钢箱拱桥斜拉扣挂施工毕业设计

　目

　录

　第一章

　方案比选

　...... ............................................. 1 1.1 设计原始数据......................................................1 1.1.1 设计项目基本情况 ............................................ 1 1.1.2 设计技术标准 ................................................ 1 1.1.3 桥梁设计原则 ................................................ 2 1.2 设计方案比选 ...................................................... 2 1.2.1 预应力混凝土梁式桥 .......................................... 2 1.2.2 斜拉桥 ...................................................... 3 1.2.3 钢箱拱桥 .................................................... 3

　1.3 主要材料

　.................................................................. 6 1.3.1 混凝土 ...................................................... 6 1.3.2 普通钢筋 .................................................... 6 1.3.3 钢板和钢构件 ................................................ 6 1.3.4 焊接材料 .................................................... 6 1.3.5 吊杆 ........................................................ 7 1.3.6 密封材料 ..................................................... 7 1.4 小结 ............................................................. 7 第二章

　拟定结构尺寸

　....................................................... 8

　2.1 桥梁总体布置 ...................................................... 8 2.1.1 桥位布置 .................................................... 8 2.1.1 主桥总体布置 ................................................ 8 2.1.2 桥型及跨径布置 .............................................. 8 2.1.3 桥梁宽度及组成 .............................................. 8

　2.2 主要结构尺寸拟定 .................................................. 9 2.2.1 拱箱构造 .................................................... 9 2.2.2 拟定拱轴系数 ................................................ 10 2.2.3 拱轴线型 .................................... 错误! ! 未定义书签。

　2.2.4 横向联系 .................................... 错误! ! 未定义书签。

　2.2.5 吊杆 ........................................ 错误! ! 未定义书签。

　2.2.6 横梁 ........................................ 错误! ! 未定义书签。

　2.2.7 纵梁 ........................................ 错误! ! 未定义书签。

　2.2.8 桥面板 ...................................... 错误! ! 未定义书签。

　2.2.9 桥面系 ...................................... 错误! ! 未定义书签。

　2.3 小结.............................................................14 第三章

　斜拉扣挂施工方法介绍和仿真计算

　.............................. 15

　3.1 拱桥施工方法简介 ................................................. 15 3.2 临时扣索初张力 .................................... 错误! ! 未定义书签。

　3.2.1 主拱圈分段 .................................................. 15 3.2.2 拱段连接 ..................................... 错误! ! 未定义书签。

　3.2.3 初张力计算 .................................................. 16

　3.3 预拱度计算

　............................................................... 17

　3.4 小结....................................................... ......18 第四章

　结构内力计算分析

　................................................. 19

　4.1 结构内力计算

　............................................................ 19

　4.1.1 节点坐标 ................................................... 19 4.1.2 主拱内力计算 ............................................... 19

　4.2 成桥状态下主拱内力计算 ........................................... 21 4.2.1 恒载作用下产生的主拱内力 ................................... 21 4.2.2 主拱温度内力计算 ........................................... 23

　4.3 活载内力计算 ..................................................... 27 4.3.1 冲击系数的计算 ............................................. 27

　4.3.2 车道布载及计算 ............................................. 28 4.4 荷载组合 ......................................................... 33 4.4.1 承载能力极限状态计算时作用效应组合 ......................... 33 4.4.2 正常使用极限状态计算时作用效应组合 ......................... 34 4.4.3 承载能力极限状态内力

　............................................. 34

　4.5 主拱极限承载应力验算 .............................. 错误! ! 未定义书签。

　4.6 纵梁内力计算 ..................................................... 39

　第五章

　桥面板布置

　.................................................. 43

　 5.1 跨中截面正截面抗弯承载力验算 ..................................... 43 5.2 斜截面抗剪承载力验算 ............................................. 45

　 设计总结 ...................... ...................... ..................47

　主要参考文献 ...................... ...................... .............48

　致谢 ...................... ...................... .......................49

　附表 ............................... ............................ ........50 附表 I............. ................. .............. .... .............50 附表 II ... ............... ... ............ ... ............... ... .. 53 附表 III... ............... ... ............... ... ............... ... 56 附表 IV............. ... ............ ... ..... ............. ... ......59 附表 V............. ... ............ ... ..... ............. ... .......62

　附表 VI............. ... ............ ... ..... ............. ... ......64 附表 VII............. ... ............ ... ..... ............. .......66 附表 VIII............. ... ............ ... ..... ............. ... ..68 附表 IX

　............. ... ............ ... ..... ............. . .....69

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　 第一章

　方案比选

　1.1 设计原始数据

　1.1.1 设计项目基本情况

　火星北路浏阳河大桥位于长沙市火星大道与浏阳河交汇处。桥位属冲洪积阶地地貌，河床宽约 220m。南岸火星大道已修至浏阳河大堤下，北岸为冲积堆积区，地势较平坦开阔，遍布菜地、池塘。

　长沙地区属于亚热带季风气候,光明温暖湿润,雨量丰富,年平均气温28.9℃,年降水量1562mm,年日照1695小时,无霜期272天,春夏之交多暴雨,4~6月占全年降水量的40%,水网密集,并有小河,水流均汇入浏阳河。

　长沙春夏之交多暴雨，浏阳河水网密集，上游高山沟谷较多，并有小河，水流均汇入浏阳河，河水涨落较迅速，受大气降雨影响较大，洪水主要了生在春季及夏季，浏阳河水 200 年一遇的最高洪水位为 38.60 米。

　经野外地质调查与勘探，桥位区地下水类型主要有潜水和承压水（上层滞水仅局部分布），潜水主要为赋存于圆砾中的孔隙水（具有微承压性），补给来源主要为大气降水及地表水体（浏阳河水）

　桥位处不良地质现象主要为小断层及岩溶，区域地质稳定性一般。

　场地内地层结构较复杂，不良地质现象较发育，该场地可按村建筑抗震不利地段考虑,场地稳定性一般，可以建筑。

　1.1.2 设计技术标准

　1、荷载等级：

　 1）

　路面设计荷载：标准轴载：BZZ-100

　 2）

　桥梁设计荷载：城 A 级，同时满足公路规范：

　 汽车—超 20 级，挂车—120 级，人群 4KN/㎡荷载等级要求。

　2、路线等级：I 级城市主干道：城市特大桥； 3、机动车设计速度：60km/h； 4、通航标准：按Ⅵ级航道标准

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　通航净宽 45 米、净空 6 米,通航水位按 H20%=36。52 米； 5、机动车净高：大于等于 4.5 米； 6、非机动车、行人净高：大于等于 2.8 米； 7、设计洪水频率：两百年一遇；

　设计洪水位：

　H0.5%=38.60 米； 8、地震裂度：7 度设防； 9、设计基本风速：一百年一遇 10 米高 10 分钟平均风速 25.9 米。

　1.1.3 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。

　5．美观 一座桥梁，尤其是座落于城市的桥梁应具有优美的外形，应与周围的景致相协调。合理的结构布局和轮廓是美观的主要因素，决不应把美观片面的理解为豪华的装饰。

　应根据上述原则，对桥梁作出综合评估。

　1.2 设计方案比选

　1.2.1 预应力混凝土梁式桥

　预应力混凝土梁式桥具有以下主要特征：1）混凝土材料以砂、石为主，可就地取材，成本较低；2）结构造型灵活，可模型好，可根据使用要求浇铸成各种形状的结构；3）结构的耐久性和耐火性较好，建成后维修费用较少；4）结构的整体性好，刚度较大，

　第 2 页 共 69 页 变性较小；5）可采用预制方式建造，将桥梁的构件标准化，进而实现工业化生产；6）结构自重较大，自重耗掉大部分材料的强度，因而大大限制其跨越能力；7）预应力混凝土梁式桥可有效利用高强度材料，并明显降低自重所占全部设计荷载的比重，既节省材料、增大其跨越能力，又提高其抗裂和抗疲劳的能力；8）预应力混凝土梁式桥所采用的预应力技术为桥梁装配式结构提供了最有效的拼装手段，通过施加纵向、横向预应力，使装配式结构集成整体，进一步扩大了装配式结构的应用范围。

　1.2.2 斜拉桥

　斜拉桥的特点是依靠固定与索塔的斜拉索支撑梁跨，梁是多跨弹性支撑梁，梁内弯矩与桥梁的跨度基本无关，而与拉索的间距有关。他们适用于大跨、特大跨度桥梁，现在还没有其他类型的桥梁的跨度能超过他们。

　斜拉桥与悬索桥不同之处是，斜拉桥直接锚于主梁上，称自锚体系，拉索承受巨大的拉力，拉索的水平分力使主梁受压，因此塔、梁均为压弯构件。由于斜拉桥的主梁通过拉紧的斜索与塔直接相连，增加了主梁抗弯、抗扭刚度，在动力特性上一般远胜于悬索桥。悬索桥的主缆为承重索，它通过吊索吊住加劲梁，索两端锚于地面，称地锚体系。

　斜拉桥具有施工方便、桥型美观、用料省、主梁高度小、梁底直线容易满足通航和排洪要求、动力性能好的优点，发展非常迅速，跨径不断增大。但实际跨度不大，此桥型不予考虑。

　1.2.3 钢箱拱桥

　钢箱拱桥的主要特点是：

　① 重量轻、省钢

　由于箱形梁更能有效地发挥钢板的承载能力，因此，采用正交异性钢桥面板和用薄钢板作梁肋与底板的箱形梁，比桁梁桥节省钢材 20％左右，跨径愈大愈节约。并由于上部结构的自重减轻，桥梁下部结构造价一般可降低 5％～15％； ②抗弯和抗扭刚度大

　这是由闭合空心截面的特性所决定的，在材料数量相同时可较其他截面形式提供更大的抗弯和抗扭刚度，故特别适用于曲线桥和承受较大偏心荷载的直线桥； ③安装迅速，便于养护

　箱形梁可以在工厂制成大型安装单元，从而减少工地连接螺栓数量。在施工时便于纵向拖拉或用顶推法架设。箱形梁结构简单，油漆方便，且由于内部为闭合空间，更容易抗锈蚀；

　第 3 页 共 69 页 ④箱形截面的中性轴大致居中，对于抵抗正负弯矩具有几乎相等的能力，能较好的适应主拱圈各截面正负弯矩变化的需要；

　⑤结构新颖，外形简洁、美观。

　钢箱拱桥连续梁桥钢筋混凝土简支梁桥 图 1-2-1 设计方案比选

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　 方案比选 桥型方案 钢箱拱桥 (第一方案) 预应力混泥土连续T梁 (第二方案) 预应力混凝土简支梁 (第三方案) 经济性 箱梁节段采用预制，工期及质量都容易得到保证，简易经济。

　便于运输和吊装，施工速度快，易于更换支座,但跨径较大时就不经济了 桥梁上下部可以同时施工,使工期大在缩短,但需要大型的起吊运输设备,费用较高 美观性 构造简单，线形简洁美观 侧面上看线条明晰，与地形配合，显得美观大方 跨径一般，线条明晰，但比较单调，与景观...