【正文】 鋼管溷凝土拱橋畢業(yè)設計論文 土木工程橋梁專業(yè)畢業(yè)設計（論文）第1章 設 計 資 料 基本資料及設計依據(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?shù)亟ㄖ牧锨闆r砂石、鋼材均可供應。 4．氣象情況最高溫度：41℃；最低溫度：℃；最大風速：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 地面標高 樁號 地面標高K1+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 課題任務要求：對沙塘壩大橋進行設計，其設計標準為： 1．設計荷載：公路—I級； 2．行車道寬：12m+2（人行道）； 3．通航標準：內(nèi)河通航標準四級；主要參考文獻（由指導教師選定）：公路橋涵設計通用規(guī)范（JTG D60—2004）公路圬工橋涵設計規(guī)范（JTG D61—2005）公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范 （JTG D62—2004）公路橋涵地基與基礎設計規(guī)范（JTG D63—2007）公路橋涵設計手冊——梁橋（上、下冊）公路橋涵設計手冊——拱橋（上、下冊）公路橋涵設計手冊——基本資料公路橋涵設計手冊——墩臺與基礎橋梁工程（上冊）——范立礎編橋梁工程（下冊）——顧安邦編橋梁施工與組織管理（上、下冊）黃繩武編12．橋梁畢業(yè)設計指導書第2章 橋型方案比選橋型方案比選是初步設計階段的工作重點，同時也為后續(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初選方案，將五個初選方案在米格紙上繪制在米格紙上。再對這五個方案進行比較，選出三個推薦方案，再對比三個推薦方案，根據(jù)材料用量，施工難易程度、運行養(yǎng)護條件、對通航的影響等最終選出最合適的橋型。 初選方案：（5個）1. ，+。++65m的三跨連續(xù)剛構橋。++65m的三跨連續(xù)梁橋。4. ，+。+205m+20m的三跨懸索橋。 比選方案：（三個）方案比選主要依據(jù)施工難易、安全可靠、適用耐久、經(jīng)濟合理的原則，同時根據(jù)所在公路的作用、性質(zhì)和將來發(fā)展的要求，按照美觀和有利于環(huán)保的原則設計。橋型的選擇要求在技術上是可靠的，在施工上是切實可行的。綜上所述，本次設計的三個比選方案如下：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）上部結構：主跨的上部結構采用兩片四肢格構形的桁架腹桿拱肋通過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）下部結構：拱座為重力式的臺階式拱座，拱上立柱為鋼筋混凝土柱式立柱。簡支梁的橋墩為雙柱式，與主拱公用拱座作為基礎，橋臺為重力式橋臺。（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。鋼管對核心混凝土有套箍作用，既能受拉又能受壓，同時核心混凝土增強了鋼管壁的穩(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；橫梁采用工廠預制，現(xiàn)場吊裝，縱梁現(xiàn)場澆注；拱座采用明挖擴大基礎的重力式拱座；引橋簡支梁采用現(xiàn)場澆注，；橋臺采用明挖擴大基礎的重力式橋臺。 項目材料上部結構下部結構合計拱肋+橫撐吊桿橫梁縱梁拱座橋臺+立柱+交接墩C50（m179。）20209430C40（m179。）鋼筋（T） 鋼絞線(T) 鋼板(T)943 934（6） 綜合評價：中承式鋼管混凝土造型獨特，線形明晰，與當?shù)氐匦魏軈f(xié)調(diào)，同時此處有很高的通航要求，所以采用纜索吊裝施工方法時，不會影響通航要求。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制，節(jié)約了施工時間；基礎和拱座都采用明挖基礎，節(jié)省了工程費用；同時在施工中鋼管本身是耐側壓的模板，省去了支模、拆模等工序，也節(jié)約了時間。但是對于鋼管混凝土拱橋的設計與施工都沒有具體的規(guī)范指導，所以設計和施工中都存在一定的問題，譬如管內(nèi)混凝土脫空，鋼管焊接的問題，鋼管的養(yǎng)護、管內(nèi)混凝土開裂不易查不易補，組合截面受力分析存在誤差等。 （尺寸單位：mm）方案二：預應力混凝土連續(xù)剛構橋（）（1） 橋跨布置：此方案的橋跨布置為65m++65m的三跨連續(xù)型剛構橋。（2）上部結構：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，；懸出部分長度相同，；，*。（3）下部結構：本方案下部結構采用雙薄壁墩。, ,單個寬2m,承臺厚2m，樁基礎為柱式群樁基礎，四支。橋臺采用重力式U型橋臺，基礎全部采用鉆孔灌注樁基礎。（4）受力特征：，它是一種墩梁固結，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， 對基礎沉降，溫度、收縮徐變及地震影響有利。（5）施工方法：對于主梁施工是采用掛籃懸臂澆筑法，在中間現(xiàn)澆合攏。橋基礎施工采用鉆孔灌注樁基礎施工，墩身采用滑模施工，橋臺采用明挖擴大基礎施工。 主要工程數(shù)量表 項 目材料上部結構下部結構合計主梁橫隔板橋面板及鋪裝墩橋臺 基礎承臺C50（m179。）320 C40（m179。） 鋼筋（T） 鋼絞線(T) 預應力鋼筋(T)鋼板(T) 267 267瀝青混凝土（m179。）320320（6）綜合評價：1）連續(xù)剛構橋無伸縮縫。行車比較平順、舒適。2）由于墩梁固結節(jié)省了昂貴的支座費用；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， 對基礎沉降，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影響通航要求。除了上述優(yōu)點，還有很多缺點: 3）結構剛度、變形、動力性能不好，混凝土和鋼材用量都很多，不經(jīng)濟。4)懸臂施工時，左右不對稱，當靠近端部時邊跨要配重來平衡，所以增加了施工難度，同時基礎施工在水下施工，也增加了施工費用和難度。5）抗撞擊能力較弱，承受事故能力不好。 預應力混凝土 連續(xù)剛剛構橋（尺寸單位：mm）方案三：預應力混凝土連續(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）上部結構：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，；懸出部分長度相同，；，*。 （3）下部結構：本方案下部結構采用雙柱式墩，,承臺厚2m，4m4m，樁基礎為雙柱式基礎。橋臺采用重力式U型橋臺，基礎全部采用鉆孔灌注樁基礎。（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，采用預應力技術適用于多種施工方法，提高了施工質(zhì)量，降低了施工費用，且結構剛度大,變形小,動力性能好，主跨跨徑較大，能滿足通航要求，主梁變形曲線平緩，有利于高速行車，但是對基礎要求相對較高，對基礎沉降，溫度，收縮徐變及地震不利。（5）施工方法：對于主梁施工是采用掛籃懸臂澆筑法，在中間現(xiàn)澆合攏。橋基礎施工采用鉆孔灌注樁基礎施工，墩身采用滑模施工，橋臺采用明挖擴大基礎施工。 主要工程數(shù)量表 項 目材料上部結構下部結構合計主梁橫隔板橋面板及鋪裝墩，蓋梁橋臺 基礎承臺C50（m179。）320 112C40（m179。） 鋼筋（T） 鋼絞線(T) 預應力鋼筋(T)鋼板(T) 267 267瀝青混凝土（m179。）320320支座（個）1616（6） 綜合評價：1）連續(xù)梁橋無伸縮縫。行車比較平順、舒適。2）恒載，活載作用下受力均勻，合理；3）采用主梁連續(xù)的結構，使得墩梁交接處產(chǎn)生負彎矩，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影響通航要求。除了上述優(yōu)點，還有很多缺點: 5）結構剛度、變形、動力性能不好，混凝土和鋼材用量都很多，不經(jīng)濟。6)懸臂施工時，左右不對稱，當靠近端部時邊跨要配重來平衡，所以增加了施工難度，同時基礎施工在水下施工，也增加了施工費用和難度。7）臨時支座和永久支座的施工，養(yǎng)護費用較高。8）抗撞擊能力較弱，承受事故能力不好，對基礎沉降，溫度、收縮徐變及地震影響不利。 預應力混凝土 連續(xù)梁橋（尺寸單位：mm）對以上三個比選方案進行施工，經(jīng)濟，受力方面的比較 各方案的技術經(jīng)濟比較方案類別比較項目第一方案第二方案第三方案主橋跨橋型結構中承式鋼管混凝土拱橋（）連續(xù)剛構橋65m++65m連續(xù)梁橋65m++65m主拱圈高度4m養(yǎng)護維修工作量少少少設計經(jīng)驗技術水平國際先進水平，有成橋參考，但不是很多經(jīng)驗多，國際先進水平，設計理論先進經(jīng)驗多，設計理論先進施工對通航的影響沒有較小較小施工方法和難易程度纜索吊裝；經(jīng)驗成熟，施工簡單需進行深水基礎施工，橋兩端要進行大面積的挖方，施工較難需進行深水基礎施工，橋兩端要進行大面積的挖方，施工較難，支座費用高養(yǎng)護難工 期較短較長較長工 程 數(shù) 量混凝土(m)24196鋼筋、鋼材(t)鋼鉸線(t)比選結果優(yōu)選可選可選 經(jīng)過施工難易程度、施工對通航的影響、造價等各方面的比較，顯然第一個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)點如下:（1）施工方面來說，采用無支架的纜索吊裝施工方法，不會影響通航要求，同時空鋼管架設吊裝重量輕,又可作為施工支架和內(nèi)填混凝土的模板,因而澆注混凝土時可省去支模、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，同時加大了跨越能力。對于基礎的施工也采用明挖基礎，節(jié)省了工程造價。（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構，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。（3）受力上來說，首先，鋼管借助內(nèi)填混凝土增強自身的穩(wěn)定性。其次，借助鋼管對核心混凝土的套箍(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。 中承式鋼管混凝土拱橋的總體布置圖（尺寸單位：mm）第3章 結構構造設計 設計資料1. 橋面寬度：橋面設2車道，全橋?qū)捊M成為：12m（車行道）+2（防撞護欄）+（人行道）2+（拱肋寬）2=。：公路Ｉ級。：車行道2%，人行道2%。：%：通航凈空60m8m。（1）混凝土強度等級C50，主要強度指標為：強度標準值 =， = 強度設計值 =, =彈性模量 Ep=Mpa強度等級C40，主要強度指標為：強度標準值 =， =強度設計值 =, =彈性模量 Ep=Mpa強度等級C30，主要強度指標為：強度標準值