大学优质毕业设计中南大学桥梁优质毕业设计.doc

第一章 基础资料 该公路建成后，将和整个重庆市和相邻四川省公路网相连，形成该地域公路主骨架和快速通道，改善该地域交通情况和投资环境，有力地支援重庆东部落后地域工业建设，为三峡工程提供交通保障，从而推进三峡库区乃至整个重庆市和中国西南地域经济发展。1.1.1 地质条件当地域于长江上游，地质条件比很好。地质条件为：亚粘土，部分分布，厚度34m；强风化砂岩，全场分布，厚度810m；弱风化砂岩，全场分布，厚度610m；弱风化断层角砾岩，部分分布，厚度34m；变质砂岩和弱风化片岩，分布至探测深度。1.1.2 水文条件依据水文站多年历史统计资料进行分析计算，该桥桥位处三百年一遇水位为2.80m。测时水位为0.2m，最高通航水位1.92m。该地域降水量多年平均值为1465.1mm、最大年为2121.7mm、最小年为940.3mm，丰、枯年降水量之比为2.26。其中39月降水量占整年总量79%，关键降水量为春雨、梅雨和台风雨。而流域大洪水关键由春雨和台风雨所形成。该地域平均蒸发量为1471.4mm。1.1.3 气象条件本流域属中亚热带季风气候，冬夏较长，春秋较短，温暖湿润。多年平均气温为18.0，月平均最高气温为34.2（七月），月平均最低气温为2.4（一月），极端最高气温为41.5（1966年8月6日），极端最低气温为-8.2（1967年1月16日）。平均水气压为17.3hpa，平均相对湿度为76%，平均风速为1.3m/s，多年平均最大风速为14.0m/s。1.2 关键设计技术标准1、设计荷载：公路级2、桥梁宽度：全桥采取双向6车道，由两幅独立梁组成，每幅梁宽为：0.5 m（外护栏）+11.25 m（3行车道）+0.5 m（内侧护栏），累计12.25m。全桥宽25.5m。3、坡度：左侧纵坡2.415%，右侧纵坡 2.3561，横坡24、截面形式：变截面箱梁5、材料： 砼： 梁体砼标号 C50 封端砼标号 C50 墩台砼标号 C30 钢筋： 纵向预应力钢筋采取1275钢绞线（极限抗拉强度1860MPa），一般钢筋采取HPB335钢筋， 锚具： OVM型预应力张拉锚固体系，选择和之配套YWC型千斤顶。 支座： 采取GPZ（II）系列盆式橡胶支座，6、通航要求：级通航要求，7、设计洪水频率：1/100，8、地震参数：不考虑地震。1.3 设计依据和内容1.3.1 设计规范1、公路桥涵设计规范2、公路工程技术标准（JTG B01-）3、公路桥涵设计通用规范（JTG D60-）4、公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D62-）5、其它相关设计规范1.3.2 设计内容1、确定多个桥式方案，完成其桥长确定、主跨结构型式选择、分孔部署、墩台型式选择及施工方案选择。各方案能够是悬索桥、斜拉桥、拱桥、连续体系梁桥和简支梁桥。结构材料能够是钢桥，也能够是一般混凝土及预应力混凝土桥。2、确定各方案上下部结构尺寸。3、方案比选及评价。4、确定施工方案。5、采取桥梁博士程序，完成上、下部结构内力分析，绘制内力包络图6、对关键方案进行配束（筋）设计，并绘制预应力钢束配置图。7、工程数量统计。8、完成3000单词以上和毕业设计相关外文资料翻译。9、编写毕业设计说明书。1.4 设计结果1、设计说明书（含中、英文摘要）；2、桥梁博士程序输入、输出数据及图形；3、英文翻译资料；4、设计图纸，包含：A 第一方案桥梁立面部署图；B 第二方案桥梁立面部署图；C 连续刚构梁主跨上部结构图；D 连续刚构梁预应力筋大样图；E 连续刚构梁预应力束配筋图；F 连续刚构梁桥施工步骤图。第二章 桥式方案初步设计2.1 方案提出2.1.1 方案设计标准伴随桥梁理论不停成熟，在桥梁设计中要求桥梁经济适用、舒适安全、外形美观、技术合理。对建在城市中桥梁还尤其重视美观大方，即遵照中国桥梁设计中适用、安全、经济、美观基础标准。由此，对于一定建桥条件，依据侧关键不一样可能会做出基于基础要求多个不一样设计方案，只有经过技术经济等方面综合比较才能科学得出最适宜设计方案。在桥梁设计中，基础设计标准以下：1、使用上要求要有足够承载能力，能确保行车通畅、舒适和安全；既满足目前需要，又考虑以后发展；靠近城市、村镇、铁路即水利设施桥梁还应结合各方面要求，考虑综合利用。在特定地域，桥梁还应满足特殊要求（如地震等）。2、适用性要求 修建桥梁目标是用于交通运输，所以其适用性极为关键。它要求：桥梁宽度不仅应该满足现有车辆和人群安全通畅，还应满足以后计划年限内交通量增加需要。桥下净空应满足泄洪、通航或通车等要求。桥梁两端应方便车辆进出，同时便于检验和维修。建成桥梁应确保使用年限。3、安全性要求桥梁安全至关关键，它要求桥梁在运输、安装和使用过程中，应该有足够强度、刚度、稳定性和耐久性，并含有一定安全贮备。依据桥上交通情况，桥面应考虑设置人行道、缘石、护栏、栏杆等，以确保车辆和行人安全。另外，桥上还应有照明设备，引桥纵坡不宜过陡，地震区桥梁应该根据抗震要求采取防震方法 。4、经济性要求桥梁方案设计中，设计经济性是首要考虑原因。桥梁设计应遵照因地制宜、就地取材和方便施工标准，综合考虑发展远景和未来养护维修，使其造价和养护费用综合考虑后最省。5、舒适性要求现代桥梁设计越来越强调舒适度，要控制桥梁竖向和横向振幅，避免车辆在桥上震动冲击。6、美观性要求桥梁建筑不仅是交通工程中关键建筑物，而且也是美化环境点缀品，桥梁应该含有优美外形，结构部署简练，空间百分比友好，和周围环境相协调。合理结构布局和轮廓是美观关键原因，另外，施工质量也会影响桥梁美观性。在城市和游览地域，要注意环境保护问题，较多考虑建筑艺术。7、技术性要求桥梁设计应表现现代桥梁建设新技术。主动采取中国外新结构、新材料、新工艺和新设备，方便于桥梁建造和架设、降低劳动强度、加紧施工进度、提升施工效率、确保工程质量和施工安全。总来说，桥梁设计应满足以下多个方面要求：1） 满足交通功效要求，符合地域发展计划；2） 桥梁结结构型简练、美观，尽可能采取有特色新结构；3） 桥型方案要确保受力合理、施工技术可靠、施工方便、反应新科技结果。2.1.2 方案比选任务在方案比较中关键有以下三项任务：一是确定桥梁图式，二是编制方案，三是技术经济比较和最优方案选定。编制设计方案通常是从桥梁分孔和确定桥梁图式开始。对通常大跨度桥梁，依据以往设计经验，主跨和边跨比值有一个范围，再由此选定可能实现桥型图式，激励新式桥式大胆采取。通常选多个(通常24个)构思好、各具优点、但一时还难以断定孰优孰差图式，作为深入具体研究而进行比较方案。对每一图式可在跨度、高度等方面大致按百分比画在一样大小桥址断面图上。编制方案中，关键指标包含：关键材料（一般钢筋、预应力钢筋、混凝土）用量、劳动力数量、全桥总造价（分上、下部结构列出）、工期、养护费用、运行条件、有没有困难工程、特种机具。其目标在于为每个桥式提供全方面技术经济指标，方便相互比较，科学从中选定最好方案。在编制方案中要确定结构关键尺寸，并计算关键工程量。有了工程量，采取对应材料和劳动力定额以确定单价，从而确定全桥造价。而且在每个方案中绘制出河床断面及地质分层立面图和横断面图。设计方案评价和比较要全方面考虑上述各项指标，综合分析每一方案优缺点，最终选定一个最好推荐方案。按桥梁设计标准，造价低、材料省、施工难度小、劳动力少和桥型美观方案应优先采取。但当技术原因或是使用性质有特殊要求时就另当别论了，所以我们在选择时还要重视考虑设计侧关键。技术高，造价肯定会高，个个原因是相互制约。所以在比选时必需从任务书提出要求和地形资料和施工条件，找出影响方案最关键原因，分清主次，进行比选。在方案比选中，除了绘制方案比选图外，还应编写方案比选说明书。其中应说明编制方案关键标准，确定方案理由，方案比较综合评述，对于推荐方案具体说明等。2.1.3 待选桥式方案在对本桥设计中，经过对基础设计资料分析和以往设计经验，初步确定进行比选两种桥式为： 预应力混凝土连续梁桥 系杆拱桥2.2 预应力混凝土连续梁桥方案结构设计2.2.1 桥式特点1、依据以往设计经验，在40200m跨径范围内，和其它结构体系比较，预应力连续梁常成为最好桥型方案。2、预应力混凝土能够充足发挥高强材料受力特征，含有强度高、刚度大和抗裂性能好等优点。3、连续梁内力分布均匀、合理，若采取合理边、中跨比，可显著改善梁体受力性能和施工难度。4、连续梁含有较高刚度和较小变形量，同时，桥垮在桥墩上连续，变形曲线均匀，行车平顺性好，尤其有利于高速行车。5、该结构在车辆运行中含有噪音小、维修工作量小等优点。在结构超载时，会发生内力重分布，提升粱部结构极限承载力。6、连续梁施工方法已达成相当成熟水平，施工难度小、工期短，经济效益显著。7、除制动墩外，连续梁桥墩及基础尺寸全部能够做得较小。2.2.2 成桥经验数据表21 中国预应力连续梁桥分析表桥名跨组合径边主跨比梁高H中H中/LH支H支/ H中珠江三桥80110800.732.71 /40.75.52.04常德大桥84.7312084.70.731/30.06.82.27沙洋汉大桥62.46111+62.40.562.51/44.462.4华北大桥70+100+700.73.31/30.361.82松花江大桥59+790+590.6631/305.41.82.2.3 主桥设计一、分孔部署对于跨河桥，分孔关键依据是通航要求、地形和地质条件、水文情况、技术经济条件和美观要求。桥梁分孔和造价有很大关系，跨径越大，孔数越少，上部结构总造价就越大，而下部结构总造价则相对较小；反之，跨径越小，孔数越多，上部结构总造价就越小，而下部结构总造价就相对较高。从结构受力合理和施工方便角度考虑，对于大跨度连续梁，中间部分采取等跨部署，而边跨则应该采取不等跨部署。单从受力合理来看，边、中跨跨径之比取0.8为宜，单从施工角度考虑，悬臂施工时取0.5为宜。综合两方面考虑，边、中跨跨径之比常采取0.60.7，而当边跨和中跨之比小于0.3时，边孔桥台支座要做成拉压式，以承受负反力。本桥横跨京杭古运河，考虑到通航要求，为一跨过河桥。其跨径部署为71m+120m+71m。边孔和中孔跨径之比为0.59。全桥总长412m。主桥和引桥连接处设置12cm伸缩缝。图2-1 连续梁方案分孔部署示意图（单位：cm）二、截面类型1、等高粱和变高粱预应力混凝土连续梁桥可分为等高度预应力混凝土连续梁桥和变高度预应力混凝土连续梁桥。等高度连续梁通常使用情况以下： 跨径通常为4060m（国外也有达成80m跨径者）,结构简单，施工快捷连续梁。桥立面部署在顶推法施工时以等跨径为宜，从受力分析，最好采取边跨跨度小于中跨跨度不等跨部署，边跨和中跨之比取0.40.8，等截面梁高跨比通常为1/181/20。 适应于满堂支架施工、移动模架逐孔施工及顶推施工等。 能够经过在支点处加厚腹板厚度、底板厚度等方法在使结构和受力相协调。变高度梁关键适适用于大跨径预应力混凝土连续梁桥，关键特点有： 变高度梁能愈加好地符合梁内力分布规律，从绝对值看，通常情况下，支点负弯矩大于跨中正弯矩，结构抗弯刚度和弯矩分布规律基础协调。 大跨度桥梁通常采取悬臂施工法，变高度梁和施工状态内力吻合，且施工内力和成桥结构内力也基础吻合，预应力筋作用效益高。 变高度梁线形美观，外型友好，增大了桥下净空，有利于桥下通航和降低桥头引线标高。变高度梁梁底立面线形通常采取圆弧线或二次抛物线，二次曲线改变规律和连续梁弯矩改变规律基础相近。部分桥梁也有采取折线改变。除外形高度改变外，为满足梁内各截面抗压和抗剪受力要求，底板和腹板往往采取变厚度。顶板通常采取等厚度。本桥设计中主桥选择变高度预应力混凝土连续梁。梁底立面曲线选择抛物线形，底板和腹板采取变厚度。顶板采取等厚度。2、截面类型预应力混凝土连续梁桥截面形式很多，通常应依据桥梁跨径、宽度、梁高、支撑形式、总体部署和施工方法等方面综合确定。合理地选择主梁截面形式对减轻桥梁自重、节省材料、简化施工和改善截面受力性能是十分关键。现在预应力连续梁桥横截面形式关键有板式、肋梁式和箱形截面，其中，板式、肋梁式截面结构简单、施工方便，但受力性能比较差。箱形截面是连续梁体系中最常见截面形式，相比于板式、肋式截面，有以下特点： 顶底部全部含有较大承压面积，能有效地抵御正、负弯矩，抗弯刚度大。 采取闭口截面，抗扭刚度大。 部署纵向钢筋空间位置多，范围大，方便布筋。 外形简练、美观。 箱梁施工工艺相对复杂部分，不过施工方法已经比较成熟。本桥桥宽为25.5m，分两幅，每幅桥面净宽宽度为12.25m，两幅梁间距为1m。本设计中，两幅梁结构尺寸完全一致，均选择单箱单室箱形截面，所以只设计其中一幅。三、结构尺寸1、梁高 顶板厚 底板厚变高度连续梁桥梁高和最大跨径之比，在跨中截面通常为1/301/50，支点截面可选择1/161/25。本桥设计中，支点梁高6.0m，为主跨1/20，跨中梁高为2.4，为支点梁高1/2 。对于悬臂法施工变高度连续梁桥，箱梁底板厚度随负弯矩增大而逐步加厚至根部，根部底板厚度通常为根部梁高1/101/12，以符合施工和运行阶段受压要求，并在破坏阶段使中性轴尽可能保持在底板以内。底板沿纵向厚度改变规律和底板线形一致。跨中底板受力上不控制设计，但要满足板内配置预应力钢筋和一般钢筋要求。结构上要求底板厚度通常为200300。在本设计中支座处底板厚为80cm，跨中处底板厚为30cm，在支座和跨中间按抛物线形改变，坐标系建在跨中直线和抛物线交接处，则梁高和梁底曲线形抛物线方程为（方程中x单位是m）： 底板下底缘线：，底板上底缘线：。在确定箱形截面顶板厚度时通常考虑两个原因：满足桥面横向弯矩要求；满足部署纵向预应力钢筋要求。在配筋混凝土桥面板中，顶板厚度和腹板间距可参考下表：表2-2 腹板和顶板参考尺寸腹板间距（m）3.04.57.010顶板厚度（）180200250300本设计顶板厚度取30mm，全桥等厚。2、悬臂板长度 腹板厚 箱梁截面顶板两侧挑出悬臂板（翼板）长度也是调整顶板内弯矩关键参数，悬臂板沿横向常为变厚，其端部通常按最小结构要求取值。无横向预应力时，悬臂长度不宜过大，通常在1.42.5m之间，当配置横向预应力筋时，悬臂板应尽可能外伸。本设计中悬臂板长度取为2.5m。腹板厚度由受力和结构两个方面综合控制。在受力方面，箱梁腹板必需满足截面面剪力、主拉应力和稳定性最小厚度要求。当腹板内有预应力时，还应满足局部应力要求。在预应力连续梁桥中，弯束对荷载剪力抵消使梁内剪应力和主拉应力较小；在变高度连续梁桥中截面高度改变也可减小主应力值。所以，除受力原因外，考虑预应力钢筋部署及混凝土浇注后箱梁腹板结构要求通常为：腹板内无预应力束管道部署时可采取250；腹板内有预应力管道部署时可采取250+管道直径；腹板内有预应力束锚固时采取350。依据剪力分布规律，腹板宜采取变厚度形式。在大跨径预应力混凝土连续箱梁中，腹板宽度宜从跨中向支点逐步加宽，但考虑到施工方便，腹板改变应尽可能简练。支点厚度通常采取300600，也有达成1m左右者。本设计中，腹板厚度在跨中处各处宽均为350mm，在支座处两侧宽度为600mm，中间腹板宽度为350mm。箱梁截面尺寸以下图所表示：图2-2 连续梁跨中截面尺寸图（单位：cm）图2-3 连续梁支座处截面尺寸图（单位：cm）四、下部结构设计 桥墩、桥台和基础统称为下部结构，它们关键作用是支承上部结构并将上部结构传来荷载及本身自重传输到基础。1、墩台设计桥墩形式采取，取决于桥上线路或道路条件、桥下水流速度、墩位处水深、水流方向和桥梁中轴线家教、通航及桥下漂流物、基地土壤承载力、两部结构及施工方法等。桥墩通常能够分为，重力式桥墩、空心桥墩、柱式桥墩、轻型桥墩和拼装式桥墩。(a) 重力式桥墩重力式实体桥墩关键依靠本身重力来平衡外力确保桥墩稳定，适适用于地基良好或桥下有通航、流冰等漂流物大、中、小桥梁。重力式实体桥墩通常见混凝土或片石混凝土砌筑，截面尺寸及体积较大，其自重和阻水面积也较大，外形粗壮，极少应用于城市桥梁。重力式实体桥墩按截面形状分为矩形桥墩、圆形桥墩和圆端形桥墩。1） 矩形桥墩矩形桥墩截面为矩形，含有圬工较省、模板简单、施工简便优点，但对水流阻力尤其大，并促进水流紊乱而招致桥墩周围发生较大局部冲刷，所以矩形桥墩通常适适用于无水、静水或靠近岸边水流流速较小处。山区铁路或公路跨谷桥及其它旱桥常采取矩形桥墩。2） 圆形桥墩圆形桥墩截面为圆形，不受水流和桥梁轴线斜交角度限制。当水流流向不稳定或水流和桥梁法线斜交角度大于15时应采取圆形桥墩，因为圆形桥墩各个方向尺寸相同，不能依据桥墩纵、横向受力及使用要求不一样特特点采取不一样尺寸，增大了桥墩阻水面积，故对于斜交角小于15时及横向宽度较大桥墩不宜采取。同时，因为截面为圆形，不宜用石料砌筑。3） 圆端形桥墩圆端形桥墩截面中间为矩形，两端各加一个半圆，能使水流顺畅地经过桥孔，和矩形桥墩相比，它可降低水流对桥墩周围河床局部冲刷和水流压力，通常见于斜交角小于15时水中桥墩。它是公路和铁路桥梁上常采取重力式实体桥墩。（b） 空心桥墩在山区桥梁往往桥长且谷深而需要建造高桥墩，假如采取重力式实体桥墩，则墩身圬工量惊人、墩身自重大而对应要求地基有较高承载能力、地震时有较大惯性力。此时，设计中通常采取空心墩。依据方案比较及实桥对比，混凝土空心墩比实体墩可节省20%30%圬工，钢筋混凝土空心桥墩可节省圬工50%左右。空心桥墩截面形式通常有下列多个：圆形空心、双圆孔空心、园端形空心、园端形中间设纵隔板空心、矩形空心、矩形中间设隔板（双矩形）空心。墩身立面形式通常有直坡式、台阶式和斜坡式。空心墩墩壁较薄，在有船、筏和漂流物或受冰压力河流上，通常不宜采取，以防撞击和磨损墩壁而招致破坏。但依据河流具体情况，采取下部实体墩身等方法，经过技术经济比较后，仍可采取空心墩。圆形空心截面受力性能最好，通常情况下可不设隔板，施工最为方便，设计高墩时可优先考虑采取这种截面形式。当结构需要桥墩横向尺寸很宽，或横向水平力较大时，如梁宽度大，双线铁路、公路、弯道桥或架梁需要墩顶较宽等情况时，可考虑采取圆端形或矩形带纵隔板空心墩。当墩身不很高，平面两向宽度比值不太大时，可采取不带纵隔板形式。另外，方形和圆形相比，方形温度应力较大。使用滑动钢模板施工时，园端形比矩形方便。相关桥墩立面形式，台阶式空心桥墩结构复杂，施工十分不便，截面突变处应力集中，现已不采取这种形式。直坡式空心桥墩只用于墩身不高或一些特殊需要桥梁上。而斜坡式空心墩普遍适适用于多种条件桥墩，受力合理，施工方便。墩身坡率较陡（45：1以上），便于滑动钢模施工。（c）柱式桥墩柱式桥墩是现在公路桥梁、桥宽较大城市桥梁和立交桥及中小跨度铁路旱桥中广泛采取桥墩形式。这种桥墩既可减轻墩身重量、节省圬工材料，又比较美观、结构轻巧，桥下通视情况很好。柱式桥墩形式关键有单柱式、多柱式、哑铃式和混合式四种。柱身截面大多为圆形和矩形。单柱式桥墩适适用于水流和桥轴线斜交角大于15桥梁，或河流急弯、水流流向不固定桥梁。在水流和桥轴线斜交角小于15桥梁或仅有小漂流物或轻微流冰河流中，可采取双柱或多柱式桥墩。在有较多漂流物或较严重流冰河流上，当漂流物卡在两柱中间可能使桥梁发生危险，可在双柱间加做4060cm厚隔墙，成为哑铃式桥墩。当墩身较高时，也可把高水位以下墩身部分做成实体，以上部分做成双柱混合式桥墩，这么，既降低了水上部分圬工体积，也确保了抵御漂流物能力。（d）轻型桥墩轻型桥墩截面形式大多为薄壁矩形或薄壁园端形实体截面，适适用于小跨度、低墩和三孔以下（全桥长大于20m）公路桥梁。轻型桥墩不像重力式桥墩那样要满足独立稳定性要求，所以可降低圬工材料，取得很好经济效益。轻型桥墩其它形式有多个，如V形、X形、Y形、倒梯形等形式，通常由钢筋混凝土或预应力混凝土建成，能够适应含有特殊要求城市、旅游风景区。但该类型轻型桥墩结构结构比较复杂、施工比较麻烦、造价也高。在地质不良地段、路基稳定不能确保时，不宜采取轻型桥墩。（e）拼装式桥墩拼装式桥墩又称为装配式桥墩，前述柱式桥墩及轻型桥墩采取部分构件现浇，部分构件预制，现场组拼而成桥墩时，即为拼装式桥墩。采取拼装式桥墩可提升施工质量、缩短施工周期、减轻劳动强度，使桥梁建设向结构轻型化、制造工厂化及施工机械化发展。拼装式桥墩适适用于交通较为方便、同类桥墩数量多长大干线中中小跨度桥梁工点。但使用该类桥墩时应采取轻巧结构型式和简单可靠装配方法。应注意提升构件强度和精度以确保整个结构正常使用。该桥为公路桥，且桥墩较矮，只有8m左右，所以，空心墩、轻型墩和拼装式墩全部不适宜。主桥和引桥过渡墩相对于主桥墩荷载较小，采取柱式桥墩。每幅桥梁采取两个矩形柱式墩，结构尺寸为220160cm，采取台阶式盖梁，盖梁高度在主桥和引桥处分别为160cm和200m。引桥桥墩采取柱式桥墩。每幅桥梁采取两个矩形柱式墩，结构尺寸为13080cm，盖梁高度为130cm。桥台为耳墙式桥台。2、基础设计：本桥址处河床上覆盖土为淤泥质粘土和亚粘土，地基承载力很低，所以本设计中，全部桥墩均采取钻孔灌注桩基础、低承台。主桥墩选择32桩径为150cm桩基，高200cm承台；引桥选择22桩径为120桩基，高150承台。2.2.5 基础材料选择一、 钢筋预应力混凝土桥梁用钢材就其使用情况可分为非预应力钢材和预应力钢材两大类。对于钢筋使用，规范中有明确要求，根据桥规第3.2.1条要求：1、钢筋混凝土及预应力混凝土构件中一般钢筋宜选择热轧R235、HPB335、HPB400及KL400钢筋，预应力混凝土构件中一般钢筋宜选择其中带肋钢筋；按结构要求配置钢筋网可采取冷轧带肋钢筋。2、预应力混凝土构件中预应力钢筋应选择钢绞线、钢丝；中、小型构件或竖、横向预应力钢筋，也可选择精轧螺纹钢筋。在本设计中，纵向预应力钢筋采取75低松弛钢绞线，无横向预应力钢筋，其标准强度=1860MPa，张拉控制应力=0.75 =1395MPa，两端“双控”张拉，张拉时混凝土强度要达成80%设计强度，一般钢筋采取HPB335钢筋。二、混凝土混凝土强度等级是混凝土强度关键标志。选择适宜混凝土强度等级除依据结构结构特征外，还需和钢材等级相适应，因为预应力钢材强度均较高，所以规范要求预应力构件中混凝土强度等级不得低于C40。C50及以上强度等级混凝土为高强混凝土，这些混凝土可用常规水泥、砂石料和常规工艺配制，含有高强、早强、工作度良好、变形小、抗渗抗腐蚀性能优良等特点。能大幅度提升结构构件承载能力，减小尺寸和自重，加紧施工进度，可获重大经济效益。基于以上原因考虑，本设计中，上部结构为预应力结构，采取混凝土强度等级为C50，下部结构为一般混凝土结构，采取混凝土强度等级为C30。三、预应力锚固体系预应力结构设计关键是怎样确保混凝土内部必需含有永久存在预应力。后张法构件在制作时全部是经过采取可靠锚夹具使结构产生预应力。规范中对预应力锚具要求是：含有可靠锚固性能、足够承载能力和良好适用性，能确保充足发挥预应力筋强度，安全地实现预应力张拉作业，且和预应力混凝土连续梁梁桥施工工艺相适应。同时，预应力筋锚具应满足分级张拉、补张拉和放松预应力要求，对于后张法结构，锚具或其附件上宜设置压浆孔或排气孔，压浆孔应有足够截面面积，以确保浆液通畅。经过对中国常见锚具对比，OVM型锚固体系含有良好自锚性能，无需顶压，适适用于本设计中采取钢绞线。本设计中，纵向预应力选择锚具为：OVM1315圆锚，其锚垫板尺寸为270270220，波纹管直径为100。2.2.6 施工方法选择一、施工方法选定在考虑桥梁设计方案时，要充足考虑到施工可能性、经济性和合理性，同时在设计中也要计算施工各阶段强度、变形和稳定性，桥梁设计要同时满足施工阶段和运行阶段各项要求。设计和施工时不能也无法截然分开，结构设计必需考虑施工方法、施工内力和变形，而施工方法选择应符合设计要求。中国建造预应力混凝土连续梁桥施工方法很多，常见施工方法有：支架就地浇注法、悬臂施工法、移动模架逐孔施工法和顶推施工法等。选择确定桥梁施工方法，需要充足考虑桥位地形、环境、安装方法安全性和经济性、施工速度等，同时要考虑桥梁类型、跨径、施工技术水平、机具设备条件等。总体来说，施工方法选择可依据下列条件综合考虑： 使用条件：桥梁类型、使用跨径、墩高、桥下空间限制、平面场地限制、桥墩形状等。 施工条件：工期要求、起重能力和机具设备要求、架设时是否封闭交通、架设时所需临时设备、材料可供情况等 自然环境条件：山区或平原、地质条件及软弱层情况、对河道影响、运输线路限制等。 社会环境影响：公害、景观、污染、架设孔下障碍、道路交通限制、公共道路使用和建筑界限等。综合考虑以上多种原因，本设计中采取悬臂施工法。悬臂施工法是以桥墩为中心向两岸对称地、逐节悬臂接长施工方法。该施工方法关键特点以下： 预应力混凝土连续梁采取悬臂施工时需要进行体系转换，即在悬臂施工时，梁墩采取临时固结，结构为T形刚构，合拢前，撤销梁墩临时固结，结构呈悬臂梁受力状态，待结构合拢后形成连续梁体系。设计时，应对每种状态进行配束验算。 桥垮间不需要搭设支架，施工不影响桥下通航或行车。 多孔桥垮结构能够同时施工，加紧施工进度。 悬臂施工法充足利用预应力混凝土承受负弯矩能力强特点，将跨中负弯矩转移为支点负弯矩，使桥梁跨越能力提升，并适合变截面桥梁施工。 悬臂施工用悬拼吊机或挂蓝设备可反复使用，施工费用较省。悬臂施工法关键有悬臂浇注法和悬臂拼装法两种，悬臂浇筑法利用移动式挂篮作为关键施工设备，以桥墩为中心，对称向两岸利用挂篮逐段浇筑梁段混凝土，待混凝土达成要求强度后，张拉预应力束，移动挂篮，进行下一阶段施工。悬臂拼装法则利用移动式悬拼吊机将预制梁段起吊至桥位，然后采取环氧树脂及张拉预应力使其连接位整体，在吊装下一预制梁段，直至全桥合拢。经过对施工进度、结构整体性、施工变形控制、施工适应性和起重能力要求等方面对比，我们发觉，悬臂浇筑法含有结构整体性好、施工变形宜控制、不受桥下地形限制、起重能力要求低等特点，优越性显著，所以本桥采取悬臂浇筑法施工。悬臂浇筑法关键施工机具是挂篮。挂蓝是有一个能沿着轨道行走活动脚手架，挂篮悬挂在已经张拉锚固两端上，悬臂浇筑时，箱梁梁段模板安装、钢筋绑扎、管道安装、混凝土浇筑、预应力张拉、压浆等工作均在挂篮上进行。当一个梁段施工结束后，挂篮解除后锚，移向下一阶段施工。所以，挂篮既是空间施工设备，又是预应力筋张拉前承重结构。挂篮关键有梁式挂篮、斜拉式挂篮和组合式斜拉式挂篮。挂篮通常由底模板、悬吊系统、承重结构、行走系统、锚固系统、平衡重和工作平台几部分组成。承重结构是挂篮关键受力构件，能够采取钢板梁、大号型钢、万能杆件或贝雷梁拼装桁架或斜拉体系等，它承受施工过程中新浇节段混凝土重量并经过锚固系统将荷载传输到己施工完成梁段上，当后支座锚固能力不够，并考虑行走稳定性时，常采取在尾端压重方法。本桥采取斜拉式挂篮。综上叙述，本桥设计中采取斜拉式挂篮悬臂浇筑施工法进行施工。二、施工步骤用挂篮逐段悬拼浇筑施工关键工艺程序为：灌注0号段，拼装挂篮，灌注1号段，挂篮前移、调整、锚固，灌注下一段梁，依次类推完成悬臂灌注，挂篮拆除，跨中（边跨）合拢。以下对施工程序进行叙述： 0号段在桥墩上方，灌注0号段相当于给挂篮提供一个安装场地。0号段长度以两个挂篮长度而定，通常为812m，本桥设计中采取10m。0号段通常需要在桥墩两侧设托架或支架进行施工，而且在施工过程中设置临时梁墩固结，预防施工过程中不平衡弯矩使梁体倾覆。 挂篮运至工地时，应在试拼台上试拼，以发觉因为制作不精细及运输中发生变形造成问题，确保正是安装时顺利及工程进度。试拼经过后，在0号块上进行挂篮拼装工作，同一个桥墩上两个挂篮要同时拼装。 箱梁各梁段在灌注前，必需严格检验挂篮中线，挂篮底模标高；三向预应力管道位置；钢筋、锚头及其它预埋件位置。混凝土灌注宜从挂篮前段开始，以使挂篮微小变形大部分实现，从而避免新旧混凝土间产生裂缝。混凝土灌注完成后，立即用通孔器检验管道，以预防堵管现象发生。 合拢段施工是悬臂施工关键。在合拢段施工过程中，应经过一些方法降低昼夜温度改变，新浇筑混凝土早期收缩、水化热影响，己完成结构混凝土收缩、徐变影响，结构体系转换和施工荷载等原因影响。本桥0号段施工周期为28天，其它均采取7天。混凝土施工程序关键有三种：逐跨连续悬臂施工法、T构单悬臂梁连续梁施工法、T构双悬臂梁连续梁施工法。三种施工方法特点分别为： 逐跨连续悬臂施工法施工从一端向另一端逐跨进行，逐跨经历了悬臂施工阶段，施工过程中进行了体系转换。该法每完成一个新悬臂并在跨中合拢后，结构刚度、稳定性不停增加，所以该法适用多跨连续梁及大跨长桥施工。 T构单悬臂梁连续梁施工法施工时能够采取多个合拢段同时施工，以加紧施工进度。适适用于35跨连续梁施工。 T构双悬臂梁连续梁施工法施工时，当结构呈双悬臂状态时，结构稳定性较差，所以通常见于跨度较小桥梁。经过对以上三种施工程序对比，本桥设计中采取T构单悬臂梁连续梁施工法进行施工，其施工程序为：第一步：首先从中跨13、14号墩同时开始进行悬臂施工。第二步：两岸边跨同时合拢，13、14号墩处临时固结释放，形成单悬臂梁。第三步：13、14号墩跨中段进行合拢，形成三跨连续梁。斜拉式挂蓝悬臂浇筑法施工步骤图以下：图2-5 悬臂施工法步骤图三、注意事项1、挂蓝悬浇过程中难免要出现不平衡弯矩，为此，需采取0号段和桥墩间临时固结或支承方法来确保手工过程中结构稳定可靠。现在常见临时固结方法或支承方法有以下多个： 将0号梁段和桥墩钢筋或预应力钢筋临时固结，待需要解除固结时切断钢筋。 在桥墩一侧或两侧加临时支承或支墩。 将0号段临时支承设于扇形或门式托架两侧。 临时支承可用硫磺水泥砂浆块，砂筒或混凝土等卸落设备，以使体系转换时，较方便地撤消临时支承。临时梁墩固结要考虑两侧对称，施工时有一个梁段超前不平衡力矩，应检算其稳定性，稳定系数大于1.5。需要指出是，随悬臂施工进行，假如碰到单孔合拢并张拉锚固预应力筋后，应立即拆除上述临时方法。2、合拢段施工时应该采取方法。 合拢段长度选择。合拢段长度在满足施工操作要求前提下，应尽可能缩短，这么在结构处理上比较方便，通常取值1.52m，本桥设计中采取均采取2m。 合拢温度选择。通常宜在低温合拢，遇夏季应在晚上合拢，并用草袋等覆盖，并加强接头混凝土养护，使混凝土早期硬结过程处于升温受压状态。 合拢段混凝土选择。混凝土中宜加入碱水剂、早强剂，方便早达成设计要求强度，立即张拉预应力束，预防合拢段混凝土出现裂缝。 合拢段采取临时锁定方法，采取劲性型钢或预制混凝土柱安装在合拢段上下部作支承，然后张拉部分预应力筋，待合拢段混凝土达成要求强度后，张拉其它预应力筋，最终拆除临时锁定装置。为确保合拢段施工时混凝土一直处于稳定状态，在浇筑之前各悬臂端应附加和混凝土质量相等配重（压重），加配关键以桥轴线对称加载，按浇筑重量分级卸载。3、基础数据本桥施工段（0号段除外）最大控制重量为85t，挂篮设计承重120t，挂篮重量取承重1/3，为40t。按现在施工水平，梁体中每个梁段长度通常不应该大于4m，节段过长，将增加混凝土自重及挂篮结构重力；节段过短则会影响施工进度，增加施工费用。在本设计中1-4号节段长度为3.5m，其它节段长度为4m。四、悬臂浇筑施工法小结采取挂蓝悬臂浇注施工法进行施工不需要大量施工支架和大型临时设备，不占用很大预制场地。逐段现浇，易于调整和控制梁段位置，且整体性好。不影响桥下通航、通车，不受季节、洪水影响，不受跨数限制。各段施工属严密反复作业，需要施工人员少，工作效率高。桥梁施工受力状态和运行受力状态基础相近，和顶推法相比，不因施工而增加过多材料。但悬臂施工法中梁体部分不能和墩柱平行施工，施工周期较长，而且悬臂浇筑混凝土加载龄期短，混凝土收缩和徐变影响较大。体系转换次数较多，施工线形及合拢技术要求较高。2.3 系杆拱桥方案结构设计2.3.1 桥式特点系杆拱桥是拱桥一个特殊形式。拱端水平推力用拉杆承受，使拱端支座不产生水平推力。拱和弦间用两端铰接竖直杆联结而成。亦可用斜杆来替换直杆成为尼而森体系。这种拱桥内部为超静定体系，外部则为静定，所以对墩台不均匀沉降无影响。2.3.2 成桥经验数据表 2-3 系杆拱桥成桥资料表桥名跨径矢跨比拱轴系数结构型式四川旺仓东河1151/61.543下承式系杆拱广州丫髻沙3441/4.52中承桁肋系杆拱广东南海佛陈1131/51.167下承式系杆拱广东南海三山西2001/4.51.3中承桁肋系杆拱峨边县大渡河1401/51.352下承式系杆拱成全部青龙场立交1321/5.51.543下承式系杆拱2.3.3 主桥设计一、桥型部署1、依据桥址处两岸周围地形情况，初步设计阶段选定桥位综合而言相对合理，所以施工图设计阶段维持原桥位不变，但对桥轴线做合适偏转。2、调低起拱线标高并同时调高桥台处桥面设计标高。二、主拱肋 依据平面杆系有限元程序静力计算结果和空间静、动力计算结果，对主拱肋弦杆及腹杆结构和结构形式做了改善，主拱肋弦杆钢管外径由初步设计 800mm 改为850mm，上弦杆及下弦杆中间段壁厚同初步设计一样，仍为12mm，下弦杆拱脚段局部加厚由初步设计t=14mm改为t=20mm，增设一段t=14mm过渡段。腹杆钢管由初步设计400x10mm改为529x10mm。对腹杆部署进行了调整，保持初步设计部署直腹杆（和弦杆正交），将各半拱相邻节间双向斜置斜腹杆（和弦杆斜交）改为单方向斜置，同时改单管为双管。经深化设计后拱肋关键参数为： 1、悬链线拱轴，拱轴系数： m=1.167 2、矢跨比为： 1/5.27，净跨径为： 290m；净矢高： 55m 3、拱肋上、下弦杆钢管中距： 5200mm 4、拱肋内、外桁片中距： 2550mm三、横撑