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清江大桥施工图设计.rar

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    编号:20180915223406549    类型:共享资源    大小:5.24MB    格式:RAR    上传时间:2018-09-15
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    清江 大桥 施工图 设计
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    清江大桥施工图设计 摘 要本设计为湖南省吉首矮寨 Ⅱ 号隧道清江大桥施工图设计 。 根据设计任务书提供的设计资料与要求 , 根据现行公路桥梁设计规范 , 结合 “ 实用 、 经济 、 安全 、 美观 ” 的桥梁设计原则 , 确定该桥梁方案为 : 88m+145m+145+88m的四跨全预应力混凝土连续刚构桥 。截面尺寸拟定:桥面宽为 24.5m,单箱单室分离式截面。顶板宽 12m,厚 30cm,底板宽 6.m。支点腹板厚度 90cm,底板厚度 60-73cm,取 60cm;跨中腹板厚度 60,底 板22-28, 取 28cm。 腹板和底板厚度呈线性变化 。 梁高 : 支点梁高 9m( 与主跨比值 1/16.5),跨中梁高 3m(与主跨比值 1/3)。边跨和中跨梁高变化均为二次曲线,边跨已支点底部为二次抛物线顶点,中跨以跨中截面底部为二次抛物线顶点。下部设置多排桩基础 , 墩宽 1.8米、长 40米,桩基础直径 1米。主梁施工采用悬臂现浇,边跨合拢采用挂篮推进合拢。 采用 Midas软件计算桥梁结构的内力及内力组合,进行预应力钢筋的估算与配置 。根据 《 公预规 》 的规定 , 对该桥梁进行了截面强度验算 、 抗裂验算 、 持久状况构件的应力验算和挠度验算 , 验算结果表明该设计是合理的 , 该桥梁的各项性能在设计年限内均能满足的要求。关键词关键词关键词关键词:连续刚构桥; 1.8次抛物线;双肢薄壁墩; Midas软件TH EH H H CO NSTRUCTIO NO OO OO O DESIG NG G G O FO O OLIAG G G G H EH H H K O K O K O K O ’SBRIG EG G GABSTRACTThisdesignforthehunanjishouaizhaiⅡ tunnelqingjiangbridgeconstructiondrawingdesign.Acordingtothedesignspecifcationforthedesigndatandrequirem nts,acordingtothecurrenthighwaybridgedesignspecifcations,combinedwith\“practial,safe,conomicandbeautiful\“principlesofbridgedesign,determ inetheschem eforthebridge,88m +145m +145+145m SiKuaprestresdconcretcontinuousrigidfram ebridge.Sectionsizeto:bridgedeckwidthis24.5m ,singleboxsingleroomseparatesction.Roof12m wideand30cm ,thickslabidth6m .Supportwebthicknesis90cm ,60-73cm ,baseplatethicknestake60cm ;Acrossthewebthicknes,60floor22to28,28cm .Webplateandbottomplatethicknesislinearchange.Itis9m highbeam :pivotbeam withm ainspanratio(1/16.5),acrossthecentresilhigh3m (1/3)andm ainspanratio.Highsidespanandm iddlespanbeam changesarequadraticurve,athebottomofthesidespanhasprotectionforquadraticparabolavertices,m idspantoacrossthesectionathebottomofthequadraticparabolapex.Lowersetingpilefoundation,1.8m etrswide,40m etrslong,1m etrdiam etrpilefoundation.Usingcantilevercast-in-placegirderconstruction,pushfoldfoldededgeacrossusinghangingbasket.UsingMidasoftwareistogetheinternalforceofthestructuresandthecompositonofinternalforce.Forthis,wecanevaluatetheam ountoflongitudinaltendonsanddistributethetendonstothebridge.AcordingtoCodeforDesignofHighwayReinforceandPrestresdconcretBridgesandCulvertswedeedsomechecking,thatincludestheload-caringcapacityultim atestaeandthenorm alserviceabilityultim atestaeaswelasthem ainsection’sbeingoutofshape.Theconclusioncanbedrawnthathedesignisuptotheasignment.K eyK K K words:continualrigidfram ebridge;parabolawithpowerof1.8;cast-in-cantiever;目 录1概况与方案比选 ......................................................................................................................11.1工程概况 ...........................................................................................................................11.2技术标准 ...........................................................................................................................11.3技术规范 ...........................................................................................................................11.4方案比选 ...........................................................................................................................22结构尺寸拟定和材料选用 ......................................................................................................72.1结构尺寸的拟定 ...............................................................................................................72.2主要材料 ...........................................................................................................................73结构内力计算 ..........................................................................................................................73.1有限元建模 ......................................................................................................................73.2恒载作用下的内力值 .......................................................................................................73.3汽车荷载内力计算 ...........................................................................................................73.4温度内力计算 ..................................................................................................................73.5基础沉降内力计算 ..........................................................................................................73.6荷载组合 ..........................................................................................................................74预应力钢束的估算及布置 ......................................................................................................74.1预应力钢筋数量估算 .......................................................................................................74.2预应力钢束的布置 ..........................................................................................................75预应力损失计算 ......................................................................................................................76配束后的内力组合 ..................................................................................................................76.1承载内力极限状态组合 ...................................................................................................76.2短期作用组合 ...................................................................................................................76.3长期作用组合 ...................................................................................................................77截面强度验算 ..........................................................................................................................7Ⅰ7.1主梁正截面强度验算 .......................................................................................................77.2桥墩正截面强度验算 .......................................................................................................78抗裂验算 ..................................................................................................................................78.1正截面抗裂验算 ...............................................................................................................78.2斜截面抗裂验算 ...............................................................................................................79持久状况构件的应力验算 ......................................................................................................79.1正截面混凝土压应力验算 ...............................................................................................79.2预应力钢筋拉应力验算 ...................................................................................................79.3混凝土主压应力验算 .......................................................................................................710挠度验算和预拱度计算 ........................................................................................................710.1挠度验算 .........................................................................................................................710.2预拱度计算 .....................................................................................................................71设计特点 ................................................................................................................................712设计总结与致谢 ....................................................................................................................713参考文献 ................................................................................................................................7附件附件附件附件附件一:开题报告 附件二:外文文献译文及原文Ⅱ清江大桥施工图设计第 1页 共 89页1概况与方案比选1.工程概况清江大桥为 湖南省吉首矮寨隧道上 一座四跨全预应力混凝土连续刚构桥 , 工程范 围K88+772.34~ K88+966.04。跨径布置为 88m+145m+145+88m。上部箱梁采用单箱单室断面,箱梁跨中高度为 3.5m,主墩顶高度为 8.5m,上部结构共计两个 T,施工采用六套挂篮悬臂对称浇筑,由于边跨比为 0.606,边跨合拢采用满堂支架。1.2技术标准1.设计 汽车荷载等级 :公路 –I级。2.桥面纵坡:单向 3%。3.桥面宽度 : 净 3×行车道 +2m人行道 +2×0.5m防撞栏杆 +2m人行道 +净 3×行车道+2×0.5m防撞栏杆 。4.非通航段,同行要求。5.地震动参数: 本桥所处的地区地震烈度为 6度,所以按 7度设防 。6.温度荷载:整个桥体系温度按 ±20℃ ;桥面升降温按规范确定。7.支座变位: 考虑 3个墩台分别沉降 1cm 的组合叠加效应。1.3技术规范1.中华人民共和国交通部部标准 《 公路工程技术标准 》 (JTGB01-2003)2.中华人民共和国交通部部标准 《 公路工程抗震设计规范 》 (JT004-89)3.中华人民共和国交通部部标准 《 公路桥涵设计通用规范 》 (JTGD60-2004)4.中华人民共和国交通部部标准 《 公路圬工桥涵设计规范 》 (JT61-2005)5.中华人民共和国交通部部标准 《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》 (JTGD62-2004)6.中华人民共和国交通部部标准 《 公路桥涵地基与基础设计规范 》 (JT024-85)7.中华人民共和国交通部部标准 《 公路桥涵施工技术规范 》 (JT041-2000)清江大桥施工图设计第 2页 共 89页1.4方案比选1.4.1连续刚构桥的发展现状与趋势随着高速交通的迅速发展 , 要求行车平顺舒适 , 多伸缩缝的 T型刚构也不能很好满足要求 , 因此连续梁得到了迅速的发展 。 悬臂施工时 , 粱墩临时固结 , 合拢后粱墩处改设支座 , 转换体系而成连续梁 。 连续粱除两端外其他无伸缩缝 , 有利于行车 , 但需梁墩临时固结和转换体系 ; 同时需设大吨位盆式支座 , 费用高 , 养护工作量大于是连续刚构应运而生 , 近年来得到较快的发展 。 其结构特点是梁体连续 、 梁墩固结 , 既保持了连续梁无伸缩缝、行车平顺的优点,又保持了 T型刚构不设支座、不需转换体系的优点 , 方便施工 , 且有很大的顺桥向抗弯刚度和横向抗扭刚度 。 因此 , 连续刚构桥在国内外的桥梁建设中被采用的越来越多 [8]。在连续刚构桥中 , 墩的抗推剐度小 , 温度内力就小 。 一般连续刚构适用于高墩的场台 ; 如果墩身不够高 , 也可设计成柔性的桩基 , 使墩具有较小的抗推刚度 。 在墩身的布置上 , 一般采用双壁墩身 , 其抗推刚度仅为墩身绕自身形心轴抗推刚度之和 , 而不是绕桥墩中心线的抗推刚度 , 因而较小 。 双壁墩也可减小梁的负弯矩峰值 , 而且又有较大的抗弯刚度,除墩身绕自身形心轴的抗弯刚度之和外,还有更大的双壁形成的抗弯刚度 ,可以保持桥面的平整。双壁墩身一般为箱形截面,近来有往单室箱方向发展的趋势。江河中的连续刚构双壁墩 , 通常不能承受船撞力的直接撞击 , 必须采取措施 , 防止船只碰撞。 连续刚构桥的边、主跨跨径比在 0.5~ 0.692之间,但 0.5仅在下部为刚性墩的美 国Houston桥上应用,超过 0.6的也仅是少数几座桥 ,大部分在 0.55~ 0.58之间。经研究分析表明 , 边 、 主跨跨径比在 0.54~ 0.56之间 , 或再稍大一些时 , 有可能在边跨悬臂端以导梁支承于边墩上 , 合拢边跨 , 而取消落地支架 。 今后连续刚构边 、 主跨跨径比 , 更可能趋向于这个范围。梁的截面形式基本都采用单室箱。如果顶宽更大,则往往分上 、 下行,修成双幅桥,截面为两个分离单室箱,如虎门大桥辅航道桥。连续刚构桥箱梁根部的高跨比为 1/15.7~ 1/20.6, 其中大部分为 1/18左右 , 近年来已有一些桥达到甚至低于 1/20。主跨中部箱梁的高跨比为 1/46.2~ 1/85.1,其中大部分为 1/54-1/60,并有下降的趋势。中国最小为南澳跨海大桥的 1/73.7。梁高跨比的下降 ,是上部构造趋于轻型化的表现 。 最值得注意的是才建成的 RaftSundet桥 , 由于跨中采用了轻质混凝土 , 减轻了自重 , 并选用了较小的跨中高度 , 使该桥无论是跨中或根部的高清江大桥施工图设计第 3页 共 89页跨比都达到了最低值的 1/85.1和 1/20.6,值得借鉴。在设计过程中,体会到梁底按一般常用的 2次抛物线时,往往在 L/4~ L/8,从而缓和了这个区域底板应力紧张情况 , 根部高跨比也已达到 l/20, 并还有进一步减小根部高度的潜力。珠海大桥的梁底也已用 1.8次方的抛物线。采用幂次为 1.5~ 1.8的抛物线,已开始推广采用。顶板的厚度,已由 28cm 减小为 25cm 。但进一步减小的可能已不大 。底板的最大厚度 , 随着设计经验的丰富 , 以及采用高强混凝土 , 有减薄的趋势 。 已有几座桥,根部最大底板厚跨比达到或小于 1/200,其中以虎门大桥辅航道桥为最小, 为1/207.7。值得强调的是挪威的 RaftSundet桥,由于自重轻及采用高强混凝土,其最大底板厚仅 120cm , 为跨径的 1/248.3, 远远小于中国 , 足以说明采用轻质混凝土有良好的经济效益。腹板的最小厚度一般为 40cm ,个别的更小为 35cm ,有的采用 50cm 或更大些 , 最大厚度 为 55~ 80cm , 其中虎门大桥辅航道桥采 用 40~ 60cm , 比门道大 桥 65~ 75cm要小不少 。 值得注意的是挪威的 RaftSunder桥 , 其腹板厚度仅 30~ 40cm , 比中国的桥都小 , 其经验值得借鉴 。 箱梁板件尺寸的减小 , 意味着部构造的轻型化 , 这是连续刚构桥发展中的又一趋势。因为腹板较薄,其主拉应力的控制应特别重枧。 目前,中国修建连续刚构桥的热潮仍在继续中。跨径 280m的奉节长江大桥的设计正在进行中。在伶仃洋通道横门东航道桥工程中,已有公司提出了跨径 318m的连续刚构方案。可以预计,在不久的将来,跨径 300m以上的连续刚构桥必须将在中国出现。结构的轻型化 , 可以减少上下部构造的自重和材料用量 , 可以减轻对挂篮的要求 , 可以经济造价。由于采用大吨位锚具、高强混凝土和轻质混凝土,上部构造不断轻型化 , 这也是连续刚构桥的发展方向 。 此外 , 采用合适的边 、 主跨比 , 在导梁上合拢边跨 , 或与引桥的悬臂相连接来实现合拢。取消落地支架也是连续刚构桥的一大发展趋势。 1.4.2方案比选比选方案: (1)第一种方案:预应力混凝土变截面连续刚构跨径布置: 88m+145m+145+88m边中跨比: 0.606截面尺寸拟定:桥面宽为 24.5m,单箱单室分离式截面。顶板宽 12m,厚 30cm , 底板宽 6.m。支点腹板厚度 90cm ,底板厚度 60-73cm ,取 60cm ;跨中腹板厚度 60,底 板22-28,取 28cm 。腹板和底板厚度呈线性变化。清江大桥施工图设计第 4页 共 89页梁高 : 支点梁高 9m( 与主跨比值 1/16.5),跨中梁高 3m( 与主跨比值 1/3)。 边跨和中跨梁高变化均为二次曲线 , 边跨已支点底部为二次抛物线顶点 , 中跨以跨中截面底部为二次抛物线顶点。 下部设置多排桩基础,墩宽 1.8米、长 40米,桩基础直径 1米。桥型整体布置图:图 1.1桥面布置图 单位( cm )图 1.2主梁横断面图 单位( cm )(2)第二种方案: 下承式拱桥清江大桥施工图设计第 5页 共 89页跨径布置: 233+233m拱肋:主拱拱肋采用箱型结构,净跨径跨径 233m,纵梁采用箱形截面。吊杆处设横隔板。 主拱圈截面 : 为等截面钢筋混凝土箱型结构 , 下部宽 1.45米 , 上部宽 1.6米 , 高 1.25m。吊杆:梁拱间布设吊杆,间距 10.3m,全桥共设 20对吊杆。下部结构 : 设置双排墩 , 桥墩直径 1.4米 , 深基础直径 1.5米 。 两端设置重力式桥台 。桥型整体布置图:图 1.3立面布置图 单位 ( cm )图 1.4桥面布置图 单位( cm )清江大桥施工图设计第 6页 共 89页图 1.5主拱圈截面图 单位( cm )方 案 预 应力 混凝 土变 截面 连续 刚构 桥方 案 上 承式 拱桥 方案经 济性 该 桥跨 度适 中 , 钢 筋混 凝土 箱型 粱节 省材料 , 造 价较 低 , 墩 粱固 结节 省了 大吨 位支座 拱 桥水 平推 力大 ,需 要采 用复 杂的 措施 ,增 加造 价 ; 主 桥后 期的 营运 和养 护费 用较高 。适 用性 主 跨 23米 ,跨 径偏 长, 但是 考虑 到地 面标 高和 桥面 标高 之差 较大 ,需 要修 建高 墩 ; 该 桥型 适用 性较 好 ; 伸 缩缝 少 , 行 车舒 适 该 桥地 处洪 水灾 害地 区, 对地 质的 要求 高 ; 跨 度相 对而 言不 大 , 造 价高 , 适 用性不 强; 伸缩 缝多 ,行 车舒 适安 全性 该 桥采 用工 艺成 熟的 悬臂 施工 工艺 向跨 中 对称 施工 ,节 约了 大量 临时 装置 主 桥跨 度适 中 , 拱 式结 构刚 度大 , 承 载潜力 大; 采用 预制 装配 施工 ,工 期较 短 , 质量 容易 控制 。美 观性 变 截面 箱型 粱整 体线 条明 快 , 与 周围 环境协 调好 , 桥 下净 空大 , 视 野开 阔 , 美 观性好 桥 型美 观 , 气 势宏 伟 , 与 周围 景观 协调 一致 。最终方案 综合经济性 、 安全性 、 适用性和美观性等方面的要素 , 最终确定方案一 , 即预应力混凝土变截面连续钢构分离式双幅桥为最佳方案。
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