【文章內(nèi)容簡介】 設(shè) 等 畢業(yè)設(shè)計（論文） 15 其他要說明的問題： 1．直線橋梁 ：雙線鐵路活載 3．整體升降溫： 25 度 4．基礎(chǔ)位移：豎向 10毫米 5．建筑材料：鋼筋： HRB335（主筋、箍筋）、 Q235（構(gòu)造鋼筋）；鋼鉸線： MPaR jy 1860? ；混凝土： C50。 畢業(yè)設(shè)計（論文） 16 題 目： 大跨度鐵路連續(xù)梁拱組合橋梁設(shè)計（ 90+180+90m） 文獻綜述： 1 概述 梁拱組合體系橋是目前發(fā)展較快的一種橋型，它是一種經(jīng)濟、實用、美觀的橋型，在我國南方某些地區(qū)已有一些比較成功的應(yīng)用實例，但在北方地區(qū)應(yīng)用還很少。 連續(xù)梁拱組合橋作為一種新型的組合結(jié)構(gòu)，它具有能使拱與梁共同受力特性，既可以充分發(fā)揮混凝土拱的優(yōu)越性，又可避免橋梁墩臺承擔(dān)水平推力。其結(jié)構(gòu)外形輕巧，豎向剛度大，因而比較適用于承受較大豎向荷載的大跨度鐵路橋梁。 組合橋式結(jié)構(gòu)因具有結(jié)構(gòu)剛度大、動力性能好等優(yōu)越性，近年來相繼在鐵路橋梁設(shè)計中得到應(yīng)用與研究 。采用預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁與鋼管混凝土拱肋組合形成的連續(xù)梁拱組合橋，具有較大的豎向剛度和良好的動力性能，特別適合高標(biāo)準(zhǔn)鐵路建設(shè)的需要。 2 連續(xù)梁拱組合橋梁 的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 梁拱組合橋梁發(fā)展 從連續(xù)剛構(gòu)按結(jié)構(gòu)體系的發(fā)展脈絡(luò)來看，經(jīng)歷了由簡單到復(fù)雜的過程，即從簡支梁 (板 )橋一 T形剛構(gòu)橋一懸臂梁橋和連續(xù)梁橋一連續(xù)剛構(gòu)畢業(yè)設(shè)計（論文） 17 橋。其跨越能力較 T型剛構(gòu)橋和連續(xù)梁橋大，已成為主跨 120～ 300m范圍內(nèi)的首選。 1991年葡萄牙建成的主跨跨徑 250m的 Oporto預(yù)應(yīng)力混凝土鐵路橋居同類橋型的世界首位。 1999年挪威建 成的 Stolma公路橋主跨跨徑達 301m，居同類橋型的世界前列，其跨中 182 m采用輕質(zhì)混凝土。 2021年中國重慶石板坡長江太橋公路復(fù)線橋主跨更是達 330m，居同類橋型的世界第一，實現(xiàn)的方案是主跨采用鋼筋混凝土箱梁結(jié)構(gòu)。以上的工程實踐是不改變連續(xù)剛構(gòu)的橋梁形式，除了對混凝土梁段施加強大的預(yù)應(yīng)力以外，某些橋梁還通過降低部分節(jié)段的重量來增大主跨跨越能力。如果把連續(xù)剛構(gòu)作為主體橋梁，柔性拱體系看作梁體的加勁部分，這樣演變而成的連續(xù)剛構(gòu)柔性拱組合橋也將是增大跨徑的有效橋梁形式。 連續(xù)剛構(gòu)橋其變形、內(nèi)力和應(yīng)力在結(jié)構(gòu)中 起伏較大，應(yīng)力甚至出現(xiàn)較大的拉應(yīng)力，其強度、剛度在一些截面處無法滿足設(shè)計要求。連續(xù)剛構(gòu)柔性拱橋在變形、內(nèi)力、應(yīng)力方面變化較均勻，明顯改善了主梁對等的連續(xù)剛構(gòu)橋的不足之處，使結(jié)構(gòu)受力較為合理。這是因為剛構(gòu)橋通過柔性拱加勁后，整體結(jié)構(gòu)的豎向剛度增大，結(jié)構(gòu)性能已不同于單獨承力的梁橋與拱橋，而是充分發(fā)揮了拱與梁各自的受力特點。這包括：梁體自重主要由主梁部分承擔(dān)，而二期恒載及活載則由梁、拱共同承擔(dān)。柔性拱體系起到了一個轉(zhuǎn)換大跨度主跨分布力至拱圈，再至橋梁墩身、基礎(chǔ)的作用。 CAD 技術(shù) 自 70年代后期以來，我國橋梁結(jié)構(gòu)分析專用軟件和 CAD技術(shù)得到大力開發(fā)和應(yīng)用。其中包括采用有限元法編制的橋梁通用綜合程序以及許多橋梁專用程序，實現(xiàn)設(shè)計、計算 (如 Dr． Bridge橋梁博士系統(tǒng)， MIDAS／畢業(yè)設(shè)計（論文） 18 Civil程序等 )。繪圖一體化，大大提高了計算精度和速度，特別是用于大量重復(fù)計算、局部應(yīng)力分析、設(shè)計方案優(yōu)化。大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁的結(jié)構(gòu)分析設(shè)計軟件開發(fā)和推廣應(yīng)用，適應(yīng)了我國橋梁建設(shè)高速發(fā)展的需要。 3 連續(xù)梁拱組合橋梁 的研究方法 針對本設(shè)計背景，選用鎮(zhèn)江京杭運河特特 大橋主橋連續(xù)梁拱組合結(jié)構(gòu)將部分恒載及活載通過吊桿傳至拱肋，由拱肋直接傳到主梁根部，拱肋產(chǎn)生的水平推力由主梁承擔(dān)。本橋為剛性連續(xù)梁柔性拱組合結(jié)構(gòu)，主梁采用懸灌施工，梁體自重由主梁承擔(dān)，二期恒載及活載由梁、拱共同承擔(dān)，主梁為本橋主要承重結(jié)構(gòu) 。 采用“先梁后拱”施工方案，以連續(xù)梁橋面為工作面，矮支架拼裝拱肋鋼管后，將拱肋鋼管豎向轉(zhuǎn)體就位，施工受力二者相互利用，充分發(fā)揮了兩種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點。主要施工步驟如下： (1)利用掛籃懸臂澆筑主梁； (2)合攏主梁邊孔，拆除臨時支墩； (3)合攏主梁中孔； (4)以橋面為工作面， 矮支架拼裝鋼管拱肋； (5)利用橋面塔架及其它設(shè)備，使鋼管拱肋豎向轉(zhuǎn)體就位，合攏拱頂、固結(jié)拱腳； (6)依次灌注拱肋上弦管、下弦管、綴板內(nèi)混凝土； (7)按指定次序張拉吊桿，調(diào)整吊桿力； 畢業(yè)設(shè)計（論文） 19 (8)施工橋面系，調(diào)整吊桿力到成橋設(shè)計索力，完成全橋施工。 主梁縱向計算 主梁縱向按容許出現(xiàn)拉應(yīng)力不容許開裂的預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計。同時，需要計算在 ZK活載靜力作用下最大撓度和撓跨比。 主梁橫向計算 主梁橫向分無吊桿區(qū)和有吊桿區(qū)分別計算。無吊桿區(qū)沿縱向截取單位長度的主梁梁體，簡化 成腹板下緣三點支撐的雙孔框架，按剛性支撐和彈性支撐包絡(luò)計算。 有吊桿區(qū)沿縱向截取一定長度的主梁梁體，簡化成腹板下緣三點支承的雙孔框架，吊點處加豎向集中力，按剛性支撐和彈性支撐包絡(luò)計算。 主梁橫向計算荷載包括恒載、活載、溫度變化等，橫向溫度變化分日照和寒潮兩種模式考慮。 拱肋檢算 拱肋鋼管及混凝土正應(yīng)力計算 拱肋正應(yīng)力(MPa) 主力組合 主 +附組合 上緣 下緣 上緣 下緣 鋼管最大正應(yīng)力 鋼管最小正應(yīng)力 混凝土最大正應(yīng)力 混凝土最小正應(yīng)力 拱肋極限承載力 Nu，計算軸力 Ni，安全系數(shù)在不同力組合下是不一樣的，這是需要主意的。 畢業(yè)設(shè)計（論文） 20 余下的吊桿驗算與支座反力就不多介紹了，按最不利荷載計算。 3． 3橋梁抗震研究 分析方法 適用范圍 評注 靜力法 (19世紀(jì)末 ~20世紀(jì) 40年代 ) 彈性靜力法 橋臺等剛性結(jié)構(gòu) 僅對可視為剛體的結(jié)構(gòu)有效，最為簡便，但忽略結(jié)構(gòu)動力反應(yīng)。 非線性pushover分析 復(fù)雜橋梁 設(shè)計一般不采用，多用于抗震性能評估，可同時計算非線性反應(yīng)的需求和能力，但其用靜力分析代替動力過程，需求計算忽略高階振型的影響。 反應(yīng)譜法(20世紀(jì)40~60年代 ) 單振型 規(guī)則橋梁 僅對可視為單自由度振子的結(jié)構(gòu)有效，適用于線彈性反應(yīng)問題，但無法反映地震動持時影響。 多振型 復(fù)雜橋梁 規(guī)范采用的主要分析方法，但存在振型組合問題，尚難考慮非一致激勵。 等效線性化 一般用于規(guī)則橋梁 可估算非線性系統(tǒng)的最大反應(yīng)，在位移設(shè)計中應(yīng)用廣，但仍需更多實踐檢驗。 動態(tài)時程法 彈性 復(fù)雜橋梁 規(guī)范采用的主要分析方法，可同時計算彈性結(jié)構(gòu)反應(yīng)的需求和能力，一般需要依靠計算機程序完成。 非線性 特別復(fù)雜或關(guān)鍵橋梁 可以考慮 P△效應(yīng)和材料非線性，可同時計算 非線性反應(yīng)的需求和能力，但計算過程復(fù)雜，結(jié)果需要分析和校核。 從動力學(xué)的角度上來看，彈性靜力法在理論上存在極大局限性。因為它把結(jié)構(gòu)動力反應(yīng)特性這一重要因素忽略了。只有當(dāng)結(jié)構(gòu)可以近似地畢業(yè)設(shè)計（論文） 21 視為剛體時，彈性靜力法才能成立。不過，彈性靜力法概念簡單，計算公式也簡明扼要，因此在實際應(yīng)用中仍受到歡迎（比如用在橋臺和擋土結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計中）。 彈性反應(yīng)譜法通過反應(yīng)譜概念巧妙地將動力問題靜力化，使復(fù)雜的結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)計算變得簡單易行，大大提高了結(jié)構(gòu)的整體抗震設(shè)計水平。目前世界各地都把它作為一種基本的分析手段。但反應(yīng)譜法也存在一 些缺陷，例如它無法反映地震動持時和非線性影響。此外，基于彈性反應(yīng)譜理論的現(xiàn)行設(shè)計規(guī)范設(shè)計方法，往往使設(shè)計者只重視結(jié)構(gòu)強度而忽視了結(jié)構(gòu)應(yīng)具有的非彈性變形能力（即延性）。 從理論上講，動態(tài)時程分析法提供了對結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)的最準(zhǔn)確計算，而且它還可以同時進行結(jié)構(gòu)在地震動作用下進入塑性后的需求和能力比較。但是，動態(tài)時程分析法需要耗費大量的計算時間，需要輸入大量的計算數(shù)據(jù)。因此，只有特別復(fù)雜和重要的橋梁，才需要使用動態(tài)時程分析方法。 從組成結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計理論的四個方面內(nèi)容（輸入地震動、結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的動力模型、實用的地震反應(yīng)分 析方法以及設(shè)計原則）來看，靜力理論對這四個方面都作了極大的簡化，反應(yīng)譜理論也進行了較大簡化，而動力理論則有比較全面的考慮。靜力理論的輸入地震動只考慮根據(jù)歷史震害估計的地震動最大加速度，不要求結(jié)構(gòu)動力模型和地震反應(yīng)分析，設(shè)計原則為常規(guī)的靜力強度設(shè)計原則。反應(yīng)譜理論的輸入地震動也只要求規(guī)定地震動的最大加速度，結(jié)構(gòu)假定為彈性，動力分析基本局限于線彈性范圍，非線性反應(yīng)一般通過考慮結(jié)構(gòu)總體的允許延性系數(shù)反應(yīng)，設(shè)計原則為常規(guī)的靜力強度設(shè)計或延性設(shè)計原則。動力理論的輸入地震動畢業(yè)設(shè)計（論文） 22 要求給出符合場地情況的具有概率含義的加速度時間 函數(shù)。結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的動力模型更接近實際，包括非線性特性。地震反應(yīng)分析方法考慮了結(jié)構(gòu)反應(yīng)的全過程，包括變形和能量耗損的積累。設(shè)計原則考慮到多種使用狀態(tài)和安全的概率保證?？梢姡诮Y(jié)構(gòu)抗震設(shè)計理論的四個方面，動力理論都有更具體的要求、更明確的規(guī)定和更詳細的計算。 5 結(jié)語 梁拱組合橋梁在現(xiàn)代社會中正處于發(fā)展的階段， 我國無論在設(shè)計、施工、預(yù)應(yīng)力材料和設(shè)備上都取得了很大進步和一定成就，然而與國際先進水平仍存在一定差距。今天，我們需要不斷地總結(jié)經(jīng)驗、吸取教訓(xùn)，在設(shè)計理論、設(shè)計規(guī)范、材料和施工技術(shù)上不斷完善、不斷發(fā) 展、勇于創(chuàng)新。相信通過大家共同努力，在 21 世紀(jì)一定能將我國 大跨度梁拱組合 橋 梁 的設(shè)計、施工水平推向更新的高度。 畢業(yè)設(shè)計（論文） 23 主要參考文獻： [1] 姚玲森 ， 橋梁工程 ，人民交通出版社。 [2] 樊海琳 許惟國，梁拱組合橋考慮柔性拱前后的結(jié)構(gòu)分析比較，四川建筑第 28卷 1期 2021． 02 [3] 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4）控制截面各階段應(yīng)力檢算； 畢業(yè)設(shè)計（論文） 25 5）撓度計算 5．繪制結(jié)構(gòu)設(shè)計圖（部分采用 AUTOCAD 計算機出圖）：總體布置圖、梁概圖、預(yù)應(yīng)力鋼筋布置圖、普通鋼筋布置圖、部分構(gòu)造細節(jié)圖。 畢業(yè)設(shè)計（論文）進度安排： 序號 畢業(yè)設(shè)計（論文）各階段內(nèi)容 時間安排 備注 收集數(shù)據(jù)及查閱資料 23 周 參考同類設(shè)計的基礎(chǔ)上，經(jīng)過比選初步擬定尺寸 23 周 確定橋梁承受的各種作用（荷載） 23周 用電算程序 進行詳細結(jié)構(gòu)計算，并進行荷載效應(yīng)組合 45周 畢業(yè)設(shè)計（論文） 26 按鐵路規(guī)范要求進行各項檢算 23周 繪制結(jié)構(gòu)設(shè)計圖 23周 指導(dǎo)教師意見： 指導(dǎo)教師簽名： 審核日期： 年 月 日畢業(yè)設(shè)計（論文） 27 畢業(yè)設(shè)計（論文） 28 中文摘要 本次設(shè)計的題目是 大跨度鐵路連續(xù)梁拱組合橋梁設(shè) 計 (90+180+90m)。 本設(shè)計主梁采用預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，主拱采用鋼管混凝土。主梁為變截面