三跨预应力混凝土变截面连续刚构桥计算书Word格式.doc
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5承载能力验算 37
5.1正截面承载力计算 37
5.2计算结果 37
6应力验算 38
6.1基本理论 38
6.2预加应力阶段的正应力验算 38
6.3持久状况下正应力验算 38
6.4持久状况下的混凝土主应力验算 39
7变形验算 40
设计总结 41
参考文献 42
附表 44
1方案拟订与比选
1.1设计资料
1.1.1设计标准
（1）设计荷载：
公路Ⅰ级
（2）设计车速：
80公里/小时
（3）行车道宽度：
4净—16.2
桥梁宽度：
0.5m（防撞护栏）+15（行车道）+1.4m（分隔带）+15（行车道）+0.5m（防撞护栏）=32.4m
（4）地震烈度：
基本烈度为六级，桥梁设计按七级设防
（5）设计最大风速：
11.7m/s
（6）温度：
本桥区最高气温为32.5度，最低气温为-5.8度，年平均气温16.4度，设计合拢温度10—20度
1.1.2主要材料
（1）混凝土：
箱梁、墩身、支座垫石的混凝土采用C50混凝土，混凝土弹性计算模量E=3.5×
104Mpa；
防撞护栏采用C30混凝土
（2）预应力钢材：
预应力锚具技术标准必须符合国标《预应力筋用锚具、夹具和联结器》（GB/T14370-1993），产品均须抽样检测，检验标准应符合国标及国际预应力协会《后张法预应力体系验收和应用建议》（FIB-1991）要求。
预应力钢绞线采用φ12.7低松驰预应力钢绞线，其抗拉标准强度，弹性模量Ey=1.9×
105MPa，技术标准必须符合GB/T5224-1995。
（3）普通钢筋：
普通钢筋必须符合“GB1499—98”和“GB13013—91”标准的规定，其中钢筋直径D≥12mm全部采用Ⅱ级钢筋，抗拉标准强度=340MPa；
钢筋直径D＜12mm全部采用Ⅰ级钢筋，抗拉标准强度=240MPa。
（4）预应力锚具：
所使用的预应力锚具可采用HVM或OVM符合国家GB/T14370-2000D（预应力筋用锚具、夹具和连接器）的锚具及其相应的配套设备。
施工时可采用其他厂家的产品，且外形尺寸与OVM锚具相同。
（5）预应力管道：
纵向预应力钢束管道采用SBG塑料波纹管，横向预应力钢束管道则采用镀锌金属波纹管，竖向预应力管道采用镀锌金属波纹管。
（6）伸缩缝及支座：
伸缩缝及支座都必须符合国家有关标准，并要求伸缩缝供货商在边跨现浇段施工时提供图纸，以便进行调整。
主桥的伸缩缝采用万宝系列E-240型。
1.1.3采用规范
（1）《公路工程技术标准》JTJ001-88
（2）《公路桥涵设计通用规范》JTGD60-2004
（3）《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTGD60-2004
（4）《公路桥涵地基与基础设计规范》JTJ024—85
（5）《公路砖石及混凝土桥涵设计规范》JTGD61-2005
（6）《公路桥涵施工技术规范》JTG041-89
2上部结构尺寸拟定和内力计算
通过上一章节的方案比选，确定了本设计为悬臂施工变截面连续刚构桥方案设计，以《公路桥规》（JTGD60-2004）为依据，进行在成桥状态下，主梁在恒载、活载、支座沉降、温度、混凝土收缩徐变等荷载作用下的内力计算，还依据《公路桥规》（JTGD60-2004），按承载能力极限状态和正常使用极限状态，结合相应的设计状况进行作用效应组合，取其最不利组合进行设计，得出相应包络图。
2.1主跨径的拟定
本桥采用三跨一联双幅预应力混凝土变截面连续刚构结构，根据设计要求确定桥梁的分孔，主跨长度为76m，取边跨为45m，边主跨之比为0.59210526。
桥梁全长为45m+76m+45m=166m。
大桥桥面宽32.4m，按一级公路进行设计，行车速度80Km/h。
桥梁总体布置图见图2.1。
注：
单位为m
图2.1桥型布置图
2.2主梁尺寸拟定
横截面布置采用C50双悬臂单箱双室的变高度箱形截面，箱梁顶宽16.2m，底板宽11.2m，翼缘板长2.5m，支点处梁高4.5m，跨中梁高2m。
根据《公路桥规》（JTGD60-2004），箱梁根部底板厚度一般为墩顶梁高的1/10-1/12,考虑到支座截面的受力情况，取支座截面底板厚度为0.6m。
根据规范，箱梁跨中底板厚度一般按构造要求选定，配有预应力筋，厚度可取20-27mm，跨中底板厚度取0.25m。
箱梁顶面设2%单向横坡，主梁支点截面图见图2.2，主梁跨中截面图见2.3。
2.3主要材料
桥面铺装为10厘米厚沥青混凝土，箱梁和桥段采用C50混凝土，预应力束筋采用17Φ15.2、15Φ15.2、19Φ15.2，防撞护栏采用C30混凝土，非预应力钢筋采用Ⅱ级螺纹钢筋，构造钢筋采用Ⅰ级光圆钢筋。
图2.2主梁跨中截面图
图2.3主梁支座截面图
2.4主桥内力计算
利用Midas桥梁计算软件建模，计算模型中全桥共划分为61个节点，60个单元。
确定计算模型时主要根据主桥梁段施工段情况来确定，分成悬臂浇筑段、边跨现浇段、边跨合龙段、中跨合龙段，其中悬臂浇筑段是以主墩为中心两边对称悬臂浇筑，划分成0-9号块，其中1-4号块为3m为一单元，5-9号块为4m一个单元，0号块为3.5m+1.5m（桥墩）。
计算模型中现浇段外侧设置一个横向支撑模拟连续梁施工过程中的临时固结，挂篮荷载按现行施工水平控制为0.3倍最大梁段自重。
施工阶段的分析考虑挂篮移动，混凝土浇注，预应力钢筋张拉以及施工临时荷载的变化等。
主梁在双肢薄壁墩施工完成后由托架现浇墩顶0号梁段、然后由在两个主墩上用挂篮分段对称悬臂浇筑的梁段、吊架上浇筑的跨中合拢梁段及落地支架上浇筑的边跨现浇梁段组成，墩顶0号梁段长10m，两个悬臂各分为9对梁段，全桥共有一个2m长的主跨跨中合拢梁段和两个2m长的边跨合拢梁段，两个边跨现浇梁段各长6m。
按连续梁悬臂施工的施工工艺，将主梁分为60个单元，取其对称结构，其左半部分的单元分块见图2.4
1单元长0.6m，2单元长0.7m3单元长0.5m，4号单元长4.2，5号单元长2m，6-10、25-29单元长4m，11-15、21-24单元长3m，0号块长10m。
图2.4左半部分的单元分块图
2.4.1一期恒载作用下主梁产生的内力
利用有限元软件计算得一期恒载作用下主梁产生的的内力图见下图2.5、图2.6。
图2.5一期恒载作用下主梁产生的弯矩图
图2.6一期恒载作用下主梁产生的剪力图
主梁各个关键截面在一期恒载作用下产生的弯矩和剪力具体数值见表2-1。
表2-1一期恒载作用下的弯矩、剪力值
单元
荷载
剪力-z
（kN）
弯矩-y
（kN*m）
2
一期恒载
-2087.69
1727.78
3
-1858.3
2868.29
4
-496.87
9004.24
5
1187.94
8838.52
6
2338.68
3056.61
7
3560.35
-7445.59
8
4875.65
-23040.42
9
6274.48
-44066.57
10
7388.14
-63624.16
11
8602.31
-86665.73
12
9934.36
-113559.98
13
11370.01
-144631.42
14
13184.31
-186592.34
15
13968.57
-193234.89
续表2-1
16
15444.04
-207626.59
17
-13256.87
-186081.39
18
-11389.19
-142932.39
19
-9945.63
-110858.7
20
-8607.15
-82976.6
21
-7398.13
-58950.01
22
-6285.45
-38409.14
23
-4879.79
-16087.9
24
-3563.92
782.98
25
-2346.48
12765.19
26
-1198.59
20162.34
27
-77.02
23438.04
28
200.15
23560.35
29
477.33
23405.47
30
1598.9
19999.48
31
2747.43
12474.06
2.4.2二期恒载作用下主梁产生的内力
桥面铺装：
10cm厚的沥青层和6cm的混凝土
g3=0.1616.225=64.8kN/m；
单侧防撞栏：
15kN/m，对单幅来说，将一侧的防撞栏均摊给主梁，则：
g4=15kN/m；
二期恒载集度：
g2=g3+g4=79.8kN/m；
利用有限元软件计算得到的二期恒载作用下主梁产生的内力图如图2.7。
图2.7二期恒载作用下主梁产生的弯矩图
图2.8二期恒载作用下主梁产生的剪力图
主梁各个关键截面在二期恒载作用下产生的弯矩和剪力具体数值见表2-2。
表2-2二期恒载作用下的弯矩、剪力值
剪力-z（kN）
弯矩-y（kN*m）
二期恒载
-638.27
1195.4
-236.09
4353.62
-44.72
5263.79
338.31
5935
续表2-2
721.32
5074.03
1104.07
2680.88
1486.5
-1244.5
1868.74
-6702.16
2155.04
-11800.99
2440.9
-17761.73
2725.77
-24584.37
3010.93
-32268.94
3343.19
-42323.7
3402.87
-43855.86
3498
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