【文章內(nèi)容簡介】 由錨具變形、鋼筋回縮和接縫壓縮引起的應(yīng)力損失 ............. 32 混凝土彈性壓縮引起的應(yīng)力損失 ............................. 33 由鋼筋松弛引起的應(yīng)力損失的終極值 ......................... 33 由混凝土收縮和徐變引起的預(yù)應(yīng)力損失 ........................ 34 有效預(yù)應(yīng)力計(jì)算 ........................................... 35 第 5 章 次內(nèi)力計(jì)算 .................................................... 36 預(yù)加力次內(nèi)力計(jì)算 ............................................... 36 等效荷載基本原理 ......................................... 36 混凝土徐變次內(nèi)力 計(jì)算 ........................................... 38 混凝土收縮次內(nèi)力計(jì)算 ............................................ 39 溫度次內(nèi)力計(jì)算 ................................................. 40 溫度對結(jié)構(gòu)的影響 .......................................... 40 結(jié)構(gòu)溫度場 ................................................ 40 基礎(chǔ)沉降次內(nèi)力計(jì)算 .............................................. 42 計(jì)算方法 .................................................. 42 第 6 章 截面驗(yàn)算 ...................................................... 44 內(nèi)力組合 ........................................................ 44 荷載和荷載效應(yīng) ............................................. 44 內(nèi)力組合 ................................................... 45 承載力極限狀態(tài)驗(yàn)算 .............................................. 47 基本理論 ................................................... 48 截面驗(yàn)算 ................................................... 49 正常使用極限狀態(tài)驗(yàn)算 ........................................... 50 正截面抗裂驗(yàn)算 ............................................ 50 截面應(yīng)力驗(yàn)算 ............................................... 56 預(yù)應(yīng)力鋼筋拉應(yīng)力驗(yàn)算 ....................................... 63 變形驗(yàn)算 ........................................................ 66 第 7 章 主要工程量估算 ................................................ 68 畢業(yè)設(shè)計(jì)總結(jié) .......................................................... 69 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 VIII 頁 致謝 .................................................................. 70 主要參考文獻(xiàn) .......................................................... 71 附錄 .................................................................. 72 附錄 1 畢業(yè)實(shí)習(xí)報(bào)告 ............................................... 72 附錄 2 外文資料翻譯 ................................................ 80 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 1 頁 第 1 章 緒論 畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的和意義 畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的在于培養(yǎng)畢業(yè)生綜合能力，靈活運(yùn)用大學(xué)所學(xué) 的各門基礎(chǔ)課和專業(yè)課知識，并結(jié)合相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范，獨(dú)立的完成一個專業(yè)課題的設(shè)計(jì)工作。設(shè)計(jì)過程中提高學(xué)生獨(dú)立的分析問題，解決問題的能力以及實(shí)踐動手能力，達(dá)到具備初步專業(yè)工程人員的水平，為將來走向工作崗位打下良好的基礎(chǔ)。 本次設(shè)計(jì)的具體內(nèi)容是 82＋ 154+82m 公路預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù) 剛構(gòu) 橋設(shè)計(jì) ， 橋?qū)挒?26m，分為兩幅，設(shè)計(jì)時只考慮單幅的設(shè)計(jì)。梁體采用單箱單室箱型截面，主梁共分 92 個單 元 ，單元長度分 3m、 、 4m 三種，合 龍 段為 2m。由于多跨連續(xù)剛構(gòu)橋的受力特點(diǎn)，靠近中間支點(diǎn)附近承受較大的負(fù)彎矩，而跨中則承受正彎矩 ，則梁高采用變高度梁，按二次拋物線變化。這樣不僅使梁體自重得以減輕，還增加了橋梁的美觀效果。 本設(shè)計(jì)中主要利用的軟件主要有 MIDAS 20xx 版、 Excel編程計(jì)算。 MIDAS 軟件提供了一個估算配筋面積的功能，這讓本設(shè)計(jì)簡化了很多繁瑣了計(jì)算，但是估算出的配筋偏于保守，所以可以用簡化公式進(jìn)行配筋檢查，這樣 不僅直觀更能對本設(shè)計(jì)進(jìn)行一個初期的檢查。 由于時間 的限制和本文作者對橋梁設(shè)計(jì)方面知識接觸的程度的限制，本 設(shè)計(jì)有很多不完 善 的地方，眾多的設(shè)計(jì)施工中的實(shí)際問題都沒有考慮，很多問題，即使是考慮了也是做簡單的近似和模 擬 。 畢業(yè)設(shè)計(jì)不僅僅是對橋梁這一專業(yè)的知識應(yīng)用，同時也涵蓋了計(jì)算機(jī)能力、外語以及整個土木工程專業(yè)的基礎(chǔ)理論，當(dāng)然這些內(nèi)容已經(jīng)熔入了設(shè)計(jì)過程當(dāng)中。在老師、同學(xué)和各種資料的幫助下，這是一個各方面能力提高的過程。 感謝學(xué)校給予的畢業(yè)設(shè)計(jì)這樣一個實(shí)踐的過程。 連續(xù) 剛構(gòu) 橋回顧與展望 剛構(gòu)橋與其它型式的梁橋相比，具有較為顯著的經(jīng)濟(jì)性和很多優(yōu)點(diǎn)，比如說與同 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 2 頁 等跨徑的連續(xù)梁橋相比，由于橋墩承擔(dān)一部分的彎矩，剛構(gòu)橋的截面控制彎距相對減小，同時由于采用平衡懸臂施工方法，使橋梁單跨跨徑大大增大。而且墩梁固結(jié)有利于懸臂施工， 且可以減少大型支座及其養(yǎng)護(hù)維修和更換。 由于普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)存在不少缺點(diǎn)：如過早地出現(xiàn)裂縫，使其不能有效地采用高強(qiáng)度材料，結(jié)構(gòu)自重必然大，從而使其跨越能力差，并且使得材料利用率低。 為了解決這些問題，預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)運(yùn)而生，所謂預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，就是在結(jié)構(gòu)承擔(dān)荷載之前，預(yù)先對混凝土施加壓力。這樣就可以抵消外荷載作用下混凝土產(chǎn)生的拉應(yīng)力。自從預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)產(chǎn)生之后，很多普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)被預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)所代替。預(yù)應(yīng)力按照施工方法又分為先張法和后張法。 我國的預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)起步晚，但近年來得到了飛速發(fā)展?，F(xiàn)在，我 國已經(jīng)有了簡支梁、帶鉸或帶掛梁的 T 構(gòu)、連續(xù)梁、桁架拱、桁架梁和斜拉橋等預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)體系 【 1】 。 雖然預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁的發(fā)展還不到 80 年。但是，在橋梁結(jié)構(gòu)中，隨著預(yù)應(yīng)力理論的不斷成熟和實(shí)踐的不斷發(fā)展，預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁結(jié)構(gòu)的運(yùn)用必將越來越廣泛。 連續(xù)剛夠和懸臂梁作比較： 在恒載作用下，連續(xù)剛構(gòu)在支點(diǎn)處有負(fù)彎矩，由于負(fù)彎矩的卸載作用，跨中正彎矩顯著減小，其彎矩與同跨懸臂梁相差不大；而且橋墩承受一部分彎矩，使跨中彎矩減小，從而提高其跨越能力。但是，在活載作用下，因主梁連續(xù)產(chǎn)生支點(diǎn)負(fù)彎矩對跨中正彎矩仍有卸載作用， 其彎矩分布優(yōu)于懸臂梁。雖然連續(xù)剛構(gòu)有很多優(yōu)點(diǎn)，但是剛開始它并不是預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)體系中的佼佼者，因?yàn)橄抻诋?dāng)時施工主要采用滿堂支架法，到后來，由于懸臂施工方法的應(yīng)用，連續(xù)剛構(gòu)在預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中有了飛速的發(fā)展。60 年代初期在中等跨預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁中，應(yīng)用了逐跨架設(shè)法與頂推法；在較大跨連續(xù)梁中，則應(yīng)用更完善的懸臂施工方法，這就使連續(xù)剛構(gòu)方案重新獲得了競爭力，并逐步在 40— 200 米范圍內(nèi)占主要地位。無論是城市橋梁、高架道路、山谷高架棧橋，還是跨河大橋，預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)都發(fā)揮了其優(yōu)勢，成為優(yōu)勝方案。目前，連續(xù)剛構(gòu)結(jié) 構(gòu)體系已經(jīng)成為預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁的主要橋型之一。 另外，由于連續(xù)剛夠體系的發(fā)展，預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)鋼構(gòu)橋在中等跨徑范圍內(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(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 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 3 頁 不少雙層橋面形式。 在我國，預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)雖然也在不斷地發(fā)展，然而，想要趕超國際先進(jìn)水平，就必須解決好下面幾個課題： 1． 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(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。 4． 解決好橋梁梁體開裂和抗裂的問題，在地震活躍帶一定要對梁體進(jìn)行特別的設(shè)計(jì)，防止橋梁在發(fā)生小于自身抗震級別時，由于橋體損壞而導(dǎo)致無法正常使用，災(zāi)區(qū)人民無法逃生的問題。 另外，在設(shè)計(jì)預(yù)應(yīng)力連剛構(gòu)橋時，技術(shù)經(jīng)濟(jì)指針也是一個很關(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、勞動力和材料價(jià)格、機(jī)械工業(yè)基礎(chǔ)等全國基建條件。同時，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)該包括整個使用期限內(nèi)的養(yǎng)護(hù)、維修等運(yùn)營費(fèi)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(jì)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 【 2】 。 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。 連續(xù) 剛構(gòu) 橋的基本構(gòu)造特點(diǎn) 連續(xù) 剛構(gòu) 橋是超靜定結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)剛度大、變形小、主梁變形的撓曲線平緩，有利于高速行車。因此其主梁截面構(gòu)造、主要尺寸有下列特點(diǎn)： 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 4 頁 橋梁跨徑 連續(xù)剛構(gòu)可以多跨相連，也可以將邊跨松開，采用支座，形成剛構(gòu)一連續(xù) 梁體系。一聯(lián)內(nèi)無縫，改善了行車條件；梁、墩固結(jié)，不設(shè)支座；合理選擇梁與墩的剛度，可以減小梁跨中彎矩，從而可以減小梁的建筑高度。 一般邊跨長度可取中跨長的 ~倍，如果減少邊跨長度，則邊跨和中跨的跨中彎矩均減少，此外，邊跨跨長與中跨跨長的比值還與施工方法有關(guān)，對于現(xiàn)場澆灌的橋梁，邊跨長度取為中跨跨長度的 倍是經(jīng)濟(jì)合理，但采用懸臂施工法，考慮到一部分邊跨采用懸臂施工外，余下的邊跨部分還需另搭腳手架，為使腳手架長度最短，則邊跨長度應(yīng)取中跨長度的 倍為宜 【 3】 。 箱梁根部底板厚度 采用懸 臂施工方法時，底板除承受自身荷載外，在靠近橋墩處還將承受很大的壓應(yīng)力，如掛籃底模架后支反力。因此底板設(shè)計(jì)成變厚度，根部厚 (通常取墩頂梁高的1/101/12)；跨中薄 (其尺寸受跨中布置的的預(yù)應(yīng)力鋼筋和普通鋼筋的控制 )大跨度連續(xù)箱梁因跨中彎矩要求底板內(nèi)需配置一定數(shù)量的鋼束和鋼筋，無梗肋的箱梁下翼緣板厚至小應(yīng)大于 125mm。如果達(dá)到 150mm 或 D/30 則較好 (D 為箱梁內(nèi)壁凈距 )。有梗肋的梁也可采用構(gòu)造要求數(shù)值