預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1、西 南 交 通 大 學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)80+150+80m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)年 級(jí): 2010 級(jí) 學(xué) 號(hào): XXXXXXXX 姓 名: X X X 專 業(yè): 鐵道工程(橋梁組) 指導(dǎo)老師: X X X 2014 年 6 月西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第I頁 院 系 土木工程系 專 業(yè) 鐵道工程 年 級(jí) 2010 級(jí) 姓 名 X X X 題 目 80+150+80m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 指導(dǎo)教師評(píng) 語 指導(dǎo)教師 (簽章)評(píng) 閱 人評(píng) 語 評(píng) 閱 人 (簽章)成 績(jī) 答辯委員會(huì)主任 (簽章) 年 月 日西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第III頁 畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書班 級(jí) 鐵工X 班 學(xué)

2、生姓名 X X X 學(xué) 號(hào) XXXXXXXX 發(fā)題日期：2014年 03 月02 日 完成日期： 2014年06月06日題 目 80+150+80m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1、本設(shè)計(jì)的目的、意義:學(xué)生在進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)之前，已對(duì)公共基礎(chǔ)課程、專業(yè)基礎(chǔ)課程及專業(yè)課程進(jìn)行了有序的分階段的學(xué)習(xí)，對(duì)工程結(jié)構(gòu)已經(jīng)建立起了從設(shè)計(jì)原理到設(shè)計(jì)方法及施工方法的基本知識(shí)結(jié)構(gòu)，但還缺少綜合地系統(tǒng)地運(yùn)用這些知識(shí)來解決實(shí)際問題的鍛煉機(jī)會(huì)。本設(shè)計(jì)以公路預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁結(jié)構(gòu)為背景，讓學(xué)生在老師的指導(dǎo)下系統(tǒng)地完成結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)計(jì)算與檢算的全過程。通過本設(shè)計(jì)可鞏固學(xué)生對(duì)材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理、橋梁工程等

3、知識(shí)的掌握，提高學(xué)生分析和解決問題的能力；同時(shí)可讓學(xué)生對(duì)橋梁工程的認(rèn)識(shí)更加清晰、全面；還可通過對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)分析軟件、繪圖軟件、數(shù)據(jù)處理、文本處理等軟件的大量使用培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算機(jī)運(yùn)用能力。 2、學(xué)生應(yīng)完成的任務(wù) 一、設(shè)計(jì)說明書的編制： 1、設(shè)計(jì)概述 2、橋梁結(jié)構(gòu)尺寸擬定 3、運(yùn)營(yíng)階段內(nèi)力計(jì)算 4、預(yù)應(yīng)力鋼束估算 5、施工階段計(jì)算分析 6、承載能力與正常使用的相關(guān)檢算 7、結(jié)論 二、工程圖紙的繪制： 1、橋梁立面布置圖 2、梁體節(jié)段劃分圖（懸臂施工的連續(xù)梁） 3、梁截面一般構(gòu)造圖 4、預(yù)應(yīng)力鋼筋布置圖 5、橋梁施工步驟及體系轉(zhuǎn)換圖（懸臂施工的連續(xù)梁） 3、論文各部分內(nèi)容及時(shí)間分配：（共 18 周）第

4、一部分相關(guān)資料的收集 (2周)第二部分結(jié)構(gòu)尺寸與截面尺寸的擬定 (2周)第三部分結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算與預(yù)應(yīng)力鋼筋的初步配置 (3周)第四部分結(jié)構(gòu)承載能力檢算與預(yù)應(yīng)力鋼筋的調(diào)整配筋 (4周)第五部分圖紙的繪制 (2周)第六部分設(shè)計(jì)說明書編制 (2周)評(píng)閱 (1周)答辯及整改 (2周)備 注 指導(dǎo)教師： 年 月 日審 批 人： 年 月 日西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第V頁 摘 要預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋已成為現(xiàn)代公路、鐵路橋梁的首選。本設(shè)計(jì)完成的是80+150+80m單線高速公路預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。在本設(shè)計(jì)中所完成的工作包括：確定主梁的主要構(gòu)造和細(xì)部尺寸。該橋采用單箱單室箱形截面梁，主梁高度變化曲

5、線采用二次拋物線。主跨150m，邊跨80m，橋?qū)?3.5m，中支座梁高9m,中跨跨中梁高3.6m。主梁采用懸臂掛籃施工，主梁0#塊采用托架施工。根據(jù)懸臂施工方案對(duì)主梁進(jìn)行施工節(jié)段劃分。電算分析結(jié)構(gòu)內(nèi)力（包括恒載和活載的內(nèi)力計(jì)算）。驗(yàn)算內(nèi)力組合結(jié)果，估算縱向預(yù)應(yīng)力筋數(shù)目，然后布置預(yù)應(yīng)力鋼束。計(jì)算預(yù)應(yīng)力損失以及各項(xiàng)次內(nèi)力，并進(jìn)行截面強(qiáng)度驗(yàn)算（包括承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)）。繪制工程圖紙，編制說明書。關(guān)鍵詞：箱梁、預(yù)應(yīng)力鋼束、懸臂施工。AbstractPrestressed concrete continuous box girder is small deformation, good

6、stiffness,comfortable driving, convenient maintenance, good anti-seismic behavior and is widely used in bridge structure. This design is the "80+150+80" total 310 meter span bridges, prestressed concrete continuous box girder structure.The continuous beam bridge is a kind of bridge type us

7、ed widely on the project. It not only has a reliable strength, stiffness and cracking, but also has a smooth journey comfortable, conservation work on the design and construction experience of the characteristics of maturity. Design a bridge must be laid across from the bridge-laying, the size of th

8、e development, steel beam layout and construction methods, but also give full consideration to the design parameters and environmental impact. This is a design for a five-span continuous bridge, whose cross-section is two-compartment, and changing on the road direction, constructed by pouring on-sit

9、e on full framing. The first design includes constant load, the live load and the calculation of the internal forces. On the basis of a load combination, we can draw moment and shear envelope map. Next, according to the short-term effect combination disposition prestressed reinforcement, and carries

10、 on the loss of prestress the computation. Finally, carries on the checking calculation to this continuous bridge, whether to satisfy the design requirements.Key words: box girder. Prestressed reinforcement. The cantilever construction. 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第VI頁 目錄第一章 緒 論11.1 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋的特點(diǎn)與發(fā)展11.2 連續(xù)梁橋懸臂施工的分

11、類與特點(diǎn)2第二章 基本尺寸擬定42.1 橋梁上部結(jié)構(gòu)總體尺寸42.1.1跨徑布置42.1.2主梁高度擬定42.2 箱梁截面細(xì)部尺寸52.2. 1橫截面選定52.2.2底板和頂板52.2.3腹板62.2.4橫隔板和梗腋7第三章 建立有限元模型83.1 基本思路83.2 建立結(jié)構(gòu)模型83.3 定義邊界條件，模擬臨時(shí)約束93.4 模擬施工階段10第四章 荷載模擬114.1 靜力荷載模擬114.1.1施工階段荷載114.1.2溫度荷載124.1.3溫度梯度124.2 移動(dòng)荷載14第五章 結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算155.1 恒載內(nèi)力計(jì)算155.2 活載內(nèi)力計(jì)算175.3 次內(nèi)力計(jì)算185.3.1預(yù)加力產(chǎn)生的次內(nèi)力1

12、85.3.2收縮徐變次內(nèi)力195.3.3溫度次內(nèi)力215.3.4支座沉降次內(nèi)力235.4 內(nèi)力組合25第六章 預(yù)應(yīng)力筋束的計(jì)算及布置306.1 按正常使用極限狀態(tài)的應(yīng)力要求計(jì)算306.2實(shí)際采用的鋼束布置336.3預(yù)應(yīng)力損失計(jì)算34第七章 強(qiáng)度、應(yīng)力與變形驗(yàn)算397.1 強(qiáng)度計(jì)算與驗(yàn)算397.2 應(yīng)力計(jì)算與驗(yàn)算417.2.1預(yù)加力階段的正應(yīng)力計(jì)算417.2.2持久狀況的正應(yīng)力驗(yàn)算437.2.3持久狀況下的混凝土主應(yīng)力驗(yàn)算447.2.4正截面抗裂性驗(yàn)算467.2.5斜截面抗裂性驗(yàn)算48總 結(jié)50致謝51參考文獻(xiàn)52西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第2頁 第一章 緒 論1.1 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋的特點(diǎn)

13、與發(fā)展預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋應(yīng)用十分廣泛，若橋跨所需200米不到時(shí)，預(yù)應(yīng)連續(xù)箱梁類型的橋就成為了我們國(guó)家的橋梁建設(shè)的主要的一類橋型，可見這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)良性能與經(jīng)濟(jì)適用性的特點(diǎn)。預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁橋這種橋型結(jié)構(gòu)因?yàn)樗氖芰π阅芰己?，伸縮縫較少，形變非常的小、行車時(shí)平穩(wěn)、橋型的美觀且易于進(jìn)行養(yǎng)護(hù)工作、抗震抗風(fēng)、等特點(diǎn)，而受到了廣泛關(guān)注，使用。在我們國(guó)家，中、小跨的預(yù)應(yīng)力混凝土橋以連續(xù)梁形式的施工建設(shè)方法中，除了支架現(xiàn)澆的方法外，還采用有“簡(jiǎn)支變連續(xù)”，頂推施工法，移模架后逐孔澆筑的辦法，移導(dǎo)梁后逐孔拼裝的辦法，使用預(yù)制的梁吊裝安放的施工方法等。人們廣泛采用懸澆施工方法以及懸拼施工方法，進(jìn)一步的促使預(yù)應(yīng)刀混凝

14、土連續(xù)梁橋發(fā)展的更加的迅速。跨徑較大的預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁橋在建設(shè)的過程中一般多使用懸臂澆筑的方法。依據(jù)混凝土連續(xù)梁橋某些特點(diǎn)，采取了兩端對(duì)稱懸臂澆筑成T構(gòu)，下一步完成合龍后，再釋放臨時(shí)固結(jié)，體系轉(zhuǎn)換，最后就形成大跨徑的多跨的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁結(jié)構(gòu)。大跨徑的預(yù)應(yīng)力連續(xù)結(jié)構(gòu)箱梁，在施工中一般采取的是掛籃、吊籃來懸臂澆筑施工，常用的掛籃形式包括有偏架、斜拉兩式。隨施工技術(shù)不斷的發(fā)展，掛籃也在向著經(jīng)濟(jì)型突破，現(xiàn)在多采用的結(jié)構(gòu)形式變得更合理，更輕便，利用率更高，更安全，更便易。強(qiáng)度更高的預(yù)應(yīng)力鋼材被運(yùn)用于鋼筋，混凝土的標(biāo)號(hào)提升以及錨固體系不斷的發(fā)展，增大噸位。在不斷的開發(fā)、應(yīng)用過程中就會(huì)進(jìn)一步的促進(jìn)較大跨徑的

15、預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋的不斷突破，進(jìn)取，發(fā)展。我國(guó)創(chuàng)新出來的新型號(hào)低松弛的預(yù)應(yīng)力鋼絞線，還有與之配套使用的大噸位的預(yù)應(yīng)力鉗具以及對(duì)應(yīng)的張拉設(shè)備被開發(fā)出來，加上越來越得到廣泛使用的C50、C60混凝土等，使預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋向著更輕型化，結(jié)構(gòu)更合理買進(jìn)。使其在跨度能力上得到了巨大的提高。西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第4頁 由于大噸位錨具體系廣泛使用過后，使得在設(shè)計(jì)預(yù)應(yīng)力箱梁頂?shù)装宓某叽鐣r(shí)，由布束的嚴(yán)格控制優(yōu)化為受力方面的控制和構(gòu)造要求方面的控制。這樣既有效的縮小了梁截面尺寸，也使橋梁梁體結(jié)構(gòu)的自重得到減少。混凝土用量以及鋼絞線的用量顯著的減少，梁體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)愈加的經(jīng)濟(jì)合理。老式的鋼材質(zhì)的錐型錨具，

16、讓混凝土連續(xù)梁橋最大跨徑在100多米的區(qū)間內(nèi)。隨著大噸位的錨固體系廣泛應(yīng)用后，我們國(guó)家的連續(xù)梁橋單跨跨徑已經(jīng)達(dá)到了165米，連續(xù)剛構(gòu)的跨徑已經(jīng)達(dá)到了270米。1.2 連續(xù)梁橋懸臂施工的分類與特點(diǎn)連續(xù)梁懸臂施工即在已有的橋支座上，向T構(gòu)兩端，平衡逐段施工。向外澆筑或者拼接一段之后，等混凝土具有一定強(qiáng)度后，加預(yù)應(yīng)力使之與已有結(jié)構(gòu)成為一個(gè)整體。懸臂平衡對(duì)稱施工根據(jù)施工方法不同，可基本劃分為懸臂澆筑和懸臂拼裝這兩種方法。懸臂澆筑法，即在T構(gòu)的兩端用掛籃進(jìn)行施工，澆筑混凝土，等混凝土在具備一定強(qiáng)度后，張拉鋼筋使之與整體結(jié)構(gòu)合成一體。在下一段施工中，移動(dòng)掛籃，進(jìn)行下段澆筑施工；懸拼法是利用吊裝設(shè)備將已經(jīng)預(yù)

17、制好的梁段在對(duì)稱拼裝后，張拉鋼筋提供預(yù)應(yīng)力，使之與整體成為一體，再接長(zhǎng)懸臂直到形成橋梁體系的方法。懸臂施工，T構(gòu)對(duì)稱向兩邊施工，最后合攏，建成連續(xù)梁結(jié)構(gòu)。故懸臂施工時(shí)，要進(jìn)行的工作包括有體系轉(zhuǎn)換。預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁橋在施工的過程中，就要考慮到體系轉(zhuǎn)換引起的結(jié)構(gòu)次內(nèi)力等不良應(yīng)力狀態(tài)。必須適當(dāng)?shù)恼{(diào)整預(yù)應(yīng)力來讓結(jié)構(gòu)可以適應(yīng)這種轉(zhuǎn)換。為使橋梁結(jié)構(gòu)在施工中所產(chǎn)生的荷載與運(yùn)營(yíng)狀態(tài)的受力吻合，預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁截面一般會(huì)設(shè)計(jì)成變截面形式。懸臂施工有一個(gè)很突出的優(yōu)勢(shì)，及施工不會(huì)受到氣候變化和水位影響。這樣就不容易對(duì)通航造成不便，無需搭設(shè)過多的支架或者安裝大量的臨時(shí)設(shè)備。懸臂施工借此得到了更加廣泛利用與實(shí)踐。懸臂施工法就成

18、為了大跨度連續(xù)梁橋十分重要的一種施工辦法。懸澆法在橋梁施工方法中更是具有堅(jiān)實(shí)的競(jìng)爭(zhēng)力。懸臂拼裝法：用移動(dòng)式拼裝吊機(jī)把已經(jīng)預(yù)制好的梁段運(yùn)輸?shù)筋A(yù)訂的橋位，接下來用環(huán)氧樹脂膠連接，再?gòu)埨A(yù)應(yīng)力束形成一個(gè)整體。逐段拼裝的辦法，一段張拉固定好之后，繼續(xù)拼裝下節(jié)懸臂梁。懸臂拼裝分段，主要是取決吊機(jī)起重能力，一般情況中，一個(gè)梁段長(zhǎng)為2至5米。梁段過長(zhǎng)會(huì)造成自重過大，吊機(jī)起重能力不能滿足。梁段過短的不足之處是拼接縫多，工期長(zhǎng)。大多數(shù)情況下，懸臂根部一般截面較大，梁段西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第54頁 就應(yīng)設(shè)計(jì)的短，越靠近端部懸臂段越長(zhǎng)。懸臂澆筑法：采用掛籃施工的方式，形成T構(gòu)，平衡施工。利用掛籃澆筑，待梁段混

19、凝土達(dá)一定的強(qiáng)度后，張拉預(yù)應(yīng)力鋼束，移動(dòng)掛籃，進(jìn)行下一段的澆筑。懸臂澆筑施工中，梁段的長(zhǎng)度一般也是2至5米.若太長(zhǎng)，將會(huì)增大混凝土的自重從而就會(huì)增加掛籃重，會(huì)增大掛籃的錨固數(shù)量。反之，節(jié)段短則會(huì)對(duì)施工進(jìn)度產(chǎn)生一些影響，故施工過程中要考慮周到，才能選出合適的梁段長(zhǎng)度。施工進(jìn)度方面，掛籃懸臂澆筑施工每個(gè)梁段的施工周期通常為五到七天；懸臂拼裝施工，可提前完成預(yù)制梁段的工作。一個(gè)梁段的拼裝僅需一到一天半。因此，施工進(jìn)度方面，懸臂拼裝施工方法的施工速度比懸臂澆筑要快。從結(jié)構(gòu)的整體性方面考慮，懸澆法施工過程中，鋼筋焊接，結(jié)構(gòu)整體性較好。而懸拼施工過程中，預(yù)制的塊件相對(duì)比較容易保證質(zhì)量。環(huán)氧樹脂連接后，再于

20、預(yù)留孔道中穿入鋼束，進(jìn)行張拉連接，結(jié)構(gòu)的整體性相對(duì)來說確實(shí)要有所不如。從形變控制方面考慮，懸臂澆筑施工，變形易控制，可逐段調(diào)整底模的標(biāo)高。且中合攏的施工時(shí)的誤差通過電控，可以達(dá)到十分高的精度。懸臂拼裝施工，形變控制不易，一般在施工過程中尋找合適的辦法，從而滿足中跨合攏的精度要求。從施工適應(yīng)性方面考慮，懸澆施工法如果遇到了極端嚴(yán)寒的天氣，會(huì)使混凝土養(yǎng)護(hù)的難度大大的提高，受地域季節(jié)影響比較大，甚至嚴(yán)重，卻不會(huì)受到地形、水文、建筑物等的影響。而懸拼法，因梁段在預(yù)制梁場(chǎng)進(jìn)行制作，所以養(yǎng)護(hù)條件易控制，拼裝時(shí)所使用的環(huán)氧樹脂，在零下15施工也能成功。但懸拼法施工需要經(jīng)過橋下來運(yùn)輸梁段，再用吊機(jī)施工，所以對(duì)

21、地形條件和水文等情況有一定的要求。從起重能力上考慮，懸澆施工對(duì)起重能力的不會(huì)過多要求，只需起吊鋼筋骨架和混凝土。懸臂拼裝法施工卻需要起吊整個(gè)梁段，所以對(duì)起吊能力要求更大。從上面幾點(diǎn)可以看出，懸澆法具有十分更加優(yōu)秀的的整體性，相比之下更不容易受到地形條件的限制，所以在目前我國(guó)，大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土橋?qū)冶蹪仓?dāng)作連續(xù)梁施工的最主要施工方法。第二章 基本尺寸擬定2.1 橋梁上部結(jié)構(gòu)總體尺寸2.1.1.跨徑布置本設(shè)計(jì)按畢業(yè)設(shè)計(jì)要求，所設(shè)計(jì)的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋上部結(jié)構(gòu)跨徑布置為80+150+80m的梁體結(jié)構(gòu)。2.1.2.主梁高度擬定為了讓梁體能夠很好的適應(yīng)各種內(nèi)力變化，連續(xù)梁通常使用變高度成橋。采用變

22、高度截面的設(shè)計(jì)方案，是一種非常經(jīng)濟(jì)的設(shè)計(jì)方式，尤其是跨度60m以上的大跨、中跨連續(xù)梁橋。主梁高度可參考按照下列數(shù)據(jù)：(1) 變高度梁跨中截面：=（1/301/50）(2) 變高度梁支點(diǎn)截面：公路橋：（1/161/25）L鐵路橋：（1/121/16）L(3) /：公路橋：2.03.0鐵路橋：1.52.0懸臂澆筑施工的橋梁在確定梁高的時(shí)候應(yīng)該從各種方面考慮問題，懸臂施工操作中，已成梁體要承受更大的內(nèi)力，因此，懸臂施工梁體的高度應(yīng)適當(dāng)?shù)拇笠恍?，適宜的高度在L/18左右。根據(jù)以上的敘述，本橋梁高數(shù)據(jù)：跨中截面梁高：3.6m支點(diǎn)截面梁高：9m2.2 箱梁截面細(xì)部尺寸2.2. 1.橫截面選定橋梁橫截面的選

23、定，首先是要確定梁體各個(gè)截面的型式。包括設(shè)計(jì)中梁體的截面形狀、主梁長(zhǎng)度、梁體各個(gè)細(xì)部的尺寸等，且與施工方式、橋梁高度、美觀性、經(jīng)濟(jì)性等因素有關(guān)。箱形截面的優(yōu)勢(shì)是可以充分地發(fā)揮已施加的預(yù)加力的作用。箱形截面是薄壁結(jié)構(gòu)，具有較大的抗扭剛度，對(duì)于懸臂施工的橋梁來說是一種非常合適使用的結(jié)構(gòu)形式。又因?yàn)橄湫土壕哂懈蟮慕孛婷娣e，所以箱梁可以更有效地減小正負(fù)彎矩對(duì)梁體的影響，從而滿足配筋要求。另外，箱梁的優(yōu)勢(shì)中包括有，其具有很優(yōu)秀的動(dòng)力性能，鋼筋混凝土收縮徐變所產(chǎn)生的形變對(duì)箱梁造成的影響也比較小，也使這種性能優(yōu)良的結(jié)構(gòu)體系被更加頻繁的應(yīng)用到實(shí)際生產(chǎn)中。所以我認(rèn)為，箱形截面可以名副其實(shí)的稱之為大、中跨預(yù)應(yīng)力

24、連續(xù)梁橋最適合采用的截面類型之一。常見的箱梁截面形式：?jiǎn)蜗鋯问摇蜗潆p室、單箱多室以及雙箱單室、雙箱多室等更復(fù)雜的截面。通過梁體內(nèi)力特點(diǎn)表明，單箱單室梁具有很多的優(yōu)點(diǎn)，包括施工簡(jiǎn)易、節(jié)省材料的使用，通常比較適用于梁體寬度在16米以下的公路橋梁。綜合各項(xiàng)數(shù)據(jù)，本橋上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為高速公路預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁結(jié)構(gòu)形式，橫截面形式采用單箱單室的梁截面。2.2.2.底板和頂板箱型截面形式的梁體頂、底板在承載上而言都是重要的承受正負(fù)彎矩的結(jié)構(gòu)。而在使用懸臂法施工過程當(dāng)中，在箱型梁梁體下緣，越是挨近橋墩的地方越要受到更大的壓應(yīng)力作用。因此若借用箱型截面，橋梁的底板可以有較大的承壓面積，以便更好地承受各種壓力

25、。箱型截面梁體的底板除了因自身重力而承載外，也要受到施工荷載的作用。懸臂施工過程中，因?yàn)槭褂昧藪旎@體系，梁體還要承受掛籃荷載作用。設(shè)計(jì)時(shí)還要考慮到掛籃的使用對(duì)底、腹板施加的荷載。為適應(yīng)受壓，梁體的底板的設(shè)計(jì)厚度應(yīng)該隨負(fù)彎矩的增大逐漸往支點(diǎn)方向增大。底板應(yīng)當(dāng)有適當(dāng)寬余。約為支點(diǎn)梁高的1/10至1/12，或按以下公式選用：(2-1)式中：墩上底板厚度參數(shù)；墩上梁高；橋面寬度；箱梁底板混凝土面積；最大跨徑。在本橋設(shè)計(jì)中，底板大致成拋物線的形式變化。底板厚度分別在零號(hào)塊邊緣處為90cm，在跨中厚30cm，又在支點(diǎn)處加厚至120cm，在邊跨現(xiàn)澆段加厚至50cm；頂板厚30cm。2.2.3.腹板腹板厚度參

26、照以下經(jīng)驗(yàn)：(1)腹板內(nèi)無鋼筋管道時(shí)，腹板最小厚度采用200mm；(2)腹板內(nèi)有鋼筋管道時(shí)，腹板最小厚度采用250300mm；(3)腹板內(nèi)用鋼筋錨固時(shí)，腹板最小厚度采用350mm；若采用的是斜向腹板，可有效的避免底板寬厚，減少向陽面，減少溫度應(yīng)力。腹板的厚度可以通過以下公式確定：支座腹板厚度參數(shù):(2-2)式中：支座腹板厚度；支座腹板厚度總和；箱梁跨中梁高。跨中截面的腹板厚度參數(shù):(2-3)式中：箱梁跨中腹板厚度；箱梁跨中腹板厚度總和；箱梁跨中梁高。本橋設(shè)計(jì)中，腹板厚度分別在零號(hào)塊邊緣處為80cm，在跨中為45cm，在支點(diǎn)處為100cm，在邊跨現(xiàn)澆段為90cm。2.2.4.橫隔板和梗腋設(shè)置使用

27、橫隔板可增強(qiáng)箱梁整體性，且提升橫向剛度。在支座位置設(shè)置，還可以用于承載，分散支撐反力。箱形截面的抗扭剛度大，可減少設(shè)置橫隔板。本橋設(shè)計(jì)中，只在橋臺(tái)橋墩處設(shè)置橫隔板。在使用有限元模型計(jì)算時(shí)，用相應(yīng)的荷載模擬表示其作用效果。梗腋，頂板和腹板連接處須設(shè)置梗腋。梗腋提高抗扭、抗彎剛度，可以有效地減小剪應(yīng)力。梗腋提供平緩的梁體轉(zhuǎn)角，可以有效的減小次應(yīng)力。而且配筋時(shí)，梗腋提供了更多的面積來布置預(yù)應(yīng)力鋼束，也就使了頂板、底板的厚度不至于太大。本橋設(shè)計(jì)中，上部梗腋長(zhǎng)125cm寬45cm；下部梗腋長(zhǎng)100cm寬45cm。繪制箱梁截面圖：圖2-2-1 主梁橫截面構(gòu)造圖第三章 建立有限元模型3.1 基本思路建立有限

28、元模型的基本思路： (1)導(dǎo)入截面圖，定義截面與變截面；(2)定義材料；(3)建立結(jié)構(gòu)模型；(4)定義施工階段；(5)定義邊界條件；(6)定義靜力荷載：自重，濕重，掛籃荷載等；(7)定義移動(dòng)荷載：車道荷載，車輛荷載，溫度荷載，移動(dòng)荷載工況；(8)定義鋼束形狀，鋼束預(yù)應(yīng)力；(9)每一階段運(yùn)行分析一次；(10)查看運(yùn)行分析的結(jié)果；(11)檢查錯(cuò)誤，調(diào)整鋼束；(12)PSC設(shè)計(jì)，運(yùn)行分析并查看結(jié)果。3.2 建立結(jié)構(gòu)模型打開已經(jīng)繪制出好的截面圖，檢查繪制的各個(gè)箱梁截面，避免出現(xiàn)不對(duì)應(yīng)，重復(fù)，斷裂，不連續(xù)的線段。這樣可以較好的預(yù)防之后出現(xiàn)錯(cuò)誤，以免重復(fù)工作。將“dwg”格式的CAD截面圖另存為“DXF”

29、格式，以便使用。打開電算軟件，從截面特性計(jì)算器導(dǎo)入“DXF”文件，定義“截面1、截面2到截面6”，之后定義會(huì)使用到的變截面。然后定義混凝土材料。建立節(jié)點(diǎn)和劃分單元：首先在模型中建立橋縱向方向排列的總共91個(gè)節(jié)點(diǎn)，并劃分出90個(gè)單元。計(jì)算模型主要是依據(jù)梁段的劃分情況進(jìn)行的。每個(gè)懸臂施工段就劃分為一個(gè)節(jié)段，并在結(jié)構(gòu)模型中對(duì)應(yīng)為一個(gè)單元。施工階段的模擬也要進(jìn)行，將掛籃荷載和掛籃移動(dòng)考慮進(jìn)去，已經(jīng)澆筑混凝土的過程中產(chǎn)生的濕重等，張拉預(yù)應(yīng)力筋的情況和施工時(shí)存在的諸多荷載變化等。兩邊各一個(gè)“0號(hào)塊”由四個(gè)單元組成，長(zhǎng)10m，兩個(gè)“T構(gòu)”的懸臂段各分為“1#”到“18#”共18個(gè)節(jié)段，懸臂段長(zhǎng)72m。全橋有

30、一個(gè)2m長(zhǎng)由兩個(gè)單元構(gòu)成的主跨跨中合攏段和兩個(gè)各由兩個(gè)單元構(gòu)成的2m長(zhǎng)的邊跨合攏段。邊跨現(xiàn)澆段分別長(zhǎng)4m，梁高3.6m。將定義的截面對(duì)應(yīng)到所在節(jié)點(diǎn)和單元，將定義的變截面對(duì)應(yīng)到所在單元，并建立變截面組，使底板成2次方程變化，初步建成模型，如圖：圖3-2-1 全橋模型圖3.3 定義邊界條件，模擬臨時(shí)約束建立好結(jié)構(gòu)模型之后，就要開始定義結(jié)構(gòu)的邊界條件，本設(shè)計(jì)中定義了中墩托架，中墩臨時(shí)固結(jié)，邊墩支座，邊墩臨時(shí)固結(jié)，邊墩支架，中墩支座等。預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱型梁在懸臂施工時(shí)，為保證懸臂施工過程中的梁體的穩(wěn)定，需要進(jìn)行墩梁臨時(shí)固結(jié)。所以本設(shè)計(jì)中，相應(yīng)臨時(shí)固結(jié)設(shè)計(jì)是必不可少的關(guān)鍵步驟。墩梁臨時(shí)固結(jié)及其基本原理

31、：預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁施工，施工不能完全同步實(shí)現(xiàn)，且材料、設(shè)備等布置在實(shí)際中是不能實(shí)現(xiàn)完全對(duì)稱的，加上其他的各種因素，梁兩端會(huì)產(chǎn)生不平衡彎矩。所以施工過程中，須利用臨時(shí)固結(jié)來消除不平衡彎矩以保證施工過程的安全。墩梁臨時(shí)固結(jié)添加在T構(gòu)的兩邊，由高強(qiáng)度混凝土澆筑，上下相接的鋼筋共同構(gòu)成。利用混凝土擁有的承壓特性，鋼筋擁有的抗拉特性，臨時(shí)支座反力產(chǎn)生彎矩，以平衡施工中產(chǎn)生的不平衡彎矩。懸臂施工的固結(jié)過程為：1.從一邊開始施工，懸臂施工往兩邊進(jìn)行。完成后，在另一座墩上進(jìn)行同樣的操作，直到邊跨合龍為止；2.邊合攏，釋放臨時(shí)固結(jié)，形成單懸臂梁結(jié)構(gòu)體系；3.中合攏，形成了連續(xù)梁體系。3.4 模擬施工階段混凝土連續(xù)梁

32、懸臂施工，首先的工作是，模板、鋼筋到位，然后澆筑混凝土，等到混凝土具備一定的強(qiáng)度之后，張拉預(yù)應(yīng)力筋。一個(gè)節(jié)段全部施工完成之后，移動(dòng)掛籃到下個(gè)梁段。掛籃在懸臂施工中主要用于支撐重量，方便調(diào)運(yùn)施工材料和各種機(jī)具設(shè)備。并且掛籃的使用為澆筑混凝土，張拉預(yù)應(yīng)力筋提供了作業(yè)平臺(tái)。施工中，“0#”和“1#”一同澆筑，采用托架支撐，已在邊界條件中模擬。合龍段施工，在晝夜溫差的影響下，混凝土?xí)l(fā)生早期收縮與收縮徐變，結(jié)構(gòu)體系發(fā)生變化，由于各種因素的影響，未達(dá)強(qiáng)度的合龍段混凝土不能保證質(zhì)量。本橋跨度較大，合龍段長(zhǎng)度應(yīng)較短，這樣的構(gòu)造更為合理，橋采用3m、3.5m、4m、4.5m不同長(zhǎng)度的節(jié)段。為確保合攏順利，可以

33、增大鋼筋的配置量，使合攏段有更好的內(nèi)力傳遞能力，提高梁體結(jié)構(gòu)連續(xù)性。本橋施工段的周期均采用7天。第四章 荷載模擬4.1 靜力荷載模擬一共有12個(gè)靜力荷載工況，分別如下：(1) 自重 施工階段荷載 (CS)(2) 濕重 施工階段荷載 (CS)(3) 掛籃 施工階段荷載 (CS)(4) 二期 施工階段荷載 (CS) (5) 預(yù)應(yīng)力 施工階段荷載 (CS)(6) 系統(tǒng)升溫 溫度 (T, TU) (7) 系統(tǒng)降溫 溫度 (T, TU) (8) 正溫梯 溫度 (T, TU)(9) 負(fù)溫梯 溫度 (T, TU)4.1.1.施工階段荷載劃分了施工階段后添加施工階段荷載。施工階段荷載指，施工階段就會(huì)在造成影響

34、或者必須考慮的荷載。本設(shè)計(jì)中需要添加到模型中的施工階段荷載：自重、濕重、掛籃荷載、二期荷載、預(yù)應(yīng)力。自重，即梁體本身受重力產(chǎn)生的荷載。混凝土連續(xù)梁橋是由混凝土和鋼筋共同構(gòu)成的。自重荷載要在混凝土容重25KN/m的基礎(chǔ)上在乘以一個(gè)系數(shù)，本設(shè)計(jì)中增大系數(shù)為1.06。模擬的自重荷載自動(dòng)地以26.5KN/m的值均勻施加在橋面上。濕重，在橋梁施工過程中，梁段的自身濕重，會(huì)給橋梁施加相應(yīng)濕重荷載。本設(shè)計(jì)在模型中簡(jiǎn)化為，將濕重看作集中荷載加一個(gè)彎矩，并以節(jié)點(diǎn)荷載的形式加到梁體上。本設(shè)計(jì)中濕重荷載從1391.1KN到1763.3KN不等，掛籃荷載，施工中使用到掛籃，會(huì)產(chǎn)生掛籃荷載。模擬作為集中荷載，并以節(jié)點(diǎn)荷

35、載的形式加到各施工階段的梁體上。本設(shè)計(jì)中吊籃重取40t。掛籃荷載一般取，(4-1)在本設(shè)計(jì)中取80t。二期荷載，橋面鋪裝以及各種橋面設(shè)施的自重作用，梁體會(huì)承受二期荷載。在本設(shè)計(jì)中，模擬作二期荷載以單元均布荷載的形式加在整個(gè)梁體上。采用8cm厚的瀝青混凝土橋面鋪裝，10cm厚的水泥混凝土調(diào)平層，則二期荷載集度取，(4-2)預(yù)應(yīng)力，每個(gè)階段會(huì)對(duì)相應(yīng)的預(yù)應(yīng)力鋼筋進(jìn)行張拉，便會(huì)有預(yù)應(yīng)力荷載產(chǎn)生影響。當(dāng)混凝土達(dá)齡期后，張拉相應(yīng)的頂板束、腹板束，底板束在中合龍完成后張拉。采取兩端張拉，張拉預(yù)應(yīng)力為1395MPa。4.1.2.溫度荷載系統(tǒng)升溫，梁體升溫對(duì)橋梁受力性能有極大的影響，因此本設(shè)計(jì)要模擬梁體的系統(tǒng)升

36、溫。本設(shè)計(jì)給出常用的溫度荷載，最高溫度+25,最低溫度-25。所以本設(shè)計(jì)中用整體升溫25以模擬系統(tǒng)升溫。系統(tǒng)降溫，梁體降溫對(duì)橋梁受力性能有極大的影響，因此本設(shè)計(jì)要模擬梁體的系統(tǒng)降溫。本設(shè)計(jì)給出常用的溫度荷載，最高溫度+25,最低溫度-25。所以本設(shè)計(jì)中用整體降溫25以模擬系統(tǒng)降溫。4.1.3.溫度梯度正溫梯，梁體結(jié)構(gòu)由于局部溫差而產(chǎn)生內(nèi)力。采用如圖所示溫梯曲線表現(xiàn)，梁體表面溫度最高，規(guī)定見表如下。溫度梯度模擬如下：圖4-1-1 豎向梯度溫度圖表4-1-1 豎向溫度梯度表截面溫度TB(mm)H1(mm)H2(mm)截面1T1=1413500100T2=5.5T2=5.51350100200T3=

37、3.67T3=3.671175200300T4=1.83T4=1.83534.45300400T5=0截面2T1=1413500100T2=5.5T2=5.51350100200T3=3.67T3=3.671175200300T4=1.83T4=1.83624.45300400T5=0截面3、5T1=1413500100T2=5.5T2=5.51350100200T3=3.67T3=3.671175200300T4=1.83T4=1.83604.45300400T5=0截面4、6T1=1413500100T2=5.5T2=5.51350100200T3=3.67T3=3.67117520030

38、0T4=1.83T4=1.83644.45300400T5=0表4-1-2 豎向日照正溫差計(jì)算的溫度基數(shù)表結(jié)構(gòu)類型混凝土鋪裝256.750mm瀝青混凝土鋪裝層206.7100mm瀝青混凝土鋪裝層145.5負(fù)溫梯，混凝土上部結(jié)構(gòu)的豎向日照負(fù)溫梯為正溫梯乘-0.5。4.2 移動(dòng)荷載規(guī)范選擇荷載中國(guó)規(guī)范（China）。車道荷載模擬，本設(shè)計(jì)采用三車道布置，兩個(gè)行車道和一個(gè)應(yīng)急車道。車輛荷載規(guī)范采用公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（ITG B01-2003）。因公路等級(jí)為高速公路，所以汽車荷載等級(jí)為公路I級(jí)。公路I級(jí)車道荷載的均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值為集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值選用，且在計(jì)算剪力效應(yīng)時(shí)，集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值要乘以1.2的系數(shù)。第五

39、章 結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算5.1 恒載內(nèi)力計(jì)算預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋的內(nèi)力計(jì)算要考慮到體系轉(zhuǎn)換帶來的影響。由于采用懸臂施工，要分階段計(jì)算，并分段疊加內(nèi)力、應(yīng)力。1. 計(jì)算模型，首先建立有限元模型模型。然后將結(jié)構(gòu)模型分為多個(gè)有限元構(gòu)件單元，運(yùn)行分析，查看結(jié)果。2. 計(jì)算荷載，施工階段作用在梁體上的荷載，包括永久荷載（自重，橫隔板重，橋面鋪裝重等），臨時(shí)荷載（掛籃荷載等），混凝土收縮徐變次內(nèi)力，預(yù)應(yīng)力損失，張拉預(yù)應(yīng)力，溫度荷載等。3. 結(jié)構(gòu)體系轉(zhuǎn)換，施工期間，荷載作用以及結(jié)構(gòu)體系是隨施工進(jìn)展而不斷變化的。對(duì)于懸臂澆筑混凝土箱梁而言，在施工過程中結(jié)構(gòu)體系發(fā)生變化的階段一般有以下幾個(gè)時(shí)期：墩頂澆筑，“0#”澆筑一

40、般在連續(xù)梁墩臺(tái)上進(jìn)行。墩頂設(shè)永久支座，在支座向T構(gòu)兩端設(shè)有預(yù)應(yīng)力螺紋粗鋼筋將墩頂與橋墩臨時(shí)連接。永久支座兩側(cè)，邊界條件設(shè)成臨時(shí)支撐，既受拉又受壓。用以平衡不均衡的內(nèi)力。懸臂澆筑，在支架或托架施工的梁段，拼裝掛籃，澆筑梁段，之后張拉預(yù)應(yīng)力鋼束。邊跨合攏，首先要搭起現(xiàn)澆段支架，可使用滿堂支架，在現(xiàn)澆段各節(jié)點(diǎn)設(shè)臨時(shí)單向支撐以及永久支座。當(dāng)支架現(xiàn)澆段混凝土達(dá)強(qiáng)度要求，邊跨和龍，拆除邊跨臨時(shí)支撐。張拉邊底板的預(yù)應(yīng)力鋼束，即形成單懸臂結(jié)構(gòu)。中跨合攏，首先安裝吊架模板，綁扎鋼筋，解除中墩臨時(shí)固結(jié)，澆筑中跨合攏段。當(dāng)中跨合攏段混凝土達(dá)強(qiáng)度后，張拉預(yù)應(yīng)力鋼束。這里列舉幾個(gè)有代表性的階段，計(jì)算并觀察其恒載內(nèi)力。(

41、1)自重作用下最大懸臂階段的梁體彎矩和剪力如圖：最大My=-856836kN.m；最大Fz=30017kN，F(xiàn)z=-24559.40kN圖5-1-1 最大懸臂階段自重彎矩圖圖5-1-2 最大懸臂階段自重剪力圖(2)邊合攏后梁體彎矩和剪力如圖：最大My=-915123.3kN.m；最大Fz=33883.4kN，F(xiàn)z=-27722.8kN圖5-1-3 邊合攏后的自重彎矩圖圖5-1-4 邊合攏后的自重剪力圖(3) 中合攏后梁體彎矩和剪力如圖：最大My=-899080.5kN.m；最大Fz=33659.1kN，F(xiàn)z=-27539.3kN圖5-1-5 中合攏后的自重彎矩圖圖5-1-6 中合攏后的自重剪力

42、圖(4) 橋面鋪裝后梁體彎矩和剪力如圖：最大My=-1156070kN.m；最大Fz=43157.1kN，F(xiàn)z=-35310.3kN圖5-1-7 橋面鋪裝自重彎矩圖圖5-1-8 橋面鋪裝自重剪力圖5.2 活載內(nèi)力計(jì)算連續(xù)梁是超靜定結(jié)構(gòu)，活載計(jì)算以影響線作為基礎(chǔ)。進(jìn)行加載時(shí)，要將車輛荷載的最大輪載質(zhì)量置于影響線豎向坐標(biāo)處以求得最大活載內(nèi)力。利用有限元模型進(jìn)行計(jì)算，可采用動(dòng)態(tài)規(guī)劃法。有限元模型計(jì)算結(jié)果：表5-2-1 移動(dòng)荷載作用的部分截面內(nèi)力表單元截面荷載剪力 (kN)彎矩 (kN.m)1I端截面移動(dòng)荷載工況(全部)001J端截面移動(dòng)荷載工況(全部)912.0-1124.02I端截面移動(dòng)荷載工況(

43、全部)-1666.6-1124.02J端截面移動(dòng)荷載工況(全部)-1576.53666.03I端截面移動(dòng)荷載工況(全部)-1581.53666.03J端截面移動(dòng)荷載工況(全部)-1546.05050.54I端截面移動(dòng)荷載工況(全部)-1546.05050.54J端截面移動(dòng)荷載工況(全部)-1510.6388.35I端截面移動(dòng)荷載工況(全部)-1510.86388.35J端截面移動(dòng)荷載工況(全部)-1341.512381.86I端截面移動(dòng)荷載工況(全部)-1341.412381.86J端截面移動(dòng)荷載工況(全部)-1198.416801.222I端截面移動(dòng)荷載工況(全部)2160.7-58960.622J端截面移動(dòng)荷載工況(全部)2244.4-63091.823I端截面移動(dòng)荷載工況(全部)2236.2-63091.823J端截面移動(dòng)荷載工況(全部)2320.7-67700.024I端截面移動(dòng)荷載工況(全部)2337.5-67700.024J端截面移動(dòng)荷載工況(全部)2394.9-71064.725I端截面移動(dòng)荷載工況(全部)-2577.9-71064.725J端截面移動(dòng)荷載工況(全部)-252