宁乡沩水大桥主桥施工图设计毕业设计(编辑修改稿)

宁乡沩水大桥主桥施工图设计毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

挠曲线平缓，桥面伸缩缝少，行车舒适，造型简洁美观等优点。 加上这种桥型的设计施工均较成熟，施工质量和施工工期能得到控制，成桥后养护工作量小。 预应力混凝土连续梁的适用范围一般在 150m以内，上述种种因素使得这种桥型在公路、城市和铁路桥梁工程中得到广泛采用。 表 11 我国已建成的大跨径预应力混凝土连续梁桥 序 号 桥 名 主 桥 跨 径（ m） 桥 址 建成年份 1 南京长江二桥北汊桥 90+1653+90 江苏 20xx 2 六库怒江大桥 85+154+85 云南 1995 3 黄浦江奉浦大桥 85+1253+85 上海 1995 4 常德沅水大桥 84+1203+84 湖南 1986 5 东明黄河公路大桥 75+1207+75 山东 1993 6 风陵渡黄河大桥 875+87+1147+87 山西 1994 7 沙洋汉江大桥 63+1116+63 湖北 1985 8 珠江三桥 80+110+80 广东 1983 9 宜城汉江公路大桥 55+1004+55 湖北 1990 10 松花江大桥 59+907+59 黑龙江 1986 预应力混凝土连续梁桥的截面形式很多，如：板式截面、肋式截面、箱形截面，一般应根据桥梁的跨径、宽度、对梁高的要求、支承形式、桥梁的总体布置和施工方法等方面确定。 合理地选择主梁的截面形式对减轻桥梁的重量、节约材料、简化施工和改善截面受力性能具有十分重要的意义。 板、肋式截面构造简单，施工方便。 矩形实体截面已较少使用，代替矩形实体截面的是曲线形整体截面。 实体截面用于中小跨径，同时用于以在支架上现浇施工为主的连续梁桥。 空心板截面常用于跨径 15～ 30m的连续梁桥，板厚取 ～。 肋式截 面预制方便，常用于预制架设施工，并在梁段安装完之后，经体系转换为连续梁桥；其常用跨径 30～ 50m，梁高取用 ～。 箱形截面具有良好的抗弯和抗扭性能，是预应力混凝土连续梁桥的主要截面型式。 其中单箱单室截面的梁高可在 ～ ，桥宽多用于小于 18m 的桥梁；双箱单室截面，梁高为 1～ 2m，桥宽适用于 20m 左右；单箱双室截面的梁高在 ～ ，桥宽适用于 25m左右；圆空式单箱双室截面梁 宁乡沩水大桥主桥施工图设计 第 11 页 共 104 页 高适用于 1～ 2m，桥宽 15m；单箱多室截面的梁高适用于 ～ ，桥宽宽度可不受限制。 此外，箱 式截面还有单箱三室、双箱双室、多箱单室等。 连续梁主梁的内力主要有三个：纵向受弯、受剪以及横向受弯。 通常所说的三向预应力就是为了抵抗上述三个内力。 纵向预应力抵抗纵向受弯和部分受剪，竖向预应力抵抗受剪，横向预应力则抵抗横向受弯。 预应力数量和布筋位置都需要根据结构在使用阶段的受力状态予以确定，同时，也要满足施工各阶段的受力需要。 施工方法不同，施工阶段的受力状态差别很大，因此，结构配筋必须结合施工方法考虑。 纵向预应力筋沿桥跨方向的纵向力筋，又称主筋，是用以保证桥梁在恒、活载作用下纵向跨越能力的主要受力钢筋，可布 置在顶、底板和腹板中。 预应力混凝土连续梁桥中纵向预应力筋的布置方式有多种多样，与所采用的施工方法以及预应力筋的种类等有密切的关系。 横向预应力筋是用以保证桥梁的横向整体性、桥面板及横隔板横向抗弯能力的主要受力钢筋，一般布置在横隔板和顶板中。 由于目前大跨径梁式桥主梁大都采用箱形截面，顶板厚度一般在 25～ 35cm 左右，在保证大量纵向预应力筋穿过的前提下，所剩的空间位置有限，此时横向预应力筋趋向于采用扁锚体系，以减少布筋所需空间。 竖向预应力筋布置在腹板中，主要作用是提高截面的抗剪能力。 竖向预应力筋在梁体腹板内沿纵向 布置的间距可根据竖向剪力的分布而进行调整，靠支点截面位置较密，靠跨中位置较疏。 竖向预应力筋比较短，故常采用高强粗钢筋以减少力筋张拉锚固时的回缩损失。 但是由于粗钢筋强度较低（ 小于 1000MPa） ，长度较短，因而张拉延伸长量小，在使用中容易造成预应力损失过大或失效。 为克服这一问题，对施工提出二次张拉的要求十分必要，这样做可消除大部分混凝土弹塑性压缩引起的预应力损失。 另外，现在已开始将一种拉索式锚具用于钢绞线竖向预应力体系中。 具体方法也是进行二次张拉：第一次张拉使锚杯内的夹片夹紧预应力筋，第二次张拉锚杯，直至设 计张拉力后，拧紧锚杯外螺母固定。 这种预应力筋张拉的回缩损失相当小，可利用二次张拉和钢绞线的大延伸量使其在实用中不易失效。 预应力张拉后应及时对管道作压浆处理并封锚，压浆应密实饱满，否则预应力筋锈蚀断裂可能造成灾难性的后果。 预应力混凝土连续梁桥的施工方法，有：有支架施工法、悬臂施工法、逐孔施工法、顶推施工法。 在支架上就地浇注施工是古老的施工方法，以往多用于桥墩较低的中、小跨连续梁桥；它的主要特点是桥梁整体性好，施工简便可靠，对机具和起重能力要求不高，结构在施工中不出现体系转换的问题，不引起恒载徐变二次矩，但这 种施工方法需 宁乡沩水大桥主桥施工图设计 第 12 页 共 104 页 要大量施工脚手架，施工期长。 悬臂施工法是从桥墩开始对称地、不断悬出接长的施工方法。 悬臂施工法一般分为悬臂浇筑法和悬臂拼装法，悬臂浇筑是在桥墩两侧对称逐段就地浇筑混凝土，待混凝土达到一定强度后，张拉预应力筋，移动机具、模板继续施工。 悬臂拼装法则是将预制节段块件，从桥墩两侧依次对称安装节段，张拉预应力筋，使悬臂不断接长，直至合拢。 预应力混凝土连续梁桥采用悬臂施工的方法需在施工中进行体系转换，即在悬臂施工时，结构的受力状态呈 T 形刚构，悬臂梁，待施工合拢后形成连续梁；由于在悬臂施工时，墩梁铰接而不能承受 弯矩，因此，施工时要采取措施临时将墩、梁固结，待悬臂施工至少一端合拢后恢复原结构状态，这是连续梁采用悬臂施工的一个特点。 悬臂施工法不需大量施工支架和临时设备，不影响桥下通航、通车，施工不受季节、河道水位的影响，并能在大跨径桥上采用，因此得到了广泛的使用。 逐孔施工法又分为逐孔装配、逐孔现场浇筑和逐孔架设；在施工过程中，由简支梁或悬臂梁转换为连续梁，一般来说，逐孔架设施工快速，简便。 顶推施工法的原理是沿桥纵轴方向的台后开辟预制场地，分节段预制混凝土梁身，并用纵向预应力筋连成整体，然后通过水平液压千斤顶施力，借助 不锈钢板与聚四氟乙烯模压板特制的滑动装置，将梁逐段向对岸顶进，就位后落架，更换正式支座完成桥梁施工。 逐孔施工和顶推施工同样都要考虑结构体系转换的问题。 工程实例 图 六库怒江大桥 六库怒江大桥位于云南省怒江州六库县，跨怒江，于 1991 年建成。 全长 米，桥面净宽 7＋ 22 米， 主桥上部结构为 154 米跨径的预应力混凝土箱型连续梁。 设计荷载汽车－ 20；挂车－ 100。 宁乡沩水大桥主桥施工图设计 第 13 页 共 104 页 图 钱塘江二桥 钱塘江二桥位于浙江省杭州市杭甬高速公路上，跨钱塘江，位于世界级强涌潮区，1992 年 4 月建成。 为公铁并行分离式桥，公路桥全长 米，桥宽 20 米，主桥上部结构为预应力混凝土变截面箱型 连续梁，跨径组合为 45+65＋ 1480＋ 65＋ 45 米。 设计荷载汽车 － 超 20；挂车 － 120。 图 宜城汉江桥 宜城汉江桥 的主桥跨径组合为 55+1004+55m， 1990 年建成，是 中国首次采用双支座支承的预应力混凝土连续梁桥。 宁乡沩水大桥主桥施工图设计 第 14 页 共 104 页 图 宜昌乐天溪桥 宜昌乐天溪桥跨越长江支流乐天溪出口处，系为配合三峡工程而建的一座 4 孔 1 联预应力混凝土连续梁桥 ，主跨为 125m， 1990 年建成。 桥墩采用建于同一基础上的双壁式墩，在连续梁桥桥墩中采用双排支座，这样可以削减支点弯矩与剪力。 图 奉浦大桥 黄浦江奉浦大桥的主桥 为五跨预应力混凝土连续梁桥， 跨径组合为 85+1253+85m，1995 年建成。 125m 主跨支点处梁高 ，跨中梁高 ，梁底按二次抛物线变化。 下部结构水中墩为高桩承台薄壁墩。 宁乡沩水大桥主桥施工图设计 第 15 页 共 104 页 图 扬州长江大桥 扬州长江大桥为 5 孔 50+80+100+80+50m混凝土连续箱梁桥 ， 1994 年建成。 图 BO 莱茵河桥 BO 莱茵河 位于德国， 1972 年建成。 主跨 230m， 桥宽 ，主梁横截面由两个箱梁和一块正交异性板组成。 支座处梁高 9m，跨中 ，相应的细长比分别为 1:26 和1:55。 该桥采用变高度腹板，以满足通航要求。 宁乡沩水大桥主桥施工图设计 第 16 页 共 104 页 图 防城茅岭江桥 防城茅岭江桥 位于广西，主跨 80m， 1986 年建成。 它是 平行并列、上下部结构分离、跨度相同的铁路和公路 桥。 主梁为变高度单室单箱梁。 结论 综上所述， 希望宁乡沩水 大桥能尽早建成通车，将会迅速给沅陵带来巨大的经济效益，因此，本人认为：预应力混凝土连续梁桥方案是最合适的方案。 宁乡沩水大桥主桥施工图设计 第 17 页 共 104 页 2 桥跨总体布置及结构尺寸拟定 尺寸拟定 本设计方案采用 三跨一 联预应力混凝土变截面连续梁结构，全长 176m。 设计主跨为80m。 桥孔分跨 连续梁桥有做成三跨或者四跨一联的，也有做成多跨一联的，但一般不超过六跨。 对于桥孔分跨，往往要受到如下因素的影响：桥址地形、地质与水文条件，通航要求以及墩台、基础及支座构造，力学要求，美学要求等。 若采用三跨不等的桥孔布置，一般边跨长度可取为中跨的 — 倍，这样可使中跨跨中不致产生异号弯矩，此外，边跨跨长与中跨跨长之比还与施工方法有着密切的联系，对于采用现场浇筑的桥梁，边跨长度取为中跨长度的 倍是经济合理的。 但是若采用悬臂施工法，则不然。 本设计跨度，主要根据设计任务书来确定，其跨度组合为： (48+80+48)米。 基本符合以上原理要求。 截面形式 立截面 从预应力混凝土连续梁的受力特点来分析，连续梁的立面应采取变高度布置为宜；在恒、活载作用下，支点截面将出现较大的负弯矩，从绝对值来看，支点截面的负弯矩往往大于跨中截面的正弯矩，因此，采用变高度梁能较好地符合梁的内力分布规律，另外，变高度梁使梁体外形和谐，节省材料并增大桥下净空。 但是，在采用顶推法、移动模架法、整孔架设法施工的桥梁，由于施工的需要，一般采用等高度梁。 等高度梁的缺点是：在支点上不能利用增加梁高而只能增加预应力束筋用量来抵抗较大的负弯矩，材料用量多，但是其优点是结构构造简单、线形 简洁美观、预制定型、施工方便。 一般用于如下情况： (1) 桥梁为中等跨径，以 40— 60 米为主。 采用等截面布置使桥梁构造简单，施工迅速。 由于跨径不大，梁的各截面内力差异不大，可采用构造措施予以调节。 (2) 等截面布置以等跨布置为宜，由于各种原因需要对个别跨径改变跨长时，也以等截面为宜。 宁乡沩水大桥主桥施工图设计 第 18 页 共 104 页 (3) 采用有支架施工，逐跨架设施工、移动模架法和顶推法施工的连续梁桥较多采用等截面布置。 双层桥梁在无需做大跨径的情况下，选用等截面布置可使结构构造简化。 结合以上的叙述，所以本设计中采用 悬臂 施工方法，变截面的梁。 横截面 梁式桥横截面的设计主要是确定横截面布置形式，包括主梁截面形式、主梁间距、主梁各部尺寸；它与梁式桥体系在立面上布置、建筑高度、施工方法、美观要求以及经济用料等等因素都有关系。 当横截面的核心距较大时，轴向压力的偏心可以愈大，也就是预应力钢筋合力的力臂愈大，可以充分发挥预应力的作用。 箱形截面就是这样的一种截面。 此外，箱形截面这种闭合薄壁截面抗扭刚度很大，对于弯桥和采用悬臂施工的桥梁尤为有利；同时，因其都具有较大的面积，所以能够有效地抵抗正负弯矩，并满足配筋要求；箱形截面具有良好的动力特 性；再者它收缩变形数值较小，因而也受到了人们的重视。 总之，箱形截面是大、中跨预应力连续梁最适宜的横截面形式。 常见的箱形截面形式有：单箱单室、单箱双室、双箱单室、单箱多室、双箱多室等等。 单箱单室截面的优点是受力明确，施工方便，节省材料用量。 拿单箱单室和单箱双室比较，两者对截面底板的尺寸影响都不大，对腹板的影响也不致改变对方案的取舍；但是，由框架分析可知：两者对顶板厚度的影响显著不同，双室式顶板的正负弯矩一般比单室式分别减少 70%和 50%。 由于双室式腹板总厚度增加，主拉应力和剪应力数值不大，且布束容易，这是单 箱双室的优点；但是双室式也存在一些缺点：施工比较困难，腹板自重弯矩所占恒载弯矩比例增大等等。 本设计是一座 跨河 连续箱形梁，采用的横截面形式为单箱 单 室。 梁高 根据经验确定，预应力混凝土连续梁桥的中支点主梁高度与其跨径之比通常在1/。