长安大学毕业设计开题报告.docx

一、设计内容（论文阐述的问题）1按适用，经济，安全，美观的原则，至少选择3个可比性桥型方案，主要从工程材料数量，工程概算，投资来源，施工及养护难易程度和施工力量等方面综合分析比较，推荐一种桥型方案。2对推荐方案进行结构设计。选择合理可行的建筑材料，拟定结构及构建尺寸，并作出配筋设计（钢筋混泥土结构，预应力钢筋混泥土结构）或桥面系的结构设计（拱桥，钢桥）。3对结构单元进行受力分析，计算各种作用荷载及非荷载因素所产生的内力，并进行荷载组合。4按照荷载效应不超过结构抗力效应的原则，验算结构构件的强度，刚度，如不符合要求，则需要修改设计或提出修改设计的措施。5根据桥梁所处的位置，环境和施工力量的配备情况，选择合理可行的施工方案与方法，以及主要的施工程序。 二、设计原始资料（实验、研究方案）1道路等级：一级2桥面宽：0.5m（防护栏）+10.75m（行车道）+2.0m（分隔带）+10.75（行车道）+0.5m（防护栏）=24.5m3桥梁设计标高：根据地形图自行拟定4设计荷载：公路-I级5. 温度：高温20，低温20三、设计完成后提交的文件和图表（论文完成后提交的文件）1. 计算说明书部分：目录；1桥型方案必选；2拟定结构构件尺寸；3配筋设计或桥面系结构设计（拱桥，钢）4结构构件内力计算与荷载组合；5强度，刚度验算；6.施工方案7.对设计的评价及心得体会2、图纸部分：方案比较推荐桥梁方案总体图（三视）配筋图（钢筋混凝土结构，预应力钢筋混凝土结构）桥面系（拱桥，钢桥）施工程序四、毕业设计（论文）进程安排序号 设计（论文）各阶段名称 日期（教学周）1 参考资料收集与准备，桥型方案比选 12 推荐方案细部尺寸拟定，外文翻译 2-33结构设计计算 4-64 结构验算与报告整理 7-115 图纸绘制 12-146 答辩 15五、主要参考资料1公路工程技术标准：JTGB01-20032.公路桥涵设计通用规范：JTG D60-20043. 公路钢筋混泥土及预应力桥涵设计规范：JTG D62-20044.公路施工技术规范（JTG 2004）5桥梁工程（上 下册 ）6.结构设计原理 7.桥梁计算示例8其它有关图纸与资料一、课题意义使学生在大学本科四年期间学完培养计划所规定的基础课、专业基础课、专业课及各类选修课之后，通过毕业设计这一环节，较为集中和系统地培养学生综合运用所学的基础理论、基本知识和基本技能，来分析和解决实际问题的能力。与以往的理论教学不同，毕业设计要求学生在老师的指导下，独立地完成一项工程设计，以便能够熟悉和掌握一项工程设计的全过程；同时在巩固已学课程的基础上，进一步拓展知识面，探索新方法，开阔视野，训练思维，从而培养学生的初步设计能力。二、国内外发展状况我国幅员广阔，地形复杂，山区面积广大，湖泊、海湾众多。桥梁建设历史悠久。改革开放以来，我国的桥梁建设随着公路、铁路的建设迅速发展，一般公路和高等级公路上的中、小桥，立交桥，形式多样，工程技术质量不断提高。近十年来，一大批结构新颖、设计施工难度大的大跨径桥梁相继修建，苏通大桥、杭州湾跨海大桥等标志着我国桥梁建设的先进水平。在诸多桥梁中，不仅有宏伟美观的斜拉桥、悬索桥，也有适应性强、施工方便的连续梁桥和连续刚构桥。1、连续刚构桥梁式桥体系主要有简支、悬臂、连续、T构、刚构。连续刚构桥是预应力混凝土大跨梁式桥的主要桥型之一，它综合了连续梁和T型刚构桥的受力特点，将主梁做成连续梁体与薄壁桥墩固结而成，既保持了连续梁无伸缩缝、行车平顺的优点，又保持了T型刚构不设支座、不需转换体系的优点，方便施工，且有很大的顺桥向抗弯刚度和横向抗扭刚度,能满足特大跨径桥梁的受力要求。国外修建大跨径的连续刚构桥的历史较早。1964年德国建成Bendorf桥，主跨208米。1985年澳大利亚建成Gateway，主跨260米，保持世界纪录12年。1998年底挪威建成Raft Sunset，四跨不等跨连续刚构，全长711米，世界第一。我国在1988年开始修建连续刚构，1990年建成洛溪大桥，跨径65m+125m+180m+110m,是我国第一次采用大吨位预应力体系和平弯束，是我国连续刚构桥发展的重要开端。1997年建成虎门大桥辅航道桥，跨径150m+270m+150m，设计、施工、科研上都取得了重要成果。国内外一些大跨径的连续刚构桥，见下表。序号桥名国家建成年份跨径（m）截面形式1Bendorf桥德国1964主跨208单室箱2Mooney桥澳大利亚1985130+220+130分离双箱3Gateway桥澳大利亚1985145+260+145单室箱4Raft Sunset桥挪威199886+202+298+125单室箱5Houston运河桥美国1982114+228.6+114双室箱6洛溪大桥中国198865+125+180+110单室箱7虎门大桥辅航道桥中国1997150+270+150单室箱8重庆黄花园大桥中国1999137+3250137单室箱9泸州长江二桥中国2000145+252+54.75单室箱10重庆嘉华嘉陵江大桥中国2008138+252+138单室箱由于墩梁固结，要求桥墩有一定的柔度，连续刚构常用于柔性墩或高墩大跨径桥梁中。也适用于桥下净空较大和建筑高度受到限制的场合。连续刚构的跨径布置、梁高选用与变高度连续梁相似。截面一般为箱梁，大跨径使用变高度箱梁，小跨径使用多室扁箱梁。当跨径不大而墩的高度不高时，为减少由混凝土收缩徐变、温度变化及基础变位等在梁体上引起的次内力，故采用抗推刚度较小的柔性墩，常采用双肢薄壁墩。连续刚构桥都采用平衡悬臂施工法。简单来说，其操作方法是：首先由墩顶开始向两边采用平衡悬臂施工法逐节段施工结构的上部梁体，形成一个T字型的双悬臂结构，接着合拢边跨，最后合拢中跨，形成最终体系。连续刚构体系的特点是充分利用了预应力混凝土承受正、负弯矩能力均较强的特点，将较大的跨中主梁正弯矩的一部分转换为墩顶处主梁负弯矩。而悬臂施工法也能保证在整个施工过程中墩顶处主梁仅承受负弯矩，主梁在施工和成桥阶段不需经受体系转换。同时采用悬臂施工可以多孔桥跨结构同时施工，施工中采用的悬拼吊机或挂篮设备均可重复使用，节省费用，施工进度较快，工程总造价降低。连续刚构桥的优点：墩梁固结，上下部结构共同承受作用，减少了墩顶负弯矩；采用柔性墩，可以承受较大的变位；结构整体性好，抗震性能优，抗扭潜力大，内力分布更均匀，桥面线型连续性好；经济上，墩梁固结节省了大型支座的昂贵费用，减少了墩及基础的工程量。同时它也有如下缺点：结构为多次超静定体系，混凝土收缩、徐变、温度变化、预应力作用、墩台的不均匀沉降等引起的附加内力对结构影响较大。2、斜拉桥斜拉桥又称斜张桥，是将主梁用许多拉索直接拉在桥塔上的一种桥梁，是由承压的塔、受拉的索和承弯的梁体组合起来的一种结构体系。斜拉索使主梁受到一个压力和一个向上的弹性支承的反力，这就使得桥梁的跨越能力大大增强。斜拉桥的跨越能力较大，当跨越宽度不大或基础、桥墩工程量不是很大时，可采用单塔式斜拉桥；通常的对称断面及桥下净空要求较大时，则采用双塔斜拉桥；在跨越宽阔水面时，由于桥梁长度大，可采用多塔斜拉桥。斜拉桥孔跨布置主要可分为双塔三跨式、独塔双跨式和多塔多跨式，特殊情况下也可以布置成独塔单跨式或者混合式。最常用的是双塔三跨式，适合跨越较大的河流海口及海面。边跨比一般在0.3-0.5。两端一般设置辅助墩，以缓和端锚索应力集中或减少边跨主梁弯矩，增大桥梁总体刚度。独塔双跨式一般适用于中、小河流、谷地、城市道路或较大河流的主航道。边跨比一般在0.5-0.8。单跨式又分为地锚式和无背索式。索面布置有单索面、双索面、空间索面。拉索的布置形式有辐射式。竖琴式和扇形、星形等。斜拉桥的结构体系分为漂浮、半漂浮、塔梁固结和刚构体系。漂浮体系即为塔墩固结，塔梁分离；半漂浮体系为塔墩固结，塔梁分离，墩塔处主梁下设置竖向支撑；塔梁固结体系即为墩梁固结、塔墩分离，需要强大的支座，适用于中小桥梁；刚构体系即为塔、墩、梁固结，适合于独塔斜拉桥，但动力性能差。斜拉桥的优点是桥梁的跨越能力较大；受桥下净空和桥面标高的限制少；竖向刚度和抗扭刚度均较小，抗风稳定性较好；斜拉索的水平拉力相当于对混凝土梁施加的预压力，有助于提高梁的抗裂性能；可以将主梁做成等截面梁，便于制造和安装；便于悬臂施工等。不足之处是，它是多次超静定结构，设计计算复杂；索与梁或塔的连接构造比较复杂；施工中高空作业较多，且施工控制等技术要求严格，施工难度相对较大。3、刚构连续组合梁桥我国预应力混凝土连续梁桥的建造在近20余年来得到了广泛的发展，主耍表现在:桥梁的跨越能力不断提高_连续梁桥的结构体系增多；所使用的建筑材料、锚具、支座及伸缩缝等都有新的发展4施工的技术和机具设备不断改进、更新等等。为此，连续梁桥已成为预应力混凝土桥梁的主要桥型之一，连续梁桥在结构体系上主要分有:连续梁桥、连续刚构桥及刚构-连续组合梁桥等.等截面连续梁桥多用于中等跨径的桥梁，可采用预制安装、顶推法、逐孔施工等方法建造;变截面连续梁桥多积于大跨径预应力混凝土连续梁桥。我国云南省六库怒江挢为三跨一联预应力混凝土连续梁分跨为85m+154m+S5m,支点梁高8. 5m，跨中梁高2. 8m,为目前国内最大跨径变截面连续梁桥。连续刚构是敢梁结的连续结构，它利用高墩的柔度来适应结构由预应力、混凝土收缩、徐变和温度变化所引起的位移著名的澳大利亚给特威（Gateway)桥，中跨260m，墩高40余米，采用双壁柔性壤；我国广东洛溪桥为四跨一联连续刚构桥，最大跨径180mf湖北黄石板江大桥为五跨一联的预应力混凝土连续刚构桥，中孔跨径245m，连续长度1060m,其结构设计与施工达到国际先进水平桁架体系的连续刚构近年来在我国已建成多座，如福建省水口大桥采用下承式三角桁体系的连续刚构，中孔跨径为160m.刚构-连续组合梁桥是连续梁桥与连肆刚构桥的结合,通常是在一联连续梁的中部数孔采用墩梁固结的刚构，边部数孔为设置支座的连续结构。它从结构上又可分为在主跨跨中设铰、其余各跨梁连续和全联梁不设铰的组合梁桥两种形式，后者通常称为刚构-连续组合梁桥。刚构-连续组合梁桥的主要优点是在大跨连续结构中，减少了大型桥梁支座和养护上的麻烦，减少了桥墩及基础工程的材料用量，适应在有较高桥的连续结构中。三方案比较对于主桥部分，在方案选择时，在本次毕业设计地形图基础上，从国内外已修建的各类桥型广泛入手分析，对梁式体系、拱式体系、斜拉体系、悬索体系等进行了综合的分析比较，参照工程实例和经验，分别提出连续刚构桥，连续刚构组合体系和独塔斜拉桥三个方案，根据安全、经济、适用、美观的原则，变截面预应力混凝土连续刚构组合体系桥最终选定为本次设计的推荐方案。四、设计内容及时间安排序号 设计（论文）各阶段名称 日期（教学周）1 方案比选 1-22 桥型布置、主梁尺寸拟定 3-43 结构内力计算 5-64 配筋估算与布置 75 结构分析配筋设计 8-96 验算、调整 10-117 绘制图纸 12-138 设计说明书、英文翻译 149 准备答辩 15五、参考文献1、JTGD60-2004 公路桥涵设计通用规范S2、JTG B01-2014 公路工程技术标准S3、范立础桥梁工程4、王晓谋基础工程5、叶见曙结构设计原理6、陈开利独塔斜拉桥的建设与展望7、杨征宇 宋桂峰 楼庄鸿我国独塔斜拉桥8、大跨径连续刚构桥设计指南条文指导老师签名：日期：摘 要根据设计任务要求，依据现行设计规范公路桥梁设计通用规范（JTJ D60-2004）和公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTJ D62-2004）综合考虑桥位的地质、地形条件，经初选后提出了预应力混凝土连续刚构桥、刚构连续组合梁桥、独塔双跨斜拉桥三个比选桥型。按“实用、经济、安全、美观”的桥梁设计原则，比较了三个方案的优缺点。经比选后，将预应力混凝土连续刚构作为主要推荐设计方案。对推荐方案进行了结构细部尺寸拟定，对上部结构做了内力分析，配筋设计及控制截面强度、应力验算，活载变形验算，局部承压验算等等。经分析比较及验算结果表明该桥梁设计计算方法正确，配筋合理，符合设计任务的要求。关键词：设计、跨径、预应力混凝土连续刚构、方案比选、结构分析计算AbstractAccording to design requirements, design specifications in accordance with the currentGeneral Code for Design of Highway Bridges and CulvertsandCode for Design of Highway Reinforced Concrete and Prestressed Concrete Bridges and Culverts, Take the geological and the landform of the bridge site for further analysis, after preliminary selection, three bridge types are presented, they are prestressed concrete continuous rigid frame,rigid frame continuous composite beam bridge, and cable-stayed bridge . Then comparing the advantages and disadvantages of three options comprehensively by the philosophy of bridge design as “Practicability, Economy, Security, Beauty”. The PC continuous rigid frame bridge is selected as the main design scheme after the selections. Through drawing up of structures dimension and then design the upper 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 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: Design ; long-span;PC continuous rigid frame bridge ;the main design scheme for further analysis ; Structure analysis and checking computation 目 录目 录1第一章 概述11.1预应力混凝土连续刚构桥概述21.2技术标准及采用规范21.2.1技术标准21.2.2采用规范3第二章 方案比选42.1方案一预应力钢筋混凝土连续刚构桥42.1.1桥跨布置42.1.2主梁52.1.3基础52.1.4施工52.2方案二钢管混凝土桁架拱桥62.2.1桥跨布置62.2.2主拱肋62.2.3吊杆62.2.4主梁62.3方案三钢箱梁独塔斜拉桥72.3.1桥跨布置72.3.2主梁82.3.3主塔82.3.4斜拉索82.3.5基础82.3.6施工82.4方案综合比选8第三章 连续刚构结构尺寸拟定及初步设计123.1总体信息123.1.1主要技术指标123.1.2主要材料及要求123.2孔径布置133.3上部尺寸拟定133.3.1立面尺寸133.3.2横截面尺寸13第四章 荷载内力计算154.1计算模型建立154.1.1单元划分原则154.1.2桥梁具体单元划分154.2全桥施工阶段划分164.2.1桥梁划分施工阶段原则164.2.2施工阶段划分164.3 计算荷载174.3.1恒载174.3.2活载174.3.3温度荷载174.3.4支座沉降174.3.5收缩徐变174.4各阶段恒载内力计算184.4.1大悬臂阶段恒载内力184.4.2边跨合龙阶段恒载内力184.4.3中跨合龙阶段恒载内力204.4.4桥面铺装阶段恒载内力204.4.5成桥阶段恒载内力214.5成桥阶段活载内力214.6荷载组合224.6.1作用组合及控制要求224.6.2持久状况234.6.3短暂状况23第五章 预应力钢束配筋设计295.1钢束估算295.1.1按承载能力极限计算时满足正截面强度要求295.1.2按正常使用极限状态下的应力要求305.1.3由Midas civil计算出钢筋估算面积325.2预应力束的布置335.3 预应力损失355.4预应力的计算38第六章 结构验算396.1验算指标与内容396.1.1验算内容396.1.2验算指标406.2持久状况承载能力极限状态验算416.2.1正截面抗弯承载力验算416.2.2斜截面抗剪承载力验算436.3持久状况正常使用极限状态验算456.3.1使用阶段正截面抗裂验算456.3.2使用阶段斜截面抗裂验算486.3.3挠度验算496.4持久状况和短暂状况结构应力验算506.41持久状况正截面法向压应力验算516.4.2持久状况斜截面主压应力验算536.4.3短暂状况应力计算546.4.4受拉区预应力钢筋拉应力的验算606.5锚固区局部承压验算616.5.1局部受压区尺寸要求616.5.2局部抗压承载力计算61第七章 施工方案简介627.1工程概况介绍627.2确定施工方法627.2.1基础及桥墩的施工627.2.2基础混凝土浇筑627.2.3主梁施工627.2.4伸缩逢，支座及桥面系施工637.2.5预应力施工637.3施工注意事项647.3.1合拢施工注意事项647.3.2 0号块施工注意事项647.3.3施工体系转换647.3.4施工控制657.3.5施工精度及安全65致 谢66参考文献67附录 英文翻译68 第一章 概述1.1预应力混凝土连续刚构桥概述（概述） 连续刚构是预应力混凝土梁式桥的主桥型之一，它综合了连续梁和T型刚构桥的受力特点，将主梁做成连续梁体，与薄壁桥墩固结而成。它同连续梁一样，可以做成一联多孔。在长桥中，可以在若干中间孔以剪力较或简支挂梁相连。连续刚构是将连续梁的桥墩与梁部固结，以减小支座处的负弯矩和增强结构的整体性。由于墩属小偏心受压构件，故与连续梁的桥墩相比配筋并不增加很多，而梁体受力则更为合理，因而在同等条件下连续刚构要比连续梁更为经济。此外，墩梁固结也在一定程度上克服了大吨位支座设计与制造的困难，也省去了连续梁施工过程中墩梁临时固结、合拢后再行调整的这一施工环节。连续刚构桥由于墩身与主梁形成刚架承受上部结构的荷载，一方面主梁受力合理，另一方面墩身在结构上充分发挥了潜能，因此该桥型在我国得到迅速的应用和发展：具有一个主孔的单孔跨径已达 270m，具有多个主孔的单孔跨径也达250m，最大联长达1060m。随着新材料的开发和应用、设计和施工技术的进步，具有一个主孔的单孔跨径有望突破300m的潜力。而对于多跨一联的连续刚构也能在联长上有更大的发展。众所周知，墩身内力与其顺桥向抗推刚度和距主梁顺桥向水平位移变形零点的距离密切相关。抗推刚度小的薄壁式墩身能有效地降低其内力，但随着联长的加大，墩身距主梁顺桥向水平位移变形零点的距离亦将加大，在温度、混凝土收缩徐变等荷载的作用下，墩顶与主梁一道产生很大的顺桥向水平和转角位移，墩身剪力和弯矩将迅速增大，同时产生不可忽视的附加弯矩，致使刚构方案无法成立。在结构上将墩身与主梁的团结约束解除而代之以顺桥向水平和转角位移自由的支座，这样就变成刚构连续组合梁的结构形式。于是边主墩墩身强度问题得以解决，且在一定条件下联长可相对延长。可见，刚构连续组合梁是连续梁和连续刚构的组合，它兼顾了两者的优点而扬弃各自的缺点，在结构受力、使用功能和适应环境等方面均具有一定的优越性。由于连续刚构受力和使用上的特点，在设计大跨径预应力混凝土桥时，优先考虑这种桥形。当然，桥墩较矮时，这种桥型受到限制。预应力混凝土连续刚构桥比连续梁桥和T型刚构桥有更大的跨越能力。近年来，各国修建预应力混凝土连续刚构桥很多，随着世界经济发展，连续刚构桥将得到更快发展。我国大跨径连续刚构桥型和梁桥型的建桥技术，已居世界领先水平。值得一提的是，双片柔性墩的出现使得连续刚构的受力更加合理，双壁墩不仅可以节省圬工材料，降低次内力，而且因为墩身分为两片，就如在墩顶插入一小跨，可以大大的降低负弯矩峰值乃至变号，但因墩较柔，防撞问题应予以足够的重视。预应力混凝土连续刚构桥型方案可以达到的最大跨径始终还要受到技术、经济条件的限制。以主跨280m的预应力混凝土连续刚构桥型方案初步设计为例，主梁根部最大梁高约为16m，活载占全部荷载比例已经不到7结构受力已经显得不太合理。大跨径连续刚构桥的主要缺点是自重大。连续刚构柔性桥，受收缩徐变影响较大、表现形式复杂。收缩徐变次内力对结构受力影响既是不利的，也是有利的。为使结构受力安全可靠，收缩徐变对结构长期受力行为的影响必须研究清楚。现在对于大跨度预应力混凝土连续梁或刚构，在设计计算阶段都能控制较好。但在施工运营一段时间后，跨中出现下挠，有的远超过设计值，或者在通车后都出现了此类问题，没有几年都加固维修了。跨中下挠只是此类桥型的一种病害,我们的做法是适当加大设置跨中预拱度值，确保成桥后主梁不下挠。 其次，超静定梁式体系在各种内、外因素作用下，结构变形受到赘余约束的制约而产生附加内力，即次内力。其原因包括预加力的影响、温度变化、混凝土徐变与收缩、墩台与基础的均匀沉降等。次内力有时对结构的设计有不可忽视的影响，必须给予重视。1.2技术标准及采用规范1.2.1技术标准（1） 河床地质与常水位：见图纸地质剖面（图一）（2） 设计荷载：公路-I级，道路等级：一级公路（3） 桥梁设计标高：根据地形图自行拟定（4） 桥面纵坡：3%（5） 地震烈度：地震峰值加速度 0.05g。（6） 桥面宽：0.5m（防护栏）+10.75m（行车道）+2.0m（分隔带）+10.75（行车道）+0.5m（防护栏）=24.5m（7） 温度：高温20，低温20 图一 地质剖面图1.2.2采用规范（1） JTGB01-2003公路工程技术标准。（2） JTG D60-2004 公路桥涵设计通用规范。（3） JTG D62-2004公路钢筋混凝土及预应力桥涵设计规范。（4） JTJ D63-2007 公路桥涵地基与基础设计规范。（5） JTJ 041-2000 (JTGB01-2003)公路桥梁施工技术规范。第二章 方案比选桥梁设计需遵循“实用、经济、安全、美观和环保”的基本原则。在桥梁方案编制中，主要指标包括：主要材料(普通钢筋、预应力钢筋、混凝土)用量、劳动力数量、全桥总造价、工期、养护费用、运营条件、有无困难工程、特种机具。其目的在于为每个桥式提供全面的技术经济指标，以便相互比较，科学的从中选定最佳方案。在编制方案中要拟定结构主要尺寸，并计算主要工程量。设计方案的评价和比较要全面考虑上述各项指标，综合分析每一方案的有缺点，最后选定一个最佳的推荐方案。在对本桥的设计中，选定三种桥式名分别是：1、预应力钢筋混凝土连续刚构桥；2、连续刚构组合体系； 3、混凝土梁独塔斜拉桥。下面分别描述各自桥型特点。2.1方案一预应力钢筋混凝土连续刚构桥2.1.1桥跨布置全桥为三跨双幅预应力混凝土变截面连续刚构。桥孔布置为70+120+70m，共260m，边中跨比值0.5833。梁底为2次抛物线，以边跨合拢段梁底为原点，曲线方程：Y=-0.00001481X2+260单幅桥面设单向2的横坡。桥面标高580.40m，起始里程桩号K117+400.00m，终止里程桩号K117+660.00m。主梁截面采用双幅单箱单室箱梁结构，下部结构为双柱空心薄壁墩，桩基础，桥台为埋置式桥台。桥跨布置如图 图二 连续刚构桥立面图2.1.2主梁（1）截面形式：本桥箱梁为单箱单室截面，箱底宽6.5m，两侧翼缘宽2.75m，箱梁顶面全宽为12m。（2）截面尺寸：箱梁在各墩支点处的截面高度为7m（L/17.14，），在跨中及桥端支点处的高度为2.6m（L/46.15），箱梁顶板厚取30cm。根据底板厚度按“中薄边厚”的原则取跨中处底板厚28cm，以便布置预应力束，支点处底板厚为110l12倍的梁高，这里我们取80cm,。中间底板板厚成圆曲线变化；底板厚28cm（跨中）80cm（支点），腹板厚40cm（跨中）50（支点）cm。（3）横隔板的设置：上部结构箱梁在各墩支点处设横隔板. 横隔板共设8道，两支点各4道，厚度取50cm,板上留有人孔，尺寸为200cm100cm。图三 墩顶和跨中截面 2.1.3基础采用钻孔灌注桩群桩基础，桩径2.5m。2.1.4施工主梁采用悬臂节段浇筑施工，墩采用爬模法施工。2.2方案二飞鸟式钢管混凝土拱桥（连续刚构组合体系）2.2.1桥跨布置全桥为三跨双幅预应力混凝土变截面连续刚构。桥孔布置为70+120+70m，共260m，边中跨比值0.5833。梁底为2次抛物线，以边跨合拢段梁底为原点，曲线方程：Y=-0.00001481X2+260单幅桥面设单向2的横坡。桥面标高580.40m，起始里程桩号K117+400.00m，终止里程桩号K117+660.00m。主梁截面采用双幅单箱单室箱梁结构，下部结构为双柱空心薄壁墩，桩基础，桥台为埋置式桥台。桥跨布置如图 图三方案二（拱桥）立面图2.1.2主梁（1）截面形式：本桥箱梁为单箱单室截面，箱底宽6.5m，两侧翼缘宽2.75m，箱梁顶面全宽为12m。（2）截面尺寸：箱梁在各墩支点处的截面高度为7m（L/17.14，），在跨中及桥端支点处的高度为2.6m（L/46.15），箱梁顶板厚取30cm。根据底板厚度按“中薄边厚”的原则取跨中处底板厚28cm，以便布置预应力束，支点处底板厚为110l12倍的梁高，这里我们取80cm,。中间底板板厚成圆曲线变化；底板厚28cm（跨中）80cm（支点），腹板厚40cm（跨中）50（支点）cm。（3）横隔板的设置：上部结构箱梁在各墩支点处设横隔板. 横隔板共设6道，刚构支点各4道，连续梁支点2道，厚度取50cm,板上留有人孔，尺寸为200cm100cm。 图三 墩顶和跨中截面2.1.3基础采用钻孔灌注桩群桩基础，桩径2.5m。2.1.4施工主梁采用悬臂节段浇筑施工，墩采用爬模法施工。2.3方案三双塔三跨斜拉桥2.3.1桥跨布置本方案采用独塔斜拉桥。跨径布置150+110m，全长260m。桥面标高580.40m，设2%横坡。起始桩号K117+400.00m , 终止桩号K117+660.00m,桥跨布置如图五所示。 图五 方案三斜拉桥立面布置2.3.2主梁 主梁采用混凝土断面，梁高2.4m。.桥面宽度：0.6m+0.6m+0.5m(防护栏)+10.75m（行车道）+2m（分隔带）+10.75m（行车道）+0.5m（防护栏）+0.6m+0.6m=26.9m。主梁标准断面如图六所示。 图六主梁标准断面图2.3.3主塔索塔采双柱形桥塔。 桥面以上塔高65米。塔柱采用混凝土浇筑，空心薄壁截面。塔墩固结，塔梁固结。2.3.4斜拉索斜拉索采用标准生产的高强度低松弛环氧涂喷钢绞线，其标准强度为1860MPa。斜拉索采用双索面竖琴形布置，每个索面张拉19对拉索。2.3.5基础采用钻孔灌注摩擦群桩基础，桩径2.5m。2.3.6施工主梁采用预制节段悬臂浇筑的施工方法，主塔采用爬模法施工。2.4方案综合比选方案比选表比较项目方案一方案二方案三预应力混凝土刚构桥刚构连续组合梁桥独塔双跨斜拉桥1跨径布置70+120+70=260m70+120+70=260m150+110=2600m2桥面标高580.40m580.40m580.40m3 桥长260m260m260m4跨中梁高2.6m2.6m2.4m5支点梁高7m7m2.4m6受力特点预应力混凝土连续刚构综合了连续梁桥和T型刚构桥的受力特点，上部结构受力性能同连续梁桥一样，而高主墩采用双支薄壁柔性构造，相对缩短了主跨桥的净跨径，减少了箱梁支点负弯矩峰值，使结构受力更为合理。梁体内的轴力随着墩高的增大而急剧减小。其弯矩分布合理。但属超静定结构，受力复杂基础不均匀沉降将在结构中产生附加内力，因此对桥梁基础要求较高。采用挂篮悬臂浇注施工；不需大量施工支架和大型临时设备，桥梁施工受力状态与运营受力状态基本相近。在受力方面，上部结构仍为连续梁特点，但必须计入由于桥梁受力及混凝土收缩、徐变、温度变化引起的弹性变形对上部结构内力的影响。桥墩因需有一定柔度，所受弯矩有所减小，而在墩梁结合处仍有刚构的特点。刚构-连续组合梁桥比连续梁桥及连续刚构要小，其中跨中弯矩连续梁大些，支点弯矩则连续刚构要大。独塔双跨斜拉桥作为一种常用的斜拉桥的跨径布置方式，其主孔跨径较双塔三跨式的小，因此多用于谷底，中小型河流以及作为跨线桥。并且可用于跨越较大河流的主航道部分，也可用主跨跨越河道，索塔及边跨布置在河流另一岸的方式。桥型分主边跨，不对称布置较对称布置合理.7施工采用悬臂施工法，施工机械化程度高，技术先进，施工方法简便，工艺要求较严格。所需机具较少，无需大型设备。两个墩可以同时进行施工，施工进度快，占用施工场地少，不影响桥下通航和交通。无需支座，节省大型支座费用。墩梁固结有利于悬臂施工，同时也避免了更换支座，在结构上常选用变截面主梁。为保证结构的水平稳定性，桥台处通常需设置控制水平位移的挡块索塔采用液压自爬模法施工，主梁则采用悬臂施工法，方法简便。拉索采用工厂预制，运输到现场进行安装。这种施工方法施工速度较快，但是对施工监控要求较高，施工技术复杂。8美观性线型简洁明快，与周围环境协调，桥面视线良好。高低配合，有刚有柔，具有独特的比例对比。斜拉桥线条美，力线明确，富有张力。但过多的拉索会对驾驶者造成不良影响。9安全性结构体系成熟，受力明确。但由于施工的原因和考虑因素不全，在桥梁运营数年可能后出现跨中持续下挠的现象刚构-连续组合梁桥优于连续梁桥和连续刚构桥。显然，该典型桥跨结构选用刚构-连续组合梁桥是合理的、经济的并且东明黄河公路大桥的建成对我国开创使用这一桥型以及进一步发展和完善这一桥型结构具有一定意义。柔性体系，抗风稳定性相对一般，高次超静定，安全性较好10经济性造价一般造价一般造价较高11推荐方案比选方案推荐方案比选方案通过上述分析，可以看出刚构-连续组合梁桥在大跨连续梁结构中是具有相当竞争能力的桥型.在地势较平坦的江河上通过方案比较，选取刚构-连续组合梁桥，并采用变换桥墩刚度的方法增加连续刚构部分桥墩的柔度，可解决大跨径、低矮长联桥型的设计难题，故选择刚构-连续组合梁桥作为此次毕业设计的方案。第三章刚构连续组合梁桥结构尺寸拟定及初步设计3.1总体信息3.1.1主要技术指标（1）道路等级：一级（2）桥面中心标高：580.40m（3）桥面净宽：0.5m（防护栏）+10.75m（行车道）+2.0m（分隔带）+10.75（行车道）+0.5m（防护栏）=24.5m（4）车辆荷载标准：公路I级（5）桥梁类型：全预应力钢筋混凝土刚构-连续组合梁桥。（6）桥面横坡：2%（7）年最高温度20度，最低温度-20度，（8）环境条件：类3.1.2主要材料及要求（1）混凝土和钢筋上部现浇箱梁：C50混凝土 ；引桥墩台身、墩台帽、桥头搭板、护栏、承台等采用C40混凝土；普通钢筋：HRB335钢筋。预应力钢筋采用s15.24高强度低松弛钢绞线,钢束设计采用15股、17股两种不同股数钢绞线。主要材料计算参数表材料材料对应的材料特性弹性模量(MPa)材料容重(kN/m3)线膨胀系数(10-5)C50混凝土3.55104251钢绞线1.9510578.51.2注：C50混凝土抗压强度标准值fck=32.4Mpa，抗拉强度标准值ftk=2.65Mpa，抗压强度设计值fcd=20.5Mpa，抗拉强度设计值ftd=1.74Mpa.钢绞线抗拉强度标准值fpk=1860Mpa，抗拉强度设计值fpd=1260Mpa.（2）预应力管道预应力管道均采用塑料波纹管。与四种不同股数钢束均采用 =80mm波纹管。波纹管成孔面积（3）锚具纵向预应力筋锚具采用群锚体系OVM锚，锚具采用OVM15-19型锚具，锚垫板等预埋钢板采用低炭钢。单个锚具回缩6mm。（4）支座桥台处设有支座，采用盆式橡胶支座。桥墩支座也为盆式橡胶支座.。（5）伸缩缝伸缩缝采用模数支承伸缩装置。3.2孔径布置 本设计推荐方案采用预应力混凝土变截面连续刚构组合体系，桥梁全长260m，孔径布置为70+120+70m，边主跨比0.5833。桥面标高580.40，起始里程桩号K117+400m，终止里程桩号K117+660m。3.3上部尺寸拟定3.3.1立面尺寸上部结构仍为连续梁特点，但必须计入由于桥梁受力及混凝土收缩、徐变、温度变化引起的弹性变形对上部结构内力的影响。桥墩因需有一定柔度，所受弯矩有所减小，而在墩梁结合处仍有刚构的特点。刚构-连续组合梁桥比连续梁桥及连续刚构要小，其中跨中弯矩连续梁大些，支点弯矩则连续刚构要大。推荐方案采用变截面的形式，箱梁支点梁高7米，跨中梁高2.6米，箱梁底板曲线方程为Y=-0.00001481X2+260 ，以边跨合拢段梁底为原点，曲线以各墩中心为对称。中边跨合拢段梁高3.5m，长2.0米,边跨现浇段采用直线段梁高3.5m，长9.0米。3.3.2横截面尺寸推荐方案采用的是变截面的箱型断面，因为箱型截面闭合薄壁截面抗扭刚度很大，对于采用悬臂施工的桥梁尤为有利。同时，因其顶板和底板都有较大的面积，所以能有效的抵抗正、负弯矩，并满足配筋要求。箱形截面亦具有良好的动力特性。常见的箱形截面形式有：单箱单室、单箱双室、双箱单室、单箱多室、双箱多室等等。本桥桥宽12m，采用单箱单室截面整体性好，施工方便，材料用量经济，并结合相关资料确定该桥采用单箱单室截面。细部尺寸拟定如图七。 图七 墩顶和跨中截面尺寸（m）（1）底板厚度：箱型截面的顶板和底板是结构承受正负弯矩的主要工作部位，箱梁底板厚度随箱梁负弯矩的增大而逐渐加厚直至墩顶，以适应受压要求。墩顶底板厚度约为梁高1/101/12。跨中底板内需要配置一定数量的钢筋。本桥截面纵向为变截面，支点处底板厚80cm，跨中厚为28cm，梁底按2次抛物线变化。（2）顶板厚度：箱形截面顶板厚度确定主要考虑桥面板横向弯矩的受力要求和布置纵向预应力筋的构造要求，取30cm。（3）悬臂尺寸：顶板两侧悬臂板长度一般取25m，当超过3m时应设置横向预应力筋，且悬臂端厚度不小于10cm。本桥悬臂板取2.75m，悬臂根部厚度40cm，端部厚度25cm。（4）腹板厚度：腹板应考虑布置预应力钢束锚头需要，在支点处为满足剪力增加的需求需加厚，而腹板在跨中处承受剪力较小，厚度可适当减薄。本桥腹板厚度支座处取50cm.，跨中腹板厚取40cm。中间腹板厚度变化段位于11号节段。（5）横隔板：横隔板主要作用是增加箱梁横向刚度，限制箱梁畸变。一般设置于支承处以承担和分布很大的支承反力。本桥共设6道横隔板，刚构墩顶支点4道，连续梁墩顶2道，厚度墩顶取50cm。墩顶上人洞尺寸为150x180cm.。（6）桥面铺装：根据桥工要求，选用11.5cm厚C40水泥混凝土，上加10cm厚沥青混凝土。共计21.5cm厚（平均厚度）。桥面横坡规范规定为1.5%3.0%，这里取2%的单向横坡，该坡度由铺装层厚度控制。第四章 荷载内力计算4.1计算模型建立4.1.1单元划分原则（1）杆件的起终及转折点和截面的变化点；（2）挂蓝施工节段分界点和支承处；（3）需要验算或知道位移的截面处；（4）在墩顶及跨中构造变化或应力复杂的截面处应增设单元。（5）不同构件的交点处。 总之，对单元的划分不宜太长或太短，应根据施工荷载的设定并考虑活载的计算精度统筹兼顾。因为活载的计算是根据桥面单元的划分，记录桥面节点处位移影响线，进而得到各单元的内力影响线经动态规划加载计算其最值效应。4.1.2桥梁具体单元划分按照上述杆系单选离散原则，如图八所示，主梁共划分成75个单元，79个截面，单元号为1-75（桥墩未计） 图八 全桥单元划分示意图4.1.3模型边界模拟刚构在墩顶不存在临时锚固措施，无体系转换，但在连续梁部分需要设置临时固结存在体系转化，并且边跨现浇段存在临时支架的模拟问题，这可以通过midas中的边界组实现模拟。全桥模型的边界表格如下所示。结构边界条件表10010000现浇前21111010现浇前20010000现浇后31111011现浇前41111010现浇前51111010现浇前60010000现浇前740010000现浇前751111010现浇前761111010现浇前771111010现浇前780010000现浇后781111010现浇前790010000现浇前811111110右中跨临时支座810010000右中跨永久支座891111110左墩固结1041111110左墩固结1161111110右墩固结注：1表示该方向自由度约束，0表示该方向自由度释放。 模型边界示意图4.2全桥施工阶段划分4.2.1桥梁划分施工阶段原则 （1）有利于结构的整体性，尽量利用伸缩缝或沉降缝、在平面上有变化处以及留茬而不影响质量处； （2）分段应尽量使各段工程量大致相等，以便于施工组织结构流畅，使施工均衡。 （3）施工段数应与主要施工步骤相协调以主导施工为主形成工艺组合。工艺组合数应小于或等于施工段数。 （4）分段的大小要与劳动组织相适当，有足够的工作面。4.2.2施工