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桥梁全长131.56m公路-ⅰ级四车道5×25m预应力混凝土简支转连续箱梁（计算书+施组共99页）(内带cad图纸）
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Ⅰ级四车道5×25m预应力混凝土简支转连续箱梁
桥梁全长131.56m公路
级四车道5×25m预应力混凝土简支转连续箱梁
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桥梁全长131.56m公路-ⅰ级四车道5×25m预应力混凝土简支转连续箱梁（计算书+施组共99页）(内带cad图纸）,Ⅰ级四车道5×,25m预应力混凝土简支转连续箱梁,桥梁全长131.56m公路,级四车道5×,25m预应力混凝土简支转连续箱梁
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粗糙系数倒数（1/n）过水面积（A）湿周（x） 河槽50640.1120.26 左滩2563.361.94 右滩2545.140.45 全断面设计流量（Qp）2244.671377 全断面设计流速（V）2.998892955 Kqn天然河槽宽度Bc 0.840.9119.5 一般冲刷计算： 64-2简化公式计算： BzHzAd 1257.71.057534738 冲刷线高程105.3340295 64-1修正公式 HcqEd 5.360.860.55 冲刷线高程103.8232234 局部冲刷计算： 65-2式 10.3334455071.3 冲刷线高程111.1003312 65-1修正公式 1.922007483 冲刷线高程111.1657233 2 0.60.15 0 2 0 n blp vv hKKBh v 2 K l B 1 K 洪水比降（i） 平均流速（v） R(2/3)i(1/2)流量 0.00053.408312638 3.048487 0.022361 2181.661 0.00050.567170129 1.014585 0.022361 35.90187 0.00050.6010773391.07524 0.022361 27.10859 Lj 102.9855176 Q2BcuBcqHcmHp 2181.66092119.50.0270.96119.57.48.46597 BcjQ2/(u*Bcj)Hp 114.319.88244495 1.711768 0.778441 -0.259649.976777 v0VIl 0.3130495170.0819624154.22 0.625027 2.699669 13.218480.8 3.101837 v0 0.5239620220.2298936340.529866 2.634277 3.101837 0 v 2 n b h b h 0 vb h 1 n b h 本科生毕业设计 目 录 摘要.I Abstract.II 第 1 章 绪论1 1.1 选题的目的及意义1 1.2 国内外研究状况2 1.3 工程概况2 1.3.1 水文、地质条件.2 1.3.2 施工条件.2 1.4 技术标准3 1.5 主要材料规格3 1.6 结构形式3 1.7 设计要点3 1.8 施工要点4 第 2 章 水文计算.5 2.1 水面宽度及过水面积计算5 2.1.1 地质剖面图.5 2.1.2 过水断面计算.5 2.2 设计流量及流速的计算6 2.3 桥长的计算7 2.4 桥面中心最低设计高程的计算8 2.5 一般冲刷线计算9 2.6 局部冲刷13 2.6.1 652 式公式13 2.6.2 651 修正式公式15 2.7 最大冲刷线高程17 2.8 本章小结17 本科生毕业设计 第 3 章 上部结构设计.18 3.1 设计资料及材料18 3.1.1 主要技术标准.18 3.1.2 主要材料.18 3.1.3 桥面铺装.19 3.1.4 施工方式.19 3.2 桥型布置及孔径划分19 3.3 主梁横截面设置19 3.3.1 主梁间距与主梁片数.19 3.3.2 主梁截面细部尺寸.19 3.3.3 主梁主要截面尺寸拟定.19 3.3.4 横截面沿跨长的变化20 3.4 荷载信息21 3.4.1 单元划分.21 3.4.2 恒载内力计算.22 3.4.3 活载内力计算.22 3.4.4 温度变化的影响.22 3.4.5 收缩徐变的影响.22 3.5 简支转连续施工过程23 3.6 结构内力计算23 3.6.1 恒载内力计算.23 3.6.2 活载内力计算.24 3.7 次内力计算34 3.7.1 温度变化产生的次内力计算.34 3.7.2 基础不均匀沉降次内力计算.37 3.8 内力组合37 3.8.1 承载能力极限状态下的效应组合.38 3.8.2 正常使用极限状态下的效应组合.42 3.9 预应力钢筋计算及布置50 3.9.1 配筋计算.50 3.9.2 预应力钢束的布置.52 3.9.3 预应力损失计算.54 本科生毕业设计 3.10 配束后主梁内力60 3.10.1 施工阶段主梁内力计算.60 3.10.2 收缩次内力.61 3.10.3 徐变次内力.63 3.11 主梁截面强度验算64 3.12 应力验算65 3.12.1 正常使用阶段验算混凝土法向应力及主应力验算.65 3.12.2 正常使用阶段钢束应力验算.70 3.12.3 受弯构件的变形验算.75 3.13 本章小结75 第 4 章 下部结构设计.76 4.1 设计资料76 4.1.1 拟定桥墩及基础尺寸.76 4.1.2 承台底面形心荷载计算.76 4.2 桩顶荷载计算78 4.2.1 桩的计算宽度的确定.78 4.2.2 桩的变形系数的确定.78 4.2.3 桩顶刚度系数的计算.79 4.2.4 承台底面形心位移的计算.80 4.2.5 桩顶荷载的计算.81 4.3 桩长计算81 4.4 桥台82 4.5 本章小结84 第 5 章 施工方案设计.85 5.1 桩基础施工工艺85 5.1.1 施工方法.85 5.1.2 施工要点.85 5.1.3 截桩头及无损检测.87 5.2 承台、系梁施工方法87 5.3 墩台身施工88 5.3.1 墩台施工.88 本科生毕业设计 5.4 梁的预制、运输与安装88 5.4.1 梁的预制.88 5.5 体系转换89 5.6 桥面铺装89 5.7 本章小结90 结论91 参考文献.92 致谢93 本科生毕业设计 I 摘 要 汤旺河桥的中心桩号 K256+432.50，桥梁全长 131.56m，桥面净空：2净- 12.0m，设计公路等级为一级公路，汽车荷载等级公路-级，设计车道数为四车道。 桥梁上部结构采用 525m 预应力混凝土简支转连续箱梁；下部结构采用双柱式桥墩 与肋板式桥台，钻孔灌注桩基础。 本桥设计包括四部分：第一部分水文计算，包括最小桥孔净长度，桥面中心线最 低高程计算及确定，冲刷计算；第二部分上部结构设计，包括平、纵、横设计，主梁 配筋设计；第三部分下部结构设计，包括墩台及基础尺寸的拟定，桩长的计算；第四 部分施工方案设计。其中，设计重点是上部结构设计。 通过以上设计和验算，表明本设计方案是合理可行的。 关键词：上部结构；简支转连续箱梁；预应力混凝土；双柱式桥墩；肋板式桥台；钻 孔灌注桩基础 本科生毕业设计 II ABSTRACT Tangwanghe bridge, centeral milestone is K256+432.50, the overall length of bridge is 131.56m, the cleance of bridge is 212.0m, road quality is class-, design load is truck-. Superstructure of the bridge uses 525m prestressed concrete simple supported-continuous prestressed box beam, and substructture adopts double pier shaft with ribbed slab abutment, and bored pile foundation There are four compenents though out the design. The first part is hydrological computations, including minimum and net length of bridge span determination and minimum elevation of conterral bridge deck computation and determination and minimum and scour computation; The second part is superstructure design, including plan ,lateral and lengitudinal of bridge design, prestressed strands design of girder; The third part is substructure design, including pier and abutment ,checking computation and the calculation of pile strength ;The forth part is constructtion plan design . Above all, the major one is superstructure design. By design and checking computations, the design plan is reasonable. Keywords: Superstructure Simple supported-contious prestressed box beam Prestressed concrete Double pier shalt Ribbed slab abutmen Bored pile foundation 本科生毕业设计 1 第 1 章 绪 论 1.1 选题的目的及意义 毕业设计是土木工程专业本科培养计划中最后的一个主要教学环节，也是最重要 的综合性实践教学环节，目的是通过毕业设计这一时间较长的教学环节，培养土木工 程专业本科毕业生综合应用所学基础课、技术基础课及专业课知识和相关技能，解决 具体问题的土木工程设计问题所需的综合能力和创新能力。和其他教学环节不同，毕 业设计要求学生在指导老师的指导下，独立系统的完成一项工程设计，解决与之有关 的所有问题，熟悉相关设计规范、手册、标准图以及工程实践中常用的方法，具有实 践性、综合性强的显著特点。因而对培养学生的综合素质、增强工程意识和创新能力 具有其他教学环节无法取代的重要作用。同时，在完成毕业设计的过程中，还要求我 们同时运用感性和理性知识去把握整个建筑的处理，这其中就包括建筑外观和结构两 个方面。还要求我们更好的了解国内外建筑设计的发展现状及趋势，更多的关注这方 面的学术动态，以及我们在以后的土木工程专业方向有更大的造诣。 汤旺河区（局）位于黑龙江省东北部，伊春市区北部，小兴安岭南坡北部及部 分北坡。北纬 482218484830、东经 12851513080。 图 1.1 汤旺河地理位置 汤旺河水系是黑龙江水系的松花江下游的一条主要支流，被誉为松花江干流的北 岸第一河汤旺河水系全长 509 公里，流经伊春全境，是伊春的母亲河，有东汤旺河、 本科生毕业设计 2 西汤旺河、二青河、白桦河、通江河、汤洪沟等支流。 近年来，汤旺河区（局）面对日益减少的资源和增支减收的严峻形势，立足本局 旅游资源实际，把旅游业作为“五大接续产业”之一，充分利用丰富的森林资源和独 特的地质地貌，投资上亿元用于旅游业的开发，努力建设成为“生态平衡，环境优雅， 景观独特，功能完善”的生态旅游城镇，开发建设了集国家地质公园、国家森林公园、 中国青少年科学考察探险基地于一体的林都伊春的龙头景区汤旺河林海奇石风景区， 先后制定了一系列优惠政策，优先发展，以专题推进抓落实的方式全面开展了旅游开 发工作，使旅游业不断发展壮大，促进了区域经济的发展。基于此种目的修建一座既 能为景区添彩又能方便民众的现代化的桥梁已经迫在眉睫。 1.2 国内外研究状况 预应力混凝土连续梁桥具有变形小、结构刚度好、行车平顺舒适、伸缩缝少、养 护方便、抗震能力强等优点1。在跨径 40200m 范围内优势明显,这种桥型在国外 桥梁建设中得到广泛应用2。 我国自 50 年代中期开始修建预应力混凝土梁桥，至今已有 40 多年的历史，比欧 洲起步晚，但近年来发展迅速，在预应力混凝土梁桥的设计、结构分析、实验研究、 预应力材料及工艺设备、施工工艺等方面日新月异，预应力混凝土梁桥的设计与施工 技术都已经达到相当高的水平。 近些年国内所修建的高等级公路的大、中桥几乎都是采用预应力简支转连续方法 施工的。在交通运输工程事业蓬勃发展的今天，推广此方法必将收到良好的经济和社 会效益，也使标准化桥梁设计前进了一大步。 1.3 工程概况 1.3.1 水文、地质条件 汤旺河区受内陆和海上高低气压反季风交替影响，四季气候有显著差异，属于寒 温带大陆性季风气候。冬季漫长，受极地大陆气团控制，干燥、严寒。夏季短促，日 照时间长，受热带海洋气团影响，降水多且集中。春秋两季气候多变，春季多大风， 降水少， 秋季降温急骤，常有冻害发生。 汤旺河区的降水表现出明显的季风性特征。夏季受东南季风的影响，降水充沛， 占全年降水量的 65%左右；冬季在干冷西北风控制下，干燥少雪，仅占全年降水量的 5%；春秋分别占 13%和 17%左右。1 月份最少，7 月份最多。 1.3.2 施工条件 省级施工条件,建筑材料供应良好。 本科生毕业设计 3 1.4 技术标准 桥面净空：2净 12.0m 公路等级：一级公路 设计荷载：公路-级 设计水位：113.80m 1.5 主要材料规格 主梁采用 C50 混凝土，预应力钢筋采用规格，普通钢筋中主筋为 HRB33515.2 j 钢筋，箍筋为 R235 钢筋，构造钢筋为 R235 钢筋。普通钢筋强度设计值如表 1.1 所示 表 1.1 普通钢筋强度设计值（Mpa） 钢筋种类符号 sk f sd f sd f HRB335335280280 R235235195195 （1）水泥：主梁和行车道板湿接缝的 C50 混凝土浇筑。 （2）预应力钢绞线：抗拉极限强度为 1860Mpa，规格，松弛系数 0.3。15.2 J （3）锚具：锚具采用 M15-3、M15-4、BM15-5 型夹片式系列锚具，管道成孔 采用钢波纹管。 （4）其它材料：砂，石，水的质量均按有关条文办 理。 墩、台帽、耳墙、背墙采用 C30 混凝土。 墩身、台身、系梁、承台、基桩采用 C30 混凝土。砂、石、水的质量要求均按 公路桥涵施工技术规范有关规定的要求。 1.6 结构形式 （1）上部结构采用 525m 预应力混凝土结构。 （2）墩台形式：桩柱式桥墩，肋板式式桥台。 （3）基础为钻孔灌注桩基础 1.7 设计要点 （1）水文部分按谢才公式计算。 （2）横向分布系数用杠杆法和刚接梁法。 （3）主梁配筋满足抗裂性和使用性能的要求。 本科生毕业设计 4 （4）下部结构的选择满足能承受上部传来的承载力的要求。 （5）施工上选择满足质量要求上最短的施工方法。 1.8 施工要点 （1）基桩 1）钢筋混凝土钻孔桩，在造孔完毕和清孔后应进行质量检查，其允许偏差应符 合交通部颁发公路桥涵施工技术规范 （以下简称桥施规 ）的质量的检查标准。 2）为确保基桩质量，要求清除水下钻渣，灌注混凝土之前应再次探测孔底的沉 淀，不的超过桥施规要求。 3）钻孔桩的混凝土质量按桥施规规定作探孔取样检查。 （2）墩身、耳墙 1）本设计墩身为圆型截面的轻型结构。用定型模板立模施工。 2）耳墙混凝土浇注顺序，应先浇注悬臂然后逐次浇至背墙。耳墙对帽梁产生较 大的弯扭力矩，因此在拆除模支架是应避免造成大的冲击力。 （3）桥台 根据具体情况本设计采用桩柱式桥台，故在施工时台背及锥坡顶处，应逐层夯实， 为减少水平土压力，不能用大型的机械推筑高和填压的方法。 该设计有关施工工艺及质量检查标准按公路桥涵施工技术规范有关规定办理， 另外尚需注意下列几点： 1）上部结构施工采用就地现浇一次落架施工方法，因此应保证施工的连续性， 以保证施工质量，以保证结构的承载能力。 2）梁体混凝土必须达到 75%设计强度时方准施加预应力（检验混凝土强度时应 注意试件的取样及养生条件需与主梁梁体混凝土相符合） 。 3）管道形成按预埋波纹管设计。 本科生毕业设计 5 第 2 章 水文计算 2.1 水面宽度及过水面积计算 2.1.1 地质剖面图 116.0 115.0 114.0 113.0 112.0 111.0 110.0 109.0 108.0 107.0 106.0 105.0 275.0 , 115.0 302.1 , 114.6 317.1 , 113.4 339.5 , 112.8 374.0 , 112.1 400.1 , 109.2 418.1 , 107.2 434.0 , 106.7 457.2 , 106.4 467.3 , 107.3 483.0 , 110.0 493.5 , 112.1 504.9 , 112.4 518.5 , 112.6 530.8 , 113.5 542.3 , 114.6 590.3 , 114.9 12113.80m3 4 5m 图 2.1 河床断面图 2.1.2 过水断面计算 按形态断面图计算。具体计算见下表 2.1。 表 2.1 过水断面计算表 桩号 （K256+） 河床高 程 （m） 水深 （m） 平均 水深 (m) 间距湿周过水面 积 （） 2 m 累计面 积 （） 2 m 合计 312.1113.80 63.3 tz w 2 m 本科生毕业设计 6 317.1113.40.40.25.05.021.01.0 339.5112.81.00.722.422.4115.716.7 =61.94m tz x 续上表 374.0112.11.71.3534.534.5146.663.3 400.1109.24.63.1526.126.2682.2145.5 418.1107.26.65.61818.11100.8246.3 434.0106.77.16.8515.915.91108.9355.2 457.2106.47.47.2523.223.20168.2523.4 467.3107.36.56.9510.110.1470.2593.6 483.0110.03.85.1515.715.9380.9674.5 493.5112.11.72.7510.510.7128.9703.4 =640.1 c w 2 m =120.26m c x 504.9112.41.41.5511.411.4117.7721.1 518.5112.61.21.313.613.6017.7738.8 530.8113.50.30.7512.312.339.2748 533.9113.800.153.13.110.5748.5 =45.1 ty w 2 m =40.45m ty x 2.2 设计流量及流速的计算 查表可知=25 =50 i=0.5 t 1 n c 1 n 根据谢才-曼宁公式3： 2 1 3 2 1 iR n V （2.1） 式中： n粗糙系数,查表取=25 =50； t 1 n c 1 n R水力半径， ；=R i洪水比降,取 0.5。 流速、流量计算： 河槽部分： c 640.1 5.323 120.26 c c w Rm x 本科生毕业设计 7 2211 3322 1 50 5.3230.00053.41/ c c VcRim s n c= =3.41 640.1=2183 cc QV 3/ m s 左滩部分： 63.3 1.022 61.94 tz tz tz w Rm x 2211 3322 1 25 1.0220.00050.57/ tztz t VRim s n 3 63.3 0.5736/ tztztz QVms 右滩部分： 45.1 1.115/ 40.45 ty ty ty w Rm s x 2211 3322 1 25 1.1150.00050.60/ tyty t VRim s n 3 0.60 45.127/ tytyty QVwms 全断面设计流量： 3 2246/ p Qms 全断面设计流速： 2246 3.00/ 748.5 p Q Vm s w 2.3 桥长的计算 应用桥下过水面积计算桥孔长度经验公式 4 ： (2.2) n p jqc c Q LKB Q 式中：0.84； q K n0.9； p Q设计流量； c Q天然河槽流量； c B天然河槽宽度。 本科生毕业设计 8 所以： 0.9 2246 0.84119.5103 2183 j Lm 初拟跨径为 25m，共五跨。 试算：=25 5- 5-11.3=119.8m103m j L 实 初步计算桥台、桥墩桩号如下表 2.2。 表 2.2 桥墩台里程桩号 墩台号0 号桥台1 号桥墩2 号桥墩3 号桥墩4 号桥墩5 号桥台 里 程 桩 号 K256+ 370.00m K256+ 395.00m K256+ 420.00m K256+ 445.00m K256+ 470.00m K256+ 495.00m 2.4 桥面中心最低设计高程的计算 本桥所建位置不通航，故桥高: DjP hhhHH min (2.3) 式中： min H桥面最低高程（m） ； P H设计水位（m） ； h 各种水面升高值总和（m） ； j h桥下净空安全值（m） ； D h桥梁上部构造建筑高度（m） ，包括桥面铺装。 根据调查，本河段其他引起水位升高的因素可忽略，只计算壅水高度即可。 壅水高度按公式 2.4 计算： 22 2 OMM yN vv g KK Z (2.4) 式中： Z 桥前最大壅水高度（m） ； y K修正系数， 1 . 0 5 . 0 g v K M y 当桥下河床为岩石或有铺砌时，取 1.0； N K定床壅水系数， 1 2 OM M N v v K； 本科生毕业设计 9 M v冲刷后桥下平均流速（m/s） ， 15 . 01 25. 0 50 c M M M v v d v v，当桥下河床为岩 石或有铺砌时，即为 M v ； M v 冲刷前桥下平均流速（m/s） ，为设计流量除以桥下净过水面积； OM v天然状态下桥孔部分的平均流速（m/s） ； c v河槽平均流速（m/s） ； 50 d河床质中值粒径，即按质量计 50%都较它小的粒径（mm） 河床断面平均水深 748.5 3.37 221.8 hm 冲刷前桥下平均流速 M v ： 2246 =3.46 / 748.5-83-3.37 1.3 4 vm s 冲刷后桥下平均流速 M v，由桥位断面图可知，河槽底部为黏土，取其mmd3 50 ： 0.25 50 3.43/ 1 0.51 m m m c v vm s v d v 天然状态下桥孔部分的平均流速 OM v：3.30/ om vm s 修正系数 y K： 0.50.5 0.502 3.43 0.10.1 9.8 y m k v g 定床壅水系数 N K： 2 10.08 1 N m om k v v 22 =0.22 2 Ny mom kk Zvvm g 桥下壅水高度取： 0.50.11ZZm 按设计洪水通过要求的桥面最低高程5 采用桥下净空 0.50m,桥梁上部结构高度1.400.181.58 D hm 本科生毕业设计 10 则 min 113.800.11 0.5 1.58115.99 pjD HHhhhm 2.5 一般冲刷线计算 河槽部分： 根据 64-2 简化公式计算： (2.5) 0.66 0.90 2 1.04 1 c pdcm ccq BQ hAh QB 式中:桥下一般冲刷后的最大水深（m） ； p h dA单宽流量集中系数， 11. 1 17 . 5 109 15. 0 15 . 0 Z Z d H B A ； 桥下河槽部分的设计流量（） ； 2 Q 3 /ms 天然状态下河槽部分的设计流量（） ； c Q 3 /ms 天然状态下河滩部分设计流量（） ； tl Q 3 /ms 桥长范围内河槽跨度（m） ，当河槽能够扩宽至全桥时取用桥孔总长 cq B 度，即=L（两桥台前缘间的桥孔长度） ；只有当桥孔压缩部分为河 cq B 滩且桥下河槽又不扩宽时，=（天然河槽宽度） ； cq B c B 设计水位下，在宽度范围内，桥墩阻总水面积，与桥下毛过水 cq B D A 面积的比值；=；其中为冲刷前桥下 OM A D OM A A OMyxD AAAA OMyxD AAAA 有效过水面积（m2） ，其中不包括桥墩和涡流所占的过水面积；为 OMyxD AAAA 冲刷前墩台侧面涡流所占的过水面积（m2） 。对于一般宽浅河流，可 以认为各桥墩处的水深近似相等则可用墩宽闭上墩间距，即 （其中 b 为桥墩宽度，L 为桥墩中心间距） ； b L 桥墩水流侧向压缩系数； 桥下河槽最大水深（m） ； cm h 本科生毕业设计 11 3 2 2241/ c p ctl Q QQms QQ =119.5m cq B c B =0.027 D OM A A =0.96 m 0.15 1.11 Z d Z B A H =7.4m cm h 则=9.10m 0.66 0.90 2 1.04 1 c pdcm ccq BQ hAh QB 所以冲刷线高程：113.80-9.10=104.70m101.40m，在第三层内。 根据 641 修正公式计算 （2.6） 3 5 5 3 2 1 6 cm d cjcq p hQ A Bh h Ed 式中：桥下河槽部分桥孔过水净宽（m） ，当桥下河槽能扩宽至全桥时，cj B 即为全桥桥孔过水净宽； 桥下河槽平均水深（m） ；cq h 一般冲刷计算层的河槽平均粒径（m） ，当桥下河床由多层成分 d 不同的土质组成，分层土河床的冲刷可采用逐层渐进计算法进 行，即当多层土计算时，与应为同层，否则重新计算；c d p h E与汛期含沙量有关的系数，按表 2.3 选用。 表 2.3 E 值表 含沙量 3 (/)kg m 10 本科生毕业设计 12 E0.460.660.86 E=0.86， =5.36mcq h =119.5-41.3=114.3m cj B =10.50m 3 5 5 3 2 1 6 cm d cjcq p hQ A Bh h Ed 所以冲刷线高程：113.80-10.50=103.3m101.40m，在第三层内。 河滩部分： 1 lcm tjtq p H Qh Bh h v （2.7） 式中：桥下河滩部分通过的设计流量（） ，l Q 3 /ms ； 3 4.0/ tl lp ctl Q QQms QQ 桥下河滩最大水深（m） ；tm h 桥下河滩平均水深（m） ；tq h 河滩部分桥孔净长（m） ；tj B 河滩水深 1 米时，非粘性土不冲刷流速（m/s） 。1H v 左滩部分： 3 4.0/ tl lp ctl Q QQms QQ =1.7mtm h 本科生毕业设计 13 =2.6m 1 lcm tjtq p H Qh Bh h v 所以冲刷线高程：113.80-2.6=111.2m101.4m 在第三层内。 右滩部分： =2.0 3 4.0/ tl lp ctl Q QQms QQ 3 /ms =1.7mtm h =3.3m 1 lcm tjtq p H Qh Bh h v 所以冲刷线高程为：113.80-3.3=110.50m101.4m 在第三层内。 2.6 局部冲刷 2.6.1 652 式公式 当时： 0 vv 0.60.15 0 2 0 blp vv hK K Bh v （2.8） 当时： 0 vv 2 0.60.15 0 2 0 n blp vv hK K Bh v （2.9） 式中：桥墩局部冲刷深度（m） ； b h 墩行系数； 2 0.60.15 0 2 0 n blp vv hK K Bh v 河床颗粒影响系数，； 2 K 0.24 22.2 0.0023 +0.375Kd d 桥墩计算宽度（m） ； l B 本科生毕业设计 14 一般冲刷后的最大水深（m） ； p h 河床计算层泥沙的平均粒径（m） ，当桥下河床由多层成分不同的土d 质组成，分层土河床的冲刷可采用逐层渐进计算法进行； v 一般冲刷后墩前行进流速（m/s） ； 河床泥沙启动流速（m/s） ，； 0 v 0.5 0 0.280.7vd 墩前泥沙起冲流速（m/s） ，； 0 v 0.55 0 0.120.5vd 指数，。 2 n 0.23 0.19lg 0 2 d v n v 按 642 简化式结果进行计算，考虑 104.7-101.4=3.3m 可直接用第三层指标进 行计算。 =0.75m/s 0.5 0 0.280.7vd =4.22m/s 2 0.34 0.1 0.1 3 2 1.041 dccm c ccqc ABhQ vv QBh , 0 vv =0.329 0.24 22.2 0.0023 +0.375Kd d =0.12 0.55 0 0.120.5vd =0.637 0.23 0.19lg 0 2 d v n v =1.00 2 0.60.15 0 2 0 n blp vv hK K Bh v =2.65m 2 0.60.15 0 2 0 n blp vv hK K Bh v 按 64-1 修正式结果进行计算 21 36 3.67/ p vEd hm s ， 0 vv 本科生毕业设计 15 =0.652 0.23 0.19lg 0 2 d v n v =2.55 2 0.60.15 0 2 0 n blp vv hK K Bh v 113.80-10.50-2.55=100.75m2.5hh 4.2.3 桩顶刚度系数的计算 1、桩顶刚度系数的计算按公式（4.3）计算14 1 （4.3） 1 0 00 1 1lh AEC A 式中： 桩顶刚度系数； 14 桩的自由长度，承台底至最大冲刷线距离，=3.25m； 0 l 0 l 桩侧向摩擦占的百分比，； 1 2 桩身面积，；A 222 1.51.77m 44 Ad 摩擦桩，柱桩； 0 A取小值 2 2 0 4 ) 4 tan 2 ( S h d A 4 2 0 d A 桩所穿过土层平均内摩擦角； 桩底中心距；S 桩底直径。d 44 0.80.8 3.0 102.4 10 c EEMpa 53 0 3.6875 10/CmhKN m 2 2 01 d tan21.06 24 Ahm 本科生毕业设计 82 22 02 12.56 4 Asm 2 0 12.56Am 则： = 1 0 00 1 1lh AEC A 7 0.213 10 2、的计算 24 的计算公式分别为： 24 （4.4） 3 2Q EI x （4.5） 2 3m EI x （4.6） 4m EI ，取，根据，0.28 287.844hh4h 00 0.28 2.930.82mllh 的取值，查表得： 0 l 0.34865 Q x 0.53400 m x =1.15100 4m EI 则： =123.14； 3 2Q EI x =484.83； 2 3m EI x =2686.43。 4m EI 4.2.4 承台底面形心位移的计算 承台底面形心位移根据下列公式计算。 （4.7） 2 413 0 22 2413 () () i i nxHnM a nnxn （4.8） 0 1 4 N b 本科生毕业设计 83 （4.9） 23 0 222 2413 () i nMnH nnxn 式中： ，；14282.42KNN 147.03KNH 2256.91KNmM 4n ，。 12 4 2m 2 xx 34 4 2m 2 xx 经过计算： = 2 413 0 22 2413 () () i i nxHnM a nnxn 3 0.483 10 = 0 1 4 N b 3 1.03 10 = 23 0 222 2413 () i nMnH nnxn 3 0.169 10 4.2.5 桩顶荷载的计算 桩顶荷载、 的计算根据下列公式计算15： i P i Q i W （4.10） 100 () ii Pbx （4.11） 2030i Qa （4.12） 4030i Ma 则： 12 2913.84PPKN 34 1473.96PPKN 1234 10.997QQQQKN 1234 219.8MMMMKN mA 4.3 桩长计算 向下荷载： max0 +h-VPl qqhq 土桩桩 （4.13） 本科生毕业设计 84 式中： =2913.84KN； max 4012.93KNP 3.25m； 0 2.93ml 50.24KN/m； 22 1.52442.41KN/ m 44 qD r 桩桩 2 1 =39.79/ m 4 qDKN 土天然 则： =3231.26KN max0 +h-VPl qqhq 土桩桩 向上荷载16： （4.14） 0 02 2 1 (3) 2 aikia RUqlAmfk r h 式中： 桩的周长，按成孔直径计算，；1.54.712mUd 取； i lh 第 层土对桩壁的极限摩阻（） ，取； ik qiKPaq55 pa ik K 考虑桩入土长度影响的修正系数，取；0.7 考虑孔底沉淀淤泥影响的请孔系数，取0.85； 0 m 0 0.8m 桩底截面面积，；A 22 1 2.01 4 ADm 桩的埋置深度。 h 桩底以上土的重度； 2 r 3 2 21.27/ 1 sw e KN m e 桩底处土的容许承载力（） ，取410Kpa； 0 a fKPa 0 240KPa a f 地基容许承载力随深度的修正系数，取。 2 k 2 2.5k 得： =3354.76KN 0 02 2 1 (3) 2 aikia RUqlAmfk r h （1+5%）V=3392.82KN=3354.76KNV=3231.26KN a R 经验算说明拟定的桩长 h=18m 满足要求，所以桩长为 18m。 本科生毕业设计 85 4.4 桥台 桥台尺寸见下图 4.2。 15001500 1250 14290 300 500120001490 10 900 200 17101200 10001000 339575003395 75001250 19503400340034002140 15001500 500 500 4000 1500 9501710 750 300350 32001200 50 1050 100 200 1300 100 1600 1200 500 200 171070001500 500 550 12004750 300 400 240 12003200 1600 ?1500 ?1500 10001000 300 500 120001490 14290 10 250046002500 9600 图 4.2 桥台尺寸图 表 4.1 墩台标高及桩号汇总表 墩台号盖梁顶面高程承台顶面高程桩底高程 0115.42m108.40m88.90m 1115.15m109.22m91.70m 2114.90m106.60m87.00m 本科生毕业设计 86 3114.65m106.15m86.50m 4114.40m107.20m88.00m 5114.17m107.17m87.60m 4.5 本章小结 本设计所选用的下部结构为双柱式墩，桥台为肋板式桥台，均采用桩基础，经计 算桥墩、桥台、桩长验算均合格。 本科生毕业设计 87 第 5 章 施工方案设计 5.1 桩基础施工工艺 5.1.1 施工方法 钻孔桩采取钢板桩围堰（水中） ，埋设护筒，泥浆护壁，循环钻成孔（冲击钻配 合） ，成孔后下钢筋笼，利用导管灌注水下砼。 5.1.2 施工要点 1、材料要求 水泥、细集料、粗集料、水和附加剂、砼拌和、输送、养护符合结构砼工程规 范的规定。 2、导管灌注水下砼还应符合下列要求 （1）水泥初凝时间不低于 2.5h。 （2）粗骨料宜选优质级配良好的碎石 （3）骨料粒径不得大于导管 1/8 和钢筋最小净距的 1/4，同时不得大于 40mm。 （4）砂子选用级配良好的中砂。 （5）坍落度宜为 180220mm。 （6）水灰比在 0.50.6，水泥用量不少于 350kg/m3。 （7）钢筋应符合技术规范要求 。 3、测量定位 首先要平整场地，清除杂物，换除地表层软土，夯压密实。然后采用全站仪，根 据桩位坐标放出钻孔桩的中心位置，并设立护桩，对护桩采取水泥砂浆加固，设立明 显标志。 4、埋设钢护筒 钢护筒高度为 3m，在护筒上、下端和中部的外侧各焊一道加劲助，护筒内径比 桩径大 30cm，护筒顶设出浆口，人工挖掘埋设法设置钢护筒，钢护筒的位置准确， 不倾斜。埋设时，护筒中心轴线对正测量标定的桩中心，偏差不大于 5.0 厘米，倾斜 度的偏差不大于 1%。护筒顶面高出地面 0.5 米，护筒埋深 2.5 米，护筒周围 1.0m 范 本科生毕业设计 88 围内采用粘土回填，夯实至护筒底 0.5m 以下，在护筒顶部焊吊耳。钻进过程中经常 检查护筒是否发生偏移和下沉，并及时处理。 5、钻机就位 钻机下部铺垫枕木，钻锥中心轴线对正桩位中心。 6、泥浆制备 拌制泥浆粘土严格选取，控制好含砂率，试验测试确定泥浆性能，相对密度 1.06-1.10，失水率 15-20 毫升/30 分钟，泥皮厚度小于 3 毫米/30min。粘度 18-28S。 如不能满足要求，加膨润土重新试验确定。 7、钻孔 桩的钻进分班连续作业，护筒内的泥浆顶面，始终保持高出筒外水位或地下水位 1.0-1.5m 以上。施工中经常测定泥浆性能，保证护壁效果。并做好详细的钻孔记录， 经常注意土层的变化，查看地质资料。每进尺 3 米测钻杆的倾斜度，以便及时进行调 整。钻孔桩时详细记录钻孔时间进度，地质状况等情况，按隐蔽检查记录表详细记录 入册，列入竣工档案和监理工程师验证的依据，并随时核对地质情况。 8、终孔 钻孔达到设计标高，对孔位、孔深、孔径、孔形倾斜度等情况，进行检查，满足 要求后通知监理工程师进行成孔检验。 9、清孔 采用换浆法清孔，采用比重仪控制，使泥浆比重达到规范要求。清孔后沉淀层厚 度控制在 300mm，如果清孔后 4 小时尚未开始浇筑混凝土则对孔底进行重新清理。 清孔过程中始终保持孔内原有水头高度，以防塌孔。 10、钢筋笼制作及安装 钢筋及钢筋搭接、对接焊试件经力学检验合格后使用。钢筋除锈后，按图纸尺寸 兼顾弯曲伸长量下料制作。制作钢筋笼时，确保其顺直，焊接牢固。为了使其在运输 及吊运时，不散架，不弯形，在起吊位置设加强箍筋和吊环。钢筋笼分节制作，采用 汽车吊安装就位，接头采用搭接焊或钢筋对头加帮条焊，接头按规范要求交错布置， 为防止钢筋笼在砼浇筑过程中发生浮笼现象，设置地面框架固定钢筋笼。 11、安设导管 导管使用无缝钢管，板厚 8mm，直径 250mm，中间节长 2m，底节长 4m，接头 用法兰盘连接，底节导管下端没有法兰盘。导管使用前进行试拼、试压，不得漏水， 并编号及自下而上标示尺度。 12、灌注水下混凝土 本科生毕业设计 89 砼灌注就前应先试拌，选定配合比各种参数，严格控制砼的坍落度和和易性、连 续性，防止卡管。采用直升导管法灌注水下混凝土。导管上设漏斗，漏斗下设隔水栓。 开始时漏斗中储备足量的混凝土拌合物，其数量保证在切断隔水栓首批混凝土灌注下 去后，导管下口埋入混凝土中 1-3m。以后连续快速灌注，混凝土拌合物通过导管进 入已灌好的混凝土中，并始终保证导管口埋在混凝土中， （控制在 2m-6m 范围内） 。 让灌好的混凝土顶托着上面的泥浆和水逐步上升。为使灌注工作顺利进行，尽量缩短 灌注时间，使整个灌注工作在首批混凝土初凝以前完成。 混凝土的坍落度采用 18cm-22cm，骨料采用河砂、碎石、粗骨料粒径采用 2cm- 4cm。 水下混凝土灌注过程中，专人测量混凝土高度及导管埋入深度，并做好水下混凝 土灌注记录。 砼灌筑桩应高于设计标高 0.8m、待砼强度达到 75%，凿除桩头后在再与系梁一 起重新浇注完成。 5.1.3 截桩头及无损检测 灌注混凝土基桩完成后 3 小时，超灌的混凝土用人工凿除，注意防止对桩基非清 除部分损坏和扰动。对监理工程师指定要进行检测的桩，按规定进行无损检测或钻芯 取样。 5.2 承台、系梁施工方法 承台施工作业流程为：放样开挖凿桩头桩身检测浇筑垫层混凝土绑扎钢 筋立模浇筑混凝土养护。 （1）测设出承台位置，采用自然放坡方法，人工配合机械开挖（水中部分采用 钢板桩围堰） ，基坑底边距承台边缘线 1.0m，坡率 1:0.75-1.0。出现地下水时，坑底 四周设排水沟及集水坑，用水泵抽到既有排水沟渠，保证基坑不集水。 （2）基坑开挖后，立即凿除桩顶松散层，并进行基坑地基处理，整平夯实。 （3）对桩身进行无损检测，经检验合格后再进行下道工序施工。 （4）基坑超挖 15cm，先在基底铺筑 10cm 厚碎石垫层并夯实，再浇注 5cm 厚低 标号砼，人工抹平做为承台底模，以解决底模的平整度和承载力的要求，保证底模质 量，其宽度应比承台每侧宽 10cm，以便于立侧模。 （5）底模混凝土浇筑后，在底模放出承台大样，进行钢筋绑扎。绑扎时调整好 主筋与钻孔桩主筋的位置，钢筋外侧绑扎与混凝土同级别的砂浆垫块，以保证保护层 厚度的要求。采用点焊固定时，不得烧伤主筋。安装成型的钢筋骨架稳固性、尺寸、 位置、高程符合验收标准。同时，避免混凝土施工过程中踩踏钢筋。 本科生毕业设计 90 （6）钢筋绑扎完毕通过隐检后，进行侧模的支立。模板采用组合钢模板，利用 坑壁进行支撑、固定。要保证模板平顺，严密不漏浆，模板表面涂刷脱模剂。 （7）灌筑混凝土 模板安装检验合格后，进行混凝土浇筑。混凝土分层浇筑，每层控制在 30cm 左 右，连续作业一次完成。采用插入式振捣器振捣。 （8）混凝土终凝后，及时覆盖养护。承台拆模后，四周基
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