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1、目录1. 工程概况-12. 方案比选-1 2.1方案介绍-1 2.1.1 方案一：钢桁架连续梁桥-1 2.1.2方案二：双塔斜拉桥-2 2.1.3方案三：等截面连续梁桥-3 2.1方案比选-3 2.2.1 结构分-3 2.2.2 施工与养护-4 2.2.3美学评价-4 2.2.4 方案确定-53. 杆件内力计算-5 3.1:主桁内力计算图式-5 3.2:恒载内力的求解-5 3.3活载内力计算-9 3.3.1冲击系数计算-9 3.3.2横向分布系数与公路荷载计算-9 3.3.3绘制影响线图并计算内力- -10 3.4：温度效应计算-12 3.5：墩台沉降引起的内力计算-124. 荷载组合-135
2、. 内力验算-17 5.1主桁内力验算-17 5.2横纵梁的计算-20 5.2.1求纵梁的内力-20 5.2.2横梁的内力计算-21 5.2.3纵梁与横梁连接计算-226. 杆件截面设计-237. 节点及杆件的拼接，焊接计算-247.1螺栓设计-247.2焊缝计算-268. 内力调整-299. 挠度计算和预拱度设置-3010. 上部结构抗震计算-30 10.1建立抗震模型-30 10.2 质量简化- -30 10.3抗震的内力计算-31 10.4偶然荷载组合-3111. 钢桥施工-3312. 图纸明细-3413. 结语-3514. 参考文献-3615. 致谢-37附图： 1、钢桁架连续梁桥(Q
3、F-1) 2、双塔斜拉桥(QF-2) 3、等截面梁桥(QF-3) 4、方案比选图(QX-1) 5、节点1构造图(QS-1) 6、节点5构造图(QS-2) 7、节点6构造图(QS-3) 8、节点11构造图(QS-4) 9、节点12构造图(QS-5) 10、节点13构造图(QS-6) 11、节点40构造图(QS-7) 12、节点51构造图(QS-8) 13、节点52构造图(QS-9) 14、节点77构造图(QS-10) 15、节点78构造图(QS-11) 16、横纵梁构造图(QS-12) 17、施工顺序图（一）(QS-13) 18、施工顺序图（二）(QS-14) 风云河公路大桥设计钢桁架连续梁桥摘
4、要： 本设计依据风云河公路大桥设计任务书的要求，提出了三个比选方案。分别是：方案一钢桁架连续梁桥；方案二：双塔斜拉桥；方案三：等截面连续梁桥。经过（结构特点，经济效果，美学评价，施工与养护难易程度等）多方面比较，最终确定方案一为推荐方案。本设计采用手算和电算相结合，主要完成了一下工作：拟定方案并进行方案比选， 恒载内力计算，活载内力计算，温度效应计算，墩台沉降计算，荷载组合，内力验算，螺栓设计，焊缝验算，截面计算，截面计算下的有效性分析，拼接计算，节点设计，内力调整，挠度与预拱度设置及设计，上部结构抗震建摸，上部结构抗震质量简化，上部结构抗震计算与分析及施工图的绘制。关键词： 连续钢桁架 截面
5、计算 接点拼装 内力调整 挠度 悬臂施工FENGYUN RIVER ROAD BRIDGE DESIGN- THE CONTINUOUS STEEL TRUSS BRIDGE Abstract: According to the requirement of Fengyun river bridges design mission, here outline three programs.First is the continuous steel truss bridge, then is the cable-stayed bridge, the last is constant sectio
6、n continuous girder bridge. After comparing in many aspects, I chose the continuous steel truss bridge as the last program. In the design, I finished this achievement: Draws up the program and comparison , the dead load internal force computation, the live load internal force computation, the temper
7、ature effect computation, the pillar subsidence computation, the load combination, the internal force check, the bolt design, the welded joint computation , the section computation, under the section computation valid analysis, the splicing computation, the pitch point design, the internal force adj
8、ustment, deflection with the advance deflection establishment and the design, the super structure earthquake resistance constructs traces, the superstructure earthquake resistance quality simplifies, superstructure earthquake resistance computation and analysis and construction drawing plan Key word
9、: continuous steel truss section design connect point internal force adjust deflection advance deflection cantilever construct.(120+140+120)米钢桁架连续梁桥1. 工程概况 1.1 设计资料1) 工程名称：风云河公路大桥设计2) 建设地点：该桥梁位于二级公路至段风云河上。桥梁起点桩号为k1+224,终点桩号为k1+605,桥梁全长381米。3) 对桥位处的地质状况进行了勘探，探孔布置及桥位处地质纵断面如附图所示。常水位581.40米；设计洪水位：595.60
10、米；冲刷深度：8.00米；无通航要求。4) 桥位地区场地类别为类，抗震设防烈度为8度。5) 桥位地区历年平均气温16.4，一月平均气温为-3.2，7月平均温度为28.5，极端最高温度为42.4，极端最低温度为-16.8，历年月平均最高温度为35.6，历年月平均最低温度为-7.3，假设合龙温度为206) 该桥地处西北地区，由于沟底较深，沟坡度较大，泄洪通畅，但是洪水流速很高，冲刷能力强，可能对桥基础造成危害。 2. 方案比选2.1 方案介绍2.1.1 方案一：钢桁架连续梁桥本桥为120+140+120米的下承式钢桁架连续梁桥，（见QF1图），该桥采用下承式三角形栓焊钢桁架结构，桁高14米，支座处
11、加高至21米，节间长10米，两片主桁间距10米，人行道设于主桁外侧。主桁采用加竖杆的三角形平行弦桁架，其构造简单，且平行弦桁架节点类型少，部件类型少，有很大的互换性，适应设计的定性化，有利于制造，安装与修复。为了保证桁梁桥的整体作用，增加抗扭刚度，两片主桁间每间设交叉式桁架联结系。此体系由于腹杆与斜杆联结的节点相同，使斜杆变形均匀，不受弯曲。螺栓采用27高强螺栓，材质为20MnTiB。桥面行车道为双向两车道，净宽7.5米，主桁中心距为10米，双侧人行道宽个1.5米。桥面板采用正交异性结构和绿丁橡胶沥青路面，此路面结构可显著减轻桥梁自重，改善行车条件。人行道设于主桁外侧，与人行道分离，有利于行车
12、安全，顺畅。桥墩高54米，采用钢筋混凝土矩形薄壁空心墩，墩身截面尺寸如图：台帽处加宽至10米，墩身为直坡式。此墩自重轻，节省圬工量，施工方便。墩壁厚50厘米，每隔10米距离设一块横隔板，且顶部有3米实心段，能有效地进行应力过渡，且便于与墩帽联结。该地常水位：581.40米；设计洪水位：595.60米；冲刷深度：8米；无通航要求。为了满足冲刷要求，桥墩埋入地面下深度为10米。墩下端设有6102米的承台，承台采用C20混凝土进行浇筑。基础采用6根群桩基础，（顺桥向2排，横桥向3排。）桩为钻孔灌注桩，直径为150厘米。2.1.2方案二：双塔斜拉桥本桥是结构对称的双塔斜拉桥，桥的全长为380米，主跨的
13、计算跨径为200米，两边跨的计算跨径为90米。塔高 40米，采用墩塔固结，塔梁分离漂浮体系。在斜拉桥中，边跨比是一个非常重要的参数，边跨比小时，边跨主梁的刚度较大，边跨拉索较短，刚度也就较大，因而此时边跨对索塔的锚固作用就大，主跨的刚度就相应增大，活载比重较小的公路和城市桥梁合理的边跨比为0.400.45，所以该桥的边跨比设为0.45，满足要求。索塔的高度决定了整个桥梁的刚度和经济性。该桥的高跨比设为1/5，满足常见双塔斜拉桥的高跨比1/41/7的比例范围。索面位置设为竖向双索面；索面的形状采用扇形。索间距为10米，索在塔的上端锚固间距为1米，拉索的直径为80毫米，采用悬臂施工。该桥面宽10米
14、，行车道是双向两车道，净宽7米，两边各留1.0米的人行道。墩塔固结，采用空心薄壁墩机构，且为倾斜式，塔上端是44米的矩形截面，有9米的实心段有利于锚固拉索，墩下端设有1242米的承台，承台采用C20混凝土进行浇筑。基础采用6根群桩基础，（顺桥向2排，横桥向3排。）桩为钻孔灌注桩，直径为150厘米。2.1.3方案三：等截面连续梁桥该桥为3联9跨的连续梁桥，桥长404+60+404米，共380米。高跨比为1/25，满足常见的等截面梁桥的高跨比1/151/25。比跨比为2/3，满足一般边跨比3/54/5。桥面宽9.0米，双向两车道净宽7.0米，两边的人行道净宽0.5米。三跨连续为一联，403米，40
15、+60+40米，403米。桥墩高度各不相同，具体见等截面连续梁桥图。采用钢筋混凝土矩形薄壁空心墩，墩身截面尺寸如图：台帽处加宽至10米，身为直坡式。此墩自重轻，节省圬工量，施工方便。墩壁厚50厘米，每隔10米距离设一块横隔板，且顶部有3米实心段，能有效地进行应力过渡，且便于与墩帽联结。该地常水位：581.40米；设计洪水位：595.60米；冲刷深度：8米；无通航要求。为了满足冲刷要求，中间4排桥墩埋入地面下深度为10米，其他桥墩没有此设计。墩下端设有6102米的承台，承台采用C20混凝土进行浇筑。基础采用6根群桩基础，（顺桥向2排，横桥向3排。）桩为钻孔灌注桩，直径为150厘米。2.2 方案比
16、选2.2.1 结构分析方案一：主要的承重结构是连续的钢行梁，在竖向载荷的作用下，结构杆件主要承受轴向的拉（压）力，能充分发挥钢材抗拉压强度的优点，它具备结构形式简单，计算方便，受力合理的优点。还具有较大的竖向刚度和横向刚度，方便施工，节省钢材。主桁采用三角形腹杆体系，竖杆内力较小或为零杆，且压杆少，各弦杆内力相差不大，杆截面易于统一，设计简单，经济，节省钢材。支座处桁架加高，使桁架的几何外观和梁的弯矩图相吻合，避免支座处内力过大，使内力更加均匀。方案二：斜拉桥的拉索分别锚固在主梁和索塔上，将主梁的恒载和车辆荷载传递给索塔，再通过索塔传至基础和地基。因而主梁在斜拉索的各点支撑作用下，像多跨弹性支
17、承连续梁一样，使弯矩值大大的降低，这不但可以使主梁的截面尺寸减少很多，而且由于结构的自重显著减轻，既节省了材料，又能大幅度的增加桥梁的跨越能力。全部的荷载都是通过拉索传递给塔梁，因此对敦塔的承载能力要求较大，敦塔的结构要求较高。方案三：等截面连续梁桥的跨径较小，在恒载和活载的作用下，于简支梁相比，他的支点和跨中的弯矩较小。它主要承载的内力为弯矩，着就可以充分发挥钢筋混凝土的作用。截面采用单箱双室的箱梁截面，不但减轻恒载，而且节约材料。但是因为跨径较小，敦的数量过大，高度过大，对材料的用量过多，导致不经济。2.2.2 施工与养护方案一：施工可采用悬臂施工法的吊索塔架法施工。构件适合工业化制造，便
18、于运输，工地安装速度快，施工工期短，但是该桥为钢桥，后期的防腐和养护的工作量大，费用高。方案二：施工采用缆索吊装法施工。把预制好的梁悬臂对称拼装，这样在拉索的作用下，对梁有预压的作用，有利于桥梁的受力，但是拉索的锚固和内力调整较难，后期的养护也比较困难。方案三：采用顶推法施工，沿桥的总轴线方向的台后设置预制场，分节段预制，并用纵向预应力筋将预制节段与施工完成的梁体连成整体，然后通过水平千斤顶施工，把梁体顶推出预制场地，架于建好的敦台上。 施工费用低，施工平稳无噪声，整个建桥简单，技术含量少。2.2.3美学评价 方案一：钢桁架连续梁桥，如一条钢铁巨龙横卧于风云河上，坚实的钢筋铁骨组成的钢桁架稳稳
19、地横卧河面上，给人稳固，可靠的安全感。同时极具节奏感的腹杆体系改变了桁架单调的立面感观。远观像一个个细致的音符，产生美的韵律，近看像一个个有力的臂膀，将上下弦紧紧地联结一起。方案二：双塔斜拉桥，两对年双塔好像两位勇猛的战士，在枪林弹雨中毅然挺立，左右的拉索就好像战士的张开的臂膀，和战士们一起在风雨中作战。给人了一种坚固和安全的感觉。倘若你从远处看去，整个桥就像两把雨扇撑在风云河上，在阳光的照耀下，河与桥浑然一体，像在微风中漂浮的丝带上打结的花朵，给人一种说不出的美感。方案三：以简单的线条勾勒出一幅漂亮的图案，梁和墩台宛如人社间的亲情，用一根柔情的纽带，将人们联系在一起，共同面对困难，共同分享幸
20、福，给人一种温馨的感觉。2.2.4 方案确定鉴于以上进行的比较，方案一（钢桁架连续梁桥）有极大的优势。它结构简单，计算方便，受力合理，而且，工地安装速度快，施工工期短。主要有设计单位的倾向和建设单位对此情有独钟。因此，最终确定采用钢桁架连续梁桥设计。3. 杆件内力计算3.1:主桁内力计算图式 结构计算图式将主桁看作两个单独的刚架来计算，计算以手算和电算相结合。在电算时建立坐标系（以1节点为坐标原点，顺桥长方向为X轴，竖向为Y轴）节点编号和单元标号如图：（见图）先计算出恒载作用下的杆件内力，再求出影响线，按最不利位置布荷载，并求出杆件在汽车和人群活载作用下的杆件内力，最后求出温度和敦台沉降引起的
21、杆件内力，再进行荷载组合，既得出杆件内力值。 3.2:恒载内力的求解永久荷载中自重所产生的杆件内力计算，在桁架设计中有一定的 困难，通常可以采用近似的方法计算，当计算出组合后的杆件内力进行截面设计，然后进行计算桁架的实际内力。实际自重应力与近似计算比较接近，否则须按实际自重计算内力，并重新进行设计。 自重荷载简化把各个杆件的自重简化在节点上，整个桁架只承受节点力。例如节点1出的荷载为： P1=1/2单元1+1/2单元75+1/2横梁+1/2纵梁+1/2下平连接+单侧人行道的重表1：未合拢时节点荷载的简化计算 单位：KN节点126.75节点2123.16节点353.51节点4123.16节点55
22、3.51节点6139.00节点755.03节点8126.20节点955.03节点10139.00节点1153.51节点12123.16节点1353.51节点14123.16节点1526.75节点1639.91节点1741.78节点1879.83节点1941.78节点2079.83节点2141.78节点2279.83节点2363.71节点2479.83节点2541.78节点2679.83节点2741.78节点2879.83节点2941.78节点3039.31节点3133.19节点3236.66节点3333.19表2：合拢后节点荷载计算 单位：KN节点153.84节点253.51节点3123.16
23、节点453.51节点5123.16节点653.51节点7123.16节点853.51节点9123.16节点1053.51节点11139.00节点1255.03节点13126.20节点1455.03节点15139.00节点1653.51节点17123.16节点1853.51节点19123.16节点2053.51节点21123.16节点2253.51节点23123.16节点2453.51节点25139.00节点2655.03节点27126.20节点2855.03节点29139.00节点3053.51节点31123.16节点3253.51节点33123.16节点3453.51节点35123.16节点
24、3653.51节点37123.16节点3853.51节点3953.84节点4085.55节点4141.78节点4279.83节点4341.78节点4479.83节点4541.78节点4679.83节点4741.78节点4879.83节点4941.78节点5079.83节点5163.71节点5279.83节点5341.78节点5479.83节点5541.78节点5679.83节点5741.78节点5879.83节点5941.78节点6079.83节点6141.78节点6279.83节点6341.78节点6479.83节点6563.71节点6679.83节点6741.78节点6879.83节点69
25、41.78节点7079.83节点7141.78节点7279.83节点7341.78节点7479.83待添加的隐藏文字内容3节点7541.78节点7685.55节点7733.19节点7836.66节点7933.19节点8033.19节点8136.66节点8233.19成桥荷载计算和以上荷载计算相差不大，只不过在P1的基础上加了桥面铺装的重量。例如：P1=1/2单元1+1/2单元75+1/2横梁+1/2纵梁+1/2下平连接+单侧人行道重+25100.12104+231.50.06102表3：成桥荷载计算 单位：KN节点1189.20节点2191.60节点3261.25节点4191.60节点5261
26、.25节点6191.60节点7261.25节点8191.60节点9261.25节点10191.60节点11277.10节点12193.12节点13264.29节点14193.12节点15277.10节点16191.60节点17261.25节点18191.60节点19261.25节点20191.60节点21261.25节点22191.60节点23261.25节点24191.60节点25277.10节点26193.12节点27264.29节点28193.12节点29277.10节点30191.60节点31261.25节点32191.60节点33261.25节点34191.60节点35261.25节
27、点36191.60节点37261.25节点38191.60节点39189.20节点4085.55节点4141.78节点4279.83节点4341.78节点4479.83节点4541.78节点4679.83节点4741.78节点4879.83节点4941.78节点5079.83节点5141.78节点5279.83节点5341.78节点5479.83节点5541.78节点5679.83节点5741.78节点5879.83节点5941.78节点6079.83节点6141.78节点6279.83节点6341.78节点6479.83节点6541.78节点6679.83节点6741.78节点6879.83
28、节点6941.78节点7079.83节点7141.78节点7279.83节点7341.78节点7479.83节点7541.78节点7685.55节点7733.19节点7836.66节点7933.19节点8033.19节点8136.66节点8233.19把以上计算的荷载输入计算程序内计算出杆件的内力，分为四个阶段：阶段一：采用悬臂施工时，中跨为合拢的控制阶段。在未合龙时计算时敦梁采用固结处理。阶段二：中跨合拢，但是边跨没有放在桥台上。在该施工阶段，由于边跨的悬臂太长，因此梁端的挠度太大，故采用临时墩，临时墩设在距中间墩的70米处。阶段三：成桥后但没有桥面铺装时的计算。阶段四：完全成桥时的计算。具
29、体数据见计算结果。表4：成桥控制单元的内力单元5195015115993105126128N(KN)6025942166-1829-1404-1054767-7164其它计算内力均略。3.3 活载内力计算以梁桥的影响线程序计算各单元的影响线，并用Excel表格绘制影响线。再根据影响线布置可变荷载；用桥梁内力计算程序计算结构在公路二级，人群荷载作用下的内力。具体过程如下：3.3.1冲击系数计算从桥梁抗震计算的结果内得到桥梁的基频f，然后根据以下计算出冲击系数。 当f1.50Hz时， =0.05 当1.5Hzf14Hz时， =0.1767lnf-0.0157 当f14Hz时， =0.45因为f=1
30、0.37747，故冲击系数=0.1767lnf-0.0157，计算得=0.4。3.3.2横向分布系数与公路荷载计算 按杠杆原理计算得横向分布系数: 公路一级荷载Pk=180KN ,qk=10.5KN/m。由规范查得公路一级荷载转化为公路二级荷载的转换系数为0.75，所以公路二级荷载为Pk=135KN，qk=7.91KN/m,该桥的行车道为两车道，由规范查得车道折减系数为1。由以上公式可计算出P=221.13KN，q=12.9KN/m。人群荷载由规范得：当桥梁的跨径小于等于50米时，人群荷载的标准值为2.5KN/m2;当桥梁的跨径大于等于150m时，人群荷载的标准值为3KN/m2。本桥梁的最大跨
31、径为140m，故由插值法得人群荷载为2.70KN/m2。3.3.3 绘制影响线图并计算内力选择桁架杆件控制单元，用程序计算出影响线，并用Excel绘出影响线图，然后进行布载，再用桥梁内力反力计算程序计算出活载内力，具体数据见计算结果。 绘制影响线图 单元50的轴力影响线图单元19的轴力影响线图单元159的轴力影响线图单元105的轴力影响线图 其它控制单元的影响线图均略。 布载计算杆件内力，单元50在距离轴上方有图处布置均布荷载q=12.9KN/m，并在两个峰值处分别布置一个集中荷载P=221.13KN，然后输入程序计算。单元19在距离轴上方有图处布置均布荷载q=12.9KN/m，并在一个峰值处
32、分别布置一个集中荷载P=221.13KN，然后输入程序计算。单元159在距离轴下方有图处布置均布荷载q=12.9KN/m，并在一个峰值处分别布置一个集中荷载P=221.13KN，然后输入程序计算。单元105在距离轴上方有图处布置均布荷载q=12.9KN/m，并在两个峰值处分别布置一个集中荷载P=221.13KN，然后输入程序计算。其它布载略，计算结果如下：表5：汽车活载作用下的内力单元5195015115993105126128N(KN)162015331733-1467-1412-815984-10249表6：行人活载作用下的内力单元5195015115993105126128N(KN)40
33、6388471-400-398-282246-2453.4 温度效应计算根据工程资料，历年月平均最高温度为35.6，历年月平均最低温度为-7.3，假设合龙温度为20。所以年升温为15.6，年降温为27.3。温度县膨胀系数为0.00012。截面高度为0.50米。把以上数据输入到温度内力计算程序中可以算出单元杆件内力，具体数据见计算结果。由计算结果分析，可知温度对钢桁架桥的内力影响不大，故日温度效应再不做计算。表7：年升温作用下的内力单元5195015115993105126128N(KN) -2-64-21-1000表8：年降温作用下的内力单元5195015115993105126128N(KN) 411-85-1.91.5000其它杆件单元的内里略。3.5 墩台沉降引起的内力计算桥梁的内力不仅受以上的恒载和活载影响，而且还受墩台沉降的影响，有时他的影响还很大。故他的作用也不可忽视。由桥梁规范可知，连续梁桥的基础沉降，相邻墩台均匀总沉降量为计算跨径的开方（单位：cm）。所以该沉降量为0.12米。把此数据输入墩台沉降计算程序中
