【正文】 鋼管溷凝土拱橋畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 土木工程橋梁專(zhuān)業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第1章 設(shè) 計(jì) 資 料 基本資料及設(shè)計(jì)依據(jù) 基本數(shù)據(jù)課題內(nèi)容：一、勘察資料： 1．建橋理由 云南普洱市規(guī)劃的需要，建橋后將大大減少市中區(qū)車(chē)流量，改善市區(qū)交通。該橋位于云南普洱市，跨越小黑江。 2．河流及水文情況歷史最高水位：；通航水位： ；常年水位： ；低水位： ； 3．當(dāng)?shù)亟ㄖ牧锨闆r砂石、鋼材均可供應(yīng)。 4．氣象情況最高溫度：41℃；最低溫度：℃；最大風(fēng)速：43m/s； 5．地質(zhì)情況基巖以紫紅色粉砂質(zhì)泥巖和泥質(zhì)砂巖為主，覆蓋層5～12m。二、橋位橫斷面地形資料樁號(hào) 地面標(biāo)高 樁號(hào) 地面標(biāo)高K1+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 課題任務(wù)要求：對(duì)沙塘壩大橋進(jìn)行設(shè)計(jì)，其設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為： 1．設(shè)計(jì)荷載：公路—I級(jí)； 2．行車(chē)道寬：12m+2（人行道）； 3．通航標(biāo)準(zhǔn)：內(nèi)河通航標(biāo)準(zhǔn)四級(jí)；主要參考文獻(xiàn)（由指導(dǎo)教師選定）：公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范（JTG D60—2004）公路圬工橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范（JTG D61—2005）公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范 （JTG D62—2004）公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范（JTG D63—2007）公路橋涵設(shè)計(jì)手冊(cè)——梁橋（上、下冊(cè)）公路橋涵設(shè)計(jì)手冊(cè)——拱橋（上、下冊(cè)）公路橋涵設(shè)計(jì)手冊(cè)——基本資料公路橋涵設(shè)計(jì)手冊(cè)——墩臺(tái)與基礎(chǔ)橋梁工程（上冊(cè)）——范立礎(chǔ)編橋梁工程（下冊(cè)）——顧安邦編橋梁施工與組織管理（上、下冊(cè)）黃繩武編12．橋梁畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)第2章 橋型方案比選橋型方案比選是初步設(shè)計(jì)階段的工作重點(diǎn)，同時(shí)也為后續(xù)工作做鋪墊。在此階段先根據(jù)橋址處的河床斷面、水文、地質(zhì)、通航要求等擬定五個(gè)初選方案，將五個(gè)初選方案在米格紙上繪制在米格紙上。再對(duì)這五個(gè)方案進(jìn)行比較，選出三個(gè)推薦方案，再對(duì)比三個(gè)推薦方案，根據(jù)材料用量，施工難易程度、運(yùn)行養(yǎng)護(hù)條件、對(duì)通航的影響等最終選出最合適的橋型。 初選方案：（5個(gè)）1. ，+。++65m的三跨連續(xù)剛構(gòu)橋。++65m的三跨連續(xù)梁橋。4. ，+。+205m+20m的三跨懸索橋。 比選方案：（三個(gè)）方案比選主要依據(jù)施工難易、安全可靠、適用耐久、經(jīng)濟(jì)合理的原則，同時(shí)根據(jù)所在公路的作用、性質(zhì)和將來(lái)發(fā)展的要求，按照美觀和有利于環(huán)保的原則設(shè)計(jì)。橋型的選擇要求在技術(shù)上是可靠的，在施工上是切實(shí)可行的。綜上所述，本次設(shè)計(jì)的三個(gè)比選方案如下：方案一：中承式鋼管混凝土拱橋（）（1）橋跨布置：主跨為計(jì)算跨徑217m的等截面懸鏈線中承式鋼管混凝土拱橋，凈矢跨比為1/5，。（2）上部結(jié)構(gòu)：主跨的上部結(jié)構(gòu)采用兩片四肢格構(gòu)形的桁架腹桿拱肋通過(guò)K字橫撐連成整體。拱肋高為4m，弦桿采用φ100022mm的鋼管，內(nèi)灌中交新C50混凝土，弦平聯(lián)為φ50010mm的鋼管，內(nèi)灌中交新C50混凝土，直腹桿和斜腹桿為φ50010mm的鋼管，弦桿、橫聯(lián)管、橫撐、直、斜桿都為中交新Q345鋼。吊桿橫梁為鋼筋混凝土橫梁，橋面板為鋼筋混凝土空心板梁。（3）下部結(jié)構(gòu)：拱座為重力式的臺(tái)階式拱座，拱上立柱為鋼筋混凝土柱式立柱。簡(jiǎn)支梁的橋墩為雙柱式，與主拱公用拱座作為基礎(chǔ)，橋臺(tái)為重力式橋臺(tái)。（4）受力特征：拱橋主要承受壓力，由于水平推力的作用，使得拱圈中的彎矩大大減小，同時(shí)恒載和活載所產(chǎn)生的內(nèi)力主要由鋼和混凝土組合截面承受。鋼管對(duì)核心混凝土有套箍作用，既能受拉又能受壓，同時(shí)核心混凝土增強(qiáng)了鋼管壁的穩(wěn)定性，使核心混凝土處于三向受力狀態(tài)。（5）施工方法：主拱圈采用懸索吊裝施工，跨中合攏；橫梁采用工廠預(yù)制，現(xiàn)場(chǎng)吊裝，縱梁現(xiàn)場(chǎng)澆注；拱座采用明挖擴(kuò)大基礎(chǔ)的重力式拱座；引橋簡(jiǎn)支梁采用現(xiàn)場(chǎng)澆注，；橋臺(tái)采用明挖擴(kuò)大基礎(chǔ)的重力式橋臺(tái)。 項(xiàng)目材料上部結(jié)構(gòu)下部結(jié)構(gòu)合計(jì)拱肋+橫撐吊桿橫梁縱梁拱座橋臺(tái)+立柱+交接墩C50（m179。）20209430C40（m179。）鋼筋（T） 鋼絞線(T) 鋼板(T)943 934（6） 綜合評(píng)價(jià)：中承式鋼管混凝土造型獨(dú)特，線形明晰，與當(dāng)?shù)氐匦魏軈f(xié)調(diào)，同時(shí)此處有很高的通航要求，所以采用纜索吊裝施工方法時(shí)，不會(huì)影響通航要求。還有采用鋼管混凝土，可大幅節(jié)省材料：縱梁和橫梁都在工廠預(yù)制，節(jié)約了施工時(shí)間；基礎(chǔ)和拱座都采用明挖基礎(chǔ)，節(jié)省了工程費(fèi)用；同時(shí)在施工中鋼管本身是耐側(cè)壓的模板，省去了支模、拆模等工序，也節(jié)約了時(shí)間。但是對(duì)于鋼管混凝土拱橋的設(shè)計(jì)與施工都沒(méi)有具體的規(guī)范指導(dǎo)，所以設(shè)計(jì)和施工中都存在一定的問(wèn)題，譬如管內(nèi)混凝土脫空，鋼管焊接的問(wèn)題，鋼管的養(yǎng)護(hù)、管內(nèi)混凝土開(kāi)裂不易查不易補(bǔ)，組合截面受力分析存在誤差等。 （尺寸單位：mm）方案二：預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋（）（1） 橋跨布置：此方案的橋跨布置為65m++65m的三跨連續(xù)型剛構(gòu)橋。（2）上部結(jié)構(gòu)：此橋采用二次曲線，主梁采用單箱單室變高度箱梁，；，；全橋箱梁頂板厚度不變，腹板不等厚，；底板為不等厚，由跨中向根部處隨二次曲線y=ax^2變化，逐漸變厚，；懸出部分長(zhǎng)度相同，；，*。（3）下部結(jié)構(gòu)：本方案下部結(jié)構(gòu)采用雙薄壁墩。, ,單個(gè)寬2m,承臺(tái)厚2m，樁基礎(chǔ)為柱式群樁基礎(chǔ)，四支。橋臺(tái)采用重力式U型橋臺(tái)，基礎(chǔ)全部采用鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。（4）受力特征：，它是一種墩梁固結(jié)，采用雙薄壁墩使得順橋向抗彎剛度和橫橋向抗扭剛度大；順橋向抗推剛度小， 對(duì)基礎(chǔ)沉降，溫度、收縮徐變及地震影響有利。（5）施工方法：對(duì)于主梁施工是采用掛籃懸臂澆筑法，在中間現(xiàn)澆合攏。橋基礎(chǔ)施工采用鉆孔灌注樁基礎(chǔ)施工，墩身采用滑模施工，橋臺(tái)采用明挖擴(kuò)大基礎(chǔ)施工。 主要工程數(shù)量表 項(xiàng) 目材料上部結(jié)構(gòu)下部結(jié)構(gòu)合計(jì)主梁橫隔板橋面板及鋪裝墩橋臺(tái) 基礎(chǔ)承臺(tái)C50（m179。）320 C40（m179。） 鋼筋（T） 鋼絞線(T) 預(yù)應(yīng)力鋼筋(T)鋼板(T) 267 267瀝青混凝土（m179。）320320（6）綜合評(píng)價(jià)：1）連續(xù)剛構(gòu)橋無(wú)伸縮縫。行車(chē)比較平順、舒適。2）由于墩梁固結(jié)節(jié)省了昂貴的支座費(fèi)用；3）采用雙薄壁墩使得順橋向抗彎剛度和橫橋向抗扭剛度大；順橋向抗推剛度小， 對(duì)基礎(chǔ)沉降，溫度、收縮徐變及地震影響有利；4）施工中采用懸臂澆筑不會(huì)影響通航要求。除了上述優(yōu)點(diǎn)，還有很多缺點(diǎn): 3）結(jié)構(gòu)剛度、變形、動(dòng)力性能不好，混凝土和鋼材用量都很多，不經(jīng)濟(jì)。4)懸臂施工時(shí)，左右不對(duì)稱(chēng)，當(dāng)靠近端部時(shí)邊跨要配重來(lái)平衡，所以增加了施工難度，同時(shí)基礎(chǔ)施工在水下施工，也增加了施工費(fèi)用和難度。5）抗撞擊能力較弱，承受事故能力不好。 預(yù)應(yīng)力混凝土 連續(xù)剛剛構(gòu)橋（尺寸單位：mm）方案三：預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋（）（1） 橋跨布置：此方案的橋跨布置為65m++65m的三跨連續(xù)型梁橋。（2）上部結(jié)構(gòu)：此橋采用二次曲線，主梁采用單箱單室變高度箱梁，；，；全橋箱梁頂板厚度不變，腹板不等厚，；底板為不等厚，由跨中向根部處隨二次曲線y=ax^2變化，逐漸變厚，；懸出部分長(zhǎng)度相同，；，*。 （3）下部結(jié)構(gòu)：本方案下部結(jié)構(gòu)采用雙柱式墩，,承臺(tái)厚2m，4m4m，樁基礎(chǔ)為雙柱式基礎(chǔ)。橋臺(tái)采用重力式U型橋臺(tái)，基礎(chǔ)全部采用鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。（4）受力特征：，它是一種墩梁分離，主梁連續(xù)的橋梁由于采用連續(xù)體系，全橋在恒載、活載作用下，彎矩分布合理，采用預(yù)應(yīng)力技術(shù)適用于多種施工方法，提高了施工質(zhì)量，降低了施工費(fèi)用，且結(jié)構(gòu)剛度大,變形小,動(dòng)力性能好，主跨跨徑較大，能滿(mǎn)足通航要求，主梁變形曲線平緩，有利于高速行車(chē)，但是對(duì)基礎(chǔ)要求相對(duì)較高，對(duì)基礎(chǔ)沉降，溫度，收縮徐變及地震不利。（5）施工方法：對(duì)于主梁施工是采用掛籃懸臂澆筑法，在中間現(xiàn)澆合攏。橋基礎(chǔ)施工采用鉆孔灌注樁基礎(chǔ)施工，墩身采用滑模施工，橋臺(tái)采用明挖擴(kuò)大基礎(chǔ)施工。 主要工程數(shù)量表 項(xiàng) 目材料上部結(jié)構(gòu)下部結(jié)構(gòu)合計(jì)主梁橫隔板橋面板及鋪裝墩，蓋梁橋臺(tái) 基礎(chǔ)承臺(tái)C50（m179。）320 112C40（m179。） 鋼筋（T） 鋼絞線(T) 預(yù)應(yīng)力鋼筋(T)鋼板(T) 267 267瀝青混凝土（m179。）320320支座（個(gè)）1616（6） 綜合評(píng)價(jià)：1）連續(xù)梁橋無(wú)伸縮縫。行車(chē)比較平順、舒適。2）恒載，活載作用下受力均勻，合理；3）采用主梁連續(xù)的結(jié)構(gòu)，使得墩梁交接處產(chǎn)生負(fù)彎矩，有效減少跨中彎矩，減小梁身的工程量。4）施工中采用懸臂澆筑不會(huì)影響通航要求。除了上述優(yōu)點(diǎn)，還有很多缺點(diǎn): 5）結(jié)構(gòu)剛度、變形、動(dòng)力性能不好，混凝土和鋼材用量都很多，不經(jīng)濟(jì)。6)懸臂施工時(shí)，左右不對(duì)稱(chēng)，當(dāng)靠近端部時(shí)邊跨要配重來(lái)平衡，所以增加了施工難度，同時(shí)基礎(chǔ)施工在水下施工，也增加了施工費(fèi)用和難度。7）臨時(shí)支座和永久支座的施工，養(yǎng)護(hù)費(fèi)用較高。8）抗撞擊能力較弱，承受事故能力不好，對(duì)基礎(chǔ)沉降，溫度、收縮徐變及地震影響不利。 預(yù)應(yīng)力混凝土 連續(xù)梁橋（尺寸單位：mm）對(duì)以上三個(gè)比選方案進(jìn)行施工，經(jīng)濟(jì)，受力方面的比較 各方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較方案類(lèi)別比較項(xiàng)目第一方案第二方案第三方案主橋跨橋型結(jié)構(gòu)中承式鋼管混凝土拱橋（）連續(xù)剛構(gòu)橋65m++65m連續(xù)梁橋65m++65m主拱圈高度4m養(yǎng)護(hù)維修工作量少少少設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)技術(shù)水平國(guó)際先進(jìn)水平，有成橋參考，但不是很多經(jīng)驗(yàn)多，國(guó)際先進(jìn)水平，設(shè)計(jì)理論先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)多，設(shè)計(jì)理論先進(jìn)施工對(duì)通航的影響沒(méi)有較小較小施工方法和難易程度纜索吊裝；經(jīng)驗(yàn)成熟，施工簡(jiǎn)單需進(jìn)行深水基礎(chǔ)施工，橋兩端要進(jìn)行大面積的挖方，施工較難需進(jìn)行深水基礎(chǔ)施工，橋兩端要進(jìn)行大面積的挖方，施工較難，支座費(fèi)用高養(yǎng)護(hù)難工 期較短較長(zhǎng)較長(zhǎng)工 程 數(shù) 量混凝土(m)24196鋼筋、鋼材(t)鋼鉸線(t)比選結(jié)果優(yōu)選可選可選 經(jīng)過(guò)施工難易程度、施工對(duì)通航的影響、造價(jià)等各方面的比較，顯然第一個(gè)方案鋼管混凝土拱橋是最合理方案，故把鋼管混凝土拱橋定為最終方案。其優(yōu)點(diǎn)如下:（1）施工方面來(lái)說(shuō)，采用無(wú)支架的纜索吊裝施工方法，不會(huì)影響通航要求，同時(shí)空鋼管架設(shè)吊裝重量輕,又可作為施工支架和內(nèi)填混凝土的模板,因而澆注混凝土?xí)r可省去支模、拆模等工序，施工用鋼量省,工廠化、工業(yè)化水平高,加快了施工的速度，同時(shí)加大了跨越能力。對(duì)于基礎(chǔ)的施工也采用明挖基礎(chǔ)，節(jié)省了工程造價(jià)。（2）鋼管本身又是勁性承重骨架，在施工階段可起支架和模板的作用，在使用階段又是主要的承重結(jié)構(gòu)，因此可以節(jié)省腳手架，縮短工期，減少施工用地，降低工程造價(jià)。（3）受力上來(lái)說(shuō)，首先，鋼管借助內(nèi)填混凝土增強(qiáng)自身的穩(wěn)定性。其次，借助鋼管對(duì)核心混凝土的套箍(約束)作用,使核心混凝土處于三向受壓狀態(tài),從而使核心混凝土具有更高的抗壓強(qiáng)度和壓縮變形能力；再次，鋼管本身就是鋼筋，既能受壓又能受拉，所以節(jié)省了鋼筋用量。同時(shí)鋼管混凝土主要承受軸向力，處于三向受力狀態(tài)的混凝土更能適應(yīng)。 中承式鋼管混凝土拱橋的總體布置圖（尺寸單位：mm）第3章 結(jié)構(gòu)構(gòu)造設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)資料1. 橋面寬度：橋面設(shè)2車(chē)道，全橋?qū)捊M成為：12m（車(chē)行道）+2（防撞護(hù)欄）+（人行道）2+（拱肋寬）2=。：公路Ｉ級(jí)。：車(chē)行道2%，人行道2%。：%：通航凈空60m8m。（1）混凝土強(qiáng)度等級(jí)C50，主要強(qiáng)度指標(biāo)為：強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值 =， = 強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 =, =彈性模量 Ep=Mpa強(qiáng)度等級(jí)C40，主要強(qiáng)度指標(biāo)為：強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值 =， =強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 =, =彈性模量 Ep=Mpa強(qiáng)度等級(jí)C30，主要強(qiáng)度指標(biāo)為：強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值