【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。 對此項設計明顯第一方案優(yōu)于第二方案。 綜上所述， 變截面預應力連續(xù)梁橋 ， 最終選定為 第三 方案 。 經(jīng)反復比較，第三 方案做為本次設計的推薦方案。 10 第 三 章 橋跨總體布置及結構尺寸擬定 尺寸擬定 本設計方案采用 三 跨一聯(lián)預應力混凝土變截面連續(xù)梁結構，全長 100m。設計主跨為 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、基礎及支座構造 ，力學要求，美學要求等。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)濟合理的。但是若采用懸臂施工法，則不然。本設計跨度，主要根據(jù)設計任務書來確定，其跨度組合為： (30+40+30)米?；痉弦陨显硪蟆? 截面形式 一、 立截面 從預應力混凝土連續(xù)梁的受力特點來分析，連續(xù)梁的立面應采取變高度布置為宜；在恒、活載作用下，支 點截面將出現(xiàn)較大的負彎矩，從絕對值來看，支點截面的負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應力束筋用量來抵抗較大的負彎矩，材料用量多，但是其優(yōu)點是結構構造簡單、線形簡潔美觀、預制定型、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構構造簡化。 結合以上的敘述，所以本設計中采用 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)濟用料等等因素都有關系。 當橫截面的核心距較大時，軸向壓力的偏心可以愈大，也就是預應力鋼筋合力的力臂愈大，可以充分發(fā)揮預應力的作用。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。總之，箱形截面是大、中跨預應力連續(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，主拉應力和剪應力數(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，預應力混凝土連續(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。當建筑高度不受限制時，增大梁高往往是較經(jīng)濟的方案，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)省預應力鋼束用量。 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 而此設計采用變高度的直線梁，支點處梁高為 ，跨中梁高為 米。 細部尺寸 一、 頂板與 底板 箱形截面的頂板和底板是結構承受正負彎矩的主要工作部位。其尺寸要受到受力要求和構造兩個方面的控制。支墩處底版還要承受很大的壓應力，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底板厚最小應有 120。箱梁頂板厚度應滿足橫向彎矩的要求和布置縱向預應力筋的要求。 本設計中采用雙面配筋，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 設計為實心箱型截面 ,在跨中厚 25cm。 二、 腹板和其它細部結構 1. 箱梁腹板厚度 腹板的功能是承受截面的剪應力和主拉應力。在預應力梁中，因為彎束對外剪力的抵消作用，所以剪應力和主拉應力的值比較小，腹板不必設得太大；同時，腹板的最小厚度應考慮力筋的布置和混凝土澆筑要求，其設計經(jīng)驗為： （ 1） 腹板內(nèi)無預應力筋時，采用 200mm。 （ 2） 腹板內(nèi)有預應力筋管道時，采用 250— 300mm。 （ 3） 腹板內(nèi)有錨頭時，采用 250— 300mm。 大跨度預應力混凝土 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，甚至可達到 1m 左右。 本設計支座處腹板厚取 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)剪應力和畸變應力。此外，梗腋使力線過渡比較平緩，減弱了應力的集中程度。 本設計中，根據(jù)箱室的外形設置了寬 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置橫隔梁，甚至不設置中間橫隔梁而只在支座處設置支承橫隔梁。因此本設計沒有加以考慮，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 主梁的分段應該考慮有限元在分析桿件 時，分段越 細，計算結果的內(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 結構簡圖 16 第 四 章 荷載內(nèi)力計算 一、 主梁內(nèi)力計算 根據(jù)梁跨結構縱斷面的布置，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，然后進行內(nèi)力組合，畫出內(nèi)力包絡圖。 （一）恒載內(nèi)力計算 1． 第一期恒載（結構自重） 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 包括結構自重、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構，所以由它引起的內(nèi)力是構成內(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)力進行疊加，取最不利的內(nèi)力范圍。 （四）荷載組合及內(nèi)力包絡圖 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構，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，將兩側的支座假設定為單位作用力 1 下，簡直梁的彎矩圖分別為： 左側作用單位力1時的彎矩 19 右側作用單位力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 計算出的結果相比，相差不大，檢算滿足要求。 自重作用下的彎矩圖：