斜拉桥毕业设计-设计计算书.doc

斜拉桥毕业设计（论文）设计说明书课题名称 白蛇沟大桥设计 学院(部) 公路学院 专 业 桥梁工程 班 级 21020601 学生姓名 闫 生 龙 学 号 2102060127 4 月 28 日至 6 月 18 日共 7 周指导教师(签字) 教学院长(签字) 2010 年 6 月 12 日摘 要本桥根据设计任务要求，依据现行公路桥梁设计规范,综合考虑桥位的地质、地形条件，拟定了三个比选方案：双塔斜拉桥、连续刚构桥、地锚式悬索桥。按“实用、经济、安全、美观、环保”的桥梁设计原则，比较三个方案的优缺点之后，将双塔斜拉桥作为推荐方案，进行了斜拉桥总体布置和上部结构细部尺寸拟定，并利用Midas/Civil 6.7.1建立了有限元简化模型，对全桥在施工阶段和成桥使用阶段进行受力和变形分析以及动力特性分析。经过有限元分析，对结构进行了应力强度验算和变形验算，在此基础上，对钢主梁和斜拉索还进行了疲劳验算。最后，对全桥进行了抗风评价和抗风验算。经分析比较和验算，表明该设计计算方法正确，内力分布合理，符合设计任务的要求。关键词：方案，斜拉桥，有限元，结构分析，验算ABSTRACTAccording to request of the design task，the existing highway and bridge specification, three types of bridges are presented,which are double pylon cable-stayed bridge, PC continuous rigid frame bridge and suspension bridge, on the basis of considering the geology and terrain conditions of the bridge position. According to the principle of “practical，economical，secure，aesthetic and environment-friendly”，after comparing their characters comprehensively, the double-pylon cable-stayed bridge is chosen as the main design scheme, and we have accomplished the general layout of the cable-stayed bridge and redacted the detailed dimension of the superstructure. At the same time, we have analyzed the stress, deformation and dynamic characteristics of the bridge in its using stage and the construction stage through making finite element model by Midas/Civil 6.7.1.Moreover, based on the calculation results, the stress intensity and deformation of bridges structure was checked. On this basis, we did the checking computations about fatigue of the steel girders and cables. In the finally，we did the wind resistance assessment and checking computation. Through comparison and checking computations，it shows the calculation method of this design is right, the internal forces distributing is reasonable, and it is satisfied with the requirement of the design task.Key words: Designs, Cable-stayed bridge, Finite element, Structural analysis, Checking computations目 录概 述1第一章 方案比选21.1 桥型方案设计概述21.1.1 桥型方案设计原则21.1.2 桥梁设计方案概述21.2 主桥桥型方案设计31.2.1 方案一：双塔斜拉桥31.2.2 方案二 预应力混凝土连续刚构桥51.2.3 方案三: 地锚式悬索桥51.3 桥型方案比选8第二章 总体设计102.1 技术指标与设计资料102.1.1 技术标准102.1.2 材料参数102.1.3 设计规范及标准112.2 结构构造与总体设计112.2.1 方案构思与总体设计112.2.2 主梁设计122.3 索塔设计142.3.1 索塔尺寸的拟定152.3.2 索塔基础172.4 斜拉索设计172.5 辅助墩、过渡墩及基础182.5.1 辅助墩及基础182.5.2 过渡墩及基础182.6 施工方案设计192.6.1 索塔施工192.6.2 主梁施工192.7 桥面系设计192.7.1 钢桥面的铺装192.7.2 伸缩缝202.7.3 防撞护栏20第三章 结构建模213.1 计算理论213.1.1 未知荷载系数法213.1.2 未闭合配合力223.2 计算参数223.2.1材料参数223.2.2作用标准及参数233.3 作用及其组合233.3.1 作用233.3.2 作用效应组合243.4 计算模型建立243.4.1 模型建立243.4.2 模型截面几何特性计算及材料参数253.4.3 边界条件253.4.4 成桥阶段索力确定26第四章 成桥阶段内力计算分析294.1 斜拉桥整体静力分析294.1.1结构控制截面内力计算结果294.1.2 支撑反力计算304.1.3 主梁内力计算304.1.4 主塔内力计算334.1.5 斜拉索内力计算344.2 斜拉桥的动力特性分析35第五章 施工阶段内力计算分析375.1 施工方法介绍375.1.1 施工阶段划分375.1.2 主要施工阶段图示385.2 施工阶段内力分析405.2.1 主梁内力分析405.2.2 斜拉索内力分析41第六章 结构验算446.1 主梁验算446.1.1 钢主梁验算446.1.2 混凝土主梁验算536.2 主塔强度验算586.2.1 验算原理586.2.2 使用阶段主塔强度验算586.3 斜拉索验算606.3.1 验算原理606.3.2 使用阶段拉索强度与疲劳验算606.4 斜拉桥变形验算626.4.1 验算原理626.4.2 斜拉桥变形验算626.5 斜拉桥抗风验算646.5.1 设计基准风速计算646.5.2 本桥的基频估算656.5.3 颤振临界风速计算666.5.4 颤振风速验算67第七章 施工方案简述687.1 全桥施工687.2 索塔施工697.3 基础施工697.4 主梁施工69致 谢70参考文献71概 述技术标准结构形式：双塔三跨式混合梁斜拉桥。跨径布置：50m+190m+460m+190m+50m=940m。桥面宽度：215m +2.0m（中央分隔带）+20.5m（防撞栏杆）=33m。设计荷载：公路I级。 设计速度：80km/h。通航净空：250m20m。 桥梁纵坡：0.5%。桥面铺装：70mm厚的沥青混凝土铺装。 标准横坡：2%。 材料参数混凝土材料：全桥混凝土标号均采用C50，其弹性模量为E=3450MPa。普通钢筋：采用I级和II级钢筋，其技术标准符合国家GB 13013-91和GB 1499-91的规定。预应力钢铰线：采用j15钢铰线,公称直径15.24mm，标准强度1860Mpa ，弹性模量为MPa,锚具采用OVM15-22型群锚系列及相应钢铰线匹配的成套产品，包括锚垫板、锚头、夹片和螺旋筋等。钢材：钢板梁横梁及防撞护栏立柱采用符合GB.T1591-94要求的低合金钢Q345-D，纵梁采用Q370，防撞护栏横梁采用符合GB/T1591-94要求的低合金钢Q370。高强度螺栓应符合GB 3077-88 的要求，螺母及垫圈应符合GB 699-88的要求。普通螺栓应符合GB 700-88或GB 3077-88的要求。焊接材料：焊接材料应结合焊接工艺，通过焊接工艺评定试验进行选择，保证焊缝性能不低于母材，工艺简单，焊接变形小，所选焊条，焊剂，焊丝均应符合相应国家标准的要求。气体保护焊的气体纯度应大于99.5。斜拉索钢丝及锚具：斜拉索采用直径为7mm的镀锌高强度低松弛钢丝，应符合GB 5223-85的要求。冷铸锚锚杯及螺母采用40Cr，抷件为锻件，符合YB/T 036.7要求。设计规范及标准依据的规范有：中华人民共和国行业标准公路工程技术标准（JTJ001-1997）中华人民共和国行业标准公路桥涵设计通用规范（JTJ D60-2004）中华人民共和国行业标准斜拉索热挤拉索技术标准（征求意见稿）中华人民共和国行业标准公路斜拉桥设计规范（试行JTJ027-96）中华人民共和国交通部标准公路钢木设计规范（JTJ025-86）第一章 方案比选1.1 桥型方案设计概述1.1.1 桥型方案设计原则1 适用性桥上应保证车辆和人群的安全畅通，并应满足将来交通量增长的需要。桥下应满足泄洪、安全通航等要求。建成的桥梁应保证使用年限，并便于检查和维修。2 舒适与安全性现代桥梁设计越来越强调舒适度，要控制桥梁的竖向与横向振幅，避免车辆在桥上振动与冲击。整个桥跨结构及各部分构件，在制造、运输、安装和使用过程中应具有足够的强度、刚度、稳定性和耐久性。3 经济性设计的经济性一般应占有重要位置，经济性应综合发展远景及将来的养护和维修等费用。4 先进性桥梁设计应体现现代桥梁建设的新技术。应便于制造和架设，应尽量采用先进工艺技术和施工机械、设备，以利于减少劳动强度，加快施工进度，保证工程质量和施工安全。1.1.2 桥梁设计方案概述根据毕业设计任务书、桥址位置处地质剖面图，结合桥梁结构的设计、施工等特点，兼顾考虑结构安全、适用、经济、美观、环保等要求，参照工程实例和经验，引桥部分均采用35m跨径的预制装配式预应力混凝土箱梁桥，对主桥提出了三个式方案： 方案一:双塔斜拉桥。 方案二: 预应力混凝土连续刚构桥； 方案三:地锚式悬索桥.1.2 主桥桥型方案设计作为横跨长江的新建桥梁,桥梁的视野应开阔明朗, 梁高与桥下净高比例应相互协调,否则会产生压抑感,本桥为减小桥长,基本按与两侧防洪堤平交且同时满足桥下泄洪水位和通航水位的设计原则来控制纵坡。因此梁体应尽可能纤细流畅,梁高不宜过高,相应的跨度应适中。基于以上考虑桥梁确定了3个桥型方案。1.2.1 方案一：双塔斜拉桥1 桥跨布置该方案为双塔三跨斜拉桥，主桥跨径布置为50+190+460+190+50=940m，边主跨比为0.41，塔高163.50m，桥面以上高度114.06m，高跨比0.24，采用半漂浮体系，桥面设双向横坡为2%，见图1.12 主梁主梁断面采用等截面钢箱梁，本桥为双向六车道。钢箱梁桥面净宽：215m +2.0m（中央分隔带）+20.5m（防撞栏杆）=33m。行车道外侧设置1.3m的斜拉索锚固区和检修道，风嘴宽度1.2m。钢箱梁总宽=（桥面净宽）+21.3m（锚固区和检修通道）+21.2m（风嘴）=38m，梁高3.0m。桥面板采用板厚为1220mm的正交异性桥面板，主梁吊装梁段长度为6.2m12.0m。3 索塔索塔为倒“Y”型索塔，总高度173.50m，索塔塔身包括塔柱、横梁及斜拉索锚固区。其中中、下塔柱为普通钢筋混凝土结构，上塔柱为预应力混凝土结构。下塔柱从塔柱底至中、下塔柱转折点的高度为36.40m，中塔柱从中、下塔转折点至中、上塔柱转折点的高度为70.00m,上塔柱从中、上塔柱转折点至塔顶的高度为67.10m。下塔柱横桥向外侧的斜率为1/3.4799,内侧的斜率为1/2.8086,顺桥向外侧面的斜率为1/5.0143，顺桥向为竖直向上。柱上塔柱断面尺寸7.0m4.5m，壁厚1.2m和0.6m；中塔柱截面尺寸7.0m4.5m，壁厚0.8m，下塔柱截面尺寸由10.5m7.0m向上渐变至7.0m4.5m，壁厚1.0m，下塔柱受力比较复杂，故该塔柱设计成实心段。4 斜拉索该方案采用双索面扇形体系，全桥共设144组斜拉索。根据受力的大小，斜拉索采用127丝301丝7mm镀锌高强度低松弛钢丝，斜拉索在钢箱梁上的标准索距为12.0m，在索塔锚固端的索距为132.0m+23.0m+23.5m。图1.1 斜拉桥总体布置图（cm） 5 基础承台厚6.0m，顺桥向16m，横桥向32m。采用钻孔灌注桩群桩基础，桩径3.0m。6.施工方法主桥边跨采用悬臂浇筑和有支架现浇法施工，主跨采用悬臂拼装法施工。引桥为预制拼装法。1.2.2 方案二 预应力混凝土连续刚构桥1 桥跨布置主跨跨径：150+270+270+150=740米，边主跨比：150/270=0.56，见图1.2。2 主梁采用单箱单室箱形截面，桥面采用双幅桥面，单幅桥面宽15.5米，中央分隔带宽2米。3 基础基础采用钻孔灌注桩群桩基础。桩径2.0m，桩中心距5.75m。承台为矩形承台，厚为5m，承台尺寸为26.616m，采用C40混凝土。桥墩采用双薄壁空心墩，外部尺寸49m,壁厚0.5m。4 施工要点（1） 桥梁上部采用挂篮悬臂浇注施工，施工时要对称浇注，应注意立摸高程的合理设置，准确控制悬浇高程，主梁边中跨合拢高差应控制在cm以内。（2） 施工后的主梁备用预应力束孔处理如下：顶板束孔灌浆封填，底板束孔留下备用，但不穿预应力束。（3） 箱梁悬浇施工时在底板上的施工孔不封堵，作为箱梁的通气孔。1.2.3 方案三: 地锚式悬索桥1 悬索桥主要设计参数 结构形式：三箱连续钢箱加劲梁悬索桥 跨径（200+600+200）=1000m，见图1.3桥面全宽：33.0（桥面净宽=215m +2.0m（中央分隔带）+20.5m（防撞栏杆）=33m）+21.3m（锚固区和检修通道）+21.2m（风嘴）=38m 主缆中跨矢跨比：f/L=75/600=1/8。 边跨与主跨比：200/600=0.33。 钢箱加劲梁构造：扁平正交异性板钢箱梁，梁高3.0m，钢材采用16Mn9。图1.2 预应力混凝土连续刚构桥总体布置图（cm）图1.3 地锚式悬索桥总体布置图（cm）2 主塔构造主塔采用门式型混凝土桥塔,塔高135.25m，其中，桥面以上塔高80.0m,桥面下设一道横梁。塔柱为空心矩形断面，塔顶5m6m，塔底5m8m，塔顶部为实心段，以承受鞍座转来的巨大压力。上、下两个横梁是横桥向连接两个塔柱的重要构件，对全桥抗风抗震其重要作用，采用预应力混凝土结构。3 吊杆全桥共设长短吊杆77根，吊杆间距12m,由镀锌高强低松弛钢丝束构成。4 锚碇及基础设计南北均采用采重力式三角形锚碇。采用钻孔灌桩基础,承台厚6.00m,矩形为24m24m，有16根桩，桩径2.5m。1.3 桥型方案比选根据2004公路工程技术标准条文说明（JTGB01-2003)规定，公路桥涵应根据所在公路的使用任务性质和将来发展的需要按照安全、适用、经济、美观和有利环保的原则进行设计。 安全是设计的目的； 适用是设计的功能需求； 必须在满足安全和适用的前提下，应根据具体情况考虑经济和美观的要求； 同时，在我国经济实力不断增强的时期，应该提倡公路工程设计的环保要求。方案一：双塔斜拉桥是斜拉桥体系中采用最为广泛的形式，索面为双索面倾斜布置，具有很好的抗扭、抗风性能。拉索的作用相当于在主梁跨内增加了若干弹性支撑，从而大大减小了梁内弯矩、使主梁内力分布更加均匀合理，桥梁跨越能力显著增大。斜拉桥是超静定结构，使用性能好。主桥桥面连续，无伸缩缝，行车条件好。方案二：预应力混凝土连续刚构桥结构线条明快流畅，与周围景观搭配协调。此桥采用平衡悬臂施工法，由于结构上墩梁固结，为多次超静定，次内力较大。为减小次内力的敏感性，必须选择抗压刚度较大，抗推刚度较小的单壁或双壁的薄壁墩，使墩适应梁结构的变形。通过加大梁根部梁高，可以使正弯矩减小，主梁大部分承受负弯矩，施工较简单。修建时须采用高墩大跨，当墩的高度较矮时将受到限制，对基础要求较严格。方案三：地锚式悬索桥跨越能力大，轻型美观，抗震性能好，但该桥位处受地质条件限制需要巨大的重力式锚碇，占用桥端空间多，而且对施工要求高，满堂支架架设主梁时，影响通航，另外，需建造较高的桥塔，施工难度较大，否则桥塔的景观性差。经综合研究比较后, 在满足设计要求的通航、行车要求的前提下，可以看出方案一轻盈流畅，结构美观，施工技术成熟，因此方案一最优,建议作为本工程的实施方案。第二章 总体设计2.1 技术指标与设计资料2.1.1 技术标准结构形式：双塔三跨式混合梁斜拉桥。跨径布置：50m+190m+460m+190m+50m=940m。桥面宽度：215m +2.0m（中央分隔带）+20.5m（防撞栏杆）=33m。设计荷载：公路I级。设计速度：80km/h。通航净空：250m20m。桥梁纵坡：0.5%。标准横坡：2%。桥面铺装：70mm厚的沥青混凝土铺装。2.1.2 材料参数混凝土材料：全桥混凝土标号均采用C50，其弹性模量分为E=3450MPa。普通钢筋：采用I级和II级钢筋，其技术标准符合国家GB 13013-91和GB 1499-91的规定。预应力钢铰线：采用j15钢铰线,公称直径15.24mm，标准强度1860Mpa ，弹性模量为MPa,锚具采用OVM15-22型群锚系列及相应钢铰线匹配的成套产品，包括锚垫板、锚头、夹片和螺旋筋等。钢材：钢板梁横梁及防撞护栏立柱采用符合GB.T1591-94要求的低合金钢Q345-D，纵梁采用Q370，防撞护栏横梁采用符合GB/T1591-94要求的低合金钢Q390-D。高强度螺栓应符合GB 3077-88 的要求，螺母及垫圈应符合GB 699-88的要求。普通螺栓应符合GB 700-88或GB 3077-88的要求。焊接材料：焊接材料应结合焊接工艺，通过焊接工艺评定试验进行选择，保证焊缝性能不低于母材，工艺简单，焊接变形小，所选焊条，焊剂，焊丝均应符合相应国家标准的要求。气体保护焊的气体纯度应大于99.5。斜拉索钢丝及锚具：斜拉索采用直径为7mm的镀锌高强度低松弛钢丝，应符合GB 5223-85的要求。冷铸锚锚杯及螺母采用40Cr，抷件为锻件，符合YB/T 036.7要求。2.1.3 设计规范及标准依据的规范有：中华人民共和国行业标准公路工程技术标准（JTJ001-1997）中华人民共和国行业标准公路桥涵设计通用规范（JTJ D60-2004）中华人民共和国行业标准斜拉索热挤拉索技术标准（征求意见稿）中华人民共和国行业标准公路斜拉桥设计规范（试行JTJ027-96）中华人民共和国交通部标准公路钢木设计规范（JTJ025-86）中华人民共和国交通部标准钢结构设计规范（GB 50017-2003）2.2 结构构造与总体设计2.2.1 方案构思与总体设计1 方案构思斜拉桥的方案设计要充分考虑桥梁所处的环境因素，根据桥梁的使用功能和通航要求，选择合理的主跨跨径布孔，使其能够很好的与桥位所处的自然环境相一致，然后根据桥位处的地形、地貌对边跨进行跨径布置。在桥孔基本确定后，选择合理的桥梁结构形式以满足受力要求和经济性的要求，力求达到安全、经济、适用、美观、环保。混合梁斜拉桥就是斜拉桥的边跨采用混凝土梁，主跨采用钢结构。通过这种结构形式 加大了边跨主梁重量和刚度； 减少了主跨变形和内力； 可减少或避免边跨支点出现负反力； 边跨预应力混凝土主梁易于架设； 减少全桥钢梁长度，节约造价。本桥主跨460m，因混凝土结构的跨径较小，且自重较大，所以本桥采用钢斜拉桥，但若全桥均采用钢结构，经过初步计算，边跨处需要设置拉力支座并配合压重，这种设计较为不经济。因此，本桥最终拟定采用混合梁斜拉桥方案，即边跨部分采用混凝土主梁配合压重，其余均采用钢主梁。2 总体设计根据低、中、高水位和通航的要求，以及地质断裂带的情况，确定主桥布孔的位置。本河段通航要求250m20m，结合主墩的施工方案，斜拉桥的主跨跨径采用460m，边跨采用50m+140m=190m，边主跨比为0.41,。为满足高速公路对竖曲线的要求，同时为缩短引桥长度，将主桥纵坡设置为2%。通过初步设计阶段的综合技术经济比较，决定主桥采用双塔三跨式双索面混合梁斜拉桥方案。其桥跨布置为50m+190m（50m+140m）+460m+190m（50m+140m）+50m=940m，桥型布置图见图1.1。2.2.2 主梁设计1 主梁截面形式的选择主梁的截面形式应根据结构的受力性能、车辆的通行条件、主梁与塔的连接构造、斜拉索的锚固及结构形式的抗风性来确定。主梁高跨比的合理范围为1/501/200,本桥的高跨比为3/460=1/153.3.由于该桥采用的是混合梁方案，其边跨混凝土断面与中跨钢箱梁断面的连接应给以足够的重视，以使两截面的结合可靠。该桥桥面宽度（双幅）净215m+2.0m+20.5m (防撞拦)=33.0m, 行车道外侧设置1.3m的斜拉索锚固去和检修道，风嘴宽度1.2m。钢箱梁采用扁平钢箱梁，总宽（桥面净宽）+21.3m（锚固区和检修通道）+21.2m（风嘴）=38m。边跨混凝土主梁为单箱四室预应力混凝土结构，总宽38.0m，桥面横坡2%。2 主梁梁段划分本桥全桥共划分了100个梁段，分为索塔区梁段、辅助墩顶梁段、无索区梁段、钢-混凝土结合段、中跨合拢段以及钢箱梁标准段和混凝土梁标准段。主跨钢箱梁纵向分段长度基本上与斜拉索的锚固长度一致，标准梁段长12m。混凝土标准梁段长6m，主塔0#块的长度为26.8m。主梁单元划分详见图2.1。图2.1 主梁梁段划分3 主梁细部尺寸拟定（1） 钢主梁钢主梁没3m设置一道横隔板，依照公路钢木设计规范（JTJ025-86），构成钢箱梁的主要板材尺寸如下：梁高（内轮廓）： 3.0m。 双向横坡： 2%。顶板宽 ： 33.0m。 底板宽： 26.8m。下斜腹板宽 ： 2.2m。 风嘴宽： 1.2m。检修道： 1.3m。 总宽： 38.0m顶板厚： 14mm、16mm。 底板厚： 12mm，14mm。下斜腹板宽 ： 2.2m。 下斜腹板厚： 20mm。边纵腹板厚： 30mm。 中纵腹板厚： 20mm。横隔板厚：8mm（无拉索处），10mm（有拉索处）。加劲扁钢：间距：950mm，厚：10mm，高：160mm。顶板U形加劲肋：厚：8mm，上口宽：300mm，下口宽：180mm，高：260mm，间距600mm。底板U形加劲肋：厚：8mm，上口宽：180mm，下口宽：320mm，高：250mm，间距：950mm。钢主梁的标准断面图如图2.2所示。图2.2 钢主梁的标准断面图（mm）（2） 预应力混凝土主梁边跨混凝土主梁采用预应力混凝土结构，桥面全宽38.0m，纵向每隔4.75m设置一道横梁，主梁中心高3.0m。顶板厚25cm，底板厚30cm。在每个辅助墩墩顶设置一段实心梁段以便更好的起到压重作用，从而避免设置抗拉支座。混凝土主梁的标准断面图如图2.3。图2.3 混凝土主梁断面图（mm）混凝土主梁采用纵、横双向预应力体系，其主梁纵向采用部分预应力A类构件。本桥根据施工和使用阶段各种作用效应的组合，根据混凝土主梁段最不利组合下的弯矩包络图和剪力包络图（见第四章），对混凝土主梁进行预应力钢筋配置。本桥的预应力钢束分为N1、N2、N3、N4四种型号，分别为12-19j15.24的高强度低松弛钢绞线，均为分段张拉接长，锚下张拉控制应力为k=1390MPa，预应力管道采用45mm的钢波纹管。横向预应力布置在横梁及实体段内，以增强横梁的刚度及其承载力。因为横梁起着增强桥面刚度，传递和分布活载的重要作用，所以必须要有足够的刚度和强度。横向预应力采用19j15.24的高强度低松弛钢绞线，锚固在实心主梁外侧的锚固槽内，张拉完毕并灌浆后，进行封锚。4 主梁钢混结合部根据已有的钢-混凝土结合部设计的经验，本桥连接处采用部分连接填充混凝土方案，也叫填充混凝土后面板锚固方案。为了把钢梁上的力传递到上、下翼缘板及腹板附近的部分连接，在结合部制作一个双壁式的钢箱，并在其中灌注无收缩混凝土与横梁连接成为一个整体，此方案的刚度过渡比较均匀，应力扩散好，不需要设置过厚的承压板，钢梁制作等方面也简单易行。由于连接处钢梁端部为多格室结构，因此在孔内要填充混凝土。为了使多格室部分的钢板与填充的混凝土结合密实，在钢板上设置了抗剪螺栓，并用预应力粗钢筋将钢梁和混凝土连成整体。另外，在钢梁的桥面板上设置了U形加劲肋，同时要考虑U形加劲肋与各格室之间的应力扩散关系，预留好预应力钢筋位置，从而在该截面获得良好的应力扩散效果。2.3 索塔设计双塔斜拉桥索塔高与主跨比宜选用0.180.25，并使边索与水平线夹角控制在2545左右。2.3.1 索塔尺寸的拟定图2.4 索塔一般构造图（cm）索塔为倒“Y”型索塔，塔柱底高程186.555m，塔顶高程360.055m，索塔总高度173.500m，其中桥面以上高度为114.06m，索塔高与主跨比为0.24。索塔塔身包括塔柱、横梁及斜拉索锚固区。索塔一般构造图详见图2.4。1 塔柱塔柱包括上塔柱、中塔柱和下塔柱。中、下塔柱为普通钢筋混凝土结构，上塔柱为预应力混凝土结构。下塔柱从塔柱底至中、下塔柱转折点的高度为36.40m，中塔柱从中、下塔转折点至中、上塔柱转折点的高度为70.00m,上塔柱从中、上塔柱转折点至塔顶的高度为57.10m。下塔柱横桥向外侧的斜率为1/3.4799,内侧的斜率为1/2.8086,顺桥向外侧面的斜率为1/5.0143，顺桥向为竖直向上。上塔柱竖直向上设置。塔柱采用空心薄壁断面。柱上塔柱断面尺寸7.0m4.5m，壁厚1.2m和0.6m；中塔柱截面尺寸7.0m4.5m，壁厚0.8m，下塔柱截面尺寸由10.5m7.0m向上渐变至7.0m4.5m，壁厚1.0m，下塔柱受力比较复杂，故该塔柱设计成实心段，在中、上横梁处、人洞及塔底等受力较大的区段设置加厚段。下塔柱直接抵抗船舶撞击力的作用，在下塔柱高程190.00m至200.00m处，横、顺桥向均设置一道1.0m厚的横隔板予以加强。为避免塔柱施工时，由于混凝土水化热以及与承台混凝土龄期差的影响而使塔底产生非受力裂缝，在塔底设置2m高的实心段。塔柱竖向配置28的束筋和单筋，水平配置16的箍筋和12的钢筋。塔柱钢筋外加设一层直径为5mm，间距为10cm10cm的带肋钢筋焊网，以增强钢筋表面抗裂性能。塔柱的断面图见图2.5。2 斜拉索锚固区图2.5 塔柱断面图上塔柱拉索锚固区段，除参与主塔顺桥向、竖向、空间的总体功能外，还应将拉索锚固的集中力传递到主塔塔壁内。为防止混凝土塔柱在拉索锚固力作用下开裂，可采用体内有粘结的预应力钢束或体外无粘结的预应力钢束混凝土结构，将预应力作为外力来平衡拉索锚固力产生的内力。由于拉索产生的塔柱内力主要是沿高度方向分布，这样可以采用平面预应力钢束来抵消平面内拉索产生的内力。本桥斜拉索通过锚块锚固于上塔柱的内壁上。为平衡斜拉索的水平分力，在上塔柱斜拉索锚固区内配置了12j15.24环向预应力钢束，环向预应力钢束设置成U形，U形张口朝横桥向布置，参见图2.6。图2.6 斜拉索锚固区预应力布置（cm）由于环向预应力钢束曲率半径很小，为防止混凝土劈裂，弯曲钢束沿径向设置防劈裂钢筋。3 横梁索塔共设上、中、下三道箱形断面横梁，皆为钢-混凝土组合结构，上、中横梁的长度均为10m，下横梁长度为37.92m。断面详细尺寸见图2.7。图2.7 索塔横梁断面图（mm）2.3.2 索塔基础根据地质条件及桥址区水文条件，索塔基础应采用大直径钻孔桩，通过计算，一个基础设置20根直径为3.0m的钻孔灌注桩。主墩基础平均桩长36m，桩底标高146.055m，桩底进入微风化岩深度平均为8.2m。承台是基础的重要部分，北岸承台为28.0m16.0m矩形，厚6.0m，南岸承台为了减小水流的阻力，设置成直径为30m的圆形，厚6.0m。2.4 斜拉索设计本桥斜拉索为空间双面扇形体索，斜拉索钢丝采用部颁行业标准斜拉桥热挤聚乙烯拉索技术条件（JT/T6-94），为保证斜拉索具有足够的安全性和耐久性，本桥斜拉索设计选用工厂生产的挤包双层PE护层的扭绞形成品半平行高强镀锌钢丝斜拉索，钢丝直径7mm，其抗拉强度不低于1670MPa。锚具采用冷铸锚。斜拉索在主梁端的标准索距为12m，在索塔锚固端的索距为23.0m+22.5m+132.0m，全桥共设置144根斜拉索，根据受力的大小，全桥斜拉索共分九类，钢丝根数为127301。最大索长250.793m，最大索长的钢丝重量为19.16t。全桥斜拉索规格型号参数如表2-1所示。斜拉索在风力作用下，气流在拉索的背面生成卡门涡流，涡流脱落的频率正好与斜拉索自身的某一阶频率合拍，使斜拉索受激产生震动。另外，主梁与索塔的震动也会引起斜拉索的震动。斜拉索的震动使其在根部出现反复绕曲，索中的钢丝产生附加的绕曲应力。这种绕曲应力的反复作用，将加速钢丝的疲劳。另外，斜拉索的持续震动会使人们对桥梁结构的可靠性和稳定性产生怀疑。因此，斜拉索必须进行防震设计。表2-1 斜拉索规格型号参数表规格型号钢索面积(mm)拉索直径（mm）拉索重（kg/m）索号SPC7-127488711441.6A3A4 J3J4SPC7-139534911445.3A5A6 J5J6SPC7-151581011949.7A7A8 J7J8SPC7-163627212453.6A9A10 J9J10SPC7-187719612960.9A11A12 J11J12SPC7-223858114472.8A1A2 J1J2SPC7-253973514982.1A13A14 J13J14SPC7-2831089015991.9A15A16 J15J16SPC7-3011158115996.8A17A18 J17J18本方案采用气动控制法。将斜拉索原来的光滑表面做成带螺纹的非光滑表面。通过提高斜拉索表面的粗糙度，使气流经过拉索时在表面边界层形成湍流，从而防止涡激共震的产生，防止斜拉索的风振。拉索表面的条纹还能防止雨振的发生。2.5 辅助墩、过渡墩及基础2.5.1 辅助墩及基础为了提高桥梁的整体刚度，改善结构受力，减少中跨跨中挠度及索塔塔顶水平位移，在边跨设置了辅助墩，每侧各两个。辅助墩将边跨分为两个50m和一个140m的三个跨径。辅助墩由两个分离的矩形墩组成，两矩形墩距桥梁中心线间距12.0m，墩身横桥向宽3.0m，墩顶厚1.5m，墩底厚1.7m。每个独立的辅助墩设置一个承台，承台厚3.0m，平面尺寸为8.08.0m。基础为钻孔灌注桩，每墩布置4根直径2.0m的钻孔灌注桩。2.5.2 过渡墩及基础过渡墩是主桥和引桥的连接桥墩，设计时要充分考虑满足主桥梁高和引桥梁高、支座布置及伸缩缝安装的要求。除在墩冒 设有调平梁高要求的牛腿外，其他基本同辅助墩结构形式。墩冒上顶面宽23m，向下内收后宽13.8m。过渡墩承台厚4.0m，平面为长方形，尺寸为13.56.5m，承台底设有8根直径为2.0米的钻孔灌注桩。2.6 施工方案设计2.6.1 索塔施工下塔柱采用支架现浇施工，中、上塔柱采用爬模法施工。在中塔柱中部需设置一道临时横梁撑，以平衡索塔施工过程中的侧向力，待上横梁施工完毕后拆除。2.6.2 主梁施工1 边跨混凝土主梁施工在桥梁基础和边跨桥墩完成后，进行上部主梁施工。根据桥梁所处的地形地貌选择不同时施工方