桥梁毕业设计

1 / 23 桥梁毕业设计 西 南 交 通 大 学 本科毕业设计 86m+162m+86m 公路预应力 混凝土连续刚构桥设计 年 级： 土木 2016级 学 号： 20160568 姓 名： 陈 梓 专 业： 土木工程 指导老师： 张清华 2016 年 6 月 院 系 土木工程学院 专 业 土木工程年 级 2016 级詹天佑班 姓 名 陈梓 题 目 公路预应力混凝土连续刚构桥设计 毕业设计目的 经过毕业设计，使同学们了解预应力混凝 土连续刚构桥设计的基本过程，掌握预应力混凝土连续刚构桥设计的基本要素，包括桥型选择、桥跨尺寸比选、主要结构尺寸的选择、结构受力计算分析、施工方法选择等。 通过本次毕业设计，使同学们将四年学习的各种基本知识真正的综合起来，并用于实践，对桥梁的具体施工、使用有一个全新层次的了解，熟悉桥梁设计的步骤，为以后踏上工作岗位并尽快适应打下坚实的基础。 设计资料 1、主要技术指标 桥跨布置： 86m+162m+86m 公路预应力混凝土连续刚构桥 荷载标准：公路 I级； 桥面宽度： 栏杆 +2车行道 +应急车道 +栏杆 =； 桥面纵坡：0% ； 桥面横坡： 2%。 桥轴平面线型：直线。 2、材料2 / 23 规格 梁体混凝土： C50 级混凝土； 桥墩混凝土： C40级混凝土 桥面铺装及栏杆混凝土： C30级混凝土； 承台及桩基础混凝土： C30 级混凝土 预应力钢筋及锚具： 主梁纵向预应力钢筋可选用 7-?、 9-?、 12-?、 19-?或 22-?高强度低松弛钢绞线， b =1860MPa，对应锚具分别为 Ry=1488MPa； Ry YM15-7、 YM15-9、 YM15-12、 YM15-19 或 YM15-22；对应波纹管直径分别为 70、 80、85、 100mm或 110mm 。 主梁竖向预应力钢筋可选用 JL25 精扎螺纹钢，fpk?540MPa，锚具可选用 JLM25型锚具，主梁横向预应力钢筋可选用 5-?高强度低松弛钢绞线，锚具可采用扁锚体系。 普通钢筋： 受力主钢筋用 HRB400 钢筋， fsd=330MPa，fsd?=330MPa；非受力钢筋用 HRB335 钢筋， fsd=280MPa，fsd?=280MPa。 3、施工顺序及注意事项 墩台基础施工：桥台采用明挖基础，桥墩采用钻孔桩基础。 在支架上现浇施工中间墩顶 0#段 采用满堂支3 / 23 架施工边跨靠近边支座梁段； 在中间墩顶 0#段上安置悬臂挂篮设施； 从中间墩顶 0#段两侧采用挂篮对称悬臂施工主梁其他梁段； 施工边跨、中跨合拢段； 拆除挂篮设施和边跨支架； 桥面铺装、人行道板及栏杆等后期工程施工； 设计任务 1、桥式方案拟定 说明所选择桥式适合的 地理、地质环境；主要尺寸如梁截面高度、顶底板厚度与腹板厚度及其变化规律等确定的一般方法；结构受力的合理性和经济性等。 2、结构内力分析 结构内力分析基本原理描述；有限元结构分析计算和设计软件的原理及使用，包括结构计算图式的确定、单元划分、施工阶段的划分及其对应的内力计算、运营阶段内力计算等。结构内力分析，包括以下计算工作： 1) 自重恒载内力计算； 2) 活载内力计算； 3) 主梁纵向预应力估算； 4) 纵向预应力布置； 5) 预应力损失计算； 6) 预应力次内力计算； 7) 温度内力计算； 8) 横向预应力估算； 9) 支座沉降内力计算； 10) 收缩徐变次内力计算； 11) 荷载组合； 3、主要截面检算 4 / 23 基本设计计算原理描述；相关设计规范应用的具体公式、参数表征方式的使用。对主梁验算包括以下几方面的验算： 1) 持久状况承载能力极限状态下： 主梁正截面强度检算； 主梁斜截面强度检算； 2) 持久状况正常使用极限状态下： 预应力损失计算； 截面抗裂验算； 挠度验算； 3) 持久状况和短暂状况构件应力计算： 主梁截面正应力验算； 主梁截面主应力验算； 主梁刚度验算 施工阶段正应力计算； 4、编制设计计算说明书 5、绘制结构主要施工图 绘制桥梁结构主要构造图，分阶段预应力钢筋布置图，施工程序图等，要求达到 A3幅面图纸不少于 16张。 6、外文资料翻译 要求选择一篇外文专业科技文献翻译或用外文写出本人的毕业设计摘要。 7、毕业设计的说明书不少于 15000汉字。 设计依据 1、设计规范： 中华人民共和国交通部标准，公路桥涵设计通用规5 / 23 范， JTG D60-XX； 中华人民共和国交通部标准，公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范， JTG D62-XX； 中华人民共和国交通部标准，公路桥梁预应力钢绞线用 YM锚具、连接器规格系列， JT/。 2、设计任务书。 设计要求 1、根据任务书提出完成毕业设计工作计划并报指导老师认可； 2、掌握桥梁设计的基本原理和方法； 3、熟悉有关设计规范的应用和相关桥梁专业计算软件的使用； 第一章，设计资料 ，结构形式及基本尺寸 七星公路桥梁，桥面宽度为净 8+2，双车道。共 3跨，每跨 13m，标准跨径为 13m，计算跨径为。全桥宽采用 8块 C40 的钢筋混凝土空心板梁，每块空心板宽 124cm，高78cm。全桥空心板横断面布置如图 1-1。桥墩采用 d?双柱式桥墩。 图 1-1 桥梁横断面 桥面布置 桥梁位于直线上，两侧设人行道，宽度为。桥面采用 5cm厚细粒式沥青混凝土面层，其下为 8cm 等厚的 C30 混凝土铺装层。设双向横坡，坡度为 %，横 坡由混凝土垫层实现变厚度，两侧人行道外侧桥面铺装厚度为 8cm 6 / 23 材料 梁体混凝土： C40混凝土 梁体：盖梁和桩身主筋采用热轧 HRB335钢筋 梁体：盖梁和桩身构造筋采用热轧 R235钢筋 桥面铺装：沥青混凝土面层和 C30 混凝土铺装层 人行道：人行道包括栏杆荷载集度为 6KN/m 支座：直径 20cm的圆形板式橡胶支座 盖梁和桩身混凝土： C25 混凝土 设计荷载 汽车荷载：公路 -I级车道荷载 人群荷载： 3KN/m2 设计规范及参 考书 公路桥涵设计通用规范 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 公路桥涵施工技术规范 公路桥涵地基与基础设计规范 强士中主编，桥梁工程，高等教育出版社， XX年，第一版 范立础主编，桥梁工程，人民交通出版社， 2001年，第一版 顾安邦主编，桥梁工程，人民交通出版社，2001年，第一版 姚玲森主编，桥梁工程，人民交通出版社， 1985年，第一版 东南大学，同济大学，天津大学合编，混凝土结构设计原理，中国 建筑工业出版社， XX年，第四版 7 / 23 易建国主编，混凝土简支梁桥，人民交通出版社，XX年 9 月，第三版 第二章、空心板梁内力计算 桥位断面 Qs?530m3/s，设计洪水位 Hs?，对应的流量 Qc?497m3/s；对应的过水断面面积 ?c?,河槽宽度 Bc?，平均水深 hc? 2 ?c Bc ? ? ， 桥下河槽最大水深 hcmax?，流速 vc? H ? Qc ?c ? ?/s 8 / 23 ，平摊水位 pt ，相应的水面宽度 B?，河槽过水断面面积 ?，砂平均 粒径 d?2mm。 桥墩一般冲刷水深 h p 平摊水位时的河槽平均水深 H?单宽流量集中系数 A? ?； 因墩台侧面涡流阻水而引起的桥下过水面积折减系数 ?1?/lj?1? ? ? ； bl? ? 因桥墩阻水而引起的桥下过水面积折减系数 ?； 桥下河槽能扩宽至全桥孔时，桥下河槽通过的流量Q2?Qs?530m3/s； 计算断面天然河槽流量 Q1?Qc?497m3/s； 上游天然断面河槽宽度 B1?Bc? ； 桥下河槽宽度9 / 23 B2?Lq?3?13?39m。 桥墩一般冲刷水深 hp 按一般冲刷 64-2 简化公式计算 hp? Bc ?B2 ) hcmax ?39 ? 桥墩局部冲刷水深 h b 桥墩为双柱墩，墩柱直径为，查墩形系数表 K?，计算墩宽 B1?。 行近水流墩前水深 h?hp? 墩前行进流速 v? A 10 / 23 Bc ?B2 vc hc ? ? ? ?39 11 / 23 ? ? ?/s 起动流速 v0? ? 10? ? ?/s 起冲流速 v0? v0 ? ?/s 桥墩局部冲刷深度采用 65-2 修正公式 12 / 23 hb?KK?B h d ? n 式中： K 系数， hb取回归值， K?； hb取上限值， K?； 指数 n? ? 当 v?v0，取 n?；当 v?v0，按上式计算，取 n?。 本设计 v?/s?v0?/s n? ? ? ? ? 6 hb的回归值 hb? 1 13 / 23 h d ? n ) ?1?B ? ? ? h d ? n ) ?1?Hs?hp?hb?97? 14 / 23 Hmin的上限值 Hmin?Hs?hp?hb?97? 桥前雍水高度 ?z和桥下计算雍水或溅高 冲刷前桥下流速 ? vm QsAj ? 530 ?2? ?/s 天然桥下平均流速 v0M?vc?/s 冲刷后桥下平均流速 vM? vM 1? ? 1?2 ? vc 15 / 23 系数 KM? ?1 ? ?1 ? Ky? ? ? ? ? 桥前最大雍水高度 ?z? KMKy2g ? 2 2 ? 2? ? 22 桥下雍水高度 ?zq取，则 16 / 23 ?z? Hmin?Hs? 第三章、空心板梁内力计算 截面基本尺寸拟定 内容提要 本设计是 XX高速公路 XX 桥设计。根据设计任务书的要求和桥梁设计规范的规定，经初选后，本设计提出了预应力混凝土连续梁桥、拱桥、混凝土 T型简支梁桥三个比选方案。比选后，混凝土 T 型简支梁桥成为推荐方案。 本设计，首先进行桥型方案比选，再对主桥进行总体结构设计，然后对上部结构进行内力、配筋计算及验算，最后对下部结构进行计算及验算。 本设计，按照设计任务的要求，有一个比较详细的设计与计算过程，得出的结论准确，绘制了施工图，符合设计任务的要求。 关键词： T 型简支梁桥；混凝 土；推荐方案；施工图 目录 内 容 提要 . I 1 桥 式 方 案 的 初 步 设计 .17 / 23 . 1 方案提出 . 1 方 案 一 ： 预 应 力 混 凝 土 连 续 梁桥 . 2 方案二：拱桥 . 4 方 案 三 ： 混 凝 土 简 支 梁桥 . 5 方案比选 . 6 2 总 体 布 置 及 主 梁 的 设计 . 7 设 计 资 料 及 构 造 布置 . 7 18 / 23 行 车 道 板 内 力 计算 . 9 主梁内力计算 . 12 横 梁 内 力 的 计算 . 25 板 式 橡 胶 支 座 的 选 择 及 设计 . 30 3 下部 结 构 设 计 与 计算 . 34 盖 梁 的 设 计 计算 . 34 桥 墩 墩 柱 设 计 计算 . 46 钻孔灌注桩的设计计19 / 23 算 . 51 总结 . 60 参考文献 . 61 致谢 . 62 1 桥式方案的初步设计 方案提出 方案设计原则 随着科 学技术的不断进步，桥梁设计、建造理论也不断发展和成熟。在桥梁设计中要求桥梁符合实用、经济、安全、美观的基本原则，同时争取科技含量高等特点。设计时要求桥梁形式与周围地理环境能够很好的融合，设计城市桥梁还除满足功能要求外还特别注重美观大方。因此，对于20 / 23 特定的建桥条件，根据侧重点的不同可能会提出基于基本要求的多种不同设计方案，只有通过技术经济等方面的综合比较才能科学的得出实用、经济、美观的设计方案。在桥梁设计中，基本设计原则如下： 适用性 修建桥梁的目的是用于交通运输，因此其适用性极为重要。 它要求：桥梁宽度不仅应该满足现有车辆和人群的安全通畅，还应满足今后规划年限内交通量增长的需要。桥下净空应满足泄洪、通航或通车等要求。桥梁两端应方便车辆的进出，同时便于检查和维修。建成的桥梁应保证使用年限。 安全性 桥梁的安全至关重要，它要求桥梁在运输、安装和使用的过程中，应当有足够的强度、刚度、稳定性和耐久性，并具有一定的安全储备。根据桥上的交通情况，桥面应考虑设置人行道、缘石、护栏、栏杆等，以保证车辆和行人的安全。此外，桥上还应有照明设备，引桥纵坡不宜过陡，地震区桥梁应该按照抗震要 求采取防震措施 。 经济性 桥梁方案设计中，设计的经济性是首要考虑因素。桥梁设计应遵循因地制宜、就地取材和方便施工的原则，综合考虑发展远景和将来的养护维修，使其造价和养护费用综21 / 23 合考虑后最省。 舒适性 现代桥梁设计越来越强调舒适度，要控制桥梁的竖向与横向振幅，避免车辆在桥上震动冲击。 美观性 桥梁建筑不仅是交通工程中的重点建筑物，而且也是美化环境的点缀品，桥梁应该具有优美的外形，结构布置简练，空间比例和谐，与周围环境相协调。合理的结构布局和 轮廓是美观的重要因素，此外，施工质量也会影响桥梁的美观性。 技术性 桥梁设计应体现现代桥梁建设的新技术。积极采用国内外的新结构、新材料、新工艺和新设备，以便于桥梁的建造和架设、减少劳动强度、加快施工进度、提高施工效率、保证工程质量和施工安全。 待选的桥式方案 在对本桥的设计中，通过对基本设计资料的分析和以往的设计经验，初步确定的进行比选的三种桥式为： 预应力混凝土连续梁桥 拱桥 混凝土简支梁桥 方案一：预应力混 凝土