三跨变截面-预应力混凝土连续梁桥

炭厂沟预应力混凝土连续梁桥的设计设计说明一、设计依据1、《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62-2004）2、《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）3、《公路工程技术标准》（JTGB01-2003）二、技术标准和技术规范2.1技术标准1、荷载等级：公路—Ⅰ级；2、桥面宽度：0.25m（栏杆）+0.5m（防撞栏）+1.5m（人行道）+9m（行车道）+1.5m（人行道）+0.5m（防撞栏）+0.25m（栏杆）=13.5m。3、桥面设有双向2%的横坡，通过桥面铺装完成；2.2采用规范1、《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62-2004）2、《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）3、《公路工程技术标准》（JTGB01-2003）4、《公路桥涵地基和基础设计规范》（JTJ024-85）5、《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2000）三、基础资料该桥地质情况从上到下为黄土、古土壤、亚粘土和石灰岩。前三种土质的侧阻力分别为65KPa、70KPa、85KPa。由于本桩基础是支撑在基岩上的端承式。基岩为石灰岩，其地基承载力特征值4000akfKPa。四、结构设计4.1孔跨布置根据路线设计线位，结合桥跨范围地形地质情况，对变截面连续梁桥孔跨布置设计，全桥孔跨组合为80m+125m+80m。桥面设计标高1436.000黄土1376.90亚粘土1367.90石灰岩1354.501359.20古土壤1357136713771387139714071417142714371250080008000285007007001:1.5380020001388.5501406.55013471:1.5图4-1桥梁纵断面布置图4.2箱梁结构箱梁采用的是单箱单室箱型截面。桥面行车道的净宽为9m，人行道净宽为2×1.5m，因此在设计时设置2×0.5m的防撞栏及2×0.25m的人行栏杆。故箱顶宽为13.5m，底宽为7.5m，箱梁顶为平行面。箱梁跨中及边跨现浇段梁高为2.8m，箱梁根部断面和墩顶0号梁段高为7.0m。从中跨跨中至箱梁根部，箱高、箱梁底板、箱梁腹板均是按照二次抛物线变化的。从跨中跨中至箱梁根部箱梁腹板从40cm变化为80cm，底板从30cm变化为90cm。4.3预应力钢束纵向预应力钢束共设置有顶板束、中跨底板束、边跨底板束、合龙段临时束和预备束五种。钢筋束均采用Фs15.2钢绞线，该设计中共采用27束和15束的两种钢筋束。采用的是预埋波纹管的形式形成管道。4.4桥面系、支座及伸缩缝桥面铺装采用10cm厚的沥青混凝土和1cm沥青抗摩层，桥面上设有防撞栏和人行栏杆。支座采用盆式橡胶支座；伸缩缝为梳齿状伸缩缝。详见施工图所示。4.5主要材料主梁采用的是C55号混凝土；墩身承台采用的是C35号混凝土，基础采用的是C30号混凝土。防撞栏杆和人行栏杆采用的是C25号混凝土。预应力钢筋束采用的是15.2s钢绞线。普通钢筋采用的是HRB335。五、主要计算成果5.1计算参数（1）汽车横向分布系数计算车道横向分布系数为2.30；（2）混凝土结构的收缩徐变按照《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》取值计算；（3）温度作用根据气象资料，全桥结构体系温差为+25℃,-15℃。温度梯度作用取值为：正温度梯度为：14℃,5.5℃,0℃；负温度梯度为；-7.0℃，-2.75℃，0℃；（4）主桥结构计算挂篮重量为125吨。六、施工方案6.1下部结构施工该桥的基础均采用的是钻孔灌注桩基础。主墩采用立模现浇施工。承台混凝土体积较大，设计采用冷却管和低水化热水泥施工，减少水化热，防止混凝土开裂。墩身采用的是翻模法或者是滑模法施工，除安装模板外，每个桥墩处至少配有一部高塔吊与一部施工电梯，其余所需则为常规的施工设备。6.2上部结构施工（1）主梁段施工桥墩施工完成后，墩顶0号块梁段拟在墩顶埋有牛腿支撑托架上施工。用挂篮依次悬臂浇筑其余梁段，设计挂篮现浇阶段最大的重量为157吨，挂篮重量为125吨。（2）边跨现浇段边跨现浇段在落地支架上施工，一次连续浇筑完成，边跨底板张拉时，应保证箱梁和支架间水平向自由变形，为此在现浇段底模与支架承重纵梁间密排钢管，在浇筑混凝土时应保证梁体稳定。（3）主梁合龙段施工全桥分三个合龙阶段，第一、二阶段合龙两边边跨；第三阶段合龙中跨，施工顺序和过程分述如下：（1）支架上浇筑箱梁的渐变段，完成边跨合龙，待砼强度大于80%设计强度后，张拉钢束；（2）中跨合龙中跨合龙施工顺序如下:在中跨两悬臂端将挂篮改装为吊架，并在悬臂端设水箱作平衡重。在满足设计合龙温度情况下，焊好合龙骨架，浇筑合龙段砼，边浇筑砼边同步等效的放水。6.3主梁施工流程主墩上搭设托架→现浇0号块混凝土（可分为两次浇筑）→张拉钢筋束→安装挂篮→现浇1号块混凝土→张拉钢筋束→移动并安装挂篮……按照此程序施工主梁各节段至合龙段→搭设边跨支架→浇筑边跨主梁节段→浇筑边跨合龙段→张拉边跨现浇段钢束→安装主跨合龙吊架→跨中配重→安装跨中合龙骨架→浇筑跨中合龙段砼，并同时等重卸除配重→分两次交错张拉主边跨底板钢束。七、施工注意事项1、本桥使用的各种材料必须符合设计提出的技术要求，按有关质量标准严格进行检验，妥善保管，并满足现行有效的规范、规程要求。2、主梁各阶段（除现浇段和0号块外）应一次现浇完成，浇筑时应保证连续和振捣密实。所有工作缝应认真凿毛清洁，确保新老混凝土结合可靠等强。全桥预应力混凝土构件，混凝土强度必须达到设计要求的值后（即混凝土强度达到80%以上且在标准养护条件下，混凝土养护龄期不小于5天）才能施加预应力，悬臂拼装现浇构件应及时（一般不宜超过12天）进行预应力钢束的张拉，所有预应力钢束严格按照对称、均衡张拉的原则进行张拉。预应力钢束采用张拉力和伸长量双指标控制，以张拉力为主，伸长量为辅（伸长量又施工单位根据所购钢束的具体参数指标校核计算，并报监理工程师审批）。预应力钢束张拉完毕后，严禁撞击锚头和钢束，钢绞线和粗钢筋多余长度应用切割机切割。主梁纵向预应力体系设计采用真空灌浆法施工工艺，并采用向配套的塑料波纹管。3、主梁双悬臂浇筑施工时，梁段砼的浇筑、挂篮和机具的移动等，均应遵循对称、均衡、同步进行的原则，主梁面上应严格控制堆放材料和施工机具，并注意悬臂两端对称堆放。每个梁段各个施工工序应有监控、监测以确保施工质量。在特殊情况下两侧不平衡重（含现浇砼不对称的质量）只允许偏差1/4节段重量（节段自身不平衡重除外）。4、主梁悬浇至最大悬臂时，应根据分析计算所确定的危险风速，有必要时（施工季节），结合现场和施工实际情况，研究制定具体抗风措施（可设临时抗风索），并报监理工程师或专家评审批准后实施。5、主梁合龙段砼浇筑采用预压配重法，即预先在合龙段两端按合龙段砼重量注水压重，边浇筑砼边防水。为了尽量减小温度的影响，要求尽快焊接合龙段劲性骨架连接（待压重水灌满后再施焊合龙段刚性骨架），并尽快浇筑合龙段砼。6、主梁施工完成现浇桥面铺装时，应将主梁顶面全面凿毛，清除松散物、施工防水层后，方可浇筑桥面铺装，确保桥面板与桥面铺装有效结合。7、承台、墩身等构件的砼体积较大，施工时应采取可靠措施（如采用低水化热的水泥、掺入粉煤灰、埋设冷却管）降低水化热，避免砼形成微裂缝甚至开裂；结构各施工缝、后浇筑的构件结合面（包括封锚处）应严格处理，确保可靠结合；封锚区砼可采用微膨胀砼。墩身施工需要设置劲性骨架。8、施工中应注意有关预埋件的设置。9、对施工图设计中所提供的基础坐标、高程等必须先进行核查，确认无误后方可对照实施。10、设计说明中未尽事宜，请详细参阅图中标注，并严格按照《公路桥梁施工技术规范》(JTJ041-2000)执行。一方案简介和上部结构尺寸拟定本设计方案比选后采用的是三跨预应力混凝土变截面连续梁结构。边中跨比为0.64，全联跨径为80m+125m+80m=285m。桥上部结构采用的是单箱单室结构，箱宽为13.5m。下部结构采用的摩擦桩。1.1设计基本资料平曲线半径：无平曲线；竖曲线半径：半径为无穷大，不考虑纵坡；通航要求：无；地震参数：不考虑地震影响。1.2设计标准1.2.1顺桥上的尺寸拟定跨径：80m+125m+80m，施工方法为悬臂施工。桥面设计标高1436.000黄土1376.90亚粘土1367.90石灰岩1354.501359.20古土壤1357136713771387139714071417142714371250080008000285007007001:1.5380020001388.5501406.55013471:1.5图1.1桥梁纵断面图梁高：根据规范，跨中梁高取2.8m（L/44.6），支点处梁高取7.0m（L/17.9）。梁底曲线：选用二次抛物线形式。在支座处设3m的直线梁，以悬臂梁的悬臂为起点，梁底曲线方程为（式中的），L为悬臂长61m。箱梁底板上缘曲线：箱梁底板从跨中到支点截面是按照二次抛物线逐渐变厚的，坐标原点仍为悬臂梁的悬臂起点，则箱梁底板上缘曲线方程为1.2.2横桥向的尺寸拟定桥面布置为：0.25m（栏杆）+0.5m（防撞栏）+1.5m（人行道）+9m（行车道）+1.5m（人行道）+0.5m（防撞栏）+0.25m（栏杆）=13.5m。2080204030222%2%图1.2桥面布置横断面图通过桥面铺装实现双向2%的横坡。二桥型方案的选择2.1方案选择原则在桥梁设计中要求桥梁技术先进、安全可靠、适用耐久、经济合理。随着和谐社会的提出和公众环保意识的提高，生态环保已经成为一种不可或缺的考虑因素。建设在城市中的桥梁还特别注重美观大方，即遵循我国桥梁设计中还要满足美观、环境保护和可持续发展的原则。由此，对于一定的建桥条件，根据侧重点的不同可能会做出基于基本要求的多种不同设计方案，只有通过技术经济等方面的综合比较才能科学的得出最合适的设计方案。在桥梁设计中，基本设计原则如下：（1）适用耐久桥上应保证桥梁在100年的设计基准期内正常使用；桥面宽度满足当前以及今后规划年限内的交通流量；桥梁结构在通过设计荷载时不出现过大的变形和过宽的裂缝；应考虑不同的环境类别对桥梁耐久性的影响；在选择材料、保护层厚度、阻锈等方面满足耐久性的要求；桥跨结构下面有利于泄洪、通航等要求。具体到本三跨连续梁桥，因为是高山峡谷所以没有通航要求、不需要考虑腐蚀性水对结构的影响。（2）安全可靠对于设计的桥梁结构在强度和稳定方面应有足够的安全储备；防撞栏杆应有足够的高度和强度，人与车流之间应做好防护栏、防止车辆撞入人行道或破坏栏杆而落入桥梁；对于交通繁忙的桥梁，应设计好照明设施，并有明确的交通标志，两端引桥坡度不宜太陡，以避免发生车辆碰撞等引起的车祸；对于修建在地震区的桥梁，应按抗震要求采取防撞措施，对于河床易变迁的河道，应设计好导流措施，防止桥梁基础底部被过度的冲刷等。对于该桥在设计上选用的是新泽西防撞栏杆、双菱形人行道栏杆；因处在不是地震区的沟谷，则不需要考虑抗震要求、不需要考虑桥梁基础被冲刷的要求。（3）技术先进桥梁设计应体现现代桥梁建设的新技术。积极采用国内外的新结构、新材料、新工艺和新设备，以便于桥梁的建造和架设、减少劳动强度、加快施工进度、提高施工效率、保证工程质量和施工安全。充分利用最新科学技术成就，把学习和创新结合起来，淘汰和摒弃原来落后和不合理的东西，只有这样才能提高我国的桥梁建设水平，赶超世界先进水平。（4）经济性桥梁设计应遵循因地制宜、就地取材和方便施工的原则，经济的桥型应该是造价和使用年限内养护费用综合最省的桥型，设计中应充分考虑维修的方便和维修费用少，维修时尽可能的不中断交通、或中断交通的时间最短。（5）美观一座桥梁应具有优美的外形，结构布置必须精炼，并在空间上有和谐的比例。桥型应与周围的环境向协调，城市桥梁和旅游区的桥梁，可比较对多的考虑建筑艺术上的要求。合理的结构布置和轮廓是美观的主要因素，结构细部的美学处理十分重要，另外，施工质量对桥梁的美观也有影响。（6）环境保护和可持续发展桥梁设计必须考虑环境保护和可持续发展的要求，包