【無砟軌道預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)12000字（論文）】

無砟軌道預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)目錄TOC\o"1-3"\h\u113121緒論 緒論預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋介紹預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁即是采用普通混凝土和事先通過張拉儲(chǔ)備一定應(yīng)力的高強(qiáng)度鋼筋結(jié)合在一起所建成的連續(xù)梁式體系橋。發(fā)展我國預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋技術(shù)近年來發(fā)展迅速，目前在施工模擬、施工技術(shù)、架橋技術(shù)、結(jié)構(gòu)分析等方面都已達(dá)到相當(dāng)高的技術(shù)水平。主要特點(diǎn)可以有效利用高強(qiáng)鋼筋、高強(qiáng)混凝土。在正常使用極限狀態(tài)下不會(huì)出現(xiàn)較大裂縫。截面小，自重彎矩占總彎矩的比例比較小。可以適用于多種橋型。適用范圍目前可適用于330m以內(nèi)跨徑的施工設(shè)計(jì)。1.5施工方法懸臂施工法逐孔施工法就地澆筑法頂推施工法轉(zhuǎn)體施工法2設(shè)計(jì)概況2.1設(shè)計(jì)基本資料（1）設(shè)計(jì)時(shí)速：最高設(shè)計(jì)運(yùn)行速度350km/h。（2）線路情況：直、曲雙線，正線線間距5.0m，曲線的最小半徑7000m。（3）施工方法：懸臂施工。（4）設(shè)計(jì)使用年限：正常使用條件下100年。（5）地震烈度：設(shè)防烈度八度及以下。（6）環(huán)境類別及作用等級：一般大氣條件，地面結(jié)構(gòu)無防護(hù)措施，作用等級為T2。2.2設(shè)計(jì)原則及設(shè)計(jì)荷載（1）結(jié)構(gòu)形式：梁體為單箱單室、變截面、變高度箱梁。（2）橋面寬度：防護(hù)墻內(nèi)側(cè)凈寬9.0m,橋面板寬12.6m。（3）梁全長為243.7m，計(jì)算跨度為（65+112+65)m。（4）曲線上梁按梁曲做布置，梁體沿線路左線中心線布置。（5）混凝土容重：按25KN/m3計(jì)算。（6）二期恒載：125KN/m。（7）基礎(chǔ)不均勻沉降：相鄰兩支點(diǎn)間不均勻沉降差≤0.02m。（8）活載：縱向計(jì)算采用ZK標(biāo)準(zhǔn)活載。2.3方案比選2.3.1橋梁設(shè)計(jì)的基本原則（1）適用性（2）安全性（3）經(jīng)濟(jì)性（4）美觀性（5）可持續(xù)性2.3.2設(shè)計(jì)方案的比選截面的選擇通過綜合比較箱形截面和T形截面：T形截面不利于承受雙向彎矩（即正、負(fù)彎矩），一般用于建筑高度較小的簡支梁橋。而箱形截面則具有以下優(yōu)點(diǎn)：抗扭剛度大，內(nèi)力分布比較均勻。截面性能好，建造技術(shù)成熟以及造型美觀。單箱截面施工方便、材料用量比較經(jīng)濟(jì)。綜上，確定截面類型采用單箱單室。橋型選擇以下綜合對三跨預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋和上承式拱橋兩種橋型在各方面進(jìn)行對比設(shè)計(jì)：方案一：三跨預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋跨徑：（65+112+65）m，全長242m。結(jié)構(gòu)構(gòu)造：截面為箱形截面的連續(xù)梁橋。施工方法：分節(jié)段懸臂施工。圖2.1三跨預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋方案一：上承式拱橋跨徑：（65+112+65）m，全長242m。結(jié)構(gòu)構(gòu)造：鋼管混凝土結(jié)構(gòu)上承式拱橋。施工方法：轉(zhuǎn)體施工。圖2.2上承式拱橋2.3.3方案的確定最終方案確定為（65+112+65）m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋。3尺寸擬定3.1橋梁全長由2.3.3節(jié)中經(jīng)過綜合比選，設(shè)計(jì)采用三跨預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁結(jié)構(gòu)的橋跨設(shè)定為（65+112+65）m。主跨徑定為112m，然后根據(jù)已有的經(jīng)驗(yàn)，邊跨則采用中跨徑，設(shè)為65m；梁端部距離邊支座中心線的距離為0.85m，則梁的全長為243.7m。3.2橋面寬度按照線路要求設(shè)定為雙線鐵路，兩線間距5m，人行道寬度為0.75m，防護(hù)墻里側(cè)凈寬度9.0m，橋面板寬為12.6m,最后橋梁建筑設(shè)計(jì)總寬為12.9m。3.3箱梁尺寸對于箱梁尺寸的設(shè)定須按照規(guī)范的要求，在滿足設(shè)計(jì)的合理性與安全性的情況下，應(yīng)結(jié)合工程造價(jià)以降低成本。3.3.1梁高（1）端點(diǎn)梁高：H=5300mm；（2）中支點(diǎn)梁高：H=8500mm；（3）跨中點(diǎn)梁高：H=5300mm。3.3.2箱梁的細(xì)部尺寸中點(diǎn)處截面中心線處梁高8.50m，中跨跨中10m及邊跨14.85m直線段截面中心線處梁高5.30m。箱梁細(xì)部尺寸如下：表3.1箱梁尺寸（細(xì)部）截面位置節(jié)點(diǎn)頂板厚度（mm）底板厚度（mm）腹板厚度（mm）梁高（mm）中支座261000120010008500邊支座26657508505300跨中截面4541550060053003.4支座的布置按照規(guī)范中的要求，通過對支座的傳載安全以及靈活變位的綜合考慮，本設(shè)計(jì)采用了TJQZ-LX系列的球形鋼支座。表3.2支座規(guī)格編號支座規(guī)格設(shè)計(jì)豎向承載力（kN）構(gòu)件尺寸（mm）ABCD1TJQZ-10000-DX-0.1g1000010408209506002TJQZ-10000-ZX-0.1g10000120093010606003TJQZ-10000-HX-0.1g5000019701350180011804TJQZ-10000-GD-0.1g500002010174084011805TJQZ-10000-DX-0.1g5000018501370166011806TJQZ-10000-ZX-0.1g5000018001680163011807TJQZ-10000-DX-0.1g10000111082010206008TJQZ-10000-ZX-0.1g10000130093011606004模型的建立4.1Midas軟件的介紹Midas/Civil是一款適用于土木工程建模設(shè)計(jì)、可以顯而易見地呈現(xiàn)對土建結(jié)構(gòu)分析與施工模擬的優(yōu)化設(shè)計(jì)軟件。Midas/Civil4.2Midas建立模型的基本步驟4.2.1橋梁結(jié)構(gòu)分析與單元類型選擇通過分析本設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)需求，建立節(jié)點(diǎn)，通過對整座橋梁進(jìn)行有限元?jiǎng)澐郑砑硬牧系奶卣髦礐50TB10092-17(RC)；Strand1860TB10092-17(S)，根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙導(dǎo)入控制截面，由于是上部構(gòu)造，偏心設(shè)置為中上部對齊，最后生成梁單元模型。圖4.1模型單元?jiǎng)澐质疽?.2.2設(shè)置邊界條件（1）確定好邊界節(jié)點(diǎn)的設(shè)置位置。（2）為了方便后面的施工階段分析，定義邊界組。（3）對邊界組進(jìn)行連接方式的定義。圖4.2彈性連接4.2.3定義荷載組合（1）定義荷載工況：選定荷載作用的類型。（2）添加自重、二期恒載、溫度梯度和梁截面溫度荷載。（3）添加移動(dòng)荷載：定義移動(dòng)荷載工況和車道荷載。（4）根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙布置預(yù)應(yīng)力鋼束，定義預(yù)應(yīng)力荷載。4.2.4定義施工階段對施工階段進(jìn)行劃分，本設(shè)計(jì)劃分為19個(gè)節(jié)段，包括0#塊施工、邊跨現(xiàn)澆、邊跨合攏、中跨合攏和其他15個(gè)普通節(jié)段。4.2.5材料時(shí)間依存性定義先定義收縮徐變的時(shí)間依存性材料特性，然后把收縮徐變C50混凝土材料進(jìn)行連接。4.2.6分析運(yùn)行與結(jié)果當(dāng)進(jìn)行完所有的荷載組合、結(jié)構(gòu)組、邊界組以及施工節(jié)段的劃分的設(shè)定之后，對模型結(jié)構(gòu)進(jìn)行施工階段的模擬，查看各個(gè)階段的運(yùn)行結(jié)果以判斷模型在各個(gè)階段的設(shè)定是否正確，在對模型各階段調(diào)試完畢之后，導(dǎo)出所需數(shù)據(jù)進(jìn)行各方面的檢算。

5內(nèi)力計(jì)算靜力荷載類型混凝土容重。二期恒載。混凝土收縮及徐變。支座不均勻沉降。溫度荷載。恒載內(nèi)力計(jì)算恒荷載作用下內(nèi)力計(jì)算表5.1 恒載作用控制截面截面內(nèi)力截面節(jié)點(diǎn)荷載類型階段剪力（kN）彎矩（kN·m）懸臂端5恒荷載最大懸臂狀態(tài)1111.250腹板變化6恒荷載最大懸臂狀態(tài)2967.24-8151.91/4截面7恒荷載最大懸臂狀態(tài)4825.97-23725.71/2截面14恒荷載最大懸臂狀態(tài)8710.49-77693.773/4截面20恒荷載最大懸臂狀態(tài)12659.75-157607.91中支座處26恒荷載最大懸臂狀態(tài)-1258.64-209.77懸臂端44恒荷載最大懸臂狀態(tài)00腹板變化46恒荷載最大懸臂狀態(tài)1844.43-3683.751/4截面50恒荷載最大懸臂狀態(tài)3695.04-14747.711/2截面54恒荷載最大懸臂狀態(tài)7573.76-59642.073/4截面58恒荷載最大懸臂狀態(tài)11521.86-131023.64邊支座處64恒荷載最大懸臂狀態(tài)-1258.64-209.77內(nèi)力圖如下：圖5.1最大懸臂剪力圖圖5.2最大懸臂彎矩圖5.2.2邊跨合攏狀態(tài)下的內(nèi)力計(jì)算表5.2 恒載作用控制截面截面內(nèi)力截面節(jié)點(diǎn)荷載類型階段軸力（kN）剪力-z（kN）彎矩-y（kN·m）邊支座2恒荷載中跨合攏0-2973.65-153.191/4截面7恒荷載中跨合攏0.02794.877052.86腹板變化6恒荷載中跨合攏0.171855.441755.161/2截面14恒荷載中跨合攏-1.264008.88-21624.293/4截面20恒荷載中跨合攏-0.377394.01-86765.69中支座26恒荷載中跨合攏0-11925.78-155791.923/4截面58恒荷載中跨合攏2.15-6846.28-90873.61/2截面54恒荷載中跨合攏1.42-4590.22-48116.41/4截面50恒荷載中跨合攏0.66-2373.82-20363.58腹板變化46恒荷載中跨合攏0-1316.32-12991.86內(nèi)力圖如下：圖5.3邊跨合攏剪力圖圖5.4邊跨合攏彎矩圖5.2.3中跨合攏狀態(tài)下的內(nèi)力計(jì)算表5.3 恒載作用控制截面截面內(nèi)力截面節(jié)點(diǎn)荷載類型階段軸力（kN）剪力-z（kN）彎矩-y（kN·m）邊支座2恒荷載中跨合攏0-2973.65-153.191/4截面7恒荷載中跨合攏0.02794.877052.86腹板變化6恒荷載中跨合攏0.171855.441755.161/2截面14恒荷載中跨合攏-1.264008.88-21624.293/4截面20恒荷載中跨合攏-0.377394.01-86765.69中支座26恒荷載中跨合攏0-11925.78-155791.923/4截面58恒荷載中跨合攏2.15-6846.28-90873.601/2截面54恒荷載中跨合攏1.42-4590.22-48116.401/4截面50恒荷載中跨合攏0.66-2373.82-20363.58腹板變化46恒荷載中跨合攏0-1316.32-12991.86內(nèi)力圖如下：圖5.5中跨合攏剪力圖圖5.6 中跨合攏彎矩圖5.3移動(dòng)荷載內(nèi)力計(jì)算本設(shè)計(jì)為鐵路雙線線路，橋梁的最大跨徑為112m，左右對稱布置。5.3.1移動(dòng)荷載最大內(nèi)力計(jì)算表5.4 移動(dòng)荷載控制截面最大內(nèi)力截面節(jié)點(diǎn)荷載類型最大剪力-z（kN）最大彎矩-y（kN·m）邊支座2移動(dòng)荷載2152.8301/4截面7移動(dòng)荷載2152.8333289.6腹板變化6移動(dòng)荷載2152.8340257.471/2截面14移動(dòng)荷載3716.1740295.363/4截面20移動(dòng)荷載6655.8812395中支座26移動(dòng)荷載751.0815120.863/4截面58移動(dòng)荷載751.089487.81/2截面54移動(dòng)荷載751.0820679.351/4截面50移動(dòng)荷載1143.5240725.18腹板變化46移動(dòng)荷載1580.4847760.72內(nèi)力圖如下：圖5.7 移動(dòng)荷載最大剪力圖5.8 移動(dòng)荷載最大彎矩5.3.2移動(dòng)荷載最小內(nèi)力計(jì)算表5.5移動(dòng)荷載控制截面最小內(nèi)力截面節(jié)點(diǎn)荷載類型最小剪力-z（kN）最小彎矩-y（kN·m）邊支座2移動(dòng)荷載-5280.22-527.421/4截面7移動(dòng)荷載-3102.65-19375.56腹板變化6移動(dòng)荷載-2341.96-27986.931/2截面14移動(dòng)荷載-1185.24-45209.663/4截面20移動(dòng)荷載-378.02-69967.33中支座26移動(dòng)荷載-9678.78-112734.063/4截面58移動(dòng)荷載-7525.84-54515.841/2截面54移動(dòng)荷載-5688.5-21676.551/4截面50移動(dòng)荷載-3738.4-15669.94腹板變化46移動(dòng)荷載-3029.78-12666.62內(nèi)力圖如下：圖5.9移動(dòng)荷載最小剪力圖5.10移動(dòng)荷載最小彎矩5.4荷載組合5.4.1按承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)（1）基本組合作用的基本組合效應(yīng)設(shè)計(jì)值可按下式計(jì)算：Sd=γ0S(i=1n表5.6 基本組合控制截面最大內(nèi)力截面節(jié)點(diǎn)荷載類型剪力（kN）彎矩（kN·m）端點(diǎn)1基本組合00邊支座2基本組合-2718.38-195.621/4截面8基本組合2775.9555587.1腹板變化12基本組合4786.158701.611/2截面18基本組合10218.9732037.743/4截面22基本組合18958.8-67116.83中支座26基本組合-15688.02-155461.163/4截面30基本組合-9428.22-66591.751/2截面34基本組合-5996.913162.271/4截面38基本組合-2243.3457270.41腹板變化42基本組合-250.3774354.49中跨跨中45基本組合2684.9282889.44表5.7 基本組合控制截面最小內(nèi)力截面節(jié)點(diǎn)荷載類型剪力（kN）彎矩（kN·m）端點(diǎn)1基本組合-0.010邊支座2基本組合-10990.67-686.831/4截面8基本組合-2948.74-1477.56腹板變化12基本組合-613.56-15656.261/2截面18基本組合3588.13-70215.733/4截面22基本組合9329.22-207548.39中支座26基本組合-29136.66-365333.343/4截面30基本組合-20079.12-191474.891/2截面34基本組合-14386.14-80813.851/4截面38基本組合-8546.37-18169.21腹板變化42基本組合-5908.68-0.85中跨跨中45基本組合-2720.278453.7圖5.11基本組合剪力包絡(luò)圖圖5.12基本組合彎矩包絡(luò)圖5.4.2按正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)頻遇組合作用頻遇組合的效應(yīng)設(shè)計(jì)值可按下式計(jì)算：Sd=i=1n表5.8頻遇控制截面最大內(nèi)力截面節(jié)點(diǎn)荷載類型剪力（kN）彎矩（kN·m）端點(diǎn)1基本組合00邊支座2基本組合-2891.76-195.621/4截面8基本組合2254.4945810.04腹板變化12基本組合3929.6249295.711/2截面18基本組合8233.128056.343/4截面22基本組合15096.22-67562.17中支座26基本組合-15771.61-155949.853/4截面30基本組合-9511.81-66467.951/2截面34基本組合-6080.51907.781/4截面38基本組合-2372.8552451.12腹板變化42基本組合-429.8866370.69中跨跨中45基本組合2044.6473489.89表5.9頻遇控制截面最小內(nèi)力截面節(jié)點(diǎn)荷載類型剪力（kN）彎矩（kN·m）端點(diǎn)1基本組合-0.010邊支座2基本組合-8876.07-497.011/4截面8基本組合-2485.5382.8腹板變化12基本組合-375.63-12282.521/2截面18基本組合3693.75-57278.383/4截面22基本組合9341.8-171046.09中支座26基本組合-23079.44-298301.583/4截面30基本組合-15789.11-160737.311/2截面34基本組合-11307.53-69389.891/4截面38基本組合-6718.75-16264.9腹板變化42基本組合-4621.7-796.59中跨跨中45基本組合-2076.876650.77圖5.圖5.13頻遇剪力包絡(luò)圖圖5.14頻遇彎矩包絡(luò)圖（2）準(zhǔn)永久組合作用準(zhǔn)永久組合的效應(yīng)設(shè)計(jì)值可按下式計(jì)算：Sd=i=1表5.10準(zhǔn)永久控制截面最大內(nèi)力截面節(jié)點(diǎn)荷載類型剪力（kN）彎矩（kN·m）端點(diǎn)1基本組合00邊支座2基本組合-2891.76-195.621/4截面8基本組合2254.4945810.04腹板變化12基本組合3929.6249295.711/2截面18基本組合8233.1028056.343/4截面22基本組合15096.22-67562.17中支座26基本組合-15771.61-155949.853/4截面30基本組合-9511.81-66467.951/2截面34基本組合-6080.501907.781/4截面38基本組合-2372.8552451.12腹板變化42基本組合-429.8866370.69中跨跨中45基本組合2044.6473489.89表5.11準(zhǔn)永久控制截面最小內(nèi)力截面節(jié)點(diǎn)荷載類型剪力（kN）彎矩（kN·m）端點(diǎn)1基本組合-0.010邊支座2基本組合-8876.07-497.011/4截面8基本組合-2485.5382.80腹板變化12基本組合-375.63-12282.521/2截面18基本組合3693.75-57278.383/4截面22基本組合9341.80-171046.09中支座26基本組合-23079.44-298301.583/4截面30基本組合-15789.11-160737.311/2截面34基本組合-11307.53-69389.891/4截面38基本組合-6718.75-16264.90腹板變化42基本組合-4621.70-796.59中跨跨中45基本組合-2076.876650.77圖5.15準(zhǔn)永久剪力包絡(luò)圖圖5.16準(zhǔn)永久彎矩包絡(luò)圖6預(yù)應(yīng)力鋼束的計(jì)算及布置6.1鋼束估算6.1.1計(jì)算預(yù)應(yīng)力鋼束的有效預(yù)應(yīng)力GB/T5224標(biāo)準(zhǔn)?j15.2mm，fpk1860MPa，根據(jù)相關(guān)規(guī)定，對預(yù)應(yīng)力鋼束進(jìn)行兩端張拉時(shí)0.75fpk，則預(yù)應(yīng)力鋼筋的張拉控制應(yīng)力為：con0.75fpk0.75×18601395MPa預(yù)應(yīng)力損失按張拉控制應(yīng)力的20%計(jì)算，則有效預(yù)應(yīng)力pe0.813951116MPa。6.2預(yù)應(yīng)力鋼束的布置6.2.1預(yù)應(yīng)力鋼束布置原則（1）必須滿足規(guī)范中的相關(guān)構(gòu)造要求。（2）預(yù)應(yīng)力筋布置時(shí)須對稱于構(gòu)件截面的幾何豎軸線。6.2.2預(yù)應(yīng)力損失的計(jì)算根據(jù)規(guī)范，在進(jìn)行主梁張拉應(yīng)力的計(jì)算以及確定鋼筋的張拉力的時(shí)候，需要進(jìn)行預(yù)應(yīng)力損失的計(jì)算，具體預(yù)應(yīng)力損失包括以下幾項(xiàng)：（1）由于鋼筋和鋼筋管道之間相互摩擦引起的預(yù)應(yīng)力損失σl1（2）由于拼裝構(gòu)件的時(shí)候造成接縫之間相互壓縮而造成的損失σl2（3）混凝土之間進(jìn)行了壓縮引起的預(yù)應(yīng)力損失σl3（4）鋼筋松弛引起的損失σl4（預(yù)應(yīng)力鋼筋僅在0.5fptk（5）混凝土收縮、徐變引起的預(yù)應(yīng)力損失σl5（6）使用階段除去全部損失的有效預(yù)應(yīng)力：σpe（7）張拉錨固階段的有效預(yù)應(yīng)力：σpe根據(jù)Midas/Civil計(jì)算得到個(gè)截面預(yù)應(yīng)力損失數(shù)據(jù)：表6.1 各截面預(yù)應(yīng)力損失單元位置（σl1+σl3σl5σl45I434.24-4.43-61.56-8.266I351.43-6.59-68.86-35.067I329.18-10.29-75.62-42.078I321.02-13.01-79.89-44.619I319.28-14.82-81.98-45.2210I321.82-14.56-81.37-44.3111I327.13-12.32-77.98-42.6612I331.88-9.55-74.16-41.2013I338.82-6.51-69.86-39.0214I348.47-3.38-65.25-36.9015I355.69-0.74-62.18-35.3116I361.871.57-67.93-34.0417I356.063.95-64.42-37.3118I359.285.51-69.74-37.1119I355.357.35-66.35-39.9320I362.248.15-70.27-38.7221I361.269.52-67.02-40.6422I367.3510.49-63.80-40.2123I375.8210.98-61.50-38.7324I378.6510.94-66.94-38.3225I379.5011.35-64.75-39.4426I382.8510.97-68.91-39.0227I393.2510.81-64.11-37.8028I403.929.96-65.81-35.4429I402.7910.46-65.44-35.9630I421.549.11-62.59-32.4231I423.517.01-14.82-31.0932I419.267.49-14.60-31.8733I424.6111.25-62.47-30.6934I425.267.42-14.92-30.4835I419.957.14-15.17-31.6436I426.628.83-63.70-31.0837I411.9710.82-64.06-34.5538I401.4110.83-67.52-36.9739I396.5811.15-63.82-37.9540I388.7711.03-67.14-39.1941I389.44211.05-62.26-38.1142I384.6810.72-65.25-38.3043I384.6710.47-59.72-37.6044I376.539.80-61.67-39.1445I370.59.03-64.06-39.7946I363.637.87-68.83-40.42

7次內(nèi)力計(jì)算7.1鋼束次內(nèi)力在插入鋼束之后，在支座處會(huì)產(chǎn)生次內(nèi)力，因此要進(jìn)行次內(nèi)力的計(jì)算。Midas/Civil計(jì)算得到鋼束預(yù)加力引起的次內(nèi)力：表7.1 鋼束次內(nèi)力單元位置軸力/kN剪力/kN彎矩/kN·m1I1.31-546.0502I0.49-546.051638.173I0.22-546.063822.294I0-546.066279.635I-0.07-546.067371.746I0.77-546.059555.977I3.42-546.0411740.198I6.07-546.0213924.419I8.99-545.9816108.6310I11.94-545.9218292.8511I14.7-545.8620477.0712I17.5-545.7722661.2913I20.34-545.6824845.5114I23.04-545.5727029.7315I25.59-545.4628940.9216I28.14-545.3330852.1217I30.75-545.1932763.3118I33.34-545.0434674.5019I36.04-544.8636585.7020I38.58-544.6938496.8921I41.34-544.4940408.0822I43.83-544.2942319.2723I46.08-544.1143957.4424I48.34-543.9145595.6125I50.69-543.747233.7726I52.88-543.4948871.9427I54.96-543.2850510.128I56.98-543.0752148.2729I59.59-542.7953786.4330I60.34-542.7155424.631I-0.1-546.0655970.6532I-40.02824.2854400.8433I-40.02824.2853615.8734I-40.02824.2848630.8835I146.18-3.4554135.936I144.9-19.654072.5337I144.93-19.454090.6538I145.02-18.7154148.4439I145.09-18.1754203.3640I145.16-17.6154257.4241I145.23-17.0354308.6442I145.3-16.454359.0343I145.37-15.7954406.6344I145.43-15.1954453.3145I145.5-14.5354498.1846I145.57-13.7954548.35圖7.1二次鋼束剪力圖圖7.2二次鋼束彎矩圖7.2混凝土收縮、徐變引起的次內(nèi)力表7.2 收縮次內(nèi)力單元位置軸力/kN剪力/kN彎矩/kN·m1I01.0902I01.09-3.273I01.09-7.634I01.09-12.535I01.09-14.716I01.09-19.077I-0.011.09-23.438I-0.011.09-27.799I-0.021.09-32.1510I-0.021.09-36.5111I-0.031.09-40.8712I-0.031.09-45.2313I-0.041.09-49.5814I-0.051.09-53.9415I-0.051.09-57.7616I-0.061.09-61.5717I-0.061.09-65.3918I-0.071.09-69.2019I-0.071.09-73.0220I-0.081.09-76.8321I-0.081.09-80.6422I-0.091.09-84.4623I-0.091.09-87.7324I-0.11.09-9125I-0.11.09-94.2726I-0.111.08-97.5427I-0.111.08-100.828I-0.111.08-104.0729I-0.121.08-107.3430I-0.121.08-110.6131I01.09-111.732I257.141877.077477.2933I257.141877.075482.4334I257.141877.07-5662.2235I494.34-0.76-551.7536I491.22-55.47-776.9737I491.3-54.78-726.5638I491.55-52.42-563.8439I491.74-50.59-410.7940I491.93-48.71-260.6841I492.13-46.73-120.1442I492.32-44.6117.5843I492.51-42.55145.8644I492.68-40.52271.0245I492.86-38.27390.0646I493.04-35.77521.58圖7.3二次收縮剪力圖圖7.4二次收縮彎矩圖表7.3 徐變次內(nèi)力單元位置軸力/kN剪力/kN彎矩/kN·m1I0.9-373.8602I0.33-373.861121.573I0.15-373.8626174I0-373.864299.355I-0.05-373.865047.066I0.53-373.866542.497I2.34-373.858037.928I4016-373.839533.349I6.16-373.8111028.7710I8.18-373.7712524.211I10.06-373.7214019.6212I11.98-373.6615515.0513I13.93-373.617010.4814I15.77-373.5218505.915I17.52-373.4519814.416I19.26-373.3621122.917I21.06-373.2622431.418I22.83-373.1623739.9019I24.68-373.0425048.3920I26.41-372.9226356.8921I28.31-372.7827665.3922I30-372.6528973.8923I31.55-372.5230095.4624I33.1-372.3931217.0325I34.71-372.2432338.626I36.21-372.133460.1727I37.63-371.9634581.7428I39.01-371.8235703.3129I40.8-371.6236824.8830I41.31-371.5737946.4531I-0.07-373.8638320.332I-51.745258.2936559.0633I-51.745258.2931325.234I-51.745258.29-24935I-85.61-211.23-7030.9836I-108.46-200.46-6780.637I-108.18-200.61-6577.9838I-107.21-201.12-5972.0939I-106.47-201.52-5364.5240I-105.7-201.93-4756.4541I-104.88-202.35-4146.7142I-103.16-202.8-3536.4943I-102.32-203.23-2924.6444I-101.39-203.66-2312.2445I-100.35-204.12-1698.7846I-99.4-204.64-981.81圖7.5二次徐變剪力圖圖7.6二次徐變彎矩圖7.3基礎(chǔ)不均勻沉降沉降引起的次內(nèi)力計(jì)算在Midas中定義不均勻沉降荷載工況之后，選擇最不利因素，可以得到沉降次內(nèi)力，如下表：表7.4 不均勻沉降次內(nèi)力單元位置軸力/kN剪力/kN彎矩/kN·m1I0.25105.9402I0.09105.94317.823I0.04105.94741.594I0105.941218.335I0.01105.941430.216I0.15105.941853.977I0.66105.942277.748I1.18105.932701.59I1.74105.933125.2710I2.32105.923549.0411I2.85105.93972.812I3.39105.894396.5713I3.95105.874820.3314I4.47105.855524.115I4.96105.825614.8916I5.46105.85985.6817I5.97105.776356.4818I6.47105.746727.2819I6.99105.717098.0720I7.48105.687468.8721I8.02105.647839.6622I8.5105.68210.4623I8.94105.568528.2824I9.38105.538846.125I9.83105.489163.9326I10.26105.449481.7527I10.66105.49799.5828I11.05105.3610117.4029I11.56105.3110435.2230I11.71105.2910753.0531I0.02105.9410858.9932I14.61829.6710916.8333I14.61829.6710759.6934I14.61829.679813.9535I28.43106.319674.6136I28.26105.669568.2937I28.28105.689461.9838I28.29105.739143.0439I28.3105.778824.0940I28.31105.818505.1541I28.32105.868186.2142I28.33105.97867.2643I28.34105.947548.3244I28.35105.977229.3845I28.36106.016910.4346I28.37106.056538.33圖7.7不均勻沉降剪力包絡(luò)圖圖7.8不均勻沉降彎矩包絡(luò)圖7.4溫度變化引起的次內(nèi)力計(jì)算即次內(nèi)力。表7.5 整體升溫時(shí)次內(nèi)力單元位置軸力/kN剪力/kN彎矩/kN·m1I-0.0730.7202I-0.0330.72-92.163I-0.0130.72-215.054I030.72-353.295I030.72-414.746I-0.0430.72-537.627I-0.1930.72-660.518I-0.3430.72-783.399I-0.5130.72-906.2810I-0.6730.71-1029.1611I-0.8330.71-1152.0512I-0.9830.71-1274.9313I-1.1430.7-1397.8214I-1.330.69-1520.715I-1.4430.69-1628.2216I-1.5830.68-1735.7517I-1.7330.67-1843.2718I-1.8830.66-1950.8019I-2.0330.65-2058.3220I-2.1730.64-2165.8521I-2.3330.63-2273.3722I-2.4730.62-2380.8923I-2.5630.61-2473.0624I-2.7230.6-2565.2225I-2.8530.59-2657.3926I-2.9830.58-2749.5527I-3.0930.57-2841.7128I-3.2130.55-2933.8829I-3.3530.54-3026.0430I-3.3930.53-3118.231I0.0130.72-3148.9232I-273.99-2345.99-11231.9033I-273.99-2345.99-8760.7534I-273.99-2345.995190.0435I-522.87-0.09240.4736I-519.6657.78479.5837I-519.7457.06427.6138I-520.0154.56257.7339I-520.2152.6298.5340I-520.4150.64-57.5641I-520.6148.54-203.5342I-520.8146.29-346.5143I-52144.12-479.5244I-521.1841.96-609.2245I-521.3739.59-732.4546I-521.5634.51-868.43圖7.7整體升溫剪力圖圖7.8整體升溫彎矩圖表7.6梯度降溫時(shí)次內(nèi)力單元位置軸力/kN剪力/kN彎矩/kN·m1I-0.33135.9502I-0.12135.95-407.843I-0.05135.95-951.634I0135.95-1563.395I0.02135.95-1835.286I-0.19135.95-2379.077I-0.85135.94-2922.868I-1.51135.94-3466.659I-2.24135.93-4010.4310I-2.97135.9-4554.2211I-3.66135.88-5098.0112I-4.36135.85-5641.813I-5.06135.83-6185.5814I-5.74135.8-6729.3715I-6.37135.77-7205.1916I-7135.73-768117I-7.66135.69-8156.8118I-8.3135.65-8632.6319I-8.97135.61-9108.4420I-9.6135.56-9584.2621I-10.29135.51-10060.0722I-10.91135.46-10535.8823I-11.47135.41-10943.7324I-12.04135.36-11351.5725I-12.62135.31-11759.4126I-13.17135.26-12167.2527I-13.68135.2-12575.0928I-14.18135.14-12982.9329I-14.84135.11-13390.7730I-15.02135.07-13798.6131I0.02135.95-13934.5632I20.89-664.88-13375.1433I20.89-664.88-12719.834I20.89-664.88-8720.9535I42.90.01-7317.9236I42.63-4.74-7337.5337I42.66-4.68-7333.2338I42.68-4.48-7319.3339I42.7-4.32-7306.2740I42.71-4.15-7293.4641I42.73-3.98-7281.4942I42.74-3.8-7269.7643I42.76-3.62-7258.8544I42.77-3.44-7248.245I42.79-3.25-7238.0946I42.8-3.03-7226.948截面驗(yàn)算8.1承載能力極限狀態(tài)在進(jìn)行驗(yàn)算時(shí)，需要將箱型截面換算成與之截面特性相同的工字型截面，然后在按照規(guī)定的工字型截面的驗(yàn)算方法進(jìn)行驗(yàn)算。其正截面抗彎承載能力計(jì)算應(yīng)符合下列規(guī)定：當(dāng)受壓區(qū)配有縱向普通鋼筋或配普通鋼筋和預(yù)應(yīng)力鋼筋，且預(yù)應(yīng)力鋼筋受拉即為負(fù)時(shí)x≥2a則彎矩組合設(shè)計(jì)值應(yīng)滿足Md8.2抗彎性驗(yàn)算8.1.1主梁正截面抗剪驗(yàn)算（1）中墩支座截面由等效工字截面可知，等效梁高h(yuǎn)=8.5m，上翼緣高?f=1.0m，下翼緣高?f'=1.2m，bf=12.6m，，bf'梁體混凝土等級為C50，其抗壓強(qiáng)度f由式fptdAfptdfcd104.4≤110則受壓區(qū)高度：f1200×（0.0261+0.0609）=33.5×6.5×x得x=0.5m根據(jù)M中墩支座梁高為8.5m，則截面有效高度?0=h?fcdbx?當(dāng)荷載組合類型為主+附組合時(shí)：Md21157.16kN·m≤544294kN·m（2）中跨跨中截面h=5.3m，b=4.8m，?f'=0.8m，?f=1m，bf=12.6m，bf由fptdAfptdAp92.4≥72.84受壓區(qū)高度：f1200×0.0681=23.1×1.2x+得x=1.0m截面有效高度：?0=h?由式：M有23100×1.2×1.0（5.15-1.0/2）+23100×（5-1.2）×（5.15-0.8/2）0.8=462462kN·m主+附組合時(shí)：M218968kN·m≤462462kN·m8.1.2主梁斜截面抗剪驗(yàn)算對于箱型截面的梁，其抗剪承載力按下式計(jì)算：VV式中m＝M當(dāng)m＞3時(shí)，取m＝3；當(dāng)m＜1時(shí)，取m=1；p=100ρρ=當(dāng)ρ＞3時(shí)，取ρ＝3；λλλV（1）邊跨支座截面處斜截面抗剪承載力驗(yàn)算：邊跨支座處截面高度h=2.7m，保護(hù)層厚度為a=150mm，則截面有效高度：?0=h?腹板厚：b=1.2m，正截面最大剪力設(shè)計(jì)值：Vm=4342.94由上式得m=8326.42根據(jù)5.2.2節(jié)預(yù)應(yīng)力鋼束估算與布置可知，在邊跨支座截面處底板鋼束面積：Ap=0.0293㎡，頂板鋼束面積：故ρ=（0.0293＋0.0284）/1.2×2.25=0.021則p=100ρ=100×0.021=2.1C50混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fctdλ因此:VVc=0.340.18+0.4131×1+0.14×（2+1.4）×2070主力組合時(shí)：V3165.42kN≤12418.49綜合上述分析計(jì)算，斜截面抗剪強(qiáng)度滿足要求。（2）中墩支座截面斜截面抗剪強(qiáng)度中墩支座處截面梁高5.3m，則截面有效高度：?0=h?中支座正截面承受的最大剪力Vm=由計(jì)算式可得m=59861.23在截面設(shè)計(jì)中，采用腹板鋼束設(shè)計(jì)12根，頂板鋼束設(shè)計(jì)26根，頂板腹板鋼束的規(guī)格都為19-15.2。A根據(jù)式有，ρ=0.0827/（5.0×5.15）=0.0032則p=100ρ=100×0.0032=0.32C50混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fctd平均預(yù)應(yīng)力度：λu所以：Vc=0.340.18+0.64×1+0.127×（2+0.497）基本組合時(shí)：V9864.82kN≤62194.95綜合上面的分析與計(jì)算可知，斜截面抗剪強(qiáng)度滿足要求。8.2抗裂性驗(yàn)算8.2.1正截面抗裂性驗(yàn)算正截面的抗裂性按照下式驗(yàn)算：NpMpe0α為彎起鋼筋切線與構(gòu)件軸線夾角，取為10°。對不能出現(xiàn)拉應(yīng)力的構(gòu)件，其正截面抗裂性應(yīng)符合下列公式的計(jì)算：σ≤σcγ0σc=邊跨1/4截面邊跨1/4處截面下緣受拉，在底板處配有18根預(yù)應(yīng)力鋼束，頂板配有6根預(yù)應(yīng)力束，底板鋼束規(guī)格為16-15.2，頂板鋼束規(guī)格為19-15.2。頂板鋼束面積Ap'=0.0131㎡慣性矩：I=9.135m重心軸到梁底面的距離為:y=1.6578m邊跨1/4處截面的凈截面面積為:An=鋼束面積：AAA預(yù)應(yīng)力值：σσσ則預(yù)加力在構(gòu)件上所產(chǎn)生的軸向力為：NNNN由yp'=1.17m，又：e=得e0則預(yù)加力產(chǎn)生的彎矩值為：Mp=85864.876kN·mσ==24555.17kPa截面的等效抵抗矩:W修正系數(shù)：γσ≤荷載組合為主力組合時(shí)：Mσ=8236.62kPa≤8491.61kPa截面抗裂性滿足要求。（2）中墩支座處截面在截面設(shè)計(jì)中，采用腹板鋼束設(shè)計(jì)12根，頂板鋼束設(shè)計(jì)26根，頂板腹板鋼束的規(guī)格都為19-15.2。慣性矩：I=56.8402m重心軸到底面的距離為:y=2.1082m中支座處凈截面面積為:A預(yù)應(yīng)力鋼筋面積：AA預(yù)加應(yīng)力：σσ則預(yù)加力產(chǎn)生的軸向力為：Np1=Np2=N由yp1=又由：e=得e0則預(yù)加力產(chǎn)生得彎矩為：Mp=213597.69kN·mσ==11408.36kPa等效截面抵抗矩:W則修正系數(shù)：γσ≤主力組合時(shí)：Mσ=2706.31kpa≤13071.97kPa正截面抗裂性滿足要求。8.2.2斜截面抗裂性驗(yàn)算對不能出現(xiàn)拉應(yīng)力的構(gòu)件，抗裂性驗(yàn)算公式為：σσ其中σtp主拉應(yīng)力：σ主壓應(yīng)力：σ混凝土法向應(yīng)力：σ混凝土豎向應(yīng)力：σ混凝土剪應(yīng)力：τ中支座截面由Midas中截面特性表格查詢得：慣性矩：Iy=面積矩：Sb=4.6m（兩腹板之和）所配鋼筋的換算面積為A=27.5280㎡最大剪應(yīng)力：τ=1.2×法向應(yīng)力：σ豎向應(yīng)力：σ計(jì)算最大的主拉應(yīng)力：σ3.1MPa≤3.3MPa計(jì)算最大的主壓應(yīng)力：σ0.6f6.35MPa≤22.2MPa綜合以上分析可得，中支座處截面滿足斜截面抗裂性要求。（2）邊跨1/4截面由Midas截面特性表格查詢出：慣性矩：I面積矩：Sb=0.8m（取兩腹板之和）所配鋼筋的換算面積為A=9.0280㎡計(jì)算得最大剪應(yīng)力：τ=1.2×法向應(yīng)力：豎向應(yīng)力：σ計(jì)算最大得主拉應(yīng)力：σ2.9MPa≤3.3MPa計(jì)算最大的主壓應(yīng)力：σ0.6f5.21MPa≤22.2MPa綜合以上分析可得，斜截面抗裂性滿足要求。8.3預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件應(yīng)力驗(yàn)算8.3.1拉應(yīng)力驗(yàn)算根據(jù)規(guī)范，運(yùn)營階段荷載作用下的混凝土拉力按下列規(guī)定計(jì)算不允許出現(xiàn)拉應(yīng)力的構(gòu)件σ允許出現(xiàn)拉應(yīng)力但不允許出面裂縫的構(gòu)件σct（1）邊跨支座處截面截面特性：梁截面面積A=17.17m2，慣性矩I=12.17m4，y=1.18m。當(dāng)采用主力組合時(shí)：軸向壓力N=14.65kN，荷載作用彎矩M=454.68kN·mσσ當(dāng)采用主+附組合時(shí)：軸向壓力N=-33075.75kN，荷載作用彎矩M=21157.16kN·mσσ綜合以上計(jì)算，邊支座截面混凝土拉應(yīng)力滿足要求。中支座截面截面特性：梁截面面積A=27.53m2，慣性矩I=56.84m4，y=2.11m組合方式為主力組合：軸向壓力N=-361413.35kN，荷載作用彎矩M=53004.61kN·mσσ組合方式為主+附組合時(shí)：軸向壓力N=-105896.74kN，荷載作用彎矩M=218967.83kN·mσσ綜合以上計(jì)算，中支座截面混凝土拉應(yīng)力滿足要求。8.3.2壓應(yīng)力驗(yàn)算根據(jù)規(guī)范規(guī)定，運(yùn)營階段荷載作用下的混凝土壓力按下列規(guī)定計(jì)算：采用主力組合作用時(shí)σc