南京长江第四大桥引桥部分结构设计.docx

1、南京长江第四大桥引桥部分结构设计长江第四大桥引桥部分结构设计第一章概述第一节工程概况1 .长江第四大桥是市城市总体规划中“五桥一隧”过江通道之一，位于二桥下游约蒲口艷弾巒Jf/FCTT7H10公里处。主桥采用双塔三跨悬索桥方案，引桥为 50m跨和52m跨预制拼装混凝土连续梁。图1桥位图（床坪）平立面总图、主桥上部结构一般构造图、 梁段构造图及钢筋图、预应力钢束布置图、施 工步骤图等。第二节设计基本资料1原始条件及数据1.1桥梁概况该桥为连续梁体系，分为上下行两幅桥。每座桥宽 16.5m,桥梁总宽33m平面线形：位于直线上桥面纵坡：3 %;桥面横披：2%主梁：预应力混凝土等截面连续箱梁，采用单箱

2、单室斜腹板截面桥墩墩身：钢筋混凝土空心薄壁墩，墩高 35m基础：钻孔灌注桩基础主要的施工工艺：预制节段拼装施工1.2箱梁的基本构造箱梁梁高2.9m，顶板宽16m底板宽7.2m，设置2%的单向横坡；截面的主要尺寸为： 顶板厚28cm,底板厚2570cm,腹板厚3656cm,悬臂板长度 3.9m ,根部厚50cm；各支 点位置设置横隔梁。横断面布置如下图所示：1/2跨中1/2支点1.3主要材料混凝土 ： C50混凝土；普通钢筋：钢筋直径大于10mm者为HRB335钢筋，小于10mm者为R235钢筋；钢绞线：主梁纵向采用体束和体外束相结合的预应力体系。 体、体外预应力钢绞线均采用高强度、低松弛钢绞线

3、， s15.20，fpk 1860MPa，EP 1.95 105MPa，体外预应力钢束采用环氧涂层无粘结钢绞线；锚具：采用OVM型或性能相近的群锚体系；波纹管：采用桥梁用塑料波纹管；节段拼装粘结剂：采用符合国际预应力协会标准 FIP的节段拼装桥梁粘结剂。1.4其它桥面铺装：9cm沥青铺装，防水层；伸缩缝：400型梳齿板伸缩缝；支座：采用减隔震支座；防撞护栏：钢-混凝土组合式护栏；1.5预制节段拼装施工方法示意图图4预制节段拼装施工逐跨施工3技术要求(1 )双向六车道高速公路；(2 )设计行车速度：100km/h ;(3)设计荷载：公路-I级。第二章力计算第一节主梁力计算流程及桥梁建模V3.0将

4、空间桥垮结构简化为平面根据此次设计横断面的具体构造特点，利用桥梁博士 结构进行计算，图2.1所示为主梁的力计算分析流程。图2.11 主梁力分析流程图1、单元划分参考文献4P235，采用桥梁专用程序进行结构计算分析。全桥单元划分时，应综合考虑结构在施工过程及正常使用阶段控制设计的截面位置， 使控制截面位于单元节点处。本设计为连续梁桥，结合施工、使用结构的受力特性及预应力束布置，将全桥划分为 150单元、151个节点。如图2-1所示：节点号与控制截面对应关系及节点的总体坐标分别见表 2-1和表2-2 。表2-1节点号与控制截面对应表节点号113263851控制截面永久支座第一跨跨中永久支座第二跨跨

5、中永久支座节点号637688101113控制截面第三跨跨中永久支座第四跨跨中永久支座第五跨跨中节点号126138151控制截面永久支座第六跨跨中第六跨支座表2-2节点坐标表节点号12345678910坐标X(cm)020040060080010001200140016001800节点号11121314151617181920坐标X(cm)2000220024002600280030003200340036003800节点号21222324252627282930坐标X(cm)4000420044004600480050005200540056005800节点号31323334353637383

6、940坐标X(cm)6000620064006600680070007200740076007800节点号41424344454647484950坐标X(cm)8000820084008600880090009200940096009800节点号51525354555657585960坐标10000102001040010600108001100011200114001160011800X(cm)节点号61626364656667686970坐标X(cm)12000122001240012600128001300013200134001360013800节点号71727374757677787

7、980坐标X(cm)14000142001440014600148001500015200154001560015800节点号81828384858687888990坐标X(cm)16000162001640016600168001700017200174001760017800节点号919293949596979899100坐标X(cm)18000182001840018600188001900019200194001960019800节点号101102103104105106107108109110坐标X(cm)200002020020400206002080021000212002140

8、02160021800节点号111112113114115116117118119120坐标X(cm)22000222002240022600228002300023200234002360023800节点号121122123124125126127128129130坐标X(cm)24000242002440024600248002500025200254002560025800节点号131132133134135136137138139140坐标X(cm)26000262002640026600268002700027200274002760027800节点号1411421431441451

9、46147148149150坐标X(cm)28000282002840028600288002900029200294002960029800节点号151坐标X(cm)30000第一节恒载集度计算（按单幅桥全宽计算）1、 一期恒载集度 q,一期恒载集度包括箱梁及横隔板的集度， 也可以只考虑箱梁的集度而将横隔板作为集中力加在节点，本设计将箱梁及横隔板一起处理成分段均布集度作用在相应的单元上， 计算公式为：q1 Ai X 25kN/ni (5-1)式中：i 单元号；qi 箱梁i号单元一期恒载集度；A 箱梁i号单元毛截面面积；截面变化单元，A为该单元两端节点 截面面积的平均值。2、 二期恒载集度 q

10、2二期恒载集度为桥面铺装集度与防撞护栏集度之和，本设计桥面铺装采用 9cm的沥青混凝土铺装，防水层。即：q2 桥面铺装集度+防撞护栏集度 =2.16 (16 0.5 2) 7.2 39.6KN/m3、 恒载力根据单元划分及相应的恒载集度，采用桥梁专用程序进行恒载力计算。计算结果如下：qi在第1施工阶段的恒载力单元号节点号剪力弯矩116.294e+0035.155e-01056-3.184e+0034.739e+004663.184e+0034.739e+00412134.305e+0016.824e+0041313-4.305e+0016.824e+00419203.082e+0034.637

11、e+0042020-3.082e+0034.637e+00424256.192e+0034.328e-010qi在第6施工阶段的恒载力单元号节点号剪力弯矩115.306e+0032.276e-0101213-7.414e+002-2.619e+00413137.414e+002-2.619e+00425267.802e+0033.202e+00426267.594e+0033.202e+0043738-1.257e+0031.321e+00238381.257e+0031.321e+00250510.000e+0000.000e+000qi在第21施工阶段的恒载力115.399e+0032.2

12、94e-0101213-8.068e+002-2.261e+00413138.068e+002-2.261e+00425267.708e+0033.337e+00426266.780e+0033.337e+0043738-4.435e+002-1.375e+00438384.435e+002-1.375e+00450516.327e+0031.864e+00451516.610e+0031.864e+0046263-2.738e+002-1.545e+00463632.738e+002-1.545e+00475766.497e+0032.588e+00476766.343e+0032.588e

13、+0048788-5.877e+000-1.900e+00488885.877e+000-1.900e+0041001016.765e+0031.138e+0041011017.554e+0031.138e+004112113-1.218e+0037.603e+0031131131.218e+0037.603e+0031251265.553e+003-4.105e+0031261266.636e+003-4.105e+0031371383.027e+003-3.824e+003138138-3.027e+003-3.824e+0031501516.472e+003-7.244e-010qi和q

14、2在第22施工阶段的恒载力单元号 节点号 剪力 弯矩115.199e+0037.819e+0031213-7.967e+002-2.222e+00413137.967e+002-2.222e+00425268.837e+0033.756e+00426266.879e+0034.558e+0043738-6.113e+002-2.276e+00438386.113e+002-2.276e+00450516.796e+0033.697e+00451516.947e+0034.498e+0046263-1.939e+002-2.399e+00463631.939e+002-2.399e+004757

15、67.152e+0033.828e+00476767.185e+0034.629e+0048788-3.706e+002-2.287e+00488883.706e+002-2.287e+0041001016.976e+0033.988e+0041011016.583e+0034.798e+0041121132.255e+002-1.418e+004113113-2.255e+002-1.418e+0041251267.089e+0034.427e+0041261269.781e+0034.427e+0041371381.747e+003-2.351e+004138138-1.747e+003-

16、2.351e+0041501516.274e+003-7.143e-0104温度次力的计算计算时假定：（1 ）沿桥长的温度分布是均匀的；（2 ）混凝土材料是弹性匀质材料；（3 ）梁变形服从平面假定。温度应力将由两部分组成：（1） 梁的温度变形受到纵向纤维之间的相互约束 （因梁变形仍服从平截面假定， 实际截面的最终变形仍为直线），在截面上产生自平衡的纵向约束应力，一般称为自应 力”。（2） 由于桥梁处于正晒状态， 结构将产生温度上拱变形， 对于连续梁桥将受到支承条件 的约束而产生温度次力及温度次应力。用矩阵位移法求解温度效应，温度变化引起的结点荷载向量 F e为NiEA oycQi0MiEIF

17、“NjEA oycQj0M jEIyc形心纵坐标；式中：一变形曲率，=-ht y b yy yc dy；o y 0处的变形，0= h tAy b y dy yc温度自应力为自平衡应力，根据变形协调原理，可由下式求得:s y E t y o y温度力计算结果见下表，由电算得出具体数值：单元号节点号剪力弯矩111.294e+002-5.275e-0111213-1.294e+0023.106e+00313131.294e+0023.106e+0032526-1.294e+0026.471e+0032626-4.101e+0016.471e+00338394.101e+0015.405e+00350

18、514.101e+0014.421e+00351511.586e+0014.421e+0036263-1.586e+0014.801e+00363631.586e+0014.801e+0037576-1.586e+0015.214e+0037676-1.566e+0015.214e+00387881.566e+0014.838e+0038888-1.566e+0014.838e+0031001011.566e+0014.431e+0031011013.845e+0014.431e+003112113-3.845e+0015.354e+0031131133.845e+0015.354e+0031

19、25126-3.845e+0016.353e+003126126-1.271e+0026.353e+0031371381.271e+0023.304e+003138138-1.271e+0023.304e+0031501511.271e+002-2.365e-011第三节活载力计算桥规4.3规定：汽车荷载有车道荷载和车辆荷载组成。车道荷载由均布 荷载和集中荷载组成。桥梁结构的整体计算采用车道荷载；桥梁结构的局部加载、 涵洞、桥台和挡土墙土压力等的计算采用车辆荷载。车辆荷载和车道荷载不得叠 加。本设计设计荷载是公路一一I级，其车道荷载的均布荷载标准值为 qk=10.5kN/m;集中荷载标准值根据

20、桥规4.3规定可得Pk=360kN。车道荷载的 均布荷载标准值应满布于使结构产生最不利效应的同号影响线上； 集中荷载标准 值只作用于相应影响线中最大影响线峰值处。本桥是单室单箱梁，输入活载时，汽车采用 2.691的横向分布调整系数活载力计算结果如下：汽车MaxM吉果单元号节点号剪力弯矩110.000e+0000.000e+0001213-4.317e+0021.627e+0041313-7.594e+0021.627e+0042526-5.108e+0012.492e+0032626-2.475e+0022.492e+0033738-6.618e+0021.319e+0043838-5.289

21、e+0021.319e+0045051-3.451e+0024.678e+0035151-2.091e+0024.678e+0036263-6.412e+0021.356e+0046363-5.495e+0021.356e+0047576-1.849e+0023.962e+0037676-2.882e+0023.962e+0038788-6.626e+0021.354e+0048888-5.282e+0021.354e+004100101-2.085e+0024.659e+003101101-3.416e+0024.659e+003112113-6.444e+0021.322e+0041131

22、13-5.465e+0021.322e+004125126-2.454e+0022.450e+003126126-5.023e+0012.450e+003137138-8.630e+0021.588e+004138138-3.278e+0021.588e+004150151O.OOOe+OOOO.OOOe+OOO汽车MaxQ结果单元号节点号剪力弯矩111.74Oe+OO3O.OOOe+OOO1213-5.934e+OO21.259e+OO413135.932e+OO21.259e+OO42526-5.1O8e+OO12.326e+OO326261.996e+OO3-9.781e+OO33738

23、-9.O19e+OO28.373e+OO338389.O2Oe+OO28.373e+OO35O51-3.451e+OO24.5O7e+OO351511.978e+OO3-9.O68e+OO36263-8.892e+OO28.621e+OO363638.893e+OO28.621e+OO37576-2.869e+OO23.915e+OO376761.995e+OO3-9.482e+OO38788-9.O95e+OO28.596e+OO388889.O96e+OO28.595e+OO31OO1O1-2.981e+OO24.264e+OO31O11O11.957e+OO3-8.9O9e+OO3112

24、113-8.794e+OO28.259e+OO31131138.796e+OO28.258e+OO3125126-2.454e+OO22.4O6e+OO31261262.O22e+OO3-9.419e+OO3137138-1.O22e+OO31.OO5e+OO41381381.O22e+OO31.OO3e+OO415O151-1.734e+OO2O.OOOe+OOO汽车MinM结果:单元号节点号剪力弯矩11O.OOOe+OOOO.OOOe+OOO12131.8O4e+OO2-3.952e+OO31313-1.797e+002-3.952e+00325261.674e+003-1.504e+00426261.042e+003-1.504e+0043738-2.030e+002-5.573e+00338382.030e+002-5.573e+00350511.553e+003-1.332e+00451519.924e+002-1.332e+0046263-1.376e+002-4.804e+00363631