【文章內(nèi)容簡介】 為中選的優(yōu)勝方案。 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁在中等跨徑范圍，它更是千姿百態(tài) 。無論在橋跨布置、梁、墩赴面形式，或是在體系上 (吸取其它結(jié)構(gòu)的優(yōu)點 )不斷改進橋型布置，例如 V形墩的連續(xù)梁體系、雙薄壁墩連續(xù)梁體系。值得一提的是法國的 SetubedLogoon橋，主跨 130m的五跨連續(xù)染，中間墩采用雙薄壁結(jié)構(gòu)，雙壁相距 10m，壁厚僅 。 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁在 4060m的范圍，已可以說占絕對優(yōu)勢。頂推法、移動模架法、逐孔架設(shè)法等施工方法經(jīng)濟快速，廣泛應(yīng)用也是關(guān)鍵因素。如瑞士的 Beckenried高架橋，總長 3048m，標(biāo)準(zhǔn)跨徑 55m。 連續(xù)梁的橫截面形式在小跨徑的城市高架橋中，為求最小 建筑高度，常選用板式或肋板式截面，而在中、大跨徑主要采用箱式截面。但總的發(fā)展趨勢是盡可能加長懸臂橋面板而選用單箱截面，以達到快速施工的目的。在這種單箱截面的 錨具 結(jié)構(gòu)中，往往采用三向預(yù)應(yīng)力工藝。 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁用干城市橋梁，為充分利用空間，并改善交通的分道行駛，已建成不少雙層橋面的型式。在這方面的一個突出例子是 1980 年在維也納市多瑙河上新建的帝國 (New Reichs)橋。該橋為 10 跨，主跨為 ，橫截面為兩個分離 圖 11 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋 石家莊鐵道大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 3 并列的單室 箱梁，箱頂面為公路橋面，箱內(nèi)通過地下鐵道，箱外挑出人行道，地下鐵的車站設(shè)在橋上，為方便乘客上下，箱壁在每跨上開有五個大洞。這座橋另一特點是采用部分預(yù)應(yīng)力混凝土設(shè)計理論的概念進行設(shè)計，在橋軸方向施加有限預(yù)應(yīng)力，在頂板及底板的橫向施加部分預(yù)應(yīng)力。 優(yōu)點： 抗裂性好，剛度大。由于對構(gòu)件施加預(yù)應(yīng)力，大大推遲了裂縫的出現(xiàn)，在使用荷載作用下，構(gòu)件可不出現(xiàn)裂縫，或使裂縫推遲出現(xiàn)，所以提高了構(gòu)件的剛度，增加了結(jié)構(gòu)的耐久性。 節(jié)省材料，減小自重。其結(jié)構(gòu)由于必須采用高強度材料，因此可減少鋼 筋用量和構(gòu)件截面尺寸，節(jié)省鋼材和混凝土，降低結(jié)構(gòu)自重，對大跨度和重荷載結(jié)構(gòu)有著明顯的優(yōu)越性。 提高構(gòu)件的抗剪能力。試驗表明，縱向預(yù)應(yīng)力鋼筋起著錨栓的作用，阻礙著構(gòu)件斜裂縫的出現(xiàn)與開展，又由于預(yù)應(yīng)力混凝土梁的曲線鋼筋（束）合力的豎向分力將部分地抵消剪力。 提高受壓構(gòu)件的穩(wěn)定性。當(dāng)受壓構(gòu)件長細比較大時，在受到一定的壓力后便容易被壓彎，以致喪失穩(wěn)定而破壞。如果對鋼筋混凝土柱施加預(yù)應(yīng)力，使縱向受力鋼筋張拉得很緊，不但預(yù)應(yīng)力鋼筋本身不容易壓彎，而且可以幫助周圍的混凝土提高抵抗壓彎的能力。 提高構(gòu)件的耐疲勞性能。 因為具有強大預(yù)應(yīng)力的鋼筋，在使用階段因加荷或卸荷所引起的應(yīng)力變化幅度相對較小，故此可提高抗疲勞強度，這對承受動荷載的結(jié)構(gòu)來說是很有利的。 缺點： 工藝較復(fù)雜，對質(zhì)量要求高，因而需要配備一支技術(shù)較熟練的專業(yè)隊伍。 需要有一定的專門設(shè)備，如張拉機具、灌漿設(shè)備等。 預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的開工費用較大，對構(gòu)件數(shù)量少的工程成本較高。 石家莊鐵道大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 4 第 2 章 橋梁的總體設(shè)計概況 設(shè)計基本資料 本橋為等截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋（ 20m+40m+20m），橫橋向?qū)挾葹?，單箱單室，下部結(jié)構(gòu)采用實體墩， 灌注樁基礎(chǔ)。 主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 1）橋梁設(shè)計基準(zhǔn)期 100 年； 2）結(jié)構(gòu)設(shè)計安全等級一級， A 類構(gòu)件； 3）可變荷載：汽車荷載：公路 — Ⅰ級 主要材料 1）、混凝土：主梁采用： C60 混凝土；橋面鋪裝： C55 鋼纖維混凝土及瀝青混凝土；墩身、蓋梁： C40 混凝土；承臺： C35 混凝土。樁基礎(chǔ)： C30 混凝土。 2）、鋼筋：預(yù)應(yīng)力鋼筋采用φ 低松弛高強度鋼絞線；普通鋼筋：受力鋼筋采用 HRB335 鋼筋，構(gòu)造鋼筋采用 HPB235 鋼筋；鋼材：鋼板為 Q235 鋼，錨頭及附件采用定型產(chǎn)品。 設(shè)計 依據(jù) 1．《公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范》 (JTG D60— 2021)； 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 D62— 2021)； 3．《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（ JTG B01— 2021）； 4．《公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》（ JTJ 024— 85）； 5．《公路工程抗震設(shè)計規(guī)范》（ JTJ 004— 89）； 6．范立礎(chǔ)主編：《預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋》 .北京 :人民交通出版社， 1988； 7．廖元裳主編：《鋼筋混凝土橋》 .北京 :，中國鐵道出版社， 1990； 8．徐岳等編著：《預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋設(shè)計》 .北京 :人民交通出版社， 2021； 9．邵容光主編：《結(jié)構(gòu)設(shè)計原理》 .北京 :人民交通出版社 ,1996； 石家莊鐵道大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 5 10．李廉錕主編：《結(jié)構(gòu)力學(xué)》 3 版 .北京 :人民交通出版社 ,1996； 11．姚玲森主編：《橋梁工程》 .北京人民交通出版社， 2021。 橋型及縱橫斷面布置 此橋為（ 20+40+20） m。 圖 21 橋梁跨徑示意圖 界面采用單箱單室。梁高 2m,高跨比，橋面全寬為 。采用滿堂支架發(fā)施工。為了滿足施工要求，截面箱梁頂板厚度 d1=,箱梁底板厚度 d2=,腹板厚度為 。 圖 22 箱梁細部尺寸圖 石家莊鐵道大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 6 第 3 章 模型建立及結(jié)果分析 MIDAS 的建模說明 MIDAS 的介紹 在當(dāng)今的結(jié)構(gòu)計算中采用的通用軟件比較多，如 ANSYS， SAP2021 等，橋梁專用軟件有 MIDAS CIVIL、 BSAS 以及橋博等，它們在結(jié)構(gòu)計算中各有其特點。 MIDAS/Civil 是個通用的空間有限元分析軟件，可適用于橋梁結(jié)構(gòu)、地下結(jié)構(gòu)、工業(yè)建筑、飛機場、大壩、港口等分析與設(shè)計。特別是針對橋梁結(jié)構(gòu)， MIDAS/Civil結(jié)合國內(nèi)的規(guī)范與習(xí)慣，在建 筑、分析、后處理、設(shè)計等方面提供了很多便利的功能。MIDAS/Civil 的主要特點如下：提供菜單、表格、文本、導(dǎo)入 CAD 和部分其他程序文件等靈活多樣的建模功能，從而使用戶的工作效率達到最高。提供剛構(gòu)橋、板型橋、暗箱暗渠、頂推法橋梁、懸臂法橋梁、移動支架 /滿堂支架法橋梁、懸索橋、斜拉橋的建模助手。在后處理中，可以根據(jù)設(shè)計規(guī)范自動生成荷載組合，也可以添加和修改荷載組合?？梢暂敵龈鞣N反力、位移、內(nèi)力和應(yīng)力的圖形、表格和文本。用 MIDAS進行結(jié)構(gòu)內(nèi)力計算時，充分考慮了結(jié)構(gòu)的空間性，并且能準(zhǔn)確的模擬桿件間的剛性連接、 溫度效應(yīng)對結(jié)構(gòu)的影響以及支座沉降對結(jié)構(gòu)影響等，采用有限元分析軟件能更加準(zhǔn)確、更加快捷的計算結(jié)構(gòu)的內(nèi)力。可在進行結(jié)構(gòu)分析后對多種形式的梁、桿截面進行設(shè)計和驗算。 MIDAS 的建模步驟 選取結(jié)構(gòu)類型及材料的定義 橋跨結(jié)構(gòu)是一個空間結(jié)構(gòu)，所以在建模時采用了 3D 結(jié)構(gòu)類型。在 MIDAS 中定義材料的方法主要有調(diào)用數(shù)據(jù)庫資料和用戶直接輸入材料有關(guān)特性值兩種。這里定義的材料是采用調(diào)用數(shù)據(jù)庫的方法，定義混凝土材料：首先選擇混凝土，然后選擇規(guī)范JTG04（ RC），最后在數(shù)據(jù)庫中選擇 C60，這樣 混凝土材料的定義就完成了 (如圖 31)。 石家莊鐵道大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 7 截面數(shù)據(jù)的輸入 根據(jù)設(shè)計的截面，通過用戶選項，把各項數(shù)值輸入進去。界面采用 PSC數(shù)值，從 PSC 中導(dǎo)入截面，填入相應(yīng)的設(shè)計參 T1==26cm,BT=600cm,HT=,驗算用扭轉(zhuǎn)厚為 50cm， z1=110cm， z3=71cm。（如圖 33） 圖 31 混凝土材料的定義 石家莊鐵道大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 8 使用節(jié)點和單元建立模型 在 MIDAS 中選擇節(jié)點建立，根據(jù)設(shè)計的橋梁概況對應(yīng)的距離建立節(jié)點，同時也采用了捕捉柵格網(wǎng)、鏡像、復(fù)制已有節(jié)點等方法來完成 節(jié)點的建立。然后利用節(jié)點建立單元，分別采用了連接已有節(jié)點建立單元，對已有單元進行復(fù)制，擴展已有節(jié)點等圖 32 系梁截面數(shù)據(jù)定義 石家莊鐵道大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 9 方法建立新的單元。全橋概圖如圖 33。 圖 33 橋梁模型 邊界條件的建立 本橋跨包括 4 個支座：采用一般支撐，第一三四個支座限制 yz 方向的平動以及xz 方向的轉(zhuǎn)動。第二個支座限制 xyz 方向的平動以及 xz 方向的轉(zhuǎn)動。（如圖 34） 圖 34 支座 示意圖 輸入靜力荷載 MIDAS/Civil 對結(jié)構(gòu)的自重荷載可以通過程序來自動計算。程序計算自重的依據(jù)是材料的容重、截面面積、單 元構(gòu)件長度、自重系數(shù)來自動計算結(jié)構(gòu)自重。在定義自重時，首先要定義自重荷載的荷載工況名稱，并定義自重所屬的荷載組，然后輸入自重系數(shù)即可。對于荷載系數(shù)，通常在 Z 方向輸入 1 即可，因為通?？紤]的模型的重力作用方向都是豎直向下，而程序默認的整體坐標(biāo)系 Z 的正方向是豎直向上的。如果自重作用時考慮結(jié)構(gòu)的容重與材料定義時的容重不同，這里自重系數(shù)只要輸入計算自重時要考慮的容重與材料定義的容重之比就可以了。 石家莊鐵道大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 10 圖 35 輸入靜力荷載 輸入汽車活載 (1)定義規(guī)范：移動荷載規(guī)范（ china）。 (2)定義車道： 本設(shè)計為雙向車道，設(shè)計時使荷載加載在系梁梁上，選擇車道單元，分配給系梁單元。 (3)定義車輛：選擇公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，添加標(biāo)準(zhǔn)荷載。 溫度荷載的施加 橋梁結(jié)構(gòu)當(dāng)要考慮溫度作用時，應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐木唧w情況、結(jié)構(gòu)物使用的材料和施工條件等因素計算由溫度作用引起的結(jié)構(gòu)效應(yīng)。計算橋梁結(jié)構(gòu)因均勻溫度作用引起的變形時，應(yīng)從受到約束時的結(jié)構(gòu)溫度開始，考慮溫度的作用效應(yīng)。本設(shè)計在考慮橋跨結(jié)構(gòu)由溫度梯度引起的荷載效應(yīng)時，只考慮了梁上下截面溫差為 ℃。 恒載內(nèi)力計算 連續(xù)梁恒載內(nèi)力， 包括主梁自重（前期橫在）引起的內(nèi)力和后期恒載（如橋面鋪裝或道砟和線路上部重、人行道、欄桿、燈柱等）引起主梁后期恒載內(nèi)力。 主梁自重是在結(jié)構(gòu)逐步形成的過程中作用于橋上的，他的計算與施工方法有密切關(guān)系對施工過程中有體系轉(zhuǎn)換的連續(xù)梁，其自重內(nèi)力應(yīng)考慮體系轉(zhuǎn)換的影響。本橋采用支架法施工不存在體系轉(zhuǎn)換。 石家莊鐵道大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 11 圖 36 梁結(jié)構(gòu)自重圖 活載作用于橋上時，橋梁已經(jīng)成為最 終 的結(jié)構(gòu)體系，其產(chǎn)生的內(nèi)力可有內(nèi)力影響線按最不利位置布置荷載，計算步驟與簡支梁基本相同。 計算方法 活載內(nèi)力計算為基 本可變荷載 (公路一Ⅰ級 )在橋梁使用階段所產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)內(nèi)力。采用影響線最不利進行加載計算。 車道橫向折減 荷載橫向分布指的是作用在橋上的車輛荷載如何在各主梁之間進行分配，或者說各主梁如何分擔(dān)車輛荷載。本設(shè)計按一片梁二車道進行設(shè)計的，橫向分布系數(shù)取車道數(shù)與車道橫向折減系數(shù)的積。 沖擊系數(shù)的計算 橋梁結(jié)構(gòu)的基頻反映了結(jié)構(gòu)的尺寸、類型、建筑材料等動力特性內(nèi)容，它直接反映了沖擊系數(shù)與橋梁結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系。不管橋梁的建筑材料、結(jié)構(gòu)類型是否有差別，也不管結(jié)構(gòu)尺寸與跨徑是否有差別，只要橋梁結(jié)構(gòu)的基頻 相同，在同樣條件的汽車荷載下，就能得到基本相同的沖擊系數(shù)。 橋梁的自振頻率（基頻）宜采用有限元方法計算，將荷載轉(zhuǎn)化為質(zhì)量：模型，質(zhì)量，將荷載轉(zhuǎn)化為質(zhì)量，確認。將自重轉(zhuǎn)化為質(zhì)量：模型，結(jié)構(gòu)類型，確認。特性值分析控制：分析，特性值分析控制（振型數(shù)量： 50），確認。查看頻率值：結(jié)果，周期與振型 石家莊鐵道大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 12 圖 37 自振頻率 對于連續(xù)梁結(jié)構(gòu)，當(dāng)無更精確方法計算時，也可采用下列公式估算： cc22 mEIl223. 651f ?? （ 31） gGmc ? （ 32） 式中： l —— 結(jié)構(gòu)的計算跨徑（ m）； E —— 結(jié)構(gòu)材料的彈性模量（ N/m2）； cI —— 結(jié)構(gòu)跨中截面的截面慣矩（ m4）； cm —— 結(jié)構(gòu)跨中處的單位長度質(zhì)量（ kg/m）； G —— 結(jié)構(gòu)跨中處延米結(jié)構(gòu)重力（ N/m）； g —— 重力加速度， g=； 計算原理 全預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁在預(yù)加力和荷載的共同作用下應(yīng)力狀態(tài)應(yīng)滿足的基本條石家莊鐵道大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 13 件是：截面上的預(yù)壓應(yīng)力應(yīng)大于荷載引起的拉應(yīng)力，預(yù)壓應(yīng)力與荷載引起的壓應(yīng)力之和應(yīng)小于混凝土的允許壓應(yīng)力，或為在任 意階段，全截面承壓，截面上不出現(xiàn)拉應(yīng)力，同時 截面上最大應(yīng)力小于允許壓應(yīng)力。 圖 3－ 8 截面受力狀態(tài) 對于截面上緣寫成計算式為： 0WM miny ?? 上上? （ 33） ? ?wm axy WM ?? ?? 上上 （ 34） 對于截面 下 緣 0WM maxy ?下下? （ 35） ? ?wm iny WM ?? ?下下 （ 36） 其中 y? —— 由預(yù)應(yīng)力產(chǎn)生的應(yīng)力； 下上 WW ——