【正文】 ???????? 89 內(nèi)力組合 ???????????????????????? 89 截面設(shè)計(jì) ???????????????????????? 90 斜截面強(qiáng)度驗(yàn)算 ?????????????????????? 90 正截面強(qiáng)度驗(yàn)算 ?????????????????????? 90 十四、支座計(jì)算 ?????????????????????? 90 確定支座平面尺寸 ? ??????????????????? 90 確定支座厚度 ?????????????????????? 91 驗(yàn)算支座偏轉(zhuǎn)情況 ???????????????????? 92 驗(yàn)算支座抗滑穩(wěn)定性 ??????????????????? 92 十五、橋臺(tái)計(jì)算 ??????????????????? ??? 93 設(shè)計(jì)資料 ???????????????????? ???? 93 基本情況 ????????????????????? ???? 93 材料及其數(shù)據(jù) ???????????? ??????? ???? 93 ????????????????????? ???? 94 荷載計(jì)算 ???????????????????? ??? 94 恒載計(jì)算 ????????????????????? ???? 94 土壓力計(jì)算 ???????????????????? ???? 95 蘇州科技學(xué)院天平學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 支座活載反力計(jì)算 ????????????????? ???? 98 汽車制動(dòng)力 ???????????????????? ???? 99 支座摩阻力計(jì)算 ????? ????????????? ?? 100 荷載組合計(jì)算 ??????????????????? ?? 100 地基承載力驗(yàn)算 ????????????????? ?? 102 臺(tái)前、臺(tái)后填土對(duì)地基產(chǎn)生的附加應(yīng)力計(jì)算 ?????? ?? 102 基底壓應(yīng)力計(jì)算 ?????????????????? ?? 102 地基承載力驗(yàn)算 ?????????????????? ?? 103 基底偏心距驗(yàn)算 ????????????????? ?? 104 僅受恒載 ??????????? ?????????? ?? 104 考慮附加組合 ??????????????????? ?? 104 致謝 ??????????????????????????? ?? 105 參考文獻(xiàn) ????????????????????????? ?? 106 附錄 A 譯文 ????????????????????? ? 107 附錄 B 外文原文 ?????????????????? ? ? 111 蘇州科技學(xué)院天平學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 一、 設(shè)計(jì)資料 跨徑：標(biāo)準(zhǔn)跨徑 50 米 計(jì)算跨徑： L= 米，梁長(zhǎng) 3 荷載等級(jí)：公路一 I 級(jí) 橋面凈空： 人行道 2 米 +非機(jī)動(dòng)車道 2 米 +機(jī)非分隔帶 米 +機(jī)動(dòng)車道 4 +非機(jī) 動(dòng)車道 2 米 +人行道 2米 材料：預(yù)制梁用 50 號(hào)混凝土，現(xiàn)澆橫隔板及 橋面板用 30 號(hào)混凝土，橋面鋪裝用瀝青混凝土。預(yù)應(yīng)力鋼筋為 24ф 5 碳素鋼絲及冷拉 IV 級(jí)鋼筋，非預(yù)應(yīng)力鋼筋直徑≥ 12mm 者為 II級(jí)熱軋螺紋鋼筋，直徑 12mm 者用 I 級(jí)熱軋光圓鋼筋，錐形錨具用 45 號(hào)優(yōu)質(zhì)碳素鋼。 主梁縱橫截面布置：橋梁有 11 片主梁，間距 ，主梁為預(yù)制 I 型梁。 二 、方案比選 橋梁的形式可考慮拱橋、梁橋、梁拱組合橋和斜拉橋。任選三種作比較 ，從安全、功能、經(jīng)濟(jì)、美觀、施工、占地與工期多方面比選，最終確定橋梁形式。 1． 適用性 橋上應(yīng)保證車輛和人群的安全暢通，并應(yīng)滿足將來交通量增長(zhǎng)的需要。橋下應(yīng)滿足泄洪、安全通航等要求。建成的橋梁應(yīng)保證使用年限，并便于檢查和維修。 2． 舒適與安全性 現(xiàn)代橋梁設(shè)計(jì)越來越強(qiáng)調(diào)舒適度，要控制橋梁的豎向與橫向振幅，避免車輛在橋上振動(dòng)與沖擊。整個(gè)橋跨結(jié)構(gòu)及各部分構(gòu)件，在制造、運(yùn)輸、安裝和使用過程中應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性和耐久性。 3． 經(jīng)濟(jì)性 設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性一般應(yīng)占首位。經(jīng)濟(jì)性應(yīng)綜合發(fā)展遠(yuǎn)景及將來的養(yǎng)護(hù)和維修 等費(fèi)用。 4． 先進(jìn)性 橋梁設(shè)計(jì)應(yīng)體現(xiàn)現(xiàn)代橋梁建設(shè)的新技術(shù)。應(yīng)便于制造和架設(shè)，應(yīng)盡量采用先進(jìn)工藝技術(shù)和施工機(jī)械、設(shè)備，以利于減少勞動(dòng)強(qiáng)度，加快施工進(jìn)度，保證工程質(zhì)量和施工安全。 5． 美觀 一座橋梁，尤其是座落于城市的橋梁應(yīng)具有優(yōu)美的外形，應(yīng)與周圍的景致相協(xié)調(diào)。合理的結(jié)構(gòu)布局和輪廓是美觀的主要因素，決不應(yīng)把美觀片面的理解為豪華的裝飾。 應(yīng)根據(jù)上述原則，對(duì)橋梁作出綜合評(píng)估。 蘇州科技學(xué)院天平學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 梁橋 梁式橋是指其結(jié)構(gòu)在垂直荷載的作用下，其支座僅產(chǎn)生垂直反力，而無(wú)水平推力的橋梁。 預(yù)應(yīng)力混凝土梁式橋受力明確，理論計(jì)算較簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)和施工的方法日 臻完善和成熟。 預(yù)應(yīng)力混凝土梁式橋具有以下主要特征： 1）混凝土材料以砂、石為主，可就地取材，成本較低； 2）結(jié)構(gòu)造型靈活，可模型好，可根據(jù)使用要求澆鑄成各種形狀的結(jié)構(gòu)； 3）結(jié)構(gòu)的耐久性和耐火性較好，建成后維修費(fèi)用較少； 4）結(jié)構(gòu)的整體性好，剛度較大，變性較??； 5）可采用預(yù)制方式建造，將橋梁的構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)化，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)； 6）結(jié)構(gòu)自重較大，自重耗掉大部分材料的強(qiáng)度，因而大大限制其跨越能力； 7）預(yù)應(yīng)力混凝土梁式橋可有效利用高強(qiáng)度材料，并明顯降低自重所占全部設(shè)計(jì)荷載的比重，既節(jié)省材料、增大其跨越能力，又提高其抗裂和 抗疲勞的能力； 8）預(yù)應(yīng)力混凝土梁式橋所采用的預(yù)應(yīng)力技術(shù)為橋梁裝配式結(jié)構(gòu)提供了最有效的拼裝手段，通過施加縱向、橫向預(yù)應(yīng)力，使裝配式結(jié)構(gòu)集成整體，進(jìn)一步擴(kuò)大了裝配式結(jié)構(gòu)的應(yīng)用范圍。 拱橋 拱橋的靜力特點(diǎn)是，在豎直 荷載 作用下，拱的兩端不僅有豎直反力，而且還有水平反力。由于水平反力的作用，拱的彎矩大大減少。如在均布荷載 q 的作用下，簡(jiǎn) 支 梁的跨中彎矩為qL2/8，全梁的彎矩圖呈拋物線形，而拱軸為拋物線形的三鉸拱的任何截面彎矩均為零，拱只受軸向壓力。設(shè)計(jì)得合理的拱軸，主要承受壓力，彎矩、剪力均較小，故拱的跨越能力比梁大 得多。由于拱是主要承受壓力的結(jié)構(gòu)，因而可以充分利用抗拉性能較差、抗壓性能較好的石料，混凝土等來建造。石拱對(duì)石料的要求較高，石料加工、開采與砌筑費(fèi)工，現(xiàn)在已很少采用。由橋臺(tái)承受水平推力的推力拱橋，要求支撐拱的墩臺(tái)和地基必須承受拱端的強(qiáng)大推力，因而修建推力拱橋要求有良好的地基。對(duì)于多跨連續(xù)拱橋，為防止其中一跨破壞而影響全橋，還要采取特殊的措施，或設(shè)置單向推力墩以承受不平衡的推力。由于昆山所建位置地質(zhì)情況較差，故不考慮此橋型。 梁拱組合橋 地質(zhì)情況較差地基上建造拱橋，存在橋臺(tái)抵抗水平推力的薄弱環(huán)節(jié)。為此采用大噸位 預(yù)應(yīng)力筋以承擔(dān)拱的水平推力；預(yù)應(yīng)力筋的寄體是系梁，即加勁縱梁，從而以梁式橋?yàn)榛w，按各種梁橋的彎矩包絡(luò)圖用拱來加強(qiáng)。這樣可以使橋梁結(jié)構(gòu)輕型化，同時(shí)能提高這類橋梁的跨越能力。這類橋梁不僅技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)先進(jìn)、造價(jià)低廉，同時(shí)橋型美觀，反映出力與美的統(tǒng)一、結(jié)構(gòu)形式與環(huán)境的和諧，增加了城市的景觀。 蘇州科技學(xué)院天平學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 斜拉橋 斜拉橋的特點(diǎn)是依靠固定與索塔的斜拉索支撐梁跨，梁是多跨彈性支撐梁，梁內(nèi)彎矩與橋梁的跨度基本無(wú)關(guān)，而與拉索的間距有關(guān)。他們適用于大跨、特大跨度橋梁，現(xiàn)在還沒有其他類型的橋梁的跨度能超過他們。 斜拉橋與懸索橋不同之處是， 斜拉橋直接錨于主梁上，稱自錨體系，拉索承受巨大的拉力，拉索的水平分力使主梁受壓，因此塔、梁均為壓彎構(gòu)件。由于斜拉橋的主梁通過拉緊的斜索與塔直接相連，增加了主梁抗彎、抗扭剛度，在動(dòng)力特性上一般遠(yuǎn)勝于懸索橋。懸索橋的主纜為承重索，它通過吊索吊住加勁梁，索兩端錨于地面，稱地錨體系。 斜拉橋具有施工方便、橋型美觀、用料省、主梁高度小、梁底直線容易滿足通航和排洪要求、動(dòng)力性能好的優(yōu)點(diǎn)，發(fā)展非常迅速，跨徑不斷增大。但實(shí)際跨度不大，此橋型不予考慮。 目前我國(guó)橋梁結(jié)構(gòu)一般考慮簡(jiǎn)支梁和連續(xù)梁結(jié)構(gòu)形式。連續(xù)梁結(jié)構(gòu)對(duì)基礎(chǔ)沉降要求 嚴(yán)格，特別是由于聯(lián)長(zhǎng)較大，橋上無(wú)縫鋼軌因溫度變化而產(chǎn)生的水平力很大，使得梁體與墩臺(tái)之間的受力十分復(fù)雜，加大了設(shè)計(jì)難度。簡(jiǎn)支梁與連續(xù)梁橋相比，受力明確，受溫度變化產(chǎn)生的附加力、特殊力的影響小，設(shè)計(jì)施工易標(biāo)準(zhǔn)化、簡(jiǎn)單化，同時(shí) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，架設(shè)方便，可減低造價(jià)，縮短工期，同時(shí)最易設(shè)計(jì)成各種標(biāo)準(zhǔn)跨徑的裝配式構(gòu)件。 考慮到昆山地質(zhì)情況條件較差，綜合考慮，采用簡(jiǎn)支梁橋結(jié)構(gòu)作為此設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)型式。 方案比選 比較項(xiàng)目 第一方案 第二方案 第三方案 主橋跨橋型 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁 橋 預(yù)應(yīng)力混凝土 組合 梁橋 梁拱組合橋 主橋跨結(jié) 構(gòu)特點(diǎn) 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)使用要求澆鑄成各種形狀的結(jié)構(gòu)，整體性好，剛度較大，變性較小 ，但理論計(jì)算較復(fù)雜 。 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，整體性好，剛度較大， 其跨徑較小，受力明確，受力明確、構(gòu)造簡(jiǎn)單、適應(yīng)范圍廣、不受基礎(chǔ)條件限制、易于建造標(biāo)準(zhǔn)化，理論計(jì)算較簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)和施工的方法日臻完善和成熟 較差地基上建造拱橋，存在橋臺(tái)抵抗水平推力的薄弱環(huán)節(jié)。為此采用大噸位預(yù)應(yīng)力筋以承擔(dān)拱的水平推 力；預(yù)應(yīng)力筋的寄體是系梁，即加勁縱梁，從而以梁式橋?yàn)榛w，按各種梁橋的彎矩包絡(luò)圖用拱來加強(qiáng)。這樣可以使橋梁結(jié)構(gòu)輕型化，同時(shí)能提高這類橋梁的跨越能力 蘇州科技學(xué)院天平學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 建筑造型 跨徑一般，線條明晰，但比較單調(diào)，與景觀配合很不協(xié)調(diào)。 側(cè)面上看線條明晰，與當(dāng)?shù)氐牡匦闻浜?，顯得美觀大方 跨徑較大，線條非常美，與環(huán)境和諧，增加了城市的景觀 養(yǎng)護(hù)維修量 小 小 較大 設(shè)計(jì)技術(shù)水平 經(jīng)驗(yàn) 一般 ，國(guó)內(nèi) 一般水平 經(jīng)驗(yàn)豐富，國(guó)內(nèi)先進(jìn)水 平 經(jīng)驗(yàn)一般，國(guó)內(nèi)一 般水平 施工技術(shù) 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)。施工難度較大些 預(yù)制工型構(gòu)件，運(yùn)至施工地點(diǎn)，采用混凝土現(xiàn)澆，將工型梁連接，其特點(diǎn)外型簡(jiǎn)單、制造方便，整體性好，且施工難度一般 轉(zhuǎn)體施工法：對(duì)周圍的影響較小，將結(jié)構(gòu)分開建造，再最后合攏，可加快工期，是近十年來新興的施工方法，施工難度較大 工期 較短 較短 較 長(zhǎng) 又上表可知，根據(jù)昆山地質(zhì)的情況，結(jié)合橋梁設(shè)計(jì)原則，選擇第二方案經(jīng)濟(jì)上比第三方案好；施工技術(shù)難易程度，設(shè)計(jì)技術(shù)水平，比第一方案好；工期上較短，對(duì)整個(gè)工程進(jìn)度來說不會(huì)受其影響；針對(duì)當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)情況，采用樁基，加強(qiáng)基礎(chǔ)強(qiáng)度。所以選擇第二方案作為首選。 梁部截面形式考慮了組合箱梁、槽型梁、工型梁等可采用的梁型。 簡(jiǎn)支組合箱梁結(jié)構(gòu)整體性強(qiáng)，抗扭剛度大，適應(yīng)性強(qiáng)。雙箱梁預(yù)制吊裝，鋪預(yù)制板，重量輕。但從橋下看 ,景觀效果稍差。從預(yù)制廠到工地的運(yùn)輸要求相對(duì)較低，運(yùn)輸費(fèi)用較低。但橋面板需現(xiàn)澆施工 ,增加現(xiàn)場(chǎng) 作業(yè)量，工期也相應(yīng)延長(zhǎng)。但美觀較差，并且徐變變形大，對(duì)于無(wú)縫線路整體道床軌道結(jié)構(gòu)形式來說，存在著后期維修養(yǎng)護(hù)工作量大的缺點(diǎn)。 槽型梁為下承式結(jié)構(gòu)，其主要優(yōu)點(diǎn)是造型輕巧美觀，線路建筑高度最低 ,且兩側(cè)的主梁可起到部分隔聲屏障的作用，但下承式混凝土結(jié)構(gòu)受力不很合理，受拉區(qū)混凝土即車道板圬工量大，受壓區(qū)混凝土圬工量小，梁體多以受壓區(qū) (上翼緣 )壓潰為主要特征，不能充分發(fā)揮鋼及混凝土材料的性能。同時(shí)，由于結(jié)構(gòu)為開口截面，結(jié)構(gòu)剛度及抗扭性較差，而且需要較大的技術(shù)儲(chǔ)備才能實(shí)現(xiàn)。 工型梁結(jié)構(gòu)受力明確，設(shè)計(jì)及施工經(jīng)驗(yàn)成熟 ,跨越 能力大 ,施工可采用預(yù)制吊裝的方法，施工進(jìn)度較快， 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，節(jié)省材料、架設(shè)安裝方便，跨越能力較大 ， 減少接縫，改善行車 。 蘇州科技學(xué)院天平學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 相比之下，結(jié)合工程特點(diǎn)和施工條件，選擇工型梁結(jié)構(gòu)。工型梁截面圖如下： 三、 初擬截面尺寸 及主梁特性 主梁 702847814084725070 截面特性： 截面面積： S= 102 cm2 型材線重： G=蘇州科技學(xué)院天平學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 X軸慣性 矩： Ix = 104 cm4 Y軸慣性矩： Iy = 104 cm4 X軸面積矩： Sx = 103 cm3 Y軸面積矩： Sy = 103 cm3 蘇州科技學(xué)院天平學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 6號(hào) 梁5號(hào) 梁4號(hào) 梁3號(hào) 梁2號(hào) 梁130 180130 18050 180 180130130 18018050 180130130 18050 180180501號(hào) 梁200215 215 215 215 215 215 21