【正文】 章 結(jié)構(gòu)初步設(shè)計(jì) 5 設(shè)計(jì)概述 5 截面尺寸擬定 5 變截面箱梁形式 5 主梁高度 6 頂?shù)装搴穸?6 7（承托） 7 主梁分段與施工節(jié)段劃分 8 懸臂施工節(jié)段劃分 8 施工階段劃分 9 施工注意事項(xiàng) 10第三章 主梁內(nèi)力計(jì)算 11 橋梁電算 11 計(jì)算圖式 11 施工階段設(shè)計(jì) 12 MIDAS/CIVIL2012參數(shù)信息 14 材料特性 14 荷載信息 15 16 毛截面幾何特性 16 恒載內(nèi)力計(jì)算 17 20 20 21第四章 預(yù)應(yīng)力鋼束的估算與布置 24 預(yù)應(yīng)力鋼束的估算 24 預(yù)應(yīng)力筋估束計(jì)算原理 24 24 25 預(yù)應(yīng)力鋼束估算結(jié)果 27 縱向預(yù)應(yīng)力鋼束的布置 29 30 31第五章 預(yù)應(yīng)力損失及有效預(yù)應(yīng)力計(jì)算 33 預(yù)應(yīng)力鋼筋與管道之間的摩擦損失 33 錨具變形、鋼筋回縮和接縫壓縮產(chǎn)生的預(yù)應(yīng)力損失 34 混凝土彈性壓縮產(chǎn)生的預(yù)應(yīng)力損失 34 預(yù)應(yīng)力鋼筋應(yīng)力松弛產(chǎn)生的預(yù)應(yīng)力損失 34 混凝土的收縮和徐變產(chǎn)生的預(yù)應(yīng)力損失 35 有效預(yù)應(yīng)力計(jì)算 36第六章 次內(nèi)力計(jì)算 45 徐變次內(nèi)力 45 收縮次內(nèi)力 48 預(yù)加力引起的次內(nèi)力 52 溫度次內(nèi)力 55 系統(tǒng)溫度 56 局部溫度效應(yīng) 59 支座不均勻沉降引起的次內(nèi)力 63第七章 截面驗(yàn)算 67 內(nèi)力組合 67 作用與作用效應(yīng) 67 內(nèi)力組合 67 截面驗(yàn)算 69 承載能力極限狀態(tài)驗(yàn)算 70 正常使用極限狀態(tài)驗(yàn)算 77 持久狀況和短暫狀況構(gòu)件的應(yīng)力驗(yàn)算 85 使用階段正截面壓應(yīng)力驗(yàn)算 85 使用階段斜截面主壓應(yīng)力驗(yàn)算 88 施工階段正截面法向應(yīng)力驗(yàn)算 91 受拉區(qū)鋼筋的拉應(yīng)力驗(yàn)算 94第八章 主要工程數(shù)量估算 98 混凝土用量估算 98 預(yù)應(yīng)力鋼絞線用量 99 99 101 101 錨具用量估算 101論文總結(jié) 102致 謝 103參考文獻(xiàn) 104附 錄 105實(shí)習(xí)報(bào)告 105第一章 緒 論 橋式方案的選擇橋梁的形式主要可以考慮拱橋、連續(xù)梁橋、斜拉橋、懸索橋等，對所選橋梁方案的綜合評價(jià)主要考慮的原則，包括橋梁的適用性，橋梁的舒適性與安全性、橋梁的經(jīng)濟(jì)性、橋梁設(shè)計(jì)的先進(jìn)性以及外形美觀。本橋總長度334米，擬選用連續(xù)剛構(gòu)橋。連續(xù)剛構(gòu)橋利用高墩的柔度來適應(yīng)結(jié)構(gòu)由預(yù)加力、混凝土收縮徐變和溫度變化所引起的縱向位移，其主要優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)受力合理，跨越能力大，抗震性能優(yōu)越，結(jié)構(gòu)整體性好，養(yǎng)護(hù)簡便，造型簡單美觀等。與連續(xù)剛構(gòu)橋相比，其他橋型的缺點(diǎn)：（1）懸索橋、斜拉橋懸索橋、斜拉橋是一種適合于大跨度的橋型，其主要承重結(jié)構(gòu)為纜索，剛度較小，在荷載作用下容易產(chǎn)生較大的撓度和振動，本橋跨度較小，不適合此種橋型。（2）拱橋拱橋的水平推力較大，對地基和基礎(chǔ)的要求較高，且拱橋建筑高度較高，所以不適合在本地建設(shè)。（3）連續(xù)梁橋連續(xù)梁橋中間支座處負(fù)彎矩較大，施工較為復(fù)雜，雖同為超靜定結(jié)構(gòu)，但其穩(wěn)定性要比剛構(gòu)橋差，所以不適合采用。（4）鋼橋鋼橋的造價(jià)較高，且后期養(yǎng)護(hù)、維修和管理等工作量較大，運(yùn)營中噪音較大，所以不適合采用。 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋概述剛構(gòu)橋是指橋跨結(jié)構(gòu)與橋墩式橋臺連為一體，主要承重結(jié)構(gòu)采用剛構(gòu)的橋梁。剛構(gòu)橋有多種形式，按其結(jié)構(gòu)可分為門式剛構(gòu)、斜腿剛構(gòu)、T形剛構(gòu)和連續(xù)鋼構(gòu)。本設(shè)計(jì)即采用的是連續(xù)剛構(gòu)橋形式。連續(xù)剛構(gòu)橋采用預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，有兩個(gè)以上主墩采用墩梁固結(jié)。預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋有著諸多特點(diǎn)，包括：跨越能力大，受力合理，抗震性能優(yōu)越，結(jié)構(gòu)整體性能好，抗扭潛力大，養(yǎng)護(hù)簡便，造型簡單。同時(shí)由于連續(xù)剛構(gòu)橋主梁連續(xù)、墩梁固結(jié)，因此保證了連續(xù)梁無伸縮縫，行車平順通暢的特點(diǎn)。在施工方面，連續(xù)剛構(gòu)橋具有T形剛構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，在懸臂施工時(shí)不設(shè)支座，不需要臨時(shí)固結(jié)，并且具有很大的順橋向抗彎剛度和橫向抗扭剛度，能很好的滿足較大跨徑橋梁的受力要求。連續(xù)剛構(gòu)橋所采用的主梁與中間支墩通過完全的結(jié)構(gòu)性連接來實(shí)現(xiàn)墩梁固結(jié)傳力，沒有中間支點(diǎn)豎向支座的構(gòu)造，但又必須要求中間橋墩和主梁在支點(diǎn)處的變形協(xié)調(diào)一致，因此連續(xù)剛構(gòu)橋的的中間橋墩一般采用具有較大的高度，并且抗彎剛度相對較低的柔性墩結(jié)構(gòu)體系，并以此來使得中間橋墩的結(jié)構(gòu)剛度能夠適應(yīng)主梁的變形?？紤]到結(jié)構(gòu)內(nèi)力分配規(guī)律，結(jié)構(gòu)尺寸的協(xié)調(diào)性以及良好的經(jīng)濟(jì)性，中大跨度的連續(xù)剛構(gòu)橋主梁一般采用變截面，以使得結(jié)構(gòu)剛度和內(nèi)力分配上協(xié)調(diào)一致。連續(xù)剛構(gòu)橋在我國的發(fā)展起步較晚，但是在近二十年間卻得到了較大的發(fā)展，連續(xù)剛構(gòu)橋在跨越能力方面要優(yōu)于連續(xù)梁橋，在施工簡易方面要優(yōu)于拱橋，而在經(jīng)濟(jì)性方面又明顯的優(yōu)于斜拉橋和吊橋。 受力特點(diǎn)連續(xù)剛構(gòu)橋?qū)儆诙啻纬o定結(jié)構(gòu)，在結(jié)構(gòu)自重與外荷載作用下，主梁將受到交變的正負(fù)彎矩作用。由于施加預(yù)應(yīng)力、混凝土的收縮徐變以及溫度變化所引起的結(jié)構(gòu)縱向位移將會在結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生較大的次內(nèi)力，從而影響結(jié)構(gòu)的承載能力和正常使用。大跨度連續(xù)剛構(gòu)橋一般采用柔性薄壁墩，將柔性墩作為一種擺動支撐體系，以此來減小墩的剛度，削弱次內(nèi)力效應(yīng)的影響。由于橋墩具有一定的柔性，使得主梁所受的彎矩相比于連續(xù)梁要有所減少，但是在墩梁固結(jié)處剛架受力特性仍然存在，其應(yīng)力仍是相當(dāng)?shù)膹?fù)雜。綜合了連續(xù)梁和T型剛構(gòu)橋的受力特點(diǎn)，連續(xù)剛構(gòu)橋的梁部結(jié)構(gòu)受力性能與連續(xù)梁相同，梁體內(nèi)的軸力以及薄壁墩底部產(chǎn)生的彎矩，都會隨著墩高的增加而急劇減小。由于連續(xù)剛構(gòu)橋的墩梁是固結(jié)，所以節(jié)省了大型支座的昂貴費(fèi)用同時(shí)也減少了橋墩和基礎(chǔ)的工程量。連續(xù)鋼構(gòu)體系還具有較為優(yōu)越的抗震性能，并且能夠改善結(jié)構(gòu)在水平荷載作用下的受力性能。 構(gòu)造特點(diǎn) 零號塊零號塊一般作為施工機(jī)具和材料堆放的臨時(shí)場地，是懸臂澆注施工的中心塊體，同時(shí)也是體系轉(zhuǎn)換的控制塊體。零號塊的受力較為復(fù)雜，結(jié)構(gòu)尺寸也都取的較大。從國內(nèi)的施工來看，零號塊常常會出現(xiàn)開裂的問題，因此零號塊的施工工藝及結(jié)構(gòu)構(gòu)造是很值得研究的問題。 橫隔板對于懸臂施工的連續(xù)剛構(gòu)橋來說，主梁截面大多采用箱型截面，其抗扭剛度較大，所以除了零號塊內(nèi)會設(shè)置橫隔板之外，其他梁段一般不設(shè)置橫隔板。零號塊內(nèi)的橫隔板因?yàn)橐獋鬟f較大的荷載，所以一般采用一片實(shí)體或兩片式的剛性橫隔板，板中會設(shè)置過人洞。同時(shí)考慮不平衡段底板鋼束彎起錨的要求，還需設(shè)置預(yù)留伸縮槽。 合攏段合攏段的施工是連續(xù)剛構(gòu)橋施工的重要環(huán)節(jié)，合攏段的構(gòu)造措施必須給予重視，使合攏段與兩側(cè)梁體的變形保持協(xié)調(diào)一致，并在施工過程中傳遞內(nèi)力。因?yàn)樵诤蠑n段的施工過程中，混凝土早期收縮、新澆混凝土的水化熱、已完成結(jié)構(gòu)的收縮徐變、溫度變化以及結(jié)構(gòu)體系變化和施工荷載等因素，將會對尚未達(dá)到強(qiáng)度的合攏段混凝土產(chǎn)生直接的影響。在滿足施工要求的情況下，合攏段長度要盡量短，以便于構(gòu)造的處理，~3m。本設(shè)計(jì)中跨中和邊跨合攏段均取2m。合攏段的構(gòu)造處理有以下幾種：（1）用勁性鋼管作為合攏段的預(yù)應(yīng)力套管；（2）加強(qiáng)配筋，將混凝土強(qiáng)度提高一個(gè)等級；采用早強(qiáng)、高強(qiáng)、少收縮混凝土；加強(qiáng)混凝土的養(yǎng)護(hù)；（3）用臨時(shí)勁性鋼桿鎖定；（4）壓柱支撐。 畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的和意義隨著中國基礎(chǔ)建設(shè)的蓬勃發(fā)展，大量的橋梁結(jié)構(gòu)在國內(nèi)不斷涌現(xiàn)出來。近年來大量的公路橋梁也在不斷地修建起來，其中連續(xù)剛構(gòu)是最為廣泛應(yīng)用的形式。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的是：（1）運(yùn)用所學(xué)的基礎(chǔ)理論和專業(yè)知識，在指導(dǎo)老師的輔導(dǎo)下，參照國家有關(guān)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)、工程設(shè)計(jì)圖集及其他參考資料，獨(dú)立完成一座橋施工、成橋、預(yù)應(yīng)力束配置以及各個(gè)階段的檢算工作。（2）熟悉和掌握用橋梁專業(yè)軟件Midas，完成各階段模型的建立，以及荷載的加載，預(yù)應(yīng)力束的配置，并對各個(gè)階段進(jìn)行檢算，同時(shí)學(xué)會如何解決結(jié)構(gòu)檢算不通過的難題。了解不同驗(yàn)算項(xiàng)目所使用的荷載效應(yīng)組合。畢業(yè)設(shè)計(jì)是高等工科院校本科培養(yǎng)計(jì)劃中的最后一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)，是對大學(xué)四年所學(xué)知識的運(yùn)用和總結(jié)，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的意義在于：（1）通過這次設(shè)計(jì)，將大學(xué)四年所學(xué)的各種基本知識真正的綜合起來，并用于實(shí)踐。（2）悉并掌握橋梁設(shè)計(jì)的整個(gè)流程、步驟和方法，鞏固已學(xué)知識。通過本次設(shè)計(jì)對橋梁的具體施工，有一個(gè)全新層次的了解，為以后踏上工作崗位并盡快適應(yīng)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。（3）通過本次設(shè)計(jì)熟練掌握橋梁專業(yè)軟件Midas以及輔助設(shè)計(jì)軟件Auto CAD和Excel等的使用。第二章 結(jié)構(gòu)初步設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)概述本設(shè)計(jì)為高速公路預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋，設(shè)計(jì)跨度為86m+162m+86m。單幅橋面寬度布置為：+2++=；橋面縱坡0％，橋面橫坡2％；橋軸平面線形為直線。本設(shè)計(jì)主梁采用單箱單室箱型截面。，高跨比1/；，高跨比1/。，頂板懸臂長3m；中跨墩頂處截面腹板厚度100cm，中跨跨中和邊跨靠近邊支座附近梁段腹板厚度為50cm。 截面尺寸擬定 變截面箱梁形式懸臂澆注混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋采用箱型截面對橋梁非常有利，箱形截面這種閉合薄壁截面有利于減輕自重并具有較大的面積，能滿足配筋要求，箱形截面同時(shí)還具有良好的動力特性和很大的抗彎及抗扭剛度，能夠在跨中或支座部位有效地抵抗正負(fù)彎矩。常見的箱形截面形式有：單箱單室、單箱雙室、雙箱單室、單箱多室、雙箱多室等等，本設(shè)計(jì)采用單箱單室截面，其優(yōu)點(diǎn)是：受力明確，施工方便，節(jié)省材料用量等。變截面的底板變化規(guī)律可采用圓弧線、拋物線或折線。其中拋物線與連續(xù)梁的彎矩變化最為接近，。箱梁在橫截面的布置形式，主要與橋?qū)挕蛎婧奢d等有關(guān)，外側(cè)腹板可布置為直腹板、斜腹板等。本次設(shè)計(jì)采用單箱單室直腹板截面。 主梁高度連續(xù)剛構(gòu)橋的主梁高度一般根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式確定，其高跨比H/L，跨中截面可取1/40~1/50，支點(diǎn)截面可取1/15~1/25，綜合考慮，高跨比1/；，高跨比1/。，以合攏段底部端點(diǎn)為原點(diǎn)，曲線方程為：y= +(x=0~76 y=~)。箱形截面橫斷面圖，見圖222：圖21 支座截面尺寸布置圖（單位：cm）圖22 跨中截面尺寸布置圖（單位：cm） 頂?shù)装搴穸认湫谓孛娴捻敯搴偷装迨墙Y(jié)構(gòu)承受正負(fù)彎矩的主要工作部位。其尺寸要受到受力要求和構(gòu)造要求兩個(gè)方面的控制。預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋除了梁高變化外，箱梁的頂板、腹板、底板也應(yīng)變化，以滿足梁內(nèi)各截面的不同受力要求。對于懸臂施工，橋墩處的負(fù)彎矩極大，軸壓力極大，為了滿足抗壓強(qiáng)度，加大底板厚度尤為重要，同時(shí)頂?shù)装搴穸冗€要考慮預(yù)應(yīng)力筋的布置張拉要求。本橋頂板厚度取為28cm，沿全橋不變；，墩頂處主梁厚度一般為梁高的1/10~1/12，本設(shè)計(jì)取120cm，跨中和邊跨靠近邊支點(diǎn)截面底板厚度取30cm。腹板的功能是承受截面的剪應(yīng)力和主拉應(yīng)力。在預(yù)應(yīng)力梁中，因?yàn)閺澥鴮ν饧袅Φ牡窒饔茫约魬?yīng)力和主拉應(yīng)力的值比較小，腹板不必設(shè)的太大；同時(shí)，腹板的最小厚度應(yīng)考慮力筋的布置和混凝土澆注要求，其設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)為：（1）腹板內(nèi)無預(yù)應(yīng)力筋時(shí)，采用200mm。（2）腹板內(nèi)有預(yù)應(yīng)力筋管道時(shí)，采用250300mm。（3）腹板內(nèi)有錨頭時(shí)，采用250300mm。大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁橋，腹板厚度可以從跨中逐步向支點(diǎn)加寬，以承受支點(diǎn)處較大的剪力，一般采用300600mm，甚至可達(dá)到1m左右。本設(shè)計(jì)支座處腹板厚度取100cm，跨中腹板厚度取50cm。（承托）設(shè)置梗腋可以提高截面的抗扭剛度和抗彎剛度，減小扭轉(zhuǎn)應(yīng)力和畸變應(yīng)力，在構(gòu)造方面梗腋又為布置預(yù)應(yīng)力鋼筋提供了空間，并且有利于混凝土的澆注和脫模。梗腋一般設(shè)置在箱梁的頂板、底板和腹板的相交處。本設(shè)計(jì)在頂板和腹板交接處設(shè)置45cm150cm的水平梗腋，在底板與腹板交接處設(shè)置50cm50cm的下梗腋。 主梁分段與施工節(jié)段劃分 懸臂施工節(jié)段劃分箱梁施工節(jié)段的劃分主要考慮以下幾個(gè)因素：（1）零號塊托架施工，工作條件相對較好，考慮到施工機(jī)具，臨時(shí)物品堆放等因素，可適當(dāng)劃分長一些。（2）掛籃的承載能力與抗傾覆性。本設(shè)計(jì)掛籃承載能力1800kN，梁段劃分長度不宜超過5m。（3）梁段劃分不宜過短，要滿足預(yù)應(yīng)力管道彎曲半徑的要求。（4）梁段劃分的規(guī)格盡量減少，以利于施工。本橋全長334m，零號塊長度12m，懸臂澆注梁段為3m；中跨合攏段長度2m，邊跨和攏段長度2m；邊跨滿堂支架施工長度為4m；最大梁段重為15136KN，懸臂施工時(shí)各梁段重量見表21，施工節(jié)段劃分如圖23所示：圖23 懸臂施工時(shí)各梁段劃分示意圖表21 懸臂施工時(shí)各梁段重梁段截面面積（m2)長度（m） 重量（kN）012345678910111213141516171819 144444444 施工階段劃分不同的橋梁形式有不同的施工方法，而不同的施工方法在施工的不同階段的內(nèi)力也各不相同，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必須考慮到施工的方法、施工內(nèi)力和變形，同時(shí)施工方法的選擇也必須符合設(shè)計(jì)的要求。常見的混凝土連續(xù)梁橋的施工方法有：支架現(xiàn)澆施工、懸臂施工、逐孔施工和頂推施工等，其中與變截面連續(xù)梁最匹配的施工方法是懸臂施工法。懸臂施工法通常又分為懸臂澆注和懸臂拼裝，而懸臂澆注施工按受力圖式又有掛籃懸臂施工和桁式吊懸臂施工之分。本次設(shè)計(jì)選擇掛籃懸臂施工，采用菱形掛籃系統(tǒng)，掛籃總重100t，設(shè)計(jì)承載能力為180t。掛籃懸臂現(xiàn)澆施工程序如下：階段1：零號塊澆注，待混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)值后，張拉預(yù)應(yīng)力索。階段2：懸臂澆注1段。在零號段上對稱架設(shè)4個(gè)掛籃，立模，綁扎鋼筋，預(yù)埋預(yù)應(yīng)力管道，做好混凝土澆注準(zhǔn)備工作。澆注混凝土，待混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)值，張拉預(yù)應(yīng)力索。階段3：拆模，掛籃前移。綁扎鋼筋，預(yù)埋預(yù)應(yīng)