重慶長沙一級公路新田灣大橋（連續(xù)梁橋）設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、 1摘摘 要要本設(shè)計(jì)為本科學(xué)士學(xué)位畢業(yè)論文，對重慶-長沙一級公路大橋新田灣大橋進(jìn)行方案比選和設(shè)計(jì)。根據(jù)“安全、經(jīng)濟(jì)、美觀、實(shí)用”的設(shè)計(jì)原則，本論文提出三種不同的橋型方案進(jìn)行比選擇：方案一為預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁橋，方案二為預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋、方案三為預(yù)應(yīng)力混凝土先簡支后連續(xù)梁橋。經(jīng)充分考慮橋址控制因素，施工條件,通航等多方面實(shí)際因素，最終比較采用全橋長 335m，橋?qū)挒?12.25m，主橋跨徑為 840m 預(yù)應(yīng)力先簡支后連續(xù) t 梁橋方案。下部結(jié)構(gòu)采用矩形實(shí)體、實(shí)心墩、雙柱墩、嵌巖樁和群樁基礎(chǔ)，采用盆式橡膠支座。本設(shè)計(jì)采用 midas 程序進(jìn)行橋梁建模及施工、荷載情況的模擬。在設(shè)計(jì)中，橋梁上部結(jié)

2、構(gòu)的計(jì)算著重分析了橋梁在使用工程中恒載以及活載的作用，采用整體的體積以及自重系數(shù)，荷載集度進(jìn)行恒載內(nèi)力，活載內(nèi)力的計(jì)算，并進(jìn)行了荷載的組合。進(jìn)行了梁的配筋計(jì)算，估算了預(yù)應(yīng)力鋼絞線的各種損失，并進(jìn)行預(yù)應(yīng)力階段和使用階段主梁截面的強(qiáng)度、變形驗(yàn)算和全橋應(yīng)力的驗(yàn)算。下部結(jié)構(gòu)采用矩形實(shí)體、實(shí)心墩、雙柱墩、嵌巖樁和群樁基礎(chǔ)，采用盆式橡膠支座。本設(shè)計(jì)是根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求和新公路橋規(guī)相關(guān)規(guī)定進(jìn)行設(shè)計(jì)的,設(shè)計(jì)中橋梁上下部結(jié)構(gòu)合理嚴(yán)謹(jǐn)，方法準(zhǔn)確，并且設(shè)計(jì)中得出的數(shù)據(jù)精確到了小數(shù)點(diǎn)后四位。本設(shè)計(jì)全部設(shè)計(jì)圖紙采用 cad 輔助設(shè)計(jì)繪制，計(jì)算機(jī)編檔、排版，打印出圖及論文。關(guān)鍵詞：自重系數(shù) 荷載集度 預(yù)應(yīng)力 實(shí)心墩ab

3、stract this design for undergraduate course bachelor degree graduation thesis . for the purpose of make the type of the bridge corresponding with the ambience and cost saving, this paper provides three different types of bridge for selection: the first one is pre-stressed concrete beam bridge ; the

4、second one is pre-stressed concrete continuous girder bridge and the third one is simply following the continuous girder bridge .after the comparisons of economy, appearance, characteristic under the strength and effect, entire bridge long 335m, the bridge width is 12.25m, the840m simply following t

5、he continuous girder bridge is selected. substructure rectangular entity, a solid pier, double-column pier, in the rock piles and piles, using pots of rubber bearings. midas the design process using modeling and bridge construction, load simulation. in the design, the bridge superstructure calculate

6、d focused on analysis of the bridge project in the use of dead load and live load role used and the size of the overall respect factor, load set conduct constant load and live load calculation, and the load combination. the beam reinforcement, estimated the various strands loss and the use of pre-st

7、ressed stage and the stage of the main beam intensity, deformation and checking the entire bridge stress checking. substructure rectangular entity, a solid pier, double-column pier, in the rock piles and piles, using pots of rubber bearings. 2the design is based on the design requirements of the man

8、date and the new road and bridge the relevant provisions of the design, the next bridge design a rational structure of the department of rigorous method is accurate, and the design drawn to the accuracy of the data after the decimal point four. the design of all design drawings using cad drawing, co

9、mputer archiving, typesetting, printing out maps and papers.keywords : respect coefficient set degrees load pre-stressed solid pier 1設(shè)計(jì)任務(wù)書設(shè)計(jì)任務(wù)書一一題目題目：重慶長沙一級公路新田灣大橋（連續(xù)梁橋）設(shè)：重慶長沙一級公路新田灣大橋（連續(xù)梁橋）設(shè)計(jì)。計(jì)。二設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)： 1 1主要技術(shù)指標(biāo)：主要技術(shù)指標(biāo)：1）設(shè)計(jì)荷載：公路一級2）橋面寬度：2凈 10m，單幅橋面寬 10.25m3）中央分隔帶寬度 1.5m4）設(shè)計(jì)洪水頻率：q1/1005）基本地震烈度：vi

10、6）橋高由線路標(biāo)高控制。2 2采用的設(shè)計(jì)規(guī)范采用的設(shè)計(jì)規(guī)范（1）公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) （jtj001-97）（2）公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范 （jtg d60-2004）（3）公路橋位勘測設(shè)計(jì)規(guī)范 （ jtj062-91）（4）公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范 （jtg d62-2004）（5）公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范 （jtj024-85）（6）公路橋涵剛結(jié)構(gòu)及木結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范 （jtj025-86）（7）公路勘測規(guī)范 （jtj061-99）（8）公路工程地質(zhì)勘察規(guī)范 （jtj064-98）（9）公路工程基本建設(shè)項(xiàng)目設(shè)計(jì)文件編制方法 （1996 年）（10）qsb/hbcpdi 質(zhì)量體系程序文件三設(shè)

11、計(jì)資料：三設(shè)計(jì)資料： 1 1地質(zhì)資料地質(zhì)資料 給出橋址平面圖和橋軸縱斷面地質(zhì)圖、鉆孔位置和地質(zhì)資料表 1； 根據(jù)各土巖層的成因特征、室內(nèi)土巖樣有關(guān)指標(biāo)、標(biāo)準(zhǔn)貫入及重型圓錐動(dòng)力觸探測試，依照 jtj064-98 規(guī)范、jtj024-85 規(guī)范及工程地質(zhì)手冊 （第三版）相關(guān)的內(nèi)容，得出各土巖層的容許承載力 、抗剪強(qiáng)度（c、）0及變形指標(biāo)（es、eo）,并結(jié)合本地區(qū)巖土工程勘察經(jīng)驗(yàn)提出各土巖層力學(xué)強(qiáng)度及變形參數(shù)的綜合建議值，見下表 2 給出，水文資料：q1/100=93.4/s3m 地質(zhì)資料（參見地形平面圖和橋軸縱斷面地質(zhì)圖） 2 （1） 塊石土 =0.250mpaplalhq0 （2） 低液限粘土

12、 =0.180mpaeldlq40 （3） 中粗沙粒頁巖及砂巖 w3 =0.400 mpa)3(250 w2 =0.600 mpa0 w4 =0.250 mpa0土巖層力學(xué)強(qiáng)度及變形指標(biāo)綜合建議值 表 1綜合建議值5 .63n0eo0eseoc分層號及土巖名稱低液限粘土4170251218012251201023130塊石土72603118.52601831強(qiáng)風(fēng)化頁巖2501813030 3中風(fēng)化頁巖4002515036微風(fēng)化頁巖60018040四設(shè)計(jì)內(nèi)容：四設(shè)計(jì)內(nèi)容：熟悉設(shè)計(jì)資料：包括該橋所在地地區(qū)的地形、地貌、地震烈度、水文（設(shè)計(jì)水位、常水位、地下水位及水質(zhì)，洪水期等）與氣象情況，是否通航

13、（跨河、跨谷和排洪） ，該橋所處路段的地形（直線、曲線） 、里程線路坡度橋址河床橫斷面、鉆孔位置對應(yīng)里程及地質(zhì)資料（土層厚度及物理力學(xué)性質(zhì)） 。水文及分孔計(jì)算；橋跨結(jié)構(gòu)及基礎(chǔ)形式選擇，上下細(xì)部尺寸的確定；方案技術(shù)、經(jīng)濟(jì)比較 。參考方案：第一方案：840m 預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁橋，樁基礎(chǔ)；第二方案：840m 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋，柱式墩臺，明挖基礎(chǔ)；第三方案：840m 預(yù)應(yīng)力混凝土先簡支后連續(xù)梁橋；上部橋梁結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析及配筋計(jì)算；下部基礎(chǔ)工程設(shè)計(jì)分析；繪制橋梁構(gòu)造及配筋圖（施工圖設(shè)計(jì)） ；橋梁施工組織設(shè)計(jì)（重點(diǎn)施工方法） ；技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析及編制橋梁設(shè)計(jì)概算或施工預(yù)算 4 1目目 錄錄第一章 緒 論.

14、2一、畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的.2二、畢業(yè)設(shè)計(jì)思路.2第二章 橋梁設(shè)計(jì)、施工方案選擇.3一、擬定橋梁圖式.3二、技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較和最優(yōu)方案的選定.3三、施工方法選擇.5第三章 梁橋縱、橫斷面設(shè)計(jì).6一、 設(shè)計(jì)基本資料.6二、 梁橋縱、橫斷面設(shè)計(jì).6第四章 主梁內(nèi)力計(jì)算.9一、全橋結(jié)構(gòu)計(jì)算圖式的確定.9二、全橋施工階段的劃分.9三、恒載內(nèi)力計(jì)算.11四、活載內(nèi)力計(jì)算.14五、荷載組合.22第五章 配筋設(shè)計(jì).41一、鋼束估算.41二、預(yù)應(yīng)力索的布置.44三、預(yù)應(yīng)力損失計(jì)算.45第六章 全橋應(yīng)力驗(yàn)算.47一、應(yīng)力驗(yàn)算.47二、強(qiáng)度驗(yàn)算.50總結(jié).52致謝.53參考文獻(xiàn).54附錄.55 2第一章第一章 緒緒 論論一

15、、畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的一、畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）是教學(xué)計(jì)劃中最后一個(gè)重要的教學(xué)環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用所學(xué)的土木工程基礎(chǔ)理論、基本理論和基本技能，進(jìn)行工程設(shè)計(jì)或科學(xué)研究的綜合訓(xùn)練，是前面各個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)的繼續(xù)、深化和拓寬，是培養(yǎng)我們綜合素質(zhì)和工程實(shí)踐能力的重要階段。橋梁工程專業(yè)的畢業(yè)設(shè)計(jì)是在學(xué)完培養(yǎng)計(jì)劃所規(guī)定的基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課及各類必修和選修專業(yè)課程之后，較為集中和專一地培養(yǎng)我們綜合運(yùn)用所學(xué)基礎(chǔ)理論、基本理論和基本技能，分析和解決實(shí)際問題能力。要求我們在教師指導(dǎo)下，獨(dú)立地、系統(tǒng)地完成一個(gè)橋梁工程設(shè)計(jì)，以期能夠掌握一個(gè)橋梁工程設(shè)計(jì)的全過程，學(xué)會(huì)考慮問題，分析問題和解決問題，并可以繼續(xù)學(xué)習(xí)到一些新

16、的專業(yè)知識，有所創(chuàng)新。二、畢業(yè)設(shè)計(jì)思路二、畢業(yè)設(shè)計(jì)思路此次畢業(yè)設(shè)計(jì)我主要承擔(dān)上部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)任務(wù)。我把設(shè)計(jì)分成三個(gè)主要階段。其一，方案比選階段。方案比選是橋梁設(shè)計(jì)過程中的一個(gè)極其重要的內(nèi)容。只有通過詳細(xì)的優(yōu)選，才能產(chǎn)生出一個(gè)良好、完美的設(shè)計(jì)方案。但是由于設(shè)計(jì)的側(cè)重點(diǎn)不在于此，因而這一階段不作詳細(xì)設(shè)計(jì)。其二，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是根據(jù)方案評比后的推薦方案進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，這一階段的設(shè)計(jì)主要任務(wù)是：擬定結(jié)構(gòu)尺寸，進(jìn)行上部結(jié)構(gòu)的力學(xué)分析、構(gòu)件的截面設(shè)計(jì)和配筋設(shè)計(jì)，最后進(jìn)行全橋的整體剛度與穩(wěn)定性驗(yàn)算。這一階段量大面廣，是整個(gè)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)部分。其三，施工方法設(shè)計(jì)階段。由于僅限于施工方法和施工順序的宏觀考慮，其

17、深度不要求做施工組織設(shè)計(jì)、施工進(jìn)度表、場地布置等工作，對工程概預(yù)算也只作一般性了解，因此這一階段只畫出施工方法示意圖。 3第二章第二章 橋梁設(shè)計(jì)、施工方案選擇橋梁設(shè)計(jì)、施工方案選擇一、擬定橋梁圖式一、擬定橋梁圖式為了獲得經(jīng)濟(jì)、使用、美觀的橋梁設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)者需要運(yùn)用豐富的橋梁建筑理論和實(shí)踐知識，進(jìn)行深入細(xì)致地分析研究工作。對于一定的建橋條件，盡可能做出基本滿足要求的多種不同的設(shè)計(jì)方案，只有通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)等方面的綜合比較，才能科學(xué)地得出完美的最有設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)擬定了下面三個(gè)方案。（一）預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁橋（一）預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁橋方方案案圖（1.1）（二）預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋方案（二）預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁

18、橋方案圖（1.2）（三）預(yù)應(yīng)力混凝土簡支轉(zhuǎn)連續(xù)梁橋方案（三）預(yù)應(yīng)力混凝土簡支轉(zhuǎn)連續(xù)梁橋方案二、技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較和最優(yōu)方案的選定二、技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較和最優(yōu)方案的選定選定橋梁方案主要依據(jù)中選圖式的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，這些指標(biāo)包括：主要材料（鋼、木、水泥）用量、勞動(dòng)力（包括專業(yè)技術(shù)工種）數(shù)量、全橋總造價(jià)、工期、養(yǎng)護(hù)費(fèi)用、運(yùn)營條件、有無困難工程、是否要特種機(jī)具、美觀等。由于本設(shè)計(jì)只是教學(xué)的一個(gè)環(huán)節(jié)，并且受時(shí)間限制，因而這一階段不作詳細(xì)設(shè)計(jì)。表 2 將以上三個(gè)方案作簡單比較。該橋的關(guān)鍵問題之一是如何在美觀和經(jīng)濟(jì)之間找一個(gè)平衡點(diǎn)。 4 方 案 比 較 表 表 2第一方案第二方案第三方案序號 預(yù)應(yīng)力混凝土 簡支梁（8*4

19、0m） 預(yù)應(yīng)力混凝土連 續(xù) 梁 橋（8*40m)預(yù)應(yīng)力混凝土簡支轉(zhuǎn)連續(xù)梁（8*40m）1橋?qū)挘╩）12.25 12.25 12.25 2橋長（m）3353353353工藝技術(shù)要求 已有成熟的工藝技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，占用施工場地較大，需用勞動(dòng)力多。 技術(shù)先進(jìn)，工藝要求較嚴(yán)格。所需設(shè)備較少。占用施工場地較少（懸臂施工法）。施工方法簡單可行，施工質(zhì)量可靠，實(shí)現(xiàn)了橋梁施工的工廠化，標(biāo)準(zhǔn)化。 因此，我在設(shè)計(jì)中選用第三種方案（先簡支后連續(xù)） 。該種方法的設(shè)計(jì)特點(diǎn)是：簡支轉(zhuǎn)連續(xù)是連續(xù)梁橋施工中較為常見的一種方法。一般先架設(shè)預(yù)制主梁 ，形成簡支梁狀態(tài)；進(jìn)而再將主梁在墩頂形成連續(xù)梁體系。該施工方法的主要特點(diǎn)是施工方法簡單

20、可行，施工質(zhì)量可靠，實(shí)現(xiàn)了橋梁施工的工廠化，標(biāo)準(zhǔn)化和裝配化。概括的講簡支轉(zhuǎn)連續(xù)施工法是采用簡支梁的施工工藝，卻達(dá)到建造連續(xù)梁橋的目的。目前隨著高等級公路的發(fā)展，為改善橋梁行車的舒適性，簡支轉(zhuǎn)連續(xù)梁橋在中，小跨徑的連續(xù)梁橋中得到了廣泛的應(yīng)用。在簡支轉(zhuǎn)連續(xù)梁橋中由簡支狀態(tài)轉(zhuǎn)換為連續(xù)梁橋狀態(tài)的常見方法有以下幾種：1將主梁內(nèi)的普通鋼筋在墩頂連續(xù)；2將主梁內(nèi)縱向預(yù)應(yīng)力鋼束在墩頂采用特殊的連接器進(jìn)行連接；3在墩頂兩側(cè)一定范圍內(nèi)的主梁上部布設(shè)局部預(yù)應(yīng)力短束來實(shí)現(xiàn)連接第一種方法雖然簡單易行，但常在墩頂負(fù)彎矩區(qū)發(fā)生橫向裂縫，影響橋梁的正常使用。方法二的效果最好，但施工困難，故一般不采用。第三種方法不僅施工可行，

21、并且具有方法二的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)又克服了僅采用普通鋼筋連續(xù)的開裂問題。所以一般簡支轉(zhuǎn)連續(xù)梁橋多采用墩頂短束與普通鋼筋連續(xù)這樣的構(gòu)造來實(shí)現(xiàn)簡支轉(zhuǎn)連續(xù)。由于簡支轉(zhuǎn)連續(xù)梁橋在施工過程中常存在體系轉(zhuǎn)換，那么必須依據(jù)具體的比較項(xiàng)目方案類別 5施工過程來分析結(jié)構(gòu)的受力。施工的第一階段是形成簡支梁，此階段主梁承受一期恒載自重產(chǎn)生的內(nèi)力及在簡支梁上施加的預(yù)加力；第二階段首先澆筑墩頂連續(xù)段混凝土，待混凝土達(dá)到要求的強(qiáng)度張拉后張拉墩頂負(fù)彎距束（局部短束） ，最終形成連續(xù)梁。連續(xù)梁成橋狀態(tài)主要承受二期恒載，活載，溫度，支座沉降產(chǎn)生的內(nèi)力以及負(fù)彎矩短束的預(yù)加力，預(yù)加力的二次矩，徐變的二次矩等。由上面的分析可知，簡支轉(zhuǎn)連續(xù)梁

22、橋跨中正彎矩要比現(xiàn)澆一次落架大，而支點(diǎn)負(fù)彎距要比現(xiàn)澆一次落架小。因此，在主梁內(nèi)要配置足夠數(shù)量的正彎矩束筋，以滿足連續(xù)梁狀態(tài)的承載要求和簡支狀態(tài)下的承受結(jié)構(gòu)自重和施工荷載的需要。簡支轉(zhuǎn)連續(xù)梁橋施工程序?qū)Y(jié)構(gòu)內(nèi)力也有一定的影響。目前施工有兩種做法：一種是先將每片簡支梁轉(zhuǎn)換為連續(xù)梁后，再進(jìn)行橫向整體化；另外一種做法是先將簡支梁橫向整體化后，再進(jìn)行結(jié)構(gòu)的體系轉(zhuǎn)換。前者按平面結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算分析較為合理；而后者體系轉(zhuǎn)換后已屬空間結(jié)構(gòu)，要進(jìn)行較為精確分析，比較復(fù)雜。因此，后面介紹的設(shè)計(jì)實(shí)例采用第一種施工工序，以便同所采用的結(jié)構(gòu)分析軟件的基本模式相吻合，提高計(jì)算分析的可靠性。采用簡支轉(zhuǎn)連續(xù)施工的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)

23、梁橋一般采用等高度的主梁。主梁截面型式可為箱形，t 形，工字形等，主梁的高跨比一般為 h/l=1/161/25。簡支轉(zhuǎn)連續(xù)梁橋常采用跨徑為 20-50m，國外最大跨徑也有達(dá) 80m。此外，為使連續(xù)梁的內(nèi)力分布更加合理，邊中跨徑之比為 0.6-0.8，但考慮預(yù)制，安裝的方便也可采用等跨度。主梁橫斷面構(gòu)造，鋼束構(gòu)造及計(jì)算結(jié)果等設(shè)計(jì)內(nèi)容詳見設(shè)計(jì)實(shí)例。三、施工方法選擇三、施工方法選擇選定方案后，對預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋來說，接下來就進(jìn)行施工方法的選擇。因?yàn)槭┕し椒ú煌?，其設(shè)計(jì)思路、涉及內(nèi)容以及設(shè)計(jì)步驟都不相同。本設(shè)計(jì)首選的施工方法是懸臂施工法。懸臂施工方法分為懸臂澆注施工和懸臂拼裝。懸臂施工方法具有很大

24、的優(yōu)越性：不需大量施工機(jī)械和臨時(shí)設(shè)備；不影響橋下通航和通車；施工受季節(jié)、河道水位影響?。皇┕r(shí)可以采用多工作面施工，縮短總工期。因此在本設(shè)計(jì)中決定采用懸臂澆注施工。 6第三章第三章 梁橋縱、橫斷面設(shè)計(jì)梁橋縱、橫斷面設(shè)計(jì)一、一、 設(shè)計(jì)基本資料設(shè)計(jì)基本資料（一）主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（一）主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)荷載：公路一級橋面寬度：2凈 10m，單幅橋面寬 10.25m中央分隔帶寬度 1.5m設(shè)計(jì)洪水頻率：q1/100基本地震烈度：vi橋高由線路標(biāo)高控制。（二）主要材料（二）主要材料1.混凝土：預(yù)應(yīng)力混凝土主梁采用 50 號混凝土mpa,mpa。0 .35bar0 . 3blr2.預(yù)應(yīng)力鋼絞線： 采用符合 gb

25、224-85 的鋼絞線，其公稱直徑為 15.24mm,3.標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度為：1860mpa，彈性模量mpa。5109 . 1e4.錨具：采用 ovm15-12 型錨具。 5.預(yù)應(yīng)力管道：采用波紋管成型。6.鋼板：錨墊板等預(yù)埋鋼板采用低碳鋼7.支座：采用 gpz（）2.0dx 型和 3.0 型盆式橡膠支座，gpz（）3.5gd 型盆式橡膠支座8.伸縮縫：采用 gqf-c40 和 gqf-mzl160 型伸縮縫（三）橋面鋪裝（三）橋面鋪裝采用 9cm 水泥混凝土。（四）施工方式（四）施工方式采用先簡支后連續(xù)法施工二、二、 梁橋縱、橫斷面設(shè)計(jì)梁橋縱、橫斷面設(shè)計(jì) 7（一）梁橋立面布置（一）梁橋立面布置梁橋的

26、立面布置在初步設(shè)計(jì)中占有十分重要的地位。布置的是否合理將直接影響橋梁的實(shí)用、經(jīng)濟(jì)和美觀。立面布置通常是指選定了橋梁體系后，確定橋長及分跨、梁高及梁底曲線。本設(shè)計(jì)不涉及下部結(jié)構(gòu)。 該橋梁采用的跨徑為 840m 的先簡支后連續(xù)梁橋，實(shí)際橋長為 335m。在兩端橋臺處均設(shè) 8 米長搭板。橋梁結(jié)構(gòu)計(jì)算圖示見圖 2： 圖 2(單位：m)（二）截面形式及截面尺寸擬定（二）截面形式及截面尺寸擬定1.1.截面形式及梁高截面形式及梁高本設(shè)計(jì)采用 t 梁截面連續(xù)梁在支點(diǎn)和跨中梁高估算值 表 3.1橋型支點(diǎn)梁高（m）跨中梁高（m）等高度連續(xù)梁h=（1/151/30）l常用（1/181/20）l變高度（折線形）連續(xù)梁

27、h=（1/161/20）lh=（1/221/28）l變高度（曲線形）連續(xù)梁h=（1/161/20）lh=（1/301/50）l本設(shè)計(jì)中的 t 梁高度為 250cm2.2.橫截面尺寸橫截面尺寸 主梁橫截面構(gòu)造如圖 3； 8 圖 3(單位：cm)該設(shè)計(jì)中翼緣板寬度為 190cm，翼緣板厚度為 8cm，腹板寬度為 20cm，t梁高度為 250cm，馬蹄寬度為 60cm，馬蹄高度隨變截面變化而變化。截面幾何特征 表 4 面積asyaszixxiyyizzcypcym單位2m2m2m4m4m4mmm10.9380.34770.47160.02630.78620.07460.950.9521.310.47

28、450.88010.0670.89660.08580.950.9531.30630.47250.87620.06640.89550.08570.950.95 9第四章第四章 主梁內(nèi)力計(jì)算主梁內(nèi)力計(jì)算一、全橋結(jié)構(gòu)計(jì)算圖式的確定一、全橋結(jié)構(gòu)計(jì)算圖式的確定按照桿系程序分析的原理，遵循結(jié)構(gòu)離散化的原則。全橋以下原則在適當(dāng)位置劃分節(jié)點(diǎn)：1）桿件的轉(zhuǎn)折點(diǎn)和截面的變化點(diǎn)；2）施工分界點(diǎn)、邊界處及支座處；3）需驗(yàn)算或求位移的截面處；4）當(dāng)出現(xiàn)位移不連續(xù)的情況時(shí)，例如相鄰兩單元以鉸接形式相連（轉(zhuǎn)角不連續(xù)） ，可在鉸接處設(shè)置兩個(gè)節(jié)點(diǎn)，利用主從約束考慮該連接方式。本設(shè)計(jì)的單元?jiǎng)澐?，每一個(gè)施工階段自然劃分為一個(gè)單元。

29、這樣便于模擬施工過程，而且這些截面正是需要驗(yàn)算的截面。另外，在墩頂、跨中和一些構(gòu)造變化位置相應(yīng)增設(shè)了幾個(gè)單元。這樣整個(gè)主橋劃分成 174 單元，175 截面，結(jié)構(gòu)離散如圖 4 和圖 5。 圖 4：第一跨單元圖 圖 5：第八跨單元圖二、全橋施工階段的劃分二、全橋施工階段的劃分（一）（一） 橋面鋪裝每米重量計(jì)算橋面鋪裝每米重量計(jì)算 q=0.5（在 0.15+0.21）11.2525+0.5（0.09+0.15）11.2521=57.35kn/m（二）（二） 主跨施工分段主跨施工分段 10 本橋?yàn)橄群喼Ш筮B續(xù)法施工，全過程主要分三個(gè)過程：cs1，cs2，cs3cs1 階段為現(xiàn)場澆鑄 40m 的 t

30、梁，并在兩端設(shè)置支座，一端為固定支座，一端為滑動(dòng)支座。如圖 6.1 和 6.2 示： 圖 6.1：cs1 階段現(xiàn)澆圖 圖 6.2：cs1 階段支座圖cs2 階段為連接兩個(gè) 40 的 t 梁，在此階段中要設(shè)置臨時(shí)支座為了便于兩個(gè) t 梁的連接。如圖 7.1 和 7.2 示： 圖 7.1：cs2 階段現(xiàn)澆圖 圖 7.2：cs2 階段支座圖cs3 階段為兩個(gè)簡支的 t 梁轉(zhuǎn)化為連續(xù)的 t 梁， ；連接處只留一個(gè)支座，另外兩個(gè)去掉。如圖 8.1 和 8.2 示： 11圖 8.2：cs3 階段合攏圖 圖 8.2：cs3 階段支座圖三、恒載內(nèi)力計(jì)算三、恒載內(nèi)力計(jì)算主梁恒載內(nèi)力，包括主梁自重（前期恒載）引起

31、的主梁自重內(nèi)力和后期1gs恒載（如橋面鋪裝、人行道、欄桿、燈柱等）引起的主梁后期恒載內(nèi)力，2gs總稱為主梁恒載內(nèi)力。gs（一）（一）. .主梁自重內(nèi)力計(jì)算主梁自重內(nèi)力計(jì)算主梁自重是在結(jié)構(gòu)逐步形成的過程中作用于橋上的，因而它的計(jì)算與施工方法有密切關(guān)系。特別在大、中跨預(yù)應(yīng)力混凝土超靜定梁橋的施工中不斷有體系轉(zhuǎn)換過程，在計(jì)算主梁自重內(nèi)力時(shí)必須分階段進(jìn)行，有一定的復(fù)雜性。所有靜定結(jié)構(gòu)（簡支梁、懸臂梁、帶掛孔的 t 形剛構(gòu)）及整體澆筑一此落架的超靜定結(jié)構(gòu)，主梁自重內(nèi)力可根據(jù)沿跨長變化的自重集度按下式計(jì)算：1gs)(xg = （41）1gsdxxyxgl)()(式中：主梁自重內(nèi)力（彎矩活剪力） ；1gs

32、主梁自重集度；)(xg相應(yīng)的主梁內(nèi)力影響線坐標(biāo)。)(xy 本設(shè)計(jì)只選了前 20 個(gè)單元分析 ，各單元內(nèi)力值如下表 5 所示： 12 內(nèi)力計(jì)算結(jié)果 表 5 單元荷載軸力（tonf）剪力(tonf)彎矩(tonf)1clcb10.02-76.080.021clcb10.02-65.17141.282clcb10.13-65.17141.282clcb10.11-54.23260.683clcb10.13-54.23260.683clcb10.11-45.56360.484clcb10.07-45.56360.484clcb10.06-36.89442.935clcb10.02-36.89442.9

33、35clcb10.01-28.22508.046clcb1-0.01-28.22508.046clcb1-0.02-19.55555.817clcb1-0.03-19.55555.817clcb1-0.03-10.88586.248clcb1-0.04-10.88586.248clcb1-0.04-2.21599.339clcb1-0.05-2.21599.339clcb1-0.056.46595.0710clcb1-0.056.46595.0710clcb1-0.0515.13573.4811clcb1-0.0515.13573.4811clcb1-0.0523.8534.5512clcb1

34、-0.0423.8534.5512clcb1-0.0332.47478.2713clcb1-0.0232.47478.2713clcb1-0.0241.14404.6614clcb1-0.0141.14404.6614clcb1-0.0149.81313.715clcb10.0249.81313.715clcb10.0258.48205.4116clcb10.0558.48205.4116clcb10.0667.1579.7717clcb10.1167.1577.1217clcb10.1275.88-65.9118clcb10.275.88-65.9118clcb10.2284.62-226.

35、4119clcb10.1884.62-225.6119clcb10.1995.62-405.8620clcb10.295.62-405.8520clcb10.21103.87-555.47 13 主梁主要施工階段彎矩圖如下圖所示 圖 9.1 ：cs1 階段的彎矩圖 圖 9.2：cs2 階段的彎矩圖 14 圖 9.3: cs3 階段的彎矩圖圖 9 9.4: cs4 階段的彎矩圖四、活載內(nèi)力計(jì)算四、活載內(nèi)力計(jì)算活載內(nèi)力由基本可變荷載中的車輛荷載（包括汽車、履帶車、掛車、人群）產(chǎn)生。在使用階段，結(jié)構(gòu)已成為最終體系，其縱向的力學(xué)計(jì)算圖式是明確的。主梁活載內(nèi)力計(jì)算分為兩部分：第一部求某一主梁的最不利荷載

36、橫向分布系數(shù)m ；第二部，應(yīng)用主梁內(nèi)力影響線，給荷載乘以橫向分布系數(shù)，m p ，在縱向iii滿足橋規(guī)規(guī)定的車輪輪距限制條件下，使m p 最大，確定車輛的最不利iiiy 15位置，相應(yīng)求得主梁的最大活載內(nèi)力。對汽車車列必須比較正向和逆向行駛兩種布置情況，取其大者。對于三角形或拋物線形的內(nèi)力影響線，可直接使用等代荷載表計(jì)算活載內(nèi)力。一般情況下，將車列軸重力最大的車輪置于影響線的最大縱坐標(biāo)上即可求得最大活載內(nèi)力。根據(jù)規(guī)范要求，對汽車活載還必須考慮沖擊力的影響，因此，主梁活載內(nèi)力計(jì)算公式為：直接在內(nèi)力影響線上布置荷載： s =（1+） （44）piiiypm應(yīng)用等代荷載時(shí)： s =（1+） （45）

37、pkm式中：s 主梁最大活載內(nèi)力（彎矩或剪力） ；p（1+）汽車荷載的沖擊系數(shù)，它與跨徑（對于簡支梁）或影響線荷載長度（對于懸臂梁或連續(xù)梁等）l 有關(guān)：對于驗(yàn)算荷載與人群荷載，則不計(jì)沖擊影響，對鋼筋混凝土橋荷預(yù)應(yīng)力混凝土橋， （1+）=1+0.3，并1.30；本設(shè)計(jì)，故；4045lml450汽車荷載的折減系數(shù)，規(guī)范規(guī)定，當(dāng)橫向布置的車隊(duì)數(shù)大于 2 時(shí)，應(yīng)考慮計(jì)算荷載的橫向折減，但折減后的效應(yīng)不得小于用兩行車隊(duì)布載的計(jì)算結(jié)果，對于驗(yàn)算荷載和人群荷載均不予折減，即=1.0。本設(shè)計(jì)橫向布置的車隊(duì)數(shù)為 4，故取 0.67；m荷載橫向分系數(shù)，計(jì)算主梁彎矩可用跨中荷載橫向分布系數(shù) m 代c替全跨各點(diǎn)上的

38、m ，在計(jì)算主梁剪力時(shí)，應(yīng)考慮 m 在跨內(nèi)的變化，本ii設(shè)計(jì)中主梁采用單箱單室截面箱梁，所以不考慮橫向分布系數(shù)；p 汽車車列的車軸重力；i y 主梁內(nèi)力影響線的縱坐標(biāo)；i k 主梁內(nèi)力影響線的等代荷載； 相應(yīng)的主梁內(nèi)力影響線面積。 16在橫向上布載一列車隊(duì)，加上考慮到動(dòng)力放大系數(shù)，所以最終最大活載內(nèi)力為：s =p （46）p dniiy 式中：n橫向上布載車隊(duì)數(shù)，本設(shè)計(jì)取 n=4； d動(dòng)力放大系數(shù)，本設(shè)計(jì)取 d=1.15。即s =3.082p piiy（一）影響線的計(jì)算（一）影響線的計(jì)算將單位荷載 p=1 作用在各橋面的節(jié)點(diǎn)上，求得結(jié)構(gòu)的變形及內(nèi)力，可得位移影響線和內(nèi)力影響線。為了簡化計(jì)算，本

39、設(shè)計(jì)只對幾個(gè)控制截面進(jìn)行影響線的計(jì)算，即第一跨的左端支點(diǎn)處 1 單元、變截面處的 3 單元、1/4 處的 5 單元、跨中的 10 單元、3/4處的 15 單元、變截面處的 17 單元、右端支點(diǎn)初的 20 單元繪制出剪力和彎矩影響線的圖形如下所示： 圖 10.1:1 單元處剪力影響線(單位：tonf) 圖 10.2:3 單元處剪力影響線(單位：tonf) 17圖 10.3:5 單元處剪力影響線(單位：tonf) 圖 10.4:10 單元處剪力影響線(單位：tonf) 圖 10.5:15 單元處剪力影響線(單位：tonf) 圖 10.6: 17 單元處剪力影響線(單位：tonf) 18 圖 10.

40、7: 20 單元處剪力影響線(單位：tonf) 圖 10.8：1 單元處彎矩影響線（單位：tonf*m） 圖 10.9: 3 單元處彎矩影響線（單位：tonf*m） 圖 10.10: 5 單元處彎矩影響線（單位：tonf*m） 圖 10.11:10 單元處彎矩影響線（單位：tonf*m） 19 圖 10.12: 15 單元處彎矩影響線（單位：tonf*m） 圖 10.13: 17 單元處彎矩影響線（單位：tonf*m） 圖 10.14: 20 單元處彎矩影響線（單位：tonf*m）（二）人群、履帶車、掛車加載（二）人群、履帶車、掛車加載人群加載只需求出影響的正、負(fù)區(qū)段面積；履帶車離散為若干集中

41、力；掛車按集中荷載加載。（三）汽車加載（三）汽車加載掛車、履帶車全橋只考慮一輛。汽車荷載是由主車和重車組成的車隊(duì)，車距又受到約束，求其最大、最小效應(yīng)是個(gè)較復(fù)雜的問題。這種情況下，車輛數(shù)和車距都是未知參數(shù)，隨具體影響線而變化，問題歸結(jié)為求具有多個(gè)變量的函數(shù)在約束條件下的極值。此問題的解決借助于計(jì)算機(jī)程序完成。 201汽車最大、最小彎矩和剪力如下表 6 所示 汽車最大結(jié)果 表 6.1 單元號結(jié)點(diǎn)號軸力(tonf)剪力(tonf)彎矩(tonf*m)110.004.760.00110.014.8184.54220.074.8184.54220.076.57158.15330.096.57158.15

42、330.099.02220.89440.069.02220.89440.0611.56272.87550.0411.56272.87550.0414.19314.26660.0314.19314.26660.0316.9345.28770.0116.9345.28770.0119.68366.18880.0119.68366.18880.0122.51377.28990.0122.51377.28990.0125.4378.9210100.0025.4378.9210100.0028.33371.511110.0028.33371.511110.0031.28355.4612120.0131.

43、28355.4612120.0134.26331.313130.0234.26331.313130.0237.24299.5614140.0237.24299.5614140.0240.21260.8315150.0440.21260.8315150.0443.17215.7616160.0543.17215.7616160.0546.09165.6917170.0846.09165.6917170.0848.98120.4818180.1248.98120.4818180.1251.882.0919190.0951.882.0919190.0954.5649.46 2120200.1054.

44、5649.4620200.0956.5945.99 汽車最小結(jié)果 表 6.2單元號結(jié)點(diǎn)號軸力剪力彎矩110.00-50.690.00110.00-46.72-8.6022-0.01-46.72-8.6022-0.01-42.87-17.1933-0.01-42.87-17.1933-0.01-39.15-25.7944-0.02-39.15-25.7944-0.02-35.57-34.3855-0.01-35.57-34.3855-0.01-32.13-42.9866-0.01-32.13-42.9866-0.01-28.85-51.5777-0.01-28.85-51.5777-0.01-2

45、5.72-60.1788-0.01-25.72-60.1788-0.01-22.74-68.7699-0.01-22.74-68.7699-0.01-19.93-77.361010-0.01-19.93-77.361010-0.01-17.29-85.9511110.00-17.29-85.9511110.00-14.82-94.551212-0.01-14.82-94.551212-0.01-12.52-103.141313-0.01-12.52-103.141313-0.01-10.39-111.7414140.00-10.39-111.7414140.00-8.44-120.331515

46、-0.01-8.44-120.331515-0.01-6.68-128.931616-0.01-6.68-128.931616-0.01-5.09-138.171717-0.01-5.09-138.171717-0.01-3.69-157.221818-0.01-3.69-157.221818-0.01-2.46-187.32 2219190.00-2.46-187.321919-0.01-1.42-226.6920200.00-1.42-226.6920200.00-1.29-281.442汽車最大、最小彎矩和剪力的圖 11 示 圖 11.1:汽車最大剪力(單位：tonf) 圖 11.2:汽

47、車最小剪力(單位：tonf) 圖 11.3:汽車最大彎矩(單位：tonf*m) 23 圖 11.4:汽車最小彎矩(單位：tonf*m)五、荷載組合五、荷載組合根據(jù)大橋的施工程序，按照我國現(xiàn)行公路，橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范，對全橋形成和營運(yùn)各階段的內(nèi)力和應(yīng)力進(jìn)行荷載組合，取其中最為不利者。（一）（一） 、正常使用極限狀態(tài)的內(nèi)力組合、正常使用極限狀態(tài)的內(nèi)力組合考慮三種組合： 組合 i 基本可變荷載(平板掛車或履帶車除外)的一種或幾種，與永久荷載的一種或幾種組合。組合 ii 基本可變荷載(平板掛車或履帶車除外)的一種或幾種，與永久荷載的一種或幾種，與其他可變荷載的一種或幾種組合。組合 iii 平板掛車或履帶車與

48、結(jié)構(gòu)重力、預(yù)應(yīng)力、土的重力及土側(cè)壓力中的一種或幾種相組合。 同時(shí)考慮 t 梁抗扭提高系數(shù)，本橋的上部 t 梁在墩頂都有強(qiáng)大的橫隔板，且剛構(gòu)墩處墩梁固結(jié)，當(dāng) t 梁承受偏載作用而使 t 梁扭轉(zhuǎn)時(shí)，t 梁截面的自由扭轉(zhuǎn)受到約束，而是縱向纖維受到拉伸或壓縮，從而產(chǎn)生約束扭轉(zhuǎn)正應(yīng)力與約束扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力。按上述規(guī)定進(jìn)行荷載組合，得到內(nèi)力值見下表 7； 承載能力極限狀態(tài)荷載組合內(nèi)力結(jié)果 表 7.1單元截面工況位置軸力(tonf)剪力(tonf)彎矩+z(tonf*m)彎矩-z(tonf*m)15clcb1i0.0186-102.722-0.03030.0362j1.4308-87.5307-178.53721

49、3.681524clcb1i0.0972-87.3612-178.521213.6608j0.2181-72.4972-329.65392.481131clcb1i0.1332-135.196-384.89437.8878j0.1179-113.246-532.178601.4641clcb1i0.0696-113.078-532.167600.5241 24j0.0578-91.2795-653.35733.659551clcb1i0.0217-91.1592-653.201732.4939j0.0131-69.5476-748.323836.22361clcb1i-0.0096-69.45

50、89-748.059835.0596j-0.0158-47.9778-817.057909.789971clcb1i-0.0312-47.9335-816.657908.661j-0.035-26.6345-860.427955.861781clcb1i-0.0408-26.6087-860.147955.1024j-0.0446-5.4169-878.135973.559891clcb1i-0.0499-5.3876-877.761972.6777j-0.052415.7166-870.693963.8678101clcb1i-0.054715.7259-870.425963.2599j-0

51、.056436.7721-838.261927.0352111clcb1i-0.051836.7771-838.065926.6063j-0.051357.8697-781.308863.9942121clcb1i-0.039257.8713-781.359864.1036j-0.036479.1092-699.847774.7702131clcb1i-0.024779.1328-700.158775.4509j-0.0207100.5336-593.152657.8681141clcb1i-0.0148100.565-593.525658.7373j-0.0108122.0476-460.5

52、32511.7795151clcb1i0.0166122.075-460.806512.5141j0.0228143.8072-302.029336.4239161clcb1i0.0501143.8904-302.394337.4447j0.058165.7555-117.405130.9086171clcb1i2.6928169.362-186.831147.8602j2.7054192.252131.6237-90.092181clcb1i2.7871192.408831.8186-91.2027j2.8046215.5256277.7537-362.138192clcb1i1.46051

53、15.0145247.2658-324.355j0.8911130.7964481.9476-600.274202clcb1i1.4824130.3575481.3046-601.089j0.9096142.1418675.2477-830.978212clcb1i1.3671135.7196679.106-834.02j1.0289140.1177743.6998-913.572228clcb1i1.3933-124.806743.9661-913.844j1.4352-120.942687.0556-843.538237clcb1i2.1862-126.796678.9332-840.10

54、8j2.3939-115.336506.8545-636.407246clcb1i2.1585-115.323507.3753-635.934j2.4352-99.8436301.7435-394.281251clcb1i4.1191-187.249340.8072-441.839j4.1023-164.295128.4127-207.893261clcb1i4.0401-164.158128.3239-206.572 25j4.0272-141.362-56.8835-5.1767271clcb1i0.0488-137.47718.2416-20.456j0.0402-115.679-133

55、.108149.41281clcb1i0.0096-115.594-132.857148.3087j0.0034-93.9337-258.224287.9646291clcb1i-0.0194-93.8911-257.845286.8936j-0.0233-72.4768-357.397397.2779301clcb1i-0.029-72.452-357.13396.5551j-0.0329-51.1272-430.915477.9584311clcb1i-0.0424-51.099-430.558477.1158j-0.0449-29.9043-478.881530.2551321clcb1

56、i-0.0498-29.8953-478.625529.672j-0.0515-8.785-501.599554.7974331clcb1i-0.0538-8.7801-501.41554.3842j-0.053412.296-499.369552.2008341clcb1i-0.048912.2976-499.419552.3069j-0.046133.4316-472.369522.8368351clcb1i-0.038333.4548-472.672523.5017j-0.034354.7179-420.222465.945361clcb1i-0.028454.7489-420.5884

57、66.7995j-0.024476.1124-342.406380.4037371clcb1i-0.00476.1396-342.677381.1301j0.002397.6952-238.833265.9102381clcb1i0.023597.7789-239.202266.9378j0.0314119.4718-109.385121.9274391clcb1i4.0089123.8936-178.014136.9184j4.0215146.571-13.2621-39.1882401clcb1i4.0895146.7213-13.0706-40.2831j4.107169.6111179

58、.0943-248.2894114clcb1i2.134190.3657161.832-221.732j1.8602105.8126350.1596-440.6644213clcb1i2.1662105.9021350.0019-441.986j1.9608117.3474509.4891-629.074312clcb1i2.1137111.7675512.7903-632.079j2.0726115.627565.5101-697.0284411clcb1i2.115-118.846565.5428-697.062j2.1557-114.985511.3187-630.2894510clcb

59、1i2.1931-120.531507.5586-627.716j2.3995-109.056343.6809-435.152469clcb1i2.165-109.037344.14-434.639j2.4404-93.5621150.0011-208.353471clcb1i4.1299-175.563165.5978-234.087j4.1133-152.655-33.2609-17.7864481clcb1i4.0523-152.51-33.3696-16.5347 26j4.0398-129.79-204.921167.7219491clcb1i0.0407-125.531-138.0

60、48154.7222j0.0323-103.786-274.959307.6281501clcb1i0.0026-103.699-274.685306.4987j-0.0032-82.1064-385.607429.5769511clcb1i-0.0213-82.0697-385.239428.5518j-0.0251-60.6879-470.467522.7317521clcb1i-0.0309-60.6625-470.188521.9882j-0.0347-39.3764-529.652587.2599531clcb1i-0.0436-39.3476-529.281586.3954j-0.