【正文】 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。本設(shè)計(jì)的活載只考慮公路I級汽車荷載，MIDAS CIVIL軟件分析出的一半結(jié)構(gòu)的計(jì)算數(shù)據(jù)如表33 ：表33 活載內(nèi)力表單元位置剪力（KN）彎矩（KN/m)1I[1]02I[2]3I[3]4I[4]5I[5]6I[6]7I[7]8I[8]9I[9]10I[10]11I[11]12I[12]13I[13]14I[14]15I[15]16I[16]17I[17]18I[18]19I[19]20I[20]21I[21]單元位置剪力（KN）彎矩（KN/m)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]46I[46]47I[47]48I[48]單元位置剪力（KN）彎矩（KN/m)49I[49]50I[50]圖35 活載彎矩包絡(luò)圖（單位：kN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。故本橋偏載按計(jì)算所求取值。 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。一般先將活載按橫向最不利布載，進(jìn)而求得橫向分布系數(shù)，再利用主梁影響線，將荷載乘以橫向分布系數(shù)后，在縱向進(jìn)行最不利布載，求得主梁最大活載內(nèi)力。m) 圖 33 恒載剪力圖(單位：kN（以下結(jié)果取該對稱結(jié)構(gòu)的一半）說明：單元的起始編號從整個(gè)主梁的一端開始計(jì)起（下同）。 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。(8) 施工階段23—激活結(jié)構(gòu)組跨中合龍段；—激活邊界組邊跨滑動(dòng)支座，鈍化邊界組滿堂支架；—第1 天：鈍化荷載組跨中合龍濕重；—第5天：激活荷載組跨中合龍預(yù)應(yīng)力；—第6天：鈍化荷載組跨中合龍掛籃。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。MIDAS CIVIL模擬橋梁的施工順序是通過對相應(yīng)階段中荷載組、邊界組、結(jié)構(gòu)組的激活和鈍化來實(shí)現(xiàn)的。查規(guī)范，綜合考慮，本設(shè)計(jì)過程中，掛籃荷載取為700kN。濕重：綁扎完鋼筋后，進(jìn)行混凝土澆筑，在其未到達(dá)設(shè)計(jì)強(qiáng)度過程時(shí)，此時(shí)的混凝土還無法成為受力結(jié)構(gòu)，故在建模時(shí)，將混凝土濕重定義為施工階段荷載，濕重荷載的可近似按混凝土凝固后重量乘以某一系數(shù)考慮。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。（24+25）+2=2)活載：汽車荷載采用公路I級荷載。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。一般來說，以3～6m 為一個(gè)單元比較合理。理論上將結(jié)構(gòu)劃分的越精細(xì)，計(jì)算的就越精確。其中恒載內(nèi)力分為一期恒載內(nèi)力和二期恒載內(nèi)力。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。要精確分析結(jié)構(gòu)的真實(shí)受力很困難，手算基本上不可能達(dá)到計(jì)算要求的精確度，為了達(dá)到設(shè)計(jì)精度的要求，本次設(shè)計(jì)選用根據(jù)橋梁工程的設(shè)計(jì)，施工和驗(yàn)算等特點(diǎn)而開發(fā)的專用軟件。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)。同時(shí)對已澆筑節(jié)段，需完成以下幾步后方可進(jìn)行下一階段施工。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。2) 在進(jìn)行每個(gè)節(jié)段澆筑時(shí)，為保證前后兩節(jié)段粘接質(zhì)量，本節(jié)段與前一節(jié)段混凝土粘接面應(yīng)予以鑿毛，并清洗干凈，同時(shí)縱向普通鋼筋要進(jìn)行搭接。具體劃分見圖24。箱梁截面尺寸如圖223 所示：圖22 跨中截面尺寸圖 (單位：cm)圖23 支座截面尺寸圖 (單位：cm)表21 各截面特性截面號截面高度（cm）底板厚度(cm)腹板厚度(cm)頂板厚度(cm)080010080281737100802826939980283653998028截面號截面高度（cm）底板厚度(cm)腹板厚度(cm)頂板厚度(cm)461498802855799280286546958028751593802884869180289452888028104218480281139378802812370728028133496665281433360652815320536528163104550281730338502818300305028 主梁和橋墩的施工分段箱梁施工分塊要考慮以下因素：1）零號塊的施工使用托架，它的工作條件是比較好的，由于它是懸臂施工的中心和起點(diǎn)，其上面要放置掛籃等機(jī)具，因此可適當(dāng)劃分長一些；2）所有梁段的重量均要在掛籃的承載能力范圍內(nèi)；3）劃分梁段的長度不能過短，須滿足預(yù)應(yīng)力管道彎曲半徑的要求；4）劃分梁段的長度規(guī)格盡量少，便于施工；5）為了保證所用掛籃的經(jīng)濟(jì)合理性，每個(gè)梁段的重量應(yīng)盡量接近。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。3）箱梁腹板設(shè)計(jì)由于腹板主要承受豎向剪應(yīng)力和由扭矩產(chǎn)生的剪應(yīng)力，所以需要按照剪應(yīng)力的要求選擇腹板的最小厚度。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。箱梁截面底板變化規(guī)律以拋物線最為接近連續(xù)梁彎矩變化，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)墩處底板厚度一般為根部梁高的1/10～1/12。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。橫截面的核心距越大，預(yù)應(yīng)力引起的軸壓力的偏心矩就愈大，這樣預(yù)應(yīng)力鋼束的力臂就愈大，因此，可以充分發(fā)揮預(yù)應(yīng)力鋼筋的效率。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。變高度梁的梁高與最大跨徑之比，箱梁根部可取用橋跨的1/201/17，跨中可取橋跨的1/501/30。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、。連續(xù)剛構(gòu)橋?qū)儆诔o定結(jié)構(gòu)，受溫度、收縮影響較大，而產(chǎn)生較大的縱向變形，所以要設(shè)伸縮縫。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。底板寬7m。 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。 畢業(yè)設(shè)計(jì)主要內(nèi)容本畢業(yè)設(shè)計(jì)主要包括以下內(nèi)容：1) 根據(jù)已有的設(shè)計(jì)資料，擬定立面尺寸、截面尺寸結(jié)構(gòu)形式，完成主梁的內(nèi)力計(jì)算，包括計(jì)算恒載（含一期和二期恒載）內(nèi)力、活載內(nèi)力、溫度內(nèi)力、支座沉降引起的內(nèi)力，混凝土收縮徐變引起的次內(nèi)力等，并進(jìn)行截面的作用效應(yīng)組合；2) 縱向預(yù)應(yīng)力鋼束的估算，布置，調(diào)整，優(yōu)化；3) 縱向預(yù)應(yīng)力鋼束預(yù)應(yīng)力損失計(jì)算；4) 結(jié)構(gòu)次內(nèi)力的計(jì)算；5) 布置豎向預(yù)應(yīng)力鋼束、橫向預(yù)應(yīng)力鋼束；6) 施工階段截面強(qiáng)度，應(yīng)力的控制驗(yàn)算；7) 運(yùn)營階段截面強(qiáng)度驗(yàn)算，截面應(yīng)力驗(yàn)算,變形驗(yàn)算；8) 主要工程數(shù)量計(jì)算。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。熟悉和掌握橋梁專業(yè)軟件Midas，同時(shí)也學(xué)會如何解決結(jié)構(gòu)檢算不通過的難題，了解不同驗(yàn)算項(xiàng)目所使用的荷載效應(yīng)組合。其中連續(xù)剛構(gòu)是最為廣泛應(yīng)用的形式。在這個(gè)過程中，橋梁技術(shù)不斷進(jìn)步，形式也不斷合理。（3）跨中合龍，形成三跨連續(xù)剛構(gòu)梁。本設(shè)計(jì)采用施工順序如下：（1）從中間的左、右墩同時(shí)開始進(jìn)行懸臂施工，形成兩個(gè)單懸臂梁。本設(shè)計(jì)采用菱形掛籃系統(tǒng)，設(shè)計(jì)承載能力為250t。邊跨的直線梁段是滿堂支架法施工，而其余的變截面梁段是懸臂法施工。設(shè)計(jì)時(shí)，需要考慮施工時(shí)的受力和變形，保證全橋在施工階段，運(yùn)營階段的驗(yàn)算均通過。 施工工藝方法設(shè)計(jì)時(shí)，要根據(jù)現(xiàn)場資料選擇不同的施工方法。本次設(shè)計(jì)取2m。在合龍段施工過程中，由于內(nèi)外因素的影響，需要采取相應(yīng)的構(gòu)造措施防止合龍段受到不良影響，保證合龍段可以很好的傳遞內(nèi)力并保證全橋變形協(xié)調(diào)。橫隔板傳遞荷載較大，一般采用兩片式剛性橫隔板，中間開過人洞。2）橫隔板橫隔板的作用是增大抗扭剛度，并增強(qiáng)橋梁的整體性。在懸臂施工階段，主梁的自重需要通過零號塊傳給蹲身。懸臂施工階段，預(yù)應(yīng)力鋼束產(chǎn)生正彎矩，梁體自重產(chǎn)生負(fù)彎矩，它們的合作用使得梁截面處于偏壓受力狀態(tài)，此時(shí)梁截面所受的軸力較大，所以抗剪強(qiáng)度易滿足要求。如果不通過則調(diào)整鋼束的數(shù)量或位置或修改