沮沟桥梁工程设计毕业论文.doc

沮沟桥梁工程设计毕业论文目 录摘 要iABSTRACTii目 录iii 沮沟桥设计11设计基本资料11.1跨度与桥面宽度21.2技术标准21.3主要材料21.4构造形式及截面尺寸21.5空心板截面几何特性计算32主梁内力计算62.1永久作用效应计算62.2可变作用效应计算72.3可变作用效应计算122.4作用效应组合153持久状况承载能力极限状态下的截面设计，配筋与验算173.1配置主筋173.2持久状况截面承载力极限状态计算193.3 持久状况正常使用极限状态下的裂缝宽度验算253.4 持久状况正常使用极限状态下的挠度验算264支座计算294.1确定支座平面尺寸304.2确定支座厚度304.3支座偏转的验算304.4支座抗滑稳定性的验算315桥台设计316桥墩设计326.1桥墩尺寸326.2墩身底截面按承载能力极限状态验算336.3 桥墩稳定性验算366.4墩帽配筋377桩基础设计377.1桩的设计377.2桩的内力计算397.3桩基础的验算438承台的设计488.1承台尺寸488.2 承台抗弯及抗剪切强度验算49结论9致 谢10参考文献11ii北京交通大学海滨学院毕业设计（论文）1 绪论毕业设计的意义体现在：回顾，研究，设计，总结这几大块。回顾什么：当然是这四年来所学知识的重温，温故知新，这是做毕业设计的基础；研究什么：就是把基础的知识点综合考虑，上升到一个新的高度，才能对任务有信心开好头，制作下去；有了充分的准备，接下来设计什么：当然是你的任务，每一个任务都力求准确完成，数据计算，图的标线，辅助线，都要到位；最后总结什么：四年一轮回，证明自己，就现在！ 接下来介绍一下我毕业设计的主要内容：1设计基本资料、2主梁内力计算、3持久状况承载能力极限状态下的截面设计，配筋与验算、4支座计算、5桥台设计、6桥墩设计、7桩基础设计、8承台设计。其中2与3步难度较高，计算时需要花费极大的耐心。毕业设计的主要目的：如同中高考对所学知识进行的综合测试，此为这四年对你所学习的基础理论和专业知识的一次综合运用的测试，用自己的双手，完成一次创造性的事物，还能提高多项能力，其中包括：理论分析、施工方案设计、计算机应用（工程制图）等。总的来说：一直为海滨学院大系的土木工程系，其所涉及的领域甚广，在新的历史时期，无论是提高全民族的科学文化水平，掌握现代科技知识和科学管理方法，还是培养社会主义新人，都要求我们的干部具有较高的写作能力。国外的研究偏向于自由发挥，张扬个性，学术报告严谨但又不失灵活，使其成为人生重要的转折点！552 设计基本资料沮沟桥是一座南北走向的3跨简支空心板梁桥，桥梁总长为24m桥梁全宽为7.4m。桥梁上部结构是采用钢筋混凝土简支空心板梁，下部结构是采用柱式墩，为重力式桥台。桥面采用混凝土桥面铺装，两侧均设置混凝土护栏。2.1跨度与桥面宽度标准跨径：8m（墩中心距）计算跨径：7.6m桥面宽度：净7m（行车道）+20.2m（护栏）2.2技术标准设计荷载：公路-级，栏杆自重线密度按照单侧8kN/m计算环境标准：类环境设计安全等级：二级2.3主要材料混凝土：混凝土空心板和铰接缝采用C40混凝土；桥面铺装采用0.09m，C30混凝土。混凝土重度按25kN/m3计算。钢筋：采用R235钢筋、HRB335钢筋。2.4构造形式及截面尺寸本桥为钢筋混凝土简支板梁桥，由7块宽度为1m的空心板连接而成。桥上横坡为双向2%，坡度由下部构造控制。空心板截面参数：单块板高为0.6m，宽1 m，板间留有0.07m的缝隙用于灌注砂浆。C40混凝土空心板抗压强度标准，抗压强度设计值，抗拉强度标准值，抗拉强度设计值，c40混凝土的弹性模量为1.5空心板截面几何特性计算图1 桥梁横断面构造及尺寸图式（单位：cm）图2 空心板截面尺寸图式（单位：cm）1.5.1毛截面面积计算如图2所示1.5.2毛截面重心位置全截面对1/2板高处的静矩：铰缝的面积：则毛截面重心离1/2板高处的距离为：铰缝重心对1/2板高处的距离为：（即毛截面重心离板上缘距离为29.006cm)1.5.3毛截面惯性矩计算如图3，设每个挖空的半圆面积为A半圆重心轴： 半圆对其自身重心OO的惯性矩为，则空心板毛截面对其重心轴的惯性矩为： （忽略了铰缝对自身重心轴的惯矩）空心板截面的抗扭刚度可简化为图4的单箱截面来近似计算：图3 空心板半空的截面尺寸（单位：cm)图4空心板截面简化计算尺寸（单位：cm)3 主梁内力计算3.1永久作用效应计算a. 空心板自重（一期结构自重）： b.桥面系自重（二期结构自重）:桥面设计栏杆自重线密度按照单侧8kN/m计算。桥面铺装上层采用0.09m厚C30混凝土，则全桥宽铺装层每延米重力为：为了计算方便，桥面系的重力可平均分配到各空心板上，则每块空心板分配到的每延米桥面系重力为：c.铰接缝自重计算（二期结构自重）:由此得空心板每延米总重为： (第一阶段结构自重）（第二阶段结构自重）由此可计算出简支空心板永久作用（自重）效应，计算结果见表1。表1 简支空心板永久作用效应计算表项目作用种类作用（）计算跨径（m）作用效应M（）作用效应V（）跨中跨支点跨跨中9.53715.6281.42211.0672.1636.0806.31715.6192.16144.1249.2724.64015.56815.6473.58355.18121.4360.7203.2可变作用效应计算本设计汽车荷载采用公路级荷载，它由车道荷载及车辆荷载组成。桥规规定桥梁结构整体计算采用车道荷载。公路级的车道荷载由的均布荷载和集中荷载的部分组成。而在计算剪力效应时，集中荷载标准值应乘以1.2的系数。即计算剪力时，。按桥规车道荷载的均布荷载应满布于使结构产生不利效应的同号影响线上，集中荷载标准值只作用于相应影响线中一个最大影响线峰值处。多车道桥梁上还应考虑多车道折减，双车道折减系数，四车道折减系数，但不得小于两设计车道的荷载效应。冲击系数和车道折减系数计算；结构的冲击系数与结构的基频f有关，故先计算结构的基频。简支梁的基频计算如下：桥规规定，汽车荷载的冲击力标准值为汽车荷载标准值和部分荷载标准值。冲击系数，按结构基频的不同而不同，对于简支板桥：当0.467并1.3（JIJ024-85规范表3.4.3） 满足要求抗滑动稳定性桥墩基底承受两个相反反向的水平力，风力和制动力引起滑移，基底摩擦阻力则作为稳定力阻止滑移，基础与地基摩擦系数按JIJ024-85规范表3.4.2取0.4满足要求7.4墩帽配筋墩帽纵桥向钢筋为128，间距为24.4cm，箍筋间距为20cm，采用6钢筋。其每个支座下为防止支座对墩帽的破坏，都设有12290cm2的钢筋网，其纵桥向间距10cm，横桥向间距15cm，钢筋网采用型号为钢筋，保护层厚度为4cm。8 桩基础设计为了满足地基土承载力的要求，本桥基础设计选用混凝土钻孔灌注桩基础，承台及桩身所用的混凝土采用25号，其受压弹性模量为：。汽-II级 ；桥面宽度净7-20.2m上部结构为等跨8m的混凝土简支空心板桥，荷载为纵向控制设计混凝土桥墩，承台底面上纵桥向荷载恒载及一孔活载时 恒载及二孔活载时 8.1桩的设计桩基础采用高桩承台式摩擦桩，根据施工条件，桩拟采用直径d=1.0m，以冲抓锥施工。用确定单桩容许承载力的经验公式反算桩长，设桩长为h，则该桩埋入最大冲刷线以下深度为（h+1）m，埋入一般冲刷线深度为（h+0.24）m。由基础工程中p82的公式3-14得，钻孔灌注桩单桩轴向受压容许承载力为：式中：一根桩桩底面所受到的全部竖向荷载，当两跨活载时： （桩每延米重） 桩的周长，按成孔灌注桩计算，冲抓锥成孔直径为1.10，则 桩在承台底面以下的第i层 第i层土对桩壁的极限摩阻力（KPa） 考虑桩入土长度影响的修正系数，由基础工程中p84的公式3-7查得=0.7 考虑孔底沉淀淤泥影响的清底系数，由基础工程中p84的公式3-8查得=0.8 A桩底截面积，一般用设计直径计算A= 桩底的埋置深度对有冲刷的基桩，由一般冲刷线起算 桩底处土的容许承载力，此处=560KPa 桩底以上的换算容重，因持力层在水面以下，并为不透水性土，则采用基底以上多层土饱和容重（设桩底进入砾砂层5） = 地基土容许承载力随深度的修正系数，由基础工程表2-6查得=6.0 由得：1073.53+19.63=227.39-1180.24 =10.848m，取=11m，桩标高为964.112m， 则得227.3911-1180.24=1321.04kN8.2桩的内力计算桩的计算宽度 式中：桩的计算宽度 桩的直径 桩间繁荣相互影响系数与外力作用平面相互平行所验算的一排桩数有关的系数，此处，=2，因而取=0.6桩间净距=1.5桩在地面或最大冲刷线下的计算深度=桩的变形系数比例系数，因本基础侧面为多种不同土层，需将最大冲刷线以下内的两种不同土层换算成一个平均值作为整个深度的值中砂： 砾砂：=桩长为11，其计算长度值的计算由基础工程的公式3-102得式中：， ：桩身的截面积 ：外力借桩侧土的摩擦力和桩身作用自地面以角扩散，至桩底平面处的面积，此桩底半径 =1.867邻桩底面中心距的一半（）故采用相邻桩底面中心距为直径的面积：桩底平面的地基上竖向地基系数（桩底砾砂层）（）已知：查基础工程附表17、18、19得：由基础工程的公式3-104得： 承台底面坐标厚点o处位移的计算 = =桩的内力计算由基础工程中p127的公式3-115得，作用在每根桩上荷载的计算：竖向力：1353.27（793.92）水平力：弯矩：校核：因设计的桩基础全部在最大冲刷线以下，故以桩顶计算的内力为准。承台以下深度处桩截面上的弯矩及剪力的计算的计算：由基础工程中p111的公式3-79c得：无量纲系数由附表3.7查得，值计算列于表12 表12 值计算002.9101.000000-88.02-88.020.7690.22.910.196490.9978220.934-87.828-66.8941.5380.42.910.373800.9843439.824-86.642-46.8182.3080.62.910.517950.9524955.182-83.838-28.6563.8461.02.910.676590.8274272.083-72.830-0.7474.6151.22.910.687720.7366173.268-64.8368.4325.3851.42.910.655650.6322169.851-55.63414.2176.1551.62.910.588170.5195162.662-45.72716.9356.9231.82.910.493180.4042252.543-35.57916.9647.6932.02.910.380890.2934840.579-25.83214.7478.4622.22.910.262970.1904928.016-16.76711.2499.2312.42.910.152470.1046516.244-9.2117.03310.0002.62.910.063840.041506.801-3.6533.148其结果绘制如图12：图12 随深度变化图示的计算由基础工程中p111的公式3-79d得：无量纲系数由附表4.8查得，值计算列于表13：表13 值计算表002.911.00000027.70027.700.7690.22.910.94861-0.0565326.2761.29427.5701.5380.42.910.81307-0.1087522.5222.33125.8532.3080.62.910.62118-0.2091417.2074.78621.9933.8461.02.910.16592-0.412334.5969.43614.0324.6151.22.91-0.05647-0.49197-1.56411.2599.6955.3851.42.91-0.25384-0.54745-7.03112.5315.5006.1551.62.91-0.41397-0.57500-11.46713.1591.6926.9231.82.91-0.52726-0.57266-14.60513.105-1.5007.6932.02.91-0.58573-0.53949-16.22512.346-3.8798.4622.22.91-0.58247-0.47494-16.13410.869-5.2659.2312.42.91-0.51038-0.37808-14.1388.652-5.48610.0002.62.91-0.36162-0.24724-10.0175.658-4.3598.3桩基础的验算因桩间中心距6d，故需考虑群桩作用，如下图所示：将桩基础视为相当于cdef范围内的实体基础，桩侧外力认为以角向下扩散。图13 桩基整体计算图示如上图所示，为承台底面处桩基平面轮廓长度、宽度为根据所穿过各土层厚度加权平均内摩擦角则由基础工程中p130的公式3-116验算平面处土层的承载力式中：桩底平面处的最大压应力桩底至承台底面范围的土重（包括桩在内）=+ =承台以上的容重：=作用于承台底面合力的竖直分力：=6441.18kN作用于承台底面合力的竖直分力对桩底平面处计算面积重心的偏心距： 假想的实体基础在桩底平面处的计算面积ab：=ab=6.6014.48=95.568假想的实体基础在桩底初的截面抵抗矩：承台长度，宽度：桩底平面处的容许承载力（经过宽度和深度修正）由基础工程中p22的公式2-12得：=5604.09.88（14.48-2）+6.020.81（11.25-3）=2083.30 = =324.958=2083.30桩顶纵向水平位移验算桩在承台底面处的位移和转角为则墩顶纵向水平位移（以墩柱顶纵向水平位移计） ， 所以，符合要求。桩的配筋及截面强度验算桩直径以桩顶受力来配筋，采用容许应力法配筋及截面强度验算，桩内竖向钢筋按含筋率为0.2%来配置。桩身截面积：钢筋截面积：选用8根，桩身混凝土标号为25号， 按稳定性验算主筋至桩径截面边缘，则因桩两缘为嵌固，故考虑纵向挠曲时桩的计算长度为：查结构设计原理表6-1得：纵向弯曲系数（因桩全部埋在地面以下）混凝土压应力： 其中按材料强度验算 换算截面惯性矩 =0.0504559桩的换算截面抵抗矩 由结构设计原理公式10-76得偏心矩增大系数为： 式中：为安全系数，取1.6为考虑偏心矩时值的影响系数 故灌柱桩为小偏心受压构件 综上所述，可得满足要求。桩身箍筋可根据构造配筋，采用螺旋箍筋柱，直径采用，中距，桩身伸入承台长度为20，伸入承台钢筋为800，设有箍筋承台受力情况较复杂，为了使承台受力较为均匀并防止承台因桩顶荷载作用发生破碎和断裂，应在承台底部桩顶平面上设置一层钢筋网，采用。9承台的设计9.1承台尺寸长度：7.8 宽度：4.5 高度：2.0承台底面标高：976.96 承台拟采用C25混凝土桩顶处的局部压应力验算式中：承台混凝土容许局部承压应力，取用16.7 在承台内基桩桩顶的横截面面积 承台内一根基桩承受的最大轴向力=1458.81则满足要求。桩对承台的冲剪验算如下图14所示：图14 承台受冲剪计算示意图桩顶到承台的厚度，由下式进行验算：式中：在承台襟边范围内一根桩承受的最大轴向力=1353.27 承台受桩冲剪破裂锥体的平均周长其中：承台内桩顶周长：承台顶面受桩冲剪后雨季破裂面周长。桩顶承台受冲剪破裂线按向上扩张=5.11承台的容许直接剪应力，由结构设计原理表10-1得为1.65 满足要求9.2 承台抗弯及抗剪切强度验算承台抗弯验算按桩及桥墩在承台布置情况，承台最大弯矩将发生在墩底边缘截面I-I及II-II，按单向受弯计算，该截面弯矩计算公式为： 式中：分别为承台I-I、II-II截面所产生的弯矩。对I-I、II-II截面作用的基桩数，在图中每排桩中心到截面I-I、II-II的距离对I-I、II-II截面作用的各排桩的单桩，在设计荷载作用下平均轴向受力按混凝土矩形截面受弯构件进行配筋计算（纵桥向）矩形截面尺寸，承受弯矩组合设计值，结构重要性系数，拟采用C25混凝土，HRB335钢筋。根据拟采用材料查得：（按布置一排钢筋估算）则：选取 钢筋按一排布置，所需截面最小宽度板的实际有效高度实际配筋率满足要求承台抗剪切强度验算承台应有足够的厚度，防止沿墩身底面边缘I-I、II-II截面处产生剪切破坏在各截面计算剪切力分别为： 因截面I-I的弯矩为0，故可以仅验算II-II截面式中：斜截面内纵向受拉主钢筋的配筋率C25混凝土剪跨比 满足要求横桥向可根据构造配筋，采用钢筋，间距采用20。北京交通大学海滨学院毕业设计（论文）结论本次毕业设计，总的来说，完成的并不顺利，主要问题是在大的生活环境下，我并没有成为耐得住寂静，沉得下心灵