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  • 2022-05-11 17:40:34 发布

宁乡沩水大桥主桥施工图设计毕业设计

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宁乡沩水大桥主桥施工图设计目录1方案拟订与比选41.1方案拟订阶段41.2进行桥式方案的比选41.3方案编制41.4从受力特点,优缺点、及经济美观性等方面对方案进行比较81.5调研报告91.6文献综述91.7工程实例121.8结论162桥跨总体布置及结构尺寸拟定172.1尺寸拟定172.2临时固结构造212.3挂篮构造212.4主梁分段与施工阶段的划分213荷载内力计算253.1毛截面几何特性计算253.2恒载计算结果283.3活载内力计算333.3.1计算方法333.3.2活载因子的计算333.4基础不均匀沉降的内力计算383.5温度变化内力计算413.6荷载组合424预应力钢束的估算与布置634.1预应力筋估算634.1.2预应力钢束估算664.2.1纵向预应力钢束受力特点67第72页共104页 宁乡沩水大桥主桥施工图设计4.2.2纵向预应力钢束布置原则684.3竖向与横向预应力钢筋的设置原则704.3.1竖向预应力钢筋704.3.2横向预应力钢筋714.4本桥纵向预应力钢束布置715预应力损失及有效预应力计算735.1控制应力及有关参数的确定735.2摩阻损失的计算745.3锚具变形、钢束回缩损失的计算755.4混凝土的弹性压缩损失的计算785.5预应力筋束松弛损失的计算795.6混凝土收缩、徐变损失的计算795.7预应力损失组合及有效预应力的计算816强度验算826.1基本理论826.2计算公式826.2.1矩形截面836.2.2工形截面836.3计算结果847应力验算887.1基本理论887.2预加应力阶段的正应力验算887.2.1计算公式887.2.2计算结果897.3持久状况下正应力验算897.3.1计算公式897.3.2计算结果908扰度验算908.1荷载短期效应作用下主梁挠度验算94第72页共104页 宁乡沩水大桥主桥施工图设计8.1.1可变荷载作用引起的挠度948.1.2考虑长期效应的一期恒载、二期恒载引起的挠度948.2预加力引起的上拱度计算958.3预拱度的设置959下部结构计算959.1群桩设计计算969.1.1设计资料969.1.2计算结果979.1.2群桩基础沉降验算989.2单桩计算999.2.1计算参数999.2.2计算结果9910设计总结100参考文献104致谢104附件英文译文英文原文开题报告第72页共104页 宁乡沩水大桥主桥施工图设计1方案拟订与比选1.1方案拟订阶段根据已有的水文地质资料,确定河床断面图、确定总跨径、确定桥型、进行桥梁的分孔、基础以及墩台的形式确定、桥梁横断面设计、上下部构造主要尺寸的拟订、桥面基础以及墩台标高的确定,得出两三套方案出两三张图纸。1.2进行桥式方案的比选对基本尺寸的选择进行探讨(包括梁高、边跨与中跨长度及比值等参数)、对已确定的桥式方案进行结构设计及施工方案的确定。根据设计任务要求,依据现行公路桥梁设计规范,综合考虑桥位的地质、地形条件,按“安全,功能,经济与美观”的桥梁设计原则,比较方案的优缺点,其中以安全与经济为重。过去对桥下结构的功能重视不够,现在航运事业飞速发展,桥下净空往往成为运输瓶颈,比如南京长江大桥,其桥下净空过小,导致高吨位级轮船无法通行,影响长江上游城市的发展。至于桥梁美观,要视经济与环境条件而定。1.3方案编制1.3.1方案一单悬臂箱型变截面梁体系图1.1单悬臂T型梁桥桥型总体布置图(单位:cm)第72页共104页 宁乡沩水大桥主桥施工图设计图1.2单悬臂箱型梁桥桥型横截面图(单位:cm)该方案采用单悬臂箱型梁体系,主桥采用(48m+80m+48m)预应力砼箱型变截面梁,悬臂端为中跨的0.4倍为32m,边跨为中跨的0.6倍为48m.采用此方案在恒载作用下,支点负弯矩的卸载作用,使跨中弯矩大大减小;活载作用于挂梁时,由于支承跨径较小,而使得跨中正弯矩较小;活载作用于锚跨时,没有卸载作用。悬臂梁利用悬出支点以外的伸臂,使支点产生负弯矩对锚跨跨中正弯矩产生有利的荷载作用, 悬臂梁桥采用变梁高,为了增加支点处的抗弯能力,在支点处加大梁高.1.3.2方案二预应力变截面连续箱梁体系(优选)图1.3变截面连续梁桥行布置图(单位:cm)第72页共104页 宁乡沩水大桥主桥施工图设计图1.4变截面连续箱梁横断面图(单位:cm)图1.5桥面俯视图(单位:cm)沩水大桥第二套方案主桥采用三跨一联(48m+80m+48m)预应力混泥土变截面连续箱梁。由于大部分的大跨度连续梁,连续梁跨径的布置采用不等跨的形式。如果采用等跨布置,则边跨内力(包括边支墩处梁中的负弯矩)将控制全桥设计,这样是不经济的;此外,边跨过长,削弱了边跨的刚度,将增大活载在中跨跨中截面处的弯矩变化幅值,增加预应力束筋数量。故一般边跨长度取中跨的(0.5~0.8)倍,对钢筋混凝土连续梁取偏大值,使边跨与中跨控制截面内力基本相同;对预应力连续梁宜取偏小值,以增加边跨刚度,减少活载弯矩的变化幅度,减少预应力筋的数量。边跨长度过短,边跨桥台支座将会产生负反力,支座与桥台必须采用相应抗拔措施或边梁压重来解决。所以该方案的边跨和中跨的比值为0.6。桥梁中跨支点处的箱梁高度为主跨长度的1/16为5.0米,支点截面高度为主跨跨径的1/40为2.0m第72页共104页 宁乡沩水大桥主桥施工图设计。本截面采用单箱单室箱形截面,它是一种闭口薄壁截面,其抗扭刚度大,并具有较T型截面高的截面效率指标ρ,同时它的顶板和底板面积均比较大,能有效地承担正负弯矩,并满足配筋的需要。此外,当桥梁承受偏心荷载时,该截面梁抗扭刚度大,内力分布比较均匀;在桥梁处于悬臂状态时,具有良好的静力和动力稳定性,对悬臂施工的大跨度梁桥尤为有利。箱型截面整体性能好,因而在限制车道数通过车辆时,可以超载通行。1.3.3方案三5X35m先简支后连续梁体系图1.6先简支后连续T型梁桥布置图(单位:cm)图1.7简支T梁主梁横断面图(单位:cm)第72页共104页 宁乡沩水大桥主桥施工图设计1.4从受力特点,优缺点、及经济美观性等方面对方案进行比较:1.4.1受力特点比较:预应力变截面连续箱梁体系在恒载和活载作用下均有卸载弯矩,弯矩分布合理。如下图所示:悬臂梁与连续梁的受力情况比较图。从图b可以看出,连续梁在恒载作用下,由于支点负弯矩的卸载作用,跨中正弯矩显著减小,其弯矩图形与同跨悬臂梁相差不大,如悬臂梁的悬臂长度恰好与连续梁的弯矩零点位置相对应,则图a与图b的弯矩图就完全一样。然而,从图c可以看出,连续梁在活载作用下,因主梁连续产生支点负弯矩对跨中正弯矩仍有卸载作用,其弯矩分布要比悬臂梁合理。图1.8悬臂梁和连续梁桥的受力比较图1.4.2优缺点比较1.4.2.1单悬臂T型变截面梁体系有以下特点:静定结构,可用于地基较差的条件;但是构造复杂,行车条件不好,跨中牛腿、伸缩缝易于损坏;钢筋混凝土悬臂梁桥,容易在梁顶产生裂缝; 预应力混凝土悬臂梁桥采用节段悬臂施工时,必须采用临界时固定措施。1.4.2.2变截面连续梁从体系的特点来分析有以下几点:由于支点负弯矩的卸载作用,跨中正弯矩大大减小,恒载、活载均有卸载作用;弯矩图面积的减小,跨越能力增大;为超静定结构,温度变化,混凝土收缩徐变,地基不均匀沉降影响显著,对地基要求高;且结构刚度大,变形小,动力性能好,主梁变形挠曲线平缓,有利于高速行车;适合于中等以上跨径桥梁。第72页共104页 宁乡沩水大桥主桥施工图设计1.4.2.1先简支后连续梁体系具有受力明确,构造简单,成桥速度快,施工容易,工期短等特点。采用先简支后连续可以优化行车条件。1.4.3经济美观性比较单悬臂箱型变截面梁体系边孔是锚固孔,它的孔跨度不宜太大,以增加桥的总长度;但边孔也不能太小,否则因边支座出现负反力而必须设置拉力支座或加设平衡座,这样使结构复杂化,增加了造价,跨中有伸缩缝,行车条件不好;施工不方便,必须采用临时固定措施;牛腿,伸缩缝的构造麻烦,易于损坏。变截面连续梁从体系对恒载合伙载均有卸载作用,弯矩分布较合理;超静定结构,温度变化,混凝土收缩徐变,地基不均匀沉降影响显著,对地基要求高;结构刚度大,变形小,动力性能好,主梁变形挠曲线平缓,有利于高速行车。且变高度梁使梁体外形和谐,节省材料并增大桥下净空,即经济又美观。先简支后连续梁体系施工简单,成本低,但是桥孔跨径小,影响河道的通航的要求,且不够美观。综上几点比较变截面连续梁从体系在该座桥梁的设计上明显优于单悬臂T型变截面梁体系。1.5调研报告自60年代中期在德国莱茵河上采用悬臂浇筑法建成Bendorf桥以来,悬臂浇筑施工法和悬臂拼装施工法得到不断改进、完善和推广应用,从而使得预应力混凝土连续梁桥成为许多国家广泛采用的桥型之一。我国自80年代中期开始修建预应力混凝土连续梁桥,至今已有20多年的历史,比欧洲起步晚,但近年来发展迅速,在预应力混凝土连续梁桥的设计、结构分析、试验研究、预应力材料及工艺设备、施工工艺等方面日新月异,预应力混凝土连续梁桥的设计技术与施工技术都已达到相当高的水平。我国已建成的大跨径预应力混凝土连续梁桥,如表1-1所示。目前世界上跨度最大的预应力混凝土连续梁桥是挪威的伐罗德桥(L=260m,1994年)。1.6文献综述第72页共104页 宁乡沩水大桥主桥施工图设计预应力混凝土连续梁桥是预应力桥梁中的一种,它具有整体性能好、结构刚度大、变形小、抗震性能好,特别是主梁变形挠曲线平缓,桥面伸缩缝少,行车舒适,造型简洁美观等优点。加上这种桥型的设计施工均较成熟,施工质量和施工工期能得到控制,成桥后养护工作量小。预应力混凝土连续梁的适用范围一般在150m以内,上述种种因素使得这种桥型在公路、城市和铁路桥梁工程中得到广泛采用。表1-1我国已建成的大跨径预应力混凝土连续梁桥序号桥名主桥跨径(m)桥址建成年份1南京长江二桥北汊桥90+165×3+90江苏20002六库怒江大桥85+154+85云南19953黄浦江奉浦大桥85+125×3+85上海19954常德沅水大桥84+120×3+84湖南19865东明黄河公路大桥75+120×7+75山东19936风陵渡黄河大桥87×5+87+114×7+87山西19947沙洋汉江大桥63+111×6+63湖北19858珠江三桥80+110+80广东19839宜城汉江公路大桥55+100×4+55湖北199010松花江大桥59+90×7+59黑龙江1986预应力混凝土连续梁桥的截面形式很多,如:板式截面、肋式截面、箱形截面,一般应根据桥梁的跨径、宽度、对梁高的要求、支承形式、桥梁的总体布置和施工方法等方面确定。合理地选择主梁的截面形式对减轻桥梁的重量、节约材料、简化施工和改善截面受力性能具有十分重要的意义。板、肋式截面构造简单,施工方便。矩形实体截面已较少使用,代替矩形实体截面的是曲线形整体截面。实体截面用于中小跨径,同时用于以在支架上现浇施工为主的连续梁桥。空心板截面常用于跨径15~30m的连续梁桥,板厚取0.8~1.2m。肋式截面预制方便,常用于预制架设施工,并在梁段安装完之后,经体系转换为连续梁桥;其常用跨径30~50m,梁高取用1.6~2.5m。箱形截面具有良好的抗弯和抗扭性能,是预应力混凝土连续梁桥的主要截面型式。其中单箱单室截面的梁高可在1.5~5.0m内变化,桥宽多用于小于18m的桥梁;双箱单室截面,梁高为1~2m,桥宽适用于20m左右;单箱双室截面的梁高在1.5~5.0m内变化,桥宽适用于25m第72页共104页 宁乡沩水大桥主桥施工图设计左右;圆空式单箱双室截面梁高适用于1~2m,桥宽15m;单箱多室截面的梁高适用于1.5~3.0m,桥宽宽度可不受限制。此外,箱式截面还有单箱三室、双箱双室、多箱单室等。连续梁主梁的内力主要有三个:纵向受弯、受剪以及横向受弯。通常所说的三向预应力就是为了抵抗上述三个内力。纵向预应力抵抗纵向受弯和部分受剪,竖向预应力抵抗受剪,横向预应力则抵抗横向受弯。预应力数量和布筋位置都需要根据结构在使用阶段的受力状态予以确定,同时,也要满足施工各阶段的受力需要。施工方法不同,施工阶段的受力状态差别很大,因此,结构配筋必须结合施工方法考虑。纵向预应力筋沿桥跨方向的纵向力筋,又称主筋,是用以保证桥梁在恒、活载作用下纵向跨越能力的主要受力钢筋,可布置在顶、底板和腹板中。预应力混凝土连续梁桥中纵向预应力筋的布置方式有多种多样,与所采用的施工方法以及预应力筋的种类等有密切的关系。横向预应力筋是用以保证桥梁的横向整体性、桥面板及横隔板横向抗弯能力的主要受力钢筋,一般布置在横隔板和顶板中。由于目前大跨径梁式桥主梁大都采用箱形截面,顶板厚度一般在25~35cm左右,在保证大量纵向预应力筋穿过的前提下,所剩的空间位置有限,此时横向预应力筋趋向于采用扁锚体系,以减少布筋所需空间。竖向预应力筋布置在腹板中,主要作用是提高截面的抗剪能力。竖向预应力筋在梁体腹板内沿纵向布置的间距可根据竖向剪力的分布而进行调整,靠支点截面位置较密,靠跨中位置较疏。竖向预应力筋比较短,故常采用高强粗钢筋以减少力筋张拉锚固时的回缩损失。但是由于粗钢筋强度较低(小于1000MPa),长度较短,因而张拉延伸长量小,在使用中容易造成预应力损失过大或失效。为克服这一问题,对施工提出二次张拉的要求十分必要,这样做可消除大部分混凝土弹塑性压缩引起的预应力损失。另外,现在已开始将一种拉索式锚具用于钢绞线竖向预应力体系中。具体方法也是进行二次张拉:第一次张拉使锚杯内的夹片夹紧预应力筋,第二次张拉锚杯,直至设计张拉力后,拧紧锚杯外螺母固定。这种预应力筋张拉的回缩损失相当小,可利用二次张拉和钢绞线的大延伸量使其在实用中不易失效。预应力张拉后应及时对管道作压浆处理并封锚,压浆应密实饱满,否则预应力筋锈蚀断裂可能造成灾难性的后果。第72页共104页 宁乡沩水大桥主桥施工图设计预应力混凝土连续梁桥的施工方法,有:有支架施工法、悬臂施工法、逐孔施工法、顶推施工法。在支架上就地浇注施工是古老的施工方法,以往多用于桥墩较低的中、小跨连续梁桥;它的主要特点是桥梁整体性好,施工简便可靠,对机具和起重能力要求不高,结构在施工中不出现体系转换的问题,不引起恒载徐变二次矩,但这种施工方法需要大量施工脚手架,施工期长。悬臂施工法是从桥墩开始对称地、不断悬出接长的施工方法。悬臂施工法一般分为悬臂浇筑法和悬臂拼装法,悬臂浇筑是在桥墩两侧对称逐段就地浇筑混凝土,待混凝土达到一定强度后,张拉预应力筋,移动机具、模板继续施工。悬臂拼装法则是将预制节段块件,从桥墩两侧依次对称安装节段,张拉预应力筋,使悬臂不断接长,直至合拢。预应力混凝土连续梁桥采用悬臂施工的方法需在施工中进行体系转换,即在悬臂施工时,结构的受力状态呈T形刚构,悬臂梁,待施工合拢后形成连续梁;由于在悬臂施工时,墩梁铰接而不能承受弯矩,因此,施工时要采取措施临时将墩、梁固结,待悬臂施工至少一端合拢后恢复原结构状态,这是连续梁采用悬臂施工的一个特点。悬臂施工法不需大量施工支架和临时设备,不影响桥下通航、通车,施工不受季节、河道水位的影响,并能在大跨径桥上采用,因此得到了广泛的使用。逐孔施工法又分为逐孔装配、逐孔现场浇筑和逐孔架设;在施工过程中,由简支梁或悬臂梁转换为连续梁,一般来说,逐孔架设施工快速,简便。顶推施工法的原理是沿桥纵轴方向的台后开辟预制场地,分节段预制混凝土梁身,并用纵向预应力筋连成整体,然后通过水平液压千斤顶施力,借助不锈钢板与聚四氟乙烯模压板特制的滑动装置,将梁逐段向对岸顶进,就位后落架,更换正式支座完成桥梁施工。逐孔施工和顶推施工同样都要考虑结构体系转换的问题。1.7工程实例图1.9六库怒江大桥六库怒江大桥位于云南省怒江州六库县,跨怒江,于1991年建成。全长377.52米,桥面净宽7+2×2米,主桥上部结构为154米跨径的预应力混凝土箱型连续梁。设计荷载汽车-20;挂车-100。第72页共104页 宁乡沩水大桥主桥施工图设计图1.10钱塘江二桥钱塘江二桥位于浙江省杭州市杭甬高速公路上,跨钱塘江,位于世界级强涌潮区,1992年4月建成。为公铁并行分离式桥,公路桥全长1792.8米,桥宽20米,主桥上部结构为预应力混凝土变截面箱型连续梁,跨径组合为45+65+14×80+65+45米。设计荷载汽车-超20;挂车-120。图1.11宜城汉江桥宜城汉江桥的主桥跨径组合为55+100×4+55m,1990年建成,是中国首次采用双支座支承的预应力混凝土连续梁桥。第72页共104页 宁乡沩水大桥主桥施工图设计图1.12宜昌乐天溪桥宜昌乐天溪桥跨越长江支流乐天溪出口处,系为配合三峡工程而建的一座4孔1联预应力混凝土连续梁桥,主跨为125m,1990年建成。桥墩采用建于同一基础上的双壁式墩,在连续梁桥桥墩中采用双排支座,这样可以削减支点弯矩与剪力。图1.13奉浦大桥黄浦江奉浦大桥的主桥为五跨预应力混凝土连续梁桥,跨径组合为85+125×3+85m,1995年建成。125m主跨支点处梁高7.0m,跨中梁高2.8m,梁底按二次抛物线变化。下部结构水中墩为高桩承台薄壁墩。第72页共104页 宁乡沩水大桥主桥施工图设计图1.14扬州长江大桥扬州长江大桥为5孔50+80+100+80+50m混凝土连续箱梁桥,1994年建成。图1.15BO莱茵河桥BO莱茵河位于德国,1972年建成。主跨230m,桥宽39.7m,主梁横截面由两个箱梁和一块正交异性板组成。支座处梁高9m,跨中4.2m,相应的细长比分别为1:26和1:55。该桥采用变高度腹板,以满足通航要求。第72页共104页 宁乡沩水大桥主桥施工图设计图1.16防城茅岭江桥防城茅岭江桥位于广西,主跨80m,1986年建成。它是平行并列、上下部结构分离、跨度相同的铁路和公路桥。主梁为变高度单室单箱梁。1.8结论综上所述,希望宁乡沩水大桥能尽早建成通车,将会迅速给沅陵带来巨大的经济效益,因此,本人认为:预应力混凝土连续梁桥方案是最合适的方案。第72页共104页 宁乡沩水大桥主桥施工图设计2桥跨总体布置及结构尺寸拟定2.1尺寸拟定本设计方案采用三跨一联预应力混凝土变截面连续梁结构,全长176m。设计主跨为80m。2.1.1桥孔分跨连续梁桥有做成三跨或者四跨一联的,也有做成多跨一联的,但一般不超过六跨。对于桥孔分跨,往往要受到如下因素的影响:桥址地形、地质与水文条件,通航要求以及墩台、基础及支座构造,力学要求,美学要求等。若采用三跨不等的桥孔布置,一般边跨长度可取为中跨的0.5—0.8倍,这样可使中跨跨中不致产生异号弯矩,此外,边跨跨长与中跨跨长之比还与施工方法有着密切的联系,对于采用现场浇筑的桥梁,边跨长度取为中跨长度的0.8倍是经济合理的。但是若采用悬臂施工法,则不然。本设计跨度,主要根据设计任务书来确定,其跨度组合为:(48+80+48)米。基本符合以上原理要求。2.1.2截面形式2.1.2.1立截面从预应力混凝土连续梁的受力特点来分析,连续梁的立面应采取变高度布置为宜;在恒、活载作用下,支点截面将出现较大的负弯矩,从绝对值来看,支点截面的负弯矩往往大于跨中截面的正弯矩,因此,采用变高度梁能较好地符合梁的内力分布规律,另外,变高度梁使梁体外形和谐,节省材料并增大桥下净空。但是,在采用顶推法、移动模架法、整孔架设法施工的桥梁,由于施工的需要,一般采用等高度梁。等高度梁的缺点是:在支点上不能利用增加梁高而只能增加预应力束筋用量来抵抗较大的负弯矩,材料用量多,但是其优点是结构构造简单、线形简洁美观、预制定型、施工方便。一般用于如下情况:(1)桥梁为中等跨径,以40—60米为主。采用等截面布置使桥梁构造简单,施工迅速。由于跨径不大,梁的各截面内力差异不大,可采用构造措施予以调节。(2)等截面布置以等跨布置为宜,由于各种原因需要对个别跨径改变跨长时,也以等截面为宜。第72页共104页 宁乡沩水大桥主桥施工图设计(3)采用有支架施工,逐跨架设施工、移动模架法和顶推法施工的连续梁桥较多采用等截面布置。双层桥梁在无需做大跨径的情况下,选用等截面布置可使结构构造简化。结合以上的叙述,所以本设计中采用悬臂施工方法,变截面的梁。2.1.2.2横截面梁式桥横截面的设计主要是确定横截面布置形式,包括主梁截面形式、主梁间距、主梁各部尺寸;它与梁式桥体系在立面上布置、建筑高度、施工方法、美观要求以及经济用料等等因素都有关系。当横截面的核心距较大时,轴向压力的偏心可以愈大,也就是预应力钢筋合力的力臂愈大,可以充分发挥预应力的作用。箱形截面就是这样的一种截面。此外,箱形截面这种闭合薄壁截面抗扭刚度很大,对于弯桥和采用悬臂施工的桥梁尤为有利;同时,因其都具有较大的面积,所以能够有效地抵抗正负弯矩,并满足配筋要求;箱形截面具有良好的动力特性;再者它收缩变形数值较小,因而也受到了人们的重视。总之,箱形截面是大、中跨预应力连续梁最适宜的横截面形式。常见的箱形截面形式有:单箱单室、单箱双室、双箱单室、单箱多室、双箱多室等等。单箱单室截面的优点是受力明确,施工方便,节省材料用量。拿单箱单室和单箱双室比较,两者对截面底板的尺寸影响都不大,对腹板的影响也不致改变对方案的取舍;但是,由框架分析可知:两者对顶板厚度的影响显著不同,双室式顶板的正负弯矩一般比单室式分别减少70%和50%。由于双室式腹板总厚度增加,主拉应力和剪应力数值不大,且布束容易,这是单箱双室的优点;但是双室式也存在一些缺点:施工比较困难,腹板自重弯矩所占恒载弯矩比例增大等等。本设计是一座跨河连续箱形梁,采用的横截面形式为单箱单室。2.1.3梁高根据经验确定,预应力混凝土连续梁桥的中支点主梁高度与其跨径之比通常在1/15—1/25之间,而跨中梁高与主跨之比一般为1/40—1/50之间。当建筑高度不受限制时,增大梁高往往是较经济的方案,因为增大梁高只是增加腹板高度,而混凝土用量增加不多,却能显著节省预应力钢束用量。连续梁在支点和跨中的梁估算值:等高度梁:H=(~)l,常用H=(~)l第72页共104页 宁乡沩水大桥主桥施工图设计变高度(曲线)梁:支点处:H=(~)l,跨中H=(~)l变高度(直线)梁:支点处:H=(~)l,跨中H=(~)l而此设计采用变高度的直线梁,支点处梁高跨径中的1/16拟定为5.0米,跨中处梁高为跨径的1/40拟定为2.0米。2.1.4细部尺寸2.1.4.1顶板箱形截面的顶板和底板是结构承受正负弯矩的主要工作部位。顶板主要满足横向抗弯及纵向抗压要求,一般采用等厚度,主要由横向抗弯来控制。顶板俩侧悬臂板的长度对活载影响不大,但衡载及人群荷载弯矩值随悬臂长度几乎成平方比的关系增加,故悬臂长度一般不大于5米,当长度超过3米后,宜布置横向预应力束筋。单箱单室截面中间与悬臂断之比以1:2.5-3.0时横向受力最好故取悬臂端长3.0米,悬臂端部厚度不小于10cm,如设置防撞墙或需锚固横向预应力束筋,则端部厚度不小于20cm,故本截面端部厚度取25cm,支点截面顶板厚45cm,其余截面顶板厚25cm。2.1.4.2底板支墩处底版还要承受很大的压应力,一般来讲:变截面的底板厚度也随梁高变化,墩顶处底板为梁高的1/10-1/12,跨中处底板一般为200-250。底板厚最小应有120。箱梁顶板厚度应满足横向弯矩的要求和布置纵向预应力筋的要求。本设计中采用双面配筋,且底板由支点处以抛物线的形式向跨中变化。底板在支点处设计为实心箱型截面厚度为50cm,在跨中底板厚25cm.2.1.4.3腹板和其它细部结构(1)箱梁腹板厚度腹板的功能是承受截面的剪应力和主拉应力。在预应力梁中,因为弯束对外剪力的抵消作用,所以剪应力和主拉应力的值比较小,腹板不必设得太大;同时,腹板的最小厚度应考虑力筋的布置和混凝土浇筑要求,其设计经验为:1.腹板内无预应力筋时,采用200mm。2.腹板内有预应力筋管道时,采用250—300mm。3.腹板内有锚头时,采用250—300mm。大跨度预应力混凝土箱梁桥,腹板厚度可从跨中逐步向支点加宽,以承受支点处交大的剪力,一般采用300—600mm,甚至可达到1m左右。第72页共104页 宁乡沩水大桥主桥施工图设计本设计支座处腹板厚取60cm,跨中腹板厚取30cm。(2)梗腋在顶板和腹板接头处须设置梗腋。梗腋的形式一般为1:2、1:1、1:3、1:4等。梗腋的作用是:提高截面的抗扭刚度和抗弯刚度,减少扭转剪应力和畸变应力。此外,梗腋使力线过渡比较平缓,减弱了应力的集中程度。本设计中,根据箱室的外形设置了宽300mm,长900m的上部梗腋,而下部采用1:1的梗腋。(3)横膈板构造对于箱形截面,抗扭刚度大,故除支点部位设置横隔板外,主桥沿纵向不设置横隔板。零号块横隔板传递的荷载较大,通常用一片刚性横隔进人孔加强钢筋网板,中部开设人洞。在各支座支承附近,一般将底板和腹板加厚,以起到柔性横隔板的作用。端横隔板除考虑受力的因素外,还要提供预应力钢筋弯起锚固位置。一般支承处的横隔板受到底板和腹板的约束影响,当现浇混凝土在横隔板方向发生收缩时,有可能产生裂缝;所以横隔板内有必要设置防收缩钢筋。另外,人洞切断了横纵向钢筋,需在空洞方向设置补强钢筋,在空洞周边还要设置加强钢筋。本设计中由于将桥梁处理为平面杆系,故将横隔板重量简化为集中力加载在相应的节点上跨中截面及中支点截面示意图如下所示:图2.1跨中横断面图(单位:cm)第72页共104页 宁乡沩水大桥主桥施工图设计图2.2支点处横断面图(单位:cm)2.2临时固结构造悬臂施工时,为保证结构几何体系不变,需将墩梁固结,以承受不平衡弯矩。常用的固结方法为:在支零号块临时固接座纵向两侧设置两排临时混凝土块作为临时支座。临时支座内穿预应力精轧螺纹粗钢筋,两端分别锚固在主墩和主梁底板内,钢束的数量应由施工中的不平衡弯矩确定。为便于拆除,在临时支座内设有约10--20cm厚夹有电阻丝的硫磺砂浆夹层,硫磺砂浆具有抗压强度高、加热容易软化的特点,便于临时支座的拆除。2.3挂篮构造悬臂施工连续梁桥的主要施工设备是挂篮。悬臂挂篮悬挂在已浇梁段上,将浇筑混凝土的湿重和挂篮自重传递到先前施工的梁段上。挂篮在施工重是附属在桥体上的一个临时结构,除了承受挂篮自身重量外,要考虑浇筑一个节段混凝土的最大重量,因此对挂篮的要求不但是自重小,而且要求刚度大,变形小,保证混凝土浇筑质量。同时还要求移动灵活,拆卸方便,操作安全。挂篮的一般构造由主桁承重系统,模板系统,锚固与平衡重系统,悬吊与调高系统,工作平台等几部分构成。挂篮作用在已浇梁体为两个集中力。这两个集中力可根据挂篮的质量分布传递到前支点及后支点上。挂篮及模板系统的总重50t,其中模板系统20t,主桁承重系统等30t,故对梁段前支点为-600kN,后支点为100kN。该挂篮的设计承载能力160t。2.4主梁分段与施工阶段的划分2.4.1分段原则2.4.1.1.箱梁施工节段的划分主要考虑以下几个因素:第72页共104页 宁乡沩水大桥主桥施工图设计(1)零号块托架施工,工作条件相对较好,考虑到施工机具,临时物品堆放等因素,可适当划分长一些。(2)挂篮的承载能力与抗倾覆性。本设计挂篮承载能力1600kN,故梁段划分长度不宜超过5m。(3)梁段划分不宜过短,要满足预应力管道弯曲半径的要求。(4)梁段划分的规格尽量减少,以利于施工。2.4.1.1.计算结构简图全桥三跨共取67个单元,68个结点,其中1、4~11、26~33、35~42、49、50、57~64号单元长为3m,3、12~17、20~25、34、43~48、51~56、65号单元长为2m,2、66号单位为4m,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,如下图所示。图2.3结构计算简图2.4.2施工阶段划分施工方法及单元划分确定之后,就可以模拟实际的施工过程。预应力混凝土连续梁采用悬臂施工法需在施工中进行体系转换,经过一系列的施工阶段而逐步形成最终的连续梁体系。计算出各个施工阶段的内力,再将各个阶段的内力累加后得到最终恒载内力。在各个施工阶段,可能具有不同的静力体系,将施工每一个梁段模拟为三个阶段:(1)挂篮前移,绑扎钢筋。程序处理为拆除先前挂篮集中力,在已浇梁段上加载两个集中力;(2)浇筑混凝土。程序处理为加载混凝土湿重;(3)张拉预应力钢束。程序处理为拆除前阶段加载的混凝土湿重,安装单元,同时张拉预应力。具体的施工过程如下:阶段1:第72页共104页 宁乡沩水大桥主桥施工图设计架设主墩墩顶支架和托架,安装支座,并将活动支座临时锁定;绑扎钢筋,浇注零号块梁段;混凝土达到设计强度后,张拉顶板预应力束和腹板下弯束。阶段2:在梁段上对称架设挂篮4个,立模板,绑扎钢筋,预埋预应力管道,做好混凝土浇筑的准备工作。阶段3:浇筑16214852混凝土,养护至规定龄期或强度达到设计值。阶段4:张拉顶板束及腹板下弯束。阶段5:拆除模板,挂篮前移至新的位置锚固。绑扎钢筋,预埋预应力管道,做好混凝土浇筑前的准备工作。阶段6-39:重复3,4,5阶段的工作,直至梁体达到最大双悬臂状态。阶段40:施工边跨。阶段41:拆除边跨悬臂段挂篮,安装边跨合拢段吊篮与模板。绑扎钢筋,准备混凝土浇筑。阶段42:浇筑混凝土并养护至相应龄期。阶段43:张拉预应力钢束。阶段44:拆除边跨满堂支架。阶段45:中跨合龙阶段46:张拉预应力。阶段47:拆除挂蓝和临时支座进行体系转换;阶段48:施加二期恒载。2.4.3施工注意事项(1)梁段悬臂灌注时,与前段混凝土结合面应予凿毛,并清洗干净,纵向非预应力钢筋采用搭接。(2)各合拢段混凝土灌注,应选择非温度急剧变化日之夜间气温最低时进行。为切实保证灌注质量,在中跨合拢段两端截面间设钢支撑,并于顶、底板上各张拉四根临时钢索,以锁定合拢段两侧梁部。(3)悬灌施工时,两端施工设备的重量要保持平衡,并注意无左右偏载,两端浇筑混凝土进度之差不得大于2立方米。(4)安装盆式橡胶支座前应注意将支座的相对滑动面和其他部分用丙酮或酒精擦洗干净,安装支座标高应符合设计要求,其四角高差不得大于1mm,活动支座的四氟板必需搁置在盆中,使支座能充分发挥其受力和位移功能。第72页共104页 宁乡沩水大桥主桥施工图设计(5)为使主梁施工达到高质量、高精度和高安全度,除要求混凝土强度达到85%以后方可施加预应力外,对已灌注的梁段,要求通过以下四个方面的检查校核后,方可进行下一梁段的施工:1.混凝土强度必须达到或超过设计标号。2.箱梁截面各部尺寸以及中线误差必须满足施工规范要求。3.预应力的锚下控制应力和钢绞线的伸长量是否达到设计值。4.实测挠度值与设计值相符。第72页共104页 宁乡沩水大桥主桥施工图设计3荷载内力计算3.1、毛截面几何特性计算:3.1.1基本资料3.1.1.1主要技术指标桥型布置:48m+80m+80m变截面连续梁桥(图2-1)桥面净空:净-14+2×1.5m人行道设计荷载:公路—I级,人群荷载取3.5kN/m2桥面纵坡:1.5%桥面横坡:2.0%图3.1结构横断面图(单位:cm)3.1.2材料规格及单位约定主梁:采用50号混凝土,容重为27kN/m3,弹性模量取3.45×107kPa;桥面铺装:采用防水混凝土,厚度为10cm,容重为25kN/m3;人行道、栏杆:采用20号混凝土,容重为25kN/m3;横隔板:采用C50混凝土,容重为27kN/m3,弹性模量取3.45×107kPa。桥面横坡:根据文献(5)P11页第1.7.3条规定为1.5%-3.0%,取2.0%。单位约定:力:;弯矩:;扭矩:;线位移:;角位移:弧度;应力:(除基础计算为外);长度:;面积:。第72页共104页 宁乡沩水大桥主桥施工图设计3.1.3桥梁设计荷载根据规定荷载设计等级为公路I级、人群荷载为2.5KN/m由桥梁博士建立模型求得各截面的特性如下所示:单位:mm表3-1结点截面几何特性总表截面号换算面积A(m2)换算惯矩(m4)中性轴高度(m)48.284.971.2258.415.431.2568.636.191.3178.947.311.3889.318.841.4799.7811.01.581010.413.81.71111.017.61.841211.822.72.01312.426.92.111413.031.92.231513.738.02.351614.545.12.481715.453.62.621816.363.62.76第72页共104页 宁乡沩水大桥主桥施工图设计表3-2截面几何尺寸总表截面号456789101112131415161718截面高度(mm)200020662166230024662666290031663466368539184166442947075000顶板厚度(mm)250254261270281294310327347362377394411430450腹板厚度(mm)300306316330346366390416446468491516542570600底板厚度(mm)250255263275281294310327347362377394411430500第72页共104页 宁乡沩水大桥主桥施工图设计3.2恒载计算结果恒载(一期恒载+二期恒载)内力计算结果见下表(不计混凝土收缩徐变)表3-3恒载内力计算结果(一期恒载+二期恒载)单元号节点号轴力剪力弯矩水平位移竖向位移转角位移110.00E+002.31E+034.39E-11-5.42E-040.00E+00-1.07E-03220.00E+001.58E+035.83E+03-5.42E-04-3.14E-03-1.01E-0333-6.54E-135.97E+021.02E+04-5.42E-04-6.83E-03-8.18E-0444-4.76E-111.08E+021.09E+04-1.11E-03-2.89E-024.24E-04552.52E-11-1.23E+031.01E+04-1.55E-03-4.21E-021.46E-0366-1.71E-11-2.58E+035.28E+03-1.85E-03-4.79E-022.22E-03774.05E-12-3.85E+03-3.47E+03-2.00E-03-4.83E-022.71E-0388-4.35E-11-5.15E+03-1.61E+04-2.00E-03-4.50E-022.96E-03993.06E-11-6.48E+03-3.26E+04-1.88E-03-3.94E-022.99E-0310102.80E-11-7.85E+03-5.32E+04-1.66E-03-3.27E-022.86E-031111-3.31E-11-9.26E+03-7.79E+04-1.38E-03-2.57E-022.60E-031212-1.37E-10-1.07E+04-1.07E+05-1.06E-03-1.89E-022.26E-0313133.26E-11-1.19E+04-1.29E+05-8.45E-04-1.49E-022.02E-0314142.07E-10-1.32E+04-1.54E+05-6.39E-04-1.13E-021.76E-0315153.03E-11-1.45E+04-1.81E+05-4.44E-04-8.07E-031.50E-0316167.64E-11-1.58E+04-2.10E+05-2.69E-04-5.37E-031.23E-03第72页共104页 宁乡沩水大桥主桥施工图设计续表3-3单元号节点号轴力剪力弯矩水平位移竖向位移转角位移1717-1.13E-12-1.77E+04-2.42E+05-1.20E-04-3.18E-039.65E-0418182.36E-11-1.84E+04-2.78E+051.26E-19-1.51E-037.06E-041919-1.20E-101.93E+04-3.35E+050.00E+000.00E+002.87E-042020-1.86E-101.82E+04-2.79E+056.40E-192.12E-04-1.33E-042121-1.94E-101.62E+04-2.43E+053.69E-05-3.14E-04-3.94E-042222-6.02E-111.49E+04-2.12E+051.13E-04-1.37E-03-6.67E-042323-1.01E-101.36E+04-1.83E+052.20E-04-2.95E-03-9.46E-042424-2.14E-101.24E+04-1.56E+053.54E-04-5.06E-03-1.23E-032525-6.27E-111.11E+04-1.32E+055.07E-04-7.64E-03-1.51E-032626-8.29E-119.93E+03-1.10E+056.71E-04-1.06E-02-1.78E-032727-3.41E-118.48E+03-8.17E+049.31E-04-1.60E-02-2.17E-032828-3.90E-127.09E+03-5.75E+041.16E-03-2.18E-02-2.49E-032929-2.52E-115.74E+03-3.74E+041.33E-03-2.75E-02-2.68E-0330301.34E-114.43E+03-2.12E+041.41E-03-3.21E-02-2.71E-0331314.32E-123.15E+03-8.93E+031.36E-03-3.46E-02-2.53E-0332327.56E-111.89E+03-4.80E+021.17E-03-3.34E-02-2.09E-0333337.63E-115.46E+024.07E+038.41E-04-2.66E-02-1.36E-0334345.61E-11-1.90E+024.60E+03-6.86E-04-6.55E-022.18E-03第72页共104页 宁乡沩水大桥主桥施工图设计续表3-3单元号节点号轴力剪力弯矩水平位移竖向位移转角位移3535-4.19E-12-6.79E+023.73E+03-6.85E-04-6.11E-022.23E-0336361.84E-12-2.01E+035.96E+02-1.13E-03-7.09E-023.24E-0337371.11E-10-3.36E+03-6.56E+03-1.41E-03-7.29E-023.92E-0338381.60E-10-4.62E+03-1.76E+04-1.52E-03-6.92E-024.29E-0339391.62E-10-5.89E+03-3.25E+04-1.47E-03-6.20E-024.37E-0340401.53E-10-7.20E+03-5.12E+04-1.28E-03-5.28E-024.22E-0341411.84E-10-8.54E+03-7.39E+04-9.82E-04-4.29E-023.90E-0342427.64E-11-9.93E+03-1.01E+05-6.08E-04-3.31E-023.45E-0343431.06E-10-1.14E+04-1.32E+05-1.92E-04-2.41E-022.93E-0344442.94E-10-1.25E+04-1.55E+057.84E-05-1.89E-022.59E-0345452.37E-10-1.38E+04-1.81E+053.40E-04-1.42E-022.24E-034646-1.18E-10-1.50E+04-2.09E+055.86E-04-1.02E-021.89E-034747-4.67E-12-1.63E+04-2.40E+058.09E-04-6.80E-031.54E-034848-1.81E-10-1.82E+04-2.73E+051.00E-03-4.05E-031.21E-034949-5.83E-11-1.89E+04-3.10E+051.15E-03-1.96E-038.89E-045050-6.92E-112.02E+04-3.68E+051.20E-030.00E+004.04E-045151-4.64E-111.91E+04-3.09E+051.20E-034.99E-04-5.82E-055252-4.89E-111.72E+04-2.72E+051.23E-039.55E-05-3.47E-04第72页共104页 宁乡沩水大桥主桥施工图设计续表3-3单元号节点号轴力剪力弯矩水平位移竖向位移转角位移5353-5.08E-111.58E+04-2.38E+051.29E-03-8.93E-04-6.47E-045454-4.51E-111.46E+04-2.07E+051.39E-03-2.46E-03-9.52E-045555-1.17E-101.33E+04-1.79E+051.52E-03-4.61E-03-1.26E-035656-8.44E-111.20E+04-1.53E+051.67E-03-7.28E-03-1.57E-035757-8.30E-111.08E+04-1.30E+051.84E-03-1.04E-02-1.86E-035858-8.14E-119.35E+03-9.85E+042.11E-03-1.61E-02-2.30E-035959-2.30E-117.93E+03-7.17E+042.36E-03-2.24E-02-2.66E-0360604.76E-116.57E+03-4.91E+042.56E-03-2.87E-02-2.92E-036161-1.56E-125.24E+03-3.05E+042.69E-03-3.43E-02-3.02E-0362622.31E-113.94E+03-1.58E+042.69E-03-3.80E-02-2.92E-036363-1.69E-112.67E+03-5.01E+032.56E-03-3.84E-02-2.58E-0364643.12E-111.32E+031.87E+032.28E-03-3.39E-02-1.95E-0365653.16E-115.78E+024.71E+031.85E-03-2.24E-02-1.04E-0366668.19E-128.85E+015.37E+031.29E-03-1.64E-031.41E-0467670.00E+00-8.90E+023.77E+031.29E-03-8.35E-042.55E-04第72页共104页 宁乡沩水大桥主桥施工图设计图3.2结构恒载弯矩图(单位:)图3.2结构恒载剪力图(单位:)第72页共104页 宁乡沩水大桥主桥施工图设计3.3活载内力计算3.3.1计算方法3.3.2活载因子的计算桥梁结构的基频反映了结构的尺寸、类型、建筑材料等动力特性内容,它直接反映了冲击系数与桥梁结构之间的关系。不管桥梁的建筑材料、结构类型是否有差别,也不管结构尺寸与跨径是否有差别,只要桥梁结构的基频相同,在同样条件的汽车荷载下,就能得到基本相同的冲击系数。桥梁的自振频率(基频)宜采用有限元方法计算,对于连续梁结构,当无更精确方法计算时,也可采用下列公式估算:(3-1)(3-2)(3-3)式中—结构的计算跨径();—结构材料的弹性模量();—结构跨中截面的截面惯矩();—结构跨中处的单位长度质量(),当换算为重力计算时,其单位应为();—结构跨中处延米结构重力();—重力加速度,。计算连续梁的冲击力引起的正弯矩效应和剪力效应时,采用;计算连续梁的冲击力引起的负弯矩效应时,采用。铺装层荷载:q=37.5kN/m中跨单元:Ac=8.28q=8.28×25=207kN/mmc=(37.5+207)/10=24450.第72页共104页 宁乡沩水大桥主桥施工图设计μ值可按下式计算:当<1.5Hz时,μ=0.05当1.5Hz≤≤14Hz时,μ=0.1767-0.0157当>14Hz时,μ=0.45式中——结构基频(Hz)。求得:正弯矩效应:0.3232负弯矩效应:0.421FACTOR=(1+μ)nηξ式中1+μ—冲击系数;n—车道数;η—车道折减系数;ξ—偏载系数。EX:一车道加载时FACTOR1=1.421×3×1×1×0.8753=3.731EX:二车道加载时FACTOR2=1.421×3×1×1×1.418=6.045EX:三车道加载时FACTOR3=1.421×3×0.78×1×1.635=5.437经比较选取二车道加载时的最大值6.045计算第72页共104页 宁乡沩水大桥主桥施工图设计表3-4汽-活载内力计算结果汽-活MaxM结构内力汽-活MinM结构内力汽-活MaxQ结构内力汽-活MinQ结构内力单元号节点号剪力弯矩剪力弯矩剪力弯矩剪力弯矩110.00E+000.00E+000.00E+000.00E+001.75E+030.00E+00-6.41E+020.00E+00221.60E+034.38E+03-6.41E+02-1.77E+031.57E+034.22E+03-6.43E+02-1.66E+03331.35E+039.04E+03-6.41E+02-4.13E+031.34E+038.39E+03-6.60E+02-3.58E+03441.21E+031.08E+04-6.41E+02-5.31E+031.23E+039.91E+03-6.68E+02-4.47E+0355-1.16E+021.31E+04-6.41E+02-7.08E+031.08E+031.16E+04-7.63E+024.52E+03668.80E+021.46E+04-6.41E+02-8.85E+039.42E+021.26E+04-8.85E+024.74E+03777.01E+021.54E+04-6.41E+02-1.06E+048.14E+021.31E+04-1.02E+034.82E+0388-6.09E+021.59E+04-6.41E+02-1.24E+046.99E+021.31E+04-1.15E+034.37E+0399-7.76E+021.58E+04-6.41E+02-1.42E+045.94E+021.27E+04-1.28E+033.49E+0310102.43E+021.50E+04-6.41E+02-1.59E+044.99E+021.20E+04-1.38E+031.80E+031111-1.06E+031.38E+04-6.41E+02-1.77E+044.13E+021.10E+04-1.51E+034.25E+011212-1.20E+031.22E+04-6.41E+02-1.95E+043.37E+029.88E+03-1.64E+03-2.18E+031313-8.11E+011.09E+04-7.00E+02-2.07E+042.91E+029.07E+03-1.71E+03-4.14E+031414-9.50E+019.56E+03-7.83E+02-2.21E+042.49E+028.20E+03-1.81E+03-5.98E+031515-8.41E+018.31E+03-8.78E+02-2.36E+042.08E+027.27E+03-1.87E+03-8.37E+031616-7.47E+016.96E+03-9.78E+02-2.54E+041.71E+026.31E+03-1.98E+03-1.07E+041717-6.17E+015.73E+03-1.09E+03-2.73E+041.39E+025.42E+03-2.04E+03-1.35E+0418187.81E+005.65E+03-1.21E+03-2.95E+041.36E+025.53E+03-2.15E+03-1.63E+041919-2.24E+025.82E+031.95E+03-3.33E+042.37E+03-2.16E+04-2.24E+025.82E+032020-1.76E+025.29E+031.81E+03-2.80E+042.25E+03-1.70E+04-2.23E+025.26E+032121-1.48E+025.00E+031.68E+03-2.48E+042.18E+03-1.42E+04-2.23E+024.93E+032222-1.22E+024.77E+031.60E+03-2.17E+042.11E+03-1.16E+04-2.25E+024.64E+0323231.10E+035.31E+031.50E+03-1.88E+042.04E+03-9.13E+03-2.27E+024.37E+03第72页共104页 宁乡沩水大桥主桥施工图设计续表3-4单元号节点号剪力弯矩剪力弯矩剪力弯矩剪力弯矩24241.10E+035.95E+031.38E+03-1.62E+041.96E+03-6.84E+03-2.37E+024.13E+032525-6.48E+016.65E+031.27E+03-1.37E+041.89E+03-4.71E+03-2.42E+023.92E+0326261.09E+037.27E+031.18E+03-1.15E+041.82E+03-2.74E+03-2.60E+026.56E+032727-7.82E+018.23E+036.48E+02-9.32E+031.71E+03-7.36E+01-3.06E+027.45E+032828-1.06E+029.28E+035.43E+02-7.60E+031.60E+032.25E+03-3.65E+028.24E+032929-1.37E+021.03E+044.36E+02-6.19E+031.48E+034.25E+03-4.33E+028.96E+0330301.02E+031.12E+043.17E+02-5.11E+031.37E+035.94E+03-4.90E+029.27E+033131-9.02E+011.00E+001.44E+02-4.52E+031.26E+037.29E+03-5.74E+029.82E+033232-2.36E+021.34E+041.31E+02-4.22E+031.15E+038.38E+03-6.67E+021.02E+043333-3.90E+021.42E+041.31E+02-3.89E+031.03E+039.17E+03-7.69E+021.04E+0434346.33E+021.44E+041.31E+02-3.56E+039.25E+029.67E+03-8.50E+021.00E+043535-6.26E+021.44E+04-1.27E+02-3.52E+038.55E+029.88E+03-9.35E+021.00E+043636-7.83E+021.42E+04-1.27E+02-3.84E+037.55E+029.98E+03-1.05E+039.62E+0337372.42E+021.34E+04-1.27E+02-4.15E+036.61E+029.88E+03-1.14E+038.56E+033838-1.06E+031.24E+04-1.33E+02-4.46E+035.75E+029.60E+03-1.26E+037.59E+0339391.36E+021.11E+04-2.93E+02-4.98E+034.97E+029.14E+03-1.39E+036.35E+0340401.28E+021.02E+04-4.28E+02-6.04E+034.27E+028.60E+03-1.51E+034.78E+034141-1.05E+039.16E+03-5.36E+02-7.42E+033.65E+027.96E+03-1.60E+032.47E+0342428.66E+018.25E+03-6.42E+02-9.13E+033.09E+027.25E+03-1.72E+032.59E+0243437.79E+017.30E+03-1.17E+03-1.13E+042.61E+026.50E+03-1.83E+03-2.28E+034444-1.10E+036.53E+03-1.26E+03-1.35E+042.44E+023.88E+03-1.89E+03-4.48E+0345456.42E+015.96E+03-1.36E+03-1.59E+042.39E+024.10E+03-1.98E+03-6.37E+034646-1.10E+035.28E+03-1.51E+03-1.86E+042.35E+024.35E+03-2.04E+03-8.89E+0347471.24E+024.75E+03-1.59E+03-2.15E+042.31E+024.62E+03-2.13E+03-1.11E+0448481.50E+024.99E+03-1.67E+03-2.45E+042.29E+024.92E+03-2.18E+03-1.40E+0449491.79E+025.28E+03-1.82E+03-2.78E+042.27E+025.25E+03-2.27E+03-1.65E+04第72页共104页 宁乡沩水大桥主桥施工图设计续表3-4单元号节点号剪力弯矩剪力弯矩剪力弯矩剪力弯矩5050-1.34E+025.82E+031.41E+03-3.30E+042.26E+03-2.12E+04-1.34E+025.82E+035151-6.28E+005.66E+031.20E+03-2.93E+042.12E+03-1.63E+04-1.36E+025.54E+0352526.14E+015.74E+031.08E+03-2.71E+042.03E+03-1.34E+04-1.39E+025.42E+0353531.24E+037.04E+039.73E+02-2.51E+041.95E+03-1.07E+04-1.72E+026.34E+0354548.92E+018.35E+038.67E+02-2.34E+041.86E+03-8.27E+03-2.04E+027.31E+0355551.26E+039.73E+037.65E+02-2.19E+041.78E+03-6.04E+03-2.44E+028.24E+0356567.82E+011.10E+046.66E+02-2.05E+041.70E+03-4.05E+03-2.86E+029.12E+0357571.21E+031.24E+046.36E+02-1.93E+041.61E+03-2.27E+03-3.31E+029.94E+0358581.05E+031.39E+046.36E+02-1.76E+041.49E+031.45E+01-4.18E+021.13E+045959-2.47E+021.51E+046.36E+02-1.58E+041.37E+031.84E+03-5.12E+021.23E+046060-4.08E+021.59E+046.36E+02-1.41E+041.25E+033.22E+03-6.17E+021.31E+0461616.05E+021.59E+046.36E+02-1.23E+041.12E+034.16E+03-7.03E+021.32E+046262-7.05E+021.55E+046.36E+02-1.05E+041.00E+034.68E+03-8.28E+021.33E+046363-8.83E+021.47E+046.36E+02-8.78E+038.80E+024.80E+03-9.67E+021.28E+046464-1.07E+031.32E+046.36E+02-7.03E+037.64E+024.57E+03-1.12E+031.19E+046565-1.21E+031.08E+046.36E+02-5.27E+036.68E+02-4.43E+03-1.24E+039.98E+036666-1.36E+039.06E+036.36E+02-4.10E+036.55E+02-3.55E+03-1.37E+038.52E+036767-1.60E+034.39E+036.36E+02-1.76E+036.40E+02-1.64E+03-1.60E+034.27E+03第72页共104页 宁乡沩水大桥主桥施工图设计图3.3汽-活MinM结构剪力图(单位:)图3.4汽-活MinM结构弯矩图(单位:)3.4基础不均匀沉降的内力计算3.4.1设计方法基础的不均匀沉降可能是瞬变,也可能是徐变。连续梁墩台基础的不均匀的沉降与地基土壤的力学性能有关。(1)如果发生渐变不均匀沉降,沉降值一般随时间而递增,经过相当长时间后,接近沉降的终极值。渐变不均匀沉降考虑变化规律与徐变的变化规律相似。它可以表示为:(3-4)式中:―时刻时的墩台基础沉降值。第72页共104页 宁乡沩水大桥主桥施工图设计―时刻时的墩台基础沉降终极值。在此过程中,混凝土的徐变作用对不均匀沉降的影响是有利的。一般来说,只要不均匀沉降不是太大,以致使结构的受拉区发生有害的裂缝,或使受压区的混凝土应力过大的话,不均匀沉降的影响是可以忽略的。(2)如果假定墩台基础的沉降瞬时完成,则产生的沉降内力可用结构力学的方法确定。连续梁是一种对支座沉降敏感的结构,由于多余约束的存在,不均匀沉降才产生次内力。在此次设计中取1、3号墩产生不均匀沉降值各1cm。支座沉降内力与各个支座的绝对沉降量没有直接关系,而只与各个支座的相对沉降量有关。只有存在相对沉降量,才会产生内力。3.4.2计算结果表3-5支座不均匀沉降计算结果单元号节点号变位1结果变位2结果轴力剪力弯矩轴力剪力弯矩110.00E+007.72E+011.16E-100.00E+001.14E+027.28E-12220.00E+007.72E+012.32E+020.00E+001.14E+023.43E+02330.00E+007.72E+015.41E+020.00E+001.14E+028.01E+0244-5.26E-127.72E+016.95E+02-2.72E-121.14E+021.03E+03553.04E-137.72E+019.27E+023.28E-131.14E+021.37E+0366-1.83E-127.72E+011.16E+034.79E-131.14E+021.72E+03773.49E-127.72E+011.39E+031.40E-121.14E+022.06E+0388-3.01E-127.72E+011.62E+035.77E-131.14E+022.40E+03994.53E-137.72E+011.85E+03-9.20E-131.14E+022.75E+0310109.27E-137.72E+012.09E+03-9.90E-131.14E+023.09E+031111-1.08E-117.72E+012.32E+03-1.45E-121.14E+023.43E+031212-8.57E-127.72E+012.55E+03-3.82E-121.14E+023.78E+0313134.56E-117.72E+012.70E+03-9.18E-121.14E+024.01E+0314142.46E-117.72E+012.86E+03-2.12E-121.14E+024.23E+0315152.58E-117.72E+013.01E+03-2.58E-111.14E+024.46E+031616-2.84E-117.72E+013.17E+03-9.48E-131.14E+024.69E+0317173.98E-117.72E+013.32E+031.14E-111.14E+024.92E+0318182.23E-117.72E+013.48E+03-1.32E-111.14E+025.15E+0319195.78E-11-7.19E+013.71E+03-5.99E-10-1.57E+025.49E+0320204.73E-11-7.19E+013.49E+03-5.80E-10-1.57E+025.02E+0321216.68E-11-7.19E+013.35E+03-5.86E-10-1.57E+024.71E+0322228.56E-11-7.19E+013.20E+03-6.39E-10-1.57E+024.39E+0323237.03E-11-7.19E+013.06E+03-5.70E-10-1.57E+024.08E+0324241.92E-11-7.19E+012.92E+03-5.48E-10-1.57E+023.77E+0325257.19E-12-7.19E+012.77E+03-5.50E-10-1.57E+023.45E+03第72页共104页 宁乡沩水大桥主桥施工图设计续表3-5单元号节点号轴力剪力弯矩轴力剪力弯矩2626-3.83E-12-7.19E+012.63E+03-5.34E-10-1.57E+023.14E+032727-6.14E-12-7.19E+012.41E+03-5.46E-10-1.57E+022.67E+0328287.89E-13-7.19E+012.20E+03-5.42E-10-1.57E+022.20E+032929-2.20E-12-7.19E+011.98E+03-5.44E-10-1.57E+021.73E+0330304.99E-13-7.19E+011.77E+03-5.46E-10-1.57E+021.25E+0331312.73E-12-7.19E+011.55E+03-5.56E-10-1.57E+027.83E+0232322.26E-12-7.19E+011.34E+03-5.49E-10-1.57E+023.12E+023333-1.54E-13-7.19E+011.12E+03-5.49E-10-1.57E+02-1.59E+0234341.75E-12-7.19E+019.04E+02-5.60E-10-1.57E+02-6.30E+0235356.07E-12-7.19E+017.60E+02-5.57E-10-1.57E+02-9.44E+0236361.19E-11-7.19E+015.45E+02-5.58E-10-1.57E+02-1.41E+0337377.11E-12-7.19E+013.29E+02-5.55E-10-1.57E+02-1.89E+0338388.55E-12-7.19E+011.13E+02-5.62E-10-1.57E+02-2.36E+0339397.84E-12-7.19E+01-1.02E+02-5.56E-10-1.57E+02-2.83E+0340405.26E-12-7.19E+01-3.18E+02-5.64E-10-1.57E+02-3.30E+0341413.71E-12-7.19E+01-5.33E+02-5.76E-10-1.57E+02-3.77E+034242-3.12E-12-7.19E+01-7.49E+02-5.32E-10-1.57E+02-4.24E+034343-6.31E-12-7.19E+01-9.65E+02-5.60E-10-1.57E+02-4.71E+0344441.48E-11-7.19E+01-1.11E+03-3.30E-10-1.57E+02-5.03E+0345451.06E-11-7.19E+01-1.25E+03-5.82E-10-1.57E+02-5.34E+034646-2.16E-11-7.19E+01-1.40E+03-8.94E-11-1.57E+02-5.65E+034747-5.76E-12-7.19E+01-1.54E+03-4.56E-10-1.57E+02-5.97E+034848-1.22E-11-7.19E+01-1.68E+032.29E-12-1.57E+02-6.28E+034949-2.11E-11-7.19E+01-1.83E+03-4.65E-10-1.57E+02-6.59E+035050-1.46E-114.26E+01-2.04E+03-4.15E-101.47E+02-7.07E+035151-2.99E-114.26E+01-1.92E+033.85E-101.47E+02-6.62E+0352526.14E-124.26E+01-1.83E+036.11E-101.47E+02-6.33E+0353535.79E-124.26E+01-1.75E+031.29E-101.47E+02-6.04E+035454-9.36E-124.26E+01-1.66E+031.07E-101.47E+02-5.74E+035555-1.83E-114.26E+01-1.57E+03-3.12E-101.47E+02-5.45E+035656-2.38E-114.26E+01-1.49E+031.34E-101.47E+02-5.15E+035757-7.01E-124.26E+01-1.40E+03-5.58E-121.47E+02-4.86E+0358581.13E-134.26E+01-1.28E+031.45E-111.47E+02-4.42E+0359592.85E-134.26E+01-1.15E+033.35E-121.47E+02-3.97E+0360607.82E-124.26E+01-1.02E+03-4.53E-121.47E+02-3.53E+0361615.36E-124.26E+01-8.94E+02-4.10E-121.47E+02-3.09E+0362621.61E-124.26E+01-7.66E+02-2.38E-121.47E+02-2.65E+0363633.72E-124.26E+01-6.38E+02-7.75E-131.47E+02-2.21E+036464-1.94E-124.26E+01-5.11E+02-4.46E-131.47E+02-1.77E+0365650.00E+004.26E+01-3.83E+02-2.27E-131.47E+02-1.33E+0366661.82E-124.26E+01-2.98E+02-1.14E-131.47E+02-1.03E+0367670.00E+004.26E+01-1.28E+020.00E+001.47E+02-4.42E+02第72页共104页 宁乡沩水大桥主桥施工图设计图3.5变位1、2弯矩图(单位:)图3.6变位1、2剪力图(单位:)3.5温度变化内力计算3.5.1温度对连续梁结构的影响对于大跨度预应力混凝土连续箱形梁桥,温度应力可以达到甚至超过活载应力,已被认为是预应力混凝土桥梁产生裂缝的主要原因。因此有必要对温度内力进行计算。桥梁是置于大气环境的结构,温度毫不例外地对桥梁要产生影响。温度影响包括年温差影响(升温降温)与局部温差影响。年温差影响指气温随季节发生周期性变化对结构所起的作用,一般假定温度沿结构截面高度方向均匀变化。对无水平约束的连续梁桥,年温差只引起结构的均匀伸缩,并不产生温度次内力,它对结构产生的位移通过桥面升缩缝,支座位移等措施加以协调。局部温差一般指日照温差或混凝土水化热影响。水化热影响较为复杂,且在施工中可采用温度控制予以调节,因此桥梁温度应力计算一般不包括此项,而主要考虑日照温差的影响,它导致结构的温度次内力,是产生结构裂缝的主要因素。箱梁结构与外界的热交换和箱梁内部的热传导是十分复杂的现象,一般来说,梁体内任意点i的温度Ti是坐标x,y,z和时间t的函数,为三维传导问题。考虑到桥梁是一种狭长的结构,箱梁都带有一定长度的悬臂,两侧腹板直接受日照时间较短;箱梁底板终日不受日照,又处于高空,通风较好;只有箱梁顶板全天受日照,因此,在箱梁结构中简化为一维传导问题,亦即主要考虑桥面受日照后形成的沿箱梁高度变化的温度梯度,即Ti=f(y,t)。温度的梯度模式是否实际温度影响一致是正确计算结构温度应力的关键。温度的梯度模式一般分为线性与非线性两种。计算时假定:第72页共104页 宁乡沩水大桥主桥施工图设计(1)沿桥长的温度分布是均匀的;(2)混凝土材料是弹性匀质的;(3)梁的变形服从平面假定;3.5.2温度应力的构成温度应力由两部分组成:(1)自应力―梁的变形受到纵向纤维之间的相互约束,在截面上产生自平衡的纵向约束力。(2)温度次内力与温度次应力―由于桥面温度升高,结构将发生上拱,对于连续梁将受到支承条件的约束而产生温度次内力与温度次应力。3.5.3计算结果对于连续梁桥,施工阶段体系转换之前发生的温度变化对成桥的内力影响不大。因此,线性温度变化与非线性温度变化都纳入运营阶段计算。表3-8列出部分截面由于温度产生的内力计算结果。图3.7非线性温度弯矩图(单位:)图3.8非线性温度剪力图(单位:)3.6荷载组合第72页共104页 宁乡沩水大桥主桥施工图设计对于箱壁具有一定厚度且有横隔板加劲的箱形梁,忽略歪扭变形的畸变应力;将活载偏心作用引起的约束扭转正应力和扭转剪应力分别估计为活载对称作用下平面弯曲正应力的15%和剪应力的5%。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。3.6.1按承载能力极限状态进行内力组合组合1:Sud=1.2恒载+1.4汽车荷载+1.12人群荷载图3.9承载极限能力状态I弯矩包络图(单位:)图3.10承载极限能力状态I剪力包络图(单位:)3.6.2按正常使用极限状态进行内力组合(1)作用短期效应组合组合1:Ssd=恒载+0.7汽车荷载+人群荷载(3)计算结果表3-6正常使用极限状态内力组合计算结果承载能力极限单元号=1,内力性质最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩 轴力8.91E-12-8.02E-120.00E+000.00E+00 剪力5.64E+031.24E+032.77E+032.31E+03 弯矩1.22E-104.03E-115.27E-114.39E-11单元号=2,内力性质最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩第72页共104页 宁乡沩水大桥主桥施工图设计续表3-6 轴力8.91E-12-8.02E-128.91E-12-8.02E-12 剪力4.50E+035.04E+024.55E+035.06E+02 弯矩1.42E+043.00E+031.44E+042.83E+03单元号=3,内力性质最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩 轴力2.24E-11-1.58E-112.24E-11-1.58E-11 剪力3.00E+03-5.01E+023.02E+03-4.72E+02 弯矩2.68E+044.01E+032.78E+043.18E+03单元号=4,内力性质最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩 轴力2.26E-11-1.39E-102.26E-11-1.39E-10 剪力2.26E+03-1.00E+032.22E+03-9.61E+02 弯矩3.06E+043.16E+033.19E+041.89E+03单元号=5,内力性质最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩 轴力5.76E-111.07E-116.27E-115.62E-12 剪力6.82E+02-2.72E+03-1.23E+03-2.30E+03 弯矩3.11E+041.63E+043.55E+04-1.89E+03单元号=6,内力性质最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩 轴力2.50E-11-5.98E-112.15E-11-5.64E-11 剪力8.69E+02-4.52E+03-1.48E+03-3.65E+03 弯矩2.89E+041.04E+043.29E+04-9.70E+03单元号=7,内力性质最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩 轴力6.49E-121.20E-116.49E-121.20E-11 剪力2.32E+03-6.23E+03-2.50E+03-5.69E+03 弯矩2.19E+04-5.11E+022.55E+04-2.21E+04单元号=8,内力性质最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩 轴力5.72E-11-3.88E-11-5.72E-11-3.88E-11 剪力3.78E+03-7.97E+03-5.62E+03-7.25E+03 弯矩1.04E+04-1.68E+041.46E+04-4.03E+04单元号=9,内力性质最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩 轴力5.89E-112.24E-115.89E-112.24E-11 剪力5.26E+03-9.76E+03-7.19E+03-8.85E+03 弯矩5.57E+03-3.83E+04-9.23E+02-6.31E+04单元号=10内力性质最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩 轴力2.09E-115.15E-112.09E-115.15E-11 剪力6.77E+03-1.15E+04-7.16E+03-1.05E+04 弯矩2.60E+04-6.59E+04-2.15E+04-9.08E+04单元号=11内力性质最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩第72页共104页 宁乡沩水大桥主桥施工图设计续表3-6 轴力1.25E-104.58E-11-1.25E-104.58E-11 剪力8.30E+03-1.34E+04-1.04E+04-1.22E+04 弯矩5.10E+04-9.86E+04-4.69E+04-1.24E+05单元号=12内力性质最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩 轴力5.54E-11-2.36E-10-5.54E-11-2.36E-10 剪力9.88E+03-1.54E+04-1.21E+04-1.40E+04 弯矩8.06E+04-1.37E+05-7.72E+04-1.61E+05单元号=13内力性质最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩 轴力1.19E-102.02E-10-1.19E-102.02E-10 剪力1.11E+04-1.69E+04-1.17E+04-1.55E+04 弯矩1.03E+05-1.67E+05-1.00E+05-1.90E+05单元号=14内力性质最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩 轴力3.23E-114.69E-103.23E-114.69E-10 剪力1.25E+04-1.86E+04-1.30E+04-1.72E+04 弯矩1.28E+05-1.99E+05-1.26E+05-2.22E+05单元号=15内力性质最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩 轴力6.06E-111.53E-10-6.06E-111.53E-10 剪力1.38E+04-2.02E+04-1.42E+04-1.88E+04 弯矩1.56E+05-2.36E+05-1.54E+05-2.57E+05单元号=16内力性质最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩 轴力3.09E-111.74E-10-3.09E-111.74E-10 剪力1.51E+04-2.19E+04-1.55E+04-2.05E+04 弯矩1.86E+05-2.75E+05-1.85E+05-2.95E+05单元号=17内力性质最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩 轴力3.52E-112.18E-113.52E-112.18E-11 剪力1.71E+04-2.43E+04-1.74E+04-2.30E+04 弯矩2.19E+05-3.18E+05-2.18E+05-3.37E+05单元号=18内力性质最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩 轴力1.64E-119.34E-11-1.64E-119.34E-11 剪力1.79E+04-2.54E+04-1.81E+04-2.41E+04 弯矩2.54E+05-3.65E+05-2.53E+05-3.84E+05单元号=19内力性质最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩 轴力1.81E-10-2.73E-10-2.73E-10-1.81E-10 剪力2.66E+041.89E+041.89E+042.60E+04 弯矩4.42E+05-3.09E+05-3.09E+05-4.58E+05单元号=20内力性质最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩第72页共104页 宁乡沩水大桥主桥施工图设计续表3-6 轴力2.41E-10-3.60E-10-3.60E-10-2.41E-10 剪力2.51E+041.78E+041.78E+042.45E+04 弯矩3.67E+05-2.54E+05-2.54E+05-3.82E+05单元号=21内力性质最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩 轴力3.87E-10-1.85E-10-1.85E-10-3.87E-10 剪力2.26E+041.58E+041.59E+042.19E+04 弯矩3.20E+05-2.19E+05-2.19E+05-3.35E+05单元号=22内力性质最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩 轴力3.02E-11-3.99E-10-3.99E-103.02E-11 剪力2.09E+041.45E+041.46E+042.02E+04 弯矩2.78E+05-1.88E+05-1.88E+05-2.92E+05单元号=23内力性质最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩 轴力8.17E-11-3.44E-10-3.44E-10-8.17E-11 剪力1.93E+041.32E+041.51E+041.86E+04 弯矩2.40E+05-1.59E+05-1.58E+05-2.53E+05单元号=24内力性质最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩 轴力4.25E-10-2.84E-10-4.25E-10-2.84E-10 剪力1.12E+04-1.68E+04-1.15E+04-1.59E+04 弯矩1.10E+05-1.73E+05-1.06E+05-1.85E+05单元号=25内力性质最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩 轴力5.05E-101.10E-10-5.05E-101.10E-10 剪力1.01E+04-1.53E+04-1.19E+04-1.44E+04 弯矩8.47E+04-1.44E+05-8.36E+04-1.56E+05单元号=26内力性质最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩 轴力3.86E-10-6.11E-11-3.86E-10-6.11E-11 剪力8.53E+03-1.34E+04-8.87E+03-1.19E+04 弯矩5.53E+04-1.06E+05-5.41E+04-1.18E+05单元号=27内力性质最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩 轴力2.71E-10-7.48E-11-2.71E-10-7.48E-11 剪力7.05E+03-1.15E+04-7.44E+03-1.00E+04 弯矩3.03E+04-7.30E+04-2.87E+04-8.67E+04单元号=28内力性质最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩 轴力2.39E-10-2.25E-11-2.39E-10-2.25E-11 剪力5.63E+03-9.74E+03-7.69E+03-8.25E+03 弯矩9.93E+03-4.59E+04-7.42E+03-6.05E+04单元号=29内力性质最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩第72页共104页 宁乡沩水大桥主桥施工图设计续表3-6 轴力3.21E-10-4.44E-12-3.21E-10-4.44E-12 剪力4.21E+03-8.00E+03-6.35E+03-6.50E+03 弯矩6.73E+03-2.40E+049.64E+03-3.95E+04单元号=30内力性质最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩 轴力3.93E-101.79E-10-3.93E-101.79E-10 剪力2.81E+03-6.30E+03-3.55E+03-4.70E+03 弯矩1.94E+04-7.26E+032.31E+04-2.39E+04单元号=32内力性质最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩 轴力2.74E-10-3.65E-10-3.65E-102.74E-10 剪力3.91E+038.20E+021.47E+032.45E+03 弯矩4.48E+032.80E+043.29E+04-1.34E+04单元号=33内力性质最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩 轴力1.21E-10-2.07E-108.26E-11-1.69E-10 剪力2.14E+03-6.69E+029.08E+016.49E+02 弯矩1.11E+043.25E+043.91E+04-8.33E+03单元号=34内力性质最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩 轴力2.75E-10-3.65E-10-8.52E-11-4.84E-12 剪力1.13E+03-1.56E+036.14E+02-8.70E+01 弯矩1.16E+043.31E+044.00E+04-7.58E+03单元号=35内力性质最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩 轴力2.04E-10-4.39E-10-1.61E-10-7.50E-11 剪力5.45E+02-2.27E+03-1.72E+03-9.32E+02 弯矩1.10E+043.18E+043.89E+04-8.54E+03单元号=36内力性质最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩 轴力7.15E-105.02E-10-4.36E-102.23E-10 剪力5.06E+031.81E+032.49E+033.56E+03 弯矩1.66E+047.74E+022.62E+04-2.15E+04单元号=37内力性质最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩 轴力3.73E-10-3.65E-10-1.10E-101.18E-10 剪力2.41E+03-5.78E+03-3.09E+03-4.28E+03 弯矩7.74E+021.66E+042.62E+04-2.15E+04单元号=38内力性质最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩 轴力7.90E-10-6.11E-10-3.62E-105.41E-10 剪力3.79E+03-7.47E+03-6.15E+03-5.80E+03 弯矩1.07E+041.52E+031.34E+04-3.54E+04单元号=39内力性质最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩第72页共104页 宁乡沩水大桥主桥施工图设计续表3-6 轴力6.72E-10-5.67E-10-3.25E-104.31E-10 剪力5.18E+03-9.18E+03-5.73E+03-7.61E+03 弯矩2.62E+04-1.85E+04-3.30E+03-5.43E+04单元号=40内力性质最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩 轴力7.41E-10-6.57E-10-4.08E-104.92E-10 剪力6.59E+03-1.09E+04-7.04E+03-9.39E+03 弯矩4.56E+04-4.37E+04-2.33E+04-7.87E+04单元号=41内力性质最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩 轴力1.78E-10-3.87E-112.11E-10-7.16E-11 剪力8.02E+03-1.27E+04-1.00E+04-1.12E+04 弯矩6.92E+04-7.46E+04-4.76E+04-1.08E+05单元号=42内力性质最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩 轴力8.80E-11-1.28E-101.25E-10-1.64E-10 剪力9.48E+03-1.45E+04-9.82E+03-1.30E+04 弯矩9.70E+04-1.10E+05-7.57E+04-1.43E+05单元号=43内力性质最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩 轴力1.31E-101.05E-103.67E-10-3.93E-10 剪力1.10E+04-1.64E+04-1.13E+04-1.54E+04 弯矩1.29E+05-1.52E+05-1.08E+05-1.84E+05单元号=44内力性质最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩 轴力5.44E-101.24E-102.23E-104.45E-10 剪力1.22E+04-1.79E+04-1.41E+04-1.70E+04 弯矩1.56E+05-1.83E+05-1.33E+05-2.16E+05单元号=45内力性质最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩 轴力4.51E-10-8.92E-111.49E-102.13E-10 剪力1.35E+04-1.95E+04-1.37E+04-1.87E+04 弯矩1.81E+05-2.17E+05-1.59E+05-2.50E+05单元号=46内力性质最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩 轴力1.62E-10-4.41E-10-3.62E-108.24E-11 剪力1.47E+04-2.11E+04-1.66E+04-2.03E+04 弯矩2.09E+05-2.55E+05-1.88E+05-2.88E+05单元号=47内力性质最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩 轴力7.06E-11-2.47E-10-1.54E-11-3.02E-10 剪力1.60E+04-2.27E+04-1.61E+04-2.20E+04 弯矩2.40E+05-2.95E+05-2.20E+05-3.29E+05单元号=48内力性质最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩第72页共104页 宁乡沩水大桥主桥施工图设计续表3-6 轴力3.62E-102.54E-116.66E-11-4.03E-10 剪力1.79E+04-2.51E+04-1.80E+04-2.44E+04 弯矩2.72E+05-3.40E+05-2.52E+05-3.74E+05单元号=49内力性质最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩 轴力2.71E-10-2.60E-10-4.87E-12-5.25E-10 剪力1.86E+04-2.61E+04-1.87E+04-2.55E+04 弯矩3.09E+05-3.88E+05-2.89E+05-4.23E+05单元号=50内力性质最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩 轴力5.53E-10-1.39E-11-1.39E-11-5.53E-10 剪力2.77E+041.97E+041.97E+042.65E+04 弯矩4.85E+05-3.47E+05-3.47E+05-5.02E+05单元号=51内力性质最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩 轴力5.68E-105.35E-105.35E-10-5.68E-10 剪力2.62E+041.87E+041.89E+042.50E+04 弯矩4.07E+05-2.89E+05-2.89E+05-4.24E+05单元号=52内力性质最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩 轴力1.24E-09-1.04E-09-1.04E-091.24E-09 剪力2.38E+041.67E+041.70E+042.24E+04 弯矩3.57E+05-2.52E+05-2.52E+05-3.76E+05单元号=53内力性质最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩 轴力1.34E-101.88E-101.88E-10-1.34E-10 剪力2.20E+041.53E+041.73E+042.07E+04 弯矩3.12E+05-2.18E+05-2.17E+05-3.32E+05单元号=54内力性质最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩 轴力7.22E-106.32E-106.32E-10-7.22E-10 剪力2.04E+041.40E+041.44E+041.90E+04 弯矩2.71E+05-1.86E+05-1.85E+05-2.92E+05单元号=55内力性质最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩 轴力9.03E-103.10E-103.10E-10-9.03E-10 剪力1.88E+041.27E+041.48E+041.73E+04 弯矩2.33E+05-1.57E+05-1.55E+05-2.55E+05单元号=56内力性质最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩 轴力8.08E-106.27E-106.27E-10-8.08E-10 剪力1.71E+041.13E+041.19E+041.56E+04 弯矩1.99E+05-1.31E+05-1.28E+05-2.22E+05单元号=57内力性质最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩第72页共104页 宁乡沩水大桥主桥施工图设计续表3-6 轴力1.03E-098.10E-108.10E-10-1.03E-09 剪力1.55E+041.01E+041.23E+041.41E+04 弯矩1.68E+05-1.06E+05-1.03E+05-1.91E+05单元号=58内力性质最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩 轴力2.25E-103.09E-113.09E-11-2.25E-10 剪力1.36E+048.48E+031.06E+041.24E+04 弯矩1.26E+05-7.42E+04-7.03E+04-1.51E+05单元号=59内力性质最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩 轴力3.18E-10-3.26E-10-3.26E-103.18E-10 剪力1.17E+046.93E+037.33E+031.07E+04 弯矩9.06E+04-4.67E+04-4.25E+04-1.15E+05单元号=60内力性质最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩 轴力7.71E-10-5.78E-10-5.78E-107.71E-10 剪力9.90E+035.42E+035.73E+039.03E+03 弯矩6.07E+04-2.38E+04-1.96E+04-8.49E+04单元号=61内力性质最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩 轴力3.00E-103.25E-103.25E-10-3.00E-10 剪力8.13E+033.96E+035.79E+037.44E+03 弯矩3.63E+04-5.88E+03-1.77E+03-5.94E+04单元号=62内力性质最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩 轴力7.73E-10-7.84E-10-7.84E-107.73E-10 剪力6.40E+032.49E+032.67E+035.88E+03 弯矩1.72E+048.06E+031.15E+04-3.85E+04单元号=63内力性质最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩 轴力2.35E-102.24E-102.24E-10-2.35E-10 剪力4.71E+031.02E+031.15E+034.36E+03 弯矩3.28E+031.75E+042.02E+04-2.23E+04单元号=64内力性质最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩 轴力6.82E-10-6.39E-10-6.33E-106.75E-10 剪力2.92E+03-5.51E+02-2.11E+022.47E+03 弯矩5.41E+032.21E+042.45E+04-1.12E+04单元号=65内力性质最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩 轴力4.22E-10-2.88E-10-2.81E-104.16E-10 剪力1.90E+03-1.47E+03-1.30E+031.73E+03 弯矩2.85E+032.15E+042.37E+04-5.07E+03单元号=66内力性质最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩第72页共104页 宁乡沩水大桥主桥施工图设计续表3-6 轴力1.95E-10-1.40E-10-1.38E-101.94E-10 剪力1.29E+03-2.14E+03-2.10E+031.24E+03 弯矩3.26E+021.95E+042.14E+04-2.23E+03单元号=67内力性质最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩 轴力4.37E-118.02E-118.02E-11-4.37E-11 剪力2.71E+02-3.63E+03-3.63E+032.66E+02 弯矩6.86E+021.15E+041.16E+045.12E+02正常使用极限状态I单元号=1,内力性质最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩 轴力8.73E-12-8.00E-120.00E+000.00E+00 剪力3.28E+031.99E+032.31E+032.31E+03 弯矩1.73E-104.10E-114.39E-114.39E-11单元号=2,内力性质最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩 轴力8.73E-12-8.00E-128.73E-12-8.00E-12 剪力2.52E+031.25E+032.50E+031.25E+03 弯矩8.60E+034.94E+038.48E+034.90E+03单元号=3,内力性质最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩 轴力1.97E-11-1.45E-111.97E-11-1.45E-11 剪力1.45E+032.67E+021.44E+032.74E+02 弯矩1.64E+048.21E+031.60E+048.02E+03单元号=4,内力性质最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩 轴力3.32E-11-1.43E-103.32E-11-1.43E-10 剪力9.16E+02-2.25E+029.07E+02-2.15E+02 弯矩1.78E+048.40E+031.81E+048.10E+03单元号=5,内力性质最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩 轴力5.35E-117.77E-125.35E-117.77E-12 剪力4.71E+02-1.59E+03-8.32E+02-1.55E+03 弯矩1.88E+049.93E+031.93E+046.40E+03单元号=6,内力性质最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩 轴力2.37E-11-5.64E-112.37E-11-5.64E-11 剪力1.87E+03-2.98E+03-1.89E+03-2.91E+03 弯矩1.56E+044.81E+031.63E+046.61E+02单元号=7,内力性质最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩 轴力6.02E-121.28E-116.02E-121.28E-11 剪力3.18E+03-4.30E+03-3.22E+03-4.18E+03 弯矩8.20E+03-4.29E+039.03E+03-9.01E+03第72页共104页 宁乡沩水大桥主桥施工图设计续表3-6单元号=8,内力性质最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩 轴力5.90E-11-2.97E-11-5.90E-11-2.97E-11 剪力4.51E+03-5.64E+03-4.91E+03-5.47E+03 弯矩3.15E+03-1.74E+04-2.18E+03-2.25E+04单元号=9,内力性质最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩 轴力5.34E-111.89E-115.34E-111.89E-11 剪力5.88E+03-7.01E+03-6.30E+03-6.80E+03 弯矩1.86E+04-3.46E+04-1.75E+04-4.00E+04单元号=10内力性质最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩 轴力1.63E-114.84E-111.63E-114.84E-11 剪力7.27E+03-8.41E+03-7.36E+03-8.17E+03 弯矩3.81E+04-5.61E+04-3.71E+04-6.15E+04单元号=11内力性质最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩 轴力1.33E-105.42E-11-1.33E-105.42E-11 剪力8.71E+03-9.86E+03-9.17E+03-9.59E+03 弯矩6.19E+04-8.17E+04-6.09E+04-8.72E+04单元号=12内力性质最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩 轴力6.60E-11-2.07E-10-6.60E-11-2.07E-10 剪力1.02E+04-1.14E+04-1.07E+04-1.11E+04 弯矩9.01E+04-1.12E+05-8.93E+04-1.17E+05单元号=13内力性质最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩 轴力1.01E-101.98E-10-1.01E-101.98E-10 剪力1.14E+04-1.26E+04-1.15E+04-1.23E+04 弯矩1.12E+05-1.35E+05-1.11E+05-1.40E+05单元号=14内力性质最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩 轴力2.52E-114.39E-102.52E-114.39E-10 剪力1.27E+04-1.39E+04-1.28E+04-1.36E+04 弯矩1.36E+05-1.60E+05-1.35E+05-1.65E+05单元号=15内力性质最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩 轴力7.31E-111.55E-10-7.31E-111.55E-10 剪力1.40E+04-1.52E+04-1.41E+04-1.49E+04 弯矩1.62E+05-1.88E+05-1.62E+05-1.93E+05单元号=16内力性质最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩 轴力4.31E-111.58E-10-4.31E-111.58E-10 剪力1.53E+04-1.65E+04-1.54E+04-1.62E+04 弯矩1.91E+05-2.19E+05-1.91E+05-2.23E+05第72页共104页 宁乡沩水大桥主桥施工图设计续表3-6单元号=17内力性质最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩 轴力4.72E-112.94E-114.72E-112.94E-11 剪力1.72E+04-1.84E+04-1.73E+04-1.82E+04 弯矩2.23E+05-2.52E+05-2.23E+05-2.56E+05单元号=18内力性质最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩 轴力2.12E-119.42E-11-2.12E-119.42E-11 剪力1.80E+04-1.92E+04-1.80E+04-1.90E+04 弯矩2.58E+05-2.89E+05-2.58E+05-2.93E+05单元号=19内力性质最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩 轴力1.42E-10-5.74E-10-5.74E-10-1.42E-10 剪力2.01E+041.90E+041.90E+042.00E+04 弯矩3.48E+05-3.13E+05-3.13E+05-3.52E+05单元号=20内力性质最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩 轴力1.89E-10-6.55E-10-6.55E-10-1.89E-10 剪力1.89E+041.79E+041.79E+041.88E+04 弯矩2.90E+05-2.58E+05-2.58E+05-2.94E+05单元号=21内力性质最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩 轴力3.29E-10-4.85E-10-4.85E-10-3.29E-10 剪力1.69E+041.59E+041.60E+041.68E+04 弯矩2.54E+05-2.23E+05-2.23E+05-2.57E+05单元号=22内力性质最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩 轴力5.26E-11-6.93E-10-6.93E-105.26E-11 剪力1.56E+041.46E+041.46E+041.54E+04 弯矩2.21E+05-1.92E+05-1.92E+05-2.24E+05单元号=23内力性质最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩 轴力5.13E-11-6.12E-10-6.12E-10-5.13E-11 剪力1.43E+041.33E+041.37E+041.41E+04 弯矩1.91E+05-1.63E+05-1.63E+05-1.94E+05单元号=24内力性质最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩 轴力2.36E-10-6.99E-10-6.99E-10-2.36E-10 剪力1.30E+041.21E+041.25E+041.29E+04 弯矩1.64E+05-1.37E+05-1.37E+05-1.67E+05单元号=25内力性质最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩 轴力1.29E-10-7.86E-10-7.86E-101.29E-10 剪力1.17E+041.08E+041.09E+041.15E+04 弯矩1.39E+05-1.14E+05-1.13E+05-1.42E+05第72页共104页 宁乡沩水大桥主桥施工图设计续表3-6单元号=26内力性质最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩 轴力4.28E-11-6.57E-10-6.57E-10-4.28E-11 剪力1.05E+049.62E+031.00E+041.03E+04 弯矩1.17E+05-9.15E+04-9.13E+04-1.20E+05单元号=27内力性质最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩 轴力6.75E-11-5.48E-10-5.48E-10-6.75E-11 剪力9.03E+038.15E+038.23E+038.70E+03 弯矩8.75E+04-6.34E+04-6.32E+04-9.03E+04单元号=28内力性质最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩 轴力1.85E-11-5.16E-10-5.16E-10-1.85E-11 剪力7.60E+036.74E+036.83E+037.27E+03 弯矩6.24E+04-3.97E+04-3.93E+04-6.54E+04单元号=29内力性质最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩 轴力1.68E-12-5.96E-10-5.96E-101.68E-12 剪力6.22E+035.37E+035.48E+035.89E+03 弯矩4.16E+04-2.00E+04-1.95E+04-4.48E+04单元号=30内力性质最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩 轴力1.86E-10-6.81E-10-6.81E-101.86E-10 剪力4.87E+034.04E+034.52E+034.54E+03 弯矩2.49E+04-4.43E+03-3.76E+03-2.83E+04单元号=31内力性质最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩 轴力3.09E-10-8.23E-10-8.23E-103.09E-10 剪力3.55E+032.74E+032.91E+033.19E+03 弯矩1.22E+047.31E+038.18E+03-1.59E+04单元号=32内力性质最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩 轴力2.66E-10-6.49E-10-6.49E-102.66E-10 剪力2.26E+031.45E+031.60E+031.93E+03 弯矩3.37E+031.52E+041.63E+04-7.30E+03单元号=33内力性质最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩 轴力1.11E-10-4.90E-105.87E-11-4.38E-10 剪力8.76E+027.13E+013.61E+024.29E+02 弯矩1.45E+031.91E+042.06E+04-2.81E+03单元号=34内力性质最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩 轴力2.93E-10-6.86E-10-1.26E-10-2.67E-10 剪力1.05E+02-6.91E+02-7.27E+01-3.07E+02 弯矩2.16E+031.88E+042.10E+04-2.65E+03第72页共104页 宁乡沩水大桥主桥施工图设计续表3-6单元号=35内力性质最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩 轴力2.18E-10-7.37E-10-1.80E-10-3.39E-10 剪力4.06E+02-1.21E+03-9.41E+02-8.73E+02 弯矩1.36E+031.75E+042.00E+04-3.81E+03单元号=36内力性质最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩 轴力5.24E-10-1.02E-09-4.62E-10-3.48E-11 剪力1.77E+03-2.58E+03-2.33E+03-2.21E+03 弯矩1.73E+031.35E+041.65E+04-7.52E+03单元号=37内力性质最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩 轴力3.86E-10-6.81E-10-1.27E-10-1.69E-10 剪力3.15E+03-3.95E+03-3.37E+03-3.55E+03 弯矩8.91E+035.32E+038.90E+03-1.52E+04单元号=38内力性质最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩 轴力8.24E-10-9.73E-10-4.11E-102.62E-10 剪力4.43E+03-5.25E+03-5.02E+03-4.81E+03 弯矩2.00E+04-6.76E+03-2.73E+03-2.69E+04单元号=39内力性质最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩 轴力6.88E-10-8.93E-10-3.45E-101.40E-10 剪力5.74E+03-6.57E+03-5.87E+03-6.22E+03 弯矩3.50E+04-2.27E+04-1.81E+04-4.24E+04单元号=40内力性质最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩 轴力7.58E-10-9.89E-10-4.30E-101.99E-10 剪力7.06E+03-7.91E+03-7.17E+03-7.57E+03 弯矩5.39E+04-4.27E+04-3.72E+04-6.22E+04单元号=41内力性质最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩 轴力1.82E-10-3.69E-102.03E-10-3.90E-10 剪力8.43E+03-9.29E+03-8.87E+03-8.95E+03 弯矩7.68E+04-6.69E+04-6.02E+04-8.61E+04单元号=42内力性质最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩 轴力1.00E-10-4.34E-101.01E-10-4.34E-10 剪力9.83E+03-1.07E+04-9.91E+03-1.04E+04 弯矩1.04E+05-9.51E+04-8.73E+04-1.14E+05单元号=43内力性质最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩 轴力1.31E-10-2.04E-103.62E-10-6.97E-10 剪力1.13E+04-1.22E+04-1.14E+04-1.20E+04 弯矩1.35E+05-1.28E+05-1.19E+05-1.47E+05第72页共104页 宁乡沩水大桥主桥施工图设计续表3-6单元号=44内力性质最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩 轴力5.85E-10-1.66E-101.49E-102.70E-10 剪力1.24E+04-1.34E+04-1.29E+04-1.32E+04 弯矩1.59E+05-1.52E+05-1.42E+05-1.71E+05单元号=45内力性质最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩 轴力4.82E-10-4.76E-109.55E-11-8.98E-11 剪力1.37E+04-1.47E+04-1.38E+04-1.45E+04 弯矩1.85E+05-1.79E+05-1.68E+05-1.98E+05单元号=46内力性质最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩 轴力1.74E-10-4.92E-10-3.81E-106.32E-11 剪力1.50E+04-1.59E+04-1.54E+04-1.58E+04 弯矩2.13E+05-2.09E+05-1.97E+05-2.28E+05单元号=47内力性质最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩 轴力8.76E-11-4.46E-101.57E-11-5.49E-10 剪力1.62E+04-1.72E+04-1.63E+04-1.70E+04 弯矩2.44E+05-2.40E+05-2.27E+05-2.60E+05单元号=48内力性质最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩 轴力3.52E-103.45E-114.43E-11-3.62E-10 剪力1.81E+04-1.91E+04-1.81E+04-1.90E+04 弯矩2.77E+05-2.75E+05-2.60E+05-2.94E+05单元号=49内力性质最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩 轴力3.07E-10-4.25E-106.10E-11-7.93E-10 剪力1.89E+04-1.99E+04-1.89E+04-1.98E+04 弯矩3.14E+05-3.13E+05-2.97E+05-3.33E+05单元号=50内力性质最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩 轴力8.00E-106.91E-116.91E-11-8.00E-10 剪力2.12E+041.99E+041.99E+042.09E+04 弯矩3.90E+05-3.56E+05-3.56E+05-3.94E+05单元号=51内力性质最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩 轴力4.17E-105.91E-105.91E-10-4.17E-10 剪力2.01E+041.89E+041.89E+041.98E+04 弯矩3.29E+05-2.97E+05-2.97E+05-3.33E+05单元号=52内力性质最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩 轴力1.58E-09-1.06E-09-1.06E-091.58E-09 剪力1.81E+041.69E+041.70E+041.78E+04 弯矩2.90E+05-2.60E+05-2.60E+05-2.94E+05第72页共104页 宁乡沩水大桥主桥施工图设计续表3-6单元号=53内力性质最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩 轴力3.95E-111.53E-101.53E-10-3.95E-11 剪力1.68E+041.56E+041.60E+041.65E+04 弯矩2.55E+05-2.27E+05-2.27E+05-2.59E+05单元号=54内力性质最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩 轴力6.87E-106.62E-106.62E-10-6.87E-10 剪力1.55E+041.43E+041.44E+041.51E+04 弯矩2.22E+05-1.96E+05-1.96E+05-2.27E+05单元号=55内力性质最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩 轴力1.09E-093.88E-103.88E-10-1.09E-09 剪力1.42E+041.30E+041.35E+041.39E+04 弯矩1.93E+05-1.68E+05-1.68E+05-1.97E+05单元号=56内力性质最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩 轴力7.63E-106.62E-106.62E-10-7.63E-10 剪力1.29E+041.17E+041.18E+041.25E+04 弯矩1.65E+05-1.42E+05-1.42E+05-1.70E+05单元号=57内力性质最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩 轴力1.05E-098.41E-108.41E-10-1.05E-09 剪力1.16E+041.05E+041.10E+041.13E+04 弯矩1.41E+05-1.19E+05-1.18E+05-1.46E+05单元号=58内力性质最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩 轴力2.09E-104.23E-114.23E-11-2.09E-10 剪力1.01E+048.99E+039.45E+039.86E+03 弯矩1.08E+05-8.82E+04-8.73E+04-1.13E+05单元号=59内力性质最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩 轴力3.40E-10-3.49E-10-3.49E-103.40E-10 剪力8.68E+037.55E+037.64E+038.44E+03 弯矩7.97E+04-6.18E+04-6.08E+04-8.51E+04单元号=60内力性质最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩 轴力7.95E-10-6.26E-10-6.26E-107.95E-10 剪力7.27E+036.15E+036.22E+037.08E+03 弯矩5.56E+04-3.95E+04-3.86E+04-6.09E+04单元号=61内力性质最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩 轴力2.99E-103.20E-103.20E-10-2.99E-10 剪力5.90E+034.79E+035.19E+035.75E+03 弯矩3.58E+04-2.16E+04-2.06E+04-4.09E+04第72页共104页 宁乡沩水大桥主桥施工图设计续表3-6单元号=62内力性质最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩 轴力7.71E-10-7.76E-10-7.76E-107.71E-10 剪力4.57E+033.46E+033.50E+034.45E+03 弯矩2.01E+04-7.57E+03-6.78E+03-2.47E+04单元号=63内力性质最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩 轴力2.30E-102.19E-102.19E-10-2.30E-10 剪力3.26E+032.14E+032.17E+033.18E+03 弯矩8.28E+032.43E+033.07E+03-1.24E+04单元号=64内力性质最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩 轴力6.82E-10-6.43E-10-6.43E-106.82E-10 剪力1.87E+037.39E+027.57E+021.83E+03 弯矩5.41E+028.32E+038.79E+03-4.07E+03单元号=65内力性质最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩 轴力4.37E-10-3.21E-10-3.21E-104.37E-10 剪力1.10E+03-3.89E+01-2.78E+011.09E+03 弯矩5.46E+029.90E+031.02E+042.50E+02单元号=66内力性质最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩 轴力2.06E-10-1.58E-10-1.58E-102.06E-10 剪力6.05E+02-5.69E+02-5.64E+025.99E+02 弯矩2.10E+039.65E+039.84E+031.91E+03单元号=67内力性质最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩 轴力3.71E-116.69E-116.69E-11-3.71E-11 剪力3.78E+02-1.62E+03-1.62E+03-3.80E+02 弯矩2.32E+035.81E+035.85E+032.28E+03第72页共104页 宁乡沩水大桥主桥施工图设计图3.11正常极限能力状态I弯矩包络图(单位:)图3.12正常极限能力状态I剪力包(单位:)第72页共104页 宁乡沩水大桥主桥施工图设计表3-7承载能力极限状态m2单元号左上缘左下缘右上缘右下缘102.32E-1700.00639200.006300.0124300.012400.0143400.01430.0008080.015450.0008080.01540.003970.013660.003970.01360.00860.0098670.00860.009860.01470.0052480.01470.005240.0215090.021500.02860100.028600.03580110.035800.04290120.042900.04760130.047600.05230140.052300.0570150.05700.06170160.061700.06630170.066300.07120180.071200.08590190.085900.07090200.070900.06630210.066300.06180220.061800.05720230.057200.05240240.052400.04760250.047600.04270260.042700.03560270.035600.02840280.028400.02150290.021500.0150.0036300.0150.00360.009660.00928310.009660.009280.005640.014320.005640.0140.003640.0173330.003640.01730.003360.018340.003360.0180.003790.0175350.003790.01750.005410.0153360.005410.01530.009170.0111370.009170.01110.01450.0054380.01450.00540.0210390.02100.02850400.028500.03640410.036400.04430420.044300.05210430.052100.05740440.057400.06250450.062500.06760460.067600.07240第72页共104页 宁乡沩水大桥主桥施工图设计续表3-7单元号左上缘左下缘右上缘右下缘470.072400.07710480.077100.08190490.081900.09470500.094700.07920510.079200.07450520.074500.070530.0700.06540540.065400.06070550.060700.0560560.05600.05130570.051300.04410580.044100.03670590.036700.02920600.029200.02190610.021900.01510.00441620.01510.004410.009210.00829630.009210.008290.00480.0106640.00480.01060.002240.0106650.002240.010600.0009840.00952660.0009840.0095200.005166700.0051604.94E-18图3-8正常使用极限状态m2单元号左上缘左下缘右上缘右下缘10.00010.00010.00010.00720.00010.0070.00010.013530.00010.01350.00050.015640.00050.01560.00260.017150.00260.01710.00640.015760.00640.01570.01140.01270.01140.0120.01720.006880.01720.00680.02350.000490.02350.00040.03110.0001100.03110.00010.03880.0001110.03880.00010.04640.0001120.04640.00010.05150.0001130.05150.00010.05660.0001140.05660.00010.06180.0001150.06180.00010.06710.0001160.06710.00010.07230.0001170.07230.00010.07780.0001180.07780.00010.09290.0001190.09290.00010.07760.0001200.07760.00010.07230.0001210.07230.00010.06730.0001第72页共104页 宁乡沩水大桥主桥施工图设计续表3-8单元号左上缘左下缘右上缘右下缘220.06730.00010.06220.0001230.06220.00010.05710.0001240.05710.00010.05190.0001250.05190.00010.04670.0001260.04670.00010.03920.0001270.03920.00010.03170.0001280.03170.00010.02430.0001290.02430.00010.01830.0054300.01830.00540.01360.0119310.01360.01190.01010.0171320.01010.01710.00810.0203330.00810.02030.00810.021340.00810.0210.00870.0204350.00870.02040.01060.0183360.01060.01830.01410.0135370.01410.01350.01890.0068380.01890.00680.02490.0001390.02490.00010.0330.0001400.0330.00010.04130.0001410.04130.00010.04950.0001420.04950.00010.05760.0001430.05760.00010.06310.0001440.06310.00010.06860.0001450.06860.00010.0740.0001460.0740.00010.07930.0001470.07930.00010.08440.0001480.08440.00010.08980.0001490.08980.00010.1030.0001500.1030.00010.08740.0001510.08740.00010.0820.0001520.0820.00010.07690.0001530.07690.00010.07170.0001540.07170.00010.06660.0001550.06660.00010.06150.0001560.06150.00010.05650.0001570.05650.00010.04880.0001580.04880.00010.04090.0001590.04090.00010.0330.0001600.0330.00010.02520.0001610.02520.00010.01850.0048620.01850.00480.01270.0093630.01270.00930.0080.0117640.0080.01170.00460.0114650.00460.01140.00280.0102660.00280.01020.00050.0055670.00050.00550.00010.0001第72页共104页 宁乡沩水大桥主桥施工图设计4预应力钢束的估算与布置4.1预应力筋估算4.1.1计算原理根据《预规》(JTGD62-2004)规定,预应力梁应满足弹性阶段(即使用阶段)的应力要求和塑性阶段(即承载能力极限状态)的正截面强度要求。4.1.1.1按承载能力极限计算时满足正截面强度要求:预应力梁到达受弯的极限状态时,受压区混凝土应力达到混凝土抗压设计强度,受拉区钢筋达到抗拉设计强度。截面的安全性是通过截面抗弯安全系数来保证的。(1)对于仅承受一个方向的弯矩的单筋截面梁,所需预应力筋数量按下式计算:h0xNdfcd如图:图4.1承载能力极限计算示意图,(4-1),(4-2)解上两式得:受压区高度(4-3)预应力筋数(4-4)或(4-5)式中—截面上组合力矩。第72页共104页 宁乡沩水大桥主桥施工图设计—混凝土抗压设计强度;—预应力筋抗拉设计强度;—单根预应力筋束截面积;b—截面宽度(2)若截面承受双向弯矩时,需配双筋的,可据截面上正、负弯矩按上述方法分别计算上、下缘所需预应力筋数量。这忽略实际上存在的双筋影响时(受拉区和受压区都有预应力筋)会使计算结果偏大,作为力筋数量的估算是允许的。4.1.1.2使用荷载下的应力要求e上Np下Np上e下Y上Y下MminnMmax+++----Np下Np上Mmax合成+--Mmin合成图4.2使用荷载下的应力示意图规范(JTJD62-2004)规定,截面上的预压应力应大于荷载引起的拉应力,预压应力与荷载引起的压应力之和应小于混凝土的允许压应力(为),或为在任意阶段,全截面承压,截面上不出现拉应力,同时截面上最大压应力小于允许压应力。写成计算式为:对于截面上缘(4-6)(4-7)对于截面下缘(4-8)(4-9)其中,—由预应力产生的应力,W—截面抗弯模量,—混凝土轴心抗压标准强度。Mmax、Mmin项的符号当为正弯矩时取正值,当为负弯矩时取负值,且按代数值取大小。第72页共104页 宁乡沩水大桥主桥施工图设计一般情况下,由于梁截面较高,受压区面积较大,上缘和下缘的压应力不是控制因素,为简便计,可只考虑上缘和下缘的拉应力的这个限制条件(求得预应力筋束数的最小值)。公式(4-6)变为(4-10)公式(4-8)变为(4-11)由预应力钢束产生的截面上缘应力和截面下缘应力分为三种情况讨论:a.截面上下缘均配有力筋Np上和Np下以抵抗正负弯矩,由力筋Np上和Np下在截面上下缘产生的压应力分别为:(4-12)(4-13)将式(4-10)、(4-11)分别代入式(4-12)、(4-13),解联立方程后得到(4-14)(4-15)令代入式(4-14)、(4-15)中得到(4-16)(4-17)式中Ap—每束预应力筋的面积;—预应力筋的永存应力(可取0.5~0.75估算);e—预应力力筋重心离开截面重心的距离;K—截面的核心距;A—混凝土截面面积,取有效截面计算。第72页共104页 宁乡沩水大桥主桥施工图设计a.当截面只在下缘布置力筋Np下以抵抗正弯矩时当由上缘不出现拉应力控制时:(4-18)当由下缘不出现拉应力控制时:(4-19)b.当截面中只在上缘布置力筋N上以抵抗负弯矩时:当由上缘不出现拉应力控制时(4-20)当由下缘不出现拉应力控制时(4-21)当按上缘和下缘的压应力的限制条件计算时(求得预应力筋束数的最大值)。可由前面的式(4-6)和式(4-8)推导得:(4-22)(4-23)有时需调整束数,当截面承受负弯矩时,如果截面下部多配根束,则上部束也要相应增配根,才能使上缘不出现拉应力,同理,当截面承受正弯矩时,如果截面上部多配根束,则下部束也要相应增配根。其关系为:当承受时,当承受时,4.1.2预应力钢束估算对于预应力混凝土连续梁桥体系,在初步计算预应力刚束数量时,必须计及各项次内力的影响。然而,第72页共104页 宁乡沩水大桥主桥施工图设计钢筋估算是比较粗略的,因为计算中所采用的组合结果并不是桥梁的真实受力。确定钢束需要知道截面的计算内力,而布置好钢束前又不可能求得桥梁的真实受力状态。一些次内力的计算(如预应力次内力)恰好与预应力钢束的数量与布置有关。因此,在初步估算预应力时,只能以预估值来考虑,本设计中取用加大主力弯矩值的10%来作为控制。估算钢筋与真实的受力状态的差异由以下四个方面引起:(1)未考虑预应力的影响。(2)未考虑预应力对混凝土收缩徐变的影响。(3)采用毛截面性质进行计算,未考虑钢束孔道的影响。(4)各钢束的预应力损失值无法确定,只是根据经验事先拟定。预应力钢束采用19-7φ5型号,有关参数为:一束预应力钢束的面积Ay一=19×140×10-6=0.00266(m2)而预应力抗拉设计强度为fpd=1860(MPa),本设计在估算预应力钢筋时,预应力筋的永存应力取为:σy=0.75×1860=1395(MPa)只在下缘布筋:只在上缘布筋:如果上面两式均不满足,则应在截面上下缘同时布置预应力筋4.2纵向预应力钢束的布置4.2.1纵向预应力钢束受力特点预应力钢筋布置主要根据成桥和施工阶段的受力状态确定,同时考虑截面的构造,施工工艺和方法等。对于悬臂施工的预应力混凝土连续梁桥来说,纵向预应力筋的布置主要有悬臂束和连续预应力束两大类:在悬臂浇注施工阶段,要配置承受负弯矩的悬臂预应力筋(也称一期配束);而在合拢成桥后,要配置承受恒活产生正负弯矩的预应力筋(也称二期配束)。纵向预应力钢筋是主要受力钢筋,既要考虑结构的整体受力,也要考虑受力的局部影响,还要考虑施工和操作的方便。在箱形截面内纵向预应力筋可以布置在顶板内承受负弯矩;布置在底板内承受正弯矩;在分段施工和分段配筋中,有顶板束在顶板内平弯后通过腹板下弯锚固,以承受截面的主拉应力。在边跨现浇段可以布置底板束起弯进入腹板锚固在梁端上,以承受梁端腹板截面的主拉应力。第72页共104页 宁乡沩水大桥主桥施工图设计4.2.2纵向预应力钢束布置原则应考虑以下原则:(1)应选择适当的预应力束的型式与锚具型式。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,以达到合理的布置型式。(2)应力束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,而导致在结构中布置过多的锚具。(3)预应力束的布置,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)预应力束的布置,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)预应力束应避免合用多次反向曲率的连续束,因为这会引起很大的摩阻损失,降低预应力束的效益。(6)预应力束的布置,不但要考虑结构在使用阶段的弹性力状态的需要,而且也要考虑到结构在破坏阶段时的需要。(7)预应力束筋布置应满足构造要求,如孔道中心最小距离,锚具中心最小距离,最小曲线半径等。(8)注意钢束平、竖弯曲线的配合及钢束之间的空间位置,钢束一般应尽量早地平弯,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。(9)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;能充分利用承托布束,有利于截面的轻型化。(10)钢束的线形种类尽量减少,以便于计算和施工。(11)尽量加大曲线半径,以便于穿束和压浆。(12)分层布束时,应使管道上下对齐,这样有利于混凝土浇筑与振捣,不可利用梅花形布置。(13)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;(14)顶板束的布置还应遵循以下原则:①钢束应尽量靠截面上缘布置,以极大发挥其力学效应;第72页共104页 宁乡沩水大桥主桥施工图设计②分层布束时,应使长束布置在上层。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。表4-1预应力钢筋估算结果 正常使用阶段承载极限阶段 实际配筋 截面号nsnxnsnxnsnx100006220302643050566406056651606466262566745348687362104990801201012011014011150130160121701601801319018020014210200220152302102401625023026017270250300182902703001935032030020290270300212702503002225023026023230220240242102002202520018020026180160180271501301602812011014029908012230726210431554414632462512833381710103438178103538178103647261010375534128387362146第72页共104页 宁乡沩水大桥主桥施工图设计续表4-1截面号nsnxnsnxnsnx399080104401201101224116014014042190170160432202001804424022020045260230220462802502404730027026048320290400493403104005039036040051330300400523102804005329026028054270250260552502302405623021022057210190200581801701805915014016060120110140611008012262726210463544386643424866524146666140464670302624.3竖向与横向预应力钢筋的设置原则4.3.1竖向预应力钢筋竖向预应力钢筋的布置主要是为了提高截面的抗剪能力。竖向预应力钢筋主要布置在箱梁截面的腹板内,尽可能沿腹板的中轴布置。竖向预应力钢筋一般采用高强精轧螺纹粗钢筋,竖向直线配置。也可以将预应力钢筋和钢绞线作为竖向预应力,在预留孔道内按后张法张拉。竖向预应力顺桥向间距布置不仅取决于使用阶段和施工阶段的结构力,而且与选用的施工方法有关,在施工中常考虑利用竖向预应力筋作为悬臂挂篮的后锚装置。本设计不考虑竖向预应力的设计,只叙述竖向预应力的设置作用与方法。第72页共104页 宁乡沩水大桥主桥施工图设计4.3.2横向预应力钢筋对于梁较宽,顶板翼缘伸臂较长时,必须进行横向计算,进行横向预应力筋的布置。横向预应力一般施加在截面的顶板内或横隔板内。(1)箱梁横向预应力采用平行钢丝或钢绞线,采用直线或曲线布筋,根据受力需要和构造情况而定。为了减小顶板的厚度,可在顶板内采用扁锚体系。(2)考虑到横隔板对桥面预应力的约束影响,也可在横隔板内施加预应力以补偿横隔板约束影响。横隔板中设置横向预应力有时不仅仅是为了补偿桥面横向预应力的需要,而是为了隔板受力的需要,尤其是在考虑了温度变化和混凝土收缩徐变影响下适当预应力可以限制裂缝的发展。一般应进行横隔板局部应力分析进行配筋。本设计不考虑竖向预应力的设计,只叙述横向预应力的设置作用与方法.4.4本桥纵向预应力钢束布置第72页共104页 宁乡沩水大桥主桥施工图设计本桥向纵向预应力钢筋布置如下图所示:图4.3半跨预应力钢束图第72页共104页 宁乡沩水水大桥主桥施工图设计5预应力损失及有效预应力计算对于具体的桥梁构造型式和配筋情况,相应的预应力损失计算有一定的特性,现分别在各项预应力损失计算中作以简要介绍。对于本设计,按《桥规》(JTGD62-2004)规定,当计算构件截面应力时,应计算由下列因素引起的预应力损失值:预应力筋束与管道壁之间的摩擦锚具变形、钢筋回缩和拼装构件的接缝压缩混凝土的弹性压缩预应力筋束的应力松弛混凝土的收缩和徐变5.1控制应力及有关参数的确定5.1.1控制应力(MPa)5.1.2其他参数管道偏差系数摩阻系数根据第三年章的配筋特点,底板各截面钢束弯曲影响角由两部分组成:第一部分为预应力钢束的弯起角(底板竖弯角度为18o);第二部分为底板曲线斜率对应的夹角。可按下面的方法求得:由梁底曲线方程(5-1)可得梁底任一截面的斜率(5-2)第81页共113页 宁乡沩水水大桥主桥施工图设计进而可得(5-3)顶板各截面钢束弯曲影响角仅由(顶板竖弯角度为9o)组成。5.2摩阻损失的计算因摩擦所引起的预应力损失值为:(5-4)式中:——锚下张拉控制应力;——预应力钢筋的截面面积;——从张拉端至计算截面间管道平面曲线的夹角之和,即曲线包角,按绝对值相加,单位以弧度计;如管道为竖平面内和水平面内同时弯曲的三维空间曲线管道,则可按下式计算:(5-5)——分别为在同段管道水平面内的弯曲角与竖向平面内的弯曲角;——从张拉端至计算截面的管道长度在构件纵轴上的投影长度,或为三维空间曲线管道的长度,以m计;——管道每米长度的局部偏差对摩擦的影响系数;——钢筋与管道壁间的摩擦系数。本设计采用预埋塑料波纹管。中左支点截面各钢束摩擦应力损失值见表5-1。同理,可算出其它控制截面处的值。各截面摩擦应力损失值的平均值的计算结果,见表5-2。表5-1中左支点截面摩擦应力损失钢束编号束数μθx(m)kxβ=1-e-(μθ+kx)σcon(MPa)σl1(MPa)总σl1(MPa)N120.07853.150.0047250.0798561395111.399222.798N220.07854.90.007350.0822681395114.764229.5281N320.07857.90.011850.0863891395120.5121241.0243N420.078510.90.016350.0904911395126.2345252.4689N520.078513.90.020850.0945741395131.9311263.8621N620.078516.90.025350.098641395137.6021275.2042N720.078519.90.029850.1026871395143.2477286.4954N820.078522.90.034350.1067151395148.8679297.7358第81页共113页 宁乡沩水水大桥主桥施工图设计续表5-1钢束编号束数μθx(m)kxβ=1-e-(μθ+kx)σcon(MPa)σl1(MPa)总σl1(MPa)N920.078525.90.038850.1107261395154.4629308.9258N1020.078528.90.043350.1147191395160.0328320.0656N1120.078531.90.047850.1186941395165.5777331.1553N1220.078534.90.052350.051003139571.14966142.2993N1320.078554.650.0819750.0787051395109.7935219.587N1420.078556.320.0826750.0743041395106.5462337.40N1520.078557.490.0902760.083465139598.6427674.81N1620.05344.350.0056150.076961395115.4982224.268N1720.05345.40.008460.084881395116.7651230.7091N1820.05347.60.013630.089901395123.5020242.2431N1920.053512.10.014760.094301395127.2234253.4759N2020.053512.30.022750.099111395133.8212262.8421N2120.053416.950.026460.094041395139.6121276.1032N2220.053418.80.030160.108871395141.3178287.4974N2320.053423.50.035210.167621395149.8578301.0692N2420.053426.10.039920.196941395161.3518312.1368平均值283.071表5-2各设计控制截面平均值节点号381319242934平均值(MPa)94.27136.79157.69283.071172.4140.3486.885.3锚具变形、钢束回缩损失的计算计算锚具变形、钢筋回缩引起的应力损失,后张法曲线布筋的构件应考虑锚固后反摩阻的影响。首先根据下式计算反摩阻影响长度,即:(5-6)式中的为张拉端锚具变形值,由《桥规》(JTGD62-2004)查得夹片式锚具顶压张拉时为4mm;为单位长度由管道摩阻引起的预应力损失,;为张拉端锚下张拉控制应力,为扣除沿途管道摩擦损失后锚固端预拉应力,;为张拉端至锚固端的距离。由于预应力束的数量教多现将其中主要部分预应力钢筋的反摩阻影响长度列表计算于表5-3中,其中N代表经过墩点处的预应力束,B代表跨中处的预应力束,A则是代表边跨的预应力束。第81页共113页 宁乡沩水水大桥主桥施工图设计表5-3反摩阻影响长度计算表钢束编号(MPa)(MPa)(MPa)(mm)(Mpa/mm)(mm)N11395111.3991283.60180000.013105767714N31395114.7641280.236120000.009563679030N51395120.51211274.4879160000.0066951210793N71395126.23451268.7655200000.0052597712177N91395131.93111263.0689240000.004397713317N111395137.60211257.3979280000.0038222814285N131395143.24771251.7523340000.0036730214572N151395148.86791246.1321400000.0035444714834N171395154.46291240.5371460000.0034325115074N191395160.03281234.9672520000.0033340215295N211395165.57771229.4223580000.0032466215499N23139571.149661323.85034640000.0013175924330N251395109.79351285.2065700000.001926220123N271395112.65411265.4277760000.0017624122456A1139565.826681329.17332142000.0046356812971A2139571.632891323.36711202000.0035461814830A3139577.413021317.58698262000.002954716247A4139583.167211311.83279292000.0028481916548A5139588.895561306.10444322000.0027607316808A6139594.598191300.40181352000.0026874517036第81页共113页 宁乡沩水水大桥主桥施工图设计A71395100.27521294.7248382000.0026250117237续表5-2钢束编号(MPa)(MPa)(MPa)(mm)(Mpa/mm)(mm)B1139567.958661327.0413481000.008389969642B2139580.485141314.51486143000.0056283311772B3139592.890091302.10991208000.0044658713215B41395108.92571286.0743278000.0039181914109B51395121.69051273.3095345500.0035221614881B61395127.40751267.5925375500.0033930115161B71395133.09891261.9011405500.0032823415415求得后可知所有预应力钢绞线束均满足,所以距张拉端为处的截面由锚具变形和钢筋回缩引起的考虑反摩阻后的预应力损失按下式计算,即:(5-7)式中的为张拉端由锚具变形引起的考虑反摩阻后的预应力损失,。若,则表示该截面不受反摩阻影响。将各控制截面的计算列于表5-4中。表5-4锚具变形引起的预应力损失计算表截面钢束编号束数(mm)(mm)(MPa)(MPa)各控制截面平均值(MPa)3B221090011772132.51349.81580754.91B321390013215118.032940B421590014109110.563490B521890014881104.826530B622190015161102.882850B722490015415101.1945408B422810014109110.5634900B522810014881104.826530B622810015161102.882850第81页共113页 宁乡沩水水大桥主桥施工图设计B722810015415101.19454013N922690013317117.1283400N1122990014285109.202540N1323290014572107.046490N1523590014834105.157340N1723890015074103.483310N1924190015295101.987670N2124490015499100.638730N232489002433064.113929019N1227507714202.19567130.1139935.35N3244009030172.7198888.559584N52740010793144.5208645.433084N721040012177128.0964418.693223N921340013317117.128340N1121640014285109.202540N1321940014572107.046490N1522240014834105.157340N1722540015074103.483310N1922840015295101.987670N2123140015499100.638730N232344002433064.113929024N1523590014834105.1573400N1723890015074103.483310N1924190015295101.987670N2124490015499100.638730N232489002433064.1139290A62190001703691.5667960A72220001723790.494595029A12690012971120.2588156.28642714.34A22990014830105.179734.965335A32129001624796.01002219.778762A42159001654894.2636963.6912542A52189001680892.80470A62219001703691.5667960A72249001723790.49459505.4混凝土的弹性压缩损失的计算混凝土弹性压缩引起的应力损失取按应力计算需要控制的截面进行计算。对于本设计可取中左支点截面按下式进行计算,并以其计算结果作为全梁各截面预应力钢筋应力损失的平均值,即:(5-8)第81页共113页 宁乡沩水水大桥主桥施工图设计式中:——张拉批数,;——预应力钢筋弹性模量与混凝土弹性模量的比值,按张拉时混凝土的实际强度等级计算;假定为设计强度的90%,即,查《桥规》(JTGD62-2004)得:MPa,故:——全部预应力钢筋(批)的合力在其作用点(全部预应力钢筋重心点)处所产生的混凝土正应力,,截面特性按净截面取用;kNm=mmmm2,mm4MPa所以MPa5.5预应力筋束松弛损失的计算对于采用两端张拉工艺的低松弛钢绞线,由钢筋松弛引起的预应力损失按下式计算,即:(5-9)式中:——张拉系数,对于本设计,采用一次张拉,取——钢筋松弛系数,对于低松弛钢绞线,取;——传力锚固时的钢筋应力,,这里仍采用中左支点截面的应力值作为全梁的平均值计算,故有:MPa所以MPa第81页共113页 宁乡沩水水大桥主桥施工图设计5.6混凝土收缩、徐变损失的计算混凝土收缩、徐变终极值引起的受拉区预应力钢筋的应力损失可按下式计算,即:(5-10)式中:、——加载龄期为时混凝土收缩应变终极值和徐变系数终极值;——加载龄期,即达到设计强度为90%的龄期,近似按标准养护条件计算则有:,则可得d。该梁相对湿度为85%,其构件理论厚度为:mm由此可查《桥规》(JTGD62-2004)并插值得相应的徐变系数终极值为:混凝土收缩应变终极值为:为传力锚固时在中左支点截面的全部受力钢筋(为简化计算不计构造钢筋影响)截面重心处,由、所引起的混凝土正应力的平均值。计算和引起的应力时采用净截面几何特性。kNmm3MPa第81页共113页 宁乡沩水水大桥主桥施工图设计mm将以上各项代入即得:MPa5.7预应力损失组合及有效预应力的计算根据上述各项预应力损失计算结果,可按施工和使用阶段对预应力损失进行组合,进而可得相应阶段的有效预应力。现将各截面钢束应力损失平均值及有效预应力汇总于表5-5中。表5-5各截面钢束预应力损失平均值及有效预应力汇总表工作阶段预加应力阶段使用阶段钢束有效预应力(MPa)计算截面(MPa)(MPa)预加应力阶段使用阶段3147.96117.011247.041130.038185.57117.011209.431092.4213206.47117.011188.531071.5219367.20117.011027.8910.7924221.18117.011173.821056.8129203.46117.011191.541074.53第81页共113页 宁乡沩水水大桥主桥施工图设计6强度验算6.1基本理论预应力混凝土受弯构件截面强度的验算内容包括两大类,即正截面强度验算和斜截面强度验算。其验算原则基本上与普通钢筋混凝土受弯构件相同:当预应力钢筋的含筋量配置适当时,受拉区混凝土开裂退出工作,预应力钢筋和非预应力钢筋分别达到各自的抗拉设计强度和;受压区混凝土应力达到抗压设计强度,非预应力钢筋达到其抗压设计强度,并假定受压区的混凝土应力按矩形分布。但受压区布有预应力钢筋时,其应力却达不到抗压设计强度,这就是与普通钢筋混凝土构件的唯一区别。根据《桥规》(JTGD62-2004),可按下式计算:(6-1)式中:——钢筋当其重心水平处混凝土应力为零时的有效预应力(扣除不包括混凝土弹性压缩在内的全部预应力损失);先张法构件:(6-2)对后张法构件:(6-3)此处,为受压区预应力钢筋的控制应力;为受压区预应力钢筋的全部预应力损失;为先张法构件受压区弹性压缩损失;为受压区预应力钢筋重心处由预应力产生的混凝土法向压应力;——受压区预应力钢筋与混凝土的弹性模量之比。6.2计算公式根据上述基本原理,这里只给出承载能力极限状态下,预应力混凝土连续梁上、下缘均布置预应力钢筋的正截面强度计算公式;有关斜截面抗剪强度,因现行桥梁设计规范尚无连续梁桥的计算公式,将通过主应力来验算控制。第104页共104页 宁乡沩水水大桥主桥施工图设计6.2.1矩形截面矩形截面(包括翼缘位于受拉边的T形截面)受弯构件,若偏安全地略去非预应力钢筋的影响,则其正截面强度可按下式计算:(6-4)且中性轴位置按下列公式确定:(6-5)混凝土受压区高度应符合下列条件:(6-6)(6-7)验算结果应满足:(6-8)式中:——截面计算承载力;——截面计算弯矩;——混凝土安全系数,采用1.25;——预应力钢筋安全系数,采用1.25;——矩形截面宽或T形截面腹板宽;——截面有效高度,;——受拉区钢筋合力作用点至截面最近边缘的距离;——截面全高;——受压区合力作用点至截面最近边缘的距离;——预应力混凝土受弯构件受压区高度界限系数,按《桥规》(JTGD62-2004)规定采用。6.2.2工形截面翼缘位于受压区的工形受弯构件应按I,II类工形截面分别考虑。T形及箱形截面均可作为工形截面的特例。6.2.2.1第I类工形截面当符合下列条件时:第104页共104页 宁乡沩水水大桥主桥施工图设计(6-9)则按宽度为的矩形截面计算。6.2.2.2第II类工形截面当式(5-9)不成立时,计算中应考虑截面腹板受压混凝土的工作,其正截面强度按下式计算:(6-10)且中性轴位置按下式确定:(6-11)式中:——工形截面受压区翼缘的高度;——工形截面受压区翼缘的计算宽度,按《桥规》(JTGD62-2004)确定。混凝土受压区高度应符合式(6-6)、(6-7)的要求。验算结果应满足式(5-8)(以下同)。当式(6-7)不满足时:(1)当为正值(压应力)时:(6-12)(2)当为负值(拉应力)时:(6-13)以上公式为简化计算并偏安全考虑,均未计、的影响;若实际设计需考虑、,则在公式中计入相应的影响项即可。6.3计算结果现将各控制截面的正截面强度计算结果汇总于表6-1中。第104页共104页 宁乡沩水水大桥主桥施工图设计表6-1承载能力极限状态组合1强度验算表单元号节点号类型性质NjMjR抗力满足?受压区高度满足?最小配筋率满足? 3     3   最大轴力上拉偏压7.23E+04-5.32E+041.11E+05是是是最小轴力上拉偏压6.02E+04-3.71E+041.16E+05是是是最大弯矩上拉偏压6.02E+04-1.05E+041.52E+05是是是最小弯矩上拉偏压7.23E+04-6.11E+041.06E+05是是是4   最大轴力上拉偏压7.23E+04-4.85E+041.15E+05是是是最小轴力上拉偏压6.02E+04-3.32E+041.22E+05是是是最大弯矩上拉偏压6.02E+04-2.89E+031.70E+05是是是最小弯矩上拉偏压7.23E+04-5.88E+041.09E+05是是是 9     9   最大轴力上拉偏压7.23E+04-6.01E+041.47E+05是是是最小轴力上拉偏压6.02E+04-4.28E+041.59E+05是是是最大弯矩下拉偏压6.02E+041.92E+032.36E+05是是是最小弯矩上拉偏压7.23E+04-8.75E+041.14E+05是是是10   最大轴力上拉偏压7.23E+04-7.29E+041.43E+05是是是最小轴力上拉偏压6.02E+04-5.35E+041.52E+05是是是最大弯矩上拉偏压6.02E+04-8.86E+032.34E+05是是是最小弯矩上拉偏压7.23E+04-1.04E+051.09E+05是是是  13    13   最大轴力上拉偏压7.23E+04-1.26E+051.19E+05是是是最小轴力上拉偏压6.02E+04-9.79E+041.31E+05是是是最大弯矩上拉偏压6.02E+04-5.70E+041.80E+05是是是最小弯矩上拉偏压7.23E+04-1.66E+051.19E+05是是是14   最大轴力上拉偏压7.23E+04-1.45E+051.23E+05是是是最小轴力上拉偏压6.02E+04-1.13E+051.23E+05是是是第104页共104页 宁乡沩水水大桥主桥施工图设计最大弯矩上拉偏压6.02E+04-7.37E+041.89E+05是是是最小弯矩上拉偏压7.23E+04-1.87E+051.23E+05是是是   19   19   最大轴力上拉偏压5.84E+04-2.28E+051.44E+05是是是最小轴力上拉偏压4.87E+04-2.51E+051.44E+05是是是最大弯矩上拉偏压5.84E+04-2.00E+051.44E+05是是是最小弯矩上拉偏压4.87E+04-3.88E+056.01E+04是是是20   最大轴力上拉偏压5.84E+04-2.39E+051.44E+05是是是最小轴力上拉偏压4.87E+04-1.93E+051.44E+05是是是最大弯矩上拉偏压4.87E+04-1.57E+051.44E+05是是是最小弯矩上拉偏压5.84E+04-2.93E+051.44E+05是是是 24     24   最大轴力上拉偏压5.90E+04-1.17E+051.17E+05是是是最小轴力上拉偏压4.92E+04-9.13E+041.17E+05是是是最大弯矩上拉偏压4.92E+04-5.61E+041.82E+05是是是最小弯矩上拉偏压5.90E+04-1.51E+051.17E+05是是是25   最大轴力上拉偏压5.90E+04-9.31E+041.24E+05是是是最小轴力上拉偏压4.92E+04-7.13E+041.34E+05是是是最大弯矩上拉偏压4.92E+04-3.52E+041.90E+05是是是最小弯矩上拉偏压5.90E+04-1.23E+051.12E+05是是是 29     29   最大轴力下拉偏压5.90E+042.97E+032.25E+05是是是最小轴力下拉偏压4.92E+048.60E+032.08E+05是是是最大弯矩下拉偏压4.92E+044.95E+041.36E+05是是是最小弯矩上拉偏压5.90E+04-1.44E+041.94E+05是是是30   最大轴力下拉偏压5.90E+042.05E+041.71E+05是是是最小轴力下拉偏压4.92E+042.31E+041.69E+05是是是是是是第104页共104页 宁乡沩水水大桥主桥施工图设计最大弯矩下拉偏压4.92E+046.51E+041.30E+05最小弯矩下拉偏压5.90E+044.83E+032.06E+05是是是 34     34   最大轴力下拉偏压5.90E+043.51E+041.14E+05是是是最小轴力下拉偏压4.92E+043.18E+041.14E+05是是是最大弯矩下拉偏压5.90E+047.73E+041.14E+05是是是最小弯矩下拉偏压4.92E+041.83E+041.53E+05是是是35   最大轴力下拉偏压5.90E+043.50E+041.15E+05是是是最小轴力下拉偏压4.92E+043.18E+041.15E+05是是是最大弯矩下拉偏压5.90E+047.72E+041.15E+05是是是最小弯矩下拉偏压4.92E+041.82E+041.54E+05是是是由表6-1可看出,各截面承载力均大于相应的计算弯矩,故全桥正截面强度验算满足规范要求。第104页共104页 宁乡沩水水大桥主桥施工图设计7应力验算7.1基本理论预应力混凝土连续梁在各个受力阶段均有其不同受力特点。从一开始施加预应力,其预应力钢筋和混凝土就开始处于高应力之下。为了保证构件在各个阶段的安全,除了进行强度计算之外,还必须对其施工和使用阶段的应力情况分别进行验算。先张法或后张法受弯构件在施工和使用阶段,其材料均近似地处于弹性工作阶段,因此,应力计算均可按材料力学的方法进行,并根据《桥规》(JTGD62-2004)所规定相应阶段的应力限制值进行验算。对于本设计,属于后张法受弯构件。7.2预加应力阶段的正应力验算7.2.1计算公式对于后张法受弯构件,预加应力阶段截面上、下缘混凝土的正应力、为:(7-1)(7-2)式中:——后张法构件的预应力钢筋的合力,按下式计算:(7-3)对于配置曲线预应力钢筋的构件,上式中的以()取代;其中为弯起预应力钢筋的截面积,为计算截面上弯起的预应力钢筋的切线与构件轴线的夹角;——受拉区预应力钢筋的有效预应力,,为受拉区预应力钢筋传力锚固时的预应力损失(包括在内);——预应力钢筋的合力对构件净截面重心的偏心距;——构件净截面的面积;、——构件净截面对上、下缘的截面抵抗矩。第104页共104页 宁乡沩水水大桥主桥施工图设计7.2.2计算结果现将各控制截面在预加应力阶段的正应力计算结果汇总于表7-1中。由表7-1可看出,表中数据均为正值(压应力),且,为制作、运输、安装各施工阶段的混凝土轴心抗压强度标准值(对于本设计,此时的混凝土强度等级为C50),故预加应力阶段混凝土的压应力满足应力限制值的要求;混凝土的拉应力通过规定的预拉区配筋率来防止出现裂缝,预拉区混凝土没有出现拉应力,故预拉区只需配置配筋率不小于0.2%的纵向钢筋即可。7.3持久状况下正应力验算本阶段的计算特点是:预应力损失已全部完成,有效预应力最小,其相应的永存预加力为,计算时作用(或荷载)取其标准值,汽车荷载应计入冲击系数,预加应力效应应考虑在内,所有荷载分项系数均取为1.0。7.3.1计算公式(7-4)预应力钢筋中的最大拉应力为:(7-5)式中:——由预加力产生的混凝土法向拉应力;——作用(或荷载)标准值产生的混凝土法向压应力;——预应力钢筋和非预应力钢筋的合力,按下式计算:(7-6)——受拉区预应力钢筋的有效预应力,;——受拉区预应力钢筋由混凝土收缩和徐变引起的预应力损失;——受拉区预应力钢筋的截面面积;——受拉区非预应力钢筋的截面面积;——构件混凝土换算截面对截面上缘的抵抗矩;——构件混凝土净截面对截面上缘的抵抗矩;第104页共104页 宁乡沩水水大桥主桥施工图设计——受弯构件的一期恒载产生的弯矩标准值;——由桥面铺装、人行道和栏杆等二期恒载产生的弯矩标准值;——由可变荷载标准值组合计算的截面最不利弯矩;汽车荷载考虑冲击系数;——预应力钢筋和非预应力钢筋合力作用点至构件净截面重心轴的距离,按下式计算:(7-7)——构件净截面的面积;——受拉区非预应力钢筋重心至净截面重心的距离;——计算的预应力钢筋重心到换算截面重心轴的距离。当截面受压区也配置预应力钢筋时,则以上计算式还需考虑的作用。由于混凝土的收缩和徐变,使受压区非预应力钢筋产生与预压力相反的内力,从而减少了截面混凝土的法向预压应力,受压区非预应力钢筋的应力值取混凝土收缩和徐变作用引起的预应力损失来计算。7.3.2计算结果现将各控制截面在使用阶段的正截面混凝土的最大压应力和受拉区预应力钢筋的最大拉应力计算结果汇总于表7-2中。由表7-2可看出,,,符合《桥规》(JTGD62-2004)的要求,故本设计在使用阶段的混凝土正应力和预应力钢筋最大拉应力验算均满足要求。第104页共104页 宁乡沩水水大桥主桥施工图设计表7-1正常使用极限状态组合1应力验算单元号节点号上缘正应力下缘正应力主应力最大值容许值满足?最小值容许值满足?最大值容许值满足?最小值容许值满足?最大主压容许值满足?最小主拉容许值332.1716.2是1.420是15.116.2是190是20.119.4否5.00E-02-1.0641.9916.2是1.080是15.716.2是180是19.719.4否5.00E-02-1.06994.616.2是3.530是15.216.2是160是17.219.4是-1.98-1.06103.7816.2是2.820是15.216.2是160是17.219.4是-0.933-1.0613136.4716.2是5.810是11.216.2是100是11.219.4是-0.137-1.06146.2816.2是5.680是10.716.2是9.90是10.719.4是-0.366-1.0619197.2816.2是6.790是10.416.2是9.70是10.919.4是-1.15-1.06208.7316.2是8.310是7.8916.2是7.40是8.9619.4是-0.13-1.0624247.4516.2是7.020是6.8816.2是6.30是8.3119.4是-0.529-1.06257.8916.2是7.450是6.8516.2是6.20是8.4219.4是-0.291-1.0627276.8216.2是6.330是8.8116.2是8.10是9.719.4是-1.31-1.06287.916.2是7.350是8.0716.2是7.30是9.8119.4是-1.18-1.06343412.216.2是11.10是5.5216.2是40是12.219.4是5.00E-02-1.063512.116.2是11.10是5.5516.2是4.10是12.119.4是5.00E-02-1.06表7-2正常使用极限状态组合2应力验算单元号节点号上缘正应力下缘正应力主应力最大值容许值满足?最小值容许值满足?最大值容许值满足?最小值容许值满足?最大主压容许值满足?最小主拉容许值337.816.2是2.680是15.416.2是190是18.419.4是-1.28-1.0647.8416.2是2.930是15.116.2是180是18.119.4是-1.71-1.06第104页共104页 宁乡沩水水大桥主桥施工图设计续表7-29911.116.2是0.960是1616.2是140是1819.4是-2.33-1.061010.216.2是1.60是15.916.2是150是17.919.4是-1.24-1.06131312.816.2是0.640是11.816.2是100是12.819.4是-0.317-1.061412.616.2是0.4920是11.316.2是100是12.619.4是-0.566-1.06191913.716.2是3.360是10.916.2是6.60是13.719.4是-1.41-1.062015.116.2是2.310是8.3716.2是7.80是15.119.4是-0.232-1.06242413.916.2是1.680是7.4816.2是6.50是13.919.4是-0.739-1.062514.416.2是2.160是7.4816.2是6.20是14.419.4是-0.489-1.06272713.416.2是1.610是9.5516.2是7.10是13.419.4是-1.71-1.062814.616.2是2.670是8.8916.2是60是14.619.4是-1.55-1.06343419.516.2否6.940是6.9316.2是0.20是18.519.4是-8.23E-02-1.063519.516.2否6.880是7.0316.2是0.30是18.519.4是5.00E-02-1.06表7-3正常使用极限状态组合3应力验算单元号节点号上缘正应力下缘正应力主应力最大值容许值满足?最小值容许值满足?最大值容许值满足?最小值容许值满足?最大主压容许值满足?最小主拉容许值339.816.2是2.240是1516.2是170是1819.4是-2.24-1.00E+0341016.2是2.780是15.716.2是160是18.719.4是-2.78-1.00E+039913.316.2是1.090是1916.2是130是1919.4是-2.74-1.00E+031012.316.2是1.830是18.916.2是130是18.919.4是-1.83-1.00E+03131314.616.2是1.210是12.716.2是8.70是14.619.4是-0.572-1.00E+031414.416.2是1.10是12.216.2是8.50是14.419.4是-0.828-1.00E+03191915.316.2是2.110是11.716.2是8.80是15.319.4是-1.68-1.00E+032015.716.2是3.770是9.0416.2是6.50是16.719.4是-0.391-1.00E+03242415.516.2是2.580是8.1616.2是4.80是15.519.4是-1.06-1.00E+03第104页共104页 宁乡沩水水大桥主桥施工图设计续表7-32516.116.2是3.040是8.1516.2是4.50是16.119.4是-0.802-1.00E+03272715.316.2是1.960是10.216.2是5.70是15.319.4是-2.15-1.00E+032815.616.2是2.980是9.5316.2是4.40是16.619.4是-2.01-1.00E+03343415.416.2是6.450是7.6116.2是10是18.419.4是-1.38-1.00E+033515.316.2是6.40是7.716.2是10是19.319.4是-1.32-1.00E+03由表上表可看出,,符合《桥规》(JTGD62-2004)的要求,故本设计在使用阶段的混凝土正应力满足要求。第104页共104页 宁乡沩水水大桥主桥施工图设计8变形验算根据主梁截面在各阶段混凝土正应力验算结果,可知主梁在使用荷载作用下截面不开裂。8.1荷载短期效应作用下主梁挠度验算主梁计算跨径L=176.00m,混凝土的弹性模量MPa。由表3-1可见,主梁在各控制截面的换算截面惯性矩各不相同,为简化起见,取中跨主梁处截面的换算截面惯性矩mm4作为全梁的平均值来计算。连续梁挠度验算式为:(8-1)8.1.1可变荷载作用引起的挠度现将可变荷载作为均布荷载作用在主梁上,则中跨主梁跨中挠度系数,荷载短期效应的可变荷载值为kN·m。由可变荷载引起的连续梁中跨跨中截面的挠度为:mm(↓)考虑长期效应的可变荷载引起的挠度值为:mm<mm满足要求。8.1.2考虑长期效应的一期恒载、二期恒载引起的挠度mm(↓)第104页共104页 宁乡沩水水大桥主桥施工图设计8.2预加力引起的上拱度计算采用中跨截面处的使用阶段永存预加力矩作用为全梁平均预加力矩计算值,即:kNmkN·m截面惯性矩应采用预加力阶段的截面惯性矩,为简化起见,这里仍以中跨主梁处截面的截面惯性矩mm4作为全梁的平均值来计算。则主梁上拱度(中跨跨中截面)为:mm(↑)考虑长期效应的预加力引起的上拱值为:mm(↑)8.3预拱度的设置梁在预加力和荷载短期效应组合共同作用下并考虑长期效应的挠度值为:mm(↑)预加力产生的长期反拱值大于按荷载短期效应组合计算的长期挠度值,所以不需要设置预拱度。第104页共104页 宁乡沩水水大桥主桥施工图设计9下部结构计算由于时间的关系,在此只做了群桩设计和单桩设计的近似计算。本设计中的桩均为摩擦桩。摩擦桩主要靠沿桩长的桩周磨阻力承载(附加小部分桩底土承载力),应将桩身重量减去桩入土部分的的同体积土重之差计入外荷载,在此偏于安全按1/2桩重处理。9.1群桩设计计算9.1.1设计资料此设计采用桥梁博士进行计算,所需参数如下:各墩号在基本组合下的最大坚向承载力汇总如下墩台序号基本组合19.89e+0327.89e+0437.78e+04计算图示见图9-1图9-1群桩基础计算图h=39.500m地面以上长度lo=0.500m基础变形系数alfa=0.720第104页共104页 宁乡沩水水大桥主桥施工图设计地基土的比例系数m=70000.000Co=2450000.000,Ao=1.767m2,EA=5301281.000KN,EI=1055322.000KN-m2外力P=97654.000KN,H=853.000KN,M=8230.000KN-m基底不嵌入岩石层桩排信息:桩排号桩坐标桩数1-3.000520.000533.00059.1.2计算结果计算类别:多排弹性基础计算------------------------------------------------------------承台刚度信息:承台单位竖向位移时,桩顶竖向反力合计=4.136e+006KN承台单位水平位移时,桩顶水平反力合计=4.514e+006KN承台单位水平位移时,桩顶反弯矩合计=-6.880e+006KN-m承台单位转角时,桩柱顶反弯矩合计=4.070e+007KN-m承台位移计算结果:承台竖向位移=0.0236m,水平位移=0.0007m,转角位移=0.0003弧度各单桩桩顶内力见表7-1表9-1各单桩桩顶内力桩号X坐标NQMMoQo1-36249.456.926.955.356.9206510.356.926.955.356.9336771.256.926.955.356.9单桩效应输出地面处桩柱弯矩:Mo=55.3KN-m,剪力Ho=56.9KN桩柱顶弯矩:Ma=26.9KN-m地面处桩柱变位:水平位移=0.0005m,转角=-0.0003弧度第104页共104页 宁乡沩水水大桥主桥施工图设计桩柱底弯矩:Mh=-0.0KN-m单桩内力位移随桩深的变化见表9-2表9-2单桩内力位移随桩深的变化坐标位移弯矩剪力土应力00.000555.356.90-1.750.0001101.8-14.214.4-3.5042-38.2-3.5-5.2502.1-6.2-6.9-7000-8.4-8.75000-10.5-10.5000-12.6-12.25000-14.7-14000-16.8-15.75000-18.9-17.5000-21-19.25000-23.1-21000-25.2-22.75000-27.2-24.5000-29.3-26.25000-31.4-28000-32.1-29.75000-33.5-31.5000-34.1-33.25000-35.6-35000-37.7-37.25000-39.8-39.5000-41.99.1.2群桩基础沉降验算《公路桥涵基础规范》规定墩台基础的沉降应满足下式要求:式中:S——墩台基础的均匀沉降值——相邻墩台基础均匀总沉降差值L——相邻墩台间最小跨径长度(m)S=0.0236=2.0S满足要求满足要求第104页共104页 宁乡沩水水大桥主桥施工图设计9.2单桩计算9.2.1计算参数桩类型:摩擦桩桩截面周长:4.712m,桩截面面积:1.767m2表9-3土层特征深度侧摩阻土承载力1.6004.58401515652210090301501603540035039500520由群桩设计可知单桩的最大承载力为6771.2KN9.2.2计算结果计算类别:单桩容许承载力计算结果:深度容许承载力0.0000.01.0000.02.00042.93.00061.74.00080.65.000129.86.000165.17.000200.48.000235.89.000271.110.000306.511.000341.812.000377.113.000412.5第104页共104页 宁乡沩水水大桥主桥施工图设计14.000447.815.000483.216.000740.817.000976.418.0001212.019.0001447.620.0001683.221.0001918.822.0002154.423.0002569.724.0002923.125.0003276.526.0003629.927.0003983.328.0004336.729.0004690.130.0005043.531.0006153.832.0007096.233.0008038.634.0008981.035.0009011.736.0009217.837.0009762.538.0009923.439.0009923.4由上可知单桩实际承载力为9923.4KN大于设计值,因此承载能力满足要求。第104页共104页 宁乡沩水水大桥主桥施工图设计10设计总结三个月的毕业设计,我查阅了大量书籍,学到了许多新的知识,尤其是桥梁设计与施工方面的基本知识,并且学会了桥梁结构电算程序的运用,如:桥梁博士,MIDAS等软件的应用。在设计过程中,我认真学习了大量设计示例和施工图纸,使自己对桥梁设计和施工方面的认识达到了一个新的高度,这对我以后更好的把理论知识运用到工程实践中,打下了良好的基础。在设计中,我做到了:严谨、负责、实事求是、刻苦钻研;积极收集、查阅各种资料,以保证设计依据充分、计算准确无误。我按照毕业设计任务书和指导书的要求,按时独立的完成了所有设计任务。通过此次毕业设计,使我巩固了桥梁的基本理论和计算方法,了解了桥梁设计流程,并提高了分析问题和解决问题的能力;同时,使我能更熟练的操作Word、Excel、Autocad等软件。我觉得在此次毕业设计之后,我的设计能力和创新能力得到了提高,知识面也更加广了,这使我对毕业后面对的工作充满信心。当然,毕业后,在工作过程中,我将继续学习书本理论知识和工程实践知识,不断充实自己。我相信:在不久的将来,我将成为一名优秀的桥梁工作者,为自己争气,为学校争光,为社会做贡献。二、毕业设计讨论(1)三向预应力体系在毕业设计中没有涉及到非预应力钢筋的布置问题,很多地方的计算采用简化公式,对结果的准确性有一定的影响。实际工程设计中,箱梁设计按三向预应力体系计算。竖向预应力和横向预应力是必须的。竖向预应力钢筋的布置主要是为了提高截面的抗剪能力。竖向预应力钢筋主要布置在箱梁截面的腹板内,尽可能沿腹板的中轴布置。竖向预应力钢筋一般采用高强精轧螺纹粗钢筋,竖向直线配置。对于梁较宽,顶板翼缘伸臂较长时,必须进行横向计算,进行横向预应力筋的布置。横向预应力一般施加在截面的顶板内或横隔板内。由于各种原因本次设计未涉及到以上内容。(2)箱形截面的受力分析第104页共104页 宁乡沩水水大桥主桥施工图设计大跨度预应力混凝土连续梁桥多采用箱形截面。箱形截面具有较大的抗扭能力,因而在偏心荷载作用下的整体受力性能也较好。箱梁分析通常将闭合截面上的荷载分解成两组基本荷载,即对称荷载与非对称荷载。在对称荷载作用下,截面如同受弯的梁一样,产生纵向弯曲正应力σM和弯曲剪应力τM。而在反对称荷载下,箱梁将产生扭转。当箱壁较厚、横隔板较密时,一般可以假设:箱形截面梁在扭转时截面周边保持不变形,扭转就如刚体转动。但是当箱壁较薄、无横隔板时,截面就不能满足周边不变形的假设。此时,在反对称荷载作用下,截面不但扭转而且要发生畸变,从而产生畸变翘曲正应力σdw和剪应力τdw,箱壁上还将引起横向弯曲应力σdt。由于时间所限,本设计没有考虑这方面的影响。(3)箱梁的横向分布计算对于连续梁箱形截面,桥跨恒载一般为对称荷载,而桥跨的活载一般是不对称的。在计算箱形梁的活载内力时,通常采用增加系数值来计入偏心荷载对截面的内力影响,即荷载的横向分布系数。关于箱形梁的横向分布系数的计算目前常用的方法有:(1)经验系数法;(2)偏心受压法;(3)偏心受压修正法;经验系数法既不考虑结构的尺寸,也不考虑车辆荷载的偏心位置,可能会带来不安全的结果。本设计由于是双向两车道桥,按两线同时加载,荷载对称,取荷载横向分布系数1.0。当然,从工程实用上分析,考虑了荷载的横向分布后,按平面分析的正应力较接近空间分析的计算结果,但对剪应力的分析仍然相差很大。对于重要桥梁进行空间的分析是有必要的。第104页共104页 宁乡沩水水大桥主桥施工图设计参考文献[1]范立础.预应力混凝土连续梁桥[M].北京:人民交通出版社,1996;[2]徐岳、王亚君、万振江.预应力混凝土连续梁桥设计[M].北京:人民交通出版社,2000;[3]颜东煌、田仲初、李学文.桥梁结构电算程序设计[M].长沙:湖南大学出版社,1999;[4]邵旭东.桥梁工程[M].北京:人民交通出版社,2003;[5]范立础.桥梁工程[M].北京:人民交通出版社,1996;[6]姚玲森.桥梁工程[M].北京:人民交通出版社,1985;[7]刘效尧、赵立成.公路桥涵设计手册——梁桥[M].北京:人民交通出版社,1998;[8]高冬光.公路桥涵设计手册——桥位设计[M].北京:人民交通出版社,1998;[9]江祖铭、王崇礼.墩台与基础[M].北京:人民交通出版社,1991;[10]公路桥涵设计通用规范(JTGD60-2004)[M].北京:人民交通出版社,2004;[11]公路砖石及混凝土桥涵设计规范(JTGD61-2005)[M].北京:人民交通出版社,2005;[12]公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTGD62-2004)[M].北京:人民交通出版社,2004。第104页共104页 宁乡沩水水大桥主桥施工图设计致谢紧张的三个月已经过去,此次毕业设计也已经接近尾声了。在这三个多月里我学到了很多东西,让我受益非浅。本次设计是在邓继华老师等老师的悉心指导下完成的。设计期间,老师在百忙之中依然对我的设计进行详尽深入的指导和帮助。他们严谨的治学态度、渊博的理论知识、丰富的实践经验、活跃的学术思想深深地影响着我。在学习、生活上他们给予了我巨大的帮助和指导,特别是他们那平易近人的性格让我终生难忘。在此,谨向各位尊敬的老师致以诚挚的敬意和由衷的感谢!感谢朱能建、曾云、张兆名等同学在设计中对我的帮助,我的毕业设计才得以顺利完成,在此也表示深深的谢意。同时,我也衷心的感谢在这大学四年中给予我精心培养的学校、辛勤教导的老师和团结互助的同学们,是他们让我度过了一个充实而快乐的大学生活;感谢多年来父母家人无私、深厚的爱,才让我幸福地走到今天!他们的养育之恩我无以为报,只有这本凝聚着我心血和汗水的设计书希望能带给他们几许欣慰。我将把这一切铭记于心,并时刻在以后的工作和学习中激励自己,早日成为社会有用之才来回报他们对我的教导和关怀!周高翔2008年7月于长沙理工内部资料仅供参考9JWKffwvG#tYM*Jg&6a*CZ7H$dq8KqqfHVZFedswSyXTy#&QA9wkxFyeQ^!djs#XuyUP2kNXpRWXmA&UE9aQ@Gn8xp$R#͑Gx^Gjqv^$UE9wEwZ#Qc@UE%&qYp@Eh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWpazadNu##KN&MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9CpbK!zn%Mz849Gx^Gjqv^$UE9wEwZ#Qc@UE%&qYp@Eh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWpazadNu##KN&MuWFA5ux^Gjqv^$UE9wEwZ#Qc@UE%&qYp@Eh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWpazadNu##KN&MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9CpbK!zn%Mz849Gx^Gjqv^$UE9wEwZ#Qc@UE%&qYp@Eh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmUE9aQ@Gn8xp$R#͑Gx^Gjqv^$UE9wEwZ#Qc@UE%&qYp@Eh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWpazadNu##KN&MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9CpbK!zn%Mz849Gx^Gjqv^$UE9wEwZ#Qc@UE%&qYp@Eh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWpazadNu##KN&MuWFA5ux^Gjqv^$UE9wEwZ#Qc@UE%&qYp@Eh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWpazadNu##KN&MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9CpbK!zn%Mz849Gx^Gjqv^$UE9wEwZ#Qc@UE%&qYp@Eh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z8vG#tYM*Jg&6a*CZ7H$dq8KqqfHVZFedswSyXTy#&QA9wkxFyeQ^!djs#XuyUP2kNXpRWXmA&UE9aQ@Gn8xp$R#͑Gx^Gjqv^$UE9wEwZ#Qc@UE%&qYp@Eh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWpazadNu##KN&MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9CpbK!zn%Mz849Gx^G89AmUE9aQ@Gn8xp$R#͑Gx^Gjqv^$UE9wEwZ#Qc@UE%&qYp@Eh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWpazadNu##KN&MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9CpbK!zn%Mz849Gx^Gjqv^$UE9wEwZ#Qc@UE%&qYp@Eh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWpazadNu##KN&MuWFA5ux^Gjqv^$UE9wEwZ#Qc@UE%&qYp@Eh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWpazadNu##KN&MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9CpbK!zn%Mz849Gx^Gjqv^$UE9wEwZ#Qc@UE%&qYp@Eh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z8vG#tYM*Jg&6a*CZ7H$dq8KqqfHVZFedswSyXTy#&QA9wkxFyeQ^!djs#XuyUP2kNXpRWXmA&UE9aQ@Gn8xp$R#͑Gx^Gjqv^$UE9wEwZ#Qc@UE%&qYp@Eh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWpazadNu##KN&MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9CpbK!zn%Mz849Gx^Gjqv^$UE9wEwZ#Qc@UE%&qYp@Eh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWpazadNu##KN&MuWFA5ux^Gjqv^$UE9wEwZ#Qc@UE%&qYp@Eh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWpazadNu##KN&MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9CpbK!zn%Mz849Gx^Gjqv^$UE9wEwZ#Qc@UE%&qYp@Eh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmUE9aQ@Gn8xp$R#͑Gx^Gjqv^$UE9wEwZ#Qc@UE%&qYp@Eh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWpazadNu##KN&MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9CpbK!zn%Mz849Gx^Gjqv^$UE9wEwZ#Qc@UE%&qYp@Eh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWpazadNu##KN&MuWFA5ux^Gjqv^$UE9wEwZ#Qc@UE%&qYp@Eh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWpazadNu##KN&MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9CpbK!zn%Mz849Gx^Gjqv^$UE9wEwZ#Qc@UE%&qYp@Eh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWv*3tnGK8!z89AmYWpazadNu##KN&MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9CpbK!zn%Mz849Gx^Gjqv^$UE9wEwZ#Qc@UE%&qYp@Eh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWpazadNuGK8!z89AmYWpazadNu##KN&MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9CpbK!zn%Mz849Gx^Gjqv^$UE9wEwZ#Qc@UE%&qYp@Eh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWpazadNu##KN&MuWFA5ux^Gjqv^$UE9wEwZ#Qc@UE%&qYp@Eh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWpazadNu##KN&MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9CpbK!zn%Mz849Gx^Gjqv^$UE9wEwZ#Qc@UE%&qYp@Eh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWv*3tnGK8!z89AmYWpazadNu##KN&MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9CpbK!zn%Mz849Gx^Gjqv^$U*3tnGK8!z89AmYWpazadNu##KN&MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9CpbK!zn%Mz849Gx^Gjqv^$UE9wEwZ#Qc@UE%&qYp@Eh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89Amv^$UE9wEwZ#Qc@UE%&qYp@Eh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWpazadNu##KN&MuWFA5ux^Gjqv^$UE9wEwZ#Qc@UE%&qYp@Eh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWpazadNu##KN&MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9CpbK!zn%Mz849Gx^Gjqv^$UE9wEwZ#Qc@UE%&qYp@Eh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWv*3tnGK8!z89AmYWpazadNu##KN&MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9CpbK!zn%Mz849Gx^Gjqv^$U*3tnGK8!z89AmYWpazadNu##KN&MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9CpbK!zn%Mz84!z89Amv^$UE9wEwZ#Qc@UE%&qYp@Eh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWpazadNu##KN&MuWFA5ux^Gjqv^$UE9wEwZ#Qc@UE%&qYp@Eh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWpazadNu##KN&MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9CpbK!zn%Mz849Gx^Gjqv^$UE9wEwZ#Qc@UE%&qYp@Eh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWv*3tnGK8!z89AmYWpazadNu##KN&MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9CpbK!zn%Mz849Gx^Gjqv^$U*3tnGK8!z89AmYWpazadNu##KN&MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWpazadNu##KN&MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9CpbK!zn%Mz849Gx^Gjqv^$UE9wEwZ#Qc@UE%&qYp@Eh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWv*3tnGK8!z89AmYWpazadNu##KN&MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9CpbK!zn%Mz849Gx^Gjqv^$U*3tnGK8!z89AmYWpazadNu##KN&MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9CpbK!zn%Mz849Gx^Gjqv^$UE9wEwZ#Qc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