桥梁毕业设计

摘要：

本桥采用预应力简支梁结构，全桥总长为35米，全宽为9.5米，、，单跨桥，全桥断面都采用单箱单室结构。

全桥计算采用桥梁博士，首先对整座桥进行单元划分，本桥共划分为37个单元，各个单元的断面形式都为单箱单室结构，分别确定各个单元的具体尺寸和坐标位置，把所有信息输入后建立全桥立体模型。接下来定出钢束几何形状进行输入。采用整体预制施工，荷载为公路一级，设计车道数为两车道。所有数据输入完毕就进行数据计算，计算完成就可看输出结果。结果包括单元截面应力、强度验算、钢束应力验算、使用阶段应力、计算模型等。单元强度、钢束应力验算通不过的，就要进行钢束调整直到所有验算满足通过后上部结构计算完成。最后完成初步设计。

该软件计算数据结果输出清晰明了,计算结果安全.可用于设计此类直线及大半径桥梁，但不适于做小半径的曲线桥梁，计算精度不够。 关键词：简支梁 初步设计 立体模型

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目录

第一章．总体说明-----------------------------------------------------------3 第二章 全桥纵向模型建立---------------------------------------------------4 第三章 基本数据计算--------------------------------------------------------6 第四章 结构计算-------------------------------------------------------------7 第五章 结构验算-------------------------------------------------------------9 第六章 预应力损失计算------------------------------------------------------19

结论--------------------------------------------------------------------------24 致谢--------------------------------------------------------------------------25 主要参考文献------------------------------------------------------------------25

第一章.总体说明

1 设计资料：

1)桥梁跨径及桥宽

标准跨径：35m（墩中心距离） 桥面净空：净-8+2*0.75=9.5m 2) 设计荷载

汽车荷载等级：公路-Ⅰ级，人群荷载标准值为3.5KN/m２

2

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3 )材料及施工工艺

混凝土：主梁采用C40混凝土，栏杆及桥面铺装采用C20混凝土 预应力钢筋采用ASTM270级

15.24底松弛钢绞线（相当于原标准Ⅱ级钢筋），小于12mm的

采用R235或（Q235）热扎光圆钢筋（相当于原标准Ⅰ级钢筋）

4) 设计依据

<<公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范>>（JTG D62--2004） <<公路桥涵设计通用规范>>（JTG D60--2004） 5)桥面铺装：

采用5cm厚C20混凝土+5cm厚沥青混凝土。 6)施工方式： 预制 7)温度效应

梯度温度引起的效应按T1=20℃ T2=6.7℃考虑。

2.设计规范：

1.《公路工程技术标准》（JTG B01-2003） 2.《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004） 3.《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004） 4.《公路砖石及混凝土桥涵设计规范》（JTJ022-85） 5.《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTJ024-85） 6.《公路工程抗震设计规范》（JTJ004-89） 7.《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2 一

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第二章 全桥纵向模型建立

选用箱型截面出于这样几点考虑：首先，箱型截面整体性好，结构刚度大；其次，箱梁的顶、底板可提供足够面积来布设预应力钢束以承受正、负弯矩；另外，抗扭能力强，同时箱型截面能够提供较大的顶板翼缘悬臂，底版宽度相应较窄，可大幅度减小下部结构工程量。 2.1初步拟订截面尺寸：

由经验可知，本桥可采用单箱单室。

箱梁由顶板，底板，腹板等各部分组成。他们的拟订尺寸如下：

1）预应力混凝土梁桥的标准设计高跨比为1/17~1/19，本设计取梁高2m，高跨比为1/17.5。

2）顶板厚度确定：顶板的厚度取决于顶板的跨径及顶板内纵横向管道的布置，细头所占的最小尺寸和施工水平，其尺寸可根据经验公式估算：d/36 +15cm

式中：d为腹板净距。

根据所知设计资料，顶板厚度拟采用25cm

3） 箱梁悬臂板长度确定：箱梁悬臂板长度经验估计公式为 单箱单室：c/b=0.24-0.00048Lmax+0.0058b 式中：c为一侧悬臂板长度，b为箱梁顶宽

拟取悬臂长2.5m

4） 腹板厚度确定：经验公式：h/36+5cm+管道尺寸

式中：h为高度（cm）

腹板厚度拟采用50cm

5） 底板厚度确定：拟采用25cm

6）横隔梁设置：为方便施工，主梁不设跨中横隔梁横隔梁高度与主梁同高厚度取用20cm 具体尺寸见下页图： 毛截面几何特性计算： A=59500cm

毛截面重心距h/2高出的距离为：8.5cm 毛截面对重心的惯性距为：300300245cm

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图2-1

全桥拟采用37个单元，单元几何图及三维图见下图：

图2-2

全桥三维图形：

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图2-3

第三章 基本数据计算

3.1基本数据

桥结构为单箱单室，车道数为2，横向折减系数为1

考虑到荷载偏心效应和剪力滞效应，横向分布系数为2×1。2=2.4 施工阶段存在均布的永久荷载即二期恒载为： q2=桥面铺装集度+防撞护拦集度

=0.05×9.5×25+0.05×9.5×21+0.301×1.5×25 =33.14（kN/m）

其中沥青铺装层密度按21kN/m，护拦按10米3.01 m 混凝土计算，混凝土容重按25kN/m计

3.2钢筋估算：

预应力钢筋采用ASTM270级

33315.24底松弛钢绞线，本桥采用的预应力混凝土为C40混凝土；

预应力钢束采用中交04预应力筋:270K级钢绞线(15.24)的钢绞线，fpd=1860Mpa,其公称面积

2

139mm。张拉千斤顶型号为2PZ－460/31。

输入原始数据后，可得配筋在正常使用状态的估算图如下：

图3-1

每束钢束编束根数为6根，故，所需钢束数为： n=（0.021×1000000）/6*139=25.2 取钢筋束为26束

第四章 结构计算

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预应力混凝土连续梁采用“桥梁博士3.0BETA2.0”程序进行内力分析和配束，并进行结构安全性验算。

计算由于梯度温度引起的效应时按T1=20℃ T2=6.7℃。 4.1应用程序计算的说明

《桥梁博士》系统是一套通用桥梁结构设计施工计算系统，具有以下特点：

1、系统寄托在Windows工作平台，遵从国际标准的用户界面，充分利用Windows强大的软件与设备支持特性和多任务功能。

2、系统的数据输入全部采用标准的界面人机交互输入，并提供了强大的数据自动生成和编辑功能，以及有效的数据纠错与查错功能，从而使得数据输入这一繁琐的工作得到了大大的简化。 3、系统具有强大的直线桥梁、平面斜、弯和异型桥梁设计与施工计算功能，能进行各种结构体系的恒载与活载的线性与非线性结构响应计算，能够实现复杂的截面施工操作，能够有效地模拟施工中采用的临时支架和挂篮设备，能够进行结构上下部共同作用的分析；能够自动对斜拉桥等带索体系进行结构优化及考虑活载效应后估算拉索面积，并能够自动计算每根拉索的施工张拉力；能够自动按照规范进行三种承载能力极限状态组合和六种正常使用极限状态组合（包括施工阶段组合V）,并根据您的要求进行这九种组合的配筋计算或应力验算和强度验算及抗裂性验算；系统同时附有截面设计计算、活载横向分布系数计算以及基础计算等模块。 4.2荷载组合的处理

承载能力极限状态组合，

组合I：基本组合；按规范JTG D60-2004第4.1.6条规定；按此组合验算结构的承载能力极限状态的强度；

正常使用极限状态内力组合

组合I：长期效应组合；按规范JTG D60-2004第4.1.7条规定；

组合II：短期效应组合；按规范JTG D60-2004第4.1.7条规定；按此组合验算钢筋混凝土结构的裂缝宽度；

组合V：施工组合 应力组合

组合I：长期效应组合，仅供部分预应力A类构件的抗裂安全验算（参照规范JTG D62 – 2004第6.3.1条），组合原则按规范JTG D60-2004第4.1.7条规定，但组合时只考虑直接作用荷载，不考虑间接作用，例如不计汽车冲击、不计沉降、温度等；符合规范JTG D62 -2004第6.3.1条规定；

组合II：短期效应组合，对预应力混凝土构件而言是按照抗裂验算的要求进行组合计算的，组合原则按规范JTG D60-2004第4.1.7条规定，并满足规范JTG D62 – 2004第6.3.1条有关规定，即对全预应力构件和部分预应力A类构件以及预制和现浇构件的最小法向应力组合时预应力引起的应力部分分别按照0.85（全预应力预制构件）、0.8（全预应力现浇构件）、1.0（部分预应力A类构件）的系数来考虑的。其它类型应力以及非预应力构件的各种应力组合由预应力引起的应力部分都是按照1.0的系数考虑的；

组合III：标准组合，所有应力组合时各种荷载的分项组合系数都为1.0，参与组合的荷载类型为规范JTG D60-2004第4.1.7条中短期效应组合中规定的所有荷载类型，只是荷载分项系数都为1.0；

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4.3计算结果汇总

预应力混凝土构件设计：

承载能力极限状态强度验算：查看承载能力极限状态荷载组合I强度验算结果。 正常使用极限状态应力验算：

法向压应力：查看正常使用极限状态荷载组合III应力验算结果；（最大压应力验算结果）。 法向拉应力（抗裂性）：

全预应力构件：查看正常使用极限状态荷载组合II应力验算结果；（最大拉应力验算结果）。 部分预应力A类构件：长期效应组合：查看正常使用极限状态荷载组合I应力验算结果；（最大拉应力验算结果）；短期效应组合：查看正常使用极限状态荷载组合II应力验算结果；（最大拉应力验算结果）。

主压应力：查看正常使用极限状态荷载组合III应力验算结果；（最大主压应力验算结果）。 主拉应力：查看正常使用极限状态荷载组合II应力验算结果；（最大主拉应力验算结果）。

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第五章 结构验算

5.1承载能力验算 5.1.1正截面强度验算

公路桥涵的持久状况设计应按承载能力极限状态的要求，对构件进行承载力及稳定计算，必要时尚进行结构的倾覆和滑移的计算。在进行承载能力极限状态计算时，作用（或荷载）的效应（其中汽车荷载应计入冲击系数）应采用其组合设计值；结构材料性能采用其强度的设计值。 正截面承载能力计算

由平衡条件可写出如下方程： 沿纵向力的方向平衡条件：

X0

、、、、 fpyApfsyAsfcmAcfsyAspAp

对受拉区钢筋（预应力筋和非预应力筋）合力作用点力矩平衡条件： MMufcmSc,psfsyAs(h0as)pAp(h0ap) 式中 fcm——混凝土弯曲抗压强度设计值； fpy——预应力筋抗拉强度设计值； fsy——非预应力筋的抗拉强度设计值；

、 fsy——非预应力筋的抗压强度设计值；

、、、、、、Mps0

、p——受压预应力筋的计算应力；

Ap、As——分别为受拉区预应力筋和非预应力筋截面面积；

、 Ap、As——分别为受压区预应力筋和非预应力筋截面面积：

、 Ac——受压区混凝土截面面积；

Sc,ps——受压区混凝土截面对受拉区钢筋合力作用点的净 矩；

ap、a、s——分别为受压区预应力筋合力作用点和非预应力筋合力作用点至截面受压边缘的

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距离；

h0、a——受压区预应力筋和非预应力筋合力作用点至截面受压边缘和受拉边缘的距离，

h0ha；

、 h0、a——分别为受压区预应力筋和非预应力筋合力点至截面受拉边缘和受压边缘距离

、； h0ha、、 Mu——截面弯矩承载能力； M——截面弯矩设计值。

其中 假设受压高度xh、f,即x在翼板内，则： Acbfx

Sc,psbfx(h0x)

、、2、受压区预应力筋A、p的应力p：

pfpynppcpe

式中 np——受压区预应力钢筋与混凝土弹性模量之比； fpy——预应力筋抗压强度设计值，按规范表3.2.3取值； pc——A、p合力处由预应力所产生的混凝土应力； pe——受压区预应力筋在荷载作用前已存在有效预应力。

矩形截面或翼缘位于受拉边的T形截面受弯构件，其正截面抗弯承载力计算应符合下列规定：

、、、、、、、x0Mdcdbx(h0) （5-1）

2混凝土受压区高度x应按下式计算：

pdApcdbx （5-2） 截面受压区高度应符合下列要求：

xbh0 （4-3） 式中 0——桥梁结构的重要性系数； Md——弯矩组合设计值；

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cd——混凝土轴心抗压强度设计值；

b——矩形截面宽度或T形截面腹

宽度；

pd——纵向预应力钢筋的抗拉强度设

计值；

Ap——受拉区纵向预应力钢筋的截面面积；

b——界限相对受压区高度；

γ h0 ——截面有效高度，h0=h-a, 此处h为截面全高。

翼缘位于受压区的形截面或形截面受弯构件，其正截面抗弯承载力应按下列规定进行计算：

pdAP cdbfhf( 'pd'p0)A'p

图4-1中支点正截面受弯承载力计算简图

hf——T形I形或截面受压翼缘厚度； （5-4） bf——T形I形或截面受压翼缘的有效宽度。

上面给出的正截面承载力计算公式是针对正常的适筋梁的破坏状态导出来。因而，截面配筋率必须满足下列要求：

''minma x=0.45min

tdA=s,且不小于0.2％。 sdbh0 b――矩形截面的梁宽，T型截面的腹板宽度；

h0――截面的有效高度，即纵向受拉钢筋合力作用点到受拉边缘的距离；

限制配筋率max可以转化为限制应力变图变形零点至截面上边缘的距离x0x0b进一

步转化为限制混凝土受压区等效矩形应力图的高度：

xxbbh0

式中：xb――相对于“界限破坏”时的混凝土受压区高度；

b――相对界限受压区高度，又称为混凝土受压高度界限系数。

计算结果：

单元号 内力属性

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Mj 极限抗力

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受力类型 受压区高度 最小配筋

1 10 19 27 37

表5-1

单元承载能力极限组合最大抗力及对应内力图

图5-1

单元承载能力极限组合最小抗力及对应内力图

图5-2

5.1.2斜截面抗剪验算

矩形、T形、和I形截面的受弯构件，当配置箍筋和弯起钢筋时，其斜截面抗剪承载力计算应符合下列规定：

0VdVcs+ Vpb （5-5）

Vcs=1230.4510-3bh0(20.6P)cu,ksvsv （5-6）

(KN or KN.M) (KN or KN.M) 最大弯矩 -9.94E+03 1.40E+05 上拉偏压 最小弯矩 -1.19E+04 1.40E+05 上拉偏压 最大弯矩 -5.08E+03 8.51E+04 上拉偏压 最小弯矩 -1.58E+04 6.51E+04 上拉偏压 最大弯矩 4.75E+03 9.50E+04 下拉偏压 最小弯矩 -7.47E+03 8.08E+04 上拉偏压 最大弯矩 -2.13E+03 9.50E+04 上拉偏压 最小弯矩 -1.39E+04 6.78E+04 上拉偏压 最大弯矩 -1.14E+04 1.32E+05 上拉偏压 最小弯矩 -1.37E+04 1.32E+05 上拉偏压 是否满足

是 是 是 是 是 是 是 是 是 是 率是否满足

是 是 是 是 是 是 是 是 是 是

Vpb=0.75*10-3*fpd*∑Apb*sinθ （5-7）

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式中 Vd——斜截面受压端上由作用（或荷载）效应产生的最大剪力组合设计值；

Vcs——斜截面内混凝土和箍筋共同的抗剪承载力设计值（kN）； Vpb——与斜截面相交的预应力弯起钢筋抗剪承载力设计值（kN）；

1——异号弯矩影响系数，计算简支梁和连续梁近边支点梁段的抗剪承载

时，1=1.0；计算连续梁和悬臂梁近中间梁段的抗剪承载力时，1=0.9；

2——预应力提高系数，对预应力混凝土受弯构件，2=1.25 3——受压翼缘的影响系数；

b——斜截面受压端正截面处，矩形截面宽度（mm），或T形和I形截面腹板

宽度（mm）

h0——斜截面受压端正截面的有效高度，自纵向受拉钢筋合力点至受压边缘

距离（mm）；

P——斜截面内纵向受拉钢筋的配筋百分率，P=100，=（Ap+Apb+As）/b h0

； cu,k——边长为150mm的混凝土立方体抗压强度标准值（MPa）

sv——斜截面内箍筋赔筋率，sv=Asv/svb；

sv—— 箍筋抗拉强度设计值；

Apb——斜截面内在同一弯起平面的预应力弯起钢筋截面面（mm）；

θ——预应力弯起钢筋（在斜截面受压端正截面处）的切线与水平线的夹角。 使用阶段应力验算：

对控制点：跨中，支点处及1/4跨处进行使用阶段应力的验算。 单元号＝2 10 19 27 37

单元号 2 10 19 27 37

弯矩(KN.m) -1.14E+04 -1.32E+04 -6.22E+03 -1.15E+04 -1.14E+04

阶段累计效应

剪力(kN) 370 346 90.9 -1.36E+03 3.02E+03 表5-2

轴力(KN) 2.92E+04 2.88E+04 2.85E+04 2.87E+04 2.92E+04

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图5-3

5.2抗裂性验算（注：所有输出压正拉负 单位：MPa） 正截面抗裂（压正拉负 单位：MPa）：

A类预应力混凝土构件，在作用（或荷载）短期效应组合下应满足以下规定： stpc0.7tk =2.1MPa （5-8） 长期效应组合下应满足以下规定：

ltpc0 （5-9）

式中 st——在作用（或荷载）短期效应组合下构件抗裂验算边缘混凝土的法向拉应力；

lt——在作用（或荷载）长期效应组合下构件抗裂验算边缘混凝土的法向拉应力； tk——混凝土抗拉强度标准值；tk=3MPa;

pc——扣除预应力损失后的预加力在构件抗裂验算边缘产生的混凝土预加力。

斜截面抗裂：

A类预应力混凝土构件在作用（或荷载）短期效应组合下应符合下列规定：

现场浇筑： tp 0.5tk =1.5MPa （5-10）

tp=

cxcy2(cxcy2)22 （5-11）

式中： tp——由作用（或荷载）短期效应组合和预加力产生的混凝土主拉应力； tk——混凝土抗拉强度标准值；

cx——在计算主应力点，由预加力和按作用（或荷载）短期效应组合计算的弯矩MS产生

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的混凝土发向应力；

cy——由竖向预应力钢筋的预加力产生的混凝土竖向压应力；

——在计算主应力点，由预应力弯起钢筋的预加力和按作用（或荷载）短期效应计算

的剪力VS产生的混凝土剪应力。

计算结果：

长期效应组合验算：

正应力(Mpa)

单元号

应力值 容许值

上缘最小拉应力

0.255 0 是 1.61 0 是 3.33 0 是 2.01 0 是 0.271 0 是 表5-3

下缘最小拉应力

5.8 0 是 8.54 0 是 5.15 0 是 7.61 0 是 5.8 0 是

2 是否满足 应力值 容许值

10 是否满足 应力值 容许值

19 是否满足 应力值 容许值

27 是否满足 应力值 容许值

37 是否满足

长期效应组合最大正拉应力图

图5-4

短期效应组合验算

单元号

应力

正应力(Mpa)

上缘最小拉应力 下缘最小拉应力

-1.73 0 是 0.449

4.25 0 是 3

15

主应力(Mpa) 最大主拉应力

-1.67 -0.96 是 -0.149

应力值 容许值

2 10

是否满足 应力值

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容许值 是否满足 应力值 容许值

19

是否满足 应力值 容许值

27

是否满足 应力值 容许值

37

是否满足

0 是 2.26 0 是 0.933 0 是 -1.73 0 是

0 是 -1.28 0 是 1.66 0 是 4.25 0 是 表5-4

-0.96 是 -3.31E-02 -0.96 是 -0.365 -0.96 是 -1.67 -0.96 是

短期效应组合最大正拉应力图

图5-5

短期效应组合最大主拉应力图

图5-6

所选单元节点号为上缘最小、下缘最小、最大主拉应力较大的单元节点，要求满足（JTG D62-2004）第6.3.1条。

正截面抗裂：

A类预应力混凝土构件，在作用（或荷载）短期效应组合下应满足以下规定： stpc0.7tk =1.855MPa （5-12） 长期效应组合下应满足以下规定：

ltpc0 （5-13）

式中 st——在作用（或荷载）短期效应组合下构件抗裂验算边缘混凝土的法向拉应力；

lt——在作用（或荷载）长期效应组合下构件抗裂验算边缘混凝土的法向拉应力； tk——混凝土抗拉强度标准值；tk=2.65MPa;

pc——扣除预应力损失后的预加力在构件抗裂验算边缘产生的混凝土预加力。

斜截面抗裂：

A类预应力混凝土构件在作用（或荷载）短期效应组合下应符合下列规定：

现场浇筑： tp 0.5tk =1.325 MPa （5-14）

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tp=

cxcy2(cxcy2)22 （5-15）

式中： tp——由作用（或荷载）短期效应组合和预加力产生的混凝土主拉应力； tk——混凝土抗拉强度标准值；

cx——在计算主应力点，由预加力和按作用（或荷载）短期效应组合计算的弯矩MS产生

的混凝土发向应力；

cy——由竖向预应力钢筋的预加力产生的混凝土竖向压应力；

——在计算主应力点，由预应力弯起钢筋的预加力和按作用（或荷载）短期效应计算

的剪力VS产生的混凝土剪应力。

故各截面不满足全预应力混凝土构件的要求，满足部分预应力混凝土A类构件的要求。

5.3混凝土应力验算（注：所有输出压正拉负 单位：MPa）

要求满足（JTG D62-2004）第7.1.5条。 pcpt0.5ck=0.535=17.5MPa （5-16）

ck——混凝土抗压强度标准值；ck=35MPa；

pc——扣除预应力损失后的预加力在构件抗裂验算边缘产生的混凝土预加力； pt——由预加力产生的混凝土法向拉应力。

所选单元节点号为上缘最大、下缘最大、最大主压应力较大截面。要求满足《桥规》（JTJ 023－85）要求：

pcpt0.6ck=0.632.4=19.44MPa

ck——混凝土抗压强度标准值；ck=32.4MPa；

pc——扣除预应力损失后的预加力在构件抗裂验算边缘产生的混凝土预加力； pt——由预加力产生的混凝土法向拉应力。 故截面处混凝主应力满足要求。

持久状况下预应力构件标准值效应组合应力验算

持久状况下预应力构件标准值效应组合应力验算

单元号

应力

正应力(Mpa) 4.95 13.4 是 8 13.4 是

4.95 0 是 8 0 是

17

下缘正应力 -2.17 13.4 是 -0.601 13.4 是

5.37 0 是 5.78 0 是

主应力(Mpa) 7.03 16.1 是 11.8 16.1 是

-2.17 -1.00E+03 是 -0.601 -1.00E+03 是

应力值 容许值

上缘最大压应力 最小 下缘最大压应力 最小 最大主压应力 主拉应力

2 是否满足要求 应力值 容许值

10 是否满足要求

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应力值 容许值

19

是否满足要求 应力值 容许值

27

是否满足要求 应力值 容许值

37

是否满足要求

10.6 13.4 是 8.76 13.4 是 4.95 13.4 是

10.6 0 是 8.76 0 是 4.95 0

1.15 13.4 是 -0.195 13.4 是 -2.17 13.4

1.16 0 是 4.41 0 是 5.37 0 是

10.6 16.1 是 11 16.1 是 7.03 16.1 是

-6.67E-02 -1.00E+03 是 -0.5 -1.00E+03 是 -2.17 -1.00E+03 是

是 是 表5-5

图5-7

组合3为正截面压应力验算。

所选单元节点号为上缘最大、下缘最大、最大主压应力较大截面。要求满足（JTG D62-2004）第7.1.5条。

pcpt0.5ck=0.532.4=16.2MPa （5-17）

ck——混凝土抗压强度标准值；ck=32.4MPa；

pc——扣除预应力损失后的预加力在构件抗裂验算边缘产生的混凝土预加力； pt——由预加力产生的混凝土法向拉应力。 故截面处混凝主应力满足要求。

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第六章 预应力损失计算

由于全桥为对称体系，故只取支点和跨中和1/4跨三个控制点进行计算，全桥共31个控制点，取2，9 16三个点（单位：MPa）

一．预应力筋与孔道壁之间摩擦引起的应力损失l1；

l1con[1e(kx)]

； l1——由于摩擦引起的应力损失（MPa）

式中

con——钢筋（锚下）控制应力（MPa）；

——从张拉端至计算截面的长度上，钢筋弯起角之和（rad）；

χ——从张拉端至计算截面的管道长度（m）； ——钢筋与管道壁之间的摩擦系数； k——考虑每米管道对其设计位置的偏差系数。 预应力管道成形采用钢波纹管，取0.25，k取0.0015。 χ取值为跨中截面到张拉端的距离。 具体计算结果如下：

钢束号 1 2 3 4 5 6 7 8

2 -1.63 -1.63 -1.63 -1.63 -1.63 -1.63 -1.63 -1.63

控制点号

9 -40.3 -40.3 -40.3 -40.3 -40.3 -40.3 -40.3 -40.3

表6-1

16 -51.3 -51.3 -51.3 -51.3 -51.3 -51.3 -51.3 -51.3

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二．锚具变形、预应力筋回缩和分块拼装构件接缝压密引起的应力损失l2； l2LEp L式中 l2——由于锚头变形、钢筋回缩和接缝压缩引起的应力损失（MPa）； L——预应力钢筋的有效长度（m）；

L——锚头变形、钢筋回缩和接缝压缩值（m）。

采用OVM锚具，根据规范表6.3.42可知，L1＝6mm，接缝压缩值L2＝1mm。 计算结果：

钢束号

1 2 3 4 5 6 7 8

2 -64.6 -64.6 -64.6 -64.6 -64.6 -64.6 -64.6 -64.6

控制点号

9 0 0 0 0 0 0 0 0

16 0 0 0 0 0 0 0 0

表6-2

三．混凝土加热养护时，预应力筋和台座之间温差引起的应力损失l3；

在先张法中，钢筋的张拉和临时锚固都是在常温下进行的，当采用蒸汽和其他加热方法养护混凝土时，钢筋就会因为受热而伸长，而加力台座不受加热的影响，设置在两个加力台座之间的临时锚固点之间的距离保持不变，这样将使钢筋松动。降温时钢筋已经和混凝土粘接成一体，无法恢复到原来的应力状态，于是产生了应力损失l3： l3＝

p(t2t1)

式中：

――预应力钢筋的线膨胀系数，取＝10000～12000； p――预应力钢筋的弹性模量，取p＝18000～20000Mpa。

本例为后张法混凝土构件，所以此项全部为零。 四．混凝土弹性压缩引起的应力损失l4；

在后张法结构中，由于一般预应力筋的数量较多，限于张拉设备等条件的限制，一般都采用分批张拉、锚固预应力筋。在这种情况下，已张拉完毕、锚固的预应力筋，将会在后续分批张拉预应力筋时发生弹性压缩变形，从而产生应力损失。

l4npc

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式中 l4——由于混凝土的弹性压缩引起的应力损失（MPa）；

c——在先行张拉的预应力钢筋重心处，由于后来张拉一根钢筋而产生的混凝土正应力；对于连续梁可取若干有代表性截面上应力的平均值（MPa）； ——在所计算的钢筋张拉后再张拉的钢筋根数。 经推导可得公式其他形式为： l42m1npc m m——表示预应力筋张拉的总批数；

c——在代表截面（如l/4截面）的全部预应力钢筋形心处混凝土的预压应力（预

应力筋的预拉应力扣除l1和l2后算得）。

cNpAnNpe2pnIn

Np——所有预应力筋预加应力（扣除相应阶段的应力损失l1和l2后）的内力； epn——预应力筋预加应力的合力Np至混凝土净截面形心轴的距离； 计算结果：

钢束号

1 2 3 4 5 6 7 8

2 -27.4 -27.4 -27.4 -27.4 -27.4 -27.4 -27.4 -27.4

控制点号

9 -94.4 -94.4 -94.4 -94.4 -94.4 -94.4 -94.4 -94.4

表6-3

16 -94.5 -94.5 -94.5 -94.5 -94.5 -94.5 -94.5 -94.5

五. 预应力筋松弛引起的应力损失l5；

对预应力钢筋，仅在传力锚固时钢筋应力p0.5fpk的情况下，才考虑由于钢筋松弛引起的应力损失，其终极值：

l5p

式中 l5——由于钢筋松弛引起的应力损失（MPa）；

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p——传力锚固时预应力钢筋的应力，按规范第6.4.3条的规定计算（MPa）； pcon(l1l2l4)0.65fpk

——松弛系数，对钢绞线，I级松弛时，按0.08采用，II级松弛时，按0.025采

用。

计算结果：

钢束号 1 2 3 4 5 6 7 8

2 -21.1 -21.1 -21.1 -21.1 -21.1 -21.1 -21.1 -21.1

控制点号

9 -21.1 -21.1 -21.1 -21.1 -21.1 -21.1 -21.1 -21.1

表6-4

16 -21.1 -21.1 -21.1 -21.1 -21.1 -21.1 -21.1 -21.1

六．混凝土收缩和徐变引起的应力损失l6。

由于混凝土收缩、徐变引起的应力损失终极值按下列公式计算： l60.8npEp1(12

)nA nnpApnsAsA

2eA A12

i式中 l6——由收缩、徐变引起的应力损失终极值（MPa），

——传力锚固时，在计算截面上预应力钢筋重心处，由于预加力(扣除相应阶段的

应力损失)和梁自重产生的混凝土正应力；对连续梁可取若干有代表性截面的

平均值（MPa）；

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——混凝土徐变系数的终极值； ——混凝土收缩应变的终极值； n——梁的配筋率换算系数；

ns——非预应力钢筋弹性模量与混凝土弹性模量之比； Ap、As——预应力钢筋及非预应力钢筋的截面面积（m）；

A——梁截面面积，对后张法构件，可近似按净截面计算（m）； eA——预应力钢筋及非预应力钢筋重心至梁截面重心轴的距离（m）； i——截面回旋半径(m)；

I——截面惯性矩，对于后张法构件，可近似按按净截面计算（m）； 计算结果：

422钢束号

1 2 3 4 5 6 7 8

有效预应力：

2 -11.6 -11.6 -11.6 -11.6 -11.6 -11.6 -11.6 -11.6

控制点号

9 -22.6 -22.6 -22.6 -22.6 -22.6 -22.6 -22.6 -22.6

表6-5

16 -17.4 -17.4 -17.4 -17.4 -17.4 -17.4 -17.4 -17.4

钢束号 1 2 3 4 5 6 7 8

2 -1270 -1270 -1270 -1270 -1270 -1270 -1270 -1270

控制点号

9 -1220 -1220 -1220 -1220 -1220 -1220 -1220 -1220

表6-6

16 -1210 -1210 -1210 -1210 -1210 -1210 -1210 -1210

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结论

为预应力混凝土简支箱梁桥，本设计内力计算、配束一律采用通用桥梁结构设计施工计算系统《桥梁博士3.0Beta2.0》。内力计算考虑结构自重、车道荷载，以及由梯度温度、支座沉降、预应力引起的次内力等因素。预应力考虑由预应力钢束与孔道壁之间的摩擦、预应力钢束应力松弛、混

s

凝土收缩和徐变引起的损失。该桥所配预应力钢束采用中交新预应力270K级钢绞线（φ15.24），根据位置和功能的不同，可以将箱梁纵向预应力钢束分为腹板束、底板束。每个腹板从上到下分三层布置。腹板束沿纵向随弯矩的正负交替而起伏布置，在支点处尽量朝顶板方向靠近，而在跨中附近，又下弯尽量靠近底板方向布置。腹板束在每道施工缝处交错锚固，每道施工缝锚固总钢束数的一半，剩下的另一半到下一施工缝锚固。钢束锚固后，通过预应力连接器延长，继续下阶段施工。顶板束布置在支点附近的顶板承托内，一端锚头预埋在混凝土内，另一端在施工缝处张拉。顶板束

sss

的规格为7φ15.2。底板束布置在靠近腹板的底板内，规格为：7φ15.2及9φ15.2（适用于最后一跨），在每个施工缝处根据需要或通过连接或张拉锚固，在最后一个施工阶段底板束须在箱梁内部反向张拉。最后对箱梁分别进行中支点、跨中截面处正截面强度、斜截面抗剪能力验算，正截面、斜截面抗裂性验算和混凝土应力验算，其中，正截面、斜截面抗裂性不满足全预应力混凝土构件的要求，满足部分预应力混凝土A类构件的要求。该设计各项验算均满足规范要求。

通过这次设计，进一步认识到连续箱梁桥的优点及发展前景。改革开放以来，我国公路建设事业迅猛发展，尤其是高速公路建设，从无到有，现已建成8700km。作为公路建设重要组成部分的桥梁建设也得到相应发展，跨越大江（河）、海峡（湾）的长大桥梁建设也相继修建，一般公路和高等级公路上的中、小桥、立交桥，形式多样，工程质量不断提高，为公路运输提供了安全、舒适的服务。

箱形截面能适应各种使用条件，特别适合于预应力混凝土连续梁桥、变宽度桥。因为嵌固在箱梁上的悬臂板，其长度可以较大幅度变化，并且腹板间距也能放大；箱梁有较大的抗扭刚度，因此，箱梁能在独柱支墩上建成弯斜桥；箱梁容许有最大细长度；应力值σg+p较低，重心轴不偏一边，同T形梁相比徐变变形较小。箱梁截面有单箱单室、单箱双室（或多室），早期为矩形箱，逐渐发展成斜腰板的梯形箱。箱梁桥可以是变高度，也可以是等高度。从美观上看，有较大主孔和边孔的三跨箱梁桥，用变高度箱梁是较美观的；多跨桥（三跨以上）用等高箱梁具有较好的外观效果。随着

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交通量的快速增长，车速提高，人们出行希望有快速、舒适的交通条件，预应力混凝土连续箱梁桥能适应这一需要。它具有桥面接缝少、梁高小、刚度大、整体性强，外形美观，便于养护等。70年代我国公路上开始修建连续箱梁桥，到目前为止我国已建成了多座连续箱梁桥，如一联长度1340m的钱塘江第二大桥（公路桥）和跨高集海峡、全长2070m的厦门大桥等。连续箱梁桥的施工方法多种多样，只能因时因地，根据安全经济、保证质量、降低造价、缩短工期等方面因素综合考虑选择。一般常用的方法有：立支架就地现浇、预制拼装（可以整孔、分段串联）、悬臂浇筑、顶推、用滑模逐跨现浇施工等。预应力钢束采用钢绞线，可以分段或连续配束，一般采用大吨位群锚。为了减轻箱梁自重，可以采用体外预应力钢束。由于连续箱梁在构造、施工和使用上的优点，近年来建成预应力混凝土连续箱梁桥较多。其发展趋势为：减轻结构自重，采用高标号混凝土40～60号；随着建筑材料和预应力技术发展，其跨径增大。我国公路桥梁在100m以上多采用预应力混凝土连续刚构桥。中等跨径的预应力连续箱梁，如跨径40～8Om，一般用于特大型桥梁引桥、高速公路和城市道路的跨线桥以及通航净空要求不太高的跨河桥。预应力混凝土连续梁桥是最富有竞争力的主要桥型之一，具有强大的生命力。

本次设计虽然顺利完成但在完成设计过程中，感觉到自己在混凝土结构设计原理、有限元理论等方面的知识缺乏，实际动手能力的薄弱，理论知识与工程实践的结合还存在一定问题。使得设计还存在一些缺点：1.对新规范的理解有偏差；2.对各类工程软件的运用不熟练等。还须在以后的工作与学习中不断完善。

致谢：

在此次毕业设计的完成过程中，十分感谢王慧萍老师一直给予的关怀和帮助，为设计过程中悉心指导，并且提供很多参考资料。

参考文献：

[1]范立础，桥梁工程（上册）[J].北京，人民交通出版社，2001.7 [2]姚玲森，桥梁工程[J]。北京，人民交通出版社，1997.5重印。 [3]叶见曙等，结构设计原理[J]。北京，人民交通出版社，1996。

[4]中交公路规划设计院:《公路桥涵设计通用规范》,人民交通出版 社,2004 [5]张树仁:《桥梁设计规范学习与应用讲评》,人民交通出版社,2005

[6]中交公路规划设计院:《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设 计规范》,人民交

通出版社,2004 [7]张士铎:《桥梁设计理论》,人民交通出版社，1984

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