畢業(yè)設(shè)計(jì)600m斜拉橋設(shè)計(jì)

1、本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書題 目：圣陽橋設(shè)計(jì) 院 （部）： 交通工程學(xué)院專 業(yè)： 交通工程班 級(jí)： 交通工程091姓 名：孫慶軍學(xué) 號(hào)： 2009011181指導(dǎo)教師： 范偉完成日期： 2013年6月15日山東建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書目 錄摘 要IVABSTRACTV第1章 緒 論- 1 -1.1斜拉橋發(fā)展概述- 1 -第2章 初步設(shè)計(jì)- 3 -2.1、設(shè)計(jì)資料- 3 -2.1.1、工程概述- 3 -2.1.2、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)- 3 -2.1.3、主要材料- 3 -2.1.4、橋區(qū)自然概況- 3 -2.1.5、橋位平面圖、河床剖面圖- 4 -2.2、方案構(gòu)思- 6 -2.3、方案比選- 8 -第3章 橋梁上部

2、結(jié)構(gòu)及塔墩設(shè)計(jì)- 10 -3.1、材料選擇- 10 -3.2、總體設(shè)計(jì)- 10 -3.3、主梁設(shè)計(jì)- 11 -3.4、斜拉索設(shè)計(jì)- 12 -3.5、主塔設(shè)計(jì)- 12 -3.6、下部結(jié)構(gòu)構(gòu)造- 13 -3.7、整體分析- 13 -3.7.1 計(jì)算原則- 13 -3.7.2計(jì)算作用- 14 -3.7.3尺寸擬定建模計(jì)算- 15 -3.7.4、橋梁配筋及索力優(yōu)化- 23 -第4章 橋梁基礎(chǔ)工程設(shè)計(jì)- 31 -4.1、設(shè)計(jì)資料- 31 -4.2、選擇樁端持力層、承臺(tái)埋深、擬定樁長- 31 -4.3、單樁設(shè)計(jì)、確定承臺(tái)尺寸- 31 -4.3.1確定單樁承載力特征值- 31 -4.3.2初選樁的根數(shù)- 3

3、2 -4.3.3初選承臺(tái)尺寸- 32 -4.3.4單樁受力驗(yàn)算- 32 -4.4、承臺(tái)配筋計(jì)算及承臺(tái)受力驗(yàn)算- 34 -4.4.1承臺(tái)配筋計(jì)算- 34 -4.4.2承臺(tái)受力驗(yàn)算- 35 -第5章 圣陽橋施工組織設(shè)計(jì)- 39 -5.1、工程概況- 39 -5.1.1 斜拉橋概況- 39 -5.1.2主要工程數(shù)量- 39 -5.1.3工程特點(diǎn)- 39 -5.2斜拉橋施工方案- 39 -5.2.1鉆孔灌注樁基礎(chǔ)施工- 40 -5.2.2承臺(tái)鋼筋加工及安裝- 43 -5.2.3斜拉橋主塔施工- 44 -5.2.4掛籃懸澆施工- 45 -5.2.5 斜拉索的安裝- 49 -5.2.6斜拉索的張拉工藝-

4、50 -5.3、施工控制- 51 -5.3.1 施工控制的目的- 51 -5.3.2施工控制的原則- 51 -5.3.3施工控制的組織形式- 52 -第6章 畢業(yè)設(shè)計(jì)總結(jié)- 53 -致 謝- 54 -參考文獻(xiàn)- 55 -摘 要本設(shè)計(jì)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,兼顧技術(shù)先進(jìn)，安全可靠，適用耐久，經(jīng)濟(jì)合理的原則，提出了預(yù)應(yīng)力混凝土雙索面獨(dú)塔斜拉橋、預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)兩個(gè)比選橋型。綜合各個(gè)方案的優(yōu)缺點(diǎn)并考慮與環(huán)境協(xié)調(diào)，把預(yù)應(yīng)力混凝土雙索面獨(dú)塔斜拉橋作為推薦設(shè)計(jì)方案。主梁是斜拉橋的重要基本承載構(gòu)件之一，主梁的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性直接影響到全橋的剛度和穩(wěn)定性，因此本設(shè)計(jì)利用橋梁博士建模，

5、進(jìn)行了索力調(diào)整，并對(duì)結(jié)構(gòu)細(xì)部尺寸擬定，進(jìn)行靜活載內(nèi)力計(jì)算、配筋設(shè)計(jì)及控制截面應(yīng)力驗(yàn)算、變形驗(yàn)算等，經(jīng)驗(yàn)算表明該設(shè)計(jì)計(jì)算方法正確，內(nèi)力分布合理，符合設(shè)計(jì)任務(wù)的要求。然后進(jìn)行下橋梁下部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，重點(diǎn)對(duì)橋塔下部基礎(chǔ)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。該計(jì)算僅僅是斜拉橋設(shè)計(jì)的一部分，通過本設(shè)計(jì)為將來橋梁施工或是設(shè)計(jì)打下基礎(chǔ)。關(guān)鍵詞： 獨(dú)塔雙索面斜拉橋；橋梁博士建模；索力調(diào)整；成橋合理狀態(tài)；樁基礎(chǔ) The design of ShengYang bridgeABSTRACTAccording to the design task requirements, based on the current highway bridg

6、e design specifications, both technologically advanced, safe and reliable for durable, economical and rational principles, the design was considered. I proposed two projects including pre-stressed concrete double cable planes single tower cable-stayed bridge and pre-stressed concrete continuous rigi

7、d frame to select. Considering the advantages and disadvantages of two projects including the environment conditions, I selected the single tower cable-stayed bridge with double cable planes as a recommended design. Cable-stayed bridge girder is one of the most important basic carrier member and the

8、 strength, stiffness and stability of main girder directly affect the full-bridge stiffness and stability. So I took advantage of the Dr. bridge to figure out the best cable tension and set the detail size of the structure .whats more, the static load and other live force was modeled. Also, I checke

9、d the stress and the deflection of the bridge and calculated the area of reinforcement. Via calculating the effect and checking result, I found that the calculation method is correct and the internal force distribution is reasonable, in line with the requirements of the design task. Then I designed

10、substructure of the selected bridge and the emphasis was laid on the pile part of the basis for the main pylon. I know that this calculation is only a little part of the design of cable-stayed bridge, but I learned a lot of knowledge through the design process, which absolutely lay the foundation fo

11、r my future bridge construction or design.Key words Single tower cable-stayed bridge with double cable planes; Building bridge model with Dr. bridge; Cable force adjustment; a reasonable state of bridge; Pile foundationV山東建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書第1章 緒 論1.1斜拉橋發(fā)展概述早在懸索橋出現(xiàn)的同時(shí),工程師就提出了斜拉橋的概念。斜拉橋是一種橋面體系受壓，支承體系受拉的橋梁。其橋

12、面系由加勁梁構(gòu)成，其支承體系由鋼索組成。斜拉橋在世界范圍內(nèi)的應(yīng)用從20世紀(jì)50年代開始，在90年代迅速發(fā)展，其跨徑已經(jīng)進(jìn)入以前懸索橋適用的大跨徑范圍內(nèi)。結(jié)構(gòu)分析的進(jìn)步、高強(qiáng)材料和施工方法及防腐技術(shù)的發(fā)展對(duì)于大跨徑斜拉橋的發(fā)展起到了關(guān)鍵性推動(dòng)作用。1.2斜拉橋結(jié)構(gòu)概述斜拉橋的基本承載構(gòu)件是由主梁、橋塔和斜拉索三部分組成。實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)三者是密不可分的，三種基本承載構(gòu)件以不同的方式影響結(jié)構(gòu)的總體性能。塔、梁及索的不同變化和相互組合，可以構(gòu)成具有各自結(jié)構(gòu)性能且力學(xué)特點(diǎn)和美學(xué)效果突出的斜拉橋。斜拉橋的主要特點(diǎn)是利用由橋塔引出的斜拉索作為梁跨的彈性中間支承,借以降低梁的截面彎矩、減輕梁重和提高橋梁的跨越能力

13、。但斜拉索對(duì)主梁的彈性支承作用只有在拉索處于拉緊狀態(tài)才能發(fā)揮出來，因此，必須在承受荷載之前對(duì)拉索進(jìn)行預(yù)拉。這樣的預(yù)拉力還可以減小斜拉索的應(yīng)力變化幅度，提高斜拉索的剛度，從而改變結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)。此外，斜拉索的水平分力對(duì)主梁產(chǎn)生軸向預(yù)施壓力的作用可以增強(qiáng)主梁的抗裂性能，節(jié)約高強(qiáng)鋼材的用量。斜拉橋與懸索橋的區(qū)別在于：斜拉橋主梁上的荷載是通過錨固點(diǎn)直接傳至斜拉索上，而懸索橋則是經(jīng)由吊索傳至柔性承重索，因而兩者的結(jié)構(gòu)剛度有較大的差別。一般懸索橋的承重索系錨固在橋臺(tái)或臺(tái)后專設(shè)的地錨上，主梁不承受軸力，而斜拉橋的主梁承受巨大的軸向力，形成偏心受壓構(gòu)件。斜拉橋可以進(jìn)行內(nèi)力調(diào)整，以獲得合理的內(nèi)力分布。斜拉橋的剛

14、度很大程度上取決于斜拉索的剛度，因此，改變斜拉索的張拉力、間距和數(shù)量，不僅可以調(diào)整主梁的截面內(nèi)力，也可以改變橋梁的剛度。1.3斜拉橋施工概述1.3.1索塔和基礎(chǔ)的施工目前我國所修建的斜拉橋無論采用何種形式的索塔，均采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。近年來大多采用簡易支架或無支架施工法，索塔的施工模板相繼出現(xiàn)了滑模、提模、翻模和爬模工藝，其中爬模的造價(jià)最低，澆注節(jié)段高可達(dá)6m10m，施工速度快，且外觀也較光滑。1.3.2 主梁的施工主梁的施工一般采用掛籃對(duì)稱懸拼或懸臂澆筑施工，對(duì)于鋼主梁和疊合梁采用工廠加工制造，現(xiàn)場(chǎng)起吊拼裝形成；預(yù)應(yīng)力混凝土主梁大多采用掛籃現(xiàn)澆或支架現(xiàn)澆，少數(shù)采用預(yù)制拼裝。掛籃懸現(xiàn)澆法由于造

15、價(jià)較低，且主梁線形易于控制，采用較為廣泛。在我國，掛籃懸現(xiàn)澆從后支點(diǎn)發(fā)展到前支點(diǎn)，從小節(jié)距發(fā)展到大節(jié)距，從輕型發(fā)展到超輕型，從節(jié)段施工周期15天發(fā)展到最快4天，技術(shù)已逐漸成熟。牽索式掛籃的采用提高了掛籃承載能力，加快了施工速度。1.3.3 拉索的施工1.3.3.1拉索的加工拉索一般采用熱擠PE防護(hù)法在工廠或現(xiàn)場(chǎng)加工，大多采用整束集中防護(hù)張拉，但也有個(gè)別采用半平行鋼絞線分束防護(hù)與張拉。拉索的錨頭有冷鑄鐓頭錨、熱鑄錨、鐓頭錨和夾片式群錨等幾種，大多采用冷鑄鐓頭錨。1.3.3.2斜拉索的張掛、牽引和張拉一般采用放盤法自下而上牽引到位或采用整盤吊裝上梁后然后牽引上塔，穿完索后安裝錨具再進(jìn)行張拉，一般均

16、采用兩到三次張拉到位。1.4斜拉橋的發(fā)展方向斜拉橋今后將逐漸向密索體系發(fā)展，由于密索斜拉橋中許多索的自振周期不一樣，它們互相干擾，不易產(chǎn)生共振，使風(fēng)振的危險(xiǎn)降低。拉索也傾向于采用較細(xì)的拉索，這樣可以減輕拉索的自重，減小拉索垂度對(duì)結(jié)構(gòu)的非線性影響。橋塔原先多采用鋼結(jié)構(gòu)，現(xiàn)在則越來越多地采用混凝土結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)的計(jì)算考慮結(jié)構(gòu)非線性分析和模擬施工、安裝、運(yùn)營過程的結(jié)構(gòu)仿真分析。第2章 初步設(shè)計(jì)2.1、設(shè)計(jì)資料2.1.1、工程概述該橋起點(diǎn)樁號(hào)K88+142.14，終點(diǎn)樁號(hào)K89+654.64，全長1512.5米。該橋平面部分位于直線段上。2.1.2、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（1）設(shè)計(jì)車速：主線80km/h（2）荷載等級(jí)：

17、公路級(jí)（3）地震烈度：基本烈度為級(jí)（4）設(shè)計(jì)洪水頻率：1/300（5）橋梁寬度：寬度24.5米0.5米（防撞欄桿）+10.75米（車行道）+2.0米（中央分隔帶）+10.75米（車行道）+0.5米（防撞欄桿）；（6）通航凈空：庫區(qū)規(guī)劃航道級(jí)通航標(biāo)準(zhǔn)；（7）庫區(qū)蓄水后正常水位： 381.100m2.1.3、主要材料按照規(guī)范執(zhí)行。2.1.4、橋區(qū)自然概況1）氣象、水文該橋區(qū)附近無氣象站，附近的蒼溪縣設(shè)有蒼溪?dú)庀笳?，其氣候特征可代表橋址區(qū)的氣候條件。蒼溪縣位于四川盆地北緣深丘，嘉陵江中游，屬亞熱帶季風(fēng)性濕潤氣候。其主要特征為：氣候溫和，光照充足，雨量充沛，四季分明。據(jù)蒼溪?dú)庀笳?9611990年的資

18、料統(tǒng)計(jì)，其特征為：多年平均氣溫：16.7；極端最高氣溫：38.9；極端最低氣溫：-4.6；多年平均年降水量：1066.1mm；實(shí)測(cè)最大降水量：1181.9mm；實(shí)測(cè)最小降水量：709.2mm；歷年一日最大降水量：204.3mm；多年平均相對(duì)濕度：74%；歷年最小相對(duì)濕度：7%；多年平均風(fēng)速：2.0m/s；最大風(fēng)速：16.1m/s；多年平均年蒸發(fā)量：1273.1mm。2）通航標(biāo)準(zhǔn)：級(jí)。3）地質(zhì)狀況 見下面橋位平面圖、河床剖面圖。2.1.5、橋位平面圖、河床剖面圖2.2、方案構(gòu)思根據(jù)拿到的地形地質(zhì)圖，并根據(jù)設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)以及通航要求，進(jìn)行橋梁設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)中除考慮到公路橋涵的設(shè)計(jì)要盡可能做到技術(shù)先進(jìn)，安

19、全可靠，適用耐久，經(jīng)濟(jì)合理外，還充分考慮了景觀要求。本次設(shè)計(jì)擬定了以下兩個(gè)比選方案進(jìn)行方案比選。1、對(duì)稱雙索面獨(dú)塔斜拉橋：圖2.2 獨(dú)塔斜拉橋a) 300m+300m=600m對(duì)稱布跨，采用半漂浮體系，塔高140m，塔高H與主跨之比為0.467，采用鉆石型塔，主梁上斜拉索的標(biāo)準(zhǔn)索距為8m，索塔上斜拉索的索距為1.5m*36=54m,橋面縱坡<2%，見圖2.3。b) 主梁采用半封閉雙箱截面，如圖2.3，梁高是3m，是主跨的1/100，梁總寬26.9m，橋面凈寬寬度24.5米0.5米（防撞欄桿）+10.75米（車行道）+2.0米（中央分隔帶）+10.75米（車行道）+0.5米（防撞欄桿）,橋

20、面橫坡為2%。梁兩側(cè)箱室成三角形，起到導(dǎo)風(fēng)的作用，提高主梁的抗風(fēng)能力，雙索面斜拉索來抵抗梁的扭轉(zhuǎn)作用。 圖2.3無橫隔梁主梁截面圖2.4有橫隔梁斜拉橋主梁截面注 以上兩圖中尺寸以米計(jì)2、雙薄壁連續(xù)剛構(gòu)：圖2.5連續(xù)剛構(gòu)布置圖注 圖中尺寸以厘米計(jì)a) 主跨徑的擬定：主跨徑定為270m，邊跨采用150米+100的邊跨徑，橋梁全長為150+270+100=520m，見圖2.5。b) 順橋向梁的尺寸擬定墩頂處梁高：根據(jù)規(guī)范，取L/18,即15m?？缰辛焊撸焊鶕?jù)規(guī)范，梁高為1/301/60L，取L/54,即5m。梁底曲線：選用二次拋物線。c) 梁截面的尺寸如下圖2.6、2.7圖2.6剛構(gòu)橋跨中截面圖注

21、圖中尺寸以毫米計(jì)圖2.7剛構(gòu)橋支座跨中截面圖注 圖中尺寸以毫米計(jì)2.3、方案比選方案一 獨(dú)塔斜拉喬方案：斜拉橋拉索的作用相當(dāng)于在主梁跨內(nèi)增加了若干彈性支撐，從而減小了梁內(nèi)彎矩、梁體自重，從而減小梁體尺寸。施工技術(shù)較成熟。獨(dú)塔斜拉橋只有一個(gè)大型基礎(chǔ)，在施工過程中主梁恒載主要由索塔承擔(dān)，兩側(cè)邊墩荷載較小，無水平推力。行車平順，但后期營運(yùn)養(yǎng)護(hù)費(fèi)用高。方案造型美觀，氣勢(shì)宏偉，跨越能力強(qiáng)，140米的主塔充分顯示其高揚(yáng)特性，與周圍環(huán)境協(xié)調(diào)好，因此，選擇獨(dú)塔雙索面對(duì)稱斜拉橋作為設(shè)計(jì)方案。方案二 連續(xù)剛構(gòu)方案：綜合了連續(xù)梁橋和T型剛構(gòu)橋的受力特點(diǎn)，上部結(jié)構(gòu)受力性能同連續(xù)梁橋一樣，而薄壁墩底部所承受的彎矩，梁體

22、內(nèi)的軸力隨著墩高的增大而急劇減小。其彎矩分布合理。采用掛籃懸臂澆注施工；不需大量施工支架和大型臨時(shí)設(shè)備，橋梁施工受力狀態(tài)與運(yùn)營受力狀態(tài)基本相近。施工機(jī)械化程度高，技術(shù)先進(jìn)，方法簡便工藝要求較嚴(yán)格。兩個(gè)墩可以同時(shí)進(jìn)行施工，施工進(jìn)度快，占用施工場(chǎng)地少。無須支座，節(jié)省大型支座費(fèi)用。結(jié)構(gòu)剛度大，變形小，主梁變形撓曲線平緩。連續(xù)剛構(gòu)對(duì)地基承載力要求較高。后期營運(yùn)養(yǎng)護(hù)費(fèi)用少，但其高跨比例不是很協(xié)調(diào)，影響橋型美觀，而且懸臂施工風(fēng)險(xiǎn)大，本次設(shè)計(jì)放棄該方案。第3章 橋梁上部結(jié)構(gòu)及塔墩設(shè)計(jì)3.1、材料選擇1、混凝土：預(yù)應(yīng)力混凝土主梁的混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C60，索塔為C60，主墩墩身為C60，承臺(tái)和兩邊邊墩都采用鋼筋

23、混凝土結(jié)構(gòu)，承臺(tái)混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30，邊墩為C60,樁基混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C352、預(yù)應(yīng)力鋼材：主梁內(nèi)的預(yù)應(yīng)力筋除了施工階段頂板有的精軋螺紋粗鋼筋外，其他均為04規(guī)范中的高強(qiáng)的松弛鋼絞線，標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度1860 MPa,彈性模量為E=1.9×MPa,預(yù)應(yīng)力管道均采用預(yù)埋波紋管成型，采用OVM錨具。3、普通鋼筋：HRB335帶肋鋼筋,R235光圓鋼筋；4、斜拉索：該橋采用扭絞型平行鋼絲斜拉索，由7mm高強(qiáng)平行鋼絲組成，抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值=1670MPa，彈性模量為=2.05×MPa，斜拉索外面包雙層護(hù)套，內(nèi)層為黑色高密度聚乙烯，外層為彩色高密度聚乙烯，錨具為冷鑄墩頭錨。5、橋面鋪裝：8

24、cm厚防水混凝土+4cm瀝青混凝土，容重23KN/。6、支座：GPZ抗震型盆式橡膠支座。7、伸縮縫SSFB240型伸縮裝置。3.2、總體設(shè)計(jì)根據(jù)通航的要求，以及道路的通行能力，采用雙向四車道布置。其設(shè)計(jì)車速為80km/h，處在高速公路上禁止非機(jī)動(dòng)車輛和行人。采用獨(dú)塔斜拉橋，其橋塔擬定了門式塔，型塔和鉆石型塔三種方案。門式塔的景觀效果不佳，H型塔整體剛度不好，切需要很大的下部基礎(chǔ)，鉆石型塔不僅美觀，而且整體剛度高，抗風(fēng)性能好，經(jīng)過比較采用鉆石型塔。為方便施工，降低造價(jià)，減輕主梁自重，主梁采用半封閉雙箱主梁截面，預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)。為了不削弱主梁的受力截面積，斜拉索錨固在主梁的兩側(cè)。橋面鋪裝采用瀝青

25、混凝土，并設(shè)2%的橫坡來滿足排水要求?？鐝浇M成為300 m+300 m=600m,對(duì)稱布跨，塔高140 m，塔高H與主跨之比為 0.46為了降低主梁的高度，減小主梁的彎矩，斜拉索索距較密，為密索體系，扇形布置，主梁上斜拉索的標(biāo)準(zhǔn)索距為8m，索塔上斜拉索的索距為1.5×36=54 m。斜拉索采用扇形布置，雙索面與橋面組成三角形。考慮到橋位處的地形條件，即橋面設(shè)計(jì)標(biāo)高很高，塔墩有80多米高，主梁采用掛籃懸臂澆筑法施工。索塔采取爬模施工法。支撐體系作為結(jié)構(gòu)的邊界條件，其選型布置是非常重要的。本橋采用塔墩梁半固結(jié)體系，該斜拉橋?qū)儆诎肫◇w系。這種體系應(yīng)用在獨(dú)塔斜拉橋中有很大的優(yōu)勢(shì)，無論是橋梁

26、的建設(shè)中便于懸臂施工，還是橋梁的運(yùn)營狀態(tài)的性能都很好，由于是獨(dú)塔，溫度荷載對(duì)其的影響不像雙塔斜拉橋那樣巨大。3.3、 主梁設(shè)計(jì)1、主梁采用半封閉雙箱截面，如圖3.1，梁高是3m，是主跨的1/100，梁總寬26.9 m，橋面凈寬寬度24.5 米0.5 米（防撞欄桿）+10.75 米（車行道）+2.0 米（中央分隔帶）+10.75 米（車行道）+0.5 米（防撞欄桿）,橋面橫坡為2%。梁兩側(cè)箱室呈三角形，起到導(dǎo)風(fēng)的作用，提高主梁的抗風(fēng)能力，雙索面斜拉索來抵抗梁的扭轉(zhuǎn)作用。2、截面見圖3.1-3.2圖3.1無橫隔梁截面注 圖中尺寸以米計(jì)圖3.2有橫隔梁斜拉橋主梁截面注 上圖中尺寸以米計(jì)縱向每隔8 m

27、設(shè)置一道橫隔梁（在斜拉索錨固點(diǎn)處），橫梁的設(shè)置主要考慮活載的橫向分布以及橋面板的受力，斜拉索的錨固，以及增強(qiáng)橋梁的橫向剛度，橫梁的位置和斜拉索的錨固相對(duì)應(yīng)。本橋的橫梁的厚度為30 cm。3.4、斜拉索設(shè)計(jì)該橋的主塔為截面為矩形空腹結(jié)構(gòu)，上塔柱為斜拉橋錨固區(qū)，主梁上的基本索距為8.0 m，索塔上的基本索距為1.5 m，最外側(cè)斜拉索的傾角為24.5度，為減小斜拉索的風(fēng)振，雨振，在每根斜拉索上設(shè)有減震器。主橋斜拉索獨(dú)塔共72根，塔端采用錨固型錨具，梁端采用張拉端錨具。在張拉過程中，斜拉索采用主塔端錨固，主梁端張拉。該橋采用扭絞型平行鋼絲斜拉索，由7 mm高強(qiáng)平行鋼絲組成，抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值=1670MP

28、a，斜拉索外面包雙層護(hù)套，內(nèi)層為黑色高密度聚乙烯，外層為彩色高密度聚乙烯，錨具為冷鑄墩頭錨。斜拉索斷面如圖2.9。圖圖3.3 拉索斷面圖3.5、主塔設(shè)計(jì)索塔采用造型美觀的鉆石型塔，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。鉆石型塔造形美觀，由于塔柱斜度較小，施工比較方便。索塔自承臺(tái)頂?shù)剿魉數(shù)母呤?23m，橋面以下部分塔墩高87.17 m ，塔高同跨徑的比為0.467，橋面以上62.23 m設(shè)一上橫梁，梁高2.0 m，主梁底設(shè)一中橫梁，梁高2 m，用于支撐主梁以及增強(qiáng)索塔橫向的穩(wěn)定性。索塔在梁底的部分稱為塔墩，梁底以上上橫梁以下部分為下塔柱，上橫梁以上部分為上塔柱。上，下塔柱斜腿采用單箱單室，順橋向6.0 m長，橫橋向

29、4.0 m。上橫梁采用箱室截面，下橫梁為預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，主梁支撐在下橫梁上。細(xì)部尺寸如圖3.4圖3.4索塔構(gòu)造圖3.6、下部結(jié)構(gòu)構(gòu)造根據(jù)地質(zhì)條件，該橋選用樁基礎(chǔ)，橋墩下16根直徑3 m的鉆孔灌注樁，受力形式為端承樁，樁端嵌入基巖2 m。承臺(tái)尺寸33 m×33 m，承臺(tái)厚11 m。3.7、整體分析3.7.1 計(jì)算原則斜拉橋的結(jié)構(gòu)分析計(jì)算，根據(jù)跨度的大小采用兩種不同的理論。對(duì)于特大跨徑的斜拉橋，為消除斜拉索及大變位引起的非線性因素的影響，必須采用有限變形理論；對(duì)于中小跨徑的斜拉橋，采用小變形理論即可獲得滿意的結(jié)果。平面桿系有限元法是計(jì)算斜拉橋內(nèi)力的基礎(chǔ)，其基礎(chǔ)理論是小變形理論。在計(jì)算斜

30、拉橋的內(nèi)力及變形時(shí)，一般把空間結(jié)構(gòu)簡化成平面結(jié)構(gòu)，但應(yīng)計(jì)算荷載橫向分布對(duì)結(jié)構(gòu)的影響，以考慮結(jié)構(gòu)的空間效應(yīng)。而斜拉橋結(jié)構(gòu)較柔，拉索的布置形式對(duì)主梁抗扭剛度有影響，故在計(jì)算荷載橫向分布系數(shù)時(shí)應(yīng)綜合考慮。本設(shè)計(jì)在計(jì)算斜拉索和索塔的內(nèi)力時(shí)，采用杠桿法來考慮荷載的橫向分布系數(shù)。斜拉橋的內(nèi)力及變形分析主要是斜拉索和索塔，所承受的荷載包括一期恒載，二期恒載，活載，溫度荷載，支座沉降，預(yù)應(yīng)力，斜拉索的初拉力，混凝土的收縮徐變等。本設(shè)計(jì)采用橋梁博士3.03軟件進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析。3.7.2計(jì)算作用1、設(shè)計(jì)作用永久作用：結(jié)構(gòu)自重，預(yù)加力，混凝土的收縮徐變作用，基礎(chǔ)變位作用；可變作用：公路級(jí)荷載，溫度作用。2、自重（1）

31、一期自重：主梁混凝土容重為25.0 KN/。（2）二期自重：二期自重是結(jié)構(gòu)體系完成之后，瀝青混凝土鋪裝和防欄按均布荷載作用在桿件元上。其中橋面鋪裝：0.12*23.5*1*24=67.68KN/m防撞護(hù)欄：5 KN/m合計(jì)：=67.68+5=72.68 KN/m3、汽車荷載（1）設(shè)計(jì)荷載公路I級(jí)車道荷載的均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值為q=10.5 KN/m；集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值=360 KN，若計(jì)算剪力效應(yīng)時(shí)，中荷載標(biāo)準(zhǔn)值=360KN×1.2=432KN。（2）橫向折減系數(shù)本斜拉橋橫向布置設(shè)計(jì)車道數(shù)為4，取橫向折減系數(shù)0.67。（3）縱向折減系數(shù)：本橋主跨的計(jì)算跨徑296 m，取橋縱向折減系數(shù)為0.97

32、。（4）沖擊系數(shù) 獨(dú)塔斜拉橋的豎向彎曲基頻：= 式中豎向彎曲基頻（Hz）； 斜拉橋主跨跨徑（m）。=296m，=0.92Hz；當(dāng)1.5Hz時(shí)，=0.05；（5）橫向分布系數(shù)：橫向分布系數(shù)應(yīng)為4 x 0.67（四車道的橫向折減系數(shù)） x 1.15（經(jīng)計(jì)算而得的偏載系數(shù)）x0.97（大跨徑的縱向折減系數(shù)） = 2.99，汽車的橫向分布系數(shù)已經(jīng)包含了汽車車道數(shù)的影響，橫向分布系數(shù)計(jì)=2.99。4、溫度作用：均勻溫度取+15，最高溫度為38.9度，最低溫度為-15度，主梁的日照溫差按橋面板升溫5計(jì)。3.7.3尺寸擬定建模計(jì)算1、擬定主梁及橋塔形狀根據(jù)橋梁的跨徑，參照規(guī)范給定的尺寸確定依據(jù)，確定主梁的截

33、面（一單元左截面圖）尺寸如下圖3.5圖3.5主梁尺寸圖圖3.6橋墩典型單元截面圖橫隔梁間距為8m,截面尺寸如下圖3.7圖3.7帶橫隔梁斷面圖橋梁兩側(cè)邊墩為空心墩，除頂部過渡段外，其余截面為等截面，截面圖如下圖3.8圖3.8邊墩典型截面尺寸圖2、確定塔高及拉索錨固位置公路斜拉橋設(shè)計(jì)規(guī)范3.2.2.2規(guī)定，獨(dú)塔斜拉橋塔高與跨徑之比宜選用0.3-0.45，并且邊索與水平線夾角控制在25-45度之間，基于此，設(shè)定塔高為140m，邊索錨固在X坐標(biāo)為4m及596m處，另外，盡量提高塔的高度有利于加大拉索與縱橋向的夾角，進(jìn)而減小斜拉鎖的拉力，降低拉索的截面積，降低造價(jià)。拉索在主梁上及塔墩上的錨固間距參考國內(nèi)

34、已經(jīng)建成相似跨徑的橋梁，擬定為主梁上間距為8m，索塔上間距為1.5m。3、使用橋梁博士建立模型 首先建立項(xiàng)目組，然后創(chuàng)建一個(gè)項(xiàng)目，選定位置保存。 輸入總體信息，各種信息從略。 輸入單元信息，截面形式采用坐標(biāo)輸入法。因?yàn)榱菏堑冉孛娴模暂斎胍淮魏?，可以存入文件，以便下一次快速輸入。主梁僅需編輯無橫隔梁和有橫隔梁處的截面圖形即可。建好一定長度的梁后，便可以采用快速編輯的方式把主梁模型建好，包括平移和對(duì)稱兩種方式。 主梁建完后，再建橋塔的模型，考慮到拉索的錨固，除頂端外，每1.5m一個(gè)單元。因?yàn)闃蛩赏戎g距離是變化的，所以建模比較復(fù)雜，需要用excel計(jì)算出每個(gè)節(jié)點(diǎn)處兩腿之間的距離。 建立拉索的

35、模型，用快速編輯法建完一側(cè)的拉索后，用對(duì)稱的方法建立另一側(cè)的拉索。 拉索建好之后，對(duì)兩側(cè)邊墩建模。 建完模型之后，輸入施工信息，這一步是用軟件模擬實(shí)際施工過程中的各種情況，分析結(jié)構(gòu)施工中的受力情形，以便對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行配筋設(shè)計(jì)。按實(shí)際情況輸入施工信息，包括掛籃信息，梁段的澆筑信息，施工中涉及兩次張拉索力，第一次是用拉索來錨固掛籃，第二次是張拉用來錨固梁段，對(duì)澆筑的懸臂梁提供支撐力，拉索初始張拉力擬定為1500kN,二次張拉力根據(jù)拉索的角度以及梁段的自重確定，以為懸臂梁提供豎向支撐力為原則。最后一階段加二期橫載，并進(jìn)行成橋索力調(diào)整。施工過程中階段圖形如下圖3.9所示圖3.9典型施工階段圖圖3.10全橋

36、三位圖形圖3.11橋梁模型簡圖 施工信息輸完之后，進(jìn)行全橋安全驗(yàn)算，并且生成調(diào)索信息，對(duì)索力進(jìn)行調(diào)整。索力調(diào)整的原則是把橋梁的撓度控制在L/500，即0.6m范圍之內(nèi)，并且控制梁頂緣以及底緣的應(yīng)力。這是一個(gè)復(fù)雜的過程，花費(fèi)時(shí)間最多，因?yàn)榭刂茡隙雀鷳?yīng)力是一個(gè)矛盾的事情，需要通過反復(fù)的調(diào)整才可以。因?yàn)楸緲蚴峭耆珜?duì)稱的，兩側(cè)索力也應(yīng)該是完全對(duì)稱的，所以在調(diào)整索力的過程中設(shè)定索力的約束關(guān)系，減小工作量，約束設(shè)置如下圖3.13所示：圖3.12索力調(diào)整約束設(shè)置最后調(diào)整所得撓度圖如下圖3.14所示圖3.13主梁撓度圖梁上下緣應(yīng)力圖如下圖所示圖3.14主梁上下緣正應(yīng)力圖 以上步驟做完之后，進(jìn)行估算配筋面積計(jì)算

37、，計(jì)算各個(gè)截面所需要配置的預(yù)應(yīng)力筋，然后對(duì)橋梁局部進(jìn)行配筋。配金參照橋梁博士中給定的例子進(jìn)行，然后在施工階段信息中輸入每個(gè)施工階段所張拉的預(yù)應(yīng)力筋。下圖3.16為梁段配筋示意圖圖3.15主梁預(yù)應(yīng)力鋼筋配筋圖 預(yù)應(yīng)力筋信息輸完之后，進(jìn)行全橋安全驗(yàn)算，輸出施工階段以及是有階段信息，并且輸出支反力的各種組合，用此值進(jìn)行橋梁下部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。3.7.4、橋梁配筋及索力優(yōu)化圖3.16主梁預(yù)應(yīng)力形式經(jīng)過計(jì)算橋梁博士中輸出的配筋面積，結(jié)合所選用的預(yù)應(yīng)力筋束情況，主梁單元截面配筋如圖3.16所示。建橋全過程共有三次張拉索力的過程，最后一次為城橋后進(jìn)行的城橋索力調(diào)整。經(jīng)過反復(fù)調(diào)索，最后達(dá)到一個(gè)最優(yōu)的索力值。該值大

38、小見下表。表3.1優(yōu)化后最終索力（kN）拉索號(hào)索力值拉索號(hào)索力值拉索號(hào)索力值拉索號(hào)索力值525-17500544-8405562-17500581-8405526-16450545-8173563-16450582-8173527-11570546-7939564-11570583-7939528-11480547-7704565-11480584-7704529-11410548-7467566-11410585-7467530-11240549-7230567-11240586-7230531-11080550-6992568-11080587-6992532-10910551-67545

39、69-10910588-6754533-10730552-6519570-10730589-6519534-10550553-6288571-10550590-6288535-10360554-6058572-10360591-6058536-10170555-5819573-10170592-5819537-9972556-5582574-9972593-5582538-9768557-5342575-9768594-5342539-9545558-5127576-9545595-5127540-9319559-4846577-9319596-4846541-9092560-4882578-

40、9092597-4882542-8864561-4148579-8864598-4148543-8635580-8635安全驗(yàn)算結(jié)果如下表所示，因?yàn)闃蛄禾L，單元多，數(shù)據(jù)也多，這里只選用一些典型單元的信息輸出：表3.2單元抗力與對(duì)應(yīng)內(nèi)力承載能力極限狀態(tài)基本組合正截面強(qiáng)度驗(yàn)算單元抗力與對(duì)應(yīng)內(nèi)力單元號(hào)節(jié)點(diǎn)號(hào)內(nèi)力屬性Mj極限抗力受力類型抗力受壓區(qū)高度最小配筋(KN or KN.M)(KN or KN.M)是否滿足是否滿足率是否滿足11最大彎矩055下拉受彎是是是最小彎矩055下拉受彎是是是最大軸力055下拉受彎是是是最小軸力055下拉受彎是是是22最大彎矩-1.44E+03-7.25E+04上拉受彎

41、是是是最小彎矩-1.72E+03-7.25E+04上拉受彎是是是最大軸力6.98E-10-7.25E+04上拉受彎是是是最小軸力-2.04E-10-7.25E+04上拉受彎是是是33最大彎矩1.24E+045.73E+05下拉偏壓是是是最小彎矩7.38E+037.06E+05下拉偏壓是是是最大軸力1.30E+045.76E+05下拉偏壓是是是最小軸力1.06E+047.05E+05下拉偏壓是是是44最大彎矩5.50E+034.73E+05下拉偏壓是是是最小彎矩6.89E+034.14E+05下拉偏壓是是是最大軸力1.30E+044.14E+05下拉偏壓是是是最小軸力1.06E+044.91E+

42、05下拉偏壓是是是55最大彎矩1.42E+043.13E+05下拉偏壓是是是最小彎矩1.59E+042.28E+05下拉偏壓是是是最大軸力1.30E+042.21E+05下拉偏壓是是是最小軸力1.06E+043.34E+05下拉偏壓是是是66最大彎矩2.98E+041.19E+05下拉偏壓是是是最小彎矩1.60E+042.21E+05下拉偏壓是是是最大軸力1.30E+041.20E+05下拉偏壓是是是最小軸力1.06E+042.20E+05下拉偏壓是是是77最大彎矩3.71E+048.90E+04下拉偏壓是是是最小彎矩1.90E+041.71E+05下拉偏壓是是是最大軸力1.30E+048.9

43、5E+04下拉偏壓是是是最小軸力1.06E+041.69E+05下拉偏壓是是是100100最大彎矩5.60E+042.44E+05下拉偏壓是是是最小彎矩3.15E+043.84E+05下拉偏壓是是是最大軸力2.63E+042.45E+05下拉偏壓是是是最小軸力2.15E+043.83E+05下拉偏壓是是是101101最大彎矩4.56E+048.43E+04下拉偏壓是是是最小彎矩2.26E+042.29E+05下拉偏壓是是是最大軸力2.63E+048.49E+04下拉偏壓是是是最小軸力2.15E+042.26E+05下拉偏壓是是是102102最大彎矩5.57E+046.03E+04下拉偏壓是是是

44、最小彎矩2.83E+041.42E+05下拉偏壓是是是最大軸力2.63E+046.10E+04下拉偏壓是是是最小軸力2.15E+041.41E+05下拉偏壓是是是103103最大彎矩6.48E+044.84E+04下拉偏壓是是是最小彎矩3.27E+041.07E+05下拉偏壓是是是最大軸力2.63E+044.84E+04下拉偏壓是是是最小軸力2.15E+041.06E+05下拉偏壓是是是105105最大彎矩7.10E+044.25E+04下拉偏壓是是是最小彎矩3.47E+049.61E+04下拉偏壓是是是最大軸力2.63E+044.30E+04下拉偏壓是是是最小軸力2.15E+049.55E+

45、04下拉偏壓是是是106106最大彎矩9.63E+041.36E+05下拉偏壓是是是最小彎矩5.23E+043.14E+05下拉偏壓是是是最大軸力4.15E+041.36E+05下拉偏壓是是是最小軸力3.40E+043.13E+05下拉偏壓是是是107107最大彎矩7.87E+047.23E+04下拉偏壓是是是最小彎矩3.75E+042.05E+05下拉偏壓是是是最大軸力4.15E+047.26E+04下拉偏壓是是是最小軸力3.40E+042.04E+05下拉偏壓是是是201201最大彎矩8.96E+045.88E+04下拉偏壓是是是最小彎矩4.37E+041.49E+05下拉偏壓是是是最大軸

46、力4.15E+045.88E+04下拉偏壓是是是最小軸力3.40E+041.48E+05下拉偏壓是是是202202最大彎矩9.94E+045.03E+04下拉偏壓是是是最小彎矩4.86E+041.20E+05下拉偏壓是是是最大軸力4.15E+045.05E+04下拉偏壓是是是最小軸力3.40E+041.20E+05下拉偏壓是是是203203最大彎矩1.06E+054.56E+04下拉偏壓是是是最小彎矩5.11E+041.09E+05下拉偏壓是是是最大軸力4.15E+044.56E+04下拉偏壓是是是最小軸力3.40E+041.09E+05下拉偏壓是是是204204最大彎矩1.40E+051.2

47、0E+05下拉偏壓是是是最小彎矩7.51E+042.85E+05下拉偏壓是是是最大軸力5.64E+041.21E+05下拉偏壓是是是最小軸力4.64E+042.85E+05下拉偏壓是是是205205最大彎矩1.15E+056.42E+04下拉偏壓是是是最小彎矩5.45E+041.79E+05下拉偏壓是是是最大軸力5.64E+046.46E+04下拉偏壓是是是最小軸力4.64E+041.78E+05下拉偏壓是是是206206最大彎矩1.27E+055.56E+04下拉偏壓否是是最小彎矩6.12E+041.41E+05下拉偏壓是是是最大軸力5.64E+045.57E+04下拉偏壓否是是最小軸力4.

48、64E+041.40E+05下拉偏壓是是是364364最大彎矩1.25E+054.54E+04下拉偏壓是是是最小彎矩6.62E+041.10E+05下拉偏壓是是是最大軸力4.09E+044.56E+04下拉偏壓是是是最小軸力3.36E+041.10E+05下拉偏壓是是是365365最大彎矩1.00E+054.95E+04下拉偏壓是是是最小彎矩4.68E+041.04E+05下拉偏壓是是是最大軸力2.60E+044.96E+04下拉偏壓是是是最小軸力2.12E+041.04E+05下拉偏壓是是是366366最大彎矩9.44E+042.86E+04下拉偏壓是是是最小彎矩4.60E+045.87E+

49、04下拉偏壓是是是最大軸力2.60E+042.86E+04下拉偏壓是是是最小軸力2.12E+045.85E+04下拉偏壓是是是367367最大彎矩8.54E+043.26E+04下拉偏壓是是是最小彎矩4.27E+046.60E+04下拉偏壓是是是最大軸力2.60E+043.26E+04下拉偏壓是是是最小軸力2.12E+046.56E+04下拉偏壓是是是368368最大彎矩7.35E+043.97E+04下拉偏壓是是是最小彎矩3.70E+048.38E+04下拉偏壓是是是最大軸力2.60E+044.02E+04下拉偏壓是是是最小軸力2.12E+048.33E+04下拉偏壓是是是369369最大彎矩7.34E+045.18E+04下拉偏壓是是是最小彎矩4.03E+041.22E+05下拉偏壓是是是最大軸力2.60E+045.20E+04下拉偏壓是是是最小軸力2.12E+041.21E+05下拉偏壓是是是370370最大彎矩5.65E+047.02E+04下拉偏壓是是是最小彎矩2.70E+041.36E+05下拉偏壓是是是最大軸力1.28E+047.05E+04下拉偏壓是是是最小軸力1.04E+041.35E+05下拉偏壓是是是371371最大彎矩4.92E+046.13E+04下拉偏壓是是是最小彎矩2.49E+041.14E+05下拉偏壓是是是最大軸力1.2