【正文】 橋梁優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計(jì)計(jì)算書第一章 概述 地質(zhì)條件橋位地質(zhì)地形圖圖11 地質(zhì)圖 主要技術(shù)指標(biāo)橋面凈寬：11＋2 （分離式、無人行道）設(shè)計(jì)荷載：公路－Ｉ級(jí)行車速度：100km/h橋面橫坡：2%通航要求：無溫度：最高年平均溫度43℃，最低年平均溫度5℃。 設(shè)計(jì)規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（JTG B012003）。《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》（JTG D602004）?！豆窐蚝鼗c基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D632007）。《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》（JTJ 0412000）?！豆蜂摻罨炷良邦A(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D622004）。第二章 方案比選 概述橋式方案比選是初步設(shè)計(jì)階段的工作重點(diǎn)，一般要進(jìn)行多個(gè)方案比較。各方案均要求提供橋式布置圖，圖上必須標(biāo)明橋跨位置，高程布置，上、下部結(jié)構(gòu)形式及工程數(shù)量。對(duì)推薦方案，還要提供上、下部結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)布置圖，以及一些主要的及特殊部位的細(xì)節(jié)處理圖。設(shè)計(jì)方案的評(píng)價(jià)和比較，要全面考慮各項(xiàng)指標(biāo)，綜合分析每一方案的優(yōu)缺點(diǎn)，最后選定一個(gè)符合當(dāng)前條件的最佳推薦方案。有時(shí)，占優(yōu)勢(shì)的方案還應(yīng)吸取其他方案的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)一步加以改善。 比選原則設(shè)計(jì)從安全性、技術(shù)適用性、施工難度、設(shè)計(jì)施工周期、經(jīng)濟(jì)性、實(shí)用性和觀賞性等幾方面對(duì)各比選方案進(jìn)行評(píng)比，其中安全性為主要因素。 比選方案根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)要求,依據(jù)現(xiàn)行公路橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范,綜合考慮橋位地質(zhì)地形條件，擬定了三個(gè)比選方案：方案一：預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋方案二：預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋方案三：普通上承式拱橋 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋該橋?yàn)轭A(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋，共三跨，為58m+100m+58m=216m。邊跨與中跨比為58/100=～，橋面橫坡為2%。圖21 連續(xù)梁橋布置圖：本橋箱梁為單箱單室截面，，箱梁頂面全寬為12m。：箱梁在各墩支點(diǎn)處的截面高度為1/15L～1/20L，取1/，在跨中及橋端支點(diǎn)處的截面高度為1/30L～1/50L，取1/；箱梁頂板厚30cm（跨中）～48cm（支點(diǎn)），腹板厚50cm（跨中）～75cm（支點(diǎn)），底板厚30cm（跨中）～70cm（支點(diǎn)）。：上部結(jié)構(gòu)箱梁在各墩支點(diǎn)及橋端支點(diǎn)處設(shè)橫隔板。墩支點(diǎn)處橫隔板厚250cm，端支點(diǎn)處橫隔板厚150cm，橫隔板與箱梁連接處均設(shè)有承托。 圖22 跨中與墩頂截面圖橋墩基礎(chǔ)連成整體，基礎(chǔ)采用嵌巖型鉆孔灌注樁群樁基礎(chǔ)，橋墩為6m，材料為C40鋼筋混凝土。主梁采用懸臂節(jié)段澆筑施工，橋墩采用爬模法施工，兩端橋臺(tái)采用整體現(xiàn)澆。 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋該橋?yàn)轭A(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋，共三跨，為58m+100m+58m=216m。邊跨與中跨比為58/100=～，橋面橫坡為2%。圖23 連續(xù)剛構(gòu)橋布置圖：本橋箱梁為單箱單室截面，，箱梁頂面全寬為12m。：箱梁在各墩支點(diǎn)處的截面高度為1/15L～1/20L，取1/，在跨中及橋端支點(diǎn)處的截面高度為1/30L～1/50L，取1/；箱梁頂板厚30cm（跨中）～48cm（支點(diǎn)），腹板厚50cm（跨中）～75cm（支點(diǎn)），底板厚30cm（跨中）～70cm（支點(diǎn)）。：上部結(jié)構(gòu)箱梁在各墩支點(diǎn)及橋端支點(diǎn)處設(shè)橫隔板。墩支點(diǎn)處設(shè)兩個(gè)厚300cm橫隔板，端支點(diǎn)處橫隔板厚150cm，橫隔板與箱梁連接處均設(shè)有承托。 圖24 跨中與墩頂截面圖橋墩基礎(chǔ)連成整體，基礎(chǔ)采用嵌巖型鉆孔灌注樁群樁基礎(chǔ)，橋墩為3m，材料為C40鋼筋混凝土。主梁采用懸臂節(jié)段澆筑施工，橋墩采用爬模法施工，兩端橋臺(tái)采用整體現(xiàn)澆。 普通上承式拱橋該橋?yàn)槠胀ㄉ铣惺焦皹?，主跨跨徑?50m，拱高為25m，矢跨比為25/150=1/6，在1/5～1/10之內(nèi)，橋面橫坡為2%。圖25 普通上承式拱橋布置圖：本橋主梁為空心板截面，板高80cm，板寬120cm 。：空心板截面高度為80cm，空心板頂、底板厚15cm，肋寬30cm。圖26 空心板截面圖：本橋主拱圈采用等截面懸鏈線，由6*。：；箱梁頂、底板厚25cm，肋板厚15。：主拱圈內(nèi)部在拱腳以上10m段內(nèi)加厚頂、底、側(cè)板，以達(dá)最佳受力效果。 圖27 主拱圈截面圖 拱上立柱為直徑1m的空心墩。橋墩基礎(chǔ)連成整體，基礎(chǔ)采用嵌巖型鉆孔灌注樁群樁基礎(chǔ)，橋墩均為直徑1m的空心墩，材料為C40鋼筋混凝土。主梁采用預(yù)制節(jié)段拼裝施工，橋墩采用爬模法施工。 方案比較方案比選從該橋橋址的實(shí)際地理位置地形環(huán)境，結(jié)合實(shí)用耐久、安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理、美觀和有利于環(huán)保的設(shè)計(jì)原則綜合考慮。從安全、功能、經(jīng)濟(jì)、美觀、施工、占地與工期多方面比選，最終確定橋梁形式。橋上應(yīng)保證車輛安全暢通，并應(yīng)滿足將來交通量增長(zhǎng)的需要。橋下應(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。只有滿足了這一基本條件后，才能談得上對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的其他要求，既做到總造價(jià)經(jīng)濟(jì)，又保證工程質(zhì)量和使用安全可靠?，F(xiàn)代橋梁設(shè)計(jì)越來越強(qiáng)調(diào)舒適度，故應(yīng)控制橋梁的振幅，避免車輛受到過大振動(dòng)與沖擊。整個(gè)橋跨結(jié)構(gòu)及各部件，在制造、運(yùn)輸、安裝和使用過程中應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性和耐久性。設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性應(yīng)綜合發(fā)展遠(yuǎn)景及將來的養(yǎng)護(hù)和維修等費(fèi)用。一座橋梁，尤其是作為一個(gè)城市或地區(qū)的標(biāo)志性建筑的大跨徑橋梁更應(yīng)具有優(yōu)美的外形，同時(shí)應(yīng)與周圍的景致相協(xié)調(diào)一致。合理優(yōu)美的結(jié)構(gòu)布局和輪廓是美觀的主要因素，而非豪華的裝飾。橋梁設(shè)計(jì)應(yīng)考慮環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展的要求。從橋位選擇、橋跨布置、基礎(chǔ)方案、墩身外形、上部結(jié)構(gòu)施工方法、施工組織設(shè)計(jì)等全面考慮環(huán)境要求，采取必要的工程控制措施，并建立環(huán)境監(jiān)測(cè)保護(hù)體系，將不利影響減至最小。方案比選時(shí)應(yīng)根據(jù)上述原則，對(duì)擬定的橋梁比選方案作出綜合評(píng)估，選出最優(yōu)的橋梁方案。以下為各比選方案的性能對(duì)比表：表 比選方案對(duì)照表比選方案比較項(xiàng)目預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋普通上承式混凝土拱橋跨徑布置(m)58+100+5858+100+582*11+2+150+2+4*11橋面高程(m)受力特點(diǎn)主要受彎拉以及與預(yù)應(yīng)力產(chǎn)生的截面主壓應(yīng)力主要受彎拉以及與預(yù)應(yīng)力產(chǎn)生的截面主壓應(yīng)力主要受壓技術(shù)及施工適用性設(shè)計(jì)可靠成熟，技術(shù)先進(jìn)、難度不大。施工機(jī)械化程度高，方法簡(jiǎn)便，無需大型設(shè)備，但施工線性與合攏技術(shù)要求較高。設(shè)計(jì)可靠成熟，技術(shù)先進(jìn)、難度不大。施工機(jī)械化程度高，方法簡(jiǎn)便，無需大型設(shè)備，但施工線性與合攏技術(shù)要求較高。橋梁跨越能力大，抗風(fēng)穩(wěn)定性好，技術(shù)先進(jìn)、無需大型設(shè)備，只需少量鋼材，節(jié)省造價(jià)。安全性技術(shù)成熟，計(jì)算簡(jiǎn)單，施工方法簡(jiǎn)單，質(zhì)量好，整體性好，剛度大，可保證工程本身安全，同時(shí)行車性能良好，可保證司機(jī)正常行車，滿足交通運(yùn)輸安全要求。一般做成薄壁墩，墩的剛度小，難以承受船舶撞擊，但此處不通航，對(duì)橋墩有利，因墩梁固結(jié)墩處可承受較大彎矩，梁身可做薄，基礎(chǔ)沉降對(duì)結(jié)構(gòu)影響大。承受的水平推力對(duì)基礎(chǔ)要求較高，由變形引起的次內(nèi)力對(duì)全橋受力非常不利。拱橋施工階段是全橋剛度最弱的時(shí)候，施工時(shí)有一定風(fēng)險(xiǎn)。經(jīng)濟(jì)性施工技術(shù)成熟，方法簡(jiǎn)單，易掌握，需要的機(jī)具少，無需大型設(shè)備，可充分降低施工成本，需要大型支座，需較多預(yù)應(yīng)力鋼筋，基礎(chǔ)施工復(fù)雜。無需支座，節(jié)省大型支座費(fèi)用，其他與連續(xù)梁基本相同，養(yǎng)護(hù)費(fèi)用小。施工技術(shù)成熟，方法簡(jiǎn)單，易掌握，需要的機(jī)具少，無需大型設(shè)備，可充分降低施工成本，所用材料普通，用鋼量小，節(jié)省材料。實(shí)用性伸縮縫少，結(jié)構(gòu)剛度大，變性小，動(dòng)力性能好，主梁性能好，主梁變形撓曲線平緩，行車平順，通暢，安全，可滿足交通運(yùn)輸要求，且施工簡(jiǎn)單，但工期長(zhǎng)。行車平順，通暢，安全，可滿足交通運(yùn)輸要求，施工技術(shù)成熟，易保證工程質(zhì)量，橋下凈空大，可滿足通航要求，屬有推力體系，對(duì)地基要求比連續(xù)梁高。 行車性能好，視野開闊，結(jié)構(gòu)剛度較大，抗風(fēng)性能好，用鋼量小，可以就地取材。美觀性結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，比例勻稱，高墩大跨，線性優(yōu)美，座落在該山谷再適合不過了。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，比例勻稱，高墩細(xì)梁，如蜻蜓點(diǎn)水落在河上。但現(xiàn)代感不強(qiáng)，與懸索橋、斜拉橋相比，略遜風(fēng)騷。主拱曲線本身孕育著強(qiáng)烈的美感，柔美的拱軸線與直線型的梁柱結(jié)合，具有剛強(qiáng)堅(jiān)毅的態(tài)勢(shì)。設(shè)計(jì)、施工周期設(shè)計(jì)施工難度低，進(jìn)度較快、周期較短，大約10個(gè)月設(shè)計(jì)施工難度低，進(jìn)度快、周期短，大約9個(gè)月設(shè)計(jì)施工較復(fù)雜，周期較長(zhǎng)，工期大約需要12個(gè)月。 通過對(duì)各設(shè)計(jì)方案在技術(shù)及施工適用性，安全性，經(jīng)濟(jì)性，實(shí)用性，美觀性，設(shè)計(jì)、施工周期等幾方面的綜合對(duì)比分析，結(jié)合玉溪大橋總體布置的需要，預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋優(yōu)勢(shì)明顯，被確定為最終設(shè)計(jì)方案。第三章 預(yù)應(yīng)力混凝土的連續(xù)梁橋總體布置 橋型布置本設(shè)計(jì)采用三跨預(yù)應(yīng)力混凝土變截面連續(xù)梁結(jié)構(gòu)，橋梁總長(zhǎng)216m，橋梁起始里程樁號(hào)為K145+，終止里程樁號(hào)為K145+。 橋孔布置連續(xù)梁跨徑的布置可采用等跨和不等跨兩種。采用等跨布置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，模式統(tǒng)一，適于采用頂推法、移動(dòng)模架法或簡(jiǎn)支轉(zhuǎn)連續(xù)法施工的橋梁，但等跨布置將使邊跨內(nèi)力控制全橋設(shè)計(jì)，不是很經(jīng)濟(jì)。所以，連續(xù)梁跨徑布置一般以采用不等跨形式。為減少等跨布置時(shí)邊跨及中跨跨中正彎矩，可將連續(xù)梁設(shè)置成不等跨形式。從橋梁美學(xué)的角度看，連續(xù)梁橋跨數(shù)不多時(shí)，一般采用奇數(shù)孔，三跨及五跨較為常見。對(duì)三跨連續(xù)梁，～。本設(shè)計(jì)推薦方案根據(jù)任務(wù)書要求及橋址地形、地質(zhì)條件等確定為58m+100m+58m的形式。圖31 連續(xù)梁總體布置圖 橋梁上部結(jié)構(gòu)尺寸擬定：根據(jù)規(guī)范，梁高為1/16～1/20L，取L/。：根據(jù)規(guī)范，梁高為1/30～1/50L，取L/ m。：根據(jù)規(guī)范。2. 橫橋向的尺寸擬定箱梁跨中底板厚度一般按構(gòu)造選定，若不配預(yù)應(yīng)力筋，厚度可適當(dāng)取值，當(dāng)跨度較大，跨中正彎矩較大，需要配置一定數(shù)量的鋼束或鋼筋時(shí)，厚度應(yīng)加厚。腹板的功能是承受截面的剪應(yīng)力和主拉應(yīng)力。在預(yù)應(yīng)力梁中，因?yàn)閺澥鴮?duì)外剪力的抵消作用，所以剪應(yīng)力和主拉應(yīng)力的值比較小，腹板不必設(shè)得太大；同時(shí)，腹板的最小厚度應(yīng)考慮力筋的布置和混凝土澆筑要求，其設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)為：腹板內(nèi)無預(yù)應(yīng)力筋時(shí)，采用三十公分，腹板內(nèi)有預(yù)應(yīng)力筋管道時(shí)，應(yīng)適當(dāng)加厚；腹板內(nèi)有錨頭時(shí)，厚度應(yīng)更大。 根據(jù)任務(wù)書設(shè)計(jì)要求本推薦橋型方案橫截面采用的是單箱單室的箱型截面。根據(jù)上述規(guī)范：頂板厚度取30cm；跨中處底板厚30cm，支點(diǎn)處底板厚為125cm,；跨中處腹板厚度采用50cm，支點(diǎn)處腹板采用75cm 圖32 連續(xù)梁跨中截面與墩頂截面橋面鋪裝：根據(jù)《橋梁工程》選用8cm防水混凝土鋪裝層和2cm厚的瀝青混凝土磨耗層，共計(jì)10cm厚。橋面橫坡：%～%,取2%,該坡度由梁底支座控制。 橋梁下部結(jié)構(gòu)尺寸擬定主墩采用薄壁空心墩，橋墩寬度為6m，,，墩高分別為50m。根據(jù)給出的地質(zhì)條件，認(rèn)為地質(zhì)條件較好，基礎(chǔ)采用鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。承臺(tái)縱、橫橋向?qū)捑鶠?m。4根樁的樁徑2m，凈間距3m。 本橋使用材料箱梁采用C55號(hào)，墩身和基礎(chǔ)采用C40號(hào)，其他結(jié)構(gòu)全部采用C25號(hào)砼。預(yù)應(yīng)力鋼材：縱、㎜鋼絞線,公稱抗拉強(qiáng)度為fpk=1860MPa,=1375MPa,Ep=105MPa，設(shè)計(jì)中有19股、17股和12股，采用OVM1515型錨具，單個(gè)錨具的回縮為6mm。豎向預(yù)應(yīng)力筋采用精扎螺紋鋼筋，采用扁錨。所有鋼絞線均符合ASTM41687A的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。非預(yù)應(yīng)力鋼筋：直徑≥12mm的用Ⅱ級(jí)螺紋鋼筋，直徑12mm的用Ⅰ級(jí)光圓鋼筋。帶肋鋼筋應(yīng)符合《鋼筋混凝土用熱軋帶肋鋼筋》—2007的規(guī)定、光圓鋼筋應(yīng)符合《鋼筋混凝土用熱軋光圓鋼筋》—2007的規(guī)定。3. 預(yù)應(yīng)力管道采用鋼波紋圓、扁管成型；伸縮縫采用HXC80A定型產(chǎn)品，全橋共2道。單向活動(dòng)和雙向活動(dòng)盆式支座。6. 梁設(shè)計(jì)荷載根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書規(guī)定：公路—Ⅰ級(jí) 毛界面幾何特性計(jì)算毛界面幾何特性計(jì)算通過madis有限元程序進(jìn)行計(jì)算，其計(jì)算結(jié)果如下表： 毛界面幾何特性單元位置面積 (mm^2)Iyy (mm^4)Izz (mm^4)Czp(mm)Czm (mm)WArea (mm^2)中和軸移動(dòng)距離局部y (mm)局部z (mm)1I+07+13+14 +07 2I+07+13+14 +07 3I+07+13+14 +07 4I+07+13+14 +07 5I+07+13+13 +07 6I+06+12+13 +06 7I+06+12+13 +06 8I+06+13+13 +06 9I+07+13+13 +06 10I+07+13+13 +06 11I+07+13+13 +06 12I+07+13+13 +07 13I+07+13+14 +07 14I+07+13+14 +07 15I+07+13+14 +07 16I+07+13+14 +07