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增城 大桥 引桥 施工图 设计

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1 车辆与大跨度箱梁桥动力相互作用的计算机模拟车辆与大跨度箱梁桥动力相互作用的计算机模拟 雷汞，莫学祥 加拿大，渥太华，渥太华大学土木工程系，南屯组加拿大，渥太华，渥太华大学土木工程系，南屯组 6N56N5 摘要：在与道路交通相关的移动车辆荷载下，可引起对桥梁结构动态运行状况的显著影响，特别是大跨度桥梁来说。当前研究的主要目标是研究由交通荷载引起的大跨度箱梁桥的动力响应。在研究中，利用了有限元技术建立桥梁系统的三维数学模型，对于车桥动力相互作用的分析，车辆被建模成为一个更加接近实际的三轴和六轮系统模型，以及导出相应的动态相互作用方程组。一座桥梁中桥与车辆间的相互作用是受多种因素影响的。 目前的研究主要是集中在一下这些因素上，比如说：车辆行驶速度、车辆阻尼比、多条车道、车辆和桥梁的质量比和桥梁动力特性等。通过对几个箱形梁桥的例子进行了案例研究，其中包括联邦大桥世界上最长的箱形梁桥，来调查这些因素的影响。 关键词：振动，箱梁桥，大跨度桥梁与车辆的相互作用，有限元分析 简介 箱型梁桥和上承式桥梁对中、大跨度桥梁，已被证明是非常有效的结构形式， 这些桥梁一般包括由预应力混凝土或者加筋混凝土的互相关连的板单元或钢结构组成， 或通过它们之间的组合， 来提供足够的抗弯强度和抗扭转载荷的结构。箱梁桥通常是能给人美感，且箱梁桥可以很容易地遵循计划中的任何调整的要求，且需要的维修量相对其他类型的桥梁也较小。 箱梁桥往往显的比其他类型的桥梁更加苗条和灵活，有韧性。因此，应该将注意力集中在如何避免产生过大的加速度和动态挠度这些易导致行人不适和关心的问题上来。 通常的说， 在以扭转为主导模式的桥梁中， 特别是人行道的位置，动态挠度会产生更为显著的影响， 这种模式往往会使人们在对行人在使用桥梁时候产生的振动和舒适性水平产生更加不利的影响。一座桥梁的加速度等级同样与伸缩振动模式有直接的联 2 系。由于人体的感觉和行人的舒适性会因加速度产生显著的影响。因此必须不惜一切代价来避免这种扭转模式。 近年来，为了更好地了解箱梁桥在交通负荷作用下的动态行为，我们已经尽了相当大的努力。在以往的研究中，车辆通常也被建模为：移动的荷载，移动质量或簧载质量。只有少数的研究者应用了 3D 立体的车辆模型。以前的研究大多集中在中短跨度的箱梁桥上， 对大跨度箱梁桥来说这些应用在中短跨径上的信息有很少的使用价值。 一些关键参数， 如车速和桥梁动力特性在以前就进行过调查，然而，当考虑在多车道上移动的更加接近现实的车辆模型和车辆的减震效果时，很少有信息是公开的。 因此， 箱梁桥自由振动分析的主要目标是探讨关键的参数和对桥梁动力效应的影响。一些箱梁桥的例子，其中包括一个真正的大跨度箱梁桥在内，通过使用他们的研究动态的上述数值模型进行研究。车辆被建模为一个更加逼真的三轴，六轮系统。一个全面的辅助指标的研究也将用来调查关键的执行参数。有限元法已应用于这项研究，以获得桥梁和车辆系统的分析模型。自然频率及箱形梁桥的动力响应将会用来评估这种分析模型 1 箱形梁桥建模 两箱形梁桥，即桥 A 和联邦桥，是本次的研究对象。桥 A，如图所示 1 所示，为 9。35 米宽，2。45m 宽的等间距的双刚细胞和混凝土桥面厚 200 毫米的简支梁桥。为了用一个相对较低的频率来减少箱梁桥的变形，在箱梁桥的两端都提供了一块厚 12 毫米的实心板隔膜。贯穿整个研究过程中的箱梁桥的几何尺寸的变化是以次截面为依据的。 图 1 桥梁(单位：m) 3 长为12.9公里的联邦大桥是世界上最长的预应力混凝土箱梁桥,它建设在咸水中，为横跨加拿大东部的森伯兰海峡提供了公路交通联系。对于这样一个典型的跨径， 每个支柱都通过上部结构严格的连接起来， 形成一个 250m 的入口框架。在每一个桥墩之上都有一个 96m 的悬臂结构。通过海运重复这些入口框架生产21 片相同的框架。这些结构通过 60m 的简支 dropin 跨径连接起来。在此次分析中，主跨径的入口框架被采用。就像在图二中所表示的一样，桥梁的交叉连接处是一个预压的单箱单室不规则四边形。桥梁的总宽度是 12m，其中包括 11m 的车道宽。上部结构的深度从跨中处的 4.5m 变化到桥墩处的 14m。为了降低在低频率下的扭转振动，在每个桥墩的交叉连接处都用 A 精致钢进行加强。 图 2 联邦桥（单位：m） 桥梁被建成一个 3D 不连续的有限元模型。桥梁甲板，箱梁和横隔板被建模成一个 8 节点的壳结构单元。每个壳单元的节点都包含六个自由度。在 x、y 和z 方向的 ie 装换和围绕 x、y、z 轴的旋转。 2 车辆模型 对车桥 D 动态相互作用的分析中，车辆被建模成一个三轴和六车轮系统，如图 3 所示。车身包括被当做集中荷载的一个拖拉机和一个拖车，通过一个弹簧系统和粘贴在三个车轴上的支撑。质量为 m2 的图噢拖车点 D 处，点 D 位于质量为m1 的拖拉机,减震器提供粘贴力。轴，车轮，刹车系统，被轮子支撑的暂停系统，总是与桥表明接触。 4 图 3 车辆模型 在车辆系统中，有五个独立的自由度。即，dz1 转换 x1 转角 有弹性的质量为 m2 的转角。和簧载质量方面的纵轴平方米翻译 dz2 和旋转 x2x 沿运动方向，横向的 Y 轴，垂直轴 z 的关于大规模平方米， y2，Y 旋转有关上述五个自由度的独立 无弹性的 质量 m3 和质量 m4。即质量 m5 假设集中于三轴的中心处，相互不影响的，m3 能够经受 dz3 的垂直作用和 Q3 的旋转。同样的，m4 和 m5 和 m3也是一样。 既然 m3， m4。 m5 都不受弹簧的支撑， 车轮总是与桥面进行连接。 dz3, x3, dz4, x4, dz5 和 x5 不是独立的，但在与车轮和桥梁表面的联系点的竖直运动有关联。因此，桥梁车辆系统的总共自由度是 N+5，其中，N 是桥梁结构的自由度的个数。 对数值分析，这个车辆模型的物理特性如表 1 中所示。 表格表格 1 1 车辆的物理特性车辆的物理特性 5 3 自由振动分析 一个箱梁桥的动态特征，包括它的自然属性，振动模式形状，和力学阻尼特性是很重要的特性，这些特性在交通荷载的作用下能够显著的影响它的稳定性。被定义成相对桥梁的宽度的桥梁甲板的长度的比率的比率是影响其自然特性和模型形状的关键参数。作为桥面长度和宽度的比值，长宽比是一个影响自然频率和振型的关键参数。在这个研究中，桥梁的比率系数从 2 变化到 4。与 18.7m、28.5m 和 37.4m 长的跨径一致。在联邦桥中，这个比率更是高达 36。 表格二列出了桥 A 和联邦桥的振动模式的前 18 位的自然振动特性， 正如数据显示的一样，桥的高宽比的增加导致振动频率的显著降低。对于短跨径的桥梁，较低的振动频率是横向弯曲或者扭转或者两个纵向弯曲的组合。 纵向弯曲在较高振动的模式中起主导作用，但与横向弯曲或扭转混合了。对于大跨径桥梁在较低的振动平率下是纯纵向弯曲。在高振动频率下，其主要变形同样是纵向弯曲但偶尔会结合横向弯曲和扭转。 4 强迫振动分析 对于目前影响桥梁反应的强迫振动分析研究的重点集中在以下几个方面 （一）车辆在桥上的数量和他们的旅行途径； 6 （二）高宽比 （三）车辆行驶速度 （四）车辆阻尼比 （五）质量比作为车辆的总质量比的桥梁总质量的定义 所有经受交通荷载的桥梁的所有反应都是依靠在横载作用下的平衡条件。 这些结果被评估通过峰值加速度和中跨绕度的放大系数（在同等车辆荷载下，对移动车辆下的最大动态反应的比率） 4.1 交通荷载模式的影响 通过分析联邦大桥和跨径 37.4m 的 A 桥的反应来研究交通荷载下模式的影响，桥的阻尼比假设为 0.02。桥梁包括两个行车道。如图（四）所示的考虑四个荷载工包括： （1）一卡车沿桥梁中心线行驶（2）一辆卡车沿着车道中心行驶况(3)两辆卡车同时沿着车道的中心线并排的行进。 （4）四两卡车沿着车到的中心线行进，其中两辆在一条线上，另外两辆在另外一条车道上。桥梁模型然后就设计成一辆至四辆卡车以 70km/h 的匀速度下在光滑的桥面上从桥梁的左侧移到右侧。对于桥梁 A，由于其跨径较短，只考虑了首先的三个负载模式，结果如表格3 所示。 图 4 车辆荷载模型 表格表格 3 3 在车速等于在车速等于 70km/h70km/h 下的箱梁桥的跨中变形即加速度峰值下的箱梁桥的跨中变形即加速度峰值 7 在表格中可以看到动态响应峰值对所有的荷载模式来说要比静态响应峰值要大一些。偏心交通荷载下产生的响应要比在中央荷载下产生的响应要大一些。如预料的一样，增加卡车的数量会产生更大的变形峰值。我们还能观察到，对于桥梁模型来说，一辆沿着桥中心线移动的卡车产生了最大的桥梁加速度，A 桥似乎比联邦桥偏心交通荷载更加敏感， 这也表明桥梁原型对不同的荷载方式有明显的桥梁动态反应。 4.2 车速和长宽比的影响 通过分析 442m 跨长且有着 36 长宽比的联邦桥和有 18.7m，28.5m，37.4m长的跨径且各自长宽比分别为 2,3,4 的桥 A 的动态响应，来调查车速和长宽比的影响，桥梁的阻尼比假设为 0.02，采用负载情况 1，其中一辆卡车移动沿桥梁中心线移动。 图 5 显示的是汽车速度从 20km/h 到 120km/h 的距离挠度的峰值放大系数和峰值加速度的变化。 从图中我们可以看到在一些案例中桥车相互作用降低了动态响应， 然而在其他案例中却高了，其中有很显著的变化。大体上，随着车速的增加其动态效应也有升高的趋势，在较低车速下的桥车相互影响作用相对于车速较大情况下，动态放大系数显得不明显一些。 车辆速度（km/h） (a) 车辆速度 vs。距离I 8 车辆速度 （b）车辆速度 VS 加速度 图 5 不同车速下的动态系数和峰值加速度 不同长宽比的桥梁在不同的车速下有着峰值距离。 对桥 A 来水， 最大的距离是在近似车速 120km/h，80km/h，和 70km/h 和其各自对应的长宽比 2,3,4 的条件下获得的。对于联邦桥，它的距离在车速达到 105km/h 左右时高达 1。38。在卡车在高速行驶下的状况下， 联邦桥的峰值距离比桥 A 要大得多， 这也表明了长跨径桥梁相对于短跨径桥梁在车桥的互相影响方面更加的突出。然而，由于桥梁越长其主弯曲模式的现实，大跨径桥倾向于形成较低的加速度。 4.3 汽车阻尼比的影响 图 6 展示了挠度的放大系数和联邦桥在经受 1 荷载作用下的加速度，荷载 1的汽车阻尼比从 0。0 变化到 0。1，相对应的车速从 20km/h 到 120km/h。可以观察到汽车阻尼比的增加降低了桥梁的响应，但其效果并不是很明显。此外，车辆阻尼比的引用并没有改变在变化的车速下桥梁响应的本性。 车辆速度（km/h） (a) 车速 VS 最大距离 9 车速(km/h (b) 车速 VS 加速度 图 6 车辆阻尼比对桥梁响应的影响 4.4 质量比的影响 通过分析联邦桥在二荷载作痛下的反应，研究了质量比的影响。卡车质量的两个案例，质量 1 和质量 2，已经被计算了。质量 1 用的是表格 1 的确切的物理参数。质量 2 采用了质量 1 的大部分性质但是相应的将加倍了卡车的质量。大桥的桥面结构质量近似的是 17.5x 10kg,因此， 对质量 1 和质量 2 的桥梁上部结构的质量比分别为 0.002 和 0.004，结果如图 7 中的插图所示，图 7 显示的是卡车速度的功能距离和加速度。 车速 （a） 车速 VS 加速度 10 车速（km/h） (b)车速 VS 最大距离 图 7 质量比对桥梁抗震的影响 通过比较两个卡车质量下的响应曲线，可以发现两个很重要的特征。首先，增加卡车的质量对桥梁加速度的增加有显著影响。其次，增加卡车的质量也许能够增加距离或者减少距离。在较高的卡车速度下，质量 2 会比质量 1 产生更大的距离。通常说来，卡车质量确实会影响距离和加速度在方法中一样多。 5 5 结论结论 基于上述对箱梁桥的车桥相互影响的研究调查，可以得到以下的结论。 （1）车桥的相互作用技能增加也能降低桥梁响应，变化也很明显。特大跨径桥梁相对于中短跨径的桥梁对相互作用的影响显的更加突出。 （2）越长的桥梁在动态模式下会有越低的频率，结果也导致越低的桥梁加速度。 （3）增加的车辆阻尼降低桥梁的响应但是其降低程度不是很明显。 （4）总体上，桥梁的动态响应随着车速的增加而增加。与车桥相互影响的动态 放大系数，较高车速时相对于较低车速下显的更加明显。 （5）交通荷载模式在模仿箱梁桥的动态影响时起着重要的作用。偏心的交通荷 载相对于中心交通荷载能够产生更大的桥梁动态响应。 增加卡车的数量最终导致动态效应的增加。将卡车分布于多车道时能够降低桥梁的动态效应。 11 参考文献参考文献 1 Cheung M S, Megnounit A。 Parametric study of design variations on the vibration modes of box girder bridges。 Can。 J。 Civ。 Eng。, 1991, 18: 789-798。 2 Cheung M S, Tadros G。 S, Brown T, et al。 Field monitoring and research on performance of the Confederation Bridge。 Can。 J。 Civ。 Eng。, 1997, 24: 951-962。 3 Humar J L, Kashif A M。 Dynamic response of bridges un- der travelling loads。 Can。 J。 Civ。 Eng。, 1992, 20(2): 287-298。 增城大桥引桥施工图设计 摘要 本施工图设计为增城大桥引桥施工图设计，采用先简支后连续施工方法进行施工。先简支后连续梁桥是当前正在推广应用的一种新型桥梁，该桥型的设计与施工工艺是我们桥梁工程师所必须掌握的。先简支后连续梁桥结构较简单,施工方便,有利于采用工业化大规模预制生产并用现代化的起重设备进行安装,大大节约了现浇用的模板支架等材料,降低了劳动强度,缩短工期,同时,桥面无断点,行车舒适且支点负弯矩的存在使跨中正弯矩明显减少而减少材料用量及结构自重,从而达到材料最省,造价最低,工期最短,寿命最长的最优效果。 本桥设计跨度为 4*45m 先简支后连续 T 型梁桥，分两幅，每幅设置三车道，由六片 T 梁组成。主梁 T 梁高度 2.7m，翼缘板厚度 0.16m，腹板厚度 0.2m. 其次，利用 Midas 软件分析各荷载工况下的内力（包括自重、汽车、人群、温度、支座沉降等） ，自动生成荷载组合内力。利用短期作用效应组合内力，按照抗裂性要求估算预应力钢筋数量，进行布置和调整。 再次，重新计算荷载组合内力(本次组合比上次多了预应力次内力和收缩徐变次内力两项)。进行截面承载力验算，查看验算结果。若未通过，则需调整预应力筋或修改截面尺寸，直至全部通过。 关键字：简支变连续；Midas；预应力；荷载组合；承载力验算 THE CONSTRUCTION DESIGN OF BRIDGE APPROACH OF ZENGCHENG GRAND BRIDGE ABSTRACT This construction drawing design is the the design of bridge approach of Zengcheng Grand Bridge.The use of construction methods is first simply supported and then continuous support .Simply supported and continuous T- beam bridge is a kind of new bridge that is currently promote and this kind of bridge design and construction process is one of the processes that bridge engineers must master.Simply supported and continuous T- beam bridge is relatively simple compared with others.Easy for construction.it is conducive to the use of industrial large-scale precast production and can use modern lifting equipment for installation.as a result ,A significant reduction in materials such as a stent material that used to cast-in-place.not only Reduce the labor intensity.but also shorten the construction period.at the same time,there is no breakpoint with the Deck.Driving comfort .The presence of fulcrum negative moment reduce the mid-span positive bending moment significantly so as to reduce the amount of material and structure weight.So as to achieve the most material, the lowest cost , shortest duration , the optimal effect of the longest life expectancy. The bridge span of the design is 4 * 45m simply supported continuous T- beam bridge. The bridge is divided into two in the landscape orientation.Each contains three lanes.Consisting of six T-beam.The height of the main T beam is 2.7m, and with flange plate thickness of 0.16 m and web thickness 0.2m. Second, using Midas software load conditions of internal forces (including the weight of cars, the crowd, temperature, bearing settlement), automatic generation of load combinations of internal forces. Use of short-term effects effects of combination of internal forces, and to estimate the number of prestressed reinforcement, layout and adjustment requirements in accordance with the crack resistance. Again, recalculate the load combination of internal forces (the combination more than the last of the prestressed internal force and contraction creep internal forces of two). Section bearing capacity checking, the view of checking the results. If not passed, then need to adjust the prestressing tendons or modify the section size, until it all passed. Key words:The continuous bridge after simply supported; Midas; prestressing force；combination of load; the calculation of bearing capacity 目 录 1 绪论.1 增城增城大桥引桥施工设计图大桥引桥施工设计图 学生姓名： 易 驹 班 级： 桥梁 0801 班 学 号： 200818020126 指导教师： 田仲初、彭涛 长沙理工大学土木与建筑学院长沙理工大学土木与建筑学院 2012 年年 06 月月 - 1 - 设计设计说明说明 一、技术标准与设计规范一、技术标准与设计规范 1、 公路工程技术标准JTG B01-2003 2、 公路桥涵设计通用规范JTG D60-2004 3、 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范JTG D62-2004 4、 公路桥涵施工技术规范JTJ041-2000 5、 预应力混凝土用钢绞线 GB/T5224-2003 6、 公路交通安全设施设计技术规范 （JTG D81-2006) 二、技术指标二、技术指标 主要技术指标表 公路等级 高速公路 路基宽度 分离式路基 24.5m 设计荷载等级 公路级 车道数 3 桥面净宽(m) 净 11.0 跨径(m) 45 斜交角 0 一幅桥梁片数 6 梁间距(m) 2.2 预制梁长 中跨为 44.6m,边跨为 44.4m 预制梁高 2.7m，沥青铺装 110mm 环境类别 类、类 三、主要材料三、主要材料 1、混凝土 (1) 水泥：应采用高品质的强度等级为 52.5,42.5 的硅酸盐水泥或普通水泥，同一座桥的预制梁应采用同一品种水泥，不得采用复合水泥或变质水泥。 (2) 粗骨料：应采用连续级配，碎石宜采用锤击式破碎生产。碎石最大粒径不宜超过 20mm，以防混凝土浇筑困难或振捣不密实。 (3) 混凝土：预制主梁及横隔梁、湿接缝、封锚端、墩顶现浇连续段均采用C50，桥面现浇混凝土采用 C40，桥面铺装采用沥青混凝土。 2、普通钢材 普通钢筋采用 R235 和 HRB335 钢筋，钢筋应符合钢筋混凝土用热轧光圆钢筋 （GB13013-1991）和钢筋混凝土用热轧带肋钢筋 （GB1499-1998）的规定。凡钢筋直径大于等于 12mm 者，采用 HRB335 热轧带肋钢； 凡钢筋直径小于12mm 者，采用 R235 (A3)钢。钢板应符合碳素结构钢GB7001988 规定的Q235 钢板。 本册图纸中 R235 钢筋主要采用了直径 d=8mm 与 d=10mm 两种规格；HRB335 钢筋主要采用了直径 d=12、16、20、25、28mm 五种规格。 3、预应力钢筋 采用 预应力混凝土钢绞线 （GB/T5224-2003） 标准的低松弛高强度钢绞线， 其抗拉强度标准值 fpk =1860MPa， 公称直径 d=15.2mm， 弹性模量 Ep=1.95105 MPa，松驰率 0.015，松驰系数 0.3。 本册图纸中预制 T 梁正弯矩钢束采用 OVM115-8 型，钢束控制张拉力0.72conpkf=1339.2MPa；预制梁在墩顶处的负弯矩钢束采用 BM15-6 型，钢束控制张拉力0.72conpkf=1339.2MPa； 4、锚具用材料 预制 T 梁正弯矩钢束采用 15-8 型系列锚具及其配套设备，预应力管道按朔料波纹管考虑，计算用管道摩阻系数 0.15，偏差系数 0.0015；预制梁在墩顶处的负弯矩钢束采用 BM15-6 型扁锚及其配套设备，管道采用扁形朔料波纹管成- 2 - 型。朔料波纹管钢带厚度不应小于 0.35mm。锚具变形、钢筋回缩按 6mm 计算。 5、支座 可采用板式橡胶支座或盆式橡胶支座， 其材料和力学性能均应符合 公路桥梁板式橡胶支座JT/T4-2004 等相关标准的规定。寒冷地区的桥梁应采用天然橡胶制作的板式橡胶支座。 四、设计要点四、设计要点 1、本通用图的结构体系为先简支后结构连续，预制梁部分按全预应力构件设计，负弯矩区由预应力钢筋承受负弯矩，现浇段上缘按照部分预应力 A 类构件设计，下缘按照钢筋混凝土构件设计。 2、设计计算采用平面杆系结构计算软件计算，横向按刚接梁考虑，并采用空间结构计算软件复核。 3、计算时考虑支座不均匀沉降 1cm 和竖向梯度温度效应，竖向梯度温度按 T1=12.80C，T2=5.260C。 4、一片梁梁端支点最大反力： 部位 恒载（KN） 恒+汽（KN） 中梁反力 设支座端 942 1362 结构连续端 2247 2879 边梁反力 设支座端 905 1463 结构连续端 2039 2899 5、本套图纸设计中桥面现浇层采用 8 绑扎钢筋，数量按 8 绑扎钢筋计算，使用时也可采用规格为 10 10cm，6 带肋钢筋网。 五、施工要点五、施工要点 有关桥梁的施工工艺、材料要求及质量检查标准，除按公路桥涵施工技术规范 （JTJ041-2000）有关条文办理外，还应特别注意以下事项： 1、主梁预制 1） 浇筑主梁混凝土前应严格检查伸缩缝、 支座预埋钢板等预埋件是否齐全，确定无误后方能浇筑。施工时，应保证预应力孔道及钢筋位置的准确性，控制混凝土骨料最大粒径不得大于 20mm。梁端 2 米范围内及锚下混凝土局部应力大、钢筋密、要求早期强度高，特别是锚下混凝土，应充分振捣密实，严格控制其质量。 2）为了防止预制梁上拱过大，预制梁与桥面现浇层由于龄期差别而产生过大收缩差，存梁期不应太长，计算上按 90 天控制，存梁期密切注意梁的累计上拱值，若超过计算值 10mm，应采取控制措施。预制梁应设置向下的二次抛物线反拱。预制 T 梁在钢束张拉完成后、各存梁期跨中上拱度计算值及二期恒载所产生的下挠值如下表所示，施工单位可根据工地的具体情况（如存梁期、砼配合比、材料特性及地区气候等）以及经验设置反拱。反拱值的设计原则是使梁体在二期恒载施加前上拱度不超过 2cm，桥梁施工完成后桥梁不出现下挠。施工设置反拱时，预应力管道也同时起拱。 位 置 钢束张拉完上拱度(mm) 存梁 30 天上拱度(mm) 存梁 60 天上拱度(mm) 存梁 90 天上拱度(mm) 二期恒载产生的下挠值(mm) 边梁 边跨 27.7 52.8 57.8 60.4 -5.5 中跨 21.4 40.7 44.6 46.6 -1.6 中梁 边跨 29.4 55.9 61.2 64.0 -6.0 中跨 22.8 43.3 47.4 49.5 -1.8 （表中正值表示位移向上；负值表示位移向下） 为防止同跨及相邻跨预制梁间高差过大， 同一跨桥不同位置的预制梁的存梁时间应基本一致(外梁可稍短)，相邻跨的预制梁的存梁时间亦应相近。 3）主梁预制时，除注意按本册设计图纸预埋钢筋和预埋件外，桥面系、伸缩缝及其它相关附属构造，均应注意与有关图纸的协调。 2、预应力工艺 1）预应力管道的位置必须严格按坐标定位并用定位钢筋固定，定位钢筋与- 3 - T 梁腹板箍筋点焊连接，严防错位和管道下垂，如果管道与钢筋发生碰撞，应保证管道位置不变而只是适当挪动钢筋位置。浇筑前应检查波纹管是否密封，防止浇筑混凝土时阻塞管道。 2） 预制 T 梁预应力钢束必须待混凝土立方体强度达到设计混凝土强度等级的 85%后，且混凝土龄期不小于 7 天，方可张拉。预制梁内正弯矩钢束采用两端同时张拉， 锚下控制应力为 0.72 fpk =1339.2Mpa；预制梁在墩顶处的负弯矩钢束也采用两端同时张拉，锚下控制应力为 0.72 fpk =1339.2Mpa。 3） 主梁预应力钢束张拉必须采取措施以防梁体发生侧弯， 建议张拉顺序为：50%N2、N3100%N1100%N2、N3100%N4。 4）孔道压浆采用 C50 水泥浆，要求压浆饱满。 3、主梁安装 1）结构连续一联上构施工顺序：主梁预制架梁，浇注墩顶现浇连续段及翼缘板、横隔板湿接缝，形成连续体系张拉中墩顶 T 梁负弯矩钢束浇筑桥面现浇层浇筑沥青混凝土铺装及安装附属设施成桥。 2）预制梁采用设吊孔穿束兜梁底的吊装方法（图中未示吊绳穿孔） 。预制梁运输、起吊过程中，应注意保持梁体的横向稳定，架设后应采取有效措施加强横向临时支撑，并及时焊接梁底钢板与支承梁顶钢板，连接现浇连续段连接钢筋和翼缘板、横隔板接缝钢筋等，以增加梁体的稳定性和整体性。 3）桥梁架设若采用架桥机吊装。只有主梁间横隔板的连接和翼板湿接缝混凝土浇筑后，且其设计强度达到 85%并采取压力扩散措施后，方可在其上运梁。架桥机在桥上行驶时必须使架桥机重量落在梁肋上， 施工单位应按所采用的架桥机型号对主梁进行施工荷载验算，验算通过后方可施工。 4）待墩顶现浇段混凝土立方体强度达到设计混凝土强度等级的 85%后，张拉连续束。 4、横隔板钢筋骨架的位置，施工时应准确放样，以期给搭接钢筋的顺利焊接及绑扎创造条件。 5、预制梁顶、预制梁端面与连续结构的端横隔板侧面混凝土表面应进行严格的拉毛处理，最好在浇注 T 梁后及时进行。 6、浇注桥面现浇层混凝土前应将梁顶浮浆、油污清除干净，以保证新、老混凝土良好结合，注意预埋护墙、护栏、泄水管及交通工程的通讯管线预埋件。 7、本通用图未示伸缩缝预埋钢筋，使用时应根据选用的伸缩缝布置相应的预埋钢筋。 8、预制梁简支安装时的临时支座，可采用硫磺沙浆制成。硫磺沙浆内应埋入电热丝，采用电热法解除临时支座。也可根据实际情况采用其他形式的临时支座。 六、适用范围六、适用范围 1、 本册图纸适用于预制梁长变化范围在 500mm 范围内， 梁长变化段应设置在靠梁端的第二个中横隔梁与腹板变宽点间，但预制梁内预应力钢束变化段应设置在跨中直线段内， 若梁长超过此范围需根据各桥具体情况进行计算调整。 2、本册图纸采用 D80 型伸缩缝，施工时应根据伸缩缝安装时的温度来确定其安装宽度。 3、本图只适用于、类环境的桥梁，当桥梁位于、类环境条件时，应按相关规定采取结构防腐措施。 4、本图设计荷载等级为公路级，当有超重车辆通过时，应进行结构验算，并采取相应加强措施。 增城大桥引桥施工图设计 毕业设计毕业设计(论文论文)开题报告开题报告 题目题目： 增城增城大桥大桥引桥引桥施工图设计施工图设计 课课 题题 类类 别：别： 设计设计 论文论文 学学 生生 姓姓 名：名： 易驹易驹 学学 号：号： 200818020126 班班 级：级： 桥梁桥梁 0801 专业（全称）专业（全称）: 土木工程土木工程(桥梁工程桥梁工程) 指指 导导 教教 师：师： 田仲初、彭涛田仲初、彭涛 2012 年年 6 月月 增城大桥引桥施工图设计 1 方案拟定与比选 1.1 本课题设计（研究）的目的: （1）通过毕业设计使学生综合运用所学课程，系统地巩固基本理论和专业知识； （2）培养学生分析问题和解决问题的独立工作能力； （3）通过桥梁毕业设计，熟练掌握 WORD、EXCEL、AUTOCAD、MIDAS CIVIL、桥梁博士等有限元软件的基本操作； （4）通过桥梁毕业设计,使学生运用所学的课程,系统地训练,以便掌握桥梁的基本理论,基本知识,计算的基本方法； （5）通过桥梁毕业设计,不断提高计算绘图,查阅文献,使用桥梁规范和设计手册,填写技术文件,运用电脑等基本技能,树立正确的设计思想,逐步掌握设计原则,设计方法,设计步骤； （6）掌握设计原则、设计方法、步骤，提高计算、绘图、查阅文献、使用桥梁规范手册和编写技术文件及计算机辅助设计计算等基本技能，从而深入了解公路桥梁在桥梁方案比选、结构计算及施工架设等方面的设计规范、计算方法及设计思想等内容和要求，为毕业后从事桥梁技术工作打好基础； （7）树立正确的设计思想以及严谨负责、实事求是、刻苦钻研、勇于创新的作风，为桥梁建设事业服务； （8）学习查阅外文文献并对其进行翻译； （9）熟悉论文的标准格式； （10）掌握各种规范之间的区别； （11） 提高桥梁结构分析的分析能力和运用电算的能力， 提高利用计算机辅助设计水平，对利用大型商业软件解决工程实际问题有所了解和接触； （12）在设计过程中学习自行编辑计算程序，完成一项或多项目结构辅助设计的工作； （13）掌握各种桥型的区别。 增城大桥引桥施工图设计 1.2 本课题设计的工程使用要求： 增城大桥的主要技术标准如下： （1）设计荷载：公路-级； （2）桥梁全长：桥梁全长 890m，包括主跨 170m。本桥跨京杭古运河，为级航道，主跨采用 45+80+45m 预应力连续箱梁； （3）桥面宽度：每幅 17.0m，每幅横向布置为 0.5m（防撞护栏）+15.5m（行车道）+1m（防撞护栏） ； （4）地震烈度：度，按度设防。 在大致了解了这次毕业设计的主要目的和工程使用要求后，我开始着手我的任务了，增城大桥引桥施工图设计是我本次毕业设计的题目， 考虑到这是大学期间最重要也是最艰难的一项任务，它不再是简单的各门单独的课程，而是要将以前学习过的所有东西都要综合运用起来，所以，在开始前，我就先在思想上做好最困难的准备。自从老师下发毕业设计任务书和桥位处地址断面图等开始，我就开始查阅文献材料，熟悉各种建筑材料的性能，施工方法的利弊，各种桥型的优缺点及其适应跨径等等，阅读熟悉使用规范，目的就是为了能够找到最适合此桥的设计方案。 在综合了本桥的设计标准、地理位置以及施工环境等综合因素，考虑到是引桥，经过慎重考虑后，最终决定采用预应力混凝土简支变连续 T 梁桥作为本次毕业设计的桥型，首先了解一下连续梁桥的一些基本概况和大概特点。 增城大桥引桥施工图设计 2 梁桥设计现状和发展趋势 2.1 预应力混凝土简支梁桥 2.1.1概述 梁桥是我国古代最普遍、最早出现的桥梁，古时称作平桥。它的结构简单，外形平直，比较容易建造。把木头或石梁架设在沟谷河流的两岸，就成了梁桥。早在原始社会时，我国就有了独木桥和数根圆木排拼而成的木梁桥。战国时期，单跨和多跨的木、石梁桥已普遍在黄河流域及其他地区建造。1972年，在春秋战国时期齐国的京城山东临淄的考古挖掘中，首次发现了梁桥的遗址和桥台遗迹，两处桥梁的跨径均在八米左右。北魏郦道元水经注记录了在山西省汾水上有一座始建于春秋时期晋平公时的木柱木梁桥。桥下有30根柱子，每根柱子直径五尺。这是见于古书记载的最早的一座桥。 简支梁桥是梁式桥中应用最早，使用最广泛的一种桥型。它由一根两端分别支撑在一个活动支座和一个铰支座上的梁作为主要承重结构的梁桥。属于静定结构。其构造简单，假设方便，结构内力不受地基变形，温度改变的影响。它的特点是外形简单，制造方便，横向横隔梁联结，整体性也较好。在多孔简支梁桥中，相邻桥孔各自单独受力，便于预制、假设、简化施工管理，施工费用低，因此在城市高架、跨河大桥的引桥上被广泛采用。 2.1.2 预应力混凝土简支梁桥的现状 我国自五十年代中期开始修建预应力混凝土梁桥,至今已有五十多年的历史,比欧洲起步晚,但近二十年来发展迅速,在预应力混凝土桥梁的设计、结构分析、试验研究、预应力材料及工艺设备、施工工艺等方面日新月异,预应力混凝土梁桥的设计技术与施工技术都已达到相当高的水平。为减少伸缩缝装置，改善行车舒适，国内目前常采用桥面连续的预应力混凝土简支梁桥。 这类桥梁一般采用整体现浇、预制装配两种不同的方式进行施工；主要截面形式有型、T型、箱形；适合跨径为20-50m,主梁间距为1.8-2.5m,h=（1/14-1/25）l,b=0.18-0.20；主梁梁肋厚度在满足抗剪要求下可以适当减薄，但梁肋太薄混凝土不易振捣密实；梁桥分块一般要考虑起吊能力、接缝在应力最小处、接头少施工方便、便于安装和标准化。 2.1.3预应力混凝土简支T梁桥实例-郑州黄河公路大桥 郑州黄河公路大桥是国道北京至深圳，省道郑州至滑县，郑州至常平路线的枢纽，南 增城大桥引桥施工图设计 起郑州市花园口，离市区约10公里，北抵新乡市原阳县桥北刘奄村，全长5549.86米，是目前全国最长的公路桥梁，国道南北交通大通道跨越母亲河的特大桥。党和国家领导人一直对该桥建设极为重视，彭真、 李鹏等先后到施工现场视察过，邓小平同志亲笔题写了“郑州黄河公路大桥”桥名，大桥建成后对促进中原地区经济发展，提高黄河南北运输能力有着极其重要的意义。 图1：郑州黄河公路大桥 郑州黄河公路大桥南接郑花公路，北连郑新公路，是京广公路干线上的咽喉。1984年7月5日开工，1986年9月17日竣工，10月1日正式通车。按设计竣工日期提前1年零9个月。经国家鉴定验收完全符合设计要求， 被评为优质工程。 整个大桥设计流量 （三百年一遇） 为36000立方米/秒，相应水位94.78米（黄海高程） 。核算流量，黄河花园口防洪标准46000立方米/秒，相应水位95.47米。正桥面总宽18.5米，行车道宽16米，两侧人行道宽各1米。南引桥面宽19.5米，行车道宽16米，两侧人行道宽各1.5米。桥型上部构造为预应力混凝土筒支梁，桥面每140250米设一伸缩缝，以伸缩缝为分界线，计25联。下部构造为钻孔灌柱桩基础，框架式桥台，双柱式桥墩。桥孔布局137孔。全桥共圬工体积为14万多平方米。因大桥地处郑州黄河处，故名“郑州黄河公路大桥。 ” 2.2 预应力混凝土连续梁桥 2.2.1 预应力混凝土连续梁桥的现状 预应力混凝土连续梁桥是预应力桥梁中的一种,它具有整体性能好、结构刚度大、变形 增城大桥引桥施工图设计 小、抗震性能好,特别是主梁变形挠曲线平缓,桥面伸缩缝一般仅设二道,具有行车舒适等一系列优点。加上这种桥型的设计施工较成熟, 施工质量和施工工期能得到有效控制,成桥后养护工作量小等上述种种因素使得这种桥型在我国公路、 城市和铁路桥梁工程中得到广泛采用。另外，预应力混凝土连续梁的适用范围一般在 150m 以内,特别适合中小型桥梁。 2.2.2 预应力混凝土连续桥梁的发展趋势 预应力混凝土桥梁一跃上桥梁建设的历史舞台,就显示出它强大的竞争能力,从50 年代创建了突破了 100m 的跨径记录,经过五十余年的迅猛发展,至今已创建了各种大跨径的连续梁桥。 预应力混凝土桥梁的高速发展是取决于材料与预应力技术的先进水平,设计理论的日益完善和计算机技术的发展,桥梁方案的竞争能力更加取决于现代化施工技术水平的提高,桥梁造价的降低。自 1953 年悬臂浇注法成功问世以来,1960 年又提出逐孔架设法,1962 年又发展了顶推法,如同三公路 1988 建成哈尔滨至省界二级公路拉林河大桥上部采用顶推法施工,同年在悬臂浇注法不断完善的基础上又发展了悬臂预制拼装法。至 70 年代,这些方法在具体桥梁工程的应用上各自又有了不断的革新。方法如:A、悬臂浇注法；B、应用系梁的悬臂拼装法；C、渐近架设法；D、逐孔架设法；E、逐孔拼装法；F、下系梁逐孔浇注法；G、上系梁逐孔浇注法( F、G 又称移动模架法)；H、顶推法。其中，适应性最大,应用最广泛的是悬臂施工法(包括悬臂浇注法与悬臂拼装法)。 2.2.3 预应力混凝土连续梁桥受力特点 如图 2 所示：悬臂梁与连续梁的受力情况比较图。从图 b 可以看出，连续梁在恒载作用下，由于支点负弯矩的卸载作用，跨中正弯矩显著减小，其弯矩图形与同跨悬臂梁相差不大，如悬臂梁的悬臂长度恰好与连续梁的弯矩零点位置相对应，则图 a 与 b 的弯矩图就完全一样。然而，从图 c 可以看出，连续梁在活载作用下，因主梁连续产生支点负弯矩对跨中正弯矩仍有卸载作用，其弯矩分布要比悬臂梁合理。 增城大桥引桥施工图设计 图 2 2.2.4预应力混凝土连续梁桥实例-猴子石大桥 猴子石大桥又叫南大桥、湘江三桥，位于湖南省长沙市南郊公园南侧，属于预应力混凝土连续梁桥。桥梁全长 1389.62m，主跨组合为 66m+3*88m+66m, 桥面宽 27m，其中机动车道为双向六车道 18m，两侧非机动车道各 2.5m，两侧人行道各 2m。大桥的桥面铺设采用的都是进口改性沥青，因此从通行角度来看这座大桥显得更为平整，在大桥的东西两头承建方还设置了大型绿化广场。大桥的桥台呈现的形状是“V”字形，属于桥梁施工过程中的一重大突破。 “猴子石”大桥的桥柱高度是从桥中心位置依次朝着两边递减，这样既保证了船只在河流中正常通航又能够缩短工期节约成本。 图 3 总体布置图（尺寸单位：cm） 增城大桥引桥施工图设计 2.3 先简支后连续 T 型梁桥 2.3.1 先简支后连续梁桥受力特点 图四：连续结构示意图 传统的简支梁桥在梁衔接处通常设置成桥面连续,在行车荷载作用下极易出现破坏,造成桥面铺装出现早期裂缝,使桥面铺装使用寿命降低而极大地增加了桥梁的维修费用,同时,简支梁跨中弯矩较大致使梁的截面尺寸和自重显著增加,需要耗用材料多, 造价较高。传统的连续梁结构复杂,同时不利于预制安装施工, 而往往采用支架现浇以致于造价昂贵且工期较长。 新型的先简支后连续梁桥刚好克服了以上两种桥梁的缺点,发挥了他们的优点:结构较简单,施工方便,有利于采用工业化大规模预制生产并用现代化的起重设备进行安装,大大节约了现浇用的模板支架等材料,降低了劳动强度,缩短工期,同时,桥面无断点,行车舒适且支点负弯矩的存在使跨中正弯矩明显减少而减少材料用量及结构自重,从而达到材料最省,造价最低,工期最短,寿命最长的最优效果。 2.3.2 简支梁桥与先简支后连续梁桥的受力分析比较 图5：简支梁剪力图和弯矩图 增城大桥引桥施工图设计 图6：连续梁剪力图和弯矩图 假设梁未受外荷载的作用而按均布荷载考虑， 作简支梁和先简支梁后连续梁的剪力图和弯矩图。如图5、图6比较简支梁和先简支后连续梁的剪力图和弯矩图可知,简支梁支座处剪力最大, 跨中弯矩最大；先简支后连续梁剪力和弯矩(负弯矩)最大的位置均在两梁衔接处(支座处)即现浇段湿接头处, 因此, 现浇段湿接头承受着最大的剪力和最大的弯矩为先简支后连续梁的危险截面。 增城大桥引桥施工图设计 3 设计（研究）的重点与难点，拟采用的途径（研究手段） 3.1 设计途径 3.1.1 方案拟定阶段和英文文献翻译阶段 根据已有的水文地质资料， 确定河床断面图、 确定总跨径、 确定桥型、 进行桥梁的分孔、基础以及墩台的形式确定、桥梁横断面设计、上下部构造主要尺寸的拟订、桥面基础以及墩台标高的确定。根据设计任务要求，依据现行公路桥梁设计规范,综合考虑桥位的地质、地形条件，经初选后提出了 630 米预应力混凝土先简支后连续 T 型梁连续梁桥、360 米预应力混凝土连续箱梁梁桥、 445米预应力混凝土先简支后连续T型连续梁桥三个比选桥型。按“实用、经济、安全、美观”的桥梁设计原则，比较三个方案的优缺点。比选后把 445米预应力混凝土连续 T 梁梁桥作为主推荐设计方案，进行了结构细部尺寸拟定。另外参考并翻译了外文资料。 3.1.2 计算阶段 3.1.3 确定 T 型截面尺寸，确定桥梁平面布置和立面布置。 3.1.4 主梁作用效应计算 3.1.5 预应力钢束的估算与布置 3.1.6 预应力损失及有效预应力计算 3.1.7 配束后主梁内力计算及内力组合 3.1.8 车辆荷载和人群荷载内力计算 3.1.9 验算阶段 运用常规的超静定混凝土桥梁分析程序计算结构内力及变形，布置预应力钢筋，进行正常使用极限状态的截面设计与检核。进行应力验算、抗裂验算、变形验算、稳定性验算。检验设计理论计算的最终检验，如果有一项验算不合格，就必须返回到尺寸拟定阶段，重新拟定尺寸。 3.1.10 施工图绘制 采用 CAD 绘制梁的一般构造图，配筋图，预应力筋图，施工方案图。 3.1.11 设计计算书的编写阶段 3.2 设计重点 增城大桥引桥施工图设计 方案一：630 米预应力混凝土先简支后连续 T 梁梁桥 采用等截面 T 梁作为主梁，采用先简支后连续的施工工艺，具体优势已经在此报告的第二部分进行了粗略介绍。30m 预应力 T 梁可以先进行预制，再进行桥面吊装，不过由于桥距离地面很低，不足十米，亦可采用满堂支架现浇施工方案。据钻探揭示，桥趾处地基稳定，无不良地质现象。通过水文分析，地下水对混凝土无侵蚀性。基岩埋置较深，因此全桥桥墩基础均采用钻孔灌注摩擦桩，双柱式 D180 厘米桩基伸出地面直接接盖梁，桩基中央设系梁。 以上具体尺寸，请见附于其后的“630 米简支变连续预应力混凝土 T 梁梁桥桥型布置图”。 图 7 方案比选（一） 方案二：360 米预应力混凝土连续箱梁梁桥 预应力混凝土连续梁桥是一种以受弯为主，在竖向荷载作用下无水平反力的结构。大桥采用等截面箱梁作为主梁，三跨等跨布置。全桥连续，通车舒适，整体性好，利于抗震。连续梁桥施工一般有顶推施工法，支架施工法，移动模板施工法，逐孔架设施工法。但此桥只有三跨且桥距地面很低，故采用满堂支架现浇施工方案更为经济方便。据钻探揭示，桥趾处地基稳定，无不良地质现象。通过水文分析，地下水对混凝土无侵蚀性。基岩埋置较深，因此全桥桥墩基础均采用钻孔灌注摩擦桩，双柱式 D200 厘米桩基（桥台处 D180 厘米）伸出地面直接接盖梁，桩基中央设系梁。 以上具体尺寸，请见附于其后的“360 米预应力混凝土连续梁桥桥型布置图” 。 增城大桥引桥施工图设计 图 8 方案比选（二） 方案三：445 先简支后连续 T 型连续梁桥 采用等截面 T 梁作为主梁，采用先简支后连续的施工工艺，具体优势已经在此报告的第二部分进行了粗略介绍。45m 预应力 T 梁先进行预制，再进行桥面吊装，不过由于桥距离地面很低，不足十米，亦可采用满堂支架现浇施工方案。据钻探揭示，桥趾处地基稳定，无不良地质现象。通过水文分析，地下水对混凝土无侵蚀性。基岩埋置较深，因此全桥桥墩基础均采用钻孔灌注摩擦桩，双柱式 D180 厘米桩基伸出地面直接接盖梁，桩基中央设系梁。 图 9 方案比选（三） 增城大桥引桥施工图设计 以上具体尺寸，请见附于其后的“445 米简支变连续预应力混凝土 T 梁梁桥结构尺寸图” 。 3.3 设计难点 3.3.1 截面几何特性计算 (1)计算方法：手算时可以用分块面积法；电算时既可用分块面积法，也可以用节线法。 (2）计算内容：毛截面的面积、重心轴的位置、毛截面对重心轴的惯性矩。 3.3.2 主梁内力计算 (1)依据桥梁电算程序(按是否考虑施工选定相宜的程序)，确定桥梁计算图式，计算网络图，分析结构几何特性，分别对自重作用、墩台沉降（连续梁桥采用不均匀沉降 10mm） 、温度影响（桥位处的年平均气温）方面进行内力计算。在设计计算过程需要参照规范和不同的计算方法进行理论计算，计算量比较繁琐庞大，必须仔细准确得去理解计算。 (2)荷载横向分布系数计算:在横向分布影响线上用规范规定的车轮横向最不得位置加载，计算主梁的最大影响量，得到主梁的横向分布系数。有了主梁的荷载横向分布影响线，就可以在桥的横截面上布置最不利的车辆位置，计算主梁的最大影响量，即该主梁受荷载的最大值。 (3)恒载内力计算:各期荷载集度可看做均布荷载；恒载内力：用荷载集度与内力影响线面积相乘即得。 (4)活载内力计算:汽车荷载在求主梁内力时均作为集中力，用影响线加载计算。 (5)内力组合:按规定进行荷载组合。 3.3.3 预应力混凝土结构的配筋计算 根据桥涵设计规范规定，预应力梁应满足截面应力的要求和承载力的要求。可以根据这些要求估算截面上预应力筋的数量。一般以荷载作用下截面的应力条件进行配筋。 3.4 方案比选 以上三个方案的主要优缺点比较，如下表所示，最终选出 445 米预应力混凝土先简支后连续 T 梁梁桥方案做为增城大桥引桥的设计方案。 增城大桥引桥施工图设计 表二表二 方案比选方案比选 630 米预应力混凝土先简支后连续 T 型连续梁桥方案 360 米预应力混土 连续箱梁梁桥方案 445 米预应力混凝土