【正文】 應(yīng)力束張拉時(shí)，必將在結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生附加的內(nèi)力，次附加內(nèi)力稱為“彈性次內(nèi)力”。橋梁結(jié)構(gòu)因溫度的影響而產(chǎn)生的應(yīng)力效應(yīng)可主要?dú)w納為日照、局部降溫及年溫度變化等三種原因。 溫度場箱梁結(jié)構(gòu)與外界的熱交換和箱梁內(nèi)部的熱傳導(dǎo)是一個(gè)十分復(fù)雜的現(xiàn)象，屬于三維的熱傳導(dǎo)問題。我國《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》JTG D602004 條采用的結(jié)構(gòu)溫度梯度曲線如下圖所示。關(guān)于結(jié)構(gòu)溫度場的研究，在此不做贅述。一般可假定溫度在構(gòu)件內(nèi)均值變化，它對連續(xù)梁結(jié)構(gòu)的影響主要是導(dǎo)致橋梁的縱向位移，這對于無水平約束的結(jié)構(gòu)并不導(dǎo)致結(jié)構(gòu)內(nèi)產(chǎn)生溫度次內(nèi)力。本設(shè)計(jì)利用MIDAS CIVIL生成預(yù)加力引起的次內(nèi)力，結(jié)果如表62 所示：表62 預(yù)加力引起的次內(nèi)力單元梁端號剪力Q（KN）彎矩M（)1I[1]02I[2]3I[3]9694I[4]5I[5]16156I[6]7I[7]8I[8]9I[9]10I[10]11I[11]12I[12]單元梁端號剪力Q（KN）彎矩M（)13I[13]14I[14]15I[15]16I[16]17I[17]18I[18]19I[19]20I[20]21I[21]22I[22]23I[23]24I[24]25I[25]26I[26]27I[27]28I[28]29I[29]30I[30]31I[31]32I[32]33I[33]34I[34]35I[35]36I[36]37I[37]38I[38]39I[39]單元梁端號剪力Q（KN）彎矩M（)40I[40]41I[41]1342I[42]43I[43]44I[44]45I[45]46I[46]47I[47]48I[48]49I[49]50I[50]圖65 預(yù)應(yīng)力次內(nèi)力彎矩圖（單位：kN 后期預(yù)應(yīng)力束產(chǎn)生的彈性次內(nèi)力當(dāng)邊跨和中跨已經(jīng)合攏，后期預(yù)應(yīng)力束張拉時(shí)，結(jié)構(gòu)成為超靜定結(jié)構(gòu)。當(dāng)邊跨和中跨合攏以后，結(jié)構(gòu)成為了超靜定結(jié)構(gòu)，由于混凝土的徐變的影響，由預(yù)加力引起的截面力矩也將重新分布。假定在一定范圍內(nèi)，預(yù)應(yīng)力損失導(dǎo)致的預(yù)應(yīng)力沿鋼筋軸線的變化忽略不計(jì)，故設(shè)扣除相應(yīng)階段預(yù)應(yīng)力損失后鋼筋的預(yù)加力合力為Np，則等效荷載的求解方法，如圖63 所示：圖63 等效荷載計(jì)算圖示1) 梁端的預(yù)加力的作用可按直角坐標(biāo)系分為三個(gè)分量： (62a) (62b) (62c)2) 當(dāng)初預(yù)矩圖為拋物線時(shí)，預(yù)應(yīng)力筋對混凝土的作用為均布荷載；若為圓弧線時(shí)，預(yù)應(yīng)力筋對混凝土的作用近似為均布荷載。m） 預(yù)加力引起的次內(nèi)力 預(yù)加力次內(nèi)力計(jì)算原理——等效荷載預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，是一種預(yù)加力和混凝土壓力相互作用并取得平衡的自錨體系。對于超靜定結(jié)構(gòu)，混凝土收縮、徐變將導(dǎo)致結(jié)構(gòu)內(nèi)力重分布，即引起結(jié)構(gòu)的收縮、徐變次內(nèi)力。它們都與混凝土的材料和配合比，混凝土養(yǎng)護(hù)條件，周圍環(huán)境的溫度、濕度以及混凝土的齡期有關(guān)系?；炷列熳兎治鍪且豁?xiàng)十分復(fù)雜的工作，目前主要有老化理論、先天理論和混合理論三種分析方法，其具體過程此暫不贅述。 收縮、徐變次內(nèi)力混凝土的徐變，是指混凝土在應(yīng)力不變時(shí)，應(yīng)變隨時(shí)間而持續(xù)增長的特性。簡稱為混凝土收縮徐變損失。 管道摩阻損失的計(jì)算在使用后張法張拉預(yù)應(yīng)力鋼束時(shí)，預(yù)應(yīng)力鋼筋與管道之間由于摩擦所引起的損失根據(jù)規(guī)范，可知其計(jì)算公式為： （51）其中：—預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉控制應(yīng)力；—預(yù)應(yīng)力鋼筋與管道壁之間的摩擦系數(shù)θ—曲線包角，k—每米長的管道的局部偏差對摩擦的影響系數(shù)x—從張拉端至計(jì)算界面處的管道的長度在構(gòu)件的縱軸上的投影長度。本橋豎向預(yù)應(yīng)力采用φ25的精軋螺紋鋼筋，其抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值 f pk = 785MPa，=，縱向布置間距為100cm。 豎向預(yù)應(yīng)力鋼束布置豎向預(yù)應(yīng)力鋼束的作用主要是提高截面抗剪能力，同時(shí)豎向預(yù)應(yīng)力鋼束可以提供很大的斜截面抗裂能力。根據(jù)以上原則，本橋進(jìn)行預(yù)應(yīng)力鋼束布置時(shí)，預(yù)埋波紋管直徑為107mm，波紋管橫向及豎向間距為200mm，凈距為83mm。4) 預(yù)應(yīng)力束的布置，不僅需要考慮結(jié)構(gòu)在使用階段的彈性階段的需求，而且還要考慮到結(jié)構(gòu)在破壞階段時(shí)的要求。預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁預(yù)應(yīng)力鋼束的配置需要滿足《公預(yù)規(guī)》(JTG D622004)第9章構(gòu)造要求，即：1) 直線管道的凈距不應(yīng)小于 40mm， 倍；對于預(yù)埋的金屬或塑料波紋管和鐵皮管，在豎直方向可以將兩管道疊置；2) 管道至構(gòu)件頂面或側(cè)面的凈距不應(yīng)小于 45mm，至構(gòu)件底面的不應(yīng)小于50mm；3) 曲線鋼絞線的彎曲半徑不宜小于 4m，彎起角不宜大于30 度。考慮各種損失近25% ，故用于配束估算的鋼束有效預(yù)應(yīng)力按下式取值： 預(yù)應(yīng)力筋的估算本設(shè)計(jì)利用恒載（一期和二期恒載）加活載產(chǎn)生的最大彎矩和最小彎矩來估算預(yù)應(yīng)力鋼筋。——截面面積——截面上下翼緣抗彎模量——截面上下核心半徑——截面上下翼緣預(yù)加力合力——上下翼緣預(yù)加力合力偏心距R為混凝土允許壓應(yīng)力，對于公路橋，在預(yù)估時(shí)可采用[R]/，其中[R]是指混凝土標(biāo)號。 按正常使用極限狀態(tài)的應(yīng)力要求估算根據(jù)《公預(yù)規(guī)》要求，截面上的預(yù)壓應(yīng)力應(yīng)不小于荷載引起的拉應(yīng)力，同時(shí)，預(yù)壓應(yīng)力與何在引起的壓應(yīng)力之和不大于混凝土的允許壓應(yīng)力( f ck )。然后再設(shè)置一定的安全系數(shù)。m） 恒活載內(nèi)力短期效應(yīng)組合將恒載和活載按正常使用極限狀態(tài)短期組合后，得到如下數(shù)據(jù)表34 恒、活載內(nèi)力短期組合結(jié)果(一半) 位置信息正常使用極限狀態(tài)短期效應(yīng)組合 單元 位置 剪力組合值 彎矩組合值Fzmax(KN)Fzmin(KN)Mymax()Mymin()1I[1]002I[2]3I[3]4I[4]5I[5]6I[6]7I[7]8I[8]9I[9]10I[10]11I[11]12I[12]7316513I[13]14I[14]15I[15]16I[16]17I[17]18I[18]19I[19]20I[20]單元 位置Fzmax(KN)Fzmin(KN)Mymax()Mymin()21I[21]22I[22]23I[23]24I[24]25I[25]26I[26]27I[27]28I[28]29I[29]30I[30]31I[31]32I[32]33I[33]34I[34]35I[35]36I[36]37I[37]38I[38]39I[39]40I[40]41I[41]42I[42]43I[43]44I[44]45I[45]510646I[46]47I[47]2759單元 位置Fzmax(KN)Fzmin(KN)Mymax()Mymin()48I[48]49I[49]50I[50] 第4章 預(yù)應(yīng)力鋼束的估算與布置 預(yù)應(yīng)力筋的估算原理根據(jù)《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范JTG D602004》規(guī)定：預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁應(yīng)滿足正常使用極限狀態(tài)下的應(yīng)力的要求和承載能力極限狀態(tài)下的強(qiáng)度的要求。在本設(shè)計(jì)中，通過MIDAS 建立全橋上部結(jié)構(gòu)模型來分析結(jié)構(gòu)基頻是相對較容易的，故采用有限元方法計(jì)算。 設(shè)計(jì)荷載根據(jù)《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范JTG D602004》本橋設(shè)計(jì)荷載為公路I 級荷載，由于主跨為140m，故車道荷載計(jì)算圖示為：圖34 車道荷載計(jì)算圖示其中， 計(jì)算公式(1 ) (31)式中：M ——待求截面的彎矩或剪力；1+μ ——汽車荷載沖擊系數(shù)；ξ ——橫向分布系數(shù)或偏載系數(shù)；mi——多車道折減系數(shù)；——同符號彎矩或剪力影響線面積；y ——影響線所對應(yīng)的最大縱距。m) 圖 33 恒載剪力圖(單位：kN 恒載內(nèi)力計(jì)算 毛截面幾何特性MIDAS中 可直接得到各截面的截面幾何特性，如表31。詳細(xì)的步驟如下所示(1) 施工階段1—激活結(jié)構(gòu)組橋墩；—激活邊界墩底固結(jié)；—激活荷載組自重。查規(guī)范，綜合考慮，本設(shè)計(jì)過程中，掛籃荷載取為700kN。根據(jù)《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范JTG D602004》 規(guī)定：豎向日照溫差計(jì)算的溫度基數(shù)分為：梁截面升溫： T1=200C，T2=100C；梁截面降溫： T1=,T2=；4)支座不均勻沉降的影響：本設(shè)計(jì)取支座不均勻沉降1cm；左右墩各1cm。本設(shè)計(jì)的單元?jiǎng)澐郑褐髁簞澐譃?00個(gè)單元，雙薄壁墩分為32個(gè)單元，共132個(gè)單元。理論上將結(jié)構(gòu)劃分的越精細(xì)，計(jì)算的就越精確。本設(shè)計(jì)要用它進(jìn)行結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算、預(yù)應(yīng)力鋼筋估束,配束以及截面驗(yàn)算。后面的估束，配筋，調(diào)束和修改截面等設(shè)計(jì)工作均要在主梁內(nèi)力的基礎(chǔ)上展開，因而其計(jì)算的正確性直接影響整個(gè)設(shè)計(jì)。此外為保證澆筑的質(zhì)量，中跨合龍段梁端需設(shè)置鋼支撐，并在頂板和底板處各張拉四根臨時(shí)索，以鎖定兩側(cè)的梁體。具體劃分見圖24。大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁中，由跨中到支點(diǎn)的剪力逐漸增加，故腹板厚度一般也是變化的。箱梁頂板厚度主要滿足橋面板的橫向彎矩的要求，滿足布置縱向預(yù)應(yīng)力鋼束的要求。1） 箱梁底板設(shè)計(jì)箱梁底板除承受自身的荷載外，還承受一定的施工荷載。梁高方程為：（坐標(biāo)原點(diǎn)為橋墩處）y＝+(m) (21)圖21立面布置圖 橫截面尺寸擬定 箱梁截面由腹板，底板，頂板等幾部分構(gòu)成，它的尺寸擬定既要滿足結(jié)構(gòu)縱橫向的受力要求，又要滿足構(gòu)造和受力的需要。本設(shè)計(jì)方案采用三跨一聯(lián)預(yù)應(yīng)力混凝土變截面連續(xù)剛構(gòu)體系，全長80+140+80=300m，邊、。因?yàn)檫@種體系利用主墩的柔性來適應(yīng)橋梁的縱向變形，所以在大跨高墩中比較適合。 材料規(guī)格(1) 主梁混凝土：C50級混凝土；容重：γ=26kN/m 彈性模量：E=34500MPa軸心抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值：軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值：軸心抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值：軸心抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值：(2) 承臺及樁基礎(chǔ)混凝土：C40級混凝土；彈性模量：E=32500MPa軸心抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值：軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值：軸心抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值：軸心抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值：(3) 橋面板及左右兩側(cè)欄桿混凝土：C30級混凝土；(4)橋面鋪裝層混凝土：S6級防水混凝土；容重：24kN/m3(5) 橋面鋪裝層瀝青：SMA瀝青混凝土；容重：24kN/m3(6) 預(yù)應(yīng)力鋼筋及錨具：縱向預(yù)應(yīng)力鋼筋：；抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值： 抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值： 張拉控制應(yīng)力： 波紋管：外徑φ107塑料波紋管；對應(yīng)錨具：YM1519圓錨張拉端錨具，方形錨下墊板邊長275mm，錨圈φ206千斤頂型號：YCW350/400B橫向預(yù)應(yīng)力筋：；波紋管：φ1990mm塑料波紋管對應(yīng)錨具：YMB155 設(shè)計(jì)規(guī)范1) 中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》JTG D602004，中華人民共和國交通部；2) 中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《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 D622004，中華人民共和國交通部； 橋梁總體布置及結(jié)構(gòu)主要尺寸該橋的主梁采用單箱單室的箱型截面，梁高沿橋縱向呈2次拋物線變化。對橋梁的具體施工，使用有了一個(gè)全新層次的了解，熟悉橋梁設(shè)計(jì)的步驟。其中連續(xù)剛構(gòu)是最為廣泛應(yīng)用的形式。（3）跨中合龍，形成三跨連續(xù)剛構(gòu)梁。本設(shè)計(jì)采