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铺子港桥设计 铺子港桥设计 摘要 铺子港桥是位于湖南省株洲市境内高速公路上跨线的一座变截面预应力混 凝土连续刚构桥 跨径布置为 70m 125m 70m 的三跨连续刚构桥 桥型方案设计 过程如下 首先 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 按安全 经济 适用 美观的桥梁设计原则 进行方案比选 并 确定变截面预应力混凝土连续刚构桥作为设计方案 其次 拟定主梁主要构造及细部尺寸 然后根据设计的要求 进行结构自重 汽车荷载 温差应力及基础沉降内力计算 最后布置预应力钢束和构造钢筋 最后进行验算 其中包括截面强度验算 抗裂验算 持久状况构件的应力验 算 短暂状况应力验算和挠度验算 经验算表明该设计计算方法正确 内力分布 合理 符合设计任务的要求 关键词 方案设计与比选 变截面连续刚构桥梁 悬臂现浇 MIDAS 软件 验算 铺子港桥设计 PUZIGANG BRIDGE DESIGN ABSTRACT PuZiGang bridge is across the line of a variable cross section prestressed concrete highway located in Zhuzhou City in the continuous rigid frame bridge span arrangement of 70m 125 m 70 m three span continuous rigid frame bridge bridge design process is as follows First according to the design task requirements based on the current highway bridge design specifications considering the bridge site geological topographical conditions according to safe economical and suitable beautiful bridge design principles in program selection and to determine the variable cross section of prestressed as a concrete continuous rigid frame bridge design Secondly the proposed main structure and detail the main beam size then according to the design requirements for structural weight vehicle load thermal stress and foundation settlement calculation of internal forces and finally disposed of prestressed steel beams and structural steel Finally checking including checking section strength crack resistance stress lasting condition member checking checking the stress and deflection brief status checking Experience shows that the design and calculation methods calculate the correct rational distribution of internal forces in line with the requirements of the design task KEY WORDS design and Selection uniform continuous rigid frame bridge cantilever cast MIDAS software checking 铺子港桥设计 目录 1设计方案与比选 1 1 1 设计目的 1 1 2 桥梁的概况 1 1 3 桥型方案比选 1 2设计依据和主要参数 5 2 1 材料各项基本数据与限制 5 2 2 设计规范 6 2 3 计算参数及单位约定 6 3各部分详细尺寸拟定 7 3 1 顺桥向的尺寸拟定 7 3 2 横桥向的尺寸拟定 7 4变截面连续刚构桥的设计 构造以及施工特点 9 4 1 设计特点 9 4 2 构造特点 9 4 3 施工特点 9 5有限元建模计算 11 5 1 单元的选择划分 11 5 2 截面几何特性计算 11 5 3 施工阶段划分 15 6主梁恒载 活载内力计算 20 6 1 荷载的信息 20 6 2 主梁荷载内力计算 20 6 3 主梁活载内力计算 26 7温度及支座沉降次内力的计算 33 7 1 荷载信息 33 铺子港桥设计 7 2 温度次内力计算 35 7 3 基础沉降引起的内力计算 42 8作用效应组合 48 8 1 作用效应组合的原理 48 8 2 承载能力极限状态内力组合 48 8 3 正常使用极限状态效应组合 52 9预应力钢束估算及布置 60 9 1 计算原理 60 9 2 预应力筋估算结果 60 9 3 预应力筋布置原则 64 9 4 预应力筋布置的结果 66 9 5 主梁换算截面几何特性计算 67 10预应力损失及有效预应力计算 72 10 1 预应力损失计算 72 10 2 预应力损失及有效预应力的计算结果 75 11预应力作用效应组合 86 11 1 预应力效应 86 11 2 收缩徐变效应 86 11 3 内力组合 86 12按持久状况承载能力极限状态的计算 94 12 1 正截面抗弯能力验算 94 12 2 斜截面抗剪能力验算 102 13按持久状况正常使用极限状态的计算 104 13 1 抗裂验算要求 104 13 2 抗裂验算公式 104 14按持久状况和短暂状况极限状态的计算 111 14 1 持久状况截面应力验算 111 14 2 短暂状况截面应力验算 119 15扰度验算 127 铺子港桥设计 15 1 扰度验算要求 127 15 2 扰度验算结果 128 16设计图绘制 129 16 1 概述 129 16 2 总体布置图 129 16 3 主梁一般构造图 129 16 4 主梁预应力钢束构造图 129 16 5 下部结构一般构造图及钢筋布置图 130 17总结 131 参考文献 133 致谢 134 附件 1 毕业设计开题报告 附件 2 译文及原文影印件 铺子港桥设计 第 1 页 共 134 页 1 设计方案与比选 设计说明 1 1 设计目的 使我们在学完培养计划所规定的基础课 技术基础课及各类必修和选修专业 课程之后 通过毕业设计这一环节 较为集中和专一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进行桥梁结构的设计 并训练分析和解决实际问 题的能力 和以往的理论教学不同 毕业设计是在教师的指导下 独立地 系统 的完成一个工程设计 以期能掌握桥梁工程设计的全过程 通过毕业设计提高计 算 绘图 查阅文献 使用规范手册的基本技能 树立严谨负责 实事求是 刻 苦钻研 勇于创新的作风 在设计过程中熟练掌握 AutoCAD MIDAS 等工程 软件 并懂得利用这些软件解决工程中遇到的实际问题 培养自主的学习新的能 力 运用到工程实际中 当遇到困难时候要学会如何掌握困难的关键之处 学会 如何去解决问题的能力以及跟指导老师更好的交流所遇到的困难 掌握大中桥梁 的设计 熟悉设计内容 步骤和方法 学会如何撰写论文报告 用文字表达设计 的思想理念 1 2 桥梁设计的概况 拟建的铺子港桥位于湖南省株洲市境内 主线采用六车道高速公路标准建设 设计速度为60公里 小时 该桥设计为两幅 桥面总宽25m 一幅桥面宽度为12m 桥梁设计要求 1 道路等级 城市主干道 2 荷载标准 公路 I 级 3 地震烈度 VII 度 4 双向横坡 1 5 1 3 桥型方案设计与比选 桥梁设计要满足交通功能需要及通航要求 分孔要合理 桥梁要满足东西路 的标高要求 桥梁结构不仅要造型简洁 轻巧 而且要经济美观 要符合当地的 铺子港桥设计 第 2 页 共 134 页 特色 保证结构受力合理 技术可靠 施工方便 桥梁设计遵循的原则 1 安全可靠 1 所设计的桥梁结构在强度 刚度 稳定和耐久性方面应有足够的安全储备 2 防撞栏杆应具有足够的高度和强度 人与车流之间应设防护栏 防止车辆撞 人人行道或撞坏栏杆而落到桥下 3 对于交通繁忙的桥梁 应设计好照明设施 并有明确的交通标志 两端引桥坡度不宜太陡 以避免发生车辆碰撞等引起的车 祸 4 对于河床易变迁的河道 应设计好导流设施 防止桥梁基础底部被过 度冲刷 对于通行大吨位船舶的河道 除按规定加大桥孔跨径外 必要时设置防 撞构筑物等 5 对修建在地震区的桥梁 应按抗震要求采取防震措施 2 适用耐久 1 桥面宽度能满足当前以及今后规划年限内的交通流量 包括行人通道 2 桥梁结构在通过设计荷载时不出现过大的变形和过宽的裂缝 3 桥跨结构要有 利于泄洪 通航 跨河桥 或车辆 立交桥 和行人的通行 4 桥梁的两端要便于车 辆的进入和疏散 而不致产生交通堵塞现象等 5 考虑综合利用 方便各种管 线 水 电气 通信等 的搭载 3 经济合理 1 桥梁设计应遵循因地制宜 就地取材和方便施工的原则 2 经济的桥型应 该是造价和养护费用综合最省的桥型 设计中应充分考虑维修的方便和维修费用 少 维修时尽可能不中断交通 或使中断交通的时间最短 3 所选择的桥位应 是地质 水文条件好 并使桥梁长度较短 4 桥梁应考虑建在能缩短河道两岸 运距的位置 以促进该地区的经济发展 产生最大的效益 对于过桥收费的桥梁 就能吸引更多的车辆通过 达到尽快回收投资的目的 4 技术先进 在因地制宜的前提下 桥梁设计应尽可能采用成熟的新结构 新设备 新材料 和新工艺 在注意认真学习国内外的先进技术 充分利用最新科学技术成就的同 时 努力创新 淘汰和摒弃原来落后和不合理的设计思想 只有这样才能更好地 贯彻适用 经济 安全 美观的原则 提高我国的桥梁建设水平 赶上和超过世 界先进水平 根据已掌握的水文地质资料 确定河床断面图 桥长 桥型 进行桥梁的分 铺子港桥设计 第 3 页 共 134 页 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 根据桥梁设计任务的要求 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 初选后提出了 70m 125m 70m 的预应 力混凝土双肢薄壁连续刚构桥和5 53m的预应力混凝土等截面连续梁桥两个比 选桥型 按 实用 经济 安全 美观 的桥梁设计原则 如表 1 1 比较两个方 案的优缺点 方案一 采用 70m 125m 70m 的预应力混凝土双肢薄壁连续刚构桥 主梁为 单箱单室变截面 用悬臂浇筑的方法 桥型布置如下图所示 图 1 方案二 本设计采用 5 53m 等跨等截面的预应力混凝土连续箱梁桥 主梁采 用单箱单室的等截面 采用悬臂浇筑的方法 桥型布置如下图所示 图 2 表 1 1 方案比选表 铺子港桥设计 第 4 页 共 134 页 比选后把 70m 125m 70m 三跨变截面连续刚构桥作为推荐设计方案 进行详 细的设计计算 方案一方案二 经济性上部结构混凝土 3124m 上部结构混凝土 2443 m 下部结构混凝土 1032m 下部结构混凝土 1473m 适用性变截面箱形截面抗扭刚度 大 在保证其强度和稳定性 有效的承担正 负弯矩的同 时 能够节省材料 桥梁的 结构刚度大 变形小 行车 平稳舒适 后期维修费用少 等截面箱型具有一定的抗扭刚度 能够保证强度很稳定性 有伸缩 缝 对行车有一定的影响 后期更 换伸缩装置费用较高 美观性变截面连续刚构具有曲线美 感 双肢薄壁更加能够体现 其美 整洁 美观 具有一定的观赏性 安全性能够满足桥梁结构在设计使 用年限内 具有足够的刚度 强度 稳定性 抗船舶撞击 能力较弱 能够很好的承受 荷载 能够满足桥梁使用性 承受荷载和 船舶的撞击 满足规范的要求 铺子港桥设计 第 5 页 共 134 页 2 设计依据和主要参数 2 1 材料基本参数与限制标准 表表 2 1 材料的各项基本数据与限制材料的各项基本数据与限制 名称项目符号单位数据 主 梁 混 凝 土 立方体强度 cu fMPa50 弹性模量 C EMPa3 45 104 轴心抗压标准强度 ck fMPa32 4 轴心抗拉标准强度 tk fMPa2 65 轴心抗压设计强度 cd fMPa22 4 轴心抗压设计强度 td fMPa1 89 主 梁 混 凝 土 短暂状态 压应力限值0 7 ckfMPa20 72 拉应力限值1 15 tkfMPa1 757 持久状态 主压应力限值0 5 ck fMPa16 2 拉应力限值0 6 tk fMPa19 44 15 2 钢 绞 线 标准强度 pk f MPa1860 弹性模量 p E MPa1 95 105 抗拉设计强度 pd f MPa1260 最大控制应力0 75 ck fMPa1395 材 料重 度 钢筋混凝土 1kN m325 沥青混凝土 2kN m324 钢绞线 3kN m378 5 铺子港桥设计 第 6 页 共 134 页 2 2 设计依据 公路工程技术标准 JTG B01 2003 公路桥涵设计通用规范 JTG D60 2004 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 JTG D62 2004 公路桥涵地基与基础设计规范 JTJ024 85 公路桥涵施工技术规范 JTJ041 2000 2 3 计算参数及单位约定 计算参数 相对湿度 0 8 结构重要性系数 1 0 基本组合计入收缩 徐变 温度 沉降 汽车荷载 公路 I 级 单位约定 力 kN 弯矩 kN m 扭矩 kN m 线位移 m 角位移 弧度 应力 MPa 长度 m 角度 度 面积 平方米 铺子港桥设计 第 7 页 共 134 页 3 各部分详细尺寸拟定 采用 70m 125m 70m 双肢薄壁墩预应力连续刚构桥作为桥型设计方案 边 中跨比为 0 56 桥梁上部结构采用的是单箱单室结构 箱宽为 12 0m 施工方法 采用对称悬臂浇筑法 结构其它各部分的详细尺寸确定如下 3 1 顺桥向的尺寸拟定 连续刚构桥的主梁在纵桥向大都采用不等跨变截面的结构布置形式 以适应 主梁内力的变化 主梁底部的线性基本上与变截面连续梁桥相类似 可以是曲线 形 折线形 曲线加直线形等 具体应根据主梁内力的分布情况 按等载强比原 则选定 本设计采用二次抛物线形 连续刚构桥边跨与主跨比值在0 5 0 692 之间 比连续梁边主跨比值0 6 0 8 范围要小 因为连续刚构桥墩梁固结 边跨的长短对中跨恒载弯矩调整的影响很 小 而边 主跨跨径之比在 0 54 0 6 时 不仅可以使墩内基本上没有恒载偏心 弯矩 而且由于边跨合龙段长度小 可以在边跨悬臂端用导梁支承于边墩上 进 行边跨合龙 从而取消落地支架 施工也十分方便和经济 本桥边主跨比值为 0 56 箱梁根部截面的高跨比一般为 1 16 1 20 本桥取 1 17 86 跨中截面梁高 为支点截面梁高的 1 2 5 1 3 5 本桥取 1 2 8 本桥采用双肢薄壁墩可增加桥墩 纵桥向竖向荷载作用下的刚度 同时其水平抗推刚度小 在桥梁纵向允许的变位 大 这不仅是可以减小主梁附加内力 而且由于主梁的负弯矩峰值出现在两肢墩 的墩顶 且较单壁墩小一些 故可减小主梁在墩顶截面处的尺寸 增加桥梁美感 3 2 横桥向的尺寸拟定 预应力混凝土连续刚构桥的截面形式很多 一般应根据桥梁的总体布置 跨 径 宽度 梁高 支承形式和施工方法等方面综合确定 合理地选择主梁的截面 形式对减轻桥梁自重 节约材料 简化施工和改善截面受力性能是十分重要的 箱形截面具有良好的抗弯和抗扭性能 是预应力混凝土连续刚构桥的主要截面 形式 本桥采用分离式单箱单室截面形式 依据规范要求 单箱单室的顶板宽度 一般小于 20m 悬臂长度一般不大于 5m 当长度超过 3m 后 宜布置横向预应 铺子港桥设计 第 8 页 共 134 页 力束筋 单箱单室截面两侧悬臂长度与两腹板间距之比为 1 2 5 3 0 时横向 受力状态较好 取悬臂长度为 2 5m 两腹板外边缘间距 7m 悬臂与腹板长度 比为 1 2 8 悬臂端部设置防撞墙 端部厚度不小于 20cm 悬臂端部厚取 25cm 悬臂根部厚 60 cm 当腹板间距为 3 0 10 0m 时 顶板厚度可取 175mm 300mm 顶板厚取 30cm 支点处底板厚度一般为主跨的 1 140 1 170 主跨为 125m 所以底板的取值范围为 73 5cm 89 3cm 底板厚度取 80cm 跨 中处底板厚度可按布置预应力筋的构造要求确定 一般为 22cm 28cm 跨中底 厚度取 25cm 墩上或靠近桥墩的箱梁根部腹板需加厚 以满足剪力增加的要求 其厚度可达 30cm 60cm 甚至 100cm 主跨为 125m 腹板厚度为 50cm 腹板 内有预应力束筋管道布置时 跨中腹板厚度取 40 cm 桥面布置为 0 75 防撞护栏 3 3 5 车道 0 75 防撞护栏 1 中央 分隔带 0 75 防撞护栏 3 3 5 车道 0 75 防撞护栏 25m 单个箱梁 宽 12m 下图为箱型截面具体尺寸 图 3 2 铺子港桥设计 第 9 页 共 134 页 4 变截面连续刚构桥的设计 构造以及施工特点 4 1 设计特点 本桥上部结构为三跨预应力混凝土连续刚构桥 采用分段悬臂浇筑的方法施 工 在各个阶段 可能具有不同的静力体系 其中包括激活单元 钝化单元 预 应力张拉 移动挂篮等工况 因此恒载内力计算时必须精确模拟各个施工阶段 桥梁的恒载内力是有各个施工阶段引起的内力迭加而成 显然对不同的施工方 法 桥梁的恒载内力是有很大的区别的 并且活载 车道荷载 和温度 沉降内 力在成桥后才发生 作用在最终的连续体系上 故与施工方法无关 悬臂施工涉 及到非常多的施工工况 且由于体系发生转换而使得预加力和混凝土徐变产生的 次内力的计算变得复杂 故设计采用 MIDAS CIVIL 软件进行模拟全过程的受力 计算 考虑施工过程受力特点 进行体系转换 4 2 构造特点 4 2 1 零号块 零号块是悬臂浇筑施工时的中心块体 又是体系转换的控制体 梁体的受力 经过零号块通过支座向墩身传递 且一般作为施工机具和材料堆放的临时场地 故其顶板 底板 腹板尺寸都取的较大 4 2 2 合龙段 合龙段的施工是桥梁施工的重要环节 在合龙段施工过程中 由于温度变化 混凝土早期收缩 已完成结构的收缩徐变 现浇混凝土的水化热 以及结构体系 变化和施工荷载等的因素 对尚未达到强度的合龙段混凝土有直接的影响 故必 须重视合龙段的构造措施 使合龙段与两侧梁体保持变形协调 并在施工过程中 能传递内力 合龙段的长度在满足施工要求的情况下 应尽量缩短 以便于构造 处理 该设计中中跨合龙段取 3m 边跨合龙段取 3m 4 3 施工特点 本设计采用的是菱形挂篮悬臂浇筑的施工方法 用挂篮逐段悬拼浇筑施工的 主要工艺程序为 支架现浇双肢薄壁墩以及 0 号块 拼装挂篮 对称的浇筑 1 铺子港桥设计 第 10 页 共 134 页 号段 挂篮的锚固点的转移 前移 调整 灌注下一段梁 依次类推完成悬臂灌 注 挂篮拆除换为吊架 边跨 中跨的合龙 铺子港桥设计 第 11 页 共 134 页 5 有限元建模计算 5 1 单元的选择与划分 根据该桥梁的构造特点和节段的重量大致相等 划分的单元为以下形式 主 梁共划分 92 个单元 其中现浇段 2 3 个 悬臂浇筑段 4 16 个 0 号块 2 8 个 合拢段 3 2 个 双肢薄壁墩分为 44 个 如图 5 1 所示 图 5 1 5 2 截面几何特性计算 根据结构离散图 利用 MIDAS CIVIL 软件划分主梁单元并计算 1 93 号顺 桥向节点处的截面特性和 1 92 号顺桥向单元重量 由于结构对称 现只列出1 46 号单元各截面的几何特性值和单元重量 具体结果见表 5 1 表 5 2 表表 5 1 截面特性计算截面特性计算 节点编 号 面积 m 2 截面惯性矩 m 4 中和轴到上缘的 距离 m 中和轴到下缘的 距离 m 梁高 18 98067 80980 97511 52492 5 28 98067 87410 97881 52122 5 38 98067 97210 98261 51742 5 48 98068 01340 98511 51492 5 58 98068 03230 98611 51392 5 69 03538 04550 98541 51462 5 铺子港桥设计 第 12 页 共 134 页 续表续表5 1 节点编 号 面积 m 2 截面惯性矩 m 4 中和轴到上缘的 距离 m 中和轴到下缘的 距离 m 梁高 79 13298 31670 99781 52812 5259 89 31349 10441 03571 56792 6036 99 578810 4551 09841 63492 7333 109 933812 4811 19181 72292 9147 1110 298214 79751 28851 81463 1031 1210 677217 85541 40061 9263 3266 1311 17121 93121 52882 05643 5852 1411 756127 32871 67912 19983 8789 1512 406134 20941 85132 35664 2079 1613 09542 89692 04922 52284 572 1713 74452 11882 23732 67484 9121 1814 443363 28932 4422 83615 2781 1915 193476 76912 66553 00435 6698 2015 91392 56122 91393 17346 0873 2116 7867112 00983 17963 35126 5308 2217 6588134 76393 46313 53697 2317 6588134 78483 46263 53747 2417 6588134 80713 46233 53777 2517 6588134 81973 46213 53797 2617 6588134 83713 46183 53827 2717 6588134 81973 46213 53797 2817 6588134 80713 46233 53777 2917 6588134 78483 46263 53747 3017 6588134 76393 46313 53697 3116 732111 75043 18243 34846 5308 3215 960192 762 91013 17736 0874 铺子港桥设计 第 13 页 共 134 页 续表续表5 1 节点编 号 面积 m 2 截面惯性矩 m 4 中和轴到上缘的 距离 m 中和轴到下缘的 距离 m 梁高 3315 138776 50982 66613 00375 6698 3414 36962 99012 43972 83835 278 3513 650351 77252 23192 68034 9122 3612 981742 52672 04082 53124 572 3712 245933 76071 84342 36464 208 3811 598526 98061 67192 20713 879 3911 068121 77141 51822 06693 5851 4010 604317 72861 38721 93933 3265 4110 222614 68181 27531 82773 103 429 899912 45191 18971 7252 9147 439 591910 48521 10561 62762 7332 449 34869 19131 04731 55642 6037 459 16818 4381 01211 51382 5259 469 04318 17391 00161 49842 5 479 04318 17391 00161 49842 5 表表 5 2 单元重量单元重量 单元编号主梁材料名称节段长度 m 单位重量 kN m 3 整体重量 kN 1C50现浇段225437 5 2C50现浇段225437 5 3C50现浇段225437 5 4C50左边跨合龙段1 525328 125 5C50左边跨合龙段1 525328 125 6C5016 块4 2525933 423 7C5015 块4 2525945 295 铺子港桥设计 第 14 页 共 134 页 续表续表5 2 单元编号主梁材料名称节段长度 m 单位重量 kN m 3 整体重量 kN 8C5014 块4 2525966 076 9C5013 块4 2525995 988 10C5012 块3 525849 075 11C5011 块3 525881 029 12C5010 块3 525918 418 13C509 块3 525961 345 14C508 块3 5251009 91 15C507 块3 5251064 21 16C506 块325959 718 17C505 块3251007 64 18C504 块3251059 35 19C503 块3251114 91 20C502 块3251174 38 21C501 块3251237 8 22C500 块125423 5 23C500 块125423 5 24C500 块125423 5 25C500 块225847 26C500 块225847 27C500 块125423 5 28C500 块125423 5 29C500 块125423 5 30C501 块3251237 8 31C502 块3251174 38 32C503 块3251114 91 33C504 块3251059 35 铺子港桥设计 第 15 页 共 134 页 续表续表5 2 单元编号主梁材料名称节段长度 m 单位重量 kN m 3 整体重量 kN 34C505 块3251007 64 35C506 块325959 718 36C507 块3 5251064 21 37C508 块3 5251009 91 38C509 块3 525961 345 39C5010 块3 525918 418 40C5011 块3 525881 029 41C5012 块3 525849 075 42C5013 块4 2525995 988 43C5014 块4 2525966 076 44C5015 块4 2525945 295 45C5016 块4 2525933 423 46C50中跨合龙段1 525328 125 5 3 施工阶段划分 按照该桥的实际施工工序 首先浇筑双肢薄壁墩 浇筑 0 号块件 采用支架现 浇 然后安装挂篮 并对称的浇筑其他块件 支架现浇边跨 先边跨合龙再中 跨合龙 然后施加二期恒载 根据各阶段的施工顺序 由 MIDAS CIVIL 软件建 立桥梁的施工模型 其中每个阶段中又包含几个小工况 钝化已浇段湿重 张拉 预应力筋 钝化挂篮 拆除 激活挂篮 安装 激活待浇段湿重 表 5 3 1 施工阶段的划分 序号施工阶段工况说明 1桥墩及 0 号块 浇筑基础及墩柱 对称安装 1 号块挂篮 重 600KN 对称张拉 0 号块钢束 铺子港桥设计 第 16 页 共 134 页 续表 5 3 1 21号块施工 挂篮对称悬臂浇筑 1 号块混凝土 对称张拉 1 号块钢束 32 号块 16 号块施工按 1 号块施工步骤重复操作 15 次完成如下阶段施 工 挂篮对称悬臂浇筑 1 号块 16 号块混凝土 对称张拉每一块钢束 移动挂篮 16 号块施工阶段结束后挂篮不移动 4边跨满堂支架现浇 满堂支架现浇边跨段 张拉现浇段钢束 5边跨合拢 对称移动 16 号块挂篮至边跨合拢段 在合拢段温度下锁定边跨合拢段 浇筑边跨合拢段混凝土 张拉边跨合拢段钢束 拆除边跨现浇段支架 6中跨合拢 架设中跨合拢段吊篮 同时在中跨悬臂端各设置 300KN 的配重 在合拢温度下 在合拢两端对称施加 2000KN 的 水平顶推力 同时锁定中跨合拢段 浇筑中跨合拢段混凝土 同时卸除配重 张拉中跨合拢段钢束 拆除中跨合拢段吊架 在对称拆除挂篮 7施加二期恒载 施工桥面铺装 防撞护栏及其附属结构 铺子港桥设计 第 17 页 共 134 页 施工阶段 1 桥墩及 0 号块施工 图 5 3 1 施工阶段 2 1 号块施工 图 5 3 2 重复各个小工况 施工 2 号块件到 16 号块件 施工阶段 5 边跨合龙施工如右下图 铺子港桥设计 第 18 页 共 134 页 图 5 3 3 施工阶段 6 中跨合拢施工如下图 图 5 3 4 施工阶段 7 施加二期恒载如下图 图 5 3 5 根据 公桥规 2 的编制理念 使用阶段的收缩徐变时间应为 0 天 而 将结构的收缩徐变考虑到施工阶段中 即添加一个较长的施工周期 用以完成结 构的收缩徐变 而不在使用阶段考虑 故最后一个阶段为考虑收缩徐变 加一个 较长的施工期 本设计选用 5 年和十年 铺子港桥设计 第 19 页 共 134 页 6 上部结构恒载 活载内力计算 6 1 荷载的类型与信息 桥梁模型在建立的过程中 需输入施工荷载以及活载 用来模拟实际桥梁的 受力状况 6 1 1 施工荷载 1 主梁自重 按 25kN m3的容重 以计主梁自重的形式算入恒载中 其重量按集中荷 载计算 2 二期恒载 桥面系的横截面面积 相应的容重 防撞墙和桥面铺装的面积分别为 2 0 2985m2 0 02 12 0 08 12 m2 防撞墙和桥面铺装重 q 0 02 12 23 0 08 12 24 2 0 2985 25 43 5kN m 将桥面系荷载作为二期恒载以均布荷载的形式加在主梁上 6 1 2 活载 1 汽车荷载为公路 级 车道荷载的均布荷载标准值 q 为 10 5kN m 集中荷载标准值随计算跨径而变 当计算跨径小于或等于 5m 时 PK为 180kN 计算跨径大于或等于 50m 时 PK为 360kN 计算跨径在 5m 50m 之间时 PK值 采用直线内插求得 对于多跨连续结构 PK按照最大跨径为基准取值 2 该桥最 大跨径为 125m 则集中荷载 PK为 360kN 6 2 主梁恒载内力计算 利用 MIDAS CIVIL 软件模拟整个桥梁施工过程 可以得到成桥后各个节点 的位移以及截面的内力值 如下表 6 1 和表 6 2 以及主梁内力图和位移图 如下 图 6 1 图 6 2 和图 6 3 所示 表表 6 1 恒载引起的主梁内力和位移恒载引起的主梁内力和位移 节点剪力 kN 弯矩 kN m 水平位移 m 竖向位移 m 转角 rad 1 1611 450 0 00265500 000707 铺子港桥设计 第 20 页 共 134 页 续表续表6 1 节点剪力 kN 弯矩 kN m 水平位移 m 竖向位移 m 转角 rad 2 1505 62734 34 0 002659 0 0014990 0007 3 1402 825178 93 0 002669 0 0029640 000679 4 1303 377336 67 0 002684 0 0043660 000644 5 1231 138769 58 0 002699 0 0053610 000611 6 116110046 54 0 002717 0 0062970 00057 7 974 5712849 3 0 002777 0 0085610 000433 8 807 5914527 78 0 002846 0 0101080 000278 9849 0815201 94 0 002921 0 0109240 00014 10994 114997 25 0 003082 0 010984 0 000143 111111 2514252 06 0 003195 0 01058 0 000178 121225 9813047 39 0 003278 0 009889 0 000223 131338 1111436 3 0 003332 0 008992 0 000262 141447 839774 05 0 003361 0 007978 0 000284 151555 32 10014 73 0 003364 0 006898 0 000292 161660 87 11964 19 0 003346 0 005811 0 000289 171749 95 15059 36 0 003317 0 004894 0 000281 181837 81 18621 49 0 003277 0 004008 0 000269 191924 6 22569 64 0 003227 0 003164 0 000253 202010 3 26889 43 0 003169 0 002371 0 000237 212095 74 31567 53 0 003104 0 001632 0 000219 222191 34 36612 14 0 003033 0 0009490 000224 232220 38359 88 0 003009 0 0007340 000226 245012 45 41457 69 0 002984 0 0005250 000229 255018 57 41248 51 0 00296 0 0003760 000234 265038 44 44327 18 0 002917 0 0001850 000247 275068 6 50248 87 0 00288 0 0005120 000263 28 2569 69 59097 78 0 002864 0 0007270 000273 铺子港桥设计 第 21 页 共 134 页 续表续表6 1 节点剪力 kN 弯矩 kN m 水平位移 m 竖向位移 m 转角 rad 29 2542 17 56978 77 0 002849 0 0010270 000284 30 2472 79 54890 18 0 002834 0 0013390 000295 31 2391 95 48975 38 0 002789 0 0023410 000329 32 2312 19 43364 88 0 002744 0 003450 000365 33 2231 2 38080 14 0 002698 0 0046730 000403 34 2149 97 33101 580 002741 0 0060150 000442 35 2068 02 28439 450 00279 0 0074780 000482 36 1985 85 24104 630 002828 0 0090620 000521 37 1889 16 19476 90 002858 0 0110570 000566 38 1790 61 15315 90 002866 0 0132060 000606 39 1691 61 11643 580 002852 0 0154730 000638 40 1590 879992 750 002811 0 0178250 000657 41 1489 1610996 290 002738 0 0201920 000658 42 1385 6112024 170 002635 0 0225080 000637 43 1259 0613263 80 002499 0 0250920 000589 44 1132 7614421 150 002389 0 0272470 000519 45 1007 8915439 180 002306 0 0287810 00043 46 885 6715970 970 002234 0 0295430 00033 47 843 4916010 570 002216 0 0296030 000295 48884 5915970 55 0 002234 0 029543 0 00033 491005 7415440 45 0 002305 0 028782 0 00043 501130 4314422 84 0 002389 0 027248 0 000519 511256 613266 16 0 002499 0 025093 0 000589 521383 5712027 01 0 002635 0 022509 0 000637 531486 4510999 82 0 002738 0 020194 0 000658 541588 079995 42 0 00281 0 017827 0 000657 551688 27 11639 61 0 002852 0 015475 0 000638 铺子港桥设计 第 22 页 共 134 页 续表续表6 1 节点剪力 kN 弯矩 kN m 水平位移 m 竖向位移 m 转角 rad 561787 95 15311 99 0 002866 0 013208 0 000606 571885 28 19472 79 0 002858 0 011058 0 000566 581982 58 24097 3 0 002828 0 009063 0 000521 592065 22 28430 88 0 00279 0 007478 0 000482 602146 88 33092 22 0 002741 0 006015 0 000442 612228 24 38070 060 002698 0 004673 0 000403 622308 09 43352 050 002744 0 00345 0 000365 632389 24 48965 070 002789 0 002341 0 000329 642514 47 54878 150 002834 0 001339 0 000295 652542 01 56966 560 002849 0 001027 0 000284 66 5086 88 53212 170 002864 0 000727 0 000273 67 5067 97 50237 650 00288 0 000512 0 000263 68 5037 86 44317 320 002917 0 000185 0 000246 69 5017 94 41243 080 002961 0 000376 0 000234 70 2248 55 40155 230 002985 0 000525 0 000229 71 2219 94 38355 710 00301 0 000734 0 000226 72 2181 25 36607 90 003033 0 000949 0 000223 73 2096 45 31563 550 003104 0 0016330 000219 74 2011 25 26885 610 00317 0 0023720 000237 75 1925 15 22566 10 003228 0 0031650 000254 76 1838 21 18618 290 003278 0 0040080 000269 77 1750 21 15056 510 003318 0 0048950 000281 78 1661 15 11959 370 003347 0 0058120 000289 79 1555 59 10010 310 003365 0 00690 000292 80 1448 049774 040 003362 0 007980 000284 81 1338 2711436 170 003334 0 0089940 000262 82 1226 0413047 230 003279 0 0098920 000223 铺子港桥设计 第 23 页 共 134 页 续表续表6 1 节点剪力 kN 弯矩 kN m 水平位移 m 竖向位移 m 转角 rad 83 1111 314251 850 003196 0 0105830 000178 84 994 1514996 970 003083 0 0109880 000143 85 849 1115201 580 002922 0 010928 0 00014 86807 6414527 430 002846 0 010112 0 000278 87974 5912849 060 002778 0 008564 0 000433 881160 9910046 40 002718 0 0063 0 000571 891231 128769 470 0027 0 005363 0 000611 901303 367336 60 002685 0 004368 0 000645 911402 815178 880 002669 0 002965 0 000679 921505 592734 320 002659 0 0015 0 0007 93303 655318 920 0026560 0 000708 表表 6 2 结构重力作用下支反力结构重力作用下支反力 支撑节点 支撑反力 水平力 kN 竖向力 kN 左边跨01611 448125 左桥墩 1 285 3603445363 375000 左桥墩 2 328 9533127336 496500 右桥墩 1 328 9621257335 698000 右桥墩 2 285 3517505363 547500 右边跨01611 440500 铺子港桥设计 第 24 页 共 134 页 图 6 1 桥梁主梁及墩弯矩图 图 6 2 桥梁主梁及墩剪力图 图 6 3 桥梁主梁及墩位移变形图 铺子港桥设计 第 25 页 共 134 页 6 3 主梁活载内力计算 6 3 1 车道横向分布调整系数 车道横向分布调整系数 车道数 车道横向折减系数 偏载系数 单幅桥 三车道横向折减系数为 0 78 偏载系数可近似计算为 1 15 横向分布调整系数为 3 0 78 1 15 2 691 6 3 2 冲击系数 根据 公桥规 2 4 3 2 中的规定 使用于连续梁的结构基频计算公式如下 c c 2 1 m2 616 13EI l f 5 1 c c 2 2 m2 651 23EI l f 5 2 G gmc 5 3 式中 1 2 基频 Hz 计算连续梁冲击力引力的正弯矩效应和剪力效 应时 采用