【文章內(nèi)容簡介】 與連續(xù)鋼構(gòu)橋布置一樣，只是橋墩與梁部不固結(jié)，之間采用支座連接。其布置如圖 32 所示：圖 32 連續(xù)梁橋橋跨布置 (2)上部結(jié)構(gòu)設(shè)計連續(xù)鋼構(gòu)的細(xì)部尺寸大致與連續(xù)梁橋相同(3)下部結(jié)構(gòu)設(shè)計 引橋橋墩采用圓柱式橋墩，橋墩直徑為 ，每一橫截面共設(shè)有四個橋墩，每一個橋墩下面設(shè)置 直徑的圓柱樁，中心距為 倍樁徑，圓柱樁之間設(shè)置橫系梁。 (4)橋臺設(shè)計 本方案中，橋下地基良好，橋臺接線處填土高度大約為 10m 左右，采用構(gòu)造簡單，費(fèi)用較低的重力時橋臺是比較合理的選擇。北京交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 正文7 梁拱組合體系橋方案拱橋是我國公路上使用較廣泛的一種橋型。拱橋與梁橋的區(qū)別，不僅在于外形不同，更重要的是兩者的受力性能有較大差別。拱橋結(jié)構(gòu)在豎向荷載作用下，兩端將產(chǎn)生水平推力。正是這個水平推力，使拱內(nèi)產(chǎn)生軸向壓力，從而大大減小了拱圈的截面彎矩，使之成為偏心受壓構(gòu)件，截面上的應(yīng)力分布與受彎梁的應(yīng)力相比，較為均勻。因此，可以充分發(fā)揮主拱截面材料強(qiáng)度，使跨越能力增大。按照主拱圈的截面形式，可分為板拱橋、肋拱橋、雙曲拱橋、箱型拱橋和鋼管混凝土拱橋等。肋拱橋由于減輕了自重，減小了拱肋的恒載內(nèi)力，相應(yīng)活載內(nèi)力的比重增大，因此，在相同條件下，肋拱橋的跨越能力比較大。拱肋是肋拱橋的主要承重結(jié)構(gòu)。橋?qū)捲?20m 以內(nèi)時，一般采用雙肋式。 (1)總體布置 拱橋單跨跨徑 l=29m,共 3 跨；矢高 f=6m，矢跨比 f/l=1/5。橋面寬為。其總體布置如圖 33 所示圖 33 梁拱組合體系橋橋跨布置 (2)主拱圈結(jié)構(gòu)設(shè)計 拱肋截面形式為矩形，則肋高 h 可取范圍為(1/40~1/60)l,肋寬 d 可取范圍為(~)h，則肋高 h=1/50*l=,肋寬 d=。兩肋之間設(shè)置肋間橫向支撐，每跨拱肋攻設(shè)置 14 道。 (3)拱上結(jié)構(gòu)設(shè)計 拱上建筑為 520 的簡支梁橋,拱與梁之間為雙柱式墩,之間設(shè)置有橫系梁已增強(qiáng)其整體剛度。 (4)墩臺設(shè)計 主拱墩及承臺為兩個分離式實體鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，其間用橫墻連接。墩基為鉆孔灌注樁。主橋臺為 U 型橋臺，明挖擴(kuò)大基礎(chǔ)。 方案比較和最優(yōu)方案確定設(shè)計方案的評價和比選要全面考慮各項經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)，主要從工藝技術(shù)要求、使用效果、造價及用材等幾個方面進(jìn)行比較，綜合分析每一個方案的優(yōu)缺點，找出關(guān)鍵所在，分清主次，探索出適合具體情況的最佳方案。按橋梁的設(shè)計原則，造價低、材料省、勞動力少和橋型美觀的方案應(yīng)是優(yōu)秀方案。北京交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 正文8以上三個方案的主要優(yōu)缺點比較，如下表 31 所示：表 31 方案比選項目方案比較項目方案一預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋30+30+30m方案二預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁橋30+30+30m方案三梁拱組合體系橋 30+30+30m主橋總跨徑90m 90m 90m經(jīng)濟(jì)性 造價較低 造價一般 造價較高結(jié)構(gòu)特點結(jié)構(gòu)上主墩無支座、施工體系轉(zhuǎn)換方便、伸縮縫少、行車舒適、順橋向抗彎剛度和橫橋向抗扭剛度大、受力性能好，順橋向抗推剛度小，對溫變、混凝士收縮徐變及地震均有利。結(jié)構(gòu)剛度大，變形小，動力性能好，豐梁變形撓曲線平緩，有利于高速行車。采用懸臂澆筑法施工時有臨時固結(jié)。線形美觀，能充分發(fā)揮材料的性能，跨越能力大。缺點敦梁固結(jié)，基礎(chǔ)位移以及溫度作用下結(jié)構(gòu)內(nèi)產(chǎn)生的附加內(nèi)力較大。采用懸臂澆筑法施工時存在臨時固結(jié)和拆除，需承載能力較大的支座。在兩側(cè)橋墩處產(chǎn)生較大的水平推力，對基礎(chǔ)的要求較高。安全性主體采用箱梁斷面，剛度大，施工安全，采用懸臂澆筑發(fā)施工，技術(shù)成熟，工期有保障，質(zhì)量可靠，主橋后期營運(yùn)養(yǎng)護(hù)費(fèi)用較高，行車平順舒適。全橋跨度適中，用技術(shù)先進(jìn)的懸臂澆筑法施工能安全的建成，且在施工過程中不需大量施工支架和臨時設(shè)備，故施工方便，質(zhì)量可靠，工期較短；全橋后期營運(yùn)養(yǎng)護(hù)費(fèi)用最多；行車平順舒適。主橋跨度適，中采用分段纜索吊裝方法施工，施工方便，安全；引橋采用預(yù)制 T梁，可工廠化預(yù)制施工，質(zhì)量可靠，工期有保障；需采用大型的吊裝設(shè)備。后期營運(yùn)養(yǎng)護(hù)費(fèi)用較高。行車平順舒適。北京交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 正文9方案比較項目方案一預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋30+30+30m方案二預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁橋30+30+30m方案三梁拱組合體系橋 30+30+30m美觀性 全橋線條簡潔明快，但因其高跨比例不很協(xié)調(diào)，影響橋型美觀。 橋型美觀，是最常見的城市橋梁類型。橋型美觀，周圍環(huán)境協(xié)調(diào)好通過仔細(xì)比較，連續(xù)梁橋結(jié)構(gòu)在受力性能上比起剛構(gòu)橋不具有很明顯的優(yōu)勢，而且因為所設(shè)計剛構(gòu)橋的橋跨度較小，施工方法采用滿堂支架的方法，支架架設(shè)也比較方便；拱橋雖然橋型美觀，但適用于較大跨度，小跨度采用拱橋不經(jīng)濟(jì)，而且拱橋施工相對較麻煩，工期也更長；而預(yù)應(yīng)力混凝土剛構(gòu)橋抗扭強(qiáng)度較大，受力性能好，所以本設(shè)計最終確定選擇預(yù)應(yīng)力連續(xù)剛構(gòu)橋方案。北京交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 正文104 結(jié)構(gòu)尺寸擬定對于主梁尺寸，在方案比選中已得以討論初步擬定，下面對具體擬定過程進(jìn)行介紹,擬定結(jié)果如下： 截面形式主橋采用預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁結(jié)構(gòu)，計算跨度為 330m，截面采用單箱雙室、不變高度、變截面形式。連續(xù)箱梁是一種常用的橋梁結(jié)構(gòu)體系，它具有變形小、結(jié)構(gòu)剛度好、行車平順舒適、養(yǎng)護(hù)簡易、抗震能力強(qiáng)等優(yōu)點。箱形截面的整體性強(qiáng)，它不但能提供足夠的混凝土受壓面積，而且由于截面的閉合特性，因此，抗扭剛度大，抗彎強(qiáng)度也好，它是連續(xù)體系橋梁常用的截面形式。 主梁截面高度從預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋的受力特點來分析，梁在恒、活載作用下，支點截面的負(fù)彎矩往往大于跨中正彎矩，因此采用變截面梁能較好的符合梁的內(nèi)力分布規(guī)律。但由于本橋的跨度很小,同時也是等跨的橋跨布置形式,因此懸臂法施工法在實際施工上并不太適合,于是本橋的施工方式采用滿堂支架法施工。而絕大部分的變截面梁都是采用的是變梁高的形式，而在本橋中，考慮到滿堂支架的施工方法，采用主梁的截面高度不變，底板和腹板的厚度由跨中至墩頂逐漸加厚的方式。根據(jù)經(jīng)驗，梁的跨度與支點梁高之比在 12～16 之間，而且隨著連續(xù)梁跨度的增加而減?。涣旱目缍扰c跨中梁高之比在 20～24 之間。考慮到對平順性要求，為了保證梁體的剛度，對梁高進(jìn)行適當(dāng)?shù)募痈?，且跨中與墩頂截面高度一樣：本橋中，梁高 h =L/12=30/12=，取 h = 箱梁截面細(xì)部尺寸 箱梁腹板厚度北京交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 正文11腹板確定經(jīng)驗公式：腹板總厚度： (m),其中，B 為橋面總寬度(m)；L 為主跨跨度(m)。(1)50BLt??同時應(yīng)滿足構(gòu)造要求：單個腹板厚度 t0≥。根據(jù)經(jīng)驗，腹板厚度在墩頂處為 60cm，跨中為 40cm，中間變化段按線性變化。 箱梁底板厚度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，當(dāng)采用懸臂施工方法時，梁的下緣特別是靠近橋墩的截面承受很大的壓力。箱形截面的底板應(yīng)提供足夠大的承壓面積，發(fā)揮良好的受力作用。在發(fā)生變號彎矩的截面中，頂板和底板上都應(yīng)各自發(fā)揮承壓的作用。(1)箱梁橋墩處底板厚度箱梁底板厚度隨箱梁負(fù)彎矩的增大而從跨中逐漸加厚直至橋墩處，以適應(yīng)受壓要求。底板除需符合使用階段的受壓要求外，在破壞階段還宜保持在底板以內(nèi)有適當(dāng)?shù)母挥?。本橋橋墩處底板厚度選用 80cm。(2)箱梁跨中底板厚度大跨度連續(xù)箱梁因跨中彎矩要求底板內(nèi)需配置一定數(shù)量的鋼束和鋼筋，此時跨中底板厚度取為 30cm。其余梁段的底板厚度沿跨徑按二期曲線變化。 箱梁頂板厚度確定箱形截面頂板厚度一般考慮兩個因素：滿足橋面板橫向彎矩的要求，滿足布置縱向預(yù)應(yīng)力鋼束的要求。箱梁斷面頂板厚在全梁范圍內(nèi)一致取為 25cm。綜上,墩頂截面與跨中截面具體尺寸如下, 跨中截面如圖 41 所示，支座處截北京交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 正文12面如圖 42 所示：圖 41 跨中截面圖 42 支座處截面北京交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 正文135 Midas模型建立及主梁內(nèi)力分析在截面尺寸確定后，開始使用 MIDAS 有限元軟件建立素混凝土模型，并對其進(jìn)行加載，分析其在荷載下的受力特性。具體方法是：（1）通過 MIDAS 建立素混凝土梁的有限元模型，通過加載直接查看內(nèi)力；（2）通過 MIDAS 對模型得出的影響線，對模型進(jìn)行最不利加載得出各項內(nèi)力，組合,最后對兩者進(jìn)行校核。 模型建立 劃分節(jié)點和單元劃分節(jié)點和單元是結(jié)構(gòu)分析的第一步也是很重要的一步，為保證各個特殊截面的安全可靠，在所有可能的最不利截面處必須設(shè)置節(jié)點，且兩節(jié)點間距離不宜過大，以便分析各截面內(nèi)力，找到最不利受力截面，從而進(jìn)行計算配筋。以下根據(jù)我的設(shè)計特點，簡單總結(jié)以下幾點選取節(jié)點的原則：（1）幾何體系不變；（2）在合理模擬保證精度的情況下，應(yīng)盡量減少單元數(shù)以降低計算的規(guī)模；（3）為方便結(jié)構(gòu)的計算以及今后的檢算，在一些關(guān)鍵點如支座、變截面處、1/4 跨、1/2 跨、3/4 跨處要設(shè)節(jié)點。（4）由于采用懸臂現(xiàn)澆施工方法，支座兩端需對稱施工，同時保證在同一支座兩端劃分的梁單元重量大致相當(dāng)；（5）兩節(jié)點間的距離不能過大，但也不必過小。根據(jù)以上原則，結(jié)合所設(shè)計梁的支座及變截面設(shè)置特點，模型共選取節(jié)點 59個，其中主梁節(jié)點編號為 1~43,共 42 個單元；兩個橋墩的節(jié)點編號分別為44~50，51~57，各墩分為 6 個單元。模型節(jié)點和單元編號如圖 51，52 所示圖 51 模型節(jié)點編號劃分北京交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 正文14圖 52 模型單元編號劃分 定義材料和截面特性 根據(jù)預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的要求，混凝土要使用標(biāo)號不低于 C40 的高強(qiáng)度混凝土，本次設(shè)計梁體選用了 C55 混凝土，橋墩、基礎(chǔ)運(yùn)用 C35 混凝土，預(yù)應(yīng)力筋使用standard1860，規(guī)范均采用 JTG04（RC） ，在材料屬性中直接定義。具體定義如圖53 所示：圖 53 模型材料定義北京交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 正文15 根據(jù)已擬定的截面尺寸，需要在 MIDAS 中定義兩種截面以及這兩種截面的過渡截面。在特性截面數(shù)據(jù)設(shè)計截面中輸入相應(yīng)尺寸數(shù)據(jù)即可得到兩種截面。然后在特性變截面組中將兩種截面賦予到變截面段的兩端，并設(shè)置腹板厚度按一次線性變化，底板厚度按二次曲線變化，這樣就設(shè)置好了中間變截面段的截面特性。最后將各個截面特性賦予個對應(yīng)的各個單元，這樣就完成的梁體的定義。最后模型外形如圖 54 所示：圖 54 Midas 模型外形圖 定義邊界條件在 Midas 計算軟件中，是通過某一節(jié)點的六個自由度即三個線位移和三個轉(zhuǎn)動位移來定義其約束情況的。連續(xù)剛構(gòu)橋設(shè)計中，支座以其約束情況分為固定端和活動鉸支座兩大類，本設(shè)計中采用縱橋向線位移自由的單向活動支座和固定支座。本橋模型中共設(shè)置有 4 個支座，各支座約束情況和對應(yīng)節(jié)點如下表所示：表 51 支座布置支座 節(jié)點 Dx Dy Dz Rx Ry Rz1 58 0 1 1 1 0 02 55 1 1 1 1 1 13 51 1 1 1 1 1 14 59 0 1 1 1 0 0 同時還需在支座節(jié)點與梁端節(jié)點以及墩頂節(jié)點與梁體上相對應(yīng)節(jié)點之間設(shè)置彈性連接中的剛性連接，以此來模擬剛構(gòu)橋墩梁固結(jié)的結(jié)構(gòu)特點。模型邊界條件北京交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 正文16定義示意圖如圖 55 所示：圖 55 模型邊界條件定義示意圖 荷載定義與添加在模型建好之后，就需要對其施加荷載分析其內(nèi)力。在這一階段，根據(jù)公路橋梁的受力特點，考慮主力及主力和附加力的影響，本橋中考慮的荷載和作用有結(jié)構(gòu)自重、二期恒載、整體升降溫、支座沉降，以及移動荷載。 結(jié)構(gòu)自重、二期恒載 在荷載靜力荷載自重中定義結(jié)構(gòu)自重荷載?？紤]到自重作用的方向以及鋼筋重量的影響， 的 Z 方向的自重系數(shù)。二期恒載指的是鋪裝、人行道欄桿、防撞墻等等在主梁建好之后加上的恒載。一般就根據(jù)厚度、寬度來計算，單位按 kN/m 計。經(jīng)過查找規(guī)范和參考相關(guān)設(shè)計，本設(shè)計給出的二期恒載取值為35kN/m，在軟件中采用梁單元荷載(連續(xù))來模擬。其定義過程如下圖所示：北京交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 正文17圖 56 自重、二期恒載定義 整體升降溫 在荷載溫度/預(yù)應(yīng)力系統(tǒng)溫度中定義結(jié)構(gòu)整體升降溫作用。本橋考慮177。25℃的整體升降溫作用，其定義過程如下圖所示：北京交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 正文18圖 57 溫度作用定義 支座沉降本橋設(shè)計考