【正文】 + + + + + + + + + + + 課題任務(wù)要求： 對沙塘壩大橋進(jìn)行設(shè)計(jì)，其設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為： 1．設(shè)計(jì)荷載：公路 — I級(jí)； 2．行車道寬： 12m+2 （人行道）； 3．通航 標(biāo)準(zhǔn)：內(nèi)河通航標(biāo)準(zhǔn)四級(jí)； 主要參考文獻(xiàn) （由指導(dǎo)教師選定）： 公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范（ JTG D60— 20xx） 公路圬工橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范（ JTG D61— 20xx） 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 D62— 20xx） 公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范（ JTG D63— 20xx） 公路橋涵設(shè)計(jì)手冊 —— 梁橋（上、下冊） 公路橋涵設(shè)計(jì)手冊 —— 拱橋（上、下冊） 公路橋涵設(shè)計(jì)手冊 —— 基本資料 公路橋涵設(shè)計(jì)手冊 —— 墩臺(tái)與基礎(chǔ) 橋梁工程（上冊） —— 范立礎(chǔ)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(shè)計(jì)指導(dǎo)書 鋼管溷凝土拱橋畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 土木工程橋梁專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 第 2 章 橋型方案比選 方案比選 橋型方案比選是初步設(shè)計(jì)階段的工作重點(diǎn)，同時(shí)也為后續(xù)工作做鋪墊。 2．河流及水文情況 歷史最高水位： 米；通航水位： 米；常年水位： 米；低水位： 米； 3．當(dāng)?shù)亟ㄖ牧锨闆r 砂石、鋼材均可供應(yīng)。鋼管溷凝土拱橋畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 土木工程橋梁專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 第 1 章 設(shè) 計(jì) 資 料 基本資料及設(shè)計(jì)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。 4．氣象情況 最高溫度： 41℃；最低溫度： ℃；最大風(fēng)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。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(gè)初選方案，將五個(gè)初選方案在米格紙上繪制在米格紙上。 初選方案：（ 5個(gè)） 的中承式鋼管混凝土拱橋，引橋?yàn)?+ 的簡支梁。 65m++65m 的三跨連續(xù)梁橋。 20m+205m+20m 的三跨懸索橋。橋型的選擇要求在技術(shù)上是可靠的，在施工上 是切實(shí)可行的。 （ 2）上部結(jié)構(gòu)：主跨的上部結(jié)構(gòu)采用兩片四肢格構(gòu)形的桁架腹桿拱肋通過 K 字橫撐連成整體。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。簡支梁的橋墩為雙柱式，與主拱公用拱座作為基礎(chǔ)，橋臺(tái)為重力式橋臺(tái)。鋼管對核心混凝土有套箍作用，既能受拉又能受壓，同時(shí)核心混凝土增強(qiáng)了鋼管 壁的穩(wěn)定性，使核心混凝土處于三向受力狀態(tài)。 表 主要工程數(shù)量表 項(xiàng)目 材料 上部結(jié)構(gòu) 下部結(jié)構(gòu) 合計(jì) 拱肋 +橫撐 吊桿 橫梁 縱梁 拱座 橋臺(tái) +立柱+交接墩 C50（ m179。） 鋼筋（ T） 鋼絞線 (T) 鋼板 (T) 943 934 （ 6） 綜合評價(jià)：中承式鋼管混凝土造型獨(dú)特，線形明晰，與當(dāng)?shù)氐匦魏軈f(xié)調(diào)，同時(shí)此處有很高的通航要求，所以采用纜索吊裝施工方法時(shí)，不會(huì)影響通航要求。但是對于鋼管混凝土拱橋的設(shè)計(jì)與施工都沒有具體的規(guī)范指導(dǎo)，所以設(shè)計(jì)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(hù)、管內(nèi)混凝土開裂不易查不易補(bǔ)，組合截面受力分析存在誤差等。 （ 2）上部結(jié)構(gòu)：此橋采用二次曲線，主梁采用單箱單室變高度箱梁，箱梁頂板寬，底板寬 ；根部梁高為 ，跨中梁高為 ；全橋箱梁頂板厚度不變，都為 ，腹板不等厚，跨中到根部從 ；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，從 漸增加到 ；懸出部分長度相同，均為 ；人行道凈寬 ，高 ，人行道護(hù)欄采用 *。橫橋向墩總寬為 , 縱橋向墩總寬為 ,單個(gè)寬 2m,承臺(tái)厚 2m， ，樁基礎(chǔ)為柱式群樁基礎(chǔ)，四 支，單直徑 。 （ 4）受力特征：，它是一種墩梁固結(jié)，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(chǔ)沉降，溫度、收縮徐變及地震影響有利。橋基礎(chǔ)施工采用鉆孔灌注樁基礎(chǔ)施工，墩身采用滑模施工，橋臺(tái)采用明挖擴(kuò)大基礎(chǔ)施工。） 320 C40（ m179。） 320 320 （ 6）綜合評價(jià)： 1）連續(xù)剛構(gòu)橋無伸縮縫。 2）由于墩梁固結(jié)節(jié)省了昂貴的支座費(fèi)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(chǔ)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(huì)影響通航要求。 4)懸臂施工時(shí)，左右不對稱，當(dāng)靠近端部時(shí)邊跨要配重來平衡，所以增加了施工難度，同時(shí)基礎(chǔ)施工在水下施工，也增加了施工費(fèi)用和難度。 圖 預(yù)應(yīng)力混凝土 連續(xù)剛剛構(gòu)橋（尺寸單位： mm） 方案三：預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋 （圖 ） （ 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。 （ 3）下部結(jié)構(gòu)：本方案下部結(jié)構(gòu)采用雙柱式墩，直徑 ,承臺(tái)厚 2m， 4m4m，樁基礎(chǔ)為雙柱式基礎(chǔ)，直徑 。 （ 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(yù)應(yīng)力技術(shù)適用于多種施工方法，提高了施工質(zhì)量，降低了施工費(fèi)用，且結(jié)構(gòu)剛度大 ,變形小 ,動(dòng)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(chǔ)要求相對較高，對基礎(chǔ)沉降，溫度，收縮徐變及地震不利。橋基礎(chǔ)施工采用鉆孔灌注樁基礎(chǔ)施工，墩身采用滑模施工，橋臺(tái)采用明挖擴(kuò)大基礎(chǔ)施工。） 320 112 C40（ m179。） 320 320 支座（個(gè)） 16 16 （ 6） 綜合評價(jià)： 1）連續(xù)梁橋無伸縮縫。 2）恒載，活 載作用下受力均勻，合理； 3）采用主梁連續(xù)的結(jié)構(gòu)，使得墩梁交接處產(chǎn)生負(fù)彎矩，有效減少跨中彎矩，減小梁身的工程量。除了上 楊梅：沙塘壩大橋（鋼管混凝土拱橋） 8 述優(yōu)點(diǎn)，還有很多缺點(diǎn) : 5）結(jié)構(gòu)剛度、變形、動(dòng)力性能不好，混凝土和鋼材用量都很多，不經(jīng)濟(jì)。 7）臨時(shí)支座和永久支座的施工，養(yǎng)護(hù)費(fèi)用較高。 圖 預(yù)應(yīng)力混凝土 連續(xù)梁橋（尺寸單位： mm） 推薦方案比選 對以上三個(gè)比選方案進(jìn)行施工，經(jīng)濟(jì)，受力方面的比較 表 各方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較 第一方案 第二方案 第三方案 主橋跨橋型結(jié)構(gòu) 中承式鋼管混凝土拱橋（主跨） 連續(xù)剛構(gòu)橋 65m++65m 連續(xù)梁橋65m++65m 主拱圈高度 4m 養(yǎng)護(hù)維修工作量 少 少 少 設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn) 技術(shù)水平 國際先進(jìn)水平，有成橋參考，但不是很多 經(jīng)驗(yàn)多，國際先進(jìn)水平，設(shè)計(jì)理論先進(jìn) 經(jīng)驗(yàn)多，設(shè)計(jì)理論先進(jìn) 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(yàn)成熟，施工簡單 需進(jìn)行深水基礎(chǔ)施工，橋兩端要進(jìn)行大面積的挖方，施工較難 需進(jìn)行深水基礎(chǔ)施工，橋兩端要進(jìn)行大面積的挖方，施工較難，支座費(fèi)用高養(yǎng)護(hù)難 工 期 較短 較長 較長 工 程 數(shù) 量 混凝土 (m3) 24196 鋼筋、鋼材 (t) 鋼鉸線 (t) 比選結(jié)果 優(yōu)選 可選 可選 方 案 類 別 比 較 項(xiàng) 目 鋼管溷凝土拱橋畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 土木工程橋梁專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 經(jīng)過施工難易程度、施工對通航的影響、造價(jià)等各方面的比較，顯然第一個(gè)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。對于基礎(chǔ)的施工也采用明挖基礎(chǔ)，節(jié)省了工程造價(jià)。 （ 3）受力上來說，首先，鋼管 借助內(nèi)填混凝土增強(qiáng)自身的穩(wěn)定性 。同時(shí)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(yīng)。 圖 中承式鋼管混凝土拱橋的總體布置圖（尺寸單位： mm） 楊梅：沙塘壩大橋（鋼管混凝土拱橋） 10 第 3 章 結(jié)構(gòu)構(gòu)造設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)資料 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) 1. 橋面寬度：橋面設(shè) 2 車道，全橋?qū)捊M成為： 12m（車行道） +2 （防撞護(hù)欄） +（人行道） 2+（拱肋寬） 2=。 ：車行道 2%，人行道 2%。 材料性能參數(shù) （ 1）混凝土 強(qiáng)度等級(jí) C50，主要強(qiáng)度指標(biāo)為： 強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值 ckf=， tkf= 強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 cd=, td= 彈性模量 Ep=410Mpa 強(qiáng)度等級(jí) C40，主要強(qiáng)度指標(biāo)為： 強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值 ckf=， tkf= 強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 cd=, td= 彈性模量 Ep=4Mpa 強(qiáng)度等級(jí) C30，主要強(qiáng)度指標(biāo)為： 強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值 ckf=， tkf= 強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 cd=, td= 彈性模量 Ep=410Mpa （ 2） Q345鋼 強(qiáng)度設(shè)計(jì)值： 厚度 d?16mm 時(shí)， 抗拉、抗壓和抗彎 f=310Mpa,抗剪fv=180Mpa 厚度 d1635mm 時(shí)， 抗拉、抗壓和抗彎 f=295Mpa,抗剪 =170Mpa 厚度 d3550mm 時(shí)， 抗拉、抗壓和抗彎 f=265Mpa,抗剪f=155Mpa 厚度 d50100mm 時(shí)， 抗拉、抗壓和抗彎 f=250Mpa,抗剪v=145Mpa 物理性能： 彈性模量：Es=5Mpa； 鋼管溷凝土拱橋畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 土木工程橋梁專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 剪切模量： G=410Mpa 線膨脹系數(shù)：/??? 6 ο1210 C 質(zhì)量密度 ：?? 37850kg/m 結(jié)構(gòu)尺寸擬訂 在本橋的設(shè)計(jì)過程中，我參閱了羊角烏江一橋和宜賓金沙江大橋的尺寸擬定，同時(shí)，參閱了其他與該橋跨徑相當(dāng)?shù)闹谐惺戒摴芑炷料禇U拱橋的細(xì)部尺寸設(shè)計(jì)，借鑒了公路鋼管混凝土橋梁設(shè)計(jì)與施工指南。主跨橋面設(shè)柔性吊桿、鋼筋混凝土橫梁、橋面瀝青混凝土。 由于鋼管混凝土拱橋設(shè)有很多柔性吊桿，同時(shí)間距都相等且不大，所以荷載接近于均布荷載，所以選擇拱軸系時(shí)盡量靠近 1 取，然后進(jìn)行優(yōu)選。 本 橋拱腳段拱肋在汛期將有 15m 左右高度淹沒于水中，考慮到拱肋的防撞和拱肋的構(gòu)造需要，應(yīng)將從橋面至拱腳這段拱肋做成鋼管混凝土實(shí)腹結(jié)構(gòu)，即上下弦管間以鋼腹板連接，腹板間灌注混凝土形成實(shí)腹段。兩條拱肋間設(shè)有七道 K 形空間格構(gòu)橫撐，以保證主拱肋的橫向穩(wěn)定。 楊梅：沙塘壩大橋（鋼管混凝土拱橋） 12 主拱肋橫截面構(gòu)造見圖 ： 圖 拱肋橫斷面構(gòu)造圖 （尺寸單位： mm） 吊桿共 30對 60 根， 縱向間距 ，采用 PES773平行鋼絞線成品拉索（ 1524Mpa） ,兩端配置相應(yīng)的冷鑄錨，上端為張拉端，全部錨于上弦空鋼管處，下端為固定端，錨于鋼筋混凝土空心板梁上。橫梁為鋼筋混凝土橫梁，其重力為 2120kN。 橫梁外形尺寸見圖 . 圖 橫梁外形尺寸（尺寸單位： mm） 鋼管溷凝土拱橋畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 土木工程橋梁專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 4. 縱梁橋面系 拱上連續(xù)縱梁為厚 空 心板，兩端簡支梁為厚 空心板。行車道梁為跨徑 的鋼筋混凝土空心板梁，梁高 ，簡支擱置于橫梁上。 橋面鋪裝為 厚的混凝土 + 瀝青混凝土鋪裝層，行車道橫向坡度為 %,行道為 %,欄桿和扶手均用鋼筋混凝土。交接墩為立柱式，直徑 。 楊梅：沙塘壩大橋（鋼管混凝土拱橋） 14 第 4 章 主拱內(nèi)力計(jì)算及組合 主拱結(jié)構(gòu)計(jì)算圖示 設(shè)計(jì)時(shí)