【文章內(nèi)容簡介】 ................................................................. 74 承載力驗算基本原理 ................................................................................... 74 正截面強度計算 ........................................................................................... 74 截面驗算 ....................................................................................................... 75 正常使用極限狀態(tài)驗算 ........................................................................................ 79 變形計算與驗算 ..................................................................................................... 90 第 9 章 主要工程數(shù)量估算 ................................................................................................ 98 主梁混凝土用量估算 ............................................................................................ 98 鋼束用量估算 ........................................................................................................ 98 錨具用量估算 ...................................................................................................... 101 總 結(jié) ................................................................................................................................ 102 致 謝 ................................................................................................................................ 104 參考文獻 ............................................................................................................................ 105 附錄 1 MIDAS 中自動生成的圖形 .................................................................................... 106 附錄 2 實習(xí)報告 ............................................................................................................... 114 附錄 3 主梁分段離散圖 ................................................................................................... 117 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計 第 1 頁 第 1 章 緒 論 畢業(yè)設(shè)計是高校本科培養(yǎng)計劃中最后一個 ,也是最 重要的教學(xué)環(huán)節(jié)，目的是使學(xué)生在學(xué)完培養(yǎng)計劃所規(guī)定的基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課及各類必修和選修專業(yè)課程之后，通過畢業(yè)設(shè)計環(huán)節(jié)，較為集中和專一地培養(yǎng)學(xué)生綜合運用所學(xué)的基礎(chǔ)理論、基本知識和基本技能，分析和解決實際問題的能力 。 和以往的理論教學(xué)不一樣，畢業(yè)設(shè)計是學(xué)生在老師的指導(dǎo)下，獨立的、系統(tǒng)的完成一個工程設(shè)計，以期能掌握一個工程設(shè)計的全過程，在鞏固已學(xué)課程的基礎(chǔ)上，學(xué)會考慮問題、分析問題和解決問題，并可以繼續(xù)學(xué)習(xí)到一些新的 專業(yè)知識，有所創(chuàng)新，為將來走向工作崗位打下良好的基礎(chǔ)。 設(shè)計特點 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù) 剛構(gòu) 梁橋設(shè)計的一般步驟：參照已有的設(shè)計 和相關(guān)的經(jīng)驗公式擬定結(jié)構(gòu)幾何尺寸和材料類型，模擬實際的施工步驟，計算恒載 和 活載內(nèi)力；然后再根據(jù)實際情況確定溫度等荷載，計算其產(chǎn)生的內(nèi)力，并與恒、活載內(nèi)力進行正常使用極限狀態(tài) 與承載能力 極限狀態(tài) 組合。這是設(shè)計過程中的第一次組合 (midas 完成 )，兩種組合的結(jié)果分別作為按 正常使用 和按承載能力估算鋼束的計算內(nèi)力。估算出各截面的鋼束后，按照一定要求將鋼束布置好，重新模擬施工過程并考慮預(yù)應(yīng)力的 作用，計算恒載內(nèi)力。由于鋼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，但其與鋼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(yīng)力驗算，這是設(shè)計過程中的第二次組合。如各項驗算均滿足要求且認為合理，則設(shè)計通過。如有些截面的有些驗算通不過，則需調(diào)整鋼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。 如上所述，設(shè)計過程一般包括兩次組合。第一次組合是為了估算鋼束。此時鋼束還未確定，也就無法考慮預(yù)加力的作用。由于預(yù)加力對徐變有很大 影響，故估算鋼束時一般也不考慮收縮徐變的影響。況且，此時用的幾何特性都是毛截面幾何特性，所以第一次組合的內(nèi)力不是橋梁的實際受力狀態(tài)，僅供估束參考。根據(jù)估束結(jié)果確定鋼束數(shù)量和幾何形狀后，考慮預(yù)加力和收縮徐變的影響重新計算的內(nèi)力是當前配束下的受力。如各項驗算均通過，那么可作為最終結(jié)果。如個 別截面不滿足，但兩次組合結(jié)果相差不大，可適當調(diào)整鋼束后重新計算。 總之，設(shè)計的過程就是一個逐次迭代逐次 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計 第 2 頁 逼近的過程。有經(jīng)驗的設(shè)計人員可能一次就能通過，但對初次設(shè)計人員，可能需“迭代”多次，甚至需要修改截面尺寸。 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，可能具有不同的靜力體系，其中包括安裝單元、拆除單元、張拉預(yù)應(yīng)力、移動掛籃等工況。因此計算其恒載內(nèi)力時必須精確模擬各個施工階段，反映在結(jié)構(gòu)約束、荷載列向量等隨施工階段而發(fā)生變化。橋梁的恒載內(nèi)力由各施工階段引起的內(nèi)力迭加而成，顯然對不同的施工方法，橋梁的恒載內(nèi)力是有很大差別的。而活載和溫度、沉降等內(nèi)力在成橋后才發(fā)生，作用在最終連續(xù)梁體系上，故與施工方法無關(guān)。為了保證施工安全和長期正常使用，進行橋梁設(shè)計時必須對 每一個受力階段計算各種荷載作用下的應(yīng)力和變形，并進行組合。懸臂施工涉及到非常多的施工工況，且由于體系發(fā)生轉(zhuǎn)換而使預(yù)加力和徐變產(chǎn)生的次內(nèi)力的計算變得復(fù)雜，故設(shè)計時一般必須借助電算完成。 受力特點 采用懸臂施工的連續(xù)梁橋，在施工過程中經(jīng)歷 T型剛構(gòu)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)力迭加而成。由于合攏段較短，其產(chǎn)生的內(nèi)力一般較小，故 T型剛構(gòu)受力狀態(tài)為主要部分。對懸臂施工連續(xù)梁橋，合攏后根部負彎矩很大，而中跨跨中恒載彎矩很小。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，截面幾何尺寸擬定時，應(yīng)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，澆筑一節(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(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， 界面尺寸和鋼束配置方式適當， 抗剪強度一般不成問題，而最小正應(yīng)力又較大，故主拉應(yīng)力也易滿足。 構(gòu)造特點 零號塊 零號塊是懸臂澆筑施工的中心塊體，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(fù)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。零號塊已不能處理為一般的桿系， 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計 第 3 頁 對重要橋梁都要進行零號塊空間應(yīng)力分析。從國內(nèi)施工來看，零號塊時有開裂，故其施工工藝及結(jié)構(gòu)構(gòu)造是很值得研究的問題。 橫隔板 懸臂施工的連續(xù)梁大多采用箱形截面，抗扭剛度較大，故除支點部位零號塊內(nèi)設(shè)置橫隔板外，主橋沿縱向一般不設(shè)橫隔板。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，中部開設(shè)過人洞。 合攏段 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(yīng)盡量縮短，以便于構(gòu)造處理，一般取 ～ 3m。本設(shè)計 邊跨 取 ，中跨取 2m。 合攏段的構(gòu)造處理有以下幾種： (1)加強配筋； (2)用臨時勁性鋼桿鎖定； (3)壓柱支撐。合攏段施工應(yīng)注意以下幾點： (1)合攏段應(yīng)采用早強、高強、少收縮混凝土；(2)合攏段混凝土澆筑時間應(yīng)選在一天中溫度較低時，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。 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計 第 4 頁 第 2 章 概 述 設(shè)計依據(jù)及基本資料 主要技術(shù)指標設(shè)計資料 (1) 孔跨布置：（ +140m+）公路預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋設(shè)計 ； (2) 公路橋梁對應(yīng)的等級為一級公路； (3) 荷載標準：公路 I級汽車荷載 （本設(shè)計未考慮人群荷載） ； (4) 橋面布置：雙向行駛 2 車道，橋面寬度 W= 欄桿 + 車行道 + 應(yīng)急車道 + 欄桿 = ； (5) 橋面坡度：縱坡 0% (平坡 )，車道為 %雙向橫坡； (6) 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支架澆注，掛籃自重 +施工荷載控制在 200 噸以內(nèi)，掛籃自重按 60 噸計； (7) 橋軸平面線型：直線； (8) 地震基本烈度要求： 7 度； (9)不考慮橋下通航的要求，不考慮其他特種荷載等等，本設(shè)計不包括墩底承臺以下部分的設(shè)計。 材料規(guī)格 (1) 混凝土：梁體為 50號混凝土，墩身為 40 號混凝土； (2) 橋面鋪裝： 10cm 厚 C40 防水混凝土；欄桿： C30 混凝土； (3) 預(yù)應(yīng)力鋼筋及錨具：主梁縱向預(yù)應(yīng)力鋼筋采用標準為 ASTM： A416270級高強度低松弛鋼絞線 (1φ 公稱斷面面積為 )， rkf =1860MPa。預(yù)應(yīng)力錨具參照有關(guān)的產(chǎn)品規(guī)格選?。ㄈ缤扑] ESM、 OVM 產(chǎn)品等等）。 (4) 普通鋼筋：受力主鋼筋用 HRB400(d=650)， 39。adf =330MPa， adf =330MPa；非受力鋼筋用 HRB335(d=650)， 39。adf =280MPa， adf =280MPa。 (5) 上部構(gòu)造為單箱單室的箱梁截面，梁底下緣按二次拋物線變化，頂板全橋厚度不變，腹板和底板 厚度 按直線線性變化； (5) 主墩墩身采用雙薄壁空心墩，中心距 8m 。 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計 第 5 頁 設(shè)計依據(jù) (1) 《公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范》 (JTG D602021) (2) 《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范》 (JTG D622021) (3) 《公路磚石及混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范 》 (JTJ02285) 橋梁結(jié) 構(gòu) 總體布置及尺寸 跨度的選擇 連續(xù)剛構(gòu)橋有做成三跨或者四跨一聯(lián)的，也有做成多跨一聯(lián)的。對于橋孔分跨，往往要受到如下因素的影響：橋址地形、地質(zhì)與水文條件，通航要求以及墩臺、基礎(chǔ)及支座構(gòu)造，力學(xué)要求，美學(xué)要求等。需要進行綜合分析比較才能選出最優(yōu)方案。從結(jié)構(gòu)力學(xué)的角度看，每聯(lián)跨數(shù)太多，受溫度變化及混凝土收縮等影響產(chǎn)生的縱向變形也就較大，使伸縮縫及活動支座的構(gòu)造復(fù)雜，對橋墩橋臺也是不利的；每聯(lián)長度太短，則使伸縮縫的數(shù)目加多，不利于高速行車。從美學(xué)上看，偶數(shù)跨橋 孔由于有矗立于河中央的橋墩，給人以呆板的感覺；然而，如果采用從中間向兩側(cè)逐跨減小的布置，則既突出了中央大孔，又形成漸變的美學(xué)效果，所以常常為設(shè)計者所用。在采用等跨布