宁乡沩水大桥主桥施工图设计 毕业设计.doc

目 录1 方案拟订与比选41.1 方案拟订阶段41.2 进行桥式方案的比选41.3 方案编制41.4 从受力特点，优缺点、及经济美观性等方面对方案进行比较81.5 调研报告91.6 文献综述91.7 工程实例121.8 结论162 桥跨总体布置及结构尺寸拟定172.1 尺寸拟定172.2 临时固结构造212.3 挂篮构造212.4 主梁分段与施工阶段的划分213 荷载内力计算253.1 毛截面几何特性计算253.2 恒载计算结果283.3 活载内力计算333.3.1 计算方法333.3.2 活载因子的计算333.4 基础不均匀沉降的内力计算383.5 温度变化内力计算413.6 荷载组合424 预应力钢束的估算与布置634.1 预应力筋估算634.1.2 预应力钢束估算664.2.1 纵向预应力钢束受力特点674.2.2 纵向预应力钢束布置原则684.3 竖向与横向预应力钢筋的设置原则704.3.1 竖向预应力钢筋704.3.2 横向预应力钢筋714.4 本桥纵向预应力钢束布置715 预应力损失及有效预应力计算735.1 控制应力及有关参数的确定735.2 摩阻损失的计算745.3 锚具变形、钢束回缩损失的计算755.4 混凝土的弹性压缩损失的计算785.5 预应力筋束松弛损失的计算795.6 混凝土收缩、徐变损失的计算795.7 预应力损失组合及有效预应力的计算816 强度验算826.1 基本理论826.2 计算公式826.2.1 矩形截面836.2.2 工形截面836.3 计算结果847 应力验算887.1 基本理论887.2 预加应力阶段的正应力验算887.2.1 计算公式887.2.2 计算结果897.3 持久状况下正应力验算897.3.1 计算公式897.3.2 计算结果908 扰度验算908.1 荷载短期效应作用下主梁挠度验算948.1.1 可变荷载作用引起的挠度948.1.2 考虑长期效应的一期恒载、二期恒载引起的挠度948.2 预加力引起的上拱度计算958.3 预拱度的设置959 下部结构计算959.1 群桩设计计算969.1.1 设计资料969.1.2 计算结果979.1.2 群桩基础沉降验算989.2 单桩计算999.2.1计算参数999.2.2 计算结果9910 设计总结100参考文献104致谢104附件 英文译文 英文原文 开题报告 1 方案拟订与比选1.1 方案拟订阶段根据已有的水文地质资料，确定河床断面图、确定总跨径、确定桥型、进行桥梁的分孔、基础以及墩台的形式确定、桥梁横断面设计、上下部构造主要尺寸的拟订、桥面基础以及墩台标高的确定，得出两三套方案出两三张图纸。1.2 进行桥式方案的比选对基本尺寸的选择进行探讨（包括梁高、边跨与中跨长度及比值等参数）、对已确定的桥式方案进行结构设计及施工方案的确定。根据设计任务要求，依据现行公路桥梁设计规范,综合考虑桥位的地质、地形条件，按“安全，功能，经济与美观”的桥梁设计原则，比较方案的优缺点，其中以安全与经济为重。过去对桥下结构的功能重视不够，现在航运事业飞速发展，桥下净空往往成为运输瓶颈，比如南京长江大桥，其桥下净空过小，导致高吨位级轮船无法通行，影响长江上游城市的发展。至于桥梁美观，要视经济与环境条件而定。1.3 方案编制1.3.1 方案一 单悬臂箱型变截面梁体系图11 单悬臂t型梁桥桥型总体布置图（单位:cm）图12 单悬臂箱型梁桥桥型横截面图（单位:cm）该方案采用单悬臂箱型梁体系，主桥采用（48m+80m+48m）预应力砼箱型变截面梁，悬臂端为中跨的0.4倍为32m，边跨为中跨的0.6倍为48m. 采用此方案在恒载作用下，支点负弯矩的卸载作用，使跨中弯矩大大减小；活载作用于挂梁时，由于支承跨径较小，而使得跨中正弯矩较小；活载作用于锚跨时，没有卸载作用。悬臂梁利用悬出支点以外的伸臂，使支点产生负弯矩对锚跨跨中正弯矩产生有利的荷载作用，悬臂梁桥采用变梁高，为了增加支点处的抗弯能力，在支点处加大梁高. 1.3.2 方案二 预应力变截面连续箱梁体系(优选)图13 变截面连续梁桥行布置图（单位:cm）图14 变截面连续箱梁横断面图（单位:cm）图15 桥 面 俯 视 图（单位:cm）沩水大桥第二套方案主桥采用三跨一联（48m+80m+48m）预应力混泥土变截面连续箱梁。由于大部分的大跨度连续梁，连续梁跨径的布置采用不等跨的形式。如果采用等跨布置，则边跨内力（包括边支墩处梁中的负弯矩）将控制全桥设计，这样是不经济的；此外，边跨过长，削弱了边跨的刚度，将增大活载在中跨跨中截面处的弯矩变化幅值，增加预应力束筋数量。故一般边跨长度取中跨的(0.50.8)倍，对钢筋混凝土连续梁取偏大值，使边跨与中跨控制截面内力基本相同；对预应力连续梁宜取偏小值，以增加边跨刚度，减少活载弯矩的变化幅度，减少预应力筋的数量。边跨长度过短，边跨桥台支座将会产生负反力，支座与桥台必须采用相应抗拔措施或边梁压重来解决。所以该方案的边跨和中跨的比值为0.6。桥梁中跨支点处的箱梁高度为主跨长度的1/16为5.0米，支点截面高度为主跨跨径的1/40为2.0m。本截面采用单箱单室箱形截面，它是一种闭口薄壁截面，其抗扭刚度大，并具有较t型截面高的截面效率指标，同时它的顶板和底板面积均比较大，能有效地承担正负弯矩，并满足配筋的需要。此外，当桥梁承受偏心荷载时，该截面梁抗扭刚度大，内力分布比较均匀；在桥梁处于悬臂状态时，具有良好的静力和动力稳定性，对悬臂施工的大跨度梁桥尤为有利。箱型截面整体性能好，因而在限制车道数通过车辆时，可以超载通行。1.3.3 方案三 5x35m先简支后连续梁体系 图16先简支后连续t型梁桥布置图（单位:cm）图1.7简支t梁主梁横断面图（单位:cm）1.4 从受力特点，优缺点、及经济美观性等方面对方案进行比较：1.4.1 受力特点比较：预应力变截面连续箱梁体系在恒载和活载作用下均有卸载弯矩，弯矩分布合理。如下图所示：悬臂梁与连续梁的受力情况比较图。从图b可以看出，连续梁在恒载作用下，由于支点负弯矩的卸载作用，跨中正弯矩显著减小，其弯矩图形与同跨悬臂梁相差不大，如悬臂梁的悬臂长度恰好与连续梁的弯矩零点位置相对应，则图a与图b的弯矩图就完全一样。然而，从图c可以看出，连续梁在活载作用下，因主梁连续产生支点负弯矩对跨中正弯矩仍有卸载作用，其弯矩分布要比悬臂梁合理。图1.8 悬臂梁和连续梁桥的受力比较图1.4.2 优缺点比较1.4.2.1 单悬臂t型变截面梁体系有以下特点：静定结构，可用于地基较差的条件；但是构造复杂，行车条件不好，跨中牛腿、伸缩缝易于损坏；钢筋混凝土悬臂梁桥，容易在梁顶产生裂缝；预应力混凝土悬臂梁桥采用节段悬臂施工时，必须采用临界时固定措施。1.4.2.2 变截面连续梁从体系的特点来分析有以下几点：由于支点负弯矩的卸载作用，跨中正弯矩大大减小，恒载、活载均有卸载作用；弯矩图面积的减小，跨越能力增大；为超静定结构，温度变化，混凝土收缩徐变，地基不均匀沉降影响显著，对地基要求高；且结构刚度大，变形小，动力性能好，主梁变形挠曲线平缓，有利于高速行车；适合于中等以上跨径桥梁。1.4.2.1 先简支后连续梁体系 具有受力明确，构造简单，成桥速度快，施工容易，工期短等特点。采用先简支后连续可以优化行车条件。1.4.3 经济美观性比较单悬臂箱型变截面梁体系边孔是锚固孔，它的孔跨度不宜太大，以增加桥的总长度；但边孔也不能太小，否则因边支座出现负反力而必须设置拉力支座或加设平衡座，这样使结构复杂化，增加了造价，跨中有伸缩缝，行车条件不好；施工不方便，必须采用临时固定措施；牛腿，伸缩缝的构造麻烦，易于损坏。 变截面连续梁从体系对恒载合伙载均有卸载作用，弯矩分布较合理；超静定结构，温度变化，混凝土收缩徐变，地基不均匀沉降影响显著，对地基要求高；结构刚度大，变形小，动力性能好，主梁变形挠曲线平缓，有利于高速行车。且变高度梁使梁体外形和谐，节省材料并增大桥下净空，即经济又美观。先简支后连续梁体系施工简单，成本低，但是桥孔跨径小，影响河道的通航的要求，且不够美观。综上几点比较变截面连续梁从体系在该座桥梁的设计上明显优于单悬臂t型变截面梁体系。1.5 调研报告自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80年代中期开始修建预应力混凝土连续梁桥，至今已有20多年的历史，比欧洲起步晚，但近年来发展迅速，在预应力混凝土连续梁桥的设计、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，预应力混凝土连续梁桥的设计技术与施工技术都已达到相当高的水平。我国已建成的大跨径预应力混凝土连续梁桥，如表1-1所示。目前世界上跨度最大的预应力混凝土连续梁桥是挪威的伐罗德桥（l=260m , 1994年）。1.6 文献综述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，造型简洁美观等优点。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。表1-1 我国已建成的大跨径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+59黑龙江1986预应力混凝土连续梁桥的截面形式很多，如：板式截面、肋式截面、箱形截面，一般应根据桥梁的跨径、宽度、对梁高的要求、支承形式、桥梁的总体布置和施工方法等方面确定。合理地选择主梁的截面形式对减轻桥梁的重量、节约材料、简化施工和改善截面受力性能具有十分重要的意义。板、肋式截面构造简单，施工方便。矩形实体截面已较少使用，代替矩形实体截面的是曲线形整体截面。实体截面用于中小跨径，同时用于以在支架上现浇施工为主的连续梁桥。空心板截面常用于跨径1530m的连续梁桥，板厚取0.81.2m。肋式截面预制方便，常用于预制架设施工，并在梁段安装完之后，经体系转换为连续梁桥；其常用跨径3050m，梁高取用1.62.5m。箱形截面具有良好的抗弯和抗扭性能，是预应力混凝土连续梁桥的主要截面型式。其中单箱单室截面的梁高可在1.55.0m内变化，桥宽多用于小于18m的桥梁；双箱单室截面，梁高为12m，桥宽适用于20m左右；单箱双室截面的梁高在1.55.0m内变化，桥宽适用于25m左右；圆空式单箱双室截面梁高适用于12m，桥宽15m；单箱多室截面的梁高适用于1.53.0m，桥宽宽度可不受限制。此外，箱式截面还有单箱三室、双箱双室、多箱单室等。连续梁主梁的内力主要有三个：纵向受弯、受剪以及横向受弯。通常所说的三向预应力就是为了抵抗上述三个内力。纵向预应力抵抗纵向受弯和部分受剪，竖向预应力抵抗受剪，横向预应力则抵抗横向受弯。预应力数量和布筋位置都需要根据结构在使用阶段的受力状态予以确定，同时，也要满足施工各阶段的受力需要。施工方法不同，施工阶段的受力状态差别很大，因此，结构配筋必须结合施工方法考虑。纵向预应力筋沿桥跨方向的纵向力筋，又称主筋，是用以保证桥梁在恒、活载作用下纵向跨越能力的主要受力钢筋，可布置在顶、底板和腹板中。预应力混凝土连续梁桥中纵向预应力筋的布置方式有多种多样，与所采用的施工方法以及预应力筋的种类等有密切的关系。横向预应力筋是用以保证桥梁的横向整体性、桥面板及横隔板横向抗弯能力的主要受力钢筋，一般布置在横隔板和顶板中。由于目前大跨径梁式桥主梁大都采用箱形截面，顶板厚度一般在2535cm左右，在保证大量纵向预应力筋穿过的前提下，所剩的空间位置有限，此时横向预应力筋趋向于采用扁锚体系，以减少布筋所需空间。竖向预应力筋布置在腹板中，主要作用是提高截面的抗剪能力。竖向预应力筋在梁体腹板内沿纵向布置的间距可根据竖向剪力的分布而进行调整，靠支点截面位置较密，靠跨中位置较疏。竖向预应力筋比较短，故常采用高强粗钢筋以减少力筋张拉锚固时的回缩损失。但是由于粗钢筋强度较低（小于1000mpa），长度较短，因而张拉延伸长量小，在使用中容易造成预应力损失过大或失效。为克服这一问题，对施工提出二次张拉的要求十分必要，这样做可消除大部分混凝土弹塑性压缩引起的预应力损失。另外，现在已开始将一种拉索式锚具用于钢绞线竖向预应力体系中。具体方法也是进行二次张拉：第一次张拉使锚杯内的夹片夹紧预应力筋，第二次张拉锚杯，直至设计张拉力后，拧紧锚杯外螺母固定。这种预应力筋张拉的回缩损失相当小，可利用二次张拉和钢绞线的大延伸量使其在实用中不易失效。预应力张拉后应及时对管道作压浆处理并封锚，压浆应密实饱满，否则预应力筋锈蚀断裂可能造成灾难性的后果。预应力混凝土连续梁桥的施工方法，有：有支架施工法、悬臂施工法、逐孔施工法、顶推施工法。在支架上就地浇注施工是古老的施工方法，以往多用于桥墩较低的中、小跨连续梁桥；它的主要特点是桥梁整体性好，施工简便可靠，对机具和起重能力要求不高，结构在施工中不出现体系转换的问题，不引起恒载徐变二次矩，但这种施工方法需要大量施工脚手架，施工期长。悬臂施工法是从桥墩开始对称地、不断悬出接长的施工方法。悬臂施工法一般分为悬臂浇筑法和悬臂拼装法，悬臂浇筑是在桥墩两侧对称逐段就地浇筑混凝土，待混凝土达到一定强度后，张拉预应力筋，移动机具、模板继续施工。悬臂拼装法则是将预制节段块件，从桥墩两侧依次对称安装节段，张拉预应力筋，使悬臂不断接长，直至合拢。预应力混凝土连续梁桥采用悬臂施工的方法需在施工中进行体系转换，即在悬臂施工时，结构的受力状态呈t形刚构，悬臂梁，待施工合拢后形成连续梁；由于在悬臂施工时，墩梁铰接而不能承受弯矩，因此，施工时要采取措施临时将墩、梁固结，待悬臂施工至少一端合拢后恢复原结构状态，这是连续梁采用悬臂施工的一个特点。悬臂施工法不需大量施工支架和临时设备，不影响桥下通航、通车，施工不受季节、河道水位的影响，并能在大跨径桥上采用，因此得到了广泛的使用。逐孔施工法又分为逐孔装配、逐孔现场浇筑和逐孔架设；在施工过程中，由简支梁或悬臂梁转换为连续梁，一般来说，逐孔架设施工快速，简便。顶推施工法的原理是沿桥纵轴方向的台后开辟预制场地，分节段预制混凝土梁身，并用纵向预应力筋连成整体，然后通过水平液压千斤顶施力，借助不锈钢板与聚四氟乙烯模压板特制的滑动装置，将梁逐段向对岸顶进，就位后落架，更换正式支座完成桥梁施工。逐孔施工和顶推施工同样都要考虑结构体系转换的问题。1.7 工程实例图1.9 六库怒江大桥六库怒江大桥位于云南省怒江州六库县，跨怒江，于1991年建成。全长377.52米，桥面净宽722米，主桥上部结构为154米跨径的预应力混凝土箱型连续梁。设计荷载汽车20；挂车100。图1.10 钱塘江二桥钱塘江二桥位于浙江省杭州市杭甬高速公路上，跨钱塘江，位于世界级强涌潮区，1992年4月建成。为公铁并行分离式桥，公路桥全长1792.8米，桥宽20米，主桥上部结构为预应力混凝土变截面箱型连续梁，跨径组合为45+6514806545米。设计荷载汽车超20；挂车120。图1.11 宜城汉江桥宜城汉江桥的主桥跨径组合为55+1004+55m，1990年建成，是中国首次采用双支座支承的预应力混凝土连续梁桥。图1.12 宜昌乐天溪桥宜昌乐天溪桥跨越长江支流乐天溪出口处，系为配合三峡工程而建的一座4孔1联预应力混凝土连续梁桥，主跨为125m，1990年建成。桥墩采用建于同一基础上的双壁式墩，在连续梁桥桥墩中采用双排支座，这样可以削减支点弯矩与剪力。图1.13 奉浦大桥黄浦江奉浦大桥的主桥为五跨预应力混凝土连续梁桥，跨径组合为85+1253+85m，1995年建成。125m主跨支点处梁高7.0m，跨中梁高2.8m，梁底按二次抛物线变化。下部结构水中墩为高桩承台薄壁墩。图1.14 扬州长江大桥扬州长江大桥为5孔50+80+100+80+50m混凝土连续箱梁桥，1994年建成。图1.15 bo莱茵河桥bo莱茵河位于德国，1972年建成。主跨230m，桥宽39.7m，主梁横截面由两个箱梁和一块正交异性板组成。支座处梁高9m，跨中4.2m，相应的细长比分别为1:26和1:55。该桥采用变高度腹板，以满足通航要求。图1.16 防城茅岭江桥防城茅岭江桥位于广西，主跨80m，1986年建成。它是平行并列、上下部结构分离、跨度相同的铁路和公路桥。主梁为变高度单室单箱梁。1.8 结论综上所述，希望宁乡沩水大桥能尽早建成通车，将会迅速给沅陵带来巨大的经济效益，因此，本人认为：预应力混凝土连续梁桥方案是最合适的方案。 2 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三跨一联预应力混凝土变截面连续梁结构，全长176m。设计主跨为80m。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：(48+80+48)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、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。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。本设计是一座跨河连续箱形梁，采用的横截面形式为单箱单室。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变高度（曲线）梁：支点处：h=（）l，跨中h=（）l变高度（直线）梁：支点处：h=（）l，跨中h=（）l而此设计采用变高度的直线梁，支点处梁高跨径中的1/16拟定为5.0米，跨中处梁高为跨径的1/40拟定为2.0米。2.1.4 细部尺寸2.1.4.1 顶板 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。顶板主要满足横向抗弯及纵向抗压要求，一般采用等厚度，主要由横向抗弯来控制。顶板俩侧悬臂板的长度对活载影响不大，但衡载及人群荷载弯矩值随悬臂长度几乎成平方比的关系增加，故悬臂长度一般不大于5米，当长度超过3米后，宜布置横向预应力束筋。单箱单室截面中间与悬臂断之比以1：2.5-3.0 时横向受力最好故取悬臂端长3.0米，悬臂端部厚度不小于10cm，如设置防撞墙或需锚固横向预应力束筋，则端部厚度不小于20cm,故本截面端部厚度取25cm，支点截面顶板厚45cm，其余截面顶板厚25cm。2.1.4.2 底板 支墩处底版还要承受很大的压应力，一般来讲：变截面的底板厚度也随梁高变化，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120。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。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。底板在支点处设计为实心箱型截面厚度为50cm,在跨中底板厚25cm. 2.1.4.3 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60cm，跨中腹板厚取30cm。(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，根据箱室的外形设置了宽300mm，长900m的上部梗腋，而下部采用1：1的梗腋。(3) 横膈板构造对于箱形截面，抗扭刚度大，故除支点部位设置横隔板外，主桥沿纵向不设置横隔板。零号块横隔板传递的荷载较大，通常用一片刚性横隔进人孔加强钢筋网板，中部开设人洞。在各支座支承附近，一般将底板和腹板加厚，以起到柔性横隔板的作用。端横隔板除考虑受力的因素外，还要提供预应力钢筋弯起锚固位置。一般支承处的横隔板受到底板和腹板的约束影响，当现浇混凝土在横隔板方向发生收缩时，有可能产生裂缝；所以横隔板内有必要设置防收缩钢筋。另外，人洞切断了横纵向钢筋，需在空洞方向设置补强钢筋，在空洞周边还要设置加强钢筋。本设计中由于将桥梁处理为平面杆系，故将横隔板重量简化为集中力加载在相应的节点上跨中截面及中支点截面示意图如下所示： 图2.1 跨中横断面图（单位:cm）图2.2 支点处横断面图（单位:cm）2.2 临时固结构造悬臂施工时，为保证结构几何体系不变，需将墩梁固结，以承受不平衡弯矩。常用的固结方法为:在支零号块临时固接座纵向两侧设置两排临时混凝土块作为临时支座。临时支座内穿预应力精轧螺纹粗钢筋，两端分别锚固在主墩和主梁底板内，钢束的数量应由施工中的不平衡弯矩确定。为便于拆除，在临时支座内设有约10-20cm厚夹有电阻丝的硫磺砂浆夹层，硫磺砂浆具有抗压强度高、加热容易软化的特点，便于临时支座的拆除。2.3 挂篮构造悬臂施工连续梁桥的主要施工设备是挂篮。悬臂挂篮悬挂在已浇梁段上，将浇筑混凝土的湿重和挂篮自重传递到先前施工的梁段上。挂篮在施工重是附属在桥体上的一个临时结构，除了承受挂篮自身重量外，要考虑浇筑一个节段混凝土的最大重量，因此对挂篮的要求不但是自重小，而且要求刚度大，变形小，保证混凝土浇筑质量。同时还要求移动灵活，拆卸方便，操作安全。挂篮的一般构造由主桁承重系统，模板系统，锚固与平衡重系统，悬吊与调高系统，工作平台等几部分构成。挂篮作用在已浇梁体为两个集中力。这两个集中力可根据挂篮的质量分布传递到前支点及后支点上。挂篮及模板系统的总重50t，其中模板系统20t，主桁承重系统等30t，故对梁段前支点为-600kn,后支点为100 kn。该挂篮的设计承载能力160t。2.4 主梁分段与施工阶段的划分2.4.1 分段原则2.4.1.1.箱梁施工节段的划分主要考虑以下几个因素：（1）零号块托架施工，工作条件相对较好，考虑到施工机具，临时物品堆放等因素， 可适当划分长一些。（2）挂篮的承载能力与抗倾覆性。本设计挂篮承载能力1600kn，故梁段划分长度不宜超过5m。（3）梁段划分不宜过短，要满足预应力管道弯曲半径的要求。（4）梁段划分的规格尽量减少，以利于施工。2.4.1.1. 计算结构简图全桥三跨共取67个单元，68个结点，其中1、411、2633、3542、49、50、5764号单元长为3m，3、1217、2025、34、4348、5156、65号单元长为2m，2、66号单位为4m,桥墩简化为活动和固定铰支座。结点x、y坐标按各结点对应截面的形心点的位置来确定，结构计算简图，如下图所示。图2.3 结构计算简图2.4.2 施工阶段划分施工方法及单元划分确定之后，就可以模拟实际的施工过程。预应力混凝土连续梁采用悬臂施工法需在施工中进行体系转换，经过一系列的施工阶段而逐步形成最终的连续梁体系。计算出各个施工阶段的内力，再将各个阶段的内力累加后得到最终恒载内力。在各个施工阶段，可能具有不同的静力体系，将施工每一个梁段模拟为三个阶段：(1)挂篮前移，绑扎钢筋。程序处理为拆除先前挂篮集中力，在已浇梁段上加载两个集中力；(2)浇筑混凝土。程序处理为加载混凝土湿重；(3)张拉预应力钢束。程序处理为拆除前阶段加载的混凝土湿重，安装单元，同时张拉预应力。具体的施工过程如下：阶段1：架设主墩墩顶支架和托架，安装支座，并将活动支座临时锁定;绑扎钢筋，浇注零号块梁段;混凝土达到设计强度后，张拉顶板预应力束和腹板下弯束。阶段2：在梁段上对称架设挂篮4个，立模板，绑扎钢筋，预埋预应力管道，做好混凝土浇筑的准备工作。阶段3：浇筑16 21 48 52混凝土，养护至规定龄期或强度达到设计值。阶段4：张拉顶板束及腹板下弯束。阶段5：拆除模板，挂篮前移至新的位置锚固。绑扎钢筋，预埋预应力管道，做好混凝土浇筑前的准备工作。阶段6-39：重复3，4，5 阶段的工作，直至梁体达到最大双悬臂状态。阶段40：施工边跨。阶段41：拆除边跨悬臂段挂篮，安装边跨合拢段吊篮与模板。绑扎钢筋，准备混凝土浇筑。阶段42：浇筑混凝土并养护至相应龄期。阶段43：张拉预应力钢束。阶段44：拆除边跨满堂支架。阶段45：中跨合龙阶段46：张拉预应力。阶段47：拆除挂蓝和临时支座进行体系转换；阶段48：施加二期恒载。2.4.3 施工注意事项(1) 梁段悬臂灌注时，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。(2) 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。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，以锁定合拢段两侧梁部。(3) 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2 立方米。(4) 安装盆式橡胶支座前应注意将支座的相对滑动面和其他部分用丙酮或酒精擦洗干净，安装支座标高应符合设计要求，其四角高差不得大于1mm，活动支座的四氟板必需搁置在盆中，使支座能充分发挥其受力和位移功能。(5) 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，对已灌注的梁段，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. 混凝土强度必须达到或超过设计标号。2. 箱梁截面各部尺寸以及中线误差必须满足施工规范要求。3. 预应力的锚下控制应力和钢绞线的伸长量是否达到设计值。4. 实测挠度值与设计值相符。3 荷载内力计算3.1、毛截面几何特性计算：3.1.1 基本资料3.1.1 .1 主要技术指标桥型布置：48m+80m+80m变截面连续梁桥（图2-1）桥面净空：净-14+21.5m人行道设计荷载：公路i级，人群荷载取3.5kn/m2 桥面纵坡：1.5 %桥面横坡：2.0 %图3.1 结构横断面图（单位:cm）3.1.2 材料规格及单位约定主梁：采用50号混凝土，容重为27kn/m3，弹性模量取3.45107 kpa；桥面铺装：采用防水混凝土，厚度为10cm，容重为25kn/m3；人行道、栏杆：采用20号混凝土，容重为25kn/m3；横隔板：采用c50混凝土，容重为27kn/m3，弹性模量取3.45107 kpa。 桥面横坡：根据文献（5）p11页第1.7.3条规定为1.5%-3.0%,取2.0%。 单位约定：力: ；弯矩:；扭矩:；线位移:；角位移:弧度；应力: (除基础计算为外)；长度:；面积:。3.1.3桥梁设计荷载根据规定荷载设计等级为公路i级、人群荷载为2.5kn/m由桥梁博士建立模型求得各截面的特性如下所示：单位：mm表 3-1 结点截面几何特性总表截面号换算面积a(m2)换算惯矩(m4)中性轴高度（m）48.28 4.97 1.22 58.41 5.43 1.25 68.63 6.19 1.31 78.94 7.31 1.38 89.31 8.84 1.47 99.78 11.0 1.58 1010.4 13.8 1.7 1111.0 17.6 1.84 1211.8 22.7 2.0 1312.4 26.9 2.11 1413.0 31.9 2.23 1513.7 38.0 2.35 1614.5 45.1 2.48 1715.4 53.6 2.62 1816.3 63.6 276 第 73 页 共104 页表3-2 截面几何尺寸总表截面号456789101112131415161718截面高度(mm)200020662166230024662666290031663466368539184166442947075000顶板厚度(mm)250254261270281294310327347362377394411430450腹板厚度（mm）300306316330346366390416446468491516542570600底板厚度（mm）2502552632752812943103273473623773944114305003.2 恒载计算结果恒载(一期恒载+二期恒载)内力计算结果见下表（不计混凝土收缩徐变）表3-3 恒载内力计算结果(一期恒载+二期恒载)单元号节点号轴力剪力弯矩水平位移竖向位移转角位移110.00e+002.31e+034.39e-11-5.42e-040.00e+00-1.07e-03220.00e+001.58e+035.83e+03-5.42e-04-3.14e-03-1.01e-0333-6.54e-135.97e+021.02e+04-5.42e-04-6.83e-03-8.18e-0444-4.76e-111.08e+021.09e+04-1.11e-03-2.89e-024.24e-04552.52e-11-1.23e+031.01e+04-1.55e-03-4.21e-021.46e-0366-1.71e-11-2.58e+035.28e+03-1.85e-03-4.79e-022.22e-03774.05e-12-3.85e+03-3.47e+03-2.00e-03-4.83e-022.71e-0388-4.35e-11-5.15e+03-1.61e+04-2.00e-03-4.50e-022.96e-03993.06e-11-6.48e+03-3.26e+04-1.88e-03-3.94e-022.99e-0310102.80e-11-7.85e+03-5.32e+04-1.66e-03-3.27e-022.86e-031111-3.31e-11-9.26e+03-7.79e+04-1.38e-03-2.57e-022.60e-031212-1.37e-10-1.07e+04-1.07e+05-1.06e-03-1.89e-022.26e-0313133.26e-11-1.19e+04-1.29e+05-8.45e-04-1.49e-022.02e-0314142.07e-10-1.32e+04-1.54e+05-6.39e-04-1.13e-021.76e-0315153.03e-11-1.45e+04-1.81e+05-4.44e-04-8.07e-031.50e-0316167.64e-11-1.58e+04-2.10e+05-2.69e-04-5.37e-031.23e-03 续表3-3 单元号节点号轴力剪力弯矩水平位移竖向位移转角位移1717-1.13e-12-1.77e+04-2.42e+05-1.20e-04-3.18e-039.65e-0418182.36e-11-1.84e+04-2.78e+051.26e-19-1.51e-037.06e-041919-1.20e-101.93e+04-3.35e+050.00e+000.00e+002.87e-042020-1.86e-101.82e+04-2.79e+056.40e-192.12e-04-1.33e-042121-1.94e-101.62e+04-2.43e+053.69e-05-3.14e-04-3.94e-042222-6.02e-111.49e+04-2.12e+051.13e-04-1.37e-03-6.67e-042323-1.01e-101.36e+04-1.83e+052.20e-04-2.95e-03-9.46e-042424-2.14e-101.24e+04-1.56e+053.54e-04-5.06e-03-1.23e-032525-6.27e-111.11e+04-1.32e+055.07e-04-7.64e-03-1.51e-032626-8.29e-119.93e+03-1.10e+056.71e-04-1.06e-02-1.78e-032727-3.41e-118.48e+03-8.17e+049.31e-04-1.60e-02-2.17e-032828-3.90e-127.09e+03-5.75e+041.16e-03-2.18e-02-2.49e-032929-2.52e-115.74e+03-3.74e+041.33e-03-2.75e-02-2.68e-0330301.34e-114.43e+03-2.12e+041.41e-03-3.21e-02-2.71e-0331314.32e-123.15e+03-8.93e+031.36e-03-3.46e-02-2.53e-0332327.56e-111.89e+03-4.80e+021.17e-03-3.34e-02-2.09e-0333337.63e-115.46e+024.07e+038.41e-04-2.66e-02-1.36e-0334345.61e-11-1.90e+024.60e+03-6.86e-04-6.55e-022.18e-03 续表3-3 单元号节点号轴力剪力弯矩水平位移竖向位移转角位移3535-4.19e-12-6.79e+023.73e+03-6.85e-04-6.11e-022.23e-0336361.84e-12-2.01e+035.96e+02-1.13e-03-7.09e-023.24e-0337371.11e-10-3.36e+03-6.56e+03-1.41e-03-7.29e-023.92e-0338381.60e-10-4.62e+03-1.76e+04-1.52e-03-6.92e-024.29e-0339391.62e-10-5.89e+03-3.25e+04-1.47e-03-6.20e-024.37e-0340401.53e-10-7.20e+03-5.12e+04-1.28e-03-5.28e-024.22e-0341411.84e-10-8.54e+03-7.39e+0