三跨变截面_预应力混凝土连续梁桥毕业设计参考

三跨变截面_预应力混凝土连续梁桥毕业设计参考内容摘要：

施工，预应力混凝土连续梁桥采用悬臂施工法需在施工中进行体系转换，经过一系列施工阶段逐渐形成最终的连续梁体系。 在各个阶段，可能具有不同的 静力体系，其中包括安装单元、拆除单元、预应力张拉、移动挂篮等工况 ，因此恒载内力计算时 必须 精确模拟各个施工阶段。 桥梁的恒载内力是 有 各个施工阶段引起的内力迭加而成，显然对不同的施工方法，桥梁的恒载内力是有很大的区别的。 而活载和温 度、沉降内力在成桥后才发生，作用在最终的连续体系上，故与施工方法无关。 悬臂施工涉及到非常 多的施工工况，且由于体系发生转换而使 得 预加力和 混凝土 徐变产生的次内力的计算变得 复杂 ，故 该 设计 采用桥梁博 士 软件进行计算。 受力特点： 采用悬臂施工的连续梁，在施工阶段中经历 T 型 刚构受力状态，合 龙 后形成连续梁桥，恒载产生的内力有各个施工阶段产生的内力 迭 加而成。 由于合龙段较 短 ，其产生的内力一般较小，故 T 型 刚构受力状态为主要部分。 对悬臂施工连续梁桥，合 龙 后根部负弯矩很大，而中跨跨中弯矩很小；二期恒载加上去以后，根部弯矩增 大，中跨跨中承受较小的正弯矩。 因而，截面 尺寸拟定时，应根据以上弯矩分布特点，增大主梁根部附近的抗弯刚度，提高截面下缘的承压能力。 悬臂是施工时，浇筑一节段梁体，达到一定强度后张拉此段钢束。 梁体自重产生负弯矩， 而 预应力钢束产生正弯矩，二者结合使得梁体基本处于偏心受压受力状态，其轴向力非常大，抗剪强度一般不成问题，而最小正压力又较大，故主拉应力也易满足，所以可不设下弯配索。 否则，可微弯纵向束，设置竖向预应力筋。 炭厂沟预应力混凝土连续梁 桥 设计 第 16 页 共 97 页 构造特点 零号块 零号块是悬臂浇筑施工时的中心块体，又是体系转换的控制体。 梁体的受力 经过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，故其顶板、底板、腹板尺寸都取的较大。 合龙段 合龙段的施工是桥梁施工的重要环节。 在合龙段施工过程中，由于温度变化、混凝土早期收缩、已完成结构的收缩徐变、 现 浇混凝土的水化热，以及结构体系变化和施工荷载等的因素，对尚未达到强度的合龙段混凝土有直接的影响，故必须重视合龙段的构造措施，使合龙段与两侧梁体保持变形协调，并在施工过程中能传递内力。 合龙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，该设计中取 2m。 合龙段施工应注意以下 几点：（ 1）合龙段应采用早强、高强、少收缩混凝土； (2)合龙段混凝土浇筑时间应选在一天中温度较低时，并使混凝土浇筑后 温 度开始缓慢上升为宜；（ 3）加强混凝土的养护。 临时固结措施 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钢束，两端分别锚固在主墩和主梁横隔板内。 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 2cm 厚的硫磺砂浆夹层。 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。 施工特点 本设计采用的是后支点挂篮悬臂浇筑的施工方法。 用挂篮逐段悬拼浇筑施工的主要工艺程序为：灌注 0块，拼装挂篮，对称的浇筑 1 号段，挂篮的锚固点的转移、前移、调整，灌注下一段梁，依次类推完成悬臂灌注，挂篮拆除换为吊架，边跨、中跨的合龙。 按照每一梁段的混凝土分为分两次浇筑，即先浇筑底板、后浇筑腹板和顶板混凝土的施工流程图如图 41 所示。 炭厂沟预应力混凝土连续梁 桥 设计 第 17 页 共 97 页 图 41 悬臂浇筑流程 炭厂沟预应力混凝土连续梁 桥 设计 第 18 页 共 97 页 五 建立计算模 型 使用环境： 外部环境特性 ： 计 算相对湿度为 80%， 升温按照 25℃ ，降温按照 15℃。 单元的划分 根据该桥梁的构造特点，划分的单元为以 下形式 ，共划分为 86 个 单元，边跨为224 个，中跨为 138 个，如图 51 所示。 图 51 边跨的模型简图 5. 2 施工阶段划分 按照该桥的实际施工工序，首先浇筑 1 号墩和 2 号墩的 0 号块件 （采用托架支撑） 并设置临时固定支座 ，以抵抗在悬臂施工中产生的不平衡弯矩。 然后安装挂篮，并对称的浇筑其他块件，支架现浇边跨， 合 龙 边跨后拆除临时固定支座 再合 龙 中跨，然后 施加二期恒载。 根据各阶段的施工顺序，由桥 梁博士软件建立桥梁的 施工 模型。 阶段 1:0 号块件的施工 阶段 2:挂篮拼装 阶段 3：挂篮加载 本阶段的新浇筑的单元通过挂篮传递其自重，但本身不参与结构受力。 炭厂沟预应力混凝土连续梁 桥 设计 第 19 页 共 97 页 阶段 4：安装 1 号块件 在浇筑的混凝土经过养护后强度达到要求时 ， 对预应力进行张拉，施加预应力。 阶段 5：挂篮转移锚固 当浇筑的单元开始参与结构受力（即填入施工阶段的 “安装杆件号 ”中），其重力不再通过挂篮传递。 进行挂篮加载后，必须进行相应的 “挂篮锚固 ”阶段，解除挂篮受力。 阶段 6：挂篮的拆除和安装 在挂篮进行移动操作时，除了在 “挂篮拆除 ”信息中填入拆除挂篮号还要在 “挂篮安装 ”信息中填入要安装的挂篮号和移动的距离。 即一个挂篮的移动操作是由挂篮拆除和挂篮安装两个操作在同一个阶段完成的。 …… （重复阶段 3 到阶段 7） 阶段 64：悬臂挂篮拆除 ，换为吊架进行边 、 中跨的合 龙 阶段 65：支架现浇边跨 阶段 66:在悬臂端采用水箱压重，重量为合龙段自重 (45t)的一半加上吊架重量(25t)的一半，边跨合龙段用劲性钢杆临时锁定。 炭厂沟预应力混凝土连续梁 桥 设计 第 20 页 共 97 页 阶段 67：浇筑合龙段砼，同时逐级卸除边跨悬臂端的压重荷载 ()并且张拉部分边跨合龙钢束。 阶段 68：边跨现浇支架落架，拆除主墩顶临时支 座 ，锁定主墩顶永久支座，完成体系转换 (结构变为两个单悬臂梁），拆除边跨吊架（ 25t/个）。 阶段 69 ：浇筑中跨合龙段砼，同时逐级卸除中跨悬臂端的压重荷载 (45t)，中跨合龙段临时锁定，并且切断主墩临时支承的钢筋。 同时按先长后短的顺序张拉部分中跨合龙段钢束。 阶段 70：拆除中跨的吊 架 阶段 71：张拉边、中跨剩余的连续钢束， 施加 桥面二期恒载 阶段 72： 根据《公桥规》的编制理念，使用阶段的收缩徐变时间应为 “0”天，而将结构的收缩徐变 考虑到施工阶段中，即添加一个较长的施工周期，用以完成结构的收缩徐变，而不在使用阶段考虑。 故最后一个阶段为考虑收缩徐变，加一个较长 炭厂沟预应力混凝土连续梁 桥 设计 第 21 页 共 97 页 的施工期，本设计选用 10 年，即 3650 天。 荷载信息 桥梁模型在建立的过程中，需输入施工荷载和使用荷载，以模拟实际桥梁的受力状况。 施工荷载 （ 1） 永久荷载：永久性作用于结构上的荷载，如二期恒载等，在阶段 71 施加二期恒载。 （方向向下，故为负号） 每延米的二期恒载的计算 : 10cm厚的 沥青 混凝土铺装层： γ1=252+（ +） 252= kN/m； 1cm厚沥青找平及抗滑层： γ2=224+（ +） 242= kN/m； 人行道栏杆与新泽西防撞栏容重总共 记 γ3=25 kN/m。 综上所述 ,二期恒载每延米的容重为。 （ 2） 临时荷载：一般为施工机具等荷载，下一阶段将自动去除； 在阶段 66 到阶段 70 添加吊 架 和压重 的临时荷载。 使用荷载 （ 1） 升温温差为 25℃ ，降温温差为 15℃ ；非线性温度根据《通规》第 条规定，温度基数 T1为 14℃ ， T2为 ℃。 梁高均大于 400mm，则 A 值取 300mm。 如图 52 所示。 图 52 非线性温度示意图 炭厂沟预应力混凝土连续梁 桥 设计 第 22 页 共 97 页 （ 2） 车道荷载为公路 —Ⅰ 级； 人群荷载根据 “计算跨径小于或等于 50m，人群荷载标准值为 178。 ，计算跨径等于或大于 150m 时，人群荷载标准值为 178。 ，对跨径不等的连续结构，以最大跨径为准 ”， 故采用内插法得到 125m跨径的人群荷载为： 3 . 0 2 . 52 . 5 2 5 2 . 6 2 5100 kNq m    （ 3） 升温温差取 25℃ ，降温温差取 15℃ ； （ 4） 三 跨连续梁桥四个支点中的每个支点分别下沉 2cm。 炭厂沟预应力混凝土连续梁 桥 设计 第 23 页 共 97 页 六 恒载、活载内力的计算 恒载内力的计算 恒载内力主要包括结构自重内力和二期恒载内力叠加。 一期恒载和二期恒载由所建的计算模型输入单元结果信息中引用。 一期恒载：程序按照截面尺寸信息自动计入； 二期恒载：含铺装层和栏杆重，按。 根据以上建立的计算模型，利用桥梁博士软件对结构进行计算，得出每个单元的特征值以及各截面的内力、位移值。 截面几何特性的计算 计算结构的内力、应力前，需要 首先 计算 出 截面的几何特性。 由于结构对称，故现在只列出 144 号结构的各个截面的几何特性值，其余截面与其对应。 如表 61。 表 61 截面几何特性值 节点号 截面抗弯 截面面积 中性轴高（ m） 截面高度（ m） 惯距 (m4) (m178。 ) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 炭厂沟预应力混凝土连续梁 桥 设计 第 24 页 共 97 页 续表 61 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 使用阶段 结构重力作用效应计算 炭厂沟预应力混凝土连续梁 桥 设计 第 25 页 共 97 页 表 62 结构重力作用下的位移 节点号 位移 节点号 位移 水平 (m) 竖向 (m) 转角 （ rad） 水平 (m) 竖向 (m) 转角 （ rad） 1 0 23 2 24 3 25 4 26 5 27 6 28 7 29 8 30 9 31 10 32 11 33 12 34 13 35 14 36 15 37 16 38 17 39 18 40 19 41 20 42 21 43 22 44 炭厂沟预应力混凝土连续梁 桥 设计 第 26 页 共 97 页 表 63 结构重力作用下的内力 节点号 剪力 （ KN） 弯矩（ KN m） 节点号 剪力 （ KN） 弯矩（ KN m） 1 +03 23。