【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 結(jié)合起來(lái)，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?xún)?yōu)點(diǎn)的體系是連續(xù)梁體系的一個(gè)重要發(fā)展，也是未來(lái)連續(xù)梁發(fā)展的主要方向。 xx 大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 2 頁(yè) 另外，由于連續(xù)梁體系的發(fā)展，預(yù)應(yīng)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(lèi)型，無(wú)論在橋跨布置、梁、墩截面形式，或是在體系上都不斷改進(jìn)。在城市預(yù)應(yīng)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(guó)，預(yù)應(yīng)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(jì)末趕超國(guó)際先進(jìn)水平，就必須解決好下面幾個(gè)課題： ⑴ .發(fā)展大噸位的錨固張拉體系，避免配束過(guò)多而增大箱梁構(gòu) 造尺寸，否則混凝土保護(hù)層難以保證，密集的預(yù)應(yīng)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(jì)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(hù)調(diào)換不易的大噸位支座。 (3).充分發(fā)揮三向預(yù)應(yīng)力的優(yōu)點(diǎn)，采用長(zhǎng)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(diǎn)加快施工進(jìn)度。 另外，在設(shè)計(jì)預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁橋時(shí)，技術(shù)經(jīng)濟(jì)指針也是一個(gè)很關(guān)鍵的因素，它是設(shè)計(jì)方案合理性與經(jīng)濟(jì)性的標(biāo)志。目前，各國(guó)都以每平方米橋面的三材（混凝土、預(yù)應(yīng)力鋼筋、普通鋼筋）用量與每平方米橋面造價(jià) 來(lái)表示預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指針。但是，橋梁的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指針的研究與分析是一項(xiàng)非常復(fù)雜的工作，三材指標(biāo)和造價(jià)指標(biāo)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(yīng)、運(yùn)輸、通航、規(guī)劃、建筑等地點(diǎn)條件；施工現(xiàn)代化、制品工業(yè)化、勞動(dòng)力和材料價(jià)格、機(jī)械工業(yè)基礎(chǔ)等全國(guó)基建條件。同時(shí)，一座橋的設(shè)計(jì)方案完成后，造價(jià)指針不能僅僅反應(yīng)了投資額的大小，而是還應(yīng)該包括整個(gè)使用期限內(nèi)的養(yǎng)護(hù)、維修等運(yùn)營(yíng)費(fèi)用在內(nèi)。通過(guò)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(jiàn)：連續(xù) — 剛構(gòu)體系的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指針較高。因此，從這個(gè)角度來(lái) 看，連續(xù) — 剛構(gòu)也是未來(lái)連續(xù)體系的發(fā)展方向。 總而言之，一座橋的設(shè)計(jì)包含許多考慮因素，在具體設(shè)計(jì)中，要求設(shè)計(jì)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(jì)特 征 作為橋梁設(shè)計(jì)的一種，預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋的設(shè)計(jì)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(lèi)型 ,模擬實(shí)際的施工步驟 ,計(jì)算出恒載及活載作用下的內(nèi)力 。然后再根據(jù)實(shí)際情況確定溫度 、 沉降等荷載 ,計(jì)算其產(chǎn)生的內(nèi)力 ,并與恒 、活載內(nèi)力進(jìn)行xx 大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 3 頁(yè) 正常使用與承載能力極限狀態(tài)組合。這是設(shè)計(jì)過(guò)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(yīng)力和承載能力估算 剛束的計(jì)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(guò)程并考慮預(yù)應(yīng)力的作用，計(jì)算恒載內(nèi)力。由于剛束對(duì)截面幾何特性的影響，溫度、沉降 等內(nèi)力也需重新計(jì)算，但其與剛束估算時(shí)計(jì)算得到的結(jié)果差別非常小。 各種荷載作用下的內(nèi)力計(jì)算出來(lái)后 ,需進(jìn)行承載能力組合和正常使用組合 ,以進(jìn)行截面強(qiáng)度驗(yàn)算、應(yīng)力驗(yàn)算和變形驗(yàn)算 ,這是設(shè)計(jì)過(guò)程的第二次組合。如各項(xiàng)驗(yàn)算均滿(mǎn)足要求且認(rèn)為合理，則設(shè)計(jì)通過(guò)。反則需調(diào)整剛束甚至修改截面尺寸后重新計(jì)算，直到各項(xiàng)驗(yàn)算均通過(guò)為止。 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋采用懸臂施工法需在施工中進(jìn)行體系 轉(zhuǎn)換 ,經(jīng)過(guò)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(gè)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(yù)應(yīng)力、移動(dòng)掛籃等工況。 受力特點(diǎn) 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋能充分發(fā)揮高強(qiáng)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(kāi)裂，特別是處于負(fù)彎矩區(qū)的橋面板的開(kāi)裂。除此之外，預(yù)應(yīng)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(chē)平穩(wěn)、養(yǎng)護(hù)簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，所以在近代橋梁建筑中已得到越來(lái)越多的應(yīng)用。 用懸臂施工的 預(yù)應(yīng)力混凝土 連續(xù)梁橋 ,在施工過(guò)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(fù)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(fù)彎矩增大 ，中跨跨中承受相對(duì)較小的正彎矩。因此 ,截面幾何尺寸擬訂時(shí) ， 應(yīng)根據(jù)以上彎矩分布特點(diǎn) ,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(shí) ,澆注一節(jié)段梁體 ,達(dá)到一定強(qiáng)度后張拉此段鋼束 ， 梁體自重產(chǎn)生負(fù)彎矩 ,預(yù)應(yīng)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(qiáng)度一般不成問(wèn)題 ,而最小正應(yīng)力又較大 ,故主拉應(yīng)力也易滿(mǎn)足 ,所以可不設(shè)下彎配索。 xx 大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 4 頁(yè) 構(gòu)造特點(diǎn) 預(yù)應(yīng)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(diǎn)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(jiǎn)支梁可減少 50%，彎矩圖面積比簡(jiǎn)支梁可減少 ， 將連續(xù)結(jié)構(gòu)中各部分之間剛度進(jìn)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(dá)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(jìn)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(duì)行車(chē)有利，尤其能適應(yīng)高速行車(chē)。 (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(duì)于施加預(yù)應(yīng)力的超靜定結(jié)構(gòu)除有一般超靜定結(jié)構(gòu)特點(diǎn)外，還有下列特點(diǎn)： (1)．在超靜定結(jié)構(gòu)上施加預(yù)應(yīng)力，會(huì)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(yù)應(yīng)力損失，而且也會(huì)由于變形受約束而引起附加力（二次力）。 (2)．由于對(duì)結(jié)構(gòu) 施加預(yù)應(yīng)力，可以有效的避免混凝土開(kāi)裂，特別是處于負(fù)彎矩區(qū)段的橋面板的開(kāi)裂，這種開(kāi)裂在普通鋼筋混凝土連續(xù)梁中是不可避免的。 (3)．由于對(duì)結(jié)構(gòu)施加預(yù)應(yīng)力，使得懸臂法施工和頂推法施工，這些科學(xué)和先進(jìn)的連續(xù)梁施工方法才得以實(shí)現(xiàn)，并得到廣泛應(yīng)用 。 下面給出預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋幾個(gè)主要的構(gòu)造 零號(hào)塊 —— 零號(hào)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(hào)塊通過(guò)支座向墩身傳遞 ,零號(hào)塊受力非常復(fù)雜 ,且一般作為施工機(jī)具和材料堆放的臨時(shí)場(chǎng)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(guò)多的橫隔板對(duì)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(qiáng)大的橫隔板以承受和分布強(qiáng)大的支承反力，必要時(shí)還要配以預(yù)應(yīng)力鋼筋。 零號(hào)塊內(nèi)橫隔板傳遞荷載較大 ,通常采用一片實(shí)體或兩片式剛性橫隔板 ,中間開(kāi)設(shè)過(guò)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(guò)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(duì)尚未達(dá)到強(qiáng)度的合攏 段混凝土有xx 大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 5 頁(yè) 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(guò)程中能傳遞內(nèi)力。合攏 段的長(zhǎng)度在滿(mǎn)足施工要求的情況下 ,應(yīng)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(yù)應(yīng)力套管 ； (2)加強(qiáng)配筋 ； (3)用臨時(shí)勁性鋼桿鎖定 ； (4)壓桿支撐 。 合攏 段施工應(yīng)注意以下幾點(diǎn) (1) 合攏 段應(yīng)采用高強(qiáng)、早強(qiáng)、少收縮混凝土 ； (2) 合攏 段混凝土澆筑時(shí)間應(yīng)選擇在一天中溫度最低時(shí) ， 并使混凝土澆筑后溫度開(kāi)始緩慢上升為宜 。 (3)加強(qiáng)混凝土的養(yǎng)護(hù)。 臨時(shí)固結(jié)措施 —— 懸臂施工時(shí) ,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(shí)混凝土塊作為臨時(shí)支座 .臨時(shí)支座內(nèi)穿預(yù)應(yīng)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(yīng)由施工中的不平衡彎矩確定。 連續(xù)梁的主要優(yōu)點(diǎn) 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(chē)平穩(wěn)舒適、伸縮縫少、養(yǎng)護(hù)簡(jiǎn)易、抗震能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。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(jì)性。僅從連續(xù)梁和簡(jiǎn)直梁的強(qiáng)度與變形的簡(jiǎn)單對(duì)比即可看出這一特點(diǎn)。 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(diǎn)： 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(yù)應(yīng)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(fù)彎矩有所增大，但梁的高度也相應(yīng)地加高了，并不至于引起鋼筋xx 大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 6 頁(yè) 用量的增多。 當(dāng)超載是，連續(xù)梁有可能發(fā)生內(nèi)力重分布，提高整個(gè)梁部的承載能力。對(duì)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(dāng)調(diào)整。 連續(xù)梁在中間橋墩上只有一個(gè)支座，在豎直荷載作用下橋墩只受軸向的壓力 ，除制動(dòng)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(jì)橋梁為跨大江的某公路預(yù)應(yīng)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(yù)應(yīng)力 混凝土連續(xù)箱梁結(jié)構(gòu)。該橋?yàn)閮煞耆珜?duì)稱(chēng)的橋組成，每幅橋全長(zhǎng) 330 m，橋?qū)? m，兩幅橋凈距離為 1 m。 因?yàn)闃蛳滤魍募?， 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(biāo) (1) 孔跨布置： 90+150+90m公 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù) 梁 橋 ； (2) 橋 梁等級(jí)： 高速公路 橋梁 ； (3) 汽車(chē)荷載等級(jí) ： 公路 — I級(jí) ； (4) 橋面寬度：六車(chē)道，上下行分為兩幅，每幅寬 m，即（ m欄桿 +3 m車(chē)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(duì)稱(chēng)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?xún)?nèi)，掛籃自重按 100 t 計(jì)； (9) 橋軸平面線(xiàn)型：直線(xiàn) 。 xx 大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 7 頁(yè) (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(yù)應(yīng)力筋采用高強(qiáng)度低松弛鋼絞線(xiàn) ， 其單根公稱(chēng)直徑為φ （面積為 140 mm2），標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度為 fpk=1860Mpa；豎向預(yù)應(yīng)力筋為 JL32精扎螺紋鋼筋，標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度為 785MPa， 普通鋼筋采用 R23 HRB335 級(jí)鋼筋； (3) 錨具：縱向預(yù)應(yīng)力采用 OVM15 型錨具，豎向預(yù)應(yīng)力采用 YGM 錨具，預(yù)應(yīng)力管道均按金屬波紋管成孔設(shè)計(jì) 。 設(shè)計(jì)依據(jù)與基本資料 (1) 中華人民共和國(guó)交通部標(biāo)準(zhǔn)，公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范， JTG D602020； (2) 中華人民共和國(guó)交通部標(biāo)準(zhǔn)，公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范， JTG D622020； (3) 中華人民共和國(guó)交通部標(biāo)準(zhǔn)，公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范， JTG D632020。 方案比選 橋梁設(shè)計(jì)的方案比選是一個(gè)非常重要的課題，也是一個(gè)比較困難的問(wèn)題，它對(duì)以后的初步設(shè)計(jì)乃至施工圖設(shè)計(jì)起著至關(guān)重要的作用。一個(gè)好的橋梁方案不僅能節(jié)約造價(jià)、縮短工期，而且在整個(gè)設(shè)計(jì)周期中起著“萬(wàn)事開(kāi)頭難”的功效。一旦橋梁方案確定，在初步設(shè)計(jì)和施工圖設(shè)計(jì)時(shí)，借助于現(xiàn)代橋梁電算，可以說(shuō)是不難的。而在方案比 選中，首先要把握的是四項(xiàng)主要標(biāo)準(zhǔn)：安全、經(jīng)濟(jì)、功能與美觀。其中自然要數(shù)安全與經(jīng)濟(jì)為重，過(guò)去設(shè)計(jì)往往對(duì)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(mǎn)足城市車(chē)輛的通行、橋下車(chē)行軌跡是否滿(mǎn)足行車(chē)習(xí)慣。至于橋梁美觀，要視經(jīng)濟(jì)而定，設(shè)計(jì)的橋梁再美觀，一旦經(jīng)濟(jì)不允許，只能是“紙上談兵”，到頭來(lái)還得重新設(shè)計(jì)。 (1)、安全是橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的前提 隨著改革開(kāi)放的力度加大，城市車(chē)輛的飛速發(fā)展，交通運(yùn)輸十分繁忙，車(chē)速也在xx 大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 8 頁(yè) 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(jì)中，我 們?cè)O(shè)計(jì)組也進(jìn)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(shí)際的地形、地質(zhì)、地物，最后綜合比較選擇了預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù) 箱 梁橋，主跨 150 m，保證了急流的 河流水?dāng)嗝婧蜆蛄航Y(jié)構(gòu)自身安全。 經(jīng)濟(jì)是橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的保證 一座橋梁建筑設(shè)計(jì)的再如何漂亮，若它的造價(jià)比看上去一般化的橋梁高 出許多，這座漂亮的橋梁設(shè)計(jì)也是失敗的。在這次設(shè)計(jì)中，定下預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋后，對(duì)于截面形式，經(jīng)過(guò)比選，我們?cè)O(shè)計(jì)組采用了變截面單箱單室箱梁。因?yàn)楸緲虻靥幤h(yuǎn)