【正文】 畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的與意義畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的在于培養(yǎng)畢業(yè)生綜合能力，靈活運(yùn)用大學(xué)所學(xué)的各門基礎(chǔ)課和專業(yè)課知識(shí)，并結(jié)合相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范，獨(dú)立的完成一個(gè)專業(yè)課題的設(shè)計(jì)工作。本次設(shè)計(jì)為(330)m預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)梁，分為兩幅，設(shè)計(jì)時(shí)只考慮單幅的設(shè)計(jì)。1 設(shè)計(jì)基本資料本設(shè)計(jì)為河南省洛陽(yáng)市國(guó)道3利新區(qū)新建公路工程K2+825處實(shí)際大橋，本工程全線采用路基寬26米雙向四車道一級(jí)公路標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)時(shí)速為80公里/小時(shí)。設(shè)計(jì)荷載：公路—Ⅰ級(jí) 設(shè)計(jì)洪水頻率：1/100橋面凈寬：2；大橋設(shè)計(jì)以適用、安全、經(jīng)濟(jì)、協(xié)調(diào)和美觀為原則，在選擇孔徑時(shí)還根據(jù)本地區(qū)在自然條件、材料供應(yīng)和地質(zhì)情況以及施工要求的使用效果、與自然景觀是否協(xié)調(diào)等綜合考慮，做到技術(shù)可行經(jīng)濟(jì)合理，并盡量做到標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和施工機(jī)械化。本段內(nèi)橋梁上部結(jié)構(gòu)形式裝配式部分預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，先簡(jiǎn)支后連續(xù)；下部結(jié)構(gòu)根據(jù)不同情況采用柱式墩，橋臺(tái)采用樁柱式或肋板式臺(tái)，鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。 混凝土預(yù)制箱梁、現(xiàn)澆接頭、濕接縫、調(diào)平層均采用C50號(hào)混凝土橋墩橋臺(tái)中除承臺(tái)、系梁、肋身、樁基礎(chǔ)采用C25混凝土外，其余均采用C30混凝土。2）一般鋼筋直徑d≥12mm者為HRB335熱軋螺紋鋼，直徑d12mm者采用R235鋼筋，R235,HRB335鋼筋其規(guī)格和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)分別符合GB131091和GB149989之規(guī)定。4）錨具及管道成孔：預(yù)制箱梁及頂板負(fù)彎矩鋼束錨具采用OVM型或其他型號(hào)錨具及其配套張拉設(shè)備、管道成型采用鋼波紋管。6）伸縮縫：采用D80型鋼縫及D160型模數(shù)式伸縮縫裝置。8）橋梁兩側(cè)均采用鋼筋混凝土墻式護(hù)欄。2) 弦弧差在調(diào)整：同一跨內(nèi)預(yù)制梁為平行布置，梁邊緣與曲線之間存在著差值（弦弧弓形高），調(diào)整外緣的距離形成平面線形。
由于同樣的原因，各片梁下臨時(shí)支座距蓋梁邊緣的距離不等，設(shè)計(jì)時(shí)已根據(jù)不同情況對(duì)個(gè)別墩蓋梁的寬度予以調(diào)整。30跨徑箱梁通用圖在設(shè)計(jì)時(shí)按底板平坡、頂板橫坡為2%設(shè)計(jì)，為了形成橋面橫坡，通過梁底預(yù)埋鋼板、支座墊石現(xiàn)澆調(diào)平層（控制原則：最薄10cm高）共同調(diào)整來形成橋面橫坡，設(shè)計(jì)時(shí)保證支座頂面底面水平。5) 在墩、臺(tái)擋塊內(nèi)側(cè)、背墻與預(yù)制梁對(duì)應(yīng)位置及可能發(fā)生構(gòu)件剛性碰撞的位置設(shè)置橡膠緩沖塊。7) 為減少橋頭跳車，橋臺(tái)后均設(shè)鋼筋混凝土搭板。2 設(shè)計(jì)要點(diǎn)及結(jié)構(gòu)尺寸擬定上部結(jié)構(gòu)為3跨預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，采用先簡(jiǎn)支后連續(xù)的施工方法，即采用如下施工方法：1) 預(yù)制簡(jiǎn)支箱梁，吊裝到位。3) 再拆除臨時(shí)支座完成體系轉(zhuǎn)換。5) 時(shí)行護(hù)欄和橋面鋪裝的施工。當(dāng)連接成連續(xù)橋時(shí)中跨的為30m，截面的具體尺寸如下圖所示：圖22 箱型梁橫斷面尺寸利用AutoCAD及Midas軟件能較為精確的計(jì)算出截面的幾何特性值，如表21所示：表22 截面幾何特性計(jì)算結(jié)果截面位置截面積A()截面慣矩I()中性軸高度()預(yù)制中梁跨中支點(diǎn)預(yù)制邊梁跨中支點(diǎn)成橋中梁跨中支點(diǎn)成橋邊梁跨中支點(diǎn)3 主梁作用效應(yīng)的計(jì)算 自重作用效應(yīng)的計(jì)算本橋使用的是先簡(jiǎn)支后連續(xù)的施工方法，施工主要有以下幾個(gè)步驟：1) 第一施工階段，為主梁的預(yù)制階段，待混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的90%后張拉正彎矩區(qū)的預(yù)應(yīng)力鋼束，并壓注水泥漿，再將各跨預(yù)制梁安裝到位，形成由臨時(shí)支座支撐的簡(jiǎn)支體系。3) 第三施工階段，拆除全部臨時(shí)支座，主梁支撐在永久支座上，完成體系轉(zhuǎn)換，再完成主梁橫向現(xiàn)澆接縫，最終形成三跨連續(xù)梁的空間結(jié)構(gòu)體系。
由施工階段可知，結(jié)構(gòu)的自重是分階段進(jìn)行的，主要包括第一施工階段結(jié)構(gòu)自重的荷載集度，成橋后第一施工階段自重的增量結(jié)構(gòu)的二期作用自重。 預(yù)制箱梁一期結(jié)構(gòu)自重作用荷載集度：中梁：邊梁： 成橋后箱型一期結(jié)構(gòu)自重作用荷載集度增量預(yù)制梁計(jì)入每片梁間現(xiàn)澆橋面板及橫隔梁濕接縫混凝土后的自重作用荷載集度即為成橋后箱型梁一期結(jié)構(gòu)自重作用荷載集度增量。 內(nèi)力計(jì)算本橋?yàn)橄群?jiǎn)支后連續(xù)的連續(xù)梁，施工過程中包含了結(jié)構(gòu)體系轉(zhuǎn)換，所以結(jié)構(gòu)自重內(nèi)力計(jì)算過程必須首先將各施工階段產(chǎn)生的階段內(nèi)力計(jì)算出來然后進(jìn)行內(nèi)力疊加。通過結(jié)構(gòu)力學(xué)求解器軟件可方便的求得第三施工階段外力作用下結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的彎矩圖和剪力圖如33：. 邊梁剪力圖 中梁彎矩圖 中梁剪力圖圖33 第三施工階段內(nèi)力圖第三施工階段自重作用效應(yīng)引起內(nèi)力結(jié)果如表32：表32 第三施工階段自重作用效應(yīng)階段內(nèi)力邊 梁中 梁截面剪力（kN）彎矩（kNm）01/41/23/41（左）1（右）5/43/2 第四施工階段自重作用效應(yīng)內(nèi)力第四施工階段結(jié)構(gòu)體系與第三階段相同，作用為二期自重作用荷載，通過結(jié)構(gòu)力學(xué)求解器，得彎矩圖和剪力圖如圖34：（第四施工階段邊梁和中梁受力相同） 彎矩圖 剪力圖圖34 第四施工階段內(nèi)力圖第四施工階段自重作用效應(yīng)引起的內(nèi)力如下表33：表33 第四施工階段自重作用效應(yīng)階段內(nèi)力截面剪力（kN）彎矩（kNm）01（左）1/41（右）1/25/43/43/2 結(jié)構(gòu)自重作用效應(yīng)總應(yīng)力上述3個(gè)階段內(nèi)力均為階段內(nèi)力，每個(gè)施工階段的累計(jì)內(nèi)力需要內(nèi)力疊加得到，具體疊加結(jié)果邊梁如表34，中梁如表35：表34 結(jié)構(gòu)自重作用效應(yīng)邊梁內(nèi)力疊加截面第一施工階段第三施工階段第四施工階段結(jié)構(gòu)自重作用疊加剪力（kN）彎矩（kNm）剪力（kN）彎矩（kNm）1支點(diǎn)（右）01跨1/41跨1/21跨3/42支點(diǎn)（左）02支點(diǎn)（右）02跨1/42跨1/2表35 結(jié)構(gòu)自重作用效應(yīng)中梁內(nèi)力疊加截面第一施工階段第三施工階段第四施工階段結(jié)構(gòu)自重作用疊加剪力（kN）彎矩（kNm）剪力（kN）彎矩（kNm）1支點(diǎn)（右）01跨1/42982571跨1/21跨3/42支點(diǎn)（左）2支點(diǎn)（右）2跨1/42跨1/2 表31根據(jù)《通規(guī)》，適用于連續(xù)梁橋的結(jié)構(gòu)基頻計(jì)算如下： () ()式中：、—基頻，Hz，計(jì)算連續(xù)梁沖擊力引起的效應(yīng)和剪力引起的效應(yīng)時(shí)用，計(jì)算連續(xù)梁沖擊力引起的負(fù)彎矩效應(yīng)時(shí)，采用?！炷恋膹椥??！Y(jié)構(gòu)跨中的單位長(zhǎng)度質(zhì)量。所以，用于正彎矩和剪力的沖擊系數(shù)： 用于負(fù)彎矩的沖擊系數(shù)： 而根據(jù)《通規(guī)》，行車道為兩車道時(shí)折減系數(shù)為，為三車道時(shí)。本四跨連續(xù)梁橋四跨跨徑基本相同，每一跨不同截面的剛度變化較小，可以忽略其變化的影響，并取中梁跨中截面剛度做為計(jì)算剛度。 本梁橋有強(qiáng)大的橫向連接，并且承重結(jié)構(gòu)長(zhǎng)寬之比： 所以適宜采用剛性橫梁法計(jì)算橫向分布系數(shù)?？箯潙T性矩已在前面的計(jì)算中給出，抗扭慣性矩同樣可以用Midas中的截面特性計(jì)算器計(jì)算出來。號(hào)梁的橫向分布系數(shù)： 所以號(hào)梁的橫向影響線如下圖： 荷載橫向分布圖， ，當(dāng)行車道為兩車道時(shí)只布置到：當(dāng)行車道為三車道時(shí)： 所以號(hào)梁的橫向分布系數(shù)應(yīng)取。(2)中跨踦中的荷載分布系數(shù)。所以。利用杠桿原理法計(jì)算支點(diǎn)處的荷載的影響線，由于箱梁的底部梁的寬度較大，在箱梁上的汽車荷載可以認(rèn)為全部由此根箱梁承擔(dān)，其影響線如下圖所示，并按最不利位置布置荷載。綜上所述，橋梁各截面的橫向分布系數(shù)如下表所示： 表33 梁橫向分布系數(shù)表 邊跨跨中中跨跨中支點(diǎn)號(hào)梁1號(hào)梁1 為了方便計(jì)算，在計(jì)算彎矩效應(yīng)時(shí)，對(duì)于號(hào)梁取中跨跨中的分布系數(shù)即，對(duì)于號(hào)梁取中跨跨中的分布系數(shù)。主梁汽車荷載的橫向分布系數(shù)確定之后，將汽車效應(yīng)乘以相應(yīng)的分布系數(shù)后，在主梁的內(nèi)力影響線上最不利布載，可得主梁最大汽車荷載效應(yīng)內(nèi)力，計(jì)算公式為： ()式中：——主梁最大汽車荷載內(nèi)力（彎矩或剪力）；——汽車荷載的沖擊系數(shù)；——荷載的橫向分布系數(shù)（此處已經(jīng)計(jì)入車道折減系數(shù)）；——車道集中荷載的標(biāo)準(zhǔn)值；——主梁內(nèi)力影響線豎標(biāo)值；——車道荷載的均布標(biāo)準(zhǔn)值；——主梁內(nèi)力影響線中均布荷載所在的面積。下面以號(hào)梁第一跨跨中為例，說明移動(dòng)荷載的計(jì)算方法。求彎矩最大值時(shí)均布荷載布置于(1)、(3)兩跨，最大處；求最小彎矩時(shí)荷載布置于(2)、(4)兩跨，集中荷載布置于影響線數(shù)值最小處，所以：用同樣的方法可以求得： 用上面的方法我們可以得到每個(gè)控制截面的內(nèi)力最大值與最小值，但是由于截面較多計(jì)算過程比較繁瑣，這里我們同樣用Midas軟件來計(jì)算，計(jì)算時(shí)設(shè)置車道個(gè)數(shù)為1，這樣的計(jì)算結(jié)果沒有考慮橫向分布系數(shù)，計(jì)算結(jié)果記入基本數(shù)據(jù)一欄中。計(jì)算的結(jié)果由于精度的原因可能會(huì)與手算的結(jié)果有出入，但相差不大，在允許范圍之內(nèi)。m）最小彎矩（kNm）最小彎矩（kNm）最小彎矩（kg本橋橋面采用10cm瀝青混凝土鋪裝。表37 溫差應(yīng)力計(jì)算單元編號(hào)單元面積溫差(℃)單元面積至截面重心的距離(m)12345 用Midas軟件可以方便的計(jì)算得結(jié)構(gòu)的溫度內(nèi)力為：表38 溫度內(nèi)力截面位置彎矩剪力截面位置彎矩剪力00371右1/4375/42/4373/2結(jié)構(gòu)受反溫差影響時(shí)，只需將上表中數(shù)值乘以的系數(shù)即可得到，結(jié)果如下表所示：表39 溫度荷載內(nèi)力邊梁（中梁）截面最大剪力（kg）最小剪力（kg）最大彎矩（kgm）001/41/23/41(左)1(右)05/403/20支座沉降應(yīng)考慮的荷載工況較多，一個(gè)支座的沉降有4種可能，兩個(gè)支座的沉降有6種可能，三個(gè)支座的沉降有6種可能，四個(gè)支座的沉降同樣也有1種可能，也就是說結(jié)構(gòu)的支座沉降一共有17種可能，用《結(jié)構(gòu)力學(xué)的》的知識(shí)可以分別對(duì)第一種情況求解其內(nèi)力，利用對(duì)稱性可以簡(jiǎn)化計(jì)算，求出各種情況的內(nèi)力后即可得到結(jié)構(gòu)因支座位移產(chǎn)生的包絡(luò)圖。如下表所示：表310 基礎(chǔ)沉降內(nèi)力邊梁（中梁）截面最大剪力（kg）最小剪力（kg）最大彎矩（kgm）01/41/23/41(左)1(右)5/43/2為了進(jìn)行預(yù)應(yīng)力鋼束的計(jì)算，在不考慮預(yù)加力引起的結(jié)構(gòu)次內(nèi)力及混凝土收縮徐變次內(nèi)力的前提下，按橋規(guī)《通規(guī)》，根據(jù)可能出現(xiàn)的荷載進(jìn)行第一次內(nèi)力組合。永久作用的設(shè)計(jì)值效應(yīng)和可變作用設(shè)計(jì)值效應(yīng)相結(jié)合，其效應(yīng)組合表達(dá)式為： （） 式中——承載能力極限狀態(tài)下作用基本組合的效應(yīng)組合設(shè)計(jì)值——結(jié)構(gòu)的重要性系數(shù)，按《通規(guī)》，對(duì)應(yīng)于設(shè)計(jì)安全等級(jí)一級(jí)、09；——第i個(gè)永久作用效應(yīng)的分項(xiàng)系數(shù)，當(dāng)永久作用效應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)承載力不利時(shí)取，對(duì)結(jié)構(gòu)的承載能力有利時(shí)，其分項(xiàng)系數(shù)取，其他永久作用效應(yīng)分享系數(shù)見《通規(guī)》；——第i個(gè)永久作用的標(biāo)準(zhǔn)值；——汽車荷載效應(yīng)（含汽車沖擊力、離心力）的分項(xiàng)系數(shù)，??；——汽車荷載效應(yīng)（含汽車沖擊力、離心力）的標(biāo)準(zhǔn)值；——作用效應(yīng)組合中除汽車荷載效應(yīng)（含汽車沖擊力、離心力）、風(fēng)荷載外的其他第j個(gè)可變作用效應(yīng)的分項(xiàng)系數(shù)，取，但風(fēng)荷載的分項(xiàng)系數(shù)?。弧谧饔眯?yīng)組合中除汽車荷載效應(yīng)（含汽車沖擊力、離心力）外的其他第j個(gè)可變作用效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值；——在作用效應(yīng)組合中除汽車荷載效應(yīng)（含汽車沖擊力、離心力）外的其他可變作用效應(yīng)的組合系數(shù)，取值見《通規(guī)》。汽車荷載（不計(jì)沖擊力）；人群荷載；風(fēng)荷載；溫度梯度作用；其他作用 ——第j個(gè)可變作用效應(yīng)的頻遇值； 其他符合意義同前。汽車荷載（不計(jì)沖擊力）；人群荷載；風(fēng)荷載；溫度梯度作用；其他作用 ——第j個(gè)可變作用效應(yīng)的準(zhǔn)永久值；其他符合意義同前。311 內(nèi)力組合（邊梁）截面內(nèi)力分量荷載組合結(jié)構(gòu)自重基礎(chǔ)沉降汽車荷載溫度荷載承載能力極限狀態(tài) （不利）承載能力極限狀態(tài) （有利）短期效應(yīng)組合長(zhǎng)期效應(yīng)組合0最大彎矩 　 最小彎矩 　 最大剪力 　 最小剪力