【正文】 式橋所采用的預(yù)應(yīng)力技術(shù)為橋梁裝配式結(jié)構(gòu)提供了最有效的拼裝手段，通過施加縱向、橫向預(yù) 應(yīng)力，使裝配式結(jié)構(gòu)集成整體，進一步擴大了裝配式結(jié)構(gòu)的應(yīng)用范圍。 橋梁形式 西南交通大學本科 畢業(yè)設(shè)計 第 4 頁 （ 1）梁橋 :梁式橋是指其結(jié)構(gòu)在垂直荷載的作用下，其支座僅產(chǎn)生垂直反力，而無水平推力的橋梁。合理的結(jié)構(gòu)布局和輪廓是美觀的主要因素，決不應(yīng)把美觀片面的理解為豪華的裝飾。應(yīng)便于制造和架設(shè)，應(yīng)盡量采用先進工藝技術(shù)和施工機械、設(shè)備，以利于減少勞動強度，加 快施工進度，保證工程質(zhì)量和施工安全。經(jīng)濟性應(yīng)綜合發(fā)展遠景及將來的養(yǎng)護和維修等費用。整個橋跨結(jié)構(gòu)及各部分構(gòu)件，在制造、運輸、安裝和使用過程中應(yīng)具有足夠的強度、剛度、穩(wěn)定性和耐久性。建成的橋梁應(yīng)保證使用年限，并便于檢查和維修。 橋梁設(shè)計原則 （ 1）適用性：橋上應(yīng)保證車輛和人群的安全暢通，并應(yīng)滿足將來交通量增長 的需要。任選三種作比較， 應(yīng) 從安全、功能、經(jīng)濟、美觀、施工、占地與工期多方面比選，最終確定橋梁形式。在 結(jié)構(gòu)型式的選擇上要充分考慮鐵路沿線的地物、地貌和景觀，要與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)，將橋梁結(jié)構(gòu)融于周邊環(huán)境之中，成為城市的一景，為人們欣賞，把每一座高速鐵路的橋梁建成具有高速特征和時代氣息的標志建筑。故而要采取各種措施，努力減少由于列車的高速運行而產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)振動和噪聲等環(huán)境污染問題。 西南交通大學本科 畢業(yè)設(shè)計 第 3 頁 如京滬高速鐵路，途經(jīng)幾座我國著名的大城市，穿越人口稠密區(qū)。研究橋梁結(jié)構(gòu)與運行列車的匹配關(guān)系，這也是高速鐵路橋梁與普通鐵路橋梁的一個重要不同。 橋梁動力響應(yīng) 雖然高速列車的軸重不是很大，但運行的速度很高，由此而引起的結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)是不容忽視的。但是橋梁的等跨布置容易產(chǎn)生橋 梁 有規(guī)律的變形，進而易導致橋梁周期性的振動，在這種情況下，如果與列車的振動周期一樣了，那么將引起共振或振動加劇。此外，為保證線路的平順性，還必須限制橋梁的預(yù)應(yīng)力徐變上拱和不均勻溫差引起的結(jié)構(gòu)變形。因此，適當增加橋梁的高度以得到橋上線路較高的平順性，這也是高速鐵路與普通鐵路橋梁的一個區(qū)別。 西南交通大學本科 畢業(yè)設(shè)計 第 2 頁 橋梁剛度 高速鐵路要求線路具有較高的平順性，因而要求橋梁具有較高的豎向和橫向剛度，減小橋梁變形。 日本高速鐵路大量使用的是鋼筋混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋，跨度在 10m 左右，這種結(jié)構(gòu)型式的橋梁約占全部新干線橋梁的 80%；法國高速鐵路的主型橋梁是跨度為40~60m 的鋼 —混凝土連續(xù)結(jié)合梁。因此在橋梁的設(shè)計中，要從結(jié)構(gòu)型式等幾方面來滿足這一要求。普通鐵路橋梁對列車運行速度的要求不是很高，橋梁的動力響應(yīng)不顯著，對橋梁的最主要的要求就是要保證使用的安全性。 橋梁結(jié)構(gòu)型式 我國普通鐵路橋梁大量使用的是跨度在 32m 以下的中小跨度的預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁和簡支鋼板梁。既有鐵路的橋梁設(shè)計荷載是現(xiàn)行規(guī)范中的中 —活載，其表示圖式上主要考慮的是建國 初期普遍使用的，而且是起控制作用的蒸汽機車。因此，高速鐵路的橋梁設(shè)計荷載采用了較既有鐵路橋梁設(shè)計荷載大約小 20%的客運專線橋梁設(shè)計荷載。 橋梁的設(shè)計荷載 以京滬高速鐵路為例，該線是一條客運專線，在線路上運行的列車主要是高速列車和部分時速 200 公里左右的中速列車。 Finite Element Analysis 西南交通大學本科 畢業(yè)設(shè)計 第 VII 頁 目 錄 第 1章 緒論 ....................................................... 1 高速鐵路上的 橋梁 ................................................. 1 橋梁的設(shè)計荷載 ............................................... 1 橋梁結(jié)構(gòu)型式 ................................................. 1 橋梁剛度 ..................................................... 2 橋跨布置 ..................................................... 2 橋梁動力響應(yīng) ................................................. 2 環(huán)境的要求 ................................................... 2 橋梁設(shè)計方案介紹 ................................................. 3 橋型方案 ..................................................... 3 梁部截面形式 ................................................. 6 施工方案 ..................................................... 7 橋墩方案比選 ................................................. 8 基礎(chǔ)方案比選 ................................................. 8 第 2章 工程概況 .................................................. 10 梁體基本情況 .................................................... 10 橋跨布置 .................................................... 10 截面形式 .................................................... 10 梁高 ........................................................ 12 結(jié)構(gòu)細部尺寸 ................................................ 13 預(yù)應(yīng)力鋼束基本情況 .............................................. 15 預(yù)應(yīng)力鋼束布置原則 .......................................... 15 預(yù)應(yīng)力鋼束布置詳情 .......................................... 16 主梁分段與施工階段的劃分 ........................................ 20 分段原則 .................................................... 20 施工階段的劃分 .............................................. 20 第 3章有限元模型建立 ............................................. 22 西南交通大學本科 畢業(yè)設(shè)計 第 VIII 頁 梁體模型建立 .................................................... 22 Midas 模型分析步驟 .......................................... 22 建立模型 .................................................... 22 體系轉(zhuǎn)換 .................................................... 24 邊界條件建立 .................................................... 26 預(yù)應(yīng)力鋼束模擬 .................................................. 29 頂板束鋼筋及張拉預(yù)應(yīng)力模擬 .................................. 29 腹板束鋼筋及張拉預(yù)應(yīng)力模擬 .................................. 30 底板束鋼筋及張拉預(yù)應(yīng)力模擬 .................................. 31 預(yù)應(yīng)力鋼束布置效果 .......................................... 32 預(yù)應(yīng)力損失計算 .............................................. 33 有效預(yù)應(yīng)力計算 .............................................. 34 第 4章 內(nèi)力計算 .................................................. 38 恒載內(nèi)力計算 .................................................... 38 施工階段恒載內(nèi)力計算 ........................................ 38 成橋階段恒載內(nèi)力計算 ........................................ 42 活載及附加力的內(nèi)力計算 .......................................... 43 風荷載 ...................................................... 43 ZK 活載 ..................................................... 44 橫向搖擺力 .................................................. 46 制動力 ...................................................... 47 第 5章 次內(nèi)力計算 ................................................ 49 溫度次內(nèi)力計算 .................................................. 49 收縮徐變次內(nèi)力計算 .............................................. 50 支座沉降次內(nèi)力計算 .............................................. 51 預(yù)應(yīng)力產(chǎn)生的次內(nèi)力計算 .......................................... 52 第 6章 結(jié)構(gòu)驗 算 .................................................. 53 內(nèi)力組合 ........................................................ 53 西南交通大學本科 畢業(yè)設(shè)計 第 IX 頁 正截面抗彎驗算 .................................................. 54 斜截面抗剪驗算 .................................................. 56 運營階段的結(jié)構(gòu)驗算 .............................................. 58 正截面抗裂驗算 .............................................. 58 混凝土壓應(yīng)力驗算 ............................................ 60 預(yù)應(yīng)力鋼筋應(yīng)力驗算 .......................................... 64 混凝土剪應(yīng)力驗算 ............................................ 65 傳力錨固階段的結(jié)構(gòu)驗算 .......................................... 65 預(yù)應(yīng)力鋼筋錨下控制應(yīng)力驗算 .................................. 65 混凝土法向應(yīng)力驗算 .......................................... 66 變形驗算 ........................................................ 67 豎向撓度驗算 ................................................ 67 橫向變形驗算 .......