预应力连续刚构桥毕业设计(2)

桥面纵坡: 双向0%; 设计洪水频率：1/100；

航道等级:III-(2)级：通航净空：75×10mH(宽×高); 2) 采用规范

《公路桥涵设计通用规范》（JTJ D60—2004），2004年；

《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTJ D62—2004），2004年； 《公路砖石及混凝土桥涵设计规范》（JTJ—85），1985年； 《公路工程技术标准》（JTJ001—97），1997年；

《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTJ024—85）1985年； 《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041—2000）2000年。 2.3 主要材料

1）混凝土：预应力混凝土主梁和桥面主要构件采用50号混凝土，预应力混凝土桥墩(双肢薄壁刚构墩)为40号混凝土,其余构件采用30号混凝土；

2）预应力钢材：纵向预应力钢材采用低松弛高强钢绞线，符合Asim-92标准；竖向预应力钢材采用精轧螺纹钢筋；

4）钢材：锚头垫板、灯具连接板采用低碳钢。锚具采用符合标准配套钢绞线锚具； 5）其它：预应力管道采用波纹管成型。 2.4 桥面铺装

6厘米沥青混凝土+2厘米沥青保护层+6厘米水泥混凝土+三角垫层。 2.5 支座强迫位移

桥墩(双肢薄壁刚构墩)：下沉1.5cm。 2.6 温度影响

整体温差: 升温15℃、降温10℃。 局部温差: 箱梁等缘上、下缘温差5℃。 2.7 桥型方案选择

总体设计：本桥设计采用变截面大跨径预应力连续刚构桥本桥选用分跨为70+120+70m,边跨与主跨之比为70/120=0.58，满足参考要求，变截面预应力刚构桥主桥全长260m。其桥跨结构简图见下图 2-1

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图2-1 桥跨计算简图 （单位m）

采用变截面预应力刚构箱梁桥的优点：

1）箱型截面整体性好，结构刚度大、截面抗弯、抗扭能力强；

2）箱梁的顶、低板可提供足够面积来布置预应力钢束，以承受正、负弯矩；

3）箱型截面能提供较大的顶板翼缘悬臂，底板宽度相应较窄，可以大幅度减下部工程量； 4）采用变高度是适应连续梁内力变化的需要，且加大根部梁重可以减小跨中正弯矩，便于配筋和施工。

5）桥梁在一联中无伸缩缝，行车条件较好； 2.8 主体结构设计

本设计桥墩采用双肢薄壁桥墩,主梁采用单箱单室。箱梁的高度、底板厚度以二次抛物线变化，腹板厚度以折线变化，如构造图所示。

1) 采用双肢薄壁墩：这是我设计本桥的最关键的地方，目的也就是要研究它与一般的连续桥梁有何不同，根据连续刚构桥梁的理论分析，多跨连续刚构，由于结构上墩固结，为减少次内力的敏感性，必须选择抗压刚度较大、抗推刚度较小的单壁或双肢薄壁墩，使墩适应梁的变形。一般情况下，在初步的设计选择墩的尺寸时，其长细比可为16~20。双薄壁墩的中距与主跨之比在1/20~1/25之间。本设计墩宽取1米，长度为5米，高度取14米，双墩的间距为5米，和箱梁底一样宽，其长细比约为14，中距与主跨之比为1/24。满足要求。至于承台和桩基础设计都是按照参考要求设计的，承台高3.5米，宽和长为8.5米，桩直径1.5米。详细布置见桥梁总体图D-1。

2) 梁高、板厚的确定

对于箱梁桥跨径、梁高及腹板厚度尺寸的要求，桥梁设计规范作了相关规定：预应力混凝土连续梁（刚构）桥的经济跨度为100~240m；变高度连续梁，支点截面梁高h为跨径的1/16~1/20，跨中截面梁高h为跨径的1/30~1/50；腹板的最小厚度首先要满足构造要求，但最终取决于受力要求，对于中等以上跨径的混凝土梁式桥，随着跨径的不同和构造要求、受力需要，腹板的厚度一般在40~70cm之间 。

梁高：支点梁高取7m，高跨比为7/120=1/17.14。跨中高度取2.5m，高跨比为2.5/120=1/48。 顶底板厚：根据相关规定并参考国内已建预应力连续梁桥，考虑布置预应力钢束、普通钢筋及承受轮载的需要，箱梁顶板厚度一般为15~30cm，本桥箱梁顶板厚取28cm,翼缘顶板厚度取15cm。根部底板厚度取70cm，0号块加大到90cm以承受较大的弯矩，跨中底板厚度取25cm。梁高、底板均按二次抛物线y?4?f?x??L0?x?（计算梁高变化时f=4.5m，计算底板厚度变化时f=4.05m，2变化，

L0L0=114m），腹板厚度跨中0.4m，在桥墩加厚到0.7m，加大腹板厚度是为了增加箱梁的抗剪能力。

3) 横截面尺寸

桥面全宽10m，采用单箱单室构造，对称布置。箱梁底板宽为5m。顶板外翼缘外悬2.5m。箱梁顶板翼缘端部厚度左端为15cm，右端为15cm，为利脱模并减弱转角处的应力集中，腹板与顶板外侧相接处做成统一的如图所示的承托，腹板与顶板内侧相接处做成50cm×50cm，腹板和底板内侧相接处做成50cm×50cm，不随腹板厚度变化。主梁支点根部及跨中横截面构造如图2-2。

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图2-2 箱梁构造图 （单位cm）

4) 横隔梁设置

箱形截面梁的抗弯及抗扭刚度较大，除在支点处设置横隔梁以满足支座布置及承受支座反力需要外，可设置少量中横隔梁。箱梁横隔梁的主要作用是增加截面的横向刚度，限制畸变应力。本桥在各刚构墩处设置50cm厚的横隔板，在中跨跨中及边跨支点处设置100cm厚的横隔板,主桥悬浇连续梁预应力体系采用两向预应力。纵向预应力束根据张拉的时间与形状不同可分为前期直束、前期下弯束和后期束，前期直束与前期下弯束在浇筑“T”时进行张拉，后期束在“T”浇筑完毕以及前期直束和前期下弯束张拉完成后，主桥合拢时或成桥后进行张拉。

前期直束和下弯束为22?15.24mm和12?15.24mm钢绞线，本设计控制应力0.70Ry=1300 Mpa，分别配置OVM-22、OVM-12锚具，两端张拉；后期束为15?15.24mm和10?15.24mm钢绞线，控制应力0.70Ry=1300Mpa，配置OVM-15锚具、OVM-10锚具，两端张拉。

箱梁腹板内设竖向预应力精轧螺纹钢筋，直径?32mm，配YGM锚具，控制应力0.9Ry，布置于距腹板外边缘10cm处，每一个腹板一根，竖向精轧螺纹钢筋纵向间距在边支点附近为100cm，中支点附近为50cm，箱梁下端为非张拉端，上端为张拉端。

主桥上部结构采用悬臂现浇法施工，结构计算采用《桥梁博士3.0》进行电算，辅以手算校核，全桥建模共分125个节点，120个杆件元，1～108号为主梁单元，109-120为桥墩单元，计算模拟施工阶段54个（即53个施工阶段加1个使用阶段）。

bbjjbjj3 结构模型及计算参数

3.1 结构离散化的基本原则

结构离散时应遵循以下三个基本原则：

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1）计算模型应尽量符合实际结构的构造特点和受力特点，以保证解的真实性；

2）保证体系的几何不变性，特别是在错综复杂的转换过程中更应注意，同时要避免出现与实际结构受力不符的多余联结；

3）在合理模型的前提下，减少不必要的结点数目，以缩短计算时间，减少后处理工作量。 杆系单元的划分，应根据结构的构造特点，实际问题的需要以及计算精度的要求来决定。因此，用来划分单元的结点，应在以下位置设置：

1）各关键控制截面处； 2）构件交接点、转折点； 3）截面突变处； 4）不同材料结合处；

5）所有支承点（包括永久和临时支承）；

6）对于由等截面直杆组成的桥梁结构，除梁、柱等构件的自然交结点处必须设置结点外，杆件中间结点的多少，对计算精度并无影响。一般根据验算截面的布置以及求算影响线时单位力作用点的要求，来确定所需的中间结点；

7）对于变截面杆或曲杆结构，尽量细分，使折线形模型尽可能接近实际曲线结构的受力状态； 8）施工缝处；

3.2 计算模型和施工阶段划分

依照本桥的结构布置，在确定计算模型时，主要应注意以下几点：

1）确定计算模型时，结点和单元的划分主要根据主梁每次施工长度来确定，每一块悬浇箱梁取为一个单元；

2）主墩单元的多少对结构分析精度影响不大，按一般划分原则进行单元和结点的划分； 3）墩顶与箱梁中性轴之间以刚臂连接

全桥共分125个结点，120个杆单元，1～108号为主梁单元，109~120为桥墩单元。

施工阶段的划分是根据结构详细的施工步骤予以确定的。根据施工步骤全桥共划分22个施工阶段形成结构体系，施工阶段的分析中须考虑挂篮的移动、混凝土的浇注、预应力筋的张拉以及施工临时荷载的变化等。 3.3 悬臂节段划分

悬臂施工对于箱形截面，将梁体每2～5米分为一个节段，以挂篮为施工机具进行对称悬臂施工。节段宜划成分批等长度，节段长度可适当逐渐加大，以便于施工，同时应尽可能发挥挂篮的承载能力。0号和1号块采用支架施工，其长度的取值应考虑为2号块的悬臂施工提供足够的作业平台，同时也不应该太大，以免浪费材料，增加主梁自重。本设计0号块长度为6米，1号块2米以满足这些要求,0号段自重2171.52kN。其他各节段长度（只取一个悬臂长度）如表3-1：

表3-1 各悬臂节段长度表

节段 长度(m)

1号块 2.0

2号块 2.5

3号块 2.5

4号块 2.5

5号块 2.5

6号块 2.5

7号块 2.5

8号块 2.5

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节段 长度(m) 9号块 2.5 10号块 2.5 11号块 2.5 12号块 2.5 20号块 2.5 21号块 3.5 22号块 3 23号块 1 23456101112131415161718192021789220321 图3-1 悬臂节段划分示意图 3.4 材料特性和计算参数

主梁采用50号混凝土，混凝土容重26kN/m，50号混凝土弹性模量为3.45×104Mpa，抗压设计强度22.4Mpa，线膨胀系数α＝1×105，混凝土材料的收缩徐变特性全部按照规范规定取值。

－

3桥墩采用40号混凝土，混凝土容重25kN/m，30号混凝土弹性模量为3.00×104Mpa，抗压设计强度13.8 Mpa，线膨胀系数α＝1×105，混凝土材料的收缩徐变特性全部按照规范规定取值。

－

3预应力采用钢绞线束施加，钢绞线弹性模量取1.95×105MPa，钢绞线采用中交新预应力筋：270K级钢绞线，公称直径15.24mm，公称面积140mm2，抗拉标准强度为1860MPa。 3.5 施工环境和温度模式

(1) 施工环境按野外一般条件湿度。 (2) 温度模式：

a) 均匀温差成分：升温取13℃，降温取－13℃。 b) 不均匀温差成分：箱梁翼板范围内均匀升温5℃ 。

4 恒载内力计算

4.1 毛截面特性计算

计算恒载前首先确定单元截面梁高，梁高和底板均按二次抛物线y?4?f?x??L0?x?2变化，

L0（计算梁高变化时f=4.5m，计算底板厚度变化时f=4.05m，L0=114m） 通过计算各截面梁高及毛截面特性列如下表：

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