【文章內容簡介】 由錨具變形、鋼筋回縮和接縫壓縮引起的應力損失 ............. 32 混凝土彈性壓縮引起的應力損失 ............................. 33 由鋼筋松弛引起的應力損失的終極值 ......................... 33 由混凝土收縮和徐變引起的預應力損失 ........................ 34 有效預應力計算 ........................................... 35 第 5 章 次內力計算 .................................................... 36 預加力次內力計算 ............................................... 36 等效荷載基本原理 ......................................... 36 混凝土徐變次內力 計算 ........................................... 38 混凝土收縮次內力計算 ............................................ 39 溫度次內力計算 ................................................. 40 溫度對結構的影響 .......................................... 40 結構溫度場 ................................................ 40 基礎沉降次內力計算 .............................................. 42 計算方法 .................................................. 42 第 6 章 截面驗算 ...................................................... 44 內力組合 ........................................................ 44 荷載和荷載效應 ............................................. 44 內力組合 ................................................... 45 承載力極限狀態(tài)驗算 .............................................. 47 基本理論 ................................................... 48 截面驗算 ................................................... 49 正常使用極限狀態(tài)驗算 ........................................... 50 正截面抗裂驗算 ............................................ 50 截面應力驗算 ............................................... 56 預應力鋼筋拉應力驗算 ....................................... 63 變形驗算 ........................................................ 66 第 7 章 主要工程量估算 ................................................ 68 畢業(yè)設計總結 .......................................................... 69 西南交通大學本科 畢業(yè)設計 (論文 ) 第 VIII 頁 致謝 .................................................................. 70 主要參考文獻 .......................................................... 71 附錄 .................................................................. 72 附錄 1 畢業(yè)實習報告 ............................................... 72 附錄 2 外文資料翻譯 ................................................ 80 西南交通大學本科 畢業(yè)設計 (論文 ) 第 1 頁 第 1 章 緒論 畢業(yè)設計的目的和意義 畢業(yè)設計的目的在于培養(yǎng)畢業(yè)生綜合能力，靈活運用大學所學 的各門基礎課和專業(yè)課知識，并結合相關設計規(guī)范，獨立的完成一個專業(yè)課題的設計工作。設計過程中提高學生獨立的分析問題，解決問題的能力以及實踐動手能力，達到具備初步專業(yè)工程人員的水平，為將來走向工作崗位打下良好的基礎。 本次設計的具體內容是 82＋ 154+82m 公路預應力混凝土連續(xù) 剛構 橋設計 ， 橋寬為 26m，分為兩幅，設計時只考慮單幅的設計。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)剛構橋的受力特點，靠近中間支點附近承受較大的負彎矩，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。 本設計中主要利用的軟件主要有 MIDAS 20xx 版、 Excel編程計算。 MIDAS 軟件提供了一個估算配筋面積的功能，這讓本設計簡化了很多繁瑣了計算，但是估算出的配筋偏于保守，所以可以用簡化公式進行配筋檢查，這樣 不僅直觀更能對本設計進行一個初期的檢查。 由于時間 的限制和本文作者對橋梁設計方面知識接觸的程度的限制，本 設計有很多不完 善 的地方，眾多的設計施工中的實際問題都沒有考慮，很多問題，即使是考慮了也是做簡單的近似和模 擬 。 畢業(yè)設計不僅僅是對橋梁這一專業(yè)的知識應用，同時也涵蓋了計算機能力、外語以及整個土木工程專業(yè)的基礎理論，當然這些內容已經熔入了設計過程當中。在老師、同學和各種資料的幫助下，這是一個各方面能力提高的過程。 感謝學校給予的畢業(yè)設計這樣一個實踐的過程。 連續(xù) 剛構 橋回顧與展望 剛構橋與其它型式的梁橋相比，具有較為顯著的經濟性和很多優(yōu)點，比如說與同 西南交通大學本科 畢業(yè)設計 (論文 ) 第 2 頁 等跨徑的連續(xù)梁橋相比，由于橋墩承擔一部分的彎矩，剛構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。而且墩梁固結有利于懸臂施工， 且可以減少大型支座及其養(yǎng)護維修和更換。 由于普通鋼筋混凝土結構存在不少缺點：如過早地出現(xiàn)裂縫，使其不能有效地采用高強度材料，結構自重必然大，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，預應力混凝土結構應運而生，所謂預應力混凝土結構，就是在結構承擔荷載之前，預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生的拉應力。自從預應力結構產生之后，很多普通鋼筋混凝土結構被預應力結構所代替。預應力按照施工方法又分為先張法和后張法。 我國的預應力混凝土結構起步晚，但近年來得到了飛速發(fā)展?，F(xiàn)在，我 國已經有了簡支梁、帶鉸或帶掛梁的 T 構、連續(xù)梁、桁架拱、桁架梁和斜拉橋等預應力混凝土結構體系 【 1】 。 雖然預應力混凝土橋梁的發(fā)展還不到 80 年。但是，在橋梁結構中，隨著預應力理論的不斷成熟和實踐的不斷發(fā)展，預應力混凝土橋梁結構的運用必將越來越廣泛。 連續(xù)剛夠和懸臂梁作比較： 在恒載作用下，連續(xù)剛構在支點處有負彎矩，由于負彎矩的卸載作用，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)產生支點負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)剛構有很多優(yōu)點，但是剛開始它并不是預應力結構體系中的佼佼者，因為限于當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用，連續(xù)剛構在預應力混凝土結構中有了飛速的發(fā)展。60 年代初期在中等跨預應力混凝土連續(xù)梁中，應用了逐跨架設法與頂推法；在較大跨連續(xù)梁中，則應用更完善的懸臂施工方法，這就使連續(xù)剛構方案重新獲得了競爭力，并逐步在 40— 200 米范圍內占主要地位。無論是城市橋梁、高架道路、山谷高架棧橋，還是跨河大橋，預應力混凝土連續(xù)剛構都發(fā)揮了其優(yōu)勢，成為優(yōu)勝方案。目前，連續(xù)剛構結 構體系已經成為預應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，預應力混凝土連續(xù)鋼構橋在中等跨徑范圍內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 西南交通大學本科 畢業(yè)設計 (論文 ) 第 3 頁 不少雙層橋面形式。 在我國，預應力混凝土連續(xù)剛構雖然也在不斷地發(fā)展，然而，想要趕超國際先進水平，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 置又使混凝土質量難以提高。 2． 在一切適宜的橋址，設計與修建墩梁固結的連續(xù) — 剛構體系，盡可能不采用養(yǎng)護調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)約材料減輕結構自重，又可充分利用懸臂施工方法的特點加快施工進度。 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行特別的設計，防止橋梁在發(fā)生小于自身抗震級別時，由于橋體損壞而導致無法正常使用，災區(qū)人民無法逃生的問題。 另外，在設計預應力連剛構橋時，技術經濟指針也是一個很關鍵的因素，它是設計方案合理性與 經濟性的標志。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經濟指針。但是，橋梁的技術經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，例如：橋址、水文地質、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)基礎等全國基建條件。同時，一座橋的設計方案完成后，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的養(yǎng)護、維修等運營費用在內。通過連續(xù)梁、 T 型剛構、連續(xù) — 剛構等箱形截面上部結構的比較可見：連續(xù) — 剛構體系的技術經濟指針較高。因此，從這個角度來看，連續(xù) — 剛構也是未來連續(xù)體系的發(fā)展方向 【 2】 。 總而言之，一座橋的設計包含許多考慮因素，在具體設計中，要求設計人員綜合各種因素，作分析、判斷，得出可行的最佳方案。 連續(xù) 剛構 橋的基本構造特點 連續(xù) 剛構 橋是超靜定結構，其結構剛度大、變形小、主梁變形的撓曲線平緩，有利于高速行車。因此其主梁截面構造、主要尺寸有下列特點： 西南交通大學本科 畢業(yè)設計 (論文 ) 第 4 頁 橋梁跨徑 連續(xù)剛構可以多跨相連，也可以將邊跨松開，采用支座，形成剛構一連續(xù) 梁體系。一聯(lián)內無縫，改善了行車條件；梁、墩固結，不設支座；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，對于現(xiàn)場澆灌的橋梁，邊跨長度取為中跨跨長度的 倍是經濟合理，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力，如掛籃底模架后支反力。因此底板設計成變厚度，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應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大于 125mm。如果達到 150mm 或 D/30 則較好 (D 為箱梁內壁凈距 )。有梗肋的梁也可采用構造要求數(shù)值