1、人民路高架橋主橋上部結構施工圖設計摘 要預應力混凝土連續梁橋不僅有跨越能力大、適應性強、施工方法靈活、結構剛度大的特點，還有抗地震能力強、造型美觀以及通車平順性好等優點。近幾年，預應力混凝土連續梁橋在國內得到越來越廣泛的應用。本設計題目為25m+30m+25m預應力混凝土連續梁橋上部結構設計，采用滿堂支架施工，設計中利用的軟件主要包括Midas，Excel ,Word等。設計過程如下： 首先，確定主梁的構造和細部尺寸，且主梁的高度呈二次拋物線變化。通過腹板、底板加厚以及設置橫隔梁等方法，使近墩臺處截面的強度加強。然后，利用Midas軟件分析結構內力（包括恒載內力、活載內力、混凝土恒載收縮、徐變

2、內力、溫度內力、不均勻沉降內力等），再根據荷載組合估算縱向預應力筋數量，然后在截面上布置并調整預應力鋼束。接著，計算各項預應力損失和有效預應力，并進行截面強度檢算；最后，完成設計說明書、繪制圖紙。關鍵詞：預應力混凝土；連續梁；滿堂支架施工；預應力鋼筋；Midas The Design Of Superstructure Of The Main Bridge For People RoadABSTRACTThe long-span pre-stressed concrete continuous box girder bridges have much characteristic, such

3、as long span ability, adaptable constructive process, flexibility and strong structural rigidity. Whats more, they own advantages of seismic resistance, riding comfort and beautiful appearance. In recent years, the long-span pre-stressed concrete continuous box girder bridges become more and more wi

4、dely used at home. This graduate design is mainly about the design of the superstructure of the road pre-stressed concrete continuous bridge, and the span of the bridge is 25m+30m+25m. Besides, full framing scheme is applied for the upper-structure. In the design, the software used include: Midas, W

5、ord, Excel, etc.The procedure of the design is as follows: First, making out the main structure and the details of the size .In account of the influence of bending rigidity and torsional rigidity，Box-beam is the best. In addition，the height of girder goes as second-degree parabola. The thickness of

6、the web and the bottom slab are changed in linearity. And the support section is strengthened by the provision of thickened webs, bottom slabs and across beam.Second, using Midas software to analyze internal force, including dead load, lived load, and forces caused by creep, temperature and uneven s

7、ettlement. According to the internal force composited, we can evaluate the amount of longitudinal tendons and make sure the quantity of pre-stressed concrete.Third, calculating the pre-stress loss and effective pre-stressed concrete .After that ,check the intensity of the sections.Forth，complete the

8、 design specification and engineering drawing.Key words: Pre-stressed concrete; Continuous beam; Full framing construction; Pre-stressed steel; Midas目 錄1 緒 論11.1 概述11.2 連續梁橋受力特點11.3 預應力混凝土梁橋在我國的發展11.4 畢業設計的目的與意義21.4.1 畢業設計的目的2 畢業設計的意義21.4.3 畢業設計的主要內容22 工程概述42.1 設計基本資料42.1.1 設計規范及標準4 橋梁跨度與寬度42.1.3 技術

9、標準4 主要材料及計算參數42.2 施工方法52.3 構思宗旨63 橋跨總體布置及結構尺寸擬定73.1 橋孔分跨73.2 截面形式及截面尺寸擬定7 梁高73.2.2 橫截面73.2.3 細部尺寸8 橫截面尺寸圖94 Midas有限元模型建立104.1 節點建立104.2 單元劃分114.3 邊界條件114.4 施工過程115 主梁內力計算125.1 恒荷載內力計算12 自重125.1.2 二期恒載135.2 活載內力計算145.3 溫度荷載16 溫度梯度17 均勻溫度195.4 作用效應組合22 組合方式225.4.2 組合結果226 預應力鋼束估算及布置266.1 按正常使用極限狀態的應力要

10、求計算266.2 按正常使用極限狀態截面抗裂性要求估算預應力鋼筋296.3 鋼束估算結果296.4 預應力鋼束的布置30 預應力鋼筋布置原則30 預應力鋼束立面布置317 預應力損失及有效預應力計算327.1 預應力鋼筋與管道壁之間摩擦引起的預應力損失327.2 錨具變形、鋼筋回縮和接縫壓縮引起的預應力損失337.3 混凝土彈性壓縮引起的預應力損失337.4 預應力鋼筋的應力松弛引起的損失337.5 混凝土收縮、徐變引起的預應力損失347.6 預應力損失計算結果358 次內力的計算378.1 預應力產生的次內力37 原理378.1.2 計算方法37(1) 等效荷載法378.2 收縮和徐變產生的

11、次內力388.3 作用效應組合（二）398.3.1 持久狀況承載能力極限狀態作用效應組合39 持久狀況正常使用極限狀態作用效應短期組合40 持久狀況正常使用極限狀態作用長期效應組合419 主梁截面驗算439.1 正截面抗彎承載能力驗算439.2 持久狀況正常使用極限狀態驗算469.2.1 正截面抗裂驗算469.2.2 斜截面抗裂驗算48 混凝土最大壓應力驗算519.3 撓度驗算529.4 持久狀況構件應力驗算53 混凝土壓應力驗算539.4.2 預應力鋼筋拉應力驗算54結 論60致 謝62參考文獻631 緒 論1.1 概述預應力混凝土連續梁橋以結構受力性能好、變形小、伸縮縫少、行車平順舒適、造

12、型簡潔美觀、養護工程量小、抗震能力強等而成為最富有競爭力的主要橋型之一。越來越得到廣泛的應用。隨著預應力技術的發展和不斷完善，尤其是懸臂、頂推等先進施工方法的出現，更使預應力混凝土連續梁橋如虎添翼而活躍在整個橋梁工程領域。無論是城市橋梁、高架道路、山區高架棧橋，還是跨越江河湖濱的大橋，預應力混凝土連續梁橋都以它獨特的魅力，而取代其他橋型成為優勝方案。從國內外已建成的鋼橋、鋼筋混凝土及預應力混凝土連續梁橋的修建總數來看，預應力混凝土連續梁橋已遠遠超過半數，充分表現出預應力混凝土連續梁橋的強大生命。1.2 連續梁橋受力特點連續梁內力的分布比同等跨度的簡支梁要合理。連續梁和簡支梁絕對正負彎矩差兩者相

13、等，但由于連續梁支座處存在負彎矩，這使得連續梁跨中最大正彎矩比簡支梁小得多，跨中最大撓度僅為同等跨度簡支梁的40%左右。因此，不論從剛度方面還是從強度方面來說，連續梁都可以采用比簡支梁要小的跨中梁高，而支點負彎矩還可以通過調整跨徑之比來適當降低。預應力混凝土連續梁的主要缺點是預應力鋼筋的布置難于發揮預加力的優點。在梁的大部分截面內既有正彎矩，也有負彎矩，這就迫使預應力合力的偏心靠近截面形心軸，從而降低了預加力的作用，并且還影響到梁的極限承載能力。連續梁等超靜定結構，由于構件的變形受到約束，則在梁體內部產生二次力矩，如預應力的次內力，混凝土的收縮徐變次內力，溫度次內力，支座沉降次內力等。因此在設

14、計預應力混凝土連續梁橋時要考慮這些因素的影響。1.3 預應力混凝土梁橋在我國的發展我國修建預應力混凝土連續體系梁橋最早在鐵路部門，1996年在成昆線用懸臂拼裝法建成國內第一座預應力混凝土鉸接連續梁橋舊莊河橋，跨度(24+48+24)m。第一座預應力混凝土連續梁橋是1975年建成的北京樞紐東北環線通惠河橋，跨度 (26.7+40.7+26.7)m。1979年9月建成蘭州黃河橋(47+3×70+47)m為懸臂澆筑的分離式雙室箱梁橋，進一步推動了預應力混凝土連續梁的修建和發展。此后，相繼建成湖北沙洋漢江公路橋，云南怒江橋，臺州靈江橋等一大批特大跨公路連續梁橋。目前我國最大跨度的預應力混凝土

15、連續梁橋為江蘇南京第二長江大橋的北汊橋，主跨165m。另外，預應力混凝土連續梁橋在鐵路部門也得到了廣泛的運用，興建了大批大跨徑連續梁橋。31.4 畢業設計的目的與意義1.4.1 畢業設計的目的畢業設計是高等工科院校本科培養計劃中的最后一個教學環節，是對四年所學知識的總結與運用。(1) 運用學過的基礎理論和專業知識，結合工程實際，參考國家有關規范、標準、工程設計圖集及其他參考資料，獨立地完成預應力混凝土連續梁橋上部結構的設計；(2) 同時初步掌握橋梁設計的步驟、方法，培養分析問題、解決問題的能力，為以后的繼續學習和工作奠定基礎。 畢業設計的意義(1) 在老師的指導下，獨立完成一座三跨公路預應力混

16、凝土連續梁橋上部結構的設計，基本掌握該工程設計的全過程，鞏固了自己的已學知識。(2) 增強考慮問題、分析問題和解決問題的能力，其實踐性和綜合性無以取代，為以后無論是繼續學習還是參加工作都打下了良好的基礎。(3) 由于預應力混凝土連續梁橋為超靜定結構，手算工作量較大，且準確性難以保證，所以采用了專業橋梁軟件Midas Civil進行內力計算，并以AutoCAD, Excel等進行輔助設計計算。這樣不僅提高了效率，而且準確度也得以提高，同時也更加熟練了計算機輔助設計軟件，使自己的能力得以提高。1.4.3 畢業設計的主要內容由于時間有限且個人能力有限，未對混凝土連續梁橋進行全面設計。此次設計主要的內

17、容包括：（1）預應力混凝土連續梁橋的構造尺寸計算，包括計算恒載內力、活載內力、溫度次內力等，并進行截面的作用效應組合；（2）縱向預應力鋼筋的估算，布置，調整，優化；（3）縱向預應力損失計算；（4）預加力產生的次內力計算；（5）主梁截面強度計算與驗算；（6）應力變形及其它驗算。2 工程概述2.1 設計基本資料2.1.1 設計規范及標準（1） 公路工程技術標準（JTG B01-2003）；（2） 公路橋涵設計通用規范（JTG D60-2004）；（3） 公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范（JTG D62-2004）；（4） 公路橋涵施工技術規范（JTG/T F50-2011）。2.1.2 橋

18、梁跨度與寬度（1） 主橋布置跨徑為 25+30+25m，總長80m；（2） 橋面組成 0.5m（護欄）+12.0m（機動車道）+0.5m（中間護欄）+12.0m（機動車道）+0.5m（護欄）=25.0m；（3） 主橋采用預應力混凝土變截面四室連續箱梁。2.1.3 技術標準（1） 道路等級：一級公路；（2） 設計車速：100Km/h；（3） 環境類別：類環境；（4） 荷載等級：公路 - 級；2.1.4 主要材料及計算參數（1） C50混凝土彈性模量：3.45×104 Mpa，剪切模量：1.30×104 Mpa 軸心抗壓強度設計值：fcd=18.4 Mpa，軸心抗拉強度設計值：

19、ftd=1.65 Mpa 泊桑比：0.2，線膨脹系數: 1.0×10-5/°C 容重：=25.0 kN/m3（2） 普通鋼筋 R235 鋼筋：抗拉設計強度fsd 195 Mpa, 標準強度fsk235 Mpa, 彈性模量Es2.1×105 Mpa。 HRB335 鋼筋：抗拉設計強度fsd280 Mpa，標準強度fsk335 Mpa，彈性模量E2.0×105 Mpa（3） 預應力鋼絞線、波紋管 預應力鋼絞線、波紋管 a.抗拉強度： 1860 Mpa； b.彈性模量: 1.95×105 Mpa； c.鋼絞線的公稱直徑：s15.2 mm； d.鋼絞線

20、公稱面積：139 mm2； e.預應力波紋管摩阻系數：0.30； f.預應力波紋管管道局部偏差系數：0.0010。 預應力鋼絞線錨具a.錨具內縮量：6 mm；b.錨口摩阻損失：2.5。（4） 其他材料 支座：板式橡膠支座； 預應力管道：采用金屬波紋管成型； 鋼板：采用符合GB70098規定的Q235鋼板。2.2 施工方法采用滿堂支架現澆施工法。這種方法具有如下的特點：（1）橋梁的整體性好，施工方法簡便易行，且施工質量可靠，平面及豎曲線線型形容易控制，對機具和超重能力的要求不高。伴隨著鋼支架的采用以及支架構件的標準化與裝配化，滿堂支架施工方法又恢復了以往的活力，不僅能應用于橋墩較低的中、小跨徑連

21、續梁橋，并且在長大跨徑橋梁中亦有相當多的應用。（2）預應力混凝土連續梁橋采用滿堂支架現澆施工，整個結構在施工過程中一次落架完成，因此，內力計算原理和方法非常簡單容易把握。（3）從構造方面來講，當采用整體支架施工時，預應力混凝土連續梁橋可以采用等截面，也可以采用變截面。截面形式大都為箱形截面。為了獲得比較合理的恒載內力分布，連續梁的邊孔與中孔跨徑比一般為0.60.8。2.3 構思宗旨（1）符合城市發展規劃，滿足交通功能需要。（2）橋梁結構造型簡潔，輕巧，反映新科技成就，體現人民智慧。（3）設計方案力求結構新穎，保證結構受力合理，技術可靠，施工方便。（4）與公路等級和周邊環境相宜。3 橋跨總體布置

22、及結構尺寸擬定3.1 橋孔分跨連續梁橋有做成三跨或者四跨一聯的，也有做成多跨一聯的，但一般不超過六跨。對于橋孔分跨，往往要受到如下因素的影響：橋址地形、地質與水文條件，通航要求以及墩臺、基礎及支座構造，力學要求，美學要求等。若采用三跨不等的橋孔布置，一般邊跨長度可取為中跨的0.50.8倍，這樣可使中跨跨中不致產生異號彎矩，此外，邊跨跨長與中跨跨長之比還與施工方法有著密切的聯系，對于采用現場澆筑的橋梁，邊跨長度取為中跨長度的0.8倍是經濟合理的。但是若采用懸臂施工法，則不然。本設計跨度，主要根據設計任務書來確定，其跨度組合為：(25+30+25)米。基本符合以上原理要求。橋梁結構計算圖示如圖3.

23、1所示。圖3.1 橋梁計算圖式（單位：cm）3.2 截面形式及截面尺寸擬定3.2.1 梁高根據以往經驗確定，預應力混凝土連續梁橋中支點主梁高度與其跨徑之比通常在1/151/25之間，而跨中梁高與主跨之比一般為1/401/50之間。當建筑的高度不受限制時，增大梁高往往是比較經濟的方案，因為增大梁高只增加腹板高度，而混凝土用量增加的不多,這樣卻能顯著節省預應力鋼束的用量。經過多次建模分析，最終選定梁高為1.8米。3.2.2 橫截面箱型截面由于具有良好的結構性能，因而在現代各種橋梁中得到廣泛的應用。與肋板式截面相比，箱形截面具有以下顯著的特點：(1) 箱梁截面抗扭剛度大，結構在施工與使用過程中都有良

24、好的穩定性。(2) 箱梁的頂板和底板部具有較大的混凝土面積，能有效地抵抗正負彎矩，滿足配筋的要求，適應具有正負彎矩的結構或構件，如連續梁、拱橋、剛架橋、斜拉橋等，也適應于主要承受負彎矩的懸臂梁，T型剛構等橋型。(3) 能適應現代化施工的要求，如懸臂施工，頂推施工等，這類施工方法均要求截面具備較厚的底板。(4) 承重結構與傳力結構相結合，使各部件共同受力，同時截面效率高，并適合預應力混凝土結構空間布束，達到較好經濟效果。(5) 對于寬橋，由于抗扭剛度大，使各部件共同受力，跨中無需設置橫膈板就能獲得滿意的荷載分布。(6) 適合于修建曲線橋，具有較大適應性；能很好適應布置管線等公共設施。箱形截面也存

25、在一些不足之處，需要引起設計者的充分重視，如箱形截面屬薄壁結構，需要配置大量構造鋼筋，這對于中等跨徑的橋梁，有時會導致用鋼量比工字型或T形截面多；與空腹式桁架相比，箱形截面自重較大，因此設計時必須采取措施，減輕自重；另外箱梁的施工比較復雜等。本次畢業設計橫截面選用單箱四室箱形截面。43.2.3 細部尺寸(1) 箱梁頂板設置 根據公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范（JTG D62-2004）9.3.3條：預制T形截面梁或箱形截面梁翼緣懸臂端的厚度不應小于100 mm；當預制T形截面梁之間采用橫向整體現澆連接時或箱形梁設有橋面橫向預應力鋼筋時，其懸臂端厚度不應小于140 mm。箱形截面梁頂、

26、底板的中部厚度，不應小于板凈跨徑的1/30，且不應小于200 mm。2根據上述條款，本設計梁翼緣懸臂端的厚度定為250 mm，支點處截面頂板厚度為500 mm，跨中處截面頂板厚度為300 mm。(2) 箱梁底板設置滿堂支架現澆施工的連續梁橋，中承處的負彎矩比較大，需要將箱梁底板適當加厚，以提供必要的受壓面積；同時，跨中正彎矩比較大，應避免該區段底板過厚而增加恒載彎矩，因此,將底板厚度在支點截面處設計為600 mm，在跨中截面中處設計為400 mm。(3) 箱梁腹板設置根據公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范（JTG D62-2004）9.3.3條：T形、I形截面梁或鋼箱形截面梁的腹板寬度不

27、應小于 140 mm；其上下承托之間的腹板高度，當腹板內設有豎向預應力鋼筋時，不應大于腹板高度的20倍，當腹板內不設豎向預應力鋼筋時，不應大于腹板高度的15倍。當腹板寬度有變化時，其過渡段長度不宜小于12倍腹板高度差。2本次設計支點處截面腹板寬度設為700 mm，跨中處截面腹板寬度設為600 mm。(4) 承托設置承托的形式一般為1:2、1:1、1:3、1:4等。承托的作用是提高截面的抗扭剛度和抗彎剛度，減少扭轉剪應力和畸變應力。此外，承托使力線過渡比較平緩，減弱了應力的集中程度。本設計中，上部承托設置成高為200 mm，寬為600 mm的1：3承托；下部承托設置成高為200 mm，寬為400

28、 mm的1：2承托。(5) 橫隔梁設置橫隔梁可以增強橋梁的整體性和良好的橫向分布，同時還可以限制畸變；支承處的橫隔梁還起著承擔和分布支承反力的作用。由于箱形截面的抗扭剛度很大，一般可以比其它截面的橋梁少設置橫隔梁，甚至不設置中間橫隔梁而只在支座處設置支承橫隔梁。因此本設計沒有加以考慮，而且由于中間橫隔梁的尺寸及對內力的影響較小，在內力計算中也可不作考慮。3.2.3 橫截面尺寸圖圖3.2 跨中橫斷面尺寸圖4 Midas有限元模型建立滿堂支架施工的預應力混凝土連續梁橋，采用有限元計算可按兩個階段建模，第一階段建模是為了估算預應力鋼束數量；根據鋼束估算量，并考慮施工過程與結構體系及界面特性的匹配關系

29、，形成第二階段模型，然后進行相應的計算和驗算。計算模型圖如圖4.1所示圖4.1 計算模型圖4.1 節點建立因考慮本次設計的施工方法為滿堂支架現澆法，橋長為80m，全橋共分為99個節點，這樣有利于細部劃分和檢算精確。因為采用滿堂支架，為方便邊界條件建立，在模型下部2米處對應建立彈性連接節點。模型節點圖如圖4.2所示。圖4.2 模型節點劃分圖節點數量：210。4.2 單元劃分在相應節點間采用等截面建立各個單元，如圖4.3所示。圖4.3 模型單元劃分圖單元數量：98。4.3 邊界條件(1) 模擬滿堂支架：1-99節點（除支點處節點）分別與116-214節點以彈性連接中的剛性相連，116-214節點再

30、用一般支承固定住三個方向的位移和轉角，這樣便模擬出滿堂支架狀態。(2) 模擬支座：215-222節點與223-228節點依次彈性連接，支承與上部單元采用剛性連接，這樣就模擬出支座狀態。具體約束見表4.1。4.4 施工過程本設計采用滿堂支架現澆施工，施工方法明確，支架一次整體落架，沒有體系轉換。施工過程分三步完成：第一步為滿堂支架澆筑混凝土箱梁，持續時間為3天；第二步待混凝土達到強度要求以后張拉錨固全部預應力鋼束，持續時間為1天；第三步拆除所有支架，持續時間10天。5 主梁內力計算主梁的內力計算可分為設計和施工內力計算兩部分。設計內力是強度驗算及配筋設計的依據。施工內力是指施工過程中，各施工階段

31、的臨時施工荷載，如施工機具設備（支架、張拉設備等）、模板、施工人員等引起的內力，主要供施工階段驗算用。由于對施工方面的知識不熟，本設計中對該項設計內容作了簡化，主要考慮了一般恒載內力、活載內力。主梁恒載內力，包括自重引起的主梁自重（一期結構重力）內力和二期結構重力（如鋪裝、欄桿等）引起的主梁后期恒載內力。主梁的自重內力計算方法可分為兩類：在施工過程中結構不發生體系轉換,如在滿堂支架現澆等，如果主梁為等截面，可按均布荷載乘主梁內力影響線總面積計算；在施工過程中有結構體系轉換時，應該分階段計算內力，本設計采用滿堂支架法。施工中不會進行體系轉換，直接按照結構力學的方法進行計算。公路橋涵設計采用的作用

32、分為永久作用、可變作用和偶然作用，本次設計不考慮偶然作用。設計中要進行兩次荷載組合。第一次荷載組合是為了估算預應力鋼束。此時鋼束數還未確定，預應力也就無法考慮。由于預應力對混凝土的徐變有很大的影響，故估算鋼筋時也不考慮收縮徐變的影響。此時用的幾何特性是毛截面特性，第一次組合的內力不是橋梁的實際受力狀態，僅供估筋參考。第二次荷載組合是根據估束結果確定鋼筋的數量和幾何特性后，考慮預加力和收縮徐變的影響重新計算的內力。如各項驗算都通過，則作為最終結果。如不滿足，則調整鋼束甚至修改截面后進行驗算直到全部截面都通過驗算。設計是一個逐次迭代逐次逼近的過程。5.1 恒荷載內力計算恒載內力包括一期恒載（箱梁自

33、重）及二期恒載（橋面鋪裝和防護欄等橋面系）作用下的內力。對于滿堂支架等截面連續梁橋，考慮建造過程無體系轉換，故恒載內力可按結構力學方法或者參考文獻直接計算；對于變截面連續梁橋，則用有限元計算更為方便。5.1.1 自重混凝土容重取 24 kN/m3，箱梁按實際斷面計取重量。則由此通過Midas軟件模型計算分析得到各梁單元內力數值。由于結構對稱，考慮到單元劃分過多，為簡化分析，對應內力（應力）圖只取一半分析。下表主要記錄關鍵截面處梁單元的受力情況：由上表可以得出自重內力圖：圖5.1 自重彎矩圖圖5.2 自重剪力圖 二期恒載二期恒載集度為橋面鋪裝集度與防撞護欄集度之和。為方便計算，此處將二期恒載集度

34、簡化為每延米10 kN/m的均布荷載。在Midas軟件中定義此均布荷載，可得出二期荷載內力表，如表5.2所示：由上表可以得出二期荷載內力圖：圖5.3 二期荷載彎矩圖圖5.4 二期荷載剪力圖5.2 活載內力計算活載內力計算為基本可變荷載(公路一級)在橋梁使用階段所產生的結構內力。采用影響線最不利進行加載計算。汽車荷載是由主車和重車組成的車隊，車距又受到約束，求其最大、最小效應是個較復雜的問題。這種情況下，車輛數和車距都是未知參數，隨具體影響線而變化，問題歸結為求具有多個變量的函數在約束條件下的極值。活載：對于汽車荷載縱向整體沖擊系數，按照公路橋涵通用設計規范第條，沖擊系數可按下式計算：當f1.5

35、Hz時，0.05；當1.5Hzf14Hz時，0.1767ln(f)0.0157；當f14Hz時，0.45；根據規范，計算的結構基頻f=0.00Hz，沖擊系數 = 0.050。5由分析可知，橋梁在移動荷載作用下受力關于結構對稱，則為簡化分析過程可取結構一半，運行分析后可得關鍵截面處移動荷載內力表5.3如下：由上表得到移動荷載內力圖：圖5.5 移動荷載彎矩圖圖5.6 移動荷載剪力圖5.3 溫度荷載對于大跨度預應力混凝土連續箱形梁橋，溫度應力可以達到甚至超過活載應力，已被認為是預應力混凝土橋梁產生裂縫的主要原因。溫度影響包括年溫差影響（升溫降溫）與局部溫差影響。年溫差影響指氣溫隨季節發生周期性變化對

36、結構所起的作用，一般假定溫度沿結構截面高度方向均勻變化。對無水平約束的連續梁橋，年溫差只引起結構的均勻伸縮，并不產生溫度次內力，它對結構產生的位移通過橋面升縮縫，支座位移等措施加以協調。局部溫差一般指日照溫差或混凝土水化熱影響。水化熱影響較為復雜，且在施工中可采用溫度控制予以調節，因此橋梁溫度應力計算一般不包括此項，而主要考慮日照溫差的影響，它導致結構的溫度次內力，是產生結構裂縫的主要因素。我國通規規定：計算梁橋結構因均勻溫度作用引起的外加形變及約束變形時，應從受到約束時的結構溫度開始，考慮最高和最低有效溫度的作用效應。計算橋梁結構由于梯度溫度引起的效應時，可采用如圖4.5所示的豎向溫度梯度曲

37、線，其橋面板表面的最高溫度T1規定見表4.4。1圖5.7 豎向溫度梯度曲線（尺寸單位：mm）箱梁結構與外界的熱交換和箱梁內部的熱傳導是十分復雜的現象，因此，主要考慮橋面受日照后形成的沿箱梁高度變化的溫度梯度。溫度的梯度模式一般分為線性與非線性兩種。計算時假定：（1） 沿橋長的溫度分布是均勻的；（2） 混凝土材料是彈性勻質的；（3） 梁的變形服從平面假定。5.3.1 溫度梯度(1) 溫度梯度升續上表由上表得溫度梯度升荷載彎矩圖：圖5.8 溫度梯度升荷載彎矩圖圖5.9 溫度梯度升荷載剪力圖(2) 溫度梯度降由上表得溫度梯度降荷載彎矩圖：圖5.10 溫度梯度降荷載彎矩圖圖5.11 溫度梯度降荷載剪力

38、圖5.3.2 均勻溫度根據公路橋涵設計通用規范（JTG D60-2004）4.3.10條，設整體升溫最高溫度為25，整體降溫最低溫度為-5。（1）整體升溫續上表由上表可得內力圖：圖5.12 整體升溫荷載彎矩圖圖5.13 整體升溫荷載剪力圖（2）整體降溫續上表由上表可得內力圖：圖5.14 整體降溫荷載彎矩圖圖5.15 整體降溫荷載剪力圖5.4 作用效應組合基于主梁毛截面的各項作用效應計算接果，按通規第4.1.6和4.1.7條的規定，進行持久狀況承載能力極限狀態和持久狀況正常使用極限狀態作用效應組合，該作用效應組合作為設計過程的第一次組合，主要用于預應力鋼筋截面設計與計算。公路橋涵結構應按承載能力

39、極限狀態和正常使用極限狀態進行作用組合。按承載能力極限狀態組合時，采用作用效用基本組合和作用效用偶然組合；按正常使用極限狀態設計時，應根據不同的設計要求，采用作用短期效應組合和作用長期效應組合。5.4.1 組合方式（1）持久狀況承載能力極限狀態組合：Sud=1.2結構重力效應+1.4汽車荷載效應+1.12溫度梯度升（2）持久狀況正常能力極限狀態組合：作用短期效應組合：Ssd=1.0結構重力效應+0.7汽車荷載效應+0.8溫度梯度升作用長期效應組合：Sld=1.0結構重力效應+0.4汽車荷載效應+0.8溫度梯度升5.4.2 組合結果(1)持久狀況承載能力極限狀態作用效應組合內力如表5.9所示：續

40、上表由上表可得內力圖：圖5.16 持久狀況承載能力極限狀態作用效應組合彎矩圖圖5.17 持久狀況承載能力極限狀態作用效應組合剪力圖（2）持久狀況正常使用極限狀態短期作用效應組合內力如表5.10所示：續上表由上表可得內力圖：圖5.18 持久狀況正常使用極限狀態短期作用效應組合彎矩圖圖5.19 持久狀況正常使用極限狀態短期作用效應組合剪力圖持久狀況正常使用極限狀態長期作用效應組合內力如表5.11所示：續上表由上表可得內力圖：圖5.20 持久狀況正常使用極限狀態長期作用效應組合彎矩圖圖5.21 持久狀況正常使用極限狀態長期作用效應組合剪力圖6 預應力鋼束估算及布置根據預規（JTGD62-2004）規

41、定，預應力混凝土梁應進行持久狀況承載能力極限狀態和持久狀況正常使用極限狀態計算，并滿足規范對不同受力狀態下規定的要求（如承載里、應力抗裂性、變形等）。預應力鋼筋計算可從這兩方面確定，思路：首先按持久狀況正常使用極限狀態計算預應力筋數量，然后按持久狀況承載能力極限狀態進行校核并計算需補充的普通鋼筋數量。6.1 按正常使用極限狀態的應力要求計算預應力混凝土構件在預加應力階段及使用荷載階段，截面上下緣混凝土應力須滿足應力限制的要求。一般情況下，由于梁截面較高，受壓面積較大，壓應力不是控制因素，為方便計算，可只考慮拉應力這個限制條件。雖然規范中規定，當預拉區配置受力的非預應力鋼筋時，容許截面出現少許拉

42、應力，但在估算預應力鋼筋數量時，依然假設混凝土拉應力限值為0。假設混凝土壓應力限值為0.5 fck ,由預應力引起的混凝土截面上、下緣應力分別為pu，pb，以壓應力為正，則有： pu+MminWu 0 pu+MmaxWu 0.5fck pb-MmaxWb 0 pu-MminWb 0.5fck式中： Wu、Wb上、下截面抗彎模量； fck混凝土軸心抗壓強度標準值； Mmax、Mmin使用極限狀態截面最大、最小彎矩值。根據截面受力情況，預應力鋼筋配筋不外乎三種形式：截面上、下邊緣均布置力筋以抵抗正彎矩；僅在截面下緣配置力筋以抵抗正彎矩或僅在上緣配置力筋以抵抗負彎矩。(1) 當截面上、下緣分別配置預

43、應力鋼筋以抵抗正、負彎矩時： pu=NuA+NueuWu+NbA-NbebWu pb=NuA-NueuWb+NbA+NbebWb(6-1)式中：Nu=nuAplpe ，Nb=nuAplpe。則得截面最小配束量為： nuMmaxeb-Kb-MminKu+ebKu+Kbeu+eb1Aplpe nbMmaxeu+Kb-MminKu-euKu+Kbeu+eb1Aplpe (6-2)式中： nu、nb截面上、下緣估算的預應力鋼筋根數； Apl每股預應力鋼筋的面積； pe預應力鋼筋的永存應力，估算預應力截面時可取 pe=0.70.8con，con為預應力筋的張拉控制應力； eb、eu截面上、下緣的預應力鋼

44、筋重心至截面重心的距離； Ku、Kb截面上、下核心距，按下式計算:Ku=WbA，Kb=WuA(6-3) 在配置預應力鋼筋時，因受到一定條件的限制不可能按照計算進行，往往需要進行調整。如果實際配束數比nu，nb多時，則需相應地多配nu1，nb1束，計算公式如下： nu1=eb-KbKb+eunb nb1=eu-KuKu+ebnu (6-4)另外，各截面的最大配束輸為：nu-MmaxKu-eb-MminKb-eb+0.5ebWu+WbfckKu+Kbeu+ebAplpe nbMmaxKu-eu-MminKb-eu+0.5ebWu+WbfckKu+Kbeu+ebAplpe(6-5)在正、負彎矩作用下

45、，截面上、下緣均不出現拉應力，則要求截面最小總配束數nmin、最小總預加力Np、上下緣鋼束總偏心距ep分布按下式計算，其中ep在重心軸上為正。nmin=Mmax-MminKu+KbAplpe Np=nminAplpe ep=NpKu-MmaxNp=-NpKb-MminNp(6-6)式子可用于校核的計算結果，即式計算的nu，nb與式求得的nmin相等。（2）當截面只在下緣布置力筋以抵抗正彎矩時：nb0.5fckWu-MmaxAplpeKb-eb上緣混凝土壓應力不超限 nbMmineb-Kb1Aplpe上緣混凝土不出現拉應力 nbMmaxeb+Kb1Aplpe下緣混凝土不出現拉應力 nb0.5fc

46、kWu-MmaxAplpeKu-eb下緣混凝土壓應力不超限 (6-7)（3）當截面只在上緣布置力筋以抵抗負彎矩時： nu0.5fckWu-MmaxAplpeKb+eu上緣混凝土壓應力不超限 nu-Mmineu+Kb1Aplpe上緣混凝土不出現拉應力 nuMmax-eu+Ku1Aplpe下緣混凝土不出現拉應力 nu0.5fckWu+MmaxAplpeKu-eu下緣混凝土壓應力不超限(6-8)（4）上、下緣配筋的判別條件預應力混凝土受彎構件截面配筋的數量不僅與截面承受的彎矩有關，且而還需考慮截面幾何特性的影響。因此，在截面配筋設計時，不應該認為只有當截面承受正、負彎矩共同作用時才在上、下緣配筋，而

47、應當以為式（6-2）為依據，推導出配筋的判別條件。對于式（5-2），令nu<0 ，則可得知只在下緣布置力筋的條件: Mmaxeb-Kb<MminKu+eb(6-9)類似地，對于式（5-2），取nb<0，則可得出只在上緣布筋的條件: Mmaxeu+Kb<-MminKu-eu(6-10)若均不滿足，則應在截面上下邊緣同時布置預應力鋼筋。由此可見，式（6-9）和式（6-10）是進行預應力配筋設計的關鍵，因而也是配筋所涉及的基本公式。2對于連續梁體系，在初步估算預應力鋼筋數量時，必須計及各項次內力的影響。然而，一些次內力項的計算恰與預應力鋼筋的數量和布置有關。因此，在初步估算預應力時，只能以預估值來考慮，工程上取用結果最大控制設計彎矩值的20%-30%。應指出，次內力項的計算業余施工過程中體系轉換的順序有很大關系。此項估算是非常粗糙的。由于次內力項影響，使連續梁體系支點負彎矩值減小，故在預估鋼筋數量時不考慮增加總