畢業設計變截面連續梁橋計算書(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 臂愈大，可以充分發揮預應力的作用。箱形截面就是這樣的一種截面。此外，箱形截面這種閉合薄壁截面抗扭剛度很大，對于彎橋和采用懸臂施工 的橋梁尤為有利；同時，因其都具有較大的面積，所以能夠有效地抵抗正負彎矩，并滿足配筋要求；箱形截面具有良好的動力特性；再者它收縮變形數值較小，因而也受到了人們的重視。總之，箱形截面是大、中跨預應力連續梁最適宜的橫截面形式。 常見的箱形截面形式有：單箱單室、單箱雙室、雙箱單室、單箱多室、雙箱多室等等。單箱單室截面的優點是受力明確，施工方便，節省材料用量。拿單箱單室和單箱雙室比較，兩者對截面底板的尺寸影響都不大，對腹板的影響也不致改變對方案的取舍；但是，由框架分析可知：兩者對頂板厚度的影響顯著不同，雙室式頂板的 正負彎矩一般比單室式分別減少 70%和 50%。由于雙室式腹板總厚度增加，主拉應力和剪應力數值不大，且布束容易，這是單箱雙室的優點；但是雙室式也存在一些缺點：施工比較困難，腹板自重彎矩所占恒載彎矩比例增大等等。本設計是一座公路連續箱形梁，采用的橫截面形式為單箱雙室。 梁高 根據經驗確定，預應力混凝土連續梁橋的中支點主梁高度與其跨徑之比通常在1/15—1/25之間，而跨中梁高與主跨之比一般為 1/40—1/50之間。當建筑高度不受限制時，增大梁高往往是較經濟的方案，因為增大梁高只是增加腹板高度，而混 凝土用量增加不多，卻能顯著節省預應力鋼束用量。 連續梁在支點和跨中的梁估算值： 等高度梁： H=（ 1111～） l，常用 H=（～） l 15301820 1111～） l，跨中 H=（～） l 16203050 10 變高度（曲線）梁：支點處： H=（ 變高度（直線）梁：支點處： H=（ 1111～） l，跨中 H=（～） l 16202228 而此設計采用變高度的直線梁，支點處梁高為 ，跨中梁高為 。 細部尺寸 一、 頂板與底板 箱形截面的頂板和底板是結構承受正負彎矩的主要 工作部位。其尺寸要受到受力要求和構造兩個方面的控制。支墩處底版還要承受很大的壓應力，一般來講：變截面的底版厚度也隨梁高變化，墩頂處底板為梁高的 1/101/12，跨中處底板一般為 200底板厚最小應有 120。箱梁頂板厚度應滿足橫向彎矩的要求和布置縱向預應力筋的要求。 本設計中采用雙面配筋，且底板由支點處以拋物線的形式向跨中變化。底板在支點處設計為實心箱型截面 ,在跨中厚 25cm。 二、 腹板和其它細部結構 1. 箱梁腹板厚度 腹板的功能是承受截面的剪應力和主拉應力。在預應力梁中 ，因為彎束對外剪力的抵消作用，所以剪應力和主拉應力的值比較小，腹板不必設得太大；同時，腹板的最小厚度應考慮力筋的布置和混凝土澆筑要求，其設計經驗為： （ 1） 腹板在頂板和腹板接頭處須設置梗腋。梗腋的形式一般為 1： 1： 1： 1： 4 等。梗腋的作用是：提高截面的抗扭剛度和抗彎剛度，減少扭轉剪應力和畸變應力。此外，梗腋使力線過渡比較平緩，減弱了應力的集中程度。 本設計中，根據箱室的外形設置了寬 250mm，長 600mm的上部梗腋，而下部采用 1： 1的梗腋。 3. 橫隔梁 橫隔梁可以增強橋梁的整體性和良 好的橫向分布，同時還可以限制畸變；支承處的橫隔梁還起著承擔和分布支承反力的作用。由于箱形截面的抗扭剛度很大，一般 11 可以比其它截面的橋梁少設置橫隔梁，甚至不設置中間橫隔梁而只在支座處設置支承橫隔梁。因此本設計沒有加以考慮，而且由于中間橫隔梁的尺寸及對內力的影響較小，在內力計算中也可不作考慮。 跨中截面及中支點截面示意圖如下所示：（單位為 cm） 跨中處 主梁分段與施工階段的劃分 分段原則 主梁的分段應該考慮有限元在分析桿件時，分段越細，計算結果的內力越接近真實值，并且兼顧施工中的實施，所以本設計分為 50個單元。 具體分段 本橋全長 100米，全梁共分 50個梁段，一般梁段長度分成 。 12 主梁施工方法及注意事項 主梁施工方法 ：主梁采用滿堂支架法施工，箱梁均采用滿堂支架、泵送現澆砼施工。 13 圖 結構簡圖 14 第四章 荷載 則： 2．第二期恒載 包括結構自重、橋面二期荷載按 65KN/m計。 （二）活載 15 梁是一種對支座沉降特別敏感的結構，所以由它引起的內力是構成內力的重要組成部分。其具體計算方法是：三跨連續梁的四個 支點中的每個支點分別下沉1cm，其余的支點不動，所得到的內力進行疊加，取最不利的內力范圍。 （四）荷載組合及內力包絡圖 首先求出在自重和二期荷載及其共同作用下而產生的梁體內力。 梁體截面分布圖： 利用 Midas 橋梁計算軟件建模，將其平分為 40個單元，每單元 ，將單位集中荷載 1在梁體上移動，畫出其各節點的影響線，影響線確定后，將移動荷載作用在最大處，由此來計算出移動荷載在最不利位置而產生的梁體的內力。其具體計算過程如下： 自重作用下梁產生的內力為： 將 1/4跨截面、 跨中截面和支座截面的數據列于下表： 檢算過程： 分析：將梁體視為二次超靜定結構，其計算簡圖如下： 16 由上面計算可以知道，自重作用在梁上的荷載集度為： 根據 17 根據力法的平衡方程： 將以上數據代入方程： 解得： 將 X X2 帶入方程，求支座 2和 3的反力。 12 將數據與由 Midas 計算出的結果相比，相差不大，檢算滿足要求。 自重作用下的彎矩圖： 19 二期恒載作用下的彎矩圖： 支座沉降 利用 Midas 求出影響線： 20 截面反力影響線： 移動荷載在 1截面作用的最不利位置如圖所示： 21 3截面即邊跨跨中截面彎矩影響線： 4截面即支座處反力影響線： 22 移動荷載最不利加載情況： 彎矩影響線為： 23 將上 述的荷載進行組合，可以有 5種情況： 自重 +二期恒載 自重 +二期恒載 +沉降 自重 +二期恒載 +移動荷載 自重 +二期恒載 +沉降 +移動荷載 24 將上述組合分別計算，求出內力。現將各種組合下的內力列于下表： 25 其彎矩圖： 26 將上述的組合進行包絡，最終求出彎矩包絡圖，根據包絡圖進行配筋。 包絡數據為： 27 其彎矩圖： 橫向分布系數的考慮 荷載橫向分布指的是作用在橋上的車輛荷載如 何在各主梁之間進行分配，或者說各主梁如何分擔車輛荷載。因為截面采用單箱單室時，可直接按平面桿系結構進行活載內力計算，無須計算橫向分布系數，所以全橋采用同一個橫向分配系數。 一、橫向分布系數的計算 單箱雙室，橋面凈寬度 W＝ 14m，車輛單向行駛， ，橋涵的設計車道數為 3車道。 用剛性橫梁法計算橫向影響線豎標值 1. 抗扭修正系數 ＝ 2. 計算橫向影響線豎標值 對于 1號邊梁的橫向影響線豎標值可以通過簡化公式計算： 單箱雙室計算簡化為 3片梁肋 2ai 汽車荷載布置見下圖： 28 圖 汽車荷載布置 2其中： ＝ +0+＝ m2 ＝＝ 250nai3 ＝＝ 2350nai 影響線圖如下： 圖 影響線圖 用剛性橫梁法的橫向分布影響線為直線，設影響線零點離 1號梁軸線的距離為x，則： x 解得： x＝ 根據《公路橋涵設計通用規范》 本設計的橋面凈寬度 W＝ ，車輛單向行駛時在 ，橋涵的設計車道數為 3車道。 29 計算荷載得橫向分布系數： （ 1） 一車道加載時： 圖 一車道加載 ＝ （ 2） 二車道加載時： 二車道加載 ＝ 2 （ 3） 三車道加載時： 圖 三車道加載 30 ＝ 活載因子的計算 橋梁結構的基頻反映了結構的尺寸、類型、建筑材料等動力特性 （ ） （ ） 式中 l—結構的計算跨徑（ m）； E—結構材料的彈性模量（ N/m2）； Ic—結構跨中截面的截面慣矩（ m4）； mc—結構跨中處的單位長度質