【正文】 能，并盡可能使鼠標(biāo)在畫面上的移動量達(dá)到最少，從而使用戶的工作效率達(dá)到最高。 30001000070065025 橋墩下樁基布置圖 26 橋 臺 下樁基布置圖 （單位： mm） （單位： mm) 石家莊鐵道學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 7 第 3 章 建模及內(nèi)力計算 MIDAS/Civil程序簡介 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、港口等結(jié)構(gòu)的分析與設(shè)計。 樁基布置見圖 26 所示。本設(shè)計中橋臺下承臺寬 B 取為 m， 承臺長 L 取為 m， 承臺厚取為 m m，符合規(guī)范 要求 。 橋臺下樁基礎(chǔ)尺寸擬定 對于橋臺下基礎(chǔ)，采用二排 4 根灌注樁，樁徑 d 采用 m m。承臺厚取 為 m。本設(shè)計中樁的中心距不應(yīng)小于 =3 .75m； 樁的承臺板邊緣至最外一排樁的凈距應(yīng)大于 = m[7]， 本設(shè)計取為 m。挖孔灌注樁的直徑或邊寬不宜小于 m本設(shè)計中采用 單排三根摩擦樁， 樁徑采用 m﹥ m。 基礎(chǔ)及承臺尺寸擬定 墩下樁基礎(chǔ)及承臺尺寸擬定 考慮 到該橋施工時車輛通行的需要 ，本設(shè)計中橋梁基礎(chǔ)采用人工挖孔灌注樁基礎(chǔ) ， 以 減少大開挖。 橋臺尺寸擬定 4200900圖 22 主梁截面圖 （單位： mm） 圖 23 橋墩截面圖 （ 單位： mm） 石家莊鐵道學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 5 本 橋采用耳墻式橋臺，耳墻式橋臺是用兩片鋼筋混凝土耳墻代替臺尾 一部分實體圬工與路堤相連，從而縮短實體臺身長度而能較多地節(jié)省圬工 [6]。 橋墩尺寸擬定 本橋 橋墩采用 板壁式柔性墩，其截面尺寸 為 3800mm1000mm， 為滿足凈高要求 ， 墩身高為 H=+=， 埋入地下深度為 m。 梁高的擬定 根據(jù)《鐵路橋涵設(shè)計 基本 規(guī)范》 （ —2020） 規(guī)定：新建 Ⅱ級鐵路軌下枕低道渣厚度不應(yīng)小于 m；當(dāng)主梁或縱梁中心距在～ ，木枕標(biāo)準(zhǔn)斷面高度為 m。 `根據(jù)《鐵路橋涵設(shè)計 基本 規(guī)范》 （ —2020）規(guī)定： 一級路面的凈高要求為不小于 m，考慮行車及通視性良好的要求，橋下凈高 應(yīng) 控制在 ～ 。石家莊鐵道學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 4 12 19 19 12圖 21 橋跨布置 圖 （單位： m） 橋跨布置如圖 21 所示 。 橋跨布置 本橋上跨下廣一級公路，下廣一級路面遠(yuǎn)期規(guī)劃是 9m+12m+12m+9m，考慮到橋墩的位置不應(yīng)影響行車通視性及安全，本橋跨徑中跨宜采用 16m～ 19m，邊跨宜采用 9m～ 12m。 橋式 選擇及細(xì)部尺寸擬定 橋式選擇 本 橋為某運煤鐵路專線與下廣一級公路的立體交叉構(gòu)造物，橋軸線與下 廣公路中線正交， 本 橋兩端分別與車站毗鄰，軌底標(biāo)高與 公路中心標(biāo)高 均已確定。 (2)橋式：由于 橋梁凈高受限，推薦橋式為四孔鋼筋混凝土連續(xù)剛構(gòu)式無梁板橋；分跨布置如下 12+2 19+12，板式墩，承臺樁。公路中間隔離帶寬，下廣公路凈寬度遠(yuǎn)期為 9+12+12+9m。雖然該法存在著某些不完善之處，但在計算鋼筋混凝土構(gòu)件的施工、運輸和安裝等施工階段及預(yù) 應(yīng)力混凝土構(gòu)件使用階段時仍有著廣泛的實用意義 [4]。 設(shè)計方法 本橋是一座跨越一級公路的鐵路橋梁，設(shè)計過程中采用容許應(yīng)力法進(jìn)行橋梁各部的設(shè)計與檢算，各檢算項目的容許值及有關(guān)公式的計算方法均嚴(yán)格參照現(xiàn)行 《鐵路橋涵設(shè)計基本規(guī)范》和《公路路線設(shè)計規(guī)范》及相關(guān)參考書。最后， 根據(jù)所得內(nèi)力對全橋各部分進(jìn)行設(shè)計檢算。邁達(dá)斯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、港口等結(jié)構(gòu)的分析與設(shè)計。 本橋 采用 截面為 4200mm900mm 板 式梁， 1000mm 厚的板壁式柔性墩， 橋臺采用耳墻式， 墩下 基礎(chǔ) 為 人工挖孔 灌注 樁。 建筑高度受限是本橋的設(shè)計特點，由于梁高較矮，為滿足橋下凈空的要求，將該橋橋式定為連續(xù)剛構(gòu)橋。 我國 的連續(xù)剛構(gòu)橋自八十年代開始從國外引進(jìn)， 1990 年建成第一座跨徑為 180m的大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋 —廣東洛溪大橋， 隨著高強預(yù)應(yīng)力鋼材、高強混凝土、大噸位張拉錨固體系的應(yīng)用與發(fā)展，設(shè)計手段的計算機化，施工水平的提高 ，我國大跨度連續(xù)剛構(gòu)橋取得了迅速發(fā)展。 連續(xù) 剛構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點 是 主梁連續(xù)、墩梁固結(jié)，既保持了連續(xù)梁無收縮縫、行車平順的優(yōu)點，又保持了 T 形剛構(gòu)不設(shè)支座、無需體系轉(zhuǎn)換的優(yōu)點，方便施工，而且很大的順橋向抗彎剛度和橫向抗扭剛度能很好地滿足較大跨徑橋梁的受力要求。更重要的是 梁 體內(nèi)的內(nèi)力分布更加合理，能充分發(fā)揮高強材料的作用，有利于增大跨徑。隨后又出現(xiàn)了將 T 形剛構(gòu)粗厚橋墩減薄，形成柔性橋墩，使墩梁固結(jié)、主梁連續(xù)從而形成連續(xù)剛構(gòu)橋 [2]。 橋梁的建設(shè)水平已成為衡量一個國家綜合經(jīng)濟實力和科學(xué)技術(shù)水平的重要標(biāo)志。在經(jīng)濟上，一般說來橋梁和涵洞的造價平均占公路總造價的 10%～ 20%， 而且隨著 道 路等級的提高，其所占比例還會加大。石家莊鐵道學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 1 第 1 章 緒論 連續(xù)剛構(gòu)橋簡介 為了 跨越各種障礙 （ 如河流、溝谷或其他線路等 ） ，必須修建各種類型的橋梁與涵洞，因此橋涵是交通線路中的重要組成部分。特別是現(xiàn)代高等級公路以及城市高架道路的修建中，橋梁往往是保證全線早日通車的關(guān)鍵。在國防上，橋梁是交通運輸?shù)难屎?，在需要快速機動的現(xiàn)代戰(zhàn)爭中具有非常重要的地位 [1]。 由于應(yīng)用傳統(tǒng) 的鋼橋懸臂施工方法，使預(yù)應(yīng)力混凝土梁式橋的懸臂體系得到了新的發(fā)展，形成了 T 形剛構(gòu)橋。 連續(xù)剛構(gòu)橋跨中不設(shè)鉸也不帶掛梁，橋面連續(xù)、行車平順。隨著橋梁施工技術(shù)水平的提高，對混凝土收縮、徐變、溫度變化、預(yù)應(yīng)力作用、墩臺不均勻沉陷等因素引起的附加內(nèi)力研究的深入和問題的不斷解決，大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋已成為目前主要采用的橋梁結(jié)構(gòu)體系。因此它是一種極有生命力的橋梁結(jié)構(gòu)形式，己成為大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁的首選橋型 [3]。 本次設(shè)計的主要內(nèi)容 本次設(shè)計任務(wù)是設(shè)計一座 跨度為 12 m +19 m +19 m +12 m 的 普通鋼筋混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋，該橋為某運煤鐵路專線與下廣一級公路的立體交叉構(gòu)造物，橋軸線與下廣石家莊鐵道學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 2 公路中線正交，該橋兩端分別與車站毗鄰，軌底標(biāo)高 與公路中心標(biāo)高均 已確定。 設(shè)計工作主要內(nèi)容為： 首先， 根據(jù)所給設(shè)計資料確定橋式并擬定全橋各部的詳細(xì)尺寸。 其次，利用邁達(dá)斯程序建模并求解內(nèi)力 。特別是針對橋梁結(jié)構(gòu)，邁達(dá)斯結(jié)合國內(nèi)的規(guī)范與習(xí)慣，在建模、分析、后處理、設(shè)計等方面提供了很多的便利的功能，目前已為各大公路、鐵路部門的設(shè)計院所采用。計算內(nèi)容主要有三部分： 主梁的 設(shè)計 與檢算、橋墩 的 設(shè)計 與檢算以及樁基的 設(shè)計 與檢算。 按容許應(yīng)力法計算鋼筋混凝土構(gòu)件就是將具體結(jié)構(gòu)的材料視為理想的勻質(zhì)彈性體，以工作應(yīng)力階段 Ⅱ 為根據(jù)，采用平截面假定及彈性體假定，從而應(yīng)用材料力學(xué)中彈性理論的計算公式求出構(gòu)件截面的最大應(yīng)力，并使其小于某一考慮了安全儲備后的容許應(yīng)力值。 石家莊鐵道學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 3 第 2 章 設(shè)計的基本資料和橋式的擬定 設(shè)計的基本資料 該橋為某運煤鐵路專用線與下廣公路（一級）的立體交叉構(gòu)造物，橋軸線與下廣公路中線正交，該橋兩端分別與車站毗鄰，軌底標(biāo)高已經(jīng)確定。該橋的設(shè)計特點是凈空控制，基本資料如下： (1)線路：單線，直線， 平坡 ：橋中心里程 DK1+，橋中心軌底標(biāo)高為 ；公路中心標(biāo)高為 ， 2%人字橫坡 。擋碴槽外緣間距 米；雙側(cè)人行道寬均為 ，基礎(chǔ)采用挖孔灌注樁 ； (3)活載 ：鐵路中 活載； (4)交通部有關(guān)要求： ① 橋下凈空符合線路級別要求； ② 中間墩可放于中間隔離帶內(nèi)，但墩或基礎(chǔ)寬度不能超出隔離帶； ③ 橋上雨水不能直接滴落于下穿路面上； ④ 橋梁在施工時不能阻斷原有公路的交通。建筑高度受限是本橋的設(shè)計特點，由于梁高較矮，為滿足橋下凈空的要求，將 本 橋橋式定為連續(xù)剛構(gòu)橋。本橋為 橋跨布置為 12 m +19 m +19 m +12 m 的連續(xù)剛構(gòu)橋。 橋下凈高 該設(shè)計中軌底標(biāo)高與公路 中心標(biāo)高均已確定，因此對橋下 凈空有一定要求。本設(shè)計 中選擇橋下凈高為 。 本設(shè)計以橋跨中心處梁高為標(biāo)準(zhǔn)，其余截面皆于此 截面處梁高相同，梁高 h﹤()= m，故梁高取 h= m，結(jié)合所給設(shè)計資料，擬定 板式 梁截面尺寸為 4200mm900mm，如圖 22 所示。 橋墩截面如圖 23所示。本橋橋臺各細(xì)部尺寸如圖 24 所示 。 根據(jù)《鐵路橋涵設(shè)地基和基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》（ —2020）規(guī)定 ，樁的直徑應(yīng)根據(jù)受力大小、樁基形式和施工條件確定。 鉆（挖 ）孔灌注摩擦樁的中心距不應(yīng)小于 倍成孔樁徑；各類樁的承臺板邊緣至最外一排樁的凈距，當(dāng)樁徑 d﹥ 1m 時，不得小于 ， 且不得小于 ；承臺板的厚度不宜小于 m，混凝土強度等級不得低于 C30。則承臺寬 B≧ 2+=，承臺長 L≧ 2++2=10 m，本設(shè)計中 B 取 為 m， L 取為 m。 樁基布置見圖 25 所示。 根據(jù)《鐵路橋涵設(shè)地基和基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》（ —2020）規(guī)定 ，樁的中心距不應(yīng)小于 = m，承臺板邊緣至最外一排凈距 應(yīng)大于 = m。 圖 24 橋臺構(gòu)造圖 （單位： cm） 80 090100671石家莊鐵道學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 6 橋墩下樁基長度根據(jù)地質(zhì)情況選為 18000mm， 持力層在卵石土上，符 合受力情況。 各部結(jié)構(gòu)使用材料 根據(jù)《鐵路橋涵設(shè)計 基本 規(guī)范》 （ —2020） 規(guī)定和實際的構(gòu)造需要，本設(shè)計中橋面板采用 C45 混凝土，墩基礎(chǔ)采用 C30 混凝土，承臺和樁基礎(chǔ)均采用 C30 混凝土。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，在建模、分 析、后處理、設(shè)計等方面提供了很多的便利的功能，目前已為各大公路、鐵路部門的設(shè)計院所采用。 (2)提供剛構(gòu)橋、板型橋、箱型暗渠、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。 (4)提供桁架、一般梁 /邊截面梁、平面應(yīng)力 /平面應(yīng)變、只受拉 /只受壓、間隙、鉤、索、加勁板軸對稱、板（厚板 /薄板、面內(nèi) /面外厚度、正交各向異向）、實體單元（六面體、楔形、四面體）等工程實際時所需的各種有限元模型。 (6)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。提供靜力和動力分析的動畫文件；提供移動荷載追蹤器的功能，可找出指定單元發(fā)生最大內(nèi)力（位移等）時，移動荷載作用的位置；提供局部方向內(nèi)力的合力功能，可將板單元或?qū)嶓w單元上任意位置的接點力組合成內(nèi)力。 本設(shè)計采用了 MIDAS/ 軟件進(jìn)行內(nèi)力的求解 。 劃分單元圖如圖 31 所示 邊界條件 (1)兩端支座 處 ： 根據(jù)連續(xù)剛構(gòu)橋的結(jié)構(gòu)形式和受力特點可知，支座處僅有豎向約束，所以選擇一般支撐并按受力情況修改支撐類型。 (3)墩底連接處：墩底約束采用一般彈性連接， 需先計算 出樁群的總剛度系數(shù)，再輸入計算模型中，達(dá)到與實際結(jié)構(gòu)邊界條件相同的目的。 以下為樁群總剛度系數(shù)的計算 [6]： ① 計算 樁的計算寬度 ob ob = fokkd =（ 1+ ） = 則 3 ob =3=﹤ 39。 ② 換算多層土的 m 值 假設(shè) h? ﹥ ，則 mh =? （ d+1） =2（ +1） =5m 在 5m 土層深度內(nèi)只有一層土 ， 為粘質(zhì)黃土。 ③ 樁的變形系數(shù) ? 樁的截面慣性矩為： I= 644d? = ?? = 圖 31 單元劃分圖 石家莊鐵道學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 9 EI= cE I=32 610 = 610 2kNm ? = 5 0EImb = 5 615000 10?? = h? =18= ＞ 與假定相符 ， mh 不需改變 。 EI? = 660 . 3 5 0 7 2 5 . 6 1 0 0 . 2 4 8 5 2 . 2 3 1 1 0? ? ? ? ? 2EI? = 2 6 60 . 3 5 0 7 2 5 . 6 1 0 0 . 2 4 8 5 0 . 7 8 2 1 0? ? ? ? ? 3EI? = 3 6 60 . 3 5 0 7 2 5 . 6 1 0 0 . 2 4 8 5 0 . 2 7 4 1 0? ? ? ? ? ? = EI31?34433443 BABA DBDB ?? = 10? = 610?? m/kN QM? = MQ? = EI21?34433443 BABA CACA ?? = 10? = 610?? m/(kNm) MM? = EI?134433443 BABA CBCB ?? = 10? = 610?? rad/(kN m) ⑤ 計算樁頂柔度系數(shù) 1? 、 2? 、 3? 1? = ? = 610?? m/kN 2? = MM? = 610?? rad/(kN m) 3? = QM? = MQ? = 610?? m/(kNm) ⑥ 計算樁頂剛度系數(shù) 1? 、 2? 、 3? 、 4? 樁在土面以上長度 0l =