【文章內(nèi)容簡介】 由于受力 圖 箱梁截面和構(gòu)造上的需要，縱、橫向的普通鋼筋配筋率都不能過低。而且橋墩處箱梁根部建筑 高度較大，超靜定結(jié)構(gòu)，對地基要求高等。 方案二：拱橋：拱橋的靜力特點是，在豎直何在作用下，拱的兩端不僅有豎直反力，而且還有水平反力。由于水平反力的作用，拱的彎矩大大減少。如在均布荷載 q 的作用下，簡支梁的跨中彎矩為 ql2/8，全梁的彎矩圖呈拋物線形，而設計得合理的拱軸，主要承受壓力，彎矩、剪力均較小，故拱的跨越能力比梁大得多。由于拱是主要承受壓力的結(jié)構(gòu)，因而可以充分利用抗拉性能較差、抗壓性能較好的石料，混凝土等來建造。石拱對石料的要求較高，石料加工、開采與砌筑費工，現(xiàn)在已很少采用。由墩、臺承受水平推力的推力拱橋，要求支撐拱的墩臺和地基必須承受拱端的強大推力，因而修建推力拱橋要求有良好的地基。對于多跨連續(xù)拱橋，為防止其中一跨破壞而影響全橋，還要采取特殊的措施，或設置單向推力墩以承受不平衡的推力。拱橋的優(yōu)點：；，與梁式橋相比可以省大量的鋼材和水泥；，而且養(yǎng)護和維修費用少；；，尤其是圬工拱橋，技術(shù)容易被掌握，有利于廣泛采用；缺點：，相應的水平推力也較大，增加的下部結(jié)構(gòu)的工程量，對地基條件的要求較高；，支架上施工的方法，修建隨著跨徑和橋高的增加，支架或其他附屬設備的費用大大增加，建橋時間也較長；，在連續(xù)多孔的大、中橋梁中，為防止一孔破壞而影響全橋的安全需采用較復雜的措施或設置單向推力墩，增加了造價。方案三：（420m）預應力混凝土連續(xù)空心板橋本方案的優(yōu)點在于構(gòu)造簡單，工藝成熟，多數(shù)施工單位都可操作；可以工廠化預制，現(xiàn)場裝配，施工簡便迅速，便于質(zhì)量控制和降低成本；體積小、重量輕、便于吊裝；建筑高度小，不受填土高度限制；對地基條件要求不高；遭受破壞后易于修復。預應力結(jié)構(gòu)通過高強鋼筋對混凝土預壓，不僅充分發(fā)揮了高強材料的特性，而且提高了混凝土的抗裂性，促使結(jié)構(gòu)輕型化，因而預應力混凝土結(jié)構(gòu)具有比鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)大得多的跨越能力。采用空心板截面，減輕了自重，而且能充分利用材料，構(gòu)件外形簡單，制作方便，方便施工，施工工期短。蘭州交通大學畢業(yè)設計（論文）4（三） 方案比選表 方案比選表方案 設計方案一 設計方案二 設計方案三適用性箱形截面抗扭剛度大，可以保證其強度和穩(wěn)定性，有效的承擔正負彎矩，橋梁的結(jié)構(gòu)剛度大，變形小，行車平穩(wěn)舒適?？缭侥芰^大，耐久性好，承載能力較強，拱的兩端不僅有豎直反力，而且還有水平反力。由于水平反力的作用，拱的彎矩大大減少?？招陌褰孛?，減輕了自重，而且能充分利用材料，構(gòu)件外形簡單，制作方便，方便施工，施工工期短。美觀性全橋線條簡潔明快，與周圍環(huán)境協(xié)調(diào)好，因此，橋型美觀。拱橋外形美觀。全橋線條簡潔，但橋孔跨度多，因此顯得有些繁縟會影響橋型美觀。施工難易施工工藝成熟，技術(shù)可靠但箱梁本身施工工序復雜。施工支架多，施工工序多,不便于機械化施工，且工期較長。構(gòu)造簡單，工藝成熟，可以工廠化預制，現(xiàn)場裝配，施工簡便迅速，體積小、重量輕、便于吊裝。經(jīng)濟性連續(xù)梁剛度大，變形小，伸縮縫少，能充分利用高強材料的特性，促使結(jié)構(gòu)輕型化，跨越能力強。拱橋一般都采用，支架上施工的方法，修建隨著跨徑和橋高的增加，支架或其他附屬設備的費用大大增加，但后期養(yǎng)護和維修費用較少。充分利用了材料的特性，且提高了混凝的抗裂性，促使結(jié)構(gòu)輕型化。便于質(zhì)量控制和降低成本。（四） 總結(jié)通過對比，從受力合理，安全適用，經(jīng)濟美觀的角度綜合考慮，方案三：預應力混凝土連續(xù)空心板橋為最佳推薦方案。此方案，預應力混凝土連續(xù)空心板橋，結(jié)構(gòu)簡單，充分利用材料，經(jīng)濟合理；施工方便，周期短；而且橋型線條簡潔。 蘭州交通大學畢業(yè)設計（論文）5第二章 設計資料一 橋梁橫向布置圖 橫向一般布置（單位：cm）跨徑：標準跨徑為 20m，計算跨徑為 ；橋面凈寬：凈 m(行車道)+2 ( 防撞護欄)。二 縱橫坡由《公路橋涵設計通用規(guī)范》 條規(guī)定，橋上縱坡不宜大于 4%，橋頭引道縱坡不宜大于 5%；如果橋梁位于市鎮(zhèn)混合交通繁忙處，橋上縱坡和橋頭引道縱坡均不能大于 3%。根據(jù)此橋所給數(shù)據(jù)及特征，故設縱坡為 2%。為滿足橫向排水要求橫坡取 % 。三 橋下凈空橋下凈空應根據(jù)計算水位（設計水位計入壅水、浪高等）或最高流冰水位加安全高度確定。當河流有形成流冰阻塞的危險或有漂浮物通過時，應按實際調(diào)查的數(shù)據(jù)，在計算水位的基礎上，結(jié)合當?shù)鼐唧w情況酌留一定富余量，作為確定橋下凈空的依據(jù)。對于有淤積的河流，橋下凈空應適當增加。在不通航或無流放木筏河流上及通航節(jié)流的不通航橋孔內(nèi)，橋下凈空不應小于表 的規(guī)定。表 非通航河流橋下最小凈空橋梁的部位 高出計算水位（m） 高出最高流冰面（m）洪水期無大漂流物 洪水期有大漂流物 /梁底有泥石流 /支承墊石頂面 蘭州交通大學畢業(yè)設計（論文）6拱腳 此橋橫跨馬營河，因為無通航的要求，根據(jù)規(guī)范及資料，可設橋下凈高為 。四 高跨比根據(jù)統(tǒng)計分析，下表列出了常用的等高和變高預應力混凝土連續(xù)梁的高跨比經(jīng)驗數(shù)據(jù)。表 連續(xù)梁高跨比鐵路橋 公路橋支點梁 H1 （ 1/12~1/16）L (1/16~1/25)L變高度連續(xù)梁跨中梁高 H2 (1/~1/)L (1/~1/)L等高度連續(xù)梁梁高 H (1/16~1/18)L (1/18~1/20)L根據(jù)上表經(jīng)驗數(shù)據(jù)，該橋為公路橋，連續(xù)空心板梁，空心板一般梁高較小，高跨比一般在 1/16～1/25 左右，跨徑為 20m，所以連續(xù)梁梁高取 。五 橋面鋪裝根據(jù)《公路橋涵設計通用規(guī)范》( JTG D602022 ) 規(guī)定：（1） 、高速公路和一級公路上特大橋，大橋的橋面鋪裝宜采用瀝青混凝土橋面鋪裝；（2） 、橋面鋪裝應設防水層；（3） 、高速公路、一級公路上橋梁的瀝青混凝土橋面鋪裝層厚度不宜小于70mm；二級及二級以下公路橋梁的瀝青混凝土橋面鋪裝層厚度不宜小于 50mm。故此橋橋面鋪裝：為 8cm 40 號防水混凝土，上鋪 9cm 瀝青混凝土。六 上部結(jié)構(gòu) 根據(jù)《公路橋涵設計通用規(guī)范》( JTG D602022 )的修訂內(nèi)容規(guī)定，空心板橋的頂板和底板厚度均不應小于 80mm?？招陌宓目斩炊瞬繎杼罘?。人行道板的厚度，就地澆筑的混凝土板不應小于 80mm；預制混凝土板不應小于 60mm。根據(jù)《橋梁工程》 （上冊）介紹，裝配式預制空心板截面中間挖孔形式很多，挖成單個較寬的空洞，其挖空體積最大，塊件質(zhì)量也最小，但在頂板內(nèi)要布置一定數(shù)量的橫向受力鋼筋；挖成兩個正圓孔，當用無縫鋼管作芯模時施工方便，但其挖空體積較小；另外一些芯模由兩個半圓及兩塊側(cè)模板組成，對不同厚度的板只要更換兩塊側(cè)模板就能形成空形，它挖空體積大，適用性也較好。在此例中，由于端跨和中跨的構(gòu)造相同，所以以中跨尺寸為例。具體尺寸見下圖：蘭州交通大學畢業(yè)設計（論文）7 （預制板端部） (預制板跨中)圖 大橋中跨邊板（單位：cm）大橋中跨邊板：梁高 90cm，頂板厚度 12cm，寬度 ；底板厚度：預制板端部為 22cm，預制板跨中為 11cm，寬度 154cm，腹板厚度 8~17cm；預制板端部中間圓孔洞半徑為 28cm，預制板跨中中間圓端形孔洞上下半圓半徑為 28cm，圓端形中間矩形尺寸為 56 11cm。? （預制板端部） (預制板跨中)圖 大橋中跨中板（單位：cm）大橋中跨中板：梁高 90cm，頂板厚度 12cm，寬度 149cm；底板厚度：預制板端部為 22cm，預制板跨中為 11cm，寬度 157cm，腹板厚度 8~17cm；預制板端部中間圓孔洞半徑為 28cm，預制板跨中中間圓端形孔洞上、下半圓半徑為 28cm，圓端形中間矩形尺寸為 56 11cm。?蘭州交通大學畢業(yè)設計（論文）8第三章 截面特性計算一 截面特性計算由于大部分截面與中跨的截面相同，因而現(xiàn)下只計算大橋中跨的截面特性，而中跨的中板與邊板截面不同，因而分別計算。此時計算需要借助 AutoCAD 中計算截面特性的功能完成，結(jié)果如下： （預制板端部） (預制板跨中)圖 大橋中跨邊板（單位： cm）（預制板端部） (預制板跨中)圖 大橋中跨中板（單位： cm）表 截面幾何特性計算結(jié)果截面位置 截面積 A（m 2） 截面慣矩 I（ m4） 中性軸至梁底距離（m）跨中 中板 支點 跨中 邊板 支點 蘭州交通大學畢業(yè)設計（論文）9二 空心板截面的抗扭慣矩根據(jù)《橋梁工程》上冊中介紹，在中小跨徑的預應力混凝土橋中，采用鉸接空心板梁橋的截面形式是比較普遍的。這種空心板可以當作薄壁矩形閉合截面。本例空心板截面可近似簡化成如下圖所示的箱型截面來進行計算 ，因為上下底板厚度分別為11cm 和 12cm，這里近似認為上下底板厚度均為 11cm。如下圖所示：圖 簡化箱型截面 則： It = = 107（cm 4）1)457(214)90(290572??????三 計算剛度參數(shù)由前面計算可知，I = cm4，I t = 107 cm4，單板寬 b=158cm，??度 =1990cm，則：lγ = = =)( 276)19058(?蘭州交通大學畢業(yè)設計（論文）10第四章 作用效應計算一 結(jié)構(gòu)自重作用效應計算本橋的施工過程劃分為四個階段， 所示。第一施工階段，為主梁預制階段，待混凝土達到設計強度90%后張拉正彎矩區(qū)預應力鋼束，并壓注水泥漿，再將各跨預制空心板梁安裝就位，形成由臨時支座支撐的簡支梁狀態(tài)。第二施工階段，先澆筑兩跨之間的連續(xù)段接頭混凝土，達到設計強度后，張拉負彎矩區(qū)預應力鋼束并壓注水泥漿。第三施工階段，拆除全部臨時支座，主梁支撐在永久支座上，完成體系轉(zhuǎn)換，在完成主梁橫向接縫，最終形成四跨連續(xù)梁。第四施工階段，進行防護欄及橋面鋪裝施工。圖 施工階段示意圖由施工過程可知，結(jié)構(gòu)自重作用效應是分階段形成的，主要包括：空心板一期結(jié)構(gòu)自重作用荷載集度（g 1），成橋后一期結(jié)構(gòu)自重作用荷載集度增量（△g 1）；二期結(jié)構(gòu)自重作用荷載集度（g 2）。針對本例橫斷面的具體構(gòu)造特點，將空間橋垮結(jié)構(gòu)簡化為平面結(jié)構(gòu)進行計算。在本例中預應力混凝土重力密度 γ =26kN/m3，瀝青混凝土結(jié)構(gòu)重度為 23 kN/m3，混凝土重度為 25 kN/m3。蘭州交通大學畢業(yè)設計（論文）11C50 混凝土的材料特性為：f ck =，f cd=，f tk=，f td=。（一） 結(jié)構(gòu)自重作用荷載集度的計算1 一期結(jié)構(gòu)自重作用荷載集度（g 1）預制邊梁：g 1= kN/ 4??預制中梁：g 1= kN/m98252 鉸縫自重計算（一期結(jié)構(gòu)自重） （△g 1）此即為成橋后一起結(jié)構(gòu)自重作用荷載集度增量△g 1。預制邊梁：△g 1= kN/)38905.(4?????預制中梁：△g 1= kN/m23 橋面系自重（二期結(jié)構(gòu)自重） （g 2）由于是高速公路，所以沒有人行道及欄桿，只有防撞護欄，本設計采用混凝土防撞護欄，按照單側(cè) 。橋面鋪裝上層為 9cm 厚 C30 瀝青混凝土，下層為 8cm 厚 C40 防水混凝土，則全橋?qū)掍佈b層每延長米重力為：（ 23+ 25） = kN/m??上述自重效應是在各空心板形成整體后再加至橋上的，由于橋梁橫向彎曲變形，隔板分配到的自重效應是不相同的，為了計算方便，近似按各板平均分配橋面鋪裝重量來考慮，則每塊空心板分配到的每延長米橋面系重力為：g2=（ 2+）/7= kN/m?（二） 內(nèi)力計算結(jié)構(gòu)體系為簡支梁結(jié)構(gòu)，計算跨徑為 ，結(jié)構(gòu)自重作用內(nèi)力計算圖式見圖。本橋為先簡支后連續(xù)的連續(xù)梁橋，施工過程中包含體系轉(zhuǎn)換，所以結(jié)構(gòu)自重內(nèi)力計算過程必須首先將各施工階段產(chǎn)生的階段內(nèi)力計算出來，然后進行內(nèi)力疊加。施工第一階段，結(jié)構(gòu)體系為簡支梁結(jié)構(gòu)，記自重荷載為 g1 。施工第二階段，由于兩跨接頭長度較短，混凝土重量較小，產(chǎn)生內(nèi)力較小，且對跨中彎矩有卸載作用，故忽略不計其產(chǎn)生的影響。施工第三階段，結(jié)構(gòu)由簡支轉(zhuǎn)為連續(xù)體系，因兩臨時支座間距較小，忽略拆除臨時支座產(chǎn)生的影響，所以其自重荷載只記鉸縫重力，即△g 1。蘭州交通大學畢業(yè)設計（論文）12施工第四階段，連續(xù)梁階段，自重作用荷載為成橋二期自重作用荷載，即 g2。 1 施工第一階段結(jié)構(gòu)自重效應內(nèi)力