140m下承式系杆拱桥设计计算书

1、前言大学四年的学习生活转瞬即逝，在毕业前的毕业设计对我们而言尤为重要。它不 仅仅是学校教学要求的一个重要环节，更是培养我们独立工作能力、理论联系实际的 能力、严谨设计能力等能力的一个重要的手段。通过认真的完成毕业设计，可以系统 的运用所学的知识，也可以通过毕业设计来查找理论知识存在的不足。本设计是在指导老师的悉心指导下完成的，横店大桥的设计主要从桥梁方案的设 计和比较，桥梁的结构内力计算，预应力筋的配置设计，预应力损失的计算，截面强 度、应力验算等几个方面进行。在桥梁方案比选时，首先根据地形地质条件，桥梁的 总长，大体确定要选用的六个基本方案，通过初步的比较分析，再从六个基本方案中 初选三个方

2、案，按照安全、实用、经济、美观、有利于环保的原则，确定最终的方案。本设计考虑到水位情况、基础埋深、桥面宽度、施工方法等等因素，最终选用跨径为 120米的双幅上承式钢筋混凝土箱肋拱桥。箱型肋拱相当于在箱型板拱基础上去掉部分 箱肋构成的，除具有箱型板拱的优点之外，比箱型板拱更加节省混凝土数量，减小包 载重力，减少墩台疗工数量，降低造价。如将 1989年建成的四川省第一座跨径为100 米的钢筋混凝土箱型拱肋和箱型板拱定型设计相比，重力和水平推力分别减少小了 48% 和40%相当于减小了下部结构疗工数量，从而降低了总造价。另外，在外观上，箱型 拱肋拱桥线形清晰明快，轻盈美观，施工也比较方便，本设计采用

3、缆索吊装施工。由 于，箱型拱肋桥的这些优点，目前在混凝土拱桥中已被普遍采用。其它结构的设计以 及细部的处理都参照了相应的规范和手册进行。在计算时，通过手算和桥梁博士软件 计算相结合，进行了截面配筋、应力计算等工作。在模型的建立过程中，对于细部的 处理，如怎何施加刚臂、如何添加主从约束等问题有了更清晰的认识，在整个设计的 过程中，手工制图、CAD0图、桥梁电算、手算等能力有了明显的提高，独立分析计算 的能力得到了长足的发展。本设计旨在通过合理的设计，达到安全、实用、经济、美观、有利于环保的目的， 同时，要达到学以致用、举一反一的程度。通过计算分析，结构的设计是安全可靠、 合理的。通过毕业设计，收

4、获很多、感触颇深，但由于本人能力和知识水平有限，错 误之处在所难免，恳请各位老师、同学批评、指正。摘要 IABSTRACT I第1章设计资料及概述 11.1 技术标准 11.2 自然概况 21.3 设计规范 21.4 说明 2第2章 方案设计和比选 错误!未定义书签。2.1 初选设计方案说明 22.2 方案比选 32.3 推荐桥型方案 12第3章营运阶段的设计计算 错误!未定义书签。3.1 主要技术标准及控制条件 133.1.1 设计标准 133.1.2 主要规范、标准 133.2 主要材料及技术性能 133.2.1 混凝土 133.2.2 预应力钢束的物理力学参数取值 143.2.3 沥青混

5、凝土 143.3 结构尺寸拟定 143.3.1 基本计算数构造 143.3.2 桥型尺寸拟定 153.3.3 主桥上部构造 153.4 下部构造 17第4章 主梁内力计算 错误!未定义书签。4.1 计算模式 184.1.1 单元划分 184.1.2 边界条件 204.1.3 横向分布系数计算 214.1.4 汽车冲击系数的确定 214.1.5 索力调整 214.2 设计荷载及荷载组合 234.2.1 设计荷载 234.2.2 使用荷载组合 244.3 主梁截面内力计算 244.3.1 承载能力极限状态荷载组合 244.3.2 正常使用极限状态荷载组合 284.3.3 内力包络图 354.4 系

6、杆预应力钢束的估算和配置 374.4.1 预应力钢束估算 374.4.2 .配束后内力计算及内力组合 384.5 系梁持久状况承载力极限状态验算 424.6 系梁持久状况正常使用极限状态验算 444.7 系梁持久状况下预应力混凝土构件应力验算 464.8 拱肋强度验算 484.9 桥面板计算 52第5章施工要点和方案概要 575.1 建筑材料 575.2 下部结构施工 575.3 上部结构施工 585.4 桥台施工 605.5 引桥施工 615.6 其它施工注意事项 615.7 施工安排 61结束语 64致ft 65参考文献 66摘要本次设计的对象是横店大桥。根据所给地形和其他设计参数，联系已

7、建桥以及有 关文献，结合相关规范，进行方案设计。采用钢管混凝土系杆拱桥，跨径为 140m系 梁高为2.2m在端部加强，横梁高为1.1m。本文主要阐述了该桥的设计和计算过程。首 先进行桥型方案比选，对主桥进行总体布置设计，然后对上部结构进行内力、配筋计 算，再进行强度、应力验算。同时，本设计严格遵从交通部颁布实施的关于此类桥梁 设计、施工规范，最终达到了理论和实践相结合。关键词：钢管混凝土，系杆拱桥，预应力ABSTRACTThe content of the present desigen is on the hengdian Bridge. I design the bridge based

8、on the terrain, design parameters, relevant Standards, bridges which have been built, and the relevant literature. whichadopts the form of concrete-filled steel tube tied arch bridge. The span arrangement is140m. The height ofthe tie girder on the support is 2.2m,and the height of beam is1.1m.This e

9、ssay focuseson the design and calculation process of the bridge. Firstly,comparison anddetermination a better between two types is done and overall disposaldesign of the mainspan. Secondly finished the calculation of theinternal force andreinforcing bar on thesuperstructure. Thirdly, check theintens

10、ity, stress anddeflection.Finally, check the substructure.The main contents of the design are as the follows. Lastly, the construction flow diagram is drawn. This design conforms to the relevant Standards which are issued by the ministry of communications, and it combines theory with practice.KEY WO

11、RDS : concrete-filled steel tube,tied-arch bridge,prestressed concrete第1章设计资料及概述1.1技术标准1 .桥宽：0.25米护栏+1.5米人行道+7米行车道+1.5米人行道+0.25米护栏2 .桥面高程：左岸为1056.89米，右岸根据桥长按2%A坡计算可得。3 .桥面横坡：单向1.5%。4 .桥面纵坡：单向2%5 .作用等级：公路II级。表1.1 地面线编R里程桩号地面局程1+416.171056.892+434.1711049.603+451.1711045.024+457.1711042.135+464.171104

12、2.216+470.1711033.597+478.1711033.568+495.1711016.979+508.1711011.9210+517.1701007.0611+524.1711000.8412+559.6711042.6213+565.1711044.1814+574.1711044.0315+580.6711045.7816+588.1711047.8917598.1711053.0718628.1711067.50注：尺寸单位：m1.2 自然概况气候水文地质情况：月平均气温最高为 35度，最低为-10度；没有河流经过，故 可不考虑通航问题；地质情况为，覆盖层为 24米，弱风

13、化基岩埋深2030米。1.3 设计规范1中华人民共和国交通部部标准：公路桥涵施工技术规范(JTJ041-2000),北京，人民交通出版社，2000年2中华人民共和国交通部部标准：公路桥涵设计通用规范(JTGD60-2004),北京，人民交通出版社，2004年3中华人民共和国交通部部标准：公路桥涵设计手册(桥梁附属结构和支座)，北京，人民交通出版社，1985年4中华人民共和国交通部部标准：公路钢筋混凝土和预应力混凝土桥涵设计规 范(JTJ041-2000),北京，人民交通出版社，2000年。1.4 说明本毕业设计的课题任务是横店桥的设计。我通过设计资料了解了桥梁所处地理位 置，气候条件以及设计要

14、求等相关信息，根据所学的知识在综合使用状况、施工方法、 工程造价及工期等多方面因素后进行桥型方案的初步设计，我的初步设计5个方案是：预应力混凝土连续刚构桥、预应力混凝土连续梁桥、上承式混凝土拱桥、下承式混凝 土系杆拱桥和简支梁桥。然后从初拟的5个方案中选定了预应力混凝土连续梁桥、上承式混凝土拱桥和下承式混凝土系杆拱桥三个方案。通过对选定的方案比较(主要考 虑了经济指标和施工的难易程度以及运营效果)，最后选定下承式混凝土系杆拱桥方案 作为推荐桥型方案。第2章方案设计和比选2.1 初选设计方案说明1、跨径为55+80+55m预应力混凝土连续刚构桥；2、跨径为55+80+550®应力混凝土

15、连续梁桥；3、主跨为80m的上承式混凝土拱桥；4、主跨为140m的下承式钢管混凝土系杆拱桥;5、跨径为6*30m的简支梁桥;2.2 方案比选方案比选主要依据适用、经济、安全、美观、有利于环保的原则进行，因地制宜 选择合适的桥型，以期达到预期的经济和社会效益，同时考虑要符合桥梁发展的客观 规律，体现现代新科技的成就。桥型的选择要求在技术是可靠的，在施工上是切实可 行的。综上所述，本次设计的三个比选方案如下：方案I三跨预应力混凝土连续梁桥(1)桥跨布置总体布置55m 80m 55m(三跨连续刚构)=190m中跨和边跨之比为1 ： 0.6875(2)方案构思连续梁桥墩梁周结，支点截面负弯矩可以大大消

16、弱跨中截面正弯矩。高墩中常采 用空心墩。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图2.1 连续梁桥型总体布置图(单位：cm)(3)上部结构设计连续梁桥主梁采为变截面单室箱梁，墩顶梁高5m,高跨比为1/16.2，跨中梁高2.5m, 为支点梁高的1/2。箱梁顶宽10.5m,底板宽6m悬臂2m顶板厚度统一采用25cm,底板 厚度采用变厚度，由墩顶的70cm®渐过渡至跨中的40cm,梁高、底板厚度对于中间各段 按二次抛物线变化，以满足受力及桥梁线形上的需要。腹板厚度也采用变厚度构造，跨中部分为

17、35cm,墩顶部分为65cm(4)下部结构设计由于连续梁桥采用墩梁以支座连接的形式，在上部主梁自重大。故本桥下部采用了空心墩形式。在本方案中，采用直径位 3m勺空心墩，壁厚位70cmi (5)基础主墩基础承台是连成整体的,共采用6根直径为200cm勺钻孔灌注桩，为保证主墩 基础具有足够的刚度，钻孔灌注桩打入微风化泥质岩层，按嵌岩桩设计，承台整体埋 置在土中。承台及钻孔灌注桩均采用 C30昆凝土。施工方案基础工程及下部结构施工时，开挖基础，用回旋钻机钻孔并灌注混凝土成桩。 待 桩基混凝土强度达到80%寸，浇筑承台混凝土封底，再浇筑钢筋混凝土承台大体积混 凝土。主墩高度较高，可直接在承台顶面搭支架

18、分节段现浇。完成主墩浇筑，待达到 设计强度后即可进入主桥上部结构施工，主梁采用变截面布置适合悬臂施工法，本桥 施工采用挂篮平衡悬臂浇筑法，0号块和1号块采用搭支架现浇，并且采取临时锚固措 施，然后采用挂篮悬臂现浇施工，跨中合龙，合龙顺序为先边跨合龙后中跨合龙。在 桥的两端采用搭满堂支架现浇的方法，最后安装防撞栏和进行桥面铺装的施工。施工 阶段的主梁内力和运营阶段的主梁内力基本一致。表2.1连续梁桥方案主要工程数量表材料混凝土（ ？?3）钢材C50C35C30C25C15钢筋钢绞线主梁1994.38358.9911.66现浇段39.897.18桥面铺装208.37横隔板78.86桥墩墩身223.

19、3210.52墩台37856.7桩基7539.82414.27桥台台帽台身74.07438.26基础359.94人行道栏杆428.4合计1994.3839.89601.328121.1798.2208.37847.6611.6方案R上承式混凝土拱桥（1）总体布置2 X20m（预应力碎简支空心板 ）+9X10m（90mt承式混凝土拱桥）+2X20m（预 应力碎简支空心板）=170m(2)方案构思拱桥是一种理想的充分发挥材料受压性能的桥型，以往的由于大跨度拱桥施工所 需的拱架费用极高，限制了大跨度拱桥的发展，同时大跨度拱桥施工产生的水平推力 较大，所以往往作为跨越山涧峡谷的发展。本方案属宽浅式沟谷

20、，无河流通过，故可 不考虑通航，因而考虑采用上承式拱桥。考虑到经济原因，混凝土拱桥用混凝土方量 较大，本方案主跨80米跨度适中。美学上，上承式拱桥曲线线形优美，给人以遐想的 空间，通行视距良好。主拱板为主要受压构件，充分利用了混凝土材料性能，外形刚 劲而不粗壮冗余。同时考虑到线性和受力特性，采用悬链线拱，矢高取为整数15米,矢跨比为1: 5.5 o图2.2 上承式拱桥桥型总体布置图(单位：cm)(3)桥面宽度主桥行车道宽2X3.5=7m ,两侧人行道为2X 1.5=3m,两侧护栏为2X0.25=0.5m,桥 的总宽为10.5m。桥面横坡2%。(4)主拱拱圈主拱拱圈采用上承式箱拱悬链线无钱拱，计

21、算跨径80m计算矢高15m矢跨比1/5.5 ,拱圈由六个1.5m预制拱箱组成，现浇拱接缝和拱圈形成整体并受力。拱圈宽 9.5m。拱圈内每4ms置一块横隔板，尺寸为170cmx 116cm厚8cm,拱圈上部分9跨， 每跨10m立柱下均设置横隔板。(5)混凝土盖梁及桥面板盖梁采用普通钢筋混凝土盖梁，盖梁宽10.5m,梁高1m桥面板为预制空心板，现 浇3cm防水混凝土及10cmS青混凝土铺装层构成(铺装层设置双向2艰坡)。空心板高 0.5m,宽1m,截面挖孔，孔径0.15m圆孔。桥宽方向需布置9个空心板，每个空心板之 间以湿接缝连接。(6)立柱立柱标准间距为10ml采用C35昆凝土现浇，每组桥宽方向

22、布置二个立柱，立柱截 面尺寸均为直径1.0m圆柱。每组立柱净距4.0m,靠拱脚处立柱设置横系梁，以保证立 柱刚度和稳定性。墩台和基础2号、11号墩是拱桥的边墩；每墩采用2根1.5m柱式墩，墩顶通过单向活动板式 橡胶支座和拱上简直空心板交接。拱座为高 14米，宽14.5米大体积混凝土工程，施工 时应采取可靠措施防止水化热的危害，防止拱座块体内外温度差过大。拱座为C15混凝土。宽桥台为重力式桥台。大桥1号、12号边墩采用柱式墩，分两层，上层采用 2根 1.5m柱式墩，下层采用2根1.8m柱式墩，交接处设置横系梁以增加横向刚度及稳 定性。(8)引桥两岸引桥各为两跨简支梁，由于引桥采用预应力混凝土简支

23、空心板梁桥，每跨采 用10片预制空心板梁，空心板高度1m每个空心板之间以湿接缝连接。引桥支座选用 板式橡胶支座。引桥总宽为：10.5m,桥面横坡2%,由于在满足两头公路通车的要求 时，跨中桥面标图早已满足要求，因而标图以路堤标图控制。(9)施工方案拱桥基础工程均采用明挖基础，首先对于基础施工，开挖基坑，现浇混凝土。拱 座混凝土属于大体积混凝土，尤其注意施工时混凝土散热，确保拱座不致因过高的温 度应力而开裂。主拱圈采用缆索吊装悬臂拼装焊接，主拱圈由工厂预制，试拼合格后 通过车辆运至现场缆索吊装，这种方法的要点是在拱脚墩，台处安装临时的钢或钢筋 混凝土塔架，用缆索一端拉住拱圈节段，另一端在台后并锚

24、固在岩盘上，这种逐节向 河中悬臂架设，直至拱顶合龙。主拱圈合拢后，开始修建立柱，现浇盖梁，吊装预制 板桥面板，现浇湿接缝现浇，防撞栏及桥面沥青碎铺装等。材料混凝土( ？0)钢材(t)C50C40C30C25C15WT钢筋上部结构主梁706.18891.8现浇段275.027桥面铺装96.526横隔板桥墩立柱901.4758.6表2.2上承式拱桥方案主要工程数量表卜部结构墩身239.8515.59桩基885.6155.62桥台台帽台身93.75554.38基础637.89主拱圈863.7373.42人行道及栏杆379.96合计1569.9275.021141.31359.31192.296.52

25、73.4方案田下承式钢管混凝土系杆拱桥 总体布置20m（预应力碎简支空心板梁）+140.5m（下承式钢管混凝土系杆拱桥）+20m（预 应力碎简支空心板梁）=180.5m。方案构思钢管混凝土结构在桥梁工程中的使用已有一百多年的历史。早在1879年，英国的铁路建设中就采用了钢管桥墩。在 20世纪30年代末期，前苏联用钢管混凝土建造 了跨度101m的公路拱桥和跨度140m的铁路拱桥。我国从1959年开始研究钢管混凝土 的基本性能和使用。1991年5月建成国内第一座钢管混凝土拱桥一一四川旺苍净跨115m的下承式钢管混凝土系杆拱桥钢管混凝土拱桥，是在薄壁圆形钢管内填充混凝土而形成的一种复合材料，它一方面

26、借助内填混凝土增强钢管壁的稳定性，同时又利用钢管对核心混凝土的套箍作用，使核心混凝土处于三向受压状态，从而使其具有更高的抗压强度和抗变形能力。钢管混凝土本质上属于套箍混凝土，因此，除具有一般套箍混凝土的强度高、塑性好、质量轻、耐疲劳、耐冲击外，尚具有以下几方面的独特优点：（1）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。（2）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。（3）钢管本身又是劲性承重骨架，在施工阶段可起劲性骨架的作用，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

27、 程造价。（4）在受压构件中采用钢管混凝土，可大幅度节省材料。理论分析和工程实 践都表明，钢管混凝土和钢结构相比，在保持结构自重力相近和承载能力相同的条件 下，可节省钢材约50%焊接工作量显著减少；和普通钢筋混凝土相比，在保持钢材用量相当和承载能力相同的条件下，可减少构件横截面面积约50%混凝土和水泥用量以及构件自重也相当于减少一半。本方案属宽浅式沟谷，无河流通过，故可不考虑通航， 因而考虑采用中承式拱桥。考虑到经济原因，本方案主跨 140米跨度适中，两侧各设置20m夸的预应力?m凝土简支t梁作为引桥。美学上，中承式拱桥曲线线形优美，外形刚 劲而不粗壮冗余，给人以遐想的空间。同时考虑到线性和受

28、力特性，采用悬链线拱，主桥行车道宽2 X 3.5=m ,两侧人行道为2 X 1.5=3m,两侧护栏为2 X 0.25=0.5m ,桥 的总宽为10.5m。桥面横坡2%。主拱拱圈主拱拱圈采用下承式悬链线无较拱，计算跨径 140m,计算矢高30m,矢E匕1/5 , 每肋由2根直径小1200mm壁厚12mmi 16Miffl管组成,内灌40号混凝土作为弦杆，上弦 和下弦横向两根钢管之间用缀板连接，内灌 40号混凝土横向成哑铃形；上下弦之间用 直径小350mm壁厚10mmi钢管作为腹杆，组成桁式拱肋，肋高 3.5m,肋宽1.8m。 主梁设计主桥主梁采用吊杆悬吊横梁，横梁上放置空心板的形式。其中，横梁长

29、 11m宽 0.8m,高1.1m；空心板高0.5m,宽1m 横向布置9块。混凝土实心墩墩柱采用普通钢筋混凝土矩形墩，墩宽3m,上部设置交界墩。采用C35昆凝土现浇， 每组桥宽方向布置二个墩柱，立柱截面尺寸均为宽3.0m矩形柱。墩柱中部设置横系梁， 以保证立柱刚度和稳定性。桥台和拱座大桥桥台台帽采用C20混凝土，台身和基础均采用C15片石混凝土，桥台长7.5m, 高9m宽11m拱座局部采用C25混凝土，基本采用C15片石混凝土，长高均为14m宽14.5m,根部局部掏空以减少混凝土用量。 桥台和拱座均属于大体积混凝土工程， 施 工时应采取可靠措施防止水化热的危害，防止块体内外温度差过大，造成开裂。

30、引桥引桥采用20m预应力混凝土简支空心板梁。采用 C50标号混凝土预制。每跨采用 10片预制空心板 梁，空心板高1m空心板间以湿接缝连接保证主梁整体性和稳定性。 桥面设置2%（坡。施工方案本桥采用采用分段缆索吊装方法施工，每条拱肋分15段由工厂预制。上下游拱肋相应节段用贝雷架临时组拼成四边形组合节段经陆路运抵桥位，并立即由缆索垂直起 吊安装就位；段和段间由多点螺栓定位，已安装的节段由临时吊索扣于承重主索上并 逐步调整拱肋标高。如此往复，直至所有节段安装完毕，再经多次拱轴线的调整，当 达到设计精度后，即可焊接每段间的接头焊缝及外包加劲钢板。合拢后的施工加载分为三大步骤：主拱肋浇灌混凝土、吊装横梁

31、、安装桥面空心 板及现浇桥面铺装。先用多点对称灌注的方法浇筑横缀板内的混凝土，再用泵送混凝土浇筑钢管弦杆 内的混凝土，每次一条，上下游跳开浇灌，由桥两端同时自拱脚到拱顶泵送。用天线缆索，按一定的顺序吊装10道预制横梁，另两条肋间横梁以及立柱横梁采 用肋上吊模现浇施工。吊杆防锈以及上锚头均在工厂预先做好，准确量取长度后穿挂于拱肋上；在空中 散开的状态下安好下锚头并穿过横梁用螺母锚于梁底。为了改善抗震性能，在吊杆两 端均安设防震圈。利用横梁先导通两条轨道，安装简易滑车，逐条架设槽形板。拆除 边跨临时支架，完成预计的预拱度。表2.3下承式钢管混凝土系杆拱桥方案主要工程数量表材料混凝土（ ？0）钢材（

32、t）C50C40C30C25C15钢筋钢绞线上主梁750.4497.56部现浇段292.02结桥面铺装184.29构主横梁256.45110.57拱拱圈736.8345.99圈系杆1308.7104.739.26吊杆下部结构桥墩墩身660.7841.5桩基10336.9649.16桥台台帽台身75.12479.65基础402.5760.39人行道及栏杆379.05合计750.44548.47660.7810791.07882.22184.29959.1839.26表2.4桥型方案比较表项目方 案桥长分孔适用性安全性美观性施工难易第一方案二跨笠截 囿预应力 混凝土连 续梁桥190m55m+ 80

33、m+ 55m （三跨连续梁）桥面连续，伸缩缝少，视野开阔。必须墩高才能保证主墩具有足够的柔性，高跨比也要协调适中。后期变形大。主孔的K夸度为80m,比较大，施工难度较大；工期较长；主桥后期营运养护费大；行车平顺舒适。主桥线条简洁明快，外型朴 素大方，线形流畅，视野开 阔，和引桥上部结构形式协 调统一，相得益彰。悬臂施工经验足， 进度快技术经济合理。需要设置预 应力，需要调整索 力，要临时锚固。第一方案上承式混凝土箱板拱桥170m2 x 20m （预应力碎简支空心板）+ 9X10=90m （上承式混凝土拱桥）+ 2X20m（顶应力碎间支仝心板）主跨80m,桥下净空大，拱脚设置在岸上，无防撞要求；

34、跨数不多，成桥后视野开阔。后 期维护费用少，变形量小。主孔的K夸度为90m,跨度适中，引桥预制吊装，质量高，工期有 保障，主桥后期营运养护费较少， 行车较平顺。桥型气势宏伟，外观优美， 顺滑曲线令人遐想无限。整 座桥特存一种秩序感和韵律 感，拱圈一显得“一桥飞架 南北”的感慨。缆索施工经验已 经基本成熟，没有通航要求施工方 便，成拱后施工进 度快，简单，安全 性好。便于控制。第三 方 案下承式混凝土块应力系杆拱桥180m20m （预应力砂间支空心板）+140m系杆拱+20m （预应力碎简支空心板）主跨80m,桥下净空大，系杆拱位无推力拱，对下部基础要求较低，成桥后线形优美。主孔的跨度为140m

35、,跨度适中， 引桥预制吊装，质量高，工期有 保障，主桥后期营运养护费较少， 行车较平顺。桥型气势宏伟，外观优美， 外观大气，稳定性好。缆索施工经验已 经基本成熟，可以 节省大量钢材和 水泥施工方便，施 ，要求较局。2.3 推荐桥型方案从方案比较中我们可以看到，第二和第三方案在安全，功能，美学感觉上，使用 期维护等方面占据优势，第一方案桥型虽然技术比较先进，也比较优美，但施工相对 复杂，连续梁桥跨养护费用高，需要配置预应力钢筋，施工比较困难。而第二方案虽 然构造简单，但桥墩修建较多，立柱设置比较复杂。经技术比较之后，最终确定推荐 方案为：下承式预应力混凝土系杆拱桥。第3章营运阶段的设计计算3.1

36、 主要技术标准及控制条件3.1.1 设计标准 、设计荷载：公路II级、设计行车速度：80km/h 、主桥断面：2.0m（系杆区）+ 0.5m （人行道护栏）+1.5m （人彳T道）+7.0m （车行道）+1.5m （人行道）+ 0.5m （人行道护栏）+2.0m（系杆区） =14.5m。、引桥断面：1.75m（人行道含栏杆）+7m（车行道）+ 1.75m（人行道含栏杆） =10.5m、桥面纵坡： 3%、桥面横坡：双向1.5%3.1.2 主要规范、标准1、公路桥涵设计通用规范JTG D60-20042、公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范JTG D62-20043、公路工程地质勘察规范JTJ

37、064 - 984、公路砖石及混凝土桥涵设计规范 JTJ022 - 855、公路桥涵地基和基础设计规范 JTG D63-20076、公路桥涵钢结构及木结构设计规范JTJ025 - 867、公路沥青路面设计规范JTJ014-978、城市桥梁设计荷载标准CJJ77-989、工程建设标准强制性条文（公路工程部分）3.2 主要材料及技术性能3.2.1 混凝土根据文献，主梁采用中交新混凝土： C50混凝土。有关该混凝土的参数取值如下:拉压弹性模量：E=34500 MPa剪切弹性模量：G=13800 MPa泊桑比：v=0.2温度膨胀系数：alfa= 1e-005/度3.2.2 预应力钢束的物理力学参数取值

38、预应力钢束采用直径为15.24mm的预应力钢绞线，预应力管道采用性能优良的预 埋波纹管。钢绞线的主要力学性能如下：极限抗拉强度：f pk = 1860MPa ,张拉控制应力：0.75 f pk = 1395MPa预应力钢束和管道的摩阻系数：仙 =0.22 ,预应力管道的偏差系数：k = 0.001 。弹性模量：E=1.95 X105MPa钢筋松弛率： < 0.035两端锚具变形及钢筋回缩值：< 12mm3.2.3 沥青混凝土沥青混凝土型号为SMAy=23KN/m33.3 结构尺寸拟定3.3.1 基本计算数构造根据公预范中各条规定，混凝土、纲绞线和钢筋的各项基本数据以及在各阶 段的容

39、许值，如表3.1所列。表3.1 基本计算数据名称项目符号单位数据主梁混凝土立方体强度标准值fcu,kMPa50弹性模量EcMPa3.45 X 104轴心抗压强度标准值fckMPa32.4轴心抗拉强度标准值ftkMPa2.65轴心抗压强度设计值fcdMPa22.4轴心抗拉强度设计值ftdMPa1.83短暂状态极限压应力0.7f ' ckMPa20.72极限拉应力0.7f ' ckMPa1.757持久状态压应力极限值：极限压应力0.5fckMPa16.2极限主压应力0.6fckMPa19.44拉应力极限值：短期效应组合极限拉应力(T St -(rpc<0.7ftkMPa1.8

40、55短期效应组合极限主拉应力0.7ftkMPa1.855长期效应组合极限拉应力(T It (J PCMPa0。15.2钢绞线标准强度fpkMPa1860弹性模量EPMPa1.95 XI05抗拉设计强度fpdMPa1260最大控制应力（T con0.75fpkMPa1395持久状态应力：标准布载组合0.65fpkMPa1209材料容重钢筋混凝土丫 1KN/m325沥青混凝土丫 2KN/m323钢绞线丫 3KN/m378.5钢绞线和混凝土的弹性模量比a EP无量纲5.65注：ftk、ftk分别为钢束张拉时混凝土轴心抗压、抗拉强度标准值，本例考虑混凝土强 度达到设计强度的90%寸开始张拉预应力钢束，

41、即混凝土强度等级为 C45寸开始张拉钢 束，因此，ftk = 29.6 MPa , ftk = 2.51 MPa 。3.3.2 桥型尺寸拟定跨径布置：桥梁为10.5米净宽，主桥采用下承式钢筋混泥土系杆拱桥，主桥标准 跨径为140.5m,计算E夸径为140米。全桥总布设：北岸引桥布跨为 20m （普通钢筋碎 空心板梁）；主桥为140米下承式钢管混凝土预应力系杆拱桥； 南岸引桥布跨为20nt普 通钢筋碎空心板梁）。3.3.3 主桥上部构造主桥截面形式及主要尺寸a）拱肋行式本次设计采用的是钢筋混凝土拱肋，计算跨径140m计算矢高比1/5,拱轴线形式采用二次抛物线形式，拱轴线方程为:?y= 175(1

42、?、140)(3.1)主桥采用圆形截面的拱肋，矢高 30m,壁厚为14mm内填C50微膨胀混凝土的钢管混凝土拱肋，钢管外径为120cm图3.1拱肋截面图（单位：cm）b）系梁的尺寸拟定：系梁断面宽1.4m,高2.2m。系梁在俩端支座处局部加强，宽2m高3.5m。具体尺 寸如图图3.2系杆示例图（单位：cm）c）横梁尺寸拟定:中横梁采用箱型实心预应力混凝土截面1.1m。具体尺寸如图2.5（a）所示，端横梁 具体尺寸如图图3.3横梁示例图（单位：cm）d）吊杆尺寸拟定：吊杆：全桥共设21对吊杆，吊杆为钢筋混凝土圆形截面，直径为 15cmi吊杆内设 12根中交新预应力筋：270K级钢绞线（15.24

43、）。e）预应力体系：纵向预应力钢索采用 ASTM 270K级低松弛钢绞线（D15.24）,采用OVM 15张拉 锚固体系，钢绞线采用ASTM A41690a标准，高强度低松弛270K级（|）j=15.24钢绞 线，其标准强度为1860MPa公称直径15.24mm公称面积140mm。预应力波纹管采用 镀锌双波金属波纹管。f）桥面铺装：桥面铺装采用6cm厚SMA沥青混凝土，8cm40号防水混凝土。g）伸缩缝：主桥两侧设置80型异型钢伸缩缝。h）支座：支座采用GPZ（H）盆式橡胶支座；i）其他材料砂、石、水等材料的质量要求均按照 公路桥涵施工技术规范的有关要求执行。3.4 下部构造主桥主墩采用双柱式

44、实体墩，基础采用 120cm钻孔灌注桩第4章主梁内力计算4.1 计算模式4.1.1 单元划分结构总体静力分析采用桥梁静力计算综合分析程序midas7.9进行。以理论纵轴线为基准进行结构离散，拱肋单元1-22,吊杆单元23-43,系梁单元44-65,单拱部分共65个单元。全桥单元划分如图4.1所示图4.1模型示意图表4.1拱肋特性表单元号威面高度(m)截卸卸积(?乎)截面抗弯惯性矩(kN m)截面中心轴图度(m)1拱肋2.72.47320.75611.352拱肋2.72.47320.75611.353拱肋2.72.47320.75611.354拱肋2.72.47320.75611.355拱肋2.

45、72.47320.75611.356拱肋2.72.47320.75611.357拱肋2.72.47320.75611.358拱肋2.72.47320.75611.359拱肋2.72.47320.75611.3510拱肋2.72.47320.75611.3511拱肋2.72.47320.75611.3512拱肋2.72.47320.75611.3513拱肋2.72.47320.75611.3514拱肋2.72.47320.75611.3515拱肋2.72.47320.75611.3516拱肋2.72.47320.75611.3517拱肋2.72.47320.75611.3518拱肋2.72.47

46、320.75611.3519拱肋2.72.47320.75611.3520拱肋2.72.47320.75611.3521拱肋2.72.47320.75611.3522拱肋2.72.47320.75611.3544系梁3.570.86861.7545系梁2.22.040.77151.098846系梁2.22.040.77151.098847系梁2.22.040.77151.098848系梁2.22.040.77151.098849系梁2.22.040.77151.098850系梁2.22.040.77151.098851系梁2.22.040.77151.098852系梁2.22.040.7715

47、1.098853系梁2.22.040.77151.098854系梁2.22.040.77151.098855系梁2.22.040.77151.098856系梁2.22.040.77151.098857系梁2.22.040.77151.098858系梁2.22.040.77151.098859系梁2.22.040.77151.098860系梁2.22.040.77151.098861系梁2.22.040.77151.098862系梁2.22.040.77151.098863系梁2.22.040.77151.0988642.22.040.77151.0988653.570.86861.754.1.

48、2 边界条件边界条件见表4.2:表4.2施工阶段边界条件节点号水平刚性约束竖向刚性约束转动刚性约束1有有无24无有无25无有无26无有无27无有无28无有无29无有无30无有无31无有无32无有无33无有无34无有无35无有无36无有无37无有无38无有无39无有无40无有无41无有无42无有无43无有无44无有无23有有无表4.3成桥阶段边界条件节点号水平刚性约束竖向刚性约束转动刚性约束1有有无23无有无二车道:mq=1/2 IX8.7+6.9+5.6+3.812.5)二1式(4.1)人群:mor(12.5+1+0.75)1125=1.14式(4.2)4.1.3横向分布系数计算所以汽车的横分

49、布系数为1,人群的横向分布系数为1.144.1.4汽车冲击系数的确定其中系梁的截面面积为S=2.04 m2截面惯矩IC=1.0916式4.322.651.0916 X 10x 0.222 X 9.8 X6102S0，2.04X2=" 而 1.5Hz<f<14所以冲击系数 以二 0.1767lnf - 0.0157=0.022 4.1.5索力调整对于柔性系杆刚性拱，取系杆拉力H为多余未知力典型方程为:?+ ?1?> 0(4.4)柔性系杆刚性拱的拱轴线常采用二次抛物线。若拱轴线方程(坐标原点在拱脚)为y=4fx(l - x),拱肋惯性矩和面积的变化规律分别为l=lc?c

50、os林口AAcCOS "则系杆拉力 的表达式可写成：H/ X?X5(? 2?+ ?)H(4.5)式中：a参数，a=x/lX 参数，按下式计算：u, =15 1c 1 E-8f2(AC + EiAi)式(4.6）式中：Ac、Ic一分别为拱肋、拱顶截面的面积和惯性矩（见表 4.4）表4.4索力调整结果见下表调索单元号索 力(kF)23712.2924954.125979.8526959.5227953.6728963.6429958.3930956.8831960.4932942.0433925.9734943.4235961.4236957.1637956.3738955.6239934.5840929.5641960.1142944.1243707.754.2 设计荷载及荷载组合4.2.1设计荷载(1)永久荷载一期恒载：一期包载集度只考虑系梁集度而将横梁、桥面板作为集中力加在节点上。计算结果如下所示a.横梁图4.2横梁计算示例图F横梁=25 X(1.1 X0.5) - (0.9 X0.3) xl1.