预应力连续刚构桥设计说明书

第一章 绪论

毕业设计是工科高等院校教学计划中很关键的环节，是培养学生综合素质与独立工作能力的良好途径。本毕业设计在于综合应用所学的专业必修和选修课以及相关技术基础课的基本知识、基本理论、基本方法，学会独立思考。拓宽深化知识视野，分析解决工程的实际问题，完成桥梁设计任务的基本训练，不断提高分析与解决实际问题的独立工作能力。 1。1能力培养

毕业设计的能力主要包括以下几个方面：

（1）正确理解和应用桥梁专业标准、规范的能力.对规范内容应反复学习、正确体会，在运用中不断加深理解；

(2）不断深化与更新专业科技知识的自学能力。学生应特别注意加强自学能力的培养锻炼，要学会查阅中、外文专业文献,不断吸收专业科技新知识，适应桥梁工程发展创新的迫切要求；

（3）设计计算与绘图能力。在计算过程中，应力求做到概化模型合理、计算方法正确、计算步骤层次分明、数据来源清晰、计算成果符合要求等。图纸应该规定幅绘制,做到总体布置合理、图形完整清晰、线条粗细有度、尺寸标注与说明无误；

（4）编制设计文件和撰写专题研究报告的能力；

（5）计算机应用能力。在设计过程中，应掌握计算机编辑文稿和绘制工程图纸的技能,更应在专业电算程序编制和通用程序软件应用方面有所训练。

1.2毕业设计成果

毕业设计成果有设计说明书和工程图纸等组成。  设计说明书

说明书编写要求调理清晰、字迹工整、文字简洁流畅。说明书全面反

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映学生的设计思想，掌握专业知识、理论、方法的深广度和对工程的标准、规范的理解以及运用度.说明书除文字叙述外,应辅以必要的计算图标（如桥梁结构尺寸简图、计算图式、影响线、内力组合包络、配筋方案等），并采用通用设计符合和国际单位制。

说明书内容应包括以下几点： （1）毕业设计任务书； （2）毕业设计内容摘要； （3）设计论述与计算正文； （4)专业文献翻译； （5）毕业设计总结；

（6）设计参考资料(包括规范、标准图、设计手册、专业书籍、期刊文献等）。

其中，设计论述与计算正文部分是毕业设计说明书的核心内容，编写时应根据毕业设计题型和要求的不同而不同。

 工程图纸

工程图纸不仅是反映设计意图、展示桥梁成果的重要技术归档文件，也是施工人员用以指导与控制施工、确保工程质量的基本依据。桥梁结构最常用的为A3图幅。

图纸的编号顺序通常依照总图在前，局部图在后;基本布置图在前，构件与配筋图在后;主要部分图在前,次要部分图在后的原则进行安排。

第二章 桥梁初步设计

桥梁工程设计中,初步设计是一个关键的设计阶段。主要任务是：依据前期可行性研究阶段对桥梁工程项目进行的基本构想,综合考虑工程技术标准与使用要求、桥址地区的自然环境条件、施工技术条件、投资控制、

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材料供应和工期限制等诸多方面的具体情况，权衡利弊,拟定桥梁的设计方案，再通过全面技术经济比较，从中优化确定出予以实施的推荐方案。 2。1工程概况

北京地铁14号线（以下简称“14号线”），是北京市在建的一条地铁线路。线路起于位于北京西南部，丰台区永定河西的张郭庄站，途径丽泽商务区、永定门、南八里庄、大望路、朝阳公园、望京等地，终止于位于北京东北部、朝阳区境内的善各庄站，贯穿北京南部和东部。张郭庄站至西局站定于2013年5月开通，配合园博会的开办。

14号线永定河特大桥。据了解，这是梅市口路西延，它东起玉泉路，终点至北宫南路，将缓解杜家坎交通拥堵的现状。永定河特大桥位于卢沟桥分洪枢纽上游，紧邻西五环，上跨永定河，将来可能会受到河水的冲刷。 2。1.1工程地质

永定河为中国北京地区最大河流，海河五大支流之一，二十世纪七十年代以来，随着全球气候变化，永定河流域持续多年干旱少雨,下游常年处于断流状态。

根据实地勘测资料，桥址处地层韵律比较明显,从上至下依次分布的大致层位为：圆砾卵石填土层、圆砾层、卵石层、粘土岩层、砾岩层、粘土岩层。

2。1.2气候以及水温条件

永定河特大桥位于北京市丰台区，北京的气候为典型的暖温带半湿润大陆性季风气候，夏季高温多雨,冬季寒冷干燥，春、秋短促。2007年为例，全年平均气温14.0℃(北京市气象局）.1月—7～-4℃，7月25至26℃。极端最低—27.4℃，极端最高42℃以上。全年无霜期180～200天，西部山区较短.

2007年平均降雨量483。9毫米，为华北地区降雨最多的地区之一。

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降水季节分配很不均匀，全年降水的80%集中在夏季6、7、8三个月，7、8月有大雨。由于永定河流域持续多年干旱少雨，下游常年处于断流状态。根据调查资料显示：河床底标高：61.8m，300年一遇洪水位为67。99m;300年一遇一般冲刷底高程58.8m;300年一遇总冲刷底高程55。09m。 2。2设计基本资料

根据桥梁设计要求,参阅《桥规》等相关文献,本桥设计标准为: （1）设计荷载：双线轻轨活载；

图2—1 双线轻轨活载示意图

(2）温度荷载：按整体升温25℃处理； （3）基础沉降：按竖向位移10mm处理;

（4）设计坡度:横坡双向1。5‰；纵向坡度为3‰ 2.3桥梁方案的拟定

根据自然条件包括地形、地物、水文、气象、地质、地震等诸多方面。为了满足行车平顺性以及线路设计的总体要求，按照如下分孔原则：

① 用最经济的分孔方式，使得上下部结构总造价趋于最低; ② 分孔时首先满足通航要求；

③ 对于不良地质桥位的分孔，应考虑地质情况的影响； ④ 要与结构形式综合考虑；

⑤ 与施工方法、施工能力及施工速度综合考虑。 2.4桥梁选型说明

现主要论述70m＊2+57.5m部分的桥梁选型。对于这样的大跨径，可供选择的桥型主要有拱桥、刚构桥、连续梁桥和连续刚构桥.但是由于刚

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构桥在梁墩固结处存在着较大的弯矩作用，而跨中会产生较大的挠度,目前工程上已经很少采用此种结构，所以下面就拱桥、连续梁和连续刚构桥三种桥型进行比选。 2。4。1拱桥的设计

综合考虑行车条件、城市景观以及施工条件等因素，拟定为连续的空腹无铰拱。

本桥上部结构采用60m+80m+60m上承式钢管混凝土拱桥组合体系。拱轴线采用2次抛物线型，矢跨比为1/4.，拱肋采用哑铃断面，上下主弦管采用ф900*16mm的钢管，中间设缀板连接，缀板采用16mm后的钢板.60m跨拱采用单根ф900*16mm的钢管。80m跨两片拱肋之间于拱顶设置ф800*12mm的钢管，于拱顶15m出设置“米”字形横撑作为风撑.60m跨两片肋拱之间于拱顶和距拱顶10m处设置钢管为风撑.

图2-2 拱桥示意图

2.4。2连续梁桥的设计

本桥上部结构为3跨预应力混凝土连续梁桥，跨径为53m+95m+53m，边中跨比为0。558,采用分段悬臂浇筑的方式施工，预应力混凝土连续梁桥采用悬臂施工法需在施工中进行体系转换，经过一系列施工阶段逐渐形成最终的连续梁体系。主桥为变截面单箱单室型梁桥，梁高为2。0～5.0m,预应力混凝土连续梁桥,施工方法为悬臂施工，考虑伸缩缝设置,实际桥跨

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长度为200.9m,即在桥的两头设置5cm的伸缩缝。边跨计算跨径均为52。5m，主跨计算跨径为95m.梁底采用1.6次抛物线，本桥桥面宽10.8m，桥梁纵向坡度为3‰，主梁采用C60混凝土浇筑。

图2-3 连续梁桥示意图

2。4。3连续刚构桥的设计

本桥上部结构为3跨预应力混凝土连续梁桥，跨径为70m+70m+57。5m。采用悬臂施工法施工，预应力混凝土连续梁及悬臂梁采用悬臂施工时需进行体系转换，即在悬臂施工时，梁墩采取临时固结,结合为T形刚构，合龙前，撤销梁墩临时固结,结构呈悬臂梁受力状态，待结构合龙形成连续梁体系。主桥为变截面单箱单室型梁桥,梁高为2.0～5.0m，预应力混凝土连续梁桥，施工方法为悬臂施工。梁底采用1。6次抛物线；本桥桥面宽10.8m，桥梁横向坡度双向为1.5‰，主梁采用C55混凝土浇筑。

图2—4 连续刚构桥示意图

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2。5桥梁方案比选

以上三种方案都是比较可行的,但是为了提出一个最优的桥梁方案,我们根据桥梁方案比选原则对三种桥梁结构进行了仔细的分析：

表2-1 桥型方案的对比

方案 比较项目 安全性 满足行车安全。 满足行车安全；施工技术先进，施工安全性高。 功能性 属于超静定结构，拱的承载能力大，但是养护较麻烦,有伸缩缝，行车条件差,养护很复杂。 经济性 高桥施工难度较大,比较危险,要专门的施工机械与器具，需大型设备；施工过程所需技术支持较多，相对耗资比较多. 美观性 拱的弧线美丽动人,给周围增添了不少景色，符合城市景色的需求。 没有拱桥那样动人，但是整体性好，放眼望去，显的敦厚朴实。 需要的机具少，无需大型设备,可充分降低施工成本；所用材料普通,价格低，但是支座相对较多,成桥后的支座维修费用比较多. 属于超静定结构,受力较好，主桥桥面连续,无伸缩缝，行车条件好，养护也容易。 满足行车安全，施工技术先进,施工安全性高。 处于超静定结构，受力较好,抗弯、抗扭刚度大;主桥桥面连续，无伸缩缝,行车条件好，养护也容易。 需要大量的模板，但是造价低廉,无需大型起重设备，;所用材料普通，价格低， 但是墩身防撞性能差,成桥后需要对墩身防护和维修。 没有拱桥那样动人，但是整体性好，；桥下净空大。 上承式拱桥 连续梁桥 连续刚构桥 7

通过上述比较,从各方面综合考虑连续刚构桥有以下几方面有点： （1）主墩无支座,施工技术也比较成熟，有大量的工程实例可以借鉴; （2）一般采用悬臂施工,合拢前不需要体系转化；

（3）桥梁的抗弯、抗扭刚度大，有着很好的抗风性能，而且墩梁固结可以有效减少跨中正弯矩;

（4）由于墩的柔性，顺桥向抗推刚度小,与拱桥、连续梁相比，能有效的减小温度、收缩徐变等次内力,对结构更有利；

（5）与拱桥相比，全桥无伸缩缝，行车顺畅。

尽管连续刚构桥存在以上优点，但是的确也存在着一些自己的不足： （1）随着墩身的加高，设计中要考虑的因素很多（墩的柔性对施工和成桥过程中桥梁力学的影响）。

(2）墩的抗撞击性能较大，需要设置其他的防撞设施来保护。 但是从桥位的环境和桥的功能多方面综合考虑，连续刚构桥为此设计的最优方案.

第三章 桥梁设计

3.1设计基本资料 3。1.1技术标准

桥梁宽度：10.8m； 桥面横坡:双向1.5‰； 桥面纵坡：3‰； 设计洪水频率：1/100； 温度荷载:按整体升温25℃处理; 基础沉降：按竖向位移10mm处理;

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设计荷载：双线轻轨活载；

图3—1双线轻轨活载示意图

3。1。2采用规范

（1）铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范(TB10002。3-2005）;

(2）铁路桥涵设计基本规范（TB10002.1-2005）； （3）铁路桥涵地基与基础设计规范（TB10002.5-2005）。 3.1。3主要材料

预应力混凝土主梁和桥面主要构件采用C55号混凝土，预应力混凝土桥墩(单薄壁柔性刚构墩）为40号混凝土,其余构件采用30号混凝土。

预应力采用钢绞线束施加，钢绞线弹性模量取1。95×105MPa,钢绞线采用中交新预应力筋：270K级钢绞线，公称直径15。24mm,公称面积140mm2，抗拉标准强度为1860MPa. 3。1。4桥面铺装

防水层与铺装层+三角垫层+无砟轨道。 3。1。5 支座强迫位移

桥墩（单薄壁柔性刚构墩):下沉10mm。 3。1。6 温度影响

整体温差:整体升温25℃;

局部温差： 箱梁等缘上、下缘温差5℃。 3。1.7施工方法

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该连续刚构桥采用悬臂施工法。施工工艺流程为：挂篮前移就位→调平模板→（钢筋制作）安装底板及腹板钢筋→安装内模→绑扎顶板钢筋→安装预应力管道→监理工程师验收→浇筑混凝土（制作试块)→混凝土养护、拆膜及接缝处理→预应力筋下料、穿束→张拉预应力筋→封锚、压浆→挂篮前移就位。 3。2 桥型及纵横断面布置 3。2。1桥型布置及孔径划分

综合比较各类桥型后最终采用预应力混凝土连续刚构桥，跨径为70m+70m+57.5m，施工方法为悬臂施工法。截面采用箱型变截面设计,全长197。5m,其简图如图2—4所示。

采用变截面预应力刚构箱梁桥有以下优点:

(1)箱型截面整体性好，结构刚度大、截面抗弯、抗扭能力强； （2）箱梁的顶、底板可提供足够面积来布置预应力钢束，以承受正、负弯矩；

(3）箱型截面能提供较大的顶板翼缘悬臂，底板宽度相应较窄，可以大幅度减下部工程量；

（4)采用变高度是适应连续梁内力变化的需要，且加大根部梁重可以减小跨中正弯矩,便于配筋和施工。

（5)桥梁在一联中无伸缩缝，行车条件较好； 3。2.2主体结构设计

本设计桥墩采用单薄壁柔性桥墩，主梁采用单箱单室。箱梁的高度、底板厚度以1.6次抛物线变化,腹板厚度以折线变化。

(1) 采用单薄壁墩：这是设计本桥的最关键的地方，目的也就是要研究它与一般的连续桥梁有何不同,根据连续刚构桥梁的理论分析,多跨连续刚构，由于结构上墩固结,为减少次内力的敏感性,必须选择抗压刚度较

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大、抗推刚度较小的单壁或双肢薄壁墩，使墩适应梁的变形.纵桥向宽2.6m，横桥向宽6。8m，墩高分别为18。385m及16。3m。根据所给地质剖面图，认为地质条件一般，基础采用钻孔灌注桩基础，采用围堰施工。承台纵桥向宽6。5m,横桥向宽10.5m,高1。2m。12根桩的直径取1。5m，埋深约为35m，具体尺寸将通过桩基础的设计检算确定。

（2）梁高、板厚的确定：对于变截面箱梁桥跨径、梁高及腹板厚度尺寸的要求，桥梁设计规范作了相关规定：预应力混凝土连续梁（刚构)桥的经济跨度为100～240m；变高度连续梁，支点截面梁高h为跨径的1/16~1/20,跨中截面梁高h为跨径的1/30~1/50；腹板的最小厚度首先要满足构造要求，但最终取决于受力要求，对于中等以上跨径的混凝土梁式桥,随着跨径的不同和构造要求、受力需要，腹板的厚度一般在40～70cm之间 。

梁高:支点梁高取4m，高跨比为4/70=1/17.5。跨中高度取2.5m,高跨比为2。5/70=1/28。

顶底板厚：根据相关规定并参考国内已建成预应力连续刚构桥的实例，考虑布置预应力钢束、普通钢筋及承受轮载的需要,箱梁顶板厚度一般为15～30cm，本桥箱梁顶板厚取25cm,翼缘顶板厚度取15cm。根部底板厚度取40cm,跨中底板厚度取32cm.梁高、底板均按二次抛物线变化,腹板厚度跨中0.4m，在桥墩加厚到1m,加大腹板厚度是为了增加箱梁的抗剪能力。

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（3) 横截面尺寸：桥面全宽10.8m,采用单箱单室构造,对称布置。

箱梁底板宽为6.8m.顶板外翼缘外悬2m。箱梁顶板翼缘端部厚度左端为15cm，右端为15cm,为利脱模并减弱转角处的应力集中,腹板与顶板外侧相接处做成统一的如图所示的承托，腹板与顶板内侧相接处做成30cm×60cm，腹板和底板内侧相接处做成30cm×60cm，不随腹板厚度变化.主梁支点根部及跨中横截面构造如图3—1所示。

图3—1 桥跨结构断面图

（4) 横隔梁设置：箱形截面梁的抗弯及抗扭刚度较大，除在支点处设置横隔梁以满足支座布置及承受支座反力需要外，可设置少量中横隔梁。箱梁横隔梁的主要作用是增加截面的横向刚度，限制畸变应力。本桥在各刚构墩处设置50cm厚的横隔板，在中跨跨中及边跨支点处设置100cm厚的横隔板。

第四章 计算模型的建立和计算

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参阅相关资料,对结构离散时应遵循以下三个基本原则：

（1）计算模型应尽量符合实际结构的构造特点和受力特点，以保证解的真实性;

（2）保证体系的几何不变性，特别是在错综复杂的转换过程中更应注意，同时要避免出现与实际结构受力不符的多余联结；

（3)在合理模型的前提下,减少不必要的结点数目，以缩短计算时间,减少后处理工作量。

杆系单元的划分，应根据结构的构造特点，实际问题的需要以及计算精度的要求来决定。因此,用来划分单元的结点,应在以下位置设置：

（1）各关键控制截面处； （2）构件交接点、转折点； (3）截面突变处; （4）不同材料结合处；

（5）所有支承点（包括永久和临时支承)；

（6）对于由等截面直杆组成的桥梁结构，除梁、柱等构件的自然交结点处必须设置结点外,杆件中间结点的多少，对计算精度并无影响.一般根据验算截面的布置以及求算影响线时单位力作用点的要求，来确定所需的中间结点;

（7)对于变截面杆或曲杆结构，尽量细分，使折线形模型尽可能接近实际曲线结构的受力状态；

（8）施工缝处。

4。1计算模型和施工阶段划分

依照本桥的结构布置，在确定计算模型时，主要应注意以下几点: (1）确定计算模型时，结点和单元的划分主要根据主梁每次施工长度来确定，每一块悬浇箱梁取为一个单元;

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（2）主墩单元的多少对结构分析精度影响不大，按一般划分原则进行单元和结点的划分；

（3）墩顶与箱梁中性轴之间以刚臂连接

全桥共分121个结点，120个杆单元，1～102号为主梁单元，103~120为桥墩单元。

施工阶段的划分应当根据结构的详细施工步骤予以确定的。根据施工步骤,全桥共划分11个施工阶段形成结构体系，施工阶段的分析中须考虑挂篮的移动、混凝土的浇注、预应力筋的张拉以及施工临时荷载的变化等. 4.2 悬臂节段划分

悬臂施工对于箱形截面桥梁，将梁体每2～5米分为一个节段，以挂篮为施工机具进行对称悬臂施工。节段应当划成分批等长度，节段长度可适当逐渐加大,以有利于施工.

表4-1 各悬臂节段长度表

节段 长度（m） 节段 长度(m）

0号块 4.0 9块 1。5

1号块 2.0 10 2。0

2号块 2。0 11块 2.0

3号块 2。0 12块 2.0

4号块 2.0 13块 2.0

5号块 2.0 14块 2.0

6号块 2.0 15块 2.0

7号块 2.0 16块 2。0

8号块 1.5 17号块 2。0

图4-1 悬臂节段划分示意图

同时，应尽可能发挥挂篮的承载能力。先就取桥跨一部分进行说明，

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0号和1号块采用支架施工，其长度的取值应考虑为2号块的悬臂施工提供足够的作业平台，同时也不应该太大,以免浪费材料，增加主梁自重.本设计0号块长度为4米，1号块2米以满足这些要求,0号段自重1228kN.其他各节段长度（只取一个悬臂长度)如表4-1。 4.3 材料特性和计算参数

主梁采用55号混凝土，混凝土容重26kN/m3，55号混凝土弹性模量为3。55×104Mpa，线膨胀系数α＝1×10－5,混凝土材料的收缩徐变特性全部按照规范规定取值。

桥墩采用40号混凝土，混凝土容重25kN/m3，40号混凝土弹性模量为3.25×104Mpa,线膨胀系数α＝1×10－5,混凝土材料的收缩徐变特性全部按照规范规定取值。

预应力采用钢绞线束施加,钢绞线弹性模量取1.95×105MPa，钢绞线采用中交新预应力筋：270K级钢绞线，公称直径15。24mm，公称面积140mm2，抗拉标准强度为1860MPa. 4.4 施工环境和温度模式

（1) 施工环境按野外一般条件湿度。 （2) 温度模式：

 均匀温差成分：整体升温25℃。

 不均匀温差成分:箱梁翼板范围内均匀升温5℃ 。 4。5计算模型的建立 4.5.1模型概况

根据桥梁的纵断面布置示意图及横断面的结构尺寸拟定，建立桥梁的计算模型。模型中总共有121个节点及120个单元，根据连续刚构桥墩梁固结的受力特性，桥墩及主梁均采用梁单元模拟。

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3.5.2几何模型的的建立

由于本设计中采用C55混凝土材料,主梁截面采用变截面箱梁形式，箱梁底板厚度及桥跨结构下缘曲线均采用1。6次抛物线形式变化。此外，桥墩底部的约束情况可以看作固定端，而主跨结构梁端部位的约束情况则可以看作容许主梁绕Y轴转动并可沿X轴横向移动的情况.根据上述分析，建模过程如下：

（1）设定操作环境

为了建模和计算的方便,这里将单位体系的长度单位统一定义为m，力与质量的单位统一定义为KN，温度的单位统一定义为℃。

（2）定义材料

根据设计要求,桥跨结构采用C55的混凝土，桥墩结构采用C40的混凝土,预应力钢筋采用270K级钢绞线，普通钢筋为HRB335。

(3）定义截面

这里根据设计拟定的数据,桥墩设为6.4＊2.6的矩形截面,而桥跨截面按照之前拟定的参数设定变截面。

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图4—2 桥墩的定义

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图4—3 桥跨的定义

（4） 建立节点、单元以及建立模型

按照划分原则建立节点以及单元.桥梁两端边界条件为一般支撑，允许其沿X轴方向移动和Y轴方向转动；墩底边界条件为一般支撑，为固定端；墩梁连接处为刚性连接。按照上述建立如图4-4的模型.

图4—4 计算模型示意图

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4。6恒载内力计算 4。6。1 毛截面特性计算

梁高和底板均按照1。6次抛物线变化，腹板厚度线性变化.计算出各控制截面梁高以及毛截面特性如表4—2.

表4-2 毛截面特性表

计算截面 截面2.65 6。9902 1.9724 -17.5m 截面3。00 8。0883 1.2522 -35。0m 截面—52.5m 3.48 9.9074 1。4405 1。3978 1。5595 1。7813 4.9913 5.2158 6.0951 4.1734 4.2349 4。3968 4.6064 4。2599 3。8776 4。2599 4.6064 5.3256 4.6191 4.2656 3.7314 3。9084 4。1867 4.4808 3.9462 3.4117 4.1565 4.4808 5。0448 4。2096 3.7532 梁高 A(m) 2Ys(m) Yx(m) I(m) 4Ws=I/Ys(m) Wx=I/Yx(m) 33截面4.00 12.2800 1.6987 -70.0m 截面3。04 8。1344 1。9724 -87。5m 截面2。50 7。3966 1.4600 -105。0m 截面2.96 8.1344 1.1701 -122.5m 截面—1。4.00 12.2800 4599 140.0m 2.0276 7。4576 1。9。0854 5800 1。6。2351 3299 1。5001 4.9913 2.0276 6.2351 截面—3。37 9。1048 1。9724 1.7322 9.0854 157.5m 截面2。83 8.1344 1。6378 -175.0m 截面1。2。50 7。6033 3488 -197。5m 1。4812 8.7384 1.3299 6.2351 其中：A—截面面积；

Ys—截面形心距截面上缘的距离； Yx-截面形心距截面下缘的距离；

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Ws—截面上缘抗弯模量,按下式计算Wx-截面下缘抗弯模量，按下式计算

WS＝I/

ys;

WX＝I/yx.

根据《铁路桥涵设计基本规范》（TB 10002.1-2005）对荷载分类

如表4-3所示。

表4—3 铁路桥涵设计作用（荷载)分类

编 号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 作用（荷载）分类 主力 恒载 作用（荷载)分类 结构构件及附属设备自重 预加力 混凝土收缩和徐变的影响 土压力 静水压力及水浮力 基础变位的影响 活载 列车竖向静活载 列车竖向动力作用 备 注 附加力 特殊荷载 长钢轨纵向水平力 离心力 横向摇摆力 活载土压力 人行道及栏杆的荷载 气动力 制动力或牵引力 风力 流水压力 冰压力 温度变化的作用 冻胀力 列车脱轨荷载 船只或排筏的撞击力 汽车撞击力 施工临时荷载 地震力 长钢轨断轨力 仅限于高速铁路 恒载内力计算包括一期恒载(结构自重)和二期恒载（桥面铺装、护拦等)计算，计算时按毛截面特性进行。另一方面，悬臂法施工的整个过程

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中,梁体的内力不断发生改变，因此主梁施工过程内力亦要参与控制设计。因此，悬臂法施工连续梁桥的恒载内力计算要分两个思路进行：一是计算各施工过程内力；二是按成桥状态计算结构自重内力，并与其他各种荷载组合来控制使用阶段的配筋量，然后按实际施工过程进行配筋及验算.

4。6。2主力的定义

（1) 施加结构一起恒载以及二期恒载

通过参考其他桥梁的二期恒载，定义二期恒载为85KN/m，则可根据上述假定进行定义。

（2) 基础变位的影响

考虑到桥梁成桥之后的基础变位,假设1号或2号桥墩会发生10mm的沉降，按照如下假设定义沉降组。

(3) 活载定义

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图4—5 列车活载的定义

按照上面已经介绍过的我们这里采用城市双线轻轨荷载，首先需要定义lane1和lane2两个车道，同时需要用户自定义列车的荷载,如图4-5所示。

同时考虑到人行荷载，设置人行道1和人行道2。根据规范规定人人行荷载为5KN/m2,定义人行道宽0。8m，则每条人行道上作用4KN/m的均布人行荷载. 4。6.3 附加力定义

(1） 温度荷载的定义

假定桥梁的初试温度为20℃，而最终的温度为45℃，整体升温25℃。 （2）制动力的定义

制动力的大小按照列车活载的10%进行折减，所以这里的制动力大小为1180KN，化作6KN/m的均布荷载作用于桥梁的纵向。 4。6.4 特殊荷载的定义

长度大于15m的桥梁，应考虑列车脱轨荷载。列车脱轨荷载可不计动力系数,亦不考虑离心力.对于多线桥。只考虑一线脱轨荷载，且其它线路不作用列车活载。这里考虑列车脱轨后已离开轨道范围，但停留在桥面上，该荷载为一条平行于线路中线的线荷载，作用于挡渣墙内侧，离线路中心线的最大距离为2.0m（普通铁路）或2.2m（高速铁路）的最不利位置上。荷载长度为20m,其值为80kN/m（普通铁路)或64kN/m（高速铁路）.这里视为高速铁路处理. 4。7恒载内力结果

4.7.1一期恒载 根据前面的分析类推：一期恒载也就是成桥后的内力结果。通过Midas建模计算可以得到各截面内力值，表4—4列出了各控制截面的内力。

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表4-4 一期恒载内力

截面轴力剪力弯矩截面轴力剪力弯矩（m） （kN) 0。0 17。5 35。0 52。5 70。0 87。5 0 14 -25 -100 2026 1922 （kN) 0 -1686 1896 6035 -8732 4052 （kN.m） 0 58395 57188 -11208 -124572 -14309 （m） 105.0 122.5 140。0 157。5 175.0 197.5 （kN） 1941 1942 0 —83 -5 0 （kN） 3173 3173 9233 —4340 -395 3917 （kN.m) 1115 1115 -11689 235 40590 0 下面给出结构在一期恒载作用下的轴力、剪力以及弯矩示意图。

图4-6 一期恒载轴力图

图4—7 一期恒载剪力图

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图4—8 一期恒载弯矩图

4。7.1二期恒载 在中跨合拢后，我们还要在已成桥梁结构上布置桥面铺张，这时的桥面铺张给已经形成的结构产生恒载效应.这个阶段的效应就是二期恒载，同时在此阶段加上横隔板产生的效应，由Midas可得各控制截面的内力如表4—5.

表4-5 二期恒载内力

截面（m) 0.0 17.5 35。0 52.5 70。0 87.5 轴力（kN） 0 5 —11 -39 690 647 剪力（kN） —2116 -628 859 2346 -3142 —1671 弯矩(kN。m） 0 105.0 24014 122。5 截面 轴力（kN） 691 654 剪力（kN） —163 1339 弯矩(kN。m） 10297 —3 21997 140。0 0 —6051 157.5 —33 -48145 175。0 —3 -5833 197。5 0 —3213 —44236 -1725 -1023 —238 1674 16159 0 下面给出结构在一期恒载作用下的轴力、剪力以及弯矩示意图。

图4-9 二期恒载轴力图

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图4-10 二期恒载剪力图

图4-11 二期恒载弯矩图

4.8活载内力计算

4。8.1列车活载、人群活载内力计算

当一个单位集中荷载P=1沿结构移动时,表示结构上某量(如支座反力,某一指定截面的弯矩、剪力或轴力等）变化规律的曲线,称为Z的影响线.影响线制作方法:作影响线时，单位荷载沿主梁移动，由于单元一般较短,因此,可以考虑单位荷载只在主梁上的结点上按从左到右的顺序移动,这样每次单位荷载加载均为结点荷载,将每次加载后得到的指定截面内力和结点位移增量记录下来,即可获得所求的内力影响线数值，再将其用线形表示出来，即影响线图例。

根据所得内力影响线值，可做内力影响线图.下面仅列出一关键截面的影响线的数值，具体数据见表4-6及图4-12、图4-13、图4—14。由于全桥影响线计算得到数据较多，此处，仅列一个截面影响线数据,其他控制截面仅给出影响线图。

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表4-6 跨中截面影响量

截面（m) 0.0 轴力(kN) 0 剪力(kN） 0 —0。0907 -0.1324 弯矩（kN.m） 0 截面 轴力（kN） 剪力（kN） 弯矩（kN.m） 17。5 -0.3021 35。0 —0。4410 52。5 70.0 87.5 —0。3406 —0.0002 105。0 0。5633 0。5056 7。4834 -0。4046 122.5 0.3853 0。1893 1.7413 -0。6353 140。0 0。0004 0.0004 0。0006 —-0。4906 157。5 0。2980 0。0878 -0.4281 0.1021 0.0004 —0.0004 175.0 0.3172 0 —0.9356 0 0。4556 0 0.3954 0。1972 1。7585 197。5 图4—12 跨中左截面剪力影响线示意图

图4—13 跨中截面弯矩影响线示意图

下面分别给出各控制截面的内力影响线示意图。

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图4—14 17.5m处右截面的剪力影响线示意图

图4—15 17.5m处截面的弯矩影响线示意图

图4—16 35m处右截面的剪力影响线示意图

图4—17 35m处截面的弯矩影响线示意图

图4—18 52。5m处右截面的剪力影响线示意图

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图4—19 52.5m处截面的弯矩影响线示意图

图4-20 70m处右截面的剪力影响线示意图

图4-21 70m处截面的弯矩影响线示意图

图4-22 87.5m处右截面的剪力影响线示意图

图4-23 87。5m处截面的弯矩影响线示意图

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图4-24 122。5m处右截面的剪力影响线示意图

图4-25 122。5m处截面的弯矩影响线示意图

图4-26 140m处右截面的剪力影响线示意图

图4-27 140m处截面的弯矩影响线示意图

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图4-28 157。5m处截面的轴力影响线示意图

图4—29 157。5m处截面的弯矩影响线示意图

图4—30 175m处右截面的剪力影响线示意图

图4-31 157。5m处截面的弯矩影响线示意图

图4—32 197.5m处右截面的剪力影响线示意图

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图4-33 197。5m处右截面的剪力影响线示意图

4.8。2温度次应力计算

温度影响主要是由于季节和日照变化引起的梁体的温度变化而引起的梁内力。由于是组连续刚构梁桥，有刚构墩水平约束，所以整体温变对梁体的内力影响较大，又由于是变高度连续梁，同时有纵坡的影响，整体温变对梁体内力也有一定的影响。这里我们考虑整体25℃的升温。计算结果如表4—7以及图4-34、图4-35、图4-36所示。

表4-6 升温次应力

截面(m） 0.0 17.5 35.0 52。5 70.0 87.5 0 1。08 1.72 轴力（kN） 剪力(kN） -137.08 —137。08 —137。07 弯矩(kN。截面 轴力（kN） m） 0。00 2398.97 剪力弯矩（kN） （kN.m） 105。0 —2034.99 —2。87 -5676.81 122.5 —2033。—64.72 -4870。37 96 4797。93 140.0 —2034.95 187。45 10778.65 2。24 -137。07 7196。90 157。5 3。66 187。42 7217.01 0.00 -137。08 9595。87 175。0 2.59 187。44 4217。73 —2034.54 42.70 0 187.45 0 -5304.15 197.5 图4-34 升温轴力示意图

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图4—35 升温剪力示意图

图4-36 升温弯矩示意图

4。8。2基础沉降次应力计算

在地质情况或其它因素的影响下，当结构在支承处发生已知位移（或称支座强迫位移）时,在结构中会产生变形，对于超静定结构会产生内力和强迫支座反力。本桥的四个支座都有发生沉降的可能，但是通过计算比较，与中跨连接的两个桥墩同时沉降时产生的内力响应是最大的。表4—7和图4—37、图4—38、图4-39给出了此种情况时结构的内力情况.

表4—7 支座沉降次应力

截面(m) 0。0 17.5 35。0 52。5 70。0 轴力（kN) 0.00 0.19 0。30 0.38 0。00 剪力（kN) 64。69 64。69 64。69 64。68 64.69 130.01 弯矩(kN。m) 0。00 412。47 824。95 1237.42 105.0 122.5 140.0 136.36 132.25 135.74 0。68 0.48 0.00 截面 轴力（kN） 剪力(kN） 133.10 137。18 133。73 34。91 34.91 34.91 0.00 2004。91 4106。53 1396.48 785.52 0.00 弯矩（kN.m） 87。5 139。31 157。5 1649。90 175.0 2105。76 197.5 32

图4—37 支座沉降轴力示意图

图4-38 支座沉降剪力示意图

图4-39 支座沉降弯矩示意图

第五章 荷载组合及内力包络图

桥梁的设计荷载并非同时作用于桥梁上，即使同时出现也不会一定同时出现最大值.因此,在设计中应分清哪些荷载是恒久存在的、经常出现的、非经常出现的、偶尔出现的或只是在特殊情况下存在的。需要根据荷载的特性、桥梁结构的特性、施工方法以及桥位处的环境等因素，针对结构的不同状态、不同安全等级、不同设计或验算内同等,确定各种荷载效应的取舍以及各种荷载效应对结构的共同效果(叠加值），这就是荷载组合.

荷载组合的原则：凡存在的任意恒载，均应进行组合;凡是可能出现

33

的荷载（主力），除个别情况外均进行组合；对于附加力根据同时存在的可能性，规范具体规定了某种组合时，哪些荷载不同时参与组合。

对于铁路桥涵，目前采用容许应力法设计，仍采用单一系数来综合考虑荷载效应和构件抗力的变异性以及结构的可靠度。基本的组合方式有三种:

①主力:表4-3中的恒载与活载组合；

②主力+附加力：表4-3中的恒载、活载及附加力的组合； ③主力+特殊荷载：表4—3中的恒载、活载及特殊荷载的组合。 本设计荷载组合情况如表5—1所示。

表5—1 荷载组合

名称 主力 主力+附加力 主力+特殊荷载 荷载 一期 恒载 1。0 1。0 1.0 二期 恒载 1.0 1.0 1。0 1.0 1.0 1.0 1。0 1.0 1。0 1.0 1.0 温度荷载 制动力 基础沉降 列车活载 列车脱轨 荷载 1.0

5。1主力作用下的内力包络图

本设计中主力主要考虑了桥梁一期恒载、二期恒载、混凝土收缩和徐变的影响、基础变位的影响以及列车的活载。表5—2给出了在主力作用下各控制截面的内力情况。图5—1和图5—2为结构在内力作用下的内力包络图.

表5—2 主力作用下的内力情况

截面(m) 0.0 17。5 35.0 最大剪力（kN） 最小剪力（kN） 最大弯矩（kN.m） 最小弯矩（kN。m） -7032。67 -2260.8 2838。04 —7160。23 —2353。99 2740.13 0 83408.4 80204.8 0 81666。15 77700.31 34

52。5 70。0 87.5 105。0 122.5 140.0 157.5 175.0 197。5 8509.91 -11752.18 -5606.47 —251。02 5313.32 -12445.15 -5999。92 —357。94 6470.79 8378.24 —13111.3 -6464.06 —943。6 4402。17 -13784.86 —6875.68 -948.69 5535.29 -16989.5 -169369 -17331。2 39899.74 3938.01 -161059 2286.7 64587。09 0 —19698。1 —187002 —22108.2 33575.62 —1866.77 —176130 -3064.13 55484.15 0 图5—1 主力作用下的剪力包络图

35

图5—2 主力作用下的弯矩包络图

5.2主力+附加力作用下的内力包络图

本设计中考虑的附加力主要有整体升温的影响和制动力作用。表5—3给出了在主力作用下各控制截面的内力情况.图5-3和图5—4为结构在内力作用下的内力包络图。

表5-3 主力+附加力作用下的内力情况

截面（m） 最大剪力（kN） 0.0 17.5 35.0 52。5 70.0 87.5 105。0 122.5 140.0 157。5 175.0 197。5 最小剪力（kN） 最大弯矩（kN。m） 最小弯矩（kN。m） -7147.01 -2375.13 2723.71 8395。59 -11628。1 -5445.04 —139.27 5366。05 —12225.2 —5779。97 -137.97 6690。77 -7274.57 —2468.32 2625.8 8263.92 -12987.2 -6302。63 —831。85 4454.9 —13564.9 -6655。74 —728。73 5535.29 0 85409。33 84206。67 —10986.7 -170224 -21096 34928。66 -2441.52 -148410 11085。93 69536.66 0 0 83667.08 81702.17 -13695。4 —187857 -25873 28604。54 —8246。29 —163481 5735.1 60433。72 0

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图5—3 主力+附加力作用下的剪力包络图

图5-4 主力+附加力作用下的弯矩包络图

5。3主力+特殊荷载作用下的内力包络图

本设计中考虑的特殊荷载为列车脱轨荷载，考虑列车脱轨后已离开轨道范围，但仍停留在桥面上，该荷载为一条平行于线路中心线的线荷载，

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作用于挡渣墙内侧，离线路中心线的最大距离为2.2m。荷载长度为跨中的20m，其值为64kN/m。表5-4给出了在主力作用下各控制截面的内力情况.图5—5和图5—6为结构在内力作用下的内力包络图。

表5-4 主力+特殊荷载作用下的内力情况

截面(m) 0.0 17.5 35.0 52.5 70。0 87.5 105.0 122。5 140。0 157。5 175。0 197。5 最大剪力（kN） 最小剪力（kN） 最大弯矩（kN.m） 最小弯矩(kN。m） -7004.82 —2243。76 2824.72 8451.71 —11764.48 -5622。92 —27。77 5865。15 —12445。22 -6003.49 -377。34 6400.28 —7075.79 -2314.73 2753.75 8380。75 —13617.04 —7002.87 -1160.27 4424.51 —13709。67 -6852。99 —966。17 5496.91 0 82420.65 79209.31 —17223。7 —169707 -17427。5 46198.91 3736.97 -161063 2000。08 63810。72 0 0 81178。71 76725.43 -20949.5 —196527 —22687.4 33727。35 —2689.61 -177096 —4572.78 54620.69 0

图5-5 主力+特殊荷载作用下的剪力包络图

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图5-6 主力+特殊荷载作用下的弯矩包络图

第六章 预应力筋的估算与配筋

5。1纵向预应力布置

预应力混凝土梁的设计,应满足不同设计状况下规范规定的控制条件要求.在这些控制条件中,最重要的是满足结构在正常使用极限状态下使用性能要求和保证结构对达到承载能力极限状态具有一定的安全储备。预应力混凝土梁钢筋数量估算的一般方法是，首先根据结构的使用性能要求确定预应力钢筋的数量，然后再由构件的承载能力极限状态要求,确定普通钢筋数量.换句话说，预应力混凝土梁钢筋数量估算的基本原则是按结构使用性能要求确定预应力钢筋数量,极限承载力的不足部分由普通钢筋来补充.

这里采用1＊7фj15。2钢绞线的公称截面面积为139mm2,张拉应力取

con0.7518601395Mpa，预应力损失按张拉控制应力的20%估算.

配筋原则:全预应力混凝土构件，在主力+附加力效应组合下，应满足

st0.8pc0的要求.st为在主力+附加力效应组合Ms作用下，构件控

39

st制截面边缘的法向拉应力，在初步设计时，pc为混凝土的有效预压力，和pc可按下列近似公式计算：

stpc式中:

Ms （6—1) WNpeANpeePW （6-2）

A、W-构件截面面积和对截面受拉边缘的弹性抵抗矩,在设计时均可 采用混凝土毛截面计算；

eP—预应力钢筋重心对混凝土截面重心的偏心矩，aP值ePyaP，

可预先假定。这里假定为50mm。

将st、pc的计算式代入或st0.8pc0求得满足全预应力混凝土

构件正截面抗裂性要求的有效预加力为：

MsWNpe1e0.8PAW （6-3)

求得有效预加力Npe后，所需预应力钢筋截面面积按下式计算:

AP式中:

Npeconl （6-4)

con—预应力钢筋的张拉控制应力；

l—预应力损失总值，估算时对先张拉法构件可取20％~30％的

张

40

拉控制应力；对后张法构件可取25％～35%的张拉控制应力，采用低松弛钢筋时取低值。

按照上述配置原则，桥梁各控制截面的配筋情况如表6—1所示。

表6—1 各控制截面配筋情况

纵向所需配束面积 控制截面 截面上缘 （mm） 2布筋位置 截面上缘（根） / / 100 840 160 / 40 740 20 / / 截面下缘（根) 440 440 / / / 280 20 / 60 380 / 截面下缘 （mm） 217。5m 70m边跨 / / 54230 50487 / / / 35.0m 52.5m 70.0m 87。5m 105。0m 11966 102197 15975 / 5092 30882 2338 / 中跨 122.5m 140.0m 157.5m 57.5m边跨 92093 2512 / / j

5922 42633 / 175.0m 197.5m 钢束设计采用20根的ф15。24mm钢绞线，对应的锚具采用OVM—20型锚具，对应波纹管采用ф100mm金属波纹管。钢束具体布置见钢束布置图。

布置原则：

（1）纵向预应力钢束为结构的主要受力钢筋,为便于设计与施工，将20根钢绞线绑扎成一束布置预应力筋，锚头布置尽量靠近压应力区，且预应力钢筋的布置，其重心线不得超出束界范围.

41

(2)钢束在横断面中布置时直束靠近顶板布置，弯束位于或靠近腹板,便于下弯锚固；预应力钢筋弯起的角度应与所承受的剪力变化规律相配合。

(3)本桥采用预埋金属波纹管，其水平净距不应小于40mm，且不宜小于管道直径的0.6倍，管道至构件顶面或侧面边缘的净距不应小于35mm；至构件底面的净距不小于50mm；管道的内径比预应力筋的外径至少大于10mm；后张预应力构件的曲线预应力钢筋的曲率半径钢绞线不应小于6m。

下面说明一下各控制截面配筋的数量为便于说明,将桥梁分成多个节段，从左至右共有103个划分截面，各截面的具体位置如表6-2所示。

表6—2 控制截面的位置

截面号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 位置 截面号 位置 截面号 位置 截面号 位置 截面号 0 22 41 43 82 64 122.5 85 2 4 6 8 10 12 14 16 17。5 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 45 47 49 51 52。5 54 56 58 60 62 64 66 68 70 72 74 76 78 80 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 84 86 87.5 89 91 93 95 97 99 101 103 105 107 109 111 113 115 117 119 121 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 124 126 128 130 132 134 136 138 140 142 144 146 148 150 152 154 156 157.5 159 161 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 位置 163 165 167 169 171 173 175 177 179 181 183 185 187 189 191 192.5 194 196 197。5 42

北京交通大学毕业设计（论文） 第 页

各截面配筋计算表如表6-3所示。

表6-3 各截面配筋数量表（单位：束）

截面号 上缘实际布束 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10（控制） 11 12 13 14 15 16 17 18 19（控制） 20 21

下缘实际布束 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 22 22 22 22 22 22 22 22 22 20 18 43

截面号 上缘实际布束 下缘实际布束 14 14 14 12 12 12 10 8 8 6 4 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 53 54 55（控制） 56 57 58 59 60 61 62 63 64（控制) 65 66 67 68 69 70 71 72 73（控制） 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 2 2 6 8 12 16 18 22 28 36 北京交通大学毕业设计（论文） 第 页

22 23 24 25 26 27 28(控制） 29 30 31 32 33 34 35 36 37(控制） 38 39 40 41 42 43 44 45 46（控制)

0 0 0 0 0 2 6 10 14 18 22 26 32 38 44 42 36 30 26 22 20 16 12 10 8 14 12 8 6 4 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 44

74 75 76 77 78 79 80 81 82(控制) 83 84 85 86 87 88 89 90 91（控制） 92 93 94 95 96 97 98 32 28 22 18 14 10 6 4 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 4 4 6 6 10 14 14 16 16 16 16 16 16 16 14 12 12 北京交通大学毕业设计（论文） 第 页

47 48 49 50 51 52 6 2 2 2 2 2 2 2 4 10 12 14 99 100 101 102 103(控制） 0 0 0 0 0 10 8 6 6 2 下面简单给出控制截面预应力筋布置示意图.

6.2竖向预应力布置 6。3主梁截面几何特性计算

后张法预应力混凝土梁，在张拉钢束时管道尚未压浆，由预加力引起的应力按构件混凝土净截面(不计构造钢筋的影响）计算；在实用阶段，预留管道已压浆，认为钢束与混凝土结合良好,故按换算截面计算。各控制截面的净截面和换算界面的几何特性如下表6-2所示.

表6—2 控制截面净截面、换算截面几何特性表 计算截面 截面- 17.5m 截面- 35.0m 截面— 52。5m 截面— 70。0m 截面—

A（m2) 6。99 7.24 8.09 8.33 9.91 9.97 12.28 12。76 8。13 45

计算截面 截面- 105。0m 截面— 122.5m 截面— 140。0m 截面- 157。5m 截面- 净截面 换算截面 净截面 换算截面 净截面 换算截面 净截面 换算截面 净截面 A（m2） 7.40 7。54 8.13 8。17 12.28 12。71 9。10 9.14 8。13 净截面 换算截面 净截面 换算截面 净截面 换算截面 净截面 换算截面 净截面 北京交通大学毕业设计（论文） 第 页

87。5m 换算截面 8。20 175.0m 换算截面 8。33 附注: 钢束换算面积A=（ny—1）＊Ay ny=Ey/Eh=1.95＊105/3。45*104=5。6522 6.4预应力损失及有效预应力计算

由于施工因素、材料性能和环境条件等的影响,钢筋中的预拉应力将要逐渐减少.这种减少的应力就称为预应力损失.设计中所需的钢筋预应力值，应是扣除相应阶段的应力损失后，钢筋中实际存余的预应力(即有效预应力）值。预应力混凝土构件在正常使用极限状态计算中,应考虑下列因素引起的预应力损失：

本设计初始张拉应力为con0.75fpk0.7518601395MPa. 1、后张法构件张拉时,预应力钢筋与管道壁之间摩擦引起的预应力损失，可按下式计算：

l1con[1e(kx)] (6-5）

式中：

con—-预应力钢筋锚下的张拉控制应力(Mpa）;

μ—-预应力钢筋与管道壁的摩擦系数,按《公路桥规》表6。2.2采用；

θ——从张拉端至计算截面曲线管道部分切线的夹角之和(rad）； k—-管道每米局部偏差对摩擦的影响系数，按《公路桥规》表6.2。2采用；

x——从张拉端至计算截面的管道长度，可近似的取该段管道在构 件纵轴上的投影长度（m)。

2、预应力直线钢筋由锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩引起的预应力损失，可按下式计算：

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l2式中：

llEp (6—6)

l—-张拉锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩值(mm)，按《公路桥规》表6。2。3采用；

l-—张拉端至锚固端之间的距离（mm）。

Ep-—预应力钢筋的弹性模量。

3、预应力混凝土构件，由混凝土弹性压缩引起的预应力损失可按下列规定计算：

后张法预应力混凝土构件当采用分批张拉时，先张拉的钢筋由张拉后批钢筋所引起的混凝土弹性压缩的预应力损失，可按下式计算：

l4EPpc (6-7）

式中：

pc-—在计算截面先张拉的钢筋重心处，由后张拉各批钢筋产生的

混凝土法向应力（Mpa);

EP--预应力钢筋弹性模量与混凝土弹性模量的比值。

4 、预应力钢筋由于钢筋松弛引起的预应力损失终极值，可按下列规 定计算：

预应力钢丝、钢绞线

l5(0.52式中:

pefpk0.26)pe （6-8）

——张拉系数，一次张拉时，=1。0；超张拉时，=0.9；

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，=1。0;II级松弛（低 —-钢筋松弛系数，I级松弛（普通松弛）松弛),=0。3；

pe——传力锚固的钢筋应力,对后张法构件；

对先张法构件，peconl2.

5、由混凝土收缩、徐变引起的构件受拉区和受压区预应力钢筋的预应力损失,可按下列公式计算：

l6(t)l6(t)'0.9[Epcs(t,t0)EPpc(t,t0)]115ps （6—9)

0.9[Epcs(t,t0)EPpc'(t,t0)]115ps，''ApAs''' (6—10)

ApAsAe2psi2Ae'2psi2 (6—11)

ps1eps，1'ps （6-12）

ApepAsesApAs，e'ps''ApepAs'es'AA'p's （6-13）

式中：

l6(t)、(t)-—构件受拉区、受压区全部纵'l6peconl1l2l4向钢筋截面重心处由混

凝土收缩、徐变引起的预应力损失；

pc、'pc——构件受拉区、受压区全部纵向钢筋截面重心处由预应力

产生的混凝土法向压应力（Mpa），应按《公路桥规》第6.1。5条和第6。1.6条规定计算.此时，预应力损失值仅考虑预应力钢筋锚固时的损失；

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Ep-—预应力钢筋的弹性模量；

EP——预应力钢筋弹性模量与混凝土弹性模量的比值；

、'——构件受拉区、受压区全部纵向钢筋配筋率； A——构件截面面积，对先张法构件，AA0；对后张法构件AAn。此处,A0为换算截面，An为净截面；

i——截面回转半径，i2I/A,先张法构件取II0，AA0；后张法 构件取IIn，AAn,此处,I0和In分别为换算截面惯性矩和净截面惯性矩；

ep、e'p——构件受拉区、受压区预应力钢筋截面重心至截面重心的距 离；

es、es'—-构件受拉区、受压区纵向普通钢筋截面重心至构件截面重

心的距离；

eps、e'ps--构件受拉区、受压区预应力钢筋和普通钢筋截面重心至构 件截面重心轴的距离；

cs(t,t0)—-预应力钢筋传力锚固龄期为t0，计算考虑的龄期为t时的 混凝土收缩应变,其终极值cs(tu,t0)可按《公路桥规》表6。2。7取用;

(t,t0)——加载龄期为t0,计算考虑的龄期为t时的徐变系数，其终 极值(tu,t0)可按《公路桥规》表6.2.7取用。

根据预应力损失计算公式以及施工过程,我们可以计算每根钢束在各个施工阶段和使用阶段的各项预应力损失值和有效预应力值，表6—3给出了各控制截面所有钢束的预应力损失和有效预应力计算结果。（sigma

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—s1为预应力钢筋与管道壁之间的摩擦损失；sigma-s2为锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩损失；sigma—s4为混凝土的弹性压缩损失；sigma—s5为预应力钢筋的应力松弛损失；sigma-s6为混凝土的收缩和徐变损失。)。

表6—3 各控制截面预应力损失过程

预应力 截面 17.5m 35。0m 52.5m 70.0m 87.5m 105.0m 122。5m 140.0m 157.5m 175.0m Sigma -s1 37400 Sigma sigma- Sigma -s2 11141 s3 0 -s4 218 Sigma -s5 16785 Sigma -s6 91304 有效 预应力 456952

50