.橫斷面布置橫斷面布置單幅橋，雙向六車道橋面寬25m，橫向布置為0.5m(護欄)+11.25m（行車道）+1.5m(中央分隔帶)+11.25m（行車道）+0.5(護欄)橋面橫坡2％4.基礎(chǔ)基礎(chǔ)（鉆孔灌注樁群樁基礎(chǔ)）樁徑4m，樁中心距9mC50混凝土，摩擦樁承臺為矩形承臺，厚12m，承臺尺寸為30.0m×44.0m5.施工要點施工要點（1）采用懸臂拼裝法施工，將主梁在預(yù)制廠分段預(yù)制，然后用特定的移動式吊架吊起梁段，逐節(jié)進行懸臂拼裝（2）主塔采用爬模法施工，施工進度快，適用于傾斜的橋塔（3）拉索采用經(jīng)過防腐處理的高強平行鋼絲拉索塔端拉索錨固端采用吊機安裝法安裝，拉索采用經(jīng)過防腐處理的高強平行鋼絲拉索6.立面布置圖無背索單塔斜拉橋的立面布置如圖2-1所示。圖2.1無背索單塔斜拉橋2.3.2預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋1.結(jié)構(gòu)受力特點結(jié)構(gòu)受力特點（1）在高墩大跨徑橋梁中，與其它結(jié)構(gòu)體系比較，預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋常作為最佳的橋型方案。（2）預(yù)應(yīng)力混凝土充分發(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。（3）結(jié)構(gòu)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。（4）可最大限度的應(yīng)用平衡懸臂施工法，施工技術(shù)成熟，易保證工程質(zhì)量。（5）采用水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(nèi)的軸力隨著墩高的增大而急劇減小。（6）連續(xù)剛構(gòu)除了保持連續(xù)梁的優(yōu)點外，墩梁固結(jié)節(jié)省了大型支座的昂貴費用，減少了墩和基礎(chǔ)的工程量，并改善了結(jié)構(gòu)在水平荷載作用下的受力性能，適用于中等以上跨徑的高墩橋梁。2.橋跨布置橋跨布置跨徑分布為68m+120m+68m橋梁總長353.08m邊主跨比0.5663.橫斷面布置橫斷面布置梁高按2次拋物線變化單幅橋，雙向六車道橋面寬25m，橫向布置為0.5m(護欄)+11.25m（行車道）+1.5m(中央分隔帶)+11.25m（行車道）+0.5(護欄)橋面橫坡2％4.基礎(chǔ)基礎(chǔ)（鉆孔灌注樁群樁基礎(chǔ)）樁徑2.0m，樁中心距4.1mC50混凝土，摩擦樁承臺為矩形承臺，厚3m，兩承臺尺寸均為12.5m×12.0m5.施工要點施工要點（1）橋梁上部采用掛籃懸臂澆筑施工，施工時對稱澆筑，應(yīng)注意立模高程的合理設(shè)置，準(zhǔn)確控制懸澆高程，確保每個工況的設(shè)計線形，主梁邊中跨合龍高差應(yīng)控制在1cm以內(nèi)。（2）施工后的主梁備用預(yù)應(yīng)力束孔處理如下：頂板束預(yù)留孔灌漿封填，底板束預(yù)留孔留下備用，但不穿預(yù)應(yīng)力束。（3）箱梁懸澆施工時在底板上的施工孔不封堵，作為箱梁的通氣孔。（4）橋墩采用爬模法施工，兩端橋臺采用整體現(xiàn)澆。6.立面布置圖圖2.2預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋2.3.2上承式混凝土鋼箱拱橋1.結(jié)構(gòu)受力特點結(jié)構(gòu)受力特點（1）上承式混凝土鋼箱拱橋的主拱圈是主要承載構(gòu)件,承受橋上的全部荷載,并通過它把荷載傳遞給墩臺及基礎(chǔ)。拱上建筑不與主拱一起承受荷載（2）橋上的全部荷載由主拱單獨承受，它們是橋跨結(jié)構(gòu)的主要承重構(gòu)件。拱的水平推力直接由墩臺或基礎(chǔ)承受2.橋跨布置橋跨布置計算跨徑200m，矢跨比1/5，凈矢高40m拱軸系數(shù)取1.756拱上立柱間距為15m截面型式為肢箱型截面，寬11.56m，高3m3.橫斷面布置橫斷面布置主梁采用橫梁，上面鋪設(shè)空心板雙幅橋，雙向六車道橋面寬25m，橫向布置為0.5m(護欄)+11.25m（行車道）+1.5m(中央分隔帶)+11.25m（行車道）+0.5(護欄)橋面橫坡2％4.基礎(chǔ)基礎(chǔ)（大型混凝土實心拱座）C50混凝土，摩擦樁連接樁基礎(chǔ)5.施工要點施工要點（1）拱圈混凝土的灌注順序為先灌注底板，再灌注側(cè)板與隔墻板的接縫混凝土，最后灌注拱腳及頂板混凝土（2）為方便立柱運輸及拼裝，縮短施工工期，采用散拼節(jié)點及墩頂采用整體節(jié)點形式（3）通過纜索吊裝進行主梁拼裝6.立面布置圖圖2.3上承式鋼箱拱橋2.4方案比較隨著交通運輸?shù)难杆侔l(fā)展，在橋梁設(shè)計中對橋梁提出了更高的要求。對建在城市中的橋梁還特別注重美觀大方，要符合城市發(fā)展規(guī)劃，滿足當(dāng)?shù)乜焖侔l(fā)展的經(jīng)濟的交通需要。由此，對于一定的建橋條件，根據(jù)側(cè)重點的不同可能會作出基于基本要求的多種不同設(shè)計方案，主要依據(jù)安全、功能、經(jīng)濟和美觀。其中以安全和經(jīng)濟為重。安全性整個橋跨結(jié)構(gòu)及各部件，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)定性和耐久性經(jīng)濟性設(shè)計的經(jīng)濟性應(yīng)綜合發(fā)展遠(yuǎn)景及將來的養(yǎng)護和維修等費用適用性橋上應(yīng)保證車輛安全暢通，并應(yīng)滿足將來交通量增長的需要。橋下應(yīng)滿足泄洪、安全通航或通車等要求。建成的橋梁應(yīng)保證使用年限，并便于檢查和維修。只有滿足了這一基本條件后，才能談得上對橋梁結(jié)構(gòu)的其他要求，既做到總造價經(jīng)濟，又保證工程質(zhì)量和使用安全可靠美觀一座橋梁，尤其是作為一個城市或地區(qū)的標(biāo)志性建筑的大跨徑橋梁更應(yīng)具有優(yōu)美的外形，同時應(yīng)與周圍的景致相協(xié)調(diào)。合理的結(jié)構(gòu)布局以及優(yōu)美的輪廓對橋梁的美觀性起著重要作用環(huán)保橋梁設(shè)計應(yīng)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(chǔ)方案、墩身外形、上部結(jié)構(gòu)施工方法、施工組織設(shè)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方案比選時應(yīng)根據(jù)上述原則，對擬定的橋梁比選方案做出綜合評估，選出最優(yōu)的橋梁方案。表2.1為各比選方案的性能對比表。表2.1比選方案對照表比較橋型無背索單塔斜拉橋預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋上承式混凝土鋼箱拱橋跨徑布置267m68m+120m+68m200m橋面高程657.318m657.318m657.318m受力特點受斜拉索索力及自身重力作用下受力主要受彎拉和預(yù)應(yīng)力產(chǎn)生的截面主壓應(yīng)力橋上的全部荷載由主拱單獨承受，傳遞給墩臺和基礎(chǔ)技術(shù)及施工適用性技術(shù)難度大，索力計算困難，可采用懸臂施工，梁可以預(yù)制設(shè)計可靠成熟，技術(shù)先進、難度不大。施工機械化程度高，無需大型設(shè)備橋梁跨越能力大，抗風(fēng)穩(wěn)定性好，技術(shù)先進、無需大型設(shè)備，只需少量鋼材，節(jié)省造價安全性結(jié)構(gòu)受地震和風(fēng)雨荷載的影響大，且由于高次超靜定結(jié)構(gòu)，對基礎(chǔ)要求比較高墩梁固結(jié)墩處可承受較大彎矩，梁身可做薄，基礎(chǔ)沉降對結(jié)構(gòu)影響大由變形引起的次內(nèi)力對全橋受力非常不利。拱橋施工階段是全橋剛度最弱的時候，施工時有一定風(fēng)險經(jīng)濟性需大量拉索鋼絲，預(yù)應(yīng)力束，高空作業(yè)多，成橋后養(yǎng)護費用多，基礎(chǔ)施工復(fù)雜，需減震裝置無需支座，節(jié)省大型支座費用，其他與連續(xù)梁基本相同，養(yǎng)護費用小。施工技術(shù)成熟，方法簡單，需要的機具少，無需大型設(shè)備，所用材料普通，用鋼量小，節(jié)省材料適用性跨度大，拉索是柔性體系，風(fēng)力作用下會震動，會影響橋上行車，橫向剛度小，變形大行車平順，通暢，可滿足交通運輸要求，橋下凈空大，可滿足通航要求，屬有推力體系，對地基要求高結(jié)構(gòu)剛度較大，抗風(fēng)性能好，用鋼量小，可以就地取材美觀性線感強，可通過索塔與拉索布置形式獲得滿意的造型，塔較高，使橋往縱向與橫向延伸比例協(xié)調(diào)，均勻結(jié)構(gòu)簡潔，比例勻稱，高墩細(xì)梁，線型美觀主拱曲線本身孕育著強烈的美感，柔美的拱軸線與直線型的梁柱結(jié)合，具有剛強堅毅的態(tài)勢設(shè)計、施工周期設(shè)計施工復(fù)雜，周期較其他橋型長設(shè)計施工難度低、周期短，大約9個月設(shè)計施工較復(fù)雜，周期較長，工期約12個月通過對以上三種設(shè)計方案在技術(shù)及施工適用性，安全性，經(jīng)濟性，設(shè)計、施工周期，美觀性，實用性等幾個方面的綜合對比分析，預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋優(yōu)勢明顯，尤其在安全性和設(shè)計、施工周期方面。因此，連續(xù)剛構(gòu)被確定為最終設(shè)計方案。

第三章預(yù)應(yīng)力混凝土的連續(xù)梁橋總體布置3.1橋型布置本設(shè)計采用三跨預(yù)應(yīng)力混凝土變截面連續(xù)剛構(gòu)結(jié)構(gòu)，跨度設(shè)置為68m+120m+68m，右側(cè)有長度為90米的引橋，橋梁總長335.08m，橋梁起始里程樁號為K158+521m，終止里程樁號為K158+880m，橋面標(biāo)高為657．318m。3.2橋孔布置連續(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(jié)構(gòu)簡單，模式統(tǒng)一，適于采用頂推法、移動模架法或簡支轉(zhuǎn)體連續(xù)法施工的橋梁，但等跨布置將使邊跨內(nèi)力控制全橋設(shè)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0.54～0.58。本設(shè)計推薦方案根據(jù)任務(wù)書要求以及橋址地形、地質(zhì)與水文條件，通航要求等確定為68m+120m+68m的形式，邊跨與中跨之比為0.57。3.3橋梁上部結(jié)構(gòu)尺寸擬定3.3.1順橋向梁的尺寸擬定（1）墩頂處梁高：一般取1/16~1/18L，取1/17L即7.0m（2）跨中梁高：一般取1/40~1/50L，取1/48L即2.5m（3）梁底曲線：選用二次曲線3.3.2橫橋向梁的尺寸擬定單幅橋?qū)挒?5m，設(shè)計為雙向六車道，橫向布置為0.5m(護欄)+11.25m（行車道）+1.5m(中央分隔帶)+11.25m（行車道）+0.5(護欄)，橋面橫坡2%。主梁采用單箱單室，細(xì)部尺寸擬定如圖3.1所示。圖3.1主梁橫斷面圖（1）底板厚度：本橋截面縱向為變截面，支點處底板厚取75cm，跨中厚為30cm，梁底按二次拋物線變化（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(yù)應(yīng)力筋的構(gòu)造要求，取頂板厚25cm,全橋頂板厚相同（3）懸臂尺寸：頂板兩側(cè)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2.13m，懸臂端部厚度15cm，懸臂根部厚度40cm（4）腹板厚度：腹板在支點處為滿足剪力增加的需求需加厚，取90cm；腹板在跨中處承受剪力較小，厚度可適當(dāng)減薄，取30cm3.3.3橋面鋪裝和橋面橫坡（1）橋面鋪裝：根據(jù)規(guī)范要求，選用7cm厚C40號防水混凝土，上加8cm厚瀝青混凝土磨耗層，共計15cm厚（2）橋面橫坡：橫坡大小設(shè)置為2%,該坡度由箱梁形狀控制3.4橋梁下部結(jié)構(gòu)尺寸擬定主墩采用雙支薄壁實心墩，橋墩寬度為2.2m，橫橋向?qū)挾热∨c梁底同寬7.0m，墩高分別為50.0m、58.0m。根據(jù)給出的地質(zhì)條件良好，基礎(chǔ)采用鉆孔灌注樁群樁基礎(chǔ)。承臺縱向?qū)挒?2.5m、橫橋向?qū)挒?2.0m，厚度為3.0m。18根樁的樁徑2.0m，凈間距2.1m。3.5本橋使用材料3.5.1混凝土箱梁、墩身和基礎(chǔ)均采用C50號混凝土。混凝土特性如表3.1所示。表3.1混凝土材料特性名稱項目符號單位數(shù)值C50砼立方體強度C50MPa50彈性模量MPa34500軸心抗壓標(biāo)準(zhǔn)強度MPa32.4抗拉標(biāo)準(zhǔn)強度MPa2.65軸心抗壓設(shè)計強度MPa22.4抗拉設(shè)計強度MPa1.83預(yù)應(yīng)力階段極限壓應(yīng)力0.7MPa20.41極限拉應(yīng)力0.7MPa1.67使用荷載作用階段極限壓應(yīng)力0.5MPa16.2極限主拉應(yīng)力0.8MPa2.12極限主壓應(yīng)力0.6MPa19.443.5.2鋼材本設(shè)計中所采用的鋼材為鋼絞線，其特性如表3.2所示。表3.2預(yù)應(yīng)力鋼絞線材料特性預(yù)應(yīng)力鋼絞線彈性模量（MPa）張拉控制應(yīng)力（MPa）孔道摩阻系數(shù)孔道偏差系數(shù)鋼絞線松弛系數(shù)一般錨固回縮值（m）頂板束19500013950.3000.006600.30.00600腹板束19500013950.3000.006600.30.00600底板束19500013950.3000.006600.30.006003.5.3錨具頂板束采用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，單個錨具的回縮為6mm。豎向預(yù)應(yīng)力筋采用精扎螺紋鋼筋，采用扁錨。橫向預(yù)應(yīng)力筋采用15.2mm鋼絞線，同樣采用扁錨。所有鋼絞線均應(yīng)符合ASTM416-87A的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。3.5.4預(yù)應(yīng)力管道采用金屬波紋圓。3.5.5伸縮縫伸縮縫采用HXC-80A定型產(chǎn)品，全橋共2道。3.5.6橋梁支座本橋采用單向活動和雙向活動盆式支座。3.6毛截面幾何特性計算在工程設(shè)計中，主梁幾何特性多采用分塊數(shù)值求和法進行。比如在計算全截面重心至梁頂?shù)木嚯x時，可按公式3.1進行計算。 (3.1)式中，——第塊圖形的面積；——第塊圖形的重心至梁頂邊的距離?，F(xiàn)將下文計算時需要用到的幾個關(guān)鍵截面的毛截面幾何特性進行匯總，結(jié)果如表3.3所示。表3.3毛截面幾何特性項目截面墩頂截面L/8截面L/4截面3L/8截面跨中截面23.201517.402513.299410.36388.7565153.61273.28728.880511.93087.5667177.2559146.843115.527293.396681.473.45662.67461.7881.21640.99613.54342.92692.20221.69371.503915.23289.18195.44763.63183.739318.911427.261725.797623.990621.9386內(nèi)周長20.204818.429715.771714.318914.4009外周長37.463534.666431.44429.283728.4635

第四章內(nèi)力計算及荷載組合4.1模型簡介墩梁采用邁達斯進行成橋和各施工階段狀態(tài)下恒載、活載、混凝土收縮、徐變、支座強迫位移、溫度變化等作用的計算。主橋合擾在夜間溫度較低時進行。4.2全橋結(jié)構(gòu)單元的劃分4.2.1劃分單元原則全橋按平面桿系結(jié)構(gòu)進行分析，考慮梁的跨徑、截面變化、施工方法、預(yù)應(yīng)力布置等因素，遵循結(jié)構(gòu)離散化的原則，在適當(dāng)位置劃分節(jié)點：1.桿件的起點和終點及邊界支承處2.桿件的轉(zhuǎn)折點和截面的變化點3.施工分界線處和預(yù)應(yīng)力錨固4.單元長度過大時，應(yīng)適當(dāng)細(xì)分5.需驗算的截面處6.位移不連續(xù)，需進行主從約束時4.2.2橋梁具體單元劃分橋梁總長256米，共分為91個單元，一個或多個單元組成一個施工節(jié)段。另外，在端部、墩頂、跨中相應(yīng)增設(shè)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。示意圖如圖4.1所示。圖4.1橋梁單元劃分示意圖4.3全橋施工節(jié)段劃分4.3.1橋梁劃分施工分段原則1.有利于結(jié)構(gòu)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(zhì)量處2.分段應(yīng)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3.施工段數(shù)應(yīng)與主要施工過程相協(xié)調(diào)，以主導(dǎo)施工為主形成工藝組合。工藝組合數(shù)應(yīng)等于或小于施工段數(shù)4.分段的大小要與勞動組織相適當(dāng)，有足夠的工作面4.3.2施工分段劃分全橋采用懸臂節(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。單元21-30為第一個0號塊，單元62-71為第二個0號塊，以后每向外懸出一塊即為一個單元，在橋墩附近，每兩個單元作為一個施工階段，其他部位，每個單元即為一個施工階段。橋梁的節(jié)段劃分如圖4.2所示。圖4.2主梁施工節(jié)段劃分圖中1~15號塊采用平衡懸臂施工法，對于其中的1~4號塊，每塊即為一個單元，每個單元長3米，每澆筑兩塊就張拉一次預(yù)應(yīng)力鋼筋，包括縱向預(yù)應(yīng)力鋼筋和橫向預(yù)應(yīng)力鋼筋，其中縱向預(yù)應(yīng)力鋼筋包括頂板預(yù)應(yīng)力鋼筋和腹板預(yù)應(yīng)力鋼筋；5~10號塊中，每塊即為一個單元，每個單元長3.5米，每澆筑一塊就張拉一次預(yù)應(yīng)力鋼筋，包括縱向預(yù)應(yīng)力鋼筋和橫向預(yù)應(yīng)力鋼筋，其中縱向預(yù)應(yīng)力鋼筋包括頂板預(yù)應(yīng)力鋼筋和7,8,9,10號塊的底板預(yù)應(yīng)力鋼筋；11~15號塊中，每塊即為一個單元，每個單元長4米，每澆筑一塊就張拉一次預(yù)應(yīng)力鋼筋，包括縱向預(yù)應(yīng)力鋼筋和橫向預(yù)應(yīng)力鋼筋，其中縱向預(yù)應(yīng)力鋼筋包括頂板預(yù)應(yīng)力鋼筋和底板預(yù)應(yīng)力鋼筋。1~15號塊為現(xiàn)澆變截面，圖中0號塊和兩端為等截面現(xiàn)澆段。全橋施工共分為7個階段，各階段的劃分如表4.1所示。表4.1各施工階段示意圖施工階段主要工作持續(xù)時間圖例1橋墩施工12020號塊施工4031-4號塊施工345-10號塊施工3511-15號塊施工46中跨合龍段87全橋合龍84.4恒載、活載內(nèi)力計算4.4.1恒載內(nèi)力計算恒載內(nèi)力主要為一期恒載的內(nèi)力和二期恒載的內(nèi)力疊加，其彎矩、剪力及軸力如圖4.3~4.5所示。圖4.3成橋階段彎矩圖圖4.4成橋階段剪力圖圖4.5成橋階段軸力圖4.4.2懸臂澆筑階段內(nèi)力澆筑0號塊，拼裝掛藍，懸臂澆筑各箱梁梁段，懸臂澆注結(jié)束時全橋的恒載內(nèi)力如圖4.6~4.8所示。圖4.6最大懸臂階段彎矩圖圖4.7最大懸臂階段剪力圖圖4.8最大懸臂階段軸力圖4.4.3中跨合龍階段內(nèi)力拼裝中跨合龍吊架，焊接合龍段骨架，綁扎合龍段鋼筋，澆注中跨合龍段。中跨合龍完成后的全橋恒載內(nèi)力如圖4.9~4.11所示。圖4.9中跨合龍階段彎矩圖圖4.10中跨合龍階段剪力圖圖4.11中跨合龍階段軸力圖4.4.4活載內(nèi)力計算1.影響線的計算將單位荷載P=1作用在各橋面的節(jié)點上，求得結(jié)構(gòu)的變形及內(nèi)力，可得位移影響線和內(nèi)力影響線。2.活載因子的計算1）沖擊系數(shù)橋梁結(jié)構(gòu)的基頻反映了結(jié)構(gòu)的尺寸、類型、建筑材料等動力特性內(nèi)容，它直接反映了沖擊系數(shù)與橋梁結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系。不管橋梁的建筑材料、結(jié)構(gòu)類型是否有差別，也不管結(jié)構(gòu)尺寸與跨徑是否有差別，只要橋梁結(jié)構(gòu)的基頻相同，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)。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(jié)構(gòu)，當(dāng)無更精確方法計算時，也可采用公式（4.1），（4.2）估算。 （4.1） （4.2）式中：——結(jié)構(gòu)的計算跨徑（）；——結(jié)構(gòu)材料的彈性模量（）；——結(jié)構(gòu)跨中截面的截面慣性矩（）；——結(jié)構(gòu)跨中處的單位長度質(zhì)量（）；——結(jié)構(gòu)跨中處延米結(jié)構(gòu)重力（）；——重力加速度，=9.8（）。計算連續(xù)梁的沖擊力引起的正彎矩效應(yīng)和剪力效應(yīng)時，采用公式（4.1）；計算連續(xù)梁的沖擊力引起的負(fù)彎矩效應(yīng)時，采用公式（4.2）。根據(jù)《公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范》（JTGD60—2015），μ值可按式（4.3）計算。當(dāng)時，當(dāng)時， （4.3）當(dāng)時，計算的結(jié)構(gòu)基頻，沖擊系數(shù)。2）車道折減系數(shù)根據(jù)《公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范》（JTGD60—2015），橫橋向布置多車道汽車荷載時，應(yīng)考慮汽車荷載的折減。本設(shè)計中的橋梁寬度為25.0米，單幅寬12.5米，車輛單向行駛。根據(jù)表4.2，可知設(shè)計車道數(shù)應(yīng)取3×2=6。表4.2橋涵設(shè)計車道數(shù)橋面寬度（）橋涵設(shè)計車道數(shù)車輛單向行駛時車輛雙向行駛時12345678根據(jù)已知的設(shè)計車道數(shù)和表4.3，可知橫向車道布載系數(shù)取0.78。表4.3橫向車道布載系數(shù)橫向布載車道數(shù)（條）12345678橫向車道布載系數(shù)1.201.000.780.670.600.550.520.50根據(jù)《公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范》（JTGD60—2015），當(dāng)橋梁計算跨徑大于等于150m時，應(yīng)按表4.4規(guī)定的縱向折減系數(shù)進行折減。當(dāng)為多跨連續(xù)結(jié)構(gòu)時，整個結(jié)構(gòu)應(yīng)按最大的計算跨徑考慮荷載效應(yīng)的縱向折減。本橋最大計算跨徑為120m，縱向折減系數(shù)取1.00。表4.4縱向折減系數(shù)計算跨徑（）縱向折減系數(shù)0.970.960.950.940.93————3.車道荷載車道荷載和車輛荷載共同組成了汽車荷載。其中，車道荷載主要用于橋梁結(jié)構(gòu)的整體計算，車輛荷載主要用于橋梁結(jié)構(gòu)的局部加載、涵洞、橋臺和擋土墻壓力等的計算。車道荷載由集中荷載和均布荷載組成。計算圖示如圖4.12所示。圖4.12車道荷載根據(jù)《公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范》（JTGD60—2015），公路Ⅰ級車道荷載均布標(biāo)準(zhǔn)值；集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值取值參照表4.5。計算剪力效應(yīng)時，上述集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)乘以系數(shù)1.2。表4.5集中荷載取值計算跨徑（）（）2702（）360本設(shè)計荷載等級為公路Ⅰ級，應(yīng)取集中荷載，均布荷載。為了考慮最不利情況，車道荷載的均布荷載應(yīng)滿布于使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生最不利效應(yīng)的同號影響線上，集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值只作用于相應(yīng)影響線中最大影響線峰值處。車道荷載引起的橋梁內(nèi)力圖如圖4.12~4.14所示。圖4.12車道荷載彎矩包絡(luò)圖圖4.13車道荷載剪力包絡(luò)圖圖4.14車道荷載軸力包絡(luò)圖4.5其他因素引起的內(nèi)力計算4.5.1溫度引起的內(nèi)力計算計算橋梁結(jié)構(gòu)因均勻溫度作用引起外加變形或約束變形時，應(yīng)從受到約束時的結(jié)構(gòu)溫度開始，考慮最高和最低有效溫度的作用效應(yīng)。其中，整體升溫下橋梁內(nèi)力圖如圖4.15~4.17所示，整體降溫下橋梁內(nèi)力圖如圖4.18~4.20所示。圖4.15整體升溫效應(yīng)彎矩圖圖4.16整體升溫效應(yīng)剪力圖圖4.17整體升溫效應(yīng)軸力圖圖4.18整體降溫效應(yīng)彎矩圖圖4.19整體降溫效應(yīng)剪力圖圖4.20整體降溫效應(yīng)軸力圖4.6作用組合及組合原則公路橋涵結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)上可能同時出現(xiàn)的作用，按承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)進行作用效應(yīng)組合，均按下列原則取其最不利效應(yīng)組合進行設(shè)計：1．在結(jié)構(gòu)上可能同時出現(xiàn)的作用，才進行其效應(yīng)的組合。當(dāng)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件需做不同受力方向的驗算時，則應(yīng)以不同方向的最不利的作用效應(yīng)進行組合2．可變作用的出現(xiàn)對結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件產(chǎn)生有利影響時，該作用不應(yīng)參與組合。實際不可能同時出現(xiàn)的作用或同時參與組合概率很小的作用，按表4.6規(guī)定不考慮其作用效應(yīng)的組合3．施工階段作用效應(yīng)的組合，應(yīng)按計算需要及結(jié)構(gòu)所處條件而定，結(jié)構(gòu)上的施工人員和施工機具設(shè)備均應(yīng)作為臨時荷載加以考慮.組合式橋梁，當(dāng)把底梁作為施工支撐時，作用效應(yīng)宜分兩個階段組合，底梁受荷為第一個階段，組合梁受荷為第二個階段4．幾個偶然作用不同時參與組合5.地震作用不與偶然作用同時參與組合表4.6可變作用不同時組合表作用名稱不與該作用同時參與組合的作用汽車制動力流水壓力、冰壓力、波浪力、支座摩阻力流水壓力流水壓力、冰壓力、波浪力、汽車制動力波浪力流水壓力、冰壓力、汽車制動力冰壓力流水壓力、汽車制動力、波浪力支座摩阻力汽車制動力4.6.1正常使用極限狀態(tài)的內(nèi)力組合（1）頻遇組合:永久作用標(biāo)準(zhǔn)值與汽車荷載頻遇值、其他可變作用準(zhǔn)永久值相結(jié)合。1）作用頻遇組合的效應(yīng)設(shè)計值可按式(4.4)計算： （4.4）式中：——作用頻遇組合的效應(yīng)設(shè)計值；——第個永久作用的標(biāo)準(zhǔn)值；——汽車荷載（不計汽車沖擊力）頻遇值系數(shù)，取0.7；——汽車荷載（含汽車沖擊力、離心力）的標(biāo)準(zhǔn)值；——第個可變作用的準(zhǔn)永久值。2）當(dāng)作用與作用效應(yīng)可按線性關(guān)系考慮時，作用頻率組合的效應(yīng)設(shè)計值可通過作用效應(yīng)代數(shù)相加計算。（2）準(zhǔn)永久組合：永久作用標(biāo)準(zhǔn)值與可變作用準(zhǔn)永久值相結(jié)合。1）作用準(zhǔn)永久組合的效應(yīng)設(shè)計值可按式(4.5)計算： （4.5）式中：——作用準(zhǔn)永久組合的效應(yīng)設(shè)計值——汽車荷載（不計汽車沖擊力）準(zhǔn)永久值系數(shù)，取0.4。2）當(dāng)作用與作用效應(yīng)可按線性關(guān)系考慮時，作用準(zhǔn)永久組合的效應(yīng)設(shè)計值可通過作用效應(yīng)代數(shù)相加計算。4.6.2承載能力極限狀態(tài)的內(nèi)力組合（1）基本組合：永久作用設(shè)計值與可變作用設(shè)計值相組合。1）作用基本組合的效應(yīng)設(shè)計值可按式(4.6)或式（4.7）計算： （4.6） 或 （4.7）式中：——承載能力極限狀態(tài)下作用基本組合的效應(yīng)設(shè)計值；——作用組合的效用函數(shù)；——結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)，本設(shè)計中對應(yīng)的設(shè)計安全等級為二級，因此，取結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)；——第i個永久作用的分項系數(shù)；——第個永久作用的設(shè)計值；——汽車荷載（含汽車沖擊力、離心力）的分項系數(shù)。采用車道荷載計算時?。徊捎密囕v荷載計算時，其分項系數(shù)取。當(dāng)某個可變作用在效應(yīng)組合中超過汽車荷載效應(yīng)時，則該作用取代汽車荷載，其分項系數(shù)應(yīng)取；對專為承受某作用而設(shè)置的結(jié)構(gòu)或裝置，設(shè)計時該作用的分項系數(shù)??；計算人行道板和人行道欄桿的局部荷載，其分項系數(shù)應(yīng)??；——汽車荷載（含汽車沖擊力、離心力）的設(shè)計值；——在作用組合中除汽車荷載（含汽車沖擊力，離心力），風(fēng)荷載外的其他第個可變作用的分項系數(shù)，取，但風(fēng)荷載的分項系數(shù)?。?、——在作用組合中除汽車荷載（含汽車沖擊力，離心力）外的其他第個可變作用的標(biāo)準(zhǔn)值和設(shè)計值；——在作用組合中除汽車荷載（含汽車沖擊力，離心力）外的第個可變作用的組合值；——第個可變作用的結(jié)構(gòu)設(shè)計使用年限荷載調(diào)整系數(shù)。公路橋涵的設(shè)計的設(shè)計使用年限按現(xiàn)行《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（JTGB01)取值時，可變作用的設(shè)計使用年限荷載調(diào)整系數(shù)取。2）當(dāng)作用與作用效應(yīng)可按線性關(guān)系考慮時，作用基本組合的效應(yīng)設(shè)計值可通過作用效應(yīng)代數(shù)相加計算。（2）偶然組合：永久作用標(biāo)準(zhǔn)值與可變作用某種代表值，一種偶然作用設(shè)計值相組合；與偶然作用同時出現(xiàn)的可變作用，可根據(jù)觀測資料和工程經(jīng)驗取用頻遇值或準(zhǔn)永久值。1）作用偶然組合的效應(yīng)設(shè)計值可按式（4.8）計算： （4.8）式中：——承載能力極限狀態(tài)下作用偶然組合的效應(yīng)設(shè)計值；——偶然作用的設(shè)計值；——汽車荷載（含汽車沖擊力、離心力）的頻遇值系數(shù)，取0.7；當(dāng)某個可變作用在組合中其效應(yīng)值超過汽車荷載效應(yīng)時，則該作用取代汽車荷載，人群荷載取1.0，溫度梯度作用取0.8；——汽車荷載的頻遇值。2）當(dāng)作用與作用效應(yīng)可按線性關(guān)系考慮時，作用偶然組合的效應(yīng)設(shè)計值可通過作用效應(yīng)代數(shù)相加計算。4.6.3主要荷載組合根據(jù)結(jié)構(gòu)各部分對強度、剛度、穩(wěn)定性的驗算需要,設(shè)計中考慮的主要荷載組合見表4.7。表4.7荷載組合表荷載組合類型說明1承載能力極限狀態(tài)基本組合1.2（恒荷載）+1.4（汽車荷載）+0.75（人群荷載）+0.75×1.4升溫+0.75×1.4升溫溫度梯度21.2（恒荷載）+1.4（汽車荷載）+0.75（人群荷載）+0.75×1.4升溫+0.75×1.4降溫溫度梯度31.2（恒荷載）+1.4（汽車荷載）+0.75（人群荷載）+0.75×1.4降溫+0.75×1.4升溫溫度梯度41.2（恒荷載）+1.4（汽車荷載）+0.75（人群荷載）+0.75×1.4降溫+0.75×1.4降溫溫度梯度5承載能力極限狀態(tài)偶然組合1.2（恒荷載）+0.7（汽車荷載）+1.0（人群荷載）+1.0升溫+0.8升溫溫度梯度61.2（恒荷載）+0.7（汽車荷載）+1.0（人群荷載）+1.0降溫+0.8升溫溫度梯度71.2（恒荷載）+0.7（汽車荷載）+1.0（人群荷載）+1.0升溫+0.8降溫溫度梯度81.2（恒荷載）+0.7（汽車荷載）+1.0（人群荷載）+1.0降溫+0.8降溫溫度梯度9正常使用極限狀態(tài)頻遇組合1.0（恒荷載）+0.7（汽車荷載）+0.4（人群荷載）+1.0升溫+0.8升溫溫度梯度101.0（恒荷載）+0.7（汽車荷載）+0.4（人群荷載）+1.0升溫+0.8降溫溫度梯度111.0（恒荷載）+0.7（汽車荷載）+0.4（人群荷載）+1.0降溫+0.8升溫溫度梯度121.0（恒荷載）+0.7（汽車荷載）+0.4（人群荷載）+1.0降溫+0.8降溫溫度梯度13準(zhǔn)永久組合1.0（恒荷載）+0.4（汽車荷載）

第五章預(yù)應(yīng)力鋼束的估算與布置5.1鋼束面積估算5.1.1計算原理預(yù)應(yīng)力混凝土梁應(yīng)進行承載能力極限狀態(tài)計算和正常使用極限狀態(tài)計算，并滿足《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范》（JTG3362-2018）對不同受力狀態(tài)下規(guī)定的設(shè)計要求（如承載力、應(yīng)力、抗裂性和變形等），預(yù)應(yīng)力鋼筋截面積估算就是根據(jù)這些限值條件進行的。預(yù)應(yīng)力混凝土梁一般以抗裂性（全預(yù)應(yīng)力混凝土和A類部分預(yù)應(yīng)力混凝土）控制設(shè)計。在截面尺寸確定后，結(jié)構(gòu)的抗裂性主要與預(yù)加力的大小有關(guān)。因此，預(yù)應(yīng)力混凝土梁鋼筋數(shù)量估算的一般方法是：根據(jù)正截面抗裂性確定預(yù)應(yīng)力鋼筋的數(shù)量。預(yù)應(yīng)力鋼筋數(shù)量估算時截面特性可取全截面特性。故在選定預(yù)應(yīng)力鋼筋的數(shù)量時，應(yīng)滿足以下三方面要求：1.承載能力極限狀態(tài)下的強度要求2.正常使用極限狀態(tài)下的應(yīng)力要求3.施工階段的應(yīng)力要求本次設(shè)計采用第二種方法進行估算。5.1.2鋼束計算按正常使用極限狀態(tài)下的應(yīng)力要求來估算預(yù)應(yīng)力鋼筋數(shù)量時，需要滿足下面兩個條件。1）截面上、下緣均不產(chǎn)生拉應(yīng)力預(yù)壓應(yīng)力>荷載引起的拉應(yīng)力2）截面上、下緣的混凝土均不被壓壞預(yù)壓應(yīng)力+荷載引起的壓應(yīng)力混凝土的允許壓應(yīng)力情況一：當(dāng)截面上下緣同時配置預(yù)應(yīng)力鋼筋，且承受正負(fù)彎矩的時候，截面受力圖可以簡化為圖5.1。圖5.1主梁截面受力示意圖（1）截面上、下緣均不產(chǎn)生拉應(yīng)力此時，預(yù)壓應(yīng)力>荷載引起的拉應(yīng)力，即 （5.1） （5.2）（2）截面上、下緣的混凝土均不被壓壞此時，預(yù)壓應(yīng)力+荷載引起的壓應(yīng)力混凝土的允許壓應(yīng)力，即 （5.3） （5.4）式中，——預(yù)應(yīng)力產(chǎn)生的應(yīng)力；——截面抗彎模量；——混凝土的允許壓應(yīng)力，取0.5。由預(yù)加力引起截面上、下翼緣混凝土應(yīng)力分別為： （5.5） （5.6）其中， （5.7） （5.8）聯(lián)立式（5.1）、（5.2）、（5.5）、（5.6）、（5.7）、（5.8），可以解得：截面上緣配置預(yù)應(yīng)力筋的最小數(shù)量為： （5.9）截面下緣配置預(yù)應(yīng)力筋的最小數(shù)量為： （5.10）聯(lián)立式（5.3）、（5.4）、（5.5）、（5.6）、（5.9）、（5.10），可以解得：截面上緣配置預(yù)應(yīng)力筋的最大數(shù)量為： （5.11）截面下緣配置預(yù)應(yīng)力筋的最大數(shù)量為： （5.12）式中：——單根預(yù)應(yīng)力束筋的面積；——預(yù)應(yīng)力筋的有效預(yù)應(yīng)力(可取0.5～0.6估算)；——預(yù)應(yīng)力力筋重心離開截面重心的距離；——截面的核心距，其中，；——主梁混凝土截面面積，取有效截面計算。情況二：只在截面下緣布置預(yù)應(yīng)力筋以抵抗正彎矩此時主梁截面的受力示意圖如圖5.2所示。圖5.2主梁截面的受力示意圖（1）截面上、下緣均不產(chǎn)生拉應(yīng)力此時，預(yù)壓應(yīng)力>荷載引起的拉應(yīng)力，即 （5.13） （5.14）由預(yù)加力引起截面上、下翼緣混凝土應(yīng)力分別為： （5.15） （5.16）截面上、下緣的混凝土均不被壓壞此時，預(yù)壓應(yīng)力+荷載引起的壓應(yīng)力混凝土的允許壓應(yīng)力，即 （5.17） （5.18）其中， （5.19） （5.20）聯(lián)立式（5.13）、（5.14）、（5.17）、（5.18）、（5.19）、（5.20），可以解得：截面下緣配置預(yù)應(yīng)力筋的最小數(shù)量為： （5.21） （5.22）情況三：只在截面上緣布置預(yù)應(yīng)力筋以抵抗正彎矩此時主梁截面的受力示意圖如圖5.3所示：圖5.3主梁截面的受力示意圖（1）截面上、下緣均不產(chǎn)生拉應(yīng)力此時，預(yù)壓應(yīng)力>荷載引起的拉應(yīng)力，即 （5.23） （5.24）由預(yù)加力引起截面上、下翼緣混凝土應(yīng)力分別為： （5.25） （5.26）其中， （5.29） （5.30）聯(lián)立式（5.23）、（5.24）、（5.27）、（5.28）、（5.29）、（5.30），可以解得：截面上緣配置預(yù)應(yīng)力筋的最小數(shù)量為： （5.31） （5.22）當(dāng)不確定主梁截面應(yīng)按上述哪種情況進行預(yù)應(yīng)力束筋的配置時，可按下列方法進行判別。=1\*GB3①當(dāng)，此時，，配底板筋；=2\*GB3②當(dāng)，此時，，配頂板筋；=3\*GB3③否則，配雙向筋。有時需調(diào)整束筋數(shù)量，當(dāng)截面承受負(fù)彎矩時，如果截面下部多配根束，則上部束也要相應(yīng)增配根，才能使上緣不出現(xiàn)拉應(yīng)力，同理，當(dāng)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(yīng)增配根。根據(jù)以上的說明，列出主梁內(nèi)主要控制截面的預(yù)應(yīng)力鋼筋估算表5.1如下。表5.1預(yù)應(yīng)力鋼束估算表截面墩頂截面L/8截面L/4截面3L/8截面跨中截面-587895.87-338161.72-135522.43-12030.1229564.56-637430.14-384048.68-160738.77-28588.5710209.65214.2495111.508454.284926.165717.74183.45662.67461.7881.21640.9961-3.5434-2.9269-2.2022-1.6937-1.503944.4402013527.4011067116.152404929.8082867487.5963256743.3515832325.0391198913.114385617.0442227085.03138506523.201517.402513.299410.36388.75651.8684819181.4388231510.9860885160.6796949680.5745885991.915402081.5745500191.2145213260.946398690.8675070713.33662.55461.6681.09640.87613.34342.72692.00221.49371.303930231440-27-19-1106保守起見，各截面上實際配置的預(yù)應(yīng)力束按表5.2進行配置。表5.2各截面實際配置預(yù)應(yīng)力束數(shù)截面墩頂截面L/8截面L/4截面3L/8截面跨中截面頂板525236120底板000265.2預(yù)應(yīng)力束的布置本橋箱梁縱向預(yù)應(yīng)力束采用φ15.2高強度低松弛預(yù)應(yīng)力鋼絞線，其公稱面積，標(biāo)準(zhǔn)強度，彈性模量，張拉控制應(yīng)力預(yù)應(yīng)力管道均采用金屬波紋管。錨具采用群錨體系OVM錨。錨墊板等預(yù)埋鋼板采用低碳鋼。連續(xù)梁橋預(yù)應(yīng)力鋼束的配置考慮以下原則：（1）應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)念A(yù)應(yīng)力束的型式與錨具型式，對不同跨徑的梁橋結(jié)構(gòu)，要選用預(yù)加力大小恰當(dāng)?shù)念A(yù)應(yīng)力束筋，以達到合理的布置型式（2）應(yīng)力束筋的布置要考慮施工的方便，不能像在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中任意切斷鋼筋那樣去切斷預(yù)應(yīng)力束筋，從而導(dǎo)致在結(jié)構(gòu)中布置過多的錨具（3）預(yù)應(yīng)力束筋的布置，既要符合結(jié)構(gòu)受力的要求，又要注意在超靜定結(jié)構(gòu)體系中避免引起過大的結(jié)構(gòu)次內(nèi)力（4）預(yù)應(yīng)力束筋的布置，應(yīng)考慮材料經(jīng)濟指標(biāo)的先進性，這往往與橋梁體系、構(gòu)造尺寸、施工方法的選擇都有著密切關(guān)系（5）預(yù)應(yīng)力束應(yīng)避免使用多次反向曲率的連續(xù)束，因為這會引起很大的摩阻損失，降低預(yù)應(yīng)力束的效益（6）預(yù)應(yīng)力束的布置，不但要考慮結(jié)構(gòu)在使用階段的彈性受力狀態(tài)的需要，而且也要考慮到結(jié)構(gòu)在破壞階段時的需要（7）預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)使其中心線不超出束界范圍，盡量對稱布置，錨頭應(yīng)盡量靠近壓應(yīng)力區(qū)（8）預(yù)應(yīng)力束一般在距跨中三分點到四分點處開始彎起，彎起角不宜大于20°。鋼絞線束當(dāng)直徑大于5mm時彎起半徑不宜小于6m（9）鋼束在橫斷面中布置時，直束應(yīng)盡量靠近頂板位置直接錨固于齒板上，彎束布置在腹板上便于下彎分散錨固（10）應(yīng)留有一定數(shù)量的備用管道，一般占總數(shù)的1%（11）本橋中使用預(yù)埋波紋管，其水平凈距不應(yīng)小于40mm，且不小于管道直徑的0.6倍，在豎直方向可疊置。波紋管到梁側(cè)凈距不小于35mm，到梁底距離不小于50mm5.3預(yù)應(yīng)力損失計算根據(jù)《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范》（JTG3362-2018）規(guī)定，預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件在正常使用極限狀態(tài)計算中，由于施工中預(yù)應(yīng)力索的張拉采用后張法，應(yīng)考慮由下列因素引起的預(yù)應(yīng)力損失：預(yù)應(yīng)力鋼筋與管道壁之間的摩擦錨具變形、鋼筋回縮和接縫壓縮預(yù)應(yīng)力鋼筋與臺座之間的溫差（本設(shè)計不考慮）混凝土的彈性壓縮預(yù)應(yīng)力鋼筋的應(yīng)力松弛混凝土的收縮和徐變鋼絲束在錐形錨錨圈口處的摩擦損失有，此項損失可在錨圈外增大張拉力來抵消，不計算在張拉控制內(nèi)力內(nèi)。5.3.1預(yù)應(yīng)力鋼筋與管道壁間摩擦引起的預(yù)應(yīng)力損失摩阻損失指的是預(yù)應(yīng)力筋與管道間的摩擦引起的預(yù)應(yīng)力損失，可以按公式（5.33）計算： （5.33）式中：——張拉鋼筋時錨下的控制應(yīng)力（取）；——預(yù)應(yīng)力鋼筋與管道壁的摩擦系數(shù)，按表5.3采用；——從張拉端至計算截面曲線管道部分切線的夾角之和（rad）；——管道每米局部偏差對摩擦的影響系數(shù)，按表5.3采用；——從張拉端至計算截面的管道長度，可近似地取該段管道在構(gòu)件縱軸上的投影長度（m）。表5.3系數(shù)及的值預(yù)應(yīng)力鋼筋類型管道種類鋼絞線、鋼絲束預(yù)應(yīng)力螺紋鋼筋體內(nèi)預(yù)應(yīng)力鋼筋預(yù)埋金屬波紋管0.00150.20~0.250.50預(yù)埋塑料波紋管0.00150.15~0.20—預(yù)埋鐵皮管0.00300.350.40預(yù)埋鋼管0.00100.25—抽芯成型0.00150.550.60體外預(yù)應(yīng)力鋼筋鋼管00.20~0.30（0.08~0.10）—高密度聚乙烯管00.12~0.15（0.08~0.10）—管道成型方式選用預(yù)埋金屬波紋管，預(yù)應(yīng)力鋼筋采用鋼絞線，因此取=0.0015，=0.20。根據(jù)布置的預(yù)應(yīng)力鋼絞線，確定出和，代入式（5.33）可以得到各主要截面中預(yù)應(yīng)力與管道壁間摩擦引起的應(yīng)力損失。表5.4墩頂截面鋼束號角度弧度xkkxD100.000.250.0021.50.00150.030.03139544.27D200.000.250.00250.00150.040.04139551.34D300.000.250.0028.50.00150.040.04139558.38D400.000.250.00320.00150.050.05139565.38D540.070.250.0235.50.00150.050.07139595.23D640.070.250.02390.00150.060.071395102.03D740.070.250.02430.00150.060.081395109.77D840.070.250.02470.00150.070.081395117.45D940.070.250.02510.00150.080.091395125.10D1040.070.250.02550.00150.080.101395132.69D1140.070.250.02590.00150.090.101395140.24W1400.700.250.1790.00150.010.171395239.12W2400.700.250.17120.00150.020.181395244.31W3400.700.250.17150.00150.020.181395249.48W4400.700.250.17180.00150.030.181395254.62W5400.700.250.1721.50.00150.030.191395260.59W6350.610.250.15250.00150.040.171395241.64W7350.610.250.1528.50.00150.040.181395247.68W8350.610.250.15320.00150.050.181395253.69W9350.610.250.1535.50.00150.050.191395259.66W10350.610.250.15390.00150.060.191395265.61W11300.520.250.13430.00150.060.181395247.60W12300.520.250.13470.00150.070.181395254.47W13300.520.250.13510.00150.080.191395261.29W14300.520.250.13550.00150.080.191395268.07W15300.520.250.13590.00150.090.201395274.81平均值187.10表5.5L/4截面鋼束號角度弧度XKKXD540.070.250.0235.50.00150.050.07139595.23D640.070.250.02390.00150.060.071395102.03D740.070.250.02430.00150.060.081395109.77D840.070.250.02470.00150.070.081395117.45D940.070.250.02510.00150.080.091395125.10D1040.070.250.02550.00150.080.101395132.69D1140.070.250.02590.00150.090.101395140.24A20200.350.250.09290.00150.040.121395171.00A21200.350.250.09340.00150.050.131395180.14A22200.350.250.09390.00150.060.141395189.22A23200.350.250.09440.00150.070.141395198.23W9350.610.250.1535.50.00150.050.191395259.66W10350.610.250.15390.00150.060.191395265.61W11300.520.250.13430.00150.060.181395247.60W12300.520.250.13470.00150.070.181395254.47W13300.520.250.13510.00150.080.191395261.29W14300.520.250.13550.00150.080.191395268.07W15300.520.250.13590.00150.090.201395274.81平均188.48表5.6跨中截面鋼束號角度弧度XKKXZ3130.00150.020.05139573.87Z200.000.250.0090.00150.010.01139518.71Z33170.00150.030.06139581.77ZH100.000.250.0050.00150.010.01139510.42ZH200.000.250.00160.00150.020.02139533.08平均43.575.3.2錨具變形、鋼筋回縮和接縫壓縮引起的預(yù)應(yīng)力損失預(yù)應(yīng)力直線鋼筋由錨具變形，鋼筋回縮和接縫壓縮引起的應(yīng)力損失，可按式（5.37）計算。 （5.37）式中：——張拉端錨具變形、鋼筋回縮和接縫壓縮值（mm），按表5.4??；——張拉端至錨固端之間的距離（mm）；——預(yù)應(yīng)力鋼筋的彈性模量，取。后張拉構(gòu)件預(yù)應(yīng)力曲線鋼筋由錨具變形、鋼筋回縮和接縫壓縮引起的應(yīng)力損失，應(yīng)考慮錨固后反向摩擦的影響。表5.7錨具變形、鋼筋回縮和接縫壓縮值（mm）錨具、接縫類型錨具、接縫類型鋼絲束的鋼制錐形錨具6墩頭錨具1夾片式錨具有頂壓時4每塊后加墊板的縫隙2無頂壓時6水泥砂漿接縫1帶螺帽錨具的螺帽縫隙1~3環(huán)氧樹脂砂漿接縫1本設(shè)計采用無頂壓的夾片式錨具，因此取。根據(jù)布置的預(yù)應(yīng)力鋼絞線，確定出，代入公式（5-57），得到各主要截面中由于錨具變形、鋼筋回縮和接縫壓縮引起的應(yīng)力損失。表5.8墩頂截面鋼束號L(mm)D121500139544.270.0628643150D225000139551.340.0537646660D328500139558.380.0469649950D432000139565.380.0416653060D536600139595.230.0355657400D6390001395102.030.0332659410D7430001395109.770.0299662570D8470001395117.450.0272665610D9510001395125.100.0249668550D10550001395132.690.0230671400D11590001395140.240.0213674170W190001395239.120.1284630180W2120001395244.310.0959634930W3150001395249.480.0764639140W4180001395254.620.0634642970W5215001395260.590.0528647090W6250001395241.640.0461650360W7285001395247.680.0403653910W8320001395253.690.0357657280W9355001395259.660.0320660480W10390001395265.610.0290663560W11430001395247.600.0267666220W12470001395254.470.0243669440W13510001395261.290.0222672550W14550001395268.070.0205675570W15590001395274.810.0190678500平均0表5.9L/4截面鋼束號x(mm)D5350041000139595.230.031766075163.27D67000450001395102.030.0287663810.00D711000490001395109.770.0262666790.00D815000540001395117.450.0237670320.00D919000590001395125.100.0215673730.00D1023000640001395132.690.0197677020.00D1127000690001395140.240.0182680210.00A20-3000740001395171.000.016568410377.47A212000790001395180.140.015468723206.76A227000840001395189.220.01446902858.23A2312000890001395198.230.0134693280.00W93500450001395259.660.025266810167.01W107000490001395265.610.0230671255.75W1111000540001395247.600.0212674210.00W1215000590001395254.470.0193677800.00W1319000640001395261.290.0177681270.00W1423000690001395268.070.0163684640.00W1527000740001395274.810.0151687920.00平均54.36表5.10跨中截面鋼束號x(mm)Z11300013000139573.870.1016633930Z290009000139518.710.1529627660Z31700017000139581.770.0772638920ZH150005000139510.420.2769620560ZH21600016000139533.080.0851637070平均05.3.3混凝土的彈性壓縮引起的預(yù)應(yīng)力損失后張法構(gòu)件一般采用分批張拉，張拉后批鋼束時所產(chǎn)生的混凝土彈性壓縮將使先批已張拉并錨固預(yù)應(yīng)力鋼筋產(chǎn)生應(yīng)力損失，按式（5.40）計算。 （5.40）式中：——在計算截面上先張拉鋼筋重心處，由后張拉各批鋼筋所產(chǎn)生的混凝土法向應(yīng)力之和（MPa）；——預(yù)應(yīng)力鋼筋與混凝土的彈性模量之比。逐一計算比較復(fù)雜，可采用公式（5.41）計算。 （5.41）式中：——計算截面上分批張拉的鋼束批數(shù)?！款A(yù)應(yīng)力鋼筋的合力在其作用點處所產(chǎn)生的混凝土正應(yīng)力，可按式（5.42）、（5.43）計算。 （5.42） （5.43）注意預(yù)應(yīng)力損失產(chǎn)生時，預(yù)應(yīng)力孔道還沒壓漿，截面特性取靜截面特性（即扣除孔道部位的影響）。對懸臂拼裝結(jié)構(gòu)