精品橋梁工程畢業(yè)設(shè)計(jì)-40+64+40連續(xù)梁橋(從方案比選至梁板計(jì)算全過程)63頁

1、目 錄第一章 緒 論 - HYPERLINK l _bookmark1 1 -1.1 橋梁概述 - HYPERLINK l _bookmark1 1 -1.1.1 橋梁建設(shè)的重要性 - HYPERLINK l _bookmark1 1 -1.1.2 橋梁的組成與分類 - HYPERLINK l _bookmark1 1 -1.1.3 我國橋梁建筑的成就及現(xiàn)狀 - HYPERLINK l _bookmark2 2 -1.1.4 展望 21 世紀(jì)的橋梁工程發(fā)展趨勢 - HYPERLINK l _bookmark3 3 -第二章 方案比選 - HYPERLINK l _bookmark4 5 -2.

2、1 比選原則 - HYPERLINK l _bookmark5 5 -2.2 比選方案 - HYPERLINK l _bookmark6 5 -2.2.1 方案設(shè)計(jì) - HYPERLINK l _bookmark7 5 -2.2.2 方案比選及最終確定 - HYPERLINK l _bookmark8 8 -2.3 上部結(jié)構(gòu)尺寸擬定及內(nèi)力計(jì)算 - HYPERLINK l _bookmark9 9 -2.4 本橋主要材料 - HYPERLINK l _bookmark10 10 -2.5 懸臂澆筑施工程序 - HYPERLINK l _bookmark11 11 -2.6 設(shè)計(jì)計(jì)算依據(jù) - HY

3、PERLINK l _bookmark12 13 -第三章 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋主梁內(nèi)力計(jì)算 - HYPERLINK l _bookmark13 14 -3.1 建立有限元模型 - HYPERLINK l _bookmark14 14 -3.2 最大懸臂時(shí)內(nèi)力計(jì)算結(jié)果 - HYPERLINK l _bookmark15 14 -3.3 中跨合龍后的內(nèi)力計(jì)算 - HYPERLINK l _bookmark16 16 -3.4 活載內(nèi)力計(jì)算 - HYPERLINK l _bookmark17 18 -3.5 支座沉降次應(yīng)力圖 - HYPERLINK l _bookmark18 24 -3.6 活載

4、組合 - HYPERLINK l _bookmark19 30 -3.6.1 主力組合 - HYPERLINK l _bookmark20 30 -3.6.2 主力+附加力組合 - HYPERLINK l _bookmark21 36 -第四章 預(yù)應(yīng)力鋼束的估算及布置 - HYPERLINK l _bookmark22 43 -4.1 鋼筋的估算 - HYPERLINK l _bookmark23 43 -4.2 計(jì)算結(jié)果 錯誤!未定義書簽。4.3 鋼束布置 - HYPERLINK l _bookmark24 48 -4.4. 鋼束布置圖 - HYPERLINK l _bookmark25 4

5、8 -第五章 截面檢算 - HYPERLINK l _bookmark26 48 -5.1 強(qiáng)度檢算 - HYPERLINK l _bookmark27 49 -5.2 應(yīng)力檢算 - HYPERLINK l _bookmark28 50 -5.2.1 可能造成預(yù)應(yīng)力損失的因素 - HYPERLINK l _bookmark29 50 -5.2.2 對不允許開裂的構(gòu)件 - HYPERLINK l _bookmark30 50 -5.2.3 邊跨 1/4 截面的檢算 - HYPERLINK l _bookmark31 51 -5.2.4 應(yīng)力檢算 - HYPERLINK l _bookmark32

6、 51 -結(jié)束語 錯誤!未定義書簽。致 謝 錯誤!未定義書簽。參考文獻(xiàn) . .- 61 - 1 -第一章 緒 論1.1 橋梁概述1.1.1 橋梁建設(shè)的重要性大力發(fā)展交通運(yùn)輸事業(yè)，建立四通八達(dá)的現(xiàn)代化交通網(wǎng)，對于加強(qiáng)全國各族人民 的團(tuán)結(jié)，發(fā)展國民經(jīng)濟(jì)，促進(jìn)各地經(jīng)濟(jì)發(fā)展，促進(jìn)文化交流和鞏固國防，都具有非常重 要的意義。 在公路、 鐵路、 城市和農(nóng)村道路以及水利建設(shè)中.為了跨越各種障礙(如河流、 溝谷或其他線路等)，必須修建各種類型的橋梁與涵洞，因此橋涵是交通線中的重要組 成部分，而且往往是保證全線通車的關(guān)鍵。在國防上，橋梁是交通運(yùn)輸?shù)难屎?，在需?快速機(jī)動的現(xiàn)代戰(zhàn)爭中具有非常重要的地位。我國服員遼

7、闊，大小山脈和江河湖泊遍布全國，東部臨海，海灣、島嶼眾多。自上 世紀(jì) 80 年代我國實(shí)行改革開放以來，國民經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，全國高速公路、高速鐵路城 市交通網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)方興未艾。作為樞紐工程的橋梁建設(shè)的發(fā)展則突飛猛進(jìn)?，F(xiàn)如今，隨 著科技的進(jìn)步，工業(yè)水平的提高，社會生產(chǎn)力的高速發(fā)展，人們對橋梁建筑提出了更高 的要求。 現(xiàn)代高速公路上迂回交叉的立交橋、 高架橋和城市高架路， 幾十公里長的海灣、 海峽大橋，新發(fā)展的城郊高速鐵路橋與輕軌運(yùn)輸高架橋等，這些規(guī)模巨大的工程實(shí)體， 構(gòu)筑了現(xiàn)代交通靚麗的景觀?？v觀世界各國的大城市，常以工程雄偉的大橋作為城市的 標(biāo)志與驕傲。1.1.2 橋梁的組成與分類橋梁由五大部件與

8、五小部件組成。所謂“五大部件”是指橋梁承受汽車或其他運(yùn)輸車輛荷載的橋跨上部結(jié)構(gòu)與下部 結(jié)構(gòu)，它們必須通過承受荷載的計(jì)算與分析，是橋梁結(jié)構(gòu)安全性的保證。(1)橋跨結(jié)構(gòu)。 (或稱橋孔結(jié)構(gòu)、上部結(jié)構(gòu))。路線遇到障礙(如江河、山谷或其 他路線等)的結(jié)構(gòu)物；(2)支座系統(tǒng)。支承上部結(jié)構(gòu)并傳遞荷載于橋梁墩臺上，它應(yīng)保證上部結(jié)構(gòu)預(yù)計(jì) 的在荷載、溫度變化或其他因素作用下的位移功能。(3)橋墩。是在河中或岸上支承兩側(cè)橋跨上部結(jié)構(gòu)的建筑物；(4)橋臺。設(shè)在橋的兩端；一端與路堤相接，并防止路堤滑塌；另一端則支承橋 跨上部結(jié)構(gòu)的端部。為保護(hù)橋臺和路堤填土，橋臺兩側(cè)常做一些防護(hù)工程；- 2 -(5)墩臺基礎(chǔ)。是保證橋梁

9、墩臺安全并將荷載傳至地基的結(jié)構(gòu)?；A(chǔ)工程在整個(gè) 橋梁工程施工中是比較困難的部分，而且常常需要在水中施工，因而遇到的問題也很復(fù) 雜。所謂“五小部件”是直接與橋梁服務(wù)功能有關(guān)的部件，過去總稱為橋面構(gòu)造。(1)橋面鋪裝(或稱行車道鋪裝)。鋪裝的平整、耐磨性、不翹曲、不滲水是保證 行車舒適的關(guān)鍵。特別是在鋼箱梁上鋪設(shè)瀝青路面時(shí)，其技術(shù)要求甚嚴(yán)；(2)排水防水系統(tǒng)。應(yīng)能迅速排除橋面積水，并使?jié)B水的可能性降至最小限度。 城市橋梁排水系統(tǒng)應(yīng)保證橋下無滴水和結(jié)構(gòu)上無漏水現(xiàn)象；(3)欄桿。(或防撞欄桿)。它既是保證安全的構(gòu)造措施，又是有利于觀賞的最 佳裝飾件；(4)伸縮縫。橋跨上部結(jié)構(gòu)之間或橋跨上部結(jié)構(gòu)與橋臺端

10、墻之間所設(shè)的縫隙，以 保證結(jié)構(gòu)在各種因素作用下的變位。 為使行車順適、 不顛簸， 橋面上要設(shè)置伸縮縫構(gòu)造；(5)燈光照明。現(xiàn)代城市中，大跨橋梁通常是一個(gè)城市的標(biāo)志性建筑，大多裝置 了燈光照明系統(tǒng)，構(gòu)成了城市夜景的重要組成部分。橋梁的分類主要有以下幾種方式：(1)按按結(jié)構(gòu)體系劃分為上承式、下承式、中承式；(2) 按橋梁用途分為公路橋、 鐵路橋、 公路鐵路兩用橋、 農(nóng)橋、 人行橋、 運(yùn)水橋(渡 槽)、其它專用橋梁(如通過管路、電纜等)；(3)按材料劃分為木橋、鋼橋、圬工橋(包括磚、石、混凝土橋)、鋼筋混凝土橋、 預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土橋；(4)按結(jié)構(gòu)體系分為梁式橋、拱橋、剛架橋、纜索承重橋、組合體系橋。

11、1.1.3 我國橋梁建筑的成就及現(xiàn)狀我國歷史悠久，在 15 世紀(jì)以前，許多科學(xué)技術(shù)都遠(yuǎn)遠(yuǎn)領(lǐng)先于同時(shí)期的歐洲。就橋 梁來說，我們的祖先也曾在世界橋梁建筑史上留下光輝燦爛的篇章。據(jù)史科記載，在距今約三千年的周文王時(shí)，我國就已在寬闊的渭河上架過大型浮 橋。 漢唐以后，浮橋的運(yùn)用日益普遍。而現(xiàn)代橋梁中廣為修建的多孔樁柱式橋梁，我 國早在春秋戰(zhàn)國時(shí)期就已遍于黃河流域和其他地區(qū)。近代的大跨徑吊橋(或稱懸索橋)和斜拉橋也是由古代的藤、竹吊橋發(fā)展而來的，在 各國有關(guān)橋梁的歷史書上，大都承認(rèn)我國是最早建造吊橋的國家，迄今已有三千年左右 的歷史。 至今尚保留下來的古代吊橋有四川滬定縣的大渡河鐵索橋(1706 年)

12、，以及灌縣 的安瀾竹索橋(1803 年)等。- 3 -石料的耐久性使其成為古代主要的橋梁建筑材料。在秦漢時(shí)期，我國已廣泛修建石 梁橋。世界上現(xiàn)在尚保存著的最長、工程最艱巨的石梁橋，就是我國于10531059 年在 福建泉州建造的萬安橋， 也稱洛陽橋。 舉世聞名的河北省趙縣的趙州橋(又稱安濟(jì)橋)， 則是我國古代石拱橋的杰出代表。而廣東潮安縣橫跨韓江的湘子橋(又名廣濟(jì)橋)則是 世界上最早的開合式橋。此外，北京永定河上始建于 1189 年的盧溝橋則因見證了中華 民族勇敢地反抗外來侵略的“七七事變”而永載史冊。新中國成立后，隨著社會主義建設(shè)的向前發(fā)展，橋梁建設(shè)同其他各條戰(zhàn)線一樣，也 出現(xiàn)了突飛猛進(jìn)的局

13、面。一大批結(jié)構(gòu)新穎、技術(shù)復(fù)雜、設(shè)計(jì)和施工難度大、現(xiàn)代化品位 和科技含量高的大跨徑拱橋、斜拉橋、懸索橋、Pc 連續(xù)剛構(gòu)橋在祖國大地上建起。同時(shí) 公路鐵路兩用橋向著大跨度、重荷載、高時(shí)速方向發(fā)展。 1957 年，第一座長江大橋 武漢長江大橋勝利建成，既結(jié)束了我國萬里長江無橋的狀況，又標(biāo)志我國的現(xiàn)代化橋梁 技術(shù)水平提高到了新的起點(diǎn)。真正實(shí)現(xiàn)了“一橋飛架南北，天塹變通途?！?1969 年我 國又勝利建成了舉世矚目的南京長江大橋，這是我國自行設(shè)計(jì)、制造、施工，并使用國 產(chǎn)高強(qiáng)鋼材的現(xiàn)代化大型橋梁。 1993 年建成的楊浦大橋是世界上跨度最大的結(jié)合梁斜 拉橋，主跨達(dá) 602m。而 1999 建成的鋼箱梁懸

14、索橋江陰長江大橋，主跨已達(dá) 1385m。 目前國內(nèi)所建橋梁不僅涵蓋了梁式橋、拱式橋、剛架橋、斜拉橋、懸索橋等 五大橋梁體系，而且在許多橋型中達(dá)到或超過了世界先進(jìn)水平，如最大跨度為62m 的預(yù) 應(yīng)力混凝土簡支梁橋(飛云江橋)、最大跨徑為 146m 石拱橋(晉城新丹河橋)、平面 轉(zhuǎn)體施工最大跨度為 200m 的鋼筋混凝土箱形橋(涪陵烏江橋)、最大跨度為420m 的鋼 管混凝土拱橋(萬縣長江橋)，以及最大跨徑為 270m 的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋(虎 門大橋副航道橋)等在世界上均處于領(lǐng)先水平。1.1.4 展望 21 世紀(jì)的橋梁工程發(fā)展趨勢首先，橋梁界面臨將面臨偉大的海峽工程建設(shè)。從各國國內(nèi)的交通網(wǎng)絡(luò)

15、發(fā)展到國際、 洲際連線網(wǎng)絡(luò)，以適應(yīng)信息革命形成智能化與高效率的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需要，實(shí)現(xiàn)用橋梁溝 通世界的夢想?，F(xiàn)今的海峽工程橋梁跨徑?jīng)]有超過2000 米，深水基礎(chǔ)深度也在50 米左 右。而設(shè)想中的新的海峽工程將挑戰(zhàn)前所未有的跨徑和深水基礎(chǔ)深度，如 20 世紀(jì)就曾 提出橋梁方案的白令海峽工程(總長 75 公里)、聯(lián)系歐洲與非洲的直布羅陀海峽工程 (總長 25 公里，最大水深 900 米)等等。這些工程的建設(shè)將讓橋梁工程發(fā)展到一個(gè)新 的高度。其次，科學(xué)家和工程師們還會對與建橋有關(guān)的課題和關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行探討。比如超大 跨徑橋梁的新型建筑材料；新的橋梁結(jié)構(gòu)形式；能適應(yīng)更高要求的抗風(fēng)、抗震、抗海浪- 4 -的

16、技術(shù)； 100500 米深水基礎(chǔ)施工方法；材料防腐措施及方法；智能化結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)理論 等等。以橋梁工程的發(fā)展為契機(jī)，全方位的推動人類社會和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。最后，除了面對新的工程建設(shè)外，橋梁建設(shè)者們還擔(dān)負(fù)著對 20 世紀(jì)上半世紀(jì)建造 的橋梁的加固、改建與修復(fù)的重任。約占上世紀(jì)總建橋梁數(shù)的50%。由此不但引發(fā)科學(xué) 家與工程師們研究有效的維修、加固措施，而且還提出安全耐久性和可靠性研究的新課 題。包括結(jié)構(gòu)的施工控制與質(zhì)量保證體系，橋梁生命期的檢測系統(tǒng)，橋梁損傷判斷與評 估等等。- 5 -第二章 方案比選2.1 比選原則(1) 適用性橋上應(yīng)保證車輛和人群的安全暢通，并應(yīng)滿足將來交通量增長的需要。橋下應(yīng)滿

17、足 泄洪、安全通航或通車等要求。建成的橋梁應(yīng)保證使用年限，并便于檢查和維修。(2) 舒適與安全性現(xiàn)代橋梁設(shè)計(jì)越來越強(qiáng)調(diào)舒適度，要控制橋梁的豎向與橫向振幅，避免車輛在橋上 振動與沖擊。整個(gè)橋跨結(jié)構(gòu)及各部分構(gòu)件，在制造、運(yùn)輸、安裝和使用過程中應(yīng)具有足 夠的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性和耐久性。(3) 經(jīng)濟(jì)性設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性一般應(yīng)占首位。經(jīng)濟(jì)性應(yīng)綜合發(fā)展遠(yuǎn)景及將來的養(yǎng)護(hù)和維修等費(fèi)用。(4) 先進(jìn)性橋梁設(shè)計(jì)應(yīng)體現(xiàn)現(xiàn)代橋梁建設(shè)的新技術(shù)。應(yīng)便于制造和架設(shè)，應(yīng)盡量采用先進(jìn)工藝 技術(shù)和施工機(jī)械、設(shè)備，以利于減少勞動強(qiáng)度，加快施工進(jìn)度，保證工程質(zhì)量和施工安 全。(5) 美觀一座橋梁，尤其是座落于城市的橋梁應(yīng)具有優(yōu)美的外形，應(yīng)

18、與周圍的景致相協(xié)調(diào)。 有合理的結(jié)構(gòu)布局和輪廓是美觀的主要因素，決不應(yīng)把美觀片面的理解為豪華的裝飾。應(yīng)根據(jù)上述原則，對橋梁作出綜合評估。2.2 比選方案2.2.1 方案設(shè)計(jì)橋梁的形式可考慮拱橋、梁橋、鋼構(gòu)橋、梁拱組合橋和斜拉橋。從安全、功能、經(jīng) 濟(jì)、美觀、施工、占地與工期多方面比選，最終確定橋梁形式。為確定大橋的最佳橋型 方案，應(yīng)進(jìn)行多方案的橋型設(shè)計(jì)加以比較。(1) 方案一：簡支梁橋方案，跨徑組成為： 8X20m ，全橋長為 160m. 全橋?yàn)轭A(yù) 應(yīng)力混凝土簡支梁橋，跨徑為 64m，上部結(jié)構(gòu)為箱梁，箱梁主梁為預(yù)應(yīng)力梁，混凝土標(biāo) 號為 C50 混凝土。在施工時(shí)，先在工廠預(yù)制箱梁主梁，然后運(yùn)至工地，

19、進(jìn)行吊裝施工。預(yù)應(yīng)力混凝土梁式橋具有以下主要特征： 1)混凝土材料以砂、石為主，可就地取 材，成本較低； 2)結(jié)構(gòu)造型靈活，可模型好，可根據(jù)使用要求澆鑄成各種形狀的結(jié)構(gòu)；- 6 -3) 結(jié)構(gòu)的耐久性和耐火性較好， 建成后維修費(fèi)用較少； 4) 結(jié)構(gòu)的整體性好， 剛度較大， 變性較?。?5)可采用預(yù)制方式建造，將橋梁的構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)化，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)； 6) 結(jié)構(gòu)自重較大，自重耗掉大部分材料的強(qiáng)度，因而大大限制其跨越能力； 7)預(yù)應(yīng)力混 凝土梁式橋可有效利用高強(qiáng)度材料，并明顯降低自重所占全部設(shè)計(jì)荷載的比重，既節(jié)省 材料、增大其跨越能力，又提高其抗裂和抗疲勞的能力； 8)預(yù)應(yīng)力混凝土梁式橋所采 用的預(yù)

20、應(yīng)力技術(shù)為橋梁裝配式結(jié)構(gòu)提供了最有效的拼裝手段，通過施加縱向、橫向預(yù)應(yīng) 力，使裝配式結(jié)構(gòu)集成整體，進(jìn)一步擴(kuò)大了裝配式結(jié)構(gòu)的應(yīng)用范圍。圖 2-1 簡支梁橋方案(2)方案二：連續(xù)梁方案，跨徑組成為(40+64+40)m,全橋長為 144m。此方案是由 兩邊邊跨分別為 40m，主跨為 64m 組成。 上部結(jié)構(gòu)為變截面箱梁， 梁底曲線為拋物線狀。優(yōu)缺點(diǎn)分析：連續(xù)梁在活載作用下，因主梁連續(xù)產(chǎn)生只點(diǎn)負(fù)彎矩，對跨中正彎矩仍 有卸載作用，其彎矩分布要比懸臂梁合理。與預(yù)應(yīng)力混凝土剛構(gòu)橋相比，連續(xù)梁橋的下 部結(jié)構(gòu)受力和構(gòu)造簡單，充氣型模能節(jié)省材料，加之它具有變形和緩、伸縮率小、剛度 大、行車平穩(wěn)、超載能力大、養(yǎng)護(hù)

21、簡便等優(yōu)點(diǎn)，尤其是懸臂施工法、頂推法、逐跨施工 法在連續(xù)梁橋中的應(yīng)用，這種充分應(yīng)用預(yù)應(yīng)力技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)使施工設(shè)備機(jī)械化，生產(chǎn)工廠 化，從而提高了施工質(zhì)量，降低了施工費(fèi)用。所以在近代橋梁建筑中已得到越來越多的 應(yīng)用。連續(xù)梁是超靜定結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)不均勻沉降將在結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生附加內(nèi)力，因此，對橋梁 基礎(chǔ)要求較高，通常用于地基較好的場合。此外，箱梁截面局部溫差，混凝土收縮、徐 變及預(yù)加應(yīng)力均會在結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生附加內(nèi)力， 增加了設(shè)計(jì)計(jì)算的復(fù)雜程度。 必須指出的是， 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁設(shè)計(jì)中的一個(gè)特點(diǎn)， 必須以各個(gè)截面的最大正、 負(fù)彎矩絕對值之和， 也即按彎矩變化幅值布置預(yù)應(yīng)力束筋。- 7 -圖 2-2 連續(xù)梁橋方案(3

22、)方案三：梁拱組合橋 設(shè)計(jì)跨度(40+64+40)m，全長 144m 此方案采用梁拱組合 體系，邊跨為 40m，主跨為 64m，梁體是變截面連續(xù)箱 ，采用施工的方法，梁體澆筑完 成后在主跨架設(shè)鋼管拱，最后張拉吊桿，為上承式梁拱組合體系。優(yōu)缺點(diǎn)分析：梁拱組合體系橋是目前發(fā)展較快的一種橋型，是一種經(jīng)濟(jì)、實(shí)用、美 觀的橋型，在我國某些地區(qū)已有一些比較成功的應(yīng)用實(shí)例。續(xù)梁拱組合橋作為一種新型 的組合結(jié)構(gòu)，它具有能使拱與梁共同受力特性，由拱肋、系梁、吊桿、橫梁及橋面系組 合起來共同受力,是一種結(jié)構(gòu)合理、外形美觀、新穎的結(jié)構(gòu)體系。既可以充分發(fā)揮混凝 土 拱的優(yōu)越性，又可避免橋梁墩臺承擔(dān)水平推力。其結(jié)構(gòu)外形

23、輕巧，豎向剛度大，因而比 較適用于承受較大豎向荷載的大跨度鐵路橋梁。組合橋式結(jié)構(gòu)因具有結(jié)構(gòu)剛度大、動力 性能好等優(yōu)越性，近年來相繼在鐵路橋梁設(shè)計(jì)中得到應(yīng)用與研究。采用預(yù)應(yīng)力混凝土連 續(xù)梁與鋼管混凝土拱肋組合形成的連續(xù)梁拱組合橋， 具有較大的豎向剛度和良好的動力 性能，特別適合高標(biāo)準(zhǔn)鐵路建設(shè)的需要。- 8 -圖 2-3 梁拱組合橋方案2.2.2 方案比選及最終確定最終方案的確定應(yīng)遵循“安全、經(jīng)濟(jì)、美觀”的原則，綜合考慮各個(gè)方案結(jié)構(gòu)合理 性、方案的造價(jià)、施工難度和外觀等方面的優(yōu)缺點(diǎn)，確定最終方案。本橋是為新建線路跨越既有的兗日線而設(shè)，簡支梁橋結(jié)構(gòu)自重過大，由于自重耗掉 大部分材料的強(qiáng)度，因而大大限

24、制了其跨越能力?？紤]到跨線設(shè)計(jì)的實(shí)用性，橋梁要滿 足通車要求。因此放棄了簡支梁橋方案。本橋經(jīng)過的地貌單元為沂河平原，出露底層為粉質(zhì)粘土，經(jīng)過一段時(shí)期的實(shí)踐，在 土地基上建造混凝土拱橋，一般需要依靠臺背土壓力、橋臺基底或阻滑板摩阻力以抵抗 水平能力 ，但土體在長期荷載作用下發(fā)生徐變滑移現(xiàn)象，同時(shí)高填土產(chǎn)生的后期沉降 會使橋臺向后轉(zhuǎn) 動及下沉，這些影響都會危及上部結(jié)構(gòu)的安全。而且組合體系橋受力 不明確且施工過程繁瑣，故不采用梁拱組合體系。連續(xù)梁在活載作用下，因主梁連續(xù)產(chǎn)生只點(diǎn)負(fù)彎矩，對跨中正彎矩仍有卸載作用， 其彎矩分布更為合理。使用懸臂施工法充分應(yīng)用預(yù)應(yīng)力技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)使施工設(shè)備機(jī)械化， 生產(chǎn)工廠化

25、，從而提高了施工質(zhì)量，降低了施工費(fèi)用。雖然箱梁截面局部溫差，混凝土 收縮、徐變及預(yù)加應(yīng)力均會在結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生附加內(nèi)力，增加了設(shè)計(jì)計(jì)算的復(fù)雜程度。但這 并不是無法克服的困難。因此連續(xù)梁方案在本橋的設(shè)計(jì)中更為合理。綜上所述，本橋設(shè)計(jì)方案最終確定為預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋。- 9 -2.3 上部結(jié)構(gòu)尺寸擬定及內(nèi)力計(jì)算本設(shè)計(jì)采用預(yù)應(yīng)力混凝土變截面連續(xù)梁結(jié)構(gòu)，全場 144m。箱型梁，單箱單室。主跨 徑定為 64m，邊跨跨徑根據(jù)國內(nèi)外已有經(jīng)驗(yàn)，采用0.625 倍的中跨徑，取40m，則全聯(lián)跨 徑為：(40+64+40) m。邊支座中心線至梁端 1m，梁全長 146m。主梁尺寸擬定(跨中截面)：連續(xù)梁的截面高度，為適

26、應(yīng)內(nèi)力變化，通常沿跨度是 變化的，已建成變高度連續(xù)鋼構(gòu)的資料表明，中支點(diǎn)處截面高度一般采用截面高度的 1.52.0 倍。增加連續(xù)梁中間支點(diǎn)處的高度， 除因支點(diǎn)截面的彎矩大很多外， 還考慮梁截 面在中支點(diǎn)處較為不利的受力條件。在梁的跨中，彎矩是正值，受壓區(qū)在截面頂部，橋 面板承受彎矩產(chǎn)生的壓力比支點(diǎn)截面橋面板位于受拉區(qū)能較有效的發(fā)揮作用。 預(yù)應(yīng)力混 凝土連續(xù)梁橋的支點(diǎn)處主梁高度與起跨徑之比通常在 1/121/15 之間，支點(diǎn)截面加高可 以采用加腋來實(shí)現(xiàn)，加腋的坡度不陡于 1:3，多數(shù)是將梁底做成曲線形狀以代替加腋， 這樣既有利于橋跨外形的美觀，也符合截面強(qiáng)度的要求，但模板制作較復(fù)雜。在建橋?qū)?例

27、中連續(xù)梁橋也做成等高的。這時(shí)梁高多取為跨度的 1/161/18。連續(xù)梁橋，采用等高 度的還是采用變高度的，與梁的施工方法也有密切關(guān)系。采用變高度梁，對選拔法施工 是合適的。若采用頂推法施工，則等高度的梁比較有利。當(dāng)建筑高度不受限制時(shí)，增大 梁高是比較經(jīng)濟(jì)的方案?？梢怨?jié)省預(yù)應(yīng)力鋼束布置用量，加大梁高只是腹板加厚，增大 混凝土用量有限。根據(jù)橋下通車線路情況，并且為達(dá)到美觀的效果，梁底曲線按正弦曲 線形式變化，中支點(diǎn)處梁高為 5.2m,跨中及邊支點(diǎn)處梁高為2.8m，符合要求。截面細(xì)部尺寸：截面采用單箱單室直腹板形式，頂板厚度除梁端和中支點(diǎn)附近外均 為 35cm；腹板厚 4080cm，按折線變化，邊跨

28、現(xiàn)澆段腹板厚 80m；底板由跨中的 48cm 按二次拋物線變化至根部 80cm。頂板寬度為 7.2m，懸臂長 1.7m 底板寬度 3.8m。箱梁兩 側(cè)腹板與頂?shù)装逑嘟惶幘捎脠A弧倒角過渡。- 10 -圖 2-4 跨中截面圖圖 2-5 中支點(diǎn)截面圖2.4 本橋主要材料(1)混凝土：梁體混凝土強(qiáng)度等級為C50，Ec=3.55 104MPa。梁體封錨混凝土采用 補(bǔ)償收縮混凝土，強(qiáng)度等級與梁體相同?？椎缐簼{采用M40 水泥漿。橋墩墩帽、墩身及 基礎(chǔ)采用 C30 混凝土。(2)預(yù)應(yīng)力體系：連續(xù)梁梁體縱向預(yù)應(yīng)力采用符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)預(yù)應(yīng)力混凝土 用鋼絞線(GB 5224)規(guī)定的 15.2mm 鋼絞線，標(biāo)準(zhǔn)抗

29、拉強(qiáng)度fpk=1860Mpa,彈性模量 為 1.95 105MPa。錨固體系采用與之對應(yīng)規(guī)格的 OVM 群錨裝置，張拉采用與之配套的機(jī) 具設(shè)備，采用金屬波紋管成孔。豎向預(yù)應(yīng)力筋采用 JL25mmPSB 螺紋鋼筋，抗拉強(qiáng)度標(biāo)- 11 -準(zhǔn)值 fpk830Mpa，彈性模量為 2.0 105MPa。錨具采用夾片式錨具錨固，采用 35mm 鐵 皮管成孔。(3) 普通鋼筋： 采用符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn) 鋼筋混凝土用熱扎光圓鋼筋 (GB 1499.1) HPB235 和鋼筋混凝土用熱軋帶肋鋼筋(GB 1499.2) HRB335 鋼筋。(4)支座：全橋簡支梁采用通橋(2007) 8160 鋼支座,連續(xù)箱梁采用

30、QZ 系列球型 支座。(5)橋面鋪裝：道渣槽內(nèi)涂 TQF-1 型防水層，其上設(shè) C40 纖維混凝土保護(hù)層形成 2%橫向排水坡,人行道鋪裝采用 C40 纖維混凝土磨耗層形成 1%橫向排水坡.在人行道欄 桿緣石內(nèi)側(cè)設(shè)置 100mmPVC 管,泄水管順橋向每隔 4.0m 左右設(shè) 2 套。2.5 懸臂澆筑施工程序(1)懸臂澆筑施工程序：采用單懸臂連續(xù)施工第一步：首先從 B、C 墩開始進(jìn)行對稱懸臂施工，同時(shí)支架現(xiàn)澆邊跨。 第二步： B、C 跨中段合龍，釋放B、C 墩臨時(shí)固結(jié)，形成雙單懸臂梁 第三步：邊跨段合龍，形成三跨連續(xù)梁結(jié)構(gòu)。(2)工程總體施工方案：本橋采用掛籃懸臂澆筑法施工，全梁共分54 個(gè)節(jié)段，

31、包 括 0 號段、邊跨現(xiàn)澆段，合攏段及懸臂澆筑梁段，其中懸臂節(jié)段共 40 段，節(jié)段長度分 2.0m (邊、中跨合攏段)、 3.5m、4.0m 三種。 0 號段施工采用墩身預(yù)埋型鋼托架、搭設(shè) 碗扣支架現(xiàn)澆；其余梁段采用 2 對掛籃懸臂澆筑。具體施工階段劃分如下圖所示(部分階段，不包括張拉預(yù)應(yīng)力階段)工作內(nèi) 容施工 工期施工簡圖- 12 -0#塊施 30工 天安裝掛 15籃 天1#塊澆 筑5 天1#塊張拉預(yù)應(yīng)力1 天移動掛 籃3 天7#塊及 邊跨現(xiàn) 澆施工5 天- 13 -邊跨合 攏中跨合 攏7 天7 天2.6 設(shè)計(jì)計(jì)算依據(jù)(1)鐵路橋涵設(shè)計(jì)基本規(guī)范(TB 10002.1-2005)(2)鐵路橋涵

32、鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范(TB 10002.3-2005)(3)鐵路橋涵混凝土和砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范(TB 10002.4-2005)(4)鐵路混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)暫行規(guī)定(鐵建設(shè)2005157 號)(5)鐵路橋涵施工規(guī)范(TB 10203-2002)(6)其它相關(guān)規(guī)范、規(guī)程- 14 -第三章 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋主梁內(nèi)力計(jì)算3.1 建立有限元模型使用MIDAS/Civil軟件(V6.7.1版本)建立橋梁施工過程的有限元模型，根據(jù)橋梁結(jié) 構(gòu)特點(diǎn)，全橋共分為54個(gè)單元， 55個(gè)節(jié)點(diǎn)。3.2 最大懸臂時(shí)內(nèi)力計(jì)算結(jié)果(1)恒載內(nèi)力計(jì)算: 連續(xù)梁橋的內(nèi)力與應(yīng)力狀態(tài)，與形成結(jié)構(gòu)的順序及過程密切

33、相關(guān)，不同的施工方案及施工順序?qū)?dǎo)致結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不同的受力狀況。施工方案將決定一 種結(jié)構(gòu)方案是否能夠成立。人們也可以利用一些特殊的施工方法來調(diào)整結(jié)構(gòu)內(nèi)力分布， 使結(jié)構(gòu)處于設(shè)計(jì)期望狀態(tài)。本橋采用懸臂現(xiàn)澆施工。在 2#和 3#號墩墩頂搭支架立模 灌筑 0 號段，支架由施工單位自行設(shè)計(jì)并施工，灌注0 號段之前，永久支座及臨時(shí)支座 均先就位并臨時(shí)鎖定活動支座， 預(yù)埋墩梁固結(jié)粗鋼筋及其它預(yù)應(yīng)力筋。撤除墩旁支架， 同步懸澆施工 2 號和 3 號墩頂各梁段。施工其余各跨合龍段，完成全梁合龍，形成連 續(xù)梁。連續(xù)跨在最大懸臂施工階段的恒載內(nèi)力如下表(由于全橋?qū)ΨQ，只列出一半的截 面)。從表中可以看出，采用懸臂施工的

34、連續(xù)梁，其恒載彎矩與用一次落架的連續(xù)梁橋 有很大不同，由于在施工過程中經(jīng)歷了懸臂階段，造成根部負(fù)彎矩遠(yuǎn)大于跨中正彎矩。表 3-1 最大懸臂施工階段內(nèi)力單元位置軸向 (kN)剪力-z (kN)彎矩-y (kNm)1I10-55.8101J20123.94-20.442I20-53.72-20.442J30126.02-42.133I3-0.92-269.26-42.133J41.02296.94-80.84I4-6.9-268.61-80.8- 15 -4J54.75184.82-23.545I50-234.16-23.545J60214.5407I70007J8-4.02749.94-1498

35、.498I8-18.861349.82-1498.498J9-29.442107.33-8409.789I9-59.922106.68-8409.789J10-81.912879.85- 18379.9410I10-90.272879.6- 18379.9410J11-115.243676.01-31488.9811I11-171.483673.82-31488.9811J12-210.014499.4-47842.0412I12-345.074491.06-47842.0412J13-404.165260.2-64937.4513I13-444.325256.96-64937.4513J14

36、-514.856091.42-84848.9914I14-647.436078.76-84848.9914J15-701.646587.7-97582. 1815I15-31.57-885.73-97582. 1815J16-18.52-519.73-96861.8416I160-520.06-96861.8416J1700-96601.8117I1700-96601.8117J180520.06-96861.8418I18-18.52519.73-96861.8418J19-31.57885.73-97582. 1819I19-701.64-6587.7-97582. 1819J20-647

37、.43-6078.76-84848.9920I20-514.85-6091.42-84848.9920J21-444.32-5256.96-64937.4521I21-404.16-5260.2-64937.4521J22-345.07-4491.06-47842.0422I22-210.01-4499.4-47842.0422J23-171.48-3673.82-31488.9823I23-115.24-3676.01-31488.9823J24-90.27-2879.6- 18379.9424I24-81.91-2879.85- 18379.9424J25-59.92-2106.68-84

38、09.7825I25-29.44-2107.33-8409.7825J26-18.86-1349.82-1498.4926I26-4.02-749.94-1498.4926J27000- 16 -(2)自重作用下施工至最大懸臂階段時(shí)的橋梁彎矩和剪力如下圖。圖 3-1 彎矩圖圖 3-2 剪力圖3.3 中跨合龍后的內(nèi)力計(jì)算合攏段施工時(shí)連續(xù)梁施工和體系轉(zhuǎn)換的重要環(huán)節(jié)， 合攏施工必須滿足受力狀態(tài)的設(shè) 計(jì)要求和保持梁體線形，控制合攏段得施工誤差，利用連續(xù)梁成橋設(shè)計(jì)的負(fù)彎矩預(yù)應(yīng)力 筋為支承，是連續(xù)梁分段懸臂澆筑施工的受力特點(diǎn)。懸臂澆筑過程中各獨(dú)立T 構(gòu)的梁體 處于負(fù)彎矩受力狀態(tài)， 隨著各 T 構(gòu)的依次合攏

39、， 梁體也依次轉(zhuǎn)化為不同結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)， 直至連續(xù)梁的成橋狀態(tài)。邊跨合龍后橋梁在自重作用下的內(nèi)力如下表：表 3-2 中跨合龍后的內(nèi)力彎矩-y (kNm)0-20.44-20.44-42.13-42.13-80.8-80.8-23.54-23.5400-1498.49-1498.49剪力-z (kN)-55.81123.94-53.72126.02-269.26296.94-268.61184.82-234.16214.540749.941349.82軸向 (kN)0000-0.921.02-6.94.75000-4.02-18.86位置I1 J2 I2 J3 I3 J4 I4 J5 I5 J6

40、 I7 J8I8單 元1122334455778- 17 -8J9-29.442107.33-8409.789I9-59.922106.68-8409.789J10-81.912879.85- 18379.9410I10-90.272879.6- 18379.9410J11-115.243676.01-31488.9811I11-171.483673.82-31488.9811J12-210.014499.4-47842.0412I12-345.074491.06-47842.0412J13-404.165260.2-64937.4513I13-444.325256.96-64937.4513

41、J14-514.856091.42-84848.9914I14-647.436078.76-84848.9914J15-701.646587.7-97582. 1815I15-31.57-885.73-97582. 1815J16-18.52-519.73-96861.8416I160-520.06-96861.8416J1700-96601.8117I1700-96601.8117J180520.06-96861.8418I18-18.52519.73-96861.8418J19-31.57885.73-97582. 1819I19-701.64-6587.7-97582. 1819J20-

42、647.43-6078.76-84848.9920I20-514.85-6091.42-84848.9920J21-444.32-5256.96-64937.4521I21-404.16-5260.2-64937.4521J22-345.07-4491.06-47842.0422I22-210.01-4499.4-47842.0422J23-171.48-3673.82-31488.9823I23-115.24-3676.01-31488.9823J24-90.27-2879.6- 18379.9424I24-81.91-2879.85- 18379.9424J25-59.92-2106.68

43、-8409.7825I25-29.44-2107.33-8409.7825J26-18.86-1349.82-1498.4926I26-4.02-749.94-1498.4926J27000- 18 -圖 3-3 彎矩圖圖 3-4 剪力圖3.4 活載內(nèi)力計(jì)算活載為基本可變荷載， 它是在使用階段內(nèi)作用的荷載， 此時(shí)結(jié)構(gòu)已成為最終體系(即 連續(xù)梁橋)?；钶d沿橋縱向不但可能在任一位置作用，而且也可能正向行駛，有可能反 向行駛，其相互間距在滿足規(guī)范的前提下又是任意的。因此求活載最不利效應(yīng)是一個(gè)很 重要的問題，連續(xù)梁橋一般按平面問題計(jì)算，因此將荷載乘以最不利橫向分布系數(shù)，沿 橋梁縱向?qū)⒑奢d按最不利位置分

44、別在影響線正(負(fù))效應(yīng)區(qū)加載，即可得絕對值最大的 正、負(fù)活在內(nèi)力。(1)中活載 max 的內(nèi)力如下表：表 3-3 中活載 max 的內(nèi)力單元位置軸向 (kN)剪力-z (kN)彎矩-y (kNm)1I10001J2050002I20317.602J30317.6837.133I31.09317.6837.133J41.09317.63368.94I48.16317.53368.94J58.16317.55506.325I50317.65506.325J60317.67564.86I60317.67564.86J70371.258876.217I75.28371.258876.21- 19 -7

45、J84.32559.9910587.448I811.26559.9410587.448J98.95736.6211163.049I918.21736.411163.049J1013.95898.0610695.2910I1015.38897.9910695.2910J1111.181043.69382.5911I1116.641042.979382.5911J1211.081172.887391.7212I1218.21170.717391.7212J1311.011272.595192.6513I1312.11271.85192.6513J146.241364.192666.8814I147

46、.851361.362666.8814J157.851410.522815.0415I1550.521417.62815.0415J1651.371441.482889.1216I1601442.42889.1216J1701465.712963.217I170150.832963.217J180150.832812.3718I1852.12150.732812.3718J1951.58150.732661.5419I1915.97149.982661.5419J2015.97149.982359.8920I2012.7150.292359.8920J2112.7150.293605.0521

47、I2111.55150.383605.0521J2211.89154.745421.6922I227.24155.025421.6922J2311.04236.597302.4523I237.42236.737302.4523J2410.34329.798917.6824I249.38329.828917.6824J2512.35434.3910194.6925I256.07434.5210194.6925J267.67549.3311058.3426I262.94549.3811058.3426J273.6671.4711439.5627I270671.4811439.5627J280702

48、.6311459.928I280702.6311459.928J290733.9511440.38- 20 -29I293.6733.9411440.3829J302.95858.7611062.1430I307.68858.6911062.1430J316.08979.3910200.3431I3112.37979.0910200.3431J329.391091.648923.2832I3210.351091.548923.2832J337.431193.477305.5733I3311.051192.767305.5733J347.241283.045421.1934I3410.41128

49、1.545421.1934J3510.131360.43327.4535I3514.821356.893327.4535J3614.821409.322358.9836I36161408.192358.9836J37161440.112661.0937I3751.581447.332661.0937J3852.131462.652812.1438I3801463.582812.1438J3901478.392963.239I39074.082963.239J40074.082889.1240I4051.3774.032889.1240J4150.5274.032815.0441I417.857

50、3.662815.0441J427.8573.662666.8842I426.2473.822666.8842J4312.11143.345199.643I4311.02143.435199.643J4418.22237.187400.0344I4411.09237.627400.0344J4516.66356.889391.1445I4511.19357.099391.1445J4615.39490.9210702.9346I4613.96490.9610702.9346J4718.22640.6211169.0247I478.95640.8111169.0247J4811.27806.42

51、10591.4148I484.32806.4910591.4148J495.28986.498878.5649I490986.518878.5649J5001080.97566.3350I5001080.97566.33- 21 -50J5101197.195507.0751I518.151196.795507.0751J528.151295.413369.1852I521.081295.833369.1852J531.081395.26837.1653I5301395.27837.1653J5401425.17054I5400054J55000圖 3-5 彎矩圖圖 3-6 剪力圖(2)中活載

52、 min 的內(nèi)力如下表：表 3-4 中活載 min 的內(nèi)力單元位置軸向 (kN)剪力-z (kN)彎矩-y (kNm)1I10001J200-3002I20-1425.13-3002J30-1395.21-294.033I3-4.77-1395.21-294.033J4-4.43-1295.72-825.774I4-33.3-1295.3-825.774J5-30.76-1196.63-1460.985I50-1197.03-1460.985J60-1080.69-2223.236I60-1080.69-2223.236J70-986.25-2858.437I7-1.99-986.23-285

53、8.437J8-3-806.17-4128.858I8-7.82-806.1-4128.858J9-10.29-640.45-5399.269I9-20.94-640.26-5399.269J10-25.54-490.61-6669.68- 22 -10I10-28.15-490.56-6669.6810J11-32.72-356.77-7940.0911I11-48.68-356.55-7940.0911J12-54.74-237.36-9210.5112I12-89.95-236.92-9210.5112J13-97.78-143.25- 10322. 113I13-107.49-143.

54、16- 10322. 113J14-115.3-73.82- 11433.714I14-144.99-73.66- 11433.714J15-150.23-73.66- 12068.915I15-2.64-74.03- 12068.915J16-2.64-74.03- 12386.616I160-74.08- 12386.616J170-74.08- 12704.217I170-1478.36- 12704.217J180-1463.53- 11751.418I18-5.37-1462.6- 11751.418J19-5.37-1447.23- 10829.319I19-153.37-1440

55、.01- 10829.319J20-149.96-1407.99-9045.8820I20-119.25-1410.92-9045.8820J21-114.05-1349.42-6181.9621I21-103.75-1350.25-6181.9621J22-98.41-1280.82-5042.7222I22-59.89-1283.2-5042.7222J23-55.69-1193.13-4438.523I23-37.43-1193.84-4438.523J24-34.24-1092.09-3834.2824I24-31.06-1092.19-3834.2824J25-27.87-979.7

56、7-3230.0625I25-13.69-980.07-3230.0625J26-12.01-859.46-2625.8426I26-4.6-859.53-2625.8426J27-3.93-734.73-2021.6227I270-734.74-2021.6227J280-703.41- 1870.5728I280-703.41- 1870.5728J290-672.25-2014. 1129I29-3.93-672.24-2014. 1129J30-4.6-550.08-2617.4230I30-12-550.04-2617.4230J31-13.68-435.11-3220.7331I3

57、1-27.85-434.98-3220.73- 23 -31J32-31.05-330.24-3824.0432I32-34.22-330.21-3824.0432J33-37.41-236.95-4427.3433I33-55.67-236.81-4427.3433J34-59.89-155.1-5030.6534I34-86.16-154.92-5030.6534J35-91.46-150.71-6552.0835I35-133.8-150.33-6552.0835J36-138.97-150.33-9024.4236I36-149.98-150.21-9024.4236J37-153.3

58、8-150.21- 10807.237I37-5.38-150.96- 10807.237J38-5.38-150.96- 11729.438I380-151.06- 11729.438J390-151.06- 12681.839I390-1465.66- 12681.839J400-1442.32- 12364.840I40-2.64-1441.4- 12364.840J41-2.64-1417.49- 12047.741I41-150.22-1410.41- 12047.741J42-144.98-1361.2- 11413.642I42-115.29-1364.03- 11413.642

59、J43-107.47-1271.56-1030443I43-97.76-1272.34-1030443J44-89.93-1170.4-9194.3244I44-54.73-1172.57-9194.3244J45-48.66-1042.62-7926. 1445I45-32.71-1043.24-7926. 1445J46-28.14-897.62-6657.9546I46-25.53-897.7-6657.9546J47-20.93-736.06-5389.7747I47-10.29-736.28-5389.7747J48-7.82-559.66-4121.5948I48-3-559.71

60、-4121.5948J49-1.99-371.05-2853.4149I490-371.06-2853.4149J500-317.05-2219.3250I500-317.05-2219.3250J510-317.05- 1458.4151I51-30.76-316.94- 1458.4151J52-33.3-316.94-824.3252I52-4.43-317.04-824.3252J53-4.77-317.04-294.03- 24 -53I530-317.05-294.0353J540-317.05-30054I540-500-30054J550003-7 彎矩圖3-8 剪力圖3.5