土木工程系河上連續(xù)剛構(gòu)橋畢業(yè)設(shè)計(jì)_第1頁
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文檔簡介

1、. 土木工程系河上連續(xù)剛構(gòu)橋畢業(yè)設(shè)計(jì)土木工程系河上連續(xù)剛構(gòu)橋畢業(yè)設(shè)計(jì) 題題 目:目: 老窩河連續(xù)剛構(gòu)橋設(shè)計(jì)老窩河連續(xù)剛構(gòu)橋設(shè)計(jì) 院院 系:系: 土木工程系土木工程系 專專 業(yè):業(yè): 土木工程土木工程(道路與橋梁方向道路與橋梁方向)姓姓 名:名: 學(xué)學(xué) 號:號: 指導(dǎo)教師指導(dǎo)教師: 西西 南南 交交 通通 大大 學(xué)學(xué) 希希 望望 學(xué)學(xué) 院院. 院系 專 業(yè) 年級 學(xué) 號 姓 名 題 目 指導(dǎo)教師評 語 指導(dǎo)教師 (簽章) 評 閱 人評 語 評 閱 人 (簽章)成 績 答辯委員會主任 (簽章) 年 月 日 . 畢畢 業(yè)業(yè) 設(shè)設(shè) 計(jì)計(jì) 任任 務(wù)務(wù) 書書班 級 土木工程 學(xué)生姓名 范偉強(qiáng) 學(xué) 號 20

2、090040 發(fā)題日期: 2015 年 3 月 5 日 完成日期: 2015 年 5 月 15 日題題 目目 老窩河連續(xù)剛構(gòu)橋設(shè)計(jì) 1、設(shè)計(jì)目的 畢業(yè)設(shè)計(jì)是完成所學(xué)基礎(chǔ)和專業(yè)課程以后所進(jìn)行的最后的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié),是對所學(xué)知識的綜合運(yùn)用和對學(xué)生的全面考核,通過畢業(yè)設(shè)計(jì)加強(qiáng)、深化和延伸所學(xué)知識,培養(yǎng)和鍛煉學(xué)生運(yùn)用所學(xué)專業(yè)知識和技術(shù)解決實(shí)際問題的能力。通過本次設(shè)計(jì)熟練掌握 CAD、MIDAS 等土木工程應(yīng)用軟件,加強(qiáng)對專業(yè)知識的認(rèn)知,為即將參與的工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 2、設(shè)計(jì)條件1).老窩河連續(xù)剛構(gòu)橋設(shè)計(jì)須滿足公路-級設(shè)計(jì)的相關(guān)規(guī)范。 2).計(jì)算行車速度為 60km/h。 3).采用 1980 西安

3、坐標(biāo)系和 1956 黃海坐標(biāo)系 4).按結(jié)構(gòu)體系升溫 20C 和體系降溫 20C 計(jì)算溫度效應(yīng)。 5).日照溫差:溫差效應(yīng)遵照公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范JTG D602004 的相關(guān)規(guī)定 6).抗震設(shè)防烈度:度 3、設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求1).完成畢業(yè)設(shè)計(jì)書; 2).畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書按照統(tǒng)一格式編寫,不少于 8000 字; 3).梁的配筋計(jì)算,截面抗彎、抗拉、抗壓的驗(yàn)算,計(jì)算依據(jù)以及計(jì)算過程; 4).完成橋梁模型、橋垮總布置圖; 5).完成箱梁構(gòu)造圖、箱梁施工順序圖、箱梁鋼束圖 4、畢業(yè)設(shè)計(jì)成果1).畢業(yè)設(shè)計(jì)論文文本; 2).橋梁模型; 3).橋梁總體布置圖; 4).箱梁構(gòu)造圖; . 5).箱梁施工順序圖;

4、6).箱梁鋼束圖; 5、應(yīng)交出的設(shè)計(jì)文件及實(shí)物 1).畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書要求文字表達(dá)清楚,章節(jié)安排合理,排版規(guī)范;圖紙要求按要求繪制,圖面整潔,比例合適,尺寸正確,并附有必要的圖注和說明。 2).畢業(yè)設(shè)計(jì)成果須提交一份打印并標(biāo)準(zhǔn)裝訂的文件和圖紙。 6、畢業(yè)設(shè)計(jì)時間分配表:(共10周)第一部分 查閱相關(guān)資料,完成開題報(bào)告 (第 1 周-第 2 周)第二部分 橋梁結(jié)果圖紙初步成型,橋梁結(jié)構(gòu)內(nèi)力和配筋計(jì)算 (第 3 周-第 5 周)第三部分 主梁驗(yàn)算及其它計(jì)算 (第 6 周)第四部分 繪圖及文本整理,提交設(shè)計(jì)初稿 (第 7 周)第五部分 針對知道老師提出的問題做出相應(yīng)修改,確定畢業(yè)設(shè)計(jì)終稿 (第 8 周

5、-第 9 周)第六部分 打印裝訂并提交,做好答辯準(zhǔn)備,參加答辯 (第 10 周)7、參考文獻(xiàn):1).公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范 (JTG D622004 )2).公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范 (JTG D602004 )3).城市橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范 (CJJ 11-2011 ) 4).橋梁工程中國建筑工業(yè)出版社5).中華人民共和國行業(yè)推薦性標(biāo)準(zhǔn)(JTG/T H21-2011):公路橋梁技術(shù)狀況評定標(biāo)準(zhǔn)6).橋梁工程人民交通出版社7).結(jié)構(gòu)力學(xué)2007 年 12 月第 3 版 武漢理工大學(xué)出版社.8).橋梁設(shè)計(jì)與計(jì)算 2007 年 2 月第 1 版 人民交通出版社9).橋梁施工中國鐵道出版社.

6、備 注 指導(dǎo)教師: 年 月 日學(xué)院審查意見:審 批 人: 年 月 日. 誠誠信信承承諾諾一、 本設(shè)計(jì)是本人獨(dú)立完成;二、 本設(shè)計(jì)沒有任何抄襲行為;三、 若有不實(shí),一經(jīng)查出,請答辯委員會取消本人答辯資格。承諾人: 年月日. 摘要預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋具有行車平順舒適、結(jié)構(gòu)剛度好、養(yǎng)護(hù)簡單容易、抗震性能好等優(yōu)點(diǎn),且橋墩與梁固結(jié)有利于懸臂施工,所以連續(xù)剛構(gòu)橋在近些年得到了廣泛的應(yīng)用。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)選擇的橋梁類型為預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋(主梁設(shè)計(jì)) 。設(shè)計(jì)橋梁總長為 336m 公路直線預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋,跨徑組成為(88+160+88)m。采用單箱單室箱型截面,墩身為雙薄壁墩。汽車荷載為公路-I 級

7、。主梁采用掛籃懸臂對稱澆筑施工。本次設(shè)計(jì)參考了一些成功的工程實(shí)例,對結(jié)構(gòu)方面進(jìn)行了較為詳細(xì)的分析和研究。橫截面采用單箱單室截面,梁高按二次拋物線變化,箱梁根部梁高9.5m,跨中及邊跨端部梁高 3.5m,頂板厚度為 28cm。結(jié)合連續(xù)剛構(gòu)橋的受力特點(diǎn),底板厚度呈二次拋物線變化。在擬定好截面尺寸的基礎(chǔ)上,在 MIDAS 中完成建模并進(jìn)行內(nèi)力分析,用得到的結(jié)果估算并配置預(yù)應(yīng)力鋼束。并對結(jié)構(gòu)在承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)下的各個項(xiàng)目進(jìn)行截面驗(yàn)算。之后對主要工程量進(jìn)行了估算.在完成上述工作后, 繪制橋垮總布置圖、箱梁橫斷面圖、箱梁施工順序圖、箱梁鋼束圖,最后編制設(shè)計(jì)計(jì)算說明書及文檔整理并完成外文資

8、料的翻譯。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞: : 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋; 懸臂施工; 內(nèi)力分析; . AbstractPrestressed concrete continuous rigid frame bridge has many advantages, such as good stiffness, smooth surface, simple maintenance and high capability to withstand earthquake. At the same time, the solidification between the pier and the girder is be

9、nefit to the cantilever construction. So it has just got the extensive application in the past years. This design is mainly about the design of superstructure. For time and energy limited, the design of the substructure, transverse prestressing and vertical prestressing are not considered.This desig

10、n is for a prestressed concrete continuous rigid frame bridge for highway with the total length of 336m, composed by the span of (88+160+88)m. Its cross section is box section of single cell, and the twin flexible pier is adopted in the design. Its cross section is box section of single cell and the

11、 twin flexible pier is adopted in the design. The load standard for this design is: highway-. The main girder applies cantilever construction, symmetric equilibrium construction.This graduation design has consulted some successful project instances. It has carried on comparatively detailed analysis

12、and study to the structure. The highness of the beam from 9.5 m at the support to 3.5 m at the middle of the span, changing at a quadratic parabolas path. The thickness of the deck is 28cm.In order to reduce the difficulty of construction and consider the character of the bridge under the loads, thi

13、ckness of the slab from the support to the middle of the span at a quadratic parabolas path. At the basis of the designing section, internal force analysis is done (by MIDAS).Then, check whether the load capability and service deflection of main controlling section can passes its limits. At last, th

14、e major amount of the project is estimated. After that, construction drawing is followed (including bridge span arrangement, the graphs of different sections and so on) , so as well as the translation of foreign language ,the introduction of my design and text file sorthing.Keywords:Keywords: Prestr

15、essed concrete continuous rigid frame bridge; cantilever construction; internal force analysis. 目目 錄錄第第 1 1 章章 緒論緒論.11.1 設(shè)計(jì)概述 .11.1.1 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋概述 .11.1.2 連續(xù)剛構(gòu)體系的主要特點(diǎn) .11.1.3 施工方法及其特點(diǎn) .11.2 畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的與意義 .11.3 畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 .2第第 2 2 章章 橋跨總體布置和結(jié)構(gòu)主要尺寸橋跨總體布置和結(jié)構(gòu)主要尺寸 .32.1 方案比選 .32.1.1 方案對比.62.5 截面尺寸擬定 .72.5.1

16、 變截面箱梁形式 .72.6 構(gòu)造特點(diǎn) .92.6.1 零號塊 .92.6.2 合龍段 .92.6.3 掛籃 .92.7 梁段的劃分 .92.7.1 節(jié)段劃分 .92.8 施工階段劃分 .102.9 施工注意事項(xiàng) .11. 第第 3 3 章章 結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算.123.1 恒載內(nèi)力計(jì)算 .123.1.1 材料特性 .123.1.2 單元特性 .133.1.3 施工荷載 .143.1.4 二期恒載 .143.1.5 恒載計(jì)算結(jié)果 .143.1.6 活載內(nèi)力計(jì)算 .20第第 4 4 章章 預(yù)應(yīng)力鋼束的估算與布置預(yù)應(yīng)力鋼束的估算與布置.264.1 估算依據(jù) .264.2 預(yù)應(yīng)力筋的估算方法

17、.274.3 預(yù)應(yīng)力筋估算 .284.4 縱向預(yù)應(yīng)力鋼束布置 .284.4.1 縱向預(yù)應(yīng)力鋼束的受力特點(diǎn) .284.4.2 縱向預(yù)應(yīng)力鋼束的布置原則 .284.4.3 縱向預(yù)應(yīng)力束的布置 .29第第 5 5 章章 次內(nèi)力計(jì)算與內(nèi)力組合計(jì)算次內(nèi)力計(jì)算與內(nèi)力組合計(jì)算.315.1 溫度次內(nèi)力計(jì)算 .325.1.1 溫度對結(jié)構(gòu)的影響 .325.2 混凝土收縮/徐變次內(nèi)力計(jì)算 .355.3 支座不均勻沉降引起次內(nèi)力計(jì)算 .37. 5.4 內(nèi)力組合 .395.4.1 承載能力極限狀態(tài)下的效應(yīng)組合.395.4.2 正常使用極限狀態(tài)下的效應(yīng)組合 .406.4.3 承載能力極限狀態(tài)荷載組合 cLCB2 內(nèi)力結(jié)果

18、:.415.4.4 正常使用極限狀態(tài)荷載組合 cLCB15 內(nèi)力結(jié)果:.44第第 6 6 章章 預(yù)應(yīng)力損失計(jì)算預(yù)應(yīng)力損失計(jì)算.486.1 預(yù)應(yīng)力鋼筋與管道之間摩擦損失 .486.2 錨具變形、鋼筋回縮和接縫壓縮損失 .486.3 彈性壓縮損失 .496.4 鋼筋松馳引起的應(yīng)力損失 .496.5 混凝土收縮和徐變引起的預(yù)應(yīng)力損失 .507.6 有效預(yù)應(yīng)力值 .51第第 7 7 章章 主梁截面驗(yàn)算主梁截面驗(yàn)算.557.1 承載能力極限狀態(tài)驗(yàn)算 .557.2 正常使用極限狀態(tài)驗(yàn)算 .607.3 變形驗(yàn)算 .65結(jié)束語結(jié)束語.66致謝致謝.67參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn).68附錄附錄. 1.工程圖紙 2.外文文

19、獻(xiàn)翻譯. 第第 1 1 章章 緒論緒論1.1 設(shè)計(jì)概述1.1.1 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋概述預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋是預(yù)應(yīng)力橋梁中的一種,它具有整體性能好、結(jié)構(gòu)剛度大、變形小、抗震性能好,特別是主梁變形撓曲線平緩、橋面伸縮縫少、行車舒適等優(yōu)點(diǎn)。預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋的主梁一般采用變截面箱梁.連續(xù)剛構(gòu)橋利用墩的柔度來適應(yīng)結(jié)構(gòu)由預(yù)加力、混凝土收縮、徐變和溫度變化引起的縱向位移。由于梁和墩固結(jié),所以不設(shè)支座。合理地選擇梁與墩的剛度,可以減小梁跨中彎矩,從而可以減少梁的建筑高度。所以連續(xù)剛構(gòu)橋保持了T形剛構(gòu)和連續(xù)梁的優(yōu)點(diǎn)。1.1.2連續(xù)剛構(gòu)體系的主要特點(diǎn)(1)墩梁固結(jié)有利于懸臂澆筑施工,而且可以減少大型

20、支座及其養(yǎng)護(hù)、維修和更換;(2)在構(gòu)造方面,主梁常采用變截面箱型梁,橋墩多采用薄壁墩;橋梁兩端的伸縮裝置的設(shè)置應(yīng)能適應(yīng)結(jié)構(gòu)縱向位移的需要,同時,橋臺處需設(shè)置控制梁水平位移的擋塊,以保證結(jié)構(gòu)的水平穩(wěn)定性;(3)受力方面,由于橋墩具有一定的柔度,與T形剛構(gòu)橋相比,其根部的彎矩很小,而在墩梁結(jié)合處仍有剛架受力特點(diǎn);隨著墩高的增加,連續(xù)剛構(gòu)橋墩頂以及跨中梁部彎矩趨近連續(xù)梁;墩的軸向力和墩底彎矩隨墩高的增加急劇減少;兩墩之間的梁部所受到的軸向力隨墩高的增加而急劇減少。1.1.3施工方法及其特點(diǎn) 采用掛籃懸臂現(xiàn)澆法。懸臂施工法的優(yōu)點(diǎn)是:施工支架采用的臨時設(shè)備少,施工時不會影響橋下的通航、通車、也不受季節(jié)、

21、河道水位的影響。1.2 畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的與意義畢業(yè)設(shè)計(jì)是對大學(xué)學(xué)習(xí)的一個總結(jié),也是對以前所學(xué)知識的概括與回憶,在設(shè)計(jì)過程中可以把學(xué)到的各方面的知識綜合運(yùn)用,加強(qiáng)對知識的系統(tǒng)理解,增強(qiáng)對知識的糅合能力,把所學(xué)的知識運(yùn)用到實(shí)踐當(dāng)中,希望通過這次的設(shè)計(jì)讓自己的專業(yè)知識得到提升。本次設(shè)計(jì)的內(nèi)容是老窩河大橋連續(xù)剛構(gòu)橋主梁設(shè)計(jì)。此次設(shè)計(jì)可以更加深刻的. 理解連續(xù)剛構(gòu)橋的設(shè)計(jì)思路,施工狀況和受力情況,增強(qiáng)對橋梁設(shè)計(jì)的理解,增強(qiáng)對施工工藝的了解。通過此次設(shè)計(jì),能夠大致了解橋梁設(shè)計(jì)的原理和設(shè)計(jì)思路,培養(yǎng)我們自主學(xué)習(xí),獨(dú)立分析、解決問題的能力,而且在這個過程中還能鍛煉我們查閱文獻(xiàn)、理解規(guī)范、運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)的能力。1.3

22、畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容本次的設(shè)計(jì)內(nèi)容是完成老窩河大橋設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)的內(nèi)容包括:(1)計(jì)算方面1.方案比選(擬定方案;方案點(diǎn)評) 。2.擬定結(jié)構(gòu)尺寸(分析設(shè)計(jì)參數(shù);制定施工方案;選擇材料;擬定結(jié)構(gòu)尺寸)。3.主梁內(nèi)力計(jì)算(一期恒載內(nèi)力;二期恒載內(nèi)力;活載內(nèi)力;次內(nèi)力計(jì)算;內(nèi)力組合) 。4.主梁配筋計(jì)算及布置(縱向預(yù)應(yīng)力鋼筋) 。5.主梁驗(yàn)算(有效預(yù)應(yīng)力計(jì)算;控制截面的幾何特性計(jì)算;抗彎及抗剪承載力計(jì)算;應(yīng)力驗(yàn)算;變形驗(yàn)算) 。(2)繪圖方面(計(jì)算機(jī)出圖) 1.橋梁總體布置圖 2.箱梁構(gòu)造圖 3.箱梁施工順序圖 4.箱梁鋼束圖 . 第第2 2 章章 橋跨總體布置和結(jié)構(gòu)主要尺寸橋跨總體布置和結(jié)構(gòu)主要尺寸2.

23、1 方案比選根據(jù)老窩河的水文,地質(zhì),氣溫等條件初步擬定三種橋梁形式:連續(xù)剛構(gòu)橋、連續(xù)梁橋和斜拉橋。以下是各方案的具體分析:1.連續(xù)剛構(gòu)橋 橋梁分孔:根據(jù)地質(zhì)條件的分析,取定橋梁的跨徑為 336m,分為三跨;由于橋梁與橋墩是固結(jié),邊跨的長短對中跨恒載彎矩的調(diào)整的影響很小,而且邊跨與主跨徑之比在 0.540.56 時不僅可以使中墩內(nèi)基本沒有恒載偏心彎矩,而且可以在邊跨懸臂端用導(dǎo)梁支撐在邊墩上,進(jìn)行邊跨合龍,從而取消落地支架,施工也變的比較方便(但本橋邊跨現(xiàn)澆段仍采用滿堂支架) ,故選取橋梁跨徑為(88m+160m+88m)的形式。 主梁截面形式以及尺寸的選擇:主梁截面采用直腹式箱形截面;根據(jù)連續(xù)剛

24、構(gòu)的橋垮比的關(guān)系,選擇跨中梁高為 3.5m,墩頂處梁高為 9.5 米;底板厚度為適應(yīng)受壓的要求,支點(diǎn)處取梁高的1/101/12,跨中處一般不低于 020.3m,所以支點(diǎn)底板厚度 85cm,跨中底板厚度35cm。 施工方法的選擇:采用掛籃懸臂現(xiàn)澆施工法;此橋只需兩套施工設(shè)備(掛籃)便可進(jìn)行全橋?qū)ΨQ施工,便于縮短工期。由于墩梁固結(jié),所以不存在臨時固結(jié)和釋放臨時固結(jié)等施工內(nèi)容,比連續(xù)梁施工更簡單。. 圖 2-1 橋梁總體布置圖圖 2-2 箱梁構(gòu)造圖2.連續(xù)梁橋 橋梁分孔 根據(jù)地質(zhì)條件的分析,取定橋梁的跨徑為 336m,分為三跨; 采用三跨連續(xù)梁時,為使邊跨與中跨的最大正彎矩接近相等,達(dá)到經(jīng)濟(jì)目的以及

25、綜合考慮施工與其它因素時,邊跨一般是中跨的 0.50.8 倍,所以連續(xù)梁跨形式是(98m+140m+98m)的形式。 主梁截面形式以及尺寸的選擇主梁截面采用直腹式箱形截面;連續(xù)梁橋支點(diǎn)截面負(fù)彎矩的絕對值比跨中彎矩大,采用的截面形式應(yīng)符合受力的特點(diǎn),變截面梁與施工階段的內(nèi)力相適應(yīng),所以采用變截面梁的形式。支點(diǎn)梁高為最大跨徑的 1/151/20,跨中梁高為支點(diǎn)梁高的 1/1.61/2.5。故支點(diǎn)處的梁高選擇為 7.5m,跨中處的梁高為 3.0m; 跨中底板厚度配有預(yù)應(yīng)力筋,所以厚度一般取為 2025cm,此橋取為 25cm; 墩頂處底板厚度一般為支點(diǎn)梁高的 1/101/12,取為 80cm。 施工

26、方法的選擇:采用掛籃懸臂澆筑法,墩頂?shù)南淞涸诙张缘耐屑苌狭⒛,F(xiàn)場澆筑,待橋墩與墩頂?shù)南淞号R時固結(jié)后在進(jìn)行懸臂澆筑施工。需要設(shè)置臨時固結(jié)和拆除臨時固結(jié)。. 圖 2-3 連續(xù)梁橋總體布置圖圖 2-4 箱梁構(gòu)造圖3、斜拉橋 橋梁分孔 此處跨徑選擇為 336m,分為三跨,取雙塔三跨斜拉橋的形式; 根據(jù)斜拉橋主跨與邊跨跨度的比值在 2.03.0 之間選擇跨度為(96m+144m+96)的跨度分布形式; 主梁截面形式以及尺寸的選擇 此橋借鑒挪威的斯卡爾桑德橋的設(shè)計(jì),對抗風(fēng)比較有利,所以選取倒三角形的主梁截面。梁高為 2.15m,頂板厚度選取為 23cm,斜撐厚度 15cm。 施工方法的選擇:根據(jù)此處的地形

27、條件,由于不利于搭設(shè)支架所以采用懸臂施工法中的雙懸臂法(平衡施工) ,施工順序大致分為:修建索塔,現(xiàn)澆混凝土主梁階段,安裝并張拉斜索,兩者交替進(jìn)行直至合龍。. 圖 2-5 斜拉橋總體布置圖 圖 2-6 斜拉橋截面構(gòu)造圖2.1.1 方案對比工藝技術(shù)要求:本次設(shè)計(jì)比選方案都采用懸臂施工法,連續(xù)剛構(gòu)橋由于墩梁固結(jié),不需要設(shè)置臨時固結(jié)裝置和拆除臨時固結(jié)裝置,所以從施工角度對比連續(xù)剛構(gòu)橋比連續(xù)梁橋更方便。在施工過程中斜拉橋還需要考慮拉索的影響,所以連續(xù)梁橋在施工時比較方便。使用效果:連續(xù)剛構(gòu)橋和連續(xù)梁橋都屬于超靜定結(jié)構(gòu),受力情況較靜定結(jié)構(gòu)好,連續(xù)剛構(gòu)橋主橋橋面連續(xù),行車條件好,養(yǎng)護(hù)容易,但是連續(xù)梁橋平整

28、度容易受懸臂撓度的影響,行車條件不如連續(xù)剛構(gòu)橋, 且橋面有伸縮縫,養(yǎng)護(hù)比較困難;斜拉橋?qū)儆诔o定結(jié)構(gòu),但是在施工過程中受懸臂施工的影響,受力情況需中間實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證,伸縮縫少,橋面平整。造價:三種方案中連續(xù)剛構(gòu)橋的鋼材和其它材料的用量均最少,其次是連續(xù)梁,因?yàn)樾崩瓨蛐枰鲋虚g實(shí)驗(yàn),所以造價較高,用材較多。綜合以上描述,選擇連續(xù)剛構(gòu)橋的設(shè)計(jì)方案。2.2 設(shè)計(jì)概述. 本設(shè)計(jì)為高速公路預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)跨度(88+160+88)m,邊中跨比為0.55,橋?qū)?2m;橋面縱坡3%;橋面橫坡2;橋軸平面線型為直線。 主梁采用單箱單室箱型截面,梁高沿橋縱向呈二次拋物線變化。中跨墩頂梁高9

29、.5m,高跨比為1/16.84;中跨跨中梁高3.5m,高跨比為1/45.7。箱梁頂板寬12m,底板寬6.5m,頂板懸臂長2.75 m;墩頂處截面底板厚度85cm,跨中底板厚度35cm,頂板厚度均為26cm;跨中腹板厚度50cm,橋墩處箱梁側(cè)腹板厚度70cm。2.3 箱梁底緣曲線方程主梁梁底曲線設(shè)置為二次拋物線,建立直角坐標(biāo)系,則梁底緣方程為 y=-0.00125x2-2.26252.4 橋梁總體布置圖主橋全長為336m,邊跨88m,中跨160m。如圖所示:圖2-7 橋梁總體布置圖 (單位:cm)2.5 截面尺寸擬定2.5.1 變截面箱梁形式 在荷載作用下,當(dāng)橋垮越大時,支點(diǎn)處的負(fù)彎矩越大。支點(diǎn)

30、負(fù)彎矩絕對值相較于跨中正彎矩大得多,這種情況下采用變截面梁更能適應(yīng)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分布規(guī)律。另外,大跨度橋梁采用變截面梁的形式受力狀態(tài)與采用懸臂施工時的內(nèi)力狀態(tài)大致吻合。而且變截面梁的截面外形不僅可以增大橋下凈空還可以給人以美感,所以大跨度橋梁的截面優(yōu)選方案一般為變截面形式。. 變截面梁的梁高變化規(guī)律可以采用直線、圓弧線或二次拋物線。因二次拋物線的變化規(guī)律與連續(xù)梁的彎矩變化規(guī)律基本相近,故最為常用。除梁高變化外,對箱形截面,還可將其底板、腹板和頂板做成變厚度,以適應(yīng)梁內(nèi)各截面的不同受力要求。2.5.2 變截面箱梁的尺寸公路變截面梁的高跨比h/L,跨中截面可取1/501/30,支點(diǎn)截面可取1/251/

31、16,支點(diǎn)截面與跨中截面高度之比在2.03.0之間。邊跨與中跨的跨度比在0.50.8內(nèi)變化,采用懸臂施工法時宜取較小值,此橋采用0.55的邊跨比。比值過大,會導(dǎo)致邊跨正彎矩分布不合理;而比值過?。?.3以下),梁端支點(diǎn)將發(fā)生負(fù)反力,需要設(shè)置構(gòu)造復(fù)雜的拉力支座。箱形截面結(jié)構(gòu)承受正、負(fù)彎矩的主要部位分別是箱形截面的頂板和底板。當(dāng)采用懸臂施工方法時,梁的底板將承受很大的壓應(yīng)力(特別是靠近橋墩處者)。為適應(yīng)受壓要求,底板設(shè)計(jì)成變厚度。根部厚,通常取墩頂梁高的1/101/12;跨中薄,其尺寸受跨中布置的預(yù)應(yīng)力鋼筋和普通鋼筋的控制,一般在0.20.3m。箱梁頂板厚度的取值要考慮兩個因素:一是滿足橋面板橫向

32、抗彎的要求,二是要滿足縱向力筋布置的要求。一般,當(dāng)兩腹板間距增大時,頂板厚度也要相應(yīng)增大。箱梁腹板主要承受結(jié)構(gòu)的剪應(yīng)力和主拉應(yīng)力。腹板總厚度的一般經(jīng)驗(yàn)公式:)501 (50tLB式中 B橋面總寬度(m);L為主跨跨度(m)。在箱梁腹板與頂、底板的結(jié)合處需要設(shè)置梗腋(或稱承托)。梗腋布置的方式視具體情況確定。梗腋的作用在于:通過減少截面的扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力和畸變應(yīng)力達(dá)到提高截面的抗扭和抗彎剛度的目的;使力線緩和過渡,減少次應(yīng)力;提供一定空間來布置預(yù)應(yīng)力鋼筋;減少頂、底板的橫向?qū)挾炔⒖蛇m當(dāng)減薄頂、底板厚度。綜合以上描述,箱型截面頂板厚度采用0.28m,底板厚度采用由跨中的0.35m二次變化到支點(diǎn)處的0.8

33、5m;腹板厚度由跨中處的0.5m二次拋物線變化到0.7m。箱梁截面圖如下所示:. 圖2-8 箱梁截面示意圖(單位:cm)2.6 構(gòu)造特點(diǎn)2.6.1 零號塊零號塊是懸臂澆筑施工的中心塊體。梁體的受力經(jīng)零號段向墩身傳遞,因此零號塊受力非常復(fù)雜。零號塊一般作為施工機(jī)具和材料堆放的臨時場地,故其頂板、底板、腹板尺寸都較大。2.6.2 合龍段在合龍的過程中,各獨(dú)立箱梁由雙懸臂轉(zhuǎn)化為新的受力狀態(tài),直到連續(xù)梁的成橋,這個過程包括了懸臂施工的體系轉(zhuǎn)換。在合龍段施工過程中必須采取相應(yīng)的構(gòu)造措施,使得合龍段和兩側(cè)梁體的變形保持一致,而且能夠順暢的傳遞內(nèi)力,以避免溫度變化、混凝土的收縮徐變以及結(jié)構(gòu)體系轉(zhuǎn)化等因素對未

34、達(dá)到強(qiáng)度的混凝土造成的影響。本橋跨中合龍段長度為2m,邊跨合龍段2m,采用吊籃施工。2.6.3 掛籃掛籃是一個可移動的(鋼)支架,它為懸臂灌注提供了架設(shè)模板、布置鋼筋、灌注混凝土、張拉預(yù)應(yīng)力等的一個工作平臺。掛籃通常由承重梁、懸吊模板、錨固裝置、行走系統(tǒng)、張拉平臺等幾部分組成。掛籃的形式很多,構(gòu)造各異。對掛籃的一般要求是,構(gòu)造簡單、使用方便、安全可靠、穩(wěn)定性好、承載力大、拆移動靈活等。掛籃自身所用的材料重量與其所能承受的荷載重量之比,是衡量掛籃設(shè)計(jì)的主要技術(shù)指標(biāo)。該比值越低,掛籃的使用效率越高,而施工荷載相對越小,一般該值在0.6左右。2.7 梁段的劃分. 2.7.1 節(jié)段劃分箱梁施工節(jié)段的劃

35、分主要考慮以下幾個因素:(1)零號塊托架施工,工作條件相對較好, 考慮到施工機(jī)具,臨時物品堆放等因素,可適當(dāng)劃分長一些。(2)掛籃的承載能力與抗傾覆性。本設(shè)計(jì)掛籃承載能力2000kN,梁段劃分長度不宜超過5m。(3)梁段劃分不宜過短,要滿足預(yù)應(yīng)力管道彎曲半徑的要求。(4)梁段劃分的規(guī)格盡量減少,以利于施工。本橋全長336m,共分98 個梁段。零號塊長度12m,懸臂澆筑梁段為2.5m 、3m、3.5m、4.5m;中跨合龍段長2m,邊跨合龍段2m;邊跨滿堂支架施工長度為7 m。 2.7.2 模型的建立與分析本橋使用MIDAS6.7.1建立模型和進(jìn)行部分?jǐn)?shù)據(jù)的分析,比如提取內(nèi)力圖,截面驗(yàn)算等。單元劃

36、分與箱梁節(jié)段劃分相同,主梁共95個單元,以準(zhǔn)確模擬施工過程。 圖 2-9 Midas 全橋計(jì)算模型圖 2-10 Midas 主梁計(jì)算模型2.8 施工階段劃分施工方法及單元劃分確定之后,就可以模擬實(shí)際的施工過程。預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù). 剛構(gòu)橋采用懸臂施工法需在施工中進(jìn)行體系轉(zhuǎn)換,經(jīng)過一系列的施工階段而逐步形成最終的連續(xù)剛構(gòu)體系。掛籃懸臂現(xiàn)澆施工的施工程序如下:階段1:零號梁段現(xiàn)澆。架設(shè)主墩墩頂支架和托架,綁扎鋼筋,澆筑零號塊梁段。階段2:懸臂澆筑1#段。在零號段上對稱架設(shè)掛籃4 個(每個橋墩上架設(shè)兩個) ,立模板,綁扎鋼筋,預(yù)埋預(yù)應(yīng)力管道,做好混凝土澆筑的準(zhǔn)備工作。澆筑混凝土,養(yǎng)護(hù)至規(guī)定齡期或強(qiáng)度達(dá)

37、到設(shè)計(jì)值,張拉頂板束及腹板下彎束。階段3:拆除模板,前移掛籃至新的位置錨固。階段4:重復(fù)階段2和階段3的工作,直至梁體達(dá)到最大雙懸臂狀態(tài)。階段5:搭設(shè)邊跨現(xiàn)澆段滿堂支架,安裝邊跨支座,鋪設(shè)模板,綁扎鋼筋,澆筑混凝土。養(yǎng)護(hù)混凝土至相應(yīng)齡期,張拉預(yù)應(yīng)力鋼束。階段6:拆除邊跨滿堂支架,拆除中跨懸臂掛籃,安裝中跨合龍段模板和掛籃。現(xiàn)澆中跨合龍段。張拉預(yù)應(yīng)力,拆除掛籃和模板。階段7:施加二期恒載。其中,懸臂現(xiàn)澆施工每一個梁段可模擬為以下四個階段:(1).前移掛籃。每一次移動,均要先拆除掛籃在原來臨時錨固點(diǎn)的一對集中力,然后再移動到新錨固點(diǎn)加載一對集中力。(2).澆筑混凝土。該階段需在掛籃錨固點(diǎn)增加因混凝

38、土重量而產(chǎn)生的力。(3).混凝土養(yǎng)護(hù)。該階段梁段上的施工荷載保持不變。(4).張拉預(yù)應(yīng)力筋。該階段梁段上的施工荷載保持不變。每個梁段的懸澆工期為7天,其中混凝土澆筑及養(yǎng)生用3 天(達(dá)到混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度的85) ,張拉預(yù)應(yīng)力鋼束1天,移動掛籃0.5天,調(diào)整標(biāo)高1.5 天。2.9 施工注意事項(xiàng)1、梁段懸臂澆筑時,與前段混凝土結(jié)合面應(yīng)鑿毛,并清洗干凈,縱向非預(yù)應(yīng)力鋼筋采用搭接的方式連接。2、懸灌施工時,兩端施工設(shè)備的重量要保持平衡。為使主梁施工達(dá)到高質(zhì)量、高精度和高安全度,除要求混凝土強(qiáng)度達(dá)到85%以后才可施加預(yù)應(yīng)力外,對已灌注的. 梁段,要求通過以下三個方面的檢查校核后,才能進(jìn)行下一梁段的施工:(1

39、).混凝土強(qiáng)度必須達(dá)到或超過設(shè)計(jì)強(qiáng)度。(2).箱梁截面各部尺寸以及中線誤差必須滿足施工規(guī)范要求。(3).實(shí)測撓度值與設(shè)計(jì)值相符。第第3 3章章 結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算3.1 恒載內(nèi)力計(jì)算預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋恒載內(nèi)力計(jì)算與所采用的施工方法有著直接的關(guān)系。主梁恒載內(nèi)力,包括一期恒載和二期恒載,一期恒載主要考慮梁的自重,二期恒載考慮鋪裝層,欄桿等。本設(shè)計(jì)采用MIDAS橋梁計(jì)算程序計(jì)算恒載內(nèi)力的方式。3.1.1 材料特性(1)C55 級混凝土:彈性模量:3.55104MPa;cE軸心抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值:35.5MPa;ckf軸心抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值:2.74Pa;tkf軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值:=24.4MPa;

40、cdf軸心抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值:=1.89MPa;tdf容重:26kN/m(2)C40 級混凝土(用于橋墩):彈性模量:3.25104MPa;cE軸心抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值:32.4MPa;ckf軸心抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值:2.74Pa;tkf軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值:=22.4MPa;cdf軸心抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值:=1.83MPa;tdf容重:25kN/m. (3)鋼絞線:彈性模量:Ep195000MPa;軸心抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值:1860MPa;pkf張拉控制應(yīng)力:con0.751395MPa;pkf(4)普通鋼筋:受力主鋼筋用 HRB400 鋼筋(1228),=330MPa,=330MPa;非受力鋼sdfsdf 筋用 HRB

41、335 鋼筋(820),=280MPa,=280MPa;R235 鋼筋(820) ,sdfsdf =195MPa,=195MPa。sdfsdf 3.1.2 單元特性全橋上部結(jié)構(gòu)共分26個截面類型,懸臂施工階段梁段單元長度分別為2.5m、3m、3.5m、4.5m,中間合龍段長2m,滿堂支架段7m。各梁段單元特性見表3-1。表3-1 單元特性單元位置截面厚度 h(m)面積 (m2)Iyy (m4)Czp (m)Czm (m)1J0.4810.750918.31931.35952.14052J0.4810.774818.41381.36392.13613J0.4810.774818.41381.36

42、392.13614J0.4811.004718.90171.3622.16125J0.4811.189619.92181.38922.20356J0.4811.452321.72771.43832.27037J0.4911.795924.45381.50952.36148J0.4912.223428.27471.60372.47589J0.512.738233.50361.72342.611110J0.5113.367240.47191.872.765811J0.5213.926247.36292.00062.901712J0.5314.543355.78762.14663.050213J0.

43、5415.219866.01872.30853.210714J0.5515.957378.40732.48653.383315J0.5616.757393.36422.68033.568116J0.5717.6213111.32742.89033.764717J0.5818.5507132.79753.11693.972818J0.5919.4039154.48843.32364.161. 19J0.620.3073179.66833.54224.357920J0.6121.2616208.79313.77284.563521J0.6222.268242.36654.01554.777522J

44、0.6323.1509274.24634.22634.96323J0.6424.0712310.06544.44525.154824J0.6424.0951310.64544.44025.159825J0.6424.0951310.64544.44025.1598注:表中Iyy 為截面抗彎慣性矩,Czp 為截面重心軸距上緣的距離,Czm 為截面重心軸距下緣的距離。由于整個橋是對稱的,所以只列舉出了其中1/4長度的數(shù)據(jù)。3.1.3 施工荷載本設(shè)計(jì)施工荷載的取值為:掛籃、機(jī)具、人群等施工荷載重按800kN計(jì)。當(dāng)施工梁段達(dá)到一定強(qiáng)度后,前移掛籃開始澆筑下一梁段。此時作用于先前兩個錨固點(diǎn)的施工荷載應(yīng)解

45、除,即施加反向的作用力,并在新的錨固位置上添加施工荷載。3.1.4 二期恒載此橋二期恒載考慮C40混凝土鋪裝層8cm,瀝青混凝土面層10cm,防撞護(hù)欄取每側(cè)15KN/m。瀝青混凝土面層g1=0.1m11m21KN/m=23.1KN/mC40混凝土鋪裝層g2=0.08m11m24KN/m=21.12KN/m防撞護(hù)欄每側(cè)取15KN/m,g3=15KN/m2=30KN/m二期恒載:g總=23.1KN/m+21.12KN/m+10KN/m=74.22KN/m本設(shè)計(jì)二期恒載的設(shè)計(jì)值去為74.5kN/m 。3.1.5 恒載計(jì)算結(jié)果恒載作用下結(jié)構(gòu)內(nèi)力見下表3-2,結(jié)構(gòu)彎矩圖見下圖注:表中彎矩以截面下側(cè)受拉為

46、正,剪力與模型的局部坐標(biāo)系正Z 方向相同為正,與-Z 方向相同為負(fù)。表3-2 恒載計(jì)算結(jié)果單元荷載位置軸向 (kN)剪力-z (kN)彎矩-y (kN*m)1一期恒載J268.3-6333.921272.212一期恒載J30.36-4513.2138153.73一期恒載J4-1.05-3977.646644.514一期恒載J53.71-2759.8661808.445一期恒載J611.78-1525.4771458.32. 6一期恒載J75.09-265.9575500.27一期恒載J8-14.41027.5473800.798一期恒載J9-47.922364.1566185.869一期恒載J

47、10-98.963753.3552438.6310一期恒載J11-166.845206.2632295.3311一期恒載J12-236.236386.5612008.4612一期恒載J13-316.077616.72-12502.2313一期恒載J14-410.728901.65-41421.9814一期恒載J15-520.1110246.54-74954.2515一期恒載J16-645.211656.68-113321.216一期恒載J17-788.7713137.35-156764.1517一期恒載J18-952.3714694.03-205543.9618一期恒載J19-1113.141

48、6092.77-251815.1819一期恒載J20-1284.1617555.61-302402.3220一期恒載J21-1473.2219085.75-357505.9121一期恒載J22-1681.4820686.91-417337.9322一期恒載J23-1875.2922077.72-470970.8623一期恒載J24-2075.0823523.54-528178.3924一期恒載J2523.2824803.98-576597.1525一期恒載J26-304.4823871.22-767469.5126一期恒載J27-866.52-27798.62-744065.3127一期恒載J

49、28-3203.54-26159.81-676592.7928一期恒載J29-2999.93-24773.01-612688.4429一期恒載J30-2779.1-23176.46-540521.6630一期恒載J31-2566.34-21652.12-473072.4631一期恒載J32-2372.04-20194.88-410129.0132一期恒載J33-2195.09-18801.1-351490.9533一期恒載J34-2012.26-17249.87-288270.1634一期恒載J35-1841.22-15775.41-230371.535一期恒載J36-1689.35-1437

50、1.21-177534.3636一期恒載J37-1555.26-13031.9-129517.7737一期恒載J38-1435.96-11752.42-86099.5138一期恒載J39-1330.54-10527.62-47076.0739一期恒載J40-1239.64-9352.27-12262.6740一期恒載J41-1146.82-7904.6726576.3841一期恒載J42-1065.99-6521.3159041.0842一期恒載J43-1003.12-5193.1485399.3443一期恒載J44-954.42-3911.06105883.75. 44一期恒載J45-919

51、.79-2665.68120681.7245一期恒載J46-897.43-1448.36129940.4646一期恒載J47-887.03-251.4133771.2447一期恒載J48-886.8611.1133899.3948一期恒載J49-886.91275.13133756.4149一期恒載J50-889.71475.28129819.5850一期恒載J51-907.092691.98120462.2551一期恒載J52-935.763937.57105565.6852一期恒載J53-977.215220.1184982.6953一期恒載J54-1033.626548.5758525.

52、8454一期恒載J55-1104.957932.7125964.1955一期恒載J56-1195.599380.08-12973.456一期恒載J57-1285.2710555.33-47863.4457一期恒載J58-1383.6611780.77-86963.5158一期恒載J59-1497.4413060.75-130458.4159一期恒載J60-1625.8714400.62-178551.6460一期恒載J61-1769.9115805.67-231465.4261一期恒載J62-1932.8317281.05-289440.7162一期恒載J63-2116.0918832.25-

53、352738.1463一期恒載J64-2294.7820225.91-411441.964一期恒載J65-2482.1521684.04-474451.0665一期恒載J66-2687.7823209.34-541965.9666一期恒載J67-2912.824805.52-614198.4667一期恒載J68-3121.5726191.83-678157.5768一期恒載J69-3334.7127633.58-745684.0669一期恒載J70-866.3329009.65-802518.2970一期恒載J71-329.12-17816.01-606559.8371一期恒載J7223.11

54、-23714.39-536338.2972一期恒載J73-1954.67-22170.74-478882.0173一期恒載J74-1764.02-20779.9-425000.3174一期恒載J75-1557.71-19178.89-364869.7575一期恒載J76-1361.22-17649.61-309467.6376一期恒載J77-1183-16187.56-258581.9677一期恒載J78-1021.92-14789.11-212012.2178一期恒載J79-856.5-13232.83-162884.1179一期恒載J80-704.54-11752.93-119092.88

55、80一期恒載J81-571.45-10343.47-80377.6381一期恒載J82-455.76-8999.1-46497.08. 82一期恒載J83-354.93-7714.62-17229.0483一期恒載J84-268.09-6484.97629.9484一期恒載J85-195.21-5304.8628265.185一期恒載J86-122.08-3852.2348856.2186一期恒載J87-63.35-2463.3463051.2587一期恒載J88-20.84-1126.9671113.9888一期恒載J895.61166.4173261.1889一期恒載J9018.84142

56、5.8869667.1190一期恒載J9119.72660.2860465.0391一期恒載J925.283878.0845748.8992一期恒載J93-1.054413.737457.1293一期恒載J940.816234.781252.3194一期恒載J9567.86287.91095一期恒載J99-132808.8566.4-17061.46單元荷載位置軸向 (kN)剪力-z (kN)彎矩-y (kN*m)1二期恒載J217.47-1606322.712二期恒載J30.35-1099.59521.733二期恒載J40-950.511571.734二期恒載J50.62-615.25150

57、94.655二期恒載J61.85-279.9917108.966二期恒載J7-0.7755.2417614.667二期恒載J8-6.67390.4416611.748二期恒載J9-16.02725.5614100.229二期恒載J10-29.351060.5810080.110二期恒載J11-46.211395.464551.3711二期恒載J12-62.881655.78-791.7312二期恒載J13-81.31915.99-7047.4313二期恒載J14-102.352176.05-14215.7314二期恒載J15-125.752435.95-22296.6215二期恒載J16-15

58、1.52695.68-31290.116二期恒載J17-179.922955.2-41196.1717二期恒載J18-211.013214.49-52014.8218二期恒載J19-240.533436.49-62014.2919二期恒載J20-270.613658.39-72684.2120二期恒載J21-302.683880.08-84024.621二期恒載J22-336.734101.56-96035.4522二期恒載J23-367.524285.87-106556.64. 23二期恒載J24-397.954470.15-117543.4224二期恒載J250.734636.83-126

59、668.0925二期恒載J26-80.645515.3-173126.5926二期恒載J27-214.68-5520.39-169892.7927二期恒載J28-687.56-5294.01-156371.6728二期恒載J29-654.46-5110.65-143314.629二期恒載J30-617.59-4890.26-128258.5130二期恒載J31-580.33-4669.92-113870.2531二期恒載J32-545.08-4449.34-100149.8632二期恒載J33-511.88-4228.52-87097.3833二期恒載J34-476.46-3970.52-72

60、713.7334二期恒載J35-441.77-3712.48-59239.135二期恒載J36-409.81-3454.17-46673.5536二期恒載J37-380.63-3195.61-35017.1637二期恒載J38-353.75-2936.87-24269.9338二期恒載J39-329.2-2677.95-14431.8639二期恒載J40-307.39-2418.84-5503.0440二期恒載J41-284.55-2085.244640.4341二期恒載J42-263.94-1751.6413280.5642二期恒載J43-247.51-1417.820416.643二期恒載

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