【文章內(nèi)容簡介】 些地方不如第二和第三方案，如跨越能力沒第三方案長等。工程本身不要求很大的跨越度。 對此項工程而言第一方案明顯優(yōu)于第三方案。 第一方案和第二方案比選 方案一與方案二同是簡支梁橋，不同之處就在與截面形式。箱型截 抗 較之 T 形截面梁橋 扭剛度大，受力性能好 。除此之外，主要考慮到本橋梁與 G319 國道立交，箱型梁橋給人的視覺要明顯好與 T 型梁橋，有利于橋下行車安全。其它方面第一方案與第二 方案無太大差別。 對此項設(shè)計明顯第一方案優(yōu)于第二方案。 綜上所述， 變截面預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁橋 ， 最終選定為 第三 方案 。 經(jīng)反復(fù)比較，第三 方案做為本次設(shè)計的推薦方案。 10 第 三 章 橋跨總體布置及結(jié)構(gòu)尺寸擬定 尺寸擬定 本設(shè)計方案采用 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 100m。設(shè)計主跨為 40m。 橋孔分跨 連續(xù)梁橋有做成三跨或者四跨一聯(lián)的，也有做成多跨一聯(lián)的，但一般不超過六跨。對于橋孔分跨，往往要受到如下因素的影響：橋址地形、地質(zhì)與水文條件，通航要求以及墩臺、基礎(chǔ)及支座構(gòu)造 ，力學(xué)要求，美學(xué)要求等。若采用三跨不等的橋孔布置，一般邊跨長度可取為中跨的 — 倍，這樣可使中跨跨中不致產(chǎn)生異號彎矩，此外，邊跨跨長與中跨跨長之比還與施工方法有著密切的聯(lián)系，對于采用現(xiàn)場澆筑的橋梁，邊跨長度取為中跨長度的 倍是經(jīng)濟(jì)合理的。但是若采用懸臂施工法，則不然。本設(shè)計跨度，主要根據(jù)設(shè)計任務(wù)書來確定，其跨度組合為： (30+40+30)米。基本符合以上原理要求。 截面形式 一、 立截面 從預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁的受力特點來分析，連續(xù)梁的立面應(yīng)采取變高度布置為宜；在恒、活載作用下，支 點截面將出現(xiàn)較大的負(fù)彎矩，從絕對值來看，支點截面的負(fù)彎矩往往大于跨中截面的正彎矩，因此，采用變高度梁能較好地符合梁的內(nèi)力分布規(guī)律，另外，變高度梁使梁體外形和諧，節(jié)省材料并增大橋下凈空。但是，在采用頂推法、移動模架法、整孔架設(shè)法施工的橋梁，由于施工的需要，一般采用等高度梁。等高度梁的缺點是：在支點上不能利用增加梁高而只能增加預(yù)應(yīng)力束筋用量來抵抗較大的負(fù)彎矩，材料用量多，但是其優(yōu)點是結(jié)構(gòu)構(gòu)造簡單、線形簡潔美觀、預(yù)制定型、施工方便。一般用于如下情況： 1. 橋梁為中等跨徑，以 40— 60 米為主。采用等截面布置使橋梁 構(gòu)造簡單，施工迅速。由于跨徑不大，梁的各截面內(nèi)力差異不大，可采用構(gòu)造措施予以調(diào)節(jié)。 2. 等截面布置以等跨布置為宜，由于各種原因需要對個別跨徑改變跨長時，也以等截面為宜。 11 3. 采用有支架施工，逐跨架設(shè)施工、移動模架法和頂推法施工的連續(xù)梁橋較多采用等截面布置。 雙層橋梁在無需做大跨徑的情況下，選用等截面布置可使結(jié)構(gòu)構(gòu)造簡化。 結(jié)合以上的敘述，所以本設(shè)計中采用 滿堂支架 施工方法，變截面的梁。 二、 橫截面 梁式橋橫截面的設(shè)計主要是確定橫截面布置形式，包括主梁截面形式、主梁間距、主梁各部尺寸；它與梁式橋體系在 立面上布置、建筑高度、施工方法、美觀要求以及經(jīng)濟(jì)用料等等因素都有關(guān)系。 當(dāng)橫截面的核心距較大時，軸向壓力的偏心可以愈大，也就是預(yù)應(yīng)力鋼筋合力的力臂愈大，可以充分發(fā)揮預(yù)應(yīng)力的作用。箱形截面就是這樣的一種截面。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，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?？傊?，箱形截面是大、中跨預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁最適宜的橫截面形式。 常見的箱形截面形式 有：單箱單室、單箱雙室、雙箱單室、單箱多室、雙箱多室等等。單箱單室截面的優(yōu)點是受力明確，施工方便，節(jié)省材料用量。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；但是，由框架分析可知：兩者對頂板厚度的影響顯著不同，雙室式頂板的正負(fù)彎矩一般比單室式分別減少 70%和 50%。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。本設(shè)計是一座公路連續(xù)箱形梁，采用的橫 截面形式為單箱 雙 室。 梁高 根據(jù)經(jīng)驗確定，預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋的中支點主梁高度與其跨徑之比通常在1/15— 1/25之間，而跨中梁高與主跨之比一般為 1/40— 1/50 之間。當(dāng)建筑高度不受限制時，增大梁高往往是較經(jīng)濟(jì)的方案，因為增大梁高只是增加腹板高度，而混凝土用量增加不多，卻能顯著節(jié)省預(yù)應(yīng)力鋼束用量。 連續(xù)梁在支點和跨中的梁估算值： 等高度梁： H=（ 151 ～ 301 ） l，常用 H=（ 181 ～ 201 ） l 12 變高度（曲線）梁：支點處： H=（ 161 ～ 201 ） l，跨中 H=（ 301 ～ 501 ） l 變高度（直線）梁：支點處： H=（ 161 ～ 201 ） l，跨中 H=（ 221 ～ 281 ） l 而此設(shè)計采用變高度的直線梁，支點處梁高為 ，跨中梁高為 米。 細(xì)部尺寸 一、 頂板與 底板 箱形截面的頂板和底板是結(jié)構(gòu)承受正負(fù)彎矩的主要工作部位。其尺寸要受到受力要求和構(gòu)造兩個方面的控制。支墩處底版還要承受很大的壓應(yīng)力，一般來講：變截面的底版厚度也隨梁高變化，墩頂處底板為梁高的 1/101/12，跨中處底板一般為200底板厚最小應(yīng)有 120。箱梁頂板厚度應(yīng)滿足橫向彎矩的要求和布置縱向預(yù)應(yīng)力筋的要求。 本設(shè)計中采用雙面配筋，且底板由支點處以拋 物線的形式向跨中變化。底板在支點處 設(shè)計為實心箱型截面 ,在跨中厚 25cm。 二、 腹板和其它細(xì)部結(jié)構(gòu) 1. 箱梁腹板厚度 腹板的功能是承受截面的剪應(yīng)力和主拉應(yīng)力。在預(yù)應(yīng)力梁中，因為彎束對外剪力的抵消作用，所以剪應(yīng)力和主拉應(yīng)力的值比較小，腹板不必設(shè)得太大；同時，腹板的最小厚度應(yīng)考慮力筋的布置和混凝土澆筑要求，其設(shè)計經(jīng)驗為： （ 1） 腹板內(nèi)無預(yù)應(yīng)力筋時，采用 200mm。 （ 2） 腹板內(nèi)有預(yù)應(yīng)力筋管道時，采用 250— 300mm。 （ 3） 腹板內(nèi)有錨頭時，采用 250— 300mm。 大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土 箱梁橋，腹板厚度可從跨中逐步向支點加寬，以承受支點處交大的剪力，一般采用 300— 600mm，甚至可達(dá)到 1m 左右。 本設(shè)計支座處腹板厚取 55cm.，跨中腹板厚取 55cm。 2. 梗腋 在頂板和腹板接頭處須設(shè)置梗腋。梗腋的形式一般為 1： 1： 1： 1： 4 等。梗腋的作用是：提高截面的抗扭剛度和抗彎剛度，減少扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力和畸變應(yīng)力。此外，梗腋使力線過渡比較平緩，減弱了應(yīng)力的集中程度。 本設(shè)計中，根據(jù)箱室的外形設(shè)置了寬 250mm，長 600mm 的上部梗腋，而下部采用 1：1的梗腋。 3. 橫隔梁 13 橫隔梁可以增強橋 梁的整體性和良好的橫向分布，同時還可以限制畸變；支承處的橫隔梁還起著承擔(dān)和分布支承反力的作用。由于箱形截面的抗扭剛度很大，一般可以比其它截面的橋梁少設(shè)置橫隔梁，甚至不設(shè)置中間橫隔梁而只在支座處設(shè)置支承橫隔梁。因此本設(shè)計沒有加以考慮，而且由于中間橫隔梁的尺寸及對內(nèi)力的影響較小，在內(nèi)力計算中也可不作考慮。 跨中截面及中支點截面示意圖如下所示：（單位為 cm） 跨中處 主梁分段與施工階段的劃分 分段原則 主梁的分段應(yīng)該考慮有限元在分析桿件 時，分段越 細(xì)，計算結(jié)果的內(nèi)力越接近 14 真實值，并且兼顧施工中的實施， 所以本設(shè)計分為 50個單元。 具體分段 本橋全長 100 米，全梁共分 50個梁段，一般梁段長度分成 。 主梁施工方法及注意事項 主梁施工方法 ： 主梁采用 滿堂支架法 施工 ， 箱梁均采用滿堂支架、泵送現(xiàn)澆砼施工 。 15 圖 結(jié)構(gòu)簡圖 16 第 四 章 荷載內(nèi)力計算 一、 主梁內(nèi)力計算 根據(jù)梁跨結(jié)構(gòu)縱斷面的布置，并通過對移動荷載作用最不利位置，確定控制截面的內(nèi)力，然后進(jìn)行內(nèi)力組合，畫出內(nèi)力包絡(luò)圖。 （一）恒載內(nèi)力計算 1． 第一期恒載（結(jié)構(gòu)自重） 恒載集度 1 1 2 3( 8 0 1 0 1 0 )G A A A ?? ? ? ? ? ? ? 221 5 5 4 6 8 .0 6 2 3 c m 5 .5 4 6 8Am?? 222A 6 9 8 9 1 .9 9 5 2 c m 6 .8 9 9 2 m?? 325 /KN m? ? 2123 5 . 5 4 6 8 6 . 8 9 9 2 6 . 2 2 3 m22AAA ? ?? ? ? 則： 1 ( 5 . 5 4 6 8 8 0 6 . 8 9 9 2 1 0 6 . 2 2 3 1 0 ) 2 5 1 4 3 7 4 . 1 5 K NG ? ? ? ? ? ? ? ? 11 1 4 3 7 4 . 1 51 4 3 . 7 4 /100Gg K N mL? ? ? 2． 第二期恒載 包括結(jié)構(gòu)自重、橋面二期荷載按 65KN/m計。 （二）活載內(nèi)力計算 活載取重車荷載及輕車荷載，如下圖： 活載計算時，為六節(jié)車廂?？煞譃榱N情況作用在橋梁上。 （三）支座位移引起的內(nèi)力計算 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) 17 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。其具體計算方法是：三跨連續(xù)梁的四個支點中的每個支點分別下沉 1cm ，其余的支點不動，所得到 的內(nèi)力進(jìn)行疊加，取最不利的內(nèi)力范圍。 （四）荷載組合及內(nèi)力包絡(luò)圖 首先求出在自重和二期荷載及其共同作用下而產(chǎn)生的梁體內(nèi)力。 梁體截面分布圖： 利用 Midas 橋梁計算軟件建模，將其平分為 40 個單元，每單元 ，將單位集中荷載 1在梁體上移動，畫出其各節(jié)點的 影響線，影響線確定后，將移動荷載作用在最大處，由此來計算出移動荷載在最不利位置而產(chǎn)生的梁體的內(nèi)力。其具體計算過程如下： 自重作用下梁產(chǎn)生的內(nèi)力為： 將 1/4 跨截面、跨中截面和支座截面的數(shù)據(jù)列于下表： 截面位置 剪力 KN 彎矩 KNm? 端部 0 1/4 跨截面 邊跨跨中截面 支座截面 跨中截面 檢算過程： 分析：將梁體視為二次超靜定結(jié)構(gòu)，其計算簡圖如下： 18 由上面計算可以知道，自重作用在梁上的荷載集度為： 1 /q KN m? 作用簡圖如圖： 根據(jù)力法求解，將兩側(cè)的支座假設(shè)定為單位作用力 1 下，簡直梁的彎矩圖分別為： 左側(cè)作用單位力1時的彎矩 19 右側(cè)作用單位力1時的彎矩 在自重作用下，支座處的支座反力為： 12 7187R R KN?? 根據(jù)力法的平衡方程： 1 1 1 1 2 2 12 1 1 2 2 2 200ppXX??? ? ? ?? ? ? ? 2 2111 1 30 30 1 21 00 0( 20 40 20 ) ( 90 00 12 00 0)22sMdE I E I E I E I? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? 2 2222 1 30 30 1 21 00 0( 20 40 20 ) ( 90 00 12 00 0)22sMdE I E I E I E I? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? 1212 21 1 1 60 00( 30 40 10 )2sM M dE I E I E I??? ? ? ? ? ? ?? 1 1 4 5 26 4 6 8 3 3 0 [ 6 4 6 8 3 4 0 ( 6 4 6 8 3 3 5 9 3 5 ) 2 0 ] 1 53 2 3p? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 14553675 33060200 47613875? ? ? ? ? 2 1 4 5 26 4 6 8 3 3 0 [ 6 4 6 8 3 4 0 ( 6 4 6 8 3 3 5 9 3 5 ) 2 0 ] 1 53 2 3p? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 14553675 33060200 47613875? ? ? ? ? 將以上數(shù)據(jù)代入方程：122 1 0 0 0 6 0 0 0 4 7 6 1 3 8 7 5 0XXE I E I E I? ? ? 20 126 0 0 0 2 1 0 0 0 4 7 6 1 3 8 7 5 0XXE I E I E I? ? ? 解得： 1 KN? 2 KN? 將 1X 、 2X 帶入方程，求支座 2 和 3 的反力。 計算簡圖如下 解得： 12 5 4 2 3 .5R R KN?? 將數(shù)據(jù)與由 Midas 計算出的結(jié)果相比，相差不大，檢算滿足要求。 自重作用下的彎矩圖：