毕业设计计算书·浏阳河大桥设计(三).doc

湖南工业大学科技学院毕业设计（论文）2016 届毕业设计（论文）教 学 部： 包装与土木工程 专 业： 土木工程 学 生 姓 名： 毛 林 班 级：道桥1201 学号1012080222 指导教师姓名： 陈斌 职称 讲师 最终评定成绩 浏阳河大桥设计（三）2016 年 5 月 湖南工业大学科技学院毕业设计（论文）浏阳河大桥设计（三）教 学 部：包装与土木工程专 业：土木工程学 号：1012080222学生姓名：毛 林指导教师：陈斌讲师 2016年5月目 录第1章 绪论4第2章 方案拟定与比选42.1 设计资料42.1.1设计标准：42.1.2 主要材料42.2方案52.2.1方案一：变截面连续梁桥62.2.2方案二：斜拉桥62.2.3方案三：中承式梁拱组合桥62.3方案比选依据72.3.1方案比选比较的内容72.3.2方案比选的结论7第3章 桥梁纵向分孔及横截面尺寸拟定73.1桥梁纵向分孔83.1.1变截面连续梁桥构造特点83.1.2本设纵向分孔计83.2桥横截面尺寸拟定83.3箱型梁截面尺寸的拟定依据93.3.1顶板、底板、悬臂板长度拟定93.3.2 底板厚度拟定93.3.3 梁高拟定93.3.4 腹板厚度拟定93.3.5 顶板、悬臂板厚度拟定10第4章 桥面板计算114.1悬臂板内力计算124.1.1悬臂根部弯矩计算124.1.2悬臂根剪力矩计算124.2中间板内力计算134.2.1中间板弯矩计算144.2.2中间板支点剪力计算15第5章 施工方法和横向预应力筋计算与布置185.1施工方法介绍185.1.1 悬臂施工法简介195.1.2 悬臂浇筑法的特点205.2按正截面抗裂性要求计算横向预应力筋数量20第6章 结构离散建模256.1单元离散划分原则276.2本设计单元划分28第7章 施工方案297.1上部结构施工29 第8章 纵向预应力钢束估算与布置318.1常用的预应力钢筋318.2预应力钢筋布置原则318.3本设计中纵向预应力布置328.4预应力束的配置原则328.5预应力钢筋的估算33第9章 上部结构应力及挠度验算389.1正常使用极限状态应力验算389.1.1正常使用极限状态短期效应组合399.1.2正常使用极限状态长期作用组合439.1.3正常使用极限状态基本作用组合479.2承载能力极限状态正截面强度验算549.2.1承载能力极限状态基本组合569.3挠度验算60结 论62参考文献63致 谢63- 1 -第1章 绪论预应力混凝土连续梁桥是预应力桥梁中的一种，它具有结构刚度大、桥面变形小、动力性能好、变形曲线平顺、有利于高速行车灯突出特点使之成为了最富有竞争力的主要桥型之一。普通的钢筋混凝土结构有着不少缺点，如过早的出现裂缝，不能很好的有效的采用高强度的材料，结构自重必然会增大，从而使得跨越能力差，使得材料的利用率降低。为了解决这些问题，预应力混凝土结构应运而生，所谓的预应力就是在结构在承受荷载之前，预先对混凝土施加压力，用来抵消外来荷载作用产生的拉应力。预应力混凝土桥梁是时代进步的产物，也可以说是战争后的产物，由于战后大量的缺少钢材，为了节省钢材，于是各国开始采用预应力结构来替代部分的钢结构来恢复战争的创伤。自这以后，预应力混凝土结构得到了飞速的发展，预应力混凝土桥梁也得到了长足的发展。箱形截面能适应多种使用条件，特别适用于预应力混凝土连续梁桥、变宽度桥。箱梁有较大的抗扭刚度，应力值较低，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，逐渐发展为斜腰板的梯形箱。连续箱梁具有桥面接缝少，刚度大，整体性强、外形美观，便于养护等优点。第2章 方案拟定与比选2.1 设计资料2.1.1设计标准：（1）设计荷载：公路级； （2）桥梁起点桩号：K5+800，； 桥梁终点桩号：终点桩号K5+800；（3）桥梁宽度：桥梁宽度：；（4）航道等级：-（3）级； （5）设计洪水频率：1/300； （6）地震设计烈度：VI度； （7）设计温差：2.1.2 主要材料（1）混凝土：箱梁、墩身、支座垫石的混凝土采用中交新C50混凝土，混凝土弹性计算模量E=3.5104Mpa；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15.24低松驰预应力钢绞线，其抗拉标准强度，弹性模量Ey=1.9105 MPa，技术标准必须符合GB/T5224-1995。（3）普通钢筋：普通钢筋必须符合“GB149998”和“GB1301391”标准的规定，其中钢筋直径D12mm全部采用级钢筋，抗拉标准强度=340MPa；钢筋直径D12mm全部采用级钢筋，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。2.2方案2.2.1方案一：变截面连续梁桥如图2-1，方案一设置为：（4+130+640m）预应力混凝土简支T+(64m+98m+64m) 变截面箱型连续梁+（540m）预应力混凝土简支T梁，全长700米的变截面连续梁桥。图2-1 变截面连续梁桥方案示意图(m)2.2.2方案二：斜拉桥如图2-2，方案二设置为：（130m+240m）斜拉桥+（655m）预应力混凝土简支T梁，全长700米斜拉桥。图2-2 斜拉桥方案示意图(m) 2.2.3方案三：中承式梁拱组合桥如图2-3，方案三设置为：15+（4m40m）预应力混凝土简支T梁+（70m+250m+70m）钢筋混凝土杆系拱+35+（250m）预应力混凝土简支T梁，全长700米的中承式梁拱组合桥。图2-3 中承式梁拱组合桥示意图(m)2.3方案比选依据2.3.1方案比选比较的内容表2-1 方案比选的依据比较项目第一方案第二方案第三方案主桥跨桥型预应力混凝土变截面连续梁斜拉桥中承式梁拱组合桥主桥跨结构特点预应力混凝土连续梁桥在垂直荷载的作用下，其支座仅产生垂直反力，而无水平推力。结构造型灵活，整体性好，刚度较大，变性较小。受力明确，理论计算较简单，恒载，活载分散传给拉索。主梁承受的里主要是拉索的水平分力形成的轴压力，因而需要足够的刚度防止压屈。需考虑个别拉索偶然拉断或退出工作时的结构然具有足够的安全储备。软土地基上建造拱桥，存在桥台抵抗水平推力的薄弱环节。为此采用大吨位预应力筋以承担拱的水平推力；预应力筋的寄体是系梁，即加劲纵梁，从而以梁式桥为基体，按各种梁桥的弯矩包络图用拱来加强。这样可以使桥梁结构轻型化，同时能提高这类桥梁的跨越能力经济性变截面连续梁能较好符合梁的内力分布规律，充分利用截面，合理配置钢筋，经济实用。后期运营维护费用较少。可以减少主梁尺寸，但材料用量减少的量不是很大，此外需要高强度拉索量比较大，索塔的设置将增加了材料的用量。拉索需要定期更换后期运营维护费用也较大可减少主梁尺寸，但是为保障桥体稳定性需增加横向的K撑，另外高强度吊杆增加了钢材的用量。后期运营维护费用也较大施工特点可模型好，可根据使用要求浇铸成各种形状的结构，采用悬臂施工不受通航、季节、洪水的影响。施工周期较短。可采用悬臂浇筑施工，但工艺复杂，施工周期较长。需准确的设置拱肋预拱度，另外施工过程中为保证拱肋不失稳采取的工艺复杂美观性桥型优美，气势宏伟，与周围环境协调好。主桥线条简洁明快。与当地地形相协调显得美观大方跨径较大，线条优美，与环境协调。2.3.2方案比选的结论综合比较选择方案一：预应力混凝土变截面箱型连续梁桥比较合理。第3章 桥梁纵向分孔及横截面尺寸拟定3.1桥梁纵向分孔3.1.1变截面连续梁桥构造特点根据桥梁工程连续孔数一般不超过5跨，多于3跨的连续梁桥，除边跨外，其中间各跨一般采用等跨布置，以方便悬臂施工。多于两跨的连续梁桥，其边跨一般为中跨的0.60.8倍左右，当采用箱形截面，边孔跨径其至可减少至中孔的0.50.7倍。有时为了满足城市桥梁或跨线桥的交通要求而需增大中跨跨径时，可将边跨跨径设计成仅为中跨的0.5倍以下，此时，端支点上将出现较大的负反力，故必需在该位置设置能抵抗拉力的支座或压重以消除负反力。3.1.2本设纵向分孔计本次设计纵向分孔设置为：4+（130+640m）预应力混凝土简支T梁+(64+98+64)变截面箱型连续梁（540m）预应力混凝土简支T梁，全长700米。变截面连续梁段：边跨64m中跨98m,查阅桥梁工程边跨为中跨的0.65倍符合要求。3.2桥横截面尺寸拟定本设计横截面尺寸拟定如表3-1，示意图如图3-1。表3-1 横断面拟定高跨比梁宽(m)悬臂厚度（cm）梗腋形式（cmcm）根部跨中顶底根部端部顶板与腹板腹板与底板1/19.61/32.6137 6520 300100170170跨径布置(m)结构边中跨比截面（cm）梁高（m）形式顶板厚腹板厚底板厚根部跨中64+98+64连续梁0.65单箱双室28284030685.0 3.0 图3-1 截面尺寸（mm)3.3箱型梁截面尺寸的拟定依据拟定依据参考文献：公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG_D62-2004。3.3.1顶板、底板、悬臂板长度拟定本次设计中顶板长度为24.5m。顶板两侧悬臂板的长度对活载弯矩数值的影响不大，但恒载及人群荷载弯矩随悬臂长度几乎成平方关系增加（本次设计不计人群荷载），故悬臂板长度一般不大5m,当长度超过3m后，宜布置横向预应力束筋。本设计中可取底板长度为7m悬臂板长度为3m。3.3.2 底板厚度拟定改善全桥受力状态、减少徐变下扰度纵向负弯矩区受压底板的厚度十分重要。因此大跨连续体系梁桥中，应该确保承受负弯矩的内支点区域的箱梁底板有足够的厚度。箱梁底板厚度随箱梁负弯矩的增大而逐渐加厚至墩顶，以适应箱梁下缘受压的要求，底板厚度与主跨之比宜为1/1401/170。本设计根部底板厚度取为68cm与主跨比为1/144.1；跨中区域底板厚度则可按构造要求设计，本设计中跨中底板厚度取30cm。底板厚度变化：从跨中向0号块截面以抛物线方程(m)变化。3.3.3 梁高拟定根据大部分已经建成的桥梁，支点截面的梁高约为（1/161/20）L (L为中间跨跨长)，梁中梁高约为（1/1.51/2.5）。本设计中取5.0m为1/18.45L，取3m为1/2.167，梁高变化：从跨中向0号块截面以抛物线(m)变化。3.3.4 腹板厚度拟定箱梁腹板的主要功能是承受结构的弯曲简历和扭转剪应力所引起的主拉应力。墩顶区域剪力大因而腹板厚，跨中区域的腹板较薄，但是腹板的最小厚度应考虑钢束管道的布置、钢筋布置和混凝土浇筑的要求。变高度箱梁采用直腹板。墩上腹板厚度参数：； （3.1）跨中腹板厚度参数：； （3.2）式中：墩上腹板厚度的总和（m）；：跨中腹板厚度的总和(m)；：墩上梁高(m)；本设计中取5m；：跨中梁高(m)；本设计中取3m；B：桥面总宽度(m)；本设计资料中定为13m；：梁最大跨径(m)。本设计中为98m；考虑预应力钢筋布置及混凝土浇筑后的箱梁腹板最小厚度一般为:腹板内无预应力束管道布置时可采用200mm；腹板内有预应力管道布置时可采用250300mm；腹板内有预应力束锚固时采用350mm；（在大跨径预应力混凝土连续箱梁中，腹板宽度宜从跨中向支点逐渐加宽，以承受支点处较大的剪力，一般采用300800mm，也有达到100mm左右。）本设计中拟取墩顶腹板厚度为40cm，跨中腹板厚度为48cm本设计拟取的墩顶腹板厚度及跨中腹板厚度合理。腹板厚度变化：从跨中向0号块截面以抛物线方程 变化。3.3.5 顶板、悬臂板厚度拟定确定箱型截面顶板厚度一般考虑两个因素，既满足桥面板横向弯矩的要求（恒载、活载、日照温度等）；满足布置纵、横向预应力钢筋束的要求。车行道部分的箱梁顶板或其他呈现连续板受力特征的桥面板以及悬臂板厚度拟定可参考表3-2：表3-2 车行道部分桥面板的厚度（cm）位置桥面板跨度方向垂直于行车道方向平行于车道方向顶板或连续板3L+11（纵肋之间）5L+13（横隔板之间）悬臂板L0.25时，28L+1624L+13L0.25时，8L+21注：两个方向厚度计算厚取小值，L为桥面板的跨度（m)由本设计前部分拟定的纵向分布横向分布数据知本设计中：垂直于行车道方向的L为56m.平行于车道方向的L为24.5m。依据表2-2-5计算值取小值得：顶板或连续板厚度为28cm，悬臂板根部厚度为65cm。公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG_D62-2004）9.3.3中规定：在与腹板相连处的翼缘厚度不小于梁高的1/10（本设计中=65cm)。因而本设计中可取顶板厚取为28cm；悬臂板根部厚度取为65cm。悬臂板端部按构造要求可取为20cm。（悬臂端部厚度不小于10cm，如设置防撞墙或锚固横向预应力束筋，则端部厚度不小于20cm）。第4章 桥面板计算纵向墩上，L/4,跨中处总共布置横隔板5块：板长：La=98/4=26.5m，板宽：Lb=5m，长宽比：La/Lb=5.32，故可按单向板计算内力。4.1悬臂板内力计算悬壁板计算布载如图4-1图4-1 悬臂布载示意图（m）桥面铺装为换算厚度为10cm的沥青混泥土，每延米铺装层重度：g铺=0.123=2.3kN.M；每延米悬臂板重度：g板=(0.2+0.475)/2125=10kN/m；每延米护栏重度。4.1.1悬臂根部弯矩计算每延米恒荷载作用下弯矩为：；车辆荷载后轮着地长度为：；（H为铺装层换算厚度，下同）；车辆荷载后轮着地宽度为：；如上图4-1中最外面车轮单个车轮作用下板的有效工作宽度：；故两个车轮作用下板的有效工作宽度有重叠，实际有效宽度为；分布荷载为：；如上图4-1中里面车轮单个车轮作用下板的有效工作宽度：；故两个车轮作用下板的有效工作宽度有重叠，实际有效宽度为：；分布荷载为：；由于汽车荷载局部加载在悬臂翼板附近，故取冲击系数为1+0.3=1.3；每延米宽板条上汽车荷载产生弯矩为：；内力组合：弯矩基本组合：；弯矩短期组合：。4.1.2悬臂根剪力矩计算每延米自重作用下剪力为：;每延米汽车荷载作用下剪力为：;内力组合：剪力基本组合：；剪力短期组合：。4.2中间板内力计算把承托面积平摊到桥面板上，板厚为：；每延米板桥面铺装层的重度：； 每延米桥面板重度：；每延米桥面板总重度：。4.2.1中间板弯矩计算两梁肋之间板的计算跨径为：；车辆荷载在板跨径中间时单个车轮作用下板的有效工作宽度：；故两个车轮作用下板的有效工作宽度有重叠，实际有效工作宽度为：；分布荷载为：；车辆荷载在板支承处时单个车轮作用下板的有效工作宽度：，故两个车轮作用下板的有效工作宽度无重叠，分布荷载为：；每延米恒载弯矩为：；有两种可能布载方式使最大：布载方式1：轮对称中点布置：其布载图如图4-2。图4-2 弯矩计算布载方式一每延米车辆荷载弯矩为：。布载方式2：其中以车轮作用在中点：其布载如图4-3。图4-3 弯矩计算布载方式二每延米车辆荷载弯矩为：；故取布载方式2：跨中最大设计弯矩为：；板厚与肋高之比为：故：跨中弯矩为：；支点出弯矩为：。4.2.2中间板支点剪力计算车辆荷载在板跨径中间时单个车轮作用下板的有效工作宽度：；故两个车轮作用下板的有效工作宽度有重叠，实际有效宽度为：；分布荷载为：；车辆荷载在板支承处时单个车轮作用下板的有效工作宽度：；故两个车轮作用下板的有效工作宽度无重叠，分布荷载为：；每延米宽板条上恒载产生的剪力为：；剪力布载图如图4-4。图4-4 剪力计算布载每延米宽板条上汽车荷载产生的剪力为：；内力组合：剪力基本组合：；剪力短期组合：。第5章 施工方法和横向预应力筋计算与布置5.1施工方法介绍使用悬臂法施工的预应力箱梁桥，因为各施工阶段的结构体系不同，所以只有对各施工阶段做结构分析才能最终确定截面大小以及施工过程和成桥状态各截面的预应力钢束数量。5.1.1 悬臂施工法简介悬臂施工法是从桥墩开始对称的、不断悬出接长的施工方法。悬臂施工法一般分为悬臂浇筑发和悬臂拼装法，悬臂浇筑是在桥墩两侧对称逐段就地浇筑混凝土，待混凝土达到一定强度后，张拉预应力筋，移动机具、模板继续施工。悬臂拼装法则是将预制节段块件，从桥墩两侧依次对称安装节段，张拉预应力筋，使悬臂不断接长，直至合拢。悬臂施工法不需大量施工支架和临时设备，不影响桥下通航、通车，施工不受季节、河道水位的影响，并能在大跨径桥上采用，因此得到了广泛的使用。目前广泛应用于大跨径预应力混凝土连续钢构桥、预应力混凝土连续梁桥等，是大跨径连续梁桥的主要施工方法。5.1.2 悬臂浇筑法的特点悬臂浇筑法（简称悬浇）其施工特点是无须建立落地支架，无须大型起重与运输机具，主要设备是一对能行走的挂蓝。挂蓝可在已经张拉锚固并与墩身连成整体的梁段上移动，绑扎钢筋、立模、浇筑混凝土、预应力都在挂蓝上进行。完成本段施工后，挂蓝对称向前各移动一阶段，进行下一对梁段施工，如此循序前进，直至悬臂梁段浇筑完成。悬臂浇筑主要有用挂蓝悬臂浇筑和桁式吊悬臂浇筑两类方法。本设计采用挂蓝悬臂浇筑方法。挂蓝是梁体悬臂专用设施，因挂蓝是施工梁段的承重结构，又是施工梁段的作业现场，随着施工技术的不断进步，挂蓝已由过去的压重平衡式发展成现在通用的自锚平衡式。挂蓝的承重结构可用万能杆件或贝雷钢架成或采取专门设计结构，它除了要能承受梁段自重和施工荷载外，还要求自重轻、刚度大、变形小、稳定性好、行走方便等。悬臂浇筑一般采用由快凝水泥配制的C40-C60混凝土。在自然条件下，浇筑后30-38小时，混凝土强度就可达到30Mpa左右，这样可以加快挂蓝的移位。目前每段施工周期为7-10天，最常采用悬臂浇筑法施工的跨径为50-120m。悬臂施工方法特别适合于宽深河流和山谷，施工期水位变化频繁不宜水上作业河流，以及通航频繁且施工时需留有较大净空等河流上桥梁的施工。但悬臂浇筑法在施工中也有不足：梁体部分不能与墩柱平行施工，施工周期较长，而且悬臂浇筑的混凝土加载龄期短，混凝土收缩和徐变影响较大。5.2按正截面抗裂性要求计算横向预应力筋数量预应力筋估算公式为：； (5.1)其中最大弯矩，横向预应力筋偏心距平行行车方向长度取b=1m,厚度取为底板厚度h=0.28m；则：截面抗弯模量：；截面面积：；可得总预应力；预应力钢筋的张拉控制应力为预应力损失按控制应力的20%计算，则可得需要预应力钢筋的面积为：；采用4束钢绞线，预应力钢筋的截面面积为，即平行向车道方向每延米内布置横向预应力钢束为4束钢绞线。第六章 结构离散建模6.1单元离散划分原则桥梁结构是一种复杂的空间结构，要精确分析桥梁结构的真实受力，最好模拟成有梁、板、壳和三维实体单元组成的空间受力模型，但是这种处理方式建模非常复杂，同时考虑到桥梁荷载的空间分布，按此方法计算的工作量是浩大的。考虑到计算误差等原因，对全桥按空间计算精确度未必很高，且其计算结果为应力形式不能直接运用于桥梁设计。对于实际应用的桥梁结构分析软件，必须对模型经行合理的简化。对于桥梁结构设计而言，桥跨节后受力分析是关键环节之一。考虑到桥梁宽跨比一般比较大，将桥梁结构近似处理为杆系模型是切实可行的方法。根据桥梁的构造、施工、设计特点采用有杆系有限元分析软件分析桥梁结构，首先建立一个与真实结构等价的计算模型，讲模型划分为有限个杆件单元，利用计算机程序进行分析。在使用前必须对桥梁结构进行离散化，建立结构计算图示。结构离散是结构分析的重要环节，必须遵循以下原则：1、保证体系的几何不变性；这一点 在较复杂的施工体系转换中尤其应注意。同时也应尽量避免与结构受力和变形不符合的多余约束。2、计算模型应尽量符合结构的构造特点，对于0号块的处理支座的处理、基础的模拟等应慎重谨慎考虑。3在合理模拟保证精确度的前提下，尽量减少节点数目，以减少计算规模。6.2本设计单元划分本设计按悬臂块段长度的合理划分来离散单元。以各块段质量接近为前提划分长度，这样挂篮的承载能力可以得到充分地发挥利于阶段在施工中的安全性和精确度。如图7-1：本设计共划分为72个单元，(2+44)（边跨满堂支架浇筑段）+21（边跨合拢段）+84+43+2.5（悬臂段）+21.5（0号块）+2.5+84+43（悬臂段）+21（合拢段）+84+43+2.5（悬臂段）+21（跨中合拢段）+84+43+2.5（悬臂段）+21.5（0号块）+84+43+2.5（悬臂段）+21（边跨合拢段）+(22+44)（边跨满堂支架浇筑段）=700m。图6-1 单元离散建模图由图5-3结合单元离散建模图7-1：在截面号：1-12；27-40；55-66；间出现正弯矩：初步可知在这些截面号段内应出现底板钢束，可作为钢束配置的参考依据。6.3.上部结构施工（1）主梁段施工桥墩施工完成后，墩顶0号块梁段拟在墩顶埋有牛腿支撑托架上施工。用挂篮依次悬臂浇筑其余梁段。（2）边跨现浇段边跨现浇段在落地支架上施工，一次连续浇筑完成，边跨底板张拉时，应保证箱梁和支架间水平向自由变形，为此在现浇段底模与支架承重纵梁间密排钢管，在浇筑混凝土时应保证梁体稳定。（3）主梁合龙段施工全桥分三个合龙阶段，第一、二阶段合龙两边边跨；第三阶段合龙中跨，施工顺序和过程分述如下： 支架上浇筑箱梁的渐变段，完成边跨合龙，待砼强度大于80%设计强度后，张拉钢束； 中跨合龙中跨合龙施工顺序如下:在中跨两悬臂端将挂篮改装为吊架，并在悬臂端设水箱作平衡重。在满足设计合龙温度情况下，焊好合龙骨架，浇筑合龙段砼，边浇筑砼边同步等效的放水。 （4）主梁施工流程主墩上搭设托架现浇0号块混凝土（可分为两次浇筑）张拉钢筋束安装挂篮现浇1号块混凝土张拉钢筋束移动并安装挂篮按照此程序施工主梁各节段至合龙段搭设边跨支架浇筑边跨主梁节段浇筑边跨合龙段张拉边跨现浇段钢束安装主跨合龙吊架跨中配重安装跨中合龙骨架浇筑跨中合龙段砼，并同时等重卸除配重分两次交错张拉主边跨底板钢束。第七章 纵向预应力钢束估算与布置根据主要组合进行估算，束型及配束数应从使用极限状态，承载力极眼状态以及施工等多方面综合考虑。7.1常用的预应力钢筋目前，国内外使用的预应力钢材主要有预应力钢筋、冷拉预应力钢丝、低松弛预应力钢丝、钢绞线。公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D62-2004）第3.2.1条规定:预应力混凝土构件中的预应力钢筋应选用钢绞线、钢丝、中、小型构件或竖、横向预应力钢筋，也可采用精轧螺纹钢筋。7.2预应力钢筋布置原则悬臂施工连续梁桥的预应力钢束主要分为悬臂施工节段施加的预应力钢束(称为一期束）和合拢后施加的预应力束(称为二期束）。一期束主要承受悬臂结构产生的负弯矩；二期束主要针对成桥后主梁正、负弯矩的需要。预应力束在截面上的布置可分为底板束和顶板束,分别承受正、负弯矩。部分顶板束在腹板内下弯锚固，以承受腹板主拉应力；在梁端，部分底板束上弯锚固在腹板上，以承受梁端腹板截面的主拉应力。预应力钢束的线形大部分由直线和圆曲线(或抛物线)组成。后张法预应力构件的曲线形预应力钢筋的曲线半径应与钢丝束、钢绞线束直径有关。当钢丝束、钢绞线束直径等于或小于 5mm 时，曲线半径不宜小于4m；当钢丝束直径大于5mm时，曲线半径不宜小于6m。预应力钢筋在结构上的布置应满足:纵向间距宜为500-1000mm。预应力钢束管道纵向布置应满足:直线管道的净距不应小于管道直径的60%；曲线管道在曲线平面内相邻管道间的最小净距应按公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D62-2004）式（9.4.8-1)计算,需要注意的是：当计算结果小于直线管道外缘间的净距时，曲线管道外缘的净距应选用直线管道外缘的净距值。预应力管道的设置应该满足最小净保护层厚度的要求。直线管道的最小净保护层厚度要求，见现行公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D62-2004)第9.1.1条规定。在连续梁全长上，预应力钢束的布置还应该注意避免在截面或某个区段上急剧增加或减少,在梁的正负弯矩交替区，可设置较长的预应力钢束的重叠搭接段，并宜分散布置。7.3本设计中纵向预应力布置纵向预应力钢束管道直径取10cm，管道间最小间距取6cm,最小混泥土保护层厚度设为9cm；均满足规范要求。7.4预应力束的配置原则预应力配束应根据最不利荷载组合下的弯矩、轴力、剪力包络图（不含预应力及相关内力）进行预应力配束的估算.有关资料建议：在进行大跨径预应力连续梁桥设计时，可按成桥后的结构重力与荷载组合估算预应力钢束。在钢束布后，再计算相应的预应力损失及次内力，最后根据结构最不利荷载组合对截面配束进行调整及验算，重复这个过程直到预应力配束满足结构的受力要求为止。配束必须要考虑施工阶段和成桥运营后的受力要求 以及布筋的构造要求,包括锚具布置、钢束空间布置等，并应尽置方便施工。主要配束原则如下：1、预应力钢束应布置成折线或曲线，变化偏心距能使预应力发挥最大作用；2、使总的预应力钢筋(永久预应力钢筋和临时预应力钢筋)用量最小；3、端部永久预应力小而均匀，这样可以避免因过分的应力集中而引起的裂缝。应力损失越小越好；4、尽量使预应力弯矩与外荷载的一部分或全部相抵消，以达到平衡状态；5、预应力混凝土连续梁桥的设计，应满足不同设计状況下规范规定的控制条件。预应力混凝土连续梁桥上部结构设计应满足持久状况承载能力极限状态下的正截面抗弯承载力和斜截面抗剪承载力，以及持久状况正常使用极限状态下构件的抗裂性、裂缝宽度和挠度。一般情况下,以结构的抗裂性和裂缝宽度控制。预应力混凝土连续梁桥的设计一般是以全预应力构件为主，见现行公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范第6.1.2规定；跨径大于100m桥梁的主要受力构件,不宜进行部分预应力混凝土设计。所以对大跨径桥梁 预应力钢束的估算要以结构的抗裂性控制。7.5预应力钢筋的估算规范（JTG D62-2004）规定，截面上的预压应力应大于荷载引起的拉应力，预压应力与荷载引起的压应力之和应小于混凝土的允许压应力（为），或为在任意阶段，全截面承压，截面上不出现拉应力，同时截面上最大压应力小于允许压应力。写成计算式为：对于截面上缘 ：； (7.1)； (7.2)对于截面下缘 ：； (7.3)； (7.4)其中，由预应力产生的应力(KPa)；W截面抗弯模量(m)；混凝土轴心抗压标准强度(KPa)；Mmax、Mmin项的符号当为正弯矩时取正值，当为负弯矩时取负值，且按代数值取大小(KN。m)。一般情况下，由于梁截面较高，受压区面积较大，上缘和下缘的压应力不是控制因素，为简便计，可只考虑上缘和下缘的拉应力的这个限制条件(求得预应力筋束数的最小值)。则： (7.5) (7.6)由预应力钢束产生的截面上缘应力和截面下缘应力分为三种情况讨论：a. 截面上下缘均配有力筋Np上和Np下以抵抗正负弯矩，由力筋Np上和Np下在截面上下缘产生的压应力分别为：； (7.7)； (7.8) 解联立方程后得到； (7.9)； (7.10)令 ：，； (7.11)得：； (7.12)； (7.13)式中 ：每束预应力筋的面积（m）；预应力筋的永存应力(可取0.5-0.75估算（KPa）；e预应力力筋重心离开截面重心的距离(m)；K截面的核心距(m)；A混凝土截面面积，取有效截面计算(m)。； (7.14)b. 当截面只在下缘布置力筋Np下以抵抗正弯矩时当由上缘不出现拉应力控制时：； （7.15) 当由下缘不出现拉应力控制时：； (7.16)c. 当截面中只在上缘布置力筋N上 以抵抗负弯矩时：当由上缘不出现拉应力控制时：； (7.17)当由下缘不出现拉应力控制时：； (7.18)当按上缘和下缘的压应力的限制条件计算时(求得预应力筋束数的最大值)。可由前面的式子推导得：； (7.19)有时需调整束数，当截面承受负弯矩时，如果截面下部多配根束，则上部束也要相应增配根，才能使上缘不出现拉应力，同理，当截面承受正弯矩时，如果截面上部多配根束，则下部束也要相应增配根。其关系为：当承受时：； (7.21)当承受时：； (7.22)以本设计悬臂施工阶段在合拢前只张拉顶板钢束及阶段估算时只在上缘配预应力应力钢束为例：其它计算数据见表7-1。表7-1 钢束估算数据钢束号 钢束名钢束根数 束数面积()钢束号 钢束名钢束根数 束数面积（）1T14152139544F2210413952T1152139545F1010413953T14152139546F2310413954T2152139547F1110413955T16152139548F2410413956T6152139549F1210413957T3152139550F2510413958T18152139551F1310413959T4152139552F26104139510T18152139553D292139511T5152139554D392139512T19152139555D492139513T20152139556D592139514T7152139557D6921395