長沙火星北路瀏陽河大橋拱橋施工圖設計畢業設計(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 與景觀配合很不協調。 施工方面 由于鋼材具有勻質性、構件輕的特點，用 節段懸拼法很 方便；可以較方便的跨越很大跨度，節省施工時間與費用。 采用預制 T梁 ,需要大量預制場地需要大量吊裝設備 ，施工工藝復雜 預制 T型構件，運至施工地點，采用混凝土現澆，將 T 型梁連接，其特點外型簡單 、制造方便，整體性好 適用性 受力明確，構造簡單，行車較為舒適。建橋速度快， 工期及質量都容易得到保證 。 適用于跨徑 15～ 50米的橋梁，常用跨徑為 20～40 米 ,能為車輛提供 較為 舒適的行駛條件 。 受力明確 ,構造簡單 ,施工方便 ,適用于中小橋梁。 由于鋼材具有強度高、材質均勻、塑性及韌性良好和可焊性好等諸多優點；因此，用鋼材建造的橋梁 —— 鋼橋具有如下特點： (1)跨越能力大。由于鋼材的強度高，在相同的承載能力條件下；與鋼筋混凝土橋梁相比，鋼橋構件的截面較小，所以鋼橋的自重較輕，最適合于建造大跨度的橋梁。 (2)最適合于工業化制造。鋼橋構件一般都是在專業化的工廠由專用設備加工制作，不受季節的限制，加工制造速度快、精度高，質量容易得到控制，因而工業化制造程度高。 (3)便于運輸。由于鋼橋構件的自重較輕，特別是在交通不便的山區便于汽車運輸 . (4)安裝速度快。鋼橋構件便于用懸臂施工法拼裝，有成套的設備可用，拼裝工藝成熟 ， 橋位區覆蓋厚度較大 ,工程地質條件復雜 ,小斷層及巖溶等不良地質現象較發育 ,且清華大學 長沙火星北路瀏陽河大橋拱橋施工圖設計 第 6 頁 共 69 頁 該橋跨徑較大 ,有 138m,結合橋梁設計原則， 經比較 ,鋼箱拱橋 更加合適 ,跨徑上滿足要求，景觀與環境協調 ，對整個工程進度來說不會受其影響， 所以 采用第一方案 (鋼箱拱橋 ) 。 主要材料 混凝土 橋面 預制空心 板 、橋面砼現澆層采用 C30 砼，承臺采用 C30 砼，橋墩采用 C30 砼；樁基礎采用 C30 砼，拱座采用 C40 砼，背墻采用 C30 砼。 拱座內的混凝土采用 C40 的微膨脹混凝土，應具有如下的施工性能： a、 流動性好、坍落度衰減慢、初凝時間相對較長、終凝時間相對較短。 b、 水灰比小于 、坍落度 12cm～ 18cm,即保證混凝土易性和在硬化過程必須的水份，而不至因水份過多而在封閉箱內形成殘留水。 c、 干縮小且具有微膨脹 性。 d、 水化熱低且水化熱高峰值發生在混凝土達到一定強度之后，以承受由于水化熱產生的溫度應力。 采用水泥、砂、石料和水均應符合《公路橋涵施工技術規范》（ JTJ04120xx）的有關節規定，避免應發生堿集料反應。 普通鋼筋 鋼筋技術標準必須符合 GB149998 的有關規定 。 鋼板和鋼構件 a、鋼箱主體結構、橫梁、橫撐、縱梁、臨時匹配件、拱端鋼板、錨具墊板、鋼套筒、銅套筒加勁板、拱座預埋鋼板、拱段臨時連接等均采用 Q345D 鋼材，此鋼材應符合GB/T159194 的要求。 焊接材料 a、焊絲應符合（溶化焊用鋼絲） GB/T1449571994 和《氣體保護焊絲》 GB/T149581994的要求。 b、焊劑應符合 GB/529385的要求。 c、低碳鋼焊接條應符合 GB/T511785 的要求；低合鋼焊接條應符合 GB/T511885 的要求。 d、二氧化碳純度應大于 %。 清華大學 長沙火星北路瀏陽河大橋拱橋施工圖設計 第 7 頁 共 69 頁 吊桿 本橋采用 19Ф 鋼鉸線作為吊桿，規格全部為 GJ1519 型，鋼絞線整束擠壓錨索，采用鍍鋅鋼絞線，直徑為 ，標準強度 1860MPA，保護罩與預埋管 ，防水罩為防腐油脂，吊桿上、下設減震器，鋼絞線的材料和防護應符合現行的相關國家規范要求。 吊桿錨具采用擠壓墩頭錨吊桿下端采用可張拉的錨具類型。 密封材料 吊索在拱肋出口處采用聚氨酯密封材料（顏色待定），該材料必須滿足以下技術指標；極限伸長率≥ 35%，抗拉強度≥ 5MPA，粘結強度≥ 5MPA，固體含量≥ 90%，低溫柔性≤ 20℃，耐熱溫度≥ 150℃，硬度≤ 50，耐老化、紫外線性能良好固化實干≤ 10小時。 小結 通過方案比選 ,確定方案為中承式鋼箱拱橋 ,并規定了材料類型。 清華大學 長沙火星北路瀏陽河大橋拱橋施工圖設計 第 8 頁 共 69 頁 第二章 擬定結構尺寸 橋梁總體布置 橋位布置 瀏陽河大橋橋位服從長沙市城市總體規劃路網規劃中的火星北路道路中線走向，為保證鋼結構主拱圈施工吊裝安全將橋中線適當往東側偏移。 主橋總體 布置 主橋為一跨過河的鋼箱拱肋懸鏈線無鉸拱結構，計算跨徑 138m，矢高 ，矢跨比 1/4，拱軸系數： 。 由于橫梁較高，橫梁間設置鋼縱梁，橫梁及縱梁頂面設置濕接縫，形成鋼 — 砼組合橋面，增強整個橋面的整體剛度。 橋型及跨徑布置 主橋跨 徑為 138m，矢跨比 1/4 的中承式鋼箱拱橋。橋面以上設置 3 道鋼結構橫撐；橋面結構采用鋼結構橫梁，預制吊裝空心板鋼筋砼梁，橋面鋪裝采用 9cm 厚瀝青砼橋面；橋面底層設置 4道鋼結構縱梁，形成井字型骨架，與橋面結合形成鋼 — 砼組合結構。兩側各伸出 5米寬非機動車道、行人通道。 圖 211 總體布置圖 橋梁寬度及組成 橋面寬度 :設計總寬為 :(含兩邊各 米人行道 )。橋面橫向布置為 :(人清華大學 長沙火星北路瀏陽河大橋拱橋施工圖設計 第 9 頁 共 69 頁 行道 +欄桿 )+(吊桿區 )+(間隙 +欄桿 )+(隔離帶 )+(機動車道 )+2(機動車道 )+2 (分隔帶 )+ 2 (機動車道 )+ (機動車道 ) +(隔離帶 ) +(間隙 +欄桿 ) +(吊桿區 )+ (人行道 +欄桿 ) 圖 212 橫截面圖 主要結構尺寸擬定 拱箱構造 主拱圈采用鋼箱斷面 ,頂板和底板寬度均為 米 ,箱寬 米 (拱箱腹板內輪廓尺寸 ,以下同 ),拱腳斷面拱箱高度 米 (拱箱頂底板內輪廓尺寸 ,以下同 ),拱頂斷面拱箱高度 米 , 高度采用以水平坐標 X軸的二次拋物線變化 ,拱圈高度變化方程為 : h= 104? 2X + 清華大學 長沙火星北路瀏陽河大橋拱橋施工圖設計 第 10 頁 共 69 頁 拱腳截面 拱頂截面單位( ) 圖 221 主拱圈截面圖 拱箱頂板和底板厚度為 30毫米 ,腹板厚度 25 毫米 ,頂底板和腹板上設有 縱向加勁板 ,加勁板采用厚度 16毫米的鋼板 ,高度 160 毫米 ,頂、底板縱肋間距 500 毫米 ,腹板縱肋間距以 450 毫米為主 ,隨著拱箱高度的變化而設調整間距。 拱箱橫隔板共分三類，第一類為垂直于拱軸線的分布橫隔板，采用厚度 16 毫米的鋼板；第二類橫隔板對應于吊桿，每根吊桿上設兩片橫隔板，第三類橫隔板對應于拱圈永久橫撐，沿用垂直于拱軸結布置，與橫撐的腹板相對應，板厚 16 毫米，所有橫隔板均根據高度設置了人孔。 擬定拱軸系數 由于懸鏈線的受力情況較好 ,又有完整的計算表格可供利用 ,所以用懸鏈線作為拱軸線 ,采用“五點重 合法” 確定其 m 值。 由拱頂彎矩為零及結構自重推力的對稱條件知 ,拱頂僅有通過截面重心和自重推力Hg,相應彎矩 Md=0,剪力 Qd=0。 清華大學 長沙火星北路瀏陽河大橋拱橋施工圖設計 第 11 頁 共 69 頁 00`△x懸鏈線 圖 222空腹式懸鏈線拱軸線計算圖式 如圖，由 0AM?? ，得 jg MH f?? （ 1） 由 0BM?? 得 11440gH y M?? 1414g MH y?? （ 2） 將（ 1）式中的 Hg 代入上式，得 1144jyMfM??? （ 3） 等截面懸鏈線拱主拱圈結構自重對 1/4 及拱腳截面的彎矩14M、 jM 可由《拱橋》 [14]表（ III） 19 查得。 求得 14yf 之后可由式 1 4 12 2( 1)yf m? ??求得 m 值。 假定 m=,相應的 14 f ?，因 14fl ? ，查《拱橋》（上冊）表 III 得半拱懸臂自重 對 14 截面和拱腳截面彎矩為： 2( ) [ ]4k AlM ???表 值 故： 1 420. 25 36 76 .9 8 13 8( ) 0. 21 02 3 19 53 9. 804M KN m??? ? ? ? 清華大學 長沙火星北路瀏陽河大橋拱橋施工圖設計 第 12 頁 共 69 頁 138( ) 4jM K N m??? ? ? ? 圖 223 懸鏈線拱軸計算圖示 半拱懸臂集中力荷載對 14 截面和拱腳截面彎矩為： 4 1 3 8 5 2 7 . 6 2 7 4 1 4 3 0 2 1 . 6 2 7 4 1 4 3 5 1 5 . 1 2 7 4 1 3 8 2 8 . 6 2741 3 5 2 2 . 1 2 7 4 1 0 5 6 9 8 . 3lM K N m? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? 4 1 3 8 5 6 6 . 1 2 7 4 1 4 3 0 6 0 . 1 2 7 4 1 4 3 5 5 3 . 6 2 7 4 1 3 8 2 4 7 . 1 2 7 4 1 3 5 2 4 0 . 6 2 7 41 2 8 5 3 4 . 1 2 7 4 1 2 3 2 2 7 . 6 2 7 4 8 5 7 2 1 . 1 2 7 4 4 7 0 5 7 9 . 1lM K N m? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? 14 1 9 5 3 9 . 8 1 0 5 6 9 8 . 3 1 2 5 2 3 8 . 1M K N m? ? ? ?? ? 5 5 7 8 6 . 3 4 7 0 5 7 9 . 1 5 2 6 3 6 5 . 4jM K N m? ? ? ?? 1 439。12( 1) 2jMMm ??? ?? 39。m = 39。 ?? m 與 39。m 之差小于半級，因此 取拱軸系數 m= 拱軸線型 主拱圈為懸鏈無鉸拱橋面，計算跨徑 L= 米，計算矢高 f= 米，拱軸系數清華大學 長沙火星北路瀏陽河大橋拱橋施工圖設計 第 13 頁 共 69 頁 m=，拱軸線方程為： 1 { [ ( 2 / ) 1}1fy ch k x lm??? 式中 2( 1)K In m m? ? ? 橫向聯系 為保證拱的橫向穩定，在橋范圍內共設 7道永久橫撐，在橋面以下兩道橫撐之間增設 A撐形成框架，除肋間橫梁腹板沿垂直設置外，其余橫撐腹板均垂直拱軸線。橫撐采用鋼箱斷面，腹板采用 16 毫米鋼板，頂、底板采 用 12（ 16）毫米鋼板，內設縱向加勁板和橫隔板。 吊桿 本橋共設 16 排吊桿，吊桿的縱向間距 米， 米，吊桿位于拱面內，短吊桿采用帶鉸的形式，每個吊桿均由 GJ1519 鋼鉸線組成，采用平行鋼鉸線成品拉索，外包熱擠 PE護套。 吊桿上、下端錨具均采用擠壓墩頭錨具，由于拱圈內空間狹小，設計中考慮調整吊桿長度時，在下端橫梁內張拉。 橫梁 主橋橫梁共兩種結構，分為吊桿橫梁和肋間橫梁。 1）、吊桿橫梁 吊桿橫梁全部采用全焊式變截面鋼板梁，橫梁高度隨橋面縱坡的變化而變化 ， 采用箱形斷面，頂板厚度 24mm，底板厚度 28mm，腹板厚度 16mm，橫向加勁板常規間距 150cm，加勁板厚度 12mm,橫梁頂板上設置剪力釘與橋面板現澆段連接。 2）、肋間橫梁、橫撐 整個主拱圈設兩道肋間橫梁，五道橫撐，肋間橫梁與橫撐均通過焊接與主拱圈固結。 在肋間橫梁安裝處，拱圈外側設懸臂梁用于支撐人行道肋板梁，懸臂梁采用工字形截面 ，梁根部高 80cm，上翼板厚 20mm，腹板及下翼板厚 16mm，人行道面板為 8mm，厚帶加勁肋鋼板。 縱梁 全橋共設 4道鋼縱