斜拉桥设计本科生毕业（设计）论文.doc

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斜拉桥毕业设计（论文）设计说明书

课题名称白蛇沟大桥设计

学院（部）公路学院

专业桥梁工程

班级21020601

学生姓名闫生龙

学号2102060127

4月28日至6月18日共7周

指导教师（签字）

教学院长（签字）

2010年6月12日

摘要

本桥根据设计任务要求，依据现行公路桥梁设计规范,综合考虑桥位的地质、地形条件，拟定了三个比选方案：

双塔斜拉桥、连续刚构桥、地锚式悬索桥。

按“实用、经济、安全、美观、环保”的桥梁设计原则，比较三个方案的优缺点之后，将双塔斜拉桥作为推荐方案，进行了斜拉桥总体布置和上部结构细部尺寸拟定，并利用Midas/Civil6.7.1建立了有限元简化模型，对全桥在施工阶段和成桥使用阶段进行受力和变形分析以及动力特性分析。

经过有限元分析，对结构进行了应力强度验算和变形验算，在此基础上，对钢主梁和斜拉索还进行了疲劳验算。

最后，对全桥进行了抗风评价和抗风验算。

经分析比较和验算，表明该设计计算方法正确，内力分布合理，符合设计任务的要求。

关键词：

方案，斜拉桥，有限元，结构分析，验算

ABSTRACT

Accordingtorequestofthedesigntask，theexistinghighwayandbridgespecification,threetypesofbridgesarepresented,whicharedoublepyloncable-stayedbridge,PCcontinuousrigidframebridgeandsuspensionbridge,onthebasisofconsideringthegeologyandterrainconditionsofthebridgeposition.Accordingtotheprincipleof“practical，economical，secure，aestheticandenvironment-friendly”，aftercomparingtheircharacterscomprehensively,thedouble-pyloncable-stayedbridgeischosenasthemaindesignscheme,andwehaveaccomplishedthegenerallayoutofthecable-stayedbridgeandredactedthedetaileddimensionofthesuperstructure.Atthesametime,wehaveanalyzedthestress,deformationanddynamiccharacteristicsofthebridgeinitsusingstageandtheconstructionstagethroughmakingfiniteelementmodelbyMidas/Civil6.7.1.

Moreover,basedonthecalculationresults,thestressintensityanddeformationofbridge’sstructurewaschecked.Onthisbasis,wedidthecheckingcomputationsaboutfatigueofthesteelgirdersandcables.Inthefinally，wedidthewindresistanceassessmentandcheckingcomputation.Throughcomparisonandcheckingcomputations，itshowsthecalculationmethodofthisdesignisright,theinternalforcesdistributingisreasonable,anditissatisfiedwiththerequirementofthedesigntask.

Keywords:

Designs,Cable-stayedbridge,Finiteelement,Structuralanalysis,Checkingcomputations

目录

概述 1

第一章方案比选 2

1.1桥型方案设计概述 2

1.1.1桥型方案设计原则 2

1.1.2桥梁设计方案概述 2

1.2主桥桥型方案设计 3

1.2.1方案一：

双塔斜拉桥 3

1.2.2方案二预应力混凝土连续刚构桥 5

1.2.3方案三:

地锚式悬索桥 5

1.3桥型方案比选 8

第二章总体设计 10

2.1技术指标与设计资料 10

2.1.1技术标准 10

2.1.2材料参数 10

2.1.3设计规范及标准 11

2.2结构构造与总体设计 11

2.2.1方案构思与总体设计 11

2.2.2主梁设计 12

2.3索塔设计 14

2.3.1索塔尺寸的拟定 15

2.3.2索塔基础 17

2.4斜拉索设计 17

2.5辅助墩、过渡墩及基础 18

2.5.1辅助墩及基础 18

2.5.2过渡墩及基础 18

2.6施工方案设计 19

2.6.1索塔施工 19

2.6.2主梁施工 19

2.7桥面系设计 19

2.7.1钢桥面的铺装 19

2.7.2伸缩缝 20

2.7.3防撞护栏 20

第三章结构建模 21

3.1计算理论 21

3.1.1未知荷载系数法 21

3.1.2未闭合配合力 22

3.2计算参数 22

3.2.1材料参数 22

3.2.2作用标准及参数 23

3.3作用及其组合 23

3.3.1作用 23

3.3.2作用效应组合 24

3.4计算模型建立 24

3.4.1模型建立 24

3.4.2模型截面几何特性计算及材料参数 25

3.4.3边界条件 25

3.4.4成桥阶段索力确定 26

第四章成桥阶段内力计算分析 29

4.1斜拉桥整体静力分析 29

4.1.1结构控制截面内力计算结果 29

4.1.2支撑反力计算 30

4.1.3主梁内力计算 30

4.1.4主塔内力计算 33

4.1.5斜拉索内力计算 34

4.2斜拉桥的动力特性分析 35

第五章施工阶段内力计算分析 37

5.1施工方法介绍 37

5.1.1施工阶段划分 37

5.1.2主要施工阶段图示 38

5.2施工阶段内力分析 40

5.2.1主梁内力分析 40

5.2.2斜拉索内力分析 41

第六章结构验算 44

6.1主梁验算 44

6.1.1钢主梁验算 44

6.1.2混凝土主梁验算 53

6.2主塔强度验算 58

6.2.1验算原理 58

6.2.2使用阶段主塔强度验算 58

6.3斜拉索验算 60

6.3.1验算原理 60

6.3.2使用阶段拉索强度与疲劳验算 60

6.4斜拉桥变形验算 62

6.4.1验算原理 62

6.4.2斜拉桥变形验算 62

6.5斜拉桥抗风验算 64

6.5.1设计基准风速计算 64

6.5.2本桥的基频估算 65

6.5.3颤振临界风速计算 66

6.5.4颤振风速验算 67

第七章施工方案简述 68

7.1全桥施工 68

7.2索塔施工 69

7.3基础施工 69

7.4主梁施工 69

致谢 70

参考文献 71

概述

技术标准

结构形式：

双塔三跨式混合梁斜拉桥。

跨径布置：

50m+190m+460m+190m+50m=940m。

桥面宽度：

2Î15m+2.0m（中央分隔带）+2Í0.5m（防撞栏杆）=33m。

设计荷载：

公路I级。

设计速度：

80km/h。

通航净空：

250m×20m。

桥梁纵坡：

0.5%。

桥面铺装：

70mm厚的沥青混凝土铺装。

标准横坡：

2%。

材料参数

混凝土材料：

全桥混凝土标号均采用C50，其弹性模量为E=3450MPa。

普通钢筋：

采用I级和II级钢筋，其技术标准符合国家GB13013-91和GB1499-91的规定。

预应力钢铰线：

采用φj15钢铰线,公称直径15.24mm，标准强度1860Mpa，弹性模量为MPa,锚具采用OVM15-22型群锚系列及相应钢铰线匹配的成套产品，包括锚垫板、锚头、夹片和螺旋筋等。

钢材：

钢板梁横梁及防撞护栏立柱采用符合GB.T1591-94要求的低合金钢Q345-D，纵梁采用Q370，防撞护栏横梁采用符合GB/T1591-94要求的低合金钢Q370。

高强度螺栓应符合GB3077-88的要求，螺母及垫圈应符合GB699-88的要求。

普通螺栓应符合GB700-88或GB3077-88的要求。

焊接材料：

焊接材料应结合焊接工艺，通过焊接工艺评定试验进行选择，保证焊缝性能不低于母材，工艺简单，焊接变形小，所选焊条，焊剂，焊丝均应符合相应国家标准的要求。

气体保护焊的气体纯度应大于99.5％。

斜拉索钢丝及锚具：

斜拉索采用直径为7mm的镀锌高强度低松弛钢丝，应符合GB5223-85的要求。

冷铸锚锚杯及螺母采用40Cr，抷件为锻件，符合YB/T036.7要求。

设计规范及标准

依据的规范有：

中华人民共和国行业标准《公路工程技术标准》（JTJ001-1997）

中华人民共和国行业标准《公路桥涵设计通用规范》（JTJD60-2004）

中华人民共和国行业标准《斜拉索ＰＥ热挤拉索技术标准》（征求意见稿）

中华人民共和国行业标准《公路斜拉桥设计规范》（试行JTJ027-96）

中华人民共和国交通部标准《公路钢木设计规范》（JTJ025-86）

第一章方案比选

1.1桥型方案设计概述

1.1.1桥型方案设计原则

1适用性

桥上应保证车辆和人群的安全畅通，并应满足将来交通量增长的需要。

桥下应满足泄洪、安全通航等要求。

建成的桥梁应保证使用年限，并便于检查和维修。

2舒适与安全性

现代桥梁设计越来越强调舒适度，要控制桥梁的竖向与横向振幅，避免车辆在桥上振动与冲击。

整个桥跨结构及各部分构件，在制造、运输、安装和使用过程中应具有足够的强度、刚度、稳定性和耐久性。

3经济性

设计的经济性一般应占有重要位置，经济性应综合发展远景及将来的养护和维修等费用。

4先进性

桥梁设计应体现现代桥梁建设的新技术。

应便于制造和架设，应尽量采