【正文】 但通常對于縱橫向尺度差別很大、各構(gòu)件本身沿其縱向具有一致形狀的橋梁結(jié)構(gòu)，一般不考慮沿結(jié)構(gòu)構(gòu)件縱向的溫度場變化；此外，箱梁結(jié)構(gòu)一般只有在頂板承受日照輻射，為方便計(jì)算，將箱梁斷面溫度場簡化為沿高度方向變化的一維溫度場。將后期預(yù)應(yīng)力束等效荷載作用于超靜定結(jié)構(gòu)的基本靜定結(jié)構(gòu)上，可以得到其初預(yù)矩；將等效荷載作用于超靜定結(jié)構(gòu)上可以得到總預(yù)矩；二者之差便是后期預(yù)應(yīng)力束產(chǎn)生的彈性次力矩。 先期預(yù)應(yīng)力束產(chǎn)生的徐變次內(nèi)力在合攏前，即懸臂澆筑階段，先期預(yù)應(yīng)力束張拉時，結(jié)構(gòu)為靜定結(jié)構(gòu)，自身不會產(chǎn)生次內(nèi)力的作用。m）圖62 徐變引起的彎矩次內(nèi)力圖（單位：kN混凝土由于蒸發(fā)失水而收縮，混凝土在長期荷載作用下而徐變。本設(shè)計(jì)采用MIDAS CIVIL 輸入影響因素自動計(jì)算得到次內(nèi)力，主要考慮的次內(nèi)力有溫度次內(nèi)力、預(yù)加力引起的次內(nèi)力、徐變收縮次內(nèi)力及支座不均勻沉降引起的次內(nèi)力。在本次設(shè)計(jì)中，預(yù)應(yīng)力損失計(jì)算主要依據(jù)《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》（也即JTG D622004）來進(jìn)行的。縱向預(yù)應(yīng)力鋼束具體布置如圖43。3) 預(yù)應(yīng)力束應(yīng)避免合用多次反向曲率的連續(xù)束，因?yàn)檫@會引起很大的摩阻損失，降低預(yù)應(yīng)力束的效益。根據(jù)《公路預(yù)應(yīng)力橋涵規(guī)范》 條規(guī)定，鋼絲、 ，即1395MPa。其計(jì)算的區(qū)別在于(41)式中bx含義及計(jì)算公式不同，這一點(diǎn)是相對容易理解的，此處不作贅述。m）圖36 活載剪力包絡(luò)圖（單位：kN同時需要考慮多車道的橫向折減及沖擊效應(yīng)。(9) 施工階段24—第1 天：激活荷載組二期恒載。掛籃荷載：本設(shè)計(jì)假定掛籃荷載為一集中力作用在前一段已經(jīng)澆筑完成的梁體上，不考慮由于掛籃懸出部分以及下一節(jié)段濕重引起的彎矩，根據(jù)荷載的激活和鈍化來模擬掛籃的移動。本設(shè)計(jì)所采用的計(jì)算單元就是施工單元。本畢業(yè)設(shè)計(jì)使用橋梁專用軟件MIDAS CIVIL 。3) 進(jìn)行合龍段混凝土澆筑時，應(yīng)選擇溫度非急劇變化的日子或者夜間氣溫最低時進(jìn)行，避免惡劣天氣對合龍質(zhì)量造成影響。此外為了保證施工澆筑的質(zhì)量，還需要從構(gòu)造上確定腹板的最小厚度。另外，由于箱型截面具有較大的面積，因而能夠有效地承受正負(fù)彎矩，并容易滿足配筋的構(gòu)造要求；同時，箱形截面是閉合截面，保證了抗扭剛度，在主梁懸臂施工的過程中，容易滿足受力要求；箱型截面很適合連續(xù)剛構(gòu)橋。但伸縮縫的數(shù)目也不可太多，否則不利于高速行車。 第2章 結(jié)構(gòu)初步設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)概述(1) 孔跨布置：80m+140m+80m公路預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋；(2) 橋面寬度（半幅）：++2++=；(3) 橋面縱坡：0% (平坡)；(4) 橋面橫坡： 2%；(5) 荷載標(biāo)準(zhǔn)：公路I級；(6) 公路等級：高速公路；(7) 設(shè)計(jì)速度：120km/h；(8) 施工方法：主梁采用對稱懸臂澆筑施工，邊跨靠近邊支座梁段采用滿堂支架現(xiàn)澆施工；(9) 橋軸平面線型：直線；(10)橋面鋪裝：10cm瀝青混凝土，8cm C40防水混凝土調(diào)平層。近年來大量的公路橋梁也在不斷的修建起來。懸臂施工法是在已經(jīng)建成的橋墩上，沿橋墩兩側(cè)對稱逐段澆筑混凝土，這樣可以充分利用了預(yù)應(yīng)力混凝土承受負(fù)彎矩的能力，將跨中正彎矩轉(zhuǎn)移到支點(diǎn)負(fù)彎矩，提高了橋梁的跨越能力。合龍段的長度應(yīng)盡量縮短，～3m。 構(gòu)造特點(diǎn)1）零號塊零號塊是橋墩正上方的一個塊體，它的立面形狀包括中間的等截面和兩邊懸出端的變截面。基于上述優(yōu)點(diǎn)，目前，在大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋中，連續(xù)剛構(gòu)橋已成為主要的橋型選擇。連續(xù)剛構(gòu)橋一般用于較大跨度橋梁。隨著橋墩高度的增加，薄壁墩對上部梁體的嵌固作用越來越小，逐步退化為柔性墩的作用。如果不通過則調(diào)整鋼束的數(shù)量或位置或修改截面尺寸直至通過，若通過就開始繪制施工圖和編制設(shè)計(jì)文件。橫隔板傳遞荷載較大，一般采用兩片式剛性橫隔板，中間開過人洞。設(shè)計(jì)時，需要考慮施工時的受力和變形，保證全橋在施工階段，運(yùn)營階段的驗(yàn)算均通過。（3）跨中合龍，形成三跨連續(xù)剛構(gòu)梁。對橋梁的具體施工，使用有了一個全新層次的了解，熟悉橋梁設(shè)計(jì)的步驟。因?yàn)檫@種體系利用主墩的柔性來適應(yīng)橋梁的縱向變形，所以在大跨高墩中比較適合。梁高方程為：（坐標(biāo)原點(diǎn)為橋墩處）y＝+(m) (21)圖21立面布置圖 橫截面尺寸擬定 箱梁截面由腹板，底板，頂板等幾部分構(gòu)成，它的尺寸擬定既要滿足結(jié)構(gòu)縱橫向的受力要求，又要滿足構(gòu)造和受力的需要。箱梁頂板厚度主要滿足橋面板的橫向彎矩的要求，滿足布置縱向預(yù)應(yīng)力鋼束的要求。具體劃分見圖24。后面的估束，配筋，調(diào)束和修改截面等設(shè)計(jì)工作均要在主梁內(nèi)力的基礎(chǔ)上展開，因而其計(jì)算的正確性直接影響整個設(shè)計(jì)。理論上將結(jié)構(gòu)劃分的越精細(xì)，計(jì)算的就越精確。根據(jù)《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范JTG D602004》 規(guī)定：豎向日照溫差計(jì)算的溫度基數(shù)分為：梁截面升溫： T1=200C，T2=100C；梁截面降溫： T1=,T2=；4)支座不均勻沉降的影響：本設(shè)計(jì)取支座不均勻沉降1cm；左右墩各1cm。詳細(xì)的步驟如下所示(1) 施工階段1—激活結(jié)構(gòu)組橋墩；—激活邊界墩底固結(jié)；—激活荷載組自重。m) 圖 33 恒載剪力圖(單位：kN在本設(shè)計(jì)中，通過MIDAS 建立全橋上部結(jié)構(gòu)模型來分析結(jié)構(gòu)基頻是相對較容易的，故采用有限元方法計(jì)算。然后再設(shè)置一定的安全系數(shù)。——截面面積——截面上下翼緣抗彎模量——截面上下核心半徑——截面上下翼緣預(yù)加力合力——上下翼緣預(yù)加力合力偏心距R為混凝土允許壓應(yīng)力，對于公路橋，在預(yù)估時可采用[R]/，其中[R]是指混凝土標(biāo)號。預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁預(yù)應(yīng)力鋼束的配置需要滿足《公預(yù)規(guī)》(JTG D622004)第9章構(gòu)造要求，即：1) 直線管道的凈距不應(yīng)小于 40mm， 倍；對于預(yù)埋的金屬或塑料波紋管和鐵皮管，在豎直方向可以將兩管道疊置；2) 管道至構(gòu)件頂面或側(cè)面的凈距不應(yīng)小于 45mm，至構(gòu)件底面的不應(yīng)小于50mm；3) 曲線鋼絞線的彎曲半徑不宜小于 4m，彎起角不宜大于30 度。根據(jù)以上原則，本橋進(jìn)行預(yù)應(yīng)力鋼束布置時，預(yù)埋波紋管直徑為107mm，波紋管橫向及豎向間距為200mm，凈距為83mm。本橋豎向預(yù)應(yīng)力采用φ25的精軋螺紋鋼筋，其抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值 f pk = 785MPa，=，縱向布置間距為100cm。簡稱為混凝土收縮徐變損失?；炷列熳兎治鍪且豁?xiàng)十分復(fù)雜的工作，目前主要有老化理論、先天理論和混合理論三種分析方法，其具體過程此暫不贅述。對于超靜定結(jié)構(gòu)，混凝土收縮、徐變將導(dǎo)致結(jié)構(gòu)內(nèi)力重分布，即引起結(jié)構(gòu)的收縮、徐變次內(nèi)力。假定在一定范圍內(nèi)，預(yù)應(yīng)力損失導(dǎo)致的預(yù)應(yīng)力沿鋼筋軸線的變化忽略不計(jì)，故設(shè)扣除相應(yīng)階段預(yù)應(yīng)力損失后鋼筋的預(yù)加力合力為Np，則等效荷載的求解方法，如圖63 所示：圖63 等效荷載計(jì)算圖示1) 梁端的預(yù)加力的作用可按直角坐標(biāo)系分為三個分量： (62a) (62b) (62c)2) 當(dāng)初預(yù)矩圖為拋物線時，預(yù)應(yīng)力筋對混凝土的作用為均布荷載；若為圓弧線時，預(yù)應(yīng)力筋對混凝土的作用近似為均布荷載。 后期預(yù)應(yīng)力束產(chǎn)生的彈性次內(nèi)力當(dāng)邊跨和中跨已經(jīng)合攏，后期預(yù)應(yīng)力束張拉時，結(jié)構(gòu)成為超靜定結(jié)構(gòu)。一般可假定溫度在構(gòu)件內(nèi)均值變化，它對連續(xù)梁結(jié)構(gòu)的影響主要是導(dǎo)致橋梁的縱向位移，這對于無水平約束的結(jié)構(gòu)并不導(dǎo)致結(jié)構(gòu)內(nèi)產(chǎn)生溫度次內(nèi)力。我國《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》JTG D602004 條采用的結(jié)構(gòu)溫度梯度曲線如下圖所示。橋梁結(jié)構(gòu)因溫度的影響而產(chǎn)生的應(yīng)力效應(yīng)可主要?dú)w納為日照、局部降溫及年溫度變化等三種原因。由于次內(nèi)力都是變形受到約束產(chǎn)生的，所以先期預(yù)應(yīng)力產(chǎn)生的徐變次內(nèi)力可以理解為作用在原來靜定的簡支梁上的預(yù)應(yīng)力等代荷載，在受到體系轉(zhuǎn)換后（后期轉(zhuǎn)換為連續(xù)梁）多余支座約束作用而產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)內(nèi)力。只要求得不同配筋情況下的預(yù)加力等效荷載，就可求出超靜定梁結(jié)構(gòu)由預(yù)加力產(chǎn)生的內(nèi)力。一般來說，混凝土的收縮、徐變對結(jié)構(gòu)的變形、內(nèi)力分布和截面的應(yīng)力分布會產(chǎn)生影響。由于連續(xù)梁是超靜定結(jié)構(gòu)，采用懸臂施工方法會發(fā)生結(jié)構(gòu)體系轉(zhuǎn)換。又由于鋼筋松弛損失是一個長久過程。豎向預(yù)應(yīng)力鋼束的配置通過計(jì)算而得，通常情況下，需要計(jì)算各截面應(yīng)力寬度變化處，即腹板與頂板、底板相交處，以及中性軸位置處的主拉應(yīng)力，然后根據(jù)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行配置豎向預(yù)應(yīng)力鋼束。6) 應(yīng)留有一定數(shù)量的備用管道，一般占總數(shù)的1%。說明：截面號從整個結(jié)構(gòu)的一端開始計(jì)起。即如下圖所示圖42 正常使用狀態(tài)估束計(jì)算圖示設(shè)由預(yù)加力在截面上、下緣混凝土引起的應(yīng)力，分別記為σhys和σhyx。因?yàn)楣朗鴷r可用的彎矩包絡(luò)圖沒有包括預(yù)應(yīng)力作用，所以估束時要適當(dāng)調(diào)整彎矩包絡(luò)圖，待估束完成后，再進(jìn)行與預(yù)應(yīng)力有關(guān)的內(nèi)力分析，并得到最終的內(nèi)力包絡(luò)圖用于結(jié)構(gòu)驗(yàn)算。故本橋偏載按計(jì)算所求取值。（以下結(jié)果取該對稱結(jié)構(gòu)的一半）說明：單元的起始編號從整個主梁的一端開始計(jì)起（下同）。MIDAS CIVIL模擬橋梁的施工順序是通過對相應(yīng)階段中荷載組、邊界組、結(jié)構(gòu)組的激活和鈍化來實(shí)現(xiàn)的。（24+25）+2=2)活載：汽車荷載采用公路I級荷載。其中恒載內(nèi)力分為一期恒載內(nèi)力和二期恒載內(nèi)力。同時對已澆筑節(jié)段，需完成以下幾步后方可進(jìn)行下一階段施工。箱梁截面尺寸如圖223 所示：圖22 跨中截面尺寸圖 (單位：cm)圖23 支座截面尺寸圖 (單位：cm)表21 各截面特性截面號截面高度（cm）底板厚度(cm)腹板厚度(cm)頂板厚度(cm)080010080281737100802826939980283653998028截面號截面高度（cm）底板厚度(cm)腹板厚度(cm)頂板厚度(cm)461498802855799280286546958028751593802884869180289452888028104218480281139378802812370728028133496665281433360652815320536528163104550281730338502818300305028 主梁和橋墩的施工分段箱梁施工分塊要考慮以下因素：1）零號塊的施工使用托架，它的工作條件是比較好的，由于它是懸臂施工的中心和起點(diǎn)，其上面要放置掛籃等機(jī)具，因此可適當(dāng)劃分長一些；2）所有梁段的重量均要在掛籃的承載能力范圍內(nèi)；3）劃分梁段的長度不能過短，須滿足預(yù)應(yīng)力管道彎曲半徑的要求；4）劃分梁段的長度規(guī)格盡量少，便于施工；5）為了保證所用掛籃的經(jīng)濟(jì)合理性，每個梁段的重量應(yīng)盡量接近。箱梁截面底板變化規(guī)律以拋物線最為接近連續(xù)梁彎矩變化，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)墩處底板厚度一般為根部梁高的1/10～1/12。變高度梁的梁高與最大跨徑之比，箱梁根部可取用橋跨的1/201/17，跨中可取橋跨的1/501/30。底板寬7m。熟悉和掌握橋梁專業(yè)軟件Midas，同時也學(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。本設(shè)計(jì)采用施工順序如下：（1）從中間的左、右墩同時開始進(jìn)行懸臂施工，形成兩個單懸臂梁。 施工工藝方法設(shè)計(jì)時，要根據(jù)現(xiàn)場資料選擇不同的施工方法。2）橫隔板橫隔板的作用是增大抗扭剛度，并增強(qiáng)橋梁的整體性。3）按相關(guān)的規(guī)范和相關(guān)的力學(xué)原理布置預(yù)應(yīng)力鋼束在每個橋梁的位置，利用軟件施加鋼束預(yù)應(yīng)力、系統(tǒng)溫度、支座不均勻沉降等荷載，把所有荷載進(jìn)行荷載組合（考慮收縮和徐變），算出這些荷載組合下的內(nèi)力。我國從20世紀(jì)50 年代中期嘗試修建預(yù)應(yīng)力混凝土梁式橋，如今，我國在預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋的設(shè)計(jì)與施工技術(shù)都達(dá)到了比較高的水平。大跨度連續(xù)剛構(gòu)橋一般采用柔性雙薄壁墩，設(shè)計(jì)者將柔性墩作為一種擺動的支撐體系，從而降低橋墩的剛度，減小次內(nèi)力效應(yīng)。2）根據(jù)活載最不利布置使用作用短期效應(yīng)組合下的彎矩包絡(luò)圖，并按照此圖中各截面的最大和最小彎矩估算預(yù)應(yīng)力鋼束的數(shù)量。另外，施工階段時零號塊上還要堆放大量的機(jī)型設(shè)備，這樣使得零號塊的受力很復(fù)雜，因此，其整個截面尺寸都取得較大。合龍段應(yīng)采用高強(qiáng)、早強(qiáng)、較少收縮的混凝土；合龍段混凝土應(yīng)在一天中溫度較低時澆筑。2）施工順序：對于懸臂施工的連續(xù)剛構(gòu)橋，施工順序的確定是非常重要的。在指導(dǎo)老師的輔導(dǎo)下，通過查閱資料，認(rèn)真完成本橋截面尺寸的擬定、施工、荷載的施加、預(yù)應(yīng)力束的估算和配置以及各階段的檢算工作。中跨墩頂梁高8m，高跨比為1/；中跨跨中梁高3m，高跨比為1/。本設(shè)計(jì)梁底采用2次拋物線，底板采用變厚度。用懸臂施工法施工箱梁時，底板還承受掛籃底模梁后吊點(diǎn)的反力，這些因素都應(yīng)考慮。本設(shè)計(jì)取中跨墩頂處截面腹板厚度80cm，中跨跨中和邊跨靠近邊支座附近梁段腹板厚度為50cm，腹板厚度按折線變化。4) 為了高質(zhì)量、高精度、和高安全度地完成主梁施工，張拉預(yù)應(yīng)力鋼束需等到混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度85%以后，且齡期不小于5 天。結(jié)構(gòu)內(nèi)力主要包括恒載產(chǎn)生的內(nèi)力、活載產(chǎn)生的內(nèi)力和各種次內(nèi)力（溫度，預(yù)應(yīng)力，收縮徐變，支座沉降產(chǎn)生的次內(nèi)力）。 荷載信息1)恒載：a) 一期恒載：程序按截面尺寸自動計(jì)入；b) 二期恒載：包括鋪裝層和欄桿重。 施工順序設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)劃分24個施工階段：第1 階段：橋墩及基礎(chǔ)施工；然后完成零號塊的現(xiàn)澆；接著懸臂