【導(dǎo)讀】培養(yǎng)土木工程專業(yè)本科畢業(yè)生綜合應(yīng)用大學(xué)所學(xué)的各門基礎(chǔ)課和專業(yè)課知識(shí)，工作應(yīng)該滿足相關(guān)規(guī)范的要求。設(shè)計(jì)計(jì)算無誤，數(shù)據(jù)表格化；文整說明簡(jiǎn)明扼要，通過設(shè)計(jì)，提高學(xué)生分析問題、解決問題的能力，達(dá)到橋梁工程設(shè)計(jì)人。員的初步水平，為將來走上工作崗位打下良好的基礎(chǔ)。橋面布置：橋面寬度12m。建筑限界按凈高為，雙線凈寬。橋面線形：平面為直線，縱坡為平坡，中跨橋面跨中高程為500m。設(shè)計(jì)基準(zhǔn)溫度20°C，體系溫度變化：±20°C?；A(chǔ)變位：相鄰墩臺(tái)基礎(chǔ)不均沉降1cm。其它基礎(chǔ)資料見提供的附圖（電子版）。，用于全橋縱向預(yù)應(yīng)力鋼束和主橋橫橋向預(yù)應(yīng)力鋼束及部分豎向預(yù)應(yīng)力鋼束。fpk=830Mpa；對(duì)應(yīng)錨具為M34×3(螺距)；對(duì)應(yīng)孔道直徑φ43mm，錨墊板邊長(zhǎng)a=. 140mm，相鄰錨板中心距離不小于15cm。12～28)，fpk=335MPa；非受力鋼筋用Q235鋼筋。橋墩的截面形式和尺寸，進(jìn)行結(jié)構(gòu)總體設(shè)計(jì)。根據(jù)任務(wù)書提出完成畢業(yè)設(shè)計(jì)工作計(jì)劃并報(bào)指導(dǎo)教師認(rèn)可。明，圖、表編號(hào)說明清楚；文句通順，字跡工整，圖紙美觀；裝訂成冊(cè)。

　　

【正文】 內(nèi) 力等， 并進(jìn)行截面的作用效應(yīng)組合 ； (2)縱向預(yù)應(yīng)力鋼筋的估算 ，布置，調(diào)整，優(yōu)化； (3)縱向預(yù)應(yīng)力損失計(jì)算； 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 第 3 頁 (4)次內(nèi)力的計(jì)算 ； (5)施工階段截面強(qiáng)度 ，應(yīng)力的控制驗(yàn)算； (6)運(yùn)營(yíng)階段截面強(qiáng)度驗(yàn)算 ，截面應(yīng)力驗(yàn)算 ,變形驗(yàn)算； (7)主要工程數(shù)量計(jì)算 。 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 第 4 頁 第 2 章 橋 跨總體布置和結(jié)構(gòu)主要尺寸 設(shè)計(jì)概述 本設(shè)計(jì)為高速鐵路預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ， 設(shè)計(jì)跨度60+108+60m。雙線，橋面寬度為 12m， 線間距 5m， 橋面縱坡 為平坡 ，橋面橫坡 2%，；橋軸平面線型為直線。 主梁采用單箱單室箱型截面，梁高沿橋縱向呈二次拋物線變化。 截面尺寸擬定 主梁 梁高 鐵路橋 橋變截面梁的高跨 比 H/L， 支點(diǎn)截面 可取 1/12～ 1/16。 支點(diǎn)截面 梁高與跨中截面梁高之比 可取 ~。 本橋主梁采用單箱單室箱型截面 ， 梁高沿橋縱向呈二次拋物線變化 。 中跨墩頂梁高 9m， 高 跨比為 1/12； 中跨跨中梁高 5m， 支點(diǎn)截面梁高與跨中截面梁高 之比 為 。 箱型截面橫斷面圖見下 圖 （左邊為中跨支座截面，右邊為跨中截面 ） ： 圖 21 箱梁橫斷面圖 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 第 5 頁 頂板 和底板 厚度 箱型截面的 頂板 和底板是結(jié)構(gòu)承受正負(fù)彎炬的主要工作部位。當(dāng)采用懸臂施工方法時(shí)， 梁的下緣 特別是靠近橋墩的截面將承受很大的壓應(yīng)力。箱形截面的底板應(yīng)提供足夠大的承壓 面積，發(fā)揮良好的受力作用。在發(fā)生變號(hào)彎短的截面中，頂板和底板 也都應(yīng)各自發(fā)揮承壓的作用。 底 板 除承受自身荷載外，還受一定的施工荷裁。當(dāng)采用懸臂施工法時(shí)， 箱梁底板還承 受掛籃底模粱后吊點(diǎn)的反力，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮該力對(duì)底板和腹 板的作用。 箱梁底板厚度隨箱粱負(fù)彎矩的增大而逐漸加厚直至墩頂，以適應(yīng)受壓要求。底板除需符合使用階段的受壓要求外，在破壞階段還宜使中和軸保持在底板以內(nèi)，并有適當(dāng)?shù)母辉＃话慵s為墩頂梁高的 1/10~1/12。本橋跨中底板厚度取為 40cm，支點(diǎn)處截面底板厚度取為 90cm。頂板厚度在全橋范圍內(nèi)均取 40cm。 腹板厚度 箱梁腹板主要承受結(jié)構(gòu)的彎曲剪應(yīng)力和扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力所引起的主拉應(yīng)力，設(shè)計(jì)中腹板厚度還應(yīng)考慮預(yù)應(yīng)力管道布置、鋼束錨固、錨下局部應(yīng)力的分散及混凝土澆 筑的要求。大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁橋，腹板厚度從跨中逐步向支點(diǎn)加寬，以承受支點(diǎn)處較大的剪力，一般采用 30cm~60cm，甚至可以達(dá)到 1m左右。本橋中支座處腹板厚度取 80cm，跨中腹板厚度取 40cm。 橫隔板 箱梁橫隔板的基本作用是增加截面的橫向剛度，限制畸變應(yīng)力。在支承處的橫隔板還擔(dān)負(fù)著承受和分布較大支承反力的作用。箱型截面由于具有很大的抗扭剛度，所以橫隔板的布置可以比一般肋式梁橋少一些。目前許多國(guó)家認(rèn)為可以減少或不設(shè)置中間橫隔板。從受力角度來分析，中間橫隔板對(duì)縱向應(yīng)力和橫向彎矩的分布影響很小，活載 橫向彎矩的增加很少超過 8%，而恒載應(yīng)力又不受橫隔板的影響，因此單從結(jié)構(gòu)上來考慮，中間橫隔板的作用可以用局部加強(qiáng)腹板的辦法來代替。因此，本設(shè)計(jì)中只在四個(gè)支座位置設(shè)置橫隔板，中支座處的橫隔板厚度取 4m，邊支座處橫隔板厚度取 。 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 第 6 頁 承托 (梗腋 ) 在頂板與腹板接頭處設(shè)置承托很有必要。承托 提高了截面的抗扭剛度和抗彎剛度，減少了扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力和畸變應(yīng)力。橋面板在腹板支承出的剛度增大后，可以吸收負(fù)彎矩，從而減少了橋面板的跨中彎矩。此外，承托使力線過度比較緩和，減少了次應(yīng)力。從構(gòu)造上考慮，利用承托所提供的空間布 置縱向預(yù)應(yīng)力筋，這也為減薄底板和頂板的厚度提供了構(gòu)造上的保證。 本設(shè)計(jì)在頂板與腹板交接處設(shè)置 40cm120cm 的水平承托；在底板與腹板交接處設(shè)置 60cm30cm 的豎向梗腋。 箱梁底緣曲線方程 變截面的底板變化規(guī)律可采用圓弧線 、 拋物線或折線 。 其中拋物線與連續(xù)梁的彎 矩變化最接近 。 本次設(shè)計(jì)箱梁底板按二次拋物線變化，其方程為 244 2401yx?? 構(gòu)造特點(diǎn) 零號(hào)塊 零號(hào)塊是懸臂撓筑施工的中心塊體 ， 又是體系轉(zhuǎn)換的控制塊體。梁體的受力經(jīng)零號(hào)塊通過支座向 墩身傳遞，零號(hào)塊受力非常復(fù)雜，且一般作為施工機(jī)具和材料堆放的臨時(shí)場(chǎng)地，故其頂扳、底板、腹板尺寸都取得較大。零號(hào)塊已不能處理為一般的桿系，對(duì)重要橋梁都要進(jìn)行零號(hào)塊空間應(yīng)力分析。從國(guó)內(nèi)施工來看，零號(hào)塊時(shí)有開裂，故其施工工藝及結(jié)構(gòu)構(gòu)造是很值得研究的問題。 掛籃 掛籃是懸臂施工中的主要設(shè)備，按結(jié)構(gòu)形式可分為桁架式、斜拉式、型鋼式及混合式 4 種。根據(jù)混凝土懸臂施工工藝要求及設(shè)計(jì)圖紙對(duì)掛籃的要求，綜合比較各種形式掛籃特點(diǎn)、重量、采用鋼材類型、施工工藝等；掛籃設(shè)計(jì)原則：自重輕、結(jié) 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 第 7 頁 構(gòu)簡(jiǎn)單、堅(jiān)固穩(wěn)定、前移和裝拆方便 、具有較強(qiáng)的可重復(fù)利用性，受力后變形小等特點(diǎn)，并且掛籃下空間充足，可提供較大施工作業(yè)面，利于鋼筋模板施工操作。 合攏段 合 攏 段的施工是橋梁施工的重要環(huán)節(jié)。在合 攏 段施工過程中，由于溫度變化、混凝土早期收縮、己完成結(jié)構(gòu)的收縮徐變、新澆混凝土的水化熱，以及結(jié)構(gòu)體系變化和施工荷載等因素，對(duì)尚未達(dá)到強(qiáng)度的合 攏 段混凝土有直接影響，故必須重視合攏 段的構(gòu)造措施，使合 攏 段與兩側(cè)梁體保持變形協(xié)調(diào)，并在施工過程中能傳遞內(nèi)力。合 攏 段的長(zhǎng)度在滿足施工要求的情況下，應(yīng)盡量縮短，以便于構(gòu)造處理，一般取 ~3m。合 攏 段的構(gòu) 造處理有以下幾種： (1)用勁性鋼管作為合 攏 段的預(yù)應(yīng)力套管； (2)加強(qiáng)配筋將混凝土強(qiáng)度提高一個(gè)等級(jí) ； 采用早強(qiáng) 、 高強(qiáng) 、 少收縮混凝土； 加強(qiáng)混凝土的養(yǎng)護(hù)； (3)用臨時(shí)勁性鋼桿鎖定； (4)壓柱支撐。 合 攏 段施工應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： (1)合 攏 段應(yīng)采用早強(qiáng)、高強(qiáng)、少收縮混凝土； (2)合 攏 段混凝土澆筑時(shí)間應(yīng)選在一天中溫度較低時(shí)，并使混凝土撓筑后溫度開始緩慢上升為宜 ； (3)加強(qiáng)混凝土的養(yǎng)護(hù)。 主梁分段 節(jié)段劃分 箱梁施工節(jié)段的劃分主要考慮以下幾個(gè)因素： (1)零號(hào)塊托架施工，工作 條件相對(duì)較好 ， 考慮到施工 機(jī) 具，臨時(shí) 物 品堆放等因素， 可適當(dāng)劃分長(zhǎng)一些。 (2)掛籃的承載能力與抗傾覆性。本設(shè)計(jì)掛籃承載能力 1800kN，梁段劃分長(zhǎng)度不宜超過 5m。 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 第 8 頁 (3)梁段劃分不宜過短，要滿足預(yù)應(yīng)力管道彎曲半徑的要求。 (4)梁段劃分的規(guī)格盡量減少，以利于施工。 本橋全長(zhǎng) 228m，共分 76個(gè)梁段。零號(hào)塊長(zhǎng)度 13m，懸臂澆注梁段為 3m 、 4m；中跨合攏段長(zhǎng) 2m，邊跨合攏段 2m；邊跨滿堂支架施工長(zhǎng)度為 5m；最大梁段重為 。 表 21 各懸臂段幾何要素 單元號(hào) i 端節(jié)點(diǎn)號(hào) 截面面 積 長(zhǎng)度 體積 重量 m2 m m3 kN 6 6 4 7 7 4 8 8 4 9 9 4 10 10 4 11 11 12 12 13 13 14 14 15 15 16 16 3 17 17 3 18 18 3 計(jì)算圖示 結(jié)構(gòu)離散化是結(jié)構(gòu)有限元分析的重要環(huán)節(jié)，必須遵守以下原則： (1)保證體系的不變性。施工過程要注意不能少約束，更不能存在多余約束。 (2)計(jì) 算模型是對(duì)原結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化，但是應(yīng)盡量符合受力特點(diǎn)和構(gòu)造特點(diǎn)。對(duì)零號(hào)塊，橫隔板，支座的處理尤其重要。 (3)單元的劃分太粗略，將影響計(jì)算結(jié)果精度。因此可以將一些重要部位單元?jiǎng)澐值亩桃恍? 表 22 各截面幾何要素 截面號(hào) 主梁高度 （ cm） 頂板厚度 （ cm） 底板厚度 （ cm） 腹板厚度 （ cm） 1 40 40 2 40 40 3 40 40 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 第 9 頁 截面號(hào) 主梁高度 （ cm） 頂板厚度 （ cm） 底板厚度 （ cm） 腹板厚度 （ cm） 4 40 40 5 40 40 6 40 40 7 40 40 8 40 40 9 40 40 10 40 40 11 40 60 12 40 60 13 40 60 14 40 60 15 40 60 16 40 80 17 40 80 18 40 80 19 40 80 20 40 80 21 40 80 22 40 80 施工階段劃分 施工方法及單元?jiǎng)澐执_定之后，就可以模擬實(shí)際的施工過程。預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)采用懸臂施工法經(jīng)過一系列的施工階段而逐步形成最終的連續(xù)剛構(gòu)體系。 掛籃懸臂現(xiàn)澆施工的施工程序如下： 階段 1：零號(hào)梁段現(xiàn)澆。架設(shè)主墩墩頂支架和托架，安裝支座，并將活動(dòng)支座，綁扎鋼筋，澆注零號(hào)塊梁段。 階段 2：懸臂澆筑 1段。在零號(hào)段上對(duì)稱架設(shè)掛籃 4 個(gè)（每個(gè)橋墩上假設(shè)兩個(gè)），立模板，綁扎鋼筋，預(yù)埋預(yù)應(yīng)力管道，做好混凝土澆筑的準(zhǔn)備工作。澆筑混凝土，養(yǎng)護(hù)至規(guī)定齡期或強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)值，張拉頂板束及腹板下彎束。 階段 3： 拆除模板，掛籃前移至新的位置錨固。綁扎鋼筋，預(yù)埋預(yù)應(yīng)力管道，做好混凝土澆筑前的準(zhǔn)備工作。 階段 4：重復(fù) 23 階段的工作，直至梁體達(dá)到最大雙懸臂狀態(tài)。 階段 5：安裝邊跨現(xiàn)澆段滿堂支架，激活邊跨的支座，鋪設(shè)模板，綁扎鋼筋，澆筑混凝土。養(yǎng)護(hù)混凝土至相應(yīng)齡期，張拉預(yù)應(yīng)力鋼束。 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 第 10 頁 階段 6：拆除邊跨滿堂支架，拆除中跨懸臂掛籃，安裝中跨合攏段模板和吊籃?，F(xiàn)澆中跨合攏段。張拉預(yù)應(yīng)力，拆除吊籃與模板， 階段 7：施加二期恒載。 其中，懸臂現(xiàn)澆施工每一個(gè)梁段可模擬為以下五個(gè)階段： (1)、掛籃前移。每一次移動(dòng)，均要先拆 除 掛籃在原來臨時(shí)錨固點(diǎn)的一對(duì)集中力（方向相反，形成力偶），然后在移動(dòng)到位后的新錨固點(diǎn)加載一對(duì)集中力。 (2)、鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)。該階段需在掛籃錨固點(diǎn)增加因鋼筋網(wǎng)的重量而產(chǎn)生的力。 (3)、澆筑混凝土。該階段需在掛籃錨固點(diǎn)增加因混凝土重量而產(chǎn)生的力。 (4)、混凝土養(yǎng)護(hù)。該階段梁段上的施工荷載保持不變。 (5)、張拉預(yù)應(yīng)力筋。近似忽略靜定束的作 用，該階段梁段上的施工荷載保持不變。 每個(gè)梁段的懸澆工期為 9 天，其中混凝土澆注及養(yǎng)生用 3 天（達(dá)到混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度的 85％），張拉預(yù)應(yīng)力鋼束 1 天，移動(dòng)掛籃 5 天。 施工注意事項(xiàng) 梁段懸臂澆注時(shí)，與前段混凝土結(jié)合面應(yīng)予鑿毛，并清洗干凈，縱向非預(yù)應(yīng)力鋼筋采用搭接。 各合攏段混凝土澆注，應(yīng)選擇非溫度急劇變化日或夜間氣溫最低時(shí)進(jìn)行。為切實(shí)保證灌注質(zhì)量，在中跨合攏段兩端截面間設(shè)鋼支撐，并于頂、底板上各張拉四根臨時(shí)鋼索，以鎖定合攏段兩側(cè)梁部。 懸灌施工時(shí)，兩端施工設(shè)備的重量要保持平衡，并注意無左右偏載。 安裝盆式橡膠支座前應(yīng)注意將支座的相 對(duì)滑動(dòng)面和其他部分用丙酮或酒精擦洗干凈，安裝支座標(biāo)高應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，其四角高差不得大于 1mm，活動(dòng)支座的四氟板 必需擱置在盆中，使支座能充分發(fā)揮其受力和位移功能。 為使主梁施工達(dá)到高質(zhì)量、高精度和高安全度，除要求混凝土強(qiáng)度達(dá)到 85%以后方可施加預(yù)應(yīng)力外，對(duì)已灌注的梁段，要求通過以下三個(gè)方面的檢查校核后，方可進(jìn)行下一梁段的施工： (1) 混凝土強(qiáng)度必須達(dá)到或超過設(shè)計(jì)標(biāo)號(hào)。 (2) 箱梁截面各部尺寸以及中線誤差必須滿足施工規(guī)范要求。 (3) 實(shí)測(cè)撓度值與設(shè)計(jì)值相符。 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 第 11 頁 第 3 章 結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算 恒載內(nèi)力計(jì)算 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù) 梁 橋恒載內(nèi)力計(jì)算與所采用的施工方法有著直接的關(guān)系。主梁恒載內(nèi)力，包括自重引起的主梁自重（ 一期恒載）內(nèi)力和二期恒載（如鋪裝、欄桿等）引起的主梁后期恒載內(nèi)力。本設(shè)計(jì)采用 midas 橋梁計(jì)算程序計(jì)算恒載內(nèi)力。 材料特性 (1) C55 級(jí)混凝土： 彈性模量： Ec＝ 36000MPa； 軸心抗壓強(qiáng)度極限值： fc＝ ； 軸心抗拉強(qiáng)度極限值： fct＝ ； 軸心抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值： fck＝ ； 軸心抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值： ftk＝ ； 容重： (2) C50 級(jí)混凝土： 彈性模量： Ec＝ 35500MPa； 軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值： fc＝ ； 軸心抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值： fct＝ ； 軸心抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值： fck＝ ； 軸心抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值： ftk＝ ； 容重： 26kN/m (3) 鋼絞線： 彈性模量： Ep＝ 195000MPa； 軸心抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值： fpk＝ 1860MPa； 張拉控