桥梁工程毕业设计计算书(五跨等截面连续梁桥)

1 设计基本资料
1.1概述
跨线桥应因地制宜，充分与地形和自然环境相结合。

跨线桥的建筑高度选取除保证必要的桥下净空外，还需结合地形以减少桥头接线挖方或填方量，最终再谈到经济实用的目的。

如果桥两端地势较低，主要采用梁式桥；略高的则主要采用中承式拱肋桥；更高的则宜采用斜腿刚构、双向坡拱等形式。

在桥型的选择时，一方面从“轻型”着手，以减少圬工体积，另一方面结合当地的资源材料条件，以满足就地取材的原则。

随着社会和经济的发展，生态环境越来越受到人们的关注与重视，高速公路跨线桥将作为一种人文景观，与自然相协调将会带来点石成金”的效果。

高速公路上跨线桥常常是一种标志性建筑物，桥型本身具有的曲线美，能够与周围环境优美结合。

茶庵铺互通式立体交叉K65+687跨线桥，必须遵照“安全、适用、经济、美观”的基本原则进行设计，同时应充分考虑建造技术的先进性以及环境保护和可持续发展的要求。

1.1.1设计依据
按设计任务书、指导书及地质断面图进行设计。

1.1.2技术标准
(1)设计等级：公路一I级；高速公路桥，无人群荷载；
(2)桥面净宽：净一11.75m + 2 X 0.5 m防撞栏；
(3)桥面横坡：2.0%；
1.1.3地质条件
桥址处的地质断面有所起伏，桥台处高，桥跨内低，桥跨内工程地质情况为(从上到下)：碎石质土、强分化砾岩、弱分化砾岩，两端桥台处工程地质情况为：弱分化砾岩。

1.1.4采用规范
JTG D60-2004 《公路桥涵设计通用规范》；
JTG D62-2004 《公路钢筋砼及预应力砼桥涵设计规范》；
JTG D50-2006 《公路沥青路面设计规范》
JTJ 022-2004 《公路砖石及砼桥涵设计规范》；
1.2桥型方案
经过方案比选，通过对设计方案的评价和比较要全面考虑各项指标，综合分析每一方案的优缺点，最后选定一个最佳的推荐方案。

按桥梁的设计原则、造价低、材料省、劳动力少和桥型美观的应是优秀方案。

独塔单索面斜拉桥比较美观，但是预应力混凝土等截面连续梁桥桥梁建筑高度小，工程量小，施工难度小，可以采用多种施工方法，工期较短，易于养护。

另外该桥是位于山区的高速公路桥，对于美观要求低。

综上，设计最终确定采用4X 35m预应力混凝土等截面连续梁桥(图1.1 )。

W © Q)
图1.1 桥跨总体布置立面图(单位：cm)
1.3施工方式
采用分段支架浇筑的方式，达到设计强度后，张拉预应力钢束并压注水泥浆，待混凝土达到预定强度后拆除支架并卸模板，再完成主梁横向接缝，最后进行护栏及桥面铺装施工。

施工顺序如下：
(1)施工桩基础、承台与桥墩；
(2)搭设支架，立模放样；
(3)预埋预应力波纹管，绑扎普通钢筋，浇筑混凝土；
(4)混凝土达到预定强度后开始张拉预应力钢束；
(5)拆除支架并脱模；
(6)二期自重作用加载，完成全桥工程。

2 毛截面几何特性计算
2.1基本资料
2.1.1主要技术指标 设计等级：公路一I 级
桥型布置：4X 35m 等截面连续梁桥
桥面宽度：净一11.75m + 2 X 0.5 m 防撞栏（图2.1 ） 计算跨径：35m （两墩中心距） 桥面横坡：2.0%
1275
图2.1 主梁横截面图及桥面布置图（单位：
cm ）
2.1.2材料规格
主梁：采用C50混凝土，钢筋混凝土容重为 26500N/m,弹性模量取3.45 X1010 Pa ; 桥面铺装：厚度为8cm 的沥青混凝土面层，箱梁横向两端厚度分别为 8cm 和33cm
的混凝土桥面板单向横坡，混凝土桥面板钢筋混凝土容重为 265000N/m ;沥青混凝土容
重为 20000N/ m 3;
防撞护栏：采用C30混凝土，容重为265000N/m ；
横隔板：采用C50混凝土，钢筋混凝土容重为265000N/m,弹性模量取3.45 X 010 Pa 。

2.2毛截面几何特性计算
毛截面的几何特性可以通过 何特性见表
2-1
和
2-2 :
AUTOCAD 桥梁博士或ANSYS+算得出，计算得到的几 表2-1
跨中处毛截面几何特性
3欢迎下载
3 主梁作用效应计算
3.1结构计算简图
全桥五跨共取32个单元，33个结点，所有单元长4.375m。

取1~17节点所对应的截面为控制截面，桥墩简化为活动和固定铰支座。

结点x、y坐标按各结点对应截面的形心点的位置来确定，结构计算简图，如图 3.1所示。

1
图3.1 结构计算简图
3.2结构自重作用效应计算
3.1.1结构自重荷载计算
一期恒载集度：
q 1 =26.5 >6.4325 =167052.025N/m
二期恒载集度：
桥面铺装重q 21 =2.6138 >26500+0.08 >2.5 >20000 = 87871.09N/m
防撞栏杆重q 22 =35.0541 >26500/140= 6502.54N/m
合计：q2 = q21+q2 2= 87871.09+6502.54=94373.63N/m 总集度q= q
1+q2=167052.025+94373.63=261425.65N/m
3.1.2结构自重作用效应计算
(1)采用电算Ansys程序计算。

APDL命令流如下：
! 4跨连续梁(4*35=140m)内力分析
!1.前处理
***********************************************************************
/FILNAME,h ong zai n ei li,1 ! 定义工作文件名
/TITLE,Wa ngju Jia nli Fen gxi ! 定义工作标题
/PREP7 ! 进入prep7处理器
ET,1,BEAM3 ! 定义单元类型
R,1,6.4325,3.2975019584,1.8 MP,EX,1,3.45E10 MP,PRXY,1,0.2 *DO,I,1,33 ! 创建节点
N,l,(l-1)*4.375,0 *ENDDO
TYPE,1 $ MAT,1 $ REAL,1 ! 定义单元类型号、材料类型号、实常数
号
*DO,I,1,32 ! 生成单元
E,I,I+1 *ENDDO FINISH 2加载和求解
*******************************************************************
/SOLU ! 进入solu 处理器 ANTYPE,0 ! 定义分析类型 D,1,UY !
边界条件
D,9,UY D,17,UX,,,,,UY D,25,UY D,33,UY
SFBEAM,ALL,1,PRES,261425.65 ! 全桥恒载内力
SOLVE FINISH !3.后处理
***********************************************************************
/POST1
ETABLE,MI,SMISC,6 ! 以单元I 点弯矩为内容，定义单元表 ETABLE,MJ,SMISC,12 ! 以单元J 点弯矩为内容，定义单元表 ETABLE,QI,SMISC,2
!
以单元I 点剪力为内容，定义单元表
定义实常数 材料属性（先按
ETABLE,QJ,SMISC,8 ! 以单元J点剪力为内容，定义单元表PLLS,MI,MJ ! 结构剪力分布图
PLLS,QI,QJ ! 结构弯矩分布图FINISH
(2)结构在恒载作用下结构内力值详见表3-1和图3.2、图3.3
恒载弯矩图
图3.1 恒载弯矩图
3.3汽车荷载作用效应计算
3.1.3活载及各系数
（1）人群:q r = OkN/m2;
（2）汽车：公路I级车道荷载（由均布荷载q k和集中荷载P k组成），q k=10.5kN/m, H=300kN;
（3）本设计为两车道，车道折减系数取1；
（4）汽车荷载横向分布影响增大系数取 1.2 ；
（5）纵向折减系数不需考虑；
（6）汽车荷载横向分布系数的计算
箱梁的横向分布系数=车道数X多车道折减系数X纵向折减系数X横向不均匀系
数。

因此m=2X1X1.2=2.4。

（7）汽车冲击系数：按《通规》第432条的条文说明计算。

汽车的冲击系数是汽车过桥时对桥梁结构产生的竖向动力效应的增大系数。

冲击作用以车体的振动和桥跨自身的变形和振动。

根据新《公路桥规》（JTJ D6-2004 ）,结合公路桥梁可靠度研究的成果，采用结构的基频来计算桥梁结构的冲击系数。

连续梁桥的基频的计算公式为：
(3-1)
式中I —结构的计算跨径(m)；
E —结构材料的弹性模量(N/m2);
I c —结构跨中截面的截面惯性距(m4);
m e —结构跨中处的单位长度质量(kg/m), m c G/g ；
G —结构跨中处延米结构重力(N/m);
2
g —重力加速度，g 9.81 (m/s );
计算连续梁的冲击力引起的正弯矩和剪力效应时，采用f,;计算连续梁的冲击力引
起的负弯矩效应时，采用f2。

本设计通过手算，计算出：u1=0.307, u2=0.405。

3.1.2计算步骤
(1)细分节点和单元：为了提高计算精度，必须细分节点和单元，且控制点必须
全部要位于细分后的节点上，细分后每米单元个数为8个，每个单元长度为0.125m,节
点数共1121个。

(2)利用网上下载的APDL命令流计算各细分节点的影响线数据。

(3)从ANSY胴导出1~17个控制截面的影响线数据至Excel。

下面是导出剪力影响线的命令流：
*cfope njia nli-yi ng-xi nag-xia ng,xls
I=1
*VWRITE,N_QY(1,l),N_QY(1,l+35),N_QY(1,l+2*35),N_QY(1,l+3*35),N_QY(1,l+4
*35),N_QY(1,l+5*35),N_QY(1,l+6*35),N_QY(1,l+7*35),N_QY(1,l+8*35),N_QY(1,l+9
*35),N_QY(1,I+10*35),N_QY(1,I+11*35),N_QY(1,I+12*35),N_QY(1,I+13*35),N_QY(1 ,l+14* 35),N_QY(1,l+15*35),N_QY(1,l+16*35)
(17F12.8)
*cfclos,jia nli-yi ng-xi nag-xia ng,xls
（4）利用Excel内自带的VBA编程，对1121行，17列影响线数据进行处理。

编程的目的是找出每列影响线数据中的最大值和最小值，求出每列影响线数据中正的总面积、负的总面积（这里因为单元分得比较细，仅将相邻节点间影响线面积简化成梯形来计算），然后将每列影响线数据中的最大值和最小值和集中力Pk相乘，每列影响线数据中正的总面积、负的总面积和均部荷载qk相乘，最后乘上各系数即为活载内力。

经过与ANSY内直接加载求内力结果比较，发现结果误差在1沖内（其中弯矩误差
约0.02%，剪力误差约0.5%~0.7%），可见计算结果误差很
小
其中活载弯矩计算VBA程序代码如下:
Public Sub Sheet1_chaozuo()
Dim i, j, k As In teger
Dim Yi_max, Yi_min As Si ngle
Dim W_max, W_min As Sin gle 进行影响线竖标和面积计算
定义影响线竖标
定义影响线面积
For j = 1 To 17
Yi_max = Cells(1, j)
Yi_min = Cells(1, j)
For i = 1 To 1121
If Cells(i, j) > Yi_max The n
Yi_max = Cells(i, j)
End If
If Cells(i, j) < Yi_min The n
Yi_min = Cells(i, j)
End If
Next i
Cells(1127, j) = Yi_max
Cells(1129, j) = Yi_min Next j
For j = 1 To 17 '
求影响线竖标求影响线面积
For i = 1 To 1120
If Cells(i, j) >= 0 The n ' 求正影响线面积
If Cells(i + 1, j) >= 0 The n
W_max = W_max + (Cells(i, j) + Cells(i + 1, j)) * (Cells(i
+ 1, 18) - Cells(i, 18)) / 2
End If
End If
If Cells(i, j) <= 0 The n ' 求负影响线面积
If Cells(i + 1, j) <= 0 The n
W_min = W_min + (Cells(i, j) + Cells(i + 1, j)) * (Cells(i
+ 1, 18) - Cells(i, 18)) / 2
End If
End If
Next i
Cells(1128, j) = W_max
Cells(1130, j) = W_min
W_max = 0
W_min = 0
Next j
For j = 1 To 17 ' 求汽车荷载作用下的内力值
Cells(1136, j) = Cells(1132, j) * Cells(1127, j) + Cells(1133, j)
* Cells(1128, j)
Cells(1137, j) = Cells(1132, j) * Cells(1129, j) + Cells(1133, j)
* Cells(1130, j)
Next j
End Sub
3.1.2计算结果
(1)部分控制截面ANSY影响线图
图3.3 4 号节点位置弯矩影响线图
VALUE
14
C Th® <1 *35H Continuaus Bridge Analysis
图3.4 9号节点位置_弯矩影响线图
2
The d*35H Continuaus B ridge Analysis
93.333 116.667 l^i]
-01. IDS 120-333
图3.5 17号节点位置_弯矩影响线图图3.6 3号节点位置_剪力影响线图
图3.7 9号节点位置_剪力影响线图
图3.8 17号节点位置_剪力影响线图
(2)活载内力结果
表3-2 活载作用下的内力值
汽车荷载组合弯矩包络图
图3.9 活载弯矩包络图
图3.10 活载剪力包络图
3.4温度次内力计算
根据《通规》4310的要求计算出T1、T2值：
8cm厚沥青混凝土，平均厚度为20.5cm厚的钢筋混凝土单向横坡桥面板
T1=164C T2=5.98 °C。

将T1、T2值输入Midas内进行计算，内力见表3-3
表3-3
17 70 | 4637277 59352.27
-1000000
-2000000
m -3000000
N
(-4000000
矩
弯-5000000
-6000000
-7000000
-8000000
主梁X坐标（m
3.5支座沉降内力计算
支座沉降应当考虑所有可能沉降的情况，然后进行最不利组合，求出主梁内力值。

温度作用下的弯矩图
图3.11 温度次内力弯矩图
图3.12 温度次内力剪力图
这里采用Midas进行计算，5个支座，建立5个工况，每个工况取支座沉降2cm进
行组合计算，内力值见表3-4
表3-4
支座沉降内力值
图3.13 支座沉降作用下的弯矩包络图
图3.14 支座沉降作用下的剪力包络图
3.6荷载组合
3.6.1计算方法
(1)计算公式
桥梁结构按极限状态法设计时，分为两种极限状态，即承载能力极限状态和正常使 用极限状态。

A. 基本组合(
M d
1.
2( M GK1P M GK1m M GK 2) 1.4M Q1K
1.1
2M Q2K
V d 1
・2(V
GK1P V
GK1m V
GK2 )1.4V Q 1K 1.12V Q 2K
B. 短期组合(用于正常使用极限状态计算)
M Q1K M s (M GK1P M GK1m M GK2 )
0.7
M Q2K
1
V Q1K
V S (V GK1P V GK1m V GK2
)0
・
7
V Q2K
1
C. 长期组合(用于正常使用极限状态计算)
M Q1K
M L
(M GK1P M GK1 m M GK2
) °.4
(
M Q2K )
1
(1)电算方法
本设计采用Excel 自带的VBA 编程进行荷载组合，程序代码如下: Private Sub sheet1_ neilizuhe() Dim i, j As In teger Dim s As Si ngle
For i = 1 To 33
s = 1 * (1.2 * Cells(i + 7, 3) + 1.4 * Cells(i + 7, 6) + 0.8 * 1.4 * Cells(i + 7, 11) + 0.5 * Cells(i + 7, 14))
If Cells(i + 7, 3) * s >= 0 The n Cells(i + 7, 19) = s Else
Cells(i + 7, 23) = 1 * (1 * Cells(i + 7, 3) + 1.4 * Cells(i + 7, 6) +
0.8 * 1.4 * Cells(i + 7, 11) + 0.5 * Cells(i + 7, 14))
End If Next i
For i = 1 To 33
s = 1 * (1.2 * Cells(i + 7, 3) + 1.4 * Cells(i + 7, 7) + 0.8 * 1.4 * Cells(i + 7, 11) + 0.5 * Cells(i + 7, 15))
If Cells(i + 7, 3) * s >= 0 The n Cells(i + 7, 20) = s Else
Cells(i + 7, 24) = 1 * (1 * Cells(i + 7, 3) + 1.4 * Cells(i + 7, 7) +
0.8 * 1.4 * Cells(i + 7, 11) + 0.5 * Cells(i + 7, 15))
End If Next i
For i = 1 To 33 s = 1 * (1.2 * Cells(i +
7, 4) + 1.4 * Cells(i + 7, 8)
+ 0.8 * 1.4 * Cells(i
V L
(V GK IP V GKIm V G K2)
V Q1K
0忙 V Q 2K )
+ 7, 12) + 0.5 * Cells(i + 7, 16))
If Cells(i + 7, 4) * s >= 0 The n
Cells(i + 7, 21) = s
Else
Cells(i + 7, 25) = 1 * (1 * Cells(i + 7, 4) + 1.4 * Cells(i + 7, 8) +
0.8 * 1.4 * Cells(i + 7, 12) + 0.5 * Cells(i + 7, 16))
End If
Next i
For i = 1 To 33
s = 1 * (1.2 * Cells(i + 7, 4) + 1.4 * Cells(i + 7, 9) + 0.8 * 1.4 * Cells(i + 7, 12) + 0.5 * Cells(i + 7, 17))
If Cells(i + 7, 4) * s >= 0 The n
Cells(i + 7, 22) = s
Else
Cells(i + 7, 26) = 1 * (1 * Cells(i + 7, 4) + 1.4 * Cells(i + 7, 9) +
0.8 * 1.4 * Cells(i + 7, 12) + 0.5 * Cells(i + 7, 17))
End If
Next i
For i = 1 To 33
Cells(i + 7, 27) = 1 * Cells(i + 7, 3) + 0.7 * Cells(i + 7, 6) / 1.307 + 0.8 * Cells(i + 7, 11) + 1 * Cells(i + 7, 14)
Cells(i + 7, 31) = 1 * Cells(i + 7, 3) + 0.4 * Cells(i + 7, 6) / 1.307
+ 0.8 * Cells(i + 7, 11) + 1 * Cells(i + 7, 14)
Cells(i + 7, 28) = 1 * Cells(i + 7, 3) + 0.7 * Cells(i + 7, 7) / 1.405
+ 0.8 * Cells(i + 7, 11) + 1 * Cells(i + 7, 15)
Cells(i + 7, 32) = 1 * Cells(i + 7, 3) + 0.4 * Cells(i + 7, 7) / 1.405
+ 0.8 * Cells(i + 7, 11) + 1 * Cells(i + 7, 15)
Cells(i + 7, 29) = 1 * Cells(i + 7, 4) + 0.7 * Cells(i + 7, 8) / 1.307 + 0.8 * Cells(i + 7, 12) + 1 * Cells(i + 7, 16)
Cells(i + 7, 33) = 1 * Cells(i + 7, 4) + 0.4 * Cells(i + 7, 8) / 1.307 + 0.8 * Cells(i + 7, 12) + 1 * Cells(i + 7, 16)
Cells(i + 7, 30) = 1 * Cells(i + 7, 4) + 0.7 * Cells(i + 7, 9) / 1.307 + 0.8 * Cells(i + 7, 12) + 1 * Cells(i + 7, 17)
Cells(i + 7, 34) = 1 * Cells(i + 7, 4) + 0.4 * Cells(i + 7, 9) / 1.307 + 0.8 * Cells(i + 7, 12) + 1 * Cells(i + 7, 17)
Next i
End Sub
3.6.2按承载能力极限状态进行内力组合
承载能力极限状态下结构内力值详见表3-7和图3.15、图3.16
承载能力极限状态组合弯矩包络图
图3.15 基本组合弯矩包络图
363按正常使用极限状态进行内力组合
(1)短期组合
短期组合内力值详见表3-8和图3.17、图3.18表3-8
短期作用组合弯矩包络图
图3.17正常使用短期作用极限状态下弯矩包络图
短期作用组合剪力包络图
图3.18正常使用短期作用极限状态下剪力包络图(2)长期期组合
长期组合内力值详见表3-9和图3.19、图3.20
表3-9 正常使用极限状态长期组合内力
图3.19
图3.20正常使用长期作用极限状态下剪力包络图
3.6.3作用标准值弯矩组合
表3-10作用标准值弯矩组合
4预应力钢束的估算及布置
4.1预应力钢筋截面积的估算
4.1.1 计算原理
预应力混凝土梁应进行承载能力极限状态计算和正常使用极限状态计算，并满足 《公路桥规》中对不同受力状态下规定的设计要求（如承载力、应力、抗裂性和变形等）， 预应力钢筋截面积估计就是根据这些限值条件进行的。

预应力混凝土梁一般以抗裂性 （全预应力混凝土或A 类部分预应力混凝土）控制设计。

在截面尺寸确定后，结构的抗 裂性主要与预应力的大小有关。

因此，预应力混凝土梁钢筋数量估算的一般方法是，首 先根据结构正截面抗裂性确定预应力钢筋的数量
（A 类部分预应力混凝土），然后再由构
件承载能力极限状态要求确实非预应力钢筋数量。

预应力钢筋数量估算时截面特性可取 全截面特性。

全预应力混凝土梁按作用（或荷载）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
由式（4-1 ）可得到
性 0.85N pe （- 到）0
（ 4-
2）
W
A W
上式稍作变化，即可得到全预应力混凝土梁满足作用（或荷载）短期效应组合抗 裂验算所需的有效预应力，即
M s /W
/ , c 、
N pe
(4-3)
1 e p
0.85( )
A W
求得ge 的值后，在确定适当的张拉控制应力
CEon
并扣除相应的应力损失 氐（对于配
高强钢丝或钢绞线的后张法构件 C 约为0.2 C on ），就可以估算出所需的预应力钢筋的总 面积A p
A P N pe /(1 0.2) con
式中 Me ――使用阶段预应力钢筋永存应力的合力;
M s ――按作用（或荷载）短期效应组合设计的弯矩值;
(4-1) (4-4)
A――构件混凝土全截面面积;
W――构件全截面对抗裂验算边缘弹性抵抗矩；
e p ――预应力钢筋的合力作用点至截面中心轴的距离;
co ---------------预应力钢筋的张拉控制应力；
A p ――预应力钢筋的总面积。

4.1.2预应力钢束估算
设计采用$15.2钢绞线，单根钢绞线的公称截面面积A pi=139mm抗拉强度标准值
@on=0.75f pk=0.75 X1860=1395Mpa预应力损失按张拉控制应力的20%古算
已知材料和截面特性见表4-1 :
表4-1材料和截面特性
材料和截面以知量数值单位
Ay 139 mm A2
钢绞线
fpk 1860 Mpa
(T con 1395 Mpa (d=15.2) a0.8
fpd 1260 Mpa
fck 32.4 Mpa
混凝土（C50）
fcd 22.4 Mpa
丫0 1
（跨
中）
（支点）
A 6.4325 16.85 mA2
I 3.297502 4.852913 mA4
梁高H 1.8 1.8 m yx 0.9893 0.9496 m
ys 0.8107 0.8504 m
预应力筋重心距下
0.15 0.15
缘m
截面特性Wx 3.333167 5.110482 mA3
Ws 4.067475 5.706624 mA3
kx 0.632332 0.338672 m
ks 0.518176 0.303293 m
ex 0.8393 0.7996 m
es 0.6607 0.7004 m
kx < < ex
ks < < es
h0 1.65 1.65 m
受压宽度b 12.75 8.75 m
采用Excel进行计算，直接调用前面计算的内力组合值和材料截面特性值，在Excel 内编写公式进行计算，其结果如表4-2、表4-3和表4-4所示:
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f pk=1860MPa张拉控制应力取
（1）、按正常使用极限状态的正截面抗裂验算要求估束（短期组合）
计算结果见表4-2 :
表4-2按正常使用极限状态的正截面抗裂验算要求估束
（2）、按正常使用极限状态截面压应力要求估束（作用标准值）
计算结果见表4-3 :
（3）、按承载能力极限状态的应力要求计算（承载能力极限状态组合）
计算结果见表4-4:
（3）估算结果
综合考虑以上3种钢筋估算方法得出钢束估算结果，决定取总弯起钢束为216根钢绞线。

设置为12束，每束18根，其中T1、T2各6束。

采用OVM13-17锚具，的0的金属波纹管成孔。

4.2预应力筋的布置原则
连续梁预应力筋束的配置除满足《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004）构造要求外，还应考虑以下原则：
（1）应选择适当的预应力束筋的型式与锚具型式，对不同跨径的梁桥结构，要选用预加力大小恰当的预应力束筋，以达到合理的布置型式。

避免造成因预应力束筋与锚具型式选择不当，而使结构构造尺寸加大。

当预应力束筋选择过大，每束的预加力不大，造成大跨结构中布束过多，而构造尺寸限制布置不下时，则要求增大截面。

反之，在跨径不大的结构中，如选择预加力很大的单根束筋，也可能使结构受力过于集中而不利。

（2）预应力束筋的布置要考虑施工的方便，也不能像钢筋混凝土结构中任意切断钢筋那样去切断预应力束筋，而导致在结构中布置过多的锚具。

由于每根束筋都是一巨大的集中力，这样锚下应力区受力较复杂，因而必须在构造上加以保证，为此常导致结构构造复杂，而使施工不便。

（3）预应力束筋的布置，既要符合结构受力的要求，又要注意在超静定结构体系中避免引起过大的结构次内力。

（4）预应力束筋配置，应考虑材料经济指标的先进性，这往往与桥梁体系、构造尺寸、施工方法的选择都有密切关系。

（5）预应力束筋应避免使用多次反向曲率的连续束，因为这会引起很大的摩阻损失，降低预应力束筋的效益。

（6）预应力束筋的布置，不但要考虑结构在使用阶段的弹性受力状态的需要，而且也要考虑到结构在破坏阶段时的需要。

对于本设计，各断面的锚固束和通过束确定以后，就应确定各钢束在箱梁中的空间位置和几何特征，这是计算预应力效应和施工放样的依据。

钢束布置时，应注意以下几占：八、、・
（1）应满足构造要求。

如孔道中心最小距离，锚孔中心最小距离，最小曲线半径，最小扩孔长度等。

（2）注意钢束平、竖弯曲线的配合及钢束之间的空间位置。

钢束一般应尽量早的平弯，在锚固前竖弯。

特别应注意竖弯段上、下层钢束不要冲突，还应满足孔道净距的要求。

（3）钢束应尽量靠近腹板布置。

这样可使预应力以较短的传力路线分布在全截面上，有利于降低预应力传递过程中局部应力的不利影响；能减小钢束的平弯长度；能减小横向内力；能充分利用梗腋布束，有利于截面的轻型化。

（4）尽量以S型曲线锚固于设计位置，以消除锚固点产生的横向力。

（5）钢束的线形种类尽量减少，以便于计算和施工。

（6）尽量加大曲线半径，以便于穿束和压浆。

（7）分层布束时，应使管道上下对齐，这样有利于混凝土的浇筑和振捣，不可采用梅花形布置。

（8）顶板束的布置还应遵循以下原则：a.钢束尽量靠截面上缘布置，以极大发挥其力学效应；b.分层布束时应使长束布置在上层，短束布置在下层。

首先，因为先锚固短束，后锚固长束，只有这样布置才不会发生干扰；其次，长束通过的梁段多，放在顶层能充分发挥其力学效应；再次，较长束在施工中管道出现质量问题的机率较高，放在顶层处理比较容易些。

4.3预应力筋束的布置结果
由以上确定的实际预应力钢束束数，结合本设计所采用的满堂支架施工方法，最终确定本设计全桥纵T1, T2两种钢束。

布置结果见设计图纸。

5设计验算
式中 A )—换算截面面积；
E c —混凝土弹性模量； E s —预应力钢筋弹性模量;
采用桥梁博士进行验算，验算结果如下:
5.1成桥阶段信息
5.1.1
计算方法
净截面面积：
式中 A —净截面面积；
A o —毛截面面积； A —孔道面积。

形心距上下边缘的距离
y sj 和 y xj :
A=A-A k
(7-1)
y S o S k
y xn
Z
(7-2)
式中S o —毛截面对底边的静矩；
S k —孔道面积对底边的静矩；
则
y sn =h-y xn
式中 h —截面高度。

净截面惯性矩的计算根据平行移轴公式，方法如下:
2
I n = l no +Aa
(7-3)
(7-4)
式中I n —净截面对其形心轴的惯性矩
I n —净截面对毛截面形心轴的惯性矩，I no =l o -l ko ， 矩；I ko 为孔道对毛截面形心轴的惯性矩；
2
a —净截面形心轴到毛截面形心轴的距离的平方。

I o 为毛截面对其形心轴的惯性
换算面积:
A o
A n
E s E c
A s
(7-5)
A s —预应力钢筋面积。

换算形心据上下边缘的距离y so和y xo：
&詐
y xo 「(7-6)
A o
式中S—净截面对底边的静矩；
S s —预应力筋面积对底边的静矩。

则
Y so h y xo (7-7)
换算截面惯性矩的计算利用平行移轴公式：
2
1 0 1 n A n a no 1 s (7-8) 式中I o —换算截面惯性矩；
a no—净截面形心轴与换算截面形心轴的间距；
I s—预应力钢筋换算面积对换算截面形心轴的惯性矩，利用平行移轴公式计算。

5.1.2 计算结果
结果见表5-1 :
表5-1成桥阶段截面几何特征信息
5.2截面正应力验算
5.2.1计算方法
预应力混凝土构件在各个受力阶段均有不同得受力特点，从施加预应力起，其截面 内的钢筋和混凝土就处于高应力状态，经受着考验。

为了保证构件在各工作阶段工作的 安全可靠，除按承载能力极限状态进行强度检算外，还必须对其在施工和使用阶段的应 力状态进行验算，并予以控制。

本阶段构件主要承受预加力和构件自重的作用，其受力特点是：预加
力值最大（因预应力损失最小），而外荷载最小（仅有构件的自重作用）。

由预加力产生的混凝土截面正应力
A pb ——弯起预应力筋的截面面积;
分别为受拉区和受压区预应力筋（扣除相应阶段的预应力损失）的
有效预应力;
p
――计算截面处弯起的预应力筋的切线与构件轴线的夹角;
e pn --------- 后张法构件预应力筋的合力作用点至净截面形心轴的距离;
A n 、I n 、W n ――分别为构件净截面面积、惯性矩和截面模量。

5.2.2计算结果
表5-3成桥阶段应力验算（Mpa ）
式中：
N p ――后张法构件预应力筋的有效预加力（扣除相应阶段的预应 力
损失），对于曲线配筋的后张法梁： N （
：）（A
A cos ） A （ ）
N p N p e
pn m ， — A n w n
A p 、A p 分别为受拉区和受压区预应力筋的截面面积;
后张法构件
con
con
分别为张拉受拉区和受压区预应力筋时锚下的控制应力;
pe 、。