摘 要

本次设计的对象是下牢溪大桥，根据已有的地形、地质条件和其他设计参数，联系已有的桥梁和相关文献，并依据规范进行设计。本设计考虑到地形地质条件、水文情况、基础埋深、桥面宽度以及施工技术等因素，最终选用跨径为135米的下承式钢管混凝土系杆拱桥。本文主要阐述了该桥的设计和计算过程，首先进行桥型方案比选，按照安全、实用、经济、美观、有利于环保的原则，确定最终的方案，并对桥梁进行总体布置设计，然后对上部结构进行内力分析，配筋计算以及强度验算，并且进行了施工阶段的设计以及分析计算。同时，本设计严格遵从交通部颁布实施的关于此类桥梁设计、施工规范，最终达到了理论与实践相结合。

关键词：钢管混凝土系杆拱桥,预应力,下牢溪大桥

ABSTRACT

This design is based on the existing terrain, geological conditions and other design parameters, contact the existing bridge and related literature, and according to the specification design. This design takes into account the terrain and geological conditions, hydrological conditions, foundation depth, deck width and construction technology and other factors, the final selection of the extension of 135 meters under the type of concrete-filled steel pipe tied arch bridge. This paper mainly elaborates the design and calculation process of the bridge. Firstly, the bridge scheme is selected, and the final scheme is determined according to the principle of safety, practicality, economy and aesthetics, and the overall layout of the bridge is determined. The internal structure of the internal force analysis, reinforcement calculation and strength checking, and the construction phase of the design and analysis. At the same time, the design strictly comply with the Ministry of Communications promulgated on the implementation of such bridge design, construction specifications, and ultimately reached a combination of theory and practice.

KEY WORDS: steel pipe concrete tied arch bridge,prestressed concrete,xialaoxi bridge

目 录

摘要 II

ABSTRACT III

第1章 设计资料及概述 1

1.1 工程概况 1

1.2 地质概况 1

1.3 设计规范 1

1.4 说明 2

第2章 方案设计与比选 3

2.1 初选设计方案说明 3

2.2 方案比选 3

2.2.1预应力混凝土连续梁桥 3

2.2.2预应力混凝土连续刚构桥 6

2.2.3下承式钢管混凝土系杆拱桥 8

2.3 推荐桥型方案 11

第3章 桥梁设计模式及参数 13

3.1主要技术标准及规范 13

3.1.1设计标准 13

3.1.2 主要规范、标准 13

3.2 主要材料及技术性能 14

3.2.1混凝土 14

3.2.2预应力钢束的物理力学参数取值 14

3.3结构尺寸拟定 14

3.3.1桥型尺寸拟定 14

3.3.2主桥上部构造 14

3.4下部构造 15

第4章 内力分析及验算 16

4.1 计算模式 16

4.1.1 单元划分 16

4.1.2边界条件 17

4.1.3 单元材料特性 17

4.1.4 汽车冲击系数 18

4.1.5吊杆索力 19

4.2 设计荷载及荷载组合 20

4.2.1设计荷载 20

4.2.2 作用荷载组合 20

4.3 拱肋截面内力分析 21

4.3.1恒载内力分析 21

4.3.2荷载效应组合内力分析 22

4.3.3拱圈承载力验算 25

4.3.4拱圈整体稳定性验算 26

4.3.5拱肋挠度验算 27

4.3.6拱肋应力验算 28

4.4横梁内力分析及验算 28

4.4.1荷载效应组合内力分析 28

4.4.2．横梁预应力筋的配置 29

4.4.3．横梁非预应力筋的配置 31

4.4.4．持久状况承载能力极限状态验算 31

4.4.5．持久状况正常使用极限状态验算 33

4.4.6．持久状况构件应力验算结果 34

4.5系梁内力分析及验算 36

4.5.1．荷载效应组合内力分析 36

4.5.2．纵梁预应力筋的配置 39

4.5.3．持久状况承载能力极限状态验算 40

4.5.4．持久状况正常使用极限状态验算 43

4.5.5．持久状况构件应力验算结果 46

4.6吊索及钢绞线验算 49

4.6.1．吊杆拉应力验算 49

4.6.2．预应力钢绞线强度验算 49

4.7施工阶段的分析 50

4.7.1．施工顺序划分 50

4.7.2．系梁应力验算 51

4.7.3．横梁应力验算 52

4.7.4．裸拱应力验算 53

第5章 施工要点和方案概要 55

5.1 钢管拱肋的加工预制 55

5.2 拱肋缆索吊装施工 56

5.2.1缆索吊装系统 56

5.2.2关键技术及解决办法 57

5.3 拱肋混凝土灌注 58

5.3.1施工方案 58

5.3.2主要工作流程 59

5.3.3质量检测 59

5.4 其他施工安排 59

5.4.1吊杆安装 59

5.4.2横梁纵梁安装 60

5.4.3桥面铺装 60

致 谢 61

参考文献 62

第1章 设计资料及概述

1.1 工程概况

下牢溪旧桥位于G348武大线宜昌市西陵区境三游洞风景区处。原S334宜巴线K9 192处，该桥桥面宽为净-7 （2×1米的人行道），桥梁全长106.24米，上部构造为T梁，跨径组合为27.6米 33米 27.6米。桥墩形式为重力式桥墩，桥台形式为U型桥台。原桥桥龄已达44年，现计划拆除旧桥按新标准建造新桥。为适应旅游景区公路的需要，道路等级定位二级公路，桥梁总宽为2.25米（人行道） 8.5米（行车道） 0.5米（护栏） 8.5米（行车道） 2.25米（人行道）=22米；桥梁设计荷载为公路—I 级；设计行车速度为60km/h；设计基准风速取24.2m/s；设计温度为±25℃。路线在桥梁范围内为直线，桥位平面地形和桥址纵断面图另见附图。

1.2 地质概况

桥址所在地区为构造侵蚀低山区，桥位区河谷为深切峡谷，两岸基岩裸露，支沟不发育，两岸基本对称，以陡坡为主，局部为陡崖，坡体上植被不发育。钻探结果显示，该场地分布的地层主要有第四系全新统素填土、冲洪积粉细砂、卵石、下伏寒武系上统三游洞组白云质灰岩。

大桥所跨越的下牢溪河谷为常年有水河流，勘察期间测得河水位高程为63.1m，受大气降水和葛洲坝水利枢纽工程蓄、排水的影响，河水位变化较大。区内地下水主要为碳酸盐岩岩溶裂隙水。地下水埋深大于50m，主要接受大气降水补给，以垂向迳流为主，主要排泄方式为蒸发或以渗透下潜形式向邻区及河流方向迳流或以泉的形成向河谷方向排泄。地下水动态变化受大气降水影响明显，地下水变化大。桥址区附近未见地下水出露。