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1、预应力混凝土连续梁桥的计算原理1 绪论本毕业设计主要是关于大跨度预应力混凝土连续梁桥结构的设计，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、造型简洁美观、养护工程量小、抗震性能强等而成为最富有竞争力的主要桥型之一。与同等跨径的简支梁桥相比，连续梁桥的截面控制弯距得以减少，同时由于采用平衡悬臂施工方法，使桥梁单跨跨径得以增大，从而在近二十余年来连续梁桥得到广泛的应用。因此，本次毕业设计关于连续梁桥的设计对今后的走上工作单位有着极其重要的意义。本设计主要要为渭河河特大桥桥的设计计，其中中桥梁跨跨度为440+664+440 ，全长长1444 ,桥面面宽6.9 。设计计荷载标
2、标准：铁铁路中-活荷荷载；桥桥面纵坡坡：0% (平坡坡)；桥桥面横坡坡：1.55%；桥桥轴平面面线型：曲线。主主梁采用用悬臂挂挂篮对称称施工，共共划分为为五个阶阶段。第第一阶段段：在支支架上施施工中间间墩顶00#块和和1#块块；第二二阶段：在0#、1#块上张张拉预应应力钢筋筋并安装装好挂篮篮，然后后悬臂向向外依次次浇筑22#块、33#块并张张拉预应应力钢筋筋，直到到最大悬悬臂，同同时在悬悬臂浇筑筑即将完完成的时时候，在在两端搭搭支架浇浇筑边跨跨部位的的4个单单元；第第三阶段段：边跨跨合拢；第四阶阶段：中中跨合拢拢，拆除除挂篮，由由边跨向向跨中对对称进行行桥面铺铺装；第第五阶段段：竣工工验收,交
3、付运运营使用用阶段。本本桥设44个支座座，其中中第一个个支座为为固定铰铰支座，其其余为活活动铰支支座。在在本设计计过程中中我们主主要进行行了以下下几个方方面的工工作：1、依据设设计资料料初步拟拟定主梁梁截面尺尺寸；2、进行内内力（恒恒载内力力、活载载内力）计计算；3、力筋的的计算与与布置；4、预应力力损失及及有效预预应力的的计算；5、关于预预加力引引起的结结构次内内力讨论论；6、主梁截截面强度度计算；7、主梁抗抗裂性检检算；8、弹性阶阶段应力力的计算算与验算算。由于本次毕毕业设计计选用的的是变截截面的连连续梁，计计算非常常烦琐，故故在计算算时采用用电算。设设计中所所有程序序均没有有在正文文中具
4、体体给出，而而是直接接输出计计算结果果。另外外本次设设计的计计算数据据与桥梁梁设计软软件桥梁梁博士,计算所所有得到到的数据据进行比比较,以以检查正正确性。2 方案案比选及及箱梁尺尺寸拟订订2.1设计计说明（1）新建建时速2200公公里客货货共线路路铁路设设计占行行规定（铁铁建设函函（20003）4439号号）（2）铁路路桥涵设设计基本本规范（TTB1000022.1-99）（3）铁路路桥涵钢钢筋混凝凝土和预预应力混混凝土结结构设计计规范（TTB1000022.3-99）（4）铁路路桥涵地地基和基基础设计计规范（TTB1000022.5-99）2.1.11主要技技术指标标（1）铁路路等级：级（2
5、）线上上路线：单线，曲曲线（3）设计计速度：2000 （4）牵引引类型：电力（5）设计计荷载：中活载2.2方案案比选方案比选是是设计工工作者为为完成各各项设计计时，必必须进行行的十分分重要的的工作，设设计方案案即设计计人员的的构思和和设想，这这些思想想用图纸纸、计算算、说明明、综合合分析、施施工实施施步骤、技技术经济济比较等等组成的的设计方方案。2.2.11方案比比选的内内容（1）确定定桥孔孔孔径：根根据桥位位附近的的地形，水水文条件件确定桥桥位，然然后进行行桥孔布布置。（2）初步步拟订桥桥梁图示示：要集集思广益益，提出出45个方方案。（3）方案案的比较较和优选选：从材材料，施施工能力力，修复
6、复，美观观等方面面考虑。（4）绘制制方案图图和编制制说明：这是比比选的成成果。2.2.22方案比比选的结结果 为减小建筑筑高度，适适当增大大跨径并并提高线线路条件件，在设设计中采采用预应应力混凝凝土变截截面连续续梁桥。设设计要求求桥跨的的上部结结构采用用预应力力混凝土土连续梁梁，其孔孔径要求求为400 +664 +440 。桥梁梁的结构构计算图图式见图图2-11。2.3 桥桥型布置置及孔径径划分为减小建筑筑高度，适适当增大大跨径并并提高行行车舒适适性，在在设计中中采用预预应力混混凝土变变截面连连续梁桥桥。设计计要求桥桥跨的上上部结构构采用预预应力连连续梁，其其孔径要要求为440 +664 +4
7、40 。桥梁梁的结构构计算图图式见图图2-11。图2-1 桥梁梁计算图图式(单单位：mm)2.4 截截面形式式及梁高高为使计算简简化，边边跨和中中跨支座座和跨中中处尺寸寸一致，采采用变高高度箱型型截面。箱箱梁根部部高取44.0 ，跨中中最小梁梁高H22取为22.2 ，高跨跨比为11/322。采用用箱型截截面的原原因是：首先，箱箱型截面面的整体体性好、刚刚度大；其次，箱箱梁的顶顶底板可可提供足足够的面面积来布布置预应应力钢束束以承受受正、负负弯矩；另外箱箱梁抗扭扭能力强强，同时时能提供供较大的的顶板翼翼缘悬臂臂，底板板宽度相相应较窄窄，可大大幅度减减少下部部结构工工程量。采采用变高高度主要要是适
8、应应连续梁梁内力变变化的需需要。2.4.11横截面面尺寸连续箱梁为为单箱单单室变高高度变截截面箱形形三向预预应力混混凝土结结构，采采用预应应力设计计。箱梁梁顶板宽宽度为66.9 ，箱宽宽4.55 ，其横横截面构构造如图图2-22所示。箱箱梁顶面面设置22%的双双向排水水坡。(1) 翼翼缘板悬悬臂长度度本次设计桥桥面板宽宽度为66.9 ，每侧侧翼缘板板悬臂长长度取11.2 ，悬臂臂端部取取35 ，跟部部取700 。(2)顶板板和底板板箱型梁截面面的顶板板和底板板是结构构承受正正负弯矩矩的主要要工作部部位，本本设计中中，顶板板厚度取取35 和底板板厚度取取40 。(3)腹板板腹板主要承承受结构构的
9、弯曲曲剪应力力和扭转转剪应力力所引起起的主拉拉应力，本本设计中中两个腹腹板均取取40 。 图22 箱梁构构造图2.4.22 箱梁梁底板厚厚度及腹腹板宽度度设置整体支架施施工的连连续梁桥桥，中承承处的负负弯矩较较大，需需要箱梁梁底板适适当加厚厚，以提提供必要要的受压压面积；同时，跨跨中正弯弯矩较大大，应避避免该区区段底板板过厚而而增加恒恒载弯矩矩，因此此，就有有底板厚厚度按“中薄边边厚”设置的的一般规规律。底底板厚度度的变化化规律采采用直线线过渡法法。如图图2-33所示即即为底板板厚度变变化规律律示意图图.如图图2-44所示即即为腹板板厚度变变化规律律示意图图：图2-3 底板厚厚度变化化规律示示
10、意图从受力方面面来讲，连连续梁支支点附近近承受剪剪力较大大，腹板板宜增高高加宽；各孔跨跨中区段段承受剪剪力较小小，腹板板可适当当降低减减薄。腹腹板沿跨跨径方向向加宽或或减薄的的方式一一般有台台阶型和和斜直线线过渡型型。如图图所示图图24所示示。图2-4 腹板厚厚度变化化规律3主梁内力力计算由于采用悬悬臂施工工法，连连续梁桥桥将产生生恒载徐徐变二次次内力，且且在配置置预应力力钢筋前前尚要计计算预加加力产生生的次内内力，因因此，当当前情况况下的主主梁内力力计算包包括：恒恒载内力力计算、活活载内力力计算、温温度内力力计算及及支座沉沉降内力力计算。3.1恒载载内力计计算恒载内力包包括一期期恒载（箱箱梁
11、自重重）及二二期恒载载（桥面面铺装和和防撞护护栏等桥桥面系）作作用下的的内力。对对于有悬悬臂浇筑筑连续梁梁桥，考考虑建造造过程存存在体系系转换。计计算较为为繁琐，由由于本次次设计时时间有限限，故成成桥后恒恒载内力力采用现现有通用用桥梁设设计软件件桥梁博博士直接接计算；对于此此变截面面的连续续梁桥，采采用有限限元法计计算较为为方便而而且计算算结果更更加准确确。3.1.11单元划划分划分单元时时，应将将支点和和桥规规（JJTJ002385）规规定的验验算截面面位于单单元的节节点处，同同时在截截面构造造尺寸变变化点处处也应布布置节点点。按照照有限元元原理，将将一定长长度的计计算跨径径长度作作为一个个
12、单元，单单元划分分越细密密，其计计算结果果越准确确。但考考虑程序序运行速速度和设设计篇幅幅，划分分的单元元数又不不能太多多。故本本桥共划划分为336个单单元，337个节节点。3.1.22恒载集集度计算算（1）一期期恒载集集度一期恒载集集度包括括箱梁及及横隔板板的集度度，也可可只考虑虑箱梁集集度而将将横隔板板作为集集中力加加在节点点。在设设计中将将箱梁及及横隔板板一起处处理成分分段均布布集度作作用在相相应的单单元上，计计算公式式为： (33-1)式中 单元元号；号单元元一期恒恒载集度度；号单元元的毛截截面面积积，等于于该单元元两端节节点截面面积的平平均值。本设计在设设计计算算中为了了简化计计算将
13、箱箱梁及横横隔板一一起处理理成分段段均布集集度作用用在相应应的单元元上。按式(3-1)计计算的各各单元一一期恒载载集度见见计算报报表，将将全桥视视为对称称结构，仅仅列出半半跨的荷荷载集度度，另一一半关于于跨中对对称。（2） 二二期恒载载集度二期恒载集集度为梁梁上道碴碴和轨枕枕及枕木木的集度度，以及及人行道道板的荷荷载。，本本次设计计关于恒恒载内力力计算是是根据桥桥梁博士士计算，以以下是计计算结果果：3.2.活活载内力力计算 按铁路桥桥涵洞设设计基本本规范：铁路列列车竖向向静活载载必须采采用中华华人民共共和国铁铁路标准准活载即即中活载标标准活载载的计算算图式见见图33 中活加加载图3.2.11火
14、车荷荷载偏载载是的增增大系数数 按铁路桥桥涵基本本设计规规范列列车竖向向活载包包括列车车竖向动动力作用用时该列列车竖向向活载本本桥是双双线铁路路的设计计取偏载载是的增增大系数数为2.43.2.22冲击系系数计算算按铁路桥桥涵基本本设计规规范列列车竖向向活载包包括列车车竖向动动力作用用时该列列车竖向向活载等等于列车车竖向静静活载乘乘以动力力系数其其动力系系数应按按 下列公式计计算： 本次设设计计算算得3.2.33绘制弯弯距图（中中活加载载） 这部分采用用桥梁博博士计算算 ，计计算结果果详见计计算报表表： 3.3温度度温差引引起的附附加力桥梁结构由由自然条条件而引引起的温温差效应应，主要要归结为为
15、年温度度变化、日日照、降降温等原原因。年年温度变变化影响响，指气气温随季季节发生生周期性性变化时时对结构构物所引引起的作作用，一一般假定定温度沿沿结构截截面高度度方向以以均值变变化，它它对无水水平约束束的简支支梁，连连续梁等等只会导导致桥梁梁的纵向向位移，一一般通过过桥面伸伸缩缝、支支座位移移等构造造措施相相协调，并并不导致致结构温温度次内内力和温温度应力力。日照照、降温温属于局局部温差差影响，它它将导致致结构的的次内力力。计算算温度次次内力时时，温度度梯度采采用线形形变化。3.3.11计算数数据（1）长年年平均温温度变化化与温度度差对连连续梁只只引起轴轴向变形形但是不不引起附附加弯矩矩（2）
16、板面面由于日日照或骤骤冷所引引起的温温度按，混混凝土线线膨胀系系数3.3.22计算方方法在各截面中中由于桥桥面积板板伸长而而引起的的拉力: 其中： EE混凝凝土弹性性模量 混凝土土线膨胀胀系数3.3.33.桥面面板温度度差对全全断面一一起二次次力矩桥面板板温度差差对全断断面引起起的初力力矩始桥面板板中心到到 全断断面中心心的偏心心矩3.4基础础沉降次次内力计计算当超静定结结构中某某些支座座发生位位移时，结结构将相相应产生生变形，但但这种变变形受到到其它支支座的约约束不能能自由变变形；因因此，将将在桥梁梁中产生生内力从从而引起起整个桥桥梁结构构内力及及支座反反力都将将随之发发生变化化。根据据结构
17、力力学中力力法原理理即可计计算出由由于支座座沉降引引起的结结构内力力，但是是采用手手算计算算过程复复杂而且且容易出出错；因因此，在在计算时时采用桥桥梁博士士程序直直接输出出支座沉沉降所产产生的结结构内力力，计算算的具体体原理见见结构构力学（上上）；在在本次设设计中利利用程序序计算由由各支座座沉降所所产生的的次内力力，计算算时考虑虑三种最最不利情情况 4 预应应力钢筋筋估算及及布置4.1计算算原则在预应力混混凝土连连续梁中中，预应应力钢筋筋共计有有三种，分分别为纵纵向、横横向和竖竖向预应应力筋。其其中纵向向预应力力筋根据据梁的弯弯矩包络络图计算算并布置置，由于于任务紧紧张，横横向预应应力筋及及箍
18、筋不不予计算算，只计计算主筋筋。4.2计算算原理及及方法在预应力混混凝土连连续梁中中，预应应力钢筋筋共计有有三种，分分别为纵纵向、横横向和竖竖向预应应力筋。其其中纵向向预应力力筋根据据梁的弯弯矩包络络图计算算并布置置。对连续梁体体系，或或凡是预预应力混混凝土超超静定结结构，在在初步计计算预应应力钢筋筋数量时时，必须须计及各各项次内内力的影影响。然然而，一一些次内内力形的的计算恰恰与预应应力筋的的数量与与布置有有关。因因此，在在初步估估算预应应力时，只只能以预预估值来来考虑，工工程上取取用结构构最大控控制设计计弯矩值值的。预应力混凝凝土构件件在预加加应力阶阶段及使使用荷载载阶段，截截面上、下下缘
19、的应应力应满满足容许许应力的的要求.在估算算预应力力钢筋数数量时,假设混混凝土抗抗拉强度度.根据铁铁路桥涵涵钢筋混混凝土和和预应力力混凝土土结构设设计规范范（TTBJ1100002.11-999）6.3.110之规规定因此此有： 式中：、为混凝凝土上下下缘压应应力，以以压应力力为正为上下截面面抵抗矩矩； 截截面最大大最小弯弯矩值，正正弯矩取取正值，负负弯矩取取负值。4.2.11当截面面上、下下缘均配配置预应应力钢筋筋抵抗正正负弯矩矩此时截面最最小配束束量须满满足：式中令：，则有：截面上、下下缘估算算上、下下缘估算算的预应应力钢筋筋束数；每束预应力力钢筋的的面积； 截面上下下缘的预预应力钢钢筋重
20、心心至截面面重心的的距离；截面上、下下核心矩矩，按下下式计算算：预应力钢筋筋有效应应力；4.2.22下缘配配置预应应力钢筋筋抵抗正正弯矩时时（下缘不出出现拉应应力控制制）4.2.33上缘配配置预应应力钢筋筋抵抗负负弯矩时时 （上上缘不出出现拉应应力控制制）4.3初步步估算按照设计任任务书的的相关规规定：纵纵向预应应力钢筋筋束上，下下缘均采采用 99-715.24ccm钢绞绞线，断断面面积积12337,锚锚具采用用YM115-77，钢束束管道直直径为88.0ccm;管管道用金金属波纹纹管成孔孔。标准准强度18660。弹弹性模量量,混凝凝土为440号，标标准强度度为228，抗抗压设计计强度=23。
21、弹弹性模量量，控制制张拉应应力经过横载活活载的计计算可以以初步该该估算钢钢束束数数，本设设计按承承载能力力极限状状态和正正常使用用极限状状态两种种情况分分别计算算。由于于全桥为为对称结结构，两两部分配配筋面积积一致，考考虑篇幅幅故列表表时只列列出一半半。其电电算结果果分别如如下所示示： 5 按铁路路桥梁设设计的容容许应力力法计算算荷载的种类类、类型型和大小小与桥梁梁结构的的安全及及建设费费用有密密切关系系。我国国现行铁铁路桥梁梁设计规规范将荷荷载分为为主力荷荷载、附附加力荷荷载和特特殊荷载载。结构构内力是是荷载效效应的必必然结果果，桥梁梁结构容容许应力力状态法法设计时时，应按按相应的的荷载组组
22、合规律律进行内内力组合合。对于预应力力混凝土土连续梁梁桥，同同一截面面因不同同荷载作作用所产产生的内内力可能能同号，也也可能异异号，因因此应考考虑不同同的荷载载安全系系数进行行内力组组合。5.1规范范规定1.如杆件件的主要要用途为为承受某某种附加加力则在在计算此此杆件时时该附加加力应按按主力考考虑2.列车横横向摇摆摆力不与与离心力力风力同同时计算算3.船只或或排筏撞撞击力不不与其他他附加力力同时计计算4.流水压压力不与与冰压力力同时计计算两者者也不与与制动力力或牵引引力同时时计算5.当水流流方向与与桥轴的的法线的的斜交角角较大时时考虑流流水压力力或冰压压力顺桥桥6.轴方向向的分力力与制动动力或
23、牵牵引力同同时计算算7.地震力力与其他他荷载的的组合见见铁路路工程抗抗震设计计规范 表5-1荷荷载分类类表荷载分类荷载名称主力恒载结构自重、预预加应力力、混凝凝土收缩缩和徐变变的影响响活载土压力、静静水压力力及浮力力、基础础变位的的影响附加力制动力或牵牵引力、风风力、列列车横向向摇摆力力、流水水压力、冰冰压力温度变化的的影响、冻冻胀力特殊荷载船只或排筏筏撞击力力、地震震力、施施工荷载载6 预应力力损失及及有效预预应力计计算预应力混凝凝土连续续梁桥的的设计计计算需要要根据承承受外荷荷载的情情况，确确定其本本身预加加力的大大小;然然而,预预应力钢钢筋束中中的预应应力往往往受施工工因素、材材料性能能
24、及环境境条件等等因素的的影响而而引起预预应力损损失。设设计所需需的预应应力值应应是扣除除相应阶阶段的应应力损失失后预应应力钢筋筋束中实实际存在在的预应应力(即即有效预预应力)值,如如预应力力钢筋束束张拉时时的初始始应力(一般称称为张拉拉控制应应力)为为，相应应的预应应力损失失值为，则则有效预预应力的的表达式式为： (66-1)6.1控制制应力及及有关参参数的确确定6.1.11控制应应力按照设计任任务书的的相关规规定：纵纵向预应应力钢筋筋束上，下下缘均采采用 99-715.24ccm钢绞绞线，断断面面积积12337,锚锚具采用用YM115-77，钢束束管道直直径为88.0ccm;管管道用金金属波
25、纹纹管成孔孔。标准准强度18660。弹弹性模量量,混凝凝土为440号，标标准强度度为228，抗抗压设计计强度=23。弹弹性模量量，控制制张拉应应力6.1.22其他参参数设计中，采采用金属属波纹管管，其参参数如下下： ，k=0.00036.2预应应力损失失计算（1）预应应力钢筋筋与孔道道的摩擦擦损失按铁路设计计规范规规定：预预应力钢钢筋与孔孔道的摩摩擦损失失按下式式计算：式中由由于摩擦擦引起的的应力损损失钢筋锚锚下控制制应力从张拉拉端至计计算截面面的长度度上钢筋筋弯起角角之和从张拉拉端至计计算截面面的管道道长度钢筋与与管道壁壁之间的的摩擦系系数按表表采用 本设设计采用用参数， （2）由由于锚头头
26、变形钢钢筋回缩缩和接缝缝压缩引引起的应应力损失失按下式计算算中由于于锚头变变形钢筋筋回缩和和接缝压压缩引起起的应力力损失预应力力钢筋的的有效长长度锚头头变形钢钢筋回缩缩和接缝缝压缩 （3）混凝凝土弹性性压缩损损失 按照设设计规范范规定分分批张拉拉时用下下式简化化计算式中，钢筋张张拉批数数；预应力力钢筋与与混凝土土弹性模模量之比比，即；钢束形形心处由由该预加加力产生生的混凝凝土的正正应力，如如计入一一期恒载载影响可可按下式式计算式中，扣除预预应力损损失后的的有效预预加力，；混凝土土净面积积；钢束重重心至混混凝土净净截面形形心的距距离；混凝土土净截面面惯性矩矩；一期恒恒载产生生的弯矩矩。一混凝凝土
27、计算算面积（4）钢束束松弛损损失的计计算按超张考虑虑，则： （5）混凝凝土收缩缩徐变损损失的计计算 由于混凝土土收缩徐徐变引起起的应力力损失终终极值按按下列公公式计算算：式中由由收缩徐徐变引起起的应力力损失终终极值传力锚锚固时在在计算截截面上预预应力钢钢筋重心心处由于于预加力力扣除相相应阶段段的应力力损失和和梁自重重产生的的混凝土土正应力力对简支支梁可取取跨中与与跨度截截面的平平均值对对连续梁梁和连续续刚构可可取若干干有代表表性截面面的平均均值混凝土土徐变系系数的终终极值混凝土土收缩应应变的终终极值梁的配配筋率换换算系数数非预应应力钢筋筋弹性模模量与混混凝土弹弹性模量量之比预应力力钢筋及及非预
28、应应力钢筋筋的截面面面积A梁截截面面积积对后张张法构件件可近似似按净截截面计算算预应力力钢筋与与非预应应力钢筋筋重心至至梁截面面重心轴轴的距离离截面回回转半径径计算参数：收缩系系数 00.0006255，收缩缩极值：0.0000115 6.3有效效应力计计算（1）张拉拉锚固阶阶段的有有效应力力（2）使用用阶段扣扣除全部部损失后后的有效效应力6.4.预预加力产产生的次次内力及及内力组组合（1）用等等效荷载载法求解解预加力力次内力力的基本本思想把预加里次次内力对对混凝土土的作用用用等效效荷载的的形式来来代替，然然后求这这个等效效作用下下的弯距距，即是是预加里里的总力力矩。等效的原则则是：预预加力的
29、的引起的的外力与与基本结结构的外外力相同同，基本本结构取取为静定定结构，预预加力引引起静定定结构的的的弯矩矩即为初初预矩。（2）求解解方法： 为等效效荷载，它它垂直梁梁的方向向，且为为分布荷荷载 为初初预矩 用叠加法求求解如下下 （3）结论论1.荷载值值只与初初预矩杂杂跨中的的形状和和初在梁梁端的大大小有关关。而与与初预矩矩在中间间的的支支撑无关关。2.原跨长长的方向向不变，等等效荷载载的值与与钢筋在在在跨中中的形状状和粮的的偏心距距有关，而而与钢筋筋在中间间支撑和和支点上上的偏心心距无关关。根据上述各各项预应应力损失失结果，可可按施工工和使用用阶段进进行组合合，组合合原理及及公式如如上所示示
30、，从而而计算出出相应阶阶段有效效预应力力具体数数据，由由于篇幅幅限制此此处仅列列出钢束束的各项项预应力力损失及及有效预预应力，其其余与此此类似。具具体结果果详见计计算报表表：7 截面面应力计计算7.1正常常使用阶阶段混凝凝及钢筋筋应力计计算在正常使用用阶段，钢钢丝束孔孔道内早早已压浆浆，二者者能有效效地共同同变形。因因此，在在计算自自重以外外地其他他恒载及及活载等等作用力力作用下下地截面面正应力力时应采采用换算算截面。为为了使计计算结果果更符合合实际，将将预压力力分为两两部分。即即压浆前前预加力力和压浆后发发生的预预应力损损失引起起的轴向向力压浆前按净净截面特特性计算算，压浆浆后则按按照换算算
31、截面特特性计算算。故混混凝土应应力和按照下下式计算算：最外排力筋筋中的应应力为：式中：,为预预应力合合力作用用点到净净截面、换换算截面面重心轴轴距离； ，净截截面、换换算截面面面积； ，净截截面、换换算截面面惯性矩矩； 为梁梁自重、二二期恒载载、活载载产生的的弯矩； 预应力力钢筋永永存应力力； 预应力力钢筋弹弹性模量量对混凝凝土弹性性模量之之比； ，最外外排钢筋筋距净截截面和换换算截面面的距离离；7.2正截截面抗裂裂性计算算根据铁路路桥涵钢钢筋混凝凝土和预预应力混混凝土结结构设计计规范66.3.9之规规定，对对于受弯弯构件按按照下式式进行其其抗裂性性计算：式中： 抗裂裂性安全全系数，按按照规范
32、范取； 计算荷荷载在受受拉边缘缘混凝土土中产生生的拉应应力； 扣除相相应阶段段预应力力损失后后混凝土土的预压压应力； 混凝土土抗拉极极限强度度； 考虑混混凝土的的塑性修修整系数数； 对所检检算截面面受拉边边缘的截截面抵抗抗矩； 换算截截面重心心轴以下下面积对对重心轴轴的面积积矩；7.3 正正截面强强度计算算按照铁路路桥涵钢钢筋混凝凝土和预预应力混混凝土结结构设计计规范规规定，矩矩形截面面或翼缘缘位于受受拉边的的形截面受弯构构件其正正截面强强度应按按下列公公式计算算：中性轴位置置按照下下式确定定： 式中： 计算算弯矩； 混凝凝土抗压压极限强强度； 相当当于混凝凝土受压压破坏时时预应力力筋中的的应
33、力； 预应应力钢筋筋与混凝凝土弹性性模量之之比；预应力力钢筋抗抗压计算算强度；预应力力钢筋重重心处混混凝土的的有效预预压应力力；混凝土土应力为为时，预预应力钢钢筋中的的有效应应力；截面有有效高度度；受压区区非预应应力钢筋筋的抗压压计算强强度；受压区区非预应应力钢筋筋的截面面面积；矩形截截面宽度度；截面受受压区高高度； 其其中应满满足以下下条件： 当时时可按下下式计算算： 如果按上式式计算所所得得正正截面强强度比不不考虑受受压区钢钢筋还小小时，则则应按不不考虑受受压区钢钢筋计算算。如果翼缘位位于受压压区的形形或工字字形截面面受弯构构件其正正截面强强度应按按下列规规定计算算：当符合下列列条件时时：
34、 应按宽度度为的矩矩形截面面计算如如，必须须符合规规范要求求。当不符合上上述条件件时： 此时中性轴轴位置按按照下式式计算： 当时时可按下下式计算算：如果按上式式计算所所得得正正截面强强度比不不考虑受受压区钢钢筋还小小时，则则应按不不考虑受受压区钢钢筋计算算。按照上述计计算方法法，本设设计运用用桥梁博博士对第第6,112,222,322,388等五个个各具有有代表性性的截面面进行验验算，其其截面应应力计算算结果详详见计算算报表：8 截面面验算8.1施工工阶段的的正应力力验算 8.1.1基本本原理根据桥规规规定定及参考考相关文文献，预预应力混混凝土连连续梁桥桥正应力力验算的的原理及及相关公公式如下
35、下：求出施工阶阶段的内内力后，可可计算出出截面各各点的应应力。为为了确保保施工阶阶段安全全，应进进行施工工阶段应应力验算算。施工工阶段的的内力组组合见上上表，此此内力包包括了施施工阶段段中的结结构自重重永久荷荷载和预加加应力效效应。后后张法受受弯构件件，在其其承受后后加永久久荷载和和基本可可变荷载载及支座座沉降等等作用时时，一般般情况下下构件预预留孔道道均已经经压浆凝凝固，认认为钢筋筋和混凝凝土已经经成为整整体并能能有效地地共同工工作，故故在后加加永久荷荷载、基基本可变变荷载、支支座沉降降、温度度等作用用时，均均按换算算截面计计算。在在预加应应力阶段段，因孔孔道尚未未压浆，所所以由预预加力和和
36、梁的自自身永久久荷载产产生的混混凝土应应力，仍仍按混凝凝土净截截面特性性计算。由由于截面面应力与与施工阶阶段紧密密结合，所所以应该该与施工工阶段紧紧密结合合确定各各施工在在各使用用阶段截截面上下下缘混凝凝土主应应力计算算公式，具具体的计计算公式式如下：8.1.22施工阶阶段混凝凝土应力力规定40号混凝凝土： () ()8.2使用用阶段截截面应力力验算8.2.11计算原原理正常使用阶阶段的应应力验算算由静载载和预应应力等同同时作用用时的单单元内力力值进行行内力组组合并验验算。而而此项内内力组合合前面已已经完成成。8.2.22计算公公式根据相关规规定，参参考有关关的设计计，此阶阶段的计计算公式式如
37、下：对于组合II： (8-1) (8-2) 对于于组合III和IIII： (8-3) (8-4)8.2.33使用阶阶段混凝凝土的限限制应力力 压应应力：荷载组合II ()荷载组合III或组组合IIII () 对于于荷载组组合I 、荷载载组合III或组组合IIII 均均不允许许出现拉拉应力。8.2.44使用阶阶段钢束束应力验验算为了表述和和计算的的方便，将将钢束等等分成330等份份，计算算出钢束束在311个节点点上的次次应力。在在本设计计中首先先计算出出钢束在在各使用用荷载作作用下的的应力，然然后将使使用荷载载应力与与恒载下下应力进进行组合合，即可可进行钢钢束应力力验算。下下表给出出了号钢束束在
38、三种种使用荷荷载组合合作用下下各项应应力，其其它钢束束应力的的计算方方法及验验算方法法与号钢束束相同。由由于篇幅幅有限计计算过程程和结果果不于列列出。在在此仅给给出号钢束束在三种种使用荷荷载组合合作用下下各项应应力并进进行验算算。8.3剪应应力与主主应力验验算对于后张法法构件，各各根据施施工阶段段和运营营阶段的的特点可可以确定定由预剪剪力和使使用荷载载产生的的混凝土土剪力求求剪应力力的计算算公式为为： (88-5) (8-66)式中： 、分别别为计算算剪应力力点以上上(或以以下)部部分混凝凝土净截截面和构构件换算算截面，对对其净截截面重心心和换算算截面重重心轴的的面积矩矩；计算剪剪应力处处，结
39、构构截面的的受剪宽宽度；、构件件混凝土土净截面面惯性矩矩和换算算截面惯惯性矩；外荷载载剪力，；由构件件永久荷荷载引起起的剪力力；桥面铺铺装等后后引起的的剪力；基本可可变荷载载剪力。使用阶段预预应力混混凝土受受弯构件件的主拉拉应力和和主压应应力分别别按下列列公式计计算：= (8-7) (8-8)式中：预加力力和使用用荷载在在主应力力计算点点所产生生的混凝凝土法向向应力。荷载组合II 荷载组合III或IIII 8.4抗弯弯强度检检算预应力混凝凝土受弯弯构件，在在剪力和和弯矩的的共同作作用下，可可能使截截面形心心轴和变变化较大大处的主主拉应力力达到极极限值，从从而引发发裂缝使使构件破破坏。截截面翼缘
40、缘与腹板板连接处处由于存存在弯矩矩、剪力力共同作作用，截截面变化化较大，容容易受到到破坏；形心处处由于剪剪应力最最大，也也容易破破坏。故故计算点点为截面面翼缘与与腹板连连接处、形形心轴处处两个点点。混凝凝土主应应力计算算按基本本可变荷荷载最大大剪力、相相应弯矩矩及最大大弯矩、相相应剪力力两种情情况考虑虑。预应力混凝凝土受弯弯构件截截面强度度内容包包括两大大类，即即正截面面强度验验算和斜斜截面强强度验算算。验算算原理如如下：当当预应力力钢筋的的含筋量量配置适适当时，受受拉区混混凝土开开始退出出工作，预预应力钢钢筋和非非预应力力钢筋分分别达到到各自的的抗拉设设计强度度和；受压压区混凝凝土应力力达到
41、抗抗压设计计强度，非非预应力力钢筋达达到其抗抗压设计计强度，并并假定受受压区的的混凝土土应力按按矩形分分布。但但受压区区布有预预应力钢钢筋时，其其应力却却达不到到抗压设设计强度度。根据桥规规，可可按下式式计算： (8-9)式中，受压区区混凝土土达到抗抗压设计计强度时时受压区区预应力力钢筋的的实际应应力；受压区区预应力力钢筋的的抗压设设计强度度；受压区区预应力力钢筋重重心处的的有效预预压应力力；混凝土土应力为为时，预预应力钢钢筋中的的有效预预应力；预应力力钢筋与与混凝土土的弹性性模量之之比。根据上述基基本原理理，在承承载能力力极限状状态下，预预应力混混凝土连连续梁上上、下缘缘均布置置预应力力钢筋的的正截面面强度计计算公式式，对于于箱形截截面，按按桥规规可考考虑为工工形截面面计算正正截面强强度。当当中性轴轴位于受受压区翼翼缘内时时，按照照矩形截截面计算算；当中中性轴位位于腹板板内时，计计算中应应考虑腹腹板受压压混凝土土的工作作。偏安安全的略略去非预预应力钢钢筋的影影响，则则正截面面强度计计算公式式如下：(1)中性性轴位于于受压区区翼缘内内当符合下列列条件时时: (8-10)则按照宽度度为的矩矩形截面面计算。式中，工形截截面受压压区翼缘缘的计算算宽度。矩形截面计计算公式式如下： (8-11)且中性轴可可按下列列公式确确定: (8-112)混凝土受压压区高度度应