高速铁路预应力混凝土连续梁桥设计

1、-. z. -. -可修编- .西南交通大学本科毕业设计论文高速铁路(60+108+60)m预应力混凝土连续梁桥设计年级: *: *: 专业: 指导教师: 2013年 6 月-. z.院系专业年级*题目指导教师评语指导教师 (签章)评阅人评语评阅人(签章)成绩辩论委员会主任 (签章)年月毕业设计论文任务书班级学生*发题日期：2013年3月 4 日完成日期：2013年6月19日题目高速铁路(60+108+60)m预应力混凝土连续梁桥设计1.目的、意义培养土木工程专业本科毕业生综合应用大学所学的各门根底课和专业课知识，并结合相关设计规，掌握桥梁设计的根本原理和方法，独立完成一座桥梁的设计工作的能力

2、，熟悉有关设计规的应用和相关桥梁专业计算软件的使用所做的设计工作应该满足相关规的要求。设计计算无误，数据表格化；文整说明简明扼要，条理清晰。通过设计，提高学生分析问题、解决问题的能力，到达桥梁工程设计人员的初步水平，为将来走上工作岗位打下良好的根底。2.设计根底资料(1) 设计标准：高速铁路，双线，设计速度350km/h，按ZK荷载设计；无碴轨道。(2) 桥面布置：桥面宽度12m。线间距5m。建筑限界按净高为7.25m，双线净宽9.88m。(3) 桥面线形：平面为直线，纵坡为平坡，中跨桥面跨中高程为500m。桥面横坡：2%。(4) 设计基准温度20C，体系温度变化：20C。(5) 根底变位：相

3、邻墩台根底不均沉降1cm。(6) 根本风压：500Pa。其它根底资料见提供的附图电子版。3.设计规(1) 铁路技术管理规程铁道部令第29号(2) 铁路桥涵设计根本规TB10002.12005(3) 铁路桥梁钢构造设计规TB 10002.2-2005(4) 铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土构造设计规TB10002.3-2005(5) 铁路桥涵砼和砌体构造设计规TB-10002.4-2005(6) 铁路桥涵地基和根底设计规TB10002.5-2005(7) 高速铁路设计规试行(TB 10621-2009)(8) 铁路桥涵施工技术规TB10203-20024.材料规格(1) 主梁混凝土：C55级混凝

4、土；(2) 主墩混凝土：C50级混凝土；(3) 预应力钢筋及锚具：预应力钢绞线：符合美国ASTM A41697A标准，270级高强度低松弛钢绞线，其标准强度fpk=1860Mpa，Ep=1.95105Mpa，松弛率小于0.035，用于全桥纵向预应力钢束和主桥横桥向预应力钢束及局部竖向预应力钢束。预应力钢筋可选用7-j15.24、9-j15.24、12-j15.24或19-j15.24高强度低松弛钢绞线(1-j15.24公称断面面积为140.00mm2)，fpk=1860Mpa；对应锚具分别为YM15-7、YM15-9、YM15-12或YM15-19；对应波纹管直径分别为(径)70、80、85、

5、100mm(外径比径大7mm)。主梁竖向预应力钢筋采用32 PSB830钢筋，fpk=830Mpa；对应锚具为M343(螺距)；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。(4) 普通钢筋：受力主钢筋用HRB335钢筋(1228)，fpk=335MPa；非受力钢筋用Q235钢筋(820)，fpk =235MPa。5.设计容(1) 总体设计收集资料，了解大跨度连续梁刚构桥的开展现状和计算理论。根据题目给定的跨度尺寸和平面横断面图，布置桥跨；在参考已建桥梁的根底上，拟定主梁、桥墩的截面形式和尺寸，进展构造总体设计。总体设计容包括：跨度设计、主梁主墩构造尺寸的

6、拟定、横截面尺寸拟定、桥面的布置和相应设计等，完成总体设计图与总体设计说明。(2) 力分析熟悉有限元构造分析计算和设计软件的原理及使用，包括构造计算图式确实定、单元划分、施工阶段的划分及其对应的力计算、运营阶段力计算等。根据拟定的构造尺寸，计算构造及杆件的截面特性和恒载，熟悉构造力分析的根本原理，采用有限元构造分析计算软件，计算构造的恒载状态。计算ZK荷载、温度效应、静力风荷载作用下的构造最不利力和变形。对构造在各种荷载作用下的力进展组合，按铁路桥涵设计根本规TB10002.12005进展组合。(3) 预应力钢束设计对主梁预应力钢束布置进展设计计算，根据相关设计规应用具体公式和参数；考虑构造要

7、求；具体的计算分析过程描述和表格化数据罗列。(4) 构造验算按照预应力混凝土构造设计原理，根据设计规具体公式和参数，对构造的强度、抗裂、应力、裂缝宽度、变形、自振频率进展验算。(5) 编制设计说明、完成毕业设计文档。设计说明和设计图按规定装订，设计计算说明书的容包括：桥式方案拟定和比拟的根本原则、设计思路以及主要构造尺寸拟定原理的综合表达和阐述；构造主要施工方法选定的表达；主要设计计算原理和方法的表达；构造在主要荷载效应弯矩、剪力、轴力、位移等下的计算分析过程及具体计算结果和分析。文整格式一般以设计题目为首，按照设计题目、设计任务书、中文和外文摘要、目录、正文、外文资料翻译包括外文原文及中文翻

8、译、毕业设计小结，以及毕业实习报告等顺序组织。设计说明书总字数不少于15000字。(6) 绘制构造设计图绘制图形及装订顺序如下：设计说明、全桥工程数量汇总表、桥梁总体布置图。绘制桥梁构造主要构造图：预应力混凝土连续梁和连续刚构桥主梁、中间墩等立面、平面和横断面图，横隔板构造图，主梁分段预应力钢筋布置图(包括纵向立面、平面和各个横断面布置，以及预应力钢筋要素图表等)，施工程序图、构造工程数量等。要求到达A3幅面图纸不少于16或A2幅面图纸不少于8(相当于0#图2)。最好用用A3幅面图纸绘制。(7) 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，写出中英文的毕业设计摘要不

9、少于500汉字。6、设计要求(1) 根据任务书提出完成毕业设计工作方案并报指导教师认可。(2) 掌握桥梁设计的根本原理和方法。(3) 熟悉有关设计规的应用和相关桥梁专业计算软件的使用。(4) 设计计算无误，数据表格化；文整说明简明扼要，条理清晰；章节编号清楚，图、表编号说明清楚；文句通顺，字迹工整，图纸美观；装订成册。7、参考文献强士中.桥梁工程下册，：高等教育，2000立础主编，桥梁工程上册，：人民交通，2001立础主编，预应力混凝土连续梁桥，：人民交通，1988邹毅松、王银辉, 连续梁桥，：人民交通，2009邬晓光、邵新鹏、万振江，刚架桥，：人民交通，20017健，中国高速铁路桥梁，：高等

10、教育，2001黄棠、王效通，构造设计原理上，：中国铁道，19978、毕业设计各局部容及时间分配：共 15 周第一局部熟悉毕业设计任务、文献阅读、资料收集；熟悉软件使用；桥跨总体布置选定构造尺寸，确定施工方法； (2周)第二局部构造力计算、自重产生的徐变次力计算；恒、活载简单组合、力包络图； (3周)第三局部预应力筋估算和布置、预应力损失计算、预应力弹性次力、徐变次力、温度次力、支座沉降次力计算； (3周)第四局部荷载组合、截面验算、变形检算、工程数量计算； (2周)第五局部编制设计说明书、编制设计图、外文资料翻译； (2周)第六局部毕业实习、编制实习报告、设计说明书和图纸的整理； (1周)第七

11、局部毕业设计检查、完善、制作辩论PPT，毕业设计审查； (1周)评阅及辩论 (1周)备注：期间有3天在实习指导教师：年月日审批人：年月日摘要本设计所设计的是高速铁路预应力混凝土连续梁桥，为双线铁路桥梁，主要设计桥梁的上部构造，设计荷载采用ZK活载。本设计采用预应力混凝土连续梁桥，其孔径布置为60+108+60m，全长为228m。主梁采用变高度变截面的单箱单室箱型截面，主梁的高度变化曲线采用二次抛物线。桥面宽度为12m，中支座梁高9m，中跨跨中梁高5m。主梁采用对称悬臂施工法，边跨现浇段采用满堂支架施工。本设计使用midas 软件分析，考虑施工过程体系转换和混凝土收缩徐变因素进展恒载力计算。计算

12、各控制截面力影响线，并按最不利情况进展加载，求得活载力包络图。定义根底沉降组，按最不利组合求得根底沉降引起的最不利力。依据规选取截面梯度温差模式，并计算温差引起的构造力。分别按主力组合和主力附加力进展荷载组合，并得到构造组合力包络图。根据各控制截面力进展了估束和配筋计算，并绘制了梁体钢束布置图。最后，对各控制截面进展了强度、抗裂性、应力和变形验算，各项检算均满足规对全预应力构造的要求。关键词：连续梁；悬臂施工；力计算；验算；midasAbstractThis design is a prestressed concrete continuous beam bridge . It is a do

13、uble line railway . This design mainly designed the superstructure of the bridge. The load for design is the ZKlive load. It adopt a prestressed concrete continuous beam bridge with three spans of 60+108+60m ，Its total span is 228m . First , the size of girder is determined；highly variable for the v

14、ariable beam cross-section single-Bo* Single girder . And the bo* girders shape likes a second-parabolic curve .The bridge deck is 12m in width , the depth of beam at middle bridge seat is 9m ,and the depth of beam at mid-span is 5m .Balanced cantilever construction method is used in constructing ma

15、in girder, and thecast-in-situ segment is constructed by full scaffold construction method.Then the Midas program is used to calculate the internal force caused by dead load of the first stage considering the construction stage ，after imposing the second stage dead load on the plete system . The int

16、ernal force of the stage is calculated . The internal force influence lines of the control section is calculated ，then the live load is imposed according to the most adverse circumstances to get the Force Envelope .The program is used to determine the most adverse circumstances and calculate the int

17、ernal force after defining the settlement groups of the basis.The temperature load is imposed consider the shrinkage and creep of the concrete . Then bination of load effects is made acoording to the Main force bination and the Main force plus additional force bination .According to the internal for

18、ce of control sections the number of per-stressing steel stands is estimated and the per-stressing steel stands are arranged in the bridge . Finally a check is made of the bearing capacity the ability to resist crack and the sterss of the control section ，all the requirements can be met . Keywords:

19、Continuous beam; balancedcantileverconstruction; Internal force calculation; Checking putation; Midas目录 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc428216924第1章绪论 PAGEREF _Toc428216924 h 2HYPERLINK l _Toc4282169251.1 设计概述 PAGEREF _Toc428216925 h 2HYPERLINK l _Toc4282169261.1.1 预应力混凝土连续梁桥概述 PAGEREF _Toc428216926

20、 h 2HYPERLINK l _Toc4282169271.1.2 平衡悬臂施工法特点 PAGEREF _Toc428216927 h 2HYPERLINK l _Toc4282169281.1.3 预应力混凝土连续梁的特点 PAGEREF _Toc428216928 h 2HYPERLINK l _Toc4282169291.2 毕业设计的目的和意义 PAGEREF _Toc428216929 h 2HYPERLINK l _Toc428216930毕业设计的目的 PAGEREF _Toc428216930 h 2HYPERLINK l _Toc428216931毕业设计的意义 PAGER

21、EF _Toc428216931 h 2HYPERLINK l _Toc4282169321.3 毕业设计的主要容 PAGEREF _Toc428216932 h 2HYPERLINK l _Toc428216933第2章桥跨总体布置和构造主要尺寸 PAGEREF _Toc428216933 h 2HYPERLINK l _Toc4282169342.1 设计概述 PAGEREF _Toc428216934 h 2HYPERLINK l _Toc4282169352.2 截面尺寸拟定 PAGEREF _Toc428216935 h 2HYPERLINK l _Toc428216936主梁梁高

22、PAGEREF _Toc428216936 h 2HYPERLINK l _Toc428216937顶板和底板厚度 PAGEREF _Toc428216937 h 2HYPERLINK l _Toc428216938腹板厚度 PAGEREF _Toc428216938 h 2HYPERLINK l _Toc428216939横隔板 PAGEREF _Toc428216939 h 2HYPERLINK l _Toc428216940承托 (梗腋) PAGEREF _Toc428216940 h 2HYPERLINK l _Toc4282169412.3 箱梁底缘曲线方程 PAGEREF _Toc

23、428216941 h 2HYPERLINK l _Toc4282169422.4 构造特点 PAGEREF _Toc428216942 h 2HYPERLINK l _Toc4282169432.4.1 零号块 PAGEREF _Toc428216943 h 2HYPERLINK l _Toc4282169442.4.2 挂篮 PAGEREF _Toc428216944 h 2HYPERLINK l _Toc4282169452.4.3 合拢段 PAGEREF _Toc428216945 h 2HYPERLINK l _Toc4282169462.5 主梁分段 PAGEREF _Toc428

24、216946 h 2HYPERLINK l _Toc428216947节段划分 PAGEREF _Toc428216947 h 2HYPERLINK l _Toc4282169482.5.2 计算图示 PAGEREF _Toc428216948 h 2HYPERLINK l _Toc4282169492.6 施工阶段划分 PAGEREF _Toc428216949 h 2HYPERLINK l _Toc4282169502.7 施工考前须知 PAGEREF _Toc428216950 h 2HYPERLINK l _Toc428216951第3章构造力计算 PAGEREF _Toc428216

25、951 h 2HYPERLINK l _Toc4282169523.1 恒载力计算 PAGEREF _Toc428216952 h 2HYPERLINK l _Toc4282169533.1.1 材料特性 PAGEREF _Toc428216953 h 2HYPERLINK l _Toc4282169543.1.2 单元特性 PAGEREF _Toc428216954 h 2HYPERLINK l _Toc4282169553.1.3 施工荷载 PAGEREF _Toc428216955 h 2HYPERLINK l _Toc4282169563.1.4 二期恒载 PAGEREF _Toc42

26、8216956 h 2HYPERLINK l _Toc4282169573.1.5 计算模型 PAGEREF _Toc428216957 h 2HYPERLINK l _Toc4282169583.1.6 恒载计算结果 PAGEREF _Toc428216958 h 2HYPERLINK l _Toc4282169593.2 活载力计算 PAGEREF _Toc428216959 h 2HYPERLINK l _Toc428216960计算方法 PAGEREF _Toc428216960 h 2HYPERLINK l _Toc4282169613.2.2 活载动力系数的计算 PAGEREF _

27、Toc428216961 h 2HYPERLINK l _Toc428216962第4章预应力钢束设计 PAGEREF _Toc428216962 h 2HYPERLINK l _Toc4282169634.1 预应力钢束估算 PAGEREF _Toc428216963 h 2HYPERLINK l _Toc4282169644.1.1 计算原理 PAGEREF _Toc428216964 h 2HYPERLINK l _Toc4282169654.1.2 预应力钢束估算 PAGEREF _Toc428216965 h 2HYPERLINK l _Toc4282169664.2 纵向向预应力钢

28、束布置 PAGEREF _Toc428216966 h 2HYPERLINK l _Toc4282169674.2.1 纵向预应力钢束的受力特点 PAGEREF _Toc428216967 h 2HYPERLINK l _Toc4282169684.2.2 纵向预应力钢束布置原则 PAGEREF _Toc428216968 h 2HYPERLINK l _Toc4282169694.2.3 纵向预应力束的布置 PAGEREF _Toc428216969 h 2HYPERLINK l _Toc4282169704.3 竖向预应力钢束布置 PAGEREF _Toc428216970 h 2HYPE

29、RLINK l _Toc4282169714.4 横向预应力钢束布置 PAGEREF _Toc428216971 h 2HYPERLINK l _Toc4282169724.5 普通钢筋的布置 PAGEREF _Toc428216972 h 2HYPERLINK l _Toc428216973第5章截面特性计算 PAGEREF _Toc428216973 h 2HYPERLINK l _Toc4282169745.1 计算原理 PAGEREF _Toc428216974 h 2HYPERLINK l _Toc4282169755.1.1 净截面几何特性 PAGEREF _Toc42821697

30、5 h 2HYPERLINK l _Toc4282169765.1.2 换算截面几何特性 PAGEREF _Toc428216976 h 2HYPERLINK l _Toc4282169775.2 截面几何特性计算 PAGEREF _Toc428216977 h 2HYPERLINK l _Toc428216978第6 章预应力损失及有效应力 PAGEREF _Toc428216978 h 2HYPERLINK l _Toc4282169796.1 管道摩阻损失 PAGEREF _Toc428216979 h 2HYPERLINK l _Toc4282169806.2 锚具变形损失 PAGER

31、EF _Toc428216980 h 2HYPERLINK l _Toc4282169816.3 混凝土弹性压缩损失 PAGEREF _Toc428216981 h 2HYPERLINK l _Toc4282169826.4 预应力钢筋应力松弛损失 PAGEREF _Toc428216982 h 2HYPERLINK l _Toc4282169836.5 混凝土的收缩徐变损失 PAGEREF _Toc428216983 h 2HYPERLINK l _Toc4282169846.6 关键截面预应力损失计算 PAGEREF _Toc428216984 h 2HYPERLINK l _Toc428

32、216985第7章次力计算 PAGEREF _Toc428216985 h 2HYPERLINK l _Toc4282169867.1 预加力次力计算 PAGEREF _Toc428216986 h 2HYPERLINK l _Toc4282169877.3 混凝土徐变次力计算 PAGEREF _Toc428216987 h 2HYPERLINK l _Toc4282169887.4 温度次力计算 PAGEREF _Toc428216988 h 2HYPERLINK l _Toc4282169897.4.1 温度对构造的影响 PAGEREF _Toc428216989 h 2HYPERLINK

33、 l _Toc4282169907.4.2 构造温度场确实定 PAGEREF _Toc428216990 h 2HYPERLINK l _Toc4282169917.5 根底沉降次力计算 PAGEREF _Toc428216991 h 2HYPERLINK l _Toc428216992第8章力组合计算 PAGEREF _Toc428216992 h 2HYPERLINK l _Toc4282169938.1 荷载的分类 PAGEREF _Toc428216993 h 2HYPERLINK l _Toc4282169948.2 荷载分项系数 PAGEREF _Toc428216994 h 2H

34、YPERLINK l _Toc4282169958.3 主力组合 PAGEREF _Toc428216995 h 2HYPERLINK l _Toc4282169968.4 主力+附加力 PAGEREF _Toc428216996 h 2HYPERLINK l _Toc428216997第9章主梁截面验算 PAGEREF _Toc428216997 h 2HYPERLINK l _Toc4282169989.1 强度验算 PAGEREF _Toc428216998 h 2HYPERLINK l _Toc4282169999.1.1 正截面强度验算 PAGEREF _Toc428216999 h

35、 2HYPERLINK l _Toc4282170009.1.2 斜截面强度验算 PAGEREF _Toc428217000 h 2HYPERLINK l _Toc4282170019.2 抗裂验算 PAGEREF _Toc428217001 h 2HYPERLINK l _Toc4282170029.2.1 正截面抗裂验算 PAGEREF _Toc428217002 h 2HYPERLINK l _Toc4282170039.2.2 斜截面抗裂验算 PAGEREF _Toc428217003 h 2HYPERLINK l _Toc4282170049.3 应力验算 PAGEREF _Toc4

36、28217004 h 2HYPERLINK l _Toc4282170059.3.1 施工阶段应力 PAGEREF _Toc428217005 h 2HYPERLINK l _Toc428217006预应力钢筋应力验算 PAGEREF _Toc428217006 h 2HYPERLINK l _Toc4282170079.3.3 运营阶段应力验算 PAGEREF _Toc428217007 h 2HYPERLINK l _Toc4282170089.4 刚度验算 PAGEREF _Toc428217008 h 2HYPERLINK l _Toc4282170099.4.1 竖向挠度验算 PAG

37、EREF _Toc428217009 h 2HYPERLINK l _Toc4282170109.4.2 横向挠度验算 PAGEREF _Toc428217010 h 2HYPERLINK l _Toc4282170119.4.3 梁端转角验算 PAGEREF _Toc428217011 h 2HYPERLINK l _Toc428217012自振频率验算 PAGEREF _Toc428217012 h 2HYPERLINK l _Toc428217013毕业设计总结 PAGEREF _Toc428217013 h 2HYPERLINK l _Toc428217014致 PAGEREF _To

38、c428217014 h 2HYPERLINK l _Toc428217015参考文献 PAGEREF _Toc428217015 h 2-. z.第1章绪论1.1 设计概述1.1.1 预应力混凝土连续梁桥概述连续梁是一种古老的构造体系，它具有变形小、构造刚度好、行车平顺舒适、伸缩缝少、养护简单、抗震能力强等优点。在20世纪50年代以前，预应力混凝土连系梁虽然是常被采用的一种体系，但跨径均在百米以下。当时主要采用满堂支架施工，费工费时，限制了它的开展。50年代后，预应力混凝土桥梁采用平衡悬臂施工方法后，加速了它的开展步伐，跨度开场突破100米。虽然跨径太大时是用预应力构造并不总比其它构造好，但

39、是在实际过程中，跨径小于400米时，预应力混凝土桥常常为优胜方案。1.1.2 平衡悬臂施工法特点大跨度预应力混凝土连续梁桥的施工方法主要采用平衡悬臂浇筑法，梁体从墩上平衡向两边悬臂现浇伸出。为保持梁体在施工过程中的稳定，梁体临时锚固于墩上或在墩旁立临时支架增设支承点，然后现浇合拢段转换成最后的构造体系。其优点是：施工支架和临时设备少，施工时不影响桥下通航、通车，也不受季节、河道水位的影响。1.1.3 预应力混凝土连续梁的特点(1)预应力混凝土充分发挥高强度材料的特性，具有可靠的强度、刚度及抗裂性能。构造在车辆运行中噪音小，维修工作量少。(2)预应力混凝土连续梁桥的施工方法已经到达相领先进的水平

40、，现代化技术的应用已使它的施工周期大大缩短，显示出巨大的经济效益。(3)预应力混凝土桥梁适用于各种构造体系，而且还在不断创造出表达预应力技术特点的新型构造体系，因而它的适用围大，竞争力强。(4)预应力混凝土连续梁桥可充分利用材料可塑性的特点，在建筑上有丰富多彩的表现潜力，更易到达与周围环境相协调的简洁而美观的型式，实现经济和美观的统一。1.2 毕业设计的目的和意义毕业设计的目的毕业设计是高等工科院校本科培养方案中的最后一个教学环节，是对本科四年所学知识的运用与总结。(1)运用学的根底理论和专业知识，结合工程实例，参考国家有关规、标准、工程设计图集及其它参考资料，独立地完成预应力混凝土连续梁桥上

41、部构造的设计工作；(2)同时初步掌握桥梁设计的步骤、方法，培养分析问题、解决问题的能力，为以后的继续学习和工作奠定根底。毕业设计的意义(1)在教师的指导下，独立完成一座三跨铁路预应力混凝土连续梁桥上部结的设计，根本掌握该工程设计的全部过程，稳固已学专业知识。(2)增强考虑问题、分析问题和解决问题的能力，其实践性和综合性无以取代，为以后继续学习打下了良好的根底。(3)采用midas桥梁计算程序进展力分析，这样不仅提高了效率，而且准度也得以提高。同时也更加熟练了计算机辅助设计软件Auto CAD和E*cel等的使用.1.3 毕业设计的主要容(1)预应力混凝土连续梁桥的构造尺寸、构造形式及其构造静力

42、计算，包括计算恒载力、活载力、温度力、支座沉降引起的力，混凝土收缩徐变引起的力等，并进展截面的作用效应组合；(2)纵向预应力钢筋的估算，布置，调整，优化；(3)纵向预应力损失计算；(4)次力的计算；(5)施工阶段截面强度，应力的控制验算；(6)运营阶段截面强度验算，截面应力验算,变形验算；(7)主要工程数量计算。第2章桥跨总体布置和构造主要尺寸2.1 设计概述本设计为高速铁路预应力混凝土连续梁桥上部构造设计，设计跨度60+108+60m。双线，桥面宽度为12m，线间距5m，桥面纵坡为平坡，桥面横坡 2%，；桥轴平面线型为直线。主梁采用单箱单室箱型截面，梁高沿桥纵向呈二次抛物线变化。2.2 截面

43、尺寸拟定主梁梁高铁路桥桥变截面梁的高跨比H/L，支点截面可取1/121/16。支点截面梁高与跨中截面梁高之比可取1.52.0。本桥主梁采用单箱单室箱型截面，梁高沿桥纵向呈二次抛物线变化。中跨墩顶梁高9m，高跨比为1/12；中跨跨中梁高5m，支点截面梁高与跨中截面梁高之比为1.8。箱型截面横断面图见以下图左边为中跨支座截面，右边为跨中截面：图2-1 箱梁横断面图顶板和底板厚度箱型截面的顶板和底板是构造承受正负弯炬的主要工作部位。当采用悬臂施工方法时，梁的下缘特别是靠近桥墩的截面将承受很大的压应力。箱形截面的底板应提供足够大的承压面积，发挥良好的受力作用。在发生变号弯短的截面中，顶板和底板也都应各

44、自发挥承压的作用。底板除承受自身荷载外，还受一定的施工荷裁。当采用悬臂施工法时，箱梁底板还承受挂篮底模粱后吊点的反力，设计时应考虑该力对底板和腹板的作用。箱梁底板厚度随箱粱负弯矩的增大而逐渐加厚直至墩顶，以适应受压要求。底板除需符合使用阶段的受压要求外，在破坏阶段还宜使中和轴保持在底板以，并有适当的富裕，一般约为墩顶梁高的1/101/12。本桥跨中底板厚度取为40cm，支点处截面底板厚度取为90cm。顶板厚度在全桥围均取40cm。腹板厚度箱梁腹板主要承受构造的弯曲剪应力和扭转剪应力所引起的主拉应力，设计中腹板厚度还应考虑预应力管道布置、钢束锚固、锚下局部应力的分散及混凝土浇筑的要求。大跨度预应

45、力混凝土箱梁桥，腹板厚度从跨中逐步向支点加宽，以承受支点处较大的剪力，一般采用30cm60cm，甚至可以到达1m左右。本桥中支座处腹板厚度取80cm，跨中腹板厚度取40cm。横隔板箱梁横隔板的根本作用是增加截面的横向刚度，限制畸变应力。在支承处的横隔板还担负着承受和分布较大支承反力的作用。箱型截面由于具有很大的抗扭刚度，所以横隔板的布置可以比一般肋式梁桥少一些。目前许多国家认为可以减少或不设置中间横隔板。从受力角度来分析，中间横隔板对纵向应力和横向弯矩的分布影响很小，活载横向弯矩的增加很少超过8%，而恒载应力又不受横隔板的影响，因此单从构造上来考虑，中间横隔板的作用可以用局部加强腹板的方法来代

46、替。因此，本设计中只在四个支座位置设置横隔板，中支座处的横隔板厚度取4m，边支座处横隔板厚度取1.5m。承托 (梗腋)在顶板与腹板接头处设置承托很有必要。承托提高了截面的抗扭刚度和抗弯刚度，减少了扭转剪应力和畸变应力。桥面板在腹板支承出的刚度增大后，可以吸收负弯矩，从而减少了桥面板的跨中弯矩。此外，承托使力线过度比拟缓和，减少了次应力。从构造上考虑，利用承托所提供的空间布置纵向预应力筋，这也为减薄底板和顶板的厚度提供了构造上的保证。本设计在顶板与腹板交接处设置40cm120cm的水平承托；在底板与腹板交接处设置60cm30cm的竖向梗腋。2.3 箱梁底缘曲线方程变截面的底板变化规律可采用圆弧线

47、、抛物线或折线。其中抛物线与连续梁的弯矩变化最接近。本次设计箱梁底板按二次抛物线变化，其方程为2.4 构造特点2.4.1 零号块零号块是悬臂挠筑施工的中心块体，又是体系转换的控制块体。梁体的受力经零号块通过支座向墩身传递，零号块受力非常复杂，且一般作为施工机具和材料堆放的临时场地，故其顶扳、底板、腹板尺寸都取得较大。零号块已不能处理为一般的杆系，对重要桥梁都要进展零号块空间应力分析。从国施工来看，零号块时有开裂，故其施工工艺及构造构造是很值得研究的问题。2.4.2 挂篮挂篮是悬臂施工中的主要设备，按构造形式可分为桁架式、斜拉式、型钢式及混合式4种。根据混凝土悬臂施工工艺要求及设计图纸对挂篮的要

48、求，综合比拟各种形式挂篮特点、重量、采用钢材类型、施工工艺等；挂篮设计原则：自重轻、构造简单、巩固稳定、前移和装拆方便、具有较强的可重复利用性，受力后变形小等特点，并且挂篮下空间充足，可提供较大施工作业面，利于钢筋模板施工操作。2.4.3 合拢段合拢段的施工是桥梁施工的重要环节。在合拢段施工过程中，由于温度变化、混凝土早期收缩、己完成构造的收缩徐变、新浇混凝土的水化热，以及构造体系变化和施工荷载等因素，对尚未到达强度的合拢段混凝土有直接影响，故必须重视合拢段的构造措施，使合拢段与两侧梁体保持变形协调，并在施工过程中能传递力。合拢段的长度在满足施工要求的情况下，应尽量缩短，以便于构造处理，一般取

49、1.53m。合拢段的构造处理有以下几种：(1)用劲性钢管作为合拢段的预应力套管；(2)加强配筋将混凝土强度提高一个等级；采用早强、高强、少收缩混凝土；加强混凝土的养护；(3)用临时劲性钢杆锁定；(4)压柱支撑。合拢段施工应注意以下几点：(1)合拢段应采用早强、高强、少收缩混凝土；(2)合拢段混凝土浇筑时间应选在一天中温度较低时，并使混凝土挠筑后温度开场缓慢上升为宜；(3)加强混凝土的养护。2.5 主梁分段节段划分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

50、力 1800kN，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。本桥全长228m，共分76个梁段。零号块长度13m，悬臂浇注梁段为3m 、3.5m和4m；中跨合拢段长2m，边跨合拢段2m；边跨满堂支架施工长度为 5m；最大梁段重为172.65t。表2-1 各悬臂段几何要素单元号i端节点号截面面积长度体积重量m2mm3kN6612.06448.32 1208.06 7712.10448.65 1216.29 8812.22449.31 1232.76 9912.43450.30 1257.47 101012.7245

51、5.45 1386.14 111115.003.553.36 1333.97 121215.493.555.18 1379.60 131316.053.557.28 1432.03 141416.693.559.65 1491.26 151517.403.566.66 1666.58 161620.69363.39 1584.81 171721.57366.12 1653.11 181822.51369.06 1726.46 2.5.2 计算图示构造离散化是构造有限元分析的重要环节，必须遵守以下原则：(1)保证体系的不变性。施工过程要注意不能少约束，更不能存在多余约束。(2)计算模型是对原构造

52、的简化，但是应尽量符合受力特点和构造特点。对零号块，横隔板，支座的处理尤其重要。(3)单元的划分太粗略，将影响计算结果精度。因此可以将一些重要部位单元划分的短一些。表2-2 各截面几何要素截面号主梁高度cm顶板厚度cm底板厚度cm腹板厚度cm1500.04040.0402500.04040.0403500.04040.040截面号主梁高度cm顶板厚度cm底板厚度cm腹板厚度cm4500.04040.0405500.04040.0406500.04040.0407502.74040.3408510.74041.3409524.04043.04010542.64045.34011566.64048

53、.36012592.04051.56013621.44055.26014655.04059.46015692.64064.16016734.34069.38017773.34074.28018815.24079.48019860.24085.08020900.04090.08021900.04090.08022900.04090.0802.6 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。预应力混凝土连续刚构采用悬臂施工法经过一系列的施工阶段而逐步形成最终的连续刚构体系。挂篮悬臂现浇施工的施工程序如下：阶段 1：零号梁段现浇。架设主墩墩顶支架和托架，安装支座，并将活动支座，

54、绑扎钢筋，浇注零号块梁段。阶段 2：悬臂浇筑 1#段。在零号段上对称架设挂篮 4 个每个桥墩上假设两个，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。浇筑混凝土，养护至规定龄期或强度到达设计值，拉顶板束及腹板下弯束。阶段 3：撤除模板，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 4：重复 2-3 阶段的工作，直至梁体到达最大双悬臂状态。阶段 5：安装边跨现浇段满堂支架，激活边跨的支座，铺设模板，绑扎钢筋，浇筑混凝土。养护混凝土至相应龄期，拉预应力钢束。阶段 6：撤除边跨满堂支架，撤除中跨悬臂挂篮，安装中跨合拢段模板和吊篮。现浇中跨合拢段。拉

55、预应力，撤除吊篮与模板，阶段 7：施加二期恒载。其中，悬臂现浇施工每一个梁段可模拟为以下五个阶段：(1)、挂篮前移。每一次移动，均要先撤除挂篮在原降临时锚固点的一对集中力方向相反，形成力偶，然后在移动到位后的新锚固点加载一对集中力。(2)、铺设钢筋网。该阶段需在挂篮锚固点增加因钢筋网的重量而产生的力。(3)、浇筑混凝土。该阶段需在挂篮锚固点增加因混凝土重量而产生的力。(4)、混凝土养护。该阶段梁段上的施工荷载保持不变。(5)、拉预应力筋。近似忽略静定束的作用，该阶段梁段上的施工荷载保持不变。每个梁段的悬浇工期为 9 天，其中混凝土浇注及养生用 3 天到达混凝土设计强度的 85，拉预应力钢束 1

56、 天，移动挂篮 5 天。2.7施工考前须知1、梁段悬臂浇注时，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、各合拢段混凝土浇注，应选择非温度急剧变化日或夜间气温最低时进展。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。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局部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、为使主梁施工到达高质量、高精度

57、和高平安度，除要求混凝土强度到达 85%以前方可施加预应力外，对已灌注的梁段，要求通过以下三个方面的检查校核后，方可进展下一梁段的施工：(1) 混凝土强度必须到达或超过设计标号。(2) 箱梁截面各部尺寸以及中线误差必须满足施工规要求。(3) 实测挠度值与设计值相符。第3章构造力计算3.1 恒载力计算预应力混凝土连续梁桥恒载力计算与所采用的施工方法有着直接的关系。主梁恒载力，包括自重引起的主梁自重一期恒载力和二期恒载如铺装、栏杆等引起的主梁后期恒载力。本设计采用 midas 桥梁计算程序计算恒载力。3.1.1 材料特性(1) C55 级混凝土：弹性模量：Ec36000MPa；轴心抗压强度极限值：

58、fc37.0MPa；轴心抗拉强度极限值：fct3.3Pa；轴心抗压强度标准值：fck35.5MPa；轴心抗拉强度标准值：ftk2.74MPa；容重：26.5kN/m(2) C50 级混凝土：弹性模量：Ec35500MPa；轴心抗压强度设计值：fc33.5MPa；轴心抗拉强度设计值：fct3.10MPa；轴心抗压强度标准值：fck32.4MPa；轴心抗拉强度标准值：ftk2.65MPa；容重：26kN/m(3) 钢绞线：弹性模量：Ep195000MPa；轴心抗拉强度标准值：fpk1860MPa；拉控制应力：con0.715 fpk1330MPa；(4) 普通钢筋受力主钢筋用HRB335 钢筋(1

59、228)，fpk=335MPa；非受力钢筋用Q235 钢筋(820)，fpk =235MPa。3.1.2 单元特性全桥共分22 个截面类型，悬臂施工阶段梁段单元长度分别为3m、3.5m 和4m，中间合拢段长2m。各截面和单元特性见表2-1和表2-2。3.1.3 施工荷载施工荷载考虑在施工过程的设备、机具、临时放置的材料、施工人员等的最大可能的重力标准值之和作为构件上的总活荷载。计算时还要与构件自重进展组合。本设计中简化为作用于挂篮锚固点的一对集中力。集中力大小根据各施工阶段的混凝土重量、挂篮自重、钢筋网重量等计算得到，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。本设计中的施工荷载的

60、取值：挂篮、机具、人群等施工荷载按800kN 计。当施工梁段到达一定强度后，挂篮前移开场浇筑下一梁段。此时作用于先前两个锚固点的施工荷载应解除，在midas中即使钝化前一阶段的挂篮荷载，并在新的锚固位置上施加施工荷载。3.1.4 二期恒载本设计高速铁路桥梁为无砟轨道，二期恒载主要有钢轨、轨枕、扣件、垫板、防水层、保护层、电缆槽、人行道栏杆、接触网支架。二期恒载的设计值为110kN/m。3.1.5 计算模型悬臂现浇法不同施工阶段对应不同计算模型，由于涉及构造体系转换，支座条件也会相应发生改变，具体参看 midas 程序。运营阶段计算模型如图 3-2 所示。图3-1 计算模型图3.1.6 恒载计算