斜拉桥设计桥梁工程毕业设计 精品文档格式.docx

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80km/h

（3）设计车道：

双向六车道，行车道宽度3×

3.75（单向）

（4）桥面宽度：

27m

（5）设计荷载：

公路－Ｉ级

（6）最大纵坡：

≤4%

（7）桥面横坡：

2%

（8）设计风速：

按百年一遇控制设计。

二、铁路正桥主要技术指标

（1）线路等级：

客运专线，I级；

（2）正线数目：

客运专线双线及I级铁路双线；

（3）正线相距：

客运专线5米，I级线4.2米，客运专线与I级线相距8.6米；

（4）牵引种类：

电力前牵引；

（5）设计行车速度：

货车按I级铁路速度标准，客运专线200km/h以上，按250km/h作动力仿真设计；

（6）设计活载：

客运专线采用“zk活载”，I级铁路采用“中－活载”。

第三节　斜拉桥方案

一、斜拉桥概况

斜拉桥体系：

天兴斜拉桥主设计为98+196+504+196+98m双塔三索面斜拉桥，上层为6车道公路，下层为4线铁路。

斜拉桥主梁伟板桁结合钢桁梁，。

桁宽30m,桁高15.2m,节间长度14m，斜拉桥下端锚固于主桁上弦节点。

在斜拉桥98m锚跨及相邻边跨5个节间（70m）段，上弦杆顶面与混凝土桥面板通过剪力钉相结合，其余与正交异性钢桥面板结合为一体。

二、主桁

斜拉桥主梁为板桁结合钢桁梁，N行桁架，三片主桁，三片主桁间距15m，总桁宽30米，桁高15.2米，节间长度14米。

主桁采用焊接整体节点结构形式，最大板厚50毫米，材质Q370qE。

主桁弦杆均采用箱形截面，杆件内宽1300毫米，下弦杆面1300×

1740毫米，每块竖板设两道纵向加劲肋，水平板设一道加劲肋，下弦杆长14米。

上弦杆中，边桁采用不同的断面尺寸，边桁为1300×

1300毫米，横坡由混凝土结合板形成；

主桁在边桁处降低300毫米，中桁处降低560毫米，保证混凝土桥面板顶面与正交异性板顶面平齐。

竖杆均采用“H”形截面，杆件高度900～1300毫米，斜杆采用箱形或“H”形截面。

三、铁路桥面系

铁路桥面系采用纵横梁体系，道碴桥面。

铁路纵梁为“工”形截面，高1700毫米，翼缘420×

24毫米，腹板厚14毫米，上翼缘焊有剪力钉与混凝土道碴板相连。

每线铁路下设两片纵梁，间距2米。

铁路横梁为“工”形截面，高2700毫米，翼缘760×

40毫米，腹板厚24毫米，重量约16吨。

道碴槽板厚25厘米，板面设2%横坡，两侧设1米高档碴板。

一级干线桥面板宽9米，两线线间距4.2米，靠中桁一线的线路中心线距中桁中心线4.175米；

客运专线面板宽9.8米，两线线间距5米，靠中桁一线的线路中心线距中桁中心线4.425米。

道碴槽板横向分两块制造，接缝位于两线路之间中心处，在每个铁路横梁顶处道碴槽板断开设工作缝。

道碴槽板的分块长度为节间长度约14米，每块重量约45吨。

四、公路桥面系

公路桥面系分两种，中部是钢正交异性办桥面，两端为混凝土结合板桥面，分界线位于辅助墩靠中跨侧5个节间（70米）处，中部正交异性板桥面长756米，两端混凝土结合板桥面各长168米。

　１．正交异性板：

面板板厚14毫米，面板下设槽形闭口肋，间距620毫米，闭口肋高280毫米，板厚8毫米；

每半幅（15米宽）设四道纵梁，纵梁高1330～1558毫米，腹板厚12毫米，下翼缘420×

28毫米，腹板上端与面板焊接；

沿桥纵向每个节间设5道横肋，间距约2800毫米，高800～1060毫米，腹板后12毫米，下翼缘截面300X16毫米；

仅在上弦节点处设一道“工”形横梁，横梁下翼缘与桁架式横梁相联，横梁高度1300～1560毫米，腹板厚14毫米，下翼缘截面460X280毫米。

为保证焊接质量并减少每个拼缝40个槽形闭口肋的工地调整、焊接量，尽量减少桥面板的分块，桥面板与公路横梁焊为一体出厂，桥面板板宽13米，长14米，单块重量约65吨。

安装时钢桥面板四片纵梁的竖腹板和下翼缘与公路横梁以高强度螺栓相连。

　２．混凝土结合板：

混凝土结合板边桁处厚30厘米，中桁处厚约57厘米，板底面水平，顶面与钢桥面板顶面齐平形成2％横坡，桥面板下设四片公路纵梁，设置位置与正交异性板的纵梁相同，纵梁高1600毫米，腹板厚12毫米，翼缘420X20毫米，上翼缘分组设置剪力钉，每组四个，每组间距780毫米，预制桥面板在剪力钉处开孔27X32厘米；

仅在上弦节点处设一道“工”形横梁，横梁下翼缘与桁架式横联相连，横梁高度1000毫米，腹板厚14毫米，上下翼缘截面460X20毫米，上翼缘设剪力钉于桥面板结合。

　　公路横梁以高强度螺栓与朱桁上弦杆相连，公路纵梁以高强度螺栓与公路横梁相连。

桥面板每幅桥（15米宽）每个节间分四块预制，在公路纵梁剪力钉群处开27X32厘米空让剪力钉群插入，预制板宽6600毫米，长6520毫米，重量约45吨。

上弦杆顶面和公路横梁顶面为微膨胀混凝土现浇段。

３．钢桥面板－混凝土桥面板结合段：

钢混结合点暂定于上弦节点处，节点处靠混凝土板侧上水平板降低300毫米，设置剪力钉，灌注混凝土，并加设预应力粗钢筋；

该处公路横梁为适应钢梁与混凝土板的衔接，腹板一侧灌注混凝土，另一侧设预正交异性板纵肋相对应的结构。

五、主塔

主塔采用C50混凝土，倒Y形结构，承台以上高度188.5米；

上塔柱截面为12.2米（顺桥向）×

9米（横桥向），空心矩形截面，设三个锚室，壁厚0.8～1.5米，斜拉桥索钢锚梁锚固。

下塔柱为18.0×

10.0米的空心矩形截面。

塔柱采用滑模或爬模施

工。

第二章斜拉桥主桁模型建立

第一节建模思路

该桥为半漂浮体系，建模主要考虑索、塔、主桁的关系，采用SAP90程序，把主桁结构离散为杆系结构，对每个节点依次编号，把每个杆件看作一个单元。

考虑到杆件之间的连接是螺栓连接，结点整体性较好，故建模中杆件均按梁单元，单元连接按刚结。

　　　　　　　　第二节建模过程

一、节点编号

（一）将主桁纵向定为X轴，主桁横向定为Y轴，沿塔的方向为Z轴。

中桁上弦从左到右为X轴正方向，节点编号为1－79，下弦为80－158，边桁1的上弦节点编号为159－237，下弦为238－316，边桁2的上弦节点编号为317－395，下弦为396－474。

其中1号节点坐标为0，0，0。

边桁1的Y坐标值为正，下弦Z坐标值为负。

主桁总共有939个单元。

（见图2—1）

（二）主塔编号：

将塔上的三排索简化为中间一排，将索孔作为节点进行编号，左塔索孔编号为475－490，左塔索孔编号为555－570．将每根斜腿划分为30个单元，左塔前斜腿编号为493－523，左塔后斜腿编号为524－554，右塔前斜腿编号为573－603，右塔后斜腿编号为604－634．其中493和524是同一节点的不同编号，573和604也是同一节点的不同编号．主塔的每根横梁被划分为8个单元，左塔横梁为635－641，左塔横梁为642－648．主塔总共有164个单元。

　　（三）斜拉索编号：

将每根斜拉索作为一个单元．把主桁的节点号和索孔编号作为斜拉索的节点号。

斜拉索总共有192个单元。

二、节点自由度

（一）辅助墩支撑处的节点80、87、151、158、238、245、309、316、396、403、467、474只有Y方向位移约束，其余位移分量均为自由。

（二）主塔底部的四个节点523、554、603、634被看为固定支座，六个位移分量均为约束。

（三）处以上节点外，其余节点六个位移分量均为自由。

三、同位移约束

（一）节点493和524是左塔两根斜腿交接处同一节点的不同编号，被定义为同位移

约束。

节点573和604是右塔两根斜腿交接处同一节点的不同编号，也被定义为同位

移约束。

（二）左塔横梁与主桁下弦接触的节点635和259、638和101、641和417、645和137、642和295、648和453分别被定义为同位移约束

四、杆件单元

（一）该模型单元截面特性数共有68种。

其中1－21为主桁上下弦、斜杆、竖杆的单元截面特性标识号，22－25为主桁横梁的单元截面特性标识号。

索孔处的单元按等截面计算，截面特性标识号为26。

斜腿处的单元按变截面计算，且为线性变化，截面特性标识号为27－58。

59－66为斜拉索的单元截面特性标识号。

横梁的单元截面特性简化为两种，靠近斜腿的单元截面特性标识号为68，中间的单元截面特性标识号为67。

截面形状见表2—1。

（二）斜拉索的单元截面特性只考虑弹性模量，不考虑扭转模量和惯性矩。

斜拉索为钢绞线有2147、2537、2837、3377、3797、4097、4217、4517共８种，面积A见数据文件，弹性模量E=1.95MPa，=1470MPa。

主桁的材质为Q370qE,弹性模量E=2.10MPa,扭转模量G=0.808MPa.。

主塔采用C50混凝土，弹性模量E=0.345MPa,扭转模量G=0.138MPa.钢的重度为78.5kN/,混凝土的重度为26.5kN/。

　（三）求截面特性数据：

主桁上下弦、斜杆、竖杆、主桁横梁、斜腿的单元截面特性如面积、惯性矩用CAD求得，具体数值见表2—1。

表2—1杆件截面特性

截面特性号

　截面形状

截面面积A（㎡）

扭转惯量J（）

惯性矩

（）

1

0.1693

0.0415

0.0259

0.0403

2

0.2038

0.0762

0.0552

0.0597

3

0.1873

0.0672

0.0488

0.0540

4

0.1571

0.0581

0.0424

0.0465

5

0.1466

0.0539

0.0358

0.0398

6

0.2226

0.1055

0.0842

0.0686

7

0.1955

0.0881

0.0741

0.0607

8

0.1717

0.0763

0.0642

0.0529

续上表

9

0.1590

0.0703

0.0616

0.0472

10

0.3483

0.1481

0.1503

0.1010

11

0.3343

0.1346

0.1406

0.1009

12

0.2976

0.1285

0.1278

0.0914

13

0.2569

0.1150

0.1151

0.0827

14

0.2186

0.1015

0.0994

0.0716

15

0.1886

0.0880

0.0868

0.0631

16

0.2012

0.0583

0.0288

0.0487

17

0.1041

0.0000274

0.0044