【文章內(nèi)容簡介】 .............................................................................................. 44 橋墩墩柱計(jì)算 ................................................................................................ 47 荷載計(jì)算 .............................................................................................. 47 截面配筋計(jì)算及應(yīng)力 驗(yàn)算 ..................................................................... 49 鉆孔灌注樁計(jì)算 ............................................................................................ 51 荷載計(jì)算 .............................................................................................. 51 樁長計(jì)算 .............................................................................................. 52 結(jié) 論 ...................................................................................................................... 85 參 考 文 獻(xiàn) ................................................................................................................. 87 附 錄 A ....................................................................................................................... 88 附 錄 B........................................................................................................................ 95 在 學(xué) 取 得 成 果 ..................................................................................................... 95 致 謝 ...................................................................................................................... 96 山東交通 學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ） 1 引 言 自 20 世紀(jì) 80 年代以來，我國道路、橋梁建設(shè)取得了飛速的發(fā)展，使我國的交通運(yùn)輸環(huán)境和能力得到了巨大的改變這對改善投資 環(huán)境、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)騰飛、改善人民生活環(huán)境起了非常重要的作用。 在公路、鐵路、城市和農(nóng)村道路交通建設(shè)以及水利建設(shè)中，為了跨越各種障礙（如河流、溝谷或者其他線路等）必須修建各種類型的橋梁。橋梁是保證道路全線貫通的咽喉。 而現(xiàn)今隨著國內(nèi)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展不論鐵路、公路還有城市道路都在向高速的方向發(fā)展，而高速就意味著更多的橋梁和隧道。特別是在非平原地區(qū)，橋梁在高速公路上的應(yīng)用更是頻繁。 比如四川，典型的丘陵地形，近年來飛速發(fā)展，導(dǎo)致交通有很大的建設(shè)，在丘陵地區(qū)的橋梁特點(diǎn)是短而多，就是跨度較小而橋的需求量很大。在這些情況下，就非 常適合結(jié)構(gòu)簡單而比較適合跨度較小的梁橋的修建，所以在我國以后的橋梁建筑中，梁橋?qū)⒄己艽笠徊糠帧? 如今預(yù)應(yīng)力混凝土的技術(shù)相對成熟，應(yīng)用也很廣泛，預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)具有跨越能力大、受力性能好、耐久性優(yōu)越而且經(jīng)濟(jì)效益顯著等優(yōu)點(diǎn)，所以非常適用于高速公路橋梁的建設(shè)。 本篇論文就單獨(dú)的一座 衛(wèi)運(yùn)河橋 后張法預(yù)應(yīng)力混凝土 T 型簡支梁橋梁的上部結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究和設(shè)計(jì)，希望能以點(diǎn)帶面的就橋梁設(shè)計(jì)方面進(jìn)行研究。 山東交通 學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ） 2 1文獻(xiàn)綜述 預(yù)應(yīng)力混凝土簡支 T梁橋國外研究進(jìn)展 18 世紀(jì)中葉工業(yè)革命后 ， 鋼、水泥、鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土 等人工材料的發(fā)展和應(yīng)用，推動了近代橋梁科學(xué)技術(shù)的革命。人工材料在橋梁工程上的應(yīng)用是近代橋梁的標(biāo)志 。 19 世紀(jì)中期，鋼材的出現(xiàn)，開始了土木工程的第一次飛躍 。 隨后又產(chǎn)生了高強(qiáng)鋼材，于是鋼結(jié)構(gòu)得到蓬勃發(fā)展 。 結(jié)構(gòu)跨度從磚 、 石 、 木結(jié)構(gòu)的幾米、幾十米躍到百米、幾百米至千米以上，開創(chuàng)了在大江、海峽上修建橋梁的奇跡 [1]。 1867 年鋼筋混凝土誕生，實(shí)現(xiàn)了土木工程的第二次飛躍。有了鋼筋混凝土才有可能建造跨越能力很大的橋梁，并使形式多樣化。 1905 年，比利時出現(xiàn)了單跨 55m 的鋼筋混凝土橋； 1930 年，法國的弗萊西奈建造了跨度 178m 的鋼筋混凝土拱橋。 1928 年高強(qiáng)鋼絲用于預(yù)應(yīng)力混凝土，使在混凝土中建立永存的預(yù)壓應(yīng)力成為可能，奠定了現(xiàn)代預(yù)應(yīng)力混凝土的實(shí)用基礎(chǔ)，大大提高了混凝土結(jié)構(gòu)的抗裂性能、剛度和承載能力，使其用途更為廣泛，使土木工程發(fā)生了又一次飛躍 [2,3]。 20 世紀(jì)中葉 ， 第二次世界大戰(zhàn)以后 ， 全球的持續(xù)穩(wěn)定和科學(xué)技術(shù)與經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，使橋梁科學(xué)技術(shù)獲得了比歷史上任何時期都快 的發(fā)展。主要表現(xiàn)為：高強(qiáng)輕質(zhì)材料的發(fā)展和應(yīng)用；跨度的不斷增大，形式 的多樣化與結(jié)構(gòu)的整體化；設(shè)計(jì)與計(jì)算的計(jì)算機(jī)化（如 CAD 技術(shù)的發(fā)展）；制造的工業(yè)化、自動化與程 序化，施工工藝的提高。由于設(shè)計(jì)方法與計(jì)算理論、材料科學(xué)、制造工藝、安裝方法、基礎(chǔ)施工技術(shù)等方面的不斷改進(jìn)，當(dāng)今橋梁工程規(guī)模之巨大、技術(shù)之復(fù)雜已今非昔比。已建橋梁跨度接近2020m（明石海峽 懸索橋跨度為 1990m），水下深度超 100m 的基礎(chǔ)工程，高出地面接近 200m 的橋墩。橋梁工程還將向更高的記錄攀登 [4]。 預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁一躍上橋梁建設(shè)的歷史舞臺 ， 就顯示出它強(qiáng)大的競爭能力 。 從50 年代創(chuàng)建了突破了 100m 的跨徑記錄 ， 經(jīng)過三十余年的迅猛發(fā)展 ， 至今已創(chuàng)建了440m 跨徑記錄 。 目前 ， 在規(guī)劃中的設(shè)計(jì)方案有突破 500m 跨徑記錄的趨勢 。 而在實(shí)際的工程實(shí)際中 ， 在 400m以下的跨徑范圍內(nèi) ， 預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁已經(jīng)為優(yōu)勝的方案。在三十年發(fā)展中有幾座典型橋例是非常值得關(guān)注。 1953 年聯(lián)邦德國建成的胡爾姆斯山東交通 學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ） 3 (worms)橋跨 徑已達(dá)到 ， 采用懸臂澆注法 ， 從而發(fā)展了預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的一種新體系 —— T 型剛構(gòu)。 1964 年聯(lián)邦德國又建成了主跨為 208 m 本道爾夫 (bendoif)橋 ， 成功地表明懸臂法施工方法的優(yōu)越性 ， 且在結(jié)構(gòu)體系上又有了創(chuàng)新 。 薄型的主墩與上部連續(xù)梁固結(jié) ，形成帶鉸的連續(xù) —— 剛構(gòu)體系。 1962 年在委內(nèi)瑞拉建成的馬拉開波 (malacaibo)橋 ， 橋全長 8272m， 其中主橋?yàn)樾崩瓨?， 跨徑為 160+5 235+160m，它標(biāo)志著預(yù)應(yīng)力混凝土對新型結(jié)構(gòu)體系的強(qiáng)有力的適應(yīng)性。 19 世紀(jì) 70 年代 ， 預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)相繼應(yīng)用 ， 成為大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁的主要橋梁之一。 預(yù)應(yīng)力混凝土簡支 T梁橋國內(nèi)研究進(jìn)展 革開放以來 ， 我國公路建設(shè)事業(yè)迅猛發(fā)展 ， 尤其是高速公路建設(shè) ， 從無到有。作為公路建設(shè)重要組成部分的橋梁建設(shè)也得到相應(yīng)發(fā)展 ， 一般公路和高等級公路上的 各種橋梁 ， 形式多樣 ， 跨越大江 (河 )、 海峽 (灣 )的 大橋梁建設(shè)也相繼修建 ， 工程質(zhì)量不斷提高 ， 為公路 運(yùn)輸提供了安全、舒適的服務(wù)。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、綜合國力增強(qiáng) ， 我國的建筑材料、設(shè)備、建筑技術(shù)都有了較快發(fā)展。特別是電子計(jì)算技術(shù)的廣泛應(yīng)用 ，為廣大工程技術(shù)人員提供了方便、快捷的計(jì)算分析手段。更重要的是我國的經(jīng)濟(jì)政策為公路事業(yè)發(fā)展提供多元化的籌資渠道 ， 保證了建設(shè)資金來源 [5,6]。 梁式橋種類很多 ， 也是公路橋梁中最常用的橋型 ， 其跨越能力可從 20m直到 300m之間。公路橋梁常用的梁式橋形式有 ： 按結(jié)構(gòu)體系分為簡支梁、懸臂梁、連續(xù)梁、 T型剛構(gòu)、連續(xù)剛構(gòu)等； 按截面型式分為 T型梁、箱型梁 (或槽型梁 )、 衍架梁等 [7]。 T 型梁 橋在我國公路上修建最多 ， 早在 20 世紀(jì)五、 六十年代 ， 我國就建造了許多 T型梁橋 ， 這種橋型對改善我國公路交通起到了重要作用。 T 型 梁采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的已經(jīng)很少了 ， 從 16m～ 50m 跨徑 ，大部分 是采用預(yù)制拼裝后張法預(yù)應(yīng)力混凝土T 型 梁。預(yù)應(yīng)力體系采用鋼絞線群錨 ， 在工地預(yù)制 ， 吊裝架設(shè)。其發(fā)展趨勢為 :采用高強(qiáng)、低松弛鋼絞線群錨 ： 混凝土標(biāo)號 C40～ 60 號 ， T 型 梁的翼緣板加寬 25m 是合適的 ； 吊裝重量增加 ； 為了減少接縫 ， 改善行車 ， 采用工型梁 ， 現(xiàn)澆梁端橫梁濕接頭和橋面 ， 在橋面現(xiàn)澆混凝土中布置負(fù)彎矩鋼束 ， 形成比橋面連續(xù)更進(jìn)一步的“準(zhǔn) 連續(xù)”結(jié)構(gòu)。預(yù)應(yīng)力混凝土 T型 梁有結(jié)構(gòu)簡單 、 受力明確、節(jié)省材料、架設(shè)安裝方便 ， 跨越能力較大等優(yōu)點(diǎn)。其最大跨徑以不超過 50m為宜 ， 再加大跨徑不論從受力、構(gòu)造、經(jīng)山東交通 學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ） 4 濟(jì)上都不合理了。大于 50m跨徑以選擇箱形截面為宜。目前的預(yù)應(yīng)力混凝土 T 型 梁采用全預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu) ， 預(yù)應(yīng)力張拉后上拱偏大 ， 影響橋面線形 ， 帶來橋面鋪裝加厚。為了改善這些缺點(diǎn) ， 建議預(yù)制時在臺座上設(shè)反拱 ， 反拱值可采用預(yù)施應(yīng)力后裸梁上拱值的1/2～ 2/3[8]。預(yù)應(yīng)力混凝土簡支或“準(zhǔn)連續(xù)” T型 梁 ， 建議由交通行業(yè)主管部門組織編制一套適用的標(biāo)準(zhǔn)圖。 雖然我國橋梁技術(shù)發(fā)展迅速 ，但是仍舊存在一些問題： 一、施工方面存在的問題主要是施工單位的領(lǐng)導(dǎo)層，尤其是技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)，對工程質(zhì)量安全重視不夠或根本不重視，只重視利潤，導(dǎo)致施工不按規(guī)程、規(guī)范和設(shè)計(jì)要求進(jìn)行，施工中偷工減料，以次充好，不合格材料被使用。 二、現(xiàn)如今，橋梁的美觀在設(shè)計(jì)中地位變得越來越重要。一些大橋，由于在設(shè)計(jì)中對美學(xué)不夠重視或缺少建筑師的參與和合作，給人以笨拙、呆板和粗糙的感覺。要想讓橋梁成為當(dāng)?shù)氐臉?biāo)志性建筑，工程師們應(yīng)在橋梁美學(xué)方面多下功夫 [9]。 三、目前我國橋梁改造加固設(shè)計(jì)存在的主要問題是：基層養(yǎng)護(hù)管理和設(shè)計(jì)部門，橋梁病 害診斷技術(shù)力量薄弱，橋梁檢測手段落后?？紤]結(jié)構(gòu)損傷影響的承載力評估方法不夠完善。橋梁改造加固總體設(shè)計(jì)方案的設(shè)計(jì)思路不夠開闊，應(yīng)用技術(shù)單一，涉及深度不夠。個別橋梁加固設(shè)計(jì)生搬硬套國外或國內(nèi)其他行業(yè)的設(shè)計(jì)方法，忽略了橋梁帶載加固分階段受力的特點(diǎn)。有些加固設(shè)計(jì)只作宏觀的定性分析，缺少科學(xué)的定量分析計(jì)算，設(shè)計(jì)帶有很大的隨意性 [10]。 實(shí)現(xiàn)全球四大洲的陸路交通網(wǎng)是世界橋梁工程界共同奮斗的目標(biāo)和夢想。這一橋梁之夢有可能在 22 世紀(jì)實(shí)現(xiàn)。管理部門應(yīng)加強(qiáng)橋梁養(yǎng)護(hù)、管理及設(shè)計(jì)與施工技術(shù)隊(duì)伍建設(shè)等工作 ， 同時年輕一代橋梁工程師要 以報國為己任 ， 以主人翁的姿態(tài) ， 勤奮學(xué)習(xí)、努力創(chuàng)新、勇于實(shí)踐 ， 提高美學(xué)意識和審美能力 ， 這樣才能讓中國的橋梁成為世界橋梁史上的里程碑 ， 使中國成為世界橋梁強(qiáng)國中的一員 ， 重現(xiàn)中國古代橋梁的輝煌。 山東交通 學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ） 5 2課題背景及開展研究的意義 在最近的四分之一世紀(jì)中，混凝土橋梁在設(shè)計(jì)方面已取得了顯著的進(jìn)步 [11]。 近來二十年來，預(yù)應(yīng)力混凝土已成為國內(nèi)外土建工程最主要的一種結(jié)構(gòu)材料，而且預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁有強(qiáng)大的競爭能力 ， 主要的因素有 一下幾方面： 一、 預(yù)應(yīng)力混凝土充分發(fā)揮了高強(qiáng)材料的特性 ， 具有可靠的強(qiáng)度 ， 剛度及抗裂 性能 ，結(jié)構(gòu)在車輛運(yùn)行中噪音小 ， 維修工作量少。 二、 預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁的施工方法已達(dá)到很先進(jìn)的水平 ， 現(xiàn)代化技術(shù)的應(yīng)用已使它的施工周期大大縮短 ， 顯示出巨大經(jīng)濟(jì)效益。 三、 預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁適用于各種結(jié)構(gòu)體系 ， 而且還在不斷創(chuàng)新出體現(xiàn)預(yù)應(yīng)力技術(shù)特點(diǎn)的新型結(jié)構(gòu)體系 ， 因而它的適用范圍大 ， 競爭力強(qiáng) 。 四、 預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁可充分利用材料可塑的特點(diǎn) ， 在建筑上有豐富、多采的表現(xiàn)潛力 [12]。 課程設(shè)計(jì)背景：某高速公路上的一座分離式立交 ， 上部結(jié)構(gòu)為 三跨一孔 23 米預(yù)應(yīng)力混凝土簡支 T梁，半幅橋梁寬 9. 5 米，兩側(cè)采用剛性護(hù)欄寬度各 米，不設(shè)人行道；橋面鋪裝采用 10cm 瀝青混凝土 +9cm 瀝青混凝土；設(shè)計(jì)荷載為公路－ I 級。橋梁主梁混凝土采用 C50， 預(yù)應(yīng)力鋼束采用標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度為 1860MPa 的高強(qiáng)度鋼絞線。橋梁下部結(jié)構(gòu)采用 U 形臺，擴(kuò)