长沙火星北路浏阳河大桥拱桥施工图设计毕业设计(编辑修改稿)

长沙火星北路浏阳河大桥拱桥施工图设计毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

与景观配合很不协调。 施工方面 由于钢材具有匀质性、构件轻的特点，用 节段悬拼法很 方便；可以较方便的跨越很大跨度，节省施工时间与费用。 采用预制 T梁 ,需要大量预制场地需要大量吊装设备 ，施工工艺复杂 预制 T型构件，运至施工地点，采用混凝土现浇，将 T 型梁连接，其特点外型简单 、制造方便，整体性好 适用性 受力明确，构造简单，行车较为舒适。 建桥速度快， 工期及质量都容易得到保证。 适用于跨径 15～ 50米的桥梁，常用跨径为 20～40 米 ,能为车辆提供 较为 舒适的行驶条件。 受力明确 ,构造简单 ,施工方便 ,适用于中小桥梁。 由于钢材具有强度高、材质均匀、塑性及韧性良好和可焊性好等诸多优点；因此，用钢材建造的桥梁 —— 钢桥具有如下特点： (1)跨越能力大。 由于钢材的强度高，在相同的承载能力条件下；与钢筋混凝土桥梁相比，钢桥构件的截面较小，所以钢桥的自重较轻，最适合于建造大跨度的桥梁。 (2)最适合于工业化制造。 钢桥构件一般都是在专业化的工厂由专用设备加工制作，不受季节的限制，加工制造速度快、精度高，质量容易得到控制，因而工业化制造程度高。 (3)便于运输。 由于钢桥构件的自重较轻，特别是在交通不便的山区便于汽车运输 . (4)安装速度快。 钢桥构件便于用悬臂施工法拼装，有成套的设备可用，拼装工艺成熟 ， 桥位区覆盖厚度较大 ,工程地质条件复杂 ,小断层及岩溶等不良地质现象较发育 ,且清华大学 长沙火星北路浏阳河大桥拱桥施工图设计 第 6 页 共 69 页 该桥跨径较大 ,有 138m,结合桥梁设计原则， 经比较 ,钢箱拱桥 更加合适 ,跨径上满足要求，景观与环境协调 ，对整个工程进度来说不会受其影响， 所以 采用第一方案 (钢箱拱桥 )。 主要材料 混凝土 桥面 预制空心 板 、桥面砼现浇层采用 C30 砼，承台采用 C30 砼，桥墩采用 C30 砼；桩基础采用 C30 砼，拱座采用 C40 砼，背墙采用 C30 砼。 拱座内的混凝土采用 C40 的微膨胀混凝土，应具有如下的施工性能： a、 流动性好、坍落度衰减慢、初凝时间相对较长、终凝时间相对较短。 b、 水灰比小于 、坍落度 12cm～ 18cm,即保证混凝土易性和在硬化过程必须的水份，而不至因水份过多而在封闭箱内形成残留水。 c、 干缩小且具有微膨胀 性。 d、 水化热低且水化热高峰值发生在混凝土达到一定强度之后，以承受由于水化热产生的温度应力。 采用水泥、砂、石料和水均应符合《公路桥涵施工技术规范》（ JTJ04120xx）的有关节规定，避免应发生碱集料反应。 普通钢筋 钢筋技术标准必须符合 GB149998 的有关规定。 钢板和钢构件 a、钢箱主体结构、横梁、横撑、纵梁、临时匹配件、拱端钢板、锚具垫板、钢套筒、铜套筒加劲板、拱座预埋钢板、拱段临时连接等均采用 Q345D 钢材，此钢材应符合GB/T159194 的要求。 焊接材料 a、焊丝应符合（溶化焊用钢丝） GB/T1449571994 和《气体保护焊丝》 GB/T149581994的要求。 b、焊剂应符合 GB/529385的要求。 c、低碳钢焊接条应符合 GB/T511785 的要求；低合钢焊接条应符合 GB/T511885 的要求。 d、二氧化碳纯度应大于 %。 清华大学 长沙火星北路浏阳河大桥拱桥施工图设计 第 7 页 共 69 页 吊杆 本桥采用 19Ф 钢铰线作为吊杆，规格全部为 GJ1519 型，钢绞线整束挤压锚索，采用镀锌钢绞线，直径为 ，标准强度 1860MPA，保护罩与预埋管 ，防水罩为防腐油脂，吊杆上、下设减震器，钢绞线的材料和防护应符合现行的相关国家规范要求。 吊杆锚具采用挤压墩头锚吊杆下端采用可张拉的锚具类型。 密封材料 吊索在拱肋出口处采用聚氨酯密封材料（颜色待定），该材料必须满足以下技术指标；极限伸长率≥ 35%，抗拉强度≥ 5MPA，粘结强度≥ 5MPA，固体含量≥ 90%，低温柔性≤ 20℃，耐热温度≥ 150℃，硬度≤ 50，耐老化、紫外线性能良好固化实干≤ 10小时。 小结 通过方案比选 ,确定方案为中承式钢箱拱桥 ,并规定了材料类型。 清华大学 长沙火星北路浏阳河大桥拱桥施工图设计 第 8 页 共 69 页 第二章 拟定结构尺寸 桥梁总体布置 桥位布置 浏阳河大桥桥位服从长沙市城市总体规划路网规划中的火星北路道路中线走向，为保证钢结构主拱圈施工吊装安全将桥中线适当往东侧偏移。 主桥总体 布置 主桥为一跨过河的钢箱拱肋悬链线无铰拱结构，计算跨径 138m，矢高 ，矢跨比 1/4，拱轴系数：。 由于横梁较高，横梁间设置钢纵梁，横梁及纵梁顶面设置湿接缝，形成钢 — 砼组合桥面，增强整个桥面的整体刚度。 桥型及跨径布置 主桥跨 径为 138m，矢跨比 1/4 的中承式钢箱拱桥。 桥面以上设置 3 道钢结构横撑；桥面结构采用钢结构横梁，预制吊装空心板钢筋砼梁，桥面铺装采用 9cm 厚沥青砼桥面；桥面底层设置 4道钢结构纵梁，形成井字型骨架，与桥面结合形成钢 — 砼组合结构。 两侧各伸出 5米宽非机动车道、行人通道。 图 211 总体布置图 桥梁宽度及组成 桥面宽度 :设计总宽为 :(含两边各 米人行道 )。 桥面横向布置为 :(人清华大学 长沙火星北路浏阳河大桥拱桥施工图设计 第 9 页 共 69 页 行道 +栏杆 )+(吊杆区 )+(间隙 +栏杆 )+(隔离带 )+(机动车道 )+2(机动车道 )+2 (分隔带 )+ 2 (机动车道 )+ (机动车道 ) +(隔离带 ) +(间隙 +栏杆 ) +(吊杆区 )+ (人行道 +栏杆 ) 图 212 横截面图 主要结构尺寸拟定 拱箱构造 主拱圈采用钢箱断面 ,顶板和底板宽度均为 米 ,箱宽 米 (拱箱腹板内轮廓尺寸 ,以下同 ),拱脚断面拱箱高度 米 (拱箱顶底板内轮廓尺寸 ,以下同 ),拱顶断面拱箱高度 米 , 高度采用以水平坐标 X轴的二次抛物线变化 ,拱圈高度变化方程为 : h= 104 2X + 清华大学 长沙火星北路浏阳河大桥拱桥施工图设计 第 10 页 共 69 页 拱脚截面 拱顶截面单位( ) 图 221 主拱圈截面图 拱箱顶板和底板厚度为 30毫米 ,腹板厚度 25 毫米 ,顶底板和腹板上设有 纵向加劲板 ,加劲板采用厚度 16毫米的钢板 ,高度 160 毫米 ,顶、底板纵肋间距 500 毫米 ,腹板纵肋间距以 450 毫米为主 ,随着拱箱高度的变化而设调整间距。 拱箱横隔板共分三类，第一类为垂直于拱轴线的分布横隔板，采用厚度 16 毫米的钢板；第二类横隔板对应于吊杆，每根吊杆上设两片横隔板，第三类横隔板对应于拱圈永久横撑，沿用垂直于拱轴结布置，与横撑的腹板相对应，板厚 16 毫米，所有横隔板均根据高度设置了人孔。 拟定拱轴系数 由于悬链线的受力情况较好 ,又有完整的计算表格可供利用 ,所以用悬链线作为拱轴线 ,采用“五点重 合法” 确定其 m 值。 由拱顶弯矩为零及结构自重推力的对称条件知 ,拱顶仅有通过截面重心和自重推力Hg,相应弯矩 Md=0,剪力 Qd=0。 清华大学 长沙火星北路浏阳河大桥拱桥施工图设计 第 11 页 共 69 页 00`△x悬链线 图 222空腹式悬链线拱轴线计算图式 如图，由 0AM ，得 jg MH f （ 1） 由 0BM 得 11440gH y M 1414g MH y （ 2） 将（ 1）式中的 Hg 代入上式，得 1144jyMfM （ 3） 等截面悬链线拱主拱圈结构自重对 1/4 及拱脚截面的弯矩14M、 jM 可由《拱桥》 [14]表（ III） 19 查得。 求得 14yf 之后可由式 1 4 12 2( 1)yf m 求得 m 值。 假定 m=,相应的 14 f ，因 14fl  ，查《拱桥》（上册）表 III 得半拱悬臂自重 对 14 截面和拱脚截面弯矩为： 2( ) [ ]4k AlM 表 值 故： 1 420. 25 36 76 .9 8 13 8( ) 0. 21 02 3 19 53 9. 804M KN m    清华大学 长沙火星北路浏阳河大桥拱桥施工图设计 第 12 页 共 69 页 138( ) 4jM K N m    图 223 悬链线拱轴计算图示 半拱悬臂集中力荷载对 14 截面和拱脚截面弯矩为： 4 1 3 8 5 2 7 . 6 2 7 4 1 4 3 0 2 1 . 6 2 7 4 1 4 3 5 1 5 . 1 2 7 4 1 3 8 2 8 . 6 2741 3 5 2 2 . 1 2 7 4 1 0 5 6 9 8 . 3lM K N m           4 1 3 8 5 6 6 . 1 2 7 4 1 4 3 0 6 0 . 1 2 7 4 1 4 3 5 5 3 . 6 2 7 4 1 3 8 2 4 7 . 1 2 7 4 1 3 5 2 4 0 . 6 2 7 41 2 8 5 3 4 . 1 2 7 4 1 2 3 2 2 7 . 6 2 7 4 8 5 7 2 1 . 1 2 7 4 4 7 0 5 7 9 . 1lM K N m                 14 1 9 5 3 9 . 8 1 0 5 6 9 8 . 3 1 2 5 2 3 8 . 1M K N m     5 5 7 8 6 . 3 4 7 0 5 7 9 . 1 5 2 6 3 6 5 . 4jM K N m    1 439。 12( 1) 2jMMm   39。 m = 39。  m 与 39。 m 之差小于半级，因此 取拱轴系数 m= 拱轴线型 主拱圈为悬链无铰拱桥面，计算跨径 L= 米，计算矢高 f= 米，拱轴系数清华大学 长沙火星北路浏阳河大桥拱桥施工图设计 第 13 页 共 69 页 m=，拱轴线方程为： 1 { [ ( 2 / ) 1}1fy ch k x lm 式中 2( 1)K In m m   横向联系 为保证拱的横向稳定，在桥范围内共设 7道永久横撑，在桥面以下两道横撑之间增设 A撑形成框架，除肋间横梁腹板沿垂直设置外，其余横撑腹板均垂直拱轴线。 横撑采用钢箱断面，腹板采用 16 毫米钢板，顶、底板采 用 12（ 16）毫米钢板，内设纵向加劲板和横隔板。 吊杆 本桥共设 16 排吊杆，吊杆的纵向间距 米， 米，吊杆位于拱面内，短吊杆采用带铰的形式，每个吊杆均由 GJ1519 钢铰线组成，采用平行钢铰线成品拉索，外包热挤 PE护套。 吊杆上、下端锚具均采用挤压墩头锚具，由于拱圈内空间狭小，设计中考虑调整吊杆长度时，在下端横梁内张拉。 横梁 主桥横梁共两种结构，分为吊杆横梁和肋间横梁。 1）、吊杆横梁 吊杆横梁全部采用全焊式变截面钢板梁，横梁高度随桥面纵坡的变化而变化 ， 采用箱形断面，顶板厚度 24mm，底板厚度 28mm，腹板厚度 16mm，横向加劲板常规间距 150cm，加劲板厚度 12mm,横梁顶板上设置剪力钉与桥面板现浇段连接。 2）、肋间横梁、横撑 整个主拱圈设两道肋间横梁，五道横撑，肋间横梁与横撑均通过焊接与主拱圈固结。 在肋间横梁安装处，拱圈外侧设悬臂梁用于支撑人行道肋板梁，悬臂梁采用工字形截面 ，梁根部高 80cm，上翼板厚 20mm，腹板及下翼板厚 16mm，人行道面板为 8mm，厚带加劲肋钢板。 纵梁 全桥共设 4道钢纵。