本科畢業(yè)設(shè)計(jì)[連續(xù)剛構(gòu)橋論文

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)報(bào)告二 一 五 屆 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)優(yōu)秀本科畢業(yè)設(shè)計(jì)連續(xù)剛構(gòu)橋?qū)W 院：公路學(xué)院專 業(yè)：橋梁工程姓 名： 學(xué) 號(hào)：指導(dǎo)教師： 完成時(shí)間：2015.06.14二一五年六月摘 要根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書要求，依據(jù)現(xiàn)行公路橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范，綜合考慮橋位的地質(zhì)、地形條件，提出了獨(dú)塔斜拉橋、上承式鋼管混凝土拱橋和預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)鋼構(gòu)三個(gè)比選方案。按“安全、經(jīng)濟(jì)、適用、美觀和有利于環(huán)保”的橋梁設(shè)計(jì)原則，分析了三個(gè)方案的優(yōu)缺點(diǎn)。推薦預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)作為設(shè)計(jì)方案。推薦方案以基本設(shè)計(jì)理論為基礎(chǔ)，參考國內(nèi)外成功的大跨連續(xù)鋼構(gòu)橋，擬定了的跨徑，主梁采用1.8次拋物線變梁高的單箱單室箱主梁，橋墩為雙薄壁空心墩，橋臺(tái)為輕型橋

2、臺(tái)，基礎(chǔ)為群樁基礎(chǔ)，施工階段采取掛籃懸臂現(xiàn)澆法。對推薦方案進(jìn)行了結(jié)構(gòu)細(xì)部尺寸擬定，對上部結(jié)構(gòu)和下部結(jié)構(gòu)進(jìn)行了內(nèi)力計(jì)算、配筋設(shè)計(jì)及控制截面強(qiáng)度、應(yīng)力驗(yàn)算，變形驗(yàn)算等。經(jīng)分析比較及驗(yàn)算結(jié)果表明該橋梁設(shè)計(jì)合理，符合設(shè)計(jì)任務(wù)的要求。關(guān)鍵詞：預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)，鋼管混凝土拱橋，斜拉橋，懸臂現(xiàn)澆，應(yīng)力驗(yàn)算ABSTRACTAccording to the design requirements, the existing design specification of highway bridge, considering the geology and terrain conditions of the

3、 bridge site, after preliminary selection, three bridge type schemas are presented, they are cable-stayed bridge, arch bridge and prestressed concrete continuous rigid frame bridge . Then comparing the advantages and disadvantages of three options comprehensively by the philosophy of bridge design a

4、s “Security, Economy, Application, Beauty and Environmental Protection”. The PC continuous rigid frame bridge is selected as the recommended scheme after the selections. This project is based on the basic theory of bridge design and take the domestic and international successful designs for example,

5、 finally chose a span combination of .The depth of Single cell box girder varies as the second-degree parabola, the pier is a double thin-wall hollow pier, the abutment is light abutment, the foundation is grouped piles foundation,and the the hanging basket cantilever casting construction method. Th

6、rough drawing up of structures dimension and then design the upper and lower part of the structure ,such as calculated the internal force of dead and living load, prestressed steel design, checking the strength and stress of control cross-section. Finally, check for live load deformation. Checked by

7、 the comparison and analysis show that the design method of calculation is correct, and the distribution of reinforcement is Reasonable, so this design meet the design requirements. Key word: prestressed concrete continuous rigid frame bridge, double thin-wall hollow pier , cantilever casting constr

8、uction 目 錄第一章 概述 ····························· ···11.1 地質(zhì)條件·············

9、83;············· ···11.2 主要技術(shù)指標(biāo)····························11.3 設(shè)計(jì)規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)·

10、83;·························1第二章 方案比選·······················

11、········22.1 概述···························· ····22.2 比選原則·······&

12、#183;················· ·····22.3 比選方案························· &#

13、183;····22.3.1 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋 ·············· ·····22.3.2 上承式鋼管混凝土拱橋 ··············· ·····

14、;3 2.3.3 獨(dú)塔斜拉橋 ··························42.4 方案比較····················

15、··········5第三章 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋總體布置 ···················83.1 橋型布置················&

16、#183;·············83.2 橋孔布置······························83.3 橋梁上部結(jié)構(gòu)尺寸擬定··&

17、#183;··············· ·····83.4 橋梁下部結(jié)構(gòu)尺寸擬定·······················103.5 本橋使用材料·

18、83;···················· ·····113.6 毛截面幾何特性計(jì)算··················· ··

19、3;··11第四章 荷載內(nèi)力計(jì)算 ······················ ·····124.1 模型簡介················

20、3;···· ········124.2 全橋結(jié)構(gòu)單元的劃分························124.2.1 劃分單元原則 ········

21、83;···············124.2.2 橋梁具體單元?jiǎng)澐?······················124.3 全橋施工節(jié)段的劃分·······&

22、#183;················124.3.1 橋梁劃分施工分段原則 ····················124.3.2 施工分段劃分 ·······

23、83;················134.4 恒載、活載內(nèi)力計(jì)算··············· ·········144.4.1 恒載內(nèi)力計(jì)算· ···&#

24、183;·········· ·········144.4.2 懸臂澆筑階段內(nèi)力 ······················154.4.3 邊跨合龍階段內(nèi)力 ··

25、83;···················164.4.4 次邊跨合龍階段內(nèi)力 ·····················174.4.4 中跨合龍階段內(nèi)力 ···

26、3;··················184.4.5 活載內(nèi)力計(jì)算 ·················· ······194.5 其他因素引起的內(nèi)力計(jì)算··&

27、#183;···················214.5.1 溫度引起的內(nèi)力計(jì)算 ·····················214.5.2 支座沉降引起的內(nèi)力計(jì)算 ···

28、;················234.5.3 收縮、徐變引起的內(nèi)力計(jì)算 ··················244.6 內(nèi)力組合··········

29、3;···················274.6.1 正常使用極限狀態(tài)的內(nèi)力組合 ·········· ······274.6.2 承載能力極限狀態(tài)的內(nèi)力組合 ·······&

30、#183;·· ······274.6.3 主要荷載組合 ························27第五章 預(yù)應(yīng)力鋼束的估算與布置 ···········

31、83;···· ·····315.1 鋼束估算························ ·····315.1.1 按承載能力極限計(jì)算時(shí)滿足正截面強(qiáng)度要求 ·····

32、;·····325.1.2 按正常使用極限狀態(tài)的應(yīng)力要求計(jì)算 ········ ·····325.2 預(yù)應(yīng)力鋼束布置····················· ····&

33、#183;355.3 預(yù)應(yīng)力損失計(jì)算····················· ·····365.3.1 預(yù)應(yīng)力與管道壁間摩擦引起的應(yīng)力損失 ············365.3.2 錨具變形、鋼筋回縮和接縫壓縮引起的應(yīng)力

34、損失··· ·····375.3.3 混凝土的彈性壓縮引起的應(yīng)力損失 ········· ·····375.3.4 鋼筋松弛引起的應(yīng)力損失 ···················385.3.

35、5 混凝土收縮徐變引起的應(yīng)力損失 ·········· ·····385.3.6 有效預(yù)應(yīng)力計(jì)算 ·······················405.4 預(yù)應(yīng)力計(jì)算····

36、83;·················· ·····41第六章 強(qiáng)度驗(yàn)算 ························ &#

37、183;····416.1 正截面承載能力驗(yàn)算························416.2 斜截面承載能力驗(yàn)算················&#

38、183;·······43第七章 應(yīng)力驗(yàn)算 ······························447.1 短暫狀況預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件應(yīng)力驗(yàn)算······

39、83;·· ·····457.1.1 壓應(yīng)力驗(yàn)算 ···················· ·····457.1.2 拉應(yīng)力驗(yàn)算 ············

40、83;······· ·····457.2 持久狀況正常使用極限狀態(tài)應(yīng)力驗(yàn)算 ·········· ·····467.2.1 持久狀況(使用階段)預(yù)應(yīng)力混凝土受壓區(qū)混凝土最大壓應(yīng)力驗(yàn)算 467.2.2 持久狀況(使用階段)混凝土的主壓應(yīng)力驗(yàn)算 ······ ·

41、···467.2.3 持久狀況(使用階段)預(yù)應(yīng)力鋼筋拉應(yīng)力驗(yàn)算 ··········46第八章 抗裂驗(yàn)算 ······························50

42、8.1 正截面抗裂驗(yàn)算····················· ·····508.2 斜截面抗裂驗(yàn)算····················

43、;····· ·51致謝 ································· ···53參考文獻(xiàn)·····

44、3;·························· ··54第一章 概述1.1 地質(zhì)條件圖1-1 橋址縱斷面圖1.2 主要技術(shù)指標(biāo)橋面凈寬：2×12m0.5m （分離式）設(shè)計(jì)荷載：公路級(jí)行車速度：80km/h橋面橫坡：2%通航要求：無溫度：最高年平均溫度34，最低年平均溫度-10。1.3 設(shè)計(jì)規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)

45、1、公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范（JTG D60-2004）。2、公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范（JTG D63-2007）。3、公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范（JTJ 041-2000）。4、公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范（JTG D62-2004）。5、公路橋涵圬工設(shè)計(jì)規(guī)范（JTG D61-2005）第二章 方案比選2.1 概述橋式方案比選是初步設(shè)計(jì)階段的工作重點(diǎn)，一般要進(jìn)行多個(gè)方案比較。各方案均要求提供橋式布置圖，圖上必須標(biāo)明橋跨位置，高程布置，上、下部結(jié)構(gòu)形式及工程數(shù)量。對推薦方案，還要提供上、下部結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)布置圖，以及一些主要的及特殊部位的細(xì)節(jié)處理圖。設(shè)計(jì)方案的評價(jià)和比較，要全面考慮各項(xiàng)指標(biāo)，綜

46、合分析每一方案的優(yōu)缺點(diǎn)，最后選定一個(gè)符合當(dāng)前條件的最佳推薦方案。有時(shí)，占優(yōu)勢的方案還應(yīng)吸取其他方案的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)一步加以改善。 2.2 比選原則設(shè)計(jì)從安全性、技術(shù)適用性、施工難度、設(shè)計(jì)施工周期、經(jīng)濟(jì)性、實(shí)用性和觀賞性等幾方面對各比選方案進(jìn)行評比，其中安全性為主要因素。2.3 比選方案根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)要求,依據(jù)現(xiàn)行公路橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范,綜合考慮橋位地質(zhì)地形條件，擬定了三個(gè)比選方案：方案一：預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋方案二：上承式鋼管混凝土拱橋方案三：獨(dú)塔斜拉橋2.3.1預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋1.結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)在高墩大跨徑橋梁中，與其它結(jié)構(gòu)體系比較，預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋常成為最佳的橋型方案。預(yù)應(yīng)力砼充分發(fā)揮了高強(qiáng)材

47、料的特性，具有強(qiáng)度高、剛度大、變形小以及抗裂性能好的優(yōu)點(diǎn)。結(jié)構(gòu)伸縮縫數(shù)量少，高速行車平順舒適，維修工作量小，維護(hù)簡單?？勺畲笙薅鹊膽?yīng)用平衡懸臂施工法，施工技術(shù)成熟，易保證工程質(zhì)量。采用水平抗推剛度較小的雙薄壁墩，可以減小水平位移在墩中產(chǎn)生的彎矩，且薄壁墩底承受的彎矩、梁體內(nèi)的軸力隨著墩高的增大而急劇減小。連續(xù)鋼構(gòu)除了保持連續(xù)梁的優(yōu)點(diǎn)外，墩梁固結(jié)節(jié)省了大型支座的昂貴費(fèi)用，減少了墩和基礎(chǔ)的工程量，并改善了結(jié)構(gòu)在水平荷載（例如地震荷載）作用下的受力性能，適用于中等以上跨徑的高墩橋梁。2.橋跨布置該橋?yàn)槿A(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋，跨徑分布為95m+4×170m+95m，橋梁總長870m,邊主跨

48、比0.56。橋梁設(shè)置單向縱坡，坡度為1。3.橫斷面布置主梁采用單箱單室箱形截面，梁高按1.8次拋物線變化，設(shè)計(jì)為雙幅橋，單幅橋位單向雙車道，橋面寬12m，橫向布置為0.5m+10.75m+0.75m，橋面橫坡2%。4.基礎(chǔ)基礎(chǔ)采用鉆孔灌注樁群樁基礎(chǔ)，樁徑1.5m，樁中心距4.0m采用C40混凝土，為摩擦樁。承臺(tái)為矩形承臺(tái)，厚4m，兩承臺(tái)尺寸均為23m×14.5m，采用C40混凝土。5.施工要點(diǎn)橋梁上部采用掛籃懸臂澆注施工，施工時(shí)要對稱澆注，應(yīng)注意立模高程的合理設(shè)置，準(zhǔn)確控制懸澆高程，確保每個(gè)工況的設(shè)計(jì)線形，主梁邊中跨合龍高差應(yīng)控制在1cm以內(nèi)。施工后的主梁備用預(yù)應(yīng)力束孔處理如下：頂板

49、束預(yù)留孔灌漿封填，底板束預(yù)留孔留下備用，但不穿預(yù)應(yīng)力束。箱梁懸澆施工時(shí)在底板上的施工孔不封堵，作為箱梁的通氣孔。橋墩采用爬模法施工，兩端橋臺(tái)采用整體現(xiàn)澆。6.總體布置圖圖2-1 連續(xù)剛構(gòu)橋總體布置圖2.3.2 上承式鋼管混凝土拱橋1.結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)拱橋是以受壓為主的結(jié)構(gòu)體系，對地基的要求比較高。拱上立柱與主梁的彈性連接使結(jié)構(gòu)成為超靜定結(jié)構(gòu)，并將主梁上的作用傳遞到主拱圈上，同時(shí)其減跨作用使主梁的高度降低，降低了結(jié)構(gòu)自重。鋼管對混凝土形成了三向受壓特性，使混凝土的抗壓強(qiáng)度大大提高，作為受壓為主的結(jié)構(gòu)，大大的提高了材料的利用率。2.橋跨布置該橋?yàn)樯铣惺戒摴芑炷岭p連拱，腹孔為連續(xù)梁式腹孔；兩個(gè)拱的矢跨

50、比均采用1/5,計(jì)算跨徑320m，凈矢高64m；拱軸系數(shù)取2.24；拱上立柱間距為10m；拱圈為變高度截面，變高度截面截面高度變化按Ritter規(guī)律變化，n取0.8，拱頂高5.72m，拱腳高11.5m。3.橫斷面布置連續(xù)梁式腹孔支撐著T形主梁，設(shè)計(jì)為雙幅橋，單幅橋位單向雙車道，橋面寬12m。橫向布置為0.5m+10.75m+0.75m。4.基礎(chǔ) 基礎(chǔ)采用鉆孔灌注樁群樁基礎(chǔ)。樁徑1.5m，樁中心距4.0m采用C40混凝土，為摩擦樁。拱座為大型混凝土實(shí)心拱座，采用C40混凝土。5.施工要點(diǎn)通過纜索吊裝施工進(jìn)行主拱圈的施工，安裝過程應(yīng)嚴(yán)格控制主拱圈的線形。待主拱圈合龍后，進(jìn)行鋼管內(nèi)混凝土灌注。通過纜

51、索吊裝進(jìn)行主梁拼裝。6.總體布置圖圖2-2 上承式鋼管混凝土拱橋總體布置圖2.3.3獨(dú)塔雙跨斜拉橋1.斜拉橋的受力特點(diǎn)斜拉橋?qū)俳M合體系橋梁，它的上部結(jié)構(gòu)由主梁、拉索和索塔組成。斜拉橋是一種橋面體系以主梁受軸力（密索體系）或受彎（稀索體系）為主、支承體系以拉索受拉和索塔受壓為主的橋梁。斜拉橋是一種高次超靜定的組合結(jié)構(gòu)，拉索與主梁是彈性連接，使主梁的跨徑顯著減小，從而大大減小了梁內(nèi)彎矩、梁體尺寸和梁體重力，使橋梁的跨越能力顯著增大，是大跨度橋梁所采用的主要形式之一。與懸索橋相比，斜拉橋不需要笨重的錨固裝置，抗風(fēng)性能又優(yōu)于懸索橋，由調(diào)整拉索的預(yù)拉力可以調(diào)整主梁的內(nèi)力，使主梁的內(nèi)力分布更均勻合理。2.

52、橋跨布置該橋?yàn)楠?dú)塔不等跨斜拉橋, 跨徑分布為310m+220m，半漂浮體系。主塔高226m ；索距取左跨12m，右跨8m；拉索為扇形布置的雙索面形式。3.橫斷面布置主梁采用鋼箱梁截面形式，梁高為3m。設(shè)計(jì)為雙幅橋，單幅橋位單向雙車道，橋面寬12m。橫向布置為0.5m+10.75m+0.75m。4.基礎(chǔ) 基礎(chǔ)采用鉆孔灌注樁群樁基礎(chǔ)。樁徑1.5m，樁中心距4.0m采用C40混凝土，為摩擦樁。5.施工要點(diǎn)采用懸臂拼裝法施工，施工過程中應(yīng)控制橋梁的線形。主塔采用爬模法施工，施工過程應(yīng)通過測量監(jiān)控主塔的垂直度，確保在容許的范圍內(nèi)，澆筑量測時(shí)應(yīng)該選擇一天溫度較低的時(shí)候，以免日照溫差對主塔產(chǎn)生影響。掛主索時(shí)

53、應(yīng)準(zhǔn)確計(jì)算拉索的初始索力，以免施工過程中使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不利的受力或主梁的線形異常。6.總體布置圖圖2-3 獨(dú)塔斜拉橋布置圖2.4 方案比較方案比選從該橋橋址的實(shí)際地理位置地形環(huán)境，結(jié)合實(shí)用耐久、安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理、美觀和有利于環(huán)保的設(shè)計(jì)原則綜合考慮。從安全、功能、經(jīng)濟(jì)、美觀、施工、占地與工期多方面比選，最終確定橋梁形式。a.實(shí)用性橋上應(yīng)保證車輛安全暢通，并應(yīng)滿足將來交通量增長的需要。橋下應(yīng)滿足泄洪、安全通航或通車等要求。建成的橋梁應(yīng)保證使用年限，并便于檢查和維修。只有滿足了這一基本條件后，才能談得上對橋梁結(jié)構(gòu)的其他要求，既做到總造價(jià)經(jīng)濟(jì)，又保證工程質(zhì)量和使用安全可靠。b.舒適與安全性現(xiàn)代橋梁設(shè)計(jì)越

54、來越強(qiáng)調(diào)舒適度，故應(yīng)控制橋梁的振幅，避免車輛受到過大振動(dòng)與沖擊。整個(gè)橋跨結(jié)構(gòu)及各部件，在制造、運(yùn)輸、安裝和使用過程中應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性和耐久性。c.經(jīng)濟(jì)性設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性應(yīng)綜合發(fā)展遠(yuǎn)景及將來的養(yǎng)護(hù)和維修等費(fèi)用。d.美觀一座橋梁，尤其是作為一個(gè)城市或地區(qū)的標(biāo)志性建筑的大跨徑橋梁更應(yīng)具有優(yōu)美的外形，同時(shí)應(yīng)與周圍的景致相協(xié)調(diào)一致。合理優(yōu)美的結(jié)構(gòu)布局和輪廓是美觀的主要因素，而非豪華的裝飾。e.有利于環(huán)保橋梁設(shè)計(jì)應(yīng)考慮環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展的要求。從橋位選擇、橋跨布置、基礎(chǔ)方案、墩身外形、上部結(jié)構(gòu)施工方法、施工組織設(shè)計(jì)等全面考慮環(huán)境要求，采取必要的工程控制措施，并建立環(huán)境監(jiān)測保護(hù)體系，將不利影響減

55、至最小。方案比選時(shí)應(yīng)根據(jù)上述原則，對擬定的橋梁比選方案作出綜合評估，選出最優(yōu)的橋梁方案。以下為各比選方案的性能對比表：表 2.1 比選方案對照表比選方案比較項(xiàng)目預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)剛構(gòu)橋上承式鋼管砼拱橋獨(dú)塔斜拉橋跨徑布置橋面高程1131.78m1131.78m1131.78m受力特點(diǎn)主要受彎拉和預(yù)應(yīng)力產(chǎn)生的截面主壓應(yīng)力主拱圈以受壓為主，主梁受彎拉主梁受壓為主，主塔受壓，斜拉鎖受拉技術(shù)及施工適用性設(shè)計(jì)可靠成熟，技術(shù)先進(jìn)、難度不大。施工機(jī)械化程度高，方法簡便，無需大型設(shè)備，但施工線性與合攏技術(shù)要求較高。橋梁跨越能力大，抗風(fēng)穩(wěn)定性好，技術(shù)先進(jìn)、無需大型設(shè)備，只需少量鋼材，節(jié)省造價(jià)。由于拉索多點(diǎn)支撐作用，梁高

56、小，可采用懸臂施工，不影響通航，不用作大量基礎(chǔ)工程，梁可以預(yù)制，可加快施工進(jìn)度安全性一般做成薄壁墩，墩的剛度小，難以承受船舶撞擊，但此處不通航，對橋墩有利，因墩梁固結(jié)墩處可承受較大彎矩，梁身可做薄，基礎(chǔ)沉降對結(jié)構(gòu)影響大。承受的水平推力對基礎(chǔ)要求較高，由變形引起的次內(nèi)力對全橋受力非常不利。拱橋施工階段是全橋剛度最弱的時(shí)候，施工時(shí)有一定風(fēng)險(xiǎn)。結(jié)構(gòu)受地震和風(fēng)雨荷載的影響大，且由于告辭超靜定結(jié)構(gòu)，對基礎(chǔ)要求高經(jīng)濟(jì)性無需支座，節(jié)省大型支座費(fèi)用，其他與連續(xù)梁基本相同，養(yǎng)護(hù)費(fèi)用小。施工技術(shù)成熟，方法簡單，易掌握，需要的機(jī)具少，無需大型設(shè)備，所用材料普通，用鋼量小，節(jié)省材料。需大量拉索鋼絲，預(yù)應(yīng)力束，高空作業(yè)

57、多，成橋后養(yǎng)護(hù)費(fèi)用多，基礎(chǔ)施工復(fù)雜，還需減震裝置實(shí)用性行車平順，通暢，可滿足交通運(yùn)輸要求，橋下凈空大，可滿足通航要求，屬有推力體系，對地基要求高。 行車性能好，視野開闊，結(jié)構(gòu)剛度較大，抗風(fēng)性能好，用鋼量小，可以就地取材。跨度大，行車性能好，拉索是柔性體系，風(fēng)力作用下會(huì)震動(dòng)，會(huì)影響橋上行車，橫向剛度小，變形大美觀性結(jié)構(gòu)簡潔，比例勻稱，高墩細(xì)梁，如蜻蜓點(diǎn)水落在河上。但現(xiàn)代感不強(qiáng)。主拱曲線本身孕育著強(qiáng)烈的美感，柔美的拱軸線與直線型的梁柱結(jié)合，具有剛強(qiáng)堅(jiān)毅的態(tài)勢。線感強(qiáng)，可通過索塔與拉索布置形式獲得滿意的造型，塔較高，使橋往縱向與橫向延伸，比例協(xié)調(diào)，均勻設(shè)計(jì)、施工周期設(shè)計(jì)施工難度低、周期短，大約9個(gè)月

58、設(shè)計(jì)施工較復(fù)雜，周期較長，工期約12個(gè)月。 設(shè)計(jì)施工復(fù)雜，周期較其他橋型長通過對各設(shè)計(jì)方案在技術(shù)及施工適用性，安全性，經(jīng)濟(jì)性，實(shí)用性，美觀性，設(shè)計(jì)、施工周期等幾方面的綜合對比分析，結(jié)合老莊河大橋總體布置的需要，預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋優(yōu)勢明顯，被確定為最終設(shè)計(jì)方案。第三章 預(yù)應(yīng)力混凝土的連續(xù)梁橋總體布置3.1 橋型布置本設(shè)計(jì)采用六跨預(yù)應(yīng)力混凝土變截面連續(xù)剛構(gòu)結(jié)構(gòu)，橋梁總長870m，橋梁起始里程樁號(hào)為K 196+310.58m，終止里程樁號(hào)為K 197+189.42m，橋面標(biāo)高為1151.78m。3.2 橋孔布置連續(xù)梁跨徑的布置可采用等跨和不等跨兩種。采用等跨布置結(jié)構(gòu)簡單，模式統(tǒng)一，適于采用頂推法

59、、移動(dòng)模架法或簡支轉(zhuǎn)連續(xù)法施工的橋梁，但等跨布置將使邊跨內(nèi)力控制全橋設(shè)計(jì)，不經(jīng)濟(jì)。所以，連續(xù)梁跨徑布置一般以采用不等跨形式，邊跨與中跨跨徑之比一般為0.50.8 ,這樣可使中跨跨中彎矩不致產(chǎn)生異號(hào)彎矩。本設(shè)計(jì)推薦方案根據(jù)任務(wù)書要求以及橋址地形、地質(zhì)與水文條件，通航要求等確定為的形式，邊跨與中跨之比為0.56。圖3-1 連續(xù)剛構(gòu)總體布置圖3.3 橋梁上部結(jié)構(gòu)尺寸擬定1.順橋向梁的尺寸擬定a.墩頂處梁高：根據(jù)規(guī)范，梁高為1/161/20L，取1/18.9L即9m。b.跨中梁高：根據(jù)規(guī)范，梁高取3.2m。c.梁底曲線：根據(jù)規(guī)范，選用1.8次曲線。2. 橫橋向的尺寸擬定單幅橋?qū)挒?2m，設(shè)計(jì)為雙向分離

60、式橋梁，橋面布置為0.5m+10.25m+0.75m。主梁采用單箱單室，細(xì)部尺寸擬定如下圖：圖3-2 墩頂截面（單位:cm）圖3-3 跨中截面（單位:cm）（1）底板厚度：本橋截面縱向?yàn)樽兘孛?，支點(diǎn)處底板厚取120cm，跨中厚為35cm，梁底按1.8次拋物線變化。（2）頂板厚度：考慮橋面板橫向彎矩的受力要求和布置縱向預(yù)應(yīng)力筋的構(gòu)造要求，取頂板厚30cm ,全橋頂板厚相同。（3）懸臂尺寸：頂板兩側(cè)懸臂板長度一般取25m，且懸臂端厚度不小于10cm。本橋懸臂板取2.75m，懸臂端部厚度18cm，懸臂根部厚度60cm。（4）腹板厚度：腹板在支點(diǎn)處為滿足剪力增加的需求需加厚，取65cm；腹板在跨中處承

61、受剪力較小，厚度可適當(dāng)減薄，取40cm。（5）橫隔板：一般設(shè)置于支承處以承擔(dān)和分布很大的支承反力。本橋共設(shè)22道橫隔板，兩橋臺(tái)支點(diǎn)各1道和五墩頂支點(diǎn)各4道。墩支點(diǎn)處四個(gè)橫隔板對稱設(shè)置，厚度依次為125cm,50cm,50cm,125cm，端支點(diǎn)處橫隔板厚150cm，橫隔板與箱梁連接處均設(shè)有承托。（6）橋面鋪裝：根據(jù)規(guī)范要求，選用8cm厚C40號(hào)防水混凝土，上加9cm厚瀝青混凝土磨耗層。共計(jì)17cm厚。 3.橋面鋪裝和線型的選定橋面鋪裝：根據(jù)橋梁工程選用8cm防水混凝土鋪裝層和9cm厚的瀝青混凝土磨耗層，共計(jì)17cm厚。橋面橫坡：根據(jù)規(guī)范規(guī)定為1.5%3.0%,取2%,該坡度由箱梁形狀控制。3.

62、4 橋梁下部結(jié)構(gòu)尺寸擬定主墩采用薄壁空心墩，橋墩寬度為12m，順橋向壁厚為0.5m,橫橋向壁厚為0.5m，橫橋向?qū)挾热∨c梁底同寬6.5m，墩高分別為58.25m、94.33m、57.38m、105.1m、46.54m。根據(jù)給出的地質(zhì)條件，認(rèn)為地質(zhì)條件一般，基礎(chǔ)采用鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。承臺(tái)縱寬為14.5m、橫橋向?qū)挒椋?.0m。24根樁的樁徑1.5m，凈間距2.5m。3.5 本橋使用材料1.混凝土箱梁采用C50號(hào)，墩身和基礎(chǔ)采用C40號(hào)砼。表3.1混凝土材料特性強(qiáng)度等級(jí)彈性模量(MPa)容重線膨脹系數(shù)C503450025.000.00001032.402.6522.401.83C403250025

63、.000.00001026.802.4018.401.652.鋼材表3.2預(yù)應(yīng)力鋼絞線材料特性預(yù)應(yīng)力鋼絞線彈性模量(MPa)張拉控制應(yīng)力(MPa)孔道磨阻系數(shù)孔道偏差系數(shù)鋼絞線松弛系數(shù)一端錨固回縮值(m)底板束919500013950.3000.006600.30.00600腹板束1219500013950.3000.006600.30.00600頂板束2719500013950.3000.006600.30.00600非預(yù)應(yīng)力鋼筋：直徑12mm的用級(jí)螺紋鋼筋，直徑<12mm的用級(jí)光圓鋼筋。帶肋鋼筋應(yīng)符合鋼筋混凝土用熱軋帶肋鋼筋GB1499.22007的規(guī)定、光圓鋼筋應(yīng)符合鋼筋混凝土用熱

64、軋光圓鋼筋GB1499.12007的規(guī)定。3、錨具頂板束采用OVM27-27型錨具、腹板束采用OVM12-12型錨具、底板束采用OVM9-9型錨具，單個(gè)錨具的回縮為6mm。豎向預(yù)應(yīng)力筋采用精扎螺紋鋼筋，采用扁錨。橫向預(yù)應(yīng)力筋采用鋼絞線，采用扁錨。所有鋼絞線均符合ASTM416-87A的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。4. 預(yù)應(yīng)力管道采用鋼波紋圓、扁管成型；5.伸縮縫伸縮縫采用HXC-80A定型產(chǎn)品，全橋共2道。 6.橋梁支座單向活動(dòng)和雙向活動(dòng)盆式支座。  3.6 毛界面幾何特性計(jì)算在工程設(shè)計(jì)中，主梁幾何特性多采用分塊數(shù)值求和法進(jìn)行，其計(jì)算式為全截面面積：全截面重心至梁頂?shù)木嚯x：式中 分

65、塊面積； 分塊面積的重心至梁頂邊的距離。主梁跨中（II）截面的全截面幾何特性如表13-5所示。根據(jù)圖13-20可知變化點(diǎn)處的截面幾何尺寸與跨中截面相同，故幾何特性也相同，為式中 分塊面積對其自身重心軸的慣性矩； 對x-x（重心）軸的慣性矩。現(xiàn)將幾個(gè)關(guān)鍵截面的毛截面幾何特性列表3.1. 表3.3 毛界面幾何特性截面名稱面積lyylzzCzpCzmQybQzb周長（內(nèi)）周長（外）墩頂斷面28.8725284.1934173.37625.08583.914219.272219.886822.033341.22381/8L斷面15.9205102.1566126.45423.19613.409215.

66、765620.260620.722736.38781/4L斷面12.248744.78102.38822.21592.709710.16219.8618.11632.98463/8L斷面9.76820.776785.96951.55382.20976.929219.535216.401630.6138跨中斷面8.35612.782176.20451.23771.96235.974818.819415.790229.4249第四章 內(nèi)力計(jì)算及荷載組合4.1 模型簡介上部結(jié)構(gòu)采用MIDAS橋梁軟件進(jìn)行成橋和各施工階段狀態(tài)下恒載、活載、預(yù)應(yīng)力、混凝土收縮、徐變、支座強(qiáng)迫位移、溫度變化等作用的計(jì)算。橫

67、向按框架和簡支板考慮固端影響的模式進(jìn)行計(jì)算，按其最不利內(nèi)力控制截面設(shè)計(jì)。主橋合擾在夜間溫度較低時(shí)進(jìn)行，合擾順序?yàn)橄冗吙缭俅芜吙缱詈笾锌绾蠑n。下部結(jié)構(gòu)按最不利荷載組合進(jìn)行設(shè)計(jì)，支座沉降1、3、5號(hào)墩按1cm考慮，2、4墩按1.5cm考慮。4.2 全橋結(jié)構(gòu)單元的劃分4.2.1 劃分單元原則全橋按平面桿系結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，考慮梁的跨徑、截面變化、施工方法、預(yù)應(yīng)力布置等因素，按照桿系程序分析原理，遵循結(jié)構(gòu)離散化的原則，在適當(dāng)位置劃分節(jié)點(diǎn)：1. 桿件的起點(diǎn)和終點(diǎn)及邊界支承處；2. 桿件的轉(zhuǎn)折點(diǎn)和截面的變化點(diǎn)；3. 施工分界線處和預(yù)應(yīng)力錨固點(diǎn)；4. 單元長度過大時(shí)，應(yīng)適當(dāng)細(xì)分；5. 需驗(yàn)算的截面處；6. 位移

68、不連續(xù)，需進(jìn)行主從約束時(shí)。圖4-1 結(jié)構(gòu)離散模擬圖4.2.2 橋梁具體單元?jiǎng)澐謽蛄嚎傞L870米，共分為386個(gè)單元，每一個(gè)施工節(jié)段自成一個(gè)單元，另外，在墩頂、跨中和一些構(gòu)造變化位置相應(yīng)增設(shè)了幾個(gè)單元，這樣便于模擬施工過程，而且這些截面正是需要驗(yàn)算的截面。4.3 全橋施工節(jié)段劃分4.3.1 橋梁劃分施工分段原則1.有利于結(jié)構(gòu)的整體性，盡量利用伸縮縫或沉降縫、在平面上有變化處以及留茬而不影響質(zhì)量處。2.分段應(yīng)盡量使各段工程量大致相等，以便于施工組織節(jié)奏流暢，使施工均衡。3.施工段數(shù)應(yīng)與主要施工過程相協(xié)調(diào)，以主導(dǎo)施工為主形成工藝組合。工藝組合數(shù)應(yīng)等于或小于施工段數(shù)。4.分段的大小要與勞動(dòng)組織相適當(dāng)，

69、有足夠的工作面。4.3.2 施工分段劃分全橋整體采用懸臂節(jié)段澆筑施工法，兩端橋臺(tái)附近單元使用整體支架現(xiàn)澆法。2735單元、8290單元、137145單元、192200單元和247255單元為0號(hào)塊，以后每向外懸出一塊即為一個(gè)施工階段，分別為122號(hào)塊，兩端的1、2和280、281單元為邊跨整體現(xiàn)澆段，單元3、4和278、289為邊跨合攏節(jié)段，單元58、59和223、224為次邊跨合攏節(jié)段，單元113、114和168、169為中跨合攏節(jié)段。共29個(gè)施工階段，施工階段步驟列表如下：表4.1 懸臂節(jié)段澆筑施工法施工流程 施工階段主要工作 持續(xù)時(shí)間（天）圖 例1施工橋墩3302施工零號(hào)塊30323施工

70、1號(hào)塊21號(hào)塊21X1224施工22號(hào)塊及現(xiàn)澆段1225邊跨張拉及次邊跨配重3026次邊跨張拉及中跨配重3027中跨張拉228二期恒載1000029收縮節(jié)段100004.4恒載、活載內(nèi)力計(jì)算4.4.1恒載內(nèi)力計(jì)算恒載內(nèi)力主要為一期恒載的內(nèi)力和二期恒載的內(nèi)力疊加，其彎矩、剪力及軸力如圖所示：圖4-2 成橋階段彎矩圖圖4-3 成橋階段剪力圖圖4-4 成橋階段軸力圖4.4.2 懸臂澆筑階段內(nèi)力澆筑0號(hào)塊，拼裝掛藍(lán)，懸臂澆注各箱梁梁段并張拉相應(yīng)頂板縱向預(yù)應(yīng)力束，懸臂澆注結(jié)束時(shí)全橋的恒載內(nèi)力:圖4-5 最大懸臂階段彎矩圖圖4-6 最大懸臂階段剪力圖圖4-7 最大懸臂階段軸力圖4.4.3 邊跨合龍階段內(nèi)力

71、安裝排架并按施工要求進(jìn)行預(yù)壓，現(xiàn)澆邊跨等高粱段，達(dá)到強(qiáng)度要求后，澆注邊跨合龍段，張拉邊跨底板縱向預(yù)應(yīng)力束。此時(shí)全橋恒載內(nèi)力：圖4-8 邊跨合攏階段彎矩圖圖4-9 邊跨合攏階段剪力圖圖4-10 邊跨合攏階段軸力圖4.4.4 次邊跨合龍階段內(nèi)力拼裝次邊跨合龍吊架，焊接合龍段骨架，綁扎合龍段鋼筋，澆注次邊跨合龍段，張拉次邊跨底板縱向預(yù)應(yīng)力束。此時(shí)全橋恒載內(nèi)力：圖4-11 次邊跨合攏階段彎矩圖圖4-12 次邊跨合攏階段剪力圖圖4-13 次邊跨合攏階段軸力圖4.4.5 中跨合龍階段內(nèi)力拼裝中跨合龍吊架，焊接合龍段骨架，綁扎合龍段鋼筋，澆注中跨合龍段，張拉中跨底板縱向預(yù)應(yīng)力束。中跨合龍完成后的全橋恒載內(nèi)力

72、：圖4-14 中跨合攏階段彎矩圖圖4-15 中跨合攏階段剪力圖圖4-16 中跨合攏階段軸力圖4.4.6 活載內(nèi)力計(jì)算1. 影響線的計(jì)算 將單位荷載P=1作用在各橋面的節(jié)點(diǎn)上，求得結(jié)構(gòu)的變形及內(nèi)力，可得位移影響線和內(nèi)力影響線。2. 活載因子的計(jì)算1）沖擊系數(shù)橋梁結(jié)構(gòu)的基頻反映了結(jié)構(gòu)的尺寸、類型、建筑材料等動(dòng)力特性內(nèi)容，它直接反映了沖擊系數(shù)與橋梁結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系。不管橋梁的建筑材料、結(jié)構(gòu)類型是否有差別，也不管結(jié)構(gòu)尺寸與跨徑是否有差別，只要橋梁結(jié)構(gòu)的基頻相同，在同樣條件的汽車荷載下，就能得到基本相同的沖擊系數(shù)。 橋梁的自振頻率（基頻）宜采用有限元方法計(jì)算，對于連續(xù)梁結(jié)構(gòu)，當(dāng)無更精確方法計(jì)算時(shí)，也可采用

73、下列公式估算： 式中：l結(jié)構(gòu)的計(jì)算跨徑（m）；E結(jié)構(gòu)材料的彈性模量（N/m2）；Ic結(jié)構(gòu)跨中截面的截面慣矩（m4）；mc結(jié)構(gòu)跨中處的單位長度質(zhì)量（kg/m），當(dāng)換算為重力計(jì)算時(shí)，其單位應(yīng)為（Ns2/m2）；G結(jié)構(gòu)跨中處延米結(jié)構(gòu)重力（N/m）；g重力加速度，g=9.81(m/s2)計(jì)算連續(xù)梁的沖擊力引起的正彎矩效應(yīng)和剪力效應(yīng)時(shí)，采用；計(jì)算連續(xù)梁的沖擊力引起的負(fù)彎矩效應(yīng)時(shí)，采用。值可按下式計(jì)算：當(dāng)1.5Hz時(shí)，=0.05 當(dāng)1.5Hz14Hz時(shí)，=0.1767ln0.0157 當(dāng)14Hz時(shí)，=0.45 根據(jù)規(guī)范，計(jì)算的結(jié)構(gòu)基頻f=0.00Hz，沖擊系數(shù) = 0.050。2）車道折減系數(shù)橋梁橫向布置

74、車道數(shù)大于2時(shí)，應(yīng)考慮計(jì)算荷載效應(yīng)的橫向折減，但折減后的效應(yīng)不得小于兩設(shè)計(jì)車道的荷載效應(yīng)。本橋單幅橋面凈寬12m，車輛單向行駛，根據(jù)規(guī)范，應(yīng)設(shè)置3車道/幅，橫向折減系數(shù)為0.78.當(dāng)橋梁計(jì)算跨徑大于等于150m時(shí)，應(yīng)考慮計(jì)算荷載效應(yīng)的縱向折減。當(dāng)為多跨連續(xù)結(jié)構(gòu)時(shí)，整個(gè)結(jié)構(gòu)均應(yīng)按最大的計(jì)算跨徑考慮荷載效應(yīng)的縱向折減。本橋最大計(jì)算跨徑為170m，根據(jù)規(guī)范，縱向折減系數(shù)取0.97.3. 車道荷載汽車荷載是由車道荷載和車輛荷載組成的。車道荷載由均布荷載和集中荷載組成。公路I級(jí)車道荷載的均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值為qk=10.5KN/m,集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值為Pk=360KN。計(jì)算剪力效應(yīng)時(shí)，Pk應(yīng)乘以1.2系數(shù)。車道荷

75、載的均布荷載應(yīng)滿布于使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生最不利效應(yīng)的同號(hào)影響線上，集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值只作用于相應(yīng)影響線中最大影響線峰值處。 圖4-17 車道荷載彎矩包絡(luò)圖圖4-18 車道荷載剪力包絡(luò)圖圖4-19 車道荷載軸力包絡(luò)圖4.5 其他因素引起的內(nèi)力計(jì)算4.5.1 溫度引起的內(nèi)力計(jì)算計(jì)算橋梁結(jié)構(gòu)因均勻溫度作用引起外加變形或約束變形時(shí)，應(yīng)從受到約束時(shí)的結(jié)構(gòu)溫度開始，考慮最高和最低有效溫度的作用效應(yīng)。圖4-20 整體升溫效應(yīng)彎矩圖圖4-21 整體升溫效應(yīng)剪力圖圖4-22 整體升溫效應(yīng)軸力圖圖4-23 整體降溫效應(yīng)彎矩圖圖4-24 整體降溫效應(yīng)剪力圖圖4-25 整體降溫效應(yīng)軸力圖4.5.2 支座沉降引起的內(nèi)力計(jì)算圖4-26

76、 支座沉降效應(yīng)彎矩包絡(luò)圖圖4-27 支座沉降效應(yīng)剪力包絡(luò)圖圖4-28 支座沉降效應(yīng)軸力包絡(luò)圖4.5.3 收縮、徐變引起的內(nèi)力計(jì)算圖4-29 收縮效應(yīng)彎矩圖圖4-30 收縮效應(yīng)剪力圖圖4-31 收縮效應(yīng)軸力圖圖4-32 徐變效應(yīng)彎矩圖圖4-33 徐變效應(yīng)剪力圖圖4-34 徐變效應(yīng)軸力圖4.6 內(nèi)力組合根據(jù)我國現(xiàn)行公路橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范，應(yīng)進(jìn)行正常使用極限狀態(tài)的內(nèi)力組合和承載能力極限狀態(tài)的內(nèi)力組合。4.6.1 正常使用極限狀態(tài)的內(nèi)力組合組合I 作用短期效應(yīng)組合: 組合II 作用長期效應(yīng)組合: 式中 : Ssd作用短期效應(yīng)組合設(shè)計(jì)值；SGik第i個(gè)永久作用效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值；1j第j個(gè)可變作用效應(yīng)的頻率值系數(shù)，

77、汽車荷載（不計(jì)沖擊力）1=0.7，人群荷載1=1.0，風(fēng)荷載1=0.75，溫度梯度作用1=0.8，其他作用1=1.0；1jSQjk第j個(gè)可變作用效應(yīng)的頻率值。SQik汽車荷載效應(yīng)（含汽車沖擊力、離心力）的標(biāo)準(zhǔn)值；Sld作用長期效應(yīng)組合設(shè)計(jì)值；2j第j個(gè)可變作用效應(yīng)的頻率值系數(shù)，汽車荷載（不計(jì)沖擊力）2=0.4，人群荷載2=1.0，風(fēng)荷載2=0.75，溫度梯度作用2=0.8，其他作用2=1.0；2jSQjk第j個(gè)可變作用效應(yīng)的頻率值。4.6.2 承載能力極限狀態(tài)的內(nèi)力組合組合 基本組合: 或 式中:Sud承載能力極限狀態(tài)下作用基本組合的效應(yīng)組合設(shè)計(jì)值；0結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)，按公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范JT

78、GD602004表1.0.9規(guī)定的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全等級(jí)采用，對應(yīng)于設(shè)計(jì)安全等級(jí)一級(jí)、二級(jí)和三級(jí)分別取1.1、1.0和0.9；Gi第i個(gè)永久作用效應(yīng)的分項(xiàng)系數(shù)，應(yīng)按公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范JTGD602004表4.1.6的規(guī)定采用；SGik第i個(gè)永久作用效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值；SGid第i個(gè)永久作用效應(yīng)的設(shè)計(jì)值；Q1汽車荷載效應(yīng)（含汽車沖擊力、離心力）的分項(xiàng)系數(shù)，取Q1 =1.4。當(dāng)某個(gè)可變作用在效應(yīng)組合中其值超過汽車荷載效應(yīng)時(shí)，則該作用取代汽車荷載，其分項(xiàng)系數(shù)應(yīng)采用汽車荷載的分項(xiàng)系數(shù)；對專為承受某作用而設(shè)置的結(jié)構(gòu)或裝置，設(shè)計(jì)時(shí)該作用的分項(xiàng)系數(shù)取與汽車荷載同值；計(jì)算人行道板和人行道欄桿的局部荷載，其分項(xiàng)系數(shù)也與汽車荷載取同值；SQik汽車荷載效應(yīng)（含汽車沖擊力、離心力）的標(biāo)準(zhǔn)值；SQid汽車荷載效應(yīng)（含汽車沖擊力、離心力）的設(shè)計(jì)值；Qj在作用效應(yīng)組合中除汽車荷載效應(yīng)（含汽車沖擊力、離心力）、風(fēng)荷載外的其他第j個(gè)可變作用效應(yīng)的分項(xiàng)系數(shù)，取Qj=1.4，但風(fēng)荷載的分項(xiàng)系數(shù)取Qj=1.1； SQjk在作用效應(yīng)組合中除汽車荷載效應(yīng)（含汽車沖擊力、離心力）外的其他第j個(gè)可變作用效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值；SQjd在作用效應(yīng)組合中除汽車荷載效應(yīng)（含