公路82+154+82m连续刚构桥设计 毕业论文

本科毕业设计论文公路8215482M连续刚构桥设计桥墩高度58/58M年级2008级学号20080573姓名专业土木工程指导老师2012年6月院系土木工程学院专业土木工程年级2008级姓名曾祥林题目公路8215482M连续刚构桥设计桥墩高度58/58M指导教师评语指导教师签章评阅人评语评阅人签章成绩答辩委员会主任签章年月日毕业设计任务书班级土木0819班学生姓名曾祥林学号20080573发题日期2012年4月9日完成日期2012年6月15日题目公路8215482M连续刚构桥设计桥墩高度58/58M一、设计原始资料1主要技术指标1孔跨布置公路8215482M连续刚构桥设计桥墩高度58/58M；2荷载标准公路I级3桥面宽度2【05M防撞栏1175M行车道3M应急停靠75M行车道125M左路沿带075M中间分隔带】26M；4桥面纵坡0平坡；5桥面横坡2；6桥轴平面线型直线。2材料规格1梁体混凝土C50级混凝土；桥墩混凝土等级C40级混凝土。2桥面铺装S6级C30级防水混凝土；3预应力钢筋及锚具主梁纵向预应力钢筋可选用7S152、9S152、12S152、14S1524、16S152、19S152或21S152高强度低松弛钢绞线1S152公称直径为152MM，公称断面面积为14000MM2，MPA，MPA，对应锚具分别为1860PKF1260PDF390PDFMPAYM157、YM159、YM1512、YM1514、YM1516、YM1519或YM1521，对应波纹管外径分别为77、87、92、97、102、107和117MM。主梁竖向预应力钢筋采用精轧螺纹钢筋，一般用JL25或32；横向预应力钢筋可采用横排的扁锚锚固的钢绞线预应力体系。4普通钢筋受力主钢筋用HRB335级钢筋，非受力钢筋用R235级钢筋。3施工方法桥台采用明挖基础，桥墩采用钻孔桩基础。主梁采用分段悬臂浇筑对称施工，中跨及边跨合拢段采用吊架。二、部分内容及时间分配共11周第一部分借阅相关资料，布置任务，拟定尺寸，准备计算数据；2周第二部分结构内力计算，荷载组合；1周第三部分预应力钢束的估算、布束、调束；2周第四部分应力损失计算及有效预应力计算1周第五部分计算弹性次内力及徐变次内力等；1周第六部分进行荷载组合、截面验算，变形检算，工程数量计算；1周第七部分编制设计说明书，绘制设计图及资料翻译，装订说明书。2周第八部分评阅及答辩审查毕业设计说明书及毕业答辩。1周三、计算说明书内容1结构截面尺寸初拟；2自重恒载内力计算含一期及二期恒载，活载内力计算；3主梁纵向预应力束估算、布置和调整；4净截面和换算截面几何特性的计算；5各项预应力损失计算；6弹性次内力及徐变次内力计算；7荷载组合；8主梁截面验算按预应力混凝土构件验算包括承载力极限状态下和正常使用状态下的主梁验算以及主梁刚度验算等；9主要工程数量的计算包括混凝土用量、预应力钢筋和锚具数量的计算；10施工说明。四、应交出之图纸及文件绘制桥梁结构主梁主要构造图立面、平面、横断面和阶段划分图，分阶段预应力钢筋布置图各个施工阶段预应力布置，包括纵向立面、平面和各个横断面布置，施工程序图等，要求达到A3幅面图纸不少于16张或A2幅面图纸不少于8张相当于0图2张；外文资料翻译，要求选择一篇外文专业科技文献外文字符不少于10000个翻译或用外文写出本人的毕业设计摘要不少于500汉字；毕业设计的说明书不少于15000汉字。指导教师年月日审批人年月日摘要刚构桥与其它型式的梁桥相比，连续刚构桥具有外形尺寸小，桥下净空大，混凝土用量少，结构刚度好等优点。比如说与同等跨径的连续梁桥相比，由于桥墩承担一部分的弯矩，刚构桥的截面控制弯距相对减小，同时由于采用平衡悬臂施工方法，使桥梁单跨跨径大大增大。近年来，随着预应力混凝土技术的发展和悬臂施工方法的广泛应用，连续刚构桥得到了进一步的发展。本设计为8215482M公路预应力混凝土连续刚构桥设计，主要针对已经给出的大跨度连续刚构桥的上部结构设计，由于时间有限，本设计主要针对上部结构，也就是主梁和桥面的设计。本设计主要采用MIDAS分析软件来进行结构内力分析计算，期间也用了AUTOCAD和EXCEL进行辅助设计。全桥上部结构共分为92个梁单元，定义有23个施工阶段，先进行边跨合龙，再进行中跨合龙。建好计算模型后，对结构进行内力分析计算，然后对预应力钢筋数量进行估计并配置钢筋，进行预应力损失和各项次内力计算，然后再进行荷载组合并检算主要控制截面的承载能力和变形情况，最后估算出全桥的主要工程量。在做完所有计算后，绘制结构主要施工图，包括桥跨布置图、施工顺序图等，进行外文翻译，最后编制设计计算说明书和文档整理。关键词预应力混凝土，刚构桥，悬臂浇筑施工，设计ABSTRACTCOMPAREDWITHOTHERTYPEOFBEAMBRIDGES,THECONTINUOUSRIGIDFRAMEBRIDGEHASTHEADVANTAGESSUCHASSMALLDIMENSIONS,GREATCLEARANCE,LESSCONSUMPTIONOFCONCRETE,GOODSTRUCTURALSTIFFNESS,ETCASCOMPAREDWITHTHESAMESPANOFCONTINUOUSBEAMBRIDGE,THECONTROLSECTIONSBENDINGMOMENTOFRIGIDFRAMEBRIDGECANBEMINIMIZEDTOOBVIOUSLYSMALLERLEVEL,ANDITISMOREEASILYTOAPPLYTHEBALANCEDCANTILEVERCONSTRUCTIONTECHNIQUES,ORLONGERINDIVIDUALSPANCOULDBEGOTTENINRECENTYEARS,WITHTHEDEVELOPMENTOFTHEPRESTRESSEDCONCRETETECHNOLOGYANDTHEWIDEUSEOFTHECANTILEVERCONSTRUCTIONMETHOD,CONTINUOUSRIGIDFRAMEBRIDGEHASGOTTENFURTHERDEVELOPEDTHEDESIGNHEREISTHATOFAN82M154M82MSPANSOFPRESTRESSEDCONCRETECONTINUOUSRIGIDFRAMEBRIDGEITISINTENDEDFORTHESUPERSTRUCTUREDESIGNOFTHELONGSPANCONTINUOUSRIGIDFRAMEBRIDGEWHICHHASBEENGIVENSINCETIMEISLIMITED，THEDESIGNPUTSEMPHASISJUSTONTHETOPSTRUCTURE，THATISTOSAY，THEMAINBEAMANDTHEBRIDGEFLOORTHISDESIGNMOSTLYUSESMIDASTOCALCULATETHEINTERNALFORCE,ALSOUSEDAUTOCADANDEXCELFORAIDEDDURINGTHEDESIGNTHEENTIREBRIDGEISDISCRETIZEDIN92BEAMELEMENTS,THECONSTRUCTIONPROCESSISSIMULATEDWITH23CONSTRUCTIONSTAGES,THESIDESPANSARECLOSEDATFIRST,ANDTHENTHEMIDDLESPANAFTERTHECOMPLETIONOFTHECALCULATIONMODEL,ANALYSISOFTHEINTERNALFORCEOFTHESTRUCTURE,THEAMOUNTOFTHESTEELBARISESTIMATEDANDTHECOLLOCATIONISDONEAFTERTHESEPROCESSES,PRESTRESSINGLOSSANDTHEREDUNDANTINTERNALFORCESARECALCULATED,ANDTHENLOADCOMBINATION,THEBEARINGCAPABILITYOFBEAMSMAINCONTROLLINGSECTIONARECHECKEDATLAST,THEMAINQUANTITIESOFTHEFULLBRIDGEAREESTIMATEDAFTERALLOFTHECALCULATION,THECONSTRUCTIONDRAWINGSINCLUDINGBRIDGESPANARRANGEMENT,CONSTRUCTIONPROCEDUREANDSOON,THETRANSLATIONOFAFOREIGNLANGUAGEARTICLEARECOMPLETEDANDTHEINTRODUCTIONOFTHEDESIGNSTEXTISMADEATLASTKEYWORDSPRESTRESSEDCONCRETE,RIGIDFRAMEBRIDGE,CANTILEVERCONSTRUCTION,DESIGN目录第1章绪论111毕业设计的目的和意义112连续刚构桥回顾与展望113连续刚构桥的基本构造特点3131桥梁跨径4132箱梁根部底板厚度4133箱梁顶板厚度4134主梁高度414连续梁桥悬臂施工方法介绍5141施工特点5142托架与挂篮5143工艺流程6第2章桥跨总体布置及结构主要尺寸721桥型布置及孔径划分722截面形式及截面尺寸拟定7221截面形式7222立面形式7223主梁高度7224箱梁底板厚度设置8225腹板厚度设置8226横隔板823主梁分段与施工阶段的划分9231主梁分段9232具体分段9233主梁施工方法及注意事项10234施工阶段的划分11第3章荷载内力计算1431MIDAS软件简介1432基本参数15321计算方法15322材料信息15323荷载信息1633恒载计算17331毛截面几何特性17332施工荷载18333二期恒载18334计算模型18335恒载计算结果1932活载内力计算22321计算方法22322活载计算结果22第4章预应力钢束设计2441估算预应力钢束24411计算原理24412预应力钢束的估计27413预应力钢束的布置2942预应力损失计算31421预应力钢筋与管道之间摩擦引起的应力损失31422由锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩引起的应力损失32423混凝土弹性压缩引起的应力损失33424由钢筋松弛引起的应力损失的终极值33425由混凝土收缩和徐变引起的预应力损失34426有效预应力计算35第5章次内力计算3651预加力次内力计算36511等效荷载基本原理3652混凝土徐变次内力计算3853混凝土收缩次内力计算3954温度次内力计算40541温度对结构的影响40542结构温度场4055基础沉降次内力计算42551计算方法42第6章截面验算4461内力组合44611荷载和荷载效应44612内力组合4562承载力极限状态验算47621基本理论47622截面验算4963正常使用极限状态验算49631正截面抗裂验算49632截面应力验算56633预应力钢筋拉应力验算6364变形验算66第7章主要工程量估算68毕业设计总结69致谢70主要参考文献71附录72附录1毕业实习报告72附录2外文资料翻译80第1章绪论11毕业设计的目的和意义毕业设计的目的在于培养毕业生综合能力，灵活运用大学所学的各门基础课和专业课知识，并结合相关设计规范，独立的完成一个专业课题的设计工作。设计过程中提高学生独立的分析问题，解决问题的能力以及实践动手能力，达到具备初步专业工程人员的水平，为将来走向工作岗位打下良好的基础。本次设计的具体内容是8215482M公路预应力混凝土连续刚构桥设计，桥宽为26M，分为两幅，设计时只考虑单幅的设计。梁体采用单箱单室箱型截面，主梁共分92个单元，单元长度分3M、35M、4M三种，合龙段为2M。由于多跨连续刚构桥的受力特点，靠近中间支点附近承受较大的负弯矩，而跨中则承受正弯矩，则梁高采用变高度梁，按二次抛物线变化。这样不仅使梁体自重得以减轻，还增加了桥梁的美观效果。本设计中主要利用的软件主要有MIDAS2010版、EXCEL编程计算。MIDAS软件提供了一个估算配筋面积的功能，这让本设计简化了很多繁琐了计算，但是估算出的配筋偏于保守，所以可以用简化公式进行配筋检查，这样不仅直观更能对本设计进行一个初期的检查。由于时间的限制和本文作者对桥梁设计方面知识接触的程度的限制，本设计有很多不完善的地方，众多的设计施工中的实际问题都没有考虑，很多问题，即使是考虑了也是做简单的近似和模拟。毕业设计不仅仅是对桥梁这一专业的知识应用，同时也涵盖了计算机能力、外语以及整个土木工程专业的基础理论，当然这些内容已经熔入了设计过程当中。在老师、同学和各种资料的帮助下，这是一个各方面能力提高的过程。感谢学校给予的毕业设计这样一个实践的过程。12连续刚构桥回顾与展望刚构桥与其它型式的梁桥相比，具有较为显著的经济性和很多优点，比如说与同等跨径的连续梁桥相比，由于桥墩承担一部分的弯矩，刚构桥的截面控制弯距相对减小，同时由于采用平衡悬臂施工方法，使桥梁单跨跨径大大增大。而且墩梁固结有利于悬臂施工，且可以减少大型支座及其养护维修和更换。由于普通钢筋混凝土结构存在不少缺点如过早地出现裂缝，使其不能有效地采用高强度材料，结构自重必然大，从而使其跨越能力差，并且使得材料利用率低。为了解决这些问题，预应力混凝土结构应运而生，所谓预应力混凝土结构，就是在结构承担荷载之前，预先对混凝土施加压力。这样就可以抵消外荷载作用下混凝土产生的拉应力。自从预应力结构产生之后，很多普通钢筋混凝土结构被预应力结构所代替。预应力按照施工方法又分为先张法和后张法。我国的预应力混凝土结构起步晚，但近年来得到了飞速发展。现在，我国已经有了简支梁、带铰或带挂梁的T构、连续梁、桁架拱、桁架梁和斜拉桥等预应力混凝土结构体系【1】。虽然预应力混凝土桥梁的发展还不到80年。但是，在桥梁结构中，随着预应力理论的不断成熟和实践的不断发展，预应力混凝土桥梁结构的运用必将越来越广泛。连续刚够和悬臂梁作比较在恒载作用下，连续刚构在支点处有负弯矩，由于负弯矩的卸载作用，跨中正弯矩显著减小，其弯矩与同跨悬臂梁相差不大；而且桥墩承受一部分弯矩，使跨中弯矩减小，从而提高其跨越能力。但是，在活载作用下，因主梁连续产生支点负弯矩对跨中正弯矩仍有卸载作用，其弯矩分布优于悬臂梁。虽然连续刚构有很多优点，但是刚开始它并不是预应力结构体系中的佼佼者，因为限于当时施工主要采用满堂支架法，到后来，由于悬臂施工方法的应用，连续刚构在预应力混凝土结构中有了飞速的发展。60年代初期在中等跨预应力混凝土连续梁中，应用了逐跨架设法与顶推法；在较大跨连续梁中，则应用更完善的悬臂施工方法，这就使连续刚构方案重新获得了竞争力，并逐步在40200米范围内占主要地位。无论是城市桥梁、高架道路、山谷高架栈桥，还是跨河大桥，预应力混凝土连续刚构都发挥了其优势，成为优胜方案。目前，连续刚构结构体系已经成为预应力混凝土桥梁的主要桥型之一。另外，由于连续刚够体系的发展，预应力混凝土连续钢构桥在中等跨径范围内形成了很多不同类型，无论在桥跨布置、梁、墩截面形式，或是在体系上都不断改进。在城市预应力混凝土连续梁中，为充分利用空间，改善交通的分道行驶，甚至已建成不少双层桥面形式。在我国，预应力混凝土连续刚构虽然也在不断地发展，然而，想要赶超国际先进水平，就必须解决好下面几个课题1发展大吨位的锚固张拉体系，避免配束过多而增大箱梁构造尺寸，否则混凝土保护层难以保证，密集的预应力管道与普通钢筋层层迭置又使混凝土质量难以提高。2在一切适宜的桥址，设计与修建墩梁固结的连续刚构体系，尽可能不采用养护调换不易的大吨位支座。3充分发挥三向预应力的优点，采用长悬臂顶板的单箱截面，既可节约材料减轻结构自重，又可充分利用悬臂施工方法的特点加快施工进度。4解决好桥梁梁体开裂和抗裂的问题，在地震活跃带一定要对梁体进行特别的设计，防止桥梁在发生小于自身抗震级别时，由于桥体损坏而导致无法正常使用，灾区人民无法逃生的问题。另外，在设计预应力连刚构桥时，技术经济指针也是一个很关键的因素，它是设计方案合理性与经济性的标志。目前，各国都以每平方米桥面的三材混凝土、预应力钢筋、普通钢筋用量与每平方米桥面造价来表示预应力混凝土桥梁的技术经济指针。但是，桥梁的技术经济指针的研究与分析是一项非常复杂的工作，三材指标和造价指标与很多因素有关，例如桥址、水文地质、能源供给、材料供应、运输、通航、规划、建筑等地点条件；施工现代化、制品工业化、劳动力和材料价格、机械工业基础等全国基建条件。同时，一座桥的设计方案完成后，造价指针不能仅仅反应了投资额的大小，而是还应该包括整个使用期限内的养护、维修等运营费用在内。通过连续梁、T型刚构、连续刚构等箱形截面上部结构的比较可见连续刚构体系的技术经济指针较高。因此，从这个角度来看，连续刚构也是未来连续体系的发展方向【2】。总而言之，一座桥的设计包含许多考虑因素，在具体设计中，要求设计人员综合各种因素，作分析、判断，得出可行的最佳方案。13连续刚构桥的基本构造特点连续刚构桥是超静定结构，其结构刚度大、变形小、主梁变形的挠曲线平缓，有利于高速行车。因此其主梁截面构造、主要尺寸有下列特点131桥梁跨径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。一般边跨长度可取中跨长的0508倍，如果减少边跨长度，则边跨和中跨的跨中弯矩均减少，此外，边跨跨长与中跨跨长的比值还与施工方法有关，对于现场浇灌的桥梁，边跨长度取为中跨跨长度的08倍是经济合理，但采用悬臂施工法，考虑到一部分边跨采用悬臂施工外，余下的边跨部分还需另搭脚手架，为使脚手架长度最短，则边跨长度应取中跨长度的065倍为宜【3】。132箱梁根部底板厚度采用悬臂施工方法时，底板除承受自身荷载外，在靠近桥墩处还将承受很大的压应力，如挂篮底模架后支反力。因此底板设计成变厚度，根部厚通常取墩顶梁高的1/101/12；跨中薄其尺寸受跨中布置的的预应力钢筋和普通钢筋的控制大跨度连续箱梁因跨中弯矩要求底板内需配置一定数量的钢束和钢筋，无梗肋的箱梁下翼缘板厚至小应大于125MM。如果达到150MM或D/30则较好D为箱梁内壁净距。有梗肋的梁也可采用构造要求数值。133箱梁顶板厚度确定箱形截面顶板厚度一般考虑两个因素一是要满足桥面板横向抗弯的要求，二是要满足布置纵向预应力钢束的要求。134主梁高度由于预应力混凝土连续刚构桥的跨度不断增加，自重荷载设计荷载中占的比例明显增大，对采用轻质混凝土和高强度低松弛钢绞线的桥梁，梁高有降低趋势，以提高截面的有效承载力，减小自重。对于跨度较大的连续刚构桥一般宜采用不等跨的形式，且是变高度连续梁。中小跨度桥梁可采用等跨度等梁高连续梁桥。变高度梁的截面变化规律可采用圆弧线、二次抛物线和直线等，通常以二次抛物线为最常用。14连续梁桥悬臂施工方法介绍本设计采用悬臂施工法，其主要特点如下141施工特点悬臂施工法是利用已建成的桥墩沿桥跨方向对称施工，其施工的必要条件是施工中墩与梁固结，施工过程中桥墩需承受不对称弯矩。悬臂施工时随梁段增长，梁内出现的负弯矩不断增大，对梁上缘需逐段施加预应力，使其与完成的梁段连成整体。其总体施工特点为桥下无需搭设支架，对深水、大跨、通航、峡谷、高墩的条件下是最优的施工方案；工艺简单，施工设备少；多孔桥可平行施工，施工速度快；悬臂施工时使跨中正弯矩移到支点负弯矩，大大提高桥梁的跨越能力，节省施工费用，降低施工造价等。此施工方法由早期的T形刚构桥，后来又被推广应用于连续梁、连续刚构、斜腿刚架、斜拉桥及拱桥等。连续刚构桥采用悬臂施工，存在施工中的力学体系转换问题，所以施工中应及时调整所施加的预应力，并考虑体系转化及其他因素引起的次内力。悬臂施工是由两个相邻的桥墩同时向两侧分段进行，水平推进，直到跨中合拢，各整段用预应力紧密连成整体。它通常分为悬臂浇筑和悬臂拼装两类。悬臂浇筑法在发展中国家应用较为普遍，其特点是适应性强；工程造价一般比悬臂拼装节省；运输、起吊设备要求低；全部为湿接头，施工质量极其控制易保证；工期较长、劳动力用量多。悬臂拼装法广泛应用于发达国家，其特点为工业化生产及机械化程度较高，比悬浇施工速度快；工期短、劳动力用量少。高强混凝土质量容易保证，但接头处易造成预应力损失，施工控制要求高；工程造价一般比悬臂浇注法高【4】。142托架与挂篮悬臂浇筑是在桥墩两侧对称逐段浇筑混凝土，待混凝土达到一定强度后，张拉预应力束，移动挂篮继续浇筑下一梁段。梁节段长度与梁段自重、挂篮重、平衡配重及施工荷载密切相关，一般每个阶段的长度为34M，特大桥为6M左右。悬臂浇筑施工中的主要设备是挂篮，因桥墩根部块的重量较大，且为了满足拼装和支承挂篮要求的起步长度，经常先用托架浇筑第一梁段。托架上施工头几个梁段达到挂篮起步长度后，拼装对接挂篮，待悬浇到一定长度后，再将对接挂篮承重梁分开，形成两个独立的挂篮向墩的两侧逐段推进，新浇梁段达到设计强度后张拉预应力束筋与前一梁段连成一体。挂篮是一个能自动行走的空中活动脚手架，悬挂在已张拉的箱梁节段上，现浇段的模板安装、钢筋绑扎、管道安装、预应力操作、压浆封端等工作均在挂篮上进行。完成一个梁段后，挂篮可前移一个梁段，循环悬臂浇完所有梁段。143工艺流程用挂篮悬臂浇筑施工，除0号块等少数梁段用托架施工外，其余利用挂篮施工。其主要工艺流程为拼装挂篮、浇筑梁段；前移挂篮、调整、锚固；浇筑下一梁段；依次完成悬臂浇筑全部梁段；挂篮拆除；合龙段施工。第2章桥跨总体布置及结构主要尺寸21桥型布置及孔径划分桥型三跨预应力混凝土连续刚构桥，孔跨布置为8215482M。22截面形式及截面尺寸拟定221截面形式为了减小上部结构的自重，达到增加跨度、减少下部结构的工程量、增加截面抗扭刚度的目的，本桥采用单室箱截面。由于顶宽较大，分为上、下行，设计成双幅桥，截面为两个分离式单室单箱，设计时只考虑其中一幅。上部结构采用变截面箱形梁。222立面形式本桥为预应力混凝土连续刚构桥，本桥跨径组成8215482318M，梁高按二次抛物线变化。桥墩高度为58/58M。223主梁高度本设计采用二次抛物线型变高度箱型截面，连续刚构桥根部的高跨比一般为，其中大部分为左右，本设计箱梁支座处梁高取9MH1/L1/185主115125118跨中部箱梁的高跨比一般为，本设计跨中最小梁高为35MH2/L1/40。中跨140155梁底曲线可设置为圆弧线、半立方抛物线、二次抛物线，本设计选为二次抛物线变化；边跨与中跨对称的梁段梁高与中跨对称，其余的均采用35M的梁2KXY高过渡到边支座或者桥台。224箱梁底板厚度设置中跨底板中支撑处，负弯距大，需底板适当加厚，提供必要的受压面积，跨中正弯距大，避免恒载弯距，因此“中薄边厚”设置，本设计中，支座底板厚80CM，按线性变化，跨中为40CM厚；边跨与中跨对称。225腹板厚度设置腹板厚度确定经验公式腹板总厚度T1M，其中，B为桥面总宽度M；L为主跨跨度M。B50L50同时应满足构造要求单个腹板厚度T0015M。中跨，支点附近承受剪力较大，腹板宜加厚，跨中宜减薄，本设计中按直线型变化。在近支座附近60CM厚，跨中取30CM厚。226横隔板横隔板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；支承处的横隔板还起着承担和分布支承反力的作用。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板，甚至不设置中间横隔板而只在支座处设置支承横隔板。因此本设计只0号段处对称设置了两块厚为80CM的横隔板，边支座中心线处设计为实心梁体。于是选用单箱单室截面为该桥的横向断面构造，每片梁顶缘宽13M。根据同类桥梁设计经验资料以及已经建成的梁桥定得界面尺寸见图21图21跨中和支座截面尺寸图单位CM23主梁分段与施工阶段的划分231主梁分段根据选用的施工方案悬臂浇筑及所用施工机具挂篮的承重、支承点位置及支反力，对上部箱梁进行施工分段，梁段长度规格应尽量减少，以利于挂篮施工。梁段长度变化处的梁段重量差应尽量减少，以利于施工控制。箱梁分段完成后进行单元划分编号。232具体分段本桥全长318M，全桥主梁共分92个梁段，双薄壁墩有64个单元，承台有4个单元，中支点0号块长度14M，一般梁段长度分成3M、35M和4M，跨中合拢段20M。其中0号块在托架上现浇，边跨采用满堂支架施工。每个桥墩由10个4M单元加上6个3M单元组成；从双薄壁墩中心线向跨中算起5M2M3M235M24M141M77M；边跨支架浇注单元为4M，中跨，边跨合拢段都为2M。233主梁施工方法及注意事项1、主梁采用悬臂浇筑法施工，墩顶梁段分别在各墩顶浇筑，其余梁段用活动挂篮悬臂浇筑，挂篮总重750KN。2、施工程序建议分为三大步骤浇筑墩顶0号梁段施工时。安装挂篮，对称悬臂浇筑至18号梁段。拆除跨中挂篮，浇筑边跨19号合龙段，其后，浇筑中跨合拢段。拆除全部模板，形成三跨连续刚构桥，张拉全部剩余钢束。3、中跨合拢段混凝土浇筑，应选择非温度急剧变化日之夜间气温最低时进行由于设计中不能事先确定合拢时之温度值，故按合拢温度为1520设计，为切实保证浇筑质量，在中跨合拢段两端截面间设钢支撑，并于顶、底板上各张拉四根临时钢束，张拉力为500KN，以锁定合拢段两侧梁部，并在跨中合拢段左右分别设置2000KN的顶推力。合拢段混凝土达85强度后，拆除临时支座，放松临时支座时重新张拉至设计张拉力。4、梁段悬浇时，与前段混凝土结合面应予凿毛，并清洗干净，纵向非预应力钢筋采用搭接。5、悬臂浇筑施工时，两端施工设备的重量要保持平衡，并注意无左右偏载，两端浇筑混凝土进度之差不得大于2M3。6、浇筑梁段混凝土时应分水平层，一次整体浇筑成型，当混凝土自流高度大于2M时，必须用溜槽或导管输送，以保证混凝土的浇筑质量。7、施工时所有备用孔道均需经设计单位同意方可使用，施工完毕后，应对备用孔道进行压浆处理。8、为使主梁施工达到高质量、高精度和高安全度，除要求混凝土强度达到85以后方可施加预应力外，对已浇筑的梁段，要求通过以下四个方面的检查校核后，方可进行下一梁段的施工1箱梁截面各部尺寸以及中线误差必须满足施工规范要求。2混凝土强度必须达到或超过设计标号。3预应力的锚具控制应力和钢绞线的伸长量是否达到设计值。4实测挠度值是否与设计值相符。9、所有直接由厂家提供的产品，如支座、锚具、钢绞线、钢筋等必须为合格产品，符合设计要求。234施工阶段的划分表21具体施工段划分表施工阶段号内容工期天备注1桥墩602浇筑0块103张拉0块预应力钢束，5架设1挂蓝201步骤1刚构墩墩身施工完毕至墩顶。2浇筑0号梁段。3混凝土强度达到85后，张拉预应力索。4在0梁段上对称架设挂篮，每个挂篮按75吨考虑。4浇筑1块35张拉1块预应力钢束1架设2挂蓝52步骤1对称浇筑1号梁段。2混凝土强度达到85后，张拉预应力束。6浇筑2块37张拉2块预应力钢束1架设3挂蓝53步骤1往两端移动挂篮。2对称浇筑2号梁段。3混凝土强度达到85后，张拉预应力束。8浇筑3块39张拉3块预应力钢束1架设4挂蓝510浇筑4块311张拉4块预应力钢束14步骤1按前步骤依次浇筑318号梁段。2混凝土强度达到85后，张拉预应力束。架设5挂蓝512浇筑5块313张拉5块预应力钢束1架设6挂蓝514浇筑6块315张拉6块预应力钢束1架设7挂蓝516浇筑7块317张拉7块预应力钢束1架设8挂蓝518浇筑8块319张拉8块预应力钢束1架设9挂蓝520浇筑9块321张拉9块预应力钢束1架设10挂蓝522浇筑10块323张拉10块预应力钢束1架设11挂蓝524浇筑11块325张拉11块预应力钢束1架设12挂蓝526浇筑12块327张拉12块预应力钢束1架设13挂蓝528浇筑13块329张拉13块预应力钢束1架设14挂蓝530浇筑14块331张拉14块预应力钢束132架设15挂蓝533浇筑15块334张拉15块预应力钢束135架设16挂蓝536浇筑16块337张拉16块预应力钢束138架设17挂蓝539浇筑17块340张拉17块预应力钢束141架设18挂蓝542浇筑18块343张拉18块预应力钢束144桥端施工6045边跨合龙挂篮1046边跨合龙现浇1047边跨合龙张拉35步骤1安装边支座，并现浇边跨梁段26个水箱配重。3安装边跨和中跨合拢段8个吊架。4浇筑边跨合拢段。48跨中合拢挂篮1049跨中合拢现浇1050跨中合拢张拉36步骤1在中跨合拢段左右分别施加2000KN顶推力。2张拉顶底板各4根临时预应力钢索。3浇筑合拢段梁段。4混凝土强度达到85后，张拉预应力索。51撤销挂篮57步骤拆除所有挂篮吊架。52工后收缩徐变6053施加二期恒载308步骤工后60天，安装桥面栏杆施加桥面二期荷载。54收缩徐变3600第3章荷载内力计算31MIDAS软件简介MIDAS系统是一套通用桥梁结构设计施工计算系统，具有以下特点1系统寄托在WINDOWS工作平台，遵从国际标准的用户界面，充分利用WINDOWS强大的软件与设备支持特性和多任务功能。2系统的数据输入全部采用标准的界面人机交互输入，并提供了强大的数据自动生成和编辑功能，以及有效的数据纠错与查错功能，从而使得数据输入这一繁琐的工作得到了大大的简化。3系统具有强大的直线桥梁、平面斜、弯和异型桥梁设计与施工计算功能，能进行各种结构体系的恒载与活载的线性与非线性结构响应计算，能够实现复杂的截面施工操作，能够有效地模拟施工中采用的临时支架和挂篮设备，能够进行结构上下部共同作用的分析；能够自动对斜拉桥等带索体系进行结构优化及考虑活载效应后估算拉索面积，并能够自动计算每根拉索的施工张拉力；能够自动按照规范进行三种承载能力极限状态组合和六种正常使用极限状态组合包括施工阶段组合V，并根据您的要求进行这九种组合的配筋计算或应力验算和强度验算及抗裂性验算；系统同时附有截面设计计算、活载横向分布系数计算以及基础计算等模块。系统的结构计算安排在后台进行，从而可以随时对项目的计算进程进行干预，包括项目的启动、停止以及设置项目计算的起始点。1完善的输出功能使您能随时得到各种计算信息和计算结果，系统的数据输出图文并茂，表格、文字和图形显示将同时展现在您的眼前，并可以根据系统的设定，输出规格化的图形结果。2系统提供的打印功能使您能够打印出精美的文档，本系统所有的文字和图形结果可以随时在各种打印机和绘图仪上输出，同时提供了打印预览功能【5】。图31MIDAS边跨单元和节点划分图图32MIDAS中跨单元和节点划分图32基本参数321计算方法恒载内力计算采用MIDAS提供的有限元方法计算，由于不同的施工方法所计算出来的恒载内力会不一样，所以计算时应该严格考虑施工阶段的划分。322材料信息1混凝土本设计梁体采用C50级混凝土，双薄壁墩墩采用C40级混凝土，承台采用C30级混凝土，根据公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范JTGD622004第31条规定【6】，具体材料特性见表31所示表31混凝土材料特性表类别材料特性C50级混凝土梁体C40级混凝土墩身C30级混凝土承台混凝土容重KN/M326526255弹性模量ECMPA345104325104300104线膨胀系数121051210512105轴心抗压强度设计FCDMPA224184138轴心抗拉强度设计FTDMPA183165139轴心抗压强度标准FCKMPA324268201轴心抗拉强度标准FTKMPA2652402012纵向预应力钢束本设计选定的主梁纵向预应力钢筋为19S1524和21S1524，其张拉控制应力部分取H075FPK1395MPA，其余取H072FPK1332MPA，张拉时混凝土强度要达到85的设计强度。预应力钢束的参数指标如下A钢束类型内部后张。B单根钢束总面积AA000294M2或000266M2；C预应力钢束的弹性模量EPEP19105MPA；D预应力钢束的标准强度FPKFPK1860MPA；E张拉控制应力HH075FPK07518601395MPA，H072FPK1332MPA；F钢筋松弛系数03；G预应力钢筋与管道壁的摩擦系数025；H管道每米局部偏差对摩擦的影响系数00015；I锚具变形、钢束回缩和接缝压缩值0012M；J张拉方式超张拉。323荷载信息1恒载A一期恒载程序按截面尺寸信息自动计入；B二期恒载铺装层取10CM厚，梁两侧设置防撞栏杆，每侧取5KN/M，可得二期恒载为52438KN/M，考虑到管道的铺设和沥青层，故2G6013二期恒载按80KN/M计。2活载汽车荷载采用公路一级荷载。3温度变化的影响本设计考虑系统升温200C、系统降温200C、梁截面升温、梁截面降温四种情况。根据公路桥涵设计通用规范JTGD602004第4310规定竖向日照温差计算的温度基数分为梁截面升温T114，T255；0C0梁截面降温T17，T227；预应力估束阶段只考虑了系统升温和系统降温的影响。4支座不均匀沉降的影响本设计取支座不均匀沉降1CM；预应力估束阶段不考虑支座不均匀沉降的影响，同时不计水平强迫位移和转角强迫位移。5收缩徐变的影响根据公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范JTGD622004来考虑混凝土收缩徐变的影响，取年平均相对湿度为90，收缩开始时的混凝土龄期为3天。33恒载计算331毛截面几何特性基于上面数据通过桥梁博士系统计算而得的有关结果如下表所示表32毛截面几何特性面号面积AM2惯性矩IXM4梁高Y0M中性轴至梁顶CZMM110338198936352076321033819893635207633103381989363520763410338198936352076351045202202353208266106001210799358210667107918225155368214818110282245963822066911312727418539722816101164853111141723724111203893583594392478512124872417941465259931312996649229449527341141357065843485282882515142123697583536530442161492583610760532187171571210047396483405918165766120910669536058191739941422361738379120182863167300378439862119099119219078264160922199621220649887434322320566241824694468824205662418246944688图33单元分段图332施工荷载施工荷载即考虑在施工过程中作用于各已成梁段上的各种荷载，并将其简化为作用于挂篮锚固点的一对集中力。集中力的大小可根据各阶段的挂篮自重、钢筋网重量、混凝土重量等计算得到，并适当考虑由于各梁段长度不同而导致的荷载重心位置的变化。本设计施工荷载的取值为挂篮、机具、人群等施工荷载重按800KN计，或者将挂篮重量确定为最大悬浇块件重量的一半。当施工梁段达到一定强度后，挂篮前移开始浇筑下一梁段。此时作用于先前两个锚固点的施工荷载应解除，即施加反向的作用力，并在新的锚固位置上添加施工荷载。当施工梁段达到一定强度后，挂篮前移开始浇筑下一梁段。此时作用于先前两个锚固点的施工荷载应解除，即施加反向的作用力，并在新的锚固位置上添加施工荷载。333二期恒载本设计二期恒载的设计值为80KN/M。334计算模型悬臂现浇法不同施工阶段对应不同计算模型，具体参看MIDAS程序。运营阶段计算模型如图34所示图34MIDAS全桥计算模型335恒载计算结果恒载作用下结构内力见下表33，结构弯矩图见下图。注表中弯矩以截面下侧受拉为正，剪力与模型的局部坐标系正Z方向相同为正，与Z方向相同为负。表33恒载计算结果阶段最大悬臂CS14中跨合龙段CS18运营阶段CS19弯矩M剪力Q弯矩M剪力Q弯矩M剪力Q单元KNMKNKNMKNKNMKN10000005511002311120000540524164540915930000604579297195656714000015318106177588321845212321813879365214265663611826611530928927186910323701890925970725292439909338581434901513794029184350065115953517054831341573548319662671626947776806643859047969637109371727456210672907836389927984760111259972868181405380906601269370100254121632764995191793600103385170239011617513205747911273022338101166022200200132585142536294126498272813013036927649101495441530716091408913278950144762339892016712716366609715597238889501598414104910185394174322724171814456108017568248858302044191850447671885005298620192367574497022428519573303420384960004602077156563690242415206476753219963675774022382674476602613052171604952344161074531102382798259410278136227888948249528193200253394912308029563123840041526128871242026490497286903088982486108943775489345104333210011190126672585026541636588039602194310009700119222685296042637048819820269781101974403206832782685732573668552720263368987983031318628776244824693280345402529389263230301177297042008231831729601023784183830802837093063662792173746602190223389755481026688531563190920125458467002072736651550247997324952990185897514666019192258135002298743342415661692364411140175233493224021001034359536115344737410301593844129160190981353010969138452313305014429634009901727103624852921241872584220129904274474015513637201552711057520918901161332157760138179图35施工阶段最大悬臂段时的恒载弯矩图图36施工阶段合龙段施工完成时的恒载弯矩图38159915597549165365010291616376601217733912339228504612673909018811823101058554091783073006931245778897898539036541649123613706435816596345865675246424262715008640300354355187323604454324795739103208324430162533245910441130662837358561318961802903159645206661035247086209532783351745846000010924526453201183452图37使用阶段时的恒载弯矩图32活载内力计算321计算方法连续刚构是超静定结构，计算活载内力仍采用影响线加载法。一般再利用主梁的内力影响线，在纵向按最不利位置的内力影响线加载，求得主梁最大活载内力。KQS1231式中，S待求截面的弯矩或剪力；QK均布荷载；同符号弯矩或剪力影响线的面积。MIDAS程序可自动计算活载内力，但根据程序要求，需填写活载信息，包括活载类型及活载因子。322活载计算结果活载计算结果，如表34所示，包络图如图35、36所示。表34活载计算表弯矩MAX剪力MAX弯矩MIN剪力MIN截面KNMKNKNMKN10014270071862239161445538664313292621455673262484343561530807960685522481957134645374666272240718850472677660828732423641278834773351296213579987123383635007308110877944325403932633118573148154577822331281157530351164187813742675790565501566146523862736194312921555721675468860105416468417231783148471738597770590216669183100481761045155151924908858612093840020193348994143014299211497893421636432252211015969118580615923859199612014781222499322277121344313321251697322915253782130572624227457325731118532723894438315789116642823334441296369114482922671448268327111213022483457241554107953125290471211969104123228451521184186100283332500611154683958834370147161276019144354198483810307386993647398977811118253375323411366183278043859462131745315735439660371521316836904407289217512279664544179925200517305600542869622286137