预应力连续梁桥设计

本 科 毕 业 论 文（设计）

题目: 30+56+30 三跨预应力连续梁桥设计 姓名: 专业:

学院: 学号: 指导教师: 职称：

2015年 5 月 1 日

深圳大学本科毕业论文（设计）诚信声明

本人郑重声明：所呈交的毕业论文（设计），题目《30+56+30 三跨预应力连续梁桥设计》 是本人在指导教师的指导下，进行研究工作所取得的成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明。除此之外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。本人完全意识到本声明的法律结果。

毕业论文（设计）作者签名：

日期： 年 月 日

目录

【摘要】 ................................................................................................................................................ - 1 - 【前言】 ................................................................................................................................................ - 2 - 1．初步设计 .......................................................................................................................................... - 3 - 1.1. 设计基本资料 ........................................................................................................................... - 3 -

1.1.1. 设计标准 ........................................................................................................................... - 3 - 1.1.2. 主要材料 ........................................................................................................................... - 3 - 1.1.3． 预应力布置 ................................................................................................................... - 4 - 1.1.4.设计规范 .............................................................................................................................. - 4 - 1.2. 桥型方案设计 ........................................................................................................................... - 4 - 1.2.1. 总则 ................................................................................................................................... - 4 - 1.2.2．连续梁施工方案的选择（比选） ................................................................................... - 4 - 1.2.3. 结构构造尺寸 ................................................................................................................... - 5 - 2. 上部结构设计与计算 ....................................................................................................................... - 7 - 2.1 桥梁横截面特性计算 ............................................................................................................... - 7 - 2.1.1 截面特性的计算 ............................................................................................................... - 7 - 2.1.2 检验截面效率指标ρ ....................................................................................................... - 9 - 2.2 恒载内力计算 ........................................................................................................................... - 9 - 2.3 活载内力计算 ......................................................................................................................... - 16 - 2.3.1 冲击系数计算 ................................................................................................................. - 16 - 2.3.2 车道折减系数 ................................................................................................................. - 17 - 2.3.3 纵向折减系数 ................................................................................................................... - 17 - 2.3.4 考虑偏载效应时的增大系数 ......................................................................................... - 17 - 2.3.5 活载内力计算 ................................................................................................................... - 17 - 2.4 内力组合(取截面最大值组合) .............................................................................................. - 18 - 2.4.1 承载力极限状态的基本组合： ..................................................................................... - 18 - 2.4.2 作用短期效应组合： ..................................................................................................... - 19 - 2.4.3 作用长期效应组合： ..................................................................................................... - 19 - 2.5 预应力钢筋配筋计算 ............................................................................................................. - 20 - 2.5.1 主跨跨中截面： ............................................................................................................. - 21 - 2.5.2 支座截面： ..................................................................................................................... - 22 - 3 MIDAS CIVIL 建模 .................................................................................................................... - 23 - 3.1 定义材料和截面 ..................................................................................................................... - 23 - 3.2 “悬臂法桥梁”辅助建模 .......................................................................................................... - 25 - 3.3 模型定义 ................................................................................................................................. - 26 - 3.3.1 定义收缩徐变 ................................................................................................................. - 26 - 3.3.2 定义边界条件 ................................................................................................................. - 28 - 3.3.3 定义荷载 ......................................................................................................................... - 29 - 3.3.4 定义施工阶段 ................................................................................................................. - 33 - 3.4 模型分析与PSC桥梁设计 ..................................................................................................... - 36 -

3.4.1 设置控制数据并分析 ..................................................................................................... - 36 - 3.4.2 PSC（预应力）桥梁设计 .............................................................................................. - 38 - 3.5 模型分析结果 ......................................................................................................................... - 40 - 4 主梁截面承载力与应力验算 ....................................................................................................... - 57 - 4.1 持久状况承载力极限状态验算 ............................................................................................. - 57 - 4.2 持久状况正常使用极限状态抗裂验算 ................................................................................. - 60 - 4.2.1 主梁正截面抗裂验算 ..................................................................................................... - 60 - 4.2.2 主梁斜截面抗裂验算 ..................................................................................................... - 63 - 4.3 持久状况主梁截面应力验算 ................................................................................................. - - 4.3.1 正截面混凝土压应力验算 ............................................................................................. - - 4.3.2 斜截面混凝土主压应力验算 ......................................................................................... - 66 - 5 参考文献 ....................................................................................................................................... - 67 - 致谢 .............................................................................................................................. 错误!未定义书签。

【摘要】

根据设计任务书要求和设计规范的规定，本毕业设计主要是关于预应力混凝土连续梁桥上部结构的设计。预应力混凝土连续梁桥以结构受力性能好、变形小、伸缩缝少、行车平顺舒适、养护工程量小、抗震能力强等而成为最富有竞争力的主要桥型之一。本着“安全、经济、美观、实用”八字原则，对桥梁进行了设计。该桥跨度为30m+56m+30m，上部结构为连续梁，施工方法选为整体现浇满堂施工。

首先根据课题任务要求拟定箱梁截面。然后对其结构，主要是上部结构进行计算。桥墩为柱式刚性墩，在模型中可不予建立单元详细考虑。

对连续梁进行详细的单元划分，计算恒载内力和活载内力，全桥均采用MIDAS/Civil软件进行了预应力筋束配筋和应力验算。

本设计使用连续梁模型以及熟悉使用MIDAS/Civil软件的PSC界面钢筋输入方法、施工阶段分析功能、钢束预应力荷载的输入方法、移动荷载的输入方法和查看分析结果的方法、设计数据的输入方法和查看设计结果的方法等。

【关键词】：预应力 混凝土 连续梁桥 满堂支架浇筑

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【前言】

本设计是根据设计任务书的要求和《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60－2004）、《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62－2004）的规定，进行方案比选和设计的。 本桥是在满足通航要求，结合本地实际运营情况和未来的交通发展的要求，并充分考虑桥梁美学、工程预算，使该桥与周围环境相协调的前提下制定的。

该设计的除了方案图的制定以外，基本设计计算实现电算化。包括从桥型参数计算设计；荷载布置，内力计算；桥梁上部结构设计与计算。

其中桥梁结构上的车道荷载布置、超静定连续梁内力分析涉及的所有计算全部Midas求出和输出原始数据，为下一步的分析和准确计算打下了坚实基础。接下来的上部主梁的结构设计计算当中，再以程序精算结果的基础上，充分利用了Midas计算功能计算。该过程包括上部结构截面的几何特性计算，确定预应力钢绞线用量，布置预应力钢束，估算处钢绞线在各个阶段之中的预应力损失，施工阶段和使用阶段主梁截面的强度和变形验算。计算中为了施工和计算的方便，也作了不少不错的简化。

根据本桥构造特点和现场条件，决定上部结构的施工方案采用悬臂浇筑施工法，浇筑等级为C50的预应力钢筋混凝土，桥台处主梁采用满堂支架法浇筑。

本设计主要有如下特点：

说明书的排版全部按照《土木学院毕业设计规范化要求》编写装订。论文结构合理，条理明确。方便查阅。

本设计从线型设计，荷载布置到上部构件验算，全部采用电算化，计算结果精确。此外，本人只作为电算各步骤的控制者，从繁重的计算中解脱出来，有了更多的时间去分析思考。

本设计中各个过程不仅有详尽的文字说明部分，且附有多张插图，充分表达出了设计思想，便于读者更好阅读了解。

- 2 -

1．初步设计

1.1. 设计基本资料

1.1.1.

设计标准

（1）设计荷载：公路- I 级

（2）桥面宽：单幅宽桥，全宽17m横向布置为 4条3.5m机动车道+2m分隔带+2道0.5m右侧路缘带

（3）设计车道：4车道 （4）设计车速：60km/h

（8）桥面横坡：行车道2%人字形双面坡 （9）设计使用年限：设计基准期为100年

1.1.2. 主要材料

42

1、 混凝土：上部结构采用C50(Ec=3.4510N/mm)，下部结构采用C30(Ec=3.010N/mm)。

2

43

桥面铺装:选用8cm厚沥青混凝土+1cm防水层+6cm钢筋混凝土，取桥面铺装层容重25kN/m，

2、钢筋

（1）主筋：II 级钢筋 （2）构造钢筋：I 级钢筋

S2

（3）预应力筋: 采用钢绞线Φ15.2,公称面积139mm, 标准强度fpk1860MPa ，弹性

模量Ep1.9510MPa

3、预应力管道: 钢波纹扁管，且要求钢波纹扁管钢带厚度不小于0.35mm

5- 3 -

4、伸缩缝: 采用D240、D160、D80伸缩缝，符合交通部行业公路桥梁伸缩装置JT/T327–2004标准

1.1.3． 预应力布置

箱梁采用YM型锚具及配套的设备。管道成孔采用波纹圆管，且要求钢波纹管的钢带厚度不小于 0.35mm。预应力张拉采用引伸量和张拉应力双控。并以引伸量为主。引伸量误差不得超过-5%-10%。

1.1.4.设计规范

1．公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2004）

2．公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D62—2004） 3．公路桥涵地基与基础设计规范（JTG D63—2007） 4．公路桥涵施工技术规范（JT J041—2000） 5．公路工程水文勘测设计规范（JTG C30-2002） 6. 城市桥梁设计通用规范（CJ J11-2011）

7. 公路钢筋混凝土及预压力混凝土桥涵设计规范（JTG D62－2004）

1.2. 桥型方案设计

1.2.1.

总则

混凝土连续梁从主筋配置上分为钢筋混凝土连续梁和预应力混凝土连续梁。一般来说钢筋混凝土连续梁适用于25m以下的小跨径连续结构，预应力混凝土连续梁适用于25m以上的跨径大中等跨径连续梁。等高度连续梁,具有跨越能力小、构造简单、施工方便快捷的特点。是实际公路桥梁中应用最多的结构类型。本桥主跨跨径为56m，故采用预应力混凝土等高度连续梁。

1.2.2．连续梁施工方案的选择（比选）

在连续梁的设计中，设计方案与施工方法是相互制约的，具体项目设计时应结合桥址地形、

- 4 -

工程规模、工期、造价等因素合理确定施工方案。由于桥址地形平坦、地面土质较好、且桥梁净空较低，采用支架整体现浇，施工中无体系转换，施工方便、快捷，经济效益较好。

1.2.3. 结构构造尺寸

1.2.3.1. 结构跨径布置

桥梁跨孔布置受地质、地形、桥下通车通航等因素制约。在条件允许的情况下，应力求受力合理、施工方便、跨孔配置协调一致。本桥跨径采用30m+56m+30m。

1.2.3.2. 梁高

对支座处一般取 1/16-1/20L，全桥采用等截面梁；本桥主跨跨径56m，支点截面梁高

1111h~L~562.8m~3.5m,取h3.5m16201620 。 1.2.3.3. 横截面形式

箱形截面具有较大的刚度和强大的抗扭性能和结构简单，受力明确、节省材料、架设安装方便，跨越能力较大、桥下视觉效果好等优点。而被广泛地应用于城市桥梁和高等级公路立交桥的上部结构中。故本城市桥梁采用单箱双室箱形截面。

1.2.3.4. 箱梁横断面细部构造

箱梁横断面由顶板、底板、腹板、悬臂板、承托构成；各部分构造须满足受力、构造、施工方便的要求。

1、 顶板

箱梁顶板需要满足横向抗弯以及布置预应力钢筋的需求。一般在腹板间距为3.5-7.0m时，顶板厚度可采用 0.18-0.3m，考虑到全桥采用等截面，恒载较大，拟取0.4m。

2、 底板

11~箱梁底板需要满足纵向抗弯以及布置预应力钢筋的需求。底板厚度一般为梁高的1012 ，

且不小于200mm ，拟取0.30m。

3、 腹板厚度

- 5 -

腹板厚度除满足受力需求外，还需要满足通过、连接、锚固预应力钢筋的构造需求。 1）、对于布置预应力束筋管的腹板，厚度不小于350mm ，一般采用 0.40-0.80m。考虑到本桥梁采用等截面设计，承受恒载较大，为满足腹板和翼缘板的稳定性，拟取0.8m。

2）、箱梁一般采用直腹板。拟采用直腹板。 4、 悬臂板

悬臂板长度及腹板间距是调节桥面板弯矩的主要手段。悬臂板长度一般不超过3m，拟取3.0m；悬臂端部厚度同顶板厚，取0.4m ；悬臂根部厚度一般为0.4~0.6m，拟取0.6m。

5、 承托（梗腋）

承托布置在顶底板与腹板连接的部位，承托的形式有两种：竖承托和横承托。前者对腹板受力有力；后者对顶底板受力有利。一般地，受抗剪、主拉应力控制的宜设置竖承托；受纵横抗弯控制宜设置横承托。本设计设置横承托。

1700右侧路缘带50行车道350行车道350中间分隔带200行车道350行车道35050右侧路缘带604035080202030904080301100

图 1桥梁横断面布置（长度单位：cm）

- 6 -

2. 上部结构设计与计算

2.1

桥梁横截面特性计算

2.1.1 截面特性的计算

箱型截面的截面特性计算可以采用分块面积法。 截面面积的计算：

dtbxhdfd2t2t1d1btdfbbdb图2箱梁截面形式及符号设定

db3dfhbtbb2d1t12d2t2b20.40.617110.33.51130.83.50.40.3 =2 +0.90.32+0.20.22 =18.04m2截面形心计算：以箱梁底板底为x轴，过中腹板的中心竖线为y轴，

btbxdtdbAdh- 7 -

b1b+2btdbhAiyibtdtdbhtbxbtdtdbhx2232t1 db3dfhbbbthbtbb2d1t1hbt123t 2d2t2bb230.40.60.417110.620.4 0.417113.53.52230.33.51130.830.40.330.40.3 220.20.2 20.90.33.50.420.20.20.333 37.83m3

yc截面惯性矩（对形心轴）计算：

Aiyi37.832.097m A18.043dbhthdtdbbxbtd2t2Icdbhyc++2d2t2ycbb2123693232322db3dfhbtbb3hbtbb db3dfhbtbbyc122

2ddbbxbthb t2 29.13m4AutoCAD计算结果对比：

2bxbtd1t13t1y2dthbyxc11tc3932- 8 -

面积: 180400.0000周长: 7233.9423边界框: X: -850.0000 -- 850.0000 Y: -209.6914 -- 140.3086质心: X: 0.0000 Y: 0.0000惯性矩: X: 2912572822.7397 Y: 34582626666.6667

图 3AutoCAD计算结果（长度单位：cm）

2.1.2 检验截面效率指标ρ

根据设计经验，一般截面效率指标取0.45~0.55 ，且较大者亦较经济。

K上上核心矩：

Ic29.130.767mAyc18.042.097

K下下核心矩：

Ic29.131.151mAys18.04(3.52.097)，ys为形心距顶板顶的距离。

K上K下0.7671.1510.8h3.5，结果表明初拟的截面是合理的。

截面效率指标：

2.2 恒载内力计算

主梁恒载内力，包括自重引起的主梁自重（一期恒载）内力S1和二期恒载（如铺装、栏杆等）引起的主梁后期恒载内力S2。本设计采用满堂支架法，不用分段计算内力。

一期恒载集度:

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g1A2518.04451kN/m

二期恒载集度:桥面铺装采用8cm厚沥青混凝土+1cm防水层+6cm钢筋混凝土，取铺装层平均容重24kN/m3，防撞墙为梯形，上部宽0.3m，桥梁两侧的防撞墙底部宽为0.5m，分隔带处的防撞墙底部宽0.6m，高1.2m，则

0.030.061.2g2铺装B车道d24140.080.010.06250.030.051.262.65kN/m2

桥梁各跨控制截面在恒载作用下的内力采用该控制截面的弯矩（剪力）影响线面积乘以荷载集度计算。三跨连续梁是二次超静定结构，其影响线是曲线，可以借助Sap2000求解，并通过AutoCAD计算影响线的面积，完成桥梁的恒载内力计算。

6.420.171.000.190.700.430.190.170.090.02-1.90-13.305630 图 4边跨支座处剪力影响线（图上长度单位：cm）

1.120.300.700.430.196.420.170.190.170.090.02-7.153056-0.48 30图5边跨L/4处剪力影响线（图上长度单位：cm）

- 10 -

4.390.300.570.430.19 6.420.170.190.170.090.02-2.933056-0.4830 图6边跨L/2处剪力影响线（图上长度单位：cm）

9.620.300.570.810.196.420.170.190.170.090.02-0.66-0.48305630 图7边跨3L/4处剪力影响线（图上长度单位：cm）

73.405.283.201.393.570.160.181.281.411.290.650.11-48.14305630 图8边跨L/4处弯矩影响线（图上长度单位：cm）

- 11 -

90.566.403.062.797.140.310.370.360.221.302.572.812.58-96.27305630 图9边跨L/2处弯矩影响线（图上长度单位：cm）

51.4.192.100.8510.710.470.550.0.331.953.8.223.87-144.41305630 图10边跨3L/4处弯矩影响线（图上长度单位：cm）

- 12 -

1.040.050.030.051.000.800.030.500.20-1.04-28.00305630 图11中间跨左支座处剪力影响线（图上长度单位：cm）

1.280.200.030.051.040.050.500.200.03-1.040.80-15.27305630 图12中间跨L/4处剪力影响线（图上长度单位：cm）

6.160.200.030.050.500.500.201.040.050.03-1.04-6.16305630 图13中间跨L/2处剪力影响线（图上长度单位：cm）

- 13 -

15.270.200.030.050.500.800.201.040.050.03-1.04-1.28563030 图14中间跨3L/4处剪力影响线（图上长度单位：cm）

14.280.630.730.710.451.372.192.251.922.605.14-43.5.635.16-192.305630 图15中间跨左支座处弯矩影响线（图上长度单位：cm）

101.456.001.840.270.010.921.471.511.28-0.265630-29.3430 图16中间跨L/4处弯矩影响线（图上长度单位：cm）

- 14 -

199.458.843.133.130.460.740.760.650.650.760.740.46-14.803056-14.8030 图17中间跨L/2处弯矩影响线（图上长度单位：cm）

101.456.001.840.270.011.281.511.470.92-0.263056-29.3430 图18中间跨3L/4处弯矩影响线（图上长度单位：cm）

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恒载内力计算结果列于表1。 表1桥梁各跨控制截面内力

内力类型 控制截面 弯矩影响线面积 一期恒载 451 二期恒载 58.9 内力类型 控制截面 剪力影响线面积 支座 -9.02 支座 0 0 0 边跨弯矩 L/4 28.83 L/2 1.43 3L/4 -82.24 支座 -222.15 中间跨弯矩 L/4 71.85 L/2 169.85 3L/4 71.85 13002.33 4.93 -37090.24 -1001.65 32404.35 76602.35 32404.35 1698.09 84.23 边跨剪力 L/4 -0.09 -5.3 L/2 7.4 435.86 3L/4 14.9 6719.9 877.61 支座 -28 -12628 -19.2 -4843.94 -13084. 4231.97 10004.17 4231.97 中间跨剪力 L/4 -13.99 -6309.49 -824.01 L/2 0 0 0 3L/4 13.99 6309.49 824.01 一期恒载 451 -4068.02 -40.59 3337.4 二期恒载 58.9 -531.28 *注：表中弯矩单位为kN·m，剪力单位为kN，影响线面积单位为m2，恒载单位为kN/m。

2.3 活载内力计算

(qk)和集中荷载标准值

荷载设计等级为公路-I级，车道荷载的均布荷载标准值

(Pk)为：

qk10.5kN/m，

Pk360kN

（注：设计桥梁为4车道，根据《城市桥梁设计通用规范》计算弯矩不乘增大系数，计算剪力应乘以增大系数1.20）

2.3.1冲击系数计算

由于梁体取C50混凝土，混凝土的弹性模量取E=3.4510MPa。 桥梁基频：

考虑冲击力引起的正弯矩和剪力效应时：

4- 16 -

1.5Hz13.616EIc13.6163.45101029.13f3.07Hz 222l1mc25645158.910014Hz故对边跨取冲击系数：

0.1767lnf10.01570.01767ln3.070.01570.182

2.3.2 车道折减系数

根据《公路桥涵设计通用规范》，四车道折减系数为ξ=0.67。

2.3.3 纵向折减系数

计算跨径56m<150m ,不考虑纵向折减。

2.3.4考虑偏载效应时的增大系数取2.3.5 活载内力计算

mcq1.15

由Sap2000计算各控制截面影响线见恒载计算部分，活载布置按照规范要求，布置在最不利的同号影响线上，集中力布置在对应的最不利影响线竖标处。

采用直接加载求解汽车荷载内力，计算公式为：

Sq1mcqqkmkPkykSq

式中， 为所求截面汽车荷载的弯矩或剪力；

Sr 为所求截面人群荷载的弯矩或剪力；

1 为汽车的冲击系数； 为弯矩或剪力影响线面积；yk 为与车道荷载的集中荷载对应的

影响线竖标。

根据计算公式，活载的内力计算结果列于表2。 表2车道荷载内力计算（计入冲击系数） 控制截面 - 17 -

边跨 正弯矩 支座 L/4 L/2 3L/4 控制截面 支座 L/4 L/2 3L/4 0 2457.59 3032.6 1968.26 正弯矩 375.9 2937.31 4805.59 2937.31 负弯矩 0 -999.13 -1994.61 -2993.74 主跨 负弯矩 -4447.27 -842. -576.36 -842. 正剪力 136.15 190.13 327.63 472.07 正剪力 29.62 100.87 265.57 470.72 负剪力 -585.94 -380.98 -218.52 -92.76 负剪力 -726.78 -509.74 -287.59 -109.24

2.3 内力组合(取截面最大值组合)

2.4.1 承载力极限状态的基本组合：

nnm0Sud0GiSGikQ1SQ1kcQjSQjk（cQjSQjk为人群荷载，本设计未计入）

j2j2i10：结构重要性系数，取1.0。本设计取一下设计组合：

Gi取1.2，Q1取1.4。

根据《公路桥涵设计通用规范》，

取以上内力组合的最大值作为承载能力极限状态组合，组合结果列于表格3。 表3 基本组合组合结果

弯矩(kN•m) 正弯矩 0 21081.13 5120.63 / / 负弯矩 / / -1917.46 -512.25 -142155.33 - 18 -

梁跨 控制截面 支座 剪力(kN) 正剪力 / 211.114 4986.594 9777.91 / 负剪力 -6339.476 -588.44 / / -18150.13 边跨 L/4 L/2 3L/4 支座 中间跨 L/4 L/2 3L/4 48075.82 110655.65 48075.82 / / / / 371.8 9219.21 -9273.84 -402.63 /

2.4.2 作用短期效应组合：

mnSsdSGik1jSQjk

i1j1根据《公路桥涵设计通用规范》，对汽车荷载（不计冲击力）短期效应组合结果列于表格4。 表 4短期效应组合结果

弯矩(kN•m) 正弯矩 0 16155.85 2525.12 / / 38375.84 452.47 38375.84 负弯矩 / / -452.08 -43707.1 -115908.04 / / / 1j取0.7。

梁跨 控制截面 支座 剪力(kN) 正剪力 / / 3967.29 7877.08 / / 157.27 7412.27 负剪力 -4946.3 -271.51 / / -14707.6 -7435.38 -170.32 / 边跨 L/4 L/2 3L/4 支座 L/4 L/2 3L/4 中间跨 2.4.3 作用长期效应组合：

mnSldSGik2jSQjk

i1j1根据《公路桥涵设计通用规范》，对汽车荷载（不计冲击力）

- 19 -

2j

取0.4。

短期效应组合结果列于表格5。 表5长期效应组合结果

弯矩(kN•m) 正弯矩 0 15532.09 1755.42 / / 37630.33 88232.78 37630.33 负弯矩 / / / -42947.29 -114779.29 / / / 正剪力 / 18.45 3884.13 7757.26 / / .87 7292.8 剪力(kN) 负剪力 -4797.59 -174.82 / / -14523.2 -7306 -97.32 / 梁跨 控制截面 支座 边跨 L/4 L/2 3L/4 支座 中间跨 L/4 L/2 3L/4

2.5 预应力钢筋配筋计算

预应力混凝土梁钢筋的数量的一般估计方法是：首先根据构件正截面抗裂性确定预应力钢筋数量（A类部分预应力混凝土）然后再根据构件承载能力极限状态要求确定非预应力钢筋的数量，预应力钢筋计估算时，构件的截面特性可以取全截面特性。

①按构件的正截面抗裂性能估算预应力钢筋的数量:

全预应力混凝土梁按作用的短期效应组合进行正截面抗裂性验算，计算所得的正截面混凝土法向拉应力应满足

st0.85pc0的要求，预应力梁在预应力和使用荷载作用下的应力状态应

满足《公桥规》6.3.1条规定截面的上.下缘均不出现拉应力，则应满足下列条件：

Msminpe上W0上—Msmax0pe下W下

将上式改写为：

- 20 -

Msmin-pe上W上Msmaxpe下W下

pe上，pe下W上，W下: 分别表示预应力筋在截面上，下缘产生的有效预应力

:分别表示为截面上，下缘的抗弯模量（可按毛截面考虑）

Msmax，Msmin：表示在作用短期荷载效应组合下，计算截面最大、最小弯矩

2.5.1 主跨跨中截面：

主跨跨中只在截面下缘配置预应力筋时

Npe下Npe下e下-pe上AW上Npe下Npe下e下pe下AW下

确定适当的控制应力件

con并扣除相应的预应力损失

l（对于配高强钢丝和钢绞线的后张法构

l约为0.2con）

con0.75fpkcon0.75fpk'NnRAy0.2pey下con，令，l，

，取

通过解联立方程可得：

n下Mmax452.471000211根'0.8e下K上RyAy0.81.9470.7670.751860139

采用OVM15-19型锚具，以19根钢绞线为一束，则算出所需的预应力钢筋束数（

n1）为

- 21 -

n1n下21112束1919

故跨中需要布置16束19ΦS15.2预应力钢绞线。

2.5.2 支座截面：

只在截面上缘配置预应力筋时

Npe上Npe上e上pe上AW上Npe上Npe上e上-pe下AW下

确定适当的控制应力件

con并扣除相应的预应力损失l（对于配高强钢丝和钢绞线的后张法构

l约为0.2con）

con0.75fpkcon0.75fpk'Npen上RyAy0.2conl，，令，

，取

通过解联立方程可得：

n上Mmin115908.041000309根'0.8e上K下RyAy0.81.2531.1510.751860139

采用OVM15-19型锚具，以19根钢绞线为一束，则算出所需的预应力钢筋束数（

n1）为

n1n下30917束1919

故跨中需要布置23束19ΦS15.2预应力钢绞线。

- 22 -

3 Midas Civil 建模

3.1

定义材料和截面

在“模型>材料和截面特性>材料”中定义“C50”的混凝土材料、预应力钢束材料。本设计桥梁主体结构选用C50，预应力钢绞线在模型中选择规范JTG04(s)下的Strand1860，如图19所示。

图19定义材料

在“模型>材料和截面特性>截面”中，分别定义结构跨中截面与支点截面。本设计全桥采用等截面，因此只需定义一个截面即可。截面类型选择“设计截面”，采用单箱双室，输入截面尺寸，修改截面偏心为“中-上部”，如图20所示。截面特性见图21。建模过程中需要一个模拟桥墩，选择“数据库/用户”，建立一个4m4m 的实腹长方形截面，见图22。

- 23 -

图20定义箱型截面

图21截面特性

图22 桥墩截面

- 24 -

3.2 “悬臂法桥梁”辅助建模

本设计中采用悬臂法桥梁辅助快速建模，将全桥划分为130个单元。数据类型选择“类型2”，桥墩截面选择定义好的2号截面，施工时间输入30天。由于为等截面直桥，故不勾选“半径”一项。定义桥墩处零号块的P.T.=4m，B=2m，Zone1合龙段的单元长度为0.5m，Zone2为0.5m。其中FSM施工段划分为0.7m，和6个1m共七个单元；Zone1分为26个0.8m的长度单元；Zone2也分为26个单元，具体为25个1m的区段，0.75m。“截面”选项卡下，选择定义好的箱梁截面，由于本桥梁实际采用满堂支架法施工，因此不考虑挂篮荷载。“预应力钢束”选项卡下，不勾选“预应力钢束和张拉控制应力”。模型数据见图23。点击确定，生成模型。模型生成后，删除程序自动建立的结构组、边界组、荷载组、边界条件、施工阶段，并删掉桥墩，见图24。

- 25 -

图22悬臂法桥梁建模

图23建立好的模型

3.3 模型定义

3.3.1 定义收缩徐变

混凝土的收缩徐变特性、混凝土强度随时间变化特性在MIDAS/Civil里统称为时间依存材料特性。定义混凝土时间依存材料特性分三步骤操作：

（1）定义时间依存特性材料收缩徐变；

- 26 -

图24定义时间依存材料

（2）时间依存特性材料连接；

图25材料连接

- 27 -

（3）修改单元依存材料特性值，并全选单元适用。

图26修改特性

3.3.2 定义边界条件

在程序中可以用交互输入的方式定义节点与单元，也可以利用与Excel数据交换的功能，建立模型。

本设计中定义了6个边界组，3组永久支座，3组满堂支座。永久支座的定义为“一般支承”，承受三个方向的反力和力矩；桥墩与桥梁的链接定义为支座连接，提供竖向和顺桥向的反力，模拟固定支座；左、右边跨端部的支座则提供竖向的反力，模拟滑动铰支座。满堂支座定义为弹性支座，仅受压。见图27。

- 28 -

图27定义边界条件

3.3.3 定义荷载

定义荷载分为三个步骤：建立静力荷载工况、建立荷载组、定义荷载。根据设计情况和规范要求，分别建立了自重、二期铺装、预应力、整体升温、整体降温、温度梯度升温、温度梯度降温等7个工况；建立了自重、二期铺装、预应力三个荷载组。见图28。

图28定义荷载工况和荷载组

- 29 -

3.3.3.1 定义自重

Midas Civil 对结构的自重荷载可以通过程序来自动计算。程序计算自重的依据是材料的容重、截面面积、单元构件长度、自重系数来自动计算结构自重。

在定义自重时，首先要定义自重荷载的荷载工况名称，并定义自重所属的荷载组，然后输入自重系数即可。本设计计算自重时混凝土自重按25kN/m3考虑。因此对于荷载系数，Z 方向输入-1。

3.3.3.2 定义二期铺装荷载

对于本设计，二期恒载的主要的构成是桥面铺装。由前面的计算知，二期恒载为58.9kN/m。 在Midas Civil中，二期恒载的作用是以加载在单元上的梁单元荷载来实现的。激活并选择所有单元适用。

3.3.3.3 温度荷载

对于超静定体系结构，使用期间结构的温度变化会引起结构整体和局部的变形，进而显著影响结构的内力的分布。因此，本例作为两次超静定的三跨连续梁桥，必须考虑温度效应变化的影响。

需要考虑的温度变化形式主要有两种，一种是体系整体的升降温，预合拢温度为15℃，体系升温按25℃考虑，体系降温-25℃考虑；另一种是主梁混凝土截面由于日照产生的非线性温差，按《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D60-2004）中的规定采用（升降温差），即桥面板表面升温14℃，桥面板以下100mm升温5.5℃，桥面板以下400mm升温0℃，负效应减半。

3.3.3.4 定义预应力钢束布置

钢束预应力荷载模拟的是预应力混凝土结构中张拉预应力钢束的作用。在程序中通过三个步骤来实现，首先要定义模型中采用的预应力钢束的性质，其次要定义预应力钢筋布置形状，然后对布置到结构中的预应力钢束输入张拉控制应力即可完成钢束预应力荷载的定义。

（1）钢束特性值定义。定义钢束特性值时可以选择预应力张拉形式、单根预应力钢筋面积、后张法导管直径、松弛系数等与预应力钢筋应力计算参数。本设计钢束采用7根15.2钢丝编成一束，19束变成一根预应力束。由于程序的预应力钢束估算功能与实际输入的钢束数无关，因此本设计仅定义了全桥预应力筋。

（2）钢束布置形状。将拟定的预应力钢筋布置形式输入EXCEL，再分别黏贴进Midas Civil的布置形状。本设计预应力钢束布置通过三维的输入方式来输入，只考虑竖弯，锚固区平弯对模

- 30 -

型计算影响不大，不与计入模型。

3.3.3.5 定义移动荷载

首先在“荷载>移动荷载分析数据>移动荷载规范”中，选择中国移动荷载规范，然后再在“荷载>移动荷载分析数据>车道”中，定义移动荷载车道，如图29所示。在定义车道时，对于单梁模型，选用“车道单元”的方式定义车道；若对于梁格模型，建议用“横向联系梁”的方式定义车道。若采用新规范进行验算，“跨度”取全桥最不利跨径，同时“跨度始点”可不定义。“跨度”有两个作用，确定车道荷载集中荷载的大小；同时还确定移动荷载的纵向折减系数大小。在“荷载>移动荷载分析数据>车辆”中，定义“标准车辆荷载”，如图30所示。

在“荷载>移动荷载分析数据>移动荷载工况”中，定义移动荷载工况，如图31所示。定义移动荷载工况时，若只有一个荷载子工况，选择“组合”或“单独”，对结果没有影响，当存在两个子工况时，才会存在差别。

在midas Civil中，是对结构进行空间分析，车道按实际车道线进行定义，因此不需要定义横向分布系数。若要在程序中采用横向分布系数的算法，可以在“子荷载工况”中定义“系数”进行求解。

对于多车道横向折减系数，程序按规范要求提供默认值，特殊情况下，可以手动修改横向折减系数，满足计算要求。

- 31 -

图29定义车辆

- 32 -

图30定义车道

图31定义移动荷载

3.3.4 定义施工阶段

为了尽可能模拟满堂支架法的实际施工情况，同时兼顾手算的假定，建立了以下施工阶段：

图32定义施工阶段

- 33 -

本设计中定义了桥梁浇筑、二期铺装和十年收缩徐变三个施工阶段，模拟了桥梁的现浇施工、桥面铺装和使用阶段。

图33结构浇注施工阶段定义

结构浇筑阶段激活“结构”组，并赋予5天的材龄；激活全部边界组，包括全部永久支座和满堂支座；在施工阶段的开始激活自重荷载，结束时激活预应力荷载。

- 34 -

图34定义二期铺装

定义二期铺装这一施工阶段时，钝化全部边界组，并在开始阶段激活二期荷载。

图35定义收缩徐变阶段

- 35 -

3.4 模型分析与Psc桥梁设计

3.4.1 设置控制数据并分析

运行分析前，需要定义主控数据、特征值分析控制数据、移动荷载分析控制数据、施工阶段分析控制数据，参数设置情况见下图。

图36主控数据设置

图37特征值分析控制设置

- 36 -

图38移动荷载分析控制数据

图39施工阶段分析控制数据

- 37 -

图40结构类型设置

结构类型设置一项，勾选将自重转换为质量，转换为Z。

3.4.2 PSC（预应力）桥梁设计

借助PSC桥梁助手，可以对桥梁截面进行设计和验算，需完成以下几个步骤。

进行PSC截面设计前，首先要生成截面设计用的内力，在“结果”选项卡下，选择荷载组合，切换到混凝土设计一列，点击自动生成，便得到下图所示的荷载组合。

- 38 -

图41生成荷载组合

设置PSC设计参数，对截面设计内力选择“三维”模式，构件类型选择“A类部分预应力”。A类部分预应力桥梁是在使用阶段混凝土不出现拉应力，本设计在估算预应力钢束数量时，就是以此为假定进行计算，故勾选此项。安全等级选择一级，构件制作方法选择现浇。

图42PSC参数设置

- 39 -

在PSC设计材料中，混凝土材料一项，设计规范选择JTG04(RC)，等级选择C50；钢筋一项，选择主筋HRB400，箍筋等级选择R235。

图43PSC设计材料设置

进行PSC设计位置、PSC输出位置、PSC裂缝宽度系数设置时，选取全部单元，然后选择适用。完成设置后，运行PSC梁设计。

3.5 模型分析结果

成桥阶段自重产生的弯矩和剪力见下图，预应力钢束估算的结果见表6，普通钢筋估算结果见表7。

- 40 -

图44成桥阶段自重产生的弯矩

图45成桥阶段自重产生的剪力

- 41 -

图46成桥阶段主梁弯矩图

图47成桥阶段主梁剪力图

- 42 -

表格 4预应力钢束数量估算结果

单元 位置 顶/底 Mg1 (kN*m) Msum (kN*m) Mj (kN*m) ey (m) Ny (kN) Ay (m^2) Ay1(m^2) 束数 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 8 8 9 9 I[1] I[1] I[2] I[2] I[3] I[3] I[4] I[4] I[5] I[5] I[6] I[6] I[7] I[7] I[8] I[8] I[9] I[9] 底 顶 底 顶 底 顶 底 顶 底 顶 底 顶 底 顶 底 顶 底 顶 0 0 2942.763 2602.825 6713.295 5937.797 9973.927 8821.769 12724.66 112.74 14965.49 13236.71 16696.42 14767.69 17917.45 15847.66 18336.76 16218.52 18742.5 16577.38 18821.9 167.59 18574.96 129.17 18001.69 15922.11 17102.09 15126.41 15876.14 14042.06 14323.87 12669.08 12445.25 11007.46 10240.3 0 0 3252.948 2877.279 7435.585 65.262 11071.91 9721.345 14162.07 12378.53 16706.28 14525.81 18704.83 16163.19 20158.07 17290.68 20680.32 17663.21 21232.74 17994.11 21436.84 17998.67 21292.91 17676. 20801.27 17028.79 19962.28 160.34 18776.3 14753.56 17243.73 13126.44 15365.02 11172.99 13140.61 0 0 -1.9955 1.2031 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0.00226 0.00226 0.00226 0.00226 0.00226 0.00226 0.00226 0.00226 0.00226 0.00226 0.00226 0.00226 0.00226 0.00226 0.00226 0.00226 0.00226 0.00226 0.00226 0 0 1 0 2 0 2 0 3 0 3 0 4 0 4 0 4 0 4 0 4 0 4 0 4 0 4 0 4 0 4 0 3 0 3 3965.575 -1.9955 1888.369 0.0015 0.00226 2851.085 1.2031 90.9 1.2031 9620.312 1.2031 12240.08 1.2031 14349.94 1.2031 15949.9 1.2031 17039.97 1.2031 17393.79 1.2031 17694.75 1.2031 17669.38 1.2031 17317.67 1.2031 16639.62 1.2031 15635.24 1.2031 14304.52 1.2031 127.47 1.2031 106.08 1.2031 9067.16 -1.9955 4317.695 0.0034 0.00226 13505. -1.9955 31.375 0.0051 0.00226 17281.96 -1.9955 8229.506 0.0065 0.00226 20395.69 -1.9955 9712.235 0.0077 0.00226 22847.48 -1.9955 10879.75 0.0086 0.00226 24637.8 -1.9955 11732.29 0.0093 0.00226 25285.1 -1.9956 12040.53 0.0096 0.00226 25977.33 -1.9955 12370.16 0.0098 0.00226 26247.19 -1.99 12498.66 0.0099 0.00226 26095.08 -1.99 12426.23 0.0099 0.00226 25521.44 -1.9917 12153.07 0.0096 0.00226 24526.77 -1.9696 11679.41 0.0093 0.00226 23111.59 -1.9228 11005.52 0.0087 0.00226 21276.46 -1.8527 10131.65 0.008 10 I[10] 底 10 I[10] 顶 11 I[11] 底 11 I[11] 顶 12 I[12] 底 12 I[12] 顶 13 I[13] 底 13 I[13] 顶 14 I[14] 底 14 I[14] 顶 15 I[15] 底 15 I[15] 顶 16 I[16] 底 16 I[16] 顶 17 I[17] 底 17 I[17] 顶 18 I[18] 底 19021.98 -1.759 9058.085 0.0072 0.00226 16348.8 -1.14 7785.142 0.0062 0.00226 - 43 -

18 I[18] 顶 19 I[19] 底 19 I[19] 顶 20 I[20] 底 20 I[20] 顶 21 I[21] 底 21 I[21] 顶 22 I[22] 底 22 I[22] 顶 23 I[23] 底 23 I[23] 顶 24 I[24] 底 24 I[24] 顶 25 I[25] 底 25 I[25] 顶 26 I[26] 底 26 I[26] 顶 27 I[27] 底 27 I[27] 顶 28 I[28] 底 28 I[28] 顶 29 I[29] 底 29 I[29] 顶 30 I[30] 底 30 I[30] 顶 31 I[31] 底 31 I[31] 顶 32 I[32] 底 32 I[32] 顶 33 I[33] 底 33 I[33] 顶 34 I[34] 底 34 I[34] 顶 35 I[35] 底 35 I[35] 顶 36 I[36] 底 36 I[36] 顶

9057.196 7709.014 6818.294 4851.392 4290.751 1667.434 1474.569 -1630.25 -1842.86 -5023.72 -5679.49 -8705.82 -9842.46 -12676.6 -14331.8 -16935.9 -19147.4 -21484 -242.4 -26320.6 -29757.7 -31445.9 -35552.3 -36859.9 -41673.3 -42562.5 -48120.6 -48553.7 -4.3 -833.5 -61994.3 -61402 -69420.6 -68259.2 -77173.3 -77236.5 -87323 83.198 10571 6287.073 7656.691 33.611 4398.232 95.8135 796.1913 -34.32 -3148.83 -7400.79 -7436.21 -11638.6 -12065.3 -16202.7 -17035.4 -21093.2 -22345.8 -26310 -27995.8 -31853.2 -33984.6 -37722.7 -40311.5 -43918.5 -46971.5 -50444.6 -53946.8 -57318.2 -61236.4 -539.3 -68841.3 -72106.1 -76762.1 -80016.9 -87108.2 -90386.9 83.357 1.2031 5718.296 1.2031 2755.9 1.2031 0 0 0 0 0 0 0.00226 0.00226 0.00226 0.00226 0 2 0 2 0 1 0 0 1 0 2 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 8 0 9 0 0 0 0 0 0 13257.6 -1.4997 6313.141 0.005 9749.0 -1.3334 42.423 0.0037 0.00226 5824.037 -1.142 2875.478 0.0023 0.00226 -532.835 1.2031 253.7307 0.0002 0.00226 1851.812 -0.925 881.8153 0.0007 0.00226 -4516.48 1.2031 2150.703 0.0017 0.00226 -2136.57 -0.682 -73.72 -0.4116 -11158.7 -0.1139 -16190.6 -1.9469 -25701 -21568.4 -1.9469 -27291.1 -1.9469 -33357.6 -1.9469 -39766.7 -1.9469 -46511.9 -1.9469 -53567.9 -1.9469 -60933.3 -1.9469 -68609.5 -1.9469 -76597.6 -1.9469 -965 -87022.3 -1.9469 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0.00226 0.00226 0.00226 0.00226 0.00226 0.00226 0.00226 0.00226 0.00226 0.00226 0.00226 0.00226 0.00226 0.00226 -9225.21 1.2031 4392.956 0.0035 0.00226 -14325.5 1.2031 6821.687 0.00 0.00226 -19817.5 1.2031 9436.5 0.0075 0.00226 0.1963 12238.58 0.0097 0.00226 -31976.2 0.4717 15226.74 0.0121 0.00226 -382.9 0.7026 18401.39 0.0146 0.00226 -45701.3 0.55 21762.51 0.0173 0.00226 -53151.2 1.0498 25310.1 0.0201 0.00226 -60998.4 1.1668 29046.84 0.0231 0.00226 10 -69266.6 1.2479 32984.11 0.0262 0.00226 12 -77956.2 1.2911 37122 0.0295 0.00226 13 -870.4 1.3033 41459.26 0.0329 0.00226 15 1.3022 45994.78 0.0365 0.00226 16 -109077 1.3022 51941.49 0.0412 0.00226 18 - 44 -

37 I[37] 底 37 I[37] 顶 38 I[38] 底 38 I[38] 顶 39 I[39] 底 39 I[39] 顶 40 I[40] 底 40 I[40] 顶 41 I[41] 底 41 I[41] 顶 42 I[42] 底 42 I[42] 顶 43 I[43] 底 43 I[43] 顶 44 I[44] 底 44 I[44] 顶 45 I[45] 底 45 I[45] 顶 46 I[46] 底 46 I[46] 顶 47 I[47] 底 47 I[47] 顶 48 I[48] 底 48 I[48] 顶 49 I[49] 底 49 I[49] 顶 50 I[50] 底 50 I[50] 顶 51 I[51] 底 51 I[51] 顶 52 I[52] 底 52 I[52] 顶 53 I[53] 底 53 I[53] 顶 I[] 底 I[] 顶 55 I[55] 底

-103816 -117370 -91414 -103348 -79462.5 -835.7 -67962 -76833.3 -56912.5 -340.7 -46314 -52358.1 -36166.5 -40885.3 -270 -29922.5 -17224.5 -19469.5 -8429.96 -9526.49 -86.47 -93.3349 8829.915 7806.035 17243.27 15247. 25146.72 22238.04 320.27 28777. 39423.92 34866.04 45797.67 40503. 51661.52 45690.04 57015.47 -116925 -121696 -102926 -107196 -426.5 -93229.7 -76282.8 -79798.6 -63637.7 -66904.6 -51491.5 -8.9 -39844.3 -42733.3 -28696.6 -31459.1 -18048.7 -20727.7 -7901.21 -10606.9 1744.858 -1056.19 10888.23 79.859 19527.03 157.36 27658.71 24423.17 35279.98 318.95 42386.84 38786.07 474.95 45190.34 55040.74 51080.8 605.63 -116746 -1.9469 -102757 -1.9469 -262.9 -1.9469 -76062.6 -1.9469 -63356.5 -1.9469 -51144.8 -1.9469 -39427.9 -1.9469 -28206.2 -1.9469 -17480.3 -1.9469 -7251.11 -1.9469 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0.00226 0.00226 0.00226 0.00226 0.00226 0.00226 0.00226 0.00226 0.00226 0.00226 0 0 0 0 0 0 0 9 0 6 0 4 0 2 0 0 2 6 0 0 0 0 0 0 -146900 1.3022 69952.51 0.0555 0.00226 25 -129405 1.3022 61621.27 0.04 0.00226 22 -1125 1.3022 53597.34 0.0425 0.00226 19 -96351.4 1.3022 45881.62 0.03 0.00226 16 -80798.3 1.2853 38475.38 0.0305 0.00226 13 -656.9 1.2346 31379.48 0.0249 0.00226 11 -519.5 1.1499 24595 0.0195 0.00226 -38058.3 1.0309 18122.98 0.0144 0.00226 -25124.9 0.8773 119.25 0.0095 0.00226 -12944.4 0.6883 61.005 0.0049 0.00226 2480.135 -1.9469 1181.017 0.0009 0.00226 -1460 0.4634 695.2379 0.0006 0.00226 13477. -1.9469 17.875 0.0051 0.00226 7618.837 0.2017 17521.25 0.0139 0.00226 16143 1.2031 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0.00226 0.00226 0.00226 0.00226 0.00226 0.00226 238.19 -0.0947 28230.09 0.0224 0.00226 10 33692.85 -0.3811 30036.76 0.0238 0.00226 11 24133.75 1.2031 31594.82 1.2031 38530.94 1.2031 44947.41 1.2031 50848.51 1.2031 42883.92 -0.29 31212.9 0.0248 0.00226 11 51456.8 -0.8806 32099.68 0.0255 0.00226 11 59405.4 -1.0946 32832.49 0.0261 0.00226 12 66724.73 -1.2852 33477.08 0.0266 0.00226 12 73422.39 -1.4527 34963.04 0.0277 0.00226 12 - 45 -

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-76833.3 -79462.5 -835.7 -91414 -103348 -866.8 -97982.6 -77236.5 -87323 -68259.2 -77173.3 -61402 -69420.6 -833.5 -61994.3 -48553.7 -4.3 -42562.5 -48120.6 -36859.9 -41673.3 -31445.9 -35552.3 -26320.6 -29757.7 -21484 -242.4 -16935.9 -19147.4 -12676.6 -14331.8 -8705.82 -9842.46 -5023.72 -5679.49 -1630.25 -1842.86 -79798.6 -426.5 -93229.7 -102926 -107196 -971 -101290 -87108.2 -90386.9 -76762.1 -80016.9 -68841.3 -72106.1 -61236.4 -539.3 -53946.8 -57318.2 -46971.5 -50444.6 -40311.5 -43918.5 -33984.6 -37722.7 -27995.8 -31853.2 -22345.8 -26310 -17035.4 -21093.2 -12065.3 -16202.7 -7436.21 -11638.6 -3148.83 -7400.79 796.1911 -34.32 -96351.4 1.3022 45881.62 0.03 0.00226 16 -262.9 -1.9469 -102757 -1.9469 -978.3 -1.9469 -87022.3 -1.9469 -76597.6 -1.9469 -965 -68609.5 -1.9469 -60933.3 -1.9469 -53567.9 -1.9469 -46511.9 -1.9469 -39766.7 -1.9469 -33357.6 -1.9469 -27291.1 -1.9469 -21568.4 -1.9469 -16190.6 -1.9469 -25701 -11158.7 -0.1139 -73.72 -0.4116 -2136.57 -0.682 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0.00226 0.00226 0.00226 0.00226 0.00226 0.00226 0.00226 0.00226 0.00226 0.00226 0.00226 0.00226 0.00226 0.00226 0.00226 0.00226 0.00226 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 9 0 8 0 6 0 5 0 4 0 3 0 2 0 2 0 1 -1125 1.3022 53597.34 0.0425 0.00226 19 -129405 1.3022 61621.27 0.04 0.00226 22 -122209 1.3022 58194.76 0.0462 0.00226 20 -109077 1.3022 51941.49 0.0412 0.00226 18 1.3022 45994.78 0.0365 0.00226 16 -870.4 1.3033 41459.26 0.0329 0.00226 15 -77956.2 1.2911 37122 0.0295 0.00226 13 -69266.6 1.2479 32984.11 0.0262 0.00226 12 -60998.4 1.1668 29046.84 0.0231 0.00226 10 -53151.2 1.0498 25310.1 0.0201 0.00226 -45701.3 0.55 21762.51 0.0173 0.00226 -382.9 0.7026 18401.39 0.0146 0.00226 -31976.2 0.4717 15226.74 0.0121 0.00226 0.1963 12238.58 0.0097 0.00226 -19817.5 1.2031 9436.5 0.0075 0.00226 -14325.5 1.2031 6821.687 0.00 0.00226 -9225.21 1.2031 4392.956 0.0035 0.00226 1851.812 -0.925 881.8152 0.0007 0.00226 -4516.48 1.2031 2150.703 0.0017 0.00226 - 48 -

111 I[111] 底 111 I[111] 顶 112 I[112] 底 112 I[112] 顶 113 I[113] 底 113 I[113] 顶 114 I[114] 底 114 I[114] 顶 115 I[115] 底 115 I[115] 顶 116 I[116] 底 116 I[116] 顶 117 I[117] 底 117 I[117] 顶 118 I[118] 底 118 I[118] 顶 119 I[119] 底 119 I[119] 顶 120 I[120] 底 120 I[120] 顶 121 I[121] 底 121 I[121] 顶 122 I[122] 底 122 I[122] 顶 123 I[123] 底 123 I[123] 顶 124 I[124] 底 124 I[124] 顶 125 I[125] 底 125 I[125] 顶 126 I[126] 底 126 I[126] 顶 127 I[127] 底 127 I[127] 顶 128 I[128] 底 128 I[128] 顶 129 I[129] 底

1667.434 1474.569 4851.392 4290.751 7709.014 6818.294 10240.3 9057.196 12445.25 11007.46 14323.87 12669.08 15876.14 14042.06 17102.09 15126.41 18001.69 15922.11 18574.96 129.17 18821.9 167.59 18742.5 16577.38 18336.76 16218.52 17917.45 15847.66 16696.42 14767.69 14965.49 13236.71 12724.66 112.74 9973.927 8821.769 6713.295 4398.232 95.8135 7656.691 33.611 10571 6287.072 13140.61 83.198 15365.02 11172.99 17243.73 13126.44 18776.3 14753.56 19962.28 160.34 20801.27 17028.79 21292.91 17676. 21436.84 17998.67 21232.74 17994.11 20680.32 17663.21 20158.07 17290.68 18704.83 16163.19 16706.28 14525.81 14162.07 12378.53 11071.91 9721.345 7435.585 5824.038 -1.142 2875.478 0.0023 0.00226 -532.835 1.2031 253.7307 0.0002 0.00226 9749.0 -1.3334 42.423 0.0037 0.00226 2755.9 1.2031 5718.296 1.2031 83.357 1.2031 106.08 1.2031 127.47 1.2031 14304.52 1.2031 15635.24 1.2031 16639.62 1.2031 17317.67 1.2031 17669.38 1.2031 17694.75 1.2031 17393.79 1.2031 17039.97 1.2031 15949.9 1.2031 14349.94 1.2031 12240.08 1.2031 9620.312 1.2031 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0.00226 0.00226 0.00226 0.00226 0.00226 0.00226 0.00226 0.00226 0.00226 0.00226 0.00226 0.00226 0.00226 0.00226 0.00226 0.00226 0.00226 0.00226 0.00226 13257.6 -1.4997 6313.141 0.005 1 0 2 0 2 0 3 0 3 0 4 0 4 0 4 0 4 0 4 0 4 0 4 0 4 0 4 0 4 0 3 0 3 0 2 0 2 16348.8 -1.14 7785.142 0.0062 0.00226 19021.98 -1.759 9058.085 0.0072 0.00226 21276.46 -1.8527 10131.65 0.008 23111.59 -1.9228 11005.52 0.0087 0.00226 24526.77 -1.9696 11679.41 0.0093 0.00226 25521.44 -1.9917 12153.07 0.0096 0.00226 26095.08 -1.99 12426.23 0.0099 0.00226 26247.19 -1.99 12498.66 0.0099 0.00226 25977.33 -1.9955 12370.16 0.0098 0.00226 25285.1 -1.9956 12040.53 0.0096 0.00226 24637.8 -1.9955 11732.29 0.0093 0.00226 22847.48 -1.9955 10879.75 0.0086 0.00226 20395.69 -1.9955 9712.235 0.0077 0.00226 17281.96 -1.9955 8229.507 0.0065 0.00226 13505. -1.9955 31.375 0.0051 0.00226 9067.16 -1.9955 4317.695 0.0034 0.00226 - 49 -

129 I[129] 顶 130 I[130] 底 130 I[130] 顶

表5普通钢筋估算

5937.797 2942.763 2602.825 65.262 3252.948 2877.279 90.9 1.2031 2851.085 1.2031 0 0 0 0 0.00226 0.00226 0 1 0 3965.575 -1.9955 1888.369 0.0015 0.00226 最小配Mj (kN*m) Ag_REQ (m^2) Ag_USE (m^2) 筋面积单元 位置 顶/底 组合 名称 类型 验算 （m^2） 1 I[1] 底 cLCB1 - OK 0 0 0.0255 0.037884 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 8 8 9 9 I[1] 顶 I[2] 底 I[3] 底 I[4] 底 I[5] 底 I[6] 底 I[7] 底 I[8] 底 I[9] 底 cLCB11 cLCB5 cLCB5 cLCB5 cLCB5 cLCB5 cLCB5 cLCB5 cLCB5 cLCB5 cLCB5 cLCB5 cLCB5 cLCB5 cLCB5 - OK 0 - OK 71.992 - OK -88.1188 - OK 21269.03 - OK -7.418 - OK 329.18 - OK -1716.62 - OK 44027.45 - OK -3295.72 - OK 488.85 - OK -5384.71 - OK 338.36 - OK -7983.61 - OK 73575.99 - OK -11092.4 - OK 77965.35 - OK -12838 - OK 84670.16 - OK -156.2 - OK 90983.35 - OK -19280.6 - OK 96904.95 - OK -22991.4 - OK 102434.9 - OK -27028.6 - OK 107573.3 - OK -31392 - OK 112320.1 - 50 -

0 0 0.0988 0 0.0988 0 0.0988 0 0.0988 0 0.0988 0 0.0988 0 0.0988 0 0.0987 0 0.0988 0 0.09 0 0.0983 0 0.1007 0 0.1119 0 0.0255 0.0255 0.0255 0.0255 0.0255 0.0255 0.0255 0.0255 0.0255 0.0255 0.0255 0.0255 0.0255 0.0255 0.0255 0.0255 0.0255 0.0255 0.0255 0.0255 0.0255 0.0255 0.0255 0.0255 0.0255 0.0255 0.0255 0.0255 0.037884 0.037884 0.037884 0.037884 0.037884 0.037884 0.037884 0.037884 0.037884 0.037884 0.037884 0.037884 0.037884 0.037884 0.037884 0.037884 0.037884 0.037884 0.037884 0.037884 0.037884 0.037884 0.037884 0.037884 0.037884 0.037884 0.037884 0.037884 I[2] 顶 cLCB14 I[3] 顶 cLCB14 I[4] 顶 cLCB14 I[5] 顶 cLCB14 I[6] 顶 cLCB14 I[7] 顶 cLCB14 I[8] 顶 cLCB14 I[9] 顶 cLCB14 10 I[10] 底 11 I[11] 底 12 I[12] 底 13 I[13] 底 14 I[14] 底 15 I[15] 底 10 I[10] 顶 cLCB14 11 I[11] 顶 cLCB14 12 I[12] 顶 cLCB14 13 I[13] 顶 cLCB14 14 I[14] 顶 cLCB14 15 I[15] 顶 cLCB14 16 I[16] 底 17 I[17] 底 18 I[18] 底 19 I[19] 底 20 I[20] 底 21 I[21] 底 cLCB5 cLCB5 cLCB5 cLCB5 cLCB5 cLCB5 16 I[16] 顶 cLCB14 17 I[17] 顶 cLCB14 18 I[18] 顶 cLCB14 19 I[19] 顶 cLCB14 20 I[20] 顶 cLCB14 21 I[21] 顶 cLCB14 22 I[22] 底 cLCB15 22 I[22] 顶 23 I[23] 顶 24 I[24] 顶 25 I[25] 顶 26 I[26] 顶 27 I[27] 顶 28 I[28] 顶 29 I[29] 顶 30 I[30] 顶 31 I[31] 顶 32 I[32] 顶 33 I[33] 顶

- OK -36081.8 - OK 116675.3 - OK -41098 - OK 120638.9 - OK -440.5 - OK 124210.8 - OK -52109.3 - OK 127391.2 - OK -58104.4 - OK 130180 - OK -425.9 - OK 132577.2 - OK -71073.7 - OK 134959.9 - OK -78425.1 - OK 137341.6 - OK -3.3 - OK 139396.9 - OK -94953.1 - OK 141125.9 - OK -103805 - OK 142528.6 - OK -113048 - OK 143604.9 - OK -122682 - OK 1443.9 - OK -132708 - OK 144778.6 - OK -143126 - OK 144875.9 - OK -153936 - OK 1446.9 - OK -165137 - OK 144091.6 - OK -176729 - OK 143209.9 - OK -188714 - 51 -

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cLCB4 cLCB4 cLCB4 cLCB6 cLCB6 cLCB6 cLCB6 cLCB6 cLCB6 cLCB6 cLCB6 cLCB6 cLCB6 cLCB3 cLCB3 cLCB3 cLCB3 cLCB3 cLCB3 35 I[35] 底 cLCB15 36 I[36] 底 cLCB15 37 I[37] 底 cLCB13 38 I[38] 底 cLCB13 39 I[39] 底 cLCB13 40 I[40] 底 cLCB13 41 I[41] 底 cLCB13 42 I[42] 底 cLCB13 43 I[43] 底 cLCB13 44 I[44] 底 cLCB13 45 I[45] 底 cLCB13 46 I[46] 底 cLCB13 - OK 142001.8 - OK -2010 - OK 140467.5 - OK -213857 - OK 138090.6 - OK -230367 - OK -45706.8 - OK -233221 - OK -31667.6 - OK -2150 - OK -18138.4 - OK -200291 - OK -5118.99 - OK -184743 - OK 73.405 - OK -169806 - OK 19384.72 - OK -1576 - OK 308.81 - OK -141750 - OK 41827.53 - OK -128625 - OK 52452.96 - OK -1104 - OK 62635.5 - OK -104863 - OK 72398.86 - OK -940 - OK 83460.81 - OK -85694.4 - OK 93965.61 - OK -77926.8 - OK 103842.7 - OK -705.5 - OK 113069.3 - OK -63815.8 - OK 1215.9 - 52 -

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cLCB6 cLCB6 cLCB6 cLCB6 cLCB6 cLCB6 cLCB4 cLCB4 cLCB4 cLCB4 cLCB4 cLCB4 cLCB4 cLCB4 cLCB4 cLCB4 cLCB4 cLCB4 cLCB4 90 I[90] 底 cLCB13 91 I[91] 底 cLCB13 92 I[92] 底 cLCB13 93 I[93] 底 cLCB13 94 I[94] 底 cLCB13 95 I[95] 底 cLCB15 96 I[96] 底 cLCB15 97 I[97] 底 cLCB15 98 I[98] 底 cLCB15 99 I[99] 底 cLCB15 100 I[100] 底 cLCB15 101 I[101] 底 cLCB15 102 I[102] 底 cLCB15 103 I[103] 底 cLCB15 104 I[104] 底 cLCB15 105 I[105] 底 cLCB15 106 I[106] 底 cLCB15 107 I[107] 底 cLCB15 - OK -1326 - OK 16331.39 - OK -152442 - OK 4225.258 - OK -166637 - OK -8227.19 - OK -181719 - OK -211.5 - OK -197412 - OK -34661.8 - OK -213717 - OK 137577.2 - OK -250201 - OK 140384.8 - OK -2329 - OK 142682.6 - OK -2163 - OK 144153.7 - OK -2039 - OK 145298.4 - OK -191101 - OK 146116.8 - OK -179044 - OK 146608.9 - OK -167379 - OK 146774.6 - OK -156106 - OK 146614 - OK -145224 - OK 146127 - OK -134734 - OK 145313.7 - OK -124635 - OK 144174.1 - OK -114928 - OK 142708.2 - OK -105613 - 55 -

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0.1417 0 0.1447 0 0.1469 0 0.1486 0 0.1496 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0.0766 0 0.0455 0 0.1018 0.1018 0.1018 0.1018 0.1018 0.1018 0.1018 0.1018 0.1018 0.1018 0.1018 0.1273 0.1273 0.1273 0.1273 0.1273 0.1273 0.1273 0.1273 0.1273 0.1273 0.1273 0.1273 0.1273 0.1273 0.1273 0.1273 0.1273 0.1273 0.1273 0.1273 0.1273 0.1273 0.1273 0.1273 0.1273 0.1273 0.037884 0.037884 0.037884 0.037884 0.037884 0.037884 0.037884 0.037884 0.037884 0.037884 0.037884 0.037884 0.037884 0.037884 0.037884 0.037884 0.037884 0.037884 0.037884 0.037884 0.037884 0.037884 0.037884 0.037884 0.037884 0.037884 0.037884 0.037884 0.037884 0.037884 0.037884 0.037884 0.037884 0.037884 0.037884 0.037884 0.037884 108 I[108] 底 cLCB15 108 I[108] 顶 109 I[109] 顶 110 I[110] 顶 111 I[111] 底 112 I[112] 底 113 I[113] 底 114 I[114] 底 115 I[115] 底 116 I[116] 底 117 I[117] 底 118 I[118] 底 119 I[119] 底 120 I[120] 底 121 I[121] 底 122 I[122] 底 123 I[123] 底 124 I[124] 底 125 I[125] 底 126 I[126] 底

cLCB4 cLCB4 cLCB4 cLCB5 cLCB5 cLCB5 cLCB5 cLCB5 cLCB5 cLCB5 cLCB5 cLCB5 cLCB5 cLCB5 cLCB5 cLCB5 cLCB5 cLCB5 cLCB5 109 I[109] 底 cLCB15 110 I[110] 底 cLCB15 - OK 140915.9 - OK -966.1 - OK 138797.2 - OK -88156.9 - OK 136352.3 - OK -80016.4 - OK 133820.3 - OK -72506.8 - OK 1313 - OK -65790.7 - OK 128516 - OK -59401 - OK 125276.4 - OK -53337.6 - OK 1215.3 - OK -47600.5 - OK 117622.5 - OK -421.8 - OK 113208.1 - OK -37105.4 - OK 108402.1 - OK -32347.4 - OK 103204.5 - OK -27915.7 - OK 97615.35 - OK -23810.3 - OK 91634.56 - OK -20031.3 - OK 85262.16 - OK -16578.6 - OK 78498.16 - OK -13452.2 - OK 74071.8 - OK -11663.9 - OK 760.16 - OK -8469.83 - OK 836.65 - 56 -

0.0265 0 0.0109 0.0936 0 0.0818 0 0.0714 0 0.0622 0 0.01 0 0.0259 0 0.0031 0 0 0 0.1441 0 0.135 0 0.1307 0 0.1298 0 0.13 0 0.13 0 0.13 0 0.13 0 0.13 0 0.1273 0.1273 0.1273 0.1273 0.1273 0.1273 0.1273 0.1273 0.1273 0.1273 0.1273 0.1273 0.1527 0.1527 0.1527 0.1527 0.1527 0.1527 0.1527 0.1527 0.1527 0.1527 0.1527 0.1527 0.1527 0.1527 0.1527 0.1527 0.1527 0.1527 0.1527 0.1527 0.1527 0.1527 0.1527 0.1527 0.1527 0.037884 0.037884 0.037884 0.037884 0.037884 0.037884 0.037884 0.037884 0.037884 0.037884 0.037884 0.037884 0.037884 0.037884 0.037884 0.037884 0.037884 0.037884 0.037884 0.037884 0.037884 0.037884 0.037884 0.037884 0.037884 0.037884 0.037884 0.037884 0.037884 0.037884 0.037884 0.037884 0.037884 0.037884 0.037884 0.037884 0.037884 111 I[111] 顶 cLCB14 112 I[112] 顶 cLCB14 113 I[113] 顶 cLCB14 114 I[114] 顶 cLCB14 115 I[115] 顶 cLCB14 116 I[116] 顶 cLCB14 117 I[117] 顶 cLCB14 118 I[118] 顶 cLCB14 119 I[119] 顶 cLCB14 120 I[120] 顶 cLCB14 121 I[121] 顶 cLCB14 122 I[122] 顶 cLCB14 123 I[123] 顶 cLCB14 124 I[124] 顶 cLCB14 125 I[125] 顶 cLCB14 126 I[126] 顶 cLCB14 127 I[127] 底 128 I[128] 底 129 I[129] 底 130 I[130] 底 131 I[281] 底 132 I[282] 底 cLCB5 cLCB5 cLCB5 cLCB5 cLCB5 cLCB5 127 I[127] 顶 cLCB14 128 I[128] 顶 cLCB14 129 I[129] 顶 cLCB14 130 I[130] 顶 cLCB14 131 I[281] 顶 cLCB14 132 I[282] 顶 cLCB14

- OK -5785.63 - OK 44301.26 - OK -3611.33 - OK 33153.98 - OK -1946.93 - OK 21394.83 - OK -792.428 - OK 9023.793 - OK -147.829 - OK 126632.8 - OK -56575 - OK 127742.8 - OK -578.6 0.13 0 0.13 0 0.13 0 0.13 0 0.13 0 0.065 0 0.0461 0.1527 0.1527 0.1527 0.1527 0.1527 0.1527 0.1527 0.1527 0.1527 0.0509 0.0509 0.1527 0.1527 0.037884 0.037884 0.037884 0.037884 0.037884 0.037884 0.037884 0.037884 0.037884 0.037884 0.037884 0.037884 0.037884 4 主梁截面承载力与应力验算

4.1

持久状况承载力极限状态验算

预应力混凝土结构的正截面抗弯承载力计算与混凝土结构的正截面抗弯承载力计算的原理类似，均由平截面假定下混凝土及钢束的应力—应变关系推导而来。

将箱梁截面转换为工字形截面，转换后的尺寸见下图。

- 57 -

1700右侧路缘带50行车道350行车道350中间分隔带200行车道350行车道35050右侧路缘带604035080203090408020301100170048240311100 图48箱梁截面转化为工字形截面（图上单位：cm）

故当梁为第一类截面时，主梁正截面抗弯承载力计算的基本公式如下： 由截面内力平衡可得：

'Ap,efpd,efp,iAp,iAsfsdAs'fsdfcdb'fx

由截面内弯矩平衡条件可得：

'0MdAp,efpd,e(hpu,e)Ap,ifp,i(hp,i)Asfsd(hs)As'fsd(hs')x2x2x2x2

当梁为第二类截面时，其正截面抗弯承载力计算基本公式为： 由截面内力平衡可得：

- 58 -

'Ap,efpd,efp,iAp,iAsfsdAs'fsdfcd[bx(b'fb)h'f]

由截面内弯矩平衡可得：

''0MdAp,efpd,e(hpu,eac')Ap,ifp,i(hp,iac')Asfsd(hsac')As'fsd(achs')

其中

Asfsd为普通受拉钢筋中的力，

'As'fsd为普通受压钢筋中的力，

fp,iAp,i为受拉区的预应

力钢束中的力了；

Ap,efpd,e'hhh为体外预应力钢束中的拉力；、s、p,i、pu,e为钢束重心到混凝

hs土受压区边缘的距离，在以下的计算中

hpu,e即为

h0'ac；为压区混凝土形心到受压区边缘的距离。

本设计中，计算正截面抗弯承载力时，不考虑普通钢筋，另外主梁受压区也不存在预应力钢

xAf(h)p,ip,ip,iAsfsdAsf2束，故其相关代表项为0，即、均为0，力矩平衡条件中的、

''sdxx'2Asfsd(hs)As'fsd(hs')A139192052820mmp2以及2均为0。预应力钢束的面积为。

（1）中间跨跨中截面抗弯验算

计算之前，先判断截面属于第一类截面还是第二类截面，若属于第一类截面，则截面的内力应满足下式：

fpd,eAp,e1fcb'fh'f

fpd,eAp,e11995282063331kN

1fcb'fh'f123.117000478187710kN

由以上计算可知，截面属于第一类截面，即受压区全部集中于工字型梁的上翼缘。此时即可运用内力平衡条件计算受压区高度，将已知数据代入内力平衡条件，并整理后得到：

xfpd,eAp,e1fcb'f633311000161mm123.117000

- 59 -

该截面处，预应力钢束重心距离截面底缘的距离为350mm。故将以上数据代入到截面力矩平衡条件中，整理可得到：

h035003503150mm。

x161Mu1fcb'fx(h0)123.117000161(3150)194068kNm22

故主跨跨中截面的抗弯承载能力满足要求。 （2）支点截面抗弯验算

同样，计算之前先判断截面属于第一类截面还是第二类截面。由于此时截面受到负弯矩的作用，此时受拉区为截面上翼缘，截面下翼缘为受压区。

fpd,eAp,e11875282062697kN

1fcb'fh'f123.11100030978516kN

由以上计算可知，截面属于第一类截面，即受压区全部集中于工字型梁的上翼缘。此时即可运用内力平衡条件计算受压区高度，将已知数据代入内力平衡条件，并整理后得到：

xfpd,eAp,e1fcb'f626971000246mm123.111000

该截面处，预应力钢束重心距离截面底缘的距离为350mm。故将以上数据代入到截面力矩平衡条件中，整理可得到：

h035003503150mm。

x246Mu1fcb'fx(h0)123.111000246(3150)1213kNm22

故支座处截面的抗弯承载能力满足要求。

4.2 持久状况正常使用极限状态抗裂验算

4.2.1 主梁正截面抗裂验算

本桥施工方法为满堂支架现浇，由《公路钢筋混凝土及预应力钢筋混凝土桥涵设计规范》（JTG

- 60 -

D62—2004）6.3.1条规定，对于全预应力混凝土构件，在作用荷载短期效应组合下，对于现浇施工的结构其拉应力应满足下式：

st0.85pc0

其中

pcst为作用短期效应组合下构件抗裂验算边缘的混凝土法向拉应力。

表示扣除全部预

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压应力。程序对顶板以及底板分别进行验算。

图49短期效应组合上缘拉应力

- 61 -

图50短期效应组合下缘拉应力

图51长期效应组合上缘拉应力

- 62 -

图52长期效应组合下缘拉应力

在短期效应作用以及长期效应组合下，主梁上缘和下缘截面均未出现拉应力。满足规范对于全预应力构件的正截面抗裂要求。

4.2.2 主梁斜截面抗裂验算

主梁斜截面抗裂验算主要是对箱梁截面中的主拉应力进行验算，是否满足规范要求。由《公路钢筋混凝土及预应力钢筋混凝土桥涵设计规范》（JTG D62—2004）6.3.1条规定，对于全预应力混凝土结构，在荷载短期效应组合下，主梁斜截面主拉应力应满足下式：

tp0.4ftk

其中

tp表示荷载短期效应组合和预加力产生的混凝土主拉应力。

ftk表示混凝土抗拉强度标

准值，对于C50混凝土而言，

ftk1.85Mpa。故主梁斜截面主拉应力应满足

tp0.41.85=1.06Mpa。

程序分别对箱梁顶板、腹板以及底板进行了主拉应力验算。

- 63 -

图53 主拉应力验算

主梁截面出现拉应力且最大达1.05MPa，满足规范要求的0.5*ftk (1.06MPa)。可见，主梁在中间支座和跨中截面满足规范对于全预应力混凝土构件的斜截面抗裂要求。

4.3 持久状况主梁截面应力验算

4.3.1 正截面混凝土压应力验算

由《公路钢筋混凝土及预应力钢筋混凝土桥涵设计规范》（JTG D62—2004）7.1.5条规定，使用阶段构件正截面压应力应满足下式：

kc+pt0.5fckkc

其中表示在荷载标准效应组合下混凝土的法向压应力。

pt表示由预加力产生的混凝土法

向拉应力。

fck表示混凝土极限抗压强度标准值，对于C50混凝土而言，

fck32.4Mpa。故构件

正截面压应力应满足

kc+pt16.2Mpa。

程序对箱梁的顶板及底板分别进行了验算。

- -

本桥按荷载标准值组合计算的截面上下缘压应力包络图见下图。

图标准组合上缘压应力包络图

图55标准组合下缘压应力包络图

- 65 -

由上图可见，按标准值组合的主梁上缘最大压应力为16.13MPa；下缘最大压应力为13.82MPa。上下缘应力均满足规范要求。

4.3.2 斜截面混凝土主压应力验算

由《公路钢筋混凝土及预应力钢筋混凝土桥涵设计规范》（JTG D62—2004）7.1.6条规定，构件斜截面主压应力应满足下列要求：

cp0.6fck

其中

cp表示由作用标准效应组合和预应力产生的混凝土主压应力。

fck表示混凝土极限抗压

强度标准值，对于C50混凝土而言，

fck32.4Mpa。故构件正截面压应力应满足

cp0.6fck0.632.419.44Mpa。

程序分别对箱梁截面的顶板、腹板以及底板的主压应力进行了验算。 本桥按荷载标准值组合计算的截面主压应力包络图如下图。

图56截面主压应力包络图

- 66 -

由图可见，按标准值组合的混凝土最大主压应力为16.53MPa，满足规范要求。

5 参考文献

[1] 徐岳.预应力混凝土连续梁桥设计.北京：人民交通出版社.2000

[2] 袁伦一.连续桥面简支梁桥墩台计算实例.北京：人民交通出版社.1998 [3] 邵旭东.桥梁工程.北京：人民交通出版社,2006

[4] 叶见曙.结构设计原理. 北京：人民交通出版社,1996

[5] 徐光辉 胡明义.公路桥涵设计手册 梁桥（上）.北京：人民交通出版社.2000 [6] 凌治平.基础工程. 北京：人民交通出版社.2004

[7] 易建国.混凝土简支梁（板）桥. 北京：人民交通出版社.2004 [8] 中华人民共和国交通部.《公路工程技术标准》（JTG B01-2003）.北京：人民交通出版社.2003 [9] 中华人民共和国交通部.《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004）.北京：人民交通出版社.2004

[10] 中华人民共和国交通部.《公路钢筋砼及预应力砼桥涵设计规范》（JTG D62-2004）.北京：人民交通出版社.2004

[11] 中华人民共和国交通部.《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTJ024-85）.北京：人民交通出版社.1985

[12] 中华人民共和国交通部.《公路砖石及混凝土桥涵设计规范》（JTJ022-85）.北京：人民交通出版社.1985

[13] 中华人民共和国交通部.《公路桥涵施工技术规范》（JTJ 041-2000）.北京：人民交通出版社.2000

[14] J.E.Bowles.Foundation Analysis and Design.McGrew-Hill Book Company,1982 [15] Gotthard Franz：《Konstruktionslehre des Stahlbeton》，Springer-Verlag，Berlin，19

[16] H.G.Poulos,E.H.Davis.Pile Foundation Analysis and Design.The University of Sydney,1980.

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【致谢】

本毕业设计是在我的导师周海俊老师的悉心指导下完成的，从设计的选题、研究思路、框架结构以及设计中的每一个阶段都得到朱老师的指导与帮助，周老师认真审阅了毕业设计的每个细节，并提供了宝贵的意见，使我的设计更为改善，减少遗漏和错误。

虽然与周老师相处的时间只有一个学期，时间比较短，但是周老师渊博的学识、严谨的治学风范、敏锐的学术洞察力、求实的工作态度和精益求精的学术精神使我获益匪浅，并将终生铭记。在此我向朱老师表示我最诚挚的谢意。

此外，我还要向我的家人、朋友献上我最衷心的感谢！我的每一点成绩都离不开你们的帮助与支持。

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【Abstract】

Basing on the graduation design task book requirements and relevant industry standards,this design is concerning about ridge of prestressed concrete continuous box girder bridge overpass bridge. This kind of bridge becomes one of the most famous and competitive,due to it’s good mechanical properties of the structure, small deformation, expansion joints, smooth and comfortable driving, small amount of maintenance work,strong earthquake resistance.According to “safe,economic,beautiful,practical”, I design this bridge which is 30+56+30m prestressed concrete continuous box girder bridge,arranging Full cast-in-place construction.

To begin with drafting box girders’ size basing on task book requirements,I have calculated the load of structure then.Besides,Pier is to be Rigid pier column, so it can not be established with consideration of unit in the model.

In the design, the detailed partition of the continuous beam and calcuation of constant load force as well as live load force also had been given.

This design have used continuous beam model and software of MIDAS/CIVIL PSC reinforcement interface input method,construction stage analysis input method,steel beam of prestressed load input method,moving load and check the result of analysis method and design data input method and view the design results of the method.

【Key words】:Prestressed force Concrete Continuous girder bridge Full cast-in-place

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