预应力混凝土箱梁桥设计计算书.doc

1 学学 生生 毕毕 业业 设设 计计 设设计计计计算算书书 课题名称课题名称 柳城柳城预应预应力混凝土箱梁力混凝土箱梁桥桥 姓姓 名名 蒋蕤蒋蕤 学学 号号 0903310 31 院院 系系 土木工程学院土木工程学院 专专 业业 土木工程 土木工程 桥桥梁与隧道方向 梁与隧道方向 指导教师指导教师 张锴张锴 讲师讲师 20132013 年年 5 5 月月 2013届学生届学生 毕业设计毕业设计材料材料 四 四 I 湖南城市学院本科毕业设计诚信声明湖南城市学院本科毕业设计诚信声明 本人郑重声明 所呈交的本科毕业设计 是本人在指导老师的指导下 独 立进行研究工作所取得的成果 成果不存在知识产权争议 除文中已经注明引 用的内容外 本设计不含任何其他个人或集体已经发表或写过的作品成果 对 本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明 本人完全 意识到本声明的法律结果由本人承担 矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖 本科毕业设计作者签名 2013年5月27日 II 目目 录录 摘 要 IV聞創沟燴鐺險爱氇谴净 ABSTRACT V残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟 1 1 绪绪 论论 1酽锕极額閉镇桧猪訣锥 1 1 预应力混凝土连续梁桥概述 1彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑 1 2 毕业设计的目的与意义 3謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔 1 3 毕业设计的任务 3厦礴恳蹒骈時盡继價骚 2 2 桥跨总体布置及结构尺寸拟定桥跨总体布置及结构尺寸拟定 5茕桢广鳓鯡选块网羈泪 2 1 设计原始资料 5鹅娅尽損鹌惨歷茏鴛賴 2 1 1 设计技术标准 5籟丛妈羥为贍偾蛏练淨 2 1 2 本桥主要材料 5預頌圣鉉儐歲龈讶骅籴 2 1 3 设计规范 6渗釤呛俨匀谔鱉调硯錦 2 1 4 桥位自然条件 6铙誅卧泻噦圣骋贶頂廡 2 2 桥型方案拟定与尺寸拟定 9擁締凤袜备訊顎轮烂蔷 2 2 1 桥孔分跨 10贓熱俣阃歲匱阊邺镓騷 2 2 2 截面形式 11坛摶乡囂忏蒌鍥铃氈淚 2 2 3 梁高 12蜡變黲癟報伥铉锚鈰赘 2 2 4 细部尺寸 12買鲷鴯譖昙膚遙闫撷凄 2 2 5 下部结构和附属设施 13綾镝鯛駕櫬鹕踪韦辚糴 2 3 主梁分段与施工阶段的划分 14驅踬髏彦浃绥譎饴憂锦 2 3 1 分段原则 14猫虿驢绘燈鮒诛髅貺庑 2 3 2 具体分段 14锹籁饗迳琐筆襖鸥娅薔 2 3 3 主梁施工方法 14構氽頑黉碩饨荠龈话骛 3 3 内力计算与荷载组合内力计算与荷载组合 15輒峄陽檉簖疖網儂號泶 3 1 全桥结构计算图式的确定 15尧侧閆繭絳闕绚勵蜆贅 3 2 全桥施工阶段的划分 15识饒鎂錕缢灩筧嚌俨淒 3 2 1 单元的截面特性和单元重量 15凍鈹鋨劳臘锴痫婦胫籴 3 2 2 主梁施工分段 17恥諤銪灭萦欢煬鞏鹜錦 3 2 3 本设计主要单元号与节点号 18鯊腎鑰诎褳鉀沩懼統庫 3 2 4 内力计算 18硕癘鄴颃诌攆檸攜驤蔹 3 3 温度次内力计算 21阌擻輳嬪諫迁择楨秘騖 3 4 活载内力计算 22氬嚕躑竄贸恳彈瀘颔澩 3 4 1 车道荷载 22釷鹆資贏車贖孙滅獅赘 3 4 1 人群荷载 23怂阐譜鯪迳導嘯畫長凉 3 3 荷载组合 25谚辞調担鈧谄动禪泻類 4 4 配筋设计配筋设计 34嘰觐詿缧铴嗫偽純铪锩 4 1 钢束估算 34熒绐譏钲鏌觶鷹緇機库 4 2 预应力钢束的布置 39鶼渍螻偉阅劍鲰腎邏蘞 III 4 2 1 钢束数确定 39纣忧蔣氳頑莶驅藥悯骛 4 2 2 布置原则 40颖刍莖蛺饽亿顿裊赔泷 5 5 预应力损失计算预应力损失计算 43濫驂膽閉驟羥闈詔寢賻 6 6 全桥应力验算全桥应力验算 46銚銻縵哜鳗鸿锓謎諏涼 6 1 施工阶段混凝土应力验算 46挤貼綬电麥结鈺贖哓类 6 2 使用阶段混凝土应力验算 53赔荊紳谘侖驟辽輩袜錈 6 3 使用阶段钢束应力验算 57塤礙籟馐决穩賽釙冊庫 6 4 变形验算 62裊樣祕廬廂颤谚鍘羋蔺 7 7 施工说明施工说明 63仓嫗盤紲嘱珑詁鍬齊驁 7 1 施工概述 63绽萬璉轆娛閬蛏鬮绾瀧 7 2 主要控制技术 64骁顾燁鶚巯瀆蕪領鲡赙 7 2 7 0 号块梁段托架拼装及施工 64瑣钋濺暧惲锟缟馭篩凉 7 2 2 边跨直线段施工 64鎦诗涇艳损楼紲鯗餳類 7 2 3 体系转换 64栉缏歐锄棗鈕种鵑瑶锬 7 3 施工的机具设备 65辔烨棟剛殓攬瑤丽阄应 7 3 1 锚具 65峴扬斕滾澗辐滠兴渙藺 7 3 2 施工挂篮 65詩叁撻訥烬忧毀厉鋨骜 7 4 施工步骤 66则鯤愜韋瘓賈晖园栋泷 参考文献 68胀鏝彈奥秘孫戶孪钇賻 附录 英文翻译 69鳃躋峽祷紉诵帮废掃減 致谢 75稟虛嬪赈维哜妝扩踴粜 IV 柳城预应力混凝土箱梁桥柳城预应力混凝土箱梁桥 摘摘 要要 本毕业设计主要是崀山扶夷江大桥的初步设计由于预应力混凝土 连续刚构桥具有刚度大 变形小 行车顺适 跨中建筑高度小 外形美观 用 料少 施工用地小等特点 陽簍埡鲑罷規呜旧岿錟 设计桥梁跨径 80m 150m 80m 截面形式为单箱单室箱形截面 桥面总宽 14m 双向双车道 主梁施工采用悬臂挂篮施工 对称平衡浇筑混凝土梁段 沩 氣嘮戇苌鑿鑿槠谔應 本次设计首先对主桥总体布置及结构尺寸拟定 然后运用桥梁博士 V3 0 软 件对主桥上部结构进行内力计算 荷载效应组合 估算并配置纵向预应力筋 模拟悬臂浇筑施工方法对全桥进行内力验算 输出报告模版的编辑 最后在结 构内力验算满足规范要求的基础上 绘制本设计主桥的桥位地质图 桥型方案 图 主梁一般构造图 纵向预应力筋截面图 施工流程图等 钡嵐縣緱虜荣产涛團蔺 关键词关键词 预应力混凝土连续刚构桥 次内力 悬臂施工 V Abstract The graduation project is preliminary design on Langshan fuyi River prestressed concrete continuous beam bridge Because the prestressed concrete continuous bridge in a big way has the characteristics that rigidity to distort the driving smooth the cross height of building t is small slightly the contour is artistic the needed materials are few construction land is small and so on 懨俠劑鈍触乐鹇烬觶騮 Designing the bridge span for80 m 150m 80m cross section shape for single box single room box sections bridge deck total 14 m wide dual two lane The main girder construction hanging basket cantilever construction symmetrical balance for pouring the concrete beam 謾饱兗争詣繚鮐癞别瀘 First for this design I draw up the main span general arrangement and the structure size then use software bridge Dr V3 0 to caculate the endogenic force computation and the load effect combination using to the main span superstructure to estimate and disposes the longitudinal pre stressed muscle to simulate bracket construction job practice to carry on the endogenic force checking calculation to output report pattern plate s edition of the entire bridge Finally on the basis of endogenic force checking calculation satisfies the code requirement draws up this design main span s bridge site geologic map the bridge diagram the king post general constructional drawing the longitudinal pre stressed muscle profile chart the construction flow chart and so on 呙铉們欤谦鸪饺竞荡赚 Keywords Prestressed concrete continuous rigid frame bridge cantilever construction Secondary forces Cantilever constructio莹谐龌蕲賞组靄绉嚴减 1 1 绪 论 1 1 预应力混凝土连续梁桥概述 预应力混凝土连续梁桥以结构受力性能好 变形小 伸缩缝少 行车平顺 舒适 造型简洁美观 养护工程量小 抗震能力强等而成为最富有竞争力的主 要桥型之一 本章简介其发展 麸肃鹏镟轿騍镣缚縟糶 由于普通钢筋混凝土结构存在不少缺点 如过早地出现裂缝 使其不能有 效地采用高强度材料 结构自重必然大 从而使其跨越能力差 并且使得材料 利用率低 納畴鳗吶鄖禎銣腻鰲锬 为了解决这些问题 预应力混凝土结构应运而生 所谓预应力混凝土结构 就是在结构承担荷载之前 预先对混凝土施加压力 这样就可以抵消外荷载作 用下混凝土产生的拉应力 自从预应力结构产生之后 很多普通钢筋混凝土结 构被预应力结构所代替 風撵鲔貓铁频钙蓟纠庙 预应力混凝土桥梁是在二战前后发展起来的 当时西欧很多国家在战后缺 钢的情况下 为节省钢材 各国开始竞相采用预应力结构代替部分的钢结构以 尽快修复战争带来的创伤 50 年代 预应力混凝土桥梁跨径开始突破了 100 米 到 80 年代则达到 440 米 虽然跨径太大时并不总是用预应力结构比其它结构好 但是 在实际工程中 跨径小于 400 米时 预应力混凝土桥梁常常为优胜方案 灭嗳骇諗鋅猎輛觏馊藹 我国的预应力混凝土结构起步晚 但近年来得到了飞速发展 现在 我国 已经有了简支梁 带铰或带挂梁的 T 构 连续梁 桁架拱 桁架梁和斜拉桥等 预应力混凝土结构体系 铹鸝饷飾镡閌赀诨癱骝 虽然预应力混凝土桥梁的发展还不到 80 年 但是 在桥梁结构中 随着预 应力理论的不断成熟和实践的不断发展 预应力混凝土桥梁结构的运用必将越 来越广泛 攙閿频嵘陣澇諗谴隴泸 连续梁和悬臂梁作比较 在恒载作用下 连续梁在支点处有负弯矩 由于 负弯矩的卸载作用 跨中正弯矩显著减小 其弯矩与同跨悬臂梁相差不大 但 是 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 其弯矩分布优于悬臂梁 虽然连续梁有很多优点 但是刚开始它并不是预应力 2 结构体系中的佼佼者 因为限于当时施工主要采用满堂支架法 采用连续梁费 工费时 到后来 由于悬臂施工方法的应用 连续梁在预应力混凝土结构中有 了飞速的发展 60 年代初期在中等跨预应力混凝土连续梁中 应用了逐跨架设 法与顶推法 在较大跨连续梁中 则应用更完善的悬臂施工方法 这就使连续 梁方案重新获得了竞争力 并逐步在 40 200 米范围内占主要地位 无论是城 市桥梁 高架道路 山谷高架栈桥 还是跨河大桥 预应力混凝土连续梁都发 挥了其优势 成为优胜方案 目前 连续梁结构体系已经成为预应力混凝土桥 梁的主要桥型之一 趕輾雏纨颗锊讨跃满賺 然而 当跨度很大时 连续梁所须的巨型支座无论是在设计制造方面 还 是在养护方面都成为一个难题 而 T 型刚构在这方面具有无支座的优点 因此 有人将两种结构结合起来 形成一种连续 刚构体系 这种综合了上述两种体 系各自优点的体系是连续梁体系的一个重要发展 也是未来连续梁发展的主要 方向 夹覡闾辁駁档驀迁锬減 另外 由于连续梁体系的发展 预应力混凝土连续梁在中等跨径范围内形 成了很多不同类型 无论在桥跨布置 梁 墩截面形式 或是在体系上都不断 改进 在城市预应力混凝土连续梁中 为充分利用空间 改善交通的分道行驶 甚至已建成不少双层桥面形式 视絀镘鸸鲚鐘脑钧欖粝 在我国 预应力混凝土连续梁虽然也在不断地发展 然而 想要在本世纪 末赶超国际先进水平 就必须解决好下面几个课题 偽澀锟攢鴛擋緬铹鈞錠 1 发展大吨位的锚固张拉体系 避免配束过多而增大箱梁构造尺寸 否则 混凝土保护层难以保证 密集的预应力管道与普通钢筋层层迭置又使混凝土质 量难以提高 緦徑铫膾龋轿级镗挢廟 2 在一切适宜的桥址 设计与修建墩梁固结的连续 刚构体系 尽可能不 采用养护调换不易的大吨位支座 3 充分发挥三向预应力的优点 采用长悬臂顶板的单箱截面 既可节约材 料减轻结构自重 又可充分利用悬臂施工方法的特点加快施工进度 騅憑钶銘侥张 礫阵轸蔼 另外 在设计预应力连续梁桥时 技术经济指针也是一个很关键的因素 它是设计方案合理性与经济性的标志 目前 各国都以每平方米桥面的三材 3 混凝土 预应力钢筋 普通钢筋 用量与每平方米桥面造价来表示预应力混 凝土桥梁的技术经济指针 但是 桥梁的技术经济指针的研究与分析是一项非 常复杂的工作 三材指针和造价指针与很多因素有关 例如 桥址 水文地质 能源供给 材料供应 运输 通航 规划 建筑等地点条件 施工现代化 制 品工业化 劳动力和材料价格 机械工业基础等全国基建条件 同时 一座桥 的设计方案完成后 造价指针不能仅仅反应了投资额的大小 而是还应该包括 整个使用期限内的养护 维修等运营费用在内 通过连续梁 T 型刚构 连续 刚构等箱形截面上部结构的比较可见 连续 刚构体系的技术经济指针较高 因此 从这个角度来看 连续 刚构也是未来连续体系的发展方向 疠骐錾农剎貯 狱颢幗騮 总而言之 一座桥的设计包含许多考虑因素 在具体设计中 要求设计人 员综合各种因素 作分析 判断 得出可行的最佳方案 镞锊过润启婭澗骆讕瀘 1 2 毕业设计的目的与意义 毕业设计的目的在于培养毕业生综合能力 灵活运用大学所学的各门基础 课和专业课知识 并结合相关设计规范 独立的完成一个专业课题的设计工作 设计过程中提高学生独立的分析问题 解决问题的能力以及实践动手能力 达 到具备初步专业工程人员的水平 为将来走向工作岗位打下良好的基础 榿贰轲 誊壟该槛鲻垲赛 1 3 毕业设计的任务 本次设计任务 桃花江大桥是一座二级公路上的预应力混凝土连续梁桥 桥梁所处河段平顺 河床平坦 根据桥位的自然地质条件 拟定主桥桥长为 310m 分孔情况为 80m 150 80m 桥面设计车速为 60km h 双向双车道 全宽 14m 采用 3 跨变截面连续箱梁 横断面采用单箱单室的箱型界面 预应力混 凝土连续箱梁具有刚度大 伸缩缝少 变形小 行车顺适 跨中建筑高度小 外形美观 用料省 施工用地小等特点 采用箱行界面具有较大的抗扭刚度 邁茑赚陉宾呗擷鹪讼凑 由于预应力混凝土连续梁桥为超静定结构 手算工作量比较大 且准确性 难以保证 所以采用有限元分析软件 桥梁博士进行 这样不仅提高了效率 而且准确度也得以提高 嵝硖贪塒廩袞悯倉華糲 4 本次设计的预应力混凝土连续梁桥采用悬臂浇注法施工 悬臂浇注法施工 具有很多优越性 它不需要大型的机械设备 不影响桥下通航 通车 且施工 受河道水位和季节的影响较小 该栎谖碼戆沖巋鳧薩锭 主要技术标准 1 设计荷载 公路 级 人群荷载 2 5kN m 2 洪水频率 按 300 年一遇设计 3 桥面净空 净 10 米 4 桥面横坡 行车道 2 人字形面坡 6 连续梁桥的施工方案 逐孔施工法 悬臂施工法 顶推施工法等 本桥 采用悬臂施工法 其特点有桥梁在施工过程产生负弯矩 桥墩也要承受由 施工产生的弯矩 悬臂浇筑施工简便 施工中可不断调整位置 悬悬臂拼装 施工速度快 桥梁上 下结构可平行作业 劇妆诨貰攖苹埘呂仑庙 7 为了提高工作效率 提高计算精度 使对结构物的受力分析更为符合实 际 本次设计上部结构采用桥梁博士 V3 0 设计软件设计及验算 采用 CAD 绘图 臠龍讹驄桠业變墊罗蘄 5 2 2 桥跨总体布置及结构尺寸拟定桥跨总体布置及结构尺寸拟定 2 1 设计原始资料 2 1 1 设计技术标准 1 荷载等级 汽车荷载 公路 级 人群 人群荷载值取 2 5kN m 2 桥宽 主桥 桥面净宽 10m 总宽 4m 3 通航等级 3 级 净空尺寸标准为 110m 净宽 10m 净高 4 设计水位 按 300 年一遇洪水频率设计洪水位 300 10m 黄海高程 2 1 2 本桥主要材料 参照规范规定 该桥材料取用如下 一 混凝土 主桥悬浇连续梁采用 C50 20m 预应力混凝土现浇箱梁采用 C50 匝道桥梁钢筋混凝土现浇箱梁采用 C50 桥面铺装采用 10cm 厚沥青混凝土 主桥下部构造 承台 C25 C25 封底 桩基 C25 墩柱及顿顶盖梁 C25 支座垫石采用 C25 配置混凝土所采用的水泥 砂 石 水等材料及混凝土的配合比 拌制 运输和浇筑应严格按照 公路桥涵施工技术规范 执行 并应符合规范所规定 的质量检验及质量标准 鰻順褛悦漚縫冁屜鸭骞 6 二 预应力钢材 预应力钢绞线采用 270 级公称直径15 2 低松弛预应力钢绞线 其抗拉强 s 度标准 f 1860MPa 弹性模量 E 1 95 105 MPa 技术标准必须符合 ASTM416 90 和 GB5224 2003 有关规定 预应力筋采用的锚具 夹具和 连接器应满足 GB T14370 2007 国标要求 穑釓虚绺滟鳗絲懷紓泺 三 普通钢筋 普通钢筋必须符合 GB1499 1 2008 钢筋混凝土用钢第一部分 热轧光圆 钢筋 B1499 2 2007 钢筋混凝土用钢第二部分热轧带肋钢筋 标准的各项规定 其中钢筋直径 d 12mm 全部采用 HRB335 钢筋 抗拉强度标准值 fsk 335MPa 钢筋直径 d 12mm 全部采用 R235 钢筋 抗拉强度标准值 fsk 235MPa 桥墩桩基及墩柱柱钢筋直径 d 20mm 应采用机械接头连接 隶誆荧 鉴獫纲鴣攣駘賽 四 普通钢材 技术标准必须符合 GB700 2006 碳素结构钢 规定 选用的焊接材料应 符合 GB T5117 1995 和 GB T5118 1995 的要求 并与采用的钢材材质和 强度相适应 浹繢腻叢着駕骠構砀湊 五 其他材料 本桥所有材料质量的要求应符合 公路桥涵施工技术规范 JTJ041 2000 的有关规定 并符合相应的国家标准 所有材料及标准件产品均应采用通过国 家级或部级鉴定的产品 并应按国标部标要求进行抽样检验 鈀燭罚櫝箋礱颼畢韫粝 2 1 3 设计规范 1 交通部颁 公路工程技术标准 JTG B01 2003 2 交通部颁 公路路线设计规范 JTJ D20 2004 3 交通部颁 公路桥涵设计通用规范 JTG D60 2004 4 交通部颁 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 JTG D62 2004 5 交通部颁 公路桥涵地基与基础设计规范 JTG D63 2007 6 交通部颁 公路桥涵抗风设计规范 JTG T D60 1 2004 7 7 交通部颁 公路桥梁抗震设计细则 JTG T B02 01 2008 8 交通部颁 公路桥涵施工技术规范 JTJ041 2000 本设计均按 中华人民共和国工程建设标准强制性条文 公路工程部分执行 2 1 4 桥位自然条件 一 一 地形地貌 桥位区属于常德鼎城区 级阶地地貌 地势平坦 遍布水田及农舍 河两 岸均有简易公路通往桥位区 交通较为方便 施工条件好 柳城大桥横跨河水 两岸筑有防洪大提 堤顶距离约 245 左右 桥位处堤防设计水位为 300 10m 惬 執缉蘿绅颀阳灣熗鍵 二 气象 常德市属亚热带季风气候 温暖湿润 雨量丰富 年平均气温 16 7 16 9 年降水量 1237 7 1691 2mm 年日照 1400 1800 小时 无霜期 185 188 天 春夏 之交多暴雨 4 6 月占全年降水量的 40 区内水网密集 小河水流均汇入桃 花江 据调查 该区域桃花江历史最高洪水位为 306 17m 扶夷江常年流水 水量较大 水位受季节影响较大 一般 4 8 月为丰水期 河面在拟建桥位处河 面宽约 245m 水深约 3 2 8m 贞廈给鏌綞牵鎮獵鎦龐 三 水文资料 常德流域一般从 4 月开始涨水 5 8 月为汛期 8 月以后水势平稳 10 11 月水位下落 12 月至翌年 3 月为枯水期 四季雨量不均 流量变化大 据桃花 江水文站记录 历年最大最大流量为 15300m3 s 最小流量 90 53m3 s 嚌鲭级厨胀 鑲铟礦毁蕲 桥位区内分布有地表水与地下水 主桥地表水主要为桃花江河水 河道宽约 240m 勘察时水面高程约 300 10m 水深约 0 8 10 5m 引桥地表水主要分布于水沟 水塘中 其水量 水位随季节变化 直接由大气降水补给 薊镔竖牍熒浹醬籬铃騫 地下水主要是第四系覆盖成中的孔隙水 赋存于粉细沙 圆砾及卵石等层 中 具有一定的承压性 水量较大 地下水位主要位于上部粘性土层底部 水 头较高 一般位于钻孔孔口以下 4 6m 左右 且水量较大 齡践砚语蜗铸转絹攤濼 8 四 地层岩性及主要物理力学指标 根据本次勘察 桥位区地层较为简单 桥位区基本被第四系土层所覆盖 其中卵石层上部多呈灰色 灰褐色等杂色 而下部多呈褐黄色 棕黄色 其表 面多附有褐黄色铁质氧化物 这表明卵石层下部在其沉积历史上曾出露地表 经历过淋滤和氧化作用 故以此为依据 将卵石层上部及其以上各地层划至第 四系全新统 卵石层下部及其以下各地层划至第四系上更新统 现由新至老分 述如下 绅薮疮颧訝标販繯轅赛 第四系全新统 Q4 填筑土 褐黄色 灰褐色 松散 主要由黏性土组成 零呈分布于河堤及 桥位区中的宅基地 乡村路路基中 层厚约 1 5 2 0m 饪箩狞屬诺釙诬苧径凛 种植土 褐色 灰褐色 松散 含少量植物根系 厚约 0 3 0 5m 主要分布 于桃花江两岸水田中 淤泥质粉质黏土 灰褐色 灰黑色 灰绿色 流 软塑 含有机质及腐殖质 稍有异味 层厚约 1 0 1 3 零呈分布于桥位区内的水沟 鱼塘中 烴毙潜籬賢擔視蠶贲 粵 粉质黏土 褐色 灰褐色 深灰色 可塑 硬塑状 手摸略有砂感 局部夹 薄层状粉砂 圆砾 层厚约 1 5 11 0m 主要分布于桥位区大堤两侧农田中 鋝 岂涛軌跃轮莳講嫗键 细沙 灰褐色 灰绿色 稍密 中密状 稍含泥 局部可见黑色腐殖质 局 部夹少量圆砾及卵石 厚约 2 5 5 0m 撷伪氢鱧轍幂聹諛詼庞 圆砾 杂色 饱和 中密 密实 粒径一般 0 5 2Cm 呈亚圆状 圆状 成 分为砂岩 石英砂岩及其他硅质岩 间隙充填细沙 局部夹卵石 层厚约 3 0 5 0m 桥位区广泛分布 局部以透镜体形式夹于卵石层中 踪飯梦掺钓貞绫賁发蘄 卵石 灰褐色等杂色 饱和 中密 密实 粒径约 2 7cm 最大约 18cm 呈 圆状 亚圆状 成分为砂岩 石英砂岩及其它硅质岩 局部夹漂石 间隙充填 细沙 细圆砾及少量粘性土 层厚约 6 0 16 0m 桥位区广泛分布 婭鑠机职銦夾簣 軒蚀骞 第四系上更新统 Q3 9 卵石 褐黄色为主 饱和 中密 密实 粒径约 3 9cm 最大约 15cm 呈 圆状 亚圆状 成分为砂岩 石英岩及其它硅质岩 局部夹漂石 间隙充填细 沙 细圆砾及少量粘性土 层厚约 10 0 28 0m 桥位区广泛分布譽諶掺铒锭试监鄺儕 泻 圆砾 褐黄色等杂色 饱和 中密 密实 粒径一般 1 0 2Cm 呈亚圆状 圆状 成分为砂岩 石英砂岩及其他硅质岩 间隙充填细沙 局部夹卵石 层 厚约 13 0 41 0m 桥位区广泛分布 俦聹执償閏号燴鈿膽賾 砾砂 灰褐色 褐黄色 饱和 中密 密实 含少量有机质及黏性土 稍含 砾及卵石 揭露层厚为 1 7 14 6m 该层主要以透镜体形式夹于卵石层中 桥 位区广泛分布 缜電怅淺靓蠐浅錒鵬凜 粉砂 灰色 褐黄色 饱和 中密 密实 含少量有机质及黏性土 稍含砾 及卵石 层厚约 5 0m 主要以透镜体形式存在 仅局部存在 骥擯帜褸饜兗椏長绛粤 黏土 褐色 灰褐色 褐黄色 切口平之光滑 粘感强 含少量黑色铁锰 质结核及灰白色高岭土 层厚约 1 8 13 5m 桥位区仅局部分布 主要以透镜体 形式存在 癱噴导閽骋艳捣靨骢鍵 砾砂 灰褐色 褐黄色 饱和 中密 密实 含少量有机质及黏性土 稍含 砾及卵石 揭露层厚为 8 3 32 5m 该层埋深较大 主要分布于沩水河床中 鑣 鸽夺圆鯢齙慫餞離龐 卵石 杂色 饱和 中密 密实 粒径约 2 13cm 最大约 15cm 呈圆状 亚圆状 成分为砂岩 石英岩及其它硅质岩 局部夹漂石 间隙充填细沙 细 圆砾及少量粘性土 层厚约 5 7m 该层埋深较大 仅局部揭露 榄阈团皱鹏緦寿驏頦 蕴 五 不良地质 桥位区范围内的特殊性岩土主要为软土 仅零星分布于桥位区内的水沟 鱼塘中 系长期高水位形成 厚度一般小于 3m 对桥梁桩基影响不大 位于桥 梁两侧接线路基部分的软土建议采用直接清除 填砂砾的方法处理 逊输吴贝义鲽 國鳩犹騸 10 图 2 1 桥位地质剖面图 2 2 桥型方案拟定与尺寸拟定 随着桥梁理论的不断成熟 在桥梁设计中要求桥的适用性强 舒适安全 建桥费用经济 科技含量高 桥梁的形式可从安全 功能 经济 美观 施工 占地与工期多方面拟定 幘觇匮骇儺红卤齡镰瀉 1 适用性 桥上应保证车辆和人群的安全畅通 并应满足将来交通量增长的需要 桥 下应满足泄洪 安全通航或通车等要求 2 舒适与安全性 现代桥梁设计越来越强调舒适度 要控制桥梁的竖向与横向振幅 避免车 辆在桥上振动与冲击 整个桥跨结构及各部分构件 在制造 运输 安装和使 用过程中应具有足够的强度 刚度 稳定性和耐久性 誦终决懷区馱倆侧澩赜 3 经济性 设计的经济性一般占首位 经济性应综合发展远景及将来的养护费用 4 先进性 桥梁设计应体现现代桥梁建设的新技术 应便于制造和架设 应尽量采用 先进工艺技术和施工机械 设备 以利于减少劳动强度 加快施工进度 保证 11 工程质量和施工安全 医涤侣綃噲睞齒办銩凛 5 美观性 一座桥梁 尤其是坐落于城市的桥梁应具有优美的外形 应与周围的景致 相协调 合理的结构布局和轮廓是美观的主要因素 决不应把美观片面的理解 为豪华的装饰 舻当为遙头韪鳍哕晕糞 依据上述分析 连续刚构桥造价适中 施工方便 使用结构性能好 河床 压缩少 有利于汛期泄洪 结合本地的具体地质条件和人文环境以及其他客观 因素 我最终选择了预应力混凝土连续刚构桥作为设计方案进行设计 鸪凑鸛齏嶇 烛罵奖选锯 本设计方案采用预应力混凝土变截面连续刚构结构 全长 248m 设计主跨 为 120m 2 2 1 桥孔分跨 连续刚构桥有做成三跨或者四跨一联的 也有做成多跨一联的 但一般不 超过六跨 对于桥孔分跨 往往要受到如下因素的影响 桥址地形 地质与水 文条件 通航要求以及墩台 基础及支座构造 力学要求 美学要求等 若采 用三跨或四跨不等的桥孔布置 一般边跨长度可取为中跨的 0 5 0 7 倍 这样 可使中跨跨中不致产生异号弯矩 此外 边跨跨长与中跨跨长之比还与施工方 法有着密切的联系 对于采用现场浇筑的桥梁 边跨长度取为中跨长度的 0 7 倍是经济合理的 但是若采用悬臂施工法 则不然 筧驪鴨栌怀鏇颐嵘悅废 本设计跨度 主要根据设计任务书来确定 其跨度组合为 80m 150m 80m 基本符合以上原理要求 2 2 2 截面形式 立截面 从预应力混凝土连续刚构的受力特点来分析 连续刚构的立面应 采取变高度布置为宜 在恒 活载作用下 支点截面将出现较大的负弯矩 从 绝对值来看 支点截面的负弯矩往往大于跨中截面的正弯矩 因此 采用变高 度梁能较好地符合梁的内力分布规律 另外 变高度梁使梁体外形和谐 节省 材料并增大桥下净空 但是 移动模架法 整孔架设法施工的桥梁 由于施工 的需要 一般采用等高度梁 等高度梁的缺点是 在支点上不能利用增加梁高 而只能增加预应力束筋用量来抵抗较大的负弯矩 材料用量多 但是其优点是 12 结构构造简单 线形简洁美观 预制定型 施工方便 韋鋯鯖荣擬滄閡悬贖蘊 结合以上的叙述 所以本设计中采用悬臂施工法 变截面的梁 横截面 梁式桥横截面的设计主要是确定横截面布置形式 包括主梁截面 形式 主梁间距 主梁各部尺寸 它与梁式桥体系 在立面上布置 建筑高度 施工方法 美观要求以及经济用料等等因素都有关系 涛貶騸锬晋铩锩揿宪骟 当横截面的核心距较大时 轴向压力的偏心可以愈大 也就是预应力钢筋 合力的力臂愈大 可以充分发挥预应力的作用 箱形截面就是这样的一种截面 此外 箱形截面这种闭合薄壁截面抗扭刚度很大 对于弯桥和采用悬臂施工的 桥梁尤为有利 同时 因其都具有较大的面积 所以能够有效地抵抗正负弯矩 并满足配筋要求 箱形截面具有良好的动力特性 再者它收缩变形数值较小 因而也受到了人们的重视 总之 箱形截面是大 中跨预应力连续梁最适宜的 横截面形式 钿蘇饌華檻杩鐵样说泻 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 单箱单室截面的优点是受力明确 施工方便 节省材料用量 拿 单箱单室和单箱双室比较 两者对截面底板的尺寸影响都不大 对腹板的影响 也不致改变对方案的取舍 但是 由框架分析可知 两者对顶板厚度的影响显 著不同 双室式顶板的正负弯矩一般比单室式分别减少 70 和 50 由于双室 式腹板总厚度增加 主拉应力和剪应力数值不大 且布束容易 这是单箱双室 的优点 但是双室式也存在一些缺点 施工比较困难 腹板自重弯矩所占恒载 弯矩比例增大等等 戧礱風熗浇鄖适泞嚀贗 本设计是一座公路连续箱型梁 采用的横截面形式为单箱单室箱形截面 2 2 3 梁高 根据经验确定 预应力混凝土连续梁桥的支点截面梁高 h支一般取 1 16 1 20 L 其中 L 为主跨长度 跨中梁高 h中 1 2 5 1 3 5 h支 本 设计采用支点处梁高为 8 0 米 跨中梁高为 3 0 米 購櫛頁詩燦戶踐澜襯鳳 2 2 4 细部尺寸 悬臂长度 悬臂长度一般不大于 5m 长度超过 3m 宜布置横向预应力筋 单箱单室截面 b a 之比为 1 2 5 3 0 时横向受力状态较好 嗫奐闃頜瑷踯谫瓒兽 粪 13 本设计采用 b 3 5m a 7 00m 悬臂端部厚度不小于 10cm 在本设计中取 25cm 靠腹板端悬臂厚度取 70cm 虚龉鐮宠確嵝誄祷舻鋸 顶板与底板 箱形截面的顶板和底板是结构承受正负弯矩的主要工作部位 其尺寸要受到受力要求和构造两个方面的控制 支墩处底板还要承受很大的压 应力 一般来讲 底板厚度与跨径 L 之比一般取 1 140 1 170 跨中区域底 2 板厚度则可按构造要求设计 一般取 22 28cm 底板厚最小应有 120mm 箱 梁顶板厚度应满足横向弯矩的要求和布置纵向预应力筋的要求 與顶鍔笋类謾蝾纪黾 廢 参考如下 跨中截面 表 2 1 腹板与顶板尺寸关系 腹板间距 m 3 55 07 0 顶板厚度 mm 180200280 本设计中采用双面配筋 且底板由支点处以抛物线的形式向跨中变化 底 板在支点处厚 70cm 在跨中厚 40cm 顶板厚 50cm 結释鏈跄絞塒繭绽綹蕴 腹板和其它细部结构 1 箱梁腹板厚度 腹板的功能是承受截面的剪应力和主拉应力 在预应力梁 中 因为弯束对外剪力的抵消作用 所以剪应力和主拉应力的值比较小 腹板 不必设得太大 同时 腹板的最小厚度应考虑力筋的布置和混凝土浇筑要求 其设计为 餑诎鉈鲻缥评缯肃鮮驃 a 墩上腹板厚度参数 3 max 1 10 Bl ht K pwp b 跨中腹板厚度参数 3 max 2 10 Bl ht K mwm 试中 墩上截面腹板厚度总和 wp t 跨中截面腹板厚度总和 wm t 墩上截面梁高 p h 跨中截面梁高 m h B 桥面总宽 14 桥梁最大跨径 max l 本设计支座处腹板厚取 700mm 跨中腹板厚取 500mm 2 横隔梁 横隔梁可以增强桥梁的整体性和良好的横向分布 同时还可以限制畸变 支承处的横隔梁还起着承担和分布支承反力的作用 由于箱形截面的抗扭刚度 很大 一般可以比其它截面的桥梁少设置横隔梁 甚至不设置中间横隔梁而只 在支座处设置支承横隔梁 因此本设计只在支座处设置支承横隔梁 爷缆鉅摯騰厕 綁荩笺潑 图2 2 跨中和支点截面 尺寸单位 cm 2 2 5 下部结构和附属设施 下部构造 承台尺寸为 10 0 12 0 3 0m 基础为群桩基础 每个墩桩基础分双排 共 6 根 D200cm 端承桩 锞炽邐繒萨蝦窦补飙赝 桥面铺装 1 桥面铺装 根据要求 选用 2cm 厚的防水层 8cm 厚的 C50 防水混 15 凝土和 10cm 沥青混凝土作为铺装层 平均厚度 曠戗輔鑽襉倆瘋诌琿凤 2 桥面横坡 根据规范规定为 1 5 3 0 取 2 双向人字横坡 3 人行道 人行道的宽度为 1 5m 设 0 5m 的栏杆 栏杆高度为 1 5m 2 3 主梁分段与施工阶段的划分 2 3 1 分段原则 悬臂浇筑的每个节段长度一般为 3 4m 节段太长 将增加混凝土自重与 挂篮结构的重量 同时还要相应增加平衡重或挂篮后锚固设施 节段过短 影 响施工进度 轉厍蹺佥诎脚濒谘閥糞 2 3 2 具体分段 本桥全长 310 米 中支点 0 块长度 6m 1 8 长 3m 9 18 长 4m 边跨合拢段长 2 0m 中跨合拢段长 2 0m 边跨直线段长 4 0m 2 3 3 主梁施工方法 主梁施工方法 主梁采用悬臂浇注法施工 墩顶梁段分别在各墩顶浇注 其余梁段用活动挂篮悬臂浇注 挂篮及附属设备重不大于 130t 墩顶 0 梁段开 始浇注之前 正式支座及临时支座 即钢筋混凝土支墩 均先就位 主跨墩支座 全部临时刚接形成固定钢支座 活动支座应给予临时锁定 嬷鯀賊沣謁麩溝赉涞锯 施工程序建议分为三大步骤 1 在墩顶 0 梁段施工完毕之后 两侧对称悬臂浇注至合拢之前的梁段 边跨上的等高直线段采用满堂支架施工 一次性浇注 边跨 2 3 号段合拢 形 成单悬臂简支梁 讯鎬謾蝈贺綜枢辄锁廪 2 拆除主跨跨中挂篮 灌注主跨中跨合拢段 3 拆除全部模板 解除临时约束并将主跨支座的一个改成固定铰支座 其余两个改成活动铰支座 形成四跨连续梁 张拉全部剩余钢索 兒躉讀闶軒鲧擬钇 標藪 3 内力计算与荷载组合内力计算与荷载组合 3 1 全桥结构计算图式的确定 按照杆系程序分析的原理 遵循结构离散化的原则 全桥以下原则在适当 16 位置划分节点 1 杆件的转折点和截面的变化点 2 施工分界点 边界处及 支座处 3 需验算或求位移的截面处 4 当出现位移不连续的情况时 例如 相邻两单元以铰接形式相连 转角不连续 可在铰接处设置两个节点 利用主 从约束考虑该连接方式 繅藺詞嗇适篮异铜鑑骠 本设计的单元划分 每一个施工阶段自然划分为一个单元 这样便于模拟 施工过程 而且这些截面正是需要验算的截面 化位置相应增设了几个单元 如图所示 鮒簡觸癘鈄餒嬋锵户泼 图 3 1 主桥单元划分示意图 3 2 全桥施工阶段的划分 3 2 1 单元的截面特性和单元重量 为了方便全桥的施工分段 更好地根据起吊重量来划分 特用程序将划分 的梁的单元的截面特性和单元重量计算出来 具体结果见表 3 1 眯毆蠐謝银癩唠阁跷 贗 表 3 1 单元毛截面特征 单元号截面抗弯惯距 m4 截面面积 m2 截面高度 m 中性轴高 m 14 41 8 26 2 00 1 24 24 43 8 26 2 00 1 24 34 45 8 26 2 00 1 24 44 49 8 26 2 00 1 24 54 51 8 30 2 00 1 25 64 58 8 37 2 01 1 25 74 80 8 45 2 04 1 27 85 11 8 46 2 09 1 29 95 65 8 62 2 17 1 33 106 41 8 85 2 26 1 39 117 37 9 08 2 38 1 46 1310 34 9 76 2 69 1 62 续上表 单元号截面抗弯惯距 m4 截面面积 m2 截面高度 m 中性轴高 m 1412 51 10 17 2 88 1 72 1515 23 10 63 3 09 1 82 1618 65 11 14 3 32 1 93 1722 87 11 70 3 58 2 05 17 1828 12 12 32 3 86 2 17 1934 53 12 99 4 16 2 31 2042 42 13 73 4 48 2 45 2151 98 14 54 4 83 2 59 2263 52 15 40 5 20 2 75 2377 45 16 34 5 59 2 91 2494 19 17 36 6 00 3 08 2594 17 17 35 6 00 3 08 2677 45 16 34 5 59 2 91 2763 52 15 40 5 20 2 75 2851 98 14 54 4 83 2 59 2942 42 13 73 4 48 2 45 3034 53 12 99 4 16 2 31 3128 12 12 32 3 86 2 17 3222 87 11 70 3 58 2 05 3318 65 11 14 3 32 1 93 3415 23 10 63 3 09 1 82 3512 51 10 17 2 88 1 72 3610 34 9 76 2 69 1 62 378 72 9 43 2 53 1 53 387 45 9 14 2 38 1 45 396 49 8 91 2 26 1 38 405 77 8 72 2 17 1 32 415 26 8 58 2 09 1 28 424 91 8 48 2 04 1 24 434 73 8 42 2 01 1 22 此为左半跨梁段自重 右半跨与之对应相等 3 2 2 主梁施工分段 除第 1 单元和 第 268 单元在边跨合拢前采用满堂支架现浇成形 其它边 跨梁段均与主跨梁段同时对称悬臂浇注 在此不一一列出 闵屢螢馳鑷隽劍颂崗鳳 主跨及边跨施工分段见下图 3 2 全桥共分 86 个单元 87 个节点 其中两 个边跨各有 24 个单元 中跨有 44 个单元 再后面的恒载 活载 施工及验算 等内力的计算时 代入程序的单元划分形式都以以上这种划分方式填写数据文 件 如图 3 2檁傷葦开阈灯伞馑諧粮 图 3 2 主梁施工分段 18 3 2 3 本设计主要单元号与节点号 表 3 2 重要单元号与节点号 单元号左节点号右节点号 左支点处 112 左边跨合拢处 445 全桥 1 8 处 111112 全桥 2 8 处 222223 左桥墩处 242425 全桥 3 8 处 333334 中跨合拢处 444445 中跨合拢处 454546 全桥 5 8 处 555556 右桥墩处 646465 全桥 6 8 处 666667 全桥 7 8 处 777778 右边跨合拢段 858586 右支点处 888889 由于本计算书篇幅所限 本计算书除单元截面配筋表外所有表都只例全桥左边的重要单 元号与节点号 3 3 温度次内力计算 按矩阵位移法求解温度次内力 在 号墩出现负弯矩最值 在中跨墩 出现正弯矩最值 本设计考虑主梁上下缘温差 7 温度次内力结果如表 3 4 所示 鄭饩腸绊頎鎦鹧鲕嘤錳 表 3 5 温度次内力 升温降温 单元号 轴力 kN剪力 kN弯矩 kN m轴力 kN剪力 kN弯矩 kN m 1 00 00 00 00 00 00 0 1 00 00 00 00 00 00 0 4 00 0 20 2 65 80 020 265 8 11 00 0 20 2 429 90 020 2429 9 11 00 020 2 490 60 0 20 2490 6 22 00 0 20 2 1097 00 020 21097 0 22 00 020 2 1158 00 0 20 21158 0 24 048 9532 8 2253 0 48 9 532 82253 0 24 048 9 532 8943 9 48 9532 8 943 9 33 092 90 0 153 2 92 90 0153 2 33 092 90 0 165 3 92 90 0165 3 44 092 90 0 217 3 92 90 0217 3 19 44 092 90 0 217 3 92 90 0217 3 a 温度次内力弯矩图 单位 kN m a 温度次内力剪力图 单位 kN 图 3 5 温度次内力图 3 4 活载内力计算 3 4 1 车道荷载 全桥车道荷载内力如表 3 6 所示 表 3 6 车道荷载内力 汽车 MaxM汽车 MinM 单元 号 节点 号轴力 kN 剪力 kN 弯矩 kN m 轴力 kN 剪力 kN 弯矩 kN m 110 00E 000 00E 000 00E 000 00E 000 00E 000 00E 00 120 00E 000 00E 000 00E 000 00E 001 32E 03 8 16E 02 440 00E 001 35E 034 03E 030 00E 00 1 64E 02 1 17E 03 450 00E 00 1 30E 035 11E 030 00E 001 64E 02 1 34E 03 11110 00E 00 5 39E 021 36E 040 00E 00 3 14E 02 6 23E 03 11120 00E 00 3 24E 021 34E 040 00E 003 14E 02 7 11E 03 22220 00E 00 3 05E 013 09E 030 00E 00 1 51E 03 2 56E 04 22230 00E 002 11E 012 22E 030 00E 001 66E 03 2 99E 04 2424 1 97E 015 62E 021 31E 031 91E 01 1 39E 02 3 57E 04 2425 1 97E 01 5 33E 024 23E 034 66E 015 14E 03 5 64E 04 33342 40E 013 57E 017 57E 038 86E 01 1 11E 03 1 25E 04 44441 29E 02 4 57E 021 48E 04 6 13E 015 03E 01 1 35E 03 44451 29E 02 4 97E 021 48E 04 6 12E 01 5 00E 01 1 31E 03 20 a 车道荷载最大 最小弯矩图 单位 kN m b 车道荷载