【正文】 2021屆土木工程（橋梁工程）畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 第 1 章 基本資料 基本資料 ： + 欄桿 + 人行道 +8m 行車道 +2 人行道 + 欄桿 +。 ：左岸為 ，右 岸 為 。 ：雙向 %。 ：公路 II 級(jí) 。 ：月平均氣溫最高為 35 度，最低為 5 度。該 該橋位于 山區(qū)，不通航，橋下有較小水流通過；地質(zhì)情條件：強(qiáng)風(fēng)化砂巖層為 ～ ，承載能力為 800KPa，下一層為中風(fēng)化砂巖，承載能力為 3100KPa。 ：見表 所示 。 地形線如圖 所示 圖 橋位縱斷面 示意圖 表 縱斷面里程樁號(hào)及地面高程 里程樁號(hào) m 地面高程 m K2525+000 K2525+004 K2525+007 K2525+010 K2525+015 K2525+024 K2525+028 魏民： 團(tuán)結(jié)橋設(shè)計(jì) 2 K2525+034 K2525+039 K2525+044 K2525+056 K2525+070 K2525+086 K2525+090 K2525+094 K2525+099 K2525+110 K2525+130 K2525+142 K2525+150 2021屆土木工程（橋梁工程）畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 第 2 章 方案比選 本章主要根據(jù)橋址的地形、地貌、水文地質(zhì)條件和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的要求，綜合考慮安全、功能、經(jīng)濟(jì)、美觀以及與環(huán)境的協(xié)調(diào) 。 其中以安全、經(jīng)濟(jì)最為關(guān)鍵，最終確定最佳方案，設(shè)計(jì)出 ―安全、適用、經(jīng)濟(jì)、美觀、有利于環(huán)保 ‖的橋。 方案初選 根據(jù)橋址的地形地貌、水文地質(zhì)條件和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的要求，初擬出五種不同結(jié)構(gòu)體系的橋型。 方案一：簡(jiǎn)支梁橋，橋跨布置為 720 m 空心板 簡(jiǎn)支體系 。 方案二：主橋?yàn)?21m +38 m +21 m 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁體系，引橋?yàn)?320m 空心板簡(jiǎn)支體系。 方案三：主橋?yàn)?21m +38m +21 m 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu) 體系，引橋?yàn)?320m空心板簡(jiǎn)支體系。 方案四：主橋?yàn)?15m +30 m +15 m 斜腿剛構(gòu)體系，引橋?yàn)?420m 空心板簡(jiǎn)支體系。 方案五：主橋?yàn)?60m 上承式 鋼筋混凝土 拱橋，引橋?yàn)?420m 空心板簡(jiǎn)支體系。 方案比較 本次設(shè)計(jì)選取第一、三、四方案進(jìn)行詳細(xì)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比選。 方案一 簡(jiǎn)介 簡(jiǎn)支梁 橋孔布置： 720 m 空心板 （ 1）上部結(jié)構(gòu) 本方案上部結(jié)構(gòu)采用 20m 空心板梁橋 （ 2） 下部結(jié)構(gòu) 本方案采用雙柱式橋墩，墩徑 ，墩下基礎(chǔ)采用樁基礎(chǔ)，樁徑 。 0橋臺(tái)采用輕型式橋臺(tái)， 7橋臺(tái)采用 U 型橋臺(tái)。 （ 3）施工方 案 本橋位于山區(qū)，橋下不通航，基礎(chǔ)采用鉆孔灌注樁施工，墩身采用翻?；蚧Ｊ┕?，主梁 采用 預(yù)制吊裝施工。 魏民： 團(tuán)結(jié)橋設(shè)計(jì) 4 （ 4）綜合評(píng)價(jià) 簡(jiǎn)支梁橋：結(jié)構(gòu)輕盈、技術(shù)成熟、造價(jià)低廉、但施工占用場(chǎng)地較多需設(shè)置預(yù)制場(chǎng)地，本橋所處地形陡峭，溝比較深，橋墩較高，而且該橋略彎，因此穩(wěn)定性不如連續(xù)剛構(gòu)橋。 （ 5） 方案 示意 如 圖 所示。 圖 簡(jiǎn)支梁橋 示意圖 方案三 簡(jiǎn)介 主橋?yàn)轭A(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋孔布置：主橋?yàn)?21m +38m +21m 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)體系，引橋?yàn)?320 m 空心板簡(jiǎn)支體系。 （ 1）主橋上部結(jié)構(gòu) 本方案主梁采用單箱單室變高度箱梁，箱梁頂板寬 ，底板寬 7m 。主梁在根部梁高為 2m ，跨中處為 。根部頂板厚 ，跨中厚 ，按二次拋物線漸變。根部腹板厚 ，跨中腹板厚 ，按線性漸變 。根部底板厚 ，跨中底板厚 ，按二次拋物線漸變。 （ 2）主橋下部結(jié)構(gòu) 本方案下部 采用 雙薄壁實(shí)心墩。橫橋向墩寬為 7m , 縱橋向單 墩寬 ，墩間間距 。 0橋臺(tái)采用輕型式橋臺(tái)， 3墩采用雙柱式交接墩，墩徑 ， 墩下基礎(chǔ)為直徑 樁基礎(chǔ)。 （ 3）施工方案 本橋位于山區(qū)，橋下不通航，基礎(chǔ)采用鉆孔灌注樁施工，墩身采用翻?；蚧Ｊ┕ぃ鳂蛑髁翰捎脩冶凼┕?。 （ 4）綜合評(píng)價(jià) 預(yù)應(yīng)力混凝土 連續(xù)剛構(gòu)橋：結(jié)構(gòu)輕盈、技術(shù)成熟、造價(jià)低廉、適應(yīng)性 強(qiáng)、施工占2021屆土木工程（橋梁工程）畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 用場(chǎng)地少，本橋所處地形陡峭，溝比較深，橋墩較高，該橋略彎，雙薄壁墩能有效抵抗上部結(jié)構(gòu)傳來的彎矩，此處較適合修建該橋型。 （ 5） 方案 示意 如 圖 所示。 圖 主橋連續(xù)剛構(gòu) 示意圖 方案四 簡(jiǎn)介 主橋?yàn)轭A(yù)應(yīng)力混凝土斜腿剛構(gòu)橋孔布置：主橋?yàn)?15m +30m +15m 預(yù)應(yīng)力混凝土斜 腿 剛構(gòu)體系，引橋?yàn)?420 m 空心板簡(jiǎn)支體系。 （ 1）主橋上部結(jié)構(gòu) 本方案主梁采用單箱單室變高度箱梁，箱梁頂板寬 ，底板寬 7m 。主梁在根部梁高為 2m ，跨中處為 。根部頂板厚 ，跨中厚 ，按二次拋物線漸變。腹板等厚均為 。根部底板厚 ，跨中底板厚 ，按二次拋物線漸變。 （ 2）主橋下部結(jié)構(gòu) 本方案下部斜腿 采用 實(shí)心墩。橫橋向斜腿寬為 7m , 縱橋向根部斜腿寬 ，底座支承處斜腿寬 。 0橋臺(tái)采用輕型式橋臺(tái)， 3墩采用雙柱式交接墩，墩徑 ，墩下基礎(chǔ)為直徑 樁基礎(chǔ)。 3基礎(chǔ)采用重力式基礎(chǔ)。 （ 3）施工方案 本橋位于山區(qū)，橋下不通航，基礎(chǔ)采用明挖和鉆孔灌注樁施工，斜腿采用支架施工，主橋主梁采用懸臂施工。 （ 4）綜合評(píng)價(jià) 斜腿剛構(gòu)橋：結(jié)構(gòu)輕盈、造價(jià)低廉、施工占用場(chǎng)地少，但本橋所處地形陡峭，溝魏民： 團(tuán)結(jié)橋設(shè)計(jì) 6 比較深，施工難度較大，在后期運(yùn)營(yíng)中斜腿與梁交接處由于應(yīng)力集中易開裂，后期維修費(fèi)較高，此處不太適合修建該橋型。 （ 5） 方案 示意圖 如 圖 圖 主橋斜腿剛構(gòu) 示意圖 各方案 技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較 如表 所示 2021屆土木工程（橋梁工程）畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 表 各方案 技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較 表 經(jīng)過對(duì)以上三個(gè)比選方案的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、安全 、環(huán)保等 進(jìn)行比較，我選擇第三方案作為設(shè)計(jì)方案。其優(yōu)點(diǎn)如下 : （ 1）連續(xù)剛構(gòu)橋結(jié)構(gòu)輕盈、適應(yīng)性強(qiáng)、行車舒適性較好，養(yǎng)護(hù)工程量小 ； （ 2）連續(xù)剛構(gòu)橋受力明確，雙薄壁墩能有效抵抗上部結(jié)構(gòu)傳來的彎矩，是其它兩種橋型不能比的，支點(diǎn)負(fù)彎矩對(duì)跨中有減載作用，故比其它兩橋型承載能力大 ； （ 3）連續(xù)剛構(gòu)橋結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性高 ； （ 4）連續(xù)剛構(gòu)橋構(gòu)造簡(jiǎn)單，線型流暢 ，整個(gè)橋型輕盈美觀 ，與地形極為相符，整體美觀，視覺效果較好 ； （ 5）近幾建造連續(xù)剛構(gòu)橋較多，施工技術(shù)可靠，安全性較高。 方案類別 比較項(xiàng)目 第一方案 第三方案 第四方案 主橋 的 橋型結(jié)構(gòu) 簡(jiǎn)支梁橋 連續(xù)剛構(gòu) 斜腿剛構(gòu) （ 720） m （ 21+38+21） m （ 15+30+15） m 主橋梁高 ~2m ~2m 主橋結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支梁， 墩 身采用雙柱式實(shí)心墩，基礎(chǔ)采用鉆孔灌注樁，橋臺(tái)采用輕型式橋臺(tái)和 U 型橋臺(tái) 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋，主梁采用單箱單室變 高度箱梁， 墩身采用雙薄壁實(shí)心墩、鉆空灌注樁及輕型式橋臺(tái)和交接墩。 主梁采用單箱單室變高度箱梁，基礎(chǔ)采用重力式抗推基礎(chǔ)，斜腿采用實(shí)心斜腿，輕型式橋臺(tái)和交接墩。 養(yǎng)護(hù)維修工程量 較少 較少 較多 結(jié)構(gòu)安全性 較安全 安全 較安全 設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)水平 有較成熟的經(jīng)驗(yàn) 有較成熟經(jīng)驗(yàn) 有較成熟經(jīng)驗(yàn) 施工方法和 難易程度 全橋采用預(yù)制吊裝，需大型起重機(jī)械 ， 施工容易。 全橋采用懸臂施工，不需大型起重機(jī)械，施工容易。 斜腿采用支架現(xiàn)澆，梁采用懸臂施工，不需大型起重機(jī)械，但施工較困難 工程 數(shù) 量 混凝土（ m3） 鋼筋（ t） 鋼絞線（ t） 工 期 短 較短 長(zhǎng) 魏民： 團(tuán)結(jié)橋設(shè)計(jì) 8 第 3章 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)包括上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和下部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算的主要內(nèi)容有：截面尺寸的擬定，內(nèi)力計(jì)算（包括恒載內(nèi)力、活載內(nèi)力和內(nèi)力組合，內(nèi)力包絡(luò)圖的繪制） ，配筋設(shè)計(jì)，施工階段和使用階段的應(yīng)力驗(yàn)算，最終承載力極限狀態(tài)強(qiáng)度驗(yàn)算、剛度驗(yàn)算，預(yù)拱度設(shè)置等。下部結(jié)構(gòu)計(jì)算的主要內(nèi)容為橋墩（臺(tái)）的設(shè)計(jì)計(jì)算。 設(shè)計(jì)資料 方案簡(jiǎn)述 本設(shè)計(jì)采用主橋（ 21+38+21） m 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)體系。具體尺寸為根部截面梁高 ,是主跨徑的 1/19；跨中截面梁高 ，是主跨徑的 1/。采用雙支薄壁橋墩， 單支 壁厚為 m ， 2墩 高度為 11m ， 3墩高 21m 。 設(shè)計(jì)依據(jù) ： 32m (為橋墩中距 )。 ：凈 8+2+2 m 。 ：設(shè)計(jì)荷載為公路 II 級(jí)；環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)為 I 類環(huán)境；設(shè)計(jì)安全等級(jí)為二級(jí)。 ：按規(guī)范同時(shí)考慮均勻升降溫、不均勻溫差；人行欄桿每側(cè)重量分別為 mkN/ ，橋面鋪裝采用 10cm 厚防水混凝土 + 8 cm 厚瀝青混凝土。 2. 材料規(guī)格 :C50 混凝土強(qiáng)度指標(biāo) 抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 cdf = MPa ， 抗拉 強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 sdf = MPa ， 彈性模量 cE =104 MPa 。 ： C40 混凝土強(qiáng)度指標(biāo) 抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 cdf = MPa ， 抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 sdf = MPa ， 彈性模量 cE =104 MPa 。 2021屆土木工程（橋梁工程）畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 1860MPa 的 ? 低松弛鋼絞線，張拉控制應(yīng)力取 ，預(yù)應(yīng)力筋的錨固方式為群錨，按后張法施工。強(qiáng)度指標(biāo)為： 抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值 pkf =1860 MPa ， 抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 pdf =1260 MPa ， 彈性模量 cE =105 MPa 。 400HRB 鋼筋。其強(qiáng)度指標(biāo)為： 抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 sdf =330 MPa ， 彈性模量 cE =105 MPa ， 箍筋及構(gòu)造鋼筋采用 335HRB 鋼筋，其強(qiáng)度指標(biāo)為 抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 sdf =280 MPa ， 彈性模量 cE =105 MPa 。 a.《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》（ JTG D602021）。 b.《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 D622021）。 c.《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》（ JTG_TF502021）； d.《公路橋梁預(yù)應(yīng)力鋼絞線用錨具、夾具和連接器》（ JTT 3292021）； e.《公路橋涵 鋼 結(jié)構(gòu)及木結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（ JTJ01189)。 f.《公路磚石及混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》（ JTJ02285） 。 主梁細(xì)部尺寸 主梁尺寸擬定 根據(jù)已成橋資料及《橋梁工程》（上冊(cè)）有關(guān)連續(xù)剛構(gòu) 橋 截面形式及尺寸 擬定 的相關(guān)內(nèi)容，擬訂主梁尺寸如下： 采用單箱單室 變高度箱梁 截面，箱 梁頂板 寬 m ，底 板 寬 。 變截面梁墩頂處梁高與最大跨徑的關(guān)系：梁高為（ 1/16－ 1/20） L，取 L/18，即 1h =32/18= m ， 1h 取 。 變截面梁跨中處梁高與最大跨徑的關(guān)系：梁高為 (1/46－ 1/85)L，取 L/，即 2h =38/= m ， 2h 取 。 梁底縱向變化曲線可以是二次拋物線、正弦曲線、三次曲線、圓弧線及曲線，為使線形圓順，本設(shè)計(jì)采用二次拋物線?？缰许敯搴袢?15cm ，跨中處底板魏民： 團(tuán)結(jié)橋設(shè)計(jì) 10 厚 15cm ，根部頂板厚 20cm ，根部底板厚 30cm 。 以跨中梁底板底緣為原點(diǎn)，曲線方程為： h =。以便布置預(yù)應(yīng)力束，底板頂也按二次拋物線漸變，以箱梁底板頂緣為原點(diǎn)，拋物線方程為 h =。邊跨以邊跨合攏段處的梁底板底緣為原點(diǎn)，曲線方程為 h = 。 以便布置預(yù)應(yīng)力束，底板頂也按二次拋物線漸變，以箱梁底板頂緣為原點(diǎn)，拋物線方程為 h =。頂板底緣按線性漸變。其根部、跨中及邊跨截面如圖 ~圖 所示： 圖 根部截面 圖 跨中截 面2021屆土木工程（橋梁工程）畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 圖 邊跨端部截面 內(nèi)力計(jì)算 橋梁模型的建立和內(nèi)力計(jì)算 橋梁是一個(gè)復(fù)雜的空間結(jié)構(gòu)，不同的橋梁型其上下結(jié)構(gòu)聯(lián)結(jié)方式是不盡相同的。為了便于計(jì)算，需要將橋梁簡(jiǎn)化為結(jié)構(gòu)計(jì)算圖式，橋梁工程常因其跨度較寬度大很多，因此將縱向分析模型近似處理成桿系結(jié)構(gòu)。其空間效應(yīng)可以通過橫向分布系數(shù)、偏載增 大系數(shù)來修正。采用桿