【正文】 計方案，只有通過技術(shù)經(jīng)濟等方面的綜合比較才能科學的得出完美的設(shè)計方案。橋型方案比選是初步設(shè)計的工作重點，它對以后的設(shè)計工作起著至關(guān)重要的作用。一個好的橋梁不僅能節(jié)約造價、縮短工期，而且在整個設(shè)計周期中起著“萬事開頭難”的功效。在橋型方案比選中首先要把握的是四項主要標準：安全、經(jīng)濟、功能與美觀。其中以安全與經(jīng)濟最為重要，過去設(shè)計往往對橋梁功能重視度不夠，現(xiàn)在由于各種交通量的發(fā)展，需要十分重視橋下凈空與行車舒適性。至于橋梁美觀，要視經(jīng)濟性而定。因此根據(jù)地形地質(zhì)、水文和河段特征等條件，本著技術(shù)先進、安全可靠、適用耐久、經(jīng)濟合理的原則，選擇合理的設(shè)計方案有重大的意義。：（1）擬定橋梁圖式；（2）編制橋型方案；（3）橋梁技術(shù)經(jīng)濟比較和最優(yōu)方案的選定。：（1）符合城市發(fā)展規(guī)劃，滿足交通功能需要。（2）橋梁結(jié)構(gòu)造型簡潔，輕巧，反映新科技成就，體現(xiàn)人民智慧。（3）設(shè)計方案力求結(jié)構(gòu)新穎，保證結(jié)構(gòu)受力合理，技術(shù)可靠，施工方便。（4）與高速公路的等級和周邊環(huán)境相宜。（5）學習變截面梁橋的設(shè)計過程。 設(shè)計方案 設(shè)計方案一1) 總體布置本橋主橋位處Ⅲ級航道， 米，設(shè)計中首先應考慮通航要求。為盡可能減小對航道、河道的影響，橋梁宜采用大跨度。本方案中主橋采用140m 預應力混凝土連續(xù)梁， 。連續(xù)梁體為雙箱單室變高度變截面箱梁，中跨中部15m 為等高梁段，；, 其余梁段梁底下緣按拋物線變化。主橋總體布置見下圖。土木工程與力學學院 112圖21 主橋總體布置圖 單位：（cm）（1）孔徑布置：40m+60m+40m，全長140m，寬21m。箱梁根部梁高3m，跨中梁2m，從一號塊到跨中按二次拋物線變化。％的橫坡，%的縱坡，其中中間標高高于兩側(cè)標高。（2）主梁結(jié)構(gòu)構(gòu)造：上部結(jié)構(gòu)為變截面箱梁。采用雙幅雙箱單室箱型形式。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。（3）下部結(jié)構(gòu)：橋墩基礎(chǔ)是連成整體的，全橋基礎(chǔ)均采用鉆孔灌注端承樁，橋墩為圓端型實體墩。（4）施工方法：全橋整體采用懸臂節(jié)段澆筑施工法，兩端橋臺處使用整體現(xiàn)澆法。2）梁橫斷面設(shè)計箱梁橫截面為單箱單室直腹板，箱梁頂面寬10，底寬5m。頂板厚度均為25cm，底板厚度不變，梁部橫截面見下圖。圖22連續(xù)梁橋主梁布置 單位（mm）3） 下部結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計本方案采用鋼筋混凝土圓端形重力式實體橋墩，橋墩縱向?qū)?m，橫向?qū)?0m。采用群樁基礎(chǔ)。橋墩與基礎(chǔ)基本尺寸見下圖。圖23 橋墩、樁基構(gòu)造圖 設(shè)計方案二1） 總體布置主橋分單孔布置，主橋總長140m 。布置有兩個中間橋墩。采用上承式混凝土拱橋，拱肋與主梁固結(jié)，屬于拱梁組合體系。拱肋軸線為圓曲線，設(shè)計矢高為27m ，矢跨比為1/5。拱橋總體布置見下圖。圖24上承式混凝土拱橋布置圖 單位：（cm）（1）孔徑布置：跨徑140m，橋?qū)?0m。％的雙向橫坡，%的縱坡。護欄采用金屬制橋梁護欄。（2）結(jié)構(gòu)構(gòu)造：主橋采用箱型混凝土拱橋，主跨140m，拱圈高3m，主梁采用單箱三室。拱圈截面形式為箱型截面。（3）施工方案：岸跨及邊跨采用有支架施工，主拱圈建成后，進行進行骨架下吊籃現(xiàn)澆施工。2） 結(jié)構(gòu)構(gòu)造拱肋采用等高單箱三室混凝土截面，截面高h=， 截面寬20米。主梁采用矩形預應力混凝土箱形截面，橋面寬20m，梁高1m。具體構(gòu)造見下圖圖25 上承式混凝土拱橋拱肋布置圖 設(shè)計方案三1） 總體布置該橋采用不等跨斜拉橋，主跨85米，另一跨55米，是該橋的最佳索高，索間距取10米，主橋的總體布置見下圖。圖26 斜拉橋總體布置圖 單位：mm（1）孔徑布置：85m+55m，全長140m。%%的縱坡。（2）結(jié)構(gòu)構(gòu)造：主梁采用單箱三室箱型形式，塔高39米，斜拉索采用熱擠聚乙烯拉索，冷鑄鐓頭錨錨固體系，鋼絲直徑為5毫米。（3）下部結(jié)構(gòu)：橋墩采用鉆孔灌注端承樁。（4）施工方案：全橋采用滿堂支架施工。2）橋塔布置橋塔采用的是該橋的最佳塔高，塔高39米。細部尺寸見下圖圖27 斜拉橋橋塔布置圖 單位：mm3） 橋梁橫斷面布置圖主梁采用單箱三室，梁寬26米，細部尺寸見下圖。圖28 斜拉橋主梁布置圖 單位：mm 方案比選項 目方案一方案二方案三主橋橋型上承式拱橋預應力混凝土連續(xù)梁斜拉橋跨徑組合14040+60+4085+55抗震性能抗震性能好抗震性能好抗震性能一般航道適用性滿足通航要求滿足通航要求滿足通航要求技術(shù)指標無創(chuàng)新施工難度大有創(chuàng)新技術(shù)成熟有創(chuàng)新施工難度大基礎(chǔ)規(guī)模主橋沒設(shè)中間墩主橋設(shè)1個中間墩主橋設(shè)1個中間墩施工難度難度一般技術(shù)成熟難度大施工速度用轉(zhuǎn)體施工法速快用轉(zhuǎn)體施工法速度較快掛籃施工法速度較快維修養(yǎng)護費用比較高只用于橋面的維修費用較低要進行塔索的維護費用較高經(jīng)濟型造型多樣經(jīng)濟型一般造型簡單經(jīng)濟型較好經(jīng)濟型不好景觀效果形式多樣比較優(yōu)美形式比較簡單造型優(yōu)美 方案確定綜上所述，根據(jù)安全、經(jīng)濟、適用、美觀變截面預應力混凝土連續(xù)梁橋，最終選定為本次設(shè)計的推薦方案。第3章 橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計及施工方案擬定 設(shè)計荷載（1）結(jié)構(gòu)自重：按《公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范》（JTG D602004）。（2）二期恒載：。橋面鋪裝為瀝青混凝土，厚度為10cm，規(guī)范查得瀝青混凝土容重為24KN/m3，計算每米橋面鋪裝的重量為2410=24KN/m。因此，二期恒載為24+=。（3）混凝土收縮徐變：混凝土的收縮徐變系數(shù)按照《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范》（JTG D622004）的規(guī)定計算?；炷恋男熳兊挠嬎?，可以假定徐變與混凝土應力呈線性關(guān)系。 可變作用汽車荷載采用公路—Ⅰ級荷載，不計掛車荷載。1）車道荷載：由均布荷載和集中荷載組成，橋梁計算跨徑60m50m，集中荷載取360KN。2）橫向分布調(diào)整系數(shù)：多車道橋梁上的汽車荷載應考慮多車道折減。查《通用規(guī)范》（JTG D60），橋梁設(shè)計車道數(shù)為4。橫向分布調(diào)整系數(shù)為4=。3）自設(shè)定沖擊系數(shù)：沖擊系數(shù)和結(jié)構(gòu)的基頻有關(guān)，結(jié)構(gòu)基頻按照《通用規(guī)范條文說明》（JTG D60）。4）溫度荷載：計算橋梁結(jié)構(gòu)因均勻溫度作用引起外加變形或約束變形時，應從受到約束時的結(jié)構(gòu)溫度開始，考慮最高和最低有效溫度的作用效應。最高和最低有效溫度標準值可以查《通用規(guī)范》（JTG D60）。該橋為混凝土橋，最高溫度為34℃，最低為3℃，假定合攏時的溫度為20℃，所以梁體按均勻升溫15℃，均勻降溫15℃計算。5）計算橋梁結(jié)構(gòu)由于梯度溫度引起的效應時，按照《通用規(guī)范》（JTG D60）。（尺寸單位mm，溫度單位℃） 非線性溫度示意圖 偶然荷載主要為地震作用。公路橋梁地震作用的計算及結(jié)構(gòu)設(shè)計，應符合現(xiàn)行《公路工程抗震設(shè)計規(guī)范》的規(guī)定。 荷載組合按《通用規(guī)范》。 結(jié)構(gòu)布置經(jīng)過方案比選，本方案采用（40+60+40）m的預應力混凝土連續(xù)梁橋。采用兩幅橋，每幅橋梁體為直腹板單箱單室。單幅橋面寬10m，++1m人行道+2++。兩幅橋相距1m，橋總寬21m。%的橫坡，截面頂板保持水平，通過橋面鋪裝來實現(xiàn)橫坡的設(shè)置。 橋墩為空心墩結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)為樁基礎(chǔ)。 上部結(jié)構(gòu)基本尺寸擬定 主梁截面高度根據(jù)統(tǒng)計分析，變高公路預應力混凝土連續(xù)梁橋的高跨比經(jīng)驗數(shù)據(jù)，支點梁高為跨度的1/161/25，跨度L=60m，—，取支點梁高 H支 =3m?？缰辛焊邽榭缍鹊?/30—1/50，取跨中梁高H=2m。 頂板厚度單純從縱向受力分析，在預應力混凝土兩種，由于其承壓面積大，頂板縱向壓力一般不控制設(shè)計，頂板的厚度主要由橫向受力和布筋構(gòu)造要求確定。公路橋中，箱梁腹板間距變化較大，頂板最小厚度與腹板間的關(guān)系可以參照《橋梁工程》表42。本橋腹板間距大約5m，所以頂板最小厚度為20cm。 底板厚度跨中底板厚度受力上不控制設(shè)計，但由于正彎矩區(qū)要求在底板內(nèi)配置一定數(shù)量的預應力鋼筋和普通鋼筋。所以底板厚度取30cm。 腹板腹板的厚度由受力和構(gòu)造兩個方面綜合控制。本橋設(shè)計采用腹板厚度不變的形式。厚度綜合考慮取50cm。 懸臂板懸臂板沿橫向為變厚，端部按最小構(gòu)造要求取值，端部取20cm，根部為60cm。 梗脅尺寸箱梁頂板梗脅高寬比一般為1:2~1:4之間，底板梗脅的高寬比一般為1:1~1:2之間。本橋中，頂板梗脅尺寸為120cm40cm，底板梗脅尺寸為40cm40cm。： 支點處梁截面尺寸 跨中梁截面尺寸 下部結(jié)構(gòu)尺寸 空心墩采用施工比較方便的直坡式矩形空心。在橫截面的寬度和箱梁支點處底板寬度相同，為5m。 空心墩高10m，上下分別設(shè)置3m的實體段，和3m的實體過渡段，空心段6m。截面壁厚1m。倒角尺寸40cm40cm。 樁基主墩下直徑2m的樁6根，=5m，=。樁長為10m，打入弱風化的巖層作為持力層。 承臺承臺厚4m。 材料類型 混凝土全橋上部結(jié)構(gòu)采用C50混凝土，下部結(jié)構(gòu)包括墩臺、承臺、基礎(chǔ)均采用C30混凝土。 縱向預應力筋縱向預應力筋采用127φ5低松弛鋼絞線，強度級別f=1860MPa，張拉控制應力σ==1302MPa，兩端“雙控”張拉；錨固體系為OVM錨，錨墊板尺寸為270mm270mm；管道形成為金屬波紋管，波紋管內(nèi)徑90mm，外徑100mm。 施工方案擬定 施工方法的選擇我國建造的預應力混凝土連續(xù)梁橋的施工方法很多，常用的施工方法有：支架就地澆注施工、懸臂施工、逐孔施工和頂推施工等。與變截面連續(xù)梁最匹配的施工方法為懸臂施工法，懸臂施工法是從橋墩開始對稱地、不斷懸出接長的施工方法。懸臂施工通常分為懸臂澆注和懸臂拼裝，懸臂澆筑是在橋墩兩側(cè)對稱逐段就地澆筑混凝土，待混凝土達到一定強度后，張拉預應力筋，移動機具，模板繼續(xù)施工。掛藍懸臂施工是在橋墩的兩側(cè)對稱逐段澆注混凝土、張拉預應力鋼筋、移動掛藍、立模綁扎鋼筋等循環(huán)連續(xù)施工，直至和攏形成連續(xù)梁橋。梁體每2~4米分為一個節(jié)段，以掛籃為施工機具，從橋墩開始對稱伸臂逐段現(xiàn)場澆筑混凝土。橋梁施工流程圖: 懸臂施工法施工流程第4章 主梁內(nèi)力計算(1) 系統(tǒng)功能 MIDAS可以根據(jù)輸入的數(shù)據(jù)文件，按用戶要求算出并累加所有各施工階段和運營階段恒、活載內(nèi)力、位移、反力及預應力等內(nèi)容；并給出對應的內(nèi)力圖、位移圖、包絡(luò)圖等。(2) 使用范圍系統(tǒng)能考慮的恒載有：自重、混凝土收縮、徐變、溫度變化、二期恒載、施工臨時荷載及其它外加荷載；能輸出如下結(jié)果：結(jié)構(gòu)簡圖、各階段恒載內(nèi)力圖、位移圖、內(nèi)力包絡(luò)圖。(3) 系統(tǒng)組成系統(tǒng)可以導入CAD等文件，按圖層分塊，在給各塊賦值后，系統(tǒng)生成結(jié)構(gòu)模型，從而在加載后，生成內(nèi)力圖，并可以進行承載了的計算。(4) 注意事項由于MIDAS是一個以圖層分塊的軟件，因此在導入文件時，一定要注意對塊的分層。(5) 優(yōu)點在經(jīng)過一段時間的使用后，我覺得MADIS的最大優(yōu)點是，在設(shè)計中出現(xiàn)問題時，可以有步驟地，清晰的，直觀地進行查找，改正。 結(jié)構(gòu)計算模型為了使用邁達斯進行縱向計算，要對全橋進行節(jié)段劃分。根據(jù)一般懸臂灌注施工階段在4m以下，各節(jié)段重量不宜相差太大，且節(jié)段長度不宜太多的原則，主梁共劃分63個節(jié)段，64個節(jié)點（為了得到跨中的內(nèi)力和位移，跨中合攏段被分為兩個節(jié)段）。對主梁懸臂施工段劃分成了3m,，合攏段為9m。: 主梁單元劃分在邁達斯里面，程序默認公用節(jié)點號的節(jié)塊為剛性連接， 支承條件示意圖 計算內(nèi)容設(shè)計內(nèi)力計算是強度驗算和配筋設(shè)計的依據(jù)。主梁內(nèi)力包括恒載內(nèi)力、活載內(nèi)力和附加內(nèi)力。自重內(nèi)力和二期恒載內(nèi)力由結(jié)構(gòu)力學的一般方法并配合疊加原理進行計算。即先求解影響線然后進行面積積分求得。活載作用在成橋結(jié)構(gòu)上，連續(xù)梁活載內(nèi)力往往是通過影響線最不利加載計算。對于預應力混凝土連續(xù)梁等超靜定結(jié)構(gòu)，由于收縮徐變、張拉預應力筋、支座沉降、溫度等，結(jié)構(gòu)的變形受到贅余約束而不能自由發(fā)生，均會產(chǎn)生支座反力和內(nèi)力，即為“二次反力”和“二次內(nèi)力”。將以上內(nèi)力按照規(guī)范進行組合，從中挑出最大設(shè)計內(nèi)力，一次進行配筋設(shè)計和應力驗算，其中恒、活載內(nèi)力最重要。主梁恒載內(nèi)力，包括自重引起的主梁自重（一期恒載）內(nèi)力Sg1和二期恒載（如橋面鋪裝、欄桿等）引起的主梁后期恒載內(nèi)力。主梁的自重內(nèi)力計算方法可分為兩類：在施工過程中結(jié)構(gòu)不發(fā)生體系轉(zhuǎn)換,如在滿堂支架現(xiàn)澆等，如果主梁為等截面，可按均布荷載乘主梁內(nèi)力影響線總面積計算；在施工過程中有結(jié)構(gòu)體系轉(zhuǎn)換時，應該分階段計算內(nèi)力。 恒載作用下彎矩包絡(luò)圖；彎矩（KNm） 恒載作用下剪力包絡(luò)圖；剪力（KN） 活載內(nèi)力活載內(nèi)力為基本可變荷載（包括汽車、履帶車、掛車及人群等）在橋梁使用階段所產(chǎn)生的內(nèi)力。很顯然，不管采用何種施工方法，這時結(jié)構(gòu)已成為最終體系——連續(xù)梁橋，因此力學計算圖式已十分明確。連續(xù)梁橋為超靜定結(jié)構(gòu)，活載內(nèi)力計算以影響線為基礎(chǔ)。對于等截面連續(xù)梁或按某種規(guī)律變化的連續(xù)梁可先計算繪制影響線，然后進行影響線加載。Sp= (1+u)ξΣMiPiYi SP——主梁最大活載內(nèi)力；1+u——汽車沖擊系數(shù)；u——汽車荷載折減系數(shù)； mi——荷載橫向分布系數(shù)； pi——車隊各輪載質(zhì)量；； yi——主梁內(nèi)力影響線坐標。： 汽車活載作用下彎矩包絡(luò)圖；彎矩（KNm） 汽車活載作用下剪力包絡(luò)圖；剪力（KN） 溫度內(nèi)力理論分析和實驗研究證明溫度應力對超靜定結(jié)構(gòu)中，溫度應力可以達到甚至超出活載應力，已被認為是預應力混凝土連續(xù)梁產(chǎn)生裂縫的主要原因。計算橋梁結(jié)構(gòu)因均勻溫度作用引起外加變形或約束時，應從受到約束時的結(jié)構(gòu)溫度開始，考慮最高和最低有效溫度的作用效應。由于梯度溫度引起的效應應采用規(guī)范規(guī)定的豎