MM大桥设计毕业设计

1、课题名称 长安大学毕业设计（论文）开题报告表 MM大桥毕业设计 32 课题来源 学生姓名 自选项目 课题类型I工程设计 学号 指导教师 专 通过毕业设计这 毕业设计是大学的最后一个环节，做好毕业设计可以使学生在学完培养计划 所规定的基础课、专业基础课及各类必修和选修专业课程之后， 基本知识和基本 独立地、系统地完 一环节，较为集中和专一地培养学生综合运用所学的基础理论、 技能，分析和解决实际问题的能力。 和以往的理论教学不同，毕业设计是要学生在老师的指导下, 成一个工程设计，以期能掌握一个工程设计的全过程，在巩固已学课程的基础上, 学会考虑问题、分析问题和解决问题，并可以继续学习到一些新的专业

2、知识， 有 所创新。作为一名桥梁专业的本科毕业生更应该做好这次设计。 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。作 为交通枢纽工程的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，跨越大江（河）、海峡（湾） 的长大桥梁建设也相继修建，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。 随着经济的发展、综合国力增强，我国的建筑材料、设备、建筑技术都有了 较快发展。特别是电子计算技

3、术的广泛应用，为广大工程技术人员提供了方便、 快捷的计算分析手段。更重要的是我国的经济政策为公路事业发展提供多元化的 筹资渠道，保证了建设资金来源。 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。 目前国内外桥梁发展的趋势是: 1、跨径不断增大 目前，钢梁、钢拱的最大跨径已超过500m,钢斜拉桥为890m,而钢悬索桥达 1990m。随着跨江跨海的需要，钢斜拉桥的跨径将突破1000m,钢悬索桥将超过 3000m。至于混凝土桥，梁桥的最大跨径为270m,拱桥已达420m,斜拉桥为530m。 2、桥型不断丰富 本世纪5

4、060年代，桥梁技术经历了一次飞跃：混凝土梁桥悬臂平衡施工法、 顶推法和拱桥无支架方法的出现，极大地提高了混凝土桥梁的竞争能力； 斜拉桥 的涌现和崛起，展示了丰富多彩的内容和极大的生命力；悬索桥采用钢箱加劲梁, 技术上出现新的突破。所有这一切，使桥梁技术得到空前的发展。 3、结构不断轻型化 悬索桥采用钢箱加劲梁，斜拉桥在密索体系的基础上采用开口截面甚至是板，使 梁的高跨比大大减少，非常轻颖；拱桥采用少箱甚至拱肋或桁架体系； 梁桥采用 长悬臂、板件减薄等，这些都使桥梁上部结构越来越轻型化。 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

5、环保的桥梁。 这次设计总共时间是11周，前两周主要是察看相关资料确定桥型方案比选, 再根据所选的方案用一周的时间察看相关资料确定总体布置并拟定尺寸， 紧后是 用三周的时间计算内力和配筋，相关验算的时间大约是一周，最后三周是提交设 计及算术和图纸。 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。 日期: 指导教师签名: 摘要 本设计的步骤为： 根据设计任务要求， 依据现行公路桥梁设计规范 ,综合考虑桥位的地 质、地形条件，经初选后提出了预应力混凝土连续刚构、预应力混凝土连续梁桥、斜拉 桥三个比选桥型。按 “实用、经济、安全、美观 ”的桥梁设计原则

6、，比较三个方案的优缺 点。比选后把预应力混凝土连续刚构作为主推荐设计方案，进行了结构细部尺寸拟定、 静活载内力计算、配筋设计及控制截面强度、应力验算，活载变形验算等。经分析比较 及验算表明该设计计算方法正确，内力分布合理，符合设计任务的要求。 关键词：方案 ;预应力混凝土连续刚构 ;预应力混凝土连续梁桥 ;斜拉桥；主推荐设计方 案；结构分析 ;验算 . 二、方案比较 1 实用性比较 预应力混凝土连续梁桥 ：伸缩缝少，结构刚度大，变性小，动力性能好，主梁性能 好，主梁变形挠曲线平缓，行车平顺，通畅，安全，可满足交通运输要求，且施工简单， 但工期长。 连续刚构 ：行车平顺，通畅，安全，可满足交通运

7、输要求，施工技术成熟，易保证 工程质量，桥下净空大，可满足通航要求，属有推力体系，对地基要求比连续梁高，此 处地势平缓，地质条件不好，跨径大，墩高小，温度，混凝土收缩产生较大位移，对桥 墩不利。 斜拉桥 ：跨度大，行车性能好，不用作大量基础工程，由于拉锁多点支撑作用，梁 高小，可采用悬臂施工，不影响通航，梁可以预制，可加快施工速度。 2 安全性比较 预应力混凝土连续梁桥 ：技术成熟，计算简单，施工方法简单，质量好，整体性好， 刚度大，可保证工程本身安全，同时行车性能良好，可保证司机正常行车，满足交通运 输安全要求。 连续刚构 ：一般做成薄壁墩，墩的刚度小，难以承受船舶撞击，但此处 不通航，对桥

8、墩有利，因墩梁固结墩处可承受较大弯矩，梁高可做薄，基础 沉降对结构影响大。 斜拉桥 ：拉索是柔性体系，风力作用下会震动，会影响桥上行车何桥本身安全，横 向刚度小，变性大。 3 经济性比较 预应力混凝土连续梁桥 ：施工技术成熟，方法简单，易掌握，需要的机具少，无需大型设备，可充分降低施工成本，所用材料普通，价格低，成桥后养护费用少，需要大 型支座，需较多预应力钢筋，基础施工复杂。 连续刚构 ：无须支座，节省大型支座费用，其他于连续梁基本相同。 斜拉桥 ：需大量拉索钢丝，预应力束，主塔构造复杂，高空作业多，成桥后养护费 用高，基础施工复杂，还需减震装置。 3 外观比较 预应力混凝土连续梁桥 ：形势

9、简单，造型单一。 连续刚构 ：墩梁固结作用可降低梁高，使梁看来更纤巧。 斜拉桥 ：现代感强，可通过索塔与拉索布置形式获得满意造型，塔较高，使桥向纵向和 横向延伸，比例协调，均匀 预应力混凝土连续刚构桥 第一节 方案简介及结构尺寸拟定 ： 设计技术标准 ： 1：设计荷载 汽车-20 级，挂车 -100 级。人群荷载 3KN/M. 2：桥梁宽度净14+2X 2.5 m 3：桥面设 1.5%的双向横坡，桥梁纵向设 1.5%的双向坡。 ： 设计规范： 1： JTJ 021-89 2： JTJ 023-85 3： JTJ 022-85 公路砖石及混泥土桥涵设计规范 4： JTJ 024-85 5： JT

10、J041-89 桥孔长度的确定 本设计经方案比选后，桥跨布置为 3x35米+75米+135x3米+75米+3x35米预应力混 凝土变截面连续刚构结构，全长 690 米。 9 9 7 0 5 g 0 9 6 4 TT 20 6 0 0 9 0 0 3 8 5 高程(M 6 1 8 5 4 7 6 3 7 7 7 39 40 6 3 3 5 50| 5 5 7 9 3 0 0 0 0 0 T 0 0 T 0 曲 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 桩号(M 丨2 0 5 4 8 0 9 5 7 25 34 0 2 4 2 1 0 0 0 0 + + + + + + + + + + + +

11、+ + + + + +H 卜 + + + + 图1桥位地质剖面图 590 580 570 560 550 540 530 520 510 500 .桥型布置 1. 王跨径的拟定 主跨径定为135m边跨采用0-523倍的中跨径，即68m。 桥梁全长为68+130+68=266 m。 2. 顺桥向梁的尺寸拟定 (1) 墩顶处梁高：根据规范，梁高为 1/161/20L，取L/20即6.5 m。 (2) 跨中梁高：根据规范，梁高为1/301/55L，取L/52,即2.5 m。 (3) 梁底曲线：选用圆曲线。 以跨中梁底为原点，曲线方程：474.781252=乂+ (Y+ 474.78125 ) 3.

12、横桥向的尺寸拟定 根据任务书规定，行车道为2X净-7m,另外两边各有宽2.5m的人行道。根据有关文 献，截面采用单箱单室截面。 主梁截面细部尺寸的拟定，如图2所示。 1900/2 1900/2 图 2 主梁截面尺寸图 顶板厚取25cm根据底板厚度按“中薄边厚”的原则取跨中处底板厚25cm以便布置预 应力束，支点处底板 厚为1/101 /12倍的梁高，取80cm中间底板板厚成圆曲线变化； 腹板厚度由于要布置预应力钢束锚头，从受力方面来讲，支点附近承受剪力较大，腹板 宜加厚；各孔跨中区段承受剪力较小，腹板可适当减薄。本设计采用直线过渡型。支点 截面采用55cm ;跨中截面采用45cm ;承托尺寸采

13、用50cm500mm孔道直径 84mm孔道中心距260mm垫板边缘到混凝土边缘30mm扩孔设长L500mm孔道直径 84mm孔道中心距125mm底板采用19股一束，OVMB13-19ffi具，YCW40千斤顶，垫板 尺寸290 x 300 x 210mm开孔D=140mn锚孔中心距260mm垫板边缘到混凝土边缘 25mm扩孔设长310mm孔道直径84mm孔道中心距125mm 1、布置原则： (1) 纵向预应力索为结构主要受力钢筋，为了设计和施工方便，进行对称布束，锚头尽量靠 近压应力区. (2) 钢束在横断面中布置时直束靠近顶板位置，直接锚固在齿板上，弯束布置在腹板上，便 于下弯锚固. (3)

14、 本桥中采用预埋波纹管，根据文献预规第6.2.26规定：其水平净距不应小于4 cm 波纹管至构件顶面或侧面的间距不小于 3.5cm,波纹管至构件底面边缘的净矩不小于5cm, 波纹管的内径应比预应力钢筋的外径至少大1cm.钢束的布置：每个截面配筋情况如上表 示，选择跨中，墩顶为例说明，具体情况如下图示： 墩顶截面配筋布置图 60 I-I/2截面 II-II/2 截面 顶板束 206 21*25 324 166.5 6*20 375 別*20 206 5,5 UU,“U 655432 2-1 I 呷3343536T8 17.5 顶板束|1|2】2f455f7f #101,1314151617181

15、9 1000/2 1000/2 比例：1: 100 跨中、边跨支点截面配筋布置图 III-III/2 截面 IV-IV/2 截面 1900/2 顶板束 3 941439442P94142394142 40 1000/2 405 11*20 325 5呷I * IZI 1000/2 16 E3E3E3EJE3E7E3I43I43 底板束 比例：1: 100 三、预应力损失计算： 预应力束的张拉控制应力，参照公路桥涵设计规范预规第 5.2.1 条: 构件在预加应力时，预应力钢绞线的锚下控制应力符合 (T k Id iT h 4.71 3.47 L63 4. fiS 4. I 4. 63 峥同1匚血

16、h 3-iee-02 3. I6e-O： 3.L6e-O2 3. iee-02 3. iee-02 3,16e-O3 0山刀 0,0 0,0 0. 0 0.0 0,0 0,0 门|；从：JJ 4.71 3,47 4. 68 4. 65 4. 71 4. 68 出逹川力 3. 16i-02 3. 16e-02 S. .6e-0Z 3.16t-02 3. 16t-02 3. 16t-02 17. 5 0.0 0. 0 0. 0 ?1.0 -2, 4 1 i 丿L 1 心 L 1 1- ;: H 仇4小 6.0 5.27 5. SS 5.祐 s.肖 5. 39 灯N iT皿Jj D-fi 0.6 0

17、. 6 0. 6 0,fi 0,6 -4. LI 4. 5 -3. 98 -4. 6 -.ai -4.6 a. 2.2 3.0 S. 02 S. I9 3.23 E L9 j：；k“ j -1.61： -2. 13 -b 54 -H 19 -I.S4 -J. 10 容即竝 17.5 0.0 0. 0 a. 0 21.0 -2,4 A：冷眦足 是 是 屯 ；E r r 1 r. 5 (3. 0) 沈H疋应 7.31 7.06 7. 05 7. 31 7.ai 7.31 0.6 0. e 0. 6 0. 6 0. 6 0.6 7殍 -4- IS 7 17 -4 32 -4； -4,33 m 9,

18、力 11.2 9.9S 9.时 11. 2 IL 2 10.9 -Ksa -L. L5 -L IL -L. 4 -1. 4 -1. 41 裕卄7l 17,5 0,0 0. 0 0.0 21.0 -14 楚 k = 1: 1 t. d L 筵 5 (0, 0) 仏Nk应丿 11.2 9.4 9. 3L 9.91 IL, 2 9.43 竖H匚应丿 6. 00-02 6. 00e02 e. OOe-02 6. 00*-02 6. OOe-02 6.00e02 创.应h D.O 0.0 0. 0 0. 0 0.0 0.0 丨七心) I 9*4 9.91 9.91 II.: 3 43 柑;r|.，J j

19、 6. OOe-C2 6, OOe-0； 让小制1冈fj hX L 七皿划 杲K i如山jj L 6. 31) 汰问II:应力 e 3. 56 3. 36 5. 56 3.6 5. 56 竖|討丁-应力 3. 16f-02 乩I磺TX： 3. 16-O? 3,托 e一8 3,iee-0： 3,16fl-O； 更eD 0.0 0. 0 0.0 0.0 0.0 0. 0 口 1;应刀 3.6 2. 36 3. 56 3. 56 3.6 3. 56 整抻叵力 3. iee-02 3.備呦 3. 16e-02 3.】施TX3 3.iee-02 3. 16-O2 17.5 0. 0 0.0 0.0 2L

20、.0 -2. 4 是 是 工 是 是 2 2L. 0 -2. 4 葩占滙绘 l 是 1 心 足 1 4 (1.58? rAl-di-j it has a main span of 298m and two side spans of 120m. The main span will be the second longest span in the world for a continuous post-tensioned cast in place box section concrete bridge. In terms of its design, consultant Dr Ing A

21、as-Jakobsen has followed a similar approach to that taken for the Raftsundet Bridge, opened in 1998, to which the Sundoya Bridge will almost be a twin. The two bridges have identical main spans, but Raftsundet has four spans as opposed to Sundoyas three. Contractor AS Anlegg, which is part of the jo

22、int venture building Sundoya, was also the contractor on the Raftsundet Bridge, and architect Boarch Arkitekter has also worked on the two schemes. In January 2001 the joint venture company AF Sundoybrua won the contract from client Statens Vegvesen to build the Sundoya Bridge. This joint venture co

23、nsisted of the contractors Reinertsen Anlegg and NCC Construction. High performance concrete is central to the design of the bridge ?both normal weight HPC and lightweight HPC. Normal weight concrete, at approximately 2500kg/m3, is used for the 120m side spans, while lightweight concrete, which weig

24、hs in at about 1970kg/m3, is used for construction of the 298m main span. This enables construction to proceed using the balanced cantilever method. Local rock from Norway is used as the aggregate for the normal weight concrete, but the lightweight concrete required an imported solution. Normally th

25、e aggregate used for lightweight concrete in Europe is expanded clay or shale, but this material has high levels of absorption and for this reason, regulations prevent such concrete from being pumped. In order to address this, the contractor adopted a similar solution to that used on Raftsundet Brid

26、ge ?importing Stalite aggregate from South Carolina in the USA. Stalite is produced through thermal expansion of high quality slate, and results in a lightweight aggregate that gives concrete of very high strength at low unit weights. Its low absorption of approximately 6% and high particle strength

27、 are two of the factors that allow Stalite to achieve high strength concrete in excess of 82.7MPa, the manufacturer says. The bondand compatibility of the aggregate with cement paste reduce micro-cracking and enhance durability, and its low absorption makes it easy to mix and pump. According to AF S

28、undoybrua quality manager Jan-Eirik Nilsskog, this material has given a very good result. It produces concrete that is easy to pour into the formwork and it gives a good surface finish, he says. It is being pumped some 120m along the bridge deck to the concreting position. Concrete is produced by a

29、transportable mobile plant located only 1km from the bridge site. Constant monitoring of the concrete weight is necessary to ensure that the cantilevers are properly balanced. This is tested for each pour. The project began in January 2001 at Aker Verdal with the production of caissons for the pier

30、bases. In May 2001 the two caissons were towed 500km north to the bridge site. The bridge is being poured in situ using special mobile construction equipment developed by NRS. The cycle for construction of each 5m wide bridge segment is a week, and two mobile units are being used on the Sundoya Brid

31、ge. These particular units were built for AS Anlegg to use on the Varodden Bridge in Kristiansand in Norway, and they have also been used by the same contractor on the Rafsundet Bridge. The design of the central part of the main span of the bridge is based on the use of lightweight concrete LC60 whi

32、le other parts of the structure use the more standard type C65. Because of the aggressive marine environment, the quality of the concrete must be particularly good. The structure is a single cell, prestressed rectangular box girder, largely built using the travelling formwork system from NRS. The bo

33、x width is 7m and its depth varies from 3m at the centre of the span to 14.5m over the piers. Close to the abutments, concrete of quality C25 will be used inside the box girder as ballast. In addition, the designers have included the necessary elements inside the box girder in order to allow the pos

34、sible addition of post-tensioning cables in the future. The long-term behaviour of such large spans is not fully known, so the possibility that the main span may sag over time has to be taken into account. The width of the road is a constant 7.5m from the barrier on one side to that on the other, an

35、d the total width of the bridge is some 10.3m. There is a 2m wide footway included in the width of the structure. The pier shaft is formed with twin legs, which are hollow inside. The pier shafts incorporate permanent prestressing cables and they have a constant wall thickness and a width that varie

36、s parabolically over their height. Temporary tie-down piers are used to construct the bridge - they are located 35m into each 120m-long side span from the main piers. Each consists of an I-shaped shaft, which is tied down to the ground using rock anchors and connected to the box girder by means of p

37、restressing cables. The purpose of these structural elements is to support the cantilever and prevent rotation in strong winds. Once the bridge superstructure is complete and the main pier prestressing is fully tensioned, the temporary tie-down piers will be removed piece by piece. The location of t

38、he bridge, only about 100km south of the Arctic Circle, has meant that special measures have to be introduced to allow construction work to continue all year round. Apart from the obvious need to provide site lighting for much of the wintertime, the challenge of concreting in temperatures which can

39、be as low as 0 C has to be overcome. Hot concrete is produced for the bridge ?sometimes up to 30 C and the formwork has to be insulated to keep the concrete warm. Electric heating cables are also used on the end of the previous pour to warm up the concrete before casting. Construction of the new bri

40、dge began in January 2000 and is expected to be complete in September this year. The construction of the cantilever started in summer last year and is due to be finished in April. When Bd&e went to press, the project was on schedule for opening to traffic in late autumn. Project Team Client: Statens

41、 Vegvesen Contractor: AF Sundoybrua (AS Anlegg, NCC Construction) Consultant: Dr Ing Aas-Jakobsen Architect: Boarch Arkitekter 超轻大跨度桥 Sundoya 挪威的在 Sundoya 桥上的主跨有望在复活节的后第一个星期望合龙 . 它是一座大 跨度的，在世界的它的同类型中第二长 ,建造在 situ 的长大桥。 Sundoya 桥位于挪威的风景最好的区域之一 ,距北极圈以南只有 100 km. 538 m 长的 桥跨跨越 Sundet 河 ，而且它将会是连结 Sundoy

42、a 和大陆的通道 . 桥址位于 Mosjoen 城往西 35 km, 在 Mosjoen 和 Sandnessjoen 之间的第 78 公路结束 . 它将会是连结 Alstenoya 到大陆的第二大桥 ,在 Helgeland 桥 12 年后建成 . 这个 区域对于熟悉桥梁世界纪录的人并不陌生， 当它开通的时候 ,Helgeland 桥的 425 m 的主跨是世界最长的斜拉桥的，从 1992 起到现在 . Sundoya 桥被区分为三个跨径： 它有 298 m 的一个主跨和二个 120 m 的边跨 . 的主跨使它成为世界第二跨度的后张预应力连续箱梁钢构桥 . 以它的设计原则， 顾问 Ing A

43、as- Jakobsen 博士提到它的设计方式是效仿在 1998 建成的 Raftsundet 桥,到时候它和 Sundoya 桥将会几乎是双胞胎 . 二座桥有同一的主跨 , 但是 Raftsundet 有四个跨度而 Sundoyas 只有三个 . 承包商 As Anlegg ，是投资 Sundoya 的一个投资方，以前同时也是 Raftsundet 桥的承包商 ,而且建筑师 Boarch Arkitekter 也同时是此两桥的建设单位 . 在 2001 年 1 月合资公司 AF Sundoybrua 和客户 Statens egvesen 签订了建设合同， 是 Sundoya 桥的主要投资方

44、 . 这一个共同投资由承包商 Reinertsen Anlegg 和 NCC 建筑所组成。 高强混凝土是此桥的设计是主要组成部分，包括正常的重量 HPC 和轻量级 HPC 。 普通混凝土，在大约2500公斤/m3容重，用在两个120 m边跨上；高强混凝土 ,容重 在大约1970公斤/m3,作为298 m主跨的建筑材料.这使建筑能够着手进行使用悬臂 施工法。 从挪威来的本地的岩石被用当做边跨普通混凝土的集料 ,但是高强混凝土需要进口 石料，挪威本土并没有 . 能被用作欧洲的轻量级高强混凝土集料的是扩大泥土或页岩， 但是这材料有高吸水性。因为这个理由 ,混凝土不能采用泵送。 为了解决这个难题 ,承包商采用了在 Raftsundet 桥上用过的相似的解决办法。采用 从美国的南卡罗莱那进口来的 Stalite 集料. Stalite 集料通过加热高容重的石板 ,使其内 部产生膨胀而生成一种轻量级在单位抗压重非常高的石料。它的低吸收大约6% 和高的 粒子力量是两个允许 Stalite 超过 82.7 MPa 的因素。