【正文】 梁的墩臺也不利；每聯(lián)長度太短，則使伸縮縫的數(shù)目加多，不利于高速行車。從梁內(nèi)彎矩的分布情況來看，對于每聯(lián)三跨以上的連續(xù)梁，等跨時邊跨的跨中彎矩大于中間跨的跨中彎矩，故常用縮短邊跨的辦法來調(diào)整彎矩的分布，~。，端支座上將有較大的負反力（即拉力）出現(xiàn)，對此種支座要做特殊處理，例如在橋臺上設置構造復雜的拉力支座，或采用在邊跨末端嚴重的辦法來消除負反力。 總體布置 根據(jù)前面介紹的橋型選擇、橋跨分孔以及考慮到橋型的美觀和橋梁與周圍地形地貌的和諧，將橋梁設計為三跨連續(xù)剛構橋，如下圖為100+160+100m預應力砼連續(xù)剛構橋的總體布置示意圖。以簡支梁為例（梁截面為矩形），在受到豎向均布荷載作用時，跨中彎矩最大，根據(jù)材料力學的相關知識可知，最大的正應力出現(xiàn)在跨中截面。如下示意圖： 圖22豎向均布荷載作用下彎矩圖 圖23跨中截面彎曲正應力圖由材料力學，可知要使截面不被破壞，應該盡量增大。當離中性軸最遠的邊緣處的最大正應力達到材料的許用應力時，中性軸附近各點的正應力還很小，因而這部分材料沒有充分發(fā)揮作用。當然這也有一定的限度，因為梁的橫截面上還有剪力，還必考慮切應力強度條件。常見的箱形截面形式有：單箱單室、單箱雙室、雙箱單室、單箱多室、雙箱多室等等。 梁高的確定根據(jù)理論研究以及實際施工中的經(jīng)驗，前人做出以下總結，公路連續(xù)梁/剛構橋跨尺寸擬定的經(jīng)驗公式：（1）中支點梁高與中跨跨度之比為/=1/15～1/25，即是中支點梁高為中跨跨度的1/15～1/25。本設計為公路Ⅰ級，中跨160m，故有=（1/15～1/25）160m=～； =（1/40～1/55）160m=～；當建筑高度不受限制時，增大梁高往往是較經(jīng)濟的，因此，在節(jié)省混凝土用量的前提下盡量選取加大的梁高。圖24梁底曲線坐標系（單位：cm）梁底曲線選用二次拋物線，如上圖24，拋物線方程：y=+（單位：m）。一般情況下可按以下原則選用：（1）腹板內(nèi)無預應力筋時，可取20cm；（2）腹板內(nèi)有預應力筋時，可取25～30cm；（3）腹板內(nèi)有預應力筋錨固頭時，取35cm；（4）為滿足支點較大剪應力要求，墩上或靠近橋墩的箱梁根部腹板需加厚到30～60cm，特殊情況可達100cm。 選擇最小腹板厚度為60cm位于與合攏段相接的截面，跨中合攏段厚80cm，由60cm逐漸向根部線性加厚到80cm。 頂、底板厚度根據(jù)經(jīng)驗有，箱室間距一般不大于7m，頂、底板最小厚度不小于箱室間距的1/30 。箱形截面頂板厚度一般要考慮兩個因素，一是要滿足橋面板橫向抗彎的要求，二是要方便布置、錨固預應力鋼束。箱梁底板厚度隨箱梁順橋向負彎矩的增大而逐漸加厚，以適應受力要求。 懸臂板、梗腋及其他細部尺寸根據(jù)經(jīng)驗，取懸臂板長度為325cm，外側厚度為20cm。另外，為了排水的需要，設置橫坡為單坡2%的傾斜度。圖26邊墩橫隔板（單位：cm）圖27中墩橫隔板（單位：cm） 下部結構尺寸擬定 墩身尺寸擬定橋墩是橋梁的重要組成部分之一，其作用在于它承擔著上部結構的荷載，并連同自身重力有效地傳給基礎。預應力混凝土連續(xù)剛構橋中采用雙薄壁墩，雙薄壁墩是現(xiàn)階段我國大、中跨徑公路橋梁比較常用的橋墩形式，其構造特點是在墩位上有兩個互相平行的墩壁與主梁鉸接或剛接的橋墩。預應力混凝土連續(xù)剛構橋采用墩梁固結體系，這里雙薄壁高墩是一種理想的柔性墩，它既能支承上部結構、保持橋墩穩(wěn)定，又有一定柔性，適應上部結構位移的需要。雙薄壁墩的壁厚較薄，防撞性能較差，故在墩的下部與承臺相接的部分做成實心墩，即墩頂、墩底5米范圍內(nèi)均澆注成實心的。樁基礎的設計內(nèi)容和步驟為：（1）進行調(diào)查研究，場地勘察，收集有關資料；（2）綜合勘查報告、荷載情況、使用要求、上部結構條件等確定樁基持力層；（3）選擇樁材，確定樁的類型、外形尺寸和構造；（4）確定單樁承載力設計值；（5）根據(jù)上部結構荷載情況，初步擬訂樁的數(shù)量和平面布置；（6）根據(jù)樁的平面布置，初步擬訂承臺的輪廓尺寸及承臺底高程；（7）驗算作用于單樁上的豎向和橫向荷載；（8）驗算承臺尺寸及結構強度；（9）必要時驗算樁基的整體承載力和沉降量，當持力層下有軟弱下臥層時，驗算軟弱下臥層的地基承載力；（10）單樁設計，繪制樁和承臺的結構及施工詳圖。第五層足夠密實，故選為持力層。樁的長度主要取決于樁端持力層的選擇。當持力層較厚且施工條件允許時，樁端進入持力層的深度應盡可能達到樁端阻力的臨界深度，以提高樁端阻力。擬定樁長為40m，即進入持力層8m。樁數(shù)16根，如下圖29所示。承臺的作用是將樁聯(lián)結成一個整體，并把建筑物的荷載分配到樁上，因而承臺應有足夠的強度和剛度。承臺的厚度應≥300mm，寬度≥500mm，承臺邊緣至邊樁中心的距離不應小于樁的直徑或邊長，且邊緣挑出部分應≥150mm。如下圖210所示。梁體的受力經(jīng)零號塊通過支座向墩身傳遞，零號塊受力非常復雜，且一般作為施工機具和材料堆放的臨時場地，故其頂板、底板、腹板尺寸都取得較大。從國內(nèi)施工來看，零號塊時有開裂，故其施工工藝及結構構造是很值得研究的問題。零號塊內(nèi)橫隔板傳遞荷載較大，通常采用一片實體或兩片式剛性橫隔板，中部開設過人洞。 合攏段合攏段的施工是橋梁施工的重要環(huán)節(jié)。合攏段的長度在滿足施工要求的情況下，應盡量縮短，以便于構造處理，～3m。合攏段的構造處理有以下幾種：(1) 用勁性鋼管作為合攏段的預應力套管；(2)加強配筋；(3) 用臨時勁性鋼桿鎖定；(4) 壓柱支撐。第3章 橋梁結構內(nèi)力計算 概述現(xiàn)代橋梁結構規(guī)模日趨龐大、體系日趨復雜，對結構受力的準確把握非常重要。橋梁結構分析是確定已知條件、確定結構物理力學模型，并應用相似的理論分析和方法進行計算，最后對計算結果進行判斷和審核的這樣一個復雜的過程。圖31橋梁結構分析的基本過程結構分析中對計算結果的審核和判斷包括兩個方面：一是對計算結果本身正確性與否的判斷；二是計算結果是否滿足相應的指標要求，如強度、剛度、穩(wěn)定等。目前常用的通用有限元軟件均是由國外開發(fā)的，主要有ANSYS,ALGOR,MIDAS等等，可以說每個通用軟件都有各自的優(yōu)缺點。為能夠迅速、準確地完成類似結構的分析和設計，以填補目前土木結構分析、設計軟件市場的空白，而開發(fā)的“土木結構專用的結構分析與優(yōu)化設計軟件”。 模型的建立 建立橋梁模型之前，首先要充分理解結構和作用的荷載，而且設法理解結構在荷載作用下的結構行為。在MIDAS/CIVIL中，模型的建立可以大致歸納為節(jié)點和單元的建立，定義材料、截面，添加邊界條件，施加靜力、移動荷載，添加預應力束，定義施工階段等步驟。劃分節(jié)段一般遵循的原則有：（1）0塊應保證一定的寬度，以便安裝吊機、掛籃以及堆放材料機械設備等；（2）應劃分合攏段，～，還應根據(jù)實際地形、水文、氣候等條件考慮施工階段的方便性，；（3）盡量使每一節(jié)段的重量不超過吊籃的設計起吊能力，且保證各節(jié)段重量基本相等；（4）在結構中，設有支座的位置，截面變化的位置，設有橫隔板的位置等都應劃分開來；（5）在一些需要輸出結果的位置也可以設置節(jié)點，如跨中截面、1/4截面、3/4截面等。承臺單獨作為一個節(jié)段，橋墩在實心和空心交界處應劃分開來，故將橋墩劃分為5m2+10m3+5m2。圖32為主梁節(jié)段劃分圖?！痘炷两Y構設計規(guī)范》規(guī)定以150mm150mm300mm的棱柱體試件試驗測得的具有95%保證率的抗壓強度為混凝土軸心抗壓強度標準值，用符號表示。為高強度砼的脆性折減系數(shù)，對于C40及以下取=，對于C80取=，中間的按線性內(nèi)插取值。表31各材料特性值材料彈性模量（MPa）線膨脹系數(shù)1/[C]容重kN/m^3 軸心抗壓強度標準值（MPa） 軸心抗壓強度設計值（MPa）C5525C4025C3025Strand1860　　注：計算現(xiàn)澆鋼筋混凝土軸心受壓和偏心受壓構件時，如截面的長邊或直徑小于300mm，；當構件質(zhì)量（混凝土成型、截面和軸線尺寸等）確有保證時，可不受此限。本設計是雙幅橋其中的一幅，主梁橫截面為單坡，故采用上述第二種方法定義截面。邊界條件是整個模型建立中很重要的一環(huán)，邊界條件不同會導致整個體系構成不同，因而計算結果也就不同甚至是錯誤的。邊支座則設為活動支座，滿堂支架的部分應模擬為臨時支座，單支座要注意約束轉動軸。表32成橋階段邊界條件　DxDyDzRxRyRz邊墩支座011000邊墩支座001000邊墩支座001000邊墩支座011000邊墩支座001000邊墩支座001000承臺底固結111111承臺底固結111111注：表中Dx、Dy、Dz分別表示約束在x、y、z方向上的平動；Rx、Ry、Rz分別表示約束繞x、y、z軸的轉動。（1）自重自重包括箱梁及橫隔板的荷載集度。設計中為簡便計算，把箱梁與橫隔板均按均布荷載考慮。另外在橋面兩邊還設有混凝土防撞欄?？梢越普J為每一節(jié)段的濕重作用在節(jié)段的中間，為了模擬的方便，根據(jù)理論力學的知識，將濕重簡化到節(jié)點上，并加上一附加彎矩。合攏段采用與掛籃同重量的吊籃，也就是合攏段的兩端分各自分擔一半吊籃的重量。施工掛籃自重按120噸計算，本設計的施工階段劃分為：步驟1：① 墩臺基礎施工：樁基、承臺、墩身施工完畢至墩頂；② 在托架上澆筑0塊；③ 在0塊上對稱架設掛籃，每個掛籃按120噸計；④ 經(jīng)后期分析，有必要在澆筑0塊強度達到85%后張拉預應力束T0、W0、W0’。步驟4： ① 按前步驟依次澆筑3～18號梁段；② 強度達到85％后，張拉預應力索。步驟6： ① 拆除18梁段掛籃，安裝邊跨合攏段吊籃；② 澆筑邊跨合攏段梁段。步驟8： ① 拆除中合攏段吊籃；② 橋面鋪裝、人行道板及欄桿施工。最終模型如圖33所示：圖33內(nèi)力計算模型 橋梁恒載內(nèi)力計算 計算階段劃分恒載內(nèi)力計算采用Midas軟件提供的有限元方法計算。自重是在結構逐步形成的過程中作用于橋上的，因而它的計算與施工方法密切相關。一般劃分為以下階段：① 由中支墩懸臂法施工至最大懸臂；② 安裝邊支座，現(xiàn)澆邊跨等高梁段；③ 邊跨合攏；④ 拆除邊跨臨時支座；⑤ 合攏中跨；⑥ 拆除吊籃；⑦ 橋面鋪裝；⑧ 運營階段。主要是由于施工中經(jīng)歷了懸臂階段，造成其支座負彎矩遠大于跨中正彎矩。不僅可以針對各個施工階段查看分析結果，而且可以在自動生成的Min/Max階段查看所有階段中構件產(chǎn)生的最大/最小計算結果。m）表33 最大懸臂階段內(nèi)力數(shù)據(jù)位置軸向（kN）剪力z（kZ）彎矩y（kNm，發(fā)生在墩頂處；從墩頂?shù)阶畲髴冶?8塊，負彎矩成2次拋物線遞減，并在懸臂最后變?yōu)?；整個過程不出現(xiàn)正彎矩。圖35邊跨合攏階段恒載彎矩圖（單位：kNm）備注邊跨1/4邊跨合攏階段邊跨合攏階段邊跨1/2邊跨合攏階段 邊跨合攏階段邊跨3/4邊跨合攏階段邊跨合攏階段中支點邊跨合攏階段邊跨合攏階段中跨1/4 邊跨合攏階段 邊跨合攏階段通個內(nèi)力圖和數(shù)據(jù)可以看出在邊合攏階段，主梁最大負彎矩為1262070kNm，出現(xiàn)在邊合攏左側。m）表35 中跨合攏階段內(nèi)力數(shù)據(jù)位置軸向（kN）剪力z（kZ）彎矩y（kNm，發(fā)生在墩頂；負彎矩從墩頂開始成拋物線性遞減，并在邊合攏和中合攏區(qū)段出現(xiàn)少量正彎矩；最大正彎矩為102464kN 成橋階段內(nèi)力計算 梁體澆筑完畢后，還應鋪設橋面鋪裝，以及增設欄桿、防撞欄、照明設施、排水系統(tǒng)等，這些設施的自重也作為恒載施加在梁體上。m）表36 成橋階段內(nèi)力數(shù)據(jù)單元軸向（kN）剪力z（kN）彎矩y（kNm，發(fā)生在墩頂；負彎矩從墩頂開始成拋物線性遞減，并在邊合攏和中合攏區(qū)段出現(xiàn)少量正彎矩； 橋梁活載內(nèi)力計算 活載內(nèi)力計算活載內(nèi)力計算為基本可變荷載在橋梁使用階段所產(chǎn)生的結構內(nèi)力。（1）橫向分布系數(shù)的考慮荷載橫向分布系數(shù)是指作用在橋上的車輛荷載如何在各主梁之間進行分配或者說各主梁如何分擔車輛荷載。（2）荷載取值本橋設計荷載是公路Ⅰ級車道荷載，根據(jù)規(guī)范，集中荷載取值按下規(guī)定取值，當橋梁跨徑小于或等于5米時，Pk=180kN，大于或等于50米時， =360kN，在中間時，按內(nèi)插法計算。注：—按控制截面加載后出現(xiàn)的對應量的最大值；—加載的控制截面位置；—加載的控制截面加載后出現(xiàn)的對應量的最小值。m）圖39邊跨跨中剪力影響線（單位：kN）② 中跨跨中彎矩、剪力影響線圖310中跨跨中彎矩影響線（單位：kNm）表37活載作用下的內(nèi)力計算數(shù)據(jù)控制截面軸向 (kN)剪力z (kN)彎矩y (kNm，最大正彎矩分布于各跨的跨中附近， kN 風荷載內(nèi)力計算當風以一定的速度向前運動遇到結構物的阻礙時，給結構以風壓。在順風向，風壓常分為平均風壓和脈動風壓；在橫風向，風流經(jīng)過結構物而產(chǎn)生漩渦，因漩渦的特性，橫風向還會產(chǎn)生周期風壓。由于計算較為復雜，本設計只考慮主梁橫橋向風荷載和橋墩的順橋向和橫橋向風荷載。設計中，Z取60m，則代入上式可求得橋梁主梁所受風壓，將各個梁段的風壓簡化后施加到節(jié)點上，如圖313為施加在主梁上的風荷載。下圖314為橋墩在順橋向和橫橋向施加風荷載