土木工程桥隧方向毕业设计论文-连续梁桥

1、第1章 绪论自60年代中期在德国莱茵河上采用悬臂浇筑法建成Bendorf桥以来，悬臂浇筑施工法和悬臂拼装施工法得到不断改进、完善和推广应用，从而使得预应力混凝土连续梁桥成为许多国家广泛采用的桥型之一。我国自50年代中期开始修建预应力混凝土梁桥，至今已有40多年的历史，比欧洲起步晚，但近对年来发展迅速，在预应力混凝土桥梁的设计、结构分析、试验研究、预应力材料及工艺设备、施工工艺等方面日新月异，预应力混凝土梁桥的设计技术与施工技术都已达到相当高的水平。预应力混凝土连续梁桥是预应力桥梁中的一种，它具有整体性能好、结构刚度大、变形小、抗震性能好，特别是主梁变形挠曲线平缓，桥面伸缩缝少，行车舒适等优点。

2、加上这种桥型的设计施工均较成熟，施工质量和施工工期能得到控制，成桥后养护工作量小。预应力混凝土连续梁的适用范围一般在150m以内，上述种种因素使得这种桥型在公路、城市和铁路桥梁工程中得到广泛采用。目前我国已建成的有代表性的大跨径公路和城市预应力混凝土连续梁桥如表 1-1所示。虽然本论述的重点是设置支座的预应力混凝土连续梁桥，但有必要简要介绍一下由T型刚构体系与连续梁体系结合而成，采用薄壁柔性桥墩、墩梁团结的预应力混凝土连续刚构桥。这种桥型上部结构的受弯性能与连续梁基本相同。由于墩梁固结，主墩不设支座，顺桥向抗弯刚度和根桥向抗扭刚度较大，能满足特大跨径桥梁的受力要求，从而使得预应力混凝土梁桥的跨

3、径适用范围从连续梁桥的150m左右，发展到300m以上。表 1-1 我国已建成的预应力混凝土连续梁桥序号桥名主桥跨径（m）桥址建成年份1南京长江大桥二桥北汊桥90+1653+90江苏20002六库怒江大桥85+154+85云南19953黄浦江奉浦大桥85+1253+85上海19954常德沅水大桥84+1203+84湖南19865东明黄河公路大桥75+1207+75山东19936风陵渡黄河大桥875+87+1147+87山西19947沙洋汉江大桥63+1116+63湖北19858珠江三桥80+110+80广东19839宜城汉江公路大桥55+1004+55湖北199010松花江大桥59+907+5

4、9黑龙江1986连续梁桥： (lian xu liang qiao) continuous beam bridge两跨或两跨以上连续的梁桥，属于超静定体系。连续梁在恒活载作用下，产生的支点负弯矩对跨中正弯矩有卸载的作用，使内力状态比较均匀合理，因而梁高可以减小，由此可以增大桥下净空，节省材料，且刚度大，整体性好，超载能力大，安全度大，桥面伸缩缝少，并且因为跨中截面的弯矩减小，使得桥跨可以增大。连续梁桥是中等跨径桥梁中常用的一种桥梁结构，预应力混凝土连续梁桥是其主要结构形式，它具有接缝少、刚度好、行车平顺舒适等优点，在30-120m跨度内常是桥型方案比选的优胜者。而横张预应力混凝土技术在T型梁、

5、箱型梁、空心板桥三座常规跨径简支梁桥中的应用，取得了明显的技术经济效益。为拓宽横张预应力技术的应用范围，将其应用到更大跨度的连续梁桥中就显得尤为必要了。主梁是连续支承在几个桥墩上。在荷载作用时，主梁的不同截面上有的有正弯矩，有的有负弯矩，而弯矩的绝对值均较同跨径桥的简支梁小。这样，可节省主梁材料用量。连续梁桥通常是将35孔做成一联，在一联内没有桥面接缝，行车较为顺适。连续梁桥施工时，可以先将主梁逐孔架设成简支梁然后互相连接成为连续梁。或者从墩台上逐段悬伸加长最后连接成为连续梁。近一、二十年，在架设预应力混凝土连续梁时，成功地采用了顶推法施工，即在桥梁一端（或两端）路堤上逐段连续制作梁体逐段顶向

6、桥孔，使施工较为方便。连续梁桥主梁内有正弯矩和负弯矩，构造比较复杂。此外，连续梁桥的主梁是超静定结构，墩台的不均匀沉降会引起梁体各孔内力发生变化。因此，连续梁一般用于地基条件较好、跨径较大的桥梁上。1966年建成的美国亚斯托利亚桥，是目前跨径最大的钢桁架连续梁桥，它的跨径为376米。连续梁桥在结构重力和汽车荷载等恒、活载作用下，主梁受弯，跨中截面承受正弯矩，中间支点截面承受负弯矩，通常支点截面负弯矩比跨中截面正弯矩大。作为超静定结构，温度变化、混凝土收缩徐变、基础变位以及预加力等会使桥梁结构产生次内力。由于预应力结构可以有效地避免混凝土开裂，能充分发挥高强材料的特性，促使结构轻型化，预应力混凝

7、土连续梁桥具有比钢筋混凝土连续梁桥较大的跨越能力，加之它具有变形和缓、伸缩缝少、刚度大、行车平稳、超载能力大、养护简便等优点，所以在近代桥梁建筑中已得到越来越多的应用。预应力混凝土连续梁桥适宜于修建跨径从30m到100多m的中等跨径和大跨径的桥梁。我国连续梁桥的发展桥梁设计技术1）主要设计规范a.1978年交通部颁布了我国第一部公路预应力混凝土桥梁设计规范，该规范按单一系数极限状态设计理论编制，比以往采用的破坏阶段理论规范前进了一步。b.1985年交通部颁布了公路桥涵设计规范，其中公路钢筋混凝土预应力混凝土桥涵设计规范（JTJ023-85将单一系数改成多系数，以塑性理论为基础作强度极限计算，以

8、弹塑性或弹性理论为基础作正常使用极限计算。85规范原则上是参照1978年CEB-FIP的国际标准规范，即MedelcodeforconcreteStrUctures编制的。2004年交通部颁布了公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2004），04规范在85规范上加以修改和增添。c.JTK02385规范允许桥梁构件按部分预应力混凝土（ppc）设计。A类构件-在短期荷载作用了截面受拉边缘允许出现拉应力，但拉应力值不超过规范中的规定限值，如有些箱梁的顶板横向预应力是按A类构件设计的。B类构件-在短期荷载作用下，截面受拉边缘允许出现裂缝，即拉应力值超过规范中的规定限值，目前在大跨径预应力箱梁桥设计中

9、未见采用。PPC构件具有节约钢材、降低造价、能减少由预应力引起的反拱度、改善结构受力性能等优点，已在一般公路桥梁和城市桥梁工程中逐步推广应用。2）桥梁结构分析专用软件和CAD技术a.自70年代后期以来，我国桥梁结构分析专用软件和CAD技术得到大力开发和应用。其中包括采用有限元法编制的桥梁通用综合程序以及许多桥梁专用程序，实现设计、计算。绘图一体化，大大提高了计算精度和速度，特别是用于大量重复计算、局部应力分析、设计方案优化。大跨径预应力混凝土桥梁的结构分析设计软件开发和推广应用，适应了我国桥梁建设高速发展的需要。b.计算机技术已被广泛应用于大跨径预应力混凝土连续梁桥的施工控制。使得成桥后的线型

10、平顺，符合桥梁的纵向设计标高；桥梁结构的受力状态能与设计计算一致。桥梁施工技术 （1）在我国中小跨径的预应力混凝土连续梁桥施工中，除了最古老的支架现浇方法外，还采用了先简支后连续、顶推法、移动模架逐孔浇筑法、移动导梁逐孔拼装法和梁体预制浮吊安装法等施工技术。（3）高强度预应力钢材、高标号混凝土和大吨位预应力锚固体系的研制开发和应用，促进了大跨径预应力混凝土连续梁桥的发展。在80年代后期，国内开始生产18edMPa的低松弛预应力钢绞线，加上与其配套的大吨位预应力钱具和张拉设备的研制成功C50与C60混凝土的应用，使得预应力连续梁桥结构轻型化，跨越能力得到很大提高。在这以前，我国大量采用16000

11、MPa5的高强度碳素钢丝和与其配套的钢质锥形锚（即F式锚具）这种锚具的张拉吨位小使用时的控制张拉力仅565kN，每张拉 10kN预应力需要的布柬面积约为 0.255cm2kN;若采用 j15.212型锚具张拉10kN预应力所需的布 束面积约为0.096 cm2kN；采用j15.222型的锚具时，张拉10kN预应力所需的布柬面积约为 0.067cm2kN。三者的比例为 1：0.38：0.26，由此可以看到，采用大吨位预应锚具体系后，使得预应力箱梁布柬范围内的顶板、腹板和底板尺寸，设计时由原来的布柬控制改为受力控制和按构造要求控制，这样，大大减小百箱梁断面的尺寸，减轻了上部结构的自重。箱梁混凝土及

12、钢绞线的用量能够大大减少，从而使得预应力结构设计更趋合理、经济。若采用以往的钢质锥形锚具，预应力混凝土连续梁的跨越能力大多在100m左右。随着1860MPa钢绞线和大吨位预应力锚固体系的应用，建桥施工技术的发展，目前，我国连续梁桥的最大跨径已达165。连续剧构桥的最大跨径达到270。，从而使得我国预应力混凝土梁桥的设计、施工技术进入世界先进行列。本设计对连续梁桥的研究本设计通过计算机桥梁软件Midas/Civil建立三跨连续梁桥模型。模拟了连续梁桥的施工阶段和使用阶段的内力情况、变形情况、混泥土的收缩和徐变等。通过计算机软件的模拟，得出了估算预应力筋的估算依据。根据公路混泥土及预应力混泥土桥涵

13、设计规范JTG D622004上的相关规范，对桥梁预应力筋的估算及对配筋后的桥梁正截面抗裂和抗弯的验算。第2章 方案比选安全桥上应保证车辆和人群的安全畅通，并应满足将来交通量增长的需要。桥下应满足泄洪、安全通航或通车等要求。建成的桥梁应保证使用年限，并便于检查和维修。适用性桥上应保证车辆和人群的安全畅通，并应满足将来交通量增长的需要。桥下应满足泄洪、安全通航或通车等要求。建成的桥梁应保证使用年限，并便于检查和维修。舒适与安全性现代桥梁设计越来越强调舒适度，要控制桥梁的竖向与横向振幅，避免车辆在桥上振动与冲击。整个桥跨结构及各部分构件，在制造、运输、安装和使用过程中应具有足够的强度、刚度、稳定性

14、和耐久性。经济性设计的经济性一般应占首位。经济性应综合发展远景及将来的养护和维修等费用。先进性桥梁设计应体现现代桥梁建设的新技术。应便于制造和架设，应尽量采用先进工艺技术和施工机械、设备，以利于减少劳动强度，加快施工进度，保证工程质量和施工安全。美观一座桥梁，尤其是座落于城市的桥梁应具有优美的外形，应与周围的景致相协调。合理的结构布局和轮廓是美观的主要因素，决不应把美观片面的理解为豪华的装饰。 有利环保桥梁的设计，应该不破坏桥位周围的环境，对于穿过重要生态区，重要的文化古镇等的桥梁，应该考虑桥梁对环境的影响。以保证桥梁对环境的影响降至最低。简支T型梁桥简支T型梁桥在我国公路上修建最多，早在50

15、、60年代，我国就建造了许多T型梁桥，这种桥型对改善我国公路交通起到了重要作用。80年代以来，我国公路上修建了几座具有代表性的预应力混凝上简支T型梁桥（或桥面连续），如河南的郑州、开封黄河公路桥，浙江省的飞云江大桥等，其跨径达到62m，吊装重220t。T形梁采用钢筋混凝土结构的已经很少了，从16m到5Om跨径，都是采用预制拼装后张法预应力混凝土T形梁。预应力体系采用钢绞线群锚，在工地预制，吊装架设。其发展趋势为：采用高强、低松弛钢绞线群锚：混凝土标号4060号；T形梁的翼缘板加宽，25m是合适的；吊装重量增加；为了减少接缝，改善行车，采用工型梁，现浇梁端横梁湿接头和桥面，在桥面现浇混凝土中布置

16、负弯矩钢束，形成比桥面连续更进一步的“准连续”结构。预应力混凝土T形梁有结构简单，受力明确、节省材料、架设安装方便，跨越能力较大等优点。其最大跨径以不超过50m为宜，再加大跨径不论从受力、构造、经济上都不合理了。大于50m跨径以选择箱形截面为宜。目前的预应力混凝土T形梁采用全预应力结构，预应力张拉后上拱偏大，影响桥面线形，带来桥面铺装加厚。为了改善这些缺点，建议预制时在台座上设反拱，反拱值可采用预施应力后裸梁上拱值的1/22/3.预应力混凝土简支或“准连续”T形梁，建议由交通行业主管部门组织编制一套适用的标准图。预应力连续梁桥箱形截面能适应各种使用条件，特别适合于预应力混凝土连续梁桥、变宽度桥

17、。因为嵌固在箱梁上的悬臂板，其长度可以较大幅度变化，并且腹板间距也能放大；箱梁有较大的抗扭刚度，因此，箱梁能在独柱支墩上建成弯斜桥；箱梁容许有最大细长度；应力值g+p较低，重心轴不偏一边，同T形梁相比徐变变形较小。箱梁截面有单箱单室、单箱双室（或多室），早期为矩形箱，逐渐发展成斜腰板的梯形箱。箱梁桥可以是变高度，也可以是等高度。从美观上看，有较大主孔和边孔的三跨箱梁桥，用变高度箱梁是较美观的；多跨桥（三跨以上）用等高箱梁具有较好的外观效果。随着交通量的快速增长，车速提高，人们出行希望有快速、舒适的交通条件，预应力混凝土连续箱梁桥能适应这一需要。它具有桥面接缝少、梁高小、刚度大、整体性强，外形美

18、观，便于养护等。70年代我国公路上开始修建连续箱梁桥，到目前为止我国已建成了多座连续箱梁桥，如一联长度1340m的钱塘江第二大桥（公路桥）和跨高集海峡、全长2070m的厦门大桥等。连续箱梁桥的施工方法多种多样，只能因时因地，根据安全经济、保证质量、降低造价、缩短工期等方面因素综合考虑选择。一般常用的方法有：立支架就地现浇、预制拼装（可以整孔、分段串联）、悬臂浇筑、顶推、用滑模逐跨现浇施工等。预应力钢束采用钢绞线，可以分段或连续配束，一般采用大吨位群锚。为了减轻箱梁自重，可以采用体外预应力钢束。由于连续箱梁在构造、施工和使用上的优点，近年来建成预应力混凝土连续箱梁桥较多。其发展趋势为：减轻结构自

19、重，采用高标号混凝土4060号；随着建筑材料和预应力技术发展，其跨径增大，葡萄牙已建成250m的连续箱梁桥，超过这一跨径，也不是太经济的。大跨径连续箱粱要采用大吨位支座，如南京二桥北汊桥165m变截面连续箱梁，盆式橡胶支座吨位达65O0kN.这种样大吨位支座性能如何？将来如何更换等一系列问题有待研究。我国公路桥梁在100m以上多采用预应力混凝土连续刚构桥。中等跨径的预应力连续箱梁，如跨径408Om，一般用于特大型桥梁引桥、高速公路和城市道路的跨线桥以及通航净空要求不太高的跨河桥。连续刚构桥连续刚构桥也是预应力混凝土连续梁桥之一，一般采用变截面箱梁。我国公路系统从80年中期开始设计、建造连续刚构

20、桥，至今方兴未艾。连续刚构可以多跨相连，也可以将边跨松开，采用支座，形成刚构一连续梁体系。一联内无缝，改善了行车条件；梁、墩固结，不设支座；合理选择梁与墩的刚度，可以减小梁跨中弯矩，从而可以减小梁的建筑高度。所以，连续刚构保持了T形刚构和连续梁的优点。连续刚构桥适合于大跨径、高墩。高墩采用柔性薄壁，如同摆柱，对主梁嵌固作用减小，梁的受力接近于连续梁。柔性墩需要考虑主梁纵向变形和转动的影响以及墩身偏压柱的稳定性；墩壁较厚，则作为刚性墩连续梁，如同框架，桥墩要承受较大弯矩。由于连续刚构受力和使用上的特点，在设计大跨径预应力混凝土桥时，优先考虑这种桥形。当然，桥墩较矮时，这种桥型受到限制。近年来，我

21、国公路上修建了几座著名的预应力混凝土连续刚构桥，如广东洛溪大桥，主孔180m；湖北黄石长江大桥，主孔3245m；广东虎门大桥副航道桥，主孔270m，为目前世界同类桥中最大跨径。我国的预应力混凝土连续刚构桥，几乎都采用悬臂浇筑法施工。一般采用5060号高标号混凝土和大吨位预应力钢束。现在，有人正准备设计300m左右跨径的预应力混凝土连续刚构，在我看来，若能采用轻质高强混凝土材料，其跨径有望达300m左右。由于连续刚构跨径加大，自重随着加大，恒载比例已高达90以上，故片面增大跨径，已无实际意义。此时应考虑选择斜拉桥或别的桥型。根据所给桥位地形和设计要求，初步设计了三种可选方案。其立面布置如下： 预

22、应力混泥土简支T梁桥图 2-1 简支梁桥立面布置图（单位m） 预应力连续刚构桥图 2-2 连续刚构桥立面布置图（单位m） 预应力连续梁桥 图 2-3 连续梁桥立面布置图（单位m） 预应力混泥土简支T梁桥方案预应力混凝土简支梁桥在垂直作用下，其支座仅产生垂直反力而无水平推力。其结构造型灵活，刚度较大。但其跨径较小；且简直梁梁高较大，与城市的景观不协调。 预应力连续刚构桥方案行车平顺，通畅，安全，可满足交通运输要求，施工技术成熟，易保证工程质量，桥下净空大，可满足通航要求，属有推力体系，对地基要求比连续梁高，此处地势平缓，地质条件不好，跨径大，墩高小，温度，混凝土收缩产生较大位移，对桥墩不利。一般

23、做成薄壁墩，墩的刚度小，难以承受船舶撞击，但此处不通航，对桥墩有利，因墩梁固结墩处可承受较大弯矩，梁高可做薄，基础沉降对结构影响大。无须支座，节省大型支座费用，其他于连续梁基本相同，墩梁固结作用可降低梁高，使梁看来更纤巧。 预应力连续梁桥方案预应力混凝土连续梁桥：伸缩缝少，结构刚度大，变性小，动力性能好，主梁性能好，主梁变形挠曲线平缓，行车平顺，通畅，安全，可满足交通运输要求，且施工简单，但工期长。技术成熟，计算简单，施工方法简单，质量好，整体性好，刚度大，可保证工程本身安全，同时行车性能良好，可保证司机正常行车，满足交通运输安全要求。施工技术成熟，方法简单，易掌握，需要的机具少，无需大型设备

24、，可充分降低施工成本，所用材料普通，价格低，成桥后养护费用少，需要大型支座，需较多预应力钢筋，基础施工复杂。形势简单，造型单一。最终选择经过上述的方案比选，最终选择的桥型为三跨预应力连续梁桥方案。根据规范及施工技术要求，预应力混凝土连续梁桥的边跨与主跨比选用是否恰当直接影响到结构受力的合理性。若边跨太大，则边跨支架现浇梁段长度偏长，施工时要防止支架不均匀沉降。边路一长其整体刚度偏小，在恒载与活载作用下，现浇段会出现较大的主拉应力，容易发生混凝土开裂；当在边跨加载时对中跨箱梁的受力不利。若边跨与中跨之比过小，则边跨支点可能会出现负反力，使得边墩与边跨受力不合理。 在连续梁桥设计中，一般可以通过调

25、整各跨的刚度即合理取用相邻跨长的不同比值来调整各截面的内力，以满足设计的要求。对中小跨径的连续梁桥而言，边跨与主跨比一般取用0.50.8，这样可以使中跨跨中不致产生异号弯矩，边墩支点也不会出现负反力。对采用满堂支架施工的连续梁桥，这跨取中跨长度的7080是经济合理的。但对采用挂篮悬臂浇筑法施工的大跨径预应力混凝土连续桥而言，边跨总有一段需采用支架现浇。为使连续梁结构的内力变化较合理和减少支架长度，设计时边跨长度一般选用中跨长度的65左右为宜。结合国内外部分大跨径连续梁桥的工程实践，作者建议边跨与中跨的长度比一般控制在0.550.65。根据上面的要求，及方案比选，最终选定方案为：85+130+8

26、5三跨预应力连续梁桥。其具体的桥型方案的立面布置图如图 2-4所示。 图 2-4连续梁桥方案立面布置图（单位cm）第3章 截面尺寸确定3.1 方案简介设计题目为：85+130+85预应力混泥土连续梁桥设计桥型：预应力混泥土连续梁桥设计技术指标及材料（1）孔跨布置：85m+130m +85m三跨公路预应力混凝土连续梁桥； （2）公路等级：一级公路（3）设计荷载标准：公路I级车道荷载（4）桥面坡度：不设纵坡，横坡为1.52.0； （5）桥面：四车道，桥面宽， 净27m+20.5m（防撞栏）+1.6m (中间隔离带) （6）施工方法：主梁悬臂浇注分段对称平衡施工； （7）材料：混凝土等级：梁体为C5

27、0级，墩为C40级；钢材：纵向和横向预应力筋采用高强度低松弛钢绞线，其单根公称直径为j15.24，初定钢绞线张拉控制应力为k=0.75Ryb；竖向预应力筋为j32精轧螺纹钢筋，标准强度为750MPa。普通钢筋采用、级钢筋；（8）锚具：纵向预应力筋采用OVM15型锚具，竖向预应力筋采用YGM锚具，预应力管道均按金属波纹管成孔设计；（9）上部构造设计，梁体为单箱单室的箱梁截面，梁底下缘按二次抛物线规律变化；（10）状态施工采用挂篮悬臂对称浇注，中跨及边跨合龙段采用吊模浇注，挂篮自重施工荷载控制在320吨以内；（11）不考虑桥下通航的要求，不考虑其它特种荷载等等，本设计不包括墩底承台以下部分的设计。

28、设计依据公路工程技术标准（JTJ B01-2003）公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2004）公路圬工桥涵设计规范（JTJ D61-2005）公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D62-2004）公路桥涵施工技术规范（JTJ 041-2000）截面形式图 3-1 连续梁桥主要截面图（单位cm）立面形式图 3-2连续梁桥左半跨立面布置图（单位cm）图 3-3连续梁桥右半跨立面布置图（单位cm）箱形梁由顶板，底板，腹板等各部分组成薄壁截面梁，它的横截面细部尺寸拟定如下：1）.顶板、底板箱形截面的顶板和底板是箱梁承受正负弯矩的主要工作部位因此，公路桥涵设计通用规范JT_GD60-

29、2004规定箱梁截面顶板和腹板相接处应设置承托，底板和腹板相接处应设置倒角，必要时可设置承托。箱形截面的顶板和底板中部厚度不应小于板净跨径的1/30，且不应小于200mm。连续梁箱梁中，底板厚度随着箱梁负弯矩的增大而逐渐加厚至墩顶处，以适应受压要求。因此箱梁底部底板厚度一般是墩顶梁高的1/101/12.一般预应力混凝土箱梁中跨中或悬臂端底板厚度主要取决于底板内设置预应力筋的需要。对于预应力混凝土连续梁跨中底板，板内需配置一定数量的预应力束筋与普通钢筋，此时底板的 厚度一般在200250mm。顶板厚度主要取决于板净跨径经验公式为=L/36+100 (mm) (3-1)确定箱形截面顶板厚度除了满足

30、桥面横向弯矩的要求外，还要满足布置纵向预应力钢束的要求。综上所述，取跨中截面顶板厚度为280mm,底板厚度为260mm,取支点处顶板厚度为280mm,底板厚度为720mm。2）箱梁腹板 腹板主要是承受截面的剪应力，主拉应力。跨中腹板厚度的选定，主要取决于布置预应力筋和浇注混凝土必要的间隙等构造要求。一般情况下可按以下原则选用：腹板内无预应力筋时，可取20cm；腹板内有预应力筋时，可取2530cm；腹板内有预应力筋锚固头时，取35cm。为满足支点较大剪应力要求，墩上或靠近桥墩的箱梁根部腹板需加厚到3060cm，特殊情况可达100cm。大跨度桥腹板应采用变厚度形式，从跨中向支点分段线形逐步加厚，变

31、厚段一般为一个节段。在顶板和腹板接头处须设置梗腋，梗腋的形式一般为1：2、1：1、1：3、1：4等。梗腋的作用是：提高截面的抗扭刚度和抗弯刚度，减少扭转剪应力和畸变应力。此外，梗腋使力线过渡比较平缓，减弱了应力的集中程度。根据以往取值经验，为了满足预应力束筋管道布置及锚固的需要，本设计中，根据箱室的外形设置了墩顶处宽175mm，高350mm的上部梗腋，而下部采用1：3的梗腋；跨中处设置了宽为1750mm，高为375mm的上部梗腋，下部采用与墩顶相同的梗腋。腹板厚度无变化，均为600mm。3）. 横隔梁横隔梁可以增强桥梁的整体性和良好的横向分布，同时还可以限制畸变；支承处的横隔梁还起着承担和分布

32、支承反力的作用。由于箱形截面的抗扭刚度很大，一般可以比其它截面的桥梁少设置横隔梁，甚至不设置中间横隔梁而只在支座处设置支承横隔梁。因此本设计没有加以考虑，而且由于中间横隔梁的尺寸及对内力的影响较小，在内力计算中也可不作考虑。4）. 预应力筋的布置a.纵向主筋的布置方式 纵向主筋常采用钢绞线或钢丝束，布置方式有：连续配筋、分段配筋、逐段接长力筋、体外布筋等几种方式。 （1）连续配筋 采用就地浇筑施工的连续梁，其纵向力筋可以按照桥梁各部位的受力要求进行连续配束。通常力筋的重心线为二次抛物线组合而成的轨迹。边跨和中跨都由多段抛物线组成，而正反曲线间有反弯点。力筋的具体布置可考虑在支点附近分别由负弯矩

33、区转向正弯矩区，虽然从抗弯的角度上看稍有削弱，但对支点附近各截面抗剪能力却有较大的提高。 （2）分段配筋 分段配筋是悬臂施工和简支连续施工的连续梁最常用的配筋方式。悬臂施工的连续梁桥，是从墩顶开始向左右对称悬臂施工，为了能支承梁体自重和施工 荷载，需在悬臂施工时预加应力。在体系转换时再张拉正弯矩力筋并补充其他在使用阶段所 需要的力筋，这部分力筋又称二次张拉力筋或后期力筋。图 3-3给出悬臂施工连续梁桥力筋的一般构造，其中实线筋为在施工过程中张拉的力筋，虚线筋是在体系转换时张拉的后期力筋。力筋在截面上成对称布置，并尽量安排在腹板附近，力筋数量较多时可分层布置。一般来说，先锚固下层力筋，后锚固上层

34、力筋。力筋分有直筋和弯筋，根据结构各部位弯矩和剪力的要求确定数量，其中弯筋均通过腹板下弯锚固。当属非腹板位置的力筋需要进入腹板弯曲时，首先进行平弯至腹板位置，然后在腹板平面内竖弯，力筋的弯起半径和弯起角按规范和有关资料确定。图 3-4 悬臂施工连续梁分段配筋示意图(3)逐段接长力筋采用顶推法施工的连续梁桥，顶推施工阶段与使用阶段梁的受力状况差异较大， 为照顾两个阶段的受力需要，钢束常分前期张拉力筋和后期张拉力筋。在施工过程中，箱梁的每一截面均会出现最大的正、负弯矩，前期筋为顶推施工需要而设置，通常在截面的上、下缘配置直线筋。又因为顶推法施工的程序是逐段预制，逐段顶推，分段张拉力筋，为了既要满足

35、节段所需力筋数量，又要方便施工，采用力筋接长张拉是很合宜的。力筋接长使用连接器，力筋的长度选取两个梁段的长度，每个施工面上有半数力筋通过，半数力筋需进行接长，间隔排列连接器，这样可以减少连接器的数量，改善主梁受力，节省钢材，简化施工。(4）体外布筋 体外布筋是将力筋设置在主梁截面以外的箱内，利用横隔梁、转向块等结构物对梁施加预应力。体外布筋不削弱主梁截面，不需预留孔道，预制节段的拼装可采用干缝结合，施工方便迅速和便于更换。体外布筋对力筋、结构及管道防护设施要求都较高，结构的极限承载能力降低、耐疲劳及耐腐蚀性较差。体外布筋在我国尚待试验研究和使用，但在桥梁加固方面已有先例。 综上所述，预应力混凝

36、土连续梁桥的主筋布置是多种多样的，它与所运用的施工方法有密切的关系。不同的施工方法要求不同的力筋布置，而力筋的数量则取决于结构的受力使用阶段和施工阶段的综合考虑。b.横向和竖向布筋 在设计中，有时需要对结构施加横向和竖向预应力，横向预应力可加强桥梁的横向联系，增加悬臂板的抗弯能力。而竖向施加预应力主要作用是提高截面的抗剪能力。 横向预应力一般施加在横隔梁内或截面的顶板内，竖向预应力筋布置在截面的腹板内。横向和竖向的预应力筋都比较短，直筋常采用钢绞线、钢丝束，也可选用精轧螺纹钢筋，在预留孔道内按后张法工艺施工。5）. 支座本桥支座全部采用成品板式橡胶支座，主桥选用GYZF430054（NR）型天

37、然橡胶支座，引桥采用GJZ300400(CR)氯丁橡胶支座。综上所述，主桥上部结构采用预应力变截面箱梁，顶板厚取30cm；底板厚度由墩跨中260cm厚按线性逐渐过渡至墩顶720cm厚；梁高按二次抛物线变化，以满足受力及桥梁线形上的需要。第4章 内力计算 概述按照杆系程序分析的原理，遵循结构离散化的原则。全桥以下原则在适当位置划分节点：1）杆件的转折点和截面的变化点；2）施工分界点、边界处及支座处；3）需验算或求位移的截面处；4）当出现位移不连续的情况时，例如相邻两单元以铰接形式相连（转角不连续），可在铰接处设置两个节点，利用主从约束考虑该连接方式。本设计的单元划分，每一个施工阶段自然划分为一个

38、单元。这样便于模拟施工过程，而且这些截面正是需要验算的截面。另外，在墩顶、跨中和一些构造变化位置相应增设了几个单元。这样整个主桥划分成66个单元，67个截面，如图 4-1所示。（桥墩未计）图 4-1 桥梁段的划分（cm） 建立有限元计算模型本设计利用Midas/Civil桥梁计算软件建立连续梁桥模型。1).定义材料和截面。本桥设计选用的材料：混泥土：主梁：C50 桥墩：C40钢材：纵向和横向预应力筋：高强度低松弛钢绞线，其单根公称直径为j，初定钢绞线张拉控制应力为kyb。竖向预应力筋：j32精轧螺纹钢筋，标准强度为750MPa。普通钢筋：、级钢筋。设计截面：支座截面：如图 4-2所示。图 4-

39、2支座截面尺寸（单位cm） 跨中截面：如图 4-3图 4-3 跨中截面尺寸（单位cm） 根据上面定义的材料和截面尺寸，在Midas软件中定义材料及输入截面数据。2).建立结构模型。a.利用先建立节点，再由节点扩展为单元的顺序建立结构模型。此时为跨中等截面的结构模型。b.定义变截面组。c.匹配变截面组的相应单元。Y方向按二次线性变化。d.最后生成本设计的变截面立面图。如图 4-4所示。图 4-4 模型立面图3).定义并建立结构群。因为在施工阶段构件的安装和拆除是通过结构群的接活和钝化来完成的，所以 应该将同时施工的单元分别定义为结构群。具体的结构组分配单元如表 4-1所示。表 4-1 结构组分配

40、单元表结构组名称节点数分配单元号长度（m）零号块1617to2014悬臂段一1416，214.752悬臂段一2415,224.752悬臂段一3414,234.752悬臂段一4413,244.752悬臂段一5412,254.752悬臂段一6411,264.752悬臂段一7410,274.752悬臂段一849,284.752悬臂段一948,294.752悬臂段一1047,304.752悬臂段一1146,314.752悬臂段一1245,324.752满堂支撑一81to319零号块2650to5314悬臂段二1449,544.752悬臂段二2448,554.752悬臂段二3447,564.752悬臂段

41、二4446,574.752悬臂段二5445,584.752悬臂段二6444,594.752悬臂段二7443,604.752悬臂段二8442,6152悬臂段二9441,624.752悬臂段二10440,634.752悬臂段二11439,644.752悬臂段二12438,654.752满堂支撑二834to3619合龙段一242合龙段二2372合龙段三333,66124).定义并建立边界群。 在施工阶段分析中，单元、荷载、边界条件等所有信息都是以群的概念出现，通过激活和钝化群来建立各施工阶段。所以首先应建立边界群，并在每个边界群里定义相应的边界条件。a.跨中临时锚固。其具体的边界条件如图 4-5所示

42、。b.边跨临时锚固。其具体边界条件如图 4-6所示。c.边跨滑动支座。其具体边界条件如图 4-7所示。支座。其具体边界条件如图 4-8所示。图 4-5 跨中临时锚固图 4-6 边跨临时锚固图 4-7 边跨滑动支座图 4-8 跨中合龙支座5).定义荷载群。施工阶段荷载有结构自重、钢束的预应力荷载、挂蓝自重、混凝土湿重等四种。当激活结构自重时，程序将自动考虑已激活的结构群的自重。除了自重以外的其他三种荷载在各个施工阶段要分别输入。本设计考虑了三种施工阶段荷载：结构自重挂蓝自重预应力荷载将上面三种施工阶段荷载在Midas软件中定义为施工阶段荷载，如图 4-9所示。图 4-9 静力荷载工况 在荷载组里

43、建立荷载群，与静力荷载工况一一对应。如图 4-10所示。 图 4-10 荷载组的建立6).输入荷载。输入挂蓝自重，将挂蓝荷载一一对应的输入Midas/Civil软件中的各施工阶段。其挂蓝荷载为单元自重加上挂蓝的自重800kN。将挂蓝荷载当着节点荷载加在模型上。输入结构自重。定义结构自重以后，将其施加在施工阶段CS1，其它施工阶段的结构自重将由程序自动加载。7).布置预应力钢束。在主菜单中：荷载预应力荷载钢束布置情况添加。输入每条钢筋的坐标、下弯半径、插入点等。最后钢筋布置图如图 4-11所示。图 4-11 钢束布置图(左半跨)8).张拉预应力钢束。在主菜单中：荷载预应力荷载钢束预应力荷载。将每

44、根钢束配合每个钢束荷载组。具体张拉情况如图 4-12所示。图 4-12 预应力张拉9).定义时间依存性材料特性值并连接。建立了上部混泥土结构的模型之后，就定义各截面的混泥土材料时间的依存特性（强度发展曲线、徐变系数、干缩系数）。根据道桥设计规范和CEB-FIP的规定，当构件的尺寸不同时混泥土的徐变系数和干缩系数将不同。因此为了在分析时能正确考虑材料的时间依存特性，必须分别计算各构件的材料时间特性。Midas/Civil根据各单元的材龄自动计算材龄的时间特性。使用“修改单元依存材料特性值”功能可以生成符合CEB-EIP规定的材龄时间依存特性以及与此相对应的材料，并能自动赋予各自相关单元以该材料特

45、性值。具体操作如图 4-13所示。图 4-13 材料时间依存特性10).运行。当结构建模和施工阶段的构成以及分析选项均结束后，开始运行结构分析。11).确认分析结果。确认施工阶段分析结果的方法有两种：确认所有构件在指定施工阶段的应力以及位移的方法。确认指定单元在各施工阶段的应力及位移的变化的方法。具体操作是：主菜单结果内力（位移、内力等）。主梁施工方法及注意事项主梁施工方法采用对称悬臂施工方法。采用自重为800Kn/m的挂蓝对称悬臂施工。在主梁的施工过程中，在桥墩修好后，首先施工零号块。待达到设计强度后拆模，再将零号块与桥墩临时固结，为悬臂施工做好准备。在悬臂施工过程中，尽量使悬臂两端的加载对

46、称，以免在悬臂两端产生不平衡内力。在整个施工过程中，应注意施工监测和控制。施工阶段的划分本桥梁设计的施工阶段分为桥墩和零号块的施工、桥梁段112的施工、合拢段13的施工等16个施工阶段。按施工阶段施工个桥梁段后，再按桥梁支座跨中顺序施工合拢段，即可完成整个桥梁的施工。因为本设计为连续梁桥，所以在施工过程有结构体系的转换。故在施工过程中一定要注意支座的替换以及支座替换桥梁稳定的问题。各施工阶段详见图 4-14和表 4-2。图 4-14 施工顺序图（单位cm）表 4-2 具体施工阶段划分及施工项目施工阶段号施工项目施工阶段号施工项目施工阶段号施工项目阶段1施工零号块阶段7桥梁段6阶段13桥梁段12

47、阶段2桥梁段1阶段8桥梁段7阶段14满堂段及合拢段1阶段3桥梁段2阶段9桥梁段8阶段15合拢段2阶段4桥梁段3阶段10桥梁段9阶段16合拢段3阶段5桥梁段4阶段11桥梁段10阶段17布二期桥面铺装阶段6桥梁段5阶段12桥梁段11阶段18全桥施工完成施工阶段内力图，如图 4-15所示。图 4-15 最大悬臂段内力图 ，如图 4-16所示。图 4-16 边跨合龙阶段内力图，如图 4-17所示图 4-17 中跨合拢段内力图，如图 4-18所示。图 4-18 桥面铺装阶段内力图计算方法本设计的内力计算均采用Midas桥梁计算软件计算。由Midas软件中的施工阶段荷载模拟施工阶段和使用阶段的作用。由Mi

48、das建立的85+130+85的连续梁桥的模型中。可以提出桥梁各个单元的自重（见表 4-3）。再在自重的基础上加上挂蓝荷载800KN，以节点荷载加载在桥梁模型中，具体的加载模型详见图 4-18。表 4-3 各单元长度及重量单元号容重(kN/m3)长度(m)重量(kN)12.50E+016.33E+001.93E+0322.50E+016.33E+001.93E+0332.50E+016.33E+001.93E+0342.50E+012.00E+006.09E+0252.50E+014.75E+001.45E+0362.50E+014.75E+001.47E+0372.50E+014.75E+0

49、01.50E+0382.50E+014.75E+001.54E+0392.50E+014.75E+001.60E+03102.50E+014.75E+001.67E+03112.50E+014.75E+001.76E+03122.50E+014.75E+001.87E+03132.50E+014.75E+001.99E+03142.50E+014.75E+002.12E+03152.50E+014.75E+002.27E+03162.50E+014.75E+002.44E+03172.50E+014.00E+002.12E+03182.50E+013.00E+001.59E+03192.50E

50、+013.00E+001.59E+03202.50E+014.00E+002.12E+03212.50E+014.75E+002.44E+03222.50E+014.75E+002.27E+03232.50E+014.75E+002.12E+03242.50E+014.75E+001.99E+03252.50E+014.75E+001.87E+03262.50E+014.75E+001.76E+03272.50E+014.75E+001.67E+03282.50E+014.75E+001.60E+03292.50E+014.75E+001.54E+03302.50E+014.75E+001.5

51、0E+03312.50E+014.75E+001.47E+03322.50E+014.75E+001.45E+03332.50E+011.00E+003.05E+02图 4-19 节点荷载加载详图一期恒载作用下的弯矩图图 4-20 恒载最大弯矩图图 4-21 恒载加最小弯矩图图 4-22 恒载总弯矩图恒载作用下的单元内力表表 4-4 恒载作用下的单元内力表单元号位置Mmax(kN*m)Mmin(kN*m)1I1002I23I34I45I56I67I78I89I910I1011I1112I1213I1314I1415I1516I1617I1718I1819I1920I2021I2122I2223

52、I2324I2425I2526I2627I2728I2829I2930I3031I3132I3233I33荷载横向折减系数根据规范规定：多车道桥梁上的汽车荷载应考虑多车道折减。当桥涵设计车道数等于或大于2时，由汽车荷载产生的效应应按表 4-4规定的多车道折减系数进行折减，但折减后的效应不得小于两设计车道的荷载效应。表 4-5 桥涵设计车道数桥面宽度W（m）桥涵设计车道数车辆单向行驶时车辆双向行驶时 W17.0W6.0W210.5W314.0W14.0W4表 4-6 荷载横向折减系数横向布置设计车道数（条）234横向折减系数1汽车冲击系数汽车荷载冲击力应按下列规定计算：1.钢桥、钢筋混泥土及预应

53、力混泥土桥、圬工拱桥等上部构造和钢支座、板式橡胶支座、盆式橡胶支座及钢筋混泥土柱式墩台，应计算汽车的冲击作用。2.填料厚度（包括路面厚度）等于或大于的拱桥、涵洞以及重力式墩台不计冲击力。3.支座的冲击力，应按相应的桥梁取用。4.汽车荷载的冲击力标准值为汽车荷载乘以冲击系数u.。5.冲击系数u可以按下式计算： 当ff式中：f-结构基频（Hz） 活载内力计算表本设计由Midas/Civil软件建模，在结构分析结果中直接提出移动荷载最大的内力值（见表4-6）和移动荷载最小内力值（见表4-7）.表 4-7 移动荷载最大内力值单元荷载位置轴向(kN)剪力-y(kN)剪力-z(kN)弯矩-y(kN*m)弯

54、矩-z(kN*m)1移动荷载(最大)I1002移动荷载(最大)I203移动荷载(最大)I304移动荷载(最大)I40537.775移动荷载(最大)I56移动荷载(最大)I67移动荷载(最大)I78移动荷载(最大)I89移动荷载(最大)I9515.9510移动荷载(最大)I1011移动荷载(最大)I1112移动荷载(最大)I1213移动荷载(最大)I1314移动荷载(最大)I1415移动荷载(最大)I1516移动荷载(最大)I1617移动荷载(最大)I1718移动荷载(最大)I1819移动荷载(最大)I19320移动荷载(最大)I2021移动荷载(最大)I2122移动荷载(最大)I2223移动荷

55、载(最大)I2324移动荷载(最大)I24225移动荷载(最大)I2526移动荷载(最大)I2627移动荷载(最大)I272028移动荷载(最大)I2829移动荷载(最大)I2930移动荷载(最大)I3031移动荷载(最大)I3132移动荷载(最大)I3233移动荷载(最大)I330表 4-8 移动荷载最小内力值单元荷载位置轴向 (kN)剪力-y (kN)剪力-z (kN)弯矩-y (kN*m)弯矩-z (kN*m)1移动荷载(最小)I1002移动荷载(最小)I203移动荷载(最小)I304移动荷载(最小)I40-5移动荷载(最小)I56移动荷载(最小)I67移动荷载(最小)I78移动荷载(最

56、小)I8-249549移动荷载(最小)I9-79710移动荷载(最小)I1011移动荷载(最小)I1112移动荷载(最小)I1213移动荷载(最小)I13-41791.5514移动荷载(最小)I1415移动荷载(最小)I15-27816移动荷载(最小)I1617移动荷载(最小)I1718移动荷载(最小)I18019移动荷载(最小)I19020移动荷载(最小)I2021移动荷载(最小)I2122移动荷载(最小)I22-50548.9623移动荷载(最小)I2324移动荷载(最小)I2425移动荷载(最小)I2526移动荷载(最小)I2627移动荷载(最小)I2728移动荷载(最小)I2829移动

57、荷载(最小)I2930移动荷载(最小)I3031移动荷载(最小)I31632移动荷载(最小)I32-433移动荷载(最小)I330-11950恒载内力组合根据大桥的施工程序，按照我国现行公路，桥涵设计规范，对全桥形成和营运各阶段的内力和应力进行荷载组合，取其中最为不利者。表 4-9 恒载内力组合值单元荷载位置轴向 (kN)剪力-y(kN)剪力-z(kN)弯矩-y(kN*m)弯矩-z(kN*m)1gLCB1I102gLCB1I203gLCB1I304gLCB1I405gLCB1I546gLCB1I67gLCB1I78gLCB1I89gLCB1I9-578710gLCB1I1011gLCB1I11

58、-11372112gLCB1I12-18403413gLCB1I13-26597014gLCB1I14-36018915gLCB1I15-46744316gLCB1I16-58857417gLCB1I17-72452018gLCB1I18-85106519gLCB1I19-95229420gLCB1I20-85173521gLCB1I21-72747322gLCB1I22-59430723gLCB1I23-47594524gLCB1I24-37146025gLCB1I25-280009-1626gLCB1I26-20084027gLCB1I27-13328828gLCB1I2829gLCB1I

59、2930gLCB1I3031gLCB1I3132gLCB1I3233gLCB1I33 承载能力极限状态组合表 4-10 承载能力极限状态组合值单元荷载位置轴向(kN)剪力-y(kN)剪力-z(kN)弯矩-y(kN*m)弯矩-z(kN*m)1gLCB2(最大)I102gLCB2(最大)I203gLCB2(最大)I304gLCB2(最大)I405gLCB2(最大)I51323146gLCB2(最大)I67gLCB2(最大)I78gLCB2(最大)I89gLCB2(最大)I910gLCB2(最大)I1011gLCB2(最大)I1112gLCB2(最大)I12-14061213gLCB2(最大)I13

60、21-22779714gLCB2(最大)I14-32738115gLCB2(最大)I15-43972316gLCB2(最大)I16-56566417gLCB2(最大)I17-70362518gLCB2(最大)I18-83014419gLCB2(最大)I19-93085520gLCB2(最大)I20-83162921gLCB2(最大)I21-70876822gLCB2(最大)I22-57657923gLCB2(最大)I23-45586224gLCB2(最大)I24-34887225gLCB2(最大)I25-25482226gLCB2(最大)I26-17299927gLCB2(最大)I27-102