【文章內(nèi)容簡介】 結(jié)合起來，形成一 種連續(xù) — 剛構(gòu)體系。這種綜合了上述兩種體系各自優(yōu)點的體系是連續(xù)梁體系的一個重要發(fā)展，也是未來連續(xù)梁發(fā)展的主要方向。 xx 大學本科 畢業(yè)設(shè)計 第 2 頁 另外，由于連續(xù)梁體系的發(fā)展，預應力混凝土連續(xù)梁在中等跨徑范圍內(nèi)形成了很多不同類型，無論在橋跨布置、梁、墩截面形式，或是在體系上都不斷改進。在城市預應力混凝土連續(xù)梁中，為充分利用空間，改善交通的分道行駛，甚至已建成不少雙層橋面形式。 在我國，預應力混凝土連續(xù)梁雖然也在不斷地發(fā)展，然而，想要在本世紀末趕超國際先進水平，就必須解決好下面幾個課題： ⑴ .發(fā)展大噸位的錨固張拉體系，避免配束過多而增大箱梁構(gòu) 造尺寸，否則混凝土保護層難以保證，密集的預應力管道與普通鋼筋層層迭置又使混凝土質(zhì)量難以提高。 (2).在一切適宜的橋址，設(shè)計與修建墩梁固結(jié)的連續(xù) — 剛構(gòu)體系，盡可能不采用養(yǎng)護調(diào)換不易的大噸位支座。 (3).充分發(fā)揮三向預應力的優(yōu)點，采用長懸臂頂板的單箱截面，既可節(jié)約材料減輕結(jié)構(gòu)自重，又可充分利用懸臂施工方法的特點加快施工進度。 另外，在設(shè)計預應力連續(xù)梁橋時，技術(shù)經(jīng)濟指針也是一個很關(guān)鍵的因素，它是設(shè)計方案合理性與經(jīng)濟性的標志。目前，各國都以每平方米橋面的三材（混凝土、預應力鋼筋、普通鋼筋）用量與每平方米橋面造價 來表示預應力混凝土橋梁的技術(shù)經(jīng)濟指針。但是，橋梁的技術(shù)經(jīng)濟指針的研究與分析是一項非常復雜的工作，三材指標和造價指標與很多因素有關(guān)，例如：橋址、水文地質(zhì)、能源供給、材料供應、運輸、通航、規(guī)劃、建筑等地點條件；施工現(xiàn)代化、制品工業(yè)化、勞動力和材料價格、機械工業(yè)基礎(chǔ)等全國基建條件。同時，一座橋的設(shè)計方案完成后，造價指針不能僅僅反應了投資額的大小，而是還應該包括整個使用期限內(nèi)的養(yǎng)護、維修等運營費用在內(nèi)。通過連續(xù)梁、 T型剛構(gòu)、連續(xù) — 剛構(gòu)等箱形截面上部結(jié)構(gòu)的比較可見：連續(xù) — 剛構(gòu)體系的技術(shù)經(jīng)濟指針較高。因此，從這個角度來 看，連續(xù) — 剛構(gòu)也是未來連續(xù)體系的發(fā)展方向。 總而言之，一座橋的設(shè)計包含許多考慮因素，在具體設(shè)計中，要求設(shè)計人員綜合各種因素，作分析、判斷，得出可行的最佳方案。 設(shè)計特 征 作為橋梁設(shè)計的一種，預應力混凝土連續(xù)梁橋的設(shè)計首先要，參照相關(guān)規(guī)范 擬訂結(jié)構(gòu)幾何尺寸和材料類型 ,模擬實際的施工步驟 ,計算出恒載及活載作用下的內(nèi)力 。然后再根據(jù)實際情況確定溫度 、 沉降等荷載 ,計算其產(chǎn)生的內(nèi)力 ,并與恒 、活載內(nèi)力進行xx 大學本科 畢業(yè)設(shè)計 第 3 頁 正常使用與承載能力極限狀態(tài)組合。這是設(shè)計過程的第一次組合，兩種極限狀態(tài)組合的結(jié)果分別作為按應力和承載能力估算 剛束的計算內(nèi)力。估算出各截面的剛束后，按照一定要求將剛束布置好，重新模擬施工過程并考慮預應力的作用，計算恒載內(nèi)力。由于剛束對截面幾何特性的影響，溫度、沉降 等內(nèi)力也需重新計算，但其與剛束估算時計算得到的結(jié)果差別非常小。 各種荷載作用下的內(nèi)力計算出來后 ,需進行承載能力組合和正常使用組合 ,以進行截面強度驗算、應力驗算和變形驗算 ,這是設(shè)計過程的第二次組合。如各項驗算均滿足要求且認為合理，則設(shè)計通過。反則需調(diào)整剛束甚至修改截面尺寸后重新計算，直到各項驗算均通過為止。 預應力混凝土連續(xù)梁橋采用懸臂施工法需在施工中進行體系 轉(zhuǎn)換 ,經(jīng)過一系列的施工階段而逐步形成最終的連續(xù) 梁 體系。在各個施工階段 ,可能具有不同的靜定體系 ,其中包括安裝單元、拆除單元、張拉預應力、移動掛籃等工況。 受力特點 預應力混凝土連續(xù)梁橋能充分發(fā)揮高強材料的特性，是結(jié)構(gòu)輕型化，具有很大的跨越能力，而且它可以有效地避免混凝土的開裂，特別是處于負彎矩區(qū)的橋面板的開裂。除此之外，預應力混凝土連續(xù)梁橋還能節(jié)省材料、變形和緩、伸縮縫少、剛度大、行車平穩(wěn)、養(yǎng)護簡便等優(yōu)點，所以在近代橋梁建筑中已得到越來越多的應用。 用懸臂施工的 預應力混凝土 連續(xù)梁橋 ,在施工過程中經(jīng) 歷 T 型雙懸臂受力狀態(tài) ,合攏 后形成連續(xù)梁橋 ,其恒載產(chǎn)生的內(nèi)力由各施工階段產(chǎn)生的內(nèi)力疊加而成 ， 由于合攏 段 一般 較短 ， 其產(chǎn)生的內(nèi)力一般較小 ， 故 T 型雙懸臂受力狀態(tài)為主要部分。 合攏 后根部負彎矩很大 ， 而中跨跨中恒載彎矩較小 ， 二期恒載加上以后 ,根部負彎矩增大 ，中跨跨中承受相對較小的正彎矩。因此 ,截面幾何尺寸擬訂時 ， 應根據(jù)以上彎矩分布特點 ,增大主梁根部附近斷面的抗彎剛度 ,提高截面下緣的承壓能力。 懸臂施工時 ,澆注一節(jié)段梁體 ,達到一定強度后張拉此段鋼束 ， 梁體自重產(chǎn)生負彎矩 ,預應力鋼束產(chǎn)生正彎矩 ,二者結(jié)合使得梁體基本處于偏心受壓 受力狀態(tài) ,其軸向力非常大 ,抗剪強度一般不成問題 ,而最小正應力又較大 ,故主拉應力也易滿足 ,所以可不設(shè)下彎配索。 xx 大學本科 畢業(yè)設(shè)計 第 4 頁 構(gòu)造特點 預應力混凝土連續(xù)梁橋是超靜定結(jié)構(gòu)，因此，同樣具有一般超靜定結(jié)構(gòu)的特點如： (1)．在相同條件下，結(jié)構(gòu)內(nèi)力比靜定結(jié)構(gòu)小，且內(nèi)力狀態(tài)比較合理。譬如，在均勻荷載作用下彎矩的最大值比簡支梁可減少 50%，彎矩圖面積比簡支梁可減少 ， 將連續(xù)結(jié)構(gòu)中各部分之間剛度進行合理調(diào)整，可最大限度的減少結(jié)構(gòu)內(nèi)力，減小截面尺寸，達到降低材料消耗的目的； (2)．使結(jié)構(gòu)外形更為合理，譬如，加大連續(xù)梁根部梁高 ，可以減小跨中截面正彎矩，使跨中截面梁高進一步減小，使用更為合理；連續(xù)梁結(jié)構(gòu)剛度大，整體性好，橋面連續(xù)平順，伸縮縫少，對行車有利，尤其能適應高速行車。 (3)．在基礎(chǔ)沉降，溫度變化等外因作用下，將引起結(jié)構(gòu)內(nèi)力的變化 對于施加預應力的超靜定結(jié)構(gòu)除有一般超靜定結(jié)構(gòu)特點外，還有下列特點： (1)．在超靜定結(jié)構(gòu)上施加預應力，會使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生內(nèi)力和變形，由于有多余的約束，不能自由變形，因而引起附加力（二次力）。同樣，由于混凝土的收縮徐變不僅產(chǎn)生預應力損失，而且也會由于變形受約束而引起附加力（二次力）。 (2)．由于對結(jié)構(gòu) 施加預應力，可以有效的避免混凝土開裂，特別是處于負彎矩區(qū)段的橋面板的開裂，這種開裂在普通鋼筋混凝土連續(xù)梁中是不可避免的。 (3)．由于對結(jié)構(gòu)施加預應力，使得懸臂法施工和頂推法施工，這些科學和先進的連續(xù)梁施工方法才得以實現(xiàn)，并得到廣泛應用 。 下面給出預應力混凝土連續(xù)梁橋幾個主要的構(gòu)造 零號塊 —— 零號塊是懸臂澆注施工的中心塊體 ,又是體系轉(zhuǎn)換的控制塊體。梁體的受力經(jīng)零號塊通過支座向墩身傳遞 ,零號塊受力非常復雜 ,且一般作為施工機具和材料堆放的臨時場地 ,故其頂板、底板、腹板尺寸都取得較大。 橫隔板 —— 橫隔板的主要作用 是增加箱梁橫向剛度，限制箱梁的畸變。但過多的橫隔板對橫向剛度的影響并不顯著，而且增加了施工的難度。在支承處一般要設(shè)置強大的橫隔板以承受和分布強大的支承反力，必要時還要配以預應力鋼筋。 零號塊內(nèi)橫隔板傳遞荷載較大 ,通常采用一片實體或兩片式剛性橫隔板 ,中間開設(shè)過人洞。 合龍段 —— 分中合攏和邊合攏，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 ,對尚未達到強度的合攏 段混凝土有xx 大學本科 畢業(yè)設(shè)計 第 5 頁 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 段的長度在滿足施工要求的情況下 ,應盡量縮短 ,以便于構(gòu)造處理 ,一般取 ～ 3m。 合攏 段的構(gòu)造處理有以下幾種 (1)用勁性鋼管作為合龍段的預應力套管 ； (2)加強配筋 ； (3)用臨時勁性鋼桿鎖定 ； (4)壓桿支撐 。 合攏 段施工應注意以下幾點 (1) 合攏 段應采用高強、早強、少收縮混凝土 ； (2) 合攏 段混凝土澆筑時間應選擇在一天中溫度最低時 ， 并使混凝土澆筑后溫度開始緩慢上升為宜 。 (3)加強混凝土的養(yǎng)護。 臨時固結(jié)措施 —— 懸臂施工時 ,為保證結(jié)構(gòu)幾何體系不變 ,需將墩梁固結(jié) ,以承受不平衡彎矩。常用的固結(jié)方法是 :在支座兩側(cè)設(shè)置兩排臨時混凝土塊作為臨時支座 .臨時支座內(nèi)穿預應力鋼束 ,兩端分別錨固在主墩和主梁橫隔板內(nèi)。鋼束的數(shù)量應由施工中的不平衡彎矩確定。 連續(xù)梁的主要優(yōu)點 連續(xù)梁是一種古老的結(jié)構(gòu)體系，它具有變形小，結(jié)構(gòu)剛度好、行車平穩(wěn)舒適、伸縮縫少、養(yǎng)護簡易、抗震能力強等優(yōu)點。連續(xù)梁與靜定體系的其他形式的梁橋相比，具有較為顯著的經(jīng)濟性。僅從連續(xù)梁和簡直梁的強度與變形的簡單對比即可看出這一特點。 連續(xù)梁是超靜定結(jié)構(gòu)，它有與靜定結(jié)構(gòu)不同的 特點： 即在結(jié)構(gòu)各部分中內(nèi)力的大小與抗彎剛度 EI 直接相關(guān)。因此，若將連續(xù)梁中間支撐截面的剛度加大，如變高度梁，可以調(diào)低跨中的正彎矩，使預應力鋼筋 的大部分可以布置在梁的頂部，便于張拉。雖然中間支承處的負彎矩有所增大，但梁的高度也相應地加高了，并不至于引起鋼筋xx 大學本科 畢業(yè)設(shè)計 第 6 頁 用量的增多。 當超載是，連續(xù)梁有可能發(fā)生內(nèi)力重分布，提高整個梁部的承載能力。對于基礎(chǔ)不均勻沉降的影響，只要不使結(jié)構(gòu)物產(chǎn)生損壞性的裂縫，它所引起的附加內(nèi)力，由于混凝土的徐變特性，可以適當調(diào)整。 連續(xù)梁在中間橋墩上只有一個支座，在豎直荷載作用下橋墩只受軸向的壓力 ，除制動墩外，連續(xù)梁的橋墩及其基礎(chǔ)的尺寸都可以做得小一些 。 工程概況及基本資料 工程概況 本設(shè)計橋梁為跨大江的某公路預應力混凝土連續(xù)梁特大橋，主橋上部結(jié)構(gòu)為 90 m+150 m+90 m三跨變高度預應力 混凝土連續(xù)箱梁結(jié)構(gòu)。該橋為兩幅完全對稱的橋組成，每幅橋全長 330 m，橋?qū)? m，兩幅橋凈距離為 1 m。 因為橋下水流湍急 ， 造成施工不便，所以 施工方法選用掛籃懸臂現(xiàn)澆法。主梁截面型式為變截面箱梁。 主要技術(shù)指標 (1) 孔跨布置： 90+150+90m公 預應力混凝土連續(xù) 梁 橋 ； (2) 橋 梁等級： 高速公路 橋梁 ； (3) 汽車荷載等級 ： 公路 — I級 ； (4) 橋面寬度：六車道，上下行分為兩幅，每幅寬 m，即（ m欄桿 +3 m車行道 + m欄桿），兩幅凈距 m； (5) 橋面坡度： 橫坡為177。 %； (6) 支座沉降：按 2 cm考慮； (7) 溫度荷載：整體升降溫 20oC； (8) 施工方法：主梁采用懸臂澆注分段對稱平衡施工 ,中跨及邊跨合攏段采用吊模澆注，掛籃自重 、 施工荷載控制在 370 t以內(nèi)，掛籃自重按 100 t 計； (9) 橋軸平面線型：直線 。 xx 大學本科 畢業(yè)設(shè)計 第 7 頁 (10) 地震烈度：基本烈度Ⅵ度，按Ⅶ度設(shè)防 。 主要材料 (1) 混凝土：梁體為 C50混凝土，墩身為 C40 混凝土； (2) 鋼 材：縱向和橫向預應力筋采用高強度低松弛鋼絞線 ， 其單根公稱直徑為φ （面積為 140 mm2），標準強度為 fpk=1860Mpa；豎向預應力筋為 JL32精扎螺紋鋼筋，標準強度為 785MPa， 普通鋼筋采用 R23 HRB335 級鋼筋； (3) 錨具：縱向預應力采用 OVM15 型錨具，豎向預應力采用 YGM 錨具，預應力管道均按金屬波紋管成孔設(shè)計 。 設(shè)計依據(jù)與基本資料 (1) 中華人民共和國交通部標準，公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范， JTG D602020； (2) 中華人民共和國交通部標準，公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范， JTG D622020； (3) 中華人民共和國交通部標準，公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范， JTG D632020。 方案比選 橋梁設(shè)計的方案比選是一個非常重要的課題，也是一個比較困難的問題，它對以后的初步設(shè)計乃至施工圖設(shè)計起著至關(guān)重要的作用。一個好的橋梁方案不僅能節(jié)約造價、縮短工期，而且在整個設(shè)計周期中起著“萬事開頭難”的功效。一旦橋梁方案確定，在初步設(shè)計和施工圖設(shè)計時，借助于現(xiàn)代橋梁電算，可以說是不難的。而在方案比 選中，首先要把握的是四項主要標準：安全、經(jīng)濟、功能與美觀。其中自然要數(shù)安全與經(jīng)濟為重，過去設(shè)計往往對橋梁功能重視不夠，現(xiàn)在由于城市交通量的發(fā)展，需要十分重視橋下凈空是否滿足城市車輛的通行、橋下車行軌跡是否滿足行車習慣。至于橋梁美觀，要視經(jīng)濟而定，設(shè)計的橋梁再美觀，一旦經(jīng)濟不允許，只能是“紙上談兵”，到頭來還得重新設(shè)計。 (1)、安全是橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計的前提 隨著改革開放的力度加大，城市車輛的飛速發(fā)展，交通運輸十分繁忙，車速也在xx 大學本科 畢業(yè)設(shè)計 第 8 頁 不斷提高，橋梁結(jié)構(gòu)不光要求結(jié)構(gòu)自身的受力安全，而且要求橋梁構(gòu)造的安全。在此次設(shè)計中，我 們設(shè)計組也進行了許多方案比選，有河中設(shè)墩的連續(xù)箱梁，有連續(xù)剛構(gòu)，有上承式拱橋等橋梁結(jié)構(gòu)形式。根據(jù)實際的地形、地質(zhì)、地物，最后綜合比較選擇了預應力混凝土連續(xù) 箱 梁橋，主跨 150 m，保證了急流的 河流水斷面和橋梁結(jié)構(gòu)自身安全。 經(jīng)濟是橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計的保證 一座橋梁建筑設(shè)計的再如何漂亮，若它的造價比看上去一般化的橋梁高 出許多，這座漂亮的橋梁設(shè)計也是失敗的。在這次設(shè)計中，定下預應力混凝土連續(xù)梁橋后，對于截面形式，經(jīng)過比選，我們設(shè)計組采用了變截面單箱單室箱梁。因為本橋地處偏遠