沂蒙桥设计.doc

鲁东大学本科毕业设计 本 科 毕 业 设 计设计题目:沂蒙桥设计姓 名 曹树鑫 院 系 土木工程学院 专 业 桥梁与隧道 年 级 2010 学 号 20103414943 指导教师 王 明 斌 2014年 3月22日独 创 声 明本人郑重声明：所呈交的毕业设计，是本人在指导老师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本设计不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。此声明的法律后果由本人承担。 作者签名: 二一三年三月二十二日毕业设计 使用授权声明本人完全了解鲁东大学关于收集、保存、使用毕业设计的规定。本人愿意按照学校要求提交设计的印刷本和电子版，同意学校保存设计的印刷本和电子版，或采用影印、数字化或其它复制手段保存设计；同意学校在不以营利为目的的前提下，建立目录检索与阅览服务系统，公布设计的部分或全部内容，允许他人依法合理使用。（保密论文在解密后遵守此规定） 论文作者（签名）： 二一三年三月二十二日毕业设计开题报告姓名曹树鑫性别男学院土木工程学院年级2010学号20103414943题 目石良大桥设计课题来源学生自拟课题类别应用研究选题意义（包括科学意义和应用前景，研究概况，水平和发展趋势，列出主要参考文献目录）：我国幅员辽阔，大小山脉和湖泊纵横全国，东面临海，海湾、岛屿众多。桥梁在建设四通八达的现代化交通网，大力发展交通事业，对于发展国民经济，加强全国各族人民的团结，促进文化交流和巩固国防等方面都具有非常重要的作用。改革开放以来，我国桥梁建设事业迅猛发展，一般公路和高等级公路上的中、小桥、立交桥，形式多样，工程质量不断提高，为公路运输提供了安全、舒适的服务。我国广大桥梁工作者，充分认识到这一可贵、难得的机遇，竭尽全力，发挥自己的聪明才智，为我国公路桥梁建设事业，积极工作，多做贡献。参考文献1 范立础主编桥梁工程（上册）m北京：人民交通出版社，2001.2 顾安邦主编桥梁工程（下册）m北京：人民交通出版社，2000.3 姚林森主编桥梁工程m.北京：人民交通出版社，19854 闫志刚主编钢筋混凝土及预应力混凝土简支梁桥结构设计m. 机械工业出版社，2008.5 赵华明主编桥梁地基与基础m.人民交通出版社，2009.6 凌冶平基础工程m.北京：人民交通出版社，19867 姚玲森.桥梁工程.人民交通出版社,2005. 8 叶见曙. 结构设计原理（第二版）北京：人民交通出版社，2005.9 彭大方. 桥梁工程（上册）北京：人民交通出版社,2007.10 曾宪武、王永珩桥梁建设者的回顾与展望s.中国公路学会桥梁和结构工程学会2001 年桥梁学术讨论会论文集，北京：人民交通出版社，2001.研究主要内容和预期结果（说明具体研究内容和拟解决的关键问题，预期结果和形式，如在理论上解决哪些问题及其价值，或应用的可能性及效果）：本课题主要是通过承载能力极限状态和正常使用极限状态研究计算桥梁的内力、配筋设计出实用、经济、安全、美观和环保的桥梁。2012.11.1411.15，搜集资料； 2012.11.1611.18, 方案比较2012.11.1911.21, 总体设计；2012.11.2212.12, 上部结构设计与计算； 2012.12.1312.27, 下部结构设计与计算； 2012.12.282013.1.6, 施工图绘制； 2013.2.202.26, 总体施工方案和施工方法； 2013.2.273.11, 计算说明书整理。这次设计主要用到的工具有：计算机、桥梁电算程序、桥梁博士、桥梁cad绘图软件、图板、丁字尺等。拟采取的研究方法和技术路线（包括理论分析、计算，实验方法和步骤及其可行性论证，可能遇到的问题和解决方法，以及研究的进度与计划）：本桥整个桥型方案选定为316m的预应力空心板简支梁桥，采用3跨等截面等跨布置。截面形式采用空心板梁，可减轻自重；中小跨径的预应力桥梁通常采用此种形式。截面采取挖去两个椭圆的方式，挖空体积较大，适用性也较好；与其他类型的桥梁相比，可以降低桥头引道路堤高度和缩短引道的长度，做成装配式板桥的预制构件时，重量不大，架设方便。另外，属静定结构，且相邻桥孔各自单独受力，故最易设计成各种标准跨径的装配式构件；各跨的构造和尺寸统一，从而能简化施工管理工作，降低施工费用。指导教师意见（对论文选题的意义、应用性、可行性、进度与计划等内容进行评价，填写审核结果：同意开题、修改后再开题、不同意开题）： 签名： 年 月 日院（系）毕业论文（设计）领导小组意见： （签章） 年 月 日毕业设计结题报告姓名李国强性别男学院土木工程学院年级2009学号20093415009题 目沂蒙桥设计课题来源学生自拟课题类别应用研究本课题完成情况介绍（包括研究过程、实验过程、结果分析、存在的问题及应用情况等。）通过承载能力极限状态和正常使用极限状态研究计算桥梁的内力、配筋设计出实用、经济、安全、美观和环保的桥梁。完成了搜集资料、方案比较总体设计、上部结构设计与计算、下部结构设计与计算、 施工图绘制、总体施工方案和施工方法、 计算说明书整理。截面形式采用空心板梁，可减轻自重；截面采取挖去两个椭圆的方式，挖空体积较大，适用性也较好；降低桥头引道路堤高度和缩短引道的长度，做成装配式板桥的预制构件时，重量不大，架设方便。设计比较复杂繁琐，应该尽可能简便。指导教师评语： 签名： 年 月 日院（系）毕业论文（设计）领导小组意见：（公章） 年 月 日指导教师评定成绩毕业设计成绩评定表学院：土木工程学院 学号：20103414943姓 名曹树鑫总成绩：题 目石良大桥毕业设计评阅人评语评定成绩： 签名： 年 月 日答辩小组评语答辩成绩： 组长签名： 年 月 日毕业设计任务下达书院（系） 土木工程学院 专业 土木工程 学号 20103414943 姓名 曹树鑫 现将毕业设计任务下达书发给你。毕业设计任务下达书内容如下：一、毕业设计题目：石良大桥设计 二、主要内容1）工程概况本桥拟建为5跨100m简支梁桥。起点桩号为k200+100。桥面纵坡：跨中为转折点，双向-0.3%。桥面横坡：双向2.0%。2）桥位地质剖面图（见附件1）3）河流及水文情况河道水位标高：2m。桥面净空：9m+2*1m。4）当地建筑材料情况桥梁附近采石场有充足的碎石、块石可供，水泥与钢材可选择当地材料市场供应。5）气象情况 查阅龙口市当地气象资料。6）地震情况地震烈度为6级。7) 设计标准（1）道路等级：二级公路（2）活荷载：汽车荷载为公路1级（3）双向二车道，人行道宽度21m（4）设计车速：50km/h三、具体要求1）根据所给桥梁的地质、地形和水文等资料，拟定23个包括估算和技术经济比较的方案，并确定最佳方案。2）对最佳方案进行桥梁的总体设计，包括平面设计、纵断面设计和横断面设计，绘制桥梁总体布置图。3）进行上部结构设计、计算及绘制主要承重构件施工图。4）进行下部墩台设计、计算及绘制各类型墩台施工图。5）桥梁施工方案设计和施工方法介绍。6）编制设计说明书。7）施工图采用手工绘制，也可以采用计算机绘制(推荐)。8）设计说明书中所引用的参考文献不得少于8篇。四、主要参考文献1公路工程技术标准(jtg b012003)s.北京：人民交通出版社，20032公路桥涵设计通用规范(jtg d602004)s.北京：人民交通出版社，20043公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（jtg d622004）s.北京：人民交通出版社，20044公路圬工桥涵设计规范（jtg d612005）s.北京：人民交通出版社，20055公路桥涵施工技术规范(jtj 0412000)s.北京：人民交通出版社，20006张树仁等.钢筋混凝土及预应力混凝土桥梁结构设计原理m.北京：人民交通出版社，20047公路桥涵地基与基础设计规范(jtg d63-2007) s.北京：人民交通出版社，20078郑益民,赵永平.桥梁工程cadm.北京：清华大学出版社，20069王慧东.桥梁敦台与基础工程m.北京：中国铁道出版社，2005 10李国平.预应力混凝土结构设计原理m.北京：人民交通出版社，2000 11公路桥涵设计手册(墩台与基础)m，北京：人民交通出版社，1994 12张树仁，郑绍圭，鲍卫刚.钢筋混凝土及预应力混凝土桥梁结构设计原理m.北京：人民交通出版社，2004 13凌治平，易经武.基础工程m.北京：人民交通出版社，2003 14 姚玲森.桥梁工程m.北京：人民交通出版社，200815 邵旭东.桥梁工程m.北京：人民交通出版社，2004五、 进程安排阶 段起 止 日 期主 要 内 容12012.11.1411.15搜集资料22012.11.1611.18方案比较32012.11.1911.21总体设计42012.11.2212.12上部结构设计与计算52012.12.1312.27下部结构设计与计算62012.12.282013.1.6施工图绘制72013.2.202.26总体施工方案和施工方法82013.2.273.11计算说明书整理六、本毕业设计任务下达书于2012年9月16日发出。毕业设计应于2013年3月9日前完成后交指导教师，由指导教师评阅后提交毕业设计答辩委员会。七、毕业设计任务下达书一式两份，一份给学生，一份留学院（系）存档。 指导教师： 签发于2012年 9 月 16日 分管院长（主 任）： 签发于2012年 9 月 16 日目 录第1章 前言151.1设计任务和来源151.2设计标准151.3设计思路151.4设计原则151.5方案比选15第2章 方案设计比选172.1 方案一:预应力空心板简支梁桥172.2方案二:预应力混凝土t型梁桥172.3 方案三: 预应力混凝土连续箱梁桥18第3章 预应力简支梁桥结构计算203.1 设计条件与设计基础203.1 .1设计条件203.1.2设计依据203.1.3设计内容203.1.4结构材料的选用213.2 构造形式及尺寸选定213.3空心板毛截面几何特性计算223.3.1 毛截面面积223.3.2毛截面中心位置223.3.3 空心板毛截面对其重心轴的惯矩233.4 作用效应计算243.41 永久作用效用计算243.42 可变作用效应计算253.43 作用效应组合353.5 预应力钢筋数量估算及布置363.5.1预应力钢筋数量的估算363.5.2 预应力钢筋的布置393.5.3 普通钢筋数量的估算及布置393.6 换算截面几何特性计算413.6.1换算截面面积413.6.2 换算截面中心位置423.6.3 换算截面惯性矩423.6.4 换算截面弹性抵抗矩433.7承载能力极限状态计算433.7.1 跨中截面正截面抗弯承载力计算433.7.2局部承压区的截面尺寸验算443.8预应力损失计算483.8.1 锚具变形、回缩引起的应力损失483.8.2 加热养护引起的温差损失483.8.3 预应力钢绞线由于应力松弛引起的预应力损失493.8.4 混凝土弹性压缩引起的预应力损失493.8.5 混凝土收缩、徐变引起的预应力损失503.8.6预应力损失组合533.9 正常使用极限状态533.9.2斜截面抗裂性验算583.10变形计算623.10.1正常使用阶段的挠度计算623.10.2预加力引起的反拱度计算及预拱度的设置633.11持久状态应力验算653.11.1跨中截面混凝土法向压应力验算653.11.2跨中截面预应力钢绞线拉应力验算663.11.3斜截面主应力验算663.12 短暂状态应力计算703.12.1 跨总截面703.12.2 l/4截面723.12.3 支点截面733.13 最小配筋率复合753.14 支座计算763.14.1确定支座平面尺寸763.14.2 确定支座的厚度773.14.3验算支座偏转情况783.14.4验算支座的抗滑稳定性793.15盖梁计算793.15.1荷载计算803.15.2内力计算903.15.3截面配筋设计与承载力校核943.16 桥墩墩柱计算1013.16.1荷载计算1013.16.2截面配筋计算及应力验算1033.17钻孔灌注桩计算1073.17.1荷载计算1073.17.2桩长计算1103.17.3桩的内力计算1123.17.4桩身截面配筋与强度验算1143.17.5墩顶纵向水平位移验算116第4章 施工方法1194.1准备张拉机具1194.2清理台座1194.3涂刷隔离剂1194.4钢绞线的制作与安装1194.5预张拉调整1194.6钢绞线的张拉1194.7钢筋制作安装1204.8模板安装1204.9浇筑混凝土1204.10混凝土养护1214.11拆模1214.12钢绞线放张1214.13切断钢绞线1214.14封存1214.15出槽存放1214.16施工质量和安全保证措施121石良大桥设计 曹树鑫（土木工程学院，桥梁与隧道专业，土木本1005，20103414943）摘 要：设计桥名为石良大桥，桥全长90.0米，选用预应力简支t梁桥，每跨30米，共3跨，桥面宽度为11米。桥面宽度：1.0m（防撞栏杆）+9.0m+1.0m（防撞栏杆），桥面全宽9.0米。本桥整个桥型方案选定为330m的预应力简支t梁桥，采用3跨等截面等跨布置，设计荷载：公路级。桥面纵坡：跨中为转折点，双向-0.3%。桥面横坡：双向2.0%。截面形式采用预制t梁，减少了结构自重，充分利用了扩展的混凝土桥面板的抗压能力，又有效地发挥了集中布置在梁肋下部的受力钢筋的抗拉作用，从而使结构构造与受力性能达到理想配合。关键词：预应力；简支t梁桥design of shiliang bridge caoshuxin (school of civil engineering, civil engineering， bachelor of civil engineering of1005, 20103414943)abstract: design of the bridges as yimeng bridge, bridge length 48.0 meters, selects prestressed hollow slab beam bridge, each with 16 m, a total of 3 cross, bridge deck width is 14 meters. bridge deck width: 1.0 m (anticollision railing) + 12.0 m + 1.0 m (anticollision railing), bridge 14.0 meters wide. this bridge type alternatives for two-pylon the whole selected for 316 m prestressed hollow slab beam bridge, use the span arrangement, such as 3 cross section such as the design load: highway - grade i. bridge deck longitudinal slope: the cross as the turning point, in the two-way - 0.3%. bridge deck transverse slope: two-way 2.0%. cross section form of the slabs, can reduce weight; small and medium span prestressed concrete bridge is usually using this form. take digging to two elliptical cross section, hollow out volume is bigger, the applicability is better; compared with other types of bridges, can reduce the bridge approach embankment height and shorten the length of the ramp, make a precast slab precasting, weight, construction convenience. adjacent span is a statically determinate structure, and stress alone, is the most easy to design into a variety of standard models of prefabricated components; uniform structure and size of each span thus can simplify construction management work, reduce the construction cost. key words: prestressed concrete; hollow slab; simply supported girder bridge; statically determinate structure第 1 章 前言 1.1 设计任务和来源根据建设单位的建设桥梁目的和要求，该桥梁是一座跨河桥梁，斜交角为0。跨越河流为宽摊河流，主河槽不明显，河宽95m。地质土层为亚粘土、压砂土。要想跨越河滩必须根据设计工程的要求，建造一座简支梁桥，上面是某条省二级公路，要通过该桥梁连接。桥梁的所处地理位置当地交通要道，保证汽车能够在公路上快速顺畅的通过，同时考虑造价等实际工程问题，综合考虑，简支梁桥满足以上的各种工程要求，也符合建设单位的建设目标。1.2 设计标准1）桥面宽度：1.0m（防撞栏杆）+9.0m+1.0m（防撞栏杆），桥面全宽11.0米。2）桥 长：100.0米。3）设计荷载：公路1级。4）桥面纵坡：跨中为转折点，双向-0.3%。5）桥面横坡：双向2.0%。1.3 设计思路 设计时首先依照建设单位设计要求和场地的具体情况，进行方案比选，确定桥梁的整体形式；选取截面形式和具体的尺寸；根据材料的性质，运用桥梁博士软件对桥梁所承受的荷载进行计算；取出截面的最大设计荷载；用承载能力设计值对构件进行配筋；用正常使用设计值进行校核计算；再对桥面板，伸缩缝，支座等细部构件进行配筋验算；最后对下部结构进行拟定尺寸，配筋计算，抗倾覆，抗滑移等验算。1.4 设计原则 设计原则主要是要根据建设单位的对于桥梁的功能要求进行设计，满足该桥梁的特定功能，同时考虑到建设成本的等众多因素，桥面上面通行的公路级荷载，由于与桥梁连接的道路的等级比较高，既要满足车辆的通行安全，同时必须考虑汽车等的通行顺畅。在接受设计任务时是要考虑以上情况的。建设这座桥一方面要考虑安全问题，同时设计时一定要考虑经济方面，尽量要在满足功能的情况下，降低造价；另外还考虑了施工技术上和环境的结合。总结起来：安全，适用，经济，美观，环保。1.5 方案比选由于桥的净跨径只有90m，以及建设单位的预算，所以不可能选择悬索桥和斜拉桥，因为这两种桥的跨越能力比较大，都用于大跨度的桥梁，并且成本较高，对于这样跨径的桥梁，最好选择梁式桥，钢架桥和拱桥。对于这样的道路等级桥梁使用钢架桥是不经济的，钢架桥的造价要高于梁式桥和拱桥的造价，根据我国多年的拱桥设计经验，拱桥对当地地质条件的要求较高，而当地地质条件不能承受较大的水平推力，并且，拱桥在建造过程中，施工工艺比较繁杂，施工工期比较长，施工难度大，所以在可以选择简单的施工工艺和节约施工成本的情况下，拱桥也显得不经济。梁式桥结构简单，从施工方面来说，梁式桥施工简单，工期较短；从经济方面来说，梁式桥节约资源，造价最省；从满足功能来说；梁式桥可以完全满足公路级的通车要求。所以经过以上的设计考虑，在经过桥型方案比选后，选用预应力简支梁桥，每跨30米，共3跨，桥面宽度为11米。简支梁桥，为目前使用较多的结构形式，易设计成各种标准跨径的装配式构件，进行批量式生产，且设计计算简便，易于操作。本计算书中，详细给出了简支梁桥全部的计算过程。工期短，刚架桥及方拱桥技术要求较高，施工工期长，对地形依赖较强，为防止一跨破坏而影响桥的安全，需要采用较复杂的结构措施，或应设置抵抗单向水平力的措施，增加了造价经济性不是很高。第 2 章 方案设计比选2.1 方案一：预应力空心板简支梁桥（3x30m）本桥整个桥型方案选定为316m的预应力空心板简支梁桥，采用3跨等截面等跨布置，具体布置图如图2.1。图2.1 方案一总体布置图设计特点分析：优点：截面形式采用空心板梁，可减轻自重；中小跨径的预应力桥梁通常采用此种形式。截面采取挖去两个椭圆的方式，挖空体积较大，适用性也较好。与其他类型的桥梁相比，可以降低桥头引道路堤高度和缩短引道的长度，做成装配式板桥的预制构件时，重量不大，架设方便。另外，属静定结构，且相邻桥孔各自单独受力，故最易设计成各种标准跨径的装配式构件；各跨的构造和尺寸统一，从而能简化施工的管理工作，降低施工费用。 缺点：仅使用于跨径较小的桥梁，跨径较大时，板的自重也会增大；在较长桥梁中，只能采用多跨形式，降低桥梁美观性。2.2 方案二：钢筋混凝土t形梁桥（520m）本桥整个桥型方案选定为钢筋混凝土t形梁桥；采用5跨等跨布置，具体布置图如图2.2所示。设计特点分析：优点：较空心板能适用于更大跨径的桥梁设计，制造简单，肋内配筋可做成刚劲的钢筋骨架，主梁之间借助横隔梁来连接，整体性好，接头也较方便。减少了结构自重，充分利用了扩展的混凝土桥面板的抗压能力，又有效地发挥了集中布置在梁肋下部的受力钢筋的抗拉作用，从而使结构构造与受力性能达到理想配合。缺点：桥面板跨径的增大，悬臂翼缘板端部挠度较大，引起桥面接缝处纵向裂缝的可能性也大，构件重量的增大与截面形状不稳定使运输和架设工作复杂。2.3 方案三：预应力混凝土连续箱梁桥（35+40+35m）本桥整个桥型方案选定为（30+40+30m）的三跨连续梁桥，主跨为40m，边跨30m，具体布置图如图2.3。图2.3 方案三总体布置图设计特点分析：优点：箱型截面的整体性较强，能适应各种使用条件，它不但能提供足够的钢筋混凝土受压面积，而且由于截面的闭合特性，抗扭刚度大，在偏心的活载作用下，各梁肋的受力比较均匀，并且在一定的截面面积下能获得较大的抗弯性能；由于控制弯矩的减小，恒载减小，使桥梁自重更轻，连续梁桥无伸缩缝，行车条件良好。缺点：连续梁桥，支点处弯矩大，需要箱梁底板适当加厚，以提高必要的受压面积，同时跨中正弯矩较大，应该避免该区段底板过厚而增加恒载弯矩。因此，就有底板厚度按中薄边厚设置的一般规律；对桥基要求也较高，否则任一墩台基础发生不均匀沉陷时，桥跨结构内将会产生附加内力。综合上述三套方案，并对桥梁设计四大原则进行比较后，选用方案二作为最终设计方案。第3章 预应力简支t梁桥结构计算3.1设计条件与设计依据3.1.1设计条件工程地质 、气候 、抗震要求：河道水位标高：2m。其余见工程地质勘探报告 工程地质剖面图 河床断面图气候温和湿润，四季分明。年平均气温 15.7最热月月平均气温 28.2最冷月月平均气温 3.1极端最高气温 38.8极端最低气温 -9.8全年平均风速 3.9m/s30年一遇最大风速 25.3m/s地震设防烈度为6级。3.1.2设计依据公路桥涵设计通用规范（jtgd60-2004）公路桥涵地基与基础设计规范(jtg d70-2006)公路砖石及混凝土桥涵设计规范(jtg d61-2007)公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（jtgd62-2004）公路桥涵施工技术设计规范（jtj041-2000）公路基本建设工程概