【正文】 ................11 ...........................................11 ......................................13 3 主梁作用效應的計算 ......................................16 自重作用效應的計算 .................................16 ......................................26 ......................................37 ......................................39 ...........................................40 4 預應力鋼筋的估算與布置 ..................................60 .........................................60 .........................................61 、換算截面幾何特性計算 ........................63 5 預應力損失及有效預應力計算 ..............................65 基本理論 ...........................................65 2 ......................................66 6 配束后主梁內力計算及內力組合 ............................78 7 截面強度驗算 ............................................84 ...........................................84 ...........................................85 8 抗裂驗算 ...............................................92 《公預規(guī)》要求 ......................................92 ...........................................93 9 持久狀況構件的應力驗算 .................................106 .............................106 .................................108 .................................110 10 短暫狀況 構件的應力驗算 ................................118 預加應力階段的應力驗算 ............................118 吊裝應力驗算 ......................................120 致謝 ....................................................122 參考文獻 ................................................124 外文文獻翻譯 .............................................126 1 摘 要 連續(xù)梁橋是工程上廣泛使用的一種橋型 ,它不但具有可靠的強度 ,剛度及抗裂性 ,而且具有行車舒適平穩(wěn) ,養(yǎng)護工作量小 ,設計及施工經驗成熟的特點。設計一座梁橋必須從橋跨布設 ,尺寸 擬定 ,鋼束布置以及施工方法等方面綜合考慮 ,還要充分考慮設計參數和環(huán)境影響。 該設計首先進行恒載、活載及次內力的計算 ,在此基礎上進行荷載組合 ,繪制彎矩和剪力包絡圖；其次 ,根據短期效應組合配置預應力鋼筋，并進行預應力損失的計算；最后，對該連續(xù)梁橋進行驗算，是否滿足設計要求。 continuous bridge。 prestress 3 0 緒論 預應力混凝土連續(xù)梁橋概述 預應力混凝土連續(xù)梁橋以結構受力性能好、變形小、伸縮縫少、行車平順舒適、造型簡潔美觀、養(yǎng)護工程量小、抗震能力強等而成為最富有競爭力的主要橋型之一。 為了解決這些問題，預應力混凝土結構應運而生，所謂預應力混凝土結構，就是在結構承擔荷載之前，預先對混凝土施加壓力。自從預應力結構產生之后，很多普通鋼筋混凝土結構被預應力結構所代替。 50年代，預應力混凝土橋梁跨徑開始突破了 100 米，到 80 年代則達到 440 米。 我國的預應力混凝土結構起步晚，但近年來得到了飛速發(fā)展。 雖然預應力混凝土橋梁的發(fā)展還不到 80 年。 連續(xù)梁和懸臂梁作比較：在恒載作用下，連續(xù)梁在支點處有負彎矩，由于負彎矩的卸載作用，跨中正彎矩顯著減小，其彎矩與同跨懸臂梁相差不大；但是，在活載作用下，因主梁連續(xù)產生支點負彎矩對跨中正彎矩仍有卸載作用，其彎矩分布優(yōu)于懸臂梁。到后來，由于懸臂施工方法的應用，連續(xù)梁在預應力混凝土結構中有了飛速的發(fā)展。無論是城市橋梁、高架道路、山谷高架棧橋，還是跨河大橋，預應力混凝土連續(xù)梁都發(fā)揮了其優(yōu)勢，成為優(yōu)勝方案。 然而，當跨度很大時，連續(xù)梁所需的巨型支座無論是在設計制造方面，還是在養(yǎng)護方面都成為一個難題；而 T 型剛構在這方面具有無支座的優(yōu)點。這種綜合了上述兩種體系各自優(yōu)點的體系是連續(xù)梁體系的一 個重要發(fā)展，也是未來連續(xù)梁發(fā)展的主要方向。在城市預應力混凝土連續(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，設計與修建墩梁固結的連續(xù) — 剛構體系，盡可能不采用養(yǎng)護調換不易的大噸位支座。 另外，在設計預應力連續(xù)梁橋時，技術經濟指針也是一個很關鍵的因素，它是設計方案合理性與經濟性的標志。但是，橋梁的技術經濟指針的研究與分析是一項非常復雜的工作，三材指標 和造價指標與很多因素有關，例如：橋址、水文地質、能源供給、材料供應、運輸、通航、規(guī)劃、建筑等地點條件；施工現代化、制品工業(yè)化、勞動力和材料價格、機械工業(yè)基礎等全國基建條件。通過連續(xù)梁、 T 型剛構、連續(xù) — 剛構等箱形截面上部結構的比較可見：連續(xù) — 剛構體系的技術經濟指針較高。 總而言之，一座橋的設計包含許多考慮因素，在具體設計中，要求設 計人員綜合各種因素，作分析、判斷，得出可行的最佳方案。設計過程中提高學生獨立的分析問題，解決問題的能力以及實踐動手能力，達到具備初步專業(yè)工程人員的水平，為將來走向工作崗位打下良好的基礎。梁體采用由四片梁組成的單箱單室箱型截面， 由于預應力混凝土連續(xù)梁 橋為超靜定結構，手算工作量比較大，且準確性難以保證，所以結合有限元分析軟件 — MIDAS 進行，這樣不僅提高了效率，而且準確度也得以提高。 為了便于施工，上部結構為采用通用跨徑 30m裝配式預應力混凝土連續(xù)箱梁。 本項目山區(qū)段橋梁密度很大橋孔布置時，通盤考慮橋孔附近的其他建筑物，防止個建筑物之間的距離太近，避免造成路基壓實時作業(yè)面過 8 小、近距離多處橋頭跳車現象。根據墩高橋梁的樁徑尺寸類型盡量一致，以方便施工。 鋼材 1） 低松弛高強度預應力鋼絞線采用符合 GB/T52242021規(guī)定，單根鋼絞線直徑 ，公稱面積 140 2mm ，標準強度 pkf =1860MPa ，彈性模量 10 MP apE ?? 。 3） 鋼板采用符合 GB70098 規(guī)定的 Q235鋼板。 5） 支座：箱梁采用符合交通部行業(yè)標準 JT/T42021《公路橋梁板式橡膠支座》之規(guī)定的 GYZ 和 4GYZF 系列產品。 7） 防水層：橋面防水層采用路橋用水性瀝青防水涂料。 1) 平面布置：橋墩采用徑向布置（設計線長為標準跨徑），橋臺背墻線平行梁端布置，對于同一跨橋盡量采用同一預制梁長， 通過梁染之間的現澆接縫在長度變化解決徑向布置內弧外弧不等長的問題，設計保證梁梁之間地現澆接頭最小長度 20mm左右。 3) 墩頂濕接著的處理：由于徑向布設橋墩及同一孔內預制梁長相同，形成橋墩處相鄰孔預制梁端梯形開口，造成墩頂濕接著的長度不等，設計時逐墩逐梁詳細提供現澆接頭在長度，并給出由此引起變化的圖紙，如：臨時支座布置圖、墩頂現澆接頭配筋圖等。 4) 橋面橫坡的形成：由于橋梁處于不同的平曲線上，各墩臺蓋梁頂的橫坡不同，有的還可能相差很大，但同一跨內梁的橫坡必須為一定值，設計時取該孔梁相鄰墩臺橫坡的平均值。各橋在設計時均考慮了路線縱坡橫坡的影響給出了梁底板的具體尺寸及厚度、墊石頂面標高及臨時支座位置。 6) 位于超高段上有梁應注意泄水管位置的改變。當臺背填土高度≥ 6m時，搭板長 8m；填土高度 6m時，搭板長度 6m。 2) 澆筑墩頂連續(xù)段接著混凝土，達到強度后張拉負彎矩區(qū)預應力剛束并壓注水泥漿。 4) 完成主梁橫向接縫澆注。 表 21 基本數據 名稱 項目 符號 單位 數值 主梁 混凝土 立方體強度標準值 cukf MPa 50 彈性模量 cE ? 軸心抗壓強度標準值 ckf 軸心抗拉強度標準值 tkf 軸心抗壓強度設 計值 cdf 軸心抗拉強度設計值 tdf 短暫 狀態(tài) 極限壓應力 ckf? MPa 極限拉應力 tkf? 12 名稱 項目 符號 單位 數值 持久 狀態(tài) 壓應力極限值： MPa 極限壓應力 極限主壓應力 拉應力極限值 pest ?? ? 短期效應組合極限主拉應力 長期效應組合極限拉應力 pelt??? 0 ? 鋼絞線 標準強度 pkf MPa 1860 彈性模量 pE 10? 抗拉設計強度 cdf 1260 最大張拉控制應力 1395 持久狀態(tài)應力 標準荷載組合 MPa 1209 材料重度 鋼筋混凝土 1? 3/mkN 瀝青混凝土 2? 鋼絞線 3? 鋼彈性模量與混凝土彈性模量之比 EP? 13 由于本項目采用的是通用 30 跨徑，使用較高的截面會使整個工程比較經濟，所以單向橋面采用四片箱梁，從左至右分別編號 4，另分別在跨中、端截面、 1/4 跨處設橫梁，梁的內截面從 1/4 跨處至端截面線性漸變，橋面橫斷面及具體尺寸如圖 21： 圖 21 主梁橫斷面布置圖（單位尺寸： cm） f 由于采用先簡支后連續(xù)的施工方法，須在第一階段簡支梁橋施工時在橋梁的兩端設置臨時支座，設臨時支座距離橋墩中心線 70cm，則簡支梁橋時，橋的設計跨徑為 。 2) 第二施工階段，先澆注兩跨之間接頭處的混凝土，待達到設計強度后張拉負彎矩區(qū)預應力鋼束，壓注水泥漿。 4) 第四施工階段，完成護欄和橋面鋪裝的施工。 針對橋面的特點將空間結構簡化為平面結構進行計算，只考慮單片梁的結構體系轉換，把結構自重效應平均分到每片梁上，而在進行汽車作用效應計算時考慮荷載的橫向分布系數。 中梁 ? ? m/ 1 ??????????? 邊梁 ? ? m/ 1 ?????????? 二期結構自重作用荷載集度 ? ?2g 橋面鋪裝采用 10cm瀝青混凝土鋪裝，且鋪裝成寬 11m，瀝青混凝土重度為 24kN/m3,8cm 厚 C40 混凝土調平層，橋面橫坡已通過主梁和橋墩調整成 2%，另外一側護欄按每米延長 m3混凝土計，混凝土重度按 25kN/m3,因橋橫向由 4 片梁組成，則每片梁承擔的全部二期永久作用的 1/5。 第一施工階段，結構體系為簡支梁結構，自重作用荷載為 1g 第二施工階段，由于兩跨接頭較短，混凝土重量較小，其產生的內力較小，且會減小跨中彎矩，姑忽略不計 第三施工階段，結構體系以及那個轉變?yōu)檫B續(xù)梁，因臨時支座間距較小，故忽略臨時支座移除產生的效應，自重作用荷載僅為翼緣板和橫隔梁接頭重力，即 1g? 第四施工階段，結構體系為連續(xù)梁，自重作用荷載為橋梁二期自重作用荷載，即 2g 計算簡圖如右： 由結構力學知識可以計算出跨中、 1/4截面、端截面的內力，各截面從左至右分別編號 0， 1/4， 1/2， 3/4， 1，內力如下表 31： 圖 31 第一施工階段計算模型 19 表 31 第一階段施工內力 中梁 截面 0 1/4 1/2 3/4 1 彎矩(kNm? ) 0 0 剪力 (kN ) 0 邊梁 截面 0 1/4 1/2 3/4 1 彎矩(kNm? ) 0 0 剪力 (kN ) 0 注：該表格內計算數據有結構力學求解器所求 第三施工階段的效應 第三施工階