主跨80m钢管混凝土拱桥设计(含下部设计).doc

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1、Four short words sum up what has lifted most successful individuals above the crowd: a little bit more.-author-date主跨80m钢管混凝土拱桥设计(含下部设计)第一章 前言第一章 前言钢管混凝土是在钢管内填充混凝土形成的组合材料。钢管借助内填混凝土提高钢管壁受压时的稳定性抗蚀性和耐久性。混凝土则借助钢管壁的套箍作用，提高了混凝土的抗压强度和延性，将钢材和混凝土有机地结合起来。在施工方面，钢管混凝土可以利用空心钢管作为劲性骨架甚至模板，施工吊装重量轻，进度快，施工用钢量省。由于在材料和

2、施工方法上的优越性，将这种结构应用于以受压为主的拱桥是十分合理的。由于钢管混凝土具有上述优点，钢管混凝土拱桥近年来发展较快，广泛应用于公路桥梁中，其中最大跨度已达420m。本设计旨在充分借鉴公路混凝土拱桥的经验和传统的，探讨公路钢管混凝土拱桥在截面设计、构造细节处理和施工方法上的特点，同时研究在温度、徐变影响下内力的计算方法，以及在大偏心受压下钢管混凝土的承载能力计算问题。本设计研究方案是跨度80.0m公路路钢管混凝土系杆拱桥，并编译了结合MIDAS、桥梁博士和清华大学结构力学求解器等程序计算并验算了桥梁结构各截面，具体设计步骤和有关示意图见后续文章。后章的内力等值线直观图的识图说明：等值线图

3、是将分析结果按等值线图表现。 等值线图的颜色与右侧图例数值相对应，所需截面的内力数值按照相应颜色在右侧图例查找读识。第二章 基本设计资料及技术指标2.1设计依据(1)本溪市建设局关于本溪市郊区跨河大桥的设计函(2)本溪市沈本路道路岩土工程勘察报告2.2工程地质条件与评价2.2.1 地形地貌桥址范围为河漫滩，地形较为平坦、开阔，地貌类型属于河流冲积地貌。2.2.2 地基土的构成及工程特性经钻孔揭露，场地内地层较简单，根据土层的结构、构造、特征及力学性质分为5层，各岩土体主要物理力学性质指标及承载力取值详见岩土工程勘察报告。2.2.3水文地质条件桥址范围内地下水流量中等，地下水类型以第四系松散层孔

4、隙潜水为主，少量风化裂隙水。主要含水层为圆砾层、圆砾层、圆砾层，含水量中等。地下水主要受河道水位影响，地表水主要受大气降水、人工排泄的影响。地表水、地下水的水质良好。根据水文资料和当地建筑经验，桥位处地下水对混凝土及钢筋均无腐蚀性。2.2.4不良地质现象及地质灾害桥址范围内不良地质现象补发育，场地地形较为平坦、开阔，不存在滑坡等不良地质现象。但由于河水流量较大，设计时应充分考虑河流冲刷作用。2.2.5工程地质评价勘察成果表明，场地第四系覆盖层主要为素填土、亚粘土、亚砂土、亚砂土、圆砾、淤泥、角闪黑云二长片麻岩等坚硬土层，控制最大厚度为25m。角闪黑云二长片麻岩层很稳定，容许承载力相对很好，可作

5、为低层建筑物的基础持力层。2.3主要技术标准(1)公路等级：公路二级；(2)车道数：双向四车道；(3)设计行车速度：60km/h；(4)设计荷载：公路I级；人群荷载：2.5 kN/； (5)桥面横坡：行车道1.5%人字形双面坡，人行道1%向内单面坡；设计使用年限：设计基准期为100年。第三章 桥梁结构设计方案比选3.1设计要求3.1.1设计标准及要求1、设计荷载：公路二级，双向四车道；2、设计车速：60km/h；3、桥面净宽：0.5m(路肩) +3.75m（行车道）2 2=16m，主桥两侧还有2m宽的人行道；4、桥面纵坡：纵坡1%-2%，横坡2%；5、设计水位：65.44m ，最低水位为53.

6、89m；6、通航水位：60.13m；7、通航等级：（2）级单向通航；8、桥底高程桥底标高经计算可取以下各值的最大值：(1)流水净空要求： H1=65.44+1.5=66.94m。(2) 通航净空要求： 通航等级为：（2）级，净高为8m，通航水位为60.13m，则有H2= 60.13+8=68.13m。(3) 两岸通车净空要求：桥面纵坡为2%，所以H3=65.5+4.5+3602%=77.2m。所以采用三者最大值,取为77.2m。3.1.2主要技术规范（1）公路工程技术标准JPG B01-2003；（2）公路桥涵设计通用规范JPG D60-2004；（3）公路钢筋混凝土及预应力混凝土设计规范JT

7、G D62-2004。3.2.桥型的方案必选3.2.1桥型选取的原则(1)符合交通发展规划，满足交通功能需要及通航要求；(2)桥梁结构造型简洁，轻巧；(3)设计方案力求结构新颖，尽量采用具有特色的新结构，又要保证结构受力合理，技术可靠，施工方便。3.2.2连续梁桥资料表3-1 连续梁桥部分参数桥名跨径布置(m)边中跨比截面（cm）形式顶板厚腹板厚底板厚南京长江二桥北汊桥90+3165+900.545两单箱室2840-9032-140广湛高速九江大桥100+50+5165+100+500.625两单室箱2840-9032-140云南六库大桥85+154+850.552单室箱18-434430-1

8、20荆州三八洲桥100+6150+1000.667两单室箱18-4340-7032-115湖南白沙大桥90+150+900.6单室箱18-4340-7028-100肇庆西江大桥87+4136+870.640单室箱2550 65 7530-100常德沅大桥84+3120+840.7单室箱3046-6830-85连续梁桥施工技术成熟可靠，理论成熟，是较早的桥梁形式。梁体连续,行车平顺，墩、梁分离，温度引起的次内力较小。与刚构桥相比，连续梁桥对基础要求较低，适合各种地基。主梁大都采用不等跨变截面布置，以适应内力的变化。主梁底部的线性按等载强比原则选定线形，与变截面连续梁桥相类似。对于多于两跨的连续梁

9、桥的边主跨比一般在0.6-0.8之间，当采用箱型截面的三跨连续梁时，边孔跨径甚至可以减少至中孔的0.5-0.7倍。有时为满足城市桥梁或跨线桥的交通要求而需加大中跨跨径时，也可将边主跨比定在0.5倍以下，此时需注意端支点负反力。主梁一般采用箱形截面，跟部截面的高跨比一般为1/16-1/18，跨中截面一般为1/1.5-1/2.5。3.2.3斜拉桥资料斜拉桥一般有两种布置方式：双塔三跨式和独塔斜拉式。表3-2 斜拉桥部分参数桥名（双塔斜拉桥）跨径布置（m）边主跨比主梁宽度（m）铜陵长江公路大桥190+432+1900.44023武汉白沙荆州长江公路大桥230+618+2300.37229南京长江二桥

10、南汊桥305+628+3050.48633.6日本多多罗大桥270+890+3200.303 30.6斜拉桥的边主跨比与斜拉桥的整体刚度端锚索的应力变幅有很大关系。就双塔式而言，对于活载比重较小的桥梁，合理的边主跨比一般为0.4-0.45，对于活载比重较大桥梁，边主跨比宜为0.20-0.25，同样道理，钢斜拉桥边跨应比相同跨径混凝土斜拉桥的跨径小。表3-2中列出了部分双塔斜拉桥参数。塔的高度决定着整个桥梁的刚度和经济性。双塔三跨式的高跨比一般为1/4-1/7，独塔双跨式一般为1/2.7-1/4.7。索面位置一般有三种：单索面、竖向双索面、斜向双索面。索面形状一般有：辐射式、竖琴式、扇形。主梁的

11、高跨比的正常范围：对于双索面情形：1/100-1/150；对于单索面情形：1/50-1/100，且宽跨比不宜小于1/10。3.2.4独塔双索面斜拉桥总体布置40m60m100m，边主跨比为40/600.67，如图3-1。索塔桥面以上高度20m，桥面以上有效高度与跨径之比为1/3。由于河床高差不明显，地质条件良好，岩层较浅，可以考虑采用独塔双索面斜拉桥方案，利用60m的主跨作为通航孔。该方案采用塔梁墩固结体系，本方案采用H形混凝土塔。图3-1斜拉桥布置1、主梁主梁采用肋板式主梁，梁高为2m，顶宽1.5m，底宽1.92m，桥面板做成2%的双向横坡，全宽18.5m。板厚0.32m，高跨比为1/90。

12、梁上索距边跨为5.5m，中跨为8m，每8m节段设一横梁，如下图3-2。图3-2 主梁断面图2、斜拉索斜拉索采用直径为7mm的低松弛高强平行镀锌钢丝束。斜拉索外层防护采用热挤双层PE防护套。边跨斜拉索标准间距为4m，中跨斜拉索标准间距为5m，横向间距为17m。主塔两侧斜拉索的设计以避免产生较大的塔身弯矩为原则。斜拉索两端用冷铸分别锚固于索塔和主梁上。3、塔柱考虑塔柱受力及施工方面的因素，拟定的断面尺寸如下：采用H形塔，桥面以上塔高20m，高跨比0.33，顺桥向塔身宽4m，横桥向塔柱宽为2m。塔截面为空心截面，壁厚顺桥向1.00m，横桥向0.5m，索塔内壁采用10mm厚的钢板护壁，底部实心段高度为

13、2m，上横梁以上为斜拉索锚固区。采用环向预应力混凝土结构。斜拉索在塔上间距均为1.2m，为避免斜拉索产生塔内截面附加弯矩，边中跨斜拉索在塔柱上的锚固点高度按照斜拉索与塔内壁交点对齐的原则确定。上下横梁均为单箱单室断面。上横梁长度为13m，断面尺寸为5m（宽）4m（高），壁厚为0.6m；下横梁长度为18.5m，断面尺寸为5m（宽）4m（高），壁厚0.8m，下横梁设主梁支座。上、下横梁皆为预应力混凝土结构。4、引桥引桥沿用连续梁桥方案中的先简支后连续预应力混凝土简支梁桥。 施工方案该方案可先施工引桥，两侧引桥预应力混凝土梁可以采用现场预制吊装。斜拉桥主塔较高，可采用爬模施工方法，在主塔施工的同时可

14、进行主梁施工，首先在主塔横梁浇筑7m的0号块并作临时固结，然后按每节段4m采用挂篮悬臂浇筑对称施工，待主跨混凝土达到12m后开始悬臂吊装混凝土节段，待主桥合拢后对斜拉索重新张拉一遍。3.2.6钢管混凝土拱桥资料钢管混凝土拱桥是近几年来兴起的一种桥型，它属于钢混凝土组合结构中的一种，以受压为主。它一方面借助内填混凝土增强钢管壁的稳定性，同时又利用钢管对核心混凝土的套箍作用，使核心混凝土处于三向受压状态，从而具有抗压强度和抗变形能力。此外钢管混凝土拱桥还具有整体性能较好、强度高、塑性好、质量轻、耐疲劳、耐冲击等特点。表3-3中列出了国内部分采用钢管混凝土的拱桥。3.2.7中承式钢管混凝土拱桥1、总

15、体布置15m+50m+15=80m，如下图3-3。2、方案构思拱桥是一种理想的充分发挥材料受压性能的桥型，以往的由于大跨度拱桥施工所需的拱架费用极高，限制了大跨度拱桥的发展，同时大跨度拱桥施工产生的水平推力较大。钢管混凝土的出现解决了大跨度拱桥所需拱架的问题，同时利用预应力技术来平衡拱推力，也为平原地区建造大跨度拱桥创造了有利条件。所要设计拱桥的桥位处河道属于宽浅式河道，做成上承式拱桥桥面标高很大，因而考虑采用中下承式拱桥。本方案采用飞雁式三跨钢管混凝土拱桥，主跨200m。飞雁式拱桥曲线线形优美，给人以遐想的空间。具体到每部桥型时，桥底标高再在这个基础上提高高度。图3-3 飞雁式拱桥布置图3、

16、桥面净宽由前可知，桥面净宽为15.00m+2m2+0.25m2=19.5m。4、主拱拱肋主拱拱肋采用中承式双肋悬链线无铰拱，计算跨径50 m，计算矢高10 m，矢跨比1/5，每片拱肋由4根760mm钢管（壁厚14mm）组成，内灌C50混凝土，上、下弦横向两根钢管之间在拱脚至桥面处用平联钢板（厚14mm）联接。拱肋为等宽变高度截面，宽3.0 m，高度在拱脚径向为5m，在拱顶为3m，如图3-4中。两肋中心距为12 m，共设2组“I”字横撑和3组“K”字横撑，每道横撑均为空钢管桁架，由上、下弦760（直撑，壁厚14mm）和600（斜撑，壁厚14mm）及腹杆300（壁厚8mm）组成。5、横梁及桥面板预

17、应力混凝土横梁计算跨径 18m，厚300mm，梁高1.5m。桥面板为预制部分预应力空心板、现浇C50结构层及10cm沥青混凝土铺装层构成。6、系杆及吊杆采用OVMXG15-37钢铰线拉索体系，=1860MPa，系杆外包双层热挤塑护套。为了能快捷施工、方便换索、准确定位及可靠运营，设计了带简易滑动轴承的系杆支承架。图3-4拱肋断面图吊杆标准间距为6.0m，采用镀锌高强低松驰s7钢丝束，=1860MPa。采用PE防护，采用加装有位移释放装置的OVM-LZM型冷铸镦头锚，分别锚于主拱拱肋的钢管顶部和纵梁的下翼缘。表3-3 部分钢管混凝土参数 桥梁名称主跨（m）结构形式矢跨比（f/L）拱轴线形拱肋截面

18、湖南南县茅草街大桥368飞雁式1/5m=1.543悬链线四管桁式四川巫山长江大桥460中承式1/3.8m=1.55悬链线四管桁式（变高）广西南宁永和大桥338中承式1/4.5四次抛物线四管桁式浙江淳安南浦大桥308中承式1/5.5m=1.167悬链线四管桁式上海卢浦大桥550飞雁式1/5-重庆梅溪河大桥288中承式1/5悬链线四管桁式广西三岸浥江大桥256中承式1/5m=1.167悬链线四管桁式广州丫髻沙大桥360飞雁式1/4.5m=2.0悬链线六管桁式（变高）浙江铜瓦门大桥238中承式1/4.82修正二次抛物线四管桁式武汉汉江汉五桥240飞雁式1/5m=1.5悬链线四管桁式连徐高速京杭运河大

19、桥235飞雁式1/4m=1.33悬链线平行四边四管桁式江苏邳州运河桥235飞雁式1/4-宜宾金沙江大桥260中承式1/4.5m=1.5悬链线四管桁式广东南海三山西桥200飞雁式1/4.5-7、桥墩设计拱桥边墩：每墩采用两个300cm200cm方柱墩，墩顶通过单向活动盆式橡胶支座与边拱拱肋相连。拱桥拱座：为了承受边拱、主拱产生的巨大支反力，拱座采用了实体式钢筋混凝土墩块，边拱拱肋、主拱拱肋最后均与拱座形成完全固端的关系。拱座为大体积混凝土工程，施工时应采取可靠措施防止水化热的危害，防止拱座块体内外温度差过大。8、基础设计大桥边墩桩基础按钻孔灌注嵌岩壮设计，每墩为6根D280cm桩基，拱座采用群桩

20、基础，承台横桥向28 m，顺桥向14 m，13根D280cm桩基。9、引桥设计引桥方案同方案，采用先简支后连续预应力混凝土简支T形梁桥。施工方案拱桥基础工程均采用钻孔灌注桩，施工方法类同前面的桥型方案。主拱肋采用缆索吊装悬臂拼装焊接，主拱肋钢管由工厂预制，试拼合格后通过驳船运至现场缆索吊装，边拱肋设置临时墩及搭设满堂支架现场浇筑。主拱肋合拢后，开始灌注钢管内混凝土，钢管混凝土采用C50 高强混凝土，以顶升泵法自拱脚至拱顶，按照设计的压铸顺序灌注混凝土，并按设计要求张拉系杆以平衡主拱产生的水平推力。主拱合拢后，在不同的施工阶段主拱肋的水平推力各不相同，因而需要逐次张拉水平系杆以平衡不平衡推力。3

21、.3方案比选方案 为大跨度连续梁桥，技术成熟，造价低，视野开阔，且适应性好。大跨度施工周期长。方案造形美观,外形上令人赏心悦目,采用单塔斜拉充分利用了当地地质特点，与周边环境协调一致。主桥边主跨主次分明，与引桥形式搭配合适。 方案采用一跨越江的下承式钢管混凝土拱桥桥方案, 从航行安全的角度出发,为一个很好的方案。造型美观,气势宏伟,但施工难度大,工期较短、造价较高。使用期间 。表3-4方案比选方案一二三四分孔30+50+10m40m+60m80m15m+50m+15m桥长90m100m80m80m接线标高71.9m71.9m71.9m71.9m纵坡1.5%2%01%施工难易悬臂施工经验足，悬臂

22、施工工时间较长。拉索索力调整复杂，主梁双悬臂施工，安全性能控制复杂。工期难保证。节时为浅滩，无法进行主施工梁吊装，施工复杂。施工要求高，缆索吊装需安装大型塔架，施工序多，施工工期难保证。特点工艺技术要求技术经济合理，采用悬臂施工，理论成熟。拉索与主梁和索塔的接构造复杂，混合梁接合部分构造复杂。充分利用材料性能，砼受力性能好，但徐变大，系杆张拉工序复杂。桥墩和基础施工简便。跨越能力大，充分利用材料性能，砼受力性能好，但徐变大，系杆张拉工序复杂。表3-4续使用效果1.跨度大，防撞求较低；2.墩台较少，河床压缩少，有利于汛期泄洪。1主跨跨度大，通航适应力强，防撞要求低；2.墩台较少，压缩少。1.主桥

23、跨度大，防撞要求低，通航适应性强；2.河床压缩少，有利于汛期泄洪。1.主桥大，通航适应性强；2.河床压缩较大，不利于汛期泄洪。外形美观外型朴素大方，线形流畅。美观，令人耳目一新，与周围环境协调好。气势宏伟，易于环境想适应。飞雁式美，顺滑曲线令人遐想无限。选材造价水泥较多，造价高。造价比较高。钢材用量大造价较高。耗用钢材较大造价高。 方案采用一跨越江的下承式钢管混凝土拱桥桥方案, 从航行安全的角度出发,为一个很好的方案。造型美观,气势宏伟,但施工难度大,工期较短、造价较高。使用期间养护维修工作较量大，但能体现一个城市的经济文化气质。 方案为中承式钢管混凝土拱桥,造型美观,气势宏伟,但施工难度大,

24、工期长，造价高。使用期间养护维修工作量大。从方案比较表3-4中我们可以看到，第一和第二方案在造价、施工和维护等方面占优势，另外两桥型在技术，外观等方面都占据大优势，但是施工相对困难多了，造价也相对过高。经技术经济比较和详细的概算之后，最终确定推荐方案为：方案三下承式钢管混凝土拱桥梁桥。-第四章 钢管混凝土拱桥的设计及计算4.1桥型与孔跨布置本次施工图设计采用一孔计算跨径为80.00m的下承式钢管混凝土简支系杆拱桥，桥全长86.10m (台尾台尾)。桥面横向布置为： 2.5m（防撞墙、纵梁宽）+ 0.5m（路肩) +3.75m（行车道）2 2=21.0m，主桥两侧还有2m宽的人行道、栏杆，桥面全

25、宽25.0m。桥面净宽：2m(人行道)+ 0.5m（路肩) +3.754m(双向四车道) + 0.5m（路肩)+ 2m(人行道)=20.0m。桥面纵坡：纵坡1%-2%，横坡2%；荷载标准：公路级；设计使用年限：设计基准期为100年。4.2主要技术标准及设计采用规范4.2.1主要技术标准(1)道路等级：公路二级；(2)车道数：双向四车道；(3)设计行车速度：60km/h；(4)设计荷载：人群荷载：2.5 kN/；(5)桥面横坡：行车道1.5%人字形双面坡，人行道1%向内单面坡。4.2.2设计采用规范(1)徐岳.预应力混凝土连续梁桥设计.北京：人民交通出版社，2000(2) 袁伦一.连续桥面简支梁

26、桥墩台计算实例.北京：人民交通出版社，1998 (3) 叶见曙.结构设计原理.北京：人民交通出版社，2004(4) 易建国.混凝土简支梁（板）桥.北京：人民交通出版社，2004(5) 邵旭东.桥梁工程.北京：人民交通出版社，2004(6) 凌治平、易经武.基础工程.北京:人民交通出版社,2004(7) 中华人民共和国交通部.公路工程技术标准（JTG B01-2003）.北京：人民交通出版社，2003 (8) 中华人民共和国交通部.公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2004）.北京：人民交通出版社，2004(9) 中华人民共和国交通部.公路钢筋砼及预应力砼桥涵设计规范（JTG D62-200

27、4）.北京：人民交通出版社，2004(10)烟台市公路管理局、交通部公路科学研究所.下承式柔性系杆钢管混凝土简支拱桥.山东：山东大学出版社，20054.3工程地质条件与评价1、地形地貌桥址范围本溪市郊区的太子河的河漫滩，地形较为平坦、开阔，地貌类型属于河流冲积地貌。2、水文地质条件桥址范围内地下水流量中等，地下水类型以第四系松散层孔隙潜水为主，少量风化裂隙水。主要含水层为圆砾层、圆砾层、圆砾层，含水量中等。地下水主要受河道水位影响，地表水主要受大气降水、人工排泄的影响。地表水、地下水的水质良好。根据水文资料和当地建筑经验，桥位处地下水对混凝土及钢筋均无腐蚀性。3、不良地质现象及地质灾害桥址范围

28、内不良地质现象补发育，场地地形较为平坦、开阔，补存在滑坡等不良地质现象。但由于河水流量较大，设计时应充分考虑河流冲刷作用。4、工程地质评价勘察成果表明，场地第四系覆盖层主要为素填土、亚粘土、亚砂土、亚砂土、圆砾、淤泥、角闪黑云二长片麻岩等坚硬土层，控制最大厚度为25m。角闪黑云二长片麻岩层很稳定，容许承载力相对很好，可作为低层建筑物的基础持力层。4.4桥梁结构设计说明4.4.1上部结构设计说明本桥结构形式为Lp=80.0m下承式钢管混凝土简支系杆拱桥。拱肋的理论计算跨径为80.0m，计算矢高16.0m，矢跨比1/5，理论拱轴线方程为：Y=4/5X-2/225X2 (坐标原点为理论起拱点)。桥面

29、结构采用纵横梁体系、整体桥面板，以提高结构的整体刚度。主要结构构造如下：1、拱肋及风撑全桥共设两榀钢管混凝土拱，拱肋截面为横圆端形，高180cm，宽120cm，钢管壁厚为16mm，采用泵送混凝土顶升灌注。拱肋钢管在拱顶设一组排气孔,在拱座处各设一组进料口,待泵送混凝土完毕后,封死排气孔及进料口。拱肋与加劲纵梁固接，两榀拱肋横向间距为18.5m，在拱肋设置4道钢管混凝土K形风撑和1道直撑，风撑截面为圆形截面，直径D=100cm，钢管壁厚20mm，风撑钢管内不灌混凝土。 2、吊杆每榀拱肋设15根厂制吊杆，吊杆间距为5.0m。吊杆采用PE7-127半平行钢丝成品索，外包双层高密度聚乙烯（PE）护套，

30、配套锚具采用带有纠偏装置的DS(K)7-127镦头锚，吊杆标准强度Ryb =1670MPa，破断力Nb=8162kN，吊杆张拉采用单端张拉，张拉端设于纵梁底部，固定端设于拱肋顶部，吊杆锚垫板上下导管外设加强螺旋筋及钢筋网格，以弥补吊杆锚固对纵梁和拱肋截面的削弱。3、纵梁及横梁纵梁采用预应力混凝土结构，其截面为矩形实体截面，纵梁高180cm，宽130cm。纵梁两端部为了便于拱脚的连接和纵梁的抗剪，在离支座7.5m进行加宽加高后，纵梁高为225cm，宽为170cm。预应力钢束采用符合ASTMA416标准要求的j15.24mm高强度低松弛钢绞线，标准强度Ryb=1860MPa。配套锚具采用OVM锚具

31、，金属波纹管成孔。全桥共设17道混凝土矩形横梁。横梁高135cm，宽70cm。4、桥面板：桥面板采用预制矩形板，板厚30cm。4.4.2下部结构设计说明本桥下部结构桥台采用一字形桥台，台身厚100cm，桥台基础采用130cm钻孔灌注桩基础，钢筋混凝土承台厚度为300cm，桩基按端承桩设计。台后接路基挡墙，挡墙采用明挖基础。4.5桥面工程及其它1、桥面铺装及桥面排水机动车道与非机动车道桥面铺装均采用10cm厚C40钢筋混凝土+5cm厚沥青混凝土铺装；全桥共设8处共16套铸铁桥面排水管，桥面雨水直接排于桥下河道。2、人行道板、路缘石及栏杆人行道板采用8cm钢筋混凝土板，上设2cm厚水泥砂浆压花抹面

32、；路缘石采用现浇C30钢筋混凝土路缘石；人行道栏杆采用外表豪华、强度高、价格低的碳素钢复合钢管。3、伸缩缝在桥台处各设一道D80型伸缩缝，全桥共设2道。4、支座本桥支座采用转动性能好、承载力高、寿命长的盆式橡胶支座。0号桥台设置1个GPZ()27.5DX型支座（横向活动，纵向固定）和1个GPZ()27.5GD型支座（纵、横向固定）， 1号桥台1个GPZ()27.5DX型盆式橡胶支座（纵向活动，横向固定）和1个GPZ()27.5SX型盆式橡胶支座（纵、横向活动）。4.6桥梁结构分析方法4.6.1计算采用程序结构静力计算按空间有限元的方法进行, 动力及稳定性分析按空间有限元的方法进行计算， 采用M

33、IDAS Civil结构分析程序计算。4.6.2荷载内力组合1、正常使用阶段组合 I：一期恒载+二期恒载+砼收缩徐变+预加应力+汽车荷载（含冲击力）+人群荷载。组合：一期恒载+二期恒载+砼收缩徐变+预加应力+汽车荷载（含冲击力）+人群荷载+均匀升降温。2、施工阶段按公路桥规荷载组合进行。4.7主要建筑材料1、钢管拱肋内填充混凝土：C50微膨胀混凝土；2、纵（系）梁混凝土：C50混凝土；3、横梁：C50混凝土；4、桥面板：C50微膨胀混凝土；5、桥面铺装：C40防水混凝土；6、台身及背墙：C30混凝土；7、承台：C30混凝土；8、桩基：C25水下混凝土 ；9、孔道压浆：水泥浆水灰比不大于0.4，

34、标号不小于C40；10、拱肋钢管及风撑：Q345C型钢材；11、吊杆采用Ryb=1670MPa的712.7mm低松弛镀锌高强钢丝，外包双层高密度聚乙烯材料；12、预应力钢筋：纵梁及横梁采用Ryb=1860MPa、符合符合ASTMA416标准要求的j15.24mm的钢绞线，钢绞线弹性模量Ey=1.95105MPa，配以相应规格的OVM锚具，金属波纹管成孔；13、普通钢筋：级钢筋，级钢筋。第五章 上部结构计算5.1桥梁的总体布置本设计为单孔计算跨径为80.0m的刚性杆系刚性拱的下承式简支拱桥。5.2桥底标高桥底标高经计算可取以下各值的最大值：(1)流水净空要求： H1=65.44+1.5=66.9

35、4m。(2)通航净空要求： 通航等级为：（2）级，净高为8m，通航水位为60.13m，则有H2= 60.13+8=68.13m。(3)两岸通车净空要求：桥面纵坡为2%，所以H3=65.5+4.5+3602%=77.2m。所以采用三者最大值,取为77.2m。矢跨比:采取为矢高为16m，矢跨比为1/5。5.3拱肋刚度的取值：1、CECS 28:90推荐方法钢管混凝土拱桥由于截面含筋率较高，计算截面刚度时要考虑钢管的影响，钢管混凝土截面的刚度的计算公式如下：EA=EcAc+EsAs （5-1）EI=EcIc+EsIs （5-2）Ec Ac Ic分别为混凝土的弹性模量、截面面积和惯性矩；Es As I

36、s分别为钢管的弹性模量、截面面积和惯性矩。Ec=36.578 kN/，Es=206 kN/。2、JCJ 01-89推荐方法该方法不分受压和弯矩，同一取用一个弹性变形模量，其公式如下： （5-3）其中，为钢管混凝土杆件的弹性变形模量，为含钢率，、分别为混凝土和钢的弹性模量。3、DL 5099-97推荐方法该方法在大量实验的基础上，通过数值计算结果的回归分析给出了拱肋刚度的如下简化计算公式：组合拉压弹性模量： （5-4）比例极限钢管混凝土抗压屈服极限： （5-5）组合抗弯弹性模量： （5-6）其中，,，为钢材屈服极限，为混凝土抗压强度标准值，为约束效应系数，系数，,。根据相关文献的计算比较结果，方

37、法二不分抗压和受弯，统一取用一个弹性变形模量是不合理的，方法三在计算钢管混凝土构件的刚度时充分考虑了钢管对混凝土的套箍作用。依据方法三得到的轴压刚度往往比实际构件的刚度偏大。方法一和方法三计算出的抗弯刚度比较接近。同时根据方法三和方法一计算出的抗弯刚度比较接近。通过对三种刚度简化计算结果比较分析，认为在计算钢管拱肋刚度时，应以方法一CECS 28：90为准。5.4毛截面几何特征计算本设计采用分块面积法，计算公式如下：毛截面面积： （5-7）各分块面积对上缘的静矩： （5-8）毛截面重心至梁顶的距离： （5-9）毛截面惯性矩计算公式： （5-10）式中 分块面积； 分块面积的重心至梁顶的距离；

38、截面重心至梁顶的距离； 各分块对上缘的面积距； 分块面积对其自身重心轴的惯性矩。钢管混凝土拱肋采用方法一CECS 28：90，截面特征数据等换算成钢材截面，见表5-1。表5-1截面特征数据表形状名称面积AsyAszIxxIyyIzzH拱肋0.380000.0280.038P风撑0.0620.0310.03080.01480.00740.0074SB横梁0.9450.7880.78750.10420.14350.0386SB纵梁1.81.51.50.39170.4860.15SR吊杆0.0130.0110.0114000H虚拟000000名称类型规范标准材料弹性模量泊松比热膨胀系数容重C50混凝

39、土GB(RC)C503.46E+070.21.00E-052.50E+01虚拟用户无1.00E-2000.00E+000.00E+00Q345钢材GB03(S)Q3452.06E+080.31.20E-057.70E+01吊杆钢绞线无1.95E+0800.00E+000.00E+005.5行车道板自重计算1、行车道板支承的长边24.6m，支承的短边长5m，两者之比为4.9，大于2，可按单向板计算。根据公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范的规定，板的计算跨径一般取两支承中心间的距离，但位于梁肋间的板，其计算跨径为：计算弯矩时：L=L0+t，但不大于L0+b；计算剪力时：L= L0；式中：L0

40、为板的净跨径，t为板的厚度，b为梁肋的宽度。对于本桥的行车道板，t=0.30m。所以：计算弯矩时其计算跨径为：L=5-0.3+0.3=5.00m；计算剪力时其计算跨径：L=5.70m；取计算跨径：l=5.00m；桥面净宽为16.0m；桥面全宽为21m；净跨径：l=5.00-0.32=4.68；板厚：t=0.3m；板总长：L=5.00+0.32=5.32m；设计环境：环境类别为I类；2、单位面积上的荷载集度：在行车道部分设置1.5%的双向横坡，平均铺装层厚度为0.09m。q铺=110.0924=2.2 kN/；q板=110.425=10 kN/；q安=0.5 kN/(将安全带、栏杆重力平均于全桥

41、)；q=q铺+q安+q板=12.7kN/。5.6作用组合桥梁的结构计算采用车道荷载基本组合，局部计算采用车辆荷载基本组合。结构计算：组合=1.000 x 自重+ 0.800 x 人行道 + 1.400 x 车道荷载横梁支座计算：验算组合=1.000 x 自重+ 0.800 x 人行道 + 1.400 x 车辆荷载5.7拱肋和纵梁的计算5.7.1作用组合计算1、作用荷载组合：组合=1.000 x 自重+ 0.800 x 人行道 + 1.400 x 车道荷载桥梁的结构计算采用车道荷载基本组合，局部计算采用车辆荷载基本组合。2、作用组合计算横向分布系数的计算按两个主梁计算，两主梁轴心间距为18.5m

42、。由于两主梁之间横向结构的联系作用较差，各个位置处的横向分布系数均按杠杆原理法计算。即在横向影响线上确定荷载沿横向最不利的布置位置。(1)作用四车道荷载时汽车荷载的多车道折减系数：四车道取0.67。折减后的横向分布系数=2.4750.67=1.66且大于两车道荷载作用时的横向分布系数。(2)作用两车道荷载时5.7.2作用在拱上的荷载计算人行道荷载q=2.5kN/，也集中在拱肋上q=2.52.0=5kN/m(1)汽车荷载冲击力的计算冲击系数的计算 f=0.0168，u=0.05汽车荷载的冲击力标准值为汽车荷载标准值乘以冲击系数u车道荷载作用 q=10.5 kN/m5.7.3最不利工况内力分析1、

43、拱肋、纵梁的轴力 （见图5-1） 图5-1拱肋、纵梁的轴力图2、拱肋、纵梁的弯矩（见图5-2）图5-2拱肋、纵梁的弯矩图3、肋、纵梁的截面最大剪力（见图5-3）图5-3肋、纵梁的截面最大剪力图根据最大组合所计算出的控制截面内力:1、C50纵梁为为拉弯构件，拉力为1.412e+4kN,最大应力为拉应力为8.92MPa2.65MPa（C50的轴心抗拉强度）,应对纵梁布置承受拉力1.412e+4kN的预应力钢束。对纵梁的截面配筋应采取双面配筋，截面的最大正弯矩为5830 kNm,最大负弯矩为2813kNm。2、吊杆的初张拉力按（表5-2）结构最大荷载组合时的轴力值张拉。表5-2吊杆单元的内力和弯矩（单位体系: kN , m）编号位置轴力1I1.05e+0032I1.29e+0033I1.30e+0034I1.28e+0035I1.2