【《某双索面双塔三跨斜拉桥桥梁结构构造设计计算案例》3800字】

某双索面双塔三跨斜拉桥桥梁结构构造设计计算案例目录TOC\o"1-3"\h\u21165某双索面双塔三跨斜拉桥桥梁结构构造设计计算案例 1123191.1施工概况 2177401.2主梁 3274351.2.1混凝土肋板式主梁截面形式 4162641.2.2混凝土肋板式主梁截面数据 5199591.2.3混凝土肋板式主梁横隔板 5101831.3索塔 6214881.3.1索塔造型 620141.3.2索塔高度 7213181.3.3塔柱截面尺寸 7189781.4斜拉索 8282281.4.1横向布置 8276361.4.2纵向布置 8266411.4.3斜拉索的具体布置 9148171.4.4斜拉索的材料 9166201.5下部结构 924411.5.1桥墩 9237811.5.2承台 10184061.5.3桩基础 10208831.6支座 1099021.7附属设施 1067551.7.1伸缩装置 10189171.7.2桥面铺装、防水及排水系统 11123981.7.3防撞护栏 1178961.7.4防雷、航空与航道设置 11施工概况在符合给定设计需求的前提下，参考相关施工案例，设计出主桥为双塔三跨斜拉桥，全长276m，其中主跨140m、边跨为68m，对称形式，符合JTG/T365-01—2020设计规范中华人民共和国行业推荐性标准《公路中华人民共和国行业推荐性标准《公路斜拉桥设计规范》（JTG/T3365-01-2020）北京：人民交通出版社，2020主梁斜拉桥在施工时，需要将斜拉索与主梁锚固在一起，依靠斜拉索拉力对主梁整体提供多点弹性支撑作用。设计斜拉桥的主梁为连续梁，具有行车平稳，桥面整体性强的优势，而且后期养护也较简便。混凝土梁与钢梁相比有诸多优点：在经济方面，造价低廉（跨径不大于500m时），降低建造预算的同时，在后养护时也简单便宜；在结构受力方面，混凝土主梁的刚度更大，可以显著降低桥梁承受荷载时所产生的挠度（受到汽车荷载作用时，主要桡度仅为钢梁的60%）；动力学方面，抗风稳定性好，其振动衰减系数约为钢结构的两倍。当然钢筋混凝土梁也存在着一定的缺点，其中最为显著的则是跨越能力较弱以及施工速度较慢。两种材料其它方面的优缺点及适用范围见下表表STYLEREF1\s3SEQ表格\*ARABIC\s11两种材料形式主梁对比钢箱梁预应力混凝土梁优缺优缺适用范围适用不便断行及造型、路线复杂处成本低，适用范围广，综合性能较好不便断行及造型、路线复杂处施工难度较大材料特性轻质高强，自重小耐火、耐腐蚀差耐火耐腐蚀自重大经济方面工艺先进，机械多，人工少造价较高工艺成熟，造价较低人多，人工费高工期下部施工的同时可制作上部结构，可吊装，施工快连续梁形式不具优势连续梁可同时施工，连续性好工艺流程多，工期较长维护养护方便涂装贵费用低时间长因此，结合相应工程地质条件以及跨径等使用要求，故本设计采用预应力混凝土主梁更为合适，并结合双索面形式决定采用肋板式截面混凝土肋板式主梁截面形式参照有关规范中华人民共和国行业标准.《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2015）北京：人民交通出版社，2015中华人民共和国行业标准.《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2015）北京：人民交通出版社，2015中华人民共和国行业标准.《城市道路设计规范》在现有条件下，经查阅相关资料，可设计采用肋板式截面，这种截面适用于小跨境的双索面形式，该种截面的另一优点是施工方便。在此断面中，斜拉索锚固在两肋处,在两肋之间设置桥面系,混凝土肋板式主梁截面数据根据《公路斜拉桥设计规范》（JTG/T365-01—2020），同时参考相关文献以及施工案例得出：影响斜拉桥梁高的因素有很多，使得斜拉桥主高跨比的离散性较大，因此规范中并未给出，所以在设计的时候根据具体情况确定，最终决定采用设计方案如下，横断面：主梁的基本断面形式为肋板式，梁段总宽度30.0m，基本梁高1.9m，边肋下部宽度1.8m，顶板处的基本厚度为0.28m，梁顶构造实现双向2%的横坡，纵断面：节段基本长度划分为6m，在边跨1号节段处为实体段，索塔部分位置处对顶板进行加厚以及主梁加宽，并在相应位置设置变截面，详见图纸。材料：选用C55混凝土。经过相应计算，该数据可满足相关要求。图STYLEREF1\s3SEQ图\*ARABIC\s11主梁截面图混凝土肋板式主梁横隔板全桥共设置横隔板44道（横隔板的基本间距6m，主塔塔柱下方横隔板作加宽处理）。拟定一般横隔板板厚为0.35m，与顶板及肋板连接处设0.2m倒角——以保证横隔板受力要求，同时也防止应力发生突变——组成梁格式结构。索塔索塔是主要的承重结构。主梁所承受的荷载作用可以通过与之相连的斜拉索向索塔传递。斜拉索拉力的垂直分力以及水平分力将使塔柱产生轴向力以及弯矩和剪力。除此之外，温度变化（含日照影响）、支座沉降、混凝土的收缩和徐变、风荷载以及地震荷载等等也将对塔柱产生拉压力，剪力，弯矩及扭矩作用；在成桥及使用过程中，索塔一定会承受结构由于受外界因素的影响所产生的次内力作用；另外，还必须具有承受并传递一定的风荷载和地震荷载的能力。在承受荷载过程中，索塔塔柱虽然主要是受轴向拉压力的作用，但由于活载以及次内力的作用，还会对塔柱施加不平衡水平力的作用，使得塔在柱索塔的工作期间的大多数时间都是受到偏压作用，加上桥梁本身的超静定结构形式，这就要求塔柱增加配筋量，以此确保有足够的强度和刚度来保证稳定性图STYLEREF1\s3SEQ图\*ARABIC\s12索塔示意图索塔造型索塔形式：顺桥向为双柱式，并按塔柱轴间距5m布置，在柱间设置横梁连接，横桥向为双柱式设置，距离与索面距离相同即28.5m。索塔尺寸：初步选用Ф2.2m混凝土塔柱。塔高32.2m。索塔材料：选用C50混凝土。索塔高度跟据现有设计材料与设计要求，并依据规范（JTG/T365-01—2020）5.2.4设计该双塔三跨斜拉桥边缘斜拉索（最外侧斜拉索）的倾角24°，主塔高度为32.2m，此时塔高与主跨之比1/4.35。塔柱截面尺寸由于塔柱要求在任意方向受力良好并且足够稳定。因此本桥采用实心柱的形式，按照等截面布置，可以有效地增加塔柱抗风性能；塔柱内部设置预应力钢绞线，以提高塔柱的承载能力；顺桥向两根塔柱内侧设置Q235钢锚垫板，可以在斜拉索锚固时，将斜拉索受力过程对塔柱产生的较大局部压力进行分散。顺桥向塔柱尺寸见下图：图STYLEREF1\s3SEQ图\*ARABIC\s13索塔尺寸图斜拉索斜拉索大体上分为两种布置形式，一般分为疏索体系和密索体系两种，在构造上则分为刚性索和柔性索，也可以分类为单面索和双面索。布置形式的选择是斜拉桥设计中的关键。横向布置斜拉索横向布置的三种基本形式比较列于下表：优点缺点单索面经济、美观，视线开阔，制造安装较简单方便索力较大，相应锚固区域及设施需要加强；不能提供抗扭刚度双索面锚固区可设置在桥面板结构以外由于拉索产生的偏心轴力和弯矩，需要在主梁中多加钢筋三索面适于公、铁两用桥和有大量车道的城市桥占用桥面多表STYLEREF1\s3SEQ表格\*ARABIC\s12斜拉索横向布置对比表结合设计要求、工作环境以及相关设计规范，为配合截面形式，并且确保斜拉索为主梁提供足够的支撑，采用双索面平面索面的斜拉索布置形式。另外还可以通过拉索的正负轴力抵抗桥梁上的扭矩。纵向布置在此基础上，将斜拉索设置为采用扇形布置的密索形式(柔性索)，既能保证承载能力达到要求，又能满足对城市桥梁的美观要求。表格STYLEREF1\s3SEQ表格\*ARABIC\s13不同索面形式对比索面辐射形竖琴形扇形布置塔顶一点放射布置多根索平行布置二者结合倾角小大中对塔平衡分散力集中于塔顶，受力不利集二者优势特点垂直荷载传递复杂，塔柱有较大的剪力和弯矩这种布置对其承受荷载最有利；主梁的轴力最小二者结合斜拉索的具体布置经综合考虑，本设计斜拉索具体的布置方式采用：双索面扇形密索体系。每座主塔分别布置10对斜拉索，共计80道。斜拉索在梁上的基本索距与主梁节段即施工节段保持一致为6m，仅在边跨1、2号梁段处变化为5m，斜拉索横向间距28.5m，即布置在主梁基本横断面距边缘0.75m处。斜拉索的材料为满足受力需求以及相关规范，斜拉索采用低松弛高强度平行镀锌钢丝，规格方面：单根φ7，标准抗拉强度为1770MPa，并符合GB/T18365-2001标准中华人民共和国国家标准《斜拉索热挤聚乙烯高强钢丝拉索技术条件》（GB/T18365-2001），中国标准出版社，2001中相应技术要求。具体规格选用见REF_Ref73622664\h表STYLEREF1\s89斜拉索规格选用中华人民共和国国家标准《斜拉索热挤聚乙烯高强钢丝拉索技术条件》（GB/T18365-2001），中国标准出版社，2001下部结构桥墩参考设计要求以及相关施工案例，为了考虑作为墩台结构需要较好的抗冲击的能力。因此本设计方案借鉴相关桥墩设计，如下图所示，主塔墩截面采用与塔柱截面形式相同的双柱墩。墩身表面设一层φ6钢筋网。图STYLEREF1\s3SEQ图\*ARABIC\s14桥墩示意图承台承台的整体结构采用钢筋混凝土材料进行设计，选用C40混凝土，尺寸为配合下部群桩基础确定为11×11m厚3m，为提高横桥向刚度，采用双系梁将左右两承台进行连接。桩基础本设计采用群桩基础形式。使用9根钻孔嵌岩桩组成群桩基础，等间距按3×3排布，桩径1.5m且相邻桩轴间距3.75m，符合相应灌注桩要求。示意图如下：图STYLEREF1\s3SEQ图\*ARABIC\s15承台和桩基础示意图支座依据JTT391-2019中华人民共和国中华人民共和国交通行业标准.《公路桥梁盆式支座》（JTT391-2019）人民交通出版社2019附属设施伸缩装置依据《公路斜拉桥设计规范》6.7.3以及桥梁伸缩量，按现行伸缩缝装置规范中华人民共和国交通中华人民共和国交通行业标准《公路桥梁伸缩装置通用技术条件》（JT/T327-2016）人民交通出版社2016桥面铺装、防水及排水系统桥面铺装：根据《公路桥涵设计通用规范》3.7.1：桥面铺装宜与公路路面相协调，应有完鲁的桥面防水、排水系统等要求，依据此规范推荐以及结合相关工程实践，本设计桥面铺装选用符合现行JTGD50-2017中华人民共和国交通行业标准中华人民共和国交通行业标准《公路沥青路面设计规范》(JTGD50-2017)人民交通出版社2017桥面防水：设置柔性防水层且不另设混凝土找平层，并满足其它相关要求。桥面排水：应满足现行排水设计规范：JTG/TD33-2012中华人民共和国交通中华人民共和国交通行业标准《公路排水设计规范》(JTGTD33-2