【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 第 14頁(yè)（1）腹板內(nèi)無(wú)預(yù)應(yīng)力筋時(shí)，可取20cm；（2）腹板內(nèi)有預(yù)應(yīng)力筋時(shí)，可取25～30cm；（3）腹板內(nèi)有預(yù)應(yīng)力筋錨固頭時(shí)，取35cm；（4）為滿足支點(diǎn)較大剪應(yīng)力要求，墩上或靠近橋墩的箱梁根部腹板需加厚到30～60cm，特殊情況可達(dá)100cm。（5）大跨度橋腹板應(yīng)采用變厚度形式，從跨中向支點(diǎn)分段線形逐步加厚，變厚段一般為一個(gè)節(jié)段長(zhǎng)。 選擇最小腹板厚度為60cm位于與合攏段相接的截面，跨中合攏段厚80cm，由60cm逐漸向根部線性加厚到80cm。由于中墩處受剪力較大、較復(fù)雜，故加厚到110cm，并在設(shè)墩的地方加設(shè)橫隔板。 頂、底板厚度根據(jù)經(jīng)驗(yàn)有，箱室間距一般不大于 7m，頂、底板最小厚度不小于箱室間距的1/30 和 。一般情況下，頂板厚度通常不變，底板厚度由跨中向根部逐漸變厚。箱形截面頂板厚度一般要考慮兩個(gè)因素，一是要滿足橋面板橫向抗彎的要求，二是要方便布置、錨固預(yù)應(yīng)力鋼束。設(shè)計(jì)中擬定頂板厚度為 30cm，中墩處由于受力的復(fù)雜性，保守地加厚了頂板厚度為 50cm。箱梁底板厚度隨箱梁順橋向負(fù)彎矩的增大而逐漸加厚，以適應(yīng)受力要求。因此，擬定底板最小厚度為 30cm，以二次拋物線 y=+ （坐標(biāo)系同圖 24；單2x位：m）漸向根部加厚到 80cm，中墩處底板也另外加后到 110cm。 懸臂板、梗腋及其他細(xì)部尺寸根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，取懸臂板長(zhǎng)度為 325cm，外側(cè)厚度為 20cm。為了減小應(yīng)力集中，有必要在截面上設(shè)置梗腋或倒角，外輪廓設(shè)有 20030cm，12570cm 兩個(gè)梗腋，內(nèi)輪廓上方設(shè) 8070cm的倒角，下方設(shè) 6040cm的倒角。另外，為了排水的需要，設(shè)置橫坡為單坡 2%的傾斜度。具體如圖 25：西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 15頁(yè)圖25主梁橫截面細(xì)部尺寸（單位：cm） 另外，邊墩及中墩處截面應(yīng)設(shè)置橫隔板，其尺寸如圖26，27。圖26邊墩橫隔板（單位：cm）西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 16頁(yè)圖27中墩橫隔板（單位：cm） 下部結(jié)構(gòu)尺寸擬定 墩身尺寸擬定橋墩是橋梁的重要組成部分之一，其作用在于它承擔(dān)著上部結(jié)構(gòu)的荷載，并連同自身重力有效地傳給基礎(chǔ)。橋墩一般指多跨橋梁的中間支承結(jié)構(gòu)物，它除承受上部荷載外，還要承受流水壓力、風(fēng)力以及可能出現(xiàn)的地震力、浮力、船只和漂流物的撞擊力等。預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋中采用雙薄壁墩，雙薄壁墩是現(xiàn)階段我國(guó)大、中跨徑公路橋梁比較常用的橋墩形式，其構(gòu)造特點(diǎn)是在墩位上有兩個(gè)互相平行的墩壁與主梁鉸接或剛接的橋墩。鋼筋混凝土雙薄壁橋墩可增加橋墩剛度，減小主梁支反力峰值，增加橋梁美觀性。預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋采用墩梁固結(jié)體系，這里雙薄壁高墩是一種理想的柔性墩，它既能支承上部結(jié)構(gòu)、保持橋墩穩(wěn)定，又有一定柔性，適應(yīng)上部結(jié)構(gòu)位移的需要。西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 17頁(yè)圖 28墩身截面尺寸（單位：cm）要滿足雙薄壁墩有足夠的柔性，擬定墩高 50m， （如圖 28）墩身截面設(shè)計(jì)為200700cm的矩形，內(nèi)部空心，為了減小應(yīng)力集中設(shè)有倒角 2020cm，墩壁厚50cm，兩墩中心線間的距離為 740cm，凈距 540cm。雙薄壁墩的壁厚較薄，防撞性能較差，故在墩的下部與承臺(tái)相接的部分做成實(shí)心墩，即墩頂、墩底 5米范圍內(nèi)均澆注成實(shí)心的。 樁基礎(chǔ)尺寸擬定樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)要求選型恰當(dāng)、經(jīng)濟(jì)合理、安全適用，對(duì)樁和承臺(tái)有足夠的強(qiáng)度、剛度和耐久性；對(duì)地基（主要是樁端持力層）有足夠的承載力和不產(chǎn)生過量的變形。樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)內(nèi)容和步驟為：（1）進(jìn)行調(diào)查研究，場(chǎng)地勘察，收集有關(guān)資料；（2）綜合勘查報(bào)告、荷載情況、使用要求、上部結(jié)構(gòu)條件等確定樁基持力層；（3）選擇樁材，確定樁的類型、外形尺寸和構(gòu)造；（4）確定單樁承載力設(shè)計(jì)值；（5）根據(jù)上部結(jié)構(gòu)荷載情況，初步擬訂樁的數(shù)量和平面布置；（6）根據(jù)樁的平面布置，初步擬訂承臺(tái)的輪廓尺寸及承臺(tái)底高程；（7）驗(yàn)算作用于單樁上的豎向和橫向荷載；（8）驗(yàn)算承臺(tái)尺寸及結(jié)構(gòu)強(qiáng)度；西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 18頁(yè)（9）必要時(shí)驗(yàn)算樁基的整體承載力和沉降量，當(dāng)持力層下有軟弱下臥層時(shí)，驗(yàn)算軟弱下臥層的地基承載力；（10）單樁設(shè)計(jì)，繪制樁和承臺(tái)的結(jié)構(gòu)及施工詳圖。地勘資料為，第一層為軟塑黏土，土層厚度為 6m；第二層為硬塑黏土，土層厚度為 6m；第三層為堅(jiān)硬、半堅(jiān)硬黏土，土層厚度為 8m；第四層為礫巖、礫石，土層厚度為 12m；第五層為卵石及堅(jiān)硬礫石，土層厚度為 18m。第五層足夠密實(shí)，故選為持力層。樁材采用 C30 級(jí)混凝土。樁的長(zhǎng)度主要取決于樁端持力層的選擇。樁端進(jìn)入持力層的深度，對(duì)于黏性土、粉土不宜小于 2d，砂類土不宜小于 ，碎石類土不宜小于 1d。當(dāng)持力層較厚且施工條件允許時(shí)，樁端進(jìn)入持力層的深度應(yīng)盡可能達(dá)到樁端阻力的臨界深度，以提高樁端阻力。該臨界深度值對(duì)于砂、礫為（3~6）d，對(duì)于粉土、黏性土為（5~10）d。擬定樁長(zhǎng)為 40m，即進(jìn)入持力層 8m。一般，若上部建筑物較高，荷載較大時(shí)，宜采用大直徑樁，尤其是大直徑人工挖孔樁比較經(jīng)濟(jì)實(shí)用。擬定樁徑為 的實(shí)心混凝土樁，樁數(shù) 16 根，如下圖 29所示。圖 29地層及樁基構(gòu)造圖（單位：cm，地層標(biāo)高單位：m） 承臺(tái)尺寸擬定樁基承臺(tái)可分為柱下獨(dú)立承臺(tái)、柱下或墻下條形承臺(tái)，以及筏板承臺(tái)和箱形承西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 19頁(yè)臺(tái)等。承臺(tái)的作用是將樁聯(lián)結(jié)成一個(gè)整體，并把建筑物的荷載分配到樁上，因而承臺(tái)應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度。承臺(tái)的平面尺寸一般由上部結(jié)構(gòu)、樁數(shù)及布樁形式?jīng)Q定。承臺(tái)的厚度應(yīng)≥300mm，寬度≥500mm，承臺(tái)邊緣至邊樁中心的距離不應(yīng)小于樁的直徑或邊長(zhǎng)，且邊緣挑出部分應(yīng)≥150mm。本設(shè)計(jì)選擇承臺(tái)尺寸為 20m20m5m，材料采用 C30級(jí)混凝土，16 根樁均勻分布，邊緣挑出部分為 175cm， 。如下圖 210所示。圖 210承臺(tái)尺寸及樁的布置圖（單位：cm） 特殊節(jié)段處理 零號(hào)塊零號(hào)塊是懸臂澆筑施工的中心塊體，又是體系轉(zhuǎn)換的控制塊體。梁體的受力經(jīng)零號(hào)塊通過支座向墩身傳遞，零號(hào)塊受力非常復(fù)雜，且一般作為施工機(jī)具和材料堆放的臨時(shí)場(chǎng)地，故其頂板、底板、腹板尺寸都取得較大。零號(hào)塊已不能處理為一般的桿系，對(duì)重要橋梁都要進(jìn)行零號(hào)塊空間應(yīng)力分析。從國(guó)內(nèi)施工來看，零號(hào)塊時(shí)有開裂，故其施工工藝及結(jié)構(gòu)構(gòu)造是很值得研究的問題。 橫隔板懸臂施工的連續(xù)梁大多采用箱形截面，抗扭剛度較大，故除支點(diǎn)部位零號(hào)塊內(nèi)設(shè)置橫隔板外，主橋沿縱向一般不設(shè)橫隔板。零號(hào)塊內(nèi)橫隔板傳遞荷載較大，通常采用一片實(shí)體或兩片式剛性橫隔板，中部開設(shè)過人洞。在各跨上需考慮不平衡段底板鋼束彎起錨固的要求，還需設(shè)置預(yù)留伸縮槽。西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 20頁(yè) 合攏段合攏段的施工是橋梁施工的重要環(huán)節(jié)。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(duì)尚未達(dá)到強(qiáng)度的合攏段混凝土有直接影響，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。合攏段的長(zhǎng)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。本設(shè)計(jì)取 2m。合攏段的構(gòu)造處理有以下幾種：(1) 用勁性鋼管作為合攏段的預(yù)應(yīng)力套管；(2)加強(qiáng)配筋；(3) 用臨時(shí)勁性鋼桿鎖定；(4) 壓柱支撐。合攏段施工應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：① 合攏段應(yīng)采用早強(qiáng)、高強(qiáng)、少收縮混凝土；② 合攏段混凝土澆筑時(shí)間應(yīng)選在一天中溫度較低時(shí)，并使混凝土澆筑后溫度開始緩慢上升為宜；③ 加強(qiáng)混凝土的養(yǎng)護(hù)。西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 21頁(yè)第 3 章 橋梁結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算 概述現(xiàn)代橋梁結(jié)構(gòu)規(guī)模日趨龐大、體系日趨復(fù)雜，對(duì)結(jié)構(gòu)受力的準(zhǔn)確把握非常重要。仿真分析技術(shù)是了解橋梁結(jié)構(gòu)在施工、正常運(yùn)營(yíng)及極限承載狀態(tài)下性能的一種重要手段。橋梁結(jié)構(gòu)分析是確定已知條件、確定結(jié)構(gòu)物理力學(xué)模型，并應(yīng)用相似的理論分析和方法進(jìn)行計(jì)算，最后對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行判斷和審核的這樣一個(gè)復(fù)雜的過程。如圖31 所示為橋梁結(jié)構(gòu)分析的基本過程。圖 31橋梁結(jié)構(gòu)分析的基本過程西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 22頁(yè)結(jié)構(gòu)分析中對(duì)計(jì)算結(jié)果的審核和判斷包括兩個(gè)方面：一是對(duì)計(jì)算結(jié)果本身正確性與否的判斷；二是計(jì)算結(jié)果是否滿足相應(yīng)的指標(biāo)要求，如強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定等。計(jì)算結(jié)果正確與否主要與選用的分析模型及分析方法有關(guān)，對(duì)這些的分析判斷是結(jié)構(gòu)分析工作中非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，絕不可忽略，一般要求分析者具有扎實(shí)的力學(xué)基礎(chǔ)及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論。目前常用的通用有限元軟件均是由國(guó)外開發(fā)的，主要有 ANSYS,ALGOR,MIDAS等等，可以說每個(gè)通用軟件都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)。MIDAS/CIVIL 是針對(duì)土木結(jié)構(gòu)，特別是分析預(yù)應(yīng)力箱型橋梁、懸索橋、斜拉橋等特殊的橋梁結(jié)構(gòu)形式，同時(shí)可以做非線性邊界分析、水化熱分析、材料非線性分析、靜力彈塑性分析、動(dòng)力彈塑性分析。為能夠迅速、準(zhǔn)確地完成類似結(jié)構(gòu)的分析和設(shè)計(jì)，以填補(bǔ)目前土木結(jié)構(gòu)分析、設(shè)計(jì)軟件市場(chǎng)的空白，而開發(fā)的“土木結(jié)構(gòu)專用的結(jié)構(gòu)分析與優(yōu)化設(shè)計(jì)軟件”。故本設(shè)計(jì)采用 MIDAS/CIVIL 來進(jìn)行建模分析。 模型的建立 建立橋梁模型之前，首先要充分理解結(jié)構(gòu)和作用的荷載，而且設(shè)法理解結(jié)構(gòu)在荷載作用下的結(jié)構(gòu)行為。事先對(duì)要分析的結(jié)構(gòu)行為有一個(gè)比較深刻的認(rèn)識(shí)，要以較深厚的力學(xué)理論和較豐富的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)。在 MIDAS/CIVIL 中，模型的建立可以大致歸納為節(jié)點(diǎn)和單元的建立，定義材料、截面，添加邊界條件，施加靜力、移動(dòng)荷載，添加預(yù)應(yīng)力束，定義施工階段等步驟。在建立節(jié)點(diǎn)和單元之前，需要將結(jié)構(gòu)劃分為若干個(gè)節(jié)段。劃分節(jié)段一般遵循的原則有：（1）0塊應(yīng)保證一定的寬度，以便安裝吊機(jī)、掛籃以及堆放材料機(jī)械設(shè)備等；（2）應(yīng)劃分合攏段，合攏段一般長(zhǎng) ～，還應(yīng)根據(jù)實(shí)際地形、水文、氣候等條件考慮施工階段的方便性，此處取 ；（3）盡量使每一節(jié)段的重量不超過吊籃的設(shè)計(jì)起吊能力，且保證各節(jié)段重量基本相等；（4）在結(jié)構(gòu)中，設(shè)有支座的位置，截面變化的位置，設(shè)有橫隔板的位置等都應(yīng)劃分開來；（5）在一些需要輸出結(jié)果的位置也可以設(shè)置節(jié)點(diǎn)，如跨中截面、1/4 截面、3/4 截面等。西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 23頁(yè) 節(jié)段的劃分 本橋梁橋跨為 100+160+100m，另外橋墩高 50m，承臺(tái)厚 5m，根據(jù)節(jié)段劃分原則劃分該橋梁結(jié)構(gòu)。承臺(tái)單獨(dú)作為一個(gè)節(jié)段，橋墩在實(shí)心和空心交界處應(yīng)劃分開來，故將橋墩劃分為 5m2+10m3+5m2。主梁合攏段取 200cm，其余部分劃分為550cm（0塊）+350cm5+400cm5+450cm8=7900cm（懸臂對(duì)稱澆筑段） ；邊跨有19m的不對(duì)稱段，考慮到地形邊坡較平緩，搭設(shè)滿堂支架較為簡(jiǎn)便，故采取先邊合攏再中合攏的方式，因此邊跨劃分為 75cm2+150cm++400cm4（邊跨現(xiàn)澆段）=1900cm。圖 32為主梁節(jié)段劃分圖。圖 32 1/2主梁節(jié)段劃分 材料本設(shè)計(jì)中，主梁采用 C55 級(jí)混凝土，墩身采用 C40 混凝土，承臺(tái)、樁基礎(chǔ)采用C30 混凝土；預(yù)應(yīng)力束采用 1860 標(biāo)準(zhǔn)鋼絞線。《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定以 150mm150mm300mm的棱柱體試件試驗(yàn)測(cè)得的具有 95%保證率的抗壓強(qiáng)度為混凝土軸心抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，用符號(hào) 表示。考慮到ckf實(shí)際結(jié)構(gòu)構(gòu)件制作、養(yǎng)護(hù)和受力情況，實(shí)際構(gòu)件強(qiáng)度與試件強(qiáng)度之間存在的差異，基于安全取軸心抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值與立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的關(guān)系按下式確定： （31） kcuckff,??式中： 為棱柱體強(qiáng)度與立方體強(qiáng)度之比，對(duì)于混凝土強(qiáng)度等級(jí)為 C50 及以下的1c?取 =，對(duì)于 C80 取 =，兩者之間按線性內(nèi)插取值。 為高強(qiáng)度砼的脆1c 2c?性折減系數(shù)，對(duì)于 C40 及以下取 =，對(duì)于 C80 取 =，中間的按線性內(nèi)2c?2c插取值。 為考慮實(shí)際構(gòu)件與試件混凝土強(qiáng)度之間的差異而取用的折減系數(shù)。但是在實(shí)際工程中考慮一定的安全儲(chǔ)備，常采用混凝土的軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，參見《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》 （D622022） ，各種材料的基本特性數(shù)據(jù)見表 31。表 31 各材料特性值西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 24頁(yè)材料 彈性模量（MPa） 線膨脹系數(shù) 1/[C] 容重kN/m^3 軸心抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值（MPa） 軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值（MPa）C55 510?25 C40 25 C30 5?25 Strand1860 　 　注：計(jì)算現(xiàn)澆鋼筋混凝土軸心受壓和偏心受壓構(gòu)件時(shí)，如截面的長(zhǎng)邊或直徑小于 300mm，表中數(shù)值應(yīng)乘以系數(shù) ；當(dāng)構(gòu)件質(zhì)量（混凝土成型、截面和軸線尺寸等）確有保證時(shí)，可不受此限。 截面的定義以及邊界條件的添加箱梁截面的定義通常有兩種方法：一是，在 MIDAS/CIVIL 中設(shè)計(jì)截面的部分，通過直接輸入數(shù)據(jù)來加以定義，此種方法適用于平坡或?qū)ΨQ的雙坡截面，單坡的截面將無(wú)法定義；二是，通過截面特性計(jì)算器導(dǎo)入 dxf 文件計(jì)算截面特性值來設(shè)計(jì)界面，此種方法較為廣泛，無(wú)論何種形式的截面均可采用此方法，但是應(yīng)注意導(dǎo)入的截面要保證封閉，變截面兩端的截面線段數(shù)量相同，轉(zhuǎn)角、交點(diǎn)等應(yīng)一一對(duì)應(yīng)。本設(shè)計(jì)是雙幅橋