【正文】 魯東大學本科畢業(yè)設(shè)計橋型方案構(gòu)思與總體設(shè)計畢業(yè)設(shè)計1 設(shè)計依據(jù) 工程概述該橋設(shè)計車速為80Km/h，橋位于直線段內(nèi)，橋位起迄中心樁號為k0+100~k0+220。橋梁全長430m，上部結(jié)構(gòu)為裝配式預應(yīng)力混凝土簡支T型梁橋，下部結(jié)構(gòu)為雙柱式墩，樁基礎(chǔ)，輕型薄壁橋臺。本橋上部結(jié)構(gòu)采用先預制后張拉的施工形式。 自然條件（1）河流及水文情況河床比降為+％，設(shè)計洪水位為14m，橋下沒有通航要求。（2）當?shù)亟ú那闆r橋梁附近采石場有充足的碎石、塊石可供，水泥與鋼材可選擇當?shù)夭牧鲜袌龉?yīng)。（3）氣象情況 查閱當?shù)貧庀筚Y料。年極端最高氣溫44186。C，年最低氣溫12186。C。（4）地震情況地震烈度為6級。 設(shè)計標準及規(guī)范 設(shè)計標準 橋型：雙向整體式裝配預應(yīng)力混凝土簡支T型梁橋橋面寬度：橋面凈寬：凈—14+2。 橋面縱坡：% 橋面橫坡：% 車輛荷載等級：公路Ⅰ級 設(shè)計規(guī)范《公路工程抗震設(shè)計規(guī)范》（JTJ0042005）《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》（JTJ0412000）《公路工程技術(shù)標準》（ JTG012003）《公路橋涵通用規(guī)范》（JTG602004）《公路鋼筋混凝土及預應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范》（JTG D622004）2 方案構(gòu)思與設(shè)計 橋梁設(shè)計原則（1）使用上的要求橋上應(yīng)保證車輛和人群的安全暢通，并應(yīng)滿足將來交通量增長的需要。橋型、跨度大小和橋下凈空應(yīng)滿足泄洪、安全通航或通車等要求。建成的橋梁應(yīng)保證使用年限，并便于檢查和維修。（2）舒適與安全性的要求現(xiàn)代橋梁設(shè)計越來越強調(diào)舒適度，要控制橋梁的豎向與橫向振幅，避免車輛在橋上振動與沖擊。整個橋跨結(jié)構(gòu)及各部分構(gòu)件，在制造、運輸、安裝和使用過程中應(yīng)具有足夠的強度、剛度、穩(wěn)定性和耐久性。（3）經(jīng)濟上的要求在設(shè)計中必須進行詳細周密的技術(shù)經(jīng)濟比較，使得橋梁的總造價和材料等的消耗為最少。橋梁設(shè)計應(yīng)遵循因地制宜，就地取材和方便施工的原則。并且橋梁的橋型應(yīng)該是造價和使用年限內(nèi)養(yǎng)護費用綜合最省的橋型，設(shè)計中應(yīng)該充分考慮維修的方便和維修費用少，維修時盡可能不中斷交通，或中斷交通的時間最短。能滿足快速施工要求以達到縮短工期的橋梁設(shè)計，不僅能降低造價，而且提早通車在運輸上將帶來很大的經(jīng)濟效益。（4）先進性上的要求橋梁設(shè)計應(yīng)體現(xiàn)現(xiàn)代橋梁建設(shè)的新技術(shù)。應(yīng)便于制造和架設(shè)，應(yīng)盡量采用先進工藝技術(shù)和施工機械、設(shè)備，以利于減少勞動強度，加快施工進度，保證工程質(zhì)量和施工安全。（5）美觀上的要求一座橋梁應(yīng)具有優(yōu)美的外形，應(yīng)與周圍的景觀相協(xié)調(diào)。城市橋梁和游覽地區(qū)的橋梁，可較多的考慮建筑藝術(shù)上的要求。合理的結(jié)構(gòu)布局和輪廓是美觀的主要因素，決不應(yīng)把美觀片面的理解為豪華的細部裝飾。 橋型方案構(gòu)思與總體設(shè)計 方案初選（擬定橋型圖式）根據(jù)橋梁設(shè)計原則，從安全、功能、經(jīng)濟、美觀、施工、占地與工期等多方面比選，初步確定梁橋、拱橋、剛架橋三種橋梁形式。3種方案的比較表暫列于后。方案一、預應(yīng)力混凝土簡支梁橋 預應(yīng)力混凝土簡支梁橋（單位：cm）方案二、上承式拱橋 上承式拱橋（單位：cm）方案三、剛架橋 剛架橋(單位：cm) 橋墩方案比選橋墩類型有重力式實體橋墩、空心橋墩、柱式橋墩、輕型橋墩和拼裝式橋墩?，F(xiàn)選取前3種形式進行比較，以便選擇一個較好的方案。① 重力式實體橋墩采用混凝土或石砌的實體結(jié)構(gòu)施工簡易，取材方便，節(jié)約鋼材。但是墩身較為厚重，圬工量大，外形粗大笨重，減少橋下有效孔徑，增大地基負荷；當橋墩較高，地基承載力較低時尤為不利。② 空心橋墩這種橋墩具有截面積小、截面模量大、自重輕、結(jié)構(gòu)剛度和強度較好的特點，多用于高橋。但是薄壁空心橋墩施工較復雜，又費鋼材。③ 柱式橋墩　柱式橋墩的結(jié)構(gòu)特點是由分離的兩根或者多根立柱所組成，城市路橋的橋墩布置和形式好環(huán)，直接影響交通和美觀，雙柱式橋墩楣梁可以外露或出于美觀需要而隱蔽于上部結(jié)構(gòu)之內(nèi)，造型美觀，此地基采用鉆空罐注樁，雙柱式橋墩在強度和剛度上也滿足要求。此外雙柱式橋墩外形輕巧大方，圬工體積較少。所以采用雙柱式橋墩。 三種橋型方案主要優(yōu)缺點比較表方案比較項目第一方案第二方案第三方案預應(yīng)力混凝土簡支梁橋預應(yīng)力混凝土剛構(gòu)橋預應(yīng)力混凝土剛構(gòu)橋主要特征(1)混凝土材料以砂、石為主，可方便取材，經(jīng)濟性較好；(2)結(jié)構(gòu)的耐久性和耐火性較好，結(jié)構(gòu)簡單，建成后維修費用較少；(3)結(jié)構(gòu)的整體性能好，剛度較大，變形較小；(4)結(jié)構(gòu)自重較大，自重耗掉很大部分材料的強度，因而大大限制橋梁跨越能力；(5)預應(yīng)力混凝土梁式橋可有效利用高強鋼筋與高強混凝土，并明顯降低自重所占全部設(shè)計荷載的比重。(1)主梁的恒重和車輛荷載都是通過主梁與斜腿相交處的橫隔板，再經(jīng)過斜腿傳至地基上。這樣的單隔板或承三角形的隔板將使此處梁截面產(chǎn)生較大的負彎矩峰值，使得通過此截面的預應(yīng)力鋼筋十分密集，在構(gòu)造布置上比較雜。(2)預應(yīng)力、徐變、收縮、溫度變化以及基礎(chǔ)變位等因素都會使斜腿剛架橋產(chǎn)生次內(nèi)力，受力分析上也相對較復雜。(3) 該方案的斜腿使施工難度增加。(1)跨越能力較大；(2)能充分就地取材，與混凝土梁式橋相比，可以節(jié)省大量的鋼材和水泥；(3)耐久性能好，維修，養(yǎng)護費用少，外形美觀，構(gòu)造較簡單；(4)自重較大，相應(yīng)的水平推力也較大，增加了下部結(jié)構(gòu)的工程量，當采用無鉸拱時，對地基要求高；(5)上承式拱橋的建筑高度較高使橋面標高提高，使兩岸接線長度增長。適用性(1)在無特殊需求、通航要求的航道采用多跨簡支分離式橋型，滿足橋下凈空的要求。(2)河床的壓縮少，有利于汛期泄洪。(3) 屬于靜定結(jié)構(gòu)，受力簡單，行車條件好，養(yǎng)護也容易。(1)本身主橋的跨度很大，也滿足橋下凈空的要求。但是在無特殊需求通航要求的航道中采用連續(xù)剛構(gòu)體系顯得沒有必要。(2)河床的壓縮多，汛期泄洪能力較差(3) 屬于靜定結(jié)構(gòu)，橋面平整度易受懸臂撓度影響，行車條件較差，伸縮縫易壞。(1)上承式拱橋的跨度大，滿足橋下凈空的要求。同連續(xù)剛構(gòu)體系一樣，在橋下沒有特殊需求通航要求的航道中采用跨越能力較大的拱橋，顯得沒有必要。(2)河床壓縮較多，泄洪能力較好。(3) 拱的承載能力大，但伸縮縫較多，養(yǎng)護較麻煩，縱坡較大，引道填土太高，土方量大，土方來源困難。安全性(1)跨度適中，簡支T型梁橋的施工方便，工期較短。(2)采用預制T梁，可以在工廠預制施工，質(zhì)量可靠，工期有保障。(3)行車較平順(1) 主梁與斜腿均采用箱形截面，且在斜腿基腳之間采用固結(jié)構(gòu)造，施工較為復雜，而且工期較長。(2)對地基的要求高。(3)后期維護和檢測費用高。(1)跨度大，在豎向荷載作用下，橋墩或橋臺將承受很大水平推力。對下部結(jié)構(gòu)和地基的要求性較高。(2)施工較為復雜，施工機具也較多，工期較長。(3)橋面平順，但是伸縮縫和變形縫較多，養(yǎng)護費用大工藝技術(shù)要求技術(shù)先進，工藝要求較嚴格，所需設(shè)備較少，占用施工場地少。技術(shù)較先進，工藝要求較嚴格，橋梁上部結(jié)構(gòu)除用掛籃施工外，掛梁需另用一套安裝設(shè)備。已有成熟的工藝技術(shù)經(jīng)驗，需用大量的吊裝設(shè)備，占用施工場地，勞動力多。美觀性橋型簡潔明快，與周圍環(huán)境的協(xié)調(diào)性好。橋型簡潔明快，與周圍的協(xié)調(diào)性好。橋型結(jié)構(gòu)復雜，與周圍的協(xié)調(diào)性較差3 初步設(shè)計 設(shè)計資料及構(gòu)造布置彌渡河地質(zhì)分布：Ⅰ.亞粘土：，，，；Ⅱ.中密中砂：，，，；Ⅲ.砂礫石層：屬中密圓礫，，，，橋梁總長：120m橋梁分孔布置：4等跨標準跨徑：30m（墩中心距離）主梁全長：計算跨徑： 橋面凈空：凈—+14m++m=公路—Ⅰ級，人群荷載：，每側(cè)人行道重： kN/m?；炷粒褐髁河肅50。應(yīng)力鋼筋采用《公路鋼筋混凝土及預應(yīng)力混凝土橋函設(shè)計規(guī)范》（JTG D62—2004），每束6根，全梁配5束。普通鋼筋采用HRB335鋼筋；吊環(huán)采用R235鋼筋。按后張法采用TD雙作用千斤頂兩端同時張拉施工工藝制作主梁，采用內(nèi)徑70mm、外徑77mm的預埋波紋管和錨具。主梁安裝就位后現(xiàn)澆60cm寬的濕接縫。最后施工混凝土橋面鋪裝層。交通部頒《公路工程技術(shù)標準》（JTG B01—2003），簡稱《標準》；交通部頒《公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范》（JTG D60—2004），簡稱《橋規(guī)》；交通部頒《公路鋼筋混凝土及預應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范》（JTG D62—2004）。名 稱項 目符 號單 位數(shù) 據(jù)混 凝 土立方強度 fcu,kMPa50 彈性模量EcMPa104軸心抗壓標準強度fckMPa 軸心抗拉標準強度ftkMPa 軸心抗壓設(shè)計強度fcdMPa 軸心抗拉設(shè)計強度ftdMPa 短暫狀態(tài)容許壓應(yīng)力39。ckMPa 容許拉應(yīng)力39。tkMPa 持久狀態(tài)標準荷載組合:　　　容許壓應(yīng)力MPa 容許主壓應(yīng)力MPa 短期效應(yīng)組合:　　　容許拉應(yīng)力MPa0 容許主拉應(yīng)力MPa 鋼 絞 線標準強度fpkMPa1860 彈性模量EpMPa105抗拉設(shè)計強度fpdMPa1260 最大控制應(yīng)力σconMPa1395 持久狀態(tài)應(yīng)力:　　　標準狀態(tài)組合MPa1209 材料重度鋼筋混凝土γ1KN/ｍ3 瀝青混凝土γ2KN/ｍ3 鋼絞線γ3KN/ｍ3 　鋼束與混凝土的彈性模量比αEp無綱量 注：考慮混凝土強度達到C45時開始張拉預應(yīng)力鋼束。和分別表示鋼束張拉時混凝土的抗壓、抗拉標準強度，則=， =。 截面布置 結(jié)構(gòu)尺寸（尺寸單位：mm）主梁高度：預應(yīng)力混凝土簡支梁橋的主梁高度與其跨徑之比通常在1/15~1/25，標準設(shè)計中高跨比約在1/18~1/19。當建筑高度有受限制時，增大梁高往往是較經(jīng)濟的方案，因為增大梁高可以節(jié)省預應(yīng)力鋼束用量，同時梁高加大一般只是腹板加寬，而混凝土用量增加不多。綜上所述，本設(shè)計中取用2100mm的主梁高度是比較合適的，本橋橋體有8片梁。主梁截面細部尺寸：T梁翼板的厚度主要取決于橋面板承受車輪局部荷載的要求，還應(yīng)考慮能否滿足主梁受彎時上翼板受壓的強度要求。本設(shè)計預制T梁的翼板厚度取用180mm，翼板根部加厚到300mm以抵抗翼緣根部較大的彎矩。在預應(yīng)力混凝土梁中腹板內(nèi)主拉應(yīng)力較小，腹板厚度一般由布置預制孔管的構(gòu)造決定，同時從腹板本身的穩(wěn)定條件出發(fā)，腹板厚度不宜小于其高度的1/15。腹板厚度取200mm。馬蹄尺寸基本由布置預應(yīng)力鋼束的需要確定的，設(shè)計實踐表明，馬蹄面積占截面總面積的10%~20%為合適?？紤]到主梁需要配置較多的鋼束，將鋼束按三層布置，一層最多排三束，同時還根據(jù)《公預規(guī)》，初擬馬蹄寬度為500mm，高度為300mm，馬蹄與腹板交接處作三角過渡，高度過100mm，以減小局部應(yīng)力。按照以上擬訂的外形尺寸，就可繪出預制梁的跨中截面圖（）。 跨中截面尺寸圖（尺寸單位：mm） 對于T型截面受壓翼緣的計算寬度bf，根據(jù)《公路橋規(guī)》。截面形心至上緣距離為：式中：Ai ——分塊面積 ——分塊面積的形心至上緣的距離主梁的工作截面有兩種：預制