【正文】 .................. 54 正截面混凝土壓應(yīng)力驗(yàn)算 ........................................... 54 5 預(yù)應(yīng)力筋拉應(yīng)力驗(yàn)算 ............................................... 55 混凝土主壓應(yīng)力驗(yàn)算 ............................................... 56 10 短暫狀況構(gòu)件的應(yīng)力驗(yàn)算 ................................................ 59 混凝土應(yīng)力驗(yàn)算 .................................................. 59 11 橋梁下部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算 ................................................ 63 樁、墩尺寸 .......................................................... 63 荷載情況 ........................................................ 63 橋墩計(jì)算 ........................................................ 63 樁的計(jì)算 ........................................................ 64 荷載計(jì)算 .................................................. 64 樁長(zhǎng)計(jì)算 .................................................. 65 樁的內(nèi)力計(jì)算（ m 法） ...................................... 66 樁身截面配筋與承載力驗(yàn)算 .................................. 68 墩頂縱向水平位移驗(yàn)算 ...................................... 69 結(jié) 論 .....................................................錯(cuò)誤 !未定義書簽。 致 謝 .....................................................錯(cuò)誤 !未定義書簽。 參 考 文 獻(xiàn) .............................................................. 71 附 錄 .................................................................... 72 1 1 前 言 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋以結(jié)構(gòu)受力性能好、變形小、伸縮縫少、行車平順舒適、造型簡(jiǎn)潔美觀、養(yǎng)護(hù)工程量小、抗震能力強(qiáng)等而成為最富有競(jìng)爭(zhēng)力的主要橋型之一。本章簡(jiǎn)介其發(fā)展： 由于普 通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)存在不少缺點(diǎn)：如過(guò)早地出現(xiàn)裂縫，使其不能有效地采用高強(qiáng)度材料，結(jié)構(gòu)自重必然大，從而使其跨越能力差，并且使得材料利用率低。 為了解決這些問(wèn)題，預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)運(yùn)而生，所謂預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，就是在結(jié)構(gòu)承擔(dān)荷載之前，預(yù)先對(duì)混凝土施加壓力。這樣就可以抵消外荷載作用下混凝土產(chǎn)生的拉應(yīng)力。自從預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)產(chǎn)生之后，很多普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)被預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)所代替。 預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁是在二戰(zhàn)前后發(fā)展起來(lái)的，當(dāng)時(shí)西歐很多國(guó)家在戰(zhàn)后缺鋼的情況下，為節(jié)省鋼材，各國(guó)開始競(jìng)相采用預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)代替部分的鋼結(jié)構(gòu)以 盡快修復(fù)戰(zhàn)爭(zhēng)帶來(lái)的創(chuàng)傷。 50 年代，預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁跨徑開始突破了 100 米，到 80年代則達(dá)到 440 米。雖然跨徑太大時(shí)并不總是用預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)比其它結(jié)構(gòu)好，但是，在實(shí)際工程中，跨徑小于400 米時(shí)，預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁常常為優(yōu)勝方案。 我國(guó)的預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)起步晚，但近年來(lái)得到了飛速發(fā)展?，F(xiàn)在，我國(guó)已經(jīng)有了簡(jiǎn)支梁、帶鉸或帶掛梁的 T 構(gòu)、連續(xù)梁、桁架拱、桁架梁和斜拉橋等預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)體系。 雖然預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁的發(fā)展還不到 80 年。但是，在橋梁結(jié)構(gòu)中，隨著預(yù)應(yīng)力理論的不斷成熟和實(shí)踐的不斷發(fā)展，預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁 結(jié)構(gòu)的運(yùn)用必將越來(lái)越廣泛。 連續(xù)梁和懸臂梁作比較：在恒載作用下，連續(xù)梁在支點(diǎn)處有負(fù)彎矩，由于負(fù)彎矩的卸載作用，跨中正彎矩顯著減小，其彎矩與同跨懸臂梁相差不大；但是，在活載作用下，因主梁連續(xù)產(chǎn)生支點(diǎn)負(fù)彎矩對(duì)跨中正彎矩仍有卸載作用，其彎矩分布優(yōu)于懸臂梁。雖然連續(xù)梁有很多優(yōu)點(diǎn)，但是剛開始它并不是預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)體系中的佼佼者，因?yàn)橄抻诋?dāng)時(shí)施工主要采用滿堂支架法，采用連續(xù)梁費(fèi)工費(fèi)時(shí)。到后來(lái)，由于懸臂施工方法的應(yīng)用，連續(xù)梁在預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中有了飛速的發(fā)展。 60年代初期在中等跨預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁中，應(yīng)用了逐跨架設(shè)法 與頂推法；在較大跨連續(xù)梁中，則應(yīng)用更完善的懸臂施工方法，這就使連續(xù)梁方案重新獲得了競(jìng)爭(zhēng)力，并逐步在 40— 200 米范圍內(nèi)占主要地位。無(wú)論是城市橋梁、高架道路、山谷高架棧橋，還是跨河大橋，預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁都發(fā)揮了其優(yōu)勢(shì)，成為優(yōu)勝方案。目前，連續(xù)梁結(jié)構(gòu)體系已經(jīng)成為預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁的主要橋型之一。 然而，當(dāng)跨度很大時(shí)，連續(xù)梁所需的巨型支座無(wú)論是在設(shè)計(jì)制造方面，還是在養(yǎng)護(hù)方面都成為一個(gè)難題；而 T 型剛構(gòu)在這方面具有無(wú)支座的優(yōu)點(diǎn)。因此有人將兩種結(jié)構(gòu)結(jié)合起來(lái)，形成一種連續(xù) — 剛構(gòu)體系。這種綜合了上述兩種體系各自優(yōu)點(diǎn) 的體系是連續(xù)梁體系的一個(gè)重要發(fā)展，也是未來(lái)連續(xù)梁發(fā)展的主要方向。 2 另外，由于連續(xù)梁體系的發(fā)展，預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁在中等跨徑范圍內(nèi)形成了很多不同類型，無(wú)論在橋跨布置、梁、墩截面形式，或是在體系上都不斷改進(jìn)。在城市預(yù)應(yīng)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(guó)，預(yù)應(yīng)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(jì)末趕超國(guó)際先進(jìn)水平，就必須解決好下面幾個(gè)課題： 1,發(fā)展大噸位的錨固張拉體系，避免配束過(guò)多而增大箱梁構(gòu)造尺寸，否則混凝土保護(hù)層難以保證 ，密集的預(yù)應(yīng)力管道與普通鋼筋層層迭置又使混凝土質(zhì)量難以提高。 2,在一切適宜的橋址，設(shè)計(jì)與修建墩梁固結(jié)的連續(xù) — 剛構(gòu)體系，盡可能不采用養(yǎng)護(hù)調(diào)換不易的大噸位支座。 3,充分發(fā)揮三向預(yù)應(yīng)力的優(yōu)點(diǎn)，采用長(zhǎng)懸臂頂板的單箱截面，既可節(jié)約材料減輕結(jié)構(gòu)自重，又可充分利用懸臂施工方法的特點(diǎn)加快施工進(jìn)度。 另外，在設(shè)計(jì)預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁橋時(shí)，技術(shù)經(jīng)濟(jì)指針也是一個(gè)很關(guān)鍵的因素，它是設(shè)計(jì)方案合理性與經(jīng)濟(jì)性的標(biāo)志。目前，各國(guó)都以每平方米橋面的三材（混凝土、預(yù)應(yīng)力鋼筋、普通鋼筋）用量與每平方米橋面造價(jià)來(lái)表示預(yù)應(yīng)力混凝 土橋梁的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指針。但是，橋梁的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指針的研究與分析是一項(xiàng)非常復(fù)雜的工作，三材指標(biāo)和造價(jià)指標(biāo)與很多因素有關(guān)，例如：橋址、水文地質(zhì)、能源供給、材料供應(yīng)、運(yùn)輸、通航、規(guī)劃、建筑等地點(diǎn)條件；施工現(xiàn)代化、制品工業(yè)化、勞動(dòng)力和材料價(jià)格、機(jī)械工業(yè)基礎(chǔ)等全國(guó)基建條件。同時(shí)，一座橋的設(shè)計(jì)方案完成后，造價(jià)指針不能僅僅反應(yīng)了投資額的大小，而是還應(yīng)該包括整個(gè)使用期限內(nèi)的養(yǎng)護(hù)、維修等運(yùn)營(yíng)費(fèi)用在內(nèi)。通過(guò)連續(xù)梁、 T 型剛構(gòu)、連續(xù) — 剛構(gòu)等箱形截面上部結(jié)構(gòu)的比較可見(jiàn)：連續(xù) — 剛構(gòu)體系的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指針較高。因此，從這個(gè)角度來(lái)看，連續(xù) — 剛構(gòu)也 是未來(lái)連續(xù)體系的發(fā)展方向。 總而言之，一座橋的設(shè)計(jì)包含許多考慮因素，在具體設(shè)計(jì)中，要求設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)的目的在于培養(yǎng)畢業(yè)生綜合能力，靈活運(yùn)用大學(xué)所學(xué)的各門基礎(chǔ)課和專業(yè)課知識(shí)，并結(jié)合相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范，獨(dú)立的完成一個(gè)專業(yè)課題的設(shè)計(jì)工作。設(shè)計(jì)過(guò)程中提高學(xué)生獨(dú)立的分析問(wèn)題，解決問(wèn)題的能力以及實(shí)踐動(dòng)手能力，達(dá)到具備初步專業(yè)工程人員的水平，為將來(lái)走向工作崗位打下良好的基礎(chǔ)。 本次設(shè)計(jì)為 m354? 預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)梁，橋?qū)挒?28，分為兩幅，設(shè)計(jì)時(shí)只考慮單幅的設(shè)計(jì)。梁體采用單箱雙室箱型截面，全梁共分 70 個(gè)單元一般單元長(zhǎng)度分為 2m。 由于預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋?yàn)槌o定結(jié)構(gòu)，手算工作量比較大，且準(zhǔn)確性難以保證，所以采用有限元分析軟件 — 橋梁博士 進(jìn)行，這樣不僅提高了效率，而且準(zhǔn)確度也得以提高。 本次設(shè)計(jì)的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁采用滿堂支架法施工。 本次設(shè)計(jì)中得到了陳愛(ài)萍陳老師的悉心指導(dǎo)，在此表示衷心的感謝。 3 由于本人水平有限，且又是第一次從事這方面的設(shè)計(jì)，難免出現(xiàn)錯(cuò)誤，懇 請(qǐng)各位老師批評(píng)指正。 4 2 方案比選 2． 1 原始資料 地質(zhì)條件 根據(jù)鉆探結(jié)果，可知該地區(qū)域地基自上而下各層如下： 第一層：粉質(zhì)粘土，厚 第二層：亞粘土，厚 第三層：亞砂土，厚 第四層：粉細(xì)砂，厚 第五層：亞砂土，厚 設(shè)計(jì)要求 根據(jù)《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》（ JTG D60—— 2021）（以下簡(jiǎn)稱《橋規(guī)》），《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)混凝土橋涵設(shè)計(jì) 規(guī)范》（ JTG D62—— 2021）（以下簡(jiǎn)稱《公路橋規(guī)》）要求，按部分預(yù)應(yīng)混凝土構(gòu)件設(shè)計(jì)此梁。 設(shè)計(jì)原則 橋梁是鐵路、公路或 城市道路 的重要組成部分，特別是大、中橋梁的建設(shè)對(duì)當(dāng)?shù)卣?、?jīng)濟(jì)、國(guó)防等都具有重要意義。因此，公路橋梁應(yīng)根據(jù)所在公路的作用、性質(zhì)和將來(lái)發(fā)展的需要，除應(yīng)符合技術(shù)先進(jìn)、安全可靠、適用耐久、經(jīng)濟(jì)合理的要求外，還應(yīng)按照美觀和有利環(huán)保的原則進(jìn)行設(shè)計(jì)，并考慮因地制宜、就地取材、便于施工和養(yǎng)護(hù)等因素。 方案比選 第一方案：裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支箱梁橋 本方案設(shè)計(jì)為 m207? 預(yù)應(yīng)力混凝土等截面簡(jiǎn)支箱梁橋，橋?qū)挒?28m。主梁采用預(yù)制小箱梁截面。橋墩為實(shí)體式橋墩，基礎(chǔ)采用鉆孔灌注樁。 簡(jiǎn)支箱梁橋具有以下特點(diǎn)： （ 1） 優(yōu)良的力學(xué)特性，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，受力明確。 （ 2） 具有較大的剛度和強(qiáng)大的抗扭性能。 （ 3） 架設(shè)安裝方便，節(jié)省材料。 （ 4） 跨越能力較大，橋下視覺(jué)效 果好。 5 20m20m20m20m 20m 20m 20m20m 圖 21 裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支箱梁橋 第二方案 ：連續(xù)梁剛構(gòu)橋 本方案為（ 40+60+40） m的連續(xù)剛構(gòu)橋，跨越能力大，結(jié)構(gòu)受力性能好，免去了支座，后期維修養(yǎng)護(hù)費(fèi)用少，伸縮縫較少，行車平順，適用于高橋墩的情況，對(duì)橋墩的要求較高。梁墩聯(lián)結(jié)處應(yīng)力復(fù)雜。若地基發(fā)生過(guò)大不均勻沉降，連續(xù)梁可通過(guò)調(diào)整墩頂支座的高程來(lái)補(bǔ)救，連續(xù)剛構(gòu)則無(wú)法做到。施工技術(shù)成熟，無(wú)需設(shè)支座，避免了連續(xù)梁橋施工時(shí)存在的臨時(shí)固結(jié)、體系轉(zhuǎn)換等問(wèn)題。施工穩(wěn)固性好。但是在施工難度相對(duì)連續(xù)梁橋較大，要求較高。 主橋的布置圖如圖所示 ： 40m 60m 40m 圖 22 連續(xù)剛構(gòu)橋 第三方案 ：等截面連續(xù)梁橋 本方案設(shè)計(jì)為（ 35+35+35+35） m預(yù)應(yīng)力混凝土等截面連續(xù)梁橋，橋?qū)挒?28m。主梁采用單箱雙室箱型截面。主梁采用高強(qiáng)度混凝土以及大噸位預(yù)應(yīng)力體系來(lái)實(shí)現(xiàn)主梁的輕型化，采用鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。 35m 35m 35m 35m 圖 23 等截面連續(xù)梁橋 6 方案比選 橋型方案比選表 表 21 橋型方案 裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支箱梁橋 連續(xù)剛構(gòu)橋 等截面連續(xù)梁橋 使用性能 建筑高度較低，易保養(yǎng)和維護(hù)，橋下視覺(jué)效果好。 行車 平順，后期維護(hù)少 行車平順舒；抗震能力強(qiáng)。多采用等跨布羚，使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，統(tǒng)一摸式。 受力性能 受力明確 受力性能好，但梁墩聯(lián)結(jié)處應(yīng)力復(fù)雜 橋墩參加受彎作用，使主梁彎矩進(jìn)一步減小； 經(jīng)濟(jì)性 等截面形式，可大量節(jié)省模板，加快建橋進(jìn)度，簡(jiǎn)易經(jīng)濟(jì)。 相對(duì)費(fèi)用最高 采用等截面梁能較好符合梁的內(nèi)力分布規(guī)律，充分利用截面，合理配置鋼筋，經(jīng)濟(jì)實(shí)用 美觀性 構(gòu)造簡(jiǎn)單，線形簡(jiǎn)潔美觀 構(gòu)造簡(jiǎn)單，線形簡(jiǎn)潔美觀 構(gòu)造簡(jiǎn)單，線形簡(jiǎn)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； 對(duì)工程要求較高，但施工線型不易控制， 施工復(fù)雜 滿堂支架法：結(jié)構(gòu)不發(fā)生體系轉(zhuǎn)換，不引起恒載徐變二次矩，預(yù)應(yīng)力筋可以一次布置，集中張拉等優(yōu)點(diǎn) 適用性 適用于對(duì)橋下視覺(jué)有要求的工程；用于對(duì)工期緊的工程；對(duì)通航無(wú)過(guò)高要求的工程。 適用于各種地質(zhì)情況；用于對(duì)工期緊的工程；可用于大跨徑的橋梁。 對(duì)通航無(wú)過(guò)高要求的工程；預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋在垂直荷載的作用下，其支座僅產(chǎn)生垂直反力，而無(wú)水平推力。結(jié)構(gòu)造型靈活，可模型好，可根據(jù)使用要求澆鑄成各