[硕士]悬臂浇筑钢筋混凝土拱桥最优扣索索力计算 学科专业:桥梁与隧道工程 授予学位: 硕士 学位授予单位:西南交通大学 目前,我国大跨度钢筋混凝土拱桥采用的施工方法主要有体外支架法、缆索吊装法、悬臂拼装法、转体法和劲性骨架法。悬臂浇筑施工拱桥非常适用于缺乏预制条件的场地,诸如陡峭的峡谷和湍急的河流等十分险峻的场地条件,并且具有减少施工费用、缩短工期、易于控制施工变形、结构整体性好以及减小对环境的破坏等优点,在我国具有很大的发展前景。悬臂浇筑施工拱桥在我国尚无先例,近年在国外得到了迅速发展。在拱桥斜拉扣挂施工中,扣索力直接影响结构施工、成桥内力与线形。因此,在悬臂浇筑拱桥施工控制中,以施工内力安全与理想成桥为目标,对扣索力精确计算方法的研究,是有必要的。 本文在广泛收集国内外己有研究资料的基础上,探讨了悬臂浇筑施工方法的特点,总结和比较了目前常用的合理扣索力计算方法;提出了一种基于优化理论的确定合理扣索力的计算方法,通过设置目标函数,约束状态变量与设计变量,对扣索力进行自动优化迭代计算。 以白沙沟1号桥为工程背景,利用平面有限元法和前进分析法,通过ANSYS优化功能对扣索力进行两阶段优化:悬浇阶段以降低拱圈整体拉应力水平为目标的施工扣索力优化和最大悬臂状态以合理成桥状态为目标的索力调整优化。优化结果表明:悬臂浇筑阶段结构内力与索力均满足施工安全的要求,截面拉应力水平显著降低;合龙前的最大悬臂阶段调索优化则使得成桥后结构逼近拱桥最佳受力状态。
资料目录 设计说明及材料汇总表 桥型布置图 刚架拱桥横向布置图 拱片、横系梁一般构造图 拱片钢筋布置图(一) 拱片钢筋布置图(二) 拱片钢筋布置图(三) 拱片接头及横系梁构造图(一) 拱片接头及横系梁构造图(二) 桥面钢筋布置图(一) 桥面钢筋布置图(二) 微弯板标准块件构造图 微弯板端部块件构造图 悬臂板块件构造图(一) 悬臂板块件构造图(二) 桥台一般构造图 拱座配筋图 桥台台帽钢筋构造图 桥面TST伸缩缝构造图
桥面全宽12.8m,桥面布置为0.4m(护栏)+1.5m(人行道)+9m(行车道)+1.5m(人行道)+ 0.4m(护栏),桥梁全长20.18m。上部结构采用钢筋混凝土实腹式拱桥,净跨径组合为(3.5+5.0+3.5)m,桥梁拱轴曲线采用圆弧线,边跨净矢跨比f/L=1/5.833,中跨净矢跨比f/L=1/5,,全桥关于桥梁中心线对称。拱圈为板形钢筋混凝土结构,边跨拱圈厚度25cm,中跨拱圈厚度35cm。下部结构桥墩为实体墩,基础为单排4根Φ1.0m的钻孔灌注桩,桩基顶承台厚1.5m,平面尺寸:2.0m×13.8m:;桥台为U型台,基础为双排8根Φ1.0m的钻孔灌注桩,桩基顶承台厚1.5m,平面尺寸:4.5m×13.8m。
主要材料:普通钢筋:HPB300钢筋和HRB400级钢筋。 混凝土:拱圈:C40混凝土;侧墙、桥墩:C30混凝土;承台、桩基:C25混凝土。桥面铺装:桥面采用石材;下设10cm厚C40砼,拱上石灰土填料与行车道板之间加铺一层15cm厚5%水泥稳定碎石,水泥稳定碎石压实度达到97%,其余范围全为石灰土填料。铺装及行车道板之间设防水层,拱圈顶面刷2mmFYT-1防水层。
……共计23张,设计于2010年
工程概况:全桥为一孔8米钢筋混凝土板拱,在桥两侧以麻石饰面,装饰成实腹式石拱桥。采用矩形扩大基础,下垫碎石垫层。
图纸内容包括钢筋混凝土板结构,钢筋混凝土板结构,拱肋加固图,混凝土路面搭板构造图,加固断面图,加固方案图,栏杆系,微弯板加固配筋图,总体布置图。
二、主要技术标准 1. 设计荷载:汽车—超20级、挂车—120。 2. 桥面宽度:2×(净10+2×0.5米防撞护墙)。 3. 地震设防烈度:8度。 三、主要材料 1. 混凝土:预制空心板25号,现浇桥墩立柱盖梁25号,现浇桥墩、拱上立柱、横系梁及承台30号,桩基25号,防撞护墙、桥台帽及台帽底面以上部分前墙25号,桥台侧墙顶面50cm范围内为20号,桥台基础为20号,预制拱箱、横隔板、接头、填缝及现浇顶板均为40号。 2. 普通钢筋:采用符合(GB1499-84)规定,钢筋直径大于等于12 mm者采用Ⅱ级钢筋,直径小于10mm者采用Ⅰ级钢筋,直径等于10mm者采用Ⅰ、Ⅱ级钢筋均有。 3. 钢板:采用符合(GB700-79)规定的普通结构钢。 4. 钢管:均采用高频焊接钢管。 5. 伸缩缝:CD-60型伸缩缝。见《伸缩缝、防撞墙、防落网、桥面铺装、泄水管、支座通用设计图》。 6. 支座:伸缩缝处设GYZF4φ200×51mm四氟滑板圆形板式橡胶支座,下设2mm不锈钢板;其它地方设GYZφ200×49mm圆形板式橡胶支座。 7. 桥面铺装为4 cm细粒式沥青混凝土面层加10cmC25防水混凝土铺装。 8. 桥台台身采用10号浆砌40号块石。 9. 泄水管:采用通用图布置,泄水管距离3M,见《伸缩缝、防撞墙、防落网、桥面铺装、泄水管、支座通用设计图》。 10. 防撞护墙:见《伸缩缝、防撞墙、防落网、桥面铺装、泄水管、支座通用设计图》。 11. 桥台搭板:见《桥台搭板通用设计图》。 四、设计要点 10. 本桥上行线均是主拱净跨为130米的钢筋混凝土箱形拱桥,主拱圈为正拱斜置,两起拱线高差为3.9米,拱上立柱间及引孔为平均跨径为13米的钢筋混凝土空心板。分别在各桥台处及5#、6# 墩处设CD-60型伸缩缝,其余各墩顶设桥面连续,主拱圈内力计算按最后形成的主拱圈全截面一次计算,温度变化按拱圈合拢温度升20℃降22℃(包括砼收缩)计算。主拱圈根据吊装施工和构造上的要求配筋。一幅主拱圈由6片拱箱组成。 11. 拱轴系数为:1.9,矢跨比为1/5,拱顶预拱度0.20m ,其他位置抬高值按降半级拱轴系数法进行分配。 1. 本桥平面位于R=225m,LS=100m,LY=107.43M的直线及缓和曲线和圆曲线上,平面园曲线超高横坡为8%,园曲线加宽1.6M。 2. 本桥纵面位于R=10000m的凹曲线及坡度为-3%的下坡道内。 3. 桥台台口线及桥墩轴线均按垂直于路中心线布置,采用变化各片预制板长及调整边板悬臂长度满足平曲线要求,由预制板端设置梁靴调整路线纵横坡需要。由调整各片板相对高差满足桥面横坡要求。 4. 上、下行线桥两侧均设防撞护墙,靠路中心线侧设置长度为桥跨长度,墙顶不设置钢管,外侧设置长度采用为全桥长,墙顶设置钢管。 5. 桥面现浇层钢筋布置采用?8钢筋网间距为15x15cm。 6. 桥墩均采用实心等截面和变截面墩,部分桥墩基础支承于主拱台及其后座上,其余采用桩基础。 7. 桥台采用重力式U型桥台,扩大基础。 8. 主拱台采用群桩基础,承台后设后座以抵抗水平推力。 9. 本桥设计图中所提供的各点坐标均是以ZH点(K447+452.59)为原点,该点切线沿路线方向为X轴正方向,指向弯道内幅的法向为Y轴正方向计算的。 共有图纸45张
资料目录 1 工程数量汇总表 KZDQ-01 2 桥位平面图 KZDQ-02 3 工程地质剖面图 KZDQ-03 4 总体布置图 KZDQ-04 5 拱箱分段及拱箱构造图 KZDQ-05 6 拱箱坐标、横墙及基座尺寸表 KZDQ-06 7 顶、底板钢筋构造图(一) KZDQ-07 8 顶、底板钢筋构造图(二) KZDQ-08 9 横隔板、腹板钢筋构造图 KZDQ-09 10 拱箱组装构造图 KZDQ-10 11 腹拱及横墙构造图(一) KZDQ-11 12 腹拱及横墙构造图(二) KZDQ-12 13 桥台拱座钢筋构造图 KZDQ-13 14 0#桥台一般构造图 KZDQ-14 15 1#桥台一般构造图 KZDQ-15 16 人行道及栏杆布置图 KZDQ-16 17 拱上人行道横挑梁钢筋构造图 KZDQ-17 18 人行道栏杆柱及路缘石钢筋构造图 KZDQ-18 19 人行道栏杆块件钢筋构造图 KZDQ-19 20 人行道块件钢筋构造图 KZDQ-20 21 桥面泄水管构造图 KZDQ-21 22 桥面钢筋构造图 KZDQ-22 23 钢拱架搭设拼装图 KZDQ-23 24 钢拱架底座设计图 KZDQ-24 25 施工加载程序图 KZDQ-25
二、主要技术标准 1. 设计荷载:汽车—超20级、挂车—120。 2. 桥面宽度:2×(净10+2×0.5米防撞护墙)。 3. 地震设防烈度:8度。 四、设计要点 10. 本桥上行线均是主拱净跨为130米的钢筋混凝土箱形拱桥,主拱圈为正拱斜置,两起拱线高差为3.9米,拱上立柱间及引孔为平均跨径为13米的钢筋混凝土空心板。分别在各桥台处及5#、6# 墩处设CD-60型伸缩缝,其余各墩顶设桥面连续,主拱圈内力计算按最后形成的主拱圈全截面一次计算,温度变化按拱圈合拢温度升20℃降22℃(包括砼收缩)计算。主拱圈根据吊装施工和构造上的要求配筋。一幅主拱圈由6片拱箱组成。 11. 拱轴系数为:1.9,矢跨比为1/5,拱顶预拱度0.20m ,其他位置抬高值按降半级拱轴系数法进行分配。 1. 本桥平面位于R=225m,LS=100m,LY=107.43M的直线及缓和曲线和圆曲线上,平面园曲线超高横坡为8%,园曲线加宽1.6M。 2. 本桥纵面位于R=10000m的凹曲线及坡度为-3%的下坡道内。 3. 桥台台口线及桥墩轴线均按垂直于路中心线布置,采用变化各片预制板长及调整边板悬臂长度满足平曲线要求,由预制板端设置梁靴调整路线纵横坡需要。由调整各片板相对高差满足桥面横坡要求。 4. 上、下行线桥两侧均设防撞护墙,靠路中心线侧设置长度为桥跨长度,墙顶不设置钢管,外侧设置长度采用为全桥长,墙顶设置钢管。 5. 桥面现浇层钢筋布置采用?8钢筋网间距为15x15cm。 6. 桥墩均采用实心等截面和变截面墩,部分桥墩基础支承于主拱台及其后座上,其余采用桩基础。 7. 桥台采用重力式U型桥台,扩大基础。 8. 主拱台采用群桩基础,承台后设后座以抵抗水平推力。 9. 本桥设计图中所提供的各点坐标均是以ZH点(K447+452.59)为原点,该点切线沿路线方向为X轴正方向,指向弯道内幅的法向为Y轴正方向计算的。 共有图纸86张,具体目录见稿件内部
资料目录 设计说明 总体布置图 主拱圈、拱座放样图 主拱圈配筋图 拱座配筋图 基础配筋图 拱上构造图 侧墙构造图 腹拱墩配筋图 腹拱圈配筋图 前墙配筋图 搭板配筋图 基桩配筋图
该图纸为某16米跨钢筋混凝土拱桥结构施工图,图纸包括:桥型布置图,拱圈钢筋布置图,拱铰构造钢筋布置图,桥台构造图,桥台桩配筋构造图,墩台基础钢筋布置图,台后防滑块钢筋布置图,石栏板设计图,桥梁装饰材料图等。