公路斜拉桥设计规范
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《公路斜拉桥设计规范》解读《公路斜拉桥设计规范》JTG/T 3365-01—2020专家解读一、引言《公路斜拉桥设计规范》(JTG/T 3365-01—2020)是中国交通运输部发布的一部重要规范,旨在指导公路斜拉桥的设计工作,确保桥梁的安全性、耐久性和经济性。
本文将从多个方面对该规范进行详细解读,包括规范背景、主要内容和特点等。
二、规范背景随着中国公路建设的快速发展,桥梁工程作为公路工程的重要组成部分,其设计水平和施工质量越来越受到关注。
斜拉桥作为一种常见的桥梁类型,具有结构独特、造型美观、跨越能力大等优点,在公路建设中得到了广泛应用。
然而,由于斜拉桥结构的复杂性和设计难度的增加,一些斜拉桥在设计、施工和运营过程中出现了安全问题。
为了解决这些问题,提高斜拉桥的设计水平,中国交通运输部发布了《公路斜拉桥设计规范》(JTG/T 3365-01—2020)。
三、主要内容设计原则:规范明确了公路斜拉桥设计应遵循的基本原则,包括安全性、耐久性、经济性、美观性和环保性等。
这些原则为设计师提供了明确的设计方向和要求。
设计荷载:规范规定了公路斜拉桥设计应考虑的各种荷载,包括恒载、活载、风荷载、地震荷载等。
这些荷载的取值和组合方式对于桥梁的安全性和经济性具有重要影响。
结构分析:规范详细介绍了公路斜拉桥结构分析的方法和步骤,包括静力分析、动力分析、稳定性分析等。
这些方法为设计师提供了科学的分析手段和工具,有助于准确评估桥梁的结构性能。
构造设计:规范对公路斜拉桥的构造设计提出了具体要求,包括主塔、主梁、斜拉索等关键构件的设计细节和构造措施。
这些要求有助于确保桥梁的结构安全和耐久性。
施工监控:规范强调了公路斜拉桥施工过程中的监控和管理要求,包括施工阶段的监测内容、频率和方法等。
这些要求有助于及时发现和解决施工过程中的问题,确保桥梁的施工质量。
养护管理:规范提出了公路斜拉桥养护管理的建议和要求,包括定期检查、维修加固、监测预警等内容。
《公路斜拉桥设计规范》修订解读近日,交通运输部发布了《公路斜拉桥设计规范》(JTG 3365-01—2020,以下简称《规范》),作为公路工程行业标准,自2020年8月1日起施行,原《公路斜拉桥设计细则》(JTG/T D65-01—2007,以下简称原《细则》)同时废止。
为便于理解本次修订的主要内容,切实做好贯彻实施工作,现将有关修订情况解读如下:一、修订背景原《细则》自2007年实施以来,在公路斜拉桥设计、施工、养护等方面发挥了重要的规范和指导作用。
近年来,我国斜拉桥建造技术迅速发展,建设了大量大跨度、特殊结构型式的斜拉桥,积累了大量设计、施工经验。
原《细则》已不能满足我国目前斜拉桥设计的需求了。
为适应斜拉桥建设技术的发展,交通运输部组织完成了《规范》的修订工作。
二、标准的定位《规范》涵盖了公路斜拉桥常用材料、作用、总体设计、构造设计、结构分析计算、设计对施工监控的要求以及养护条件设计,与上游的公路桥涵通用设计规范、钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范、钢结构桥梁设计规范等,共同形成了公路斜拉桥设计体系。
《规范》以规范和指导公路斜拉桥设计为目标,旨在体现全寿命周期设计理念。
《规范》充分考虑了与其他标准的衔接,以国内外工程实践和先进研究成果为依托,根据我国公路斜拉桥建设的现状以及实际特点,以容全面、分类指导、重点突出、简单适用为基本原则,广泛征求意见,具有清晰明确的定位,对进一步提升公路斜拉桥设计工作具有较强的指导作用。
三、《规范》的特点《规范》注重落实新发展理念和交通强国建设纲要,对标国内国际先进水平,充分吸纳我国公路斜拉桥的设计、施工和养护中的先进成果,广泛征求了设计、施工、建设、养护、管理等有关单位和专家的意见,经过反复讨论、修改后定稿。
主要修订内容包括:(一)使用科学的极限状态设计方法,满足大跨径建设需求。
借鉴和吸收国内外先进的设计方法,结构设计根据可靠性设计理论,按照相关设计规范要求,采用了以概率理论为基础、按分项系数表达的极限状态设计方法。
公路钢混组合梁斜拉桥设计标准一、桥型设计公路钢混组合梁斜拉桥是一种结合了钢结构和混凝土结构的桥梁类型,其桥型设计应符合以下要求:1.结构形式应符合公路桥梁设计规范,同时考虑桥梁所在路线的总体布局和地形条件。
2.桥梁的跨径和孔跨布置应根据实际需求和地形条件进行设计,同时应满足桥梁结构强度和刚度的要求。
3.斜拉桥的主梁应采用钢混组合梁结构,其钢结构和混凝土结构的组合方式应根据实际情况进行优化设计。
二、跨径与孔跨布置1.桥梁的跨径应根据实际需求和地形条件进行设计,同时应满足桥梁结构强度和刚度的要求。
2.孔跨布置应考虑桥梁所在路线的设计车流量和实际地形条件,同时应满足桥梁结构强度和刚度的要求。
三、桥面宽度与横断面布置1.桥面宽度应根据桥梁所在路线的车道数进行设计,同时应满足行人通行和车辆掉头的需要。
2.横断面布置应考虑车辆行驶的舒适性和安全性,同时应满足排水和美观的要求。
四、设计荷载与组合1.设计荷载应根据桥梁所在路线的实际情况进行选择,同时应考虑未来交通量增长的需要。
2.荷载组合应考虑多种因素的综合影响,包括车辆、风、地震等自然因素,同时应满足桥梁结构强度和刚度的要求。
五、桥面铺装及防水设计1.桥面铺装材料的选择应根据实际情况进行选择,同时应满足防滑、防水、耐磨等要求。
2.防水设计应考虑桥梁的耐久性和安全性,同时应采用符合要求的防水材料和施工工艺。
六、结构安全等级与使用年限1.结构安全等级应根据桥梁的重要性和使用要求进行划分,同时应满足相关规范的要求。
2.使用年限应根据桥梁的实际需求和规范要求进行设计,同时应考虑未来维护和更新的需要。
七、抗震与抗风设计1.抗震设计应考虑地震烈度和场地条件的影响,同时应采用符合要求的抗震结构和材料。
公路桥梁设计规范一、引言公路桥梁作为交通运输建设的基础设施,对城市发展和区域经济起着重要作用。
为了确保公路桥梁的安全和可靠运行,各国纷纷制定了相关的设计规范和标准。
本文将从桥梁概述、设计原则、结构材料和施工控制等方面,介绍公路桥梁设计规范的主要内容。
二、桥梁概述1. 定义与分类公路桥梁是指用于承载公路车辆和行人交通的跨越河流、谷底、铁路或其他交通线的工程结构。
根据不同的构造形式和功能,可以将桥梁分为梁桥、拱桥、斜拉桥等多种类型。
2. 规范依据公路桥梁设计规范依据国家或地区的法律法规、土地使用规划和交通建设规划来确定。
同时,还应遵循工程可行性、经济性、环境保护的原则。
三、设计原则1. 载荷标准公路桥梁设计需要根据预测的交通负荷来确定结构的尺寸和强度。
一般来说,设计应满足日常交通需求和可能的未来扩张需求,确保桥梁在设计寿命内不出现严重的疲劳和变形。
2. 结构安全性公路桥梁设计必须具备足够的结构安全性,能够在各种外部荷载和环境条件下保持稳定和可靠。
其中包括抗震设计、防腐防蚀、抗风设计等要求。
3. 施工可行性公路桥梁设计需要考虑到施工的可行性和经济性,在设计中应充分考虑施工工艺、施工设备和施工材料等因素,以确保设计方案的顺利实施。
四、结构材料1. 混凝土混凝土作为公路桥梁最常用的结构材料之一,其设计和使用需要符合国家相关标准。
混凝土的配制要求、强度等级和防护措施都需要在设计中给予充分考虑。
2. 钢材钢材常用于公路桥梁的梁、拱和斜拉索等结构部位。
在设计中,需要根据实际情况选择合适的钢材、保护措施和连接方式,确保桥梁的承载能力和耐久性。
3. 其他材料公路桥梁设计还需要考虑到防水材料、绝缘材料和路面材料等,以确保桥梁的功能和服务寿命。
五、施工控制1. 桥梁整体布置在公路桥梁设计中,需要根据环境条件和交通要求,合理布置桥梁的几何形状、支座位置、桥墩和桥台的设置等,以确保桥梁的安全和通行性。
2. 施工工艺公路桥梁设计还需要考虑到施工时的安全和效率,合理选择施工工艺、施工设备和施工方法,确保施工过程顺利进行。
路桥隧道管理养护专业网www.rbt mm.co m中华人民共和国行业标准公路斜拉桥设计规范(试行)Design Specifications of Highway Cable StayedBridge(on trial)JTJ 027—96主编部门:交通部重庆公路科学研究所批准部门:中华人民共和国交通部试行日期:1996年12月1日l 总则1.0.1 为了使公路斜拉桥设计达到技术先进、经济合理、安全适用、确保质量,特制定本规范。
1.0.2 本规范适用于混凝土斜拉桥、结合梁斜拉桥、钢斜拉桥的设计,为现行公路桥涵设计规范的补充。
除本规范明确规定外,应遵照现行有关公路桥涵设计规范要求执行。
1.0.3 斜拉桥总体方案,应与环境协调并综合考虑经济与安全、设计与施工、材料与机具、营运与管理,以及桥位处地质、水文、气象、地震等因素确定结构体系。
1.0.4 桥宽应满足交通发展的要求,并应符合《公路工程技术标准》 (JTJ 01 —88)(1995 年版 ) 的规定。
1.0.5 设计主梁、索塔与拉索时,宜进行多方案比较² .1.0.6 所选方案除进行静力分析外,应重视动力分析,结构体系应满足强度、刚度、稳定性要求,并有较好的抗震性能,混凝土斜拉桥宜注意减小收缩徐变影响。
2 术语2.0.1 混凝土斜拉桥:主梁为钢筋混凝土或预应力混凝土的斜拉桥。
2.0.2 钢斜拉桥:主梁及桥面系均为钢结构的斜拉桥。
2.0.3 结合梁斜拉桥:主梁为钢结构,桥面系为混凝土结构,主梁与桥面系结合在一起共同受力的斜拉桥。
2.0.4 拉索:承受拉力并作为主梁主要支承的结构构件。
2.0.5 索塔:用以锚固拉索,并将其索力直接传递给下部结构的受力构件。
2.0.6 主梁:主要由拉索支承,直接承受荷载的结构构件。
2.0.7 辅助墩:为改善主跨的受力状态,在边跨内设置的既能承受压力又能承受拉力的墩。
2.0.8 初拉力:安装拉索时,给拉索施加的张拉力。
目 次目次1 总则............................................................................................................................. - 1 -2 术语和符号 ................................................................................................................ - 3 -2.1术语 . (3)2.2符号 (6)3 材料............................................................................................................................. - 8 -3.1混凝土 (8)3.2钢材 (8)3.3斜拉索 (9)4 作用........................................................................................................................... - 10 -4.1一般规定 (10)4.2各类作用 (10)4.3作用组合 (12)5 总体设计 .................................................................................................................. - 13 -5.1一般规定 (13)5.2基本结构体系与形式 (14)5.3其他结构体系与形式 (18)6 构造设计 .................................................................................................................. - 22 -6.1一般规定 (22)6.2主梁 (22)6.3索塔 (31)6.4斜拉索 (32)6.5气动稳定构造措施 (35)6.6锚固系统 (35)6.7附属工程构造 (49)7 结构分析计算 .......................................................................................................... - 51 -7.1一般规定 (51)公路斜拉桥设计规范(JTG/T 3365-01—2020)7.2成桥状态静力分析 (53)7.3施工阶段静力分析 (60)7.4静力稳定分析 (63)7.5动力分析 (66)8 设计对施工监控的要求 .......................................................................................... - 74 -8.1一般规定 (74)8.2基本要求 (75)8.3控制精度 (76)9 养护条件设计 .......................................................................................................... - 77 -9.1一般规定 (77)9.2养护及更换条件设计 (77)本规范用词用语说明 .................................................................................................. - 79 -总则1 总则1.0.1为规范和指导公路斜拉桥的设计,按照安全、耐久、适用、环保、经济和美观的原则,制定本规范。
《公路斜拉桥设计规范》修订解读近日,交通运输部发布了《公路斜拉桥设计规范》(JTG 3365-01—2020,以下简称《规范》),作为公路工程行业标准,自2020年8月1日起施行,原《公路斜拉桥设计细则》(JTG/T D65-01—2007,以下简称原《细则》)同时废止。
为便于理解本次修订的主要内容,切实做好贯彻实施工作,现将有关修订情况解读如下:一、修订背景原《细则》自2007年实施以来,在公路斜拉桥设计、施工、养护等方面发挥了重要的规范和指导作用。
近年来,我国斜拉桥建造技术迅速发展,建设了大量大跨度、特殊结构型式的斜拉桥,积累了大量设计、施工经验。
原《细则》已不能满足我国目前斜拉桥设计的需求了。
为适应斜拉桥建设技术的发展,交通运输部组织完成了《规范》的修订工作。
二、标准的定位《规范》涵盖了公路斜拉桥常用材料、作用、总体设计、构造设计、结构分析计算、设计对施工监控的要求以及养护条件设计,与上游的公路桥涵通用设计规范、钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范、钢结构桥梁设计规范等,共同形成了公路斜拉桥设计体系。
《规范》以规范和指导公路斜拉桥设计为目标,旨在体现全寿命周期设计理念。
《规范》充分考虑了与其他标准的衔接,以国内外工程实践和先进研究成果为依托,根据我国公路斜拉桥建设的现状以及实际特点,以容全面、分类指导、重点突出、简单适用为基本原则,广泛征求意见,具有清晰明确的定位,对进一步提升公路斜拉桥设计工作具有较强的指导作用。
三、《规范》的特点《规范》注重落实新发展理念和交通强国建设纲要,对标国内国际先进水平,充分吸纳我国公路斜拉桥的设计、施工和养护中的先进成果,广泛征求了设计、施工、建设、养护、管理等有关单位和专家的意见,经过反复讨论、修改后定稿。
主要修订内容包括:(一)使用科学的极限状态设计方法,满足大跨径建设需求。
借鉴和吸收国内外先进的设计方法,结构设计根据可靠性设计理论,按照相关设计规范要求,采用了以概率理论为基础、按分项系数表达的极限状态设计方法。
斜拉桥规范楼庄鸿讲稿精编Document number:WTT-LKK-GBB-08921-EIGG-22986《公路斜拉桥设计细则》的修订楼庄鸿一、修订的必要性1996年交通部发布《公路斜拉桥设计规范(试行)》(JTJ 027-96)已有10年了。
这本小册子的正文及附录仅仅只有20页,在当时起了一定的作用。
随着国内外斜拉桥的大量修建,原规范已显得内容过于贫乏了。
这十年中,斜拉桥有了很大的发展:(一)斜拉桥的类型有了很大的丰富除了原规范已述及的混凝土梁,结合梁及钢梁斜拉桥外,还出现了混合梁斜拉桥、矮塔斜拉桥、地锚式斜拉桥以及多塔斜拉桥。
此外,还有无背索斜拉桥,在我国还修建了钢管混凝土梁斜拉桥。
这次修订时,除最后两类以外,规范中反映了其他类型斜拉桥的成熟经验。
(二)斜拉桥的设计理论、方法有了重大进展例如合理成桥状态内力的确定、合理施工状态、弹塑性稳定、拉索振动和施工控制的理论都有了重大的进展。
(三)斜拉桥的构造细节更趋合理无论是拉索的锚固和防护,梁、塔的构造,索的类型,不同材料梁端之间的过渡等都更趋合理。
(四)我国斜拉桥取得了极为丰富的经验与成就我国斜拉桥的数量,已超过300座,成为世界上斜拉桥最多的国家。
为了跨越大江大河以至海峡、海湾的需要,我国修建了大量特大跨径的斜拉桥,表1列出了我国跨径400m及以上的各类斜拉桥,其数量为世界第一,接近于世界其他所有国家同样跨径斜拉桥数量的总和。
超过1000m跨径的斜拉桥,世界上仅有两座,都在我国,都在施工中。
苏通长江公路大桥主跨1088m,是钢梁斜拉桥;香港昂船洲大桥主跨1018m,是钢与混凝土的混合梁斜拉桥,建成后都为世界第一。
福州青州闽江大桥主跨605m,是世界跨径最大的钢混组合梁斜拉桥;上海徐浦大桥主跨590m,是世界最大的组合梁与混凝土的混合梁斜拉桥。
至于混凝土梁斜拉桥,我国主跨500m的荆州长江公路大桥仅次于挪威主跨530m的Skarnsundet桥,为世界第二,但从工程规模来说,却远大于前者。
斜拉桥的设计斜拉桥是一种结构体系独特的桥梁,是斜拉索(索梁组合)和桥塔(梁体组合)共同组成的一个整体。
它是由索塔、主梁和斜拉索组成的一种三跨或多跨连续体系。
斜拉桥的主要特点是桥塔高、跨径大、主梁自重轻、受力明确、刚度大,在交通量大的地方和对抗震要求较高的地方都能使用,并且具有良好的景观效果。
斜拉桥具有以下特点:1.具有良好的景观效果;2.桥塔可以承受较大的水平推力;3.桥塔处梁端负弯矩小,结构刚度大;4.拉索锚固在塔上,可以承受很大的水平力;5.主梁恒载弯矩和扭矩均很小。
斜拉桥具有明显的优点,但其设计也是一项复杂而又困难的工作,因此,要做到技术上可靠、经济上合理,并具有良好的外观效果。
设计概述该工程位于某城市,为一座主跨为150m的预应力混凝土斜拉桥,由北桥台、南跨、东跨及南引桥组成。
北桥台位于主跨150m的跨径上,桥台后接既有引桥。
南跨和东跨分别为70m和25m。
南主梁采用预应力混凝土箱形结构,北主梁采用钢结构。
北桥台位于主跨150m的跨径上,桥台后接既有引桥,北主梁采用预应力混凝土箱形结构,南引桥桩位于北主梁边跨的中心附近,桥桩与主梁的锚固均为单根悬臂。
全桥共设置4道横梁,其中主梁上的2道横梁均设于边墩上,边跨设1道横梁与中墩横梁连接;北引桥桩的上、中、下各设1道横梁,其中下横梁设于主梁的腹板处。
南引桥的上、中、下各设1道横梁。
引桥的边、中、中塔柱之间均设横隔板。
引桥桥墩均采用实心墩,基础均为重力式桥墩。
边、中墩均采用双柱式墩,边墩两侧各设2道横隔板。
计算分析斜拉桥计算分析的主要内容包括:1.静力分析;2.动力分析;3.结构稳定性分析。
静力分析是计算结构在各种荷载作用下的内力与变形,并通过相应的安全系数进行校核;动力分析是在静力分析结果的基础上,进行结构动力特性研究,并对结构体系及其动力性能做出评价;结构稳定性分析是计算结构在各种荷载作用下的稳定安全系数,以评定其是否满足规范要求。
在设计中,由于斜拉桥主梁多采用悬索式体系,故需要对斜拉索的内力分布、索力及拉索与主梁之间的关系进行计算;同时由于斜拉索的受力复杂,一般要采用通用有限元程序对斜拉桥进行分析计算;最后,在静力、动力和稳定性计算结果的基础上对结构进行稳定性评价。
公路斜拉桥设计规范第一章总则第一条为了保证公路斜拉桥的安全、稳定和经济性,根据国家相关法律法规,制定本规范。
第二条本规范适用于公路斜拉桥的设计、施工、验收和运营管理等各个阶段。
第三条公路斜拉桥的设计应遵循"安全、经济、美观、舒适"的原则,保证桥梁具有良好的功能性和可持续发展性。
第四条公路斜拉桥设计应根据当地的地质地形情况、交通需求、环境因素等进行综合考虑。
第二章设计要求第五条公路斜拉桥的荷载计算应按照国家标准和相关规范执行,确保桥梁能承受预定的荷载。
第六条公路斜拉桥的主梁和拉索应具备足够的刚度和强度,以充分抵抗荷载引起的变形和产生的应力。
第七条公路斜拉桥的塔柱和锚固设施应有足够的稳定性和抗震性能,以保证桥梁在各种自然和人为因素的作用下保持稳定和完好。
第八条公路斜拉桥的桥面铺装应满足道路交通安全的要求,路面平整、耐磨、防滑,并考虑特殊气候条件下的排水和防冻措施。
第九条公路斜拉桥的交通标志、标线和照明设施应符合国家相关标准和规定,以确保夜间和恶劣天气条件下的交通安全。
第三章施工要求第十条公路斜拉桥的施工应按照设计图纸和相关规范进行,确保施工质量和安全。
第十一条公路斜拉桥的施工过程中,施工单位应采取相应的措施,确保桥梁结构、临时工程和施工场地的安全。
第十二条公路斜拉桥的施工现场应设置警示标识和安全设施,确保施工人员和过往车辆的安全。
第十三条公路斜拉桥的桥梁部分的施工需要严格执行相关工序和工艺要求,以确保施工质量。
第十四条公路斜拉桥的施工人员应具备相关的专业技术和安全意识,施工作业时应佩戴必要的安全装备。
第四章验收与运营第十五条公路斜拉桥的验收应由专业验收机构进行,并遵循相关的验收规范和程序。
第十六条公路斜拉桥的运营管理应符合国家相关法律法规和标准,确保桥梁的安全使用。
第十七条公路斜拉桥的定期检修和维护应按照相关规定进行,确保桥梁的安全性和功能性。
第十八条公路斜拉桥的运营单位应建立健全桥梁管理制度和应急预案,及时处置突发事件和灾害。
斜拉桥拉索设计说明拟建的高速公路斜拉桥,桥梁起止里程为:左幅 ZK163+182.798~ZK164+511.798,右幅K163+203~K164+532,桥梁中心桩号为左幅 ZK163+847.298,右幅 K163+867.5,设计桥孔和跨径(孔×m)左幅为6×40+83.5+173.5+575+173.5+83.5,桥长788m,右幅为6×40+83.5+173.5+575+173.5+83.5,桥长788m。
最大桥高308.8m。
上部结构左右幅均拟采用混合组合梁,左右幅桥墩下部结构均拟采用索塔、薄壁墩。
墩台均采用桩基础。
1、设计要点1.1 总体主桥为双塔双索面组合梁斜拉桥,桥跨布置为(83.5+173.5)m+575m+(173.5+83.5)m;钢主梁采用双边工字梁断面;索塔采用收腿的倒 A 型造型,整体式承台,群桩基础;辅助墩、过渡墩均采用群桩基础。
全桥采用半漂浮结构体系,在索塔下横梁处和各辅助墩、过渡墩处设置球形钢支座;在索塔处设置横向支座;索塔下横梁处与主梁之间设纵向粘滞阻尼装置。
过渡墩设纵向活动、横向限位支座,辅助墩设双向活动支座。
1.2 斜拉索规格全桥共4×23 对拉索,梁端标准索距为 12.0m,边跨尾索区索距 8.1m,梁端为拉索固定端,采用锚拉板锚固形式,塔端为拉索张拉端,采用钢锚梁锚固形式。
根据索力的不同,共分为 15-37、15-55、15-61、15-73 和 15-85 五种类型,全桥共 184 根斜拉索。
斜拉索最长311.7m,单根重约35.04t(下料长度,NZ23、SZ23号索,型号为 15-85,未含锚具和护套)。
1.3 斜拉索技术要求斜拉索应按《斜拉桥钢绞线拉索技术条件》(GB/T 30826—2014)的要求进行外观、长度、超张拉、弹性模量、静、动载、疲劳性能等检测。
斜拉索要求使用寿命不小于 50 年,并具有可换性。
苏通大桥(2008,1088m )设计原则体系选择总体布置设计流程注意事项第1节概述设计构思:总体考虑:斜拉桥总体设计应根据桥梁建设条件、通航要求、技术标准、景观环境、交通流量预测以及水利、电力、航空等部门的具体要求,对斜拉桥的结构体系、跨径布置、辅助墩的设置、车道数量等进行综合考虑,合理布置。
基本流程:边主跨比例——桥面宽度——索面——锚固方式——塔的结构及构造——主梁高度——索距——索截面——塔梁墩连接形式第2节设计原则2.1 安全性、耐久性静力分析:理想成桥状态:合理内力与线形——索初张力施工阶段模拟和优化——设计成桥内力动力分析:结构空间振动的耦合第2节设计原则2.2 技术可行性施工技术:借助计算机技术和计算理论模拟各类施工过程。
面临的技术难题:超大跨度斜拉桥体系分析;超深基础、超高桥塔结构形式和施工技术;拉索锚固技术;高性能材料研发;施工设备;施工控制及健康监测;抗风、抗震、抗雨振研究;换索工程。
第2节设计原则2.3 美观、环保、经济1)桥梁美学2)环保与可持续发展3)经济性——全寿命周期成本理论第3节体系的选择3.1 基本构件梁、塔、索1)挂孔:可解决混凝土收缩徐变导致的后期受力,但对后期维护、行车不利;上海泖港斜拉桥塔梁固结、梁墩分离体系上海泖港桥三台涪江桥第3节体系的选择3.1 基本构件梁、塔、索2)桥塔向边跨预偏消除部分收缩徐变的影响第3节体系的选择3.1 基本构件梁、塔、索3)在跨中合拢处对顶,是跨中储备预压力或设置合适的预应力重庆大佛寺大桥(2002,450m)第3节体系的选择3.1 基本构件梁、塔、索4)采用密索体系5)独塔体系最优第3节体系的选择3.2 基本结构体系1)塔墩固结,塔梁分离——漂浮体系2)铰支桥塔3)墩梁固结,塔墩分离——支承体系4)塔梁固结,梁墩分离5)塔、梁、墩固结——刚构体系第3节体系的选择3.2 基本结构体系1)漂浮体系——墩塔固结、塔梁分离两跨时塔柱处主梁无负弯矩,温度、收缩徐变内力小,变形、内力变化平缓,为长周期结构,利于抗震耗能;临时固结南浦大桥巴东长江大桥,2004马桑溪长江大桥,2002安庆望东长江大桥第3节体系的选择3.2 基本结构体系2)支承体系——墩梁固结、塔梁分离两跨时塔柱处主梁有负弯矩,温度、收缩徐变内力大;设置可调高度支座或弹簧支承代替塔柱中心悬吊下来的吊索,以调整支反力,消除大部分收缩徐变影响辽宁长兴岛斜拉桥(1981,176m)第3节体系的选择3.2 基本结构体系3)塔梁固结体系减小塔墩弯矩何主梁中央段的轴向拉力上海泖港斜拉桥Brotonne大桥(1974,310m)塔梁固结、梁墩分离体系第3节体系的选择3.2 基本结构体系4)刚构体系——塔梁墩固结不需要大型支座,刚度大主,梁挠度小;固结点负弯矩大,收缩徐变大沈阳富民斜拉桥4#墩为塔梁墩固结体系,5#墩为塔梁固结、梁墩分离体系海印大桥(1988,175m)刚构体系第4节总体布置4.1 跨径布置1)优先考虑独塔结构,主跨较小,降低造价石门大桥(重庆)天津海河大桥(310m)第4节总体布置4.1 跨径布置1)优先考虑独塔结构,主跨较小,降低造价2)边跨/主跨跨径:双塔三跨情况,钢梁0.33-0.35,砼梁0.40-0.453)独塔两跨,边跨/主跨跨径:0.3-1.0可将引桥与边跨连在一起。
说明一、桥梁概述本桥属新江省新安(省界)至蓝带高速公路第二合同段,净宽7m上跨车行天桥。
桥梁起讫桩号K0+207~K0+317,全长110m,中心桩号K0+362.17,与高速公路交叉桩号K18+225。
上部结构采用(20+32+32+20)m预应力钢筋混凝土斜拉桥-连续梁组合体系,塔墩梁固结。
下部结构采用圆端形桥墩、肋式台、钻孔灌注桩基础。
二、设计采用的标准及规范1、采用规范⑴《公路工程技术标准》(JTJ001-97)⑵《公路桥涵设计通用规范》(JTJ021-89)⑶《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTJ023-85)⑷《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》(JTJ025-86)⑸《公路斜拉桥设计规范(试行)》(JTJ027-96)⑹《公路桥涵地基与基础技术规范》(JTJ024-85)⑺《公路工程抗震设计规范》(JTJ004-89)⑻《公路桥涵施工技术规范》(JTJ041-2000)⑼《高速公路交通安全设施设计与施工技术规范》(JTJ074-94)⑽《公路桥位勘测设计规范》(JTJ062-91)2、参考规范⑴《British Standard BS5400》⑵《Standard Specifications for Highway Bridges》U.S.A,1996.⑶《日本高等级公路设计规范》第二册,1990.⑷《公路桥梁抗风设计指南》三、主要技术标准桥梁宽度: 1.0(护索区)+0.5m(护栏)+净—7.0m(行车道)+0.5m(护栏)+1.0(护索区)=10.0m桥面横坡: 2 %桥梁纵坡: 2.6%设计荷载:汽车—20级,挂车—100地震烈度:基本烈度Ⅶ度,按Ⅷ度设防桥面铺装:6~13cm厚40号混凝土调平层+6cm沥青混凝土铺装四、主要材料1、混凝土箱梁、桥塔:50号混凝土桥面调平层:40号混凝土墩柱、盖梁、主塔承台:30号混凝土桥面防撞护栏:30号混凝土耳背墙、牛腿、搭板:30号混凝土台身、系梁、承台:25号混凝土钻孔灌注桩:25号水下混凝土拌制混凝土用的砂石和水的质量要求应符合《公路桥涵施工技术规范》(JTJ041-2000)的有关规定。
斜拉桥索塔设计要点拟建的高速公路斜拉桥,桥梁起止里程为:左幅 ZK163+182.798~ZK164+511.798,右幅K163+203~K164+532,桥梁中心桩号为左幅 ZK163+847.298,右幅 K163+867.5,设计桥孔和跨径(孔×m)左幅为6×40+83.5+173.5+575+173.5+83.5,桥长788m,右幅为6×40+83.5+173.5+575+173.5+83.5,桥长788m。
最大桥高308.8m。
上部结构左右幅均拟采用混合组合梁,左右幅桥墩下部结构均拟采用索塔、薄壁墩。
墩台均采用桩基础。
1、设计要点1.1主桥总体主桥为双塔双索面组合梁斜拉桥,桥跨布置为(83.5+173.5)m+575m+(173.5+83.5)m。
主梁采用双边“工”字型边主梁结合桥面板的整体断面,全宽 38m(不含气动翼板)。
索塔采用收腿的 A 型造型,整体式承台,两侧各布置 23 对斜拉索。
斜拉索梁上标准间距为12m,辅助跨范围梁上间距为 8.1m,索塔附近主梁无索区长度 35m。
斜拉索梁上采用锚拉板锚固、塔上采用钢锚梁锚固(前两对索采用混凝土齿块锚固)。
南、北辅助墩均采用混凝土片墩,横向两片墩分离,南过渡墩墩身采用门框架的形式,由墩身与盖梁组成,桥台采用整体式结构。
索塔、辅助墩、过渡墩、桥台均采用群桩基础。
1.2结构体系本桥采用半飘浮结构体系,在索塔下横梁处和各辅助墩、过渡墩处设置竖向支座。
在索塔处设置横向支座,索塔下横梁与主梁之间设纵向粘滞阻尼装置,过渡墩及桥台设纵向活动、横向限位减隔震支座,辅助墩设双向活动减隔震支座。
1.3塔柱索塔包括上塔柱、中塔柱、下塔柱、上横梁和下横梁,总高261m;其中上塔柱(含塔冠)高 86.7m,中塔柱高 85.4m,下塔柱高 88.9m。
索塔在桥面以上高度约为 158m,高跨比为 0.275。
塔柱采用空心箱形单箱单室断面,单侧上塔柱横桥向尺寸 6m,顺桥向为等宽 8m,塔柱横桥向的壁厚均为 0.9m,顺桥向壁厚 1.0m,中间设钢锚梁;中塔柱横桥向尺寸为等宽 6m,顺桥向尺寸由 8.0m 变化到 10m,塔柱顺桥向壁厚 1.20m,横桥向壁厚 1.0m;下塔柱横桥向尺寸由 6.0m 变化到 10.0m,顺桥向尺寸由 10m 变化到 13.5m,下塔柱两个方向的壁厚均为 1.8m;下塔柱底设 2.5m 高实心段。
公路斜拉桥设计规范(试行)Design Specifications of Highway Cable StayedBridge (on trial)主编部门:交通部重庆公路科学研究所批准部门:中华人民共和国交道部试行日期:1996年12月1日人民交通出版社1996-北京1总则1.0.1为了使公路斜拉桥设计达到技术先进、经济合理、安全适用、确保质量,特制定本规范。
1.0.2本规范适用于混凝土斜拉桥、结合梁斜拉桥、钢斜拉桥的设计,为现行公路桥涵设计规范的补充。
除本规范明确规定外,应遵照现行有关公路桥涵设计规范要求执行。
1.0.3斜拉轿总体方案,应与环境协调并综合考虑经济与安全、设计与施工、材料与机具、营运与管理,以及桥位处地质、水文、气象、地震等因素确定结构体系。
1.0.4桥宽应满足交通发展的要求,并应符合《公路工程技术标准(JTJ01--88)(1995年版)的规定。
1.0.5设计主梁、索塔与拉索时,宜进行多方案比较。
1.0.6所选方案除进行静力分析外,应重视动力分析,结构体系应满足强度、刚度、稳定性要求,并有较好的抗震性能,混凝土斜拉桥宜注意收缩徐变影响2术语2.0.1混凝土斜拉桥:主梁为钢筋混凝土或预应力混凝土的斜拉桥。
2.0.2钢斜拉桥:主粱及桥面系均为钢结构的斜拉桥。
2.0.3结合梁斜拉桥:主梁为钢结构,桥面系为混凝土结构,主梁与桥面系结合在一起共同受力的斜拉桥。
2.0.4拉索:承受拉力并作为主梁主要支承的结构构件。
2.0.5索塔:用以锚固拉索,并将其索力直接传递给下部结构的受力构件。
2.0.6主梁:主要由拉索支承,直接承受荷载的结构构件。
2.0.7辅助墩:为改善主跨的受力状态,在边跨内设置的既能承受压力又能承受拉力的墩。
2.O.8训拉力:安装拉索时,给拉索施加的张拉力。
2.0.9拉索调整力:为改善主梁及索塔的截面内力状态而调整拉索的拉力。
2.0.10跨径:原则上为两支座中心线间的距离,中跨为两个索塔中心线间的距离,边跨为后锚索处的墩上支座中心线与临近的索塔中心线间的距离。
公路斜拉桥设计规范(试行)Design Specifications of Highway Cable StayedBridge (on trial)主编部门:交通部重庆公路科学研究所批准部门:中华人民共和国交道部试行日期:1996年12月1日人民交通出版社1996-北京1总则1.0.1为了使公路斜拉桥设计达到技术先进、经济合理、安全适用、确保质量,特制定本规范。
1.0.2本规范适用于混凝土斜拉桥、结合梁斜拉桥、钢斜拉桥的设计,为现行公路桥涵设计规范的补充。
除本规范明确规定外,应遵照现行有关公路桥涵设计规范要求执行。
1.0.3斜拉轿总体方案,应与环境协调并综合考虑经济与安全、设计与施工、材料与机具、营运与管理,以及桥位处地质、水文、气象、地震等因素确定结构体系。
1.0.4桥宽应满足交通发展的要求,并应符合《公路工程技术标准(JTJ01--88)(1995年版)的规定。
1.0.5设计主梁、索塔与拉索时,宜进行多方案比较。
1.0.6所选方案除进行静力分析外,应重视动力分析,结构体系应满足强度、刚度、稳定性要求,并有较好的抗震性能,混凝土斜拉桥宜注意收缩徐变影响2术语2.0.1混凝土斜拉桥:主梁为钢筋混凝土或预应力混凝土的斜拉桥。
2.0.2钢斜拉桥:主粱及桥面系均为钢结构的斜拉桥。
2.0.3结合梁斜拉桥:主梁为钢结构,桥面系为混凝土结构,主梁与桥面系结合在一起共同受力的斜拉桥。
2.0.4拉索:承受拉力并作为主梁主要支承的结构构件。
2.0.5索塔:用以锚固拉索,并将其索力直接传递给下部结构的受力构件。
2.0.6主梁:主要由拉索支承,直接承受荷载的结构构件。
2.0.7辅助墩:为改善主跨的受力状态,在边跨内设置的既能承受压力又能承受拉力的墩。
2.O.8训拉力:安装拉索时,给拉索施加的张拉力。
2.0.9拉索调整力:为改善主梁及索塔的截面内力状态而调整拉索的拉力。
2.0.10跨径:原则上为两支座中心线间的距离,中跨为两个索塔中心线间的距离,边跨为后锚索处的墩上支座中心线与临近的索塔中心线间的距离。
3一般规定3.1材料3.1.1混凝土用于斜拉桥各部分构件的混凝土标号、混凝土设计强度和标准强度、混凝土受压及受拉时的弹性模量,按交通部现行《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTJ 023--85)的规定采用.预应力混凝土主粱的混凝土标号不宜低于40号,预应力混凝土索塔的混凝土标号不宜低于30号,钢筋混凝土主梁的混凝土标号小宜低于30号,钢筋混凝土索塔的混凝土标号不宜低子30号。
3.1.2钢材钢筋混凝土及预应力混凝土构件所采用的钢筋类别、钢筋的设计强度和标准强度、钢筋的弹性模量按交通部现行《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTJ 023--85)的规定采用。
拉索采用强度及弹性模量较高的高强钢丝、钢绞线及高强粗钢筋。
销稿拉桥主梁所用钢板、高强螺栓、粗制螺栓、铆钉等材料的技术要求,焊接材料及钢材的弹性模量等按交通部现行《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》(JTJ 025--86)的规定采用。
3.1.3锚具用钢材拉索锚具及预应力锚头应采用45号钢及其他优质钢材。
3.1.4拉索防护材料拉索防护材料应选用具有防锈蚀、耐老化及经济的聚乙烯、玻璃钢、防腐涂料等材料。
3.2结构型式3.2.1斜拉桥基本体系斜拉桥基本体系按力学性能可分为飘浮体系、支承体系、塔梁固结体系、刚构体系。
按塔数分为独塔体系、双塔体系和多塔体系。
斜拉桥辅助墩应根据边孔高度、通航要求、施工期安全、全桥刚度以及经济。
使用条件进行设置。
3.2.2结构型式及总体尺寸拟定3.2.2.1斜拉桥的跨径比应考虑全桥刚度,拉索疲劳强度、锚固墩承载能力等多种因素确定。
双塔斜拉桥的边跨与主跨比一般为0.25—0.50,从经济角度考虑,宜取0.4;但在特殊的地形条件下可采用更小的边跨与主跨比或边跨为地锚形式。
独塔斜拉桥的双侧跨比还需要考虑地形条件及跨越能力,可取0.5---1.0.3.2.2.2索塔设计应满足强度、刚度、稳定等使用要求,并充分考虑施工简便、造价及造型美观等要求。
斜拉桥索塔的型式有柱式a),门式b)、c),A型d),倒Y型e)及菱形f)等。
如图3.2.2-1所示。
图3.2.2-1双塔斜拉桥索塔高与主跨比宜选用0.18---0.25,独塔斜拉桥的塔高与主跨比宜选用0.30---0.45,并宜使边索与水平线夹角控制在25°~45°左右。
3.2.2.3斜拉桥梁高与主跨比一般为1/50---1/l00;对密索体系大跨径斜拉桥,比值可小于1/200;单索面应按抗扭刚度确定。
主梁截面型式应根据跨径、索距、桥宽等不同需要,综合考虑结构的力学要求、抗风稳定性、施工方法等选用。
混凝土斜拉桥的典型截面型式如图3.2.2-2所示,有实心板型(a)、整体箱型(e、f)、分离式箱型(b、c、g、h)和梁板型(d)。
图3.2.2-23.2.2.4斜拉桥索型应根据设计总体构思、受力情况、美学要求等因素在竖直面内可选择扇型、竖琴型、辐射型,如图3.2.2—3所示。
存平面内可选单面索、平行双面索、空间斜双面索等型式。
图3.2.2-3拉索索距应根据主梁内力、拉索张拉力、锚固构造、施工中吊装能力、材料规格及经济等综合考虑,一般密索体系的混凝土主梁索距宜采用4---12m,钢主梁索距宜采用8---24m。
3.3容许变形3.3.1主梁在汽车荷载(不计冲击力)作用下的最大竖向挠度:当为混凝土主梁时不应大于L/500;钢主梁时不应大于L/400(L为中跨跨径)。
当采用平板挂车或履带荷载验算时,上述限值可增加20%。
荷载在一个桥跨范围内移动产生正负不同挠度时,计算挠度声应为正负挠度的最大绝对值之和。
4 设计荷载4.1一般规定4.1.1公路斜拉桥设计荷载分类与组合应符合现行《公路桥涵设计通用规范》(JTJ 021--89)的有关规定,拉索初拉力及拉索调整力应作为永久荷载参与组合。
4.1.2荷载安全系数,应按现行公路桥涵设计规范有关规定取用.4.2荷载计算4.2.1公路斜拉桥设计荷载的计算,除本节有明确规定者外,应遵照现行《公路桥涵设计通用规范》(JTJ 021--89)执行。
4.2.2结构重力结构重力计算一般按《公路桥涵设计通用规范》(JTJ 021-89)的规定执行,也可采用实测值。
4.2.3拉索初拉力拉索初拉力可按剧性支承连续梁法、控制截面应力等方法确定。
4.2.4拉索调整力4.2.4.1当拉索采用非一次性张拉施工时,应考虑拉索调整力的影响;4.2.4.2确定拉索调整力的原则是使主梁、索塔及辅助墩等的弯矩、剪力减小,并使其分布合理。
4.2.5汽车荷载汽车荷载的等级划分、标准图式、主要技术指标及车辆荷载的选用和布载规定应按《公路工程技术标准》(JTJ 01-88)(1995年版)的规定执行。
4.2.6风力4.2.6.1作用在桥上的风力计算原则和方法可按《公路桥涵设计通用规范》(JTJ 021--89)的规定执行。
,桥墩可根据《公路桥涵设计通用规范》(JTJ 021--89) 4.2.6.2风载体型系数K2取用,索塔取1.8,拉索取0.7,其他构件取1.3。
按表4.2.6取用。
4.2.6.3当结构高度大于l00m时,风压高度变化系数K3风压高度变化系数K表4.2.634.2.6.4作用在索塔上的纵向风力,可按横向风压乘以索塔的迎风面积计算。
4.2 7温度影响力4.2.7.1斜拉桥备部构件受温度变化产生的影响,应根据当地具体情况,结构使用的材料和施工条件等因素计算确定。
4.2.7.2体系温差,钢结构可按当地最高和最低气温确定;混凝结构可按当地平均最高和最低气温确定。
气温变化值应自结构合拢时的温度起算。
4.2.7.3拉索与混凝土主梁、索塔间的温差可采用±(10℃~15℃);塔身左右侧温差可采用±5℃;结合梁内钢梁与混凝土桥面板间的温差可采用±(10℃~15℃);混凝土主梁上下缘温差可采用±5℃。
4.2.8施工荷载在斜拉桥设计时,必须对旋工中可能出现的施工荷载(如结构重力、架设机械和材料、人群、风力等)进行分析,以考虑所设计结构的施工安全性。
4.3拉索及锚具的安全系数4.3.1拉索的容许应力应符合下列规定:[σ]≤0.4R b式中:[σ]——拉索的容许应力;R b——拉索的抗拉标准强度。
4.3.2 验算拉索在各种荷载作用下的强度时,其容许应力需乘以表4.3.2的提高系数K。
拉索容许应力的提高系数表4.3.24.3.3拉索锚具在荷载作用下,应具有比拉索更高的安全度。
5计算规定5.1结构计算5.1.1结构计算图式的规定5.1.1.1结构计算简图、几何特性、边界条件必须与实际结构相一致。
5.1.1.2结构计算简图必须能反映结构分阶段形成的特点,正确反映备重要工况下的结构特性及荷载状况,如结构形成、体系转换、拉索张拉与索力调整、永久荷载、可变荷载及施工荷载等。
5.1.2结构计算的一般规定(1)对于一般跨径的混凝土斜拉桥结构计算,可按经典结构力学或有限元方法计算。
(2)对于跨径较大的斜拉桥,应计入结构几何非线性及材料非线性及材料非线性对结构的影响。
(3)斜拉桥为空间结构体系,在静力分析时可将空间结构简化为平面结构进行计算。
动力分析应按空间结构计算。
(4)在结构计算中,必须计入拉索垂度对结构的非线性影响。
可采用拉索换算弹性模量的方法计入其影响。
(5)除灯结构进行总体计算外,尚应对一些特殊部位进行局部分析。
5.1.2.2拉索初拉力可按以下原则确定:(1)塔的偏心力矩小;(2)主梁弯矩小;(3)索力相对均匀。
5.1.2.3截面强度验算应遵照《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTJ 023--85)及《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》(JTJ 025—86)的有关规定执行。
5.1.3拉索换算弹性模量按下式计算:E=(5.1.3)式中:E------考虑垂度影响的拉索换算弹性模量(kPa);-----拉索弹性模量(kPa);Eγ-----拉索换算容重(kN/m3),γ=S-----拉索长度(m);α-----拉索与水平线的夹角(°);σ------拉索应力(kPa)。
5.1.4当将斜拉桥简化为平面结构图式计算时,应计算荷载横向分布对结构的影响。
5.1.5混凝土收缩、徐变及二次力应遵照《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTJ 023--85)有关规定或其它可靠方法计算。
5.1.6计算温度影响的项目为:(1)体系温差;(2)主梁上、下缘温差;(3)索、梁温差;(4)桥墩、索塔单侧日照温差。
计算温差值按本规范4.2.7条采用。
5.1.7应对索塔和主梁进行稳定性分析,结构稳定安全系数应大于4。