【正文】 張鍇 （ 講師 ） 2020 年 5 月 ※ ※ ※ ※ ※ ※ ※ ※ ※ ※※ ※ ※ ※ ※ ※ ※ ※ ※ ※ 2020 屆學(xué)生 畢業(yè)設(shè)計(jì)材料 （四） I 湖南城市學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)誠信聲明 本人鄭重聲明：所呈交的本科畢業(yè)設(shè)計(jì)，是本人在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果，成果不存在知識(shí)產(chǎn)權(quán)爭議，除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本設(shè)計(jì)不含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或?qū)戇^的作品成果。 本次設(shè)計(jì)首先對主橋總體布置及結(jié)構(gòu)尺寸擬定；然后運(yùn)用橋梁博士 軟件對主橋上部結(jié)構(gòu)進(jìn)行內(nèi)力計(jì)算、荷載效應(yīng)組合、估算并配置縱向預(yù)應(yīng)力筋、模擬懸臂澆筑施工方法對全橋進(jìn)行內(nèi)力驗(yàn)算、輸出報(bào)告模版的編輯；最后在結(jié)構(gòu)內(nèi)力驗(yàn)算滿足規(guī)范要求的基礎(chǔ)上，繪制本設(shè)計(jì)主橋的橋位地質(zhì)圖、橋型方案圖、主梁一般構(gòu)造圖、縱向預(yù)應(yīng)力筋截面圖、施工流程圖等。 Cantilever constructio 1 1 緒 論 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋概述 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)等而成為最富有競爭力的主要橋型之一。 我國的預(yù)應(yīng)力混 凝土結(jié)構(gòu)起步晚，但近年來得到了飛速發(fā)展。無論是城市橋梁、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，成為優(yōu)勝方案。 (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。 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。采用箱行界面具有較大的抗扭剛度。 7) 為了提高工作效率，提高計(jì)算精度，使對結(jié)構(gòu)物的受力分析更為符合實(shí)際，本次設(shè)計(jì)上部結(jié)構(gòu)采用橋梁博士 設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)及驗(yàn)算、采用 CAD繪圖。預(yù)應(yīng)力筋采用的錨具、夾具和連接器應(yīng)滿足 （ GB/T143702020） 國標(biāo)要求。 橋位自然條件 （一） 地形地貌 橋位區(qū)屬于 常德鼎城區(qū) Ⅰ級(jí)階地地貌，地勢平坦，遍布水田及農(nóng)舍， 河 兩岸均有簡易公路通往橋位區(qū)，交通較為方便，施工條件好。 橋位區(qū)內(nèi)分布有地表水與地下水。 粉質(zhì)黏土：褐色，灰褐色，深灰色，可塑 ~硬塑狀，手摸略有砂感，局部夾薄層狀粉砂、圓礫，層厚約 ，主要分布于橋位區(qū)大堤兩側(cè)農(nóng)田 中。 9 礫砂：灰褐色，褐黃色，飽和，中密 ~密實(shí)，含少量有機(jī)質(zhì)及黏性土，稍含礫及卵石，揭露層厚為 ~，該層埋深較大，主要分布于 溈水河床中。 10 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。 依據(jù)上述分析，連續(xù) 剛構(gòu) 橋造價(jià)適中，施工方便，使用結(jié)構(gòu)性能好，河床壓縮少，有利于汛期泄洪，結(jié)合本地的具體地質(zhì)條件和人文環(huán)境以及其他客觀因素，我最終選擇了預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù) 剛構(gòu) 橋作為設(shè)計(jì)方案進(jìn)行設(shè)計(jì)?；痉弦陨显硪?。此外，箱形截面這種閉合薄壁截面抗扭剛度很大，對于彎橋和采用懸臂施工的橋梁尤為有利；同時(shí)，因其都具有較大的面積，所以能夠有效地抵抗正負(fù)彎矩，并滿足配筋要求；箱形截面具有良好的動(dòng)力特性；再者它收縮變形數(shù)值較小，因而也受到了人們的重視。 本設(shè)計(jì)采用支點(diǎn)處梁高為 米，跨中梁高為 米。底板厚最小應(yīng)有 120mm。 （ 2） 橫隔梁 橫隔梁可以增強(qiáng)橋梁的整體性和良好的橫向分布，同時(shí)還可以限制畸變；支承處的橫隔梁還起著承擔(dān)和分布支承反力的作用。欄桿高度為 。 （ 2） 拆除主跨跨中掛籃，灌注主跨中跨合攏段。 主跨及邊跨施工分段見下圖 。 m 18 a） 溫度次內(nèi)力彎矩圖（單位 ： kN m) 軸力 (kN) 剪力(kN) 彎矩(kN永久作用標(biāo)準(zhǔn)值效應(yīng)與可變作用某種代表值效應(yīng)、一種偶然作用標(biāo)準(zhǔn)值效應(yīng)組合。 m） f)承載能力極限狀態(tài) 軸力下最大與最小 剪力圖（單位： kN） 圖 表 正常使用極限狀態(tài)荷載組合Ⅰ內(nèi)力結(jié)果 單位：軸力 kN，剪力 kN，彎矩 kN 預(yù)應(yīng)力梁在預(yù)加應(yīng)力和使用荷載作用下的應(yīng)力狀態(tài)應(yīng)滿足的條件是： 上緣應(yīng)力： 上yσ ≤上WMg （ 4 . 1 . 2） 上yσ + 上WMg +上WMp ≤ （ 4 . 1 . 2） 下緣應(yīng)力： 下yσ ≥下WMg +下WMp （ 4 . 1 . 3） 下yσ 下WMg ≤ (4 . 1 . 4） 一般情況下，由于梁截面較高，受壓區(qū)面積較大，上緣和下緣的壓應(yīng)力不是控制因素，為方便計(jì)算，可只考慮上緣和下緣的拉應(yīng)力的這個(gè)限制條件。由預(yù)應(yīng)力鋼束所產(chǎn)生的截面上緣應(yīng)力 σy上 和截面下緣應(yīng)力 σy下 分以下三種情況討論： 截面上、下緣均布置力筋 ， 由力筋 N 上 及 N 下 在截面上、下緣產(chǎn)生的應(yīng)力分別為： 上yσ = AN上 +上上上WeN + AN下 上下下WeN （ 4 . 1 . 5） 下yσ = AN上 下上上WeN + AN下 +下下下WeN （ 4 . 1 . 6） 可得到上緣和下緣預(yù)應(yīng)力筋的數(shù)目 : n 上 =[ maxM (e 下 K 下 ) minM (K 上 +e 下 )]/[(K 上 +K 下 )(e 上 +e 下 )]1/ aσaf （ 4 . 1 . 7） 28 n 下 =[ maxM (e 下 +K 下 )+ minM (K 上 e 下 )]/[(K 上 +K 下 )(e 上 +e 下 )]1/ aσaf （ 4 . 1 . 8） 當(dāng)截面只在下緣布置預(yù)應(yīng)力筋 N 下以抵抗正彎矩時(shí) ,當(dāng)由上緣不出現(xiàn)拉應(yīng)力控制時(shí) : 由 AN下 上上下下 We m inMWN ? 得到 :am in σenafKM ）（下下下 ? （ 4 . 1 . 9） 當(dāng)由下緣不出現(xiàn)拉應(yīng)力控制時(shí) , 由 AN下 上上下下 We m inMWN ? 得到 : am a x σenafKM ）（上下下 ?? （ 4 . 1 . 10） 當(dāng)截面只在上緣不出現(xiàn)拉應(yīng)力控制時(shí) ,由 N 上以抵抗負(fù)彎矩時(shí)分兩種情況考慮 : 當(dāng)由上緣不出現(xiàn)拉應(yīng)力控制時(shí) ,由 AN上 上上上上 We m inMWN ? 得到 : am in σenafKM ）（上下上 ?? （ 4 . 1 . 11） 當(dāng)由下緣不出現(xiàn)拉應(yīng)力控制時(shí) ,由 AN上 +下下上上 We m axMWN ? 得到 : am a x σnafeKM ）（上上上 ?? （ 4 . 1 . 12） 計(jì)算出預(yù)應(yīng)力筋數(shù)的面積如下表 和 ： 表 數(shù)量 單元號(hào) 左上緣 左下緣 右上緣 右下緣 面積（ m2) 根數(shù) 面積（ m2) 根數(shù) 面積（ m2) 根數(shù) 面積（ m2) 根數(shù) 1 1 1 5 1 2 5 1 1 15 3 1 15 1 60 4 1 60 1 75 5 1 75 1 100 6 1 100 9 124 29 7 9 124 27 131 8 27 131 51 125 （續(xù)上表） 單元號(hào) 左上緣 左下緣 右上緣 右下緣 面積（ m2) 根數(shù) 面積（ m2) 根數(shù) 面積（ m2) 根數(shù) 面積（ m2) 根數(shù) 10 79 109 112 84 11 112 84 147 52 12 147 52 184 14 13 184 14 229 1 14 229 1 281 1 15 281 1 334 1 16 334 1 388 1 17 388 1 441 1 18 441 1 494 1 19 494 1 544 1 20 544 1 596 1 21 596 1 646 1 22 646 1 694 1 23 694 1 743 1 24 757 1 936 1 25 900 1 850 1 26 850 1 800 1 27 800 1 750 1 28 750 1 694 1 29 694 1 635 1 30 635 1 572 1 31 572 1 505 1 32 505 1 435 1 33 435 1 362 1 34 362 1 289 1 35 289 1 216 1 36 216 1 149 11 37 149 11 99 63 38 99 63 55 113 39 55 113 15 165 40 15 165 1 215 41 1 215 1 255 42 1 255 1 279 43 1 279 1 286 44 1 286 1 287 45 1 287 1 286 46 1 286 1 279 47 1 279 1 255 30 48 1 255 1 215 49 1 215 15 165 （續(xù)上表） 單元號(hào) 左上緣 左下緣 右上緣 右下緣 面積（ m2) 根數(shù) 面積（ m2) 根數(shù) 面積（ m2) 根數(shù) 面積（ m2) 根數(shù) 51 55 113 99 63 52 99 63 149 11 53 149 11 216 1 54 216 1 289 1 55 289 1 363 1 56 363 1 435 1 57 435 1 505 1 58 505 1 572 1 59 572 1 636 1 60 636 1 695 1 61 695 1 750 1 62 750 1 800 1 63 800 1 850 1 64 850 1 900 1 65 936 1 757 1 66 743 1 694 1 67 694 1 646 1 68 646 1 596 1 69 596 1 544 1 70 544 1 494 1 71 494 1 441 1 72 441 1 388 1 73 388 1 334 1 74 334 1 281 1 75 281 1 229 1 76 229 1 184 14 77 184 14 147 52 78 147 52 112 85 79 112 85 80 110 80 80 110 51 125 81 51 125 27 131 82 27 131 9 124 83 9 124 1 100 84 1 100 1 75 85 1 75 1 60 86 1 60 1 15 由橋梁博士你可知本橋在支點(diǎn)截面出現(xiàn)最大負(fù)彎矩，在中跨合攏段截面出現(xiàn) 31 最大正彎矩。 a)正常使用極限狀態(tài) 彎矩下最大與最小 彎矩圖 （單位： kN 同時(shí)考慮箱梁抗扭提高系數(shù)，本橋的上部箱梁在墩頂都有強(qiáng)大的橫隔板，且墩梁固結(jié)，當(dāng)箱梁承受偏載作用而使箱梁扭轉(zhuǎn)時(shí)，箱梁截面的自由扭轉(zhuǎn)受到約束，而是縱向纖維受到拉伸或壓縮，從而產(chǎn)生約束扭轉(zhuǎn)正應(yīng)力與約束扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力，橫向梁抗扭提高系數(shù)取用 。 a） 人群荷載 最大、最小 彎矩圖 （單位： kN 表 單元號(hào) 節(jié)點(diǎn)號(hào) 汽車 MaxM 汽車 MinM 軸力 (kN) 剪力 (kN) 彎矩(kN如圖 17 圖 主梁施工分段 本設(shè)計(jì)主要單元號(hào)與節(jié)