交通土建毕业设计（论文）-阜新市南瓦桥下部结构设计.docx

全套图纸加扣 3012250582前言：所以对桥梁的质量与数量的需求也快速增加。使得桥梁技术得到迅速的发展。使我国桥梁的技术水平不断提高。出现了许多工艺复杂，造型美观，性价比很高的新型桥梁。我国的桥梁制造技术已经名列世界先进水平。桥梁大量应用于公路、铁路。特别是近些年的高铁工程，与我国完善的桥梁制造水平有着不可分离的关系。桥梁的发展也同样加速了国家经济建设。带动了国家经济发展。随着城市车辆的增多，许多大型城市需要修建高架公路。其主要应用的也是桥梁技术。桥梁技术的发展对国家有着至关重要的作用。其促进了人们的出行方便，资源的运输。加强了各地之间的联系。促进国家一体化，减少地域经济差异。本设计为阜新市南瓦桥，其为中型桥。上部采用简支T型梁，下部采用双柱式桥墩，双肋埋置式桥台。当地地基条件比较好，桩基施工较为方便。此桥应用了工程实际中较为完善的施工技术，同时也采用了一些较为成熟的新技术。增加了结构的安全，且降低了工程造价。本设计主体分为三部分：一、方案比选、二桥墩设计、三桥台设计。以及附属内容：目录、前言、摘要、参考文献、施工方案、施工概算。1 桥型方案比选 1.1 设计资料阜新市南瓦桥，全长75m，3跨预应力混凝土简支T形梁桥。二级公路，设计时速60km/h。桥面宽3.52+0.52+2.51=10.5m。1.1.1 技术设计标准1桥面净宽：净8.5m；2车辆荷载：公路-级荷载；3设计洪水频率：1/100。1.1.2 工程地质资料土层分三层：1、粘性土地下1-6米；2、粘性土6-12米 ；3、粗砂12米以下。地下水位3.0m左右；地层层厚比例系数承载力容许值极限摩阻力系数清底系数修正系数1610000260802.50.70.6521110000420801.50.70.6531580000430755.50.70.70 1.1.3 气候资料，。年平均降水689，集中在月份，到一年降水量65%上下。一年无霜期天上下。1.2桥墩比选方案一：重力式桥墩。其凭借桥墩自重以抵消其他荷载引起的力。并维护自身稳定。其墩台比较厚实。所以可以不配筋，而直接由到达施工要求石材与砼砌筑。好基础的大、中型桥梁。以及漂浮物多河水中。在地形较适合时，也可应用于小桥。但它也有许多缺点。其中包括圬工材料数量多。导致自重过大。受水流冲击过大。增加基础的负担。方案二：，境中。并且适用于跨径略长，桥梁高度较小的情况。其柱身大多为圆形。设在承台或浅层桩上。其由两根独立的墩柱与一个盖梁加上钻孔灌注桩组成。其外观精美、墩身体积小、自重偏轻、工艺简单、用时省、话费少。特别其能大幅减少结构自重，减少工程消耗，可配合多种桩基，结构计算简单，受力明确。其为现今桥梁下部应用较多的结构。方案三：轻型桥墩：，。减轻对桩基的影响。产生弹性变形较多。件不好的情况。以及需要优先考虑节省材料的工程。比选结果: 纵观三种方案。再联系所在河流的自然、人文条件。选用第1种重力式桥墩的好处为抵抗能力高、减少钢筋的使用。不过它通用增加了石料以及混凝土的用量。此桥为小型桥梁，且为二级公路。对桥梁的承载能力要较低。用于本桥过于浪费。第三种轻型桥墩虽减少了材料用量，但其承载力偏低，不适用于本设计。最终选第二种双柱式桥墩，它兼顾了其他两种的优点。且外形美观，与其周围建筑比较匹配。故选用第二种双柱式桥墩。1.3 桥台比选：方案一：重力式桥台：其自身构造简洁，底面受力面积多。应力偏少。强度高，减少钢筋用量。但其缺点也比较明显。它的体积过大，自重过大。对桩基负担过重。它的侧面容易积水，对于本设计的北方地区易导致冻胀。对填土要求高。还需更加完善排水。方案二：使它的自重偏小，凭借所用材料减少自重，减少地基负担。这样就能减少施工费用，增加其结构的适用性。它适它多设置在中，小型桥梁。方案三：埋置双肋式桥台：其整体埋置在填土中，只将盖梁和支座露出。这种设计可以让减小桥台土压力，并且有效缩小桥台的体积。它适用于台身小于5m的桥梁，跨径不小于10m的桥梁。 比选结果:不过它需要的材料过多、对桩基负担太重，且外形与当地实际不相配合。此桥是3跨的T型梁桥，一跨25m，需要较高的承载能力。并且地基条件也比较好。所以，不需要使用第二种方案，其降低了本设计的安全系数。综合以上考虑。最终选取埋置双肋式桥台。2 支座的设计2.1 支座的选用 （温度环境）硬度取。2.2 计算支座反力 根据上部数据支座压力值 ；跨中挠度。依。2.3 支座尺寸确定1） 采用的支座尺寸。顺桥方向长。横桥方向宽。因为是5片T型梁。所以需要设置10个支座。2） 平面形状系数： 3） 计算弹性模量： 取 。 4）验算承压强度 ： （合格） 式中： 2.4 确定支座厚度1）温差。则为 ：； 2）一个设计车道.按桥规 不得小于90KN 3） 橡胶片总厚度 ：不计制动力 计入制动力 桥规规定 ：，并 （合格） 4）支座总厚： 2.5 支座偏转情况的验算平均压缩变形 ：并且需要满足。合格。梁端转角：由关系式可得 跨中挠度，：验算偏转情况： 即 （合格）2.6 抗滑稳定性温度水平力： 滑动稳定性： 则 172.2423.50 （合格）以及 （合格）。3 桥墩构造设计3.1 桥墩类型和主要材料桥墩选用钻孔灌注桩双柱式桥墩。使用材料：墩帽与墩身均采用C30号混凝土，。桩基均采用C30凝土，。主筋采用HRB335级钢筋， ，。箍筋采用R235级钢筋 ，3.2 桥墩截面尺寸拟定图3-1 桥墩构造/ cm3.3 盖梁计算 盖梁截面尺寸见图3-2。3.3.1 垂直荷载计算 1）盖梁自重及内力计算（表3-1）图3-2 盖梁尺寸/ cm Fig.3-2 The size of bent cap /cm表3-1 盖梁自重及内力表 Tab.3-1 The dead-weight and internal force of bent cap 截面 编号自重/弯矩/剪力/左右1-1-40.16-40.162-2-59.50-59.563-3-110.08178.504-4124.95124.955-500 钢筋混凝土容重：=25 2)活载计算(1)活载横向分配ab 单列对称荷载：Fig.3-3 Single row road level of load symmetrical arrangementc 双列对称荷载： Fig. 3-4 Double row road level of load symmetrical arrangementd单列不对称荷载： 图35Fig. 3-5 Single row road level of load asymmetrical arrangement ， ， e双列不对称荷载 图 3-6 双列公路级荷载非对称布置Fig.3-6 Double row road level of load asymmetrical arrangement ， (2) 公路级荷载： a 荷载（单孔单列） ，。Fig.3-7 Road level of load single-hole and single row arrangementb荷载（双孔单列） Fig. 3-8 Road level of load two-hole and single row arrangement(3) 活载横向分配（各梁支点反力）：计算式为： 计算结果见表3-2。(4) 恒载与活载反力汇总见表3-3。（表中冲击系数）表3-2 各梁活载反力计算表 Tab.3-2 Calculation of anti-beam live load 荷载横向分布情况公路-级荷载计算方法荷载布置横向分布系数单孔双孔对称布置（杠杆法）单 列 行 车297.100395.57063.5884.65169.64225.8763.5884.6500双 列 行 车297.1024.66395.5732.83169.64225.87205.00272.94169.64225.8724.6632.83非对称布置（偏心压力法）单 列 行 车297.10154.19395.57205.30106.96142.4159.4279.1111.8815.82-35.35-47.07双 列 行 车297.10110.22395.57146.7684.97113.1359.4279.11 33.8745.098.6211.47Tab.3-3 The summary of anti-beam force 荷载情况1号梁2号梁3号梁4号梁5号梁/KN/KN/KN/KN/KN上部恒载775.38803.63803.63803.63775.38公路-级 （双孔双列对称布置）41.33284.37343.63284.3741.43公路-级（双孔双列非对称布置）184.77142.4399.6056.7714.44中主梁 g=32.145KN/m 边主梁g=31.015KN/m 3.3.2 双柱反力计算 计算式为：Tab.3-4 Calculation of pier reaction 荷载情况计算式上部恒载1942.056公路-级（双孔双列对称布置）495.449公路-级（双孔双列非对称布置）397.4953.3.3 盖梁各截面（内力计算） 1）弯矩计算 图3-9/cmTab.3-9 Interal forces of coping in sections on bent cap /cm盖梁弯矩（见表3-5）。表3-5 弯矩计算表Tab. 3-5 The calculation of moments荷载情况墩柱反力梁的反力各截面弯矩 上部恒载1942.056775.38803.630-271.38-930.46313.76881.949 公路-级对称495.44941.33284.370-14.47-48.40408.66715.584非对称397.50184.77142.430-64.67-221.729.48117.352)相应于最大弯矩值时的剪力计算见表3-6。一般计算公式： 1-1截面：， ；2-2截面： ；3-3截面：， 4-4截面：，；5-5截面：,。表3-6 剪力计算表/KNTab. 3-6 The calculation of shear forces/KN荷载情况墩柱反力梁的反力 各 截 面 剪 力 1-1 2-2 3-3 4-4 5-5左右左右左右左右左右上部恒载1942.06775.38803.63803.630-775.38-775.38-775.38-775.581166.681166.681166.68363.05-363.05公路级对称495.5441.33284.37284.370-41.33-41.33-41.33-41.33454.12454.12169.75169.75-169.75公路级非对称397.50184.77142.4399.600-184.77-184.77-184.77-184.77212.73212.73113.13113.13-29.303)截面内力组合(1) 弯矩组合见表。(2) 剪力组合见表。表3-7弯矩组合表Tab. 3-7 Combination of moments 截面号 1-1弯矩组合值 2-23-34-45-51上部恒载 0-271.38-930.46-313.758881.9492盖梁自重 -20.48-37.83-110.1526.40157.603公路-级（对称布置)0-14.47-48.40408.66715.584公路-9级非对称布置)0-64.67-331.729.48117.355承载能力极限状态（对称布置）-24.58-391.31-1316.49980.312249.276承载能力极限状态（非 对称布置）-24.58-461.59-1559.14421.461411.75表3-8 剪力组合表Tab. 3-8 Combination of shear forces截面号剪力组合值/KN 1-12-23-34-45-51上部恒载0-775.38-775.381166.68363.05-775.38-775.381166.68363.05-363.052盖梁自重-40.16-59.50-110.08124.950-40.16-59.50178.50124.9503公路-级 对称布置0-41.33-41.33454.12169.75-41.33-41.33454.12169.75-169.754公路-级 非对称布置0-184.77-184.77212.73113.13-184.77-184.77212.73113.13-29.3051+2+3-48.19-1059.72-1120.412185.72673.31-1036.51-1059.722249.98823.25-673.3161+2+4-48.19-1260.53-1321.231847.78594.04-1237.33-1260.531912.04743.98-476.68.3.4 盖梁配筋设计盖梁采用C30混凝土，主筋采用，混凝土轴心受压强度为： =13.8， =1.39， 钢筋抗拉强度设计值为：=2803.4.1弯矩作用时各截面配筋设计a跨中截面设计取=60mm 1400-60=1340mm b=1700mm 由计算公式 带入可得x=96.68mm=750.4mm则 选用28 HRB335为钢筋主筋 则取保护层厚c=40mm 取=60mm 大于0.0022满足要求复核：大于30mm且大于d=31.6mm 取与中较小者，取 。，属于深受弯构件。2249.27 符合要求b.支点截面配筋取=60mm 1400-60=1340mm b=1700mm 由计算公式 带入可得x=50.55mm750.4mm则 选用 HRB335为钢筋主筋 则取保护层厚c=40mm 大于0.0022满足要求复核：大于30mm且大于d=31.6mm750.4mm 1559.14KNm计算符合要求3.4.2 1-1截面悬臂端验算t=b 计算 求t 6+62.8=22.8cm b=25cm =33.79cm的计算 采用828 HRB335钢筋 则满足要求 1.0510.7628049=1372KN 符合规定3.4.5 箍筋设计：采用20 R235钢筋四肢 最不利情况下验算： 代入 取则= 满足要求3-3截面0.9 2447.24KN 验算符合抗剪要求3.4.6 裂缝计算利用公式跨中截面0.859 h=140cm = =0.19366mm0.2mm 符合规定3.5墩柱设计3.5.1水平力计算1)墩台刚度计算a 基本资料一个墩柱有10个支座，一个桥台有5个支座。墩柱橡胶支座橡胶片的尺寸为20304.9cm剪切模量为b水平力分配。支点反力：边梁387.69KN， 中梁401.82KN。，每跨梁一端设有5个支座，每排支座的抗推刚度为： 24897.969795.92 c 墩柱抗推刚度用C30混凝土，弹性模量为；d 桥台抗推刚度。桥台；3.5.2 汽车制动力计算，汽车制动分配全桥布载时： ； 因105.75KN90kn, 故取=105.175kn制动力的分配 ；(取摩阻系数)。故 ；温度影响力； 是砼线膨胀系数临界点以左；临界点以右；表4-1汇总表(各墩台水平力)Table 4-1 the horizontal forces of summary table墩号 荷载类型0123汽车制动力17.9429.7529.7517.94温度影响力73.4747.67-47.67-73.473.5.3竖直活载计算a 基本资料 单孔上部恒载： 3961.65kn； 盖梁自重： 288.58kn； 一根墩柱自重： 3.14/4=220.89 kn；b 横向分布系数计算(双柱反力)1 单列荷载（e=3.35） 图4-1 单列荷载Figure 4-1 single load2 双列布载（e=180）图4-2 双列荷载Figure 4-2 double column load3.5.4竖直反力计算表4-2 双柱竖直反力Table 4-2 double column vertical reaction force荷载布载方式B/KN最大垂直力最小垂直力K1()BK1K2()BK2公路-级双孔单列395.571.058526.910.05828.89双孔双列791.140.800798.84-0.200199.21公路-级单孔单列361.161.06383.11-0.06-21.95单孔双列722.730.82593.980.18128.35（）=1.259，3.5.6 竖直力产生的最大弯矩计算表4-3 竖直力产生的最大弯矩 Table 4-3 vertical force produced by the maximum bending moment荷载荷载方式B1/KNB2/KNA墩低弯矩/KMmB墩低弯矩/KMmK10.35(1+)(B1+B2)K1 K20.35(1+)(B1+B2)K2公路级单孔单列361.1601.058138.51-0.058-7.59单孔双列722.3200.800209.470.20052.363.5.7 各外力对墩底产生的内力及组合 表4-4 各外力对墩底产生的内力及组合Table 4-4 the internal force and the combination of external force on the end of the pierA墩底截面B墩底截面N/KNH/KNM/KN*mN/KNH/KNM/KN*m1上部恒载1942.0561942.0562盖梁自重288.58288.583墩柱自重220.89220.894双孔单列526.91184.42-28.89-10.405双孔双列796.840199.2106单孔单列395.74138.51-21.69-7.597单孔双列598.48209.47149.6252.368温度影响力47.67152.5447.67152.549全桥制动力34.33109.8634.33109.8610单孔制动力29.7590.5229.7595.23678.5080.36515.342901.38480.36242.594057.4180.36257.153220.7280.36257.153495.8775.87436.702911.4675.87232.163779.7075.87536.043151.3075.87316.09不利组合14057.41257.15不利组合23779.70536.043.5.8 墩柱配筋设计 计算方法：用插诺莫图进行配筋和复核a基本资料由表4-4知 ：选用组合2：竖向最大力为3779.79kn，弯矩最大为536.04knm用C30混凝土，HRB335级钢筋,取c=5cmb偏心距增大系数及偏心距计算=75-5=70cm， ；，有 应计算纵向弯曲式中： 代入公式得 第一种 组合1 竖向最大力为：4057.4 弯矩最大为：257.15；同理可求得：。c配筋设计1）取第二组进行配筋，但复核时必须都满足。 查诺莫图得 按配筋采用16钢筋，其面积为9852实际配筋率 ；取 ；纵向钢筋净距；满足大于，且不大于。2)箍筋配置d柱截面承载力校核1 弯矩作用平面 满足要求。 2 垂直弯矩作用平面内=24430.66kn满足要求。3.5.6 裂缝验算裂缝不应超过。裂缝计算公式： (mm)； ； =1.66；对于带肋钢筋，1.0； 已知满足要求3.6桩基设计3.6.1 地质条件地层层厚比例系数承载力容许值极限摩阻力系数清底系数修正系数1610000260802.50.70.6521110000420801.50.70.6531580000430755.50.70.70 桩基直径1.5，成孔直径1.55。桩底截面面积；桩底土的容许承载力 =430Kpa；修正系数=5.5，=18。3.6.2 桩长确定a)竖向承载力P= (5-1)每延米桩重量 ；每延米置换土的重量；带入数据可得：P=273.07h+246.07，b)桩的竖向荷载确定 ；盖梁自重反力；一根墩柱自重；汽车荷载反力。 =3248.87+12.37hc)具体长度确定由p= 得246.94+273.07h =12.37h+3248.37解得h=11.63m取h=12m。d)桩内力计算 基本计算方法：m法计算桩的内力e)基本资料用C30混凝土， 1计算宽度d=1.5m1m， （圆形）；=（1.5+1）=2.25m；2 变形系数,黏性土：m=10000；3 桩的换算深度4； 5 (5-2) (5-3) (5-4) 表5-1 Table 5-1 pilez（knm）(kpa)0001.0536.082.4411.62100.20.610.1970.998557.232.1181.2918.5450.41.220.3770.986572.321.8031.00114.2480.61.830.5290.959575.131.5030.75016.5310.82.440.6540,913564.251.2240.53716.4321.03.050.7230.851539.770.9700.36114.6461.23.660.7610.724476.320.7460.21911.6891.44.270.7650.687456.740.5520.1088.1461.64.880.7370.594403.580.3880.0244.4281.85.490.6850.499346.670.254-0.0360.8792.06.10.6140.407288.990.147-0.076-2.2562.47.320.4430.243181.350.003-0.110-6.7212.88.540.2700.12095.44-0.069-0.105-8.6373.510.670.0510.01413.14-0.105-0.057-7.144.011.200.000050.000810.44-0.108-0.015-3.911桩在最大冲刷线处(本设计为地面线)的水平位移和转角 (，)的计算 (5-6)通过查表知： ;故;符合要求。 (5-7) 通过查表可知：， ;故;3.6.3 墩顶纵向水平位移验算计算方法：a)水平力影响，其中， ;则 ;b) 弯矩影响c) 墩顶纵向水平位移;水平位移容许值 ：；满足要求。 3.6.4桩基础配筋 采用和墩柱一样计算方法a) 桩基础内力计算最大弯矩在1.83处， =575.13; b) 计算采用C30混凝土，HRB335级钢筋,取主筋保护层厚度为6cm=75-6=69cm；桩两端固定，有 4.4；应计算；式中： ；代入公式得。3.6.5 桩基础配主筋设计查诺莫图得 ；用16的钢筋，其面积为9852； 实际配筋率 ； 纵向钢筋净距 ；满足要求。3.6.6 截面承载力复核1 弯矩作用平面；查诺莫图得=2.82 ；满足要求。2 垂直弯矩作用平面内长细比满足要求。3.6.7 桩基础箍筋配置按构造要求配置螺旋箍筋：直径8mm，间距300mm.4 桥台的设计4.1 桥台类型和主要材料主要材料：混凝土采用C30混凝土；主筋采用HRB335钢筋。4.2 桥台一般构造尺寸的拟定 尺寸如图4-1。 图4-1 桥台一般构造图 / cmFig 4-1 General structure of abutment / cm4.3 台帽计算4.3.1 荷载计算1）边梁 387.69 中梁 401.82 2)活载支点反力（1）计算横向分布系数Tab 4-1 Horizontal distribution coefficient (four beams)荷载情况双列布置非对称0.3710.2860.2000.1140.029对称0.0830.5710.6900.5710.083单列布置非对称0.5190.3600.2000.040-0.119对称00.2140.5710.2140（2）冲击系数1+=1.259 （3），如图4-2所示。图4-2 支点反力影响线/ mFig 4-2 The influence line of bearing reaction/ m单列： R=双列： (4)各梁活载反力的计算见表4-2 表4-2 各梁活载反力 / KNTab 4-2 Reaction of live load for every beams/ KN梁号非对称布置对称布置公路级双列 公路级单列3）台身反力如图4-3。 见表4-3。表4-3Tab 4-3 Calculation of pier reaction,when live and dead load of upper strucure acting /KN台身反力上部恒载公路-级对称非对称469.10397.9889.03341.95215.53430.30200.9388.66305.8760.2715.1675.93-81.41-5.04-14.72合计971.53706.29886.414.3.2 内力计算1） ：2） 盖梁剪力计算，见表4-4。3） 见表4-5。4）耳墙: = (0.75+1.75)(2.95-0.4)0.2525=19.68 =1.750.40.2525=4.3图4-4 Tab.4-4 Interal forces of coping in sections on bent cap /cm挡块： =0.30.950.2525=7.31背墙： =1.520.31025=114KN(每米重11.4)=0.50.20.325=0.94KN；表4-4/KNTab4-4 Calculation of shear forces for live and dead load/KN荷载情况11223344上部恒载非对称布载对称布载-387.69-328.9173.58583.84377.38812.83200.91123.82306.6-200.91-53.49-306.6/KNmTab 4-5 The bending moment of live and dead load calculation /KNm截面位置上部恒载公路级双列非对称对称2-2M2=-1.20.9R1-465.23-394.69-88.303-3-2.1R1-825.80-690.71-154.520.85G1814.15600.35753.45M3-11.65-90.36598.934-4-4.2R1-1620.30-1381.42-309.04-2.1R2-843.82-532.48-1063.082.95G12866.012083.562614.93M4401.89169.661551.83盖梁：=（0.6+1.4）1.8 1.425=63 =1.47.71.825=485.1KN(每米重63)合计：(19.68+4.3)27.3121140.942632485.1=821.47每片墙反力：G=5）内力汇总见表4-8。表4-6盖梁自重剪力计算表Tab 4-6 Calculation of bent cap shear forces截面计算式Q / KN1-1左-89.432-2左-180.11右230.5253-3左161.438右161.4384-4左0右0Tab 4-7 Calculation of bent cap bending-moment截面部分重力 / KN/m/ KNm1-14.3+19.68=23.981.05-0.125=0.88-24.257.310.88-6.43背墙11.40.85=9.690.50.85=0.425-5.010.941.05-0.25=0.8-0.75盖梁42.530.51-21.69合计-58.132-223.982.25-0.125=2.125-58.577.312.175-16.63背墙11.42=22.8-22.80.942.25-0.25=2-1.88631.49-93.87盖梁630.85=53.550.425-22.76合计-221.463-323.983.25-0.125=3.025-83.377.313.025-22.11背墙1.45-58.348632.39-222.27盖梁631.75=110.250.875-96.47G410.7350.9369.66合计-115.634-423.985.25-0.125=5.125-141.2457.315.125-37.46背墙11.45.0=592.5-133.44634.49-282.87盖梁1.925-466.91410.7353.0132.21合计165.58表4-8内力汇总表 / KN KNmTab 4-8 The summary of inter force /KN KNm截面位置恒载公路-级上部构造盖梁合计1-1Q1左0-89.43-89.430右-387.69-89.43-477.12-428.91M10-58.13-58.1302-2Q2左-387.69-180.11-567.8-328.91右583.94230.625814.47812.83M2-465.23-221.46-686.69-394.693-3Q3左583.84161.44754.28812.83右200.91161.14343.46306.6M3-11.65-115.63-115.65508.564-4Q4左200.910200.91306.6右-200.910-200.91-306.6M40000表4-9荷载组合表 / KN KNm Tab 4-9 Form of load combination / KN KNm截面位置组合1-1Q1左-107.32右-1033.32M1-69.762-2Q2左-1141.83右2115.65M2-1376.593-3Q3左2032.30右841.392M3563.244-4Q4左670.33右-670.33M42853.534.3.3 台帽配筋设计1 基本资料用混凝土，级钢筋，=280Mpa，=13.8Mpa，结构重要性系数（二级公路），按一层布置，不设置弯起钢筋。2 台帽主筋设