预应力混凝土连续梁桥设计分析.docx

预应力混凝土连续梁桥设计分析预应力混凝土连续梁桥设计分析摘要：目前的桥梁建设中，预应力混凝土连续梁桥的应用越来越广泛。本文介绍了渭河特大桥跨南北大堤连续梁桥的设计，这是一座采用满堂支架法法施工、三跨变截面设计的连续梁桥，对设计计算进行了比较详细的分析，得出了一些设计经验。关键词：预应力混凝土;设计;连续梁桥预应力混凝土连续梁桥是大跨径桥梁的主要桥型之一，它能充分发挥高强材料的特性，具有可靠的强度、刚度以及抗裂性能，具有变形小、结构刚度好、行车平顺舒适，伸缩缝少，养护简易，抗震能力强等优点。韦庄至罗敷高速公路是陕西省“2367”高速公路网规划中榆商线的重要组成路段，也是已建成的连霍高速与京昆高速之间的联络线之一。渭河特大桥为全线惟一一座特大桥，为陕西省内跨渭河最长的公路桥梁，桥梁全长4457米，主桥上部结构采用50+75+50m预应力混凝土连续梁桥。一、设计技术标准公路等级：一级公路;设计行车速度：100公里/小时;桥面宽度12.9m：0.5m(防撞护栏)+11.5m(车行道)+0.9m(防撞护栏)，桥面设双向2%横坡;设计荷载：公路―Ⅰ级;汽车制动力等按规范取值;设计温度：系统温度±20度，温度梯度采用规范取值;地震：基本烈度为Ⅷ度，地震动峰值加速度值：0.25g;设计洪水频率：1/300。二、结构形式图2.1渭河特大桥主桥结构形式图2.1上部结构截面布置图2.2跨中断面图2.3根部断面2.2预应力体系腹板、顶板、边跨顶、底板合拢索及中跨底板合拢索纵向预应力钢束采用19-φs15.2，顶板横向预应力钢束采用3-φs15.2。三、设计荷载①一期恒载：预应力混凝土容重取2.6t/m3，主梁按实际断面取值，横隔板、齿板以集中力计入。②二期恒载：包括护栏、桥面铺装等。③活载：公路-Ⅰ级。④温度梯度：主梁顶、底板日照温差按照《公路桥涵设计通用规范》4.3.10条规定取值计算;整体升降温按照±20℃考虑。⑤支座沉降：主墩20mm，边墩10mm。⑥冲击系数：按照《公路桥涵设计通用规范》4.3.2计算求得μ=0.06。四、计算分析4.1内力组合计算结果图4.1恒载+附加力+活载弯矩包络图图4.2恒载+附加力+活载剪力包络图4.2持久状态极限承载能力验算表4.1持久状况承载能力极限状态正截面抗弯验算(单位：KN.m)位置最大/最小组合名称rMuMn边跨跨中最大组合1059554.272142.8最小组合9-4432.969648.01#主墩墩顶最大组合10-156762.0425321.5最小组合9-283868.1425321.5中跨跨中最大组合10109371.6121044.2最小组合940517.3121044.22#主墩墩顶最大组合10-156889.0425321.5最小组合9-284011.1425321.5最大/最小：不同荷载组合产生的截面弯矩的最大、最小值rMu：r×Vd(重要性系数×最大弯矩组合)Mn：结构抗弯承载能力可见，上部箱梁持久状态极限承载能力验算满足规范要求。4.3持久状态正常使用极限状态抗裂验算预应力混凝土受弯构件为满足正常使用极限状态，应进行正截面和斜截面抗裂验算。①正截面抗裂验算表4.2短期荷载效应下主梁正截面抗裂验算(单位：Mpa)位置荷载组合名称截面上端最小应力最小应力容许拉应力截面下端最小应力边跨支点组合30.360.3605.96边跨跨中组合31.941.9407.611#主墩墩顶组合31.921.9209.32中跨跨中组合108.561.1301.132#主墩墩顶组合32.072.0709.28注：表中正值表示压应力，负值表示拉应力。规范强制性条款6.3.1，对于全预应力混凝土受弯构件，在短期效应组合下不允许出现拉应力。最不利状态下截面最小压应力为0.36MPa，满足规范要求。②斜截面抗裂验算表4.3短期荷载效应下主梁斜截面抗裂验算(单位：Mpa)位置组合名称主拉应力值最大值容许主拉应力边跨支点组合10-0.80-1.06边跨跨中组合8-0.19-1.061#主墩墩顶组合10-0.98-1.06中跨跨中组合10-0.06-1.062#主墩墩顶组合10-0.96-1.06注：表中正值表示压应力，负值表示拉应力。最不利状况下，截面主拉应力最大值为0.98MPa，出现在主墩墩顶截面。规范规定全预应力构件主拉应力不允许超过0.4ftk=1.06MPa，满足规范要求。4.4持久状况正截面法向压应力验算按持久状况设计的预应力混凝土受弯构件，应计算其使用阶段正截面混凝土法向压应力。表4.4主梁正截面压应力验算(单位：Mpa)位置组合名称截面上端最大应力最大压应力容许压应力截面下端最大应力边跨支点组合83.727.92