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              預應力混凝土變截面連續箱梁橋計算書.doc

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              2022-06-26
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              計算與測量
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              資料簡介:預應力混凝土變截面連續箱梁橋計算書
              緒論
              1.1預應力混凝土連續梁橋概述
              預應力混凝土連續梁橋以結構受力性能好、變形小、伸縮縫少、行車平順舒適、造型簡潔美觀、養護工程量小、抗震能力強等而成為最富有競爭力的主要橋型之一。本章簡介其發展:
              由于普通鋼筋混凝土結構存在不少缺點:如過早地出現裂縫,使其不能有效地采用高強度材料,結構自重必然大,從而使其跨越能力差,并且使得材料利用率低。
                  為了解決這些問題,預應力混凝土結構應運而生,所謂預應力混凝土結構,就是在結構承擔荷載之前,預先對混凝土施加壓力。這樣就可以抵消外荷載作用下混凝土產生的拉應力。自從預應力結構產生之后,很多普通鋼筋混凝土結構被預應力結構所代替。
                  預應力混凝土橋梁是在二戰前后發展起來的,當時西歐很多國家在戰后缺鋼的情況下,為節省鋼材,各國開始競相采用預應力結構代替部分的鋼結構以盡快修復戰爭帶來的創傷。50年代,預應力混凝土橋梁跨徑開始突破了100米,到80年代則達到440米。雖然跨徑太大時并不總是用預應力結構比其它結構好,但是,在實際工程中,跨徑小于400米時,預應力混凝土橋梁常常為優勝方案。
                  我國的預應力混凝土結構起步晚,但近年來得到了飛速發展,F在,我國已經有了簡支梁、帶鉸或帶掛梁的T構、連續梁、桁架拱、桁架梁和斜拉橋等預應力混凝土結構體系。
                  雖然預應力混凝土橋梁的發展還不到80年。但是,在橋梁結構中,隨著預應力理論的不斷成熟和實踐的不斷發展,預應力混凝土橋梁結構的運用必將越來越廣泛。
              連續梁和懸臂梁作比較:在恒載作用下,連續梁在支點處有負彎矩,由于負彎矩的卸載作用,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,因主梁連續產生支點負彎矩對跨中正彎矩仍有卸載作用,其彎矩分布優于懸臂梁。雖然連續梁有很多優點,但是剛開始它并不是預應力結構體系中的佼佼者,因為限于當時施工主要采用滿堂支架法,采用連續梁費工費時。到后來,由于懸臂施工方法的應用,連續梁在預應力混凝土結構中有了飛速的發展。60年代初期在中等跨預應力混凝土連續梁中,應用了逐跨架設法與頂推法;在較大跨連續梁中,則應用更完善的懸臂施工方法,這就使連續梁方案重新獲得了競爭力,并逐步在40—200米范圍內占主要地位。無論是城市橋梁、高架道路、山谷高架棧橋,還是跨河大橋,預應力混凝土連續梁都發揮了其優勢,成為優勝方案。目前,連續梁結構體系已經成為預應力混凝土橋梁的主要橋型之一。
                  然而,當跨度很大時,連續梁所需的巨型支座無論是在設計制造方面,還是在養護方面都成為一個難題;而T型剛構在這方面具有無支座的優點。因此有人將兩種結構結合起來,形成一種連續—剛構體系。這種綜合了上述兩種體系各自優點的體系是連續梁體系的一個重要發展,也是未來連續梁發展的主要方向。
                  另外,由于連續梁體系的發展,預應力混凝土連續梁在中等跨徑范圍內形成了很多不同類型,無論在橋跨布置、梁、墩截面形式,或是在體系上都不斷改進。在城市預應力混凝土連續梁中,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,預應力混凝土連續梁雖然也在不斷地發展,然而,想要在本世紀末趕超國際先進水平,就必須解決好下面幾個課題:
              1. 發展大噸位的錨固張拉體系,避免配束過多而增大箱梁構造尺寸,否則混凝土保護層難以保證,密集的預應力管道與普通鋼筋層層迭置又使混凝土質量難以提高。
              2. 在一切適宜的橋址,設計與修建墩梁固結的連續—剛構體系,盡可能不采用養護調換不易的大噸位支座。
              3. 充分發揮三向預應力的優點,采用長懸臂頂板的單箱截面,既可節約材料減輕結構自重,又可充分利用懸臂施工方法的特點加快施工進度。
              另外,在設計預應力連續梁橋時,技術經濟指針也是一個很關鍵的因素,它是設計方案合理性與經濟性的標志。目前,各國都以每平方米橋面的三材(混凝土、預應力鋼筋、普通鋼筋)用量與每平方米橋面造價來表示預應力混凝土橋梁的技術經濟指針。但是,橋梁的技術經濟指針的研究與分析是一項非常復雜的工作,三材指標和造價指標與很多因素有關,例如:橋址、水文地質、能源供給、材料供應、運輸、通航、規劃、建筑等地點條件;施工現代化、制品工業化、勞動力和材料價格、機械工業基礎等全國基建條件。同時,一座橋的設計方案完成后,造價指針不能僅僅反應了投資額的大小,而是還應該包括整個使用期限內的養護、維修等運營費用在內。通過連續梁、T型剛構、連續—剛構等箱形截面上部結構的比較可見:連續—剛構體系的技術經濟指針較高。因此,從這個角度來看,連續—剛構也是未來連續體系的發展方向。
              總而言之,一座橋的設計包含許多考慮因素,在具體設計中,要求設計人員綜合各種因素,作分析、判斷,得出可行的最佳方案。
              1.2  畢業設計的目的與意義
              畢業設計的目的在于培養畢業生綜合能力,靈活運用大學所學的各門基礎課和專業課知識,并結合相關設計規范,獨立的完成一個專業課題的設計工作。設計過程中提高學生獨立的分析問題,解決問題的能力以及實踐動手能力,達到具備初步專業工程人員的水平,為將來走向工作崗位打下良好的基礎。
              本次設計為(30+40+30)m預應力砼連續梁,橋寬為28,分為兩幅,設計時只考慮單幅的設計。梁體采用單箱雙室箱型截面,全梁共分50個單元一般單元長度分為2m。頂板、底板、腹板厚度均不變。由于多跨連續梁橋的受力特點,靠近中間支點附近承受較大的負彎矩,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。
              由于預應力混凝土連續梁橋為超靜定結構,手算工作量比較大,且準確性難以保證,所以采用有限元分析軟件—MIDAS進行,這樣不僅提高了效率,而且準確度也得以提高。
              本次設計的預應力混凝土連續梁采用滿堂支架法施工。
              本次設計中得到了羅紀彬、陳立強、李學文等幾位老師的悉心指導,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計,難免出現錯誤,懇請各位老師批評指正。
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