畢設(shè)正×m高速鐵路預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋的設(shè)計(jì)

1、北京交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（開(kāi)題報(bào)告）22中文摘要本次畢業(yè)設(shè)計(jì)為（7×24m）米高速鐵路預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋的設(shè)計(jì)。由于各種因素的限制，本次設(shè)計(jì)主要完成對(duì)橋梁的上部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和計(jì)算工作，重點(diǎn)研究橋梁結(jié)構(gòu)尺寸的擬定、橋梁有限元模型的建立、施工階段的劃分、各施工階段和成橋階段橋梁關(guān)鍵截面應(yīng)力的控制及強(qiáng)度、抗裂性計(jì)算以及橋梁圖紙的繪制。橋梁結(jié)構(gòu)和尺寸的擬定是通過(guò)方案比選結(jié)合相關(guān)設(shè)計(jì)原則和施工經(jīng)驗(yàn)得到的。橋梁的設(shè)計(jì)選擇運(yùn)用橋梁工程軟件MIDAS CIVIL輔助計(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)力主要供施工階段驗(yàn)算用。本橋選用先簡(jiǎn)支

2、后連續(xù)法施工。先按照簡(jiǎn)支梁規(guī)?；┕?，后用濕接縫把相鄰塊的梁塊連接成連續(xù)梁，從而得到連續(xù)梁優(yōu)越的使用效果。這種施工方法已經(jīng)被廣泛用于預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁的施工中，目前已形成較成熟的技術(shù)，施工質(zhì)量易得到保證。除此之外，在本次設(shè)計(jì)過(guò)程中還應(yīng)用到了Auto CAD、EXCEL等軟件輔助設(shè)計(jì)，以提高工作效率及準(zhǔn)確性。關(guān)鍵詞：預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁；設(shè)計(jì)；先簡(jiǎn)支后連續(xù)；有限元建模AbstractThis paper is mainly about a high-speed railway prestressed continuous bridge with three spans of (7×24)

3、 m. It is aimed at the design and calculation of the superstructure, and the emphasis is put on the structure form and size of main girder, establishment of FEM models, construction process, calculation of stress, strength and crack resistance of each construction process as well as the completed st

4、age and the drawings.The structure form and size of the bridge is determined by scheme comparison, design principles and experience.The MIDAS CIVIL, a kind of software for bridge designing, is selected to help to calculate. The internal force calculation of the girder consists of two parts: the desi

5、gn internal force calculation and the construction internal force calculation. The design internal force calculation is the basis of strength checking and reinforcement design. The construction internal force is mainly used for strength checking during construction process.The bridge is made by the

6、Simply Supported-Continuous construction method. This kind of construction method is adopted currently in constructions of the continuous bridge, which has already become more mature, and the quantity of construction can be more easily guaranteed.In addition, other kinds of software such as Auto CAD

7、 and EXCEL are also used to help the design，which make it more efficient and accurate to accomplish the graduation project.Key words： prestressed concrete continuous girder; structural design; Simply Supported-Continuous; FEM model24（論文）第1章：緒論1.1高速鐵路橋梁的發(fā)展現(xiàn)狀自有鐵路以來(lái)，速度一直是人們追求的目標(biāo)，一般認(rèn)為時(shí)速低于200km/h的鐵路，稱為普通

8、鐵路或快速鐵路，高于200km/h的稱為高速鐵路。 1964年世界第一條高速鐵路日本東海道新干線建成，行車速度達(dá)到210km/h，揭示了鐵路這一運(yùn)輸工具同其它運(yùn)輸行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的巨大潛力。高速鐵路速度快，運(yùn)輸能力大，節(jié)省能源及土地，環(huán)境污染輕，是一種有發(fā)展前途的現(xiàn)代化交通工具。繼東海道新干線之后，日本及西歐積極開(kāi)展高速鐵路技術(shù)研究與建設(shè)?，F(xiàn)在全世界高速鐵路總營(yíng)業(yè)里程已超過(guò)15 000 km，最高運(yùn)營(yíng)時(shí)速為300 km，最高試驗(yàn)時(shí)速達(dá)515.3 km。與普通鐵路相比，高速鐵路在動(dòng)力牽引、信號(hào)安全系統(tǒng)、線路建筑和養(yǎng)護(hù)等方面都有很高的技術(shù)要求。就高速鐵路橋梁而言，可分為高架橋、谷架橋和跨越河流的一般橋梁。

9、由于高速鐵路的運(yùn)營(yíng)密度及對(duì)舒適性、安全性的要求均高于普通線路，因此對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的要求也更高。1.1.1高速鐵路橋梁特點(diǎn)(1)比例大，高架長(zhǎng)橋多。對(duì)于我國(guó)既有鐵路總長(zhǎng)約70000km，橋梁長(zhǎng)度約2500km，比例為3.6。在線路總長(zhǎng)為13l6km的京滬高鐵中橋梁比例高達(dá) 97以上，特大橋占85以上。在武廣客運(yùn)專線中橋梁比例同樣也大于30。 (2)以中小跨度為主。由于高速鐵路對(duì)橋梁剛度要求嚴(yán)格，因此，橋梁不宜采用大跨度，應(yīng)以中、小跨度為主。 (3)剛度大，整體性好。為了保證列車高速、舒適、安全行駛，高速鐵路橋梁必須具有足夠大的豎向和橫向剛度以及良好的整體性，以防止橋梁出現(xiàn)較大撓度和振幅。同時(shí)，還必須

10、嚴(yán)格控制由混凝土產(chǎn)生的徐變上拱和不均勻溫差引起的結(jié)構(gòu)變形，以保證軌道的高平順性。 (4)梁部多采用感熱遲鈍材料。 (5)墩臺(tái)基礎(chǔ)剛度大(限制縱向力作用下結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的位移)。 (6)重視改善結(jié)構(gòu)耐久性，便于檢查、維修。高速鐵路是極其重要的交通運(yùn)輸設(shè)施，橋梁結(jié)構(gòu)物應(yīng)盡量做到少維修或免維修，因此，設(shè)計(jì)時(shí)需要將改善結(jié)構(gòu)物的耐久性作為設(shè)計(jì)原則，統(tǒng)一考慮合理的結(jié)構(gòu)布局和構(gòu)造細(xì)節(jié)，并在施工中加以嚴(yán)格控制，保證質(zhì)量。另一方面，高速鐵路運(yùn)營(yíng)繁忙，列車速度高，維修時(shí)間都放在夜間“天窗”時(shí)間進(jìn)行，一般為4h，因此，橋梁結(jié)構(gòu)構(gòu)造應(yīng)易于檢查和維修。 (7)強(qiáng)調(diào)結(jié)構(gòu)與環(huán)境的協(xié)調(diào)。在橋梁設(shè)計(jì)構(gòu)思時(shí)，除了考慮結(jié)構(gòu)安全性與經(jīng)濟(jì)性

11、之外，還同時(shí)從橋梁美學(xué)效果綜合考慮橋梁形式美、功能美以及與環(huán)境的協(xié)調(diào)性，從時(shí)代的需求出發(fā)，努力塑造新穎、美觀的橋梁造型。1.1.2高速鐵路橋梁設(shè)計(jì)原則作為線路的組成部分，高速鐵路的橋梁設(shè)計(jì)主要有下述幾個(gè)方面的特點(diǎn)：剛度要求。高速鐵路車速比提速列車的速度要高得多，為保證列車過(guò)橋的乎穩(wěn)性和旅客的舒適度，對(duì)橋梁的剛度要求相當(dāng)嚴(yán)格。橋型選擇及構(gòu)造要求。高速鐵路橋梁由于要求有足夠的豎向、橫向剛度，因此在橋型選擇上有其特點(diǎn)，國(guó)際鐵路聯(lián)盟推薦盡量采用剛勁的上部結(jié)構(gòu)。日本已修建的高速鐵路橋梁中預(yù)應(yīng)力混凝土梁占絕大多數(shù)。采用T形截面時(shí)，各片梁之間要通過(guò)橫隔板牢固地連成一體，以增加橋梁的整體性及橫向剛度。大跨度橋

12、梁其結(jié)構(gòu)型式多為連續(xù)剛構(gòu)、連續(xù)梁橋等 斜拉橋也在北陸新干線中采用，為增加橋梁剛度，主梁大都采用剛度較大的箱形截面、塔梁固接，如屋代橋和第二干曲川橋等。縱橫梁橋面體系的鋼桁梁在高速鐵路橋梁一般不予采用，當(dāng)必須采用鋼桁橋時(shí)，往往將橋面系做成正交異性鋼橋面板結(jié)構(gòu)或做成鋼與混凝土結(jié)合梁結(jié)構(gòu)。軟土路基地段往往采用一種高架橋(俗稱板凳橋)來(lái)代替路堤。這種橋梁一般跨度為10 m左右，可以做成多孔連續(xù)，如北陸新干線是10孔連續(xù)。與路堤相比采 用高架橋占地面積小，避免采用路堤時(shí)不易控制的沉降、翻漿、冒泥等問(wèn)題 所以在日本高速鐵路的修建中被大量采用。主要設(shè)計(jì)參數(shù)。高速鐵路與普通鐵路橋梁設(shè)計(jì)參數(shù)上的差別要反映在設(shè)計(jì)

13、荷載和動(dòng)力系數(shù)這2方面。目前世界各國(guó)已建成的高速鐵路，大部分都是客運(yùn)線，只有少數(shù)線路采用客貨混跑，所以，設(shè)計(jì)荷載一般都比普通線路小，我國(guó)擬建的京滬高速鐵路其設(shè)計(jì)，荷載采用08UIC(國(guó)際鐵路聯(lián)盟)荷載。高速鐵路橋梁設(shè)計(jì)中的沖擊系數(shù)與一般鐵路設(shè)計(jì)中的表達(dá)式不同。一般鐵路橋梁的沖擊系數(shù)表示為跨度(或影響線加載的長(zhǎng)度)函數(shù)，尚有很多不合理成分，實(shí)際上橋梁沖擊系數(shù)與移動(dòng)載荷大小、速度、橋梁的剛度、軌道的平順性等因素有關(guān)，高速鐵路速度高，速度效應(yīng)就顯得突出。因此，高速鐵路橋梁采用以下設(shè)計(jì)原則：(1)采用雙線整孔橋梁。 (2)多采用雙線單室箱型截面：部分小跨度橋梁采用T型截面或板梁。 (3)增大梁高，高跨

14、比一般為1/121/9。 (4)盡量選用剛度大的結(jié)構(gòu)體系。 (5)跨度不宜過(guò)大1.1.3高度鐵路橋梁建設(shè)關(guān)鍵技術(shù)(1)撓度控制與預(yù)應(yīng)力技術(shù) 在高速鐵路線上，可大量應(yīng)用預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁，對(duì)其應(yīng)嚴(yán)格控制過(guò)大撓度的產(chǎn)生，達(dá)到“微撓度”甚至“零撓度”的要求，例如磁懸浮列車，由于是卡在其下的軌道梁上，并且“飛”離軌道運(yùn)行的，列車與行車軌道之問(wèn)的懸浮間隙僅為10mm，所以它不僅要求軌道梁等土建工程的制作、安裝精度十分嚴(yán)格，其誤差要求以mm或0.1 mm計(jì)量，而且要求列車下的軌道梁在列車運(yùn)營(yíng)過(guò)程中幾乎沒(méi)有撓曲變形，因此，軌道梁應(yīng)采用剛度大的預(yù)應(yīng)力混凝土梁或鋼梁，并且，對(duì)于預(yù)應(yīng)力混凝土梁，應(yīng)采用荷載平衡法進(jìn)行

15、預(yù)應(yīng)力配筋設(shè)計(jì)，使梁在靜載及部分活荷載作用下不產(chǎn)生撓度，在全部移動(dòng)活荷載作用下(列車通過(guò)時(shí))僅有微小的下?lián)献冃?。此外，橋梁基礎(chǔ)也應(yīng)采用深孔灌注樁技術(shù)，確保橋墩柱不發(fā)生沉降，因此，對(duì)于高速鐵路橋梁，需嚴(yán)格控制其過(guò)大撓度的產(chǎn)生。為此需要建造整體性好、剛度較大的預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁，一般采取以下措施： 1)采用整孔箱梁。 2)提高簡(jiǎn)支梁的高跨比，一般應(yīng)在l/101/9之間。 3)可選用連續(xù)梁、組合梁、連續(xù)剛構(gòu)橋和拱橋等剛度較大的結(jié)構(gòu)。 4)為防止車橋共振，對(duì)橋梁的自振頻率提出相應(yīng)的限值要求。 5)采用預(yù)應(yīng)力技術(shù)，控制好梁的撓度和變形，同時(shí)，應(yīng)從設(shè)計(jì)和施工兩個(gè)方面控制梁的徐變變形。設(shè)計(jì)上應(yīng)滿足以下要求：減

16、小截面上、下緣的應(yīng)力差：加大高跨比：保證有效預(yù)應(yīng)力值的準(zhǔn)確性。施工方面應(yīng)做到：調(diào)整混凝土的水灰比(不大于040)和水泥用量：張拉預(yù)應(yīng)力時(shí)，混凝土強(qiáng)度和彈性模量已達(dá)到設(shè)計(jì)要求，并嚴(yán)格實(shí)行“雙控”，嚴(yán)禁超張拉：張拉期限不小于10d，并且盡可能使混凝土梁的徐變變形在鋪設(shè)軌道前完成。 (2)耐久性設(shè)計(jì)與構(gòu)造措施 高速鐵路上的橋梁設(shè)計(jì)應(yīng)遵循少維修、免維修的原則，要把橋梁的耐久性放在重要位置。因?yàn)樵诓恢袛嘟煌ㄟ\(yùn)輸?shù)那闆rF進(jìn)行檢查、維修、加固甚至更換是十分困難的，費(fèi)用也是昂貴的，然而，若不及時(shí)維修、加固，橋梁耐久性病害將會(huì)危及橋梁安全，因此，有學(xué)者建議盡量采用高性能混凝土，有條件時(shí)，采用先張法折線配筋預(yù)應(yīng)力

17、筋混凝土橋梁?？紤]到鐵路橋梁的一些特殊要求，提出了高速鐵路橋梁改善耐久性的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與構(gòu)造措施。高速鐵路橋梁采用全預(yù)應(yīng)力混凝土上承式道碴橋面箱形梁。在主力作用下，梁體縱向不出現(xiàn)拉應(yīng)力：主力及附加力作用時(shí)，允許出現(xiàn)有限拉應(yīng)力：橋面采用橫向預(yù)應(yīng)力。橋梁結(jié)構(gòu)形式主要為簡(jiǎn)支梁與連續(xù)梁兩種，規(guī)定高架線路結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)跨度為25m，谷架橋的標(biāo)準(zhǔn)跨度為44m、58m。所有橋梁的墩臺(tái)與梁部均采用統(tǒng)一的外形尺寸，高跨比規(guī)定為：簡(jiǎn)支梁111、連續(xù)梁112。采用統(tǒng)一的橋面布置，為了便于檢查及養(yǎng)護(hù)維修。人行道設(shè)置在主梁的橋面翼緣板兩端，并通過(guò)人行道遮板保護(hù)主梁的翼緣，遮板上設(shè)有欄桿、電纜槽及其它橋面設(shè)施，使其更換或增設(shè)不影響

18、承重結(jié)構(gòu)。遮板一端的垂直板既作為橋面滴水檐又可保護(hù)橋面橫向預(yù)應(yīng)力錨具，人行道遮板作為易磨耗構(gòu)件可以局部更換。重視橋面防、排水設(shè)施。除了采用密閉的防水層外，要求排水系統(tǒng)能在任何時(shí)候都可以榆查。必須制訂統(tǒng)一的養(yǎng)護(hù)維修和相應(yīng)的檢查設(shè)施計(jì)劃。(3)高速鐵路橋梁與普通鐵路橋梁架設(shè)方法的差異 高速鐵路橋梁與普通鐵路橋梁的施工程序不同。高速鐵路是先架梁，然后一次性鋪設(shè)長(zhǎng)軌：普通鐵路是邊鋪軌邊架梁，架橋機(jī)利用鋪設(shè)的軌道走行就位、架梁，梁的運(yùn)輸需利用已鋪設(shè)好的軌道。在同等跨度條件下，高速鐵路橋梁比普通鐵路橋梁重量大，體積大，現(xiàn)有的架橋機(jī)、造橋機(jī)均無(wú)法滿足高速鐵路橋梁架設(shè)的要求，必須研制新型的架橋機(jī)和造橋機(jī)以及其

19、他相關(guān)設(shè)備。 (4)無(wú)縫線路橋梁關(guān)鍵技術(shù) 我國(guó)既有鐵路在進(jìn)行無(wú)縫線路改造時(shí)，長(zhǎng)鋼軌力的大小受到限制，所以橋上均采用了小阻力扣件，把長(zhǎng)鋼軌力傳到路基或更多的橋跨上，以減小每個(gè)墩臺(tái)的長(zhǎng)鋼軌力，起到了保護(hù)既有橋梁的作用。高速鐵路是一次鋪設(shè)無(wú)縫線路的新建鐵路，在研究橋上無(wú)縫線路時(shí)，結(jié)合國(guó)外的先進(jìn)理念，在國(guó)內(nèi)提出了橋墩線剛度概念，目的在于增加橋梁抵抗長(zhǎng)鋼軌力的能力，取消或減少小阻力扣件，確保無(wú)縫線路的穩(wěn)定性。在保證無(wú)縫線路的穩(wěn)定和安全的條件下，合理的橋墩線剛度限值對(duì)工程投資影響較大。雙線簡(jiǎn)支梁橋墩線剛度的規(guī)定是基于制動(dòng)力和牽引力同時(shí)達(dá)到最大為前提的，而在“京滬高速鐵路常用跨度連續(xù)梁設(shè)計(jì)研究”中，雙線連續(xù)

20、梁橋墩線剛度的規(guī)定僅以制動(dòng)力或牽引力達(dá)到最大為前提，由此可以認(rèn)為簡(jiǎn)支梁橋墩的線剛度偏大。如何合理地選擇高墩縱向水平線剛度，節(jié)約工程投資，值得深入研究。目前墩高小于30m時(shí)，橋墩滿足400kNm線剛度時(shí)墩身尺寸還是可以容忍的。為保證無(wú)縫線路的穩(wěn)定，減少維修養(yǎng)護(hù)的工作量，應(yīng)盡量減少設(shè)置無(wú)縫線路溫度調(diào)節(jié)器，這是無(wú)縫線路橋梁橋式方案選擇的重要技術(shù)條件。目前初步考慮設(shè)置溫度調(diào)節(jié)器的條件，一般是預(yù)應(yīng)力混凝土梁溫度跨超過(guò)160 m。基于這樣的條件，大跨度橋梁選擇簡(jiǎn)支結(jié)構(gòu)(如系桿拱、鋼桁梁等)、連續(xù)剛構(gòu)等是一種比較理想的橋式。 (5)高速鐵路橋梁的降噪措施 噪聲來(lái)源：輪軌噪聲 集電系統(tǒng)噪聲包括三部分：受電弓滑

21、板產(chǎn)生的滑動(dòng)噪聲、放電噪聲、受電弓的空氣動(dòng)力學(xué)噪聲。列車前進(jìn)引起的空氣動(dòng)力學(xué)噪聲：建筑結(jié)構(gòu)振動(dòng)產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)物噪聲。 降噪措施： 噪聲源對(duì)策。盡量采用混凝土橋梁 盡量采用有道床橋梁、有碴道床在結(jié)構(gòu)構(gòu)件上鋪設(shè)減振吸聲材料：在軌枕下設(shè)置彈性材料、彈性襯墊：在道床下設(shè)置彈性材料等。傳播途徑對(duì)策。設(shè)置隔聲屏障、隔聲罩等，封閉對(duì)接接縫、人行道板縫 密封、填充彈性材料等。1.1.4有碴軌道橋梁一般來(lái)說(shuō)，計(jì)算無(wú)縫線路力是為了分析在給定條件不同的荷載工況下的軌道結(jié)構(gòu)包括道岔區(qū)在內(nèi)的軌道與結(jié)構(gòu)物相互作用力。要分析和確定由于豎向力、溫度變化、制動(dòng)力、加速以及不同荷載組合引起的軌道與結(jié)構(gòu)物相互作用力以及附加軌道應(yīng)力。溫

22、度變化是控制荷載工況。由豎向荷載引起的鋼軌力僅為溫度力引起的鋼軌力的20左右。橋面及軌道的位移必須規(guī)定限值，以防止道碴過(guò)度分散。一般而言，應(yīng)該避免采用鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器，但當(dāng)鋼軌應(yīng)力或變形超過(guò)允許極限值時(shí)，就必須在橋梁自由端安裝鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器。鋼軌斷裂大多數(shù)出現(xiàn)在鋼軌應(yīng)力最高的部位。而鋼軌最大應(yīng)力位于較長(zhǎng)連續(xù)多跨橋梁的土建接縫處。我們建議假定鋼軌斷裂在這一位置。對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)的簡(jiǎn)支梁橋(跨長(zhǎng)32 m)而言，因其熱膨脹約束力較小，不必要使用低緊固力扣件。對(duì)于中等跨度的橋梁而言，其相應(yīng)的熱伸縮長(zhǎng)度適中，有必要在鄰近土建伸縮縫處兩端使用低緊固力扣件。對(duì)于有較長(zhǎng)自由熱伸縮長(zhǎng)度的橋梁而言，有必要安裝鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器

23、。1.2高速鐵路預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋具有變形小，結(jié)構(gòu)剛度好，行車平順舒適，伸縮縫少，養(yǎng)護(hù)簡(jiǎn)易，抗震能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，在40200米范圍內(nèi)，與其它結(jié)構(gòu)體系比較，是最富有競(jìng)爭(zhēng)力的橋型之一，在橋梁工程中得到了廣泛的應(yīng)用。在國(guó)外，連續(xù)梁橋在混凝土橋梁總數(shù)中，已從1948年的10左右上升到目前的40-50左右；我國(guó)從70年代開(kāi)始修建至今，預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋中連續(xù)梁橋占有很大比例。無(wú)論是城市橋梁、高速公路橋、高架道路、山谷高架棧橋，還是跨越寬闊河流的大橋，預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋較大的發(fā)揮了它的優(yōu)勢(shì)，它是一種被廣泛應(yīng)用的橋型。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，在預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁的設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)分析、試驗(yàn)研究、預(yù)應(yīng)

24、力材料及工藝設(shè)備、施工工藝等方面日新月異，預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋的設(shè)計(jì)與施工技術(shù)都己達(dá)到相當(dāng)高的水平。設(shè)計(jì)上，自70年代后期以來(lái)，我國(guó)橋梁結(jié)構(gòu)分析專用軟件和CAD技術(shù)得到大力開(kāi)發(fā)和應(yīng)用，有限元法編制的橋梁通用綜合程序以及橋梁專用程序的使用，大大提高了計(jì)算精度和速度，尤其是將程序用于大量重復(fù)計(jì)算、局部應(yīng)力分析、設(shè)計(jì)方案優(yōu)化等方面。預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁的結(jié)構(gòu)分析設(shè)計(jì)軟件開(kāi)發(fā)和應(yīng)用，為我國(guó)橋梁建設(shè)的迅猛發(fā)展提供了條件。但是近年來(lái)隨著我國(guó)高速鐵路的迅猛發(fā)展，對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁提出了更高的要求，其特點(diǎn)除須滿足一般鐵路橋梁的要求外，還需滿足一些特殊的要求，這是因?yàn)樵诟咚倭熊囘\(yùn)行條件下，結(jié)構(gòu)的動(dòng)力響應(yīng)加劇，從而使列

25、車運(yùn)行的安全性、旅客乘坐的舒適度、荷載沖擊、材料的疲勞、列車運(yùn)行時(shí)的噪聲、結(jié)構(gòu)的耐久性等等問(wèn)題都與普通鐵路不同。所以，橋梁結(jié)構(gòu)必須具有足夠的強(qiáng)度和剛度，必須保證可靠的穩(wěn)定性和保持橋上軌道的高平順狀態(tài)，使高速鐵路的橋梁結(jié)構(gòu)能夠承受較大的動(dòng)力作用，具備良好的動(dòng)力特性。高速列車的運(yùn)營(yíng)要求較高，能用于檢查、維修的時(shí)間有限。因此，從總體上來(lái)說(shuō)，高速鐵路上的橋梁結(jié)構(gòu)應(yīng)構(gòu)造簡(jiǎn)潔，規(guī)格和外形力求標(biāo)準(zhǔn)化，消除構(gòu)造上的薄弱環(huán)節(jié)，使得便于施工、建造質(zhì)量容易得到控制，達(dá)到少維修的目的。1.2.1預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁的特點(diǎn)1.2.1.1預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋的一般特點(diǎn)預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋，除了具有鋼筋混凝土梁橋的所有優(yōu)點(diǎn)外，它

26、的主要特點(diǎn)如下：一、預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，由于能夠充分利用高強(qiáng)度材料（高強(qiáng)度混凝土、高強(qiáng)度鋼筋），所以構(gòu)件截面小，自重彎矩占總彎矩的比例大大下降，橋梁的跨越能力得到提高。二、與鋼筋混凝土梁橋相比，一般可以節(jié)省鋼材30%40%，跨徑愈大，節(jié)省愈多。三、全預(yù)應(yīng)力混凝土梁在使用荷載作用下不出現(xiàn)裂縫，即使部分預(yù)應(yīng)力混凝土梁在常遇荷載作用下也無(wú)裂縫，鑒于全截面參加工作，梁的剛度就比通常開(kāi)裂的鋼筋混凝土梁要大。因此，預(yù)應(yīng)力梁可顯著減少建筑高度，使大跨徑橋梁做的輕柔美觀。由于能消除裂縫，這就擴(kuò)大了對(duì)多種橋型的適應(yīng)性，并更加提高了結(jié)構(gòu)的耐久性。四、預(yù)應(yīng)力技術(shù)的采用，不但使鋼橋應(yīng)有的施工方法，如：懸臂拼裝、縱向拖拉

27、（演化為預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋的頂推法）在預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋中得到新的應(yīng)用和發(fā)展，而且為現(xiàn)代化預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)提供了非常有效的接合和拼裝手段。1.2.1.2預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋的受力特點(diǎn)連續(xù)梁是一種超靜定結(jié)構(gòu)，一般地說(shuō)，只要設(shè)計(jì)恰當(dāng)，都能使內(nèi)力分布比較合理，使梁式結(jié)構(gòu)的應(yīng)用得以擴(kuò)大，橋垮和橋墩工程梁都可能比簡(jiǎn)支梁節(jié)省。預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁便于無(wú)支架施工，更是獲得廣泛應(yīng)用的重要因素。和簡(jiǎn)支梁相比，連續(xù)梁中間支點(diǎn)截面有負(fù)彎矩，使梁內(nèi)所受彎矩沿梁長(zhǎng)分布比較均勻，有利于支點(diǎn)附近的梁截面和梁內(nèi)的預(yù)應(yīng)力鋼筋。在橋墩方面，連續(xù)梁橋多數(shù)橋墩只有一排支座，墩帽尺寸可以較小，對(duì)安設(shè)活動(dòng)支座的橋墩，制動(dòng)力不起作用，而在豎向荷載

28、作用下墩身軸心受壓，因此橋墩尺寸可以較小。但是安設(shè)固定支座的橋墩，需要承擔(dān)幾跨梁上的制動(dòng)力，尺寸可能比簡(jiǎn)支梁橋墩更大。連續(xù)梁由于結(jié)構(gòu)上存在多余的約束，與簡(jiǎn)支梁相比具有較高的結(jié)構(gòu)剛度。同時(shí)，由于橋垮在橋墩上連續(xù)，變形曲線勻順，對(duì)高速行車有利。與預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)T形剛構(gòu)橋相比，連續(xù)梁橋的下部結(jié)構(gòu)受力和構(gòu)造簡(jiǎn)單，并能節(jié)省原料，加之它具有變形緩和、伸縮縫少、剛度大、行車平穩(wěn)、超載能力大、養(yǎng)護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，所以在近代橋梁建筑中已得到越來(lái)越多的應(yīng)用。根據(jù)橋位水文、地質(zhì)狀況、通航要求、橋垮外形美觀及經(jīng)濟(jì)性等方面的考慮，連續(xù)梁可以采用等跨布置或不等跨布置。然而由于預(yù)應(yīng)力筋在結(jié)構(gòu)內(nèi)能起到調(diào)節(jié)內(nèi)力的作用，因此預(yù)應(yīng)力

29、混凝土連續(xù)梁在孔徑布置和截面設(shè)計(jì)等方面可供選擇的范圍比鋼筋混凝土橋要大的多。除此以外，預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋的結(jié)構(gòu)形式還與施工工藝有緊密的聯(lián)系。1.2.2高速鐵路預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋的施工技術(shù)總結(jié)回顧混凝土連續(xù)梁橋的發(fā)展，可以清楚地看到，施工技術(shù)的發(fā)展對(duì)橋梁的跨徑、橋梁的線型、截面型式方面起著重要的作用。預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋的施工方法很多，不同的施工方法所需機(jī)具設(shè)備、勞力不同，施工的組織、安排和工期也不一樣，對(duì)施工方法的選擇，應(yīng)根據(jù)橋梁的設(shè)計(jì)、施工的現(xiàn)場(chǎng)、環(huán)境、設(shè)備、經(jīng)驗(yàn)等因素決定?？梢哉f(shuō)，絕對(duì)相同的施工方法與施工組織是不存在的，為了便于闡述，對(duì)比較相近的方法做適當(dāng)?shù)臍w并，從而總結(jié)出預(yù)應(yīng)力混凝土

30、連續(xù)梁橋的施工方法有：支架就地澆筑施工、懸臂施工法、逐孔架設(shè)法、移動(dòng)模架法和頂推法。1.2.2.1高速鐵路預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋各施工技術(shù)的比較分析 支架上就地澆筑施工 在支架上就地澆筑施工是很古老的施工方法，以往很多用于橋墩的較低的小、中跨連續(xù)梁橋。它的主要特點(diǎn)是：施工簡(jiǎn)便可靠，橋梁整體性好，對(duì)機(jī)具和起重能力要求不高。對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋來(lái)說(shuō)，結(jié)構(gòu)在施工中不會(huì)出現(xiàn)體系轉(zhuǎn)換的問(wèn)題，不引起恒載徐變二次矩。但是這種施工方法需要大量的施工腳手架，且施工工期長(zhǎng)。相對(duì)于其他施工方法來(lái)說(shuō)，采用支架就地澆筑施工的橋梁總數(shù)并不多，在選擇施工方法時(shí)，要通過(guò)比較考慮。懸臂施工法 懸臂施工法是從橋墩開(kāi)始對(duì)稱地、不斷

31、懸出接長(zhǎng)的施工方法。懸臂施工法一般分為懸臂澆筑法和懸臂拼裝法，懸臂澆筑法是在橋墩兩側(cè)對(duì)稱地并且逐段就地澆筑混凝土，等待混凝土達(dá)到一定的強(qiáng)度后，張拉預(yù)應(yīng)力筋，移動(dòng)機(jī)具模板后繼續(xù)施工。懸臂拼裝法則是將預(yù)制節(jié)段塊件，從橋墩兩側(cè)依次對(duì)稱地安裝節(jié)段，張拉預(yù)應(yīng)力筋，使懸臂不斷接長(zhǎng)，直至使其合攏。預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋在采用懸臂施工時(shí)，由于墩梁鉸接而不能承受彎矩，因此施工時(shí)應(yīng)采取措施臨時(shí)將梁、墩固結(jié)，等待懸臂施工至少一端合攏恢復(fù)結(jié)構(gòu)狀態(tài)，這是連續(xù)梁采用懸臂施工的一個(gè)特點(diǎn)。懸臂施工法不需要大量施工支架和臨時(shí)設(shè)備，也不會(huì)影響橋下通航、通車，施工條件不受季節(jié)、河道水位的影響，并且能在大跨徑橋上運(yùn)用，因此得到了廣泛的

32、應(yīng)用。逐孔架設(shè)法逐孔架設(shè)法是逐孔裝配、逐孔現(xiàn)場(chǎng)澆筑、逐孔架設(shè)，連續(xù)施工的一種施工方法。在施工過(guò)程中，由簡(jiǎn)支梁或懸臂梁轉(zhuǎn)換為連續(xù)梁，一般來(lái)說(shuō)，逐孔架設(shè)施工的重要優(yōu)點(diǎn)則是快速簡(jiǎn)便。逐孔架設(shè)也有不同的施工方法：用臨時(shí)支撐組拼預(yù)制節(jié)段，逐孔施工；使用移動(dòng)支架逐孔現(xiàn)澆旋工；整孔吊裝與分段吊裝逐孔施工。移動(dòng)模架法 近年來(lái)，高架橋得到了很大的發(fā)展，其特點(diǎn)是橋長(zhǎng)跨多，橋梁跨徑一般大約在30到50米左右，為適應(yīng)這類橋梁的快速施工，以達(dá)到節(jié)省勞力、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、少占施工場(chǎng)地的目的，利用機(jī)械化的支架和模板逐跨移動(dòng)，現(xiàn)澆混凝土施工，這就是移動(dòng)模架法。常用的移動(dòng)模架可分為移動(dòng)懸吊模架和活動(dòng)模架兩種。頂推法 預(yù)應(yīng)力混凝土

33、連續(xù)梁橋采用頂推法施工在世界各地很盛行。頂推法施工的原理是沿橋縱軸方向的后臺(tái)開(kāi)辟預(yù)制場(chǎng)地，分節(jié)段預(yù)制混凝土梁身，并且縱向預(yù)應(yīng)力筋連成一個(gè)整體，然后通過(guò)水平液壓千斤頂?shù)氖┝?，借助不銹鋼板與聚四氟乙烯模壓板特制的滑動(dòng)裝置，將梁逐段的向?qū)Π俄斶M(jìn)，就位后落架，更換正式支座從而完成橋梁施工。頂推施工的構(gòu)思來(lái)源于鋼橋縱向拖拉施工法，它用水平千斤頂來(lái)取代卷?yè)P(yáng)機(jī)和滑車，用板式滑動(dòng)裝置代替滾筒，這一取代使施工方法得到了更大的發(fā)展和提高，從而改善了用滑車組和絞車在啟動(dòng)時(shí)造成的沖擊，并且利用板式支承來(lái)緩沖滾筒的線因支承作用所引起的應(yīng)力集中。頂推法施工的關(guān)鍵是頂推工作，核心問(wèn)題在于能夠應(yīng)用有限的頂力將梁頂推就位。1.

34、3 先簡(jiǎn)支后連續(xù)技術(shù)在高速鐵路PC橋中應(yīng)用初探先簡(jiǎn)支后連續(xù)實(shí)際上是節(jié)段拼裝法的一種特殊方式，它由預(yù)制節(jié)段和濕接縫拼裝構(gòu)成，其節(jié)段為整孔簡(jiǎn)支梁。在施工方面，采用裝配式施工法吊裝簡(jiǎn)支梁(先簡(jiǎn)支)，充分利用了簡(jiǎn)支梁施工方便的優(yōu)點(diǎn)，克服了頂推法和膺架法的缺點(diǎn)；而在受力方面，通過(guò)體系轉(zhuǎn)換后形成了連續(xù)梁(后連續(xù))，結(jié)構(gòu)具有連續(xù)梁的受力特征。 先簡(jiǎn)支后連續(xù)體系在國(guó)內(nèi)外都已得到了成功的應(yīng)用。在國(guó)內(nèi)，該類型結(jié)構(gòu)研究、應(yīng)用起步較晚，發(fā)表的文獻(xiàn)也很少。直到20世紀(jì)90年代后，隨著高速公路的發(fā)展，為改善行車的平順性，該類橋梁結(jié)構(gòu)才開(kāi)始被設(shè)計(jì)人員重視，并在中、小跨度的連續(xù)梁橋中得到應(yīng) 用。采用先簡(jiǎn)支后連續(xù)施工方法在國(guó)內(nèi)

35、鐵路橋梁建設(shè)中應(yīng)用較少。研究和設(shè)計(jì)變形小、行車性能好、施工方便且較經(jīng)濟(jì)的預(yù)應(yīng)力混凝土先簡(jiǎn)支后連續(xù)鐵路橋梁，對(duì)加快高速鐵路橋梁的建設(shè)具有現(xiàn)實(shí)意義。由于該類型結(jié)構(gòu)綜合了簡(jiǎn)支梁和連續(xù)梁的優(yōu)點(diǎn)，具有如下幾個(gè)顯著的特點(diǎn)。 (1)內(nèi)力分布更均勻，受力更合理。與簡(jiǎn)支梁相比，先簡(jiǎn)支后連續(xù)體系的跨中彎矩小得多；與連續(xù)梁相比，內(nèi)支座負(fù)彎矩較小，可減少負(fù)彎矩區(qū)預(yù)應(yīng)力束的根數(shù)和頂板齒板數(shù)量，方便施工。 (2)后期結(jié)構(gòu)為連續(xù)梁體系，結(jié)構(gòu)整體剛度大，在使用階段其撓度變形小，伸縮縫少，梁端轉(zhuǎn)角小。 (3)結(jié)構(gòu)的預(yù)應(yīng)力小，可大大減小后期徐變上拱度。較小的后期徐變上拱度和活載撓度，使得線路更平順，對(duì)高速行車極為有利，特別適用于

36、無(wú)碴軌道。 (4)與簡(jiǎn)支梁相比，梁高可降低，適合建筑高度受限的場(chǎng)合。 (5)由于采用吊裝簡(jiǎn)支梁+濕接縫施工工藝，與連續(xù)梁相比，簡(jiǎn)化了施工，有利于工廠化生產(chǎn)和機(jī)械施工。但與簡(jiǎn)支梁相比，增加了濕接縫施工工藝，對(duì)后期預(yù)應(yīng)力管道安裝提出了更嚴(yán)格的要求，這是該方法的主要不足。所以，對(duì)后期徐變上拱度和結(jié)構(gòu)剛度要求很高的中、小跨徑高速鐵路預(yù)應(yīng)力橋而言，先簡(jiǎn)支后連續(xù)結(jié)構(gòu)體系是一種頗具競(jìng)爭(zhēng)力并值得開(kāi)發(fā)與推廣的橋式結(jié)構(gòu)。1.3.1先簡(jiǎn)支后連續(xù)梁的特點(diǎn)先簡(jiǎn)支后連續(xù)梁是相對(duì)于簡(jiǎn)支梁和連續(xù)梁說(shuō)的。簡(jiǎn)支梁橋?qū)儆陟o定結(jié)構(gòu)，構(gòu)造簡(jiǎn)單，施工方便，但跨中彎矩大，截面尺寸和自重相應(yīng)較大，導(dǎo)致制梁所需材料增加，且難以克服行車的不舒適

37、性；連續(xù)梁橋?qū)儆诔o定結(jié)構(gòu)，無(wú)斷點(diǎn)，行車舒適，耗用材料較少。但預(yù)制過(guò)程復(fù)雜，工期長(zhǎng)。先簡(jiǎn)支后連續(xù)梁橋剛好發(fā)揮了上述兩種梁橋的優(yōu)點(diǎn)，克服了它們的缺點(diǎn)。其施工特點(diǎn)是先按照簡(jiǎn)支梁的工藝施工，后用濕接縫把相鄰的跨連接成連續(xù)梁，從而得到連續(xù)梁優(yōu)越的使用效果，其發(fā)展前景非常廣闊。先簡(jiǎn)支后連續(xù)梁橋主梁截面形式主要有T梁和箱梁。跨徑小于20 m時(shí)，一般采用小箱梁(空心板)；跨徑大于50 m時(shí)多采用箱梁，如蘇通大橋和杭州灣跨海大橋引橋；在2050 m之間時(shí)則多采用T 梁。1.3.2先簡(jiǎn)支后連續(xù)梁的施工先簡(jiǎn)支后連續(xù)橋梁一般3跨7跨為一聯(lián)。如某工程采用5跨箱梁為一聯(lián)的形式，如圖3所示，在1號(hào)，6號(hào)墩柱采用永久支座，

38、在2號(hào)5號(hào)墩柱采用臨時(shí)支座，圖3中a梁到e梁之間的陰影部分為濕接頭，通過(guò)綁扎預(yù)留鋼筋，澆筑混凝土的形式，再通過(guò)張拉頂部預(yù)應(yīng)力鋼筋，從而使a梁到e梁從簡(jiǎn)支梁實(shí)現(xiàn)連續(xù)梁的施工過(guò)程。先簡(jiǎn)支后連續(xù)橋梁施工的一般流程： 1)預(yù)制主梁，待混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的100后，張拉正彎矩區(qū)預(yù)應(yīng)力鋼束，壓漿并及時(shí)清理主梁底板通氣孔。 2)設(shè)置臨時(shí)支座并安裝好永久支座，逐孔安裝主梁，置于臨時(shí)支座上為簡(jiǎn)支狀態(tài)，及時(shí)連接橋面鋼筋與橫梁鋼筋3)連接接頭段鋼筋，設(shè)置接頭鋼束波紋管并穿束。在日溫最低時(shí)(不高于+l5)澆筑連續(xù)接頭、中橫梁及兩側(cè)與頂板鋼束同長(zhǎng)范圍內(nèi)的橋面整體化混凝土。達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的95時(shí)，張拉頂板鋼束并壓漿4)

39、濕接頭完成后，由跨中向支點(diǎn)澆筑剩余部分的橋面整體化混凝土即濕接縫和入孔和手孔混凝土，澆筑完成后，拆除一聯(lián)內(nèi)的臨時(shí)支座，完成體系轉(zhuǎn)換5)噴灑防水層、安裝伸縮裝置、進(jìn)行橋面系施工1.4 選題目的及意義在高速鐵路中，橋梁作為支撐軌道的下部結(jié)構(gòu)，為確保高速運(yùn)行條件下的安全性、平穩(wěn)性和乘車舒適性要求，必須具有高平順性、高穩(wěn)定性和高可靠性等特點(diǎn)。橋梁是構(gòu)建鐵路本體的重要基本工程結(jié)構(gòu)之一，也是鐵路建設(shè)的關(guān)鍵技術(shù)之一。在高速運(yùn)行的環(huán)境、技術(shù)要求以及我國(guó)特有的國(guó)情條件下，橋梁設(shè)計(jì)、建造和檢測(cè)等許多方面具有與國(guó)外高速鐵路以及我國(guó)傳統(tǒng)鐵路不同的要求和特點(diǎn)?；诰咚勹F路常用跨度橋梁通用圖設(shè)計(jì)，從國(guó)內(nèi)外高速鐵路發(fā)展

40、的最新研究成果和工程探索出發(fā)，了解預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁設(shè)計(jì)的基本過(guò)程及基本工作規(guī)則。力圖通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)，達(dá)到能獨(dú)立勝任常見(jiàn)同類橋梁設(shè)計(jì)任務(wù)的目的。1.5 研究步驟（1）搜集資料，了解所研究?jī)?nèi)容在國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀；（2）通過(guò)自主學(xué)習(xí)及導(dǎo)師指導(dǎo)了解設(shè)計(jì)思路，進(jìn)行初步設(shè)計(jì)；（3）學(xué)習(xí)有限元軟件，并運(yùn)用其進(jìn)行建模分析；（4）進(jìn)行梁、墩和基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)計(jì)算，并完成相關(guān)計(jì)算書(shū)的撰寫(xiě)；（5）繪制梁、墩和基礎(chǔ)截面和構(gòu)造圖，以及相應(yīng)鋼筋、預(yù)應(yīng)力筋布置圖；（6）整理所有設(shè)計(jì)計(jì)算材料，進(jìn)行總結(jié)；（7）畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯。第2章：截面尺寸的擬定和橋跨布置基于設(shè)計(jì)的要求，在本次設(shè)計(jì)中，采用預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁的截面形式。在進(jìn)行截面形式

41、的設(shè)計(jì)中，主要通過(guò)查閱規(guī)范以及閱讀相關(guān)文獻(xiàn)，并參考了已建橋梁的設(shè)計(jì)資料，初步擬定了所設(shè)計(jì)的高速鐵路7×24m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁的截面尺寸并進(jìn)行橋跨布置。2.1箱梁截面尺寸的擬定本設(shè)計(jì)是基于京滬高鐵常用跨度橋梁通用圖設(shè)計(jì)，是高速鐵路橋梁常用跨度之一。根據(jù)資料及規(guī)范要求，各個(gè)截面擬定如下(1)梁高高速鐵路橋梁，一般由剛度控制設(shè)計(jì)，所以比普通鐵路梁高還要大。參考已有京滬高速鐵路常用跨度橋梁通用圖設(shè)計(jì)后，取梁高2.3m。 梁高不變。 (2)頂?shù)装鍖挾雀鶕?jù)規(guī)范要求，并參考前面已建高鐵的設(shè)計(jì)資料，梁全寬13.1m。底板與頂板厚度要協(xié)調(diào)，保證翼緣寬度不能過(guò)大，為減小橋梁橫向荷載產(chǎn)生的橫向力，箱形

42、梁一般采取斜腹板的形式，這樣也使箱梁底板的寬度適當(dāng)減小。這里，結(jié)合梁頂板的寬度，以及橋梁跨度的大小、施工方法的特點(diǎn)，同時(shí)參考京滬高鐵相應(yīng)橋梁的截面尺寸大小，底板寬度選取為5.905m。（3）頂?shù)装搴穸认淞喉敯搴穸戎饕紤]橋面橫向彎矩的要求，除參與主梁抗彎、承受主梁彎曲的拉或壓應(yīng)力外，還是結(jié)構(gòu)的行車道板，承受較大豎向壓力及橫向內(nèi)力。但從結(jié)構(gòu)受力分析，在預(yù)應(yīng)力混凝土梁中，由于其承壓面積較大，頂板縱向壓力不控制設(shè)計(jì)，頂板的厚度主要由橫向受力和布筋構(gòu)造要求決定。在本次預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)中，采用后張法張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋，基于后張法的傳力特點(diǎn)，所用錨具一直在梁體中，因而頂板的厚度需要考慮到錨具的大小，不宜過(guò)小，厚度要

43、大于180mm。根據(jù)設(shè)計(jì)要求以及參考已有的截面參數(shù)，選取頂板厚度為300mm。底板考慮到在靠近支座處梁受到負(fù)彎矩的作用，下部受壓，且在支座處下部混凝土的局部壓應(yīng)力較大，在負(fù)彎矩段底板的厚度需要有一定的增加，以免支座附近下部壓應(yīng)力過(guò)高，由此產(chǎn)生的混凝土的收縮徐變將會(huì)導(dǎo)致跨中區(qū)段梁體的撓度增加?；谏鲜隹紤]，在跨中截面底板厚度采用300mm，支座處截面增加至650mm，中間過(guò)渡為直線變化。箱梁腹板主要承受剪力和主拉應(yīng)力，但由于混凝土梁一般都配置曲線受力鋼筋，可以抵消一部分剪力，且底板的變高度變化也可減小主拉應(yīng)力，因而腹板厚度主要由受力鋼筋的布置和混凝土灌注等構(gòu)造要求確定，在大跨徑連續(xù)梁中，腹板的厚

44、度可由跨中向支點(diǎn)處逐漸加厚。對(duì)于本設(shè)計(jì)，為減小剪力及主拉應(yīng)力的大小，這里腹板在支座附近采用變厚度，跨中設(shè)計(jì)為450mm，支座處增加為1050mm。同時(shí)為減小風(fēng)荷載產(chǎn)生的橫向外力，腹板采用20:3的斜腹板。為了提高箱梁截面的抗扭剛度和抗彎剛度，減小扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力和畸變應(yīng)力，箱梁應(yīng)設(shè)置梗腋。橋面板支點(diǎn)剛度加大后，梗腋可吸收負(fù)彎矩，從而減少橋面板的跨中正彎矩，梗腋也為布置預(yù)應(yīng)力筋提供的更大的空間。一般梗腋的坡度可采用1:1、2:1、3:1或4:1。根據(jù)以上設(shè)計(jì)參數(shù)，箱梁跨中與支點(diǎn)處截面尺寸布置分別如圖所示：圖2.1跨中截面圖圖2.2支座截面圖2.2 橋跨布置截面尺寸確定后，開(kāi)始設(shè)計(jì)橋梁縱向的布置。根據(jù)施

45、工方法的特點(diǎn)，在架設(shè)簡(jiǎn)支梁階段，各跨簡(jiǎn)支梁跨度分別為：24.25+5×23+24.25m，現(xiàn)澆段均為1m。靠近支座處各設(shè)置一段3m的變截面段，具體橋跨布置如下圖所示：圖2.3 梁體縱向布置圖2.3 主要材料1、C50混凝土（1）極限抗壓強(qiáng)度： （2）極限抗拉強(qiáng)度：（3）彈性模量：以上數(shù)據(jù)均查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（TB1002.32005）得到。2、標(biāo)準(zhǔn)型鋼絞線（1）公稱直徑：（2）面積：（3）抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值：（4）彈性模量：以上數(shù)據(jù)均查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（TB1002.32005）得到。3、其他參數(shù)（1）采用自錨式拉伸體系，預(yù)埋金屬波

46、紋管成孔（2）預(yù)應(yīng)力管道采用預(yù)埋金屬波紋管。錨具回縮（一端）。（3）錨下張拉控制應(yīng)力2.4 設(shè)計(jì)荷載高速鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范（試行）（TB106212009）對(duì)荷載的規(guī)定如下：橋涵荷載荷載分類荷載主力恒載結(jié)構(gòu)構(gòu)件及附屬設(shè)備自重預(yù)加應(yīng)力混凝土收縮和徐變的影響土壓力靜水壓力及水浮力基礎(chǔ)變位的影響活載列車豎向靜活載公路豎向靜活載（需要時(shí)）列車豎向動(dòng)力作用長(zhǎng)鋼軌伸縮力、撓曲力離心力橫向搖擺力列車活載所產(chǎn)生的土壓力人行道及欄桿的荷載氣動(dòng)力附加力制動(dòng)力或牽引力風(fēng)力流水壓力冰壓力溫度變化的影響凍脹力特殊荷載列車脫軌荷載船只或排筏的撞擊力汽車撞擊力地震力長(zhǎng)鋼軌斷裂力1、恒載：橋梁結(jié)構(gòu)自重、二期恒載（按160KN/m取

47、值）、預(yù)加應(yīng)力以及支點(diǎn)不均勻沉降的影響。2、活載：列車豎向靜活載、列車豎向動(dòng)力作用以及溫度活載，應(yīng)分別按如下規(guī)定進(jìn)行計(jì)算。（1）列車豎向靜活載：設(shè)計(jì)時(shí)采用ZK活載，如圖2.2及圖2.3所示，并應(yīng)符合以下規(guī)定：1）對(duì)于雙線的橋涵結(jié)構(gòu)，各線均計(jì)入ZK活載作用2）設(shè)計(jì)加載時(shí)，活載圖示可以任意截取。對(duì)多符號(hào)影響線，在同符號(hào)影響線各區(qū)段進(jìn)行加載，異符號(hào)影響線區(qū)段分以下兩種情況考慮：異符號(hào)影響線區(qū)段長(zhǎng)度不大于15米時(shí)可不加活載；異符號(hào)影響線區(qū)段長(zhǎng)度大于15米時(shí)，按空車靜活載10kN/m加載。3）用空車檢算橋梁各部分構(gòu)件時(shí)，其豎向活載應(yīng)按10kN/m計(jì)算。4×200kN64kN/m64kN/m1.

48、6m1.6m0.8m圖2.4 ZK標(biāo)準(zhǔn)活載圖式4×250kN1.6m1.6m1.6m圖2.5 ZK特種活載圖式（2）列車豎向動(dòng)力作用：列車豎向活載等于列車豎向靜活載乘以動(dòng)力系數(shù)（），（）應(yīng)按下列公式計(jì)算：式中，為加載長(zhǎng)度（m），其中<3.61米時(shí)按3.61米計(jì)；簡(jiǎn)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系數(shù)：n=2 1.20n=3 1.30n=4 1.40n5 1.50()計(jì)算值小于1.0時(shí)，取1.0。本設(shè)計(jì)中，n=7，則系數(shù)取為1.50。（3）溫度活載：本設(shè)計(jì)中考慮兩方面溫度變化的作用，分別為橋梁整體升溫20和橋面板局部升溫5。第3章：midas素混凝土模型分析 在截

49、面尺寸確定后，開(kāi)始使用Midas有限元軟件建立素混凝土模型，并對(duì)其進(jìn)行加載，分析其在荷載下的受力特性。找出最不利荷載布置，繪制內(nèi)力包絡(luò)圖，從而計(jì)算所設(shè)計(jì)橋梁的截面配筋。3.1 建立素混凝土模型3.1.1 定義材料及截面特性本次設(shè)計(jì)選用了C50混凝土，在材料屬性中直接定義。由于所設(shè)計(jì)的截面為任意截面，且存在變截面段，在Midas軟件中并沒(méi)有相對(duì)應(yīng)的截面，因而需要自己繪制截面并計(jì)算截面特性，再導(dǎo)入midas。運(yùn)用軟件中的截面特性計(jì)算器，輸入已繪制的CAD圖形，計(jì)算，最終形成“*.sec”文件。設(shè)計(jì)中，由于采用的為變截面箱梁，分別繪制兩個(gè)不同截面的CAD圖形，并用同樣的方法進(jìn)行計(jì)算，得到截面“支點(diǎn).

50、sec”和截面“跨中.sec”文件。根據(jù)本次橋梁的設(shè)計(jì)特點(diǎn)，在整個(gè)連續(xù)梁?jiǎn)卧泄灿兴姆N截面類型，即：支點(diǎn)截面、跨中截面、支點(diǎn)至跨中的變截面、跨中至支點(diǎn)的變截面。分別在數(shù)值和變截面中定義這四種截面（變截面處腹板與底板均呈直線變化），同時(shí)，根據(jù)各單元的截面特性，分別將四種截面賦予各個(gè)單元，這樣，就形成了梁體。3.1.2 節(jié)點(diǎn)及單元的建立為保證各個(gè)特殊截面的安全可靠，在所有可能的最不利截面處必須設(shè)置節(jié)點(diǎn)，且兩節(jié)點(diǎn)間距離不宜過(guò)大，以便分析各截面內(nèi)力，找到最不利受力截面，從而進(jìn)行計(jì)算配筋。結(jié)合所設(shè)計(jì)梁的支座及變截面設(shè)置特點(diǎn)，素混凝土模型共選取節(jié)點(diǎn)76個(gè)，順序編號(hào)176，并依序形成75個(gè)單元。其中節(jié)點(diǎn)1，

51、11，22，33，44，55，66，76對(duì)應(yīng)著支座，取節(jié)點(diǎn) 33為固定支座，其余為活動(dòng)支座。節(jié)點(diǎn)10，12， 節(jié)點(diǎn)21，23，節(jié)點(diǎn)32，34，節(jié)點(diǎn)43，45，節(jié)點(diǎn) 65，67對(duì)應(yīng)著臨時(shí)支座。濕接縫長(zhǎng)1m。每一跨中，靠近支座處分別設(shè)置一段長(zhǎng)度為3m的變截面，各形成一個(gè)單元，跨中段劃分了5個(gè)長(zhǎng)度為3.3m（邊跨）或3.2m（中跨）的單元。3.1.3 設(shè)置邊界條件通常在一段連續(xù)梁中，只需設(shè)置一個(gè)固定支座，其它可均設(shè)為活動(dòng)支座。本設(shè)計(jì)為7跨連續(xù)梁，共有8個(gè)支座，將第4個(gè)支座設(shè)為固定支座，其余7個(gè)支座設(shè)為活動(dòng)支座，如圖所示：圖3.1 支座布置圖在Midas軟件中分別定義，用一般支撐表格表示各個(gè)支座的約束

52、情況，如下表所示。表3.1 節(jié)點(diǎn)約束信息表支座節(jié)點(diǎn)DxDyDzRxRyRz11011100211011100322011100433111100544011100655011100766011100876011100通過(guò)以上三個(gè)部分的分別定義，初步建立了7×24m的連續(xù)梁模型，如圖所示：圖3.2：模型概圖3.2 加載素混凝土梁模型建好之后，對(duì)其進(jìn)行加載分析其內(nèi)力。在這一階段，根據(jù)鐵路橋梁的受力特點(diǎn)，考慮主力及主力和附加力的影響，也就是結(jié)構(gòu)自重，溫度荷載、溫度梯度荷載、支座不均與沉降，二期恒載以及列車活載的影響。3.2.1自重對(duì)于midas軟件，定義自重產(chǎn)生的內(nèi)力時(shí)，首先定義荷載工況名

53、稱自重，然后領(lǐng)自重系數(shù)中的Z=1，其余兩個(gè)系數(shù)X和Y均為零，然后軟件會(huì)根據(jù)單元截面形狀和混凝土的密度自動(dòng)計(jì)算結(jié)構(gòu)的自重。3.2.2 二期恒載估算二期恒載集度為。首先定義荷載工況名稱為二期恒載，然后定義荷載類型為分布荷載，最后定義均布荷載的起始點(diǎn)和終點(diǎn)位置，并且將荷載集度一欄輸入-160KN/m(負(fù)號(hào)代表與z軸正方向相反)3.2.3 溫度荷載梁體整體升溫203.2.4 溫度梯度荷載橋面板局部升溫53.2.5 支座不均勻沉降支座不均勻沉降將會(huì)引起支座反力的重新分配。在midas中可以使用支座沉降組功能模擬支座沉降。在8個(gè)支座位置處分別定義可能發(fā)生的沉降量，然后由程序根據(jù)可能發(fā)生的沉降情況給出最大和

54、最小的沉降結(jié)果。最小支座沉降量定為1，最大支座沉降量為8，從而找到支座沉降帶來(lái)的最不利內(nèi)力。3.2.6 列車荷載采用ZK活載，通過(guò)移動(dòng)荷載命令實(shí)現(xiàn)。移動(dòng)荷載定義分為4個(gè)步驟：（1） 定義兩個(gè)方向相反的單向車道，梁偏心距分別為2.5m和-2.5m（2） 定義標(biāo)準(zhǔn)車輛（3） 定義移動(dòng)荷載工況，將兩車道與車輛進(jìn)行組合，車道最小為1，最多為23.2.7 荷載組合在實(shí)際工程中，橋梁是在可能同時(shí)出現(xiàn)的荷載的共同作用下工作的，因而需要進(jìn)行荷載組合，研究荷載組合下的梁的受力。我國(guó)現(xiàn)行鐵路橋梁設(shè)計(jì)仍采用容許應(yīng)力法，在荷載組合時(shí)，各種荷載工況直接相加，系數(shù)均為1.0。分別進(jìn)行2種組合。主力組合：包括自重，二期恒載

55、，支座沉降及列車活載。主力+附加力組合：包括自重，二期恒載，支座沉降，列車活載，溫度荷載及溫度梯度荷載。將所有單項(xiàng)荷載和2種組合進(jìn)行包絡(luò)后，可以得到內(nèi)力包絡(luò)圖進(jìn)行預(yù)應(yīng)力鋼筋的估算。3.3 運(yùn)行分析荷載組合完成后，便可直接運(yùn)行分析。梁支座處反力、各截面位移、梁?jiǎn)卧獞?yīng)力和內(nèi)力均可由軟件計(jì)算得出。根據(jù)計(jì)算結(jié)果，我們可以分別查看自重、二期恒載、溫度荷載、溫度梯度荷載、支座沉降、移動(dòng)荷載以及荷載組合對(duì)梁的內(nèi)力響應(yīng)，如圖所示幾種荷載分析結(jié)果：圖3.3 自重引起的彎矩圖圖3.4 二期恒載引起的彎矩圖圖3.5 溫度荷載引起的彎矩圖圖3.6 溫度梯度荷載引起的彎矩圖圖3.7支座沉降組引起的彎矩圖圖3.8 移動(dòng)荷載引起的彎矩圖圖3.9 主力組合引起的彎矩圖圖3.10 主力+附加力組合引起的彎矩圖圖3.11 彎矩包絡(luò)圖通過(guò)以上素混凝土模型的建立與加載分析，我們根據(jù)梁的內(nèi)力包絡(luò)圖，可以得到梁各個(gè)截面的最不利內(nèi)力，從而進(jìn)行下一步的鋼筋估算。第4章：預(yù)應(yīng)力筋的估算及布置通過(guò)Midas軟件對(duì)素混凝土梁建模分析，初步得到梁上各個(gè)截面的內(nèi)力，從而得到各個(gè)截面的最不利內(nèi)力。對(duì)于連續(xù)梁，支座處受到負(fù)彎矩的作用上部受