畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）高速鐵路(60+108+60)m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋設(shè)計(jì)

1、西 南 交 通 大 學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）高速鐵路(60+108+60)m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋設(shè)計(jì)年 級: 學(xué) 號: 姓 名: 專 業(yè): 指導(dǎo)老師: 2013年 6 月院 系 專 業(yè) 年 級 姓 名 題 目 指導(dǎo)教師評 語 指導(dǎo)教師 (簽章)評 閱 人評 語 評 閱 人 (簽章)成 績 答辯委員會主任 (簽章) 年 月 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書班 級 學(xué)生姓名 學(xué) 號 發(fā)題日期：2013年3月 4 日 完成日期：2013年6月19日題 目 高速鐵路(60+108+60)m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋設(shè)計(jì) 1.目的、意義培養(yǎng)土木工程專業(yè)本科畢業(yè)生綜合應(yīng)用大學(xué)所學(xué)的各門基礎(chǔ)課和專業(yè)課知識，并結(jié)合相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范

2、，掌握橋梁設(shè)計(jì)的基本原理和方法，獨(dú)立完成一座橋梁的設(shè)計(jì)工作的能力，熟悉有關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范的應(yīng)用和相關(guān)橋梁專業(yè)計(jì)算軟件的使用所做的設(shè)計(jì)工作應(yīng)該滿足相關(guān)規(guī)范的要求。設(shè)計(jì)計(jì)算無誤，數(shù)據(jù)表格化；文整說明簡明扼要，條理清晰。通過設(shè)計(jì)，提高學(xué)生分析問題、解決問題的能力，達(dá)到橋梁工程設(shè)計(jì)人員的初步水平，為將來走上工作崗位打下良好的基礎(chǔ)。 2.設(shè)計(jì)基礎(chǔ)資料(1) 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)：高速鐵路，雙線，設(shè)計(jì)速度350km/h，按zk荷載設(shè)計(jì)；無碴軌道。(2) 橋面布置：橋面寬度12m。線間距5m。建筑限界按凈高為7.25m，雙線凈寬9.88m。(3) 橋面線形：平面為直線，縱坡為平坡，中跨橋面跨中高程為500m。橋面橫坡：2%。

3、(4) 設(shè)計(jì)基準(zhǔn)溫度20c，體系溫度變化：20c。(5) 基礎(chǔ)變位：相鄰墩臺基礎(chǔ)不均沉降1cm。(6) 基本風(fēng)壓：500pa。其它基礎(chǔ)資料見提供的附圖（電子版）。3.設(shè)計(jì)規(guī)范(1) 鐵路技術(shù)管理規(guī)程（鐵道部令第29號）(2) 鐵路橋涵設(shè)計(jì)基本規(guī)范（tb10002.12005）(3) 鐵路橋梁鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（tb 10002.2-2005）(4) 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）(5) 鐵路橋涵砼和砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（tb-10002.4-2005）(6) 鐵路橋涵地基和基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范（tb10002.5-2005）(7) 高速鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范（試行）(tb

4、10621-2009)(8) 鐵路橋涵施工技術(shù)規(guī)范（tb10203-2002）4.材料規(guī)格(1) 主梁混凝土：c55級混凝土；(2) 主墩混凝土：c50級混凝土；(3) 預(yù)應(yīng)力鋼筋及錨具：預(yù)應(yīng)力鋼絞線：符合美國astm a41697a標(biāo)準(zhǔn)，270級高強(qiáng)度低松弛鋼絞線，其標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度fpk=1860mpa，ep=1.95105mpa，松弛率小于0.035，用于全橋縱向預(yù)應(yīng)力鋼束和主橋橫橋向預(yù)應(yīng)力鋼束及部分豎向預(yù)應(yīng)力鋼束。預(yù)應(yīng)力鋼筋可選用7-j15.24、9-j15.24、12-j15.24或19-j15.24高強(qiáng)度低松弛鋼絞線(1-j15.24公稱斷面面積為140.00mm2)，fpk=1860mp

5、a；對應(yīng)錨具分別為ym15-7、ym15-9、ym15-12或ym15-19；對應(yīng)波紋管直徑分別為(內(nèi)徑)70、80、85、100mm(外徑比內(nèi)徑大7mm)。主梁豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋采用32 psb830鋼筋，fpk=830mpa；對應(yīng)錨具為m343(螺距)；對應(yīng)孔道直徑43mm，錨墊板邊長a = 140mm，相鄰錨板中心距離不小于15cm。(4) 普通鋼筋：受力主鋼筋用hrb335鋼筋(1228)，fpk=335mpa；非受力鋼筋用q235鋼筋(820)，fpk =235mpa。5.設(shè)計(jì)內(nèi)容 (1) 總體設(shè)計(jì)收集資料，了解大跨度連續(xù)梁（剛構(gòu)）橋的發(fā)展現(xiàn)狀和計(jì)算理論。根據(jù)題目給定的跨度尺寸和平面橫斷

6、面圖，布置橋跨；在參考已建橋梁的基礎(chǔ)上，擬定主梁、橋墩的截面形式和尺寸，進(jìn)行結(jié)構(gòu)總體設(shè)計(jì)?？傮w設(shè)計(jì)內(nèi)容包括：跨度設(shè)計(jì)、主梁主墩結(jié)構(gòu)尺寸的擬定、橫截面尺寸擬定、橋面的布置和相應(yīng)設(shè)計(jì)等，完成總體設(shè)計(jì)圖與總體設(shè)計(jì)說明。(2) 內(nèi)力分析熟悉有限元結(jié)構(gòu)分析計(jì)算和設(shè)計(jì)軟件的原理及使用，包括結(jié)構(gòu)計(jì)算圖式的確定、單元劃分、施工階段的劃分及其對應(yīng)的內(nèi)力計(jì)算、運(yùn)營階段內(nèi)力計(jì)算等。根據(jù)擬定的結(jié)構(gòu)尺寸，計(jì)算結(jié)構(gòu)及桿件的截面特性和恒載，熟悉結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析的基本原理，采用有限元結(jié)構(gòu)分析計(jì)算軟件，計(jì)算結(jié)構(gòu)的恒載狀態(tài)。計(jì)算zk荷載、溫度效應(yīng)、靜力風(fēng)荷載作用下的結(jié)構(gòu)最不利內(nèi)力和變形。對結(jié)構(gòu)在各種荷載作用下的內(nèi)力進(jìn)行組合，按鐵路橋

7、涵設(shè)計(jì)基本規(guī)范（tb10002.12005）進(jìn)行組合。(3) 預(yù)應(yīng)力鋼束設(shè)計(jì)對主梁預(yù)應(yīng)力鋼束布置進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，根據(jù)相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范應(yīng)用具體公式和參數(shù)；考慮構(gòu)造要求；具體的計(jì)算分析過程描述和表格化數(shù)據(jù)羅列。(4) 結(jié)構(gòu)驗(yàn)算按照預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理，根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范具體公式和參數(shù)，對結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、抗裂、應(yīng)力、裂縫寬度、變形、自振頻率進(jìn)行驗(yàn)算。(5) 編制設(shè)計(jì)說明、完成畢業(yè)設(shè)計(jì)文檔。設(shè)計(jì)說明和設(shè)計(jì)圖按規(guī)定裝訂，設(shè)計(jì)計(jì)算說明書的內(nèi)容包括：橋式方案擬定和比較的基本原則、設(shè)計(jì)思路以及主要結(jié)構(gòu)尺寸擬定原理的綜合敘述和闡述；結(jié)構(gòu)主要施工方法選定的敘述；主要設(shè)計(jì)計(jì)算原理和方法的敘述；結(jié)構(gòu)在主要荷載效應(yīng)（彎矩、剪力、軸

8、力、位移等）下的計(jì)算分析過程及具體計(jì)算結(jié)果和分析。文整格式一般以設(shè)計(jì)題目為首，按照設(shè)計(jì)題目、設(shè)計(jì)任務(wù)書、中文和外文摘要、目錄、正文、外文資料翻譯（包括外文原文及中文翻譯）、畢業(yè)設(shè)計(jì)小結(jié)，以及畢業(yè)實(shí)習(xí)報(bào)告等順序組織。設(shè)計(jì)說明書總字?jǐn)?shù)不少于15000字。(6) 繪制結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖繪制圖形及裝訂順序如下：設(shè)計(jì)說明、全橋工程數(shù)量匯總表、橋梁總體布置圖。繪制橋梁結(jié)構(gòu)主要構(gòu)造圖：預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁和連續(xù)剛構(gòu)橋主梁、中間墩等立面、平面和橫斷面圖，橫隔板構(gòu)造圖，主梁分段預(yù)應(yīng)力鋼筋布置圖(包括縱向立面、平面和各個(gè)橫斷面布置，以及預(yù)應(yīng)力鋼筋要素圖表等)，施工程序圖、結(jié)構(gòu)工程數(shù)量等。要求達(dá)到a3幅面圖紙不少于16張或a

9、2幅面圖紙不少于8張(相當(dāng)于0#圖2張)。最好用用a3幅面圖紙繪制。(7) 外文資料翻譯要求選擇一篇外文專業(yè)科技文獻(xiàn)（外文字符不少于10000個(gè)）翻譯，寫出中英文的畢業(yè)設(shè)計(jì)摘要（不少于500漢字）。6、設(shè)計(jì)要求(1) 根據(jù)任務(wù)書提出完成畢業(yè)設(shè)計(jì)工作計(jì)劃并報(bào)指導(dǎo)教師認(rèn)可。(2) 掌握橋梁設(shè)計(jì)的基本原理和方法。(3) 熟悉有關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范的應(yīng)用和相關(guān)橋梁專業(yè)計(jì)算軟件的使用。(4) 設(shè)計(jì)計(jì)算無誤，數(shù)據(jù)表格化；文整說明簡明扼要，條理清晰；章節(jié)編號分明，圖、表編號說明清楚；文句通順，字跡工整，圖紙美觀；裝訂成冊。7、參考文獻(xiàn)1 強(qiáng)士中.橋梁工程（下冊），北京：高等教育出版社，20002 范立礎(chǔ)主編，橋梁工程

10、（上冊），北京：人民交通出版社，20013 范立礎(chǔ)主編，預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋，北京：人民交通出版社，19884 鄒毅松、王銀輝, 連續(xù)梁橋，北京：人民交通出版社，20095 鄔曉光、邵新鵬、萬振江，剛架橋，北京：人民交通出版社，200176 鄭健，中國高速鐵路橋梁，北京：高等教育出版社，20017 黃棠、王效通，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理（上），北京：中國鐵道出版社，19978、畢業(yè)設(shè)計(jì)各部分內(nèi)容及時(shí)間分配：（共 15 周） 第一部分 熟悉畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)、文獻(xiàn)閱讀、資料收集；熟悉軟件使用；橋跨總體布置選定結(jié)構(gòu)尺寸，確定施工方法； (2周)第二部分 結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算、自重產(chǎn)生的徐變次內(nèi)力計(jì)算；恒、活載簡單組合、內(nèi)力

11、包絡(luò)圖； (3周)第三部分 預(yù)應(yīng)力筋估算和布置、預(yù)應(yīng)力損失計(jì)算、預(yù)應(yīng)力彈性次內(nèi)力、徐變次內(nèi)力、溫度次內(nèi)力、支座沉降次內(nèi)力計(jì)算； (3周)第四部分 荷載組合、截面驗(yàn)算、變形檢算、工程數(shù)量計(jì)算； (2周)第五部分 編制設(shè)計(jì)說明書、編制設(shè)計(jì)圖、外文資料翻譯； (2周)第六部分 畢業(yè)實(shí)習(xí)、編制實(shí)習(xí)報(bào)告、設(shè)計(jì)說明書和圖紙的整理； (1周)第七部分 畢業(yè)設(shè)計(jì)檢查、完善、制作答辯ppt，畢業(yè)設(shè)計(jì)審查； (1周)評閱及答辯 (1周)備 注：期間有3天在實(shí)習(xí)指導(dǎo)教師： 年 月 日審 批 人： 年 月 日摘 要本設(shè)計(jì)所設(shè)計(jì)的是高速鐵路預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋，為雙線鐵路橋梁，主要設(shè)計(jì)橋梁的上部結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)荷載采用zk活

12、載。本設(shè)計(jì)采用預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋，其孔徑布置為60+108+60m，全長為228m。主梁采用變高度變截面的單箱單室箱型截面，主梁的高度變化曲線采用二次拋物線。橋面寬度為12m，中支座梁高9m，中跨跨中梁高5m。主梁采用對稱懸臂施工法，邊跨現(xiàn)澆段采用滿堂支架施工。本設(shè)計(jì)使用midas 軟件分析，考慮施工過程體系轉(zhuǎn)換和混凝土收縮徐變因素進(jìn)行恒載內(nèi)力計(jì)算。計(jì)算各控制截面內(nèi)力影響線，并按最不利情況進(jìn)行加載，求得活載內(nèi)力包絡(luò)圖。定義基礎(chǔ)沉降組，按最不利組合求得基礎(chǔ)沉降引起的最不利內(nèi)力。依據(jù)規(guī)范選取截面梯度溫差模式，并計(jì)算溫差引起的結(jié)構(gòu)內(nèi)力。分別按主力組合和主力附加力進(jìn)行荷載組合，并得到結(jié)構(gòu)組合內(nèi)力包絡(luò)

13、圖。根據(jù)各控制截面內(nèi)力進(jìn)行了估束和配筋計(jì)算，并繪制了梁體鋼束布置圖。最后，對各控制截面進(jìn)行了強(qiáng)度、抗裂性、應(yīng)力和變形驗(yàn)算，各項(xiàng)檢算均滿足規(guī)范對全預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的要求。關(guān)鍵詞：連續(xù)梁；懸臂施工；內(nèi)力計(jì)算；驗(yàn)算；midasabstractthis design is a prestressed concrete continuous beam bridge . it is a double line railway . this design mainly designed the superstructure of the bridge. the load for design is the “zk

14、”live load. it adopt a prestressed concrete continuous beam bridge with three spans of 60+108+60m ，its total span is 228m . first , the size of girder is determined；highly variable for the variable beam cross-section single-box single girder . and the box girders shape likes a second-parabolic curve

15、 .the bridge deck is 12m in width , the depth of beam at middle bridge seat is 9m ,and the depth of beam at mid-span is 5m .balanced cantilever construction method is used in constructing main girder, and the cast-in-situ segment is constructed by full scaffold construction method.then the midas pro

16、gram is used to calculate the internal force caused by dead load of the first stage considering the construction stage ，after imposing the second stage dead load on the complete system . the internal force of the stage is calculated . the internal force influence lines of the control section is calc

17、ulated ，then the live load is imposed according to the most adverse circumstances to get the force envelope .the program is used to determine the most adverse circumstances and calculate the internal force after defining the settlement groups of the basis.the temperature load is imposed consider the

18、 shrinkage and creep of the concrete . then combination of load effects is made acoording to the main force combination and the main force plus additional force combination .according to the internal force of control sections the number of per-stressing steel stands is estimated and the per-stressin

19、g steel stands are arranged in the bridge . finally a check is made of the bearing capacity the ability to resist crack and the sterss of the control section ，all the requirements can be met . keywords: continuous beam; balanced cantilever construction; internal force calculation; checking computati

20、on; midas目 錄第1章 緒論11.1 設(shè)計(jì)概述11.1.1 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋概述11.1.2 平衡懸臂施工法特點(diǎn)11.1.3 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁的特點(diǎn)11.2 畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的和意義21.2.1 畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的21.2.2 畢業(yè)設(shè)計(jì)的意義21.3 畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容2第2章 橋跨總體布置和結(jié)構(gòu)主要尺寸42.1 設(shè)計(jì)概述42.2 截面尺寸擬定42.2.1主梁梁高42.2.2頂板和底板厚度52.2.3腹板厚度52.2.4橫隔板52.2.5承托 (梗腋)62.3 箱梁底緣曲線方程62.4 構(gòu)造特點(diǎn)62.4.1 零號塊62.4.2 掛籃62.4.3 合攏段72.5 主梁分段72.5.1 節(jié)段

21、劃分72.5.2 計(jì)算圖示82.6 施工階段劃分92.7 施工注意事項(xiàng)10第3章 結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算113.1 恒載內(nèi)力計(jì)算113.1.1 材料特性113.1.2 單元特性123.1.3 施工荷載123.1.4 二期恒載123.1.5 計(jì)算模型123.1.6 恒載計(jì)算結(jié)果133.2 活載內(nèi)力計(jì)算163.2.1計(jì)算方法163.2.2 活載動力系數(shù)的計(jì)算16第4章 預(yù)應(yīng)力鋼束設(shè)計(jì)194.1 預(yù)應(yīng)力鋼束估算194.1.1 計(jì)算原理194.1.2 預(yù)應(yīng)力鋼束估算234.2 縱向向預(yù)應(yīng)力鋼束布置244.2.1 縱向預(yù)應(yīng)力鋼束的受力特點(diǎn)244.2.2 縱向預(yù)應(yīng)力鋼束布置原則254.2.3 縱向預(yù)應(yīng)力束的布置25

22、4.3 豎向預(yù)應(yīng)力鋼束布置264.4 橫向預(yù)應(yīng)力鋼束布置264.5 普通鋼筋的布置27第5章 截面特性計(jì)算285.1 計(jì)算原理285.1.1 凈截面幾何特性285.1.2 換算截面幾何特性295.2 截面幾何特性計(jì)算30第6 章 預(yù)應(yīng)力損失及有效應(yīng)力326.1 管道摩阻損失326.2 錨具變形損失336.3 混凝土彈性壓縮損失336.4 預(yù)應(yīng)力鋼筋應(yīng)力松弛損失336.5 混凝土的收縮徐變損失346.6 關(guān)鍵截面預(yù)應(yīng)力損失計(jì)算35第7章 次內(nèi)力計(jì)算387.1 預(yù)加力次內(nèi)力計(jì)算387.3 混凝土徐變次內(nèi)力計(jì)算427.4 溫度次內(nèi)力計(jì)算437.4.1 溫度對結(jié)構(gòu)的影響437.4.2 結(jié)構(gòu)溫度場的確定

23、437.5 基礎(chǔ)沉降次內(nèi)力計(jì)算45第8章 內(nèi)力組合計(jì)算478.1 荷載的分類478.2 荷載分項(xiàng)系數(shù)478.3 主力組合478.4 主力+附加力50第9章 主梁截面驗(yàn)算529.1 強(qiáng)度驗(yàn)算529.1.1 正截面強(qiáng)度驗(yàn)算529.1.2 斜截面強(qiáng)度驗(yàn)算549.2 抗裂驗(yàn)算569.2.1 正截面抗裂驗(yàn)算569.2.2 斜截面抗裂驗(yàn)算589.3 應(yīng)力驗(yàn)算599.3.1 施工階段應(yīng)力599.3.2 預(yù)應(yīng)力鋼筋應(yīng)力驗(yàn)算609.3.3 運(yùn)營階段應(yīng)力驗(yàn)算609.4 剛度驗(yàn)算639.4.1 豎向撓度驗(yàn)算639.4.2 橫向撓度驗(yàn)算649.4.3 梁端轉(zhuǎn)角驗(yàn)算649.4.4自振頻率驗(yàn)算64畢業(yè)設(shè)計(jì)總結(jié)66致謝68

24、參考文獻(xiàn)69第1章 緒論1.1 設(shè)計(jì)概述1.1.1 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋概述連續(xù)梁是一種古老的結(jié)構(gòu)體系，它具有變形小、結(jié)構(gòu)剛度好、行車平順舒適、伸縮縫少、養(yǎng)護(hù)簡單、抗震能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。在20世紀(jì)50年代以前，預(yù)應(yīng)力混凝土連系梁雖然是常被采用的一種體系，但跨徑均在百米以下。當(dāng)時(shí)主要采用滿堂支架施工，費(fèi)工費(fèi)時(shí)，限制了它的發(fā)展。50年代后，預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁采用平衡懸臂施工方法后，加速了它的發(fā)展步伐，跨度開始突破100米。雖然跨徑太大時(shí)是用預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)并不總比其它結(jié)構(gòu)好，但是在實(shí)際過程中，跨徑小于400米時(shí)，預(yù)應(yīng)力混凝土橋常常為優(yōu)勝方案。1.1.2 平衡懸臂施工法特點(diǎn)大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋的施工方法主

25、要采用平衡懸臂澆筑法，梁體從墩上平衡向兩邊懸臂現(xiàn)澆伸出。為保持梁體在施工過程中的穩(wěn)定，梁體臨時(shí)錨固于墩上或在墩旁立臨時(shí)支架增設(shè)支承點(diǎn)，然后現(xiàn)澆合攏段轉(zhuǎn)換成最后的結(jié)構(gòu)體系。其優(yōu)點(diǎn)是：施工支架和臨時(shí)設(shè)備少，施工時(shí)不影響橋下通航、通車，也不受季節(jié)、河道水位的影響。1.1.3 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁的特點(diǎn)(1)預(yù)應(yīng)力混凝土充分發(fā)揮高強(qiáng)度材料的特性，具有可靠的強(qiáng)度、剛度及抗裂性能。結(jié)構(gòu)在車輛運(yùn)行中噪音小，維修工作量少。(2)預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋的施工方法已經(jīng)達(dá)到相當(dāng)先進(jìn)的水平，現(xiàn)代化技術(shù)的應(yīng)用已使它的施工周期大大縮短，顯示出巨大的經(jīng)濟(jì)效益。(3)預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁適用于各種結(jié)構(gòu)體系，而且還在不斷創(chuàng)造出體現(xiàn)預(yù)應(yīng)

26、力技術(shù)特點(diǎn)的新型結(jié)構(gòu)體系，因而它的適用范圍大，競爭力強(qiáng)。(4)預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋可充分利用材料可塑性的特點(diǎn)，在建筑上有豐富多彩的表現(xiàn)潛力，更易達(dá)到與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)的簡潔而美觀的型式，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)和美觀的統(tǒng)一。1.2 畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的和意義1.2.1 畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的畢業(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)，是對本科四年所學(xué)知識的運(yùn)用與總結(jié)。(1)運(yùn)用學(xué)的基礎(chǔ)理論和專業(yè)知識，結(jié)合工程實(shí)例，參考國家有關(guān)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)、工程設(shè)計(jì)圖集及其它參考資料，獨(dú)立地完成預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋上部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)工作；(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

27、定基礎(chǔ)。1.2.2 畢業(yè)設(shè)計(jì)的意義(1)在老師的指導(dǎo)下，獨(dú)立完成一座三跨鐵路預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋上部結(jié)的設(shè)計(jì)，基本掌握該工程設(shè)計(jì)的全部過程，鞏固已學(xué)專業(yè)知識。(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， 為以后繼續(xù)學(xué)習(xí)打下了良好的基礎(chǔ)。(3)采用midas橋梁計(jì)算程序進(jìn)行內(nèi)力分析，這樣不僅提高了效率，而且準(zhǔn)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 auto cad 和 excel 等的使用.1.3 畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容(1)預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋的構(gòu)造尺寸、結(jié)構(gòu)形式及其結(jié)構(gòu)靜力計(jì)算，包括計(jì) 算恒載內(nèi)力、活載內(nèi)力、溫度內(nèi)力、支座沉降引起的內(nèi)力，混凝土收縮徐變引起的

28、內(nèi) 力等，并進(jìn)行截面的作用效應(yīng)組合；(2)縱向預(yù)應(yīng)力鋼筋的估算，布置，調(diào)整，優(yōu)化；(3)縱向預(yù)應(yīng)力損失計(jì)算；(4)次內(nèi)力的計(jì)算；(5)施工階段截面強(qiáng)度，應(yīng)力的控制驗(yàn)算；(6)運(yùn)營階段截面強(qiáng)度驗(yàn)算，截面應(yīng)力驗(yàn)算,變形驗(yàn)算； (7)主要工程數(shù)量計(jì)算。第2章 橋跨總體布置和結(jié)構(gòu)主要尺寸2.1 設(shè)計(jì)概述本設(shè)計(jì)為高速鐵路預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)， 設(shè)計(jì)跨度60+108+60m。雙線，橋面寬度為12m，線間距5m，橋面縱坡為平坡，橋面橫坡 2%，；橋軸平面線型為直線。 主梁采用單箱單室箱型截面，梁高沿橋縱向呈二次拋物線變化。2.2 截面尺寸擬定2.2.1主梁梁高鐵路橋橋變截面梁的高跨比h/l，支點(diǎn)

29、截面可取1/121/16。支點(diǎn)截面梁高與跨中截面梁高之比可取1.52.0。本橋主梁采用單箱單室箱型截面，梁高沿橋縱向呈二次拋物線變化。中跨墩頂梁高9m，高跨比為1/12；中跨跨中梁高 5m，支點(diǎn)截面梁高與跨中截面梁高之比為1.8。箱型截面橫斷面圖見下圖（左邊為中跨支座截面，右邊為跨中截面）：圖2-1 箱梁橫斷面圖2.2.2頂板和底板厚度箱型截面的頂板和底板是結(jié)構(gòu)承受正負(fù)彎炬的主要工作部位。當(dāng)采用懸臂施工方法時(shí)，梁的下緣特別是靠近橋墩的截面將承受很大的壓應(yīng)力。箱形截面的底板應(yīng)提供足夠大的承壓面積，發(fā)揮良好的受力作用。在發(fā)生變號彎短的截面中，頂板和底板也都應(yīng)各自發(fā)揮承壓的作用。底板除承受自身荷載外

30、，還受一定的施工荷裁。當(dāng)采用懸臂施工法時(shí)，箱梁底板還承受掛籃底模粱后吊點(diǎn)的反力，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮該力對底板和腹板的作用。箱梁底板厚度隨箱粱負(fù)彎矩的增大而逐漸加厚直至墩頂，以適應(yīng)受壓要求。底板除需符合使用階段的受壓要求外，在破壞階段還宜使中和軸保持在底板以內(nèi)，并有適當(dāng)?shù)母辉＃话慵s為墩頂梁高的1/101/12。本橋跨中底板厚度取為40cm，支點(diǎn)處截面底板厚度取為90cm。頂板厚度在全橋范圍內(nèi)均取40cm。2.2.3腹板厚度箱梁腹板主要承受結(jié)構(gòu)的彎曲剪應(yīng)力和扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力所引起的主拉應(yīng)力，設(shè)計(jì)中腹板厚度還應(yīng)考慮預(yù)應(yīng)力管道布置、鋼束錨固、錨下局部應(yīng)力的分散及混凝土澆筑的要求。大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁橋，腹板厚

31、度從跨中逐步向支點(diǎn)加寬，以承受支點(diǎn)處較大的剪力，一般采用30cm60cm，甚至可以達(dá)到1m左右。本橋中支座處腹板厚度取80cm，跨中腹板厚度取40cm。2.2.4橫隔板箱梁橫隔板的基本作用是增加截面的橫向剛度，限制畸變應(yīng)力。在支承處的橫隔板還擔(dān)負(fù)著承受和分布較大支承反力的作用。箱型截面由于具有很大的抗扭剛度，所以橫隔板的布置可以比一般肋式梁橋少一些。目前許多國家認(rèn)為可以減少或不設(shè)置中間橫隔板。從受力角度來分析，中間橫隔板對縱向應(yīng)力和橫向彎矩的分布影響很小，活載橫向彎矩的增加很少超過8%，而恒載應(yīng)力又不受橫隔板的影響，因此單從結(jié)構(gòu)上來考慮，中間橫隔板的作用可以用局部加強(qiáng)腹板的辦法來代替。因此，本

32、設(shè)計(jì)中只在四個(gè)支座位置設(shè)置橫隔板，中支座處的橫隔板厚度取4m，邊支座處橫隔板厚度取1.5m。2.2.5承托 (梗腋)在頂板與腹板接頭處設(shè)置承托很有必要。承托提高了截面的抗扭剛度和抗彎剛度，減少了扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力和畸變應(yīng)力。橋面板在腹板支承出的剛度增大后，可以吸收負(fù)彎矩，從而減少了橋面板的跨中彎矩。此外，承托使力線過度比較緩和，減少了次應(yīng)力。從構(gòu)造上考慮，利用承托所提供的空間布置縱向預(yù)應(yīng)力筋，這也為減薄底板和頂板的厚度提供了構(gòu)造上的保證。本設(shè)計(jì)在頂板與腹板交接處設(shè)置40cm120cm 的水平承托；在底板與腹板交接處設(shè)置60cm30cm 的豎向梗腋。2.3 箱梁底緣曲線方程變截面的底板變化規(guī)律可采用圓弧

33、線、拋物線或折線。其中拋物線與連續(xù)梁的彎 矩變化最接近。本次設(shè)計(jì)箱梁底板按二次拋物線變化，其方程為2.4 構(gòu)造特點(diǎn)2.4.1 零號塊零號塊是懸臂撓筑施工的中心塊體，又是體系轉(zhuǎn)換的控制塊體。梁體的受力經(jīng)零號塊通過支座向墩身傳遞，零號塊受力非常復(fù)雜，且一般作為施工機(jī)具和材料堆放的臨時(shí)場地，故其頂扳、底板、腹板尺寸都取得較大。零號塊已不能處理為一般的桿系，對重要橋梁都要進(jìn)行零號塊空間應(yīng)力分析。從國內(nèi)施工來看，零號塊時(shí)有開裂，故其施工工藝及結(jié)構(gòu)構(gòu)造是很值得研究的問題。2.4.2 掛籃掛籃是懸臂施工中的主要設(shè)備，按結(jié)構(gòu)形式可分為桁架式、斜拉式、型鋼式及混合式4種。根據(jù)混凝土懸臂施工工藝要求及設(shè)計(jì)圖紙對掛

34、籃的要求，綜合比較各種形式掛籃特點(diǎn)、重量、采用鋼材類型、施工工藝等；掛籃設(shè)計(jì)原則：自重輕、結(jié)構(gòu)簡單、堅(jiān)固穩(wěn)定、前移和裝拆方便、具有較強(qiáng)的可重復(fù)利用性，受力后變形小等特點(diǎn)，并且掛籃下空間充足，可提供較大施工作業(yè)面，利于鋼筋模板施工操作。2.4.3 合攏段合攏段的施工是橋梁施工的重要環(huán)節(jié)。在合攏段施工過程中，由于溫度變化、混凝土早期收縮、己完成結(jié)構(gòu)的收縮徐變、新澆混凝土的水化熱，以及結(jié)構(gòu)體系變化和施工荷載等因素，對尚未達(dá)到強(qiáng)度的合攏段混凝土有直接影響，故必須重視合攏段的構(gòu)造措施，使合攏段與兩側(cè)梁體保持變形協(xié)調(diào)，并在施工過程中能傳遞內(nèi)力。合攏段的長度在滿足施工要求的情況下，應(yīng)盡量縮短，以便于構(gòu)造處理

35、，一般取1.53m。合攏段的構(gòu)造處理有以下幾種：(1)用勁性鋼管作為合攏段的預(yù)應(yīng)力套管； (2)加強(qiáng)配筋將混凝土強(qiáng)度提高一個(gè)等級；采用早強(qiáng)、高強(qiáng)、少收縮混凝土； 加強(qiáng)混凝土的養(yǎng)護(hù)；(3)用臨時(shí)勁性鋼桿鎖定；(4)壓柱支撐。合攏段施工應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：(1)合攏段應(yīng)采用早強(qiáng)、高強(qiáng)、少收縮混凝土； (2)合攏段混凝土澆筑時(shí)間應(yīng)選在一天中溫度較低時(shí)，并使混凝土撓筑后溫度開始緩慢上升為宜；(3)加強(qiáng)混凝土的養(yǎng)護(hù)。2.5 主梁分段2.5.1 節(jié)段劃分 箱梁施工節(jié)段的劃分主要考慮以下幾個(gè)因素： (1)零號塊托架施工，工作條件相對較好， 考慮到施工機(jī) 具，臨時(shí)物 品堆放等因素，可適當(dāng)劃分長一些。(2)掛籃的承

36、載能力與抗傾覆性。本設(shè)計(jì)掛籃承載能力 1800kn，梁段劃分長度不宜超過 5m。(3)梁段劃分不宜過短，要滿足預(yù)應(yīng)力管道彎曲半徑的要求。(4)梁段劃分的規(guī)格盡量減少，以利于施工。本橋全長228m，共分76個(gè)梁段。零號塊長度13m，懸臂澆注梁段為3m 、3.5m和4m；中跨合攏段長2m，邊跨合攏段2m；邊跨滿堂支架施工長度為 5m；最大梁段重為172.65t。表2-1 各懸臂段幾何要素單元號i端節(jié)點(diǎn)號截面面積長度體積重量m2mm3kn6612.06448.32 1208.06 7712.10448.65 1216.29 8812.22449.31 1232.76 9912.43450.30 12

37、57.47 101012.72455.45 1386.14 111115.003.553.36 1333.97 121215.493.555.18 1379.60 131316.053.557.28 1432.03 141416.693.559.65 1491.26 151517.403.566.66 1666.58 161620.69363.39 1584.81 171721.57366.12 1653.11 181822.51369.06 1726.46 2.5.2 計(jì)算圖示結(jié)構(gòu)離散化是結(jié)構(gòu)有限元分析的重要環(huán)節(jié)，必須遵守以下原則：(1)保證體系的不變性。施工過程要注意不能少約束，更不能存在

38、多余約束。(2)計(jì)算模型是對原結(jié)構(gòu)的簡化，但是應(yīng)盡量符合受力特點(diǎn)和構(gòu)造特點(diǎn)。對零號塊，橫隔板，支座的處理尤其重要。(3)單元的劃分太粗略，將影響計(jì)算結(jié)果精度。因此可以將一些重要部位單元劃分的短一些。表2-2 各截面幾何要素截面號主梁高度（cm）頂板厚度（cm）底板厚度（cm）腹板厚度（cm）1500.04040.0402500.04040.0403500.04040.040截面號主梁高度（cm）頂板厚度（cm）底板厚度（cm）腹板厚度（cm）4500.04040.0405500.04040.0406500.04040.0407502.74040.3408510.74041.3409524.04

39、043.04010542.64045.34011566.64048.36012592.04051.56013621.44055.26014655.04059.46015692.64064.16016734.34069.38017773.34074.28018815.24079.48019860.24085.08020900.04090.08021900.04090.08022900.04090.0802.6 施工階段劃分施工方法及單元劃分確定之后，就可以模擬實(shí)際的施工過程。預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)采用懸臂施工法經(jīng)過一系列的施工階段而逐步形成最終的連續(xù)剛構(gòu)體系。掛籃懸臂現(xiàn)澆施工的施工程序如下：階段

40、1：零號梁段現(xiàn)澆。架設(shè)主墩墩頂支架和托架，安裝支座，并將活動支座，綁扎鋼筋，澆注零號塊梁段。階段 2：懸臂澆筑 1#段。在零號段上對稱架設(shè)掛籃 4 個(gè)（每個(gè)橋墩上假設(shè)兩個(gè)），立模板，綁扎鋼筋，預(yù)埋預(yù)應(yīng)力管道，做好混凝土澆筑的準(zhǔn)備工作。澆筑混凝土，養(yǎng)護(hù)至規(guī)定齡期或強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)值，張拉頂板束及腹板下彎束。階段 3：拆除模板，掛籃前移至新的位置錨固。綁扎鋼筋，預(yù)埋預(yù)應(yīng)力管道，做好混凝土澆筑前的準(zhǔn)備工作。階段 4：重復(fù) 2-3 階段的工作，直至梁體達(dá)到最大雙懸臂狀態(tài)。階段 5：安裝邊跨現(xiàn)澆段滿堂支架，激活邊跨的支座，鋪設(shè)模板，綁扎鋼筋，澆筑混凝土。養(yǎng)護(hù)混凝土至相應(yīng)齡期，張拉預(yù)應(yīng)力鋼束。階段 6：拆除邊

41、跨滿堂支架，拆除中跨懸臂掛籃，安裝中跨合攏段模板和吊籃?，F(xiàn)澆中跨合攏段。張拉預(yù)應(yīng)力，拆除吊籃與模板，階段 7：施加二期恒載。其中，懸臂現(xiàn)澆施工每一個(gè)梁段可模擬為以下五個(gè)階段：(1)、掛籃前移。每一次移動，均要先拆除 掛籃在原來臨時(shí)錨固點(diǎn)的一對集中力（方向相反，形成力偶），然后在移動到位后的新錨固點(diǎn)加載一對集中力。(2)、鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)。該階段需在掛籃錨固點(diǎn)增加因鋼筋網(wǎng)的重量而產(chǎn)生的力。(3)、澆筑混凝土。該階段需在掛籃錨固點(diǎn)增加因混凝土重量而產(chǎn)生的力。(4)、混凝土養(yǎng)護(hù)。該階段梁段上的施工荷載保持不變。(5)、張拉預(yù)應(yīng)力筋。近似忽略靜定束的作 用，該階段梁段上的施工荷載保持不變。 每個(gè)梁段的懸澆工

42、期為 9 天，其中混凝土澆注及養(yǎng)生用 3 天（達(dá)到混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度的 85），張拉預(yù)應(yīng)力鋼束 1 天，移動掛籃 5 天。2.7 施工注意事項(xiàng)1、梁段懸臂澆注時(shí)，與前段混凝土結(jié)合面應(yīng)予鑿毛，并清洗干凈，縱向非預(yù)應(yīng)力鋼筋采用搭接。2、各合攏段混凝土澆注，應(yīng)選擇非溫度急劇變化日或夜間氣溫最低時(shí)進(jìn)行。為切實(shí)保證灌注質(zhì)量，在中跨合攏段兩端截面間設(shè)鋼支撐，并于頂、底板上各張拉四根臨時(shí)鋼索，以鎖定合攏段兩側(cè)梁部。3、懸灌施工時(shí)，兩端施工設(shè)備的重量要保持平衡，并注意無左右偏載。4、安裝盆式橡膠支座前應(yīng)注意將支座的相 對滑動面和其他部分用丙酮或酒精擦洗干凈，安裝支座標(biāo)高應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，其四角高差不得大于 1mm，

43、活動支座的四氟板必需擱置在盆中，使支座能充分發(fā)揮其受力和位移功能。5、為使主梁施工達(dá)到高質(zhì)量、高精度和高安全度，除要求混凝土強(qiáng)度達(dá)到 85%以后方可施加預(yù)應(yīng)力外，對已灌注的梁段，要求通過以下三個(gè)方面的檢查校核后，方可進(jìn)行下一梁段的施工：(1) 混凝土強(qiáng)度必須達(dá)到或超過設(shè)計(jì)標(biāo)號。(2) 箱梁截面各部尺寸以及中線誤差必須滿足施工規(guī)范要求。(3) 實(shí)測撓度值與設(shè)計(jì)值相符。第3章 結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算3.1 恒載內(nèi)力計(jì)算預(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。本設(shè)計(jì)采用 midas

44、 橋梁計(jì)算程序計(jì)算恒載內(nèi)力。3.1.1 材料特性(1) c55 級混凝土：彈性模量：ec36000mpa；軸心抗壓強(qiáng)度極限值：fc37.0mpa；軸心抗拉強(qiáng)度極限值：fct3.3pa；軸心抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值：fck35.5mpa；軸心抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值：ftk2.74mpa；容重：26.5kn/m(2) c50 級混凝土：彈性模量：ec35500mpa；軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值：fc33.5mpa；軸心抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值：fct3.10mpa；軸心抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值：fck32.4mpa；軸心抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值：ftk2.65mpa；容重：26kn/m(3) 鋼絞線：彈性模量：ep195000mpa；軸心抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值

45、：fpk1860mpa；張拉控制應(yīng)力：con0.715 fpk1330mpa；(4) 普通鋼筋受力主鋼筋用hrb335 鋼筋(f1228)，fpk=335mpa；非受力鋼筋用q235 鋼筋(f820)，fpk =235mpa。3.1.2 單元特性全橋共分22 個(gè)截面類型，懸臂施工階段梁段單元長度分別為3m、3.5m 和4m，中間合攏段長2m。各截面和單元特性見表2-1和表2-2。3.1.3 施工荷載施工荷載考慮在施工過程的設(shè)備、機(jī)具、臨時(shí)放置的材料、施工人員等的最大可能的重力標(biāo)準(zhǔn)值之和作為構(gòu)件上的總活荷載。計(jì)算時(shí)還要與構(gòu)件自重進(jìn)行組合。本設(shè)計(jì)中簡化為作用于掛籃錨固點(diǎn)的一對集中力。集中力大小根據(jù)

46、各施工階段的混凝土重量、掛籃自重、鋼筋網(wǎng)重量等計(jì)算得到，并適當(dāng)考慮由于各梁段長度不同而導(dǎo)致的荷載重心位置的變化。本設(shè)計(jì)中的施工荷載的取值：掛籃、機(jī)具、人群等施工荷載按800kn 計(jì)。當(dāng)施工梁段達(dá)到一定強(qiáng)度后，掛籃前移開始澆筑下一梁段。此時(shí)作用于先前兩個(gè)錨固點(diǎn)的施工荷載應(yīng)解除，在midas中即使鈍化前一階段的掛籃荷載，并在新的錨固位置上施加施工荷載。3.1.4 二期恒載本設(shè)計(jì)高速鐵路橋梁為無砟軌道，二期恒載主要有鋼軌、軌枕、扣件、墊板、防水層、保護(hù)層、電纜槽、人行道欄桿、接觸網(wǎng)支架。二期恒載的設(shè)計(jì)值為110kn/m。3.1.5 計(jì)算模型懸臂現(xiàn)澆法不同施工階段對應(yīng)不同計(jì)算模型，由于涉及結(jié)構(gòu)體系轉(zhuǎn)換

47、，支座條件也會相應(yīng)發(fā)生改變，具體參看 midas 程序。運(yùn)營階段計(jì)算模型如圖 3-2 所示。圖3-1 計(jì)算模型圖3.1.6 恒載計(jì)算結(jié)果表3-1 恒載計(jì)算結(jié)果階段最大懸臂中跨合攏運(yùn)營階段單元彎矩剪力彎矩剪力彎矩剪力knmknknmknknmkn10.00 -97.360.00 00.00 02-182.52 -154.68-256.60 -2737.22-287.54 -3773.513-322.05 -998.011539.72 -2049.412255.06 -3001.614429.44 454.165953.80 -585.629333.75 -1154.4650.00 06303.1

48、3 -345.9210078.78 -832.2760.00 06355.79 293.2510884.14 26.917-2522.11 2011.641130.20 2320.117343.93 1743.88-13105.88 3281.6-10717.97 3605.27-3078.86 3468.959-28807.24 4570.31-27741.12 4907.38-20436.60 5210.9310-49721.71 5883.59-50026.53 6231.17-44816.55 6973.9111-76122.96 7344.01-77831.70 7697.4-76476.21 8880.0712-104302.34 8748.63