預(yù)應(yīng)力混凝土變截面連續(xù)箱梁橋計(jì)算書(shū)
緒論
1.1預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋概述
預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋以結(jié)構(gòu)受力性能好、變形小、伸縮縫少、行車(chē)平順舒適、造型簡(jiǎn)潔美觀、養(yǎng)護(hù)工程量小、抗震能力強(qiáng)等而成為最富有競(jìng)爭(zhēng)力的主要橋型之一。本章簡(jiǎn)介其發(fā)展：
由于普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)存在不少缺點(diǎn)：如過(guò)早地出現(xiàn)裂縫，使其不能有效地采用高強(qiáng)度材料，結(jié)構(gòu)自重必然大，從而使其跨越能力差，并且使得材料利用率低。
    為了解決這些問(wèn)題，預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)運(yùn)而生，所謂預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，就是在結(jié)構(gòu)承擔(dān)荷載之前，預(yù)先對(duì)混凝土施加壓力。這樣就可以抵消外荷載作用下混凝土產(chǎn)生的拉應(yīng)力。自從預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)產(chǎn)生之后，很多普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)被預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)所代替。
    預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁是在二戰(zhàn)前后發(fā)展起來(lái)的，當(dāng)時(shí)西歐很多國(guó)家在戰(zhàn)后缺鋼的情況下，為節(jié)省鋼材，各國(guó)開(kāi)始競(jìng)相采用預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)代替部分的鋼結(jié)構(gòu)以盡快修復(fù)戰(zhàn)爭(zhēng)帶來(lái)的創(chuàng)傷。50年代，預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁跨徑開(kāi)始突破了100米，到80年代則達(dá)到440米。雖然跨徑太大時(shí)并不總是用預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)比其它結(jié)構(gòu)好，但是，在實(shí)際工程中，跨徑小于400米時(shí)，預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁常常為優(yōu)勝方案。
    我國(guó)的預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)起步晚，但近年來(lái)得到了飛速發(fā)展�，F(xiàn)在，我國(guó)已經(jīng)有了簡(jiǎn)支梁、帶鉸或帶掛梁的T構(gòu)、連續(xù)梁、桁架拱、桁架梁和斜拉橋等預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)體系。
    雖然預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁的發(fā)展還不到80年。但是，在橋梁結(jié)構(gòu)中，隨著預(yù)應(yīng)力理論的不斷成熟和實(shí)踐的不斷發(fā)展，預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁結(jié)構(gòu)的運(yùn)用必將越來(lái)越廣泛。
連續(xù)梁和懸臂梁作比較：在恒載作用下，連續(xù)梁在支點(diǎn)處有負(fù)彎矩，由于負(fù)彎矩的卸載作用，跨中正彎矩顯著減小，其彎矩與同跨懸臂梁相差不大；但是，在活載作用下，因主梁連續(xù)產(chǎn)生支點(diǎn)負(fù)彎矩對(duì)跨中正彎矩仍有卸載作用，其彎矩分布優(yōu)于懸臂梁。雖然連續(xù)梁有很多優(yōu)點(diǎn)，但是剛開(kāi)始它并不是預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)體系中的佼佼者，因?yàn)橄抻诋?dāng)時(shí)施工主要采用滿堂支架法，采用連續(xù)梁費(fèi)工費(fèi)時(shí)。到后來(lái)，由于懸臂施工方法的應(yīng)用，連續(xù)梁在預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中有了飛速的發(fā)展。60年代初期在中等跨預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁中，應(yīng)用了逐跨架設(shè)法與頂推法；在較大跨連續(xù)梁中，則應(yīng)用更完善的懸臂施工方法，這就使連續(xù)梁方案重新獲得了競(jìng)爭(zhēng)力，并逐步在40—200米范圍內(nèi)占主要地位。無(wú)論是城市橋梁、高架道路、山谷高架棧橋，還是跨河大橋，預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁都發(fā)揮了其優(yōu)勢(shì)，成為優(yōu)勝方案。目前，連續(xù)梁結(jié)構(gòu)體系已經(jīng)成為預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁的主要橋型之一。
    然而，當(dāng)跨度很大時(shí)，連續(xù)梁所需的巨型支座無(wú)論是在設(shè)計(jì)制造方面，還是在養(yǎng)護(hù)方面都成為一個(gè)難題；而T型剛構(gòu)在這方面具有無(wú)支座的優(yōu)點(diǎn)。因此有人將兩種結(jié)構(gòu)結(jié)合起來(lái)，形成一種連續(xù)—剛構(gòu)體系。這種綜合了上述兩種體系各自?xún)?yōu)點(diǎn)的體系是連續(xù)梁體系的一個(gè)重要發(fā)展，也是未來(lái)連續(xù)梁發(fā)展的主要方向。
    另外，由于連續(xù)梁體系的發(fā)展，預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁在中等跨徑范圍內(nèi)形成了很多不同類(lèi)型，無(wú)論在橋跨布置、梁、墩截面形式，或是在體系上都不斷改進(jìn)。在城市預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁中，為充分利用空間，改善交通的分道行駛，甚至已建成不少雙層橋面形式。
在我國(guó)，預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁雖然也在不斷地發(fā)展，然而，想要在本世紀(jì)末趕超國(guó)際先進(jìn)水平，就必須解決好下面幾個(gè)課題：
1． 發(fā)展大噸位的錨固張拉體系，避免配束過(guò)多而增大箱梁構(gòu)造尺寸，否則混凝土保護(hù)層難以保證，密集的預(yù)應(yīng)力管道與普通鋼筋層層迭置又使混凝土質(zhì)量難以提高。
2． 在一切適宜的橋址，設(shè)計(jì)與修建墩梁固結(jié)的連續(xù)—剛構(gòu)體系，盡可能不采用養(yǎng)護(hù)調(diào)換不易的大噸位支座。
3． 充分發(fā)揮三向預(yù)應(yīng)力的優(yōu)點(diǎn)，采用長(zhǎng)懸臂頂板的單箱截面，既可節(jié)約材料減輕結(jié)構(gòu)自重，又可充分利用懸臂施工方法的特點(diǎn)加快施工進(jìn)度。
另外，在設(shè)計(jì)預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁橋時(shí)，技術(shù)經(jīng)濟(jì)指針也是一個(gè)很關(guān)鍵的因素，它是設(shè)計(jì)方案合理性與經(jīng)濟(jì)性的標(biāo)志。目前，各國(guó)都以每平方米橋面的三材（混凝土、預(yù)應(yīng)力鋼筋、普通鋼筋）用量與每平方米橋面造價(jià)來(lái)表示預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指針。但是，橋梁的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指針的研究與分析是一項(xiàng)非常復(fù)雜的工作，三材指標(biāo)和造價(jià)指標(biāo)與很多因素有關(guān)，例如：橋址、水文地質(zhì)、能源供給、材料供應(yīng)、運(yùn)輸、通航、規(guī)劃、建筑等地點(diǎn)條件；施工現(xiàn)代化、制品工業(yè)化、勞動(dòng)力和材料價(jià)格、機(jī)械工業(yè)基礎(chǔ)等全國(guó)基建條件。同時(shí)，一座橋的設(shè)計(jì)方案完成后，造價(jià)指針不能僅僅反應(yīng)了投資額的大小，而是還應(yīng)該包括整個(gè)使用期限內(nèi)的養(yǎng)護(hù)、維修等運(yùn)營(yíng)費(fèi)用在內(nèi)。通過(guò)連續(xù)梁、T型剛構(gòu)、連續(xù)—剛構(gòu)等箱形截面上部結(jié)構(gòu)的比較可見(jiàn)：連續(xù)—剛構(gòu)體系的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指針較高。因此，從這個(gè)角度來(lái)看，連續(xù)—剛構(gòu)也是未來(lái)連續(xù)體系的發(fā)展方向。
總而言之，一座橋的設(shè)計(jì)包含許多考慮因素，在具體設(shè)計(jì)中，要求設(shè)計(jì)人員綜合各種因素，作分析、判斷，得出可行的最佳方案。
1.2  畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的與意義
畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的在于培養(yǎng)畢業(yè)生綜合能力，靈活運(yùn)用大學(xué)所學(xué)的各門(mén)基礎(chǔ)課和專(zhuān)業(yè)課知識(shí)，并結(jié)合相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范，獨(dú)立的完成一個(gè)專(zhuān)業(yè)課題的設(shè)計(jì)工作。設(shè)計(jì)過(guò)程中提高學(xué)生獨(dú)立的分析問(wèn)題，解決問(wèn)題的能力以及實(shí)踐動(dòng)手能力，達(dá)到具備初步專(zhuān)業(yè)工程人員的水平，為將來(lái)走向工作崗位打下良好的基礎(chǔ)。
本次設(shè)計(jì)為(30+40+30)m預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)梁，橋?qū)挒?8，分為兩幅，設(shè)計(jì)時(shí)只考慮單幅的設(shè)計(jì)。梁體采用單箱雙室箱型截面，全梁共分50個(gè)單元一般單元長(zhǎng)度分為2m。頂板、底板、腹板厚度均不變。由于多跨連續(xù)梁橋的受力特點(diǎn)，靠近中間支點(diǎn)附近承受較大的負(fù)彎矩，而跨中則承受正彎矩，則梁高采用變高度梁，按二次拋物線變化。這樣不僅使梁體自重得以減輕，還增加了橋梁的美觀效果。
由于預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋?yàn)槌�靜定結(jié)構(gòu)，手算工作量比較大，且準(zhǔn)確性難以保證，所以采用有限元分析軟件—MIDAS進(jìn)行，這樣不僅提高了效率，而且準(zhǔn)確度也得以提高。
本次設(shè)計(jì)的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁采用滿堂支架法施工。
本次設(shè)計(jì)中得到了羅紀(jì)彬、陳立強(qiáng)、李學(xué)文等幾位老師的悉心指導(dǎo)，在此表示衷心的感謝。
由于本人水平有限，且又是第一次從事這方面的設(shè)計(jì)，難免出現(xiàn)錯(cuò)誤，懇請(qǐng)各位老師批評(píng)指正。

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