【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 下部結(jié)構(gòu): 連續(xù)剛構(gòu)橋一般采用柔性橋墩, 柔性橋墩立面形式主要有三種。 （1）單柱式墩單柱式墩截面形式多為閉口箱形截面，為了滿足變形要求，多用在深谷和深水河流的高橋墩上，具體尺寸需根據(jù)對(duì)柔性的要求確定。 （2）雙柱薄壁墩大部分連續(xù)剛構(gòu)橋采用雙柱薄壁墩（），雙柱薄壁墩能減小根部梁彎矩峰值。每柱薄壁墩又有空心、實(shí)心之分。實(shí)心雙壁墩施工方便，抗撞擊能力較強(qiáng)；空心雙壁墩可節(jié)約混凝土40％左右。設(shè)計(jì)中應(yīng)根據(jù)橋的高度和跨徑選用適當(dāng)?shù)目箟?、抗彎、抗推剛度，再?zèng)Q定合適的形式。雙柱薄壁墩的中距b與主跨跨度比值一般為1/20～1/25。 （3）Y形柱式墩Y形柱在連續(xù)剛構(gòu)中也有采用，它的上部為V形托架，下部為單柱式，兩者在立面上構(gòu)成Y字形。V形托架可使主梁的負(fù)彎矩峰值降低一倍以上，下部的單柱具有一定的柔性，可滿足縱向變形要求。Y形柱連續(xù)剛構(gòu)根部梁高（連V形托架在內(nèi)）是正常變截面連續(xù)剛構(gòu)的（2～）倍，梁和托架桿件都為等截面箱形結(jié)構(gòu)或?qū)嶓w桿。此外,為了使多跨連續(xù)剛構(gòu)橋有視覺上的動(dòng)感，也可以采用V形、X形橋墩。連續(xù)剛構(gòu)橋常選用變截面主梁。 本設(shè)計(jì)采用方案總體設(shè)計(jì)：本橋設(shè)計(jì)采用變截面大跨徑預(yù)應(yīng)力連續(xù)剛構(gòu)橋本橋選用分跨為72+120+72m,邊跨與主跨之比為72/120=，滿足參考要求，變截面預(yù)應(yīng)力剛構(gòu)橋主橋全長(zhǎng)264m。其橋跨結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖見下圖 23 圖23 橋跨計(jì)算簡(jiǎn)圖 （單位m）采用變截面預(yù)應(yīng)力剛構(gòu)箱梁橋的優(yōu)點(diǎn)：1）箱型截面整體性好，結(jié)構(gòu)剛度大、截面抗彎、抗扭能力強(qiáng)；2）箱梁的頂、低板可提供足夠面積來(lái)布置預(yù)應(yīng)力鋼束，以承受正、負(fù)彎矩；3）箱型截面能提供較大的頂板翼緣懸臂，底板寬度相應(yīng)較窄，可以大幅度減下部工程量；4）采用變高度是適應(yīng)連續(xù)梁內(nèi)力變化的需要，且加大根部梁重可以減小跨中正彎矩，便于配筋和施工。5）橋梁在一聯(lián)中無(wú)伸縮縫，行車條件較好； 主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)橋墩采用雙肢薄壁橋墩,主梁采用單箱單室。箱梁的高度、底板厚度以二次拋物線變化，腹板厚度以折線變化，如構(gòu)造圖所示。1) 采用雙肢薄壁墩：這是設(shè)計(jì)本橋的最關(guān)鍵的地方，目的也就是要研究它與一般的連續(xù)橋梁有何不同，根據(jù)連續(xù)剛構(gòu)橋梁的理論分析，多跨連續(xù)剛構(gòu)，由于上部結(jié)構(gòu)與墩固結(jié)，為減少次內(nèi)力的敏感性，必須選擇抗壓剛度較大、抗推剛度較小的單壁或雙肢薄壁墩，使墩適應(yīng)梁的變形。一般情況下，在初步的設(shè)計(jì)選擇墩的尺寸時(shí)，其長(zhǎng)細(xì)比可為16~20。雙薄壁墩的中距與主跨之比在1/20~1/25之間。，高度取10米，長(zhǎng)度和箱梁底一樣寬，其長(zhǎng)細(xì)比約為10，中距與主跨之比為1/24。滿足要求。2) 梁高、板厚的確定對(duì)于箱梁橋跨徑、梁高及腹板厚度尺寸的要求，橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范作了相關(guān)規(guī)定：預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁（剛構(gòu)）橋的經(jīng)濟(jì)跨度為100~240m；變高度連續(xù)梁，支點(diǎn)截面梁高h(yuǎn)為跨徑的1/16~1/20，跨中截面梁高h(yuǎn)為跨徑的1/30~1/50；腹板的最小厚度首先要滿足構(gòu)造要求，但最終取決于受力要求，對(duì)于中等以上跨徑的混凝土梁式橋，隨著跨徑的不同和構(gòu)造要求、受力需要，腹板的厚度一般在40~70cm之間 。梁高：支點(diǎn)梁高取7m，高跨比為7/120=1/。頂?shù)装搴瘢焊鶕?jù)相關(guān)規(guī)定并參考國(guó)內(nèi)已建預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁橋，考慮布置預(yù)應(yīng)力鋼束、普通鋼筋及承受輪載的需要，箱梁頂板厚度一般為15~30cm，本橋箱梁頂板厚取35cm,翼緣頂板厚度取20cm。根部底板厚度取90cm，0號(hào)塊加大到90cm以承受較大的彎矩，跨中底板厚度取30cm。梁高、底板均按二次拋物線變化，（計(jì)算梁高變化時(shí)=，計(jì)算底板厚度變化時(shí)=，=114m），，加大腹板厚度是為了增加箱梁的抗剪能力。3) 橫截面尺寸，采用單箱單室構(gòu)造，對(duì)稱布置。箱梁底板寬為8m。箱梁頂板翼緣端部厚度左端為20cm，右端為20cm，為利脫模并減弱轉(zhuǎn)角處的應(yīng)力集中，腹板與頂板外側(cè)相接處做成統(tǒng)一的如圖所示的承托，腹板與頂板內(nèi)側(cè)相接處做成100cm45cm，腹板和底板內(nèi)側(cè)相接處做成50cm50cm，不隨腹板厚度變化。主梁支點(diǎn)根部及跨中橫截面構(gòu)造如圖24。 圖241 箱梁構(gòu)造圖 AA （單位cm）圖242 箱梁構(gòu)造圖 BB （單位cm）圖243 箱梁構(gòu)造圖 CC （單位cm）圖244 箱梁構(gòu)造圖 DD （單位cm）圖245 箱梁構(gòu)造圖 EE （單位cm）圖246 箱梁構(gòu)造圖 FF （單位cm）圖247 箱梁構(gòu)造圖 GG （單位cm）圖248 箱梁構(gòu)造圖 HH （單位cm）第四章 恒載內(nèi)力計(jì)算第三章 結(jié)構(gòu)模型及計(jì)算參數(shù) 結(jié)構(gòu)離散化的基本原則 結(jié)構(gòu)離散時(shí)應(yīng)遵循以下三個(gè)基本原則1）計(jì)算模型應(yīng)盡量符合實(shí)際結(jié)構(gòu)的構(gòu)造特點(diǎn)和受力特點(diǎn)，以保證計(jì)算結(jié)果的真實(shí)性；2）建立模型時(shí)，在錯(cuò)綜復(fù)雜的轉(zhuǎn)換過(guò)程中應(yīng)注意一定要保證體系的幾何不變性，同時(shí)要避免出現(xiàn)與實(shí)際結(jié)構(gòu)受力不符的多余聯(lián)結(jié)；3）盡量減少不必要的結(jié)點(diǎn)數(shù)目，以縮短計(jì)算時(shí)間，減少后處理工作量。 桿系單元的劃分應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)的構(gòu)造特點(diǎn)，實(shí)際問(wèn)題的需要以及計(jì)算精度的要求來(lái)決定。因此，用來(lái)劃分單元的結(jié)點(diǎn)，應(yīng)在以下位置設(shè)置：1）各關(guān)鍵控制截面處；2）構(gòu)件交接點(diǎn)、轉(zhuǎn)折點(diǎn)；3）截面突變處；4）不同材料結(jié)合處；5）所有支承點(diǎn)（包括永久和臨時(shí)支承）；6）對(duì)于由等截面直桿組成的橋梁結(jié)構(gòu)，除梁、柱等構(gòu)件的自然交結(jié)點(diǎn)處必須設(shè)置結(jié)點(diǎn)外，桿件中間結(jié)點(diǎn)的多少，對(duì)計(jì)算精度并無(wú)影響。一般根據(jù)驗(yàn)算截面的布置以及求算影響線時(shí)單位力作用點(diǎn)的要求，來(lái)確定所需的中間結(jié)點(diǎn)；7）對(duì)于變截面桿或曲桿結(jié)構(gòu)，盡量細(xì)分，使折線形模型盡可能接近實(shí)際曲線結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)；8）施工縫處； 計(jì)算模型和施工階段劃分依照本橋的結(jié)構(gòu)布置，在確定計(jì)算模型時(shí)，主要應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：1）確定計(jì)算模型時(shí)，結(jié)點(diǎn)和單元的劃分主要根據(jù)主梁每次施工長(zhǎng)度來(lái)確定，每一塊懸澆箱梁取為一個(gè)單元；2）主墩單元的多少對(duì)結(jié)構(gòu)分析精度影響不大，按一般劃分原則進(jìn)行單元和結(jié)點(diǎn)的劃分；3）墩頂與箱梁中性軸之間以剛臂連接全橋共分130個(gè)結(jié)點(diǎn)，120個(gè)桿單元。其中1～109節(jié)點(diǎn)為主梁?jiǎn)卧?10~130節(jié)點(diǎn)為橋墩單元。施工階段的劃分是根據(jù)結(jié)構(gòu)詳細(xì)的施工步驟予以確定的。根據(jù)施工步驟全橋共劃分38個(gè)施工階段形成結(jié)構(gòu)體系，用Midas有限元軟件進(jìn)行施工階段分析時(shí)，須考慮掛籃的移動(dòng)、混凝土的澆注、濕重的預(yù)加、預(yù)應(yīng)力筋的張拉以及施工臨時(shí)荷載的變化等。 懸臂節(jié)段劃分懸臂施工對(duì)于箱形截面，梁體一般單元為3m、以掛籃為施工機(jī)具進(jìn)行對(duì)稱懸臂施工。節(jié)段宜劃成分批等長(zhǎng)度，節(jié)段長(zhǎng)度可適當(dāng)逐漸加大，以便于施工，同時(shí)應(yīng)盡可能發(fā)揮掛籃的承載能力。0號(hào)和1號(hào)塊采用支架施工，其長(zhǎng)度的取值應(yīng)考慮為2號(hào)塊的懸臂施工提供足夠的作業(yè)平臺(tái)；同時(shí)也不應(yīng)該太大，以免浪費(fèi)材料，增加主梁自重。本設(shè)計(jì)采用0號(hào)塊長(zhǎng)度為6米，1號(hào)塊3米，以滿足這些要求。其他各節(jié)段長(zhǎng)度（只取一個(gè)懸臂長(zhǎng)度）如表31：表31 各懸臂節(jié)段長(zhǎng)度表節(jié)段邊跨現(xiàn)澆邊跨合攏8~17號(hào)塊1~7號(hào)塊0號(hào)塊長(zhǎng)度(m)3m3+2m2m103m83m2圖31 懸臂節(jié)段劃分示意圖(CAD)圖32 Midas建模懸臂段劃分示意圖 材料特性和計(jì)算參數(shù)主梁采用C50號(hào)混凝土，混凝土容重26kN/，104Mpa，線膨脹系數(shù)α＝110－5，混凝土材料的收縮徐變特性全部按照規(guī)范規(guī)定取值。橋墩采用C40號(hào)混凝土，混凝土容重25kN/， Mpa，線膨脹系數(shù)α＝110－5，混凝土材料的收縮徐變特性全部按照規(guī)范規(guī)定取值。預(yù)應(yīng)力采用鋼絞線束施加，105MPa，鋼絞線采用中交新預(yù)應(yīng)力筋：270K級(jí)鋼絞線，公稱面積140mm2，抗拉標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度為1860MPa。 施工環(huán)境和溫度模式(1) 施工環(huán)境按野外一般條件濕度。(2) 溫度模式：a) 均勻溫差成分：升溫取20℃，降溫?。?5℃。b) 不均勻溫差成分：箱梁翼板范圍內(nèi)升溫、降溫如圖： 圖33 梁?jiǎn)卧郎? 圖34 梁?jiǎn)卧禍?67第四章 恒載內(nèi)力計(jì)算 毛截面特性計(jì)算計(jì)算恒載前首先確定單元截面梁高，梁高和底板均按二次拋物線變化，（計(jì)算梁高變化時(shí)=，計(jì)算底板厚度變化時(shí)=，=114m） 通過(guò)計(jì)算各截面梁高及毛截面特性列如下表： 表41 毛截面特性表計(jì)算截面梁高AYsYxIWs=I/YsWx=I/Yx跨中截面AA1截面 AA截面AA右截面 BB截面BB右截面EE左截面 EE截面 FF截面GG左截面 GG截面 HH截面 KK截面BBB右截面DDEE截面EEFF截面FFEE截面EED左截面 B右B截面46根部截面恒載內(nèi)力計(jì)算包括一期恒載(結(jié)構(gòu)自重)和二期恒載(橋面鋪裝、護(hù)攔等)計(jì)算，計(jì)算時(shí)按毛截面特性進(jìn)行。另一方面，懸臂法施工的整個(gè)過(guò)程中，梁體的內(nèi)力不斷發(fā)生改變，因此主梁施工過(guò)程內(nèi)力亦要參與控制設(shè)計(jì)。因此，懸臂法施工連續(xù)梁橋的恒載內(nèi)力計(jì)算要分兩個(gè)思路進(jìn)行：一是計(jì)算各施工過(guò)程內(nèi)力；二是按成橋狀態(tài)計(jì)算結(jié)構(gòu)自重內(nèi)力，并與其他各種荷載組合來(lái)控制使用階段的配筋量，然后按實(shí)際施工過(guò)程進(jìn)行配筋及驗(yàn)算。 恒載集度計(jì)算 一期恒載集度 一期荷載集度包括箱梁及橫隔板的集度，因本橋無(wú)橫隔板，故只考慮箱梁集度。本橋主箱梁集度計(jì)算公式為： (41) 式中： i—單元號(hào)；—i號(hào)單元一期恒載集度； —i號(hào)單元的毛截面面積，Ai等于該單元兩端節(jié)點(diǎn)截面積的平均值。計(jì)算得一期恒載集度如下表：表 42 一期恒載集度表單元號(hào)面積A容重γ集度q單元長(zhǎng)度單元重量626372638263926102611261226132614261526162617263182631926320263212632226323263242637252526326263272632826229262 二期恒載集度 本橋采用4厘米瀝青混凝土+5厘米水泥混凝土+三角墊層（布置橫坡的需要）。 則二期恒載集度由： 橋面鋪裝：9++23= 三角形層混凝土墊層：9/223= 欄桿等按：1 kN/m 總集度：++1 = kN/m 時(shí)程內(nèi)力計(jì)算橋梁結(jié)構(gòu)特別是大跨度橋梁結(jié)構(gòu)的分段施工，一般總要經(jīng)歷一個(gè)長(zhǎng)期而又復(fù)雜的施工過(guò)程以及結(jié)構(gòu)體系轉(zhuǎn)換過(guò)程。隨著施工階段的推進(jìn)，橋梁結(jié)構(gòu)形式、支承約束條件、荷載作用方式等都在不斷變化。分段施工中的結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)是逐工況逐階段累計(jì)形成的，為了真實(shí)反映實(shí)際結(jié)構(gòu)的受力性能，每個(gè)工況或每個(gè)階段的結(jié)構(gòu)受力分析必須獨(dú)立進(jìn)行，而中間施工階段或最終成橋狀態(tài)的結(jié)構(gòu)受力是已經(jīng)完成的各個(gè)工況或各個(gè)階段的結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)的疊加結(jié)果，因此有必要了解施工階段結(jié)構(gòu)的受力性能。 梁段懸臂施工內(nèi)力 從墩頂0號(hào)塊件開始的梁段雙懸臂施工時(shí)的結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)屬于超靜定結(jié)構(gòu)狀態(tài)。因此，在整個(gè)梁段懸臂施工中，最不利受力狀態(tài)出現(xiàn)在最長(zhǎng)雙懸臂時(shí)，即梁段懸臂施工的最后階段，最不利受力將出現(xiàn)在箱梁根部，其結(jié)構(gòu)不計(jì)施工荷載的結(jié)構(gòu)彎矩值如下表：表43 最大懸臂施工階段內(nèi)力節(jié)點(diǎn)號(hào)軸力(kN)剪力(kN)彎矩(kNm)節(jié)點(diǎn)號(hào)軸力(kN)剪力(kN)彎矩(kNm)2+02+02563+02+0157+02+024+02+0258+03+035+00+00+0059+03+036+0260+03+047+02+0361+03+048+03+0362+03+049+03+