合肥市南淝河大橋設(shè)計斜拉橋方案-土木工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計-畢業(yè)論文

合肥市南淝河大橋設(shè)計(斜拉橋方案)土木工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計畢業(yè)論文合肥市南淝河大橋設(shè)計(斜拉橋方案六)摘要：本設(shè)計根據(jù)設(shè)計任務(wù)要求,依據(jù)現(xiàn)行公路橋梁設(shè)計規(guī)范,經(jīng)過初步分析，提出了預(yù)應(yīng)力混凝土矮塔斜拉橋、預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋兩個比選橋型。綜合各方案的優(yōu)缺點，把預(yù)應(yīng)力混凝土矮塔斜拉橋作為推薦設(shè)計方案。進(jìn)行結(jié)構(gòu)細(xì)部尺寸擬定，并利用Midascivil2010建模，進(jìn)行靜活載內(nèi)力計算、配筋設(shè)計及控制截面應(yīng)力驗算、變形驗算等。經(jīng)計算表明該設(shè)計計算方法正確，內(nèi)力分布合理，符合設(shè)計任務(wù)的要求。關(guān)鍵詞：預(yù)應(yīng)力混凝土矮塔斜拉橋結(jié)構(gòu)分析819836684Abstract：AccordingtothedesignassignmentandthepresentHighwayBridgeSpecifications,afterpreliminaryanalysis,twotypesofbridgearepresented,theyarePrestressedconcreteLowtowercable-stayedbridgeandprestressedconcretecontinuousbeambridge.Aftercomparingtheircharacterscomprehensively,thePrestressedconcreteLowtowercable-stayedbridgeareselectedasthemaindesignschemeforfurtheranalysis.Throughcreatemodelandrunstructuralanalysis,gettheeffectintheactionofdeadload,liveload,andthencalculatetheeffectinthebeamfordesigningprestressedsteelandthecheckingcomputationofkeysectionintension,stress,livingloaddistortion,Theconclusioncanbedrawnthatthedesignisuptotheassignment.Keyword:prestressedconcrete；PrestressedconcreteLowtowercable-stayedbridge；structureanalysis.1緒論1.1設(shè)計資料1.1.1工程背景（概況）：本項目位于規(guī)劃中的環(huán)巢湖道路跨南淝河處，是濱湖新區(qū)、巢湖之間連接的重要通道，它的建設(shè)對于“合肥經(jīng)濟(jì)圈”環(huán)湖路發(fā)展以及合肥濱湖新城具有重要意義。1.1.2技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)1）道路等級：公路Ⅰ級2）計算行車速度：603）設(shè)計荷載：汽車：公路-Ⅰ級，人群：2.5kN/m24）橋梁設(shè)計基準(zhǔn)期：100年5）橋面寬度布置為：主橋：全寬20米，半幅布置：0.25米（護(hù)欄）+2米（人行道）+7.5米（機(jī)動車道）+0.25米（黃線分隔帶）；6）環(huán)境類別：除樁基礎(chǔ)采用Ⅳ類環(huán)境外，其余均采用Ⅰ類環(huán)境；7）橋面鋪裝：10cm厚C40防水混凝土+防水層+10cm厚瀝青混凝土8）防洪等級：河道內(nèi)采用300年一遇洪水位12.61米（即規(guī)劃大堤堤頂高程），河道外引橋采用百年一遇洪水位10.85米；9）通航標(biāo)準(zhǔn)：航道等級：限制性航道Ⅲ級；通航凈空：通航凈寬60米，凈高：8米；通航水位：10.62米（20年一遇）；最低通航水位：5.4米（98%保證率）；10）地震基本烈度7度，地震動峰值加速度0.1g，本橋按8度設(shè)防；11）高程系統(tǒng)：黃海高程基準(zhǔn)（地形圖中標(biāo)高為吳淞高程系統(tǒng)與黃海高程系統(tǒng)高程差常數(shù)-1.888米）；坐標(biāo)系統(tǒng)：北京54坐標(biāo)系統(tǒng)，中央子午線117度。1.1.3氣象水文1）氣候橋位區(qū)氣候?qū)儆趤啛釒駶櫄夂騾^(qū)，冬冷夏熱，春秋溫和，季節(jié)變化顯著。區(qū)內(nèi)年平均氣溫15°C，極端最高溫度41.0°C（1959年8月26日），極端最低溫度-20°C（1955年1月6日）；多年平均降雨量989.3mm，降水在全年中分配不均。5~8月降水量較大，約占全年降水量的55~60%，11—12月降水量最少。多年平均蒸發(fā)量1459.44mm，6~8月蒸發(fā)量最強(qiáng)，12~2月蒸發(fā)量最弱。橋位區(qū)內(nèi)降水具有降水量較大，降水延續(xù)時間長，短時間降水強(qiáng)度大等特征。本區(qū)暴雨和夏季高溫炎熱氣候?qū)方ㄔO(shè)和營運帶來不利影響。2）河流流域情況南淝河古稱施水，源于江淮分水嶺大潛山余脈長崗（地面高程72米）南麓。東南向流，至夏大郢進(jìn)入董鋪水庫，于大楊店南出庫后，穿亳州路橋，經(jīng)合肥市區(qū)左納四里河、板橋河來水，穿屯溪路橋至河上口左納二十埠河來水，至三汊河左納店埠河來水，折西南流，于施口注入巢湖，全長70公里，流域面積1464平方公里。橋址處常年平均枯水位為6.31米。設(shè)計中采用7.31米為施工水位。3）航運、航道橋址處南淝河河道，航道等級為限制性航道Ⅲ級（高8米，寬60米），河底標(biāo)高3.5米。底寬45米，設(shè)計邊坡1：3。本橋在橋跨布置，承臺標(biāo)高的設(shè)置上均充分考慮了通航要求。船舶撞擊力為：橫橋向800kN、順橋向650kN。1.1.4工程地質(zhì)1）地質(zhì)構(gòu)造橋位區(qū)位于我國東部一個頗為特殊的構(gòu)造部位，從結(jié)構(gòu)上看，處于新華夏第二隆起帶和秦嶺緯向構(gòu)造帶，淮陽山字形東翼前弧的復(fù)合部位；從組成看處于華北、揚子兩個地史發(fā)展特點不同的地塊交接部位。本區(qū)包括滁巢隆起的南段，淮陽地盾的北緣及合肥凹陷的東南部分。2）底層橋位區(qū)底層屬于華北底層區(qū)魯西地層分區(qū)的長豐小區(qū)，底層較為簡單，構(gòu)成基底最古老的為太古界霍邱群，其上為巨厚的第三系覆蓋。由于進(jìn)入第四紀(jì)晚更新世以后，區(qū)內(nèi)接受沉積為主，致使工程區(qū)內(nèi)大部分為第四系全新統(tǒng)所覆蓋。本次鉆探所揭露上覆地層為第四系全新統(tǒng)沖擊層（Q4a1），巖性主要為流塑~軟塑狀態(tài)軟土，可塑~硬塑狀態(tài)粉質(zhì)粘土、粘土，稍密~密實狀態(tài)粉土，松散~中密狀態(tài)粉細(xì)砂和中粗砂層。下層基巖大部分隱伏于地表以下，巖性主要為第三系定遠(yuǎn)群（Eldn）泥質(zhì)粉砂層。3）斷裂區(qū)內(nèi)主要斷裂有：肥中斷裂、六安~合肥斷裂、肥西~韓擺渡斷裂、合肥~千人橋隱伏斷裂、西山驛~白石山斷裂、清水澗~塔子山斷裂及古河~散兵斷裂。橋位附近無斷裂經(jīng)過，區(qū)域構(gòu)造穩(wěn)定性良好。4）地震本區(qū)屬于地震中等活動區(qū)。有史記載以來，區(qū)內(nèi)發(fā)生5.0級的地震有三次，據(jù)2001年8月1日實施的中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖（GB18306-2001）》，本場地地震峰值加速度分區(qū)屬于0.10g（相當(dāng)于原地震基本烈度Ⅶ度），對應(yīng)抗震設(shè)防烈度7度。本橋按8度設(shè)防。1.1.5主要材料1）混凝土混凝土標(biāo)號采用部位不低于C50混凝土主梁、主塔不低于C40混凝土橋墩、臺蓋梁；敦柱不低于C30混凝土橋墩、臺承臺、系梁不低于C30水下混凝土橋墩樁基混凝土技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)符合《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范》（JTGD62-2004）以及《公路橋梁施工技術(shù)規(guī)范》（JTJ041—2000）的規(guī)定。2）普通鋼材采用R235、HRB335、HRB400級鋼筋及鋼筋焊接網(wǎng)，其技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)分別符合《鋼筋混凝土熱軋光圓鋼筋》（GB1499.1—2008）、《鋼筋混凝土用熱軋帶肋鋼筋》（GB1499.2—2007）、《鋼筋混凝土用焊接鋼筋網(wǎng)》（YB/T076—1997）的規(guī)定。3）預(yù)應(yīng)力鋼絞線縱、橫向預(yù)應(yīng)力鋼絞線應(yīng)符合《預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絞線》（GB/T5224—2003）的規(guī)定，單根鋼絞線直徑為Φ15.2mm，公稱面積Ay=140，標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度fpk=1860MPa，彈性模量Ep=1.95×1MPa。4）斜拉索斜拉索采用高強(qiáng)度低松弛鍍鋅鋼絞線，鋼絞線的標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度fpk=1860MPa，彈性模量Ep=1.95×105MPa；斜拉索在主塔內(nèi)通過矩形鞍座來實現(xiàn)在其塔內(nèi)錨固，為實現(xiàn)單根更換斜拉索內(nèi)鋼絞線目的。錨具必須采用與鋼絞線對應(yīng)廠家配套產(chǎn)品，斜拉索張拉端在主梁內(nèi)。5）其它所有材料必須具有國家技術(shù)質(zhì)量監(jiān)督部門確認(rèn)的產(chǎn)品質(zhì)量認(rèn)證，出廠合格證明。鋼材焊接應(yīng)采用符合要求的焊條或焊絲。支座預(yù)埋鋼板采用Q235C鋼板，應(yīng)符合《碳素結(jié)構(gòu)鋼》（GB/T700—2006）的規(guī)定。支座采用球形鋼支座，建議優(yōu)先采用減震型球形鋼支座，應(yīng)符合《球形支座技術(shù)條件》（GB/T17955—2000）的規(guī)定，同時應(yīng)滿足設(shè)計有關(guān)要求，伸縮裝置應(yīng)符合《公路橋梁伸縮裝置》行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，防水層應(yīng)采用可靠的高性能防水材料。1.1.6附件（圖）1）南淝河大橋橋位平面圖2）南淝河大橋橋位地質(zhì)縱斷面圖3）南淝河大橋總體布置圖（僅作參考）1.2收集的資料及主要參考文獻(xiàn)1.2.1設(shè)計規(guī)范1）《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（JTGB01-2003）.人民交通出版社，2003.2）《公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范》（JTGD60-2004）.人民交通出版社，2004.3）《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范》（JTGD62-2004）.人民交通出版社，2004.4）《公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》（JTGD63－2007）.人民交通出版社，2005.5）《公路橋梁抗震設(shè)計細(xì)則》（JTGTB02-01-2008）6）《公路水泥混凝土路面設(shè)計規(guī)范》（JTGD40-2004）7）《冷軋帶肋鋼筋》（GB13788—2008）8）《預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絞線》（GB/T5224—2003）9）《公路工程混凝土結(jié)構(gòu)防腐蝕技術(shù)規(guī)范》（JTG/TB07—01—2006）10）《公路交通安全設(shè)計規(guī)范》（JTGD81—2006）11）《公路橋涵鋼結(jié)構(gòu)及木結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（JTJ025—86）12）《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（GB50017-2003）13）《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》（JTJ041—2000）14）《城市橋梁養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》（CJJ99—2003J281—2003）15）《城市橋梁設(shè)計準(zhǔn)則》（CJJ11-93）16）《內(nèi)河通航標(biāo)準(zhǔn)》（GB50139—2004）17）《公路斜拉橋設(shè)計細(xì)則》（JTGTD65—01—2007）18）《公路橋梁抗風(fēng)設(shè)計規(guī)范》（JTG/TD60—01—2004）1.2.2參考書1）橋梁工程教材2）結(jié)構(gòu)設(shè)計原理教材3）路基路面工程教材4）公路勘測設(shè)計教材5）公路橋涵設(shè)計手冊拱橋（上、下），梁橋（上、下），墩臺與基礎(chǔ)，人民交通出版社1994。6）斜拉橋設(shè)計1.2.3參考圖集公路橋涵設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)圖；2比選方案2.1方案構(gòu)思根據(jù)地形地質(zhì)情況、交通量和排洪要求以及通航要求，本設(shè)計除了要考慮公路橋涵設(shè)計要求的技術(shù)先進(jìn)，安全可靠，適用耐久，經(jīng)濟(jì)合理外，還要充分考慮景觀要求。擬定了以下兩個比選方案：1）連續(xù)梁橋方案圖2.1連續(xù)梁橋方案主跨徑的擬定：主跨擬定為100m,邊跨采用0.6倍的中跨徑，即60m。橋梁全長為60+100+60=220m,如圖1所示順橋向梁的尺寸擬定墩頂處梁高取L/20，即5.0m。跨中梁高取L/40，即2.5m。梁底采用線性過渡。截面尺寸如下圖2所示圖2.2連續(xù)梁橋截面1）矮塔斜拉橋方案圖2.3矮塔斜拉橋方案主跨徑的擬定：主跨擬定為130m,邊跨采用0.58倍的中跨徑，即75m。橋梁全長為75+130+75=280m,如圖3所示順橋向梁的尺寸擬定墩頂處梁高取L/20，即5.0m?？缰辛焊呷/40，即2.5m。梁底采用線性過渡。截面尺寸如下圖2所示圖2.4斜拉橋截面2.2方案比選2.2.1連續(xù)體系由于支點負(fù)彎矩的存在，使跨中正彎矩顯著減少。與簡支體系相比較，連續(xù)體系可以減小主梁的高度，從而降低結(jié)構(gòu)自重，并且這本身又減小了恒載內(nèi)力；另外，連續(xù)體系在橋墩上只需設(shè)置一排支座，這也相應(yīng)減小了橋墩的尺寸；連續(xù)尺寸在運營條件上更是一大優(yōu)勢。然而由于連續(xù)梁橋是超靜定體系，墩臺基礎(chǔ)的不均勻沉降會使梁內(nèi)產(chǎn)生不利的附加內(nèi)力，因而連續(xù)梁橋適合建在地基條件較好的地方；另外，連續(xù)梁橋在支點有負(fù)彎矩區(qū)段，梁上翼緣受拉，可能出現(xiàn)裂縫，若防水處理不好，雨水容易侵入。2.2.2兼有連續(xù)梁橋與斜拉橋的優(yōu)點。與連續(xù)梁橋相比,它有如下優(yōu)點:(1)跨越能力較連續(xù)梁橋大。當(dāng)中支點梁高相同時,矮塔斜拉橋的跨度可比連續(xù)梁橋大1倍以上;(2)對于大跨度梁而言,相同跨度的矮塔斜拉橋比連續(xù)梁橋經(jīng)濟(jì)。與斜拉橋相比,它有如下優(yōu)點:(1)塔高較矮,塔身結(jié)構(gòu)簡單,施工方便;(2)斜拉索應(yīng)力變化幅度小,可采用較高的應(yīng)力,一般情況下,斜拉橋拉索的應(yīng)力為標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度的0.4~0.45倍,而部分斜拉橋可用至0.5~0.6倍,從而減少鋼材用量;(3)主梁抗彎剛度大,可采用梁式橋施工方法,無需象斜拉橋那樣采用大型牽索掛籃,極大地方便了施工;(4)整體剛度大,變形小,尤其適用于荷載大、標(biāo)準(zhǔn)高的鐵路橋梁。由于部分斜拉橋的這些優(yōu)點,就決定了其有獨特的特點。2.3推薦方案綜合考慮各方面因素，根據(jù)公路橋涵的設(shè)計要求：技術(shù)先進(jìn)，安全可靠，適用耐久，經(jīng)濟(jì)合理，并考慮本橋與周圍環(huán)境協(xié)調(diào)，選用預(yù)應(yīng)力混凝土矮塔斜拉橋方案為推薦方案。圖2.5矮塔斜拉橋立面圖3主要材料3.1混凝土斜拉橋主梁C60混凝土索塔C50混凝土引橋預(yù)制箱梁、現(xiàn)澆接頭、濕接縫C50混凝土混凝土調(diào)平層C40混凝土防護(hù)欄桿C40混凝土墩冒、墩身、臺帽、背墻、臺身C50混凝土橋頭搭板C40混凝土引橋承臺、系梁及主引橋基樁C40混凝土表3.1各部分所采用混凝土3.2斜拉索斜拉索采用250型系列鋼絞線拉索及相應(yīng)配套的模具，鋼絞線應(yīng)力幅不小于200MPa，鋼絞線復(fù)合GB/T5224-2003低松弛鋼絞線的規(guī)定。3.3鋼材預(yù)應(yīng)力鋼材：預(yù)應(yīng)力鋼絞線采用符合GB/T5224-2003的規(guī)定，單根鋼絞線公稱直徑為Φ15.2mm，公稱面積A=140mm2，標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度fpk=1860Mpa，彈性模量Ep=1.95×105Mpa。錨具采用鋼絞線群錨。普通鋼筋采用R235、HRB335鋼筋，其技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)符合《鋼筋混凝土用焊接鋼筋網(wǎng)》（YB/T076-1997）、《鋼筋混凝土用熱軋帶肋鋼筋》（GB1499.2-2007）和《鋼筋混凝土用熱軋光圓鋼筋》（GB1499.1-2008）的規(guī)定。3.4橋梁支座支座采用減震型球形鋼支座，其標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)符合《球形支座技術(shù)條件》（GB/T17955-2000）的規(guī)定。3.5伸縮縫采用毛勒系列的組合式伸縮縫，其主要技術(shù)要求應(yīng)符合《公路橋梁伸縮縫裝置》（JT/T327-2004）的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。3.6橋面鋪裝橋面采用10cm厚C40防水混凝土+防水層+10cm厚瀝青混凝土。4斜拉橋的主體結(jié)構(gòu)設(shè)計4.1設(shè)計步驟及結(jié)構(gòu)體系4.1.1設(shè)計步驟（1）擬定斜拉橋跨徑組合，根據(jù)通航條件、地質(zhì)條件等確定斜拉橋橋位。（2）參照以往成橋?qū)嵗?，依?jù)規(guī)范要求，確定主梁、橋塔尺寸、拉索間距傾角等。（3）設(shè)計比選方案。主要從力學(xué)性能、運營條件等方面分別進(jìn)行比較。（4）成橋分析。通過Midas建模，計算拉索初拉力，以達(dá)到成橋階段受力均勻，變形滿足。（5）施工階段分析。要求每一階段都滿足受力要求，變形要求。（6）PSC設(shè)計及復(fù)核。4.1.2結(jié)構(gòu)體系斜拉橋是一個由索、塔、梁三種基本構(gòu)件組成的組合結(jié)構(gòu)，根據(jù)梁的支撐方式可分為連續(xù)梁、單懸臂梁、T形剛架及連續(xù)剛構(gòu)等。按梁、塔、索三者結(jié)合方式，可組成四種不同的結(jié)構(gòu)體系，即漂浮體系、支承體系、塔梁固結(jié)體系和剛構(gòu)體系。本橋設(shè)計采用塔梁固結(jié)體系這種體系的優(yōu)點是，減少塔墩彎曲和主梁中央段的軸向拉力。缺點是中孔滿載時，主梁在墩頂處轉(zhuǎn)角位移導(dǎo)致塔柱傾斜，顯著增大主梁跨中撓度和邊跨負(fù)彎矩；上部結(jié)構(gòu)重力和活荷載反力都需由支座傳給橋礅，這就需要設(shè)置很大噸位的支座。在中小跨徑斜拉橋中，隨著大噸位盆式橡膠支座的出現(xiàn)，簡化了支座構(gòu)造，為設(shè)計施工提供了很大的方便。在大跨徑斜拉橋中，這種結(jié)構(gòu)體系可能要設(shè)置上萬噸級的支座，支座的設(shè)計制造及日后的養(yǎng)護(hù)、更換均較困難。4.2橋跨布置橋梁分跨及縱向布置一般遵循以下準(zhǔn)則：橋梁孔跨的布置，除滿足橋梁功能及其他條件的要求外，應(yīng)使其總造價最低（當(dāng)然，對于不同的橋長，應(yīng)結(jié)合路基一起比較）。一般來說，地質(zhì)越差則下部結(jié)構(gòu)投資越大，就越采用較大的跨度，以減少支撐結(jié)構(gòu)的工程量，從而節(jié)省投資，反之亦然。因此，橋梁孔跨布置往往表現(xiàn)為：引橋小于主橋，邊跨小于中跨。斜拉橋邊跨和中跨之比應(yīng)注意滿足其在懸臂施工其跨度應(yīng)滿足施工時對稱T構(gòu)對跨度的要求。同一區(qū)段內(nèi)，橋梁的孔徑和式樣應(yīng)力求統(tǒng)一；同一座橋梁，除通航和其他要求外，應(yīng)盡量采用相同的結(jié)構(gòu)并且等跨；對于跨度不超過50m的簡支梁橋，其跨度應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)跨度。以達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)施工，以達(dá)到經(jīng)濟(jì)效益。通航河流上，橋梁中線應(yīng)與航線正交。當(dāng)不能避免斜交時，應(yīng)適當(dāng)加大通航孔徑。通航孔橋跨結(jié)構(gòu)應(yīng)高出橋下通航凈空建筑限界。當(dāng)然，橋跨結(jié)構(gòu)不能伸進(jìn)橋面行車/人建筑限界。通過設(shè)計洪水流量、橋跨結(jié)構(gòu)高出設(shè)計洪水水位并有足夠的富裕、其產(chǎn)生的沖刷系數(shù)小于容許值是橋梁孔徑必須滿足的條件之一，這是水文對橋梁的基本要求。由于不良地質(zhì)的影響，墩臺布置應(yīng)遵循以下幾點：墩臺不應(yīng)設(shè)在軟硬不均勻的地基土上；墩臺位置應(yīng)避免斷層、滑坡、擠壓破碎帶、石灰?guī)r溶洞及溶溝、黃土陷穴與暗洞或局部軟弱地基等不良地質(zhì)處。根據(jù)以上準(zhǔn)則，主橋布采用跨徑75m+130m+75m預(yù)應(yīng)力混凝土雙塔雙索面矮塔斜拉橋，塔梁固結(jié)體系，邊中跨之比為0.5769，滿足要求，橋塔采用雙柱式。4.3主梁設(shè)計4.3.1矮塔斜拉橋主梁特點及分類4.3.1.1.矮塔斜拉橋主梁的設(shè)計特點主梁直接承受車輛荷載，是矮塔斜拉橋主要承重構(gòu)件之一。由于受斜拉索的支撐作用，其受力性能不僅取決于自身的結(jié)構(gòu)體系，同時與塔的剛度、梁塔連接方式、索的剛度和索形等密切相關(guān)，所以主梁設(shè)計必須綜合考慮梁、塔、索三者之間的關(guān)系。4.3.1.2主梁的截面形式比較典型的截面形式有六種：板式截面形式：高跨比可以做的很小，比較適合雙索面。雙邊肋式：構(gòu)造簡單，抗扭剛度小，但施工方便，僅適用于雙索面，橋?qū)捲?0m以下。雙邊箱：比較適合雙索面，此結(jié)構(gòu)有效減輕了結(jié)構(gòu)的自重，抗風(fēng)性能好，外形美觀，宜于雙索面。單箱加斜撐式：適合于單索面，此結(jié)構(gòu)采用斜腹板，可減少墩臺尺寸，抗風(fēng)性能好，結(jié)構(gòu)抗彎扭性能優(yōu)異，外觀輕巧美觀。單箱多室截面：適合于單、雙索面。三角形箱形截面：抗扭剛度大，對抗風(fēng)比較有利，適合于單雙索面。4.3.2主梁形式本橋采用混凝土箱形主梁。4.3.2.1采用混凝土主梁的主要原因1）造價低，一般輕型的正交各向異性鋼梁的重量（400kg/m2）約為混凝土上部構(gòu)造（1600kg/m2）的1/4，但前者的造價比后者約大2～3倍。但對于跨徑較大的斜拉橋當(dāng)主跨大于500m時，混凝土主梁造價難以抵消由于混凝土自重大而導(dǎo)致拉索和基礎(chǔ)費用的額外增值。由于本橋主跨僅130m，故采用混凝土主梁。2）剛度大撓度小。在汽車荷載作用下，產(chǎn)生的主要撓度約為類似結(jié)構(gòu)的60％左右。3）抗風(fēng)穩(wěn)定性好。這是由于混凝土結(jié)構(gòu)振動衰減系數(shù)約為鋼結(jié)構(gòu)的兩倍。4）后期養(yǎng)護(hù)比鋼橋簡單便宜。缺點是跨越能力不如鋼結(jié)構(gòu)大，施工速度不如鋼結(jié)構(gòu)快。但是本橋?qū)缭侥芰σ蟛⒉桓?，而且對施工進(jìn)度方面并沒有太苛刻的要求，故采用混凝土主梁。4.3.2.2采用箱梁的主要原因1）抗扭剛度大，對抗風(fēng)比較有利。2）箱梁有效的減輕了結(jié)構(gòu)的自重，抗風(fēng)性能好，外形美觀。4.3.3具體設(shè)計參數(shù)圖4.1跨中截面圖4.2支點截面主梁橫斷面采用抗扭剛度較大的箱型截面，為單箱雙室截面，支點梁高5m，跨中梁高2.5m。梁高按線性過渡變化，箱梁頂寬24m，懸臂長2.65m，箱底寬18.7m。主梁頂板厚0.3m，底板厚0.3～1.0m。邊腹板厚0.5m，中腹板厚0.6m。4.4索塔設(shè)計索塔是通過斜拉索將上部結(jié)構(gòu)的永久荷載、汽車荷載和人群荷載傳遞給墩、臺及基礎(chǔ)。索塔是承受并傳遞溫度、風(fēng)、水、冰、地震等自然外力的核心構(gòu)件。索塔是突出顯示斜拉橋景觀效果的主體，對斜拉橋的整體美學(xué)效果起到至關(guān)重要的影響。索塔上的作用力除本身的自重引起的軸力外，還有拉索索力的垂直分力引起的軸向力、水平分力引起的彎矩和剪力。索塔設(shè)計應(yīng)滿足強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定等使用要求，并充分考慮施工方便、造價低及造型美觀等要求。4.4.1索塔基本型式從橋梁立面看，索塔有獨柱式、A形和倒Y形等。從橫橋向看，斜拉橋索塔形式有獨柱式、雙柱式、門式、斜腿門式、倒V式、寶石式、倒Y式等。4.4.2尺寸擬定4.4.2.1索塔選型本橋索塔采用單柱式。索塔的整體造型既需考慮受力需要，又要考慮景觀設(shè)計的要求，并盡可能的方便施工。綜合考慮各方面因素，本設(shè)計采用雙塔雙索面。4.4.2.2尺寸擬定和構(gòu)造要求1、尺寸由規(guī)范的矮塔斜拉橋橋面以上塔高與跨徑比易選用1/7.4～1/14，故得塔高H介于9.29～17.57之間，本橋取塔高16m。橋塔采用矩形截面，順橋向?qū)?.0m，橫橋向2.0m，布置在人行道與機(jī)動車道之間。2、塔鋼筋設(shè)計根據(jù)塔柱斷面的受力情況，塔柱各部分采用不同配筋率配置豎向鋼筋。塔柱豎向配置Ф32的鋼筋，水平向布置Ф16的箍筋和拉結(jié)筋。為防止混凝土表面出現(xiàn)收縮裂縫，所有塔柱、橫梁外側(cè)面設(shè)置一層Ф6的帶肋防裂鋼筋焊網(wǎng)。3、索錨固區(qū)錨固區(qū)位于塔柱中間部分，一個索塔上共有8對拉索，共四個索塔。為了提高結(jié)構(gòu)的耐久性，增加預(yù)應(yīng)力管道灌漿的密實度，所有的預(yù)應(yīng)力管道均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。每根拉索對應(yīng)一個鞍座。主塔及鞍座構(gòu)造見圖紙。4.5斜拉索設(shè)計4.5.1拉索縱向布置圖4.3拉索的縱向布置：a）豎琴形索.b）輻射形索.c）扇形索本橋為雙塔雙索面斜拉橋，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。4.5.2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。圖4.4a)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，國內(nèi)外已有多個具有相當(dāng)規(guī)模的斜拉索專門生產(chǎn)商，從下料編束、錨頭制造、檢測安裝測試到斜拉索防護(hù)套制作的整個工藝已經(jīng)流程化，給設(shè)計、施工帶來了方便。目前，國內(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，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=1.95X105MPa。4.5.3拉索的下料長度斜拉索的下料長度是指拉索在設(shè)計溫度下無應(yīng)力狀態(tài)的下料長度。下料長度的確定首先應(yīng)計算每根拉索的長度基數(shù)L0，再對之進(jìn)行若干項修正，如初拉力作用下的彈性伸長修正、初拉力作用下的垂度修正、錨具位置修正等。當(dāng)下料時的溫度與設(shè)計溫度不一致時，還應(yīng)考慮溫度修正值。拉索在設(shè)計溫度時的無應(yīng)力下料長度計算公式（適用于冷鑄錨具）為：式中，——每根拉索的長度基數(shù)，是指該拉索上下兩個索孔出口處在拉索完成后錨固面的空間距離；——初拉力作用下的彈性伸長修正；——初拉力作用下的拉索垂度修正；——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；——錨固端錨具位置修正，可設(shè)定螺母定位于錨杯的1/2處；——錨固板厚度；3為拉索兩端所需要的鋼絲鐓頭長度；為鋼絲直徑。4.5.4拉索的防護(hù)拉索是斜拉橋長期暴露的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，因此必須針對侵蝕性環(huán)境的影響，特別是對腐蝕加以防護(hù)。工程實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)計必須考慮事故造成的危險，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。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。5.拉索的減振暴露于大氣中的拉索在風(fēng)雨天會出現(xiàn)振動。原因與對策：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，并形成駐波。由于不是所有拉索都同時出現(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，有的不振動。斜拉橋的橋面受風(fēng)激出現(xiàn)上下振動，從而迫使全橋拉索振動。振動導(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。常用方法是在拉索上設(shè)置阻尼支點。這種阻尼支點可以采用高阻尼粘彈性材料或粘性剪切型阻尼器來實施，也可以用油膜阻尼器實施。5斜拉橋的附屬工程設(shè)計5.1橋面鋪裝橋面鋪裝是車輪直接作用的部分，主要有三項功能：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。5.2橋梁護(hù)欄5.2.1橋梁護(hù)欄等級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)的危險程度明顯高于道路。設(shè)置在橋梁上的護(hù)欄按防撞等級劃分為PL1、PL2、PL3三級。每一防撞等級的橋梁護(hù)欄應(yīng)避免在相應(yīng)條件下的失控車輛越出，防撞等級及相應(yīng)的設(shè)計條件見表5.1。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。5.2.2橋梁護(hù)欄的結(jié)構(gòu)構(gòu)造在選擇橋梁護(hù)欄時，首先確定防撞等級，然后再根據(jù)公路等級、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、美觀、經(jīng)濟(jì)、橋梁外側(cè)危險物特征及養(yǎng)護(hù)等影響因素。除此之外，尚應(yīng)考慮以下條件：對橋梁美觀要求高，宜采用梁柱式或組合式橋梁護(hù)欄；梁跨越大片水域，橋下凈空較高時，宜采用組合式或鋼筋混凝土墻式護(hù)欄；積雪嚴(yán)重的地區(qū)宜采用梁柱式或組合式橋梁護(hù)欄；為了減輕橋梁自重和減輕碰撞荷載對橋面板的作用，可采用金屬制護(hù)欄；設(shè)置地點防撞等級適用范圍設(shè)計條件車輛碰撞速度（km/h）車輛重量(t)碰撞角度(。)碰撞力(kN)Z=0Z=0.3～0.6路側(cè)、中央分隔帶PL1一般公路跨越高速公路，一級公路802.02012085～705010.015PL2高速公路、一級公路7010.015200160～125PL3橋外特別危險、需要重點保護(hù)的特大橋8014.015360280～230表5.1橋梁護(hù)欄5.3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%而橋長小于50m時，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。但對于本橋而言，橋梁的長度大于100m，在橋梁范圍內(nèi)縱坡較緩，故5～10m設(shè)置一個泄水管。泄水管的過水面積通常按排泄3倍設(shè)計徑流量計算，設(shè)計徑流量可根據(jù)《公路排水設(shè)計規(guī)范》中推薦的方法計算。由于本畢業(yè)設(shè)計的重點在主橋結(jié)構(gòu)計算，故過水面積參考其他案例得出。5.4橋梁伸縮縫為使車輛平穩(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，斜拉橋的端部會產(chǎn)生水平變位和轉(zhuǎn)角。此外，墩臺位移，地震以及縱坡等也會導(dǎo)致梁端部的變位?？v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)。5.4.1伸縮量的計算伸縮量的確定應(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。5.4.2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)長較長，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。5.5支座及其它附屬設(shè)施5.5.1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，同時保證橋跨結(jié)構(gòu)所要求的位移和轉(zhuǎn)角，以便于設(shè)計受力狀態(tài)與計算時采用的理論圖示相吻合。5.5.2避雷系統(tǒng)對于矮塔斜拉橋，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。5.5.3航道航標(biāo)燈當(dāng)橋梁跨越有通航要求的河流或海域時，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)計安裝，施工時要注意預(yù)埋相應(yīng)的連接件。5.5．4過橋管線過橋管線包括：照明電纜、移動通信、有線電視等。管線均在人行道下通過。6主體結(jié)構(gòu)分析計算6.1計算荷載6.1.1永久作用：6.1.1.1一期恒載：包括混凝土主梁、主塔和斜拉索自重6.1.1.2二期恒載：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)欄的施工時對橋面系施加的恒載，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*(（12-0.25-2）*0.1*24+（12-0.25-2）*0.1*25)=95.55KN/m。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。6.1.1.3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)計規(guī)范》附錄四計算。6.1.1.4主梁預(yù)應(yīng)力：鋼絞線直徑為15.2mm，標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度為1860MPa，張拉控制力為1395MPa。鋼束松弛率為0.03。6.1.1.5支座沉陷：邊墩沉降1.0cm,主墩沉降2.0cm,取最不利組合。6.1.2可變作用6.1.2.1活載：車道為四車道，設(shè)計荷載為公路-I級。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)計通用規(guī)范》（JTGD60-2004）可知：雙塔斜拉橋的豎向彎曲基頻：無輔助墩的斜拉橋有輔助墩的斜拉橋式中—豎向彎曲基頻（Hz）；—斜拉橋主跨跨徑（m）。沖擊系數(shù)可按下式計算：當(dāng)＜1.5Hz時，＝0.05當(dāng)1.5Hz≤≤14Hz時，＝0.1767lnf-0.0157當(dāng)≥14Hz時，＝0.45式中-結(jié)構(gòu)基頻（Hz）本橋為無輔助墩的情況，采用f1式計算基頻，再計算沖擊系數(shù)。6.1.2.2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。6.1.3作用組合根據(jù)《公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范》第4.1.6條規(guī)定：公路橋涵結(jié)構(gòu)按承載能力極限狀態(tài)設(shè)計時，應(yīng)采用以下兩種作用效應(yīng)組合：6.1.3.1基本組合——永久作用的設(shè)計值效應(yīng)與可變作用設(shè)計值效應(yīng)相組合，其效應(yīng)組合表達(dá)式為：式中—承載能力極限狀態(tài)下作用基本組合的效應(yīng)組合設(shè)計值；—第個永久作用效應(yīng)的分項系數(shù)，按表4.1.6的規(guī)定采用；—第個永久作用效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值和設(shè)計值；—汽車荷載效應(yīng)（含汽車沖擊力）的分項系數(shù)，取=1.4；—汽車荷載效應(yīng)（含汽車沖擊力）的標(biāo)準(zhǔn)值和設(shè)計值；—在作用效應(yīng)組合中除汽車荷載效應(yīng)（含汽車沖擊力）、風(fēng)荷載外的其他第個可變作用效應(yīng)的分項系數(shù)，取=1.4；—在作用效應(yīng)組合中除汽車荷載效應(yīng)（含汽車沖擊力）、風(fēng)荷載外的其他第個可變作用效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值和設(shè)計值；—在作用效應(yīng)組合中除汽車荷載效應(yīng)（含汽車沖擊力）外的其他可變作用效應(yīng)的組合系數(shù)，當(dāng)只有一種其他可變作用（溫度）參與組合時，取=0.8。6.1.3.2公路橋涵結(jié)構(gòu)按正常使用極限狀態(tài)設(shè)計時，應(yīng)根據(jù)不同的設(shè)計要求，采用以下兩種效應(yīng)組合：1)作用短期效應(yīng)組合。永久作用標(biāo)準(zhǔn)值效應(yīng)與可變作用頻遇值效應(yīng)相組合，其效應(yīng)組合表達(dá)式為：式中—作用短期效應(yīng)組合設(shè)計值；—第個可變作用效應(yīng)的頻遇值系數(shù)，汽車荷載（不計沖擊力）=0.7；—第個可變作用效應(yīng)的頻遇值。2)作用長期效應(yīng)組合。永久作用標(biāo)準(zhǔn)值效應(yīng)與可變作用準(zhǔn)永久值效應(yīng)相組合，其效應(yīng)組合表達(dá)式為：式中—作用短期效應(yīng)組合設(shè)計值；—第個可變作用效應(yīng)的準(zhǔn)永久值系數(shù)，汽車荷載（不計沖擊力）=0.4；—第個可變作用效應(yīng)的準(zhǔn)永久值。表6.1作用效應(yīng)組合6.2成橋階段分析全橋采用MIDAS/Civil有限元專用程序進(jìn)行全面結(jié)構(gòu)分析計算。全橋共劃分為911個節(jié)點，408個單元。結(jié)構(gòu)計算離散圖見圖6-1所示（圖6-2為消隱圖）。圖6-1結(jié)構(gòu)離散圖圖6-2結(jié)構(gòu)消隱圖建立矮塔斜拉橋成橋階段模型的詳細(xì)步驟：設(shè)定建模環(huán)境定義材料和截面特性值建立主梁、主塔、拉索模型生成主塔上的支座輸入邊界條件利用未知荷載系數(shù)功能進(jìn)行拉索初拉力計算輸入荷載工況以及運行結(jié)構(gòu)分析、計算未知荷載系數(shù)用未知荷載系數(shù)法求解索拉力時，首先只加重力、二期荷載和支座強(qiáng)制位移荷載，熟悉其使用過程，然后再把系統(tǒng)溫度荷載、梯度溫度荷載加上去，求得最終索拉力，注意索拉力要均勻。6.2.1模型的建立模型的建立通常有三種方法：1）通過建模助手來建立斜拉橋的模型2）從其它已建模型中導(dǎo)入3）手動輸入節(jié)點、單元，以完成建模。這里采用手動輸入的方法。1．定義材料和截面特性（1）定義材料本模型中采用兩類材料：混凝土和鋼材?；炷粒褐髁汉退罩饕牧鲜腔炷?，主梁采用C60混凝土，索塔采用C50混凝土。鋼絞線（Strand1860）：斜拉索和預(yù)應(yīng)力筋采用（2）截面特性及與材料連接主要是混凝土隨時間的收縮徐變函數(shù)和強(qiáng)度函數(shù)，定義好后將它們賦給混凝土材料。1）主梁截面采用變截面，梁高線性變化。支座處梁高2.5m。主梁截面采用單箱雙室大箱梁。2）索塔截面索塔截面采用矩形截面。3）拉索截面斜拉索截面采用實心圓截面。半徑預(yù)采用0.08m。2．建立節(jié)點、單元主梁和索塔為一般梁單元（或變截面梁單元），斜拉索為桁架單元。主梁和索塔上每1m劃分一個單元。保證斜拉索在主梁上和索塔的錨固點處均應(yīng)設(shè)置節(jié)點。3．邊界條件邊墩處限制沿Y、Z方向的位移和X、Z軸的轉(zhuǎn)角位移，對稱布置。塔墩處左側(cè)塔墩處限制沿X、Y、Z方向的位移和X、Z軸的轉(zhuǎn)角位移，右側(cè)塔墩處限制沿Y、Z方向的位移和X、Z軸的轉(zhuǎn)角位移。6.2.2索力調(diào)整6.2.2.1索力調(diào)整理論矮塔斜拉橋在索力調(diào)整上可以參照斜拉橋的索力調(diào)整理論，不同之處在于由于梁較剛，因此在施工過程中可不進(jìn)行索力調(diào)整。他們的主要優(yōu)點在于，恒載作用下斜拉索的索力是可以調(diào)整的。斜拉橋可以認(rèn)為是大跨徑橋梁的體外預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)。在力學(xué)性能方面，當(dāng)在荷載作用時，斜拉索的作用僅僅是彈性支承，更重要的是它能通過千斤頂主動地施加平衡外荷載的初張力，正是因為斜拉索的索力是可以調(diào)整的，斜拉索才可以改變主梁的受力條件?；钶d作用下，斜拉索對主梁提供了彈性支承，使主梁相當(dāng)于彈性支承的連續(xù)梁。斜拉橋的調(diào)索方法比較多，目前比較流行的主要有剛性支承連續(xù)梁法、零位移法、倒拆和正裝法、無應(yīng)力狀態(tài)控制法、內(nèi)力平衡法和影響矩陣法等。6.2.2.1.1剛性支承連續(xù)梁法剛性支承連續(xù)梁法是指在成橋狀態(tài)下，斜拉橋主梁的彎曲內(nèi)力和剛性支承的連續(xù)梁的內(nèi)力狀態(tài)一致。因此，可以非常容易的根據(jù)連續(xù)梁的支承反力確定斜拉索的初張力。按照剛性支承連續(xù)梁法確定的主梁彎矩對整個斜拉橋來說是微不足道的，然而在具體的施工過程中如何才能達(dá)到這樣理想的斜拉索索力分布？顯然，如果懸拼過程中一次張拉，則不可能達(dá)到剛性支承連續(xù)梁的彎矩分布，因為合攏段的彎矩將與一次張拉索力無關(guān)?？缰泻蠑n段自重和二期恒載作用下必然產(chǎn)生比較大的正彎矩，要消除這一正彎矩就需要進(jìn)行二次調(diào)索。6.2.2.1.2零位移法零位移法的出發(fā)點是通過索力調(diào)整，是成橋狀態(tài)下主梁和斜拉索交點的位移為零。對于采用滿堂支架一次落架的斜拉橋體系，其結(jié)果與剛性支承連續(xù)梁法的結(jié)果一致。應(yīng)當(dāng)指出的是，以上這兩種方法用于確定主跨和邊跨對稱的單塔斜拉橋的索力是最為有效的，對于主跨和邊跨幾乎對稱的三跨斜拉橋次之，對于主跨和邊跨的不對稱性較大的斜拉橋，幾乎失去了作用。因為這兩種方法必然導(dǎo)致比較大的塔跟彎矩，失去了索力優(yōu)化的意義。6.2.2.1.3倒拆和正裝法倒拆法是斜拉橋安裝計算廣泛采用的一種方法，通過倒拆、正裝交替計算，確定各施工階段的安裝參數(shù)，是結(jié)構(gòu)逐步達(dá)到預(yù)定的線型和內(nèi)力狀態(tài)。由于斜拉索的非線性和混凝土收縮徐變的影響，倒拆和正裝計算中，兩者不閉合，即按照倒拆的數(shù)據(jù)正裝，結(jié)構(gòu)偏離預(yù)定成橋狀態(tài)的線型和內(nèi)力狀態(tài)。倒拆法和正裝法閉合的關(guān)鍵是混凝土收縮徐變的處理?；炷恋男熳兣c結(jié)構(gòu)的形成過程有密切的關(guān)系，原則上倒拆法無法進(jìn)行徐變計算。為了解決倒拆和正裝計算徐變迭代問題，第一輪倒拆計算，不計混凝土的收縮徐變，然后用上次倒拆的結(jié)果進(jìn)行正裝分析，逐階段考慮混凝土的收縮徐變的影響，并將各施工階段的收縮徐變值存盤，再次進(jìn)行到差計算時，采用上一次正裝計算階段的混凝土收縮徐變值，如此反復(fù)，直到正裝和倒拆的計算結(jié)果收斂到允許的精度。6.2.2.1.4無應(yīng)力狀態(tài)控制法無應(yīng)力狀態(tài)法分析的基本思路是：不計斜拉索的非線性和混凝土收縮徐變的影響，采用完全線性理論對斜拉橋解體，只要保證單元長度和曲率不變，則無論按照何種程序恢復(fù)還原后的結(jié)構(gòu)內(nèi)力和線形將與原結(jié)構(gòu)一致。應(yīng)用這一原理，建立斜拉橋施工階段和成橋分析狀態(tài)的聯(lián)系。實際結(jié)構(gòu)是非線性的，實施起來需要作迭代，可按照以下步驟進(jìn)行：（1）計算成橋狀態(tài)各斜拉索無應(yīng)力狀態(tài)的長度和主梁無應(yīng)力狀態(tài)下的預(yù)拱度。用成橋狀態(tài)的橋面線型扣除自重、斜拉索初張力、預(yù)應(yīng)力索效應(yīng)和混凝土的收縮徐變等產(chǎn)生的變位，即可求得，第一輪計算暫不包括混凝土收縮徐變的影響。（2）以作為安裝過程控制量進(jìn)行正裝計算。根據(jù)結(jié)構(gòu)受力的需要，斜拉索可以進(jìn)行一次或多次張拉，在最后一次張拉時，將索由當(dāng)前的長度，通過張拉調(diào)整到預(yù)定的無應(yīng)力長度，主梁各節(jié)點的初始標(biāo)高按預(yù)拱度設(shè)置。（3）為了保證合攏時橋面彈性曲線連續(xù)，需要調(diào)索。（4）由于施工階段混凝土的收縮徐變和結(jié)構(gòu)非線性行為的影響，由上述安裝計算得到的成橋狀態(tài)的索力和線形，重新調(diào)整主梁的預(yù)拱度和無應(yīng)力索長，投入下一輪迭代。6.2.2.1.5內(nèi)力平衡法內(nèi)力平衡法的基本原理是設(shè)計適當(dāng)或合理地斜拉索初張力，以使結(jié)構(gòu)各控制截面在恒載和活載共同作用下，上翼緣的最大應(yīng)力和材料的允許應(yīng)力之比等于下翼緣的最大應(yīng)力和材料容許應(yīng)力之比。內(nèi)力平衡法假設(shè)斜拉索的初張力為未知數(shù)，各截面特性以及初張力以外的恒載內(nèi)力和活載內(nèi)力為已知數(shù)。設(shè)結(jié)構(gòu)某控制截面上緣的抗彎截面模量為，下翼緣抗彎模量為，和分別為最大和最小活載彎矩，為上緣材料的容許應(yīng)力，為下緣材料的容許應(yīng)力，內(nèi)力平衡時要達(dá)到的恒載彎矩為，則這時上緣應(yīng)力和下緣應(yīng)力為：=(+)/(6-1)=(+)/（6-2）根據(jù)平衡原理：/=-/（6-3）將式(3-1)和式（3-2）代入式（3-3）可知，（6-4）從式（3-4）中得到恒載彎矩為：（6-5）（6-6）式中，為截面中性軸到上翼緣的距離；為截面中性軸到下翼緣的距離。以恒載彎矩為目標(biāo)向量，它由兩部分組成，一部分由斜拉索張力以的恒載產(chǎn)生的彎矩向量｛｝組成?？偤爿d彎矩可以表示如下：｛｝=【】｛｝+｛｝（6-7）式中，｛｝為斜拉索的初張力向量；【】為影響矩陣。由式（3-7）可知：｛｝=【】-1(｛｝-｛｝)（6-8）式中，斜拉索初張力向量｛｝即為由內(nèi)力平衡法推導(dǎo)出的最佳或最合理的斜拉索初張力。由以上推導(dǎo)可以看出，內(nèi)力平衡法確定斜拉索初張力的步驟為：根據(jù)（3-5）式計算預(yù)期的總恒載彎矩｛｝。根據(jù)（3-8）式計算斜拉索的初張力向量｛｝。假如截面為同一類型的材料且上下對稱時，則有：（6-9）（6-10）式（6-10）表明，當(dāng)截面為同一材料且上下對稱時，預(yù)期的目標(biāo)彎矩等于活載彎矩最大值和最小值代數(shù)和的一半，即將活載彎矩包絡(luò)圖中上下兩條包絡(luò)線的中心線反號作為預(yù)期的恒載彎矩（目標(biāo)彎矩），這樣恒載彎矩包絡(luò)圖和活載彎矩包絡(luò)圖之和，即為組合彎矩包絡(luò)圖，其中心線基本為零。如果只考慮斜拉索彈性模量的修正，彎矩包絡(luò)圖的帶寬（正、負(fù)彎矩包絡(luò)圖的差）和斜拉索的初張力無關(guān)，僅與結(jié)構(gòu)布局和活載形式、大小有關(guān)。因此，可以看出斜拉橋“調(diào)索”的實質(zhì)是通過外加荷載改變內(nèi)力包絡(luò)圖包絡(luò)帶中心線的位置，同時考慮恒載和活載的影響，將包絡(luò)帶中心線拉到接近為零的位置，從而得到一個非常平坦的內(nèi)力包絡(luò)圖，使結(jié)構(gòu)處于良好的受力狀態(tài)。6.2.2.1.6影響矩陣法1）基本概念首先定義幾個名詞：調(diào)值向量：結(jié)構(gòu)中關(guān)心截面的n個指定調(diào)整值的獨立元素所組成的列向量，記為：｛｝=｛｝T(6-11)式中，（=1,2,…,）可以是關(guān)心截面的內(nèi)力值或位移值。被調(diào)向量：結(jié)構(gòu)中指定可以用來調(diào)整關(guān)心截面內(nèi)力、位移的n個獨立向量所組成列向量，記為：｛｝=｛｝T(6-12)式中，（）可以是關(guān)心截面的內(nèi)力值或位移值。因此，現(xiàn)在需要采用已知的調(diào)值向量來求未知的被調(diào)向量。影響向量：被調(diào)向量中第I個元素發(fā)生單位變化，引起調(diào)值向量｛｝的變化向量，記為：｛｝i=｛｝T(6-13)影響矩陣：被調(diào)向量中第I個元素發(fā)生單位變化時，引起的n個影響向量依次排列所形成的矩陣，記為：【】=【｛｝1｛｝2…｛｝i…｛｝n】=（6-14)如果認(rèn)為在調(diào)整階段結(jié)構(gòu)滿足線性疊加原理，根據(jù)影響矩陣的定義可知：【】｛｝=｛｝(6-15)式中，【】為影響矩陣，｛X｝為被調(diào)向量，｛｝為調(diào)值向量。2）成橋狀態(tài)的索力優(yōu)化這里我們要講的是多種目標(biāo)函數(shù)對成橋狀態(tài)索力優(yōu)化的統(tǒng)一形式，但為了方便仍以彎曲能量最小為目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行推導(dǎo)。結(jié)構(gòu)的彎曲應(yīng)變能可寫成：(6-16)對于離散的桿系結(jié)構(gòu)可寫成：(6-17)式中，是結(jié)構(gòu)單元總數(shù)；、和分別表示號單元的桿件長度，材料彈性模量和截面慣矩；和分別表示單元左、右端彎矩。將式(6-12)改寫成：(6-18)式中，｛｝和分別是左、右端彎矩向量，為系數(shù)矩陣：(6-19)式中，（=1,2,…）令調(diào)索前左、右端彎矩向量分別為和，施調(diào)索力向量為，則調(diào)索后彎矩向量為：(6-20)｝(6-20)｝式中，和分別為索力對左、右端彎矩的影響矩陣。將式(3-20)代入式（3－18）得：(6-21)式中，是一與無關(guān)的常數(shù)。要使索力調(diào)整后結(jié)構(gòu)應(yīng)變能最小，令：()(6-22)式（3－22）代入式（3－21）并寫成矩陣形式：（6－23）至此索力優(yōu)化問題就轉(zhuǎn)化為式（6－23）的階線性代數(shù)方程求解問題。式（6－23）給出了使整個結(jié)構(gòu)彎矩能量最小時最優(yōu)索力與彎矩影響矩陣的關(guān)系。用同樣的方法容易得到如下結(jié)論：如果取彎矩應(yīng)變能與拉壓應(yīng)變能之和為目標(biāo)函數(shù)，則要在式（6－18）左、右端增加構(gòu)件軸力與索力影響矩陣的關(guān)系項，就可方便地得出相應(yīng)的最優(yōu)索力方程。如果索力優(yōu)化時只將結(jié)構(gòu)中一部分關(guān)心截面內(nèi)力的應(yīng)變能作為目標(biāo)函數(shù)，則式（6－23）左、右端的影響矩陣用索力相應(yīng)于這些關(guān)心截面內(nèi)力的影響矩陣取代就可以得出相應(yīng)的最優(yōu)索力方程。用相似的方法還可以定義許多有實際工程意義的目標(biāo)函數(shù)，并通過變換得到與式（6－18）相似的索力優(yōu)化方程。式（3－23）中的矩陣可以看作為單元的柔度矩陣對單元彎矩的加權(quán)矩陣，對變截面的斜拉橋，優(yōu)化結(jié)果意味著內(nèi)力將按截面的剛度分配，如果矩陣可以由用戶隨意調(diào)整，則可根據(jù)構(gòu)件的重要性和特點，人為給出各構(gòu)件在優(yōu)化時的加權(quán)量。當(dāng)矩陣為單位矩陣時，優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)就變成了彎矩平方和。顯然，以彎矩平方和作為目標(biāo)函數(shù)，沒有考慮構(gòu)件的柔度對彎曲能量的吸收權(quán)，通常其優(yōu)化結(jié)果不如用彎曲能量為目標(biāo)函數(shù)的結(jié)果合理。用恒載和活載共同作用下的彎曲能量作為目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行索力優(yōu)化，只需將內(nèi)力組合后的結(jié)果代替式（6－23）中的和即可。施工階段的索力優(yōu)化實際施工時，由于構(gòu)件重量、剛度、施工精度、索力誤差和溫度變化等方面的原因，可能使施工階段的結(jié)構(gòu)實際狀態(tài)偏離理想狀態(tài)，對索力的優(yōu)化是施工階段糾正偏差的重要原因。設(shè)關(guān)心截面上個控制變量的誤差向量為，通過根索的索力施調(diào)向量的作用，使誤差向量變?yōu)?，則：＝＋（6－24）式中，為索力對控制變量的影響矩陣?？刂谱兞靠赡苁顷P(guān)心截面的內(nèi)力、位移、支反力等混合控制變量組成的向量，這些變量的量綱各異，如果直接選用誤差向量模的平方作為目標(biāo)函數(shù)，可能導(dǎo)致優(yōu)化失敗，為此，可以引入相應(yīng)的權(quán)矩陣來體現(xiàn)各控制變量的量綱和其自身的重要性。設(shè)權(quán)矩陣為，取目標(biāo)函數(shù)為：（6－25）則問題變?yōu)槭剑?－23）的一個特例，索力優(yōu)化方程為：（6－26）以上簡單介紹了斜拉橋索力調(diào)整的幾種方法，實際施工中的索力調(diào)整是比較復(fù)雜的，而且實踐性很強(qiáng)。結(jié)構(gòu)分析工程師的經(jīng)驗非常重要，只有多次反復(fù)試算才可以得到比較滿意的索力。例如對于錨固在支座上方或附近部位的斜拉索，應(yīng)該取橋塔上的位移或彎矩作為控制值，而不應(yīng)取主梁上的位移或彎矩作為控制值，會導(dǎo)致病態(tài)方程。對于輔助墩附近的斜拉橋建議人為假定索力進(jìn)行試算，義得到理想的結(jié)構(gòu)內(nèi)力和線形。6.2.2.2索拉力初步調(diào)整1、建立相應(yīng)荷載工況并輸入相應(yīng)荷載值荷載工況名稱自重二期恒載橫隔梁初張力1－16荷載類型恒荷載恒荷載節(jié)點荷載用戶定義荷載荷載值豎向系數(shù)－1110kN/m46.75KN1kN表6-2荷載工況及相應(yīng)荷載值2、索力初步調(diào)整1）檢查分析模型，運行分析。2）定義荷載組合3)利用未知荷載組合系數(shù)法調(diào)整索力。即預(yù)先限制某些節(jié)點或單元的變位或內(nèi)力，通過荷載組合以達(dá)到這些限制條件的要求，從而求出未知荷載系數(shù)。限制節(jié)點變位的方法通常得不到最優(yōu)解，而且調(diào)整出來的拉索索力分布十分不均勻，甚至多處出現(xiàn)負(fù)值，并且試算過程相當(dāng)麻煩。通過將若干單元的右側(cè)節(jié)點彎矩進(jìn)行限制，然后逐步調(diào)整，并查看相應(yīng)應(yīng)力及梁截面彎矩圖，以使主塔不受或只受很小彎矩、主梁的彎矩分布均勻、索力在每根拉索上分布相對均勻為目標(biāo)，最終確定兩三個較好的荷載組合及相應(yīng)的初張力。荷載工況系數(shù)荷載工況系數(shù)自重(ST)1拉索117500二期恒載(ST)1拉索127500拉索18000拉索137700拉索28000拉索147700拉索37700拉索157500拉索47700拉索167500拉索56500橫隔梁節(jié)點荷載1拉索66500支座沉降1拉索76400系統(tǒng)溫度1拉索86400車道荷載1拉索96700人群荷載1拉索106700表6-3荷載組合LCB3圖6-3自重作用下的梁單元內(nèi)力圖圖6-4LCB3作用下的梁單元內(nèi)力圖6.2.2.3最終索拉力調(diào)整和成橋分析1）運行分析，查看結(jié)果。2）根據(jù)上述結(jié)果，給主梁截面配置預(yù)應(yīng)力鋼筋。運行分析，查看結(jié)果是否滿足規(guī)范要求。若不滿足，繼續(xù)調(diào)整預(yù)應(yīng)力布置，直到達(dá)到要求為止。3）對上述索力再次進(jìn)行小幅度優(yōu)化，以確定最優(yōu)索力。鋼束種類：經(jīng)過若干次調(diào)整（包括索拉力和預(yù)應(yīng)力筋），得到荷載組合LCB4，可以得到較好的內(nèi)圖，LCB4組合如下：荷載工況系數(shù)荷載工況系數(shù)自重(ST)1拉索114100二期恒載(ST)1拉索124100拉索15850拉索135000拉索25850拉索145000拉索34700拉索155850拉索44700拉索165850拉索54300橫隔梁節(jié)點荷載1拉索64300支座沉降1拉索73700系統(tǒng)溫度1拉索83700車道荷載1拉索93950人群荷載1拉索103950預(yù)應(yīng)力荷載1表6-4荷載組合LCB4圖6-5LCB4作用下的梁單元內(nèi)力圖-My把LCB4拉索初拉力系數(shù)賦值給相應(yīng)的拉索,自動生成荷載組合，并根據(jù)需要對預(yù)應(yīng)力鋼束作適當(dāng)調(diào)整，得到內(nèi)力圖和變形形狀如下：承載能力極限狀態(tài)：圖6-6CBall：RCENV-STR作用下的梁單元內(nèi)力圖——My圖6-7CBall：RCENV-STR作用下的梁單元內(nèi)力圖——Fx圖6-8CBall：RCENV-STR作用下的梁單元內(nèi)力圖——Fz圖6-9CBall：RCENV-STR作用下的梁單元變形形狀正常使用極限狀態(tài)：圖6-10CBall：RCENV-SER1作用下的梁單元應(yīng)力（PSC）圖（上翼緣）圖6-11CBall：RCENV-SER1作用下的梁單元應(yīng)力（PSC）圖（下翼緣）圖6-12CBall：RCENV-SER1作用下的梁單元應(yīng)力（PSC）圖（腹板7號點）圖6-13CBall：RCENV-SER1作用下的梁單元應(yīng)力圖（組合值）由本橋：因為該橋為全預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，故全橋不允許出現(xiàn)拉應(yīng)力，根據(jù)《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范》，預(yù)應(yīng)力混凝土的極限壓應(yīng)力≤0.5，因為本橋主梁及索塔均采用C60混凝土，其軸心抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為32.4MPa，即要求該主梁及索塔處最大拉應(yīng)力不超過0.5×38.5×Pa=1.925×KN/。是否出現(xiàn)拉應(yīng)力壓應(yīng)力最大值（KN/）規(guī)范限值（KN/）是否滿足規(guī)范要求梁單元應(yīng)力圖（組合）否1.4471.925滿足PSC截面上翼緣否1.1691.925滿足PSC截面下翼緣否1.4561.925滿足PSC截面腹板7號點否0.7911.925滿足表6-5極限狀態(tài)下梁單元應(yīng)力圖表由上表，主梁及索塔各截面均不出現(xiàn)拉應(yīng)力，且壓應(yīng)力在規(guī)范限值范圍內(nèi)，滿足設(shè)計要求。6.3施工階段分析6.3.1施工步驟一般通過斜拉橋的成橋階段分析計算結(jié)構(gòu)的截面和拉索的截面以及初拉力。斜拉橋的設(shè)計除了成橋階段的分析，而且還需要施工階段的分析。根據(jù)施工方案的不同，斜拉橋的結(jié)構(gòu)體系會發(fā)生很大的變化，且施工中的結(jié)構(gòu)體系有可能比成橋階段更不穩(wěn)定，所以應(yīng)對各施工階段進(jìn)行準(zhǔn)確的分析。按施工順序做的施工階段分析稱為正裝施工階段分析。通過正裝施工階段分析驗算施工中產(chǎn)生的應(yīng)力、檢查施工順序、可施工性等，找出最佳的施工方法。圖6-14斜拉橋的施工順序圖具體步驟：根據(jù)實際要求，添加施工階段分析控制數(shù)據(jù)。改變相應(yīng)荷載工況類型，一般地，應(yīng)將自重等從恒荷載類型改為施工階段荷載。施工順序圖如圖6-13所示，具體施工過程如表6-5所示。4.運行分析，查看計算結(jié)果。施工階段內(nèi)容結(jié)構(gòu)組（激活）荷載組邊界組激活鈍化激活鈍化CS1澆注0#塊0#塊、0#塊支架、主塔支架自重0#塊支架支座主塔臨時支座0#塊支架剛性連接主塔臨時支座剛接CS2澆注橋塔橋塔塔梁剛接CS31#塊支架1#塊支架支座1#塊支架剛性連接CS4澆注1#塊1#塊1#塊預(yù)應(yīng)力BW1CS5掛籃2掛籃2、濕重20#塊支架支座0#塊支架剛性連接1#塊支架支座1#塊支架剛性連接CS6澆注2#塊2#塊2#塊預(yù)應(yīng)力BW2、BT1CS7掛籃3掛籃3、濕重3掛籃2、濕重2CS8澆注3#塊3#塊3#塊預(yù)應(yīng)力BW3、BT2CS9掛籃4掛籃4、濕重4掛籃3、濕重3CS10澆注4#塊4#塊4#塊預(yù)應(yīng)力BT3、橫隔梁1CS11拉索1拉索1拉索初拉力1拉索1剛性連接CS12掛籃5掛籃5、濕重5掛籃4、濕重4CS13澆注5#塊5#塊5#塊預(yù)應(yīng)力BT4、橫隔梁2CS14拉索2拉索2拉索初拉力2拉索2剛性連接CS15掛籃6掛籃6、濕重6掛籃5、濕重5CS16澆注6#塊6#塊6#塊預(yù)應(yīng)力BT5、橫隔梁3CS17拉索3拉索3拉索初拉力3拉索3剛性連接CS18掛籃7掛籃7、濕重7掛籃6、濕重6CS19澆注7#塊7#塊7#塊預(yù)應(yīng)力BT6、橫隔梁4CS20拉索4拉索4拉索初拉力4拉索4剛性連接CS21掛籃8掛籃8、濕重8掛籃7、濕重7CS22澆注8#塊8#塊8#塊預(yù)應(yīng)力BT7、橫隔梁5CS23拉索5拉索5拉索初拉力5拉索5剛性連接CS24掛籃9掛籃9、濕重9掛籃8、濕重8CS25澆注9#塊9#塊9#塊預(yù)應(yīng)力BT8、橫隔梁6CS26掛籃10掛籃10、濕重10掛籃9、濕重9CS27澆注10#塊10#塊10#塊預(yù)應(yīng)力BT9、橫隔梁7CS28拉索6拉索6拉索初拉力6拉索6剛性連接CS29掛籃11掛籃11、濕重11掛籃10、濕重10CS30澆注11#塊11#塊11#塊預(yù)應(yīng)力BT10、橫隔梁8CS31拉索7拉索7拉索初拉力7拉索7剛性連接CS32掛籃12掛籃12、濕重12掛籃11、濕重11CS33澆注12#塊12#塊12#塊預(yù)應(yīng)力BT11CS34拉索8拉索8拉索初拉力8拉索8剛性連接CS35掛籃13掛籃13、濕重13掛籃12、濕重12CS36澆注13#塊13#塊13#塊預(yù)應(yīng)力BT12CS37去掉掛籃13掛籃13、濕重13CS38澆注邊跨邊跨現(xiàn)澆邊跨支架邊墩支座邊墩臨時支座剛接邊跨支架剛性連接邊墩臨時支座邊跨支架支座CS39邊跨合攏及體系轉(zhuǎn)換邊跨合攏邊跨合攏預(yù)應(yīng)力邊墩永久支座邊跨永久支座剛接邊墩臨時支座剛接邊跨支架剛性連接邊墩臨時支座邊跨支架支座CS40中跨合攏及體系轉(zhuǎn)換中跨合攏中跨合攏預(yù)應(yīng)力主塔永久支座左主塔永久支座右主塔支座與梁剛接主塔臨時支座主塔臨時支座剛接CS41橋面鋪裝橋面鋪裝CS421000天表6-6施工過程明細(xì)表6.3.2各施工階段內(nèi)力圖：圖6-15CS1正常使用極限狀態(tài)箱梁單元應(yīng)力（PSC）包絡(luò)圖圖6-16CS2正常使用極限狀態(tài)箱梁單元應(yīng)力（PSC）包絡(luò)圖圖6-17CS3正常使用極限狀態(tài)箱梁單元應(yīng)力（PSC）包絡(luò)圖圖6-18CS4正常使用極限狀態(tài)箱梁單元應(yīng)力（PSC）包絡(luò)圖圖6-19CS5正常使用極限狀態(tài)箱梁單元應(yīng)力（PSC）包絡(luò)圖圖6-20CS6正常使用極限狀態(tài)箱梁單元應(yīng)力（PSC）包絡(luò)圖圖6-21CS7正常使用極限狀態(tài)箱梁單元應(yīng)力（PSC）包絡(luò)圖圖6-22CS8正常使用極限狀態(tài)箱梁單元應(yīng)力（PSC）包絡(luò)圖圖6-23CS9正常使用極限狀態(tài)箱梁單元應(yīng)力（PSC）包絡(luò)圖圖6-24CS10正常使用極限狀態(tài)箱梁單元應(yīng)力（PSC）包絡(luò)圖圖6-25CS11正常使用極限狀態(tài)箱梁單元應(yīng)力（PSC）包絡(luò)圖圖6-26CS12正常使用極限狀態(tài)箱梁單元應(yīng)力（PSC）包絡(luò)圖圖6-27CS13正常使用極限狀態(tài)箱梁單元應(yīng)力（PSC）包絡(luò)圖圖6-28CS14正常使用極限狀態(tài)箱梁單元應(yīng)力（PSC）包絡(luò)圖圖6-29CS15正常使用極限狀態(tài)箱梁單元應(yīng)力（PSC）包絡(luò)圖圖6-30CS16正常使用極限狀態(tài)箱梁單元應(yīng)力（PSC）包絡(luò)圖圖6-31CS17正常使用極限狀態(tài)箱梁單元應(yīng)力（PSC）包絡(luò)圖圖6-32CS18正常使用極限狀態(tài)箱梁單元應(yīng)力（PSC）包絡(luò)圖圖6-33CS19正常使用極限狀態(tài)箱梁單元應(yīng)力（PSC）包絡(luò)圖圖6-34CS20正常使用極限狀態(tài)箱梁單元應(yīng)力（PSC）包絡(luò)圖圖6-35CS21正常使用極限狀態(tài)箱梁單元應(yīng)力（PSC）包絡(luò)圖圖6-36CS22正常使用極限狀態(tài)箱梁單元應(yīng)力（PSC）包絡(luò)圖圖6-37CS23正常使用極限狀態(tài)箱梁單元應(yīng)力（PSC）包絡(luò)圖圖6-38CS24正常使用極限狀態(tài)箱梁單元應(yīng)力（PSC）包絡(luò)圖圖6-39CS25正常使用極限狀態(tài)箱梁單元應(yīng)力（PSC）包絡(luò)圖圖6-40CS26正常使用極限狀態(tài)箱梁單元應(yīng)力（PSC）包絡(luò)圖圖6-41CS27正常使用極限狀態(tài)箱梁單元應(yīng)力（PSC）包絡(luò)圖圖6-42CS28正常使用極限狀態(tài)箱梁單元應(yīng)力（PSC）包絡(luò)圖圖6-43CS29正常使用極限狀態(tài)箱梁單元應(yīng)力（PSC）包絡(luò)圖圖6-44CS30正常使用極限狀態(tài)箱梁單元應(yīng)力（PSC）包絡(luò)圖圖6-45CS31正常使用極限狀態(tài)箱梁單元應(yīng)力（PSC）包絡(luò)圖圖6-46CS32正常使用極限狀態(tài)箱梁單元應(yīng)力（PSC）包絡(luò)圖圖6-47CS33正常使用極限狀態(tài)箱梁單元應(yīng)力（PSC）包絡(luò)圖圖6-48CS34正常使用極限狀態(tài)箱梁單元應(yīng)力（PSC）包絡(luò)圖圖6-49CS35正常使用極限狀態(tài)箱梁單元應(yīng)力（PSC）包絡(luò)圖圖6-50CS36正常使用極限狀態(tài)箱梁單元應(yīng)力（PSC）包絡(luò)圖圖6-51CS37正常使用極限狀態(tài)箱梁單元應(yīng)力（PSC）包絡(luò)圖圖6-52CS38正常使用極限狀態(tài)箱梁單元應(yīng)力（PSC）包絡(luò)圖圖6-53CS39正常使用極限狀態(tài)箱梁單元應(yīng)力（PSC）包絡(luò)圖圖6-54CS40正常使用極限狀態(tài)箱梁單元應(yīng)力（PSC）包絡(luò)圖圖6-55CS41正常使用極限狀態(tài)箱梁單元應(yīng)力（PSC）包絡(luò)圖圖6-56CS42正常使用極限狀態(tài)箱梁單元應(yīng)力（PSC）包絡(luò)圖三、各施工階段變形形狀:圖6-57CS1正常使用極限狀態(tài)箱梁變形形狀包絡(luò)圖圖6-58CS2正常使用極限狀態(tài)箱梁變形形狀包絡(luò)圖圖6-59CS3正常使用極限狀態(tài)箱梁變形形狀包絡(luò)圖圖6-60CS4正常使用極限狀態(tài)箱梁變形形狀包絡(luò)圖圖6-61CS5正常使用極限狀態(tài)箱梁變形形狀包絡(luò)圖圖6-62CS6正常使用極限狀態(tài)箱梁變形形狀包絡(luò)圖圖6-63CS7正常使用極限狀態(tài)箱梁變形形狀包絡(luò)圖圖6-64CS8正常使用極限狀態(tài)箱梁變形形狀包絡(luò)圖圖6-65CS9正常使用極限狀態(tài)箱梁變形形狀包絡(luò)圖圖6-66CS10正常使用極限狀態(tài)箱梁變形形狀包絡(luò)圖圖6-67CS11正常使用極限狀態(tài)箱梁變形形狀包絡(luò)圖圖6-68CS12正常使用極限狀態(tài)箱梁變形形狀包絡(luò)圖圖6-69CS13正常使用極限狀態(tài)箱梁變形形狀包絡(luò)圖圖6-70CS14正常使用極限狀態(tài)箱梁變形形狀包絡(luò)圖圖6-71CS15正常使用極限狀態(tài)箱梁變形形狀包絡(luò)圖圖6-72CS16正常使用極限狀態(tài)箱梁變形形狀包絡(luò)圖圖6-73CS17正常使用極限狀態(tài)箱梁變形形狀包絡(luò)圖圖6-74CS18正常使用極限狀態(tài)箱梁變形形狀包絡(luò)圖圖6-75CS19正常使用極限狀態(tài)箱梁變形形狀包絡(luò)圖圖6-76CS20正常使用極限狀態(tài)箱梁變形形狀包絡(luò)圖圖6-77CS21正常使用極限狀態(tài)箱梁變形形狀包絡(luò)圖圖6-78CS22正常使用極限狀態(tài)箱梁變形形狀包絡(luò)圖圖6-79CS23正常使用極限狀態(tài)箱梁變形形狀包絡(luò)圖圖6-80CS24正常使用極限狀態(tài)箱梁變形形狀包絡(luò)圖圖6-81CS25正常使用極限狀態(tài)箱梁變形形狀包絡(luò)圖圖6-82CS26正常使用極限狀態(tài)箱梁變形形狀包絡(luò)圖圖6-83CS27正常使用極限狀態(tài)箱梁變形形狀包絡(luò)圖圖6-84CS28正常使用極限狀態(tài)箱梁變形形狀包絡(luò)圖圖6-85CS29正常使用極限狀態(tài)箱梁變形形狀包絡(luò)圖圖6-86CS30正常使用極限狀態(tài)箱梁變形形狀包絡(luò)圖圖6-87CS31正常使用極限狀態(tài)箱梁變形形狀包絡(luò)圖圖6-88CS32正常使用極限狀態(tài)箱梁變形形狀包絡(luò)圖圖6-89CS33正常使用極限狀態(tài)箱梁變形形狀包絡(luò)圖圖6-90CS34正常使用極限狀態(tài)箱梁變形形狀包絡(luò)圖圖6-91CS35正常使用極限狀態(tài)箱梁變形形狀包絡(luò)圖圖6-92CS36正常使用極限狀態(tài)箱梁變形形狀包絡(luò)圖圖6-93CS37正常使用極限狀態(tài)箱梁變形形狀包絡(luò)圖圖6-94CS38正常使用極限狀態(tài)箱梁變形形狀包絡(luò)圖圖6-95CS39正常使用極限狀態(tài)箱梁變形形狀包絡(luò)圖圖6-96CS40正常使用極限狀態(tài)箱梁變形形狀包絡(luò)圖圖6-97CS41正常使用極限狀態(tài)箱梁變形形狀包絡(luò)圖圖6-98CS42正常使用極限狀態(tài)箱梁變形形狀包絡(luò)圖6.4PSC截面設(shè)計完成前面所述各項工作之后，繼而進(jìn)行PSC截面設(shè)計（即預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土截面設(shè)計）。在PSC截面設(shè)計時，需要輸入截面普通鋼筋，然后運行程序，由程序給出各項驗算數(shù)據(jù)表格。普通鋼筋暫時先輸入縱向鋼筋和箍筋。均布置縱向鋼筋（d32），布置在底板和頂板中：底板筋距底面0.22m,間距0.25m，橫向共布置60根；頂板筋距頂面0.2m，間距0.25m，橫向布置84根。箍筋全橋布置，采用d12的，四肢截面面積約為0.000452m，間距0.1m。運行PSC設(shè)計，結(jié)果如附表1~7所示，由驗算結(jié)果可知，各項指標(biāo)基本滿足要求，僅支點處個別截面剪力過大，因此尚需配置彎起鋼筋等加強(qiáng)抗剪能力。根據(jù)PSC設(shè)計結(jié)果對結(jié)構(gòu)做適當(dāng)調(diào)整，以期達(dá)到理想效果，且盡量使結(jié)構(gòu)和材料使用達(dá)到優(yōu)化。序號驗算內(nèi)容驗算是否滿足不滿足的原因分析1施工階段法向應(yīng)力驗算是2使用階段正截面抗裂驗算是3使用階段斜截面抗裂驗算是4使用階段正截面壓應(yīng)力驗算是5使用階段斜截面主壓應(yīng)力驗算是6使用階段正截面抗彎驗算是7使用階段斜截面抗剪驗算支座附近個別截面不滿足未考慮彎起鋼筋等配筋的抗剪能力表6-7PSC截面驗算結(jié)果及分析結(jié)論本設(shè)計的南淝河大橋采用矮塔斜拉橋橋型。近年來,矮塔斜拉橋(也稱部分斜拉橋)作為介于預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋與斜拉橋之間的一種新的橋梁結(jié)構(gòu)形式出現(xiàn),并在日本、菲律賓、瑞士、韓國及我國得以應(yīng)用,尤其是日本大量的建造矮塔斜拉橋,使這種橋型得以發(fā)展起來?？梢灶A(yù)見，在我國,矮塔斜拉橋?qū)⒊蔀橹行】鐝綐蛄褐械闹髁鳂蛐椭?。本設(shè)計以合肥市南淝河大橋為工程背景，主要闡述其主橋上部結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計和計算，并進(jìn)行下部結(jié)構(gòu)的尺寸擬定，以及施工圖繪制。在結(jié)構(gòu)設(shè)計時，通過與預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋進(jìn)行對比，綜合考慮自然條件和社會環(huán)境等各方面因素，最終選擇矮塔斜拉橋橋型。在結(jié)構(gòu)計算中，通過利用MIDAS/Civil有限元軟件來進(jìn)行主橋的成橋分析、施工階段分析、PSC截面設(shè)計。經(jīng)驗算，各項設(shè)計基本符合規(guī)范要求。致謝經(jīng)過近一學(xué)期的努力摸索、學(xué)習(xí)、實踐，我們終于完成了本科學(xué)習(xí)期間最后的也是最重要的一門課程——畢業(yè)設(shè)計。通過本次畢業(yè)設(shè)計，我又一次系統(tǒng)地復(fù)習(xí)了橋梁特別是斜拉橋的設(shè)計理論及相關(guān)學(xué)科的知識，更加加深了對所學(xué)知識的理解和掌握。通過畢業(yè)設(shè)計，我初步掌握了有限元軟件Midas/Civil的橋梁建模、成橋分析、施工階段分析和PSC截面設(shè)計等功能。在軟件學(xué)習(xí)中我遇到了許多理論上及具體軟件操作上的問題，但是在老師的指導(dǎo)、師兄們的幫助下，經(jīng)過近一學(xué)期的努力，我們逐步的把它們解決了。同時，畢業(yè)設(shè)計的順利完成，離不開我的同組同學(xué)們，在整個的設(shè)計過程中，我們互相支持，互相鼓勵，在互相批評、探討、學(xué)習(xí)中，我們的設(shè)計得以不斷的完善，最終幫助我完成了設(shè)計。再次感謝母校，感謝我的老師，感謝所有幫助過我的同學(xué)和朋友，謝謝你們！[參考文獻(xiàn)][1]JTGB01-2003公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)[S].北京：人民交通出版社，2004.[2]JTGD60-2004公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范[S].北京：人民交通出版社，2004.[3]JTGD62-2004公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范[S].北京：人民交通出版社，2004.[4]JTJ041-2000公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范[S].北京：人民交通出版社，2000.[5]JTGD61-2005公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范[S].北京：人民交通出版社，2005.[6]CJJ2-2008城市橋梁施工與質(zhì)量驗收[S].北京：人民交通出版社，2008.[7]JTG/TD60-01-2004公路橋梁抗風(fēng)設(shè)計規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