大跨斜腿剛構(gòu)計(jì)算書

1、摘要摘要本設(shè)計(jì)為燕子峽大橋施工圖設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)荷載為公路-級，抗震烈度為度；無通航要求。結(jié)合橋址處地形、地貌、地質(zhì)、水文等情況，擬定出三個比選方案，分別是預(yù)應(yīng)力混凝土斜腿剛構(gòu)橋、預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋及鋼管混凝拱橋；依據(jù)安全、適用、經(jīng)濟(jì)、美觀的原則確定預(yù)應(yīng)力混凝土斜腿剛構(gòu)橋?yàn)橥扑]方案，跨徑布置為62m+136m+62m=165m，截面為單箱雙室。采用懸臂澆注施工方法。擬定主梁縱、橫斷面尺寸；采用 MIDAS/CIVIL6.71 結(jié)構(gòu)分析程序計(jì)算施工階段和成橋后的主梁各控制截面的恒載內(nèi)力、活載內(nèi)力、溫度內(nèi)力，分別按承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)進(jìn)行荷載效應(yīng)組合；估算預(yù)應(yīng)力鋼束數(shù)量并確定束數(shù)；布置鋼

2、束位置；對各控制截面進(jìn)行強(qiáng)度、應(yīng)力驗(yàn)算，各項(xiàng)驗(yàn)算均滿足公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范要求?！娟P(guān)鍵詞】：預(yù)應(yīng)力混凝土斜腿剛構(gòu)橋；懸臂澆注施工；作用效應(yīng)組合；預(yù)應(yīng)力筋的布置；方案比選I目目 錄錄一一 概述概述.1二二 橋型設(shè)計(jì)方案比選橋型設(shè)計(jì)方案比選.31 設(shè)計(jì)方案比選概述.32 方案論證.4三三 技術(shù)指標(biāo)及設(shè)計(jì)資料技術(shù)指標(biāo)及設(shè)計(jì)資料.91 技術(shù)指標(biāo).92 橋位地形、地質(zhì)等資料.93 材料參數(shù).10四四 結(jié)構(gòu)體系及尺寸擬定結(jié)構(gòu)體系及尺寸擬定.131 設(shè)計(jì)總說明.132 橋梁結(jié)構(gòu)體系.133 橋梁截面形式.154 斜腿底座及橋臺方案.17五五 MIDAS 建模及施工方案建模及施工方案 .1

3、81 模型分析.182 施工技術(shù)研究.20六六 結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算.211 計(jì)算原則.212 計(jì)算程序簡介.213 坐標(biāo)系.214 截面特性.215 恒載計(jì)算.226 位移變形與支承反力的研究.237 荷載組合及內(nèi)力計(jì)算.258 結(jié)構(gòu)恒載內(nèi)力計(jì)算.289 結(jié)構(gòu)活載內(nèi)力計(jì)算.31七七 預(yù)應(yīng)力筋的布置預(yù)應(yīng)力筋的布置.35II1 計(jì)算原則.352 計(jì)算原理及方法.353 預(yù)應(yīng)力鋼束布置原則.354 主梁，斜腿的配束.36八八 結(jié)構(gòu)驗(yàn)算結(jié)構(gòu)驗(yàn)算.421 短暫狀況應(yīng)力驗(yàn)算.422 持久狀況應(yīng)力驗(yàn)算.443 撓度驗(yàn)算.46九九 手算內(nèi)容手算內(nèi)容.481 20M分段釋放預(yù)應(yīng)力先張法空心板的設(shè)計(jì) .48

4、2 偏心橋墩的設(shè)計(jì)計(jì)算.57十十 總結(jié)總結(jié).631 總結(jié).632 設(shè)計(jì)體會.63致謝致謝.65參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn).663一一 概述概述1 1、課題題目及來源、目的、意義、課題題目及來源、目的、意義（1） 課題題目及來源 題目：燕子峽大橋施工圖設(shè)計(jì)來源：該課題作為多屆畢業(yè)生的畢業(yè)設(shè)計(jì)題目，是張海龍教授根據(jù)以往的實(shí)際工程改設(shè)而來的，因而更具實(shí)際意義。（2） 課題目的畢業(yè)設(shè)計(jì)是本科生的一個重要教學(xué)環(huán)節(jié)，通過畢業(yè)設(shè)計(jì)可以把本科階段所學(xué)的知識串聯(lián)起來，加以綜合思考，得以應(yīng)用，從而起到全面訓(xùn)練的目的。（3） 課題意義根據(jù)設(shè)計(jì)使用的原始依據(jù)及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，技術(shù)規(guī)范及其它參考資料，擬定尺寸，進(jìn)行方案比較，完成選定橋

5、型上下部結(jié)構(gòu)的受力計(jì)算及配筋設(shè)計(jì)，主要材料數(shù)量的計(jì)算，繪制工程圖。通過這個過程熟悉橋梁設(shè)計(jì)的過程，特點(diǎn)，掌握橋梁的基本概念與橋規(guī)的基本內(nèi)容，增強(qiáng)綜合運(yùn)用各種所學(xué)知識的的能力。2 2、預(yù)計(jì)達(dá)到的目標(biāo)、技術(shù)指標(biāo)、完成課題的方案及主要措施、預(yù)計(jì)達(dá)到的目標(biāo)、技術(shù)指標(biāo)、完成課題的方案及主要措施（1）預(yù)計(jì)達(dá)到的目標(biāo)完成尺寸的擬定，模型的建立及工程圖紙的繪制，保證結(jié)構(gòu)在施工階段及使用階段能夠滿足規(guī)范要求。（2）關(guān)鍵理論和技術(shù)斜腿剛架的計(jì)算方法，規(guī)范（3）技術(shù)指標(biāo)（1） 、橋梁跨徑：260m（2） 、橋面凈寬：凈-15+2*1.0 人行道（3） 、橋跨跨徑：62+136+62m4（4） 、橋面橫坡：1%（5）

6、 、設(shè)計(jì)荷載：公路一級；人群荷載 3.5KN/m2（6） 、氣溫：最高月平均氣溫 380C，最低月平均氣溫-50C（7） 、縱坡：1%，橋面中心為變坡點(diǎn)。（8） 、設(shè)計(jì)水位：175.00，枯水位 139.50，最低巖頂標(biāo)高 125.00，路面標(biāo)高195.0353、該橋的具體情況如下所示：、該橋的具體情況如下所示：1.橋址特征橋址處該河河床斷面呈 “V”字型峽谷斷面，地質(zhì)是粉砂巖。2.橋址水文橋位跨越燕子峽，橋面距河谷底 70 米，設(shè)計(jì)水位：175.00，枯水位：139.50，最低巖頂標(biāo)高 125.00，路面標(biāo)高 195.035，橋梁設(shè)計(jì)標(biāo)高由路線縱坡控制，水位不控制設(shè)計(jì)標(biāo)高。3.氣象橋址區(qū)位于

7、亞熱帶大陸季風(fēng)性溫濕氣候地區(qū)，具有四季分明，無霜期長，日照充足，水源充足，濕光同季，雨熱同季的氣候特征。年平均氣溫 15, 最高月平均氣溫 38 度，最低月平均氣溫-5 度。本區(qū)雨量充沛，年平均降水量為1223.8mm，雨水集中在 410 月份，實(shí)測最大 24 小時降雨量為 344mm（1989年 8 月） 。4.航運(yùn)該河流屬不通航河流5.地震地震基本烈度：根據(jù)建設(shè)部震發(fā)辦（1992）160 號，查湖北省地震基本烈度區(qū)劃圖 ，路線所處區(qū)域地震基本烈度為度，根據(jù)公路工程抗震設(shè)計(jì)規(guī)范（JTJ004-89） ，燕子峽大橋按度設(shè)防。5二二 橋型設(shè)計(jì)方案比選橋型設(shè)計(jì)方案比選1 1 設(shè)計(jì)方案比選概述設(shè)計(jì)方

8、案比選概述為了獲得經(jīng)濟(jì)、安全、適用及美觀的橋梁設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)者需要運(yùn)用豐富的橋梁理論和實(shí)踐知識，依據(jù)相應(yīng)的方法與步驟，進(jìn)行深入細(xì)致的分析研究工作。對于一定的建橋條件，盡可能的做出基本滿足要求的多種不同的設(shè)計(jì)方案，只有通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)等方面的綜合比較，才能科學(xué)地得出較為完美的優(yōu)化設(shè)計(jì)。預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土斜腿剛構(gòu)橋是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的一種結(jié)構(gòu)類型，它具有鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的所有特點(diǎn)，即混凝土集料可以就地取材，因而成本低；耐久性好，維修費(fèi)用少；材料可塑性強(qiáng)，可以按照設(shè)計(jì)意圖做成各種形狀的結(jié)構(gòu)，可以采用裝配式結(jié)構(gòu)，工業(yè)化程度高，既提高了工程質(zhì)量又加快了施工速度；整體性好，結(jié)構(gòu)剛度大，變形?。辉肼曅〉?。預(yù)應(yīng)力混凝土斜腿

9、剛構(gòu)橋的主要特點(diǎn)是：(1) 預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，由于能夠充分利用高強(qiáng)度材料，所以構(gòu)件的截面小，自重的彎矩占總彎矩的比例大大下降，橋梁的跨越能力得到提高。(2) 與鋼筋混凝土梁橋相比，一般可節(jié)省鋼材 30%40%，跨徑越大節(jié)省越多。(3) 全預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋在使用階段不出現(xiàn)裂縫，即使部分預(yù)應(yīng)力混凝土梁在常遇荷載下也不出現(xiàn)裂縫，鑒于全截面參加工作，梁的剛度就比通常開裂的鋼筋混凝土梁要大。因此，預(yù)應(yīng)力混凝土梁可以顯著減小建筑高度，使大跨徑橋梁做得輕柔美觀。由于能消除裂縫，這就擴(kuò)大了對多種橋型得適應(yīng)性，并提高了結(jié)構(gòu)的耐久性。(4) 預(yù)應(yīng)力技術(shù)的采用，不但使鋼橋采用的一些施工方法在預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋中得到了

10、新的發(fā)展與應(yīng)用，如懸臂拼裝、頂推法和旋轉(zhuǎn)施工法；而且為現(xiàn)代預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)提供最有效的接合和拼裝手段?？筛鶕?jù)需要在結(jié)構(gòu)縱斷面和豎向任意分段，施加預(yù)應(yīng)力，既可集成理想的整體。此外還發(fā)展了逐段或逐孔現(xiàn)澆施工方法。方案比選基本原則：安全、適用、經(jīng)濟(jì)、美觀。根據(jù)自然條件和技術(shù)條件，6因地制宜，設(shè)計(jì)時應(yīng)盡量考慮采用新技術(shù)、新材料、新工藝。橋梁必須實(shí)用，要有足夠的承載能力，能保證行車的暢通、舒適和安全；既滿足當(dāng)前的需要，又考慮到未來交通的發(fā)展；橋梁建筑不僅是交通工程中的重點(diǎn)建筑物，而且也是美化環(huán)境的點(diǎn)綴品，所以設(shè)計(jì)必須精心方案比選、精心設(shè)計(jì)、精心施工，以期求得在增加投資不多的條件下，最大程度的取得橋梁美觀的

11、效果。2 2 方案論證方案論證（1）初擬方案序號主橋橋型跨徑組合（m）1斜腿剛架橋62+136+62m2連續(xù)梁橋75+140+75m3下承式鋼管混凝土拱橋290方案一：預(yù)應(yīng)力混凝土斜腿剛架橋（推薦方案）方案一：預(yù)應(yīng)力混凝土斜腿剛架橋（推薦方案）1、立面布置橋型采用斜腿剛構(gòu)體系，橋梁跨徑為 62.0m+126.0m+62.0m，橋主梁采用單箱雙室截面，斜腿采用雙室空心矩形截面。橋面板為兩側(cè)各 1.0m 的人行道（包括 0.4m 的欄桿）和 15m 的行車道，共 17m。斜腿的傾角為 50o。2、 構(gòu)造特點(diǎn)斜腿剛構(gòu)橋的兩端具有較長的伸臂長度，通過調(diào)整邊跨與中跨的跨長比，可以使兩端支座成為單向受壓鉸

12、支座而不致向上起翹，從而改善行車條件，同時在恒載作用下邊跨對主跨的跨中彎矩也能起到卸載作用，有利于將主跨的梁高減薄。斜腿剛架橋的壓力線和拱相似，彎矩比門式剛架小，主梁跨徑縮短，支承反力有所增加，可用較小的主梁跨度來跨越深谷或其他線路，它的造型美觀，施工較拱橋簡單，為了減少跨中的正彎矩和撓度，并有利于采用懸臂施工，也可做成兩端帶斜桿的形式。剛架橋的節(jié)點(diǎn)系指斜腿與主梁相連接的部位，稱隅節(jié)點(diǎn)，該節(jié)點(diǎn)須具有強(qiáng)7大的剛性，以保證主梁和斜腿的可靠連接，角隅節(jié)點(diǎn)和主梁相連接的截面受有很大的負(fù)彎矩，因此節(jié)點(diǎn)內(nèi)緣混凝土?xí)a(chǎn)生很高的壓應(yīng)力，而節(jié)點(diǎn)外緣的拉力則由鋼筋承擔(dān)，壓力和拉力形成一對巨大的對角壓力對隅節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生

13、不利的劈裂作用。3、受力特點(diǎn)剛架橋在豎向荷載作用下，斜腿除受壓外，還承受彎矩，是壓彎構(gòu)件，剛架橋在豎向荷載作用下，會產(chǎn)生水平推力，由于其大多數(shù)是超靜定結(jié)構(gòu)，所以在混凝土收縮，溫度變化，墩臺的不均勻沉陷和預(yù)應(yīng)力作用下，會產(chǎn)生次應(yīng)力，在施工過程中，當(dāng)結(jié)構(gòu)體系發(fā)生轉(zhuǎn)換時，徐變也引起附加內(nèi)力。4、優(yōu)缺點(diǎn)外形尺寸小，橋下凈空大，橋下視野開闊，混凝土用量少，但鋼筋的用量較大。從橋梁美學(xué)方面來說，在視覺上比較美觀，適合做風(fēng)景區(qū)的橋型。方案二：預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋方案二：預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋1.孔徑布置（圖 2-1）本方案為三跨一聯(lián)預(yù)應(yīng)力混凝土變截面連續(xù)梁結(jié)構(gòu)，其孔徑布置為75+140+75 m，全長 290

14、 m，設(shè)計(jì)主跨為 140 m。連續(xù)梁橋有做成三跨一聯(lián)的，也有做成多跨一聯(lián)的，但一般不超過六跨。對于橋梁分孔，往往要受以下要求的制約：若采用三跨不等的橋孔布置，一般邊跨長度可取為中跨的 0.50.8 倍，這樣可使中跨跨中不致產(chǎn)生異號彎矩，此方案邊跨比為 0.54。此外，邊跨跨長與中跨跨長之比還與施工方法有著密切的聯(lián)系，對于采用現(xiàn)場澆筑的橋梁，邊跨長度取為中跨長度的 0.8 倍時是較為經(jīng)濟(jì)合理的。但若采用懸臂法施工則不然。本設(shè)計(jì)的跨度組合，基本符合以上原理要求。2.上部構(gòu)造8本設(shè)計(jì)是一座公路連續(xù)箱型梁橋，采用的是單箱雙室的橫截面形式。橋面全寬則采用整幅(21.0+15.0)m 的設(shè)計(jì)形式，橋面全寬

15、 17 m。對于梁高的設(shè)計(jì)，本設(shè)計(jì)采用變高度的直線梁，支點(diǎn)處梁高 5.5 m，跨中梁高為 2.3 m。箱型截面的頂板和底板是結(jié)構(gòu)承受正負(fù)彎矩的主要工作部位。本設(shè)計(jì)中采用了雙面配筋，且梁底由支點(diǎn)處以拋物線的形式向跨中變化。底板在支點(diǎn)厚 90 cm，在跨中厚 32 cm；頂板在支點(diǎn)厚 40 cm，在跨中厚 28 cm。支點(diǎn)處橫隔板厚250 cm。本設(shè)計(jì)中箱型梁腹板厚度在支座處為 100 cm，跨中處為 85 cm。在頂板與腹板接頭處須設(shè)置梗腋，在本設(shè)計(jì)中根據(jù)箱室的外形設(shè)置了寬 30 cm，長 90 cm 的上部梗腋，而下部則采用了 1:1 的梗腋，取為 3030 cm 的尺寸。3.施工方法本橋采用

16、懸臂澆注施工方法。方案三：下承式鋼管混凝土拱橋方案三：下承式鋼管混凝土拱橋1、立面布置主橋采用鋼管混凝土拱橋，跨徑為 290m,主拱肋分為兩片，每片由四根上下弦 mm 的鋼管和 mm 的腹桿鋼管組成四肢桁式斷面。900 10350 102、構(gòu)造特點(diǎn)鋼管混凝土是在薄壁鋼管內(nèi)填充混凝土而形成的一種復(fù)合材料，它一方面借助內(nèi)填混凝土增強(qiáng)了鋼管壁的穩(wěn)定性，同時利用鋼管對核心混凝土有套箍作用，使核心混凝土處于三向受壓狀態(tài)，從而使其具有較高的抗壓強(qiáng)度和抗變形能力。3、受力特點(diǎn)鋼管混凝土是主要的承載結(jié)構(gòu)，它承受橋上的全部荷載，并將其傳給墩臺基礎(chǔ)。鋼管混凝土的內(nèi)力計(jì)算與施工過程有關(guān)，受吊裝能力的限制。一般將拱9

17、肋分?jǐn)?shù)段加工，然后吊裝形成鋼管拱肋桁架，此時鋼管拱肋桁架重力由其自身承受，應(yīng)按鋼結(jié)構(gòu)計(jì)算，以后隨著混凝土的凝結(jié)和強(qiáng)度的提高，混凝土開始與鋼管一起參加受力，后期拱上建筑，橋面系恒載和活載均由鋼管混凝土組合截面承擔(dān)。鋼管混凝土構(gòu)件的套箍作用使得鋼管混凝土的承壓能力比一般鋼筋混凝土提高 154%-175%。在內(nèi)力計(jì)算時應(yīng)考慮其影響。4、施工方法本橋采用的施工方法為纜索吊裝施工法，其施工時每個工作步驟的施工內(nèi)容如下：架設(shè)鋼管；灌注鋼管內(nèi)混凝土；安裝吊桿；架設(shè)橫梁；安裝橋面板。已有成熟的工藝技術(shù)經(jīng)驗(yàn)。需要大量的吊裝設(shè)備，占用一定的場地，同時需要較多的人力。（2）方案對比第一種方案是跨徑為 62+136+

18、62m 的斜腿剛架 ，該橋型造型美觀， 而且燕子峽為峽谷地形，地質(zhì)為粉砂巖，地基較好，很適合于做斜腿剛架橋。該橋型為通航提供了足夠的空間。第二種方案是三跨連續(xù)梁橋，跨徑為75+140+75m。連續(xù)梁橋造價一般 ,施工也比較簡單 ,其次，橋孔數(shù)較少，跨徑較大，為通航提供了足夠的空間。由于橋墩數(shù)目較少，對河流的壓縮較小，這樣可有效的減少船只及其它漂流物撞擊橋墩的機(jī)會。但橋型稍欠新意 ,且施工工期不能得到保證 .第三種方案為下承式鋼管混凝土拱橋 , 是一種既美觀又經(jīng)濟(jì)的常用橋型，這種橋型在橋型方案的競爭中有一定的優(yōu)勢。下承式鋼管混凝土拱橋 ,能夠很好的與周圍環(huán)境協(xié)調(diào) ,造型也美觀。 但施工難度大，造

19、價比較高。10比較這三種方案，從安全角度來說，第 一、二種方案 由于跨徑不大，比較安全；第 三種方案跨徑較大，相比于連續(xù)梁橋 和斜腿剛架橋 來說其安全性能差些。從經(jīng)濟(jì)角度來說，第 二種方案連續(xù)梁橋結(jié)構(gòu)要耗費(fèi)較多的鋼筋混凝土，這樣造價就比較高；第 一種方案斜腿剛架 橋經(jīng)濟(jì)效果較好； 第三種方案鋼管混凝土拱橋混凝土和鋼材的用量 都比較大 ,造價較高。從美觀角度來說，橋梁建筑不僅是交通工程中的重點(diǎn)建筑物，而且也是美化環(huán)境的點(diǎn)綴品，隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，橋梁工工程的美觀要求越來越高，一座外形美觀的橋往往會成為地標(biāo)性建筑 。第二方案連續(xù)梁橋由于太常見，沒有什么新意；第 一、三種方案都是比較新型的橋型， 而

20、且造型美觀，采用起來能給人耳目一新的感覺。（3）推薦方案經(jīng)過初步設(shè)計(jì)擬定最佳方案1、橋位處于地質(zhì)條件較好的峽谷，因而采用結(jié)構(gòu)形式為斜腿剛構(gòu)橋, 造型美觀。2、橋梁跨徑為 62m+136m+62m，橋主梁采用單箱雙室截面，斜腿采用雙室空心矩形板截面。橋面板為兩側(cè)各 1.0m 的人行道（包括 0.4m 的護(hù)欄）和 15m的行車道，共 17m。斜腿的傾角為 50o。斜腿上端與主梁固結(jié)，斜腿的鋼筋伸入主梁和承臺的長度按錨固長度考慮。3、橋主梁采用全預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)形式，采用 50 號混凝土。4、斜腿也為全預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu) ，采用 40 號混凝土。5、橋面只需在橋的兩端各設(shè)一道伸縮縫,其余橋面連續(xù)，橋面

21、鋪裝采用 2-10cm的 C40 防水混凝土基層和 8cm 的瀝青混凝土面層。11三三 技術(shù)指標(biāo)及設(shè)計(jì)資料技術(shù)指標(biāo)及設(shè)計(jì)資料1 1 技術(shù)指標(biāo)技術(shù)指標(biāo)1.1、技術(shù)指標(biāo)（1） 、設(shè)計(jì)荷載：公路-級；人群荷載 3.5kN/m2。（2） 、橋面寬度：4 車道，凈 15.0m（行車道）+2X1.0m（人行道） 。（3） 、橋跨跨徑：62+136+62m。（4） 、橋面橫坡：1%；縱坡：1%，橋面中心為變坡點(diǎn)。（5） 、設(shè)計(jì)水位 175.00，枯水位 139.50，路面標(biāo)高 195.035。（6） 、氣溫：最高月平均氣溫 380C，最低月平均氣溫-50C （7） 、地震烈度：基本烈度度，按度設(shè)防。（8）

22、、通航標(biāo)準(zhǔn)：橋位處河道無通航要求。1.2、設(shè)計(jì)采用的規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn) 1、 公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)JTG B012003 人民交通出版社。 2、 公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范JTG D602004 人民交通出版社。 3、 公路圬工橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范JTG D612005 人民交通出版社。 4、 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 人民交通出版社。 5、 公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范JTG D632007 人民交通出版社。 6、 公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范JTJ0412000 人民交通出版社。 2 2 橋位地形、地質(zhì)等資料橋位地形、地質(zhì)等資料2.1、橋位地形及地質(zhì)條件地質(zhì)剖面圖如下所示：12 （圖 1

23、21）該峽谷跨徑大約 260m 左右，錐坡坡度不大。該峽谷的低水位標(biāo)高是139.50m，橋面標(biāo)高是 195.035m。橋梁所處的地質(zhì)環(huán)境均為粉砂巖。故由此可見，該峽谷地質(zhì)構(gòu)造簡單，地質(zhì)條件很好。3 3 材料參數(shù)材料參數(shù)3.1、普通鋼材 普通鋼筋采用 R235 和 HRB335 鋼筋，鋼筋應(yīng)符合鋼筋混凝土用熱軋光圓鋼筋(GB 130131991)和鋼筋混凝土用熱軋帶肋鋼筋(GB 14991998)的規(guī)定。凡需焊接的鋼筋均應(yīng)滿足可焊性的要求。3.2、預(yù)應(yīng)力鋼筋 其特性值分頂板束及底板束兩種，均采用內(nèi)部（后張） ，每根預(yù)應(yīng)力剛束由19 根直徑為 15.24mm 的剛鉸線組成，其面積為 0.00266

24、m2，導(dǎo)管的直徑為0.1m，鋼筋松弛系數(shù)采用 JTG04 規(guī)范，數(shù)值為 0.3，采用超張拉，預(yù)應(yīng)力鋼筋抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值 fpk=1860MPa，頂板束預(yù)應(yīng)力鋼筋與管道壁的摩擦系數(shù)為 0.2，底板為 0.3；管道每米局部偏差對摩擦的影響系數(shù)為 0.0066/m，錨具變形，鋼筋回縮和接縫壓縮值在開始和結(jié)束點(diǎn)皆為 0.006m；所有預(yù)應(yīng)力均采用有粘結(jié)的方式。3.3、鋼板應(yīng)符合碳素結(jié)構(gòu)鋼(GB 700-1988)規(guī)定的 Q235B 鋼板。133.4、混凝土C50 混凝土：用于主梁； C40 混凝土：用于防水混凝土基層、橋臺、斜腿及斜腿底座； C30 混凝土：用于防撞護(hù)欄；橋面鋪裝采用 2-10cm 的

25、c40 防水混凝土基層和 8cm 的瀝青混凝土面層。c40 防水混凝土基層中心厚 10 cm，以 1%的坡度向兩側(cè)減薄，以形成橋面橫坡。3.5、材料容重：鋼筋混凝土 =26kN/m3,瀝青混凝土 =23kN/m3，鋪裝層混凝土 =26kN/m3。以上各種材料特性參數(shù)值參見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 D62-2004)，所需參數(shù)如下：143.6、錨具GVM15-3、GVM15-4 和 GVM15-5。3.7、計(jì)算方法:極限狀態(tài)法。15四四 結(jié)構(gòu)體系及尺寸擬定結(jié)構(gòu)體系及尺寸擬定1 1 設(shè)計(jì)總說明設(shè)計(jì)總說明1.1、橋位處于地質(zhì)條件較好的峽谷，其橋臺可直接立于巖石上，因而采用結(jié)構(gòu)

26、形式為斜腿剛構(gòu)橋。1.2、橋主梁采用全預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)形式，采用 50 號混凝土。1.3、斜腿也為全預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu) ，采用 40 號混凝土。1.4、橋面鋪裝采用 2-10cm 的 c40 防水混凝土基層和 8cm 的瀝青混凝土面層。c40 防水混凝土基層中心厚 10 cm，以 1%的坡度向兩側(cè)減薄，以形成橋面橫坡。梁橋環(huán)境溫差按升溫 23 度和降溫 20 度考慮，并以此數(shù)據(jù)在兩橋臺背墻處設(shè)置無縫式伸縮縫。2 2 橋梁結(jié)構(gòu)體系橋梁結(jié)構(gòu)體系橋型采用斜腿剛構(gòu)體系，橋梁跨徑為 62.0m+126.0m+62.0m，橋主梁采用單箱雙室截面，斜腿采用雙室空心矩形截面。橋面板為兩側(cè)各 1.0m 的人行道（

27、包括 0.4m 的欄桿）和 15m 的行車道，共 17m。斜腿的傾角為 50o。斜腿上端與主梁固結(jié)，斜腿的鋼筋伸入主梁和斜腿底座的長度按錨固長度考慮。橋型布置圖如 2.2.1、2.2.2 所示。16 17 五五 midas 建模及施工方案建模及施工方案1 1 模型分析模型分析1.1、施工階段劃分按照該橋梁實(shí)際施工工序，即搭支架澆注斜腿部分搭支架澆注兩邊跨現(xiàn)澆段懸臂澆注中跨現(xiàn)澆段鋪裝橋面及設(shè)備完工使用階段，建立從施工階段到成橋階段的模型。1.2、橋梁有限元模型的建立結(jié)構(gòu)建模的過程是一個邏輯過程，首先要根據(jù)工程結(jié)構(gòu)、施工方法、結(jié)果的精度要求等方面考慮，進(jìn)行結(jié)構(gòu)離散，以獲得經(jīng)濟(jì)、可靠的結(jié)構(gòu)分析模型。

28、對于桿系結(jié)構(gòu)，節(jié)點(diǎn)編號和單元的劃分應(yīng)遵循以下原則：1）結(jié)構(gòu)的定位點(diǎn)應(yīng)設(shè)置節(jié)點(diǎn)；2）按施工過程，分階段施工的結(jié)構(gòu)自然分塊點(diǎn)應(yīng)該設(shè)置節(jié)點(diǎn)；3）對較長的自然塊，應(yīng)當(dāng)適當(dāng)細(xì)分；4）預(yù)應(yīng)力索端點(diǎn)截面一般設(shè)置節(jié)點(diǎn)；5）關(guān)心內(nèi)力、位移所在截面處應(yīng)設(shè)置節(jié)點(diǎn)；6）有支承的部位應(yīng)設(shè)置節(jié)點(diǎn)。本橋型斜腿剛構(gòu)橋采用 MIDAS/CIVIL 進(jìn)行內(nèi)力計(jì)算，全橋長 260m,邊跨為62.0m，中跨為 126.0m。在設(shè)計(jì)中，我把主梁沿 X 軸方向劃分成 146 個單元，斜腿共分為 30 個單元。其中 1146 號單元為橋面單元；147161 號，162176 號單元為斜腿單元。具體單元劃分見計(jì)算見圖（圖 3.1.1） 。1

29、8圖 3.1.1用 MIDAS/CIVIL 建立的模型實(shí)體圖如下：截面：主梁中跨和邊跨均定義了 Z 軸按拋物線變化、Y 軸按線性變化的變截面組。邊界條件：斜腿上部的節(jié)點(diǎn)與主梁節(jié)點(diǎn)之間采用剛性連接； 邊跨支點(diǎn)處采用一般支承的011101模擬簡支邊界條件； 斜腿下端采用一般支承的111111全約束邊界條件。靜力荷載：定義了結(jié)構(gòu)自重、二期恒載、整體升溫、整體降溫、汽車公路 I 級19荷載、人群荷載、預(yù)應(yīng)力荷載。其中二期恒載采用梁單元加載， 移動荷載通過定義移動荷載工況來實(shí)現(xiàn)，預(yù)應(yīng)力荷載通過定義剛束預(yù)應(yīng)力荷載來實(shí)現(xiàn)。移動荷載分析：定義了雙向 4 個車道，2 個人行道。1.3、預(yù)應(yīng)力鋼束特性預(yù)應(yīng)力鋼筋抗

30、拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為 1860MP,鋼筋松弛系數(shù)為 0.3。預(yù)應(yīng)力管道為鋼波紋管管道，頂板束與管道壁的摩擦系數(shù)0.2，底板束與管道壁的摩擦系數(shù)0.3；管道偏差系數(shù) 0.0066/m；管道每米局部偏差對摩擦的影響系數(shù)為 0.0066/m；鋼筋回縮和錨具變形為每側(cè) 6mm，兩端張拉，張拉控制應(yīng)力。0.751395conpkfMPa2 2 施工技術(shù)研究施工技術(shù)研究本橋采用支架澆注法與懸臂澆注法相結(jié)合的施工法，兩邊的斜腿部分通過搭支架現(xiàn)澆，然后采用懸澆法完成中跨和邊跨的施工，最后在橋面合攏后，進(jìn)行橋面鋪裝，即加二期恒載。20 九 手算內(nèi)容一一20m 分段釋放預(yù)應(yīng)力先張法空心板的設(shè)計(jì)分段釋放預(yù)應(yīng)力先張法空心板

31、的設(shè)計(jì)空心板截面尺寸圖（cm）預(yù)應(yīng)力鋼束平面布置圖（cm） （一）.空心板的幾何截面特性計(jì)算 截面的凈界面面積 2360641696599cmA 空心板的抗彎慣性矩 I 463310869. 1124169126599cmI 空心板的抗扭慣性矩TI (為閉口中心線所圍成的面積)2/4452)1265)(1599(cmA/A 462/10763. 315)1265(12)1599(4452442cmdtdsAIT （二）橫向分布系數(shù)的計(jì)算 計(jì)算剛度參數(shù) cmb100ml60.1921 0075. 060.1910010763. 310869. 18 . 58 . 52662lbIIT 計(jì)算跨中橫

32、向分布影響線：),(31ii 由鉸接板荷載橫向分布影響線計(jì)算用表（附錄 A）中，用直線內(nèi)插法求得的影響線豎標(biāo)值。計(jì)算見如下表（表中數(shù)值為實(shí)際的小數(shù)點(diǎn)三0075. 0ii31,位數(shù)字） 。 單位荷載作用位置（i 號板中心）板號 1 2 3 4 5ki0.002002002002002000.01237216194180173 10.0075228212196185180=10000.002002002002002000.01194202208202194 30.0075195202206202195=1000 將表中的值按一定的比例尺，繪于各號板的軸線下方，連接成光滑曲線后，就得到 1 號和 3

33、 號板的荷載橫向分布影響線，如坐標(biāo)紙所示。 計(jì)算荷載橫向分布系數(shù) 將公路級荷載和標(biāo)志墩荷載沿橫向布置，找出最不利荷載位置，如坐標(biāo)紙所示，從而可計(jì)算跨中荷載橫向分布系數(shù)如下。對 1 號板： 公路-級 210. 0)195. 0224. 0(21cqm 標(biāo)志墩 410. 0178. 0232. 0cm對 3 號板：22 公路-級 203. 0)203. 0203. 0(21cqm 標(biāo)志墩 386. 0193. 0193. 0cm 橫向分布系數(shù)匯總 由于計(jì)算跨中，1/4，1/8 都采用不變的值，沒有計(jì)算剪力，所以支點(diǎn)cm不必計(jì)算，計(jì)算結(jié)果如下表。0m 跨中，1/4，1/8 的cm 荷載 1 號板 3

34、 號板 公路-級02100203 標(biāo)志墩04100386（三）預(yù)制張拉階段（主梁自重）跨中，1/4，1/8 截面彎矩的計(jì)算 重力集度： 取 Ag3/26mkn 梁號13主梁9375693756 重力引起的內(nèi)力： g 取 9.81)(2xlxgM 重力內(nèi)力計(jì)算表 M/()mkn主梁g/(kn/m)l/m2/1M4/1M8/1M19.375619.60450.22337.66196.9739.375619.60450.22337.66196.97（四）運(yùn)營階段二期恒載，活載引起的跨中，1/4，1/8 截面彎矩 二期恒載鋪裝層的計(jì)算 a 集度：mkng/86. 226111. 0 b 鋪裝層引起的內(nèi)

35、力： 重力內(nèi)力計(jì)算表 M/()mkn主梁g/(kn/m)l/m2/1M4/1M8/1M128619.6013734103006009328619.6013734103006009 二期恒載標(biāo)志墩的計(jì)算（以 1 號板為例計(jì)算） 可以直接在內(nèi)力影響線上布置荷載來計(jì)算荷載內(nèi)力。 a .標(biāo)志墩的跨中彎矩23標(biāo)志墩3.5kn/mL/4=4.9Mc 影響線m=0.410 mknqmMcc91.6826 .199 . 45 . 3410. 02/1 b .標(biāo)志墩的 1/4 截面彎矩標(biāo)志墩3.5kn/mMc 影響線m=0.4103L/16=3.675 mknqmMcc68.5126 .19675. 35 .

36、3410. 04/1 c.標(biāo)志墩的 1/8 截面彎矩 24標(biāo)志墩3.5kn/mMc 影響線m=0.4107L/16=2.144 mknqmMcc15.3026 .19144. 25 . 3410. 08/1 .活載內(nèi)力的計(jì)算（以 1 號板為例）a. 橋梁結(jié)構(gòu)的基頻：ccmEIlf22 對 C50 混凝土有 ，24/1045. 3mmNE4610869. 1cmIIc ，ml60.1981. 9/3756. 9/gGmc Hzf36. 381. 9/103756. 910869. 11045. 36 .19232102 20. 00157. 036. 3ln01767. 00157. 0ln17

37、67. 0f 所以沖擊系數(shù) 20. 120. 01)1 (b. 內(nèi)力計(jì)算可以直接在內(nèi)力影響線上布置荷載來計(jì)，計(jì)算公式，)()1 (kkkcqqqyPmS此橋?yàn)閱诬嚨溃徽蹨p，。0 . 1公路-級=公路-級0.75,所以， mknqk/875. 775. 05 .10knpk8 .17875. 0)56 .19(550180360180c. 公路-級汽車荷載的跨中彎矩25公路-級L/4=4.9Mc 影響線m=0.2107.875kn/m178.8knmknMQ08.31626 .199 . 4875. 7210. 00 . 120. 19 . 48 .178210. 00 . 120. 121,

38、 d. 公路-級汽車荷載的 1/4 截面彎矩公路-級Mc 影響線m=0.2103L/16=3.6757875kn/m178.8knmknMQ06.23726 .19675. 3875. 7210. 00 . 120. 1675. 38 .178210. 00 . 120. 141, e. 公路-級汽車荷載的 1/8 截面彎矩26 公路-級Mc 影響線m=0.2107L/16=2.1447.875kn/m178.8knmknMQ30.13826 .19144. 2875. 7210. 00 . 120. 1144. 28 .178210. 00 . 120. 181, .主梁內(nèi)力匯總及組合a.

39、預(yù)制張拉階段的內(nèi)力及組合 彎矩 M/()mkn 梁號荷載類型 跨中 1/4 1/8 主梁自重450223376619697 1 12 恒540264051923636 主梁自重450223376619697 3 12 恒540264051923636 運(yùn)營階段內(nèi)力匯總及組合 彎矩 M/()mkn 梁號 荷載類型 跨中1/41/8鋪裝層荷載13734103006009標(biāo)志墩荷載689151683015公路-級31608237061383012 恒24750185621082914 活442513318819362 112 恒+14 活690015175030191鋪裝層荷/p>

40、009標(biāo)志墩荷載648848662839公路-級30554229161336912 恒24266181991061814 活427763208218717 312 恒+14 活67042502822933427 經(jīng)過比較，按 1 號梁設(shè)計(jì)。（五）按張拉階段上沿混凝土應(yīng)力為 0 設(shè)計(jì)預(yù)應(yīng)力鋼筋 抗彎系數(shù) 34461075. 56510869. 1222/cmcmcmhIhIW上 凈截面面積 23606cmAAc 偏心距 mmhh2656026502/a.1/2 截面配筋 0-21上上恒WAAAWMkycky 0101075. 526518607 . 010360618607 . 0101075.

41、 51026.540-342346yyAA 得到：2216 .3932 mmAyb.1/4 截面面積 0-41上上恒WAAAWMkycky 0101075. 526518607 . 010360618607 . 0101075. 51019.405-342346yyAA 得到：2414 .2949 mmAyc.1/8 截面面積 0-81上上恒WAAAWMkycky 0101075. 526518607 . 010360618607 . 0101075. 51036.236-342346yyAA 得到：2815 .1720 mmAy一束鋼絞線的面積 222375.137457mmmmA所以有鋼筋

42、數(shù)目： 1/2 截面處 6 .28375.1376 .39322121AAny 1/4 截面處 5 .21375.1374 .29494141AAny28 1/8 截面處 5 .12375.1375 .17208181AAny最后配筋得到 1/2 截面有 29 根，1/4 截面處有 21 根，1/8 界面處有 12 根預(yù)應(yīng)力鋼絞線，分布鋼筋采用直徑為 10 的鋼筋，箍筋采用直徑為 8 的鋼筋，具體鋼筋布置見圖紙。（六）檢算運(yùn)營階段上，下沿混凝土的應(yīng)力 上沿混凝土應(yīng)力： 1/2 截面處 221875.3983375.13729mmAy 上活，上二，恒上上恒WMWAAAWMkycky2121212

43、121-WM-346342346101075. 51001.690101075. 5875.398326518607 . 01036068753983.18607 . 0101075. 51026.540-=-9.396-14.384+23.905-12.000=-11.875MPa 1/4 截面處 241875.2884375.13712mmAy 上活，上二，恒上上恒WMWAAAWMkycky4141414141-WM-346342346101075. 51050.517101075. 5875.288426518607 . 0103606875.288418607 . 0101075. 5

44、1019.405-=-7.047-10.416+17.311-9.000=-9.152MPa 1/8 截面處 2815 .1648375.13712mmAy 上活，上二，恒上上恒WMWAAAWMkycky8181818181-WM-346342346101075. 51091.301101075. 55 .164826518607 . 01036065 .164818607 . 0101075. 51036.236-=-4.111-5.952+9.892-5.251=-5.422MPa 下沿混凝土應(yīng)力： 1/2 截面處 221875.3983375.13729mmAy29 下活，下二，恒下下恒

45、WMWAAAWMkycky2121212121WM-346342346101075. 51001.690101075. 5875.398326518607 . 0-1036068753983.18607 . 0101075. 51026.540=9.396-14.384-23.905+12.000=-16.893MPa 1/4 截面處 241875.2884375.13712mmAy 下活，下二，恒下下恒WMWAAAWMkycky4141414141WM-346342346101075. 51050.517101075. 5875.288426518607 . 0-103606875.2884

46、18607 . 0101075. 51019.405=7.047-10.416-17.311+9.000=-11.680MPa1/8 截面處 2815 .1648375.13712mmAy 下活，下二，恒下下恒WMWAAAWMkycky8181818181WM- 346342346101075. 51091.301101075. 55 .164826518607 . 0-1036065 .164818607 . 0101075. 51036.236=4.111-5.952-9.892+5.251=-6.482MPa由計(jì)算結(jié)果可知，上下沿混凝土均處于受壓狀態(tài)，數(shù)值均在允許的范圍內(nèi)，設(shè)計(jì)比較合理。

47、二偏心橋墩的設(shè)計(jì)計(jì)算二偏心橋墩的設(shè)計(jì)計(jì)算該橋墩左邊跨長 16m 的空心板，板高 65cm，右邊是跨長為 25m 的預(yù)應(yīng)力 T 梁，粱高為 160cm，空心板每根寬 1m，重 7 噸，T 梁每根寬 2m，每根 28 噸，橋面布置為9+21.5m30 （一）恒載的計(jì)算 1兩跨主梁的自重幾引起的彎矩 橋面布置為（9+21.5）=12m,左邊為跨長 16m 的空心板，共 12 塊，右邊為跨長 25m 預(yù)應(yīng)力 T 梁，共 6 根。 令兩跨主梁自重分別為引起的彎矩為，大小GG。大小，MM kngmG04.82481. 9107123小小 kngmG08.164881. 9102863大大 兩跨端支座中心到

48、橋墩中軸線的偏心距:,21ee mcme575. 05 .574482210215)6558(1 mcme525. 05 .522210215)6558(582 支座反力： KNGR02.4122小小KNGR04.8242大大 兩跨主梁偏心引起的彎矩： mKNeRM9 .236575. 002.4121小小 mKNeRM6 .432525. 004.8242大大 2兩跨主梁二期恒載重（5KN/m）及引起的彎矩 主梁的二期恒載： KNG80160 . 5二，小KNG125250 . 5二，大 支反力： KNGR402二，小二，小KNGR5 .622二，大二，大 二期恒載引起的彎矩： mKNeRM

49、23575. 0041二，小二，小 mKNeRM8 .32525. 05 .622二，大二，大 3兩塊墩帽重及引起的彎矩： 兩塊墩帽的高度 mcmh35. 1135)1065()4010160(1 40cm=0.4m2h 兩塊墩帽的寬度：mcmb08. 11085 . 5422102151 mcmb27. 11275 . 5422102152 兩塊墩帽的重量：knbhG896.4542608. 135. 11212111 knbhG496.1582627. 14 . 01212222 兩塊墩冒形心至橋墩中心線的偏心距： mcme635. 05 .635 . 5424860左31 mcme54.

50、 0545 . 545 .63右 兩塊墩帽引起的彎矩： mKNeGM859.288635. 0896.45411左 mKNeGM58985.540. 049615822。右（二）活載計(jì)算 1計(jì)算不同跨徑的值kP 小跨徑梁 KNPk8 .16675. 0)56 .15(550180360180，小 大跨徑梁 KNPk8 .19375. 0)56 .24(550180360180，大 2兩跨滿布荷載且向大跨方向制動引起的軸力及彎矩（A） 軸力: KNPllqNkkA675.5168 .193)2516(75. 05 .10,大小大）（ 相應(yīng)彎矩： 2,21/2/2(ePelqelqMkkkA大大小

51、）（）KN2 .117525. 08 .193525. 0)2/2575. 05 .10(575. 0)2/1675. 05 .10( 3僅大跨有荷載且沿大跨方向制動引起的軸力及彎矩（B） 軸力: KNPlqNkkB675.3908 .1932575. 05 .10,大大 相應(yīng)彎矩： 2,2/2ePelqMkkB大大）（ =KN425.153525. 08 .193525. 0)2/255 .10( 4沖擊系數(shù)的計(jì)算（按小跨） 結(jié)構(gòu)的基頻：ccmEIlf22 對 C40 混凝土有 ，24/1052 . 3mmNE4610869. 1cmIIc ，ml60. 5181. 9/3756. 9/gGmc Hzf30. 581. 9/103756. 910869. 11025. 36 .15232102 28. 00157. 030. 5ln01767. 00157. 0ln1767. 0f 所以沖擊系數(shù) 28. 128. 01)1 ( 5制動力的計(jì)算 一個設(shè)計(jì)車道上由汽車荷載產(chǎn)生的制動力標(biāo)準(zhǔn)值按車道荷載標(biāo)準(zhǔn)值在加載長度上計(jì)算的總重量的 10%計(jì)算，但公路級汽車荷載的制動力不得小于 90KN. KNPPllqHkkk34868.10%(,/大小大?。?所以 Q=90KNKNH90/32 6.兩種荷載組合（1.2 恒+1.4 活） 最大