桥梁概念设计期末考题

248.3km。本项目为广西滨海公路公车至大风江段二期工程龙门港至钦州港段，全长钦州湾属于典型溺谷型海湾，呈哑铃状,由内湾、外湾及连接两者的潮汐通道构4～23m10～40m之间。设计速度：80km/h1/3001/100桥梁宽度：27m动峰值加速度系数：0.05g通航：530×42m公路工程技术标准（JTGB01-公路桥涵设计通用规范（JTGD60-公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTGD62-公路砖石及混土桥涵设计规范（JTJ022-公路桥涵地基与基础设计规范（JTJ024-公路桥涵钢结构及木结构设计规范（JTJ025-公路悬索桥设计规范（公路桥涵施工技术规范（JTJ041-桥塔混凝土：C50桥面板混凝土：C40主缆：采用极限强度1770MPa的高强镀锌钢丝；吊索：采用极限强度1670MPa的高强镀锌平行钢丝或者钢丝绳；预应力钢筋可选用7-j15.24、9-j15.24、12-j15.24或19-j15.24弛钢绞线（1-j15.24公称断面积为140.00mm2）Rb=1860MPaR 对应锚具分别为YM15-7、YM15-9、YM15-12或YM15-19；对应波纹管直径分别为（内径）70、80、85、100mm（外径比内径大7mm）筋采用32IVRb=735MPa（冷拉应力）R=550MPa；对应锚具 为M34×3（螺距）；对应孔道直径43mm，锚垫板边长a=140mm，相邻锚板中心15cm。受钢筋用II级钢筋（12~28），Rb=340MPa，R=340~320MPa；非 I级钢筋（8~20）Rb=240MPaR=240MPa 约400m，最大水深18m，辅槽紧靠擦人墩，宽约130m，最大水深19。两冲刷深槽300m700m，潮位较浅时有礁石出露。桥位区属茅尾海及其海积漫滩地貌，地形起伏不大，地面高程3.835.6m31.8m195处发育一条次生断层，倾向北西，倾角约37°。岩体表层裂隙发育，密集，岩体多被切割呈碎块状、块状，岩体破碎，裂隙面东塔区塔区基岩露出露基岩为志留系下统连滩组强风化砂岩中风化砂岩、岩为志留系下统连滩群(S1ln)⑴水类型及特多年平均气温21.9℃，最高月平均气温28.3℃，最低月平均气温13.5℃，最高气温37.5℃，最低气温1.1℃，年平均日气温高于35℃的日数为12天。最多，为449.5mm，占年降水量的20.1％；1月至翌年3月期间的降水量仅占全年降水量的11.3％。多年平均降水量2234.8mm，年最大降水量2961.5mm，年最小降水量1425.0mm359.9mm25mm26天。风N26NNE9.2N向最大速≥875～11月7～92～45共有3座航标灯塔A塔位于亚公山西侧山梁上距离主桥约420m，B塔位于龙门港镇与擦人墩之间的海面上，在主桥南侧约200m处，C塔位于台角东侧海面上，在主桥南侧约480m处。桥位选线宜避让航标灯;龙港船舶修造(龙港船厂)位于龙门港镇北端，龙门大桥龙港船厂船坞，在大桥施工及运营期会对船厂生产作业以及安全产生影响。在大桥路线不施，将龙港船厂拆迁事宜。总体设计阶段，按龙港船厂拆迁布置桥位平面。(1)给定的跨度尺寸和平面、横断面图，布置桥塔和锚碇位置；拟定加劲梁、桥塔的截面形式和尺寸，进行结构总体设计。总体设计内容：边跨跨度设计、主缆矢跨比的拟定、中跨竖曲线设计、桥塔高度拟定、加劲梁结构（梁高与桁架布局）的拟定、吊索间距布置、横桥向尺寸(2)恒载状态设计根据拟定的结构尺寸，计算结构及杆件的截面特性和恒载，熟悉结构内力分析的基本原理，采用有限元结构分析计算，计算结构的恒载状态。(3)计算公路-I1160m组合梁悬索桥程造价相对较高工期相对较长且设计施工经验尚未成熟长时间实践考验；915m组合梁悬索桥1160m钢箱梁悬索桥程造价相对较高工期相对较长且设计施工经验尚未成熟长时间实践考验；660m组合混合梁斜拉桥660m钢箱混合梁斜拉桥虑防撞设施；设备需要大型浮吊等配合；施工措施费用较高；无覆盖层，桩、第4总体布置在布置桥塔以及对锚定位置选取时要注意将桥塔与锚碇的基础应置放在可靠的1120m。结构尺寸的拟定主缆的垂跨比和线fL5.1.21/8～1/12范围内选择。本次设计选择的垂跨比取为1/10，由于采塔单跨悬吊，根据主跨跨径1120m，则主跨编著人民交通的《悬索桥设计》书中第10页上所写确定：以左桥塔塔顶为坐标原点，桥梁纵向指向右桥塔方向为x轴，垂直向上方向为y轴，建立平面坐标 式中：f——L——主跨跨度边中跨跨度H边=H主，因此，若边跨主缆与主跨主缆在塔顶两侧的夹角相近（θ边=θ主），则桥塔两侧主缆拉力T=H/cosθ近似相等在实际施工中往往受锚碇远近及锚固点高客观条件限制，根据《公路悬索桥设计规范条文（）》第5.1.1条的边中跨比一般值0.2～0.3，以及通过计算夹角相等（21.8度），初步拟定本次设计的跨度比为0.2009，即1120m225m。加劲梁高与对大跨度悬索桥而言，悬索桥加劲梁的高宽尺寸与跨度不存在固定的比例关系。本次设计中主要根据抗风理论分析和风洞试验来验证加劲梁是否具备优良的动力特4～14m..宽度则由车道宽度及桥面构造布置等决定本次设计时速80km/h《公路桥涵设计通用规范（T602004）3.3.1条，技术要求大桥桥面标准宽度为27.0m21.0m2×(23.75m23m索至护栏21.75m，路缘带20.5m，分隔带3.0m。加劲梁支承体须满足加劲梁端部能绕竖直轴转动的要求而如果采用连续加劲梁的布置形式能于本次设计是单跨悬吊，所以采用简支支承。吊索的布满足空气动力稳定性要求，腹杆与弦杆的夹角宜满足39°～51°范围，主桁节间长度14m79束吊索。加劲梁标高确桥面标高的确定需要考虑最高通航水位和通航要求并考虑桥梁在荷载与温塔顶标高的确2.5～3.0m。截面尺寸的拟定加劲梁截面的3种受力形态上均有显著的响应。由于结构特点，主缆主要7.5m。H形截面杆件，钢桁加劲梁各杆件尺3-1。16cm厚C408cm现代悬索桥设计中，对于主缆的设计通常采用空中编丝法（AS法）和预制平行直径选定，其主缆所包含钢丝总数n即随之而定。而具有n根钢丝的主缆应有多少股钢束n1和每股钢束所含钢丝数n2则需要根据主缆的编制方法确定。并考虑活载为0.25倍的恒载值，初步估算主缆的截面面积，然后选定钢丝的直径和吊索尺寸拟吊索钢丝材料容许应力：[]2×1275.3mmA吊=0.005604桥塔尺寸的拟（以桥面以上的桥塔高度为准1/9~1/11斜杆。四角适当修饰，常见的有D字形截面或是削角矩形截面。混凝土塔柱壁厚根据受力定性进行验算。初步拟定为：采用单室薄壁箱形截面，从矩形出发，箱形截面四6.0×8.0m21.0m，长边为顺桥向，桥塔截面尺寸自顶向下线性变化。锚碇尺寸的拟重力 8.3.2第5一期恒载计算q主缆吊索自重：取吊索容重85kN/m3，结合吊索尺寸拟定中的计算结果，可得q吊索85A3270.61120q主桁q横梁二期恒载计算桥面板q桥面板250.1611.5桥面铺装q铺装240.0810.25结构几何特性杆件名 尺寸杆件名 尺寸面积惯性矩纵梁上弦 纵梁下弦 纵梁竖 H纵梁斜 H横梁上弦 箱横梁下弦 箱横梁竖 H横梁斜 H桥面纵向小梁 H桥面纵向小梁 H桥面纵向小梁 H桥面纵向小梁 H桥面纵向小梁 H桥面纵向小梁 H平纵 H结构有限元模型对于本桥上部结构的整体静力分析，本设计采用非线性BNLAS。BNLAS计算模型的机理基本上根据实际结构进行空间杆系离散分析，主缆及吊索用451187661个。主缆、吊索模来模拟主缆和吊索，在BNLAS中对杆单元设置成只拉垂索。本设计中首先根据主缆加劲梁、桥塔模5-1结构恒载状态计算结果加劲梁恒载内力计算5-25-2上弦杆轴力图5-35-3竖杆轴力图5-45-4斜腹杆轴力图5-55-5下弦杆轴力图桥塔恒载内力计算结 5-6左桥塔内力图(左：轴力图kN5-75-7右桥塔轴力图(左：轴力图kN主缆恒载内力计算结5-85-8主缆轴力图吊索恒载内力计算结5-95-9吊索轴力图第6运营荷载计算内容本桥运营阶段荷载包括：公路I汽车荷载作用分析采用非线性计算程序BNLAS，可得到加劲梁杆件的弯矩及剪力包络图。加劲梁活载内力包络移动活载对桥梁的影响可由BNLAS程序计算得到，活载内力包络图如图6-1~6-10最大值：4022kN79号单元，68号节点处；最小值：-2398kN91号单元，766-1加劲梁上弦杆汽车荷载轴力包络图最大值：1155kN10号单元，26号节点处；最小值：-317.7kN10号单元，26号节点处。6-2加劲梁竖杆汽车荷载轴力包络图最大值：1162kN16号单元，29号节点处；最小值：-1343kN12号单元，266-3加劲梁斜腹杆汽车荷载轴力包络图最大值：2418kN93号单元，77号节点处；最小值：-3984kN85号单元，726-4加劲梁下弦杆汽车荷载轴力包络图桥塔活载内力包络最大轴力值：17465.95kN9号单元，25号节点处；最小弯矩值：-94235.39kN·m9号单元，256-5左桥塔汽车荷载内力包络图(kN最大轴力值：17504.43kN659号单元，436号节点处；最大弯矩值：79203.98kN·m659号单元，436号节点处；6-6右桥塔汽车荷载内力包络图(kN主缆活载内力包最大值：23579.2kN15号单元，16号节点处；最小值：-0.2kN19号单元，50号节点处。6-7主缆汽车荷载轴力包络图吊索活载内力包络最大值：349.8kN148号单元，225号节点处；最小值：-0.1kN114号单元，55号节点处。6-8吊索汽车荷载轴力包络图结构变形结下弦节点最大位移：1.10249m119下弦节点最小位移：-1.76202m1196-9汽车荷载下的结构下弦节点位移图主缆架设方法AS法架设时，风不能大，而且需作业多，在多座悬索桥同时施工,并且自然条件恶劣的情况下不再适用。PS法即为代替AS法开发的，是在工厂中将数十根AS法与旧ASAS法是将数百根钢丝成束后张拉，与PS法相比索股数量大为减少，所以新AS法适用根钢丝张拉，前者钢