.悬臂施工连续梁桥设计(学生毕业设计).doc

石家庄铁道学院毕业设计 中 文 题 目： 悬臂施工连续梁桥设计 英 文 题 目 第一章概述 2 一．设计、受力及构造特点 2 第二章截面拟定和内力计算 4 第三章预应力筋的设计与布置 18 第四章截面特性表 22 第五章预应力损失计算 25 第六章正截面承载能力计算 30 第七章斜截面抗剪承载力 33 一．设计、受力及构造特点 悬臂施工方法分为悬臂浇筑和悬臂拼装。悬臂施工具有很大的优越性：不需要大量的施工机械和了临时设备；不影响桥下通航、通车；施工受季节、河道水位影响小。因此悬臂施工在连续梁和连续刚构中得到了广泛的应用，如虎门大桥辅航道桥（主跨270m连续刚构）即采用悬臂浇筑法施工。 设计特点 预应力混凝土连续梁桥设计的一般步骤为：参照已有的设计拟定截面结构几何尺寸和材料类型，模拟实际的施工步骤，计算出恒载及活载内力；然后再根据实际情况确定温度、沉降等荷载，计算其产生的内力，并与恒、活载内力进行正常使用与承载能力组合。这是设计过程中的第一次组合，两种组合的结果分别作为按应力和按承载能力估算钢束的计算内力。估算出个截面的钢束后，按照一定要求将钢束布置好，重新模拟施工过程并考虑预应力的作用，计算恒载内力。由于钢束对截面几何特性的影响，温度、沉降等内力也要重新计算，但其与钢束估算时计算得到的结果差别非常小。各种荷载作用下内力计算出来后，需进行承载能力组合和正常使用组合，以进行截面强度验算、应力验算和变形验算，这是设计过程中的第二次组合。如各项验算均满足要求且认为合理，则设计通过。如有些截面的有些验算通不过，则需调整钢束甚至修改截面尺寸后重新计算，直到验算均通过后为止。 如上所述，设计过程一般包括两次组合。第一次组合是为了估算钢束。此时钢束还未确定，也就无法考虑预加力的作用。由于预加力对徐变有很大影响，故估算钢束时一般也不考虑收缩徐变的影响。况且，此时用的几何特性都是毛截面几何特性，所以第一次组合的内力不是桥梁的实际受力状态，仅供估束参考，根据估束结果确定钢束数量和几何形状后，考虑预加力和收缩徐变的影响重新计算的内力是当前配束下的受力。如各项验算均通过，那么可作为最终结果。如个别截面不满足，但两次组合结果相差不大，可适当调整钢束后重新计算；如两次组合结果相差较大，则应将第二次组合内力作为估束依据重新估束，再重复进行验算，直到各项验算全部通过且两次组合结果相差不大为止。总之，设计的过程就是一个逐次迭代逼近的过程。 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。在各个施工阶段，可能具有不同的静力体系，其中包括安装单元、拆除单元、张拉预应力、移动挂蓝等工况。 受力特点 采用悬臂施工的连续梁桥，在施工过程中经历T型刚构受力状态，合龙后形成连续梁桥，其恒载产生的内力由各个施工阶段产生的内力叠加而成。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，而中跨跨中恒载弯矩很小。二期恒载加上以后，根部负弯矩增大，中跨跨中承受相对较小的正弯矩。因此截面几何尺寸拟定以后，应根据以上弯矩分布特点，增大主梁根部附近断面的抗弯刚度，提高截面下缘的承压能力。 悬臂施工时，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，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，而最小正应力又较大，故主拉应力也易满足，所以可不设下弯矩索。否则，可微弯纵向束，设置竖向预应力筋。 构造特点 1．零号块 零号块是悬臂浇注施工的中心块体，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，故其顶板、底板、腹板尺寸都取得较大。零号块以不能处理为一般的杆系，对重要桥梁都要对零号块进行空间应力分析。从国内施工来看，零号块有时开裂，故其施工工艺及结构构造是很值得研究的问题。 2．横隔板 悬臂施工的连续梁多采用箱形截面，抗扭刚度大，故除支点部位零号块内设置横膈板外。主桥沿纵向一般不设置横膈板。零号块内横膈板传递荷载较大，通常采用一片实体或两片刚性横膈板，中部开设过人洞。在和块支点处一般将底板和腹板加厚，以起到柔性横膈板的作用。端横膈板在构造上需考虑不平衡段底板钢束弯起锚固的要求，还需设置预留伸缩槽。 3．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、新浇混凝土的水化热，以及结构体系变化和施工荷载等因素，对尚未达到强度的合龙段混凝土有直接影响，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