【正文】 省道207線綏陽至道真段鬧唐大橋施工圖設(shè)計(jì)省道207線綏陽至道真段改建工程鬧唐大橋施工圖設(shè)計(jì)1 設(shè)計(jì)資料 概況省道207線綏陽至道真段公路改建工程是“十一五”期間重點(diǎn)投資改造的國省道中的一條。本條省道的建成通車可以大大的加快綏陽縣和道真縣的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。而本設(shè)計(jì)的內(nèi)容為K94+602標(biāo)段的鬧唐大橋。該橋的設(shè)計(jì)，遵照“安全、適用、經(jīng)濟(jì)、美觀”的基本原則，同時(shí)充分考慮了建造技術(shù)的先進(jìn)性以及環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展的要求。 地質(zhì)條件鬧唐大橋是一坐省道橋梁，全長(zhǎng)128米，所設(shè)橋?qū)挒?0米，其橋位所處地段無河流通過，屬于山區(qū)橋梁，地質(zhì)情況良好，上層只覆蓋了很薄的一層風(fēng)化巖和碎石，下面就是未分化的灰?guī)r。在橋的右側(cè)有一個(gè)兩米深的溶洞體積不是很大，在橋的左側(cè)有一條303國道通過。 設(shè)計(jì)要求（1） 設(shè)計(jì)荷載：公路Ⅰ級(jí)（2） 設(shè)計(jì)安全等級(jí)：二級(jí)（3） 設(shè)計(jì)車速：80公里/小時(shí)（4） 橋梁寬度：（防撞護(hù)欄）+（行車道）+（防撞護(hù)欄）=10m 橋面縱坡：2%；橋面橫坡：2%（5） 地震設(shè)計(jì)烈度：橋址區(qū)位于地震基本烈度Ⅴ度區(qū)內(nèi)，本橋提高一級(jí)設(shè)防，按Ⅵ度設(shè)防考慮。 采用規(guī)范（1） 《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》 JTG D602004（2） 《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 D602004（3） 《公路磚石及混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》 JTG D612005（4） 《公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》 JTG D632007（5） 《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》 JTJ 0412000642 方案比選和擬訂 （1）適用性。橋上應(yīng)保證車輛和人群的安全暢通，并應(yīng)滿足將來交通量增長(zhǎng)的需要。橋下應(yīng)滿足泄洪、安全通航或通車等要求。建成的橋梁應(yīng)保證使用年限，并便于檢查和維修。（2）舒適與安全性?，F(xiàn)代橋梁設(shè)計(jì)越來越強(qiáng)調(diào)舒適度，要控制橋梁的豎向與橫向振幅，避免車輛在橋上振動(dòng)與沖擊。整個(gè)橋跨結(jié)構(gòu)及各部分構(gòu)件，在制造、運(yùn)輸、安裝和使用過程中應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性和耐久性。（3）經(jīng)濟(jì)性。設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性一般應(yīng)占首位。經(jīng)濟(jì)性應(yīng)綜合考慮發(fā)展遠(yuǎn)景及將來的養(yǎng)護(hù)和維修等費(fèi)用。（4）先進(jìn)性。橋梁設(shè)計(jì)應(yīng)體現(xiàn)現(xiàn)代橋梁建設(shè)的新技術(shù)。應(yīng)便于制造和架設(shè)，應(yīng)盡量采用先進(jìn)工藝技術(shù)和施工機(jī)械、設(shè)備，以利于減少勞動(dòng)強(qiáng)度，加快施工進(jìn)度，保證施工安全。（5）美觀。一座橋梁應(yīng)具有優(yōu)美的外形，應(yīng)與周圍的景致相協(xié)調(diào)。合理的結(jié)構(gòu)布局和輪廓是美觀的主要因素，決不應(yīng)把美觀片面的理解為豪華的裝飾。 方案比選綜合各種條件，現(xiàn)擬定以下兩個(gè)比選方案。方案一：預(yù)應(yīng)力混凝土等截面連續(xù)梁橋(1) 預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)通過高強(qiáng)鋼筋對(duì)混凝土預(yù)壓，不僅充分發(fā)揮了高強(qiáng)材料的特性，而且提高了混凝土的抗裂性，促使結(jié)構(gòu)輕型化，因而預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)具有比鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)大得多的跨越能力。預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋是一種以受彎為主，在豎向荷載作用下無水平反力的結(jié)構(gòu)。它在荷載作用下，支點(diǎn)截面產(chǎn)生負(fù)彎矩，從而大大減小了跨中的正彎矩，跨越能力較大，適用于橋基良好的場(chǎng)合。預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋適用于各種結(jié)構(gòu)體系,而且還在不斷創(chuàng)新出體現(xiàn)預(yù)應(yīng)力技術(shù)特點(diǎn)的新型結(jié)構(gòu)體系,因而它的適用范圍大,競(jìng)爭(zhēng)力強(qiáng)。（2）該橋采用四跨一聯(lián)的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋（430m=120m）。主梁采用C50混凝土，單箱單室的箱形截面，箱梁頂寬10m，，箱梁頂板厚采用25cm。支座處，腹板厚為45cm，底板厚50cm；跨中處，腹板厚35cm，底板厚25cm。頂板與腹板接頭處設(shè)置90cm30cm的梗腋，腹板與底板接頭處設(shè)置75cm25cm的梗腋。由于箱形截面具有很大的抗扭剛度，且受力分析上中間橫隔梁對(duì)縱向應(yīng)力和橫向彎矩的分布影響很小。（3）橋墩基礎(chǔ)有采用鉆孔灌注摩擦樁。每墩樁基為一排共二根D180cm鉆孔灌注樁；橋墩為兩根直徑為150cm的圓型樁。且兩者之間有兩根120cm150cm的橫系梁。兩岸橋臺(tái)均為墻式橋臺(tái)。（4）支座采用盆式橡膠支座和固定盆式橡膠支座，其中固定支座可以將主梁與橋墩相連，防止主梁在地震時(shí)變形、移動(dòng)、破壞。（5）采用滿堂支架施工。 橋型布置圖（單位：cm）方案二：預(yù)應(yīng)力混凝土變截面連續(xù)梁橋（1）該橋跨徑為34m＋52m＋34m，橋梁全長(zhǎng)120m的三跨變截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋。(2)主梁采用C50混凝土的單箱單室箱形截面。箱梁支點(diǎn)梁高3m，頂板寬10m。支點(diǎn)截面底板和腹板厚度均為50cm，頂板為30cm；跨中截面底板和頂板厚度均為25cm, 跨中腹板厚度為35cm。由于箱形截面具有很大的抗扭剛度且受力分析上中間橫隔梁對(duì)縱向應(yīng)力和橫向彎矩的分布影響很小。 (3) 橋墩基礎(chǔ)有采用鉆孔灌注摩擦樁，每墩樁基為一排共二根D180cm鉆孔灌注樁；橋墩為兩根D160cm的圓型墩。且兩者之間有兩根120cm150cm的橫系梁。兩岸橋臺(tái)均為墻式橋臺(tái)。(4)支座采用盆式橡膠支座和固定盆式橡膠支座，其中固定支座可以將主梁與橋墩相連，防止主梁在地震時(shí)變形、移動(dòng)、破壞。(5)采用懸臂掛藍(lán)施工。 橋型布置圖（單位：cm）表11 方案比選表橋型方案預(yù)應(yīng)力混凝土等截面連續(xù)梁橋(第一方案)預(yù)應(yīng)力混凝土變截面連續(xù)梁橋(第二方案)經(jīng)濟(jì)性造價(jià)相對(duì)較低，工期相對(duì)較短。造價(jià)相對(duì)較高，工期相對(duì)較長(zhǎng)。美觀性構(gòu)造簡(jiǎn)單，線形簡(jiǎn)潔美觀與周圍景觀協(xié)調(diào)一致構(gòu)造相對(duì)復(fù)雜，線形優(yōu)美。安全性，采用預(yù)應(yīng)力箱形斷面，整體性好，剛度大，變形少，主梁變形撓曲線平緩，施工安全；，工期有保障；3 采用傳統(tǒng)支架施工，施工過程中不需昂貴的施工設(shè)備，施工方便，質(zhì)量可靠，工期較長(zhǎng)；全橋后期營運(yùn)養(yǎng)護(hù)費(fèi)用少；行車平順舒適。，用技術(shù)先進(jìn)的懸臂澆筑法施工，且在施工過程中不需大量施工支架和臨時(shí)設(shè)備，施工相對(duì)復(fù)雜，相對(duì)較難控制質(zhì)量可靠，工期相對(duì)較長(zhǎng)；，但是支點(diǎn)處容易開裂；行車平順舒適。適用性橋面平順，行車舒適性較好；滿足了橋下通車安全性；施工方便，線形更好控制。受力明確，滿足橋下通車的安全性；線性較難控制。以上兩個(gè)方案都有很強(qiáng)的可行性，但是，預(yù)應(yīng)力混凝土等截面連續(xù)梁橋的橋型構(gòu)造更簡(jiǎn)單，受力更明確，經(jīng)濟(jì)更實(shí)惠，優(yōu)點(diǎn)更突出，更適合此處的環(huán)境條件。因此，確定采用第一方案（預(yù)應(yīng)力混凝土等截面連續(xù)梁橋）3 上部結(jié)構(gòu)尺寸擬定通過上一章節(jié)的方案比選，確定了本設(shè)計(jì)為支架施工的預(yù)應(yīng)力等截面連續(xù)梁橋，以《公路橋規(guī)》（JTG D602004）為依據(jù)，進(jìn)行在成橋狀態(tài)下，主梁在恒載、活載、支座沉降、溫度、混凝土收縮徐變等荷載作用下的內(nèi)力計(jì)算，按承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)，結(jié)合相應(yīng)的設(shè)計(jì)狀況進(jìn)行作用效應(yīng)組合，取其最不利組合進(jìn)行設(shè)計(jì)，得出相應(yīng)包絡(luò)圖。 本橋采用四跨一聯(lián)預(yù)應(yīng)力混凝土等截面連續(xù)梁橋結(jié)構(gòu)，跨徑為430m=120m，橋面寬10m，按級(jí)公路Ⅰ級(jí)進(jìn)行設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)時(shí)速80km/h。主梁采用C50雙懸臂單箱單室的箱形截面，箱梁頂寬10m，，箱梁頂板厚采用25cm。在支座處腹板厚為45cm、底板厚50cm；在跨中處腹板厚35cm、底板厚25cm。頂板與腹板接頭處設(shè)置90cm30cm的梗腋，腹板與底板接頭處設(shè)置75cm25cm的梗腋。 主梁橫截面圖（單位：cm） 主要材料（1） 混凝土：主梁和支座墊石均采用C50混凝土；其它結(jié)構(gòu)均采用C30混凝土；混凝土容重為26kN/ m3,104MPa。（2） 預(yù)應(yīng)力鋼材：預(yù)應(yīng)力筋采用strand1860鋼絞線， ，105MPa。（3） 普通鋼筋：除箍筋和連接鋼筋采用R235光圓鋼筋外，其余均采用HRB335和HRB400精軋螺紋鋼筋。（4） 預(yù)應(yīng)力錨具：所使用的預(yù)應(yīng)力錨具可采用HVM或OVM的錨具及其相應(yīng)的配套設(shè)備。施工時(shí)可采用其它廠家的產(chǎn)品，且外形尺寸與OVM 錨具相同。（5） 預(yù)應(yīng)力管道：縱向預(yù)應(yīng)力鋼束管道采用SBG塑料波紋管。 施工方式上部結(jié)構(gòu)采用滿堂支架施工，即施工方法如下：（1）全橋一次性搭設(shè)梁柱式支架；（2）預(yù)壓重，綁扎鋼筋預(yù)留預(yù)應(yīng)力管道；（3）分跨澆筑混凝土，待沉降和收縮基本完成以后，然后澆筑接縫混凝土；（4）待混凝土達(dá)到80%以上的強(qiáng)度時(shí)張拉預(yù)應(yīng)力，以及封錨；（5）進(jìn)行防撞欄及橋面鋪裝的施工；（6）從跨中先兩邊同時(shí)拆除支架； 施工順序圖4 內(nèi)力計(jì)算 單元?jiǎng)澐掷肕idas橋梁計(jì)算軟件建模，計(jì)算模型中全橋共劃分為81個(gè)節(jié)點(diǎn)，80個(gè)單元?？紤]到主梁的控制截面處必須劃分節(jié)點(diǎn)，將主梁劃分為80個(gè)單元。單元分塊見下圖： 單元分塊圖 毛截面幾何特性 在進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析時(shí)，當(dāng)計(jì)算圖式為超靜定結(jié)構(gòu)時(shí)，由于各種原因使結(jié)構(gòu)的荷載內(nèi)力按剛度分配，因而必須計(jì)算出各節(jié)點(diǎn)截面幾何特性值，見下表：表41 主梁特性值截 面梁 高 H(m)面 積 A（m2）慣 矩 I（m4）中性軸距下緣距離y（m）支 座跨 中 一期恒載作用下主梁產(chǎn)生的內(nèi)力端橫梁自重：g=25= kN/m中橫梁自重：g=325= kN/m利用Midas軟件計(jì)算得一期恒載作用下主梁產(chǎn)生的的內(nèi)力圖見下圖:圖 一期恒載作用下主梁產(chǎn)的彎矩圖(kNm) 一期恒載作用下主梁產(chǎn)生的剪力圖(單位：kN)主梁各個(gè)截面在一期恒載作用下產(chǎn)生的彎矩和剪力具體數(shù)值見下表:表 42 一期恒載作用下的彎矩、剪力值節(jié)點(diǎn)剪力（kN）彎矩(kNm)節(jié)點(diǎn)剪力（kN）彎矩(kNm)104164611511656216131713676810 二期恒載作用下主梁產(chǎn)生的內(nèi)力 橋面鋪裝：10cm厚的瀝青混凝土層和8cm厚的鋼筋混凝土， = += ；防撞欄單側(cè)：； 則： = 2=；二期恒載： =+= ；利用Midas軟件計(jì)算得到的二期恒載作用下主梁產(chǎn)生的內(nèi)力見下圖：圖 二期恒載作用下主梁產(chǎn)生的彎矩圖(單位：kNm) 圖 二期恒載作用下主梁產(chǎn)生的剪力圖（單位：kN）主梁各個(gè)控制截面在二期恒載作用下產(chǎn)生的彎矩和剪力具體數(shù)值見下表：表 43 二期恒載作用下的彎矩、剪力節(jié)點(diǎn)剪力（kN）彎矩(kNm)節(jié)點(diǎn)剪力（kN）彎矩(kNm)1041646115935116562161266631715933676810 支座沉降引起的內(nèi)力計(jì)算由于各個(gè)支座處的豎向支座反力和地質(zhì)條件的不同會(huì)引起支座的不均勻沉降，支座沉降會(huì)引起橋梁產(chǎn)生次內(nèi)力。假設(shè)四跨連續(xù)梁橋的五個(gè)支點(diǎn)最多下沉2mm，最少沉降1個(gè)支點(diǎn)，最多沉降5個(gè)支座，將各個(gè)支座沉降情況所得到的內(nèi)力進(jìn)行組合，取其最不利的組合，利用Midas軟件計(jì)算出在支座沉降最不利作用下主梁產(chǎn)生的內(nèi)力圖見下：圖 支座沉降作用下主梁產(chǎn)生的彎矩包絡(luò)圖（單位：kNm）圖 （單位：kN）主梁控制截面在支座沉降作用下產(chǎn)生的彎矩和剪力見下表:表44 支座沉降作用下的彎矩、剪力值節(jié)點(diǎn)剪力（kN）彎矩(kNm)節(jié)點(diǎn)剪力（kN）彎矩(kNm)1051116121713181041 活載內(nèi)力計(jì)算 沖擊系數(shù)的計(jì)算汽車的沖擊系數(shù)是汽車過橋時(shí)對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的豎向動(dòng)力效應(yīng)的增大系數(shù)。沖擊作用以車體的振動(dòng)和橋跨自身的變形和振動(dòng)。根據(jù)新《公路橋規(guī)》（JTJ D62004），結(jié)合公路橋梁可靠度研究的成果，采用結(jié)構(gòu)的基頻來計(jì)算橋梁結(jié)構(gòu)的沖擊系數(shù)。連續(xù)梁橋的基頻的計(jì)算公式為： （41） （42）式中 － 結(jié)構(gòu)的計(jì)算跨徑(m)；E－ 結(jié)構(gòu)材料的彈性模量()；－ 結(jié)構(gòu)跨中截面的截面慣性距()；－ 結(jié)構(gòu)跨中處的單位長(zhǎng)度質(zhì)量(kg/m)；－ 結(jié)構(gòu)跨中處延米結(jié)構(gòu)重力(N /m)；－ 重力加速度，g= (m/) ；計(jì)算連續(xù)梁的沖擊力引起的正彎矩和剪力效應(yīng)時(shí)，采用；計(jì)算連續(xù)梁的沖擊力引起的負(fù)彎矩效應(yīng)時(shí)，采用。在本設(shè)計(jì)中，取= 30m，E= 1010N/m2，=，由公式計(jì)算得=,=。沖擊系數(shù)（適用于）則 ， 由Midas軟件計(jì)算得基頻為：= Hz，考慮到最不利效應(yīng)采用最值基頻。故：用于正彎矩效應(yīng)和剪力效應(yīng)：用于負(fù)彎矩效應(yīng)： 車道布載該橋?yàn)閮绍嚨?，故車道的橫向折減系數(shù)為ξ=1，不考慮縱向折減。對(duì)兩車道進(jìn)行最不利的偏載布載，見下圖： 圖 偏載布載 影響線利用Midas軟件計(jì)算支座處的反力影響線和跨中的彎矩影響線見下圖：圖 支座1處的反力影響線 支座2處的反力影響線圖 支座3處的反力影響線圖 第一跨跨中彎矩影響線圖 第二跨跨中彎矩影響線利用Midas軟件計(jì)算得到在活載作用下的彎矩、剪力包絡(luò)圖：圖 活載作用下主梁產(chǎn)生的彎矩包絡(luò)圖(單位：kNm) 圖 活載作用下主梁產(chǎn)生的剪力包絡(luò)圖(單位：kN) 活載作用下各個(gè)控制截面的最大內(nèi)力值見下表：： 活載作用下主梁產(chǎn)生的彎矩、剪力值