公路預應力混凝土連續(xù)剛構橋設計

1、西 南 交 通 大 學本科畢業(yè)設計86m+162m+86m公路預應力混凝土連續(xù)剛構橋設計年 級： 土木2009級學 號： 20090568姓 名： 陳 梓專 業(yè)： 土木工程指導老師： 張清華 2013年6月 西南交通大學本科畢業(yè)設計 第 頁 西南交通大學本科畢業(yè)設計 第184頁院 系 土木工程學院 專 業(yè) 土木工程 年 級 2009級詹天佑班 姓 名 陳 梓 題 目 （86m+162m+86m)公路預應力混凝土連續(xù)剛構橋 指導教師評 語 陳梓的畢業(yè)設計題目為86+162+86m公路預應力混凝土雙薄壁墩連續(xù)剛構橋設計，論文所完成的主要工作包括結構尺寸擬定、結構內力分析、預應力筋估算、結構內力組合

2、和驗算等。設計中考慮了采用懸臂澆筑施工方法條件下施工過程對于成橋內力狀態(tài)的影響，考慮了預應力、混凝土收縮徐變、溫度效應和支座不均勻沉降等因素所引起的次內力，在此基礎上進行了施工階段應力的控制驗算；并根據(jù)內力組合結果按照規(guī)范對結構進行了承載力極限狀態(tài)驗算和正常使用狀態(tài)驗算。論文計算基本正確、設計基本合理、設計圖紙和相關資料基本符合規(guī)定要求。論文達到本科畢業(yè)設計要求，同意進行答辯。 指導教師 (簽章)評 閱 人評 語 陳梓的畢業(yè)設計根據(jù)所確定的橋跨總體布置確定了結構主要尺寸、主梁分段及施工過程，建立了結構分析的有限元模型，進行了恒載及活載作用下的結構內力計算，據(jù)此估算并布置了預應力鋼束，計算了預應

3、力損失及溫度、徐變等次內力，進行了截面驗算。該生在畢業(yè)設計期間學習認真，所完成的畢業(yè)設計內容基本完整，所繪制的工程圖紙基本規(guī)范，已達到本科畢業(yè)設計要求。 評 閱 人 (簽章)成 績 答辯委員會主任 (簽章) 年 月 日畢 業(yè) 設 計 任 務 書班級 2009級詹天佑班 學生姓名 陳梓 學號 20090568 發(fā)題日期：2013 年 2 月 28 日 完成日期：2013年 6 月 6 日題 目 （86m+162m+86m） 公路預應力混凝土連續(xù)剛構橋設計 (一) 畢業(yè)設計目的 經過畢業(yè)設計，使同學們了解預應力混凝土連續(xù)剛構橋設計的基本過程，掌握預應力混凝土連續(xù)剛構橋設計的基本要素，包括橋型選擇、

4、橋跨尺寸比選、主要結構尺寸的選擇、結構受力計算分析、施工方法選擇等。 通過本次畢業(yè)設計，使同學們將四年學習的各種基本知識真正的綜合起來，并用于實踐，對橋梁的具體施工、使用有一個全新層次的了解，熟悉橋梁設計的步驟，為以后踏上工作崗位并盡快適應打下堅實的基礎。（二）設計資料1、主要技術指標(1) 橋跨布置： 86m+162m+86m 公路預應力混凝土連續(xù)剛構橋(2) 荷載標準：公路I級；(3) 橋面寬度：0.25m欄桿+23.75m車行道+3.5應急車道+0.25m欄桿=11.5m；(4) 橋面縱坡：0% (平坡)；(5) 橋面橫坡：2%。(6) 橋軸平面線型：直線。2、材料規(guī)格(1) 梁體混凝土

5、：C50級混凝土；(2)橋墩混凝土：C40級混凝土(3) 橋面鋪裝及欄桿混凝土：C30級混凝土；(4)承臺及樁基礎混凝土：C30級混凝土(5) 預應力鋼筋及錨具：主梁縱向預應力鋼筋可選用7-15.24、9-15.24、12-15.2、19-15.24或22-15.24高強度低松弛鋼絞線(1-15.24公稱斷面面積為140.00mm2)，=1860MPa，=1488MPa；對應錨具分別為YM15-7、YM15-9、YM15-12、YM15-19或YM15-22；對應波紋管直徑分別為(內徑)70、80、85、100mm或110mm (外徑比內徑大7mm)。主梁豎向預應力鋼筋可選用JL25精扎螺紋鋼

6、，MPa，錨具可選用JLM25型錨具，主梁橫向預應力鋼筋可選用5-15.24高強度低松弛鋼絞線，錨具可采用扁錨體系。(6) 普通鋼筋：受力主鋼筋用HRB400鋼筋(1228)，=330MPa，=330MPa；非受力鋼筋用HRB335鋼筋(820)，=280MPa，=280MPa。3、施工順序及注意事項(1) 墩臺基礎施工：橋臺采用明挖基礎，橋墩采用鉆孔樁基礎。(2) 在支架上現(xiàn)澆施工中間墩頂0#段 (3) 采用滿堂支架施工邊跨靠近邊支座梁段；(4) 在中間墩頂0#段上安置懸臂掛籃設施(擬取單邊掛籃設施集中荷載1000kN1200kN)；(5) 從中間墩頂0#段兩側采用掛籃對稱懸臂施工主梁其他梁

7、段；(6) 施工邊跨、中跨合攏段；(7) 拆除掛籃設施和邊跨支架；(9) 橋面鋪裝、人行道板及欄桿等后期工程施工(總的荷載集度可近似取為62kN/m)；(三) 設計任務1、橋式方案擬定說明所選擇橋式適合的地理、地質環(huán)境；主要尺寸如梁截面高度、頂?shù)装搴穸扰c腹板厚度及其變化規(guī)律等確定的一般方法；結構受力的合理性和經濟性等。2、結構內力分析結構內力分析基本原理描述；有限元結構分析計算和設計軟件的原理及使用，包括結構計算圖式的確定、單元劃分、施工階段的劃分及其對應的內力計算、運營階段內力計算等。結構內力分析，包括以下計算工作：自重恒載內力計算（含一期及二期恒載）；活載內力計算；主梁縱向預應力估算；縱向

8、預應力布置；預應力損失計算；預應力次內力計算；溫度內力計算（頂板升溫）；橫向預應力估算；支座沉降內力計算；收縮徐變次內力計算；（選作）荷載組合；3、主要截面檢算基本設計計算原理描述；相關設計規(guī)范應用的具體公式、參數(shù)表征方式的使用。對主梁驗算（按預應力混凝土構件驗算）包括以下幾方面的驗算：持久狀況承載能力極限狀態(tài)下：主梁正截面強度檢算；主梁斜截面強度檢算（考慮豎向預應力布置）；持久狀況正常使用極限狀態(tài)下：預應力損失計算；截面抗裂驗算；撓度驗算；持久狀況和短暫狀況構件應力計算：主梁截面正應力驗算；主梁截面主應力驗算（考慮豎向預應力布置）；主梁剛度驗算施工階段正應力計算；4、編制設計計算說明書5、繪

9、制結構主要施工圖繪制橋梁結構(主梁)主要構造圖(立面、平面、橫斷面和階段劃分圖)，分階段預應力鋼筋布置圖(各個施工階段預應力布置，包括縱向立面、平面和各個橫斷面布置)，施工程序圖等，要求達到A3幅面圖紙不少于16張。6、外文資料翻譯要求選擇一篇外文專業(yè)科技文獻（外文字符不少于10000個）翻譯或用外文寫出本人的畢業(yè)設計摘要（不少于500漢字，在答辯時用外語宣讀）。7、畢業(yè)設計的說明書不少于15000漢字。(四) 設計依據(jù)1、設計規(guī)范：(1) 中華人民共和國交通部標準，公路橋涵設計通用規(guī)范，JTG D60-2004；(2) 中華人民共和國交通部標準，公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范，JT

10、G D62-2004；(3)中華人民共和國交通部標準，公路橋梁預應力鋼絞線用YM錨具、連接器規(guī)格系列，JT/T329.1-1997。2、設計任務書。（五）設計要求1、根據(jù)任務書提出完成畢業(yè)設計工作計劃并報指導老師認可；2、掌握橋梁設計的基本原理和方法；3、熟悉有關設計規(guī)范的應用和相關橋梁專業(yè)計算軟件的使用；4、設計計算無誤，數(shù)據(jù)表格化；文整說明簡明扼要，條理清晰；章節(jié)編號分明，圖表編號說明清楚；文句通順，字跡工整，圖紙美觀；裝訂成冊。（六）論文各部分內容及時間分配：（共 16 周）第一部分 文獻資料的收集、閱讀、外文文獻的翻譯 ( 1周)第二部分 橋跨布置、構件尺寸的擬定和方案選擇 ( 2周)

11、第三部分 midas橋梁幾何模型計算模型的建立 ( 2周)第四部分 施工階段的確定設計及內力計算 ( 2周)第五部分 預應力鋼筋配束、主梁驗算 ( 5周)第六部分 匯總計算成果、檢算內容，論文整理、圖紙繪制工作 ( 3周)評閱及答辯 ( 1周)備 注 指導教師： 年 月 日審 批 人： 年 月 日 摘要設計橋型為長334m的公路直線預應力混凝土連續(xù)剛構橋,橋分三跨，其組成為86m+162m+86m，墩身為雙薄壁柔性墩，主梁截面形式為單箱單室箱型。設計荷載標準為公路I級。主梁采用掛籃懸臂對稱施工。因時間所限，資料缺乏，未能涉及下部結構（橋墩和基礎）、橫向預應力及豎向預應力的設計。根據(jù)活載位置的不

12、同，連續(xù)剛構橋的主梁截面內力可能同時出現(xiàn)正、負彎矩，所以，布置預應力鋼筋要按彎矩變化的幅值。相比普通連續(xù)梁橋，連續(xù)剛構橋將連續(xù)梁與薄壁墩（柔性）固結而成，其優(yōu)點除連續(xù)梁橋固有優(yōu)點之外，還包括節(jié)省支座，減少墩與基礎的工程量，改善了結構的水平荷載作用下的受力性能等。在該橋型下，各柔性墩按剛度比分配水平力。本次設計參考了如北江特大橋的大量工程實例，對結構方面進行了較為詳細的分析和研究。主梁橫截面采用單箱單室截面，梁高按1.5次拋物線變化，支座處最大為9.6米，跨中最小，為3.5米，頂板厚度取28cm。為了減小施工難度，并結合連續(xù)剛構橋的受力特點，底板厚度呈直線線性變化，由支座向跨中減?。褐ё幍装鍨?/p>

13、1.2m,跨中為0.3m。在設計中運用MIDAS軟件對結構進行了內力分析,以估計預應力鋼束數(shù)量和配置鋼筋，檢算時主要采用截面承載能力控制。圖紙繪制包括構造圖，配束圖，配束表和施工程序圖，同時進行了外文翻譯，在設計的最后階段編制設計計算說明書及文檔整理?！娟P鍵詞】: 預應力混凝土連續(xù)剛構橋；懸臂施工；內力分析；預應力損失；次內力。AbstractDesign is a prestressing concrete continuing steel bridge, with the total length of 334m of the highway，spans are 86m, 162m, an

14、d 86m respectively, the form of the section is single-box single-room，and the piers are flexible double think-wall。 The standard of the loads is highway one car loads. The main beam of the bridge is constructed symmetrically by Hanging Basket cantilever。 Because of the time constraint, the design do

15、esnt contain the lower structure (piers and foundations), horizontal prestressing and vertical prestressing. According to the different position of the live loads, the section of this continuing steel bridge may have positive structural forces and negative structural forces，therefore, the arrangemen

16、t of the prestressing reinforcement should vary in accordance with the change of structural forces. The continuing steel bridge is a combination of continuing beam and double think-wall piers (flexible), and it also changes the structures stress compatibility under the level of loads. Design is made

17、 on the basis of lots of real projects case, so it gives a detailed analysis and study of the structure. The cross section is in form of single-box single-room , the height of the beam changes according to the cross-section parabolic，from the supports the maximal height is 9.6m to the inter - Main b

18、eamheight of 3.5m, and the thick of the Roof is 28cm. In order to alleviate the difficulties of construction, the thick of the bottom ,combined with the stress feature of continuing steel bridge, changes in linear, reducing from the supports to the inter - Main beam, the thick of the supports is 1.2

19、m and the inter - Main beam is 0.3m. Upon the basis of the section design, making an analysis of internal forces of the structure by MIDAS， evaluate the amounts of the reinforcement and arrange them accordingly, then check the capability of the main controlling section. Drawingthe structural constru

20、ction plan, including the arrangement plan of the bridge span, the procedure of construction, etc. then translate them into English ,finally make the design illustration and Microsoft Word.Key words: prestressing concrete continuing steel bridge; cantilever construction; analysis of internal forces;

21、 prestressing lose; secondary internal forces目 錄TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc358818411 第一章 緒 論 PAGEREF _Toc358818411 h 1 HYPERLINK l _Toc358818412 1.1 橋式方案的選擇 PAGEREF _Toc358818412 h 1 HYPERLINK l _Toc358818413 1.2 預應力混凝土連續(xù)剛構橋概述 PAGEREF _Toc358818413 h 1 HYPERLINK l _Toc358818414 1.3 受力特點 PAGEREF

22、 _Toc358818414 h 2 HYPERLINK l _Toc358818415 1.4 構造特點 PAGEREF _Toc358818415 h 3 HYPERLINK l _Toc358818416 1.4.1 零號塊 PAGEREF _Toc358818416 h 3 HYPERLINK l _Toc358818417 1.4.2 橫隔板 PAGEREF _Toc358818417 h 3 HYPERLINK l _Toc358818418 1.4.3 合攏段 PAGEREF _Toc358818418 h 3 HYPERLINK l _Toc358818419 1.5 畢業(yè)設計

23、的目的和意義 PAGEREF _Toc358818419 h 4 HYPERLINK l _Toc358818420 1.5.1畢業(yè)設計的目的 PAGEREF _Toc358818420 h 4 HYPERLINK l _Toc358818421 1.5.2畢業(yè)設計的意義 PAGEREF _Toc358818421 h 4 HYPERLINK l _Toc358818422 第二章 結構初步設計 PAGEREF _Toc358818422 h 5 HYPERLINK l _Toc358818423 2.1 設計概述 PAGEREF _Toc358818423 h 5 HYPERLINK l _

24、Toc358818424 2.2 截面尺寸擬定 PAGEREF _Toc358818424 h 5 HYPERLINK l _Toc358818425 2.2.1 變截面箱梁形式 PAGEREF _Toc358818425 h 5 HYPERLINK l _Toc358818426 2.2.2 主梁高度 PAGEREF _Toc358818426 h 6 HYPERLINK l _Toc358818427 2.2.3 頂?shù)装搴穸?PAGEREF _Toc358818427 h 6 HYPERLINK l _Toc358818428 2.2.4腹板厚度 PAGEREF _Toc358818428

25、 h 7 HYPERLINK l _Toc358818429 2.2.5梗腋（承托） PAGEREF _Toc358818429 h 7 HYPERLINK l _Toc358818430 2.3 主梁分段與施工節(jié)段劃分 PAGEREF _Toc358818430 h 8 HYPERLINK l _Toc358818431 2.3.1 懸臂施工節(jié)段劃分 PAGEREF _Toc358818431 h 8 HYPERLINK l _Toc358818432 2.3.2 施工階段劃分 PAGEREF _Toc358818432 h 9 HYPERLINK l _Toc358818433 2.3.3

26、 施工注意事項 PAGEREF _Toc358818433 h 10 HYPERLINK l _Toc358818434 第三章 主梁內力計算 PAGEREF _Toc358818434 h 11 HYPERLINK l _Toc358818435 3.1 橋梁電算 PAGEREF _Toc358818435 h 11 HYPERLINK l _Toc358818436 3.1.1 計算圖式 PAGEREF _Toc358818436 h 11 HYPERLINK l _Toc358818437 3.1.2 施工階段設計 PAGEREF _Toc358818437 h 12 HYPERLINK

27、 l _Toc358818438 3.2 MIDAS/CIVIL2012參數(shù)信息 PAGEREF _Toc358818438 h 14 HYPERLINK l _Toc358818439 3.2.1材料特性 PAGEREF _Toc358818439 h 14 HYPERLINK l _Toc358818440 3.2.2 荷載信息 PAGEREF _Toc358818440 h 15 HYPERLINK l _Toc358818441 3.3恒載內力計算 PAGEREF _Toc358818441 h 16 HYPERLINK l _Toc358818442 3.3.1 毛截面幾何特性 PA

28、GEREF _Toc358818442 h 16 HYPERLINK l _Toc358818443 3.2.2 恒載內力計算 PAGEREF _Toc358818443 h 17 HYPERLINK l _Toc358818444 3.4活載內力計算 PAGEREF _Toc358818444 h 20 HYPERLINK l _Toc358818445 3.4.1橫向分布系數(shù)的考慮 PAGEREF _Toc358818445 h 20 HYPERLINK l _Toc358818446 3.4.2活載因子的計算 PAGEREF _Toc358818446 h 21 HYPERLINK l

29、_Toc358818447 第四章 預應力鋼束的估算與布置 PAGEREF _Toc358818447 h 24 HYPERLINK l _Toc358818448 4.1 預應力鋼束的估算 PAGEREF _Toc358818448 h 24 HYPERLINK l _Toc358818449 4.2 預應力筋估束計算原理 PAGEREF _Toc358818449 h 24 HYPERLINK l _Toc358818450 4.2.1按承載能力極限計算 PAGEREF _Toc358818450 h 24 HYPERLINK l _Toc358818451 4.2.2按正常使用極限狀態(tài)計

30、算 PAGEREF _Toc358818451 h 25 HYPERLINK l _Toc358818452 4.3 預應力鋼束估算結果 PAGEREF _Toc358818452 h 27 HYPERLINK l _Toc358818453 4.4 縱向預應力鋼束的布置 PAGEREF _Toc358818453 h 29 HYPERLINK l _Toc358818454 4.5豎向預應力鋼束的布置 PAGEREF _Toc358818454 h 30 HYPERLINK l _Toc358818455 4.6橫向預應力鋼束的估算與布置 PAGEREF _Toc358818455 h 31

31、 HYPERLINK l _Toc358818456 第五章 預應力損失及有效預應力計算 PAGEREF _Toc358818456 h 33 HYPERLINK l _Toc358818457 5.1 預應力鋼筋與管道之間的摩擦損失 PAGEREF _Toc358818457 h 33 HYPERLINK l _Toc358818458 5.2 錨具變形、鋼筋回縮和接縫壓縮產生的預應力損失 PAGEREF _Toc358818458 h 34 HYPERLINK l _Toc358818459 5.3 混凝土彈性壓縮產生的預應力損失 PAGEREF _Toc358818459 h 34 HY

32、PERLINK l _Toc358818460 5.4 預應力鋼筋應力松弛產生的預應力損失 PAGEREF _Toc358818460 h 34 HYPERLINK l _Toc358818461 5.5 混凝土的收縮和徐變產生的預應力損失 PAGEREF _Toc358818461 h 35 HYPERLINK l _Toc358818462 5.6 有效預應力計算 PAGEREF _Toc358818462 h 36 HYPERLINK l _Toc358818463 第六章 次內力計算 PAGEREF _Toc358818463 h 45 HYPERLINK l _Toc35881846

33、4 6.1 徐變次內力 PAGEREF _Toc358818464 h 45 HYPERLINK l _Toc358818465 6.2 收縮次內力 PAGEREF _Toc358818465 h 48 HYPERLINK l _Toc358818466 6.3 預加力引起的次內力 PAGEREF _Toc358818466 h 52 HYPERLINK l _Toc358818467 6.4 溫度次內力 PAGEREF _Toc358818467 h 55 HYPERLINK l _Toc358818468 6.4.1 系統(tǒng)溫度 PAGEREF _Toc358818468 h 56 HYPE

34、RLINK l _Toc358818469 6.4.2 局部溫度效應 PAGEREF _Toc358818469 h 59 HYPERLINK l _Toc358818470 6.5 支座不均勻沉降引起的次內力 PAGEREF _Toc358818470 h 63 HYPERLINK l _Toc358818471 第七章 截面驗算 PAGEREF _Toc358818471 h 67 HYPERLINK l _Toc358818472 7.1 內力組合 PAGEREF _Toc358818472 h 67 HYPERLINK l _Toc358818473 7.1.1 作用與作用效應 PAG

35、EREF _Toc358818473 h 67 HYPERLINK l _Toc358818474 7.1.2 內力組合 PAGEREF _Toc358818474 h 67 HYPERLINK l _Toc358818475 7.2 截面驗算 PAGEREF _Toc358818475 h 69 HYPERLINK l _Toc358818476 7.2.1 承載能力極限狀態(tài)驗算 PAGEREF _Toc358818476 h 70 HYPERLINK l _Toc358818477 7.2.2 正常使用極限狀態(tài)驗算 PAGEREF _Toc358818477 h 77 HYPERLINK

36、l _Toc358818478 7.3 持久狀況和短暫狀況構件的應力驗算 PAGEREF _Toc358818478 h 85 HYPERLINK l _Toc358818479 7.3.1 使用階段正截面壓應力驗算 PAGEREF _Toc358818479 h 85 HYPERLINK l _Toc358818480 7.3.2 使用階段斜截面主壓應力驗算 PAGEREF _Toc358818480 h 88 HYPERLINK l _Toc358818481 7.3.3 施工階段正截面法向應力驗算 PAGEREF _Toc358818481 h 91 HYPERLINK l _Toc35

37、8818482 7.3.4 受拉區(qū)鋼筋的拉應力驗算 PAGEREF _Toc358818482 h 94 HYPERLINK l _Toc358818483 第八章 主要工程數(shù)量估算 PAGEREF _Toc358818483 h 98 HYPERLINK l _Toc358818484 8.1 混凝土用量估算 PAGEREF _Toc358818484 h 98 HYPERLINK l _Toc358818485 8.2 預應力鋼絞線用量 PAGEREF _Toc358818485 h 99 HYPERLINK l _Toc358818486 8.2.1縱向預應力鋼絞線用量 PAGEREF

38、_Toc358818486 h 99 HYPERLINK l _Toc358818487 8.2.2豎向預應力鋼筋用量 PAGEREF _Toc358818487 h 101 HYPERLINK l _Toc358818488 8.2.3橫向預應力鋼絞線用量 PAGEREF _Toc358818488 h 101 HYPERLINK l _Toc358818489 8.3 錨具用量估算 PAGEREF _Toc358818489 h 101 HYPERLINK l _Toc358818490 論文總結 PAGEREF _Toc358818490 h 102 HYPERLINK l _Toc35

39、8818491 致 謝 PAGEREF _Toc358818491 h 103 HYPERLINK l _Toc358818492 參考文獻 PAGEREF _Toc358818492 h 104 HYPERLINK l _Toc358818493 附 錄 PAGEREF _Toc358818493 h 105 HYPERLINK l _Toc358818494 實習報告 PAGEREF _Toc358818494 h 105第一章 緒 論1.1 橋式方案的選擇橋梁的形式主要可以考慮拱橋、連續(xù)梁橋、斜拉橋、懸索橋等，對所選橋梁方案的綜合評價主要考慮的原則，包括橋梁的適用性，橋梁的舒適性與安全性

40、、橋梁的經濟性、橋梁設計的先進性以及外形美觀。本橋總長度334米，擬選用連續(xù)剛構橋。連續(xù)剛構橋利用高墩的柔度來適應結構由預加力、混凝土收縮徐變和溫度變化所引起的縱向位移，其主要優(yōu)點：結構受力合理，跨越能力大，抗震性能優(yōu)越，結構整體性好，養(yǎng)護簡便，造型簡單美觀等。與連續(xù)剛構橋相比，其他橋型的缺點：（1）懸索橋、斜拉橋懸索橋、斜拉橋是一種適合于大跨度的橋型，其主要承重結構為纜索，剛度較小，在荷載作用下容易產生較大的撓度和振動，本橋跨度較小，不適合此種橋型。（2）拱橋拱橋的水平推力較大，對地基和基礎的要求較高，且拱橋建筑高度較高，所以不適合在本地建設。（3）連續(xù)梁橋連續(xù)梁橋中間支座處負彎矩較大，施工

41、較為復雜，雖同為超靜定結構，但其穩(wěn)定性要比剛構橋差，所以不適合采用。（4）鋼橋鋼橋的造價較高，且后期養(yǎng)護、維修和管理等工作量較大，運營中噪音較大，所以不適合采用。1.2 預應力混凝土連續(xù)剛構橋概述剛構橋是指橋跨結構與橋墩式橋臺連為一體，主要承重結構采用剛構的橋梁。剛構橋有多種形式，按其結構可分為門式剛構、斜腿剛構、T形剛構和連續(xù)鋼構。本設計即采用的是連續(xù)剛構橋形式。連續(xù)剛構橋采用預應力混凝土結構，有兩個以上主墩采用墩梁固結。預應力混凝土連續(xù)剛構橋有著諸多特點，包括：跨越能力大，受力合理，抗震性能優(yōu)越，結構整體性能好，抗扭潛力大，養(yǎng)護簡便，造型簡單。同時由于連續(xù)剛構橋主梁連續(xù)、墩梁固結，因此保證

42、了連續(xù)梁無伸縮縫，行車平順通暢的特點。在施工方面，連續(xù)剛構橋具有T形剛構的優(yōu)點，在懸臂施工時不設支座，不需要臨時固結，并且具有很大的順橋向抗彎剛度和橫向抗扭剛度，能很好的滿足較大跨徑橋梁的受力要求。連續(xù)剛構橋所采用的主梁與中間支墩通過完全的結構性連接來實現(xiàn)墩梁固結傳力，沒有中間支點豎向支座的構造，但又必須要求中間橋墩和主梁在支點處的變形協(xié)調一致，因此連續(xù)剛構橋的的中間橋墩一般采用具有較大的高度，并且抗彎剛度相對較低的柔性墩結構體系，并以此來使得中間橋墩的結構剛度能夠適應主梁的變形?？紤]到結構內力分配規(guī)律，結構尺寸的協(xié)調性以及良好的經濟性，中大跨度的連續(xù)剛構橋主梁一般采用變截面，以使得結構剛度和

43、內力分配上協(xié)調一致。連續(xù)剛構橋在我國的發(fā)展起步較晚，但是在近二十年間卻得到了較大的發(fā)展，連續(xù)剛構橋在跨越能力方面要優(yōu)于連續(xù)梁橋，在施工簡易方面要優(yōu)于拱橋，而在經濟性方面又明顯的優(yōu)于斜拉橋和吊橋。1.3 受力特點連續(xù)剛構橋屬于多次超靜定結構，在結構自重與外荷載作用下，主梁將受到交變的正負彎矩作用。由于施加預應力、混凝土的收縮徐變以及溫度變化所引起的結構縱向位移將會在結構中產生較大的次內力，從而影響結構的承載能力和正常使用。大跨度連續(xù)剛構橋一般采用柔性薄壁墩，將柔性墩作為一種擺動支撐體系，以此來減小墩的剛度，削弱次內力效應的影響。由于橋墩具有一定的柔性，使得主梁所受的彎矩相比于連續(xù)梁要有所減少，但

44、是在墩梁固結處剛架受力特性仍然存在，其應力仍是相當?shù)膹碗s。綜合了連續(xù)梁和T型剛構橋的受力特點，連續(xù)剛構橋的梁部結構受力性能與連續(xù)梁相同，梁體內的軸力以及薄壁墩底部產生的彎矩，都會隨著墩高的增加而急劇減小。由于連續(xù)剛構橋的墩梁是固結，所以節(jié)省了大型支座的昂貴費用同時也減少了橋墩和基礎的工程量。連續(xù)鋼構體系還具有較為優(yōu)越的抗震性能，并且能夠改善結構在水平荷載作用下的受力性能。1.4 構造特點1.4.1 零號塊零號塊一般作為施工機具和材料堆放的臨時場地，是懸臂澆注施工的中心塊體，同時也是體系轉換的控制塊體。零號塊的受力較為復雜，結構尺寸也都取的較大。從國內的施工來看，零號塊常常會出現(xiàn)開裂的問題，因此

45、零號塊的施工工藝及結構構造是很值得研究的問題。1.4.2 橫隔板對于懸臂施工的連續(xù)剛構橋來說，主梁截面大多采用箱型截面，其抗扭剛度較大，所以除了零號塊內會設置橫隔板之外，其他梁段一般不設置橫隔板。零號塊內的橫隔板因為要傳遞較大的荷載，所以一般采用一片實體或兩片式的剛性橫隔板，板中會設置過人洞。同時考慮不平衡段底板鋼束彎起錨的要求，還需設置預留伸縮槽。1.4.3 合攏段合攏段的施工是連續(xù)剛構橋施工的重要環(huán)節(jié)，合攏段的構造措施必須給予重視，使合攏段與兩側梁體的變形保持協(xié)調一致，并在施工過程中傳遞內力。因為在合攏段的施工過程中，混凝土早期收縮、新澆混凝土的水化熱、已完成結構的收縮徐變、溫度變化以及結

46、構體系變化和施工荷載等因素，將會對尚未達到強度的合攏段混凝土產生直接的影響。在滿足施工要求的情況下，合攏段長度要盡量短，以便于構造的處理，一般取1.5m3m。本設計中跨中和邊跨合攏段均取2m。合攏段的構造處理有以下幾種：（1）用勁性鋼管作為合攏段的預應力套管；（2）加強配筋，將混凝土強度提高一個等級；采用早強、高強、少收縮混凝土；加強混凝土的養(yǎng)護；（3）用臨時勁性鋼桿鎖定；（4）壓柱支撐。1.5 畢業(yè)設計的目的和意義1.5.1畢業(yè)設計的目的隨著中國基礎建設的蓬勃發(fā)展，大量的橋梁結構在國內不斷涌現(xiàn)出來。近年來大量的公路橋梁也在不斷地修建起來，其中連續(xù)剛構是最為廣泛應用的形式。本次畢業(yè)設計的目的是

47、：（1）運用所學的基礎理論和專業(yè)知識，在指導老師的輔導下，參照國家有關規(guī)范、標準、工程設計圖集及其他參考資料，獨立完成一座橋施工、成橋、預應力束配置以及各個階段的檢算工作。（2）熟悉和掌握用橋梁專業(yè)軟件Midas，完成各階段模型的建立，以及荷載的加載，預應力束的配置，并對各個階段進行檢算，同時學會如何解決結構檢算不通過的難題。了解不同驗算項目所使用的荷載效應組合。1.5.2畢業(yè)設計的意義畢業(yè)設計是高等工科院校本科培養(yǎng)計劃中的最后一個教學環(huán)節(jié)，是對大學四年所學知識的運用和總結，本次畢業(yè)設計的意義在于：（1）通過這次設計，將大學四年所學的各種基本知識真正的綜合起來，并用于實踐。（2）悉并掌握橋梁設

48、計的整個流程、步驟和方法，鞏固已學知識。通過本次設計對橋梁的具體施工，有一個全新層次的了解，為以后踏上工作崗位并盡快適應打下堅實的基礎。（3）通過本次設計熟練掌握橋梁專業(yè)軟件Midas以及輔助設計軟件Auto CAD和Excel等的使用。第二章 結構初步設計2.1 設計概述本設計為高速公路預應力混凝土連續(xù)剛構橋，設計跨度為86m+162m+86m。單幅橋面寬度布置為：0.25m欄桿+23.75m車行道+3.5m應急車道+0.25m欄桿=11.5m；橋面縱坡0，橋面橫坡2；橋軸平面線形為直線。本設計主梁采用單箱單室箱型截面，梁高沿縱橋向成1.5次拋物線變化。中跨墩頂梁高9.6m，高跨比1/16.

49、875；中跨跨中梁高3.5m，高跨比1/46.3。箱梁頂板寬11.5m，底板寬5.5m，頂板懸臂長3m；中跨墩頂處截面腹板厚度100cm，中跨跨中和邊跨靠近邊支座附近梁段腹板厚度為50cm。2.2 截面尺寸擬定2.2.1 變截面箱梁形式懸臂澆注混凝土連續(xù)剛構橋采用箱型截面對橋梁非常有利，箱形截面這種閉合薄壁截面有利于減輕自重并具有較大的面積，能滿足配筋要求，箱形截面同時還具有良好的動力特性和很大的抗彎及抗扭剛度，能夠在跨中或支座部位有效地抵抗正負彎矩。常見的箱形截面形式有：單箱單室、單箱雙室、雙箱單室、單箱多室、雙箱多室等等，本設計采用單箱單室截面，其優(yōu)點是：受力明確，施工方便，節(jié)省材料用量等

50、。變截面的底板變化規(guī)律可采用圓弧線、拋物線或折線。其中拋物線與連續(xù)梁的彎矩變化最為接近，本次設計箱梁底板按1.5次拋物線變化，支點梁高9.6m，跨中梁高3.5m。箱梁在橫截面的布置形式，主要與橋寬、橋面荷載等有關，外側腹板可布置為直腹板、斜腹板等。本次設計采用單箱單室直腹板截面。2.2.2 主梁高度連續(xù)剛構橋的主梁高度一般根據(jù)經驗公式確定，其高跨比H/L，跨中截面可取1/401/50，支點截面可取1/151/25，綜合考慮，本設計中跨墩頂梁高取為9.6m，高跨比1/16.875；中跨跨中梁高3.5m，高跨比1/46.3。梁底曲線選用1.5次曲線，以合攏段底部端點為原點，曲線方程為：y=0.00

51、92068 x1.5+3.5(x=076 y=3.59.6)。箱形截面橫斷面圖，見圖2-1、2-2：圖2-1 支座截面尺寸布置圖（單位：cm）圖2-2 跨中截面尺寸布置圖（單位：cm）2.2.3 頂?shù)装搴穸认湫谓孛娴捻敯搴偷装迨墙Y構承受正負彎矩的主要工作部位。其尺寸要受到受力要求和構造要求兩個方面的控制。預應力混凝土連續(xù)剛構橋除了梁高變化外，箱梁的頂板、腹板、底板也應變化，以滿足梁內各截面的不同受力要求。對于懸臂施工，橋墩處的負彎矩極大，軸壓力極大，為了滿足抗壓強度，加大底板厚度尤為重要，同時頂?shù)装搴穸冗€要考慮預應力筋的布置張拉要求。本橋頂板厚度取為28cm，沿全橋不變；底板厚度則呈1.5次拋

52、物線變化，墩頂處主梁厚度一般為梁高的1/101/12，本設計取120cm，跨中和邊跨靠近邊支點截面底板厚度取30cm。2.2.4腹板厚度腹板的功能是承受截面的剪應力和主拉應力。在預應力梁中，因為彎束對外剪力的抵消作用，所以剪應力和主拉應力的值比較小，腹板不必設的太大；同時，腹板的最小厚度應考慮力筋的布置和混凝土澆注要求，其設計經驗為：（1）腹板內無預應力筋時，采用200mm。（2）腹板內有預應力筋管道時，采用250-300mm。（3）腹板內有錨頭時，采用250-300mm。大跨度預應力混凝土箱梁橋，腹板厚度可以從跨中逐步向支點加寬，以承受支點處較大的剪力，一般采用300-600mm，甚至可達到

53、1m左右。本設計支座處腹板厚度取100cm，跨中腹板厚度取50cm。2.2.5梗腋（承托）設置梗腋可以提高截面的抗扭剛度和抗彎剛度，減小扭轉應力和畸變應力，在構造方面梗腋又為布置預應力鋼筋提供了空間，并且有利于混凝土的澆注和脫模。梗腋一般設置在箱梁的頂板、底板和腹板的相交處。本設計在頂板和腹板交接處設置45cm150cm的水平梗腋，在底板與腹板交接處設置50cm50cm的下梗腋。2.3 主梁分段與施工節(jié)段劃分2.3.1 懸臂施工節(jié)段劃分箱梁施工節(jié)段的劃分主要考慮以下幾個因素：（1）零號塊托架施工，工作條件相對較好，考慮到施工機具，臨時物品堆放等因素，可適當劃分長一些。（2）掛籃的承載能力與抗傾

54、覆性。本設計掛籃承載能力1800kN，梁段劃分長度不宜超過5m。（3）梁段劃分不宜過短，要滿足預應力管道彎曲半徑的要求。（4）梁段劃分的規(guī)格盡量減少，以利于施工。本橋全長334m，零號塊長度12m，懸臂澆注梁段為3m、3.5m、4m和4.2m；中跨合攏段長度2m，邊跨和攏段長度2m；邊跨滿堂支架施工長度為4m；最大梁段重為15136KN，懸臂施工時各梁段重量見表2-1，施工節(jié)段劃分如圖2-3所示：圖2-3 懸臂施工時各梁段劃分示意圖表2-1 懸臂施工時各梁段重梁段截面面積（m2)長度（m）重量（kN）01234567891011121314151617181941.57 22.01 24.79

55、 20.99 22.93 22.05 21.19 20.36 19.50 18.29 16.83 15.49 14.53 13.92 13.36 12.84 12.35 11.93 11.59 11.37 3.54444444.24.215132.00 2002.78 2255.50 1910.48 2087.02 2006.68 1928.68 1852.76 2028.00 1902.16 1750.32 1610.44 1510.60 1447.68 1389.44 1401.66 1348.62 1302.86 1265.42 1241.50 2.3.2 施工階段劃分不同的橋梁形式有不

56、同的施工方法，而不同的施工方法在施工的不同階段的內力也各不相同，結構設計必須考慮到施工的方法、施工內力和變形，同時施工方法的選擇也必須符合設計的要求。常見的混凝土連續(xù)梁橋的施工方法有：支架現(xiàn)澆施工、懸臂施工、逐孔施工和頂推施工等，其中與變截面連續(xù)梁最匹配的施工方法是懸臂施工法。懸臂施工法通常又分為懸臂澆注和懸臂拼裝，而懸臂澆注施工按受力圖式又有掛籃懸臂施工和桁式吊懸臂施工之分。本次設計選擇掛籃懸臂施工，采用菱形掛籃系統(tǒng)，掛籃總重100t，設計承載能力為180t。掛籃懸臂現(xiàn)澆施工程序如下：階段1：零號塊澆注，待混凝土強度達到設計值后，張拉預應力索。階段2：懸臂澆注1#段。在零號段上對稱架設4個掛

57、籃，立模，綁扎鋼筋，預埋預應力管道，做好混凝土澆注準備工作。澆注混凝土，待混凝土強度達到設計值，張拉預應力索。階段3：拆模，掛籃前移。綁扎鋼筋，預埋預應力管道，做好混凝土澆注前期準備工作。階段4：重復2-3階段工作，直至梁體達到最大雙懸臂狀態(tài)。階段5：架設邊跨現(xiàn)澆段滿堂支架，鋪設模板，綁扎鋼筋，澆注混凝土。待混凝土強度達到設計值，張拉預應力索。階段6：拆除邊跨滿堂支架，拆除中跨懸臂掛籃，架設中跨合攏段模板和吊籃?，F(xiàn)澆中跨合攏段，張拉預應力索，拆除模板和吊籃。階段7：施加橋面二期荷載。2.3.3 施工注意事項（1）梁段懸臂澆注過程中應注意保持兩端重量平衡，避免出現(xiàn)不平衡彎矩。施工時通常采用加臨時

58、錨固、在墩旁設置臨時支架等措施來承受這些不平衡彎矩。（2）澆注梁段時，與前段混凝土結合面應該鑿毛，并清洗干凈，縱向非預應力筋采用搭接。（3）在澆筑中跨和邊跨合攏段時，應注意在非溫度急劇變化日或者夜間氣溫最低的時候進行。為了保證灌注質量，在中跨合攏段兩端截面間設置鋼支撐，并在頂板、底板上各張拉四根臨時鋼索，來鎖定合攏段兩側梁部。（4）為了使主梁的施工達到高質量、高精度和高安全度，除了要求混凝土強度達到設計值以后方可施加預應力外，對已經灌注的梁段，要求通過以下3個方面的校核檢查后才可以進行下一梁段的施工：1）混凝土強度必須達到或超過設計標號。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。3

59、）實測撓度值與設計值相符。第三章 主梁內力計算3.1 橋梁電算預應力混凝土連續(xù)剛構橋，屬于超靜定結構，其受力情況非常復雜，要精確分析分析其真實受力，如果采用人工手算，運算量相當浩大，并且精度很難達到要求，本次設計的內力分析計算采用MIDAS/CIVIL2012完成。MIDAS是一款橋梁分析專用有限元軟件，在此次的設計中通過此軟件進行恒載內力、活載內力等結構內力的計算，并用其進行懸臂澆注施工階段的模擬分析。3.1.1 計算圖式 結構離散化是一個十分重要的步驟，將完整的結構進行分段，離散成許多的單元，計算這些單元的內力以便進行下一步的設計計算。結構離散化是結構有限元分析的重要環(huán)節(jié)，必須遵守以下原則

60、：（1）計算模型應盡量符合實際結構的構造特點和受力特點，以保證結果的真實性；對零號塊、橫隔板、支座的處理尤為重要。（2）保證體系的幾何不變性，特別是在錯綜復雜的體系轉換過程中更應注意，同時要避免出現(xiàn)與實際結構受力不符的多余約束；（3）在合理模型的前提下，減少不必要的結點數(shù)目，以縮短計算時間，減少后處理工作量。桿系單元的劃分，應根據(jù)結構的構造特點，實際問題的需要以及計算精度的要求來決定。本設計的單元劃分，每一個施工階段自然劃分為一個單元，這樣便于模擬施工過程，并且方便截面的驗算，同時在墩頂、跨中和一些構造變化位置相應增設了幾個單元。這樣整個全橋劃分成156個單元，其中橋面單元96個。MIDAS模