【正文】 ......................................................56 施工階段應(yīng)力驗(yàn)算 .........................................................................................58 6 次內(nèi)力計(jì)算 .............................................................................................................63 徐變次內(nèi)力的計(jì)算 .........................................................................................63 預(yù)加力引起的二次力矩 ..................................................................................63 溫度次內(nèi)力的計(jì)算 .........................................................................................63 7 橋梁內(nèi)力組合 ..........................................................................................................64 內(nèi)力組合的原則 ............................................................................................64 承載能力極限狀態(tài)下的效應(yīng)組合 ....................................................................65 正常使用極限狀態(tài)下的效應(yīng)組合 ....................................................................73 8 主梁截面驗(yàn)算 ..........................................................................................................80 正截面抗彎承載力驗(yàn)算 ..................................................................................80 持久狀況正常使用極限狀態(tài)應(yīng)力驗(yàn)算 .............................................................83 正截面抗裂驗(yàn)算 ...................................................................................84 斜截面抗裂驗(yàn)算 ...................................................................................85 使用階段預(yù)應(yīng)力混凝土受壓區(qū)混凝土最大壓應(yīng)力驗(yàn)算 ...........................87 預(yù)應(yīng)力鋼筋中的拉應(yīng)力驗(yàn)算 .................................................................89 混凝土的主壓應(yīng)力驗(yàn)算 ........................................................................89 短暫狀況預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件應(yīng)力驗(yàn)算 ......................................................90 致 謝 .........................................................................................................................92 參考文獻(xiàn) ....................................................................................................................93 外文資料翻譯及原文 ...................................................................................................94 1 1 概述 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋概述 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋以結(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。 為了解決這些問(wèn)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。自從預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)產(chǎn)生之后，很多普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)被預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)所代替。 50 年代，預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁跨徑開(kāi)始突破了 100米，到 80 年代則達(dá)到 440 米。 我國(guó)的預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)起步晚，但近年來(lái)得到了飛速發(fā)展。 2 雖然預(yù)應(yīng)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(diǎn)處有負(fù)彎矩，由于負(fù)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(chǎn)生支點(diǎn)負(fù)彎矩對(duì)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(lái)，由于懸臂施工方法的應(yīng)用，連續(xù)梁在預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中有了飛速的發(fā)展。無(wú)論是城市橋梁、高架道路、山谷高架棧橋，還是跨河大橋，預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁都發(fā)揮了其優(yōu)勢(shì)，成為優(yōu)勝方案。 然而，當(dāng)跨度很大時(shí)，連續(xù)梁所需的巨型支座無(wú)論是在設(shè)計(jì)制造方面，還是在養(yǎng)護(hù)方面都成為一個(gè)難題；而 T型剛構(gòu)在這方面具有無(wú)支座的優(yōu)點(diǎn)。這種綜合了上述兩種體系各自優(yōu)點(diǎn)的體系是連續(xù)梁體系的一個(gè)重要發(fā)展，也是未來(lái)連續(xù)梁發(fā)展的主要方向。在城市預(yù)應(yīng)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， 3 甚至已建成不少雙層橋面形式。 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) — 剛構(gòu)體系，盡可能不采用養(yǎng)護(hù)調(diào)換不易的大噸位支座。 另外，在設(shè)計(jì)預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁橋時(shí)，技術(shù)經(jīng)濟(jì)指針也是一個(gè)很關(guān)鍵的因素，它是設(shè)計(jì)方案合理性與經(jīng)濟(jì)性的標(biāo)志。但是，橋梁的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指針的研究與分析是一項(xiàng)非常復(fù)雜的工作，三材指標(biāo)和造價(jià)指標(biāo)與很多因素有關(guān)，例如：橋址、水文地質(zhì)、能源供給、材料供應(yīng)、運(yùn)輸、通航、規(guī)劃、建筑等地點(diǎn)條件；施工現(xiàn)代化、制品工業(yè)化、勞動(dòng)力和材料價(jià)格、機(jī)械工業(yè)基礎(chǔ)等全國(guó)基建條件。通過(guò)連續(xù)梁、 T 型剛構(gòu)、連續(xù) —?jiǎng)倶?gòu)等箱形截面上部結(jié)構(gòu)的比較可見(jiàn)：連續(xù) — 剛構(gòu)體系的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指針較高。 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 4 員綜合各種因素，作分析、判斷，得出可行的最佳方案 [3]。梁體采用單箱單室箱型截面，全梁共分 118 個(gè)單元，單元長(zhǎng)度分別有 3m、 2m、 1m。這樣不僅使梁體自重得以減輕，還增加了橋梁的美觀效果。 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 設(shè)計(jì)橋梁的橋位地型及地質(zhì)圖一份 設(shè)計(jì)荷載：公路 — Ⅰ級(jí) 橋面寬度：： 2（ +凈 — ＋ ） 抗震烈度： 7 級(jí)烈度設(shè)防 風(fēng)荷載： 500Pa 通航要求：無(wú) 溫度：最高月平均溫度 最低月平均溫度 0186。 平曲線半徑： 7000 米 豎曲線半徑 ： 4500 米 縱坡： =3% 橫坡： =% 橋頭引道填土高度： =4 米 5 地質(zhì)條件 該處地質(zhì)條件較差，地面上不為粘土，再往下為中細(xì)沙，再往下為亞粘土，再往下為粘土夾卵礫石，直到地下將近四五十米的地方才為卵礫巖。 （ 2）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。 （ 4）與高速公路的等級(jí)和周邊環(huán)境相宜。 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。箱梁根部梁高 ，跨中梁高 2m，從一號(hào)塊到跨中按二次拋物線變化。 （ 2）主梁結(jié)構(gòu)構(gòu)造：上部 結(jié)構(gòu)為變截面箱梁。主要采用高強(qiáng)混凝土以及大噸位預(yù)應(yīng)力體系來(lái)實(shí)現(xiàn)主梁的輕型化。 （ 4）施工方法：全橋整體采用懸臂節(jié)段澆筑施工法，兩端橋臺(tái)處使用整體現(xiàn)澆法 [1]。 （ 2）主 梁結(jié)構(gòu)構(gòu)造：上部結(jié)構(gòu)為變截面箱梁。主要采用高強(qiáng)混凝土以及大噸位預(yù)應(yīng)力體系來(lái)實(shí)現(xiàn)主梁的輕型化。 （ 4）施工方案：全橋采用懸臂節(jié)段澆筑施工法。 橋面設(shè)有 ％的橫坡，護(hù)欄采用金屬制橋梁護(hù)欄。拱肋截面形式采用三角形格構(gòu)型形式，這種形式縱向剛度大，橫向剛度也大。橫撐鋼管采用 D60*12mm 與 D80*12mm鋼管。 （ 4）下部構(gòu)造：全橋基礎(chǔ)均采用鉆孔灌注摩擦樁 （ 5）施工方案：岸跨及邊跨采用有支架施工，主拱圈建成后，進(jìn)行進(jìn)行骨架下吊籃現(xiàn)澆施工。 以上三種方案基本都滿足著一要求。 ，一般可以節(jié)省鋼材 30～ 40％，跨徑愈大，節(jié)省愈多。因此，預(yù)應(yīng)力梁可顯著減少建筑高度，使大跨徑橋梁做得輕柔美觀。 4. 預(yù)應(yīng)力技術(shù)的采用，不但使鋼橋采用的一些施工方法，如：懸臂拼裝、頂推法（由鋼橋的縱向拖拉施工方法演化而成）和旋轉(zhuǎn)施工法在預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋中得到新的發(fā)展與應(yīng)用，而且為現(xiàn)代預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)提供了最有效的接合和拼裝手段。此外還發(fā)展了逐段或逐孔現(xiàn)澆施工 方法。 （ 3）方案一與方案二相比，一個(gè)是預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋，一個(gè)是預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋。在恒載作用下，連續(xù)梁在支點(diǎn)處有負(fù)彎矩，由于負(fù)彎矩的卸載作用，跨中正彎矩顯著減小。采用懸臂澆筑法施工時(shí)有臨時(shí)固結(jié)。 線形美觀，能充分發(fā)揮材料的性能，跨越能力大。 敦梁固結(jié)，在基礎(chǔ)發(fā)生變位時(shí)不能修復(fù)。 結(jié)論 推薦方案 比選方案 比選方案 方案確定 綜上所述，根據(jù)安全、經(jīng)濟(jì)、適用、美觀 的原則，將變截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋 最終選定為本次設(shè)計(jì)的推薦方案。 孔徑布置 連續(xù)梁跨徑布置一般以采用不等跨形式 。如果減小邊跨長(zhǎng)度，則邊跨和中跨的跨中彎矩都將減小。 由于某些因素的影響，連續(xù)梁的分跨問(wèn)題不能夠按最理想的跨長(zhǎng)來(lái)選擇，以致有些跨度過(guò)長(zhǎng)，有些跨度過(guò)短，這時(shí)可根據(jù)不同情況靈活處理。 從結(jié) 構(gòu)受力性能分析，等跨連續(xù)梁要比不等跨的連續(xù)梁差一些。所以跨湖、過(guò)海灣的長(zhǎng)橋多采用等跨連續(xù)梁的布置。 圖 推薦方案橋梁上部結(jié)構(gòu)模型 橋梁截面形式 （ 1）橋梁立面圖 從預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁 橋的受力特點(diǎn)來(lái)分析，連續(xù)梁的立面應(yīng)采取變高度的布置為宜。同時(shí)，采用懸臂法施工的連續(xù)梁，變高度梁又與施工時(shí)的內(nèi)力狀況相吻合。所以從已建橋梁統(tǒng)計(jì)資料分析，跨徑大于 100m的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋有 90%以上是選用變高度梁。 14 圖 橋梁立面圖布置 變高度與等高度相比較， 等高度梁的缺點(diǎn)是：在支點(diǎn)上不能利用增加梁高而只能增加預(yù)應(yīng)力束筋用量來(lái)抵抗較大的負(fù)彎矩，材料用量多 。 梁截面 采用 二次拋物線形，二次拋物線的變化規(guī)律與連續(xù)梁的彎矩變化規(guī)律基本相近。 在目前已建成的大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋中，當(dāng)梁橋的跨徑繼續(xù)增大超過(guò)60m后，箱形截面是最適宜的橫截面型式。同時(shí)，因其頂板和底板都有較大的面積，所以能有效的抵抗正、負(fù)彎矩，并滿足配筋要求。 常見(jiàn)的箱形截面形式有：?jiǎn)蜗鋯问?、單箱雙室、雙箱單室、單箱多室、雙箱多室等等。一般常用在橋?qū)?14m左右的范圍 。如上圖： 頂板厚度取 25cm；跨中處底板厚 25cm，支點(diǎn)處底板厚為 60cm,中間底板板厚成二次拋物線性變化；跨中處腹板厚度采用 40cm，支點(diǎn)處腹板采用 80cm，中間腹板厚度采用二次拋物線性變化。 橋梁細(xì)部尺寸 （ 1） 頂板與底板 箱形截面的頂板和底板是結(jié)構(gòu)承受正負(fù)彎矩的主要工作部位。豎向荷載是指自重、橋面活載和施工荷載 。因此，頂板、底板除按板的構(gòu)造要求決定厚度之外，還要按橋跨方向上總彎矩決定其厚度 。底板除須符合使用階段的受壓要求外，在破壞階段還宜使中和軸保持在底板以內(nèi)，并有適當(dāng)?shù)母辉！? — 橋面寬度 。 — 最大跨徑。 當(dāng)設(shè)有橫向預(yù)應(yīng)力筋時(shí)，頂板厚度須足夠布置預(yù)應(yīng)力筋的套管并留有混凝土的注入間隙。 本 推薦設(shè)計(jì)方案 底板由支點(diǎn)處以 二次 拋物線的形式向跨中變化。 （ 2）腹板 腹板的功能 是承受截面的剪應(yīng)力和主拉應(yīng)力。 （ 2） 腹板內(nèi)有預(yù)應(yīng)力筋管道時(shí)，采用 250— 300mm。 大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁橋，腹板厚度可從跨中逐步向支點(diǎn)加寬，以承受支點(diǎn)處 較 大的剪力，一般采用 300— 600mm，甚至可達(dá)到 1m左右。 18 墩上腹板厚度參數(shù) 式中： — 墩上腹板厚度； — 墩上腹板厚度總和。 跨中腹板厚度參數(shù) 式中： — 箱梁跨中腹板厚度 — 箱梁跨中腹板厚度總和。 本 推薦設(shè)計(jì)方案 支座處腹板厚取 80cm.