建筑大跨度鐵路連續(xù)梁拱組合橋梁設(shè)計(jì)

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精益求精，善益求善。[建筑]大跨度鐵路連續(xù)梁拱組合橋梁設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)評語畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)評語工作日志I題目：大跨度鐵路連續(xù)梁拱組合橋梁設(shè)計(jì)（90+180+90m）專業(yè)：土木工程學(xué)生姓名：黎奮學(xué)號(hào)：06231216時(shí)間2010年3月1日至2010年3月15日工作重點(diǎn)翻譯老師給的英文文獻(xiàn)資料。自己在學(xué)校的電子圖書館里找英文文獻(xiàn)，并翻譯翻譯工作開始時(shí)使用了金山詞霸后，結(jié)果翻譯出來后發(fā)現(xiàn)很多句子都是不通順的，不能表達(dá)原文的內(nèi)容，很多的土木專業(yè)詞匯也翻譯不了。所以就查英文文獻(xiàn)中每個(gè)不懂的單詞，翻看土木工程專業(yè)英語書，用自己的話整理翻譯內(nèi)容。其中英文文獻(xiàn)中的圖表很多，在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，知道了翻譯中圖表的處理方法，完成了規(guī)定的翻譯工作指導(dǎo)教師意見：簽字：日期：題目：大跨度鐵路連續(xù)梁拱組合橋梁設(shè)計(jì)（90+180+90m）專業(yè)：土木工程學(xué)生姓名：黎奮學(xué)號(hào)：06231216時(shí)間2010年3月16日至2010年3月31日工作重點(diǎn)收集設(shè)計(jì)所需要的數(shù)據(jù)與資料在圖書館或者數(shù)據(jù)庫查找相關(guān)的文獻(xiàn)資料，為后面畢設(shè)的進(jìn)展做好鋪墊，完成開題報(bào)告中的文獻(xiàn)綜述。這一階段開始的時(shí)候，不是很有經(jīng)驗(yàn)，查閱了許多無用的文獻(xiàn)資料，不具有針對性。在老師的指導(dǎo)下，后期終于有些成果，完成文獻(xiàn)綜述。指導(dǎo)教師意見：簽字：日期：

題目：大跨度鐵路連續(xù)梁拱組合橋梁設(shè)計(jì)（90+180+90m）專業(yè)：土木工程學(xué)生姓名：黎奮學(xué)號(hào)：06231216時(shí)間2010年4月1日至2010年4月15日工作重點(diǎn)參考同類的設(shè)計(jì)與規(guī)范，對設(shè)計(jì)的橋梁進(jìn)行方案比選與尺寸擬定。針對該橋大跨度鐵路橋的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)三種合適的方案1）拱橋方案2）連續(xù)梁橋方案3）連續(xù)梁拱組合橋方案三個(gè)方案各有各的特點(diǎn)，分析其特點(diǎn)，找出各自的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行比較，選出一個(gè)適合本橋的最優(yōu)方案。確定方案之后，參考同類設(shè)計(jì)與設(shè)計(jì)規(guī)范，對橋梁的主要設(shè)計(jì)截面進(jìn)行尺寸的擬定。指導(dǎo)教師意見：簽字：日期：

題目：大跨度鐵路連續(xù)梁拱組合橋梁設(shè)計(jì)（90+180+90m）專業(yè)：土木工程學(xué)生姓名：黎奮學(xué)號(hào)：06231216時(shí)間2010年4月16日至2010年4月30日工作重點(diǎn)確定設(shè)計(jì)中橋梁承受的各種荷載根據(jù)橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范，確定本橋設(shè)計(jì)過程中所承受的荷載有哪些。把這些荷載羅列出來，對其加載方式與大小要熟悉，這樣對后面的電算與荷載組合有重要作用。指導(dǎo)教師意見：簽字：日期：

題目：大跨度鐵路連續(xù)梁拱組合橋梁設(shè)計(jì)（90+180+90m）專業(yè)：土木工程學(xué)生姓名：黎奮學(xué)號(hào)：06231216時(shí)間2010年5月1日至2010年5月15日工作重點(diǎn)用電算程序進(jìn)行詳細(xì)結(jié)構(gòu)計(jì)算，并進(jìn)行荷載效應(yīng)組合進(jìn)行電算之前，需要先用MIDAS建立模型。建立模型初期，很困難，對軟件的不熟悉導(dǎo)致建模過程中出現(xiàn)各種各樣的問題。在老師和同學(xué)的幫助下，才對這個(gè)軟件慢慢的有點(diǎn)熟悉。把各種需要計(jì)算的荷載加載在模型正確的位置，分別計(jì)算出各種荷載作用下截面的內(nèi)力。如無問題，即可進(jìn)行荷載效應(yīng)組合。進(jìn)行預(yù)應(yīng)力鋼筋的估束。指導(dǎo)教師意見：簽字：日期：題目：大跨度鐵路連續(xù)梁拱組合橋梁設(shè)計(jì)（90+180+90m）專業(yè)：土木工程學(xué)生姓名：黎奮學(xué)號(hào)：06231216時(shí)間2010年5月16日至2010年5月31日工作重點(diǎn)按照規(guī)范進(jìn)行各項(xiàng)檢算根據(jù)荷載效應(yīng)組合結(jié)果，對各個(gè)危險(xiǎn)截面進(jìn)行驗(yàn)算。這部分是難點(diǎn)也是重點(diǎn)。指導(dǎo)教師意見：簽字：日期：

題目：大跨度鐵路連續(xù)梁拱組合橋梁設(shè)計(jì)（90+180+90m）專業(yè)：土木工程學(xué)生姓名：黎奮學(xué)號(hào)：06231216時(shí)間2010年6月1日至2010年6月9日工作重點(diǎn)繪制結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖根據(jù)寫好的計(jì)算書，進(jìn)行圖紙的繪制。難點(diǎn)主要還是在預(yù)應(yīng)力鋼筋的繪制。繪制圖紙有總體布置圖，主梁截面設(shè)計(jì)圖，主梁預(yù)應(yīng)力鋼筋布置圖及主拱設(shè)計(jì)圖。指導(dǎo)教師意見：簽字：日期：工作日志II題目：大跨度鐵路連續(xù)梁拱組合橋梁設(shè)計(jì)（90+180+90m）專業(yè)：土木工程學(xué)生姓名：黎奮學(xué)號(hào)：06231216責(zé)任指導(dǎo)教師：盧文良指導(dǎo)組組長意見：（重點(diǎn)考察學(xué)生的工作日志是否完整，內(nèi)容是否翔實(shí)；責(zé)任指導(dǎo)教師的指導(dǎo)工作是否到位等項(xiàng)目，明確是否同意學(xué)生參加畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯。）是否同意參加答辯：簽字：日期：備注：學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯前，土木工程專業(yè)（含鐵道工程方向）至少需填報(bào)7份工作日志，環(huán)境工程專業(yè)學(xué)生至少需填報(bào)8份工作日志，否則不能參加答辯。任務(wù)書題目：大跨度鐵路連續(xù)梁拱組合橋梁設(shè)計(jì)（90+180+90m）適合專業(yè)：土木工程指導(dǎo)教師（簽名）：盧文良提交日期：2010年1月13日學(xué)院：土建學(xué)院專業(yè)：土木工程學(xué)生姓名：黎奮學(xué)號(hào)：06231216畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）基本內(nèi)容和要求：基本內(nèi)容：1.結(jié)合題目查閱外文資料,并翻譯出不少于四萬字符的內(nèi)容；2.進(jìn)行畢業(yè)調(diào)研，寫出實(shí)習(xí)總結(jié)報(bào)告；3.在廣泛收集資料的基礎(chǔ)上寫出開題報(bào)告；4.進(jìn)行橋跨結(jié)構(gòu)的方案比選或方案說明；5.連續(xù)梁及拱總體尺寸及截面各部分尺寸確定；6.結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算與組合；7.梁體預(yù)應(yīng)力鋼筋及主拱設(shè)計(jì)；8.按相應(yīng)的規(guī)范進(jìn)行各項(xiàng)檢算并修改設(shè)計(jì)；9.施工方法的簡要說明；10.工程圖紙繪制；11.畢業(yè)設(shè)計(jì)文整工作（含說明書、計(jì)算書及圖紙）。要求：1．參考同類設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，經(jīng)過比選初步擬定尺寸；2．確定橋梁承受的各種作用（荷載）；3．用電算程序進(jìn)行詳細(xì)結(jié)構(gòu)計(jì)算，并進(jìn)行荷載效應(yīng)組合；4．按鐵路規(guī)范要求進(jìn)行各項(xiàng)檢算，主要指標(biāo)為：1)強(qiáng)度安全系數(shù)；2）混凝土抗裂性；3）預(yù)應(yīng)力損失計(jì)算；4）控制截面各階段應(yīng)力檢算；5）撓度計(jì)算5．繪制結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖（部分采用AUTOCAD計(jì)算機(jī)出圖）：總體布置圖、梁概圖、預(yù)應(yīng)力鋼筋布置圖、普通鋼筋布置圖、部分構(gòu)造細(xì)節(jié)圖。畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）重點(diǎn)研究的問題：1．各種工況下內(nèi)力及組合（考慮支座沉降、溫度、預(yù)應(yīng)力的影響）2．預(yù)應(yīng)力筋布置3．截面檢算畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）應(yīng)完成的工作：1查閱與畢設(shè)課題密切相關(guān)的文獻(xiàn)資料15篇2將畢業(yè)設(shè)計(jì)論文的研究內(nèi)容，組織成層次分明、條理清楚、內(nèi)容充實(shí)的論文文稿。依據(jù)的主要規(guī)范:1．鐵路橋涵設(shè)計(jì)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(jì)規(guī)范（TB10002.3-2005）參考資料：1客運(yùn)專線建設(shè)相關(guān)文獻(xiàn)資料2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理相關(guān)的書籍期刊3橋梁類相關(guān)期刊如<橋梁建設(shè)>等其他要說明的問題：1．直線橋梁2.設(shè)計(jì)活載：雙線鐵路活載3．整體升降溫：25度4．基礎(chǔ)位移：豎向10毫米5．建筑材料：鋼筋：HRB335（主筋、箍筋）、Q235（構(gòu)造鋼筋）；鋼鉸線：；混凝土：C50。題目：大跨度鐵路連續(xù)梁拱組合橋梁設(shè)計(jì)（90+180+90m）學(xué)院：土建學(xué)院專業(yè)：土木工程學(xué)生姓名：黎奮學(xué)號(hào)：06231216文獻(xiàn)綜述：1概述1.1連續(xù)梁拱組合橋梁梁拱組合體系橋是目前發(fā)展較快的一種橋型，它是一種經(jīng)濟(jì)、實(shí)用、美觀的橋型，在我國南方某些地區(qū)已有一些比較成功的應(yīng)用實(shí)例，但在北方地區(qū)應(yīng)用還很少。連續(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，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(tái)承擔(dān)水平推力。其結(jié)構(gòu)外形輕巧，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(dòng)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(dòng)力性能，特別適合高標(biāo)準(zhǔn)鐵路建設(shè)的需要。2連續(xù)梁拱組合橋梁的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀2.1梁拱組合橋梁發(fā)展從連續(xù)剛構(gòu)按結(jié)構(gòu)體系的發(fā)展脈絡(luò)來看，經(jīng)歷了由簡單到復(fù)雜的過程，即從簡支梁(板)橋一T形剛構(gòu)橋一懸臂梁橋和連續(xù)梁橋一連續(xù)剛構(gòu)橋。其跨越能力較T型剛構(gòu)橋和連續(xù)梁橋大，已成為主跨120～300m范圍內(nèi)的首選。1991年葡萄牙建成的主跨跨徑250m的Oporto預(yù)應(yīng)力混凝土鐵路橋居同類橋型的世界首位。1999年挪威建成的Stolma公路橋主跨跨徑達(dá)301m，居同類橋型的世界前列，其跨中182m采用輕質(zhì)混凝土。2006年中國重慶石板坡長江太橋公路復(fù)線橋主跨更是達(dá)330m，居同類橋型的世界第一，實(shí)現(xiàn)的方案是主跨采用鋼筋混凝土箱梁結(jié)構(gòu)。以上的工程實(shí)踐是不改變連續(xù)剛構(gòu)的橋梁形式，除了對混凝土梁段施加強(qiáng)大的預(yù)應(yīng)力以外，某些橋梁還通過降低部分節(jié)段的重量來增大主跨跨越能力。如果把連續(xù)剛構(gòu)作為主體橋梁，柔性拱體系看作梁體的加勁部分，這樣演變而成的連續(xù)剛構(gòu)柔性拱組合橋也將是增大跨徑的有效橋梁形式。連續(xù)剛構(gòu)橋其變形、內(nèi)力和應(yīng)力在結(jié)構(gòu)中起伏較大，應(yīng)力甚至出現(xiàn)較大的拉應(yīng)力，其強(qiáng)度、剛度在一些截面處無法滿足設(shè)計(jì)要求。連續(xù)剛構(gòu)柔性拱橋在變形、內(nèi)力、應(yīng)力方面變化較均勻，明顯改善了主梁對等的連續(xù)剛構(gòu)橋的不足之處，使結(jié)構(gòu)受力較為合理。這是因?yàn)閯倶?gòu)橋通過柔性拱加勁后，整體結(jié)構(gòu)的豎向剛度增大，結(jié)構(gòu)性能已不同于單獨(dú)承力的梁橋與拱橋，而是充分發(fā)揮了拱與梁各自的受力特點(diǎn)。這包括：梁體自重主要由主梁部分承擔(dān)，而二期恒載及活載則由梁、拱共同承擔(dān)。柔性拱體系起到了一個(gè)轉(zhuǎn)換大跨度主跨分布力至拱圈，再至橋梁墩身、基礎(chǔ)的作用。2.2橋梁結(jié)構(gòu)分析專用軟件和CAD技術(shù)自70年代后期以來，我國橋梁結(jié)構(gòu)分析專用軟件和CAD技術(shù)得到大力開發(fā)和應(yīng)用。其中包括采用有限元法編制的橋梁通用綜合程序以及許多橋梁專用程序，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)、計(jì)算(如Dr．Bridge橋梁博士系統(tǒng)，MIDAS／Civil程序等)。繪圖一體化，大大提高了計(jì)算精度和速度，特別是用于大量重復(fù)計(jì)算、局部應(yīng)力分析、設(shè)計(jì)方案優(yōu)化。大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁的結(jié)構(gòu)分析設(shè)計(jì)軟件開發(fā)和推廣應(yīng)用，適應(yīng)了我國橋梁建設(shè)高速發(fā)展的需要。3連續(xù)梁拱組合橋梁的研究方法3.1橋梁的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與施工技術(shù)針對本設(shè)計(jì)背景，選用鎮(zhèn)江京杭運(yùn)河特特大橋主橋連續(xù)梁拱組合結(jié)構(gòu)將部分恒載及活載通過吊桿傳至拱肋，由拱肋直接傳到主梁根部，拱肋產(chǎn)生的水平推力由主梁承擔(dān)。本橋?yàn)閯傂赃B續(xù)梁柔性拱組合結(jié)構(gòu)，主梁采用懸灌施工，梁體自重由主梁承擔(dān)，二期恒載及活載由梁、拱共同承擔(dān)，主梁為本橋主要承重結(jié)構(gòu)。采用“先梁后拱”施工方案，以連續(xù)梁橋面為工作面，矮支架拼裝拱肋鋼管后，將拱肋鋼管豎向轉(zhuǎn)體就位，施工受力二者相互利用，充分發(fā)揮了兩種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)。主要施工步驟如下：(1)利用掛籃懸臂澆筑主梁；(2)合攏主梁邊孔，拆除臨時(shí)支墩；(3)合攏主梁中孔；(4)以橋面為工作面，矮支架拼裝鋼管拱肋；(5)利用橋面塔架及其它設(shè)備，使鋼管拱肋豎向轉(zhuǎn)體就位，合攏拱頂、固結(jié)拱腳；(6)依次灌注拱肋上弦管、下弦管、綴板內(nèi)混凝土；(7)按指定次序張拉吊桿，調(diào)整吊桿力；(8)施工橋面系，調(diào)整吊桿力到成橋設(shè)計(jì)索力，完成全橋施工。3.2橋梁靜力計(jì)算3.2.1主梁縱向計(jì)算主梁縱向按容許出現(xiàn)拉應(yīng)力不容許開裂的預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。同時(shí)，需要計(jì)算在ZK活載靜力作用下最大撓度和撓跨比。3.2.2主梁橫向計(jì)算主梁橫向分無吊桿區(qū)和有吊桿區(qū)分別計(jì)算。無吊桿區(qū)沿縱向截取單位長度的主梁梁體，簡化成腹板下緣三點(diǎn)支撐的雙孔框架，按剛性支撐和彈性支撐包絡(luò)計(jì)算。有吊桿區(qū)沿縱向截取一定長度的主梁梁體，簡化成腹板下緣三點(diǎn)支承的雙孔框架，吊點(diǎn)處加豎向集中力，按剛性支撐和彈性支撐包絡(luò)計(jì)算。主梁橫向計(jì)算荷載包括恒載、活載、溫度變化等，橫向溫度變化分日照和寒潮兩種模式考慮。3.2.3拱肋檢算拱肋鋼管及混凝土正應(yīng)力計(jì)算拱肋正應(yīng)力(MPa)主力組合主+附組合上緣下緣上緣下緣鋼管最大正應(yīng)力鋼管最小正應(yīng)力混凝土最大正應(yīng)力混凝土最小正應(yīng)力拱肋極限承載力Nu，計(jì)算軸力Ni，安全系數(shù)在不同力組合下是不一樣的，這是需要主意的。余下的吊桿驗(yàn)算與支座反力就不多介紹了，按最不利荷載計(jì)算。3．3橋梁抗震研究分析方法適用范圍評注靜力法(19世紀(jì)末~20世紀(jì)40年代)彈性靜力法橋臺(tái)等剛性結(jié)構(gòu)僅對可視為剛體的結(jié)構(gòu)有效，最為簡便，但忽略結(jié)構(gòu)動(dòng)力反應(yīng)。非線性pushover分析復(fù)雜橋梁設(shè)計(jì)一般不采用，多用于抗震性能評估，可同時(shí)計(jì)算非線性反應(yīng)的需求和能力，但其用靜力分析代替動(dòng)力過程，需求計(jì)算忽略高階振型的影響。反應(yīng)譜法(20世紀(jì)40~60年代)單振型規(guī)則橋梁僅對可視為單自由度振子的結(jié)構(gòu)有效，適用于線彈性反應(yīng)問題，但無法反映地震動(dòng)持時(shí)影響。多振型復(fù)雜橋梁規(guī)范采用的主要分析方法，但存在振型組合問題，尚難考慮非一致激勵(lì)。等效線性化一般用于規(guī)則橋梁可估算非線性系統(tǒng)的最大反應(yīng)，在位移設(shè)計(jì)中應(yīng)用廣，但仍需更多實(shí)踐檢驗(yàn)。動(dòng)態(tài)時(shí)程法彈性復(fù)雜橋梁規(guī)范采用的主要分析方法，可同時(shí)計(jì)算彈性結(jié)構(gòu)反應(yīng)的需求和能力，一般需要依靠計(jì)算機(jī)程序完成。非線性特別復(fù)雜或關(guān)鍵橋梁可以考慮P-△效應(yīng)和材料非線性，可同時(shí)計(jì)算非線性反應(yīng)的需求和能力，但計(jì)算過程復(fù)雜，結(jié)果需要分析和校核。從動(dòng)力學(xué)的角度上來看，彈性靜力法在理論上存在極大局限性。因?yàn)樗呀Y(jié)構(gòu)動(dòng)力反應(yīng)特性這一重要因素忽略了。只有當(dāng)結(jié)構(gòu)可以近似地視為剛體時(shí)，彈性靜力法才能成立。不過，彈性靜力法概念簡單，計(jì)算公式也簡明扼要，因此在實(shí)際應(yīng)用中仍受到歡迎（比如用在橋臺(tái)和擋土結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)中）。彈性反應(yīng)譜法通過反應(yīng)譜概念巧妙地將動(dòng)力問題靜力化，使復(fù)雜的結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)計(jì)算變得簡單易行，大大提高了結(jié)構(gòu)的整體抗震設(shè)計(jì)水平。目前世界各地都把它作為一種基本的分析手段。但反應(yīng)譜法也存在一些缺陷，例如它無法反映地震動(dòng)持時(shí)和非線性影響。此外，基于彈性反應(yīng)譜理論的現(xiàn)行設(shè)計(jì)規(guī)范設(shè)計(jì)方法，往往使設(shè)計(jì)者只重視結(jié)構(gòu)強(qiáng)度而忽視了結(jié)構(gòu)應(yīng)具有的非彈性變形能力（即延性）。從理論上講，動(dòng)態(tài)時(shí)程分析法提供了對結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)的最準(zhǔn)確計(jì)算，而且它還可以同時(shí)進(jìn)行結(jié)構(gòu)在地震動(dòng)作用下進(jìn)入塑性后的需求和能力比較。但是，動(dòng)態(tài)時(shí)程分析法需要耗費(fèi)大量的計(jì)算時(shí)間，需要輸入大量的計(jì)算數(shù)據(jù)。因此，只有特別復(fù)雜和重要的橋梁，才需要使用動(dòng)態(tài)時(shí)程分析方法。從組成結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)理論的四個(gè)方面內(nèi)容（輸入地震動(dòng)、結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的動(dòng)力模型、實(shí)用的地震反應(yīng)分析方法以及設(shè)計(jì)原則）來看，靜力理論對這四個(gè)方面都作了極大的簡化，反應(yīng)譜理論也進(jìn)行了較大簡化，而動(dòng)力理論則有比較全面的考慮。靜力理論的輸入地震動(dòng)只考慮根據(jù)歷史震害估計(jì)的地震動(dòng)最大加速度，不要求結(jié)構(gòu)動(dòng)力模型和地震反應(yīng)分析，設(shè)計(jì)原則為常規(guī)的靜力強(qiáng)度設(shè)計(jì)原則。反應(yīng)譜理論的輸入地震動(dòng)也只要求規(guī)定地震動(dòng)的最大加速度，結(jié)構(gòu)假定為彈性，動(dòng)力分析基本局限于線彈性范圍，非線性反應(yīng)一般通過考慮結(jié)構(gòu)總體的允許延性系數(shù)反應(yīng)，設(shè)計(jì)原則為常規(guī)的靜力強(qiáng)度設(shè)計(jì)或延性設(shè)計(jì)原則。動(dòng)力理論的輸入地震動(dòng)要求給出符合場地情況的具有概率含義的加速度時(shí)間函數(shù)。結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的動(dòng)力模型更接近實(shí)際，包括非線性特性。地震反應(yīng)分析方法考慮了結(jié)構(gòu)反應(yīng)的全過程，包括變形和能量耗損的積累。設(shè)計(jì)原則考慮到多種使用狀態(tài)和安全的概率保證?？梢?，在結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)理論的四個(gè)方面，動(dòng)力理論都有更具體的要求、更明確的規(guī)定和更詳細(xì)的計(jì)算。5結(jié)語梁拱組合橋梁在現(xiàn)代社會(huì)中正處于發(fā)展的階段，我國無論在設(shè)計(jì)、施工、預(yù)應(yīng)力材料和設(shè)備上都取得了很大進(jìn)步和一定成就，然而與國際先進(jìn)水平仍存在一定差距。今天，我們需要不斷地總結(jié)經(jīng)驗(yàn)、吸取教訓(xùn)，在設(shè)計(jì)理論、設(shè)計(jì)規(guī)范、材料和施工技術(shù)上不斷完善、不斷發(fā)展、勇于創(chuàng)新。相信通過大家共同努力，在21世紀(jì)一定能將我國大跨度梁拱組合橋梁的設(shè)計(jì)、施工水平推向更新的高度。主要參考文獻(xiàn)：[1]姚玲森，橋梁工程，人民交通出版社。[2]樊海琳許惟國，梁拱組合橋考慮柔性拱前后的結(jié)構(gòu)分析比較，四川建筑第28卷1期2008．02[3]潘少冬，連續(xù)梁拱組合體系橋應(yīng)用實(shí)踐，鐵道建筑2006年第10期[4]范立礎(chǔ)，橋梁抗震，同濟(jì)大學(xué)出版社，1997[5]王克海，橋梁抗震研究，中國鐵道出版，2007[6]黃曉彬李濤吳定俊，大跨度單線鐵路連續(xù)梁拱橋動(dòng)力特性分析，鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2009(7)[7]申超，大跨度梁拱組合橋施工技術(shù)，建材技術(shù)與應(yīng)用4／2007[8]王文清，梁拱組合體系橋梁的設(shè)計(jì)與施工，工程與建設(shè)，2007年第21卷第2期[9]金成棣，預(yù)應(yīng)力混凝土梁拱組合橋梁設(shè)計(jì)研究與實(shí)踐，人民交通出版社，2000．[10]高麗曹文杰，京滬高鐵鎮(zhèn)江京杭運(yùn)河特大橋主橋連續(xù)梁拱設(shè)計(jì)，鐵道勘測與設(shè)計(jì)2008(5)[11]預(yù)應(yīng)力工程實(shí)例應(yīng)用手冊（橋梁結(jié)構(gòu)篇），中國工業(yè)建筑出版社，1996[12]項(xiàng)海帆姚玲森，高等橋梁結(jié)構(gòu)理論[M]，人民交通出版社，2001[13]PriestleyMJN等著，橋梁抗震設(shè)計(jì)與加固，人民交通出版社，1997[14]孫樹禮，連續(xù)梁拱組合橋梁設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)對策研究，鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)2005(5)[15]李健辛克貴張崇厚葉楨翔易桂香，梁拱組合體系橋梁的設(shè)計(jì)實(shí)例，河北工程大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)第25卷第1期2008年3月研究方案：1．參考同類設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，經(jīng)過比選初步擬定尺寸；2．確定橋梁承受的各種作用（荷載）；3．用電算程序進(jìn)行詳細(xì)結(jié)構(gòu)計(jì)算，并進(jìn)行荷載效應(yīng)組合；4．按鐵路規(guī)范要求進(jìn)行各項(xiàng)檢算，主要指標(biāo)為：1)強(qiáng)度安全系數(shù)；2）混凝土抗裂性；3）預(yù)應(yīng)力損失計(jì)算；4）控制截面各階段應(yīng)力檢算；5）撓度計(jì)算5．繪制結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖（部分采用AUTOCAD計(jì)算機(jī)出圖）：總體布置圖、梁概圖、預(yù)應(yīng)力鋼筋布置圖、普通鋼筋布置圖、部分構(gòu)造細(xì)節(jié)圖。畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）進(jìn)度安排：序號(hào)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）各階段內(nèi)容時(shí)間安排備注收集數(shù)據(jù)及查閱資料2-3周參考同類設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，經(jīng)過比選初步擬定尺寸2-3周確定橋梁承受的各種作用（荷載）2-3周用電算程序進(jìn)行詳細(xì)結(jié)構(gòu)計(jì)算，并進(jìn)行荷載效應(yīng)組合4-5周按鐵路規(guī)范要求進(jìn)行各項(xiàng)檢算2-3周繪制結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖2-3周指導(dǎo)教師意見：指導(dǎo)教師簽名：審核日期：年月日中文摘要本次設(shè)計(jì)的題目是大跨度鐵路連續(xù)梁拱組合橋梁設(shè)計(jì)(90+180+90m)。本設(shè)計(jì)主梁采用預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，主拱采用鋼管混凝土。主梁為變截面箱形梁。本文主要闡述了該橋的設(shè)計(jì)和計(jì)算過程。首先進(jìn)行橋型方案比選，對主橋進(jìn)行總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，然后結(jié)構(gòu)進(jìn)行內(nèi)力、預(yù)應(yīng)力筋計(jì)算，再進(jìn)行強(qiáng)度、應(yīng)力及變形驗(yàn)算。具體包括以下幾個(gè)部分：橋型方案比選，橋型布置，結(jié)構(gòu)各部分尺寸擬定，選取計(jì)算簡圖，恒載內(nèi)力計(jì)算，活載內(nèi)力計(jì)算，荷載組合，預(yù)應(yīng)力筋計(jì)算，預(yù)應(yīng)力損失計(jì)算，截面強(qiáng)度驗(yàn)算，截面應(yīng)力及變形驗(yàn)算。關(guān)鍵詞：預(yù)應(yīng)力混凝土，連續(xù)梁拱組合橋，變截面箱形梁AbstractTheDesignoflongspangirder-archcombinationrailwaybridge(90+180+90m)isfinishedinthispaper.Thesuperstructureofthisbridgeisprestressed.Thearchsectionissteeltubefilledwithconcrete.Thispaperfocusesonthedesignandcalculationprocessofthebridge.First,arecomparedandthebestoneischosed.Second,angeneralstructuredesignisdone.Third,thecalculationoftheinternalforceandreinforcingbarofthesuperstructureisperformed.Finally,thestrenrthandthedefuectionarecheeked.Themainpartsofthedesignareasthefollows,thecomparisonofseveralbridgetypes,thearrangementofthebridgetypes,theselectionofthestructutedimensions,thecalculationoftheinternalforceofdeadload,thecalculationoftheinternalforceofmovableload,thecombinationofloads,thearrangementofprestressedtendons,thecalculationoftheprestressedtendonloss,thecheckofthesectionstrength,thecheckofthesectionstressanddeflection.Keywords：Prestressedconctete，longspangirder-archcombinationbridge，Taperedboxgirder第1章緒論1.1概述梁拱組合體系橋是目前發(fā)展較快的一種橋型，它是一種經(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。連續(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，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(tái)承擔(dān)水平推力。其結(jié)構(gòu)外形輕巧，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(dòng)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(dòng)力性能，特別適合高標(biāo)準(zhǔn)鐵路建設(shè)的需要。1.2連續(xù)梁拱組合橋梁的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀從連續(xù)剛構(gòu)按結(jié)構(gòu)體系的發(fā)展脈絡(luò)來看，經(jīng)歷了由簡單到復(fù)雜的過程，即從簡支梁(板)橋一T形剛構(gòu)橋一懸臂梁橋和連續(xù)梁橋一連續(xù)剛構(gòu)橋。其跨越能力較T型剛構(gòu)橋和連續(xù)梁橋大，已成為主跨120～300m范圍內(nèi)的首選。1991年葡萄牙建成的主跨跨徑250m的Oporto預(yù)應(yīng)力混凝土鐵路橋居同類橋型的世界首位。1999年挪威建成的Stolma公路橋主跨跨徑達(dá)301m，居同類橋型的世界前列，其跨中182m采用輕質(zhì)混凝土。2006年中國重慶石板坡長江太橋公路復(fù)線橋主跨更是達(dá)330m，居同類橋型的世界第一，實(shí)現(xiàn)的方案是主跨采用鋼筋混凝土箱梁結(jié)構(gòu)。以上的工程實(shí)踐是不改變連續(xù)剛構(gòu)的橋梁形式，除了對混凝土梁段施加強(qiáng)大的預(yù)應(yīng)力以外，某些橋梁還通過降低部分節(jié)段的重量來增大主跨跨越能力。如果把連續(xù)剛構(gòu)作為主體橋梁，柔性拱體系看作梁體的加勁部分，這樣演變而成的連續(xù)剛構(gòu)柔性拱組合橋也將是增大跨徑的有效橋梁形式。1.3畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的與意義1.3.1畢業(yè)設(shè)計(jì)目的畢業(yè)設(shè)計(jì)是高等工科院校本科培養(yǎng)計(jì)劃中的最后一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)，是對四年所學(xué)知識(shí)的總結(jié)與運(yùn)用。(1)運(yùn)用學(xué)過的基礎(chǔ)理論和專業(yè)知識(shí)，結(jié)合工程實(shí)際，參考國家有關(guān)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)、工程設(shè)計(jì)圖集及其他參考資料，獨(dú)立地完成預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁拱橋上部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)；(2)同時(shí)初步掌握橋梁設(shè)計(jì)的步驟、方法，培養(yǎng)分析問題、解決問題的能力，為以后的繼續(xù)學(xué)習(xí)和工作奠定基礎(chǔ)。1.3.2畢業(yè)設(shè)計(jì)意義(1)在老師的指導(dǎo)下，獨(dú)立完成一座三跨雙線預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁拱橋上部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，基本掌握該工程設(shè)計(jì)的全過程，鞏固已學(xué)知識(shí)。(2)增強(qiáng)考慮問題、分析問題和解決問題的能力，其實(shí)踐性和綜合性無以取代，為以后無論是繼續(xù)學(xué)習(xí)還是參加工作都打下了良好的基礎(chǔ)。(3)由于預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁拱橋?yàn)槌o定結(jié)構(gòu)，手算工作量較大，且準(zhǔn)確性難以保證，所以采用了有限元分析軟件MIDAS進(jìn)行，這樣不僅提高了效率，而且準(zhǔn)確度也得以提高。同時(shí)也更加熟練了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件AutoCAD,Excel等的使用。

第2章方案比選2.1方案比選根據(jù)設(shè)計(jì)要求，本橋?yàn)榇罂缍辱F路橋梁設(shè)計(jì)（90+180+90m）。跨度較大，為了選出較優(yōu)的橋梁設(shè)計(jì)方案，這里對各種適用方案做個(gè)對比。橋梁的形式可考慮拱橋、梁橋、梁拱組合橋。2.1.1拱橋方案三孔拱橋90m+180m+90m由于拱橋在不等跨分孔時(shí)，由于相鄰孔的恒載推力不相等，會(huì)使橋墩和基礎(chǔ)受恒載不平衡推力作用。為改變這種狀況，可以利用矢跨比與推力成反比的關(guān)系，在相鄰兩孔中大跨用用較陡的拱，小跨用較坦的拱。拱兩端支承處有豎向反力，也有水平推力，由于水平推力，拱內(nèi)彎矩大大減小。如果形狀設(shè)計(jì)合理，拱主要承受壓力，而彎矩，剪力較小。注意到簡支梁在均布荷載作用下，梁內(nèi)彎矩與荷載集度成正比，這限制了簡支梁跨度的增加。相比之下，由于拱的受力特性，其跨越能力比梁要大。圖2-1拱橋設(shè)計(jì)方案（單位mm）2.1.2預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋三跨連續(xù)梁橋90m+180m+90m三跨預(yù)應(yīng)力混凝土箱形截面連續(xù)梁橋，跨度90m+180m+90m。盡管變截面在構(gòu)造和施工上要復(fù)雜一些，但其外形流暢，節(jié)省材料并可增大橋下凈空，是較大跨度梁橋的優(yōu)選方案。當(dāng)橋跨增大時(shí)，在荷載作用下，連續(xù)梁橋的中間支點(diǎn)截面處將承受較大的負(fù)彎矩。從絕對值來看，支點(diǎn)負(fù)彎矩遠(yuǎn)大于跨中正彎矩。這樣采用變截面梁更能適應(yīng)內(nèi)力分布規(guī)律。二次拋物線的變化規(guī)律與連續(xù)梁的彎矩變化規(guī)律基本相近，故為常用。預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋能充分發(fā)揮高強(qiáng)材料的特性，具有可靠的強(qiáng)度，剛度和抗裂性能，技術(shù)成熟，投資少，耐久性強(qiáng)，養(yǎng)護(hù)維修工作量少等特點(diǎn)。圖2-2連續(xù)梁橋設(shè)計(jì)方案（單位mm）2.1.3連續(xù)梁拱組合橋梁連續(xù)梁拱組合橋梁（90m+180m+90m）該方案是綜合上述兩方案的另一種方案。連續(xù)梁拱組合結(jié)構(gòu)將部分恒載及活載通過吊桿傳至拱肋，由拱肋直接傳到主梁根部，拱肋產(chǎn)生的水平推力由主梁承擔(dān)。本橋?yàn)閯傂赃B續(xù)梁柔性拱組合結(jié)構(gòu)，梁體自重由主梁承擔(dān)，二期恒載及活載由梁，拱共同承擔(dān)，主梁為本橋主要承重結(jié)構(gòu)。與同跨度梁橋相比，本橋降低了主梁高度，其外形較為輕巧，美觀。同時(shí)，由于梁拱的共同作用，連續(xù)梁拱組合結(jié)構(gòu)具有較大的豎向剛度和良好的動(dòng)力性能。圖2-3連續(xù)梁拱橋設(shè)計(jì)方案（單位mm）2.1.4方案確定該橋設(shè)計(jì)以京滬高鐵鎮(zhèn)江京杭運(yùn)河為背景，選用各個(gè)方案均可，但是根據(jù)各種實(shí)例加之題目的要求，選用方案三。2.2上部結(jié)構(gòu)尺寸擬定2.2.1主梁構(gòu)造根據(jù)設(shè)計(jì)要求，參考《京滬高鐵鎮(zhèn)江京杭運(yùn)河特大橋主橋連續(xù)梁拱設(shè)計(jì)》。該設(shè)計(jì)跨度與各方面尺寸與本橋有很大相似之處，參考該設(shè)計(jì)尺寸擬定如下。主梁為預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，采用單箱雙室變高度箱形截面，跨中及邊支點(diǎn)處梁高4．5m，中支點(diǎn)處梁高10．0m，梁高按圓曲線變化。主梁頂寬14．2m，中支點(diǎn)處局部頂寬16．5m；頂板厚0．42m，中支點(diǎn)處局部頂板厚1．02m，邊支點(diǎn)處局部頂板厚0．72m；底寬10．8m，中支點(diǎn)處局部底寬13．8m；底板厚度0．40～1．049m，中支點(diǎn)處局部底板厚1．50m，邊支點(diǎn)處局部底板厚0．85m。腹板采用直腹板，腹板厚分0．40m、0．55m、0．70m三種，中支點(diǎn)處局部腹板厚1．30m，邊支點(diǎn)處局部腹板厚0．85m。圖2-4跨中截面（單位cm）圖2-5邊支點(diǎn)截面（單位cm）圖2-5中支點(diǎn)截面（單位cm）主梁共設(shè)6道橫隔板，邊支點(diǎn)橫隔板厚1.6m，中支點(diǎn)橫隔板厚4.0m，中孔兩道中間橫隔板厚0.4m，各橫隔板均設(shè)進(jìn)入孔。主梁于各吊桿處共設(shè)17道吊點(diǎn)橫梁，吊點(diǎn)梁高分1.5m，1.4m兩種，橫梁厚0.4m。2.2.2拱肋構(gòu)造拱肋計(jì)算跨度L=I80．0m，設(shè)計(jì)矢高f=36．0m，矢跨比f／L=I：5，拱軸線采用二次拋物線。拱肋為鋼管混凝土結(jié)構(gòu)，采用等高度啞鈴形截面，截面高度3．1m。拱肋弦管直徑1．1m。圖2-6拱肋截面（單位cm）吊桿順橋向間距10m，全橋共設(shè)l7組雙吊桿。

第3章荷載內(nèi)力計(jì)算3.1內(nèi)力計(jì)算方法對于大跨度的連續(xù)梁拱組合橋梁，當(dāng)截面的幾何尺寸和材料，施工方法確定之后，可根據(jù)施工階段計(jì)算出恒載與活載內(nèi)力。《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(jì)規(guī)范》(TB10002.3－2005)對荷載的分類（表3-1荷載分類）：表3-1《鐵路橋規(guī)》荷載分類荷載分類荷載名稱主力恒載結(jié)構(gòu)自重預(yù)加應(yīng)力砼收縮和徐變的影響土壓力靜水壓力及浮力基礎(chǔ)變位的影響活載列車豎向靜活載離心力列車豎向動(dòng)力作用列車活載所產(chǎn)生的土壓力人行道荷載附加力制動(dòng)力或牽引力風(fēng)力列車橫向搖擺力流水壓力冰壓力溫度變化的影響凍脹力特殊荷載地震力船只或排劃的撞擊力施工荷載設(shè)計(jì)中要進(jìn)行兩次荷載組合。第一次荷載組合是為了估算預(yù)應(yīng)力鋼束。此時(shí)鋼束數(shù)還未確定，預(yù)應(yīng)力也就無法考慮。由于預(yù)應(yīng)力對混凝土的徐變有很大的影響，故估算鋼筋時(shí)也不考慮收縮徐變的影響。況且，此時(shí)用的幾何特性是毛截面特性，所以第一次組合的內(nèi)力不是橋梁的實(shí)際受力狀態(tài)，僅供估筋參考。第二次荷載組合是根據(jù)估束結(jié)果確定鋼筋的數(shù)量和幾何特性后，考慮預(yù)加力和收縮徐變的影響重新計(jì)算的內(nèi)力。如各項(xiàng)驗(yàn)算都通過，則作為最終結(jié)果。如不滿足，則調(diào)整鋼束甚至修改截面后進(jìn)行驗(yàn)算直到全部截面都通過驗(yàn)算。設(shè)計(jì)是一個(gè)逐次迭代逐次逼近的過程（表3-2荷載組合系數(shù)）。連續(xù)梁懸臂施工中要進(jìn)行體系轉(zhuǎn)換。在各個(gè)施工階段可能具有不同的靜力體系，在計(jì)算恒載內(nèi)力時(shí)要精確模擬施工過程，反映在結(jié)構(gòu)約束，荷載列陣及總體剛度矩陣等隨施工階段發(fā)生變化。橋梁的恒載內(nèi)力由個(gè)施工階段的內(nèi)力疊加而成。而活載，溫度，支座沉降等內(nèi)力發(fā)生在成橋之后，與施工方法無關(guān)。表3-2荷載組合系數(shù)荷載第一次組合（估束）第一次組合（驗(yàn)算）主力組合主力+附加力主力組合主力+附加力結(jié)構(gòu)自重1.01.01.01.0砼收縮和徐變的影響001.01.0列車豎向作用1.01.01.01.0預(yù)加應(yīng)力001.01.0基礎(chǔ)變位的影響1.01.01.01.0均勻溫度變化01.001.0非均勻溫度變化01.001.0人行道荷載(不計(jì)入)1.01.01.01.0風(fēng)力（豎向不計(jì)入）1.01.01.01.0列車橫向搖擺力（不計(jì)入）1.01.01.01.0采用MIDAS建模，建模原點(diǎn)坐標(biāo)為（0,0,0），主梁采用變截面組生成，共設(shè)37個(gè)節(jié)點(diǎn)（節(jié)點(diǎn)1—37）36個(gè)單元。拱采用建模助手直接生成，分割數(shù)量為18，吊桿采用受拉構(gòu)件，共設(shè)19根。模型如圖3-1圖圖3-1計(jì)算模型3.2恒載內(nèi)力計(jì)算主梁的內(nèi)力計(jì)算可分為設(shè)計(jì)內(nèi)力計(jì)算和施工內(nèi)力計(jì)算兩部分。設(shè)計(jì)內(nèi)力是強(qiáng)度驗(yàn)算及配筋設(shè)計(jì)的依據(jù)。施工內(nèi)力是指施工過程中，各施工階段的臨時(shí)施工荷載，如施工機(jī)具設(shè)備（掛籃、張拉設(shè)備等）、模板、施工人員等引起的內(nèi)力，主要供施工階段驗(yàn)算用。預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋恒載內(nèi)力計(jì)算與所采用的施工方法有著直接的關(guān)系。主梁恒載內(nèi)力，包括自重引起的主梁自重（一期恒載）內(nèi)力和二期恒載（如鋪裝、欄桿等）引起的主梁后期恒載內(nèi)力。主梁的自重內(nèi)力計(jì)算方法可分為兩類：(1)在施工過程中結(jié)構(gòu)不發(fā)生體系轉(zhuǎn)換的，可按荷載集度乘主梁內(nèi)力影響線面積計(jì)算；(2)在施工過程中有結(jié)構(gòu)體系轉(zhuǎn)換時(shí)，應(yīng)該分階段計(jì)算內(nèi)力。所謂體系轉(zhuǎn)換，是指橋梁結(jié)構(gòu)在最終形成之前，曾經(jīng)歷過以不同的結(jié)構(gòu)體系（如簡支、懸臂、連續(xù)等）承受當(dāng)時(shí)作用在其上的恒載（結(jié)構(gòu)自重、徐變影響等）的各種施工階段。若施工中存在體系轉(zhuǎn)換，則按最終體系計(jì)算得到的結(jié)構(gòu)恒載產(chǎn)生的內(nèi)力和變形，就不同于按各階段的體系計(jì)算得到的恒載內(nèi)力和變形的疊加值。3.2.1自重混凝土及鋼筋材料特性見下表（表3－3材料特性表）。表3－3材料特性表材料項(xiàng)目計(jì)算取值C50混凝土容重γ＝26.0kN/m3彈性模量E=3.55×104MPa線膨脹系數(shù)α=1.0×10-5泊松比γ=0.2混凝土抗壓標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度Ra=33.5MPa混凝土抗拉標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度R1=3.10MPa低松弛高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力鋼絞線公稱面積A=140mm3抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值fpk=1860MPa彈性模量Ep=1.95×105MPa粗鋼筋精軋螺紋鋼直徑25mm抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值fpk=835MPa彈性模量Ep=1.80×105MPa利用MIDAS計(jì)算自重作用下的結(jié)構(gòu)內(nèi)力：圖3-2結(jié)構(gòu)自重下My圖主梁節(jié)點(diǎn)號(hào)如表3-4表3-4節(jié)點(diǎn)X（m）Y（m）Z（m）10002100032000430005400065000760008700098000109000111000012110001312000141300015140001615000171600018170001918000201900021200002221000232200024230002524000262500027260002827000292800030290003130000323100033320003433000353400036350003736000根據(jù)MIDAS的計(jì)算結(jié)果，結(jié)構(gòu)在自重作用下，可得出表3-5中的結(jié)果表3-5單元荷載位置剪力-z(kN)彎矩-y(kN.m)1重力I[1]001重力J[2]6339.85-31453.862重力I[2]-17634.28-31453.862重力J[3]-10912111678.493重力I[3]-10910.96111678.493重力J[4]-3620.61184903.374重力I[4]-3620.11184903.374重力J[5]4444.01181518.65重力I[5]4443.19181518.65重力J[6]13506.7492659.016重力I[6]13503.6492659.016重力J[7]23812.2-92905.377重力I[7]23805.67-92905.377重力J[8]35624.63-388971.168重力I[8]35613.22-388971.168重力J[9]49227.73-812103.539重力I[9]49209.7-812103.539重力J[10]64924.5-1381838中支點(diǎn)截面10重力I[10]-61514.51-1599641.29中支點(diǎn)截面10重力J[11]-46029.87-1063139.8611重力I[11]-46920.72-1063139.8611重力J[12]-33946.67-660113.2612重力I[12]-35370.01-660113.2612重力J[13]-24526.41-361903.1713重力I[13]-26205.42-361903.1713重力J[14]-17142.35-146320.7814重力I[14]-18956.37-146320.7814重力J[15]-11354.284233.7415重力I[15]-13265.374233.7415重力J[16]-6835.17103913.2416重力I[16]-8836103913.2416重力J[17]-3319.23164042.8717重力I[17]-5406.47164042.8717重力J[18]-575.37193471.9418重力I[18]-2727.16193471.9418重力J[19]1615.28198699.74跨中截面19重力I[19]-232.86198699.74跨中截面19重力J[20]4109.58179647.35表3-6I,J分別代表單元兩側(cè)。拱的節(jié)點(diǎn)號(hào)如表3-6表3-6節(jié)點(diǎn)X（m）Y（m）Z（m）389070.003990-70.0011010077.56111110714.22112120720.00113130724.89114140728.89115150732.00116160734.22117170735.56118180736.00119190735.56120200734.22121210732.00122220728.89123230724.89124240720.00125250714.2212626077.56127100-77.56128110-714.22129120-720.00130130-724.89131140-728.89132150-732.00133160-734.22134170-735.56135180-736.00136190-735.56137200-734.22138210-732.00139220-728.89140230-724.89141240-720.00142250-714.22143260-77.56拱在自重作用下計(jì)算如表3-7表3-7單元號(hào)荷載位置軸向剪力Fz彎矩My37重力I[38]-23417.971.313372.938重力I[110]-22645.5-206.99-1780.5339重力I[111]-21818.8-329.45-3377.5240重力I[112]-21047.9-413.89-3497.841重力I[113]-20350.1-450.23-2673.8242重力I[114]-19764.5-487.69-1485.1143重力I[115]-19289.7-474.7863.0444重力I[116]-18953.3-451.291445.1245重力I[117]-18762.5-373.532569.2546重力I[118]-18732.2-306.732906.2547重力I[119]-18862.6-228.942574.5448重力I[120]-19138.6-205.381455.4449重力I[121]-19552.9-192.2877.7650重力I[122]-20078.3-229.23-1467.8251重力I[123]-20716.4-264.32-2659.3852重力I[124]-21428.5-346.22-3500.2553重力I[125]-22188.5-478.44-3426.954重力I[126]-22902.3-753.66-1761.3955重力I[39]-23417.971.313372.956重力I[127]-22645.5-206.99-1780.5357重力I[128]-21818.8-329.45-3377.5258重力I[129]-21047.9-413.89-3497.859重力I[130]-20350.1-450.23-2673.8260重力I[131]-19764.5-487.69-1485.1161重力I[132]-19289.7-474.7863.0462重力I[133]-18953.3-451.291445.1263重力I[134]-18762.5-373.532569.2564重力I[135]-18732.2-306.732906.2565重力I[136]-18862.6-228.942574.5466重力I[137]-19138.6-205.381455.4467重力I[138]-19552.9-192.2877.7668重力I[139]-20078.3-229.23-1467.8269重力I[140]-20716.4-264.32-2659.3870重力I[141]-21428.5-346.22-3500.2571重力I[142]-22188.5-478.44-3426.972重力I[143]-22902.3-753.66-1761.393.2.2支座沉降在中支座處加一沉降10mm，利用MIDAS計(jì)算，結(jié)果如表3-8表3-8單元荷載剪力Fz彎矩My1支座沉降002支座沉降-1108.59-130193支座沉降-1071.05-1932.54支座沉降-1033.38779.695支座沉降-995.3719115.76支座沉降-957.2929074.157支座沉降-919.0738653.838支座沉降-880.747853.519支座沉降-842.1956671.9610支座沉降167.2915074.1811支座沉降168.9913397.9912支座沉降169.4611705.4613支座沉降168.9810008.8514支座沉降167.588317.6115支座沉降165.376640.7216支座沉降162.644986.3417支座沉降159.993359.5318支座沉降158.161759.4519支座沉降161.29177.8420支座沉降162.23-1435.1121支座沉降163.94-3057.6122支座沉降165.69-4697.4123支座沉降166.93-6354.9924支座沉降167.45-8025.3225支座沉降167.38-9701.2626支座沉降167.21-11377.127支座沉降167.75-13051.828支座沉降-47.79-4193.2329支座沉降-41.98-3714.4830支座沉降-36.18-3294.1431支座沉降-30.39-293232支座沉降-24.62-2627.8733支座沉降-18.86-2381.5634支座沉降-13.12-2192.935支座沉降-7.41-2061.6736支座沉降00支座沉降下的彎矩圖圖3-3支座沉降作用下內(nèi)力圖支座沉降對拱的影響，計(jì)算結(jié)果如表3-9表3-9單元荷載軸力（KN）37支座沉降-24.9338支座沉降-24.539支座沉降-23.7440支座沉降-22.8241支座沉降-21.8542支座沉降-20.9343支座沉降-20.2444支座沉降-19.8845支座沉降-19.946支座沉降-20.1847支座沉降-20.5348支座沉降-20.8249支座沉降-21.0650支座沉降-21.3551支座沉降-21.7952支座沉降-22.4453支座沉降-23.1954支座沉降-23.8255支座沉降-24.9356支座沉降-24.557支座沉降-23.7458支座沉降-22.8259支座沉降-21.8560支座沉降-20.9361支座沉降-20.2462支座沉降-19.8863支座沉降-19.964支座沉降-20.1865支座沉降-20.5366支座沉降-20.8267支座沉降-21.0668支座沉降-21.3569支座沉降-21.7970支座沉降-22.4471支座沉降-23.1972支座沉降-23.82表3-113.3活載內(nèi)力計(jì)算3.3.1危險(xiǎn)截面的影響線連續(xù)梁是超靜定結(jié)構(gòu)，計(jì)算各截面的最大內(nèi)力的方法仍以繪制影響線為主。將單位荷載P＝1作用在各個(gè)橋面節(jié)點(diǎn)上，求結(jié)構(gòu)的變形和內(nèi)力，可求得位移影響線和內(nèi)力影響線。圖3-4左中支點(diǎn)的剪力影響線圖3-5左中支點(diǎn)的彎矩影響線該橋是對稱結(jié)構(gòu)，右中支點(diǎn)影響線就不在重復(fù)給出。圖3-6梁跨中截面的剪力影響線圖3-7梁跨中截面的彎矩影響線圖3-8拱腳Fx影響線圖3-9拱腳Fz影響線圖3-10拱腳My影響線圖3-11拱跨中截面Fx影響線圖3-12拱跨中截面Fz影響線圖3-13拱跨中截面My影響線3.3.2車輛荷載活載內(nèi)力計(jì)算為基本可變荷載(ZK活載)在橋梁使用階段所產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)內(nèi)力。列車豎向靜活載適用ZK活載。列車標(biāo)準(zhǔn)活載和列車特種活載見圖。圖3..4ZK活載圖式對于單線或者雙線的橋梁結(jié)構(gòu)，各線均應(yīng)計(jì)入ZK活載作用。對于多于兩線的橋梁結(jié)構(gòu)，應(yīng)按下列最不利情況考慮：按兩條線路在最不利位置承受ZK活載，其余線路不承受列車活載；所有線路在最不利位置承受75%的ZK活載。設(shè)計(jì)加載時(shí)，活載圖式可以任意截取。對多符號(hào)影響線，活載圖式可隔開，即在同符號(hào)影響線各區(qū)段進(jìn)行加載，中間的異符號(hào)影響線不加載。用空車檢算橋梁各部分構(gòu)件時(shí)，其豎向活載按10KN/m計(jì)算。橋跨結(jié)構(gòu)和墩臺(tái)尚應(yīng)按其實(shí)際使用的施工機(jī)械和維修養(yǎng)護(hù)可能作用的荷載加以檢算。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，加載長度為360/3×1.3=156m.2．列車豎向活載包括列車豎向動(dòng)力作用時(shí)，該列車豎向活載等于列車靜活載乘以動(dòng)力系數(shù)。動(dòng)力系數(shù)應(yīng)按下列公式計(jì)算：ZK標(biāo)準(zhǔn)活載下：1橋跨結(jié)構(gòu)1）計(jì)算剪力時(shí)2）計(jì)算彎矩時(shí)式中——為加載長度（m），其中小于3.61m時(shí)按3.61m計(jì)算，簡支梁時(shí)為梁的跨度，n跨連續(xù)梁時(shí)取平均跨度乘以下列擴(kuò)大系數(shù)：當(dāng)計(jì)算小于最大跨度時(shí)取最大跨度。帶入計(jì)算公式，=0.994，=0.972.該橋應(yīng)該考慮列車豎向動(dòng)力作用。ZK活載內(nèi)力計(jì)算結(jié)果見表3－12。ZKMaxM,MinM結(jié)構(gòu)內(nèi)力圖見圖3－15，16。表3－10ZK活載內(nèi)力計(jì)算結(jié)果表3-10單元荷載位置剪力-z(kN)彎矩-y(kN×m)1車輛荷載(最大)I[1]002車輛荷載(最大)I[2]2015.1903車輛荷載(最大)I[3]2130.2342862.394車輛荷載(最大)I[4]2595.0770392.15車輛荷載(最大)I[5]3275.8683005.266車輛荷載(最大)I[6]4121.2581074.377車輛荷載(最大)I[7]5106.6365053.428車輛荷載(最大)I[8]6210.9637993.389車輛荷載(最大)I[9]7417.1517063.2410車輛荷載(最大)I[10]760.775389.4111車輛荷載(最大)I[11]623.5413056.3912車輛荷載(最大)I[12]576.0928173.3613車輛荷載(最大)I[13]643.5743503.1414車輛荷載最大)I[14]855.8156161.8815車輛荷載(最大)I[15]1275.7864390.716車輛荷載(最大)I[16]1718.4167548.1917車輛荷載(最大)I[17]2144.0665976.2218車輛荷載(最大)I[18]2543.1560937.1419車輛荷載(最大)I[19]2944.8655523.341車輛荷載(最小)I[1]002車輛荷載(最小)I[2]-5277.38-13399.053車輛荷載(最小)I[3]-3956.21-29644.984車輛荷載(最小)I[4]-2868.56-45890.925車輛荷載(最小)I[5]-2002.12-63419.126車輛荷載(最小)I[6]-1334.83-82425.57車輛荷載(最小)I[7]-841.24-101431.888車輛荷載(最小)I[8]-499.7-123209.949車輛荷載(最小)I[9]-353.95-164700.9310車輛荷載(最小)I[10]-8789.68-264841.5411車輛荷載(最小)I[11]-7611.33-203541.5712車輛荷載(最小)I[12]-6603.99-157845.5713車輛荷載(最小)I[13]-5765.69-122144.0614車輛荷載(最小)I[14]-5105.49-92670.3815車輛荷載(最小)I[15]-4678.86-67156.1316車輛荷載(最小)I[16]-4303.44-44590.1117車輛荷載(最小)I[17]-3942.17-24975.8418車輛荷載(最小)I[18]-3580.48-9277.3819車輛荷載(最小)I[19]-3170.09-458.39圖3-15ZK活載作用下Max-M圖3-16ZK活載作用下Min-M3.3.3溫度參考《京滬高鐵鎮(zhèn)江京杭運(yùn)河特大橋主橋連續(xù)梁拱設(shè)計(jì)》實(shí)例提供的氣象資料：鎮(zhèn)江市屬北亞熱帶季風(fēng)氣候。年平均氣溫15．6。C，最熱的7月平均氣溫為27．7。C，極端最高氣溫40．2。C；最冷的1月平均氣溫為2．7oC，極端最低氣溫一10．1℃。假定施工溫度為15oC。溫度影響力，分別按升溫24.8OC，降溫25.1OC計(jì)算，考慮混凝土徐變影響乘以0.7。混凝土收縮影響力，按降溫15oC，考慮徐變影響計(jì)算內(nèi)力乘以0.45系數(shù)。其中溫度影響力和混凝土徐變和收縮影響力一起考慮：降低溫度時(shí)t‘=0.7×（-25.1）+0.45×（-15）=-24.32oC升高溫度時(shí)t‘=0.7×24.8+0.45×（-15）=10.61oC利用MIDAS計(jì)算結(jié)果表3-11,12,13,14,表3-11主梁升溫變化下的內(nèi)力單元荷載剪力Fz（KN）彎矩My（KN.m)1升溫002升溫-12271.23-477920.543升溫-10896.06-355200.774升溫-9514.01-246223.155升溫-8126.92-151055.036升溫-6735.59-69746.897升溫-5340.19-2343.348升溫-3940.7951111.079升溫-2537.590570.3410升溫-9246.44-372497.5311升溫-8166.62-279853.2712升溫-7141.21-198060.9713升溫-6135.03-126563.9914升溫-5135.56-65159.615升溫-4142.69-13772.116升溫-3161.1127671.5617升溫-2193.7659290.0818升溫-1236.6681230.0719升溫1161.9993596.9920升溫2118.4581976.7521升溫3084.7860789.9922升溫4065.312993523升溫5057.37-10734.5424升溫6056.4-61339.6825升溫7062.47-121957.0426升溫8088.04-192665.7727升溫9168.12-273671.0328升溫2637.27123854.7929升溫4042.6497438.0730升溫5444.125695931升溫6841.572464.3432升溫8234.96-65999.8133升溫9624.09-148388.8534升溫11008.18-244658.0935升溫12385.36-354756.9936升溫00表3-12拱在升溫變化下的內(nèi)力單元荷載軸力（KN剪力Fz（KN)彎矩My（KN.m)37升溫-1886.8270.82436.9938升溫-1843.2126.11-450.6439升溫-1788.27-0.54-764.4440升溫-1734.02-22.07-758.1841升溫-1684.28-42.25-512.5642升溫-1639.45-58.29-57.543升溫-1600-63.5552.9444升溫-1568.68-51.41203.3845升溫-1550.58-20.91721.9346升溫-1550.5219.431931.1147升溫-1568.5350.271736.6248升溫-1599.8762.881229.4949升溫-1639.4258.2585.3250升溫-1684.442.54-24.1551升溫-1734.2622.56-482.3652升溫-1788.571.07-733.4653升溫-1843.51-25.65-745.8154升溫-1887.08-70.48-437.555升溫-1886.8270.82436.9956升溫-1843.2126.11-450.6457升溫-1788.27-0.54-764.4458升溫-1734.02-22.07-758.1859升溫-1684.28-42.25-512.5660升溫-1639.45-58.29-57.561升溫-1600-63.5552.9462升溫-1568.68-51.41203.3863升溫-1550.58-20.91721.9364升溫-1550.5219.431931.1165升溫-1568.5350.271736.6266升溫-1599.8762.881229.4967升溫-1639.4258.2585.3268升溫-1684.442.54-24.1569升溫-1734.2622.56-482.3670升溫-1788.571.07-733.4671升溫-1843.51-25.65-745.8172升溫-1887.08-70.48-437.5表3-13主梁在降溫作用下內(nèi)力單元荷載剪力KN彎矩KN.m1降溫002降溫5353.53208500.73降溫4753.59154962.24降溫4150.64107418.95降溫3545.565900.246降溫2938.5130428.237降溫2329.751022.328降溫1719.24-22298.19降溫1107.03-39512.810降溫4033.91162508.211降溫3562.82122090.612降溫3115.4786407.3613降溫2676.5155215.6214降溫2240.4728426.9515降溫1807.326008.3116降溫1379.09-12072.217降溫957.07-25866.318降溫539.51-3543819降溫-506.94-40833.220降溫-924.21-35763.721降溫-1345.79-26520.622降溫-1773.56-13059.623降溫-2206.364683.1224降溫-2642.226760.4425降溫-3081.1253205.7626降溫-3528.5484053.6127降溫-3999.74119393.528降溫-1150.55-54033.729降溫-1763.67-4250930降溫-2375.09-24849.331降溫-2984.75-1075.1132降溫-3592.6428793.533降溫-4198.6764737.0834降溫-4802.5106736.135降溫-5403.31154768.636降溫00表3-14拱在降溫作用下內(nèi)力單元荷載軸力KN剪力KN彎矩KN.m37降溫823.16-30.9-190.6438降溫804.13-11.39196.639降溫780.160.24333.540降溫756.59.63330.7741降溫734.818.43223.6142降溫715.2425.4325.0943降溫698.0327.7-241.2344降溫684.3622.42-524.9945降溫676.479.12-751.2246降溫676.44-8.48-842.4847降溫684.3-21.93-757.6348降溫697.97-27.43-536.3849降溫715.23-25.39-255.3650降溫734.85-18.5610.5451降溫756.6-9.84210.4452降溫780.29-0.47319.9853降溫804.2611.19325.3754降溫823.2730.75190.8755降溫823.16-30.9-190.6456降溫804.13-11.39196.657降溫780.160.24333.558降溫756.59.63330.7759降溫734.818.43223.6160降溫715.2425.4325.0961降溫698.0327.7-241.2362降溫684.3622.42-524.9963降溫676.479.12-751.2264降溫676.44-8.48-842.4865降溫684.3-21.93-757.6366降溫697.97-27.43-536.3867降溫715.23-25.39-255.3668降溫734.85-18.5610.5469降溫756.6-9.84210.4470降溫780.29-0.47319.9871降溫804.2611.19325.3772降溫823.2730.75190.873.4內(nèi)力組合根據(jù)鐵路橋規(guī)（TB10002.1-2005），可進(jìn)行兩種組合主力組合與主+附組合。第一次組合采用自重+車輛荷載。計(jì)算結(jié)果表3-15表3-15單元荷載位置剪力-z(kN)彎矩-y(kN×m)1自重車輛(最大)I[1]002自重車輛(最大)I[2]-15619.09-31453.863自重車輛(最大)I[3]-8780.74154540.884自重車輛(最大)I[4]-1025.03255295.475自重車輛(最大)I[5]7719.05264523.866自重車輛(最大)I[6]17624.9173733.387自重車輛(最大)I[7]28912.3-27851.958自重車輛(最大)I[8]41824.18-350977.789自重車輛(最大)I[9]56626.85-795040.2910自重車輛(最大)I[10]-60753.73-1594251.8811自重車輛(最大)I[11]-46297.18-1050083.4612自重車輛(最大)I[12]-34793.92-631939.913自重車輛(最大)I[13]-25561.84-318400.0314自重車輛(最大)I[14]-18100.56-90158.915自重車輛(最大)I[15]-11989.5968624.4316自重車輛(最大)I[16]-7117.59171461.4317自重車輛(最大)I[17]-3262.41230019.0918自重車輛(最大)I[18]-184.01254409.0719自重車輛(最大)I[19]2712254223.081自重車輛(最小)I[1]002自重車輛(最小)I[2]-22911.66-44852.913自重車輛(最小)I[3]-14867.1782033.514自重車輛(最小)I[4]-6488.67139012.455自重車輛(最小)I[5]2441.07118099.486自重車輛(最小)I[6]12168.8110233.57自重車輛(最小)I[7]22964.42-194337.258自重車輛(最小)I[8]35113.52-512181.19自重車輛(最小)I[9]48855.75-976804.4610自重車輛(最小)I[10]-70304.19-1864482.8311自重車輛(最小)I[11]-54532.06-1266681.4212自重車輛(最小)I[12]-41974-817958.8313自重車輛(最小)I[13]-31971.11-484047.2414自重車輛(最小)I[14]-24061.87-238991.1615自重車輛(最小)I[15]-17944.22-62922.3916自重車輛(最小)I[16]-13139.4459323.1217自重車輛(最小)I[17]-9348.64139067.0218自重車輛(最小)I[18]-6307.64184194.5619自重車輛(最小)I[19]-3402.95198241.35圖3－16主力組合彎矩包絡(luò)圖與剪力包絡(luò)圖

第4章預(yù)應(yīng)力鋼束設(shè)計(jì)4.1預(yù)應(yīng)力鋼束的估算4.1.1計(jì)算原理全預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁在預(yù)加力和荷載的共同作用下應(yīng)力狀態(tài)應(yīng)滿足的基本條件是：截面上的預(yù)壓應(yīng)力應(yīng)大于荷載引起的拉應(yīng)力，預(yù)壓應(yīng)力與荷載引起的壓應(yīng)力之和應(yīng)小于混凝土的允許壓應(yīng)力，或?yàn)樵谌我怆A段，全截面承壓，截面上不出現(xiàn)拉應(yīng)力，同時(shí)截面上最大應(yīng)力小于允許壓應(yīng)力。e上e上Ny下Ny上e下Y上Y下MminMmax+++Ny下Ny上Mmax合成+--Mmin合成寫成計(jì)算式為：對于截面上緣（4-1）（4-2）對于截面下緣（4-3）