畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）馬鞍山南北高架橋某標(biāo)段設(shè)計(jì)

1、摘 要根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書要求和設(shè)計(jì)規(guī)范的規(guī)定，畢業(yè)設(shè)計(jì)主要是關(guān)于合肥馬鞍山路南北高架小跨度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋某標(biāo)段上部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。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、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。本著“安全、經(jīng)濟(jì)、美觀、實(shí)用”八字原則，對(duì)合肥馬鞍山路南北高架橋的某段其中一聯(lián)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。該聯(lián)分為四跨，取每跨28m，上部結(jié)構(gòu)為連續(xù)梁。橋墩是柱式墩。施工方法選為滿堂支架就地澆筑施工。第一部分進(jìn)行上部結(jié)構(gòu)的計(jì)算。擬定連續(xù)箱梁截面，對(duì)428m跨徑進(jìn)行了很詳細(xì)的單元?jiǎng)澐郑?jì)算恒載內(nèi)力和活載內(nèi)力，部分采用采用橋梁博士軟件進(jìn)行了預(yù)應(yīng)力筋鋼束配筋和應(yīng)

2、力驗(yàn)算，且按新規(guī)范進(jìn)行了預(yù)應(yīng)力損失的計(jì)算。第二部分進(jìn)行下部結(jié)構(gòu)的計(jì)算。主要包括了橋墩墩柱的計(jì)算很鹽酸。蓋梁活載橫向分布系數(shù)在荷載對(duì)稱布置時(shí)采用杠桿法，非對(duì)稱布置時(shí)采用偏心受壓法進(jìn)行計(jì)算。樁基礎(chǔ)采用“m法”,墩柱采用偏心受壓構(gòu)件進(jìn)行了計(jì)算。關(guān)鍵詞: 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋 馬鞍山路 墩柱 滿堂支架施工abstractaccording to the design plan requirements and design requirements, graduation is on the ma on shan road, the main north-south elevated small sp

3、an prestressed concrete continuous beam bridge superstructure design of one section. prestressed concrete continuous beam bridge with good mechanical properties of the structure, deformation is small, small joints, the driving comfort comfortable, a small amount of maintenance work, such as seismic

4、ability to become the most competitive one of the main bridge. the spirit of "security, economic, aesthetic, practical" character principle, ma on shan road on the north and south of the viaduct hefei certain one of the joint is designed. the union is divided into four cross, take every cr

5、oss-28m, the upper structure of the beam. column pier is pier. full support in-place construction method chosen placement and construction. the first part of the calculation of the upper structure. development of continuous box girder cross-section of 4 28m span was very detailed unit to calculate t

6、he internal force and dead load live load internal forces, part of the software used by dr. bridge beam reinforcement and prestressed tendons stress check, and under the new specification prestress losses were calculated. the lower part of the second part of the structure calculation. include a pier

7、 cap beam, pier pier calculations. capping beam transverse live load distribution factors used in the load lever symmetrically, asymmetrical arrangement of eccentric compression method used to calculate. pile with "m law", pier with eccentric compression was calculated keywords: grade sepa

8、rated pre-stressed concrete continuous girder bridge pile pier full scaffold construction目 錄1 緒論41.1 自然條件61.2 區(qū)域地理?xiàng)l件62 2 橋跨總體布置及結(jié)構(gòu)尺寸擬定82.1 設(shè)計(jì)資料82.2 尺寸擬定102.3主梁分段與施工階段的劃分132.4毛截面幾何特性153橋梁內(nèi)力計(jì)算163.1恒載內(nèi)力計(jì)算163.2 活載內(nèi)力計(jì)算173.3承載能力極限狀態(tài)下的效應(yīng)組合233.4正常使用極限狀態(tài)下的效應(yīng)組合283.3 繪制內(nèi)力包絡(luò)圖334 預(yù)應(yīng)力鋼筋估算及布置354.1預(yù)應(yīng)力鋼筋的估算354.2 預(yù)應(yīng)力

9、鋼筋布置375預(yù)應(yīng)力損失及有效應(yīng)力的計(jì)算405.1. 預(yù)應(yīng)力損失計(jì)算405.2 有效預(yù)應(yīng)力計(jì)算416非預(yù)應(yīng)力鋼筋的計(jì)算與布置466.1 橋面板計(jì)算466.2 箱梁普通鋼筋配置467主梁截面驗(yàn)算487.1正截面強(qiáng)度計(jì)算與驗(yàn)算487.2截面正應(yīng)力的計(jì)算與驗(yàn)算518橋墩設(shè)計(jì)638.1縱向水平力638.2橡膠支座的剪切變形驗(yàn)算668.3豎直力668.4橡膠支座在豎直力作用下的承載力驗(yàn)算708.5縱橫向風(fēng)力708.6橋墩外力匯總728.7橋墩計(jì)算偏心距地增大系數(shù)738.8墩柱截面驗(yàn)算76結(jié) 論78致 謝79參考文獻(xiàn)801 緒論合肥市作為省會(huì)城市，既是安徽的政治文化中心，又是經(jīng)濟(jì)商業(yè)服務(wù)中心，隨著城市經(jīng)濟(jì)

10、的高速發(fā)展，城市人口不斷膨脹，城市規(guī)模逐漸擴(kuò)大，城市交通與城市經(jīng)濟(jì)的矛盾日益凸顯。南北高架一號(hào)線是連接城市主城區(qū)至濱湖新區(qū)的一條重要通道，路線總體是南北走向，規(guī)劃自火車站至濱湖新區(qū)，全長(zhǎng)13.6公里，項(xiàng)目連接市區(qū)至一環(huán)、中環(huán)、二環(huán)以及合肥環(huán)城高速，在合肥市綜合交通運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)中具有十分重要的意義。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。本章簡(jiǎn)介其發(fā)展：由于普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)存在不少缺點(diǎn)：如過(guò)早地出現(xiàn)裂縫，使其不能有效地采用高強(qiáng)度材料，結(jié)構(gòu)自重必然大，從而使其跨越能力差，并且使得材料利用率低。為了

11、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。這樣就可以抵消外荷載作用下混凝土產(chǎn)生的拉應(yīng)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。預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁是在二戰(zhàn)前后發(fā)展起來(lái)的，當(dāng)時(shí)西歐很多國(guó)家在戰(zhàn)后缺鋼的情況下，為節(jié)省鋼材，各國(guó)開始競(jìng)相采用預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)代替部分的鋼結(jié)構(gòu)以盡快修復(fù)戰(zhàn)爭(zhēng)帶來(lái)的創(chuàng)傷。50年代，預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁跨徑開始突破了100m。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?，F(xiàn)在，我國(guó)已經(jīng)有了簡(jiǎn)支梁、帶鉸或帶掛梁的t構(gòu)、連續(xù)梁、桁架拱、桁架梁和斜拉橋等預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)體系。雖然預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁

12、的發(fā)展還不到80年。但是，在橋梁結(jié)構(gòu)中，隨著預(yù)應(yīng)力理論的不斷成熟和實(shí)踐的不斷發(fā)展，預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁結(jié)構(gòu)的運(yùn)用必將越來(lái)越廣泛。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。雖然連續(xù)梁有很多優(yōu)點(diǎn)，但是剛開始它并不是預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)體系中的佼佼者，因?yàn)橄抻诋?dāng)時(shí)施工主要采用滿堂支架法，采用連續(xù)梁費(fèi)工費(fèi)時(shí)。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。60年代初期在中等跨預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁中，應(yīng)用了逐跨架設(shè)法

13、與頂推法；在較大跨連續(xù)梁中，則應(yīng)用更完善的懸臂施工方法，這就使連續(xù)梁方案重新獲得了競(jìng)爭(zhēng)力，并逐步在40120 m范圍內(nèi)占主要地位。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。目前，連續(xù)梁結(jié)構(gòu)體系已經(jīng)成為預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁的主要橋型之一。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)。因此有人將兩種結(jié)構(gòu)結(jié)合起來(lái)，形成一種連續(xù)剛構(gòu)體系。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。另外，由于連續(xù)梁體系的發(fā)展，預(yù)應(yīng)力混

14、凝土連續(xù)梁在中等跨徑范圍內(nèi)形成了很多不同類型，無(wú)論在橋跨布置、梁、墩截面形式，或是在體系上都不斷改進(jìn)。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，甚至已建成不少雙層橋面形式。在我國(guó)，預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁雖然也在不斷地發(fā)展，然而，想要在本世紀(jì)末趕超國(guó)際先進(jìn)水平，就必須解決好下面幾個(gè)課題：1發(fā)展大噸位的錨固張拉體系，避免配束過(guò)多而增大箱梁構(gòu)造尺寸，否則混凝土保護(hù)層難以保證，密集的預(yù)應(yīng)力管道與普通鋼筋層層迭置又使混凝土質(zhì)量難以提高。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。3充分發(fā)揮三向預(yù)應(yīng)力的優(yōu)點(diǎn)，采用長(zhǎng)懸臂頂板的單箱截面，既可節(jié)

15、約材料減輕結(jié)構(gòu)自重，又可充分利用懸臂施工方法的特點(diǎn)加快施工進(jìn)度。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。目前，各國(guó)都以每平方米橋面的三材（混凝土、預(yù)應(yīng)力鋼筋、普通鋼筋）用量與每平方米橋面造價(jià)來(lái)表示預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指針。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。同時(shí)，一座橋的設(shè)計(jì)方案完成后，造價(jià)指針不能僅僅反應(yīng)了投資額的大小，而是還應(yīng)該

16、包括整個(gè)使用期限內(nèi)的養(yǎng)護(hù)、維修等運(yùn)營(yíng)費(fèi)用在內(nèi)。通過(guò)連續(xù)梁、t型剛構(gòu)、連續(xù)剛構(gòu)等箱形截面上部結(jié)構(gòu)的比較可見：連續(xù)剛構(gòu)體系的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指針較高。因此，從這個(gè)角度來(lái)看，連續(xù)剛構(gòu)也是未來(lái)連續(xù)體系的發(fā)展方向?？偠灾?，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、判斷，得出可行的最佳方案。本次設(shè)計(jì)段為4*28預(yù)應(yīng)力砼等截面連續(xù)梁，橋?qū)拞畏鶠?2m，設(shè)計(jì)時(shí)只考慮單幅的設(shè)計(jì)。梁體采用單箱雙室箱型截面，全梁共分40個(gè)單元一般單元長(zhǎng)度分為3.5m左右（特殊情況具體說(shuō)明，以控制截面作為分界點(diǎn)。頂板、底板、腹板厚度均不變。由于多跨連續(xù)梁橋的受力特點(diǎn)，靠近中間支點(diǎn)附近承受較大的負(fù)彎矩，而

17、跨中則承受正彎矩，則梁高采用變高度梁，按二次拋物線變化。這樣不僅使梁體自重得以減輕，還增加了橋梁的美觀效果。由于預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋?yàn)槌o定結(jié)構(gòu)，手算工作量比較大，且準(zhǔn)確性難以保證，所以橋梁博士進(jìn)行，這樣不僅提高了效率，而且準(zhǔn)確度也得以提高。本次設(shè)計(jì)的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁采用滿堂支架法施工。由于本人水平有限，難免出現(xiàn)錯(cuò)誤，懇請(qǐng)各位老師批評(píng)指正。1.1 自然條件1.1.1 氣象橋位處于亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候區(qū)，具有季風(fēng)明顯，四季分明，氣候溫和濕潤(rùn)，雨量充沛，霜期短，日照長(zhǎng)，雨熱同季等特點(diǎn)。年平均氣溫為15.0左右，一年中以1月氣溫最低（平均2.4左右），7月氣溫最高，極端最高氣溫為41.0，極端最低氣

18、溫為-20.0。年平均降水量一般在989.3；年內(nèi)降水集中在58月，降水量約為全年總降水量的60，每年11月12月降水量最少；年平均降雪日1518天。年平均蒸發(fā)量為1459.4。年平均無(wú)霜期為224天。平均相對(duì)濕度為76。區(qū)內(nèi)冷暖氣團(tuán)交鋒頻繁，氣候多變，再季風(fēng)環(huán)流異常情況下，春季的低溫、梅汛期的暴雨洪澇、伏秋季的干旱和臺(tái)風(fēng)等自然災(zāi)害長(zhǎng)出現(xiàn)。1.1.2 水文區(qū)內(nèi)地表水系較發(fā)育屬淮河水系，南淝河支系，合肥市城區(qū)內(nèi)主要有南淝河、四里河、板橋河、二里河、十五里河、二十埠河等河流。合肥市河湖水量，系由降水量水產(chǎn)地面徑流形成，水位變化與降水量特征密切相關(guān)。夏季雨量充足，水位較高，冬季寸量小，水位較低，甚至

19、枯竭斷流。各河道最高水位多發(fā)生在7月，最低水位多發(fā)生在11/12月。1.1.3 地形地貌合肥市地處江淮丘陵地帶，境內(nèi)具有丘陵崗地、低山殘丘、河湖低洼平原三種地貌，以丘陵崗地為最大地貌單元。橋位區(qū)為沖積平原，微地貌為南淝河河漫灘、一級(jí)階地、二級(jí)階地。地形起伏不大，地面標(biāo)高一般為13.036.0m.1.2 區(qū)域地質(zhì)條件 1.2.1 地層概況橋位區(qū)第四系較發(fā)育，分布范圍較廣，厚度一般大于20米，以第四系全新統(tǒng)沖積層和第四系上更新統(tǒng)沖積層為主。下伏基巖主要為第三系土金山組沙質(zhì)泥漿，局部夾泥巖、泥質(zhì)砂巖等。1.2.2. 構(gòu)造概況合肥地區(qū)斷層較為發(fā)育，而且規(guī)模較大。但大多數(shù)遠(yuǎn)離擬建高架橋，少數(shù)與高架橋相近

20、的斷層也沒(méi)有與其相交。1.2.3.新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)及地震地震時(shí)新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的另一種表現(xiàn)形式，合肥地區(qū)地震活動(dòng)頻繁，地震的震源多沿?cái)嗔褬?gòu)造分布，擬建高架橋工程地區(qū)屬地震中等活動(dòng)區(qū)。有史記載以來(lái)，有記錄的地震約67次，其中5級(jí)以上強(qiáng)震3次。1.2.4地層在鉆探所達(dá)深度范圍內(nèi)，場(chǎng)地上部地層層為填筑土，層為第四系全新沖積層，層為第四系上更新統(tǒng)沖積層，下伏基巖為第三層土金山組砂質(zhì)泥巖，局部夾泥巖、泥質(zhì)砂巖。1.2.5.地質(zhì)構(gòu)造橋位區(qū)附近無(wú)不良地質(zhì)，無(wú)活動(dòng)斷裂經(jīng)過(guò)，適宜建橋。1.2.6.地下水的腐蝕地下水位標(biāo)高為8.7232.95m，地下水類型主要為潛水，主要為大氣降水和南淝河水補(bǔ)給，地下水位隨河水位和大氣變化。

21、2 橋跨總體布置及結(jié)構(gòu)尺寸擬定2.1 設(shè)計(jì)資料2.1.1設(shè)計(jì)荷載本橋設(shè)計(jì)荷載等級(jí)確定為汽車荷載（公路-i級(jí)）。2.1.2 主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)1 道路等級(jí)：公路級(jí)2. 計(jì)算行車速度：80km/h3 設(shè)計(jì)荷載 公路i級(jí)4 橋面單幅凈寬12m，兩幅機(jī)動(dòng)車雙向六車道。跨徑為4*28m（本設(shè)計(jì)段）5. 橋面坡度：橫坡1.5、縱坡26. 橋面鋪裝：10c40防水混凝土+防水層+5瀝青混凝土7. 地震基本烈度7度，地震動(dòng)峰值加速度0.1g，本橋按8度設(shè)防.8 構(gòu)思宗旨（1）符合城市發(fā)展規(guī)劃，滿足交通功能需要。（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。（3）設(shè)計(jì)方案力求結(jié)構(gòu)新穎，保證結(jié)構(gòu)受力合理，

22、技術(shù)可靠，施工方便。（4）與高速公路的等級(jí)和周邊環(huán)境相宜。2.1.3 總體設(shè)計(jì)橋址處地形平坦，人員比較密集。已建成的馬鞍山路一級(jí)公路為雙向六車道，交通量較大。要求施工過(guò)程中不能中斷各交叉路口和馬鞍山路的通行，因而橋梁規(guī)模、施工難度都比較大。橋型方案設(shè)計(jì)，力求做到技術(shù)可靠、經(jīng)濟(jì)合理、施工方便、施工周期短、維護(hù)費(fèi)用低，并且盡量減少對(duì)相關(guān)工程正常運(yùn)營(yíng)的影響。墩臺(tái)均按法向布置（選擇其中一聯(lián)進(jìn)行設(shè)計(jì)），各幅布跨相同。下部構(gòu)造為：圓形墩，矩形挖孔灌注樁基礎(chǔ)。圖2-1 箱梁截面2.1.4 主要材料2.1.4.1 混凝土預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁采用c50混凝土，橋墩混凝土采用c30混凝土，2.1.4.2 鋼筋 預(yù)應(yīng)力

23、鋼絞線采用fpk=1860mpa、符合astm162003的規(guī)定，單根鋼絞線直徑 s15.24mm，截面面積140mm2，彈性模量ep=1.95x105mpa。2.1.4.3 普通鋼筋r235、hrb335鋼筋應(yīng)分別符合gb13013-91和gb1499-98的規(guī)定，鋼筋直徑12mm采用hrb335（20mnsi）熱扎螺紋鋼，鋼筋直徑12mm采用r235（a3）鋼。2.1.4.4 鋼箱梁鋼箱梁采用q345c鋼板。2.1.4.5 支座采用盆式橡膠支座。2.1.4.6 伸縮縫伸縮縫采用毛肋或型鋼伸縮縫。2.1.4.7 預(yù)應(yīng)力管道預(yù)應(yīng)力管道均采用鍍鋅金屬波紋管。2.1.4.8 錨具錨具采用群錨體系y

24、m錨或ym錨。建議鋼絞線規(guī)格采用75，以下為常用錨具尺寸供設(shè)計(jì)時(shí)選用。 表1-1 錨具尺寸表錨具型號(hào)錨墊板寸mm波紋管徑外/內(nèi)mm螺旋筋圈徑mm圈數(shù)千斤頂型號(hào)錨具最小布置間距mmym15-518062/551704ycw100200ym15-720077/702406ycw150230ym15-923087/802706ycw250260vm15-1227097/903307ycw250290ym15-19320107/1004008ycw400420ym15-27370127/1204708ycw650490ym15-516567/601705ydc1500210ym15-719077/70

25、1905ydc1500230ym15-921587/802106ydc2000270ym15-1225092/852506ydc2500320ym15-15290102/953206ydc3200370ym15-17300107/1003407ydc4200400ym15-19300107/1003507ydc4200420ym15-24320117/1104007ydc52004602.1.5橋面鋪裝橋面鋪裝采用10cm瀝青混凝土。對(duì)于鋼箱梁，其橋面鋪裝采用10cm厚鋼筋混凝土（剪力釘）+5cm厚瀝青混凝土。2.1.6主橋箱梁施工箱梁均采用滿堂支架、泵送現(xiàn)澆砼施工。2.1.7 支座強(qiáng)迫位移邊

26、支座：下沉1cm；中支座：下沉1.5cm。2.1.8 設(shè)計(jì)依據(jù)公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范（jtg d60-2004），以下簡(jiǎn)稱通用規(guī)范公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范（jtg d62-2004）公路工程抗震設(shè)計(jì)規(guī)范(jtj00489)公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范(jtj02485)2.1.9 工程概況該項(xiàng)目南北高架一號(hào)線(中段)工程施工項(xiàng)目的高架橋總長(zhǎng)約6.5公里，北起一環(huán)路以北，南至龍川路。除此之外，還將同步建設(shè)3座軌道交通車站、加寬改造屯溪路橋以及新建南二環(huán)下穿馬鞍山路橋。2.2 尺寸擬定本設(shè)計(jì)方案采用四跨一聯(lián)預(yù)應(yīng)力混凝土等截面連續(xù)梁結(jié)構(gòu)，全長(zhǎng)112m。2.2.1 橋梁分跨依據(jù)連續(xù)梁橋有做

27、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(guò)六跨。對(duì)于橋孔分跨，往往要受到如下因素的影響：橋址地形、地質(zhì)與水文條件，通航要求以及墩臺(tái)、基礎(chǔ)及支座構(gòu)造，力學(xué)要求，美學(xué)要求等。若采用三跨不等的橋孔布置，一般邊跨長(zhǎng)度可取為中跨的0.5-0.8倍，這樣可使中跨跨中不致產(chǎn)生異號(hào)彎矩，此外，邊跨跨長(zhǎng)與中跨跨長(zhǎng)之比還與施工方法有著密切的聯(lián)系，對(duì)于采用現(xiàn)場(chǎng)澆筑的橋梁，邊跨長(zhǎng)度取為中跨長(zhǎng)度的0.8倍是經(jīng)濟(jì)合理的。但是若采用懸臂施工法，則不然。本設(shè)計(jì)跨度，主要根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書來(lái)確定，其跨度為：4*28m?；痉弦陨显硪?。2.2.2 截面形式2.2.2.1 縱截面 從預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁的受力特點(diǎn)來(lái)分析

28、，連續(xù)梁的立面應(yīng)采取變高度布置為宜；在恒、活載作用下，支點(diǎn)截面將出現(xiàn)較大的負(fù)彎矩，從絕對(duì)值來(lái)看，支點(diǎn)截面的負(fù)彎矩往往大于跨中截面的正彎矩，因此，采用變高度梁能較好地符合梁的內(nèi)力分布規(guī)律，另外，變高度梁使梁體外形和諧，節(jié)省材料并增大橋下凈空。但是，在采用頂推法、移動(dòng)模架法、整孔架設(shè)法施工的橋梁，由于施工的需要，一般采用等高度梁。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，但是其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)構(gòu)造簡(jiǎn)單、線形簡(jiǎn)潔美觀、預(yù)制定型、施工方便。一般用于如下情況：1. 橋梁為小跨徑，以30米為主。采用等截面布置使橋梁構(gòu)造簡(jiǎn)單，施工迅速。由于跨徑不大，梁的各截

29、面內(nèi)力差異不大，可采用構(gòu)造措施予以調(diào)節(jié)。2. 等截面布置以等跨布置為宜，由于各種原因需要對(duì)個(gè)別跨徑改變跨長(zhǎng)時(shí)，也以等截面為宜。3. 采用有支架施工，逐跨架設(shè)施工、移動(dòng)模架法和頂推法施工的連續(xù)梁橋較多采用等截面布置。結(jié)合以上的敘述，所以本設(shè)計(jì)中采用滿堂支架施工方法，等高度的梁。2.2.2.1 橫截面 梁式橋橫截面的設(shè)計(jì)主要是確定橫截面布置形式，包括主梁截面形式、主梁間距、主梁各部尺寸；它與梁式橋體系在立面上布置、建筑高度、施工方法、美觀要求以及經(jīng)濟(jì)用料等等因素都有關(guān)系。當(dāng)橫截面的核心距較大時(shí)，軸向壓力的偏心可以愈大，也就是預(yù)應(yīng)力鋼筋合力的力臂愈大，可以充分發(fā)揮預(yù)應(yīng)力的作用。箱形截面就是這樣的一種

30、截面。此外，箱形截面這種閉合薄壁截面抗扭剛度很大，對(duì)于彎橋和采用懸臂施工的橋梁尤為有利；同時(shí)，因其都具有較大的面積，所以能夠有效地抵抗正負(fù)彎矩，并滿足配筋要求；箱形截面具有良好的動(dòng)力特性；再者它收縮變形數(shù)值較小，因而也受到了人們的重視?？傊?，箱形截面是大、中跨預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁最適宜的橫截面形式。常見的箱形截面形式有：?jiǎn)蜗鋯问?、單箱雙室、雙箱單室、單箱多室、雙箱多室等等。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。拿單箱單室和單箱雙室比較，兩者對(duì)截面底板的尺寸影響都不大，對(duì)腹板的影響也不致改變對(duì)方案的取舍；但是，由框架分析可知：兩者對(duì)頂板厚度的影響顯著不同，雙室式頂板的正負(fù)彎矩一般比單室式

31、分別減少70%和50%。由于雙室式腹板總厚度增加，主拉應(yīng)力和剪應(yīng)力數(shù)值不大，且布束容易，這是單箱雙室的優(yōu)點(diǎn)；但是雙室式也存在一些缺點(diǎn)：施工比較困難，腹板自重彎矩所占恒載彎矩比例增大等等。本設(shè)計(jì)是一座公路連續(xù)箱形梁，采用的橫截面形式為單箱雙室。2.2.3 梁高根據(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1/401/50之間。當(dāng)建筑高度不受限制時(shí)，增大梁高往往是較經(jīng)濟(jì)的方案，因?yàn)樵龃罅焊咧皇窃黾痈拱甯叨龋炷劣昧吭黾硬欢?，卻能顯著節(jié)省預(yù)應(yīng)力鋼束用量。連續(xù)梁在支點(diǎn)和跨中的梁估算值：等高度梁： h=（）l，常用h=（）l變高

32、度（曲線）梁：支點(diǎn)處：h=（）l，跨中h=（）l變高度（直線）梁：支點(diǎn)處：h=（）l，跨中h=（）l而此設(shè)計(jì)采用等高度的直線梁，支點(diǎn)處梁高為1.8m，跨中梁高為1.8m。2.2.4 細(xì)部尺寸2.2.4.1 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。其尺寸要受到受力要求和構(gòu)造兩個(gè)方面的控制。支墩處底版還要承受很大的壓應(yīng)力，一般來(lái)講：變截面的底板厚度也隨梁高變化，墩頂處底板為梁高的1/10-1/12，跨中處底板一般為200-250。底板厚最小應(yīng)有120。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。本設(shè)計(jì)中采用雙面配筋，且底板由支點(diǎn)處以拋物線的形式向跨中變化。底

33、板在支點(diǎn)處設(shè)計(jì)為50cm,在跨中厚20cm，頂板厚22cm。2.2.4.1 腹板和其它細(xì)部結(jié)構(gòu)1. 箱梁腹板厚度 腹板的功能是承受截面的剪應(yīng)力和主拉應(yīng)力。在預(yù)應(yīng)力梁中，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)無(wú)預(yù)應(yīng)力筋時(shí)，采用200mm。（2） 腹板內(nèi)有預(yù)應(yīng)力筋管道時(shí)，采用250-300mm。（3） 腹板內(nèi)有錨頭時(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。本設(shè)計(jì)支

34、座處腹板厚取45cm，跨中腹板厚取45cm。2. 橫隔梁橫隔梁可以增強(qiáng)橋梁的整體性和良好的橫向分布，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。由于箱形截面的抗扭剛度很大，一般可以比其它截面的橋梁少設(shè)置橫隔梁，甚至不設(shè)置中間橫隔梁而只在支座處設(shè)置支承橫隔梁。因此本設(shè)計(jì)沒(méi)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，在內(nèi)力計(jì)算中也可不作考慮。截面示意圖如圖1-2所示：圖2-2 箱梁截面（單位為cm）2.3 主梁分段與施工階段的劃分2.3.1 分段原則主梁的分段應(yīng)該考慮有限元在分析桿件時(shí)，分段越細(xì)，計(jì)算結(jié)果的內(nèi)力越接近真實(shí)值，并且兼顧施工中的實(shí)施。2.3.2 具體分

35、段本橋全長(zhǎng)112m，全梁共分40個(gè)梁段，一般的梁段長(zhǎng)度分成3.5m。特殊的作了說(shuō)明。2.3.3 單元?jiǎng)澐植鸱謫卧獣r(shí)，以將支點(diǎn)和橋規(guī)（jtj023-04）規(guī)定的驗(yàn)算界面位于單元的節(jié)點(diǎn)處，同時(shí)在截面構(gòu)造尺寸變化點(diǎn)處布置節(jié)點(diǎn)為原則?？紤]到本設(shè)計(jì)橋跨較?。?28m），將每計(jì)算跨徑的8等分作為一個(gè)單元，另外，為便于中支點(diǎn)剪力計(jì)算，在b、c、d支點(diǎn)兩邊及邊支點(diǎn)以外分別增加0.75m的小單元（即10、11、20、21、30、31六個(gè)小單元），全橋共計(jì)40個(gè)單元，41個(gè)節(jié)點(diǎn)。每個(gè)單元分段如下圖2-3 單元?jiǎng)澐制渲械谝粋€(gè)節(jié)點(diǎn)到第二個(gè)節(jié)點(diǎn)之間 和最后兩個(gè)節(jié)點(diǎn)直接是0.5m，在b、c、d支點(diǎn)兩邊及邊支點(diǎn)以外分別增加

36、0.75m的小單元（即10、11、20、21、30、31六個(gè)小單元），是為便于計(jì)算。表2-2 節(jié)點(diǎn)號(hào)與截面號(hào)對(duì)應(yīng)關(guān)系節(jié)點(diǎn)號(hào)23456789截面al1/8l1/43l1/8l1/25l1/83l1/47l1/8節(jié)點(diǎn)號(hào)1113141516171819截面bl/8l/43l/8l/25l/83l/47l/8表2-3 節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)表節(jié)點(diǎn)號(hào)1234567891011坐標(biāo)-56-55.5-52.063-48.625-45.188-41.75-38.313-34.875-31.438-28.75-28節(jié)點(diǎn)號(hào)1213141516171819202122坐標(biāo)-27.25-24.5-21-17.5-14-10.5-7

37、-3.5-0.7500.75節(jié)點(diǎn)號(hào)2324252627282930313233坐標(biāo)3.5710.51417.52124.527.252828.7531.438節(jié)點(diǎn)號(hào)3435363738394041坐標(biāo)34.87538.31341.7545.18848.62552.06355.5562.3.4 主梁施工方法主梁施工方法：主梁采用滿堂支架法施工，箱梁均采用滿堂支架、泵送現(xiàn)澆砼施工。2.4 毛截面幾何特性計(jì)算2.4.1 毛截面面積毛截面尺寸見圖2.4.2 毛截面幾何特性全截面對(duì)頂板板高處的靜矩，計(jì)算結(jié)果見下表：表2-4 毛截面幾何特性分塊號(hào)分塊面積ai(cm2)yi(cm)si=ai*yi(cm3)

38、(ys-yi)(cm)ix=ai(ys-yi)2(cm4)ii(cm4)1224015=72007.55400066.4317445122240153/12=135000225240=600023.314000050.6153621602240253/36=208333.33218045=1620090145800-16.141992022451803/12=4374000042282.522=124301113673062.949178176.32*282.5*223/12=501343.352282.520=113001701921000-96.11043578732*282.5*203/

39、12=376666.7626020=240028.76880045.24903296460203/36=53333.3725025=2500151.7379250-77.815132100450253/36=48828.1818045=810090729000-16.12099601451803/12=21870000合計(jì)=66130ys=73.9=4886660/=226976920.3=66933504.7293910425具體分塊信息見下圖所示: 圖2-4 截面分塊示意圖3 橋梁內(nèi)力計(jì)算3.1 恒載內(nèi)力計(jì)算計(jì)算按全橋?qū)掃M(jìn)行。3.1.1 一期恒載集度一期恒載集度包括橫梁及橫隔板的集度，也可

40、只考慮箱梁集度而將橫隔板作為集中力加在節(jié)點(diǎn)。本設(shè)計(jì)將箱梁及橫隔板一起處理成分段均布集度作用在相應(yīng)的單元上，計(jì)算公式為：= 6.613025=165.3kn/m其中： i單元號(hào) i單元號(hào)一期恒載集度 i號(hào)單元的毛截面，等于該單元兩端節(jié)點(diǎn)截面積的平均值。按上式計(jì)算的各單元一期恒載集度見下表:表3-1 一期橫載集度表（kn/m）單元號(hào)12345678集度165.3165.3165.3165.3165.3165.3165.3165.3單元號(hào)910111213141516集度165.3165.3165.3165.3165.3165.3165.3165.3單元號(hào)1718192021222324集度165.

41、3165.3165.3165.3165.3165.3165.3165.3單元號(hào)2526272829303132集度165.3165.3165.3165.3165.3165.3165.3165.3單元號(hào)3334353637383940集度165.3165.3165.3165.3165.3165.3165.3165.33.2. 二期恒載集度 二期恒載集度 為橋面鋪裝集度和防撞護(hù)欄集度之和，即：=橋面鋪裝集度+防撞護(hù)欄集度 = (0.111)25+0.30125 = 35.025(kn/m)上式中橋面鋪裝厚按10cm計(jì)算，普裝層寬為15cm;護(hù)欄以每10米3.01混凝土計(jì)，混凝土容重按25kn/計(jì)。

42、主梁恒載內(nèi)力，包括自重引起的主梁自重（一期恒載）內(nèi)力sg1和二期恒載（如鋪裝、欄桿等）引起的主梁后期恒載內(nèi)力sg2。主梁的自重內(nèi)力計(jì)算方法可分為兩類：在施工過(guò)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(guò)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。本設(shè)計(jì)采用滿堂支架法,二期恒載(又稱后期恒載)集度為:q=35.025kn/m根據(jù)單元?jiǎng)澐帧⒏鲉卧ü?jié)點(diǎn)）幾何特性及相應(yīng)的恒載集度，可方便地求出一期恒載內(nèi)力和一、二期恒載內(nèi)力，其中恒載彎矩分別如下圖所示，剪力將在以后的內(nèi)力組合一并給出。 圖3-1 施工階段彎矩圖（單位:knm） 圖3-2

43、使用階段恒載彎矩圖（單位: knm） 圖3-3 恒載彎矩包絡(luò)圖（單位: knm） 圖3-4 恒載剪力圖（單位：kn）3.2 活載內(nèi)力計(jì)算活載內(nèi)力計(jì)算為基本可變荷載(公路i級(jí))在橋梁使用階段所產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)內(nèi)力。3.2.1 橫向分布系數(shù)的考慮荷載橫向分布指的是作用在橋上的車輛荷載如何在各主梁之間進(jìn)行分配，或者說(shuō)各主梁如何分擔(dān)車輛荷載。單箱雙室，橋面凈寬度w12.0m，車輛單向行駛，橋涵的設(shè)計(jì)車道數(shù)為3車道。該橋設(shè)有剛度強(qiáng)大的橫隔梁，且承重結(jié)構(gòu)的垮寬比為： 故可按偏心壓力法來(lái)計(jì)算橫向分布系數(shù)mc，其步驟如下：(1)求荷載橫向分布系數(shù)影響線豎標(biāo)本橋各根主梁的恒截面均相等，梁數(shù)n=3，梁間距為3.275m

44、，則：1號(hào)梁在兩個(gè)邊主梁處的橫向分布系數(shù)的橫向影響線的豎標(biāo)值為： 圖3-5 剛性橫梁法計(jì)算橫向分布系數(shù)圖示（尺寸單位：cm）(2) 繪出荷載橫向分布影響線，并按最不利位置布載，如下圖所示，其中：車道邊緣至1號(hào)梁軸線的距離為：=2.645m。荷載橫向分布影響線的零點(diǎn)至1號(hào)梁位的距離為x，可按比例關(guān)系求得：并據(jù)此計(jì)算出對(duì)應(yīng)各荷載點(diǎn)的影響線豎標(biāo) (3)計(jì)算荷載橫向分布系數(shù)m。1號(hào)梁的活載橫向分布系數(shù)分別計(jì)算如下：汽車荷載求得1號(hào)梁的各種荷載橫向分布系數(shù)以后，就可得到各類荷載分布至該梁的最大荷載值。在橋梁博士中輸入單元信息及施工信息以后，使用信息里面對(duì)活荷載進(jìn)行描述，輸入上面計(jì)算的荷載分布系數(shù)，通過(guò)橋

45、博計(jì)算得到活載內(nèi)力。具體見下圖： 圖3-6 汽車荷載彎矩圖（單位：knm 圖3-7 汽車荷載剪力包絡(luò)圖（單位：kn）表3-2 活載內(nèi)力計(jì)算表單元號(hào)節(jié)點(diǎn)號(hào)組合1組合2組合3組合4110000200992-411220022.6-4113-849268018.2-430338492680-18.2-4304-6474410106-657446474410-106-6575-449521096.4-893554495210-96.4-8936477519096.4-119066-4775190-95.4-11907659445095.4-150077-6594450-94.3/p>

46、094.4-180088-8293080-94.4-180098441490274-232099-8441490-274-232010-6.42691828-3330 續(xù)表2-2單元號(hào)節(jié)點(diǎn)號(hào)組合1組合2組合3組合410106.43691-828-333011-28.4710949-39301111-141710498-393012113620-455-35901212-113620455-359013-8041540-286-261013132.271540286-261014-7693000-104-206014145.923000104-206015-5834150-104-1760151

47、5-1804150103-176016-3894550-103-14501616-3744550104-145017-195420071.2-15801717-5684200-71.2-158018741306071.4-17801818-7413060-71.4-178019-24.11700262-2260191924.11700-262-226020-70.41050426-3180202070.41050-426-318021-93.21110466-35002121-1631110875-35002270.41040-425-31702222-70.41040425-31702323

48、.91700-262-22502323-23.91700262-225024-7563110-70.1-17702424-7.2311070.1-177025-5694200-69.9-15802525-194420069.9-158026-3764560105-14502626-3874560-105-145027-1824160105-17702727-5814160-105-1770287542960105-20802828-7542960-105-20802915.61480282-26202929-15.61480-282-262030-111606455-3600303011160

49、7-455-360031-140698498-3940續(xù)表2-2單元號(hào)節(jié)點(diǎn)號(hào)組合1組合2組合3組合43131-27.9698949-3940326.08679-827-33403232-6.07679827-334033-8441490-275-230033338441490275-230034-8303060-93.2-17803434830306093.2-178035-6604440-93-14803535660444094.1-148036-4785170-93.8-11703636478517094.8-1170374485200-94.8-8783737-448520094.8-878386464400-105-6463838-6464400105-646398482680-17.6-4293939-848268017.6-429400022.7-411404000992-411410000公路橋涵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)上可能同時(shí)出現(xiàn)的作用，按承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)進(jìn)行作用效應(yīng)