【正文】 評(píng) 閱 人 (簽章 ) 成 績(jī) 答辯委員會(huì)主任 (簽章 ) 年 月 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 第 II 頁(yè) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū) 班 級(jí) 學(xué)生姓名 學(xué) 號(hào) 發(fā)題日期： 2021 年 3 月 4 日 完成日期： 2021 年 6 月 19 日 題 目 高速鐵路 (60+108+60)m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù) 梁 橋設(shè)計(jì) 、意義 培養(yǎng)土木工程專(zhuān)業(yè)本科畢業(yè)生綜合應(yīng)用大學(xué)所學(xué)的各門(mén)基礎(chǔ)課和專(zhuān)業(yè)課知識(shí)，并結(jié)合相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范，掌握橋梁設(shè)計(jì)的基本原理和方法，獨(dú)立完成一座橋梁的設(shè)計(jì)工作的能力，熟悉有關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范的應(yīng)用和相關(guān)橋梁專(zhuān)業(yè)計(jì)算軟件的使用所做的設(shè)計(jì)工作應(yīng)該滿足相關(guān)規(guī)范的要求。設(shè)計(jì)計(jì)算無(wú)誤，數(shù)據(jù)表格化；文整說(shuō)明簡(jiǎn)明扼要，條理清晰。 (1) 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)： 高速鐵路 ，雙線，設(shè)計(jì)速度 350km/h，按 ZK荷載設(shè)計(jì)；無(wú)碴軌道。線間距 5m。 (3) 橋面線形：平面為直線，縱坡為平坡，中跨橋面跨中高程為 500m。 (4) 設(shè)計(jì)基準(zhǔn)溫度 20176。20176。 (5) 基礎(chǔ)變位：相鄰墩臺(tái)基礎(chǔ)不均沉降 1cm。 其它基礎(chǔ)資料見(jiàn)提供的附圖 （電子版）。預(yù)應(yīng)力鋼筋可選用 、 、 線 ( )， fpk=1860Mpa；對(duì)應(yīng)錨具分別為 YM15YM15 YM1512或 YM1519；對(duì)應(yīng)波紋管直徑分別為 (內(nèi)徑 )φ70、 φ80、 φ8φ100mm(外徑比內(nèi)徑大 7mm) 。 (4) 普通鋼筋： 受力主鋼筋用 HRB335鋼筋 (? 12～ 28)， fpk=335MPa；非受力鋼筋用 Q235鋼筋(φ8～ 20)， fpk =235MPa。根據(jù)題目給定的跨度尺寸和平面橫斷面圖，布置橋跨；在參考已建橋梁的基礎(chǔ)上，擬定主梁、橋墩的截面形式和尺寸，進(jìn)行結(jié)構(gòu)總體設(shè)計(jì)。 (2) 內(nèi)力分析 熟悉有限元結(jié)構(gòu)分析計(jì)算和設(shè)計(jì)軟件的原理及使用 ，包括結(jié)構(gòu)計(jì)算圖式的確定、單元?jiǎng)澐?、施工階段的劃分及其對(duì)應(yīng)的內(nèi)力計(jì)算、運(yùn)營(yíng)階段內(nèi)力計(jì)算等。計(jì)算 ZK荷載、溫度效應(yīng)、靜力風(fēng)荷載作用下的結(jié)構(gòu)最不利內(nèi)力和變形。 (3) 預(yù)應(yīng)力鋼束設(shè)計(jì) 對(duì)主梁預(yù)應(yīng)力鋼束布置進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算 ，根據(jù)相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范應(yīng)用具體公式和參數(shù)；考慮構(gòu)造要求；具體的計(jì)算分析過(guò)程描述和表格化數(shù)據(jù)羅列。 (5) 編制設(shè)計(jì)說(shuō)明、完成畢業(yè)設(shè)計(jì)文檔 。文整格式一般以設(shè)計(jì)題目為首，按照設(shè)計(jì)題目、設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)、中文和外文摘要、目錄、正文、外文資料翻譯（包括外文原文及中文翻譯）、畢業(yè)設(shè)計(jì)小結(jié)，以及畢業(yè)實(shí)習(xí)報(bào)告等順序組織。 (6) 繪制結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖 繪制圖形及裝訂順序如下 ：設(shè)計(jì)說(shuō)明、全橋工程數(shù)量匯總表、橋梁總體布置圖。要求達(dá)到 A3幅面圖紙不少于 16張或 A2幅面圖紙不少于 8張 (相當(dāng)于 0圖 2張 )。 (7) 外文資料翻譯 要求選擇一篇外文專(zhuān)業(yè)科技文獻(xiàn)（外文字符不少于 10000 個(gè)）翻譯，寫(xiě)出中英文的畢業(yè)設(shè)計(jì)摘要（不少于 500 漢字）。 (2) 掌握橋梁設(shè)計(jì)的基本原理和方法。 (4) 設(shè)計(jì)計(jì)算無(wú)誤，數(shù)據(jù)表格化；文整說(shuō)明簡(jiǎn)明扼要，條理清晰；章節(jié)編號(hào)分明，圖、表編號(hào)說(shuō)明清楚；文句通順，字跡工整，圖紙美觀；裝訂成冊(cè)。 本設(shè)計(jì)采用預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋，其孔徑布置為 60+108+60m，全長(zhǎng)為228m。橋面寬度為 12m，中支座梁高 9m，中跨跨中梁高 5m。 本設(shè)計(jì)使用 midas 軟件分析 ，考慮施工過(guò)程體系轉(zhuǎn)換和混凝土收縮徐變因素進(jìn)行恒載內(nèi)力計(jì)算。定義基礎(chǔ)沉降組，按最不利組合求得基礎(chǔ)沉降引起的最不利內(nèi)力。分別按主力組合和主力附加力進(jìn)行荷載組合，并得到結(jié)構(gòu)組合內(nèi)力包絡(luò)圖。最后，對(duì)各控制截面進(jìn)行了強(qiáng)度、抗裂性、應(yīng)力和變形驗(yàn)算，各項(xiàng)檢算均滿足規(guī)范對(duì)全預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的要求 。 balanced cantilever construction。 Checking putation。在 20世紀(jì) 50年代以前，預(yù)應(yīng)力混凝土連系梁雖然是常被采用的一種體系，但跨徑均在百米以下。 50年代后，預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁采用平衡懸臂施工方法 后，加速了它的發(fā)展步伐，跨度開(kāi)始突破 100米。 平衡懸臂施工法特點(diǎn) 大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋的施工方法主要采用平衡懸臂澆筑法，梁體從墩上平衡向兩邊懸臂現(xiàn)澆伸出。其優(yōu)點(diǎn)是： 施工支架和臨時(shí)設(shè)備少 ，施工時(shí)不影響橋下通航、通車(chē)，也不受季節(jié)、河道水位的影響。結(jié)構(gòu)在車(chē)輛運(yùn)行中噪音小，維修工作量少。 (3)預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁適用于各 種結(jié)構(gòu)體系 ，而且還在不斷創(chuàng)造出體現(xiàn)預(yù)應(yīng)力技術(shù)特點(diǎn)的新型結(jié)構(gòu)體系，因而它的適用范圍大，競(jìng)爭(zhēng)力強(qiáng)。 畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的和意義 畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的 畢業(yè)設(shè)計(jì)是高等工科院校本科培養(yǎng)計(jì)劃中的最后一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié) ， 是對(duì) 本科 四年所學(xué)知識(shí)的 運(yùn)用 與 總結(jié) 。 畢業(yè)設(shè)計(jì)的意義 (1)在 老師的指導(dǎo) 下 ，獨(dú)立完成一座三跨鐵路預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋 上部結(jié)的設(shè)計(jì)， 基本掌握該工程設(shè)計(jì)的全 部 過(guò)程 ，鞏固已學(xué) 專(zhuān)業(yè) 知識(shí)。 (3)采用 midas橋梁計(jì)算程序進(jìn)行內(nèi)力分析 ， 這樣不僅提高了效率 ， 而且準(zhǔn)度也 得以提高。 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 第 4 頁(yè) 第 2 章 橋 跨總體布置和結(jié)構(gòu)主要尺寸 設(shè)計(jì)概述 本設(shè)計(jì)為高速鐵路預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ， 設(shè)計(jì)跨度60+108+60m。 主梁采用單箱單室箱型截面，梁高沿橋縱向呈二次拋物線變化。 支點(diǎn)截面 梁高與跨中截面梁高之比 可取 ~。 中跨墩頂梁高 9m， 高 跨比為 1/12； 中跨跨中梁高 5m， 支點(diǎn)截面梁高與跨中截面梁高 之比 為 。當(dāng)采用懸臂施工方法時(shí)， 梁的下緣 特別是靠近橋墩的截面將承受很大的壓應(yīng)力。在發(fā)生變號(hào)彎短的截面中，頂板和底板 也都應(yīng)各自發(fā)揮承壓的作用。當(dāng)采用懸臂施工法時(shí)， 箱梁底板還承 受掛籃底模粱后吊點(diǎn)的反力，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮該力對(duì)底板和腹 板的作用。底板除需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?xún)?nèi)，并有適當(dāng)?shù)母辉?，一般約為墩頂梁高的 1/10~1/12。頂板厚度在全橋范圍內(nèi)均取 40cm。大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁橋，腹板厚度從跨中逐步向支點(diǎn)加寬，以承受支點(diǎn)處較大的剪力，一般采用 30cm~60cm，甚至可以達(dá)到 1m左右。 橫隔板 箱梁橫隔板的基本作用是增加截面的橫向剛度，限制畸變應(yīng)力。箱型截面由于具有很大的抗扭剛度，所以橫隔板的布置可以比一般肋式梁橋少一些。從受力角度來(lái)分析，中間橫隔板對(duì)縱向應(yīng)力和橫向彎矩的分布影響很小，活載 橫向彎矩的增加很少超過(guò) 8%，而恒載應(yīng)力又不受橫隔板的影響，因此單從結(jié)構(gòu)上來(lái)考慮，中間橫隔板的作用可以用局部加強(qiáng)腹板的辦法來(lái)代替。 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 第 6 頁(yè) 承托 (梗腋 ) 在頂板與腹板接頭處設(shè)置承托很有必要。橋面板在腹板支承出的剛度增大后，可以吸收負(fù)彎矩，從而減少了橋面板的跨中彎矩。從構(gòu)造上考慮，利用承托所提供的空間布 置縱向預(yù)應(yīng)力筋，這也為減薄底板和頂板的厚度提供了構(gòu)造上的保證。 箱梁底緣曲線方程 變截面的底板變化規(guī)律可采用圓弧線 、 拋物線或折線 。 本次設(shè)計(jì)箱梁底板按二次拋物線變化，其方程為 244 2401yx?? 構(gòu)造特點(diǎn) 零號(hào)塊 零號(hào)塊是懸臂撓筑施工的中心塊體 ， 又是體系轉(zhuǎn)換的控制塊體。零號(hào)塊已不能處理為一般的桿系，對(duì)重要橋梁都要進(jìn)行零號(hào)塊空間應(yīng)力分析。 掛籃 掛籃是懸臂施工中的主要設(shè)備，按結(jié)構(gòu)形式可分為桁架式、斜拉式、型鋼式及混合式 4 種。 合攏段 合 攏 段的施工是橋梁施工的重要環(huán)節(jié)。合 攏 段的長(zhǎng)度在滿足施工要求的情況下，應(yīng)盡量縮短，以便于構(gòu)造處理，一般取 ~3m。 合 攏 段施工應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： (1)合 攏 段應(yīng)采用早強(qiáng)、高強(qiáng)、少收縮混凝土； (2)合 攏 段混凝土澆筑時(shí)間應(yīng)選在一天中溫度較低時(shí)，并使混凝土撓筑后溫度開(kāi)始緩慢上升為宜 ； (3)加強(qiáng)混凝土的養(yǎng)護(hù)。 (2)掛籃的承載能力與抗傾覆性。 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 第 8 頁(yè) (3)梁段劃分不宜過(guò)短，要滿足預(yù)應(yīng)力管道彎曲半徑的要求。 本橋全長(zhǎng) 228m，共分 76個(gè)梁段。 表 21 各懸臂段幾何要素 單元號(hào) i 端節(jié)點(diǎn)號(hào) 截面面 積 長(zhǎng)度 體積 重量 m2 m m3 kN 6 6 4 7 7 4 8 8 4 9 9 4 10 10 4 11 11 12 12 13 13 14 14 15 15 16 16 3 17 17 3 18 18 3 計(jì)算圖示 結(jié)構(gòu)離散化是結(jié)構(gòu)有限元分析的重要環(huán)節(jié)，必須遵守以下原則： (1)保證體系的不變性。 (2)計(jì) 算模型是對(duì)原結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化，但是應(yīng)盡量符合受力特點(diǎn)和構(gòu)造特點(diǎn)。 (3)單元的劃分太粗略，將影響計(jì)算結(jié)果精度。 表 22 各截面幾何要素 截面號(hào) 主梁高度 （ cm） 頂板厚度 （ cm） 底板厚度 （ cm） 腹板厚度 （ cm） 1 40 40 2 40 40 3 40 40 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 第 9 頁(yè) 截面號(hào) 主梁高度 （ cm） 頂板厚度 （ cm） 底板厚度 （ cm） 腹板厚度 （ cm） 4 40 40 5 40 40 6 40 40 7 40 40 8 40 40 9 40 40 10 40 40 11 40 60 12 40 60 13 40 60 14 40 60 15 40 60 16 40 80 17 40 80 18 40 80 19 40 80 20 40 80 21 40 80 22 40 80 施工階段劃分 施工方法及單元?jiǎng)澐执_定之后，就可以模擬實(shí)際的施工過(guò)程。 掛籃懸臂現(xiàn)澆施工的施工程序如下： 階段 1：零號(hào)梁段現(xiàn)澆。 階段 2：懸臂澆筑 1段。澆筑混凝土，養(yǎng)護(hù)至規(guī)定齡期或強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)值，張拉頂板束及腹板下彎束。綁扎鋼筋，預(yù)埋預(yù)應(yīng)力管道，做好混凝土澆筑前的準(zhǔn)備工作。 階段 5：安裝邊跨現(xiàn)澆段滿堂支架，激活邊跨的支座，鋪設(shè)模板，綁扎鋼筋，澆筑混凝土。 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 第 10 頁(yè) 階段 6：拆除邊跨滿堂支架，拆除中跨懸臂掛籃，安裝中跨合攏段模板和吊籃。張拉預(yù)應(yīng)力，拆除吊籃與模板， 階段 7：施加二期恒載。每一次移動(dòng)，均要先拆 除 掛籃在原來(lái)臨時(shí)錨固點(diǎn)的一對(duì)集中力（方向相反，形成力偶），然后在移動(dòng)到位后的新錨固點(diǎn)加載一對(duì)集中力。該階段需在掛籃錨固點(diǎn)增加因鋼筋網(wǎng)的重量而產(chǎn)生的力。該階段需在掛籃錨固點(diǎn)增加因混凝土重量而產(chǎn)生的力。該階段梁段上的施工荷載保持不變。近似忽略靜定束的作 用，該階段梁段上的施工荷載保持不變。 施工注意事項(xiàng) 梁段懸臂澆注時(shí)，與前段混凝土結(jié)合面應(yīng)予鑿毛，并清洗干凈，縱向非預(yù)應(yīng)力鋼筋采用搭接。為切實(shí)保證灌注質(zhì)量，在中跨合攏段兩端截面間設(shè)鋼支撐，并于頂、底板上各張拉四根臨時(shí)鋼索，以鎖定合攏段兩側(cè)梁部。 安裝盆式橡膠支座前應(yīng)注意將支座的相 對(duì)滑動(dòng)面和其他部分用丙酮或酒精擦洗干凈，安裝支座標(biāo)高應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，其四角高差不得大于 1mm，活動(dòng)支座的四氟板 必需擱置在盆中，使支座能充分發(fā)揮其受力和位移功能。 (2) 箱梁截面各部尺寸以及中線誤差必須滿足施工規(guī)范要求。 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 第 11 頁(yè) 第 3 章 結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算 恒載內(nèi)力計(jì)算 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù) 梁 橋恒載內(nèi)力計(jì)算與所采用的施工方法有著直接的關(guān)系。本設(shè)計(jì)采用 midas 橋梁計(jì)算程序計(jì)算恒載內(nèi)