【正文】 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 1 第一章 設(shè)計(jì)原則和主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 1. 結(jié)構(gòu)形式 ： 采用單箱單室變截面預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁，三向預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，采用滿堂支架施工方法建造。 ： 橋面總寬 , 道碴橋面，雙側(cè)人行道。 ： 中 活載。 ： 雙線，曲線半徑為 R=4000m，線間距為 ~。 ： 電力機(jī)車 ： 采用雙層集裝箱 SJXQD。 ： 重型 60kg/m,預(yù)應(yīng)力混凝土枕。 ： 7度，按 7 度設(shè)防。 ： （一） 《 鐵路橋涵設(shè)計(jì)基本規(guī) 范 》 () （二） 《 鐵路橋涵鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》 () 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 2 第二章 上部結(jié)構(gòu)尺寸擬定 本橋采用三跨一聯(lián)預(yù)應(yīng)力混凝土變截面連續(xù)梁結(jié)構(gòu)，全長 112m,由于該橋?yàn)榭缇€橋，根據(jù)橋下公路要求，主跨擬定為 48m。 上部結(jié)構(gòu)采用單箱單室截面，箱寬 。采用箱形截面可以相對減輕自重、增大抗扭剛度，由于橋下環(huán)境有利于支架法，所以選擇全橋滿堂支架現(xiàn)澆施工法。 第一節(jié) 主跨徑的擬定 本設(shè)計(jì)采用主跨跨徑定為 48m，邊跨根據(jù)文獻(xiàn) [1]P76，為主跨的 ~ 倍，所以采用 倍，即邊跨為 32m。則全橋跨徑為 32m+48m+32m=112m。 第二節(jié) 順橋向梁的尺寸擬定 連續(xù)梁橋的支座設(shè)計(jì)負(fù)彎矩一般要比跨中設(shè)計(jì)正彎矩大，所以采用變截面比較合理。 一 、支點(diǎn)處梁高： 根據(jù)文獻(xiàn) [1]P79 頁表 216 所示，支點(diǎn)梁高 H=(1/16～ 1/20)L,由于設(shè)計(jì)橋梁為雙線鐵路橋，荷載比較大，所以梁高加大，取 H=L/,即 。 二 、跨中梁高： 根據(jù)文獻(xiàn) [1]P79 頁表 216 所示，跨中梁高 H=(1/30～ 1/50)L,取 H=L/20，即取。 三、梁底曲線： 本橋采用，底版上下緣均按圓曲線變化，變化長度為 2050cm。底版下緣：以中跨變化點(diǎn)為原點(diǎn)，曲線方程： ? ?221 6 2 2 8/ 6 2 2 8 XY ????? ；底版上緣：以中跨變化點(diǎn)為原點(diǎn)，曲線方程： ) 1 0 6 2/11( 1 0 6 2 222 XY ????? 。（ Y— 底版上下緣的變化量 X— 截面到跨中變化點(diǎn)的距離）。 第三節(jié) 橫橋向的尺寸擬定 橋梁為雙線鐵路橋，在梁頂設(shè)置 %的人字坡，線間距為 ~,雙側(cè)人行道寬 B=。 主梁跨中和支座處截面細(xì)部尺寸 的擬定如圖 、 ： 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 3 中跨跨中截面 圖 中跨跨中處截面細(xì)部尺寸 單位（ cm） 中跨支座截面 圖 中跨跨中處截面細(xì)部尺寸 單位 (cm) 一、板和底板厚度： 箱形梁頂板和底板除承受法向荷載外，還承受軸向的拉、壓荷載。頂板的法向荷載有自重，橋面活載，底板的法向荷載有自重。軸向荷載是活載傳來的軸向力，以及縱向和橫向預(yù)應(yīng)力荷載，因此頂、底板除按板的構(gòu)造要求即決定厚度以外，還 要按跨方向總彎矩來決定厚度。根據(jù)文獻(xiàn) [1]P90~P92 頁，其選定原則如下： ① 箱梁跨中支座底板，由于負(fù)彎距較大，底版受壓應(yīng)力大，取 60cm。 ② 連續(xù)梁跨中區(qū)段截面主要承受正彎矩，對預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁，底板中需要配一定數(shù)量的預(yù)應(yīng)力束筋與普通輔助鋼筋，底板厚度一般為 ～ ,有預(yù)應(yīng)力束筋管孔，其最小厚度為 (D 為管孔直徑， D=)并要求有輔助鋼筋。 ③ 箱梁頂板厚度首先要滿足布置縱橫預(yù)應(yīng)力筋構(gòu)造要求?？筛鶕?jù)文獻(xiàn) [1]P92 頁 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 4 2－ 1－ 9參考選用。 根據(jù)以上的原則，頂板厚度取 。底板厚采用 變厚度以便布置預(yù)應(yīng)力束及承受局部壓力，支點(diǎn)處厚度采用 ,(考慮橋的跨度大，支點(diǎn)負(fù)彎矩較大，以提供足夠的混凝土承壓面積，防止支點(diǎn)處混凝土被壓碎 )，跨中底板厚度為 ，支點(diǎn)至跨中采用雙圓曲線變化。 二、腹板厚度： 根據(jù)文獻(xiàn) [1]P92 頁，厚度的選定主要取決于布置預(yù)應(yīng)力箱和布置預(yù)應(yīng)力鋼束錨頭及澆注混凝土的要求，一般可按以下原則選用： ①腹板內(nèi)有預(yù)應(yīng)力筋管道布置時(shí)，可用 ； 考慮以上因素，以及橋梁荷載大，所布置預(yù)應(yīng)力鋼束多，在該設(shè)計(jì)中，腹板厚度支點(diǎn)處取 60cm，跨中取 50cm。 三、各截面細(xì)部尺 寸： 根據(jù)梁底變化曲線，以及根據(jù)文獻(xiàn) [1]中的對腹板、底版、頂板的要求，得到各截面的細(xì)部尺寸，見表 ： 表 各截面細(xì)部尺寸 距跨中距離（ cm） 直段梁高（ cm） 梁底下 增量 （ cm） 梁底上增量（ cm） 底版厚（ cm） 梁高（ cm） 腹板厚（ cm） 頂板厚（ cm） 0 240 50 35 250 240 50 35 550 240 50 35 850 240 60 35 1050 240 60 35 1250 240 60 35 1450 240 60 35 1650 240 60 35 1850 240 60 35 2050 240 60 35 第四節(jié) 本橋主要材料 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 5 一、混凝土： 根據(jù)文獻(xiàn) [2]P8~P9 頁，表 和表 規(guī)定： 主橋采用 C50 混凝土， 3/26 mkN?? 。軸心抗壓強(qiáng)度極限值 MPafc ? ，軸心抗拉強(qiáng)度極限值 MPafct ? ，彈性模量 M PaE c ?? 。 擋碴墻采用 C30 混凝土， 3/25 mkN?? 。軸心抗壓強(qiáng)度極限值 MPafc ? ，軸 心抗拉強(qiáng)度極限值 MPafct ? ，彈性模量 M PaE c ?? 。 二、預(yù)應(yīng)力鋼絞線： 采用 7Φ 5 鋼絞線 ，每根直徑為 ，每根鋼絞線的截面積為 140 mm178。， 預(yù)應(yīng)力鋼絞線抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，根據(jù)文獻(xiàn) [2]P10 頁，表 — 3， MPaf pk 1860? ，抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，根據(jù)文獻(xiàn) [2]P10 頁表 ， MPaf p 1260? ，彈性模量，根據(jù)文獻(xiàn) [2]P11 頁表， MPaE s ?? 。 三、箍筋： 采用 HRB335 級，根據(jù)文獻(xiàn) [2]P10 頁表 ， MPaf p 1674? 四、應(yīng)力管道： 采用鋼波紋管 ,直徑為 90mm 或 80mm。 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 6 第三章 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋內(nèi)力計(jì)算 第一節(jié) 計(jì)算模型建立 一、結(jié)構(gòu)和單元劃分： 在用 SAP90 計(jì)算內(nèi)力時(shí)，需對整橋進(jìn)行梁單元的劃分，但由于全橋以中跨跨中對稱，所以以沿跨中 27號截面左半部分進(jìn)行繪圖表示，半橋的單元劃分如圖： 圖 左邊跨梁段劃分圖 單位（ cm） 圖 主跨主梁左半部分梁段 單位（ cm） 二、毛截面劃分圖及截面特性的計(jì)算： 該橋有限單元劃分為 52 個(gè)單元， 53個(gè)結(jié)點(diǎn)，各單元截面特性如下所示： 計(jì)算截面的毛截面的行心軸以及截面慣性矩，截面各部分尺寸如圖 所示 ,方法如下： 下 圖 截面各部分尺寸 單位（ cm） 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 7 ：（各分部面積 iA 單位： 2cm ，各分部重心軸到梁底距離 iY 單位：cm ）。 202801 ??A 4028 0212 ???A baA ??3 2 2560354 bA ??? 3090215 ???A 3060216 ???A 2 256 07 bcA ??? 101 ??aY 340202 ??? aY 23 aY? 2354 ??aY 330355 ??? aY 3306 ??cY 27 cY? 各截面形心軸到梁底距離 ?? ?? ???71711i iii ii YAAY下，詳值見表 表 各 截面形心軸到梁底距離 截面位置 梁高 (cm) 腹板厚(cm) 底版厚(cm) ∑ Ai*Yi ∑ Ai(cm178。) iY下 (cm) 2 240 60 60 6662833 50550 6 240 50 30 6090458 41150 7 50 6155929 41347 8 50 6414318 9 60 7132038 45663 10 274 60 7584238 47040 11 60 8146802 48717 12 60 8826390 50669 13 60 9634588 52946 14 60 10579493 55498 15 370 60 60 11674333 58350 ：（各分截 面慣性矩 iI 單位： 4cm ，各分截面形心軸到該梁體截面形心軸的距離 39。iY 單位： cm） 。 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 8 1220280 31 ??I 1240280 32 ??I 1233 abI ?? 12 352 2560 34??? bI 363090 35 ??I 363060 36 ??I 1222560 37cbI ??? 1039。1 ??? 下YaY 3402039。2 ???? 下YaY 下YaY ?? 239。3 23539。4 ??? 下YaY 3523039。5 ???? 下YaY 330339。6 ??? 下YY 239。7 cYY ?? 下 各截面慣性矩：)(2 7239。776239。665239。55 4239。443239。332239。221239。11AYIAYIAYI AYIAYIAYIAYII ???????? ?????????????? 詳值見表 ： 表 各截面的慣性矩 截面位置 iY下 (cm) 39。1Y (cm) 39。2Y (cm) 39。3Y (cm) 39。4Y (cm) 39。5Y (cm) 39。6Y (cm) 39。7Y (cm) I(m4) 2 6 108 7 8 9 10 11 12 13 14 15 由于全橋沿 27 號截面對稱，劃分梁段后，計(jì)算出各梁段的體積，進(jìn)而計(jì)算出蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 9 各段自重，后將自重在梁段長度上換算均布荷載，見表 。 表 各梁段換算均布荷載 梁段 節(jié)點(diǎn) 梁段長 (m) 均布荷載(KN/m) 梁段 節(jié)點(diǎn) 梁段長 (m) 均布荷載(KN/m) 1 1\2 14 14\15 2 2\3 15 15\16 3 3\4 16 16\17 4 4\5 17 17\18 5 5\6 18 18\19 6 6\7 19 19\20 7 7\8 20 20\21 8 8\9 21 21\22 9 9\10 22 22\23 10 10\11 23 23\24 11 11\12 24 24\25 12 12\13 25 25\26 13 13\14 26 26\27 第二節(jié) 自重內(nèi)力的計(jì)算 主梁恒載內(nèi)力，包括一期恒載（箱梁自重 ） 及二期恒載 (橋上線路設(shè)備、道碴及人行道欄桿重 )作用下的內(nèi)力，本橋采用滿堂支架施工方法，所以一期恒載內(nèi)力和二期恒載內(nèi)力根據(jù)連續(xù)梁計(jì)算。二者均采用 SAP90 程序計(jì)算（詳見附錄Ⅰ 1 和附錄Ⅰ 2）。 一期恒載（橋梁自重）的內(nèi)力，按表 的換算均布荷載進(jìn)行加載， 利用 SAP 程序來計(jì)算，得到全梁一期恒載內(nèi)力 內(nèi)力圖，見圖 、圖 所示： 圖 一期恒載剪力 Q圖 （ KN） 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 10 圖 一期恒載彎矩 M （ KN*m） 二期恒載（包括道碴，鋼軌，兩側(cè)人行道，護(hù)攔，信號設(shè)備等等）的內(nèi)力，按 96KN/m均布荷載加載， 利用 SAP 程序來計(jì)算，得到全梁二期恒載內(nèi)力 內(nèi)力為圖 、圖 所示： 圖 二期恒載剪力 Q (KN) 圖 二期恒載彎矩 M (KN*m) 計(jì)算一、二期恒載內(nèi)力，利用 SAP 程序來計(jì)算，得到全梁一、二期恒載內(nèi)力，并且進(jìn)行內(nèi)力組合，見表 。 表 恒載內(nèi)力組合表 截面 彎矩、剪 力 一期荷載內(nèi)力 二期荷載內(nèi)力 內(nèi)力組合 1 M (KN*m) Q (KN)