【正文】 預(yù)應(yīng)力配束優(yōu)化設(shè)計(jì) 傳統(tǒng) 的縱向預(yù)應(yīng)力配束方案一般是根據(jù)受彎梁的彎矩包絡(luò)圖設(shè)計(jì)的，也可以說根據(jù)不同應(yīng)力狀態(tài)下受彎梁的破壞形態(tài)設(shè)計(jì)的，因此，這種傳統(tǒng)的縱向預(yù)應(yīng)力配束方案是符合受彎梁受力規(guī)律的，并經(jīng)歷了實(shí)踐的考驗(yàn)?？v向預(yù)應(yīng)力筋要根據(jù)彎矩包絡(luò)圖進(jìn)行，按曲線配筋，預(yù)應(yīng)力束的線形大部分由直線和曲線（圓曲線或拋物線）。第一次組合是為了估算剛束，此時(shí)剛束還未確定，也無法考慮預(yù)加力的作用。 靜力荷載內(nèi)力計(jì)算 xx 大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 21 頁 對于該橋梁結(jié)構(gòu)的成橋狀態(tài)，恒載內(nèi)力不僅包括主梁自重所產(chǎn)生的一期恒載、收縮、徐變和預(yù)應(yīng)力效應(yīng)，還包括橋面鋪裝、防護(hù)欄等產(chǎn)生的二期恒 載。 （ 3） 混凝土收縮徐變 按 《 JTG D602020 公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范 》 取用 。 ③ 根據(jù)計(jì)算經(jīng)驗(yàn)，梁段的多少直接影響結(jié)構(gòu)配束計(jì)算，在不影響工期的前提下，適當(dāng)增加梁段數(shù)，十分 有利于縱向預(yù)應(yīng)力鋼束配置，以避免因梁段不足采用大噸位預(yù)應(yīng)力鋼束引起張拉端局部應(yīng)力 過大。有時(shí)，施工順序?qū)Q定一種結(jié)構(gòu)方案是否能夠成立。 Midas 建模操作步驟簡單，其運(yùn)行分析結(jié)果準(zhǔn)確，在橋梁設(shè)計(jì)中，越來越受到設(shè)計(jì)者的青睞。大跨度橋腹板應(yīng)采用變厚度形式，從跨中向支點(diǎn)分段線形逐步加厚，變厚段一般為一個(gè)節(jié)段長。懸臂板長度一般采用 2～ 5 m，當(dāng)長度超過 3 m后，一般需布置橫向預(yù)應(yīng)力筋。 xx 大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 14 頁 底板、頂板的擬定 箱形截面為閉口截面，截面具有良好的抗彎和抗扭性能，并且箱形截面有頂板和底板，可以在跨中或支座部位能有效地抵抗正負(fù)彎矩 。其中單箱單室截面多用在頂板寬度小于 18 m 的橋梁 ，其 優(yōu)點(diǎn)是受力明確，施工方便，節(jié)省材料用量。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)儲各才能實(shí)現(xiàn)。該方案需采用就地澆筑，現(xiàn)場澆筑混凝土及張拉預(yù)應(yīng)力工作量大，但可全線同步施工，施工期間工期不受控制，對橋下道路交通影響較其他方案稍大。在可變彎矩及軸力的作用下，構(gòu)建截面的應(yīng)力狀態(tài)與核心距離有關(guān)，當(dāng)軸箱壓力作用在 截面核心范圍內(nèi)時(shí)，截面邊緣不出現(xiàn)拉應(yīng)力。 從梁內(nèi)彎矩的分布情況來看，對于每聯(lián)三跨以上的連續(xù)梁，等跨時(shí)邊跨的跨中彎矩大于中間跨的跨中彎矩，故常用縮短邊跨的辦法來調(diào)整彎矩的分布，邊跨與中跨的比值可在 ～ 之間，甚至可選取 。連續(xù)梁結(jié)構(gòu)與同等跨度的簡支梁相比，可以降低梁高，節(jié)省工程數(shù)量，有利于爭取橋下凈空， 改善景觀；其結(jié)構(gòu)剛度大，具有良好的動(dòng)力特性以及減震降噪作用，使行車平穩(wěn)舒適，后期的維修養(yǎng)護(hù)工作也較少。 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)xx 大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 10 頁 彎矩與橋梁的跨度基本無關(guān)，而與拉索的間距有關(guān)。石拱對石料的要求較高，石料加土、開采與砌筑費(fèi)土，現(xiàn)在已很少采用。這是xx 大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 9 頁 一種最普通而簡單不過的選擇，不僅保證了橋下的通航通車 ， 而且 可它能起到美化橋梁的作用。如果不綜合考慮交通功能，下行車輛撞擊橋墩或有關(guān)橋梁部分，導(dǎo)致橋梁坍塌，這種事故在國內(nèi)外都有發(fā)生。 (1)、安全是橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的前提 隨著改革開放的力度加大，城市車輛的飛速發(fā)展，交通運(yùn)輸十分繁忙，車速也在xx 大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 8 頁 不斷提高，橋梁結(jié)構(gòu)不光要求結(jié)構(gòu)自身的受力安全，而且要求橋梁構(gòu)造的安全。 主要材料 (1) 混凝土：梁體為 C50混凝土，墩身為 C40 混凝土； (2) 鋼 材：縱向和橫向預(yù)應(yīng)力筋采用高強(qiáng)度低松弛鋼絞線 ， 其單根公稱直徑為φ （面積為 140 mm2），標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度為 fpk=1860Mpa；豎向預(yù)應(yīng)力筋為 JL32精扎螺紋鋼筋，標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度為 785MPa， 普通鋼筋采用 R23 HRB335 級鋼筋； (3) 錨具：縱向預(yù)應(yīng)力采用 OVM15 型錨具，豎向預(yù)應(yīng)力采用 YGM 錨具，預(yù)應(yīng)力管道均按金屬波紋管成孔設(shè)計(jì) 。 連續(xù)梁在中間橋墩上只有一個(gè)支座，在豎直荷載作用下橋墩只受軸向的壓力 ，除制動(dòng)墩外，連續(xù)梁的橋墩及其基礎(chǔ)的尺寸都可以做得小一些 。 連續(xù)梁的主要優(yōu)點(diǎn) 連續(xù)梁是一種古老的結(jié)構(gòu)體系，它具有變形小，結(jié)構(gòu)剛度好、行車平穩(wěn)舒適、伸縮縫少、養(yǎng)護(hù)簡易、抗震能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。在 合攏 段施工過程中 ,由于溫度變化、混凝土早期收縮、已完成結(jié)構(gòu)的收縮徐變、新澆混凝土的水化熱 ,以及結(jié)構(gòu)體系變化和施工荷載等因素 ,對尚未達(dá)到強(qiáng)度的合攏 段混凝土有xx 大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 5 頁 直接影響 ,故必須重視合攏 段的構(gòu) 造措施 ,使合攏 段與兩側(cè)梁體保持變形協(xié)調(diào) ,并在施工過程中能傳遞內(nèi)力。 (3)．由于對結(jié)構(gòu)施加預(yù)應(yīng)力，使得懸臂法施工和頂推法施工，這些科學(xué)和先進(jìn)的連續(xù)梁施工方法才得以實(shí)現(xiàn)，并得到廣泛應(yīng)用 。 合攏 后根部負(fù)彎矩很大 ， 而中跨跨中恒載彎矩較小 ， 二期恒載加上以后 ,根部負(fù)彎矩增大 ，中跨跨中承受相對較小的正彎矩。 各種荷載作用下的內(nèi)力計(jì)算出來后 ,需進(jìn)行承載能力組合和正常使用組合 ,以進(jìn)行截面強(qiáng)度驗(yàn)算、應(yīng)力驗(yàn)算和變形驗(yàn)算 ,這是設(shè)計(jì)過程的第二次組合。通過連續(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：連續(xù) — 剛構(gòu)體系的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指針較高。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。到后來，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。 同時(shí)對 橋梁恒載、活載及徐變內(nèi)力等進(jìn)行分析計(jì)算，得出預(yù)應(yīng)力鋼束的預(yù)估值，進(jìn)一步完善模型 。 xx 大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 III 頁 設(shè)計(jì) 各部分內(nèi)容及時(shí)間分配：（共 16 周） 第一部分 橋 式方案比選，擬定橋梁細(xì)部結(jié)構(gòu)尺寸 ( 2 周 ) 第二部分 運(yùn)用有限元軟件進(jìn)行橋梁結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析計(jì)算 ( 5 周 ) 第三部分 預(yù)應(yīng)力鋼筋 估算 ( 2 周 ) 第四部分 主要截面檢算 ( 2 周 ) 第五部分 編 制設(shè)計(jì) 說明書 ( 2 周 ) 第 六 部分 繪制結(jié)構(gòu)主要施工圖 ( 2 周 ) 評閱及答辯 ( 1 周 ) 備 注 指導(dǎo)教師： 年 月 日 審批人： 年 月 日 xx 大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 IV 頁 摘 要 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋 是預(yù)應(yīng)力橋梁中的一種，作為現(xiàn)代公路的主要結(jié)構(gòu)形式，預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋結(jié)構(gòu)在現(xiàn)今的公路工程中得到了廣泛的應(yīng)用 。 本著“安全，經(jīng)濟(jì)，實(shí)用，美觀”的設(shè)計(jì)理念，根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書和規(guī)范，對不同的橋型方案進(jìn)行比較和選擇，經(jīng)由施工等諸多方面的考慮，確定預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋 為最終設(shè)計(jì)方案。 最后，在各種荷載的組合下 ，對橋梁進(jìn)行 詳細(xì)的有限元分析，并將分析結(jié)果與規(guī)范的要求進(jìn)行對比， 對主梁的應(yīng)力 、變形等進(jìn)行驗(yàn)算，從而判斷在設(shè)計(jì)荷載作用下該設(shè)計(jì)是否足夠合理安全，以此得到完整的設(shè) 計(jì) 。 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爭力，并逐步在 40 m～ 200 m范圍內(nèi)占主要地位。 在我國，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)末趕超國際先進(jìn)水平，就必須解決好下面幾個(gè)課題： ⑴ .發(fā)展大噸位的錨固張拉體系，避免配束過多而增大箱梁構(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。因此，從這個(gè)角度來 看，連續(xù) — 剛構(gòu)也是未來連續(xù)體系的發(fā)展方向。如各項(xiàng)驗(yàn)算均滿足要求且認(rèn)為合理，則設(shè)計(jì)通過。因此 ,截面幾何尺寸擬訂時(shí) ， 應(yīng)根據(jù)以上彎矩分布特點(diǎn) ,增大主梁根部附近斷面的抗彎剛度 ,提高截面下緣的承壓能力。 下面給出預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋幾個(gè)主要的構(gòu)造 零號塊 —— 零號塊是懸臂澆注施工的中心塊體 ,又是體系轉(zhuǎn)換的控制塊體。合攏 段的長度在滿足施工要求的情況下 ,應(yīng)盡量縮短 ,以便于構(gòu)造處理 ,一般取 ～ 3m。連續(xù)梁與靜定體系的其他形式的梁橋相比，具有較為顯著的經(jīng)濟(jì)性。 工程概況及基本資料 工程概況 本設(shè)計(jì)橋梁為跨大江的某公路預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁特大橋，主橋上部結(jié)構(gòu)為 90 m+150 m+90 m三跨變高度預(yù)應(yīng)力 混凝土連續(xù)箱梁結(jié)構(gòu)。 設(shè)計(jì)依據(jù)與基本資料 (1) 中華人民共和國交通部標(biāo)準(zhǔn)，公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范， JTG D602020； (2) 中華人民共和國交通部標(biāo)準(zhǔn)，公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范， JTG D622020； (3) 中華人民共和國交通部標(biāo)準(zhǔn)，公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范， JTG D632020。在此次設(shè)計(jì)中，我 們設(shè)計(jì)組也進(jìn)行了許多方案比選，有河中設(shè)墩的連續(xù)箱梁，有連續(xù)剛構(gòu)，有上承式拱橋等橋梁結(jié)構(gòu)形式。作為橋梁設(shè)計(jì)人員必須注意這一點(diǎn)來進(jìn)行橋梁方案比選，乃至方案確定后的橋梁分跨。 下面我們把此次設(shè)計(jì)方案中的各種橋型進(jìn)行對比 梁橋 梁式橋結(jié)構(gòu)在垂直荷載的作用下，其支座僅產(chǎn)生垂直反力，而無水平推力的橋梁。由墩、臺承受水平推力的推力拱橋，要求支撐拱的墩臺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。他們適 用于大跨、特大跨度橋梁。從城市美學(xué)效果來看，連續(xù)梁造型輕巧、平整、線路流暢，將給城市爭色不少。對于三跨連續(xù)梁，邊跨與中跨的比值多用~。因此，截面的核心距離越大，軸向壓力的 偏心可以越大，即預(yù)應(yīng)力鋼筋合力的力臂越大，預(yù)應(yīng)力的作用便可以充分發(fā)揮。 組合箱梁結(jié)構(gòu)整體性強(qiáng)，抗扭剛度大，適應(yīng)性強(qiáng)。 T 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。拿單箱單室和單箱雙室比較，兩者對截面底板的尺寸影響都不大，對腹板的影響也不致改變對方案的取舍；由于雙室式腹板總厚度增加，主拉應(yīng)力和剪應(yīng)力數(shù)值不大，且布束容易，這是單箱雙室的優(yōu)點(diǎn)；但是雙室式也存在一些缺點(diǎn)：施工比較困難，腹板自重彎矩所占恒載彎矩比例增大等等。 常用的箱形截面，其中單箱單室截面多用在頂板寬度小于 18 m的橋梁 。 對于變截面連續(xù)梁，箱梁跨中底板厚度一般按構(gòu)造選定， 若不配預(yù)應(yīng)力筋，厚度可取 15～ 18 cm；配有預(yù)應(yīng)力筋，厚度一般為 20～ 25 cm。為方便施工，簡化內(nèi)模構(gòu)造，中、小跨徑連續(xù)梁橋腹板一般采用等厚度形式。 Midas 建模步驟簡說 （ 1） 定義材料和截面 按照材料要求與所擬截面尺寸，在 Midas 中直接定義。 為了正確計(jì)算出所需要的結(jié)果，必須采用適當(dāng)?shù)氖┕し椒▽⑵渎?lián)系起來。同時(shí)也使全橋截面受力狀態(tài)均衡，邊緣應(yīng)力儲備適當(dāng)。 （ 4） 溫度荷載 ① 按 《 JTG D602020 公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范 》 取用 ， 整體升溫 20 度，降溫 20度 。 （ 1）恒荷載內(nèi)力圖 圖 恒荷載 內(nèi)力圖 （單位： ） （ 2） 整體溫度升、整體溫度降情況下的內(nèi)力圖 圖 整體溫度升 時(shí)內(nèi)力圖 （單位： ） 圖 整體溫度降 時(shí)內(nèi)力圖 （單位： ） xx 大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 22 頁 （ 3） 正溫梯、負(fù)溫梯下的內(nèi)力圖 圖 正溫梯下內(nèi)力圖 （單位： ） 圖 負(fù)溫梯下內(nèi)力圖 （單位： ） （ 4） 基礎(chǔ)沉降下的內(nèi)力圖 xx 大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 23 頁 圖 （單位： ） 由于各個(gè)支座處的豎向支座反力和地質(zhì)條件的不同引起支座的不均勻沉降，連續(xù)梁是一種對支座 沉降特別敏感的結(jié)構(gòu)，所以由它引起的內(nèi)力是構(gòu)成內(nèi)力的重要組成部分。由于預(yù)加力對徐變有很大的影響，故估算剛束時(shí)一般不考慮收縮徐變的影響。 由于 MIDAS 軟件可以將除鋼束次內(nèi)力 外的其它次內(nèi)力在配筋前算出，因此計(jì)算出的預(yù)估值與實(shí)際值較為接近，若計(jì)算出