高速鐵路連續(xù)梁橋設(shè)計

1、本科畢業(yè)設(shè)計 高速鐵路(72+133+72)m 連續(xù)梁橋設(shè)計 年 級: 學(xué) 號: 姓 名: 專 業(yè): 指導(dǎo)老師: 年月 第 I 頁 院 系 土木工程學(xué)院 專 業(yè) 土木工程 年 級 2010 姓 名 題 目 高速鐵路(72+133+72)m 連續(xù)梁橋設(shè)計 指導(dǎo)教師 評 語 指導(dǎo)教師 (簽章) 評 閱 人 評 語 評 閱 人 (簽章) 成 績 答辯委員會主任 (簽章) 年 月 第 II 頁 畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書 班 級 學(xué)生姓名 學(xué) 號 發(fā)題日期： 2013 年 11 月 22 日 完成日期： 月 日 題 目 高速鐵路(72+133+72)m 連續(xù)梁橋設(shè)計 1、本論文的目的、意義 畢業(yè)設(shè)計

2、基本目的是培養(yǎng)學(xué)生綜合運用所學(xué)理論知識的技能以及分析與解決橋 梁工程實際問題的能力。通過本題目，讓學(xué)生將前 3 年多中理論學(xué)習(xí)的知識綜合應(yīng) 用起來，一方面復(fù)習(xí)所學(xué)習(xí)的理論知識，并將其應(yīng)用到工程實踐中，鍛煉其工程應(yīng) 用能力，初步形成橋梁工程的設(shè)計工作能力，并培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)肅認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度和嚴(yán) 謹(jǐn)求實的工作作風(fēng)。使學(xué)生通過畢業(yè)設(shè)計在具備工程師素質(zhì)方面更快地得到提高。 2、學(xué)生應(yīng)完成的任務(wù) （1）橋梁結(jié)構(gòu)方案擬定 根據(jù)給定的橋梁跨徑結(jié)合橋梁結(jié)構(gòu)受力的合理性和經(jīng)濟性等，初步擬定橋梁結(jié) 構(gòu)的主要尺寸，如預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁主梁截面高度、頂?shù)装迮c腹板厚度及其 變化規(guī)律、梁體截面尺寸等確定。 （2）結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析

3、理解結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析基本原理，并逐步掌握橋梁專業(yè)計算軟件的使用；針對擬定 的橋梁結(jié)構(gòu)，應(yīng)用有限元結(jié)構(gòu)分析軟件進行建模計算，包括結(jié)構(gòu)計算圖式的確 定、單元劃分、施工階段的劃分及其對應(yīng)的內(nèi)力計算、運營階段內(nèi)力計算等。 （3）預(yù)應(yīng)力鋼筋的設(shè)計 根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)的初步設(shè)計及恒載、活載計算結(jié)果，依據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計原理進行各截 面的預(yù)應(yīng)力鋼束配筋計算，并列出相應(yīng)計算表格，完成預(yù)應(yīng)力鋼束的設(shè)計。在 設(shè)計說明需要進行相關(guān)基本設(shè)計計算原理需要簡要描述，相關(guān)設(shè)計規(guī)范應(yīng)用的 具體公式、參數(shù)表征方式的使用；構(gòu)造要求；具體的計算分析過程描述和表格 化數(shù)據(jù)羅列。 （4）主要截面檢算 在設(shè)計預(yù)應(yīng)力鋼束后，對橋梁結(jié)構(gòu)進行主要截面的承載能力

4、和使用性能進行驗 第 III 頁 算。在設(shè)計說明文檔中需要表達出基本設(shè)計計算原理的描述，相關(guān)設(shè)計規(guī)范應(yīng) 用的具體公式、參數(shù)表征方式的使用以及具體的計算分析過程描述和表格化數(shù) 據(jù)羅列。 （5）編制設(shè)計計算說明書 設(shè)計計算說明書的內(nèi)容包括：橋式方案擬定和比較的基本原則、設(shè)計以及 主要結(jié)構(gòu)尺寸擬定原理的綜合敘述和闡述；結(jié)構(gòu)主要施工方法選定的敘述；主 要設(shè)計計算原理和方法的敘述；結(jié)構(gòu)在主要荷載效應(yīng)（內(nèi)力彎矩、剪力、軸力、 變形位移等）下的計算分析過程及具體計算結(jié)果和分析。文整格式一般以設(shè)計 題目為首，按照設(shè)計題目、設(shè)計任務(wù)書、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)

5、設(shè)計小結(jié)，以及畢業(yè)實習(xí)報告等 順序組織。設(shè)計說明書總字?jǐn)?shù)不少于 15000 字。 （6）繪制結(jié)構(gòu)主要施工圖 繪制橋梁結(jié)構(gòu)主要構(gòu)造圖：預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁和連續(xù)剛夠橋主梁、中間墩等 立面、平面和橫斷面圖，橫隔板構(gòu)造圖，主梁分段預(yù)應(yīng)力鋼筋布置圖(包括縱 向立面、平面和各個橫斷面布置，以及預(yù)應(yīng)力鋼筋要素等圖標(biāo))，施工程序圖， 結(jié)構(gòu)工程數(shù)量等，要求達到 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)。最好用用 A3 幅面圖紙繪制。 （7）外文資料翻譯 要求選擇一篇外文專業(yè)科技文獻翻譯成中文，外文字符數(shù)不少于 10000 字符。 （8）摘要 即對整個畢業(yè)設(shè)計工作內(nèi)

6、容的摘要。中文摘要均不少于 500 字，同時將中文摘 要翻譯成外文。 （9）畢業(yè)實習(xí)報告 根據(jù)畢業(yè)設(shè)計期間的野外實習(xí)資料，分析整理出對實習(xí)過程的認(rèn)識匯報，要求 字?jǐn)?shù)不少于 1500 字。 3、論文各部分內(nèi)容及時間分配：（共 16 周） 第一部分布置任務(wù)，擬定尺寸，準(zhǔn)備計算數(shù)據(jù)； (1 周) 第二部分橋梁結(jié)構(gòu)建模，結(jié)構(gòu)內(nèi)力計算； (3 周) 第三部分估束、布束、調(diào)束，計算各項預(yù)應(yīng)力損失； (3 周) 第 IV 頁 第四部分計算彈性次內(nèi)力以及徐變次內(nèi)力； (2 周) 第五部分進行荷載組合、截面驗算以； (1 周) 第六部分編制設(shè)計說明書，繪制設(shè)計圖及資料翻譯； (3 周) 第七部分教師審核畢業(yè)設(shè)計

7、說明書； (1 周) 第八部分修改完善畢業(yè)設(shè)計說明書等并裝訂成冊； (1 周) 評閱及答辯 (1 周) 備 注 指導(dǎo)教師： 年 月 日 審 批 人： 年 月 日 第 V 頁 摘 要 連續(xù)梁橋是一種古老的橋梁結(jié)構(gòu)，它變形小，剛度大，抗震能力強，行車條件 好，養(yǎng)護簡單。連續(xù)梁橋在生活中是一種比較常見的結(jié)構(gòu)形式，本次設(shè)計我們主要 針對的是連續(xù)梁中的典型代表：預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋。 本次設(shè)計題目是高速鐵路(72+133+72)m連續(xù)梁橋設(shè)計。根據(jù)要求，本次設(shè)計主 要是針對橋梁的上部結(jié)構(gòu)，即橋梁的主梁設(shè)計。本次設(shè)計采用橋梁博士軟件進行建 模計算，此外在處理數(shù)據(jù)的過程中，也用到了AutoCAD和Excel

8、這兩個軟件。本次設(shè) 計的我們確定中支點處梁高為9.5m，跨中梁高取4m，梁高曲線取1.6次拋物線形式。 主梁截面頂板厚度均取0.4m，中支點處腹板厚度取0.9m，底板厚度取0.5m?？缰懈?板厚度取0.5m，底板厚度取0.5m。本次建模將橋梁分為87個單元，共有53個施工階 段。本次設(shè)計采用懸臂施工，從中跨兩支座處開始對稱懸臂澆筑，最后合攏邊跨再 合攏中跨。 在本次設(shè)計中，建模是至關(guān)重要的一步，我們利用橋梁博士軟件進行建模，這 其中包括單元劃分、施加支座約束、以及施工階段的輸入和施加荷載等。通過建好 的模型，我們利用Excel表格對數(shù)據(jù)進行處理，得到我們需要的內(nèi)力組合，然后進行 預(yù)應(yīng)力鋼束的估

9、算。本次設(shè)計中預(yù)應(yīng)力估算也是至關(guān)重要的一步，本次設(shè)計鋼束總 共有238根，鋼束布置的好壞，很大程度上影響到后期的驗算。 本設(shè)計主要驗算有抗裂驗算、正截面強度驗算、使用階段壓應(yīng)力驗算等等。驗 算結(jié)束臺通過，利用橋梁博士軟件計算本次設(shè)計所需的工程量。計算結(jié)束后，利用 AutoCAD繪制橋梁平面圖、立面圖、截面圖、施工順序圖以及鋼筋布置圖等等。最 后進行外文翻譯，編寫設(shè)計計算書。 關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋 ； 高速鐵路 ； 懸臂施工 ； 預(yù)應(yīng)力鋼束 第 VI 頁 Abstract Continous beam bridge is an old bridge structure, which

10、 has small deformation, large stiffness, anti-seismic capability, a good traffic condition and simple maintenance. As we know, continous beam is a common structure in our life.Our design is focused on the typical representative of a continuous beam: presterssed concrete continuous beam bridge. Our d

11、esign is the calculation of a span of 72+133+72meters high speed railway prestressed concrete continuous girder bridge. According to the requirements, this design is main for the upper structure of the bridge, which is the main bridge design. The design uses modeling software, Dr. Bridges, to calcul

12、ate the model. And both AutoCAD and Excel are used in the processing of data. The design of the pivot point we determined is 9.5 meters high, and 4m high in middle point.The hight of the beam curve is a parabola form 1.6.The girder roof is 0.4m.The web thickness of the fulcrum is 0.9m. And the web t

13、hickness and bottom thickness is 0.5m in the midspan.The modeling of the bridge is divided into 87 units and 53 construction phase. The design uses a cantilever construction, which starts across two seats symmetrical cantilever casting, and finally folds the side span before the midspan. In this des

14、ign, modeling is an important step.We use Dr. bridge to build a model, which includes cell division, bearing imposed constraints,inputing the construction and applying load and so on.Through the model, we use Excel to process data.And then, we can get the internal force combination to estimate the p

15、restressed steel beam.The number of root what we need is 238. Estimating the prestressed steel beam has large influence on the late checking. This design has a crack checking and the strength of normal section checking.The using phase stress checking is also included. After checking, we use Dr. brid

16、ge to calculate engineering quantities. After the calculation, we use AutoCAD to draw bridge plans, elevations, sections, reinforced construction sequence diagram and so on. Finally,we translate foreign language and write the paper. 第 VII 頁 KeyKey Words:Words: presterssed concrete continuous beam br

17、idge ; high speed railway ; cantilever construction ; prestressed steel beam 第 VIII 頁 目 錄 第第 1 章章 緒緒 論論.1 1.1 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋簡述.1 1.1.1 連續(xù)梁橋孔跨布置.1 1.1.2 連續(xù)梁橋截面形式.2 1.2 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋懸臂施工.2 1.2.1 滿堂支架施工.2 1.2.2 懸臂施工.3 1.3 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋的發(fā)展.3 第第 2 章章 橋跨總體布置及結(jié)構(gòu)主要尺寸橋跨總體布置及結(jié)構(gòu)主要尺寸.4 2.1 橋梁設(shè)計資料.4 2.1.1 孔跨劃分.4 2.1.2 設(shè)計規(guī)

18、范.4 2.1.3 主要技術(shù)指標(biāo).4 2.1.4 主要材料規(guī)格.5 2.2 截面形式及尺寸擬定.5 2.2.1 主梁高度擬定.5 2.2.2 箱梁截面尺寸擬定.6 2.2.3 箱梁截面形式.7 2.3 主梁節(jié)段劃分.7 2.3.1 施工節(jié)段劃分信息.7 2.3.2 施工步驟.8 第第 3 章章 橋梁建模分析橋梁建模分析.10 3.1 橋梁建模軟件.10 3.2 橋梁建模過程.10 3.2.1 施工單元信息輸入.10 3.2.2 鋼束信息輸入.12 第 IX 頁 3.2.3 施工信息輸入.13 3.2.4 使用信息輸入.15 3.3 建模結(jié)果輸出操作.17 第第 4 章章 荷載內(nèi)力計算荷載內(nèi)力計

19、算(不考慮預(yù)應(yīng)力不考慮預(yù)應(yīng)力).18 4.1 毛截面幾何特性.18 4.2 恒載內(nèi)力計算（不考慮預(yù)應(yīng)力）.21 4.3 活載內(nèi)力計算.23 第第 5 章章 預(yù)應(yīng)力鋼束設(shè)計預(yù)應(yīng)力鋼束設(shè)計.32 5.1 預(yù)應(yīng)力鋼束計算原理.32 5.2 預(yù)應(yīng)力鋼束估算.33 5.3 預(yù)應(yīng)力鋼束施工工藝.42 第第 6 章章 次內(nèi)力計算次內(nèi)力計算.44 6.1 次內(nèi)力概述.44 6.2 溫度次內(nèi)力計算.44 6.3 橋墩不均勻沉降引起的次內(nèi)力計算.46 6.4 徐變引起的次內(nèi)力計算.47 第第 7 章章 結(jié)構(gòu)驗算結(jié)構(gòu)驗算.50 7.1 正截面抗裂驗算.50 7.2 正截面強度驗算.55 7.3 運營階段正截面壓應(yīng)力

20、驗算.61 7.4 撓度驗算(豎向撓度).71 第第 8 章章 工程量計算工程量計算.72 畢業(yè)設(shè)計總結(jié)畢業(yè)設(shè)計總結(jié).74 致謝致謝.75 參考文獻參考文獻.76 附錄附錄 1 畢業(yè)設(shè)計實習(xí)報告畢業(yè)設(shè)計實習(xí)報告.77 第 X 頁 1.實習(xí)基本情況.77 2.實習(xí)內(nèi)容.77 3.實習(xí)總結(jié).80 第 1 頁 第 1 章 緒 論 1.1 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋簡述 連續(xù)梁橋,即兩跨或兩跨以上連續(xù)的梁橋，屬于超靜定結(jié)構(gòu)。連續(xù)梁是一種古老 的結(jié)構(gòu)體系，它的優(yōu)點是：變形小、剛度大、伸縮縫少、抗震能力強以及養(yǎng)護簡易 等優(yōu)點。連續(xù)梁橋在生活中是一種比較常見的結(jié)構(gòu)形式，預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋就 是其中一種典型的代表

21、。 連續(xù)梁橋支點受負(fù)彎矩作用，跨中受正彎矩作用，同等跨度下，跨中正彎矩比 簡支梁小。與簡支梁相比，更能充分發(fā)揮材料強度，跨越能力增加。由于連續(xù)梁橋 是超靜定結(jié)構(gòu)，因此對基礎(chǔ)變形及溫差荷載較敏感。 預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋，由于預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)可以很好的避免結(jié)構(gòu)開裂，使得高強度材 料的特性得到充分發(fā)揮，減輕了截面自重，從而增加了跨越能力。預(yù)應(yīng)力鋼筋的合 理使用，有利于懸臂澆筑、縱向頂推等施工方法的實現(xiàn)。隨著技術(shù)的發(fā)展，該種橋 梁已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用在跨徑為 30m 到 200 多 m 的中大跨徑橋梁。 1.1.1 連續(xù)梁橋孔跨布置 連續(xù)梁橋的孔跨布置多樣，我們一般見到的是三跨或者四跨，但是通常不超過 六跨，若每

22、聯(lián)跨數(shù)太多，聯(lián)長就要加大，則受到溫度變化和混凝土收縮徐變等影響 就越大，導(dǎo)致其產(chǎn)生的縱向變形也大，這進一步導(dǎo)致伸縮縫和活動支座的構(gòu)造復(fù)雜， 也會對橋梁的墩臺產(chǎn)生不利的影響；若每聯(lián)長度太短，過多的伸縮縫不利于高速行 車。因此，連續(xù)梁橋的孔跨布置應(yīng)根據(jù)地形、地質(zhì)、水文條件和通航要求來進行孔 跨的布置，以下是連續(xù)梁橋孔跨布置的一些要求： 1)對于三跨以上連續(xù)梁，由于等跨時邊跨跨中彎矩大于中間跨跨中彎矩， 故跨與中跨的比值為 0.7 至 0.5 之間； 2)對于三跨連續(xù)梁，邊跨與跨中的比值多取用 0.6 至 0.7 之間； 3)對于多跨連續(xù)梁，若采用懸臂施工時，宜取 0.5 至 0.6 之間。 第 2

23、 頁 1.1.2 連續(xù)梁橋截面形式 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋的橫截面形式主要有 T 型截面、矩形截面和箱型截面等； 其縱向截面形式有等截面形式和變截面形式，但是變截面形式的連續(xù)梁橋跨越能力 大。對于等截面的連續(xù)梁，其構(gòu)造、制造和施工都比較簡便。對于本次畢業(yè)設(shè)計， 本人采用的是變高度連續(xù)箱型截面梁橋。以下主要介紹箱型截面： 箱型截面，即橫截面為箱型的截面，具有良好的抗扭和抗彎特性，是預(yù)應(yīng)力混 凝土連續(xù)梁橋的主要截面形式。箱型截面的頂、底板主要提供結(jié)構(gòu)的抗彎能力，箱 型截面的腹板主要承受結(jié)構(gòu)的剪應(yīng)力。箱型截面的頂?shù)装宥季哂休^大的面積，合理 的布置預(yù)應(yīng)力鋼筋可以更好的抵抗彎矩。箱型截面一般都設(shè)梗腋，可以

24、有效的提高 截面抗扭剛度，減小扭轉(zhuǎn)應(yīng)力和畸變應(yīng)力，并且梗腋還能減小應(yīng)力集中，并為預(yù)應(yīng) 力鋼筋布置提供構(gòu)造空間。因此，對于跨度較大的橋梁，箱型截面梁是一個很好的 選擇。箱型截面有單箱單室、單箱雙室、雙箱單室、雙箱雙室以及多箱多室等多種 形式。對于鐵路預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋來說，單箱單室箱梁截面常見于單線鐵路， 至于雙線鐵路，也可用單箱單室或者單箱多室。 本次畢業(yè)設(shè)計為高速鐵路(72+133+72)m 連續(xù)梁橋設(shè)計,為雙線鐵路,故采用單室 單箱梁。 1.2 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋懸臂施工 本次設(shè)計施工方法主要有滿堂支架施工和懸臂施工法。 1.2.1 滿堂支架施工 該橋梁現(xiàn)澆段采用滿堂支架施工。滿堂支架

25、施工是橋梁的一種常用的施工方法， 適用于小跨徑橋梁的施工，對場地有一定的要求。滿堂支架施工的步驟一般是：支 架搭設(shè)、支架預(yù)壓、調(diào)整模板、澆筑混凝土等。該施工方法的最大優(yōu)點在于施工方 便，橋梁澆筑整體性好且不需要大型的吊裝設(shè)備，但是施工過程中支架消耗量大， 對地形要求比較高，工期比較長。但是，隨著技術(shù)的發(fā)展，該施工方法仍能得到很 好的使用。 第 3 頁 1.2.2 懸臂施工 本次設(shè)計主要采用的方法是懸臂施工。懸臂施工最早主要用于修建預(yù)應(yīng)力 T 型 剛構(gòu)橋，由于該方法的優(yōu)越性，后來被廣泛推廣使用。懸臂施工的主要特點有： 1.施工時，墩梁需要臨時固結(jié)； 2.橋跨間不需要搭設(shè)支架，施工過程不影響橋下通

26、車通航等； 3.可以多跨同時進行施工，減少工期； 4.施工中所使用的掛籃等設(shè)備可重復(fù)使用，降低工程成本。 懸臂施工中主要的設(shè)備是掛籃，掛籃是一個能沿梁頂滑動的承重支架，其錨固 在已施工好的梁段上，用掛籃懸臂施工的主要工作內(nèi)容包括：在墩頂澆筑 0 號塊， 然后墩梁臨時固結(jié)，在起步段安裝掛籃并依次分段懸澆梁段，最后先合攏邊跨再合 攏中跨。 1.3 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋的發(fā)展 50 年代前，預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋雖然被廣泛采用，但是由于當(dāng)時施工方法的 限制，導(dǎo)致所修建的連續(xù)梁橋跨徑都在百米之下，施工方法的落后，導(dǎo)致橋梁的修 建費時費力，因此也限制了連續(xù)梁橋的發(fā)展。50 年代后，隨著懸臂施工方法的出現(xiàn)，

27、 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋在中大跨徑橋梁里占據(jù)了相當(dāng)大的優(yōu)勢，同時連續(xù)梁橋?qū)π?車有利這一優(yōu)點也促使其迅速的發(fā)展。目前，無論是城市橋梁，還是高架道路，又 或者是跨越寬闊河流的大橋，預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋都能發(fā)揮其顯著的優(yōu)勢。 在我國鐵路橋的建設(shè)中，我們也能看到預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋的身影。早在 1975 年，我國就建成了通惠河橋，這座位于北京樞紐東北環(huán)線的橋梁是我國第一座 鐵路預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋，該橋梁采用支架施工，跨度為 26.7m+40.7m+26.7m。 隨后建成的茅嶺江和白面石武水大橋為預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋在我國的發(fā)展奠定了 基礎(chǔ)。90 年代后，我國的鐵路預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋如雨后春筍般得到

28、迅速地發(fā)展, 并且取得了傲人的成績。1991 年，我國建成了跨度為 45m+65m+1480m+45m+65m 的錢塘江二橋主橋，其主梁聯(lián)長目前居世界第一。1993 年建成的石龍大橋，是國內(nèi) 第一大跨度部分預(yù)應(yīng)力混凝土鐵路連續(xù)梁橋，還有 1996 年建成了我國第一座 V 形支 撐連續(xù)梁橋南昆線八渡南盤江大橋。我相信隨著技術(shù)的創(chuàng)新與進步，預(yù)應(yīng)力混 第 4 頁 凝土連續(xù)梁橋?qū)^續(xù)發(fā)揮著重要的作用。 第 5 頁 第 2 章 橋跨總體布置及結(jié)構(gòu)主要尺寸 2.1 橋梁設(shè)計資料 2.1.1 孔跨劃分 橋型為三跨預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋，孔跨大小為(72+133+72)m，見圖 2-1。 橋墩中心線橋墩中心線

29、 橋墩中心線橋墩中心線 通航水位 圖 2-1 橋型及孔徑布置圖(單位:cm) 2.1.2 設(shè)計規(guī)范 (1)鐵路橋涵設(shè)計基本規(guī)范 （TB10002.1-2005） ； (2)鐵路橋涵鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范 （TB10002.3-2005） ； (3)高速鐵路設(shè)計規(guī)范(試行) （TB 10621-2009 ） ； (4)鐵路橋涵施工規(guī)范 （TB 10213-2002 ） 。 2.1.3 主要技術(shù)指標(biāo) (1) 設(shè)計時速：250km/h (2) 荷載標(biāo)準(zhǔn)：中-活載、ZK 荷載；列車活載為雙線 (3) 橋梁縱坡：0% (4) 橋梁橫坡：雙向 1.5% 第 6 頁 (5) 橋面寬度：橋面總寬

30、 12.2m (6) 施工方法：懸臂施工 2.1.4 主要材料規(guī)格 (1) 混凝土： 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁和連續(xù)鋼構(gòu)橋主梁混凝土：跨度大于 200m 用 C60 混凝土， 其余用 C50 混凝土，本次設(shè)計，梁體采用 C50 等級的混凝土，其主要材料特性見表 2-1： 表 2-1 C50 混凝土主要特征值 材料容重 (kN/m2) 彈性模量 Ec(N/mm2) 線膨脹系數(shù) 極限抗壓強度 fc(N/mm2) 極限抗拉強度 fct(N/mm2) C50253.551041.010-533.53.1 (2) 預(yù)應(yīng)力鋼筋與錨具： 橋梁用鋼絞線一般為七股鋼絞線，即由七股直徑為,5 的鋼絲繞制而成的鋼絞線，

31、為高強度低松弛鋼絞線，用符號表示,S15.2，單根鋼絞線公稱直徑 15.2mm，公稱斷 面面積為 140.00mm2。在公路規(guī)范(JTG D62-2004)中，其抗拉強度標(biāo)準(zhǔn)值和抗拉、抗 壓強度設(shè)計值分別為 fpk=1860MPa、fpd=1260MPa 和 fpd=390MPa。群錨錨具常用規(guī) 格有 YM15-4、YM15-5、YM15-67、YM15-89、YM15-12、YM15-14、YM15- 16、YM15-19、YM15-22、YM15-24、YM15-27、YM15-31 及 YM15-37 等多種形式。 對應(yīng)波紋管直徑分別為(直徑), 56、,56、,67、,77、,87、,

32、92、,97、,102、,107、,117、,117、 ,117、,132 和,142mm。 2.2 截面形式及尺寸擬定 2.2.1 主梁高度擬定 根據(jù)鐵路連續(xù)梁橋中支點梁高與中跨跨度比值在至之間，中跨跨中梁高與 1 12 1 20 第 7 頁 中跨跨度比值在至，故根據(jù)以上比值，確定跨中梁高為 4m，中支點處梁高為 1 30 1 40 9m.從中支點處梁高沿跨度方向按 1.6 次拋物線變化，該拋物線公式為： y=-0.0129x1.6+0.242x (2.2.1) 2.2.2 箱梁截面尺寸擬定 箱梁頂板厚度設(shè)置要滿足橫向抗彎及縱向抗壓要求，一般采用等厚度設(shè)置，并 且還應(yīng)該滿足預(yù)應(yīng)力管道布置的構(gòu)

33、造要求，本次設(shè)計頂板尺寸采用等厚度，均為 40cm。箱梁底板的主要功能是滿足縱向抗壓要求。 本次設(shè)計中支點處底板厚度為 90cm，中跨跨中為 40cm，由中支點至跨中，底 板厚度按梁高曲線變化。跨中至支點處底板厚度變化見下表 2-2 所示。 箱梁腹板主要承擔(dān)剪應(yīng)力和主拉應(yīng)力，一般采用變厚度腹板：靠近跨中處受構(gòu) 造要求控制，靠近支點處受主拉應(yīng)力控制，需加厚，腹板厚度一般呈折線式變化。 中支點處腹板厚度取 90cm，跨中處取 50cm?？缰兄林c處腹板厚度變化見下表 2-2 所示。 表 2-2 截面主要數(shù)據(jù) 截面號123456 頂板厚度(cm)404040404040 底板厚度(cm)908884

34、807672 腹板厚度(cm)908987858380 梁高(cm)9.59.278.658.17.516.99 截面號789101112 頂板厚度(cm)404040404040 底板厚度(cm)696562595755 腹板厚度(cm)787572696663 梁高(cm)6.525.995.535.144.814.51 截面號13141516- 頂板厚度(cm)40404040- 第 8 頁 底板厚度(cm)53525140- 腹板厚度(cm)59565350- 梁高(cm)4.294.134.044- 2.2.3 箱梁截面形式 箱梁具有良好的抗彎抗扭特性，本次鐵路橋設(shè)計采用單室單箱梁，

35、其中支點處 和跨中截面尺寸見圖 2-2 所示： 圖 2-2 主梁橫截面圖（單位：cm） 上圖中左邊為 0 號塊橫截面圖，右邊為跨中橫截面圖。 2.3 主梁節(jié)段劃分 由于本次設(shè)計選用懸臂施工方式，因此，根據(jù)施工器械掛籃的承重、固定點位 置等進行主梁節(jié)段劃分，劃分的原則是盡量保證每個節(jié)段重量相近，長度變化規(guī)格 不宜過多，以便于施工。 第 9 頁 2.3.1 施工節(jié)段劃分信息 我們以左邊跨為例：0 號塊在墩頂澆筑，內(nèi)部設(shè)人洞，長 2m，0 號塊內(nèi)部結(jié)構(gòu) 參見下圖 2-3。1 號塊至 14 號塊為掛籃施工節(jié)段，15 號塊為合攏段，16 號塊為現(xiàn)澆 段。 圖 2-3 0 號塊縱向剖面圖(單位:cm) 2

36、.3.2 施工步驟 本次設(shè)計為三跨連續(xù)梁橋，采用懸臂施工，故先完成兩個 0 號塊的澆筑，然后 兩個 0 號塊兩邊同時進行懸臂施工，以下是主要的施工步驟：本階段澆筑 0 號塊，0 號塊澆筑工期為 30 天，澆筑完后需施加臨時約束，墩梁固結(jié)。然后等混凝土強度達 到 85%時，張拉預(yù)應(yīng)力索，然后在 0 號塊兩邊對稱安裝掛籃，本次懸臂施工采用菱 形掛籃。掛籃安裝完成后開始澆筑 1 號塊，等混凝土強度達到 85%后張拉預(yù)應(yīng)力索， 然后在 1 號塊上安裝掛籃，直到 14 號塊施工完成。詳見圖 2-4。 第二階段主要步驟是現(xiàn)澆段施工，采用滿堂支架施工，因此現(xiàn)澆段施工時需要 添加支架進行約束，現(xiàn)澆段施工工期一

37、般為 28 天，因此為了保證不耽誤工期，等掛 籃施工到 12 號塊的時候，兩邊跨的現(xiàn)澆段就要同時進行施工。詳見圖 2-5。 第 10 頁 第三階段主要是邊跨和中跨合攏的問題，合攏的順序是先合攏邊跨再合攏中跨。 圖 2-8 只截取了邊跨合攏后的情況，邊跨合攏后，需要拆除現(xiàn)澆段支架，同時設(shè)立邊 跨支座。中跨合攏后，需將 0 號塊的臨時支座拆除，接觸墩梁固結(jié)狀態(tài)。最后全橋 施工完后再進行橋面鋪裝。詳見圖 2-6。 圖 2-4 主要步驟 1 圖 2-5 主要步驟 2 圖 2-6 主要步驟 3 以上就是本橋施工的一些基本概況，具體步驟參見后面章節(jié)的建模過程。 第 11 頁 第 3 章 橋梁建模分析 3.

38、1 橋梁建模軟件 本次建模軟件為橋梁博士 3.0。 Dr.Bridge 是一款針對橋梁設(shè)計的軟件，集合了單元輸入、施工階段模擬、荷載 施加、配筋計算以及結(jié)構(gòu)驗算等功能，是一款強大的橋梁設(shè)計軟件。 橋梁博士軟件還具有導(dǎo)出計算數(shù)據(jù)和圖紙的功能，方便我們在完成設(shè)計之后， 進行數(shù)據(jù)和圖紙的處理。 3.2 橋梁建模過程 3.2.1 施工單元信息輸入 本次建模采用橋梁博士軟件中的中鐵 99 規(guī)范，與其對應(yīng)的混凝土為中鐵混凝土 C50 混凝土，單元性質(zhì)為預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件。將橋梁最左端坐標(biāo)設(shè)為(0,0)，然后根據(jù) 各單元長度依次輸入各單元信息。橫截面參數(shù)的輸入采用直接從 AutoCAD 軟件導(dǎo)入， 這里需要注

39、意的是我們在用 AutoCAD 繪圖的過程中，CAD 圖紙上的截面尺寸單位 必須為 mm，并以.dxf 文件格式保存。在導(dǎo)入截面過程中，必須保證橋梁博士中所填 寫的圖層號與 CAD 中所畫截面圖層一致，這樣才能確保截面能準(zhǔn)確無誤的導(dǎo)入橋梁 博士軟件中。為了避免輸入各個單元時操作繁瑣，對于一些對稱單元，我們采用橋 梁博士中的對稱操作，方便快捷。本次建模單元劃分等信息可見圖 3-1 至圖 3-6。 圖 3-1 全橋主梁單元劃分圖 第 12 頁 圖 3-2 全橋主梁單元編號圖 圖 3-3 單元基本信息 圖 3-4 AutoCAD 導(dǎo)入截面操作 圖 3-5 單元對稱操作 第 13 頁 圖 3-6 全橋

40、三維模型 3.2.2 鋼束信息輸入 本次建模鋼束的張拉方式是兩端張拉，預(yù)應(yīng)力鋼筋管道采用波紋管，張拉控制 應(yīng)力為 1395MPa。建模過程中鋼筋信息輸入有兩種方法：第一種方法就是直接從 AutoCAD 軟件導(dǎo)入，這種方法和上述截面導(dǎo)入方法基本一致，應(yīng)注意的是我們在用 AutoCAD 繪圖的過程中，CAD 圖紙上的截面尺寸單位必須為 mm，并以.dxf 文件格 式保存。在導(dǎo)入鋼束過程中，必須保證橋梁博士中所填寫的圖層號與 CAD 中鋼束所 在的圖層一致，同時，還要保證 CAD 圖紙上的坐標(biāo)(0,0)點與橋梁博士軟件中單元原 點相一致；第二種方法是坐標(biāo)輸入，本次設(shè)計中我采用的是第二種方法。為了方便

41、 坐標(biāo)的輸入，我采用的是導(dǎo)線輸入的形式，此種方法需在橋梁博士軟件總體信息中 定義鋼束的上下緣參考線，然后確定關(guān)鍵點的坐標(biāo)即可，此種方法比較快捷簡單。 鋼束輸入的具體信息可見圖 3-7 至 3-10。 圖 3-7 鋼束基本信息 第 14 頁 圖 3-8 AutoCAD 導(dǎo)入鋼束操作 圖 3-9 鋼束定義參考線操作 圖 3-10 鋼束導(dǎo)線坐標(biāo)輸入 3.2.3 施工信息輸入 施工信息的輸入主要是單元的安裝，掛籃安裝，還有張拉預(yù)應(yīng)力。施工過程中， 0 號塊澆筑完就要施加臨時約束，形成墩梁固結(jié)，此處約束在跨中合攏，張拉預(yù)應(yīng)力 結(jié)束后才拆除。1 號塊至 14 號塊安裝步驟一般是安裝掛籃澆筑單元張拉預(yù)應(yīng)力。

42、 第 15 頁 本次建?？偣灿?53 個施工階段。0 號塊澆筑施工天數(shù)為 30 天，其余每個單元施工天 數(shù)為 11 天，其中掛籃安裝 2 天，澆筑單元 7 天以及張拉預(yù)應(yīng)力 2 天?，F(xiàn)澆段施工天 數(shù)為 28 天，邊跨和中跨合攏段施工均為 12 天，其中 10 天合攏段施工，2 天拆除支 架。同時，在施工過程中，兩邊 0 號塊同時施工，當(dāng)澆筑到一定節(jié)段后，我們就要 開始現(xiàn)澆段的施工，現(xiàn)澆段施工開始時間一般是當(dāng)節(jié)段施工快結(jié)束的時候，這樣做 的目的是為了保證在邊跨合攏的時候，兩邊的工程進度差不多一致。等跨中合攏完 成后，以均布荷載形式施加，二期恒載取 170kN/m，施工天數(shù)為 30 天。最后是徐變

43、 1000 天。本次建模施工步驟以及施工中所輸入的信息見圖 3-11 至圖 3-15。 圖 3-11 0 號塊臨時約束施加 節(jié)點號 26 和 63 是中跨兩個支座，此處是 0 號塊施工，故需要施加水平剛性約 束、豎直剛性約束和轉(zhuǎn)動約束，主要起臨時支撐作用，該臨時約束等中跨合攏后才 拆除。 圖 3-12 掛籃荷載施加 掛籃荷載的施加在本次建模過程中，我們采用的是施加臨時荷載的形式，即計 第 16 頁 算出約束掛籃的反力，再以臨時荷載形式施加到單元。 圖 3-13 施工單元安裝 圖 3-14 張拉預(yù)應(yīng)力 圖 3-15 二期恒載施加 3.2.4 使用信息輸入 使用信息輸入主要有溫度，支座沉降以及活載

44、等等。本次設(shè)計溫度升降溫差取 20，由于鐵路規(guī)范關(guān)于非線性溫度的要求比較復(fù)雜繁瑣，故本次設(shè)計非線性溫度 根據(jù)公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范(JTG D60-2004)第 4.3.10 規(guī)定進行設(shè)計。本次設(shè)計計 算主要活載有 ZK 荷載和中活載，計算兩種活載的目的是為了進行組合計算時取最不 利的荷載。支座處不均勻沉降邊跨取 0.5cm，中跨兩處支座均取 1cm。 本次設(shè)計非線性溫度根據(jù)公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范(JTG D60-2004)第 4.3.10 規(guī) 定進行取值，豎向日照正溫差計算的溫度基數(shù) T1取 14，T2取 5.5。至于在橋梁 博士溫度輸入界面，選取高度為距上緣距離。然后查閱規(guī)范，按規(guī)范取值，具體

45、信 息可見圖 3-16 至圖 3-18。 第 17 頁 圖 3-16 溫度荷載 圖 3-17 鐵路活荷載 圖 3-18 支座沉降參數(shù) 第 18 頁 3.3 建模結(jié)果輸出操作 在橋梁博士軟件中完成建模后，我們就直接點擊工具欄中的“項目”選項，然 后執(zhí)行項目計算，在計算過程中，如果之前建模過程存在錯誤，我們只需按照軟件 的提示進行修改即可。計算完成后，我們就可以通過查看“數(shù)據(jù)”選項，來獲取自 己所需要的結(jié)果，然后再根據(jù)相應(yīng)的規(guī)范對數(shù)據(jù)進行處理。如果有需要的話，我們 可以再數(shù)據(jù)那一欄選擇所需要的數(shù)據(jù)，將其以文本文件的形式導(dǎo)出，再插入到 EXCEL 軟件中進行數(shù)據(jù)處理，這樣大大提高了我們計算的速度，此

46、外，在配筋時， 我們也可以通過施工階段的累計效應(yīng)來判斷自己的配筋是否合理可行。同時，我們 也能自己利用橋梁博士軟件中的自定義模板設(shè)計一個驗算模板，這樣方便數(shù)據(jù)的處 理。建模計算內(nèi)容如下圖 3-19 所示。 圖 3-19 總體計算內(nèi)容 這里需要注意的是：本次設(shè)計，我們最先建模的時候沒有配預(yù)應(yīng)力鋼筋，故第 一次計算，只是計算內(nèi)力位移，不考慮預(yù)應(yīng)力。等到鋼束估算結(jié)束后將鋼束信息輸 入橋梁博士中，進行全橋結(jié)構(gòu)安全驗算，我們再根據(jù)所得到的結(jié)果調(diào)整預(yù)應(yīng)力鋼束。 第 19 頁 第 4 章 荷載內(nèi)力計算(不考慮預(yù)應(yīng)力) 本次內(nèi)力計算結(jié)果均由橋梁博士軟件計算所得。 4.1 毛截面幾何特性 通過橋梁博士軟件計算所

47、得結(jié)果如下表 4-1 所示 ： 其中： H梁截面高度(m) I毛截面慣性矩(m4) A毛截面面積(m2) y上、y下截面上、下距中性軸距離 (m) 表 4-1 毛截面幾何特性 備注節(jié)點號H(m)A(m2)I(m4)y下(m)y上(m) 現(xiàn)澆段14.012.9829.962.391.61 現(xiàn)澆段24.012.9829.962.391.61 現(xiàn)澆段34.012.9829.962.391.61 現(xiàn)澆段44.012.9829.962.391.61 現(xiàn)澆段54.012.9829.962.391.61 現(xiàn)澆段64.012.9829.962.391.61 邊跨合攏段74.012.9829.962.391.6

48、1 邊跨合攏段84.012.9829.962.391.61 掛籃施工94.0413.2631.062.401.64 掛籃施工104.1313.6133.172.441.69 掛籃施工114.2914.0436.832.521.77 掛籃施工124.5114.6942.422.621.89 掛籃施工134.8115.4050.512.772.04 掛籃施工145.1416.1960.402.942.20 掛籃施工155.5317.1573.733.122.41 第 20 頁 備注節(jié)點號H(m)A(m2)I(m4)y下(m)y上(m) 掛籃施工165.9918.2791.473.342.65 掛籃

49、施工176.5219.59115.213.592.93 掛籃施工186.9920.70138.913.823.17 掛籃施工197.5122.11169.284.063.45 掛籃施工208.1023.56207.714.333.77 掛籃施工218.6524.98248.604.584.07 0 號塊229.2726.57300.164.874.40 0 號塊239.5027.23321.434.974.53 0 號塊249.5027.23321.434.974.53 0 號塊259.5030.76366.705.284.23 0 號塊支座269.5030.76366.705.284.23

50、0 號塊279.5030.76366.705.284.23 0 號塊289.5027.23321.434.974.53 0 號塊299.5027.23321.434.974.53 0 號塊309.2726.57300.164.874.4 掛籃施工318.6524.98248.604.584.07 掛籃施工328.1023.56207.714.333.77 掛籃施工337.5122.11169.284.063.45 掛籃施工346.9920.70138.913.823.17 掛籃施工356.5219.59115.213.592.93 掛籃施工365.9918.2791.473.342.65 掛籃

51、施工375.5317.1573.733.122.41 掛籃施工385.1416.1960.402.942.2 掛籃施工394.8115.4050.512.772.04 掛籃施工404.5114.6942.422.621.89 掛籃施工414.2914.0436.832.521.77 掛籃施工424.1313.6133.172.441.69 掛籃施工434.0413.2631.062.401.64 第 21 頁 備注節(jié)點號H(m)A(m2)I(m4)y下(m)y上(m) 中跨合攏段444.012.9829.962.391.61 中跨合攏段454.012.9829.962.391.61 掛籃施工4

52、64.0413.2631.062.401.64 掛籃施工474.1313.6133.172.441.69 掛籃施工484.2914.0436.832.521.77 掛籃施工494.5114.6942.422.621.89 掛籃施工504.8115.4050.512.772.04 掛籃施工515.1416.1960.402.942.2 掛籃施工525.5317.1573.733.122.41 掛籃施工535.9918.2791.473.342.65 掛籃施工546.5219.59115.213.592.93 掛籃施工556.9920.70138.913.823.17 掛籃施工567.5122.1

53、1169.284.063.45 掛籃施工578.1023.56207.714.333.77 掛籃施工588.6526.57300.164.873.78 0 號塊599.2727.23321.434.974.3 0 號塊609.5027.23321.434.974.53 0 號塊619.5030.76366.705.2754.225 0 號塊629.5030.76366.705.2754.225 0 號塊支座639.5030.76366.705.2754.225 0 號塊649.5027.23321.434.974.53 0 號塊659.5027.23321.434.974.53 0 號塊669

54、.5026.57300.164.874.63 0 號塊679.2726.57300.164.874.4 掛籃施工688.6524.98248.604.584.07 掛籃施工698.1023.56207.714.333.77 掛籃施工707.5122.11169.284.063.45 掛籃施工716.9920.70138.913.823.17 第 22 頁 備注節(jié)點號H(m)A(m2)I(m4)y下(m)y上(m) 掛籃施工726.5219.59115.213.592.93 掛籃施工735.9918.2791.473.342.65 掛籃施工745.5317.1573.733.122.41 掛籃施

55、工755.1416.1960.402.942.2 掛籃施工764.8115.4050.512.772.04 掛籃施工774.5114.6942.422.621.89 掛籃施工784.2914.0436.832.521.77 掛籃施工794.1313.6133.172.441.69 掛籃施工804.0413.2631.062.401.64 邊跨合攏段814.012.9829.962.391.61 邊跨合攏段824.012.9829.962.391.61 現(xiàn)澆段834.012.9829.962.391.61 現(xiàn)澆段844.012.9829.962.391.61 現(xiàn)澆段854.012.9829.96

56、2.391.61 現(xiàn)澆段864.012.9829.962.391.61 現(xiàn)澆段874.012.9829.962.391.61 現(xiàn)澆段884.012.9829.962.391.61 4.2 恒載內(nèi)力計算（不考慮預(yù)應(yīng)力） 恒載包括一期恒載和二期恒載，一期恒載主要是結(jié)構(gòu)自重，二期恒載主要是橋 面鋪裝。需要注意的是預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋恒載內(nèi)力計算與其施工方法有關(guān)，本 次設(shè)計采用懸臂施工，其結(jié)構(gòu)恒載內(nèi)力圖如下圖 4-1 和 4-2 所示： 圖 4-1 在不考慮預(yù)應(yīng)力的情況下，橋梁恒載彎矩圖(kNm) 第 23 頁 圖 4-2 在不考慮預(yù)應(yīng)力的情況下，橋梁恒載剪力圖(kN) 下表為不考慮預(yù)應(yīng)力情況下，橋梁

57、恒載產(chǎn)生的剪力和彎矩值如下表 4-2 所示： 表 4-2 恒載引起的內(nèi)力 備注節(jié)點號剪力(kN)彎矩(kNm)備注節(jié)點號剪力(kN)彎矩(kNm) 現(xiàn)澆段1-1.45E-11-1.22E-10合攏段454.95E+021.43E+05 現(xiàn)澆段24.61E+03-2.47E+02施工段462.99E+031.34E+05 現(xiàn)澆段34.16E+033.70E+03施工段475.52E+031.13E+05 現(xiàn)澆段43.72E+037.24E+03施工段488.09E+037.89E+04 現(xiàn)澆段53.27E+031.04E+04施工段491.07E+043.19E+04 現(xiàn)澆段62.83E+031

58、.31E+04施工段501.35E+04-2.86E+04 合攏段72.38E+031.55E+04施工段51-1.60E+04-9.49E+04 合攏段81.39E+031.92E+04施工段52-1.87E+04-1.73E+05 施工段9-1.10E+032.00E+04施工段53-2.14E+04-2.63E+05 施工段10-3.63E+038.19E+03施工段54-2.43E+04-3.66E+05 施工段11-6.21E+03-1.64E+04施工段55-2.67E+04-4.55E+05 施工段12-8.85E+03-5.40E+04施工段56-2.91E+04-5.53E+

59、05 施工段13-1.16E+04-1.05E+05施工段57-3.17E+04-6.59E+05 施工段14-1.41E+04-1.63E+05施工段58-3.41E+04-7.58E+05 施工段15-1.68E+04-2.32E+050 號塊59-3.65E+04-8.63E+05 施工段16-1.95E+04-3.14E+050 號塊60-3.73E+04-9.00E+05 施工段17-2.24E+04-4.08E+050 號塊61-3.90E+04-9.77E+05 施工段18-2.48E+04-4.91E+050 號塊62-3.99E+04-1.02E+06 施工段19-2.72E

60、+04-5.82E+05支座634.15E+04-1.10E+06 施工段20-2.98E+04-6.82E+050 號塊643.81E+04-1.02E+06 施工段21-3.22E+04-7.75E+050 號塊653.72E+04-9.82E+05 第 24 頁 備注節(jié)點號剪力(kN)彎矩(kNm)備注節(jié)點號剪力(kN)彎矩(kNm) 0 號塊22-3.46E+04-8.75E+050 號塊663.55E+04-9.10E+05 0 號塊23-3.55E+04-9.10E+050 號塊673.46E+04-8.75E+05 0 號塊24-3.72E+04-9.82E+05施工段683.2