预应力混凝土空心薄壁墩 毕业论文.docx

预应力混凝土空心薄壁墩毕业论文- 10 -第一部分 总体说明1、原始资料1.1气候与地质条件桥址处属压热带气候，月平均最高气温30C，月平均最低气温11C。多年平均降水量1468.5mm，年内雨量在59月，年平均蒸发量为856mm。最大风速14m/s，设计洪水频率：1/50。地处城市边缘。地层和岩性较好。两端引桥接头间距322m。该地区经由有关部门勘测显示：工程地质条件良好，无不良工程地质现象或地段。地下0-1米为耕种层，没有承载力。地下水深0.778米，1-8为圆砾层，沙砾颗粒较大，地下水较丰富，8米以下为花岗岩层，可做为承载地基。宜设计钻孔灌注桩基础。地面以下大约3到8米为圆砾层，再以下均为混合花岗岩层。设计涉及到的地层：（1）浮土：耕种层，土层变化不确定，因雨水较多，部分地段存在雨水冲刷。（2）圆砾：褐黄色或褐灰色，中密，其间夹含粗砾砂薄层。砂砾颗粒强度较高，磨圆或磨光程度良好。，。深度范围1m6m。（3）混和岩：褐黄色，强风化，碎石状。，。深度范围8m20m。设计的时候采用，。再往深处就是基岩层。1.2构造资料1、该桥设计荷载为公路-II级,桥面宽26m，其中行车道宽21m，两侧人行道宽2.5m（包括栏杆宽度）。2、主拱圈为等截面悬链线无铰拱，拱轴系数m=1.347。拱圈按弹性无铰拱进行计算，拱圈计算时未考虑墩台变形对拱圈受力的影响和单向推力的作用，同时也没有考虑拱上建筑的联合作用，矢跨比为1/5。主拱圈高度为2m，宽度为20.3m。3、该桥采用梁式拱上结构，拱上采用12m跨径的简支空心板梁桥形式。4、桥墩采用双支空心墩，以减轻拱上重量，桥台用重力式U型桥台。5、桥面构造：桥面不设纵坡，利用桥面横坡排除桥面雨水，桥面每隔12m设置一个排水孔。排水孔沿行车道两侧左右对称排列，另外增设渗水缝。桥面设三角垫层形成5%的横坡，路面铺筑平均13cm的沥青混凝土。采用U型缝铁皮式伸缩缝。人行道宽2.5m,护栏0.25m，护栏到边缘距离为0.05m，护栏高1.1m。6、施工要点：（1）台后填土须选用透水性良好的砂性土，并分层夯实，密实度控制在90%以上。在砌筑拱圈时要求垂直于受压面的顺桥向砌缝错开，错开间距不小于10cm，拱石的竖向砌缝也应错开，错开不小于10cm，砌缝的宽度不应大于2cm，砌筑时应选用较大的平整面与拱轴线垂直，并使石块的大头向上，小头向下，较大的缝隙应用小石块嵌紧并灌满砂浆，以保证墩台的受力性能。（2）人行道、栏杆、帽石和沥青混凝土桥面，在腹拱较的上方或侧墙有变形缝处，均应设置贯穿全桥宽度的伸缩缝或变形缝，以适应住拱圈的变形。（3）防水层全桥范围内不能断开，当通过伸缩缝或变形缝时应作伸缩缝或变形缝上防水层构造物，使之既能防水有能适应变形。（4）拱架应设置施工预拱度及拱圈砌筑程序，随时注意观察拱架的变形情况，必要时对砌筑程序进行调整以控制拱圈的变形。（5）安装和砌筑主拱圈及拱上建筑时，必须在纵横向保持对称均衡,在施工过程中必须随时注意观测并控制拱圈的变形。第二部分 桥型的比选1、方案介绍1.1方案一- 为钢筋混凝土预应力简支梁桥（1）方案简介本方案为钢筋混凝土预应力简支梁桥。全桥采用11跨，上部结构为预应力简支T梁，桥墩采双支圆柱墩。预应力钢筋采用1860钢绞线。桥台采用U型桥台。桥全场322米， ，标准跨径是36米。左边引桥23米，右侧引桥11米。主要的控制计算的支墩有1号41米，2号79米，3号86米，4号41.5米。设计施工的主要难度就是这几个高墩问题。桥梁布置见图1-1。 图1-1 桥梁布置（单位：m）（2）构造和尺寸说明主梁采用预应力简直T梁，截面尺寸截面见图1-2。1）横隔梁构造横隔板厚度18cm，为便于施工脱模，一般做成上宽下窄和内宽外窄的楔型。每隔7.5m布置一根横隔梁。2）横隔板的构造 横隔板厚度6cm，边横隔板为实心板，中间横隔板为空心板。每个3m设置一道。横隔板额横向联系采用扣环连接。（3）桥面铺装及纵横坡度：桥面采用沥青混凝土桥面铺装， 图1-2 主梁截面尺寸（单位：cm） 厚0.10m。桥面设双向横坡，坡度为1.5%。 为了排除桥面积水，桥面设置预制混凝土集水井和10cm铸铁泄水管。（2）施工方法采用后张法施工，预制柱梁，预留孔道采用预埋置金属波纹管成型，钢绞线采用 TD双作用千斤顶两端同时张拉；主梁安装就位后现浇40mm宽的湿接缝。左后施工80mm厚的沥青桥面铺装。简直梁的优点是构造、设计计算简单，受力明确，缺点是中部受弯矩较大，并且没有平衡的方法，而支点处受剪力最大，如果处理不好主梁的连接，就会出现行车不稳的情况。也不适用于美学桥梁的设计。1.2方案二-变截面连续梁桥（1）方案简介孔径布置：主跨部分长240米，宽26m。主墩高左48米，右39 米。左侧引桥总长36米，分三跨，每跨12米；右侧引桥46米，分四跨，三个12米跨和一个10米跨。桥面设有1.5的横坡，2%的纵坡，其中间标高高于外侧标高。布置简图见图1-3 。 图1-3 连续梁桥横断面简图（单位：m）（2）构造和尺寸介绍1）主梁结构构造：上部结构为变截面箱梁。采用双幅分离的的单箱双室形式。主要采用高强混凝土以及大吨位预应力体系来实现主梁的轻型化。2）下部构造：上、下行桥的桥墩基础是连成整体的，全桥基础均采用钻孔灌注摩擦桩，桥墩为圆端形实体墩。（3）施工方案全桥采用两个“T”对称悬臂节段浇筑施工法。靠近岸边部分采用搭托架浇筑完成，其余部分采用挂篮浇筑。1.3方案三- 钢筋混凝土等截面悬链线无铰拱桥（1）方案简介本方案为钢筋混凝土等截面悬链线无铰拱桥。全桥分二十七跨，上部结构采用预应力简支板桥，每跨均采用12m跨径。桥面板采用空心板，可以减轻上部构造的重量。主拱圈采用箱形截面的拱圈。引桥桥墩为双支柱薄壁空心墩，交接墩采用截面的空心墩，其他其他支墩截面尺寸，空心墩壁厚统一为30cm。桥墩设计高度按照28m。两侧引桥都为11米。引桥部分的桥台和拱圈的桥台均采用为U型桥台。桥梁布置见图1-4。 图1-4 拱桥的布置简图（单位：m）（2）构造及尺寸说明本桥拟用拱轴系数m=2.24，净跨径为136m，矢跨比为1/5。桥面行车道宽26m,两边各设2.5m的人行道。拱圈采用单箱多室闭合箱，全宽20.3m，由13个拱箱组成，高为2.0m。拱箱尺寸拟定如图1-4。 图1-1 拱圈截面尺寸（单位：cm）1）拱箱宽度：由构件强度、刚度和起吊能力等因素决定，一般为130160cm。取140cm。2）拱壁厚度：预制箱壁厚度主要受震捣条件限制，按箱壁钢筋保护层和插入式震动棒的要求，一般需有10cm，若采用附着式震捣器分段震捣，可减少为8cm,取8cm。3）相邻箱壁间净宽：这部分空间以后用现浇混凝土填筑，构成拱圈的受力部分，一般用1020cm，这里取18cm。4）顶底板厚度：1522cm。太厚则吊装重量大，太薄则局部稳定性差且中性轴上移。这里取19cm。5）现浇顶部混凝土厚度：一般不小于10cm，这里取10cm。6）横隔板：多采用挖空的钢筋混凝土预制板，厚68cm，间距3.05.0m。横隔板应预留人行孔，以便于维修养护。这里取厚6cm，沿拱轴线的间距为3m。（3）桥面铺装及纵横坡度：桥面采用沥青混凝土桥面铺装，厚0.10m。桥面设双向横坡，坡度为1.5%。为了排除桥面积水，桥面设置预制混凝土集水井和10cm铸铁泄水管。（4）施工方法：用无支架缆索吊装施工方法，拱箱分段预制。采用装配整体式结构型式，分阶段施工，最后组拼成一个整体。方案的最终确定：经考虑，简直梁的设计较简单，受力的点明确，并且拱桥的外观优美，在城市边缘地区很适合建造。比较适合初学者作为毕业设计用，因此我选着了方案一。2方案比选原则：技术先进、安全可靠、适用耐久、经济美观、环境可持续发展。1适用性桥上应保证车辆和人群的安全畅通，并应满足将来交通量增长的需要。桥下应满足泄洪、安全通航或通车等要求。建成的桥梁应保证使用年限，并便于检查和维修。2舒适与安全性现代桥梁设计越来越强调舒适度，要控制桥梁的竖向与横向振幅，避免车辆在桥上振动与冲击。整个桥跨结构及各部分构件，在制造、运输、安装和使用过程中应具有足够的强度、刚度、稳定性和耐久性。3经济性设计的经济性一般应占首位。经济性应综合发展远景及将来的养护和维修等费用。4先进性桥梁设计应体现现代桥梁建设的新技术。应便于制造和架设，应尽量采用先进工艺技术和施工机械、设备，以利于减少劳动强度，加快施工进度，保证工程质量和施工安全。5美观一座桥梁，尤其是座落于城市的桥梁应具有优美的外形，应与周围的景致相协调。合理的结构布局和轮廓是美观的主要因素，决不应把美观片面的理解为豪华的装饰。应根据上述原则，对桥梁作出综合评估，对以上介绍的三种桥型进行方案比选。毕设对造价的要求较低，经济性不做专项比较。桥型方案的比较见表-1 。 表-1 桥型优缺点标比较表预应力混凝土简直梁桥（方案一）预应力混凝土连续梁桥（方案二）等截面箱形拱桥（方案三）经济实用性1、跨径36m，属于经济跨。但没有大跨径，不便于泄洪。2、桥墩较高，最高可达79m，设计和施工难度大，相应的施工费用增多。3、简支T梁伸缩缝多，桥面连续易开裂，增加了维护费用。1、主跨径100m，跨径适合。但受力复杂。2、结构整体性好，伸缩缝少，结构刚度大，抗震性能好。3、受桥墩影响较大，对桥墩基础要求较高。4、适用于一级高速公路。造价高。1、拱桥的跨越能力大，136m跨径在经济范内。便于泄洪。2、拱圈弯矩小，可充分发挥混凝土的抗压能力，经济效益好。3、对拱脚的桥台基础承载要求较高。安全性1、跨径36m，梁桥施工