【正文】 中 南 大 學 畢 業(yè) 設 計 基本資料II中 南 大 學 畢 業(yè) 設 計 第一章 基本資料第一章 基本資料 　　該公路建成后，將與整個重慶市以及相鄰的四川省的公路網相連，形成該地區(qū)的公路主骨架和快速通道，改善該地區(qū)的交通狀況和投資環(huán)境，有力地支援重慶東部落后地區(qū)的工業(yè)建設，為三峽工程提供交通保障，從而推動三峽庫區(qū)乃至整個重慶市和中國西南地區(qū)的經濟發(fā)展。 地質條件本地區(qū)于長江上游，地質條件比較好。地質條件為：亞粘土，部分分布，厚度3～4m；強風化砂巖，全場分布，厚度8～10m；弱風化砂巖，全場分布，厚度6～10m；弱風化斷層角礫巖，部分分布，厚度3~4m；變質砂巖以及弱風化片巖，分布至探測深度。 水文條件根據(jù)水文站多年歷史統(tǒng)計資料進行分析計算。、豐、。其中3～9月的降水量占全年總量的79%，主要降水量為春雨、梅雨和臺風雨。而流域的大洪水主要由春雨和臺風雨所形成。 氣象條件本流域屬中亞熱帶季風氣候，冬夏較長，春秋較短，溫暖濕潤?！妫妫ㄆ咴拢?，℃（一月），℃（1966年8月6日），℃（1967年1月16日）。，平均相對濕度為76%。 主要設計技術標準設計荷載：公路Ⅰ級橋梁寬度：全橋采用雙向6車道，由兩幅獨立的梁組成，每幅梁寬為： m（外護欄）+ m（3行車道）+ m（內側護欄）。坡度：%，右側縱坡 ％，橫坡2％截面形式：變截面箱梁材料：① 砼： 梁體砼標號 C50 封端砼標號 C50 墩臺砼標號 C30② 鋼筋： 縱向預應力鋼筋采用12－7Φ5鋼絞線（極限抗拉強度1860MPa），普通鋼筋采用HPB335鋼筋，③ 錨具： OVM型預應力張拉錨固體系，選用與之配套的YWC型千斤頂。④ 支座： 采用GPZ（II）系列盆式橡膠支座，通航要求：Ⅳ級通航要求，設計洪水頻率：1/100，地震參數(shù)：不考慮地震。 設計依據(jù)與內容 設計規(guī)范《公路橋涵設計規(guī)范》《公路工程技術標準》（JTG B012003）《公路橋涵設計通用規(guī)范》（JTG D602004）《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范》（JTG D622004）其他有關設計規(guī)范 設計內容擬定多個橋式方案，完成其橋長確定、主跨結構型式選擇、分孔布置、墩臺型式選擇及施工方案的選擇。各方案可以是懸索橋、斜拉橋、拱橋、連續(xù)體系梁橋和簡支梁橋。結構材料可以是鋼橋，也可以是普通混凝土及預應力混凝土橋。擬定各方案的上下部結構尺寸。方案比選及評價。擬定施工方案。采用《橋梁博士》程序，完成上、下部結構內力分析，繪制內力包絡圖對主要方案進行配束（筋）設計，并繪制預應力鋼束配置圖。工程數(shù)量統(tǒng)計。完成3000單詞以上與畢業(yè)設計有關的外文資料翻譯。編寫畢業(yè)設計說明書。 設計成果設計說明書（含中、英文摘要）；《橋梁博士》程序輸入、輸出數(shù)據(jù)及圖形；英文翻譯資料；設計圖紙，包括：A． 第一方案橋梁立面布置圖；B． 第二方案橋梁立面布置圖；C． 連續(xù)剛構梁主跨上部結構圖；D． 連續(xù)剛構梁預應力筋大樣圖；E． 連續(xù)剛構梁預應力束配筋圖；F． 連續(xù)剛構梁橋施工步驟圖。 2中 南 大 學 畢 業(yè) 設 計 第二章 橋式方案初步設計第二章 橋式方案初步設計 方案提出 方案設計原則隨著橋梁理論的不斷成熟，在橋梁設計中要求橋梁經濟適用、舒適安全、外形美觀、技術合理。對建在城市中的橋梁還特別注重美觀大方，即遵循我國橋梁設計中適用、安全、經濟、美觀的基本原則。由此，對于一定的建橋條件，根據(jù)側重點的不同可能會做出基于基本要求的多種不同設計方案，只有通過技術經濟等方面的綜合比較才能科學的得出最合適的設計方案。在橋梁設計中，基本設計原則如下：使用上的要求要有足夠的承載能力，能保證行車的暢通、舒適和安全；既滿足當前的需要，又考慮今后的發(fā)展；靠近城市、村鎮(zhèn)、鐵路即水利設施的橋梁還應結合各方面的要求，考慮綜合利用。在特定地區(qū)，橋梁還應滿足特殊要求（如地震等）。適用性的要求 修建橋梁的目的是用于交通運輸，因此其適用性極為重要。它要求：橋梁寬度不僅應該滿足現(xiàn)有車輛和人群的安全通暢，還應滿足今后規(guī)劃年限內交通量增長的需要。橋下凈空應滿足泄洪、通航或通車等要求。橋梁兩端應方便車輛的進出，同時便于檢查和維修。建成的橋梁應保證使用年限。安全性的要求橋梁的安全至關重要，它要求橋梁在運輸、安裝和使用的過程中，應當有足夠的強度、剛度、穩(wěn)定性和耐久性，并具有一定的安全儲備。根據(jù)橋上的交通情況，橋面應考慮設置人行道、緣石、護欄、欄桿等，以保證車輛和行人的安全。此外，橋上還應有照明設備，引橋縱坡不宜過陡，地震區(qū)橋梁應該按照抗震要求采取防震措施 。經濟性的要求橋梁方案設計中，設計的經濟性是首要考慮因素。橋梁設計應遵循因地制宜、就地取材和方便施工的原則，綜合考慮發(fā)展遠景和將來的養(yǎng)護維修，使其造價和養(yǎng)護費用綜合考慮后最省。舒適性的要求現(xiàn)代橋梁設計越來越強調舒適度，要控制橋梁的豎向與橫向振幅，避免車輛在橋上震動沖擊。美觀性的要求橋梁建筑不僅是交通工程中的重點建筑物，而且也是美化環(huán)境的點綴品，橋梁應該具有優(yōu)美的外形，結構布置簡練，空間比例和諧，與周圍環(huán)境相協(xié)調。合理的結構布局和輪廓是美觀的重要因素，此外，施工質量也會影響橋梁的美觀性。在城市和游覽地區(qū)，要注意環(huán)保問題，較多的考慮建筑藝術。技術性的要求橋梁設計應體現(xiàn)現(xiàn)代橋梁建設的新技術。積極采用國內外的新結構、新材料、新工藝和新設備，以便于橋梁的建造和架設、減少勞動強度、加快施工進度、提高施工效率、保證工程質量和施工安全?？偟膩碚f，橋梁設計應滿足以下幾個方面的要求：1） 滿足交通功能要求，符合地區(qū)的發(fā)展規(guī)劃；2） 橋梁結構造型簡潔、美觀，盡量采用有特色的新結構；3） 橋型方案要保證受力合理、施工技術可靠、施工方便、反映新的科技成果。 方案比選任務在方案比較中主要有以下三項任務：一是擬定橋梁圖式，二是編制方案，三是技術經濟比較和最優(yōu)方案的選定。編制設計方案通常是從橋梁分孔和擬定橋梁圖式開始。對一般的大跨度橋梁，依據(jù)以往的設計經驗，主跨與邊跨的比值有一個范圍，再由此選定可能實現(xiàn)的橋型圖式，鼓勵新式橋式的大膽采用。一般選幾個(通常2~4個)構思好、各具優(yōu)點、但一時還難以斷定孰優(yōu)孰差的圖式，作為進一步詳細研究而進行比較的方案。對每一圖式可在跨度、高度等方面大致按比例畫在同樣大小的橋址斷面圖上。編制方案中，主要指標包括：主要材料（普通鋼筋、預應力鋼筋、混凝土）用量、勞動力數(shù)量、全橋總造價（分上、下部結構列出）、工期、養(yǎng)護費用、運營條件、有無困難工程、特種機具。其目的在于為每個橋式提供全面的技術經濟指標，以便相互比較，科學的從中選定最佳方案。在編制方案中要擬定結構主要尺寸，并計算主要工程量。有了工程量，采取相應的材料和勞動力定額以確定單價，從而確定全橋造價。并且在每個方案中繪制出河床斷面及地質分層的立面圖和橫斷面圖。設計方案的評價和比較要全面考慮上述各項指標，綜合分析每一方案的優(yōu)缺點，最后選定一個最佳的推薦方案。按橋梁的設計原則，造價低、材料省、施工難度小、勞動力少和橋型美觀的方案應優(yōu)先采用。但當技術因素或是使用性質有特殊要求時就另當別論了，因此我們在選擇時還要注重考慮設計的側重點。技術高，造價必然會高，個個因素是相互制約的。所以在比選時必須從任務書提出的要求以及地形資料和施工條件，找出影響方案的最重要因素，分清主次，進行比選。在方案比選中，除了繪制方案比選圖外，還應編寫方案比選說明書。其中應闡明編制方案的主要原則，擬定方案的理由，方案比較的綜合評述，對于推薦方案的詳細說明等。 待選的橋式方案在對本橋的設計中，通過對基本設計資料的分析和以往的設計經驗，初步確定的進行比選的兩種橋式為：① 預應力混凝土連續(xù)梁橋② 系桿拱橋 預應力混凝土連續(xù)梁橋方案的結構設計 橋式特點根據(jù)以往設計經驗，在40～200m的跨徑范圍內，與其它結構體系比較，預應力連續(xù)梁常成為最佳的橋型方案。預應力混凝土能夠充分發(fā)揮高強材料的受力特性，具有強度高、剛度大以及抗裂性能好等優(yōu)點。連續(xù)梁內力的分布均勻、合理，若采用合理邊、中跨比，可顯著改善梁體的受力性能和施工難度。連續(xù)梁具有較高的剛度和較小的變形量，同時，橋垮在橋墩上連續(xù)，變形曲線均勻，行車平順性好，特別有利于高速行車。該結構在車輛運營中具有噪音小、維修工作量小等優(yōu)點。在結構超載時，會發(fā)生內力重分布，提高粱部結構的極限承載力。連續(xù)梁施工方法已達到相當成熟的水平，施工難度小、工期短，經濟效益明顯。除制動墩外，連續(xù)梁的橋墩及基礎尺寸都可以做得較小。 成橋經驗數(shù)據(jù)表2—1 國內預應力連續(xù)梁橋分析表橋名跨組合徑邊主跨比梁高H中H中/LH支H支/ H中珠江三橋80＋110＋801 /常德大橋＋3120＋31/沙洋漢大橋＋6111+1/6華北大橋70+100+701/6松花江大橋59+790+5931/30 主橋設計一、分孔布置對于跨河橋，分孔的主要依據(jù)是通航要求、地形和地質條件、水文狀況、技術經濟條件和美觀的要求。橋梁的分孔和造價有很大關系，跨徑越大，孔數(shù)越少，上部結構的總造價就越大，而下部結構的總造價則相對較?。环粗?，跨徑越小，孔數(shù)越多，上部結構的總造價就越小，而下部結構的總造價就相對較高。從結構受力合理和施工方便角度考慮，對于大跨度連續(xù)梁，中間部分采用等跨布置，而邊跨則應該采用不等跨布置。單從受力合理來看，邊、單從施工角度考慮。綜合兩方面考慮，邊、～，邊孔橋臺支座要做成拉壓式，以承受負反力。本橋橫跨京杭古運河，考慮到通航要求，為一跨過河橋。其跨徑布置為71m+120m+71m。全橋總長412m。主橋與引橋連接處設置12cm的伸縮縫。圖21 連續(xù)梁方案分孔布置示意圖（單位：cm）二、截面類型等高粱與變高粱預應力混凝土連續(xù)梁橋可分為等高度預應力混凝土連續(xù)梁橋和變高度預應力混凝土連續(xù)梁橋。等高度連續(xù)梁一般使用情況如下：① 跨徑一般為40～60m（國外也有達到80m跨徑者）,構造簡單，施工快捷的連續(xù)梁。橋的立面布置在頂推法施工時以等跨徑為宜，從受力分析，最好采用邊跨跨度小于中跨跨度的不等跨布置，～，等截面梁的高跨比一般為1/18～1/20。② 適應于滿堂支架施工、移動模架逐孔施工及頂推施工等。③ 可以通過在支點處加厚腹板厚度、底板厚度等方法在使結構與受力相協(xié)調。變高度梁主要適用于大跨徑預應力混凝土連續(xù)梁橋，主要特點有：① 變高度梁能更好地符合梁的內力分布規(guī)律，從絕對值看，一般情況下，支點的負彎矩大于跨中的正彎矩，結構的抗彎剛度與彎矩分布規(guī)律基本協(xié)調。② 大跨度橋梁一般采用懸臂施工法，變高度梁與施工狀態(tài)的內力吻合，且施工內力與成橋結構內力也基本吻合，預應力筋的作用效益高。③ 變高度梁線形美觀，外型和諧，增大了橋下凈空，有利于橋下通航和降低橋頭引線標高。變高度梁的梁底立面線形一般采用圓弧線或二次拋物線，二次曲線的變化規(guī)律與連續(xù)梁的彎矩變化規(guī)律基本相近。個別橋梁也有采用折線變化的。除外形高度變化外，為滿足梁內各截面抗壓和抗剪的受力要求，底板和腹板往往采用變厚度。頂板一般采用等厚度。本橋設計中主橋選用變高度預應力混凝土連續(xù)梁。梁底立面曲線選用拋物線形，底板和腹板采用變厚度。頂板采用等厚度。截面類型預應力混凝土連續(xù)梁橋的截面形式很多，一般應根據(jù)橋梁的跨徑、寬度、梁高、支撐形式、總體布置和施工方法等方面綜合確定。合理地選擇主梁的截面形式對減輕橋梁自重、節(jié)約材料、簡化施工和改善截面的受力性能是十分重要的。目前預應力連續(xù)梁橋橫截面形式主要有板式、肋梁式和箱形截面，其中，板式、肋梁式截面構造簡單、施工方便，但受力性能比較差。箱形截面是連續(xù)梁體系中最常用的截面形式，相比于板式、肋式截面，有如下特點：① 頂?shù)撞慷季哂休^大的承壓面積，能有效地抵抗正、負彎矩，抗彎剛度大。② 采用閉口截面，抗扭剛度大。③ 布置縱向鋼筋的空間位置多，范圍大，方便布筋。④ 外形簡潔、美觀。⑤ 箱梁的施工工藝相對復雜一些，不過施工方法已經比較成熟。，分兩幅，兩幅梁間距為1m。本設計中，兩幅梁結構尺寸完全一致，均選用單箱單室的箱形截面，因此只設計其中一幅。三、結構尺寸梁高 頂板厚 底板厚變高度連續(xù)梁橋的梁高與最大跨徑之比，在跨中截面一般為1/30～1/50，支點截面可選用1/16～1/25。本橋設計中，為主跨的1/20，為支點梁高的1/2 。對于懸臂法施工的變高度連續(xù)梁橋，箱梁底板厚度隨負彎矩的增大而逐漸加厚至根部，根部底板厚度一般為根部梁高的1/10～1/12，以符合施工和運營階段的受壓要求，并在破壞階段使中性軸盡量保持在底板以內。底板沿縱向的厚度變化規(guī)律與底板線形一致?？缰械装迨芰ι喜豢刂圃O計，但要滿足板內配置預應力鋼筋與普通鋼筋的要求。構造上要求底板厚度一般為200～300㎜。在本設計中支座處的底板厚為80cm，跨中處底板厚