主跨80m钢管混凝土拱桥设计(含下部设计)
82.5m下承式钢管混凝土提篮拱桥结构设计

w i d e l y u s e d i n t h e r a i l wa y p r o j e c t s i n t h e c a s e o f c r o s s i n g t h e r o a d o r c r o s s i n g t h e l i n e .T h e ma i n b r i d g e
张拉 顺序 两 个 方 面提 出一 些 设 计 思 考 。
关键 词 : 下承 式 ;钢 管 混 凝 土 ;提 篮 拱 ;结 构 设 计 中图分类号 : u 4 4 8 . 2 2 文献标识码 : A 文章编号 : 1 0 0 4 —2 9 5 4 ( 2 O 1 3 ) 0 1 — 0 0 6 1 ~ 0 5
・
பைடு நூலகம்桥 梁 ・
8 2 . 5 I l l 下 承 式 钢 管 混 凝 土提 篮 拱桥 结构 设 计
尹春 燕
( 铁道 第 三 勘察 设 计 院集 团 有 限 公 司 桥 梁 处 ,天 津 3 0 0 1 4 2 )
摘 要 : 钢 管 混凝 土拱 桥 充 分发 挥 了钢 管 混 凝 土 抗 压 性 能 好 的优 点 , 而且 减 轻 了桥 梁 上 部 结 构 自重 , 大 大提 高 了 梁 拱 组 合 体 系拱 桥 的跨 越 能 力 。钢 管混 凝 土 拱 桥 以其 结构 轻 盈 、 线型优 美、 造 价经济等优 点而在铁路跨路 、 跨 线 工 点
《公路钢管混凝土拱桥设计规范》-2015宣贯-牟廷敏 (1)

设计 →规定了主要内容为术语、符号;设计与计算需要的材料参数,构件
与结构计算方法,体系稳定与正常状态,主拱及相关结构与构造参数等。 因此,该规范应突出的特点,充分体现钢管混凝土桥梁用于行驶汽车,充
构造特点:①引入了完整性的概念设计,强化细节构造要求;②根据实 际工程调查,主张合理、先进、易于施工的结构构造,放弃复杂、多次造成 工程质量事故的构造;③强化桥面板的整体性能要求;④钢管内混凝土性能 要求;⑤吊索与系杆索的耐久性设计;⑥相应的主拱、桥面梁、系杆索、吊 索等结构的合理构造。
施工特点:①充分考虑施工特点,制订了脱空、初应力折减系数;②制 订了成拱的吊装、转体、大节段提升等安装计算,制订了主管内混凝土制备 与灌注工艺要求。
8.6.4→系杆索的位置设计应综合考虑主拱结构、桥面系高程、锚固位置及 更换索体的工艺要求等因素。
8.6.5→系杆索及锚具构造,必须满足检查、维护及可更换的需要
三、关键技术
汇报提纲
一、编制背景 二、主要内容 三、关键技术
四、使用注意
四、使用注意
(1)填补了空白 该规范合理的体现了公路桥梁结构、施工、承受活荷载的特点,保证了 桥梁使用及施工安全。计算理论、结构构造、养护与维修、管结构制造工 艺等指标提出了明确要求成为国内外第一本钢管混凝土的桥梁行业规范。 已经结束建造400余座拱桥而没有规范支撑的现状。 (2)效益显著 规范编制过程中,用于指导了跨度从150米到530米的四座钢管混凝土拱 桥的计算、设计,施工与验证,规范的实行,规范行业设计市场,节约材 料、提高桥梁安全度、耐久性,减少社会影响,提高市场竞争力。 (3)鉴于该规范制订,而国内外参考资料不多,需要跟踪实施过程中反 馈意见的积累;同时,钢管混凝土拱桥建设规模大、数量多、速度快。因 此,钢管混凝土桥梁建设中的任何问题,都愿意一道共同探讨。
某单跨下承式钢管混凝土系杆拱桥设计分析

某单跨下承式钢管混凝土系杆拱桥设计分析单跨下承式钢管混凝土系杆拱桥由于其较新颖的结构形式、较经济的造价而成为现代城市桥梁建设最受青睐的结构形式之一。
文章结合实际工程地质,通过合理的结构设计,考虑按承载能力极限状态和正常使用极限状态的设计组合并选取最不利效应,通过详尽的结构计算,验算得出结构各项技术指标均满足规范要求,结构整体和局部构件安全可靠,该桥的成功实施可为同类桥梁设计计算和施工提供范例。
标签:钢管混凝土;系杆拱桥;承载能力极限状态;正常使用极限状态;桥梁设计1 工程概況依托工程位于浙江某市,横跨排塘港,女儿桥老桥为板梁结构,桥宽7.5m,桥梁配跨为(13+15+13)m,始建于1995年。
根据河道改建后的情况,老桥不能满足今后使用要求,且现桥位处为规划Ⅵ级航道,桥梁通航孔净高不小于4.5m,最高通航水位2.16m。
由于老桥阻水严重、跨径小,按河道改建及航道通航要求,需重建新桥。
女儿桥跨径组成为(20+57.6+20)m,桥宽:0.5m(护栏)+7.5m(行车道)+0.5m(护栏)=8.5m,引桥为预应力混凝土简支空心板,主桥为,主桥为单跨下承式钢管混凝土系杆拱桥,主拱拱肋计算跨径56m,矢高11.2m,矢跨比1/5,拱轴线呈二次抛物线变化,主桥下部构造为主墩采用实体墩,柱式台,钻孔灌注桩基础。
新建依托工程属于现代城市桥梁,对景观要求较高,对其总体设计时应综合考虑水文、地质等因素,在满足车与人通行的基本要求下,力求达到景观和谐共生、结构经济安全、施工方便快捷的目标。
2 主要技术指标道路等级:公路-Ⅱ级。
桥梁全宽:0.5m(护栏)+7.5m(行车道)+0.5m(护栏)=8.5m。
桥梁设计基准期:100年。
设计安全等级:一级。
耐久性设计环境类别:Ⅰ类。
设计洪水频率:1/100洪水频率。
航道等级:Ⅵ级。
抗震等级:桥位处地震动峰值加速度为:0.05g,相当于基本烈度Ⅵ度,按Ⅶ度地震烈度设防。
3 主桥结构设计3.1 拱肋设计主拱拱肋采用单圆钢管混凝土,钢管外径1.0m,壁厚14mm,内设辅助钢筋加强。
钢管溷凝土拱桥毕业设计

第1章设计资料1.1 基本资料及设计依据1.1.1 基本数据课题内容:一、勘察资料:1.建桥理由云南普洱市规划的需要,建桥后将大大减少市中区车流量,改善市区交通。
该桥位于云南普洱市,跨越小黑江。
2.河流及水文情况历史最高水位:1020.8米;通航水位: 995.5米;常年水位: 988.0米;低水位: 979.2米;3.当地建筑材料情况砂石、钢材均可供应。
4.气象情况最高温度:41℃;最低温度:5.1℃;最大风速:43m/s;5.地质情况基岩以紫红色粉砂质泥岩和泥质砂岩为主,覆盖层5~12m。
二、桥位横断面地形资料桩号地面标高桩号地面标高K1+212.69 1031.60 +328.22 976.02+225.40 1021.40 +342.23 975.22+228.44 1021.36 +346.23 975.02+231.55 1017.87 +369.26 974.52+236.45 1014.43 +372.26 973.02+244.22 1005.68 +393.29 972.52+249.90 1000.42 +414.62 971.52+255.46 995.10 +422.92 979.02+259.39 993.98 +424.90 981.50+271.75 988.88 +426.19 982.08+274.13 984.87 +428.55 983.43+277.66 982.60 +432.02 987.12+282.41 979.02 +441.74 994.03+306.21 976.02 +457.50 999.19+310.22 976.02 +465.3 1006.50+473.50 1012.60+481.20 1021.30+489.70 1027.91课题任务要求:对沙塘坝大桥进行设计,其设计标准为:1.设计荷载:公路—I级;2.行车道宽:12m+2×1.5m(人行道);3.通航标准:内河通航标准四级;主要参考文献(由指导教师选定):公路桥涵设计通用规范(JTG D60—2004)公路圬工桥涵设计规范(JTG D61—2005)公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D62—2004)公路桥涵地基与基础设计规范(JTG D63—2007)公路桥涵设计手册——梁桥(上、下册)公路桥涵设计手册——拱桥(上、下册)公路桥涵设计手册——基本资料公路桥涵设计手册——墩台与基础桥梁工程(上册)——范立础编桥梁工程(下册)——顾安邦编桥梁施工与组织管理(上、下册)黄绳武编12.桥梁毕业设计指导书第2章桥型方案比选2.1方案比选桥型方案比选是初步设计阶段的工作重点,同时也为后续工作做铺垫。
中承式钢管系杆混凝土拱桥设计和体会

图 "! 朝阳市东大桥主桥布置图 ( 除高程以 * 计外, 其余单位为 -*)
( 7 )标准冻深: "’ )*。 ( & )设计洪水频率: "5 。 ( "$ )设计合拢温度: "$8 。 ( "" )设计温度范围: 9 )$8 ( +$8 ; )! 总体布置 朝阳市东大桥的工程设计以安全、 适用、 经济和 美观为原则, 对桥梁的桥型选择、 分跨布置、 结构设 计等方面进行了认真的考虑 。力求做到技术先进、 结构合理、 施工可行, 并与环境相协调, 达到方便实 用及美化城市的作用。综合考虑以上因素, 经初步 设计阶段反复比较分析, 最终大桥桥跨布置为: 东岸 引桥和西岸引桥为 . : )$* 预应力简支小箱梁结 构, 引桥宽为 #+*; 主桥采用 )$* ; "#$* ; )$* 的带 系杆的双飞燕式钢管混凝土中承式拱桥。主桥宽 #.*, 局部设有观景平台, 桥面加宽为 #&’ %*。桥梁 总长 %+$*。全桥共设置六道伸缩缝, 其余部分为桥 面连续。桥台处设置锥坡。桥梁总体布置见图 " 。
234567 89 :*;9 < =>?8@6> A$33; )5B3 C8D4$?576 E87F?3$3 G?F> C?5H63 89 I876 < AB*7, *7H J78D;3H634 $8 K$
中承式钢管混凝土拱桥设计说明书

中承式钢管混凝土拱桥设计说明书拱桥指的是在竖直平面内以拱作为主要承重构件的桥梁,是我国公路上使用较广泛的一种桥型,在我国已经有1800年的历史了。
其与梁桥、刚构桥不仅外形不同,而且受力性能有较大差别。
拱式结构在竖向荷载作用下,两端将产生轴向压力,从而大大减小了拱圈的截面弯矩,使之成为偏心受压构件,截面上的应力分布与受弯梁的应力相比较为均匀,因此可以充分利用主拱截面的材料的强度,使跨越能力大大增大。
其主要优点是可充分的就地取材(砖石、混凝土结构时2),可节省大量的钢材和水泥,而且其受力性能好,维修费用少,外形美观,构造较简单。
此拱桥为中承式钢管混凝土拱桥,净跨径225m,主拱圈线型为二次抛物线。
因为在竖向均布荷载作用下,拱的合理拱轴线为二次抛物线,而此拱桥自重集度较为均匀,且为大跨,故选用二次抛物线形式,其造型优美,构造较简单。
桥梁全长316m,起终点至拱桥桥台处选用等截面梁布置,在跨中位置设置桥墩以分配受力。
此拱桥拱肋截面为三角形桁式结构,主钢管为Φ610×13mm,连接钢管和横撑为Φ325×8mm,拱肋高3.7m,宽1.7m,吊索间距为6m,吊索下设30cm×30cm方形截面横梁。
此中承式钢管混凝土拱桥属钢-混凝土组合结构中的一种,主要用于受压为主的结构。
它一方面借助内填混凝土增强钢管壁的稳定性,同时又利用钢管对核心混凝土的套箍作用,使核心混凝土处于三向受压状态,从而具有更高的抗压强度和抗变形能力。
而且由于其承载能力大,正常使用状态是以应力控制设计,外表不存在混凝土裂缝问题。
另外,钢管本身相当于混凝土的外板,它强度高,质量轻,易于吊装或转体,同时钢管兼做纵向主筋在施工过程中,可作为劲性承重骨架,方便施工,可先将空钢管拱肋合龙,再压注混凝土,从而降低施工难度,省去了支模、拆模等工序,简化了施工工艺,并可适应先进的混凝土泵送工艺。
另外钢管混凝土使构件承载力大大提高,具有良好的塑形和韧性,降低了结构自重和造价,而且其防腐、防火性能好,结构造型美观。
82.5m下承式钢管混凝土提篮拱桥结构设计
82.5m下承式钢管混凝土提篮拱桥结构设计尹春燕【摘要】Concrete-filled steel tube arch bridge can give full play to the good compression performance of concrete-filled steel tube, can reduce self-weight of the upper structure of the bridge, and can greatly improve the spanning capacity of arch bridge with beam-arch combination system. Concrete-filled steel tube arch bridge with its light structure, beautiful alignment, economical cost and other advantages is widely used in the railway projects in the case of crossing the road or crossing the line. The main bridge structure spanning the Tangshan-Tianjin Expressway on Zhangjiakou - Tangshan Railway is a 82. 5 m through-type concrete-filled steel tube bridge. Its arch rib leans 8 degrees inwardly in the transverse direction of the bridge with the hand basket type. This paper mainly introduces this kind of bridge from three aspects of structure design, structure computation and arch rib stability, also provides some design considerations of the arch axis's selection and the suspender's tension sequence.%钢管混凝土拱桥充分发挥了钢管混凝土抗压性能好的优点,而且减轻了桥梁上部结构自重,大大提高了梁拱组合体系拱桥的跨越能力.钢管混凝土拱桥以其结构轻盈、线型优美、造价经济等优点而在铁路跨路、跨线工点上大量采用.张唐线跨越唐津高速公路立交主桥结构为跨径82.5 m下承式钢管混凝土拱桥,拱肋在横桥向内倾8度,呈提篮式.主要从结构设计、结构计算和拱肋稳定性3个方面重点对该桥进行介绍,并在拱轴线比选和吊杆张拉顺序两个方面提出—些设计思考.【期刊名称】《铁道标准设计》【年(卷),期】2013(000)001【总页数】5页(P61-65)【关键词】下承式;钢管混凝土;提篮拱;结构设计【作者】尹春燕【作者单位】铁道第三勘察设计院集团有限公司桥梁处,天津300142【正文语种】中文【中图分类】U448.221 概述钢管混凝土梁拱组合体系桥是梁桥和拱桥的结合体,集二者优点于一体。
大跨度钢管混凝土拱桥 设计施工初探(完整版)
大跨度钢管混凝土拱桥 设计、施工初探
东南大学建筑设计研究院交通分院
报告时间:约15分钟
概述:
钢管混凝土作为钢-混组合结构的一种, 一方面借助 内填混凝土提高钢管管壁受压时的稳定性,提高钢管的抗 腐蚀性和耐久性,另一方面借助管壁对混凝土的套箍作用, 提高了混凝土的抗压强度和延性,将钢材和混凝土有机的 结合起来;在施工方面:钢管混凝土可利用空钢管作为劲 性骨架甚至模板,架设方便,施工质量轻,进度快,用钢 量省,同时还不需要大量绑扎钢筋作业,混凝土泵送速度 快,以上优点使得在过去的20年内在结构工程(尤其是桥梁 工程)领域得到了飞速发展。
南昌生米大桥 主跨为2*228m (中间拱肋整体架设)
南昌生米大桥 主跨为2*228m (中间拱肋整体架设)
南昌生米大桥 主跨为2*228m (中间拱肋整体架设)
南昌生米大桥 主跨为2*228m (中间拱肋整体架设)
巫山长江大桥 主跨460m(世界最大跨度钢管砼拱桥)
巫山长江大桥 主跨460m(悬臂拼装)
*武汉晴川桥
主跨280m(下承钢管砼拱桥)
武汉晴川桥 主跨280m(下承钢管砼拱桥)
江汉五桥 主跨240m(中承钢管砼拱桥)
江汉五桥 主跨240m(中承钢管砼拱桥)
* 邳州运河桥 主跨235m(中承钢管砼拱桥)
天津彩虹桥 主跨168m(下承钢管砼拱桥)
钢管混凝土拱桥结构分析与设计
能力。钢管混凝土拱桥就是 向钢管内填充混凝土,这时混凝土正好处于 段就考虑到产 品寿命历程 的所有 环节 ,将所有相关 因素在产 品设计时 三向受压状态 , 从而使得混凝土的抗压强度显著提高 。 分 阶段得 到综合规划和优化 的一种设计理论 。 全寿命 周期设计意味着 , 钢管还可 以作为施工模板 ,方便混 凝土 的浇筑。通常在施工过程 不 仅仅 要完成好整个工程 的设计 ,而且 要考虑到后续 的使用与 后期的 中, 钢管可 以直接用作承重骨架 , 因为钢管的重量相对较小 , 方便拆卸 , 维护 ,这 涉及 到损 坏、检 查、修 护、再循 环利 用 的过程 。因此 ,桥 易于安装 ,可在任何环境下组合搭建 。桥梁建设中有 了钢管 的加入 , 梁的全寿命设计方法可 以定 义为综 合统筹考虑桥梁寿命 周期 的主要阶 将大大提高工程效率 ,缩短工程 周期。 段, 均衡考虑各方面 问题 , 通过成本分析寻求安全性 、 耐久性 、 美观性 , 根据理论分析和 实验 论证 ,以钢管混凝土作为材料 的拱桥 ,承载 是一个基于全寿命周 期过 程的概念 。施工 的前 中后期都 要面面俱到 , 力和抗震性 能大大 提高。按混凝土规范的相关计算公式可 以知道 ,两 安全性要达到规范要 求 ,成本控制在合理范 围内,对 周边生态环境无 者 的结合 ,较钢管和混凝 土分 别的承受力总 和要 提高 1 1 0 到2 2 0 倍 的 不 良影 响。比如 ,钢 管混 凝土拱桥必须考虑钢管 拱肋、系杆、 吊杆和 范 围之 间。这种 巧妙的结合在力学构造上也具有非常大 的优 点 ,由于 其它金属结构 的防腐措施 ,应配合设计充分考 虑吊杆和系杆的维修 、 钢管混凝土 拱桥 具有处 于三向受压状态 的特点 ,因此抗压 能力相应提 更换等措施 ,以保证桥梁结构在运营期间的安全性和耐久性 。 高 。根据 相关实验数 据 ,钢管混凝土 轴向压缩到原 长的 3 / 4 ,轴向表 面 已经被 破坏 ,但是仍然具有一定的载重能 力,显而 易见可以抵御一 4 结 语 定程 度的 自然灾害 。在桥身被压弯 的情况之下 ,水平 力与位移之 间的 本文通过 对钢管混凝土拱桥 的优 良特 性、结构设计 以及注意事 项 滞 回曲线 处于十分饱和的状态 ,吸能能 力相 当好 ,硬度退化削减的现 三方面 的简要分析 ,可 以看 出钢管混凝 土拱桥 是实际建设过程 中可操 象 几乎没有 出现 ,抗破坏 的能力相 当强大 。 作性 非常强的一种桥梁 ,多年 的经验和 理论成果也可 以证 明优秀 的钢 管混 凝土拱桥设计能够简化施 工工艺 ,缩短施工工期 ,提高桥 梁的使 2 钢管混凝土拱桥的结构设计 章程及标准 ,灵活根据现场 实际情况进行修正变通 ,合理 地按实施步 梁的功能性作用 。通过调研使用 率、车流量等等 ,进而决定桥梁 的建 骤进行施工 ,将理论与 实际相结合 ,及时整理相关操作 经验 ,为我 国 筑规模和承重结构 。规模根据其 主跨 径和矢跨比的不同可分为大 中小 钢管混凝土拱桥的进一步发展做 出贡献。 跨径桥梁 。一般来说常用跨径在 8 O~ 2 8 0 m的范 围内,常用矢跨 比为 1 / 5 ~1 / 4 。 钢管混凝土拱桥主要 由拱肋 、 立柱或 吊杆、 横撑 、 行 车道 系、 下部构造等部分组成 。拱肋 的截 面形 式主要有六种 ,根据不 同规格 的 桥 梁 ,采用不同的截面形 式。像对于 大跨径的拱桥来说 ,用格构 式的
大跨径钢筋混凝土拱桥主拱圈优化设计
大跨径钢筋混凝土拱桥主拱圈优化设计
1.引言
2.主拱圈的设计参数
主拱圈的设计参数包括拱圈的几何形状、截面形状、拱冲、拱肋布置等。
这些参数的选择需要综合考虑桥梁的跨径、荷载情况、地质条件、施工工艺等因素。
3.主拱圈的优化设计方法
(1)几何形状的优化设计
(2)截面形状的优化设计
主拱圈的截面形状主要包括矩形、切角矩形、T形、箱形等。
根据桥梁的荷载情况、施工工艺和经济性要求,选择合适的截面形状。
(3)拱冲的优化设计
拱冲是指主拱圈的顶点处相对于两侧支座的纵向竖向位移。
拱冲可以通过合理选择拱圈的初始几何形状和截面形状来控制。
合理的拱冲设计可以提高桥梁的整体受力性能。
(4)拱肋布置的优化设计
拱肋布置是指拱圈上的钢筋混凝土拱肋的位置和间距。
合理的拱肋布置可以提高桥梁的整体刚度和稳定性。
拱肋布置可以采用数值模拟和经验公式等方法进行优化设计。
4.主拱圈优化设计案例分析
以大跨径钢筋混凝土拱桥为例,通过上述优化设计方法进行了主拱圈的设计优化。
通过结构分析和经济性评估,确定了最佳的拱圈几何形状、截面形状、拱冲和拱肋布置。
5.结论。
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第一章前言钢管混凝土是在钢管内填充混凝土形成的组合材料。
钢管借助内填混凝土提高钢管壁受压时的稳定性﹑抗蚀性和耐久性。
混凝土则借助钢管壁的套箍作用,提高了混凝土的抗压强度和延性,将钢材和混凝土有机地结合起来。
在施工方面,钢管混凝土可以利用空心钢管作为劲性骨架甚至模板,施工吊装重量轻,进度快,施工用钢量省。
由于在材料和施工方法上的优越性,将这种结构应用于以受压为主的拱桥是十分合理的。
由于钢管混凝土具有上述优点,钢管混凝土拱桥近年来发展较快,广泛应用于公路桥梁中,其中最大跨度已达420m。
本设计旨在充分借鉴公路混凝土拱桥的经验和传统的,探讨公路钢管混凝土拱桥在截面设计、构造细节处理和施工方法上的特点,同时研究在温度、徐变影响下内力的计算方法,以及在大偏心受压下钢管混凝土的承载能力计算问题。
本设计研究方案是跨度80.0m公路路钢管混凝土系杆拱桥,并编译了结合MIDAS、桥梁博士和清华大学结构力学求解器等程序计算并验算了桥梁结构各截面,具体设计步骤和有关示意图见后续文章。
后章的内力等值线直观图的识图说明:等值线图是将分析结果按等值线图表现。
等值线图的颜色与右侧图例数值相对应,所需截面的内力数值按照相应颜色在右侧图例查找读识。
第二章基本设计资料及技术指标2.1设计依据(1)本溪市建设局关于本溪市郊区跨河大桥的设计函(2)《本溪市沈本路道路岩土工程勘察报告》2.2工程地质条件与评价2.2.1 地形地貌桥址范围为河漫滩,地形较为平坦、开阔,地貌类型属于河流冲积地貌。
2.2.2 地基土的构成及工程特性经钻孔揭露,场地内地层较简单,根据土层的结构、构造、特征及力学性质分为5层,各岩土体主要物理力学性质指标及承载力取值详见《岩土工程勘察报告》。
2.2.3水文地质条件桥址范围内地下水流量中等,地下水类型以第四系松散层孔隙潜水为主,少量风化裂隙水。
主要含水层为圆砾层、圆砾层、圆砾层,含水量中等。
地下水主要受河道水位影响,地表水主要受大气降水、人工排泄的影响。
地表水、地下水的水质良好。
根据水文资料和当地建筑经验,桥位处地下水对混凝土及钢筋均无腐蚀性。
2.2.4不良地质现象及地质灾害桥址范围内不良地质现象补发育,场地地形较为平坦、开阔,不存在滑坡等不良地质现象。
但由于河水流量较大,设计时应充分考虑河流冲刷作用。
2.2.5工程地质评价勘察成果表明,场地第四系覆盖层主要为素填土、亚粘土、亚砂土、亚砂土、圆砾、淤泥、角闪黑云二长片麻岩等坚硬土层,控制最大厚度为25m。
角闪黑云二长片麻岩层很稳定,容许承载力相对很好,可作为低层建筑物的基础持力层。
2.3主要技术标准(1)公路等级:公路二级;(2)车道数:双向四车道;(3)设计行车速度:60km/h;(4)设计荷载:公路I级;人群荷载:2.5 kN/㎡;(5)桥面横坡:行车道1.5%人字形双面坡,人行道1%向内单面坡;设计使用年限:设计基准期为100年。
第三章桥梁结构设计方案比选3.1设计要求3.1.1设计标准及要求1、设计荷载:公路二级,双向四车道;2、设计车速:60km/h;3、桥面净宽:[0.5m(路肩) +3.75m(行车道)³2] ³2=16m,主桥两侧还有2m宽的人行道;4、桥面纵坡:纵坡1%-2%,横坡2%;5、设计水位:65.44m ,最低水位为53.89m;6、通航水位:60.13m;7、通航等级:Ⅳ-(2)级单向通航;8、桥底高程桥底标高经计算可取以下各值的最大值:(1)流水净空要求: H1=65.44+1.5=66.94m。
(2) 通航净空要求:通航等级为:Ⅳ-(2)级,净高为8m,通航水位为60.13m,则有H2= 60.13+8=68.13m。
(3) 两岸通车净空要求:桥面纵坡为2%,所以H3=65.5+4.5+360³2%=77.2m。
所以采用三者最大值,取为77.2m。
3.1.2主要技术规范(1)《公路工程技术标准》JPG B01-2003;(2)《公路桥涵设计通用规范》JPG D60-2004;(3)《公路钢筋混凝土及预应力混凝土设计规范》JTG D62-2004。
3.2.桥型的方案必选3.2.1桥型选取的原则(1)符合交通发展规划,满足交通功能需要及通航要求;(2)桥梁结构造型简洁,轻巧;(3)设计方案力求结构新颖,尽量采用具有特色的新结构,又要保证结构受力合理,技术可靠,施工方便。
3.2.2连续梁桥资料表3-1 连续梁桥部分参数连续梁桥施工技术成熟可靠,理论成熟,是较早的桥梁形式。
梁体连续,行车平顺,墩、梁分离,温度引起的次内力较小。
与刚构桥相比,连续梁桥对基础要求较低,适合各种地基。
主梁大都采用不等跨变截面布置,以适应内力的变化。
主梁底部的线性按等载强比原则选定线形,与变截面连续梁桥相类似。
对于多于两跨的连续梁桥的边主跨比一般在0.6-0.8之间,当采用箱型截面的三跨连续梁时,边孔跨径甚至可以减少至中孔的0.5-0.7倍。
有时为满足城市桥梁或跨线桥的交通要求而需加大中跨跨径时,也可将边主跨比定在0.5倍以下,此时需注意端支点负反力。
主梁一般采用箱形截面,跟部截面的高跨比一般为1/16-1/18,跨中截面一般为1/1.5-1/2.5。
3.2.3斜拉桥资料斜拉桥一般有两种布置方式:双塔三跨式和独塔斜拉式。
表3-2 斜拉桥部分参数斜拉桥的边主跨比与斜拉桥的整体刚度端锚索的应力变幅有很大关系。
就双塔式而言,对于活载比重较小的桥梁,合理的边主跨比一般为0.4-0.45,对于活载比重较大桥梁,边主跨比宜为0.20-0.25,同样道理,钢斜拉桥边跨应比相同跨径混凝土斜拉桥的跨径小。
表3-2中列出了部分双塔斜拉桥参数。
塔的高度决定着整个桥梁的刚度和经济性。
双塔三跨式的高跨比一般为1/4-1/7,独塔双跨式一般为1/2.7-1/4.7。
索面位置一般有三种:单索面、竖向双索面、斜向双索面。
索面形状一般有:辐射式、竖琴式、扇形。
主梁的高跨比的正常范围:对于双索面情形:1/100-1/150;对于单索面情形:1/50-1/100,且宽跨比不宜小于1/10。
3.2.4独塔双索面斜拉桥总体布置40m+60m=100m,边主跨比为40/60=0.67,如图3-1。
索塔桥面以上高度20m,桥面以上有效高度与跨径之比为1/3。
由于河床高差不明显,地质条件良好,岩层较浅,可以考虑采用独塔双索面斜拉桥方案,利用60m的主跨作为通航孔。
该方案采用塔梁墩固结体系,本方案采用H形混凝土塔。
图3-1斜拉桥布置1、主梁主梁采用肋板式主梁,梁高为2m,顶宽1.5m,底宽1.92m,桥面板做成2%的双向横坡,全宽18.5m。
板厚0.32m,高跨比为1/90。
梁上索距边跨为5.5m,中跨为8m,每8m节段设一横梁,如下图3-2。
图3-2 主梁断面图2、斜拉索斜拉索采用直径为7mm的低松弛高强平行镀锌钢丝束。
斜拉索外层防护采用热挤双层PE防护套。
边跨斜拉索标准间距为4m,中跨斜拉索标准间距为5m,横向间距为17m。
主塔两侧斜拉索的设计以避免产生较大的塔身弯矩为原则。
斜拉索两端用冷铸分别锚固于索塔和主梁上。
3、塔柱考虑塔柱受力及施工方面的因素,拟定的断面尺寸如下:采用H形塔,桥面以上塔高20m,高跨比0.33,顺桥向塔身宽4m,横桥向塔柱宽为2m。
塔截面为空心截面,壁厚顺桥向1.00m,横桥向0.5m,索塔内壁采用10mm厚的钢板护壁,底部实心段高度为2m,上横梁以上为斜拉索锚固区。
采用环向预应力混凝土结构。
斜拉索在塔上间距均为1.2m,为避免斜拉索产生塔内截面附加弯矩,边中跨斜拉索在塔柱上的锚固点高度按照斜拉索与塔内壁交点对齐的原则确定。
上下横梁均为单箱单室断面。
上横梁长度为13m,断面尺寸为5m(宽)³4m(高),壁厚为0.6m;下横梁长度为18.5m,断面尺寸为5m(宽)³4m(高),壁厚0.8m,下横梁设主梁支座。
上、下横梁皆为预应力混凝土结构。
4、引桥引桥沿用连续梁桥方案中的先简支后连续预应力混凝土简支梁桥。
施工方案该方案可先施工引桥,两侧引桥预应力混凝土T梁可以采用现场预制吊装。
斜拉桥主塔较高,可采用爬模施工方法,在主塔施工的同时可进行主梁施工,首先在主塔横梁浇筑7m的0号块并作临时固结,然后按每节段4m采用挂篮悬臂浇筑对称施工,待主跨混凝土达到12m后开始悬臂吊装混凝土节段,待主桥合拢后对斜拉索重新张拉一遍。
3.2.6钢管混凝土拱桥资料钢管混凝土拱桥是近几年来兴起的一种桥型,它属于钢——混凝土组合结构中的一种,以受压为主。
它一方面借助内填混凝土增强钢管壁的稳定性,同时又利用钢管对核心混凝土的套箍作用,使核心混凝土处于三向受压状态,从而具有抗压强度和抗变形能力。
此外钢管混凝土拱桥还具有整体性能较好、强度高、塑性好、质量轻、耐疲劳、耐冲击等特点。
表3-3中列出了国内部分采用钢管混凝土的拱桥。
3.2.7中承式钢管混凝土拱桥1、总体布置15m+50m+15=80m,如下图3-3。
2、方案构思拱桥是一种理想的充分发挥材料受压性能的桥型,以往的由于大跨度拱桥施工所需的拱架费用极高,限制了大跨度拱桥的发展,同时大跨度拱桥施工产生的水平推力较大。
钢管混凝土的出现解决了大跨度拱桥所需拱架的问题,同时利用预应力技术来平衡拱推力,也为平原地区建造大跨度拱桥创造了有利条件。
所要设计拱桥的桥位处河道属于宽浅式河道,做成上承式拱桥桥面标高很大,因而考虑采用中下承式拱桥。
本方案采用飞雁式三跨钢管混凝土拱桥,主跨200m。
飞雁式拱桥曲线线形优美,给人以遐想的空间。
具体到每部桥型时,桥底标高再在这个基础上提高高度。
图3-3 飞雁式拱桥布置图3、桥面净宽由前可知,桥面净宽为15.00m+2m³2+0.25m³2=19.5m。
4、主拱拱肋主拱拱肋采用中承式双肋悬链线无铰拱,计算跨径50 m,计算矢高10 m,矢跨比1/5,每片拱肋由4根Φ760mm钢管(壁厚14mm)组成,内灌C50混凝土,上、下弦横向两根钢管之间在拱脚至桥面处用平联钢板(厚14mm)联接。
拱肋为等宽变高度截面,宽3.0 m,高度在拱脚径向为5m,在拱顶为3m,如图3-4中。
两肋中心距为12 m,共设2组“I”字横撑和3组“K”字横撑,每道横撑均为空钢管桁架,由上、下弦Φ760(直撑,壁厚14mm)和Φ600(斜撑,壁厚14mm)及腹杆Φ300(壁厚8mm)组成。
5、横梁及桥面板预应力混凝土横梁计算跨径 18m,厚300mm,梁高1.5m。
桥面板为预制部分预应力空心板、现浇C50结构层及10cm沥青混凝土铺装层构成。
6、系杆及吊杆采用OVMXG15-37钢铰线拉索体系,byR=1860MPa,系杆外包双层热挤塑护套。
为了能快捷施工、方便换索、准确定位及可靠运营,设计了带简易滑动轴承的系杆支承架。