【正文】 在本設(shè)計(jì)中，根據(jù)參考圖紙的要求，依據(jù)現(xiàn)行鐵路 橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范提出了預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋、預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)、 簡(jiǎn)支梁橋 三種橋型方案。按照 “實(shí)用、經(jīng)濟(jì)、安全、美觀 ”的橋梁設(shè)計(jì)原則，經(jīng)過對(duì)各種橋型的比選最終選擇 48m+80m+48m 的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋?yàn)楸敬蔚耐扑]設(shè)計(jì)橋型。同時(shí)，必須要考慮混凝土收縮、徐變次內(nèi)力和溫度次內(nèi)力等因素的影響。 最后，經(jīng)過分析驗(yàn)算表明該設(shè)計(jì)計(jì)算方法正確，內(nèi)力分布合理，符合設(shè)計(jì)任務(wù)的要求。 為了解決這些問題，預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)運(yùn)而生，所謂預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，就是在結(jié)構(gòu)承擔(dān)荷載之前， 預(yù)先對(duì)混凝土施加壓力，這樣就可以抵消外荷載作用下混凝土產(chǎn)生的壓應(yīng)力。 預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)具有下列主要優(yōu)點(diǎn)： 1. 提高了構(gòu)件的抗裂度和剛度。 2. 可以減少材料，減少自重。這對(duì)自重比例很大的大跨徑橋梁來說，更有著顯著 的優(yōu)越性。 3. 可以減小混凝土梁的豎向剪力和主拉力。這有利于減小梁的腹板厚度，使預(yù)應(yīng)力混凝土梁的自重進(jìn)一步減小。施加預(yù)應(yīng)力時(shí)，鋼筋（束）與混凝土都同時(shí)經(jīng)受了一次強(qiáng)度檢驗(yàn)。因此有人稱預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)是經(jīng)過預(yù)先檢驗(yàn)的結(jié)構(gòu)。 此外，預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的耐疲勞性能也較高。這對(duì)承受動(dòng)荷載的橋梁結(jié)構(gòu)來說是很有力的。 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) —鋼構(gòu)體系，盡可能不采用養(yǎng)護(hù)調(diào)換不易的大噸位支座。 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、 判段，得出可行 的最佳方案。梁體采用單箱單室箱型截面，全梁共為 47 個(gè)單元。這樣不僅使梁體自重得以減輕，還增加了橋梁的美觀效果。 1. 2 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 1. 橋梁線形布置 單線，直、曲線梁，曲線半徑 1600m。 3. 設(shè)計(jì)時(shí)速：列車時(shí)速 160 ㎞／ h。 5. 環(huán)境類別及作用等級(jí)：一般大氣條件下無(wú)防護(hù)措施的地面結(jié)構(gòu)，環(huán)境類別為碳化環(huán)境，作用等級(jí) T T2。 （ 2）第四系沖海積堆積層（ al+m4Q ） 1）粉質(zhì)黏土，灰黃 色、褐黃色，軟塑 ~硬塑， 0 120k aP? ? 。 2） 21粉質(zhì)粘土（黏土），灰黃色、灰色，軟塑為主， 0 150k aP? ? 。 3） 2 粗砂，局部為礫砂，灰黃色，稍密 ~中密，飽和， 0 300k aP? ? 。 3） 4 淤泥質(zhì)粘土，深灰色、淺灰色，流塑， 0 50k aP? ? 。 （ 4）下伏侏羅系南園組熔結(jié)凝灰?guī)r（ J3nb）及燕山晚期第三階段第一次侵入花崗巖（ ηγ52（ 3） a）；局部可見輝綠巖（ βμ）侵入；零星可見正長(zhǎng)斑巖侵入。 6） 2 花崗巖，褐黃色、斑雜色，強(qiáng)風(fēng)化， 0 500k aP? ? 。 水文地質(zhì)特征及評(píng)價(jià)：橋址區(qū)內(nèi)地表水主要為田間灌溉、排洪溝渠及水塘，主要受大氣降水補(bǔ)給。 不良地質(zhì)和特殊地質(zhì)：（ 1）橋址區(qū)內(nèi)無(wú)滑坡、泥石流等不良地質(zhì)作用發(fā)育；（ 2）橋址區(qū)內(nèi)未見不良地質(zhì)現(xiàn)象，特殊巖土主要為第四系全新統(tǒng)海陸交互相淤泥、淤泥質(zhì)黏土、呈流塑狀，具空隙比大，壓縮性高、含水量高、透水性差、富含有機(jī)質(zhì)等物理力學(xué)特征，以及觸變性、流變性等工程性能；（ 3）橋址范圍內(nèi)分布 al+m4Q 的飽和細(xì)砂層（ 2）1（ 3） 3，按《 鐵路工程抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（ GB501112021）規(guī)定，為液化層。 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 氣象 條件： 莆田市屬亞熱帶海洋性氣候，面臨東海。極端最高氣溫 ℃ ，極端最低氣溫℃ ，多年平均蒸發(fā)量為 1060mm，無(wú)霜期約 360天。本地區(qū)大范圍暴雨有梅雨和臺(tái)風(fēng)雨兩種類型，其中臺(tái)風(fēng)雨危害較大。 1. 4 采用材料 混凝土如下： 1. 梁體混凝土強(qiáng)度等級(jí)采用 C50。 3. 人行道板采用 C40 鋼筋混凝土或 RPC 混凝土。 預(yù)應(yīng)力如下： 1. 縱向預(yù)應(yīng)力筋采用抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為 fpk=1860MPa,彈性模量為 Ep=195GPa,公稱直徑為 ㎜高強(qiáng)度鋼絞線，其技術(shù)條件符合 GB5224 標(biāo)準(zhǔn)。 2. 管道形成：預(yù)應(yīng)力鋼絞線采用金屬波紋管成孔。 3. 張拉錨固體系：采用符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、經(jīng)部產(chǎn)品認(rèn)證中心認(rèn)可的錨具及其配套產(chǎn)品，并核對(duì)其尺寸是否滿足設(shè)計(jì)要求。 防水層及保護(hù)層如下： 防水材料用高聚物改性瀝青防水卷材，施工工藝符合 “客運(yùn)專線橋梁混凝土橋面防水層技術(shù)條件 ”要求；保護(hù)層采用纖維混凝土保護(hù)層。 橋面泄水管及管蓋如下： PVC管材應(yīng)符合《埋地排污、廢水用硬聚氯乙烯（ PVCu）管材》（ GB/）蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 要求。 2. 《鐵路工程抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（ GB501112021） 。 4. 《 鐵路混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)暫行規(guī)定 》 （鐵建設(shè)【 2021】 157 號(hào)）及 “局部修訂條文 ”（鐵建設(shè)【 2021】 140 號(hào)）。 6. 《 客運(yùn)專線綜合接地技術(shù)實(shí)施辦法 》 （鐵集成【 2021】 220 號(hào)）。 ⑵ 橋梁結(jié)構(gòu)造型簡(jiǎn)潔，輕巧，反映新科技成就，體現(xiàn)人民智慧。 ⑷ 與高速公路的等級(jí)和周邊環(huán)境相宜。 2. 2 比選標(biāo)準(zhǔn) 在我國(guó)，安全、經(jīng)濟(jì)、適用、美觀是橋梁設(shè)計(jì)中的主要考慮因素，安全尤為重要。預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋結(jié)構(gòu)剛度大，變形小，動(dòng)力性能好，主梁變形撓曲線平緩，有利于高速行車。 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 2. 尺寸擬定 ⑴ 橋跨布置 根據(jù)設(shè)計(jì)資料，采用三跨連續(xù)梁 ，邊跨跨徑約為中跨的 ～ 倍，按此經(jīng)驗(yàn)初步確定橋跨布置為： 48m+80m+48m，總長(zhǎng)為 176m。 圖 橋型布置圖（連續(xù)梁） ⑵ 截面尺寸 超過 60m跨徑的橋梁一般采用變截面梁較經(jīng)濟(jì)，根據(jù)已建成的橋梁資料分析，支點(diǎn)截面的梁高約為（ 1/16～ 1/18） l(l 為中間跨長(zhǎng) )，跨中梁高約為（ 1/～ 1/） H。據(jù)此經(jīng)驗(yàn)，邊支點(diǎn)梁高為 ，中支點(diǎn)梁高為 ，跨中梁高為 ，梁底按照拋物線變化。 ⑶ 下部結(jié)構(gòu) 墩身采用矩形空心墩，橋臺(tái)采用柱式橋臺(tái)，基礎(chǔ)采用鉆孔注樁基礎(chǔ)。 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 圖 截面細(xì)部尺寸 設(shè)計(jì)方案二： 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛 構(gòu)橋 1. 橋型介紹 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛 構(gòu)橋是將連續(xù)梁的橋墩與梁部固結(jié)，減小了支座處的負(fù)彎矩，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的整體性；預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)鋼構(gòu)橋結(jié)構(gòu)上主墩無(wú)支座、施工體系轉(zhuǎn)變方便、伸縮縫少、行車舒適、順橋向抗彎剛度和橫橋向抗扭剛度大、受力性能好，順橋向抗推剛度小，對(duì)溫度、混凝土收縮徐變及地震均有利。此外，墩梁固結(jié)也在一定程度上克服了大噸位支座設(shè)計(jì)與制造的困難，也省去了連續(xù)梁施工過程中墩梁臨時(shí)固結(jié)、合龍后再行調(diào)整的這一施工環(huán)節(jié)。其布置如圖 所示。 圖 截面細(xì)部構(gòu)造圖 ⑶ 下部結(jié)構(gòu) 從受力性能上考慮，連續(xù)剛構(gòu)橋利用高墩的柔性來減小主梁跨中彎矩，同時(shí)減小橋墩的尺寸，雙薄壁墩對(duì)主梁支點(diǎn)的負(fù)彎矩有明顯的削峰作用，結(jié)構(gòu)受力合理、性能優(yōu)越。 ⑷ 施工方法設(shè)計(jì) 連續(xù)剛構(gòu)因墩梁固結(jié)，在采用懸臂澆筑法施工時(shí)免去了臨時(shí)固結(jié)的施工和解除，因此其最佳施工方法為懸臂澆筑法施工，對(duì)于本橋采用此方法施工。預(yù)應(yīng)力混凝土粱式橋受力明確，理論計(jì)算較簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)和施工的方法已經(jīng)很成熟。 2）結(jié)構(gòu)造型靈活，可模型好，可根據(jù)使用要求澆筑成各種形狀的結(jié)構(gòu)； 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 3）結(jié)構(gòu)的耐久性和耐火性較好，建成后維修費(fèi)用較少； 4）結(jié)構(gòu)的整體性好，剛度較大，變形較小； 5）可采用預(yù)制方式建造，將橋梁的構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)化，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)； 6）結(jié)構(gòu)自重較大，自重耗掉大部分材料的強(qiáng)度，因而大大限制其跨越能力。 圖 橋型布置圖（簡(jiǎn)支梁） ⑵ 截面尺寸 根據(jù)高跨比的經(jīng)驗(yàn)值，取梁高為 ，全梁采用 T 梁形式，其細(xì)部構(gòu)造圖如圖 所示。 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 2. 4 方案比選結(jié)果 ⑴ 根據(jù)設(shè)計(jì)構(gòu)思宗旨，橋型方案應(yīng)滿足結(jié)構(gòu)新穎、受力合理、技術(shù)可靠、施工方便、造價(jià)合理的原則。 ⑵ 方案三 的 跨中彎矩大，結(jié)構(gòu)自重較大，自重消耗掉大部分材料的強(qiáng)度，因而大大限制其跨越能力，所以排除此方案。預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋結(jié)構(gòu)受力性能好、變形小、伸縮縫少、行車平順舒適、造型簡(jiǎn)潔美觀、養(yǎng)護(hù)工程量小、抗震能力強(qiáng)等而成為最富有競(jìng)爭(zhēng)力的主要橋型之一。 由于連續(xù)梁橋的墩梁固結(jié)在施工中存在很多問題，所以選擇方案一。⑵ 在實(shí)際施工拆除臨時(shí)支座時(shí)間長(zhǎng)，增加了合攏周期，對(duì)塊件合攏不利； ⑶ 拆除硫磺砂漿墊塊后，其對(duì)應(yīng)部位的梁底板外觀較差。 ⑴ 鋼管混凝土柱上口與梁體接觸面顯傾斜狀，兩者之間在承受施工荷載時(shí)有微小的滑移； ⑵ 由于該橋的主墩均在水中，這樣拆除水下鋼管混凝土比較困難。在前移掛藍(lán)時(shí)，梁體有微小的抖動(dòng)。 3. 截面尺寸擬定和主梁施工階段的劃分 設(shè)計(jì)特點(diǎn)及受力特點(diǎn) 設(shè)計(jì)特點(diǎn) 經(jīng)過各種方案比選，本設(shè)計(jì)方案采用三跨混凝土變截面連續(xù)結(jié)構(gòu)，全長(zhǎng) 176m，設(shè)蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 計(jì)主跨為 80m。 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。本設(shè)計(jì)采用三跨不等的橋孔布置，邊跨長(zhǎng)度可取為中跨的 倍左右，這要可使中跨跨中不致產(chǎn)生異號(hào)彎矩，此外對(duì)于采用懸臂施工澆筑法的橋梁，邊跨長(zhǎng)度取為中跨長(zhǎng)度的比例是經(jīng)濟(jì)合理的?；痉弦陨显硪?。由于合龍段較短 （ 2m）其懸臂施工段的受力狀態(tài)。所以本設(shè)計(jì)中采用懸臂現(xiàn)澆施工方法，變截面的梁。此外，箱形截面抗扭剛度很大，對(duì)于采用懸臂施工的橋梁尤為有利； 同時(shí)，因箱形截面具有較大的面積，所以能夠有效地抵抗正負(fù)彎矩，并滿足配筋要求。相對(duì)于其他形式的截面，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。 由于主橋?yàn)樽兘孛嫦湫瘟簶?，根?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 之蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 間。所以本設(shè)計(jì)采用的支點(diǎn)處梁高為 米，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。箱梁頂板厚度應(yīng)滿足橫向彎矩的要求和布置縱向預(yù)應(yīng)力筋的要求。 底板在支點(diǎn)處厚 ，在跨中厚 頂板厚 。在預(yù)應(yīng)力混凝土梁中，因?yàn)閺澥鴮?duì)外剪力的抵消作用，所以剪應(yīng)力和主拉應(yīng)力的值比較小，腹板不必設(shè)得太大；同時(shí)，腹板的最小厚度應(yīng)考慮受力筋的布置和混凝土澆筑要求，其設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)為： ① 腹板內(nèi)沒預(yù)應(yīng)力束筋管道布置時(shí)為 200mm； ② 腹板內(nèi)有預(yù)應(yīng)力束筋管道布置時(shí)為 300mm； ③ 腹板內(nèi)有預(yù)應(yīng)力束筋錨固頭時(shí)為 200mm； ④ 腹板高度大于 ，以上尺寸應(yīng)予增加，以減少混凝土澆筑的困難。本設(shè)計(jì)支座處腹板厚取 80cm，跨中厚 40cm。加腋有豎直和水平加腋兩種，梗腋的形式一般為 1: 1: 1： 1:4 等。此外，梗腋使應(yīng)力過渡比較的平緩，減弱了應(yīng)力的集中。 （ 3）橫隔梁 橫隔梁可以增強(qiáng)橋梁的整體性和料號(hào)的荷載橫向分布 ，同時(shí)還可以限制畸變；支承處的橫隔梁還起著承擔(dān)和分布支承反力的作用。因此本設(shè)計(jì)沒有加以考慮，而且由于中間橫隔梁的尺寸及對(duì)內(nèi)力的影響較小，內(nèi)力計(jì)算中也不作考慮。因此，主梁的分段應(yīng)該考慮有限元的因素，對(duì)大跨度橋梁建模，其分段越西，計(jì)算結(jié)果的內(nèi)力越接近真實(shí)值，且兼顧懸臂施工法，本設(shè)計(jì)分為 48 單元。施工分段詳細(xì)見下圖 3. 2所示： 圖 3. 2主梁階段劃分 主梁施工方法及注意事項(xiàng) 主梁采用懸臂澆筑法施工，先墩頂 0 號(hào)塊施工，梁墩臨時(shí)固結(jié)后用活動(dòng)掛籃懸臂澆筑施工，掛籃及附屬設(shè)備重不大于 50t。（按施工圖采用了不提倡的 T 構(gòu)雙懸臂梁連續(xù)梁施工法） （ 1）首先從主墩 1 開始將梁墩固結(jié)，進(jìn)行懸臂施工； （ 2）再?gòu)闹鞫?2 開始將梁墩固結(jié)，進(jìn)行懸臂施工； （ 3）兩主墩跨中間合龍，釋放墩頂?shù)呐R時(shí)固結(jié)，形成雙懸臂梁。 ： （ 1）懸臂吊籃的選擇。梁式掛籃在懸臂澆筑剛開始應(yīng)用時(shí)采用較多，其特點(diǎn)是可以充分利用施工單位備有的萬(wàn)能桿件或貝雷梁作為掛籃的承重結(jié)構(gòu)，掛籃本身投資較少且受力明確，施工時(shí)裝拆較方便。組合斜式掛籃自重更輕，其走行方便，箱梁段施工周期更短，目前在國(guó)內(nèi)許多大橋施工中采用。 （ 3）張拉工序。 （ 4）控制施工擾度。 （ 5）邊孔現(xiàn)澆梁段的施工。 ① 在拆除梁墩錨固前，應(yīng)按設(shè)計(jì)要求，張拉一部分或全部布置在梁體下部的正彎矩預(yù)應(yīng)力束。 ② 梁墩臨時(shí)錨固的放松，應(yīng)均衡對(duì)稱進(jìn)行，確保逐漸均勻地釋放。 ④ 在結(jié)構(gòu)體系轉(zhuǎn)換中，臨時(shí)固結(jié)解除后，將梁落于正式支座上，并按標(biāo)高調(diào)整支座高度及反力。 設(shè)計(jì)內(nèi)力是強(qiáng)度驗(yàn)算及配筋設(shè)計(jì)的依據(jù)。 在本設(shè)計(jì)中主要考慮了恒載內(nèi)力、支座沉降、溫度荷載、汽車荷載。主梁的自重內(nèi)力計(jì)算方法可分為兩類：在施工過程中結(jié)構(gòu)不發(fā)生體系轉(zhuǎn)換，如在滿堂支架現(xiàn)澆等，如果主梁為等截面，可按均布荷載乘主梁內(nèi)力影響線總面積計(jì)算；在施工過程中有結(jié)構(gòu)體系轉(zhuǎn)換時(shí)，應(yīng)該分階段計(jì)算內(nèi)力。在本設(shè)計(jì)中二期恒載集度約為 q2=100KN/m，由 midas 系統(tǒng)計(jì)算而得的有關(guān)結(jié)果如下表 41