. . 皋东区大桥非机动车道桥设计第一章 前 言连续梁桥结构体系具有变形小、结构刚度好、伸缩缝小、行车平顺舒适、养护简单、抗震能力强等优点。悬臂浇筑预应力混凝土连续梁桥作为无支架施工有利于通航河流建桥、深山峡谷建桥和城市立交建桥。悬臂施工的受力特点接近于成桥后的结构受力。悬臂施工法再我国已有成熟的经验,悬臂浇筑预应力混凝土梁桥得到飞跃发展,并成为当代桥梁建筑中最基本的桥型之一。熟悉悬臂浇筑预应力混凝土连续梁桥的设计与施工,是对桥梁工作者的最基本要求。通过对如皋市东区大桥主桥的初步设计进一步加深对理论知识的理解,对悬臂施工连续梁桥有了初步了解,是对大学四年所学知识的总结。本设计完成的主要内容有：1熟悉如皋东区大桥非机动车道桥设计资料及技术标准,设计桥梁基本尺寸和主梁截面形式与纵断面线形； 2计算主要受力构件的控制截面的几何特性； 3结构内力计算,包括：恒载内力计算,绘制恒载内力图；活载内力计算、绘制控制截面活载内力影响线,影响线加载,温度及支座沉降次内力计算,绘内力包络图；4 进行主梁纵向预应力初步配筋设计；5进行主梁二次内力计算；6强度验算、施工阶段应力验算、使用阶段应力验算、变形验算与预拱度设置、锚下局部承压验算；7绘制相关图纸,编写设计说明书。设计中主要采用桥梁博士3.0电算程序进行内力分析,但也需自己对结构受力模型特征有清晰的认识,可以对电算结果进行大体分析,诊断设计中建模是否正确。将自己的大体分析结果与电算程序相对照,再仔细分析是哪种结果是正确的,不清楚的请教指导老师,通过对电算结果的分析进一步熟悉了解悬臂施工连续梁桥的施工、设计、受力特点,很好地将实际与力学知识联系结合起来。第二章 工程概述2.1 工程概况如皋市东区大桥位于如皋市如城镇,跨越宽约70米的如泰河,与河道正交。与兴源大道和中XX路相交,北端为如城镇新民村十五组地界,处于兴源北延线上,桥梁中心桩号K0+236.6。桥梁上部结构为30m+50.5m+30m预应力混凝土变截面连续箱梁,桥面布置：3m人行道+4.5m非机动车道+0.5m防撞护栏+0.5m防撞护栏+4.5m非机动车道+3m人行道。主桥设有的纵坡,桥面车行道设双向2%的横坡,人行道横坡1%。2.2 设计条件2.2.1 地形地貌该场地地层属于Q4第四纪昌江虾油三角周冲积层。场地地面高层为2.318.18米属于八五高程系统。2.2.2 工程地质层1：层表土,灰色,湿,松散,上部夹大量植物根茎,下部以粉土为主。场区普遍分布,厚度：0.801.30m,平均0.98m；层底标高：1.114.57m,平均2.91m；层底埋深：0.801.30m,平均0.98m。层2;层亚砂土,灰色,湿,稍密,含云母碎屑,下部夹粉砂团块；切面稍有光泽,韧性低,干强度低,摇振反应中等。场区普遍分布,厚度：0.403.30m,平均2.03m；层底标高：-0.631.73m,平均0.88m;层底埋深：1.204.60m,平均3.00m。推荐容许承载力=140kpa,桩周极限摩阻粉砂力=36kpa。层3-1：层粉细沙：灰青色,饱和,中密,主要矿物成份为石英、长石、云母等；摇振反应迅速。场区普遍分布,厚度：6.108.00m,平均7.05m；层底标高：-7.89-5.55m,平均-6.75m；层底埋深：8.1010.20m,平均9.18m。推荐容许承载力=2000kpa,桩周极限摩阻力粉砂为=44kpa。层3-2：层粉砂夹亚砂土：灰色,饱和,稍密,主要矿物成份为石英、长石、云母等,夹亚砂土薄层；摇振反应迅速。场区普遍分布,厚度：1.202.40m,平均1.85m；层底标高：-9.49-7.95m,平均-8.60m;层底埋深：10.5011.80m,平均11.03m。推荐容许承载力=160kpa,桩周土极限摩阻力粉砂为=40kpa。层3-3：层粉砂夹亚砂土,青灰色,饱和,中密,局部密实,主要矿物成份为石英、长石、云母等,夹亚砂土薄层；摇振反应迅速。场区普遍分布,厚度：4.506.90m,平均5.45m；层底标高：-15.23-13.35m,平均-14.05m；层底埋深：15.9017.70m,平均16.48m。推荐容许承载力=200kpa,桩周土极限摩阻力粉砂为=46kpa。层4：层亚砂土夹亚粘土：灰色,很湿,稍密,含云母碎屑,夹软塑状亚粘土薄层；切面稍有光泽,韧性低,干强度低,摇振反应中等,场区普遍分布,厚度：7.2010.30m,平均8.73m;层底标高：-24.29！-21.75m平均-22.77m；层底埋深：24.3026.60m,平均25.20m,推荐容许承载力=140kpa,桩周土极限摩阻力粉砂为=32kpa。层5-1：层细砂,青灰色,饱和,稍中密,主要矿物成份为石英、长石、云母等；摇振反应迅速。场区普遍分布,厚度：2.102.70m,平均2.40m；层底标高-26.99-24.45m,平均-25.17m；层底埋深：27.0029.30m,平均27.60.推荐容许承载力=180kpa,桩周土极限摩阻力粉砂为=42kpa。层5-2：层粉细砂：青灰色,饱和,中密,局部密实。主要矿物成份为石英、长石、云母等；摇振反应迅速。场区普遍分布,厚度：8.509.20m,平均8.80m；层底标高：-35.79-32.95m,平均-33.97m；层底埋深：35.5038.10m,平均36.40m。推荐容许承载力为=180kpa,桩周土极限摩阻力粉砂为=48kpa。层5-3：层细砂,青灰色,饱和,稍中密,主要矿物成份为石英、长石、云母等；摇振反应迅速。场区普遍分布,厚度：2.204.00m,平均3.23m；曾读标高-37.99-36.45m,平均-37.20m；层底埋深：39.0040.30m,平均39.63m。推荐容许承载力=180kpa,桩周土极限摩阻力粉砂为=40kpa。层5-4：层细砂,青灰色,饱和,中密,主要矿物成份为石英、长石、云母等,摇振反应迅速。场区普遍分布,厚度：9.9010.30m,平均49.10m。推荐容许承载力=220kpa。桩周土极限摩阻力粉砂为=48kpa。层6：层亚粘土夹粉细砂,灰色,软塑,含有机质条纹,夹腐植物根茎,夹粉细砂、亚砂土团块；切面稍有光泽,韧性低,干强中。层底埋深大于60.00米,本层未钻穿。推荐容许承载力=160kpa,桩周土极限摩阻力粉砂为=42kpa。2.2.3 水文、气象桥址区属亚热带湿润季风气候区,受季节环流支配,干湿冷热,四季分明,雨量充沛,阳光充足,无霜期长。年平均气温15左右,以78月份最热,年平均最高气温32.2。年平均降水量为957.21072毫米。降雨季集中在69月份,年降雨110130天。年平均蒸发量800900毫米。春夏季多东南风,秋冬季偏北风,夏秋之交常受台风袭击。2.3 设计标准和设计规范2.3.1 主要技术标准1荷载等级：公路级。2高程系统：国家85高程系。3航道等级：级,通航净空：宽B=45m、b=36m,高H=5m、h=3.5m。4地震：地震动峰值加速度0.1g。2.3.2 设计规范5公路工程技术标准 JTG DB01-20036公路桥涵设计通用规范 JTG D60-20047公路圬工桥涵设计规范 JTG D61-20058公路钢筋混泥土及预应力混泥土设计规范 JTG D62-20049公路桥涵地基与基础设计规范 JTJ024-8510公路工程抗震设计规范 JTJ004-8911公路桥涵施工技术规范 JTG041-200012公路工程质量检验评定标准 JTG F80-20042.4 桥型总体布置如皋市东区大桥非机动车道主桥设计为30m+50.5m+30m预应力混凝土变截面连续梁桥,主桥全长110.5m,桥型布置见图2.1。图2.1 桥面布置单位：m2.5 结构设计桥梁上部结构为30m+50.5m+30m预应力混凝土变截面连续箱梁,全长110.5米。桥宽为3m人行道+4.5m非机动车道+0.5m防撞护栏+0.5m防撞护栏+4.5m非机动车道+3m人行道,总宽16米。箱梁采用单箱单室截面,顶板宽8.0m,底板宽4.0 m,翼缘板悬臂长2.0 m,桥墩支点处梁高3.0 m,跨中、桥台支点处梁高1.7 m,中跨梁底下缘线采用二次抛物线。箱梁顶板厚度25cm；底板厚度由梁端和跨中的25 cm渐变至桥墩横梁处的50 cm；腹板厚度梁端和跨中的40 cm,桥墩处为60 cm,在3号块由40 cm渐变至60 cm,渐变段长度4 m。在两端支点、两中支点共设4道横梁。横桥箱梁顶板设置双向2%横坡,由腹板间的高差形成；底板保持水平。主桥0号块托架现浇段长9.0m,悬臂浇注单个梁段长4.0m,边跨支架现浇段长4.0m,中跨合拢段长1.5m。上部结构截面如图2.2 和2.3。图2.2 墩顶箱梁截面图单位：cm图2.3 桥台跨中箱梁截面图单位：cm2.6 主要材料1混凝土：箱梁采用C50混凝土,桥面铺装、伸缩缝为C40,墩台采用C30混凝土。2钢材：普通钢筋采用R235钢筋和HRB335钢筋；预应力筋采用符合ASTM A41679a标准的270级的钢绞线。3预应力锚具：预应力锚具采用OVM系列锚具。4伸缩缝：采用100型和40型型刚伸缩缝。第三章 结构模型及计算参数主桥上部结构采用悬臂浇筑法施工,结构计算采用桥梁博士3.0进行电算,辅以手算校核,全桥建模共分55个节点,50个杆件元,142号为主梁单元,计算模拟施工阶段17个即16个施工阶段加一个使用阶段。3.1 结构离散化的基本原则结构离散时应遵循以下三个基本原则：1计算模型应尽量符合实际结构的构造特点和受力特点,以保证解的真实性；2保证体系的几何不变性,特别是在错综复杂的转换过程中更应注意,同时要避免出现与实际结构受力不符的多余联结；3在合理模型的前提下,减少不必要的结点数目,以缩短计算时间,减少后处理工作量。杆系单元的划分,应根据结构的构造特点,实际问题的需要以及计算精度的要求来决定。因此,用来划分单元的结点,应在以下位置设置：1各关键控制截面处；2构件交接点、转折点；3截面突变处；4不同材料结合处；5所有支承点包括永久和临时支承；6对于变截面杆或曲杆结构,尽量细分,使折线形模型尽可能接近实际曲线结构的受力状态；7施工缝处。3.2 计算模型和施工阶段划分依照本桥的结构布置,在确定计算模型时,主要应注意以下几点：1确定计算模型时,结点和单元的划分主要根据主梁每次施工长度来确定,每一块悬浇箱梁取为一个单元；2主墩单元的多少对结构分析精度影响不大,按一般划分原则进行单元和结点的划分。全桥共分55个结点,50个杆单元,142号为主梁单元。施工阶段的划分是根据结构详细的施工步骤予以确定的。根据施工步骤全桥共划分17个施工阶段形成结构体系,施工阶段的分析中须考虑挂篮的移动、混凝土的浇注、预应力筋的张拉以及施工临时荷载的变化等。3.3 悬臂节段划分悬臂施工对于箱形截面,将梁体每25米分为一个节段,以挂篮为施工机具进行对称悬臂施工