公路 120m+220m+120m 部分斜拉橋設(shè)計(jì)（本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文）

1、 西 南 交 通 大 學(xué) 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 公路 120m+220m+120m 部分斜拉橋設(shè)計(jì) 年 級:2006級 學(xué) 號:20060178 姓 名:王磊 專 業(yè):土木工程 指導(dǎo)老師:趙彬 2010年 6 月第 1 頁西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 院 系 土木工程學(xué)院 專 業(yè) 土木工程 年 級 2006級 姓 名 王磊 題 目公路 120m+220m+120m 部分斜拉橋設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師 趙彬評語 指導(dǎo)教師(簽章)評 閱 人評語 評 閱 人(簽章)成績答辯委員會主任(簽章)年月日 第 2 頁西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書班級 土木 6 班 學(xué)生姓名 王磊學(xué)號 20060178 發(fā)題

2、日期：2010 年 4 月 7 日完成日期：2010 年6月 10 日題目 公路 120m+220m+120m 部分斜拉橋設(shè)計(jì) 1、 本論文的目的：本畢業(yè)設(shè)計(jì)為公路雙塔部分斜拉橋。在設(shè)計(jì)任務(wù)和老師的指導(dǎo)下應(yīng)完成一座橋梁結(jié)構(gòu)從最開始的橋型選擇到最后的各種檢算等一系列工作。本論文的目的是為了了解部分斜拉橋的特點(diǎn)、設(shè)計(jì)總體步驟、認(rèn)識主要構(gòu)件(塔、索、梁)的受力特點(diǎn),構(gòu)造特點(diǎn)以及其與一般斜拉橋和連續(xù)鋼構(gòu)橋的區(qū)別。熟悉軟件 midas 的橋梁設(shè)計(jì)過程包括所需命令、步驟、建模、計(jì)算。掌握斜拉索初始張拉力的確定方法,合理分施工階段以及合理成橋狀態(tài)的概念。了解恒載、活載、組合計(jì)算以及初步設(shè)計(jì)中的主要檢算同時(shí)還

3、要完成預(yù)應(yīng)力筋估束, 索、塔、梁 的檢算以及橋梁結(jié)構(gòu)的第一體系受力特點(diǎn)、計(jì)算和檢算。 本論文意義: 本設(shè)計(jì)是對同學(xué)們大學(xué)四年所學(xué)知識的回顧和總結(jié)，通過畢業(yè) 設(shè)計(jì)與畢業(yè)論文的寫作對斜拉橋尤其是部分斜拉橋有一個(gè)全面的更新的認(rèn)識,了解它的施工設(shè)計(jì)，施工工藝，熟悉整個(gè)橋梁設(shè)計(jì)的步驟。為將來我們踏上工作崗位奠定相關(guān)基礎(chǔ)。 2、學(xué)生應(yīng)完成的任務(wù)主要包括以下方面： (1)設(shè)計(jì)任務(wù)、基本資料。 (2)畢業(yè)設(shè)計(jì)中、英文摘要。 (3)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書(不少于一萬五千字)： (a)與設(shè)計(jì)題目相關(guān)的設(shè)計(jì)理論和技術(shù)的簡況。 (b)詳細(xì)的計(jì)算、設(shè)計(jì)過程說明，包括計(jì)算公式、數(shù)據(jù)及必要的圖表以及自編程序清單等。 (c)圖紙的繪

4、制。第 3 頁 頁西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (d)簡單的工程概算（工程數(shù)量估算）。(7)對本次設(shè)計(jì)的總結(jié)，包括自己的收獲、感想及畢業(yè)設(shè)計(jì)中存在的問題等內(nèi)容。(8)畢業(yè)實(shí)習(xí)報(bào)告。(9)英文專業(yè)文獻(xiàn)的中文翻譯稿，要求英文文獻(xiàn)不少于 1 萬外文字符。具體翻譯 文獻(xiàn)由指導(dǎo)教師給定。3、論文各部分內(nèi)容及時(shí)間分配：（共 12 周）第一部分 文獻(xiàn)資料的收集、閱讀、外文資料的翻譯 (1 周)第二部分 橋跨布置、構(gòu)件尺寸擬定和方案比選 (1 周) 第三部分 部分斜拉橋分階段施工計(jì)算模型的建立 (1 周) 第四部分 斜拉橋主梁的預(yù)應(yīng)力（斜拉索和梁預(yù)應(yīng)力）設(shè)計(jì) (2 周) 第五部分 對塔、梁、索結(jié)構(gòu)進(jìn)行初步檢算 (

5、1 周) 第六部分 整理設(shè)計(jì)及計(jì)算成果，匯總最終檢算成果 (1 周) 第七部分 進(jìn)行第一體系的索塔配筋設(shè)計(jì)、完成第一體系的各類檢算 (1 周) 第八部分 完善計(jì)算、檢算內(nèi)容，論文整理、圖紙繪制工作 (2 周)評閱及答辯 (1 周) 備注 指導(dǎo)教師： 年 月 日 審 批 人： 年 月 日 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 75 頁 摘 要 部分斜拉橋(又稱為矮塔斜拉橋)是近20年來興起的一種新型橋梁結(jié)構(gòu)形式，部分斜拉橋是一種組合結(jié)構(gòu)體系，其力學(xué)性能介于連續(xù)梁橋和斜拉橋之間,其適用跨度也介于梁式橋和斜拉橋之間。由于其良好的經(jīng)濟(jì)特性和美學(xué)效果，近些年在國內(nèi)外得到了快速發(fā)展。 本設(shè)計(jì)為公路120m+220

6、m+120m雙塔三跨預(yù)應(yīng)力混凝土單索面部分斜拉橋。在結(jié)構(gòu)性能上，斜拉索僅僅分擔(dān)部分荷載，還有相當(dāng)部分的荷載由梁的受彎、受剪來承受?！安糠中崩奔丛从谛崩鞯男崩潭取２糠中崩瓨虻氖芰κ且粤簽橹?，索為輔，所以梁體高度介于梁式橋與斜拉橋之間，大約是同跨徑梁式橋的1/2倍或斜拉橋的2倍。 本設(shè)計(jì)中主梁采用單箱三室的變截面形式，使用c60混凝土，橋面設(shè)計(jì)寬為 25.5m，橋軸線為直線，不設(shè)縱坡，橋面設(shè)2的雙向橫坡，以便于橫向排水。設(shè)計(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn)為：公路i級荷載。橋塔采用獨(dú)柱型橋塔，c50混凝土，總高26m，塔底尺寸為2.2m×8m。主墩采用薄壁墩，尺寸為8m×15.5m。斜拉索對稱設(shè)

7、置在橋面中央分隔帶處，每個(gè)索塔上對稱連有26根斜拉索，共52根。 進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，首先根據(jù)規(guī)范要求進(jìn)行各構(gòu)件截面尺寸的擬定，并且在midas軟件中建立斜拉橋的計(jì)算模型，進(jìn)行成橋下的內(nèi)力組合計(jì)算。接下來是斜拉橋分階段施工計(jì)算模型的建立，通過這個(gè)過程去了解斜拉橋的施工方法和流程。然后是部分斜拉橋斜拉索的索力和預(yù)應(yīng)力的設(shè)計(jì)，通過預(yù)應(yīng)力的估數(shù)和調(diào)整使橋梁達(dá)到合理的工作狀態(tài)。 最后是進(jìn)行設(shè)計(jì)檢算，根據(jù)整體受力計(jì)算中主梁內(nèi)力組合結(jié)果對預(yù)應(yīng)力混凝土梁進(jìn)行正常使用極限狀態(tài)和承載能力極限狀態(tài)的設(shè)計(jì)檢算。根據(jù)斜拉索的內(nèi)力組合結(jié)果進(jìn)行斜拉索的應(yīng)力檢算。根據(jù)主梁變形計(jì)算結(jié)果進(jìn)行主梁的剛度檢算。 關(guān)鍵詞：部分斜拉橋；懸臂施

8、工；設(shè)計(jì)檢算 abstract the extradosed cable-stayed bridge ( low tower cable-stayed bridge) has been considered as a new type of structure in recent 20 years，extradosed cable-stayed bridges are hybrid structures, whose mechanic characteristic lies between continuous beam bridges and cable-stayed bridges and

9、 whose suitable span is also between girder bridge and cable-stayed. in recent years，extradosed cable-stayed bridges have rapidly developed in the foreign and domestic because of its economy and beauty . this design is a prestressed concrete extradosed cable-stayed bridge in a highway form of 120m+2

10、20m+120m twin towers and three spans with a single-cable-plane. in terms of structure and properties, the cables only burden some part load, some considerable part of remained load is borne by the beams being bent and sheared. the so-called “partially cable-stayed”stems from the degree of cables. th

11、e load-carrying capability of partially cable-stayed bridge mainly lies in beams, then on cables. consequently, the beam height of partially cable-stayed bridge comes between bean bridge and cable-stayed bridge, it being half higher than beam bridge of the same span and twice higher than cable-staye

12、d bridge. main girder in this design takes the form of variable cross-section in this hired, single-box-type, with application of concrete c60. the deck design is 25.5m wide. and the bridge axis is a straight line without longitudinal. a 2% dual cross-slope in the deck makes it convent to lateral dr

13、ainage. meanwhile, for the supporting load of this design, it should be in accordance withi grade load standard of a highway. the bridge tower is single-cylindrical and is 26m high constructed by concrete c50. the size of the bottom in bridge tower is 2.2m×7m. the main pier is in form of thin-w

14、all pier with the size of 8m×15.5m. cables are set symmetrically in each central lane separator of the bridge deck; meanwhile, 26 symmetrical cables are tied to each bridge tower with a total number of 52. the size of cross-section in each component part should be fixed under the bridge design

15、specifications. then a calculation model of cable-stayed bridge could be established in midas, software, and to conduct a combined calculation of in centre beneath the bridge. when all the prevalent calculations had been done, it was time that a calculation model in the process of staged constructio

16、n is built, which would act as a tool for designer to know the construction methods and procedure. the next step was to determine the forces in cables and to design of prestress in this partially cable-stayed bridge by whose expectancy and adjustments the bridge could reach an ideal working conditio

17、n. here came the last step to conclude this work, that is, the checks on the whole design. firstly, the check should focus on prestress concrete girder's performance when it was normally used under extreme condition and when its supporting capacity went through extreme one. it must base on the c

18、oordinating results of main beam's internal forces in the course of calculating global stress. secondly, the check on stress should depend on the coordinating results of internal forces in cables. lastly, the stiffness calculation in this design could be reached on the basis of deformation check

19、s in the main beam. key words: extradosed cable-stayed bridge; cantilever construction; design calculation 目 錄第一章 緒論11.1部分斜拉橋定義及其特點(diǎn)11.2國內(nèi)外部分斜拉橋的發(fā)展21.3部分斜拉橋的施工控制61.4本論文的主要工作6第二章 橋型方案總體設(shè)計(jì)82.1橋跨布置及尺寸擬定82.1.1主要設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)82.1.2本橋設(shè)計(jì)參考規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)82.1.3橋跨布置82.1.4索塔控制尺寸的確定102.1.5主梁控制尺寸的確定112.1.6斜拉索的總體設(shè)計(jì)132.2主要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)施工要點(diǎn)

20、152.2.1主梁施工方法及注意事項(xiàng)152.2.2橋塔和橋墩的設(shè)計(jì)與施工172.2.3斜拉索施工192.2.4支座和伸縮縫192.2.5橋面鋪裝設(shè)計(jì)20第三章 部分斜拉橋的整體受力計(jì)算213.1 midas整體計(jì)算模型的建立213.2模型的主要計(jì)算參數(shù)233.3 midas分階段計(jì)算模型的建立243.4恒載狀態(tài)計(jì)算結(jié)果273.4.1分階段模型的施工階段計(jì)算結(jié)果273.4.2分階段模型的成橋狀態(tài)下的恒載計(jì)算結(jié)果293.5活載狀態(tài)計(jì)算323.5.1汽車活載在midas中的輸入323.5.2主梁活載內(nèi)力結(jié)果323.5.3斜拉索的活載內(nèi)力353.6內(nèi)力組合373.6.1主梁的內(nèi)力包絡(luò)圖373.6.2主

21、梁的內(nèi)力組合38第4章 部分斜拉橋的主梁預(yù)應(yīng)力筋設(shè)計(jì)414.1部分斜拉索的索力確定方法414.2壓彎構(gòu)件預(yù)應(yīng)力估算的原理和方法424.3設(shè)計(jì)中的預(yù)應(yīng)力估算結(jié)果464.4體內(nèi)預(yù)應(yīng)力鋼筋的布束結(jié)果48第五章 部分斜拉橋的設(shè)計(jì)檢算515.1主梁檢算515.1.1主梁正截面強(qiáng)度檢算515.1.2主梁正截面抗裂性檢算535.1.3主梁剛度檢算545.1.4 持久狀況構(gòu)件的應(yīng)力驗(yàn)算（標(biāo)準(zhǔn)值組合）555.2斜拉索檢算565.2.1斜拉索的組合應(yīng)力檢算565.2.2疲勞檢算585.3檢算結(jié)論59第六章 主要材料數(shù)量匯總60第七章 設(shè)計(jì)心得總結(jié)61主要參考文獻(xiàn)62附錄1 midas軟件命令流63附錄2 實(shí)習(xí)報(bào)告

22、70 第一章 緒論1.1部分斜拉橋定義及其特點(diǎn) 部分斜拉橋（也稱為矮塔斜拉橋）是近些年來在斜拉橋基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新型的橋梁結(jié)構(gòu)形式，就其結(jié)構(gòu)特性而言，部分斜拉橋是介于連續(xù)梁橋與斜拉橋之間的一種新橋型，如果把連續(xù)梁橋歸類于剛性橋型，把斜拉橋歸類于柔性橋型，則部分斜拉橋?yàn)橐环N剛?cè)嵯酀?jì)的新橋型。部分斜拉橋具有鮮明的特點(diǎn): (1)美學(xué)景觀特征。部分斜拉橋主梁高度是連續(xù)梁橋的1/2左右，具有纖細(xì)、柔美的美學(xué)效果，克服了連續(xù)梁橋主梁高度過大帶來的壓迫感和橋梁上、下部結(jié)構(gòu)不協(xié)調(diào)的弊端。橋塔和斜拉索的設(shè)置使其具有斜拉橋宏偉、壯觀的感覺。 (2)跨徑布置靈活。部分斜拉橋可設(shè)計(jì)成單塔雙跨、雙塔三跨和多塔多跨等

23、不同的結(jié)構(gòu)形式。單孔跨徑在100-300m范圍內(nèi)為宜，克服了多塔斜拉橋所帶來的剛度不足和各跨相互影響的弊端，發(fā)揮了多跨連續(xù)梁橋的優(yōu)點(diǎn)，無論在單孔跨徑和總橋長設(shè)計(jì)方面均有較大的選擇空間。 (3)施工簡便。部分斜拉橋的施工方法與連續(xù)梁橋基本相同，可采用懸澆法施工。施工中不必進(jìn)行斜拉索二次索力調(diào)整。由于部分斜拉橋橋塔較矮，橋塔施工也沒有斜拉橋橋塔施工復(fù)雜。 (4)經(jīng)濟(jì)性好。通過國內(nèi)外己建成的部分斜拉橋造價(jià)分析，該橋型每延米造價(jià)與連續(xù)梁橋基本持平，低于一般斜拉橋造價(jià)，具有可觀的經(jīng)濟(jì)效益。既然部分斜拉橋是介于連續(xù)梁與斜拉橋之間的一種新型橋梁。因此它的受力特點(diǎn)與這兩種橋型既有聯(lián)系，又有區(qū)別。從總體上說，連

24、續(xù)梁是以梁的直接受彎、受剪來承受豎向荷載，斜拉橋是以梁的受壓和索的受拉來承受豎向荷載，而部分斜拉橋則是以梁的受彎、受壓和索的受拉來承受豎向荷載，因此三者的最大差別于梁的受力行為不同。研究梁的受力行為是研究部分斜拉橋的本質(zhì)。 部分斜拉橋的受力是以梁為主，索為輔，所以梁體高度介于梁式橋與斜拉橋之間，大約是同跨徑梁式橋的1/2倍或斜拉橋的2倍。截面一般采用變截面形式，特殊情況采用等截面。部分斜拉橋的橋塔一般采用實(shí)心截面。塔高為主跨的1/81/12，由于橋塔矮，剛度大，一般不考慮失穩(wěn)問題。梁上無索區(qū)較之一般斜拉橋要長，而且除了主孔中部和邊孔端部的無索區(qū)段之外，還有較明顯的塔旁無索區(qū)段。邊孔與主孔的跨度

25、比值較之斜拉橋要大。一般斜拉橋邊孔與主孔的跨度比值一般小于0.5，多數(shù)在0.4左右，而部分斜拉橋與一般連續(xù)梁(剛構(gòu))橋相似，為避免端支點(diǎn)出現(xiàn)負(fù)反力，邊孔與主孔的跨度之比一般會大于0.5，較合理的比值在0.6左右。 為了充分利用部分的高度，拉索多成扇形布置，拉索盡量向塔上部集中通過。塔頂索鞍的作用如同體外預(yù)應(yīng)力索的轉(zhuǎn)向點(diǎn)，斜拉索在轉(zhuǎn)向點(diǎn)一般被固定而無滑動。在建成的部分斜拉橋中，索鞍鞍座普遍采用雙套管結(jié)構(gòu)，即外鋼管埋設(shè)于混凝土塔內(nèi)，內(nèi)套管套在外鋼管中，斜拉索穿過內(nèi)鋼管，在兩側(cè)出口處設(shè)置抗滑錨頭頂緊內(nèi)管口，阻止內(nèi)管滑移。斜拉索在梁上宜布置在邊跨中及1/3中跨處。此外，部分斜拉橋由于塔較矮，塔頂水平位

26、移不會很大，因此沒有斜拉橋的特征構(gòu)件一端錨索。同時(shí)在拉索用量上，由于部分斜拉橋以梁受力為主，索只起輔助作用，而且索的安全系數(shù)采用較低，因此，其斜拉索的用量明顯比一般斜拉橋要少許多。部分斜拉橋結(jié)構(gòu)體系主要有塔梁固結(jié)、梁底設(shè)支座;塔墩固結(jié)、塔梁分離;塔梁墩固結(jié)三種形式。主梁和塔具有較大的剛度，容易設(shè)計(jì)成多塔橋梁。斜拉索可錨固于塔上，也可以索鞍形式通過橋塔。 一般認(rèn)為，當(dāng)斜拉橋的豎向荷載承擔(dān)率超過30%或斜拉索在活載作用下的力變化幅超過50mpa，即進(jìn)入斜拉橋范圍，斜索應(yīng)力取0.4倍的極限應(yīng)力，安系數(shù)取2.5。而在部分斜拉橋中，拉索應(yīng)力幅比一般斜拉橋中的應(yīng)力幅小。因其拉索的應(yīng)力采用體外預(yù)應(yīng)力索的容許

27、應(yīng)力，取0.6倍的極限應(yīng)力，安全系數(shù)1.67。此外，部分斜拉橋因?yàn)闃蛄旱膭偠认鄬^大，因此沒有斜拉索的主要特構(gòu)件一尾索。從橋梁的角度來看，部分斜拉橋其拉索相當(dāng)于連續(xù)梁負(fù)彎矩區(qū)混凝土開裂后鋼筋的作用，承擔(dān)拉力，主梁這時(shí)就是截面受壓區(qū)，但同梁橋相比，其自重小，跨徑大;同斜拉橋相比，拉索較少，水平分力就較小，從而使得主梁的軸向力也就相對較小。1.2國內(nèi)外部分斜拉橋的發(fā)展 部分斜拉橋是1988年法國工程師j.matlivat提出的一種結(jié)構(gòu)新思維和橋梁結(jié)構(gòu)形式。最初j.mat1ivat工程師將之命名為超配量體外索pc橋，他的主要設(shè)計(jì)構(gòu)思為跨度為100m的預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁和較低的索塔固結(jié)，斜拉索不是錨固在

28、索塔上，而是穿過設(shè)置在索塔上的索鞍而錨固于主梁。從外形上來說該方案與斜拉橋相似，而從受力特性方面來說，斜拉索則與預(yù)應(yīng)力混凝土體外索很相似，索鞍相當(dāng)于體外索的轉(zhuǎn)向塊，并且這些拉索的拉應(yīng)力變幅與一般的斜拉索相比大大的減少，因而可以不考慮拉索的疲勞而提高容許拉力值，同時(shí)拉索的豎向分力可以平衡梁體的自重引起的豎向荷載，可以達(dá)到減小主梁高度的目的，水平分力的作用與一般斜拉橋拉索水平分力作用一樣可以更好地抵消主梁靠索塔附近梁段負(fù)彎矩引起的拉力。雖然這個(gè)方案當(dāng)時(shí)沒有實(shí)施，但影響卻是深遠(yuǎn)的。 隨著橋梁技術(shù)的發(fā)展，橋梁結(jié)構(gòu)的兩大趨勢是十分明顯的，其一是結(jié)構(gòu)尺寸越來越輕薄，其二是在梁橋、拱橋、索式橋等基本橋型之間

29、組合，發(fā)展成為一種組合體系。組合體系橋梁極大地豐富了橋梁造型。組合體系橋中比較有代表性的是拱梁組合體系、斜拉一連續(xù)梁(剛構(gòu))體系等，其中部分斜拉橋就是介于斜拉橋和連續(xù)梁(剛構(gòu))之間的一種組合體系橋型，近二三十年來應(yīng)用較多，受到廣泛的關(guān)注。 從設(shè)計(jì)理論上看，部分斜拉橋是由pc梁變遷而來，其應(yīng)用pc橋體外索的概念，將鋼索偏心量從pc梁的有效高度內(nèi)擴(kuò)展到有效高度以外。由此，該橋型的跨徑較pc梁有較大的提高。部分斜拉橋的經(jīng)濟(jì)跨度為100-200m，復(fù)合結(jié)構(gòu)橋型主跨可以達(dá)到300m。由于這種新型結(jié)構(gòu)橋型具有造型美觀、景觀協(xié)調(diào)、技術(shù)先進(jìn)、低造價(jià)、施工簡便等優(yōu)點(diǎn)，目前在世界上己得到諸多國家的認(rèn)同和應(yīng)用。在日

30、本國，己作為中、長橋梁的主流橋型之一被廣泛應(yīng)用。在我國，在100-300m跨度的中、長橋梁中，該橋型有成為主流橋型之一的發(fā)展趨勢。部分斜拉橋正在世界范圍內(nèi)興起，部分斜拉橋的先驅(qū)當(dāng)由christian menn設(shè)計(jì)的著名的甘特(ganter)大橋，該橋的混凝土箱形梁由預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉板“懸掛”在非常矮的塔上。 圖1甘特(eanter)大橋，瑞士 然而，該橋得到廣泛的贊譽(yù)并不是因?yàn)槠浼夹g(shù)革新，而是因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)的優(yōu)美且與瑞士群山完美的結(jié)合、相互映襯(見圖1)。在甘特大橋之后，還有墨西哥的帕帕加約(papagayo)大橋、美國得克薩斯州的巴頓河(bar-ton creek)大橋及葡萄牙的索科雷多斯(so

31、corridos)大橋等等。具有代表意義的部分斜拉橋出現(xiàn)在日本，1994年日本建成了第一座真正意義上的部分斜拉橋小田原港橋(見圖2)， 圖2 小田原港(odawarablueway)橋，日本其跨度為(74+122+74)m，橋面寬13.0m，其后這種橋在日本得到迅速發(fā)展，先后建成了屋代南、北鐵路橋、沖原橋、蟹澤大橋、新唐柜大橋、木曾川橋等，至2001年，在近7年時(shí)間內(nèi)，日本己建了這種橋梁近20座，橋梁跨度從初期的122m發(fā)展至275m，橋?qū)拸?3m發(fā)展33m。除日本外，菲律賓于1999年建成了第二曼達(dá)一麥克坦大橋，其主跨為l85m，橋面寬21m，老撾也于2000年建成了巴色橋，其跨度為143m

32、，橋?qū)?1.8m。瑞士于1998年建成了森尼伯格橋(sunniberg bridge)，為5跨連續(xù)的部分斜拉橋，主跨達(dá)140m。韓國于2005年建成了pyung-yeo 2 gyo橋，該橋?yàn)轫n國第一座部分斜拉橋，其主跨為120m，雙塔雙索面;2006年建成了主跨110m的kack-hwa first橋，另外還有幾座部分斜拉橋正在建設(shè)中。 圖3 sunniberg bridge 圖4 韓國kack-hwa first橋 1995年，我國著名橋梁專家嚴(yán)國敏先生首次把這種橋型定義為“部分斜拉橋”，其含義是:在結(jié)構(gòu)性能上，斜拉索僅僅分擔(dān)部分荷載，還有相當(dāng)部分的荷載由梁的受彎、受剪來承受。“部分斜拉”即

33、源于斜拉索的斜拉程度。后來，國內(nèi)一些文章根據(jù)這種橋型塔高較矮的特點(diǎn)，又把它定義為部分斜拉橋或低塔斜拉橋。 2000年8月竣工的蕪湖長江公、鐵兩用大橋在我國首次采用后，2000年開工建設(shè)的漳州戰(zhàn)備大橋孔跨布置為(80.8+132+80.8)m，橋面寬27.0m，塔高16.5m。太原西北環(huán)高速公路汾河斜拉橋全長550米，主跨跨徑為150米，塔高28米，橋面寬26米，雙向四車道，結(jié)構(gòu)為單索面、梁塔固結(jié)、塔墩分離，在同類部分斜拉橋結(jié)構(gòu)中跨徑為中國第一。 2003年12月26日通過竣工驗(yàn)收的蘭州小西湖黃河大橋是僅隨其后第四座部分斜拉橋，孔跨布置為(82+136+82)m，橋面寬27.5m，塔高17m，雙

34、塔單索面，采用塔梁固結(jié)、塔梁與墩分離的結(jié)構(gòu)形式。 2004年10月19日，世界上單幅最寬的部分斜拉橋在銀川順利合龍，全橋長200 米，橋面寬60米。 我國的部分斜拉橋雖然起步稍晚，但發(fā)展勢頭迅猛。其中惠青黃河公路大橋位于山東省東北部，黃河下游。主橋跨徑布置為133十220+133米，塔梁墩固結(jié)，雙塔單索面，預(yù)應(yīng)力混凝土箱形主梁，橋?qū)?0m;主力組合下拉索的最大應(yīng)力幅為33.18mpa。江珠荷麻溪大橋則是江珠高速公路珠海段的一座特大橋，塔梁墩固結(jié)，主橋跨徑布置為125+230+125米，也為雙塔單索面，預(yù)應(yīng)力混凝土箱形主梁，橋?qū)?8.3米。在預(yù)應(yīng)力混凝土主梁結(jié)構(gòu)中，這兩座橋目前是最大跨徑的已建成

35、的部分斜拉橋。1.3部分斜拉橋的施工控制 橋梁施工控制是橋梁施工技術(shù)的重要組成部分，它以設(shè)計(jì)成橋狀態(tài)為實(shí)現(xiàn)目標(biāo)，在整個(gè)施工過程中，通過實(shí)時(shí)監(jiān)測橋梁結(jié)構(gòu)的實(shí)際狀態(tài)和環(huán)境狀況，獲得橋梁結(jié)構(gòu)實(shí)際狀態(tài)與理想狀態(tài)之間的差異，運(yùn)用現(xiàn)代控制理論，對誤差進(jìn)行識別、調(diào)整、預(yù)測，使橋梁施工狀態(tài)最大限度地接近理想狀態(tài)，從而保證橋梁結(jié)構(gòu)在施工過程中的安全，最終達(dá)到橋梁結(jié)構(gòu)成橋狀態(tài)滿足設(shè)計(jì)和施工規(guī)范要求。部分斜拉橋是介于連續(xù)剛構(gòu)(連續(xù)梁)橋與傳統(tǒng)斜拉橋之間的一種新型橋梁型式，在構(gòu)造、受力、施工控制上兼具以上兩種橋型的特點(diǎn)，但又存在很多差異。部分斜拉橋是高次超靜定結(jié)構(gòu)，其施工方法和安裝程序與成橋后的主梁線形和結(jié)構(gòu)內(nèi)力有密

36、切關(guān)系，特別是在施工中如果要進(jìn)行索力調(diào)整，這勢必引起主梁內(nèi)力和標(biāo)高的變化，再加上混凝土徐變、收縮的影響，使得混凝土部分斜拉橋在施工過程中受力十分復(fù)雜。因此，必須對部分斜拉橋拉索張拉噸位和主梁撓度、塔柱位移等施工控制參數(shù)的理論計(jì)算值，以及施工程序做出明確的規(guī)定，并在施工中加以有效的管理和控制，以確保部分斜拉橋在施工過程中結(jié)構(gòu)始終處于安全范圍內(nèi)，并在成橋后使主梁的線形符合設(shè)計(jì)要求，受力處于最優(yōu)狀態(tài)。由此可見，部分斜拉橋的施工控制是十分重要的。1.4本論文的主要工作 畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的在于培養(yǎng)畢業(yè)生綜合能力，靈活運(yùn)用大學(xué)所學(xué)的各門基礎(chǔ)課和專業(yè)課知識，并結(jié)合相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范，獨(dú)立的完成一個(gè)專業(yè)課題的設(shè)計(jì)工作。

37、設(shè)計(jì)過程中提高學(xué)生獨(dú)立的分析問題，解決問題的能力以及實(shí)踐動手能力，達(dá)到具備初步專業(yè)工程人員的水平，為將來走向工作崗位打下良好的基礎(chǔ)。 根據(jù)畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書要求是公路120m+220m+120m雙塔部分斜拉橋設(shè)計(jì)，從橋的受力性能、使用功能、施工難易程度、工程造價(jià)與工期等多方面進(jìn)行斜拉橋方案的設(shè)計(jì)，這里面包括主梁，主墩，索塔截面形式的設(shè)計(jì)。 在橋型方案確定以后，參照已建同類型橋梁的設(shè)計(jì)，進(jìn)行各部分構(gòu)件截面尺寸的初步擬定。通過建立合理的計(jì)算模型，利用midas軟件對該橋進(jìn)行計(jì)算模型的建立。通過初步計(jì)算，在滿足安全、適用、經(jīng)濟(jì)的前提條件下，進(jìn)行截面尺寸優(yōu)化設(shè)計(jì)；同時(shí)根據(jù)規(guī)范要求，對最終選取的截面進(jìn)行檢算

38、工作，檢算內(nèi)容包括抗壓，抗彎，抗裂等。 此外，為了盡可能地了解橋梁施工方法，以便為本畢業(yè)設(shè)計(jì)服務(wù)。在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中，去橋梁施工現(xiàn)場進(jìn)行現(xiàn)場的參觀，近距離的感受橋梁的建設(shè)施工過程。讓我得到了更多的有關(guān)施工方面的知識，并把它們整理成了畢業(yè)實(shí)習(xí)報(bào)告。 第二章 橋型方案總體設(shè)計(jì)2.1橋跨布置及尺寸擬定 本設(shè)計(jì)為公路120m+220m+120m雙塔部分斜拉橋設(shè)計(jì)，方案采用預(yù)應(yīng)力混凝土變截面連續(xù)梁結(jié)構(gòu)。2.1.1主要設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo) 1、公路等級：高速公路。 2、橋梁結(jié)構(gòu)形式：雙塔三跨預(yù)應(yīng)力混凝土單索面部分斜拉橋。 3、設(shè)計(jì)荷載：公路i級荷載。 4、橋面坡度：橋面縱向按平坡設(shè)計(jì)；車行道設(shè)雙向2.0橫坡。

39、5、橋面布置： 主橋?qū)挾?5.50米0.5米（防撞護(hù)欄）10.75米（行車道）3.00米（中間帶）10.75米（行車道）主橋0.5米（防撞護(hù)欄） 6、橋面鋪裝及防水： 1cm瀝青混凝土磨耗層防水粘結(jié)層+10cm厚的鋼纖維水泥砼(鋼纖維含量為80kg/)無機(jī)滲透結(jié)晶型防水層。 7、 施工方法： 主梁0#段采用托架施工，邊跨端部采用滿堂支架法施工，其余梁段采用掛籃懸臂澆筑施工。2.1.2本橋設(shè)計(jì)參考規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn) 1、公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范jtg d60-2004 2、公路斜拉橋設(shè)計(jì)細(xì)則jtg/t d65-01-2007 3、公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范jtg d622004 4、公路橋涵地

40、基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范jtg d63-20072.1.3橋跨布置 根據(jù)所選題目要求的主跨跨度和邊跨跨度完成橋跨布置工作。主要是要完成對立面、橫斷面、平面的布置工作，總的布跨原則有如下幾點(diǎn)： 1.結(jié)構(gòu)縱向布置時(shí)應(yīng)根據(jù)參考地形線確定墩、塔的樁位；結(jié)構(gòu)橫向布置按設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)要求確定。 2.橋跨布置中應(yīng)根據(jù)斜拉橋結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和參考地面線、橋面線確定合理的索塔高度。 3.橋跨布置中應(yīng)調(diào)研部分梁斜拉橋的實(shí)例資料，確定主梁的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段長度（標(biāo)準(zhǔn)索距），根據(jù)部分斜拉橋受力特點(diǎn)擬定主梁無索段索距，橋塔索距等基本設(shè)計(jì)參數(shù)。 在滿足以上原則的前提下，根據(jù)自己的實(shí)際情況對橋跨進(jìn)行了如下布置： 1、立面 從預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁的受力

41、特點(diǎn)來分析，連續(xù)梁的立面應(yīng)采取變高度布置為宜；在恒、活載作用下，支點(diǎn)截面將出現(xiàn)較大的負(fù)彎矩，從絕對值來看，支點(diǎn)截面的負(fù)彎矩往往大于跨中截面的正彎矩，因此，采用變高度梁能較好地符合梁的內(nèi)力分布規(guī)律，另外，變高度梁使梁體外形和諧，節(jié)省材料并增大橋下凈空。但是，在采用頂推法、移動模架法、整孔架設(shè)法施工的橋梁，由于施工的需要，一般采用等高度梁。等高度梁的缺點(diǎn)是：在支點(diǎn)上不能利用增加梁高而只能增加預(yù)應(yīng)力束筋用量來抵抗較大的負(fù)彎矩，材料用量多，但是其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)構(gòu)造簡單、線形簡潔美觀、預(yù)制定型、施工方便。但是等高度梁一般只適用于小跨度橋梁。另外采用有支架施工，逐跨架設(shè)施工、移動模架法和頂推法施工的橋較多采用

42、等截面布置。而在此設(shè)計(jì)中邊中跨都比較大，因此結(jié)合以上的敘述，所以本設(shè)計(jì)中采用懸臂現(xiàn)澆施工方法，變截面的梁且采用二次拋物線變化規(guī)律。 2、橫截面 橫截面的設(shè)計(jì)主要是確定橫截面布置形式，包括主梁截面形式、主梁間距、主梁各部尺寸；它與橋體系在立面上布置、建筑高度、施工方法、美觀要求以及經(jīng)濟(jì)用料等等因素都有關(guān)系。 當(dāng)橫截面的核心距較大時(shí)，軸向壓力的偏心可以愈大，也就是預(yù)應(yīng)力鋼筋合力的力臂愈大，可以充分發(fā)揮預(yù)應(yīng)力的作用。箱形截面就是這樣的一種截面。此外，箱形截面這種閉合薄壁截面抗扭剛度很大，對于彎橋和采用懸臂施工的橋梁尤為有利；同時(shí)，因其都具有較大的面積，所以能夠有效地抵抗正負(fù)彎矩，并滿足配筋要求；箱形

43、截面具有良好的動力特性；再者它收縮變形數(shù)值較小，因而也受到了人們的重視?？傊?，箱形截面是大、中跨預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁最適宜的橫截面形式。 常見的箱形截面形式有：單箱單室、單箱雙室、雙箱單室、單箱多室、雙箱多室等等。 本設(shè)計(jì)是一座一級公路部分斜拉橋，且由于索的原因，本次橋梁設(shè)計(jì)中采用的橫截面形式為單箱三室的截面形式。 3、橋面 公路橋面構(gòu)造包括行車道鋪裝、排水防水系統(tǒng)、人行道（或安全帶）、緣石、欄桿、護(hù)欄、照明燈具和伸縮縫等；橋面構(gòu)造對橋梁的主要結(jié)構(gòu)起保護(hù)作用，使橋梁能正常使用。整個(gè)橋面設(shè)計(jì)尺寸為：主橋?qū)挾?5.50米0.5米（防撞護(hù)欄）10.75米（行車道）3.00米（中間帶）10.75米（行車道）主

44、橋0.5米（防撞護(hù)欄），同時(shí)，為了利于橋面排水在本橋中設(shè)置了車行道設(shè)雙向2.0橫坡（本橋未考慮縱向坡度）。橫坡設(shè)置的形式有：鋪裝時(shí)設(shè)三角墊層；行車道板做成斜面；再墩臺頂部設(shè)置橫坡。這三種形式各有優(yōu)劣，工程實(shí)際中應(yīng)根據(jù)具體情況選擇。在本設(shè)計(jì)中我采用的是將行車道板做成斜面的這種方法。2.1.4索塔控制尺寸的確定 索塔的結(jié)構(gòu)形式用鋼結(jié)構(gòu)或鋼筋混凝土制作，根據(jù)需要也可采用預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)。索塔的結(jié)構(gòu)形式應(yīng)根據(jù)斜拉索的布置、橋面寬度以及跨度等因素決定。在順橋方向有柱形、a形和倒y形。a形和倒y形索塔在順橋向剛度較大，有利于承受索塔兩側(cè)斜拉索的不平衡拉力。在橫橋向，可分為單柱形、雙柱形、斜腿門形、倒v形及

45、倒y形等。單柱形配以單面索體系適于設(shè)有中央分車帶的公路橋。其優(yōu)點(diǎn)是:外形簡潔、結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)。缺點(diǎn)是:要求主梁有較高的抗扭剛度。設(shè)計(jì)時(shí)要注意:考慮索塔截面尺寸時(shí)，應(yīng)盡量減小所占橋面寬度，順橋向索塔下端尺寸也應(yīng)盡量減小，只要滿足一般應(yīng)力要求即可;索塔的上部則應(yīng)滿足斜拉索錨固或索鞍安裝的要求。倒v形或倒y形索塔，斜拉索可為單面索或雙斜面索。根據(jù)以上原則，在本次設(shè)計(jì)中采用的是單柱形單索面橋塔，設(shè)置于橋面中間帶。 部分斜拉橋的塔高要比斜拉橋低得多。雙塔三跨公路斜拉橋的橋塔高跨比一般為1/5-1/4，鐵路斜拉橋則大一些一般為1/3。作為公路部分斜拉橋的小田原港橋、沖原橋以及蟹澤大橋的橋塔高跨比為1/11.5,

46、 1/11.2以及1/7.5, 鐵路部分斜拉橋的屋代南北橋?yàn)?/8.7以及1/9.0。因此，部分斜拉橋的橋塔高跨比一般為1/12-1/8之間，與懸索橋主纜的垂跨比相當(dāng)。主塔高度的增加，主梁的豎向位移和彎矩都減小，塔根彎矩也減小，主塔顯得更安全，但拉索應(yīng)力變幅有一定程度的增長。因此在拉索疲勞不受影響的情況下可以適當(dāng)?shù)卦龃笾魉母叨?，以改善結(jié)構(gòu)受力。在本設(shè)計(jì)中主跨的長度為220m，按照上面的布置原則我選取塔高為29m，這個(gè)高度約為主跨的1/7.6，滿足布置要求。2.1.5主梁控制尺寸的確定 1.無索區(qū)段長度的確定 部分斜拉橋梁上無索區(qū)較之一般斜拉橋要長。與斜拉橋不同，部分斜拉橋有明顯的3處無索區(qū)段

47、:中跨跨中無索區(qū)段；邊跨邊部無索區(qū)段；塔根部無索區(qū)段?，F(xiàn)代密索體系斜拉橋沿橋縱向全布索，無索區(qū)長度很小。由于部分斜拉橋索塔較矮，如果在中跨跨中和邊跨邊部布索，那么斜拉傾角較小，對主梁提供的豎向反力較小，起不到斜拉索的作用。 另外，部分斜拉橋主梁是跨內(nèi)由多點(diǎn)彈性支承的連續(xù)梁和連續(xù)剛構(gòu)體系，索塔處主梁梁高大，且有支座或橋墩支承，不需設(shè)置拉索。跨中和塔跟無索區(qū)長度，當(dāng)主梁剛度不變時(shí)，跨中無索區(qū)對主跨結(jié)構(gòu)的影響比較明顯，無索區(qū)越長，跨中彎矩和位移越大。塔旁無索區(qū)長度的增大造成中跨主梁跨中豎向位移和彎矩都同步增加，并且增長的幅度較大;而邊跨最大彎矩變化不大，最大豎向位移變化較大，無索區(qū)長度增加也造成斜拉

48、索最大應(yīng)力變幅增加，但對主塔自身影響較小。而且只有剛梁柔塔類部分斜拉橋才設(shè)置無索區(qū)段，柔梁剛塔類部分斜拉橋?qū)τ谛崩瓨?，同樣存在這樣的情況。早期稀疏索的斜拉橋，由于主梁剛度較大，所以索距較大，而且塔根和跨中設(shè)有無索區(qū)段；而近代密索體系斜拉橋，由于主梁相對剛度較小，主梁根部和跨中一般都沒有所謂的無索區(qū)段(僅獨(dú)塔斜拉橋的邊跨設(shè)有無索區(qū)段)。 可以得出結(jié)論，部分斜拉橋的主梁設(shè)置無索區(qū)段是因?yàn)槠鋭偠容^大的原因也正是由于這個(gè)原因，部分斜拉橋主梁無索區(qū)段是與主梁剛度有關(guān)的，主梁剛度大，無索區(qū)段長些，主梁剛度小則無索區(qū)段小些。部分斜拉橋的無索區(qū)段與跨徑之間不存在合適比例的問題。在通常的設(shè)計(jì)當(dāng)中，部分斜拉橋主梁

49、上無索區(qū)的長度，索塔附近宜取0.15-0.20倍主跨跨徑；中跨跨中宜0.2-0.35倍中跨跨徑；邊跨部宜取0.2-0.35倍邊跨跨徑。根據(jù)這些原則綜合分析后，本次設(shè)計(jì)的無索區(qū)長度為塔根部分為38m,跨中部分為40m,邊跨部分是30m，有索區(qū)長度都是52m對稱布置。 2.主梁的立面布置 部分斜拉橋是由塔、梁、墩和索四種基本構(gòu)件組成的組合體系橋，不同的結(jié)合方式產(chǎn)生不同的結(jié)構(gòu)體系。根據(jù)部分斜拉橋自身的特點(diǎn)和塔、梁、墩、索的不同結(jié)合方式，可將部分斜拉橋劃分為三種基本型式:塔墩梁互為固結(jié)的剛構(gòu)體系、塔梁固結(jié)、塔墩分離的塔梁固結(jié)體系、塔墩固結(jié)、塔梁分離的支承體系，不同的結(jié)構(gòu)體系形成了不同的立面布置形式。梁

50、按支承式分為連續(xù)梁和連續(xù)剛構(gòu)形式。主梁結(jié)構(gòu)體系和布置方式應(yīng)根據(jù)橋位處地質(zhì)、地形、水文、孔跨布置、通航要求、支座噸位、施工方法及結(jié)構(gòu)體系受力狀等因素綜合分析后確定。在相同的條件下，由于主梁結(jié)構(gòu)體系和支承條件不同使主梁、內(nèi)力和變形也隨之改變。 3.主梁端部構(gòu)造設(shè)置 由于部分斜拉橋主梁邊跨端部無斜拉索布置，有較長的無索區(qū)段，主梁部處理方式與連續(xù)梁相同。當(dāng)邊中跨比值較小時(shí)，為了克服邊支點(diǎn)的負(fù)反力，可在邊跨端橫梁上壓重，將引橋支座設(shè)置在邊跨端部牛腿上作為平衡重。 4.主梁高度沿縱橋向的變化 部分斜拉橋的主梁高度沿縱橋向可采用等截面和變截面形式，當(dāng)主跨小100m時(shí)可采用等截面形式，與斜拉橋主梁相似，但這種

51、形式比較少。日本屋代南橋、屋代北橋、保津橋等主跨均在100m左右，采用的都是等截面預(yù)力混凝土箱梁。部分斜拉橋主跨大于100m時(shí)，采用變截面形式，與大跨徑連續(xù)梁(剛構(gòu))相似。部分斜拉橋主梁采用變截面形式的較多，變截面更能符梁的受力分布規(guī)律。因部分斜拉橋大多數(shù)采用懸臂澆筑法施工，變截面梁與工的受力狀態(tài)吻合，它是最經(jīng)濟(jì)的布置形式，變截面梁的梁底變化規(guī)律可采二次拋物線。在邊跨有支架現(xiàn)澆段和中跨合龍段附近，為方便施工，多數(shù)采直線段。本設(shè)計(jì)從橋墩向外70m采用以二次拋物線變化的變截面，其他區(qū)域采用不變的等高粱。 5.橫截面布置 部分斜拉橋主梁受力性能與連續(xù)梁(剛構(gòu))橋相似，以主梁的受彎、受剪來承受豎向荷載

52、，同時(shí)還要承受斜拉索提供的水平壓力，因此部分斜拉橋主梁截面型式選擇時(shí)要考慮抗彎、抗剪能力強(qiáng)，整體截面剛度大的截面形式，同還要考慮扭矩的傳遞、拉索的布置、主梁對拉索力的傳遞和拉索在主梁的錨構(gòu)造等問題。主梁的截面形式要方便拉索的張拉和錨固，滿足體內(nèi)預(yù)應(yīng)力的布設(shè)要求懸臂現(xiàn)澆施工工藝的要求。部分斜拉橋主梁截面與預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁(剛構(gòu))橋相似，多采用箱梁截面，根據(jù)橋梁寬度不同可采用單箱單室、單箱雙室、單箱三室和雙箱雙室等形式，根據(jù)箱梁懸臂長短分為大懸臂箱梁和小懸臂箱梁。箱梁腹板可設(shè)置為直立、傾斜和曲線等形式斜拉索在主梁內(nèi)的錨固位置隨索塔和拉索的布置型式而變化，可布置于箱梁部也可布置于箱梁外部。在本設(shè)計(jì)中，采用了如下圖所示的單箱三室大懸臂橫斷面單箱三室大懸臂橫斷面。 圖 2-1主梁截面示意圖（單箱三室） 通過以上的敘述我最終將主梁設(shè)計(jì)如下：此橋是塔墩梁互為固結(jié)的方式，主墩點(diǎn)處梁高6.4m，跨中斷面梁高4m，梁體下緣按二次拋物線變化，箱梁頂寬25.5m，箱梁外腹板箱是垂直的，梁箱底寬15.25m；斜拉索布置在中室。主梁除支點(diǎn)處設(shè)隔墻外，每根拉索錨固點(diǎn)處均設(shè)有隔墻，間距4.0m左右。具體數(shù)據(jù)見畢業(yè)設(shè)計(jì)圖紙中的主梁分塊圖中的表格。2.1.6斜拉索的總體設(shè)計(jì) 拉索是部分斜拉橋的主要承重構(gòu)件之一，對結(jié)構(gòu)整體剛度和經(jīng)濟(jì)合理性要作用。一方面，斜拉索起體外預(yù)應(yīng)力索、平衡支點(diǎn)負(fù)彎矩、降低剛構(gòu)橋