公路115m+2×185m+115m矮塔斜拉橋設計

1、<p>　　西 南 交 通 大 學</p><p><b>　　本科畢業(yè)設計</b></p><p>　　公路115m+2×185m+115m矮塔斜拉橋設計</p><p>　　年 級：2007級</p><p>　　學 號：20070192</p><p>　　

2、姓 名：溫作洋</p><p>　　專 業(yè)：土木工程</p><p>　　指導老師：謝 尚 英</p><p><b>　　二零一一年六月</b></p><p>　　院 系 土木工程 專 業(yè) 土木工程 </p>

3、;<p>　　年 級 2007 姓 名 趙 鵬 </p><p>　　題 目 公路115m+2×185m+115m矮塔斜拉橋設計 </p><p><b>　　指導教師</b></p&g

4、t;<p>　　評 語 </p><p>　　指導教師 (簽章)</p><p><b>　　評 閱 人</b></p><p>　　評 語

5、 </p><p>　　評 閱 人 (簽章)</p><p>　　成 績 </p><p>　　答辯委員會主任 (簽章)</p><p>　　年 月

6、 日</p><p>　　畢業(yè)設計（論文）任務書</p><p>　　班 級 07土木6班 學生姓名 溫作洋 學號 20060192 專業(yè)土木工程</p><p>　　發(fā)題日期：2010年4月5日 完成日期：2010年6月10日</p><p>　　題 目

7、 公路115m+2×185m+115m矮塔斜拉橋設計 </p><p>　　題目類型： 工程設計</p><p>　　1、本論文的目的、意義：最近幾年里，隨著我國基礎建設的快速發(fā)展，對我國交通領域的要求也越來越高，這也促使了我國最近幾年交通樞紐的不斷發(fā)展?，F(xiàn)在大跨度橋梁的發(fā)展更是如火如荼，方興未艾！尤其是斜拉橋，在經濟、技術、使用要求等各方面越來越符合時

8、代要求。本畢業(yè)設計為公路矮塔斜拉橋。在設計任務和老師的指導下應完成一座橋梁結構從最開始的橋跨布置到最后的各種檢算等一系列工作。本論文的目的是為了了解矮塔斜拉橋的特點、設計總體步驟、認識到矮塔斜拉橋的主要構件(梁、索、塔)的受力特點,構造特點。熟悉Midas里面的矮塔斜拉橋所有構造、步驟、建模、計算。認識到部分斜拉索初始張拉力的確定方法,合理分施工階段以及合理成橋狀態(tài)的概念。了解恒載、活載、組合計算以及初步設計中的主要檢算，同時還要完成主

9、梁的預應力配束，以及對主梁和斜拉索的計算和檢算。 </p><p>　　本論文意義:通過畢業(yè)設計與畢業(yè)論文的寫作對矮塔斜拉橋有一個全面的認識,并對橋梁的設計過程有很大的了解。本設計是對同學們大學四年所學知識的回顧和總結，以及為同學們將來踏上工作崗位奠定基礎。</p><p>　　2、學生應完成的任務</p><p>　　1) 橋跨布置，結構尺寸擬定：</p&g

10、t;<p>　　(1) 根據(jù)所選題目要求的主跨跨度和邊跨跨度完成橋跨布置工作；</p><p>　　(2) 結合參考文獻資料，在教師指導下初步擬定結構主要構件（塔、梁、索）的結構形式和主要尺寸。</p><p>　　2) 主要設計及計算工作：</p><p>　　(1) 根據(jù)擬定的橋跨布置和主要結構尺寸對斜拉橋結構進行有限元建模分析；</p>

11、;<p>　　(2) 對矮塔斜拉橋的主梁進行縱向預應力配束估算和布置（配束設計）；</p><p>　　(3) 根據(jù)斜拉橋的合理成橋恒載狀態(tài)和合施工狀態(tài)需求初步確定出斜拉索的成橋索力；</p><p>　　(4) 由軟件計算得到最終的結構內力和變形成果。</p><p>　　3) 主要設計驗算工作：</p><p>　　(1)

12、根據(jù)整體受力計算中主梁內力組合結果和配束情況對預應力混凝土梁進行正常使用極限狀態(tài)和承載能力極限狀態(tài)的設計檢算（包括構件的強度檢算和抗裂性檢算）；</p><p>　　(2) 根據(jù)斜拉索的內力組合結果進行斜拉索的應力檢算；</p><p>　　(3) 根據(jù)主梁變形計算結果進行主梁的剛度檢算。</p><p><b>　　4) 圖紙工作：</b>&

13、lt;/p><p>　　要求完成不少于16張A3幅面設計圖。包括橋跨布置、主梁一般構造、主梁縱向預應力構造、索塔構造、橋墩構造、斜拉索構造等。</p><p>　　5) 畢業(yè)實習報告。</p><p>　　6) 外文文獻翻譯。</p><p>　　3、論文各部分內容及時間分配：（共 12 周）</p><p>　　第一

14、部分 進行文獻資料收集、閱讀；開始橋跨布置，外文文獻翻譯 (1周)</p><p>　　第二部分 完成橋跨布置和主要構件尺寸擬定工作，斜拉橋整體建模分析 (1周)</p><p>　　第三部分 矮塔斜拉橋分階段施工計算模型的建立 (1周)</p><p>　　第四部分 部分斜拉索的設計和索力的確定，縱向預應

15、力鋼筋的配束設計 (2周)</p><p>　　第五部分 進行矮塔斜拉橋初步內力計算和內力組合，進行初步檢算 (1周)</p><p>　　第六部分 整理設計及計算成果，匯總最終檢算成果，開始圖紙繪制工作 (1周)</p><p>　　第七部分 論文整理、圖紙繪制工作 (1周)</

16、p><p>　　第八部分完善論文寫作和圖紙繪制工作 (1周)</p><p>　　評閱及答辯 (2周)</p><p>　　備 注

17、 </p><p>　　指導教師： 年 月 日</p><p>　　審 批 人： 年 月 日</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　斜拉橋是將橋面用許多拉索直接拉在橋塔上的一種橋梁，是由承壓的塔，受拉的索和承彎的梁體組合起

18、來的一種結構體系。斜拉橋是現(xiàn)在使用較多和較廣的一種橋梁體系，其基本特點是：結構輕，跨越能力大，形式美觀，受力合理。 </p><p>　　本設計為公路115m+2×185m+115m三塔四跨預應力混凝土單索面矮塔斜拉橋，在結構性能上，斜拉索僅僅分擔部分荷載，還有相當部分的荷載由梁的受彎、受剪來承受?！安糠中崩奔丛从谛崩鞯男崩潭?。矮塔斜拉橋的受力是以梁為主，索為輔，所以梁體高度介于梁式橋與斜拉橋之間

19、，大約是同跨徑梁式橋的 1/2倍或斜拉橋的 2倍。 </p><p>　　本設計中主梁采用單箱三室的變截面形式，使用 C50混凝土，橋面設計寬為25.5m，橋面設2％的雙向橫坡，以便于橫向排水。設計荷載標準為：公路－I級荷載。橋塔采用獨柱型橋塔，C40混凝土，總高83.5，塔底尺寸為2.2m×8m。主墩采用薄壁墩，尺寸為8m×14.19m。斜拉索對稱設置在橋面中央分隔帶處，每個索塔上對稱連有2

20、4根斜拉索，共72根。 </p><p>　　在設計之初，首先是進行各構件截面尺寸的擬定，在本設計中個截面尺寸的擬定是通過參考觀音巖大橋設計的。并且在Midas軟件中建立斜拉橋的計算模型。通過計算對斜拉橋的各個截面尺寸進行優(yōu)化。同時調整斜拉索的索力。進行成橋下的內力組合計算。 </p><p>　　接下來是斜拉橋分階段施工計算模型的建立，通過這個過程去了解斜拉橋的施工方法和流程。 <

21、/p><p>　　然后是矮塔斜拉橋預應力的設計，通過預應力的估數(shù)和調整是橋梁達到合理的工作狀態(tài)。 </p><p>　　最后是進行設計檢算，根據(jù)整體受力計算中主梁內力組合結果和配束情況對預應力混凝土梁進行正常使用極限狀態(tài)和承載能力極限狀態(tài)的設計檢算。根據(jù)斜拉索的內力組合結果進行斜拉索的應力檢算。根據(jù)主梁變形計算結果進行主梁的剛度檢算。</p><p>　　關鍵詞： 斜拉

22、橋； 矮塔斜拉橋； 懸臂施工； 設計檢算 </p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Cable-stayed bridge is a kind of bridge which attaches the bridge deck with many cables to the bridge tower directly. It belon

23、gs to a structure system consisting of press-bearing towers, pull-bearing cables and bend-bearing beams. With basic features of light structure, considerable cross-ability, dignified form and proper load-carrying capabil

24、ity, cable-stayed bridge is a widely-used bridge system. </p><p>　　This design is a single-cable-plane cable-stayed bridge in a highway form of 115m+2×185m+115m twin towers and four spans prestress. In

25、terms of structure and properties, the cables only burden some part load, some considerable part of remained load is borne by the beam’s being bent and sheared. The so-called “partial cable-stayed” stems from the degree

26、of cables. The load-carrying capability of partially cable-stayed bridge mainly lies in beams, then on cables. Consequently, the beam height of p</p><p>　　Main girder in this design takes the form of variabl

27、e cross-section in this third, single-box-type, with application of concrete C50. The deck design is 25.5m wide. A 2% dual cross-slope in the deck makes it convenient to drainage cross wisely. Meanwhile, for the supporti

28、ng load of this design, it should be in accordance with –I grade load standard of a highway. The bridge tower is single-cylindrical and is 81.5m high constructed by concrete C40. The size of the bottom in bridge tower is

29、 2.2m×8m</p><p>　　The size of cross-section in each component part should be fixed by way of referring to Guanyinyan Bridge before starting this design. Then a calculation model of cable-stayed bridge c

30、ould be established in Midas, a software. Moreover, an optimization to each size of cross-section could also be reached by calculation, along with the adjustments of forces in cables. The final step was to conduct a comb

31、ined calculation of in centre beneath the bridge.</p><p>　　When all the reverent calculations had been done, it was time that a calculation model in the process of staged construction be built, which would a

32、ct as a tool for designer to know the construction methods and procedure. </p><p>　　Following the above steps was the design of prestress in this partially cable-stayed bridge by whose expectancy and adjustm

33、ents the bridge could reach an ideal working condition. </p><p>　　Here came the last step to conclude this work, that is, the checks on the whole design. Firstly, the check should focus on prestress concrete

34、 girder’s performance when it was normally used under extreme condition and when its supporting capacity went through extreme one. It must base on the coordinating results of main beam’s internal forces in the course of

35、calculating global stress. Secondly, the check on stress should depend on the coordinating results of internal forces in cables. Lastly, th</p><p>　　Key Words: Cable-stayed Bridge; Extra-dosed Prestressing

36、Concrete Bridge; Cantilever Construction; Design calculation </p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　畢業(yè)設計（論文）任務書II</p><p><b>　　摘要V</b></p><p>　　Abstract

37、VI</p><p><b>　　第1章 緒論1</b></p><p>　　1.1 斜拉橋結構概述1</p><p>　　1.2 連續(xù)梁和連續(xù)剛構的概述2</p><p>　　1.3 矮塔斜拉橋的定義和特點4</p><p>　　1.4 矮塔斜拉橋的發(fā)展概況7</p>

38、<p>　　1.5 矮塔斜拉橋的設計分析9</p><p>　　1.5.1 矮塔斜拉橋的總體布置及適用跨徑9</p><p>　　1.5.2 矮塔斜拉橋的結構體系9</p><p>　　1.5.3 設計分析方法9</p><p>　　1.6 本論文的主要工作10</p><p>　　1.7 設計任務

39、書及基本質料11</p><p>　　1.7.1 設計題目及分組11</p><p>　　1.7.2 設計主要技術指標11</p><p>　　1.7.3主要設計參考規(guī)范11</p><p>　　1.7.4 設計參考書目11</p><p>　　1.7.5主要設計內容要求11</p><

40、p>　　1.7.6 出圖內容13</p><p>　　1.7.7 論文工作14</p><p>　　第2 章 橋型方案總體設計15</p><p>　　2.1 橋跨布置15</p><p>　　2.1.1 主要設計技術指標15</p><p>　　2.1.2 本橋設計參考規(guī)范、標準15</p&g

41、t;<p>　　2.1.3 橋跨布置過程16</p><p>　　2.1.4 索塔控制尺寸的確定17</p><p>　　2.1.5主梁控制尺寸的確定18</p><p>　　2.1.6 斜拉索的總體設計20</p><p>　　2.2 主要結構設計施工要點23</p><p>　　2.2.1

42、主梁施工方法及注意事項23</p><p>　　2.2.2 橋塔和橋墩施工25</p><p>　　2.2.3 斜拉索施工26</p><p>　　2.2.4 橋面鋪裝設計27</p><p>　　第三章 矮塔斜拉橋的整體受力計算29</p><p>　　3.1 Midas 整體計算模型的建立29</

43、p><p>　　3.2 模型的主要計算參數(shù)31</p><p>　　3.3 Midas 分階段計算模型的建立34</p><p>　　3.4 恒載狀態(tài)計算結果36</p><p>　　3.4.1 分階段模型的施工階段計算結果36</p><p>　　3.4.2 分階段模型的成橋恒載狀態(tài)計算結果38</p&g

44、t;<p>　　3.5 活載狀態(tài)計算40</p><p>　　3.5.1 汽車活載在Midas 中的輸入41</p><p>　　3.5.2 主梁活載內力結果42</p><p>　　3.5.3 斜拉索的活載內力44</p><p>　　3.6 內力組合46</p><p>　　3.6.1 主梁

45、的內力包絡圖47</p><p>　　3.6.2 主梁的內力組合47</p><p>　　3.6.3 斜拉索的內力和應力組合48</p><p>　　第4章 矮塔斜拉橋的主梁預應力筋設計51</p><p>　　4.1 矮塔斜拉橋的索力確定方法51</p><p>　　4.2 壓彎構件預應力估算的原理和方法

46、54</p><p>　　4.2.1 按照正常使用極限狀態(tài)的應力要求計算54</p><p>　　4.3 設計中的預應力估算結果59</p><p>　　4.4 體內預應力鋼筋的布束結果59</p><p>　　第五章 矮塔斜拉橋的設計檢算62</p><p>　　5.1 主梁檢算62</p>

47、<p>　　5.1.1 主梁正截面強度檢算63</p><p>　　5.1.2 主梁正截面抗裂性檢算64</p><p>　　5.1.3主梁剛度檢算65</p><p>　　5.2 斜拉索檢算66</p><p>　　5.2.1斜拉索的組合應力檢算66</p><p>　　5.2.2 疲勞檢算6

48、7</p><p>　　5.3 檢算結論69</p><p>　　第六章 主要材料數(shù)量匯總70</p><p><b>　　結 論72</b></p><p><b>　　致 謝73</b></p><p><b>　　主要參考文獻74</b>

49、;</p><p>　　附錄一 Midas命令流文件75</p><p>　　附錄二 實習報告84</p><p><b>　　第1章 緒論</b></p><p>　　1.1 斜拉橋結構概述 </p><p>　　斜拉橋又稱為斜張橋，是一種通過主塔上的鋼拉索拉起主梁的橋梁，是由承受壓力的塔

50、，受拉力的索和承受彎矩的梁體組合起來的一種結構類型。它能看作是拉索代替支墩的多跨彈性支承連續(xù)梁橋。其可使梁體內彎矩減小，降低建筑物的高度，減輕了結構的重量，節(jié)省了建筑材料。</p><p>　　斜拉橋作為一種拉索體系，比梁式橋梁具有更大的跨越能力，是大跨度橋梁的最主要的選擇之一。斜拉橋是一種自錨式結構，斜拉索的水平力由梁承受、梁除支承在墩臺上外，還支承在由塔柱引出的斜拉索之上。索塔型式主要有有A型、倒Y型、H型、

51、獨柱型，材料有鋼和混凝土的。1955年，瑞典建成第一座現(xiàn)代斜拉橋，跨徑為182米。40多年來，斜拉橋的發(fā)展，具有強勁勢頭。我國70年代中期開始修建混凝土斜拉橋，改革開放后，我國修建斜拉橋的勢頭一直呈上升趨勢。目前為止建成或正在施工的斜拉橋共有3O余座，僅次于德國、日本，而居世界第三位，而大跨徑混凝土斜拉橋的數(shù)量已居世界第一。目前世界上建成的最大跨徑的斜拉橋為我國的蘇通長江大橋，主跨徑為1088米,于2008年4月2日試通車。</p

52、><p>　　表1-1世界十大斜拉橋</p><p>　　1.2 連續(xù)梁和連續(xù)剛構的概述 </p><p>　　連續(xù)梁橋是中等跨徑橋梁中常用的一種橋梁結構，預應力混凝土連續(xù)梁橋是其主要結構形式，它具有接縫少、剛度好、行車平順舒適等優(yōu)點，在30m～120m跨度內常是橋型方案比選的優(yōu)勝者。</p><p>　　剛構橋是指橋跨結構與橋墩式橋臺連為一體的

53、橋。與同類橋(如連續(xù)梁橋、T形剛構橋)相比：多跨剛構橋保持了上部構造連續(xù)梁的屬性，跨越能力大，施工難度小，行車舒順，養(yǎng)護簡便，造價較低。 </p><p>　　連續(xù)剛構橋的受力特點： </p><p>　?。?）綜合連續(xù)梁和 T型剛構橋的受力特點，主梁做成連續(xù)梁體與薄壁橋墩固結而成； </p><p>　?。?）連續(xù)剛構體系的梁部結構的受力性能如同連續(xù)梁一樣； &l

54、t;/p><p>　?。?）薄壁墩底部所承受的彎矩，梁體內的軸力隨著墩高的增大而急劇減小。 </p><p>　　連續(xù)剛構橋的體系優(yōu)點：</p><p>　?。?）保持了連續(xù)梁的各個優(yōu)點； </p><p>　?。?）墩梁固接節(jié)省了大型支座的昂貴費用，減少了墩及基礎的工程量； </p><p>　?。?）改善了結構在水平荷

55、載（例如地震荷載）作用下的受力性能。 </p><p>　　正因為這樣，連續(xù)梁橋相對連續(xù)剛構橋來說的話那就有相對的缺點了，連續(xù)梁橋是超靜定結構，連續(xù)剛構橋也是超靜定結構，但后者因為梁要固結在墩上，所以穩(wěn)定性更好。 </p><p>　　1.3 矮塔斜拉橋的定義和特點 </p><p>　　矮塔斜拉橋為近20年來出現(xiàn)的一種新橋型。</p><p&g

56、t;　　矮塔斜拉橋結構體系主要有塔梁固結、梁底設支座;塔墩固結、塔梁分離;塔梁墩固結三種形式。主梁和塔具有較大的剛度，容易設計成多塔橋梁。斜拉索可錨固于塔上，也可以索鞍形式通過橋塔。 </p><p>　　矮塔斜拉橋是介于連續(xù)梁(剛構)橋與斜拉橋之間的一種新型橋梁</p><p>　　圖1-1三跨連續(xù)梁結構示意圖及其彎矩示意圖</p><p>　　圖1-2七跨連續(xù)梁

57、結構示意圖及其彎矩示意圖</p><p>　　圖1-3部分斜拉橋結構示意圖及其彎矩示意圖</p><p>　　圖1-4多跨連續(xù)梁結構示意圖及其彎矩示意圖</p><p>　　圖1-5斜拉橋結構示意圖及其彎矩示意圖</p><p>　　綜上所述部分斜拉橋具有以下明顯的特點【1】：</p><p>　　(1)美學景觀特征：

58、部分斜拉橋的橋塔不高，較一般斜拉橋而言，要矮一般，所以看起來橋塔、拉索、橋面更加的和諧一致，更加凸顯出壯觀之美的感覺。</p><p>　　(2)跨徑布置靈活：部分斜拉橋不像一般斜拉橋一樣對跨徑的要求較為嚴格，部分斜拉橋可根據(jù)實際情況對橋跨進行不同的設計，一般可分為一塔兩跨、兩塔三跨和多塔多跨等不同的橋跨布置形式。而且矮塔斜拉橋在橋梁的布置設計空間中有很大的選擇性。</p><p>　　(

59、3)施工簡便：部分斜拉橋的施工方法與連續(xù)梁橋基本相同，可采用懸澆法施工。施工中不必進行斜拉索二次索力調整。由于部分斜拉橋較矮對于施工工藝的要求較低，而且施工工藝的復雜性也沒有一把斜拉橋難。</p><p>　　(4)經濟性好：通過分析國內外的部分斜拉橋、一般斜拉橋還有聯(lián)系梁橋的工程造價情況，發(fā)現(xiàn)矮塔斜拉橋型該橋型的沒延米的造價與連續(xù)梁橋相差不多，主要是低于一般斜拉橋造價，性價比高，經濟性好。</p>

60、<p>　　1.4 矮塔斜拉橋的發(fā)展概況 </p><p>　　矮塔斜拉橋是介于梁橋與傳統(tǒng)斜拉橋之間的一種新型橋梁結構。普遍認為，由Christian Menn設計的建于 1981年的甘特(Ganter)大橋，是矮塔斜拉橋的雛形</p><p>　　圖 1-6 瑞士的甘特橋</p><p>　　圖 1-7 Sunniberg bridge

61、 圖 1-8 韓國 Kack-Hwa First橋</p><p>　　我國矮塔斜拉橋建造起步稍晚，2001年建成我國第一座公路與城市道路上的矮塔斜拉橋。此后，許多具有代表性的矮塔斜拉橋相繼建成，隨著國內這類橋梁的修建，這種橋式己引起了橋梁工作者的重視，這幾座矮塔斜拉橋在建造過程中所進行的科研，積累的設計、施工與管理經驗，都為這種橋型在我國的進一步發(fā)展奠定了良好的基礎。目前，我國已建和在建的矮塔斜拉橋己近2

62、0座。 </p><p>　　1.5 矮塔斜拉橋的設計分析</p><p>　　1.5.1 矮塔斜拉橋的總體布置及適用跨徑</p><p>　　1.5.2 矮塔斜拉橋的結構體系</p><p>　　結構體系可選3種形式。橋梁橋塔與主梁固結、橋梁主梁底架設支座的形式適用于跨度不太大的橋梁，支座噸位不至于過大，它的特點是塔根彎矩較小，塔兩側索力差

63、較小，結構的整體剛度較小。矮塔斜拉橋的特點接近于剛度大，索差大。</p><p>　　進行橋梁設計時，應對結構體系的選擇作慎重考慮，選擇最合適的形式。</p><p>　　1.5.3 設計分析方法</p><p>　　1.6 本論文的主要工作 </p><p>　　畢業(yè)設計的目的在于培養(yǎng)畢業(yè)生綜合能力，靈活運用大學所學的各門基礎課和專業(yè)課知識

64、，并結合相關設計規(guī)范，獨立的完成一個專業(yè)課題的設計工作。設計過程中提高學生獨立的分析問題，解決問題的能力以及實踐動手能力，達到具備初步專業(yè)工程人員的水平，為將來走向工作崗位打下良好的基礎。 </p><p>　　根據(jù)畢業(yè)設計任務書要求是公路115+2×185m+115m雙塔矮塔斜拉橋設計，從橋的受力性能、使用功能、施工難易程度、工程造價與工期等多方面進行斜拉橋方案的設計，這里面包括主梁，主墩，索塔截面形

65、式的設計。 </p><p>　　在橋型方案確定以后，參照已建同類型橋梁的設計，進行各部分構件截面尺寸的初步擬定。通過建立合理的計算模型，利用Midas軟件對該橋進行計算模型的建立。通過初步計算，在滿足安全、適用、經濟的前提條件下，進行截面尺寸優(yōu)化設計；同時根據(jù)規(guī)范要求，對最終選取的截面進行檢算工作，檢算內容包括抗壓，抗彎，抗裂等。 </p><p>　　此外，為了盡可能地了解橋梁建設方面

66、的一些新的發(fā)展動向，以便為本畢業(yè)設計服務。在本次畢業(yè)設計過程中，翻閱了若干與此相關的外文及中文文獻資料，并將相關的知識應用到此次畢業(yè)設計中去。同時，去橋梁施工現(xiàn)場進行現(xiàn)場的參觀，近距離的感受橋梁的建設施工過程。讓我得到了更多的有關施工方面的知識，并把它們整理成了畢業(yè)實習報告。</p><p>　　1.7 設計任務書及基本質料</p><p>　　1.7.1 設計題目及分組</p>

67、;<p>　　設計題目：公路115+2×185m+115m矮塔斜拉橋設計</p><p>　　1.7.2 設計主要技術指標</p><p>　　公路等級：高速公路。</p><p>　　橋梁結構形式：預應力混凝土梁矮塔斜拉橋。</p><p>　　設計荷載：公路－Ⅰ級荷載。</p><p>　　

68、橋面坡度：橋面縱向按平坡設計；車行道設雙向2.0％橫坡。</p><p>　　橋面布置：主橋寬度25.50米[0.5米（防撞護欄）＋10.75米（行車道）＋3.00米（中間帶）＋10.75米（行車道）＋主橋0.5米（防撞護欄）]。</p><p>　　橋面鋪裝及防水：1cm瀝青混凝土磨耗層＋防水粘結層+10cm厚的鋼纖維水泥砼(鋼纖維含量為80kg/m3)＋無機滲透結晶型防水層。</

69、p><p>　　施工方法：主梁除0#段采用托架施工外，其余梁段采用掛籃懸臂澆筑施工。</p><p>　　1.7.3主要設計參考規(guī)范</p><p>　　《公路橋涵設計通用規(guī)范》JTG D60-2004</p><p>　　《公路斜拉橋設計細則》JTG/T D65-01-2007</p><p>　　《公路鋼筋混凝土及預應

70、力混凝土橋涵設計規(guī)范》JTG D62－2004</p><p>　　1.7.4 設計參考書目</p><p>　　《斜拉橋》（人民交通出版社，林元培編著）</p><p>　　《現(xiàn)代斜拉橋》（西南交通大學出版社，嚴國敏編）</p><p>　　《斜拉橋》（人民交通出版社，劉士林，孟凡超等主編）</p><p>　　《大

71、跨度橋梁和城市橋梁設計》（西南交通出版社，沈銳利編）</p><p>　　《橋梁工程概論》（西南交通出版社，李亞東編）</p><p>　　《混凝土橋》（西南交通大學出版社，李喬編）</p><p>　　《結構設計原理》（西南交通大學出版社，李喬編）</p><p>　　1.7.5主要設計內容要求</p><p>　　

72、1.7.5.1 橋跨布置、構件尺寸擬定</p><p><b>　　橋跨布置</b></p><p>　　根據(jù)所選題目要求的分跨和跨度完成橋跨布置工作。</p><p>　　結構縱向布置時應根據(jù)參考地形線確定墩、塔的樁位；結構橫向布置按設計技術指標要求確定。</p><p>　　橋跨布置中應根據(jù)斜拉橋結構特點和參考地面線

73、、橋面線確定合理的索塔高度。</p><p>　　橋跨布置中應調研矮塔梁斜拉橋的實例資料，確定主梁的標準節(jié)段長度（標準索距），根據(jù)矮塔斜拉橋受力特點擬定主梁密索段索距、無索段索距，橋塔索距等基本設計參數(shù)。</p><p><b>　　結構尺寸擬定</b></p><p>　　結合參考文獻資料，在教師指導下初步擬定結構主要構件（塔、梁、索）的結構

74、形式和主要尺寸。</p><p>　　1.7.5.2 主要設計及計算工作</p><p><b>　　計算建模</b></p><p>　　根據(jù)擬定的橋跨布置和主要結構尺寸對矮塔斜拉橋結構進行有限元建模分析。設計中的計算建模建議采用“MIDAS軟件”或“橋梁博士軟件”。計算模型應能包括：一次成橋模型（用于校核結構分析模型）、分階段施工模型（用于

75、進行施工階段模擬分析及合理施工狀態(tài)確定）。</p><p>　　根據(jù)計算模型得到初步的內力組合結果。</p><p><b>　　主梁預應力配束設計</b></p><p>　　根據(jù)初步計算模型結果，參照連續(xù)梁橋及連續(xù)剛構橋的預應力配束，對矮塔斜拉橋的主梁進行縱向預應力配束估算和布置（配束設計）。</p><p>　　初

76、步的配束結果輸入到計算模型中，以便能考慮修正次內力對配束設計的影響。</p><p>　　矮塔斜拉索張拉索力設計</p><p>　　依據(jù)參考資料，根據(jù)矮塔斜拉橋中索、梁間荷載分配關系，擬定一組斜拉索的初設張拉力。</p><p>　　索塔和主墩的配筋設計</p><p>　　根據(jù)索塔和主墩的初步內力組合結果，對索塔進行初步配筋設計。本條設計

77、工作可作為畢業(yè)設計中的推薦選作內容。</p><p><b>　　結構尺寸的調整</b></p><p>　　前述步驟中，會得到相關的初步匡算、初步檢算結果，根據(jù)這些結果對原擬定的主要結構尺寸進行相應的調整（如必要的加強或優(yōu)化）。調整后的結構參數(shù)應反映到計算模型中，得到相應的計算成果。調整過程需按設計流程要求進行，直到主要構件能滿足相應規(guī)范檢算要求。</p>

78、;<p><b>　　最終的計算結果</b></p><p>　　考慮配束調整、索力調整、截面調整等設計過程后，相關設計參數(shù)應正確反映到最終的計算模型中，并由軟件計算得到最終的結構內力和變形成果。</p><p>　　最終內力計算結果需按規(guī)范要求完成相應的內力組合，并繪制出主要的內力包絡圖。</p><p>　　1.7.5.3 主

79、要設計驗算工作</p><p>　　根據(jù)整體受力計算中主梁內力組合結果和配束情況對預應力混凝土梁進行正常使用極限狀態(tài)和承載能力極限狀態(tài)的設計檢算（包括構件的強度檢算和抗裂性檢算）。</p><p>　　根據(jù)斜拉索的內力組合結果進行斜拉索的應力檢算。</p><p>　　根據(jù)主梁變形計算結果進行主梁的剛度檢算。</p><p>　　根據(jù)索塔的內

80、力組合結果對其進行正常使用極限狀態(tài)和承載能力極限狀態(tài)的設計檢算（包括構件的強度檢算和抗裂性檢算）。（選作內容）</p><p>　　根據(jù)主墩的內力組合結果進其行正常使用極限狀態(tài)和承載能力極限狀態(tài)的設計檢算（包括構件的強度檢算和抗裂性檢算）。（選作內容）</p><p>　　1.7.5.4 其它設計工作</p><p><b>　　施工方法及施工流程<

81、/b></p><p><b>　　主要工程數(shù)量匯總</b></p><p>　　論文中應補充論述的內容</p><p>　　根據(jù)參考文獻對以下技術問題加以調研和論述：</p><p>　　矮塔斜拉橋的特點及應用概況</p><p>　　矮塔斜拉橋預應力配束原則和方法</p>

82、<p>　?。?） 矮塔斜拉橋結構主要計算工作內容和設計檢算方法</p><p>　　1.7.6 出圖內容</p><p>　　要求完成不少于16張A3幅面設計圖。具體內容可參考下面說明：</p><p>　　橋跨布置圖（一）（反映立面和平面的總體布置）</p><p>　　橋跨布置圖（二）(反映橫向布置）</p>

83、<p>　　主梁一般構造圖（一）</p><p>　　主梁一般構造圖（二）</p><p>　　主梁縱向預應力構造圖（一）</p><p>　　主梁縱向預應力構造圖（二）</p><p>　　主梁豎向預應力構造圖*</p><p>　　主梁橫向預應力構造圖*</p><p><b

84、>　　索塔一般構造圖</b></p><p><b>　　主墩一般構造圖</b></p><p><b>　　斜拉索構造圖</b></p><p><b>　　斜拉索設計參數(shù)表</b></p><p><b>　　橋面鋪裝構造圖</b>&

85、lt;/p><p><b>　　伸縮縫布置及構造圖</b></p><p><b>　　索塔施工流程示意圖</b></p><p>　　主梁施工流程示意圖（一）</p><p>　　主梁施工流程示意圖（二）</p><p><b>　　主要材料數(shù)量匯總表</b&g

86、t;</p><p>　　1.7.7 論文工作</p><p>　　除設計圖紙外，畢業(yè)論文應包括以下主要內容：</p><p>　　設計任務、基本資料。</p><p>　　畢業(yè)設計中、英文摘要。</p><p>　　畢業(yè)設計說明書(不少于一萬五千字)</p><p>　　與設計題目相關的設計理

87、論和技術的簡況。</p><p>　　詳細的計算、設計過程說明，包括計算公式、數(shù)據(jù)及必要的圖表以及自編程序清單等。</p><p><b>　　施工方案和步驟。</b></p><p>　　簡單的工程概算（工程數(shù)量估算）。</p><p>　　對本次設計的總結，包括自己的收獲、感想及畢業(yè)設計中存在的問題等內容。</

88、p><p><b>　　畢業(yè)實習報告。</b></p><p>　　英文專業(yè)文獻的中文翻譯稿，要求英文文獻不少于1萬外文字符。具體翻譯文獻由指導教師給定。</p><p>　　第2 章 橋型方案總體設計</p><p><b>　　2.1 橋跨布置 </b></p><p>　　

89、本設計為公路120m+×185m+120m雙塔矮塔斜拉橋設計，方案采用預應力混凝土墩、梁、塔固結結構，總體布置圖見下圖2-1。</p><p>　　圖2-1 橋跨總體布置圖（單位.cm）</p><p>　　2.1.1 主要設計技術指標 </p><p>　?。?）公路等級：高速公路。</p><p>　?。?）橋梁結構形式：雙塔三

90、跨預應力混凝土單索面矮塔斜拉橋。</p><p>　?。?）設計荷載：公路－I級荷載。 </p><p>　?。?）橋面坡度：橋面縱向按平坡設計；車行道設雙向2.0％橫坡。 </p><p>　?。?）橋面布置：主橋寬度 25.50米[0.5米（防撞護欄）＋10.75米（行車道）＋3.00米（中間帶）＋10.75米（行車道）＋主橋0.5米（防撞護欄）] <

91、/p><p>　?。?）橋面鋪裝及防水：1cm瀝青混凝土磨耗層＋防水粘結層+ 10cm厚的鋼纖維水泥砼(鋼纖維含量為 80kg/m3)＋無機滲透結晶型防水層。</p><p>　?。?）施工方法：主梁除0#段采用托架施工外，其余梁段采用掛籃懸臂澆筑施工。</p><p>　　2.1.2 本橋設計參考規(guī)范、標準 </p><p>　?。?）《公路橋

92、涵設計通用規(guī)范》 JTG D60-2004 </p><p>　?。?）《公路斜拉橋設計細則》JTG/T D65-01-2007 </p><p>　?。?）《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范》JTG D62－2004 </p><p>　?。?）《公路橋涵地基與基礎設計規(guī)范》 JTG D63-2007 </p><p>　　2.1.

93、3 橋跨布置過程 </p><p>　　根據(jù)所選題目要求的主跨跨度和邊跨跨度完成橋跨布置工作。主要是要完成對立面、橫斷面、平面的布置工作，總的布跨原則有如下幾點： </p><p>　　結構縱向布置時應根據(jù)參考地形線確定墩、塔的樁位；結構橫向布置按設計技術指標要求確定。 </p><p>　　橋跨布置中應根據(jù)斜拉橋結構特點和參考地面線、橋面線確定合理的索塔高度。

94、 </p><p>　　橋跨布置中應調研部分梁斜拉橋的實例資料，確定主梁的標準節(jié)段長度（標準索距），根據(jù)矮塔斜拉橋受力特點擬定主梁無索段索距，橋塔索距等基本設計參數(shù)。 </p><p>　　在滿足以上原則的前提下，根據(jù)自己的實際情況本設計對橋跨進行了如下布置： </p><p>　　在此設計中邊中跨都比較大，因此結合受力，經濟，實用，美觀等要就所以本設計中采用懸臂現(xiàn)

95、澆施工方法，變截面的梁。 </p><p>　　由于雙室式腹板總厚度增加，主拉應力和剪應力數(shù)值不大，且布束容易，這是單箱雙室的優(yōu)點；但是雙室式也存在一些缺點：施工比較困難，腹板自重彎矩所占恒載彎矩比例增大等等。本設計是一座一級公路矮塔斜拉橋，綜上所述在本次橋梁設計中采用的橫截面形式為單箱三室的截面形式。</p><p>　　橋面 公路橋面構造包括行車道鋪裝、排水防水系統(tǒng)、人行道（或安全帶

96、）、緣石、欄桿、護欄、照明燈具和伸縮縫等；橋面構造對橋梁的主要結構起保護作用，使橋梁能正常使用。整個橋面設計尺寸為：主橋寬度25.50米[0.5米（防撞護欄）＋10.75米（行車道）＋3.00米（中間帶）＋10.75米（行車道）＋主橋0.5米（防撞護欄）]，同時，為了利于橋面排水在本橋中設置了車行道設雙向2.0％橫坡（本橋未考慮縱向坡度）。橫坡設置的形式有：鋪裝時設三角墊層；行車道板做成斜面；再墩臺頂部設置橫坡。這三種形式各有優(yōu)劣，工程

97、實際中應根據(jù)具體情況選擇。在本設計中本設計采用的是將行車道板做成斜面的這種方法。 </p><p>　　2.1.4 索塔控制尺寸的確定 </p><p>　　索塔的結構形式用鋼結構或鋼筋混凝土制作，根據(jù)需要也可采用預應力混凝土結構。索塔的結構形式應根據(jù)斜拉索的布置、橋面寬度以及跨度等因素決定。根據(jù)以上原則，在本次設計中采用的是單柱形雙索面橋塔，其結構如圖 2-2所示： </p>

98、<p>　　圖 2-2 索塔結構圖示</p><p>　　從橋面算起的塔高，矮塔斜拉橋要比斜拉橋低得多。據(jù)以上的依據(jù)及查閱資料規(guī)范，在本設計中主跨的長度為185m，按照上面的布置原則本設計選取塔高為22m，這個高度約為主跨的1/8.4，滿足布置要求。 </p><p>　　2.1.5主梁控制尺寸的確定 </p><p>　　2.1.5.1無索區(qū)段長度的

99、確定 </p><p>　　矮塔斜拉橋梁上無索區(qū)較之一般斜拉橋要長。另外，矮塔斜拉橋主梁是跨內由多點彈性支承的連續(xù)梁和連續(xù)剛構體系，索塔處主梁梁高大，且有支座或橋墩支承，不需設置拉索?？缰泻退鸁o索區(qū)長度，當主梁剛度不變時，跨中無索區(qū)對主跨結構的影響比較明顯，無索區(qū)越長，跨中彎矩和位移越大。塔旁無索區(qū)長度的增大造成中跨主梁跨中豎向位移和彎矩都同步增加。矮塔斜拉橋的無索區(qū)段與跨徑之間不存在合適比例的問題。在通常的設

100、計當中，矮塔斜拉橋主梁上無索區(qū)的長度，索塔附近宜取 0.15-0.20倍主跨跨徑；中跨跨中宜 0.2-0.35倍中跨跨徑；邊跨部宜取 0.2-0.35倍邊跨跨徑。根據(jù)這些原則，本設計為公路120m+2×185m+120m的矮塔斜拉橋，無索區(qū)長度為塔跟部分為29.5m,跨中部分為38m,邊跨部分是46.5m，有索區(qū)長度都是48m對稱布置，圖片可參考圖2-1</p><p>　　2.1.5.2主梁的立面布置

101、 </p><p>　　矮塔斜拉橋由梁、塔、索、墩4種構件的不同組合構成不同的結構體系形，從而將形成了不同的立面布置形式。梁按支承式分為連續(xù)梁和連續(xù)剛構形式。主梁結構體系和布置方式應根據(jù)橋位處的各種地理環(huán)境，施工方法，結構受力方面等因素綜合分析后確定。在相同的條件下，由于主梁結構體系和支承條件不同使主梁、內力和變形也隨之改變。 </p><p>　　2.1.5.3主梁端部構造設置 <

102、/p><p>　　由于部分斜拉橋主梁有諸多的無索，主梁部處理方式與連續(xù)梁相同。當邊跨和中跨的比值較小是，為了克服反力，將設置牛腿上作為平衡重（在橋墩處） </p><p>　　2.1.5.4主梁高度沿縱橋向的變化 </p><p>　　矮塔斜拉橋的主梁主要采用等截面和變截面這兩種形式形式，當主跨小100m時可采用等截面形式。而當矮塔斜拉橋主跨跨徑大于100m時，應該采用

103、變截面形式，。本次矮塔斜拉橋設計中邊跨120m，中跨185m，于是采取變截面形式，主要是支座截面到跨中截面的二次拋物線式的變截面，而中跨，邊跨的一部分為了便于施工，不予采取變截面，直接取的邊跨 </p><p>　　2.1.5.5橫截面布置 </p><p>　　矮塔斜拉橋主梁受力性能與連續(xù)梁(剛構)橋相似，而它還要承受彎矩，不同方向的剪力，壓力，因此對橋梁的橫截面的選取英去剛度大，抗彎抗

104、壓抗扭性能好的截面。而又需求截面滿足橋梁的施工工藝等，所以該選取箱梁截面。而在在本設計中，由于跨度較大，邊跨較大，橋墩較高，為了滿足橋梁受力的需求，采用了如下圖2-3所示的單箱三室大懸臂橫斷面。 </p><p>　　圖 2-3主梁截面圖例（單位.m）</p><p>　　通過以上的敘述本設計最終將主梁設計如下：主墩點處梁高6.5m，跨中斷面梁高4m，梁體下緣按二次拋物線變化，箱梁頂寬25

105、.5m，箱底寬17.38m；；斜拉索布置在中室。主梁除支點處設橫隔板外，每根拉索錨固點處均設有橫隔板，間距4.0m左右。具體數(shù)據(jù)見畢業(yè)設計圖紙中的主梁分塊圖中的表格。 </p><p>　　2.1.6 斜拉索的總體設計 </p><p>　　拉索是矮塔斜拉橋的主要承重構件之一，對結構整體剛度和經濟合理性要作用。一方面，斜拉索起體外預應力索、平衡支點負彎矩、降低剛構橋梁橋梁高的作用，即加固主

106、梁的作用，另一方面，一些拉索也對主梁起彈。斜拉技術是在混凝土預應力技術的基礎上發(fā)展起來的，拉索相當于預應的體外索。不論矮塔斜拉橋還是傳統(tǒng)斜拉橋，斜拉索都必須具備抗疲勞性能、高度的承載能力、穩(wěn)定的高彈性模量、耐久性、拆換方便、錨固可靠和良好的抗腐蝕性，它不僅影響橋梁的結構性能，而且影響到施工方法和經濟性。 </p><p>　　2.1.6.1斜拉索的構造 </p><p>　　部分斜拉橋拉索

107、一般都由直徑為15.4mm的環(huán)氧鋼絞線密制組合而成，起強度可以達到1860MPa。我國矮塔斜拉橋多數(shù)采用群錨體系，同時對錨具采取了相應的防腐、減振措施。如蘭州小西湖黃河大橋、柳州三門江大橋等都是采用這種形式的拉索。斜拉橋的拉索構造形式較多，可分為以下八種。</p><p>　　2.1.6.2斜拉索布索形式</p><p>　　.斜拉索布索形式與普通斜拉橋的斜拉索布索形式相比矮塔斜拉橋的布索

108、形式有許多新的特點： </p><p>　　為充分利用部分的高度，矮塔斜拉橋的拉索多布置成扇形。</p><p>　　(2)部分斜拉橋的巧上部結構的剛度較大，因此部分斜拉橋特征構件-----端錨索。 </p><p>　　(3)部分斜拉橋的受力與連續(xù)梁橋相似，主梁其主要作用，而斜拉索只是起輔助性作用的，所以，部分斜拉橋的拉索要相對少很多。</p>&l

109、t;p><b>　　圖 2-4 扇形索</b></p><p><b>　　圖 2-5豎琴形</b></p><p>　　根據(jù)體外索支承面分為單索面和雙索面兩種型式。單索面又分為單排索、雙排索，對于大部分的矮塔斜拉橋而言均采用雙排索。從橋面寬度的利用率來置成單索面由于拉索下端錨固在主梁中心線上。</p><p>　　

110、綜上所述，根據(jù)此次橋梁的具體要求，滿足抗拉及各項強度性能，在本次畢業(yè)設計中采用扇型單索面雙排索，并且為了使其更加保持耐久性，選用15.4mm的環(huán)氧鋼絞線。</p><p>　　2.1.6.3斜拉索間距的確定</p><p>　　部分斜拉橋的受力與連續(xù)梁橋相似，主梁作為主體結構承受主要作用力及玩具，，拉索為輔，所以，為了方便施工在本設計里采用的主梁上索距為4m。而在橋塔上，斜拉索在塔上的索距

111、設為0.8m，而在離塔頂2m處選取第一個拉索點。</p><p>　　2.2 主要結構設計施工要點 </p><p>　　2.2.1 主梁施工方法及注意事項 </p><p>　　2.2.1.1主梁施工方法 </p><p>　　矮塔斜拉橋主梁的施工方法可采用適合于梁橋施工的任一合適方法，如支架上現(xiàn)澆，懸臂澆筑，頂推法和平轉法。由于矮塔斜拉橋

112、梁體尺寸較小，各節(jié)段間有拉索，，因此對各種無支架施工法更為有利。</p><p>　　斜拉橋中主梁的各方法的適用跨度如下： </p><p>　　?支架上現(xiàn)澆法：100m左右 </p><p>　　?頂推法：不超過 200m </p><p>　　?懸臂澆筑法：可達1000m左右 斜拉橋的懸臂施工法 </p><p>

113、　　對于混凝土梁斜拉橋一般采用懸臂現(xiàn)澆施工法，也有采用懸臂拼裝施工方法的。對于鋼主梁斜拉橋，則一般采用懸臂拼接的施工方法。與梁式橋類似，采用懸臂現(xiàn)澆施工時的主要施工機具為混凝土節(jié)段掛籃；對于懸臂拼接的施工，其主要施工機具為橋面吊機。斜拉橋的懸臂施工法主要工序為：修建索塔；吊裝或現(xiàn)澆主梁節(jié)段；安裝斜拉索并張拉；兩者交替進行直至合龍。由于在斜拉橋的懸臂施工中，影響施工質量和成橋狀態(tài)的因素較多（如斜拉索索力大小、節(jié)段重量大小等），斜拉橋施工中

114、通常需要開展施工控制工作，對施工中的斜拉索索力、主梁線形等內容，根據(jù)實際情況隨時進行控制和調整。主梁采用懸臂灌注法施工，墩頂梁段分別在各墩頂灌注，其余梁段用活動掛籃懸臂灌注。墩頂0#梁段開始灌注之前，正式支座及臨時支座(即鋼筋混凝土支墩)均先就位，主跨墩支座全部臨時剛接形成固定鋼支座，活動支座應給予臨時鎖定。</p><p>　　施工程序可以三大步驟 </p><p>　?、?先建立主墩，

115、主墩上現(xiàn)澆施工0號段，接著在0號段上建立主塔，接著利用掛籃懸臂施工（變張拉掛索變錨固施工的梁塊）。</p><p>　?、诓鸪龗旎@，進行邊跨中跨合龍 。</p><p>　?、鄄鸪?，解除約束，建立永久支座，張拉全部剩余鋼索。 </p><p>　　2.2.1.2主梁施工主意事項 </p><p>　?、賹τ诤蠑n段混凝土的灌注，應選擇好夜間