三跨變截面 預應力混凝土連續(xù)梁橋

1、炭廠溝預應力混凝土連續(xù)梁橋的設計設計說明一、 設計依據(jù)1、公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范（JTG D62- 2004）2、公路橋涵設計通用規(guī)范（JTG D60- 2004）3、公路工程技術標準（JTG B01-2003）二、技術標準和技術規(guī)范 2.1技術標準 1、荷載等級：公路級； 2、橋面寬度：0.25m（欄桿）+0.5m（防撞欄）+1.5m（人行道）+9m（行車道）+1.5m（人行道）+0.5m（防撞欄 ）+0.25m（欄桿）=13.5m。 3、橋面設有雙向2%的橫坡，通過橋面鋪裝完成； 2.2采用規(guī)范1、公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范（JTG D62- 2004）2、

2、公路橋涵設計通用規(guī)范（JTG D60- 2004）3、公路工程技術標準（JTG B01-2003）4、公路橋涵地基和基礎設計規(guī)范（JTJ024-85）5、公路橋涵施工技術規(guī)范（JTJ041-2000）三、基礎資料 該橋地質情況從上到下為黃土、古土壤、亞粘土和石灰?guī)r。前三種土質的側阻力分別為65KPa、70 KPa、85 KPa。由于本樁基礎是支撐在基巖上的端承式?；鶐r為石灰?guī)r，其地基承載力特征值。四、結構設計 4.1 孔跨布置根據(jù)路線設計線位，結合橋跨范圍地形地質情況，對變截面連續(xù)梁橋孔跨布置設計，全橋孔跨組合為80m+125m+80m。圖4-1 橋梁縱斷面布置圖 4.2 箱梁結構箱梁采用的是

3、單箱單室箱型截面。橋面行車道的凈寬為9m，人行道凈寬為21.5m，因此在設計時設置20.5m的防撞欄及20.25m的人行欄桿。故箱頂寬為13.5m，底寬為7.5m，箱梁頂為平行面。箱梁跨中及邊跨現(xiàn)澆段梁高為2.8m，箱梁根部斷面和墩頂0號梁段高為7.0m。從中跨跨中至箱梁根部，箱高、箱梁底板、箱梁腹板均是按照二次拋物線變化的。從跨中跨中至箱梁根部箱梁腹板從40cm變化為80cm，底板從30cm變化為90cm。4.3預應力鋼束 縱向預應力鋼束共設置有頂板束、中跨底板束、邊跨底板束、合龍段臨時束和預備束五種。鋼筋束均采用s15.2鋼絞線，該設計中共采用27束和15束的兩種鋼筋束。采用的是預埋波紋管

4、的形式形成管道。 4.4橋面系、支座及伸縮縫 橋面鋪裝采用10cm厚的瀝青混凝土和1cm瀝青抗摩層，橋面上設有防撞欄和人行欄桿。支座采用盆式橡膠支座；伸縮縫為梳齒狀伸縮縫。詳見施工圖所示。4.5 主要材料 主梁采用的是C55號混凝土；墩身承臺采用的是C35號混凝土，基礎采用的是C30號混凝土。防撞欄桿和人行欄桿采用的是C25號混凝土。預應力鋼筋束采用的是鋼絞線。普通鋼筋采用的是HRB335。五、主要計算成果 5.1 計算參數(shù)（1）汽車橫向分布系數(shù)計算 車道橫向分布系數(shù)為2.30；（2）混凝土結構的收縮徐變按照公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范取值計算；（3）溫度作用 根據(jù)氣象資料，全橋結

5、構體系溫差為+25,-15。溫度梯度作用取值為： 正溫度梯度為：14,5.5,0； 負溫度梯度為；-7.0，-2.75，0；（4）主橋結構計算掛籃重量為125噸。六、施工方案 6.1下部結構施工該橋的基礎均采用的是鉆孔灌注樁基礎。主墩采用立?，F(xiàn)澆施工。承臺混凝土體積較大，設計采用冷卻管和低水化熱水泥施工，減少水化熱，防止混凝土開裂。墩身采用的是翻模法或者是滑模法施工，除安裝模板外，每個橋墩處至少配有一部高塔吊與一部施工電梯，其余所需則為常規(guī)的施工設備。6.2 上部結構施工（1）主梁段施工 橋墩施工完成后，墩頂0號塊梁段擬在墩頂埋有牛腿支撐托架上施工。用掛籃依次懸臂澆筑其余梁段，設計掛籃現(xiàn)澆階段

6、最大的重量為157噸，掛籃重量為125噸。（2）邊跨現(xiàn)澆段 邊跨現(xiàn)澆段在落地支架上施工，一次連續(xù)澆筑完成，邊跨底板張拉時，應保證箱梁和支架間水平向自由變形，為此在現(xiàn)澆段底模與支架承重縱梁間密排鋼管，在澆筑混凝土時應保證梁體穩(wěn)定。（3）主梁合龍段施工全橋分三個合龍階段，第一、二階段合龍兩邊邊跨；第三階段合龍中跨，施工順序和過程分述如下：（1）支架上澆筑箱梁的漸變段，完成邊跨合龍，待砼強度大于80%設計強度后，張拉鋼束；（2）中跨合龍中跨合龍施工順序如下:在中跨兩懸臂端將掛籃改裝為吊架，并在懸臂端設水箱作平衡重。在滿足設計合龍溫度情況下，焊好合龍骨架，澆筑合龍段砼，邊澆筑砼邊同步等效的放水。6.3

7、 主梁施工流程 主墩上搭設托架現(xiàn)澆0號塊混凝土（可分為兩次澆筑）張拉鋼筋束安裝掛籃現(xiàn)澆1號塊混凝土張拉鋼筋束移動并安裝掛籃按照此程序施工主梁各節(jié)段至合龍段搭設邊跨支架澆筑邊跨主梁節(jié)段澆筑邊跨合龍段張拉邊跨現(xiàn)澆段鋼束安裝主跨合龍吊架跨中配重安裝跨中合龍骨架澆筑跨中合龍段砼，并同時等重卸除配重分兩次交錯張拉主邊跨底板鋼束。七、施工注意事項 1、本橋使用的各種材料必須符合設計提出的技術要求，按有關質量標準嚴格進行檢驗，妥善保管，并滿足現(xiàn)行有效的規(guī)范、規(guī)程要求。 2、主梁各階段（除現(xiàn)澆段和0號塊外）應一次現(xiàn)澆完成，澆筑時應保證連續(xù)和振搗密實。所有工作縫應認真鑿毛清潔，確保新老混凝土結合可靠等強。 全橋

8、預應力混凝土構件，混凝土強度必須達到設計要求的值后（即混凝土強度達到80%以上且在標準養(yǎng)護條件下，混凝土養(yǎng)護齡期不小于5天）才能施加預應力，懸臂拼裝現(xiàn)澆構件應及時（一般不宜超過12天）進行預應力鋼束的張拉，所有預應力鋼束嚴格按照對稱、均衡張拉的原則進行張拉。預應力鋼束采用張拉力和伸長量雙指標控制，以張拉力為主，伸長量為輔（伸長量又施工單位根據(jù)所購鋼束的具體參數(shù)指標校核計算，并報監(jiān)理工程師審批）。 預應力鋼束張拉完畢后，嚴禁撞擊錨頭和鋼束，鋼絞線和粗鋼筋多余長度應用切割機切割。 主梁縱向預應力體系設計采用真空灌漿法施工工藝，并采用向配套的塑料波紋管。 3、主梁雙懸臂澆筑施工時，梁段砼的澆筑、掛籃

9、和機具的移動等，均應遵循對稱、均衡、同步進行的原則，主梁面上應嚴格控制堆放材料和施工機具，并注意懸臂兩端對稱堆放。每個梁段各個施工工序應有監(jiān)控、監(jiān)測以確保施工質量。在特殊情況下兩側不平衡重（含現(xiàn)澆砼不對稱的質量）只允許偏差1/4節(jié)段重量（節(jié)段自身不平衡重除外）。 4、主梁懸澆至最大懸臂時，應根據(jù)分析計算所確定的危險風速，有必要時（施工季節(jié)），結合現(xiàn)場和施工實際情況，研究制定具體抗風措施（可設臨時抗風索），并報監(jiān)理工程師或專家評審批準后實施。 5、主梁合龍段砼澆筑采用預壓配重法，即預先在合龍段兩端按合龍段砼重量注水壓重，邊澆筑砼邊防水。為了盡量減小溫度的影響，要求盡快焊接合龍段勁性骨架連接（待壓

10、重水灌滿后再施焊合龍段剛性骨架），并盡快澆筑合龍段砼。 6、主梁施工完成現(xiàn)澆橋面鋪裝時，應將主梁頂面全面鑿毛，清除松散物、施工防水層后，方可澆筑橋面鋪裝，確保橋面板與橋面鋪裝有效結合。 7、承臺、墩身等構件的砼體積較大，施工時應采取可靠措施（如采用低水化熱的水泥、摻入粉煤灰、埋設冷卻管）降低水化熱，避免砼形成微裂縫甚至開裂；結構各施工縫、后澆筑的構件結合面（包括封錨處）應嚴格處理，確保可靠結合；封錨區(qū)砼可采用微膨脹砼。墩身施工需要設置勁性骨架。8、施工中應注意有關預埋件的設置。9、對施工圖設計中所提供的基礎坐標、高程等必須先進行核查，確認無誤后方可對照實施。10、設計說明中未盡事宜，請詳細參閱

11、圖中標注，并嚴格按照公路橋梁施工技術規(guī)范(JTJ041-2000)執(zhí)行。一 方案簡介和上部結構尺寸擬定本設計方案比選后采用的是三跨預應力混凝土變截面連續(xù)梁結構。邊中跨比為0.64，全聯(lián)跨徑為80m+125m+80m=285m。橋上部結構采用的是單箱單室結構，箱寬為13.5m。下部結構采用的摩擦樁。1.1設計基本資料平曲線半徑：無平曲線；豎曲線半徑：半徑為無窮大，不考慮縱坡；通航要求：無；地震參數(shù)：不考慮地震影響。 1.2 設計標準1.2.1 順橋上的尺寸擬定跨徑：80m+125m+80m，施工方法為懸臂施工。 圖1.1 橋梁縱斷面圖梁高：根據(jù)規(guī)范，跨中梁高取2.8m（L/44.6），支點處梁高

12、取7.0m（L/17.9）。梁底曲線：選用二次拋物線形式。在支座處設3m的直線梁，以懸臂梁的懸臂為起點，梁底曲線方程為Z=4202+280 （式中的=xL），L為懸臂長61m。箱梁底板上緣曲線：箱梁底板從跨中到支點截面是按照二次拋物線逐漸變厚的，坐標原點仍為懸臂梁的懸臂起點，則箱梁底板上緣曲線方程為Z=3602+2501.2.2橫橋向的尺寸擬定橋面布置為：0.25m（欄桿）+0.5m（防撞欄）+1.5m（人行道）+9m（行車道）+1.5m（人行道）+0.5m（防撞欄 ）+0.25m（欄桿）=13.5m。 圖1.2 橋面布置橫斷面圖 通過橋面鋪裝實現(xiàn)雙向2%的橫坡。二 橋型方案的選擇2.1方案選

13、擇原則在橋梁設計中要求橋梁技術先進、安全可靠、適用耐久、經(jīng)濟合理。 隨著和諧社會的提出和公眾環(huán)保意識的提高，生態(tài)環(huán)保已經(jīng)成為一種不可或缺的考慮因素。建設在城市中的橋梁還特別注重美觀大方，即遵循我國橋梁設計中還要滿足美觀、環(huán)境保護和可持續(xù)發(fā)展的原則。由此，對于一定的建橋條件，根據(jù)側重點的不同可能會做出基于基本要求的多種不同設計方案，只有通過技術經(jīng)濟等方面的綜合比較才能科學的得出最合適的設計方案。在橋梁設計中，基本設計原則如下：（1）適用耐久橋上應保證橋梁在100年的設計基準期內正常使用；橋面寬度滿足當前以及今后規(guī)劃年限內的交通流量；橋梁結構在通過設計荷載時不出現(xiàn)過大的變形和過寬的裂縫；應考慮不同

14、的環(huán)境類別對橋梁耐久性的影響；在選擇材料、保護層厚度、阻銹等方面滿足耐久性的要求；橋跨結構下面有利于泄洪、通航等要求。具體到本三跨連續(xù)梁橋，因為是高山峽谷所以沒有通航要求、不需要考慮腐蝕性水對結構的影響。（2）安全可靠對于設計的橋梁結構在強度和穩(wěn)定方面應有足夠的安全儲備；防撞欄桿應有足夠的高度和強度，人與車流之間應做好防護欄、防止車輛撞入人行道或破壞欄桿而落入橋梁；對于交通繁忙的橋梁，應設計好照明設施，并有明確的交通標志，兩端引橋坡度不宜太陡，以避免發(fā)生車輛碰撞等引起的車禍；對于修建在地震區(qū)的橋梁，應按抗震要求采取防撞措施，對于河床易變遷的河道，應設計好導流措施，防止橋梁基礎底部被過度的沖刷等

15、。對于該橋在設計上選用的是新澤西防撞欄桿、雙菱形人行道欄桿；因處在不是地震區(qū)的溝谷，則不需要考慮抗震要求、不需要考慮橋梁基礎被沖刷的要求。（3）技術先進橋梁設計應體現(xiàn)現(xiàn)代橋梁建設的新技術。積極采用國內外的新結構、新材料、新工藝和新設備，以便于橋梁的建造和架設、減少勞動強度、加快施工進度、提高施工效率、保證工程質量和施工安全。充分利用最新科學技術成就，把學習和創(chuàng)新結合起來，淘汰和摒棄原來落后和不合理的東西，只有這樣才能提高我國的橋梁建設水平，趕超世界先進水平。（4）經(jīng)濟性橋梁設計應遵循因地制宜、就地取材和方便施工的原則，經(jīng)濟的橋型應該是造價和使用年限內養(yǎng)護費用綜合最省的橋型，設計中應充分考慮維修

16、的方便和維修費用少，維修時盡可能的不中斷交通、或中斷交通的時間最短。（5）美觀一座橋梁應具有優(yōu)美的外形，結構布置必須精煉，并在空間上有和諧的比例。橋型應與周圍的環(huán)境向協(xié)調，城市橋梁和旅游區(qū)的橋梁，可比較對多的考慮建筑藝術上的要求。合理的結構布置和輪廓是美觀的主要因素，結構細部的美學處理十分重要，另外，施工質量對橋梁的美觀也有影響。（6）環(huán)境保護和可持續(xù)發(fā)展橋梁設計必須考慮環(huán)境保護和可持續(xù)發(fā)展的要求，包括生態(tài)、水、空氣、噪音等方面，應從橋位布置、基礎方案、墩身外形、上部結構施工方法、施工組織設計等方面全面考慮環(huán)境要求，采取必要的工程控制措施，并建立環(huán)境監(jiān)測保護體系，將不利影響減至最小。2.2方案

17、比選合理性往往都是在比較中發(fā)現(xiàn)的，沒有最好的，只有更合理的。所以本橋的初步設計是在綜合考慮適用性、舒適與安全性、經(jīng)濟性、先進性、美觀等多方面因素，結合本橋址處地形、地貌、水文等信息進行方案必選。方案必選的重要流程為：綜合地質、地貌、水文信息確定橋梁長度和橋面標高選擇橋型，擬定尺寸多方案比較，擇優(yōu)。設計方案通常是從擬定橋梁型式和橋梁分孔開始。根據(jù)不同的橋梁采用合理的主跨與邊跨的比值，一般選幾個(通常23個)有特色的體系進行進一步的分析。設計方案的評價和比較要全面考慮上述各項指標，綜合分析每一方案的優(yōu)缺點，最后選定一個最佳的推薦方案。按橋梁的設計原則，造價低、材料省、施工難度小、勞動力少和橋型美觀

18、的方案應優(yōu)先采用。但當技術因素或是使用性質有特殊要求時就另當別論了，因此我們在選擇時還要注重考慮設計的側重點。技術高，造價必然會高，各個因素是相互制約的。所以在比選時必須從任務書提出的要求以及地形資料和施工條件，找出影響方案的最重要因素，分清主次，進行比選。在本次初擬方案時，共提出80m+125m+80m的預應力混凝土變截面連續(xù)梁、75m+135m+75m的預應力混凝土連續(xù)剛構、80m+125m（掛梁長為30m）+80m T型剛構三種橋型，三種橋型均為變截面的梁。三種橋型的上部尺寸的擬定分別綜述為下：（1）80m+125m+80m的預應力混凝土變截面連續(xù)梁：由于預應力混凝土變截面橋的邊中跨之比

19、以0.6-0.7為宜（文獻12P480），故選取0.64的邊跨比。且支點梁高選取L/17.9=7.0m，跨中梁高取L/44.6=2.8m.梁底曲線選用最常用的二次拋物線形式。橋面寬為0.25m（欄桿）+0.5m（防撞欄）+1.5m（人行道）+9m（行車道）+1.5m（人行道）+0.5m（防撞欄 ）+0.25m（欄桿）=13.5m。故橫截面可選取的是單箱單室截面。由文獻12P480和文獻13P84擬定出箱梁截面的細部尺寸為：箱梁頂寬為13.5m，底寬為7.5m.頂板厚度支點為70cm,再轉化為35cm，其余為28cm，懸臂端厚度為20 cm，底板厚度由跨中到支點由30 cm變厚到90 cm，腹板

20、厚度由跨中到支點從40 cm變厚到80 cm，均是按照二次拋物線變化。頂板與腹板連接處的承托選用1:3的比例,底板與腹板的連接處的承托選用1:1的比例。具體的尺寸見預應力混凝土連續(xù)梁橋的總體布置圖。 （2）75m+135m+75m的預應力混凝土連續(xù)剛構：根據(jù)文獻12P487擬定邊中跨之比選用0.556。支點梁高取L/18=7.5m，跨中梁高取L/54=2.5m.為了改善L/4 L/8截面底板的混凝土的應力，梁底截面選用1.65次曲線形式。 橋面寬為12m，橫截面形式仍然選用的是單箱單室截面。由文獻2P97、文獻12P487和文獻13P84擬定出箱梁的細部尺寸為: 箱梁頂寬為13.5m，底寬為7

21、.5m. 頂板厚度除支點為30cm其余為27cm，懸臂端厚度為20 cm，底板厚度由跨中到支點由32 cm變厚到90 cm，腹板厚度由跨中到支點從40 cm變厚到70 cm，頂板與腹板連接處的承托選用1:3的比例,底板與腹板的連接處的承托選用1:1的比例。具體的尺寸見預應力混凝土連續(xù)剛構橋的總體布置圖。 (3) 80m+125m（掛梁長為30m）+80m T型剛構:根據(jù)文獻13P202擬定邊中跨之比為0.64。支點梁高為L/17-L/21，取6.5m,跨中梁高為支點梁高的1/5-1/2，選取2.5m。梁底截面選用二次拋物線形式。掛梁選用30m長。 橋面寬為13.5m，但是由于腹板的經(jīng)濟間距為2

22、.5-4m，懸臂端的長為2-4m，故此橋型的橫截面選用的是單箱雙室截面。由文獻13P202擬定出的箱梁的細部尺寸為：箱梁頂寬為13.5m，底寬為7m 懸臂端長為2m。頂板厚度除支點為25cm其余為20cm，懸臂端厚度為15 cm，底板厚度由跨中到支點由18 cm變厚到60 cm，腹板厚度從跨中到支點為60 cm等厚，頂板與腹板連接處的承托選用1:3的比例,底板與腹板的連接處的承托選用1:1的比例。具體的尺寸見預應力混凝土連續(xù)剛構橋的總體布置圖三種橋型的比選方案如表2-1所示。綜上所述，由于該橋位處的地基不好，而連續(xù)剛構橋對地基的承載力要求較高，并且此橋型為超靜定結構，由于混凝土收縮徐變、溫度變

23、化、預應力作用、墩臺不均勻沉降的影響將會產(chǎn)生較大的次內力，因此結構的受力不明確，主墩的直接抗壓能力較差。若地基發(fā)生過大的不均勻沉降，連續(xù)梁可通過支座調整標高，抵消下沉來補救，而連續(xù)剛構做不到。而且，連續(xù)剛構的梁墩聯(lián)結處應力復雜，也是該橋型的一大缺點。T型剛構橋由于其在施工階段經(jīng)常會遇到強迫合龍，使用階段經(jīng)常會因為撓度多使得橋面線性不平整，結構中的伸縮縫較多，現(xiàn)在該橋型已經(jīng)不流行。鑒于以上理由，現(xiàn)推薦80m+125m+80m的預應力混凝土變截面連續(xù)梁為最佳方案。設計采用變截面梁是為了能更好地符合梁的內力分布規(guī)律，從絕對值看，一般情況下，支點的負彎矩大于跨中的正彎矩，結構的抗彎剛度與彎矩分布規(guī)律基

24、本協(xié)調；采用懸臂施工法時變截面梁與施工狀態(tài)的內力吻合，且施工內力與成橋結構內力也基本吻合，預應力筋的作用效益高；線形美觀，外型和諧，增大了橋下凈空，有利于橋下通航和降低橋頭引線標高以節(jié)省投資。除外形高度變化外，為滿足梁內各截面抗壓和抗剪的受力要求，設計中底板和腹板均采用二次拋物線變厚度。表2-1 橋型的比選表橋型80m+125m+80m預應力混凝土連續(xù)梁橋75m+135m+75m預應力混凝土連續(xù)剛構橋80m+125m+80m預應力混凝土T型剛構橋適用性全橋伸縮縫只有兩道，行車舒適；此橋不考慮通航要求，跨徑可以跨過溝谷標高較低的一段，兩橋墩均可避免高墩形式，跨徑布置合理全橋伸縮縫只有兩道，行車舒

25、適；此橋不考慮通航要求，跨徑可以跨過溝谷標高較低的一段，兩橋墩均可避免高墩形式，跨徑布置合理全橋的伸縮縫為橋孔數(shù)的偶數(shù)倍，較多，行車舒適性差，跨徑不受通航要求，跨徑可以跨過溝谷標高較低的一段，兩橋墩均可避免高墩形式，布置合理安全性墩頂設置有滑動支座時，溫度變化、混凝土收縮對上下部結構產(chǎn)生的超靜定內力較小，有較好的抗震能力主墩無支座，施工時無體系的轉化，結構為超靜定，由于溫度變化、混凝土收縮徐變對上下結構產(chǎn)生較大的內力，該結構對基礎地基要求較高在跨中容易產(chǎn)生較大的收縮徐變撓度，主墩無支座，在施工時無體系的轉化，全橋為靜定結構，不產(chǎn)生此內力美觀性全橋梁高為二次拋物線，線性簡潔明快、流暢，與周圍環(huán)境

26、協(xié)調好，橋型美觀全橋梁高為1.65次拋物線，線性流暢，墩梁固結，氣勢宏偉，與周圍環(huán)境協(xié)調好，橋型美觀全橋梁高采用的是二次拋物線形式，與周圍環(huán)境協(xié)調良好，但是由于掛梁的存在，使得接縫較多。經(jīng)濟型三種方案材料均為預應力混凝土，橋長相同，下部結構的施工方法均可采用爬?；蛘叻Ｊ┕ぃ喜拷Y構均可采用懸臂施工與支架現(xiàn)澆的方法相結合。橫截面均采用的是箱型截面。兩橋墩的高度相差不大。因此在總體上的經(jīng)濟性相差不大。經(jīng)濟上主要是由于各種橋梁的細節(jié)部分的處理引起的差異，例如連續(xù)梁橋要進行體系的轉化、連續(xù)剛構對下部地基處理要嚴格、T構橋型在最終合龍時大多數(shù)情況下都要進行強迫合龍。三 設計依據(jù)和主要參數(shù) 3.1 主要

27、材料參數(shù)（1）混凝土：主梁采用的是C55號混凝土。墩身承臺采用的是C35號混凝土，基礎采用的是C30號混凝土；防撞欄桿和人行欄桿采用的是C25號混凝土。（2）預應力鋼筋:采用的是，公稱直徑為139mm，采用的是27、15和9三種形式。（3）普通鋼筋：采用的是HRB335。（4）錨具：采用的是OVM1527、OVM1515以及OVM15-9三種，對應的錨固墊的尺寸是350295210、300240170和240180125（單位均為mm）。（5）預應力管道:采用預埋橡膠波紋管成孔，三種預應力鋼筋束對應的波紋管的內徑分別為120mm、90mm、80mm。（6）支座：采用盆式橡膠支座。（7）橋面鋪裝

28、：采用的是10cm的瀝青混凝土鋪裝層和1cm抗滑磨耗層。（8）伸縮縫：采用的是梳齒式伸縮縫。3.2設計計算主要依據(jù)公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范（JTG D62- 2004）公路磚石及混凝土橋涵設計規(guī)范（JTG D63-2005）公路橋涵設計通用規(guī)范（JTG D60- 2004）公路工程技術標準（JTG B01-2003）3.3基本計算數(shù)據(jù)根據(jù)公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范中的各種規(guī)定，混凝土的各項基本數(shù)據(jù)以及各階段的限值，如下表所示：表3-1 材料的各項基本數(shù)據(jù)與限制名稱項目符號單位數(shù)據(jù)主梁混凝土立方體強度 MPa55彈性模量 MPa3.55104軸心抗壓標準強度 MPa

29、35.5軸心抗拉標準強度 MPa2.74軸心抗壓設計強度 MPa24.4軸心抗壓設計強度 MPa1.89主梁混凝土短暫狀態(tài)壓應力限值 MPa24.85拉應力限值 MPa3.151持久狀態(tài)主壓應力限值 MPa17.75拉應力限值 MPa21.30s15.2鋼絞線標準強度 MPa1860彈性模量 MPa1.95105抗拉設計強度 MPa1260最大控制應力con MPa1395材料重度鋼筋混凝土 1 kN/m26.5 瀝青混凝土鋪裝層 2 kN/m25鋼絞線 3 kN/m78.5瀝青抗滑磨耗層 4 kN/m24四 設計、受力、構造以及施工特點4.1 設計特點：本橋上部結構為三跨預應力混凝土連續(xù)梁橋

30、，采用分段懸臂澆筑的方法施工，預應力混凝土連續(xù)梁橋采用懸臂施工法需在施工中進行體系轉換，經(jīng)過一系列施工階段逐漸形成最終的連續(xù)梁體系。在各個階段，可能具有不同的靜力體系，其中包括安裝單元、拆除單元、預應力張拉、移動掛籃等工況，因此恒載內力計算時必須精確模擬各個施工階段。橋梁的恒載內力是有各個施工階段引起的內力迭加而成，顯然對不同的施工方法，橋梁的恒載內力是有很大的區(qū)別的。而活載和溫度、沉降內力在成橋后才發(fā)生，作用在最終的連續(xù)體系上，故與施工方法無關。懸臂施工涉及到非常 多的施工工況，且由于體系發(fā)生轉換而使得預加力和混凝土徐變產(chǎn)生的次內力的計算變得復雜，故該設計采用橋梁博士軟件進行計算。4.2受力

31、特點：采用懸臂施工的連續(xù)梁，在施工階段中經(jīng)歷T型剛構受力狀態(tài)，合龍后形成連續(xù)梁橋，恒載產(chǎn)生的內力有各個施工階段產(chǎn)生的內力迭加而成。由于合龍段較短，其產(chǎn)生的內力一般較小，故T型剛構受力狀態(tài)為主要部分。對懸臂施工連續(xù)梁橋，合龍后根部負彎矩很大，而中跨跨中彎矩很??；二期恒載加上去以后，根部彎矩增大，中跨跨中承受較小的正彎矩。因而，截面尺寸擬定時，應根據(jù)以上彎矩分布特點，增大主梁根部附近的抗彎剛度，提高截面下緣的承壓能力。懸臂是施工時，澆筑一節(jié)段梁體，達到一定強度后張拉此段鋼束。梁體自重產(chǎn)生負彎矩，而預應力鋼束產(chǎn)生正彎矩，二者結合使得梁體基本處于偏心受壓受力狀態(tài)，其軸向力非常大，抗剪強度一般不成問題，

32、而最小正壓力又較大，故主拉應力也易滿足，所以可不設下彎配索。否則，可微彎縱向束，設置豎向預應力筋。4.3構造特點4.3.1零號塊零號塊是懸臂澆筑施工時的中心塊體，又是體系轉換的控制體。梁體的受力經(jīng)過零號塊通過支座向墩身傳遞，零號塊受力非常復雜，且一般作為施工機具和材料堆放的臨時場地，故其頂板、底板、腹板尺寸都取的較大。4.3.2合龍段合龍段的施工是橋梁施工的重要環(huán)節(jié)。在合龍段施工過程中，由于溫度變化、混凝土早期收縮、已完成結構的收縮徐變、現(xiàn)澆混凝土的水化熱，以及結構體系變化和施工荷載等的因素，對尚未達到強度的合龍段混凝土有直接的影響，故必須重視合龍段的構造措施，使合龍段與兩側梁體保持變形協(xié)調，

33、并在施工過程中能傳遞內力。合龍段的長度在滿足施工要求的情況下，應盡量縮短，以便于構造處理，該設計中取2m。合龍段施工應注意以下幾點：（1）合龍段應采用早強、高強、少收縮混凝土；(2)合龍段混凝土澆筑時間應選在一天中溫度較低時，并使混凝土澆筑后溫度開始緩慢上升為宜；（3）加強混凝土的養(yǎng)護。4.3.3臨時固結措施懸臂施工時，為保證結構幾何體系不變，需將墩梁固結，以承受不平衡彎矩。常用的固結方法為：在支座縱向兩側設置兩排臨時混凝土塊作為臨時支座。臨時支座內穿預應力鋼束，兩端分別錨固在主墩和主梁橫隔板內。鋼束的數(shù)量應由施工中的不平衡彎矩確定。為便于拆除，在臨時支座內設有約2cm厚的硫磺砂漿夾層。硫磺砂

34、漿具有抗壓強度高、加熱容易軟化的特點，便于臨時支座的拆除。4.4施工特點 本設計采用的是后支點掛籃懸臂澆筑的施工方法。用掛籃逐段懸拼澆筑施工的主要工藝程序為：灌注0#塊，拼裝掛籃，對稱的澆筑1號段，掛籃的錨固點的轉移、前移、調整，灌注下一段梁，依次類推完成懸臂灌注，掛籃拆除換為吊架，邊跨、中跨的合龍。按照每一梁段的混凝土分為分兩次澆筑，即先澆筑底板、后澆筑腹板和頂板混凝土的施工流程圖如圖4-1所示。圖4-1 懸臂澆筑流程五 建立計算模型使用環(huán)境：Dr.Bridge3.0外部環(huán)境特性：計算相對濕度為80%，升溫按照25，降溫按照15。5.1單元的劃分根據(jù)該橋梁的構造特點，劃分的單元為以下形式，共

35、劃分為86個單元，邊跨為224個，中跨為138個，如圖5-1所示。圖5-1 邊跨的模型簡圖5. 2施工階段劃分 按照該橋的實際施工工序，首先澆筑1號墩和2號墩的0號塊件（采用托架支撐）并設置臨時固定支座，以抵抗在懸臂施工中產(chǎn)生的不平衡彎矩。然后安裝掛籃，并對稱的澆筑其他塊件，支架現(xiàn)澆邊跨，合龍邊跨后拆除臨時固定支座再合龍中跨，然后施加二期恒載。根據(jù)各階段的施工順序，由橋梁博士軟件建立橋梁的施工模型。 階段1:0號塊件的施工 階段2:掛籃拼裝 階段3：掛籃加載本階段的新澆筑的單元通過掛籃傳遞其自重，但本身不參與結構受力。 階段4：安裝1號塊件在澆筑的混凝土經(jīng)過養(yǎng)護后強度達到要求時，對預應力進行張

36、拉，施加預應力。階段5：掛籃轉移錨固當澆筑的單元開始參與結構受力（即填入施工階段的“安裝桿件號”中），其重力不再通過掛籃傳遞。進行掛籃加載后，必須進行相應的“掛籃錨固”階段，解除掛籃受力。 階段6：掛籃的拆除和安裝在掛籃進行移動操作時，除了在“掛籃拆除”信息中填入拆除掛籃號還要在“掛籃安裝”信息中填入要安裝的掛籃號和移動的距離。即一個掛籃的移動操作是由掛籃拆除和掛籃安裝兩個操作在同一個階段完成的。 （重復階段3到階段7）階段64：懸臂掛籃拆除，換為吊架進行邊、中跨的合龍階段65：支架現(xiàn)澆邊跨階段66:在懸臂端采用水箱壓重，重量為合龍段自重(45t)的一半加上吊架重量(25t)的一半，邊跨合龍段

37、用勁性鋼桿臨時鎖定。階段67：澆筑合龍段砼，同時逐級卸除邊跨懸臂端的壓重荷載(22.5t)并且張拉部分邊跨合龍鋼束。階段68：邊跨現(xiàn)澆支架落架，拆除主墩頂臨時支座，鎖定主墩頂永久支座，完成體系轉換(結構變?yōu)閮蓚€單懸臂梁），拆除邊跨吊架（25t/個）。階段69 ：澆筑中跨合龍段砼，同時逐級卸除中跨懸臂端的壓重荷載(45t)，中跨合龍段臨時鎖定，并且切斷主墩臨時支承的鋼筋。同時按先長后短的順序張拉部分中跨合龍段鋼束。階段70：拆除中跨的吊架階段71：張拉邊、中跨剩余的連續(xù)鋼束，施加橋面二期恒載 階段72：根據(jù)公橋規(guī)的編制理念，使用階段的收縮徐變時間應為“0”天，而將結構的收縮徐變考慮到施工階段中，

38、即添加一個較長的施工周期，用以完成結構的收縮徐變，而不在使用階段考慮。故最后一個階段為考慮收縮徐變，加一個較長的施工期，本設計選用10年，即3650天。5.3荷載信息 橋梁模型在建立的過程中，需輸入施工荷載和使用荷載，以模擬實際橋梁的受力狀況。5.3.1施工荷載 （1）永久荷載：永久性作用于結構上的荷載，如二期恒載等，在階段71施加二期恒載-58.13KN/m。（方向向下，故為負號）每延米的二期恒載的計算:10cm厚的瀝青混凝土鋪裝層：1=0.1251.52+（0.1+0.11.02）4.5250.52=30.23 kN/m；1cm厚瀝青找平及抗滑層：2=1.50.01224+（0.01+0.

39、011.02）4.5240.52=2.90 kN/m；人行道欄桿與新澤西防撞欄容重總共記3=25 kN/m。綜上所述,二期恒載每延米的容重為58.13kN/m。 （2）臨時荷載：一般為施工機具等荷載，下一階段將自動去除；在階段66到階段70添加吊架和壓重的臨時荷載。5.3.2 使用荷載 （1）升溫溫差為25，降溫溫差為15；非線性溫度根據(jù)通規(guī)第4.3.10條規(guī)定，溫度基數(shù)T1為14，T2為5.5。梁高均大于400mm，則A值取300mm。如圖5-2所示。圖5-2 非線性溫度示意圖（2）車道荷載為公路級； 人群荷載根據(jù)“計算跨徑小于或等于50m，人群荷載標準值為3.0kN/m，計算跨徑等于或大于

40、150m時，人群荷載標準值為2.5kN/m，對跨徑不等的連續(xù)結構，以最大跨徑為準”，故采用內插法得到125m跨徑的人群荷載為： （3）升溫溫差取25，降溫溫差取15； （4）三跨連續(xù)梁橋四個支點中的每個支點分別下沉2cm。六 恒載、活載內力的計算6.1 恒載內力的計算恒載內力主要包括結構自重內力和二期恒載內力疊加。一期恒載和二期恒載由所建的計算模型輸入單元結果信息中引用。一期恒載：程序按照截面尺寸信息自動計入；二期恒載：含鋪裝層和欄桿重，按58.1kN/m計入。根據(jù)以上建立的計算模型，利用橋梁博士軟件對結構進行計算，得出每個單元的特征值以及各截面的內力、位移值。6.1.1截面幾何特性的計算計算

41、結構的內力、應力前，需要首先計算出截面的幾何特性。由于結構對稱，故現(xiàn)在只列出1-44號結構的各個截面的幾何特性值，其余截面與其對應。如表6-1。表6-1 截面幾何特性值節(jié)點號截面抗彎截面面積中性軸高（m）截面高度（m）慣距(m4)(m)110.1874 8.4112 1.70 2.80 210.1874 8.4112 1.70 2.80 310.1874 8.4112 1.70 2.80 410.1874 8.4112 1.70 2.80 510.1874 8.4112 1.70 2.80 610.1874 8.4112 1.70 2.80 710.1960 8.4120 1.70 2.80

42、810.4883 8.4694 1.71 2.83 911.1884 8.6079 1.74 2.89 1012.3436 8.8299 1.78 2.99 1114.0388 9.1352 1.83 3.13 1216.3778 9.5332 1.90 3.30 1319.5325 10.0313 1.98 3.51 1423.6398 10.6275 2.08 3.75 1528.2300 11.2430 2.17 3.99 1633.9764 11.9477 2.28 4.26 1741.1063 12.7613 2.39 4.56 續(xù)表6-11849.8987 13.6730 2.51

43、 4.89 1960.7270 14.7018 2.65 5.24 2074.0413 15.8554 2.79 5.62 2190.3816 17.1646 2.95 6.03 22115.7030 19.2514 3.21 6.47 23130.6200 20.2519 3.35 6.73 24172.3760 24.6175 3.87 7.00 25172.3760 24.6175 3.87 7.00 26172.3760 24.6175 3.87 7.00 27130.6200 20.2519 3.35 6.73 28115.7030 19.2514 3.21 6.47 2990.38

44、16 17.1646 2.95 6.03 3074.0413 15.8554 2.79 5.62 3160.7270 14.7018 2.65 5.24 3249.8987 13.6730 2.51 4.89 3341.1063 12.7613 2.39 4.56 3433.9764 11.9477 2.28 4.26 3528.2300 11.2430 2.17 3.99 3623.6398 10.6275 2.08 3.75 3719.5325 10.0313 1.98 3.51 3816.3778 9.5332 1.90 3.30 3914.0388 9.1352 1.83 3.13 4

45、012.3436 8.8299 1.78 2.99 4111.1884 8.6079 1.74 2.89 4210.4883 8.4694 1.71 2.83 4310.1960 8.4120 1.70 2.80 4410.1874 8.4112 1.70 2.80 6.1.2使用階段結構重力作用效應計算表6-2 結構重力作用下的位移節(jié)點號位移節(jié)點號位移水平(m)豎向(m)轉角（rad）水平(m)豎向(m)轉角（rad）15.04E-030-4.70E-03237.42E-052.45E-03-2.32E-0424.79E-03-9.35E-03-4.64E-03246.94E-051.48E

46、-03-7.13E-0434.47E-03-2.07E-02-4.40E-0325-2.86E-051.61E-04-1.05E-0343.97E-03-3.70E-02-3.72E-0326-1.27E-04-1.66E-03-1.38E-0353.46E-03-5.01E-02-2.78E-0327-6.56E-04-4.88E-03-1.86E-0362.95E-03-5.91E-02-1.70E-0328-5.27E-04-9.16E-03-2.40E-0372.82E-03-7.25E-02-6.83E-0429-3.12E-04-1.93E-02-3.42E-0382.02E-03

47、-8.63E-029.66E-04303.59E-04-3.29E-02-4.47E-0394.13E-04-0.1193.42E-03311.19E-03-4.99E-02-5.52E-0310-8.45E-04-0.1335.24E-03322.14E-03-7.00E-02-6.53E-0311-1.71E-03-0.1336.43E-03333.07E-03-9.19E-02-7.40E-0312-2.19E-03-0.1247.06E-03343.95E-03-0.115-8.13E-0313-2.63E-03-0.1157.51E-03354.67E-03-0.138-8.68E-

48、0314-2.37E-03-9.46E-027.20E-03365.36E-03-0.164-9.15E-0315-1.99E-03-7.60E-026.69E-03375.90E-03-0.192-9.40E-0316-1.60E-03-5.99E-026.11E-03385.70E-03-0.208-8.86E-0317-1.10E-03-4.40E-025.35E-03395.40E-03-0.224-8.11E-0318-5.88E-04-2.93E-024.46E-03404.66E-03-0.23-6.77E-0319-9.91E-05-1.64E-023.44E-03413.49

49、E-03-0.222-4.77E-03202.41E-04-6.73E-032.39E-03421.93E-03-0.194-2.11E-03213.85E-04-4.40E-041.32E-03431.15E-03-0.185-2.31E-04222.29E-042.36E-033.11E-04442.38E-03-0.2121.27E-08表6-3 結構重力作用下的內力節(jié)點號剪力（KN）彎矩（KNm）節(jié)點號剪力（KN）彎矩（KNm）15.76E+03-4.99E-10232.88E+04-6.79E+052-5.11E+031.09E+04243.01E+04-7.38E+053-4.29

50、E+032.26E+04253.12E+04-7.84E+054-2.98E+033.71E+0426-3.04E+04-7.37E+055-1.68E+034.65E+0427-2.90E+04-6.78E+056-3715.06E+0428-2.78E+04-6.21E+0572825.07E+0429-2.58E+04-5.27E+0581.59E+034.69E+0430-2.39E+04-4.40E+0592.91E+033.79E+0431-2.22E+04-3.60E+05104.25E+032.36E+0432-1.93E+04-2.87E+05115.61E+033.91E+

51、0333-1.66E+04-2.24E+05127.01E+03-2.13E+0434-1.40E+04-1.71E+05138.45E+03-5.22E+0435-1.26E+04-1.24E+05141.10E+04-9.10E+0436-1.12E+04-8.25E+04151.23E+04-1.32E+0537-8.71E+03-4.26E+04161.38E+04-1.78E+0538-7.26E+03-1.07E+04171.63E+04-2.30E+0539-5.86E+031.55E+04181.91E+04-2.92E+0540-4.50E+033.62E+04192.19E+04-3.64E+0541-3.16E+035.16E+04202.37E+04-4.44E+0542-1.85E+036.16E+04212.55E+04-5.30E+0543-5376.63E+04222.75E+04-6.22E+05447.63E-036.66E+04由于結構對稱，故表中只列出1-44號單元的內力值。表6-4 結構重力作用下支反力支撐節(jié)點支撐反力水平力（KN）豎向力（KN）彎矩（KNm