红卫河桥设计

1、 兰州交通大学博文学院毕业设计（论文） 1 方案比选 1.1 桥梁设计原则桥梁设计应遵循安全、适用、经济、美观和有利环保的原则，同时应考虑因地制宜、便于施工、就地取材和养护等因素。桥梁设计应遵循的各项原则分述如下：1.1.1安全所设计的桥梁结构在强度、稳定和耐久性方面应有足够的安全储备；防撞栏杆应具有必要的高度和强度，人与车流之间应做好防护栏，防止车辆驶入人行道或撞坏栏杆而落到桥下；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，两端引桥的坡度不宜太陡，以避免发生车辆碰撞等引起的车祸；对于修建在地震区的桥梁，应按抗震要求采取防震措施；对于河床易变迁的河道，应设计好导流设施，防止桥梁底

2、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。1.1.2适用桥面宽度能满足当前以及以后规划年限内的交通流量（包括行人通行）；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；桥跨结构的下面有利于泄洪、通航（跨河桥）或车辆和行人的通行（旱桥）；桥梁的两端方便车辆的进入和疏散，不致产生交通堵塞现象等；考虑综合利用，方便各种管线（水、电、通信等）的搭载。1.1.3 经济桥梁的设计应遵循因地制宜、就地取材和方便施工的原则；经济的造型应该是造价和使用年限内养护费用综合最省的造型，设计中应充分考虑维修的方便和维修费用少问题，维修时尽可能不中断交通，或中断交通

3、的时间最短；所选的桥位应是地质、水文条件好，桥梁长度也较短；桥位应考虑建在能缩短河道两岸的运距，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应能吸引更多的车辆通行，达到尽可能快收回投资的目的。1.1.4美观一座桥梁应具有优美的外形，而且这种外形从任何角度看都应该是优美的，结构布置必须精炼，并在空间有和谐的比例。桥型应与周围环境相协调，城市桥梁和旅游区的桥梁，可较多的考虑建筑艺术上的要求。合理的结构布局和轮廓是美观的主要因素，结构细部的美学处理也十分重要。另外，施工质量对桥梁美观也有重大的影响。1.1.5有力环保桥梁设计必须考虑环境保护和可持续发展的要求，包括生态、水、空气、噪声等几

4、方面。设计时应从桥位选择、桥跨布置、基础方案、墩身外形、上部结构施工方法、施工组织设计等多方面全面考虑环境要求，采取必要的工程控制措施，并建立环境监测保护体系，将不利影响减至最小。桥梁设计除满足上述基本要求之外，因桥梁建设与当地的社会、经济、文化和人民生活密切相关，应适当考虑当地的需要，如考虑农田排灌的需要，靠近村镇、城市、铁路及水利设施的桥梁，应结合各有关方面的要求，适当考虑综合利用。1.2 桥型方案的选择济商公路红卫河桥的设计，在桥型上主要考虑梁桥、刚构桥和梁拱组合体系桥。1.2.1预应力混凝土连续梁桥结构特性为预应力混凝土连续梁，具有整体性好，刚度大，变形小，桥面接缝少，行车舒适，养护简

5、单，抗震能力强优点。桥梁全长125m，布跨：35+55+35m，支点处梁高：根据已建成桥梁的资料分析，连续箱梁支点梁高约为中跨跨径的1/161/18，一般不小于1/20。采用悬臂浇筑施工比现浇连续箱梁承受更大的恒载弯距，而且承受负弯距的箱梁下缘宽度比惯用的上部结构的宽度要小，因此需要采用更大的梁高。设计中采用中跨跨径的1/17.5倍，即支点截面处的梁高为3.2m。跨中梁高：根据已建成桥梁的资料分析，跨中截面梁高约为支点截面梁高的1/1.51/2.5。采用1/2.1倍的支点截面梁高，即跨中截面梁高为1.5m。梁式桥是一种在竖向荷载作用下无水平反力的结构。由于外力作用（永久作用和可变作用）的作用方

6、向与承重结构的轴线接近垂直，因而与同样跨径的其他结构体系相比，梁桥内产生的弯矩最大，通常需用抗弯、抗拉能力强的材料来建造。这种梁桥的结构简单、施工方便，对于大跨径的大桥和特大桥，采用预应力混凝土变截面梁桥。预应力混凝土梁式桥具有以下主要特征：a.混凝土材料以砂、石为主，可就地取材，成本较低；b.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；c.结构的耐久性和耐火性好，建成后维修费用较少；d.结构的整体性好，刚度较大，变形较小；e.可采用预制方式建造，将桥梁的构件标准化，进而实现工业化生产；f.结构自重较大，自重耗掉大部分材料的强度，因而大大限制其跨越能力；g.预应力混凝土梁式桥可

7、有效利用高强度材料，并明显降低自重所占全部荷载的比重，既节省材料，增大其跨越能力，又提高其抗裂和抗疲劳的能力；f.预应力混凝土梁式桥所采用的预应力技术为桥梁装配式结构提供了最有效的拼装手段，通过施加纵向、横向预应力，使装配式结构集成整体，进一步扩大了装配式结构的应用范围。1.2.2预应力混凝土连续刚构桥预应力连续刚构桥是连续梁桥与T形刚构桥的组合体系，也称为墩梁固结的连续梁桥。设计中采用跨径35+55+35m,支点梁高3.2m，跨中的梁高1.5m。支点到跨中采用二次抛物线，该结构避免了设置大型支座和结构的体系转换，属于多次超静定结构。桥台由于地质条件差，采用轻型桥台，用端承桩承受上部结构传递的

8、荷载。a、力学特点大跨径连续刚构桥结构的受力特点主要为：梁体连续，墩、梁、基础三者固结为一个整体共同受力。在结构重力作用下，连续刚构桥与连续梁桥的跨中弯矩和竖向位移基本一致，但在采用双肢薄壁墩的连续刚构桥中，墩顶截面的结构重力负弯矩要较连续梁桥的小；其次，由于墩梁固结共同参与工作，连续刚构桥由活载引起的跨中正弯矩较连续梁桥要小，因而可以降低跨中区域的梁高，并使结构重力内力进一步降低。b、适用范围及特点连续刚构桥常用于大跨、高墩的结构中，桥梁纵向刚度较小，在竖向荷载作用下，基本上属于一种无推力结构，而上部结构具有连续梁桥施工的一般特点，具有较好的技术经济性。由于预应力技术的快速发展，可以说连续刚

9、构桥是大跨径桥梁选型中具有竞争力的桥型之一。连续刚构桥的另一个特点是主梁保持连续，这样既保持了连续梁无伸缩缝、行车平顺的优点，又保持了T构不需设大吨位支座的优点，同时避免了连续梁（存在临时固结和体系转换）和T构（伸缩缝）两者的缺点，养护工作量小。此外，连续刚构桥施工稳固性好，减少或避免边跨梁端搭接合龙的难度。但连续刚构对地基承载力的要求较高，若地基发生过大的不均匀沉降，连续梁桥可通过调整墩顶支座的高程抵消下沉来补救，而连续刚构则做不到。对于大跨度连续刚构，当其主墩抗推刚度过大时，中跨梁体会产生过大的温差拉力对结构的受力不利。此外，梁墩连接处应力复杂也是连续刚构的一个缺点。1.2.3连续梁拱组合

10、式桥梁设计中采用中承式钢管混凝土拱桥，该结构属于钢-混凝土组合结构的一种。跨径布置为30+70+30m，满足规范中规定主跨径为40250m，边跨为主跨的 0.250.5倍。桥面系悬吊在吊杆上，吊杆间的间距为10m，立柱采用钢筋混凝土结构。根据钢管与混凝土之间的组合关系，在设计中用内填外包型钢管混凝土。内填外包型钢管混凝土主要用于大跨度拱桥之中，它主要解决大跨度拱桥施工的“自架设问题”。首先架设自重低、刚度、强度均较大的钢管骨架，然后在空钢管内浇筑混凝土形成钢管混凝土，再在钢管混凝土骨架上外挂模板浇筑外包混凝土，形成钢管混凝土结构。在这种结构中，钢管和随后形成的钢管混凝土主要作为施工的劲性骨架来

11、考虑，成桥后也可以参与受力，但其用量通常由施工设计控制。钢管混凝土除具有一般套箍混凝土强度高、塑性好、质量轻、耐疲劳、耐冲击外，尚具有下列优点：钢管本身就是耐侧压的模板，因而浇筑混凝土时，可省去支模、拆模等工序，并可适应先进的泵送混凝土工艺；钢管本身就是钢筋，它兼有纵向钢筋和横向箍筋的作用，既能受压，又能受拉；钢管本身又是劲性承重骨架，在施工阶段可起劲性钢骨架的作用，在使用阶段又是主要的承重结构，因此可以节省脚手架，缩短工期，减少施工用地，减低工程造价；在受压构件中采用钢管混泥土，可节省材料。钢管混凝土结构的缺点在于管壁外露的结构中，由于阳光的照射，钢管膨胀，容易造成钢管与内填混凝土之间出现脱

12、空现象；泵送管内混凝土也常出现不能完全饱满的情况，这都将引起拱圈受力不明，从而降低钢管混凝土结构的安全度。1.3 最终方案确定在进行桥梁型式的选择和方案比选时，本着“安全、适用、经济、美观”的原则，最终综合考虑当地的经济、地质等因素，优选预应力混凝土连续梁桥。1.4 桥墩与桥台型式的选择桥梁在总体设计中,桥梁下部结构的造型对整体设计方案起着重要的作用。选择较好的造型能使上、下部结构协调一致，轻巧美观。对于悬臂浇筑施工的连续梁桥，特别是桥墩在施工中还要承受施工临时荷载，有时需要加固或设辅助支撑以满足在施工的要求。因此，桥墩台的选型不但要考虑自身受力、稳定和施工的要求，还要考虑有利于上部结构受力和

13、施工要求。对于连续梁桥的桥墩台特别要重视基础设计，因为桥墩台的不均匀沉降，直接影响结构所产生的内力。1.4.1桥墩型式与构造连续梁桥的墩台主要由混凝土、钢筋混凝土、预应力混凝土结构建造。桥墩由墩帽和墩身组成，墩顶设置单点支座，墩宽尺寸不大，大多采用整体式实体截面。在该桥桥墩的设计中，采用实体薄臂式桥墩。墩身混凝土的强度由于要求较高，采用C40混凝土浇筑。墩帽长度和宽度视上部结构的形式和尺寸、支座的尺寸和布置以及上部构造中主梁的施工吊装要求等条件而定。支座尺寸：采用41025mm的板式橡胶支座；抗震挡块：4060140cm；垫石尺寸：1001305cm。1.4.2桥台型式与构造桥台型式应根据桥台

14、构造、边孔跨径大小、地质条件和承载能力等确定。桥台的型式基本上可分为重力式桥台和轻型桥台两大类。在该设计中，由于地质条件较差，采用轻型桥台。轻型桥台具有体积轻巧、自重较小，由钢筋混凝土材料建造，它借助结构物的整体刚度和材料强度承受外力，从而可节省材料，降低对地基强度的要求和扩大应用范围，为在软土地基上修建桥台开辟了经济可行的途径。支座：采用GYZF4 25065mm板式橡胶支座；抗震挡块：5060150cm；垫石：1001305cm；伸缩缝：在桥台的末端与路堤接线处，预留4cm的伸缩缝，以满足混凝土的收缩徐变和温度变化对桥梁结构产生的影响。2 上部结构尺寸拟定及内力计算该设计经方案比选采用三跨

15、变截面预应力混凝土连续梁结构，主桥总跨径125m。桥下无通航要求，设计时尽可能少设置桥墩，使得桥梁上下部结构的造价趋于最低，以获得最优设计。主跨径的拟定主跨径定为55m，根据国内外经验，对于多于两跨的连续梁桥，其边跨一般为中跨的0.60.8倍左右。采用箱形截面的三跨连续梁桥，边孔跨径甚至可减少至中孔的0.50.7倍,为充分发挥悬臂施工的特点，根据计算分析边跨长度以边支点不产生负反力为宜，这个比值分孔，边跨剩下的不能用悬臂施工的梁段不长，采用支架现浇施工，一般情况也容易处理。设计中采用0.64倍的中孔跨径，即为35m，则桥梁的全联的跨径为：355535125m顺桥向梁的尺寸拟定支点处梁高：根据已

16、建成桥梁的资料分析，连续箱梁支点梁高约为中跨跨径的1/161/18，一般不小于1/20。采用悬臂浇筑施工比现浇连续箱梁承受更大的恒载弯距，而且承受负弯距的箱梁下缘宽度比惯用的上部结构的宽度要小，因此需要采用更大的梁高。设计中采用中跨跨径的1/17.5倍，及支点截面处的梁高为3.2m。跨中梁高：根据已建成桥梁的资料分析，跨中截面梁高约为支点截面梁高的1/1.51/2.5。采用1/2.1倍的支点截面梁高，即跨中截面梁高为1.5m。梁底曲线：在不受总体设计中建筑高度限制的前提下，连续箱梁的梁高宜采用变高度，其梁底曲线采用二次抛物线。以支点梁底为原点，曲线方程： 横桥向的尺寸拟定根据规定，行车道净7m

17、，为两车道公路桥，两边各设0.5m的防撞栏，防撞栏的荷载7.2kN/m，采用整体式箱形截面。主梁截面尺寸的拟定桥墩附近底板厚度一般为墩顶梁高的1/101/12，底板厚度取H/10,即为32cm；跨中底板厚度可取预应力束管道直径的2.5倍，一般可取2025cm，设计中取跨中底板厚度为25cm；根据预应力束的锚固构造要求及局部应力的分散要求，部分预应力筋锚固在腹板上，取腹板厚度40cm；当设有横向预应力时，顶板厚度需足够布置预应力筋的套管并留有混凝土灌注的间隙，取顶板厚度为20cm。横隔板在中跨设五道，分别为跨中、支点和1/4跨处，支点处板厚取1.0m，1/4跨和跨中处板厚0.4m；横隔板上留有人

18、孔，尺寸分别为：支点处140100cm,跨中和1/4跨处50100cm。承托的尺寸是2050cm。图1：支点截面图（cm）图2：跨中截面图（cm）2.1 本桥主要材料预应力混凝土连续梁采用C50混凝土；预应力钢筋采用7715.2的钢绞线，；非预应力钢筋采用直径12mm的级螺纹钢筋，构造钢筋采用级光圆钢筋。2.2 桥梁设计荷载该桥汽车荷载：公路级；汽车荷载由车道荷载和车辆荷载组成。车道荷载由均布荷载和集中荷载组成。桥梁结构的整体计算采用车道荷载；桥梁结构的局部加载，涵洞、桥台和挡土墙的土压力等的计算采用车辆荷载。车辆荷载与车道荷载的作用不得叠加。车道荷载计算图式公路级荷载的均布荷载标准值为；集中

19、荷载标准值与桥梁的主跨径有关，在该桥梁的设计中，主跨跨径55m，根据规范要求，取集中荷载值；计算剪力效应时，集中荷载的标准值应乘以1.2的系数，即在计算时取；车道荷载的均布荷载标准值应满布于使结构产生最不利效应的同号影响线上；集中荷载标准值只作用于相应影响线中一个最大影响峰值处。2.3 桥面板的计算2.3.1主梁桥面板的内力计算在该桥梁设计中，主梁采用355535m的三跨结构预应力混凝土连续梁结构，由于主跨设有五道横隔板，边跨设有三道横隔板，由力学分析可知，边跨受到横隔板的约束较小，故按荷载作用于最不利位置对桥面板进行力学分析和配筋设计。在边跨的桥面板上，双向的边长比：远远大于规范中规定的2，

20、故按单向板计算。恒载内力以纵向梁宽1m的梁板计算沥青混凝土面层2cm：；C40混凝土垫层的平均厚度则有：将承托的面积摊于桥面板上，则：计算梁肋处的截面有效高度按比例计算：公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG-2004）中规定，与梁肋整体连接且具有承托的板，当进行承托内或肋板的截面计算时，板的计算高度可按下式计算：式中：自承托起点至肋中心线之间板的任一计算截面的计算高度； 不计承托时板的厚度； 自承托起点至肋中心线之间的任一计算截面的水平距离； 承托下缘与悬臂板底面夹角，当大于1/3，取1/3。公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D62-2004）中规定，在计算弯矩时，

21、但不大于；在计算剪力时，其中为板的净跨径，为板的厚度，为梁肋宽度。桥面板的计算跨径：按简支板计算由恒载产生的跨中弯矩：按简支板计算由恒载产生的最大剪力：，公路级荷载产生的作用效应单向板的有效分布宽度将车辆荷载的后轮一个作用于桥面板的跨中，另一个后轮作用于靠近支点处，如下图所示：两个后轴作用力。中、后轮的着地宽度和长度：对于作用于桥面板上几个靠近的相同荷载，当它的有效分布宽度发生重叠时，则有：但不小于式中：最外面两个荷载的中心距离。图3：单向板车轮作用图示（m）由计算和分析可知，该桥面板的有效分布宽度为。在桥面板的支点处，车轮尚有宽度的部分轮压作用：则轮压面的有效分布宽度为：每米宽板条的活载产生

22、的弯矩及弯矩组合计算公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D62-2004）中规定，汽车荷载的局部加载及在T梁、箱梁悬臂板上的冲击系数采用0.3，设计中取冲击系数为0.3，则作用于每米宽板条上的跨中弯矩按如图所示的简支梁计算：图4：简支梁上的荷载图示（m） 按正常使用极限极限状态进行桥面板的内力组合，则该桥面板简化成简支梁的计算设计弯矩值为：由于，则连续箱梁桥面板的设计弯矩为：跨中弯矩：支点弯矩：按承载能力极限状态进行桥面板的内力组合，则该桥面板简化成简支梁的计算设计弯矩值为：再有可知，该连续箱梁桥面板的设计弯矩为：跨中弯矩：支点弯矩：每米宽板条的活载产生的剪力及剪力组合计算该箱梁

23、的单向板的计算图式如图所示：图5：单向板计算图其中：其中作为矩形部份的均布荷载：， 三角形部分的荷载的合力（以代入）： = = = 代入方程：承载能力极限状态组合：2.3.2悬臂板的内力计算恒载及其内力计算每延米板的恒载：桥面铺装：沥青混凝土2cm， C40混凝土平均厚度 悬臂板：合计：防撞栏：每米宽板条的恒载弯矩悬臂段的长度：则悬臂段根部的恒载弯矩： = =-32.84kN/m =27.44kN/m公路-级荷载产生的弯矩悬臂段的有效分布宽度将车辆荷载的后轮按要求横向布置于防撞栏的一侧，布置图如图所示，两个后轴的作用力。图6：悬臂段车轮作用图示（m）由桥规查得，车辆荷载后轮着地长度0.2m，宽

24、度是0.6m，则由图中的尺寸计算出荷载压力面外缘至腹板外边缘的距离是： =则车辆荷载的有效分布宽度为： =悬臂段活载产生的弯矩和剪力每米宽板条的活载弯矩： =每米宽板条产生的剪力是：=设计弯矩与剪力计算按正常使用极限状态进行内力组合，计算弯矩和剪力：按承载能力极限状态进行内力组合，计算弯矩和剪力：2.4 桥面板的配筋设计2.4.1主梁桥面板配筋跨中截面配筋该桥梁行车道板的厚度20cm，设保护层厚度2cm。公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D62-2004）中规定：行车道板内主钢筋直径不应小于10mm。人行道板内的主钢筋直径不应小于8mm。在简支板跨中和和连续桥面板的支点处，板内

25、主钢筋的间距不应大于200mm，其最小净距和层距为三层及以下时，不应小于30mm。该桥的安全等级是一级，则有；该桥采用C50混凝土，=，满足要求。所需纵向受力钢筋面积：对于C50混凝土的最小配筋率：采用：1615cm，支点处配筋，选用级钢筋，=故按最小配筋率进行设计：采用1615cm，抗剪计算公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D62-2004）中规定：矩形、T形和I型截面的受弯构件，当符合下列条件：可不进行斜截面抗剪承载力的验算，仅需按构造配置抗剪钢筋。式中：-混凝土的抗拉强度设计值； -预应力提高系数，对钢筋混凝土受弯构件， ；对于预应力混凝土受弯构件，但当由钢筋合力引起的截

26、面弯矩和外弯矩方向相同时，或允许出现裂缝的预应力混凝土受弯构件时，取；对于板式受弯构件，右边计算时还可以乘以1.25的提高系数；对于C50混凝土：故只需按构造配筋即可。混凝土结构构件设计原理中规定：行车道板内应设置垂直于板内主钢筋的分布钢筋。分布钢筋设在主钢筋内侧，其直径不小于8mm，间距不大于200mm。故分布钢筋采用1015cm。2.4.2主梁悬臂板的配筋设计悬臂段根部的高度，悬臂段悬挑最外缘的高度，为简化计算，它的平均厚度，保护层厚度2cm。，该桥采用C50混凝土，=选用1815cm，为方便施工，箱梁悬臂段和箱梁单向板的支点处的主钢筋统一采用1815cm。故按构造配筋：1015cm。2.

27、5全桥节段的划分为了方便施工和设计中运用Midas软件计算桥梁各施工阶段内力，及给主梁配预应力钢束的方便，将桥梁的总跨径每0.5m划分一个单元，即将桥梁划分为250个单元，其中70和71单元、180和181单元作为施工的零号块首先浇筑，然后将其他施工块对称施工，跨中合拢部分在挂篮上现浇，为了便于现浇和吊装施工块的最大长度4m。对中跨主梁左半部分的梁截面的几何特性用Excel编辑公式计算如下：表一：截面特性计算表位置(m)梁高(cm)底厚(cm)截面特性梁重 kNF(cm2)S(cm3)J(cm4)Y上（cm）0.0320.032.056240.04.564E+068.367E+08136.70

28、.00.5320.032.056240.04.564E+068.367E+08136.770.31.0319.831.956182.44.552E+068.346E+08136.5140.61.5319.531.756115.14.538E+068.317E+08136.2210.72.0319.131.656038.14.521E+068.280E+08135.9280.82.5318.531.555951.54.501E+068.236E+08135.6350.83.0317.931.355855.14.479E+068.185E+08135.1420.73.5317.131.255749

29、.14.455E+068.126E+08134.7490.54.0316.231.155633.34.428E+068.060E+08134.1560.14.5315.230.955507.94.398E+067.987E+08133.6629.55.0314.030.855372.84.366E+067.907E+08132.9698.85.5312.730.755228.04.332E+067.820E+08132.2768.06.0311.330.555073.64.296E+067.727E+08131.5836.96.5309.830.454909.44.257E+067.626E+

30、08130.7905.77.0308.230.354735.64.215E+067.520E+08129.8974.27.5306.430.154552.04.172E+067.407E+08128.91042.58.0304.630.054358.84.126E+067.288E+08127.91110.68.5302.629.854155.94.078E+067.164E+08126.91178.49.0300.429.753943.34.028E+067.033E+08125.81245.99.5298.229.653721.03.975E+066.898E+08124.71313.21

31、0.0295.829.453489.13.921E+066.757E+08123.51380.210.5293.429.353247.43.865E+066.612E+08122.31446.911.0290.829.252996.13.806E+066.461E+08121.01513.311.5288.029.052735.03.746E+066.307E+08119.71579.412.0285.228.952464.33.683E+066.148E+08118.31645.212.5282.228.852183.93.619E+065.986E+08116.81710.613.0279

32、.128.651893.83.553E+065.820E+08115.31775.613.5275.928.551594.13.485E+065.651E+08113.81840.314.0272.628.451284.63.415E+065.479E+08112.21904.614.5269.128.250965.53.344E+065.304E+08110.51968.515.0265.628.150636.63.271E+065.127E+08108.82032.015.5261.928.050298.13.196E+064.948E+08107.12095.116.0258.127.8

33、49949.93.120E+064.767E+08105.32157.816.5254.127.749592.03.042E+064.585E+08103.42220.017.0250.127.649224.42.963E+064.402E+08101.52281.717.5245.927.448847.22.883E+064.218E+0899.62343.018.0241.627.348460.22.802E+064.034E+0897.62403.818.5237.227.248063.62.719E+063.850E+0895.62464.219.0232.627.047657.32.

34、635E+063.666E+0893.52524.019.5228.026.947241.32.550E+063.483E+0891.42583.320.0223.226.846815.62.464E+063.301E+0889.22642.120.5218.326.646380.22.377E+063.121E+0887.02700.321.0213.326.545935.12.289E+062.943E+0884.72758.021.5208.126.345480.32.201E+062.766E+0882.42815.222.0202.926.245015.92.111E+062.592

35、E+0880.12871.722.5197.526.144541.82.022E+062.421E+0877.72927.723.0192.025.944057.91.932E+062.254E+0875.32983.123.5186.325.843564.41.841E+062.090E+0872.83037.824.0180.625.743061.31.750E+061.930E+0870.33092.024.5174.725.542548.41.659E+061.774E+0867.83145.525.0168.725.442025.81.568E+061.622E+0865.23198

36、.425.5162.625.341493.61.477E+061.476E+0862.63250.626.0156.425.140951.61.386E+061.335E+0860.03302.126.5150.025.040400.01.295E+061.200E+0857.33352.927.0150.025.040400.01.295E+061.200E+0857.33403.427.5150.025.040400.01.295E+061.200E+0857.33453.9主跨和边跨的施工分段该桥施工采用悬臂分段浇筑施工，这种施工方法特点是除边孔支架现浇外无需建立落地支架，无需大型起重和

37、运输机具，主要设备是一对能行走的挂篮。悬臂浇筑施工一般分为四大部分。墩顶梁段（即零号块和一号块），一般为510m；对称悬臂段，可分若干段，一般每段35m；边孔支架现浇段，一般分213个施工段，合拢段一般为13m。墩顶梁段在墩顶托架或墩旁支架上现浇混凝土，并采取墩梁临时支承或临时固结措施，以承受两侧悬臂浇筑时产生的不平衡悬臂弯矩；边孔在支架上现浇；悬臂采用挂篮施工，合拢段可在改装的简支体系的挂篮上施工。具体施工分段见下图：图7：边跨施工阶段划分（m）图8：中跨施工阶段划分（m）3 内力计算与组合公路桥涵结构的设计基准期为100年。3.1 承载能力极限状态承载能力极限状态对应于桥涵结构或其构件达到

38、最大承载能力或出现不适于继续承载的变形或变位的状态。当结构或构件出现下列状态之一时，即认为超过了承载能力极限状态：结构或构件的一部分作为刚体失去平衡（如倾覆、滑移等）；结构构件或其连接因超过材料极限强度而破坏（包括疲劳破坏）；结构转变为机动体系；结构或构件丧失稳定性（如柱的压屈失稳等）；由于材料的塑性或徐变变形过大，或由于截面开裂而引起大的几何变形等，致使结构或构件不能继续承载和使用（例如拱顶严重下挠，引起拱轴线偏离过大等）。在承载能力极限状态设计时，按照公路工程结构可靠度设计统一标准（GB/T 50283）的规定，应根据结构破坏可能产生的后果的严重程度，划分为三个安全等级：特大桥、重要大桥的

39、安全等级为一级，其破坏后果很严重，设计可靠度最高；大桥、中桥、重要小桥的安全等级为二级，其破坏后果严重，设计可靠度中等；小桥、涵洞的安全等级为三级，其破坏后果不严重，设计可靠度最低。3.2 正常使用极限状态正常使用极限状态对应于桥涵结构或其构件达到正常使用或耐久性某项限值的状态。当结构或构件出现下列状态之一时，即认为超过了正常使用极限状态。影响正常使用的外观变形；影响正常使用或耐久性能的局部损坏（如出现过大的裂缝）；影响正常使用的振动；影响正常使用的其他特征状态。公路桥涵结构采用不同的极限状态设计时，应采用不同的作用效应组合。在本设计中，设计安全等级为一级，结构重要性系数为1.1。3.3 基本

40、组合 公路桥涵结构按承载能力极限状态设计时，作用效应组合应采用基本组合，公式如下：当恒载与活载产生同号内力时，可按下式计算： 当恒载与活载产生异号内力时，可按下式计算： 式中：S承载能力极限状态下作用基本组合的效应组合设计值；S第i个永久作用效应的设计值；第j个可变效应的设计值。3.4 短期效应组合作用短期效应组合的公式为： 式中：永久作用效应的设计值； 可变作用效应的频遇。依据公式，利用Madis软件计算基本组合和短期效应组合见下表：表二：承载能力极限状态组合结果单元位置剪力Max（kN）剪力Min（kN）弯矩Max（kNm）弯矩Min（kNm）1 I-1084.4 -1677.3 0.0

41、0.0 6 I-664.0 -1217.7 3545.8 2213.5 7 I-579.6 -1121.3 4098.8 2548.4 13 I-33.6 -585.0 6411.5 3639.9 14 I52.7 -496.0 6626.7 3681.3 17 I311.6 -229.4 6983.5 3565.0 18 I397.8 -140.8 7006.7 3446.0 23 I828.5 301.2 6412.8 2248.9 24 I914.6 389.4 6153.1 1889.0 29 I1414.2 830.9 4444.4 -634.9 30 I1505.2 919.4 3

42、923.4 -1261.8 35 I1962.3 1363.6 613.5 -5010.2 36 I2054.3 1453.0 -189.2 -5883.5 41 I2517.7 1903.3 -4906.4 -10877.0 42 I2611.2 1994.2 -5991.0 -12002.0 49 I3275.1 2628.6 -14911.0 -21398.0 50 I3371.5 2720.9 -16377.0 -22958.0 56 I3959.6 3286.2 -26108.0 -33265.0 57 I4059.4 3382.4 -27868.0 -35144.0 63 I467

43、0.6 3944.4 -38560.0 -47411.0 64 I4774.7 4043.8 -40605.0 -49625.0 70 I5520.2 4666.7 -53945.0 -63877.0 70 J5634.0 4772.0 -56351.0 -66415.0 71 I-4712.6 -5680.1 -56351.0 -66415.0 71 J-4607.3 -5565.5 -53969.0 -63820.0 表三：正常使用短期效应组合值单元位置剪力Max（kN）剪力Min（kN）弯矩Max（kNm）弯矩Min（kNm）1 I-907.8 -1204.4 0.0 0.0 6 I-5

44、64.2 -841.1 2520.3 1854.2 7 I-495.4 -766.3 2910.5 2135.3 13 I-62.3 -338.0 4443.4 3057.5 14 I7.6 -266.8 4567.1 3094.3 17 I217.1 -53.4 4713.5 3004.3 18 I286.9 17.6 4687.8 2907.5 23 I635.8 372.1 4004.1 1922.1 24 I705.6 443.0 3756.7 1624.7 29 I1089.9 798.3 2113.8 -425.7 30 I1162.4 869.6 1655.2 -937.4 35

45、 I1527.5 1228.1 -1194.8 -4006.4 36 I1601.0 1300.4 -1876.3 -4723.2 41 I1972.2 1665.0 -5843.9 -8828.6 42 I2047.3 1738.8 -6750.0 -9755.1 49 I2581.2 2258.0 -14159.0 -17401.0 50 I2659.0 2333.7 -15371.0 -18661.0 56 I3134.2 2797.5 -23430.0 -27007.0 57 I3215.0 2876.5 -24895.0 -28532.0 63 I3711.0 3347.9 -340

46、86.0 -38510.0 64 I3795.6 3430.2 -35805.0 -40314.0 70 I4373.0 3946.3 -47008.0 -51972.0 70 J4464.5 4033.6 -49026.0 -54057.0 71 I-3969.2 -4452.9 -49026.0 -54057.0 71 J-3882.0 -4361.1 -47037.0 -51961.0 由Midas计算出连续梁桥的弯矩和剪力后，就可以利用数据画出桥梁的基本组合的弯矩包络图和剪力包络图：-80000.0-70000.0-60000.0-50000.0-40000.0-30000.0-200

47、00.0-10000.00.010000.020000.0156111166221276331386441496图9：基本组合弯矩包络图（kNm）图10：基本组合剪力包络图4 预应力钢束估算及配筋4.1 预应力筋的估算原理4.1.1配束原则预应力配筋应满足各施工阶段及成桥营运的受力要求，布筋符合构造要求，包括锚具布设，束型空间布置等，并尽量方便施工。1.力筋布置成折线或曲线，变化偏心距e，能使预应力发挥最大的作用；2.总的力筋用量最小；3.端部永久应力小而且均匀，这样可避免过分的应力集中而引起的裂缝；4.应力损失越小越好；5.尽量使预应力弯矩与外荷载的一部分或全部相抵消，达到平衡状态。4.1.

48、2预应力钢束和锚具的基本性质 1.设计中所选用的钢绞线（17），该钢绞线的公称直径15.2mm。这种钢绞线的抗拉强度，抗拉强度设计值，抗压强度设计值。2.金属波纹管是镀锌或不镀锌低碳钢带螺旋折叠咬口制成的金属管及其连接用管，用于后张法预应力构件成孔。设计中采用圆形截面金属波纹管，它的内径是70mm。3.锚具的选用：设计中选用OVM156 .7型锚具,该锚具所需锚垫板的尺寸：210160108mm。锚板尺寸13560mm，所使用的千斤顶型号是YCW150B。4.OVM锚具锚垫板之间布置的最小间距要求：a=200mm,b=115mm。其中a表示两锚垫板之间的距离，b表示锚垫板到混凝土边缘的距离。4

49、.2 预应力损失的估算损失值用张拉控制应力con的百分比表达有利于显示总损失和它的大致组成。对先张法总预应力损失值取用约25%con和后张法约20%con和预应力梁可能出现的总损失出入不大。一些统计分析,指出在进行预应力混凝土框架结构的初步设计时,对单跨框架梁,总预应力损失值可取20%con；对双跨和三跨框架梁的内支座截面总预应力损失值可取30%con；边跨跨中及边支座截面总预应力损失值可取20%con；三跨的内跨跨中截面总预应力损失值可取40%con；当大跨框架结构或平板柱结构采用预应力混凝土顶层边柱时，其中预应力筋总预应力损失值可取20%con。按照上述预估的总预应力损失值得出配筋后，需按其在结构构件中的布置形式及预应力工艺，按分项计算法较准确的计算出预应力损失,验算结构的使用性能和承载力。工程经验表明，这种验算是容易通过的。所以，