【正文】 文化素質、思想品德素質、業(yè)務素質的訓練，培養(yǎng)學生運用所學的專業(yè)知識和技術，研究、解決本專業(yè)實際問題的初步能力。 第一章、設計資料及方案比選 設計概況 橋梁概況 昆山市前進路樾河大橋橋址位于昆山市前進西路。隨著昆山市不斷開放發(fā)展，前進西路成為昆山市商業(yè)發(fā)展的增長點。前進西路規(guī)劃為一條東西走向的干道， 樾河大橋除滿足交通需求外，還應該具有優(yōu)美的造型，滿足城市景觀要求。所以樾河大橋是一座集交通與景觀功能于一身的城市標志性橋梁。 技術標準 1．道路等級：城市干道； 2．設計荷載：車行道 城 A級，人行道及非機動車道 ； 3．設計車道：雙向 6 車道，兩側設置分隔帶和非機動車道，主橋兩側加設人行道及步梯； 4．全橋長： 330m； 5．引橋寬度： ，其中機動車道 21m； 6．主橋寬度：主橋 ，其中機動車道 21m，非機動車道兩邊各 ，； 7．設計車速： 50km/h； 8． 橋面縱坡： 3％，豎曲線半徑 2500m，按照主橋跨中對稱布置； 9．橋面橫坡：機動車道部分 ％雙向坡，人行道及非機動車道部分 ％反向坡，在大橋引道上，將橫坡由 ％逐漸變到 ％，與道路一致； 10．通航要求：航道等級為 5 級，凈高不小于 5 米，凈寬不小于 38 米，最高通航水位 米（吳淞高程，以下同），最低通航水位 米。 工程地形地質 1．地形地貌 擬建場地位于昆山市玉山開發(fā)區(qū)水果批發(fā)市場東北側，昆山市石油倉庫西北側，屬長江三角洲沖積平原，地貌單一，地面標高 ～ ，地形較平坦。 2．地基土的構成與特征 勘察場地自然地面以下 100m 深度范圍內均為第四系松散沉積物，一般具水平成層分布特征，根據(jù)鉆探編錄資料及土工試驗成果，可分 9 個工程地質層， 11 個工程地質亞層，自上而下分述如下： ①素填土：分布穩(wěn)定，灰褐～灰黃色，松軟，以粘性土為主，含植物根莖。層厚 ～ ，層底標高 ～ ，該層工程地質性能較差。 ②亞粘土：灰～灰黃色，軟塑，含鐵錳質氧化斑，夾灰黃色條紋。厚度 ～，層底標高 ～ ，該層工程地質性能一般。 ③粘土：褐黃色，硬塑，含鐵錳質結核，灰色條帶。層厚 ～ ，層底標高 ～ 。該層工程地質性能良好。 ④亞粘土：灰黃色，軟～流塑，含鐵錳氧化斑，粉質含量較高，下部夾薄層亞砂土。層厚 ～ ，層底標高 ～ 。該層工程地質性能中等。 ⑤亞砂土：灰黃色，稍～中密，飽和，見云母片，以長石、石英為主要礦物，偶夾薄層亞粘土。層厚 ～ ，層底標高 ～ 。該層工程地質性能中等。 ⑥ 1 亞粘土：灰色，軟～流塑，夾薄層 亞砂土。層厚 ～ ，層底標高～ 。該層工程地質性能較差。 ⑥ 2 亞粘土：灰色，軟塑為主，夾較多的薄層亞砂土。下部標高 以下夾碎石，呈棱角狀，成分以石英砂巖為主，含量小于 3％，一般礫徑 3～ 10cm。層厚～ ，層底標高 ～ 。該層工程地質性能一般。 ⑦ 亞砂土：灰色，中～密實，飽和，少夾薄層亞粘土。層厚 ～ ，層底標高 ～ 。該層工程地質性能較好。 ⑧ 亞粘土：灰色，軟塑 ，薄層理發(fā)育，局部夾亞砂土，夾少量碎石，成分以石英砂巖為主，含量 2％左右，礫徑 5～ 8cm，呈次棱角狀。層厚 ～ ，層底標高 ～ 。該層工程地質性能中等。 ⑨ 1粉砂：青灰色，密實，飽和，以長石、石英、云母為主要礦物，偶夾薄層狀亞粘土，夾少量碎石，成分以石英砂巖為主，含量 3％左右，最大礫徑大于 12cm（取出巖心長 12cm）。層厚 ～ ，層底標高 ～ 。該層工程性能較好。 ⑨ 2細砂：青灰色，密實，飽和，以長石、石英、云母為主要礦物 ，顆粒分選性差，級配較好，夾少量碎石，含量小于 1％，礫徑一般小于 lcm，成分復雜。該層勘察未揭穿，控制最大層厚 ，工程性能較好。 3．場地水文地質條件 場地地下水分潛水和微承壓水及第 I 承壓水。潛水含水層主要貯存于表層飽和狀態(tài)的粘性土中，由于其顆粒細小，滲透性較差，富水性較弱，潛水埋藏水位較淺，與地表水聯(lián)系密切，主要補給來源為大氣降水；微承壓水賦存于第⑤亞砂土層，富水性一般?？辈炱陂g鉆孔中測得的地下水靜止水位標高 ～ 。第 I 承壓水貯存于⑦亞砂土、⑨ 1粉砂、⑨ 2細砂中，水位較低。 各鉆孔地下水經(jīng)現(xiàn)場觀測，清澈、透明、無色、無味，據(jù)區(qū)域水質資料，本地區(qū)地表水和地下水對混凝土無腐蝕性。 方案比選 本設計共做了三個方案以供必選，第一方案為預應力混凝土簡支梁橋，第二方案為預應力混凝土連續(xù)鋼構橋，第三方案為預應力混凝土連續(xù)梁橋。以下對各方案在總體布置、孔徑布置、橋型及施工方案方面作簡要敘述。 （ 1）預應力混凝土連續(xù)梁橋 全橋長 110 米，采用三跨為 30 米 +50 米 +30 米，橋梁截面采用箱型截面，下部結構采用柱式墩、肋板式臺，鉆孔灌注樁基礎。 圖 11 全橋采用施工方法為全 橋采用懸臂澆筑施工法，先澆筑兩橋墩，兩邊采用滿堂支架施工，然后從橋墩對稱懸臂施工先將兩邊跨合攏，最后中間合攏。 （ 2）單塔斜拉橋 該橋是一座城市橋梁，為了減小建筑高度，提高跨越能力，并與周圍的景觀相協(xié)調，也可以采用雙索面雙預應力獨塔混凝土肋板式斜拉橋?？鐝浇M成為 55m+55m。橋型布置見總體布置圖。 全橋長 110 米，分為兩跨對稱，塔高 46 米。 圖 12 本橋采用塔墩固結（主塔固結于承臺頂）、塔梁分離的結構體系。在主梁與索塔之間設有豎向及橫向橡膠支座，其中橫向支座具有抗震性能。邊墩頂部只 設豎向支座。 該斜拉橋屬于半漂浮體系。 該橋為公路橋，為了滿足凈空高度的要求和降低整個工程的造價，宜選用密索體系和建筑高度較矮的主梁結構。斜拉索在主梁上的標準索距取 6m。主梁在板式斷面、槽行斷面、雙肋式斷面中比較選。為方便施工、降低造價、滿足斜拉索的錨固要求，主糧采用雙肋式實心截面、預應力混凝土結構。 主梁結構采用掛籃懸臂澆筑施工。為防止雨水等透過橋面鋪裝浸入橋面及主梁，引起鋼筋和預應力鋼筋的銹蝕、降低結構的強度。橋面鋪裝采用防水混凝土，同時設排水系統(tǒng)，采用集中排水方式將橋面集水分別從塔墩及邊墩處排到地 面。 （ 3）下承式拱橋 單跨下承式拱橋，主跨為等截面拋物線系桿拱，方案不僅能滿足設計的基本要求，還以優(yōu)美的外形為其周圍的環(huán)境增添了美感，滿足長遠交通功能，且采用了先進的纜索無支架施工方法，結構合理，工藝成熟。其不足之處在于拱橋為有推力拱，但對地基的土質要求仍然較高，但本橋位的地質條件十分理想，并且可以在橋墩之間設置系桿來平衡拱橋產(chǎn)生的水平推力。因此為配合先進的施工方法，還需要有經(jīng)驗豐富且技術合格的施工隊伍，在施工組織時應特別注意。 圖 13 拱橋的施工可以根據(jù)不同的施工條件采用 不同的施工方法，主要有支架施工法、纜索吊裝法、平轉法、豎轉法以及頂推法，以及幾種方法綜合應用的施工方法。 推薦方案 本次設計為 110 米預應力混凝土連續(xù)梁，橋寬 米，其中機動車道 21m，非機動車道兩邊各 。所以我選擇推薦的是連續(xù)梁橋的形式。 由于多跨連續(xù)梁橋的受力特點 ， 靠近中間支點附近承受較大的負彎矩 ， 而跨中則承受正彎矩 ， 則梁高采用變高度梁 ， 二次拋物線變化。這樣不僅使梁體自重得以減輕 ， 還增加了橋梁的美觀效果。 由于預應力混凝土連續(xù)梁橋為超靜定結構 ， 手算工作量比較 大 ， 且準確性難以保證 ， 所以采 用有限元分析軟件 — 橋梁博士進行 ， 這樣不僅提高了效率 ， 而且準確度也得以提高。 施工采用懸臂施工法和滿堂支架法結合，具體分為懸臂澆筑和懸臂拼裝。懸臂施工具有很大的優(yōu)越性。設計的具體步驟為：模擬施工步驟，計算出恒載和活載內力；然后根據(jù)實際情況確定溫度、沉降等荷載，計算內力，然后與恒載活載內力進行正常使用與承載能力組合。再根據(jù)這個內力估算截面的鋼束按照一定的要求布置好，模擬施工并考慮預應力的作用，計算出結果之后再進行強度驗算和變形驗算，這是設計過程的第二次組合，如果合理，則設計可以采用；不合理，則進行調整，繼續(xù)驗算 。 預應力混凝土連續(xù)梁采用懸臂施工法需在施工中進行體系轉換，經(jīng)過一系列的施工階段而逐步形成最終的連續(xù)梁體系。在各個施工階段，可能具有不同的靜力體系，其中包括安裝單元、拆除單元、張拉預應力、移動掛藍等工況。 設計規(guī)范 1．《公路工程技術標準》（ JTJ00197） 2．《公路橋涵設計通用規(guī)范》（ JTJ02189） 3．《公路橋涵磚石及混凝土橋涵設計規(guī)范》（ JTJ02385） 4．《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范》（ JTJ02385） 5．《公路橋涵地基與基礎設計規(guī)范》（ JTJ02485） 6．《公路橋涵鋼結構及木結構設計規(guī)范》（ JTJ02586） 7．《公路橋涵施工技術規(guī)范》（ JTJ04120xx） 8．《公路工程質量檢驗評定標準》 (JTJ07194) 9．《城市橋梁設計荷載標準》（ CJJ7798） 10．《城市道路設計規(guī)范》 (CJJ3790) 11．《城市橋梁設計準測》 (CJJ1193) 12．《市政橋梁工程質量檢驗評定標準》 (CJJ290) 13．《工程建設標準強制性條文 城市建設部分》（建設部 [20xx]） 參考書 1）橋梁工程 教材 2）結構設計原理 教材 3）路基路面工程 教材 4）公路勘測設計 教材 5）公路橋涵設計手冊 拱橋（上、下），梁橋（上、下）， 墩臺與基礎， 人民交通出版社 1994。 6）斜拉橋設計 第二章、方案簡介及上部結構尺寸擬定 主梁截面主要尺寸擬定 （ 1）截面形式 由國內外已建成橋梁的經(jīng)驗知，連續(xù)梁橋通常采用箱形截面。其抗扭剛度大，能有效地承擔正負彎矩，并滿足配筋的需要，因此在預應力混凝土連續(xù)梁橋中，大多采用箱型截面。 圖 21 （ 2）主梁高度 從《公路橋涵通用圖》中可查的，當跨徑接近 70 米時，主梁最好采 用變截面形式，跨中梁高可采用 h=(1/12～ 1/20)L，支點梁高 H=（ ~），本橋支座處梁高 米，跨中 米。 圖 22 （ 3）頂板 確定箱形截面頂板厚度一般考慮兩個因素：滿足橋面板橫向彎矩的要求，滿足布置縱向預應力鋼束 (或橫向預應力束 )的構造要求。由于本橋的橋面又多片箱梁組成，所以跨中中梁和邊梁的梁頂板厚度均采用 18cm。而頂板寬度在跨中中梁采用 ,在跨中邊梁采用 ，頂板懸臂端部厚 18cm，根部厚度 25cm。 （ 4）底板 在公路混凝土連續(xù)梁橋中底板 厚度約為梁高的 1/10～ 1/12，此外，底板除承受自身和在外，還承受一定的施工荷載，所以本橋底板厚采用 18cm。底板在箱型內部按線性變化，距離支座 處從 18cm 按線性變化過度到支座處的 25cm。 （ 5）腹板 腹板的作用是承受截面剪應力和主拉應力，腹板的最小厚度應滿足剪貼極限強度的要求，根據(jù)《公路橋涵通用圖》，本橋的腹板厚度在支座處采用 25cm，跨中處采用 18cm，腹板開始變化的位置同底板的相同。 （ 6）其他構造 橋面鋪裝：為了減輕主橋自重，主橋橋面不設混凝土調平層，在混凝土橋面板上鋪設 6cm 厚瀝青 混凝土， 8cm 防水混凝土層，人行道及觀景平臺還要鋪設拼花防滑地磚；在鋪設瀝青混凝土之前全橋范圍噴涂防水涂料。 橫隔板：本橋的橫隔板采用現(xiàn)澆形式，在邊跨的梁端部設置，其大小為 25cm 105cm； 本橋的主要材料 1．混凝土 ：采 用中交 新混凝 土 C45 裝： 主橋部 分機動 車道及 非機動 車道采 用 6cm 瀝青混 凝土鋪 裝；引橋鋪 裝采用 8cm 鋼 纖維混 凝土調 平層和 6cm 瀝青混 凝土鋪 裝。 ： 普 通鋼筋 采用 Ⅱ級鋼 筋和 I 級鋼 筋，技 術條 件必須 符合GBI49984 規(guī)定 。 第三章、單元的劃分 本 設計采 用 橋梁 博士進 行結構 計算分 析。全橋單 元劃分 時考慮 結構在 施工 過程和 正常 使用 階段控 制設 計的截 面位 置，使 控制 界面 位于單元 節(jié)點 處。本 設計 中結 合施工 、使 用中結 構的 受力特 性及 預應 力筋布置 ， 將 全 橋 劃分為 48 個單元 、 49 個 節(jié)點， 兩邊對 稱。 表 31 節(jié)點坐標表 x 坐標 節(jié)點號 x坐標 節(jié)點號 x坐標 節(jié)點號 x 坐標 13 23 25 55 37 87 14 26 26 56 38 90 1 15 28 27 60 39 93 2 16 30 28 64 40 96 4 17 32 29 67 41 100 6 18 34 30 70 42 101 8 19 37 31 73 43 102 9 20 40 32 76 44 104 10 21 43 33 78 45 106 14 22 46 34 80 46 108 17 23 50 35 82 47 109 20 24 54 36 84 48