【正文】 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁都發(fā)揮了其優(yōu)勢，成為優(yōu)勝方案。 然而，當(dāng)跨度很大時(shí)，連續(xù)梁所 需 的巨型支座無論是在設(shè)計(jì)制造方面，還是在養(yǎng)護(hù)方面都成為一個(gè)難題；而 T型剛構(gòu)在這方面具有無支座的優(yōu)點(diǎn)。這種綜合了上述兩種體系各自優(yōu)點(diǎn)的體系是連續(xù)梁體系的一個(gè)重要發(fā)展，也是未來連續(xù)梁發(fā)展的主要方向。在城市預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁中，為充分利用空間， 改善交通的分道行駛，甚至已建成不少雙層橋面形式。 2． 在一切適宜的橋址，設(shè)計(jì)與修建墩梁固結(jié)的連續(xù) —?jiǎng)倶?gòu)體系，盡可能不采用養(yǎng)護(hù)調(diào)換不易的大噸位支座。 另外，在設(shè)計(jì)預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁橋時(shí)，技術(shù)經(jīng)濟(jì)指針也是一個(gè)很關(guān)鍵的因素，它是設(shè)計(jì)方案合理性與經(jīng)濟(jì)性的標(biāo)志。但是，橋梁的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指針的研究與分析是一項(xiàng)非常復(fù)雜的工作，三材 指標(biāo) 和造價(jià) 指標(biāo) 與很多因素有關(guān)，例如：橋址、水文地質(zhì)、能源供給、材料供應(yīng)、運(yùn)輸、通航、規(guī)劃、建筑等地點(diǎn)條件；施工現(xiàn)代化、制品工業(yè)化、勞動(dòng)力和材料價(jià)格、機(jī)械工業(yè)基礎(chǔ)等全國基建條件。通過連續(xù)梁、 T型剛構(gòu)、連續(xù) —?jiǎng)倶?gòu)等箱形截面上部結(jié)構(gòu)的比較可見：連續(xù) —?jiǎng)倶?gòu)體系的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指針較高。 4 總 而言 之，一座橋的設(shè)計(jì)包含許多考慮因素，在具體設(shè)計(jì)中，要求設(shè)計(jì)人員綜合各種因素，作分析、判斷，得出可行的最佳方案。設(shè)計(jì)過程中提高學(xué)生獨(dú)立的分析問題，解決問題的能力以及實(shí)踐動(dòng)手能力，達(dá)到具備初步專業(yè)工程人員的水平，為將來走向工作崗位打下良好的基礎(chǔ)。梁體采用單箱 雙 室箱型截面，全梁共分 50個(gè)單元一般單元長度分為 2m。由于多跨連續(xù)梁橋的受力特點(diǎn)，靠近中間支點(diǎn)附近承受較大的負(fù)彎矩，而跨中則承受正彎矩，則梁高采用變高度梁，按二次拋物線變化。 由于預(yù) 應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋?yàn)槌o定結(jié)構(gòu)，手算工作量比較大，且準(zhǔn)確性難以保證，所以采用有限元分析軟件 — MIDAS 進(jìn)行，這樣不僅提高了效率，而且準(zhǔn)確度也得以提高。 本次設(shè)計(jì)中得到了 羅紀(jì)彬、陳立強(qiáng)、李學(xué)文 等幾位老師的悉心指導(dǎo)，在此表示衷心的感謝。 5 第一章 設(shè)計(jì)原始資料 一 、工程概況： 1 工程概況： 工程項(xiàng)目 屬 衡昆國道主干線福寧至廣南高速公路 。立體交叉，屬小壩分離式立交橋。接線按平微 一 級公路標(biāo)準(zhǔn)建設(shè) 。本設(shè)計(jì)為其工程中的 米立交橋部分。 （ 3）車輛載荷等級：公路 — I 級 （ 4） 橋面坡 度 ： 橫坡 ％ 、縱坡 2％ 3 地質(zhì)條件 該處的地質(zhì)條件較差，表層 4 米的范圍內(nèi)為沙爍石土，接著為 米的粘 土，中層有 5 米以上沙爍石土，下層為灰延。 （ 2） 橋梁結(jié)構(gòu)造型簡潔，輕巧，反映新科技成就，體現(xiàn)人民智慧。 （ 4） 與高速公路的等級和周邊環(huán)境相宜。 6 第二章 方案比選 四、設(shè)計(jì)方案 第一方 ：裝配式 預(yù)應(yīng)力混凝土簡支 箱 梁橋 （ 1） 孔徑布置： 30m+40m+30m，全長 米 ,寬 26m。橋面設(shè)有 ％的橫坡，其中間標(biāo)高高于外側(cè)標(biāo)高。頂板厚度 25cm，腹板厚度30cm，底板厚度 25cm。 每跨設(shè)有 8 片 箱梁 ，全橋共計(jì) 24 片 箱梁 。 （ 3） 下部構(gòu)造：采用 三 圓柱式橋墩；樁基礎(chǔ)（鉆孔灌注樁）。 （ 4） 施工方案：全橋采用 裝配式 施工方法。 而被廣泛地應(yīng)用于城市橋梁和高等級公路立交橋的上部結(jié)構(gòu)中。 第二 方案：裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土簡 支 T 梁 （ 1） 孔徑布置： 30m+40m+30m，全長 105 米 ，寬 26m。橋面設(shè)有 ％的橫坡， 2%的縱坡。 （ 2） 主梁結(jié)構(gòu)構(gòu)造：全橋采用等跨等截面 T 型梁， 主梁間距 。中心梁高 ，肋厚 ，馬蹄寬 ，高 ， T 梁翼緣端部厚 ，翼緣根部厚 。 每跨設(shè)有 12 片 T 梁，全橋共計(jì) 36 片 T 梁。 其中間標(biāo)高高于外側(cè)標(biāo)高。橋臺(tái)采用 埋置式輕型橋臺(tái)。 裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土 簡 支 T 梁 預(yù)應(yīng)力混凝土 T 形梁 橋 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)。 80 年代以來，我國公路上修建了幾座具有代表性的預(yù)應(yīng)力混凝上簡支 T 型梁橋（或橋面連續(xù)），如河南的鄭州、開封黃河公路橋，浙江省的飛云江大橋等，其 跨徑達(dá)到 62m，吊裝重 220t。預(yù)應(yīng)力體系采用鋼 7 絞線群錨，在工地預(yù)制，吊裝架設(shè)。 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)濟(jì)上都不合理了。 目前的預(yù)應(yīng)力混凝土 T 形梁采用預(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。 第三方案：變截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù) 梁 橋 （ 1） 孔徑布置： 30m+40m+30m,全長 ，寬 ％的橫坡 ， 2%的縱坡，其中間標(biāo)高高于外側(cè)標(biāo)高。采用雙幅分離的的單箱 雙 室形式。 （具體尺寸擬定見圖 3/2） （ 3） 下部構(gòu)造： 上、下行橋的橋墩基礎(chǔ)是連成整體的，全橋基礎(chǔ)均采用鉆孔灌注摩擦樁，橋墩為圓端形實(shí)體墩。 變截面 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù) 剛構(gòu) 橋 發(fā)展概況： 連續(xù)剛構(gòu)橋也是預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋之一，一般采用變截面箱梁。 連續(xù)剛構(gòu)可以多 跨相連，也可以將邊跨松開，采用支座，形成剛構(gòu)一連續(xù)梁體系。所以，連續(xù)剛構(gòu)保持了 T 形剛構(gòu)和連續(xù)梁的優(yōu)點(diǎn)。高墩采用柔性薄壁，如同擺柱，對主梁嵌固作用減小，梁的受力接近于連續(xù)梁。 由于連續(xù)剛構(gòu)受力和使用上的特點(diǎn)，在設(shè)計(jì)大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土橋時(shí)， 優(yōu)先考慮這種橋形。 近年來，我國公路上修建了幾座著名的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋，如廣東洛溪大橋，主孔 180m；湖北黃石長江大橋，主孔 3245m；廣東虎門大橋副航道橋，主孔 270m，為 目前 世界同類橋中最大跨徑。一般采用 50～ 60 號(hào)高標(biāo)號(hào)混凝土和大噸位預(yù)應(yīng)力鋼束。由于連續(xù)剛構(gòu)跨徑加大，自重隨著加大，恒載比例已高達(dá) 90％以上，故片面增大跨徑，已無實(shí)際意義。 8 五 方案比選： 橋型方案 第一方案 ： 裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土簡支 箱 梁橋 第二 方案 ： 裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土簡 支T 梁 第三 方案 ：變截面 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù) 梁 橋 使用 性能 建筑高度較低，易保養(yǎng)和維護(hù) ，橋下視覺效果好。 行 車平順舒 ；抗震能力強(qiáng)。 經(jīng)濟(jì)性 等截面形式，可大量節(jié)省模板，加快建橋進(jìn)度，簡易經(jīng)濟(jì) 。 采用 等截面 梁能較好符合梁的內(nèi)力分布規(guī)律，充分利用截面，合理配置鋼筋，經(jīng)濟(jì)實(shí)用 美觀性 構(gòu)造簡單，線形簡潔美觀 構(gòu)造簡單，線形簡潔美觀 構(gòu)造簡單，線形簡潔美觀 施工方面 橋梁的上、下部可平行施工，使工期大大縮短；無需在高空進(jìn)行構(gòu)件制作，質(zhì)量以控制，可在一處成批生產(chǎn)，從 而降低成本。 由于 連續(xù)體系梁橋與簡支體系梁橋受力差別很大，故他們的施工方式大不相同。由于在高空作業(yè)，施工危險(xiǎn)度高。 適用于各種地質(zhì)情況 ；用于對工期緊的工程；對通航無過高要求的工程。 第一方案和第三方案比較： 簡支梁橋?qū)儆陟o定結(jié)構(gòu)，它構(gòu)造簡單，施工方便，其結(jié)構(gòu)尺寸易于設(shè)計(jì)成系列化和標(biāo)準(zhǔn)化，有利于在工廠內(nèi)或地上廣泛采用工業(yè)化施工，組織大規(guī)模預(yù)制生產(chǎn)，并用現(xiàn)代化的起重設(shè)備進(jìn)行安裝。就現(xiàn)在建橋技術(shù)而言， 裝配式預(yù)應(yīng)力 9 混凝土簡 支 梁 橋技術(shù)成熟的多。而且橋是建在 G319國道上的，這有利于大型吊裝設(shè)備的運(yùn)作。造價(jià)相對比第三方案要少很多。 雖然第一方案有些地方不如第二和第三方案，如跨越能力沒第三方案長等。 對此項(xiàng)工程而言第一方案明顯優(yōu)于第三方案。箱型截 抗 較之 T 形截面梁橋 扭剛度大，受力性能好 。其它方面第一方案與第二 方案無太大差別。 綜上所述， 變截面預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁橋 ， 最終選定為 第三 方案 。 10 第 三 章 橋跨總體布置及結(jié)構(gòu)尺寸擬定 尺寸擬定 本設(shè)計(jì)方案采用 三 跨一聯(lián)預(yù)應(yīng)力混凝土變截面連續(xù)梁結(jié)構(gòu)，全長 100m。 橋孔分跨 連續(xù)梁橋有做成三跨或者四跨一聯(lián)的，也有做成多跨一聯(lián)的，但一般不超過六跨。若采用三跨不等的橋孔布置，一般邊跨長度可取為中跨的 — 倍，這樣可使中跨跨中不致產(chǎn)生異號(hào)彎矩，此外，邊跨跨長與中跨跨長之比還與施工方法有著密切的聯(lián)系，對于采用現(xiàn)場澆筑的橋梁，邊跨長度取為中跨長度的 倍是經(jīng)濟(jì)合理的。本設(shè)計(jì)跨度，主要根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書來確定，其跨度組合為： (30+40+30)米。 截面形式 一、 立截面 從預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁的受力特點(diǎn)來分析，連續(xù)梁的立面應(yīng)采取變高度布置為宜；在恒、活載作用下，支 點(diǎn)截面將出現(xiàn)較大的負(fù)彎矩，從絕對值來看，支點(diǎn)截面的負(fù)彎矩往往大于跨中截面的正彎矩，因此，采用變高度梁能較好地符合梁的內(nèi)力分布規(guī)律，另外，變高度梁使梁體外形和諧，節(jié)省材料并增大橋下凈空。等高度梁的缺點(diǎn)是：在支點(diǎn)上不能利用增加梁高而只能增加預(yù)應(yīng)力束筋用量來抵抗較大的負(fù)彎矩，材料用量多，但是其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)構(gòu)造簡單、線形簡潔美觀、預(yù)制定型、施工方便。采用等截面布置使橋梁 構(gòu)造簡單，施工迅速。 2. 等截面布置以等跨布置為宜，由于各種原因需要對個(gè)別跨徑改變跨長時(shí)，也以等截面為宜。 雙層橋梁在無需做大跨徑的情況下，選用等截面布置可使結(jié)構(gòu)構(gòu)造簡化。 二、 橫截面 梁式橋橫截面的設(shè)計(jì)主要是確定橫截面布置形式，包括主梁截面形式、主梁間距、主梁各部尺寸；它與梁式橋體系在 立面上布置、建筑高度、施工方法、美觀要求以及經(jīng)濟(jì)用料等等因素都有關(guān)系。箱形截面就是這樣的一種截面?？傊?，箱形截面是大、中跨預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁最適宜的橫截面形式。單箱單室截面的優(yōu)點(diǎn)是受力明確，施工方便，節(jié)省材料用量。由于雙室式腹板總厚度增加，主拉應(yīng)力和剪應(yīng)力數(shù)值不大，且布束容易，這是單箱雙室的優(yōu)點(diǎn)；但是雙室式也存在一些缺點(diǎn)：施工比較困難，腹板自重彎矩所占恒載彎矩比例增大等等。 梁高 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定，預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋的中支點(diǎn)主梁高度與其跨徑之比通常在1/15— 1/25之間，而跨中梁高與主跨之比一般為 1/40— 1/50 之間。 連續(xù)梁在支點(diǎn)和跨中的梁估算值： 等高度梁： H=（ 151 ～ 301 ） l，常用 H=（ 181 ～ 201 ） l 12 變高度（曲線）梁：支點(diǎn)處： H=（ 161 ～ 201 ） l，跨中 H=（ 301 ～ 501 ） l 變高度（直線）梁：支點(diǎn)處： H=（ 161 ～ 201 ） l，跨中 H=（ 221 ～ 281 ） l 而此設(shè)計(jì)采用變高度的直線梁，支點(diǎn)處梁高為 ，跨中梁高為 米。其尺寸要受到受力要求和構(gòu)造兩個(gè)方面的控制。底板厚最小應(yīng)有 120。 本設(shè)計(jì)中采用雙面配筋，且底板由支點(diǎn)處以拋 物線的形式向跨中變化。 二、 腹板和其它細(xì)部結(jié)構(gòu) 1. 箱梁腹板厚度 腹板的功能是承受截面的剪應(yīng)力和主拉應(yīng)力。 （ 2） 腹板內(nèi)有預(yù)應(yīng)力筋管道時(shí)，采用 250— 300mm。 大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土 箱梁橋，腹板厚度可從跨中逐步向支點(diǎn)加寬，以承受支點(diǎn)處交大的剪力，一般采用 300— 600mm，甚至可達(dá)到 1m 左右。 2. 梗腋 在頂板和腹板接頭處須設(shè)置梗腋。梗腋的作用是：提高截面的抗扭剛度和抗彎剛度，減少扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力和畸變應(yīng)力。 本設(shè)計(jì)中，根據(jù)箱室的外形設(shè)置了寬 250mm，長 600mm 的上部梗腋，而下部采用 1：1的梗腋。由于箱形截面的抗扭剛度很大，一般可以比其它截面的橋梁少設(shè)置橫隔梁，甚至不設(shè)置中間橫隔梁而只在支座處設(shè)置支承橫隔梁。 跨中截面及中支點(diǎn)截面示意圖如下所示：（單位為 cm） 跨中處 主梁分段與施工階段的劃分 分段原則 主梁的分段應(yīng)該考慮有限元在分析桿件 時(shí)，分段越 細(xì)，計(jì)算結(jié)果的內(nèi)力越接近 14 真實(shí)值，并且兼顧施工中的實(shí)施， 所以本設(shè)計(jì)分為 50個(gè)單元。 主梁施工方法及注意事項(xiàng) 主梁施工方法 ： 主梁采用 滿堂支架法 施工 ， 箱梁均采用滿堂支架、泵送現(xiàn)澆砼施工 。 （一）恒載內(nèi)力計(jì)算 1． 第一期恒載（結(jié)構(gòu)自重） 恒載集度 1 1 2 3( 8 0 1 0 1 0 )G A A A ?? ? ? ? ? ? ? 221 5 5 4 6 8 .0 6 2 3 c m 5 .5 4 6 8Am?? 222A 6 9 8 9 1 .9 9 5 2 c m 6 .8 9 9 2 m?? 325 /KN m? ? 2123 5 . 5 4 6 8 6 . 8 9 9 2 6 . 2 2 3 m22AAA ? ?? ? ? 則： 1 ( 5 . 5 4 6 8 8 0 6 . 8 9 9 2 1 0 6 . 2 2 3 1 0 ) 2 5 1 4 3 7 4 . 1 5 K NG ? ? ? ? ? ? ? ? 11 1 4 3 7 4 . 1 51 4 3 . 7 4 /100Gg K N mL? ? ? 2． 第二期恒載 包括結(jié)構(gòu)自重、橋面二期荷載按 65KN/m計(jì)。可分為六種情況作用在橋梁上。其具體計(jì)算方法是：三跨連續(xù)梁的四個(gè)支點(diǎn)中的每個(gè)支點(diǎn)分別下沉 1cm ，其余的支點(diǎn)不動(dòng)，所得