曹家湾1号大桥右幅初步设计方案.docx
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曹家湾1号大桥右幅初步设计方案
家湾1号大桥右幅初步设计方案
1.1概况
本设计项目位于省六盘水市,该地区属于暖温带、季风湿润气候区、温凉春干气候。
平均每年气温为:
12.3℃,最热的时候(七、八月)平均温度为:
19.8℃;最冷的时候(一月)左右平均温度为:
2.9℃;最低极端温度为:
-11.7℃;最高极端温度为:
31.6℃;没有热夏酷暑。
平均每年降水量为:
1100~1300mm;全年平均日照百分率为:
33%;降水量主要集中在5——10月份,枯季为:
12月——次年4月份。
总而言之,该地区相对高差较大,降水量、气温等气象要素的地域差异性明显。
本设计项目地区位于黔西高原和黔脉的过渡带之间,西北地势高,东南地势低,山脉大多顺应地质构造呈现西北至东南(方向)走向。
地形总体上表现为:
起伏大;以强行切割的和高为主;相对高差为2300m。
大部分设计区域均在海拔1300m以上,其中海拔在1800m以上的占总设计区域面积的60%左右。
本设计项目地区围主要河流均为长度在10km以下的小河,其他水流主要为:
农田水利修建的干渠和支渠。
河水的水源补给主要为:
小型水库补给、自然降水补给以及山体渗流补给。
洪水的形成原因主要是夏季暴雨,年径流量在多年时间里变化不大。
1.2设计依据
序号
规名称
规编号
1
《公路工程技术标准》
(JTGB0-12003)
2
《城市桥梁设计规》
(CJJ11-2011)
3
《公路桥涵设计通用规》
(JTGD60-2004)
4
《公路工程地质勘测规》
(JTJC20-2011)
5
《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规》
(JTGD62-2004)
6
《城市桥梁抗震设计规》
(CJJ166-2011)
7
《公路桥梁伸缩装置》
(JT/T327-2004)
1.3技术指标
序号
设计名称
参数
1
设计速度
40Km/h
2
设计荷载
城A级
3
行车道数
双向4车道(本设计为右幅共2车道)
4
设计洪水频率
特大桥1/300、大、中、小桥及涵洞1/100
5
环境类别
Ⅱ类
6
地震动峰值加速度
0.05g,地震基本烈度Ⅵ度
7
桥面单幅宽度及组成
2m人行道+0.5m防撞墙+7.25m车行道+0.5m防撞墙=10.25m
1.4主要材料
1、混凝土
序号
构件部位
标号
1
预制主梁
C50
2
梁间湿接缝
C50
3
桥面铺装
C50混凝土+防水粘结层+10cm厚沥青混凝土铺装
4
防撞墙及波形护栏底座
C30
5
支座垫石
C40小石子砼
6
柱式墩柱、盖梁、墩系梁、台帽、背墙、耳墙
C30
7
U台台身
C25片石混凝土
8
桥头搭板
C30
9
钻孔桩基础
C25水下混凝土
2、普通钢筋、钢材及预应力材料
序号
类型
型号
说明
1
普通钢筋及钢材
R235、HRB335、HRB400
抗拉强度分别为235MPa、335MPa、400MPa
2
预应力钢束
直径φs15.2mm
抗拉标准强度fPK=1860MPa,弹性模量E=1.95×105MPa,松弛率为0.03
说明:
(1)钢筋的技术标准应符合《GB13013-1991》和《GB1499—1998》的相关规定。
(2)设计中用到的钢板都采用普通碳素结构钢(Q235B),技术标准必须符合《GB/T700》标准的规定。
(3)焊接钢材应满足可焊性要求。
(4)预应力技术必须符合《GB/T5224—2003》标准的相关规定。
3、其他材料
材料
型号
说明
支座
采用GJZ、GYZ板式橡胶支座
支座的规格、型号、技术标准应符合《公路桥梁板式橡胶支座》(JT/T4-2004)规定
伸缩装置
采用D-80
其有关技术特性必须满足《公路桥梁伸缩装置》(JT/T327-2004)
1.5桥涵设计
1、桥梁设计
本桥为家湾1号大桥,上跨南环铁路,与铁路右交角为:
130°。
本桥桥跨布置为:
7×40m(预应力砼连续T梁);下部结构桥墩采用柱式墩、桩基础,桥台采用桩柱台、简易台。
2、施工注意事项
(1)本桥上跨南环铁路(双线),施工前应做好预案,加强与铁路部门协调,确定主梁架设时间及具体施工方案;T梁架设后,采取可靠措施确保其稳定,并尽快浇筑湿接缝使各片主梁连成整体;施工期间确保被交铁路的运营安全。
(2)桩基施工时应密切监控对南环铁路桥桥墩的影响。
1.6施工注意事项
在施工过程中除本设计图中提出的特殊质量要求外,其它质量控制均应符合《公路桥涵施工技术规》(JTG/TF50-2011)的要求。
1、上部结构
详见图纸设计说明
2、下部结构
序号
注意事项
1
放样之前必须对各里程桩号、桩基坐标、设计高程等数据进行复核计算,如不符,应及复查
2
桩基施工时若发现地质情况与设计不符,应及时通知有关单位共同协商解决
3
桩基成孔后孔径、孔位确认满足设计要求后,才能灌注混凝土
4
为确保桩基质量,成桩后应对桩基进行无破损检验
5
为减少水平土应力,台后填土不得用大型机械推土筑高填压的方法
6
浇筑桥台耳墙、背墙时,注意各预埋钢筋的预埋
7
受力主钢筋接头应错开布置
8
其它未尽事宜,应严格按照有关现行标准、规执行
2设计方案比选
2.1设计指标
序号
设计名称
参数
1
设计速度
40Km/h
2
设计荷载
城A级
3
行车道数
双向4车道(本设计为右幅共2车道)
4
设计洪水频率
特大桥1/300、大、中、小桥及涵洞1/100
5
环境类别
Ⅱ类
6
地震动峰值加速度
0.05g,地震基本烈度Ⅵ度
7
桥面单幅宽度及组成
2m人行道+0.5m防撞墙+7.25m车行道+0.5m防撞墙=10.25m
2.2编制方案
经过详细的考虑,初步确定方案有3种:
先简支后连续T型梁桥、装配式预应力混凝土简支T型梁桥、下承式组合体系拱简支梁桥。
方案编制如下表:
表2-1
表2-1
桥型
构造
说明
特点
先简
支后
连续
T型
梁桥
孔径
布置
全桥分为3+4=7跨,每跨40米(3×40m+4×40m),桥长280米,桥面宽10.25m。
桥面设有2%的横坡。
结构简单
受力明确
节省材料
架设安装方便
结构
构造
全桥采用等跨支承端为等截面,中跨为马蹄形T形梁,主梁间距2.025m。
边梁宽1.925m,中梁宽1.7m,现浇湿接缝0.1625m。
每跨共设T梁5片,全桥7跨,共计T梁35片。
桥面
构造
桥面宽10.25m,单向两车道,2m人行道+0.5m防撞墙+7.25m车行道+0.5m防撞墙=10.25m。
下部
构造
桥墩均采用双柱式桥墩,基础为钻孔灌注桩基础,桥台采用重力式桥台。
施工
方法
预制厂预制T梁,先简支在连续的施工方法。
装配
式预
应力
混凝
土简
支T
型梁
桥
孔径
布置
全桥分为7跨,每跨40米(7×40m),桥长280米,桥面宽10.25m。
桥面设有2%的横坡,每跨之间留有伸缩缝。
行车稳定
技术成熟
且经济
结构
构造
全桥采用等跨支承端为等截面,中跨为马蹄形T形梁,主梁间距2.025m。
边梁宽1.925m,中梁宽1.7m,现浇湿接缝0.1625m。
每跨共设T梁5片,全桥7跨,共计T梁35片。
桥面
构造
桥面宽10.25m,单向两车道,2m人行道+0.5m防撞墙+7.25m车行道+0.5m防撞墙=10.25m。
下部
构造
桥墩均采用双柱式桥墩,基础为钻孔灌注桩基础,桥台采用重力式桥台。
施工
方法
预制厂预制T梁,现场装配的施工方法。
下承
式组
合体
系拱
简支
梁桥
孔径
布置
全桥分为4跨,1×40m简支T型梁+2×100m下承式组合体系拱简支梁+1×40m简支T型梁,桥长280米,桥面宽10.25m。
桥面设有2%的横坡,每跨之间留有伸缩缝。
跨越大
耐久性好
外形美观
自重较大
施工复杂
结构
构造
简支T梁部分采用支承端为等截面,中跨为马蹄形T形梁,主梁间距2.025m。
边梁宽1.925m,中梁宽1.7m,现浇湿接缝0.1625m。
每跨共设T梁5片,全桥2跨,共计T梁10片。
下承式组合体系拱简支梁部分,拱圈采用钢管灌注混凝土结构,由拉锁将桥面板的力传递给拱圈,拉锁每10米布置一根,共18根。
桥面
构造
桥面宽10.25m,单向两车道,2m人行道+0.5m防撞墙+7.25m车行道+0.5m防撞墙=10.25m。
下部
构造
桥墩均采用双柱式桥墩,基础为钻孔灌注桩基础,桥台采用重力式桥台。
施工
方法
简支T梁部分采用预制厂预制T梁,现场装配的施工方法。
下承式组合体系拱简支梁部分采用预制拼装的施工方法。
方案的平纵简图如:
图2-1、图2-2。
、图2-3。
图2-1
图2-2
图2-3
2.3方案比选
装配式预应力混凝土简支T型梁桥有:
“受力明确、结构简单、节省材料、架设安装方便”等优点,这些特点使得工期大大缩短,同时因为其简洁性使其具有桥下视觉效果好的优点。
从工程实际来看:
“T型梁桥是我国公路、道路上修建得最多的,技术成熟,且经济”。
构件在预制厂预制,可在同一地方批量生产,从而不需要在高空的情况下进行构件的制作,质量也得到保证,同时可以大大节约了施工模板,从而降低成本。
另外,装配式预应力混凝土简支T型梁桥的施工周期较短,施工难度较小,加快整个工程的进度。
但是简支T型梁桥需要设置很多的支座和伸缩缝,行车稳定性很差,且支座和伸缩缝的后期维护麻烦。
下承式组合体系拱简支梁桥虽然有:
跨越能力大,耐久性好,外形美观的优点。
但是也有:
自重较大,建筑空间大,施工工序多且复杂的缺点,况且桥下有铁路穿过,增加了施工难度,同时也破坏的整体的美观性。
然而,先简支后连续T型梁桥既具有装配式预应力混凝土简支T型梁桥的所有优点又大大减少了伸缩缝的数量,增加了行车的稳定性和舒适性,也减少了支座和伸缩缝的后期维护量。
故综合各个方面考虑,秉承“安全、适用、技术先进、经济、美观”的设计五大原则,选择先简支后连续T型梁桥。
3上部结构计算
上部主梁计算采用桥梁计算软件(MIDA)建模计算。
3.1建模前期准备
3.1.1设计资料
1、桥梁跨径及桥宽
序号
项目
参数
说明
1
标准跨径
40m
桥墩中心距离
2
主梁全长
边跨39.52m,中跨39.20m
未计现浇段
3
计算跨径
边跨38.71m,中跨38.70m
支座间距离
4
桥面净宽
10.25m
净-7.25+2
0.5+2m
2、设计荷载
序号
荷载类型
参数
说明
1
汽车荷载
城市A级
P=300kN
2
人群荷载
3
每延平方米重量
3
每侧人行护栏
1.52
每延米重量
4
防撞护栏
4.99
每延米重量
3.1.2恒载力计算
1、恒载集度
(1)自重:
自重由桥梁计算软件迈达斯(MIDAS)自动计算。
(2)二期荷载:
人群荷载当作二期荷载平均加载到5片梁上。
所以,
湿接缝:
一侧护栏:
1.52
一侧防撞护栏:
4.99
将护栏和两侧防撞护栏均摊给五片主梁,则:
桥面铺装:
若将桥面铺装荷载均摊给五片主梁,则:
人行道:
故,二期荷载集度为:
2、恒载力
恒载力由桥梁计算软件迈达斯(MIDAS)自行计算。
3.2模型建立
3.2.1建模步骤简述
采用梁格法建立模型,模型共有5联,每联分为三跨,每跨40米;模型包括上部结构、支座、下部结构。
模型截面有跨中截面、梁端截面、变截面、横隔梁截面、盖梁截面以及桩截面。
全模型有901个节点,969个单元,定节点分单元顺序为:
先定跨再定横隔板和负弯矩最后划分小单元。
预应力钢筋每片T梁8根,其中5根正弯矩预应力钢筋,3根负弯矩预应力钢筋,同时钢束有7束、8束和9束。
具体参数如下:
表3-1-1:
中梁端部截面特性
A(m2)
Asy(m2)
Asz(m2)
z(+)(m)
z(-)(m)
1.700
0.812
1.267
1.114
1.386
Ixx(m4)
Iyy(m4)
Izz(m4)
y(+)(m)
y(-)(m)
0.162
1.018
0.112
0.850
0.850
表3-1-2:
中梁中部截面特性
A(m2)
Asy(m2)
Asz(m2)
z(+)(m)
z(-)(m)
0.984
0.401
0.473
1.101
1.399
Ixx(m4)
Iyy(m4)
Izz(m4)
y(+)(m)
y(-)(m)
0.028
0.825
0.081
0.850
0.850
表3-1-3:
变截截面特性
I-End
J-End
A(m2)
Asy(m2)
Asz(m2)
z(+)(m)
z(-)(m)
A(m2)
Asy(m2)
Asz(m2)
z(+)(m)
z(-)(m)
1.661
0.758
1.231
1.112
1.388
0.984
0.392
0.467
1.101
1.399
Ixx(m4)
Iyy(m4)
Izz(m4)
y(+)(m)
y(-)(m)
Ixx(m4)
Iyy(m4)
Izz(m4)
y(+)(m)
y(-)(m)
0.147
1.006
0.109
0.850
0.850
0.025
0.825
0.081
0.850
0.850
表3-2:
截面表格
序号
类型
形状
名称
面积
Asy
Asz
Ixx
Iyy
Izz
周长
1
设
计
截
面
PSCT
中梁
端部
1.7
0.8119
1.2671
0.1615
1.0185
0.1123
8.2889
2
设
计
截
面
PSCI
中梁
中部
0.984
0.4006
0.473
0.0275
0.825
0.0806
8.7737
3
变
截
面
PSCI
变截
面前
1.6608
0.7583
1.2308
0.1472
1.0058
0.1094
8.3287
4
变
截
面
PSCI
变截
面后
0.984
0.3923
0.4674
0.0248
0.825
0.0806
8.7737
5
数据库
/用户
SB
横隔
板
0.4275
0.3563
0.3563
0.0049
0.1804
0.0013
4.88
6
数据库
/用户
SB
盖梁
3.8
3.1667
3.1667
2.0217
1.1432
1.2667
7.8
7
数据库
/用户
SR
桩
2.5447
2.2902
2.2902
1.0306
0.5153
0.5153
5.6549
表3-3:
静力荷载工况详情
号
名称
类型
说明
1
自重
施工阶段荷载(CS)
2
二期荷载
施工阶段荷载(CS)
3
正预应力
施工阶段荷载(CS)
4
负预应力
施工阶段荷载(CS)
5
系统升温
温度(T,TU)
6
系统降温
温度(T,TU)
7
系统梯度
温度梯度(TPG,TG)
表3-4:
弹性连接详情
号
节点1
节点2
类型
角度
31
3
827
一般
0
32
170
831
一般
0
33
335
835
一般
0
34
500
839
一般
0
35
665
843
一般
0
36
2
826
一般
0
37
168
830
一般
0
38
333
834
一般
0
39
498
838
一般
0
40
663
842
一般
0
41
25
829
一般
0
42
212
833
一般
0
43
377
837
一般
0
44
542
841
一般
0
45
707
845
一般
0
46
5
828
一般
0
47
172
832
一般
0
48
337
836
一般
0
49
502
840
一般
0
50
667
844
一般
0
51
858
866
刚性连接
0
52
862
854
刚性连接
0
53
854
862
刚性连接
0
54
859
867
刚性连接
0
55
855
863
刚性连接
0
56
860
868
刚性连接
0
57
856
864
刚性连接
0
58
861
869
刚性连接
0
59
857
865
刚性连接
0
表3-5:
施工阶段详情
序号
名称
工作部位
持续时间
1
施工阶段1
下部结构
持续时间54天;
2
施工阶段2
先简支
持续时间40天;
3
施工阶段3
合拢
持续时间40天;
4
施工阶段4
横隔梁
持续时间40天;
5
施工阶段5
拉负弯矩
持续时间20天;
6
施工阶段6
换支座
持续时间20天;
7
施工阶段7
加二期荷载
持续时间20天;
8
施工阶段8
长期收缩徐变
持续时间3650天;
各施工阶段激活组具体情况
表3-6-1:
单元组
组名称
下部结构
先简支
合拢
横隔梁
拉负弯矩
换支座
加二期荷载
长期收缩徐变
A
T
A
T
A
T
A
T
A
T
A
T
A
T
A
T
横隔梁
O
O
O
O
O
O
T梁
O
O
O
O
O
O
O
O
连接段
O
O
O
O
O
O
O
下部结构
O
O
O
O
O
O
O
O
O
表3-6-2:
边界组
组名称
下部结构
先简支
合拢
横隔梁
拉负弯矩
换支座
加二期荷载
长期收缩徐变
A
T
A
T
A
T
A
T
A
T
A
T
A
T
A
T
永久支座
O
O
O
O
O
O
O
O
O
临时支承
O
O
O
O
O
X
永久支承
O
O
O
O
下部连接
O
O
O
O
O
O
O
O
O
表3-6-3:
荷载组
组名称
下部
结构
先简支
合拢
横隔梁
拉
负弯矩
换支座
加二期
荷载
长期收
缩徐变
A
T
A
T
A
T
A
T
A
T
A
T
A
T
A
T
自重
O
O
O
O
O
O
O
O
O
二期
O
O
O
正预应力
O
O
O
O
O
O
O
O
负预应力
O
O
O
O
O
3.2.2模型效果
模型正立体图
模型左里面图
模型三维立体图
一片T梁预应力钢筋布置图
反力图
一跨位移图
一跨简支梁弯矩图(未加预应力)
一跨简支梁弯矩图(加预应力)
使用阶段一跨力图
3.3模型计算书
模型计算书由桥梁计算软件自行输出,本设计已全部满足条件要求,本机算书只输出一跨中的一片T梁作为例子,计算书如下:
计算书
计算:
XXX
校核:
XXX
审核:
XXX
122
二零一六年五月
1.设计规
1.1.公路工程技术标准(JTGB01-2003)
1.2.公路桥涵设计通用规(JTGD60-2004)
1.3.公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规(JTGD62-2004)
1.4.公路桥涵地基与基础设计规(JTGD63-2007)
1.5.公路桥梁抗震设计细则(JTG/TB02-01-2008)
2.设计资料
2.1.使用程序:
MIDAS/Civil,Civil2006(ReleaseNo.1)
2.2.截面设计力:
3维
2.3.构件类型:
全预应力
2.4.公路桥涵的设计安全等级:
一级
2.5.构件制作方法:
预制
3.主要材料指标
3.1.混凝土
强度等级
弹性模量
(MPa)
容重
(kN/m3)
线膨胀系数
标准值
设计值
fck
(MPa)
ftk
(MPa)
fcd
(MPa)
ftd
(MPa)
C50
34500.00
25.00
1.000e-005
32.40
2.65
22.40
1.83
3.2.预应力钢筋
预应力钢筋
弹性模量
(MPa)
容重
(kN/m3)
线膨胀系数
fpk
(MPa)
fpd
(MPa)
f'pd
(MPa)
束7
195000.00
78.50
1.200e-005
1860.00
1260.00
390.00
束8
195000.00
78.50
1.200e-005
1860.00
1260.00
390.00
束9
195000.00
78.50
1.200e-005
1860.00
1260.00
390.00
3.3.普通钢筋
普通钢筋
弹性模量
(MPa)
容重
(kN/m3)
fsk
(MPa)
fsd
(MPa)
f'sd
(MPa)
HRB400
200000.00
76.98
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- 曹家湾 大桥 初步设计 方案