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1、苏古特大桥梁端平行对称悬臂浇筑毕业设计目录1 绪论11.1 连续刚构桥简介及发展11.2 连续刚构桥的受力特点11.3 连续刚构桥的构造特点21.3.1 零号块21.3.2 横隔板21.3.3 合拢段22 桥跨总体布置及尺寸拟定32.1 设计基本资料32.1.1 桥址处自然情况32.1.2 设计依据42.2 设计方案比选52.2.1 桥梁设计原则52.2.2 桥型方案一（预应力混凝土连续刚构桥）62.2.3 桥型方案二（预应力混凝土连续梁桥）72.2.4 桥型方案三（斜拉桥）82.3 梁体截面比选102.4 桥梁整体布置和尺寸拟定112.5 桥梁施工阶段划分122.6 悬臂施工过程及注意事项1
2、33 主梁力计算163.1 恒载力计算163.2 活载力计算203.3 温度次力及支座沉降243.4 混凝土收缩徐变引起的力303.5 作用效应的组合323.5.1 承载能力作用效应的组合323.5.2 正常使用极限状态下的荷载组合333.5.3力组合结果343.5.4 荷载组合力包络图374 预应力钢束的估算及布置404.1 钢束估算404.2 预应力筋的布置465 预应力损失及有效应力计算485.1 预应力损失计算485.1.1 摩阻损失485.1.2 锚具变形损失515.1.3 混凝土的弹性压缩535.1.4 钢束松弛损失545.1.5 收缩徐变损失545.2 有效预应力计算565.3配
3、筋后的荷载组合565.4 配筋后的力包络图596 主梁验算616.1截面几何特性计算616.2 主梁截面力应力验算636.2.1 主梁截面抗弯验算636.2.2截面抗裂性验算666.2.3 持久状态下的应力计算716.3挠度验算756.4预拱度计算77结论78致谢79参考文献80附录81III1 绪论1.1 连续刚构桥简介及发展为了跨越各种障碍(如河流、沟谷或其他线路等)，必须修建各种类型的桥梁与涵洞，因此桥涵是交通线路中的重要组成部分。特别是现代高等级公路以及城市高架道路的修建中，桥梁往往是保证全线早日通车的关键。在经济上，一般说来桥梁和涵洞的造价平均占公路总造价的10%-20%，而且随着道
4、路等级的提高，其所占比例还会加大。桥梁的建设水平已成为衡量一个国家综合经济实力和科学技术水平的重要标志。连续刚构桥是从传统的刚桥悬臂施工方法发展到预应力混凝土悬臂施工的T形刚构桥再到将T形刚构粗厚桥墩减薄，形成主梁连续、墩梁固结、柔性桥墩一步步发展过来的。 连续刚构桥跨中不设铰也不带挂梁，桥面连续、行车平顺。更重要的是梁体的力分布更加合理，能充分发挥高强材料的作用，有利于大跨径桥梁。随着桥梁施工技术水平的提高，对混凝土收缩、徐变、温度变化、预应力作用、墩台不均匀沉陷等因素引起的附加力研究的深入和问题的不断解决，大跨度预应力混凝土连续刚构桥已成为目前主要采用的桥梁结构体系。连续刚构的结构特点是主
5、梁连续、墩梁固结，既保持了连续梁无收缩缝、行车平顺的优点，又保持了T形刚构不设支座、无需体系转换的优点，方便施工，而且很大的顺桥向抗弯刚度和横向抗扭刚度能很好地满足较大跨径桥梁的受力要求因此它是一种极有生命力的桥梁结构形式，己成为大跨度预应力混凝土桥梁的首选桥型。随着高强预应力钢材、高强混凝土、大吨位拉锚固体系的应用与发展，设计手段的计算机化，施工水平的提高，我国的连续刚构桥逐渐从当初的国外引进向大跨度连续刚构桥迅猛发展。1.2 连续刚构桥的受力特点采用悬臂施工的连续刚构桥，在施工过程中经历T型刚构受力状态，合拢后形成连续刚构桥，其恒载产生的力由各施工阶段产生的力迭加而成。由于合拢段较短，其产
6、生的力一般较小，故T型刚构受力状态为主耍部分。对悬臂施工连续刚构桥，合拢后根部负弯矩很大，而中跨跨中恒载弯矩很小。二期恒载加上以后，根部负弯矩增大，中跨跨中承受相对较小的正弯矩。因此，截面几何尺寸拟定时，应根据以上弯矩分布特点，增大主梁根部附近断面的抗弯刚度，提高截面下缘的承压能力悬臂施工时，浇筑一节段梁体，达到一定强度后拉此段钢束。梁体自重产生负弯矩，预应力钢束产生正弯矩，二者结合使得梁体基本处于偏心受压受力状态，其轴向力非常大，抗剪强度一般不成问题，而最大正应力又较大。又由于其是超静定结构，因此，温度、支座沉降、收缩徐变、预加力产生的次力也是不可忽略的，在设计中尤其需要注意其的影响。1.3
7、 连续刚构桥的构造特点1.3.1 零号块零号块是悬臂浇筑施工的中心块体。零号块受力非常复杂，且一般作为施工机具和材料堆放的临时场地，故其顶板、底板、腹板尺寸都取得较大。零号块己不能处理为一般的杆系，对重要桥梁都要进行零号块空间应力分析。从国施工来看，零号块时有开裂，故其施工工艺及结构构造是很值得研究的问题。1.3.2 横隔板悬臂施工的连续刚构大多采用箱形截面，抗扭刚度较大，故除零号块设置横隔板外，主桥沿纵向一般不设横隔板。零号块横隔板传递荷载较大，通常采用一片实体或两片式刚性横隔板，中部开设过人洞。1.3.3 合拢段合拢段的施工是桥梁施工的重要环节。在合拢段施工过程中，由于温度变化、混凝土早期
8、收缩、己完成结构的收缩徐变、新浇混凝土的水化热等对尚未达到强度的合拢段混凝土有直接影响，故必须重视合拢段的构造措施，使合拢段与两侧梁体保持变形协调，并在施工过程中能传递力。合拢段的长度在满足施工要求的情况下，应尽量缩短，以便于构造处理，一般取1.53m，本设计取2m。合拢段的构造处理有以下几种：(1) 用劲性钢管作为合拢段的预应力套管；(2) 加强配筋；(3) 用临时劲性钢杆锁定；(4) 压柱支撑。合拢段施工应注意以下几点：(1) 合拢段应采用早强、高强、少收缩混凝土；(2) 合拢段混凝土浇筑时间应选在一天中温度较低时，并使混凝土浇筑后温度开始缓慢上升为宜；(3) 加强混凝土的养护。2 桥跨总
9、体布置及尺寸拟定2.1 设计基本资料2.1.1 桥址处自然情况1. 概述桥址属低岩溶峰林谷地地貌，地形起伏不平，呈“V”字型沟谷，地面标高1308.0-1400.0米，相对高差92米。所以该桥采用了高墩大跨桥梁、大跨度连续箱梁的结构。本桥为一级公路桥梁，由于该地区地形复杂且自然灾害较严重，所以要求该桥能抵抗自然灾害的标准高，对桥梁的结构形式、材料和施工方法及其工艺设备都提出了很高的要求。全桥长240.00米，桥址处地形复杂。 2. 工程地质资料上部第四系坡残积土覆盖，岩性成分为混合土（亚粘土混碎石、角砾），下伏岩层为灰岩、碳质灰岩互层，局部有基岩露头。可分为4个工程地质层。混合土：主要分布于桥
10、址表层，主要成分为亚粘土混角砾和碎石混亚粘土，厚度1.2-4.9米，亚粘土混角砾，=140kpa，=35kpa，碎石混亚粘土，=500kpa，=160kpa。全风化碳质灰岩，灰黑色，中密，节理裂隙极发育，原岩结构构造部分基本被破坏，岩心呈砂状，角砾状，=400kpa，=160kpa。强风化灰岩，灰色，原岩结构部分基本被破坏，节理裂隙较发育，且较破碎，岩心多为碎石状，=800kpa，=180kpa。弱风化灰岩，灰色，微晶结构，薄-中厚层状结构，节理裂隙不发育，岩心较完整，岩心多为短柱状，=1100kpa。总体评价，桥址处地基均匀性较差，尤其是受差异风化作用的影响，局部在残积土及强风化岩中分布有大
11、量的微风化岩石。对选择桥梁的基础和确定桥梁的结构形式起决定性的作用。 3. 水文气象资料该地区属于北亚热带向北温带过渡地带，具有垂直气候带和干湿季分明两大特点。区四季分明，冬春干燥，夏秋多雨，11月到次年4月晴天多，气温高，蒸发量大，降水量少等干季特征，5月到次年10月表现为多阴雨的湿季特征。季节性最大冻深0.40.6m。多年平均气温19.3，月平均最高25.4，月平均最低11.0，极端最高39.5，极端最低-5.6。多年平均降雨量1199.6mm，年最多降雨量1627.8mm，年最少降雨量897mm，多年平均日照1764.5小时，无霜期334天。4. 地震本烈度度，重力加速度峰值0.05。地
12、震基近期来测区有感地震较少，未见有第四纪新构造活动迹象，地质构造相对稳定，根据公路工程抗震设计规对于大型构造物等抗震重点工程，可比基本烈度提高一度即按设防。2.1.2 设计依据1. 主要技术指标设计资料（1） 设计行车速度：80km/h。（2） 荷载等级：公路I级。（3） 桥面宽度：本桥位于整体式路基段，桥宽W=（0.5+11+0.5）+0.5+（0.5+11+0.5）=24.5m。（4） 桥面横坡：单向2%（半幅桥）。（5） 高程系统：黄海高程系统。（6） 坐标系：坐标系。（7） 地震烈度：基本烈度度，按度设防。（8） 洪水频率：本桥位于山谷，主跨部分为高架桥，故不考虑洪水影响。（9） 设计
13、通航：无通航要求。（10） 桥墩形式：矩形桥墩。（11） 基础形式：桩基础。2. 材料规格 （1） 沥青混凝土：用于桥面铺装，全桥桥面铺装厚度10cm。（2） C55混凝土：用于主桥65+110+65m连续刚构箱梁。（3） C50混凝土：用于30m预制T梁及其现浇连续段；主桥桥墩墩身；30mT梁12cm厚桥面现浇层。（4） C 40混凝土：主桥过渡墩帽梁、墩柱。（5） C30混凝土：用于30m跨桥墩帽梁、支承梁、墩柱和墩柱间系梁以及主桥主墩和过渡墩的承台、基桩。（6） C25混凝土：用于30m跨桩间系梁、基桩和扩大基础。（7） C15片石混凝土：用于U型桥台台身和基础。（8） C 40小石子混
14、凝土：用于设支座墩的支座垫石。3. 设计使用规（1） 公路工程技术标准JTJ001-97。（2） 公路桥涵设计通用规JTJ021-89。（3） 公路砖石及混凝土桥涵设计规JTJ022-85。（4） 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规JTJ023-85。（5） 公路桥涵地基与基础设计规JTJ024-85。（6） 公路桥涵钢结构及木结构设计规JTJ025-86。（7） 公路工程抗震设计规JTJ004-89。（8） 公路桥涵施工技术规JTJ041-2000。2.2 设计方案比选2.2.1 桥梁设计原则桥梁设计必须遵照“实用、安全、经济和美观”的基本原则。1. 实用性和安全性桥梁必须实用和安全，要
15、有足够的承载能力，桥跨结构以及各部分构件，在制造、运输、安装和使用过程中均应具有足够的强度、刚度、稳定性和耐久性。应保证行车和人群的安全、畅通和舒适，并能满足将来交通量增长的需求。安全性要求桥梁选择合适的桥址能抵抗自然灾害如地震、泥水流等地质灾害，还要考虑到行车安全如合理的坡度、护栏、冰雪等恶劣气候的抗滑等要求，通航河流上的桥梁，桥下应满足泄洪，通航等要求，建成的桥梁应保证其使用年限，并便于检查和维修。其他还应考虑到支持农业灌溉，适合战时国防要求。2. 经济性和可行性桥梁的设计一般把经济性放在首位。经济性应综合考虑发展前景，施工方法的复杂程度和桥梁未来的养护及维修等费用。如便于改造，加固；采用新结构、新材料和先进技术缩短施工周期等。可行性要求，工程可行性，经济可行性。如桥梁的设计标准是否可行满不满足车流量，人流量，桥下通航量等；自然条件周围环境允不允许修建桥梁以及社会效益是否最优，资金是否充足等。 3. 美观性现代桥
