斜拉桥设计计算书
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摘要
本设计根据设计任务要求,依据现行公路桥梁设计规范,兼顾技术先进，安全可靠，适用耐久，经济合理的原则，提出了预应力混凝土双索面独塔斜拉桥、预应力混凝土连续刚构、中承式拱桥三个比选桥型。综合各个方案的优缺点并考虑与环境协调，把预应力混凝土双索面独塔斜拉桥作为推荐设计方案。进行结构细部尺寸拟定，并利用Midas6.7.1建模，进行静活载内力计算、配筋设计及控制截面应力验算、变形验算等。经验算表明该设计计算方法正确，内力分布合理，符合设计任务的要求。
关键词：预应力混凝独塔斜拉桥成桥合理状态结构分析
Abstract
According to the design assignment and the present Highway Bridge Specifications, after preliminary analysis, three types of bridge are presented, they are single-pylon Prestressed concrete cable-stayed bridge, prestressed concrete continuous rigid frame and through type steel tube with concrete arch. After comparing their characters comprehensively, the prestressed Prestressed concrete cable-stayed bridge are selected as the main design scheme for further analysis. Through create model and run structural analysis, get the effect in the action of dead load, live load,and then calculate the effect in the beam for designing prestressed steel and the checking computation of key section intension, stress, living load distortion, The conclusion can be drawn that the design is up to the assignment.
Key word:prestressed concrete；single-pylon cable-stayed bridge；rational dead load state ; structure analysis .
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┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊第一部分方案比选
第一章方案构思与比选
第1节桥位处地形，地质等资料
桥位处的地形，地质条件见图1。
图1 地质图
第2 节方案构思与比选方案
根据拿到的地形地质图，根据交通量和排洪要求以及通航要求（无），本设计除了考虑到公路桥涵的设计要求技术先进，安全可靠，适用耐久，经济合理外，充分考虑景观要求，桥型比较尽可能多样化。拟定了以下三个比选方案：
一，双索面独塔斜拉桥：
a)120m+120m=240m对称布跨，采用固结体系，塔高60m，塔高H与主跨之比为 0.5，
采用H型塔，主梁上斜拉索的标准索距为6m，索塔上斜拉索的索距为
2.0+16*1.2+2*1.5m,桥面纵坡 <2%。见布置图7。
b)主梁采用实体双主梁截面，如图，梁高是2m，是主跨的1/60，梁总宽23m，桥
面净宽8.5m+8.5m,桥面横坡为1.5%。梁肋外的尖角是风嘴，起到导风的作用，提高主梁的抗风能力，双索面斜拉索来抵抗梁的扭转作用。
c)截面见图2 。
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图2 斜拉桥主梁截面
二，双薄壁连续刚构：
图3 连续刚构布置图
注图中尺寸以厘米计。
a).主跨径的拟定：
主跨径定为100m，边跨采用0.65倍的中跨径，即65m 。桥梁全长为65+100+65=230m ，见图3。
b)．顺桥向梁的尺寸拟定
墩顶处梁高：根据规范，取L/20,即5.0m。
跨中梁高：根据规范，梁高为1/30～1/50L，取L/40,即2.5 m。
梁底曲线：选用二次抛物线。
c).截面的尺寸如下图4，
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图4 刚构截面图
注 图中尺寸以厘米计。
三，中承式钢管混凝土拱桥：主跨
120m
图5中承式钢管混凝土拱桥
a).主拱圈的跨径L=160m,矢高f=40m ，矢跨比=1/4，
b).两主拱圈向里靠近形成提篮拱桥，可以提高拱桥的整体稳定性， 主拱圈的钢管混凝土的直径为1.5m,在拱顶处设有三道横向联系， 在桥面下的拱圈上设有K 型横联，来加强两拱圈的联合作用。
c).吊杆10m 间距，主梁采用现浇的方式，如图6，纵向T 梁形式，横向通过加强
横梁与吊杆相连，把桥面支撑起来。
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图6 拱桥梁截面图
注 图中尺寸以厘米计。
第3节 方案比选
方案一 独塔斜拉乔方案
斜拉桥方案造型美观，气势宏伟，跨越能力强，60多米的主塔充分显示其高扬特性，拉索的作用相当于在主梁跨内增加了若干弹性支撑，从而减小了梁内弯矩、梁体自重，从而减小梁体尺寸。施工技术较成熟。独塔斜拉桥只有一个大型基础，在施工过程中主梁梁恒载主要有索塔承担，两边墩台荷载较小，对河床两侧地质条件不均匀，一侧较好，一侧较差的桥位较适合。采用塔梁墩固结体系最为合理，固结体系可以大大提高结构的整体刚度。 方案二 连续刚构方案：
综合了连续梁桥和T 型刚构桥的受力特点，上部结构受力性能同连续梁桥一样，而薄壁墩底部所承受的弯矩，梁体内的轴力随着墩高的增大而急剧减小。其弯矩分布合理。采用挂篮悬臂浇注施工；不需大量施工支架和大型临时设备，桥梁施工受力状态与运营受力状态基本相近。施工机械化程度高，技术先进，方法简便工艺要求较严格。两个墩可以同时进行施工，施工进度快，占用施工场地少。无须支座，节省大型支座费用。结构刚度大，变形小，主梁变形挠曲线平缓。
方案三 中承式钢管混凝土拱桥方案：
采用拱桥，本地形可只需要一跨，减少了修建高大桥墩的工程量，是一种美观
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经济的常用桥型。但需考虑混凝土收缩，徐变，温度变化，基础不均匀沉降和水平位移引起的影响。采用缆索吊装施工拱圈，桥面现浇施工。施工技术成熟。
推荐方案
综合多方面因素，根据公路桥涵的设计要求：技术先进，安全可靠，适用耐久，经济合理；考虑到本桥与周围环境的相配合，并考虑到本桥不远处已经有一座同类型的拱桥，选用预应力混凝土独塔斜拉桥方案为推荐方案。
下图为双索面独塔斜拉桥布置图，
图7 斜拉桥跨径布置图
注图中尺寸以厘米计。
第2部分斜拉桥设计与计算
第1章总体设计
第 1节斜拉桥概述
斜拉桥是一种桥面体系受压、支承体系受拉的结构，其桥面体系由加劲梁构成，其支承体系由钢索组成。
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上世纪70年代后，混凝土斜拉桥的发展可分成三个阶段：
第一阶段：稀索，主梁基本上为弹性支承连续梁；
第二阶段：中密索，主梁既是弹性支承连续梁，又承受较大的轴向力；
第三阶段：密索，主梁主要承受强大的轴向力，又是一个受弯构件。
近年来，结构分析的进步、高强材料的施工方法以及防腐技术的发展对大跨斜拉
桥的发展起到了关键性的作用。斜拉桥除了跨径不断增加外，主梁梁高不断减小，索
距减少到10m以下，截面从梁式桥截面发展到板式梁截面。混凝土斜拉桥已是跨径
200m～500m范围内最具竞争力的桥梁结构。
第２节技术指标及设计资料
（一）技术指标
1，路线等级：公路一级，双向四车道：
2，设计车速：100km/h;
3，桥面宽： 1.5m（拉索区）+0.5m(防撞护栏)+0.5m(过渡带)+7.5m(行车道)+
0.5m(过渡带)+0.5m(防撞护栏)+1m(隔离带) +0.5m(防撞护栏)
+0.5m(过渡带)+7.5m(行车道)+0.5m(过渡带)+0.5m(防撞护
栏)+1.5m（拉索区）;
4，设计作用：
汽车作用：公路1级荷载，
温度作用：体系温差±20度，主梁的温度梯度为±5度，梁与拉索
的温差±10度；
5，地震烈度：地震基本烈度为7度；
6，桥下净空：满足排洪要求。
7，桥面纵坡：< 2%.
8，桥面横坡： i=1.5%
（二）设计采用的规范标准
（1）《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2004)
（2）《公路斜拉桥设计规范》（试行）(JTJ027-96)
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（3）《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004)度
（4）《公路工程技术标准》（JTG B01-2003）
第3 节材料选择
1，混凝土
预应力混凝土主梁的混凝土强度等级为C50，索塔为C50，主墩墩身为C50，承台、桩基、边墩和辅助墩墩柱均采用钢筋混凝土结构，混凝土强度等级为C40。
预应力钢材
桥塔锚索区的环向预应力钢筋为32
φ的精轧螺纹粗钢筋，强度标准值pk
f=930MPa，弹性模量为
s
E=2.0×5
10MPa；主梁内的预应力筋除了施工阶段顶板有32
φ的精轧螺纹粗钢筋外，其他均为04规范中的高强的松弛钢绞线，标准强度1860 MPa,弹性模量为E=1.9×5
10MPa,预应力管道均采用预埋金属波纹管成型。采用OVM 锚具。
2，普通钢筋：HRB335=带肋钢筋,HRB235光圆钢筋；
3，斜拉索
该桥采用扭绞型平行钢丝斜拉索，由φ7mm高强平行钢丝组成，抗拉强度标准
值
pk
f=1670MPa，弹性模量为
p
E=2.05×5
10MPa，斜拉索外面包双层护套，内层为黑色高密度聚乙烯，外层为彩色高密度聚乙烯，锚具为冷铸墩头锚。
4，桥面铺装
8cm厚防水混凝土，容重23KN/3
m。
5，支座
GPZ抗震型盆式橡胶支座。
6，伸缩缝
SSFB240型伸缩装置。
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┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊第4 节总体设计
根据交通量的要求，以及道路的通行能力，采用双向四车道布置。其设计车速为100km/h，处在高速公路上禁止非机动车辆和行人。
由于该桥的跨径不大，采用独塔斜拉桥，其桥塔拟定了门式塔，Ａ型塔，和Ｈ型塔三种方案。门式塔的景观效果不佳，A型塔需要采用空间索面布置，且桥下的墩很高则导致很大的承台基础，通过比较采用H型塔，H型塔构造简单，受力明确。
为方便施工，降低造价，满足斜拉索的锚固要求，主梁采用实体双主梁截面，预应力混凝土结构。为了不削弱主梁的受力截面积，斜拉索锚固在主梁的下面。
桥面铺装采用沥青混凝土，并设1.5%的横坡来满足排水要求。
跨径组成为120m+120m=240m对称布跨，塔高60m，塔高H与主跨之比为 0.5，为了降低主梁的高度，减小主梁的弯矩，斜拉索采用密索体系，扇形布置，主梁上斜拉索的标准索距为6m，索塔上斜拉索的索距为2.0+16*1.2+2*1.5m。
斜拉索采用扇形布置，双索面相互平行。
考虑到桥位处的地形条件，即桥面设计标高很高，最大有40多米深，主梁采用挂篮悬臂浇筑法施工。索塔采用爬模施工。
支撑体系作为结构的边界条件，其选型既布置是非常重要的。本桥采用塔墩梁固结体系，该斜拉桥属于刚构体系。这种体系应用在独塔斜拉桥中有很大的优势，无论是桥梁的建设中便于悬臂施工，还是桥梁的运营状态的性能都很好，由于是独塔，温度荷载对其的影响不像双塔斜拉桥那样巨大。
一、主梁设计
主梁采用实体双主梁截面，截面尺寸如图，梁高是2m，是主跨的1/60，梁总宽23m，桥面净宽8.5m+8.5m,桥面横坡为1.5%。梁肋外的尖角是风嘴，起到导风的作用，提高主梁的抗风能力，双索面斜拉索来抵抗梁的扭转作用。
纵向每隔6m设置一道横隔梁（在斜拉索锚固点处），横梁的设置主要考虑活载的横向分布以及桥面板的受力，斜拉索的锚固，以及增强桥梁的横向刚度，横梁
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的位置和斜拉索的锚固相对应。本桥的横梁的厚度为30cm。
图8 1/2斜拉桥主梁截面
注图中尺寸以厘米计。
二、斜拉索设计
该桥的主塔为空腹结构，上塔柱为斜拉桥锚固区，两索面相互平行，在主梁上的基本索距为6.0m，索塔上的基本索距为1.2m，最为册斜拉索的倾角为26度，为减小斜拉索的风振，雨振，在每根斜拉索上设有减震器。
主桥斜拉索独塔共72根，塔端采用张拉端型锚具，梁端
采用锚固端锚具。在张拉过程中，斜拉索采用主塔端张
拉，主梁端锚固。该桥采用扭绞型平行钢丝斜拉索，由
7mm高强平行钢丝组成，抗拉强度标准值
pk
f=1670MPa，
斜拉索外面包双层护套，内层为黑色高密度聚乙烯，外
层为彩色高密度聚乙烯，锚具为冷铸墩头锚。斜拉索断
面如图9。
图9拉索断面图三、主塔设计
索塔采用造型美观的H型塔，钢筋混凝土结构。H型塔造形简单，受力明确，由于塔柱斜度较小，施工比较方便。
索塔自承台顶到索塔顶的高是97.5m，桥面以下部分索塔高37.5m ，塔高于跨径的比为0.5，桥面以上30m设一横梁，以增强索塔的稳定性。
索塔在梁底的部分称为下塔柱，梁底以上横梁以下部分为中塔柱，横梁以上
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图10 索塔构造图
注图中尺寸以厘米计。
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┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊四、下部结构构造
根据地质条件，该桥选用桩基础，每塔46根直径1.5m的钻孔灌注桩，为端承桩。采用梅花桩布置，为了减小承台的体积，减少大体积混凝土的数量，承台采用哑铃型结构，承台厚5.0m。
在枯水季节采用土石围堰施工桩基以及承台。
第二章整体分析
第1节计算原则
斜拉桥的结构分析计算，根据跨度的大小采用两种不同的理论。对于特大跨径的斜拉桥，为消除斜拉索及大变位引起的非线性因素的影响，必须采用有限变形理论；对于中小跨径的斜拉桥，采用小变形理论即可获得满意的结果。平面杆系有限元法是计算斜拉桥内力的基础，其基础理论是小变形理论。
在计算斜拉桥的内力及变形时，一般把空间结构简化成平面结构，但应计算荷载横向分布对结构的影响，以考虑结构的空间效应。而斜拉桥结构较柔，拉索的布置形式，主梁抗扭刚度都有影响，故在计算荷载横向分布系数时应综合考虑。本设计在计算斜拉索和索塔的内力时，采用杠杆法来考虑荷载的横向分布系数。
斜拉桥的内力及变形分析主要是斜拉索和索塔，所承受的荷载包括一期恒载，二期恒载，活载，温度荷载，支座沉降，预应力，斜拉索的初拉力，混凝土的收缩徐变等。
本斜拉桥内力计算的基本原则是：
（1）采用小变形理论按一般的平面杆系有限元法计算内力，不考虑非线性影响；
（2）为方便施工，拉索一次张拉至设计值；
（3）索塔在承台处固结，不考虑桩基础的影响；
（4）斜拉索的安全系数按不小于2.5考虑。
本设计采用MIDAS Civil Ver6.7.1软件进行结构分析。
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┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊第2节设计资料
一、截面特性
主梁的截面几何特性是毛截面特性，构件的截面性质应根据不同的计算阶段决定采用换算截面特性还是采用净截面特性；拉索的面积为单根斜拉索的面积。
截面特性值表表1
二、计算作用
1．设计作用
永久作用：结构自重，预加力，混凝土的收缩徐变作用，基础变位作用；
可变作用：公路1级荷载，温度作用。
2．自重
（1）一期自重
主梁混凝土容重为25.0 KN/3
m，桥塔为26.0 KN/3
m，横梁自重按均布荷载作用在杆件元上。Midas程序自动计算自重集度。
（2）二期自重
二期自重是结构体系完成之后，沥青混凝土铺装和防撞护栏按均布荷载作用
在杆件元上。其中：
桥面铺装：（11.5-1-0.5-1.5）*2*0.07*24=32.64KN/m
防撞护栏：9.73 KN/m
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合计：
2
q=32.64+9.73=52.1 KN/m
3．汽车荷载
（1）设计荷载
公路—I级车道荷载的均布荷载标准值为
K
q=10.5 KN/m；集中荷载标准值K
P=360 KN。若计算剪力效应时，集中荷载标准值
K
P=360KN×1.2=432KN。
（2）横向折减系数
本斜拉桥横向布置设计车道数为4，取横向折减系数0.67。
（3）纵向折减系数
本桥主跨的计算跨径120m，取纵向折减系数1。
（4）冲击系数
双塔斜拉桥（有辅助墩）的竖向弯曲基频：
l
f/
110
1
=
式中
1
f—竖向弯曲基频（Hz）；
l—斜拉桥主跨跨径（m）。
l=120m，
1
f=0.92Hz；当
1
f﹤1.5Hz时，μ=0.05；
（5）横向分布系数
《公路斜拉桥设计规范》对荷载横向分布系数的计算方法没有明确规定，经作者反复考虑比较，认为用简化的平面结构计算斜拉桥的内力时，采用杠杆法来求荷载的横向分布系数是合理的。横向分布系数计算如下：
图11 横向分布系数计算图
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所以，η=9.45/21.5*4*0.67=1.18
4. 温度作用
均匀温度取±20℃，梁、塔与斜拉索的温差取±10℃，主梁的日照温差按桥
面板升温5℃计。
5. 基础变位
主墩沉降2.0cm。
第3节建模分析
斜拉桥是一种高次超静定结构，其力学结构行为和一般桥梁有所不同。对于梁式桥梁结构，如果结构尺寸、材料、二期恒载都确定以后，结构的恒载内里随之基本确定，无法进行较大的调整；而对于斜拉桥，首先是确定其合理的成桥状态，即合理的线性和内力状态，其中最主要的是斜拉索的初张力。
斜拉桥静力分析的基本过程大致可以分为以下三步：
（1）确定成桥的理想状态，即确定成桥阶段的索力、主梁的内力、位移和桥塔的内力。
（2）按照施工过程、方法和计算的需要划分施工阶段。
（3）计算确定施工阶段的理想状态，经过多次反复才可以达到成桥阶段的理想状态。
对于本双索面肋板式斜拉桥的内力计算，可将结构沿桥梁中心线分为两个独立的单索面杆系结构进行计算，考虑活载的横向分布系数。也可将双索面合并成一个单索面结构进行计算。
本桥是混凝土预应力结构，先不考虑预应力筋的作用进行计算，待确定斜拉索的初拉力后，即确定成桥的理想状态后，进行施工阶段分析并进一步确定各施工阶段的配筋，在确定使用阶段配筋。之后，回头计算各种荷载作用下的梁、塔、拉索的内力。
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┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊一、桥面板的计算宽度
因为斜拉桥的主梁不是纯弯构件，且其轴向力沿轴向是累加的，其结构形式也不同（有较密的横梁）。
根据有关实验研究表明：在悬臂施工阶段，因桥面内部有较密的横梁，而且主梁相当于具有连续支撑的连续梁，同时增大了顶板的刚度，在密横梁的情况下，横梁使得集中力能较快的分布到整个断面上，设计中按平面杆系计算的结果与实际情况偏差较小。
预应力混凝土主梁若干年后，由于混凝土的徐变的作用，截面的用力沿宽度方向的不均匀逐渐减小。因此本桥不考虑剪力滞效应的影响，仅对施工阶段的应力进行控制。
二、结构计算简图
图4-1为该桥的结构计算离散图，边界条件为：桥塔固定于承台顶，主梁与塔间为固结，边墩均设纵向活动支座，结构体系属于刚构体系。杆件之间的连接分为两种：主梁和桥塔本身各杆件之间为固结，斜拉索与桥塔及主梁之间为铰结。一个标准梁段分为2单元，每根斜拉索为一个单元，全桥共划分101节点，136个单元，其中主梁单元78个，索单元36个，索塔单元20个，墩单元2个。
详见下页图12
毕业设计（论文）报告纸
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图12 结构离散图
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┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊三、理想成桥状态的确定
理想成桥状态的确定，其关键是确定成桥状态拉索的初拉力。
斜拉桥索力调整理论
斜拉桥不仅具有优美的外形，而且具有良好的力学性能，其主要优点在于，恒载作用下斜拉索的索力是可以调整的。斜拉桥可以认为是大跨径的体外预应力结构。在力学性能方面，当在恒载作用时，斜拉索的作用并不仅仅是弹性支撑，更重要的是它能通过千斤顶主动地施加平衡外荷载的初张力，正是因为斜拉索的索力是可以调整的，斜拉索才可以改变主梁的受力条件。活载作用下斜拉索对主梁提供了弹性支撑，使主梁相当于弹性支撑的连续梁。由此可见，对于斜拉桥而言，斜拉索的初张力分析是非常重要的。
张拉斜拉索时，实际上已经将该斜拉索脱离出来单独工作，因为斜拉索的张力和结构的其它部分无关，而只与千斤顶有关，因此在张拉斜拉索时，其初张力效应必须采用隔离体分析。设在某个阶段张拉第5 号和6 号索时，其初张力分别为P5 和P6
。
首先将斜拉索从结构中隔离出来，其内力为初张力P5 和P6，而斜拉索对结构的影响可以采用一对反向的集中力作用在桥塔和主梁上，如图2-5 所示。将主梁和桥塔上的集中力等效为节点荷载，迭加进入右端的荷载向量中，求解结构平衡方程得到结构的位移。斜拉桥的调索方法较多，目前较为常用的主要有刚性支撑连续梁法、零位移法、倒拆和正装法、无应力状态控制法、内力平衡法等。
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┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊（1）刚性支承连续梁法
刚性支承连续梁法是指成桥状态下，斜拉桥主梁的弯曲内力和刚性支撑连续梁的内力状态一致。因此，可以非常容易地根据连续梁的支承反力确定斜拉索的初张力。（2）零位移法、
零位移法的出发点是通过索力调整，使成桥状态下主梁和斜拉索交点的位移为零．对于满堂支架一次落架的斜拉桥体系，其结果与刚性支承连续梁法的结果基本一致。
（3）倒拆和正装法
倒拆法是斜拉桥安装计算广泛采用的一种方法，通过倒拆、正装交替计算，确定各施工阶段的安装参数，使结构逐步达到预定的线形和内力状态。
（4）无应力控制法
无应力控制法分析的基本思路是：不计斜拉索的非线性和混凝土收缩徐变的影响，采用完全线性理论对斜拉桥解体，只要保证单元长度和曲率不变，则无论按照何种程序恢复还原后的结构内力和线形将与原结构一致。应用这一原理，建立斜拉桥施工阶段和成桥状态的联系。
（5），斜拉桥所力优化实用方法（梁鹏老师的论文）
理论上，认为索力优化的影响矩阵法是最完美的，此方法是基于影响矩阵法原理提出的斜拉桥成桥索力优化方法。
本设计使用的方法是斜拉桥所力优化实用方法，进行斜拉索索力的调整和优化。
计算步骤：
①确定斜拉桥结构布置、压重等；②建立杆系结构有限元模型，斜拉索用杆单元
模拟，单元的抗压刚度不变，抗弯刚度改为1/1000；③施加结构自重和压重等外荷载，作一次落架线性分析计算；④调整压重参数，重新计算；既得到弯曲能量最小时的最优索力。
根据拉索的初拉力进行拉索设计，并计算拉索的下料长度，这部分计算见第九节斜拉索设计。
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┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊优化后拉索初拉力如下表2 表2
调整后初拉力表3 表3
表示-方向
30+45+30m预应力连续梁计算书
30+45+30米连续梁计算书 一、预应力钢筋砼上部结构纵向计算书 （一）工程概况： 本计算书是针对标段中的30+45+30米的预应力混凝土连续梁桥进行。桥宽为9.5m，采用单箱单室，单侧翼板长2.5米；梁高为1.6~2.3米，梁底按二次抛物线型变化。 箱梁腹板采用斜腹板，腹板的厚度随着剪力的增大而从跨中向支点逐渐加大，箱梁边腹板厚度为50~70cm。箱梁顶板厚22cm。为了满足支座布置及承受支点反力的需要，底板的厚度随着负弯矩的增大而逐渐从跨中向支点逐渐加大，厚度为22～35cm。其中跨跨中断面形式见图1.1，支承横梁边的截面形式见图1.2。结构支承形式见图1.3。主梁设纵向预应力。钢束采用?j15.24低松弛预应力钢绞线,标准强度为1860MPa，弹性模量为1.9X105 MPa，公称面积为140mm2。预应力钢束采用真空吸浆工艺，管道采用与其配套的镀锌金属波纹管。纵向钢束采用大吨位锚。钢束为19?s15.24的钢绞线，均为两端张拉，张拉控制应力为1339MPa。 图1.1 中跨跨中截面形式
图1.2 横梁边截面形式 图1.3 结构支承示意图 （二）设计荷载 结构重要性系数：1.0 设计荷载：桥宽9.5米，车道数为2，城-A汽车荷载。 人群荷载：没有人行道，所以未考虑人群荷载。 设计风载：按平均风压1000pa计， 地震荷载：按基本地震烈度7度设防， 温度变化：结构按整体温升200C，整体温降200C计，桥面板升温140C，降温70C。基础沉降：桩基础按下沉5mm计算组合。 其他荷载： （三）主要计算参数 材料：C50砼； 预应力钢束：高强度低松弛钢绞线，抗拉标准强度fpk=1860MPa，抗拉设计强度fpd=1260MPa，抗压设计强度fpd=390Mpa。
30米贝雷梁便桥计算书
贝雷梁便桥设计及荷载验算书 一、概况 为保证施工便道畅通，经研究决定在YDK236+0131曲河1#大桥处修建一座跨河便桥，本验算书以最大跨度30米为计算依据。 从施工方便性、结构可靠性、使用经济性及施工工期要求等多方面因 素综合考虑，便桥采用2榀6片贝雷纵梁作为主梁，桥面系横梁采用25a 型工字钢，间距为1.08m,工字钢之间满铺24*16*200cm枕木。 二、荷载分析 根据现场施工需要，便桥承受荷载主要由桥梁自重荷载q，及车辆荷载 P两部分组成，其中车辆荷载为主要荷载。如图1所示： D 图1 为简便计算方法，桥梁自重荷载按均布荷载考虑，车辆荷载按集中荷载考虑。以单片贝雷梁受力情况分析确定q、P值。 1、q值确定
由资料查得贝雷梁每片重287kg，即97Kg/m; 工字钢自重：30-1.08 X 4.5 X 38.105 - 6- 30=26.46 Kg/m ; 枕木自重：61.44 X 6X 28-3-30=114.688 Kg/m; 合计：q=97+26.46+143.36=238.14 Kg/m ; 2、P值确定
根据施工需要，并通过调查，便桥最大要求能通过后轮重 45吨的大型 车辆，压力为450KN 由6片梁同时承受，可得到f max =F/6，单片工字钢受 集中荷载为f max /6=75KN 。 便桥设计通过车速为5km/小时，故车辆对桥面的冲击荷载较小，故取 冲击荷载系数为0.2，计算得到 P 75KN （1 0.2） 90KN 三、结构强度检算 已知q=2.4KN/m, P=90KN 贝雷梁计算跨径l =30m 根据设计规范，贝 雷梁容许弯曲应力 w =273MPa 容许剪应力[Q] 980kN 。 1、计算最大弯矩及剪力 最大弯距（图1所示情况下）： 最大剪力（当P 接近支座处时） 2、验算强度 正应力验算: M max /w 945KN m. 3578.8cm 3 264.05MPa （w 为贝雷梁净截面弹性抵抗矩，查表得到为 3578.8cm 3） 剪力验算: V max 126 KN [Q] 980kN 3、整体挠度验算 max ql 2 P l 2.4KN/m (30m)2 8 90KN/m 30m 4 945KN m V max 2.4KN/m 30m 2 90KN 126KN 273MPa
独塔宽幅矮塔斜拉桥的设计与分析
文章编号:0451-0712(2006)05-0057-04 中图分类号:U 448.27 文献标识码:B 独塔宽幅矮塔斜拉桥的设计与分析 陈从春1,夏巨华2,肖汝诚1,何 鹏1 (11同济大学桥梁工程系 上海市 200092;21中国市政工程中南设计研究院 武汉市 430010) 摘 要:介绍了江苏昆山吴淞江大桥的设计与分析过程,并对平面应力和空间应力进行了讨论。该桥是一座跨径为10011m +10011m ,宽度为33m 的单索面矮塔斜拉桥,是目前同类结构中跨度较大、桥幅最宽的结构,主梁、桥塔、拉索等构造均比较新颖,可作其他桥梁设计借鉴参考之用。 关键词:矮塔斜拉桥;宽幅;设计;分析 吴淞江大桥位于江苏省昆山市吴淞江河跨处,主桥是一座跨径为10011m +10011m ,宽度为33m 的单索面矮塔斜拉桥。该桥在目前同类结构中跨径居第3位,宽度居第1位。桥上设计行车速度为50km h ;设计荷载,汽车为城市-A 级,人群为214kPa ,地震设防烈度为7度。桥梁采用塔、梁、 墩固结体系,主要构件都有一定的新颖性,效果 较好。1 设计概要111 总体布置 吴淞江大桥全桥共设14对拉索,索间距为 410m ,近塔端设有28m 的无索区段, 边墩附近设有20167m 的无索区段。总体布置如图1所示。 单位:m 图1 主桥立面布置 112 主梁 主梁采用变截面箱梁,塔根处梁高为510m ,跨中梁高310m ;梁高变化段在塔根无索区段,变化线 型为半径为16229m 的圆曲线。箱梁断面为单箱五室,箱底宽2514m ,顶宽33m ,其中悬臂长318m 。箱梁断面如图2所示。斜拉索锚固在中室内。箱形断 收稿日期:2005-11-28 公路 2006年5月 第5期 H IGHW A Y M ay 12006 N o 15
箱梁毕业设计计算书
前言 一、选题依据 （一）设计目的及设计的主要内容： 本设计通过自行拟定桥梁形式及断面尺寸，设计下部结构——墩台与基础并编制施工方案，使我们全面地掌 握桥梁的设计及施工理论，并学会将其应用于实践。桥梁的设计是系统性十分强的工作，有了本次设计我们可以对 四年来所学的专业知识有一个综合系统的回顾和学习，并为今后的实际工作打下良好的基础。 本桥位在考虑它的使用、经济、美观的同时，我们还要着重解决其在工程实际中的问题。在建桥实践中，该桥 采用20m跨径，采用预应力混凝土结构。为减少施工中的麻烦，特采用装配式结构。使桥梁构件的尺寸和形式趋于 标准化，便于预制和施工，并节省大量支架模板和劳动力，缩短工期。 （二）设计拟应用的现场资料综述 桥位地质情况，从上到下的土层均为砂土、黏性土、砂砾。 （三）设计拟应用的文献综述： 本设计涉及内容广泛，需应用到材料力学、结构力学、桥梁学、结构设计学及基础工程学等方面的知识。采用 是2004年颁布的新规范《公路桥涵通用设计规范》，严格执行其规定。根据设计荷载等确定桥长、跨径及孔数。根 据《桥梁工程》《公路桥涵设计手册》中的简支梁桥的计算进行行车道板的计算；荷载横向分布计算；主梁内力计算； 横隔梁内力计算及挠度、预拱度的计算。根据《结构设计原理》进行主梁、横隔梁、行车道板及墩台与基础的截面 尺寸设计及配筋计算。根据《基础工程》及《公路桥涵设计手册》进行墩台与基础的设计。并根据《桥梁工程》《基 础工程》拟订施工方案。根据《有关桥涵标准图》进行施工图纸设计。知识涉及相对全面，能为以后的工作和学习 打下比较扎实的基础。 （四）设计相关技术的国内外现状： 预应力混凝土梁式桥在我国获得了很大的发展。早在70年代，我国就建成了跨径达五十多米的预应力混凝土简支梁桥。除了简支梁桥以外，近年来我国还修建了多座现代化大跨径预应力混凝土箱型刚架桥、连续梁桥和悬臂两梁桥。目前，我国在预应力混凝土箱型梁桥的施工技术方面达到了世界先进水平。在国外，预应力混凝土梁式桥的研究起步较早，法国著名工程师弗莱西奈经过20年研究使预应力混凝土技术付诸实践后，新颖的预应力混凝土梁式桥首先在法国和德国以异乎寻常的速度发展起来。西德最早用全悬臂法建造预应力混凝土桥梁，特别是在1952年成功地建成了莱茵河上的沃伦姆斯桥后，这种方法就传播到全世界。近年来，国外对大跨径预应力混凝土桥的结构体系有这样的见解，倾向于采用悬臂浇筑工艺来修建连续梁桥。这种方法在世界发展甚快。 二、研究（设计）思路 跨径大于20米的简支梁桥，均采用预应力混凝土梁桥。它比普通钢筋混凝土梁桥一般可节省钢材30%，跨径越大节省越多。其刚度比普通钢筋混凝土桥要大，因此建筑高度可显著减少，使大跨径桥梁轻柔美观。由于能消除裂缝，扩大了对多种桥型的适应性，并提高了结构的耐久性。 本设计采用装配式梁桥，其优点是：桥梁构件的尺寸和形式趋于标准化，便于预制和施工，并节省大量支架模板和劳动力，缩短工期。 三、研究（设计）内容
连续梁桥计算
第一章混凝土悬臂体系和连续体系梁桥的计算 第一节结构恒载内力计算 一、恒载内力计算特点 对于连续梁桥等超静定结构，结构自重所产生的内力应根据它所采用的施工方法来确定其计算图式。 以连续梁为例，综合国内外关于连续梁桥的施工方法，大体有以下几种： （一）有支架施工法； （二）逐孔施工法； （三）悬臂施工法； （四）顶推施工法等。 上述几种方法中，除有支架施工一次落梁法的连续梁桥可按成桥结构进行分析之外，其余几种方法施工的连续梁桥，都存在一个所谓的结构体系转换和内力（或应力）叠加的问题，这就是连续梁桥恒载内力计算的一个重要特点。 本节着重介绍如何结合施工程序来确定计算图式和进行内力分析以及内力叠加等问题，并且仅就大跨径连续梁桥中的后两种的施工方法——悬臂浇筑法和顶推施工法作为典型例子进行介绍。理解了对特例的分析思路以后，就可以容易地掌握当采用其它几种施工方法时的桥梁结构分析方法了。 二、悬臂浇筑施工时连续梁的恒载内力计算 为了便于理解，现取一座三孔连续梁例子进行阐明，如图1-1所示。该桥上部结构采用挂篮对称平衡悬臂浇筑法施工，从大的方面可归纳为五个主要阶段，现按图分述如下。 （一）阶段1 在主墩上悬臂浇筑混凝土 首先在主墩上浇筑墩顶上面的梁体节段（称零号块件），并用粗钢筋及临时垫块将梁体与墩身作临时锚固，然后采用施工挂篮向桥墩两侧分节段地进行对称平衡悬臂施工。此时桥墩上支座暂不受力，结构的工作性能犹如T型刚构。对于边跨不对称的部分梁段则采用有支架施工。 此时结构体系是静定的，外荷载为梁体自重q自(x)和挂篮重量P挂，其弯矩图与一般悬臂梁无异。 （二）阶段2 边跨合龙 当边跨梁体合龙以后，先拆除中墩临时锚固，然后便可拆除支架和边跨的挂篮。 此时由于结构体系发生了变化，边跨接近于一单悬臂梁，原来由支架承担的边段梁体重量转移到边跨梁体上。由于边跨挂篮的拆除，相当于结构承受一个向上的集中力P挂。 （三）阶段3 中跨合龙 当中跨合龙段上的混凝土尚未达到设计强度时，该段混凝土的自重q及挂篮重量2P 将以2个集中力 挂 R0的形式分别作用于两侧悬臂梁端部。
贝雷门架的设计及计算书
附件2： 贝雷门架的设计及计算书 一跨门洞贝雷梁按9米长计算，按简支梁布设。门洞纵向分配梁采用1.7m高贝雷梁，贝雷梁规格为170 cm×300 cm×18cm，腹板下面用45花窗将3个贝雷梁连成一组，其余部分每2个用90花窗连成一组。每组贝雷片对应端头采用贝雷框进行连接。贝雷梁上面每90cm 铺设工字钢，工字钢上搭设支架，支架上搭设方木，方木上直接铺设箱梁底模。 数据采集： 312型贝雷梁：单排单层加强型 ①弯曲应力：[δ?]=245 Mpa. ②桁片最大弯矩：[Mmax]=1687.5 KN.m. ③桁片最大剪力：[Qmax]=245 KN. ④截面抵弯矩：[Wx]=7699 cm3 ⑤截面惯性矩：[ Ix]=577434 cm4. Q235钢材 ①轴向应力：[δ]=245 Mpa. ②弯曲应力：[δ?]= 181 Mpa. ③弹性模量：[E]=2.1×105 Mpa. ④挠度：[f]=l/400. 6.1.1、的混凝土重 左幅5900 KN，右幅4500KN。 6.1.2、模板重 以混凝土自重的5%计 左幅295KN，右幅225KN
6.1.3、上述荷载合计 G左=6195KN，G右=4725KN 均布荷载线处最大荷载在腹板处： q=（1.7×1.2×12×2.5+1.7×1.2×12×2.5×0.05）÷12×10=53.55KN/m 6.1.4、弯矩检算 M=ql2/8 =53.55×122/8=963.9KN*m 需要贝雷梁片数n=963.9/1687.5=0.57片，下面配置3片，满足要求。 6.1.5、挠度验算 【f】=L∕400=30mm f=5qL4∕384EI=5×53.55×120004÷（384×2.1×105×577434×104）=12.48mm 需要贝雷梁片数n=12.48/30=0.42片，下面配置3片，满足要求。6.1.6、剪力检算 Q=ql∕2=53.55×12÷2=321.3MPa 需要贝雷梁片数n=321.3÷245=1.31片，下面配置3片，满足要求。
矮塔斜拉桥概述
矮塔斜拉桥概述 1.1矮塔斜拉桥的定义和特点 矮塔斜拉桥为近20年来出现的一种新桥型，瑞士、日本、韩国等一些国家这几年修建了多座这种桥梁。由于它优越的结构性能，良好的经济指标，越来越显示出巨大的发展潜力。我国在这种桥型上起步稍晚，2001年建成的漳州战备大桥，是国内第一座真正意义上的矮塔斜拉桥。 对于这种桥型的称谓尚未统一。日本的屋代南桥与屋代北桥为两座轻载铁路桥，初看起来象斜拉桥，因而日本的桥梁界对其笼统地称为斜拉桥。小田原港桥是一座公路桥，日本桥梁界没有把它称为斜拉桥，而是沿用了法国工程师1988年提出的名称—Extra-dosed Prestressing Concrete Bridge，即超配量体外索PC桥，简称EPC桥。实际上屋代南、北桥与小田原港桥其结构体系非常相似，同样可以称为EPC桥。在美国，这种桥有称为“Extra-dosed Prestressing Concrete Bridge”的，也有称为“Extra-dosed Cable-stayed Bridge”的。国内的称谓也一直存在争论，1995年我国著名桥梁专家严国敏先生首次把它定义为“部分斜拉桥”。其含义是：在结构性能上，斜拉索仅仅分担部分荷载，还有相当部分的荷载由梁的受弯、受剪来承受。“部分斜拉”即源于斜拉索的斜拉程度。后来国内一些文章根据这种桥型塔高较矮的特点，又把这种桥型定义为矮塔斜拉桥。 矮塔斜拉桥的受力是以梁为主，索为辅，所以梁体高度介于梁式桥与斜拉桥之间，大约是同跨径梁式桥的1/2倍或斜拉桥的2倍。截面一般采用变截面形式，特殊情况采用等截面。 矮塔斜拉桥的桥塔一般采用实心截面。塔高为主跨的1/8~1/12，由于桥塔矮，刚度大，一般不考虑失稳问题。梁上无索区较之一般斜拉桥要长，而且除了主孔中部和边孔端部的无索区段之外，还有较明显的塔旁无索区段。边孔与主孔的跨度比值较之斜拉桥要大。一般斜拉桥边孔与主孔的跨度比值一般小于0.5，多数在0.4左右，而矮塔斜拉桥与一般连续梁(刚构)桥相似，为避免端支点出现负反力，边孔与主孔的跨度之比一般会大于0.5，较合理的比值在0.6左右。 为了充分利用部分的高度，拉索多成扇形布置，拉索尽量向塔上部集中通过。塔顶索鞍的作用如同体外预应力索的转向点，斜拉索在转向点一般被固定而无滑动。在建成的矮塔斜拉桥中，索鞍鞍座普遍采用双套管结构，即外钢管埋设于混凝土塔内，内套管套在外钢管中，斜拉索穿过内钢管，在两侧出口处设置抗滑锚头顶紧内管口，阻止内管滑移。斜拉索在梁上宜布置在边跨中及1/3中跨处。此外，矮塔斜拉桥由于塔较矮，塔顶水平位移不会很大，因此没有斜拉桥的特征构
连续刚构桥毕业设计计算书
本科毕业设计 巴中市西环线老山一号桥（75+136+75）m连续刚构桥桥设计 年级：************ 学号：***** 姓名：**** 专业：土木工程 指导老师：***** 2016年6月
毕业设计任务书 班级 * 学生姓名 *** 学号 * 发题日期：2016 年 3 月 1 日完成日期：2016年 6 月 1 日 题目巴中市西环线老山一号桥（75+136+75）m连续刚构桥设计 (一) 设计资料 1、主要技术指标 (1) 孔跨布置：(75+136+75)m (2) 荷载标准：公路—Ⅰ级； (3) 桥面宽度：2×净-13.25米 (4) 桥面纵坡：0% (平坡)； (5) 桥面横坡：2%。 (6) 桥轴平面线型：直线。 2、材料规格 (1) 梁体混凝土：C60级混凝土； (2) 主墩墩身：C40级混凝土 (2) 桥面铺装及栏杆混凝土：C30级混凝土； (3) 预应力钢筋及锚具： 连续梁主梁纵横向预应力钢筋可采用s 15.24高强度低松弛钢绞线；竖向预应力 钢筋用精扎螺纹钢筋。 (4) 普通钢筋： 普通钢筋用HRB335钢筋； 3、施工顺序及要点 (1) 墩台基础施工：施工桩基及现浇承台，滑模或爬模浇筑墩身混凝土； (2) 0#段施工：安装施工托架，施加不小于120%实际荷载预压。然后在托架上浇筑墩顶现浇梁段。待混凝土龄期达到10天，且强度到90%后，对称张拉钢筋，进行临时固结； (3)挂篮安装：安装挂篮以及进行悬臂浇筑施工所必需的施工机具。 (4)预应力钢束张拉：利用挂篮，立模后绑扎钢筋，浇筑混凝土；待混凝土龄期达到7天，且强度达到90%后，对称张拉纵向预应力钢束和上一节段横向钢束和横竖向预应力粗钢筋，并压浆； (5) 节段施工：采用挂蓝向桥墩两侧分节段地进行对称平衡悬臂施工，施工完一个节段，张拉一个节段； (6) 边跨合龙：形成单悬臂结构体系； (7) 中跨合龙：安装中跨合拢段吊架，准备中跨合拢。拆除主墩墩顶粗钢筋临时
预应力混凝土连续梁桥设计 计算书
目录 第一章概述 (4) 1.1 地质条件 (4) 1.2 主要技术指标 (4) 1.3 设计规范及标准 (4) 第二章方案比选 (5) 2.1 概述 (5) 2.2 比选原则 (5) 2.3 比选方案 (5) 2.3.1 预应力混凝土连续梁桥 (5) 2.3.2 预应力混凝土连续刚桥桥 (7) 2.3.3 普通上承式拱桥 (8) 2.4 方案比较 (9) 第三章预应力混凝土连续梁桥总体布置 (12) 3.1 桥型布置 (12) 3.2 桥孔布置 (12) 3.3 桥梁上部结构尺寸拟定 (12) 3.4 桥梁下部结构尺寸拟定 (13) 3.5 本桥使用材料 (14) 3.6 毛界面几何特性计算 (14) 第四章荷载内力计算 (16) 4.1 模型简介 (16) 4.2 全桥结构单元的划分 (16) 4.2.1 划分单元原则 (16) 4.2.2 桥梁具体单元划分 (17) 4.3 全桥施工节段的划分 (17) 4.3.1 桥梁划分施工分段原则 (17) 4.3.2 施工分段划分 (17) 4.4 恒载、活载内力计算 (17) 4.4.1 恒载内力计算 (17) 4.4.2 悬臂浇筑阶段内力 (18) 4.4.3 边跨合龙阶段内力 (19)
4.4.4 中跨合龙阶段内力 (20) 4.4.5 活载内力计算 (21) 4.5 其他因素引起的内力计算 (23) 4.5.1 温度引起的内力计算 (23) 4.5.2 支座沉降引起的内力计算 (25) 4.5.3 收缩、徐变引起的内力计算 (26) 4.6 内力组合 (28) 4.6.1 正常使用极限状态的内力组合 (28) 4.6.2 承载能力极限状态的内力组合 (29) 第五章预应力钢束的估算与布置 (32) 5.1 钢束估算 (32) 5.1.1 按承载能力极限计算时满足正截面强度要求 (32) 5.1.2 按正常使用极限状态的应力要求计算 (33) 5.2 预应力钢束布置 (39) 5.3 预应力损失计算 (40) 5.3.1 预应力与管道壁间摩擦引起的应力损失 (40) 5.3.2 锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩引起的应力损失 (41) 5.3.3 混凝土的弹性压缩引起的应力损失 (41) 5.3.4 钢筋松弛引起的应力损失 (42) 5.3.5 混凝土收缩徐变引起的应力损失 (42) 5.3.6 有效预应力计算 (44) 5.4 预应力计算 (45) 第六章强度验算 (48) 6.1 正截面承载能力验算 (48) 6.2 斜截面承载能力验算 (51) 第七章应力验算 (55) 7.1 短暂状况预应力混凝土受弯构件应力验算 (55) 7.1.1 压应力验算 (55) 7.1.2 拉应力验算 (55) 7.2 持久状况正常使用极限状态应力验算 (60) 7.2.1 持久状况(使用阶段)预应力混凝土受压区混凝土最大压应力验算 60 7.2.2 持久状况(使用阶段)混凝土的主压应力验算 (62) 7.2.3 持久状况(使用阶段)预应力钢筋拉应力验算 (65) 第八章抗裂验算 (68) 8.1 正截面抗裂验算 (68)
贝雷桥设计计算
沪昆客专江西段站前工程HKJX-1标施工便桥设计 中铁十五局集团沪昆客专江西段站前工程HKJX-1标 项目部四分部 二○一○年八月
1.工程概况 为了满足施工的要求，经研究决定在旧茶坞特大桥跨河处（DK354+930）修一座 施工便桥，结构为下承式贝雷桁架桥，考虑承受较大荷载，设计成TSR （三排单层加强型），总跨度为18米。 2.贝雷桥的组成与结构 贝雷钢桥由桁架式主梁、桥面系、连接系、构础等4部分组成，并配有专用的架设工具。主梁由每节3米长的桁架用销子连接而成（图3－1），位于车行道的两侧，主梁间用横梁相连，每格桁架设置两根横梁（图3－2）；横梁上设置4组纵梁，中间两组为无扣纵梁，外侧两组为有扣纵梁；纵梁上铺设木质桥板（图3－3），桥板两侧用缘材固定（图3－4），桥梁两端设有端柱。横梁上可直接铺U 型桥板。主梁通过端柱支承于桥座（支座）和座板上（图3－5），桥梁与进出路间用桥头搭板连接，中间为无扣搭板，两侧为有扣搭板（图3－6），搭板上铺设桥板、固定缘材。全桥设有许多连接系构件如斜撑、抗风拉杆、支撑架、联板等，使桥梁形成稳定的空间结构。 从结构可靠性、经济性及施工工期要求等多方面因素综合考虑，便桥每跨采用321型加强贝雷片装配主梁，桁架上面采用27号工字钢作横向连接，再在横梁上面设置10号工字钢作纵梁，使受力均匀，桥面采用10mm 花纹钢板满铺。 3.贝雷桥的设计 3.1荷载 3.1.1静荷载 321贝雷片每个自重270kg ，横梁每米自重43kg ，纵梁每米自重11.26kg ，桥面采用15mm 厚花纹钢板，按均布荷载，如图： 3270367850101041843725411.261010.6/100018 q kN m -?+????+?+?=?=?桥 q
矮塔斜拉桥研究的新进展
矮塔斜拉桥研究的新进展 陈从春1,周海智2,肖汝诚1 (1.同济大学桥梁工程系,上海200092; 2.同济大学建筑设计研究院,上海200092) 摘 要:简要叙述矮塔斜拉桥在国内外的应用及研究状况,讨论该种桥型的中文和英文关键词,提出索梁恒载比、索梁活载比和名义刚度的概念,并对这种桥型进行界定,试图揭示这类桥梁的力学本质,最后对该种桥型的发展作了展望。 关键词:矮塔斜拉桥;应力幅;索梁恒载比;索梁活载比;名义刚度中图分类号:U 448.27 文献标识码:A 文章编号:1671-7767(2006)01-0070-04 收稿日期:2005-11-22 作者简介:陈从春(1970-),男,博士生,1992年毕业于湖南大学公路与城市道路专业,工学学士,1999毕业于武汉理工大学岩土工程专业,工学硕士。 0 引 言 随着桥梁技术的发展,桥梁应用的两大趋势是十分明显的,即传统桥梁的轻型化和组合化。组合体系桥梁极大地丰富了桥梁造型。组合体系桥中比较有代表性的是拱梁组合体系、斜拉-连续梁(刚构)体系等,其中斜拉-连续梁(刚构)体系是一种比较新颖的桥型,近10年来应用较多,受到广泛的关注。普遍认为,由Chr istian M enn 设计的建于1980年的的甘特(Ganter)大桥,是斜拉-连续(刚构)体系桥的先驱,其混凝土箱形梁由预应力混凝土斜拉板/悬挂0在非常矮的塔上,这种板可以看成是一种刚性的斜拉索,该桥的出现形成了斜拉桥的一个分支)))板拉桥,由于其与环境的完美结合,成为一道风景。甘特大桥的出现为其后的矮塔斜拉桥的出现奠定了基础。甘特大桥之后,又有墨西哥的帕帕加约(Papagayo )大桥、美国得克萨斯州的巴顿河(Bar -to n Creek)大桥及葡萄牙的索科雷多斯(Socorr-i dos)大桥等相继建成[1]。 1988年法国工程师Jacg ues M athivat 在设计位于法国西南的阿勒特#达雷(Arr ?t Darr ü)高架桥的比较方案时,首次明确提出了矮塔斜拉桥的方案。该方案是跨度为100m 的预应力混凝土等截面箱梁,塔、梁固结,斜拉索穿过矮塔上的鞍座与主梁锚固。 与此同时,1990年德国的Antonie Naaman 提出了一种组合体外预应力索桥,体外索的一部分伸出主梁之上,锚固在墩顶处主梁的刚柱上[2] 。这一种体系与法国Jacgues M athivat 的方案十分类似。 目前这种桥在各国得到广泛应用,日本已建成此类桥梁20多座,中国大陆地区已建和在建的已达 10多座,中国台湾地区有2座,瑞士、菲律宾、老挝、帕劳群岛、克罗地亚各1座,美国珍珠港在建1座;其中,中国在建的惠青黄河公路桥、江珠高速荷麻溪大桥分别达到220m 和230m (预应力混凝土梁),芜湖长江大桥达到340m(钢桁梁),分别为同类桥梁最大跨径。 尽管这种桥梁发展很快,但仍然有很多问题没有很好地解决,本文将就研究的最新情况作一论述。1 矮塔斜拉桥的称谓 对于这种桥型的称呼尚未统一,法国工程师Jacgues M athivat 在提出他的方案时,命名为/ex -tra -dosed PC bridg e 0,直译为/超剂量预应力混凝土桥梁0;日本工程界一直采用这种名称( ¨é?ー ?橋);在美国,这种桥有称为/extra -dosed PC bridg e 0的,也有称为/extrado sed cable -stay ed bridg e 0的;在我国台湾,最初将这种结构称为/外置预应力桥0,后来根据其外形类似恐龙高耸的脊背,而称为/脊背桥0、/拱背桥0。国内的称呼一直存在争论,学者严国敏将其称为/部分斜拉桥0,理由是这种桥型受力特性介于斜拉桥和连续梁之间,桥的刚度主要由梁体提供,斜拉索主要起体外预应力的作用;王伯惠、顾安邦、徐君兰等学者认为应该称为/矮塔斜拉桥0,而/部分斜拉桥0不够明确,没有道出其外在的形状与内在的结构特征,早期的稀索结构也有/部分0的性质。 目前,这种体系与最初相比又丰富了很多,主梁不仅采用预应力混凝土结构,还可采用钢结构(如中国的芜湖长江大桥),以及钢与混凝土的组合结构(如波形钢腹板梁及结合梁),不仅可以采用刚性梁,
桥梁工程毕业设计计算书(五跨等截面连续梁桥)
1 设计基本资料 1.1 概述 跨线桥应因地制宜，充分与地形和自然环境相结合。跨线桥的建筑高度选取除保证必要的桥下净空外，还需结合地形以减少桥头接线挖方或填方量，最终再谈到经济实用的目的。如果桥两端地势较低，主要采用梁式桥；略高的则主要采用中承式拱肋桥；更高的则宜采用斜腿刚构、双向坡拱等形式。在桥型的选择时，一方面从“轻型”着手，以减少圬工体积，另一方面结合当地的资源材料条件，以满足就地取材的原则。随着社会和经济的发展，生态环境越来越受到人们的关注与重视，高速公路跨线桥将作为一种人文景观，与自然相协调将会带来“点石成金”的效果。高速公路上跨线桥常常是一种标志性建筑物，桥型本身具有的曲线美，能够与周围环境优美结合。 茶庵铺互通式立体交叉K65+687跨线桥，必须遵照“安全、适用、经济、美观”的基本原则进行设计，同时应充分考虑建造技术的先进性以及环境保护和可持续发展的要求。 1.1.1设计依据 按设计任务书、指导书及地质断面图进行设计。 1.1.2 技术标准 （1）设计等级：公路—I级；高速公路桥，无人群荷载； （2）桥面净宽：净—11.75m + 2×0.5 m防撞栏； （3）桥面横坡：2.0%； 1.1.3 地质条件 桥址处的地质断面有所起伏，桥台处高，桥跨内低，桥跨内工程地质情况为（从
1.1.4 采用规范 JTG D60-2004 《公路桥涵设计通用规范》； JTG D62-2004 《公路钢筋砼及预应力砼桥涵设计规范》； JTG D50-2006 《公路沥青路面设计规范》 JTJ 022-2004 《公路砖石及砼桥涵设计规范》； 1.2 桥型方案 经过方案比选，通过对设计方案的评价和比较要全面考虑各项指标，综合分析每一方案的优缺点，最后选定一个最佳的推荐方案。按桥梁的设计原则、造价低、材料省、劳动力少和桥型美观的应是优秀方案。独塔单索面斜拉桥比较美观，但是预应力混凝土等截面连续梁桥桥梁建筑高度小，工程量小，施工难度小，可以采用多种施工方法，工期较短，易于养护。另外该桥是位于山区的高速公路桥，对于美观要求低。综上，设计最终确定采用4×35m预应力混凝土等截面连续梁桥（图1.1）。 图1.1 桥跨总体布置立面图（单位：cm） 1.3 施工方式 采用分段支架浇筑的方式，达到设计强度后，张拉预应力钢束并压注水泥浆，待混凝土达到预定强度后拆除支架并卸模板，再完成主梁横向接缝，最后进行护栏及桥面铺
矮塔斜拉桥的设计与施工
文章编号:1671-2579(2004)01-0014-03 矮塔斜拉桥的设计与施工 ———日本新东明高速公路上的京川桥 金增洪 编译 (中交公路规划设计院,北京市 100010) 摘 要:日本新东明高速公路上的京川桥,位于观光和娱乐区,而且处在地震高发区。因此,桥梁既要考虑高抗震特性又要考虑美学特性。该矮塔斜拉桥的悬臂跨度达到96.5m ,已属日本国内此类桥梁中最大者。此悬臂跨径几乎等效于现有PC 斜拉桥的跨径。桥墩由高耸的钢管混凝土结构形成的组合桥墩,高56.5m 。 关键词:预应力混凝土;矮塔斜拉桥;斜拉索;预制;组合桥墩 Ξ 1 引言 矮塔斜拉桥是由法国马秀佛特(Mathivat )教授于1988年建议的,称谓超配量体外索PC 桥(Extradosed prestressing concrete bridge )。这种桥梁是从体外预应力桥发展而来,从应用跨径长度观点来看,矮塔斜拉桥的性态处于PC 箱梁桥和PC 斜拉桥之间。 京川桥跨越日本二级河流,该河为流经日本滨松市和滨北市行政管辖区之间的一条界河。建桥地点是观光和娱乐区域,还是地震高发区。因此,既要考虑桥梁的高抗震特性,也要考虑美学设计。至于矮塔斜拉桥悬臂跨径长度,是日本国内同类桥梁中的最大跨径。这种悬臂跨径相当于现有PC 斜拉桥的跨径(译者注:指日本国内现有斜拉桥的跨径)。京川桥的总体布置见图1所示 。 图1 京川桥总体布置图(单位:cm ) 2 一般概念 京川桥是由三肢桥墩支承的双幅箱梁组成的,而 桥面的长度为268m 。两主跨各长133m ,由44根间距为6m 的斜拉索支承(每一幅桥面在塔的每一侧各 有2×11根=22根斜拉索)。塔的高度为20m ,在顶 上安装索鞍。桥墩总高度为56.5m 。各墩截面:在基底部位尺寸为9.0m ×7.0m ;在与上部结构联结部位的尺寸为5.0m ×7.0m 。桥墩和桥塔都选用钢管混凝土新结构。钢管混凝土组合结构,不仅展示其特有的高延展性和高抗震性能效应,采用螺旋高强钢索箍 14 中 外 公 路 第24卷 第1期 2004年2月 Ξ 收稿日期:2003-03-11
贝雷梁计算书
跨彭高河立交桥双层贝雷梁计算书 中南大学 高速铁路建造技术国家工程实验室 二0一^年七月二十日
目录 1.1...................................................................................................................... 计算依据................................................................... 1.2...................................................................................................................... 搭设方案................................................................... 、贝雷梁设计验算........................................................... 2.1.荷载计算 (4) 2.2.贝雷梁验算 (4) 方木验算 (4) 2.2.2方木下工字钢验算 (5) 2.2.3翼缘下部贝雷梁验算 (6) 2.2.4腹板、底板下贝雷梁验算 (7) 2.3.迈达斯建模验算 (8) 2.4.贝雷梁下部型钢验算 (9) 2.5.钢管立柱验算 (10)
、贝雷梁设计方案 1.1.计算依据 （1）设计图纸及相关详勘报告； （2）《贝雷梁设计参数》； （3）《装配式公路钢桥多用途使用手册》； （4）《钢结构设计规范》（GB50017-2003）; （5）《铁路桥涵设计规范》； 12搭设方案 图1.1箱梁截面（单位mm 图1.2贝雷梁横向布置图（单位m） 表1.1贝雷梁参数
矮塔斜拉桥
浅谈矮塔斜拉桥和多塔斜拉桥 矮塔斜拉桥是介于连续梁与斜拉桥之间的一种斜拉组合体系桥，具有塔矮、梁刚、索集中的特点。 矮塔斜拉桥主梁刚度较大，是主要的承重构件，斜拉索对梁起加劲、调整受力的作用，斜拉索的恒载索力占总索力(恒载索力十活载索力)的比重较斜拉桥大，斜拉索的应力变幅较小，疲劳问题不突出，因而斜拉索的容许应力可取0.6pk f ，从而降低工程造价。矮塔斜拉桥与连续梁相比具有结构新颖跨越能力大、施工简单、经济等优点;与斜拉桥相比具有施工方便、节省材料、主梁刚度大等优点。使得矮塔斜拉桥具有广阔的发展空间。 矮塔斜拉桥结构特点: 1、塔高较矮。拉索倾角较小，拉索为主梁提供较大的轴向力，并且拉索尽可能密集地从塔顶鞍座上通过，锚固于主梁。一般塔高可取主跨的1/8-1/12; 2、以梁为主，索为辅，梁体高度约是同跨径梁式桥的1/2或斜拉桥的2倍，梁高与跨度之比较大，一般为1/40-1/20，并且主梁自身承受大部分荷载作用约70%斜拉索只承受30%起到帮扶作用; 3、主梁无索区段较一般斜拉桥要长，有较明显的塔旁无索区段，不设置端锚索; 4、边孔与主孔的跨度比值在0.5-0.6左右，类似连续梁; 5、为了充分利用矮塔的高度，拉索多成扇形布置且布置较集中，通常布置 在边跨、中跨跨中1/3附近。在己建成的矮塔斜拉桥中，索鞍鞍座普遍采用双套管结构，拉索应力变幅一般只有斜拉桥的1/3左右，施工过程及合拢后，基本不需要进行拉索索力调整; 6、适用跨径宜选择在100m-200m 之间，如果采用组合梁或复合梁，则跨径可达300m. 7、尤其适用于多塔多跨和塔高受限制的情形，从刚度和疲劳考虑，它更适用于铁路桥或双层桥面，但采用多跨时存在较大的挠度问题。 矮塔斜拉桥的受力特点: 索塔将斜拉索索力按一定比例分配给主梁的水平和垂直方向，当主梁刚度较大时，就可以降低塔高，以节约材料，并给主梁提供较大的水平分力，以解决主梁体内预应力的不足。所以矮塔斜拉桥索塔的作用主要是通过分配斜拉索索力，从而实现对结构性能的改善。索塔对索力的分配作用不仅与自身高度有关，同时还与索力大小有关。拉索、预应力钢筋的用量和索塔塔高是相互影响的，索塔高些，拉索用量可少些，则预应力筋也可以相应少些，反之，亦然。在一定的范围内，通过索力优化调整因塔高降低对结构的负面影响，具有十分重要的意义。同
矮塔斜拉桥施工控制要点
矮塔斜拉桥施工控制要点 矮塔斜拉桥施工控制要点 摘要：本文以津沪联络线特大桥矮塔斜拉桥为背景，介绍矮塔斜拉桥索塔和拉索施工控制要点。 关键词：斜拉桥施工控制 中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号： 一、工程概况 津沪联络线特大桥-跨外环线斜拉桥段为4跨 (64.6m+115m+115m+64.6m) 一联360.6m单箱三室预应力混凝土矮塔斜拉桥，全桥位于直线及缓和曲线上。线路为双线，线间距４.２ｍ，轨道形式为有砟轨道。桥梁结构采用三塔双柱式双索面预应力矮塔斜拉桥。 二、矮塔斜拉桥施工索塔和拉索施工控制要点 斜拉桥属于组合体系桥，它的上部结构由主梁、拉索和索塔三种构件组成。支撑体系以拉索受拉和索塔受压为主。该桥中塔采用塔墩固结体系，边塔采用塔梁固结体系。 （一）索塔施工控制要点 主塔形式为双柱式，距名义梁顶面以上结构高为１５ｍ，采用实心截面，中塔与边塔采用相同尺寸，塔底横桥向宽为２ｍ，纵桥向宽为3.7ｍ，墩身斜率为40:1。由于索塔截面不规则，且高度仅为15米，索塔施工采用搭架分节立模浇注法。斜拉桥的平面位置、轴线控制、截面尺寸、预埋件制作、安装精度等要求较高。且索塔施工系高空作业范畴，为此施工应特别注意严格遵守有关高空作业安全技术规定。主塔中未布设预应力钢筋。索塔断面尺寸较小，而且轴向压力非常大，故在施工中对索塔的尺寸和轴线位置的准确性应有一定的要求。对于索塔轴向的允许偏差应考虑下面两个原则，其一，偏差值对结构物受力的影响甚微；其二，施工中达到的精度。沿塔高每米高度允许偏差值为0.5mm，即倾角正切值tgα=1/2000。按照H/2000的垂
直度偏差允许值计算。 1、施工控制要点： 1）支架和操作平台应有足够的强度、刚度和稳定性，并应设置安全护栏，支架还应具有足够的抗风稳定性。支架顶端应有防雷击装置。 2）索塔砼性能良好，具有较高的弹性模量和较小的砼收缩、徐变性能，应采用高集料、低水灰比，低水泥用量，适量掺加粉煤灰和泵送剂，以满足缓凝、早强、高强、阻锈、低水化热、小收缩、可泵性好等要求。 3）建立完善的测量系统，索塔施工应用绝对高程放样，消除累计误差。应对其平面位置、垂直度、倾斜度、锚箱位置、锚箱各孔道的角度以及各部分几何尺寸进行检查，以上各项检查的误差必须在允许范围之内。 4）节段模板的强度、刚度和稳定性应满足要求。模板轴线、标高、垂直度或斜度、模内尺寸、预埋件和预留孔位置、内表面平整度和拼缝高差等检测项目，应满足设计和规范要求。 5）、斜拉索锚索管的定位与固定。安设斜拉索管道时，应设置稳定的钢筋骨架固定管道，防止在浇注混凝土时移位，在管道测量定位时，应考虑斜拉索应重力垂直而导致其端部角位移时的方向、位置、标高的改变。 6）、塔身混凝土浇注时应掌握均匀分层，有塔中向两端的原则。每次浇注的混凝土均应在混凝土的初凝时间内完成，并注意加强养护。 （二）、斜拉索施工施工要点 在斜拉索中恒载引起的内力平衡主要依靠索、塔及主梁的轴力来实现，因此，索力的微小偏差均能在主梁引起较大弯矩，这一点是施工阶段计算的重点。本桥采用的斜拉索为矮塔斜拉桥专用的高强钢绞线，抗拉强度为1860MPa的高强低松弛环氧喷涂钢绞线。采用可调换式250AT-31群锚体系，斜拉索锚头外露部分及预埋钢管均采用80μm 锌加防腐涂料防护。斜拉索为双索面，立面为半扇形布置。每索塔设7对斜拉索，斜拉索规格为31-7φ5，单根钢绞线规格直径为15.2mm，
桥梁设计手算计算书(DOC)
设计原始资料 1.地形、地貌、气象、工程地质及水文地质、地震烈度等自然情况 （1）气象：天津地区气候属于暖温带亚湿润大陆性季风气候区，部分地区受海洋气候影响。四季分明，冬季寒冷干旱，春季大风频繁，夏 季炎热多雨，雨量集中，秋季冷暖变化显著。年平均气温12.20C， 最冷月平均气温-40C，七月平均气温26.40C。 （2）工程地质：天津地铁一号线经过地区处于海河冲积平原上，地形平坦，地势低平，地下水位埋深较浅，沿线分布了较多的粉砂、细砂、粉土，均为地震可液化层，局部地段具有地震液化现象。沿线地层 简单，第四系地层广泛发育，地层分布从上到下依次为人工堆积层、新近沉积层、上部陆相层、第一海相层、中上部陆相层、上部及中 上部地层广泛发育沉积有十几米厚的软土。 a.人工填土层，厚度5m，?k=100KP a； b.粉质黏土，中密，厚度15m，?k=150 KP a； c.粉质黏土，密实，厚度15m，?k=180KP a； d.粉质黏土，密实，厚度10m，?k=190KP a。 第一章方案比选 一、桥型方案比选 桥梁的形式可考虑拱桥、梁桥、梁拱组合桥和斜拉桥。任选三种作比较，从安全、功能、经济、美观、施工、占地与工期多方面比选，最终确定桥梁形式。 桥梁设计原则 1．适用性 桥上应保证车辆和人群的安全畅通，并应满足将来交通量增长的需要。桥下应满足泄洪、安全通航或通车等要求。建成的桥梁应保证使用年限，并便于检查和维修。 2．舒适与安全性 现代桥梁设计越来越强调舒适度，要控制桥梁的竖向与横向振幅，避免车辆在桥上振动与冲击。整个桥跨结构及各部分构件，在制造、运输、安装和使用过程中应具有足够的强度、刚度、稳定性和耐久性。 3．经济性 设计的经济性一般应占首位。经济性应综合发展远景及将来的养护和维修等费用。 4．先进性 桥梁设计应体现现代桥梁建设的新技术。应便于制造和架设，应尽量
24m上承式贝雷桥计算书
衢宁铁路浙江段先期工程贝雷桥计算书 一、工程概况 ①《铁路桥涵施工规范》（TB10203-2002）； ②《钢结构设计规范》GB50017-2003； ③《路桥施工计算手册》 ④《桥梁工程》、《结构力学》、《材料力学》 ⑤其他相关规范手册 二、工程概况 衢宁铁路浙江段先期工程位于浙江省丽水市松阳县境内，为满足施工需求，需修建多座321型贝雷钢便桥。根据以往施工经验结合现场实际情况，桥跨采用上承式简支梁布置，最大跨跨径24m。 三、结构设计 墩台身采用钢筋混凝土结构，为确保各贝雷片受力均匀，防止墩顶混凝土局部受压破坏，墩顶预埋1.6mm厚钢板。 梁部采用5组加强型贝雷片等间距布置，每组2片，采用45cm支撑架连接。下横梁采用I37工字钢标准构件，长度5.85m，通过横梁卡扣与贝雷片可靠连接；上横梁采用I16工字钢做分配梁，单根长5m，每延米3根均匀布置，通过U型卡扣与贝雷片可靠连接；桥面铺设10mm厚花纹钢板，宽度5m。桥跨布置如图
四、主梁桁架的设计与计算 贝雷梁设置上横梁，采用I16工字钢，3根/m；下横梁采用I37 工字钢，每榀桁架设置2根，具有很高的横向连接刚性，且承重结构 的长宽比 L/B=24/3.2=7.5 故活载可按刚性横梁法来绘制横向影响线并计算横向分布系数,钢 梁受力体系如图
1、静载计算 ① 桥面钢板q 1=7850×10×5×0.01/1000=3.925KN/m ② 上横梁q 2+=6×3×20.5/1000=0.369KN/m ③下横梁q 3=2450×2/3/1000=1.633KN/m ④钢桁架q 4=3800×10/3/1000=12.667KN/m 合力q 静=（q 1+q 2++q 3+q 4）/5=3.72KN/m m kN m kN .64.442/2472.34/l g Q .84.2678/2472.38/l g M g 22g =?===?==静静 2、活载计算 2 222225 24232 2212 i 51i m 4.66.108.0a a a a a 8.0-.a =++++=++++=∑=）（）（６１ 1号梁横向影响线的竖标值为 2.0-4.66.1-51a a -n 16 .04.66.151a a n 12n 1i 2i 212n 1 i 2i 211511=== =+=+===∑∑ηη 设0点至1号梁位的距离为x 2 .0x -2.36.0x = 解得 x=2.4m 绘制1号梁横向影响线如上图