斜拉桥计算书

图1.1双塔三跨斜拉桥（单位：cm）
（6） 1.5m。 （7）
基础
承台厚2.0m，顺桥向20.0m，横桥向15.0m。采用钻孔灌注桩群桩基础，桩径 施工方法
边跨和主跨均采用满堂支架施工。 1.2.2 方案二 预应力混凝土连续刚构桥 （1） 概况及受力特点
刚构桥将桥跨结构(主梁)与墩台刚性固结，连接成整体，则主梁的弯矩可传 递至墩台，使墩台也同时弯曲而产生弯矩，同时又受压力作用。刚构桥的外形近 似梁式桥，但与梁式桥不同的是，它的墩台是压弯杆件，受力情况又接近拱桥， 因此其结构体系介乎梁式桥与拱式桥二者之间。 在跨内荷载作用下刚构桥主梁两 端产生负弯矩，能抵消跨中一部分正弯矩，跨中截面尺寸相应得以减小。连续刚 构是在 T 形刚构桥和连续梁的基础上发展起来的。T 形刚构不需大吨位支座，但 伸缩缝多，影响了行车的舒适性，而且挂梁处或铰接处存在转角不连续，因此不 适合高速交通的发展。连续梁桥桥面平顺，行车舒适，但需体系转换和大吨位支 座。连续刚构则吸取了两者的优点，采用双薄壁墩来减小温度应力。连续刚构桥 外型尺寸小，桥下净空大，桥上视野开阔。钢筋混凝土刚构桥混凝土用量少，但 钢筋用量较大，基础的造价也高，所以目前常用于中小跨度；预应力混凝土刚构
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桥则常用于高墩大跨桥梁， 且具有较好的技术经济性，其桥型方案主要采用连续 刚构。 （2） 预应力混凝土连续刚构桥具有如下优点： 1) 墩梁固结的特点省去了大跨连续梁的制作， 无需进行巨型支座的设计、 制造、 养护和更换，节省昂贵的支座费用； 2) 因墩梁固结，桥墩的厚度大大减小，约为梁在支点处高度的 0．2 倍一 0．4 倍，比 T 形刚构的墩厚小的多，减少桥墩与基础工程的材料用量； 3) 抗震性能好，水平地震力可均摊给各个墩来承受，不需像连续梁设置制动墩 承受，或采用昂贵的专用抗震支座； 4) 墩梁固结便于采用悬臂施工方法，省去了连续梁施工在体系转换时采用的临 时固结措施，拱式组合体系桥是指在拱式桥跨结构中，将梁和拱两种基本结 构组合起来，共同承受荷载，充分发挥梁受弯、拱受压的结构特性及其组合 作用，达到节省材料的目的。 对一般变截面箱梁,合理的箱梁高度以根部高度为中跨的 1/ 15～1/ 20、中跨 跨中梁高为主跨比的 1/ 50～1/ 60 为宜,边、中跨比最好在 0.52～0.58 之间使边 跨支座在任何情况下均保持一定的压力。连续刚构在跨中和根部的应力,一般均 能控制住,而在距离根部 1/ 4 附近的正应力和主应力则难以控制,解决的办法是 将该范围腹板增宽并加密布置构造钢筋以减少裂缝的出现,除此之外也可通过梁 高的变化规律来调整,一般梁高的变化规律可采用二次抛物线来实现。 （3） （4） 桥跨布置 主梁 主跨跨径：60+130+60=250米，边主跨比：60/130=0.46，见图1.2。 采用单箱单室箱形截面，桥面采用双幅桥面，单幅桥面宽15.0米，中央分隔 带宽2.5米。 跨中梁高为1/50～1/60L， 取L/50,即2 .4m,箱梁根部梁高1/17～1/20L， 取L/20,即6.0m，桥面宽32.5m，梁底曲线选用二次抛物线。 （5） 墩柱 桥墩采用双薄壁空心墩，外部尺寸4× 9m,壁厚0.5m。桥墩为双薄壁墩，该墩 的结构刚度能适应主梁变形， 协调主梁与墩之间的变形，即利用此墩的柔度形成 摆动式支承体系能适应由预加力、荷载、混凝土收缩徐变和温度变化所产生的纵 向位移，墩身采用翻模板分节进行施工。 （6） 基础 基础采用钻孔灌注桩群桩基础。桩径2.0m，桩中心距5.75m。承台为矩形承 台，厚为3m，承台尺寸为25× 16m，采用C40混凝土。 （7） 施工方法 采用平衡悬臂施工法。
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索塔
索塔包括上塔柱斜拉索锚固区、中塔柱、下塔柱和上下两道横梁。索塔的上 塔柱、中塔柱、下塔柱和两道横梁均采用钢筋混凝土结构。索塔从承台顶至索塔 顶高度为46m。索塔截面尺寸2.0m× 1.5m，塔柱设计成实心段；索塔下横梁截面 尺寸3.0m× 2.0m，索塔上横梁截面尺寸2.5m× 2.0m。 （5） 斜拉索 该方案采用双索面扇形体系，全桥共设84组斜拉索。 顺桥向最外侧斜拉索锚 固处距桥头为2.0m， 标准索距为6.0m。 索塔上最为侧斜拉索锚固处距塔顶为1.5m， 标准索距为1.2m。
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1.2.1 方案一：双塔三跨式预应力混凝土斜拉桥 （1） 概况和特点
斜拉桥是由斜拉索、 塔柱和主梁组成，用若干高强的拉索将主梁斜拉在塔柱 上， 斜拉索使主梁受到一个压力和一个向上的弹性支承的反力，这就使得桥梁的 跨越能力大大增强。斜拉桥具有广泛的适应性，一般来说，对于跨度从 200m 至 700m 左右的桥梁，斜拉桥在技术上和经济上都具有相当优越的竞争能力。 斜拉桥的优点是：梁体尺寸较小，桥梁的跨越能力较大；受桥下净空和桥面 标高的限制少；抗风稳定性比悬索桥好；不需悬索桥那样的集中锚碇构造；便于 悬臂施工等。不足之处是，它是多次超静定结构，设计计算复杂；索与梁或塔的 连接构造比较复杂；施工中高空作业较多，且施工控制等技术要求严格。 斜拉桥的方案设计要充分考虑桥梁所处的环境因素， 根据桥梁的使用功能和 通航要求， 选择合理的主跨跨径布孔，使其能够很好的与桥位所处的自然环境相 一致，然后根据桥位处的地形、地貌对边跨进行跨径布置。在桥孔基本确定后， 选择合理的桥梁结构形式以满足受力要求和经济性的要求， 力求达到安全、 经济、 适用、美观、环保。通过预应力混凝土斜拉桥这种结构形式 1) 减小造价； 2) 刚度大挠度小，在汽车荷载作用下，产生的主要难度约为类似钢结构的 60%左右； 3) 由于混凝土结构具有月两倍于钢结构的振动衰减系数，所以抗风稳定性 好； 4) 抗潮湿性能好，后期养护工作比钢桥简单和便宜； 5) 混凝土材料取材广泛，施工较方便。 本桥主跨 130m，因本桥的跨径较小，若采用钢主梁，一般轻型的正交各向异性 钢梁的质量（400kg/m2）约为混凝土上部结构（1600kg/m2）的 1/4，但前者的 造价比后者约大 2~3 倍， 对于跨度较小的桥梁而言， 这个造价差往往难以抵消由 于混凝土自重而导致钢斜拉索和基础费用的额外增值， 所以本桥采用预应力混凝 土斜拉桥。 （2） 桥跨布置 该方案为双塔三跨式预应力混凝土斜拉桥，跨径布置为 60m+130m+60m=250m，边主跨比为0.46，塔高46m，桥面以上高度32m，高跨 比0.246，采用漂浮体系，桥面设双向横坡为1.5%，见图1.1。 （3） 主梁 主梁断面采用双边箱预应力混凝土主梁，梁高2.5m,桥面宽63.75m +3.0m （中央分隔带）+22.5m（右侧路肩宽度）+21.0m（布索区）=32.5m ，顺桥 向每隔6m设置一道横隔梁。
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第一章
1.1 设计条件和要求
1.1.1 工程概况
方案比选
羊毛沟大桥位于青岛市高新区的主要交通要道上，跨越羊毛沟，桥中心桩号 为 K0+100，规划河道宽度约为 120m，河道与道路正交。 1.1.2 自然条件 气象： 青岛地处北温带季风区域气候，属受海洋环境影响的季风显著的海洋 性气候。四季分明，4~9 月份为东南季风，气候湿热多雨；10~3 月份则以西北季 风为主， 少雨多雪。 年平均气温 12.7℃， 最热月平均气温 25℃， 极端高气温 38.9℃ （2002 年 7 月 15 日） ，极端低气温-16.9℃（1931 年 1 月 10 日） 。全年 8 月份最 热，平均气温 25.3℃；1 月份最冷，平均气温-0.5℃。日最高气温高于 30℃的日 数，年平均为 11.4 天；日最低气温低于-5℃的日数，年平均为 22 天。历年平均 大风日 64.8 天，风速：年均风速 5.3 米/秒，瞬间最大风速 44.20 米/秒。降水量 年平均为 662.1mm，其中夏季占 58%，冬季占 5%。降水量年内分配不均，年降 水量的 73%集中于 6~9 月， 且多集中在几次暴雨中。 平均降雨强度最大月 （8 月） 13.6mm/日，最小月（2 月）为 2.5mm/日。冻土深度 40~50cm。 据史料记载，青岛陆地至今未发生 5 级以上的地震。 青岛地区季节性冻土标准冻结深度为 0.50m。 1.1.3 水文地质条件 地形：桥梁场地地形整体较平缓，钻探孔口地面标高：2.78~3.78 米。 地貌：场地地貌属滨海沼泽化浅滩，桥位地貌属葫芦巷河道。 1.1.4 技术标准 结构形式：双塔三跨式预应力混凝土斜拉桥 跨径布置：60m+130m+60m=250m 桥面宽度： 63.75m +3.0m（中央分隔带）+22.5m（右侧路肩宽度） +21.0m（布索区）=32.5m 设计荷载：公路I级 桥面铺装：100mm 厚的沥青混凝土铺装 设计速度：100km/h 标准横坡：1.5%
1.2. 桥型方案设计原则
（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有重要位置， 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，应尽量采用先 进工艺技术和施工机械、设备，以利于减少劳动强度，加快施工进度，保证工程 质量和施工安全。 作为横跨羊毛沟的新建桥梁,桥梁的视野应开阔明朗, 梁高与桥下净高比例 应相互协调,否则会产生压抑感,。 梁体应尽可能纤细流畅,梁高不宜过高,相应的跨 度应适中。基于以上考虑桥梁确定了3个桥型方案。
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图 1.2 预应力混凝土刚构桥（单位：cm）
1.2.3 方案三: 中承式钢管混凝土拱桥 （1） 桥跨布置 桥跨布置为 45m+150m+45m=240m，净矢跨比为 0.27，净矢高为 40m，见图 1.3。 （2） 主梁 采用单箱三室箱形截面，梁高2.0m。 （3） 主拱 采用两片四肢格构形的桁架腹杆拱肋通过 K 字横撑连成整体。 拱肋高为 4m， 宽为 2.5m，弦杆采用 φ1000×22mm 的钢管，内浇筑 C50 微膨胀混凝土，弦平联 为 φ500×10mm 的 钢 管 ， 内 浇 筑 C50 微 膨 胀 混 凝 土 ， 直 腹 杆 和 斜 腹 杆 为 φ500×10mm 的钢管，弦杆、横联管、横撑、直、斜杆均为 Q345 钢。吊杆横梁 为预应力混凝土横梁。 （4） 下部结构 拱座为重力式的台阶式拱座，拱上立柱为钢筋混凝土柱式立柱。简支梁的桥 墩为双柱式，与主拱共用拱座作为基础，桥台为重力式桥台。 （5） 施工方法 主拱圈采用悬索吊装施工，跨中合拢。横梁采用工厂预制，现场吊装，纵梁 现场浇注。拱座采用明挖扩大基础的重力式拱座。引桥简支梁采用现场浇注，桥 台采用明挖扩大基础的重力式桥台。
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1.1.5 材料参数 混凝土材料：全桥混凝土标号均采用C50，其弹性模量为E=3450MPa。 普通钢筋：主筋采用HRB335（相当于原来的Ⅱ级） ，其它采用R235（Q235） （相当于原来的Ⅰ级）钢筋。 预应力钢铰线：采用φj15.20高强低松弛预应力钢铰线,公称直径15.24mm， 标准强度1860Mpa ， 弹性模量为 1.95 105 MPa,锚具采用OVM15-22型群锚系列及 相应钢铰线匹配的成套产品，包括锚垫板、锚头、夹片和螺旋筋等。 焊接材料：焊接材料应结合焊接工艺，通过焊接工艺评定试验进行选择，保 证焊缝性能不低于母材，工艺简单，焊接变形小，所选焊条，焊剂，焊丝均应符 合相应国家标准的要求。 CO2 气体保护焊的气体纯度应大于99.5％。 斜拉索钢丝及锚具： 斜拉索采用直径为7mm的镀锌高强度低松弛钢丝， 应符 合GB 5223-85的要求。 冷Leabharlann Baidu锚锚杯及螺母采用40Cr， 抷件为锻件， 符合YB/T 036.7 要求。