两跨等截面预应力混凝土连续梁桥设计说明书.docx

目 录一. 设计资料41. 桥梁跨径及桥宽42. 设计荷载43. 材料及工艺44. 基本计算数据45. 设计依据5二. 尺寸拟定61. 主梁跨中截面尺寸62. 横截面布置73. 横截面沿跨长的变化74. 横隔梁的设置8三. 主梁横向分布计算91. 永久荷载92. 可变荷载10四. 建模151. 总体信息152. 单元信息153. 施工信息184. 使用信息20五. 主梁内力计算及组合241. 恒载的徐变次内力242. 内力组合253. 内力包络图26六. 预应力钢束配置281. 内力282. 预应力筋数量估计283. 预应力钢束布置31七. 主梁验算381. 强度验算382. 应力验算403. 刚度验算52一. 设计资料1. 桥梁跨径及桥宽主梁跨径：35m桥梁跨数：2主梁间距：2.1m桥面宽度：0.25m(栏杆)+1.5m(人行道)+7m(车行道)+1.5m(人行道)+0.25m(栏杆)=10.5m2. 设计荷载公路级车道数：2人群荷载：3KN/m2每侧人行道及栏杆重量：6.29KN/m3. 材料及工艺主梁：混凝土采用C50，栏杆及桥面铺装用C25。C50钢筋混凝土容重为26KN/m3，C25素混凝土容重为24KN/m3。桥面铺装：8cm厚C25素混凝土（容重24KN/m3）和6cm厚沥青混凝土（容重23KN/m3）预应力钢材：采用s15.2高强低松弛钢绞线普通钢筋：凡直径大于或等于12mm者用HRB335热轧带肋钢筋，直径小于12mm者一律用R235热轧光圆钢筋锚具形式：采用OVM15-7，BM15-5桥面坡度：桥面纵坡0%，桥面横坡为1.5%施工方法：简支连续，主梁采用整孔吊装4. 基本计算数据公预规3.1.1规定混凝土强度等级按边长15cm立方体试件采用标准方法制作、养护至28d龄期，以标准试验方法测得的具有95%保证率的抗压强度。混凝土材料特性表强度等级ftk（MPa）fck（MPa）ftd（MPa）fcd（MPa）Ec（MPa）Gc（MPa）cC251.7816.71.2311.52.81040.71040.2C502.6532.41.8322.43.451041.381040.2公预规3.1.1规定钢筋的抗拉强度标准值应具有不小于95%的保证率。普通钢筋和预应力钢筋材料特性见下表。普通钢筋材料特性表钢筋种类符号fsk（MPa）fsd（MPa）fsd（MPa）Es（MPa）R235(d=820mm)2351951952.1105HRB335(d=650mm)3352802802.0105预应力钢筋材料特性表钢筋种类符号直径d（mm）fpk（MPa）fpd（MPa）fpd（MPa）Es（MPa）截面面积（mm2）公称质量（kg/m）钢绞线s15.24186012603901.95105139.01.1015. 设计依据（1） 交通部颁公路工程技术标准（JTG B01-2003），简称标准（2） 交通部颁公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2004），简称桥规（3） 交通部颁公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D62-2004），简称公预规二. 尺寸拟定1. 主梁跨中截面尺寸1.1. 主梁高度预应力混凝土简支梁桥的主梁高度与其跨径之比通常在1/151/25之间，常用1/17。预应力混凝土连续梁桥的主梁高度与其跨径之比通常在1/201/30之间，常用1/201/22之间。由于本设计的施工方法是简支连续，所以，再取值的是需要偏于简支梁的取值。因此，梁高为1.9m，约为1/19。1.2. 主梁翼板厚度T梁翼板的厚度主要取决于桥面板承受车轮局部荷载的要求及梁顶预应力钢筋的锚固情况，还应考虑能否满足主梁受弯时上翼板受压的强度要求。按公预规第9.3.3条规定：预制T形截面梁翼缘悬臂端的厚度不应小于100mm，在与腹板相连处的翼缘，不应小于梁高的1/10。当设有承托时，承托厚度可计入翼缘厚度，承托底坡tan大于1/3时，取1/3。本设计预制T梁的翼板厚度取用180mm，翼板根部加厚到270mm，以抵抗翼缘根部较大的弯矩。1.3. 主梁腹板厚度在预应力混凝土梁中腹板内主拉应力较小，腹板厚度一般由 布置预制孔管的构造决定，同时兼顾腹板本身的稳定性。公预规9.3.3条规定，T形截面梁的腹板宽度不应小于140mm。同时，不应小于其高度的1/15，即120mm。本设计中腹板厚度取200mm。1.4. 下马蹄尺寸宽度需考虑端部锚垫板的布置以及跨中预应力管道的净距要求。端部按水平放置2块锚垫板设计。查OVM锚技术参数，OVM15-7锚具的锚垫板为210210mm2，对应金属波纹管内径70mm，外径77mm，与YCW150B张拉千斤顶配套。考虑混凝土等级为C50，所以锚垫板最小中心距为235mm，边距140mm，按两个锚板并排，最小空间为235+2140=515mm。拟定马蹄宽度为550mm，高度为300mm。马蹄与腹板交接处作三角形过渡，高度为175mm，以减小局部应力。1.5. 主梁宽度预制T形梁的宽度为1.7m，规定现浇接头每边宽度为0.2m，变梁的外侧不现浇。按以上拟定的主梁尺寸，就可绘出预制T梁的跨中截面图。如图所示。2. 横截面布置本设计主梁翼板宽度为2100mm，由于宽度较大，为保证桥梁的整体受力性能，桥面板采用现浇混凝土刚性接头。因此主梁的工作截面有两种，预施应力、运输、吊装阶段的小截面（bi=1700mm）和运营阶段的大截面（bi=2100mm）。净0.25m+1.5m+7m+1.5m+0.25m桥宽选用5片主梁。如图所示。3. 横截面沿跨长的变化本设计主梁采用等高形式。横截面的T梁翼板厚度沿跨长不变，梁端部区段和中间支点区段由于矛头集中力的作用引起较大的局部应力，也为布置锚具的需要，马蹄和腹板需要太高和加宽。从四分点开始到支点前1.4m截面，马蹄逐渐太高，腹板逐渐加宽。在这个区间，马蹄高度由300mm抬高到650mm。同时，腹板宽度由跨中的200mm加宽到与下马蹄同宽，为550mm。在中间支座区段，从四分点到离中间支座1.4m的截面，马蹄高度由300mm抬高到650mm。同时，腹板宽度由200mm加宽到与下马蹄同宽，为550mm。4. 横隔梁的设置本设计中共设置9道横隔梁，分别设在支点、四分点和跨中截面处。横梁的间距为8.75m。横隔梁分为支点处端横梁和中间横梁，其尺寸为：端横梁：高度与主梁同高，顶部厚度为22cm，底部厚度为20cm。中横梁：底部与主梁下马蹄平齐，高度为1.42m，顶部厚度为16cm，底部厚度为14cm。三. 主梁横向分布计算1. 永久荷载1.1. 横隔板自重端横隔板：梁高与主梁同高，顶部厚度为17cm，底部厚度为15cm。中横隔板：底端与主梁下马蹄平齐，顶部厚度为17cm，底部厚度为15cm。另外，横隔板不是一次施工完成的，它由预制部分和现浇部分两部分构成。预制部分：端横隔板的面积：A1=987495.83mm2端横隔板的自重：G1=987495.831602610-9=4.108KN中横隔板的面积：A2=1037537.5mm2中横隔板的自重：G2=1037537.51602610-9=4.316KN现浇部分：端横隔板的面积：A3=2001900-180=344000mm2端横隔板的自重：G3=3440001602610-9=1.431KN中横隔板的面积：A4=2001900-180-300=284000mm2中横隔板的自重：G4=2840001602610-9=1.181KN中墩连接处的横隔板在纵向连接之后浇筑，自重等于端横隔板预制部分与现浇部分的总和，即：G5=G1+G3=4.108+1.431=5.539KN。一期恒载中施加在横隔板节点处的集中力为端横隔板处4.108KN，中横隔板节点处为4.316KN。二期现浇段中施加在端横隔板处的集中力为端横隔板处为1.431KN，中横隔板处为1.181KN，中墩横隔板处为5.539KN。1.2. 桥面铺装上面层采用6cm厚沥青混凝土（容重23KN/m3），下面层采用C25素混凝土三角垫层（容重24KN/m3），最边缘的厚度为8cm。为了简化计算，将桥面铺装均摊到5片主梁上，则每片主梁上的铺装重量：g=0.0623+0.08242.1=6.93KNm1.3. 栏杆及人行道板栏杆、人行道重量按每侧6.29KN/m计算。假设5片主梁均匀承担，则每片主梁承担的重量为：g=6.2925=2.516KNm综上，二期恒载为g=6.93+2.516=9.446KNm2. 可变荷载2.1. 冲击系数按公路桥涵设计通用规范第4.3.2条规定，结构的冲击系数与结构的基频有关，因此要先计算结构的基频。计算连续梁桥的冲击力引起的正弯矩效应和剪力效应时，采用f1；计算连续梁桥的冲击力引起的负弯矩效应时，采用f2。连续梁桥的基频可采用下列公式估算：f1=13.6162l2EIcmc=13.61623523.4510100.410272339.8=4.351Hzf2=23.6512l2EIcmc=23.65123523.4510100.410272339.8=7.558Hz其中：mc=Gg=88192510-6261039.8=2339.8kgmIc=0.41027m4汽车荷载的冲击系数为：1=0.1767lnf1-0.0157=0.24412=0.1767lnf2-0.0157=0.34172.2. 主梁的荷载横向分布系数2.2.1. 跨中的荷载横向分布系数mc本设计中共设9道横隔板，具有可靠的横向联系，因此可以采用刚性横梁法来计算荷载横向分布系数。为了消除边梁的影响，得到较精确的值，采用修正的刚性横梁法来计算主梁跨中的荷载横向分布系数mc。2.2.1.1. 主梁抗扭惯矩IT抗扭惯矩的计算公式为：IT=cibiti3式中：ci矩形截面抗扭惯性刚度系数（查表）；bi，ti相应各矩形的宽度和高度。翼缘板换算平均厚度：t1=2100180+270902100=191.6mm b1/t1=10.960，查表得c1=1/3。下马蹄t3=300+1752=387.5mm，b3t3=550387.5=1.419，查表得c3=0.1871。腹板b2=1900-191.6-387.5=1320.9mm，t2=200mm，b2t2=1320.9200=6.605，查表得，c2=0.3014。边梁的抗扭惯矩为：I=1321019.163+0.3014132.09203+0.18715538.753=1409615.81cm42.2.1.2. 抗扭修正系数采用等代简支梁法：按刚度相等原则把非简支体系的某一桥跨变换为跨度相等的具有等截面的简支梁。所谓等刚度是指在跨中施加一个集中力或一个集中扭矩，则它们的跨中挠度或扭转角分别相等。 抗弯惯矩换算系数：cw=w简支w连续 抗扭惯矩换算系数：c=简支连续，当为等截面为1。根据结构力学中力法的计算，简支梁跨中的挠度为w简=Pl348EI两跨连续梁单跨跨中挠度为w连=23Pl31536EI代入得：cw=3223=1.39=11+Gl2Ii12Eai2Ii其中：G=0.4E=11+0.434.46250.014096051222.12+4.220.410267283223=0.90022.2.1.3. 按修正的刚性横梁法计算影响线竖坐标值考虑主梁抗扭刚度影响时的影响线竖坐标值公式为：ij=IiIi+eaiIiai2Ii式中：e单位荷载到桥梁中心线距离；ai各片主梁中心线到桥梁中心线距离；修正系数采用桥梁博士计算得到：影响线数值：坐标X1#梁2#梁3#梁4#梁5#梁0.0000.5600.3800.2000.020-0.1602.1000.3800.2900.2000.1100.0204.2000.2000.2000.2000.2000.2006.3000.0200.1100.2000.2900.3808.400-0.1600.0200.2000.3800.5602.2.1.4. 跨中截面荷载横向分布系数按公路桥涵设计通用规范4.3.1条和4.3.5条规定：汽车荷载距人行道边缘不小于0.5m，本设计为公路级2车道，绘制各梁的活荷载（汽车）影响线加载图如图所示，求各梁的横向分布系数如下：横向分布系数计算结果：梁号汽车挂车人群满人特载车列10.4920.0000.8442.3050.0000.00020.4460.0000.6012.0020.0000.00030.4000.0000.5981.9990.0000.00040.4460.0000.6002.0000.0000.00050.4920.0000.8352.3000.0000.0002.2.2. 支点截面的荷载横向分布系数m0支点处按杠杆原理法绘制荷载横向分布影响线并进行布载，各梁的可变作用横向分布系数可计算如下：横向分布系数计算结果：梁号汽车挂车人群满人特载车列10.2130.0001.5322.0020.0000.00020.5710.0000.1132.1000.0000.00030.7320.0000.0002.1000.0000.00040.5710.0000.1132.1000.0000.00050.2120.0001.5141.9890.0000.0002.2.3. 横向分布系数图将以上求得的主梁跨中和支点横向分布系数统计起来，如表所示：横向分布系数梁号汽车荷载人群荷载跨中截面mcq支点截面m0q跨中截面mcr支点截面m0r1号梁0.4920.2130.8441.5322号梁0.4460.5710.6010.1133号梁0.4000.7320.5980.0004号梁0.4460.5710.6000.1135号梁0.4920.2120.8351.514 横向分布系数沿桥梁纵向变化：支点取杠杆法计算得到的横向分布系数m0q和m0r，跨中取修正的刚性横梁法计算得到的横向分布系数mcq和mcr，从1/4截面到支点截面进行线性内插。从横向分布系数可以看出，1号梁的活载横向分布系数最大，则以下进行计算均以1号梁为基本梁。四. 建模1. 总体信息计算类别首先选择“只计算内力位移”。计算内容选择“计算收缩”“计算徐变”“计算活载”。规范需改为“中交04规范”。同时，桥面为竖直截面。2. 单元信息2.1. 划分单元本设计中，本梁单跨跨径35m，共两跨。为保证在主梁截面变化点、永久支承、临时支承和横隔板处有节点，因此局部单元长度不相同。全桥共划分了78个单元，单跨38个单元，单跨中每个单元的具体长度：1单元0.5m；2-3单元0.7m；4单元0.81m；5-18单元1m；19-20单元0.75m；21-34单元1m；35-36单元0.675m；37单元0.55m；38单元0.5m。另一跨的单元与此跨对称，第77、78单元为中间纵向现浇单元，分别为0.35m。2.2. 建立单元模型利用快速编辑器中的直线建模功能，采用直线内插的方式，输入各个控制断面的参数、距起点的距离单元的分段长度可以一次将整个一跨（左跨）的单元全部建立起来。由于混凝土的重度为26KN/m，则自重系数应为1.04。在截面几何特征描述中，在各控制断面的几何形状进行描述，同时应注意将材料类型都改为中交新混凝土：C50混凝土。端截面预制部分的参数：中截面预制部分的参数：现浇部分通过附加截面来表示：线性内插快速得到模型：建立好左跨的梁单元模型后，采用快速编辑器中的对称方法可以快速地建立好右跨梁的单元模型，由于单元和节点对称，因此在生成的单元和节点应该依照从右到左的顺序填写以保证全桥单元和节点号的正确顺序，如图所示：现浇阶段建模： 全桥的三维图形如图所示：3. 施工信息本桥的施工进度安排如图所示：3.1. 第1施工阶段第一施工阶段的任务是：制作第一片主梁，并在第28天张拉预应力筋，施工周期为30天。由于在单元信息中的加载龄期已经输入28天，则此处的施工周期只需输入2天，表示张拉预应力钢束的时间。安装单元号：1-38，张拉、灌浆预应力钢束3、4、1、2、5，永久荷载为4个（横隔板重）。边界条件：在2号节点（永久支座）和38号节点（临时支座）处分别添加活动铰支座和固定铰支座（在竖向只进行正向约束），进行竖直方向和水平方向的约束。永久荷载：将横隔板以集中力的形式加上，分别添加在跨中（20节点）、四分点（11、29节点）和支点（2号节点）。这里只考虑预制横隔板的重量，现浇横隔板的部分要在后面的施工阶段考虑。由前面内力计算的结果，预制横隔板中，端横隔板自重4.108KN，中间横隔板自重4.316KN。3.2. 第2施工阶段第二施工阶段的任务是：制作第二片主梁，并在第58天张拉预应力筋。安装单元号：39-76，永久荷载为4个，张拉、灌浆钢束8、9、6、7、10边界条件：在77号节点（永久支座）和41号节点（临时支座）处分别添加活动铰支座和固定铰支座，进行竖直方向和水平方向的约束.永久荷载：分别在右跨的跨中（59号节点）、四分点（50、68节点）和支点（77号节点）添加集中荷载，端横隔板自重4.108KN，中间横隔板自重4.316KN。3.3. 第3施工阶段第3施工阶段的任务是，养护45天，边界条件不变。3.4. 第4施工阶段第4施工阶段的任务是：吊装，采用两点吊装的方式吊点与临时支座的位置相同，施工周期为10天。无安装单元号，无永久荷载。3.5. 第5施工阶段第5施工阶段的任务是：主梁纵向连接，本阶段施工周期为3天。安装单元77,78。永久荷载：在79号节点添加集中荷载，即为端横隔板的自重4.108KN。边界条件不变。3.6. 第6施工阶段第6施工阶段的任务是，张拉中墩墩顶的预应力钢束，本阶段施工周期为6天。张拉、灌浆钢束11-18。3.7. 第7施工阶段第7施工阶段的任务是，实现体系转化，施工周期为1天。边界条件发生变化，38、41节点处的临时支座取消，安装中墩79号节点的固定支座（竖向约束为双向）。3.8. 第8施工阶段第8施工阶段的任务是，横向连接，施工周期为10天。边界条件不变。同时施加横向连接中现浇段的重量：从前面计算中可知现浇段中横隔板的重量为端横隔板1.431KN/m，中横隔板中1.181KN/m。3.9. 第9施工阶段第9施工阶段的主要任务是桥面铺装，施工周期30天。边界条件不发生变化，施加二期恒载9.15KN/m。3.10. 第10施工阶段本施工阶段的主要任务是，成桥3年的收缩徐变计算。4. 使用信息用数据菜单输入使用信息命令，输入项目的使用信息。在使用信息中主要需进行活荷载的输入：（1） 选择公路级，车道荷载，不及挂车荷载。（2） 填入人群集度3KN/m2和人行道宽1.5m，满人总宽度不考虑。（3） 设定冲击系数：1=0.2441（正弯矩效应）；2=0.3417（负弯矩效应）（4） 输入桥梁的特征计算跨径24.46m。（5） 横向分布调整系数中，主梁的横向分布系数选择“折线系数”，以反映主梁的横向分布系数沿桥梁纵向的变化。同时，应该考虑温度影响以及支座的不均匀沉降：根据公路桥涵设计通用规范中第4.3.10条规定，升温时的非线性温度为：顶缘为5.6摄氏度，距顶缘260mm处为0摄氏度，降温时则是升温的情况乘以-0.5。支座的不均匀沉降出了要考虑每个支座独立沉降外，还应考虑不同组合下的沉降，根据结构力学的知识，则可知最两端的支座组合沉降时对中墩的负弯矩影响最大，支座沉降5mm：五. 主梁内力计算及组合1. 恒载的徐变次内力在建完几何模型后，我们可以利用桥梁博士计算恒载引起的徐变次内力，时间为从成桥状态到成桥后3年。也就是说，从第9施工阶段结束到第10施工阶段结束这段时间：（1） 在输入总体信息的面板中，去掉“计算活载”这一项。（2） 重新执行项目。（3） 输出施工阶段结果，显示内容为“徐变效应”，阶段号为9、10。输出图形后，可以得到如图所示的图形：第9施工阶段第10施工阶段从图中可以看出，恒载的徐变效应引起两跨连续梁的结构内力相当于一个集中力作用在简支梁的跨中，而徐变次内力也是均匀的变化，要计算它的数值，需要第9、10施工阶段中徐变效应数值。以79号节点（中支承位置）为例，来计算徐变次内力值：由表可以看出，第79号节点第9阶段徐变效应引起的剪力值为V=4.22KN，第10阶段徐变效应引起的剪力值为V=36.1KN，第9阶段徐变效应引起的弯矩值为M=145KNm，第10阶段徐变效应引起的弯矩值为M=1240KNm。可以计算，从刚刚成桥到成桥后3年，混凝土徐变引起的中间支座的支座反力改变值为：p=36.1-4.22=31.88KN2. 内力组合2.1. 承载能力极限状态内力组合按桥规（JTG D60-2004）第4.1.6条进行。基本组合：永久作用的设计值效应与可变作用设计值效应相组合，其效应组合表达式为：0Sud=0i=1mGiSGik+Q1SQ1k+cj=2nQjSQjk其中：Sud承载能力极限状态下作用基本组合的效应组合设计值；0结构重要性系数，对于二级公路桥可以取0=1.0；G永久作用效应的分项系数，取1.2；SG永久作用效应的标准值；Q1汽车荷载效应（含汽车冲击力、离心力）的分项系数，取Q1=1.4；SQ1k汽车荷载效应（含汽车冲击力、离心力）的标准值；2.2. 正常使用极限状态内力组合按桥规（JTG D60-2004）第4.1.7条和4.1.8条进行正常使用极限状态内力组合。作用短期效应组合：永久作用标准值效应与可变作用频遇值效应相组合，其效应组合表达式为：Ssd=i=1mSGik+j=1n1jSQjk其中：Ssd作用短期效应组合设计值；1j第j个可变作用效应的频遇值系数，取0.7；1j SQjk第j个可变作用效应的频遇值。作用长期效应组合：永久作用标准值效应与可变作用准永久值效应相组合，其效应组合表达式为：Sld=i=1mSGik+j=1n2jSQjk其中：Sld作用长期效应组合设计值；2j第j个可变作用效应的准永久值系数；2j SQjk第j个可变作用效应的准永久值。3. 内力包络图使用项目菜单中“重新执行项目”计算命令执行项目的计算，输出使用阶段结果后，可以得到组合内力包络图形，以便于接下来的预应力配筋。但为了得到图形上的数值，需要采用桥梁博士中“图形编辑器”这一功能，即采用DBGraph输出图形，见图所示：承载能力极限状态组合结构弯矩包络图承载能力极限状态组合结构剪力包络图正常使用极限状态组合结构弯矩包络图正常使用极限状态组合结构剪力包络图正常使用极限状态组合结构弯矩包络图正常使用极限状态组合结构剪力包络图六. 预应力钢束配置1. 内力根据公预规的规定，主要验算三个状态：1、承载能力极限状态；2、正常使用极限状态；3、短暂状况（施工阶段）应力状况。它们对应于公预规的5.1.5、6.3.1、7.1.5、7.2.8条。运行桥梁博士，输出使用阶段结果如下表。弯矩（KNm）承载极限组合（基本组合）使用内力组合（短期效应组合）使用内力组合（标准组合）跨中最大691549755678中支点最大7114541260892. 预应力筋数量估计2.1. 按承载能力估算按经验公式估算力筋面积：Ap=0Mdhfpd其中，为经验系数，取0.75-0.77，不妨取0.77。跨中正弯矩区Md=6915KNm，预应力筋设计强度1260MPa，h=190cm，得Ap=3751mm2，支点负弯矩区Ap=3859mm2。2.2. 按使用状态估算跨中截面特性：面积A=881925mm2；截面惯矩I=4.10271011mm4；形心至上缘距离ys=712mm；形心至下缘距离yx=1188mm；w上=Iys=576221910mm3；w下=345345118mm3；上核心距ks=w下A=392mm；下核心距kx=653mm。跨中截面仅承受正弯矩，只配置下缘预应力筋，需满足下述不等式：上=N下A-N下e下w上+Mmax1w上16.2MPa下=N下A+N下e下w下Mmax2w下0上=N下A-N下e下w上+Mmin1w上0下=N下A+N下e下w下-Mmin2w下16.2MPa其中，Mmax1=5678KNm，Mmax2=4975KNm，Mmin1=2739KNm，Mmin2=2919KNm初步估计下边缘预应力偏心距e下=967mm，代入截面特性后得正弯矩区3362KNN下6267KN，考虑到传力锚固是的有效预加力近似为张拉控制应力的0.8倍，而con=0.75fpk，故有N=0.80.751860Ap，所以跨中3281mm2Ap5616mm2。支点截面特性：面积A=1327008mm2；截面惯矩I=4.78991011mm4；形心至上缘距离ys=767mm；形心至下缘距离yx=1133mm；w上=Iys=624498044mm3；w下=422762577mm3；上核心距ks=w下A=319mm；下核心距kx=471mm。初步估计下边缘预应力偏心距e上=677mm，支点截面仅受负弯矩，只配置上缘预应力筋，需满足下列不等式：上=N上A+N上e上w上+Mmax1w上16.2MPa下=N上A-N上e上w下Mmax2w下0上=N上A+N上e上w上+Mmin1w上0下=N上A-N上e上w下-Mmin2w下16.2MPa其中，Mmax1=-5412KNm，Mmax2=-6089KNm，Mmin1=-2949KNm，Mmin2=-2848KNm。代入截面特性后的负弯矩区2570KNN上13532KN，所以支点处2303mm2Ap12125mm2。在截面承受正、负弯矩的区段，需要在截面上下缘同时布置预应力筋，并满足下式：当承受正弯矩Mmax时：上=N上A+N上e上w上+N下A-N下e下w上+Mmaxw上0.5fck下=N上A-N上e上w下+N下A+N下e下w下-Mmaxw下0当承受负弯矩Mmin时：上=N上A+N上e上w上+N下A-N下e下w上+Mminw上0下=N上A-N上e上w下+N下A+N下e下w下-Mminw下0.5fck化简后可以表达为：A上-MminK上+e下-MmaxK下-e下K上+K下e上+e下RyA下MmanK下+e上+MminK上-e上K上+K下e上+e下Ry对于正负弯矩区段，可通过桥博调束功能调节锚固位置和预应力筋在主梁中的位置，使应力满足要求。2.3. 确定钢束根数单根s15.24钢绞线面积139mm2，用OVM15-7锚具时一根力筋包含7根钢绞线，139*7=973mm2，用BM15-5锚具时一束钢束中5根钢绞线，139*5=695mm2。则根据承载能力和使用状态可以定出预应力筋束数。2.3.1. 按承载能力跨中正弯矩区：Ap=3751mm2，n=3.86；支点负弯矩区Ap=3859mm2，n=5.55。2.3.2. 按使用状态正弯矩区3.37n5.77，先取5束布置在下缘。负弯矩区3.31n17.45，先取8束布置在上缘。具体的布置借助于桥梁博士的调束后定下。3. 预应力钢束布置本设计中共布置18束预应力钢绞线，分别编号为N1、N2、N3、N4、N5、N6、N7、N8、N9、N10、N11、N12、N13、N14、N15、N16、N17、N18。N1、N2、N3、N4、N5为左跨主梁下缘正弯矩区预应力钢束；N6、N7、N8、N9、N10为右跨主梁下缘正弯矩区预应力钢束；N11、N12、N13、N14、N15、N16、N17、N18为中间支点附近主梁上缘负弯矩区预应力钢束。3.1. 跨中截面在保证布置预留管道构造要求的前提下，尽可能使钢束群重心的偏心距大些。本设计采用内径70mm，外径77mm的预埋波纹管，在桥博中输入时采用自定义方式输入局部偏差系数和摩阻系数，根据公预规9.1.1条规定，管道至梁底和梁侧净距不应小于3cm及管道直径1/2，本设计为38.5mm。根据公预规9.4.9条规定，水平净距不应小于4cm及管道直径的0.6倍，本设计为46.2mm，在竖直方向可叠置。钢束距下马蹄斜边的净距大于6cm。根据以上规定，初步拟定跨中截面的细部构造如图所示。跨中截面的钢束布置图3.2. 梁端截面对于锚固端截面，钢束布置通常考虑下述两个方面：一是预应力钢束合力重心尽可能靠近截面形心，使截面均匀受压；二是考虑锚头布置的可能性，以满足张拉操作方便的要求。锚垫板尺寸为210210mm，锚垫板布置最小间距应满足：（1） 锚垫板中心间距a=235mm；（2） 锚垫板中心与混凝土梁边缘的距离b=140mm。按照上述锚头布置的“均匀”、“分散”原则，锚固端截面所布置的钢束如下图所示：端截面钢束布置图3.3. 纵向布置确定钢束起弯角时，应使其起弯产生足够的竖向预剪力，同时引起的摩擦预应力损失不宜过大。为此将端部锚固端截面分成上，下两部分，上部钢束的弯起角为15，下部钢束弯起角定为8。为简化计算和施工，所有钢束布置的线形均为直线加圆弧，并且整根钢束都布置在同一竖直面内，即只有竖弯，没有平弯。预应力筋从距跨中一定距离处开始按圆曲线向上弯起，由于不允许曲线段进入锚具部分，因此在锚下钢束必须保持一定的直线长度，取直线段长度l1=1.0m。端支点锚块和中间支点锚块的构造如图所示： 端支点锚块构造 中间支点锚块构造主梁下缘正弯矩区的预应力钢束布置方式见下图所示：正弯矩区的预应力钢束布置负弯矩区钢束布置见下图所示：主梁上缘负弯矩区的预应力钢束布置方式见下表所示：注：N11、N12、N13、N14、N15、N16、N17、N18在主梁中线左右对称布置。3.4. 预应力钢束建模用数据菜单“输入钢束信息”中对每束预应力钢束分别建模。每根钢束的属性选择如图：对每根钢束进行钢束几何描述，由于钢束没有平弯，只有竖弯，故用导线输入法，根据之前计算的预应力钢束布置计算表设定每根钢束的几何参数，如图：注意到，由于在之前确定每根钢束的几何信息时， 并没有考虑各根钢束之间的位置关系，有可能钢束之间位置冲突，因此，在桥博中对每根钢束进行钢束几何描述是，有必要对明显发生冲突的钢束进行位置微调。设定完每根钢束后，重新修改施工阶段信息，将钢束信息添加进去：施工阶段1：张拉，灌浆钢束号，1-5施工阶段2：张拉，灌浆钢束号，6-10施工阶段6：张拉，灌浆钢束号，11-18各施工阶段的阶段钢束图如图所示：第1施工阶段钢束图第25施工阶段钢束图第610施工阶段钢束图七. 主梁验算1. 强度验算主梁在进行验算是，我们选取左跨的5个关键截面进行验算，并列出全桥相应的验算图示，5个关键截面如下所示：（1） 左边支点2号节点；（2） 四分点11号节点；（3） 跨中截面20号节点；（4） 四分点29号节点；（5） 中间支点79号节点。1.1. 持久状况承载能力极限状态验算在进行安全验算完毕后，输出单元信息结果，可以查看各单元的信息，包括“承载能力极限状态验算”这一项。分别验算以上5个关键截面，发现四分点和跨中截面的承载能力极限状态验算通不过，以跨中截面的表为例：可以配置普通钢筋：达到开裂弯矩Mcr=11500KNm时所需要的HRB335普通钢筋的面积为3360mm2，假如采用28的钢筋，单根面积为616mm2，则需要的根数为：n=3360616=5.45（根）。现通过桥梁博士配置普通钢筋HRB33528：在8#-33#单元，44#-69#单元之间布置6根28普通钢筋以提高极限抗弯承载力，如图所示：重新执行计算后，发现“承载能力极限状态验算”这一项可全部通过，输出的结果见下图所示。以下依次为2、11、20、29、79节点处的验算：2. 应力验算2.1. 持久状况正常使用极限状态验算由公预规6.3.1，预应力混凝土受弯构件要进行正截面和斜截面的抗裂验算。2.1.1. 正截面抗裂验算根据公预规6.3.1条，正截面抗裂应对构件正截面混凝土的压应力进行验算。对预制的全预应力混凝土构件，在作用短期荷载的效应组合下，应符合下列要求：st-0.85pc0式中：st 在作用短期效应组合下，构件抗裂验算边缘混凝土的法相拉应力；pc 扣除全部预应力损失后的预加力在构件抗裂边缘产生的混凝土预压力；st=Mg1Wnx+MpWox；pc=NpAn+MpWnx利