【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 為了提高結(jié)構(gòu)的耐久性，增加預(yù)應(yīng)力管道灌漿的密實(shí)度，所有的預(yù)應(yīng)力管道均土木與水利工程學(xué)院 07 級(jí)土木工程專業(yè)（交通土建方向） 畢業(yè)設(shè)計(jì)計(jì)算書 19 采用塑料波紋管成型 ，并采用真空輔助吸漿工藝進(jìn)行壓漿。 塔身上部設(shè)有鞍座，以便拉索通過。每根拉索對(duì)應(yīng)一個(gè)鞍座。主塔及鞍座構(gòu)造見圖紙。 斜拉索設(shè)計(jì) 拉索縱向布置 圖 拉索的縱向布置： a）豎琴形索 .b）輻射形索 .c）扇形索 本橋?yàn)殡p塔雙索面斜拉橋，斜拉索采用扇形布置，兩索面相互平行，在主梁上的基本索距為 6m，索塔上的基本索距為 1m。 索的選擇 鋼索作為斜拉索的主體，必須用高強(qiáng)度的鋼筋、鋼絲或鋼絞線制作。其主要形有如下幾種。 土木與水利工程學(xué)院 07 級(jí)土木工程專業(yè)（交通土建方向） 畢業(yè)設(shè)計(jì)計(jì)算書 20 圖 a)鋼筋索； b)鋼絲索； c)鋼絞線索； d）單股鋼絞 線； e)封閉式鋼纜 拉索體系由稀索向密索演變，拉索多采用鍍鋅高強(qiáng)鋼絲平行索，也有 采用鋼絞線斜拉索，國(guó)內(nèi)外已有多個(gè)具有相當(dāng)規(guī)模的斜拉索專門生產(chǎn)商，從下料編束、錨頭制造、檢測(cè)安裝測(cè)試到斜拉索防護(hù)套制作的整個(gè)工藝已經(jīng)流程化，給設(shè)計(jì)、施工帶來了方便。 目前，國(guó)內(nèi)外斜拉橋的斜拉索多采用平行鋼絲束拉索和平行鋼絞線束拉索。鋼絲束拉索由工廠制作，在工地安裝，質(zhì)量可靠，但跨徑較大時(shí)，斜拉索質(zhì)量較大，需要較大的吊裝設(shè)備。鋼絞線拉索在工地組裝，可單根穿束，單根張拉，方便靈活。 本橋斜拉索采用高強(qiáng)度低松弛鍍鋅鋼絞線。鋼絞線標(biāo)準(zhǔn) 強(qiáng)度 fpk=1670MPa，彈性模量 Ep=。 拉索的下料長(zhǎng)度 斜拉索的下料長(zhǎng)度是指拉索在設(shè)計(jì)溫度下無(wú)應(yīng)力狀態(tài)的下料長(zhǎng)度。下料長(zhǎng)度的確定首先應(yīng)計(jì)算每根拉索的長(zhǎng)度基數(shù) L0，再對(duì)之進(jìn)行若干項(xiàng)修正，如初拉力作用下的彈性伸長(zhǎng)修正、初拉力作用下的垂度修正、錨具位置修正等。當(dāng)下料時(shí)的溫度與設(shè)計(jì)溫度不一致時(shí)，還應(yīng)考慮溫度修正值。 拉索在設(shè)計(jì)溫度時(shí)的無(wú)應(yīng)力下料長(zhǎng)度計(jì)算公式（適用于冷鑄錨具）為： dLLLLLLL DMDMLfe 320 ??????????? 式中， 0L —— 每根拉索的長(zhǎng)度基數(shù)，是指該拉索上下兩個(gè)索孔出口處在拉索完成后錨固面的空間距離； eL? —— 初拉力作用下的彈性伸長(zhǎng)修正； fL? —— 初拉力作用下的拉索垂度修正； 土木與水利工程學(xué)院 07 級(jí)土木工程專業(yè)（交通土建方向） 畢業(yè)設(shè)計(jì)計(jì)算書 21 MLL? —— 張拉端錨具位置修正，最終位置可設(shè)定螺母定位于錨杯前 1/3 處；MDL? —— 錨固端錨具位置修正，可設(shè)定螺母定位于錨杯的 1/2 處； DL —— 錨固板厚度； 3d 為拉索兩端所需要的鋼絲鐓頭長(zhǎng)度； d 為鋼絲直徑。 拉索的防護(hù) 拉索是斜拉橋長(zhǎng)期暴露的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，因此必須針對(duì)侵蝕性環(huán)境的影響，特別是對(duì)腐蝕加以防護(hù)。工程實(shí)踐中由于拉索的腐蝕而導(dǎo)致索修復(fù)和更換的例子并不鮮見。 近年來，現(xiàn)代斜拉橋廣泛采用了一些更為有效的防護(hù)措施，例如，鋼絲鍍鋅，將鋼絲或鋼絞線用塑料材料（油脂、石蠟、彈性環(huán)氧產(chǎn)品等）包裹，每根絞線均設(shè)置管道等等。實(shí)際上常采用上述的綜合防護(hù)措施，且都在工廠進(jìn)行，既保證質(zhì)量，又便 于安裝。 1．拉索管道 除了封閉式拉索外，一般拉索均設(shè)置于鋼制或塑料管道中，這在一定程度上防止了侵蝕性環(huán)境的影響。這種措施的有效性主要取決于拉索的類型和附加的防護(hù)措施，特別是灌入材料和包裹材料。 2．鍍鋅 將鋼絲浸入鍍鋅池，自動(dòng)控制完成。 3．錨具防護(hù) 管道和錨具之間連結(jié)構(gòu)造必須防止水的流入或匯集，在關(guān)鍵部位的防水有不同的設(shè)施布置，見下圖所示。 4．事故防護(hù) 拉索設(shè)計(jì)必須考慮事故造成的危險(xiǎn)，例如車輛撞擊、火災(zāi)、爆炸和破壞等防護(hù)。為此應(yīng)考慮： 1）拉索下部 2m 范圍內(nèi)用鋼管防護(hù)，生根于橋面并和拉索管道相接。 2）鋼管的尺寸（厚度、間距）和錨固區(qū)的加強(qiáng)要足以抵抗火災(zāi)和破壞的危險(xiǎn)。 3）錨固區(qū)要予以加強(qiáng)以抵抗車輛撞擊。 4）防護(hù)構(gòu)件的替換不影響拉索本身，并盡可能的不影響交通。 土木與水利工程學(xué)院 07 級(jí)土木工程專業(yè)（交通土建方向） 畢業(yè)設(shè)計(jì)計(jì)算書 22 5. 拉索的減振 暴露于大氣中的拉索在風(fēng)雨天會(huì)出現(xiàn)振動(dòng)。原因與對(duì)策： 氣流在拉索的背風(fēng)面生成卡門渦流，渦流激振的頻率正好和拉索的自身的某一階自振頻率合拍，于是拉索受激產(chǎn)生上下振動(dòng)，并形成駐波。由于不是所有拉索都同時(shí)出現(xiàn)風(fēng)激頻率和自振頻率同步的情況，因此，同一座橋上的拉索有的振動(dòng)，有的不振動(dòng)。 斜拉橋的橋面受風(fēng)激出現(xiàn)上下振動(dòng)，從而迫使全橋拉索振動(dòng) 。 振動(dòng)導(dǎo)致拉索根部出現(xiàn)反復(fù)撓曲，索中鋼絲產(chǎn)生附加撓曲應(yīng)力，加速了鋼絲的疲勞，因此拉索的風(fēng)振應(yīng)加以防護(hù)。針對(duì)拉索的起振條件，只要將拉索自身的結(jié)構(gòu)阻尼增加到某一程度，就可以使拉索不具備起振條件，從而防止拉索出現(xiàn)振動(dòng)。常用方法是在拉索上設(shè)置阻尼支點(diǎn)。這種阻尼支點(diǎn)可以采用高阻尼粘彈性材料或粘性剪切型阻尼器來實(shí)施，也可以用油膜阻尼器實(shí)施。 土木與水利工程學(xué)院 07 級(jí)土木工程專業(yè)（交通土建方向） 畢業(yè)設(shè)計(jì)計(jì)算書 23 5 斜拉橋的附屬工程設(shè)計(jì) 橋面鋪裝 橋面鋪裝是車輪直接作用的部分，主要有三項(xiàng)功能：一是防止車輪和履帶直接磨耗橋面板，并保證橋面的平整度 ；二是保護(hù)主梁免受雨水侵蝕；三是分布車輪的集中荷載。為此，橋面鋪裝要滿足抗車轍、抗滑、行車舒適、不透水等要求。 就斜拉橋而言，橋面板有兩種結(jié)構(gòu)形式，即混凝土橋面板和鋼橋面板?；炷翗蛎姘宓臉蛎驿佈b可采用水泥混凝土和瀝青混凝土等類型，并且在橋面板和鋪裝層之間設(shè)置有防水層。 本橋所用鋪裝材料 10cm 厚 C40 防水混凝土 +防水層 +10cm 厚 瀝青混凝土 。 橋梁護(hù)欄 橋梁護(hù)欄等級(jí) 為了保證行人和行車安全、保證道路的暢通、高速，在大橋上濕重護(hù)欄是極其必要的。而且在一般情況下，橋梁的外側(cè)的危險(xiǎn)程度明 顯高于道路。設(shè)置在橋梁上的護(hù)欄按防撞等級(jí)劃分為 PL1 、 PL PL3 三 級(jí)。 每一防撞等級(jí)的橋梁護(hù)欄應(yīng)避免在相應(yīng)條件下的失控車輛越出，防撞等級(jí)及相應(yīng)的設(shè)計(jì)條件見表 。式中 Z代表護(hù)欄的容許變形量。 橋梁護(hù)欄與橋梁欄桿在功能上的區(qū)別在于，護(hù)欄是防止車輛突破、下穿、翻越橋梁而設(shè)；橋梁欄桿在于防止行人和非機(jī)動(dòng)車輛掉入橋下，是一種不具有防止失控車輛越出橋外的裝飾性結(jié)構(gòu)。 由于本橋是城市橋梁，車流量很大，是城市的重要構(gòu)造物，故采用 PL2的橋梁護(hù)欄。 橋梁護(hù)欄的結(jié)構(gòu)構(gòu)造 在選擇橋梁護(hù)欄時(shí)，首先確定防 撞等級(jí)，然后再根據(jù)公路等級(jí)、美觀、經(jīng)濟(jì)以及主梁的結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行護(hù)欄形式的選擇。構(gòu)造形式還要綜合考慮道路等級(jí)、美觀、經(jīng)濟(jì)、橋梁外側(cè)危險(xiǎn)物特征及養(yǎng)護(hù)等影響因素。除此之外，尚應(yīng)考慮以下條件： （ 1） 對(duì)橋梁美觀要求高，宜采用梁柱式或組合式橋梁護(hù)欄； 土木與水利工程學(xué)院 07 級(jí)土木工程專業(yè)（交通土建方向） 畢業(yè)設(shè)計(jì)計(jì)算書 24 （ 2） 梁跨越大片水域，橋下凈空較高時(shí)，宜采用組合式或鋼筋混凝土墻式護(hù)欄； （ 3） 積雪嚴(yán)重的地區(qū)宜采用梁柱式或組合式橋梁護(hù)欄； （ 4） 為了減輕橋梁自重和減輕碰撞荷載對(duì)橋面板的作用，可采用金屬制護(hù)欄； 設(shè)置地點(diǎn) 防撞等級(jí) 適用范圍 設(shè)計(jì)條件 車輛碰撞速度（ km/h） 車輛重量(t) 碰撞角度 (。 ) 碰撞力 (kN) Z=0 Z=～ 路側(cè)、中央分隔帶 PL1 一般公路跨越高速公路，一級(jí)公路 80 20 120 85～ 70 50 15 PL2 高速公路、一級(jí)公路 70 15 200 160～ 125 PL3 橋外特別危險(xiǎn)、需要重點(diǎn)保護(hù)的特大橋 80 15 360 280～ 230 表 橋梁護(hù)欄 橋面排水 為了迅速排除橋面積水，除設(shè)置橋面縱橫坡外，常常需要沿橋面兩側(cè)設(shè)置一定數(shù)量的排水設(shè)施，即泄水管。 通 常當(dāng)橋面縱坡大于 2%而橋長(zhǎng)小于 50m 時(shí)，一般能保證雨水從橋頭引道上排入排水溝，橋上可不設(shè)置泄水管。但對(duì)于本橋而言，橋梁的長(zhǎng)度大于 100m，在橋梁范圍內(nèi)縱坡較緩，故 5～ 10m 設(shè)置一個(gè)泄水管。 泄水管的過水面積通常按排泄 3 倍設(shè)計(jì)徑流量計(jì)算，設(shè)計(jì)徑流量可根據(jù)《公路排水設(shè)計(jì)規(guī)范》中推薦的方法計(jì)算。由于本畢業(yè)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)在主橋結(jié)構(gòu)計(jì)算，故過水面積參考其他案例得出。 橋梁伸縮縫 土木與水利工程學(xué)院 07 級(jí)土木工程專業(yè)（交通土建方向） 畢業(yè)設(shè)計(jì)計(jì)算書 25 為使 車輛平穩(wěn)通過橋面并滿足橋面變形需要，應(yīng)在梁端設(shè)置伸縮縫，這種裝置稱為橋面伸縮縫裝置。 和一般橋梁一樣，由于溫度變化、混凝土收縮和徐變 、活荷載等因素，斜拉橋的端部會(huì)產(chǎn)生水平變位和轉(zhuǎn)角。此外，墩臺(tái)位移，地震以及縱坡等也會(huì)導(dǎo)致梁端部的變位。縱橋向的水平變位靠伸縮縫來適應(yīng)，因此，主梁的伸縮量和轉(zhuǎn)角是伸縮縫選型的主要參數(shù)。 伸縮量的計(jì)算 伸縮量的確定應(yīng)考慮溫度變化、混凝土收縮徐變、活載、風(fēng)荷載等作用，在主梁上產(chǎn)生的順橋向的位移量以及施工安裝誤差，另外還應(yīng)考慮一定的伸縮安全富裕量。 伸縮縫的類型 伸縮縫的類型很多，如鋼板伸縮縫裝置、橡膠板伸縮縫裝置、組合伸縮裝置等。斜拉橋的跨度一般較大，聯(lián)長(zhǎng)較長(zhǎng)，在溫度、混凝土收縮徐變、可變荷載 作用等下主梁的收縮量較大，因此矮塔斜拉橋采用伸縮量較大的伸縮裝置。 支座及其它附屬設(shè)施 支座 支座的 主要作用是將橋跨結(jié)構(gòu)上的恒載、活載傳遞到橋墩上，同時(shí)保證橋跨結(jié)構(gòu)所要求的位移和轉(zhuǎn)角，以便于設(shè)計(jì)受力狀態(tài)與計(jì)算時(shí)采用的理論圖示相吻合。 避雷系統(tǒng) 對(duì)于矮塔斜拉橋，僅在橋塔上設(shè)置避雷針，避雷針的截面面積不小于 100mm2 。為了防止銹蝕，避雷針采用鍍鋅或其他有效的防腐防銹措施。 航道航標(biāo)燈 當(dāng)橋梁跨越有通航要求的河流或海域時(shí)，應(yīng)設(shè)置航道航標(biāo)燈。航道航標(biāo)燈一般由相關(guān)單位設(shè)計(jì) 安裝，施工時(shí)要注意預(yù)埋相應(yīng)的連接件。 ． 4 過橋管線 土木與水利工程學(xué)院 07 級(jí)土木工程專業(yè)（交通土建方向） 畢業(yè)設(shè)計(jì)計(jì)算書 26 過橋管線包括：照明電纜、移動(dòng)通信、有線電視等。管線均在人行道下通過。 土木與水利工程學(xué)院 07 級(jí)土木工程專業(yè)（交通土建方向） 畢業(yè)設(shè)計(jì)計(jì)算書 27 6 主體結(jié)構(gòu)分析計(jì)算 計(jì)算荷載 永久作用： 一期恒載：包括混凝土主梁、主塔和斜拉索自重 二期恒載： 二期恒載是結(jié)構(gòu)體系施工完成之后，進(jìn)行橋面鋪裝和防撞護(hù)欄的施工時(shí)對(duì)橋面系施加的恒載，這里橋面鋪裝采用 10cm 瀝青混凝土制成，其等效均布荷載值為 2*(（ ） **24+（ ） **25)=。模型建立過程中，將人行道自重算入二期恒載，將其擴(kuò)大為 110kN/m。 收縮徐變：主塔及混凝土主梁的收縮、徐變按《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》附錄四計(jì)算。 主梁預(yù)應(yīng)力：鋼絞線直徑為 ，標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度為 1860MPa，張拉控制力為 1395MPa。鋼束松弛率為 。 支座沉陷：邊墩沉降 ,主墩沉降 ,取最不利組合 。 可變作用 活載： 車 道為四車道，設(shè)計(jì)荷載為公路 I 級(jí)。 沖擊系數(shù)：沖擊影響一般都是用靜力學(xué)的方法，即將車輛作用的動(dòng)力影響用車輛的重力乘以沖擊系數(shù)來表達(dá)。 參照《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》（ JTG D602020） 可知： 雙塔斜拉橋的豎向彎曲基頻： 無(wú)輔助墩的斜拉橋 lf 1101? 有輔助墩的斜拉橋 lf 1502? 式中 1f — 豎向彎曲基頻（ Hz） ； l — 斜拉橋主跨跨徑（ m） 。 沖擊系數(shù) ? 可按下式計(jì)算： 當(dāng) f ＜ 時(shí)， ? ＝ 當(dāng) ≤ f ≤ 14Hz 時(shí)， ? ＝ 土木與水利工程學(xué)院 07 級(jí)土木工程專業(yè)（交通土建方向） 畢業(yè)設(shè)計(jì)計(jì)算書 28 當(dāng) f ≥ 14Hz 時(shí)， ? ＝ 式中 f 結(jié)構(gòu)基頻（ Hz） 本橋?yàn)闊o(wú)輔助墩的情況，采用 f1式計(jì)算基頻，再計(jì)算沖擊系數(shù)。 溫度作用： 均勻溫度取 15℃，系統(tǒng)升溫 25℃，系統(tǒng)降溫 30℃。主梁的日照溫差按橋面板升溫 5℃計(jì)。 作用組合 根據(jù)《