橋梁畢業(yè)設計論文.doc

11學院本科畢業(yè)設計(論文)題目： 大橋設計系 （部）： 專 業(yè)： 土木工程 班 級： 學 生： 學 號： 指導教師： 2015年04月畢業(yè)設計（論文）任務書系 別 專 業(yè) 土木工程 班 姓 名 學 號 1.畢業(yè)設計（論文）題目： 大橋畢業(yè)設計 2.題目背景和意義： 背景和意義該橋位于山西汾陽境內，屬于青島至銀川國道主干線山西省汾陽至離石段高速公路第五合同段。該橋的建設可使當?shù)氐拿旱V資源的更好的開發(fā)和利用，對當?shù)氐慕洕l(fā)展起較大的推動作用。學生應通過本次畢業(yè)設計，綜合運用所學過的基礎理論知識，深入了解公路預應力混凝土橋梁在橋式方案比選、結構計算及施工架設等方面的設計規(guī)范、計算方法及設計思想等內容。為學生在畢業(yè)后從事橋梁技術工作打好基礎。 3.設計(論文)的主要內容（理工科含技術指標）： 主要技術指標：橋面寬：凈 7m20.5m 防撞墻 ，設計時速：100公里/小時 ，橋面鋪裝: 10cm瀝青砼； 橋面橫坡：1.5，橋面縱坡：2 設計荷載：公路I級 地震烈度：6度 ； 設計水位：自 擬 4.設計的基本要求及進度安排（含起始時間、設計地點）：（1）基本要求：根據(jù)所給的橋位地質、地形和水文資料，按適用、經濟、安全、美觀的原則，至少選擇3個可比性橋型方案，推薦一種橋型方案。就推薦的設計方案完成下列內容： 全橋的縱、橫、平面布置，并合理擬訂上、下部結構的細部尺寸；對一跨或一個受力單元進行受力分析，計算各種作用荷載及非荷載因素所產生的內力進行荷載組合、配筋計算及驗算；根據(jù)橋梁所處位置、環(huán)境和施工力量的配備情況，選擇合理可行的施工方案與方法，以及主要的施工程序（2）進度安排：熟悉設計任務、查閱資料：第七學期第12周- 第14周； 方案比選：第七學期第15周- 第17周；內力及配筋計算：第七學期第18周-第19周 第八學期第1周-第2周；繪制設計圖紙：第八學期第3周-第4周；撰寫論文：第八學期第5周-第6周；畢業(yè)答辯：第八學期第7周-第8周。 （3）設計地點 西安工業(yè)大學 5.畢業(yè)設計（論文）的工作量要求 1.5萬字以上 實驗（時數(shù)）*或實習（天數(shù)）： 2周 圖紙（幅面和張數(shù)）*： 不少6張A3圖紙 其他要求： 英文翻譯不少于 3000字 指導教師簽名： 年 月 日 學生簽名： 年 月 日 系主任審批： 年 月 日大橋設計摘 要本設計是大橋設計，全橋長160米,橋寬28.0米。根據(jù)設計任務書的要求和該橋所處的地質地貌特點，提出了三種不同的橋型方案進行比較和選擇：方案一為預制預應力混凝土連續(xù)梁橋；方案二上乘式箱型拱橋；方案三為預應力混凝土剛構橋。經詳細技術比選，確定采用預制預應力混凝土連續(xù)梁橋作為推薦方案。在設計過程中，采用橋梁博士軟件建模并對結構進行了仿真分析。求解主梁各項內力并進行荷載組合配筋計算。驗算結構在承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)下的強度和剛度，以期最優(yōu)設計。關鍵詞：預應力混凝土；連續(xù)梁橋；內力計算；橋梁博士The Design for BridgeAbstractThe design isBridge, which is 140 meters,andwidth is 28.0meters. According to the requirement of the mission design and characteristics of geological features where the bridge is selected, this paper take on compare and choose in three different type of birdge: the fist one is Precast prestressed concrete continuous girder bridge; the second one is Box arch bridge deck; the third one is Prestressed concrete rigid-frame bridg. After detailed technical selection, determine the prestressed concrete continuous girder bridge as the recommended scheme.In the design process, adopting the bridge Dr Software modeling and simulation analysis was carried out. Through the analysis of bridge structure in the process of using constant load and live load effect, considering different load safety coefficient of load combinations, the limit state of two kinds of internal force combination results as estimate the calculate internal force of steel beam. Checking the structture in this capacity limit state and normal state limit the use of the cross-section strength and stiffness,With a view to the most optimal design. Keywords: Prestressed concrete；the continuous beam bridge；the calculate of the internal forces；Doctor bridgeII主要符號表 邊長為150mm的混凝土立方體抗壓強度； 邊長150mm的混凝土立方體抗壓強度標準值；、 混凝土軸心抗壓強度標準值，設計值；、 混凝土軸心抗拉強度標準值、設計值；、 普通鋼筋抗拉強度標準值、設計值；、 預應力鋼筋抗拉強度標準值、設計值； 箍筋抗拉設計強度；、 普通鋼筋、預應力鋼筋彈性模量； 預應力鋼筋彈性模量與混凝土彈性模量的比；、 形或形截面受拉區(qū)、受壓區(qū)的翼緣寬度；、 形或形截面受拉區(qū)、受壓區(qū)的翼緣厚度； 橋梁結構的重要性系數(shù)； 彎矩組合標準值； 剪力組合設計值； 車道均布荷載標準值； 車道集中荷載標準值； 由預加力產生的混凝土法向預壓應力； 由預加力產生的混凝土法向拉應力；、 構件混凝土中的主拉應力、主壓應力；ii目 錄1 緒 論11.1 課題背景11.2研究意義11.3國內外相關研究11.4研究的主要內容12 方案設計22.1設計標準及依據(jù)22.1.1橋位概述22.1.2技術標準22.1.3設計依據(jù)22.2設計思路和原則32.2.1設計思路32.2.2設計原則33 方案比選43.1第一方案:預應力混凝土連續(xù)箱型梁橋43.2第二方案：上承式箱型拱橋53.3第方案:預應力混凝土連續(xù)剛構橋73.4橋型方案比選表83.5技術建議114 結構細部尺寸擬定124.1截面形式124.1.1 橋梁橫截面特征值計算134.2橋面板的計算154.3恒載內力計算154.4活載作用內力計算244.5內力增大系數(shù)計算365 計算標準和內力組合375.1計算標準375.1.1計算內容375.1.2計算要點375.2內力組合385.2.1基本組合385.2.2短期組合395.2.3長期組合396 預應力鋼束配筋設計406.1預應力鋼束的確定406.2預應力束的布置476.3預應力損失的計算497 內力計算537.1持久狀況承載能力極限狀態(tài)驗算537.1.1正截面抗彎承載力驗算538 持久狀態(tài)承載能力極限狀態(tài)計算608.1正截面抗彎承載力計608.2斜截面抗彎承載力計算629 持久狀況正常使用極限狀態(tài)計算639.1電算應力結果639.1.1使用階段荷載組合應力（長期效應）639.2截面抗裂驗算659.2.1驗算條件659.3正常使用階段豎向最大位移（撓度）計算6510 持久狀況應力計算6610.1混凝土截面法向壓應力驗算6610.1.1受壓區(qū)混凝土的最大壓應力6610.1.2受拉區(qū)預應力鋼筋的最大拉應力6610.3受拉區(qū)預應力鋼束拉應力驗算6610.4斜截面主壓應力驗算6711 短暫狀況構件的應力計算6912 設計心得72參考文獻73致 謝74畢業(yè)設計（論文）知識產權聲明75畢業(yè)設計（論文）獨創(chuàng)性聲明76V1 緒論1 緒 論1.1 課題背景背景和意義該橋位于山西汾陽境內，屬于青島至銀川國道主干線山西省汾陽至離石段高速公路第五合同段。該橋的建設可使當?shù)氐拿旱V資源的更好的開發(fā)和利用，對當?shù)氐慕洕l(fā)展起較大的推動作用。1.2研究意義 根據(jù)該橋梁所處的地形、地質和水文資料，充分發(fā)揮想象力，將所學的基礎理論和專業(yè)理論知識聯(lián)系，針對當?shù)卦鞓驐l件，為指定的橋位提出各種可能采用的橋型方案，進行比較，擇優(yōu)推薦，為選出的橋型進行結構設計，繪制設計圖。通過畢業(yè)設計，使學生掌握橋梁設計的過程和方法，學會考慮問題、分析問題和解決問題的方法，進一步鞏固己學課程，并能查閱資料，熟悉公路工程技術標準，正確地應用公路橋涵設計規(guī)范。為以后的工作實踐中，能夠逐步掌握橋梁結構的設計方法。1.3國內外相關研究連續(xù)梁在預應力混凝土結構中有了飛速的發(fā)展。60年代初期在中等跨徑預應力混凝土連續(xù)梁中，應用了逐跨架設法與頂推法；隨著施工法的不斷改進、完善和推廣應用，在跨度為40-200米的范圍內的梁中，連續(xù)梁橋獨步占據(jù)了主導地位。目前，無論是城市橋梁、高架道路、山谷高架棧橋，還是跨河大橋，預應力混凝土連續(xù)梁都發(fā)揮了其獨特的優(yōu)勢，成為優(yōu)勝方案。近20年來，我國主跨400m以上的橋梁已建成50多座，在建18座；主跨800m以上的橋梁建成11座，在建5座；主跨1000m以上的橋梁建成9座，在建4座。已建的梁橋、拱橋、斜拉橋的最大跨徑分別達到了330m、552m、1088m。1.4研究的主要內容a. 全橋的縱、橫、平面布置，并合理擬訂上、下部結構的細部尺寸。b. 對主梁進行受力分析，計算各種作用荷載及非荷載因素所產生的內力，并進行荷載組合及配筋設計。c. 按照荷載效應不超過結構抗力效應的原則，驗算結構構件的強度、剛度與穩(wěn)定性。如不符合要求，則需修改設計或提出修改設計的措施。d. 根據(jù)橋梁所處位置、環(huán)境和施工力量的配備情況，選擇合理可行的施工與方法，以及主要的施工流程。12 方案設計2 方案設計2.1設計標準及依據(jù)2.1.1橋位概述該橋位于山西汾陽境內，屬于青島至銀川國道主干線山西省汾陽至離石段高速公路第五合同段。橋址屬沉積巖為主的丘陵地貌，頂面呈舒緩波狀，山坡坡度較大。據(jù)鉆探、物探揭示及工程地質調繪，橋址區(qū)地層自下而上由第三系痘姆組泥質砂巖以及第四系全新統(tǒng)沖洪積物組成。橋位處無不良地質情況，地下水無腐蝕性，適宜建橋。2.1.2技術標準主要技術標準：公路等級：級公路環(huán)境類別：類環(huán)境設計荷載：公路級橋面凈寬：凈 7m20.5m橋面鋪裝：10cm瀝青砼；橋面橫坡：1.5橋面縱坡：1橋面設計標高：45.00m 2.1.3設計依據(jù)公路橋涵設計通用規(guī)范JTG D602004公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范JTG D622004公路橋涵地基與基礎設計規(guī)范JTJ024 85公路交通安全設施設計規(guī)范JTG D81200622.2設計思路和原則2.2.1設計思路 a. 認真貫徹安全耐久節(jié)約和諧的方案設計總方針。 b. 在滿足橋梁使用功能的基礎上，使用成熟可靠的技術工藝和材料，通過多方案的必選，盡量降低工程造價，縮短施工工期，減小施工風險。 c. 針對橋梁使用功能和橋位的自然條件，選取多個適宜的橋型橋跨方案，從經濟可靠性施工難度工程工期和美觀等多角度進行綜合比較，擇優(yōu)選取。2.2.2 設計原則 a. 安全合理 安全標準可以從行車安全基礎地質條件的安全與施工安全等多方因素綜合考慮。行車安全主要通過橋面設施的布置來實現(xiàn)。如根據(jù)公路等級和車流具體情況決定是否需要設置相關構件以保證行車安全?；A安全應滿足規(guī)范中規(guī)定的基礎埋深與河流的沖刷深度和冰凍深度的關系，檢查橋梁分孔是否合理。施工期間安全也是應考慮的重要因素，要注意洪水對橋身的不利影響，一般要求在洪水來臨之前橋墩的施工面要高出設計洪水位，對于本橋為旱橋顧不考慮水位要求。 b. 適用耐久橋上應保證車輛和人群的安全暢通，并滿足將來交通量增長的需要。橋下應滿足泄洪通行等要求。建筑的橋梁應保證使用年限，并便于檢查和維修。橋梁還應滿足戰(zhàn)時的國防要求。 c. 經濟節(jié)約橋梁建設必須經過技術經濟比較，使橋梁在建造時消耗最少材料工具和勞動力，在使用期間養(yǎng)護維修費用最低，且經久耐用。另一方面，橋梁設計還應滿足快速施工的要求，縮短工期不僅可降低施工費用，而且提早通車給運營商帶來很大經濟效益。因此結構形式要便于施工和制造，能夠采用先進的施工技術和施工機械，以便加快施工速度，保證施工質量和施工安全。 d. 美觀和諧在適用安全和經濟的前提下盡可能使橋梁具有優(yōu)美的外形，并與周圍環(huán)境相協(xié)調，此為美觀的要求。合理的輪廓也是美觀的主要因素，應當考慮橋梁的建筑藝術。同時，現(xiàn)階段更應注意環(huán)保問題，提倡和諧文明的設計施工。343 方案比選本設計共做了三個方案以供必選，第一方案為預應力混凝土連續(xù)箱型梁橋，第二方案為上承式箱型拱橋，第三方案為預應力混凝土連續(xù)剛構橋。以下對各方案在總體布置、孔徑布置、橋型及施工方案方面作簡要敘述。3.1第一方案:預應力混凝土連續(xù)箱型梁橋（一）橋跨布置 全橋分左右兩幅橋，即440m預應力混凝土連續(xù)箱梁，橋長160m。（二）結構設計 橋梁上部結構為預應力混凝土連續(xù)箱梁，橫截面形式為單箱單室截面，下部結構為柱式墩、肋板式臺，鉆孔灌注樁基礎。（三）施工方法 全橋主跨部結構采用先簡支連續(xù)的施工方法，先將預制好的梁段吊裝就位，然后通過張拉預應力筋使梁連續(xù)。如圖3.1預應力連續(xù)梁橋3.2第二方案：上承式箱型拱橋（一）橋跨布置 采用跨徑為140m的上承式箱型拱橋，主跨108m。矢跨比為0.130，采用箱型主拱。（二）結構設計全橋采用鋼筋混凝土箱型拱橋，凈跨徑140m，橋梁橫截面采用箱形截面，下部結構采用柱式墩、肋板式臺，鉆孔灌注樁基礎。（三）施工方法本橋采用轉體施工施工法，通過現(xiàn)場預制然后進行分段吊裝，最后進行拼接形成全橋。圖3.2上承式箱形拱橋3.3第方案:預應力混凝土連續(xù)剛構橋（一）孔徑布置本橋的孔徑布置為40m+80m+40m，橋梁全長160m。由于此橋梁為旱橋，故不考慮通航要求。（二）結構設計 全橋采用變截面箱型梁，單箱單式室截面，最大跨徑80m，下部結構采用雙薄壁柔性墩，基礎采用鉆孔灌注樁基礎。（三）施工方法 全橋采用懸臂澆筑施工法，先澆筑兩橋墩，然后從橋墩對稱懸臂施工先將兩邊跨合攏，最后中間合攏。如圖3.3所示 圖3.33.4橋型方案比選表根據(jù)橋型設計原則和總體設計思路，對三個橋型方案進行綜合比較論述，表3.1方案比選方案比選橋型方案方案一方案二方案三預應力混凝土連續(xù)梁橋（40+40+40+40m）上承式箱型拱橋（l=108m；f/l=0.165）預應力混凝土連續(xù)剛構梁橋(40+80+40m) 橋長160m140m160m 橫坡1.5%1.5%1.5%續(xù)表橋跨結構特點預應力混凝土連續(xù)梁橋在垂直荷載的作用下，其支座僅產生垂直反力，而無水平推力。受力明確，理論計算較簡單，設計和施工的方法日臻完善和成熟。鋼筋混凝土拱橋在豎直何在作用下，拱的兩端不僅有豎直反力，而且還有水平反力。由于水平反力的作用，拱的彎矩大大減少。是大跨徑橋梁中較經濟、合理的橋型。耐久性好。預應力混凝土連續(xù)剛構橋總體造型美觀線條流暢與周圍環(huán)境協(xié)調較好；結構整體性強，抗扭剛度大，變形小行車舒適。施工技術頂推施工法：占地小，施工質量易保證，設備簡單，施工平穩(wěn) ，施工技術易于掌握，施工方便，施工進度易于控制。轉體施工法：對周圍的影響較小，將結構分開建造，再最后合攏，可加快工期，是近十年來新興的施工方法，施工難度較大。懸臂施工法：使結構的整體性增強，能滿足結構的剛度要求，由于懸臂澆筑施工難度大，并且施工進度慢，這將導致工程費用增加使用效果超靜定結構，使用性能好。結構剛度大，變形小，主梁變形撓曲線平緩。行車平順，無伸縮縫，通暢，安全，造型簡潔美觀，養(yǎng)護工程量小，可滿足交通運輸要求，施工技術成熟上承式拱橋采用工廠預制現(xiàn)場拼裝，施工速度快。采用轉體施工法，可不搭建支架，減少施工工序，且不需要復雜的高空作業(yè)。施工費用少，工期短，可減少施工用地。但對地基要求較高。行車舒適，結構輕型化，橋下凈空大，視野開闊，線形優(yōu)美，無支座，連續(xù)剛構正彎矩比連續(xù)梁小，施工時不需要體系轉換，工期較短。綜合對比經濟性較好，使用性能好，行車舒適，施工簡單橋型優(yōu)美，觀賞性強，但施工復雜，造價高。造價較高，施工方便，橋形優(yōu)美，墩的抗撞性差綜合評價本方案結構受力明確，行車舒適，施工期短，施工工藝成熟，養(yǎng)護量小，造價低，故作為推薦方案本方案橋跨布置和合理，跨越能力大，外型美觀但造價高施工難度相對較大因此作為第二方案本方案橋跨布置合理，跨越能力大，外型美觀但造價高施工難度相對較大，故為第三方案3.5技術建議經過詳細的技術比選，推薦第一方案，即“預應力混凝土連續(xù)箱梁”作為本橋施工圖設計的方案。下階段擬進行詳細的結構計算分析，并對結構尺寸進行優(yōu)化和細部設計。 4 結構細部尺寸擬定4.1截面形式常見的箱形截面形式有：單箱單室、單箱雙室、雙箱單室、單箱多室、雙箱多室等等。單箱單室截面的優(yōu)點是受力明確，施工方便，節(jié)省材料用量。拿單箱單室和單箱雙室比較，兩者對截面底板的尺寸影響都不大，對腹板的影響也不致改變對方案的取舍；但是雙室式存在一些缺點：施工比較困難，腹板自重彎矩所占恒載彎矩比例增大等等。本設計是一座公路連續(xù)箱形梁，采用的橫截面形式為單箱單室。 根據(jù)經驗確定，預應力混凝土連續(xù)梁橋的主梁高度與其跨徑之比通常1/121/16之間。當建筑高度不受限制時，增大梁高往往是較經濟的方案，因為增大梁高只是增加腹板高度，而混凝土用量增加不多，卻能顯著節(jié)省預應力鋼束用量。本設計采用等高度的直線梁。箱形截面的頂板和底板是結構承受正負彎矩的主要工作部位。其尺寸要受到受力要求和構造兩個方面的控制。支墩處底版還要承受很大的壓應力。確定梁高為2.5m，底板厚為30cm；頂板厚為25cm；腹板為30cm；腹板與頂、底板相接處，上部為6030cm的承托，下部為6030cm的承托，以利于脫模并減小轉角處的應力集中。箱型截面示意圖如下所示：圖4.1圖4.24.1.1 橋梁橫截面特征值計算圖4.3求其形心和抗彎慣性矩的計算過程如下所示：表4.1 形心和抗彎慣性矩SNAiZiAi*Zi11340*25=8500237.5201875021400*30=1200015180000322*220*30=132001401848000422*200*20=80002401920000522*200*40/2=8000216.71733600622*60*30/2=1800215387000722*60*30/2i = 53300AiZi =8159350表4.1形心距下邊緣的距離： =AiZi/Ai=153.1形心距上邊緣的距離： =250-156.8=96.9表4.2抗彎慣性矩SIiAiZi-Z0I1442708.3 850084.46054856060991268.32900000012000-138.122885932023785932032662000013200-13.12265252288852524133333.3800086.96041288060546213.35355555.6800063.63235968032715235.6645000180061.9689689869418987450001800-113.12302489823069898451009085.2對于X軸抗彎慣性矩I=4.5101表4.3抗彎慣性矩SIiAiZi-Z0I18188333.3 8500008188333.321600000001200000160000000349500013200185451770000452265000413333333.38000300720000000733333333.358888888.98000266.756903112577920008.96180000180015040500000406800007180000180015040500000406800002013066676表4.3對于Y軸抗彎慣性矩I=20.13074.2橋面板的計算 橋面板的計算采用標準車加局部荷載，對板進行局部驗算和配筋。該橋是上下分行的,橋總寬為16米，一側是8米按雙個車道設計。其內力的計算在后邊的恒載內力計算。4.3恒載內力計算一期恒載內力即梁的恒載內力計算: 梁的恒載集度：2=5.33*25=133.25二期恒載橋面鋪裝和欄桿的內力計算： 橋面的恒載集度：=0.17230.0824=18.02 恒載集度：=+=133.25+18.02=151.27結構重力作用效應見下表。表4.4使用階段結構重力效應表圖4.1使用階段結構重力結構內力圖4.4活載作用內力計算荷載設計等級為公路I級，=10.5，對各跨：= 表4.5 使用階段汽車MaxM效應表4.6 使用階段汽車MM效應 表4.7 使用階段汽車MinM效應表4.8 使用階段汽車MaxQ效應應用規(guī)范給定的公式進行計算,由于梁體取C50混凝土，混凝土的彈性模量取=。=G/g=151.27/9.81=15.424.51對于主跨：因為，故=0.1767ln-0.0157=0.243因為，故=0.1767ln-0.0157=0.340注：1，當計算連續(xù)梁的沖擊力引起的正彎矩效應和剪力效應時，采用；2，計算連續(xù)梁沖擊引起的負彎矩效應時，采用。4.5 內力增大系數(shù)計算截面特性：面積A=5.33，抗彎慣性矩I=4.51。整個截面的抗扭慣性矩修正系數(shù)E為混凝土彈性模量，G為混凝土剪切模量對于跨中處截面， 活載內力增大系數(shù)；=n20.9975=1.995 。西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設計（論文）5 計算標準和內力組合5.1計算標準5.1.1計算內容結構的計算狀態(tài)：1. 承載能力極限狀態(tài)計算（E.L.U）2. 正常使用極限狀態(tài)計算（E.L.S）5.1.2計算要點a. 計算軟件結構計算分析采用土木工程專用的軟件Dr.Bridge3.0進行。并按相關標準驗算結構在各種狀態(tài)下內力應力變形等。橋梁博士計算軟件是一個即可視化數(shù)據(jù)處理，數(shù)據(jù)管理，結構分析，打印與幫助為一體的綜合性橋梁結構設計與施工計算系統(tǒng)。他可以分析直線橋，斜彎橋，斜拉橋等結構形式，可做主梁內力計算，橫向分布系數(shù)的計算，應力分析，強度驗算等。此設計用的是軟件的新版本即Dr.Bridge3.0。b. 結構建模全橋整體及局部構件分析時，采用土木工程專用的軟件Dr.Bridge3.0建立仿真模型，以實現(xiàn)自動化設計，計算和結構安全檢查。根據(jù)該橋梁結構的特性，全橋共分163個單元，每跨為40個單元，41個節(jié)點。 結構的計算模型如圖5.1所示：圖5.1 結構計算模型c. 施工方法及流程（1） 先預制主梁，待主梁達到設計強度的90%以后，且混凝土齡期不小于7天時，張拉正彎矩區(qū)預應力鋼束，壓注水泥漿，再將各跨預制主梁安裝就位，形成由臨時支座支承的簡支結構。（2） 澆筑兩跨間連續(xù)接頭混凝土，達到設計強度后，張拉負彎矩預應力剛束。（3） 拆除全部臨時支座，主梁支承在永久支座上完成體系轉換，再完成主梁橫向接縫的澆筑，形成連續(xù)梁的空間結構。（4） 進行防撞欄桿和橋面鋪裝的施工。圖5.2施工流程圖d. 材料參數(shù)（1） 混凝土：預應力混凝土預制箱梁，橫梁及現(xiàn)澆接頭濕接縫混凝土均為C50；橋墩，蓋梁，耳墻采用C35混凝土，承臺，樁基礎采用C25混凝土。（2） 非預應力鋼筋：采用符合新規(guī)范的R235,R335鋼筋。凡鋼筋直徑大于12mm者，采用HRB335（20MnSi）；凡鋼筋直徑小于12mm者，采用R235鋼筋。（3） 鋼絞線：采用符合國家標準的1860高強低松馳率鋼絞線。（4） 材料容重：鋼筋混凝土=25kN/m3，瀝青混凝土=24kN/m3，鋼筋=78.5kN/m3。以上各種材料特性參數(shù)值參見公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范（JTG D62-2004）。5.2內力組合5.2.1基本組合 基本組合考慮永久作用結構重力，可變作用汽車荷載、溫度梯度、基礎沉降作用，則基本組合作用效應表達式為： （5.1）式中： 結構重要性系數(shù)，取為1.0； 永久作用結構重力效應分項系數(shù)，取為1.2；可變作用荷載效應分項系數(shù)，取為1.4；除汽車荷載效應（含沖擊力）、風荷載外其它可變作用效應系數(shù)；永久作用結構重力效應標準值；可變作用汽車荷載效應標準值。5.2.2短期組合短期組合考慮永久作用結構重力，可變作用汽車荷載、溫度梯度、基礎沉降作用，則短期組合作用效應表達式為： （5.2）式中：可變作用荷載效應頻遇值系數(shù)，汽車取為0.7，溫度梯度取為0.8，其他為1.0；第j個可變作用荷載效應頻遇值。5.2.3長期組合長期組合考慮永久作用結構重力，可變作用汽車荷載、溫度梯度、基礎沉降作用，則長期組合作用效應表達式為： （5.3）式中：可變作用荷載效應頻遇值系數(shù)，汽車取為0.4，溫度梯度取為0.8，其他1.0；第j個可變作用荷載效應準永久值。456 預應力鋼束配筋設計 鋼筋的“估算”，是因為計算中使用的組合結果并不是橋梁的真實受力。確定鋼束需要知道各截面的計算內力，而布置好鋼筋前又不可能求得橋梁的真實受力，故只能稱為“估算”，此時與真實受力狀態(tài)的差異由以下四方面引起：未考慮預加力的作用；未考慮預加力徐變、收縮的影響；未考慮（鋼束）孔道的影響；各鋼束的預應力勛失值只能根據(jù)經驗事先擬定。6.1預應力鋼束的確定擬采用j15.24鋼絞線，單根鋼絞線的公稱截面面積 ，抗拉強度標準值 張拉控制應力取 ，預應力勛失按張拉控制應力的20%估算。所需預應力鋼絞線的面積為： 由“橋梁博士”軟件估算結構配筋面積可得到正常使用極限狀態(tài)短期荷載效應組合，各截面所需預應力鋼束的截面面積表6.1使用階段結構配筋匯總表由于橋梁博士在進行預應力鋼筋估算時，默認預應力鋼筋是布置在箱梁上下緣無形中將a增大。故在實際預應力鋼筋布置過程中要將預應力鋼筋數(shù)量適當增大。6.2預應力束的布置預應力鋼束的配置考慮以下原則：1、應選擇適當?shù)念A應力束的型式與錨具型式，對不同跨徑的梁橋結構，要選用預加力大小恰當?shù)念A應力束，以達到合理的布置型式。2、應力束的布置要考慮施工的方便，不能像鋼筋混凝土結構中任意切斷鋼筋那樣去切斷預應力束，而導致在結構中布置過多的錨具。3、預應力束的布置，既要符合結構受力的要求，又要注意在超靜定結構體系中避免引起過大的結構次內力。4、預應力束的布置，應考慮材料經濟指標的先進性，這往往與橋梁體系、構造尺寸、施工方法的選擇都有密切關系。5、預應力束應避免采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，降低預應力束的效益。6、預應力束的布置，不但要考慮結構在使用階段的彈性力狀態(tài)的需要，而且也要考慮到結構在破壞階段時的需要。7、預應力筋應使其中心線不超出束界范圍，盡量對稱布置，錨頭應盡量靠近壓應力區(qū)。8、預應力束應在其充分利用點后h/2處彎起，彎起角不宜大于20。鋼絞線束當直徑大于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、本橋中使用預埋波紋管，其水平凈距不應小于40mm，且不小于管道直徑的0.6倍，在豎直方向可疊置。波紋管到梁側凈距不小于35mm，到梁底距離不小于50mm。遵循上面的原則結合施工特點布筋。根據(jù)配筋數(shù)量要求及以上布置原則現(xiàn)將初步鋼束具體布置繪圖如下： 圖6.3鋼束具體布置圖6.3預應力損失的計算后張法預應力損失包括：摩阻損失、錨具變形及鋼筋回縮、混凝土的彈性壓縮、預應力筋的應力松弛、混凝土的收縮與徐變等5項。1 摩阻損失預應力鋼筋與管道之間摩擦引起的應力損失可按下式計算：con張拉鋼筋時錨下的控制應力（=0.75fpk）。預應力鋼筋與管道壁的摩擦系數(shù)，對金屬波紋管，取0.2。從張拉端至計算截面曲線管道部分切線的夾角之和，以rad計。k管道每米局部偏差對摩擦的影響系數(shù)，取0.0015。x從張拉端至計算截面的管道長度,以米計。2 錨具變形損失由錨具變形、鋼筋回縮和接縫壓縮引起的應力損失，可按下式計算：Dl錨具變形、鋼筋回縮和接縫壓縮值；統(tǒng)一取6mm。L預應力鋼筋的有效長度。EP預應力鋼筋的彈性模量。取195GPa。3 混凝土的彈性壓縮后張預應力砼構件的預應力鋼筋采用分批張拉時，先張拉的鋼筋由于張拉后批鋼筋所產生的砼彈性壓縮引起的應力損失，可按下式計算 在先張拉鋼筋重心處，由后張拉各批鋼筋而產生的混凝土法向應力；預應力鋼筋與混凝土彈性模量比。 若逐一計算的值則甚為繁瑣，可采用下列近似計算公式 N計算截面的分批張拉的鋼束批數(shù).鋼束重心處混凝土法向應力： （M1為自重彎矩）注意此時計算Np時應考慮摩阻損失、錨具變形及鋼筋回縮的影響。預應力損失產生時，預應力孔道還沒壓漿，截面特性取靜截面特性（即扣除孔道部分的影響）。4 鋼束松弛損失鋼束松弛（徐變）引起的應力損失（），此項應力損失可根據(jù)公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范JTG D622004 表6.2.6 條的規(guī)定，按下列公式計算。對于鋼絲、鋼絞線，本設計中采用=（MPa）式中：張拉系數(shù)，一次張拉時，=1.0； 鋼筋松弛系數(shù)，級松弛（低松弛），=0.3； 傳力錨固時的鋼筋應力，對后張法構件 收縮徐變損失由混凝土收縮和徐變引起的預應力鋼筋應力損失 式中：、構件受拉、受壓鋼筋截面重心處由砼收縮、徐變引起預應力損失；、構件受拉、受壓縱向鋼筋截面重心處由預應力產生的混凝土法向應力； 截面回轉半徑，后張法采用凈截面特性、構件受拉區(qū)、受壓區(qū)縱向普通鋼筋截面重心至構件截面重心的距離；預應力鋼筋傳力錨固齡期為，計算考慮的齡期為t時的混凝土收縮、徐變，其終極值可按公預規(guī)JTG D622004 中表6.2.7取用；加載齡期為，計算考慮的齡期為t時的徐變系數(shù)，可按公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范JTG D622004 中表6.2.7取用。表6.3 預應力損失表 注：本表僅表示1#鋼束預應力損失；其余鋼束各施工段預應力損失及有效預應力損失形式如上，不再單獨列表，詳情可查詢計算模型。7 內力計算7 內力計算7.1持久狀況承載能力極限狀態(tài)驗算在結構承載能力極限狀態(tài)驗算中，結構的作用效應最不利組合（基本組合）設計值必須小于或等于結構抗力的設計值，其基本表達式為： 式中，表示橋梁結構的重要性系數(shù)，本橋其值取為1.0；Sd 表示作用（或荷載）效應（其中汽車荷載應計入沖擊系數(shù)）的基本組合設計值；R表示構件承載力設計值；fd 表示材料強度設計值；ad表示幾何參數(shù)設計值，當無可靠數(shù)據(jù)時，可采用幾何參數(shù)標準值ak，即設計文件規(guī)定值。7.1.1正截面抗彎承載力驗算由于單元劃分較多，因此內力和應力值確定顯示結果單元號，一般有跨中、支點、1/4跨、變截面處、配筋變化點等。兩種內力組合見下表：表7.170西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設計（論文）圖7.1 承載能力極限狀態(tài)荷載組合I結構彎矩包絡圖圖7.2 承載能力極限狀態(tài)荷載組合I結構剪力包絡圖 圖7.3正常使用極限狀態(tài)結構組合I結構彎矩包絡圖圖7.4正常使用極限狀態(tài)結構組合I結構剪力包絡圖表7.3正常使用極限狀態(tài)結構組合II 圖7.5正常使用極限狀態(tài)結構組合II結構彎矩包絡圖圖7.6正常使用極限狀態(tài)結構組合II結構剪力包絡圖西安工業(yè)大學北方信息工學院畢業(yè)設計（論文）8 持久狀態(tài)承載能力極限狀態(tài)計算8.1正截面抗彎承載力計算由于單元劃分較多，因此內力和應力值確定顯示結果單元號，一般有跨中、支點、1/4跨、變截面處、配筋變化點等。顯示節(jié)點號為：1#（邊跨邊支點）、10#（邊跨近1/4跨截面）、20#（邊跨中點截面）、40#（中跨邊支點）、50#（中跨近1/4跨截面）、60 #（中跨中點截面）80#(中跨邊截面)見下表；表8.1單元承載力極限狀態(tài)強度驗算通過以上計算表明，截面抗力 滿足規(guī)范要求。8.2斜截面抗彎承載力計算由于梁體中的主拉應力都不大于，箍筋可僅按構造要求設置，取雙肢HRB335直徑16mm的箍筋，自支座中心起長度不小于一倍梁高的范圍內，其間距為100mm，其他梁端箍筋間距采用150mm。 西安工業(yè)大學7北方信息工學院畢業(yè)設計（論文）9 持久狀況正常使用極限狀態(tài)計算9.1電算應力結果9.1.1使用階段荷載組合應力（長期效應）根據(jù)橋梁博士系統(tǒng)計算結果輸出使用階段荷載組合應力（長期效應）西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設計（論文）9.2截面抗裂驗算9.2.1驗算條件預應力混凝土受彎構件應按下列規(guī)定進行正截面和斜截面抗裂驗算： （1）正截面抗裂應對構件正截面混凝土的拉應力進行驗算，并應符合下列要求： （a）全預應力混凝土構件，在作用效應頻遇組合下預制構件 分段澆筑或砂漿接縫的縱向分塊構件 （b）A類預應力混凝土構件，在作用效應頻遇組合下 但在荷載效應準永久組合下 （2）斜截面抗裂應對構件斜截面混凝土的主拉應力 進行驗算，符合下列要求： （a）全預應力混凝土構件，在作用效應頻遇組合下 預制構件 現(xiàn)場澆筑(包括預制拼裝)構件 （b）A類和 B 類預應力混凝土構件，在作用效應頻遇組合下 預制構件 現(xiàn)場澆筑(包括預制拼裝)構件 9.3正常使用階段豎向最大位移（撓度）計算使用階段的撓度值，按短期荷載效應組合計算，并考慮撓度長期影響系數(shù) 其取值按公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋梁設計規(guī)范6.5.3規(guī)定，即當采用 C40以下混凝土時，1.60； 當采用 C40C80混凝土時，1.451.35，中間強度等級可按直線內插法取值。 鋼筋混凝土和預應力混凝土受彎構件按上述計算的長期撓度值，在消除結構自重產生的長期撓度后梁式橋主梁的最大撓度處不應超過計算跨徑的 1/600；梁式橋主梁的懸臂端不應超過懸臂長度的1/300。對于C50混凝土取=1.43。短期效應組合作用下的撓度值，利用橋梁博士計算程序得到，中跨跨中撓度值自重產生的中跨跨中撓度值。因此，消除自重產生的撓度，并考慮撓度長期影響系數(shù)后，使用階段撓度值為 計算結果表明，使用階段的撓度值滿足規(guī)范要求。西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設計（論文）10 持久狀況應力計算按持久狀況設計的預應力混凝土受彎構件，應計算其使用階段正截面混凝土的法