【文章內(nèi)容簡介】 部分面積為，河槽部分水面長度為，進而可求出：5）和，汛期含沙量，查表214得：。6）計算橋下河槽一般沖刷后的最大水深（2）河槽局部沖刷的計算① 計算原理根據(jù)《鐵路工程水文勘測設(shè)計規(guī)范》，非粘性土河槽橋墩局部沖刷公式如下：當時， （214）當時， （215） 式中，：局部沖刷深度；：墩形系數(shù)（橢圓型，）；：河床顆粒影響系數(shù)，；：河床平均粒徑，??；：橋墩計算寬度，取；：墩前行進流速，：河床泥沙啟動流速，：墩前泥沙啟動流速，：指數(shù)，② 河槽局部沖刷計算 1）墩前行進流速 2）河床泥沙啟動流速 3）河床顆粒影響系數(shù) 4）墩前泥沙起沖流速 5）指數(shù) 6）墩前局部沖刷 ，由公式（214）得， 河灘沖刷（1）河灘一般沖刷 ①計算原理根據(jù)《鐵路工程水文勘測設(shè)計規(guī)范》，粘性土河灘一般沖刷計算公式為： （216）式中，：河灘部分的過水凈寬；：橋下河灘斷面的最大水深；：橋下河灘斷面的平均水深；：沖刷范圍內(nèi)粘土的液性指數(shù)，此處??；：橋下河灘部分通過的設(shè)計流量。② 河灘一般沖刷計算 左河灘、右河灘的尺寸由cad斷面圖量得，二者計算過程相同，按照公式（216）分別計算出左右河灘一般沖刷深度，由于計算過程較為繁瑣，故此處略，現(xiàn)將計算結(jié)果統(tǒng)計如下表216所示。表 216 河灘一般沖刷計算參數(shù)左河灘右河灘203138水面寬度橋墩數(shù)21橋墩寬度44河灘部分的過水凈寬斷面面積322195河灘斷面的最大水深河灘斷面的平均水深液性指數(shù)一般沖刷深度（2） 河灘局部沖刷計算① 計算原理 根據(jù)《鐵路工程水文勘測設(shè)計規(guī)范》，該河流河灘為粘性土，粘性土河床橋墩局部沖刷計算公式如下： 當時， （217）當時， （218）式中， ：河灘一般沖刷后墩前行進流速， 其余參數(shù)同公式（214）、（215）和（216）中的同名符號相同，不再贅述。 ②河灘局部沖刷計算 按照公式（217）或（218）分別計算出左右河灘局部沖刷深度，計算過程略，現(xiàn)將計算結(jié)果統(tǒng)計在表217中。表 217 河灘局部沖刷計算參數(shù)左河灘右河灘一般沖刷深度橋墩跨度44計算公式（218）（218）墩形系數(shù)液性指數(shù)墩前行進流速局部深度 基礎(chǔ)埋置深度計算 根據(jù)《鐵路工程水文勘測設(shè)計規(guī)范》，鐵路橋基底埋置安全值，對于一般橋梁，安全值為2m加沖刷總深度的10%。因工程中，常常將標高設(shè)為整數(shù)，故基底標高實設(shè)值與計算值不同，橋下各部分基底標高實設(shè)值列于表218。表218 沖刷深度和基礎(chǔ)埋置深度匯總左河灘主槽右河灘一般沖刷深度局部沖刷深度總沖刷深度預(yù)留安全值基底標高計算值基底標高實設(shè)值2032中南大學本科生畢業(yè)論文第3章 方案設(shè)計與比選第3章 方案設(shè)計與比選橋型方案設(shè)計與比選是橋梁設(shè)計者必須十分注意的部分，其設(shè)計的好壞直接影響橋梁的安全、工程費用、施工、美觀等方面。設(shè)計時，應(yīng)考慮橋梁的結(jié)構(gòu)受力情況、適用性能、經(jīng)濟費用與造價以及橋梁的美學因素等，采用綜合分析法，初步擬定橋梁的合理結(jié)構(gòu)形式及其主要結(jié)構(gòu)尺寸。該階段的主要內(nèi)容包括：①橋梁立面設(shè)計和橋梁平面設(shè)計；②施工組織方案；③技術(shù)經(jīng)濟指標和優(yōu)化方案的選用。 主要技術(shù)標準（1）線路標準：高速鐵路（2）正線數(shù)目：雙線，線間距（3）設(shè)計行車速度：設(shè)計最高時速，初期運行速度（4）通航要求：Ⅱ級通航標準（通航凈高為）（5）橋梁限界：見《高速鐵路設(shè)計規(guī)范（試行）》（6）設(shè)計荷載：ZK標準活載 工程概況該橋河寬為，橋址處河灘上層部分為河流沖積相的粘土，下層部分為礫巖；河槽大部分是礫巖，地質(zhì)情況表較好。由第章水文計算部分可知，該橋橋址處百年一遇的設(shè)計洪水流量為，設(shè)計水位為，設(shè)計最高通航水位為，設(shè)計最低通航水位，梁底設(shè)計標高為。設(shè)計水位下，河寬。 方案設(shè)計根據(jù)現(xiàn)有地質(zhì)資料及水文計算情況，并考慮地形通航要求特點，結(jié)合高鐵的現(xiàn)有規(guī)范及橋梁修建與規(guī)劃情況，充分考慮了不同類型橋梁在高鐵上的應(yīng)用合理性，并且結(jié)合了中國高鐵橋梁建設(shè)的實例，本設(shè)計最終選定了三種橋型進行方案比選，主要橋型包括以下：第一種方案：連續(xù)鋼桁橋；第二種方案: 三跨雙肢薄壁連續(xù)剛構(gòu)橋；第三種方案： 勁性骨架系桿拱橋。對于所選三種橋型方案，從從結(jié)構(gòu)的受力特點，使用維護，工程造價，美觀，施工等方面對備選方案作出全面的比較，從中選出最佳橋式方案。 主橋方案設(shè)計 方案一：連續(xù)鋼桁橋（1）縱立面設(shè)計 方案一橋跨組成：預(yù)應(yīng)力混凝土簡支箱梁 +連續(xù)鋼桁橋 + 預(yù)應(yīng)力混凝土簡支箱梁，全橋總長，橋面軌頂標高為。節(jié)間長度為，主桁采用加豎桿的三角形平行弦桁架，上平縱聯(lián)和下平縱聯(lián)均采用交叉形。橋梁跨長由第2章水文計算部分確定，要求滿足河流排洪輸沙的基本要求。主橋分孔時要考慮航道運輸要求，結(jié)合水文條件，初步擬定主橋每跨為。圖31 連續(xù)鋼桁梁橋立面布置示意圖（途中未注明單位一律為：）三跨連續(xù)梁橋跨度布置的原則是：邊跨和中跨最大彎矩基本相等?；炷吝B續(xù)梁橋中，自重所占比例比活載大，為使各孔彎矩達到平衡，跨度的合理比例是，這樣可使自重產(chǎn)生的彎矩得以平衡。由于本設(shè)計中采用的是鋼桁梁橋，自重所占的比例比較小，不需嚴格按照上述原則，同時為了美觀，三跨連續(xù)鋼桁梁橋布置成等跨形式。（2）橫斷面設(shè)計橫斷面設(shè)計主要參數(shù)如下：1）主桁架：本橋為雙線橋，采用雙片主桁，桁高，主桁中心距。2）主桁桿件：荷載比較大，主桁桿件大部分采用箱型截面，桿件寬度為 ，上下弦桿在各節(jié)間的高度相同，為，立柱不受力，采用H型截面。 3）橋面系：采用明橋面形式，橫梁高度為，縱梁高度為，設(shè)道縱梁，縱梁間距2米，對稱布置于線路中心線兩側(cè)。4）橫向聯(lián)結(jié)系：為增加橋梁整體橫向剛度，應(yīng)盡可能使楣桿下緣逼近橋梁建筑限界，橫梁與楣桿間的距離為，采用工字型截面。圖32 橫斷面圖（單位: ）（3）基礎(chǔ)墩臺設(shè)計該橋所有橋墩均為圓端形空心墩，距墩頂有3的實心段，主墩順橋向?qū)?，橫向?qū)?。該橋下河床水文地質(zhì)情況良好，考慮到河灘和主槽地質(zhì)條件不同，河灘采用承臺加樁基的形式，河槽采用承臺擴大基礎(chǔ)的形式，具體見1號圖紙。（4）施工設(shè)計鋼桁梁架設(shè)的方法主要包括懸臂拼裝法、拖拉法及浮運法三種。三種方法各有優(yōu)缺點，考慮到本橋施工時間段應(yīng)為河流的枯水期，不易采用浮運法，又結(jié)合鋼橋施工經(jīng)驗，本橋采用施工技術(shù)比較成熟的懸臂拼裝法進行施工，這種方法在施工時，安裝內(nèi)力接近于設(shè)計內(nèi)力，故安裝時需要加強的桿件也較少，能節(jié)約工程費用和加快施工進度等。采用懸臂施工步驟主要有以下幾點①工廠內(nèi)進行桿件的預(yù)制和部分桿件的預(yù)拼；②現(xiàn)場吊機進行懸臂拼裝作業(yè)和進行螺栓連接，應(yīng)注意拼裝的順序及確保桿件穩(wěn)定性；③ 安裝支座，進行結(jié)構(gòu)的體系轉(zhuǎn)換。 方案二：三跨雙肢薄壁連續(xù)剛構(gòu)橋（1）縱立面設(shè)計 方案二橋跨組成：預(yù)應(yīng)力混凝土簡支箱梁 +雙肢薄壁連續(xù)剛構(gòu)橋 + 預(yù)應(yīng)力混凝土簡支箱梁，全橋總長，橋面軌頂標高為。主橋部分，邊跨，中跨，邊跨與中跨的跨徑之比為，在、橋墩處，墩梁固結(jié)在一起，可以使中墩內(nèi)基本沒有恒載偏心彎矩。中跨支點截面高，高跨比為，跨中截面高度為，跨中截面梁高為支點截面梁高的，梁底曲線為拋物線，邊跨和主跨合攏段各為直線段。圖33 雙肢薄壁連續(xù)剛構(gòu)橋縱立面（單位：）（2）橫斷面設(shè)計剛構(gòu)橋橫截面形式有：板式、肋梁式和箱型截面。箱型截面具有很好的抗彎和抗扭性能，因此本方案采用采用箱型截面。主要參數(shù)如下：1）主橋上部結(jié)構(gòu)為變截面箱梁，單箱單室形式。橋?qū)?，主跨支點截面高度，跨中截面高度為；2）支點截面：上翼緣板厚，下翼緣板厚，腹板厚度；3）跨中截面和邊跨合攏段截面：上翼緣板厚，下翼緣板厚，腹板厚度；圖34 剛構(gòu)橋橫斷面圖（單位：）（3）基礎(chǔ)墩臺設(shè)計連續(xù)剛構(gòu)橋跨越能力大，承載能力強，但也有缺點，尤其是基礎(chǔ)不均勻沉降、溫度變化對其影響很大，因此要求基礎(chǔ)必須有高的承載能力。本橋所在處，主槽部分位于礫巖上，地質(zhì)條件較好，但為了防止基礎(chǔ)不均勻沉降、河流沖刷等對其造成不利影響，主橋基礎(chǔ)全部采用樁基礎(chǔ)的形式，樁底標高為，樁徑為。由于橋墩不是很高，本橋采用豎直雙肢薄壁墩，這樣的結(jié)構(gòu)不僅能增加橋墩縱橋向豎向荷載作用下的剛度，而且其水平抗推剛度較小，在橋梁縱向允許的變位大。此外，雙肢結(jié)構(gòu)能減小主梁附加彎矩，故可以減小主梁墩頂截面處的尺寸，增加橋梁美感。設(shè)計時，采用空心薄壁墩的形式。橋臺采用重力式橋臺，為了減小開挖量和提高承載力，橋臺也采用承臺加樁基礎(chǔ)的形式。具體標高和尺寸見CAD圖2。（4）施工方案設(shè)計剛構(gòu)橋施工時，采用掛籃法。要求塊兩側(cè)對稱平衡施工，施工工藝要求較高，必須保證主梁施工質(zhì)量。主要施工步驟簡單列舉如下：①：在墩梁間設(shè)置臨時固結(jié)系統(tǒng)，在托架上進行澆筑；②：在安裝掛籃，然后向兩側(cè)對稱施工；③：在臨時支架上澆筑邊跨梁段；⑤：在掛籃上澆筑邊跨和中跨合攏段。⑥：解除塊臨時固結(jié)系統(tǒng)。 方案三：勁性骨架系桿拱橋（1）縱立面設(shè)計 方案三橋跨組成：預(yù)應(yīng)力混凝土簡支箱梁 +勁性骨架系桿拱橋+ 預(yù)應(yīng)力混凝土簡支箱梁，全橋總長，橋面軌頂標高為。主橋為勁性骨架系桿拱橋，拱肋拱軸線為拋物線形。吊桿間距為。主梁采用一箱兩室形式，箱梁高，縱立面圖為35所示。圖35 勁性骨架系桿拱橋縱立面（單位：）（2）橫斷面設(shè)計 主橋橫斷面分為主梁橫斷面和拱圈橫斷面，主梁上翼緣寬度即橋?qū)挒?，下翼緣寬度為，梁高；主拱圈采用鋼管?nèi)包外填混凝土的勁性骨架形式，骨架為空心長方形截面，寬，高，其中鋼管直徑為，拱圈中心距為。為減小拱圈受壓長度，需設(shè)置橫向聯(lián)結(jié)系，本方案采用施工較為方便的一字撐形式。圖36 勁性骨架系桿拱橋橫斷面圖（3）基礎(chǔ)墩臺設(shè)計橋墩采用圓端形空心橋墩，距墩頂有的實心段。主槽地質(zhì)為礫巖，承受荷載能力大，因此，處于礫巖上的基礎(chǔ)采用擴大基礎(chǔ)的形式，而河灘為粘土，易沖刷，故采用樁基形式。主橋橋墩順橋向，引橋橋墩順橋向，橫向?qū)?。橋臺位于河灘上，采用重力式橋臺，基礎(chǔ)為樁基礎(chǔ)。（4）施工方案設(shè)計 施工時，按照先拱圈后主梁的順序進行。在拱圈澆筑時，應(yīng)充分利用先澆混凝土的強度。具體步驟簡單介紹如下：①采用纜索起重機分階段安裝鋼管拱肋結(jié)構(gòu)；② 連接好兩肋之間的一字撐之后，再向鋼管內(nèi)泵送混凝土，形成承重結(jié)構(gòu)；③吊桿安裝及鋼管外混凝土澆筑；④主梁采用支架法施工；⑤將吊桿與主梁進行連接。 方案比選按照橋梁的設(shè)計要求，對以上三種方案，從結(jié)構(gòu)受力、經(jīng)濟、美觀、施工等進行比較，比較結(jié)果如表31。表31 方案比較表方案形式3102m連續(xù)鋼桁橋（70+120+70）三跨雙肢薄壁連續(xù)剛構(gòu)橋230m勁性骨架系桿拱橋主橋長度m306260230通航適用性通航一般通航較好通航一般行車舒適性一般較好較差結(jié)構(gòu)受力桿件受拉壓，彎矩較小，對地基不均勻沉降敏感，引起次應(yīng)力墩頂截面的恒載負彎矩較同跨徑的小，對地基不均勻沉降很明顯，且有次應(yīng)力地基不均勻沉降不引起次應(yīng)力技術(shù)難度技術(shù)相當成熟、可靠，難度較小技術(shù)比較成熟，難度較小橋式新穎，但技術(shù)難度大施工方法主橋采用懸臂拼裝法，基礎(chǔ)采用鉆孔灌注樁主橋采用“先拱后梁”法， 基礎(chǔ)為鉆孔灌注樁橋采用懸臂拼裝法，基礎(chǔ)采用鉆孔灌注樁施工速度較快一般較慢橋面形式明橋面混凝土橋面，無砟軌道混凝土橋面，無砟軌道基礎(chǔ)規(guī)模鋼橋自重輕，主墩較小上部構(gòu)造較重，基礎(chǔ)較大上部構(gòu)造較重，基礎(chǔ)大經(jīng)濟性工程量小，施工工藝較成熟，標準制造，質(zhì)量易保證，鋼材用量多，造價較高工程量較大，需要大量混凝 土工程量較大，需要大量混凝土，以及鋼管拱需要較多鋼材，造價高維修費用較高適中較少橋梁美觀性造型一般造型優(yōu)美橋型新穎、美觀綜合評價橋梁簡潔明快，造價低，為推薦方案橋梁造型美觀，造價較高良好，比較方案橋梁造型普通，造價較高一般，比較方案通過表31比較，綜合以上幾個方案的比較，方案一（鋼桁架連續(xù)梁橋），有極大的優(yōu)勢，它結(jié)構(gòu)簡單，受力明確合理，計算方便，而且構(gòu)件多為工廠預(yù)制、工地拼裝，施工周期較短是其明顯優(yōu)點，故采用方案一。中南大學本科生畢業(yè)論文第5章 主桁桿件設(shè)計第5章 主桁桿件設(shè)計 設(shè)計規(guī)范中華人民共和國鐵道部2005年《鐵路橋涵設(shè)計基本規(guī)范》中華人民共和國鐵道部2005年《鐵路橋梁鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》中華人民共和國鐵道部2009年《高速鐵路設(shè)計規(guī)范（試行）》 鋼材及其基本容許應(yīng)力 鋼橋主體結(jié)構(gòu)采用Q345qD鋼，其中高強度螺栓用40B鋼；其中精致螺栓用M24；螺母及墊圈用45號優(yōu)質(zhì)碳素鋼；鑄件用ZG25；輥軸用鍛鋼35。其中所用材料的基本容許應(yīng)力可以參照《鐵路橋梁鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》 結(jié)構(gòu)的連接方式及連