主跨538553米预应力混凝土连续梁桥设计安溪东门大桥(编辑修改稿)

主跨538553米预应力混凝土连续梁桥设计安溪东门大桥(编辑修改稿)内容摘要：

部为全风化下部逐渐过渡为强风化，场地横跨河床，该河段河床 280m 左右，枯水河槽左侧宽约 80－ 90m，河槽右侧有约 190－ 200m 宽的沙滩依附。 左岸为较的岸受水流冲刷而坍塌：阶地呈条带状沿河展布、上部第四系全新统洪积层（ BIQ4）为现代堆积，堆积物为壤土，厚度 左右，且上游向下游倾斜，下部延至山坡为第四弛坡积层（ dlQ），厚度 4— 8m，由山坡向河床倾斜，并在岸边被切割而消 失。 右岸为凸岸，较平缓，阶地沿河分布范围较大，为第四系全新统洪积岩（ PLQ4），属近代堆积，堆积物为砂壤土 — 壤土，厚度 4— 8m，河槽及滩地均为第四系全新统冲积层（ alQ4），为现代堆积，堆积物为含砾粗砂，厚度 — ，且有上游和右岸厚、下游和左岸薄的特点，该层沿河广泛分布，但极松散、工程性能差、极易冲刷而不稳定，其下部为近代堆积的第四系全新统的冲、洪积层（ al+PlQ4），堆积物为卵石，厚度— ，且有下游和左右两端厚、上游和中间薄的变化，该层位于河床粗砂层之下，并向右岸阶地内延伸，该层 透水性大，易受冲刷，亦不稳定。 全风化花岗闪长岩为基层岩层，较稳定，工程性能好，为主要持力层，层厚 21— 30m，上部风化透彻，向深部逐渐减弱，项界靠右岸较平缓、上下游变化不大，而靠左岸却为上游向下游倾斜。 该层与强风化岩层过渡关系 ，强风化花岗闪长岩，岩石破碎，但强度较高，亦是较好的持力层，高程 —。 （黄河系下同） 根据钻孔揭露各土层之特征及物理力学性质指标分述如下： （ 1）、砂壤土（ PlQ4）褐黄色，以粉粒为主，含较多粉细粒，硬塑、稍湿、层厚 — ，分布于右岸，属洪积层，主要物理力学性质 指标：含水量 %，湿密度 g/ 3cm ，干密度 ，孔隙比 ，饱和度 %，比重 ，液限 %，塑限 %，压缩系数 — ，属中 — 高压缩性，压缩模量 ，凝聚力 4KPa，内摩擦角 39。 3255 ，容许承载力 160KPa。 （ 2）、壤土（ dlQ）：黄褐色，以粘粒为主，次为粉粒，含细砂，可塑 — 硬塑，有碎块 石夹于其间，属坡积堆积，分布于左岸，层厚 4— 8m，由山坡向河床倾斜，并在岸边被切割而消失，其主要物理力学性质指标：含水量 %，湿密度 g/3cm ，干密度 ，孔隙比 ，饱和度 %，比重 ，液限 %，塑限 %，压缩系数 ，属中压缩性，压缩模量 ，凝聚力 15KPa，内摩擦角 ，容许承载力 190KPa。 （ 3）、含砾粗砂（ alQ4）：土黄色，以石英砂为主，粗砂含量 70%，含砾 20%以上，局部砾 25%，可称砾砂，下部逐渐含卵石增多，自然休止角 39 ，松奈 N（ ）福州大学本科生毕业设计 4 值为 1～ 4 击，层厚 ～ ，分布于河床上部，且由左岸向右逐渐变厚。 该层受水流冲刷极易流动，故河床之地面高程常有变化。 （ 4）、卵石（ Al+PlO4）：灰黑、杂色。 主要由硅化英安岩、硅化安石岩，熔岩等火山岩组成，极坚硬，磨圆度较好，粒径 4～ 15cm，含量 50%以上，最大粒径达 60cm，且随深度增加粒径增大，一般在 层底部 1m 左右均为以漂石为主，砂、砂壤土填充，较密实，但未固结，常夹有 ～ 之薄层砂壤土透镜体，层厚 ～，左岸最厚达 ，层顶板高程为 ～ ，容许承载力为 400KPa。 （ 5）、风化花岗闪长岩（ r 53x。 ）：灰白、灰黄色，风化透彻多已风化成壤土、砂壤土，呈硬塑 — 坚硬状态，原岩结构清晰，随深度增加而风化 9（ 6）全风化花岗闪长岩（ r 53x。 ）：灰白、灰黄色，风化透彻多已风化成壤土、 砂壤土，呈硬塑— 坚硬状态，原岩结构清晰，随深度增加而风化较不透彻，多以砂壤土为主逐渐过渡到强风化，界线不清楚，局部有肉红色细晶岩脉穿插，呈强风化，偶见有石英脉，顶板高程为 — ，且起伏变化较大，其主要物理力学性质指标：含水量%，湿密度 ，干密度 g/ 3cm ，孔隙比 ，饱和度 %，比重 ，液限 %，塑限 %，压缩系数 ～ 属中 — 高压缩性，压缩模量 ，凝聚力 18KPa，内摩擦角 39。 3135。 容许承载力 190KPa， 20m 高程以下为 250KPa。 （ 6）、风化花岗闪长岩（ r 53x）：灰白色，粗粒结构，岩石破碎、性脆，顶板高程 — ，且呈波浪状，容许承载力 500KPa。 该场地工程地质条件尚简单，基底全风化花岗闪长岩为稳定地层，也是主要持力层。 由于上部覆盖有不同厚度的卵石层，鉴于该层承载力不能满足荷载要求及冲刷 等问题，宜采用桩基，并根据荷载选择适当的桩底高程，基础亦可置于强风化岩石上。 石层属强 — 极强透水，还有冲刷等问题影响基础稳定，建闸时应采取防渗防冲刷措施。 建议在其上游采用铺盖或帷幕等防渗措施，在其下游需采取防冲刷措施。 另外，该层下部均有漂石，尤其在河中处，层厚、多大粒径，会给施工带来一定的困难，应予重视。 据《 JQ4－ 80》规范提供钻孔冲孔灌注桩基参数经验数值如下表： 钻孔冲孔灌注桩基参数经验数值表 表 11 条件 土名 土的状态 容许承载力 Rj(KPa) 容许摩阻力 f（ KPa） 桩入土深度（ m） 5 10 15 地下 位以下或以上 壤土 可塑 30 砂壤土 坚硬 35 主跨 53+85+53 米预应力混凝土连续梁桥设计（安溪东门大桥） 5 续表 11 条件 土名 土的状态 容许承载力 Rj(KPa) 容许摩阻力 f（ KPa） 桩入土深度（ m） 5 10 15 地下 位以下或以上 含砾粗砂 松散 100 30 地下水位以下 全风化花 岗闪长岩 IL0 35 设计要点 设计特点 本桥上部结构为三跨预应力混凝土连续梁桥，采用分段悬臂浇筑的方法施工，预应力混凝土连续梁桥采用悬臂施工法需在施工中进行体系转换，经过一系列施工阶段逐渐形成最终的连续梁体系。 设计的一般步骤为：参照已有的设计拟定结构几何尺寸和材料类型，模拟实际的施工步骤，计算出恒载及活载内力；然后再根据实际情况确定温度，沉降等荷载，计算其产生的内力，并与恒载，活载内力进行正常使用与承载能力组合。 这是设计过程中的第一次组合，两种组合的结果分别作为按应力和按承载能力估算钢束的计算内力。 估算出各截面的钢束后，按照一定的要求将钢束布置好 ，重新模拟施工过程并考虑预应力的作用，计算恒载内力。 由于钢束对截面几何特性的影响，温度，沉降等内力也需要重新计算，但其与钢束估算时计算结果差别非常小。 各种荷载作用下的内力计算出来后，需要进行承载能力组合和正常使用组合，以进行截面强度验算，应力验算和变形验算，这是设计过程中的第二次组合。 如各项验算均满足要求且认为合理，则设计通过。 如有些截面的有些验算通不过，则需要调整钢束甚至修改截面尺寸后重新计算，直到各项验算均通过为止。 由于悬臂施工涉及很多施工工况，且由于体系发生转换使预加力和徐变产生的此内力计算变得非常 复杂，故需借助计算机辅助计算完成。 本设计结构计算设计软件采用基于平面杆系的有限单元法的“桥梁博士 ”，部分内容采用手算。 上部结构 （ 1）、主桥变截面连续梁桥 福州大学本科生毕业设计 6 主桥上部为（ 53＋ 85＋ 53） m三跨预应力混凝土变截面连续梁，桥宽 17m，单箱单室箱形截面，箱梁根部梁高 ，高跨比为 1/；跨中梁高 ，高跨比为 1/。 箱梁顶板宽 17m，底板宽 9m，翼缘板悬臂长为 4m。 箱梁高度从距墩中心 2次抛物线变化。 箱梁采用三向预应力体系。 主桥范围桥面铺装层为 10cm 厚的沥青混凝土（双层式：上面层 4cm 细粒式沥青混凝土；下面层 6cm 中粒式沥青混凝土） +6cm 厚 C40 防水混凝土。 横坡 %，横坡由梁结构调整。 （ 2）、引桥 采用 35m 现 浇 预应力混凝土 连续 箱 梁 引桥采用满堂支架现浇法施工。 引桥范围桥面铺装层为 10cm 厚的沥青混凝土+6cm 厚 C40 防水混凝土。 横坡 %， 由梁结构调整。 下部结构 主桥桥墩采用薄壁空心墩，每墩 6φ 的钻孔灌注桩。 桥台采用埋置式肋型桥台，基础采用 4φ 的钻孔灌注桩。 桩基中心距均不小于 倍桩径， 桥墩 承台厚 2m，桥台承台 厚。 施工要点 本设计中采用悬臂施工法。 该施工法在施工中要进行体系转换，经过一系列的施工阶段而逐步形成最终的连续梁体系。 在各个施工阶段，可能具有不同的静力体系，其中包括安装单元，拆除单元，张拉预应力，移动挂篮等工况。 因此在计算恒载内力是必须精确模拟各个施工阶段。 连续梁桥的内力与应力状态，与形成结构的顺序及过程密切相关，不同的施工方案及施工顺序将导致结构产生不同的受力状况。 本桥采用挂篮悬臂浇筑施工，悬臂分段长度为 3m、 ，全桥共有 3 个合拢段，中跨、边跨合拢段均为 2m。 两端边跨现浇段各为。 墩顶 0号块和两侧边跨现浇段立支架浇筑。 支架除满足强度要求外，还需要有较大的刚度。 边跨现浇段，采用满堂支架。 0号块支架作用于承台上。 支架在浇筑前进行压重实验，施工时采用边浇筑边卸载的方法，以确保施工标高，改善结构内力。 挂篮在投入使用前，经过压重实验，以检验起强度和刚度，减小挂篮非弹性变形，并记录挂篮的弹性变形状态，以供立模和施工时监控依据。 当边跨悬臂浇筑结束及边跨现浇段完成后，即进行边跨合拢。 在合拢段两侧之间设置能传递结构内 力的临时连接构件。 先用临时连接型钢将现浇段与边跨悬臂浇筑临时连接，临时连接在一天中气温较低时进行，并将构件两端的钢板先用千斤主跨 53+85+53 米预应力混凝土连续梁桥设计（安溪东门大桥） 7 顶进行预压，以减少构件的自身变形。 临时连接后，再张拉部分纵向预应力束配合临时连接。 在浇筑合拢段混凝土之前，在悬臂浇筑段的悬臂端压重，其压重为合拢段重量的一半，位置与合拢挂篮着力点相同，压重采用水箱，边浇筑边卸载。 浇筑合拢段混凝土选在温度变化较小的日期，并在一天气温最低的时间进行，混凝土浇筑一气呵成。 当边跨合拢段混凝土浇筑完毕，待合拢段混凝土达到设计强度后，再张拉部分连续钢束，拆除合拢 段临时连接，再拆除主墩临时约束，继续张拉完边孔纵向连续钢束。 然后按照依上次序进行边跨与次中跨合拢和中跨合拢。 施工阶段划分为44 个阶段，安装挂篮、混凝土浇注、混凝土受力、预应力张拉、挂篮转移锚固、挂篮拆除等工序反复进行。 福州大学本科生毕业设计 8 第二章 水文计算 设计洪峰流量计算 资料审查 该站实测和调查洪水，经审查，证明资料可靠，具有一致性和代表性，实测流量年限为 37 年，超过了规范不应少与 30 年的要求，属于长系列流量资料推求设计洪水的情况。 现采用独立样本求特大洪水的经验频率。 由安溪东门大桥水文流量表推求百年一遇的洪峰流量 最大洪峰流量频率计算表 表 21 序号 按年份顺序排列 按流量大小排列 模比系数 （ Ki1） 2 经验频率 年份 流量 Qi (m3/s) 年份 流量Qi(m3/s) Ki P（ %） 1 2 3 4 5 6 7 8 1 1905 7380 1935 8800 2 1935 8800 1961 7620 3 1951 1800 1905 7380 4 1952 5000 1960 6220 5 1953 2500 1958 5680 6 1954 1880 1952 5000 7 1955 1300 1980 4100 8 1956 1100 1972 3780 9 1957 2710 1963 3490 10 1958 5680 1973 3400 11 1959 3220 1959 3220 12 1960 6220 1985 2910 13 1961 7620 1975 2830 14 1962 2380 1957 2710 15 1963 3490 1984 2670 16 1964 1490 1986 2670 17 1965 1920 1981 2650 18 1966 2280 1976 2600 19 1967 1760 1979 2580 20 1968 1940 1970 2530 21 1969 1650 1953 2500 50 主跨 53+85+53 米预应力混凝土连续梁桥设计（安溪东门大桥） 9 续表 21 序号 按年份顺序排列 按流量大小排列 模比系数 （ Ki1） 2 经验频率 年份 流量 Qi (m3/s)。