【文章內(nèi)容簡介】 附錄 .......................................................................................................................................... 81 蘭州交通大學畢業(yè)設計（論文） 1 1 緒論 連續(xù)剛構橋簡介及發(fā)展 為了跨越各種障礙 (如河流、溝谷或其他線路等 )，必須修建各種類型的橋梁與涵洞，因此橋涵是交通線路中的重要組成部分。特別是現(xiàn)代高等級公路以及城市高架道路的修建中，橋梁往往是保證全線早日通車的關鍵。在經(jīng)濟上，一般說來橋梁和涵洞的造價平均占公路總造價的 10%20%，而且隨著道路等級的提高，其所占比例還會加大 。橋梁的建設水平已成為衡量一個國家綜合經(jīng)濟實力和科學技術水平的重要標志 。連續(xù)剛構橋是從傳統(tǒng)的剛橋懸臂施工方法發(fā)展到預應力混凝土懸臂施工的 T形剛構橋再到將 T形剛構粗 厚橋墩減薄 ， 形成主梁連續(xù)、墩梁固結、柔性橋墩一步步發(fā)展過來的。 連續(xù)剛構橋跨中不設鉸也不帶掛梁，橋面連續(xù)、行車平順 。 更重要的是梁體內(nèi)的 內(nèi)力分布更加合理，能充分發(fā)揮高強材料的作用，有利于 大跨徑 橋梁。 隨著橋梁施工技術水平的提高，對混凝土收縮、徐變、溫度變化、預應力作用、墩臺不均勻沉陷等因素引起的附加內(nèi)力研究的深入和問題的不斷解決，大跨度預應力混凝土連續(xù)剛構橋已成為目前主要采用的橋梁結構體系。 連續(xù)剛構的結構特點是主梁連續(xù)、墩梁固結，既保持了連續(xù)梁無收縮縫、行車平順的優(yōu)點，又保持了 T 形剛構 不設支座、無需體系轉(zhuǎn)換的優(yōu)點，方便施工，而且很大的順橋向抗彎剛度和橫向抗扭剛度能很好地滿足較大跨徑橋梁的受力要求因此它是一種極有生命力的橋梁結構形式，己成為大跨度預應力混凝土橋梁的首選橋型 。 隨著高強預應力鋼材、高強混凝土、大噸位張拉錨固體系的應用與發(fā)展 ， 設計手段的計算機化，施工水平的提高， 我國的連續(xù)剛構橋逐漸從當初的 國外引進 向大跨度連續(xù)剛構橋迅猛發(fā)展。 連續(xù)剛構橋的受力特點 采用懸臂施工的連續(xù)剛構橋，在施工過程中經(jīng)歷 T 型剛構受力狀態(tài)，合攏后形成連續(xù)剛構橋，其恒載產(chǎn)生的內(nèi)力由各施工階段產(chǎn)生的內(nèi)力迭加 而成。由于合攏段較短，其產(chǎn)生的內(nèi)力一般較小，故 T 型剛構受力狀態(tài)為主耍部分。對懸臂施工連續(xù)剛構橋，合攏后根部負彎矩很大，而中跨跨中恒載彎矩很小。二期恒載加上以后，根部負彎矩增大，中跨跨中承受相對較小的正彎矩。因此，截面幾何尺寸擬定時，應根據(jù)以上彎矩分布特點，增大主梁根部附近斷面的抗彎剛度，提高截面下緣的承壓能力懸臂施工時，澆筑一蘭州交通大學畢業(yè)設計（論文） 2 節(jié)段梁體，達到一定強度后張拉此段鋼束。梁體自重產(chǎn)生負彎矩，預應力鋼束產(chǎn)生正彎矩，二者結合使得梁體基本處于偏心受壓受力狀態(tài)，其軸向力 非常大，抗剪強度一般不成問題，而最大正應力又較大。又由 于其是超靜定結構，因此，溫度、支座沉降、收縮徐變、預加力產(chǎn)生的次內(nèi)力也是不可忽略的，在設計中尤其需要注意其的影響。 連續(xù)剛構橋的構造特點 零號塊 零號塊是懸臂澆筑施工的中心塊體 。零號塊受力非常復雜，且一般作為施工機具和材料堆放的臨時場地，故其頂板、底板、腹板尺寸都取得較大。零號塊己不能處理為一般的桿系，對重要橋梁都要進行零號塊空間應力分析。從國內(nèi)施工來看，零號塊時有開裂，故其施工工藝及結構構造是很值得研究的問題 。 橫隔板 懸臂施工的連續(xù)剛構大多采用箱形截面，抗扭剛度較大，故除零號塊內(nèi)設置橫隔板外，主橋沿縱向一般不設橫隔板 。 零號塊內(nèi)橫隔板傳遞荷載較大，通常采用一片實體或兩片式剛性橫隔板，中部開設過人洞。 合攏段 合攏段的施工是橋梁施工的重要環(huán)節(jié)。在合攏段施工過程中，由于溫度變化、混凝土早 期收縮、己完成結構的收縮徐變、新澆混凝土的水化熱等對尚未達到強度的合攏段混凝土有直接影響，故必須重視合攏段的構造措施，使合攏段與兩側(cè)梁體保持變形協(xié)調(diào)，并在施工過程中能傳遞內(nèi)力 。 合攏段的長度在滿足施工要求的情況下，應盡量縮短，以便于構 造處理，一般取 ~3m，本設計取 2m。 合攏段的構造處理有以下幾種： (1) 用勁性鋼管作為合攏段的預應力套管； (2) 加強配筋； (3) 用臨時勁性鋼桿鎖定； (4) 壓柱支撐。合攏段施工應注意以下幾點： (1) 合攏段應采用早強、高強、少收縮混凝土； (2) 合攏段混凝土澆筑時間應選在一天中溫度較低時，并使混凝土澆筑后溫度開始緩慢上升為宜； (3) 加強混凝土的養(yǎng)護 。 蘭州交通大學畢業(yè)設計（論文） 3 2 橋跨總體布置及尺寸擬定 設計基本資料 橋址處 自然情況 1. 概述 橋址屬低中山巖溶峰林谷地地貌，地形起伏不平，呈 “V”字型溝谷，地面標高 米，相對高差 92 米。所以該橋采用了高墩大跨橋梁、大跨度連續(xù)箱梁的結構。本橋為一 級公路橋梁，由于該地區(qū)地形復雜且自然災害較嚴重，所以要求該橋能抵抗自然災害的標準高，對橋梁的結構形式、材料和施工方法及其工藝設備都提出了很高的要求。全橋長 米，橋址處地形復雜。 2. 工程地質(zhì)資料 上部第四系坡殘積土覆蓋，巖性成分為混合土（亞粘土混碎石、角礫），下伏巖層為灰?guī)r、碳質(zhì)灰?guī)r互層，局部有基巖露頭。可分為 4 個工程地質(zhì)層。 混合土：主要分布于橋址表層，主要成分為亞粘土 混角礫和碎石混亞粘土，厚度 米，亞粘土混角礫，〔 σ〕 =140kpa， τ=35kpa，碎石混亞粘土，〔 σ〕 =500kpa， τ=160kpa。 全風化碳質(zhì)灰?guī)r，灰黑色，中密，節(jié)理裂隙極發(fā)育，原巖結構構造部分基本被破壞，巖心呈砂狀，角礫狀，〔 σ〕 =400kpa， τ=160kpa。 強風化灰?guī)r，灰色，原巖結構部分基本被破壞，節(jié)理裂隙較發(fā)育，且較破碎，巖心多為碎石狀，〔 σ〕 =800kpa， τ=180kpa。 弱風化灰?guī)r，灰色，微晶結構，薄 中厚層狀結構，節(jié)理裂隙不發(fā)育，巖心較完整，巖心多為短柱狀，〔 σ〕 =1100kpa。 總體評價，橋址處地基均勻性較差，尤其是受差異風化作用的影響，局部在殘積土及強風化巖中分布有大量的微風化巖石。對選擇橋梁的基礎和確定橋梁的結構形式起決定性的作用。 3. 水文氣象資料 該地區(qū)屬于北亞熱帶向北溫帶過渡地帶，具有垂直氣候帶和干濕季分明兩大特點。區(qū)內(nèi)四季分明，冬春干燥，夏秋多雨， 11 月到次年 4 月晴天多，氣溫高，蒸發(fā)量大，降水量少等干季特征， 5 月到次年 10 月表現(xiàn)為多陰雨的濕季特征。 季節(jié)性最大凍深 ～。 多年平均氣溫 176。，月平均最高 176。，月平均最低 176。，極端最高 176。，極蘭州交通大學畢業(yè)設計（論文） 4 端最低 176。多年平均降雨量 ，年最多降雨量 ，年最少降雨量 897mm， 多年平均日照 小時，無霜期 334 天。 4. 地震 本烈度 Ⅵ 度，重力加速度峰值 。地震基近期來測區(qū)內(nèi)有感地震較少，未見有第四紀新構造活動跡象，地質(zhì)構造相對穩(wěn)定，根據(jù)《公路工程抗震設計規(guī)范》對于大型構造物等抗震重點工程，可比基本烈度提高一度即按 Ⅶ 設防。 設計依據(jù) 1. 主要技術指標設計資料 （ 1） 設計行車速度： 80km/h。 （ 2） 荷載等級： 公路 I 級 。 （ 3） 橋面寬度：本橋位于整體式路基段，橋?qū)?W=（ +11+） ++（ +11+）=。 （ 4） 橋面橫坡：單向 2%（半幅橋）。 （ 5） 高程系統(tǒng)：黃海高程系統(tǒng)。 （ 6） 坐標系：北京坐標系。 （ 7） 地震烈度：基本烈度 Ⅵ 度，按 Ⅶ 度設防。 （ 8） 洪水頻率：本橋位于山谷，主跨部分為高架橋，故不考慮洪水影響。 （ 9） 設計通航：無通航要求 。 （ 10） 橋墩形式：矩形橋墩 。 （ 11） 基礎形式：樁基礎 。 2. 材料規(guī)格 （ 1） 瀝青混凝土：用于橋面鋪裝，全橋橋面鋪裝厚度 10cm。 （ 2） C55 混凝土：用于主橋 65+110+65m 連續(xù)剛構箱梁。 （ 3） C50 混凝土：用于 30m 預制 T 梁及其現(xiàn)澆連續(xù)段；主橋橋墩墩身； 30mT 梁12cm 厚橋面現(xiàn)澆層。 （ 4） C 40 混凝土：主橋過渡墩帽梁、墩柱。 （ 5） C30 混凝土：用于 30m 跨橋墩帽梁、支承梁、墩柱和墩柱間系梁以及主橋主墩和過渡墩的承臺、基樁。 蘭州交通大學畢業(yè)設計（論文） 5 （ 6） C25 混凝土：用于 30m 跨樁間系梁、基樁和擴大基礎。 （ 7） C15 片石混凝土：用于 U 型橋臺臺身和基礎。 （ 8） C 40 小石子混凝土：用于設支座墩的支座墊石。 3. 設計使用規(guī)范 （ 1） 《公路工程技術標準》 JTJ00197。 （ 2） 《公路橋涵設計通用規(guī)范》 JTJ02189。 （ 3） 《公路磚石及混凝土橋涵設計規(guī)范》 JTJ02285。 （ 4） 《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范》 JTJ02385。 （ 5） 《公路橋涵地基與基礎設計規(guī)范》 JTJ02485。 （ 6） 《公路橋涵鋼結構及木結構設計規(guī)范》 JTJ02586。 （ 7） 《公路工程抗震設計規(guī)范》 JTJ00489。 （ 8） 《公路橋涵施工技術規(guī)范》 JTJ0412021。 設計方案比選 橋梁設計原則 橋梁設計必須遵照“實用、安全、經(jīng)濟和美觀”的基本原則。 1. 實 用性 和 安全性 橋 梁必須實用 和安全 ，要有足夠的承載能力， 橋跨結構以及各部分構件，在制造、運輸、安裝和使用過程中均應具有足夠的強度、剛度、穩(wěn)定性和耐久性。 應保證行車和人群的安全 、 暢通 和舒適 ，并能滿足將來交通量增 長的需求。 安全性要求橋梁選擇合適的橋址能抵抗自然災害如地震、泥水流等地質(zhì)災害，還要考慮到行車安全如合理的坡度、護欄、冰雪等惡劣氣候的抗滑等要求， 通航河流上的橋梁， 橋下應滿足泄洪 ，通航 等要求 ， 建成的橋梁應保證其使用年限，并便于檢查和維修。 其他還應考慮到支持農(nóng)業(yè)灌溉，適合戰(zhàn)時國防要求。 2. 經(jīng)濟性 和可行性 橋梁的設計一般把經(jīng)濟性放在首位。經(jīng)濟性應綜合考慮發(fā)展前景 ，施工方法的復雜程度 和橋梁未來的養(yǎng)護及維修等費用。 如便于改造，加固；采用新結構、新材料和先進技術縮短施工周期等?？尚行砸?，工程可行性，經(jīng)濟可行性。如橋梁的設計標準是否可行滿不滿足車流量，人流量，橋下通航量等；自然條件周圍環(huán)境允不允許修建橋梁以蘭州交通大學畢業(yè)設計（論文） 6 及社會效益是否最優(yōu)，資金是否充足等。 3. 美觀 性 現(xiàn)代橋梁設計在滿足 以上基本要求 的同時越來越注重 美觀性 ， 盡可能使橋梁具有優(yōu)美的外形，還要與周圍的環(huán)境相協(xié)調(diào)。城市和旅游地區(qū)，要注意環(huán)保，更多的考慮建筑藝術，但不要把美觀片面的理解為豪華的細部裝飾。 這樣會增加費用，并不妥當。 橋型方案一（預應力混凝土連續(xù)剛構橋） 預應力混凝土 剛構橋是一種 預應力大跨徑 梁式橋， 它綜合了連續(xù)梁和 T 形剛構橋的受力特點，將主梁做成連續(xù)梁體，與薄壁橋墩固結而成。隨著墩高的增高，薄壁橋墩對上部梁體的嵌固作用減小，逐漸退化為柔性墩作用。墩底彎矩，梁體內(nèi)軸力隨墩高迅速減小，為了減小水平位移產(chǎn)生的彎矩，常采用水平抗推剛度較小的雙薄壁墩。 由于懸臂部分承受 很大的 負彎矩， 因此，可減少跨中正彎矩，從而其的主梁高度較梁橋為小。 剛構橋幾乎都是預應力混凝土結構。典型的連續(xù)剛構體系，一般采用對稱布置，非常適合于平衡懸臂施工。目前，連續(xù)剛構體系橋已經(jīng)成為預應力混凝土大跨徑梁式體系橋的主要橋型，最大跨徑已經(jīng)突破 300m。 1. 橋型方案一的上部結構 主橋上部結構為 65+110+65m三跨預應力混凝土連續(xù)剛構箱梁，箱梁根部高度 ，跨中高度 ；箱梁根部底板厚 70cm，跨中底板厚 28cm，箱梁高度以及箱梁底板厚度按 次拋物線變化。箱梁腹板根部厚 60cm，跨中厚 40cm，箱梁腹板厚度在腹板變化段按直線段漸變，由厚 60cm 變至 40cm。箱梁頂板厚度 25cm。箱梁頂寬 12m，底寬 6m，頂板懸臂長度 3m，懸臂板端部厚 15cm，根部厚 70cm。 箱梁采用掛籃懸澆施工， 中邊跨 合龍段長 2m，邊跨現(xiàn)澆段 9m 在支架上澆筑。合龍邊跨之前，拆除邊跨掛籃，在邊跨懸臂端設置壓重，進行鎖定。澆筑合龍段混凝土，同時卸掉等重量的壓重物。待混凝土達到 90%的強度后張拉邊跨頂、底板預應力鋼束。 中跨合龍順序： a. 拆除跨中掛籃，安裝合龍吊架，在中跨兩懸臂端各設置壓重，進行鎖定。 b. 在當天溫度最低時澆筑合龍段混凝土，同時卸掉等重量的壓重物。 c. 待混凝土達到 90%的強度后張拉中跨頂板、底板預應力鋼束。 d. 拆除 吊架 。 主梁合攏時相對高度誤差不得大于 ，橫向偏差不得大于 。 蘭州交通大學畢業(yè)設計（論文） 7 2. 橋型方案一的下部結構 本橋 3 號橋墩為主橋橋墩，墩身采用雙肢等截面矩形實心墩，肢間凈距 。主墩承臺厚 4m，基礎采用樁徑 2m 的鉆（挖）孔灌注樁，基樁按縱向三排、橫向三排布置，每墩半幅橋?qū)捁?9 根樁。主、引橋間 4 號過渡墩采用樁柱式，單幅橋基樁采用 4 根直徑為 的鉆（挖）孔灌注樁，墩柱采用 2 根直徑為 的圓柱墩。 4號過渡墩處設 SSFB160 型伸縮縫， 0 號橋臺處設無縫伸縮裝置，左半橋 7 號臺、右半橋8 號橋臺處設 SSF