大坪大桥设计毕业设计说明 精品.docx

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大坪大桥设计

【摘要】:

本次设计内容属桥梁初步设计，主要结合所给桥址河床断面图和桥位的地质剖面图，以及地形和水文特征等条件进行初步方案设计。

本次设计的主要目的在于对道桥专业大学所学知识的检验和巩固，培养我们综合运用所学理论和实践知识，分析和解决桥梁规划，设计及施工方案等各方面问题的基本技能，进一步培养学生成为工程师必备的基本素质。

我们拟定三种桥梁桥型方案，通过比较分析其各自优缺点并编制方案，拟定其细部尺寸，最后通过经济比较，最终推选最佳方案作为推荐方案。

【关键词】:

桥梁设计初步设计推荐方案

【ABSTRACT】:

ThisdesignisapreliminarydesignofXXXXXbridge.themainbridgeontherivertothesectionaldrawingandexemplifiedgeologicalsection,aswellastheterrainandhydrologicalfeaturesandotherconditionsforpreliminaryschemedesign.Themainpurposeofthisdesignistheknowledgeofthebridgeprofessionaluniversityinspectionandconsolidated,cultivateourintegratedapplyinglearningtheoryandpracticeknowledge,analyzeandsolvebridgeplanning,designandconstructionschemeandsoonvariousaspectsofthebasicskillsofthestudentsbecomeengineers,whichfurtherdeveloptheessentialquality.WedevelopthreeBridgesbridgeplan,throughcomparativeanalysistheirrespectiveadvantagesanddisadvantagesandstaffingsolutions,formulatetheirdetailsize,finallythrougheconomiccomparison,eventuallyelectedoptimalschemeastherecommendedplan.

【Keywords】

bridgepreliminarydesign　thebestpro

一、XXX大桥初步设计说明书　

1、工程概况

本设计系XXXXXXXX大学XXX级道桥专业毕业设计之桥梁设计。

其主要内容为根据设计任务书的要求进行给定某桥梁的初步设计：

先进行桥型方案设计，然后通过对各方案在经济、技术等方面的比较，提出推荐方案，最后完成文件编制工作。

本设计的重点是桥型方案的设计。

根据桥位地形、地质、水文等情况拟定如下3个方案作为比较方案：

Ⅰ、预应力混凝土等截面连续梁桥：

46m*5

Ⅱ、预应力混凝土变截面连续刚构桥：

60m+110m+60m

Ⅲ、预应力混凝土简支T梁桥：

40m*6

针对以上三种方案作平面、立面和横断面设计，并拟定各部分的结构尺寸，通过从经济、施工、美观等各方面综合考虑，确定以第一个方案作为本桥的推荐方案。

本设计共拟定了三个方案，详见桥型方案设计部分。

2、设计规范

（1）公路工程技术标准（JTGB01—2003）.人民交通出版社，2004.

（2）公路工程地质勘察规范（JTJ064-98）.人民交通出版社，1998.

（3）公路桥涵设计通用规范（JTGD60—2004）.人民交通出版社，2004.

（4）公路桥涵地基与基础设计规范（JTJ024—85）.人民交通出版社，1995.

（5）公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTGD62—2004）.人民交通出版社，2004.

（6）公路桥涵施工技术规范（JTJ041-2000）.人民交通出版社，2000.

3、技术标准

（1）中华人民共和国交通部公路桥涵标准图

（2）交通部公路桥涵设计图

（3）交通部县社公路工程设计图

（4）交通部高速公路桥涵设计图

（5）设计荷载：

公路Ⅱ级；

桥面净宽：

24m[包括中央分隔带2.0m+左侧路缘带2*0.5m+行车道2*7.5m+右侧路肩宽度（含右侧路缘带）2*2.5m+右侧防撞护栏2*0.5m]；

通航等级：

Ⅵ

（2）级；桥全长240m。

其通航净空取值如下：

净高H=6.00m；净宽B=25.00m；上宽b=18.00；侧高h=4.0m。

4、水文地质概况

水文主要资料如下：

设计洪水位8.8m；通航水位8.5m。

由桥位工程地质剖面图可得出如下地质情况：

整桥桥跨位置处地基承载力较好，以灰岩为主，岩质较硬且有少量节理和裂隙发育不均。

5、大坪大桥设计方案

5.1大桥方案总体构思

桥梁分孔是桥梁设计中最复杂、最基本的问题，分孔原则如下：

①、必须满足排洪和通航的要求，各跨的总和应大于或接近桥梁的净跨径。

②、地质情况考虑，分孔后各桥所处位置的优劣。

③、从施工条件考虑，同一图式中不宜用多种跨径，且不宜采用太大的跨径。

④、应尽量采用标准跨径。

⑤、当采用不等跨案时，跨度变化不宜太多，并适当安排各跨的比例，以求合理受力及美观。

⑥、尽量采用经济跨径。

基于以上分孔原则及各种桥型要求的经济跨径，桥型方案设计如下三种：

5.2预应力钢筋混凝土等截面连续梁桥

5.2.1主桥设计

（1）、方案简述

本设计方案采用主桥46m*5预应力连续梁桥，考虑到水文地形条件，连续梁桥采用悬臂施工，连续梁桥主桥采用等截面T形梁，箱梁为分离式单箱单室截面。

设有1%的双向纵坡，横桥向设置有2%的双向横坡。

（2）、桥梁分孔及标高的确定

桥梁孔径划分的大小，不仅影响到使用效果和施工难易等，而且在很大程度上影响到桥梁的总造价，在满足适用和技术要求的前提下，通常采用最经济的分孔形式。

等截面连续梁桥部分采用等跨形式，本方案拟定连续梁桥部分采用46m*5桥跨布置，桥梁总跨径为240m。

桥面标高确定：

据设计基本资料，两端桥面引线标高：

广州方向和高明方向标高分别是18.52m和18.52m。

（3）、上部结构

本方案上部结构采用等截面连续T型梁，主梁截面形式采用肋梁式截面。

等截面连续梁桥采用不等跨形式时，支点处截面梁高H约为（1/16—1/18）L（L为中间跨度）一般不小于L/20，跨中梁高为（1/1.5~1/2.5）H,本桥采用等跨式，截面高度为2.5m。

（4）、下部结构

（1）桥墩：

采用柱式墩，具体尺寸详见图纸。

（2）基础：

由于该地址表层灰岩存在不利位置，故采用桩基础，桩径2.2m具体尺寸详见图纸。

（3）桥台：

采用肋板式桥台，具体尺寸见附图。

桥台处设置板式橡胶支座，高为0.3m，支座规格根据已有桥型确定。

（5）、施工方案

全桥46*5预应力钢筋混泥土等截面连续梁桥部分采用先简支后连续施工。

5.3预应力混凝土变截面连续刚构桥

5.3.1主桥设计

1、方案简述

本方案设计采用主桥60m+110m+60m预应力混凝土连续刚构桥，设有4%的双向纵坡，横桥向设置有2%的双向横坡。

桥面宽度：

中央分隔带2.0m+左侧路缘带2*0.5m+行车道2*7.5m,+右侧路肩宽度（含右侧路缘带）2*2.5m+右侧防撞护栏2*0.5m，桥面总宽24m。

2、桥梁分孔及标高的确定

桥梁孔径划分的大小，不仅影响到使用效果和施工难易等，而且在很大程度上影响到桥梁的总造价，在满足使用和技术要求的前提下，通常采用最经济的分孔方式。

变截面连续刚构部分采用不等跨形式时，为了结构受力合理和技术要求经济，一般取边跨与中跨之比为0.6~0.8为最佳。

综合考虑地质情况和设计规定的通航等级，本方案拟定连续刚构部分采用60m+110m+60m的桥跨布置，边跨与中跨之比为0.55，通航孔满足Ⅶ级的单向通航的设计要求，桥梁总跨径230m,桥梁全长240m（包括两侧桥台10m部分）。

桥面标高确定：

根据设计资料，桥面两端设计引线标高为：

广州方向：

18.52m；高明方向：

18.52m。

取值1%的双向纵坡，则桥面中心点的桥面标高为：

18.52+115*1%=19.67m。

3、上部结构

上部结构采用预应力混凝土箱梁，箱梁截面采用单箱单室形式。

大跨径连续刚构桥箱梁根部截面的高跨比一般为1/16~1/20，跨中截面箱梁高度通常为支点截面梁高的1/2.5~1/3.5，本桥截面设计为箱梁根部梁高为6.0m，为1/17L，跨中梁高为2.5m。

箱梁悬臂长度为b=2.9m，两腹板外侧边缘线之间距离为a=6.2m，设有2%的双向横坡，箱梁底板宽度为6.2m，底板跨中厚度为28cm，根部板厚度100cm。

4、下部结构

1）桥台：

广州方向为桩柱式桥台，高明方向采用桩柱式桥台，由于该处地质条件不是理想，因此在桥台下采用桩基础，桥台处设有橡胶支座，高度为0.3m。

2）桥墩：

桥梁分为左右两幅施工，因双肢薄壁较单肢薄壁墩的抗弯曲刚度大，稳定性好，同时其水平推力抗推刚度小，适应桥梁的纵向变形。

故本桥桥墩采用竖直双肢矩形薄壁墩，壁厚度为150cm，肢间距为3.0m。

3）基础：

承台厚度为3.5m，桩基础直径2m。

5、施工方案

可对比预应力等截面连续梁桥施工：

采用悬臂施工。

5.4预应力混凝土简支T梁桥

5.4.1主桥设计

1、方案简述

本方案设计主桥采用40m*6等跨布置形式，可减少模板规格设有4%的双向纵坡，2%的横向纵坡。

2、桥梁分孔及标高的确定

本方案拟定采用40m*5等跨T梁桥，桥梁总跨径230m。

桥面标高确定：

根据设计基本资料，往广州和高明方向的桥梁标高均为：

18.52m，桥梁设置1%的双向纵坡，桥梁中心点标高为：

18.52+115*1%=19.67m。

3、上部结构

本方案主梁采用5片T梁。

桥梁横断面：

中央分隔带2.0m+左侧路缘带2*0.5m+行车道2*7.5m+右侧路肩宽度（含右侧路缘带）2*2.5m+右侧防撞护栏2*0.5m

4、下部结构

1）桥台：

广州方向为桩柱式桥台，高明方向采用桩柱式桥台，由于该处地质条件不是理想，因此在桥台下采用桩基础，桥台处设有橡胶支座，高度为0.3m。

2）基础：

由于该地址表层存在不利地质，故采用桩基础，桩径2.0m。

5、施工方案

主梁采用支架法施工。

5.5桥型方案比选

初步设计中拟定的三个桥型方案都有其独自的特点，方案推荐要本着适用、经济、安全、美观等原则进行综合比较，其中以安全、经济为主要考虑因素，从中选出较理想的方案。

方案一：

预应力混凝土等截面连续梁桥属超静定结构，桥型也美观、轻巧，采用先简支后连续施工，梁为连续结构，没有接缝，行车好。

方案二，预应力混凝土变截面连续刚构桥。

主梁无接缝，行车平顺，刚构桥是墩梁固结体系，梁和墩整体受力，在活载作用下，连续钢构主梁跨中截面正弯矩及支点截面负弯矩都小于相同跨径的连续梁，采用变截面减轻了自重，有利于提高桥梁的跨越能力。

所以本方案比一方案要好。

方案三，装配式T形梁桥是使用最为普遍的结构形式，其优点是制造简单、整体性好、接头也方便。

综合上述及通过各方案工程数量比较、各方案经济技术比较，故在拟定的三种方案中，采用方案二作为推荐方案。

6、推荐方案主要材料

（1）混凝土：

梁体为50号混凝土，墩身为40号混凝土；

（2）桥面铺装：

10cm厚C40防水混凝土；栏杆：

C30混凝土；

（3）预应力钢筋及锚具：

主梁纵向预应力钢筋采用标准为ASTM：

A416-270-级高强度低松弛钢绞线（1-φj15.24公称断面面积为140.00mm2），frk=1860MPa。

预应力锚具参照有关的产品规格选取（如推荐ESM、OVM产品等等）。

ad

（4）普通钢筋：

受力主钢筋用HRB400（d=6-50），f'=330MPa，fad=330MPa；非受

ad

力钢筋用HRB335（d=6-50），f'=280MPa，fad=280MPa。

7、推荐方案施工方案

连续梁桥的内力与应力状态，与形成结构的顺序及过程密切相关，不同的施工方案及施工顺序将导致结构产生不同的受力状况。

有时，施工方案将决定一种结构方案是否能够成立。

人们也可以用一些特殊的施工方法来调整结构的内力分布，使结构处于设计期望状态。

在桥梁的设计初期，施工方案、施工顺序及施工机具等必须事先确定下来。

对预应力混凝土连续刚构来说，设计方面主要考虑以下几点：

（1）施工方案：

本设计采用悬臂浇筑施工和满堂支架就地浇筑（边跨）施工。

（2）施工顺序：

对悬臂施工的连续刚构，特别是多跨一联的连续梁，施工顺序的确定是至关重要的。

不仅要考虑结构受力方面的需要，还需考虑施工单位的机具、设备、技术力量及附属工程的进度和桥址处的水文、地质、气象等因素。

（3）挂篮的形式、自重和承载能力。

新浇混凝土的自重是通过挂篮作用在已安装梁体上的，挂篮的形式决定了其力学计算图示；挂篮的自重对桥梁受力特别是施工状态的受力有影响；挂篮的承载能力决定了每一节段的最大质量。

挂篮重取600kN,其简化为一集中荷载和一弯矩作用。

（4）箱梁施工节段的划分。

主要考虑以下因素：

1）挂篮的承载力和抗倾覆稳定性。

从目前国内施工水平来看，挂篮承载力不宜超过1200kN，节段长度不宜超过5m。

2）对大跨径预应力混凝土连续梁，一般顶板钢束采用大吨位预应力群锚体系,集中锚固在腹板承托上。

3）梁段不宜过短，应满足预应力管道弯曲半径和最小直线段的要求。

4）梁段划分的规格尽量减少，以利于施工。

其中最大梁段重为184.10t。

边跨12m用满堂支架就地浇筑施工。

二、预应力混凝土连续钢构桥（推荐方案）结构设计

摘要

随着桥梁跨径的不断扩大，最近，连续刚构桥得到了进一步的发展。

连续刚构桥既保持了连续梁桥的优点，同时其跨度得到了进一步的扩大，相应的支撑数量减少，工程造价降低，而结构的刚度可以得到保证，同时桥面伸缩缝减少，有利于高速行车。

并改善了结构的水平荷载作用下的受力性能，即各柔性墩按刚度比分配水平力。

在该设计中，主要经历了施工方法的选择、结构内力的计算、承载力、刚束估算、截面应力计算等。

本设计采用JTGD60-2004和JTGD62-2004为设计依据，同时参考了大量的经验公式和工程实例，对结构方面进行了较为详细的分析和研究，由此而决定桥型布置。

本设计为总长为240m的公路直线预应力混凝土连续刚构桥,跨径组成为60m+110m+60m,截面形式为单箱单室箱型，墩身为双薄壁柔性墩。

横截面采用单箱单室截面，梁高按二次抛物线变化，从支座处最大6米到跨中2.3米，顶板厚度为25cm。

为了减小施工难度，并结合连续刚构桥的受力特点，底板厚度呈直线线性变化，由支座向跨中减，支座处为1.0m,跨中为0.28m。

设计荷载标准为公路I级汽车荷载，主梁悬臂段采用挂篮悬臂对称施工。

在设计好截面的基础上，通过Midas对结构进行内力分析，然后对预应力钢束数量进行估计并配置钢束，再检算主要控制截面的承载能力。

在做完所有的计算后，绘制结构施工图，包括桥跨布置图、施工程序图等，进行外文翻译，最后编制设计计算说明书及文档整理。

关键词：

连续刚构桥；预应力混凝土；悬臂施工；内力分析；

Abstract:

WiththeexpansionofSpan,theprestressedconcretecontinuousrigidframebridgehasbeendevelopmentrapidly.TheprestressedconcretecontinuousrigidframemaintenancestheadvantagesofContinuousBeamBridge，whileitsspanhasbeenfurtherexpanded.

Thanthecostofprojectreduced,andtherigidityofthestructurecanbeguaranteed,while

performanceunderthehorizontalload,thatistosayeveryflexiblepiergainscorrespondinghorizontalforceaccordingtoitsrigidity.

Inthedesign,themainworkinclude:

chosenthemethodofconstruction、Calculationof

internalforces、Sectionstress、thecarryingcapability、estimatethesteelbarandsoon.JTGD60-2004andJTGD62-2004asthebasisofthisdesign.Thisgraduationdesignhasconsultedalargenumberofempiricalformulasandrojectinstances.Ithascarriedoncomparativelydetailedanalysisandstudytothestructure,thantodecidethetypeofthisbridge.Thedesignisaprestressedconcretecontinuousrigidframebridgeforhighwaywiththetotallengthof240m,composedbythespanof60m+110m+60m.thetraversesectionistheboxsectionofsinglecasewithsingleroom,whilethedouble-thinwalledflexiblepierisadoptedinthedesign.

Thedesignedloadstandardis:

highway-Ⅰ.Cantileversofthemaingirderapplies

cantileverhung-basketbearing,symmetricequilibriumconstruction.

Atthebasisofthedesigningsection,internalforceanalysisisdonebymidas，Theamountofthesteelbarisestimatedandthecollocationisdone.Then,checkwhetherthecarryingcapabilityanddeflectionofmaincontrollingsectioncanpassesitslimits.Atlast,themajoramountoftheprojectisestimated.Afterallthecalculation,drawtheconstructiondrawing（includingbridgespanarrangement,constructionprocedureandsoon）,dothetranslationofforeignlanguage.Atlastmaketheintroductionofmydesignandsortmytextfile.

Keywords:

ContinuousRigidFrameBridge；PrestressedConcrete；CantileverConstruction；InternalForceAnalysis；SecondaryForce

2.1工程概况

预应力混凝土连续刚构梁桥设计的一般步骤：

参照已有的设计和相关的经验公式拟定结构几何尺寸和材料类型，模拟实际的施工步骤，计算恒载和活载内力；然后再根据实际情况确定温度等荷载，计算其产生的内力，并与恒、活载内力进行正常使用极限状态与承载能力极限状态组合。

这是设计过程中的第一次组合（midas完成），两种组合的结果分别作为按正常使用和按承载能力估算钢束的计算内力。

估算出各截面的钢束后，按照一定要求将钢束布置好，重新模拟施工过程并考虑预应力的作用，计算恒载内力。

由于钢束对截面几何特性的影响，温度、沉降等内力也需重新计算，但其与钢束估算时计算得到的结果差别非常小。

各种荷载作用下的内力计算出来后，需进行承载能力组合和正常使用组合，以进行截面强度验算、应力验算，这是设计过程中的第二次组合。

如各项验算均满足要求且认为合理，则设计通过。

如有些截面的有些验算通不过，则需调整钢束甚至修改截面尺寸后重新计算，直到各项验算均通过为止。

如上所述，设计过程一般包括两次组合。

第一次组合是为了估算钢束。

此时钢束还未确定，也就无法考虑预加力的作用。

由于预加力对徐变有很大影响，故估算钢束时一般也不考虑收缩徐变的影响。

况且，此时用的几何特性都是毛截面几何特性，所以第一次组合的内力不是桥梁的实际受力状态，仅供估束参考。

根据估束结果确定钢束数量和几何形状后，考虑预加力和收缩徐变的影响重新计算的内力是当前配束下的受力。

如各项验算均通过，那么可作为最终结果。

如个别截面不满足，但两次组合结果相差不大，可适当调整钢束后重新计算。

总之，设计的过程就是一个逐次迭代逐次逼近的过程。

有经验的设计人员可能一次就能通过，但对初次设计人员，可能需“迭代”多次，甚至需要修改截面尺寸。

预应力混凝土连续梁桥采用悬臂施工法需在施工中进行体系转换，经过一系列的施工阶段而逐步形成最终的连续梁体系。

在各个施工阶段，可能具有不同的静力体系，其中包括安装单元、拆除单元、张拉预应力、移动挂篮等工况。

因此计算其恒载内力时必须精确模拟各个施工阶段，反映在结构约束、荷载列向量等随施工阶段而发生变化。

桥梁的恒载内力由各施工阶段引起的内力迭加而成，显然对不同的施工方法，桥梁的恒载内力是有很大差别的。

而活载和温度、沉降等内力在成桥后才发生，作用在最终连续梁体系上，故与施工方法无关。

为了保证施工安全和长期正常使用，进行桥梁设计时必须对每一个受力阶段计算各种荷载作用下的应力和变形，并进行组合。

悬臂施工涉及到非常多的施工工况，且由于体系发生转换而使预加力和徐变产生的次内力的计算变得复杂，故设计时一般必须借助电算完成。

2.1.1受力特点

采用悬臂施工的连续梁桥，在施工过程中经历T型刚构受力状态，合拢后形成连续梁桥，其恒载产生的内力由各施工阶段产生的内力迭加而成。

由于合拢段较短，其产生的内力一般较小，故T