桥设计计算书.doc
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石家庄市霍宾台桥设计
总目录
总目录······························································1
前言································································3
第一章霍宾台桥设计计算书···········································4
一、设计说明························································4
（一）设计背景····················································4
（二）设计标准及规范··············································4
（三）主要材料···················································4
（四）设计要点····················································5
二、方案比选·······················································5
（一）桥梁结构方案比选···········································5
（二）桥梁截面形式比选············································8
（三）桥墩方案比选················································9
三、主要构件尺寸设计···············································10
（一）结构尺寸设计···············································10
（二）桥梁设计荷载···············································12
四、行车道板设计···················································13
（一）计算理论···················································13
（二）单向板内力计算公式·········································14
（三）行车道板设计···············································15
五、主梁（板）设计·················································17
（一）荷载横向分布系数计算·······································17
（二）主梁内力计算 ··············································19
（三）主梁配筋设计···············································24
六、盖梁设计·······················································25
（一）荷载计算···················································25
（二）内力计算···················································30
（三）截面配筋设计················································31
七、桥梁墩柱设计···················································34
（一）荷载计算···················································34
（二）截面配筋计算···············································36
八、孔灌注桩设计···················································38
（一）荷载计算···················································38
（一）桩长设计···················································39
（三）桩基配筋设计及强度验········································40
第二章霍宾台桥施工组织设计········································42
一、工程概况·······················································42
（一）工程简介·····················································42
（二）标准及规范···················································42
（三）要技术指标···················································42
（四）气候状况·····················································42
二、施工组织机构及工期安排·········································42
（一）施工组织管理机构·············································42
（二）工程进度计划·················································43
三、机械、人员安排·················································43
（一）钻孔桩施工工艺···············································44
（二）钢筋混凝土空心板预制施工工艺································46
（三）墩台施工工艺·················································47
（四）盖梁施工工艺·················································49
（五）桥梁安装施工工艺·············································49
（六）桥面系施工工艺···············································49
五、确保工程质量和工期的措施·······································50
六、确保施工安全、文明施工、环境保护措施···························51
七、附图···························································52
第三章霍宾台桥预算书··············································59
结语·······························································65
谢辞·······························································66
参考文献···························································67
前言
毕业设计的主要目的是培养学生综合运用所学知识和技能，分析解决实际问题的能力。
通过毕业设计使学生形成经济、环境、市场、管理等大工程意识，培养学生实事求是、谦虚谨慎的学习态度和刻苦钻研、勇于创新的精神。
毕业设计过程中复习以前所学习的专业知识，同时也锻炼了学生将理论运用于实践的能力。
桥梁的设计需要综合考虑各个方面的因素，其中包括桥址处地形、地貌、气象、水文条件、工程地质、以及周围所处的环境等等，除此之外，任何一个设计都必须要考虑的问题就是怎样将经济、实用、美观三者都融于设计之中。
设计主要包括三个部分：
一是桥梁的结构设计，二是桥梁的施工组织设计，三是桥梁工程的概预算。
桥梁的结构设计，主要是行车道板、主梁、盖梁、桩柱的内力计算、截面配筋、强度验算等。
通过方案比选后确定本桥为简支空心板桥，桥长80.08米。
计算过程中主要参考了《公路桥涵设计手册——梁桥（上册）》、《钢筋混凝土简支梁（板）桥》、《桥梁工程》、《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》、《公路桥涵设计通用规范》等书籍；桥梁的施工组织设计，主要完成了桥梁主体结构的施工方案以及施工重点，设计过程中主要参考了《桥梁施工及组织管理》；桥梁工程的概预算，首先确定技术方案和工程量，然后依据《公路工程基本建设项目设计文件编制办法》、《公路定额及编制办法汇编》等等得到其他直接费，间接费及现场经费，最后进行预算汇总。
此次毕业设计除了有详细的计算书外，还按照设计要求绘制了一定量的施工图纸。
总之，通过毕业设计，达到基本知识、基础理论、基本技能（三基）和运用知识能力、网络获取知识的能力、计算机应用的能力、外语能力以及文化素质、思想品德素质、业务素质（三个素质）的训练，培养学生运用所学的专业知识和技术，研究、解决本专业实际问题的初步能力。
第一章霍宾台桥设计计算书
一、设计说明
（一）设计背景
我选的课题是石家庄市平涉线（平山县---涉县）霍宾台中桥设计。
平涉线是石家庄市内的一条重要公路。
霍宾台中桥是平涉线平山县境内的一位中桥。
霍宾台旧桥修建年代于1975年，为石拱桥。
由于当时设计等级较低，已不能满足现在的交通需要。
受石家庄市公路管理处的委托，我单位对霍宾台中桥进行现在了现场测量、水文地质调研。
根据霍宾台桥位所处地形及当地50年的水文情况、交通量等情况，拟定将霍宾旧台桥拆除重建。
重建后的霍宾台桥全84.08米，桥面净宽7米。
该桥设计为5-16米钢筋混凝土简支板结构，桥面连续，与路线前进方向交角为90度。
（二）设计标准及规范
1.标准及规范
《公路工程技术标准》JTG01----2003
《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTG62---2004
《公路桥涵施工技术规范》JTJ041---2000
《公路工程抗震设计规范》JTJ001---89
《公路桥涵通用规范》JTG06----2004
《公路桥涵地基与基础设计规范》JTJ024---85
2.主要技术指标
设计荷载：
公路II级
桥面宽度：
净7.0+2×1.0米人行道
桥面横坡：
双向1.5%
桥面纵坡：
0%
地震基本裂度：
6度
（三）主要材料
上部结构
1.混凝土：
预制空心板、封头、铰缝均采用30号混凝土，桥面铺装采用40号混凝土。
2.普通钢筋：
除特殊要求外，普通钢筋应满足下列要求。
直径≥12mm者采用Ⅱ级钢筋。
直径＜12mm者采用Ⅰ级钢筋。
3.钢板：
钢板采用A3钢板或16锰钢。
4.伸缩缝：
采用经过省部级鉴定的专业厂家生产的C60型异型钢伸缩装置。
5.支座：
采用经过省部级鉴定的专业厂家生产的板式橡胶支座。
下部结构：
1.混凝土：
（1）桥台：
盖梁采用30号混凝土，耳墙、背墙采用30号混凝土，桩基础采用25号混凝土。
（2）桥墩：
盖梁采用30号混凝土，柱采用30号混凝土，系梁、桩采用25号混凝土。
2.普通钢材：
同上部结构。
（四）设计要点
1.全桥共计5孔，采用5-16m钢筋混凝土空心简支板结构，桥面连续结构，全桥为5孔1联。
桥梁横断面由6块空心板组成，空心板间距1.45m，桥面横坡通过铺装层厚度调整，空心板平置。
2.计算空心板截面力学性质时,把不规则的截面简化为规则的矩形截面进行计算。
3.横向分布系数：
车道集中荷载跨中截面按绞接板法计算；车道分布荷载跨中及支座截面横向分布系数近似取为1.0；支座处按杠杆原理法计算；求横向分布系数沿桥跨方向的变化时，布置车辆荷载进行计算。
4.主梁设计：
计算主梁受力时，把桥梁上部的人行道、护栏等构件的自重平均分配到各主梁进行计算；钢筋配筋设计参考标准图进行钢筋设置；主梁钢筋设计为焊接钢筋骨架。
5.盖梁设计时，没有考虑人群荷载的影响，只按车辆荷载的最不利布置进行荷载设计；钢筋配筋设计参考标准图进行钢筋设置。
6.为减少负弯矩区桥面开裂，将墩顶桥面铺装层内钢筋加密。
7.空心板跨中预拱度为：
3.0cm，按抛物线设置。
8.桥墩、桥台盖梁上均设置抗震挡块及抗震锚拴。
9.桥台采用柱式桥台，桩直径1.2m。
10.桥墩采用柱式桥墩、桩基础，柱直径1.0m，桩直径1.2m。
11.下部结构配筋设计参考了标准图，按标准图设置钢筋。
二、方案比选
（一）桥梁结构方案比选
桥梁的形式可考虑拱桥、梁桥、梁拱组合桥和斜拉桥。
任选三种作比较，从安全、功能、经济、美观、施工、占地与工期多方面比选，最终确定桥梁形式。
1.桥梁设计原则
（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、安全通航或通车等要求。
建成的桥梁应保证使用年限，并便于检查和维修[1]。
（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首位。
经济性应综合考虑到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，应尽量采用先进工艺技术和施工机械、设备，以利于减少劳动强度，加快施工进度，保证工程质量和施工安全。
（5）美观
一座桥梁，尤其是坐落于城市上的桥梁应具有优美的外形，应与周围的景致相协调。
合理的结构布局和轮廓是美观的主要因素，决不应把美观片面的理解为豪华的装饰。
2.根据上述原则，对桥梁的综合评估
（1）梁桥
梁式桥是指其结构在垂直荷载的作用下，其支座仅产生垂直反力，而无水平推力的桥梁。
预应力混凝土梁式桥受力明确，理论计算较简单，设计和施工的方法日臻完善和成熟。
预应力混凝土梁式桥具有以下主要特征：
a.混凝土材料以砂、石为主，可就地取材，成本较低
b.结构造型灵活，可模性好，可根据使用要求浇铸成各种形状的结构
c.结构的耐久性和耐火性较好，建成后维修费用较少
d.结构的整体性好，刚度较大，变性较小
e.可采用预制方式建造，将桥梁的构件标准化，进而实现工业化生产
f.结构自重较大，自重耗掉大部分材料的强度，因而大大限制其跨越能力
g.预应力混凝土梁式桥可有效利用高强度材料，并明显降低自重所占全部设计荷载的比重，既节省材料、增大其跨越能力，又提高其抗裂和抗疲劳的能力
h.预应力混凝土梁式桥所采用的预应力技术为桥梁装配式结构提供了最有效的拼装手段，通过施加纵向、横向预应力，使装配式结构集成整体，进一步扩大了装配式结构的应用范围。
（2）板桥
无论对钢筋混凝土还是预应力混凝土装配式板桥来说，跨径增大，实心矩形截面就显得不合理。
因而将截面中部部分地挖空，做成空心板，不仅能减小自重，而且对材料的充分利用也是合理的。
钢筋混凝土空心板目前使用范围在6—16m。
空心板较同跨径的实心板重量小，运输安装方便，而建筑高度又较同跨径的T梁小，因此目前使用较多。
相应于这些跨径的板厚，对于钢筋混凝土板为0.4—0.8m。
（3）拱桥
拱桥的静力特点是，在竖直力作用下，拱的两端不仅有竖直反力，而且还有水平反力。
由于水平反力的作用，拱的弯矩大大减少。
如在均布荷载的作用下，简直梁的跨中弯矩为，全梁的弯矩图呈抛物线形，而拱轴为抛物线形的三铰拱的任何截面弯矩均为零，拱只受轴向压力。
设计合理的拱轴，主要承受压力，弯矩、剪力均较小，故拱的跨越能力比梁大得多[2]。
由于拱是主要承受压力的结构，因而可以充分利用抗拉性能较差、抗压性能较好的石料，混凝土等来建造。
石拱对石料的要求较高，石料加工、开采与砌筑费工，现在已很少采用。
由墩、台承受水平推力的推力拱桥，要求支撑拱的墩台和地基必须承受拱端的强大推力，因而修建推力拱桥要求有良好的地基。
对于多跨连续拱桥，为防止其中一跨破坏而影响全桥，还要采取特殊的措施，或设置单向推力墩以承受不平衡的推力。
（4）梁拱组合桥
软土地基上建造拱桥，存在桥台抵抗水平推力的薄弱环节。
为此采用大吨位预应力筋以承担拱的水平推力；预应力筋的寄体是系梁，即加劲纵梁，从而以梁式桥为基体，按各种梁桥的弯矩包络图用拱来加强。
这样可以使桥梁结构轻型化，同时能提高这类桥梁的跨越能力。
这类桥梁不仅技术经济指标先进、造价低廉，同时桥型美观，反映出力与美的统一、结构形式与环境的和谐，增加了城市的景观。
（5）斜拉桥
斜拉桥的特点是依靠固定与索塔的斜拉索支撑梁跨，梁是多跨弹性支撑梁，梁内弯矩与桥梁的跨度基本无关，而与拉索的间距有关。
他们适用于大跨、特大跨度桥梁，现在还没有其他类型的桥梁的跨度能超过斜拉桥。
斜拉桥与悬索桥不同之处是，斜拉桥直接锚于主梁上，称自锚体系，拉索承受巨大的拉力，拉索的水平分力使主梁受压，因此塔、梁均为压弯构件。
由于斜拉桥的主梁通过拉紧的斜索与塔直接相连，增加了主梁抗弯、抗扭刚度，在动力特性上一般远胜于悬索桥。
斜拉桥具有施工方便、桥型美观、用料省、主梁高度小、梁底直线容易满足通航和排洪要求、动力性能好的优点，发展非常迅速，跨径不断增大。
但实际跨度不大，此方案不考虑。
对以上所论述桥型进行列表比较：
表1方案比选表
比较项目
第一方案
第二方案
桥跨桥型
混凝土板式桥简直桥
预应力混凝土简直梁桥
桥跨结
构特点
板式桥是公路桥梁中量大、面广的常用桥型，它构造简单、受力明确,尤其是建筑高度受到限制和平原区高速公路上的中、小跨径桥梁，特别受到欢迎，从而可以减低路堤填土高度，少占耕地和节省土方工程量。
在垂直荷载的作用下，其支座仅产生垂直反力，而无水平推力。
结构造型灵活，整体性好，刚度较大，其跨径较小；且简直梁梁高较大，与城市的景观不协调。
维修量
较小
小
设计技
术水平
经验很丰富，国内先进水平
经验丰富，国内先进水平
施工技术
预制空心板构件，可在现场预制,它构造简单、受力明确,施工方便,技术难度较少
预制T型构件，运至施工地点，采用混凝土现浇，将T型梁连接，其特点外型简单、制造方便，整体性好
工期
较短
较短
桥跨桥型
预应力混凝土连续梁桥
梁拱组合桥
桥跨结
构特点
预应力混凝土连续梁桥在垂直荷载作用下，支座仅产生垂直反力，而无水平推力。
结构造型灵活，可模型好，可根据使用要求浇铸成各种形状的结构，整体性好，刚度较大，变性较小。
受力明确，理论计算较简单，设计和施工的方法日臻完善和成熟。
软土地基上建造拱桥，存在桥台抵抗水平推力的薄弱环节。
为此采用大吨位预应力筋以承担拱的水平推力；预应力筋的寄体是系梁，即加劲纵梁，从而以梁式桥为基体，按各种梁桥的弯矩包络图用拱来加强这样可以使桥梁结构轻型化，同时能提高这类桥梁的跨越能力
维修量
较大
较大
设计技
术水平
经验较丰富，国内先进水平
经验一般，国内一般水平
施工技术
满堂支架法：
结构不发生体系转换，不引起恒载徐变二次矩，预应力钢筋可以一次布置，集中张拉等优点。
施工难度一般
转体施工法：
对周围的影响较小，将结构分开建造，再最后合拢，可加快工期，是近十年来新兴的施工方法，施工难度较大
工期
较长
较长
由上表可知，根据本桥的实际情况，结合桥梁设计原则，选择第一方案经济上比第二方案好；跨径上满足要求，景观与环境协调，比第二方案好；工期上较短，对整个工程进度来说不会受其影响；施工难度较小，针对当地地质情况，采用桩基，加强基础强度。
所以选择第一方案作为首选。
（二）桥梁截面形式比选
桥梁截面形式考虑了箱形梁、组合箱梁、空心矩形板（梁）、T型梁等可采用的梁型。
1.连续单箱梁截面
连续单箱梁截面方案的结构整体性强，抗扭刚度大，适应性强。
景观效果好。
该方案需采用就地浇筑，现场浇筑混凝土及张拉预应力工作量大，但可全线同步施工同时技术要求也相对较高。
2.简直组合箱梁截面
结构整体性强，抗扭刚度大，适应性强。
箱梁预制吊装，铺预制板，重量轻。
从预制厂到工地的运输要求相对较低，运输费用较低。
也可在施工现场设置预制场地预制箱梁，成型后直接用吊车起吊安装。
桥面板需要现浇施工,增加现场作业量，工期也相应延长。
3.空心矩形板（梁）截面
无论对钢筋混凝土还是预应力混凝土装配式板桥来说，跨径增大，实心矩形截面就显得不合理。
因而将截面中部部分地挖空，做成空心板，不仅能减小自重，而且对材料的充分利用也是合理的。
钢筋混凝土空心板目前使用范围在6—16m。
空心板较同跨径的实心板重量小，运输安装方便，而建筑高度又较同跨径的T梁小，因此目前使用较多。
相应于这些跨径的板厚，对于钢筋混凝土板为0.4—0.8m。
空心板桥有形状简单，施工方便，建筑高度小等优点，因而在使用较广泛。
4.T型梁截面
T型梁结构受力明确，设计及施工经验成熟，跨越能力大，施工可采用预制吊装的方法，施工进度较快。
该方案建筑结构高度最高，由于梁底部呈网状,景观效果差。
同时，其帽梁虽较槽型梁方案短些，但较其他梁型长，设计时其帽梁也须设计成预应力钢筋混凝土帽梁，另外预制在吊装实施过程也存在着与其他预制梁同样的问题[3]。
相比之下，空心板桥有形状简单，施工方便，建筑高度小等优点，因而在使用较广泛，且施工技术成熟，造价适中。
因此，结合工程特点和施工条件，选择空心板矩形板（梁）。
空心板矩形板（梁）截面图如图
（1）所示
图1
（三）桥墩方案比选
桥墩类型有重力式实体桥墩、空心桥墩、柱式桥墩、轻型桥墩和拼装式桥墩。
1.重力式实体桥墩
重力式实体桥墩主要依靠自身重力来平衡外力保证桥墩的稳定，适用于地
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