【文章內容簡介】 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濟的方案，因為增大梁高只是增加腹板高度，而混11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=（ ～ ）l，常用 H=（ ～ ）l15301820變高度（曲線）梁：支點處：H=（ ～ ）l，跨中 H=（ ～ ）l63150變高度（直線）梁：支點處：H=（ ～ ）l，跨中 H=（ ～ ）l12028而此設計采用變高度的直線梁，支點處梁高為 米，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，其設計經驗為：（1） 腹板內無預應力筋時，采用 200mm。（2） 腹板內有預應力筋管道時，采用 250—300mm。（3） 腹板內有錨頭時，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，以承受支點處較大的剪力，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121：1：1：1：4 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力的影響較小，在內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 13 支座處 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，計算結果的內力越接近真實值，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。14 圖 結構簡圖15第四章 :荷載內力計算一、主梁內力計算根據(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，確定控制截面的內力，然后進行內力組合，畫出內力包絡圖。（一）恒載內力計算1．第一期恒載（結構自重）恒載集度 123(8010)GAA????? ?? /KN? 21234A??則： 1(..90.)???? 437154/0gKNmL?2．第二期恒載包括結構自重、橋面二期荷載按 65KN/m 計。（二）活載內力計算活載取重車荷載及輕車荷載，如下圖：16 活載計算時，為六節(jié)車廂?？煞譃榱N情況作用在橋梁上。（三）支座位移引起的內力計算由于各個支座處的豎向支座反力和地質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構，所以由它引起的內力是構成內力的重要組成部分。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，所得到的內力進行疊加，取最不利的內力范圍。（四）荷載組合及內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生的梁體內力。梁體截面分布圖：17利用 橋梁計算軟件建模，將其平分為 個單元，每單元 ，將單位集中荷載 在梁體上移動，畫出其各節(jié)點的影Midas 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生的梁體的內力。其具體計算過程如下：自重作用下梁產生的內力為：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 01/4 跨截面 邊跨跨中截面 支座截面 跨中截面 18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：由上面計算可以知道，自重作用在梁上的荷載集度為： ?作用簡圖如圖：19 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20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： 1278RKN? 根據(jù)力法的平衡方程： 121220pX????21 2211301210(402)(90)sMdEI EIEI????????,.,.,. 22 3sI?11 16(04)2sdI???526483[683(8359)0]153p??????? 577210[40(64)]2p ? 4361385?將以上數(shù)據(jù)代入方程： 12713850XEIIEI??? 0046 解得： ? 2將 、 帶入方程，求支座 2 和 3 的反力。1X2計算簡圖如下22解得： ?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：在二期恒載作用下，梁產生的內力為：截面位置 剪力 KN彎矩 KNm?23端部 01/4 跨截面 邊跨跨中截面 支座截面 跨中截面 二期恒載作用下的彎矩圖：支座沉降下，梁產生的內力為：截面位置 剪力 KN彎矩 KNm?端部 01/4 跨截面 邊跨跨中截面 支座截面 24? ? ? ? ? ? ? N0 跨中截面 支座沉降下，產生的彎矩圖為：利用 Midas 求出影響線：1 截面反力影響線： 25 移動荷載在 1 截面作用的最不利位置如圖所示： ?0?? ?0?? ?0??? ?0?? ?0??? ?0?? ?0??? ?0?? ?0??? ?0?? ?0???? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ?N02 截面即邊跨 1/4 截面彎矩影響線：26? ? ? ? ? ? ? N0 3 截面即邊跨跨中截面彎矩影響線：27? ? ? ? ? ? ? N0 ? ? ? ? ? ? ? N0 4 截面即支座處反力影響線： 28移動荷載最不利加載情況：29? ? ? ? ? ? ? N0 ?0?? ?0?? ?0?? ?0?? ?0?? ?0?? ?0???? ? ? ? ?? ?? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? n N0 彎矩影響線為： 305 截面即跨中截面彎矩影響線：? ? ? ? ? ? n N0 31 根據(jù)上面的影響線，將移動荷載加載在最不利的位置，由此得出移動荷載作用下，梁產生的內力為：截面位置 剪力 KN彎矩 KNm?端部 01/4 跨截面 邊跨跨中截面 支座截面 跨中截面 移動荷載作用下的彎矩圖： 將上述的荷載進行組合，可以有 5 種情況：自重+二期恒載自重+二期恒載 +沉降自重+二期恒載 +移動荷載自重+二期恒載 +沉降+移動荷載將上述組合分別計算，求出內力?，F(xiàn)將各種組合下的內力列于下表：自重+二期恒載截面位置 剪力 KN彎矩 KNm?32端部 01/4 跨截面 邊跨跨中截面 支座截面 跨中截面 其彎矩圖：自重+二期恒載+ 沉降截面位置 剪力 KN彎矩 KNm?端部 01/4 跨截面 邊跨跨中截面 支座截面 33跨中截面 其彎矩圖： 自重+二期恒載+ 移動荷載截面位置 剪力 KN彎矩 KNm?34端部 01/4 跨截面 邊跨跨中截面 支座截面 跨中截面 其彎矩圖： .自重+二期恒載+ 沉降+移動荷載截面位置 剪力 KN彎矩 KNm?35端部 01/4 跨截面 邊跨跨中截面 支座截面 跨中截面 其彎矩圖： 將上述的組合進行包絡，最終求出彎矩包絡圖，根據(jù)包絡圖進行配筋。包絡數(shù)據(jù)為：截面位置 剪力 KN彎矩 KNm?端部 01/4 跨截面 邊跨跨中截面 36支座截面 跨中截面 其彎矩圖： 橫向分布系數(shù)的考慮37荷載橫向分布指的是作用在橋上的車輛荷載如何在各主梁之間進行分配，或者說各主梁如何分擔車輛荷載。因為截面采用單箱單室時，可直接按平面桿系結構進行活載內力計算，無須計算橫向分布系數(shù)，所以全橋采用同一個橫向分配系數(shù)。一、橫向分布系數(shù)的計算單箱雙室，橋面凈寬度 W＝14m，車輛單向行駛， ，橋涵的設