橋梁工程專業(yè)畢業(yè)設計--混泥土預應力橋設計

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　目 錄I</b></p><p>　　第一章 方案比選及細部尺寸擬定1</p><p>　　第一節(jié) 方案比選1</p><p>　　第二節(jié) 設計資料簡介2</p><p>　　第三節(jié)

2、 細部尺寸擬定2</p><p><b>　　本章小結(jié)5</b></p><p>　　第二章 結(jié)構(gòu)模型6</p><p>　　第一節(jié) 全橋結(jié)構(gòu)計算圖式的確定6</p><p>　　第二節(jié) 施工階段劃分7</p><p><b>　　本章小結(jié)7</b><

3、;/p><p>　　第三章 內(nèi)力計算與荷載組合9</p><p>　　第一節(jié) 恒載內(nèi)力計算9</p><p>　　第二節(jié) 活載內(nèi)力計算12</p><p>　　第三節(jié) 荷載組合18</p><p>　　第四節(jié) 內(nèi)力輸出20</p><p><b>　　本章小節(jié)34&l

4、t;/b></p><p>　　第四章 配筋計算35</p><p>　　第一節(jié) 鋼束估算35</p><p>　　第二節(jié) 預應力損失計算38</p><p><b>　　本章小節(jié)44</b></p><p>　　第五章 全橋應力驗算45</p><p

5、>　　第一節(jié) 截面應力驗算45</p><p>　　第二節(jié) 施工階段應力驗算54</p><p><b>　　本章小節(jié)54</b></p><p>　　第六章 施工方案說明55</p><p><b>　　致謝56</b></p><p><b&g

6、t;　　參考書目57</b></p><p>　　附錄 外文翻譯58</p><p>　　第一章 方案比選及細部尺寸擬定</p><p><b>　　第一節(jié) 方案比選</b></p><p><b>　　一、實用性比較</b></p><p>　　預應力混

7、凝土連續(xù)梁橋：伸縮縫少，結(jié)構(gòu)剛度大，變性小，動力性能好，主梁性能好，主梁變形撓曲線平緩，行車平順，通暢，安全，可滿足交通運輸要求，且施工簡單，但工期長。</p><p>　　連續(xù)剛構(gòu)：行車平順，通暢，安全，可滿足交通運輸要求，施工技術(shù)成熟，易保證工程質(zhì)量，橋下凈空大，屬有推力體系，對地基要求比連續(xù)梁高，此處為沖溝地形，地質(zhì)條件不好，跨徑大，墩高大，溫度，混凝土收縮產(chǎn)生較大位移，對橋墩不利。</p>

8、<p>　　先簡支后連續(xù)梁橋：簡單轉(zhuǎn)連續(xù)采用吊裝架設，后現(xiàn)澆將分段的箱梁連成整體，提高結(jié)構(gòu)剛度，和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性施工進度快，占用施工場地少。施工體系轉(zhuǎn)換較簡單，施工線形及合攏技術(shù)要求較高。</p><p><b>　　二、安全性比較</b></p><p>　　預應力混凝土連續(xù)梁橋：技術(shù)成熟，計算簡單，施工方法簡單，質(zhì)量好，整體性好，剛度大，可保證工程本身安全，

9、同時行車性能良好，可保證司機正常行車，滿足交通運輸安全要求。</p><p>　　連續(xù)剛構(gòu)：一般做成薄壁墩，墩的剛度小，難以承受砂石撞擊，且因墩高較大,施工場地不靈活,對施工有較大的限制。</p><p>　　先簡支后連續(xù)梁橋：施工方便、橋型美觀、主梁高度小、動力性能好。造型靈活，整體性好，剛度大。</p><p><b>　　三、經(jīng)濟性比較</b&

10、gt;</p><p>　　預應力混凝土連續(xù)梁橋：施工技術(shù)成熟，方法簡單，易掌握，需要的機具少，無需大型設備，可充分降低施工成本，所用材料普通，價格低，成橋后養(yǎng)護費用少。</p><p>　　連續(xù)剛構(gòu)：無須支座，節(jié)省大型支座費用，施工較為復雜，需要大型設備，其他于連續(xù)梁基本相同。</p><p>　　先簡支后連續(xù)梁橋：施工中可節(jié)省工具、場地、材料，達到縮短工期，降低

11、造價的效果。用料省、維護方便經(jīng)濟。</p><p><b>　　四、外觀比較</b></p><p>　　預應力混凝土連續(xù)梁橋：形勢簡單，造型單一。</p><p>　　連續(xù)剛構(gòu)：墩梁固結(jié)作用可降低梁高，使梁看來更纖巧。</p><p>　　先簡支后連續(xù)梁橋：主橋跨徑較小，橋型美觀，主梁高度小，造型靈活。</p&g

12、t;<p>　　第二節(jié) 設計資料簡介</p><p><b>　　一、設計技術(shù)標準</b></p><p>　　設計荷載:汽車超-20級，掛車-120級。</p><p>　　橋梁寬度:凈11.25m+2×0.5m。</p><p>　　橋面設1.5%的雙向橫坡，橋梁縱向設1.5%的雙向坡。&l

13、t;/p><p><b>　　二、設計規(guī)范</b></p><p>　　<<公路橋涵設計通用規(guī)范>> JTJ 04</p><p>　　<<公路鋼筋混凝土及預應力混凝土設計規(guī)范>> TJ 021-85</p><p>　　<<公路磚石及混泥土橋涵設計規(guī)范〉〉JTJ

14、022-85</p><p>　　<<公路橋涵地基與基礎設計規(guī)范>> JTJ 024-85</p><p>　　<<公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范>> JTJ041-89</p><p><b>　　三、橋孔長度的擬定</b></p><p>　　本設計經(jīng)方案比選后，橋跨布置為2&#

15、215;30米+3×50米預應力混凝土連續(xù)梁橋結(jié)構(gòu)，在橋跨兩側(cè)與橋墩接頭處，共設有13米長的搭接板, 橋全長223米。其橋位地質(zhì)剖面圖見圖1。</p><p>　　圖1.1 橋位地質(zhì)剖面圖</p><p>　　第三節(jié) 細部尺寸擬定</p><p><b>　　一、橋型布置</b></p><p><

16、b>　　（一）主跨徑的擬定</b></p><p>　　2×30米+3×50米</p><p>　?。ǘ╉槝蛳蛄旱某叽鐢M定</p><p>　　本橋30mT梁采用2.0m梁高，在支座處將肋板加寬至與馬蹄同寬。50mT梁用2.6m梁高，同樣，在支座處將肋板加寬至與馬蹄同寬。</p><p>　?。ㄈM橋

17、向的尺寸擬定</p><p>　　根據(jù)任務書規(guī)定，行車道為凈11.25m，另外兩邊各有寬0.5m的護欄。截面橫向設置5片T梁。</p><p>　　主梁截面細部尺寸的擬定，如圖1.2、圖1.3所示。</p><p>　　圖1.2 30mT梁細部尺寸及橫向布置</p><p>　　圖1.3 50mT梁細部尺寸及橫向布置</p>

18、<p><b>　?。ㄋ模蛎驿佈b</b></p><p>　　橋面鋪裝：選用10cm厚的防水混凝土作為鋪裝層，上加8cm厚的瀝青混凝土磨耗層，共計18cm厚(平均厚度)。</p><p>　　橋面橫坡：根據(jù)規(guī)范規(guī)定為1.5%～3.0%,取2.0%,該坡度由鋪裝層厚度控制。</p><p><b>　?。ㄎ澹┫虏繕?gòu)造<

19、;/b></p><p>　　1，2號橋墩采用重力式墩,基礎采用矩形挖孔樁。3, 4號墩采用雙柱式柔性墩，基礎采用鉆孔樁。0號橋為重力式橋臺，5號橋臺為樁柱式橋臺。</p><p><b>　　（六）主要材料</b></p><p>　　1.預應力混凝土預制梁采用C50混凝土，封錨段采用C50混凝土，現(xiàn)澆橋面板采用C50混凝土。</

20、p><p>　　2.縱向預應力采用strand1860鋼絞線，標準強度為1860MPa，直徑為15.24mm，公稱面積140mm2,彈性模量為1.9×105 MPa，采用OVM錨具。</p><p>　　3.普通鋼筋：鋼筋采用R235、HRB335鋼筋，其標準應符合GB13013-1991和GB1499-1998的規(guī)定、鋼板采用A3鋼板（GB700-88）。</p>&

21、lt;p><b>　　二、伸縮縫</b></p><p>　　本橋在0號墩臺處設置GQF-C40型伸縮縫,在2號墩臺處設GQF-MZL120伸縮逢,在5號墩臺處設GQF-E80型伸縮逢。</p><p><b>　　三、橋梁支座</b></p><p>　　本橋30mT梁下0，2號墩臺設置GPZ（II）1.25DX型

22、盆式橡膠支座，1號墩臺處設置GPZ（II）2.5GD型盆式橡膠支座，50mT梁下2，5號墩處設置GPZ（II）2.0X型盆式橡膠支座，3，4號墩處中梁設置GPZ（II）4.0GD型盆式橡膠支座，邊梁設置GPZ（II）5.0GD型盆式橡膠支座。</p><p><b>　　四、截面幾何特性</b></p><p>　　表1.1 截面幾何特性</p>&l

23、t;p><b>　　本章小結(jié)</b></p><p>　　本章是對設計的基本情況進行大體描述，在本章中，通過對所設計橋梁的基本地質(zhì)情況的研究，進行了方案比選，最終選定2×30米+3×50米的先簡支后連續(xù)梁橋，全橋長223米，主梁采用T梁截面。本橋的基本設計資料有以下幾點：1.設計荷載為汽車-超20級，掛車120。2.橋長223米，寬度12.25米，凈寬11.25米。

24、3. 橋面設1.5%的雙向橫坡，橋梁縱向設1.5%的雙向坡。</p><p>　　本章除了對所選結(jié)構(gòu)的基本情況進行描述外，還選定了結(jié)構(gòu)的細部尺寸，并對結(jié)構(gòu)的橫向橋型布置情況進行了選定。橫向采用5片T梁，在橋面處設置伸縮縫，支座采用盆式橡膠支座.</p><p>　　第二章 結(jié)構(gòu)模型 </p><p>　　第一節(jié) 全橋結(jié)構(gòu)計算圖式的確定</p>

25、<p>　　按照midas程序分析的原理，遵循有限元結(jié)構(gòu)分析的方法。全橋除支座處外，按2米一個單元，共劃分為111個單元，共有113個結(jié)點。在以下幾個地方設置變截面：施工分界點、邊界處及支座處。當出現(xiàn)位移不連續(xù)的情況時，例如相鄰兩單元以鉸接形式相連（轉(zhuǎn)角不連續(xù)），可在鉸接處設置兩個節(jié)點，利用主從約束考慮該連接方式。</p><p>　　本設計的結(jié)構(gòu)劃分，每一跨為一個結(jié)構(gòu)組，這樣便于定義施工節(jié)段時能靈活

26、的劃分。因為軟件采用的是有限元分析方法，每一個單元都是驗算截面。另外，在墩頂、跨中和一些構(gòu)造變化位置相應增設了幾個小單元。這樣將整個主橋劃分成為111個單元。本橋的基本單元模型如圖2.1（為了視圖清晰，將兩聯(lián)模開分別列出）：</p><p>　　a. 2×30米有限元單元劃分</p><p>　　b. 3×50米有限元單元劃分</p><p>

27、;　　圖2.1 全橋有限元模型單元劃分</p><p>　　注：因為圖片是從順橋向投影，故只能看到變截面后的T梁模型，其實從跨中看到的T梁橫向模型如圖2.2所示。</p><p>　　圖2.2 T梁模型及細部尺寸</p><p>　　第二節(jié) 施工階段劃分</p><p>　　本設計為簡支轉(zhuǎn)連續(xù)方法施工，在分析時一共將其分為7個施工階段，

28、分別為CS1、CS2、CS3、CS4、CS5、CS6、CS7。其種各個施工階段所包括的結(jié)構(gòu)組及其工況簡要解紹如下：</p><p>　　CS1：30米梁的簡支架設。包括結(jié)構(gòu)組1和2，形成兩跨30長的簡支梁，荷載為自重和預應力1（預應力1為30m梁預應力筋產(chǎn)生的預應力荷載）。</p><p>　　CS2:本階段為將兩跨30米梁的現(xiàn)澆段連接，并安裝支座，在本施工階段臨時支座與最終的支座共存。&

29、lt;/p><p>　　CS3：本階段為將30米梁的臨時支座去掉并張拉上部預應力筋，形成一個兩跨60米的簡支梁。</p><p>　　CS4～CS6階段為對50米梁進行上述過程，大致情況基本相同，不再一一列出，CS7階段為最后成橋階段。</p><p><b>　　本章小結(jié)</b></p><p>　　本章主要是對橋梁采用M

30、IDAS軟件進行建模的過程,共將全橋分成111單元，113個計算截面，并在施工分界點、邊界處及支座處設置變截面，將肋板的寬度加至與馬蹄等寬。MIDAS軟件是根據(jù)結(jié)構(gòu)有限元分析模型進行結(jié)構(gòu)的建模和計算，要求對截面定義準確。</p><p>　　在定義施工階段時，充分考慮了先簡支后連續(xù)模型在施工時的階段性，共定義了7個結(jié)構(gòu)組，每一跨定義為一個結(jié)構(gòu)組，便于激活。其中CS1為30米T梁的簡支架設，激活結(jié)構(gòu)組1、結(jié)構(gòu)組2、

31、結(jié)構(gòu)組3。CS4為50米T梁的簡簡支架設，激活結(jié)構(gòu)組4、結(jié)構(gòu)組5、結(jié)構(gòu)組6。最后階段成橋模型為結(jié)構(gòu)組7。其中CS3和CS6為現(xiàn)澆預留段的澆筑過程。</p><p>　　第三章 內(nèi)力計算與荷載組合</p><p>　　主梁的內(nèi)力計算，可分為設計內(nèi)力計算和施工內(nèi)力計算兩部分。設計內(nèi)力是強度驗算及配筋設計的依據(jù)。本設計只計算設計內(nèi)力。</p><p>　　主梁內(nèi)力包括恒

32、載內(nèi)力、活載內(nèi)力及附加內(nèi)力。對于超靜定梁，還應包括由于預加力，混凝土收縮、徐變和溫度變化等引起的結(jié)構(gòu)次內(nèi)力。將它們按規(guī)范的規(guī)定進行組合，從中挑選最大設計內(nèi)力，依此進行配筋設計和應力驗算。在這幾部分內(nèi)力中，恒、活載內(nèi)力是最主要的，一般占整個設計最大內(nèi)力的80%～90%以上。</p><p>　　第一節(jié) 恒載內(nèi)力計算</p><p>　　主梁恒載內(nèi)力，包括主梁自重（前期恒載）引起的主梁自重內(nèi)

33、力和后期恒載（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，總稱為主梁恒載內(nèi)力。</p><p><b>　　一、 自重內(nèi)力計算</b></p><p>　　主梁自重是在結(jié)構(gòu)逐步形成的過程中作用于橋上的，因而它的計算與施工方法有密切關(guān)系。特別在大、中跨預應力混凝土超靜定梁橋的施工中不斷有體系轉(zhuǎn)換過程，在計算主梁自重內(nèi)力時必須分階段進行，有一定的復雜性。所有

34、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算：</p><p>　　式中 ——主梁自重內(nèi)力（彎矩活剪力）；</p><p><b>　　——主梁自重集度；</b></p><p>　　——相應的主梁內(nèi)力影響線坐標。</p><p>　　本設

35、計采用midas軟件進行設計，在輸入自重時只需在Z方向輸入-1，程序會自動考慮自重并作出計算，下在將結(jié)構(gòu)在自重作用下的彎矩圖列出：</p><p>　　圖3.1 第一聯(lián)結(jié)構(gòu)自重彎矩圖</p><p>　　在施工階段4～6，第一聯(lián)的自重不再發(fā)生變化，彎矩圖與CS3相同。</p><p>　　圖3.2 第二聯(lián)結(jié)構(gòu)自重彎矩圖</p><p>　　二

36、、二期恒載內(nèi)力計算</p><p>　　二期恒載（如橋面鋪裝、人行道、欄桿等）是在整個橋梁成為完整的連續(xù)體系之后加上去的，與施工方法無關(guān)，這部分內(nèi)力可直接應用結(jié)構(gòu)內(nèi)力影響線進行計算。在設計中只考慮橋面鋪裝和欄桿，其橫截面形式如圖3.3所示：</p><p>　　圖3.3 橋面鋪裝和欄桿斷面尺寸</p><p>　　由此計算二期恒載的荷載集度：</p>

37、<p>　　橋面鋪裝層及欄桿采用普通鋼筋混凝土，=24 KN/m。 </p><p>　　橋面鋪裝距橋梁邊緣50cm，</p><p>　　橋面鋪裝厚度為8cm，</p><p>　　橋面鋪裝層橫截面面積：</p><p>　　A=（17.0-1.0×2）×0.08=1.2。</p><

38、p>　　在midas程序中只需將二期恒載定義，程序便可將其計算出來。下面是二期恒載作用下的彎矩圖：</p><p>　　圖3.4 第一聯(lián)二期恒載彎矩圖</p><p>　　圖3.5 第二聯(lián)二期恒載彎矩圖</p><p>　　第二節(jié) 活載內(nèi)力計算</p><p>　　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）

39、產(chǎn)生。在使用階段，結(jié)構(gòu)已成為最終體系，其縱向的力學計算圖式是明確的。主梁活載內(nèi)力計算分為兩部分：第一部求某一主梁的最不利荷載橫向分布系數(shù)m；第二部，應用主梁內(nèi)力影響線，給荷載乘以橫向分布系數(shù)，mp，在縱向滿足橋規(guī)規(guī)定的車輪輪距限制條件下，使mp最大，確定車輛的最不利位置，相應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算活載內(nèi)力。一般情況下，

40、將車列軸重力最大的車輪置于影響線的最大縱坐標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)力計算公式為：</p><p>　　直接在內(nèi)力影響線上布置荷載：</p><p>　　S=（1+） </p><p><b>　　應用等代荷載時：</b></p><p&

41、gt;　　S=（1+） </p><p>　　式中：S——主梁最大活載內(nèi)力（彎矩或剪力）；</p><p>　?。?+）——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)：對于驗算荷載與人群荷載，則不計沖擊影響，對鋼筋混凝土橋荷預應力混凝土橋，（1+）=1+0.3×，并1.30；</p><

42、;p>　　——汽車荷載的折減系數(shù)，規(guī)范規(guī)定，當橫向布置的車隊數(shù)大于2時，應考慮計算荷載的橫向折減，但折減后的效應不得小于用兩行車隊布載的計算結(jié)果，對于驗算荷載和人群荷載均不予折減，即=1.0。</p><p>　　m——荷載橫向分系數(shù)，計算主梁彎矩可用跨中荷載橫向分布系數(shù)m代替全跨各點上的m，在計算主梁剪力時，應考慮m在跨內(nèi)的變化，本設計橫向分布系數(shù)按程序自動計算，最終結(jié)果是0.85</p>

43、<p>　　p——汽車車列的車軸重力；</p><p>　　y——主梁內(nèi)力影響線的縱坐標；</p><p>　　k ——主梁內(nèi)力影響線的等代荷載；</p><p>　　——相應的主梁內(nèi)力影響線面積。</p><p>　　在橫向上布載一列車隊，加上考慮到動力放大系數(shù)，所以最終最大活載內(nèi)力為：</p><p>　

44、　S= p </p><p>　　式中：N——橫向上布載車隊數(shù)，本設計取N=4；</p><p>　　D——動力放大系數(shù)，本設計取D=1.15。</p><p><b>　　即</b></p><p>　　S=3.082p </p>

45、<p>　　在計算活載內(nèi)力時，由于本設計采用的是程序自動計算，且只布置了一片主梁，要將荷載按橫向分布系數(shù)進行折減。標準荷載的線數(shù)或車道數(shù)與橋梁的線路或車道數(shù)一致，但由于每車道上的活載同時出現(xiàn)最不利加載的機率較小，故需要對總的車道活載進行折減。對公路橋梁，按兩行車隊布載時，汽車活載不予折減。</p><p>　　加載就是按最不利原則布置標準活載，通過結(jié)構(gòu)分析計算橋梁活載效應的最不利值。方法是在計算結(jié)構(gòu)影

46、響線后，使用輪系荷載直接加載。</p><p>　　本設計中，程序?qū)凑諏嶋H情況進行模擬加載，采用《公路工程技術(shù)標準》（JTG B01-2003），車輛選擇CH-CD。</p><p>　　移動荷載加載下梁的彎矩值如下表：</p><p>　　表3.1 移動荷載作用下第一跨梁的內(nèi)力值</p><p>　　表3.2 移動荷載作用下第三跨梁

47、的內(nèi)力值</p><p><b>　　第三節(jié) 荷載組合</b></p><p>　　根據(jù)大橋的施工程序，按照我國現(xiàn)行公路，橋涵設計規(guī)范，對全橋形成和營運各階段的內(nèi)力和應力進行荷載組合，取其中最為不利者。</p><p><b>　　考慮三種組合：</b></p><p>　　組合I 基本可變荷

48、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。</p><p>　　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。</p><p>　　組合III 平板掛車或履帶車與結(jié)構(gòu)重力、預應力、土的重力及土側(cè)壓力中的一種或幾種相組合。</p><p>　　本設計荷載組全將在最后階段

49、由程序自動生成，下面是荷載組合表格：</p><p>　　表3.3 荷載組合表格</p><p><b>　　第四節(jié) 內(nèi)力輸出</b></p><p>　　全橋共分了111個單元，以下只將橋梁支座與變截面處、橋跨中間的單元截面內(nèi)力輸出，下面是部分控制截面的內(nèi)力值。</p><p>　　表3.4 1號梁單元在荷載

50、組合下的內(nèi)力值：</p><p>　　表3.5 8號梁單元在荷載組合下的內(nèi)力值</p><p>　　表3.6 99號梁單元在荷載組合下的內(nèi)力值</p><p>　　表3.7 111號梁單元在荷載組合下的內(nèi)力值</p><p><b>　　全橋的彎矩圖如下：</b></p><p>　　圖3

51、.6 全橋彎矩圖(單位：kNm)</p><p><b>　　全橋的剪力圖如下：</b></p><p>　　圖3.7 全橋剪力圖(單位：kN)</p><p>　　過比較分析，選用組合中最大的一種組合，根據(jù)正常使用極限狀態(tài)內(nèi)力值和承載能力極限狀態(tài)內(nèi)力值可繪出承載能力狀態(tài)的彎矩包絡圖和相應的剪力包絡圖：</p><p>

52、;　　圖3.8 承載能力極限狀態(tài)彎矩包絡圖（單位:kNm)</p><p>　　圖3.9 承載能力極限狀態(tài)剪力包絡圖(單位:kN)</p><p><b>　　本章小節(jié)</b></p><p>　　本章是對橋梁設計的主要部分，在這一章中，主要對梁的內(nèi)力進行了的計算。分別計算了梁的恒載內(nèi)力，活載內(nèi)力，以及各種荷載組合下梁的內(nèi)力及變形情況。主梁

53、恒載內(nèi)力，包括主梁自重（前期恒載）引起的主梁自重內(nèi)力和后期恒載（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，總稱為主梁恒載內(nèi)力?；钶d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，其縱向的力學計算圖式是明確的。在最后的結(jié)果中，要按最不利荷載進行檢算，設計。</p><p><b>　　第四章 配筋計算</b></p&g

54、t;<p><b>　　第一節(jié) 鋼束估算</b></p><p>　　根據(jù)配筋計算要求，預應力梁應滿足彈性階段的應力要求和塑性階段的強度要求。因此，預應力筋的數(shù)量可以從滿足這幾方面的要求來考慮。</p><p>　　一、按正常使用極限狀態(tài)的應力要求計算</p><p>　　預應力梁在預加應力和使用荷載作用下的應力狀態(tài)應滿足的條

55、件是：</p><p>　　上緣應力： σy上≤Mg/W上</p><p>　　σy上+ Mg/W上+ Mp/W上≤0.5Rba</p><p>　　下緣應力： σy下≥Mg/W下+ Mp/W下</p><p>　　σy下- Mg/W下≤0.5Rba</p><p>　　一般情況下，由于梁截面較高，受壓區(qū)面積較大，

56、上緣和下緣的壓應力不是控制因素，為方便計算，可只考慮上緣和下緣的拉應力的這個限制條件。在《公路橋規(guī)》中，當預拉區(qū)配置受力的非預應力鋼筋時，容許截面出現(xiàn)少許拉應力，但在估算鋼束數(shù)量時，依然假設RL等于零。由預應力鋼束所產(chǎn)生的截面上緣應力σy上和截面下緣應力σy下分以下三種情況討論：</p><p>　　截面上、下緣均布置力筋</p><p>　　由力筋N上及N下在截面上、下緣產(chǎn)生的應力分別為

57、：</p><p><b>　　σy上=++-</b></p><p><b>　　σy下=-++</b></p><p>　　可得到上緣和下緣預應力筋的數(shù)目:</p><p>　　n上=[Mmax(e下-K下)-Mmin(K上+e下)]/[(K上+K下)(e上+e下)]×1/</p

58、><p>　　n下=[Mmax(e下+K下)+Mmin(K上-e下)]/[(K上+K下)(e上+e下)]×1/</p><p>　　當截面只在下緣布置預應力筋N下以抵抗正彎矩時,當由上緣不出現(xiàn)拉應力控制時:</p><p>　　由N下/A-N下e下/W上=-Mmin/W上，得到:</p><p>　　n下=Mmin/(e下-K下) &l

59、t;/p><p>　　當由下緣不出現(xiàn)拉應力控制時：</p><p>　　由N下/A+N下e下/W上=-Mmin/W上，得到:</p><p>　　n下=Mmax/(e下+K上)</p><p>　　當截面只在上緣不出現(xiàn)拉應力控制時,由N上以抵抗負彎矩時分兩種情況考慮:</p><p>　　當由上緣不出現(xiàn)拉應力控制時,由N上

60、/A+N上e上/W上=-Mmin/W上</p><p>　　得到: n上=-Mmin/(e下+K上)</p><p>　　當由下緣不出現(xiàn)拉應力控制時,由N上/A-N上e上/W下=Wmax/W下</p><p>　　得到:n上=Mmax/(K上-e上)</p><p>　　本設計預應力鋼束按照橋梁標準圖進行布置，共配置了20束梁內(nèi)預應力筋，15

61、束現(xiàn)澆段鋼束預應力筋。下面是預應力筋布置具體表格：</p><p>　　表4.1 預應力荷載表格(單位：MPa)</p><p>　　注：a1～e4為預制梁體內(nèi)預應力筋，x1～z5為現(xiàn)澆段預應力筋。</p><p>　　第二節(jié) 預應力損失計算</p><p>　　預應力束的張拉控制應力，參照《公路橋涵設計規(guī)范》預規(guī)第5.2.1條：<

62、/p><p>　　構(gòu)件在預加應力時，預應力鋼絞線的錨下控制應力符合σk≤0.75Ryb</p><p>　　故，σk=0.75*1860=1395MPa</p><p>　　由于施工中預應力索的張拉采用后張法，故按預規(guī)第5.2.5條，應計算以下預應力損失：</p><p>　　預應力筋與管壁間的摩察損失σs1;錨具變形，鋼筋回縮和拼裝構(gòu)件的接縫壓

63、縮損失σs2；混凝土彈性壓縮損失σs4;預應力索的應力松弛損失σs5；混凝土的收縮徐變損失σs6；</p><p>　　預應力筋與管道間的摩察損失σs1,</p><p><b>　　按以下公式計算：</b></p><p>　　σs1=σk[1-e-(uθ+kx)] 其中u=0.35，k=0.003.</p><p>

64、　　（2）錨具變形，鋼筋回縮和拼裝構(gòu)件的接縫壓縮損失σs2，在計算接縫壓縮引起的應力損失時，認為接縫在第一批鋼束錨固后既完成全部變形量，以后錨固得各批鋼束對該接縫不再產(chǎn)生壓縮。預規(guī)第5.2.7條規(guī)定可以考慮與張拉鋼筋時的摩阻力相反的摩阻作用，為保守設計，本設計不考慮該項以補償鋼束在與橋面平行的平面內(nèi)的彎曲摩阻。</p><p>　?。?）混凝土彈性壓縮損失σs4</p><p>　?。?）

65、根據(jù)《公路橋涵設計規(guī)范》預規(guī)第5.2.9條后張法構(gòu)件采用分批張拉時，先張拉是鋼束由于張拉后批鋼束所產(chǎn)生的混凝土彈性壓縮引起的應力損失：σs4=ayΣΔσh1,式中ΣΔσh1為先張拉鋼束重心處由后張拉各批鋼束產(chǎn)生的混凝土法向應力。</p><p>　　根據(jù)《公路橋涵設計規(guī)范》預規(guī)第5.2.10條，對于由鋼絞線組成的預應力鋼束，在采用超張拉方法施工中，由鋼絞線松弛引起的損失終極值=0.045，錨下控制應力：=1395

66、MPa,故=0.045×1395=62.8MPa</p><p>　　本設計預應力損失組合計算結(jié)果如下（由于數(shù)值較多，只列舉了a1和x1的計算結(jié)果）：</p><p>　　表4.2 鋼束a1的預應力損失表格</p><p>　　圖4.1 CS1階段鋼束a1預應力損失圖(單位：kN)</p><p>　　圖4.2 CS7階段鋼

67、束a1預應力損失圖(單位：kN)</p><p>　　表4.3 鋼束x1的預應力損失表格</p><p>　　圖4.3 CS3階段鋼束x1預應力損失圖(單位：kN)</p><p>　　圖4.4 CS7階段鋼束x1預應力損失圖（單位：kN）</p><p><b>　　本章小節(jié)</b></p><

68、;p>　　根據(jù)配筋計算要求，預應力梁應滿足彈性階段的應力要求和塑性階段的強度要求。本設計預應力鋼束按照橋梁標準圖進行布置，共配置了20束梁內(nèi)預應力筋，15束負彎矩束。預應力筋的配置是參照標準圖進行配置，并在建模過程中做了一定的修改。梁中預應力筋分為兩種，一種是預制梁內(nèi)已有的配束，另一種是現(xiàn)澆段預應力束。均采用后張法，兩端張拉的方式張拉。</p><p>　　第五章 全橋應力驗算</p>&

69、lt;p>　　第一節(jié) 截面應力驗算</p><p>　　根據(jù)承載能力極限狀態(tài)組合的結(jié)果，判定截面的受力類型，然后按公式驗算其強度是否滿足。</p><p>　　一、正截面強度驗算 </p><p>　　1.T形截面受壓區(qū)翼緣計算</p><p>　　按規(guī)定，對于T形截面受壓區(qū)翼緣計算寬度b1‘，應取用下列三者中的最小值：</p&

70、gt;<p><b>　　≤L/3</b></p><p>　　≤220cm（主梁間距）</p><p><b>　　≤b+2c+12</b></p><p>　　2.確定混凝土受壓區(qū)高度</p><p>　　按規(guī)范，對于帶承托翼緣板的T形截面：</p><p>

71、;　　當成立時，中性軸載翼緣部分內(nèi)，否則在腹板內(nèi)，同時公預規(guī)要求混凝土受壓區(qū)高度應符合：</p><p><b>　　x≤ξjyh0</b></p><p>　　式中：ξjy—預應力受壓區(qū)高度界限系數(shù)，對于預應力碳素鋼絲ξjy=0.4跨中截面ay=18.3cm</p><p><b>　　3、驗算正截面強度</b><

72、/p><p>　　按規(guī)范，計算公式為：</p><p>　　式中：γc—混凝土安全系數(shù)，取用1.25。</p><p>　　本設計正截面強度驗算符合要求，下面是第一跨結(jié)構(gòu)正截面驗算表格：</p><p>　　表5.1 正截強度驗算結(jié)果表格(1-15單元)</p><p><b>　　二、斜截面強度驗算</

73、b></p><p>　　1．斜截面抗剪強度驗算</p><p>　　選腹板寬度改變處的截面（變化點截面）驗算，復核主梁截面尺寸</p><p>　　T形截面梁當進行斜截面抗剪強度計算時，其截面尺寸應符合：</p><p><b>　　Qj≤0.051</b></p><p>　　式中：Qj

74、—經(jīng)內(nèi)力組合后支點截面上的最大剪力</p><p>　　b—支點截面得腹板厚度（cm）</p><p>　　h0—支點截面得有效高度</p><p>　　R—混凝土標號（MPa）；</p><p>　　2．斜截面抗剪強度驗算</p><p>　?。?）驗算是否需要進行斜截面抗剪強度計算</p><p

75、>　　根據(jù)規(guī)范，若符合下列公式要求時，則不需要進行斜截面抗剪計算： Qj≤0.038R1bh0</p><p>　　式中：R1—混凝土抗拉設計強度（MPa）；</p><p>　　Qj、b、h0的單位同上述說明一致。</p><p>　　（2）計算斜面水平投影長度c</p><p>　　計算公式為：

76、c=0.6mh0</p><p>　　式中：m—斜截面頂端正截面處的剪跨比，m=M/Qh0，當m<1.7時，取 m=1.7</p><p>　　Q—通過斜截面頂端正截面內(nèi)由使用荷載產(chǎn)生的最大剪力；</p><p>　　M—相應于上述最大剪力時的彎矩；</p><p>　　h0—通過斜截面受壓區(qū)頂端截面上的有效高度，自受拉縱向主鋼筋的合力

77、點至受壓邊緣的距離（以cm計）</p><p><b>　　3．抗剪強度計算</b></p><p>　　主梁斜截面抗剪強度應按下式計算：</p><p><b>　　Qj≤Qhk+Qw</b></p><p>　　式中：Qj—經(jīng)組合后通過斜截面頂端正截面內(nèi)的最大剪力（KN）</p>

78、<p>　　設混凝土收縮和徐變在野外一般條件（相對濕度為75%）下完成，受荷時混凝土加載齡期為28天。</p><p>　　4．使用荷載作用階段計算</p><p><b>　　混凝土法向應力驗算</b></p><p>　　此階段為有預加力和全部恒載作用的階段，通常是跨中截面上緣可能出現(xiàn)最大壓應力和下緣最大拉應力（或最小應力）。&l

79、t;/p><p><b>　　計算公式如下：</b></p><p>　　式中：Ny、My—由有效預加力產(chǎn)生的預加內(nèi)力；</p><p>　　Wjs、Wjx—分別為對上、下緣的凈截面抵抗矩；</p><p>　　W0s、W0x—分別為對上、下緣的換算截面抵抗矩；</p><p>　　Wg1、Wg2—分

80、別由第一期、第二期恒載產(chǎn)生的彎矩；</p><p>　　Mp—由活載產(chǎn)生的彎矩，有組合Ⅰ和Ⅲ的兩種情況；</p><p>　　在使用荷載（組合Ⅰ）作用下，全預應力梁截面受拉邊緣由預加力引起的預壓應力必須大于或等于由使用荷載引起的拉應力，即σh≥0通過各截面上下緣混凝土法向應力計算，其結(jié)果表明受拉區(qū)（組合Ⅰ）都未出現(xiàn)拉應力。</p><p>　　5．混凝土主應力驗算&

81、lt;/p><p>　　此項驗算包括混凝土主拉應力和主壓應力，對前者驗算主要為了保證主梁斜截面具有與正截面同等的抗裂安全度，而驗算后者是保證混凝土在沿主壓應力方向破壞時也具有足夠的安全度。</p><p><b>　　（1）剪應力計算</b></p><p>　　計算公式： τ=τg1+τp+g2-τy</p>&

82、lt;p>　　式中：τ—由使用荷載和彎起的預應力鋼束在主應力計算點上產(chǎn)生的混凝土剪應力；</p><p>　　τg1—第一期恒載引起的剪應力，其中載截面凈軸（j-j） 上τg1=；在換軸（o-o）上τg1=；</p><p>　　τp+g2—活載及第二期恒載共同引起的剪應力，其中在凈軸（j-j）上；在o-o上的；</p><p>　　Qp—活載剪力，有（汽-

83、超20）和掛-100兩種情況；</p><p>　　τy—預加力引起的剪應力，由鋼束錨固時產(chǎn)生的和σsⅡ損失產(chǎn)生的剪應力組合而成；</p><p><b>　?。?）主應力計算</b></p><p>　　按規(guī)定，當只在主梁縱向有預應力時，計算公式為：</p><p>　　式中：σhx—預加力和使用荷載在計算主應力點上產(chǎn)

84、生的混凝土法向應力，按σhx=σh±σ計算；</p><p>　　σh—在計算主應力點上由預加應力（扣除全部應力損失）產(chǎn)生的混凝土法向應力，由鋼束錨固時產(chǎn)生的和σsⅡ損失產(chǎn)生的法向應力組合而成（見表23）；</p><p>　　σ—在計算主應力點上由使用荷載產(chǎn)生的混凝土法向應力，按下式計算：</p><p>　　yi、yo—分別為各計算的主應力點到截面凈軸

85、和換軸的距離；</p><p>　　Mp—活載引起的彎矩，有（汽+人）和掛-100兩種情況。</p><p>　　在使用荷載作用下混凝土主應力應符合下列規(guī)定：</p><p>　　荷載組合Ⅰ： σzl≤0.8Rlb=2.08MPa</p><p>　　σza≤0.6Rab=16.8MPa</p><p>　　6

86、、驗算鋼束中的最大應力</p><p><b>　　計算公式：</b></p><p>　　式中： σy—有效預應力；</p><p>　　Mg1、Mg2—第一、第二期恒載產(chǎn)生的梁內(nèi)彎矩；</p><p>　　Mp—活載產(chǎn)生的梁內(nèi)彎矩，分（汽）和掛-100兩種情況；</p><p>　　eji、

87、eoi—分別為鋼束重心到截面凈軸和換軸的距離，即：</p><p>　　eji=yjx-ai，eoi= yox-ai</p><p>　　對于鋼束載使用荷載作用下，預應力鋼束的應力（扣除全部預應力損失）應符合下列要求：</p><p>　　荷載組合Ⅰ： σy≤0.65Ryb=1040MPa</p><p>　　荷載組合Ⅲ： σ

88、y≤0.70Ryb=1120MPa</p><p>　　本設計斜截面強度驗算符合要求，具體結(jié)果見表5.2</p><p>　　表5.2 斜截面強度驗算結(jié)果表格（91-111單元）</p><p>　　第二節(jié) 施工階段應力驗算</p><p>　　預加應力階段的應力驗算此階段指初始預加力與主梁自重力共同作用，為預加力最大而荷載最小的受力階段

89、，鑒于支點附近截面的荷載彎矩很小，故通常演算這些截面下緣的壓應力和上緣的拉應力。梁變化點截面的計算公式如下：</p><p>　　式中：Nyo、Myo—鋼束錨固時，由預加力產(chǎn)生的預內(nèi)力；</p><p>　　Wjs、Wjx—分別為上、下緣的凈截面抵抗矩；</p><p>　　通過各控制截面計算，得知截面邊緣的混凝土法向應力均能符合上述規(guī)定。因此就法向應力而言，表明在

90、主梁混凝土達到90%強度時可以開始張拉鋼束。</p><p><b>　　本章小節(jié)</b></p><p>　　根據(jù)承載能力極限狀態(tài)組合的結(jié)果，判定截面的受力類型，然后按公式驗算其強度是否滿足。預加應力階段的應力驗算此階段指初始預加力與主梁自重力共同作用，為預加力最大而荷載最小的受力階段，鑒于支點附近截面的荷載彎矩很小，故通常演算這些截面下緣的壓應力和上緣的拉應力。&

91、lt;/p><p>　　第六章 施工方案說明</p><p>　　本橋為預應力混凝土連續(xù)梁橋，采用兩聯(lián)2×30米+3×50米預制T梁結(jié)構(gòu)，橋梁總長為223米，在橋臺兩側(cè)分別設5米和8米長的搭接板，施工方法為先簡支后連續(xù)的體系轉(zhuǎn)化法，先簡支后連續(xù)法，就是先將簡支梁安裝就位后，再通過張拉支座處上翼處的負彎矩鋼束，形成連續(xù)梁體系。下面對施工作以簡介：</p>&l

92、t;p><b>　　一.下部結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　本橋基礎采用鉆孔樁基礎，具體尺寸見總體布置圖。</p><p><b>　　二.上部結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　1．本橋上部結(jié)構(gòu)分為兩聯(lián)，分聯(lián)施工。采用吊裝機吊裝預制梁，梁預制時兩端各留1米的現(xiàn)澆段。</p><p>　　2．

93、體系轉(zhuǎn)換，將簡支結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換成連續(xù)結(jié)構(gòu)，梁內(nèi)應力情況發(fā)生變化，張拉上部的負彎矩鋼束，支座處出現(xiàn)負彎矩，結(jié)構(gòu)變?yōu)檫B續(xù)梁。</p><p><b>　　三．注意事項</b></p><p>　　張拉支座處的負彎矩時，必須是現(xiàn)澆段混凝土澆筑完5天以后，這樣才能保證混凝土的強度，在張拉時不會開裂。</p><p><b>　　致謝</b&g

94、t;</p><p>　　經(jīng)過半年的忙碌和工作，本次畢業(yè)設計已經(jīng)接近尾聲，作為一個本科生的畢業(yè)設計，由于經(jīng)驗的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒有導師的督促指導，以及一起工作的同學們的支持，想要完成這個設計是難以想象的。 這里首先要感謝我的指導老師**老師。他們平日里工作繁多，但在我做畢業(yè)設計的每個階段，從查閱資料，設計草案的確定和修改，中期檢查，后期詳細設計，整個過程中都給予了我悉心的指導。我的設

95、計較為復雜煩瑣，但是兩位老師仍然細心地糾正我們設計中的錯誤。他們嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度和科學研究的精神也是我永遠學習的榜樣，并將積極影響我今后的學習和工作。</p><p>　　本次畢業(yè)設計中，我深深的感覺到了基礎知識的重要性。在以前學習專業(yè)課時，老是覺得所學的東西跟實踐相差的太遠，甚至覺得沒什么用。在畢業(yè)設計的過程中，我感覺到那些基礎知識是相當重要的。在以后的學習生活中切不可急于求成而忽略了基礎的夯實。</p&g

96、t;<p>　　大學畢業(yè)后，我將在新的環(huán)境中學習和工作，但畢業(yè)設計這段時間是我四年的大學生活最充實得一段時間，我也初步掌握了結(jié)構(gòu)設計的基礎知識。在以后工作階段，我將更加對基礎知識的學習，繼續(xù)扎實的學習土木工程的專業(yè)知識，爭取早日成為一名優(yōu)秀的結(jié)構(gòu)工程師。在此再次感謝在這次畢業(yè)設計中支持和幫助我的老師和同學。</p><p><b>　　參考書目</b></p>&

97、lt;p>　　范立礎主編，橋梁工程，北京：人民交通出版社，1987</p><p>　　姚玲森主編，橋梁工程，北京：人民交通出版社，1985</p><p>　　丁小軍主編，混凝土結(jié)構(gòu)設計原理</p><p>　　公路橋涵設計通用規(guī)范（JTJ021—89）</p><p>　　公路鋼筋混凝土橋涵設計規(guī)范（JTJ022—85）</p

98、><p>　　橋梁墩臺與基礎，蘭州交通大學橋梁工程系</p><p>　　凌治平，胡安邦主編，基礎工程，北京：人民交通出版社，1997</p><p>　　許克賓主編，橋梁施工，北京：中國建筑工業(yè)出版社</p><p><b>　　附錄 外文翻譯</b></p><p>　　The New Badal

99、ona Railway Bridge – A Structure for the City</p><p><b>　　Summary</b></p><p>　　The design of structures in metropolitan habitats is always a challenge due to the important numberof r

100、equirements to fulfil. Design especially when it deals with railways or roads has to combine theneeds of those infrastructures with the human environment, which is the case of the railway bridgein the city of Badalona.&l

101、t;/p><p>　　Nowadays the city area that faces the sea is occupied by contaminating industries. The council istrying to open the city to the Mediterranean Sea, demolishing unsightly and useless buildings andchang

102、ing the use of the ones with architectural or technical value. Now a beach and a yachtingharbour are being built.</p><p>　　A railway line runs parallel to the coast dividing the centre of the city from the s

103、hore area. There areno funds to construct a tunnel for the railway line, consequently a bridge has to be built to increasethe connection between the centre of the city and the new coast facilities.</p><p>　　

104、A design competition was carried out for a railway bridge, which will cross a new pedestrian area, apart of the new harbour and two streets. The contract for the bridge design was awarded toFHECOR Consulting Engineers on

105、 the basis of a preliminary design.The idea of the proposal was to combine functionality, structural rationality, aesthetics and lowconstruction and maintenance costs. Also the client has the intention to construct the b

106、ridge as alandmark that will be the image of the new urban d</p><p>　　Keywords: Urban Bridge, Railway, Prestressed, Structural shape.</p><p>　　1. Introduction</p><p>　　Badalona is a

107、 major satellite city of Barcelona on the Mediterranean coast. The nucleus of the cityis cut off from the shoreline by the railway line which connects the different suburban centres ofBarcelona located along the Mediterr

108、anean coast. The railway line is currently one of the SpanishRailway Consortium’s (RENFE) most profitable passenger lines. Along the railway line industrialbuildings have sprung up over the years forming a once important

109、 industrial centre but at the sametime furtheri</p><p>　　In order to try to regenerate the coast and improve its connection with the urban centre, the City ofBadalona together with the Comarcal Council of Ba

110、rcelona have created Marina de Badalona S.A.whose main purpose is to regenerate the urban landscape by carrying out a major urbandevelopment project which includes a port for sport boats and fishing, the reconditioning o

111、f existing nteresting industrial buildings for other use and the demolishing of more common warehouses andother constructions in o</p><p>　　The construction of the new port or marina involves the building of

112、 a new canal which will crossthe existing railway line extending into the land about 350 m. This canal will serve as parking docksfor the boats.In order to create this new waterway and allow the crossing of the existing

113、railwayline, a newbridge is needed (see fig 1). In this paper the conception process of this bridge, which will become asymbol of the urban development is described. </p><p>　　2. Main condition to be fulfill

114、ed by the bridge</p><p>　　The main conditions to be fulfilled by the bridge are the following:</p><p>　　􀂃 The bridge width must fulfil the horizontal and vertical clearance conditions o

115、f the railwayline.</p><p>　　􀂃 The depth of the deck needs to be small due to the very strict vertical clearance.</p><p>　　􀂃 The horizontal channel clearance needs to be at leas

116、t 45 meters, although it is desirable notto locate any supports within the canal. This last condition results in a main span of at least</p><p><b>　　72 m.</b></p><p>　　􀂃 The

117、 bridge must also leave clearance for port operation roads on both sides of the canal andcross over a roundabout carrying local traffic.</p><p>　　􀂃 Since it is a railway bridge it cannot be a very l

118、ight structure. It requires appropriate stiffnessand bearing capacity.</p><p>　　􀂃 In spite of the last point, the bridge is conceived as a symbol of the urban development andtherefore aesthetical co