苏古特大桥（65+110+65连续刚构桥） 毕业设计.docx

兰州交通大学毕业设计（论文）任务书课题苏古特大桥（65+110+65连续刚构桥）姓名 专业土木工程（桥梁）班级土木093设 计 任 务苏古特大桥，设计为（65+110+65）预应力连续刚构桥，主梁采用单箱单室箱型截面，施工方法采用梁端平行对称悬臂浇筑施工方法，设计荷载为公路级。主要设计任务：1. 桥型方案比选；2. 桥梁结构尺寸拟定；3. 主梁内力的计算；4. 作用效应组合，绘制内力包络图；5. 预应力筋的估算与布置；6. 主梁内力检算；6.1承载能力极限状态强度的检算；6.2正常使用极限状态应力的检算；6.3挠度的检算；设 计 要 求设计主要要求1. cad图不少于10张，包括桥梁总体布置图、主梁一般构造图、主梁预应力筋布置图、施工过程示意图；2. 计算书一本；3. 中英文摘要（400字左右）；4. 论文格式的英文翻译一篇；5. 毕业答辩；指导老师签字系主任签字主管院长签章兰州交通大学毕业设计（论文）开题报告表课题名称苏古特（65+110+65）连续刚构桥上部结构设计课题来源工程设计课题类型ax导师 学生姓名 学号200902048专业桥梁工程1、调研资料的准各1 邹毅松，王银辉. 连续梁桥. 北京: 人民交通出版社，2009年4月.2 张继尧，王昌将. 悬臂浇筑预应力混凝土连续梁桥. 北京: 人民交通出版社，2004年1月.3 范立础. 桥梁工程. 北京: 人民交通出版社，2001年11月.4 邱顺冬. 桥梁工程软件midas civil常见问题解答. 北京人民交通出版社，2009年8月.5 赵建昌. 混凝土结构设计原理. 北京: 中国铁道出版社，2004年8月.6 公路桥涵设计通用规范 (jtg d60-2004).7 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 (jtg d62-2004).8 公路桥涵施工技术规范 (jtj 041-2000).9 公路工程技术标准 (jtg bo1-2003).2、设计目的及要求:2.1目的:通过毕业设计，把以前从书本上学习到的理论知识，与实践联系起来，更好的掌握所学的专业知识，同时可培养自己独立思考、提出问题和解决问题的能力。(1) 熟悉一般桥梁设计的过程、特点，掌握桥梁的基本概念与桥规的基本内容，能熟练使用工程绘图软件，能应用计算机对大跨径刚构桥成桥阶段和施工过程进行计。(2) 计算和分析，增强综合运用各种所学知识的能力。对悬臂施工进行施工过程的计算和分析，一是熟悉桥梁设计的过程、特点。 更好地了解的各种设计和施工规范；二是掌握悬臂施工预应力刚构桥的各种设计、施工特点；三是熟练使用各种设计软件、计算程序，特别是绘图软件和桥梁设计等各种程序，为以后步入工作岗位，成为一名优秀的专业人员打下良好基础。2.2要求：(1) 通过毕业设计的学习，培养自己严肃认真的科学态度，严谨求实的作风，团结协作的品质，勇于探索和开拓创新的精神。(2) 提高自己利用文献、实验、生产实践和调查研究等方法获取知识的技能。(3) 提高综合运用所学知识，独立分析和解决问题的能力。(4) 强化对桥梁工程、混凝土结构设计原理、土力学等专业知识的掌握。(5) 锻炼自己运用知识处理问题的能力，实验能力，外语应用能力，计算机应用水平，科技写作能力以及口头表达能力等。(6) 发挥团队合作精神，提高个人能力的同时，培养集体合作能力。3、思路及预期成果:3.1思路:根据所给的地形地型方案，并根据实际的地质条件比选出最佳的设计方案，并对方案进行具体设计计算，最后完成该段路貌等地质资料，对其地质条件进行分析，结合设计资料，列出几种桥基工程设计。3.2预期成果：(1) 毕业设计一苏古特连续刚构桥设计。(2) 桥梁总体布置图，上部结构一般构造图，主体结构钢筋布置图，桥墩构造图，桥台构造图，施工程序。(3)相关的翻译文献。项目周次方案比选5-6周建模，内力计算，作用效应组合7-10周配筋设计、检算11-12周绘图设计图纸13-15周绘图整理文本准备答辩16-18周4、完成设计所具备的条件因素:对桥梁工程、混凝土结构设计原理等相关专业课程的学习和掌握并通过相应的课程设计对专业知识在实际工程中的应用有初步了解；以及cad绘图软件的使用；midas civil软件的综合运用能力，了解excel和word基本功能;对英语文献有初步的阅读，理解和翻译能力。指导教师意见 签名： 年 月 日课题类型和性质: (1) a-工程设计；b-技术开发；c-软件工程；d-理论研究； (2) x-真实课题；y-模拟课题；z-虚拟课题； (1)、(2)均要填，如ay，bx等；兰州交通大学毕业设计（论文）学生自查表（中期教学检查用）学生姓名何凯阳专业土木工程班级土木093指导教师姓 名郭健职 称讲师课题名称苏古特大桥（65+110+65连续刚构）个人精力实际投入日平均工作时间6小时周平均工作时间30小时迄今缺席天数0天出勤率%100指导教师每周指导次数3次每周指导时间（小时）4小时备注毕业设计（论文）工作进度（完成）内容及比重已完成主要内容%待完成主要内容%1. 毕业设计任务书；2. 开题报告表；3. 苏古特连续刚构桥整体cad图一张；4. 迈达斯苏古特模型（包括配预应力筋及截面算；5. 完成荷载组合、截面特性计算及部分手工截面验算；6. 中文、英文文献翻译；70毕业设计计算书一份20存在问题1. 对规范不太熟悉；2. 对迈达斯软件运用不够熟练；3. 对office软件运用不够熟练；4. 手工计算部分，存在稍许误差；指导教师签字： 年 月 日摘 要本设计为苏古特（65+110+65）连续刚构桥上部结构的设计，桥址处，水文地质条件较好，无通航要求。道路等级为一级公路，设计荷载为公路级，抗震烈度为七度。 根据桥址处的地形、地貌、地质、水文等情况，并结合设计要求，拟定出三个方案，分别是预应力混凝土连续刚构桥、不等跨变截面预应力混凝土连续梁桥、斜拉桥，并绘出三个方案的结构布置图，然后根据安全、适用、经济、美观的比选原则确定方案一为推荐方案；而后根据所选桥型进行主梁纵、横断面尺寸的拟定，并绘出主梁横断面构造图；再根据所拟定的尺寸，用midas结构分析程序分别完成了施工阶段和成桥后的主梁各控制截面的恒载内力和活载内力计算，然后分别按承载能力极限状态和正常使用极限状态进行荷载效应组合；再根据各控制截面内力估算预应力钢束数量，确定束数，然后对各截面进行了钢束布置，并绘出钢束布置图；最后，对各控制截面进行强度、应力验算，各项验算均满足规范要求。本桥采用悬臂施工的施工方法，其主要特点是施工方法简单可行，施工质量可靠，施工工艺成熟，不需大型起吊设备，梁段可安排平行作业施工，施工工期短。 关键词：预应力混凝土刚构桥，悬臂施工，荷载效应组合abstractthe design is superstructure of the sugute(65+110+65) continues rigid frame bridge. at the bridge site, the hydrology and geological condition is better and dont have the navigation request. this road grade is the first class highway, the design load is highway i class, and the seismic degree for this design is 7 degrees. according to terrain, landform, geology and hydrology of the bridge site and design request, three schemes were proposed. the first scheme is prestressed continuous rigid frame. the second scheme is unequal span continuous box girder bridge with variable cross-section of prestressed concrete. the third scheme is cable-stayed bridge, and then draw the diagram of structure for three schemes. the first scheme was proposed after carefully comparison with safety, serviceability, economy, and aesthetic. then according to the bridge type draw up the size of vertical and cross section of girder. then according to the size of the bridge, use midas program to calculate the internal force of construction and operational phase of the control section, which include the dead load and the live load. then conducting combination of load effects depend on the ultimate limit state of bearing capacity and the ultimate limit state of normal usage. then according to the control internal force to estimate the number of limbers pre-stressing bond and select the number of bond, and arranged them. finally, having a check of intensity and stress of the control section, the result achieves the request of the code.the construction of the bridge is cantilever construction, its main characteristics is simple, the quantity of construction reliability, the construction technology simple, large hoisting equipments, the girder can be constructed at same time, and the construction is short. key words: prestressed continuous rigid frame bridge，cantilever construction，combination of load effectsii目录1 绪论11.1 连续刚构桥简介及发展11.2 连续刚构桥的受力特点11.3 连续刚构桥的构造特点21.3.1 零号块21.3.2 横隔板21.3.3 合拢段22 桥跨总体布置及尺寸拟定32.1 设计基本资料32.1.1 桥址处自然情况32.1.2 设计依据42.2 设计方案比选52.2.1 桥梁设计原则52.2.2 桥型方案一（预应力混凝土连续刚构桥）62.2.3 桥型方案二（预应力混凝土连续梁桥）72.2.4 桥型方案三（斜拉桥）82.3 梁体截面比选102.4 桥梁整体布置和尺寸拟定112.5 桥梁施工阶段划分122.6 悬臂施工过程及注意事项133 主梁内力计算163.1 恒载内力计算163.2 活载内力计算203.3 温度次内力及支座沉降243.4 混凝土收缩徐变引起的内力303.5 作用效应的组合323.5.1 承载能力作用效应的组合323.5.2 正常使用极限状态下的荷载组合333.5.3内力组合结果343.5.4 荷载组合内力包络图374 预应力钢束的估算及布置404.1 钢束估算404.2 预应力筋的布置465 预应力损失及有效应力计算485.1 预应力损失计算485.1.1 摩阻损失485.1.2 锚具变形损失515.1.3 混凝土的弹性压缩535.1.4 钢束松弛损失545.1.5 收缩徐变损失545.2 有效预应力计算565.3配筋后的荷载组合565.4 配筋后的内力包络图596 主梁验算616.1截面几何特性计算616.2 主梁截面内力应力验算636.2.1 主梁截面抗弯验算636.2.2截面抗裂性验算666.2.3 持久状态下的应力计算716.3挠度验算756.4预拱度计算77结论78致谢79参考文献80附录81 1 绪论1.1 连续刚构桥简介及发展为了跨越各种障碍(如河流、沟谷或其他线路等)，必须修建各种类型的桥梁与涵洞，因此桥涵是交通线路中的重要组成部分。特别是现代高等级公路以及城市高架道路的修建中，桥梁往往是保证全线早日通车的关键。在经济上，一般说来桥梁和涵洞的造价平均占公路总造价的10%-20%，而且随着道路等级的提高，其所占比例还会加大。桥梁的建设水平已成为衡量一个国家综合经济实力和科学技术水平的重要标志。连续刚构桥是从传统的刚桥悬臂施工方法发展到预应力混凝土悬臂施工的t形刚构桥再到将t形刚构粗厚桥墩减薄，形成主梁连续、墩梁固结、柔性桥墩一步步发展过来的。 连续刚构桥跨中不设铰也不带挂梁，桥面连续、行车平顺。更重要的是梁体内的内力分布更加合理，能充分发挥高强材料的作用，有利于大跨径桥梁。随着桥梁施工技术水平的提高，对混凝土收缩、徐变、温度变化、预应力作用、墩台不均匀沉陷等因素引起的附加内力研究的深入和问题的不断解决，大跨度预应力混凝土连续刚构桥已成为目前主要采用的桥梁结构体系。连续刚构的结构特点是主梁连续、墩梁固结，既保持了连续梁无收缩缝、行车平顺的优点，又保持了t形刚构不设支座、无需体系转换的优点，方便施工，而且很大的顺桥向抗弯刚度和横向抗扭刚度能很好地满足较大跨径桥梁的受力要求因此它是一种极有生命力的桥梁结构形式，己成为大跨度预应力混凝土桥梁的首选桥型。随着高强预应力钢材、高强混凝土、大吨位张拉锚固体系的应用与发展，设计手段的计算机化，施工水平的提高，我国的连续刚构桥逐渐从当初的国外引进向大跨度连续刚构桥迅猛发展。1.2 连续刚构桥的受力特点采用悬臂施工的连续刚构桥，在施工过程中经历t型刚构受力状态，合拢后形成连续刚构桥，其恒载产生的内力由各施工阶段产生的内力迭加而成。由于合拢段较短，其产生的内力一般较小，故t型刚构受力状态为主耍部分。对悬臂施工连续刚构桥，合拢后根部负弯矩很大，而中跨跨中恒载弯矩很小。二期恒载加上以后，根部负弯矩增大，中跨跨中承受相对较小的正弯矩。因此，截面几何尺寸拟定时，应根据以上弯矩分布特点，增大主梁根部附近断面的抗弯刚度，提高截面下缘的承压能力悬臂施工时，浇筑一节段梁体，达到一定强度后张拉此段钢束。梁体自重产生负弯矩，预应力钢束产生正弯矩，二者结合使得梁体基本处于偏心受压受力状态，其轴向力非常大，抗剪强度一般不成问题，而最大正应力又较大。又由于其是超静定结构，因此，温度、支座沉降、收缩徐变、预加力产生的次内力也是不可忽略的，在设计中尤其需要注意其的影响。1.3 连续刚构桥的构造特点1.3.1 零号块零号块是悬臂浇筑施工的中心块体。零号块受力非常复杂，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、腹板尺寸都取得较大。零号块己不能处理为一般的杆系，对重要桥梁都要进行零号块空间应力分析。从国内施工来看，零号块时有开裂，故其施工工艺及结构构造是很值得研究的问题。1.3.2 横隔板悬臂施工的连续刚构大多采用箱形截面，抗扭刚度较大，故除零号块内设置横隔板外，主桥沿纵向一般不设横隔板。零号块内横隔板传递荷载较大，通常采用一片实体或两片式刚性横隔板，中部开设过人洞。1.3.3 合拢段合拢段的施工是桥梁施工的重要环节。在合拢段施工过程中，由于温度变化、混凝土早期收缩、己完成结构的收缩徐变、新浇混凝土的水化热等对尚未达到强度的合拢段混凝土有直接影响，故必须重视合拢段的构造措施，使合拢段与两侧梁体保持变形协调，并在施工过程中能传递内力。合拢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，一般取1.53m，本设计取2m。合拢段的构造处理有以下几种：(1) 用劲性钢管作为合拢段的预应力套管；(2) 加强配筋；(3) 用临时劲性钢杆锁定；(4) 压柱支撑。合拢段施工应注意以下几点：(1) 合拢段应采用早强、高强、少收缩混凝土；(2) 合拢段混凝土浇筑时间应选在一天中温度较低时，并使混凝土浇筑后温度开始缓慢上升为宜；(3) 加强混凝土的养护。2 桥跨总体布置及尺寸拟定2.1 设计基本资料2.1.1 桥址处自然情况1. 概述桥址属低中山岩溶峰林谷地地貌，地形起伏不平，呈“v”字型沟谷，地面标高1308.0-1400.0米，相对高差92米。所以该桥采用了高墩大跨桥梁、大跨度连续箱梁的结构。本桥为一级公路桥梁，由于该地区地形复杂且自然灾害较严重，所以要求该桥能抵抗自然灾害的标准高，对桥梁的结构形式、材料和施工方法及其工艺设备都提出了很高的要求。全桥长240.00米，桥址处地形复杂。 2. 工程地质资料上部第四系坡残积土覆盖，岩性成分为混合土（亚粘土混碎石、角砾），下伏岩层为灰岩、碳质灰岩互层，局部有基岩露头。可分为4个工程地质层。混合土：主要分布于桥址表层，主要成分为亚粘土混角砾和碎石混亚粘土，厚度1.2-4.9米，亚粘土混角砾，=140kpa，=35kpa，碎石混亚粘土，=500kpa，=160kpa。全风化碳质灰岩，灰黑色，中密，节理裂隙极发育，原岩结构构造部分基本被破坏，岩心呈砂状，角砾状，=400kpa，=160kpa。强风化灰岩，灰色，原岩结构部分基本被破坏，节理裂隙较发育，且较破碎，岩心多为碎石状，=800kpa，=180kpa。弱风化灰岩，灰色，微晶结构，薄-中厚层状结构，节理裂隙不发育，岩心较完整，岩心多为短柱状，=1100kpa。总体评价，桥址处地基均匀性较差，尤其是受差异风化作用的影响，局部在残积土及强风化岩中分布有大量的微风化岩石。对选择桥梁的基础和确定桥梁的结构形式起决定性的作用。 3. 水文气象资料该地区属于北亚热带向北温带过渡地带，具有垂直气候带和干湿季分明两大特点。区内四季分明，冬春干燥，夏秋多雨，11月到次年4月晴天多，气温高，蒸发量大，降水量少等干季特征，5月到次年10月表现为多阴雨的湿季特征。季节性最大冻深0.40.6m。多年平均气温19.3，月平均最高25.4，月平均最低11.0，极端最高39.5，极端最低-5.6。多年平均降雨量1199.6mm，年最多降雨量1627.8mm，年最少降雨量897mm，多年平均日照1764.5小时，无霜期334天。4. 地震本烈度度，重力加速度峰值0.05。地震基近期来测区内有感地震较少，未见有第四纪新构造活动迹象，地质构造相对稳定，根据公路工程抗震设计规范对于大型构造物等抗震重点工程，可比基本烈度提高一度即按设防。2.1.2 设计依据1. 主要技术指标设计资料（1） 设计行车速度：80km/h。（2） 荷载等级：公路i级。（3） 桥面宽度：本桥位于整体式路基段，桥宽w=（0.5+11+0.5）+0.5+（0.5+11+0.5）=24.5m。（4） 桥面横坡：单向2%（半幅桥）。（5） 高程系统：黄海高程系统。（6） 坐标系：北京坐标系。（7） 地震烈度：基本烈度度，按度设防。（8） 洪水频率：本桥位于山谷，主跨部分为高架桥，故不考虑洪水影响。（9） 设计通航：无通航要求。（10） 桥墩形式：矩形桥墩。（11） 基础形式：桩基础。2. 材料规格 （1） 沥青混凝土：用于桥面铺装，全桥桥面铺装厚度10cm。（2） c55混凝土：用于主桥65+110+65m连续刚构箱梁。（3） c50混凝土：用于30m预制t梁及其现浇连续段；主桥桥墩墩身；30mt梁12cm厚桥面现浇层。（4） c 40混凝土：主桥过渡墩帽梁、墩柱。（5） c30混凝土：用于30m跨桥墩帽梁、支承梁、墩柱和墩柱间系梁以及主桥主墩和过渡墩的承台、基桩。（6） c25混凝土：用于30m跨桩间系梁、基桩和扩大基础。（7） c15片石混凝土：用于u型桥台台身和基础。（8） c 40小石子混凝土：用于设支座墩的支座垫石。3. 设计使用规范（1） 公路工程技术标准jtj001-97。（2） 公路桥涵设计通用规范jtj021-89。（3） 公路砖石及混凝土桥涵设计规范jtj022-85。（4） 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范jtj023-85。（5） 公路桥涵地基与基础设计规范jtj024-85。（6） 公路桥涵钢结构及木结构设计规范jtj025-86。（7） 公路工程抗震设计规范jtj004-89。（8） 公路桥涵施工技术规范jtj041-2000。2.2 设计方案比选2.2.1 桥梁设计原则桥梁设计必须遵照“实用、安全、经济和美观”的基本原则。1. 实用性和安全性桥梁必须实用和安全，要有足够的承载能力，桥跨结构以及各部分构件，在制造、运输、安装和使用过程中均应具有足够的强度、刚度、稳定性和耐久性。应保证行车和人群的安全、畅通和舒适，并能满足将来交通量增长的需求。安全性要求桥梁选择合适的桥址能抵抗自然灾害如地震、泥水流等地质灾害，还要考虑到行车安全如合理的坡度、护栏、冰雪等恶劣气候的抗滑等要求，通航河流上的桥梁，桥下应满足泄洪，通航等要求，建成的桥梁应保证其使用年限，并便于检查和维修。其他还应考虑到支持农业灌溉，适合战时国防要求。2. 经济性和可行性桥梁的设计一般把经济性放在首位。经济性应综合考虑发展前景，施工方法的复杂程度和桥梁未来的养护及维修等费用。如便于改造，加固；采用新结构、新材料和先进技术缩短施工周期等。可行性要求，工程可行性，经济可行性。如桥梁的设计标准是否可行满不满足车流量，人流量，桥下通航量等；自然条件周围环境允不允许修建桥梁以及社会效益是否最优，资金是否充足等。 3. 美观性现代桥梁设计在满足以上基本要求的同时越来越注重美观性，尽可能使桥梁具有优美的外形，还要与周围的环境相协调。城市和旅游地区，要注意环保，更多的考虑建筑艺术，但不要把美观片面的理解为豪华的细部装饰。这样会增加费用，并不妥当。2.2.2 桥型方案一（预应力混凝土连续刚构桥）预应力混凝土刚构桥是一种预应力大跨径梁式桥，它综合了连续梁和t形刚构桥的受力特点，将主梁做成连续梁体，与薄壁桥墩固结而成。随着墩高的增高，薄壁桥墩对上部梁体的嵌固作用减小，逐渐退化为柔性墩作用。墩底弯矩，梁体内轴力随墩高迅速减小，为了减小水平位移产生的弯矩，常采用水平抗推刚度较小的双薄壁墩。由于悬臂部分承受很大的负弯矩，因此，可减少跨中正弯矩，从而其的主梁高度较梁桥为小。刚构桥几乎都是预应力混凝土结构。典型的连续刚构体系，一般采用对称布置，非常适合于平衡悬臂施工。目前，连续刚构体系桥已经成为预应力混凝土大跨径梁式体系桥的主要桥型，最大跨径已经突破300m。 1. 桥型方案一的上部结构 主桥上部结构为65+110+65m三跨预应力混凝土连续刚构箱梁，箱梁根部高度6.5m，跨中高度2.5m；箱梁根部底板厚70cm，跨中底板厚28cm，箱梁高度以及箱梁底板厚度按1.8次抛物线变化。箱梁腹板根部厚60cm，跨中厚40cm，箱梁腹板厚度在腹板变化段按直线段渐变，由厚60cm变至40cm。箱梁顶板厚度25cm。箱梁顶宽12m，底宽6m，顶板悬臂长度3m，悬臂板端部厚15cm，根部厚70cm。箱梁采用挂篮悬浇施工，中边跨合龙段长2m，边跨现浇段9m在支架上浇筑。合龙边跨之前，拆除边跨挂篮，在边跨悬臂端设置压重，进行锁定。浇筑合龙段混凝土，同时卸掉等重量的压重物。待混凝土达到90%的强度后张拉边跨顶、底板预应力钢束。 中跨合龙顺序： a. 拆除跨中挂篮，安装合龙吊架，在中跨两悬臂端各设置压重，进行锁定。b. 在当天温度最低时浇筑合龙段混凝土，同时卸掉等重量的压重物。 c. 待混凝土达到90%的强度后张拉中跨顶板、底板预应力钢束。 d. 拆除吊架。 主梁合拢时相对高度误差不得大于2.5cm，横向偏差不得大于1.5cm。 2. 桥型方案一的下部结构 6511065本桥2、3号桥墩为主桥桥墩，墩身采用双肢等截面矩形实心墩，肢间净距5.5m。主墩承台厚4m，基础采用桩径2m的钻（挖）孔灌注桩，基桩按纵向三排、横向三排布置，每墩半幅桥宽共9根桩。主、引桥间1、4号过渡墩采用桩柱式，单幅桥基桩采用4根直径为1.5m的钻（挖）孔灌注桩，墩柱采用2根直径为2.0m的圆柱墩。1、4号过渡墩处设ssfb160型伸缩缝，0号桥台处设无缝伸缩装置，左半桥7号台、右半桥8号桥台处设ssfb80型伸缩缝，主桥箱梁下设gpz3dx单向滑动盆式橡胶支座和gpz3sx双向滑动盆式橡胶支座各一套。用4根直径为1.5m的钻（挖）孔灌注桩，墩柱采用2根直径为2.0m的圆柱墩，桥台为柱式台。图2.1 预应力混凝土刚构桥布置示意图，单位m2.2.3 桥型方案二（预应力混凝土连续梁桥）预应力混凝土连续梁桥可以是两跨或三跨一联或者多跨一联。跨数越多，联长越长，受温度、收缩徐变等的纵向位移就较大，使伸缩缝及制作的构造要求高；联长太短，伸缩缝数目增加，不利行车，此设计可分三联，两边跨三跨一联，中间两跨一联。1. 桥型方案二的上部结构主跨采用830m t字形组合梁先简支后连续，桥长240 m。梁高间距2.65m。桥面总宽12.0m，行车道宽3.75m，两侧人行道各宽1.0m防撞护栏0.5m，t字形组合梁采用预制吊装施工。 2. 桥型方案二的下部结构桥墩为空心薄壁墩，桥台为柱式台，、号墩桩基础为摩擦桩，、号墩为嵌岩桩，桥台桩基础为嵌岩桩。308图2.2 预应力混凝土连续梁桥布置示意图，单位m2.2.4 桥型方案三（斜拉桥）斜拉桥是一种桥面体系以主梁受轴向力或受弯为主、支撑体系以拉索受拉和索塔受压为主的桥梁。桥跨是依靠固定在索塔的斜拉索支撑梁跨，拉索的作用相当于在主梁内增加了若干弹性支撑，使主梁跨径显著减小，从而大大的减小了梁内弯矩、梁体尺寸和梁体重力，使桥梁的跨越能力显著增大。梁内弯矩与桥梁的跨度基本无关，而与拉索的间距有关。斜拉桥适用于大跨、特大跨度的桥梁，目前还没有其他类型的桥梁的跨度能超过其跨度。 30909030斜拉桥与悬索桥不同之处是，斜拉桥的钢束直接锚固于主梁上，称自锚体系，不需要笨重的锚固装置。拉索承受巨大的拉力，拉索的水平分力使主梁受压，因此塔、梁均为压弯构件。由于斜拉桥的主梁通过拉紧的斜索与塔直接相连，增加了主梁抗弯、抗扭刚度，在动力特性上一般远胜于悬索桥。抗风性能也由于悬索桥。悬索桥的主缆为承重索，它通过吊索吊住加劲梁，索两端锚于地面，称地锚体系。斜拉桥具有施工方便、桥型美观、用料省、主梁高度小、梁底直线容易满足通航和排洪要求、动力性能好的优点，发展非常迅速，跨径不断增大。 图2.3 斜拉桥整体布置示意图，单位m1. 桥型方案三的上部结构采用30+90+90+30=240m预应力混凝土箱形截面梁，桥长240m。桥面总宽12.0m，行车道宽3.75m，两侧人行道各宽1.0m防撞护栏0.5m，采用悬臂吊装法施工。2. 桥型方案三的下部结构桥墩为空心薄壁墩，桥台为柱式台，2、3、4号墩基础为嵌岩桩。表2.1 桥型方案比选项目比选方案一比选方案二比选方案三桥型预应力混凝土连续刚构预应力混凝土连续梁斜拉桥跨径65m+110m+65m830m30m+90m+90m+30m截面形式单箱单室t梁单箱单室结构特点墩梁固结，受力较好。结构造型整体性好，可模型好，可根据使用要求浇铸成各种形状的结构，刚度大，变性小。受力明确，理论计算较简单，设计和施工的方法较成熟 在垂直荷载的作用下，其支座仅产生垂直反力，而无水平推力。结构造型灵活，可模型好。可根据使用要求浇铸成各种形状的结构，整体性好，刚度较大，变性较小。受力明确，理论计算较简单，设计和施工的方法日趋完善和成熟。斜拉桥跨径大，基础施工量少，可采用悬臂预制拼装，节约工期，设计和施工的方法不是很成熟，耐久性不是特别好。建筑造型侧面上看线条明晰，与当地的地形配合，显得美观大方。侧面上看线条明晰，与当地的地形配合，显得美观大方。跨径较大，线条非常美，与环境和谐，增加了当地的景观。养护量小小大工期较短较短较长由上表可知，根据当地的情况，结合桥梁设计原则，选择第一方案上比第三方案和第二方案好；工期上较短，对整个工程进度来说不会受其影响；施工难度较小，针对当地地质情况，采用桩基，加强基础强度。所以选择第一方案作为首选。 2.3 梁体截面比选根据桥梁的设计跨度240m属于大跨度桥梁，且是超静定结构，主梁需承受较大的抗扭、抗弯性能，且考虑到要尽量减小自重的缘故，因此可排除自重大的板式截面选用 箱形梁、组合箱梁、t型梁和组合t梁等四种截面形式进行优缺点比选。 1. 箱型梁箱梁梁截面是一种闭口薄壁截面，其结构整体性强，抗扭刚度大，同时它的顶板和底板的面积比较大，能有效的承担正负弯矩，并能满足配筋的需要。因此，在大跨度预应力混凝土桥梁中大都采用箱型截面。在多车道桥梁中，其能承受较大的偏心荷载，内力分布比较均匀。对于处于悬臂状态的桥梁，具有良好的静力和动力稳定性，因此使用与悬臂施工，适应性强。景观效果好。该方案需采用就地浇筑，现场浇筑混凝土及张拉预应力工作量大，但可全线同步施工，施工期间工期不受控制,对桥下道路交通影响较其他方案稍大。 2. 组合箱梁组合箱梁是一种新型的桥梁结构形式，它是由混凝土顶底板、体外预应力筋和波纹钢腹板三者构成的组合结构，是对传统的混凝土桥梁的一种改进。与普通混凝土腹板箱梁相比，它恰当地将钢、混凝土结合起来，混凝土顶底板抗弯，波纹钢腹板抗剪，充分发挥了材料的使用效率。该结构自重轻，抗震性能好，运输和吊装方便，经济美观，综合优势突出，而且可以解决现在很多大跨连续梁或连续刚构中出现的混凝土腹板开裂问题，提高结构的耐久性。波纹钢腹板预应力组合箱梁桥具备缩短工期、降低成本、提高效益等多项优点，应该说是我国桥梁建设中一种较好的选择。但从桥下看,景观效果稍差，且桥面板需现浇施工,增加现场作业量，工期也相应延长，并且徐变变形大，对于无缝线路整体道床轨道结构形式来说，存在着后期维修养护工作量大的缺点。 3. t型梁和组合t型梁t型梁结构受力明确，设计及施工经验成熟,跨越能力大,施工可采用预制吊装的方法，施工进度较快。该方案建筑结构高度最高，有利于承受正弯矩，但不利于承受双向弯矩。因此，对于大跨连续刚构不妥。对于组合t型梁也具有外形简单，制造方便，整体性好的特点，便于运输的特点，但在受力方面，存在将桥梁主要承重构件“拦腰”划分为两部分，不利于构造的布置。而且由于梁底部呈网状,景观效果差。综合起来，箱型梁抗扭刚度大，整体受力和动力稳定性能好，外观简洁，适应性强，在直线、曲线、折返线及过渡线等区间段均可采用，且施工技术成熟，造价适中。因此，结合工程特点和施工条件，选择连续箱型梁。2.4 桥梁整体布置和尺寸拟定1. 连续梁截面细部尺寸拟定原则箱形截面由顶板、底版、腹板等几部分组成，它的细部尺寸的拟订既要满足箱梁纵、横向的受力要求，又要满足结构构造及施工上的要求。底板厚度无预应力束筋时尽可能满足l/30(l为箱梁底部内壁净距)，但不小于120mm。如箱梁底板上有预应力束筋管孔，其最小厚度应为3.3d（d为管孔直径）。并要加强辅助钢筋，如管孔过密，在管孔间应设吊筋。此外底板还承受挂篮底模梁后吊点的反力，设计时对这些因素也应考虑。 顶板厚度通常考虑两个因素：桥面板横向弯矩的受力要求和布置纵向预应力束和横向受力钢筋的构造要求。 腹板的最小厚度必须满足结构构造及施工中浇筑混凝土的要求并且应满足剪切极限强度的要求。 2. 主梁跨中及支点截面尺寸拟定经综合考虑，拟定跨中及支点尺寸如下：跨中梁高2.5m，桥面宽12m，底板宽6.0m，厚0.28m，腹板厚0.4m，顶板厚0.25，翼缘板厚0.15 m，翼缘板从0.15 m到0.25 m到0.7 m折线过渡。支点梁高6.5m，桥面宽12.0m，底板宽6.0m，厚0.7m，腹板厚0.6m，顶板厚0.25 m，翼缘板尺寸同跨中截面。图2.4 跨中处箱梁截面图，单位cm图2.5 支点处箱梁截面图，单位cm3. 各截面梁高和底板厚度变化箱梁底缘线和底板厚度变化为二次抛物线； 梁高变化的抛物线方程为:h=-0.00176745-502-3，单位为米； 底板厚度变化的抛物线方程为：t1=h+0.0015646(-50)2+2，单位为米。图2.6 迈达斯模型图2.5 桥梁施工阶段划分1. 主梁分段原则主梁的分段在有限元分析计算杆件时十分关键，分段越详细，相应的计算结果的就越接近真实值。本设计单元的划分，事由各个施工阶段而确定的，每一个施工阶段划分为一个单元。如此模拟施工过程，可以得到对应的截面，这些截面就是验算的所需的截面。此外，还相应的在墩顶构造变化位置相应增没了几个单元，便于计算。2. 主梁的分段主梁全长为240m，分为60个单元，共61个截面，边跨现浇段长度为9m，分为2个单元：边跨合拢段长度为2m分为1个单元；中跨合拢段为2m，分为2个单元，各1m；支点处划分为6个单元，其中中间2个单元为0号块，其两边的为横隔板，之后向两边悬出的为3.7m长梁段，53.5梁段，64.5梁段。图2.7 边跨分段示意图，单位cm图2.8 中跨分段示意图，单位cm2.6 悬臂施工过程及注意事项1. 施工过程本桥为预应力刚构桥，所以采用悬臂浇筑施工。墩顶梁段分别在各墩顶浇筑，其余梁段用活动挂篮悬臂灌注，挂篮及附属设备重为80t。根据施工过程，可计算各个阶段的恒载内力。 第一阶段：完成桥台，桥墩基础、承台及墩身的施工；图2.9 0号块施工示意图 图2.10 1号块施工示意图第二阶段：采用托架或支架浇筑0号块及1号块；第三阶段：（1）安装挂篮，立模后绑扎钢筋，悬臂施工；（2）待强至90%后张拉钢束； （3）压浆后移动挂篮，进行下一阶段的悬臂浇筑施工； （4）搭设支架，浇筑边跨现浇段。 第四阶段：采用挂篮悬浇至最大悬臂状态。图2.11 最大悬臂端施工示意图第五阶段：（1）在边跨合拢段加配重； （2）待日气温变化最小阶段锁定边跨合拢段； （3）焊接刚性骨架，绑扎钢筋，浇筑混凝土； （4）混凝土浇筑时逐步对配重卸载； （5）待强至90%后张拉边跨连续钢束。 第六阶段：（1）在中跨合拢段加配重； （2）待日气温变化最小阶段时锁定中跨合拢段； （3）焊接刚性骨架，绑扎钢筋，浇筑混凝土； （4）混凝土浇筑时逐步对配重卸载； （5）待强至90%后张拉中跨连续钢束。图2.12 满堂施工示意图图2.13 边跨合龙示意图图2.14 中跨合龙示意图第七阶段：（1）浇筑护栏、安装排水管； （2）进行伸缩缝及桥面铺装的施工； （3）完成桥面和交通工程等的施工； （4）成桥运营。2. 注意事项（1）在合拢段混凝土灌注时，需选择温度变化不大的夜间气温最低时进行，设计中无法预先确定合拢时的温度值，所以依照合拢温度为15来设计。为保证灌注的质量，在中跨合拢段两端截面间设钢支撑，并且在顶板和底板上各张拉四根临时钢索，以锁定合拢段两侧梁部。合拢段混凝土达90%强度后，拆除临时支座，放松临时索重新张拉至设计张拉力。 （2）悬臂浇筑施工时，两悬臂端的施工设备重量必须保持平衡，而且需注意无左右偏载，两端浇筑混凝土进度之差不得过大。 （3）每项施工工序必须严格遵守有关的施工规范，确保工程质量及施工人员的生命安全。 （4）施工中需不断的校对千斤顶，防止超过允许的误差值。 （5）在各施工阶段钢束张拉时，必须严格控制张拉应力。 （6）边跨支架施工时，基础应夯实，确保牢固可靠，防止下沉变形。3 主梁内力计算主梁的内力计算分为设计内力和施工内力两部分。 设计内力用于强度验算及配筋设计，施工内力是施工过程中，各施工阶段的临时施工荷载，如施工机具设备（挂蓝、张拉设备等）、模板、施工人员等引起的内力，主要供施工阶段验算用。本设计中对施工阶段设计的内容进行了简化，主要考虑了一般恒载内力、活载内力。 主梁恒载内力，包括自重引起的主梁自重（一期恒载）内力sg1和二期恒载（如铺装、栏杆等）引起的主梁后期恒载内力sg2。主梁的自重内力计算方法可分为两类：在施工过程中结构不发生体系转换,如在满堂支架现浇等，如果主梁为等截面，可按均布荷载乘主梁内力影响线总面积计算；在施工过程中有结构体系转换时，应该分阶段计算内力。本设计采用悬臂施工法, 由桥面铺装混凝土铺装层，人行道，防撞护栏等自重集度可计算所得每延米二期恒载集度=240.1121+152=58.8 kn/m。（其中25kn/m3为10cm沥青混凝土的容重，15 kn/m为人行道护栏等的恒载集度）3.1 恒载内力计算 1. 毛截面几何特性本桥截面为箱型截面，截面较多，故采用midas中的“截面特性值计算器”来计算比较简便，由于全桥为对称的截面，故只计算左边一半的截面即可，其结果如表所示。表3.1 毛截面几何特性截面梁高(m)截面面积(m2)截面惯性矩(m4)中性轴到梁顶的距离（m）中性轴到梁底的距离（m）06.515.037591.30583.35273.147306.34814.778385.69663.28963.058415.8313.901168.31113.07352.756525.37613.122354.87822.87882.497234.94912.393943.92752.6942.25544.55311.721935.09662.51892.034154.18811.096727.99072.35541.832663.85610.173722.05662.20981.6462续表3.173.4769.159316.34622.04131.434783.1538.314712.29571.89771.255392.8897.95799.66751.76721.1218102.6887.68797.92221.66461.0234112.5547.50796.87491.59470.9593122.57.43356.47531.56650.9335132.516.039.64351.39281.1072132.57.43