预应力混凝土连续刚构桥桥梁毕业设计
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预应力混凝土连续刚构桥设计的一般步骤:参照已有的设计拟定结构几何尺寸和材料类型,模拟实际的施工步骤,计算恒载及活载内力;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(BSAS完成),两种组合的结果分别作为按正常使用和按承载能力估算钢束的计算内力。估算出各截面的钢束后,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、沉降等内力也需重新计算,但其与钢束估算时计算得到的结果差别非常小。各种荷载作用下的内力计算出来后,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,直到各项验算均通过为止。
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很大,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逐次逼近的过程。有经验的设计人员可能一次就能通过,但对我们初次设计,可能需“迭代”多次,甚至需要修改截面尺寸。
预应力混凝土连续刚构桥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刚构体系。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、移动挂篮等工况。因此计算其恒载内力时必须精确模拟各个施工阶段,反映在结构约束、荷载列向量和总刚矩阵等随施工阶段而发生变化。桥梁的恒载内力由各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差别的。而活载和温度、沉降等内力在成桥后才发生,作用在最终连续刚构体系上,故与施工方法无关。为了保证施工安全和长期正常使用,进行桥梁设计时必须对每一个受力阶段计算各种荷载作用下的应力和变形,并进行组合。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预加力和徐变产生的次内力的计算变得复杂,故设计时一般必须借助电算完成。