【正文】 ??????? 61 行車道板計(jì)算??????? ????????????????? 65 第 3章 支座的設(shè)計(jì)計(jì)算 ??????????????????????? 72 選定支座的平面尺寸????????????????????? 72 確定支座的厚度?????????????????????? 72 驗(yàn)算支座的偏轉(zhuǎn)??????????????????????? 73 驗(yàn)算支座的抗滑穩(wěn)定性??????????????????? 74 第 4章 蓋梁的設(shè)計(jì)計(jì)算 ??????????????????????? 75 橋梁 下部結(jié)構(gòu)基本組成及尺寸????????????????? 75 蓋梁荷載及各計(jì)算截面應(yīng)力計(jì)算???????????????? 75 截面配筋設(shè)計(jì)及承載力校核?????????????????? 81 第 5章 橋墩設(shè)計(jì)計(jì)算 ???????????????????????? 85 荷載計(jì)算?????????????????????????? 85 截面配筋計(jì)算及應(yīng)力計(jì)算??????????????????? 87 目 錄 6 第 6章 摩擦樁的設(shè)計(jì)計(jì)算 ???????????????????? ?? 89 荷載計(jì)算?????????????????????????? 89 樁長的確定???????????????????????? 90 樁的內(nèi)力計(jì)算???????????????????????? 91 樁身截面配筋與承載能力驗(yàn)算????????????????? 94 墩頂縱向水平位移驗(yàn)算???????????????????? 96 致謝 ??????????????????????????????? 97 參考 資料及設(shè)計(jì)規(guī)范 ?? ? ??? ?????? ????????????? 98 附錄 ?????? ? ??????? ???????????????? 99 外文資料原件及譯文 ???????????????????????? 115 畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù) ?? ? ??? ??????????????????? 1 20 進(jìn)度表 ????? ? ??????? ???????????????? 125第 1 章 橋梁設(shè)計(jì)方案比選 1 第 1 章 橋梁設(shè)計(jì)方案比選 概述 工程概況 南水北調(diào)中線工程可緩解京、津、華北地區(qū)水資源危機(jī)，改善供水區(qū)生態(tài)環(huán)境和投資環(huán)境，對推動我國中部地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重大、積極的社會、 經(jīng)濟(jì)、生態(tài)意義。該段南水北調(diào)中線工程穿越現(xiàn)狀三環(huán)輔路、太平河和石太高速公路段為暗渠，之后向北至石閻路段為明渠。明渠設(shè)計(jì)斷面為：渠底度寬 11米，渠頂寬級 米，馬道中線距離約 米，堤頂中線距約 米，堤外坡腳距離約為 米。設(shè)計(jì)水位為 米，加大水位為 米。 石家莊地處華北平原腹地，北靠京津，東臨渤海，西倚太行山，屬于暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候 ，總的 氣候特點(diǎn)是：春溫夏熱秋涼冬冷，雨量時(shí)空分布不均，干濕期明顯。 夏冬季節(jié)長，分別為 105 天 、 145 天，春秋季短，分別為 55 天 、 60 天。華北地塊是一個(gè)具有古老構(gòu)造基底的地臺，又是中、第 1 章 橋梁設(shè)計(jì)方案比選 2 新生代構(gòu)造活動很強(qiáng)烈的地區(qū)，地殼運(yùn)動的主要形式為差異性斷塊升降運(yùn)動。 勘察部門提供的地質(zhì)資料如下： 表 11 地質(zhì)資料 表 層號 巖土名稱 層底深度（ m） fa0 (kPa) 樁基設(shè)計(jì)參數(shù) qsik(KPa) （北高莊～霍寨段） ① 雜填土 ～ ② 粉土、粉質(zhì)粘土 ～ 120 45 ③ 細(xì)砂、中砂 ～ 180 60 ④ 粉質(zhì)粘土 ～ 150 50 ⑤ 砂卵石 ～ 350 150 ⑥ 基巖 . 橋型方案的提出及結(jié)構(gòu)介紹 . 預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土連續(xù)箱梁橋 （ 1）橋型介紹 本橋主跨采用預(yù)應(yīng)力混凝土連 續(xù)箱梁橋，邊跨引橋采用預(yù)應(yīng)力混凝土空心板簡支梁橋。其在恒載、活載作用下，產(chǎn)生的支點(diǎn)負(fù)彎矩對跨中正彎矩有卸載作用，使其內(nèi)力狀態(tài)比較均勻合理。并且主跨相應(yīng)的跨越能力大大增加，便于跨越不便設(shè)置墩臺的地方。預(yù)應(yīng)力混凝土空心板預(yù)制廠預(yù)制，然后吊裝，施工速度快。 （ 2）尺寸擬定 1）橋跨布置初步確定橋跨 布置為 9 16 48 60 48 9 16? ? ? ? ? ?（ ）,總長 444m。一般地：在腹板間距為 ~ 時(shí)，頂板厚度可采用 ~。 跨中底板宜采用 ~；支點(diǎn)底板厚度一般取梁高的 1/10。腹板厚度一般采用 ~。 d. 懸臂板 懸臂板長度及腹板間距是調(diào)節(jié)橋面板彎矩的主要手段。）截面細(xì)部構(gòu)造如圖 13： 引橋空心板梁截面尺寸根據(jù)規(guī)范選取如圖 14 所示： （ 3）下部結(jié)構(gòu) 1 6 0 04 8 0 0 6 0 0 04 8 7 5111 6 0 01 6 0 01 6 0 01 6 0 01 6 0 01 6 0 01 6 0 04 8 0 01 6 0 01 6 0 01 6 0 01 6 0 01 6 0 01 6 0 01 6 0 01 6 0 01 6 0 01917 212018161514131210987654320 122111 6 0 0圖 12 梁橋橋跨布置簡圖（主跨連續(xù)、邊跨簡支） 圖 13 箱梁截面細(xì)部尺寸圖（上圖為跨中截面、下圖為支點(diǎn)截面） 第 1 章 橋梁設(shè)計(jì)方案比選 4 橋墩采用柱式橋墩，橋臺采用 U 型橋臺。 （ 5）材料用量估算 箱梁、空心板梁均采用 C50 混凝土等等，具體材料明細(xì)見表 12 方案一材料用量統(tǒng)計(jì)： 表 12 方案一材料用量統(tǒng)計(jì) 方案一材料用量匯總表 混凝土 C30 混凝土 ( ) C40 混凝土 ( ) C50 混凝 土 ( ) 5581 5802 23685 鋼筋（ kg） 預(yù)應(yīng)力鋼絞線 HRB400 HRB335 1 7 標(biāo)準(zhǔn)型 GB/T 52241995 鋼絞線 28 28 25 22 20 16 12 10 8 183579 221050 169750 80985 275772 27484 12556 142392 87149 30245 其他構(gòu)件 支座 (個(gè) ) 波紋管 (m) 錨墊板 錨具 定位鋼板 (kg) 1072+32 6348 120 個(gè) 120 組 6904 橋面鋪裝 瀝青混凝土 ( ) C40 防水混凝土 ( ) 混凝土墊 層 ( ) 10*1010*10圖 14 空心板梁截面尺寸圖（左圖：中間板，右圖：邊板） 第 1 章 橋梁設(shè)計(jì)方案比選 5 （ 1）橋型介紹 鋼管 混凝土拱橋是將鋼管內(nèi)填充混凝土，由于鋼管的徑向約束而限制受壓混凝土的膨脹，使混凝土處于三向受壓狀態(tài)，從而能顯著提高混凝土的抗壓強(qiáng)度由于鋼管的套箍作用，使混凝土處于三向受壓狀態(tài)，從而顯著提高混凝土的抗壓強(qiáng)度。 本方案具體細(xì)節(jié)介紹如下：1）該方案采用鋼管混凝土拱橋，矢跨比采用 1： 4。 3）主線采用拋物線拱。 4） 跨，曲線方程：Y= +。拱肋鋼管采用卷制焊接管，鋼管拱肋節(jié)段采用對接焊縫，符合建筑鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范的一級焊縫標(biāo)準(zhǔn)。 c、鋼管混凝土拱橋中的立柱，采用鋼管混凝土構(gòu) 件。鋼筋伸入長度滿足錨固長度要求，鋼筋截面積應(yīng)不小于立柱混凝土計(jì)算截面積的 %。在拱腳埋置段內(nèi) ,宜在鋼管外緣設(shè)置螺旋箍筋或其它可靠構(gòu)造措施。 e、 吊桿及系桿 ： 考慮吊桿和系桿的防護(hù)措施和耐久性。吊桿錨具采用冷鑄錨式的拉錨 體系錨具；系桿錨具另采用經(jīng)過耐疲勞及強(qiáng)度試驗(yàn)證明其可靠性的預(yù)應(yīng)力體系常規(guī)錨具。 f、吊桿采用預(yù)應(yīng)力鋼絲束，直徑 8cm。 h、橫梁間采用 3 道縱向加勁梁，加勁梁使用高 50cm，厚 5cm，翼緣寬 15cm，翼緣厚 厚的工字鋼 i、橋面板采用鋼筋混凝土槽型板。 （ 2）尺寸擬定 1）橋跨布置 初步確定橋跨布置為 5 16 17 .5 60 3 17 .5 5 16? ? ? ? ? ? ?（ ）,總長 375m。拱橋邊跨采用單向推力墩，橋臺采用U 型橋臺。 （ 4）施工方法設(shè)計(jì) 主拱部分采用纜索吊裝拼裝法，引橋板梁仍采用現(xiàn)場吊裝。15cm X 0.8cm寬36 cm 厚 1 cm30 cm X 1c m圖 16 拱肋橫斷面尺寸圖 第 1 章 橋梁設(shè)計(jì)方案比選 7 （ 1）橋型介紹 鋼管混凝土拱橋的特點(diǎn)在上一方案中已經(jīng)介紹，此處不在重復(fù)，重點(diǎn)介紹本方案細(xì)節(jié)，如下： 1）該方案采用鋼管混凝土拱橋，矢跨比采用 1： 5 。 3）軸線采用圓形拱半徑為： 。拱肋鋼管采用卷制焊接管，鋼管拱肋節(jié)段采用對接焊縫，符合建筑鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范的一級焊縫標(biāo)準(zhǔn)。 ，采用鋼管混凝土構(gòu)件。鋼筋伸入長度滿足錨固長度要求，鋼筋截面積應(yīng)不小于立柱混凝土計(jì)算截面積的%。在拱腳埋置段內(nèi) ,宜在鋼管外緣設(shè)置螺旋箍筋或其它可靠構(gòu)造措施。 ： 考慮吊桿和系桿的防護(hù)措施和耐久性。吊桿錨具采用冷鑄錨式的拉錨體系錨具；系桿錨具另采用經(jīng)過耐疲勞及強(qiáng)度試驗(yàn)證明其可靠性的預(yù)應(yīng)力體系常規(guī)錨具。 ，直徑 8cm。 間采用 3 道縱向加勁梁，加勁梁使用高 50cm，厚 5cm，翼緣寬 15cm，翼緣厚 厚的工字鋼 。布置圖如圖 17 所示。拱橋邊跨采用單向推力墩，橋臺采用 U 型橋臺。 （ 4）施工方法設(shè)計(jì) 主拱部分采用纜索吊裝拼裝法，引橋板梁仍采用現(xiàn)場吊裝。使裝配式結(jié)構(gòu)集成整體，進(jìn)一步擴(kuò)大了裝配式結(jié)構(gòu)的應(yīng)用范圍 鋼管混凝土拱橋是將鋼管內(nèi)填充混凝土，由于鋼管的徑向約束而限制受壓混凝土的膨脹，使混凝土處于三向受壓狀態(tài)，從而能顯著提高混凝土的抗壓強(qiáng)度由于鋼管的套箍作用，使混凝土處于三向受壓狀態(tài)，從 而顯著提高混凝土的抗壓強(qiáng)度。 鋼管混凝土拱橋是將鋼管內(nèi)填充混凝土，由于鋼管的徑向約束而限制受壓混凝土的膨脹，使混凝土處于三向受壓狀態(tài)，從而能顯著提高混凝土的抗壓強(qiáng)度由于鋼管的套箍作用，使混凝土處于三向受壓狀態(tài)，從而顯著提高混凝土的抗壓強(qiáng)度。 拱肋相對于拋物線拱制作程序簡單。 礎(chǔ)發(fā)生變位時(shí)不能修復(fù)；鋼材用量大，抗腐蝕、耐火性能不好。 修復(fù)；鋼材用量大，抗腐蝕、耐火 性能不好。 工期 較短 較長 較長 經(jīng)濟(jì)型（材料用量） 見表 12 見表 13 見表 14 美觀性 一般 好 好 推薦方案 綜合以上的介紹，根據(jù)經(jīng)濟(jì)型、適用性、舒適安全性、先進(jìn)性、美觀性等指 標(biāo)，推薦方案一為最終方案。一個(gè)好的橋梁方案不僅能節(jié)約造價(jià)、縮短工期，而且在整個(gè)設(shè)計(jì)周期中起著 “萬事開頭難 ”的功效。而在方案比選中，首先要把握的是四項(xiàng)主要標(biāo)準(zhǔn)：安全、經(jīng)濟(jì)、功能與美觀。至于橋梁美觀，要視經(jīng)濟(jì)而定，設(shè)計(jì)的橋梁再美觀，一旦經(jīng)濟(jì)不允許，只能是 “紙上談兵 ”，到頭來還得重新設(shè)計(jì)。在作樂山市大渡河龔嘴電站大橋設(shè)計(jì)中，我們設(shè)計(jì)組也進(jìn)行了許多方案比選，有河中設(shè)墩的連續(xù)箱梁，有連續(xù)剛構(gòu)，有上承式拱橋等橋梁結(jié)構(gòu)形式。又如在大營坡立交橋設(shè)計(jì)中，橋墩是采用圓柱還是方柱問題上，我們設(shè)計(jì)組也進(jìn)行了結(jié)構(gòu) 分析和討論，最終一致選擇用方柱，保證橋墩的結(jié)構(gòu)剛度（因上部結(jié)構(gòu)傳下的偏心彎矩較大），方柱的四角采用了 R15cm第 1 章 橋梁設(shè)計(jì)方案比選 11 的圓角，以盡量減少橋下車輛對橋墩摩擦引起橋梁結(jié)構(gòu)的不安全和增強(qiáng)橋梁建筑的美觀。在樂山市大渡河龔嘴電站大橋設(shè)計(jì)中，定下采用中承式拱橋后，拱圈是用鋼筋砼呢，還是鋼管砼？經(jīng)過比選，我們設(shè)計(jì)組采用了變截面鋼筋砼拱圈。故在橋梁設(shè)計(jì)中，在滿足結(jié)構(gòu)安全的前提下，應(yīng)盡量地考慮經(jīng)濟(jì)。如果不綜合考慮交通功能，下行車輛撞擊橋墩或有關(guān)橋梁部分，導(dǎo)致橋梁坍塌，這種事故在國內(nèi)外都有發(fā)生。在貴陽市都司路高架橋跨越中華路的 大南門交叉口位置，設(shè)計(jì)者在地面設(shè)置了交通導(dǎo)流環(huán)島，一跨 20 米跨徑的橋梁正好處于環(huán)島內(nèi)。由于該交叉口的橋梁跨徑較小，導(dǎo)致左轉(zhuǎn)車輛的行車軌跡不順暢，司機(jī)抱怨連天，這無疑是橋梁設(shè)計(jì)敗筆。比如在城區(qū)建一座二、三十米跨度的立交橋， 不管用鋼還是預(yù)應(yīng)力砼，通常的做法是用一根等截面梁跨越，但由于人們的視覺有錯(cuò)覺，所以往往把這根梁看成是帶下垂撓度的彎梁，看起來很不舒服，甚至有怕它掉下來的危險(xiǎn)。實(shí)際上呈反拱的下弦就等于是一根弧形托梁，這是一種最簡單的支承，它融合在梁體內(nèi)，變得看不出，可它能起到美化橋梁的作用。 第 2 章 預(yù)應(yīng)力混凝土空心板的設(shè)計(jì)計(jì)算 12 第 2 章 預(yù)應(yīng)力混凝土空心板橋設(shè)計(jì)計(jì)算 設(shè)計(jì)資料 跨度和橋面寬度 （ 1）標(biāo)準(zhǔn)跨徑 ： 16m（墩中心距）。 （ 3）主梁全長： 。采用混凝土防撞護(hù)欄，線荷載為 。 （ 2）環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)： I 類環(huán)境。 主要材料 （ 1）混凝土：混凝土空心板采用 C50 混凝土，鉸縫采用 C40 混凝土；橋面鋪裝采用 C30 瀝青混凝土 9cm 厚， C40 防水混凝土 8cm， C30 混凝土墊層 。 設(shè)計(jì)要點(diǎn) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) （ 1）本空心板按部分預(yù)應(yīng)力混 凝土 A 類構(gòu)件設(shè)計(jì)。 （ 3）空心板斷面：空心板高度 ，寬度 ，各板之間留有 的縫隙。 （ 5