資料講義2設(shè)計(jì)說明書

1、摘要本文主要選、結(jié)構(gòu)主要計(jì)工作。完成預(yù)混連續(xù)橋的設(shè)計(jì)過程，具體橋梁方案的比的擬定、結(jié)構(gòu)內(nèi)力的計(jì)算、構(gòu)件的設(shè)計(jì)和驗(yàn)算、施工圖的繪制等設(shè)參考設(shè)計(jì)任務(wù)書和相關(guān)設(shè)計(jì)資料，分析擬定可行的連續(xù)、連續(xù)橋、中承式及下系桿拱橋等多個橋梁方案，通過安全、適用、與美觀等基本原則優(yōu)選連續(xù)橋作為最合理的橋梁方案，進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)。經(jīng)過橋梁方案比選并確定橋梁細(xì)部構(gòu)造之后，需要進(jìn)行結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算。但預(yù)混連續(xù)橋?yàn)殪o定結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)計(jì)算非常復(fù)雜，工作量較大，所以采Midas/civil8.32 進(jìn)行。建立結(jié)構(gòu)模型，初步考慮結(jié)構(gòu)自重、二期恒載、汽車荷載、基礎(chǔ)用有分析利用有沉降和溫度等作用，其中汽車荷載根據(jù)最新規(guī)范公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（JTG

2、B01-2014）進(jìn)行；主橋采用懸臂澆筑工，進(jìn)行施工階段的劃分和分析，得到結(jié)構(gòu)內(nèi)力并進(jìn)行內(nèi)力組合；估算預(yù)鋼束用量，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行預(yù)鋼束的布置；進(jìn)行預(yù)應(yīng)力效應(yīng)和混收縮效應(yīng)的計(jì)算，得到結(jié)構(gòu)各項(xiàng)作用產(chǎn)生的最終內(nèi)力；對各階段的主梁進(jìn)行強(qiáng)度、裂縫、變形等各項(xiàng)驗(yàn)算，必要時對預(yù)結(jié)構(gòu)符合規(guī)范要求。最后完成施工圖的繪制工作。鋼調(diào)整，直至達(dá)到：預(yù)混；連續(xù)橋；懸臂澆筑；有分析IAbstractThis paper mainly demonstrates the whole procedure of designing a pre-stressed concrete continuous rigid frame br

3、idge, including scheme comparison, the decision of the size of the primary components, calculation of the internal force of the structure, component design and check, construction drawing.By reference to the design specification and related design materials, several possiblebridge designing schemes

4、wereand analyzed, including continuous beam bridge,continuous rigid frame bridge, half-through arch bridge and tied-arch bridge. By comparethe safety, feasibility, cost and aesthetics of each scheme, the scheme of continuous rigidframe bridge was considered to be the optimized one and to beed design

5、ed.The internal force of the structure was calculated after compare each scheme and decided the size of each element. The pre-stressed concrete continuous rigid frame bridge was a statically indeterminate structure with high redundant. Such calculation was extremely complicated and of heavy workload

6、; therefore, a piece of finite element analysissoftware, namely Midas/civil8.32 was applied.The structure mwas built in Midas, and the dead load, secondary dead load,vehicle load, foundation settlement and temperature effect was considered. The vehicle loadwas distributed by reference to the newest

7、version of Technical Standard of Highway Engineering (JTG B01-2014).The main bridge was constructed by clever laying method. The division andanalyze of each construction phase was conducted, the internal force was derived and combined; the amount of pre-stressed steel used was estimated and then arr

8、anged; the pre-stressed effect and the shrinkage and creep effect of concrete was calculated, and the internal force caused by each effect was obtained; checking the strength, crack and deformation of main girder at each stage, adjust and rearrange the pre-stressed steel until the structure meets al

9、l the requirements of the design code.At last, complete the construction drawing.Keyword: Pre-stressed concrete, Continuous rigid frame bridge, CFinite element analysislever construction,II目錄摘要IABSTRACTII第一章緒 論1第二章工程概況與任務(wù)分析22.12.22.32.4設(shè)計(jì)資料2設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)2主要設(shè)計(jì)規(guī)范3設(shè)計(jì)任務(wù)32.4.12.4.22.4.32.4.4方案比選3結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3施工設(shè)計(jì)4施工圖繪制4第

10、三章方案比選63.1 初擬方案圖式63.1.13.1.23.1.33.1.4橋6方案一：連續(xù). 8方案二：變截面連續(xù)系桿拱橋10系桿拱橋12方案三：中方案四：下3.2 方案比選13第四章上部結(jié)構(gòu)擬定164.14.24.34.44.5跨徑的擬定16主梁的擬定16橋面鋪裝17的劃分17主要材料204.5.14.5.2. 20混鋼材204.6 模型的建立20III4.7 施工階段的劃分25第五章主梁內(nèi)力計(jì)算295.1 荷載內(nèi)力計(jì)算295.1.15.1.25.1.3恒載內(nèi)力計(jì)算29活載內(nèi)力計(jì)算31其他因素引起的內(nèi)力計(jì)算385.2 內(nèi)力組合45第六章預(yù)鋼束估算與布置516.16.2箱梁全截面幾何特性計(jì)算

11、51鋼束的估算52縱向預(yù)6.2.16.2.26.2.36.2.46.2.56.2.6初估各截面預(yù)鋼束中心位置52按承載能力極限狀態(tài)估算53按正常使用極限狀態(tài)估算55估算59按施工階段. 61鋼束估算結(jié)果與采用的鋼預(yù)鋼束的配置62第七章預(yù)損失的計(jì)算637.17.2損失計(jì)算63預(yù)有效預(yù)計(jì)算77第八章截面驗(yàn)算798.1 凈截面和換算截面特性計(jì)算798.2 配束后主梁內(nèi)力計(jì)算818.2.18.2.2預(yù)效應(yīng)的計(jì)算81收縮效應(yīng)的計(jì)算838.3 配束后主梁內(nèi)力組合868.4 承載能力極限狀態(tài)驗(yàn)算918.4.1 正截面抗彎承載能力驗(yàn)算918.4.2 斜截面抗剪承載力驗(yàn)算948.5 正常使用極限狀態(tài)驗(yàn)算988.

12、5.1 正截面抗裂驗(yàn)算988.5.2 斜截面抗裂驗(yàn)算100IV8.68.6.18.6.2驗(yàn)算102驗(yàn)算102驗(yàn)算104短暫狀況的持久狀況的8.7 撓度驗(yàn)算1098.8 本章小結(jié)110參考文獻(xiàn)111致謝112V第一章 緒 論第一章緒 論隨著發(fā)展對交通需求的日益提高，全國高速公路網(wǎng)以迅雷不及掩耳之勢迅速擴(kuò)展。在高速公路中，橋梁是用于河流、路線等物的重物。在公路建設(shè)中，橋梁集中了技術(shù)難度大、造價高等特點(diǎn)。對于中小跨徑橋梁，因其結(jié)構(gòu)受力明確、施工方便、具有標(biāo)準(zhǔn)跨徑而適于工廠化施工等優(yōu)點(diǎn)而得到廣泛的應(yīng)用。在、懸臂、連續(xù)以及等形式選用合理的基礎(chǔ)上，具有良受力性能，并且能滿足大部分的工程地質(zhì)條件。超靜定結(jié)構(gòu)

13、的連續(xù)恒載和活載作用下，支點(diǎn)截面負(fù)彎矩對跨中正彎矩具有卸載作用，使結(jié)構(gòu)內(nèi)力狀態(tài)比較均勻合理，進(jìn)而可以減小，節(jié)省材料，且結(jié)構(gòu)剛度大，整體性好，橋面伸縮縫少和行車平穩(wěn)舒適等優(yōu)點(diǎn)突出。連續(xù)橋是墩結(jié)的連續(xù)。多跨連續(xù)橋相比于連續(xù)，保持了上部結(jié)構(gòu)的連續(xù)性，能力大，施工難度小，行車，養(yǎng)護(hù)簡便，造價較低。由于墩結(jié)共同參與工作，連續(xù)橋由活載引起的跨中正彎矩較連續(xù)小，因而可以降低跨中本設(shè)計(jì)為預(yù)，使恒載內(nèi)力進(jìn)一步降低?；爝B續(xù)橋設(shè)計(jì)，主橋跨徑分布為 46m+80m+46m，橋面截面。主梁連續(xù)，中間支點(diǎn)處截面承受較大的負(fù)凈寬為 16m，主梁采用單箱雙室彎矩，而跨中截面承受正彎矩，為適應(yīng)主梁受力特點(diǎn)，采用變截面形式，并按

14、二次拋物線變化，使結(jié)構(gòu)自重降低，同時增強(qiáng)橋梁的美觀效果。由于預(yù)混連續(xù)橋?yàn)槌o定結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)計(jì)算較為復(fù)雜，工作量較大。所以采用有分析算的準(zhǔn)確性。Midas/civil8.32 進(jìn)行，在提高提高工作效率的同時，保證計(jì)進(jìn)行橋梁方案比選并確定橋梁細(xì)部構(gòu)造之后，利用有建立結(jié)構(gòu)模型，進(jìn)行各項(xiàng)施工荷載的定義；進(jìn)行施工階段的劃分和分析，計(jì)算結(jié)構(gòu)各施工階段結(jié)構(gòu)內(nèi)力；進(jìn)行預(yù)鋼筋的估算與布置，計(jì)算預(yù)效應(yīng)和混收縮效應(yīng)，得到結(jié)構(gòu)最終內(nèi)力，對主梁進(jìn)行強(qiáng)度、編制計(jì)算書并繪制相關(guān)圖紙。、撓度等各項(xiàng)驗(yàn)算，驗(yàn)算結(jié)構(gòu)符合規(guī)范要求后，1華南理工大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第二章工程概況與任務(wù)分析2.1設(shè)計(jì)資料（1）橋位地質(zhì)縱剖面圖如圖 2-1

15、所示：砂粘土強(qiáng)風(fēng)化板巖微風(fēng)化板巖圖 2-1 地形地質(zhì)斷面圖（2）河流及水文情況：設(shè)計(jì)洪水位 H0.5%=24.0m，通航水位 H3.3%=22.2m；（3）氣象情況：當(dāng)?shù)貧v年最高氣溫為 39.5，最低氣溫為-6.8，年平均氣溫為23.3；（4）接線標(biāo)高：所接道路的標(biāo)高為 48.2m；（5）設(shè)計(jì)風(fēng)速：V1%= 35m/s；（6）烈度：VI 度。2.2 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)（1） 道路等級：高速公路；（2） 橋梁設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期：100 年；（3） 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全等級：二級；（4） 活荷載：公路-I 級；（5）行車道寬度：凈 15m+2×0.5m（防撞欄）；2第二章 工程概況與任務(wù)分析（6）航道等級：五級。

16、2.3 主要設(shè)計(jì)規(guī)范1、公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（JTG B012003）2、公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范（JTG D602004）3、公路鋼筋混及預(yù)混橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范（JTG D622004）4、公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范（JTG D632007）5、公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范（JTG/T F502011）6、公路橋梁抗震設(shè)計(jì)細(xì)則（JTG/T B02-012008）2.4 設(shè)計(jì)任務(wù)具體設(shè)計(jì)內(nèi)容主要方案比選、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工設(shè)計(jì)三個部分。2.4.1方案比選首先需要根據(jù)地形以及水文等資料進(jìn)行橋梁孔徑的確定，進(jìn)行設(shè)計(jì)圖式的初擬，在滿足孔徑、設(shè)計(jì)洪水位、通航水位、橋下定優(yōu)點(diǎn)且可能實(shí)現(xiàn)的多種方案。等條件的情況下盡可能地提出具有一

17、初擬 45 個圖式后，經(jīng)過初步分析，將明顯競爭不大的體系剔除，提出 23 個具有特色的體系從材料（造價）、施工與施工能力、工期、維修及運(yùn)營質(zhì)量、抗震性能、修復(fù)、航運(yùn)與跨線立交、美觀等方面作進(jìn)一步的分析評比。各方案的評比條件力求相同，如橋梁總長應(yīng)接近，橋面與橋頭接線的標(biāo)高應(yīng)相同，沖刷線下的基礎(chǔ)埋置深度要相近。上述評比的 23 個方案要求每一方案繪制縱向立面圖與橫向剖面圖，對選定方案加繪縱向平面圖。圖中完整地標(biāo)明橋梁總長、橋跨結(jié)構(gòu)的計(jì)算跨度、各結(jié)構(gòu)的標(biāo)高、關(guān)鍵水位、墩臺標(biāo)號等。另外，將編制方案的依據(jù)、孔徑計(jì)算、方案評選論證說明、材料估算等材料整理成說明書。2.4.2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對方案比選所推薦的方案進(jìn)

18、行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。首先對選定方案的孔徑布置、墩臺基礎(chǔ)型式、輪廓主要、主要標(biāo)高等作進(jìn)一步的和確定，進(jìn)行細(xì)部構(gòu)造的3華南理工大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)確定等構(gòu)造設(shè)計(jì)。Midas/civil 進(jìn)行結(jié)構(gòu)模結(jié)合施工，確定結(jié)構(gòu)受力模型，借助有分析型的建立，定義自重等施工階段荷載、沉降和溫度作用等荷載的定義，劃分施工階段，進(jìn)行施工階段分析，完成預(yù)鋼筋的估算和布置，進(jìn)行預(yù)效應(yīng)和混收縮徐變效應(yīng)的計(jì)算，計(jì)算結(jié)構(gòu)最終內(nèi)力。對主梁結(jié)構(gòu)受力分析，并進(jìn)行強(qiáng)度、剛度和性驗(yàn)算。深入了解與應(yīng)用橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范，積極查閱與應(yīng)用有關(guān)參考資料，完成相關(guān)設(shè)計(jì)并繪制結(jié)構(gòu)詳圖。進(jìn)行內(nèi)力與反力計(jì)算時，利用影響線圖表進(jìn)行內(nèi)力計(jì)算，并列出關(guān)鍵截面的具體驗(yàn)算結(jié)果。

19、另外，對上部結(jié)構(gòu)還使用階段進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算。撓度驗(yàn)算、抗裂性驗(yàn)算，預(yù)鋼筋混按施工和2.4.3施工設(shè)計(jì)正確了解設(shè)計(jì)與施工的，理論實(shí)際，進(jìn)行施工的設(shè)計(jì)，爭取多、快、好、省地將橋梁建造出來。不要求做施工組織設(shè)計(jì)、施工進(jìn)度表、場地布置及綜合概、預(yù)算等的編制。施工的設(shè)計(jì)不僅需要考慮原材料、施工機(jī)具等因素，更需要適應(yīng)不同結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能。比如，懸臂施工主要適用于采用變截面形式主梁的橋梁，因?yàn)閼冶凼┕な棺灾氐仁┕ず奢d引起的彎矩在施工階段為負(fù)彎矩，其與使用階段可變作用引起的彎矩疊加后的彎矩包絡(luò)圖更符合結(jié)構(gòu)受力要求。另外，施工的性與施工的難易程度、工期的長短等密切相關(guān)。對于中小跨，采用施工便易的支架澆筑法所帶來的優(yōu)勢

20、相比于懸臂施工較大。進(jìn)行上部結(jié)構(gòu)的施工設(shè)計(jì)，畫出典型的主橋與一個橋墩的施工示意圖。根據(jù)實(shí)際可能采用先進(jìn)的與技術(shù)，考慮施工限期、水流枯汛狀況，爭取施工速度盡可能地快，優(yōu)先考慮上、下部結(jié)構(gòu)同時施工的方案，盡量節(jié)約造價，選擇利用率較高的施工機(jī)具。上部結(jié)構(gòu)的施工因材料與體系的不同而異。如橋梁方案是連續(xù)或連續(xù)橋，則應(yīng)根據(jù)所采用的施工設(shè)計(jì)，分別按就地澆筑、懸臂拼裝、懸臂澆筑、頂推法或轉(zhuǎn)體法確定其與機(jī)具。當(dāng)施工設(shè)計(jì)完成后，按施工流程的先后，分階段繪出示意圖。2.4.4施工圖繪制完成以下施工圖的繪制：4第二章 工程概況與任務(wù)分析（1） 橋型方案比選圖（2） 結(jié)構(gòu)總體布置圖（3） 主梁構(gòu)造圖（4）主梁預(yù)鋼束布置

21、圖（5）施工順序圖5華南理工大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第三章方案比選對地形及水文等設(shè)計(jì)資料進(jìn)行分析，初步擬定滿足設(shè)計(jì)洪水位、通航和橋下等要求，孔徑布置合理的多種橋型方案，通過技術(shù)、和使用性能等方面的綜合比較，確定安全適用、美觀的橋梁方案，進(jìn)行后續(xù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。根據(jù)工程勘察資料，擬將橋型選定為預(yù)與拱橋兩類橋型進(jìn)行方案比選?；爝B續(xù)橋，主要將其與3.1 初擬方案圖式通過概念設(shè)計(jì)擬定橋型方案及其孔徑分布，此時應(yīng)做到：1）橋型、孔徑分布能滿足泄洪、安全要求；2）對不同橋型選用合理的施工，進(jìn)行一定的技術(shù)比較，使橋梁材料用量較少和工程總造價盡可能地低；3）在結(jié)構(gòu)和構(gòu)造措施上，保證橋施工和使用過程中具有足夠的安全性、適用

22、性和耐久性，同時盡可能使橋梁與自然景觀協(xié)調(diào)。確定橋型方案后，進(jìn)行方案圖式的初擬。首先根據(jù)通航對凈跨徑、的要求，結(jié)合地形地質(zhì)、水文條件，擬定橋型及其主跨；根據(jù)高跨比等要求初擬主梁或拱肋高度，將部分跨徑為標(biāo)準(zhǔn)跨徑；根據(jù)橋梁接線標(biāo)高、橋臺填土要求確定橋臺位置及其類型，確定引橋跨徑；根據(jù)地質(zhì)情況和橋梁上部結(jié)構(gòu)確定橋墩、基礎(chǔ)類型及其主要。根據(jù)地形地質(zhì)數(shù)據(jù)繪制地形地質(zhì)斷面圖，出該處屬平原河流地段。本工程屬于中小跨高速公路橋，設(shè)計(jì)荷載為公路 I 級，行車道凈寬 15m、防撞欄 2×0.5m，橋面總寬度為 16m，所以設(shè)計(jì)成雙向四車道。橋梁道路接線標(biāo)高為 48.2m，橋梁跨越河流區(qū)段較長，200 年

23、一遇設(shè)計(jì)洪水位為 24.0m，通航水位為 22.2m，級。級為五通過上述設(shè)計(jì)資料的分析，擬定主要橋型方案為連續(xù)橋、變截面連續(xù)和中及上系桿拱橋。3.1.1方案一：連續(xù)橋本方案為(46+80+46)m 預(yù)混連續(xù)橋，方案圖式如圖 3-1 所示。行車道凈寬 15m，橋面總寬度為 16m，根據(jù)橋面寬度的需要，主梁采用單箱雙室箱梁頂板寬 16m，底板寬 10m，兩側(cè)懸臂長 3m。6截面，第三章 方案比選4.5m，高跨比為 1/17.8，跨中截面2.0m，為中支點(diǎn)截面的中支點(diǎn)截面1/2.25，箱度按二次拋物線變化，以滿足受力要求及橋梁線形上的美觀性。箱梁頂板厚 28cm，沿縱向不變。腹板及底板采用變厚度形式

24、，腹板厚度由跨中40cm 厚逐漸過渡至中支點(diǎn)處 60cm 厚，底板厚度由跨中 32cm 厚逐漸過渡至中支點(diǎn)處55cm 厚，其中腹板厚度呈線性變化，而底板厚度按二次拋物線變化。只在支點(diǎn)處設(shè)置橫隔板，各橫隔板均設(shè)置人孔以便施工與維護(hù)。T 梁，為 1.75m，預(yù)制寬度為 2m，跨中腹板厚度為引橋上部結(jié)構(gòu)采用0.2m，跨中馬蹄寬度為 0.5m，高度為 0.25m，腹板厚度呈線性變化直至支點(diǎn)截面處為0.5m。由于橋梁 接線高程較大，主橋墩身較高，左右中支點(diǎn)橋墩高度分別為 39m 和35m，所以主橋中墩采用豎直單肢實(shí)心橋墩，墩縱向?qū)?1.5m，橫向?qū)?11.8m。承臺厚度為 2m，選用 6 根 A1.8m

25、 鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，樁基打入微風(fēng)化巖層。橋下地基良好，過渡墩及引橋橋墩采用柱式墩、樁基礎(chǔ)；橋臺接線處填土高度為10m 左右，采用重力式橋臺、群樁基礎(chǔ)。由于結(jié)構(gòu)體系為連續(xù)橋，主梁為變截面形式，且橋梁道路接線較高，橋墩高度較大，河流水位較高，不易搭設(shè)臨時支撐，因此采用掛籃懸臂澆筑施工。a）立面圖7華南理工大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)b）橫斷面圖圖 3-1 變截面連續(xù)橋圖式優(yōu)點(diǎn)：（1） 無伸縮縫、行車平順，主梁整體性好，具有良（2） 中支點(diǎn)橋墩墩身高度較大，具有足夠的柔性， 能抗震性能；的縱向變形較大，可以適應(yīng)由于溫度變化、混內(nèi)力；收縮及制動力等因素引起的水平位移，減小主梁附加（3）由于墩可減低跨中區(qū)域結(jié)，共同

26、參與工作，由活載引起的跨中正彎矩較連續(xù)，進(jìn)一步降低恒載內(nèi)力；，因此（4）施工穩(wěn)固性較好，且施工過程中不需要臨時固結(jié)和體系轉(zhuǎn)換，不用設(shè)置大噸位支座，省卻養(yǎng)護(hù)和更替工作。缺點(diǎn)：（1）對地基過大的不均勻沉降適應(yīng)性差，對地基承載力要求較高；（2）墩結(jié)處復(fù)雜。3.1.2方案二：變截面連續(xù)本方案為(50+80+50)m 預(yù)，方案圖式如圖 3-2 所示。混變截面連續(xù)行車道凈寬 15m，橋面總寬度為 16m，根據(jù)橋面寬度的需要，主梁采用單箱雙室截面，箱梁頂板寬 16m，底板寬 10m，兩側(cè)懸臂長 3m。4.8m，高跨比為 1/16.7，跨中截面2.4m，為中支點(diǎn)截面的中支點(diǎn)截面1/2，箱度按二次拋物線變化，以

27、滿足受力要求及橋梁線形上的美觀性。箱梁頂板、底板及腹板的設(shè)置同預(yù)連續(xù)橋，、底板厚度按二次拋物8第三章 方案比選線變化，腹板厚度按直線變化。在支點(diǎn)處設(shè)置橫隔板，各橫隔板均設(shè)置人孔以便施工與維護(hù)。T 梁，為 1.75m，預(yù)制寬度為 2m，跨中腹板厚度為引橋上部結(jié)構(gòu)采用0.2m，跨中馬蹄寬度為 0.5m，高度為 0.25m，腹板厚度呈線性變化直至支點(diǎn)截面處為0.5m。橋下地基良好，主橋引橋橋墩均采用柱式墩、鉆孔灌注樁基礎(chǔ)；橋臺接線處填土高度為 10m 左右，采用重力式橋臺、群樁基礎(chǔ)，樁基打入微風(fēng)化巖層。由于結(jié)構(gòu)體系為變截面連續(xù)梁，且橋梁道路接線較高，橋墩高度較大，河流水位較高，不易搭設(shè)臨時支撐，因此

28、采用掛籃懸臂澆筑施工優(yōu)點(diǎn)：（1） 結(jié)構(gòu)剛度大、變形小、伸縮縫少、行車平穩(wěn)舒適；（2） 采用變截面形式，大大降低了結(jié)構(gòu)自重；。（3）主度變化基本與恒載彎矩沿縱向的變化相適應(yīng)，符合受力特點(diǎn)；（4）對結(jié)構(gòu)施加預(yù)，充分利用高強(qiáng)材料，提高混抗裂性，使結(jié)構(gòu)輕型化；（5）主梁的整體性好，具有良抗震性能；（6）采用懸壁本一致。工，施工階段主梁的剛度大，且內(nèi)力與運(yùn)營階段的主梁內(nèi)力基a）立面圖9華南理工大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)b）橫斷面圖圖 3-2 變截面連續(xù)圖式缺點(diǎn)：（1）需要設(shè)置墩梁臨時固結(jié)，施工過程中需要進(jìn)行體系轉(zhuǎn)換，施工程序較復(fù)雜，難度較大，施工性較差；（2）主墩需要布置大型支座，支座需要養(yǎng)護(hù)以及更換，維修養(yǎng)護(hù)

29、費(fèi)用大。3.1.3 方案三：中系桿拱橋本方案為(36+90+36)m 中系桿拱橋，方案圖式如圖 3-3 所示。主拱跨度 90m，矢高 18m，矢跨比為 1/5，主拱肋與橋軸中心線平行。主拱圈采用二次拋物線拱，材料采用鋼筋混，拱圈截面為矩形截面，拱肋高 1.6m，肋寬 1.2m。墩頂橫撐寬度為 1.8m，邊跨立柱直徑為 0.8m，縱向間距為 4.5m。吊桿采用柔性吊桿，布置在行車道板以外，設(shè)置雙吊桿，以有利于拱肋橫向性，吊桿縱向間距為 4.5m?？v梁采用連續(xù) T 梁結(jié)構(gòu)，橫梁采用矩形截面。為克服拱腳處的橫向推力，在連續(xù)縱梁梁端設(shè)置系桿，以承受拱的水平推力。10第三章 方案比選a）立面圖b）橫斷面

30、圖圖 3-3 中系桿拱橋圖式11華南理工大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn)：（1）拱橋能力大；（2）拱圈為鋼筋混拱，抗壓承載力較高，耐久性好，養(yǎng)護(hù)需求低；（3）無推力體系拱橋?qū)ο虏拷Y(jié)構(gòu)的要求較低；（4）上部結(jié)構(gòu)對預(yù)的需求小，避免了繁瑣的預(yù)工序；（5）無需設(shè)置支座，避免其養(yǎng)護(hù)及更換需求，主橋后期運(yùn)營維修與養(yǎng)護(hù)成本較低。缺點(diǎn)：（1）結(jié)構(gòu)體系受力復(fù)雜，施工工藝要求較高，施工成本較高。3.1.4 方案四：下系桿拱橋本方案為(65+65+65)m 下系桿拱橋，方案圖式如圖 3-4 所示。主橋?yàn)槿瓤缟舷禇U拱橋，跨徑為 65m，矢高 12m，矢跨比為 1/5.4；主拱圈采用二次拋物線拱，材料采用鋼筋混，拱圈截面為矩形

31、截面，拱肋高 1.2m，肋寬為 0.9m，橫撐寬度為 0.6m?？v梁采用T 梁結(jié)構(gòu)，橫梁采用矩形截面。為克服拱腳處的橫向推力，在連續(xù)縱梁梁端設(shè)置系桿，以承受拱的水平推力。a）立面圖12第三章 方案比選b）橫斷面圖圖 3-4 下系桿拱橋優(yōu)點(diǎn)：（1）能設(shè)置輔航道，通航能力較大，橋跨較少，基礎(chǔ)工程量較小；（2）相比于方案三，梁系桿拱組合體系結(jié)構(gòu)受力簡單，性好；（3） 缺點(diǎn)：（1）施工工藝要求較高，施工成本較高。梁系桿拱組合體系對地基適應(yīng)能力較強(qiáng)。3.2 方案比選各設(shè)計(jì)方案比選需要全面考慮各項(xiàng)因素，通航要材料及其用量、施工與能力、工期、造價、維修與運(yùn)營、抗震性能、美觀性等，綜合評價各設(shè)計(jì)方案的優(yōu)缺點(diǎn)，

32、從安全、適用、美觀等基本原則出發(fā)，優(yōu)選出結(jié)構(gòu)合理、材料省、施工技術(shù)成熟、工期短、造價低、景觀性好，即安全適用、體方案比選見表 3-1：美觀的最優(yōu)方案。具13華南理工大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)表 3-1 方案比選表方案方案一方案二方案案四項(xiàng)目連續(xù)橋變截面連續(xù)中系桿拱橋下系桿拱橋分孔(46+80+46)m(50+80+50)m(36+90+36)m(65+65+65)m橋梁總長/m3423423423451、受力性能好，順橋向抗推剛度1、變高度梁，結(jié)構(gòu)受力性能合1、連續(xù)梁拱組合體系，整體性較1、設(shè)置輔航道，通航能力較大；小，對溫變、混凝理；好，結(jié)構(gòu)體系受2、梁拱組合士收縮適應(yīng)2、采用懸臂工，施工工藝成力復(fù)

33、雜；體系受力相對簡性好；2、設(shè)置系桿，平衡拱的水平推單；2、主橋采用懸臂施工，施工穩(wěn)固性熟，變高度3、對地基適應(yīng)能安全性工時內(nèi)力與運(yùn)營力，對下部結(jié)構(gòu)力較強(qiáng)，性好，需要掛籃和吊階段相吻合；要求較低；較好；裝；3、施工時需要臨時固結(jié)和體系轉(zhuǎn)3、采用就地澆筑工，工藝復(fù)4 、施工要求較高。3、施工過程中無體系轉(zhuǎn)換，受力狀換，復(fù)雜，雜，工期較長。態(tài)與運(yùn)營階工期較長。段一致。1、無伸縮縫，行車平穩(wěn)舒適；2、主梁的整體性1、結(jié)構(gòu)剛度大， 變形小，伸縮縫少，行車平順； 2 、抗震性能良好。1、橋面連續(xù)，行車順暢；2 、抗震能力較差。1、伸縮縫較多， 行車平穩(wěn)性較差；2 、抗震能力較差。適用性好，具有良震性能。

34、抗1、上部結(jié)構(gòu)造價相對較低；1、主墩需設(shè)置大型橡膠支座，養(yǎng)1 、施工成本較高；1、基礎(chǔ)工程量較?。恍?、主橋后期運(yùn)營養(yǎng)護(hù)成本較低。護(hù)更換麻煩，維2、主橋后期營運(yùn)養(yǎng)護(hù)費(fèi)較少。2 、易養(yǎng)護(hù)和維修。護(hù)費(fèi)用較高。主橋線形流暢，造構(gòu)造簡單，線形外觀優(yōu)美。構(gòu)造簡單，與環(huán)美觀性型美觀。簡潔。境較協(xié)調(diào)。從安全性評價，四個方案均能滿足通航要求和行車安全，但預(yù)混連續(xù)梁橋和連續(xù)橋受力體系明確，掛籃懸臂澆筑的施工工藝成熟，施工穩(wěn)固性較好，工期較短。從適用性評價，主梁連續(xù)方案行車條件較好。從性評價，系桿拱橋施工14第三章 方案比選工藝復(fù)雜，總體造價較高；連續(xù)主墩需要設(shè)置大型支座，后期維護(hù)費(fèi)用較高。從橋與環(huán)境的協(xié)調(diào)性更好

35、。美觀性評價，變高度連續(xù)和連續(xù)綜合上述因素對比，從通航要求、受力合理、安全適用、美觀、抗震性能、維修與運(yùn)營等角度綜合考慮，選出最佳推薦方案為方案一，即(46+80+46)m預(yù)混連續(xù)橋。15華南理工大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第四章上部結(jié)構(gòu)擬定4.1 跨徑的擬定本設(shè)計(jì)經(jīng)方案比選后采用預(yù)混連續(xù)橋方案。根據(jù)通航和橋下要求，主跨徑定為 80m，大部分已建連續(xù)橋邊跨與主跨的跨徑比值在 0.550.58 之間，采用46m，即為主跨的0.575 倍，進(jìn)行對稱布置，則主橋的跨徑分布為46m+80m+46m，主橋全長 172m。4.2 主梁的擬定行車道凈寬 15m，防撞護(hù)欄 0.5×2m，橋面總寬度為 16m，

36、設(shè)計(jì)為雙向四車道。根據(jù)橋面寬度的需要，主梁采用單箱雙室兩側(cè)懸臂長 3m。截面，箱梁頂板寬 16m，底板寬 10m，連續(xù)橋箱梁根部截面的高度為 1/18L 左右，取中支點(diǎn)截面為 4.5m，為主跨徑的 1/17.8。跨中截面為支點(diǎn)截面的 1/2.51/3.5，但不小于 2m，所以取跨中為 2m，為中支點(diǎn)截面的 1/2.25。沿橋梁縱向，箱度按二次拋物線變化，以滿足受力要求及橋梁線形上的美觀性。箱梁頂板厚度取 28cm，沿縱向不變。底板及腹板采用變厚度形式，底板厚度由跨中 32cm 厚呈二次拋物線變化至中支點(diǎn)處 55cm 厚；腹板厚度由跨中 40cm 厚程線性變化至中支點(diǎn)處 60cm 厚。承托板厚

37、1m，板上留有人孔，般構(gòu)造圖如圖 4-1 所示。采用 37cm×110cm；只在支點(diǎn)處設(shè)置橫隔板，支點(diǎn)處為 100cm×100cm。主梁結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)見表 4-1，主梁一表 4-1 主梁結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)表節(jié)點(diǎn)頂板厚度底板厚度腹板厚度截面面積節(jié)點(diǎn)編號m2cmcmcmcm1210987200200203.6214.4230.05028282828573232.333.434.980404043.847.216.08711.31911.39311.78912.29616第四章 上部結(jié)構(gòu)擬定節(jié)點(diǎn)頂板厚度底板厚度腹板厚度截面面積節(jié)點(diǎn)編號m2cmcmcmcm654321墩頂1'2'3

38、'4'5'6'7'8'9'10'251.4278.4306.7339.4376.4411.6450411.6376.4339.4306.7278.4251.4230.0214.4203.6200282828282828502828282828282828282836.939.542.245.448.952.389.952.348.945.442.239.536.934.933.432.33250.654.057.06060608060606057.054.050.647.243.8404012.96413.80914.70715.

39、76316.72017.63023.83517.63016.72015.76314.70713.80912.96412.29611.78911.39311.3194.3 橋面鋪裝橋面鋪裝采用 8cm 厚防水混加 5cm 厚瀝青混，共計(jì) 13cm 厚。4.4的劃分由于結(jié)構(gòu)體系為連續(xù)橋，主梁為變截面形式，且橋梁道路接線較高，橋墩高度較大，河流水位較高，不易搭設(shè)臨時支撐，因此采用掛籃懸臂澆筑施工。根據(jù)主梁截面變化情況和掛籃的承載能力進(jìn)行橋梁澆筑節(jié)段的劃分，節(jié)段長為 28m。選用 600kN 重的掛籃，掛籃重量為懸臂澆筑的最大重量的 0.4倍，故劃分時懸臂澆筑的最大重量不超過 600/0.4=1500

40、kN。各節(jié)段劃分情況見表 4-2 、 圖 4-1 其中懸臂澆筑最大長度為 4.5m ， 最大重量為17華南理工大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)1477.954kN<1500kN，分段較為合理。表 4-2 各節(jié)段重量表長體積重量數(shù)量C55 砼編號cmm3kNm3個邊跨現(xiàn)澆50020045045040040040035035035030030030065.53522.63851.10152.15848.16950.51953.54649.90353.32156.84451.52556.32271.5051703.909588.5881328.6211356.1181252.3991313.4891392.

41、1861297.4731386.3511477.9541339.6451464.3741859.1292344444444442131.07067.914204.403208.634192.677202.075214.182199.611213.285227.378206.099225.288143.010合龍段0 號塊18第四章 上部結(jié)構(gòu)擬定19圖 4-1 主梁構(gòu)造圖華南理工大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)4.5 主要材料4.5.1混主橋箱梁采用 C55 混、橋面混鋪裝采用 C55 防水混，其軸心抗壓強(qiáng)=1.89MPa，彈性模量 E = 3.55´104度設(shè)計(jì)值 f=24.4MPa，軸心抗拉強(qiáng)度

42、設(shè)計(jì)值fccdtdMPa；橋墩采用 C40 混，其軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 fcd =18.4MPa，軸心抗拉強(qiáng)度設(shè)=1.65MPa，彈性模量 E = 3.25´104 MPa。防撞欄桿采用 C20 混計(jì)值。fctd4.5.2鋼材鋼筋：預(yù)鋼筋采用f s 15.2 高強(qiáng)度鋼絞線，其標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度 f pk =1860MPa，采用scon =0.75 f pk =1395MPa，彈性模量 Ep = 1.95´10 MPa。鋼絞線5采用預(yù)埋金屬波紋管，預(yù)鋼筋與管道壁摩擦系數(shù) =0.25，管道每米局部偏差對摩預(yù)擦的6mm。數(shù) k=0.0015。鋼兩端時，兩端錨具變形及鋼束回縮變形值均為普通鋼筋

43、：采用 HRB335 級鋼筋，其抗拉、抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 f 、f ' 均為 280MPa，sdsd彈性模量 Es = 2.0´10 MPa。54.6 模型的建立Midas 系列，其中 Midas/civil是以有為理論基礎(chǔ)開發(fā)的分析和設(shè)計(jì)主要用于橋梁工程，為橋梁結(jié)構(gòu)的模型建立、分析與設(shè)計(jì)等方面提供了很全面很強(qiáng)大的功能，目前已被交通一公路勘察部公路科學(xué)、路橋集團(tuán)橋梁技術(shù)、第、鐵道部大橋橋梁科學(xué)、大橋勘測設(shè)計(jì)院有限公司等國內(nèi)各大公路、鐵路部門的設(shè)計(jì)院廣泛采用。Midas/civil 提供橋、懸臂法橋梁等多種建模助手，有利于使用者進(jìn)行復(fù)雜橋梁框架的搭建。同時，還提供了的材料和截面數(shù)據(jù)

44、庫，以及與混收縮和、移動荷載等相關(guān)規(guī)范?？梢詫Y(jié)構(gòu)進(jìn)行靜力分析、動力分析、移動荷載分析、支座沉降分析、施工階段分析等。在后處理階段，可以根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范自動生成荷載組合，經(jīng)過分析得到各項(xiàng)荷載內(nèi)力并進(jìn)行組合，同時還可以借助 PSC 設(shè)計(jì)完成梁截面的各項(xiàng)驗(yàn)算。根據(jù)結(jié)構(gòu) 的擬定、橋梁節(jié)段的劃分、主要材料，利用 Midas/civil 8.32 建立有20第四章 上部結(jié)構(gòu)擬定模型。主橋左右橋墩墩高分別為 39m 和 35m，樁基高度分別為 7.24m 和 6.03m，進(jìn)行下部結(jié)構(gòu)模型建立時，取用平均墩高 37m，樁基高度 7m。所有結(jié)構(gòu)均采用梁單元模型， 模型共有主梁單元 64 個、下部結(jié)構(gòu)單元 82 個

45、；主梁節(jié)點(diǎn) 65 個、下部結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn) 98 個、輔助節(jié)點(diǎn) 18 個；共計(jì)梁單元 146 個、節(jié)點(diǎn) 181 個（梁單元號：1to64，101to182；節(jié)點(diǎn)號：1to65，80to97，101to198），主橋整體模型如圖 4-2 所示，跨中截面參數(shù)如圖 4-3所示。圖 4-2結(jié)構(gòu)總體模型21華南理工大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)圖 4-3 跨中截面參數(shù)以跨中截面為參考截面，通過懸臂法橋梁建模助手塔建起結(jié)構(gòu)總體框架，但建立的模型并不能很好地符合主梁的設(shè)計(jì)，因此截面細(xì)部需要通過 PSC 橋梁建模助手進(jìn)行，其中主梁截面高度參數(shù)如圖 4-4 所示，底板和腹板厚度的數(shù)據(jù)見表 4-3 和表 4-4，圖和表中所示參考線

46、S2、S3 為左右主墩中心線，指數(shù)型 2.0 表示數(shù)據(jù)在兩點(diǎn)間按二次拋物線變化，在拋物線的對稱面的位置輸入對稱面距離。22第四章 上部結(jié)構(gòu)擬定圖 4-4 主度參數(shù)表 4-3 主梁底板厚度數(shù)據(jù)距離（m）（m）對稱面距離（m）參考線曲線類型指數(shù)型S2 S2 S2 S2 S2 S2 S2 S2 S2 S3 S3 S3 S3 S3S3-46-44.5-43.75-39-2.25-1.51.52.2539-39-2.25-1.51.52.25390.570.570.320.320.550.80.80.550.320.320.550.80.80.550.32直線直線222222222222222000-3

47、9000390-39000390直線曲線直線直線直線曲線直線曲線直線直線直線曲線直線23華南理工大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)距離（m）（m）對稱面距離（m）參考線曲線類型指數(shù)型S3 S3S343.7544.5460.320.570.57直線222000直線直線表 4-4主梁腹板厚度數(shù)據(jù)距離（m）（m）對稱面距離（m）參考線曲線類型指數(shù)型S2 S2 S2 S2 S2 S2 S2 S2 S2 S2 S2 S3 S3 S3 S3 S3 S3 S3 S3 S3 S3S3-46-44.5-43.75-34.5-11-2.25-1.51.52.251134.5-34.5-11-2.25-1.51.52.251134.543.7544.5460.80.80.40.40.60.60.80.80.60.60.40.40.60.60.80.80.60.60.40.40.80.8直線22222222222222222222220000000000000000000000直線直線直線直線直線直線直線直線直線直線直線直線直線直線直線直線直線直線直線直線直線進(jìn)行細(xì)部結(jié)構(gòu)的之后的左邊跨主梁細(xì)部圖如圖 4-5 所示：24第四章 上部結(jié)構(gòu)擬定圖 4-5后的左邊跨主梁細(xì)部圖搭建起結(jié)構(gòu)總體模型后，進(jìn)行模型的邊界條件定義。對主墩下的每根鉆孔灌注樁底部、主梁邊跨現(xiàn)澆段支座和滿堂支架以及