【正文】 ................85 斜截面強度驗算 ...............................86 持久狀況正常使用極限狀態(tài)計算 ......................88 全預應力混凝土構(gòu)件抗裂性驗算 .................88 撓度的計算及預拱度的設(shè)置 .....................91 短暫狀況構(gòu)件的應力計算與驗算 ......................95 持久狀況構(gòu)件的應力計算與驗算 .....................101第 11 章 主要工程量計算 .............................104 混凝土總用量計算 .................................104 鋼絞線及錨具總用量計算 ...........................104第 12 章 結(jié)論與展望 .................................106 結(jié)論 .............................................106 展望 .............................................106參考文獻 ............................................107致 謝 ..............................................108外文翻譯材料 ........................................109江西理工大學 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）0第 1 章 緒論 概述隨著我國公路建設(shè)的飛速發(fā)展，我國現(xiàn)已建成京石、沈大、廣佛等數(shù)條高速公路主干線，它們已經(jīng)成為促進我國國民經(jīng)濟發(fā)展的重要因素，目前全國各省市都在進行著公路的大建設(shè)。預應力混凝土連續(xù)梁橋由于具有變形小、剛度大、伸縮縫少、行車平穩(wěn)舒適、施工簡便、養(yǎng)護簡單、抗震能力強等許多優(yōu)點，因而常常成為公路橋梁建設(shè)中首選的方案。預制拼裝法即是在這一情況下應運而生的，而該種方法一經(jīng)出現(xiàn)則迅速得到了國內(nèi)外橋梁工作者的歡迎，并迅速推廣。隨著公路建設(shè)的迅速發(fā)展，大量中等跨徑的預應力混凝土連續(xù)梁橋方案常常作為優(yōu)勝方案而被采用。這種整跨梁預制、架設(shè)就位后，在支座處通過現(xiàn)澆接頭、待混凝土強度達到規(guī)定值后張拉預應力筋實現(xiàn)結(jié)構(gòu)連續(xù)的施工方法，即是我們常說的“簡支轉(zhuǎn)連續(xù)施工”方法。 國內(nèi)外簡支轉(zhuǎn)連續(xù)橋梁的研究狀況 國外研究現(xiàn)狀在國外，無論是日本、韓國等亞洲地區(qū)，還是美國、加拿大等美洲地區(qū)及歐洲地區(qū)，都出現(xiàn)了很多采用簡支轉(zhuǎn)連續(xù)施工方法造成的橋梁實例。[1]橋大約在 20 世紀 60 年代，波特蘭混凝土協(xié)會（簡稱 PCA）對預制梁通過現(xiàn)澆橋面板和連續(xù)橫隔板連續(xù)（兩種類型的正彎矩連接，例如焊接在構(gòu)造上的直鋼筋以及彎鋼筋）方法進行了研究。40 年以來，該種類型的連接一直是許多人研究的主題，這種連接方法已經(jīng)成功的應用于諸多國 。在 1993 年，JosephA. Picenec,Steven. Kneip 等介紹了內(nèi)布拉斯加州林肯市第十街高架橋工程，該橋為預應力混凝土連續(xù)梁（I 型截面）橋，采用簡支轉(zhuǎn)連續(xù)施工方法，后連續(xù)工藝利用了內(nèi)布拉斯加州大學研究設(shè)計的一種新的后連續(xù)方式。但相反抵抗矩將變大，因此配筋和沒有配筋的連接最終可能都會開裂。[2]點在英國，Clark 和 Sugie 在 20 世紀 90 年代后期，研究了預制梁的正、負彎矩連接。對于小一點?kNm跨度的梁，建議設(shè)計 600 的正彎矩。該種典型的橋梁包括“U”形截面的預制預應力混凝土梁和通過橫隔板端實現(xiàn)混凝土橋面板的后連續(xù)預應力連 。 國內(nèi)研究現(xiàn)狀國內(nèi)采用此方法的時間與國外相差并不長，但是由于高等級公路的發(fā)展滯后，因而簡支轉(zhuǎn)連續(xù)結(jié)構(gòu)體系的設(shè)計和施工水平都與國外有很大的差距，造成了國內(nèi)對該種體系研究的落后現(xiàn)狀。簡支轉(zhuǎn)連續(xù)施工方法在 20 世紀 80 年代興起，并很快得到了廣泛的應用。[47]橋雖然目前國內(nèi)對簡支轉(zhuǎn)連續(xù)結(jié)構(gòu)體系的研究已廣泛開展，但仍存在以下幾個主要問題：①由于缺乏相應的規(guī)范及參考資料，目前我國簡支轉(zhuǎn)連續(xù)體系的預制構(gòu)件的設(shè)計依然根據(jù)規(guī)范上簡支梁和連續(xù)梁的相關(guān)條例進行，沒有考慮簡支轉(zhuǎn)連續(xù)結(jié)構(gòu)體系的固有特點。③在后連續(xù)端部的配筋方式和配筋量上沒有統(tǒng)一的規(guī)定，因而導致端部配筋的設(shè)計種類繁多，且?guī)в幸欢ǖ闹饔^隨意性。一般先架設(shè)預制主梁，形成簡支梁狀態(tài)；進而再將主梁在墩頂連成整體，最終形成連續(xù)梁體系。概括地講簡支轉(zhuǎn)連續(xù)施工法是采用簡支梁的施工工藝，卻可達到建造連續(xù)梁橋的目的。在簡支轉(zhuǎn)連續(xù)梁橋中由簡支狀態(tài)轉(zhuǎn)換為連續(xù)梁狀態(tài)的常見方法有以下幾種：①將主梁內(nèi)的普通鋼筋在墩頂連續(xù)；②將主梁內(nèi)縱向預應力鋼束在墩頂采用特殊的連接器進行連接；③在墩頂兩側(cè)一定范圍內(nèi)的主梁上部布設(shè)局部預應力短束來實現(xiàn)連續(xù)。方法②的效果最好，但施工很困難，故一般不采用。所以一般簡支轉(zhuǎn)連續(xù)橋多采用墩頂短束與普通鋼筋連續(xù)這樣的構(gòu)造處理來實現(xiàn)簡支轉(zhuǎn)連續(xù)。施工的第一階段是形成簡支梁，此階段主梁承受一期恒載自重產(chǎn)生的內(nèi)力及在簡支梁上施加的預加力；第二階段首先澆筑墩頂連續(xù)段混凝土，待混凝土達到要求的強度后張拉墩頂負彎矩束（局部短束） ，最終形成連續(xù)梁。由上面的分析可知，簡支轉(zhuǎn)連續(xù)梁橋跨中正彎矩要比現(xiàn)澆一次落架大，而支點負彎矩要比現(xiàn)澆一次落架小。簡支轉(zhuǎn)連續(xù)梁橋施工程序?qū)Y(jié)構(gòu)內(nèi)力也有一定影響。前者按平面結(jié)構(gòu)進行計算分析較為合理；而后者轉(zhuǎn)換后已屬空間結(jié)構(gòu)，要進行較為精確分析，比較繁雜?，F(xiàn)對橋梁博士軟件作一簡要介紹。所有的功能都在窗口的菜單內(nèi)，與 Windows 的使用標準一致。在設(shè)計過程中充分發(fā)揮了程序?qū)嵱眯詮姟⒖刹僮餍院?、自動化程度較高等特點，對于提高橋梁設(shè)計能力考慮到了很好的作用。 直線橋梁計算能夠計算鋼筋混凝土、預應力混凝土、組合梁以及鋼結(jié)構(gòu)的各種結(jié)構(gòu)體系的與活載的各種線性與非線性結(jié)構(gòu)響應，其中非線性的包括：①結(jié)構(gòu)的幾何非線性；江西理工大學 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）4②結(jié)構(gòu)混凝土的收縮徐變非線性影響；③組合構(gòu)件截面不同材料對收縮徐變的非線性影響；④鋼筋混凝土、預應力混凝土中普通鋼筋對收縮徐變的非線性影響；⑤結(jié)構(gòu)在非線性溫度場作用下的結(jié)構(gòu)與截面的非線性影響；⑥受軸力構(gòu)件的壓彎非線性和索構(gòu)件的垂度引起的非線性影響，結(jié)構(gòu)混凝土的收縮徐變非線性影響?；钶d的類型包括公路汽車、掛車、人群、特殊活載、特殊車列、鐵路中—活載、高速列車和城市輕軌荷載。 截面計算截面特征計算：可以計算任意截面的幾何特征，并能同時考慮普通鋼筋、預應力鋼筋以及不同材料對幾何特征的影響。截面配筋計算：可以根據(jù)用戶提供的混凝土截面描述和荷載描述進行承載能力極限狀態(tài)荷載組合Ⅰ～Ⅲ和正常使用極限狀態(tài)荷載組合Ⅰ～Ⅲ的荷載組合計算，并進行6種組合狀態(tài)的普通鋼筋或預應力鋼筋的配筋計算。 橫向分布系數(shù)計算運用杠桿法、剛性橫梁法或剛接（鉸接）板梁法計算主梁在各種活載作用下的橫向分布系數(shù)。橋梁設(shè)計總長度 100 ，為公路橋梁。（2）設(shè)計行車速度：80 。?（4）荷載標準：公路Ⅱ級，人群荷載取 。（6）橋梁類型：預應力鋼筋混凝土梁橋。（8）橋梁縱坡：≤3%。 地質(zhì)條件地質(zhì)結(jié)構(gòu)為分化和弱分化泥巖地層。 橋型方案及比選 橋梁設(shè)計原則（1）適用性。橋下應滿足泄洪、安全通航或通車等要求。（2）舒適與安全性。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具有足夠的強度、剛度、穩(wěn)定性和耐久性。設(shè)計的經(jīng)濟性一般應占首位。（4）先進性。應便于制造和架設(shè)，應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。一座橋梁，尤其是座落于城市的橋梁應具有優(yōu)美的外形，應與周圍的景致相協(xié)調(diào)。應根據(jù)上述原則，對橋梁作出綜合評估。至于橋梁美觀，要視經(jīng)濟與環(huán)境條件而定。 圖 21 先簡支后連續(xù)梁箱型梁橋②簡支 T 型梁橋，如圖 22 所示。圖 23 T 形剛構(gòu)橋 方案比較方案一的優(yōu)點：①從總體看，橋型線形簡潔明快，伸縮縫少，行車平順；②跨越能力大，自重較輕，受力性能好，變形??；③施工方便簡易，降低了整體預算，比較合理；④采用先簡支后連續(xù)施工，簡單方便，施工快；⑤橋面上視野開闊，便于行車。方案二的優(yōu)點：①易與建造，構(gòu)造簡單，適應性強；②不受基礎(chǔ)的限制，可標準生產(chǎn)；③結(jié)構(gòu)造型靈活，整體性好，剛度較大。方案三的優(yōu)點：①外形尺寸小，橋下凈空大，橋下視野開闊；②混凝土用量少，節(jié)約材料；③跨越能力大，自重較輕，受力性能好，變形小。因此基礎(chǔ)造價也是很高。江西理工大學 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）8表 21 方案比選表比較項目 第一方案 第二方案 第三方案橋型 預應力混凝土連續(xù)梁橋 簡支梁 預應力混凝土剛構(gòu)橋橋跨結(jié)構(gòu)特點預應力混凝土連續(xù)梁橋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。受力明確，理論計算較簡單，設(shè)計和施工的方法日臻完善和成熟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。支柱除承受壓力外，還承受變矩。建筑造型 側(cè)面上看線條明晰，與當?shù)氐牡匦闻浜?，顯得美觀大方跨徑一般，線條明晰，但比較單調(diào)，與景觀配合很不協(xié)調(diào)。預制簡支梁，分片進行預制安裝，安裝完成后澆筑墩頂接頭的混凝土，更換支座。施工簡單、易行。將結(jié)構(gòu)分開預制，運輸，拼裝，再最后合攏，可加快工期。工 期 較短 較 短 較 長由表中比較可知，根據(jù)地質(zhì)地形條件，結(jié)合橋梁設(shè)計原則，選擇第一方案。所以選擇第一方案作為首選。該橋位于江西省會昌縣麻洲地段，跨越湘水，屬山嶺重丘區(qū)。 橋梁線型布置 （1）平曲線半徑：無平曲線。 主要技術(shù)標準（1）設(shè)計荷載：公路Ⅱ級，人群荷載取 2/mkN（2）設(shè)計速度：80 km/h（3）橋面布置：雙向兩車道車道總寬 2 = +兩側(cè)各 1 寬人行道+?兩側(cè)各 護欄（4）設(shè)計基準期：100 年（5）設(shè)計安全等級：二級（6）設(shè)計洪水頻率：1/100（7）通航標準：不通航 主要材料（1）混凝土①預制箱梁、橫梁：C40 混凝土，彈性模量 Ec=32500 ；MPa②現(xiàn)澆接頭、濕接縫、人行道、護欄：C40 混凝土； ；?③水泥混凝土鋪裝層：C25 混凝土，Ec=28000 。??Pa②Ⅰ、Ⅱ級鋼筋應分別符合《鋼筋混凝土用熱軋光圓鋼筋》GB13013－91江西理工大學 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）10和《鋼筋混凝土用熱軋帶肋鋼筋》GB149998 的規(guī)定。mp 195P（3）其它①錨具及管道成孔。c②橋梁支座性能應符合交通部行業(yè)標準《公路橋梁板式橡膠支座》JT/T493 的規(guī)定。③橋梁伸縮采用 J75 型伸縮裝置。 橋面排水橋面縱向設(shè)置 %的坡度，排水采用自然排水，在橋面兩側(cè)設(shè)置排水管，使用鑄鐵泄水管，橋面兩側(cè)每隔 5 設(shè)置一對，采用直排式。 設(shè)計依據(jù)（1）交通部標準《公路工程技術(shù)標準》 （JTG B012022） ；（2）交通部標準《公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范》 （JTG D602022） ；（3）交通部標準《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范（JTGD622022） ；（4）交通部標準《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》 （JTJ0412022） ；（5）同濟大學 系統(tǒng)－《橋梁博士》 版。m江西理工大學 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）11 溫度影響按規(guī)范規(guī)定值采用，本設(shè)計假設(shè)橋面板和梁底的不均勻溫差為 5℃。橋跨的兩端mm各設(shè)置 8 伸縮縫，即主跨的實際跨徑為 ，主梁計算簡圖如圖 31 所示。c 截面形式及截面尺寸擬定（1）截面形式及梁高預制箱型梁的高度從方便施工、減小主梁變形的角度考慮定為 ，高m跨比 H/L=1/20。如圖 33 所示。由于采用先簡支后連續(xù)的施工方法，主梁需先預制再運m輸、吊裝就位，因此在橫截面布置時應考慮到施工中的運輸及吊裝能力。其中，預制邊梁頂板寬 230 ,底板寬 100 ；cmc預制中梁頂板寬 210 ，底板寬 100 ；預制制主梁間采用 40 的濕接縫進cc行連接。為滿足頂板負彎矩鋼束、普通鋼筋的布置及輪載的局部作用，箱梁頂板取等厚度 15 。c?江西理工大學 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）12跨中橫斷面箱梁布置圖如圖 32 所示，主梁橫斷面構(gòu)造如圖 33 所示。簡支轉(zhuǎn)連續(xù)施工的梁橋跨中正彎矩較大，因此底板不宜過厚；但是支點處存在負彎矩，需要底板有一定的厚度來提供受壓面積。 邊支承線 中支承線圖 34 箱梁底板厚度變化示意圖 （單位： ）cm（2）腹板寬度設(shè)置，如圖 35 所示。 圖 35 腹板寬度變化示意圖 （單位： ）cm（3）橫隔梁（板）設(shè)置，如圖 36 示。在邊永久（臨時）支承處，設(shè)置一道厚為 20 的端橫隔梁，中間永久支承處設(shè)置 35 橫隔梁，cmc此外在中間臨時支承處設(shè)置 10 厚的箱內(nèi)橫隔板。橋墩采用樁柱式，橋臺采用墻式橋臺，鉆孔樁基礎(chǔ)。 毛截面幾何特性計算 手算毛截面幾何特性采用節(jié)線法計算預制邊梁支點的毛截面幾何特性，計算簡圖見圖 37 所示，可用下面公式計算。iI節(jié)線描述基本數(shù)據(jù)列于表 31，表 32。m表 31 預制邊梁截面節(jié)線描述（單位