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中 南 大 學(xué) 畢 業(yè) 設(shè) 計 基本資料 II 中 南 大 學(xué) 畢 業(yè) 設(shè) 計 第一章 基本資料 第一章 基本資料 　　該公路建成后，將與整個重慶市以及相鄰的四川省的公路網(wǎng)相連，形成該地區(qū)的公路主骨架和快速通道，改善該地區(qū)的交通狀況和投資環(huán)境，有力地支援重慶東部落后地區(qū)的工業(yè)建設(shè)，為三峽工程提供交通保障，從而推動三峽庫區(qū)乃至整個重慶市和中國西南地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展。 1.1.1 地質(zhì)條件 本地區(qū)于長江上游，地質(zhì)條件比較好。地質(zhì)條件為：亞粘土，部分分布，厚度3～4m；強風(fēng)化砂巖，全場分布，厚度8～10m；弱風(fēng)化砂巖，全場分布，厚度6～10m；弱風(fēng)化斷層角礫巖，部分分布，厚度3~4m；變質(zhì)砂巖以及弱風(fēng)化片巖，分布至探測深度。 1.1.2 水文條件 根據(jù)水文站多年歷史統(tǒng)計資料進(jìn)行分析計算，該橋橋位處三百年一遇水位為2.80m。測時水位為0.2m，最高通航水位1.92m。該地區(qū)降水量多年平均值為1465.1mm、最大年為2121.7mm、最小年為940.3mm，豐、枯年降水量之比為2.26。其中3～9月的降水量占全年總量的79%，主要降水量為春雨、梅雨和臺風(fēng)雨。而流域的大洪水主要由春雨和臺風(fēng)雨所形成。該地區(qū)的平均蒸發(fā)量為1471.4mm。 1.1.3 氣象條件 本流域?qū)僦衼啛釒Ъ撅L(fēng)氣候，冬夏較長，春秋較短，溫暖濕潤。多年平均氣溫為18.0℃，月平均最高氣溫為34.2℃（七月），月平均最低氣溫為2.4℃（一月），極端最高氣溫為41.5℃（1966年8月6日），極端最低氣溫為-8.2℃（1967年1月16日）。平均水氣壓為17.3hpa，平均相對濕度為76%，平均風(fēng)速為1.3m/s，多年平均最大風(fēng)速為14.0m/s。 1.2 主要設(shè)計技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 1、設(shè)計荷載：公路Ⅰ級 2、橋梁寬度：全橋采用雙向6車道，由兩幅獨立的梁組成，每幅梁寬為：0.5 m（外護欄）+11.25 m（3行車道）+0.5 m（內(nèi)側(cè)護欄），共計12.25m。全橋?qū)?5.5m。 3、坡度：左側(cè)縱坡2.415%，右側(cè)縱坡 2.3561％，橫坡2％ 4、截面形式：變截面箱梁 5、材料： ① 砼： 梁體砼標(biāo)號 C50 封端砼標(biāo)號 C50 墩臺砼標(biāo)號 C30 ② 鋼筋： 縱向預(yù)應(yīng)力鋼筋采用12－7Φ5鋼絞線（極限抗拉強度1860MPa）， 普通鋼筋采用HPB335鋼筋， ③ 錨具： OVM型預(yù)應(yīng)力張拉錨固體系，選用與之配套的YWC型千斤頂。 ④ 支座： 采用GPZ（II）系列盆式橡膠支座， 6、通航要求：Ⅳ級通航要求， 7、設(shè)計洪水頻率：1/100， 8、地震參數(shù)：不考慮地震。 1.3 設(shè)計依據(jù)與內(nèi)容 1.3.1 設(shè)計規(guī)范 1、《公路橋涵設(shè)計規(guī)范》 2、《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（JTG B01-2003） 3、《公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范》（JTG D60-2004） 4、《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范》（JTG D62-2004） 5、其他有關(guān)設(shè)計規(guī)范 1.3.2 設(shè)計內(nèi)容 1、擬定多個橋式方案，完成其橋長確定、主跨結(jié)構(gòu)型式選擇、分孔布置、墩臺型式選擇及施工方案的選擇。各方案可以是懸索橋、斜拉橋、拱橋、連續(xù)體系梁橋和簡支梁橋。結(jié)構(gòu)材料可以是鋼橋，也可以是普通混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋。 2、擬定各方案的上下部結(jié)構(gòu)尺寸。 3、方案比選及評價。 4、擬定施工方案。 5、采用《橋梁博士》程序，完成上、下部結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析，繪制內(nèi)力包絡(luò)圖 6、對主要方案進(jìn)行配束（筋）設(shè)計，并繪制預(yù)應(yīng)力鋼束配置圖。 7、工程數(shù)量統(tǒng)計。 8、完成3000單詞以上與畢業(yè)設(shè)計有關(guān)的外文資料翻譯。 9、編寫畢業(yè)設(shè)計說明書。 1.4 設(shè)計成果 1、設(shè)計說明書（含中、英文摘要）； 2、《橋梁博士》程序輸入、輸出數(shù)據(jù)及圖形； 3、英文翻譯資料； 4、設(shè)計圖紙，包括： A． 第一方案橋梁立面布置圖； B． 第二方案橋梁立面布置圖； C． 連續(xù)剛構(gòu)梁主跨上部結(jié)構(gòu)圖； D． 連續(xù)剛構(gòu)梁預(yù)應(yīng)力筋大樣圖； E． 連續(xù)剛構(gòu)梁預(yù)應(yīng)力束配筋圖； F． 連續(xù)剛構(gòu)梁橋施工步驟圖。 2 中 南 大 學(xué) 畢 業(yè) 設(shè) 計 第二章 橋式方案初步設(shè)計 第二章 橋式方案初步設(shè)計 2.1 方案提出 2.1.1 方案設(shè)計原則 隨著橋梁理論的不斷成熟，在橋梁設(shè)計中要求橋梁經(jīng)濟適用、舒適安全、外形美觀、技術(shù)合理。對建在城市中的橋梁還特別注重美觀大方，即遵循我國橋梁設(shè)計中適用、安全、經(jīng)濟、美觀的基本原則。由此，對于一定的建橋條件，根據(jù)側(cè)重點的不同可能會做出基于基本要求的多種不同設(shè)計方案，只有通過技術(shù)經(jīng)濟等方面的綜合比較才能科學(xué)的得出最合適的設(shè)計方案。 在橋梁設(shè)計中，基本設(shè)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(dāng)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(shè)施的橋梁還應(yīng)結(jié)合各方面的要求，考慮綜合利用。在特定地區(qū)，橋梁還應(yīng)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(yīng)該滿足現(xiàn)有車輛和人群的安全通暢，還應(yīng)滿足今后規(guī)劃年限內(nèi)交通量增長的需要。橋下凈空應(yīng)滿足泄洪、通航或通車等要求。橋梁兩端應(yīng)方便車輛的進(jìn)出，同時便于檢查和維修。建成的橋梁應(yīng)保證使用年限。 3、安全性的要求 橋梁的安全至關(guān)重要，它要求橋梁在運輸、安裝和使用的過程中，應(yīng)當(dāng)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(jù)橋上的交通情況，橋面應(yīng)考慮設(shè)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(yīng)有照明設(shè)備，引橋縱坡不宜過陡，地震區(qū)橋梁應(yīng)該按照抗震要求采取防震措施 。 4、經(jīng)濟性的要求 橋梁方案設(shè)計中，設(shè)計的經(jīng)濟性是首要考慮因素。橋梁設(shè)計應(yīng)遵循因地制宜、就地取材和方便施工的原則，綜合考慮發(fā)展遠(yuǎn)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(xiàn)代橋梁設(shè)計越來越強調(diào)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 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(yīng)該具有優(yōu)美的外形，結(jié)構(gòu)布置簡練，空間比例和諧，與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)。合理的結(jié)構(gòu)布局和輪廓是美觀的重要因素，此外，施工質(zhì)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(shù)。 7、技術(shù)性的要求 橋梁設(shè)計應(yīng)體現(xiàn)現(xiàn)代橋梁建設(shè)的新技術(shù)。積極采用國內(nèi)外的新結(jié)構(gòu)、新材料、新工藝和新設(shè)備，以便于橋梁的建造和架設(shè)、減少勞動強度、加快施工進(jìn)度、提高施工效率、保證工程質(zhì)量和施工安全。 總的來說，橋梁設(shè)計應(yīng)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(jié)構(gòu)造型簡潔、美觀，盡量采用有特色的新結(jié)構(gòu)； 3） 橋型方案要保證受力合理、施工技術(shù)可靠、施工方便、反映新的科技成果。 2.1.2 方案比選任務(wù) 在方案比較中主要有以下三項任務(wù)：一是擬定橋梁圖式，二是編制方案，三是技術(shù)經(jīng)濟比較和最優(yōu)方案的選定。編制設(shè)計方案通常是從橋梁分孔和擬定橋梁圖式開始。對一般的大跨度橋梁，依據(jù)以往的設(shè)計經(jīng)驗，主跨與邊跨的比值有一個范圍，再由此選定可能實現(xiàn)的橋型圖式，鼓勵新式橋式的大膽采用。一般選幾個(通常2~4個)構(gòu)思好、各具優(yōu)點、但一時還難以斷定孰優(yōu)孰差的圖式，作為進(jìn)一步詳細(xì)研究而進(jìn)行比較的方案。對每一圖式可在跨度、高度等方面大致按比例畫在同樣大小的橋址斷面圖上。編制方案中，主要指標(biāo)包括：主要材料（普通鋼筋、預(yù)應(yīng)力鋼筋、混凝土）用量、勞動力數(shù)量、全橋總造價（分上、下部結(jié)構(gòu)列出）、工期、養(yǎng)護費用、運營條件、有無困難工程、特種機具。其目的在于為每個橋式提供全面的技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)，以便相互比較，科學(xué)的從中選定最佳方案。在編制方案中要擬定結(jié)構(gòu)主要尺寸，并計算主要工程量。有了工程量，采取相應(yīng)的材料和勞動力定額以確定單價，從而確定全橋造價。并且在每個方案中繪制出河床斷面及地質(zhì)分層的立面圖和橫斷面圖。 設(shè)計方案的評價和比較要全面考慮上述各項指標(biāo)，綜合分析每一方案的優(yōu)缺點，最后選定一個最佳的推薦方案。按橋梁的設(shè)計原則，造價低、材料省、施工難度小、勞動力少和橋型美觀的方案應(yīng)優(yōu)先采用。但當(dāng)技術(shù)因素或是使用性質(zhì)有特殊要求時就另當(dāng)別論了，因此我們在選擇時還要注重考慮設(shè)計的側(cè)重點。技術(shù)高，造價必然會高，個個因素是相互制約的。所以在比選時必須從任務(wù)書提出的要求以及地形資料和施工條件，找出影響方案的最重要因素，分清主次，進(jìn)行比選。 在方案比選中，除了繪制方案比選圖外，還應(yīng)編寫方案比選說明書。其中應(yīng)闡明編制方案的主要原則，擬定方案的理由，方案比較的綜合評述，對于推薦方案的詳細(xì)說明等。 2.1.3 待選的橋式方案 在對本橋的設(shè)計中，通過對基本設(shè)計資料的分析和以往的設(shè)計經(jīng)驗，初步確定的進(jìn)行比選的兩種橋式為： ① 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋 ② 系桿拱橋 2.2 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋方案的結(jié)構(gòu)設(shè)計 2.2.1 橋式特點 1、根據(jù)以往設(shè)計經(jīng)驗，在40～200m的跨徑范圍內(nèi)，與其它結(jié)構(gòu)體系比較，預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁常成為最佳的橋型方案。 2、預(yù)應(yīng)力混凝土能夠充分發(fā)揮高強材料的受力特性，具有強度高、剛度大以及抗裂性能好等優(yōu)點。 3、連續(xù)梁內(nèi)力的分布均勻、合理，若采用合理邊、中跨比，可顯著改善梁體的受力性能和施工難度。 4、連續(xù)梁具有較高的剛度和較小的變形量，同時，橋垮在橋墩上連續(xù)，變形曲線均勻，行車平順性好，特別有利于高速行車。 5、該結(jié)構(gòu)在車輛運營中具有噪音小、維修工作量小等優(yōu)點。在結(jié)構(gòu)超載時，會發(fā)生內(nèi)力重分布，提高粱部結(jié)構(gòu)的極限承載力。 6、連續(xù)梁施工方法已達(dá)到相當(dāng)成熟的水平，施工難度小、工期短，經(jīng)濟效益明顯。 7、除制動墩外，連續(xù)梁的橋墩及基礎(chǔ)尺寸都可以做得較小。 2.2.2 成橋經(jīng)驗數(shù)據(jù) 表2—1 國內(nèi)預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁橋分析表 橋名 跨組合徑 邊主跨比 梁高 H中 H中/L H支 H支/ H中 珠江三橋 80＋110＋80 0.73 2.7 1 /40.7 5.5 2.04 常德大橋 84.7＋3120＋84.7 0.7 3 1/30.0 6.8 2.27 沙洋漢大橋 62.4＋6111+62.4 0.56 2.5 1/44.4 6 2.4 華北大橋 70+100+70 0.7 3.3 1/30.3 6 1.82 松花江大橋 59+790+59 0.66 3 1/30 5.4 1.8 2.2.3 主橋設(shè)計 一、分孔布置 對于跨河橋，分孔的主要依據(jù)是通航要求、地形和地質(zhì)條件、水文狀況、技術(shù)經(jīng)濟條件和美觀的要求。橋梁的分孔和造價有很大關(guān)系，跨徑越大，孔數(shù)越少，上部結(jié)構(gòu)的總造價就越大，而下部結(jié)構(gòu)的總造價則相對較??；反之，跨徑越小，孔數(shù)越多，上部結(jié)構(gòu)的總造價就越小，而下部結(jié)構(gòu)的總造價就相對較高。從結(jié)構(gòu)受力合理和施工方便角度考慮，對于大跨度連續(xù)梁，中間部分采用等跨布置，而邊跨則應(yīng)該采用不等跨布置。單從受力合理來看，邊、中跨跨徑之比取0.8為宜，單從施工角度考慮，懸臂施工時取0.5為宜。綜合兩方面考慮，邊、中跨跨徑之比常采用0.6～0.7，而當(dāng)邊跨與中跨之比小于0.3時，邊孔橋臺支座要做成拉壓式，以承受負(fù)反力。 本橋橫跨京杭古運河，考慮到通航要求，為一跨過河橋。其跨徑布置為71m+120m+71m。邊孔與中孔跨徑之比為0.59。全橋總長412m。 主橋與引橋連接處設(shè)置12cm的伸縮縫。 圖2-1 連續(xù)梁方案分孔布置示意圖（單位：cm） 二、截面類型 1、等高粱與變高粱 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋可分為等高度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋和變高度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋。 等高度連續(xù)梁一般使用情況如下： ① 跨徑一般為40～60m（國外也有達(dá)到80m跨徑者）,構(gòu)造簡單，施工快捷的連續(xù)梁。橋的立面布置在頂推法施工時以等跨徑為宜，從受力分析，最好采用邊跨跨度小于中跨跨度的不等跨布置，邊跨與中跨之比取0.4～0.8，等截面梁的高跨比一般為1/18～1/20。 ② 適應(yīng)于滿堂支架施工、移動模架逐孔施工及頂推施工等。 ③ 可以通過在支點處加厚腹板厚度、底板厚度等方法在使結(jié)構(gòu)與受力相協(xié)調(diào)。 變高度梁主要適用于大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋，主要特點有： ① 變高度梁能更好地符合梁的內(nèi)力分布規(guī)律，從絕對值看，一般情況下，支點的負(fù)彎矩大于跨中的正彎矩，結(jié)構(gòu)的抗彎剛度與彎矩分布規(guī)律基本協(xié)調(diào)。 ② 大跨度橋梁一般采用懸臂施工法，變高度梁與施工狀態(tài)的內(nèi)力吻合，且施工內(nèi)力與成橋結(jié)構(gòu)內(nèi)力也基本吻合，預(yù)應(yīng)力筋的作用效益高。 ③ 變高度梁線形美觀，外型和諧，增大了橋下凈空，有利于橋下通航和降低橋頭引線標(biāo)高。 變高度梁的梁底立面線形一般采用圓弧線或二次拋物線，二次曲線的變化規(guī)律與連續(xù)梁的彎矩變化規(guī)律基本相近。個別橋梁也有采用折線變化的。除外形高度變化外，為滿足梁內(nèi)各截面抗壓和抗剪的受力要求，底板和腹板往往采用變厚度。頂板一般采用等厚度。 本橋設(shè)計中主橋選用變高度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁。梁底立面曲線選用拋物線形，底板和腹板采用變厚度。頂板采用等厚度。 2、截面類型 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋的截面形式很多，一般應(yīng)根據(jù)橋梁的跨徑、寬度、梁高、支撐形式、總體布置和施工方法等方面綜合確定。合理地選擇主梁的截面形式對減輕橋梁自重、節(jié)約材料、簡化施工和改善截面的受力性能是十分重要的。目前預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁橋橫截面形式主要有板式、肋梁式和箱形截面，其中，板式、肋梁式截面構(gòu)造簡單、施工方便，但受力性能比較差。箱形截面是連續(xù)梁體系中最常用的截面形式，相比于板式、肋式截面，有如下特點： ① 頂?shù)撞慷季哂休^大的承壓面積，能有效地抵抗正、負(fù)彎矩，抗彎剛度大。 ② 采用閉口截面，抗扭剛度大。 ③ 布置縱向鋼筋的空間位置多，范圍大，方便布筋。 ④ 外形簡潔、美觀。 ⑤ 箱梁的施工工藝相對復(fù)雜一些，不過施工方法已經(jīng)比較成熟。 本橋橋?qū)挒?5.5m，分兩幅，每幅橋面凈寬寬度為12.25m，兩幅梁間距為1m。本設(shè)計中，兩幅梁結(jié)構(gòu)尺寸完全一致，均選用單箱單室的箱形截面，因此只設(shè)計其中一幅。 三、結(jié)構(gòu)尺寸 1、梁高 頂板厚 底板厚 變高度連續(xù)梁橋的梁高與最大跨徑之比，在跨中截面一般為1/30～1/50，支點截面可選用1/16～1/25。本橋設(shè)計中，支點梁高6.0m，為主跨的1/20，跨中梁高為2.4，為支點梁高的1/2 。 對于懸臂法施工的變高度連續(xù)梁橋，箱梁底板厚度隨負(fù)彎矩的增大而逐漸加厚至根部，根部底板厚度一般為根部梁高的1/10～1/12，以符合施工和運營階段的受壓要求，并在破壞階段使中性軸盡量保持在底板以內(nèi)。底板沿縱向的厚度變化規(guī)律與底板線形一致。跨中底板受力上不控制設(shè)計，但要滿足板內(nèi)配置預(yù)應(yīng)力鋼筋與普通鋼筋的要求。構(gòu)造上要求底板厚度一般為200～300㎜。在本設(shè)計中支座處的底板厚為80cm，跨中處底板厚為30cm，在支座與跨中間按拋物線形變化，坐標(biāo)系建在跨中直線與拋物線交接處，則梁高和梁底曲線形的拋物線方程為（方程中x的單位是m）： 底板下底緣線：， 底板上底緣線：。 在確定箱形截面頂板厚度時一般考慮兩個因素：滿足橋面橫向彎矩的要求；滿足布置縱向預(yù)應(yīng)力鋼筋的要求。在配筋的混凝土橋面板中，頂板的厚度與腹板間距可參考下表： 表2-2 腹板和頂板參考尺寸 腹板間距（m） 3.0 4.5 7.0 10 頂板厚度（㎜） 180 200 250 300 本設(shè)計頂板厚度取30mm，全橋等厚。 2、懸臂板長度 腹板厚 箱梁截面頂板兩側(cè)挑出的懸臂板（翼板）長度也是調(diào)節(jié)頂板內(nèi)彎矩的重要參數(shù)，懸臂板沿橫向常為變厚，其端部一般按最小構(gòu)造要求取值。無橫向預(yù)應(yīng)力時，懸臂長度不宜過大，一般在1.4～2.5m之間，當(dāng)配置橫向預(yù)應(yīng)力筋時，懸臂板應(yīng)盡量外伸。本設(shè)計中懸臂板長度取為2.5m。 腹板的厚度由受力和構(gòu)造兩個方面綜合控制。在受力方面，箱梁腹板必須滿足截面面剪力、主拉應(yīng)力和穩(wěn)定性的最小厚度要求。當(dāng)腹板內(nèi)有預(yù)應(yīng)力時，還應(yīng)滿足局部應(yīng)力的要求。在預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁橋中，彎束對荷載剪力的抵消使梁內(nèi)剪應(yīng)力和主拉應(yīng)力較小；在變高度連續(xù)梁橋中截面高度的變化也可減小主應(yīng)力值。因此，除受力因素外，考慮預(yù)應(yīng)力鋼筋布置及混凝土澆注后的箱梁腹板構(gòu)造要求一般為：腹板內(nèi)無預(yù)應(yīng)力束管道布置時可采用250㎜；腹板內(nèi)有預(yù)應(yīng)力管道布置時可采用250㎜+管道直徑；腹板內(nèi)有預(yù)應(yīng)力束錨固時采用350㎜。根據(jù)剪力的分布規(guī)律，腹板宜采用變厚度形式。在大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁中，腹板寬度宜從跨中向支點逐漸加寬，但考慮到施工方便，腹板的變化應(yīng)盡量簡潔。支點厚度一般采用300～600㎜，也有達(dá)到1m左右者。本設(shè)計中，腹板厚度在跨中處各處寬均為350mm，在支座處兩側(cè)寬度為600mm，中間腹板寬度為350mm。 箱梁截面尺寸如下圖所示： 圖2-2 連續(xù)梁跨中截面尺寸圖（單位：cm） 圖2-3 連續(xù)梁支座處截面尺寸圖（單位：cm） 四、下部結(jié)構(gòu)設(shè)計 橋墩、橋臺和基礎(chǔ)統(tǒng)稱為下部結(jié)構(gòu)，它們的主要作用是支承上部結(jié)構(gòu)并將上部結(jié)構(gòu)傳來的荷載及本身自重傳遞到基礎(chǔ)。 1、墩臺設(shè)計 橋墩形式的采用，取決于橋上線路或道路條件、橋下水流速度、墩位處水深、水流方向與橋梁中軸線的家教、通航及橋下漂流物、基地土壤承載力、兩部結(jié)構(gòu)及施工方法等。橋墩一般可以分為，重力式橋墩、空心橋墩、柱式橋墩、輕型橋墩和拼裝式橋墩。 (a) 重力式橋墩 重力式實體橋墩主要依靠自身重力來平衡外力保證橋墩的穩(wěn)定，適用于地基良好或橋下有通航、流冰等漂流物的大、中、小橋梁。重力式實體橋墩一般用混凝土或片石混凝土砌筑，截面尺寸及體積較大，其自重和阻水面積也較大，外形粗壯，很少應(yīng)用于城市橋梁。重力式實體橋墩按截面形狀分為矩形橋墩、圓形橋墩和圓端形橋墩。 1） 矩形橋墩 矩形橋墩截面為矩形，具有圬工較省、模板簡單、施工簡便的優(yōu)點，但對水流的阻力特別大，并促使水流紊亂而招致橋墩周圍發(fā)生較大的局部沖刷，所以矩形橋墩一般適用于無水、靜水或靠近岸邊水流流速較小處。山區(qū)鐵路或公路的跨谷橋及其他旱橋常采用矩形橋墩。 2） 圓形橋墩 圓形橋墩截面為圓形，不受水流與橋梁軸線斜交角度的限制。當(dāng)水流流向不穩(wěn)定或水流與橋梁法線斜交角度大于15時應(yīng)采用圓形橋墩，由于圓形橋墩的各個方向的尺寸相同，不能根據(jù)橋墩縱、橫向受力及使用要求不同的特特點采用不同的尺寸，增大了橋墩的阻水面積，故對于斜交角小于15時及橫向?qū)挾容^大的橋墩不宜采用。同時，因為截面為圓形，不宜用石料砌筑。 3） 圓端形橋墩 圓端形橋墩截面中間為矩形，兩端各加一個半圓，能使水流順暢地通過橋孔，與矩形橋墩相比，它可減少水流對橋墩周圍河床的局部沖刷和水流壓力，一般用于斜交角小于15時的水中橋墩。它是公路和鐵路橋梁上常采用的重力式實體橋墩。 （b） 空心橋墩 位于山區(qū)的橋梁往往橋長且谷深而需要建造高橋墩，如果采用重力式實體橋墩，則墩身圬工量驚人、墩身的自重大而相應(yīng)要求地基有較高的承載能力、地震時有較大的慣性力。此時，設(shè)計中一般采用空心墩。根據(jù)方案比較及實橋?qū)Ρ?，混凝土空心墩比實體墩可節(jié)省20%～30%的圬工，鋼筋混凝土空心橋墩可節(jié)省圬工50%左右。 空心橋墩的截面形式一般有下列幾種：圓形空心、雙圓孔空心、園端形空心、園端形中間設(shè)縱隔板空心、矩形空心、矩形中間設(shè)隔板（雙矩形）空心。墩身的立面形式一般有直坡式、臺階式和斜坡式。 空心墩墩壁較薄，在有船、筏和漂流物或受冰壓力的河流上，一般不宜采用，以防撞擊和磨損墩壁而招致破壞。但根據(jù)河流的具體情況，采取下部實體墩身等措施，通過技術(shù)經(jīng)濟比較后，仍可采用空心墩。 圓形空心截面受力性能最好，一般情況下可不設(shè)隔板，施工最為方便，設(shè)計高墩時可優(yōu)先考慮采用這種截面形式。當(dāng)構(gòu)造需要橋墩的橫向尺寸很寬，或橫向水平力較大時，如梁寬度大，雙線鐵路、公路、彎道橋或架梁需要墩頂較寬等情況時，可考慮采用圓端形或矩形帶縱隔板的空心墩。當(dāng)墩身不很高，平面兩向?qū)挾缺戎挡惶髸r，可采用不帶縱隔板的形式。另外，方形與圓形相比，方形溫度應(yīng)力較大。使用滑動鋼模板施工時，園端形比矩形方便。 關(guān)于橋墩的立面形式，臺階式空心橋墩構(gòu)造復(fù)雜，施工十分不便，截面突變處應(yīng)力集中，現(xiàn)已不采用這種形式。直坡式空心橋墩只用于墩身不高或某些特殊需要的橋梁上。而斜坡式空心墩普遍適用于各種條件的橋墩，受力合理，施工方便。墩身坡率較陡（45：1以上），便于滑動鋼模施工。 （c）柱式橋墩 柱式橋墩是目前公路橋梁、橋?qū)捿^大的城市橋梁和立交橋及中小跨度鐵路旱橋中廣泛采用的橋墩形式。這種橋墩既可減輕墩身重量、節(jié)省圬工材料，又比較美觀、結(jié)構(gòu)輕巧，橋下通視情況較好。柱式橋墩的形式主要有單柱式、多柱式、啞鈴式以及混合式四種。柱身截面大多為圓形和矩形。 單柱式橋墩適用于水流與橋軸線斜交角大于15的橋梁，或河流急彎、水流流向不固定的橋梁。在水流與橋軸線斜交角小于15的橋梁或僅有小的漂流物或輕微的流冰的河流中，可采用雙柱或多柱式橋墩。在有較多的漂流物或較嚴(yán)重的流冰河流上，當(dāng)漂流物卡在兩柱中間可能使橋梁發(fā)生危險，可在雙柱間加做40～60cm厚的隔墻，成為啞鈴式橋墩。當(dāng)墩身較高時，也可把高水位以下的墩身部分做成實體，以上部分做成雙柱的混合式橋墩，這樣，既減少了水上部分的圬工體積，也保證了抵抗漂流物的能力。 （d）輕型橋墩 輕型橋墩截面形式大多為薄壁矩形或薄壁園端形實體截面，適用于小跨度、低墩以及三孔以下（全橋長大于20m）的公路橋梁。輕型橋墩不像重力式橋墩那樣要滿足獨立的穩(wěn)定性要求，因而可減少圬工材料，獲得較好的經(jīng)濟效益。 輕型橋墩的其他形式有多種，如V形、X形、Y形、倒梯形等形式，一般由鋼筋混凝土或預(yù)應(yīng)力混凝土建成，可以適應(yīng)具有特殊要求的城市、旅游風(fēng)景區(qū)。但該類型輕型橋墩結(jié)構(gòu)構(gòu)造比較復(fù)雜、施工比較麻煩、造價也高。 在地質(zhì)不良的地段、路基穩(wěn)定不能保證時，不宜采用輕型橋墩。 （e）拼裝式橋墩 拼裝式橋墩又稱為裝配式橋墩，前述的柱式橋墩及輕型橋墩采用部分構(gòu)件現(xiàn)澆，部分構(gòu)件預(yù)制，現(xiàn)場組拼而成橋墩時，即為拼裝式橋墩。采用拼裝式橋墩可提高施工質(zhì)量、縮短施工周期、減輕勞動強度，使橋梁建設(shè)向結(jié)構(gòu)輕型化、制造工廠化及施工機械化發(fā)展。 拼裝式橋墩適用于交通較為方便、同類橋墩數(shù)量多的長大干線中的中小跨度橋梁工點。但使用該類橋墩時應(yīng)采用輕巧的結(jié)構(gòu)型式和簡單可靠的裝配方法。應(yīng)注意提高構(gòu)件的強度和精度以保證整個結(jié)構(gòu)的正常使用。 該橋為公路橋，且橋墩較矮，只有8m左右，因此，空心墩、輕型墩和拼裝式墩都不合適。 主橋與引橋的過渡墩相對于主橋墩荷載較小，采用柱式橋墩。每幅橋梁采用兩個矩形柱式墩，結(jié)構(gòu)尺寸為220160cm，采用臺階式蓋梁，蓋梁的高度在主橋和引橋處分別為160cm和200m。 引橋橋墩采用柱式橋墩。每幅橋梁采用兩個矩形柱式墩，結(jié)構(gòu)尺寸為13080cm，蓋梁高度為130cm。 橋臺為耳墻式橋臺。 2、基礎(chǔ)設(shè)計： 本橋址處河床上覆蓋土為淤泥質(zhì)粘土和亞粘土，地基承載力很低，因此本設(shè)計中，所有的橋墩均采用鉆孔灌注樁基礎(chǔ)、低承臺。主橋墩選用32樁徑為150cm的樁基，高200cm的承臺；引橋選用22樁徑為120的樁基，高150的承臺。 2.2.5 基本材料的選用 一、 鋼筋 預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁用的鋼材就其使用狀況可分為非預(yù)應(yīng)力鋼材和預(yù)應(yīng)力鋼材兩大類。對于鋼筋的使用，規(guī)范中有明確的規(guī)定，按照《橋規(guī)》第3.2.1條規(guī)定： 1、鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件中的普通鋼筋宜選用熱軋R235、HPB335、HPB400及KL400鋼筋，預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件中的普通鋼筋宜選用其中的帶肋鋼筋；按構(gòu)造要求配置的鋼筋網(wǎng)可采用冷軋帶肋鋼筋。 2、預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件中的預(yù)應(yīng)力鋼筋應(yīng)選用鋼絞線、鋼絲；中、小型構(gòu)件或豎、橫向預(yù)應(yīng)力鋼筋，也可選用精軋螺紋鋼筋。在本設(shè)計中，縱向預(yù)應(yīng)力鋼筋采用7φ5的低松弛鋼絞線，無橫向預(yù)應(yīng)力鋼筋，其標(biāo)準(zhǔn)強度=1860MPa，張拉控制應(yīng)力=0.75 =1395MPa，兩端“雙控”張拉，張拉時混凝土強度要達(dá)到80%的設(shè)計強度，普通鋼筋采用HPB335鋼筋。 二、混凝土 混凝土的強度等級是混凝土強度的主要標(biāo)志。選用合適的混凝土強度等級除根據(jù)結(jié)構(gòu)構(gòu)造特征外，還需與鋼材的級別相適應(yīng)，由于預(yù)應(yīng)力鋼材的強度均較高，所以規(guī)范規(guī)定預(yù)應(yīng)力構(gòu)件中混凝土強度等級不得低于C40。C50及以上強度等級的混凝土為高強混凝土，這些混凝土可用常規(guī)水泥、砂石料和常規(guī)工藝配制，具有高強、早強、工作度良好、變形小、抗?jié)B抗腐蝕性能優(yōu)良等特點。能大幅度提高結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載能力，減小尺寸和自重，加快施工進(jìn)度，可獲重大經(jīng)濟效益。基于以上因素的考慮，本設(shè)計中，上部結(jié)構(gòu)為預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，采用的混凝土強度等級為C50，下部結(jié)構(gòu)為普通混凝土結(jié)構(gòu)，采用混凝土強度等級為C30。 三、預(yù)應(yīng)力錨固體系 預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)設(shè)計的關(guān)鍵是如何保證混凝土內(nèi)部必須具有永久存在的預(yù)應(yīng)力。后張法構(gòu)件在制作時都是通過采用可靠的錨夾具使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力。規(guī)范中對預(yù)應(yīng)力錨具的要求是：具有可靠的錨固性能、足夠的承載能力和良好的適用性，能保證充分發(fā)揮預(yù)應(yīng)力筋的強度，安全地實現(xiàn)預(yù)應(yīng)力張拉作業(yè)，且與預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁梁橋施工工藝相適應(yīng)。同時，預(yù)應(yīng)力筋錨具應(yīng)滿足分級張拉、補張拉以及放松預(yù)應(yīng)力的要求，對于后張法結(jié)構(gòu)，錨具或其附件上宜設(shè)置壓漿孔或排氣孔，壓漿孔應(yīng)有足夠的截面面積，以保證漿液的通暢。 經(jīng)過對國內(nèi)常用錨具的對比，OVM型錨固體系具有良好的自錨性能，無需頂壓，適用于本設(shè)計中采用的鋼絞線。本設(shè)計中，縱向預(yù)應(yīng)力選用的錨具為：OVM13—15圓錨，其錨墊板尺寸為270270220㎜，波紋管的直徑為100㎜。 2.2.6 施工方法的選擇 一、施工方法的選定 在考慮橋梁設(shè)計方案時，要充分考慮到施工的可能性、經(jīng)濟性和合理性，同時在設(shè)計中也要計算施工各階段的強度、變形和穩(wěn)定性，橋梁的設(shè)計要同時滿足施工階段和運營階段的各項要求。設(shè)計與施工時不能也無法截然分開的，結(jié)構(gòu)設(shè)計必須考慮施工的方法、施工內(nèi)力與變形，而施工方法的選擇應(yīng)符合設(shè)計的要求。 我國建造的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋的施工方法很多，常用的施工方法有：支架就地澆注法、懸臂施工法、移動模架逐孔施工法和頂推施工法等。選擇確定橋梁的施工方法，需要充分考慮橋位的地形、環(huán)境、安裝方法的安全性和經(jīng)濟性、施工速度等，同時要考慮橋梁的類型、跨徑、施工的技術(shù)水平、機具設(shè)備條件等。總體來說，施工方法的選擇可依據(jù)下列條件綜合考慮： ① 使用條件：橋梁類型、使用跨徑、墩高、橋下空間限制、平面場地限制、橋墩形狀等。 ② 施工條件：工期要求、起重能力和機具設(shè)備要求、架設(shè)時是否封閉交通、架設(shè)時所需的臨時設(shè)備、材料可供情況等 ③ 自然環(huán)境條件：山區(qū)或平原、地質(zhì)條件及軟弱層狀況、對河道的影響、運輸線路的限制等。 ④ 社會環(huán)境影響：公害、景觀、污染、架設(shè)孔下的障礙、道路交通的限制、公共道路的使用以及建筑界限等。 綜合考慮以上各種因素，本設(shè)計中采用懸臂施工法。懸臂施工法是以橋墩為中心向兩岸對稱地、逐節(jié)懸臂接長的施工方法。該施工方法的主要特點如下： ① 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁采用懸臂施工時需要進(jìn)行體系轉(zhuǎn)換，即在懸臂施工時，梁墩采取臨時固結(jié)，結(jié)構(gòu)為T形剛構(gòu)，合攏前，撤銷梁墩臨時固結(jié)，結(jié)構(gòu)呈懸臂梁受力狀態(tài)，待結(jié)構(gòu)合攏后形成連續(xù)梁體系。設(shè)計時，應(yīng)對每種狀態(tài)進(jìn)行配束驗算。 ② 橋垮間不需要搭設(shè)支架，施工不影響橋下通航或行車。 ③ 多孔橋垮結(jié)構(gòu)可以同時施工，加快施工進(jìn)度。 ④ 懸臂施工法充分利用預(yù)應(yīng)力混凝土承受負(fù)彎矩能力強的特點，將跨中負(fù)彎矩轉(zhuǎn)移為支點負(fù)彎矩，使橋梁跨越能力提高，并適合變截面橋梁的施工。 ⑤ 懸臂施工用的懸拼吊機或掛藍(lán)設(shè)備可重復(fù)使用，施工費用較省。 懸臂施工法主要有懸臂澆注法和懸臂拼裝法兩種，懸臂澆筑法利用移動式掛籃作為主要施工設(shè)備，以橋墩為中心，對稱向兩岸利用掛籃逐段澆筑梁段混凝土，待混凝土達(dá)到要求強度后，張拉預(yù)應(yīng)力束，移動掛籃，進(jìn)行下一階段的施工。懸臂拼裝法則利用移動式懸拼吊機將預(yù)制梁段起吊至橋位，然后采用環(huán)氧樹脂及張拉預(yù)應(yīng)力使其連接位整體，在吊裝下一預(yù)制梁段，直至全橋合攏。通過對施工進(jìn)度、結(jié)構(gòu)整體性、施工變形控制、施工適應(yīng)性和起重能力要求等方面的對比，我們發(fā)現(xiàn)，懸臂澆筑法具有結(jié)構(gòu)整體性好、施工變形宜控制、不受橋下地形限制、起重能力要求低等特點，優(yōu)越性明顯，因此本橋采用懸臂澆筑法施工。 懸臂澆筑法的主要施工機具是掛籃。掛藍(lán)是有一個能沿著軌道行走的活動腳手架，掛籃懸掛在已經(jīng)張拉錨固的兩端上，懸臂澆筑時，箱梁梁段的模板安裝、鋼筋綁扎、管道安裝、混凝土澆筑、預(yù)應(yīng)力張拉、壓漿等工作均在掛籃上進(jìn)行。當(dāng)一個梁段施工結(jié)束后，掛籃解除后錨，移向下一階段施工。因此，掛籃既是空間的施工設(shè)備，又是預(yù)應(yīng)力筋張拉前的承重結(jié)構(gòu)。掛籃主要有梁式掛籃、斜拉式掛籃和組合式斜拉式掛籃。掛籃通常由底模板、懸吊系統(tǒng)、承重結(jié)構(gòu)、行走系統(tǒng)、錨固系統(tǒng)、平衡重和工作平臺幾部分組成。承重結(jié)構(gòu)是掛籃的主要受力構(gòu)件，可以采用鋼板梁、大號型鋼、萬能桿件或貝雷梁拼裝的桁架或斜拉體系等，它承受施工過程中新澆節(jié)段混凝土的重量并通過錨固系統(tǒng)將荷載傳遞到己施工完成的梁段上，當(dāng)后支座的錨固能力不夠，并考慮行走的穩(wěn)定性時，常采用在尾端壓重的措施。本橋采用斜拉式掛籃。 綜上論述，本橋設(shè)計中采用斜拉式掛籃懸臂澆筑施工法進(jìn)行施工。 二、施工流程 用掛籃逐段懸拼澆筑施工的主要工藝程序為：灌注0號段，拼裝掛籃，灌注1號段，掛籃的前移、調(diào)整、錨固，灌注下一段梁，依次類推完成懸臂灌注，掛籃拆除，跨中（邊跨）合攏。以下對施工程序進(jìn)行敘述： ① 0號段位于橋墩的上方，灌注0號段相當(dāng)于給掛籃提供一個安裝場地。0號段的長度以兩個掛籃的長度而定，一般為8～12m，本橋設(shè)計中采用10m。0號段一般需要在橋墩兩側(cè)設(shè)托架或支架進(jìn)行施工，并且在施工過程中設(shè)置臨時梁墩固結(jié)，防止施工過程中的不平衡彎矩使梁體傾覆。 ② 掛籃運至工地時，應(yīng)在試拼臺上試拼，以發(fā)現(xiàn)由于制作不精細(xì)及運輸中發(fā)生變形造成的問題，保證正是安裝時的順利及工程進(jìn)度。試拼通過后，在0號塊上進(jìn)行掛籃的拼裝工作，同一個橋墩上的兩個掛籃要同時拼裝。 ③ 箱梁各梁段在灌注前，必須嚴(yán)格檢查掛籃中線，掛籃底模標(biāo)高；三向預(yù)應(yīng)力管道位置；鋼筋、錨頭及其他預(yù)埋件的位置?；炷恋墓嘧⒁藦膾旎@前段開始，以使掛籃的微小變形大部分實現(xiàn)，從而避免新舊混凝土間產(chǎn)生裂縫?；炷凉嘧⑼瓿珊螅⒓从猛灼鳈z查管道，以防止堵管現(xiàn)象的發(fā)生。 ④ 合攏段的施工是懸臂施工的關(guān)鍵。在合攏段的施工過程中，應(yīng)通過某些措施降低晝夜溫度變化，新澆筑混凝土的早期收縮、水化熱影響，己完成結(jié)構(gòu)混凝土的收縮、徐變影響，結(jié)構(gòu)體系的轉(zhuǎn)換以及施工荷載等因素的影響。 本橋0號段的施工周期為28天，其余均采用7天?；炷恋氖┕こ绦蛑饕腥N：逐跨連續(xù)懸臂施工法、T構(gòu)—單懸臂梁—連續(xù)梁施工法、T構(gòu)—雙懸臂梁—連續(xù)梁施工法。三種施工方法的特點分別為： ① 逐跨連續(xù)懸臂施工法施工從一端向另一端逐跨進(jìn)行，逐跨經(jīng)歷了懸臂施工階段，施工過程中進(jìn)行了體系轉(zhuǎn)換。該法每完成一個新的懸臂并在跨中合攏后，結(jié)構(gòu)的剛度、穩(wěn)定性不斷增加，所以該法適用多跨連續(xù)梁及大跨長橋的施工。 ② T構(gòu)—單懸臂梁—連續(xù)梁施工法施工時可以采用幾個合攏段同時施工，以加快施工進(jìn)度。適用于3～5跨的連續(xù)梁施工。 ③ T構(gòu)—雙懸臂梁—連續(xù)梁施工法施工時，當(dāng)結(jié)構(gòu)呈雙懸臂狀態(tài)時，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較差，所以一般用于跨度較小的橋梁。 通過對以上三種施工程序的對比，本橋設(shè)計中采用T構(gòu)—單懸臂梁—連續(xù)梁施工法進(jìn)行施工，其施工程序為： 第一步：首先從中跨的13、14號墩同時開始進(jìn)行懸臂施工。 第二步：兩岸邊跨同時合攏，13、14號墩處的臨時固結(jié)釋放，形成單懸臂梁。 第三步：13、14號墩跨中段進(jìn)行合攏，形成三跨連續(xù)梁。 斜拉式掛藍(lán)懸臂澆筑法施工的流程圖如下： 圖2-5 懸臂施工法的流程圖 三、注意事項 1、掛藍(lán)懸澆過程中難免要出現(xiàn)不平衡彎矩，為此，需采取0號段和橋墩間臨時固結(jié)或支承措施來保證手工過程中結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定可靠。目前常用的臨時固結(jié)措施或支承措施有以下幾種： ① 將0號梁段與橋墩鋼筋或預(yù)應(yīng)力鋼筋臨時固結(jié)，待需要解除固結(jié)時切斷鋼筋。 ② 在橋墩一側(cè)或兩側(cè)加臨時支承或支墩。 ③ 將0號段臨時支承設(shè)于扇形或門式托架的兩側(cè)。 ④ 臨時支承可用硫磺水泥砂漿塊，砂筒或混凝土等卸落設(shè)備，以使體系轉(zhuǎn)換時，較方便地撤除臨時支承。 臨時梁墩固結(jié)要考慮兩側(cè)對稱，施工時有一個梁段超前的不平衡力矩，應(yīng)檢算其穩(wěn)定性，穩(wěn)定系數(shù)不小于1.5。 需要指出的是，隨懸臂施工進(jìn)行，如果遇到單孔合攏并張拉錨固預(yù)應(yīng)力筋后，應(yīng)立即拆除上述臨時措施。 2、合攏段施工時應(yīng)該采取的措施。 ① 合攏段長度選擇。合攏段的長度在滿足施工操作要求的前提下，應(yīng)盡量縮短，這樣在構(gòu)造處理上比較方便，一般取值1.5～2m，本橋設(shè)計中采用均采用2m。 ② 合攏溫度選擇。一般宜在低溫合攏，遇夏季應(yīng)在晚上合攏，并用草袋等覆蓋，并加強接頭混凝土的養(yǎng)護，使混凝土早期硬結(jié)過程處于升溫受壓狀態(tài)。 ③ 合攏段混凝土的選擇?；炷林幸思尤雺A水劑、早強劑，以便早達(dá)到設(shè)計要求強度，及時張拉預(yù)應(yīng)力束，防止合攏段混凝土出現(xiàn)裂縫。 ④ 合攏段采用臨時鎖定措施，采用勁性型鋼或預(yù)制的混凝土柱安裝在合攏段的上下部作支承，然后張拉部分預(yù)應(yīng)力筋，待合攏段混凝土達(dá)到要求強度后，張拉其余預(yù)應(yīng)力筋，最后拆除臨時鎖定裝置。 ⑤為保證合攏段施工時混凝土始終處于穩(wěn)定狀態(tài)，在澆筑之前各懸臂端應(yīng)附加與混凝土質(zhì)量相等的配重（壓重），加配重要以橋軸線對稱加載，按澆筑重量分級卸載。 3、基本數(shù)據(jù) 本橋施工段（0號段除外）的最大控制重量為85t，掛籃設(shè)計承重120t，掛籃重量取承重的1/3，為40t。按現(xiàn)在的施工水平，梁體中每個梁段長度一般不應(yīng)該大于4m，節(jié)段過長，將增加混凝土自重及掛籃結(jié)構(gòu)重力；節(jié)段過短則會影響施工進(jìn)度，增加施工費用。在本設(shè)計中1-4號節(jié)段長度為3.5m，其余節(jié)段長度為4m。 四、懸臂澆筑施工法小結(jié) 采用掛藍(lán)懸臂澆注施工法進(jìn)行施工不需要大量施工支架和大型臨時設(shè)備，不占用很大的預(yù)制場地。逐段現(xiàn)澆，易于調(diào)整和控制梁段的位置，且整體性好。不影響橋下通航、通車，不受季節(jié)、洪水影響，不受跨數(shù)限制。各段施工屬嚴(yán)密的重復(fù)作業(yè)，需要施工人員少，工作效率高。橋梁施工受力狀態(tài)與運營受力狀態(tài)基本相近，與頂推法相比，不因施工而增加過多的材料。但懸臂施工法中梁體部分不能與墩柱平行施工，施工周期較長，而且懸臂澆筑的混凝土加載齡期短，混凝土收縮和徐變影響較大。體系轉(zhuǎn)換次數(shù)較多，施工線形及合攏技術(shù)要求較高。 2.3 系桿拱橋方案的結(jié)構(gòu)設(shè)計 2.3.1 橋式特點 系桿拱橋是拱橋的一種特殊形式。拱端的水平推力用拉桿承受，使拱端支座不產(chǎn)生水平推力。拱與弦間用兩端鉸接的豎直桿聯(lián)結(jié)而成。亦可用斜桿來代替直桿成為尼而森體系。這種拱橋內(nèi)部為超靜定體系，外部則為靜定，因此對墩臺不均勻沉降無影響。 2.3.2 成橋經(jīng)驗數(shù)據(jù) 表 2-3 系桿拱橋成橋資料表 橋名 跨徑 矢跨比 拱軸系數(shù) 結(jié)構(gòu)型式 四川旺倉東河 115 1/6 1.543 下承式系桿拱 廣州丫髻沙 344 1/4.5 2 中承桁肋系桿拱 廣東南海佛陳 113 1/5 1.167 下承式系桿拱 廣東南海三山西 200 1/4.5 1.3 中承桁肋系桿拱 峨邊縣大渡河 140 1/5 1.352 下承式系桿拱 成都青龍場立交 132 1/5.5 1.543 下承式系桿拱 2.3.3 主橋設(shè)計 一、橋型布置 1、根據(jù)橋址處兩岸附近地形情況，初步設(shè)計階段選定的橋位綜合而言相對合理，因此施工圖設(shè)計階段維持原橋位不變，但對橋軸線做適當(dāng)偏轉(zhuǎn)。 2、調(diào)低起拱線標(biāo)高并同時調(diào)高橋臺處橋面設(shè)計標(biāo)高。 二、主拱肋 根據(jù)平面桿系有限元程序靜力計算結(jié)果和空間靜、動力計算結(jié)果，對主拱肋的弦桿及腹桿結(jié)構(gòu)與構(gòu)造形式做了改進(jìn)，主拱肋弦桿鋼管外徑由初步設(shè)計的 ф800mm 改為ф850mm，上弦桿及下弦桿中間段壁厚同初步設(shè)計一樣，仍為12mm，下弦桿拱腳段局部加厚由初步設(shè)計的t=14mm改為t=20mm，增設(shè)一段t=14mm的過渡段。腹桿鋼管由初步設(shè)計的ф400x10mm改為ф529x10mm。對腹桿的布置進(jìn)行了調(diào)整，保持初步設(shè)計布置的直腹桿（與弦桿正交），將各半拱相鄰節(jié)間雙向斜置的斜腹桿（與弦桿斜交）改為單方向斜置，同時改單管為雙管。經(jīng)深化設(shè)計后的拱肋主要參數(shù)為： 1、懸鏈線拱軸，拱軸系數(shù)： m=1.167 2、矢跨比為： 1/5.27，凈跨徑為： 290m；凈矢高： 55m 3、拱肋上、下弦桿鋼管中距： 5200mm 4、拱肋內(nèi)、、外桁片中距： 2550mm 三、橫撐 由于本橋?qū)挾认鄬τ诳鐝捷^窄，因此拱肋的橫向穩(wěn)定問題較為突出，合理的拱肋間橫撐結(jié)構(gòu)構(gòu)造及布置間距，在對拱肋的橫向穩(wěn)定性起到有力地保證同時，又可盡量減少因橫撐過密地設(shè)置而影響橋梁的美觀。因此，根據(jù)空間動、靜力分析計算結(jié)果，暫在橋道系以上，肋間共布置十三道雙“K”字型鋼管風(fēng)撐。拱頂設(shè)置一道，其余六對由拱頂對稱布置，水平設(shè)置間距20m一道(拱頂附近間距25m)。將根據(jù)施工過程中的需要，考慮設(shè)置施工臨時橫撐和對上述十三道永久風(fēng)撐在拱肋穩(wěn)定系數(shù)降低不多的前提下，進(jìn)一步優(yōu)化。 四、吊桿及吊桿錨頭 本次施工圖設(shè)計在初步設(shè)計選定的熱擠PE護套防護的鍍鋅高強鋼絲配冷鑄鐓頭錨的吊桿體系基礎(chǔ)上，又進(jìn)一步優(yōu)選，改Ф5高強鋼絲為Ф7高強鋼絲，選用PES（C）7-055吊桿配PESM7-055冷鑄鐓頭錨的吊桿體系，使吊桿抗應(yīng)力腐蝕的能力提高，同時考慮了長期運營過程中，吊桿的可更換性。 圖2—6 主梁橫截面圖 四、下部結(jié)構(gòu) 橋臺采用耳墻式橋臺。所有基礎(chǔ)均采用鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。 2.3.4 施工方案 1. 施工場地平整，修筑便道、臨時碼頭等施工臨時設(shè)施。 2. 橋址施工控制網(wǎng)（三角網(wǎng)、水準(zhǔn)網(wǎng)）建立。 3. 0號、1號橋臺基礎(chǔ)定位放樣，橋臺拱座施工，各預(yù)埋件埋設(shè)要求定位準(zhǔn)確。 4. 上部結(jié)構(gòu)橋道系各預(yù)制構(gòu)件預(yù)制場地平整，臺座設(shè)置，構(gòu)件制作。 5. 主拱肋的制作 19 中 南 大 學(xué) 畢 業(yè) 設(shè) 計 第三章 內(nèi)力計算 3.1 計算程序介紹 3.1.1 系統(tǒng)功能 橋梁結(jié)構(gòu)是一種復(fù)雜的空間結(jié)構(gòu)。要精確分析橋梁結(jié)構(gòu)的真實受力，最好把它模擬成由梁、板、殼和三維實體單元組成的空間受力模型。但這種處理方式建模非常復(fù)雜，同時考慮到橋梁荷載的空間三維分布，按此方式計算的工作量是極其浩大的。對于實際應(yīng)用的橋梁結(jié)構(gòu)分析軟件，必須對計算模型進(jìn)行合理的簡化。 對于橋梁結(jié)構(gòu)而言，最主要的是結(jié)構(gòu)的縱向受力分析?？紤]到橋梁的寬跨比一般較大，將縱向分析模型近似處理為桿件系統(tǒng)是切實可行的方法。常用的橋梁軟件就是在桿系有限元通用程序的基礎(chǔ)上，根據(jù)橋梁工程的構(gòu)造、施工、設(shè)計特點而開發(fā)的專用軟件。本設(shè)計采用Dr.Bridge3.0計算。 本橋設(shè)計中，結(jié)構(gòu)的計算是通過Dr.Bridge3.0系統(tǒng)來完成的。Dr.Bridge3.0系統(tǒng)是在Dr.Bridge2.9系統(tǒng)地基礎(chǔ)上，按照《公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范》 JTG D60-2004和《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范》 JTG D62-2004而進(jìn)行的補充和修改。Dr.Bridge3.03系統(tǒng)是一個集可視化數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)庫管理、結(jié)構(gòu)分析、打印與幫助為一體的綜合性橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工計算系統(tǒng)。該系統(tǒng)的編制完全按照橋梁設(shè)計與施工過程進(jìn)行，密切結(jié)合橋梁設(shè)計規(guī)范，充分利用現(xiàn)代計算機技術(shù)，符合設(shè)計人員的習(xí)慣。對結(jié)構(gòu)的計算充分考慮了各種結(jié)構(gòu)的復(fù)雜組成與施工情況，計算更為精確；同時在數(shù)據(jù)輸入的容錯性方面作了大量的工作，提高了用戶的工作效率。該系統(tǒng)的主要功能如下： 1、進(jìn)行直線橋梁的設(shè)計 ① 能夠計算鋼筋混凝土、預(yù)應(yīng)力混凝土、組合梁以及鋼結(jié)構(gòu)的各種結(jié)構(gòu)體系的恒載與活載的各種線性與非線性結(jié)構(gòu)響應(yīng)。 ② 對于帶索結(jié)構(gòu)可根據(jù)用戶要求計算各索的一次施工張拉力或考慮活載后估算拉索的面積和恒載的優(yōu)化索力； ③ 活載的類型包括公路汽車、掛車、人群、特殊活載、特殊車列、鐵路中-活載、高速列車和城市輕軌荷載； ④ 可以按照用戶的要求對各種構(gòu)件和預(yù)應(yīng)力鋼束進(jìn)行承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)及施工階段的配筋計算或應(yīng)力和強度驗算，并根據(jù)規(guī)范限值判斷是否滿足規(guī)范。 2、進(jìn)行斜、彎和異型橋梁的設(shè)計 3、進(jìn)行基礎(chǔ)的計算 ① 整體基礎(chǔ)：進(jìn)行整體基礎(chǔ)的基底應(yīng)力驗算，基礎(chǔ)沉降計算及基礎(chǔ)穩(wěn)定性驗算； ② 單樁承載力：計算地面以下各深度處單樁容許承載力。 ③ 剛性基礎(chǔ)：計算剛性基礎(chǔ)的變位及基礎(chǔ)底面和側(cè)面土應(yīng)力。 ④ 彈性基礎(chǔ)：計算彈性基礎(chǔ)（m法）的變形，內(nèi)力及基底和側(cè)面土應(yīng)力；對于多排樁基礎(chǔ)可分析各樁的受力特征。 4、進(jìn)行截面的計算 ① 截面特征計算：可以計算任意截面的幾何特征，并能同時考慮普通鋼筋、預(yù)應(yīng)力鋼筋、以及不同材料對幾何特征的影響； ② 荷載組合計算：對本系統(tǒng)定義的各種荷載效應(yīng)進(jìn)行承載能力極限狀態(tài)荷載組合I-III和正常使用極限狀態(tài)荷載組合I-IX共9種組合的計算。 ③ 截面配筋計算：可以用戶提供的混凝土截面描述和荷載描述進(jìn)行承載能力極限狀態(tài)荷載組合I-III和正常使用極限狀態(tài)荷載組合I-III的荷載組合計算，并進(jìn)行6種組合狀態(tài)的普通鋼筋或預(yù)應(yīng)力鋼筋的配筋計算； ④ 應(yīng)力驗算：可根據(jù)用戶提供的任意截面和截面荷載描述進(jìn)行承載能力極限狀態(tài)荷載組合I-III和正常使用極限狀態(tài)荷載組合I-IX共9種組合的計算，并進(jìn)行9種組合的應(yīng)力驗算及承載能力極限強度驗算；其中強度驗算根據(jù)截面的受力狀態(tài)按軸心受壓、軸心受拉、上緣受拉偏心受壓、下緣受拉偏心受壓、上緣受拉偏心受拉、下緣受拉偏心受拉、上緣受拉受彎、下緣受拉受彎8種受力情況分別給出強度驗算結(jié)果。 5、橫向分布系數(shù)計算 能運用杠桿法、剛性橫梁法或剛接（鉸接）板梁法計算主梁在各種活載作用下的橫向分布系數(shù)。 6、數(shù)據(jù)輸入 ① 采用標(biāo)準(zhǔn)界面人機交互進(jìn)行，并配有強大的數(shù)據(jù)編輯和自動生成工具，使原始數(shù)據(jù)的輸入更加明了和方便； ② 輸入數(shù)據(jù)的過程中可同步以圖形或文本查看輸入數(shù)據(jù)的信息； ③ 新加了單元、截面、鋼束與CAD的互導(dǎo)模塊，使得輸入更加方便； ④ 新增的引用參考線，大大簡化了曲線鋼束的輸入； ⑤ 系統(tǒng)對原始數(shù)據(jù)采用三級檢錯以幫助用戶確保原始數(shù)據(jù)的可靠性。 7、數(shù)據(jù)輸出 ① 系統(tǒng)對計算結(jié)果的輸出采用詳盡的思想，通過分類整理，可以按照用戶的要求一次或多次輸出，便于用戶分析中間數(shù)據(jù)結(jié)果或整理最終數(shù)據(jù)文檔。 ② 輸出的方式有圖形、表格及可編輯的文本。 ③ 配有專門的圖形結(jié)果后處理系統(tǒng)，便于用戶打印出圖紙規(guī)格化的計算結(jié)果圖形。 ④ 新增的報表輸出，用戶可自定義輸出報告格式模板，各種計算數(shù)據(jù)、效應(yīng)圖形按用戶設(shè)定自動輸出。 3.1.2 設(shè)計計算準(zhǔn)備工作 利用Dr.Bridge3.0系統(tǒng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)的設(shè)計計算一般要經(jīng)過以下過程：離散結(jié)構(gòu)劃分單元、施工分析、荷載分析、建立工程項目、輸入總體信息、單元信息、鋼束信息、施工階段信息、使用階段信息以及輸入優(yōu)化階段信息（索結(jié)構(gòu)），進(jìn)行項目計算，輸出計算結(jié)果等。 設(shè)計的準(zhǔn)備主要有離散結(jié)構(gòu)劃分單元、施工分析和荷載分析。 1、離散結(jié)構(gòu)劃分單元 在進(jìn)行結(jié)構(gòu)計算之前，首先要根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)方案和施工方案，劃分單元并對單元和節(jié)點編號，對于單元的劃分一般遵從以下原則： ① 保證體系的幾何不變性。同時也應(yīng)避免與結(jié)構(gòu)受力不符的多余約束。 ② 計算模型應(yīng)盡量符合結(jié)構(gòu)的構(gòu)造特點和受力特點，對于零號塊的處理、支座的處理、基礎(chǔ)的模型等應(yīng)慎重考慮。 ③ 在合理模型保證精度的前提下、盡量減少節(jié)點數(shù)目，以縮小計算規(guī)模。 一般應(yīng)在以下位置劃分節(jié)點： ① 對于所關(guān)心截面設(shè)定單元分界線，即編制節(jié)點號 ② 構(gòu)件的起點和終點以及變截面的起點和終點編制節(jié)點號； ③ 不同構(gòu)件的交點或同一構(gòu)件的折點處編制節(jié)點號； ④ 施工分界線設(shè)定單元分界線，即編制節(jié)點號； ⑤ 當(dāng)施工分界線的兩側(cè)位移不同時，應(yīng)設(shè)置兩個不同的節(jié)點，利用主從約束關(guān)系考慮該節(jié)點處的連接方式； ⑥ 邊界或支承處應(yīng)設(shè)置節(jié)點； ⑦ 不同號單元的同號節(jié)點的坐標(biāo)可以不同，節(jié)點不重合系統(tǒng)形成剛臂； 對橋面單元的劃分不宜太長或太短，應(yīng)根據(jù)施工荷載的設(shè)定并考慮活載的計算精度統(tǒng)籌兼顧。因為活載的計算是根據(jù)橋面單元的劃分，記錄橋面節(jié)點處位移影響線，進(jìn)而得到各單元的內(nèi)力影響線經(jīng)動態(tài)規(guī)劃加載計算其最值效應(yīng)。 2、施工分析 橋梁結(jié)構(gòu)采用不同的施工方法將導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的最終成橋內(nèi)力不同。施工階段的劃分，對于結(jié)構(gòu)設(shè)計有很大的影響，因此我們應(yīng)該對施工過程進(jìn)行合理的分析。施工分析一般包括下面幾個方面： ① 劃分施工階段，確定每階段施工周期，本橋設(shè)計中，懸臂施工0號段周期為28天，其余均為7天。 ② 各施工階段的具體操作：包括安裝（或拆除）的單元號、張拉（或拆除）的鋼束號、階段施工荷載、階段約束條件、掛籃的操作步驟等。 3、荷載分析 本橋在設(shè)計計算中，考慮了恒載、活載、溫度荷載、不均勻沉降、收縮徐變等荷載。在估筋階段，主要考慮了恒載和活載的影響，而在結(jié)構(gòu)驗算階段則全面考慮了以上五種荷載的組合。 ① 恒載：恒載包括一期恒載和二期恒載。本設(shè)計中，一期恒載的重力密度取25KN/m，程序會按截面尺寸信息自動計入。二期恒載包括鋪裝層、欄桿等重量，本橋中按32KN/計入（按每幅梁計算）。 二恒集度q=（0.0811.25）24+10=31.6KN/m， 上式中，橋面鋪裝厚按8cm計，鋪裝層寬度為11.25m；護欄按10KN/計。 ② 活載：本設(shè)計中活載采用的是公路—Ⅰ級荷載，六車道。汽車荷載由車輛荷載和車道荷載組成，車道荷載由均布荷載和集中荷載組成。橋梁結(jié)構(gòu)的整體計算采用車道荷載，對本橋（跨徑＞60m）其均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值為10.5KN/m，集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值為360KN。橋梁橫向分布計算采用車輛荷載，其軸重為（30+2120+2140）KN。 ③ 溫度變化的影響：本設(shè)計中，在成橋檢驗階段考慮了四種情況的溫度變化影響，即全橋升溫20C、全橋降溫20 C、上下緣溫差為10.4 C（上緣為16.4 C，下緣為6.0 C）和上下溫差為-5.2 C（上緣為-8.2 C，下緣為-3.0 C）。 ④ 基礎(chǔ)的不均勻沉降影響：本設(shè)計中，在成橋檢驗階段考慮了不均勻沉降，即將主墩（13號墩）下沉5mm。 ⑤ 收縮徐變的影響：本設(shè)計中，考慮了收縮徐變的影響，考慮了成橋后1500天的收縮徐變。與環(huán)境有關(guān)的基本徐變系數(shù)取1；與材料有關(guān)的基本徐變系數(shù)取1；收縮速度系數(shù)取0.00625；收縮終極值取0.0015。