曹家湾1号大桥右幅初步设计方案

1 曹家湾 1 号大桥右幅初步设计 方案 况 本设计项目位于贵州省六盘水市，该地区属于暖温带、季风湿润气候区、温凉春干气候。平均每年气温为： 最热的时候（七、八月）平均温度为： 最冷的时候（一月）左右平均温度为： 最低极端温度为： 最高极端温度为：没有热夏酷暑。平均每年降水量为： 11001300年平均日照百分率为：33%；降水量主要集中在 5 10 月份，枯季为 :12 月 次年 4 月份。总而言之，该地区内相对高差较大，降水量、气温等气象要素的地域差异性明显。 本设计项目地区位于黔西高原和黔中山脉的过渡带之间，西北地势高，东南地势低，山脉大多顺应地质构造呈现西北至东南（方向）走向。地形总体上表现为：起伏大；以强行切割的中山和高中山为主；相对高差为 2300m。大部分设计区域均在海拔 1300m 以上，其中海拔在 1800m 以上的占总设计区域面积的 60%左右。 本设计项目地区范围内主要河流均为长度在 10 他水流主要为 :农田水利修建的干渠和支渠。河水的水源补给主要为：小型水库 补给、自然降水补给以及山体渗流补给。洪水的形成原因主要是夏季暴雨，年径流量在多年时间里变化不大。 计依据 序号 规范名称 规范编号 1 公路工程技术标准 （ 0 2 城市桥梁设计规范 （ 1 3 公路桥涵设计通用规范 （ 60 4 公路工程地质勘测规范 （ 20 5 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 （ 62 6 城市桥梁抗震设计规范 （ 7 公路桥梁伸缩装置 （ 327 2 术指标 序号 设计名称 参数 1 设计速度 40Km/h 2 设计荷载 城 A 级 3 行车道数 双向 4 车道（本设计为右幅共 2车道） 4 设计洪水频率 特大桥 1/300、大、中、小桥及涵洞 1/100 5 环境类别 类 6 地震动峰值加速度 震基本烈度度 7 桥面单幅宽度及组成 2m 人行道 撞墙 行道 撞墙 要材料 1、混凝土 序号 构件部位 标号 1 预制主梁 梁间湿接缝 桥面铺装 凝土 +防水粘结层 +10沥青混凝土铺装 4 防撞墙及波形护栏底座 支座垫石 石子砼 6 柱式墩柱、盖梁、墩系梁、台帽、背墙、耳墙 U 台台身 石混凝土 8 桥头搭板 钻孔桩基础 下混凝土 3 2、普通钢筋、钢材及预应力材料 序号 类型 型号 说明 1 普通钢筋及钢材 拉强度分别为 23535400 预应力钢束 直径 拉标准强度 860性模量 E=105弛率为 明： （ 1） 钢筋的技术标准应符合 和 1998 的相关规定。 （ 2） 设计中用到的钢板都采用普通碳素结构钢 (技术标准必须符合 700标准的规定。 （ 3） 焊接钢材应满足可焊性要求。 （ 4） 预应力技术必须符合 5224 2003标准的相关规定。 3、其他材料 材料 型号 说明 支座 采用 式橡胶支座 支座的规格、型号、技术标准应符合公路桥梁板式橡胶支座 (4定 伸缩装置 采用 有关技术特性必须满足公路桥梁伸缩装置( 327 4 涵设计 1、桥梁设计 本桥为曹家湾 1号大桥，上跨南环铁路，与铁路右交角为： 130。本桥桥跨布置为： 740m（预应力砼连续 T 梁）；下部结构桥墩采用柱式墩、桩基础，桥台采用桩柱台、简易台。 2、施工注意事项 （ 1）本桥上跨南环铁路（双线），施工前应做好预案，加强与铁路部门协调，确定主梁架设时间及具体施工方案； T 梁架设后，采取可靠措施确保其稳定，并尽快浇筑湿接缝使各片主梁连成整体；施工期间确保被交铁路的运营安全。 （ 2）桩基施工时应密切监控对南环铁路桥桥墩的影响。 工注意事项 在施工过程中除本设计图中提出的特殊质量要求外，其它质量控制均应符合公路桥涵施工技术规范（ 要求。 1、上部结构 详见图纸设计说明 2、下部结构 序号 注意事项 1 放样之前必须对各里程桩号、桩基坐标、设计高程等数据进行复核计算，如不符，应及复查 2 桩基施工时若发现地质情况与设计不符，应及时通知有关单位共同协商解决 3 桩基成孔后孔径、孔位确认满足设计要求后，才能灌注混凝土 4 为确保桩基质量，成桩后应对桩基进行无破损检验 5 为减少水平土应力，台后填土不得用大型机械推土筑高填压的方法 6 浇筑桥台耳墙、背墙时，注意各预埋钢筋的预埋 7 受力主钢筋接头应错开布置 8 其它未尽事宜，应严格按照有关现行标准、规范执行 5 2 设计方案比选 计指标 序号 设计名称 参数 1 设计速度 40Km/h 2 设计荷载 城 A 级 3 行车道数 双向 4 车道（本设计为右幅共 2车道） 4 设计洪水频率 特大桥 1/300、大、中、小桥及涵洞 1/100 5 环境类别 类 6 地震动峰值加速度 震基本烈度度 7 桥面单幅宽度及组成 2m 人行道 撞墙 行道 撞墙 编制方案 经过详细的考虑，初步确定方案有 3种：先简支后连续 桥 、 装配式预应力混凝土简支 桥、下承式组合体系拱简支梁桥。方案编制如下表：表 26 表 2型 构造 说明 特点 先简 支后 连续 T 型 梁 桥 孔径 布置 全桥分为 3+4=7跨，每跨 40 米（ 3 40m+4 40m），桥长 280米，桥面宽 面设有 2%的横坡。 结构简单 受力明确 节省材料 架设安装方便 结构 构造 全桥采用等跨支承端为等截面，中跨为马蹄形 梁间距 梁宽 梁宽 跨共设 片，全桥 7跨，共计 5片。 桥面 构造 桥面宽 向两车道， 2m 人行道 撞墙行道 撞墙 下部 构造 桥墩均采用双柱式桥墩，基础为钻孔灌注桩基础，桥台采用重力式桥台。 施工 方法 预制厂预制 简支在连续的施工方法。 装配 式预 应力 混凝 土简 支 T 型 梁 桥 孔径 布置 全桥分为 7跨，每跨 40米（ 7 40m），桥长 280米，面设有 2%的横坡，每跨之间留有伸缩缝。 行车稳定 技术成熟 且经济 结构 构造 全桥采用等跨支承端为等截面，中跨为马蹄形 梁间距 梁宽 梁宽 跨共设 片，全桥 7跨，共计 5片。 桥面 构造 桥面宽 向两车道， 2m 人行道 撞墙行道 撞墙 下部 构造 桥墩均采用双柱式桥墩，基础为钻孔灌注桩基础，桥台采用重力式桥台。 施工 方法 预制厂预制 场装配的施工方法。 7 下承 式组 合体 系拱 简支 梁桥 孔径 布置 全桥分为 4跨， 1 40 型梁 +2 1001 40型梁，桥长 280米，面设有 2%的横坡，每跨之间留有伸缩缝。 跨越大 耐久性好 外形美观 自重较大 施工复杂 结构 构造 简支 跨为马蹄形 梁间距 梁宽 梁宽 浇湿接缝 跨共设 片，全桥 2跨，共计 0片。下承式组合体系拱简支梁部分，拱圈采用钢管灌注混凝土结构，由拉锁将桥面板的力传递给拱圈，拉锁每 10米布置一根，共 18根。 桥面 构造 桥面宽 向两车道， 2m 人行道 撞墙行道 撞墙 下部 构造 桥墩均采用双柱式桥墩，基础为钻孔灌注桩基础，桥台采用重力式桥台。 施工 方法 简支 梁，现场装配的施工方法。下承式组合体系拱简支梁部分采用预制拼装的施工方法。 方案的平纵简图如：图 2 2图 2 8 图 2 29 图 2案比选 装配式预应力混凝土简支 桥 有 ：“ 受力明确、结构简单 、 节省材料、架设安装方便 ”等优点，这些特点使得 工期大大缩短 ，同时因为其简洁性使其具有桥下视觉效果好的 优点 。从工程实际来看：“ 我国公路 、道路 上修建 得 最多 的 ， 技术成熟，且 经济 ”。构件在预制厂预制， 可在 同一地方批量 生产 ，从而不需要 在高空 的情况下 进行构件 的 制作，质量 也得到保证 ， 同时可以大大节约了施工模板， 从而降低成本 。另外， 装配式预应力混凝土简支 桥 的施工周期较短，施工难度较小，加快整个工程的进度。但是 简支 桥需要设置很多的支座和伸缩缝，行车稳定性很差，且支座和伸缩缝的后期维护麻烦。 下承式组合体系拱简支梁桥虽然有 ： 跨越能力大 ， 耐久性好 ， 外形美观 的优点。但是也有： 自重较大， 建筑空间大， 施工工序多 且复杂的缺点，况且桥下有铁路穿过， 增加了施工难度，同时也破坏的整体的美观性。 然而， 先简支后连续 桥既具有装配式预应力混凝土简支 桥的所有优点又大大减少了伸缩缝的数量，增加了行车的稳定性和舒适性， 也减少了支座和伸缩缝的后期维护量。故综合各个方面考虑，秉承“安全、适用、技术先进、经济、美观”的设计五大原则，选择 先简支后连续 桥 。 10 3 上部结构计算 上部主梁计算采用桥梁计算软件（ 模计算。 模前期准备 计资料 1、 桥梁跨径及桥宽 序号 项目 参数 说明 1 标准跨径 40m 桥墩中心距离 2 主梁全长 边跨 跨 计现浇段 3 计算跨径 边跨 跨 座间距离 4 桥面净宽 2 m 2、 设计荷载 序号 荷载类型 参数 说明 1 汽车荷载 城市 A 级 P=300 人群荷载 3 每延平方米重量 3 每侧人行护栏 延米重量 4 防撞护栏 延米重量 11 载内力计算 1、恒载集度 （ 1）自重 : 自重由桥梁计算软件迈达斯（ 动计算。 （ 2）二期荷载： 人群荷载当作二期荷载平均加载到 5 片梁上。 所以， 53（1 湿接缝： 一侧护栏： ： 桥面铺装：若将桥面铺装荷载均摊给五片主梁，则： 人行道： 故，二期荷载集度为： i 2、恒载内力 恒载内力由桥梁计算软件迈达斯（ 行计算。 12 型建立 模步骤简述 采用梁格法建立模型，模型共有 5 联，每联分为三跨，每跨 40 米；模型包括上部结构、支座、下部结构。模型截面有跨中截面、梁端截面、变截面、横隔梁截面、盖梁截面以及桩截面。全模型有 901 个节点， 969 个单元，定节点分单元顺序为：先定跨再定横隔板和负弯矩最后划分小单元。预应力钢筋每片 T 梁 8 根，其中 5 根正弯矩预应力钢筋， 3 根负弯矩预应力钢筋，同时钢束有 7 束、 8 束和 9 束。具体参数如下： 表 3梁端部截面特性 A(m 2) m 2) m 2) z(+)(m) z(-)(m) xx(m 4) m 4) m 4) y(+)(m) y(-)(m) 3 表 3梁中部截面特性 A(m 2) m 2) m 2) z(+)(m) z(-)(m) xx(m 4) m 4) m 4) y(+)(m) y(-)(m) 3截 截面特性 4 A(m 2) m 2) m 2) z(+)(m) z(-)(m) A(m 2) m 2) m 2) z(+)(m) z(-)(m) xx(m 4) m 4) m 4) y(+)(m) y(-)(m) m 4) m 4) m 4) y(+)(m) y(-)(m) 3面表格 序号 类型 形状 名称 面积 长 1 设 计 截 面 梁 端部 设 计 截 面 梁 中部 变 截 面 截 面前 变 截 面 截 面后 数据库 /用户 隔 板 数据库 /用户 梁 数据库 /用户 3力荷载工况详情 号 名称 类型 说明 1 自重 施工阶段荷载 ( 2 二期荷载 施工阶段荷载 ( 3 正预应力 施工阶段荷载 ( 15 4 负预应力 施工阶段荷载 ( 5 系统升温 温度 (T, 6 系统降温 温度 (T, 7 系统梯度 温度梯度 ( 表 3性连接详情 号 节点 1 节点 2 类型 角度 31 3 827 一般 0 32 170 831 一般 0 33 335 835 一般 0 34 500 839 一般 0 35 665 843 一般 0 36 2 826 一般 0 37 168 830 一般 0 38 333 834 一般 0 39 498 838 一般 0 40 663 842 一般 0 41 25 829 一般 0 42 212 833 一般 0 43 377 837 一般 0 44 542 841 一般 0 45 707 845 一般 0 46 5 828 一般 0 47 172 832 一般 0 48 337 836 一般 0 49 502 840 一般 0 50 667 844 一般 0 51 858 866 刚性连接 0 52 862 854 刚性连接 0 53 854 862 刚性连接 0 54 859 867 刚性连接 0 55 855 863 刚性连接 0 56 860 868 刚性连接 0 57 856 864 刚性连接 0 58 861 869 刚性连接 0 59 857 865 刚性连接 0 16 表 3工阶段详情 序号 名称 工作部位 持续时间 1 施工阶段 1 下部结构 持续时间 54 天； 2 施工阶段 2 先简支 持续时间 40 天； 3 施工阶段 3 合拢 持续时间 40 天； 4 施工阶段 4 横隔梁 持续时间 40 天； 5 施工阶段 5 张拉负弯矩 持续时间 20 天； 6 施工阶段 6 换支座 持续时间 20 天； 7 施工阶段 7 加二期荷载 持续时间 20 天； 8 施工阶段 8 长期收缩徐变 持续时间 3650天； 各施工阶段激活组具体情况 表 3元组 组名称 下部结构 先简支 合拢 横隔梁 张拉负弯矩 换支座 加二期荷载 长期收缩徐变 A T A T A T A T A T A T A T A T 横隔梁 O O O O O O T 梁 O O O O O O O O 连接段 O O O O O O O 下部结构 O O O O O O O O O 17 表 3界组 组名称 下部结构 先简支 合拢 横隔梁 张拉负弯矩 换支座 加二期荷载 长期收缩徐变 A T A T A T A T A T A T A T A T 永久支座 O O O O O O O O O 临时支承 O O O O O X 永久支承 O O O O 下部连接 O O O O O O O O O 表 3载组 组名称 下部 结构 先简支 合拢 横隔梁 张拉 负弯矩 换支座 加二期 荷载 长期收 缩徐变 A T A T A T A T A T A T A T A T 自重 O O O O O O O O O 二期 O O O 正预应力 O O O O O O O O 负预应力 O O O O O 18 型效果 模型正立体图 模型左里面图 模型三维立体图 19 一片 T 梁预应力钢筋布置图 反力图 20 一跨位移图 一跨简支梁弯矩图（未加预应力） 一跨简支梁弯矩图（加预应力） 21 使用阶段一跨内力图 型计算书 模型计算书由桥梁计算软件自行输出，本设计已全部满足条件要求，本机算书只输出一跨中的一片 T 梁作为例子，计算书如下： 22 计算书 计算 : 核 : 核 : 22 二零一六年 五月 23 1. 设计规范 公路工程技术标准 (01公路桥涵设计通用规范 (60公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 (62公路桥涵地基与基础设计规范 (63公路桥梁抗震设计细则 ( 2. 设计资料 使用程序 : 006 ( o. 1 ) 截面设计内力 : 3 维 构件类型 : 全预应力 公路桥涵的设计安全等级 : 一级 构件制作方法 : 预制 3. 主要材料指标 混凝土 强度等级 弹性模量 (容重 (kN/线膨胀系数 标准值 设计值 预应力钢筋 预应力钢筋 弹性模量 (容重 (kN/线膨胀系数 f束 7 8 24 束 9 普通钢筋 普通钢筋 弹性模量 (容重 (kN/f. 模型简介 （一跨） 单元数量 : 梁单元 340 个 节点数量 : 323 个 钢束数量 : 40 个 边界条件数量 : 4 个 施工阶段 : 8 个 步骤名称 结构组 边界组 荷载组 激活 钝化 激活 钝化 激活 钝化 下部结构 下部结构 - 永久支座 下部连接 - 自重 - 先简支 T 梁 - 临时支承 - 正预应力 - 合拢 连接段 - - - - - 横隔梁 横隔梁 - - - - - 张拉负弯矩 - - - - 负预应力 - 25 换支座 - - 永久支承 临时支承 - - 加二期荷载 - - - - 二期 - 长期收缩徐变 - - - - - - 成桥阶段 活荷载类型 车辆荷载名称 车辆荷载类型 描述 50) 50) 7 车道荷载 跨径 20150m 冲击系数 : . 温度荷载 1) 系统温度 : , 2) 温度梯度 单元 荷载工况 ) ) 所有单元 系统梯度 . 荷载组合说明 荷载工况说明 静力荷载工况 号 名称 类型 描述 1 自重 施工阶段荷载 ( 2 二期荷载 施工阶段荷载 ( 3 正预应力 施工阶段荷载 ( 26 4 负预应力 施工阶段荷载 ( 5 系统升温 温度 (T, 6 系统降温 温度 (T, 7 系统梯度 温度梯度 ( 移动荷载工况 号 名称 描述 1 荷载组合说明 荷载工况名称 名称 描述 合计 (变二次 (荷载 (缩一次 (M1 统梯度 束二次 ( 27 T 系统降温 荷载组合 名称 激活 弹性 描述 极限荷载 承载能力极限状态 6. 验算结果表格 （一片 T 梁） 使用阶段正截面抗弯验算 单元 位置 最大 /最小 组合名称 类型 验算 4 I 最大 极限荷载 K I 最小 极限荷载 K J 最大 极限荷载 K J 最小 极限荷载 K I 最大 极限荷载 K I 最小 极限荷载 K J 最大 极限荷载 K J 最小 极限荷载 K I 最大 极限荷载 K I 最小 极限荷载 K J 最大 极限荷载 K 28 6 J 最小 极限荷载 K I 最大 极限荷载 K I 最小 极限荷载 K J 最大 极限荷载 K J 最小 极限荷载 K I 最大 极限荷载 K I 最小 极限荷载 K J 最大 极限荷载 K J 最小 极限荷载 K I 最大 极限荷载 K I 最小 极限荷载 K J 最大 极限荷载 K J 最小 极限荷载 K 0 I 最大 极限荷载 K 0 I 最小 极限荷载 K 0 J 最大 极限荷载 K 0 J 最小 极限荷载 K 5 I 最大 极限荷载 K 5 I 最小 极限荷载 K 5 J 最大 极限荷载 K 29 25 J 最小 极限荷载 K 6 I 最大 极限荷载 K 6 I 最小 极限荷载 K 6 J 最大 极限荷载 K 6 J 最小 极限荷载 K 7 I 最大 极限荷载 K 7 I 最小 极限荷载 K 7 J 最大 极限荷载 K 7 J 最小 极限荷载 K 8 I 最大 极限荷载 K 8 I 最小 极限荷载 K 8 J 最大 极限荷载 K 8 J 最小 极限荷载 K 9 I 最大 极限荷载 K 9 I 最小 极限荷载 K 9 J 最大 极限荷载 K 9 J 最小 极限荷载 K 0 I 最大 极限荷载 K 0 I 最小 极限荷载 K 0 J 最大 极限荷载 K 30 30 J 最小 极限荷载 K 1 I 最大 极限荷载 K 1 I 最小 极限荷载 K 1 J 最大 极限荷载 K 1 J 最小 极限荷载 K 2 I 最大 极限荷载 K 2 I 最小 极限荷载 K 2 J 最大 极限荷载 K 2 J 最小 极限荷载 K 5 I 最大 极限荷载 K 5 I 最小 极限荷载 K 5 J 最大 极限荷载 K 5 J 最小 极限荷载 K 6 I 最大 极限荷载 K 6 I 最小 极限荷载 K 6 J 最大 极限荷载 K 6 J 最小 极限荷载 K 7 I 最大 极限荷载 K 7 I 最小 极限荷载 K 7 J 最大 极限荷载 K 31 57 J 最小 极限荷载 K 8 I 最大 极限荷载 K 8 I 最小 极限荷载 K 8 J 最大 极限荷载 K 8 J 最小 极限荷载 K 9 I 最大 极限荷载 K 9 I 最小 极限荷载 K 9 J 最大 极限荷载 K 9 J 最小 极限荷载 K 0 I 最大 极限荷载 K 0 I 最小 极限荷载 K 0 J 最大 极限荷载 K 0 J 最小 极限荷载 K 1 I 最大 极限荷载 K 1 I 最小 极限荷载 K 1 J 最大 极限荷载 K 1 J 最小 极限荷载 K 2 I 最大 极限荷载 K 2 I 最小 极限荷载 K 2 J 最大 极限荷载 K 32 62 J 最小 极限荷载 K 3 I 最大 极限荷载 K 3 I 最小 极限荷载 K 3 J 最大 极限荷载 K 3 J 最小 极限荷载 K 4 I 最大 极限荷载 K 4 I 最小 极限荷载 K 4 J 最大 极限荷载 K 4 J 最小 极限荷载 K 5 I 最大 极限荷载 K 5 I 最小 极限荷载 K 5 J 最大 极限荷载 K 5 J 最小 极限荷载 K 6 I 最大 极限荷载 K 6 I 最小 极限荷载 K 6 J 最大 极限荷载 K 6 J 最小 极限荷载 K 7 I 最大 极限荷载 K 7 I 最小 极限荷载 K 7 J 最大 极限荷载 K 33 67 J 最小 极限荷载 K 8 I 最大 极限荷载 K 8 I 最小 极限荷载 K 8 J 最大 极限荷载 K 8 J 最小 极限荷载 K 9 I 最大 极限荷载 K 9 I 最小 极限荷载 K 9 J 最大 极限荷载 K 9 J 最小 极限荷载 K 0 I 最大 极限荷载 K 0 I 最小 极限荷载 K 0 J 最大 极限荷载 K 0 J 最小 极限荷载 K 1 I 最大 极限荷载 K 1 I 最小 极限荷载 K 1 J 最大 极限荷载 K 1 J 最小 极限荷载 K 2 I 最大 极限荷载 K 2 I 最小 极限荷载 K 2 J 最大 极限荷载 K 34 72 J 最小 极限荷载 K 3 I 最大 极限荷载 K 3 I 最小 极限荷载 K 3 J 最大 极限荷载 K 3 J 最小 极限荷载 K 4 I 最大 极限荷载 K 4 I 最小 极限荷载 K 4 J 最大 极限荷载 K 4 J 最