溈水大橋橋型方案比選設計及連續(xù)剛構橋初步設計

1、湖湖 南南 科科 技技 大大 學學題目題目溈水大橋橋型方案比選設溈水大橋橋型方案比選設計及連續(xù)剛構橋初步設計計及連續(xù)剛構橋初步設計作者作者學院學院專業(yè)專業(yè)學號學號指導教師指導教師二一三年 六 月 六 日畢業(yè)設計（論文）任務書畢業(yè)設計（論文）任務書 土木工程學院 院 道路與橋梁工程 系（教研室）系（教研室）主任: （簽名） 2013 年 3 月 25 日學生姓名: 學號: 專業(yè): 1 設計（論文）題目及專題： 溈水大橋橋型方案比選設計及梁橋初步設計 2 學生設計（論文）時間：自 2013 年 3 月 25 日開始至 2013 年 6 月 5 日止3 設計（論文）所用資源和參考資料：（1）邵旭東.

2、 橋梁工程.人民交通出版社.2011（2）李國平.預應力混凝土結構設計原理.人民交通出版社.2009（3徐岳、王亞君、萬振江編著預應力混凝土連續(xù)梁橋設計.人民交通出版社.2000（4）中華人民共和國交通部標準.公路橋涵設計通用規(guī)范.JTG D60-2004.人民交通出版社.2004（5）中華人民共和國交通部標準.公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范.JTG D62-2004.人民交通出版社.20044 設計（論文）應完成的主要內容：(1) 熟悉橋址設計資料及技術標準，對大橋作不同方案的初步設計，并作方案比選，方案包括預應力混凝土連續(xù)梁橋（或連續(xù)剛構）、拱橋、斜拉橋與懸索橋四大基本橋型；(2

3、) 進行鋼筋混凝土連續(xù)梁橋（或連續(xù)剛構）的結構分析與設計；(3) 計算主要受力構件控制截面的幾何特性； (4) 結構內力計算，包括：恒載內力計算，繪制恒載內力圖；活載內力計算、繪制控制截面活 載內力影響線，影響線加載，溫度及支座沉降次內力計算，繪內力包絡圖；(5) 主梁縱向預應力初步配筋設計及主梁二次內力計算；(6) 強度驗算、施工階段應力驗算、使用階段應力驗算、變形驗算；(7) 繪制相關圖紙，編寫設計說明書。5 提交設計（論文）形式（設計說明與圖紙或論文等）及要求：(1) 設計成果提交設計說明書（論文）一本；(2) 圖紙：設計封面，設計總說明，不同橋型方案圖，總體布置圖 ，主梁一般構造圖，縱

4、向預應力配筋圖（含布置圖與大樣圖），斷面配筋圖，主梁施工程序圖；(3) 獨立完成所規(guī)定的設計任務；通過畢業(yè)設計，應使各位同學樹立正確的設計思想，培養(yǎng)嚴肅認真的科學態(tài)度和嚴謹的科學作風。一旦發(fā)現抄襲、請人設計等現象將取消答辯資格；要求論文書寫工整，設計思路明晰，計算準確，章節(jié)清楚，內容完整。6 發(fā)題時間： 2013 年 4 月 1 日 指導教師： 學 生： 湖湖 南南 科科 技技 大大 學學畢業(yè)設計（論文）指導人評語畢業(yè)設計（論文）指導人評語指導人：指導人： （簽名）年 月 日湖湖 南南 科科 技技 大大 學學畢業(yè)設計（論文）評閱人評語畢業(yè)設計（論文）評閱人評語評閱人：評閱人： （簽名）（簽名）

5、年年 月月 日日湖湖 南南 科科 技技 大大 學學畢業(yè)設計（論文）答辯記錄畢業(yè)設計（論文）答辯記錄日期：日期： 學生：學生： 學號：學號： 班級：班級： 題目：題目： 提交畢業(yè)設計（論文）答辯委員會下列材料：提交畢業(yè)設計（論文）答辯委員會下列材料：1 1 設計（論文）說明書設計（論文）說明書 共共頁頁2 2 設計（論文）圖設計（論文）圖 紙紙 共共頁頁3 3 指導人、評閱人評語指導人、評閱人評語 共共頁頁畢業(yè)設計（論文）答辯委員會評語：畢業(yè)設計（論文）答辯委員會評語：答辯委員會主任：答辯委員會主任： （簽名）委員：委員： （簽名）（簽名）（簽名）（簽名） 成績：成績： 摘摘 要要 本設計為溈水

6、大橋橋型方案比選設計及連續(xù)剛構橋初步設計。全橋總長為 330m，截面形式為單箱單室箱梁，設計跨徑為 90m+150m+90m 的三跨變截面連續(xù)剛構橋。依據公路橋涵通用設計規(guī)范 JTG D602004和公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范 JTG D622004 ，通過綜合運用所學過的基礎理論及專業(yè)知識，獨立進行橋梁設計。首先，根據地形圖提出四種橋型比選方案。然后通過安全、美觀、適用等多方面考慮，最終選定出最優(yōu)方案。最后，利用 midas 建模助手對已選方案進行建模,輸入材料特性、截面形狀、等結構信息，然后用 midas 報告模板輸出每個截面的所需的鋼筋面積，以此來布置預應力鋼束?？梢愿鶕?

7、midas 輸出的施工內力、活載內力、長（短）期效應組合驗算、鋼束驗算等報告整理計算書，并繪制相關方案圖及提交成果。關鍵詞：關鍵詞： 連續(xù)剛構橋； 預應力混凝土； 懸臂施工法； MIDAS;iABSTRACT This design for weishui bridge continuously Liang superstructure preliminary design.The entire bridge total length is 330m, uses the section form for ShanXiangdanroombox Liang, the design span is

8、 the 90m+150m+90m three cross variable cross-section continuous rigid frame bridge.Rests on road Arch of bridge General Design Standard JTG D60-2004 and Road Reinforced concrete And Prestressed concrete Arch of bridge Design Standard JTG D62-2004, has studied the basic theory and the specialized kno

9、wledge through the synthesis utilization, the independence carries on the bridge design.First, according to the topographic diagram proposed four kind of bridge ratios choose the plan. Then from , the security, artistic, is suitable and so on the various consideration,finally designates the synergy.

10、 Finally, to has chosen the plan us midas to carry on the modelling, the input materials behavior, the section shape isostructuralism information, then with midas reportedthe template outputs the area of reinforcement which each section needs, arranges the pre-stressed steel by this to tie.May the c

11、onstruction endogenic force, the live loadendogenic force which outputs according to midas, long (short) the period of validity be supposed to combine the checking calculation, the steel ties report reorganization account books and so on the checking calculation, and draws up the correlation diagram

12、 and the submission achievement.Key word: continuous rigid frame bridge; Variable cross-section; Cantilever metho d; Midas; 湖南科技大學瀟湘學院本科生畢業(yè)設計（論文）ii目目 錄錄第一章第一章 前言前言.1第第二二章章 設計說明設計說明.22.1 設計依據規(guī)范和技術指標 .22.1.1 設計依據規(guī)范.22.1.2 主要技術指標如下.22.2 設計內容 .2 2.3 設計要求.3第第三三章章 方案比選方案比選.43.1 方案比選基本設計原則 .43.2 方案一：連續(xù)剛構橋

13、.53.2.1 主橋設計.53.2.2 引橋設計.73.3 方案二：獨塔雙索面斜拉橋 .93.3.1 主橋設計.93.3.2 引橋設計.123.4 方案三：三跨連續(xù)下承式鋼管混凝土拱橋 .123.4.1 主橋設計.123.4.2 引橋設計.143.5 方案四：自錨式懸索橋 .153.5.1 主橋設計.153.5.2 引橋設計.183.6 橋梁方案比選 .193.7 主要材料 .213.7.1 混凝土.213.7.2 鋼材.213.7.3 縱向預應力管道.213.7.4 錨具.213.8 施工工藝 .213.9 本章小結 .21第第四四章章 橋跨總體布置及結構尺寸擬定橋跨總體布置及結構尺寸擬定.

14、224.1 尺寸擬定 .224.1.1 橋孔分跨.224.1.2 截面形式.224.1.3 梁高.234.1.4 細部尺寸.234.2 主梁分段與施工階段的劃分 .244.2.1 分段原則.24湖南科技大學瀟湘學院本科生畢業(yè)設計（論文）iii4.2.2 具體分段.244.3 本章小結 .24第第五五章章 結構建模過程結構建模過程.255.1 MIDAS 簡介.255.2 劃分單元原則 .255.3 單元劃分.255.4 主梁施工方法和階段劃分.265.5 主梁施工方法及注意事項 .275.5.1 主梁施工方法.275.5.2 施工程序建議分為三大步驟.275.5.3 注意事項.275.3 本章

15、小結 .28 第第六六章章 荷載內力計算荷載內力計算.296.1 恒載內力計算 .296.2 內力影響線計算 .346.3 活載內力計算 .376.3.1 活載計算結果 .386.4 本章小結 .39第第七七章章 次內力的計算次內力的計算.407.1 徐變收縮內力計算 .427.2 溫度次內力計算 .437.3 支座沉降次內力計算 .46 7.4 本章小結 .46第第八八章章 內力效應組合及包絡圖內力效應組合及包絡圖.478.1 承載能力極限狀態(tài)下的效應組合 .498.2 正常使用極限狀態(tài)下的效應組合在 .518.3 本章小結 .52第第九九章章 預應力鋼束的估算、布置與驗算預應力鋼束的估算、

16、布置與驗算.539.1 力筋估算 .558.1.1 計算原理.558.1.2 預應力鋼束的估算.599.2 預應力鋼束的布置 .619.3 預應力損失驗算及有效預應力計算 .629.3.1 預應力損失計算方法.629.3.2 鋼束預應力損失及有效應力計算結果.659.3.3 預應力次力矩的計算.669.4 本章小結.66第第十十章章 PSCPSC 計算分析計算分析.67湖南科技大學瀟湘學院本科生畢業(yè)設計（論文）iv10.1 正常使用狀態(tài)下截面應力驗算 . 6710.2 受拉區(qū)鋼筋應力驗算 .7210.3 承載能力極限狀態(tài)驗算 .7610.4 本章小結 .78參考文獻參考文獻.79致致 謝謝.8

17、0湖南科技大學瀟湘學院本科生畢業(yè)設計（論文）0第一章第一章 前前 言言設計的主要目的是培養(yǎng)學生綜合運用所學知識和技能，分析解決實際問題的能力。通過畢業(yè)設計使學生形成經濟，管理等大工程意識，培養(yǎng)學生實事求是、謙虛謹慎的學習態(tài)度和刻苦專研的精神。畢業(yè)設計過程中復習以前所學習的專業(yè)知識，同時也鍛煉了學生將理論運用于實踐的能力。在連續(xù)梁橋中，將墩身與主梁固結而成為連續(xù)剛構橋。由于墩身與主梁形成剛架承受上部結構的荷載，一方面主梁受力合理，另一方面墩身在結構上充分發(fā)揮了潛能，因此該橋型在我國得到迅速的應用和發(fā)展。具有一個主孔的單孔跨徑已達 270m，具有多個主孔的單孔跨徑也達250m，最大聯長達1060m

18、.隨著新材料的開發(fā)和應用、設計和施工技術的進步，具有一個主孔的單孔跨徑有望突破300m的潛力。而對于多跨一聯的連續(xù)剛構是不是也能在聯長上有更大的發(fā)展呢？眾所周知，墩身內力與其順橋向抗推剛度和距主梁順橋向水平位移變形零點的距離密切相關?？雇苿偠刃〉谋”谑蕉丈砟苡行У亟档推鋬攘ΓS著聯長的加大，墩身距主梁順橋向水平位移變形零點的距離亦將加大，在溫度、混凝土收縮徐變等荷載的作用了，墩頂與主梁一道產生很大的順橋向水平和轉角位移，墩身剪力和彎矩將迅速增大，同時產生不可忽視的附加彎矩，致使剛構方案無法成立。在結構上將墩身與主梁的團結約束予以解除而代之以順橋向水平和轉角位移自由的支座，這樣就變成剛構一連續(xù)

19、組合梁的結構形式。于是邊主墩墩身強度問題得以解決，且在一定條件下聯長可相對延長。可見，剛構一連續(xù)組合梁是連續(xù)梁和連續(xù)剛構的組合，它兼顧了兩者的優(yōu)點而揚棄各自的缺點，在結構受力、使用功能和適應環(huán)境等方面均具有一定的優(yōu)越性。限于本人水平，加之時間緊迫，難免在設計中存在一定的漏洞、缺點和錯誤，還懇請老師和同學們批評并指正。 2013 年 06 月湖南科技大學瀟湘學院本科生畢業(yè)設計（論文）1第二章第二章 設計說明設計說明2.12.1 設計依據規(guī)范和技術指標設計依據規(guī)范和技術指標2.1.12.1.1 設計依據規(guī)范設計依據規(guī)范1 公路工程技術標準 （JTG B01-2003） ；2 公路橋涵設計通用規(guī)范

20、（JTG-2004） ；3 公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范 （JTG-2004） ；4 公路橋涵地基與基礎設計規(guī)范 （JTJ024-1985） ；5 公路工程可靠度設計統(tǒng)一標準 （GB/T50283-1999） ；6 公路橋涵施工技術規(guī)范 （JTJ041-2000） ；7 公路橋涵鋼結構及木結構設計規(guī)范 （JTJ 026-90） ；8 公路工程抗震設計規(guī)范 （JTJ 005-96） ；9 鋼結構設計規(guī)范 （GBJ17-88） 。2.1.22.1.2 主要技術指標如下主要技術指標如下 1設計荷載：高速公路，雙向六車道； 2設計車速：120km/h；3橋面寬度：雙幅分離式，每幅橋寬15.

21、5m； （0.5m防撞欄+2.5應急車道+11.25m行車道+0.75m路肩+0.5m防撞欄） 4橋面坡度: 縱坡2% ，橫坡1%； 5通航標準：III-(2)級1個航道 ,雙向通航孔，凈高H為10m，凈寬B為150m；6設計洪水頻率: 按百年一遇洪水頻率,設計水位為34.54m；7設計基準期：100年。2.22.2 設計內容設計內容本冊設計為溈水大橋初步設計，溈水河位于湖南寧鄉(xiāng)境內。大橋的建設對推動該地區(qū)的經濟發(fā)展具有十分重要的意義。本橋設計綜合考慮該地區(qū)地形、地貌、通航、河床特征、泄洪要求，在滿足使用要求的前提下，力求結構經濟安全，施工方便。本橋工程區(qū)段為K5+100K5+910，橋址位于

22、內陸河，環(huán)境類別為類（溫暖或寒冷地區(qū)的大氣環(huán)境、與無侵蝕性的水或土接觸的環(huán)境） ，橋位與河道兩岸順直。兩堤間距約800m，橋址河床斷面屬寬灘式河床斷面。地質勘探結果表明，橋位區(qū)地質情況一般（有斷層） ，河灘位置依次是亞黏土，容許應力0=400KPa；砂卵石，容許應力0=1200 KPa；黃褐色亞黏土，容許應力0=400KPa；玄武巖，容許應力0= 4000 KPa，砂質板巖夾砂巖，容許應力0湖南科技大學瀟湘學院本科生畢業(yè)設計（論文）2=2000KPa，根據上述地質條件，主跨位置采用擴大基礎，引橋部分采用端承樁。設計內容如下： 1. 熟悉橋址設計資料及技術標準，對大橋作不同方案的初步設計，并作方

23、案比選， 方案必須包括預應力混凝連續(xù)剛構、拱橋、斜拉橋與懸索橋四大基本橋型； 2. 進行鋼筋混凝土連續(xù)剛構的結構分析與設計； 3. 計算主要受力構件控制截面的幾何特性； 4. 結構內力計算，包括：恒載內力計算，繪制恒載內力圖；活載內力計算、繪制 截面活載內力影響線，影響線加載，溫度及支座沉降次內力計算，繪內力包絡 圖； 5. 主梁縱向預應力初步配筋設計； 6. 主梁二次內力計算； 7. 強度驗算、施工階段應力驗算、使用階段應力驗算、變形驗算與預拱度設置； 8. 繪制相關圖紙，編寫設計說明書。 根據上述資料，設計需要完成以下內容。2.32.3 設計要求設計要求1. 設計成果提交設計說明書（論文）

24、一本；2. 圖紙：設計封面，設計總說明，不同橋型方案圖，總體布置圖 ，主梁一般構造 圖，縱向預應力配筋圖（含布置圖與大樣圖），斷面配筋圖，主梁施工程序圖；3. 獨立完成所規(guī)定的設計任務；通過畢業(yè)設計，應使各位同學樹立正確的設計思 想，培養(yǎng)嚴肅認真的科學態(tài)度和嚴謹的科學作風。一旦發(fā)現抄襲、請人設計等 現象將取消答辯資格；要求論文書寫工整，設計思路明晰，計算準確，章節(jié)清 楚，內容完整。湖南科技大學瀟湘學院本科生畢業(yè)設計（論文）3第三章第三章 方案比選方案比選3.13.1 方案比選基本設計原則方案比選基本設計原則隨著橋梁理論的不斷發(fā)展，在橋梁設計中要求橋梁經濟適用、舒適安全、外形美觀、技術合理。對建

25、在城市中的橋梁還特別注重美觀大方，即遵循我國橋梁設計中適用、安全、經濟、美觀的基本原則。由此，對于一定的建橋條件，根據側重點的不同可能會做出基于基本要求的多種不同設計方案，只有通過技術經濟等方面的綜合比較才能科學的得出最合適的設計方案。 在橋梁設計中，基本設計原則如下： 1、使用上的要求 要有足夠的承載能力，能保證行車的暢通、舒適和安全；既滿足當前的需要，又考慮今后的發(fā)展；靠近城市、村鎮(zhèn)、鐵路即水利設施的橋梁還應結合各方面的要求，考慮綜合利用。在特定地區(qū)，橋梁還應滿足特殊要求（如地震等） 。 2、適用性的要求 修建橋梁的目的是用于交通運輸，因此其適用性極為重要。它要求：橋梁寬度不僅應該滿足現有

26、車輛和人群的安全通暢，還應滿足今后規(guī)劃年限內交通量增長的需要。橋下凈空應滿足泄洪、通航或通車等要求。橋梁兩端應方便車輛的進出，同時便于檢查和維修。建成的橋梁應保證使用年限。 3、安全性的要求 橋梁的安全至關重要，它要求橋梁在運輸、安裝和使用的過程中，應當有足夠的強度、剛度、穩(wěn)定性和耐久性，并具有一定的安全儲備。根據橋上的交通情況，橋面應考慮設置人行道、緣石、護欄、欄桿等，以保證車輛和行人的安全。此外，橋上還應有照明設備，引橋縱坡不宜過陡，地震區(qū)橋梁應該按照抗震要求采取防震措施 。 4、經濟性的要求 橋梁方案設計中，設計的經濟性是首要考慮因素。橋梁設計應遵循因地制宜、就地取材和方便施工的原則，綜

27、合考慮發(fā)展遠景和將來的養(yǎng)護維修，使其造價和養(yǎng)護費用綜合考慮后最省。 5、舒適性的要求 現代橋梁設計越來越強調舒適度，要控制橋梁的豎向與橫向振幅，避免車輛在橋上震動沖擊。 6、美觀性的要求湖南科技大學瀟湘學院本科生畢業(yè)設計（論文）4 橋梁建筑不僅是交通工程中的重點建筑物，而且也是美化環(huán)境的點綴品，橋梁應該具有優(yōu)美的外形，結構布置簡練，空間比例和諧，與周圍環(huán)境相協(xié)調。合理的結構布局和輪廓是美觀的重要因素，此外，施工質量也會影響橋梁的美觀性。在城市和游覽地區(qū)，要注意環(huán)保問題，較多的考慮建筑藝術。 7、技術性的要求 橋梁設計應體現現代橋梁建設的新技術。積極采用國內外的新結構、新材料、新工藝和新設備，以

28、便于橋梁的建造和架設、減少勞動強度、加快施工進度、提高施工效率、保證工程質量和施工安全。 總的來說，橋梁設計應滿足以下幾個方面的要求： 1. 滿足交通功能要求，符合地區(qū)的發(fā)展規(guī)劃； 2. 橋梁結構造型簡潔、美觀，盡量采用有特色的新結構； 3. 橋型方案要保證受力合理、施工技術可靠、施工方便、反映新的科技成果。 根據橋梁設計的原則，在仔細分析建橋處的地理環(huán)境和通車要求后，初步擬定出了如下四種備選方案： 3.23.2 方案一：連續(xù)剛構橋方案一：連續(xù)剛構橋3.2.13.2.1 主橋設計主橋設計（1 1）總體布置）總體布置1方案構思隨著交通運輸特別是高等級公路的迅速發(fā)展，對行車平順舒適提出了更高的要求

29、。而懸臂梁橋和 T 形剛構橋由于形變比較大的原因均難滿足這個要求，超靜定結構的連續(xù)剛構橋以其結構剛度大、變形小、伸縮縫少和行車平穩(wěn)舒適等突出優(yōu)點而得到迅速發(fā)展。與連續(xù)梁橋相比，連續(xù)剛構橋在墩頂處由恒載產生的彎矩要小，所以在特大跨連續(xù)梁體系橋中，一般考慮采用連續(xù)剛構橋。變截面連續(xù)剛構橋立面多采用不等跨布置，邊主跨比一般為 0.50.692，梁底曲線可采用二次拋物線、折線和介于折線與二次拋物線之間的 1.52 次拋物線，其中拋物線的變化規(guī)律應與連續(xù)梁的彎矩變化規(guī)律接近。本橋河床較為平坦，基巖埋深較淺，可以使用較大跨徑以滿足通航和泄洪要求。由于是 III-(2)級航道，通航凈寬為 130m，設一個通

30、航孔，考慮到橋墩布置、地質、地形和通航富余等條件，取主跨為 150m。連續(xù)剛構橋的邊主跨比為：0.50.692 之間，本橋考慮取兩橋臺之間長度為 810m。由于橋位地質條件好，而引橋的標準跨為一般30m、40m 或 50m，故跨徑布置為故跨徑布置為：340（ 預制預應力簡支 T 梁 ）+90+150+90+940（ 預制預應力簡支 T 梁 ）=810m，這時邊主跨比 90/150=0.6 滿足要求。湖南科技大學瀟湘學院本科生畢業(yè)設計（論文）5圖圖3.13.1 連續(xù)剛構橋方案總體布置圖（單位連續(xù)剛構橋方案總體布置圖（單位:cm:cm）1）豎曲線設計：根據公路工程技術規(guī)范高速公路豎曲線半徑一般取值

31、為17000、最小值為11000m，但考慮到避免橋臺高度過低，在橋梁豎曲線和縱坡滿足規(guī)范的前提下，本方案豎曲線半徑采用R11000m。豎曲線基本要素為：豎曲線長度L=250m、切線長T135m、豎曲線外距E=3.04m。2）橋面標高：本橋橋面標高根據設計水位、橋下通航（通車）凈空、橋兩端引道標高的需要，并結合橋型跨徑等綜合考慮。 按設計水位計算橋面標高，計算公式如下： Hmin=Hj+hj+h0 式中:Hmin橋面最低高程（m） ； Hj 設計水位（m） （設計水位記入壅水、波浪高度等） ； h0橋向凈空安全值（m） ； H支/H中=(2-3)橋梁上部結構建筑高度。 Hmin=34.54+1.

32、5+3+0.1=39.14m(主橋跨中橋面標高) 按通航水位計算橋面標高： Hmin=Hth+HM+h0 式中:Hmin橋面最低高程（m） Hth 設計最高通航水位（m） HM通航凈空高度（m） h0橋梁上部結構建筑高度，包括橋面鋪裝層高度（m） 。 Hmin=34.54+10+3+0.1=47.64m（主橋跨中橋面標高） 按路堤通車處計算橋面標高：路堤通車處通車凈空4.5m，上部結構建筑高度3.0m，設計跨中橋面標高為：37.2+3+4.5=44.7m。綜合上述標高，本方案標高取為44.7（跨中橋面標高） ，由路堤通車處跨線標高確定。（2 2） 上部結構設計上部結構設計主橋上部結構采用變截面

33、箱梁， C50混凝土，橋梁寬度31.5m，箱梁頂板寬度取15.5m，底板寬取8.5m。根據橋梁工程通常梁性剛柔橋，支點處箱梁截面的高跨比在1/161/20之間，跨中截面梁高約為支點截面梁高的1/2.51/3.5，故本橋支點處梁高取9m，高跨比為1/17，跨中梁高取3m，跨中截面梁高為支點梁高1/3，高跨比為湖南科技大學瀟湘學院本科生畢業(yè)設計（論文）61/50。箱梁頂板厚取45cm，腹板及底板采用變截面，腹板厚度由墩跨中50cm厚逐漸過渡至墩頂100cm厚 , 底板厚度由墩跨中45cm厚逐漸過渡至墩頂100cm厚。梁高、底板厚度按二次拋物線變化，以滿足受力及橋梁線形上的需要，腹板厚度按直線變化。

34、本橋方案由于橋面寬度的要求，考慮采用單箱單室斷面 ，單箱單室斷面構造簡單，受力明確，施工方便。圖圖3.23.2 連續(xù)剛構橋方案主梁橫截面圖（單位連續(xù)剛構橋方案主梁橫截面圖（單位:cm:cm）（3 3） 下部結構設計下部結構設計本橋地形平坦，通航孔布置范圍較廣，由鉆探資料，本橋主要地層第一層為亞粘湖南科技大學瀟湘學院本科生畢業(yè)設計（論文）7土、第二層為卵石層，第三層為玄武巖，采用端承樁，入巖深度大于三倍樁直徑，因此主橋基礎采用端承樁基礎。主橋橋墩為雙肢薄壁橋墩，主橋設2m厚鋼筋混凝土承臺。主橋基礎采用鉆孔灌注樁，選擇在枯水季節(jié)鉆孔施工，主墩每墩樁數為16根，樁端入持力層厚度亦大于樁直徑3倍。 圖

35、圖3.33.3 承臺布置圖承臺布置圖( (單位單位:cm):cm)3.2.23.2.2 引橋設計引橋設計（1 1） 橋跨布置橋跨布置340m（ 預制預應力簡支T梁 ）+90+150+90（主跨部分）+940m三跨一聯（2 2） 上部結構設計上部結構設計引橋上部結構采用標準跨徑為40m的預應力簡支T梁，梁高為2.5m，預制寬度為3.1m，主梁吊裝就位后澆筑0.5m的濕接縫，T梁間距為3.1m，跨中腹板厚度為0.3m，跨中馬蹄寬度為0.6m，高度為0.3m，斜坡高度0.15m，支點截面腹板厚度變?yōu)?.6m。湖南科技大學瀟湘學院本科生畢業(yè)設計（論文）8 圖圖3.43.4 連續(xù)剛構橋方案引橋主梁截面圖

36、（單位連續(xù)剛構橋方案引橋主梁截面圖（單位:cm:cm）（3 3） 下部結構設計下部結構設計引橋橋墩采用圓柱式橋墩，橋墩直徑為1.8m，每一橫截面共設有2個橋墩，每一個橋墩下面設置2.0 m直徑的圓柱樁，圓柱樁之間設置橫系梁。具體布置參考圖紙。3.33.3 方案二：獨塔不對稱雙索面斜拉橋方案二：獨塔不對稱雙索面斜拉橋3.3.13.3.1 主橋設計主橋設計（1 1）總體布置）總體布置: : 340m預應力混凝土簡支T梁130m200m（雙塔雙索面斜拉橋）940m預應力混凝土簡支T梁810m。湖南科技大學瀟湘學院本科生畢業(yè)設計（論文）9圖圖3.53.5 斜拉橋型總體布置圖（單位：斜拉橋型總體布置圖（

37、單位：cmcm）1 1方案構思：方案構思：獨塔斜拉橋在河床地質、地形條件較好時，經濟性比較好，可以省去一個橋塔，無索區(qū)比雙塔斜拉橋長，拉索用量少；其次，其活載最大撓度發(fā)生在拉索區(qū)，對受力有利，受收縮徐變及溫度梯度的影響較??；再次，其結構布置靈活，施工也比較方便，可采用懸臂澆筑、轉體施工等方法。鑒于這些優(yōu)點，并結合當地的地質條件，橋位處基巖埋深較淺，且均勻一致，承載力高，河槽偏于西岸，屬于不對稱情形，同時河面寬度約350m，在其經濟跨徑的范圍內，另外，橋位處視野開闊，高聳的橋塔進一步增加了大橋雄偉的氣勢，因此獨塔斜拉橋是一個很具有競爭力的方案。 2 2橋面標高確定：橋面標高確定：1）豎曲線設計：

38、根據公路工程技術規(guī)范高速公路豎曲線半徑一般取值為17000、最小值為11000m，但考慮到避免橋臺高度過低，在橋梁豎曲線和縱坡滿足規(guī)范的前提下，本方案豎曲線半徑采用R11000m。豎曲線基本要素為：豎曲線長度L=250m、切線長T135m、豎曲線外距E=3.04m。2）橋面標高：本橋橋面標高根據設計水位、橋下通航（通車）凈空、橋兩端引道標高的需要，并結合橋型跨徑等綜合考慮。 按設計水位計算橋面標高，計算公式如下： Hmin=Hj+hj+h0 式中:Hmin橋面最低高程（m） ； Hj 設計水位（m） （設計水位記入壅水、波浪高度等） ； h0橋向凈空安全值（m） ； H支/H中=(2-3)橋梁

39、上部結構建筑高度。 Hmin=34.54+1.5+3+0.1=39.14m(主橋跨中橋面標高) 按通航水位計算橋面標高： Hmin=Hth+HM+h0 式中:Hmin橋面最低高程（m） Hth 設計最高通航水位（m） HM通航凈空高度（m） h0橋梁上部結構建筑高度，包括橋面鋪裝層高度（m） 。 Hmin=34.54+10+3+0.1=47.64m（主橋跨中橋面標高）湖南科技大學瀟湘學院本科生畢業(yè)設計（論文）10 按路堤通車處計算橋面標高：路堤通車處通車凈空4.5m，上部結構建筑高度3.0m，設計跨中橋面標高為：37.2+3+4.5=44.7m。綜合上述標高，本方案標高取為44.7（跨中橋面標

40、高） ，由路堤通車處跨線標高確定。（2 2）上部結構設計）上部結構設計1. 主 塔：橋面以上主塔順橋向寬5m，橋面以下至承臺逐漸過渡到7m。橫橋向厚度為4m。橋塔總高度為146m，橋面以上高為80m。2. 主 梁：主梁梁高為3m，橋面板行車道做成1的雙向橫坡，橋面全寬33m。主梁截面采用混凝土形式，其截面形式見圖：圖圖3.63.6 主梁截面形式（單位：主梁截面形式（單位：cmcm）3 斜拉索：斜拉索采用直徑8mm的低松弛高強平行鍍鋅鋼絲束。斜拉索外層防護采用熱擠雙層PE防護套，外層防護套的顏色可根據景觀要求選用。邊跨斜拉索布置525m+5m，主跨斜拉索布置825m，索橫向間距為33m。全橋共設

41、225對斜拉索。主塔兩側斜拉索的設計以避免產生較大的塔身彎矩為原則。斜拉索兩端用冷鑄錨分別錨固于索塔和主梁上。斜拉索與主梁上的耳板采用銷鉸式連接，通過耳板用高強螺栓與主梁連接，斜拉索中心線在耳板平面內擺動。（3 3）下部結構設計）下部結構設計主橋基礎采用擴大基礎。考慮到美觀性，枯水期樁不外露，承臺位置盡可能靠近最低水位，本設計取承臺中心面與最低水位平齊。湖南科技大學瀟湘學院本科生畢業(yè)設計（論文）113.3.23.3.2 引橋設計引橋設計（1 1） 橋跨布置橋跨布置340m（ 預制預應力簡支 T 梁 ）+主跨部分+940m。（2 2） 上部結構設計上部結構設計引橋上部結構采用標準跨徑為40m的預

42、應力簡支T梁，梁高為2。5m，預制寬度為3.1m，主梁吊裝就位后澆筑0.5m的濕接縫，T梁間距為3.1m，跨中腹板厚度為0.3m，跨中馬蹄寬度為0.6m，高度為0.3m，斜坡高度0.15m，支點截面腹板厚度變?yōu)?.6m。 圖圖3.73.7 連續(xù)剛構橋方案引橋主梁截面圖（單位連續(xù)剛構橋方案引橋主梁截面圖（單位:cm:cm）（3 3） 下部結構設計下部結構設計 引橋橋墩采用圓柱式橋墩，橋墩直徑為1.8m，每一橫截面共設有2個橋墩，每一個橋墩下面設置2.0 m直徑的圓柱樁，圓柱樁之間設置橫系梁。具體布置參考圖紙。3.43.4 方案三：三跨連續(xù)下承式鋼管混凝土拱橋方案三：三跨連續(xù)下承式鋼管混凝土拱橋3

43、.4.13.4.1 主橋設計主橋設計（1 1） 總體布置總體布置方案取為三跨連續(xù)下承式鋼管混凝土拱橋。主橋長290m，主跨長130m，采用對稱布置。總體布置340m+80m+130m+80m+940m。湖南科技大學瀟湘學院本科生畢業(yè)設計（論文）12圖圖3.83.8 拱橋橋型總體布置圖（單位：拱橋橋型總體布置圖（單位：cmcm）1. 方案構思拱橋是我國公路上使用廣泛的一種橋型，在豎向荷載作用下，兩端產生水平推力，使拱內產生軸向壓力，大大減小了拱圈的彎矩，應力分布均勻，跨越能力較大，拱圈的弧形使結構擺脫了單純的直線組合，形式鮮活美觀。下承式拱橋不僅保持了拱橋一般的力學特點，特別是橋梁建筑高度受限時

44、，采用下承式拱橋滿足橋下凈空要求，在不等跨的多孔連續(xù)拱橋中，為了平衡左右橋墩的水平推力，將較大跨徑一孔的矢跨比加大，做成下承式拱橋，可以減小大跨的水平推力；更重要的是下承式拱橋的拱圈中的巨大水平推力可以由系桿來承受，從而減小拱橋對地基的要求，使基礎造價降低；有時為了滿足當地景觀和美學的需要，特別是多孔連續(xù)的下承式拱橋，以其波浪形的起伏。構件輕巧給人以美感。2橋面標高確定1）豎曲線設計：根據公路工程技術規(guī)范高速公路豎曲線半徑一般取值為17000、最小值為11000m，但考慮到避免橋臺高度過低，在橋梁豎曲線和縱坡滿足規(guī)范的前提下，本方案豎曲線半徑采用R11000m。豎曲線基本要素為：豎曲線長度L=

45、250m、切線長T135m、豎曲線外距E=3.04m。2）橋面標高：本橋橋面標高根據設計水位、橋下通航（通車）凈空、橋兩端引道標高的需要，并結合橋型跨徑等綜合考慮。 按設計水位計算橋面標高，計算公式如下： Hmin=Hj+hj+h0 式中:Hmin橋面最低高程（m） ； Hj 設計水位（m） （設計水位記入壅水、波浪高度等） ； h0橋向凈空安全值（m） ； H支/H中=(2-3)橋梁上部結構建筑高度。 Hmin=34.54+1.5+3+0.1=39.14m(主橋跨中橋面標高) 按通航水位計算橋面標高： Hmin=Hth+HM+h0 式中:Hmin橋面最低高程（m） Hth 設計最高通航水位（

46、m） HM通航凈空高度（m） h0橋梁上部結構建筑高度，包括橋面鋪裝層高度（m） 。 Hmin=34.54+10+3+0.1=47.64m（主橋跨中橋面標高） 按路堤通車處計算橋面標高：湖南科技大學瀟湘學院本科生畢業(yè)設計（論文）13路堤通車處通車凈空4.5m，上部結構建筑高度3.0m，設計跨中橋面標高為：37.2+3+4.5=44.7m。綜合上述標高，本方案標高取為44.7（跨中橋面標高） ，由路堤通車處跨線標高確定。（2 2） 上部結構設計上部結構設計1. 拱肋設計引橋上部主跨采用下承式懸鏈線無鉸拱，結構采用鋼管混凝土拱，沿拱軸拱肋采用變高，預制直徑為 0.5m，計算跨徑為 130m，矢高為

47、 26m,矢跨比為 1/5，邊拱拱肋采用上承式雙肋懸鏈線半拱，計算跨徑為 80m，矢高為 18m，矢跨比為 1/4.4,每肋直徑0.5m 鋼筋混凝土拱，兩肋間設有一組“K”字和一組“米”字鋼管桁式架橫撐，它們與邊拱端部固結的預應力混凝土端橫梁一起，組成一個穩(wěn)定的空間梁系結構。2. 系桿及吊桿設計塔兩側斜拉索的設計以避免產生較大的塔身彎矩為原則。斜拉索兩端用冷鑄錨分別錨固于索塔和主梁上。斜拉索與主梁上的耳板采用銷鉸式連接，通過耳板用高強螺栓與主梁連接，斜拉索中心線在耳板平面內擺動。吊桿在同一截面內設置雙吊桿，以有利于拱肋橫向穩(wěn)定。一般吊桿間距為410m,吊桿間距初步擬定為7m，全橋共設39對吊桿

48、。每根吊桿采用7的低松弛鋼絞線，采用雙層HDPE全防腐體系，雙層HDPE之間設一隔離層，錨具采用OVM-LZM冷鑄墩頭錨，分別錨固與拱肋鋼管頂端和箱梁錨固室內的腹板上。為了便于傳遞水平力，將主拱拱肋，邊拱拱肋的軸線置于同一直線上，且拱肋的軸線寬度相等。為使主橋能用轉體施工。將邊拱設計為勁性骨架結構，在轉體施工時，邊拱拱肋為鋼管混凝土結構。（3 3） 下部結構設計下部結構設計主橋的采用擴大基礎，主梁梁的兩邊和中間各設一個。 3.4.23.4.2 引橋設計引橋設計（1 1） 橋跨布置橋跨布置340m（ 預制預應力簡支T梁 ）+80+130+80（主跨部分）+940m。（2 2） 上部結構設計上部結

49、構設計引橋上部結構采用標準跨徑為40m的預應力簡支T梁，梁高為2。5m，預制寬度為3.1m，主梁吊裝就位后澆筑0.5m的濕接縫，T梁間距為3.1m，跨中腹板厚度為0.3m，跨中馬蹄寬度為0.6m，高度為0.3m，斜坡高度0.15m，支點截面腹板厚度變?yōu)?.6m。 湖南科技大學瀟湘學院本科生畢業(yè)設計（論文）14 圖圖3.93.9 連續(xù)剛構橋方案引橋主梁截面圖（單位連續(xù)剛構橋方案引橋主梁截面圖（單位:cm:cm）（3 3） 下部結構設計下部結構設計引橋橋墩采用圓柱式橋墩，橋墩直徑為1.8m，每一橫截面共設有四個橋墩，每一個橋墩下面設置2.0 m直徑的圓柱樁，圓柱樁之間設置橫系梁。具體布置參考圖紙。

50、3.53.5 方案四：自錨式懸索橋方案四：自錨式懸索橋3.5.13.5.1 主橋設計主橋設計（1 1） 總體布置總體布置1 方案構思自錨式懸索橋與傳統(tǒng)懸索橋的最大區(qū)別有兩個，其一是主纜錨固于邊跨加勁梁（即錨跨） ，因而可以利用加勁梁的水平支承能力來平衡主纜水平分力；利用錨跨自重來平衡主纜拉力的豎向分力，可節(jié)省龐大的錨碇工程。其二，可利用主纜水平分力為加勁梁提供壓應力，因而加勁梁可采用普通混凝土結構，節(jié)省了預應力費用。自錨式懸索橋具有傳統(tǒng)懸索橋的主要審美特征，又能夠給我們一種格外的厚重、敦實、雄偉的感受?，F代橋梁除了滿足自身的結構要求外，也越來越注重景觀設計，因此，自錨式懸索橋應用前景是很樂觀的

51、。 湖南科技大學瀟湘學院本科生畢業(yè)設計（論文）15表表3.13.1 國內外自錨式懸索橋參數：國內外自錨式懸索橋參數：橋名跨度矢跨比加勁梁地點三汊磯湘江大橋132+328+1281/5.0鋼梁中國蘇州竹園大橋33+90+331/8.0鋼-混凝土梁中國日本此花大橋120+300+1201/6.0鋼梁日本韓國永宗大橋125+300+1251/5.0鋼梁韓國 參考上表設計資料，本橋總體布置為： 340m（預制預應力混凝土T形梁）60m+250m+60m（自錨式混凝土懸索橋）+840m（預制預應力混凝土T形梁）圖圖3.103.10 自錨式懸索橋方案總體布置圖（單位：自錨式懸索橋方案總體布置圖（單位：cm

52、cm）2 橋面標高確定1）豎曲線設計：根據公路工程技術規(guī)范高速公路豎曲線半徑一般取值為17000、最小值為11000m，但考慮到避免橋臺高度過低，在橋梁豎曲線和縱坡滿足規(guī)范的前提下，本方案豎曲線半徑采用R11000m。豎曲線基本要素為：豎曲線長度L=250m、切線長T135m、豎曲線外距E=3.04m。2）橋面標高：本橋橋面標高根據設計水位、橋下通航（通車）凈空、橋兩端引道標高的需要，并結合橋型跨徑等綜合考慮。 按設計水位計算橋面標高，計算公式如下： Hmin=Hj+hj+h0 式中:Hmin橋面最低高程（m） ； Hj 設計水位（m） （設計水位記入壅水、波浪高度等） ； h0橋向凈空安全值

53、（m） ； H支/H中=(2-3)橋梁上部結構建筑高度。 Hmin=34.54+1.5+3+0.1=39.14m(主橋跨中橋面標高) 按通航水位計算橋面標高： Hmin=Hth+HM+h0 式中:Hmin橋面最低高程（m） Hth 設計最高通航水位（m） HM通航凈空高度（m） h0橋梁上部結構建筑高度，包括橋面鋪裝層高度（m） 。湖南科技大學瀟湘學院本科生畢業(yè)設計（論文）16 Hmin=34.54+10+3+0.1=47.64m（主橋跨中橋面標高） 按路堤通車處計算橋面標高：路堤通車處通車凈空4.5m，上部結構建筑高度3.0m，設計跨中橋面標高為：37.2+3+4.5=44.7m。綜合上述標

54、高，本方案標高取為44.7（跨中橋面標高） ，由路堤通車處跨線標高確定。（2 2） 上部結構設計上部結構設計 1 加勁梁自錨式懸索橋中的恒載由主纜來承受，而活載還需要由主梁來承受，所以主梁必須有一定的抗彎剛度，主梁的形式以采用具有一定抗彎剛度的箱形斷面較為合適。本方案選用混凝土雙主梁截面，減輕了體系的自重，在一定的跨度允許范圍內，使橋梁的安全性指標、適用性指標、經濟性指標、美觀性指標得到了完美的統(tǒng)一。對結構受力而言，由于采用了自錨體系，將索錨固于主梁上，利用主梁來抵抗水平軸力 。 圖圖3.113.11 主梁斷面圖（單位：主梁斷面圖（單位：cmcm）2 橋塔及基礎設計 本橋索塔塔高50m（主梁底

55、部以上） ，采用鋼筋混凝土門式橋塔，由兩根塔柱及一道橫梁組成，塔柱在縱向、橫向均為等寬度。塔柱底面高程13m，塔頂高程為101.8m。索塔包括塔柱、橫梁以及索塔附屬設施（索塔內爬梯、除濕系統(tǒng)） 。為加強索塔橫向連系，提高索塔橫向穩(wěn)定性，索塔設置一道預應力混凝土箱形橫梁。 湖南科技大學瀟湘學院本科生畢業(yè)設計（論文）17 圖圖3.123.12 索塔側面圖索塔側面圖（3 3） 下部結構設計下部結構設計塔基采用鉆孔群樁基礎，塔基采用 16根直徑1m的鉆孔樁，樁底嵌入基巖層1.5-2倍樁徑；樁長15.56m，承臺厚度為2m。3.5.23.5.2 引橋設計引橋設計 （1 1） 橋跨布置橋跨布置 340m（

56、 預制預應力簡支T梁 ）+80+130+80（主跨部分）+940m。（2 2） 上部結構設計上部結構設計引橋上部結構采用標準跨徑為40m的預應力簡支T梁，梁高為2。5m，預制寬度為3.1m，主梁吊裝就位后澆筑0.5m的濕接縫，T梁間距為3.1m，跨中腹板厚度為0.3m，跨中馬蹄寬度為0.6m，高度為0.3m，斜坡高度0.15m，支點截面腹板厚度變?yōu)?.6m。湖南科技大學瀟湘學院本科生畢業(yè)設計（論文）18 圖圖3.133.13 連續(xù)剛構橋方案引橋主梁截面圖（單位連續(xù)剛構橋方案引橋主梁截面圖（單位:cm:cm）（3 3） 下部結構設計下部結構設計引橋橋墩采用圓柱式橋墩，橋墩直徑為1.8m，每一橫截

57、面共設有四個橋墩，每一個橋墩下面設置2.0 m直徑的圓柱樁，圓柱樁之間設置橫系梁。具體布置參考圖紙。3.63.6 橋梁方案比選橋梁方案比選在橋梁方案比選中，要注意下列四項主要標準：安全、功能、經濟與美觀，其中自然以安全與經濟為重。下面對四個方案進行簡述：（此設計經濟可以不考慮）。湖南科技大學瀟湘學院本科生畢業(yè)設計（論文）19橋型方案比較表橋型方案比較表: :第一方案第二方案第三方案第四方案方案項目預應力混凝土連續(xù)剛構橋獨塔斜拉橋下承式連續(xù)鋼管拱橋自錨式混凝土懸索橋分孔340m+90m+150m+90m+940m 340m130m200m+940m340m+80m+130m+80m+940m34

58、0m60m+250m+60m+840m 橋長810m810m770m810m縱坡2%111施工難易主橋主跨跨度150m，跨度很大，對于懸臂施工技術以及所采用的材料有較高的要求，引橋預制吊裝，質量易保證，工序簡單。索力調整控制復雜，主梁懸臂施工，索塔爬模施工技術成熟，工期較短；引橋用預制架設，質量高，工期短。主梁采用移動模架施工，臨時墩較多，影響通航；纜索架設拱肋時要修建臨時索塔，工程量大；主橋跨度250m，跨度較小，需要先懸臂拼裝施工主梁，施工復雜，工序多，技術尚不成熟。接線標高51.4m51.4m51.4m51.4m適用性1雙向通航孔，主孔道 150m，通航性好；2滿足泄洪要求，適用性好；3

59、施工技術成熟，懸臂施工合理。4主橋橋面連續(xù)，行車平順，后期養(yǎng)護費用少。引橋采用簡支結構，伸縮縫多。1雙向通航，主孔道200m，通航性好；2墩臺少，對河床壓縮小，有利于汛期泄洪；3主橋連續(xù)，行車平順，拉索張拉復雜，后期養(yǎng)護費用高。1雙向通航孔，主孔道130m，兩個同行孔，通航性好；2橋面連續(xù)，行車順暢；3鋼管混凝土拱受日照溫差影響易脫空1雙向通航孔，主孔道 250m，通航性好；2凈跨徑大， 有利于汛期泄洪；3先梁后纜的施工方法，施工技術復雜；錨固技術復雜，混凝土容易開裂。4橋型新穎，受力合理，養(yǎng)護費用很高。外形美觀外型樸素大方，線形流暢。引橋的跨徑和主橋的跨徑過渡比例適當，造型美觀外形新穎，橋型

60、美觀，氣勢宏偉，與周圍環(huán)境協(xié)調好。拱圈錯落有致，具有層次感橋型新穎獨特，造型順暢，線形流暢美觀，氣勢宏偉，景觀效果好。湖南科技大學瀟湘學院本科生畢業(yè)設計（論文）20從方案比較中我們可以看到，第一和第三方案在造價、施工和維護等方面占據優(yōu)勢，其它二種橋型雖然技術比較先進，外觀比較優(yōu)美，但施工相對困難，造價相對過高。根據安全、適用、經濟、美觀和可行性原則，綜合考慮地形、地質、水文、河床特征、環(huán)境協(xié)調等因素，確定推薦方案為：預應力混凝土連續(xù)剛構橋。連續(xù)剛構橋受力均勻線條簡潔明了，造價低。于是決定將預應力混凝土連續(xù)剛構橋作為推薦方案。3.73.7 推薦方案的主要材料推薦方案的主要材料3.7.13.7.1