四跨一聯(lián)的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱形梁橋畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、前 言設(shè)計(jì)的主要目的是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和技能，分析解決實(shí)際問(wèn)題的能力。通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)使學(xué)生形成經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、市場(chǎng)、管理等大工程意識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是、謙虛謹(jǐn)慎的學(xué)習(xí)態(tài)度和刻苦鉆研、勇于創(chuàng)新的精神。畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中復(fù)習(xí)以前所學(xué)習(xí)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，同時(shí)也鍛煉了學(xué)生將理論運(yùn)用于實(shí)踐的能力。橋梁的設(shè)計(jì)需要綜合考慮各個(gè)方面的因素，其中包括橋址處地形、地貌、氣象、水文條件、工程地質(zhì)、以及周?chē)幍沫h(huán)境等等，除此之外，任何一個(gè)設(shè)計(jì)都必須要考慮的問(wèn)題就是怎樣將經(jīng)濟(jì)、實(shí)用、美觀三者都融于設(shè)計(jì)之中。設(shè)計(jì)主要包括上部結(jié)構(gòu)計(jì)算和下部結(jié)構(gòu)計(jì)算。橋梁的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，主要是主梁、樁柱的內(nèi)力計(jì)算、截面配筋、強(qiáng)度驗(yàn)算等。通過(guò)方案比選后

2、確定本橋?yàn)檫B續(xù)箱梁橋，橋長(zhǎng)140米。計(jì)算過(guò)程中主要參考了公路橋涵設(shè)計(jì)手冊(cè)梁橋(下冊(cè))、連續(xù)梁橋、橋梁工程、公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范（jtg d62-2004）、公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范（jtg d60-2004）、橋梁設(shè)計(jì)常用數(shù)據(jù)手冊(cè)等書(shū)籍，其中橋梁結(jié)構(gòu)上的車(chē)道荷載布置、超靜定連續(xù)梁內(nèi)力分析涉及的所有計(jì)算全部由橋梁博士dr bridge和excel輔助計(jì)算功能求出和輸出原始數(shù)據(jù)，為下一步的分析和準(zhǔn)確計(jì)算打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。接下來(lái)的上部主梁和下部墩柱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算當(dāng)中，再以程序精算結(jié)果的基礎(chǔ)上，充分利用了autocad計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)功能和excel輔助計(jì)算功能計(jì)算；此次畢業(yè)設(shè)計(jì)除了有詳細(xì)

3、的計(jì)算書(shū)外，還按照設(shè)計(jì)要求繪制了一定量的施工圖紙?？傊ㄟ^(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)，達(dá)到基本知識(shí)、基礎(chǔ)理論、基本技能和運(yùn)用知識(shí)能力、網(wǎng)絡(luò)獲取知識(shí)的能力、計(jì)算機(jī)應(yīng)用的能力、外語(yǔ)能力以及文化素質(zhì)、思想品德素質(zhì)、業(yè)務(wù)素質(zhì)的訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)和技術(shù)，研究、解決本專(zhuān)業(yè)實(shí)際問(wèn)題的初步能力。1. 橋梁設(shè)計(jì)方案和比選1.1設(shè)計(jì)說(shuō)明1.1.1 任務(wù)依據(jù)和設(shè)計(jì)范圍（1）任務(wù)依據(jù) 所選橋位的地質(zhì)圖。（2）設(shè)計(jì)論文原始資料橋位地形圖、地質(zhì)勘察資料；（3）設(shè)計(jì)荷載：公路i級(jí)：車(chē)道荷載。單幅橋?qū)挘嚎倢?12m23.75+3.5+20.5（防撞護(hù)欄）；（4）材料：混凝土：上部結(jié)構(gòu)c50，下部結(jié)構(gòu)c25；鋼材：1）普通鋼筋：

4、級(jí)（構(gòu)造筋）、級(jí)（受力筋）； 2）預(yù)應(yīng)力鋼筋：鋼絞線(xiàn)f1860（ovm錨）； 3）q235鋼；其他：自定（如溫度變化、支座位移等）。1.1.2 地質(zhì)資料自上而下土層分別為：（1）亞砂土：灰色，含少量腐植物。厚度3米，極限摩阻力為40kp，m值為3000kn/。（2）中砂：灰色，主要成分為石英，長(zhǎng)石及云母。厚度3米，極限摩阻力為40kp，m值為3000kn/。（3）亞粘土：深灰色，刀切面光滑。厚度3米，極限摩阻力為40kp，m值為3000kn/。（4）中砂：灰色，主要成分為石英，長(zhǎng)石，云母。厚度3米，極限摩阻力為40kp，m值為3000kn/。（5）亞粘土：深灰色，刀切面光滑。厚度3米，極限摩阻

5、力為40kp，m值為3000kn/。（6）含礫中砂：灰色，主要成分為石英，長(zhǎng)石及云母，礫徑最大為8cm，呈棱角狀。厚度3米，極限摩阻力為40kp，m值為3000kn/。1.2 橋梁方案比選1.2.1總體布置本橋擬采用四跨一聯(lián)的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱形梁橋?？傞L(zhǎng)為140米。連續(xù)梁橋有做成三跨或者四跨一聯(lián)的，也有做成多跨一聯(lián)的，但一般不超過(guò)六跨。對(duì)于橋孔分跨，往往要受到如下因素的影響：橋址地形、地質(zhì)與水文條件，通航要求以及墩臺(tái)、基礎(chǔ)及支座構(gòu)造，力學(xué)要求，美學(xué)要求等。若采用三跨不等的橋孔布置，一般邊跨長(zhǎng)度可取為中跨的0.50.8倍，本設(shè)計(jì)其跨度組合為：(40+60+40)米。符合以上原理要求1.2.2擬

6、定方案并進(jìn)行方案比選本設(shè)計(jì)橋梁的形式可考慮拱橋、簡(jiǎn)支梁橋、連續(xù)梁橋三種形式。從實(shí)用、安全、經(jīng)濟(jì)、美觀、環(huán)保以及占地與工期多方面比選，最終確定橋梁形式。橋梁設(shè)計(jì)原則：（1）實(shí)用性。橋梁必須實(shí)用，要有足夠的承載力。能保證行車(chē)的暢通、舒適和安全。既滿(mǎn)足當(dāng)前的需要，又要考慮今后的發(fā)展。要能滿(mǎn)足交通運(yùn)輸本身的需要，也要考慮到支援農(nóng)業(yè)等等。（2）安全性。橋梁的設(shè)計(jì)要能滿(mǎn)足施工及運(yùn)營(yíng)階段的受力需要，能夠保證其耐久性和穩(wěn)定性以及在特定地區(qū)的抗震需求。（3）經(jīng)濟(jì)性。在社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)體制的今天，經(jīng)濟(jì)性是不得不考慮的重要因素。在能夠滿(mǎn)足橋兩個(gè)方面需求的情況下要盡量考慮是否經(jīng)濟(jì)，是否以最少的投入獲得最好的效果。（4

7、）美觀性。在橋梁設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量考慮橋梁的美觀性。橋梁的外形要優(yōu)美，要與周?chē)h(huán)境相適應(yīng)，合理的輪廓是美觀的主要因素。（5）環(huán)保性。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，生活水平的不斷提高，人們對(duì)環(huán)境保護(hù)提出了更高的要求，在建筑領(lǐng)域，一個(gè)工程的建設(shè)不能以犧牲環(huán)境作代價(jià)，在保證順利工的前提下要盡量避免對(duì)環(huán)境的破壞以實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。應(yīng)根據(jù)上述原則，對(duì)橋梁作出綜合評(píng)估：（1）梁橋：梁式橋是指其結(jié)構(gòu)在垂直荷載的作用下，其支座僅產(chǎn)生垂直反力，而無(wú)水平推力的橋梁。預(yù)應(yīng)力混凝土梁式橋受力明確，理論計(jì)算較簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)和施工的方法日臻完善和成熟。預(yù)應(yīng)力混凝土梁式橋具有以下主要特征：（a）混凝土材料以砂、石為主，可就地取材，成本較低；（

8、b）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)；（c）結(jié)構(gòu)的耐久性和耐火性較好，建成后維修費(fèi)用較少；（d）結(jié)構(gòu)的整體性好，剛度較大，變性較?。唬╡）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)；（f）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；（7）預(yù)應(yīng)力混凝土梁式橋所采用的預(yù)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(guò)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。簡(jiǎn)支梁：目前我國(guó)道路橋梁結(jié)構(gòu)一般考慮簡(jiǎn)支梁和連續(xù)梁結(jié)構(gòu)形式。簡(jiǎn)支梁受力明

9、確，因溫度變化產(chǎn)生的附加力、特殊力的影響小，設(shè)計(jì)施工易標(biāo)準(zhǔn)化、簡(jiǎn)單化；但其梁高較大，景觀稍差，行車(chē)條件也不如連續(xù)梁。連續(xù)梁：連續(xù)梁結(jié)構(gòu)可以降低梁高，節(jié)省工程數(shù)量，有利于爭(zhēng)取橋下凈空，并改善景觀；其結(jié)構(gòu)剛度大，具有良好的動(dòng)力特性以及減震降噪作用，使行車(chē)平穩(wěn)舒適，后期的維修養(yǎng)護(hù)工作也較少。從城市美學(xué)效果來(lái)看，連續(xù)梁造型輕巧、平整、線(xiàn)路流暢，將給城市爭(zhēng)色不少。但連續(xù)梁對(duì)基礎(chǔ)沉降要求嚴(yán)格，特別是由于聯(lián)長(zhǎng)較大，梁體與墩臺(tái)之間的受力十分復(fù)雜，加大了設(shè)計(jì)難度。(2)拱橋：拱橋的靜力特點(diǎn)是，在豎直何在作用下，拱的兩端不僅有豎直反力，而且還有水平反力。由于水平反力的作用，拱的彎矩大大減少。如在均布荷載q的作用下

10、，簡(jiǎn)直梁的跨中彎矩為ql2/8，全梁的彎矩圖呈拋物線(xiàn)形，而設(shè)計(jì)得合理的拱軸，主要承受壓力，彎矩、剪力均較小，故拱的跨越能力比梁大得多。由于拱是主要承受壓力的結(jié)構(gòu)，因而可以充分利用抗拉性能較差、抗壓性能較好的石料，混凝土等來(lái)建造。石拱對(duì)石料的要求較高，石料加工、開(kāi)采與砌筑費(fèi)工，現(xiàn)在已很少采用。由墩、臺(tái)承受水平推力的推力拱橋，要求支撐拱的墩臺(tái)和地基必須承受拱端的強(qiáng)大推力，因而修建推力拱橋要求有良好的地基。對(duì)于多跨連續(xù)拱橋，為防止其中一跨破壞而影響全橋，還要采取特殊的措施，或設(shè)置單向推力墩以承受不平衡的推力。梁拱組合(3)方案比選及截面形狀選定:（a）由上述條件可知，根據(jù)本設(shè)計(jì)具體的情況，因地基為軟

11、土，制作拱橋難度較大，放棄拱橋方案。簡(jiǎn)支梁與連續(xù)梁相比雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單施工方便，但其建成后連續(xù)性不強(qiáng)，行車(chē)不如連續(xù)梁平穩(wěn)，美觀方面不如變截面連續(xù)梁的美觀。（b）梁部截面形式考慮了箱形梁、組合箱梁、槽型梁、t型梁等可采用的梁型。連續(xù)單箱梁方案該方案結(jié)構(gòu)整體性強(qiáng)，抗扭剛度大，適應(yīng)性強(qiáng)。景觀效果好。該方案需采用就地澆筑，現(xiàn)場(chǎng)澆筑砼及張拉預(yù)應(yīng)力工作量大，但可全線(xiàn)同步施工，施工期間工期不受控制,對(duì)橋下道路交通影響較其他方案稍大。組合箱梁結(jié)構(gòu)整體性強(qiáng)，抗扭剛度大，適應(yīng)性強(qiáng)。雙箱梁預(yù)制吊裝，鋪預(yù)制板，重量輕。但從橋下看,美觀效果稍差。雖然從預(yù)制廠到工地的運(yùn)輸要求相對(duì)較低，運(yùn)輸費(fèi)用較低，但橋面板需現(xiàn)澆施工增加現(xiàn)場(chǎng)

12、作業(yè)量，工期也相應(yīng)延長(zhǎng)，并且徐變變形大，存在著后期維修養(yǎng)護(hù)工作量大的缺點(diǎn)。槽型梁為下承式結(jié)構(gòu)，其主要優(yōu)點(diǎn)是造型輕巧美觀，線(xiàn)路建筑高度最低,且兩側(cè)的主梁可起到部分隔聲屏障的作用，但下承式混凝土結(jié)構(gòu)受力不很合理，受拉區(qū)混凝土即車(chē)道板圬工量大，受壓區(qū)混凝土圬工量小，梁體多以受壓區(qū)(上翼緣)壓潰為主要特征，不能充分發(fā)揮鋼及混凝土材料的性能。同時(shí)，由于結(jié)構(gòu)為開(kāi)口截面，結(jié)構(gòu)剛度及抗扭性較差，而且需要較大的技術(shù)儲(chǔ)備才能實(shí)現(xiàn)。t型梁結(jié)構(gòu)受力明確，設(shè)計(jì)及施工經(jīng)驗(yàn)成熟,跨越能力大,施工可采用預(yù)制吊裝的方法，施工進(jìn)度較快。該方案建筑結(jié)構(gòu)高度高，由于梁底部呈網(wǎng)狀,景觀效果差。預(yù)制和吊裝的實(shí)施過(guò)程也存在著與其他預(yù)制梁同

13、樣的問(wèn)題。相比之下，單箱梁抗扭剛度大，整體受力和動(dòng)力穩(wěn)定性能好，外觀簡(jiǎn)潔，適應(yīng)性強(qiáng)，在直線(xiàn)、曲線(xiàn)等區(qū)間段均可采用，且施工技術(shù)成熟，造價(jià)適中。因此，結(jié)合工程特點(diǎn)和施工條件綜合考慮，本設(shè)計(jì)選擇連續(xù)箱型梁。(4)下部結(jié)構(gòu):橋墩類(lèi)型有實(shí)體橋墩、空心橋墩、框架墩、柱式橋墩等。實(shí)體重力式橋墩是一實(shí)體圬工墩，主要靠自身的重力平衡外力，從而保證橋墩的強(qiáng)度和穩(wěn)定。此種橋墩自身剛度大，具有較強(qiáng)的防撞能力，但同時(shí)存在阻水面積大的缺陷，比較適合于修建在地基承載力較高、覆蓋層較薄、基巖埋深較淺的地基上。實(shí)體輕型橋墩可用于混凝土、漿砌塊石或鋼筋混凝土材料做成，此結(jié)構(gòu)顯著減小了圬工體積，但其抵抗沖擊力的能力較差，不宜用在流

14、速大并且有大量泥沙的河流或可能有船舶、冰塊、漂流物撞擊的河流中，一般用于小跨徑的橋梁上?？招臉蚨沼袃煞N：一種為部分鏤空實(shí)體橋墩，另一種為薄壁空心橋墩。其特點(diǎn)是輪廓體型較大，多圬工材料少鋼筋。不利于橋下流水通過(guò)?？蚣苁綐蚨战o橋梁建筑增添了新的藝術(shù)造型，改變了橋墩原先的笨拙形象，使橋梁結(jié)構(gòu)造型更加輕巧美觀，同時(shí)使橋梁的跨越能力提高，縮短了主梁的跨徑，降低了梁高。但是其結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，施工比較麻煩。柱式橋墩是目前公路橋梁中廣泛采用的橋墩形式。它具有線(xiàn)條簡(jiǎn)捷、明快、美觀，既節(jié)省材料數(shù)量又施工方便的特點(diǎn)，橋下通視情況良好。2. 上部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算2.1尺寸擬定2.1.1 立截面從預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁的受力特

15、點(diǎn)來(lái)分析，連續(xù)梁的立面應(yīng)采取變高度布置為宜；在恒、活載作用下，支點(diǎn)截面將出現(xiàn)較大的負(fù)彎矩，從絕對(duì)值來(lái)看，支點(diǎn)截面的負(fù)彎矩往往大于跨中截面的正彎矩，因此，采用變高度梁能較好地符合梁的內(nèi)力分布規(guī)律，另外，變高度梁使梁體外形和諧，節(jié)省材料并增大橋下凈空。2.1.2橫截面 梁式橋橫截面的設(shè)計(jì)主要是確定橫截面布置形式，包括主梁截面形式、主梁間距、主梁各部尺寸；它與梁式橋體系在立面上布置、建筑高度、施工方法、美觀要求以及經(jīng)濟(jì)用料等等因素都有關(guān)系。當(dāng)橫截面的核心距較大時(shí)，軸向壓力的偏心可以愈大，也就是預(yù)應(yīng)力鋼筋合力的力臂愈大，可以充分發(fā)揮預(yù)應(yīng)力的作用。箱形截面就是這樣的一種截面。此外，箱形截面這種閉合薄壁截

16、面抗扭剛度很大，對(duì)于彎橋和采用懸臂施工的橋梁尤為有利；同時(shí)，因其都具有較大的面積，所以能夠有效地抵抗正負(fù)彎矩，并滿(mǎn)足配筋要求；箱形截面具有良好的動(dòng)力特性；再者它收縮變形數(shù)值較小，因而也受到了人們的重視。總之，箱形截面是大、中跨預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁最適宜的橫截面形式。常見(jiàn)的箱形截面形式有：?jiǎn)蜗鋯问?、單箱雙室、雙箱單室、單箱多室、雙箱多室等等。單箱單室截面的優(yōu)點(diǎn)是受力明確，施工方便，節(jié)省材料用量。拿單箱單室和單箱雙室比較，兩者對(duì)截面底板的尺寸影響都不大，對(duì)腹板的影響也不致改變對(duì)方案的取舍；但是雙室式存在一些缺點(diǎn)：施工比較困難，腹板自重彎矩所占恒載彎矩比例增大等等。本設(shè)計(jì)是一座公路連續(xù)箱形梁，采用的橫截面形

17、式為單箱單室。2.1.3 梁高與細(xì)部尺寸（1）根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定，預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋的中支點(diǎn)主梁高度與其跨徑之比通常在1/151/20之間，而跨中梁高與主跨之比一般為1/301/50之間。當(dāng)建筑高度不受限制時(shí)，增大梁高往往是較經(jīng)濟(jì)的方案，因?yàn)樵龃罅焊咧皇窃黾痈拱甯叨?，而混凝土用量增加不多，卻能顯著節(jié)省預(yù)應(yīng)力鋼束用量。本設(shè)計(jì)采用變高度的直線(xiàn)梁。根據(jù)橋梁設(shè)計(jì)常用數(shù)據(jù)手冊(cè)第481、482頁(yè)關(guān)于截面細(xì)部尺寸的規(guī)定：支點(diǎn)處：h=（）l，跨中h=（）l箱形截面的頂板和底板是結(jié)構(gòu)承受正負(fù)彎矩的主要工作部位。其尺寸要受到受力要求和構(gòu)造兩個(gè)方面的控制。支墩處底版還要承受很大的壓應(yīng)力，一般來(lái)講：變截面的底版厚度也隨梁

18、高變化，底板一般為25-100cm（變厚），頂板25-30cm（等厚），腹板一般為30-80cm（變厚）。確定支點(diǎn)處梁高為3.5m，跨中梁高為1.8m。取底板厚跨中為40cm，支點(diǎn)處為60cm；頂板厚為30cm；腹板取跨中為50cm，支點(diǎn)處為75cm。（2）橫隔梁橫隔梁可以增強(qiáng)橋梁的整體性和良好的橫向分布，同時(shí)還可以限制畸變；支承處的橫隔梁還起著承擔(dān)和分布支承反力的作用。由于箱形截面的抗扭剛度很大，一般可以比其它截面的橋梁少設(shè)置橫隔梁，甚至不設(shè)置中間橫隔梁而只在支座處設(shè)置支承橫隔梁。因此本設(shè)計(jì)只在支點(diǎn)處設(shè)置實(shí)心橫隔梁。由于中間橫隔梁的尺寸及對(duì)內(nèi)力的影響較小，在內(nèi)力計(jì)算中也可不作考慮?？缰薪孛婕?/p>

19、中支點(diǎn)截面示意圖如下所示：圖2.1中跨跨中截面（單位為cm）圖2.2支點(diǎn)處截面（單位為cm）2.2荷載內(nèi)力計(jì)算對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行受力分析時(shí)應(yīng)對(duì)主梁進(jìn)行分單元。本橋全長(zhǎng)140米，全梁共分74個(gè)單元，一般梁段長(zhǎng)度為2.0m。2.2.1恒載內(nèi)力計(jì)算主梁的內(nèi)力計(jì)算可分為設(shè)計(jì)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(guò)程中，各施工階段的臨時(shí)施工荷載，如施工機(jī)具設(shè)備（支架、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。由于對(duì)施工方面的知識(shí)不熟，本設(shè)計(jì)中對(duì)該項(xiàng)設(shè)計(jì)內(nèi)容作了簡(jiǎn)化，主要考慮了一般恒載內(nèi)力、活載內(nèi)力。 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s

20、g1和二期恒載（如鋪裝、欄桿等）引起的主梁后期恒載內(nèi)力sg2。主梁的自重內(nèi)力計(jì)算方法可分為兩類(lèi)：在施工過(guò)程中結(jié)構(gòu)不發(fā)生體系轉(zhuǎn)換,如在滿(mǎn)堂支架現(xiàn)澆等，如果主梁為等截面，可按均布荷載乘主梁內(nèi)力影響線(xiàn)總面積計(jì)算；在施工過(guò)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。本設(shè)計(jì)采用滿(mǎn)堂支架法,二期恒載(又稱(chēng)后期恒載)集度約為:q=37.44kn/m為方便計(jì)算先講將主梁分為70個(gè)小段進(jìn)行內(nèi)力的分析。每小段的自重如下：表2.1（主梁每小段的自重）各分段編號(hào)各單元一期恒載（kn）各單元二期恒載（kn）恒載值組合（kn）邊跨1487.7574.88487.752489.212474.88489.21243491.17

21、6574.88491.17654493.625274.88493.62525496.760274.88496.76026500.42774.88500.4277504.39774.88504.3978509.376674.88509.37669514.741674.88514.741610520.389774.88520.389711526.975174.88526.975112534.33374.88534.33313541.927674.88541.927614550.374.88550.315559.412874.88559.412816569.12874.88569.12817579.

22、537974.88579.537918590.86674.88590.86619602.457674.88602.457620618.452774.88618.4527中跨（1/2）21621.07574.88621.07522608.950274.88608.950223581.595574.88581.595524556.283874.88556.283825533.35974.88533.35926512.853674.88512.853627494.38274.88494.38228477.645274.88477.645229463.267674.88463.267630450.95

23、9274.88450.959231440.424274.88440.424232431.319474.88431.319433424.269274.88424.269234418.610874.88418.610835414.442674.88414.4426（1）一期恒載內(nèi)力的計(jì)算（如圖2.3一期恒載內(nèi)力計(jì)算）： （2.1）計(jì)算得表2.2（一期恒載控制截面彎矩計(jì)算值）截面位置m1x1*m1靜定時(shí)荷載彎矩（knm）彎矩組合1（knm）m2x2*m2彎矩組合2（knm）邊支點(diǎn)00000邊跨跨中0.5-3227552880.820605.820605.8支點(diǎn)1-645500-6455000-645

24、501/4截面0.75-48412.578691.630279.10.25-16137.514141.6跨中0.5-32275102822.270547.20.5-3227538272.2圖2.4一期恒載彎矩61（2）二期恒載內(nèi)力的計(jì)算（如圖2.5二期恒載內(nèi)力計(jì)算）：根據(jù)上述公式計(jì)算得：表2.3（二期恒載控制截面彎矩計(jì)算值）截面位置m1x1*m1荷載彎矩(knm)彎矩組合1m2x2*m2彎矩組合2(knm)邊支點(diǎn)00000邊跨跨中0.5-5040748824482448支點(diǎn)1-100800-1008000-100801/4截面0.75-75601161040500.25-25201530跨中0

25、.5-504016848118080.5-50406768圖2.6二期恒載彎矩（3）恒載內(nèi)力計(jì)算結(jié)果表2.4恒載內(nèi)力的計(jì)算結(jié)果截面m1(knm)m2(knm)邊支座00邊跨跨中20605.82448中間支點(diǎn)-64550-100801/4截面14141.61530跨中38272.267682.2.2 活載內(nèi)力計(jì)算（1）活載橫向分布內(nèi)力增大系數(shù)活載內(nèi)力計(jì)算為基本可變荷載(公路一級(jí))在橋梁使用階段所產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)內(nèi)力。可采用修正偏心受壓發(fā)計(jì)算活載內(nèi)力增大系數(shù)。 （2.2）其中 （2.3）其中n=2g取0.425e活載內(nèi)力增大系數(shù)為：1.006（2）查表后用圖乘法進(jìn)行活載內(nèi)力計(jì)算邊跨跨中活載影響線(xiàn)：圖2.

26、7邊跨跨中活載影響線(xiàn)最大正彎矩：支點(diǎn)處活載影響線(xiàn)：圖2.8支點(diǎn)處活載影響線(xiàn)最小負(fù)彎矩：中跨跨中處活載影響線(xiàn)：圖2.9中跨跨中處活載影響線(xiàn)2.2.3效應(yīng)組合：(1) 短期效應(yīng)組合： （2.4）邊跨跨中：支點(diǎn)處：中跨跨中：(2) 基本效應(yīng)組合： (2.5)邊跨跨中：支點(diǎn)處：中跨跨中：2.3鋼束的估算與布置2.3.1預(yù)應(yīng)力筋的估計(jì)根據(jù)正截面抗裂要求，確定預(yù)應(yīng)力鋼筋數(shù)量。為滿(mǎn)足抗裂要求，所需的有效預(yù)加力為： （2.6） （2.7） （2.8）（1）邊跨跨中截面假定則n擬采直徑為15.2mm的鋼絞線(xiàn)，單根鋼絞線(xiàn)的公稱(chēng)截面面積為140mm抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，張拉控制應(yīng)力取，應(yīng)應(yīng)力損失按張拉控制應(yīng)力的20%估算

27、。根采用18束19預(yù)應(yīng)力鋼絞線(xiàn)。（2）支點(diǎn)截面假定則n擬采直徑為15.2mm的鋼絞線(xiàn)，單根鋼絞線(xiàn)的公稱(chēng)截面面積為抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，張拉控制應(yīng)力取，應(yīng)應(yīng)力損失按張拉控制應(yīng)力的20%估算。根采用14束19預(yù)應(yīng)力鋼絞線(xiàn)。（3）中跨跨中截面假定則n擬采直徑為15.2mm的鋼絞線(xiàn)，單根鋼絞線(xiàn)的公稱(chēng)截面面積為140mm抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，張拉控制應(yīng)力取，應(yīng)應(yīng)力損失按張拉控制應(yīng)力的20%估算。根采用20束19預(yù)應(yīng)力鋼絞線(xiàn)。2.4 預(yù)應(yīng)力鋼束的布置連續(xù)梁預(yù)應(yīng)力鋼束的配置不僅要滿(mǎn)足橋規(guī)(tb10002.399)構(gòu)造要求，還應(yīng)考慮以下原則：（1）應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)念A(yù)應(yīng)力束的型式與錨具型式，對(duì)不同跨徑的梁橋結(jié)構(gòu)，要選用預(yù)加力大

28、小恰當(dāng)?shù)念A(yù)應(yīng)力束，以達(dá)到合理的布置型式。（2）應(yīng)力束的布置要考慮施工的方便，也不能像鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中任意切斷鋼筋那樣去切斷預(yù)應(yīng)力束，而導(dǎo)致在結(jié)構(gòu)中布置過(guò)多的錨具。（3）預(yù)應(yīng)力束的布置，既要符合結(jié)構(gòu)受力的要求，又要注意在超靜定結(jié)構(gòu)體系中避免引起過(guò)大的結(jié)構(gòu)次內(nèi)力。（4）預(yù)應(yīng)力束的布置，應(yīng)考慮材料經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的先進(jìn)性，這往往與橋梁體系、構(gòu)造尺寸、施工方法的選擇都有密切關(guān)系。（5）預(yù)應(yīng)力束應(yīng)避免合用多次反向曲率的連續(xù)束，因?yàn)檫@會(huì)引起很大的摩阻損失，降低預(yù)應(yīng)力束的效益。（6）預(yù)應(yīng)力束的布置，不但要考慮結(jié)構(gòu)在使用階段的彈性力狀態(tài)的需要，而且也要考慮到結(jié)構(gòu)在破壞階段時(shí)的需要。（7）預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)盡量對(duì)稱(chēng)布置（8）應(yīng)

29、留有一定數(shù)量的備用管道，一般占總數(shù)的1%。（9） 錨距的最小間距的要求。2.5 橋梁博士驗(yàn)算2.5.1 概述dr.bridge軟件是一個(gè)集可視化數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)庫(kù)管理、結(jié)構(gòu)分析、打印與幫助為一體的綜合性橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工計(jì)算系統(tǒng)軟件。系統(tǒng)的編制完全按照橋梁的設(shè)計(jì)與施工過(guò)程進(jìn)行，密切結(jié)合橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范，充分利用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)，符合設(shè)計(jì)人員的習(xí)慣。對(duì)結(jié)構(gòu)的計(jì)算充分考慮了各種結(jié)構(gòu)的復(fù)雜組成與施工情況。計(jì)算更精確；同時(shí)在數(shù)據(jù)輸入的容錯(cuò)性方面作了大量的工作，提高了用戶(hù)的工作效率。dr.bridge軟件的基本功能有：直線(xiàn)橋梁、斜彎和異型橋梁、基礎(chǔ)計(jì)算、截面計(jì)算、橫向分布系數(shù)的計(jì)算、輸入、輸出、打印與幫助系統(tǒng)。

30、dr.bridge軟件的使用大致分為：估算結(jié)構(gòu)的配筋面積（總體信息的輸入、單元信息的輸入、鋼束信息的輸入、施工信息的輸入、使用階段信息的輸入、數(shù)據(jù)的診斷及計(jì)算），全橋安全性驗(yàn)算（總體信息的輸入、數(shù)據(jù)的診斷、項(xiàng)目的計(jì)算、文本報(bào)告的輸出）。2.5.2估算結(jié)構(gòu)的配筋面積橋梁上部結(jié)構(gòu)形式為雙向六車(chē)道且上下行獨(dú)立的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁。全橋的總長(zhǎng)為140m，其分跨布置為40m+60m+40m。首先根據(jù)實(shí)際情況將橋梁劃分為74個(gè)單元，75個(gè)節(jié)點(diǎn)。其中，1、22、54、75節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)約束條件，采用滿(mǎn)堂支架進(jìn)行施工，分為3個(gè)施工階段。圖2.10全橋單元總體信息圖2.11全橋單元總體信息圖(1)輸入總體信息在結(jié)構(gòu)

31、總體信息對(duì)話(huà)框中，計(jì)算類(lèi)別選擇“估算配筋面積”，計(jì)算內(nèi)容只選擇“計(jì)算活載”，相對(duì)濕度使用“0.8”，結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)為“1”，選擇中交04規(guī)范。如圖2.12所示：圖2.12總體信息圖在“配筋估算信息”中，選擇普通鋼筋類(lèi)型和預(yù)應(yīng)力鋼絞線(xiàn)類(lèi)型。如圖2.13所示圖2.13配筋信息圖(2)輸入單元信息先對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分單元，該橋梁共分為74個(gè)單元，為預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件，采用c50混凝土。選用“全預(yù)應(yīng)力構(gòu)件”，如圖2.14所示：圖2.14單元總體信息圖截面特性描述中選用“中交新混凝土：c50混凝土”如圖2.15所示圖2.15單元特性描述圖輸入左、右界面信息中對(duì)橋梁上部結(jié)構(gòu)形式的細(xì)部尺寸定義：圖2.16截面尺寸信

32、息圖(3)輸入鋼束信息圖2.17鋼束信息圖鋼束幾何描述：圖2.18鋼束幾何描述圖(4)輸入施工信息全橋分兩個(gè)施工階段，第一階段澆筑主梁1-74單元，第二階段張拉鋼束灌漿，并考慮分批張拉預(yù)應(yīng)力損失，無(wú)橋面鋪裝永久荷載。第三階段施工桿件號(hào)為：1-74，永久荷載為橋面鋪裝和欄桿的荷載集度，假定結(jié)構(gòu)升降溫均為10度，平均溫度為10度、第一階段施工工期為60天。如圖2.19所示: 圖2.19施工信息圖根據(jù)橋梁的總體布置情況輸入支座處的邊界條件，如圖2.20所示：圖2.20邊界條件圖第二施工階段假定施工工期為10天，如圖2.21所示：圖2.21第二施工階段圖第二施工階段永久荷載為橋面鋪裝和欄桿的荷載集度，

33、如圖2.22所示：圖2.22均布荷載布置圖(5)輸入使用信息在本階段假定收縮徐變天數(shù)為1000天，升溫、降溫溫差均為10度，如圖2.23所示：圖2.23使用信息圖本階段考慮非線(xiàn)性溫度（1）、支座不均勻沉降和活載。如圖2.24所示：圖2.24支座不均勻沉降圖輸入活載描述信息，如圖2.25所示：圖2.25活載描述圖(6)數(shù)據(jù)診斷點(diǎn)擊項(xiàng)目中的“輸入數(shù)據(jù)診斷”，存盤(pán)數(shù)據(jù)并執(zhí)行“數(shù)據(jù)診斷”。(7)項(xiàng)目計(jì)算點(diǎn)擊項(xiàng)目中的“執(zhí)行項(xiàng)目計(jì)算”，存盤(pán)數(shù)據(jù)并執(zhí)行“項(xiàng)目計(jì)算”。2.5.3 全橋結(jié)構(gòu)安全驗(yàn)算在總體輸入信息界面上選擇“全橋結(jié)構(gòu)安全驗(yàn)算”，計(jì)算內(nèi)容選擇“計(jì)算預(yù)應(yīng)力”、“計(jì)算收縮”、“計(jì)算徐變、“”計(jì)算活載”，

34、相對(duì)濕度為“0.8”，選用“中交04”規(guī)范，如圖2.26所示：圖2.26安全驗(yàn)算總體數(shù)據(jù)圖對(duì)全過(guò)程進(jìn)行“輸入數(shù)據(jù)診斷”并進(jìn)行計(jì)算。如圖2.5.3-2所示，圖2.27數(shù)據(jù)診斷圖圖2.28數(shù)據(jù)計(jì)算圖查看輸出結(jié)果如圖2.29所示：圖2.29輸出結(jié)果對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析并進(jìn)行調(diào)束使計(jì)算結(jié)果都滿(mǎn)足要求。數(shù)據(jù)報(bào)告輸出見(jiàn)附錄。3. 下部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)3.1樁柱的擬定橋面寬12m，設(shè)計(jì)荷載為公路一級(jí)荷載。主梁為單箱單室梁，橋墩柱直接支承橋體，主墩采用雙柱式橋墩，基礎(chǔ)采用單排樁。墩柱d2樁d2.2m設(shè)計(jì)圖如下：圖3.1橋墩結(jié)構(gòu)圖（單位：cm）3.2橋墩主要材料及地質(zhì)資料橋墩設(shè)計(jì)為圓形截面螺旋箍筋柱，采用混凝土，縱向鋼筋采

35、用螺旋鋼筋，箍筋采用光圓鋼筋。地質(zhì)情況：自上而下土層分別為：（1）亞砂土：灰色，含少量腐植物。厚度3米，極限摩阻力為40kp，m值為3000kn/。（2）中砂：灰色，主要成分為石英，長(zhǎng)石及云母。厚度3米，極限摩阻力為40kp，m 值為3000kn/。（3）亞粘土：深灰色，刀切面光滑。厚度3米，極限摩阻力為40kp，m值為3000kn/。（4）中砂：灰色，主要成分為石英，長(zhǎng)石，云母。厚度3米，極限摩阻力為40kp，m值為3000kn/。（5）亞粘土：深灰色，刀切面光滑。厚度3米，極限摩阻力為40kp，m值為3000kn/。（6）含礫中砂：灰色，主要成分為石英，長(zhǎng)石及云母，礫徑最大為8cm，呈棱角

36、狀。厚度3米，極限摩阻力為40kp，m值為3000kn/。表3.1地基土容許承載力寬度、深度修正系數(shù)土的類(lèi)別砂土粉砂細(xì)砂中砂砂礫粗砂中密密實(shí)中密密實(shí)中密密實(shí)中密密實(shí)k11.01.21.52.02.03.03.04.0k22.02.53.04.04.05.55.06.0注：1)對(duì)于稍松狀態(tài)的砂土和松散狀態(tài)的碎石土，k1、k2 值可采用表列中密值的50%。2)節(jié)理不發(fā)育或較發(fā)育的巖石不作寬、深修正，節(jié)理發(fā)育或很發(fā)育的巖石，k1、k2可參照碎石的系數(shù)。但對(duì)已風(fēng)化成砂、土狀者，則參照砂土、粘性土的系數(shù)。 3)凍土的k1=0；k2=0。3.3 荷載情況及墩柱鋼筋配置3.3.1支座反力的計(jì)算：（1）上部自

37、重影響圖3.2支座受力分析對(duì)左支點(diǎn)求矩計(jì)算求得r=7660.325kn（2）活載作用：圖3.3.1-2支座反力影響線(xiàn)10.5（3）上部荷載產(chǎn)生的支座反力值：kn3.3.2樁長(zhǎng)的計(jì)算墩的自重:p=4289.7589+ （3.1）其中u=3.14ma=解得h=8.5m3.3.3樁內(nèi)力與位移的驗(yàn)算因此，需要按剛性樁計(jì)算。（1）墩臺(tái)頂面的水平位移：基礎(chǔ)在水平力和力矩作用下，墩臺(tái)頂面會(huì)產(chǎn)生水平位移它是由地面處水平位移，地面到墩臺(tái)范圍內(nèi)的水平位移，在范圍內(nèi)墩臺(tái)自身?yè)锨冃我鸬亩张_(tái)頂水平位移三部分組成?？捎孟旅媸阶咏朴?jì)算：墩長(zhǎng)為8m為短柱，可認(rèn)為是0查表得則:0.5因此，水平位移滿(mǎn)足要求。（2）基底應(yīng)力

38、驗(yàn)算： （3.2）地基容許承載力：因此，基底應(yīng)力滿(mǎn)足要求。（3）橫向抗力的驗(yàn)算：在地面下z深度處承受的側(cè)土橫向抗力為： （3.3）已知h=60kn a=22.163m h=8.5m當(dāng)z=1/3h=8.5/3m時(shí)，當(dāng)z=h=8.5時(shí)，側(cè)土極限橫向抗力為：z=h/3時(shí)， （3.4）z=h時(shí)， （3.5）已知=11.2 h=8.5m c=0 代入上式得：因此計(jì)算時(shí)可以考慮樁側(cè)面土的彈性抗力。結(jié) 論通過(guò)本次設(shè)計(jì)我有了以下結(jié)論：(1) 對(duì)于連續(xù)梁，支點(diǎn)負(fù)彎矩比跨中正彎矩要大很多，因此配筋時(shí)要重點(diǎn)考慮支點(diǎn)處截面，保證此截面的鋼筋承載力滿(mǎn)足負(fù)彎矩的大小。但是，對(duì)于變截面梁，由于跨中梁高較小，配筋時(shí)鋼筋量也不

39、一定比支點(diǎn)處少。(2) 在計(jì)算活載內(nèi)力時(shí)，為保證梁的承載力的同時(shí)避免造成材料的浪費(fèi)，需要用活載橫向分布系數(shù)與活載內(nèi)力增大系數(shù)進(jìn)行內(nèi)力的分布，科學(xué)配筋。(3) 為滿(mǎn)足梁的受力要求，配筋時(shí)需要考慮兩個(gè)因素:一是鋼筋的數(shù)量，二是鋼筋到截面受拉邊緣的距離。綜合調(diào)節(jié)兩因素使梁體受力滿(mǎn)足要求。(4) 計(jì)算下部結(jié)構(gòu)時(shí)，對(duì)于本設(shè)計(jì)如果不考慮配筋因素，只考慮混凝土的承壓能力，柱的直徑在1.5m左右即可滿(mǎn)足要求，配筋時(shí)按構(gòu)造配筋即可。此次畢業(yè)設(shè)計(jì)歷時(shí)兩個(gè)月，在輔導(dǎo)老師的精心指導(dǎo)下，我順利的完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)所要求的各項(xiàng)任務(wù)，同時(shí)也受益非淺。同時(shí)在設(shè)計(jì)過(guò)程中對(duì)行業(yè)規(guī)范也有了一定了解，學(xué)會(huì)了如何使用規(guī)范，并在設(shè)計(jì)過(guò)程中充分考慮施工的方便性。在設(shè)計(jì)過(guò)程中采用doctorbridge軟件進(jìn)行計(jì)算，較多的使用了autocad和excel等軟件，給設(shè)計(jì)帶來(lái)了很大的方便。但由于是第一次做一個(gè)相對(duì)