【正文】 制約設(shè)計發(fā)展到現(xiàn)在的多元化設(shè)計?，F(xiàn)在的多元化設(shè)計主要考慮的因素是：產(chǎn)品的使用性能，安全性能，環(huán)境要求，審美要求，人只用手算難以勝任，而且傳統(tǒng)的設(shè)計方法周期長，費用高。將計算機應用與設(shè)計恰好就解決的這個問題。隨著計算機科技的突飛猛進，推動了現(xiàn)代工業(yè)的進步，因此由 20 世紀進入 21 世紀，引導科技再次進步的將是與計算機相結(jié)合的科技。而計算機軟件用于產(chǎn)品的開發(fā)、設(shè)計、分析和制造，已成為近代工業(yè)提升競爭力的主要方法而且應用也 將越來越廣泛。 方案比選 橋型設(shè)計 所需 方案 ： 橫斷面布置方案： 雙 車 道，橋面全寬為 14m， 橋面凈空：凈 寬 11m+21. 5m。 根據(jù)現(xiàn)橋位地形、水文條件，并綜合考慮工程的經(jīng)濟性和施工難易程度， 由于設(shè)計 遼寧科技大學本科畢業(yè)設(shè)計 第 7 頁 橋梁全長 為 :24m， 橋跨布置的單跨跨徑 12m，因此選定簡支 T 型梁 、 裝配式簡支 箱梁 橋和 拱 橋這三種橋型方案來進行方案比選。 橋型方案 一 ： 拱橋 (比較方案 ) 預設(shè) 橋梁全長： 24m 孔徑布置 2? 12m 優(yōu)點： 跨越能力較 大；能充分就地取材，與鋼橋和鋼筋混凝土梁式橋相比，可以節(jié)省大量的鋼材和水泥；耐久性能好，維修維護費用少；外形美觀；構(gòu)造簡單。 缺點： 自重較大，相應的水平推力也較大，增加 了下部結(jié)構(gòu)的工程量，當采用無鉸拱時，對地基條件要求較高；拱橋一般都采用有支架施工的方法修建，隨著跨徑和橋高的增大，支架和其他設(shè)備的費用也大大增加，從而增加了橋梁的總造價； 由于拱橋水平推力較大，在連續(xù)多孔的大、中橋梁中，為防止一孔破壞而影響全橋的安全，需要采用較復雜的措施，例如設(shè)置單向推力墩，也會增加造價；與梁式橋相比，上承式拱橋的建筑 高度較高，當用于城市立交 及平原地區(qū)橋梁時因橋面標高提高，而使兩岸接線長度增長，或者使橋面縱坡增大，即增大了造價又對行車不利 。因此不選用該方案。 橋型方案 二 ：預應力混凝土連續(xù)箱梁方案 (比較方案 ) 預設(shè) 橋梁全長： 24m 孔徑布置： 2? 12m 上部構(gòu)造為預應力混凝土連續(xù)箱梁，等高度箱梁，梁高 ；下部構(gòu)造為柱式墩身，肋板橋臺， 擴大 基礎(chǔ)；采用逐孔移動支架澆筑施工 。 優(yōu)點： 裝配式部分預應力混凝土連續(xù)箱梁橋集簡支梁橋和連續(xù)梁橋的優(yōu)點于一 身，既有簡支梁橋的施工簡便、利于工廠化集中預制、安裝快捷的特點，又具有連續(xù)梁橋結(jié)構(gòu)經(jīng)濟的特點，因此，這一結(jié)構(gòu)在公路工程橋梁建設(shè)中得到了廣泛應用。 缺點： 箱梁往往會出現(xiàn)裂縫 ,而且在運營過程中裂縫會日漸增多 ,橋梁整體承載能力逐漸下降 ,不能適應當前重載車輛較多的交通狀況。， 預應力混凝土連續(xù)箱梁也是目前公路大跨徑橋梁中經(jīng)常采用的橋型之一。結(jié)構(gòu)受力合理，變形??；橋面連續(xù)，行車舒適；較 T 型梁增加了施工的難度和工期；材料用量和費用較 T 型梁要多一些。上部構(gòu)造施工采用移動支架一次性投入費用要高；且由于增 加了大噸位支座，日后維護費用要增加。結(jié)合投資規(guī)模、和考慮施工的難度，本橋不適合于修建連續(xù) 箱梁 橋。 遼寧科技大學本科畢業(yè)設(shè)計 第 8 頁 橋型方案三：鋼筋混凝土 T 型梁方案 (推薦方案 ) 橋梁全長： 24m 孔徑布置： 2? 12m 上部構(gòu)造為鋼筋混凝土 T 型梁，梁高 ； 下部結(jié)構(gòu)采用 三 柱式橋墩、臺設(shè)計，基礎(chǔ)為 條形 基礎(chǔ) ；采用簡支轉(zhuǎn)連續(xù)施工。 優(yōu)點：對于中、小跨徑的橋梁鋼筋混凝土和預應力混凝土簡支梁經(jīng)濟合理，因此，被廣泛應用?？梢圆捎醚b配式的施工方法，可以節(jié)約大量模板支架，縮短 施工期限，加快建橋速度。主梁高度如不受建筑高度限制，高跨比宜取偏大值。增大梁高，只增加腹板高度，混凝土數(shù)量增加不多，但可以節(jié)省鋼筋用量，往往比較經(jīng)濟。 缺點：整體澆筑的簡支梁，由于費工、費時、費料，只在少數(shù)如異形變寬截面等場合下采用。 預應力混凝土 T 型梁是目前公路橋梁中經(jīng)濟合理的橋型之一。橋型能適應橋位環(huán)境，施工工藝成熟、安全可靠；采用簡支轉(zhuǎn)連續(xù)橋型，橋面連續(xù)，行車舒適，施工方便，本設(shè)計采用預制拼裝法施工，可以大大縮短工期較短。上部結(jié)構(gòu)施工較連續(xù)梁和連續(xù)剛構(gòu)要簡單，材料用量和費用較少。能 有效控制投資規(guī)模，造價最省。 鑒于橋位處的地形條件， 橋跨 少 跨徑小，并充分考慮經(jīng)濟合理等方面的原因本設(shè)計采用鋼筋 混凝土 T 型梁方案 較為合理 。 遼寧科技大學本科畢業(yè)設(shè)計 第 9 頁 2 截面設(shè)計 截面尺寸 根據(jù)《橋梁工程》 【 1】 中常用簡支梁橋的主要尺寸的經(jīng)驗數(shù)據(jù)得簡支梁橋主梁尺寸： 表 簡支梁橋主梁尺寸（單位： m） 橋梁類型 適用跨徑 主梁間距 主梁高度 主梁肋寬度 簡支 T 形梁 20～ 25 ～ (1/11～ 1/18)L b=～ 根據(jù)公路橋梁設(shè)計手冊《 橋梁 》 【 9】 鋼筋混凝土 T形梁橋截面基本尺寸如表 。 由任務書知該橋址地形較平坦 現(xiàn)為農(nóng)田，橋梁設(shè)計等級為公路 — II 級，人群荷載為3 2kNm ，上部結(jié)構(gòu)按 2 12m 鋼筋混凝土 T梁橋設(shè)計，橋面凈寬采用凈 — 11+2 ,橋面采用連續(xù)結(jié)構(gòu)，兩橋臺處各設(shè)置一個伸縮縫。 綜上所得選取截面尺寸如下： 米。 米。 米。 14 厘米 ,邊緣厚度 10 厘米。 %的橫坡。 16 厘米、 15 厘米。 ，除了應滿足受力要求外，還應注意美觀，欄桿高度不應小于 。 遼寧科技大學本科畢業(yè)設(shè)計 第 10 頁 截面布置圖 橫截面布置圖 圖 橫截面 縱斷面布置圖 圖 縱斷面 遼寧科技大學本科畢業(yè)設(shè)計 第 11 頁 3 主梁內(nèi)力計算 設(shè)計資料 跨徑：標準跨徑 0 ? ，計算跨徑 ? 。 荷載：公路 — II 級，人群荷載 23KNm ,橋面凈寬 11 2 ?? 。 材料：混凝土采用 C30 號混凝土；鋼筋采用 HRB335,箍筋采用 R235。 主 梁計算 根據(jù)擬定的主梁尺寸可以計算出毛截面以及幾何特性，并結(jié)合活載作用下梁橋橫向分布的計算，即可求得各控制截面的恒載和活載內(nèi)力。 梁內(nèi)各截面的彎矩和剪力計算公式為： ? ?2 xlxgM ???? ? ?22g l xQ ?? 式中： g —— 主梁恒載集度； l —— 簡支梁的計算跨徑； x —— 計算截面到支點的距離 主梁的計算 1. 主梁的抗彎及抗扭慣矩 xI 和 TxI 求主梁界面的重心位置 xa 遼寧科技大學本科畢業(yè)設(shè)計 第 12 頁 圖 主梁尺寸（ mm) ? ? ?????? ?????? 23121 xiiiix ayAhbI 式中 : ib —— 各分塊矩形的寬度； ih —— 各分塊矩形的高度； iA —— 各分塊矩形的面積； iy — — 各分塊矩形重心軸距離 T 形梁頂邊的距離； xa —— T 形梁重心軸距離 T形梁頂邊的距離。 平均板厚 ： cmh 12)1410(211 ??? ? ?? ?1 2 1 1 01 9 0 1 8 1 2 1 8 1 1 0 1 2 3 8 4 1 0 8 9 0 022 2 9 . 9 9 11 9 0 1 8 1 2 1 1 0 1 8 2 0 6 4 1 9 8 0xa ? ? ? ? ? ? ?? ? ?? ? ? ? ? 遼寧科技大學本科畢業(yè)設(shè)計 第 13 頁 ? ? ? ?232241 1 2 11 9 0 1 8 1 2 1 9 0 1 8 1 2 2 9 . 9 9 1 1 8 1 1 01 2 2 1 21101 8 1 1 0 2 9 . 9 9 1 2 4 6 9 2 8 1 . 6 82xIcm??? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ???????? ? ? ? ????? T 型截面抗扭慣矩近似等于各個截面的抗扭慣 矩之和，即： 3iiiTx tbcI ?? 式中： ic —— 矩形截面抗扭慣矩剛度系數(shù)； iitb, —— 相應各個矩形的寬度和厚度。 查表得： 11 ???b ? ?2 2 0 .1 8 0 .1 8 41 .1 0 .1 2t b ? ? 查表得： ?c ， 2c ? 所以： 表 矩形截面抗扭剛度系數(shù) t/b 1 ? C 1/3 2. 各梁的橫向 分布系數(shù)計算 從圖 中可知，此橋承重結(jié)構(gòu)的長度比為： 12 0 .9 21 .9 7lB ? ? ?? 屬于寬橋，宜按 T 型梁橋鉸接板法計算。 計算剛度 系數(shù)； EG ? 2 220 . 0 2 4 7 1 . 9( ) 5 . 8 ( ) 1 . 3 9 1 . 44 0 . 0 0 2 8 1 1 . 5TXEI bG I T l?? ? ? ? ? ? ? 3 331 1 . 9 0 . 1 2 0 . 2 9 4 0 . 9 8 0 . 1 8 0 . 0 0 2 83T x i i iI c b t? ? ? ? ? ? ? ?? 遼寧科技大學本科畢業(yè)設(shè)計 第 14 頁 1001 1 ? ? ???? ﹪ = ﹪ 5 ﹪ 1001 1 ? ? ???? ﹪ = ﹪ 5 ﹪ 忽略 ? 影響，按鉸接板法計算。 從《混凝土簡支梁板橋計 算示例》 【 2】 附錄 I 鉸梁荷載橫向分布影響豎標中，在 ? =1～2之間按直線內(nèi)插法求得 ? = 的影響線豎標值 1i? ， 2i? ， 3i? ， 4i? 。 計算見表 （表中為實際值小數(shù)點后三位） 鉸接板荷載橫向分布影響線計算表 梁號 ? 單位荷載作用位置（ i 號梁作用位置） ki?? 1 2 3 4 5 6 7 1 1 750 250 000 000 000 000 000 ? 1000 2 828 201 034 006 001 000 000 781 230 014 002 0004 000 000 2 1 250 500 250 000 000 000 000 ? 1000 2 201 593 241 041 007 001 000 230 537 246 016 003 0004 000 3 1 000 250 500 250 000 000 000 ? 1000 2 034 241 586 243 042 007 001 014 246 534 247 017 003 0004 4 1 000 000 250 500 250 000 000 ? 1000 2 006 041 243 586 243 041 006 002 016 247 534 247 016 002 遼寧科技大學本科畢業(yè)設(shè)計 第 15 頁 將表中 1i? ， 2i? ， 3i? 和 4i? 之值按一定比例尺繪 于各號梁的軸線下方，連成光滑的曲線后，就得各梁的荷載橫向分布影響線如圖 所示。 當荷載位于跨中時：