【文章內(nèi)容簡介】 續(xù)上表名稱 項目 符號 單位 數(shù)據(jù)pkfMPa 鋼絞線 標(biāo)準(zhǔn)強度彈性模量 EMPa 105青 島 理 工 大 學(xué) 畢 業(yè) 設(shè) 計 （ 論 文 ）4名稱 項目 符號 單位 數(shù)據(jù)pdfMPa 1260抗拉設(shè)計強度最大控制應(yīng)力 con? 13956fMPa 1209持久狀態(tài)應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)荷載組合 .pkMPa 12091?kN/ m179。 kN/ m179。 鋼筋混凝土瀝青混凝土鋼絞線 3kN/ m179。 鋼絞線與混凝土的彈性模量比 EP?無量綱 注： 39。fck、 39。t分別為鋼束張拉時混凝土軸心抗壓、抗拉強度標(biāo)準(zhǔn)值，本設(shè)計考慮混凝土強度達到設(shè)計強度的 90%時開始張拉預(yù)應(yīng)力鋼束，即混凝土強度等級為 C45 時開始張拉鋼束，因 39。f = MPa, 39。ftk =。青 島 理 工 大 學(xué) 畢 業(yè) 設(shè) 計 （ 論 文 ）5第 2 章 設(shè)計要點及結(jié)構(gòu)尺寸擬定 設(shè)計要點本橋上部結(jié)構(gòu)為 3 跨預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋，采用先簡支后連續(xù)施工方法，即采用如下施工方法：（1）預(yù)制簡支 T 梁，吊裝到位；（2）澆筑墩頂連續(xù)段接頭混凝土，達到設(shè)計強度后，張拉負彎矩區(qū)預(yù)應(yīng)力鋼束并壓注水泥漿；（3）再拆除臨時支座，完成體系轉(zhuǎn)換；（4）完成主梁橫向接縫澆筑；（5）最后進行防撞護欄及橋面鋪裝施工。預(yù)應(yīng)力鋼束必須待混凝土立方體強度達到設(shè)計混凝土強度等級的 90%后（且齡期不小于 4d） ，方可張拉。預(yù)制梁內(nèi)正彎矩鋼束采用兩端同時張拉，錨下控制應(yīng)力為 ?；墩頂橋面現(xiàn)澆層負彎矩鋼束采用單端張拉，錨下控制應(yīng)力為 2.，未計入預(yù)應(yīng)力鋼筋與錨圈口之間的摩擦損失。主梁按部分預(yù)應(yīng)力混凝土 A 類構(gòu)件設(shè)計。 結(jié)構(gòu)尺寸的擬定 主梁片數(shù)與主梁間距主梁間距通常應(yīng)隨梁高與跨徑的增大而加寬為經(jīng)濟，同時加寬翼緣板對提高主梁截面效率指標(biāo) ?很有效，故在許可條件下應(yīng)適當(dāng)加寬 T 梁翼緣板。本設(shè)計主梁中梁翼緣板寬度為 240cm,邊梁翼緣板寬度為 240m,由于寬度較大，為保證橋梁的整體受力性能，橋面板采用現(xiàn)澆混凝土剛性接頭。因此主梁的工作截面有兩種：預(yù)施應(yīng)力、運輸、吊裝階段的小截面（內(nèi)梁翼緣寬 120cm，外梁翼緣寬 205cm） ，二期恒載施工以及運營階段的大截面。單幅橋面寬為 12m，選用 5 片 T 梁。主梁橫斷面布置如圖 21 所示。青 島 理 工 大 學(xué) 畢 業(yè) 設(shè) 計 （ 論 文 ）6 主梁結(jié)構(gòu)尺寸的擬定主梁采用 T 形截面，梁高為 ，高跨比為 H/L=1/。T 梁截面如圖 22所示。本橋上部結(jié)構(gòu)為 3 跨 32m+35m+32m 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋，施工方法為先簡支后連續(xù)，考慮伸縮縫的設(shè)置，實際橋跨長度為 ，即在橋的兩頭各設(shè)8cm 的伸縮縫，主梁立面與平面構(gòu)造如圖 23 所示。預(yù)制安裝時，邊跨的預(yù)制梁長為 ，計算跨徑為 ，中跨的預(yù)制梁長為 ，計算跨徑為；簡支變連續(xù)后邊跨計算跨徑為 ，中跨計算跨徑為 35m。 205317035 205317035170424242444848484848圖 21 主梁橫斷面布置圖（單位：cm） 橫截面沿跨長的變化如圖 23 所示，本設(shè)計主梁采用等高形式，橫截面的 T 梁翼緣板厚度沿跨長不變。梁端部區(qū)段由于錨頭集中力的作用而引起較大的局部應(yīng)力，也為布置錨具的需要，在距梁端 2m 范圍內(nèi)將腹板加厚到與馬蹄同寬，同時馬蹄寬度為480mm，馬蹄部分為配合鋼束彎起而從四分點附近（第二道橫隔梁處）開始向支點逐漸抬高，在馬蹄抬高的同時，腹板寬度亦開始變化。 橫隔梁的設(shè)置 模型試驗結(jié)果表明，在荷載作用處的主梁彎矩橫向分布，當(dāng)該處有橫隔梁時比較均勻，否則，荷載直接作用下的主梁彎矩就很大。為減小對主梁設(shè)計起主要控制作用的跨中彎矩，在跨中設(shè)置一道中橫隔梁?？缍容^大時應(yīng)設(shè)置較多的橫隔青 島 理 工 大 學(xué) 畢 業(yè) 設(shè) 計 （ 論 文 ）7梁。本設(shè)計在橋跨中心、四分點和支點處設(shè)置 5 道橫隔梁，間距為邊跨 ，中跨為 m。詳見圖 23。 跨 中 中 梁 梁 端邊 梁跨 中 梁 端35 170 35 35 1704816202446 94620201648613561356060 20202242016 20223585 120240162022420602022169204861353585120240240240 35162048965016184202251561356135 圖 22 T 梁橫斷面圖（單位：cm）青 島 理 工 大 學(xué) 畢 業(yè) 設(shè) 計 （ 論 文 ）82020201020202022080802032017508220 52,8140202015080808080809503201750I邊跨中跨橋墩中心線 現(xiàn)澆中橫梁背墻前緣線伸縮縫預(yù)留槽端支座中心封錨端臨時支座中心線中跨半平面 橋墩中心線邊跨負彎矩鋼束槽口半I—I中跨中心線B槽口A槽口(一期濕接縫施工范圍)(一期濕接縫施工范圍)(二期濕接縫施工范圍)負彎矩鋼束槽口預(yù)制梁預(yù)制梁端支座中心臨時支座中心線臨時支座中心線 現(xiàn)澆中橫梁負彎矩鋼束槽口231616 2803216952.B槽口A槽口 028039587520570170170170205142424241104848 48484815152010 104848484848 圖 23 主梁構(gòu)造立面與平面圖（單位：cm）青 島 理 工 大 學(xué) 畢 業(yè) 設(shè) 計 （ 論 文 ）9 毛截面幾何特性計算毛截面幾何特性是結(jié)構(gòu)內(nèi)力、配束及變形計算的前提。由于梯形分塊法是目前各種商用橋梁電算軟件的最常用的方法（即節(jié)線法） ，所以本設(shè)計也采用梯形分塊法計算毛截面的幾何特性。 計算原理橋梁中的 T 形、工字形截面以及箱形截面都可分割成許多梯形，設(shè)其中任意梯形如圖 24 所示，其上底、下底和高分別為 a、 b 和 h，它的幾何特性為： 形 心 軸yc圖 24 梯形截面示意圖 面積 A =（ a+b） h/2 形心軸位置 yc=（ b+2a） h/3(a+b) 對形心軸的慣性矩 Ic=（ a2+4ab+b2） h3/36(a+b) 當(dāng) a=0 或 b=0 時，梯形變成了三角形，上述公式仍適用。 如圖 25 所示的 T 形截面計算方法如下。 1234556bb6xy 圖 25 T 形截面梯形分塊示意圖 青 島 理 工 大 學(xué) 畢 業(yè) 設(shè) 計 （ 論 文 ）10按梯形分塊分為 5 個梯形塊，共 6 條節(jié)線。每條節(jié)線距離截面底緣 x 軸的距離為 hi，節(jié)線寬度為 bi 。第 i 個梯形分塊，其上底寬 a = bi+1，下底寬 b = bi ，高 h = hi+1 – hi ，代入幾何特性計算公式可得： 面積 11())2i iiibhA???形心軸位置 1(3()iiiiciy? 對自身形心軸的慣性矩 32211)(4)6iiiici ibbhI????對整體截面底緣 x 軸的面積距 ()ixiicyShA 根據(jù)慣性矩的移軸原理，梯形分塊 i對 x 軸的慣性矩為 2()xiciiicyhIA??將各個梯形的 iA、 xiS和 iI疊加起來，即可得到整個截面面的面積 A、對 x軸的面積距 x和慣性矩 1ni??， 1nxxiiS?， 1nxiI??。整個截面的形心軸至截面底緣 x 軸的距離為 /xSy。整個截面對形心的慣性矩為 2cxAI?。 截面幾何特性計算結(jié)果本設(shè)計主梁截面變化不大，其預(yù)制中梁跨中、支點截面，預(yù)制邊梁跨中、支點截面以及成橋后的跨中及支點的幾何特性可采用以上方法求得，其結(jié)果見表 21。 表 21 截面幾何特性計算結(jié)果 截面位置 截面積 A（m 2） 截面慣性矩 I(m4) 中性軸至梁底的距離 （m）跨中 支點 跨中 支點 跨中 支點 跨中 支點 注：表中所列為毛截面值。青 島 理 工 大 學(xué) 畢 業(yè) 設(shè) 計 （ 論 文 ）11 檢驗截面效率指標(biāo) ρ對于中梁跨中截面：上核心距 msAyx?????下核心距 .(2)s??截面效率指標(biāo)： ..?????對于邊梁跨中截面：上核心距 . msAyx??? 下核心距 ..()s????截面效率指標(biāo)： ???表明以上初擬的跨中截面是合理的。對于成橋邊梁支點截面：上核心距 msAyx????? 下核心距 ..(21)s??青 島 理 工 大 學(xué) 畢 業(yè) 設(shè) 計 （ 論 文 ）12青 島 理 工 大 學(xué) 畢 業(yè) 設(shè) 計 （ 論 文 ）13第 3 章 主梁自重作用效應(yīng)計算 結(jié)構(gòu)自重效應(yīng)計算在結(jié)構(gòu)自重作用效應(yīng)計算之前，簡要介紹本設(shè)計施工過程。如圖 31 所示，全橋施工過程可分以下 4 個階段。第一施工階段，為主梁的預(yù)制階段，待混凝土達到設(shè)計強度 90%后張拉正彎矩區(qū)預(yù)應(yīng)力鋼束，并壓注水泥漿，再將各跨預(yù)制主梁安裝就位，形成由臨時支座支承的簡支梁狀態(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(shè)計強度后，張拉負彎矩預(yù)應(yīng)力鋼束并壓注水泥漿。第三施工階段，拆除全部臨時支座，主梁支承在永久支座上，完成體系轉(zhuǎn)換，再完成橫向接縫澆筑，最終形成三跨連續(xù)梁的空間結(jié)構(gòu)。第四施工階段，進行防撞護欄及橋面鋪裝施工。 第 一 施 工 階 段第 二 施 工 階 段第 三 施 工 階 段第 四 施 工 階 段 圖 31 施工階段示意圖由施工過程可知，結(jié)構(gòu)自重作用效應(yīng)是分階段形成的，主要包括：預(yù)制 T 梁一期結(jié)構(gòu)自重作用荷載集度（g 1）,成橋后 T 梁一期結(jié)構(gòu)自重作用荷載集度增量（?g1） ，二期結(jié)構(gòu)自重作用荷載增量（g 2） 。針對本設(shè)計橫斷面的具體構(gòu)造特點，將空間橋跨結(jié)構(gòu)簡化為平面結(jié)構(gòu)進行計算，即只對由單片 T 梁構(gòu)成的三跨簡支轉(zhuǎn)連續(xù)梁橋進行結(jié)構(gòu)分析，在汽車荷載作用效應(yīng)計算時考慮荷載橫向分布系數(shù)，結(jié)構(gòu)自重作用空間效應(yīng)按每片梁均青 島 理 工 大 學(xué) 畢 業(yè) 設(shè) 計 （ 論 文 ）14分計算。 結(jié)構(gòu)自重作用荷載集度計算1 .預(yù)制 T 梁自重作用荷載集度（g 1）（1）預(yù)制 T 梁邊梁一期結(jié)構(gòu)自重作用荷載集度：邊跨： ??????????? ?? ?? .6/kNm中跨： ????????????? ?? ?? 6./kNm （2）預(yù)制 T 梁中梁一期結(jié)構(gòu)自重作用荷載集度：邊跨： ??..????????? ?? ?? 中跨： ????????????? ?? ?? 2695/k2. 成橋后 T 梁一期結(jié)構(gòu)自重作用荷載集度增量（ ?g1） 預(yù)制梁計入每片梁間現(xiàn)澆橋面板及橫隔梁濕接縫混凝土后的結(jié)構(gòu)自重作用荷載集度即為成橋后 T 梁一期結(jié)構(gòu)自重作用荷載集度增量。（1）成橋后 T 梁邊梁一期結(jié)構(gòu)自重作用荷載集度增量：邊跨： ()????? ??中跨： ? ?1....0/??kN/m（2）成橋后 T 梁中梁一期結(jié)構(gòu)自重作用荷載集度增量：青 島 理 工 大 學(xué) 畢 業(yè) 設(shè) 計 （ 論 文 ）15邊跨： ? ?????? ?? 中跨： .. .69/ 3. 二期結(jié)構(gòu)自重作用荷載集度（g 2）二期結(jié)構(gòu)自重作用荷載集度為橋面鋪裝與護欄自重集度之和。 橋面鋪裝采用 12cm 瀝青混凝土鋪裝，且鋪裝層寬為 11m，瀝青混凝土的重度為 24 3/kNm，一側(cè)護欄按每延米 3m混凝土計，混凝土重度按 25 3/kNm計，因橋橫向由 5 片梁組成，則每片梁承擔(dān)全部二期永久作用效應(yīng)的 1/5。2()????? 內(nèi)力計算本橋為先簡支后連續(xù)的連續(xù)梁橋，施工過程中包含了結(jié)構(gòu)體系的轉(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。第一施工階段，結(jié)構(gòu)體系為簡支梁結(jié)構(gòu)，自重作用荷載為 g1。 第二施工階段，由于兩跨間接頭較短，混凝土重量較小，其產(chǎn)生的內(nèi)力較小，且會減小跨中彎矩，故忽略不計。 第三施工階段，結(jié)構(gòu)體系已轉(zhuǎn)換為連續(xù)梁，因臨時支座間距較小，忽略臨時支座移除產(chǎn)生的效應(yīng)，故自重作用荷載僅為翼緣板及橫隔梁接頭重力，即 Ag1。第四施工階段，結(jié)構(gòu)體系為連續(xù)梁，自重作用荷載為橋梁二期結(jié)構(gòu)自重作用