【正文】 交通日益劇增的情況下，橋梁方案設(shè)計中，交通組織功能也要擺在重要的地位上，尤其是立交橋，不光橋上有車輛，橋下車輛也川流不息。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。因而，大跨徑混凝土橋常采用在內(nèi)力分布方面較為合理的其它結(jié)構(gòu)體系，且預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁橋 梁 高較大，景觀稍差，行車條件也不如連續(xù)梁。 在連續(xù)梁的截面選擇中，不僅要考慮彎矩數(shù)值上的變化，而且要考慮彎矩符號的變化。 槽型梁為下承式結(jié)構(gòu) ，其主要優(yōu)點是造型輕巧美觀，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。根據(jù)已建成橋梁的資料分析，支點梁高 HS約為最大跨徑 Lm的 115 ~ 120 ，跨中梁 高 H約為支點梁高 HS的 11~ .本設(shè)計支點兩高取為 9 m，跨中兩高選為 4 m。為滿足支點較xx 大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計 第 15 頁 大剪應(yīng)力要求，墩上或靠近橋墩的箱梁根部腹板需加厚到 30～ 60 cm，特殊情況可達(dá)100 cm。 （ 7） 運行結(jié)構(gòu)分析 （ 8） 查看分析結(jié)果 （ 9） .PSC 設(shè)計 :PSC 設(shè)計參數(shù)確定，運行設(shè)計，查看設(shè)計結(jié)果 靜力荷載內(nèi)力計算 計算原理 預(yù)應(yīng)力 混凝土連續(xù)梁橋的計算與所采用的施工方法密切相關(guān)， 不同的施工方法和施工過程中不同的施工順序都將導(dǎo)致結(jié)構(gòu)不同的受力狀況。 靜力荷載計算 （ 1）梁自重 xx 大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計 第 19 頁 表 ： 梁單元自重表 （半部橋為例） 梁單元號 自重（ KN） 梁單元號 自重（ KN） 梁單元號 自重（ KN） 1 20 39 2 40 3 22 41 4 23 42 5 24 43 6 25 44 7 26 45 8 27 46 9 28 47 10 29 48 11 30 49 12 31 50 13 32 51 14 33 52 15 34 53 16 35 54 17 36 55 18 37 56 19 38 （ 2）二期恒載 根據(jù)規(guī)范要求，此設(shè)計橋面鋪裝中，瀝青混凝土厚度取 10 cm， ? =23KN/ 3m ，C40 混凝土厚度取 6 cm， ? =25KN/ 3m ，欄桿 4KN/m，得二期恒載集度 Q=。 設(shè)計過程一般包括兩次組合。 (9) 錨距的最小間距的要求。 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，因此計算出的預(yù)估值與實際值較為接近，若計算出來有所偏差，只需調(diào)整剛束數(shù)量，布置形式直到滿足要求即可。 （ 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 時內(nèi)力圖 （單位： ） 圖 整體溫度降 時內(nèi)力圖 （單位： ） xx 大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計 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 第 23 頁 圖 （單位： ） 由于各個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。同時也使全橋截面受力狀態(tài)均衡，邊緣應(yīng)力儲備適當(dāng)。 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。 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。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；但是雙室式也存在一些缺點：施工比較困難，腹板自重彎矩所占恒載彎矩比例增大等等。 組合箱梁結(jié)構(gòu)整體性強，抗扭剛度大，適應(yīng)性強。對于三跨連續(xù)梁，邊跨與中跨的比值多用~。他們適 用于大跨、特大跨度橋梁。 下面我們把此次設(shè)計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。在此次設(shè)計中，我 們設(shè)計組也進(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。 工程概況及基本資料 工程概況 本設(shè)計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)。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。因此 ,截面幾何尺寸擬訂時 ， 應(yīng)根據(jù)以上彎矩分布特點 ,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。因此，從這個角度來 看，連續(xù) — 剛構(gòu)也是未來連續(xù)體系的發(fā)展方向。 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。 本著“安全，經(jīng)濟(jì)，實用，美觀”的設(shè)計理念，根據(jù)設(shè)計任務(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)計方案。 同時對 橋梁恒載、活載及徐變內(nèi)力等進(jìn)行分析計算，得出預(yù)應(yīng)力鋼束的預(yù)估值，進(jìn)一步完善模型 。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。 各種荷載作用下的內(nèi)力計算出來后 ,需進(jìn)行承載能力組合和正常使用組合 ,以進(jìn)行截面強度驗算、應(yīng)力驗算和變形驗算 ,這是設(shè)計過程的第二次組合。 (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現(xiàn)，并得到廣泛應(yīng)用 。 連續(xù)梁的主要優(yōu)點 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、抗震能力強等優(yōu)點。 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 。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。石拱對石料的要求較高，石料加土、開采與砌筑費土，現(xiàn)在已很少采用。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。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，截面邊緣不出現(xiàn)拉應(yīng)力。同時，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)儲各才能實現(xiàn)。 xx 大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計 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 。大跨度橋腹板應(yīng)采用變厚度形式，從跨中向支點分段線形逐步加厚，變厚段一般為一個節(jié)段長。有時，施工順序?qū)Q定一種結(jié)構(gòu)方案是否能夠成立。 （ 3） 混凝土收縮徐變 按 《 JTG D602020 公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范 》 取用 。第一次組合是為了估算剛束，此時剛束還未確定，也無法考慮預(yù)加力的作用。 預(yù)應(yīng)力配束優(yōu)化設(shè)計 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)歷了實踐的考驗?？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）。 靜力荷載內(nèi)力計算 xx 大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計 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 根據(jù)計算經(jīng)驗，梁段的多少直接影響結(jié)構(gòu)配束計算，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。 Midas 建模操作步驟簡單，其運行分析結(jié)果準(zhǔn)確，在橋梁設(shè)計中，越來越受到設(shè)計者的青睞。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。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)點是受力明確，施工方便，節(jié)省材料用量。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。 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 。 斜拉橋 斜拉橋的特點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 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)。這是xx 大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計 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。 (1)、安全是橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計的前提 隨著改革開放的力度加大，城市車輛的飛速發(fā)展，交通運輸十分繁忙，車速也在xx 大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計 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。 連續(xù)梁在中間橋墩上只有一個支座，在豎直荷載作用下橋墩只受軸向的壓力 ，除制動墩外，連續(xù)梁的橋墩及其基礎(chǔ)的尺寸都可以做得小一些 。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)到強度的合攏 段混凝土有xx 大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計 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。 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。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。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。 xx 大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計 第 III 頁 設(shè)計 各部分內(nèi)容及時間分配：（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 運用有限元軟件進(jìn)行橋梁結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析計算 ( 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 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