苏古特大桥6511065连续刚构桥毕业设计(编辑修改稿)

苏古特大桥6511065连续刚构桥毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

论计算较简单，设计和施工的方法较成熟 在垂直荷载的作用下，其支座仅产生垂直反力，而无水平推力。 结构造型灵活，可模型好。 可根据使用要求浇铸成各种形状的结构，整体性好，刚度较大，变性较小。 受力明确，理论计算较简单，设计和施工的方法日趋完善和成熟。 斜拉桥跨径大，基础施工量少，可采用悬臂预制拼装，节约工期，设计和施工的方法不是很成熟，耐久性不是特别好。 建筑造型侧面上看线条明晰，与当地的地形配合，显得美观大方。 侧面上看线条明晰，与当地的地形配合，显得美观大方。 跨径较大，线条非常美，与环境和谐，增加了当地的景观。 养护量小小大工期较短较短较长由上表可知，根据当地的情况，结合桥梁设计原则，选择第一方案上比第三方案和第二方案好；工期上较短，对整个工程进度来说不会受其影响；施工难度较小，针对当地地质情况，采用桩基，加强基础强度。 所以选择第一方案作为首选。 梁体截面比选根据桥梁的设计跨度240m属于大跨度桥梁，且是超静定结构，主梁需承受较大的抗扭、抗弯性能，且考虑到要尽量减小自重的缘故，因此可排除自重大的板式截面选用 箱形梁、组合箱梁、T型梁和组合T梁等四种截面形式进行优缺点比选。 1. 箱型梁箱梁梁截面是一种闭口薄壁截面，其结构整体性强，抗扭刚度大，同时它的顶板和底板的面积比较大，能有效的承担正负弯矩，并能满足配筋的需要。 因此，在大跨度预应力混凝土桥梁中大都采用箱型截面。 在多车道桥梁中，其能承受较大的偏心荷载，内力分布比较均匀。 对于处于悬臂状态的桥梁，具有良好的静力和动力稳定性，因此使用与悬臂施工，适应性强。 景观效果好。 该方案需采用就地浇筑，现场浇筑混凝土及张拉预应力工作量大，但可全线同步施工，施工期间工期不受控制,对桥下道路交通影响较其他方案稍大。 2. 组合箱梁组合箱梁是一种新型的桥梁结构形式，它是由混凝土顶底板、体外预应力筋和波纹钢腹板三者构成的组合结构，是对传统的混凝土桥梁的一种改进。 与普通混凝土腹板箱梁相比，它恰当地将钢、混凝土结合起来，混凝土顶底板抗弯，波纹钢腹板抗剪，充分发挥了材料的使用效率。 该结构自重轻，抗震性能好，运输和吊装方便，经济美观，综合优势突出，而且可以解决现在很多大跨连续梁或连续刚构中出现的混凝土腹板开裂问题，提高结构的耐久性。 波纹钢腹板预应力组合箱梁桥具备缩短工期、降低成本、提高效益等多项优点，应该说是我国桥梁建设中一种较好的选择。 但从桥下看,景观效果稍差，且桥面板需现浇施工,增加现场作业量，工期也相应延长，并且徐变变形大，对于无缝线路整体道床轨道结构形式来说，存在着后期维修养护工作量大的缺点。 3. T型梁和组合T型梁T型梁结构受力明确，设计及施工经验成熟,跨越能力大,施工可采用预制吊装的方法，施工进度较快。 该方案建筑结构高度最高，有利于承受正弯矩，但不利于承受双向弯矩。 因此，对于大跨连续刚构不妥。 对于组合T型梁也具有外形简单，制造方便，整体性好的特点，便于运输的特点，但在受力方面，存在将桥梁主要承重构件“拦腰”划分为两部分，不利于构造的布置。 而且由于梁底部呈网状,景观效果差。 综合起来，箱型梁抗扭刚度大，整体受力和动力稳定性能好，外观简洁，适应性强，在直线、曲线、折返线及过渡线等区间段均可采用，且施工技术成熟，造价适中。 因此，结合工程特点和施工条件，选择连续箱型梁。 桥梁整体布置和尺寸拟定1. 连续梁截面细部尺寸拟定原则箱形截面由顶板、底版、腹板等几部分组成，它的细部尺寸的拟订既要满足箱梁纵、横向的受力要求，又要满足结构构造及施工上的要求。 底板厚度无预应力束筋时尽可能满足L/30(L为箱梁底部内壁净距)，但不小于120mm。 如箱梁底板上有预应力束筋管孔，（D为管孔直径）。 并要加强辅助钢筋，如管孔过密，在管孔间应设吊筋。 此外底板还承受挂篮底模梁后吊点的反力，设计时对这些因素也应考虑。 顶板厚度通常考虑两个因素：桥面板横向弯矩的受力要求和布置纵向预应力束和横向受力钢筋的构造要求。 腹板的最小厚度必须满足结构构造及施工中浇筑混凝土的要求并且应满足剪切极限强度的要求。 2. 主梁跨中及支点截面尺寸拟定经综合考虑，拟定跨中及支点尺寸如下：，桥面宽12m，，， m， m折线过渡。 ，，， m，翼缘板尺寸同跨中截面。 跨中处箱梁截面图，单位cm 支点处箱梁截面图，单位cm3. 各截面梁高和底板厚度变化箱梁底缘线和底板厚度变化为二次抛物线； 梁高变化的抛物线方程为:h=χ5023，单位为米； 底板厚度变化的抛物线方程为：t1=h+(χ50)2+2，单位为米。 迈达斯模型图 桥梁施工阶段划分1. 主梁分段原则主梁的分段在有限元分析计算杆件时十分关键，分段越详细，相应的计算结果的就越接近真实值。 本设计单元的划分，事由各个施工阶段而确定的，每一个施工阶段划分为一个单元。 如此模拟施工过程，可以得到对应的截面，这些截面就是验算的所需的截面。 此外，还相应的在墩顶构造变化位置相应增没了几个单元，便于计算。 2. 主梁的分段主梁全长为240m，分为60个单元，共61个截面，边跨现浇段长度为9m，分为2个单元：边跨合拢段长度为2m分为1个单元；中跨合拢段为2m，分为2个单元，各1m；支点处划分为6个单元，其中中间2个单元为0号块，其两边的为横隔板，5，6。 边跨分段示意图，单位cm 中跨分段示意图，单位cm 悬臂施工过程及注意事项1. 施工过程本桥为预应力刚构桥，所以采用悬臂浇筑施工。 墩顶梁段分别在各墩顶浇筑，其余梁段用活动挂篮悬臂灌注，挂篮及附属设备重为80t。 根据施工过程，可计算各个阶段的恒载内力。 第一阶段：完成桥台，桥墩基础、承台及墩身的施工； 0号块施工示意图 1号块施工示意图第二阶段：采用托架或支架浇筑0号块及1号块；第三阶段：（1）安装挂篮，立模后绑扎钢筋，悬臂施工；（2）待强至90%后张拉钢束； （3）压浆后移动挂篮，进行下一阶段的悬臂浇筑施工； （4）搭设支架，浇筑边跨现浇段。 第四阶段：采用挂篮悬浇至最大悬臂状态。 最大悬臂端施工示意图第五阶段：（1）在边跨合拢段加配重； （2）待日气温变化最小阶段锁定边跨合拢段； （3）焊接刚性骨架，绑扎钢筋，浇筑混凝土； （4）混凝土浇筑时逐步对配重卸载； （5）待强至90%后张拉边跨连续钢束。 第六阶段：（1）在中跨合拢段加配重； （2）待日气温变化最小阶段时锁定中跨合拢段； （3）焊接刚性骨架，绑扎钢筋，浇筑混凝土； （4）混凝土浇筑时逐步对配重卸载； （5）待强至90%后张拉中跨连续钢束。 满堂施工示意图 边跨合龙示意图 中跨合龙示意图第七阶段：（1）浇筑护栏、安装排水管； （2）进行伸缩缝及桥面铺装的施工； （3）完成桥面和交通工程等的施工； （4）成桥运营。 2. 注意事项（1）在合拢段混凝土灌注时，需选择温度变化不大的夜间气温最低时进行，设计中无法预先确定合拢时的温度值，所以依照合拢温度为15℃来设计。 为保证灌注的质量，在中跨合拢段两端截面间设钢支撑，并且在顶板和底板上各张拉四根临时钢索，以锁定合拢段两侧梁部。 合拢段混凝土达90%强度后，拆除临时支座，放松临时索重新张拉至设计张拉力。 （2）悬臂浇筑施工时，两悬臂端的施工设备重量必须保持平衡，而且需注意无左右偏载，两端浇筑混凝土进度之差不得过大。 （3）每项施工工序必须严格遵守有关的施工规范，确保工程质量及施工人员的生命安全。 （4）施工中需不断的校对千斤顶，防止超过允许的误差值。 （5）在各施工阶段钢束张拉时，必须严格控制张拉应力。 （6）边跨支架施工时，基础应夯实，确保牢固可靠，防止下沉变形。 3 主梁内力计算主梁的内力计算分为设计内力和施工内力两部分。 设计内力用于强度验算及配筋设计，施工内力是施工过程中，各施工阶段的临时施工荷载，如施工机具设备（挂蓝、张拉设备等）、模板、施工人员等引起的内力，主要供施工阶段验算用。 本设计中对施工阶段设计的内容进行了简化，主要考虑了一般恒载内力、活载内力。 主梁恒载内力，包括自重引起的主梁自重（一期恒载）内力SG1和二期恒载（如铺装、栏杆等）引起的主梁后期恒载内力SG2。 主梁的自重内力计算方法可分为两类：在施工过程中结构不发生体系转换,如在满堂支架现浇等，如果主梁为等截面，可按均布荷载乘主梁内力影响线总面积计算；在施工过程中有结构体系转换时，应该分阶段计算内力。 本设计采用悬臂施工法, 由桥面铺装混凝土铺装层，人行道，防撞护栏等自重集度可计算所得每延米二期恒载集度γ=24121+152= kN/m。 （其中25kN/m3为10cm沥青混凝土的容重，15 kN/m为人行道护栏等的恒载集度） 恒载内力计算 1. 毛截面几何特性本桥截面为箱型截面，截面较多，故采用MIDAS中的“截面特性值计算器”来计算比较简便，由于全桥为对称的截面，故只计算左边一半的截面即可，其结果如表所示。 毛截面几何特性截面梁高(m)截面面积(m2)截面惯性矩(m4)中性轴到梁顶的距离（m）中性轴到梁底的距离（m）0039。 123456789101112131339。 1439。 1539。 2. 恒载内力计算（1）由MIDAS计算出桥梁在自重作用下和二期恒载作用下的剪力弯矩如下表所示 恒荷载内力截面剪力(kN)弯矩(kNm)截面剪力(kN)弯矩(kNm)1020221322423524625140097268279281029113012311332143315341635173618371938（2）恒载梁单元成桥后内力如图所示 成桥后的剪力图，单位kN 成桥后的恒载弯矩图，单位kNm（3）施工0号块阶段恒载内力图如下 0号块弯矩图，单位kNm 0号块剪力图，单位kN（4）施工阶段11内力图如下 施工阶段11剪力图，单位kN 施工阶段11弯矩图，单位kNm（5）边跨合龙内力图 边跨合龙弯矩图，单位kNm 边跨合龙剪力图，单位kN 活载内力计算1. 冲击系数的计算由《公路桥涵设计通用规范》（JTG D602004））计算冲击系数。 结构基频：桥梁的自振频率（基频）宜采用有限元方法计算，对于连续梁结构，当无更精确方法计算时，也可采用下列公式估算。 f1=f2= mc=G/g式中： l―结构的计算跨径，单位：m； E―结构材料的弹性模量，单位：N/m2； Ιc―结构跨中截面的截面惯性矩，单位：m4；mc―结构跨中处的单位长度质量（单位：kg/m），当换算为重力计算时，其单位应为：N / s2；G―结构跨中处每延米结构重力，单位：N/m；g―重力加速度，g=(m/s2)计算连续梁的冲击力引起的正弯矩效应和剪力效应时，采用f1；计算连续梁的冲击力引起的负弯矩效应时，采用f2。 因边垮跨度小按照最不利效应计算法则l＝65m，查得Ιc= ，mc=14204kg/m 冲击系数最终可采用Midas Civil进行计算，结构比按规范手算更为精确，所以本设计最终采用软件计算的冲击系数。 f1==101014204=f2==根据《公路桥涵设计通用规范》（JTG D622004）当f，μ=2. 活载内力的计算原理由于本设计采用单箱单室截面。 本设计计算采用直接在内力影响线上布置荷载计算内力： Sp=1+μξηm(kΩ+Pyi)式中：Sp—主梁最大活载内力；1+μ—汽车荷载的冲击系数；ξ—车道折减系数，据桥规ξ=；Pi—汽车车轴重力；yi—计算截面内力影响线纵坐标；Ω—主梁内力影响线面积；K—均布荷载；η—纵向折减系数，本设计为连续刚构计算跨径取240（150l400）取η=；33以边跨、中跨跨中截面的影响线加载为例： 边跨跨中弯矩最小影响线加载，单位kN3333 边跨跨中剪力最大影响线加载，单位kN333 边跨跨中弯矩最大影响线加载，单位kN3 边跨跨中剪力最小影响线加载，单位kN 中跨跨中弯矩最大影响线加载，单位kN3333 中跨跨中弯矩最小影响线加载，单位kN 33 中跨跨中剪。