【文章內容簡介】 下部結構: 連續(xù)剛構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)對柔性的要求確定。 （2）雙柱薄壁墩大部分連續(xù)剛構橋采用雙柱薄壁墩（），雙柱薄壁墩能減小根部梁彎矩峰值。每柱薄壁墩又有空心、實心之分。實心雙壁墩施工方便，抗撞擊能力較強；空心雙壁墩可節(jié)約混凝土40％左右。設計中應根據(jù)橋的高度和跨徑選用適當?shù)目箟?、抗彎、抗推剛度，再決定合適的形式。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，兩者在立面上構成Y字形。V形托架可使主梁的負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)剛構根部梁高（連V形托架在內）是正常變截面連續(xù)剛構的（2～）倍，梁和托架桿件都為等截面箱形結構或實體桿。此外,為了使多跨連續(xù)剛構橋有視覺上的動感，也可以采用V形、X形橋墩。連續(xù)剛構橋常選用變截面主梁。 本設計采用方案總體設計：本橋設計采用變截面大跨徑預應力連續(xù)剛構橋本橋選用分跨為72+120+72m,邊跨與主跨之比為72/120=，滿足參考要求，變截面預應力剛構橋主橋全長264m。其橋跨結構簡圖見下圖 23 圖23 橋跨計算簡圖 （單位m）采用變截面預應力剛構箱梁橋的優(yōu)點：1）箱型截面整體性好，結構剛度大、截面抗彎、抗扭能力強；2）箱梁的頂、低板可提供足夠面積來布置預應力鋼束，以承受正、負彎矩；3）箱型截面能提供較大的頂板翼緣懸臂，底板寬度相應較窄，可以大幅度減下部工程量；4）采用變高度是適應連續(xù)梁內力變化的需要，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)中無伸縮縫，行車條件較好； 主體結構設計本設計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，如構造圖所示。1) 采用雙肢薄壁墩：這是設計本橋的最關鍵的地方，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)剛構橋梁的理論分析，多跨連續(xù)剛構，由于上部結構與墩固結，為減少次內力的敏感性，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，使墩適應梁的變形。一般情況下，在初步的設計選擇墩的尺寸時，其長細比可為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，長度和箱梁底一樣寬，其長細比約為10，中距與主跨之比為1/24。滿足要求。2) 梁高、板厚的確定對于箱梁橋跨徑、梁高及腹板厚度尺寸的要求，橋梁設計規(guī)范作了相關規(guī)定：預應力混凝土連續(xù)梁（剛構）橋的經濟跨度為100~240m；變高度連續(xù)梁，支點截面梁高h為跨徑的1/16~1/20，跨中截面梁高h為跨徑的1/30~1/50；腹板的最小厚度首先要滿足構造要求，但最終取決于受力要求，對于中等以上跨徑的混凝土梁式橋，隨著跨徑的不同和構造要求、受力需要，腹板的厚度一般在40~70cm之間 。梁高：支點梁高取7m，高跨比為7/120=1/。頂?shù)装搴瘢焊鶕?jù)相關規(guī)定并參考國內已建預應力連續(xù)梁橋，考慮布置預應力鋼束、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，（計算梁高變化時=，計算底板厚度變化時=，=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，采用單箱單室構造，對稱布置。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，為利脫模并減弱轉角處的應力集中，腹板與頂板外側相接處做成統(tǒng)一的如圖所示的承托，腹板與頂板內側相接處做成100cm45cm，腹板和底板內側相接處做成50cm50cm，不隨腹板厚度變化。主梁支點根部及跨中橫截面構造如圖24。 圖241 箱梁構造圖 AA （單位cm）圖242 箱梁構造圖 BB （單位cm）圖243 箱梁構造圖 CC （單位cm）圖244 箱梁構造圖 DD （單位cm）圖245 箱梁構造圖 EE （單位cm）圖246 箱梁構造圖 FF （單位cm）圖247 箱梁構造圖 GG （單位cm）圖248 箱梁構造圖 HH （單位cm）第四章 恒載內力計算第三章 結構模型及計算參數(shù) 結構離散化的基本原則 結構離散時應遵循以下三個基本原則1）計算模型應盡量符合實際結構的構造特點和受力特點，以保證計算結果的真實性；2）建立模型時，在錯綜復雜的轉換過程中應注意一定要保證體系的幾何不變性，同時要避免出現(xiàn)與實際結構受力不符的多余聯(lián)結；3）盡量減少不必要的結點數(shù)目，以縮短計算時間，減少后處理工作量。 桿系單元的劃分應根據(jù)結構的構造特點，實際問題的需要以及計算精度的要求來決定。因此，用來劃分單元的結點，應在以下位置設置：1）各關鍵控制截面處；2）構件交接點、轉折點；3）截面突變處；4）不同材料結合處；5）所有支承點（包括永久和臨時支承）；6）對于由等截面直桿組成的橋梁結構，除梁、柱等構件的自然交結點處必須設置結點外，桿件中間結點的多少，對計算精度并無影響。一般根據(jù)驗算截面的布置以及求算影響線時單位力作用點的要求，來確定所需的中間結點；7）對于變截面桿或曲桿結構，盡量細分，使折線形模型盡可能接近實際曲線結構的受力狀態(tài)；8）施工縫處； 計算模型和施工階段劃分依照本橋的結構布置，在確定計算模型時，主要應注意以下幾點：1）確定計算模型時，結點和單元的劃分主要根據(jù)主梁每次施工長度來確定，每一塊懸澆箱梁取為一個單元；2）主墩單元的多少對結構分析精度影響不大，按一般劃分原則進行單元和結點的劃分；3）墩頂與箱梁中性軸之間以剛臂連接全橋共分130個結點，120個桿單元。其中1～109節(jié)點為主梁單元，110~130節(jié)點為橋墩單元。施工階段的劃分是根據(jù)結構詳細的施工步驟予以確定的。根據(jù)施工步驟全橋共劃分38個施工階段形成結構體系，用Midas有限元軟件進行施工階段分析時，須考慮掛籃的移動、混凝土的澆注、濕重的預加、預應力筋的張拉以及施工臨時荷載的變化等。 懸臂節(jié)段劃分懸臂施工對于箱形截面，梁體一般單元為3m、以掛籃為施工機具進行對稱懸臂施工。節(jié)段宜劃成分批等長度，節(jié)段長度可適當逐漸加大，以便于施工，同時應盡可能發(fā)揮掛籃的承載能力。0號和1號塊采用支架施工，其長度的取值應考慮為2號塊的懸臂施工提供足夠的作業(yè)平臺；同時也不應該太大，以免浪費材料，增加主梁自重。本設計采用0號塊長度為6米，1號塊3米，以滿足這些要求。其他各節(jié)段長度（只取一個懸臂長度）如表31：表31 各懸臂節(jié)段長度表節(jié)段邊跨現(xiàn)澆邊跨合攏8~17號塊1~7號塊0號塊長度(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 材料特性和計算參數(shù)主梁采用C50號混凝土，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。預應力采用鋼絞線束施加，105MPa，鋼絞線采用中交新預應力筋：270K級鋼絞線，公稱面積140mm2，抗拉標準強度為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：箱梁翼板范圍內升溫、降溫如圖： 圖33 梁單元升溫 圖34 梁單元降溫67第四章 恒載內力計算 毛截面特性計算計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，（計算梁高變化時=，計算底板厚度變化時=，=114m） 通過計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根部截面恒載內力計算包括一期恒載(結構自重)和二期恒載(橋面鋪裝、護攔等)計算，計算時按毛截面特性進行。另一方面，懸臂法施工的整個過程中，梁體的內力不斷發(fā)生改變，因此主梁施工過程內力亦要參與控制設計。因此，懸臂法施工連續(xù)梁橋的恒載內力計算要分兩個思路進行：一是計算各施工過程內力；二是按成橋狀態(tài)計算結構自重內力，并與其他各種荷載組合來控制使用階段的配筋量，然后按實際施工過程進行配筋及驗算。 恒載集度計算 一期恒載集度 一期荷載集度包括箱梁及橫隔板的集度，因本橋無橫隔板，故只考慮箱梁集度。本橋主箱梁集度計算公式為： (41) 式中： i—單元號；—i號單元一期恒載集度； —i號單元的毛截面面積，Ai等于該單元兩端節(jié)點截面積的平均值。計算得一期恒載集度如下表：表 42 一期恒載集度表單元號面積A容重γ集度q單元長度單元重量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 時程內力計算橋梁結構特別是大跨度橋梁結構的分段施工，一般總要經歷一個長期而又復雜的施工過程以及結構體系轉換過程。隨著施工階段的推進，橋梁結構形式、支承約束條件、荷載作用方式等都在不斷變化。分段施工中的結構受力狀態(tài)是逐工況逐階段累計形成的，為了真實反映實際結構的受力性能，每個工況或每個階段的結構受力分析必須獨立進行，而中間施工階段或最終成橋狀態(tài)的結構受力是已經完成的各個工況或各個階段的結構受力狀態(tài)的疊加結果，因此有必要了解施工階段結構的受力性能。 梁段懸臂施工內力 從墩頂0號塊件開始的梁段雙懸臂施工時的結構受力狀態(tài)屬于超靜定結構狀態(tài)。因此，在整個梁段懸臂施工中，最不利受力狀態(tài)出現(xiàn)在最長雙懸臂時，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，其結構不計施工荷載的結構彎矩值如下表：表43 最大懸臂施工階段內力節(jié)點號軸力(kN)剪力(kN)彎矩(kNm)節(jié)點號軸力(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+