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谢家湾 2 号桥施工图设计 1 毕业设计毕业设计 论文论文 开题报告开题报告 题目题目 谢家湾谢家湾 2 号桥施工图设计号桥施工图设计 课课 题题 类类 别别 设计设计 论文论文 学学 生生 姓姓 名名 王王 琦琦 学学号号 201018020203 班班级级 桥梁桥梁 1002 班班 专业专业 全称全称 土木工程土木工程 桥梁工程桥梁工程 指指 导导 教教 师师 蔡长丰蔡长丰 2014 年年 3 月月 谢家湾 2 号桥施工图设计 2 一 本课题设计 研究 的目的 桥梁就是供汽车 火车 行人等跨越障碍 河流 山谷或其他线路等 的建筑工 程物 从线路 公路或铁路 的角度讲 桥梁就是线路在跨越上述障碍时的延伸部分 或连接部分 在当今社会中 大力发展交通运输事业 建立四通八达的公路 铁路交 通网 对促进交流 发展经济 提高国力 具有非常重要的意义 我国幅员辽阔 大 小山脉纵横 江河湖泊众多 随着国家经济建设的发展 需要大力加强基础设施 包 括铁路 公路工程 的建设 修建大量的公路 铁路和城市桥梁 因此希望通过这次 课题设计达成以下目的 1 1 通过毕业设计 可以全面掌握大学期间所学的基础理论和专业知识 培养调查 研查阅技术文献和资料及编写技术文档的能力 能够熟练使用规范手册的能力 培养 独立思考问题 解决问题和创新的能力 1 2 熟悉桥梁工程设计的整个过程 熟练应用计算机进行施工图绘制 文档处理 编写设计文件等 熟练应用计算软件如桥梁博士 Midas ANSYS 等进行桥梁结构的 内力计算 配筋计算等 1 3 提高独立工作的技能 培养综合运用所学知识解决实际工程技术问题的能力 毕业设计阶段综合运用基础知识和专业技术 使在各方面均能得到较大提高 为今后 工作打下良好基础 1 4 树立正确的设计思想及严谨负责 实事求是的态度 敢于创新 1 5 本课题在设计计算中应严格遵循技术先进 安全可靠 适用耐久 经济合理的 要求 同时应满足美观 环境保护和可持续发展的要求 二 设计 研究 现状和发展趋势 文献综述 2 1 桥梁设计 研究 的现状 2 1 1 桥梁工程桥型发展状况 1 梁桥 梁桥是古老的结构体系之一 梁作为承重结构 主要是以其抗弯能力来承受荷载 的 在竖向荷载的作用下 其支承反力也是竖直的 一般梁部结构只收弯 受剪 不 承受轴向力 梁桥内产生的弯矩最大 通常需用抗弯 抗拉能力强的材料 钢 配筋 混凝土 钢 混凝土组合结构等 来建造 对于中 小跨径桥梁 目前在公路上应用 谢家湾 2 号桥施工图设计 3 最广的是标准跨径的钢筋混凝土简支梁桥 施工方法有预制装配和现浇两种 这种梁 桥结构简单 施工方便 简支梁对地基承载力的要求也不高 其通常跨径在 25m 以下 当跨径较大时 需采用预应力混凝土简支梁桥 但跨度一般不超过 50m 为了改善受 力条件和使用性能 地质条件较好时 中 小跨径梁桥均可修建连续梁桥 对于很大 跨径的大桥和特大桥 可采用预应力混凝土梁桥 钢桥和钢 混凝土组合梁桥 1 简支梁桥 整体式简支 T 形梁桥 整体式梁桥在城市立交桥中应用较广泛 具有整体性好 刚度大 易于做成复杂 形状等优点 多数在桥孔支架模板上现场浇筑 个别也有整体预制 整孔架设的情况 装配式简支 T 形梁桥 装配式简支梁桥具有建桥速度快 工期短 模板支架少等优点而应用广泛 装配 式 T 形梁桥是使用最为普遍的结构形式 其优点是制造简单 整体性好 接头也方便 装配式简支梁桥主梁尺寸 桥梁形式适用跨径 m 主梁间距 m 主梁高度 主梁肋宽度 m 钢筋混凝土简 支梁 8 l 201 5 2 2h 11 1 18 1 lb 0 16 0 20 预应力混凝土 简支梁 20 l 501 8 2 5h 14 1 25 1 lb 0 18 0 20 主梁梁肋厚度在满足抗剪的要求下可适当减薄 但梁肋太薄 混凝土不易振捣密 实 梁肋端部 2 0 5 0m 范围内科逐渐加宽 以满足抗剪和安放支座要求 对于预应力 主梁梁肋 一般做成马蹄形 端部宽度尚应满足预应力锚具布置要求 当吊装起重量允 许时 主梁间距采用 1 8 2 2m 为宜 在主梁间距为 2 2m 的标准图 JT GQS 025 84 中 其预制宽度为 1 6m 吊装后接缝宽为 60cm 组合梁桥 组合梁桥也是一种装配式的桥跨结构 即用纵向水平缝将桥梁的梁肋部分与桥面 板 翼板 分隔开来 使单梁的整体截面变成板与肋的组合截面 施工时先架设梁肋 再安装预制板 最后在接缝内或连同在板上现浇一部分混凝土使结构连成整体 目前 国内外采用的组合式梁桥有两种形式 I 形组合梁桥和箱形组合梁桥 前者适用于混 谢家湾 2 号桥施工图设计 4 凝土简支梁桥 后者则适用于预应力混凝土梁桥 其优点在于可以显著减小预制构件 的质量 便于集中制造和运输吊装 组合梁是分阶段受力的 在梁肋架设后 所有事 后安装的预制板和现浇桥面混凝土的质量 连同梁肋本身的质量 都要由尺寸较小的 预制梁肋来承受 这与装配式 T 梁由主梁全截面来承受全部恒载不同 因而组合梁梁 肋的上下缘应力远远大于 T 梁上下缘的应力 2 悬臂体系梁桥 悬臂梁桥 分为不带挂梁的单孔双悬臂梁桥和带挂梁的多孔悬臂梁桥两种 悬臂梁桥和简 支梁桥一样 都属于静定体系 它们的内力不受基础不均匀沉降等附加变形的影响 悬臂梁桥由于支点负弯矩的存在 使跨中正弯矩值显著减少 故可以减小跨度内主梁 的高度 从而降低钢筋混凝土数量和结构自重 而这本身又促进了恒载内力的减小 常用的截面形式有 带马蹄形的 T 形截面 适用于跨径在 30m 以内的钢筋混凝土 桥梁 底部加宽的 T 形截面 适用于跨径在 30 50m 以内的预应力混凝土桥梁 当跨 径在 50m 以上时 一般使用箱形截面 悬臂梁桥在施工阶段和成桥运营阶段两者受力状态是一致的 非常适宜于悬臂 施工方法 钢筋混凝土的悬臂梁桥在支点附近负弯矩区段内 梁的上翼缘受拉 不可 避免的要出现裂缝 雨水易侵入梁体 从运营条件来看悬臂梁桥在悬臂端与挂梁衔接 处的绕曲线都会产生不利于行车的折点 并且伸缩缝装置需要经常更换 故这种桥型 目前我国以较少采用 国内箱形薄壁钢筋混凝土悬臂梁桥最大跨径为 55m 国外一般在 70 80m 以下 预应力混凝土悬臂梁桥一般在 100m 以下 世界最大的跨径为 150m T 形刚构桥 将悬臂梁桥的墩柱于梁体固结后便形成了带挂梁或带铰的结构 称为 T 形刚构 桥 是具有悬臂受力特点的梁式桥 同样与简支梁桥相比较 T 形刚构桥具有较大的 跨越能力 若采用预应力混凝土结构 则跨越能力可进一步得到提高 T 形刚构桥可分为两 T 构之间带挂梁和两 T 构之间带铰 带挂梁的 T 构梁桥型 属静定结构 其基础的不均匀沉降 混凝土收缩徐变及温度变化等因素都不会对结构 产生次内力 带铰的 T 构梁桥属超静定结构 两个大悬臂在端部借所谓 剪力铰 相 连接 剪力铰是一种只能传递竖向剪力而不传递水平力和弯矩的连接构造 谢家湾 2 号桥施工图设计 5 此种桥型结合了刚架桥和多孔静定悬臂梁桥的特点 是我国 20 世纪 70 80 年代 修建较多的一种桥型 同悬臂梁桥一样 T 形刚构桥特也非常适宜于悬臂施工方法 预应力技术的发展和悬臂施工工艺的相结合以及受力简单明确是其发展的一个主要 原因 钢筋混凝土 T 形刚构常用在跨径在 40 50m 左右 预应力混凝土 T 形刚构的常 用跨径为 60 120m 目前最大跨径已达 174m 重庆长江大桥 跨径布置为 85 6m 4 138m 156m 174m 104 5m 连续体系梁桥 预应力混凝土连续梁桥 等截面连续梁桥 除了按简支 连续法施工的连续梁桥 超静定结构的连续梁在恒载和活载作用 下 支点截面负弯矩一般比跨中截面正弯矩大 但跨径不大时这个差值不是很大 可 以考虑采用等截面形式 并采取一定的构造措施予以调节 从而简化了主梁的构造 等截面连续梁桥可选用等跨和不等跨两种布置方式 等跨布置的跨径大小主要取 决于经济分孔和施工的设备条件 高跨比一般为 1 15 1 25 在顶推施工的等截面连续 梁桥中梁高 H 与顶推跨径l0之比一般为 1 12 1 17 当标准跨径较大时 有时为减少边 跨正弯矩 将边跨跨径取小于中跨的结构布置 一般边跨与中跨跨长之比在 0 6 0 8 左右 等截面连续梁一般适用于以下情况 a 桥梁一般采用中等跨径 以 40 60m 为宜 这样可以使主梁构造简单 施工快捷 b 立面布置以等跨径为宜 也可以采用不等跨 布置 c 适应于有支架施工 逐孔架设施工 移动模架施工及顶推施工 变截面连续梁桥 当连续梁的主跨跨径接近或大于 70m 时 若主梁仍采用等截面布置 在恒载和活 载作用下 主梁支点截面的负弯矩将比跨中截面的正弯矩大的多 从受力上讲就显得 不太合理且不经济 这时 采用变截面连续梁更符合受力要求 高度变化上与内力变 化相适应 一般地说 加大支点附近梁高是合理的 因为这样做既对恒载引起的截面 内力影响不大 也与桥下通航的净空要求无甚妨碍 并且还能适应抵抗支点处剪力很 大的要求 这也是连续梁桥比简支梁桥 甚至比悬臂梁 能跨越更大跨径的原因 可 见 连续梁采用变截面结构不仅外形美观 还可以节省材料并增大桥下净空高度 同 谢家湾 2 号桥施工图设计 6 时 采用变截面布置适合悬臂施工 施工阶段主梁的刚度大 且内力与运营阶段的主 梁内力基本一致 变截面形式的大跨径预应力混凝土梁桥 立面一般采用不等跨设置 但多于三跨 的连续梁桥 除边跨外 其中间各跨一般采用等跨布置 以方便悬臂施工 对于多于 两跨的连续梁桥 其边跨一般为中跨的 0 6 0 8 倍左右 当采用箱形截面的三跨连续 梁时 边孔跨径甚至可减少至中孔的 0 5 0 7 倍 有时为了满足城市桥梁或跨线桥的 交通要求而需增大中跨跨径时 可将边跨跨径设计成仅为中跨的 0 5 倍以下 在此情 况下 端支点上将出现较大的负反力 故必须在该位置设置能抵抗拉力的支座或压重 以消除负反力 在不受总体设计中建筑高度限制的前提下 连续箱梁的梁高宜采用变高度的 其 低曲线可采用二次抛物线 折线和介于二次抛物线和折线之间的 1 5 1 8 次抛物线变 化形式 抛物线的变化规律应与连续梁的弯矩变化规律基本接近 采用折线形截面变 化布置可使桥梁的构造简单 施工方便 根据已建成桥梁的资料分析 支点截面的梁 高H 支约为 1 16 1 18 l l 为中间跨跨长度 一般不小于 l 20 跨中梁高H中约 为 1 1 5 1 2 5 H 支 变截面连续梁桥的适用范围 当连续梁的主跨跨径达到 70m 及其以上 适合悬臂 浇筑和悬臂拼装两种施工 连续刚构桥 预应力混凝土连续刚构桥是连续梁桥与 T 形刚构桥的组合体系 也称墩梁固结的 连续梁桥 主要受力特点为 梁体连续 墩 梁 基础三者固结为一个整体共同受力 连续刚构桥的主梁在纵桥向大都采用不等跨变截面的结构布置形式 以适应主 梁内力的变化 主梁底部的线形基本上与变截面连续梁桥相似 可以是曲线形 折线 形 曲线加直线形等 国内外已建成的连续刚构桥 边跨和主跨的跨径比值在 0 5 0 692 之间 大部分比值在 0 55 0 58 之间 这说明变截面连续刚构桥的边跨比值要比变截 面连续梁桥的比值 0 6 0 8 要小 大跨连续刚构桥主梁一般采用箱形截面 箱梁根部 截面的高跨比一般为 1 16 1 20 其中大部分为 1 18 左右 也有少数桥梁达到或低于 1 20 跨中截面梁高通常为支点截面梁高的 1 2 5 1 3 5 略小于连续梁的跨中梁高 这是由于连续刚构桥墩梁固结 活载作用于中跨时 与相同跨径的连续梁相比 连续 刚构跨中正弯矩较小的缘故 谢家湾 2 号桥施工图设计 7 连续刚构桥常用于大跨 高墩的结构中 桥墩纵向刚度较小 在竖向荷载作用 下 基本属于一种无推力的结构 而上部结构具有连续梁施工的一般特点 因此有较 好的技术经济性 我国跨径在 180m 以上的梁桥 均采用连续刚构桥 连续刚构桥的 另一个特点是主梁保持连续 这样既保持了连续梁无伸缩缝 行车平顺的优点 又保 证了 T 构不须设大吨位支座的优点 同时避免了连续梁和 T 构的缺点 养护工作量小 此外连续刚构施工稳定性好 减少或避免边跨梁端搭架合龙的难度 2 拱桥 拱式结构在竖向荷载作用下 两端将产生水平推力 正是这个水平推力 使拱 内产生轴向压力 从而大大减小了拱圈的截面弯矩 使之成为偏心受压构件 截面 上的应力分布较为均匀 因此 可以充分利用主拱截面材料强度 使跨越能力增大 简单体系拱桥 简单体系拱桥 均为有推力拱 可以做成上承式 中承式和下承式 组合体系拱桥 组合体系拱桥 一般由拱肋 系杆 吊杆 或立柱 行车道梁 板 及桥面 系组成 拱式组合体系桥将梁和拱两种基本结构组合起来 共同承受桥面荷载和水平 推力 充分发挥梁受弯 拱受压的结构特性及其组合作用 达到节省材料的目的 拱 式组合体系桥一般可划分为有推力的和无推力的两种类型 无推力拱式组合体系桥是外部静定结构 兼有拱桥的较大跨越能力和简支梁桥 对地基适应能力强的两大特点 有推力的组合体系拱 由单独的梁和拱共同受力 拱的推力仍由墩台承受 1 板拱桥 构造简单 施工方便 但实体矩形截面比其他截面的抵抗矩小 通常只在地基 条件好的中 小跨径圬工拱桥中才会采用这种形式 2 箱形拱桥 节省材料 减轻自重 相应减少下部结构材料用量 截面抗扭刚度大 横向整 体性和结构稳定性较好 适合无支架施工 但箱形截面施工制作复杂 因此 适用于 大跨径拱桥 3 钢管混凝土拱桥 钢管混凝土承载能力大 不存在裂缝问题 使主拱圈截面及其宽度减小 提高 谢家湾 2 号桥施工图设计 8 桥面使用效率 大大降低大跨径拱桥的施工难度 省去支模 拆模等工序 并适用先 进的泵送混凝土工艺 但有阳光下膨胀 钢管应力偏高等缺点 4 劲性骨架混凝土拱桥 以钢骨拱桁架作为受力筋 跨越能力大 超载潜力大 施工方便 是一种极具 发展前途的拱桥结构形式 目前 世界最大跨径的钢筋混凝土拱桥 万县长江大桥 即为用钢管作劲性骨架的拱桥 3 斜拉桥 斜拉桥主要由主梁 索塔和斜拉索三大部分组成 主梁一般采用混凝土结构 钢 混凝土组合结构或钢结构 索塔大部分都采用混凝土结构 而斜拉索则采用高强 材料制成 是将主梁用许多拉索直接拉在桥塔上的一种桥梁 是由承压的塔 受拉的 索和承弯的梁体组合起来的一种结构体系 其可看作是拉索代替支墩的多跨弹性支承 连续梁 其可使梁体内弯矩减小 降低建筑高度 减轻了结构重量 节省了材料 斜拉桥是大跨度桥梁的主要桥型 我国已成为拥有斜拉桥最多的国家 尤其 是苏通大桥 跨径 1088m 为世界斜拉桥第二跨 斜拉桥的施工方法有 有支架施工法 悬臂施工法 顶推施工法和转体施工法 四种 其中最适宜的方法是悬臂施工法 斜拉桥的悬臂施工又有悬臂拼装法和悬臂浇 筑法两种 4 悬索桥 悬索桥是以承受拉力的缆索或链索作为主要承重构件的桥梁 由悬索 索塔 锚碇 吊杆 桥面系等部分组成 悬索桥的主要承重构件是悬索 它主要承受拉力 一般用抗拉强度高的钢材 钢丝 钢缆等 制作 由于悬索桥可以充分利用材料的强 度 并具有用料省 自重轻的特点 因此悬索桥在各种体系桥梁中的跨越能力最大 跨径可以达到 1000 米以上 1998 年建成的日本明石海峡桥的跨径为 1991 米 是目前 世界上跨径最大的桥梁 悬索桥的主要缺点是刚度小 在荷载作用下容易产生较大的 挠度和振动 需注意采取相应的措施 并且桥型美观 规模宏伟 有 桥梁皇后 的美 称 2 1 2 桥梁墩台 桥梁墩台是桥墩和桥台的合称 是支承桥梁上部结构的结构物 它与基础统称为 桥梁下部结构 谢家湾 2 号桥施工图设计 9 桥墩指多跨 两跨以上 桥梁的中间支承结构物 它除了承受上部结构传来的作 用外 还要承受流水压力 风荷载以及可能出现的冰压力 船舶或漂流物的撞击作用 或者桥下车辆的撞击作用 对于跨线桥 桥台一般指桥头两端设置的支承与挡土的 结构物 它既要支承上部结构 又要衔接两岸接线路堤 挡土护岸 承受台背填土及 填土上汽车引起的土侧压力 桥梁墩台不仅承受上部结构的作用 还承受桥位条件下可能产生的各种附加力以 及施工时的临时施工荷载 并要将它们传给地基基础 因此 桥梁墩台不仅自身结构 应具有足够的强度 刚度和稳定性 而且为确保上部结构的稳定 对地基的承载力 沉降量 地基与基础之间的摩擦力等也都提出了一定的要求 以避免在上述作用力的 影响下产生过大的沉降 水平位移或者转动 桥梁上最常用 最基本的墩台类型 总体上可分为重力式墩台和轻型墩台两种 1 梁桥桥墩 桥墩按其构造可分为实体桥墩 空心桥墩 柱式排架桩墩 柔性墩和框架墩等 五种类型 按墩身横截面形状可分为矩形 圆形 圆端形 尖端形和各种空心墩 墩身侧面可做成垂直的 亦可做成斜坡式或台阶式 1实体桥墩 实体桥墩由墩帽 墩身和基础构成的一个实体结构 按其截面尺寸和桥墩重力 的大小不同 可分为实体重力式桥墩和实体薄壁式 墙式 桥墩 墩帽 墩帽是承力与传力的构件 因此对墩帽的厚度和材料的强度要求较高 其厚度 随桥梁跨径而定 对于特大 大跨径桥梁不应小于50cm 对于中 小跨径桥梁不应小 于40cm 墩帽一般要采用C20以上的混凝土做成 内应设置构造钢筋 在一些桥面较 宽 墩身较高的桥梁中 为了减少墩身及基础的圬工体积 常常利用挑出的悬臂或托 盘来缩短墩身横向长度 悬臂式或托盘式墩帽 一般采用C20或C25钢筋混凝土 墩帽 长度和宽度视上部结构的形式 支座的尺寸和布置 上部结构的防振以及主梁的施工 吊装要求等条件而定 设计采用橡胶支座时 还应预留更换支座所需的位置和空间 墩身 墩身是桥墩的主体 重力式桥墩墩身的顶宽 对小跨径桥不宜小于80cm 对中 跨径桥不宜小于100cm 对大跨径桥的墩身顶宽 视上部结构类型而定 实体墩身通 谢家湾 2 号桥施工图设计 10 常由块石 浆砌片石 混凝土或钢筋混凝土等材料建造 对于大 中桥梁墩身采用的 材料最低强度等级为 石材MU40 混凝土C25 砂浆M7 5 基础 刚性扩大基础应采用M5以上砂浆砌筑 MU30以上块石建成 或用C20以上混凝 土浇筑而成 或用同强度等级的片石混凝土浇筑而成 它的平面尺寸为墩身底截面尺 寸加上基础襟边 襟边尺寸受基础的刚性扩散角的影响 扩大基础可以设置单层 也 可设置成2 3层台阶形式 为了保持美观和结构不受碰损 基础顶面一般应设置在最低水位以下不小于 50cm 在季节性河流或旱地上 不宜高出地面 另外 为了保证持力层的稳定性和 不受扰动 除岩石地基外基础的埋置深度 应在天然地面或河底以下不小于100cm 如有冲刷 基底埋深应在设计洪水位冲刷线以下不小于100cm 对于上部结构为超静 定结构的桥梁基础 除了非冻胀土外 均应将基底埋于冻结线以下不小于25cm 空心桥墩 对于高大的桥墩或位于软弱地基桥位的桥墩 为了减少圬工体积 减轻自重以 及减小地基的负荷 可将墩身内部做成空腔体或部分空腔体 形成空心桥墩 空心桥 墩可归纳为部分镂空体桥墩和薄壁混凝土空心桥墩两种 柱式桥墩 柱式桥墩一般由墩顶的盖梁 即墩帽 柱式墩身和桩基础或扩大基组成 墩 身的外形是圆截面 矩形截面或多边形截面的单根立柱或分离的两根及多根立柱 这 种桥墩轻巧美观 材料省 施工方便 是桥梁中广泛采用的墩型之一 特别是在较宽 较大的城市高架桥和立交桥中 目前公路桥梁中常用的柱式桥墩的型式 有单柱式 双柱式 哑铃式以及混合双柱式四种 单柱式墩宜在斜交角大于15 的斜交桥 河水 流向不稳定的水中墩或立交桥上使用 其盖梁悬臂长度和尺寸较大 双柱式是目前双 车道桥采用最多的柱式墩 特别是钻孔灌注桩柱式桥墩 适用于复杂的软弱地质条件 以及较大跨径和较高桥墩的桥梁 它由地面下的钻孔灌注桩基与墩柱直接相连 当墩 身柱的高度大于1 5倍的桩中距时 宜在桩与柱连接面处布置横系梁 以增加桩与柱的 整体刚度 当墩柱高度大于6 7m时 还应在高柱的中部设置双柱间的横系梁加强墩柱 横向联系 哑铃式和混合双柱式墩 是为了适应河道流水速度大且有流冰或漂流物等 不利条件 以加强墩身整体刚度所组合成的 谢家湾 2 号桥施工图设计 11 对于柱式桥墩在构造上还应注意以下几点 盖梁各截面尺寸与配筋需通过受力计算确定 由于盖梁的计算跨径与其高度的 比一般在3 5之间 尚属受弯构件 在集中荷载作用下 剪力较高 所以盖梁采用的 混凝土强度等级宜较高不应低于C25 盖梁截面内应设箍筋 其直径不应小于8mm 间距不宜大于20cm 盖梁两侧面应设纵向水平钢筋 其直径不宜小于12mm 间距不 宜大于20cm 墩柱的核心截面为直径60 150cm的圆形或矩形 六角形等 一般采用C20 C30 的钢筋混凝土 其竖向受力钢筋的直径应不小于12mm配筋率应不小于0 4 箍筋直 径不小于6mm 桩 或柱 的横系梁截面高度和宽度可分别取0 8 1 0倍的桩 或0 6 0 8倍的 柱 直径或矩形墩柱纵桥向边长 横系梁一般不直接承受外力 可不作内力计算配筋 其截面构造钢筋配筋率不小于0 1 截面四角应设置直径不小于16mm的纵向钢筋 并设直径不小于8mm的箍筋 箍筋间距不应大于横系梁的短边尺寸或40cm 2 梁桥桥台的构造 梁桥桥台从构造上可分为重力式桥台 轻型桥台和组合式桥台三种类型 重力式桥台 重力式桥台主要靠自身重力来平衡台后的土侧压力 桥台台身一般由圬工材 料采用就地浇 砌 筑施工建成 这类桥台常用的种类有重力式U形桥台和实体埋置 式桥台等 轻型桥台 钢筋混凝土轻型桥台 其构造特点是利用结构的抗弯能力和整体刚度 来减 少台身的体积而使桥台轻型化 它自重较小 能降低对地基强度的要求 为软土地基 上的桥台提供了经济可行的结构形式 轻型桥台不设置侧墙 一般采用八字式或一字 式翼墙挡土 也可做成耳墙 形成埋置式轻型桥台并设置溜坡 常用的轻型桥台可分为 设有支撑梁的轻型桥台 框架式轻型桥台以及薄壁轻 型桥台等几种类型 设有支撑梁的轻型桥台 这种轻型桥台在构造上 台身采用直立的台墙 桥台 上端与主梁 板 通过钢销铰接 台墙下端在相邻桥台 墩 之间设有支撑梁 由此便 构成四铰框架结构系统 谢家湾 2 号桥施工图设计 12 框架式桥台 框架式桥台是一种在横桥向将台身与盖梁 台帽 连接成框架式 结构的轻型桥台 台身均埋置在溜坡内 盖梁上部设置耳墙使桥台与路堤连接 它所 承受的土压力较小适用于地基承载力较低 台身较高 跨径较大的梁桥 肋板式桥台 的台身是由两块少筋的混凝土实心肋板通过上部盖梁连接而成 当台身的高度达到或 超过10m时肋板间须设置系梁 盖梁 系梁和耳墙应按受力配置钢筋 采用的混凝土 强度等级应大于C25 桥台的背墙和肋板表层应设置钢筋网 其截面面积在水平和竖直 方向均不应小于每米250mm 2 包括受力钢筋 间距不应大于40cm 肋板厚度一般为 40 80cm 混凝土强度等级应大于C20 柱式桥台是将上述肋板式桥台的肋板用钢筋 混凝土圆柱或方柱替代而成 它一般用于填土高度小于5m的桥台 所以柱间不需设置 系梁 这种桥台能适应各种地基 当地承载力较好时可采用普通扩大基础 此时柱底 嵌固在基础上部形成立柱式框架桥台 当柱子与桩相连时形成桩柱式桥台 横桥向柱 子的数目应根据桥宽和地基基础而确定 可采用双柱式 三柱式或多柱式 但常用双 柱式 组合式桥台 组合式桥台是由主要承受桥跨结构传来的竖向力和水平力的台体 与承受台后 土压力的其他结构组合而成 常用的型式有加筋土桥台 过梁式框架桥台以及台墙隔 离桥台 2 1 3 桥梁工程施工技术 施工是具体实现桥梁设计思想和设计意图的过程 高水平的桥梁设计需要更高 水平的施工技术去实现 同时桥梁施工技术的发展 也为实现桥梁设计意图提供了灵 活多样的手段 为增大桥跨 改善结构性能和线形以及应用新材料提供了充分的条件 20 世纪前后 钢筋混凝土得到广泛应用 其中钢筋混凝土拱桥无论在跨越能力 结构体系还是主拱圈的截面形式均有很大的发展 随后使预应力混凝土技术应用于桥 梁建设后 各种新颖的桥梁结构不断涌现 相应的施工方法也应运而生 悬臂施工方法的出现使大跨度预应力混凝土桥梁桥梁得到了迅猛的发展 同 时 在拱桥施工中引入悬臂施工法 为钢筋混凝土拱桥的发展开辟了广阔的前景 并 且大大地提高了拱桥的跨越能力 20 世纪 50 年代末 预应力混凝土梁桥的顶推施工法问世 近 20 年来 顶推施 工法由于施工安全 设备简单等优点 在世界上发展较快 从而又促使连续梁桥得到 谢家湾 2 号桥施工图设计 13 了推广 目前连续梁桥的连续长度已超过数千米 20 世纪 60 年代后 有创造了逐孔施工法 转体施工等施工技术 伴随着跨海 工程的建设 以及桥梁施工机具设备向着大功能 高效率和自动控制的方向发展 预 制安装施工方法又焕发了活力 未来的桥梁建设将更注重新技术 新工艺 新材料 新设备的广泛应用 2 1 4 桥梁工程运营管理 桥梁施工过程是一项庞大的系统工程 涉及到大量的人力 资金 材料和机具 设备 必须进行科学的管理 施工方法和手段的不同 一项 影响到施工所需的费用 科学合理的 先进的施工方法 既能保证工程的质量和进度 也能使施工费处于最合 理的水平 为此 桥梁施工的组织管理人员和工程技术人员必须高度重视施工技术的 合理运用 加强施工的科学管理 提高施工机械化的程度 组织专业化施工 使工程 质量 施工期限 工程造价处于最优状态 而只有严格 科学的组织管理才能按照承 包合同完成工程任务 2 2 桥梁设计的发展趋势 纵观中外桥梁在最近几十年的发展情况 可以预见 今后的桥梁建设会表现出 以下几个特点 1 桥跨结构继续向大跨发展 2 在我国 预应力混凝土桥跨结构逐步成为发展主体 3 结构形式和构造呈多样化发展 4 桥梁设计理论更趋完善和合理 5 桥梁 CAD 技术应用更趋广泛 6 建桥材料向高强 轻质 新功能方向发展 今后我国桥梁的发展方向大致有以下几方面 发展大跨度和特大跨度的桥梁 进一步研究与之相关的振动 稳定 刚度等问 题 开发中 小跨度预应力混凝土桥的新的截面形式 完善桥梁的标准设计 注重施工技术的发展 提高桥梁建设的机械化 自动化水平 广泛采用以极限状态法和可靠性理论为基础进行桥梁设计 谢家湾 2 号桥施工图设计 14 三 方案比选 说明自己设计的三种方案 包括桥型 跨径 截面形式 基础形式等方面 要有 图 通过各方面对比 选定自己要设计的方案 方案一 55 90 55 m 变截面连续梁桥 主桥为 55 90 55 m 连续变截面梁 主桥采用两幅单箱单室的截面形式 采用变 截面梁能符合梁的内力分布规律 变截面梁的变化规律采用二次抛物线 方案优点 结构刚度大 变形小 伸缩缝少 行车平顺 抗震能力强 线条明快 简洁 施工工艺相对简单 造价低 后期养护成本不高 方案缺点 墩处建筑高度大 影响美观 对地基要求较高 施工方法 采用悬臂浇筑法施工 一般采用移动式挂篮作为主要施工设备 以桥 墩为中心 对称地向两岸利用挂篮浇筑节段的混凝土 待混凝土达到要求强度后 便 张拉预应力束 然后移动挂篮 进行下一阶段的施工 谢家湾 2 号桥施工图设计 15 方案二 5 40 m 预应力混凝土简支梁桥 主桥为 5 40 m 预应力混凝土简支 T 梁 主桥截面为预制预应力混凝土 T 梁 基础均采用桩基础 方案优点 制造简单 整体性好 能有效利用现代高强材料 御钢筋混凝土相比 能节省钢材 方案缺点 桥面铺装加厚 伸缩缝较多 影响行车平顺性 预应力张拉后 影响 桥面线型 且大型吊装设备费用较高 施工方法 采用预制安装法 先预制 T 型梁 然后使用大型机械设备吊装的一种 施工方法 谢家湾 2 号桥施工图设计 16 方案三 5 20 5 20 m 预应力混凝土空心板桥 主桥为 5 20 5 20 m 预应力混凝土空心板先简支后连续梁 主桥截面为预 应力混凝土空心板 下部桥台采用肋板台 桥墩采用柱式墩 墩台采用桩基础 方案优点 预应力结构通过高强钢筋对混凝土预压 不仅充分发挥了高强材料 的特性 而且提高了混凝土的抗裂性 促使结构轻型化 因而预应力混凝土结具有比 钢筋混凝土结构大得多的跨越能力 采用空心板截面 减轻了自重 而且能充分利用 材料 构件外形简单 制作方便 方便施工 施工工期短 桥型流畅美观 方案缺点 行车不顺 同时桥梁的后期运营养护成本高 施工方法 采用预制装配 先张法 的施工方法 谢家湾 2 号桥施工图设计 17 谢家湾 2 号桥施工图设计 18 方案比选表 桥型方案一方案二方案三 跨径布置55m 90m 55m5 40m 5 20 m 5 20 m 支点梁高5 0m2 3m0 95m 跨中梁高2 0m2 3m0 95m 截面形式两单箱单室T 形截面预制空心板 适用性 伸缩缝少 结构刚 度大 变形小 动 力性能好 主梁性 能好 行车平顺 施工简单 各梁受力相对独 立 避免超静定梁 的复杂问题 充分发挥材料性 能 促使结构轻型 化 外形简单 制 作方便 方便施工 施工工期短 施工方法悬臂浇筑预制拼装先简支后连续 谢家湾 2 号桥施工图设计 19 施工难易 相对简支梁桥的施 工要复杂 等跨径布置 细部 尺寸相同 可以重 复利用模板预制 施工较为方便 相对于简支 T 梁桥 和连续箱形梁桥施 工较简单 经济性 连续梁刚度大 变 形小 缝少 能充 分利用高强材料特 性 促使结构轻型 化 跨跃能力强 等截面形式大量节 约模板 简易经济 但不能充分利用截 面作用 基础设计 量大 充分发挥高强材料 的特性 且提高混 凝土的抗裂性 促 使结构轻型化 但 后期养护成本高 美观性 全桥线条简洁明 快 与周围环境协 调好 因此 桥型 美观 构造简单 线条简 单 全桥线条简洁 但 桥孔较多 显得有 些繁琐 影响桥型 美观 结论 通过对桥型适用性 安全性 经济性和美观性的对比 推荐选择方案一 四 设计 研究 的重点与难点 拟采用的途径 研究手段 重点 1 设计基本资料 详见施工图纸 2 桥型方案比较 至少推荐二种以上桥型方案比较 含材料用量 施工方法 经济 性等比较 3 结构尺寸拟定 4 内力计算及成果汇总 5 配筋设计 6 强度验算 7 刚度及稳定性验算 8 施工图设计 9 专业文献翻译 成果汇总 总结 难点 1 正确选取计算简图 利用电算进行结构内力计算 谢家湾 2 号桥施工图设计 20 2 配筋设计计算及复核 研究途径 1 广泛查阅文献资料 2 充分利用网络资源查阅资料 3 利用桥梁电算程序进行计算 处理和分析数据 4 请教老师 帮助解决疑难问题 五 设计 研究 进度计划 1 第1 4周 结合毕业实习熟悉 准备资料 方案比较 拟定推荐方案的结构尺寸 交方案比