【正文】 (6) 抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)：抗震設(shè)防基本烈度為七度，地震動峰值加速度 ；(7) 通航標(biāo)準(zhǔn)：不考慮通航要求。本區(qū)屬半沙漠干旱性氣候，干燥寒冷，降水奇缺。夏季干熱而較短促，冬季寒冷而較漫長，但春季升溫迅速。其分布、埋深與水質(zhì)水量的變化，在一定的環(huán)境條件下表現(xiàn)出明顯的規(guī)律性：即山區(qū)降水和冰雪消融水匯于河谷中，以地下長流方式補(bǔ)給；以河水入渠系、田間后，滲漏補(bǔ)給地下水。在地質(zhì)構(gòu)造上屬緩慢隆升區(qū)，地形已趨近準(zhǔn)平原化，海拔1500—2500 米。（四） 所用材料方案(1) 混凝土:混凝土空心板采用C50混凝土，鉸縫采用 C40混凝土；橋面鋪裝采用C30瀝青混凝土和C40 防水混凝土。(3) 預(yù)應(yīng)力鋼材 :采用 1512mm高強(qiáng)低松弛鋼絞線,其標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)符合《預(yù)應(yīng)力混凝土sΦ用鋼絞線》(GB/ T5224 1995)的規(guī)定,標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度f pk = 1860MPa。行車安全主要通過橋面設(shè)施的布置來實(shí)現(xiàn)。通航安全雖然有通航凈空保證，但應(yīng)注意是否有拖船組成的船隊(duì)通過，另外橋下水流方向是否與橋梁垂直，如遇到這些情況均應(yīng)適當(dāng)加大橋梁跨徑。施工期間結(jié)構(gòu)的安全也是應(yīng)考慮的重要因素，如果設(shè)計(jì)要求編制施工組織計(jì)劃，則要注意洪水和颶風(fēng)對橋梁施工的不利影響，一般要求在洪水來臨之前橋墩的施工面要超出設(shè)計(jì)洪水位。在比選方案時，應(yīng)選擇傳力路線直接、簡捷的結(jié)構(gòu)形式，以保證結(jié)構(gòu)受力的合理性。在地震區(qū)修建橋梁要考慮抗震性能好的橋型。再從突發(fā)的因素破壞橋梁后的修復(fù)難易考慮，梁式體系比拱式體系易修復(fù)。：經(jīng)濟(jì)性主要從造價、工期及養(yǎng)護(hù)維修方面考慮。① 材料費(fèi)的估價因受價格影響比較大，因暫按材料用量來衡量。蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）2②人工費(fèi)和機(jī)具設(shè)備費(fèi)的標(biāo)準(zhǔn)各地有很大差別，可根據(jù)概預(yù)算定額標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行估算。影響工期的因素很多，在資金有保障的前提下，主要受基礎(chǔ)工程量的大小、結(jié)構(gòu)形式、施工方法等影響。 （3）養(yǎng)護(hù)及維修：橋梁在規(guī)定使用期限內(nèi)經(jīng)常維修費(fèi)用的多少需要考慮，混泥土橋的養(yǎng)護(hù)和維修費(fèi)用比剛橋要低得多，當(dāng)遭受軍事或自然因素破壞后的修復(fù)，梁式橋比拱式橋方便。此外，施工設(shè)備及能力和環(huán)保也是必須考慮的兩個方面。（二） 橋型布置馬營河大橋采用 420m 四跨連續(xù)梁。右下為箱梁截面圖。結(jié)構(gòu)受力合理，整體剛度大，變形小，整體穩(wěn)定性好、蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）3伸縮縫較少，抗震能力強(qiáng)，施工工藝很成熟等。箱形截面除了施工難度增加以外，由于受力 圖 箱梁截面和構(gòu)造上的需要，縱、橫向的普通鋼筋配筋率都不能過低。 方案二：拱橋：拱橋的靜力特點(diǎn)是，在豎直何在作用下，拱的兩端不僅有豎直反力，而且還有水平反力。如在均布荷載 q 的作用下，簡支梁的跨中彎矩為 ql2/8，全梁的彎矩圖呈拋物線形，而設(shè)計(jì)得合理的拱軸，主要承受壓力，彎矩、剪力均較小，故拱的跨越能力比梁大得多。石拱對石料的要求較高，石料加工、開采與砌筑費(fèi)工，現(xiàn)在已很少采用。對于多跨連續(xù)拱橋，為防止其中一跨破壞而影響全橋，還要采取特殊的措施，或設(shè)置單向推力墩以承受不平衡的推力。方案三：（420m）預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)空心板橋本方案的優(yōu)點(diǎn)在于構(gòu)造簡單，工藝成熟，多數(shù)施工單位都可操作；可以工廠化預(yù)制，現(xiàn)場裝配，施工簡便迅速，便于質(zhì)量控制和降低成本；體積小、重量輕、便于吊裝；建筑高度小，不受填土高度限制；對地基條件要求不高；遭受破壞后易于修復(fù)。采用空心板截面，減輕了自重，而且能充分利用材料，構(gòu)件外形簡單，制作方便，方便施工，施工工期短?？缭侥芰^大，耐久性好，承載能力較強(qiáng)，拱的兩端不僅有豎直反力，而且還有水平反力。空心板截面，減輕了自重，而且能充分利用材料，構(gòu)件外形簡單，制作方便，方便施工，施工工期短。拱橋外形美觀。施工難易施工工藝成熟，技術(shù)可靠但箱梁本身施工工序復(fù)雜。構(gòu)造簡單，工藝成熟，可以工廠化預(yù)制，現(xiàn)場裝配，施工簡便迅速，體積小、重量輕、便于吊裝。拱橋一般都采用，支架上施工的方法，修建隨著跨徑和橋高的增加，支架或其他附屬設(shè)備的費(fèi)用大大增加，但后期養(yǎng)護(hù)和維修費(fèi)用較少。便于質(zhì)量控制和降低成本。此方案，預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)空心板橋，結(jié)構(gòu)簡單，充分利用材料，經(jīng)濟(jì)合理；施工方便，周期短；而且橋型線條簡潔。二 縱橫坡由《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》 條規(guī)定，橋上縱坡不宜大于 4%，橋頭引道縱坡不宜大于 5%；如果橋梁位于市鎮(zhèn)混合交通繁忙處，橋上縱坡和橋頭引道縱坡均不能大于 3%。為滿足橫向排水要求橫坡取 % 。當(dāng)河流有形成流冰阻塞的危險(xiǎn)或有漂浮物通過時，應(yīng)按實(shí)際調(diào)查的數(shù)據(jù)，在計(jì)算水位的基礎(chǔ)上，結(jié)合當(dāng)?shù)鼐唧w情況酌留一定富余量，作為確定橋下凈空的依據(jù)。在不通航或無流放木筏河流上及通航節(jié)流的不通航橋孔內(nèi)，橋下凈空不應(yīng)小于表 的規(guī)定。四 高跨比根據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，下表列出了常用的等高和變高預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁的高跨比經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)。五 橋面鋪裝根據(jù)《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》( JTG D602022 ) 規(guī)定：（1） 、高速公路和一級公路上特大橋，大橋的橋面鋪裝宜采用瀝青混凝土橋面鋪裝；（2） 、橋面鋪裝應(yīng)設(shè)防水層；（3） 、高速公路、一級公路上橋梁的瀝青混凝土橋面鋪裝層厚度不宜小于70mm；二級及二級以下公路橋梁的瀝青混凝土橋面鋪裝層厚度不宜小于 50mm。六 上部結(jié)構(gòu) 根據(jù)《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》( JTG D602022 )的修訂內(nèi)容規(guī)定，空心板橋的頂板和底板厚度均不應(yīng)小于 80mm。人行道板的厚度，就地澆筑的混凝土板不應(yīng)小于 80mm；預(yù)制混凝土板不應(yīng)小于 60mm。在此例中，由于端跨和中跨的構(gòu)造相同，所以以中跨尺寸為例。? （預(yù)制板端部） (預(yù)制板跨中)圖 大橋中跨中板（單位：cm）大橋中跨中板：梁高 90cm，頂板厚度 12cm，寬度 149cm；底板厚度：預(yù)制板端部為 22cm，預(yù)制板跨中為 11cm，寬度 157cm，腹板厚度 8~17cm；預(yù)制板端部中間圓孔洞半徑為 28cm，預(yù)制板跨中中間圓端形孔洞上、下半圓半徑為 28cm，圓端形中間矩形尺寸為 56 11cm。此時計(jì)算需要借助 AutoCAD 中計(jì)算截面特性的功能完成，結(jié)果如下： （預(yù)制板端部） (預(yù)制板跨中)圖 大橋中跨邊板（單位： cm）（預(yù)制板端部） (預(yù)制板跨中)圖 大橋中跨中板（單位： cm）表 截面幾何特性計(jì)算結(jié)果截面位置 截面積 A（m 2） 截面慣矩 I（ m4） 中性軸至梁底距離（m）跨中 中板 支點(diǎn) 跨中 邊板 支點(diǎn) 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）9二 空心板截面的抗扭慣矩根據(jù)《橋梁工程》上冊中介紹，在中小跨徑的預(yù)應(yīng)力混凝土橋中，采用鉸接空心板梁橋的截面形式是比較普遍的。本例空心板截面可近似簡化成如下圖所示的箱型截面來進(jìn)行計(jì)算 ，因?yàn)樯舷碌装搴穸确謩e為11cm 和 12cm，這里近似認(rèn)為上下底板厚度均為 11cm。第一施工階段，為主梁預(yù)制階段，待混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度90%后張拉正彎矩區(qū)預(yù)應(yīng)力鋼束，并壓注水泥漿，再將各跨預(yù)制空心板梁安裝就位，形成由臨時支座支撐的簡支梁狀態(tài)。第三施工階段，拆除全部臨時支座，主梁支撐在永久支座上，完成體系轉(zhuǎn)換，在完成主梁橫向接縫，最終形成四跨連續(xù)梁。圖 施工階段示意圖由施工過程可知，結(jié)構(gòu)自重作用效應(yīng)是分階段形成的，主要包括：空心板一期結(jié)構(gòu)自重作用荷載集度（g 1），成橋后一期結(jié)構(gòu)自重作用荷載集度增量（△g 1）；二期結(jié)構(gòu)自重作用荷載集度（g 2）。在本例中預(yù)應(yīng)力混凝土重力密度 γ =26kN/m3，瀝青混凝土結(jié)構(gòu)重度為 23 kN/m3，混凝土重度為 25 kN/m3。（一） 結(jié)構(gòu)自重作用荷載集度的計(jì)算1 一期結(jié)構(gòu)自重作用荷載集度（g 1）預(yù)制邊梁：g 1= kN/ 4??預(yù)制中梁：g 1= kN/m98252 鉸縫自重計(jì)算（一期結(jié)構(gòu)自重） （△g 1）此即為成橋后一起結(jié)構(gòu)自重作用荷載集度增量△g 1。橋面鋪裝上層為 9cm 厚 C30 瀝青混凝土，下層為 8cm 厚 C40 防水混凝土，則全橋?qū)掍佈b層每延長米重力為：（ 23+ 25） = kN/m??上述自重效應(yīng)是在各空心板形成整體后再加至橋上的，由于橋梁橫向彎曲變形，隔板分配到的自重效應(yīng)是不相同的，為了計(jì)算方便，近似按各板平均分配橋面鋪裝重量來考慮，則每塊空心板分配到的每延長米橋面系重力為：g2=（ 2+）/7= kN/m?（二） 內(nèi)力計(jì)算結(jié)構(gòu)體系為簡支梁結(jié)構(gòu)，計(jì)算跨徑為 ，結(jié)構(gòu)自重作用內(nèi)力計(jì)算圖式見圖。施工第一階段，結(jié)構(gòu)體系為簡支梁結(jié)構(gòu)，記自重荷載為 g1 。施工第三階段，結(jié)構(gòu)由簡支轉(zhuǎn)為連續(xù)體系，因兩臨時支座間距較小，忽略拆除臨時支座產(chǎn)生的影響，所以其自重荷載只記鉸縫重力，即△g 1。 1 施工第一階段結(jié)構(gòu)自重效應(yīng)內(nèi)力由于篇幅問題，以下僅以邊梁為例進(jìn)行計(jì)算，其余不做重復(fù)，如無特殊說明，均為邊梁計(jì)算。此時結(jié)構(gòu)為簡支體系，計(jì)算跨徑 L= ,q= g1=，設(shè) x 為計(jì)算截面距支座的距離，并令 a=x/L ，則主梁彎矩和剪力計(jì)算公式分別為： Mx=（qLxqx 2）/2，Q x=qL/2qx。m） 位置 剪力（kN） 彎矩（kN此時成橋后一期結(jié)構(gòu)自重力作用荷載集度為△g 1。蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）13邊跨支點(diǎn)截面剪力影響線：邊跨 1/4 截面剪力和彎矩影響線：邊跨 1/2 截面剪力和彎矩影響線：邊跨 3/4 截面剪力和彎矩影響線：圖 邊跨各控制截面的剪力和彎矩影響線運(yùn)用橋梁博士進(jìn)行計(jì)算，由對稱性，取結(jié)構(gòu)的一半計(jì)算彎矩和剪力。表 第三施工階段自重作用效應(yīng)階段內(nèi)力位置 剪力（kN） 彎矩（kNm）左邊跨左端部 0 左中跨左端部 左邊跨 1/4 處 左中跨 1/4 處 左邊跨 1/2 處 左中跨 1/2 處 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）14左邊跨 3/4 處 左中跨 3/4 處 左邊跨右端部 左中跨右端部 3 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，其求解方法和第三施工階段類似。具體結(jié)果見下表。 表 第四施工階段自重作用效應(yīng)階段內(nèi)力二 可變作用效應(yīng)計(jì)算位置 剪力（kN）彎矩（kNm）左邊跨左端部 0 左中跨左端部 左邊跨 1/4 處 左中跨 1/4 處 左邊跨 1/2 處 左中跨 1/2 處 左邊跨 3/4 處 左中跨 3/4 處 左邊跨右端部 左中跨右端部 施工第一階段 施工第二階段 施工第四階段 自重內(nèi)力疊加位 置 剪 力（ kN）彎 矩 （ kNm）剪 力（ kN）彎 矩(kNm）左邊跨左端部 0 0 0 0左 邊跨 1/4 處 左 邊跨 1/2 處 0 左 邊跨 3/4 處 左邊跨右端部 0 左中跨左端部 0 左 中跨 1/4 處 左 中跨 1/2 處 0 左 中跨 3/4 處 左中跨右端部 0 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）15（一） 沖擊系數(shù)計(jì)算根據(jù)《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》JTG D602022 中 的規(guī)定，適用于連續(xù)梁的結(jié)構(gòu)基頻計(jì)算公式如下： （） c21??（）c22式中： f——結(jié)構(gòu)基頻 (Hz)；l——計(jì)算跨徑(m)，l=20m ；；E——混凝土彈性模量(MPa)，C50 混凝土彈性模量為 E=1010 N/m2；Ic——梁跨中截面抗彎慣性矩(m 4)；mc——結(jié)構(gòu)跨中處的單位長度質(zhì)量(kg/m)，當(dāng)換算為重力計(jì)算時，其單位應(yīng)為 Ns2/m2，m c=G/g；G——結(jié)構(gòu)跨中處的延米結(jié)構(gòu)重力（N/m） ；g——重力加速度，g=。由于 γ =，則可依表查得 1~7 號板在車道荷載作用下的和在橫向分布影響線值。表 各板橫向分布系數(shù)板號 γ 1 2 3 4 5 6 7 4 號板的荷載橫向分布影響線如下圖所示：蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）17圖 4 號板的荷載橫向分布影響線蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）18（三） 計(jì)算荷載橫向分布系數(shù)按照橋規(guī)規(guī)定橫向確定最不利荷載位置后，就可計(jì)算跨中荷載橫向分布系數(shù)如下，計(jì)算公式為：三車道： = （） ； 兩車道： = （）cqm??汽i? cqm??汽i?21表 各板橫向分布系數(shù)板號 1 號板 2 號板 3 號板 4 號板三車道 兩車道 三車道 兩車道 三車道 兩車道 三車道 兩