畢業(yè)設(shè)計(jì)--公路預(yù)應(yīng)力剛構(gòu)橋的上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)為公路預(yù)應(yīng)力剛構(gòu)橋的上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。它采用的是中跨為92米和兩個(gè)邊跨為56米的梁橋，橋面為20m寬的四車道，分為雙幅，設(shè)計(jì)時(shí)只考慮單幅。截面采用單箱梁變截面。梁高從中跨2.0m到邊跨4.5m。</p><p>　　橋梁的設(shè)計(jì)是一個(gè)復(fù)雜的過程，包括很多方面的內(nèi)容，但作為畢業(yè)設(shè)計(jì)不可能像實(shí)際設(shè)計(jì)那樣

2、做到面面俱到，通過本設(shè)計(jì)主要解決四個(gè)方面的問題：橋梁橫截面的擬定、橋梁結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計(jì)算、主梁預(yù)應(yīng)力鋼筋、截面應(yīng)力驗(yàn)算、工程量計(jì)算。</p><p>　　在設(shè)計(jì)過程中，我利用橋梁結(jié)構(gòu)分析軟件MIDAS/CIVIL完成了結(jié)構(gòu)分析，它是采用有限元分析方法。用戶建立截面尺寸后，然后建立橋的基本模型，進(jìn)行內(nèi)力分析，根據(jù)計(jì)算結(jié)果配筋，然后進(jìn)行施工各階段分析及截面驗(yàn)算，同時(shí)，必須要考慮混凝土收縮、徐變次內(nèi)力和溫度次內(nèi)力等因素的影

3、響。最后的結(jié)果也證明了所得的數(shù)據(jù)是符合要求的。</p><p>　　除MIDAS/CIVIL軟件之外，還利用了其他如：word, Excel, AutoCAD等計(jì)算精確又高效率的軟件來進(jìn)行預(yù)應(yīng)力損失的計(jì)算以及截面的檢算</p><p>　　關(guān)鍵詞：剛構(gòu)橋；預(yù)應(yīng)力損失；橋梁分析軟件</p><p><b>　　Abstract</b></p

4、><p>　　This design is a pre-stressed continuous rigid-frame bridge’s superstructure .The superstructure of the bridge consists of a 92-metres center span and two side spans of 56-metres each. The width of the b

5、ridge is 20 meters with four roadways,and the roadway are divided into two bridges,but only one bridge we design.The cross section of this bridge is a single cell box with depth varying from 2.0 meters to 4.5 meters. <

6、;/p><p>　　After all, the course of designing a bridge is very complex. We consider 4 problems here: designing of the sections of the bridge, computation of internal force of the bridge, pre-stressed steel bars

7、in the structure and checking the computations of the sections.</p><p>　　In doing this project, I completed the structure analysis by MIDAS/CIVIL, which is a Bridge Structure Analysis Software. According to

8、the cross-section size, we primarily formulate the bridge model, and then proceed to the construction phase of the analysis, according to the force for calculating distribute the number of steel. After designing the pre-

9、stressed steel in the structure, the next work is checking the computations of the sections .In this stage, we must considering the possible effec</p><p>　　Except from MIDAS/CIVIL , many software such as wor

10、d, Excel, AutoCAD etc, which are greatly precise and efficient are used to aid analysis during calculation of pre-stress loss, cross-section check, etc. </p><p>　　Key words： continuous rigid-frame bridge；bri

11、dge pre-stress loss；bridge structure analysis software</p><p><b>　　緒 論</b></p><p>　　我國(guó)自50年代中期開始修建預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋，至今已有40多年的歷史，比歐洲起步晚，但近對(duì)年來發(fā)展迅速，在預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁的設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)分析、試驗(yàn)研究、預(yù)應(yīng)力材料及工藝設(shè)備、施工工藝等方面日新月異

12、，預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋的設(shè)計(jì)技術(shù)與施工技術(shù)都已達(dá)到相當(dāng)高的水平。</p><p>　　預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋是預(yù)應(yīng)力橋梁中的一種，它具有整體性能好、結(jié)構(gòu)剛度大、變形小、抗震性能好，特別是主梁變形撓曲線平緩，橋面伸縮縫少，行車舒適等優(yōu)點(diǎn)。加上這種橋型的設(shè)計(jì)施工均較成熟，施工質(zhì)量和施工工期能得到控制，成橋后養(yǎng)護(hù)工作量小。預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁的適用范圍一般在150m以內(nèi)，上述種種因素使得這種橋型在公路、城市和鐵路橋梁工程中得到

13、廣泛采用。預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)橋梁采用支架現(xiàn)澆施工，結(jié)構(gòu)在施工過程中一次落架，沒有體系轉(zhuǎn)換。因此，內(nèi)力計(jì)算原理和方法非常簡(jiǎn)單單按傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)力學(xué)方法直接計(jì)算連續(xù)梁結(jié)構(gòu)的恒、活載效應(yīng)以及支座沉降和溫度次內(nèi)力，而需計(jì)算恒栽徐變二次距。其計(jì)算結(jié)果是支承處負(fù)彎距小于按懸臂施工的彎距值，但橋梁跨中正彎距大于按懸臂施工的彎矩值，這充分說明了連續(xù)梁橋的設(shè)計(jì)計(jì)算必須與施工方法密切結(jié)合。</p><p>　　筑隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，工

14、業(yè)水平的提高，橋梁工程建筑技術(shù)出現(xiàn)了前所未有的嶄新發(fā)展局面。千里江面上的座座跨江大橋，與現(xiàn)代高等級(jí)公路迂回交叉的立交橋，猶如都市彩虹的高架道路橋，以及特大跨度與深水基礎(chǔ)的海灣、海峽大橋等，使江河海峽天塹變通途，逐步形成我過立體交通網(wǎng)絡(luò)，不僅極大地改變了我國(guó)公路交通狀況，而且為提高人民生活水平，拉動(dòng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)，起著不可估量的作用。</p><p>　　同時(shí)也隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步,預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋?qū)⒅鸩匠蔀槌?/p>

15、市立交橋及高架橋的優(yōu)先類型，具有很大的競(jìng)爭(zhēng)力和發(fā)展前途，鐵路橋梁也廣泛采用此體系。</p><p>　　橋梁建筑的發(fā)展,對(duì)于建橋材料、施工方法、設(shè)計(jì)理論等方面,提出了新的要求。而新的材料(如納米材料)、新的施工方法、新的設(shè)計(jì)理論又反過來推動(dòng)橋梁的發(fā)展。因此,預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋在現(xiàn)階段跨度范圍內(nèi)還有進(jìn)一步的擴(kuò)大，潛力也是巨大的。</p><p>　　預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋在我國(guó)的發(fā)展與應(yīng)用雖

16、然只有20余年歷史，但如今在公路、城市道路和鐵路建設(shè)中廣泛采用。目前我國(guó)無論在設(shè)計(jì)、施工、預(yù)應(yīng)力材料和設(shè)備上都取得了很大進(jìn)步和一定成就，然而與國(guó)際先進(jìn)水平仍存在一定差距。今天，我們需要不斷地總結(jié)經(jīng)驗(yàn)、吸取教訓(xùn)，在設(shè)計(jì)理論、設(shè)計(jì)規(guī)范、預(yù)應(yīng)力材料和施工技術(shù)上不斷完善、不斷發(fā)展、勇于創(chuàng)新。相信通過大家共同努力，在21世紀(jì)一定能將我國(guó)預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋的設(shè)計(jì)、施工水平推向新的高度。</p><p>　　本次設(shè)計(jì)的目的就是通

17、過實(shí)踐加深對(duì)橋梁工程基本理論和重要概念的理解,熟悉橋梁工程設(shè)計(jì)計(jì)算內(nèi)容、步驟和方法，使理論和實(shí)踐更好的結(jié)合起來。</p><p>　　預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)設(shè)計(jì)基本流程圖</p><p>　　第1章 荷載的分類及組合</p><p>　　橋梁的地基與基礎(chǔ)承受著整個(gè)建筑物的自重及所傳遞來的各種荷載，作用在地基上與基礎(chǔ)上的計(jì)算荷載有各種不同的特性，各種荷載出現(xiàn)的機(jī)率也不相

18、同，因此需將作用荷載分類，并將實(shí)際可能同時(shí)出現(xiàn)的荷載組合起來，確定設(shè)計(jì)的計(jì)算荷載。</p><p>　　1.1荷載分類與計(jì)算</p><p>　　為了便于設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)用，將作用在橋梁上的各種荷載，根據(jù)其性質(zhì)分為恒載、可變荷載和偶然荷載三類。</p><p><b>　　1.1.1 恒載</b></p><p>　　指長(zhǎng)期作用

19、著的荷載和作用力，包括結(jié)構(gòu)物的自重、土重及土的自重產(chǎn)生的側(cè)向壓力、靜水壓力、與浮力，預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)中的預(yù)應(yīng)力，超靜定結(jié)構(gòu)中混凝土收縮徐變和基礎(chǔ)變位而產(chǎn)生的影響力。</p><p>　　1.1.2 可變荷載</p><p>　　指經(jīng)常作用而作用位置可移動(dòng)和量值可變化的荷載，按其對(duì)結(jié)構(gòu)物的影響程度可分為活載和其他可變荷載兩部分?；钶d包括汽車荷載及其引起的沖擊力、離心力、土側(cè)壓力，人群荷載和平板掛車

20、或履帶車及其引起的 側(cè)壓力。其他可變活載包括汽車制動(dòng)力、風(fēng)力、冰壓力、流水壓力及支座摩擦力。</p><p>　　1.1.3 偶然荷載</p><p>　　偶然荷載是指在特定條件下可能出現(xiàn)的較大的荷載，如地震荷載或船只或漂浮物的撞擊力。</p><p>　　1.2 荷載組合原則</p><p>　　按照各種荷載特性及出現(xiàn)的機(jī)率不同，在設(shè)計(jì)計(jì)算

21、時(shí)應(yīng)考慮各種可能出現(xiàn)的荷載組合，一般有以下幾種：</p><p>　　組合Ⅰ 由恒載中的一種或幾種，與一種或幾種荷載相組合。如該組合中不包括混凝土收縮、徐變及水的浮力引起的影響力時(shí)，習(xí)慣上也稱為主要組合。</p><p>　　組合Ⅱ 由恒載中的一種或幾種，與荷載中的一種或幾種及其他可變荷載的一種或幾種組合。</p><p>　　組合Ⅲ 由平板掛車或履帶車與結(jié)構(gòu)

22、物自重、預(yù)應(yīng)力、土重及土側(cè)壓力中的一種或幾種像組合。</p><p>　　組合Ⅳ 由活載的一種或幾種與恒載的一種或幾種與偶然荷載中的船只或漂浮物撞擊力相組合。</p><p>　　組合Ⅴ 施工階段驗(yàn)算荷載組合，包括可能出現(xiàn)的施工荷載如結(jié)構(gòu)重、腳手架、材料機(jī)具、人群、風(fēng)力和拱橋單向推力等。</p><p>　　組合Ⅵ 由地震力和結(jié)構(gòu)重、預(yù)應(yīng)力、土重及土側(cè)壓力中的

23、一種或幾種組合。</p><p>　　組合Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ習(xí)慣上也稱為附加組合。因?yàn)楦郊咏M合中考慮的荷載的出現(xiàn)機(jī)率比主要組合小些，設(shè)計(jì)時(shí)不必要求過大的安全儲(chǔ)備，因此，當(dāng)按容許應(yīng)力法計(jì)算時(shí)，設(shè)計(jì)規(guī)范在取安全系數(shù)時(shí)均允許提高一些數(shù)值。在地基與基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)儲(chǔ)備中，因分別在各種組合的荷載作用下，進(jìn)行各項(xiàng)計(jì)算，計(jì)算結(jié)果均應(yīng)分別滿足設(shè)計(jì)規(guī)定的要求。</p><p>　　為使設(shè)計(jì)比較合理，切合實(shí)際情況，

24、在荷載的組合中有些荷載不需要同時(shí)考慮，如：</p><p>　　⒈ 考慮汽車制動(dòng)力時(shí)，不計(jì)支座摩阻力，流水壓力、冰壓力，考慮支座摩力時(shí)不計(jì)汽車知?jiǎng)恿Α?lt;/p><p>　　⒉ 考慮冰壓力時(shí)，除不計(jì)制動(dòng)力外，還不計(jì)流水壓力。同樣，考慮流水壓力時(shí)，也不計(jì)汽車制動(dòng)力。</p><p>　?、?地震力、船只或漂浮物撞擊力、施工荷載三者不同時(shí)考慮，地震力與恒載力可變荷載

25、的組合方法，各種抗震規(guī)范都有具體規(guī)范。</p><p>　　為保證地基與基礎(chǔ)滿足在強(qiáng)度穩(wěn)定性和變形方面的要求 ，應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)物所在地區(qū)的各種條件和結(jié)構(gòu)特性，根據(jù)上述各種荷載組合方法，按其可能出現(xiàn)的最不利荷載組合情況進(jìn)行驗(yàn)算。</p><p>　　一般來說，不經(jīng)過計(jì)算是較難判斷哪種荷載組合最不利，必須用分析的方法對(duì)各種可能的最不利荷載組合進(jìn)行才能得到最后的結(jié)論。由于活載的排列位置在縱橫向都是可

26、變的，它將影響著各支座傳遞給墩臺(tái)及基礎(chǔ)的支座反力的分配數(shù)值，以及臺(tái)后由車輛荷載引起的地側(cè)壓力大小等，因此車輛荷載的排列位置往往對(duì)確定最不利荷載組合起著支配作用，對(duì)于不同驗(yàn)算項(xiàng)目可能各有其相應(yīng)的最不利荷載組合，應(yīng)分別進(jìn)行驗(yàn)算。</p><p>　　此外，許多可變荷載其作用方向在水平投影面上?？煞纸鉃榭v橋向或橫橋向，因此，一般也需按次兩個(gè)方向進(jìn)行地積與基礎(chǔ)的計(jì)算，并考慮其最不利荷載組合，比較出最不利者來控制計(jì)算。橋梁

27、的地基與基礎(chǔ)大多數(shù)情況下為縱橋向控制設(shè)計(jì)，但對(duì)于有較大橫橋向水平力（風(fēng)力、船只撞擊力和水壓力）作用時(shí)也需進(jìn)行橫橋計(jì)算，可能為橫橋向控制設(shè)計(jì)。</p><p>　　第2章 截面尺寸擬定</p><p>　　2.1 主要技術(shù)指標(biāo)要求</p><p>　　孔跨布置： 56＋ 92＋ 56 m；</p><p>　　荷載布置：公路-Ⅰ級(jí)、 人群荷

28、載3.5KN/㎡；</p><p>　　橋面寬度：0.25m欄桿＋2.25m人行道＋15m車行道＋2.25m人行道＋0.25m欄桿＝20m（四車道）</p><p>　　橋面縱坡：0％（平坡）</p><p>　　橋面橫坡：±1.5％；</p><p><b>　　`</b></p><p&

29、gt;　　圖2-1 橋梁結(jié)構(gòu)圖式</p><p>　　2.2 截面尺寸擬定</p><p>　　2.2.1 箱形梁截面細(xì)部尺寸擬定</p><p>　　箱形截面能夠提供較大的豎向抗彎剛度、橫向抗彎剛度及抗扭剛度等，是優(yōu)越的受彎構(gòu)件橫截面形式。箱形截面形式的頂板和底板是結(jié)構(gòu)通過腹板承受正負(fù)彎矩的主要工作部位（存在剪力滯現(xiàn)象），同時(shí)，頂板也是橋面荷載橫向傳遞的主要構(gòu)件

30、。本橋橫截面總寬度為20m宜采用單箱單室結(jié)構(gòu)。</p><p><b>　　1）梁頂板厚度</b></p><p>　　一般來說，通過箱梁橫向受力分析，方可確定頂板厚度、懸臂長(zhǎng)度及是否需設(shè)橫向力筋。腹板間凈距是影響頂板厚度的關(guān)鍵因素之一。一般情況下，頂板厚度不小于18cm。若頂板內(nèi)設(shè)有縱向預(yù)應(yīng)力，則其厚度需要滿足設(shè)置預(yù)應(yīng)力筋及上、下兩層普通鋼筋等的構(gòu)造要求。本設(shè)計(jì)頂板

31、厚度取0.5m。</p><p><b>　　2）箱形底板厚度</b></p><p>　　箱形底板厚度隨箱梁負(fù)彎矩由跨中到中支點(diǎn)的增大而逐漸加厚，以適應(yīng)承壓要求。底板除需要符合使用階段的受壓要求外，在破壞階段還應(yīng)該使中性軸保持在底板以內(nèi)，并有適當(dāng)?shù)母辉?。一般來說，支承處底板厚度約為支承處梁高的1/10～1/12，而跨中底板奪取度一般在20～25cm之間，取b/30比

32、較好（b為箱梁腹板凈距）。本設(shè)計(jì)跨中底板厚40cm,墩處截面底板厚度80cm。</p><p><b>　　3) 承托</b></p><p>　　在頂板與腹板、底版與腹板接頭處設(shè)置承托很有必要，設(shè)置承托可提高截面的抗扭剛度，減小“剪力滯”效應(yīng)，并減小扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力，使力流平順。另外，利用承托提供的空間可布置縱向預(yù)應(yīng)力筋和橫向預(yù)應(yīng)力筋，并使縱向預(yù)應(yīng)力筋更能靠近腹板，以便傳

33、力簡(jiǎn)捷；同時(shí)利于脫模并減弱轉(zhuǎn)角處的應(yīng)力集中。</p><p>　　4) 箱形截面高度擬定</p><p>　　橋面全寬為18m,故取單箱單室截面。箱形截面高度的擬訂按規(guī)范墩處截面的高度除以跨中長(zhǎng)度取值范圍在~?？缰薪孛娓叨瘸钥缰虚L(zhǎng)度取值范圍在~。本橋跨中梁高取2.0m，支座處梁高取4.5m。</p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)資料，設(shè)置防撞護(hù)攔時(shí)，箱梁頂板翼緣端部

34、厚度一般為15~20cm左右。本次設(shè)計(jì)取20cm。翼緣根部厚度為30cm。</p><p>　　跨中處橫斷面截面尺寸圖</p><p>　　支座處橫斷面截面尺寸圖</p><p>　　圖2-2 橫截面圖（單位：cm）</p><p>　　2.2.2 材料規(guī)格</p><p>　　橋梁結(jié)構(gòu)采用的材料種類一般都較多，但就

35、畢業(yè)設(shè)計(jì)而言，指導(dǎo)教師為同學(xué)們便于設(shè)計(jì)時(shí)參考，一般對(duì)主要結(jié)構(gòu)采用通過指定的方式予以適當(dāng)范圍限定。這與實(shí)際工程設(shè)計(jì)有所不同，因?yàn)閷?shí)際設(shè)計(jì)條件之一就是材料的選定。而材料的選定既與結(jié)構(gòu)型式相關(guān)，也與橋梁所在地材料資源量及資源成本相關(guān)，必須就事論事，具體分析采用。主要材料指標(biāo)包括：</p><p>　　(1)預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁和連續(xù)剛構(gòu)橋主梁混凝土：C60級(jí)混凝土 </p><p>　　(2) 承

36、臺(tái)及樁基礎(chǔ)混凝土：C40級(jí)混凝土；</p><p>　　(3) 橋面板及欄桿混凝土：C25級(jí)混凝土；</p><p>　　2.3 人行道尺寸擬定</p><p>　　由《通用規(guī)范》第三1.4.1條，設(shè)置2%的坡度；第三條1.6.5條，設(shè)置100cm高的欄桿。由 《橋規(guī)》第6.1.1條，設(shè)置10cm厚人行道板，其余各細(xì)部尺寸見圖三人行道構(gòu)造圖 （單位cm）<

37、/p><p>　　圖2-3 人行道構(gòu)造圖</p><p><b>　　2.4 橋面鋪裝</b></p><p>　　由《通用規(guī)范》第1.7.1，橋面路緣內(nèi)設(shè)置9cm厚瀝青混凝土鋪裝層。</p><p>　　第3章 荷載內(nèi)力計(jì)算</p><p>　　該部分內(nèi)容主要用橋梁軟件MIDAS/CIVIL進(jìn)行計(jì)算

38、。</p><p>　　3.1 計(jì)算模型確定</p><p>　　目前，超靜定體系橋梁的內(nèi)力計(jì)算，仍按在荷載作用下，結(jié)構(gòu)為彈性的假定進(jìn)行計(jì)算，然后用計(jì)算所得的內(nèi)力進(jìn)行截面配筋和檢算。在確定結(jié)構(gòu)計(jì)算模型時(shí)，遵循以下原則和假定：</p><p>　　計(jì)算圖式的軸線取支座厚度的中分線和平分主梁跨中截面高度的水平線。對(duì)于截面高度變化較大的連續(xù)梁橋（本設(shè)計(jì)的情況），則應(yīng)以各截

39、面的高度中分點(diǎn)的連線作為計(jì)算圖式的理論軸線。</p><p>　　計(jì)算截面包括全部混凝土截面（包括受拉區(qū)），不考慮鋼筋。對(duì)于箱形和T形截面，不論其頂板和底板厚度如何，均應(yīng)全部計(jì)入計(jì)算截面。</p><p>　　計(jì)算變位時(shí)，一般可略去軸力和剪力的影響，僅考慮彎矩。但在計(jì)算預(yù)應(yīng)力產(chǎn)生的次內(nèi)力時(shí)，必須計(jì)入軸向力引起的混凝土壓縮變形的影響。</p><p>　　當(dāng)采用變截面

40、的主梁和支座時(shí)，如果在同一構(gòu)件中最大截面慣性矩超過最小截面慣性矩的兩倍時(shí)，須考慮此項(xiàng)變化的影響。</p><p>　　在主梁和支柱相交接的區(qū)域，其截面慣性矩與其他地方相比要大得多，可視為趨于無限大的完全剛性。實(shí)際過程中此區(qū)域的變形非常小，計(jì)算內(nèi)力時(shí)，不考慮此區(qū)域變形的影響。</p><p>　　對(duì)于混凝土的彈性模量Eh，按照規(guī)范取值。截面剛度按0.8 EhI計(jì)，I的計(jì)算方法如下：</

41、p><p>　　對(duì)于靜定結(jié)構(gòu)，不計(jì)混凝土受拉區(qū)，計(jì)入鋼筋。</p><p>　　對(duì)于超靜定結(jié)構(gòu)，包括全部混凝土截面，不計(jì)入鋼筋。</p><p>　　邊跨支座簡(jiǎn)化為滑動(dòng)鉸支。</p><p><b>　　3.2 計(jì)算原理</b></p><p>　　在計(jì)算中我們需要把握兩個(gè)基本點(diǎn)：第一是結(jié)構(gòu)本身的受力

42、特點(diǎn)；第二是施加于結(jié)構(gòu)之上的荷載及其組合。下面就從這兩方面說明本設(shè)計(jì)的計(jì)算原理：</p><p>　　在MIDAS/CIVIL程序中，用懸臂法建立懸臂法（FCM）橋梁模型。首先將結(jié)構(gòu)劃分為單元。同時(shí)要注意桿件單元的劃分，應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)的構(gòu)造特點(diǎn)、實(shí)際問題的需要以及計(jì)算精度的要求來確定，用來劃分單元的節(jié)點(diǎn)應(yīng)該包括構(gòu)件的轉(zhuǎn)折點(diǎn)、交接點(diǎn)、截面變化點(diǎn)。本橋計(jì)算圖式中的單元?jiǎng)澐?，上部結(jié)構(gòu)以設(shè)計(jì)時(shí)的每塊自然劃分為一個(gè)梁?jiǎn)卧?，這樣

43、可以方便準(zhǔn)確地模擬施工過程分析。同時(shí)，每個(gè)單元的節(jié)點(diǎn)位置也正是設(shè)計(jì)需要驗(yàn)算的截面位置。</p><p>　　關(guān)于單元的劃分需要說明的有以下幾點(diǎn)：由于要體現(xiàn)施工的8個(gè)階段，零號(hào)塊、邊跨和合龍塊必須與其他單元?jiǎng)澐珠_來，全橋采用對(duì)稱結(jié)構(gòu)，分塊也完全對(duì)稱，因此分塊圖各塊對(duì)稱分布。全橋從左至右共劃分76個(gè)單元，69個(gè)截面。 </p><p>　　內(nèi)力計(jì)算的另一要素是荷載。橋梁的設(shè)計(jì)荷載可分為永久荷載

44、、可變荷載和偶然荷載三類。</p><p>　　永久荷載包括：結(jié)構(gòu)重力、預(yù)加應(yīng)力、混凝土收縮及徐變影響力、土的重力及側(cè)壓力、基礎(chǔ)變位影響力、水的浮力；</p><p>　　可變荷載包括：基本可變荷載（活載）和其它可變荷載兩類?；究勺兒奢d包括汽車荷載、汽車沖擊力、離心力、汽車引起的土側(cè)壓力、人群荷載、平板掛車或履帶車，平板掛車或履帶車引起的土側(cè)壓力等；其它可變荷載包括風(fēng)力、汽車制動(dòng)力、流水

45、壓力、冰壓力、溫度影響力和支座摩阻力等。</p><p>　　偶然荷載包括：地震力、船只或漂流物的撞擊力等。</p><p>　　表3-1各級(jí)公路橋涵的汽車荷載等級(jí)</p><p>　　一個(gè)設(shè)計(jì)車道上由汽車荷載產(chǎn)生的制動(dòng)力標(biāo)準(zhǔn)值按規(guī)范規(guī)定的車道荷載標(biāo)準(zhǔn)值在加載長(zhǎng)度上計(jì)算的總重力的10%計(jì)算，但公路-Ⅰ級(jí)汽車荷載的制動(dòng)力標(biāo)準(zhǔn)值不得小于165KN；公路-Ⅱ級(jí)汽車荷載的制

46、動(dòng)力標(biāo)準(zhǔn)值不得小于90KN。同向行駛四車道為一個(gè)設(shè)計(jì)車道的2.68倍。制動(dòng)力的著力點(diǎn)在橋面以上1.2m處。在計(jì)算墩臺(tái)時(shí)可移至支座中心，在計(jì)算剛構(gòu)橋和拱橋時(shí)，可移至橋面上。荷載組合《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》(JTG D60-2004)：</p><p>　　(1) 公路橋涵結(jié)構(gòu)按承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)采用以下兩種作用效應(yīng)組合：基本組合與偶然組合。</p><p>　　(2) 公路橋涵結(jié)構(gòu)按

47、正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)不同的設(shè)計(jì)要求，采用以下兩種效應(yīng)組合：作用短期效應(yīng)組合與作用長(zhǎng)期效應(yīng)組合。</p><p>　　在橋梁設(shè)計(jì)中，當(dāng)采用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)不同的極限狀態(tài)和荷載組合，給出不同的荷載安全系數(shù)；當(dāng)用容許應(yīng)力設(shè)計(jì)時(shí)，則應(yīng)按不同的荷載組合給出不同的材料容許應(yīng)力值。</p><p>　　對(duì)于預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁結(jié)構(gòu)，預(yù)應(yīng)力在結(jié)構(gòu)使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)作為永久荷載計(jì)算其效應(yīng)，計(jì)

48、算時(shí)應(yīng)考慮相應(yīng)階段的預(yù)應(yīng)力損失，但不計(jì)算由于偏心距增大所引起的附加內(nèi)力，在結(jié)構(gòu)承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)，預(yù)加應(yīng)力不作為荷載，而將預(yù)應(yīng)力鋼筋作為結(jié)構(gòu)抗力的一部分。混凝土的收縮、徐變影響力在外部超靜定的混凝土結(jié)構(gòu)及復(fù)合梁橋等結(jié)構(gòu)中是必然產(chǎn)生的，而且是長(zhǎng)期的，基礎(chǔ)變位的影響力一旦出現(xiàn)，也是長(zhǎng)期作用在結(jié)構(gòu)上的。因此，這些力都列入永久作用荷載。</p><p>　　混凝土收縮影響可作為相應(yīng)于溫度降低考慮，考慮混凝土徐變的計(jì)算

49、，可采用混凝土應(yīng)力與徐變變形直線關(guān)系的假定。</p><p>　　本設(shè)計(jì)由MIDAS/CIVIL計(jì)算，在移動(dòng)荷載中加載荷載組合計(jì)算出的內(nèi)力組合包括正常使用極限狀態(tài)和承載能力極限狀態(tài)組合。</p><p>　　3.3 恒載內(nèi)力計(jì)算</p><p>　　主梁恒載內(nèi)力，包括自重引起的主梁自重（一期恒載）內(nèi)力和二期恒載（如鋪裝、欄桿等）引起的主梁后期恒載內(nèi)力。主梁的自重內(nèi)力

50、計(jì)算方法可分為兩類：在施工過程中結(jié)構(gòu)不發(fā)生體系轉(zhuǎn)換,如在滿堂支架現(xiàn)澆等，如果主梁為等截面，可按均布荷載乘主梁內(nèi)力影響線總面積計(jì)算；在施工過程中有結(jié)構(gòu)體系轉(zhuǎn)換時(shí)，應(yīng)該分階段計(jì)算內(nèi)力。本設(shè)計(jì)采用懸臂法施工,二期恒載(又稱后期恒載)集度約為66.7kN/m</p><p>　　3.3.1 一期恒載集度</p><p>　　一期恒載集度包括箱梁及橫隔板的集度，也可只考慮箱梁集度而將橫隔板作為集中力

51、加在節(jié)點(diǎn)。本設(shè)計(jì)將箱梁及橫隔板一起處理成分段均布集度作用在相應(yīng)的單元上，其計(jì)算公式為：</p><p><b>　?。?-1）</b></p><p>　　式中： i—單元號(hào);</p><p>　　—i號(hào)單元恒載集度;</p><p>　　—i號(hào)單元的毛截面面積。</p><p>　　3.3.2

52、 二期恒載集度</p><p>　　二期恒載集度為橋面鋪裝集度與防撞護(hù)攔集度之和。本設(shè)計(jì)二期恒載集度采用66.7。橋面鋪裝分兩層，下層為防水混凝土墊層，抗?jié)B標(biāo)號(hào)為S10，厚度為6cm，容重按24，上層為細(xì)粒式瀝青混凝土層，厚度為7cm，容重按23；護(hù)欄按每10米3.01混凝土計(jì)。</p><p><b>　　梁?jiǎn)卧獌?nèi)力圖：</b></p><p&g

53、t;<b>　　最大懸臂階段彎矩圖</b></p><p><b>　　邊跨合攏階段彎矩圖</b></p><p><b>　　中跨合攏階段彎矩圖</b></p><p><b>　　二期恒載階段彎矩圖</b></p><p>　　3.4 活載內(nèi)力計(jì)算&l

54、t;/p><p>　　活載內(nèi)力由基本可變荷載中的車輛荷載產(chǎn)生。活載作用在結(jié)構(gòu)的運(yùn)營(yíng)階段，此時(shí)各片主梁在橫向已聯(lián)成了整體，因此表現(xiàn)為空間結(jié)構(gòu)的受力特性，即荷載在結(jié)構(gòu)的縱向和橫向都有傳遞。實(shí)際工作中一般采用空間分析法（荷載橫向分布），即首先將作用于橋上的荷載沿橫向分配給個(gè)片主梁承擔(dān)，然后再取出各單片主梁分別計(jì)算在所分配到的荷載作用下的內(nèi)力值。</p><p>　　主梁活載內(nèi)力計(jì)算一般分兩步：(1)

55、 活載沿橋橫向最不利布載，求某一主梁的最不利荷載橫向分布系數(shù)m；(2) 利用主梁內(nèi)力影響線，將荷載乘以橫向分布系數(shù)后，在縱向按最不利位置在內(nèi)力影響線上加載求得主梁最大活載內(nèi)力。</p><p>　　對(duì)于汽車荷載，按規(guī)范要考慮沖擊力的影響。</p><p>　　按照《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》(JTG D60-2004)規(guī)定，沖擊系數(shù)μ可按下式計(jì)算：</p><p>　　

56、當(dāng)時(shí)， μ=0.05 （3-2）</p><p>　　當(dāng)時(shí)， μ=0.1767Inf-0.0157 （3-3） </p><p>　　當(dāng)時(shí)， μ=0.45 （3-4） </p><p>　　式中

57、： f—結(jié)構(gòu)基頻（Hz）</p><p>　　結(jié)構(gòu)基頻對(duì)于連續(xù)剛構(gòu)橋而言：</p><p><b>　?。?-5）</b></p><p><b>　?。?-6）</b></p><p>　　式中： —結(jié)構(gòu)的計(jì)算跨徑（）；</p><p>　　E—結(jié)構(gòu)材料的彈性模量（）；

58、</p><p>　　—結(jié)構(gòu)跨中截面的截面慣性矩（）；</p><p>　　—結(jié)構(gòu)跨中處的單位長(zhǎng)度質(zhì)量。</p><p>　　計(jì)算梁的沖擊力引起的正彎矩效應(yīng)和剪力效應(yīng)是，采用，計(jì)算梁的沖擊力引起的負(fù)彎矩效應(yīng)時(shí)，采用。</p><p><b>　?。?-7）</b></p><p>　　同理=0.1

59、8254</p><p>　　因?yàn)?，所以沖擊系數(shù)μ=0.05</p><p>　　在MIDAS/Civil里面添加移動(dòng)荷載，選擇最新中國(guó)公路橋梁荷載規(guī)范中規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)車輛荷載，定義移動(dòng)荷載分析時(shí)的車道位置，然后在移動(dòng)荷載分析控制數(shù)據(jù)中選擇橋梁等級(jí)為公路Ⅰ級(jí)，輸入計(jì)算出的結(jié)構(gòu)基頻，可計(jì)算出活載加載結(jié)果，如表3-3所示：</p><p>　　活載作用下梁?jiǎn)卧獌?nèi)力：<

60、/p><p>　　活載內(nèi)力圖——最大、最小彎矩圖</p><p>　　第4章 截面配筋設(shè)計(jì)</p><p>　　《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》JTG D62-2004規(guī)定，在選定預(yù)應(yīng)力鋼筋的數(shù)量時(shí)，應(yīng)滿足三方面要求：①正常使用極限狀態(tài)下應(yīng)力要求；②承載能力極限狀態(tài)下的強(qiáng)度要求；③施工階段應(yīng)力要求。本設(shè)計(jì)采用前兩種方法計(jì)算。</p><p

61、>　　4.1 鋼絞線及錨具</p><p>　　鋼絞線采用高強(qiáng)度松弛鋼絞線，錨具采用YM15-12，鋼絞線規(guī)格采用24￠15.24。</p><p>　　4.2 鋼筋間距及對(duì)預(yù)應(yīng)力管道的要求</p><p>　　后張預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件，預(yù)應(yīng)力鋼筋的凈間距及預(yù)應(yīng)力鋼筋的預(yù)留管道應(yīng)符合下列要求：</p><p>　?、徘€預(yù)應(yīng)力鋼絞線彎曲半徑

62、不小于4m,彎起角不大于；</p><p>　?、乒艿乐翗?gòu)件頂面或側(cè)面邊緣的凈距不應(yīng)小于3.5，至構(gòu)件底邊緣凈距不小于5cm；</p><p>　?、清^下應(yīng)設(shè)置厚度大于15mm的鋼板和鋼筋網(wǎng)；</p><p>　?、炔捎贸榘蜗鹉z管成型的管道，其凈間距不應(yīng)小于4cm。對(duì)于大噸位的預(yù)應(yīng)力筋，建議不小于管道直徑，采用預(yù)埋鐵皮套筒，其水平凈距不應(yīng)小于4cm，豎直方向在水平段

63、可兩套疊置，疊置套管的水平凈距也不應(yīng)小于4cm。</p><p>　　4.3 預(yù)應(yīng)力筋的估算</p><p>　　4.3.1按承載能力極限計(jì)算時(shí)滿足正截面強(qiáng)度要求：</p><p>　　預(yù)應(yīng)力梁到達(dá)受彎的極限狀態(tài)時(shí)，受拉去混凝土應(yīng)力達(dá)到混凝土抗壓設(shè)計(jì)強(qiáng)度，受拉區(qū)鋼筋達(dá)到抗拉設(shè)計(jì)強(qiáng)度。截面的安全性是通過截面抗彎安全系數(shù)來保證的。</p><p>

64、;　?、艑?duì)于僅承受一個(gè)方向的彎距的單筋截面梁，所需預(yù)應(yīng)力筋數(shù)量按下式計(jì)算（如圖）：</p><p>　　=0， ⑴</p><p>　　=， ⑵</p><p><b>　　解上兩式得：</b></p>

65、<p>　　受壓高度 ⑶</p><p>　　預(yù)應(yīng)力筋數(shù) (4a)</p><p>　　或 (4b)</p><p>　　式中：為截面上

66、組合力矩（考慮混凝土安全系數(shù)=1.25時(shí)，）。</p><p>　　為混凝土抗壓設(shè)計(jì)強(qiáng)度；</p><p>　　為預(yù)應(yīng)力筋抗拉設(shè)計(jì)強(qiáng)度；</p><p>　　為單根預(yù)應(yīng)力筋束截面積；</p><p><b>　　b為截面寬度。</b></p><p>　?、迫艚孛娉惺茈p向彎矩時(shí)，需配雙筋的，可據(jù)截

67、面上正、負(fù)彎矩按上述方法分別計(jì)算上、下緣所需預(yù)應(yīng)力筋數(shù)量。這忽略實(shí)際存在的雙筋影響時(shí)（受拉區(qū)和受壓區(qū)都有預(yù)應(yīng)力筋）會(huì)使計(jì)算結(jié)果偏大，作為力筋數(shù)量的估算是允許的。</p><p>　　4.3.2按正常使用狀態(tài)計(jì)算時(shí)，拉應(yīng)力滿足要求估算下限；壓應(yīng)力滿足要求估算上限。</p><p>　　《橋規(guī)》（JTG D60-2004）規(guī)定，截面上的預(yù)壓應(yīng)力大于荷載引起的拉應(yīng)力，預(yù)應(yīng)力與荷載引起的壓應(yīng)力之和

68、應(yīng)小于混凝土的容許壓應(yīng)力（0.5），或?yàn)樵谌我怆A段，全截面承壓，截面上不出現(xiàn)拉應(yīng)力，同時(shí)截面上最大壓應(yīng)力小于允許壓應(yīng)力。寫成計(jì)算式為：</p><p><b>　　截面上緣 </b></p><p>　　0 ⑸</p><p>　　0.5

69、 ⑹</p><p><b>　　截面下緣</b></p><p>　　0 ⑺</p><p>　　0.5 ⑻</p><p>　　其中，為由預(yù)應(yīng)力產(chǎn)生的應(yīng)力，W為截面抗彎模量，

70、為混凝土軸心抗壓標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度。的符號(hào)取值規(guī)定為當(dāng)為正彎矩時(shí)取正，為負(fù)彎矩取負(fù)，并按代數(shù)取值大小。</p><p>　　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(jiǎn)化計(jì)算，只考慮上緣和下緣的拉應(yīng)力這個(gè)限制條件，用以求出預(yù)應(yīng)力筋束的最小值。</p><p>　　公式（5）變成 ⑼</p>

71、<p>　　公式（6）變成 ⑽</p><p>　　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)力的計(jì)算式分為以下三種情況：</p><p>　?、沤孛嫔舷戮壘溆辛詈偷挚拐?fù)彎矩，由力筋和在截面上下緣產(chǎn)生的壓應(yīng)力分別為：</p><p><b>　?、?lt;/b>

72、;</p><p><b>　?、?lt;/b></p><p>　　將式（9）和（10）分別代入式（11）和（12），解聯(lián)立方程得</p><p><b>　　⒀</b></p><p><b>　?、?lt;/b></p><p>　　令 =

73、 =</p><p><b>　　代入⒀和⒁中得到</b></p><p><b>　?、?lt;/b></p><p><b>　　⒃</b></p><p>　　其中，－每束預(yù)應(yīng)力筋面積，－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

74、筋重心離開截面重心的距離，A－混凝土截面面積，可取毛截面計(jì)算。</p><p>　　、－截面的上、下核心距</p><p>　　（2）當(dāng)截面只在下緣布置力筋以抵抗正彎矩時(shí)</p><p>　　當(dāng)由上緣不出現(xiàn)拉應(yīng)力控制時(shí)：=.</p><p>　　當(dāng)由下緣不出現(xiàn)拉應(yīng)力控制時(shí)：=</p><p>　?。?）當(dāng)截面中只在上緣

75、布置力筋以抵抗負(fù)彎矩時(shí)：</p><p>　　當(dāng)由上緣不出現(xiàn)拉應(yīng)力控制時(shí)：=.</p><p>　　當(dāng)由下緣不出現(xiàn)拉應(yīng)力控制時(shí)： =</p><p>　　當(dāng)按上緣和下緣的壓應(yīng)力的限制條件計(jì)算時(shí)（求得預(yù)應(yīng)力筋束數(shù)的最大值）。可由前面的式（6）和式（8）推導(dǎo)得：</p><p><b>　　=.</b></p>

76、<p><b>　　=.</b></p><p>　　布置鋼筋時(shí)有時(shí)需要調(diào)整束數(shù)，亦即當(dāng)截面承受負(fù)彎矩時(shí)，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(shí)，如果截面上部多配根束，則下部筋束也要相應(yīng)增配根。其關(guān)系為：</p><p><b>　　當(dāng)承受時(shí)， =</b></p>

77、<p><b>　　當(dāng)承受時(shí)， =</b></p><p>　　估束后，給和各個(gè)截面預(yù)應(yīng)力束有關(guān)數(shù)量列表，此外對(duì)于彎起的鋼束計(jì)算每種類型鋼筋的幾何要素（包括彎起角、起彎半徑、縱向切線的長(zhǎng)度（若鋼筋不水平，則應(yīng)給出轉(zhuǎn)折點(diǎn)坐標(biāo)）、弧長(zhǎng)、直線段長(zhǎng)、起彎點(diǎn)和終玩點(diǎn)及錨固點(diǎn)坐標(biāo)、該種類型鋼束的數(shù)量以及該類型鋼束的總長(zhǎng)）。</p><p><b>　　預(yù)應(yīng)

78、力鋼筋估算表格</b></p><p><b>　　預(yù)應(yīng)力鋼筋重量表</b></p><p>　　4.4 預(yù)應(yīng)力筋的布置</p><p>　　4.4.1對(duì)布筋的具體要求</p><p>　　鋼束的縱向布置要確定各計(jì)算截面的錨固彎束數(shù)、錨固直束數(shù)、通過彎束數(shù)的通過直束數(shù)，另外，還需確定出彎事束數(shù)的幾何參數(shù)，如彎

79、起角度和半徑等。鋼束的布置應(yīng)盡量接近估束結(jié)果，彎束的分布均勻?qū)ΨQ且具有足夠的錨固空間，鋼束按布置不同，一般分以下三類：</p><p>　　頂板束：主要承受支座負(fù)彎矩作用，布置在支座附近的頂板上，可在節(jié)段端面上錨固，也可下彎至頂板處錨固。</p><p>　　腹板束：主要承受負(fù)彎矩和剪力作用，布置在支座截面及附近的腹板上，均下彎至節(jié)段端面的腹板上錨固。</p><p&g

80、t;　　底板束：承受正彎矩作用，布置在跨中及附近的底板上，上彎至底板頂部錨固。</p><p>　　合攏束：承受跨中正彎矩作用，布置在跨中合攏段及附近處的頂板上，下彎至頂板底處錨固。</p><p>　　4.4.2縱向預(yù)應(yīng)力筋布置應(yīng)考慮的因素</p><p>　　1、不但要保證結(jié)構(gòu)在正常使用階段的受力需要，而且也要考慮結(jié)構(gòu)承載能力極限狀態(tài)的需要。</p>

81、<p>　　2、盡量靠近上下緣布置，截面力筋布置均勻，節(jié)端盡可能對(duì)稱，注意保證曲率半徑，避免多次反向曲率，從而減小摩阻損失。</p><p>　　3、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。</p><p><b>　　4、施工方便。</b></p><p>　　5、錨具在梁端的布置盡量減少局部應(yīng)力。</p>

82、<p>　　6、錨具間應(yīng)滿足最小凈矩的要求。</p><p>　　7、盡量對(duì)稱布置鋼束。另外，在分層布束時(shí)，應(yīng)使同一列鋼束管道盡可能上下對(duì)正，這有利于頂板混凝土的澆筑，如采用梅花形布置，將導(dǎo)致混凝土澆筑困難，無法插入震搗。</p><p>　　8、分層布束時(shí)，應(yīng)使頂板長(zhǎng)束布上層，短束布下層；底板長(zhǎng)束布下層，短束布上層。首先，因?yàn)殇撌^固順序?yàn)橄儒^固短束，后錨固長(zhǎng)束，長(zhǎng)束布置在頂板

83、上層或底板下層不會(huì)發(fā)生干擾；其次，較長(zhǎng)束通過的梁段較多，放置在頂層，力臂較大，能更有效的發(fā)揮預(yù)應(yīng)力作用；此外，較長(zhǎng)鋼束在施工過程中管道出現(xiàn)質(zhì)量問題的幾率較高，放在頂層進(jìn)行處理比較容易。</p><p>　　9、留有一定數(shù)量的備用管道，一般占總數(shù)的1﹪。由于施工的要求決定了每澆筑一個(gè)梁段都需要錨固鋼束，考慮到對(duì)稱性，在每一個(gè)懸臂截面處都彎起或截?cái)嗔酥辽賰墒撌?。因?yàn)橹ё浇孛鎻澗匾绕渌孛鎻澗卮蟮亩啵蚨鴱澠鸹?/p>

84、截?cái)嗟匿撌惨鄳?yīng)增多，鋼筋的彎起半徑更小，彎起角度更大。</p><p>　　第5章 計(jì)算預(yù)應(yīng)力損失</p><p>　　5.1 規(guī)范要求及公式說明</p><p>　　配筋結(jié)束（確定各預(yù)應(yīng)力筋長(zhǎng)度、在兩種位置、幾何特性及張拉順序）后，應(yīng)進(jìn)行預(yù)應(yīng)力損失的計(jì)算。</p><p>　　《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D6

85、2-2004）5.2.5條指出：界面應(yīng)力損失計(jì)算需先計(jì)算六項(xiàng)應(yīng)力損失即：（1）預(yù)應(yīng)力筋與管道壁摩擦引起的應(yīng)力損失；（2）錨具變形及鋼筋回縮和接縫壓縮引起的應(yīng)力損失；（3）鋼筋與臺(tái)座間的溫差引起的應(yīng)力損失，本設(shè)計(jì)為后張法，無此項(xiàng)；（4）混凝土彈性壓縮所引起的應(yīng)力損失；（5）預(yù)應(yīng)力鋼筋松弛引起的應(yīng)力損失；（6）混凝土收縮和徐變引起的應(yīng)力損失。</p><p>　　后張法預(yù)應(yīng)力混凝土梁宰張拉錨固階段，預(yù)應(yīng)力管道內(nèi)未壓漿

86、，由預(yù)加力引起的應(yīng)力按構(gòu)件混凝土截面凈面積計(jì)算，在使用階段，一般預(yù)留孔道已壓漿，認(rèn)為鋼束與混凝土結(jié)合良好，可按換算截面計(jì)算?，F(xiàn)將計(jì)算凈截面的換算截面幾何特性的方法敘述如下：</p><p><b>　　5.1.1凈截面</b></p><p>　　凈截面的幾何特性在計(jì)算預(yù)應(yīng)力損失時(shí)要用，故需對(duì)每一個(gè)截面進(jìn)行計(jì)算。其計(jì)算方法是首先根據(jù)毛截面特性（面積、重心位置、面積矩）

87、和管道特性（面積、重心位置、面積矩）求出凈截面面積和面積矩，進(jìn)而求出凈截面的重心位置，最后求得毛截面對(duì)凈截面重心位置的慣性矩（正）和管道對(duì)該位置的慣性矩（負(fù)），將兩者相減得凈截面的慣性矩。</p><p>　　即：凈特性=截面全特性-管道特性。</p><p>　　5.2 預(yù)應(yīng)力損失類型</p><p>　　5.2.1 預(yù)應(yīng)力筋與管道之間摩擦引起的應(yīng)力損失</

88、p><p>　　《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D62-2004）規(guī)定可按下式計(jì)算：</p><p><b>　　（5-1）</b></p><p>　　式中: —張拉鋼筋時(shí)錨下的控制應(yīng)力（≤0.75Ryb）；—預(yù)應(yīng)力鋼筋與管道壁的摩擦系數(shù)，可取0.15；</p><p>　　—從張拉端至計(jì)算截面曲

89、線管道部分切線的夾角之和，以計(jì)；—管道每米局部偏差對(duì)摩擦的影響系數(shù)，可取0.0015；</p><p>　　—從張拉端至計(jì)算截面的管道長(zhǎng)度,以計(jì)。</p><p>　　5.2.2 錨具變形、鋼筋回縮和接縫壓縮引起的損失</p><p>　　《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTG D62-2004)規(guī)定：由錨具變形、鋼筋回縮和接縫壓縮引起的損失，可按下

90、式計(jì)算：</p><p><b>　?。?-2）</b></p><p>　　式中： —錨具變形、鋼筋回縮和接縫壓縮值；統(tǒng)一取6；</p><p>　　—預(yù)應(yīng)力鋼筋的有效長(zhǎng)度；</p><p>　　—預(yù)應(yīng)力鋼筋的彈性模量。取195000</p><p>　　5.2.3 混凝土的彈性壓縮引起的應(yīng)力

91、損失</p><p>　　由《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTG D62-2004)規(guī)定后張預(yù)應(yīng)力砼構(gòu)件的預(yù)應(yīng)力鋼筋采用分批張拉時(shí)，先張拉的鋼筋由于張拉后批鋼筋所產(chǎn)生的混凝土彈性壓縮引起的應(yīng)力損失，可按下式計(jì)算：</p><p><b>　　(5-3)</b></p><p>　　式中: —在先張拉鋼筋重心處，由后張拉各批鋼筋

92、而產(chǎn)生的混凝土法向應(yīng)力（MPa）；</p><p>　　—預(yù)應(yīng)力鋼筋與混凝土彈性模量比值。 若逐一計(jì)算 的值則甚為繁瑣，對(duì)于懸臂施工結(jié)構(gòu)，可作下列兩點(diǎn)假設(shè)：</p><p>　　1.每懸臂澆注一段，即相應(yīng)地張拉一批預(yù)應(yīng)力筋，假設(shè)每批張拉的預(yù)應(yīng)力值都相同，且都作用在全部預(yù)應(yīng)力鋼束的重心處。</p><p>

93、;　　2.在同一計(jì)算截面上，每一懸臂澆注梁段自重對(duì)該截面所并產(chǎn)生的自重彎距都相等。 按照上述兩點(diǎn)假設(shè)，且忽略同一截面上鋼束張拉先后次序不同而并產(chǎn)生的彈性壓縮損失，可采用下列近似計(jì)算公式：</p><p><b>　　(5-4)</b></p><p>　　式中: —計(jì)算截面的分批張拉的鋼束批數(shù)；</p><p>　　—在計(jì)算截面的全部

94、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。 </p><p>　　5.2.4 預(yù)應(yīng)力鋼筋的應(yīng)力松弛損失</p><p>　　本設(shè)計(jì)所用鋼鋼絞線為高強(qiáng)度低松馳鋼絞線，采用超張拉。《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D62-2004）規(guī)定，對(duì)于鋼絲、鋼絞線可?。?lt;/p><p><b>　　(5-5)</

95、b></p><p>　　式中： —張拉系數(shù)，一次張拉時(shí)，；超張拉時(shí)， </p><p>　　—鋼筋松弛系數(shù)，Ⅰ級(jí)松弛（普通）松弛，；Ⅱ級(jí)松弛（低松弛），</p><p>　　—傳力錨固時(shí)的鋼筋應(yīng)力，對(duì)后張法構(gòu)件</p><p>　　5.2.5 混凝土收縮和徐變引起的預(yù)應(yīng)力鋼筋應(yīng)力損失</p><p>　　由混

96、凝土收縮和徐變引起的預(yù)應(yīng)力損失，應(yīng)考慮非預(yù)應(yīng)力鋼筋的影響，可由下列公式計(jì)算：</p><p><b>　　(5-6)</b></p><p><b>　　(5-7)</b></p><p>　　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，徐變引起的預(yù)應(yīng)力損失；</p><p>　

97、　—構(gòu)件受拉區(qū)受壓區(qū)全部縱向鋼筋截面重心處由預(yù)應(yīng)力產(chǎn)生的混凝土法向壓應(yīng)力；</p><p>　　—預(yù)應(yīng)力鋼筋的彈性模量； </p><p>　　—預(yù)應(yīng)力鋼筋的彈性模量與混凝土彈性模量的比值；</p><p>　　—受拉區(qū)，受壓區(qū)全部縱向鋼筋配筋率；</p><p>　　—預(yù)應(yīng)力鋼筋傳里錨固齡期為，計(jì)算考慮的齡期為 時(shí)的混凝土收縮應(yīng)變；<

98、/p><p>　　—加載齡期為，計(jì)算考慮的齡期為時(shí)的徐變系數(shù)。</p><p>　　5.2.6 鋼筋有效預(yù)應(yīng)力值計(jì)算</p><p>　　預(yù)應(yīng)力損失的最后結(jié)果應(yīng)列表給出各個(gè)截面的各項(xiàng)預(yù)應(yīng)力損失、張拉錨固階段和使用階段的有效預(yù)應(yīng)力以及使用階段扣除全部損失的有效預(yù)應(yīng)力值。</p><p>　?。ㄊ褂秒A段扣除全部損失的有效預(yù)應(yīng)力值）</p>

99、<p>　?。◤埨^固階段的有效預(yù)應(yīng)力）</p><p>　　（使用階段，未扣除混凝土收縮和徐變外的應(yīng)力損失后的有效預(yù)應(yīng)力，計(jì)算混凝土預(yù)壓應(yīng)力時(shí)用）</p><p>　　本設(shè)計(jì)利用MIDAS/Civil通過建立模型，輸入數(shù)據(jù)后，可計(jì)算出預(yù)應(yīng)力鋼束的預(yù)應(yīng)力損失</p><p>　　（1）半橋截面頂部鋼筋預(yù)應(yīng)力損失表</p><p>

100、;　　（2）半橋截面底部鋼筋預(yù)應(yīng)力損失表</p><p>　?。?）半橋截面腹板預(yù)應(yīng)力損失表</p><p>　　第6章 結(jié)構(gòu)次內(nèi)力計(jì)算</p><p>　　6.1 徐變引起的次內(nèi)力</p><p>　　6.1.1 計(jì)算原理</p><p>　　靜定結(jié)構(gòu)由混凝土的徐變不會(huì)產(chǎn)生徐變次內(nèi)力。對(duì)于超靜定結(jié)構(gòu)，由于冗力的存在，

101、混凝土徐變受到多余約束的制約，從而引起徐變次內(nèi)力，徐變次內(nèi)力的存在使結(jié)構(gòu)的內(nèi)力重分布，重分布后的內(nèi)力可按規(guī)范方法進(jìn)行計(jì)算。</p><p>　　實(shí)際上，徐變次內(nèi)力是由于體系轉(zhuǎn)換（即從靜定結(jié)構(gòu)到超靜定結(jié)構(gòu)）而產(chǎn)生的，因此在施工時(shí)應(yīng)盡量避免反復(fù)的體系轉(zhuǎn)換次數(shù)。由于徐變理論的復(fù)雜性，徐變次內(nèi)力計(jì)算方法并不完善，規(guī)范采用基于老化理論的計(jì)算式。</p><p>　　對(duì)于連續(xù)剛構(gòu)橋，混凝土徐變次內(nèi)力主

102、要包括兩部分，即結(jié)構(gòu)自重徐變次內(nèi)力和預(yù)加力徐變次內(nèi)力。</p><p>　　(1) 結(jié)構(gòu)自重徐變次內(nèi)力</p><p>　　根據(jù)《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTG D62-2004)，在先期結(jié)構(gòu)上由結(jié)構(gòu)自重產(chǎn)生的彎矩，經(jīng)過重分配后在后期結(jié)構(gòu)中的彎矩計(jì)算式為：</p><p><b>　　（6-1）</b></p>

103、<p>　　式中： —為先期結(jié)構(gòu)上的結(jié)構(gòu)重力，按先期結(jié)構(gòu)體系計(jì)算的彎矩；</p><p>　　—為先期結(jié)構(gòu)上的結(jié)構(gòu)重力，按后期結(jié)構(gòu)體系計(jì)算的彎矩； </p><p>　　—為加載齡期時(shí)至計(jì)算所考慮時(shí)間時(shí)的徐變系數(shù)，按規(guī)范附錄四取值。</p><p>　　連續(xù)剛構(gòu)整個(gè)施工過程經(jīng)歷了兩次體系轉(zhuǎn)換（即邊跨合攏和中跨合攏），為簡(jiǎn)化計(jì)算，本設(shè)計(jì)中將兩次體系轉(zhuǎn)換簡(jiǎn)

104、化為一次體系轉(zhuǎn)換，即從最大雙懸臂狀態(tài)（先期結(jié)構(gòu)或體系1）轉(zhuǎn)換運(yùn)營(yíng)階段結(jié)構(gòu)（后期結(jié)構(gòu)或體系2）。</p><p><b>　　計(jì)算步驟：</b></p><p>　　第一步、按照實(shí)際的施工程序，算出各施工階段的彎矩圖（先期結(jié)構(gòu)）。</p><p>　　第二步、按照第一步的荷載，算出按連續(xù)結(jié)構(gòu)合攏后體系的彎矩圖（后期結(jié)構(gòu)）。</p>

105、<p>　　第三步、從第二步彎矩圖中減去第一步的彎矩圖，其結(jié)果應(yīng)具有呈直線形的彎矩圖。</p><p>　　第四步、將第三步的彎矩圖乘以系數(shù)（1-e）即得徐變彎矩圖。</p><p>　　第五步、第一步的彎矩與第四步的彎矩之和即為最終彎矩圖。</p><p>　　(2) 預(yù)加力徐變次內(nèi)力（僅考慮靜定鋼束）</p><p>　　徐變會(huì)

106、引起的截面上預(yù)應(yīng)力矩的重分布，其重分布后的彎矩計(jì)算式如下：</p><p><b>　?。?-2）</b></p><p>　　式中： —為作用于先期結(jié)構(gòu)上的預(yù)應(yīng)力，按先期結(jié)構(gòu)體系計(jì)算的彎矩，（中跨合攏前 ）；</p><p>　　—作用于先期結(jié)構(gòu)上的預(yù)應(yīng)力，按先期結(jié)構(gòu)體系計(jì)算的初彎矩，（預(yù)應(yīng)力乘偏心矩）；</p><p

107、>　　—為作用于先期結(jié)構(gòu)上的預(yù)應(yīng)力，按先期結(jié)構(gòu)體系計(jì)算的彈性二次彎矩，當(dāng)先期結(jié)構(gòu)為靜定結(jié)構(gòu)時(shí)，該值為零；</p><p>　　—為作用于先期結(jié)構(gòu)上的預(yù)應(yīng)力，按后期結(jié)構(gòu)體系計(jì)算的彈性二次彎矩；</p><p>　　—為加載齡期時(shí)至計(jì)算所考慮時(shí)間時(shí)的徐變系數(shù)，按規(guī)范附錄四取值；</p><p>　　在MIDAS/CIVIL軟件中的具體操作為：首先打開結(jié)果菜單中的荷

108、載組合，然后修改荷載組合中的某個(gè)組合并以混凝土命名，再修改系數(shù)，除徐變二次和收縮二次為1外，其余均設(shè)為0。接著查看梁?jiǎn)卧獌?nèi)力即有Mgt結(jié)構(gòu)自重徐變次內(nèi)力。</p><p>　　6.2 預(yù)加力產(chǎn)生的二次力矩</p><p>　　6.2.1 計(jì)算原理</p><p>　　計(jì)算預(yù)加力次內(nèi)力的一般方法為：選定結(jié)構(gòu)的基本體系，計(jì)算出預(yù)加力對(duì)基本體系的彎矩，此為靜定力矩，即初預(yù)

109、矩；然后用力法求解結(jié)構(gòu)在預(yù)加力作用下的贅余力，此即所謂“二次內(nèi)力矩”。初預(yù)矩和二次力矩之和即為預(yù)加力對(duì)結(jié)構(gòu)的綜合力矩。實(shí)際懸臂施工橋梁都為變截面，且存在多次體系轉(zhuǎn)換，再加上鋼束的預(yù)加力沿程分布的變化，手算已不太可能。本設(shè)計(jì)借助MADIS Civil軟件進(jìn)行計(jì)算，程序采用等效荷載法，將混凝土與鋼束分開考慮，鋼束對(duì)混凝土的作用用一組力來代替。求得等效荷載后，把它當(dāng)作外力作為荷載列陣用統(tǒng)一的矩陣位移法求解。在MADIS Civil中輸入施工階

110、段數(shù)據(jù)，運(yùn)行施工階段分析后，可計(jì)算出結(jié)構(gòu)受強(qiáng)迫變形在多余約束處產(chǎn)生約束反力引起的結(jié)構(gòu)附加內(nèi)力。</p><p>　　6.3 溫度變化產(chǎn)生的次內(nèi)力</p><p>　　溫度變化對(duì)結(jié)構(gòu)的影響是復(fù)雜的，首先由于溫度變化本身就是某種周期性變化，不同材料，不同尺寸的構(gòu)件，結(jié)構(gòu)的不同部位對(duì)溫度變化的反應(yīng)不同；其次，溫度變化的影響往往伴隨著混凝土的收縮和徐變，使得目前超靜定結(jié)構(gòu)混凝土橋梁設(shè)計(jì)中，只能采用

111、近似簡(jiǎn)化的計(jì)算方法處理溫度變化對(duì)超靜定結(jié)構(gòu)的影響。</p><p>　　橋梁結(jié)構(gòu)是暴露在大氣中的結(jié)構(gòu)物，溫度對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的影響顯然包括年溫差影響和局部溫差影響兩部分，年溫差影響一般假定溫度沿結(jié)構(gòu)的截面高度方向均值變化，對(duì)有水平約束的剛架體系橋梁，年溫差將引起結(jié)構(gòu)內(nèi)溫度次內(nèi)力；局部溫并影響一般指日照溫差和混凝土水化熱等的影響。</p><p>　　溫度變化對(duì)超靜定結(jié)構(gòu)產(chǎn)生次內(nèi)力，已被認(rèn)為是預(yù)應(yīng)

112、力混凝土橋梁產(chǎn)生裂縫的主要原因。溫度變化對(duì)結(jié)構(gòu)內(nèi)力的影響可分為兩種情況：一是均勻的溫度變化，即全結(jié)構(gòu)溫度變化相同，這種溫度變化會(huì)使超靜定剛架產(chǎn)生變形而造成溫度次內(nèi)力；二是不均勻的溫度變化，即結(jié)構(gòu)不同部位或不同構(gòu)件的溫度變化不同，因而使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生變形，這種變形在超靜定結(jié)構(gòu)中會(huì)產(chǎn)生次內(nèi)力。</p><p>　　溫度變化次內(nèi)力的計(jì)算方法</p><p>　　由于溫度變化在超靜定剛架中引起次內(nèi)力，其

113、計(jì)算方法與混凝土收縮產(chǎn)生的計(jì)算相同，只需將收縮變形代之以溫度變形。計(jì)算時(shí)首先要確定溫度變化梯度模式與設(shè)計(jì)值，并作如下假定：</p><p>　　(1) 沿橋長(zhǎng)溫度分布是均勻的。</p><p>　　(2) 混凝土是均質(zhì)彈性材料。</p><p>　　(3) 梁變形服從平面假定。</p><p>　　(4) 豎向、橫向溫度應(yīng)力可分別計(jì)算，最后疊