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许怀大桥施工图设计 公路 级 毕业设计毕业设计 论文论文 开题报告开题报告 题目题目 许怀大桥施工图设计许怀大桥施工图设计 公路公路 级级 课课 题题 类类 别 别 设计设计 论文论文 学学 生生 姓姓 名 名 单单 杰杰 学学 号 号 200718030205200718030205 班班 级 级 桥梁工程桥梁工程 0707 0202 班班 专业 全称 专业 全称 桥梁工程 土木工程 桥梁工程 土木工程 指指 导导 教教 师 师 涂光亚涂光亚 20112011 年年 3 3 月月 许怀大桥施工图设计 公路 级 一 本课题设计 研究 的目的 熟悉桥梁设计的整个过程 加强对规范手册的了解和应用 掌握桥梁的基本概念 增强综合运用各种所学知识的能力 提高桥梁结构分析能力和运用电算能力 使用商业软件或者其他计算程序 提高利用计算机辅助设计 CAD 的水平 培养独立解决实际问题的能力 培养严肃认真 一丝不苟的学习态度和刻苦钻研 勇于创新的科学精神 二 设计 研究 现状和发展趋势 文献综述 一 先简支后连续梁桥 先简支后连续法是连续梁施工工艺中主要的一种 该方法先按简支梁桥施工形成简 支状态 然后在主梁墩顶浇混凝土连成整体 待浇筑的混凝土达到强度后 进行力学体系 的转换形成连续梁体系 这种施工方法简单可行 施工质量可靠 具有较高的工业化 标准化 装配化特点 并且所形成的连续梁具有刚度大 伸缩缝少 行车速度高等优点 传统的简支梁桥在梁衔接处通常设置成桥面连续 在行车荷载作用下极易出现破 坏 造成桥面铺装出现早期裂缝 使桥面铺装使用寿命降低而极大地增加了桥梁的维修 费用 同时 简支梁跨中弯矩较大致使梁的截面尺寸和自重显著增加 需要耗用材料多 造价较高 传统的连续梁结构复杂 同时不利于预制安装施工 而往往采用支架现浇以 致于造价昂贵且工期较长 新型的先简支后连续梁桥刚好克服了以上两种桥梁的缺点 发挥了他们的优点 结 构较简单 施工方便 有利于采用工业化大规模预制生产并用现代化的起重设备进行安 装 大大节约了现浇用的模板支架等材料 降低了劳动强度 缩短工期 同时 桥面无断 点 行车舒适且支点负弯矩的存在使跨中正弯矩明显减少而减少材料用量及结构自重 从而达到材料最省 造价最低 工期最短 寿命最长的最优效果 先简支后连续梁桥的广泛应用始于上世纪 80 年代中期 随着交通运输的发展 为 减少桥上伸缩缝 使行车更舒适 安全 现在采用最多的梁桥结构形式有两种 一种为 桥面连续的简支梁桥 伸缩缝最大间距达 100 米左右 另一种为先简支后连续梁桥 此 种结构伸缩缝最大间距可达 500 米 相对桥面连续简支梁桥 缩缝更少 先简支后连续梁桥 主要应用于跨径在 13 35 米 吊装重量小于 70 吨的中小跨径 许怀大桥施工图设计 公路 级 桥梁 先简支后连续梁桥 按桥墩支座多少分为两种 桥墩单排支座和桥墩双排支座 连续梁桥 按预应力度划分为全预应力和部分预应力连续梁桥 先简支后连续双排支座梁桥 由于采用双排永久支座 施工方便 连续处开裂后修 补容易 湿接缝处剪力小等优点 缺点是结构受力不明确 支座易产生托空和上拔力 先简支后连续单排支座桥 优点是结构受力明确 支座不托空 缺点增加了临时支 座和结构体系转换 湿接缝处剪力较大 先简支后连续全预应力梁桥 此结构优点是抗裂性能好 刚度大 缺点是反拱长期 不断发展 预压区混凝土由于长期处于高压应力状态下 会因徐变而使反拱不断增长 造成桥面不平 影响正常使用 同时由于预应力度过大 也易引起沿管道方向负弯矩区 的纵向裂缝 先简支后连续部分预应力梁桥 又分为跨中为部分预应力 支点为普通混凝土连续 梁桥 此种结构是支点顶面配普通钢筋 由于普通钢筋太多太密 焊接较多 此处混凝 土及焊缝质量不易保证 构造较难处理 顶层混凝土易开裂 产生渗水使钢筋锈蚀 优 点施工方便 第二种为跨中 支点都为部分预应力混凝土 A 类构件连续梁桥 此种结构 吸取了钢筋混凝土结构的经验 一方面在结构的不同部位配置适量的非预应力钢筋 包 括作为主筋的纵向非预应力钢筋 以控制裂缝的发生和扩展 另一方面通过对混凝土裂 缝及反拱的控制 根据桥梁所处环境及结构功能 合理地选用预应力度 此种部分预应 力先简支后连续梁桥被广泛采用 并在不断完善和发展 随着现代化步伐的加快 我国基础设施建设正以前所未有的规模在全国展开 同时 质量问题越来越成为人们关注的焦点 预应力混凝土连续梁桥是预应力桥梁中的一种 它具有整体性能好 结构刚度大 变形小 抗震性能好 特别是主梁变形挠曲线平缓 桥面伸缩缝少 行车舒适等优点 上述种种因素使得这种桥型在公路 城市和铁路桥梁 工程中得到广泛采用 在连续梁桥的施工方法中 常用的有满堂支架法 悬臂法 顶推 法 先简支后连续等施工方法 二 预应力混凝土连续梁桥 众所周知 普通混凝土框结构由于跨度小 柱网密 无法满足多种功能的需要 而 预应力可以有效解决以上问题 预应力混凝土能充分发挥材料的效能 在相同条件下 它比普通钢筋混凝土构件截面小 重量轻 刚度大 抗裂性和耐久性好 能有效地控制 结构的挠度 甚至无挠度 节约钢材 40 50 节约混凝土 20 40 特别在大 跨度结构中更为经济 许怀大桥施工图设计 公路 级 混凝土连续梁桥的主梁是连续支承在几个桥墩上 在荷载作用时 主梁的不同 截面上有的有正弯矩 有的有负弯矩 而弯矩的绝对值均较同跨径桥的简支梁小 这样 可节省主梁材料用量 连续梁桥通常是将 3 5 孔做成一联 在一联内没有 桥面接缝 行车较为顺适 连续梁桥施工时 可以先将主梁逐孔架设成简支梁然 后互相连接成为连续梁 或者从墩台上逐段悬伸加长最后连接成为连续梁 近一 二十年 在架设预应力混凝土连续梁时 成功地采用了顶推法施工 即在桥梁一 端 或两端 路堤上逐段连续制作梁体逐段顶向桥孔 使施工较为方便 连续梁 桥主梁内有正弯矩和负弯矩 构造比较复杂 此外 连续梁桥的主梁是超静定结 构 墩台的不均匀沉降会引起梁体各孔内力发生变化 因此 连续梁一般用于地 基条件较好 跨径较大的桥梁上 预应力混凝土连续梁桥的发展与其施工方法密切相关 不同的施工方法对连续梁桥的内 力会产生较大影响 从而影响其构造设计 预应力混凝土连续梁桥的施工方法主要有 四种 整体现浇施工法 预制简支 连续施工法 悬臂施工法 移动式模架逐孔施工法 整体现浇施工通常一联为整体浇注混凝土而成 首先搭设支架 然后在支架上安装 模板 绑扎及安装钢筋骨架 预留孔道 并在现场浇筑混凝土与施加预应力的施工方法 由于施工需用大量的模板支架 一般用于中小跨径的桥或为交通不便的边远地区采用 随着桥梁结构形式的发展 出现一些变宽的异形桥 弯桥等复杂的混凝土结构 又由于 近年来临时钢构件和万能杆件系统的大量应用 在其他施工方法都比较困难或经过比较 施工方便 费用较低时 也有在中 大跨径桥梁中采用满堂支架施工方法 预应力混凝 土连续梁桥需要按一定的施工程序完成混凝土的现场浇筑 待混凝土达到所要求的强度 后 拆除部分模板 进行预应力筋的张拉 管道压浆工作 至于何时可以落架 则应与 施工程序和预应力筋的张拉工序相配合 预制简支 连续施工又称先简支后连续施工法 其程序为 预制简支梁 分片进行 预制安装 预制时按预制简支梁的受力状态进行第一次预应力筋的张拉锚固 安装完成 后经调整位置 浇筑墩顶接头处混凝土 更换支座 进行第二次预应力筋的张拉锚固 进而完成一联预应力混凝土连续梁的施工 简支 连续施工方法存在体系转换 用悬臂施工法建造预应力混凝土连续梁桥 分悬浇和悬拼两种 其施工程序和特点 与悬臂施工法建造预应力混凝土悬臂桥基本相同 在悬臂或拼浇过程中 要采取使上 下部结构临时固结的措施 待悬臂施工结束 相邻悬臂端连接成整体并张拉了承受正弯 矩的下缘预应力筋后 再卸除固结措施 使施工中的悬臂体系转换成连续体系 许怀大桥施工图设计 公路 级 移动式模架逐孔施工法是近年来以现浇预应力混凝土桥梁施工的快速化和省力化 为目的发展起来的 它的基本构思是 将机械化的支架和模板支承在长度稍大于两跨 前端作导梁用的承载梁上 然后在桥跨内进行现浇施工 待混凝土达到一定强度后脱模 并将整孔模架沿导梁前移至下一浇筑桥孔加些有节奏地逐孔推进直至全桥施工完毕 尚 须指出 移动式模架逐孔施工法不仅用来建造连续梁桥 同样也往往用来修建多孔简支 梁桥 三 钢筋混凝土拱桥 拱桥是我国最常用的一种桥梁型式 其式样之多 数量之大 为各种桥型之 冠 特别是公路桥梁 据不完全统计 我国的公路桥中 7 为拱桥 由于我国是一 个多山的国家 石料资源丰富 因此拱桥以石料为主 建于公元 1990 年 跨径 120m 的湖南乌巢河大桥 是当今世界跨径第一的石拱桥 我国建造的钢筋混凝土拱桥 的形式更是繁花似锦 式样之多当属世界之最 其中建造得比较多的是箱形拱 双曲拱 肋拱 桁架拱 刚架拱等 它们大多数是上承式桥梁 桥面宽敞 造价 低廉 按照拱圈截面不同 钢筋混凝土拱桥可分为箱板拱和箱肋拱 其中 箱板拱仅用于 上承式拱桥 箱肋拱则可用于上承式 中承式和下承式拱桥 箱板拱桥的跨径一般在 60m 180m 箱肋拱的跨径一般在 60m 100m 我国在建造钢筋混凝土拱桥的实践中进行了拱轴线优化 混凝土徐变对混凝 土拱内力重分布影响 连拱计算 拱桥荷载横向分布 各种形式拱桥的设计计算 理论的创立与完善 组合装配式混凝土拱桥的施工控制等研究 为了适应在软土 地基上建造混凝土拱桥 提出了组合桥台形式与其计算理论 在拱桥施工方法上 也有所创新 如中小跨径拱桥以预制拱肋为拱架 少支架施工为主 或采用悬砌 方法 大跨径拱桥则采取纵向分条 横向分段 预制拱肋 无支架吊装 组合拼 装与现浇相组合的施工方法 此外 在采用无支架转体施工方法建造拱桥方面也 有不少成功的经验 许怀大桥施工图设计 公路 级 三 设计 研究 的重点与难点 拟采用的途径 研究手段 一 设计的主要内容 1 课题内容 设计原始依据及基本设计要求 1 桥址断面图等 2 汽车荷载 公路 I 级 3 桥面净宽 1 5m 人行道 6 3 75m 六车道 1 5m 人行道 4 桥上纵坡为双向 2 2 应用所学的知识完成 1 在熟悉设计任务的前提下 阅读大量文献资料并撰写文献综述 2 根据设计任务的要求进行桥型方案比较 通过对比选方案的分析 比较 阐明 选择这个设计方案的原因以及采用方案的特点 3 说明采用方案的设计思路和进程计划等 并按要求撰写开题报告 4 对推荐的设计方案进行纵 横断面设计和平面布置 绘制桥型布置图 5 拟定结构各部分尺寸 选取计算简图 按 04 桥规 进行结构内力计算 钢筋 配置及验算等 6 按要求编写设计计算说明书 7 绘制全桥主要结构的施工图 二 设计的重点与难点 重点 1 成桥状态下的结构分析 2 截面的钢筋配置 3 施工过程结构内力和位移的计算 难点 1 结构尺寸的合理拟定 2 施工过程结构受力状态的正确模拟 三 拟采用的途径 设计手段 1 正确使用桥梁计算软件 桥博 Midas 等 2 收集参考图 标准图 设计实例 许怀大桥施工图设计 公路 级 3 正确使用规范和手册 技术路线 1 合理选择桥型 正确拟定结构尺寸 2 根据桥型特点和施工条件 设计合理的施工方案 3 用桥梁设计软件准确计算整个施工过程及成桥状态的受力 4 在施工的每一个阶段 充分考虑混凝土的收缩徐变 临时荷载等因素对成桥的 影响 5 计算活载和荷载组合 合理配置钢筋 通过适当的手算来检验电算结果的正确 性 四 桥型方案比选 根据设计任务要求以及桥址断面图 现初步拟定以下三种方案 一 4 30m 预应力混凝土 T 形截面先简支后连续梁桥 1 孔径布置 本方案采用预应力混凝土 T 形截面先简支后连续梁桥 孔径布置为 4 30m 全长 120m 无通航要求 符合地形地质条件 水文条件 技术经济和美的要求 2 上部结构设计 根据要求 全桥桥面宽度为 0 25m 人行道护栏 1 5m 人行道净空 3 3 75m 车道净空 0 5m 中央分隔带 3 3 75m 车道净空 1 5m 人行道净空 0 25m 人 行道护栏 26 5m 取双向 2 横坡 主梁采用装配式 T 形梁先简支后连续 具体为 2 2 12 26 4m 30m 及以上的预 应力混凝土简支 T 型梁翼缘板宽在 2 0 2 5m 之间 这里梁间距取为 2 2m 常用的等截面简支梁 其高跨比可在 1 25 1 15 内选取 对一般中等跨径的预应 力混凝土 T 梁 高跨比可取 1 18 1 16 从经济观点出发 当桥梁建筑高度不受限制 时 采用较大的梁高显然有利 故在此取梁高为 2 0m T 梁翼缘板的厚度可根据钢筋混凝土受力需要确定 为减小翼板和梁肋连接处局 部应力集中和便于脱模 在该处一般采用折线或圆弧承托 梁肋宽一般由构造和施工 要求决定 通常采用 0 14 0 20m 这里取 0 20m 翼板厚取 0 16m 与梁肋连接处取 0 25m 翼板现浇部分取 0 45m 2 T 梁马蹄越宽 则矮截面越经济 为防止马蹄部分产生纵向裂缝 马蹄面积不宜 小于全截面的 10 20 宽度约为肋宽的 2 4 倍 马蹄部分斜坡宜陡于 45 这里马 许怀大桥施工图设计 公路 级 蹄宽度取 0 5m 高度取 0 6m 其中斜坡部分高度取 0 2m 3 下部结构设计 采用柱式桥墩 盖梁宽度取 2m 上部长度取 25m 下部长度取 20m 无斜坡部分高度为 0 8m 斜 坡部分取 0 5m 桥墩取直径为 1 5m 圆柱式桥墩 距盖梁底部每 8m 处设置 1 5m 1 5m 横系梁 承台 长宽高分别为 19m 2m 1 5m 基础采用直径 2 0m 钻孔摩擦桩 桥台具体尺寸见图纸部分 4 施工方案 采用预制装配加支架现场浇注施工 5 工程数量计算 6 桥型布置图见下图 1 2 3 图 1 4 30m 预应力混凝土 T 形截面先简支后连续梁桥桥型布置图 许怀大桥施工图设计 公路 级 图 2 4 30m 预应力混凝土 T 形截面先简支后连续梁桥断面图 许怀大桥施工图设计 公路 级 图 3 4 30m 预应力混凝土 T 形截面先简支后连续梁桥平面图 二 3 40m 等高度预应力混凝土连续箱梁桥 1 孔径布置 本方案采用等高度预应力混凝土连续箱梁桥 孔径布置为 3 40m 全长 120m 无通航要求 符合地形地质条件 水文条件 技术经济和美的要求 2 上部结构设计 根据要求 全桥桥面宽度为 0 25m 人行道护栏 1 5m 人行道净空 3 3 75m 车道净空 0 5m 中央分隔带 3 3 75m 车道净空 1 5m 人行道净空 0 25m 人 行道护栏 26 5m 取双向 2 横坡 主梁采用分幅单箱单室等高度预应力混凝土箱梁 其尺寸为 13 25m 2 26 5m 等高度连续梁的梁高与跨径之比一般选取在 1 16 1 26 之间 当采用顶推法施工时 梁高与顶推跨径之比一般选取 1 12 1 17 这里取梁高为 2 5m 悬臂板长度可用下式选定 悬臂板长度 箱梁顶宽 0 37 0 00148L 这里悬臂板长度取 2 5m 则箱梁顶宽为 13 25m 底宽取 8 25m 顶板厚度取 30cm 底板厚度取 50cm 腹板内有预应力筋 腹板厚度这里取 60cm 桥跨两支点处均设置 0 5m 厚横隔板 顶板 底板与腹板交接部分需设置加腋 这里 顶板与腹板交界处 加腋尺寸取 60cm 20cm 底板与腹板交界处加腋尺寸取 20cm 20cm 3 下部结构设计 采用柱式桥墩 盖梁宽度取 2m 上部长度取 8 65m 下部长度取 6 65m 无斜坡部分高度为 0 8m 斜坡部分取 0 5m 许怀大桥施工图设计 公路 级 桥墩取直径为 1 5m 圆柱式桥墩 距盖梁底部每 8m 处设置 1 5m 1 5m 横系梁 承台 长宽高分别为 7 15m 2 5m 1 5m 基础采用直径 2 0m 钻孔摩擦桩 桥台具体尺寸见图纸部分 4 施工方案 采用支架现浇方法施工 5 工程数量计算 6 桥型布置图见下图 4 5 6 图 4 3 40m 等高度预应力混凝土连续箱梁桥桥型布置图 许怀大桥施工图设计 公路 级 图 5 3 40m 等高度预应力混凝土连续箱梁桥断面图 许怀大桥施工图设计 公路 级 图 6 3 40m 等高度预应力混凝土连续箱梁桥平面图 三 80m 上承式空腹钢筋混凝土箱形拱桥 1 孔径布置 本方案采用上承式空腹钢筋混凝土箱形拱桥 孔径布置为 20m 80m 20m 全长 120m 其中主桥为 80m 空腹钢筋混凝土箱形拱桥 边跨引桥为 20m 钢筋混凝土空心板 梁桥 无通航要求 符合地形地质条件 水文条件 技术经济和美的要求 2 上部结构设计 根据要求 全桥桥面宽度为 0 25m 人行道护栏 1 5m 人行道净空 3 3 75m 车道净空 0 5m 中央分隔带 3 3 75m 车道净空 1 5m 人行道净空 0 25m 人 行道护栏 26 5m 取双向 2 横坡 主跨采用上承式空腹钢筋混凝土箱形拱 矢跨比取 1 5 拱轴线为二次抛物线 主 拱圈采用多箱式截面 箱高 1 2m 主拱圈横截面由单箱 12 室组成 宽度为 22 51m 各部分具体尺寸见图纸 两侧边跨为装配式钢筋混凝土空心板简支梁 空心板长 7 5m 宽 2 0m 高 0 6m 挖空部分为半径 0 1m 的圆 其中边梁取钢筋混凝土实心板 长宽 高分别为 4 8m 1 25m 0 6m 3 下部结构设计 主拱墩采用钢筋混凝土实体墩 具体尺寸见图纸 盖梁长 27m 高 0 85m 宽 0 7m 底边与桥墩交界处设置加腋 具体尺寸见图纸 桥墩采用直径 0 7m 圆柱墩 距盖梁底边每 8m 处设置横系梁 基础采用实体墩 长宽均为 1 7m 高取 2 5m 桥台具体尺寸见图纸部分 4 施工方案 采用支架施工法施工 边跨 桥面板施工采用预制装配施工 许怀大桥施工图设计 公路 级 5 桥型布置图见图 7 8 9 图 7 80m 上承式空腹钢筋混凝土箱形拱桥桥型布置图 图 8 80m 上承式空腹钢筋混凝土箱形拱桥断面图 图 9 80m 上承式空腹钢筋混凝土箱形拱桥平面图 许怀大桥施工图设计 公路 级 桥型方案比较表 表一 桥型方案比较表 方案 方案一 4 30m 预应 力混凝土T形截面先 简支后连续梁桥 方案二 3 40m 等高 度预应力混凝土连 续箱梁桥 方案三 80m 上承式 空腹钢筋混凝土箱 形拱桥 适 用 性 1 单孔 30 米桥跨跨 越主车道 与车道适 应性较好 2 路边填挖方较少 3 伸缩缝较少 桥面 连续 1 单孔 40 米桥跨跨 越主车道 与车道适 应性较好 2 路边填挖方较少 3 伸缩缝较少 桥面 连续 1 主桥单跨 80 米 跨 越主车道 与车道适 应性好 2 路边填挖方较大 3 桥面为空心板简支 梁 伸缩缝较多 桥 面连续易开裂 安 全 性 1 主梁采用 T 型截面 先简支后连续 刚 度 强度 稳定性较 好 安全可靠 2 施工采用预制装配 加现浇施工 施工要 求较低 3 运营养护成本较 低 4 行车较舒适平稳 1 主梁采用等截面箱 型断面 抗扭和抗弯 性能都较好 安全可 靠 2 施工采用支架现浇 施工 施工要求较 低 对支架要求较高 3 运营养护成本较 低 4 中间无伸缩装置 行车较平顺舒适 1 主桥跨度适中 拱 式结构刚度大 承载 潜力大 2 采用预制装配施 工 工期较短 质量 容易控制 主拱圈采 用支架施工 对支架 要求高 3 主桥后期的营运和 养护费用较高 经济性 工程造价加施工养 护成本低 经济 工程造价加运营 养护成本相对较低 比较经济 工程造价加运营养 护成本相对较高 比 较经济 美 观 性 主梁线条简洁 但不 影响桥型的美观 主梁线条简洁 不影 响桥型的美观 桥型美观 气势宏 伟 与周围景观协调 一致 综合上述 三个方案各有优缺点 都符合安全 功能 美观的要求 综合考虑 选择第二种方案 即 3 40m 等高度预应力混凝土连续箱梁桥方案作为推荐方案 许怀大桥施工图设计 公路 级 四 设计 研究 进度计划 毕业设计是从第 3 周到第 17 周 计划安排如下 1 熟悉毕业设计的任务和要求 调研 撰写开题报告 准备好上机条件 1 3 周 2 收集资料 方案比选 拟定推荐方案的结构尺寸 交比选方案报告和图纸 3 5 周 3 推荐方案上部结构设计计算 电算 5 9 周 4 配筋计算 10 11 周 5 强度 刚度 稳定性验算 11 12 周 6 下部结构设计计算 12 13 周 7 绘制施工图 13 15 周 8 专业文献翻译 16 周 9 整理资料 汇总结果 准备答辩 17 周 10 答辩 五 参考文献 1 邵旭东