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排头山桥施工图设计,排头,施工图,设计
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排头山桥施工图设计第 1页一、本课题设计（研究）的目的：1.1 通过桥梁毕业设计的系统训练，掌握桥梁的基本理论、基础知识和基本的计算方法,提高分析问题和解决问题的能力。1.2 树立正确的设计思想，掌握大、中型桥梁的设计原则、设计方法和步骤。1.3 在设计过程中熟练掌握 AutoCAD、midas 等工程软件，并懂得利用这些软件解决工程中遇到的实际问题。1.4 提高计算、绘图、查阅文献、使用规范手册和编写技术及计算机辅助设计计算等基本技能，了解生产设计的主要内容和要求。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、经济合理的基本原则进行,同时应充分考虑美观、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） ：（一）桥梁的现状和发展趋势20 世纪各种大跨径桥梁均在国内外的桥梁工程中得以建设和高速发展。无论是结构型式、施工方法，还是新型材料的应用均在不断地完善和进步。因此从世界各地工程的建设实例中可以发现大跨径桥梁将有广阔的发展前景和开拓方向。按照桥梁主要承重结构的受力体系可以将桥梁分为梁式桥、 刚架桥、 拱式桥、斜拉桥、悬索桥，以下分别介绍这五种桥梁及其发展现状。1.1 梁式桥梁式桥是用梁或桁架梁作主要承重结构的桥梁。 其上部结构在铅垂向荷载作用下，支点只产生竖向反力。以受弯为主的主梁作为主要承重构件的桥梁。由于外力的作用方向与承重结构的轴线接近垂直，因而与同样跨径的其他结构相比，梁内产生的弯矩最大，通常需要抗弯、抗拉能力强的材料来建造。从受力特点上看，混凝土梁式桥可分为简支梁、连续梁、悬臂梁等。排头山桥施工图设计第 2页1.1.1 简支梁简支梁桥属静定结构，适用于中小跨度。主梁是桥梁的主要承重结构；横隔梁保证各根主梁相结合成整体，以提高桥梁的整体刚度。它的优点是结构简单，施工方便，低造价，工期短。但相邻两跨之间存在异向转角，路面有折角，影响行车平顺。混凝土简支梁按施工工艺分为整体式和装配式两大类。整体式简支梁，其横向刚度大，稳定性好。由于受运梁设备起吊能力的限制，整体式梁一般适用于就地浇筑；而装配式简支梁则是目前广泛采用的桥梁类型。图 1 施工中的简支梁桥1.1.2 悬臂梁桥悬臂梁桥是以一端或两端向外自由悬出的简支梁作为上部结构主要承重构件的梁桥。悬臂梁桥和简支梁桥一样，都属于静定体系，它的内力不受基础不均匀沉降等附加变形的影响，由于支点负弯矩，使跨中正弯矩值减小，故可以减小跨度内主梁的高度，从而可降低钢筋混凝土数量和结构自重。悬臂梁桥有单悬臂梁和双悬臂梁两种。 单悬臂梁是简支梁的一端从支点伸出以支承一孔吊梁的体系。 双悬臂梁是简支梁的两端从支点伸出形成两个悬臂的体系。其构造比较复杂、行车不够平顺，目前已较少采用。排头山桥施工图设计第 3页1.1.3 连续梁桥连续梁桥属于超静定体系。 连续梁在恒活载作用下，产生的支点负弯矩对跨中正弯矩有卸载的作用，使内力状态比较均匀合理，因而梁高可以减小，由此可以增大桥下净空，节省材料，且刚度大，整体性好，超载能力大，安全度大， 桥面伸缩缝少， 并且因为跨中截面的弯矩减小， 使得桥跨可以增大。 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。连续梁桥具有接缝少、刚度好、行车平顺舒适等优点，在 30-120m 跨度内常是桥型方案比选的优胜者。目前所用的方法大致有三种：逐孔施工法，节段施工法和顶推施工法。1.2 刚架桥刚架桥是一种介于梁与拱之间的一种结构体系， 是由受弯的上部梁结构与承压的下部柱整体结合在一起的结构。 由于梁和柱的刚性连接，梁因柱的抗弯刚度而得到卸荷作用，整个体系是压弯结构，也是有推力的结构。常用的几种刚架桥有 T 形刚构桥、连续刚构桥和刚构-连续组合体系桥刚构桥一般均需要承受正负弯矩的交替作用， 连续刚构桥主梁受力与连续梁相近横截面宜采用箱型截面，横截面尺寸和形式也与连续梁基本相同。连续刚构桥是跨越能力仅次于悬索桥和斜拉桥，因此被广泛运用的桥型。 由于梁保持连续墩梁固结，既保持了保持了 T 型刚构不设支座的优点，又连续梁无伸缩缝行车平顺的优点，因此在我国的发展非常快。目前采用预应力混凝土和悬臂施工的刚架桥，也己成为大跨度桥梁竞争方案之一。适用范围：一般用于跨径不大的城市桥或公路高架桥和立交桥1.3 拱式桥拱式桥的主要承重结构是主拱圈， 拱是一种有推力的结构，其主要内力是轴向压力。拱在同样荷载作用下，拱脚支座产生水平反力。它有抵消荷载引起的弯曲作用，从而减小了拱杆的弯矩。因为其主要受压力，所以可用砖，石，混凝土等抗压性能良好的材料建造。大跨度拱桥则可用钢筋混凝土或钢材建造，可承受发生的力矩。排头山桥施工图设计第 4页按桥面的位置可分为：上承式拱桥，中承式拱桥，下承式拱桥。拱桥的主要优点:跨越能力大；能充分就地取材，与混凝土梁式桥相比，可以节省大量的钢材和水泥；耐久性能好，维修、养护费用少；构造较简单；外形美观。拱桥的主要缺点：自重较大，相应的水平推力也较大，增加了下部结构的工程量；上承式拱桥的建筑高度较高，当用于城市立交及平原地区时，因桥而高程提高，使两岸接线长度增长，或使桥面纵坡增大，既增加了造价又对行车不利；由于拱桥水平推力较大，在连续多孔的大、中桥梁中，为防止一孔破坏而影响全桥的安全，需要采用较复杂的措施，也会增加造价。图 2 广州丫髻沙大桥上图为广州丫髻沙大桥，丫髻沙大桥是广州环城高速路西南环段跨越珠江主、副航道和丫髻沙岛的特大桥梁。全长 1084 米，主桥采用三跨连续自锚中承式钢管混凝土拱桥桥型，其主跨以 360 米一跨跨过珠江的主航道。1.4 悬索桥悬索桥是以通过索塔悬挂并锚固于两岸的缆索作为上部结构主要承重构件的桥梁。悬索桥可以分为自锚式悬索桥和地锚式悬索桥。主要优点：结构自重较轻，能够跨越任何其他桥型无法达到的特大跨度， 悬索桥的另一特点是受力简单明了，钢缆易于运输，再将缆索架设完成后，便形成了一个稳定的结构支承系统，施工过程中风险相对较低。主要缺点：刚度较小，当活载作用时，悬索会改变几何形状，引起桥跨结构产生较大的挠曲变形；在风荷载、车辆冲击荷载等动荷载作用下容易产生振动。排头山桥施工图设计第 5页1.5 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，索塔大都采用混凝土结构。主梁在斜拉索各点支承作用下像多跨弹性支承连续梁一样， 使弯矩值得到很大的降低，可以使主梁尺寸大大减小，而且由于结构自重减轻，既节省材料，又能大幅提高桥梁的跨越能力。斜拉桥属于高次超静定结构，与其他体系桥梁相比含有着更多的设计变量，全桥的经济合理性不可简单的从质量轻、体积小或满足应力等概念表现出来， 所以使得选择桥型方案带来一定难度。斜拉桥最适宜的方法是悬臂施工法， 包括悬臂拼装法和悬臂浇筑法，其中悬臂拼装法主要用在钢主梁的斜拉桥上， 悬臂浇筑法主要用在预应力混凝土斜拉桥上。图 3 苏通大桥上图为苏通长江大桥，苏通大桥工程规模浩大：其主跨跨径达到 1088 米，是世界位居第二大跨径的斜拉桥（截止 2013 年，最大斜拉桥主跨是俄罗斯的跨东博斯鲁斯海峡的俄罗斯岛大桥，其主跨 1104 米） ；其主塔高度达到 300.4 米，为世界第二高的桥塔（第一高桥塔为俄罗斯的跨东博斯鲁斯海峡的俄罗斯岛大桥， 其桥塔高超过 320 米） ； 主桥两个主墩基础分别采用 131 根直径 2.5 米至 2.85米，长约 120 米的灌注桩，是世界最大规模的群桩基础；主桥最长的斜拉索长达577 米，也是世界最长的斜拉索。排头山桥施工图设计第 6页桥梁设计研究的发展趋势：跨径不断增大，随着跨江跨海的需要，更大跨径的桥梁将出现，钢悬索桥的跨径将超过三千米，钢斜拉桥的跨径将突破一千米；桥型不断丰富，出现更多实用的施工方法；结构不断轻型化，悬索桥采用钢箱加劲梁，斜拉桥在密索体系上采用开口截面或是板，使梁高跨比大大减少等等， 桥梁外观也将越来越美观，与周边环境越来越协调。(二)设计方案比选1.技术指标(1) 设计荷载：公路I 级(2）通航要求：无(3）不考虑地震及漂流物撞击作用。2.方案比选的原则(1)桥型方案要求符合技术先进、安全可靠、经济合理、适用耐久、环保、美观。（2）桥孔设计满足通航需要，本设计无通航要求。3.方案比选根据桥梁结构的经济性、适用性、美观性、安全性和施工难易程度等，综合考虑各种方案的优缺点，从以下几种合理方案中选出最优方案，作为此次的设计方案。方案一：340m 三跨预应力混凝土连续 T 梁桥(1) 结构组成：上部结构采用 C50 预应力砼 T 梁，跨径是标准跨径 340m。下部结构桥台采用肋板台，墩台采用 C30 墩基台,采用 C25 桩基。按设计要求，桥面净宽 212m。预应力混凝土 T 梁先预支简支安装，后形成连续结构。(2)使用该结构的原因先简支后连续具有施工简易、 行车条件好且经济合理的特点，它克服了简支梁整体性差的弱点，同事克服了现浇连续梁对支架跟地基的要求。其相对于传统连续梁桥降低了施工难度，同时在一定程度上达到了连续的目的。而相对于简支梁而言，减少了跨中弯矩，提高了结构的承载能力，减少了伸缩缝。排头山桥施工图设计第 7页因此，先简支后连续桥梁是一种经济合理的桥梁，它同时兼备了简支梁和连续梁桥的优势。图4 连续 T 梁桥立面图图5 连续 T 梁桥平面图图5 连续 T 梁桥横断面图排头山桥施工图设计第 8页方案二：620m 六跨等截面简支梁（1）结构组成：上部结构采用 C50 预应力砼空心板，跨径 620m。下部结构桥台采用肋板台，墩台采用 C30 墩基台,采用 C25 桩基。按设计要求，桥面净宽 212m（2）使用该结构的原因使用该结构的原因设计计算方便， 跨径不大， 各梁受力较为独立。具有建桥速度快、工期短、摸板支架少等优点，桥跨跨径在20-50之间，符合此设计跨径要求图 4 简支空心板桥立面图图 5 简支空心板桥平面图排头山桥施工图设计第 9页图 6 简支空心板桥横断面图方案三：340m 三跨混凝土连拱桥净矢高 8m，跨径 40m使用该结构的原因：拱桥的力学特点，将桥面的竖向荷载转化为部分水平推力， 是拱的弯矩减少， 拱主要承受压力， 充分发挥圬工材料抗压性能， 结构简单，受力明确简洁，形式多样，外形美观图 7 拱桥立面图排头山桥施工图设计第 10页图 8 拱桥平面图图 9 拱桥横断面图排头山桥施工图设计第 11页表表 1 方案比选表方案比选表方案一方案二方案三适用性桥面连续，整体性好，内里不受基础不均匀沉降等附加变形影响。各梁受力相对独立，避免超静定梁的复杂问题，但其简支结构使行车舒适性受到影响。耐久性好，受力均匀，相关维修费用少。施工难度等跨径布置细部尺寸相同，可以重复利用模板预制，施工方便，质量有保证。等跨径布置细部尺寸相同，可以重复利用模板预制，施工方便，质量有保证。混凝土拱桥由于模板为曲线，难以支模，对地基承载力要求较高，处理不便。美观性线形简洁大方线形简洁，构造简单外形美观经济性等截面 T 梁可预制质量有保证，减少模板损耗，施工简单，养护费用少。空心板可预制，质量有保证，减少模板损耗，施工简单，所需机具相对较少。对地基要求较大，需要在地基上花费较多资金，耐久性好维护费用少。结论选用弃用弃用排头山桥施工图设计第 12页三、设计（研究）的重点与难点，拟采用的途径（研究手段） ：1.设计的重点与难点重点： （1）成桥状态下的结构分析（2）主梁恒载、活载内力计算（3）预应力钢筋的配置（4）预应力混凝土的施工难点： （1）主梁恒载、活载内力计算和组合（2）预应力钢筋的布置（3）混凝土的收缩徐变（4）施工过程结构受力状态的正确模拟2. 拟采用的途径（1）合理选择桥型，正确拟定结构尺寸（2）利用桥梁计算机软件模拟整个施工过程和成桥状态（3）在每个阶段充分考虑混凝土的收缩徐变（4）设计施工时严格控制各片梁的初张拉龄期四、设计（研究）进度计划：1 第 3 至 4 周翻译、开题报告、方案比选，推荐最优方案2.第 5 周拟定结构尺寸，选取计算简图或内力计算3 第 6 周内力计算或程序调试与基本数据准备4 第 6至 8 周内力计算、作用效应组合和绘制包络图5 第 9至 10 周钢筋数量估算及布置6 第 11 至 12 周验算及资料整理7 第 13 至 14 周绘制施工图8 第 15 周编写设计说明书、整理译文、英文摘要9 第 16 周整理、修改及交稿10第 17 周毕业答辩及其准备排头山桥施工图设计第 13页五、参考文献：1 JTG B01-2003, 公路工程技术标准S. 北京：人民交通出版社，2004.2 JTG D60-2004, 公路桥涵设计通用规范S. 北京：人民交通出版社，2004.3 JTG D63-2007，公路桥涵地基与基础设计规范S北京：人民交通出版社，20074 JTG D62-2004, 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范S. 北京：人民交通出版社，2004.5 叶见曙. 结构设计原理M. 北京：人民交通出版社，2005.6 易建国. 桥梁计算示例丛书混凝土简支梁（板）桥M. 北京：人民交通出版社, 2006.7 周念先. 桥梁方案比选M. 上海：同济大学出版社, 1997.8 范立础. 预应力混凝土连续梁桥M. 北京：人民交通出版社，1996.9 邵旭东. 桥梁工程 M. 北京：人民交通出版社，200
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