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1、 西 南 交 通 大 学 本科毕业设计 62+104+104+62m 预应力混凝土 连续梁桥设计 二一零年六月 西南交通大学本科毕业设计 第II页 院 系 土木工程学院 专 业 土木工程 年 级 2006 级 姓 名 戴兵 题 目 62+104+104+62m 预应力混凝土连续梁桥设计 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 西南交通大学本科毕业设计 第III页 毕 业 设 计 任 务 书 班 级 土木 201013 学生姓名 戴 兵 学 号 20101245 发题日期：2010 年 4 月 14 日 完成日
2、期：2010 年 6 月 18 日 题 目：62+104+104+62m 预应力混凝土连续梁桥设计 一、 设计原始资料 1、设计规范 新规范： (1) 公路桥涵设计通用规范，JTG D60-2004； (2) 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范，JTG D62-2004。 2、主要技术指标 (1) 孔跨布置：见“分组题目” ； (2) 计算行车速度：80 公里/小时； (3) 荷载标准：公路-I 级； (4) 桥面宽度：由指导老师提供建议值，学生自己决定； (5) 桥面纵坡：0% (平坡)； (6) 桥面横坡：2%。 (7) 桥轴平面线型：直线。 3、材料规格 (1) 梁体混凝土：C60
3、 级混凝土； (2) 桥墩混凝土：C40 级混凝土； (3) 桥面铺装混凝土：C40 级混凝土； (4) 栏杆混凝土：C30 级混凝土； (5) 预应力钢筋及锚具： 主梁纵向预应力钢筋可选用 12-j15.24、17-j15.24、27-j15.24 等高强度低松弛 钢绞线(1-j15.24 公称断面面积为 140.00mm2)，fpk =1860MPa，fpd =1488MPa；对应 锚具分别为 OVM15-12、OVM15-17、OVM15-27；对应波纹管直径分别为(内径) 西南交通大学本科毕业设计 第IV页 90、90、120mm(外径比内径大 7mm)。 主梁竖向预应力钢筋采用32
4、冷拉 IV 级高强精扎螺纹粗钢筋，fpk =1000MPa(冷拉 应力)，每根张拉力 673kN；对应锚具为 YGM-32；对应孔道直径 43mm，锚垫板 边长 a = 140mm，相邻锚板中心距离不小于 15cm。 (6) 普通钢筋： 受力主钢筋用 HRB335 钢筋(1228)，fsk =340MPa，fsd =340320MPa；非受力钢筋 用 R235 钢筋(810)，fsk =240MPa，fsd =240MPa。 4、施工顺序及要点 (1) 墩台施工：桥台采用明挖基础，桥墩采用钻孔群桩基础、实体墩身。 (2) 在支架上施工中间墩顶 0#段，0段与桥墩临时固接； (3) 在中间墩顶
5、0#段上安置悬臂挂篮设施(挂篮设施集中荷载一般按最重块 件重量的一半确定)； (4) 从中间墩顶 0#段两侧利用悬臂挂篮设施逐段对称施工主梁； (5) 在满堂支架上施工边跨靠近边支座梁段； (6) 施工中跨合拢段主梁； (7) 拆除中跨合拢段挂篮设施； (8) 施工边跨合拢段主梁； (9) 拆除边跨合拢段挂篮设施和边跨支架； (10) 解除 0段与桥墩的临时固接，安装永久性支座； (11) 桥面铺装及栏杆施工。 二、设计各部分内容及时间分配（共 12 周） 第一部分： 收集资料及基本构造设计 （第 78 周） 第二部分： 恒载、活载内力计算及组合 （第 910 周） 第三部分： 预应力钢束设计
6、及预应力损失计算 （第 1011 周） 第四部分： 次内力计算 （第 12 周） 第五部分： 荷载组合、截面验算及刚度验算 （第 1314 周） 西南交通大学本科毕业设计 第V页 第六部分： 工程量计算、计算机绘制设计图 （第 15 周） 第七部分： 外文翻译、毕业设计说明书整理出版 （第 16 周） 第八部分： 导师评阅毕业设计 （第 17 周） 第九部分： 答辩 （第 18 周） 三、毕业设计说明书正文主要内容 设计依据、设计流程图、桥跨结构总体布置、截面尺寸拟定、主梁分段、建立平面 杆系计算模型、恒载及活载内力计算组合、预应力钢束设计及预应力损失计算、次 内力计算、荷载组合、截面验算及刚
7、度验算、工程量计算。 四、毕业设计应绘制的主要设计图 桥梁总体布置图（平面、立面和横截面） 、主梁分块图、主梁一般构造图（各种纵剖 面图、横截面尺寸参数示意图及参数表、各种横截面尺寸图） 、主梁纵向预应力钢束 布置图、典型横截面的预应力钢束位置图、施工流程图等，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)。 指导教师： 年 月 日 审 批 人： 年 月 日 西南交通大学本科毕业设计 第VI页 摘 要 本毕业设计主要是关于大跨度预应力混凝土连续梁桥上部结构的设计。预应力 混凝土连续梁桥以结构受力性能好、变形小、伸缩缝少、行车平顺舒适、养护工
8、程 量小、抗震能力强等而成为最富有竞争力的主要桥型之一。受时间和个人能力的限 制，本次毕业设计没有具体涉及到下部结构、横向预应力及竖向预应力的设计。 设计桥梁跨度为 62m+104m+104m+62m,分为两幅设计，单幅为单箱单室，桥面 总宽 25m，双向 4 车道，上下行。主梁施工采用悬臂挂篮施工，对称平衡浇筑混凝 土。施工分为 21 个阶段：第一阶段：施工临时支座并固结，浇筑墩顶 0#段及边跨 直线段满堂支架施工；第二阶段至第十七阶段：悬臂对称平衡浇筑混凝土至最大悬 臂端；第十八阶段：边跨合拢；第十九阶段：中跨合拢,拆除挂篮设施，加载二期恒 载；第二十施工阶段：预留施工阶段；第二十一阶段：
9、运营阶段。本桥设 5 个支座， 其中第 3 个支座为固定铰接支座，其余均为活动铰接支座。本设计中总共有 9 个临 时支座。 设计过程如下： 首先，确定主梁主要构造及细部尺寸，它必须与桥梁的规定和施工保持一致， 考虑到抗弯刚度及抗扭刚度的影响，设计采用箱形梁。主梁的高度呈二次抛物线变 化，因为二次抛物线近似于连续梁桥弯距的变化曲线。墩顶截面通过腹板、底板的 加厚以及设置横隔梁强度得以加强，底板厚度呈二次抛物线变化，底板厚度为 0.7 变为 0.3。腹板厚度呈直线变化，由 0.75 变为 0.4。顶板厚度沿全桥保持不变,均为 0.28m。 其次，利用 BSAS 电算软件分析内力结构总的内力(包括恒
10、载和活载的内力计算)。 用于计算的内力组合结果也由 BSAS 电算软件计算而得，从而估算出纵向预应力筋 的数目，然后再布置预应力钢丝束。 再次，计算预应力损失及次内力，次内力包括先期恒载徐变次内力、先期预应 力徐变次内力、后期合拢预应力索产生的弹性次内力、局部温度变化次内力。 然后进一步进行截面强度的验算，其中包括承载能力极限状态和正常使用极限 状态。在正常使用极限状态验算中包括计算截面的混凝土法向应力验算、预应力钢 筋中的拉应力验算、截面的主应力计算。 关键词： 预应力混凝土连续梁桥、次内力、悬臂施工 西南交通大学本科毕业设计 第VII页 Abstract The graduate desi
11、gn is mainly about the design of superstructure of long- span pre-stressed concrete continuous box Girder Bridge . Pre-stressed concrete continuous Girder Bridge become one of main bridge types of the most full of competion ability because of subjecting to the dint function with the structure good,
12、having the small defomation,few of control joint,going smoothly comfort,protected the amout of engineering small and having the powerfully ability of earthquake proof and so on. For time and ability limited, the design of the substructure, transverse pre-stressing and vertical pre- stressing is not
13、considered. The spans of the bridge are 62m+104m+104m+66m,main beam is respective designed, each suit has one box one room and four traffic ways of all, the width of the bridge surface is 25m. The major girder applies cantilever hung-basket bearing, symmetric equilibrium construction .There are twen
14、ty-one steps in the working. The 0# member is worked in the first step , then form the second step to the seventeenth the other members is worked before they are jointed except the ones are siuated in the beside or middle of span and the substructure is worked in the steps; and then its jointed in t
15、he site of beside spans in the eighteenth step; and then mid-span is jointed in ninteenth step; and remove the hung-basket bearing then the second dead loads is in effect in the step; the tweentith stage: vacant construction stage; in the last step, the structure is running. There are five bearings,
16、 the third is fixed bearing, the left four are expansion bearings. In the design there are nine casual bearing. The procedure of the design is listed below: The first step as to dimension the structural elements and details of which it is composed, it cant and certainly should without being fully co
17、ordinated with the planning and working phrases of the project. 西南交通大学本科毕业设计 第VIII页 Considering the distorting stiffness and the bending stiffness, box birder goes as second-parabolic curve, for second-parabolic curve is generally similar to the change of continuous bridges bending moments along. Th
18、e sectionat the support is strengthened by the provision of thickened webs , bottom slabs and a cross beam , the thickness of the bottom slab is changed in second-parabolic curve and the thickness of the web is changed in linearity, the former varies from 0.7m to 0.3m, the latter varies from 0.75m t
19、o 0.4m, the top slabs thickness is 0.28m. The second step is to use BSAS software to analyze internal gross force of the structures(including dead load and lived load), the internal force composition can be done by using the compute results. According to the internal force composited, the evaluated
20、amount of longitudinal tendons can be worked out, then we can distribute the tendons to the bridge. The third steps is to calculate the loss of pre-stressing and secondary force due to pre-stressing, first dead loads and temperature, bearing displacement, and so on. The last steps is checking the ma
21、in cross section. the work includes the load-caring capacity ultimate state and the normal service ability ultimate state as well as the main sections being out of shape. Key Words: Pre-stressed concrete continuous girder bridge, Secondary force，Cantilever constructed 西南交通大学本科毕业设计 第IX页 目 录 第 1 章 绪论1
22、 1.1 预应力混凝土连续梁桥概述1 1.2 毕业设计的目的与意义3 第 2 章 桥跨总体布置及结构尺寸拟定4 2.1 尺寸拟定4 2.1.1 桥孔分跨.4 2.1.2 截面形式.4 2.1.3 梁高.5 2.1.4 细部尺寸.6 2.2 主梁分段与施工阶段的划分7 2.2.1 分段原则.7 2.2.2 具体分段.7 2.2.3 主梁施工方法及注意事项.7 第 3 章 荷载内力计算9 3.1 恒载内力计算9 3.2 活载内力计算11 3.2.1 横向分布系数的考虑.11 3.2.2 活载因子的计算.11 3.2.3 计算结果.13 第 4 章 预应力钢束的估算与布置15 4.1 力筋估算15
23、4.1.1 计算原理.15 4.1.2 预应力钢束的估算.18 4.2 预应力钢束的布置24 第 5 章 预应力损失及有效应力的计算26 5.1 预应力损失的计算26 西南交通大学本科毕业设计 第X页 5.2 有效预应力的计算33 第 6 章 次内力的计算35 6.1 徐变次内力的计算35 6.1.1 结构重力徐变次内力.35 6.1.2 预加力徐变次内力38 6.2 预加力引起的二次力矩40 6.3 温度次内力的计算43 第 7 章 内力组合48 7.1 承载能力极限状态下的效应组合48 7.2 正常使用极限状态下的效应组合49 第 8 章 主梁截面验算51 8.1 截面强度验算51 8.2
24、 截面抗裂验算54 8.2.1 正截面和斜截面抗裂验算.54 8.2.2 法向拉应力.55 8.2.3 主拉应力和主压应力.56 第 9 章 主要工程数量计算61 9.1 混凝土总用量计算61 9.1.1 梁体混凝土（C60 级混凝土）用量计算.61 9.1.2 桥面铺装（C40 级混凝土）混凝土用量计算.61 9.2 钢绞线及锚具总用量计算62 毕业设计总结63 致 谢64 参考文献65 附录 1：实习报告.66 附录 2：BSAS 数据原文件68 西南交通大学本科毕业设计 第XI页 附录 3 包络图及结构简图.106 附录 4 外文文献翻译.111 西南交通大学本科毕业设计 第1页 第 1
25、 章 绪论 1.1 预应力混凝土连续梁桥概述 预应力混凝土连续梁桥以结构受力性能好、变形小、伸缩缝少、行车平顺舒适、 造型简洁美观、养护工程量小、抗震能力强等而成为最富有竞争力的主要桥型之一。 本章简介其发展： 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。 预应力混凝
26、土桥梁是在二战前后发展起来的，当时西欧很多国家在战后缺钢的 情况下，为节省钢材，各国开始竞相采用预应力结构代替部分的钢结构以尽快修复 战争带来的创伤。50 年代，预应力混凝土桥梁跨径开始突破了 100 米，到 80 年代 则达到 440 米。虽然跨径太大时并不总是用预应力结构比其它结构好，但是，在实 际工程中，跨径小于 400 米时，预应力混凝土桥梁常常为优胜方案。 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。 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
27、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。 连续梁和悬臂梁作比较：在恒载作用下，连续梁在支点处有负弯矩，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；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。虽然连续梁有很多优点，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，采用连续梁费工费时。到后来，由于 西南交通大学本科毕业设计 第2页 悬臂施工方法的应用，连续梁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
28、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，这就使连续梁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，预应力混凝土连续梁都发挥了其优势，成为优胜方案。目前，连续梁结 构体系已经成为预应力混凝土桥梁的主要桥型之一。 然而，当跨度很大时，连续梁所须的巨型支座无论是在设计制造方面，还是在 养护方面都成为一个难题；而 T 型刚构在这方面具有无支座的优点。因此有人将两 种结构结合起来，形成一种连续刚构体系。这种综合了上述两种体系各自优点的 体系是连续梁体系的一个重要发展，也是未来连续梁发展的主要方向。 另外
29、，由于连续梁体系的发展，预应力混凝土连续梁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，预应力混凝土连续梁虽然也在不断地发展，然而，想要在本世纪末赶 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
30、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。 另外，在设计预应力连续梁桥时，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 指针和造价指针与很多因素有关，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，
31、一座桥的设计方案完成后，造价指针不 西南交通大学本科毕业设计 第3页 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。 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。 1.2 毕业设计的目的与意义 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
32、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。 本次设计为(62+104+104+62)m 公路预应力混凝土连续梁桥，桥宽为 25m，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，全梁共分 132 个单 元，中支点 0 号块长度 8m，一般单元长度分为 2m、2.5m、3m，边跨合拢段长 2m， 中跨合拢段长 2m（BSAS 中做了处理分为两段 1m 的单元） ，边跨直线段长 9m。顶板 厚度不进行变化，底板、腹板厚度均发生变化。由于多跨连续梁桥的受力特点，靠 近中间支点附近承受较大的负弯矩，
33、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。 由于预应力混凝土连续梁桥为超静定结构，手算工作量比较大，且准确性难以 保证，所以采用有限元分析软件BSASBSAS 进行，这样不仅提高了效率，而且准确度也 得以提高。 本次设计的预应力混凝土连续梁桥采用目前比较流行的悬臂灌注法施工。悬臂 灌注施工具有很多优越性：它不需要大型的机械设备；不影响桥下通航、通车；且 施工受河道水位和季节的影响较小。 本次设计中得到了唐继舜、郑史雄、成文佳、向天宇、林清阳等几位老师的悉 心指导，在此表示衷心的感谢。 由于本人水平有限，且又是第一次从事这方面
34、的设计，难免出现错误，恳请各 位老师批评指正。 西南交通大学本科毕业设计 第4页 第 2 章 桥跨总体布置及结构尺寸拟定 2.1 尺寸拟定 本设计方案采用四跨一联预应力混凝土变截面连续梁结构，全长 332m。设计主 跨为 104m。 2.1.1 桥孔分跨 连续梁桥有做成三跨或者四跨一联的，也有做成多跨一联的，但一般不超过六 跨。对于桥孔分跨，往往要受到如下因素的影响：桥址地形、地质与水文条件，通 航要求以及墩台、基础及支座构造，力学要求，美学要求等。若采用三跨或四跨不 等的桥孔布置，一般边跨长度可取为中跨的 0.50.8 倍，这样可使中跨跨中不致产 生异号弯矩，此外，边跨跨长与中跨跨长之比还与
35、施工方法有着密切的联系，对于 采用现场浇筑的桥梁，边跨长度取为中跨长度的 0.8 倍是经济合理的。但是若采用 悬臂施工法，则不然。本设计跨度，主要根据设计任务书来确定，其跨度组合为： 62 米+104 米+104 米+62 米。基本符合以上原理要求。 2.1.2 截面形式 2.1.2.1 立截面 从预应力混凝土连续梁的受力特点来分析，连续梁的立面应采取 变高度布置为宜；在恒、活载作用下，支点截面将出现较大的负弯矩，从绝对值来 看，支点截面的负弯矩往往大于跨中截面的正弯矩，因此，采用变高度梁能较好地 符合梁的内力分布规律，另外，变高度梁使梁体外形和谐，节省材料并增大桥下净 空。但是，在采用顶推法
36、、移动模架法、整孔架设法施工的桥梁，由于施工的需要， 一般采用等高度梁。等高度梁的缺点是：在支点上不能利用增加梁高而只能增加预 应力束筋用量来抵抗较大的负弯矩，材料用量多，但是其优点是结构构造简单、线 形简洁美观、预制定型、施工方便。一般用于如下情况： 1. 桥梁为中等跨径，以 4060 米为主。采用等截面布置使桥梁构造简单，施工 迅速。由于跨径不大，梁的各截面内力差异不大，可采用构造措施予以调节。 2. 等截面布置以等跨布置为宜，由于各种原因需要对个别跨径改变跨长时，也以 等截面为宜。 3. 采用有支架施工，逐跨架设施工、移动模架法和顶推法施工的连续梁桥较多采 用等截面布置。 西南交通大学本
37、科毕业设计 第5页 双层桥梁在无需做大跨径的情况下，选用等截面布置可使结构构造简化。 结合以上的叙述，所以本设计中采用悬臂现浇施工方法，变截面的梁。 2.1.2.2 横截面 梁式桥横截面的设计主要是确定横截面布置形式，包括主梁截面 形式、主梁间距、主梁各部尺寸；它与梁式桥体系 在立面上布置、建筑高度、施工 方法、美观要求以及经济用料等等因素都有关系。 当横截面的核心距较大时，轴向压力的偏心可以愈大，也就是预应力钢筋合力 的力臂愈大，可以充分发挥预应力的作用。箱形截面就是这样的一种截面。此外， 箱形截面这种闭合薄壁截面抗扭刚度很大，对于弯桥和采用悬臂施工的桥梁尤为有 利；同时，因其都具有较大的面
38、积，所以能够有效地抵抗正负弯矩，并满足配筋要 求；箱形截面具有良好的动力特性；再者它收缩变形数值较小，因而也受到了人们 的重视。总之，箱形截面是大、中跨预应力连续梁最适宜的横截面形式。 常见的箱形截面形式有：单箱单室、单箱双室、双箱单室、单箱多室、双箱多 室等等。单箱单室截面的优点是受力明确，施工方便，节省材料用量。拿单箱单室 和单箱双室比较，两者对截面底板的尺寸影响都不大，对腹板的影响也不致改变对 方案的取舍；但是，由框架分析可知：两者对顶板厚度的影响显著不同，双室式顶 板的正负弯矩一般比单室式分别减少 70%和 50%。由于双室式腹板总厚度增加，主拉 应力和剪应力数值不大，且布束容易，这是
39、单箱双室的优点；但是双室式也存在一 些缺点：施工比较困难，腹板自重弯矩所占恒载弯矩比例增大等等。本设计是一座 公路连续箱形梁，采用的横截面形式为扁平的单箱单室。 2.1.3 梁高 根据经验确定，预应力混凝土连续梁桥的中支点主梁高度与其跨径之比通常在 1/151/25 之间，而跨中梁高与主跨之比一般为 1/401/50 之间。当建筑高度不 受限制时，增大梁高往往是较经济的方案，因为增大梁高只是增加腹板高度，而混 凝土用量增加不多，却能显著节省预应力钢束用量。 连续梁在支点和跨中的梁估算值： 等高度梁： H=（）l，常用 H=（）l 15 1 30 1 18 1 20 1 变高度（曲线）梁：支点处
40、：H=（）l，跨中 H=（）l 16 1 20 1 30 1 50 1 西南交通大学本科毕业设计 第6页 变高度（直线）梁：支点处：H=（）l，跨中 H=（）l 16 1 20 1 22 1 28 1 而此设计采用变高度的直线梁，支点处梁高为 6.5 米，跨中梁高为 2.6 米。 2.1.4 细部尺寸 2.1.4.1 顶板与底板 箱形截面的顶板和底板是结构承受正负弯矩的主要工作部位。 其尺寸要受到受力要求和构造两个方面的控制。支墩处底版还要承受很大的压应力， 一般来讲：变截面的底版厚度也随梁高变化，墩顶处底板为梁高的 1/10-1/12，跨 中处底板一般为 200-250。底板厚最小应有 12
41、0。箱梁顶板厚度应满足横向弯矩的要 求和布置纵向预应力筋的要求。参考如下（跨中截面）： 表表 2-12-1 腹板与顶板尺寸关系腹板与顶板尺寸关系 腹板间距（米） 3.55.07.0 顶板厚度（毫米） 180200280 本设计中采用双面配筋，且底板由支点处以抛物线的形式向跨中变化。底板在 支点处厚 70cm,在跨中厚 30cm.顶板厚 28cm。 2.1.4.2 腹板和其它细部结构 1. 箱梁腹板厚度 腹板的功能是承受截面的剪应力和主拉应力。在预应力梁中， 因为弯束对外剪力的抵消作用，所以剪应力和主拉应力的值比较小，腹板不必设得 太大；同时，腹板的最小厚度应考虑力筋的布置和混凝土浇筑要求，其设
42、计经验为： （1） 腹板内无预应力筋时，采用 200mm。 （2） 腹板内有预应力筋管道时，采用 250300mm。 （3） 腹板内有锚头时，采用 250300mm。 大跨度预应力混凝土箱梁桥，腹板厚度可从跨中逐步向支点加宽，以承受支点处交 大的剪力，一般采用 300600mm，甚至可达到 1m 左右。 本设计支座处腹板厚取 75cm.，跨中腹板厚取 40cm。 2. 梗腋 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。 本设计中，
43、根据箱室的外形设置了宽 620mm，长 1240m 的 1：2 的上部梗腋，而 西南交通大学本科毕业设计 第7页 下部采用 1：1 的梗腋。 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。 跨中截面及中支点截面示意图如下所示：（单位为 cm） （插入图） 2.2 主梁分段与施工阶段的划分 2.2.1 分段
44、原则 主梁的分段应该考虑有限元在分析杆件时，分段越细，计算结果的内力越接近 真实值，并且兼顾施工中的实施，本设计分为 132 个单元。 2.2.2 具体分段 本桥全长 332 米，全梁共分 132 个单元，中支点 0 号块长度 16.0m（BSAS 中为 了方便计算分为 82m 单元） ，一般梁段长度分成 2.0m、2.5 和 3.0m，边跨合拢段 长 2.0m，中跨合拢段长 2.0m，边跨直线段长 9m。 2.2.3 主梁施工方法及注意事项 2.2.3.1 主梁施工方法 主梁采用悬臂灌注法施工，墩顶梁段分别在各墩顶灌注， 西南交通大学本科毕业设计 第8页 其余梁段用活动挂篮悬臂灌注，挂篮及附
45、属设备重不大于 130t。墩顶 0#梁段开始灌 注之前，正式支座及临时支座(即钢筋混凝土支墩)均先就位，主跨墩支座全部临时 刚接形成固定钢支座，活动支座应给予临时锁定。 2.2.3.2 施工程序建议分为三大步骤 1. 在墩顶 0#梁段施工完毕之后，两侧对称悬臂灌注至合拢之前的梁段，边跨上 的等高直线段采用满堂支架施工，一次性浇注，边跨 4 号段合拢，形成单悬臂简支 梁。 2. 拆除主跨跨中挂篮，灌注主跨中跨合拢段。 3. 拆除全部模板，解除临时约束并将主跨支座的一个改成固定铰支座，其余两个 改成活动铰支座，形成四跨连续梁，张拉全部剩余钢索。 2.2.3.3 主意事项 1. 各合拢段混凝土灌注，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 15设计)为切实保证灌 注质量，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索， 张拉力为 300kN，以锁定合拢段两侧梁部。合拢段混凝土达 85%强度后，拆除临时支 座，放松临时索重新张拉至设计张拉力。 2. 悬灌施工时，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