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1、 宁乡沩水大桥主桥施工图设计目 录1 方案拟订与比选41.1 方案拟订阶段41.2 进行桥式方案的比选41.3 方案编制41.4 从受力特点，优缺点、及经济美观性等方面对方案进行比较81.5 调研报告91.6 文献综述91.7 工程实例121.8 结论162 桥跨总体布置及结构尺寸拟定172.1 尺寸拟定172.2 临时固结构造212.3 挂篮构造212.4 主梁分段与施工阶段的划分213 荷载内力计算253.1 毛截面几何特性计算253.2 恒载计算结果283.3 活载内力计算333.3.1 计算方法333.3.2 活载因子的计算333.4 基础不均匀沉降的内力计算383.5 温度变化内力计
2、算413.6 荷载组合424 预应力钢束的估算与布置634.1 预应力筋估算634.1.2 预应力钢束估算664.2.1 纵向预应力钢束受力特点674.2.2 纵向预应力钢束布置原则684.3 竖向与横向预应力钢筋的设置原则704.3.1 竖向预应力钢筋704.3.2 横向预应力钢筋714.4 本桥纵向预应力钢束布置715 预应力损失及有效预应力计算735.1 控制应力及有关参数的确定735.2 摩阻损失的计算745.3 锚具变形、钢束回缩损失的计算755.4 混凝土的弹性压缩损失的计算785.5 预应力筋束松弛损失的计算795.6 混凝土收缩、徐变损失的计算795.7 预应力损失组合及有效预
3、应力的计算816 强度验算826.1 基本理论826.2 计算公式826.2.1 矩形截面836.2.2 工形截面836.3 计算结果847 应力验算887.1 基本理论887.2 预加应力阶段的正应力验算887.2.1 计算公式887.2.2 计算结果897.3 持久状况下正应力验算897.3.1 计算公式897.3.2 计算结果908 扰度验算908.1 荷载短期效应作用下主梁挠度验算948.1.1 可变荷载作用引起的挠度948.1.2 考虑长期效应的一期恒载、二期恒载引起的挠度948.2 预加力引起的上拱度计算958.3 预拱度的设置959 下部结构计算959.1 群桩设计计算969.1
4、.1 设计资料969.1.2 计算结果979.1.2 群桩基础沉降验算989.2 单桩计算999.2.1计算参数999.2.2 计算结果9910 设计总结100参考文献104致谢104附件 英文译文 英文原文 开题报告 1 方案拟订与比选1.1 方案拟订阶段根据已有的水文地质资料，确定河床断面图、确定总跨径、确定桥型、进行桥梁的分孔、基础以及墩台的形式确定、桥梁横断面设计、上下部构造主要尺寸的拟订、桥面基础以及墩台标高的确定，得出两三套方案出两三张图纸。1.2 进行桥式方案的比选对基本尺寸的选择进行探讨（包括梁高、边跨与中跨长度及比值等参数）、对已确定的桥式方案进行结构设计及施工方案的确定。根
5、据设计任务要求，依据现行公路桥梁设计规范,综合考虑桥位的地质、地形条件，按“安全，功能，经济与美观”的桥梁设计原则，比较方案的优缺点，其中以安全与经济为重。过去对桥下结构的功能重视不够，现在航运事业飞速发展，桥下净空往往成为运输瓶颈，比如南京长江大桥，其桥下净空过小，导致高吨位级轮船无法通行，影响长江上游城市的发展。至于桥梁美观，要视经济与环境条件而定。1.3 方案编制1.3.1 方案一 单悬臂箱型变截面梁体系图11 单悬臂T型梁桥桥型总体布置图（单位:cm）图12 单悬臂箱型梁桥桥型横截面图（单位:cm）该方案采用单悬臂箱型梁体系，主桥采用（48m+80m+48m）预应力砼箱型变截面梁，悬臂
6、端为中跨的0.4倍为32m，边跨为中跨的0.6倍为48m. 采用此方案在恒载作用下，支点负弯矩的卸载作用，使跨中弯矩大大减小；活载作用于挂梁时，由于支承跨径较小，而使得跨中正弯矩较小；活载作用于锚跨时，没有卸载作用。悬臂梁利用悬出支点以外的伸臂，使支点产生负弯矩对锚跨跨中正弯矩产生有利的荷载作用，悬臂梁桥采用变梁高，为了增加支点处的抗弯能力，在支点处加大梁高. 1.3.2 方案二 预应力变截面连续箱梁体系(优选)图13 变截面连续梁桥行布置图（单位:cm）图14 变截面连续箱梁横断面图（单位:cm）图15 桥 面 俯 视 图（单位:cm）沩水大桥第二套方案主桥采用三跨一联（48m+80m+48
7、m）预应力混泥土变截面连续箱梁。由于大部分的大跨度连续梁，连续梁跨径的布置采用不等跨的形式。如果采用等跨布置，则边跨内力（包括边支墩处梁中的负弯矩）将控制全桥设计，这样是不经济的；此外，边跨过长，削弱了边跨的刚度，将增大活载在中跨跨中截面处的弯矩变化幅值，增加预应力束筋数量。故一般边跨长度取中跨的(0.50.8)倍，对钢筋混凝土连续梁取偏大值，使边跨与中跨控制截面内力基本相同；对预应力连续梁宜取偏小值，以增加边跨刚度，减少活载弯矩的变化幅度，减少预应力筋的数量。边跨长度过短，边跨桥台支座将会产生负反力，支座与桥台必须采用相应抗拔措施或边梁压重来解决。所以该方案的边跨和中跨的比值为0.6。桥梁中
8、跨支点处的箱梁高度为主跨长度的1/16为5.0米，支点截面高度为主跨跨径的1/40为2.0m。本截面采用单箱单室箱形截面，它是一种闭口薄壁截面，其抗扭刚度大，并具有较T型截面高的截面效率指标，同时它的顶板和底板面积均比较大，能有效地承担正负弯矩，并满足配筋的需要。此外，当桥梁承受偏心荷载时，该截面梁抗扭刚度大，内力分布比较均匀；在桥梁处于悬臂状态时，具有良好的静力和动力稳定性，对悬臂施工的大跨度梁桥尤为有利。箱型截面整体性能好，因而在限制车道数通过车辆时，可以超载通行。1.3.3 方案三 5X35m先简支后连续梁体系 图16先简支后连续T型梁桥布置图（单位:cm）图1.7简支T梁主梁横断面图（
9、单位:cm）1.4 从受力特点，优缺点、及经济美观性等方面对方案进行比较：1.4.1 受力特点比较：预应力变截面连续箱梁体系在恒载和活载作用下均有卸载弯矩，弯矩分布合理。如下图所示：悬臂梁与连续梁的受力情况比较图。从图b可以看出，连续梁在恒载作用下，由于支点负弯矩的卸载作用，跨中正弯矩显著减小，其弯矩图形与同跨悬臂梁相差不大，如悬臂梁的悬臂长度恰好与连续梁的弯矩零点位置相对应，则图a与图b的弯矩图就完全一样。然而，从图c可以看出，连续梁在活载作用下，因主梁连续产生支点负弯矩对跨中正弯矩仍有卸载作用，其弯矩分布要比悬臂梁合理。图1.8 悬臂梁和连续梁桥的受力比较图1.4.2 优缺点比较1.4.2
10、.1 单悬臂T型变截面梁体系有以下特点：静定结构，可用于地基较差的条件；但是构造复杂，行车条件不好，跨中牛腿、伸缩缝易于损坏；钢筋混凝土悬臂梁桥，容易在梁顶产生裂缝；预应力混凝土悬臂梁桥采用节段悬臂施工时，必须采用临界时固定措施。1.4.2.2 变截面连续梁从体系的特点来分析有以下几点：由于支点负弯矩的卸载作用，跨中正弯矩大大减小，恒载、活载均有卸载作用；弯矩图面积的减小，跨越能力增大；为超静定结构，温度变化，混凝土收缩徐变，地基不均匀沉降影响显著，对地基要求高；且结构刚度大，变形小，动力性能好，主梁变形挠曲线平缓，有利于高速行车；适合于中等以上跨径桥梁。1.4.2.1 先简支后连续梁体系 具
11、有受力明确，构造简单，成桥速度快，施工容易，工期短等特点。采用先简支后连续可以优化行车条件。1.4.3 经济美观性比较单悬臂箱型变截面梁体系边孔是锚固孔，它的孔跨度不宜太大，以增加桥的总长度；但边孔也不能太小，否则因边支座出现负反力而必须设置拉力支座或加设平衡座，这样使结构复杂化，增加了造价，跨中有伸缩缝，行车条件不好；施工不方便，必须采用临时固定措施；牛腿，伸缩缝的构造麻烦，易于损坏。 变截面连续梁从体系对恒载合伙载均有卸载作用，弯矩分布较合理；超静定结构，温度变化，混凝土收缩徐变，地基不均匀沉降影响显著，对地基要求高；结构刚度大，变形小，动力性能好，主梁变形挠曲线平缓，有利于高速行车。且变
12、高度梁使梁体外形和谐，节省材料并增大桥下净空，即经济又美观。先简支后连续梁体系施工简单，成本低，但是桥孔跨径小，影响河道的通航的要求，且不够美观。综上几点比较变截面连续梁从体系在该座桥梁的设计上明显优于单悬臂T型变截面梁体系。1.5 调研报告自60年代中期在德国莱茵河上采用悬臂浇筑法建成Bendorf桥以来，悬臂浇筑施工法和悬臂拼装施工法得到不断改进、完善和推广应用，从而使得预应力混凝土连续梁桥成为许多国家广泛采用的桥型之一。我国自80年代中期开始修建预应力混凝土连续梁桥，至今已有20多年的历史，比欧洲起步晚，但近年来发展迅速，在预应力混凝土连续梁桥的设计、结构分析、试验研究、预应力材料及工艺
13、设备、施工工艺等方面日新月异，预应力混凝土连续梁桥的设计技术与施工技术都已达到相当高的水平。我国已建成的大跨径预应力混凝土连续梁桥，如表1-1所示。目前世界上跨度最大的预应力混凝土连续梁桥是挪威的伐罗德桥（L=260m , 1994年）。1.6 文献综述预应力混凝土连续梁桥是预应力桥梁中的一种，它具有整体性能好、结构刚度大、变形小、抗震性能好，特别是主梁变形挠曲线平缓，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
14、到广泛采用。表1-1 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20002六库怒江大桥85+154+85云南19953黄浦江奉浦大桥85+1253+85上海19954常德沅水大桥84+1203+84湖南19865东明黄河公路大桥75+1207+75山东19936风陵渡黄河大桥875+87+1147+87山西19947沙洋汉江大桥63+1116+63湖北19858珠江三桥80+110+80广东19839宜城汉江公路大桥55+1004+55湖北199010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1530m的连续梁桥，板厚取0.81.2m
