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银厂沟大桥引桥施工图设计.rar

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    编号:20180915223407717    类型:共享资源    大小:6.84MB    格式:RAR    上传时间:2018-09-15
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    银厂沟 大桥 引桥 施工图 设计
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    银厂沟大桥引桥施工图设计第 1页 共 70页1设计概况说明我国改革开放以来 , 路 、 桥建设得到了飞速的发展 , 对改善人民的生活环境 , 改善投资环境,促进经济的腾飞,起到了关键性的作用。桥梁工程在工程规模上约占道路总造价的 10%——20%, 它同时也是保证全线通车的咽喉,特别在战时,即便是高技术战争,桥梁工程仍具有非常重要的地位。 随着科学技术的进步和经济社会文化水平的提高 , 人们对桥梁建筑提出了更高的要求 。 经过几十年的努力 , 我国的桥梁工程无论在建设规模上 , 还是在科技水平上 , 均已跻身世界先进行列。 桥梁按受力体系可分为以下几种:1.梁式桥梁式桥是一种在竖向荷载作用下无水平反力的结构 , 由于外力 ( 恒载和活载 ) 的作用方向与承重结构的轴线接近垂直 , 因而与同样跨径的其他结构相比 , 梁桥内产生的弯矩最大 , 通常需用抗弯 、 抗拉能力强的材料来建造 。 对于中 、 小跨径桥梁 , 目前在公路上应用最广的是标准跨径的钢筋混凝土简支梁桥,施工方法有预制装配和现浇两种 , 这种梁桥的结构简单,施工方便,简支梁对地基承载力的要求也不高。1.1.1简支 T型梁T形 梁 采 用 钢 筋 混 凝 土 结 构 的 已 经 很 少 了 , 从 16m到 50m跨 径 ( 带 马 蹄 形 而 未 加宽的 T型截面适用跨径在 30m以内 , 底部加宽的 T型截面适用跨径在 30-50m以内的预应 力混凝土桥梁 ) , 都是采用预制拼装后张法预应力混凝土 T形 梁。预应力体系采用钢绞线群锚,在工地预制,吊装架设。其发展趋势为:采用高强、低松弛钢绞线群锚 : 混凝 土 标 号 40~ 60号 ; T形 梁 的 翼 缘 板 加 宽 , 25m是 合 适 的 ; 吊 装 重 量 增 加 ; 为 了 减 少接缝 , 改善行车 , 采用工型梁 , 现浇梁端横梁湿接头和桥面 , 在桥面现浇混凝土中布置负弯矩钢束,形成比桥面连续更进一步的 “ 准连续 ” 结构。1.1.2连续箱形梁等截面箱形连续梁桥的适用跨径以 40-60m为宜,当主跨跨径接近或大于 70m时 ,宜采用变截面连续梁桥 。 另外截面能适应各种使用条件 , 特别适合于预应力混凝土连续银厂沟大桥引桥施工图设计第 2页 共 70页梁 桥、变宽度桥。箱梁截面有单箱单室、单箱双室(或多室 ) , 早期为矩形箱,逐渐发展成斜腰板的梯形箱。 由于连续箱梁在构造 、 施工和使用上的优点 , 近年来建成预应力混凝土连续箱梁桥较 多。其发展趋势为:减轻结构自重,采用高标号混凝土 40~ 60号 ;随着建筑材料和预应力技术发展,其跨径增大,葡萄牙已建成 250m的连续箱梁桥,超过这一跨径,也不是太经济的。大跨径连续箱粱要采用大吨位支座,如南京二桥北汊桥 165m变截面连续 箱 梁 , 盆 式 橡 胶 支 座 吨 位 达 6500kN。 这 种 样 大 吨 位 支 座 性 能 如 何 ? 将 来 如 何 更 换 等一系列问题有待研究。 1.2拱式桥拱 式 桥 的 主 要 承 重 结 构 是 拱 圈 和 拱 肋 ( 拱 圈 横 截 面 设 计 成 分 离 形 式 时 称 为 拱 肋 ) 。拱结构在竖向荷载作用下 , 桥墩和桥台将承受水平推力 。 同时 , 根据作用力和反作用力原理 , 墩台向拱圈 ( 或拱肋 ) 提供一对水平反力将大大抵消在拱圈 ( 或拱肋 ) 内由荷载所引起的弯矩 。 因此 , 与同跨径的梁相比 , 拱的弯矩 、 剪力和变形都要小得多 , 鉴于拱桥的承重结构以受压为主,通常采用抗压能力强的圬工材料和钢筋混凝土来建造。 拱桥不仅跨越能力很大 , 而且外形酷似彩虹卧波 , 十分美观 , 在条件许可的情况下 ,修建拱桥往往是经济合理的,一般在跨径 500m以内均可作为比选方案。但应当注意,为了确保拱桥的安全 , 下部结构和和体积 ( 特别是桥台 ) 必须能经受住很大的水平推力作用 。 此外 , 与梁式桥不同 , 由于拱圈 ( 或拱肋 ) 在合拢前自身不能维持平衡 , 因而拱桥在施工过程中的难度和危险性要远大于梁式桥。 根据近年的实践 , 钢筋混凝土拱桥自重较大 , 跨越能力比不上钢拱桥 , 但是 , 因为钢筋混凝土拱桥造价低 , 养护工作量小 , 抗风性能好等优点 , 仍被广泛采用 , 特别是崇山峻岭的我国西南地区。 1.3刚构桥刚构桥的主要承重结构是梁 ( 或板 ) 与立柱 ( 或竖墙 ) 整体结合在一起的刚架结构 ,梁和柱的连结处具有很大的刚性 , 以承担负弯矩的作用 。 在竖向荷载作用下 , 柱脚处具有水平反力 , 梁部主要受弯 , 但弯矩值较同跨径的简支梁小 , 梁内还有轴压力 , 因而其受力状态介于梁桥和拱桥之间 , 刚架桥跨中的建筑高度可做到很小 。 但普通钢筋混凝土修建的刚架桥在梁柱刚结处较易产生裂缝 , 需在该处多配钢筋 。 刚架桥一般均需承受正负弯矩的交替作用 , 横截面宜采用箱形截面 , 连续刚构桥主梁受力与连续梁相近 , 横截银厂沟大桥引桥施工图设计第 3页 共 70页面形式与尺寸也与连续梁基本相同。 1.3.1T型刚构这种结构体系有致命弱点 。 从 60年代起到 80年代初 , 我国公路桥梁修建了几座 T形刚构桥 , 如著名的重庆长江大桥和沪州长江大桥 , 80年以后这种桥型基本不再修建了 ,这里不赘述 。1.3.2连续刚构桥连续刚构桥也是预应力混凝土连续梁桥之一 , 一般采用变截面箱梁 。 连续刚构可以多跨相连 , 也可以将边跨松开 , 采用支座 , 形成刚构一连续梁体系 。 一联内无缝 , 改善了行车条件;梁、墩固结,不设支座;合理选择梁与墩的刚度,可以减小梁跨中弯矩 ,从而可以减小梁的建筑高度 。 所以 , 连续刚构保持了 T形刚构和连续梁的优点 。 连续刚构桥适合于大跨径 、 高墩 。 高墩采用柔性薄壁 , 如同摆柱 , 对主梁嵌固作用减小 , 梁的受力接近于连续梁 。 柔性墩需要考虑主梁纵向变形和转动的影响以及墩身偏压柱的稳定性;墩壁较厚,则作为刚性墩连续梁,如同框架,桥墩要承受较大弯矩。 由于连续刚构受力和使用上的特点 , 在设计大跨径预应力混凝土桥时 , 优先考虑这种桥形。当然,桥墩较矮时,这种桥型受到限制。 近年来 , 我国公路上修建了几座著名的预应力混凝土连续刚构桥 , 如广东洛溪大桥 ,主孔 180m;湖北黄石长江大桥,主孔 3× 245m;广东虎门大桥副航道桥,主孔 270m,为目前世界同类桥中最大跨径 。 我国的预应力混凝土连续刚构桥 , 几乎都采用悬臂浇筑法施工。一般采用 50~ 60号高标号混凝土和大吨位预应力钢束。1.4悬索桥悬索桥 ( 也称吊桥 ) 是用悬挂在塔架上的强大缆索作为主要承重结构 , 在桥面系竖向荷载作用下,通过吊杆使缆索承受很大的拉力,缆索锚于悬索桥两端的锚碇结构中 ,为 了承受巨大的缆索拉力,锚碇结构需做的很大(重力式锚碇 ) , 或者依靠天然完整的岩 体来承受水平拉力(隧道式锚碇 ) , 缆索传至锚碇的拉力可分解为垂直和水平两个分力 , 因而悬索桥也是具有水平反力 ( 拉力 ) 的结构 。 现代悬索桥广泛采用高强度的钢丝成股编制形成钢缆 , 以充分发挥其优良的抗拉性能 。 悬索桥的承载系统包括缆索 、 塔柱和锚碇三部分 , 因此结构自重较轻 , 能够跨越任何其他桥型无法达到的特大跨度 , 悬索桥的另一特点是 , 受力简单明了 , 成卷的钢缆易于运输 , 在将缆索架设完成后 , 便形成了一个强大的结构支承系统,施工过程中的风险相对较小。银厂沟大桥引桥施工图设计第 4页 共 70页悬索桥是特大跨径桥梁的主要形式之一 , 可以说是跨千米以上桥梁的唯一桥型 ( 从目 前已建成桥梁来看说是唯一桥型 ) 。 但从发展趋势上看,斜拉桥具有明显优势。但根据地形、地质条件,若能采用隧道式锚碇,悬索桥在千米以内,也可以同斜拉桥竞争 。根据理论分析 , 就目前的建材水平 , 悬索桥的最大跨径可达到 3500m左右 。 当然还有规划中更大跨径的悬索桥 。 悬索桥跨径增大 , 如上所述当跨径达 3500m时 , 动力问题将是一个突出的矛盾,所以,对特大跨桥梁,已提出用悬索桥和斜拉桥相结合的 “ 吊拉 ” 桥型。 1.5斜拉桥斜拉桥由塔柱 、 主梁和斜拉索组成 。 它的基本受力特点是 : 受拉的斜索将主梁多点吊起 , 并将主梁的恒载和车辆等其他荷载传至塔柱 , 在通过塔柱基础传至地基 , 塔柱基本上以受压为主。跨度较大的主梁就像一条多点弹性支承(吊起)的连续梁一样工作 ,从而使主梁内的弯矩大大减小 。 由于同时受到斜拉索水平分力的作用 , 主梁截面的基本受力特征是偏心受压构件 , 斜拉桥属于高次超静定结构 , 主梁所受弯矩大小与斜拉索的初张力密切相关 , 存在着一定最优的索力分布 , 使主梁在各种受力状态下的弯矩 ( 或应力)最小。 斜拉桥是我国大跨径桥梁最流行的桥型之一 。 目前为止建成或正在施工的斜拉桥共有 30余 座 ,仅次于德国、日本,而居世界第三位。而大跨径混凝土斜拉桥的数量已居世界第一 。 我国一直以发展混凝土斜拉桥为主 , 近几年我国开始修建钢与混凝土的混合式斜拉桥 , 如武汉长江第三大桥 , 主跨 618m。 我国斜拉桥的主梁形式 : 混凝土以箱式 、板式、边箱中板式;钢梁以正交异性极钢箱为主,也有边箱中板式。未来的桥梁将向更长、更大、更柔方向发展,也将更加注重桥梁美学及环境保护 。新中国桥梁建设水平取得了突飞猛进的发展,公路铁路两用桥向着大跨度、重荷载 、 高时速方向发展。 经过综合比较 , 本次设计选 预应力混凝土等截面箱梁桥 作为银厂沟大桥引桥的施工图设计的设计方案,在满足技术先进、安全可靠、适用耐久、经济合理的要求的同时 ,还应应符合美观性、环境保护以及可持发展的要求。银厂沟大桥引桥施工图设计第 5页 共 70页2方案比选2.1设计标准: (1)设计跨径: 5×40m;(2)设计荷载:公路 —I级 ;(3)桥面净宽: 24.5m;(4)桥上纵坡为单向 2%,无竖曲线及平曲线 ;(5)通航等级:无 ;(6)不考虑地震及漂流物撞击作用。2.比选原则: (1)技术先进,因地制宜,尽可能采用新工艺、新结构、新材料、新设备 ;(2)安全可靠 , 所设计桥梁在稳定性和强度方面应有足够的安全储备 ; 防撞栏杆应人性化,有足够高度和强度,能确保安全;应有相关的辅助设施,如照明 、 交通标志等;地震区的桥梁,还应充分考虑地震的影响 ;(3)适用耐久,要确保所设计桥梁在 100的设计基准期内可以正常使用 ;(4)经济,综合考虑各方面因素,方便就地取材和方便施工,确定最经济的方案 ;(5)必须充分考虑桥梁的美观性 , 构造应简单精炼 , 线条优美 , 在空间有和谐的比例 ;(6)必须充分考虑到环境保护和可持续发展的相关要求。2.3方案比选:方案一 : ( 5×40) m 预应力混凝土 T梁桥(先简支后连续)本引桥上部结构为五跨 ( 5×40) m 预应力混凝土连续 T型梁桥 , 采用先简支后连续施工方法,先预制吊装,再经体系转换。 主梁横面采用 T型截面,设计梁高 2.25m, 桥面宽 24.5m,分两幅设计,每幅桥宽 12m,每幅 5片梁,全桥共设 9道横隔板,其各部尺寸如图所示。施工方法: ( 1)经预制场预制 T梁,然后吊装到指定设计位置;银厂沟大桥引桥施工图设计第 6页 共 70页( 2) 浇筑墩顶连续段接头处的混凝土 , 待其到设计强度之后 , 张拉负弯矩区预应力钢束并压注水泥浆;( 3)拆除临时支座,完成体系装换;( 4)进行主梁横向接缝浇筑;( 5)完成防撞栏及桥面铺装施工等相关施工。图 2.1桥 型布 置图 (单 位: 除桩 高、 桩号 为 m 外 ,其 余为 cm )图 2.主 梁横 断面 布置 图( 单位 : cm )图 2.3T梁 中梁 断面 图( 跨中 、支 点 ) ( 单位 : cm )银厂沟大桥引桥施工图设计第 7页 共 70页图 2.4T梁 边梁 断面 图( 跨中 、支 点 ) ( 单位 : cm )方案二 : ( 5×40) m 预应力混凝土等截面箱梁桥本 引桥上部结构为五跨预应力混凝土等截面连续箱梁桥,本孔径布置为 5×40m,全长 200m。预应力混凝土连续梁桥在竖向荷载作用下无水平反力 , 是一种以受弯为主的桥梁结构 。 在荷载作用下 , 支点截面产生负弯矩 , 使得跨中的正弯矩大大减小了 , 从而增加了桥梁跨越能力。 预应力结构通过高强钢筋对混凝土预压 , 不仅充分发挥了高强材料的特性 , 而且提高了混凝土的抗裂性 , 促使结构轻型化 , 因而预应力混凝土结构具有比钢筋混凝土结构大得多的跨越能力。 本引桥桥面设计净宽 24.5m,分两幅设计 , 每幅桥宽 12m,中央分隔带宽 0.5m,横截面形式使用单箱单室的箱形截面,箱梁顶宽 12m ,底板宽 8m 。箱梁顶板厚度 30cm ,底板 厚 度 为 30cm ,腹 板 厚 度 为 40cm , 在 支 点 、 跨 中 截 面 各 设 一 道 横 隔 板 以 抗 畸 变 变 形 。桥型布置图和主梁截面尺寸图如图 2.5、图 2.6.图 2.5桥 型布 置图 (单 位: 除桩 高、 桩号 为 m 外 ,其 余为 cm )银厂沟大桥引桥施工图设计第 8页 共 70页图 2.6主 梁( 跨中 、支 点) 截面 图( 单位 : cm )表 2-1方 案比 选表方 案 设 计方 案一 设 计方 案二适 用性 无 桥 下 通 航 要 求 , 20m 设 5跨 , 跨 径 适宜 ; 简 支梁 的预 应力 筋对 结构 不产 生次 力矩 ,可 使 结 构 设 计 简 便 ; 基 础 沉 降 对 结 构 的 影 响较 小。 单 孔 40米 桥跨 跨越 主车 道 , 与 车道 适应性 较好 ;路 边填 挖方 较少 ;伸 缩缝 较少 ,桥 面连 续。美 观性 构 造简 单, 线条 简洁 ,比 较美 观 主 梁线 条简 洁 ,不 影响 桥型 的美 观安 全性 具 有 刚 度大 、 收 缩缝 少 、 变 形小 的优 点 ,可 提高 车速 以及 行车 的舒 适性 ; 结 构简 洁安全 合理 ,主 桥跨 度适 中, T梁 式结 构施 工方便 , 工 期较 短 ; 收 缩 、 徐 变对 结构 体系 的影响 较 小 主 梁采 用等 截面 箱型 断面 , 抗 扭和 抗弯性 能都 较好 ,安 全可 靠;施 工采 用支 架现 浇施 工, 施工 要求 较 低 ,对 支架 要求 较高 ;运 营养 护成 本较 低;中 间无 伸缩 装置 ,行 车较 平顺 舒适 。经 济性 等 截面 形式 能大 量节 约模 板 , 结 构简 洁安 全合 理、 施工 简单 方便 、造 价经 济节 省 、工 期短 。 工 程造 价加 运营 养护 成本 相对 较低 , 比较 经济 。结论 : 通过经济性 、 适用性 、 美观性 、 施工难易等方面的综合比较 , 我推荐第二个方案作为本次设计方案。银厂沟大桥引桥施工图设计第 9页 共 70页3设计基本资料3.1桥梁线型布置平曲线半径:无平曲线;竖曲线半径:无竖曲线,单向纵坡 2.0%。3.2设计基本资料通航等级:无,不考虑地震及漂流物撞击作用 ;跨径: 5×40m,施工方法为满堂支架法,桥型布置图见图 3.1;荷载标准:公路 —Ⅰ 级 ;主梁全长: 200m;桥面宽度:桥面净宽 24.5m;结构重要性系数: 1.1。图 3.1桥 型布 置图 (单 位: 除桩 高、 桩号 为 m 外 ,其 余为 cm )3.材料规格混凝土 : 预制梁及其现浇接缝 、 封锚 、 墩顶现浇连续段 、 桥面现浇层均采用 C50混凝土;墩身、盖梁使用 C30混凝土;承台、桩使用 C30混凝土。预 应 力 钢 绞 线 : 采 用 《 公 路 钢 筋 混 凝 土 及 预 应 力 混 凝 土 桥 涵 设 计 规 范 》 ( JTG银厂沟大桥引桥施工图设计第 10页 共 70页D62-2004) 中的 d=15.24mm 的钢绞线 , 公称面积 140mm ², 拉强度标准值 pkf=1860MPa,弹性模量 pE=1.95×510MPa。普通钢筋: R235、 HRB335钢筋标准应符合 GB13013—1991和 GB1499—1998的规定 , 凡是直径小于 12mm 的 , 一律采用 HRB335级钢筋 , 抗拉强度标准skf=335MPa,抗拉强度设计值 sdf=280MPa。3.4设计计算依据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 》 ( JTGD62—2004)《公路工程技术标准 》 ( JTGB01-2003)《公路桥涵设计通用规范 》 ( JTD60-2004)《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 》 ( JTGD62-2004)《公路沥青混凝土路面设计规范》 JTGD50-20043.5设计 计算软件采用 Midascivil2012桥梁电算软件进行结构设计计算。
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