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类型斜腿刚架桥设计方案比选及总体尺寸布置.doc

  • 上传人:wrn
  • 文档编号:20127984
  • 上传时间:2023-03-18
  • 格式:DOC
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    斜腿刚架桥设计方案比选及总体尺寸布置.doc
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    1、斜腿刚架桥设计方案比选及总体尺寸布置公路上的一座桥,无通航要求。设计全桥全长30米,桥两边与公路平稳连接,以保证车辆运行的舒适平稳性。桥梁的基本类型有拱桥、梁桥、梁拱组合桥和斜拉桥,公路桥涵的设计要符合技术先进、安全可靠、耐久使用、经济美观的原则。以下主要考虑预应力连续刚架桥、预应力斜腿刚架桥、上承式拱桥几种桥型方案的比选。一、桥型方案比选(1)技术先进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。(2)经济合理经济因素在桥梁的设计中占有重要地位,经济因素应该综合考虑桥梁的设计、施工、造价

    2、及综合发展远景及将来的养护和维修等费用。(3)安全可靠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。设计中一定要保证足够的安全系数,确保安全。(4)耐久适用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。(5)美观协调桥梁应具有优美的外形,并与周围的环境相协调。(6)施工方便桥梁的设计应该考虑到现在的施工技术条件此外,斜腿刚架桥还具有以下特点:斜腿刚架桥的支腿做成斜柱式,桥的压力线与拱桥相近,且其外形美观,结构尺寸小,桥下净空大,桥下视野开阔,行车舒

    3、适。斜腿刚架桥的承重结构是梁和立柱整体结合在一起形成的刚架结构,在竖向荷载作用下,梁主要受弯,而在柱脚处具有水平推力,其受力状态界于梁式桥和拱式桥之间,且主梁端部将产生负弯矩,从而减小了主梁跨中的正弯矩,跨中截面尺寸可相应减小。预应力混凝土斜腿刚架桥具有较大的跨越能力和较高的承载能力,特别跨中梁段能提供轴向力,因此主梁的截面相对较小,可节约工程材料,降低工程造价,且其施工比上承式拱桥方便。斜腿刚架桥的整体性较好,结构刚度大,因此斜腿刚架桥具有良好的抗震性能。下面对连续梁桥和斜腿刚架桥两种桥建立midas模型并进行震动分析。三种模型的梁宽均为6.4米,跨度均为7.5+15+7.5三跨结构,具体模

    4、型如下图所示:斜腿刚架桥模型:连续梁模型:miads分析结果斜腿刚架桥各模态的频率与周期:简支梁桥各模态的频率与周期:第一模态:第二模态:第三模态:由于地震的频率大约是20hz,由分析结果知斜腿刚架桥主振型频率低于20hz,这使得地震时桥梁不容易发生共振而对结构产生较大破坏,而连续梁模型主振型频率接近20hz,容易使桥梁结构发生共振。此外连续梁桥振动频率远大于斜腿刚架桥,这对结构抗震是不利的。综上所述,本设计采用斜腿刚架桥。2、梁型比选混凝土梁截面形式主要依据桥梁的跨度、宽度、施工方法、经济技术条件和美观要求综合比选确定,常用的截面形式有板式、肋式和箱形截面三大类。但是由于肋式桥肋的宽度不大,

    5、布置钢筋受到限制,在负弯矩区承压面积不大,而且桥型不是很美观,所以比选中不予考虑。板式截面构造简单、梁高小、造型美观、施工方便,一般情况采用满堂支架法施工,常适用于13米以下跨度的桥。此桥型上部结构经济指标较好,但是抗裂性能差。箱形截面与板式截面相比顶部和底部有较大的承压面积,能有效抵抗正负弯矩,抗弯刚度大 ;采用闭口截面并设置中横隔梁,抗扭刚度较大;布置纵向钢筋的空间位置多、范围大,方便布筋;外观简洁、美观。因此在各种跨度的桥梁中得到广泛应用。从受力和构造上来看,单箱单室截面受力明确,构造简单,施工方便,节省材料等,因此是桥宽16米以下桥梁的首选。综上所述,由于本桥垮度小,梁高小,综合考虑经

    6、济、技术、施工、美观几个因素后选择板式矩形截面梁。3、桥墩方案比选桥墩型式的选择取决于桥上线路或道路条件、通航要求、桥梁所处地理位置、基底土壤的承载能力、梁部结构机施工方法等。常用的桥墩有重力式实体桥墩、空心桥墩、柱式桥墩、轻型桥墩和拼装式桥墩。重力式实体桥墩主要依靠自身重力来平衡外力保证桥墩的稳定,一般用混凝土或片石混凝土砌筑,界面尺寸及体积较大,外形粗大,因此很少用于城市桥梁。空心式桥墩主要用于建造高桥墩,与实体桥墩相比可以减少20%50%的垢,但是这种桥墩施工相对复杂。柱式墩是目前公路桥、铁路桥和立交桥中广泛采用的桥墩形式。这种桥墩既可以减轻墩身自重、节省垢工材料,又比较美观、结构轻巧,

    7、桥下通视情况良好。轻型桥墩适用于小跨度、低墩以及三孔以下(全桥长不大于20m)的公路桥梁。轻型桥墩可减少圬工材料,获得较好的经济效益。在地质不良地段、路基稳定不能保证时,不宜采用轻型桥墩。拼装式桥墩可提高施工质量、缩短施工周期、减轻劳动强度,使桥梁建设向结构轻型化、制造工厂化及施工机械化发展。适用于交通较为方便、同类桥墩数量多的长大干线中的中小跨度桥梁工点。由于本桥地处北京市,并结合桥梁所处的地理位置及施工的方便性,中间跨拟定采用轻型桥墩,设计成变截面;边跨采用柱式墩,柱身截面设计为矩形。(三)主要技术指标桥型:7.5+15+7.5三跨箱形截面预应力混凝土斜腿刚架桥,斜腿脚铰接;桥宽:净3.5

    8、+20.5+20.75+20.2m;汽车荷载:公路级桥面纵坡:0;桥面横坡:1.5;通航要求:无。(四)材料规格混凝土:主梁(中跨梁)、次梁(边跨梁)、斜腿、桥台均采用40号。钢筋:行车道板、箍筋采用级钢筋,即符号,340MPa;分布钢筋采用级钢筋。(五)施工方法1、先用满堂支架法浇筑斜腿混凝土并在斜腿中预埋埋锚固钢筋,具体方法详见图纸。待混凝土强度达标准强度70%后满堂支架一次浇筑桥面板混凝土。2、桥梁附属结构施工。桥面板施工中在设计位置预埋混凝土栏杆受力钢筋,以便于以后栏杆与桥面板之间的锚固可靠。栏杆施工完成后做桥面铺装层,最后安装扶手。3、浇筑桥面板过程中注意预埋泄水管道,以便于后期安装

    9、。栏杆浇筑是注意预埋锚垫板,以便于后期安装扶手。二、总体布置及结构尺寸(一)总体布置和结构尺寸拟定的一般原则:(二)总体布置及结构尺寸拟定1、根据上述原则,初步确定本桥各结构尺寸如下:2、总体布置此桥设计为单车道,桥面宽6.4米,桥墩为变截面矩形桥墩。取45。梁横截面尺寸拟定,见图2-4(在此仅示意出4个较为典型的截面,其它截面构造图请详见图纸)。1.5的双向排水坡用防水混凝土来设计,混凝土用c40,混凝土层的最小厚度是8cm。最后在混凝土桥面上铺上8cm沥青混凝土。具体做法见图纸。因本桥无纵坡,故沿桥纵向每间隔7m设置一个管径为11cm的泄水管,以满足每平方米桥面泄水面积大于2cm2的要求,泄水管沿车道两侧对称布置,全桥共设8个,每边布置四个。3、桥梁的总体布置图具体尺寸如下所示:4、斜腿尺寸如图:10

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