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1、目录1方案拟定及上匕选11.1工程建设背景介绍11.2工程主要技术标准11.3 设计方案介绍11.3.1 设计方案一一一预应力混凝土连续刚构桥11.3.1 设计方案二独塔斜拉桥21.4比选结果22桥梁结构主要尺寸拟定32.1主跨跨径及截面尺寸的拟定32.1.1 主跨跨径拟定32.1.2 顺桥向梁的尺寸拟定32.1.3 横桥向的尺寸拟定3材料规格43模型建立53.1 结构单元划分53.1.1 划分原则53.1.2 划分结果53.2施工过程模拟53.3毛截面几何特性计算94全桥内力计算124.1计算参数124.2 内力计算124.2.1 自重作用下的内力计算124.2.2 二期包载作用下的内力计算
2、144.2.3 墩台不均匀沉降引起的次内力计算154.2.4 温度对结构的影响164.2.5 混凝土徐变、收缩对结构的影响214.2.6 活载内力计算234.3 作用效应组合294.3.1 作用294.3.2 组合原理及规律294.4施工阶段分析335预应力钢束设计及截面特性计算365.1按构件正截面抗裂性要求估算预应力钢筋数量365.2预应力筋估算结果375.3换算截面几何特性值计算396预应力损失计算426.1预应力筋与孔道壁之间摩擦引起的应力损失426.2 .锚具变形、预应力筋回缩和接缝压缩引起的应力损失12446.3 .混凝土加热养护时，预应力筋和台座之间温差引起的应力损失3456.4
3、 .混凝土弹性压缩引起的应力损失14456.5由钢筋松弛引起的应力损失的终极值ai5466.6由混凝土收缩和徐变引起的预应力损失。16476.7有效预应力计算487截面验算497.1 承载能力极限状态验算497.1.1使用阶段正截面抗弯验算497.1.2使用阶段斜截面抗剪验算557.2 正常使用极限状态验算607.2.1 使用阶段正截面压应力验算：607.2.2 施工阶段正截面法向应力验算617.2.3 使用阶段正截面抗裂验算627.2.4 使用阶段斜截面抗裂验算62变形验算62参考文献64致谢65附表66附件85开题报告85外文文献原文及译文851方案拟定及比选1.1工程建设背景介绍徐家信江
4、特大桥是江西景德镇至鹰潭高速公路D3标段中一座重要的控制过程，大桥全长1385米，全桥由主桥、副孔及引桥三部分组成，由北至南桥面纵坡分别为1.696%至2.207%,设计为双幅单向行驶。1.2工程主要技术标准道路等级：高速公路；设计荷载：公路-I级；设计车速：100km/h；设计车道：每幅单向两车道；1.3.1 桥面宽：横桥向分为左右两幅完全独立且对称的桥，每幅桥面净宽10.75m;1.3设计方案介绍设计方案一一一预应力混凝土连续刚构桥预应力混凝土连续刚构桥是连续梁桥与T形刚构桥的组合体系，也称墩梁固结的连续梁桥。大跨径连续刚构桥结构的受力特点主要为：梁体连续，墩、梁、基础三者固结为一个整体共
5、同受力。在包载作用下，连续刚构桥与连续梁桥的跨中弯矩和竖向位移基本一致；其次，由丁墩梁固结共同参与工作，连续刚构桥由活载引起的跨中正弯矩较连续梁要小，因而可以降低跨中区域的梁高，并使包载内力进一步降低。因此，连续刚构桥的主跨径可以比连续梁桥设计大一些。它常用丁大跨、高墩的结构中，桥墩纵向刚度较小，在竖向荷载作用下，基本上届丁一种无推力的结构。(1) 孔径布置:60+90+90+60m,全长300m。(2) 结构构造：设计横断面为双幅单箱单室截面，横截面布置如图2-1和图2-2所示。梁高从根部截面的5.0m变化至跨中截面的2.3m，箱梁顶板宽取11.75m，底板宽6.75m,顶板厚0.30m,腹
6、板厚：0.55m;底板厚度由根部截面的0.52m变化至跨中截面的0.30m.,箱梁悬臂部分长2.5m,箱梁顶板翼缘端部厚度为0.28m。翼缘根部厚度为0.58m。腹板与顶板相接处做成120cmx40cm承托，腹板与底板相接处则做成40cm40cm承托，以利脱模并减弱转角处的应力集中。桥墩采用薄壁双墩结构；桩基础采用钻孔灌注桩；桥台采用U型桥台。详细布置见附图。(3) 施工方案：对称悬:臂挂篮浇筑法。1.3.1 设计方案二独塔斜拉桥斜拉桥的基本受力特点是：受拉的斜索将主梁多点吊起，并将主梁的包载和车辆等其它荷载传至塔柱，再通过塔柱基础传至地基。因而主梁在斜拉索的各点支承作用下，像多跨弹性支承的连
7、续梁一样，使弯矩值得以大大地降低，这不但可以使主梁尺寸大大地减小，而且由丁结构自重显著减轻，既节省了结构材料，乂能大幅度地增大桥梁的跨越能力。此外，斜拉索轴力产生的水平分力对主梁施加了预压力，从而可以增强主梁的抗裂性能，节约主梁中预应力钢材的用量。(1) 孔径布置:140+160m,全长300m。(2) 结构构造：设计横断面为双幅单箱单室截面，和方案一的截面相同。1.4比选结果斜拉桥结构复杂，施工费用较高，不适合本设计。连续刚构桥，它具有连续梁桥行车平顺，抗震性能好等优点，同时还具有不需设置大吨位支座、对地基要求低等优点，所以该地段设计一座连续刚构桥更为合理。综上所述，选用方案一更加合理，即预
8、应力混凝土连续刚构桥为推荐方案。2桥梁结构主要尺寸拟定2.1.1 主跨跨径及截面尺寸的拟定主跨跨径拟定2.1.2 主跨径定为90m,边跨跨径根据国内外已有经验，为主跨的0.50.8倍，采用0.667倍的中跨径，即60m,则全联跨径为：60+90+90+60=380(m)顺桥向梁的尺寸拟定(1) 支点处梁高:根据文献1P67表2-16，梁高为1/161/20L，取L/16,即5.0m。(2) 跨中梁高：根据文献P67表2-16，梁高为1/301/50L，取L/34.78,即2.3m。(3) 梁底曲线：根据文献1P67表2-16规定，选用二次抛物线。2.1.3 横桥向的尺寸拟定根据规定车行道每幅两
9、车道，且为高速公路，时速为100km/h,选用分离式箱型截面，由规范，取右侧路肩2.5m,左侧路肩0.75m，中央分隔带宽1.0m,两桥间隔2m,车道宽3.75m，单幅桥面净宽10.75m。设计横断面为双幅单箱单室截面，横截面布置如图2-1所示。梁高从根部截面的5.0m变化至跨中截面的2.3m，箱梁顶板宽取11.75m,底板宽6.75m,顶板厚0.30m,腹板厚：0.6m(根部处),0.40m(跨中)；底板厚度由根部截面的0.52m变化至跨中截面的0.30m.,箱梁悬臂部分长2.25m,箱梁顶板翼缘端部厚度为0.15m。翼缘根部厚度为0.58m。腹板与顶板相接处做成120cmX40cm承托，腹
10、板与底板相接处则做成40c40cm托，以利脱模并减弱转角处的应力集中。主墩墩顶箱梁综合考虑受力和变形情况箱梁内各设柔性横隔板2道，厚度取为0.7m;为了满足施工和管理需要在每道横隔板处均设置了过人洞。同时为保持箱内干燥，在箱梁根部区段底板上设有排水孔。12支点截面IfA跨中截面2.2 图2-1横截面布置图（尺寸单位：汽）材料规格主梁及横隔板：采用50号混凝土，容重为26kN/m3,弹性模量取3.45X04MPa；桥面铺装：采用防水混凝土，厚度为10cm,容重为25kN/m3;防撞护栏：采用20号混凝土，容重为25kN/m3;桥墩：采用50号混凝土，容重为26kN/m3,弹性模量取3.45X04
11、MPa3模型建直3.1.1 结构单元划分划分原则根据选用的施工方案（悬臂浇筑）及所用施工机具（挂篮）的承重、支承点位置及支反力，对上部箱梁进行施工分段，梁段长度规格应尽量减少，以利丁挂篮施工。梁段长度变化处的梁段重量差应尽量减少，以利丁施工控制。箱梁分段完成后进行单元划分编号。3.1.2 划分结果根据以上原则采用有限元分析软件Midas建模，计算模型中上部结构划分为83个单元，其中14单元（左边跨现浇段）和8083单元（右边跨现浇段）采用高度为2.3m的等截面箱梁；615单元、1928单元、3140单元、4453单元、5665单元，6978单元都是按二次抛物线变化的变截面；1618单元（左零号
12、块处）、4143单元（中零号块处）、6668单元（右零号块处）采用高度为5湖勺等截面箱梁。主梁各个单元尺寸见表2-1。表3-1主梁各单元尺寸单元长度（m）1243.754MD16、18、41、29、30、43、54、55、66、684、5、79、8018、19、44、453、4、59、60615、1928、3140、4453、5665、69783.1 卜部结为双肢薄壁墩，墩高30m,将其划分为1个单元，两对双肢薄壁墩都用实心矩形截面，横桥向尺寸为6.75m,顺桥向尺寸为2m全桥结构离散图如图3.1所示施工过程模拟连续刚构桥由在双肢薄壁墩施工完成后由托架现浇墩顶0号梁段、然后由在两个主墩上用挂篮
13、分段对称悬臂浇筑的梁段、吊架上浇筑的跨中合拢梁段及落地支架上浇筑的边跨现浇梁段组成。墩顶0号梁段长16m一个“T”的两个悬臂各分为9对梁段,一个梁段长度为4m累计悬臂总长36m全桥共有两个2m长的主跨跨中合拢梁段和两个2m长的边跨合拢梁段，两个14m长的边跨满堂支架现浇梁段。采用Midas软件模拟主梁的整个施工过程，充分考虑施工荷载（挂篮、混凝土湿重）对结构的影响，具体施工过程如下：图3.1全桥结构离散图第2阶段：上悬臂施工挂蓝施工1号块图3.3第2施工阶段第3阶段：挂蓝前移施工2号块图3.4第3施工阶段第4阶段第10阶段（重复3过程）第11阶段：左、右边跨14出现浇段施工，拆悬浇挂蓝、换合龙
14、支架，左、右边跨合拢图3.6第11施工阶段第12阶段：加合拢段混凝土湿重3.3毛截面几何特性计算由Midas自动生成梁截面特性表3-2毛截面几何特性值单元位置面积（m2）4Izz(m)Czp(m)Czm(m)17I8.59781.33530.90191.39818I8.64981.72940.9171.41649I8.80582.91180.96271.470610I9.065184.88231.04031.559711I9.429287.64111.15151.681812I9.897391.18821.29861.834713I10.469495.52341.48362.016414I11.1456100.64691.70862.224715I11.9258106.55861.97532.4581619I12.81113.25852.28512.714920I11.9258106.55861.97532.45821I11.1456100.64691.70862.224722I10.469495.52341.48362.016423I9.897391.18821.29861.834724I9.429287.64111.15151.681825I9.065184.88231.04031.559726I8.80582.91180.96271.47062733I
