【正文】 多不同類型，無論在橋跨布置、梁、墩截面形式，或是在體系上都不斷改進。在城市預應力混凝土連續(xù)梁中，為充分利用空間， 改善交通的分道行駛，甚至已建成不少雙層橋面形式。 在我國，預應力混凝土連續(xù)梁雖然也在不斷地發(fā)展，然而，想要在本世紀末趕超國際先進水平，就必須解決好下面幾個課題： 1． 發(fā)展大噸位的錨固張拉體系，避免配束過多而增大箱梁構造尺寸，否則混凝土保護層難以保證，密集的預應力管道與普通鋼筋層層迭置又使混凝土質量難以提高。 2． 在一切適宜的橋址，設計與修建墩梁固結的連續(xù) —剛構體系，盡可能不采用養(yǎng)護調換不易的大噸位支座。 3． 充分發(fā)揮三向預應力的優(yōu)點，采用長懸臂頂板的單箱截面，既可節(jié)約材料減輕結構自重，又可充分利用懸臂施工方法的特點加快 施工進度。 另外，在設計預應力連續(xù)梁橋時，技術經濟指針也是一個很關鍵的因素，它是設計方案合理性與經濟性的標志。目前，各國都以每平方米橋面的三材（混凝土、預應力鋼筋、普通鋼筋）用量與每平方米橋面造價來表示預應力混凝土橋梁的技術經濟指針。但是，橋梁的技術經濟指針的研究與分析是一項非常復雜的工作，三材 指標 和造價 指標 與很多因素有關，例如：橋址、水文地質、能源供給、材料供應、運輸、通航、規(guī)劃、建筑等地點條件；施工現(xiàn)代化、制品工業(yè)化、勞動力和材料價格、機械工業(yè)基礎等全國基建條件。同時，一座橋的設計方案完成后，造價指針不 能僅僅反應了投資額的大小，而是還應該包括整個使用期限內的養(yǎng)護、維修等運營費用在內。通過連續(xù)梁、 T型剛構、連續(xù) —剛構等箱形截面上部結構的比較可見：連續(xù) —剛構體系的技術經濟指針較高。因此，從這個角度來看，連續(xù) —剛構也是未來連續(xù)體系的發(fā)展方向。 4 總 而言 之，一座橋的設計包含許多考慮因素，在具體設計中，要求設計人員綜合各種因素，作分析、判斷，得出可行的最佳方案。 畢業(yè)設計的目的與意義 畢業(yè)設計的目的在于培養(yǎng)畢業(yè)生綜合能力，靈活運用大學所學的各門基礎課和專業(yè)課知識，并結合相關設計規(guī)范，獨立的完成一個專業(yè)課題的 設計工作。設計過程中提高學生獨立的分析問題，解決問題的能力以及實踐動手能力，達到具備初步專業(yè)工程人員的水平，為將來走向工作崗位打下良好的基礎。 本次設計為 (30+40+30)m 預應力砼連續(xù)梁 ，橋寬為 28，分為兩幅，設計時只考慮單幅的設計。梁體采用單箱 雙 室箱型截面，全梁共分 50個單元一般單元長度分為 2m。頂板、底板、腹板厚度均 不 變。由于多跨連續(xù)梁橋的受力特點，靠近中間支點附近承受較大的負彎矩，而跨中則承受正彎矩，則梁高采用變高度梁，按二次拋物線變化。這樣不僅使梁體自重得以減輕，還增加了橋梁的美觀效果。 由于預 應力混凝土連續(xù)梁橋為超靜定結構，手算工作量比較大，且準確性難以保證，所以采用有限元分析軟件 — MIDAS 進行，這樣不僅提高了效率，而且準確度也得以提高。 本次設計的預應力混凝土連續(xù)梁采用 滿堂支架 法施工。 本次設計中得到了 羅紀彬、陳立強、李學文 等幾位老師的悉心指導，在此表示衷心的感謝。 由于本人水平有限，且又是第一次從事這方面的設計，難免出現(xiàn)錯誤，懇請各位老師批評指正。 5 第一章 設計原始資料 一 、工程概況： 1 工程概況： 工程項目 屬 衡昆國道主干線福寧至廣南高速公路 。 在 某處與瀝 2（ G319）國道成135176。立體交叉，屬小壩分離式立交橋。 全長 900 米 (含主橋 )，東接線長 米 ，西接線長 米 。接線按平微 一 級公路標準建設 。大橋全長 米，寬 米 。本設計為其工程中的 米立交橋部分。 2 技術標準 （ 1） 路線道路等級：高速公路上的主干道 （ 2） 橋面總寬為 米 ，其中機動車雙向六車道 ，欄桿 米。 （ 3）車輛載荷等級：公路 — I 級 （ 4） 橋面坡 度 ： 橫坡 ％ 、縱坡 2％ 3 地質條件 該處的地質條件較差，表層 4 米的范圍內為沙爍石土，接著為 米的粘 土，中層有 5 米以上沙爍石土，下層為灰延。 4 構思宗旨 （ 1）符合城市發(fā)展規(guī)劃，滿足交通功能需要。 （ 2） 橋梁結構造型簡潔，輕巧，反映新科技成就，體現(xiàn)人民智慧。 （ 3） 設計方案力求結構新穎，保證結構受力合理，技術可靠，施工方便。 （ 4） 與高速公路的等級和周邊環(huán)境相宜。 （ 5）學習等截面梁橋的設計過程。 6 第二章 方案比選 四、設計方案 第一方 ：裝配式 預應力混凝土簡支 箱 梁橋 （ 1） 孔徑布置： 30m+40m+30m，全長 米 ,寬 26m。 由于為簡支 箱 梁橋，每跨之間還 留有 5 厘米的伸縮縫。橋面設有 ％的橫坡，其中間標高高于外側標高。 （ 2） 主梁結構構造：全橋采用等截面 箱梁組合梁。頂板厚度 25cm，腹板厚度30cm，底板厚度 25cm。翼緣根部 45cm，翼緣端部厚度 22cm，箱梁寬度 。 每跨設有 8 片 箱梁 ，全橋共計 24 片 箱梁 。橋面設有 ％的橫坡， 2%的縱坡 ,其中間標高高于外側標高。 （ 3） 下部構造：采用 三 圓柱式橋墩；樁基礎（鉆孔灌注樁）。橋臺采用 埋置式輕型橋臺。 （ 4） 施工方案：全橋采用 裝配式 施工方法。 裝配式簡支箱梁橋的發(fā)展 簡支箱形截面梁以其優(yōu) 良的力學特性－具有較大的剛度和強大的抗扭性能和 結構簡單，受力明確、節(jié)省材料、架設安裝方便，跨越能力較大、橋下視覺效果好等優(yōu)點。 而被廣泛地應用于城市橋梁和高等級公路立交橋的上部結構中。簡支箱梁橋是和簡支 T 梁同時發(fā)展起來的斜面形式。 第二 方案：裝配式預應力混凝土簡 支 T 梁 （ 1） 孔徑布置： 30m+40m+30m，全長 105 米 ，寬 26m。 由于為簡支 T 梁橋，每跨之間還留有 4 厘米的伸縮縫。橋面設有 ％的橫坡， 2%的縱坡。 其中間標高高于外側標高。 （ 2） 主梁結構構造：全橋采用等跨等截面 T 型梁， 主梁間距 。預制T 梁寬為 ， 現(xiàn)澆濕接縫 ， 預制梁間的翼板和橫隔板待 T 梁架設后再現(xiàn)澆，以加強橫斷面的整體性。中心梁高 ，肋厚 ，馬蹄寬 ，高 ， T 梁翼緣端部厚 ，翼緣根部厚 。橫隔板間距為 米。 每跨設有 12 片 T 梁，全橋共計 36 片 T 梁。橋面設有 ％的橫坡， 2%的縱坡。 其中間標高高于外側標高。 （ 3） 下部構造：采用 三 圓柱式橋墩；樁基礎（鉆孔灌注樁）。橋臺采用 埋置式輕型橋臺。 （ 4） 施工方案：全橋采用裝配式施工方法。 裝配式預應力混凝土 簡 支 T 梁 預應力混凝土 T 形梁 橋 有結構簡單，受力明確、節(jié)省材料、架設安裝方便，跨越能力較大等優(yōu)點。 T 型梁橋在我國公路上修建最多，早在50、 60 年代，我國就建造了許多 T 型梁橋，這種橋型對改善我國公路交通 起到了重要作用。 80 年代以來，我國公路上修建了幾座具有代表性的預應力混凝上簡支 T 型梁橋（或橋面連續(xù)），如河南的鄭州、開封黃河公路橋，浙江省的飛云江大橋等，其 跨徑達到 62m，吊裝重 220t。 T 形梁采用鋼筋混凝土 結構 的已經很少了，從 16m 到 50m 跨徑，大多 都是采用預制拼裝后張法預應力混凝土 T 形梁。預應力體系采用鋼 7 絞線群錨，在工地預制，吊裝架設。其發(fā)展趨勢為：采用高強、低松弛鋼絞線群錨：混凝土標號 40～ 60 號； T 形梁的翼緣板加寬， 25m 是合適的；吊裝重量增加；為了減少接縫，改善行車，采用工型梁，現(xiàn)澆梁端橫梁濕接頭和橋面 ，在橋面現(xiàn)澆混凝土中布置負彎矩鋼束，形成比橋面連續(xù)更進一步的 “準連續(xù) ”結構。 其最大跨徑以不超過 50m 為宜，再加大跨徑不論從受力、構造、經濟上都不合理了。大于 50m跨徑以選擇箱形截面為宜。 目前的預應力混凝土 T 形梁采用預應力結構，預應力張拉后上拱偏大，影響橋面線形，帶來橋面鋪裝加厚。為了改善這些缺點，建議預制時在臺座上設反拱，反拱值可采用預施應力后裸梁上拱值的 1/2～ 2/3。 第三方案：變截面預應力混凝土連續(xù) 梁 橋 （ 1） 孔徑布置： 30m+40m+30m,全長 ，寬 ％的橫坡 ， 2%的縱坡，其中間標高高于外側標高。 （ 2） 主梁結構構造： 上部結構為變截面箱梁。采用雙幅分離的的單箱 雙 室形式。主要采用高強混凝土以及大噸位預應力體系來實現(xiàn)主梁的輕型化。 （具體尺寸擬定見圖 3/2） （ 3） 下部構造： 上、下行橋的橋墩基礎是連成整體的，全橋基礎均采用鉆孔灌注摩擦樁，橋墩為圓端形實體墩。 （ 4） 施工方案 ：全橋采用懸臂節(jié)段澆筑施工法。 變截面 預應力混凝土連續(xù) 剛構 橋 發(fā)展概況： 連續(xù)剛構橋也是預應力混凝土連續(xù)梁橋之一，一般采用變截面箱梁。我國公路系統(tǒng)從 80 年中期開始設計、建造連續(xù)剛構橋，至今方興未艾。 連續(xù)剛構可以多 跨相連，也可以將邊跨松開，采用支座，形成剛構一連續(xù)梁體系。一聯(lián)內無縫，改善了行車條件；梁、墩固結，不設支座；合理選擇梁與墩的剛度，可以減小梁跨中彎矩，從而可以減小梁的建筑高度。所以，連續(xù)剛構保持了 T 形剛構和連續(xù)梁的優(yōu)點。 連續(xù)剛構橋適合于大跨徑、高墩。高墩采用柔性薄壁，如同擺柱，對主梁嵌固作用減小，梁的受力接近于連續(xù)梁。柔性墩需要考慮主梁縱向變形和轉動的影響以及墩身偏壓柱的穩(wěn)定性；墩壁較厚，則作為剛性墩連續(xù)梁，如同框架，橋墩要承受較大彎矩。 由于連續(xù)剛構受力和使用上的特點，在設計大跨徑預應力混凝土橋時， 優(yōu)先考慮這種橋形。當然，橋墩較矮時，這種橋型受到限制。 近年來，我國公路上修建了幾座著名的預應力混凝土連續(xù)剛構橋，如廣東洛溪大橋，主孔 180m；湖北黃石長江大橋，主孔 3245m；廣東虎門大橋副航道橋，主孔 270m，為 目前 世界同類橋中最大跨徑。 我國的預應力混凝土連續(xù)剛構橋，幾乎都采用懸臂澆筑法施工。一般采用 50～ 60 號高標號混凝土和大噸位預應力鋼束。 現(xiàn)在，有人正準備設計 300m左右跨徑的預應力混凝土連續(xù)剛構，在我看 來，若能采用輕質高強混凝土材料，其跨徑有望達 300m左右。由于連續(xù)剛構跨徑加大，自重隨著加大，恒載比例已高達 90％以上，故片面增大跨徑，已無實際意義。此時應考慮選擇斜拉橋或別的橋型。 8 五 方案比選： 橋型方案 第一方案 ： 裝配式預應力混凝土簡支 箱 梁橋 第二 方案 ： 裝配式預應力混凝土簡 支T 梁 第三 方案 ：變截面 預應力混凝土連續(xù) 梁 橋 使用 性能 建筑高度較低，易保養(yǎng)和維護 ，橋下視覺效果好。 建筑高度較低，易保養(yǎng)和維護 ；抗震能力差。 行 車平順舒 ；抗震能力強。 建筑高度較高，易開裂，難以維護 受力 性能 受力 明 確 受力 明確 橋墩參加受彎作用，使主梁彎矩進一步減小； 超靜定次數(shù)高，對常年溫差、基礎變形、日照溫均較敏感 ；對基礎要求較高。 經濟性 等截面形式，可大量節(jié)省模板，加快建橋進度，簡易經濟 。 等截面形式，可大量節(jié)省模板，加快建橋進度，簡易經濟 。 采用 等截面 梁能較好符合梁的內力分布規(guī)律，充分利用截面，合理配置鋼筋，經濟實用 美觀性 構造簡單，線形簡潔美觀 構造簡單，線形簡潔美觀 構造簡單，線形簡潔美觀 施工方面 橋梁的上、下部可平行施工，使工期大大縮短；無需在高空進行構件制作，質量以控制，可在一處成批生產，從 而降低成本。 橋梁的上、下部可平行施工，使工期大大縮短；無需在高空進行構件制作，質量以控制，可在一處成批生產，從而降低成本。 由于 連續(xù)體系梁橋與簡支體系梁橋受力差別很大，故他們的施工方式大不相同。目前所用的施工方式大致可分為逐孔施工發(fā)節(jié)段施工法和頂推施工法。由于在高空作業(yè)，施工危險度高。 適用性 適用于 對橋下視覺有要求的工程，適用于 各種地質情況 ；用于對工期緊的工程；對通航無過高要求的工程。 適用于各種地質情況 ；用于對工期緊的工程；對通航無過高要求的工程。 對通航無過高要求的工程；對抗震有要求的工程；對 整體性有要求的工程。 第一方案和第三方案比較： 簡支梁橋屬于靜定結構，它構造簡單，施工方便，其結構尺寸易于設計成系列化和標準化，有利于在工廠內或地上廣泛采用工業(yè)化施工，組織大規(guī)模預制生產，并用現(xiàn)代化的起重設備進行安裝。采用裝配式的施工方法可以 大量節(jié)約模板支架木材，降低勞動強度，縮短工期，顯著加快建橋速度 。就現(xiàn)在建橋技術而言， 裝配式預應力 9 混凝土簡 支 梁 橋技術成熟的多。 建筑高度較低，易保養(yǎng)和維護 。而且橋是建在 G319國道上的，這有利于大型吊裝設備的運作。工程跨度不是很大，長度也相對不長，簡支箱梁完全可以滿足工程 要求。造價相對比第三方案要少很多。由于第一方案中箱梁是 在 預制廠制作的，無需高空作業(yè)， 在施工安全上，第一方案明顯優(yōu)于第三方案。 雖然第一方案有