1、 中神线分离式立体交叉桥施工图设计1 方案拟定与比选1.1 工程背景简介中神线分离式立体交叉桥是湖北省国道项目第七合同段上一座公路立体交叉桥，该桥设计为228m预应力简支T梁。1.2 工程使用要求中神线分离式立体交叉桥，必须遵照“安全、适用、经济、美观”的基本原则进行设计，同时应充分考虑建造技术的先进性以及环境保护和可持续发展的要求。中神线分离式立体交叉桥的主要技术标准如下：1.2.1 设计荷载公路级，人群荷载3.0kN/。1.2.2 桥梁跨径及桥宽桥梁总长： 56m桥梁分孔布置：2等跨计算跨径： 28m桥宽： 8m（行车道）+21.5m（人行道） 1.2.3 通航等级无。1.3 设计方案1.
2、3.1 方案一：预应力混凝土连续梁桥预应力混凝土连续梁桥是一 以 为主， 荷载 用下无 力的 。 荷载 用下，支 ， 跨中的 ，跨 力 ，适用桥基 的 合。预应力 混凝土预currency1，“充分发 的fi性， fl 混凝土的性， ， 预应力混凝土 ”混凝土 的跨 力。1.3.2 方案二：预应力混凝土简支梁桥简支T梁桥是 ， 造简 ，力 基等 ，基要求设计计算 ，跨径 。 梁 力为 立 行车 适， 造简 ，线简第 1 61 中神线分离式立体交叉桥施工图设计 美观。简支梁桥可分为 体式和 式 。 考虑 用 式简支 ，”建桥 、 、 支等 应用 。T主梁是用 的 式， 是造简 、 体性 、 。同
3、时 预应力 适用跨径为2 m m，合 设计跨径要求。1.3.3 方案三：梁拱组合桥，桥梁 程技术” 长足的进步，fi别是 跨 桥梁。就跨 力 言，除悬索桥外，当推斜拉桥。但是斜拉索的锚固、索的防护，花费昂贵， 混凝土斜拉桥的经济跨 一般 200m以上。 60200m范围的桥梁， 够参与竞争的桥梁式主要是混凝土拱桥与预应力混凝土连续梁桥1。 ，由 混凝土拱桥 用悬臂浇筑法、转体 法以及劲性管混凝土拱等措 ， 古老桥重新进入 跨 桥梁案的竞争行列。 中、 路径 由 混凝土拱桥省， 技术要求 充分发混凝土 currency1性 等 ， 造价廉。无论 我国” 地基条件的山区、丘陵区或者冲积原的软土地基
4、上，混凝土拱桥到 应用。1.4 方案对比：表1-1 案表案序号 设计案一 设计案二 设计案三桥 简支梁桥 梁拱组合 连续梁桥适用性简支梁桥系上部 由 端简支承 墩台上的主要承重梁组成的桥梁，是 。 力 纯， 支座位 ，适用 地质情况，造简 ，易标准、 件，造、安 都 ，是一 用 的梁式桥。地基适应 力,由 拱脚的推力由 拉索的预应力 衡,故地基的要求,适合 软土地基上建造。8法样，”支现拼 法、预现 悬拼法、岸边现浇转体法以及满堂支 法等。连续梁桥是超 相同跨径简支梁桥 言，” 体刚 、 、行车 适等fi。续表1-1案序号 设计案一 设计案二 设计案三桥 简支梁桥 梁拱组合 连续梁桥安全性 基
5、位移的改 会 梁中引起次应力，所以更适用 基条件差的桥址处； 体系会混凝土收缩，温 的 ，张拉预应力等 次应力。梁与拱 力 的 以充分发，呈现出 、稳的经济指标与美观的外，并fl 巧、外部无 推力 适用 软改 一般简支梁底 拉、跨中 的利 力状 ， 应力 用 、和性质的改， 力 ， 2中神线分离式立体交叉桥施工图设计 地。混凝土 件的 性9。分 案， 经济上（ 程费用， 护， 费 ）的，以及以桥梁的经济性、 用性、安全性、美观性和 的 易程 为考虑 ， 合 设计案的 ， 一 案：简支梁桥。2 设计资料及构造布置2.1 设计资料2.1.1 设计荷载公路级，人群荷载3.0kN/2.1.2 桥梁跨径
6、及桥宽桥梁总长： 56m计算跨径： 28m第 3 61 中神线分离式立体交叉桥施工图设计 桥宽： 8m（行车道）+21.5m（人行道） 2.1.3 材料及工艺混凝土：主梁用C50，护 用C30。预应力 用 公路混凝土及预应力混凝土桥 设计 范 （JTG D622004）的s15.2 线， 5 ，全梁 6 ，pk=1860MPa。 用HRB335； 环 用R235。张法 主梁， 用径55mm、外径60mm的预管和OVM预应力锚。2.1.4 设计依据交部 公路 程技术标准 （JTG B012003），简 标准 ；交部 公路桥设计用 范 （JTG D602004），简 桥 ；交部 公路混凝土及预应力
7、混凝土桥设计 范 （JTG D622004）2.1.5 基本计算数据基本计算currency1（“表2-1）表2-1 基本计算currency1 项 目 号 位 currency1 混凝土立 fifl 性 1 currency1标准 fl 2 续表2-1 项 目 号 位 currency1 混凝土拉标准 ”fl 2 currency1设计 22 拉设计 ” 1 8 状 currency1应力 fl 2 2 拉应力 ”fl 1 持 状 标准荷载组合 currency1应力 fl 1 2 主currency1应力 fl 1 应组合 拉应力 ”- 8 主拉应力 ”fl 1 1 2线标准 fl 18
8、性 1 1 拉设计 12 应力 fl 1 持 状 应力 标准状 组合 fl 12 4中神线分离式立体交叉桥施工图设计 重 混凝土 1 / 2 混凝土 2 / 2 线 / 8 与混凝土的性 无 ：考虑混凝土 到C50时 张拉预应力 。和分别表 张拉时混凝土的currency1、拉标准 ，则=32.4Mpa， =2.65Mpa。2.2 横截面布置2.2.1 主梁间距与主梁片数主梁 应 梁与跨径的 宽为经济，同时宽 主梁 指标 ”，故 可条件下应适当宽T梁 。本设计主梁 宽 为2300mm，由 宽 ，为保 桥梁的 体 力性 ，桥 用现浇混凝土刚性 ， 主梁的 ” ，预 应力、 、 段的 （bi=14
9、00mm）和 段的 （bi=2300mm）。8m+0.75m+0.75m 桥宽 用5 主梁，如 2.1所 2 1 主梁 （ 位：mm）2.2.2 主梁跨中截面主要尺寸拟定（1）主梁 ：预应力混凝土简支梁桥的主梁 与 跨径 1/151/25，标准设计中跨 1/181/19。当建筑 ” 时， 梁 是经济的案，为 梁可以 省预应力 用，同时梁 一般 是 宽， 混凝土用 。上所 ，本设计中用1900mm的主梁 是合适的。（2）主梁 部：T梁 的 主要 桥 承 车 部荷载的要求， 应考虑 满足主梁时上 currency1的 要求。本设计预T梁的 用150mm， 部 到250mm以 部 的 。预应力混凝土
10、梁中 主拉应力 ， 一般由布置预孔管的 造 ，同时 本的稳条件出发， 的1/15。 180mm。基本由布置预应力 的 要确的，设计 践表明， 积占 总积的10%20%为合适。考虑到主梁 要 置的 ，将 二层布置，一层 排三 ，同时 公预 9.4.9条 及预留管道的 造要求，初拟 宽为480mm， 为220mm， 与 交 处 三角渡， 150mm，以 部应力。第 5 61 中神线分离式立体交叉桥施工图设计 照以上拟的外，就可绘出预梁的跨中 （“ 2.2）。2 2 跨中 （ 位：mm）2.2.3 计算截面几何特征将主梁跨中 划分成五 则 的 元， 几何fi征列表计算“表2-2。2.2.4 检验截面
11、效率指标（希望 0.5以上）上核 ：（2-1）下核 ：（2-2） 指标：= （2-3）表明以上初拟的主梁中 是合 的。跨中 几何fi性“表2-2。表2-2 跨中 几何fi性计算表分块分块 积Ai(m2)分块 积至上 离yi(m)分块 积上 Si=Aiyi(m)分块 积的自惯 Ii(m)i=y-yi(m)分块 积的惯 Ix=Aii2(m)I=Ii+Ix(m)(1) (2) ()=(1)(2) () () ()=(1)()2 ( )=()+()毛 28 8 112 112 8三角承托 18 82 8 2 1 12 12 2 1 211 2 -2 2 8 2下三角 22 1 2812 -8 218
12、218811 1 18 2 22 -11 182 188 1 1181 8 I=8822毛 21 1 8 8 8三角承托 18 82 8 2 8 1 1 88 2 1 211 2 -1 1 2 1 8下三角 22 1 2812 -8 81 1 18 81 1 18 2 22 -1 2 81 111181 112 2 8 18 8 I= 8 ： 毛 至上 离 ：毛 至上 离： 6中神线分离式立体交叉桥施工图设计 3主梁内力及荷载横向分布系数计算3.1 主梁永久作用效应计算3.1.1永久作用集度 预梁自重中 段主梁的自重（四分 至跨中 ，长7m）：G(1)=0. 7260257=127.05(kN
13、)抬与 宽段梁的自重（长5.55m）：G(2)(0.8610+0.7260)5.5525/2=110.03(kN)支 段梁的自重（长1.92m）：G(3)= 0.8610251.92=41.33(kN)隔梁自重边主梁中 隔梁体积：0.171.12905=0.19194(m3)端 隔梁体积：0.251.0575=0.26438(m3)故半跨 梁重力为：G(4) =（1.50.19194+10.26438）25=13.81（kN）预梁永 用集 ：g1=(127.05+110.03+41.33+13.81)/1 =1 2(kN/m) 二 永 用浇T梁 集 G(5)=0.150.452=1.69(kN
14、/m)边梁现浇部分 隔梁一 中 隔梁（现浇部分）体积：0.170.31.53=0.07803(m3)第 7 61 中神线分离式立体交叉桥施工图设计 一 端 隔梁（现浇部分）体积：0.250.31.75=0.135125(m3)故：g(6)=(30.07803+20.13125)25/28=0.44(kN/m) 铺 ：12cm 混凝土铺 ： 0.12823=22.08(kN/m)若将桥 铺 摊给五 主梁，则：g(7)=22.08/5=4.416(kN/m) 栏 ：一侧防撞栏：5.71kN/m。若将 侧防撞栏摊给五 主梁，则：g(8)=5.712/5=2.28kN/m) 边梁二 永 用集 ：g2=
15、1.69+0.44+4.4+2.28=8.81(kN/m)3.1.2 永久作用效应如 3.1所 ，设为计算 离左支座的 离，并令。3.1 永 用应计算 （ 位m）主梁 和剪力的计算公式分别为：（3-1）（3-2）永 用应计算“表3-1。表3-1 1号梁永 用应用应 跨中=0.5 四分 =0.25 =0.05h/2=0.03276支 =0.00 一 () 1912.96 1434.72 363.46 242.46 0剪力() 0 136.64 245.95 255.09 273.28二 () 863.39 647.54 164.02 109.43 0剪力() 0 61.67 111.00 115
16、.26 123.34 () 2798.89 2099.16 531.78 354.75 0剪力() 0 199.92 359.85 373.36 399.843.2 可变作用效应计算3.2.1 冲击系数和车道折减系数桥 4.3.2条 ， 的冲击系currency1与 的基频”关， 要先计算 的8中神线分离式立体交叉桥施工图设计 基频。简支梁桥的基频可 用下列公式估算：=4.944 （3-3）中：mc=， 本桥的基频，可计算出汽车荷载的冲击系currency1为=0.176ln-0.0157=0.265桥 4.3.1条，当车道为 车道时，行车道折 系currency11。 桥为 车道。计算主梁的
17、荷载 分布系currency1。3.2.2 计算主梁的荷载横向分布系数跨中的荷载 分布系currency1mc如前所 ，桥跨设三道 隔梁，”可靠的 联系，fl承重 的长宽为：2所以可 偏currency1力法 绘 线和计算 分布系currency1mc。计算主梁扭惯 IT T梁 ，扭惯 可 似 下式计算：（3-4）式中：bi，ti相应为 的宽 和 ；ci 扭刚 系currency1；m梁 划分成 的 currency1。 跨中 ， 的换算 ：部分的换算 ：3-2 出 IT的计算 式，IT的计算“表3-2。3.2 IT计算 式（ 位：mm）表3-2 IT 计 算 表分块 bi(cm) ti(cm
18、) ti/bi ci Iti=cibiti3(103 m4) 230.00 17.12 0.0744 1/3 3.84692 143.38 18.00 0.1255 0.2964 2.47810 48.00 29.50 0.6146 0.1919 2.36498 8.69000 1 计算扭 系currency1 本算例主梁的 相同，并将主梁 似看成等 ，则：（3-5） 第 9 61 102 23.14159 3.45 10 0.3569 4.609( )2022.172 2 29ccElf Hzmlp 创= = =中神线分离式立体交叉桥施工图设计 式 中 ： G=0.4E ； l=29.00m
19、 ； ； a1=4.6m ； a2=2.3m ； a3=-4.6m ； a4=-2.3m ；Ii=0.35688229m4。计算=0.987。2 偏currency1力法计算 线 坐标值：（3-6）式中：n=4，=2(4.62+2.32)=52.9(m2)。计算所的值列 表3-3。表3-3 ij值梁 号 i1 i2 i3 i4 i51 0.5948 0.3974 0.2 0.0026 -0.19482 0.3974 0.2987 0.2 0.1013 0.00263 0.2 0.2 0.2 0.2 0.24 0.0026 0.1013 0.2 0.2987 0.39745 -0.1948 0.
20、0026 0.2 0.3974 0.59483 计算荷载 分布系currency11号梁的 线和 利布载 式如 3.3所 。3.3 跨中的 分布系currency1m计算 式（ 位m）可 用（汽车公路级）；一号梁：车道： =0.5799二号梁：车道： 三号梁：车道： 故可 用（汽车）的 分布系currency1为：=0.5799。可 用（人群）支 的荷载 分布系currency1mo如 3.4所 ， 杠 原 法绘荷载 分布 线并进行布载，1号梁可 用的 分布系currency1可计算如下：3.4 支 的 分布系currency1m计算 式（ 位：m）可 用（汽车）：moq=0.5217=0.2601人群荷载：10
